JPH02263003A

JPH02263003A - パルスバーナ

Info

Publication number: JPH02263003A
Application number: JP1083701A
Authority: JP
Inventors: Ichiro Hongo; 一郎本郷; Kazuo Saito; 和夫斉藤; Akio Mitani; 三谷　明男
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-03-31
Filing date: 1989-03-31
Publication date: 1990-10-25
Anticipated expiration: 2013-03-11
Also published as: US5044930A; JP2726487B2; CA2013491A1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、製造の容易化を図れ、かつ尾管側の伝熱特性
を向上させることができるパルスバーナに関する。

（従来の技術）周知のように、パルスバーナは、−船釣なバナに比べて
本質的に、燃焼負荷を高めることができること、高い熱
効率が得られること、排ガス中の有害成分を少なくでき
ることなどの多くの利点を備えている。

ところで、パルスバーナは通常、第１３図のように構成
されている。すなわち、図中１は一端側が閉じられた燃
焼筒である。この燃焼筒１の開口部は、テーバ管状の絞
り部２を介して燃焼筒１より通過断面積が小さい尾管３
に接続されている。

燃焼筒１内には空気と燃焼ガスとがそれぞれ空気供給管
４、燃料供給管５を通して供給される。そして、空気供
給管４および燃料供給管５には、空気と燃料とを間欠的
に供給するための一方向弁６．７が設けられている。な
お、図中８はスタート時に混合気に着火するためのイグ
ナイタを示している。

このように構成されたパルスバーナは、燃焼筒１内で間
欠的な爆発燃焼を繰返す。すなわち、燃焼筒］の下流に
接続された通過断面積の小さい尾管３は、燃焼筒］とで
ヘルムホルツの振動系を構成している。つまり、質点、
バネ系の振動系で説明すると、質点に相当するものが、
尾管３内の気体であり、バネに相当するものが燃焼筒１
内の気体であり、振動の駆動源が燃焼筒１室内で間欠的
に繰返される爆発燃焼である。

上記構造のパルスバーナは、燃焼筒１内において爆発燃
焼か間欠的に繰り返されるので、騒音が大きい。そこで
、第１４図に示すように、同一構成の２個のパルスバー
ナ２１ａ、２１ｂを吸気チャンバ２２、排気チャンバ２
３を介して並列に連結した二連構成としたものもある。

これは、相互を干渉させることにより、２つのパルスバ
ーナ２１ａ、２］、ｂを逆位相で運転し、圧力変動を排
気チャンバ２３内でキャンセルさせることによって低騒
音化を実現している。なお、第１４図中、２４は送風フ
ァンを示している。

しかしながら、上記のように構成されたパルスバーすに
あっては次のような問題があった。すなわち、従来のパ
ルスバーナにおいては、前述したヘルムホルツの振動系
を構成するために燃焼筒１の断面積と尾管３の断面積と
を異ならせ、かつこれらの間でのガスの流れをスムーズ
にするために燃焼筒１と尾管２をテーパ管状の絞り部２
で接続するようにしている。このような絞り部２が存在
していると、製造上大きなコストアップにつながる。た
とえば、アルミ押出壁を使って構成しようとすると、燃
焼筒用と尾管用との２種類の押出しの型を用意する必要
がある。通常、押出し型は、製造コストが高く、これが
全体のコストアップの大きな要因になる。また絞り部２
は高温となるため、耐熱性の高いステンレス祠を用いる
必要かあり、さらにフランジ等による接続法を採用する
必要性か生じてくる。

一方、性能面では、尾管３内の伝熱面積を大きくとれな
いため、２次熱交換器を設ける場合が多い。この２次熱
交換器の存在は、大型化、コストアップの要因になる。

さらに、燃焼筒１内では、壁が低温の場合に水蒸気が凝
縮する。このため、燃焼筒１を水ｑ２にして置かなけれ
ばならない場合には、凝縮水の除去が大きな問題となっ
ていた。

（発明か解決しようとする課題）上述のごとく、従来のパルスバーナでは、燃焼筒と尾管
の形状が異なるため、製造コストが高くなるばかりか、
尾管部での伝熱面積を大きくとれす、これが原因してシ
ステムが大型化し、さらには燃焼筒内の凝縮水の処理が
難しいといった欠点があった。

そこで本発明は、製造コストを下げることかでき、しか
も尾管部の伝熱面積を大きくでき、これによって全体の
コンパクト化を実現でき、そのうえ燃焼至内の凝縮水を
容易に除去できるパルスバ−すを提供することを目的と
している。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）上記課題を解決するために、本発明に係るパルスバーナ
においては、燃焼筒と尾管を同一断面形状の一体管で構
成し、かつ一体管の尾管部分内に、この尾管部分の通過
断面積を縮小するための内筒を装着したものとなってい
る。

（作　用）燃焼筒と尾管とは同一断面形状の一体管で構成されてい
るが、尾管部内には、この部分の断面積を縮小するよう
に内筒が設けられている。したかって、全体としてはへ
ルムホルツの振動系を構成している。このように構成さ
れたパルスバーナでは、バーナ壁を一体に形成できるの
で、製造時のコストを低くできる。また、同一通過断面
積でありながら伝熱面積を大きくとれることになる。

さらに、凝縮水も簡単に除去できる。

（実施例）以下、図面を参照しながら実施例を説明する。

第１図には本発明の一実施例に係る単筒式のパルスバー
ナが示されている。

同図において、図中３１は有底で、かつ軸方向各部の内
径がほぼ等しい一体管を示している。この一体管３１内
には、いわゆる底壁側に燃焼室３２が形成され、その図
中右側に燃焼室３２に通じる環状の尾管通路部３３か形
成さ−れている。すなわち、燃焼室３２と尾管通路部３
３とは、一体管３１内に、この一体管３１と同心的に設
置された一体管３１より小径で、かつ両端の閉じられた
内筒３４によって構成されている。したがって、一体管
３１は、燃焼室３２を形成する部分が燃焼筒として機能
し、また尾管通路部３３を構成する部分が尾管として機
能している。尾管通路部３３の通過断面積は、その内部
に設けられた内筒３４の存在によって燃焼室３２の通過
断面積より小さくなっている。したがって、バーナ全体
ではへルムホルツの振動系を構成していることになる。

内筒３４は、第２図にも示すように、支持体３５によっ
て一体管３１の内面に固定されている。

燃焼室３２の上流側には、空気供給管３６と燃料供給管
３７とが通じている。そして、空気供給管３６には空気
の一方向弁３８が設置されている。

同様に、燃料供給管３７にも燃料ガスの一方向弁３９が
設置されている。なお、図中４０はイグナイタを示して
いる。

このように構成されたパルスバーナは、燃焼室３２１内
で間欠的な爆発燃焼を繰返す。この燃焼ガスは一体管３
１と内筒３４との間に形成された環状の尾管通路部３３
を往復運動しながら排出される。

このように構成されたパルスバーナでは、燃焼筒と尾管
とが単なる筒状の一体管３１で形成されており、従来の
ような絞り部が存在していない。

したがって、たとえば、アルミ押出し部祠でバーナ壁を
製作する場合、押出し型が１つだけでよく、大幅なコス
ト削減が期待できる。また製造組立て時もその工程を削
減できる。また、尾管部の燃焼ガス側伝熱面積を従来の
ものに比べて大幅に拡大できるとともに、内筒３４から
の輻射熱伝達が加わるので熱伝達率を向上させることが
できる。また、従来は尾管部で回収しきれない熱を２次
熱交換器を用いて回収しているが、本構成のパルスパナ
では２次熱交換器熱を不要化できたり、あるいは大幅に
小さくすることが可能となる。したがって、システム全
体のコンパクト化および低コスト化が可能となる。また
、バーナを水平にした場合でも、従来のような絞り部が
ないため、燃焼室内３２に凝縮水が溜ることなく、パル
スバーナ特有の強い排気力によって容易にバーナ外へ排
出することができる。

第２図には本発明の別の実施例に係るパルスパナにおけ
る尾管部の横断面が示されている。

このパルスバーナでは、内筒３４が一体管３１の内面に
対して軸方向に平行に挿入された複数個の伝熱フィン４
１を介して取付けられている。このように構成されたパ
ルスバーナでは、尾管部の燃焼ガス伝熱面積をさらに拡
大できるため、尾管部の長さの短縮化も可能となる。

第３図には本発明のさらに別の実施例に係るパルスバー
ナの縦断面が示されている。この実施例では、螺旋状の
フィン４２を用いて内筒３４を一体管３１の内面に固定
している。

このように構成すると、尾管部内の流れの乱流化が促進
され、熱伝達率を一層高めることができ、同じ伝熱面積
で、より有効に熱を伝達することができる。

第４図には本発明のさらに別の実施例に係るパルスバー
ナの縦断面が示されている。この実施例では、内筒３４
の燃焼室３２側に位置する端部にテーパ部４３を設け、
燃焼ガスの流れをよりスムーズにしている。

第５図には本発明のさらに別の実施例に係るパルスバー
ナの縦断面が示されている。この実施例では、バーナの
下流端に排気デカップラ４４を形成するとともに内筒３
４の下流端を解放し、さらに内筒３４の軸方向長さをパ
ルスバーナの発振波長λの４分の１にしている。

このように構成されたパルスバーナにおいては、排気デ
カップラ４４の内部に内筒３４による逆位相の圧力変動
が加わるため、その振幅が小さくなる。したがって、排
気デカップラ４４より伝播する騒音を小さくすることが
できる。

第６図には本発明のさらに別の実施例に係るパルスバー
ナの縦断面が示されている。

この実施例では、内筒３４内に伝熱管５１をかしめ止め
によって配設するとともに、一体管３１の外面にも第７
図に示すように伝熱管５２をかしめ止めによって配設し
、これら伝熱管５１．５２を直列に接続して内部に熱媒
を通流させるようにしている。

このように構成すると、熱回収量をさらに増加させるこ
とができ、全体の小型化、高効率化が可能となる。

第８図には本発明を二連式のパルスバーナに適用した実
施例が示されている。

このパルスバーナは、軸方向の各部内径が等しい一対の
筒体６１．６２と、これら筒体を平行に連結する連結壁
６３とからなり、全体が一体に形成された一体管６４を
用いている。そして、６筒体６］、６２内に内筒６５を
それぞれ同心的に設置し、この内筒６５の存在によって
各筒体６］、６２内の一端側に燃焼室６６をそれぞれ形
成するとともに各内筒６５と各筒体との間に燃焼室６６
に通じる環状の尾管通路部６７をそれぞれ形成している
。各内筒６５は第９図に示すように支持体６８を介して
対応する筒体の内面に固定されている。各燃焼室６６の
上流側にはそれぞれ燃料供給管７１および空気供給管７
２が通じており、これら供給管には一方向弁７３．７４
が挿設されている。そして、各空気供給管７２は吸気チ
ャン７５に共通に通じている。また、下流側においては
、連結壁６３の切り欠きによって排気チャンバ７６が形
成されている。この排気チャンバ７６は排気ロア７に通
じている。なお、図中７８は送風ファンを示し、７９は
予混合室を示し、８０はイグナイタを示している。

このような構成であると、２連式の特徴を最大限に発揮
させることができるとともに前記各実施例と同様に伝熱
面積の増加により熱効率を向上させることかできる。ま
た、外壁に熱回収用の伝熱管を設置する際にも外壁に沿
って直管配置できるので、製作コストを低減できる。

第１０図は、第８図に示すパルスバーナの変形例を示す
もので、この例では内筒６５を軸方向に延びる伝熱フィ
ン８１で各筒体６１．６２の内面に固定するとともに、
各筒体６１．６２の外面に伝熱管８２を固定している。

第１１図には本発明を二連式のパルスバーナに適用した
他の実施例が示されている。

この実施例においては、軸方向の各部内径が等しい一体
管６４ａを用いている。そして、一体管６４ａ内に、第
１２図にも示すように１つの内筒６５ａと、一体管６４
ａ内を半径方向に２分し得る形の中仕切８５とを一体化
した要素８６を挿設し、この要素８６の存在によって一
体管６４ａ内の片方にそれぞれ燃焼室８７を形成し、ま
た内筒６５ａと一体管６４ａとの間に燃焼室８７に通じ
る半環状の尾管通路部８８をそれぞれ形成している。

このような構成であると、第８図に示したものに比べて
、排気チャンバ７６を形成するために中仕切り８５を格
別に加工する必要がないし、また内筒６５ａも１個です
むため、より製作コストを低減できる。

尚、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく
、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形できること
は勿論である。

［発明の効果］以上のように本発明によれば、製作コストの低減化、尾
管部での有効伝熱面積の増大化を図れ、全体の小型化、
高効率化を実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るパルスバーナの縦断面
図、第２図から第６図は本発明のそれぞれ異なる実施例
に係るパルスバーナの概略構成図、第７図は第６図に示
されたパルスバーナを第６図におけるＡ−Ａ線に添って
切断し矢印方向に見た図、第８図は本発明のさらに異な
る実施例に係るパルスバーナの縦断面図、第９図は第８
図に示されたパルスバーナを第８図におけるＢ−Ｂ線に
添って切断し矢印方向に見た図、第１０図は変形例を説
明するための図、第１１図は本発明の別の実施例に係る
パルスバーナの縦断面図、第１２図は第１１図に示され
たパルスバーナを第１１図におけるＣ−Ｃ線に添って切
断し矢印方向に見た図、第１３図および第１４図はそれ
ぞれ従来のパルスバーナの縦断面図である。３１．６４．６４ａ・・・一体管、３２．６６．８７・
・・燃焼室、３３．６７．８８・・・尾管通路部、３４
．６５．６５ａ・・・内筒、３６．７２・・・空気供給
管、３７．７１・・・燃料供給管、３８．３９．７３．
７４・・・一方向弁、４４．７６・・・排気チャンバ、
４０，８０・・・イグナイタ。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦ｑ）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）少なくとも燃焼筒と、この燃焼筒よりも小さい通
過断面積を有する尾管とを備えたパルスバーナにおいて
、前記燃焼筒と尾管とは同一断面形状の一体管で構成さ
れており、かつ前記一体管の尾管部分内に、この尾管部
分の通過断面積を縮小するための内筒が装着されている
ことを特徴とするパルスバーナ。
（２）燃焼筒と、この燃焼筒よりも小さい通過断面積を
有する尾管とを備えたパルスバーナ要素を２台並列に連
結してなるパルスバーナにおいて、前記燃焼筒と尾管と
は同一断面形状の一体管で構成されており、かつ前記一
体管の尾管部分内に、この尾管部分の通過断面積を縮小
するための内筒が装着されていることを特徴とするパル
スバーナ。
（３）前記各パルスバーナ要素の一体管は、一体に形成
されたものである請求項２に記載のパルスバーナ。