JPH06506052A - 脈動燃焼用バーナー - Google Patents

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】 この発明は、本件出願人によるオランダ王国特許出願ＮＬ−Ａ−８９０１４１６ 号明細書に記載されたタイプの脈動燃焼（ｐｕｌｓａｔｉｎｇ　ｃｏｍｂｕｓｔ ｉｏｎ）用バーナ、即ち、入口側においては燃焼空気供給管と燃料供給管に連絡 し、かつ、出口側においては１本または複数本の燃焼ガス吐出管と連絡する爆発 室を具備する脈動燃焼用バーナーに関する。

このようなタイプのバーナーにおいては、爆発室および共振管として作動する供 給管と吐出管の形態は次の様な条件を満たすように設計されている。即ち、爆発 室内の可燃性混合物の周期的点火の周波数は、これらの管と爆発室内のガス状マ スの固有周波数に対応するように設計されている。

吐出管に流入するガスの慣性に起因して、燃焼後の爆発室内の圧力は不十分な圧 力となり、このため、流入する可燃性混合物を点火する爆発室内へは、一方の側 からは燃料と空気が流入し、他方の側からは熱い燃焼ガスが逆流する。この周期 的プロセスによって、爆発室、供給管および吐出管の寸法形態並びに燃料の特性 に応じて実質上左右される周波数の脈動が発生する。

この種の装置は、加熱、乾燥、蒸発濃縮、およびガスタービンの駆動等に用いら れており、高い伝熱係数を有するので、コンパクトな形態に設計することが可能 であり、また、空気因子が１の実用上完全な燃焼を達成できるので、ＣＯの発生 はほとんどなく、ＮＯｘの生成量は非常にわずかである。

非減衰（ｎｏｎ−ｄａｍｐｅｄ）態様の場合、周囲に迷惑を掛ける多大な騒音（ ９０〜１４０ｄＢ（Ａ））が燃料の爆発によって発生する。

この発明の目的は、既知のこの種の装置に比べて、騒音発生をかなりの程度まで 抑制する脈動燃焼用バーナーを提供することである。

本発明によれば、この目的は、爆発室の出口側に拡張部を設け、かつ、１本また は複数本の吐出管を該拡張部の周縁部またはその近接部に接続させることによっ て達成された。好ましくは爆発室の中心線に対して垂直に延びたこの拡張部内に おいては、爆発波は該拡張部の壁間を往復反射するので、騒音の発生は著しく低 減する。

該拡張部の好ましい形態は、継続的な爆発の音波が相互に半位相または半位相の 奇数倍の位相だけシフトするような形態である。このような形態を採用すること によって、爆発騒音は逆相の防止騒音（ａｎｔｉｎｏｉｓｅ）によって抑制され る。本発明を利用することによって、騒音は１５〜２０ｄＢ（Ａ）低減する。

本発明の別の利点は、高温域における伝熱面を拡大できることである。従って、 このような拡張部を具備しない既知の装置の場合に比べて、より狭い伝熱面でも 十分であり、また、排出管をより短（することが可能となる。

添付図に示す態様に基づいて、本発明をさらに説明する。

図１は、本発明によるバーナーを具備する液体加熱用ボイラーの縦断面図である 。

図２は、バーナーの排出管が拡張部の一部を構成するボイラーであって、爆発燃 焼観察用検査窓を備えたボイラーの縦断面図である。

図３は、本発明によるボイラーの別の態様を示す破断斜視図である。

図４は、バーナーヘッドの断面図である。

図５は、バーナーヘッドの別の態様を示す断面図である。

説明を簡明にするために、全図面を通して、機能的に等価な構成要素は可能な限 り同一の番号で示す。

図１および図２にそれぞれ示すボイラー（１７）および（１８）は、空気供給管 （２）の一部を構成し、かつ、バーナーヘッド（３）によって該空気供給管から 分離された爆発室（１）を具有する。空気供給管（２）の内部には、模式的に示 す逆止め弁（４）が配設される。空気供給管（２）は、開口部（６）を通して燃 焼空気が供給される空気室（５）に通じる。燃料は、空気供給管（２）の中央部 に配設された管（７）を通して爆発室（１）内へ供給される。管（７）は燃料供 給源（図示せず）に接続される。

爆発室（１）の出口側には拡張部（８）が配設され、該拡張部は爆発室の中心線 に対して実質上垂直に延びるので、爆発室（１）と拡張部は翼状の形態を形成す る。拡張部はその外周縁部に近接した位置において、４本の吐出管（１０）と連 絡する。

燃焼は爆発室（１）と拡張部（８）においておこなわれ、燃焼ガスはここから、 液体ジャケット（１１）内を螺旋状に延びた吐出管（１０）および該拡張部（８ ）を経てデカップリング室（ｄｅｃｏｕｐｌｉｎｇ　ｃｈａｓｂｅｒＸ１２）内 へ流入する。

デカップリング室（１２）は、この装置に連結されることがある排出系等の他の 管系から共鳴系［（１）および（８）］を音響学的に遮断する機能を有する。輸 送されることもある凝縮液はデカップリング室（１２）内へ汲み出すことができ る。燃焼ガスは次いで排気吐出管（１３）を通して系外へ放出される。加熱用液 体（１１）は開口部（１４）を通して液体ジャケット（１１）内へ流入し、装置 の上部の開口部（１５）を通して系外へ流出する。

図１に示す態様のボイラーにおいては、拡張部（８）はレンズ状の形態を有する 。

しかしながら、該拡張部（８）の形態は、一定の許容範囲内において任意に選択 することができる。拡張部（８）の直径は、周縁壁に衝突後に逆戻りする音波が 、爆発波の波面に対して半位相または半位相の奇数倍の位相だけシフトするよう に選定される。

拡張部（８）の直径と高さの比は、その壁間で音波が往復反射するように選定す るのが好ましく、これによって音波エネルギーの一部が吸収される。

本件出願人によるオランダ王国特許出願ＮＬ−Ａ−８９０１４１６号明細書に記 載のような調節可能なバーナー室を利用することによって、振動数は簡単な方法 で適合させることができるので、継続的な爆発の音波の位相は、構造的な操作を 必要としない簡易な方法によって相互に半位相または半位相の奇数倍の位相だけ シフトさせることができる。

図２に示す態様のボイラーにおいては、拡張部（８）は箱型の形態を有しており 、吐出管（１０）は拡張部（８）と一体的に形成される。燃焼を観察するための 検査窓（１６）は拡張部（８）の壁部および液体ジャケット（１１）の壁部に配 設される。

このような態様は、吐出管（１０）を拡張部（８）の周縁端において爆発室（１ ）に接続させることによって可能となる。

図３に示すボイラー（１９）は、技術的態様の観点からは、図１に示すボイラー （１７）と実質的に同一である。図３から明らかなように、ボイラー（１９）は 、小さな間隙を介在させて交互に螺旋状に積層配設された４本の吐出管（１０） を有する。このような構造によって、液体ジャケット（１１）内に大きな熱交換 面が確保される。

図４および図５はバーナーヘッド（２０）および（２１）をそれぞれ示す。

ガス状燃料はガス供給管（２２）を通して供給される。ガス供給管（２２）はシ リンダーケーシング状の緩衝空間（２３）に接続され、該緩衝空間は、環状の開 口部（２４）を通して、内部に逆止め弁（２６）が配設された中央管（２５）と 連絡する。

逆止め弁（２６）は燃料ガス、または爆発室内での燃焼によって発生する燃焼ガ スの逆流を防止する。

燃焼空気は逆止め弁（４）を通して混合室（２７）内に流入する。該混合室には 、このような目的のための環状の空気供給口が配設される。図４に示す態様のバ ーナーヘッドの場合には、開口部（２８）は混合室（２７）の下側に配設される が、図５に示す態様のバーナーヘッドの場合には、この種の開口部は混合室（２ ７）のより高い位置に配設される。燃料は燃料供給口（３０８図４の場合）また は（３１Ｘ図５の場合）を通して混合室（２７）内へ供給される。

外部結線（３３）からの着流によって燃焼を開始させる点火プラグ（３２）は混 合室（２７）内に配設される。

バーナーヘッド（２０）および（２１）は封止リング（３４）を具有し、これに よって図１に示す空気供給管（２）内に密封状態で収容される。

本発明によって達成される騒音の低減効果はボイラーの寸法によって大きく左右 される。

図４および図５に示す態様のバーナーヘッドの取替えは非常に容易である。この ことは非常に重要なことである。何故ならば、本発明によるボイラーの特性に起 因して、修理は特別な専門家によってなされなければならないからである。

本発明による装置は、デカップリング室（１２）と排気吐出管（１３０図１参照 ）の作用によって、非常に高い騒音低減効果をもたらす。これらの要素は共働し て適当な共鳴系を形成し、該共鳴系の調整によって、付加的な騒音低減効果も得 られる。空気室（５）も騒音発生を低減させる音波吸収緩衝手段として機能する 。

所望により、自体既知の音響減衰材を利用してもよい。

自体既知の、例えば、モーター技術から知られている既知の方法においては、破 壊的干渉法（ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅ　１ｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）、音響減衰 材を用いる減衰法、また補正書の翻訳文提出書 （特許法第１８４条の８） 平成５年５月１８日［配

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. １．入口側においては燃焼空気供給管と燃料供給管に連絡し、出口側においては 少なくとも１本の燃焼ガス吐出管と連絡する爆発室を具備する脈動燃焼用バーナ ーにおいて、爆発室の出口側に拡張部を設げ、特定のまたは各々の吐出管を該拡 張部の周縁部またはその近接部に接続させたことを特徴とする脈動燃焼用バーナ ー。
2. ２．拡張部が、継続的な爆発の音波が相互に半位相または半位相の奇数倍の位相 だけシフトするような形態を有する請求項１記載のバーナー。
3. ３．拡張部が、爆発室の中心線に対して実質上垂直に延びた請求項１記載のバー ナー。
4. ４．特定のまたは各々の吐出管が爆発室の拡張部と一体的に形成された請求項１ 記載のバーナー。
5. ５．検査窓が拡張部の端部壁に配設された請求項１記載のバーナー。
6. ６．燃焼ガスの吐出がデカップリング空間を通しておこなわれる請求項１記載の バーナー。
7. ７．燃焼空気の吸気がデカップリング空間を通しておこなわれる請求項１記載の バーナー。