JP2000500562A - パルス燃焼器およびそれのためのボイラー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 パルス燃焼器であって、隔てられた２つの壁（１２，１３）間の中心にある燃焼チャンバ（２０）と、燃焼チャンバを囲みそれから外向きに延びるプレート間の排気領域（１５）とを有するタイプのものを提供する。燃焼器は隔てられた第１の壁（１２）と第２の壁（１３）とを有し、これらの壁の各々は中空チュービングから形成され、この中空チュービングは燃焼チャンバから外向きに螺旋形に巻かれ、さらにこの燃焼器は燃焼チャンバにある燃料用吸込口を有する。点火ロッドは電極を有し、この電極は入来する燃料用の通路に近接する燃焼チャンバの入口に配置されたノズルまで延び、その中にある燃料に点火して燃焼器を起動するようにする。

Description

【発明の詳細な説明】 パルス燃焼器およびそれのためのボイラー 分野 この発明はパルス燃焼器およびパルス燃焼器を採用したボイラーに関する。 背景 パルス燃焼器は、たとえば点火ロッドによって空気と燃料との混合物が最初に 点火される装置である。点火されたガスは圧力および温度の迅速な増加に伴って 急速に膨張する。結果として生じた圧力波は燃焼ガスを排気領域から排出しなが ら装置中を移動する。装置の壁部では熱交換が起こり、ガスを冷却し、圧力波が 通過した後に生じる圧力降下を促進する。ガスの膨張によるこの圧力降下と、壁 部での熱交換によって引起こされる冷却とが組合せられると、燃焼チャンバの中 に新しいガスが引入れられる。同時に、排気領域中の流れにより新しい空気とガ スとの混合物が逆向きにされて圧縮され、燃焼チャンバの温度が依然として高け れば再び点火が起こる。 ここにおける発明者メルザッド モバサギー（Mehrzad Movassaghi）に発行さ れた米国特許第４，９６８，２４４号には、ラジアル排気チャンバと、燃焼チャ ンバに接続され、予め定められた配合の燃料混合物を燃焼チャンバの中に注入す るための気化器とを備えたパルス燃焼器が記載されている。排気チャンバのケー シングの設計には内側ディスクとそれに近接して配置された外側ディスクとが含 まれ、内側ディスクおよび外側ディスクは燃焼チャンバの両側に置かれる。排気 チャンバは内側ディスク内に螺旋状の溝を有し、これは外側プレートによって被 覆され、クーラントの通路を形成する。ディスクとディスクの螺旋状の溝に結合 されたプレートとを使用すると構成が困難になり、費用が高くなる。さらに、迅 速に加熱および冷却することによりディスクとプレートとの間の結合部に応力が 加えられ、装置にクーラントの漏れが生じやすくなる。また、気化器の設計がい くぶん複雑であることにより装置の費用が増加する。 ボイラーまたは炉のいずれかに用いられる公知の熱発生システムではすべて、 制御は熱発生システムをオンおよびオフにすることにより行なわれる。温度が予 め設定されたしきい値よりも高ければシステムはオフにされ、冷却を行なうよう にされる。同様に、冷却により温度がしきい値未満まで下がると、システムが再 度起動する。このような制御システムは明らかに、加熱時にはしきい値を超える まで加熱し、冷却時にはしきい値未満まで冷却するものである。オフおよびオン 時の温度間で常に循環することにより高い熱応力がもたらされ、これにより材料 の寿命が短くなる。 したがって、この発明の目的は、現在公知であるラジアルパルス燃焼器よりも 低コストで効率がよく、信頼性の高いものを提供することである。この発明のさ らなる目的は、上記のパルス燃焼器を利用し、出力温度の制御が連続してもたら されるボイラーを提供することである。 発明の概要 この発明によると、排気チャンバによって囲まれた中央燃焼チャンバを有する パルス燃焼器が提供され、燃焼および排気チャンバの一部分は螺旋状に巻かれた クーラントチュービングの、隔てられた２つの壁間に形成される。壁を形成する クーラントチュービングにより、はるかに大きな伝熱領域がもたらされ、これと 同時に燃焼器の構成がかなり簡単になる。このような設計にクーラントの漏れが ある場合にはチューブ自体に孔があるはずである。燃焼チャンバへの吸込口には 燃料ノズルがあり、燃焼チャンバ内にはノズルに近接してスパーク発生器が設け られ、起動時にパルス燃焼器に入る燃料に点火するようにする。 好ましくは、パルス燃焼器は、円形燃焼チャンバと燃焼チャンバを囲む円形テ ールパイプ領域とを備えたラジアル設計を有する。しかしながら、丸みを帯びた エッジを有する略長方形状の燃焼チャンバおよび燃焼チャンバを囲むテールパイ プ領域のための類似した形状などの、他の形状を用いてもよい。隣接したチュー ブは溶接されるため、チューブ間には排気ガスの漏れが生じない。 制御システムが、予め設定された空気／ガス混合物を燃焼チャンバに供給する と有利である。システムは可変速度ファンを含み、これは空気流量およびガス質 量流量レギュレータを制御し、このレギュレータは燃焼チャンバに入る空気のガ スに対する比を一定に維持する。ボイラーから出るクーラントの温度がしきい値 に近づくとファンの速度が低減され、ガス質量レギュレータがガスの流量を減少 させ、これにより燃焼チャンバへの空気／ガス混合物の流量が減少し、燃焼のエ ネルギ出力が低下するように、１つの温度しきい値が確立される。したがって、 パルス燃焼器は通常は停止せず、制御された、ガスおよび空気の混合物の質量に よって単に動作する。 図面の簡単な説明 発明の特徴であると確信される新規な特徴は添付のクレームに記載される。し かしながら、この発明自体ならびにその他の特徴および利点は添付の図面と関連 して読まれると以下の詳細な説明を参照して最良に理解されるであろう。図面に おいて、 図１は、ラジアルパルス燃焼器の正面図である。 図２は、吸込および吐出クーラントチューブを示すラジアルパルス燃焼器の立 面図である。 図３は、吸込クーラントチューブを示すラジアルパルス燃焼器の立面図である 。 図４は、チュービングの壁間の間隔を示す、パルス燃焼器の断面図である。 図５は、ノズルの断面を示す立面図である。 図６は、ノズルの端面図である。 図７は、前パネルが取外された状態の、燃焼器を組込むボイラーアセンブリの 正面図である。 図８は、クーラント吸込口および吐出口ならびにファンを示すボイラーの斜視 図である。 図９は、質量流量レギュレータと、ラジアルパルス燃焼器の燃焼チャンバへの 接続とを示すボイラーの第２の斜視図である。 図１０は、ボイラー制御システムを示す概略図である。 図１１は、ノイズアセンブリの立面図である。 図面を参照した詳細な説明 図１から図４を参照して、隔てられた１対の壁１２および１３によって形成さ れたラジアルパルス燃焼器１０が示され、各壁は中央吐出チューブ１６から外側 の吸込チューブ１４まで外向きに螺旋状に延びる螺旋クーラントチュービングに よって形成される。クーラントチュービングはステンレス鋼である。壁１２およ び１３は２つの中央プレート１７および２１に溶接される。円形プレート１７（ また図４を参照）の中心を通してガスノズル受入部１８が形成され、この円形プ レート１７は壁１２の中心に燃焼チャンバ２０の中に嵌められ、この燃焼チャン バ２０はプレート１７および２１ならびに壁１２および１３の円錐形部分８２に よって境界付けられる。チュービングの各壁１２および１３の外周にはタブ６９ が溶接され、燃焼器１０を取付け、壁１２および１３を予め定められた距離だけ 隔てるための手段を与える。各組のタブ６９の間にはスペーサ（図示せず）が挿 入され、このスペーサはプレート１２と１３との間に必要なギャップをもたらす 。プレート２１の内部表面はノズル受入部１８に面する円錐形表面１１を有する 。円錐形表面１１は燃焼チャンバ２０を通して炎を外向きに分散する。壁１２と １３との間の容積１５はテールパイプと呼ばれる。水は外周において壁１２およ び１３の各チューブ１４に入り、中心でチューブ１６を通って流れ出て、向流式 熱交換プロセスを可能にする。 閉止弁２２および２２ａにより冷却チュービング１４への、かつそれからの流 れを手動で閉止することが可能になる。燃焼器１０の直径はおよそ４４．５イン チであり、テールパイプ領域１５の外周に到達し、燃焼チャンバ２０に戻る希薄 波が、空気／ガス混合物の新しいチャージが燃焼チャンバ２０の中に引込まれる 正確な時間に、燃焼チャンバ２０に到達するように選択される。壁１２と１３と の間の間隔はおよそ０．４インチであり、燃焼チャンバ２０では側部は壁１２お よび１３に対して平行なテールパイプ領域を通る面に対して約２５°だけ傾斜し ている。燃焼チャンバ２０の幅はおよそ２．３４インチであり、その直径はおよ そ１２．５インチである。 図５、図６、図８および図１１を参照して、ノズル１９は短い直径の下部分５ ４を有し、この下部分５４は受入部１８の下部分に嵌まる。ノズルの内部は一端 にねじ山２８を有し、このねじ山はレジューサパイプ６１（図１１参照）の雄端 部のねじ溝（図示せず）と位置が合う。パイプ６１はノズル１９をパイプ３１に 接続する。点火ロッド３２のねじ山と位置が合うねじ溝付き開口を有するねじ溝 付き端部キャップ８３により、点火ロッド３２とノズル１９とが整列する。長い 絶縁ロッド２６はノズル１９の中に点火ロッド３２から延び、かつその一部分を 形成する。ロッド２６の端部からは電極３３が突出し、その端部でフック状に曲 がり、その先端は、空気／ガス混合物を直ちに燃焼するよう、凹部２４で終わる 、放射状に隔てられたいくつかの注入孔３５のうちの１つと同じ高さにされる。 環状内部突出部４５（図５参照）はノズル１９の端部に向けて角をなしている。 図７を参照して、パルス燃焼器１０はケーシング３０の内部に取付けられ、そ の水吐出チューブ１６はケーシング３０の上パネル３５を通る。ナットおよびボ ルト（図示せず）はケーシング３０の前後でブラケット８６を通り、かつタブ６ ９およびスペーサ（図示せず）を通る。図８および図９を参照して、パイプ４８ はファン４０からの吐出口５３をパイプ４９のＴ部分に結合する。パイプ４９は パイプ３１に接続される。ガスおよび空気の混合はパイプ４９で行なわれる。ガ ス質量流量レギュレータ４４およびガス閉止弁５２は、ガス供給ライン（図示せ ず）に結合されたガスライン４２とガスパイプ５９との間にある。パイプ５９は カップリング５５に接続され、これはパイプ４６に接続される。パイプ４６はパ イプ４９のＴ部分に接続される。流量センサ５８は各壁１２および１３のチュー ビングを通るクーラントの流量を監視する。 ケーシング３０の上では、クーラントライン２３および２５がパルス燃焼器１ ０のそれぞれの吐出チューブ１６に接続され、クーラントライン２７および２９ がそれぞれの吸込ライン１４に接続される。高温度制限スイッチ３９がマニホー ルド３４に結合される。マニホールド３４はクーラントライン２３および２５を 相互接続する。熱電対６２はマニホールド３４に結合され、燃焼器１０を通過し た後のクーラントの温度を測定する。流量センサ５６および５８はそれぞれクー ラントライン２７および２９への吸込口に結合され、マニホールド３６からクー ラントライン２７および２９へのクーラントの流量を感知する。電気ボックス８ ７内に収められたコントローラ５０（図１０参照）はファン４０、点火ロッド３ ２ならびにさまざまなリレーおよびスイッチに結合され、システムの動作を制御 する。後パネルの中心にはダクト４７（図８参照）が設けられ、ケーシング３０ からの燃焼生成物の排出を可能にする。 図１０を参照して、完全なボイラー制御システムはファン４０を含み、このフ ァン４０はパイプ４８に結合された吐出口５３を有し、このパイプ４８には空気 とガスとの混合を促進するオリフィス５１がある。オリフィス５１の上流側にあ るＡ１およびオリフィス５１の下流側にあるＡ２で圧力が感知される。ガス質量 流量レギュレータ４４からの吐出口に接続されたガスライン５９上にあるコネク タ５５の第２のオリフィスにより、この後にガスがパイプ４６に入るガスライン ５９に、圧力が形成される。圧力はコネクタ５５内の第２のオリフィスの前にＧ １で感知され、第２のオリフィスの後にＧ２で感知される。Ａ１、Ａ２、Ｇ１お よびＧ２の点での圧力は質量流量レギュレータによって連続的に測定され、差Ａ １−Ａ２およびＧ１−Ｇ２に基づいて、レギュレータを通るガスの流量が、Ｔ部 分４９の内部の混合チャンバでの適切な空気／ガス比に自動的に調整される。 炎プローブ４１は、そのセンサが燃焼チャンバ２０の内部に入るように置かれ 、かつワイヤ３７によってコントローラ５０に結合される。炎プローブ４１はパ ルス燃焼器１０に炎があることを感知し、このことをコントローラ５０に伝える ためにワイヤ３７に沿って信号を送る。 コントローラ５０は空気差動スイッチ６８、水流スイッチ７０および高温度制 限スイッチ３９を介してリレー８０のコンタクトに接続される。リレー８０のコ ンタクトの他方の端子は、ライン電圧に結合されたトランスフォーマ７６の一方 の出力に接続される。トランスフォーマ７６の他方の出力端子はサーモスタット ７４を介してコントローラ５０に結合される。速度制御装置６０はファン４０に 結合され、リレー８０の別のコンタクトを介して温度設定制御装置６４の出力と ライン電圧とに結合される。温度設定制御装置６４はタイマリレー６６と熱電対 ６２とに接続され、この熱電対６２は燃焼器１０からの吐出されたクーラントの 温度を感知する。トランスフォーマ７６はライン電圧を２４ＶＡＣまで降圧する 。後者のリレー４３のコンタクトの他方端はガス弁５２の他方のソレノイド端子 に接続される。第２のトランスフォーマ７６の一方のコンタクトはタイマリレー ６ ６に接続され、他方の端子はリレー４３に直接接続される。このため、リレー４ ３が活性化され、そのコンタクトが閉止されている場合、トランスフォーマ７６ の出力はタイマリレー６６に与えられる。タイムアウトの前に、温度設定制御装 置６４によってライン５７で感知されたタイマリレー６６の出力により、ファン ４０が少量の流量に基づいて動作する。 ノズル１９を介して燃焼チャンバ２０に入る空気／ガス混合物は電極３３の端 部からのスパークによって点火される。結果として空気／ガス混合物が爆発する ことにより、燃焼チャンバ２０の圧力が急速に上昇するため、コイルの外周に向 けて外向きに半径方向に拡張する圧力波が発生する。このようにガスが迅速に膨 張し、これと同時に水流によって壁１２および１３と熱交換することによって冷 却を行なうと、燃焼チャンバ２０の内部に（大気圧未満の）負圧がもたらされる 。これと同時に、燃焼生成物を保持する圧力波がコイルの外周で瞬間的に休止し 、方向を逆にし、希薄波の形態で半径方向に内向きに燃焼チャンバに向けて移動 するようになる。これらの希薄波は、空気およびガスの、新しい容積を予め圧縮 し、燃焼チャンバ２０内の温度は依然として高く、新しい空気／ガスの容積は電 極３３による点火を必要とすることなく燃焼され、このプロセスが繰返される。 起動時にはまず、閉止弁２２が閉じられ閉止弁２２ａが開かれ、これにより壁 １２および１３のうちの一方の壁のみにクーラントが流され、その後弁２２が開 かれて壁１２および１３のうちの他方を通ってクーラントが流されるようにする ことにより、壁１２および１３のチューブの各々に水流がもたらされる。この手 順により確実に燃焼器１０の各壁に流れがもたらされるようになる。 水が流れると動力スイッチ８８がオンになる。次いでサーモスタット７４が熱 を要求することとなる。シーケンサ８０の端子４および５が閉じ、ファン４０が 起動することとなる。４５秒後にシーケンサ８０の端子１および３が閉じ、高温 制限スイッチ３９、水流スイッチ７０および空気差動スイッチ６８を介して点火 コントローラ５０に２４ボルトが供給される。水流スイッチ７０は通常は開いて いる。コイルの両方に水が流れるとそれは閉じる。同様に、空気差動スイッチは 通常は開いているが、ファン４０がオンになると直ちに空気差動スイッチは閉じ る。高温制限スイッチは通常は閉じている。水温がエンドユーザーによって設定 されたものを超えると、このスイッチが開いて燃焼を終了し、ボイラーを止める 。 点火コントローラ５０は電極３３に２５，０００ボルトを送り、かつリレー４ ３を介してソレノイド弁５２に２４ボルトを送り、これにより、電極３３が付勢 されると同時にガスが流れる。ガスはこのとき開いているソレノイド弁５２を介 して質量流量レギュレータ４４に流れる。ガスはレギュレータ４４からＴ部分４ ９の内部の混合チャンバの中に流れる。混合物はノズル１９および燃焼チャンバ ２０に入り、ここで燃焼が行なわれる。点火時には、炎が炎センサ４１によって 感知された後、スパークが２秒間止められる。炎センサ４１からの信号は点火コ ントローラ５０に送られ、ソレノイド弁５２はこれらの信号が受取られる限り開 いたままである。 各動作の開始時にはタイマリレー６６は、ファン４０に印加された４０Ｈｚの 周波数に対応する設定値に設定されることとなる。３０秒後に設定値は６５Ｈｚ の周波数に対応するものに変更される。点火コントローラ５０が付勢されると、 その後の一連の動作が行なわれる。リレー４３の端子３、５、６および４が閉じ 、これによりタイマリレー６６に電力が与えられる。６５Ｈｚに変更された後、 初めの３０秒間はタイマリレー６６は設定値４０Ｈｚに設定されることとなる。 熱電対６２はボイラー吐出口での水温を連続的に測定し、これらの信号はコント ローラ６４に送られる。熱電対６２によって測定された温度がコントローラ６４ のものよりも低ければ、対応する信号が速度コントローラ６０に送られ、この速 度コントローラ６０によりファンの速度が制御される。ファン４０は高速で動作 する。熱電対６２によって測定された温度が設定制御装置６４によって測定され たものに近似すれば、対応する信号が速度制御装置６０に送られ、これに応じて ファンの速度が低減されることとなる。Ａ１−Ａ２／Ｇ１−Ｇ２の比を感知する ことにより、Ａ１−Ａ２の降下によって結果としてガス質量レギュレータがガス 流量を低減する。ガス流量が低減すると、Ａ１−Ａ２／Ｇ１−Ｇ２の比が一定と なるようＧ１−Ｇ２が低減する。このため、スロットルシステムはボイラーの連 続的な動作が最適になるようにし、オン／オフサイクルをかなり低減する。 ５秒以内に炎プローブ４１によって検出されるように、スパークがパルス燃焼 器１０に点火できなかった場合、システム全体が停止し、ガス弁５２が閉じ、セ ンサが不活性化される。 このボイラーシステムの用途の一例は、温水タンクに温水を供給することであ る。タンク（図示せず）内の水温を測定するためにサーモスタット７４が用いら れ得る。タンク内の水温が予め定められた制限値未満まで下がると、サーモスタ ット７４が閉じ、システムは起動を開始し、その後全動作を行なうこととなる。 熱電対６２はボイラーシステムによってタンクに供給される水温を感知する。そ の後ボイラーシステムが、温度設定制御装置６４によって確立された温度の水を 供給する。 したがって、例示の実施例を参照してこの発明を説明したが、この記述は制限 的な意味を加えるものとして解されるべきではない。例示の実施例のさまざまな 変形およびこの発明の他の実施例はこの記述を参照して当業者には明らかである 。したがって、添付のクレームはこの発明の真の範囲内にあるこのような変形ま たは実施例すべてをカバーすることが理解される。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９８年１月１９日（１９９８．１．１９） 【補正内容】 出願人ダヴェールヒーティング社（Davair Heating Limited）の欧州特許庁公 報第０ ３１７ １８６号には、周囲に低容量ボイラーを備えた燃焼チャンバを 有するバーナーが開示されている。温度センサは加熱された水をボイラーから流 出するための流出用装置に結合され、第２の温度センサは冷却された水をボイラ ーの中に戻すための装置に結合される。温度センサからの温度測定値は電気制御 ボックスに送られる。電気制御ボックスに連結されたモータ速度コントローラは ファンのモータの速度を上昇させることにより、増加する温度差に応答して空気 チャンバ内の空気量を増加させる。空気チャンバの中に開く気圧センサチューブ はダイアフラムの一方の側を加圧することにより気圧を感知する。ダイヤフラム はこれに応じてガスレギュレータ弁によってガス流量を変化させる。欧州特許庁 公報第０ ３１７ １８６号では、ガスおよび空気燃料比を制御するための手段 は、比較的簡単であるにもかかわらず、増加するファンの速度または空気吸込口 ３０の位置の関数として非線形的に気圧が増加することなどの要素による不正確 さを軽減するためのフィードバックシステムを採用していない。空気またはガス の流量の圧力の測定値およびこのような測定値の関数として、これらの圧力また はそれらの比を制御するためのコントローラまたはガス質量レギュレータは存在 しない。さらに、ダヴェールは空気およびガスを予め混合していない。空気チャ ンバの一方の端部は燃焼チャンバ上に開く。ガスラインはガスを予め空気と混合 することなく炎リングの中にガスを直接導入する。 出願人である松下電気産業株式会社の日本国特許庁公報第５８ ０８５ ０１ ６号では、ボイラーはバーナーに供給された空気およびガスの量をそれぞれ感知 する空気センサおよびガスセンサを有する。バーナーに供給されるガスの量は供 給された過剰な空気の量に応じて変化する。ファンの速度により供給される空気 の量が決定し、ファンは熱交換器の出力に結合された温度センサからの信号によ って制御される。空気センサおよびガスセンサからの測定値はガス流量速度制御 装置に送られ、このガス流量速度制御装置はガスラインの制御弁の開閉を制御す る。日本国特許庁公報第５８ ０８５ ０１６号では、空気流量のガス流量に対 する比は欧州特許庁公報第０ ３１７ １８６号と比較するとより正確に制御さ れる。バーナーに至る空気の流れの中にガスが注入される。ガスラインは圧力が 測定が行なわれる、空気の流れの領域の中にガスを放出するため、気流センサは 気流の量を過剰な値に推定し得る。また、バーナーシステムは放射および対流に よりかなりの熱を損失し、この熱は熱交換器によって集められないことも自明で ある。 ボイラーまたは炉のいずれかに用いられる公知の他の熱発生システムでは制御 は熱発生システムをオンおよびオフにすることにより行なわれる。温度が予め設 定されたしきい値よりも高ければシステムはオフにされ、冷却を行なうようにさ れる。同様に、冷却により温度がしきい値未満まで下がると、システムが再度起 動する。このような制御システムは明らかに、加熱時にはしきい値を超えるまで 加熱し、冷却時にはしきい値未満まで冷却するものである。オフおよびオン時の 温度間で常に循環することにより高い熱応力がもたらされ、これにより材料の寿 命が短くなる。 したがって、この発明の目的は、現在公知であるラジアルパルス燃焼器よりも 低コストで効率がよく、信頼性の高いものを提供することである。この発明のさ らなる目的は、上記のパルス燃焼器を利用し、出力温度の制御が連続してもたら されるボイラーを提供することである。 発明の概要 この発明によると、実質的に連続的に動作するボイラーが提供され、このボイ ラーは空気／ガス混合物を燃焼するための燃焼器と、空気ラインに空気の流れを 与える可変速度ファンに結合された速度制御装置と、燃焼器を通過した後のクー ラントの温度を測定し、温度測定値を速度制御装置に送出する温度センサと、燃 焼器からの熱を吸収するクーラントを導くよう燃焼器を囲む熱交換ラインとを含 む。ボイラーはさらに、空気ラインからの空気とガスラインからのガスとを混合 し、かつ混合物を燃焼器に導くための手段と、燃焼チャンバに流れる空気のガス に対する比が一定になるよう、空気ライン中の空気流量の減少に応答してガスラ イン中のガス流量を減少させるための手段とを含む。ボイラーから出るクーラン トの温度がしきい値に近づくとファンの速度が低減され、ガスの流量が減少し、 それにより空気／ガス混合物の燃焼チャンバへの流量が減少して燃焼のエネルギ 出力が低減するように、１つの温度しきい値が確立される。このため燃焼器は通 常は停止せず、制御された質量のガスおよび空気混合物によって単に動作する。 好ましくは、ガス流量を減少するための手段はガスおよび空気ラインの各々に おける圧力差を測定するための手段と、ガスラインにあるガス質量流量レギュレ ータとを含み、このガス質量流量レギュレータは、空気の流量が減少したときに ガスの流量も減少するように、空気ラインの差圧測定値の、ガスラインの差圧測 定値に対する比に依存してガスの流量を制御する。 ボイラーの燃焼器が、隔てられた２つの壁間の中心にある中央燃焼チャンバと 、燃焼チャンバから外向きに延びるテールパイプ領域とを有するタイプのもので あると有利である。好ましくは、隔てられた２つの壁は、螺旋状に巻かれたクー ラントチュービングから形成される。クーラントチュービングははるかに大きな 伝熱領域をもたらし、これと同時に燃焼器の構成がかなり簡単になる。このよう な設計にクーラントの漏れが生じた場合にはチューブ自体に孔が開いているはず である。燃料ノズルは燃焼チャンバへの吸込口にあり、スパーク発生器は燃焼チ ャンバに設けられ、起動時にパルス燃焼器に入る燃料に点火するようノズルに近 接して配置される。好ましくは、燃焼器はラジアル設計を有し、円形の燃焼チャ ンバと、燃焼チャンバを囲む円形のテールパイプ領域とを備える。しかしながら 、丸みを帯びた略長方形の燃焼チャンバや、類似した形状の、燃焼チャンバを囲 むテールパイプ領域などの、他の形状が用いられてもよい。チューブ間に排気ガ スの漏れが生じないよう、隣接したチューブは溶接される。 図面の簡単な説明 発明の特徴であると確信される新規な特徴は添付のクレームに記載される。し かしながら、この発明自体ならびにその他の特徴および利点は添付の図面と関連 して読まれると以下の詳細な説明を参照して最良に理解されるであろう。図面に おいて、 図１は、ラジアルパルス燃焼器の正面図である。 図２は、吸込および吐出クーラントチューブを示すラジアルパルス燃焼器の立 面図である。 図３は、吸込クーラントチューブを示すラジアルパルス燃焼器の立面図である 。 図４は、チュービングの壁間の間隔を示す、パルス燃焼器の断面図である。 図５は、ノズルの断面を示す立面図である。 図６は、ノズルの端面図である。 図７は、前パネルが取外された状態の、燃焼器を組込むボイラーアセンブリの 正面図である。 図８は、クーラント吸込口および吐出口ならびにファンを示すボイラーの斜視 図である。 図９は、質量流量レギュレータと、ラジアルパルス燃焼器の燃焼チャンバへの 接続とを示すボイラーの第２の斜視図である。 図１０は、ボイラー制御システムを示す概略図である。 図１１は、ノイズアセンブリの立面図である。 請求の範囲 １．実質的に連続的に動作するボイラーであって、 （ａ） 空気／ガス燃料混合物を燃焼するための燃焼器（１０）と、 （ｂ） 空気ライン（４８）に空気の流れを与えるためのファン（４０）と、 （ｃ） 前記ファン（４８）に結合され、制御信号に応答してその速度を制御 するよう動作する速度制御装置（２４）と、 （ｄ） ガスの供給源に結合されたガスライン（５９）と、 （ｅ） 前記空気流量の減少に応答して前記ガス流量を減少させるための手段 と、 （ｆ） 前記空気ライン（４８）からの空気と前記ガスライン（５９）からの ガスとを混合し、かつ前記混合物を前記燃焼器（１０）に導くための手段（４９ ）と、 （ｇ） その中にある燃焼による熱を吸収するクーラントを導くよう前記燃焼 器（１０）を囲む熱交換ライン（１４，１６）と、 （ｈ） 前記燃焼器（１０）を通過した後のクーラントの温度を測定し、かつ 前記速度制御装置（２４）に温度測定値を送出するための温度センサ（６２）と を含み、 前記速度制御装置（２４）は前記クーラント温度が予め設定された制限値に近 づくと前記ファン（４０）の速度を低減する、ボイラー。 ２．前記ガス流量を減少させるための前記手段が、 （ａ） 前記ガスライン（５９）および空気ライン（４８）の各々の圧力差を 測定するための手段と、 （ｂ） 前記空気の流量が減少するにつれて前記ガスの流量も減少するように 、前記空気ライン（４８）の差圧測定値の、前記ガスライン（５９）の差圧測定 値に対する比に依存して前記ガスの流量を制御するよう動作する、前記ガスライ ンにあるガス質量流量レギュレータ（４４）とを含む、請求項１に記載のボイラ ー。 ３．前記センサ（６２）が、前記燃焼器（１０）から出る前記熱交換ライン（１ ６）に結合された熱電対である、請求項１に記載のボイラー。 ４．点火の前に、消耗された排気ガスを前記燃焼器（１０）から取除くための手 段を含む、請求項１に記載のボイラー。 ５．前記空気およびガスラインの各々にあるオリフィス（５１）と、前記圧力を 検出し、それを前記ガス質量流量レギュレータ（４４）に送出する、前記オリフ ィスの各々の両側にある圧力感知ラインとを含む、請求項１に記載のボイラー。 ６．前記燃焼器（１０）が、隔てられた第１および第２の壁（１２，１３）間の 中心にある燃焼チャンバ（２０）と、また前記壁（１２，１３）間にある前記燃 焼チャンバ（２０）を囲むテールパイプ領域（１５）とを有するタイプのもので あり、前記壁（１２，１３）は前記燃焼チャンバ（２０）を囲み、かつそれから 外向きに延びる、請求項１に記載のボイラー。 ７．前記隔てられた第１および第２の壁（１２，１３）の各々が、外向きに前記 燃焼チャンバ（２０）から螺旋状に巻かれた中空チュービングから形成され、隣 接する前記巻かれた部分は接触し、燃料ノズル（１９）が前記燃焼チャンバ（１ ８）の吸込口に結合され、前記燃焼チャンバ（２０）内のスパーク発生手段が、 起動時に入来する燃料に点火するよう、前記ノズル（１９）に近接して配置され 、前記第１および第２の壁（１２，１３）の各々の前記チュービングはクーラン トを導く、請求項６に記載のボイラー。 ８．熱交換クーラントが、その外周において前記第１および第２の壁の前記チュ ービングに入り、かつ前記燃焼チャンバ（２０）に近接したチュービングから出 る、請求項６に記載のボイラー。 ９．前記チュービングの、隣接する巻かれた部分が、前記テールパイプ領域（１ ５）からガスが漏れることのないよう互いに溶接される、請求項６に記載のボイ ラー。 １０．前記ノズル（１９）が複数の燃料用通路（３５）を有し、前記燃料用通路 （３５）はそれを通して燃料を導くためにその軸のまわりに半径方向に隔てられ 、スパーク発生手段は中央絶縁ロッド（２６）を有する点火ロッド（３２）であ り、前記中央絶縁ロッド（２６）は前記ノズル（１９）を通って延び、かつ電極 （３３）を包囲し、前記電極（３３）は前記絶縁ロッド（２６）の端部から突出 し、かつその先端が前記燃料用通路（３５）のうちの１つに近接するよう湾曲す る、請求項６に記載のボイラー。 １１．前記壁（１２，１３）が実質的に円形である、請求項６に記載のボイラー 。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ， ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＥ，Ｄ Ｋ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ， ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，Ｎ Ｚ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．パルス燃焼器であって、前記パルス燃焼器は隔てられた第１および第２の壁 間の中心にある燃焼チャンバと、プレート間のテールパイプ領域とを有するタイ プのものであり、前記テールパイプ領域は前記燃焼チャンバを囲み、かつそれか ら外向きに延び、前記パルス燃焼器は隔てられた前記第１および第２の壁を含み 、前記第１および第２の壁の各々は中空チュービングによって形成され、前記中 空チュービングは螺旋形に前記燃焼チャンバから外向きに巻かれ、隣接した前記 巻かれた部分は接触しており、前記パルス燃焼器はさらに、前記燃焼チャンバの 吸込口に結合された燃料ノズルと、前記燃焼チャンバ内のスパーク発生器とを含 み、前記スパーク発生器は起動時に入来する燃料に点火するよう前記ノズルに近 接して置かれ、前記壁の各々の前記チュービングはクーラントを導くように適合 される、パルス燃焼器。 ２．熱交換クーラントが、外周において前記第１および第２の壁のチュービング に入り、前記燃焼チャンバに近接した前記チュービングから出る、請求項１に記 載のパルス燃焼器。 ３．前記チュービングの、隣接した巻かれた部分が、前記テールパイプ領域から ガスが漏れることのないよう互いに溶接される、請求項１に記載のパルス燃焼器 。 ４．前記ノズルが複数の燃料用通路を有し、前記燃料用通路はそれらを通して燃 料を導くためにその軸のまわりに半径方向に隔てられ、前記スパーク発生手段は 中央絶縁ロッドを有する点火ロッドであり、前記中央絶縁ロッドは前記ノズルの 中に延び、かつ中央電極を収め、前記中央電極は前記絶縁ロッドの端部から延び 、その先端は前記燃料用通路からの出口に近接するように湾曲する、請求項１に 記載のパルス燃焼器。 ５．前記壁が実質的に円形である、請求項１に記載のパルス燃焼器。 ６．実質的に連続的に動作するクーラント温度制御システムを有するボイラーで あって、 （ａ） 空気／ガス燃料混合物を燃焼するための燃焼器と、 （ｂ） 前記燃焼器に至る空気ラインに空気の流れを与えるためのファンと、 （ｃ） 前記ファンに結合され、クーラント温度制御信号に応答してその速度 を制御するよう動作する速度制御装置と、 （ｄ） ガスの供給源に結合されたガスラインと、 （ｅ） 前記空気流量の低減に応答して前記ガス流量を低減するための手段と 、 （ｆ） 前記空気ラインからの空気と前記ガスラインからのガスとを混合し、 かつ前記混合物を前記燃焼器に導くための手段と、 （ｇ） その中にある燃焼による熱を吸収するクーラントを導くよう前記燃焼 器を通過する熱交換ラインと、 （ｈ） 前記燃焼器を通過した後のクーラントの温度を測定し、かつ前記温度 測定値を前記速度制御装置に送出するための温度センサとを含み、 前記速度制御装置は前記クーラント温度が予め定められた制限値に近似すると 前記ファンの速度を低減する、ボイラー。 ７．前記ガス流量を低減するための前記手段が、 （ａ） 前記ガスおよび空気ラインの各々の圧力差を測定するための手段と、 （ｂ） ガス質量流量レギュレータとを含み、前記ガス質量流量レギュレータ は前記ガスラインにあり、前記空気ラインの差圧測定値の、前記ガスラインの差 圧測定値に対する比に依存してガスの流量を制御するよう動作し、それにより前 記空気の流量が前記ガスの流量と同様に低減する、請求項６に記載のボイラー。 ８．前記温度センサが、前記燃焼器から出るクーラントに結合された熱電対であ る、請求項６に記載のボイラー。 ９．点火の前に、前記燃焼器から、消耗した排気ガスを取除くための手段を含む 、請求項６に記載のボイラー。 １０．前記空気およびガスラインの各々にあるオリフィスと、前記オリフィスの 各々の両側にある圧力感知ラインとを含み、前記圧力感知ラインは圧力を検出し 、それを前記ガス質量流量レギュレータに送出する、請求項６に記載のボイラー 。 １１．前記燃焼器が、隔てられた第１および第２の壁間の中心にある燃焼チャン バと、前記燃焼チャンバを囲むテールパイプ領域とを有するタイプのものであり 、前記テールパイプ領域もまた、前記燃焼チャンバを囲む前記壁間にあり、かつ それから外向きに延びる、請求項６に記載のボイラー。 １２．前記隔てられた第１および第２の壁の各々が中空チュービングから形成さ れ、前記中空チュービングは前記燃焼チャンバから外向きに螺旋形に巻かれ、前 記隣接した巻かれた部分は接触しており、前記燃焼チャンバの吸込口には燃料ノ ズルが結合され、前記燃焼チャンバにはスパーク発生手段があり、前記スパーク 発生手段は、起動時に入来する燃料に点火するよう前記ノズルに近接して置かれ 、前記第１および第２の壁の各々の前記チュービングはクーラントを導く、請求 項１０に記載のボイラー。 １３．熱交換クーラントがその外周において前記第１および第２の壁の前記チュ ービングに入り、かつ前記燃焼チャンバに近接した前記チュービングから出る、 請求項１１に記載のパルス燃焼器。 １４．前記チュービングの、前記隣接した巻かれた部分が、前記排気領域からガ スが漏れることのないよう互いに溶接される、請求項１１に記載のパルス燃焼器 。 １５．前記ノズルが複数の燃料用通路を有し、前記燃料用通路はそれらを通して 燃料を導くためにその軸のまわりに半径方向に隔てられ、前記スパーク発生手段 は点火ロッドであり、前記点火ロッドは中央絶縁ロッドを有し、前記中央絶縁ロ ッドは前記ノズルを通って延びて電極を包囲し、前記電極は前記絶縁ロッドの端 部から延び、かつその先端が前記ガス用通路の１つに近接するように湾曲する、 請求項１１に記載のパルス燃焼器。