JPH0550645B2 - - Google Patents

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JPH0550645B2
JPH0550645B2 JP59179633A JP17963384A JPH0550645B2 JP H0550645 B2 JPH0550645 B2 JP H0550645B2 JP 59179633 A JP59179633 A JP 59179633A JP 17963384 A JP17963384 A JP 17963384A JP H0550645 B2 JPH0550645 B2 JP H0550645B2
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JP
Japan
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combustion
mixing chamber
air
pulse
fuel
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JP59179633A
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English (en)
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JPS6159108A (ja
Inventor
Shigeto Sumitani
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
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Priority to CA000488862A priority patent/CA1243938A/en
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Publication of JPH0550645B2 publication Critical patent/JPH0550645B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C15/00Apparatus in which combustion takes place in pulses influenced by acoustic resonance in a gas mass

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fluidized-Bed Combustion And Resonant Combustion (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は空気と燃料との混合気を燃焼室内で
パルス的に繰返し爆発燃焼させるパルス燃焼装置
の改良に関する。
〔発明の技術的背景〕
近時、例えば給湯装置の加熱用熱源としてパル
ス燃焼装置を使用したものが開発されている。こ
のパルス燃焼装置は第6図に示すような構成にな
つている。第6図中で、1は燃焼室、2はこの燃
焼室1の上流側に連結させた円筒状の混合室であ
る。これらの燃焼室1および混合室2によつてパ
ルス燃焼用のパルスバーナを形成させている。さ
らに、混合室2の上流端には空気供給管3および
燃料供給管4の各一端をそれぞれ連結開口させて
いる。また、空気供給管3には吸気マフラ5およ
び空気フラツパバルブ6等を順次介設させている
とともに、燃料供給管4には燃料フラツパバルブ
7等を介設させている。さらに、燃焼室1の下流
側には尾管8の一端を連結させている。この尾管
8の他端側にはデカツプラ9、熱交換器10およ
び排気マフラ11等を順次連結させている。ま
た、混合室2には始動着火用の点火プラグ12を
装着させているとともに、空気供給管3には図示
しない燃焼フアンを連結させている。そして、始
動時には燃焼フアンを駆動させて吸気マフラ5お
よび空気フラツパバルブ6等を順次介して空気供
給管3から混合室2内に燃焼用空気を供給すると
ともに、燃料フラツパバルブ7等を介して燃料供
給管4から混合室2内に燃料ガスを供給する。混
合室2内に流入させた空気および燃料ガスをこの
混合室2内で混合させるとともに、この混合気を
混合室2に装着させた点火プラグ12によつて点
火させ、燃焼室1内で燃焼させる。この燃焼によ
つて、燃焼室1からデカツプラ9に至る経路によ
り定まる共鳴周波数による圧力変動が生起され
る。そして、燃焼室1内の圧力上昇にともない空
気フラツパバルブ6および燃料フラツパバルブ7
が空気および燃料ガスの吸入孔をそれぞれ閉塞
し、空気および燃料ガスの供給がゼロに近づくと
ともに、燃焼室1内に燃焼ガスが尾管8からデカ
ツプラ9、熱交換器10および排気マフラ11等
を順次介して外部側に流出する。圧力が負圧にな
ると空気フラツパバルブ6および燃料フラツパバ
ルブ7が開くので、再び空気および燃料ガスが混
合室2内に流入する、この様に、フラツパバルブ
7の作用で、圧力変動による流体の流れが一方向
に整流されると共に、圧力変動が拡大される。以
後は同様の作用によつて一定の周波数で燃焼をパ
ルス的に繰り返すようになつている。なお、始動
後、約30秒程度経過して燃焼が安定すると燃焼フ
アンの駆動を停止させるようになつている。
〔背景技術の問題点〕
従来構成のものにあつてはパルス燃焼の燃焼量
を増減する場合には第7図に示すように混合室2
の内径寸法aおよび混合室2の空気流入口の口径
寸法bを変更するようにしていた。そのため、1
台のパルスバーナによつて異なる容量の燃焼量を
得ることができないので、燃焼量に応じてパルス
パーナの混合室2をそれぞれ設計しなければなら
ず、パルスバーナの種類が増加してコスト高にな
る問題があつた。また、空気流入口は混合室2に
おける混合気の流通方向に対して上流側周壁面の
みに形成させていので、パルスバーナ内の良好燃
焼範囲が比較的狭い問題があつた。そのため、空
気供給量を増加させても完全燃焼をさせることが
難しく、燃焼効率が低下する問題があつた。
〔発明の目的〕
この発明はパルス燃焼の燃焼量の変更を比較的
容易に行なうことができ、構成を簡素化して製造
の容易化およびコスト低下を図ることができると
ともに、パルスバーナ内の良好燃焼範囲を広くす
ることができ、空気供給量を増加させて燃焼量を
増加させた場合であつても完全燃焼に近づけて燃
焼効率の向上を図ることができ、加えて熱的に強
く、耐久性、信頼性の高いパルス燃焼装置を提供
することを目的とするものである。
〔発明の概要〕
この発明は一端を閉塞し、他端を燃焼室に連結
させた厚肉筒状の混合室を設け、この混合室の閉
塞端側の周壁面に一端を連結させた空気供給路お
よび燃料供給路を形成させて前記混合室の閉塞端
側の内周面に第1の空気流入口及び燃料流入口を
それぞれ開口させると共い、前記混合室における
前記燃焼室との連結端側の周壁面に第2の空気流
入口を開口させ、前記混合室の周壁面内を貫通し
て前記第2の空気流入口と前記空気供給路の中途
部との間を連結する連結路を形成させたものであ
る。
〔発明の実施例〕
第1図乃至第3図はこの発明の一実施例を示す
ものである。第1図は貯湯槽21の内部に収容さ
せた水(被加熱体)の加熱用熱源としてパルス燃
焼装置22を使用したパルス燃焼式給湯装置の要
部の概略構成を示すものである。第1図中で、2
3はこのパルス燃焼装置22の燃焼室、24はこ
の燃焼室23の上流側にシール材25を介して連
結させた混合室であり、これらの燃焼室23およ
び混合室24によつてパルス燃焼装置22のパル
スバーナを形成させている。また、この混合室2
4には混合気の流通方向に対して上流側周壁面に
空気供給路26および燃料供給路27をそれぞれ
連結させ、第2図に示すように混合室24の内周
面に燃料流入口29及び第1の空気流入口28を
開口させている。この場合、混合室24の内周面
の第1の空気流入口28は燃料流入口29と混合
室24の周方向に沿つて略等しい位置で、かつ燃
料流入口29と互いに対向する方向、或いは燃料
流入口29と互いに対向する方向から所定角度外
した方向に配置させて適当な流線を得るようにし
ている。さらに、混合室24の周壁には一端を空
気供給路26に連結させ、他端を燃焼室23との
接合端面側に連結させた縦穴部30を形成させる
とともに、混合気の流通方向に対して下流側に位
置する部分に縦穴部30と連通させた状態で混合
室24の周壁を貫通させた横穴部31を形成させ
ている。また、縦穴部30における燃焼室23と
の接合端面側に第1の盲栓32、横穴部31にお
ける混合室24の周壁外面側に第2の盲栓33を
それぞれ嵌着されている。そして、混合室24に
は混合気の流通方向に対して下流側周壁面に縦穴
部30および横穴部31を介して空気供給路26
に連結させた下流側空気流入口(第2の空気流入
口)34を形成させている。なお、35は空気供
給路26に連結させた空気フラツパバルブ、36
は混合室24に装着させた始動着火用の点火プラ
グである。
そこで、上記構成のものにあつてはパルスバー
ナの混合室24には混合気の流通方向に対して上
流側周壁面に空気供給路26および燃料供給路2
7をそれぞれ連結させているとともに、混合気の
流通方向に対して下流側に位置する混合室24周
壁面に縦穴部30および横穴部31を介して空気
供給路26に連結させた下流側空気流入口34を
形成させたので、パルス燃焼中は空気フラツパバ
ルブ35から空気供給路26側に供給された燃焼
用空気の一部を混合気の流通方向に対して上流側
に位置する空気流入口28から混合室24内に流
入させ、残りの縦穴部30および横穴部31を順
次介して混合気の流通方向に対して下流側に位置
する下流側空気流入口34から混合室24内に流
入させることができる。そのため、混合室24内
に流入させた空気を混合気の流通方向に沿つて比
較的広い範囲に亙つて適当な状態に配分すること
ができるので、従来のように混合気の流通方向に
対して上流側に位置する空気流入口28のみから
混合室24内に空気を流入させた場合に比べてパ
ルスバーナ内の良好燃焼範囲を広くすることがで
きる。なお、第3図は燃料ガスとしてメタン
(CH4)ガスを使用して燃焼量と排気ガス中の残
存酸素率および一酸化炭素濃度との関係を測定し
てパルス燃焼装置の燃焼効率を調べた実験結果を
示すもので、同図中で実線で示す特性曲線A1
A2がこの発明の構成のパルス燃焼装置、同図中
で点線で示す特性曲線B1,B2が従来構成のパル
ス燃焼装置による実験結果である。この実験結果
からも明らかなようにこの発明の構成のパルス燃
焼装置では従来構成のパルス燃焼装置に比べて同
一燃焼量の場合の排気ガス中の残存酸素率がほぼ
同等でありながら一酸化炭素濃度が低くなつてお
り、完全燃焼に近くなつている。したがつて、こ
の発明の構成のパルス燃焼装置では過剰空気の多
い領域での燃焼状態を従来に比べて完全燃焼に近
づけることができ、燃焼効率の向上を図ることが
できる。また、空気供給路26、縦穴部30およ
び横穴部31の内径寸法を適宜設定することによ
り空気供給量を設定することができるので、パル
ス燃焼の燃焼量を増減する場合に必ずしも従来の
ように混合室24の内径寸法を変更する必要がな
く、1台のパルスバーナによつて異なる容量の燃
焼量を得ることができ、パルス燃焼の燃焼量の変
更を比較的容易に行なうことができる。そのた
め、パルスバーナの種類を従来に比べて低減する
ことができ、コスト低下を図ることができる。さ
らに、混合室24の周壁面内を貫通して下流側空
気流入口34と空気供給路26の中途部との間を
連結する連結路(縦穴部30および横穴部31)
内の空気流によつて混合室24の周壁面の温度上
昇を抑制することができ、熱的に強く、パルスバ
ーナの耐久性、信頼性を高めることができる。」
を加入する。
なお、この発明は上記実施例に限定されるもの
ではない。例えば、第4図および第5図に示すよ
うに一端を閉塞させ、他端を燃焼室41に連結さ
せた厚肉円筒状の混合室42を設け、この混合室
42における混合気の流通方向に対して上流側周
壁面に空気供給路43および燃料供給路44をそ
れぞれ連結させるとともに、混合気の流通方向に
対して下流側(燃焼室41側)に位置する混合室
42周壁面に環状の大径部45を形成し、この大
径部45と空気供給路43との間を連通孔46を
介して連結させ、さらに一端側にフランジ47を
形成させるとともに周面に複数の下流側空気流入
口48……を形成させた薄肉円筒状の給気筒49
を設け、この給気筒49のフランジ47の外周縁
部を混合室42の燃焼室41側との接合端面、給
気筒49の他方の端縁部を大径部45の内底面内
周部位にそれぞれ固着してこの給気筒49と混合
室42の大径部45との間に環状の空気通路50
を形成し、パルス燃焼中は空気フラツパバルブ側
から空気供給路43側に供給された燃焼用空気の
一部を混合気の流通方向に対して上流側に位置す
る空気流入口51から混合室42内に流入させ、
残りを連通孔46を介して空気通路50内に流入
させ、この空気通路50から混合気の流通方向に
対して下流側に位置する給気筒49の各下流側空
気流入口48……から混合室42内に流入させる
構成にしてもよい。この場合には給気筒49の各
下流側空気流入口48……から混合室42内に流
入させる空気を混合室42の周方向に沿つて略均
一に分散させることができ、パルスバーナ内部の
良好燃焼範囲を一層広くすることができる。さら
に、その他この発明の要旨を逸脱しない範囲で
種々変形実施できることは勿論である。
〔発明の効果〕
この発明によれば混合室の閉塞端側の内周面に
燃料流入口及び第1の空気流入口をそれぞれ開口
させると共に、混合室における燃焼室との連結端
側の周壁面に第2の空気流入口を開口させたの
で、パルスバーナ内の良好燃焼範囲を広くするこ
とができ、空気供給量を増加させて燃焼量を増加
させた場合であつても完全燃焼に近づけて燃焼効
率の向上を図ることができる。
また、混合室の閉塞端側の周壁面に一端を連結
させた空気供給路を形成させ、混合室の周壁面内
を貫通して第2の空気流入口と空気供給路の中途
部との間を連結する連結路を形成させたので、連
結路の設計変更にともないパルス燃焼の燃焼量の
変更を比較的容易に行なうことができ、従来に比
べて構成を簡素化して製造の容易化およびコス低
下を図ることができる。
さらに、混合室の周壁面内を貫通する連結路内
の空気流によつて混合室の周壁面の温度上昇を抑
制することができるので、熱的に強く、耐久性、
信頼性の高い装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図乃至第3図はこの発明の一実施例を示す
もので、第1図はパルス燃焼式給湯装置の要部の
概略構成を示す縦断面図、第2図はパルス燃焼装
置の混合室を示す断面斜視図、第3図はパルス燃
焼装置の燃焼量と排気ガス中の残存酸素率および
一酸化炭素濃度との関係を示す特性図、第4図お
よび第5図は別の実施例を示すもので、第4図は
要部の縦断面図、第5図はパルス燃焼装置の混合
室を示す断面斜視図、第6図はパルス燃焼装置全
体の概略構成図、第7図は従来例の要部の概略構
成を示す縦断面図である。 24,42……混合室、26,43……空気供
給路、27,44……燃料供給路、34,48…
…下流側空気流入口。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 一端を閉塞し、他端を燃焼室に連結させた厚
    肉筒状の混合室を設け、この混合室の閉塞端側の
    周壁面に一端を連結させた空気供給路および燃料
    供給路を形成させて前記混合室の閉塞端側の内周
    面に第1の空気流入口及び燃料流入口をそれぞれ
    開口させると共に、前記混合室における前記燃焼
    室との連結端側の周壁面に第2の空気流入口を開
    口させ、前記混合室の周壁面内を貫通して前記第
    2の空気流入口と前記空気供給路の中途部との間
    を連結する連結路を形成させたことを特徴とする
    パルス燃焼装置。
JP59179633A 1984-08-29 1984-08-29 パルス燃焼装置 Granted JPS6159108A (ja)

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GB08520333A GB2164139B (en) 1984-08-29 1985-08-14 Pulse combustor
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JPS6159108A JPS6159108A (ja) 1986-03-26
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CA1243938A (en) 1988-11-01
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