JP3034114B2 - 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、爆発的燃焼を繰り返す
パルスバーナに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、図５に示すような常時燃焼型バー
ナが通常知られている。この種のバーナは、図示したよ
うに、空気が貫流する空気管路３０内に燃料ガスを供給
する燃焼ガス管路３２が配設され、該燃料ガス管路３２
の下流側開口端には下流方向に向けて漸次拡径形状をな
す保炎部材３４が延設される。そして両管路３０、３２
を介して供給される燃料ガスと空気とは前記保炎部材３
４の下流側空間領域で混合され、この混合ガスがいった
ん着火された後は保炎部材３４の作用により常時燃焼し
続ける。

【０００３】一方パルスバーナとして図６に示すような
構成のものも知られている。このパルスバーナ４０は、
燃料ガス供給管４２により供給されてきた燃料ガスがフ
ラッパバルブ４４を介して供給される空気と混合され、
その混合ガスがフレームトラップ４６を介して燃焼室４
８へ送り込まれる。この燃焼室４８に送り込まれた混合
ガスは、イグナイタ５０にて着火されることにより燃焼
が開始され、この着火により燃焼室４８内に高い圧力が
生じるが、前記フラッパバルブ４４が閉じることにより
燃焼ガスはテールパイプ５２を介して排気される。そし
てこの排気時の慣性により燃焼室内が負圧となり、次の
燃焼のため燃料ガスと空気とが吸引され、燃焼室内の残
留燃焼ガスの余熱により爆発的な燃焼を繰り返すもので
ある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
図５に示す常時燃焼型バーナは、保炎部材３４の作用に
より燃焼ガスが常時燃え続けているために高温状態が長
く続き、ＮＯx （窒素酸化物）の発生量が多く、また熱
効率が悪い等の多くの欠点がある。

【０００５】一方図６に示すパルスバーナによれば、構
造上フラッパバルブ４４やフレームトラップ４６あるい
はフラッパバルブの開閉機構等を必要とし、構造が複雑
で製作コストも高くなる等の問題があった。

【０００６】本発明は、上述した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、ＮＯ
x の発生量が少なく、熱効率も良く、安定したパルス燃
焼による連続運転ができる、しかも簡単な構造で製作コ
ストもそれ程掛からないコンパクトなパルスバーナを提
供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明のパルスバーナは、燃料ガスを主体とする濃厚
ガス又は空気を主体とする希薄ガスが貫流する第１の供
給管路内に空気を主体とする希薄ガス又は燃料ガスを主
体とする濃厚ガスが前記第１の供給管路内のガスの流れ
と同方向に貫流する第２の供給管路を設け、該第２の供
給管路の下流側開口端にその下流方向に向けて漸次拡径
をなし前記第１の供給管路の内壁との間隙により前記第
１の供給管路上流から貫流してくるガスにうず流を生じ
させるうず流発生部材を設け、該うず流発生部材と前記
第１の供給管路との間隙を介して貫流してくるガスと前
記第２の供給管路を介して貫流してくるガスとの混合ガ
スを間欠的に燃焼させる燃焼領域が前記うず発生部材の
下流側少し距離を隔てた部位に形成されるように点火部
材を前記燃焼領域の下流側に設け、前記うず流発生部材
を前記燃焼領域での間欠的な燃焼により発生する爆風の
前記第１の供給管路上流側への逆流を抑える防壁として
兼用させたことを要旨とする。この場合前記第１の供給
管路内を貫流するガスが濃厚ガスであれば、第２の供給
管路内には希薄ガスが貫流するようにすればよいし、逆
に第１の供給管路内を貫流するガスが希薄ガスであれ
ば、第２の供給管路内には濃厚ガスが貫流するようにす
ればよい。尚、ここに濃厚ガスとは、燃料ガスに少量の
空気を混ぜたものに限らず、従来一般の燃料ガス単独の
ものも含み、また希薄ガスとは、空気に少量の燃料ガス
を混ぜたものに限らず、空気単独のものも含む概念で用
いている。

【０００８】

【作用】しかして上記の構成を有する本発明のパルスバ
ーナによれば、第１の供給管路及び第２の供給管路によ
り供給される濃厚ガスと希薄ガスとが混合され、理論空
気比に近くなった燃焼領域で爆発的に燃焼されることに
より燃焼が開始され、この燃焼ガスの排気と同時にうず
流発生部材と第１供給管路との間隙及び第２供給管路の
下流側開口端よりそれぞれ次の燃焼用の濃厚ガスと希薄
ガスとが吸入される。そしてうず流発生部材と第１供給
管路との間隙を通過してきた貫流ガスはうず流を生じ、
第２供給管路の貫流ガスと混合されつつ燃焼領域へ向
い、次の爆発的な燃焼が起こる。

【０００９】このような現象において、濃厚ガスと希薄
ガスとの混合ガスにおける空気比と燃焼速度との関係
は、図４に示すとうりであることは一般的に知られてお
り、通常この種のパルスバーナでは燃焼領域における混
合気の空気比が理論空気比に略近い値（入≒１）になる
ように濃厚ガスと希薄ガスとの混合比が定められてい
る。しかし例えば、第１の供給管路からは希薄ガスが供
給され、第２の供給管路からは濃厚ガスが供給されると
した場合にうず流発生部材と第１の供給管路との間隙を
介して吸引される希薄ガスと、第２の供給管路の開口端
より吸引される濃厚ガスは、すぐには良好に混合されな
い。したがってうず流発生部材と第１の供給管路との間
隙近傍並びに第２の供給管路の開口端近傍ではいずれも
図４から判るように燃焼速度が遅いために燃焼領域で爆
発的に燃焼が起こったときの爆風によりその燃焼は混合
度合の低い領域までは伝播されずに消火される。尚、燃
焼領域内の燃焼ガスの爆風は、うず流発生部材が防壁と
なってその上流側にまで及ばず、速やかに第１の供給管
路の下流側排気路より排気されるものである。

【００１０】

【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に本発明のパルスバーナの概略
構成を示す。図示のパルスバーナ１０は、空気を主体と
し若干量の燃料ガスを混合した希薄混合ガスＧ1 が貫流
する太径の第１供給管１２の管壁に、燃料ガスを主体と
し若干量の空気を混合した濃厚混合ガスＧ2 が貫流する
細径の第２供給管１４を貫挿し、該第２の供給管１４の
先端が前記第１の供給管１２内のガス流の下流方向へ屈
曲させて配設されている。そして該第２の供給管１４の
下流側開口端にはその下流方向に向けて漸次拡径をなす
ラッパ形状のうず流発生部材１６が延設され、該うず流
発生部材１６の開口端縁と前記第１の供給管１２の内壁
面との間に前記第１の供給管１２内を貫流する希薄混合
ガスＧ1 が通過できる間隙１８が形成されている。

【００１１】一方前記第１の供給管１２の前記うず流発
生部材１６より少しく距離を隔てた下流側その管路の内
壁面にガス着火用のイグナイタ２０が取付けられてい
る。このイグナイタ２０が取付けられている部位の管内
領域を燃焼領域２２と称するものである。尚、前記第１
の供給管１２の上流側には送風ファンが、また第２の供
給管１４の上流側には燃料タンクが連繋され、一方前記
第１の供給管１２の下流側には熱交換器等に連繋されて
いることは従来装置と同様なので図示することを割愛す
る。

【００１２】しかしてこのように構成されたパルスバー
ナによれば、燃焼開始時には希薄混合ガスＧ1 が送風フ
ァンにより送られて第１の供給管１２内を貫流し、うず
流発生部材１６との間隙１８を通って該うず流発生部材
１６の下流側に強制的に送り込まれる。一方濃厚混合ガ
スＧ2 はガス供給圧により第２の供給管１４の管端開口
より前記うず流発生部材１６の下流側に送り込まれる。
そしてこの希薄混合ガスＧ1 と濃厚ガスＧ2 は混合され
つつ第１の供給管１２の管路を下流方向へ向かって貫流
し、燃焼領域２２付近で理論空気比（入＝１）に近い混
合ガスとなり（図４参照）イグナイタ２０により着火さ
れる。

【００１３】そして図２に示したように、この着火によ
る燃焼速度の速い爆発的な燃焼により高い圧力が燃焼領
域に生じ、その爆風がこの管路内の上流側へも及ぶが、
下流側よりも抵抗が大きいので逆流が抑えられる。ま
た、そのときにその上流側の、特に前記うず流発生部材
１６と第１の供給管１２との間隙１８近傍、あるいは第
２の供給管１４の開口端近傍の未混合領域では、図４に
示すように空気比が理論空気比から大きく外れているの
で燃焼領域での爆発的な燃焼がその未混合領域までは伝
播せず、したがって燃焼ガスは爆発的な燃焼の後消火す
る。

【００１４】そして図３に示すように、その燃焼ガスは
第１の供給管１２の下流に向かって排気される。その時
希薄混合ガスＧ1 及び濃厚混合ガスＧ2 がそれぞれ前記
うず流発生部材１６と第１の供給管１２との間隙１８、
及び第２の供給管１４の管端開口よりうず流発生部材１
６の下流側へ送り込まれる。

【００１５】その際間隙１８を通って送り込まれる希薄
混合ガスＧ1 はその間隙１８を通過した際にうず流を生
じ、再び図１に示す状態に戻って濃厚混合ガスＧ2 と混
合されつつ燃焼領域へ向かって貫流する。そして燃焼領
域２２では再びイグナイタ２０のスパークにより爆発的
な燃焼を起こし、その燃焼ガスは第１の供給管１２の下
流に向かって排気される。

【００１６】かくして燃焼領域２２での爆発的な燃焼、
消火、燃焼ガスの排気、次の混合ガスの吸引を繰り返す
ものであるが、イグナイタ２０による何度かの繰り返し
点火の後は、第１の供給管１２の燃焼領域の管内壁面な
どの加熱または、残留燃焼ガスの余熱や爆風戻り現象に
よるガス熱により燃焼領域２２に送り込まれる未燃焼の
混合ガスは自動的に着火されて連続的に運転が行われ
る。

【００１７】尚、上記実施例では第１の供給管路１２及
び第２の供給管路１４を貫流するガスとして濃厚混合ガ
スＧ2 及び希薄混合ガスＧ1 を用いているが、このよう
な予め燃料ガスと空気とをある割合で混合したものを用
いれば、理論空気比の混合ガスが速やかに得られる。そ
してその結果燃焼領域での燃焼効率が高められることは
もとより第１の供給管路１２内のうず流発生部材１６の
位置から燃焼領域２２までの管路長をより短くできる。
勿論第１の供給管路１２には空気を、第２の供給管路１
４には燃料ガスをそれぞれ単独に貫流させるもの、ある
いはその逆に第１の供給管路１２には燃料ガスを、第２
の供給管路１４には空気を貫流させるものであっても構
わないことは言うまでもなく、本発明の趣旨を何ら逸脱
するものではない。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明のパルスバーナによれば、第１供給管路とうず流発
生部材との間隙を通過してきた供給ガスと第２供給管路
を貫流してきた供給ガスとが混合されて爆発的な燃焼を
起こすためその燃焼効率は高い。またその燃焼ガスは第
１供給管路とうず流発生部材との間隙近傍あるいは第２
供給管路の管端開口近傍の未混合領域での燃焼速度が低
いことにより確実に消火されてパルス振動を起こし易く
安定した連続運転状態が得られる。しかも従来の常時燃
焼型バーナに較べて高温状態にある時間が短いためＮＯ
x の発生量が少なく、低公害化にも寄与する。さらに前
述のようにうず流発生部材の作用により速やかに燃料ガ
スと空気との混合ガスが得られるのであるからうず流発
生部材の位置から燃焼領域までの混合ガス管路が短くて
済み、しかも前述の図６に示したようなフラッパバルブ
やフレームトラップ等の機構も必要としないため構造の
簡素化、コンパクト化が達成され、製造コストの低廉化
も達成される等多くの利益を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るパルスバーナの概略構
成図である。

【図２】このパルスバーナの爆発的な燃焼状態を示した
図である。

【図３】このパルスバーナの消火及び次の燃焼用ガスの
吸引状態を示した図である。

【図４】燃料ガスと空気との混合ガスの空気比と燃焼速
度との関係を示す特性図である。

【図５】従来の常時燃焼型バーナの概略構成図である。

【図６】従来のパルスバーナの概略構成図である。

【符号の説明】

１０ パルスバーナ １２ 第１の供給管 １４ 第２の供給管 １６ うず流発生部材 １８ 間隙 ２２ 燃焼領域 Ｇ1 希薄混合ガス Ｇ2 濃厚混合ガス

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料ガスを主体とする濃厚ガス又は空気
   を主体とする希薄ガスが貫流する第１の供給管路内に空
   気を主体とする希薄ガス又は燃料ガスを主体とする濃厚
   ガスが前記第１の供給管路内のガスの流れと同方向に貫
   流する第２の供給管路を設け、該第２の供給管路の下流
   側開口端にその下流方向に向けて漸次拡径をなし前記第
   １の供給管路の内壁との間隙により前記第１の供給管路
   上流から貫流してくるガスにうず流を生じさせるうず流
   発生部材を設け、該うず流発生部材と前記第１の供給管
   路との間隙を介して貫流してくるガスと前記第２の供給
   管路を介して貫流してくるガスとの混合ガスを間欠的に
   燃焼させる燃焼領域が前記うず発生部材の下流側少し距
   離を隔てた部位に形成されるように点火部材を前記燃焼
   領域の下流側に設け、前記うず流発生部材を前記燃焼領
   域での間欠的な燃焼により発生する爆風の前記第１の供
   給管路上流側への逆流を抑える防壁として兼用させたこ
   とを特徴とするパルスバーナ。