JPH0255682B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ボイラーにおけるパルス燃焼方法に
関し、詳しくは燃焼ガスによる動力回収方法をも
併せ行うことができる方法に関する。

〔従来の技術〕

従来、ボイラー燃焼において、炉内に燃焼用空
気を供給するための空気送風機としては、遠心式
のターボブロワーが用いられる。該ブロワーの空
気供給は連続的になるので、炉内の燃焼も連続的
に行われることになる。

一方、所謂「パルス燃焼」として知られている
燃焼方法は、周期的な爆発燃焼を燃焼空間で起こ
す燃焼方法であつて、燃焼室の前部には、燃焼管
と燃焼室内の圧力脈動に応じて開閉コントロール
する給気弁があり、燃焼室の後部には、尾管とい
われる比較的長い排気管が設けられた構造を骨子
として作動するものであつて、燃焼の周期は、燃
焼室の寸法と排気管の寸法によつて決まる燃焼器
の持つ固有な振動周期に従うものである。

そしてこのパルス燃焼方法によると、脈動によ
り燃焼ガスの撹拌が起り、燃焼ガスの流動時の層
流が破壊され境膜がなくなるため、燃焼ガスの流
動する通路断面の各部における温度差がなくな
り、伝熱効率が理論上非常に良くなる利点がある
ことが知られている。

このように、パルス燃焼方法は、伝熱効率等に
おいて好ましい燃焼方法であると言えるが、この
パルス燃焼を生起させるために特別の手段が必要
であり、したがつてこのため構造が複雑化し、コ
スト高となる欠点を免れない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は、スクリユー式の容積型空気圧縮機を
給気用として用い、その固有の作動である「おす
めす両ロータの歯端面による吐出ポートの断続的
開閉」の作動を利用することにより、前記従来の
パルス燃焼方法の欠点を解消するとともに、伝熱
効率の高いボイラーを得ることを目的とするもの
である。

〔問題点を解決するための手段〕

ボイラーの燃焼室にスクリユー式の容積型空気
圧縮機を用いて空気を供給するにあたり、前記圧
縮機の吐出ポートを前記圧縮機のおすめす両ロー
タの歯端面により回転中、断続的に開閉させ、圧
縮空気を脈動的に前記燃焼室に供給し、前記燃焼
室内の燃焼にパルス燃焼を発生させるとともに、
燃焼ガスの熱を前記燃焼室内の熱交換器により吸
収させるボイラーにおけるパルス燃焼方法であ
る。

〔作用〕

ボイラーの燃焼室にスクリユー式の容積型空気
圧縮機を用いて空気を供給すると、前記圧縮機の
吐出ポートはおすめす両ロータの歯端面により回
転中、断続的に開閉され、圧縮空気が脈動的に前
記燃焼室に供給され、このため前記燃焼室内の燃
焼がパルス燃焼となり、ボイラー内の伝熱効率が
著しく向上するので熱交換器により吸収できる熱
量が増大する。

〔実施例〕

第１図は、本発明のボイラーのパルス燃焼方法
を行わせる１実施例のフローシートダイヤグラム
であり、第２図、第３図は、それに使用されるス
クリユー式の容積型空気圧縮機の作動原理を説明
するための図面である。

第２図及び第３図において、３０は容積型空気
圧縮機のケーシング内壁であつて、ケーシング内
におすロータ３５とめすロータ３６が互いに噛合
うように設置される。３１は各ロータの回転軸の
端部を支持する軸受部である。３２はケーシング
の吐出側ハウジングに設けられた吐出ポートであ
り、３３はアンローダースライド弁、３４はバイ
パス通路である。

おすロータ３５とめすロータ３６は、第３図の
ような回転方向に互いに逆回転するので、吸入孔
から流入した両ロータの歯面とケーシング内面と
の間に閉じ込められた空気は、おすロータ３５と
めすロータ３６のかみ合いの進展に伴い、順次そ
の容積が縮小されるので空気の圧縮が行われ、設
計容積比υ_iに至ると、閉じ込められた空間３７の
空気は吐出ポート３２と連通して所定圧力に圧縮
された圧縮空気となつて吐出される。閉じ込めら
れた空間３７は両ロータの回転の進展に伴い次第
に縮小し、吐出終了時には閉じ込み空間が０とな
る。これはおすロータ３５とめすロータ３６の両
歯端面により吐出ポート３２が閉鎖されることを
意味している。

吐出ポート３２は、次の閉じ込み空間が連通す
るまで閉鎖することになる。おすロータ３５とめ
すロータ３６の歯数に応じた複数の「閉じ込み空
間（互いに連通せず独立空間である）は、ロータ
の回転数に対応する回数で吐出ポート３２に断続
的に連通し、圧縮空気の吐出が行われる（両ロー
タの歯端面による吐出ポートの断続的開閉によ
る）。

このように、スクリユー式の容積型空気圧縮機
による圧縮空気の吐出は、脈動的に行われること
になる。

第１図において、２は前記のスクリユー式の容
積型空気圧縮機であり、３はボイラーの燃焼室、
１は容積型空気圧縮機２に駆動軸１１により直結
されたスクリユー式の膨脹機であつて、燃焼室３
からの燃焼ガスを導入して附帯的に回転力を得て
前記圧縮機２を駆動し、更に駆動軸１２により発
電機１０にも連結され、補助的に発電も行うこと
ができるように構成されている。

容積型空気圧縮機２により吸気管５から吸入さ
れた空気は、所定の圧力にまで圧縮された後、空
気供給管６を経て脈動的に燃焼室３へ供給され
る。燃料は、油管又はガス管９ａから空気供給管
６のノズル部１７に導入され、エゼクター方式に
より圧縮空気と混合して燃焼室３へ供給される。
なお、燃料は油管又はガス管９ｂにより容積型空
気圧縮機２の閉じ込み後の位置２７から吸入し、
空気と混合して圧縮し空気供給管６に吐出するよ
うにしてもよく、又油管又はガス管９ｃを経て圧
縮空気とは別に燃焼室３内に供給することもでき
る。前記のようにして燃焼室３内に脈動的に噴射
２６された空気又は空気と燃料との混合気は、燃
焼室３内においてパルス燃焼を行う。

燃焼室３内における燃焼は脈動的に行われるの
で、パルス燃焼の特徴である伝熱効率の向上が得
られ、流入流出口２５を通つて熱交換器２４内を
流通する被加熱流体に対する熱の伝達が著しく促
進される。

又、熱交換器２４は燃焼ガスの脈動を整流し減
衰する方向に働くので、それが設置される燃焼室
３はバツフア作用を有することになり、排気管７
を経て膨脹機１に噴射流入される燃焼ガスの脈動
を緩和する機能を有することになる。そのため、
膨脹機１の回転力のむらを減少させることができ
る。もつとも、膨脹機１はスクリユー式であるか
ら、遠心型タービンのように流入する燃焼ガスの
脈動による効率の低下を来たすことはなく、動力
の回収を十分行うことができる。したがつて本実
施例によれば、ボイラーの伝熱効率を向上できる
とともに、燃焼ガスから効率よく動力の回収も行
うことができる。

又、燃焼室３内におけるパルス燃焼により、空
気供給管６を介して容積型空気圧縮機２の方へ至
る逆火に関しては、装置の寸法、形状等を適当に
設計することにより、おすロータとめすロータの
歯端面が前記圧縮機２の吐出ポート３２を閉鎖す
るときにタイミングを合わせるようにしてそれを
防ぐことができる。なお、空気供給管６の途中に
適当な逆流阻止手段３８を設けることもできる。

膨脹機１を流出した排ガスは排気管２１を経て
更に熱交換器２２に流入し、伝熱コイル２３を流
れる流体に余熱を伝達する。

１９は点火栓であり、パルス燃焼の周期に合せ
て着火作動を行わせることができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、パルス燃焼のために特別の機
構や装置を必要とすることなく伝熱効率の著しく
高い燃焼が得られるので、高効率のボイラーを得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を遂行する一実施例のフ
ローシートダイヤグラム、第２図及び第３図は本
発明において使用されるスクリユー式の容積型空
気圧縮機の部分断面図である。 ２……スクリユー式の容積型空気圧縮機、３…
…ボイラーの燃焼室、２４……熱交換器、３２…
…吐出ポート、３５……おすロータ、３６……め
すロータ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ボイラーの燃焼室にスクリユー式の容積型空
   気圧縮機を用いて空気を供給するに際し、前記圧
   縮機の吐出ポートを前記圧縮機のおすロータ、め
   すロータの歯端面により断続的に開閉することに
   より、脈動的供給を行なわせ、前記燃焼室の燃焼
   をパルス燃焼にするとともに、燃焼ガスの熱を前
   記燃焼室内の熱交換器により吸収させることを特
   徴とするボイラーにおけるパルス燃焼方法。 ２ スクリユー式の容積型空気圧縮機のロータの
   ガス閉じ込み後の位置に燃料を噴射し、空気と燃
   料との混合ガスを吐出することを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載のボイラーにおけるパルス
   燃焼方法。 ３ ボイラーの燃焼室からの燃焼ガスをスクリユ
   ー式の容積型膨脹機に導入して回転力を得、これ
   により容積型空気圧縮機を駆動することを特徴と
   する特許請求の範囲第１項又は第２項記載のボイ
   ラーにおけるパルス燃焼方法。