JP3016947B2 - 予混合パルスバーナ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、燃料ガスと空気とが予
め混合されてなる混合気の爆発的燃焼を繰り返す予混合
パルスバーナに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、一般に知られている予混合形のパ
ルスバーナは、燃料ガスと空気との混合気を燃焼領域へ
導入し、燃焼領域内で点火装置により爆発的燃焼を起こ
させ、燃焼ガスの排気に伴ない再び混合気が燃焼領域へ
導入され、爆発的燃焼が繰り返されるというものであ
る。

【０００３】また、例えば、実開昭６３−２３５１２号
公報に示されるような、いわゆるシャトルバーナ（パル
スバーナの一種）も知られる。これを図５に示して説明
すると、燃料ガスと空気との混合気が燃焼管路３０内に
導入されると、この燃焼管路３０内の下流側に設けられ
た点火バーナ３２により点火されてその燃焼火炎が燃焼
管路３０内を上流に向けて伝播する。そしてこの場合、
図示のように、燃焼管路３０内の上流側に設けられる遮
壁３４の狭穿孔３６より吹き込まれる混合気により燃焼
火炎の消火が確実に行われるというものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の予混合パルスバーナによれば、燃焼領域には
混合気がただ押し込まれるだけであってその乱流度は小
さい。したがって燃焼領域内の混合気の燃焼速度は遅
く、燃焼に要する時間が長くなることから燃焼パルスの
周期が長くなって自己再点火が不安定となる。その結果
安定したパルス燃焼が得られないという問題があった。

【０００５】また、前述のように燃焼領域内での混合気
の燃焼速度が遅いことにより１パルス燃焼当りの燃焼時
間が長くなることによって燃焼ガス中のＮＯx量が多く
なり、これの改善が要望されていた。

【０００６】さらに燃焼速度が遅いことにより燃焼負荷
も小さいことから燃焼効率が悪く、パルスバーナとして
の性能にも限界があった。そしてバーナのコンパクト化
を妨げる要因ともなっていた。

【０００７】さらに前述の実開昭６３−２３５１２号公
報に示されるシャトルバーナの場合にも、層流伝播燃焼
であるから、やはり燃焼速度が遅く、燃焼時間が長くな
ることによって燃焼ガス中のＮＯx量が増え、また高負
荷燃焼が得られない、あるいはバーナとしてのコンパク
ト化が図られない等の問題があった。

【０００８】本発明は、これらの問題点を解決するため
になされたものであり、その目的とするところは、予混
合パルスバーナにおいて燃焼速度を早くすることによっ
て１パルス燃焼当りの燃焼時間の短縮を図り、これによ
り高負荷安定燃焼を達成すると共にＮＯx 量の低減によ
る低公害化等にも寄与せんとすることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の予混合パルスバーナは、燃料ガスと空気とが
予め混合されてなる混合気の燃焼領域への流入口下流近
傍に前記流入口から燃焼領域への直進を妨害するような
形で混合気に乱流を生じさせる乱流発生部材を設けると
共に、該乱流発生部材の下流側に形成される混合気の乱
流領域内に該乱流領域内に流入してきた混合気を点火さ
せる手段を設けたことを特徴とするものである。

【００１０】

【作用】上記の構成を有する本発明の予混合パルスバー
ナによれば、燃料ガスと燃焼用空気とを燃焼領域に供給
する前に予め混合し、その混合気を燃焼領域への流入口
近傍に流入口から燃焼領域への直進を妨害する形で設け
られる乱流発生部材に衝突させて乱流を生じさせ、その
混合気の混合度合いを一層高めた状態で燃焼領域へ供給
するものであるから、その燃焼領域の下流側に形成され
る乱流領域内での爆発的燃焼が促進される。そしてその
爆発的燃焼によって生じる燃焼排ガスは、その燃焼領域
の上流側に乱流発生部材が燃焼排ガスの逆流（戻り流）
を遮るように配設されているので自ずと下流側のテール
パイプ側へ強い爆発力で押し出され、その慣性により
（燃焼室が一瞬負圧となるため）次サイクルの混合気が
強い吸引力で吸引され、爆発的なパルス燃焼が継続的に
行われる。これにより短かい燃焼時間でのパルス燃焼が
繰り返され、高負荷の安定的な燃焼が継続し、燃焼効率
の向上により燃焼排ガス中のＮＯx量も低減されること
となる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図面を
参照して説明する。図１に本発明の一実施例に係る予混
合パルスバーナの概略構成を示す。このパルスバーナ１
０は、燃料ガスと空気との混合気が貫流してくる細径の
管路１２と、該細径の管路１２の下流側開口１４端に連
通する太径の管路１６とを備える。

【００１２】そしてこの太径管路１６内に混合気の燃焼
領域が形成されるものであるが、この太径管路１６内の
前記細径管路１２の下流端開口１４寄り部位に位置して
乱流発生部材１８が燃焼領域への混合気の直進を妨害す
る形で前記開口１４に対向するように配設されている。

【００１３】この乱流発生部材１８は前記細径管路１２
内を貫流してきた混合気が太径管路１６内へ導入される
ときにその混合気の直進的な流れを邪魔して乱流を生じ
させるものである。また、逆に燃焼領域中で混合気の爆
発的燃焼によって生じる燃焼排ガスが細径管路１２側へ
逆流することを遮る機能も兼ね備えるものである。

【００１４】この乱流発生部材１８としては、図２〜図
４に示される構成のものが例示として挙げられる。

【００１５】図２に示した乱流発生部材１８ａは、単純
な方形平板状のものである。この平板状の乱流発生部材
１８ａは太径管路１６の管壁に支持棒２０を介して固定
的に吊支され、その平板面が丁度前記細径管路１２の開
口１４に対設されるように配置される。

【００１６】このため細径管路１２を貫流してきた混合
気は前記開口１４より太径管路１６内に導入されるとき
に前記平板状の乱流発生部材１８ａ面に直進を妨げら
れ、この乱流発生部材１８ａを迂回してその下流側に流
入されることとなる。

【００１７】図３に示した乱流発生部材１８ｂは円錐形
状をしたものである。この円錐形状の乱流発生部材１８
ｂはその頂部２２が前記細径管路１２の開口１４に対設
されるように配置される。

【００１８】この場合にも前記開口１４より太径管路１
６内に導入される混合気は前記円錐形状の乱流発生部材
１８ｂにより直進を妨げられて迂回することにより乱流
発生部材１８ｂの下流側に流入される。

【００１９】図４に示した乱流発生部材１８ｃは円板状
をなし、その円板状の乱流発生部材１８ｃには複数の透
孔２４ａ〜２４ｄが形成されている。

【００２０】この場合にも前記開口１４より太径管路１
６内に導入される混合気は前記円板状の乱流発生部材１
８ｃにより直進を妨げられ、前記各透孔２４ａ〜２４ｄ
を通過し、あるいは該乱流発生部材１８ｃの外側を通っ
てその下流側に流入されることとなる。

【００２１】かくして前記太径管路１６内の前記各乱流
発生部材１８（１８ａ〜１８ｃ）の下流側には、これら
の乱流発生部材によって直進を妨げられた混合気の乱流
領域２６が形成されることとなる。

【００２２】そしてこの乱流領域２６内には前記太径管
路１６の下流側内壁面にガス点火用のイグナイタ２８が
設けられており、乱流領域２６内に導入された混合気は
前記イグナイタ２８により点火されて爆発的に燃焼を起
こすように構成されている。

【００２３】そしてこのように構成されたパルスバーナ
によれば、燃料ガスと空気との混合気が細径管路１２を
経て開口１４より太径管路１６内へ導入されるが、この
とき混合気はその開口１４に面して設けられる乱流発生
部材１８により直進することを妨げられて迂回するか、
或いは前記円板状の乱流発生部材１８ｃであればそこに
開設される複数の透孔２４ａ〜２４ｄを通ってその乱流
発生部材１８ｃの下流側へ流入する。

【００２４】そのときに混合気は乱流発生部材１８によ
ってその直進的な流れが乱されて乱流となるため、混合
気は燃料ガスと燃焼用空気との混合度合いが一層高めら
れた状態で燃焼領域へ送り込まれると同時に、その乱流
発生部材１８の下流側には前述のように混合気の乱流領
域２６が形成される。

【００２５】そしてこの乱流領域２６内に流入してきた
混合気は、太径管路１６の下流側の内壁面に設けられた
イグナイタ２８により点火される。

【００２６】このイグナイタ２８の点火によって乱流領
域２６内の混合気は爆発的に燃焼し、その混合気の燃焼
は太径管路１６内を上流側、すなわち乱流発生部材１８
の方向へ向かって伝播するが、そのときに乱流発生部材
によって燃焼排ガスが細径管 路１２に逆流することが阻
止される。したがってその燃焼排ガスは乱流発生部材１
８によって下流側へ強い力で押し戻され、図示しないテ
ールパイプ側へ排出されるものである。

【００２７】そしてさらにその燃焼排ガスの排気に伴う
慣性によって燃焼領域が一瞬負圧となるため次サイクル
の混合気が強い力で吸引され、そのために１パルス当り
の燃焼に要する時間は短かく、次の混合気が速やかに細
径管路１２より太径管路１６内へ導入される。

【００２８】そしてその導入される混合気も乱流発生部
材１８により直進を妨げられて乱流状態で乱流発生部材
１８の下流側へ流入し、イグナイタ２８による点火によ
り同じように爆発的な燃焼が繰り返される。

【００２９】このようにして混合気の爆発的燃焼が繰り
返されるが、乱流発生部材１８の働きによって乱流領域
２６内での混合気の乱流度が高いことから、非常に早い
スピードで１パルス当りの燃焼が完結する。そのために
１パルス当りの燃焼に要する時間も短かくなって燃焼パ
ルスの周期は短かくなり、燃焼パルス数が増すこととな
る。

【００３０】そして燃焼パルス数が増すことにより燃焼
火炎は安定し、次の混合気の供給によって燃焼火炎が吹
き消されるようなこともなく、非常に安定した火炎状態
が得られる。また、混合気の供給によって火炎が吹き消
される心配がないことから、混合気の供給量を増やすこ
とも可能となる。そうすると燃焼効率が増大することが
期待される。さらに燃焼領域内での混合気の燃焼速度が
早く１パルス燃焼当りの燃焼時間が短かくなることによ
って燃焼ガス中のＮＯx 量も少なくなる。

【００３１】 そして、前記乱流発生部材１８によって、
乱流領域２６内の混合気の爆発的燃焼の伝播が細径管路
１２の開口１４へは直接及ばないことから、細径管路１
２への燃焼ガスの戻り現象も生じず、燃焼領域への混合
気の安定した導入が繰り返されることも、燃焼効率の向
上をもたらすものである。

【００３２】 尚、上記実施例では、乱流発生部材１８の
形態としていくつか紹介したが、勿論これに把われるも
のではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の形
態のものが採用されることは言うまでもない。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明の予混合パルスバーナは、燃料ガスと空気との混合
気の燃焼領域への流入口下流近傍にその混合気の直進を
妨害して乱流を生じさせる乱流発生部材を配設し、混合
気の混合度合いを高めて燃焼領域での完全燃焼を果たす
と同時に、その燃焼排ガス逆流をその乱流発生部材によ
り遮り、下流側に速やかに排気させるようにしたもので
あるから、短いサイクルでの爆発的燃焼により、高負荷
安定燃焼が達成されると共に、ＮＯx 量の低減による低
公害化にも寄与し、さらにパルスバーナとしてのコンパ
クト化も図れる等多くの利益を有するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る予混合パルスバーナの
概略構成を示す断面図である。

【図２】図１に示した予混合パルスバーナに使用される
乱流発生部材の形態を説明するため図１のＡ−Ａ断面を
矢示方向に見た図である。

【図３】乱流発生部材の他の形態を説明するため示した
断面図である。

【図４】乱流発生部材の更に他の形態を説明するため示
した断面図である。

【図５】従来の予混合バーナの一例を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１０ パルスバーナ １２ 細径管路 １４ 開口 １６ 太径管路 １８（１８ａ〜１８ｃ） 乱流発生部材 ２６ 乱流領域 ２８ イグナイタ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料ガスと空気とが予め混合されてなる
   混合気の燃焼領域への流入口下流近傍に前記流入口から
   燃焼領域への直進を妨害するような形で混合気に乱流を
   生じさせる乱流発生部材を設けると共に、該乱流発生部
   材の下流側に形成される混合気の乱流領域内に該乱流領
   域内に流入してきた混合気を点火させる手段を設けてな
   ることを特徴とする予混合パルスバーナ。