JP2003254087A

JP2003254087A - ガス燃焼装置

Info

Publication number: JP2003254087A
Application number: JP2002050933A
Authority: JP
Inventors: Kohei Nagane; 根浩平永
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2002-02-27
Filing date: 2002-02-27
Publication date: 2003-09-10

Abstract

(57)【要約】【課題】燃焼装置を振動させ、その寿命を減少させて
いる燃焼振動を抑制する振動抑制装置をそなえたガス燃
焼装置を提供すること。【解決手段】それぞれダクトを経て供給された燃料ガ
スと空気とを混合させて燃焼させる燃焼装置において、
前記燃焼装置の本体１と、内部にシリンダ５を有し、前
記本体に空気を供給するダクト、および前記本体に燃料
ガスを供給するダクトの少なくとも一方に設けられた共
鳴器２と、前記シリンダを駆動して前記共鳴器の容積を
変化させる駆動モータ１１とをそなえたことを特徴とす
るガス燃焼装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料ガスと空気と
を混合させて燃焼させるガス燃焼装置に係り、特に燃焼
により生じる振動を抑制する共鳴器の構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】ボイラやガスタービン等の、家庭用およ
び産業用のガス燃焼装置では、その形状や供給される燃
料ガス、空気等の条件による燃焼振動という圧力場の振
動が生じる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この圧力振動は、燃焼
装置本体をも振動させるから、騒音を発生させるととも
に、その寿命を減少させている。本発明は上述の点を考
慮してなされたもので、燃焼装置を振動させ、その寿命
を減少させている燃焼振動を抑制する振動抑制装置をそ
なえたガス燃焼装置を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的達成のため、本
発明では、それぞれダクトを経て供給された燃料ガスと
空気とを混合させて燃焼させる燃焼装置において、前記
燃焼装置の本体と、内部にシリンダを有し、前記本体に
空気を供給するダクト、および前記本体に燃料ガスを供
給するダクトの少なくとも一方に設けられた共鳴器と、
前記シリンダを駆動して前記共鳴器の容積を変化させる
駆動モータとをそなえたことを特徴とするガス燃焼装
置、を提供するものである。

【０００５】

【発明の実施の形態】図１は、本発明に係るガス燃焼装
置の基本構成を示している。このガス燃焼装置は、燃焼
器本体１に、共鳴器２、長さや断面積の異なる一つまた
は複数のスロート３、圧力振動計測センサ４（振動検出
器）、共鳴器２の容積つまり共鳴体積を調整するための
シリンダ５、およびスロート３に設けられた開閉弁６が
設けられている。

【０００６】以下に、その機能を説明する。まず、セン
サ４で燃焼器本体１内部の圧力振動を計測し、計測信号
を得る。この計測信号は演算器１０に送られ、信号変換
（例えば高速フーリエ変換等）されることにより、振動
レベルを支配している振動数が特定される。

【０００７】この周波数から、圧力振動を抑制する最適
な共鳴体積V、またはスロート長Lおよびスロート面積S
を計算する。そして、シリンダ５や開閉弁６で振動が減
少する方向に、共鳴体積V、またはスロート長Lおよびス
ロート面積Sを制御することより、図2に示すように振動
レベルを低減できる。

【０００８】図２は、図１に示す共鳴器２の共鳴体積V
（＝スロート面積S×スロート長L）の変化と圧力振動幅
δPとの関係を示すグラフである。

【０００９】本発明は、原理的に既に公知である図２に
示すような振動特性を、センサ４および演算器１０によ
り、共鳴体積Vまたはスロート面積Sとスロート長Lとを
乗じたものを用いて、その相互関係から燃焼振動を最小
化し、燃焼装置の全ての運転範囲で振動低減を図るもの
である。

【００１０】そのための具体的な構成として、第１ない
し第１０の実施例を例示する。

【００１１】（第１の実施例）図３は、本発明に係
る第１の実施例の構成を示す斜視図である。図３に示す
ように、共鳴器２内に、シリンダ５と、シリンダ５の位
置を変えるための駆動源となるモータ１１とを設け、外
部からの電気制御でモータ１１を制御し、シリンダ５の
位置を変えることで共鳴体積Ｖを制御する。これによ
り、共鳴器２から燃焼ガス等を漏らすことなく燃焼振動
を低減できる。

【００１２】（第２の実施例）図４は、本発明に係る第
２の実施例の構成を示す斜視図である。図４に示すよう
に、共鳴器２において、共鳴器２内に、シリンダ５と、
シリンダ５の位置を変えるための、液体１２（特に不揮
発性の液体が望ましい）を供給する管１３を設け、液体
１２の体積を調節してシリンダ５の位置を変えること
で、共鳴体積Ｖを制御する。これにより、共鳴器２から
燃焼ガス等を漏らすことなく燃焼振動を低減できる。

【００１３】（第３の実施例）図５は、本発明に係る第
３の実施例の構成を示す斜視図である。図５に示すよう
に、共鳴器２において、共鳴器２内にシリンダ５と、シ
リンダ５の位置を変えるためにシリンダ５下部に配され
た熱源１５とを設ける。そして、熱源１５からシリンダ
５下部の気体へ熱を供給／遮断し、気体１４を膨張・収
縮させてシリンダ５の位置を変え、共鳴体積Ｖを制御す
る。これにより、共鳴器２から燃焼ガス等を漏らすこと
なく燃焼振動を低減できる。

【００１４】（第４の実施例）図６は、本発明に係る第
４の実施例の構成を示す斜視図である。図６に示すよう
に、共鳴器２内に、シリンダ５と、シリンダ５の位置を
変えるためにシリンダ５下部に配された、形状記憶合金
製のバネ１６および熱源１７の組み合わせとを設ける。

【００１５】そして、熱源１７からシリンダ５下部に設
置した形状記憶合金性のバネ１６へ熱を供給／遮断し、
バネ１６の形状を制御してシリンダ５の位置を変えるこ
とで、共鳴体積Ｖを制御する。これにより、共鳴器２か
ら燃焼ガス等を漏らすことなく燃焼振動を低減できる。

【００１６】（第５の実施例）図７は、本発明に係る第
５の実施例の構成を示す斜視図である。図７に示すよう
に、共鳴器２内に強い磁性体または磁石からなるシリン
ダ５と、シリンダ５の位置を変えるためにシリンダ５の
外部または内部に磁石１８を設置する。その磁石１８の
磁場により、シリンダ５の位置を変えることで、共鳴体
積Ｖを制御する。これにより、共鳴器２から燃焼ガス等
を漏らすことなく燃焼振動を低減できる。

【００１７】（第６の実施例）図８は、本発明に係る第
６の実施例の構成を示す斜視図である。図８に示すよう
に、共鳴器２内に、シリンダ５と、シリンダ５の位置を
変えるためシリンダ５下部に気体を導入する管１９を設
置する。その管１９から所定の圧力を有する気体、例え
ば抽気した空気をシリンダ５下部に導入し、気体の圧力
によってシリンダ５の位置を変えることで、共鳴体積Ｖ
を制御する。これにより、共鳴器２から燃焼ガス等を漏
らすことなく、燃焼振動を低減できる。

【００１８】（第７の実施例）図９は、本発明に係る第
７の実施例の構成を示す斜視図である。図９に示すよう
に、共鳴器２に、共鳴器２と燃焼器本体１とを結ぶスロ
ート３を複数設置する。そして、スロート３それぞれに
開閉弁６を設け、この開閉弁６の開閉により共鳴器２の
スロート３の断面積Ｓを選択する。これにより、共鳴器
２から燃焼ガス等を漏らすことなく燃焼振動を低減でき
る。

【００１９】（第８の実施例）図１０は、本発明に係る
第８の実施例の構成を示す斜視図である。図１０に示す
ように、それぞれの断面積が異なる複数のスロート３を
設置し、開閉弁６により選ぶことのできるスロート３の
断面積Ｓの種類を増す。これにより、多様なスロート３
の断面積Ｓの何れかを選択して、共鳴器２から燃焼ガス
等を漏らすことなく燃焼振動をより低減できる。

【００２０】（第９の実施例）図１１は、本発明に係る
第９の実施例の構成を示す斜視図である。図１１に示す
ように、それぞれ長さＬが異なる複数のスロート３を設
置し、開閉弁６により何れかのスロート長Ｌを選択す
る。これにより、共鳴器２から燃焼ガス等を漏らすこと
なく燃焼振動を低減できる。

【００２１】（第１０の実施例）図１２は、本発明に係
る第１０の実施例の構成を示す斜視図である。図１２に
示すように、二重円筒構造の共鳴器２を設け、複数のス
ロート３と各スロート３の口の位置に合わせて内側の円
筒２２に穴２１を設ける。そして、内側の円筒２２を回
転させて穴２１の位置を制御することにより、スロート
３の断面積を選択し、共鳴器２から燃焼ガス等を漏らす
ことなく燃焼振動を低減できる。

【００２２】

【発明の効果】本発明は上述のように、ボイラやガスタ
ービン等を含む燃焼装置において発生する燃焼振動に起
因する振動レベルを低減することができる。この結果、
燃焼装置の長寿命化をはじめ、ボイラやガスタービン等
またはそれらを有する燃焼装置の信頼性を高め、その運
用率や補修点検費の節減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る燃焼装置の基本構成を示す説明
図。

【図２】図１の基本構成における共鳴体積Ｖと圧力振動
幅δＰ減衰との関係を示すグラフ。

【図３】本発明に係る第１の実施例の構成を示す斜視
図。

【図４】本発明に係る第２の実施例の構成を示す斜視
図。

【図５】本発明に係る第３の実施例の構成を示す斜視
図。

【図６】本発明に係る第４の実施例の構成を示す斜視
図。

【図７】本発明に係る第５の実施例の構成を示す斜視
図。

【図８】本発明に係る第６の実施例の構成を示す斜視
図。

【図９】本発明に係る第７の実施例の構成を示す斜視
図。

【図１０】本発明に係る第８の実施例の構成を示す斜視
図。

【図１１】本発明に係る第９の実施例の構成を示す斜視
図。

【図１２】本発明に係る第１０の実施例の構成を示す斜
視図。

【符号の説明】

1 燃焼器本体 2 共鳴器 3 スロート 4 圧力振動計測センサ 5 シリンダ 6 開閉弁 10 演算器 11 モータ 12 液体 13 管 14 膨張/収縮する気体 15 熱源 16 形状記憶合金製バネ 17 熱源 18 磁石 19 管 20 抽気した空気 21 穴 22 内側の円筒 S スロート面積 L スロート長 V 共鳴体積

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】それぞれダクトを経て供給された燃料ガス
と空気とを混合させて燃焼させる燃焼装置において、前記燃焼装置の本体と、内部にシリンダを有し、前記本体に空気を供給するダク
ト、および前記本体に燃料ガスを供給するダクトの少な
くとも一方に設けられた共鳴器と、前記シリンダを駆動して前記共鳴器の容積を変化させる
駆動モータとをそなえたことを特徴とするガス燃焼装
置。
【請求項２】請求項１記載の燃焼装置において、前記シリンダの下部へ液体を流出入させる管をそなえ、前記液体の流出入により前記シリンダを駆動して前記共
鳴器の容積を制御するガス燃焼装置。
【請求項３】請求項１記載の燃焼装置において、前記シリンダ下部の気体の温度を制御する熱源をそな
え、前記熱源からの熱の供給／遮断によって前記シリンダの
下部にある気体の体積を増減させて前記シリンダを駆動
し、前記共鳴器の容積を制御するガス燃焼装置。
【請求項４】請求項１記載の燃焼装置において、前記シリンダを支える形状記憶合金のバネと、前記バネの温度を制御する熱源とが設けられ、前記バネの長さを増減させて前記シリンダを駆動し、前
記共鳴器の容積を制御するガス燃焼装置。
【請求項５】請求項１記載の燃焼装置において、前記共鳴器の内部または外部に設けられ、前記シリンダ
を支える外部磁場を与える磁石をそなえ、前記磁石の磁場を制御することにより、前記シリンダを
駆動して前記共鳴器の容積を制御するガス燃焼装置。
【請求項６】請求項１記載の燃焼装置において、前記シリンダの下部へ外部から気体を注入する管をそな
え、前記シリンダ下部の気体の圧力を制御して前記シリンダ
を駆動し、前記共鳴器の容積を制御するガス燃焼装置。
【請求項７】請求項１記載の燃焼装置において、前記共鳴器と前記本体とを接続する複数のスロートと、前記スロートの各々に設けられた開閉可能な弁とをそな
え、前記開閉弁の開閉により前記スロートの面積を選択する
ガス燃焼装置。
【請求項８】請求項７記載の燃焼装置において、断面積の異なる複数のスロートと、前記スロートの各々に設けられた開閉可能な弁とをそな
え、多様なスロート面積を選択するガス燃焼装置。
【請求項９】請求項７記載の燃焼装置において、それぞれ長さの異なる複数のスロートと、これらスロートのそれぞれに設けられた開閉弁とをそな
え、前記スロートの長さを選択するガス燃焼装置。
【請求項１０】請求項７記載の燃焼装置において、内側円筒および外側円筒からなる二重円筒構造をもつ共
鳴器と、前記内側円筒における前記複数のスロートの口に合わせ
て設けられた穴とをそなえ、前記内部円筒を回転して前記スロートの口および穴の位
置を変えることにより、前記スロートの断面積を選択す
るガス燃焼装置。