パルス燃焼とは
パルス燃焼は、燃焼室と排気ダクトの容積バランス(共鳴)を利用した間歇燃焼(爆発)形態をとります。
燃焼においては、圧縮作用を必要としません。(大気圧や、排気脈動で圧縮することもありません)基本構造は、燃焼室、排気ダクトおよび吸気口(*1)であり、回転体など複雑な機構がありません。
*1:一般的には、吸気口に阻止弁、或いはフラッパバルブと呼ばれる弾性薄板弁を設け、燃焼時の圧力を遮断し、燃焼ガスを一定方向のみに流す構造が用いられますが、バルブ機構を持たない構造も可能です。
作動は、以下の行程をとります。(バルブ有り構造で説明)
- バルブを介し、燃焼室への空気と燃料が導入される。
- 燃焼室内で空気と燃料が混合され、爆発性ガス(爆鳴気)となる。
- イグナイタにより、混合ガスに着火する。
- 混合ガスは一気に燃焼(爆発)し、燃焼室内の圧力が上昇する。
- 吸気側はバルブにより遮断されている為、燃焼ガスは排気ノズルから高速度で大気中に噴出される。
- このとき、排気ダクトを通過した燃焼ガスの慣性(同調効果)により、燃焼室内の圧力が低下する。
- この結果、大気圧との差が生じ、燃焼室内のバルブを介して空気が流入する。
- これに同期して、燃料が噴射され、次の燃焼に必要な混合ガスが燃焼室内に滞留する。
- 燃焼室内の圧力低下に伴って逆流した燃焼ガス(高温ガス)に拠り、着火される。
※以降、4~9のサイクル(定積加熱サイクル)が繰り返される。
作動状態において、エンジン内に充満しているガス全体が周期的な振動を起こします。この振動周期は燃焼室と排気ダクトの容積と密接な関係を持ちます。
したがって、空気の充填を最もうまく助長し、密閉容積内の燃焼に近い好都合な燃焼条件を作り出す容積比を選定することが重要となります。
パルス燃焼の応用例
ミサイル(V-1)
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| 全長 |
8.36 m (27 ft 2 in) |
| 重量(弾頭) |
850 kg (1,874 lb) |
| 重量(最大搭載量) |
2,100 kg (4,740 lb) |
| 胴体直径 |
83 cm (34 in) |
| 速度 |
579 km/h (360 mph) |
| 航続距離 |
240 km (100 mile) |
| 推力 |
net thrust: 2.33 kN (530 lb) |
| 燃料 |
ガソリン |
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| 出典:T.B.D. (フィーゼラー) |
農薬散布機
フライヤ(厨房調理器)
ボイラ(1)(介護入浴車)
ボイラ(2)(熱水土壌殺菌装置)
微粉化乾燥装置
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| 納入分野先 |
処理能力 |
原料水分 |
| IT関連材料 |
0.5kg/H |
50% |
| 食品 |
2kg/H |
90% |
| IT関連材料 |
2kg/H |
45% |
| セラミックス |
3kg/H |
40% |
| リサイクル |
5kg/H |
79% |
| 食品/医薬品 |
25kg/H |
50% |
| 減容化 |
50kg/H |
86% |
| 工業原料 |
1,572kg/H |
60% |
| IT関連 |
6,500kg/H |
40% |
| ※ いずれもの数値もボイラのみ |
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| 出典:http://www.oc-sd.co.jp/product/hypulcon/hp_a.html (パルテック) |