JPH08327012A - 燃焼装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 燃焼装置の振動燃焼の抑制を十分に実現する
こと。 【構成】 燃焼部１０３を同軸状に構成し、炎孔１５０
直前に整流板を置き、二次空気流路３００に膨張部２２
８を置くとともに吹き出し口を中心軸とほぼ並行にし、
炎孔の吹き出し方向を同じにならないようにし、火炎の
吹き飛び防止板５１０を置き、振動燃焼の発生状況を一
定にし、音響系内部に配置した吸音材３４０で発生した
振動燃焼を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は燃焼装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】最近、産業用、民生用の燃焼装置では、
その大きさをより小型にすること、燃焼ガスをよりクリ
ーンにするため窒素酸化物（以下ＮＯx）や炭化水素の
排出を減少すること、また、ターンダーンレシオ（燃焼
熱量の可変幅）をより拡大することなどが要求されてい
る。そしてこれらの要求を満足するため、高付加燃焼や
可燃限界近傍で燃焼することが要求されてきた。その結
果、火炎の変動が大きくなり、振動燃焼がしばしば発生
していた。

【０００３】一方、振動燃焼を防止するためには、従
来、予混合燃焼では燃料と空気の予混合割合の調節によ
り火炎を長くしたり、あるいは炎孔面積を大きくして、
燃焼反応を弱くすることにより、振動燃焼を防止するこ
とが行われていた。さらに、燃焼装置内の流れの抵抗を
増加させたり、振動を吸収するために防振材を挿入した
り、あるいは消音器を設置することも行われてきた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、高付加
燃焼や、低ＮＯx燃焼を行う場合、火炎は短いほうが良
く、また高付加燃焼に限ると炎孔面積は小さい方が良い
から、これらの方法と振動燃焼を防止する方法とを両立
させることが難しくなってきた。特に、給排気管の長さ
が変化する強制給排気型の燃焼装置（ＦＦ式燃焼装置）
あるいは煙突を用いる燃焼装置では、これらの長さが変
わると、発生する振動周波数や振動圧力が変化したり、
あるいは振動燃焼が発生する場合や発生しない場合があ
った。そのため振動燃焼を防止することがいっそう困難
であった。

【０００５】本発明は、このような従来の燃焼装置の課
題を考慮し、高付加燃焼や低ＮＯx燃焼などの燃焼装置
の高性能化に伴う振動燃焼を防止することを目的とする
ものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記従来の問題を解決す
るために本発明で用いる技術的手段は以下の通りであ
る。

【０００７】（１）燃焼室及び炎孔部で構成された燃焼
部と、燃焼部へ燃焼用空気を供給する送風部と、送風部
上流側に設けた吸気管と、燃焼部下流側に設けた排気管
と、炎孔部と吸気管との間に設けた入口反射面と、燃焼
部と排気管との間に設けた出口反射面と、入口反射面と
出口反射面双方の反射面とで、音響的な固有振動数を持
つ音響空間を形成し、固有振動数が吸気管及び／または
排気管の大きさ、長さ等の変更によって影響を実質上受
けないように配置し、燃焼室並びに炎孔部の形状が略軸
対称であり、かつ固有振動数の音を吸収する吸音材を音
響空間内部に備える。

【０００８】（２）燃焼室及び炎孔部で構成された燃焼
部と、燃焼部へ燃焼用空気を供給する送風部と、送風部
上流側に設けた吸気管と、燃焼部下流側に設けた排気管
と、炎孔部と吸気管との間に設けた入口反射面と、燃焼
部と排気管との間に設けた出口反射面と、入口反射面と
出口反射面双方の反射面とで音響的な固有振動数を持つ
音響空間を形成し、固有振動数が吸気管及び／または排
気管の大きさ、長さ等の変更によって影響を実質上受け
ないように配置し、送風部から吹き出される流体が円周
方向の速度成分を有するような燃焼装置において、炎孔
部上流側に整流板を設け、かつ固有振動数の音を吸収す
る吸音材を音響空間内部に備える。

【０００９】（３）燃焼室及び炎孔部で構成された燃焼
部と、燃焼部へ燃焼用空気を供給する送風部と、送風部
上流側に設けた吸気管と、燃焼部下流側に設けた排気管
と、炎孔部と吸気管との間に設けた入口反射面と、燃焼
部と排気管との間に設けた出口反射面と、入口反射面と
出口反射面双方の反射面とで音響的な固有振動数を持つ
音響空間を形成し、固有振動数が吸気管及び／または排
気管の大きさ、長さ等の変更によって影響を実質上受け
ないように配置し、送風部から吹き出される流体が円周
方向の速度成分を有し、そして一次火炎と二次火炎とが
存在する燃焼装置において、燃焼室並びに炎孔部の形状
が略軸対称であり、二次火炎を形成するために必要な空
気を送る流路に少なくとも１つの干渉空間が存在し、二
次火炎を形成するために噴き出す空気は円周方向速度成
分を持たないように対称軸と略平行に吹き出され、かつ
固有振動数の音を吸収する吸音材を音響空間内部に備え
る。

【００１０】（４）燃焼室及び炎孔部で構成された燃焼
部と、燃焼部へ燃焼用空気を供給する送風部と、送風部
上流側に設けた吸気管と、燃焼部下流側に設けた排気管
と、炎孔部と吸気管との間に設けた入口反射面と、燃焼
部と排気管との間に設けた出口反射面と、入口反射面と
出口反射面双方の反射面とで、音響的な固有振動数を持
つ音響空間を形成し、固有振動数が吸気管及び／または
排気管の大きさ、長さ等の変更によって影響を実質上受
けないように配置し、炎孔部は多数の開口部からなり、
炎孔部の吹き出し方向が同一方向にならないように配置
され、かつ固有振動数の音を吸収する吸音材を音響空間
内部に備える。

【００１１】（５）燃焼室及び炎孔部で構成された燃焼
部と、燃焼部へ燃焼用空気を供給する送風部と、送風部
上流側に設けた吸気管と、燃焼部下流側に設けた排気管
と、炎孔部と吸気管との間に設けた入口反射面と、燃焼
部と排気管との間に設けた出口反射面と、入口反射面と
出口反射面双方の反射面とで音響的な固有振動数を持つ
音響空間を形成し、固有振動数が吸気管及び／または排
気管の大きさ、長さ等の変更によって影響を実質上受け
ないように配置し、炎孔の吹き出し方向に略直角の方向
に吹き飛び防止板を置き、かつ固有振動数の音を吸収す
る吸音材を音響空間内部に備える。

【００１２】

【作用】レーリーとパットナムは、燃焼装置での振動燃
焼の発生条件は燃焼装置の音響特性から判断できると
し、燃焼装置の持つ音響特性と火炎とのフィードバック
作用により、圧力の節と腹の間に火炎がある場合に振動
し、圧力の腹と節の間に火炎がある場合振動しないこと
を明らかにした。この振動条件は認められている。ただ
し、振動条件になっていても、変動が小さいと、流れ抵
抗などの減衰作用により振動しない場合がある。外部か
ら変動が加わると、上記燃焼装置の構成により、定在波
が発生する。その時、火炎の位置が振動しない条件にあ
ると、振動は減衰し、定在波は止まる。

【００１３】従来、振動燃焼を防止するためには、予混
合燃焼では燃料と空気の予混合割合の調節により火炎を
長くしたり、あるいは炎孔面積を大きくして、燃焼反応
を弱くすることにより、振動燃焼を防止することが行わ
れていた。さらに、燃焼装置内の流れの抵抗を増加させ
たり、振動を吸収するために防振材を挿入したり、ある
いは消音器を設置することも行われてきた。

【００１４】しかしながら、高付加燃焼や、低ＮＯx燃
焼を行う場合、火炎は短いほうが良く、また高付加燃焼
に限ると炎孔面積は小さい方が良いから、これらの方法
と振動燃焼を防止する方法とを両立させることが難しく
なってきた。特に、給排気管の長さが変化する強制給排
気型の燃焼装置（ＦＦ式燃焼装置）あるいは煙突を用い
る燃焼装置では、これらの長さが変わると、発生する振
動周波数や振動圧力が変化したり、あるいは振動燃焼が
発生する場合や発生しない場合があった。そのため振動
燃焼を防止することがいっそう困難であった。

【００１５】そこで今回、固定した振動燃焼条件に燃焼
器を設計し、その発生した初期の振動燃焼（圧力変動）
を吸音材で吸収することで振動燃焼を防止する方法を考
えた。

【００１６】ところが、大きな吸音効果を持つ吸音材
は、有機材料で作られているものが多く、耐熱性が乏し
い。従って、吸音材を設置する場所は火炎より上流側が
望ましい。従って、燃焼器の音響系が火炎より上流側に
及んでいない場合にはこの考えは適用できない。また、
あまり強い振動エネルギーを持つ場合、吸音材の吸音効
果を上回り、振動燃焼が防止できなくなる。

【００１７】本発明は、このような従来の燃焼装置の課
題を考慮し、高付加燃焼や低ＮＯx燃焼などの燃焼装置
の高性能化に伴う振動燃焼を防止することを目的とする
ものであり、以下のような作用がある。

【００１８】（１）燃焼室及び炎孔部で構成された燃焼
部と、燃焼部へ燃焼用空気を供給する送風部と、送風部
上流側に設けた吸気管と、燃焼部下流側に設けた排気管
と、炎孔部と吸気管との間に設けた入口反射面と、燃焼
部と排気管との間に設けた出口反射面と、入口反射面と
出口反射面双方の反射面とで、音響的な固有振動数を持
つ音響空間を形成し、固有振動数が吸気管及び／または
排気管の大きさ、長さ等の変更によって影響を実質上受
けないように配置し、燃焼室並びに炎孔部の形状が略軸
対称にすることで燃焼室内部だけで三次元振動が発生す
ることを防止し、音響系が火炎より上流側まで及ぶよう
にし、音響空間内部に備えた吸音材で吸収可能にする作
用がある。

【００１９】（２）燃焼室及び炎孔部で構成された燃焼
部と、燃焼部へ燃焼用空気を供給する送風部と、送風部
上流側に設けた吸気管と、燃焼部下流側に設けた排気管
と、炎孔部と吸気管との間に設けた入口反射面と、燃焼
部と排気管との間に設けた出口反射面と、入口反射面と
出口反射面双方の反射面とで音響的な固有振動数を持つ
音響空間を形成し、固有振動数が吸気管及び／または排
気管の大きさ、長さ等の変更によって影響を実質上受け
ないように配置し、送風部から吹き出される流体が円周
方向の速度成分を有するような燃焼装置において、炎孔
部上流側に整流板を設けることで、円周方向の流れを取
り除く。円周方向の速度成分があると円周方向の音響空
間を形成し、三次元振動が発生する。整流板を設けるこ
とで、円周方向の速度成分を無くし、三次元振動が発生
することを防止する。音響空間内部に備えた吸音材で吸
収可能にする作用がある。

【００２０】（３）燃焼室及び炎孔部で構成された燃焼
部と、燃焼部へ燃焼用空気を供給する送風部と、送風部
上流側に設けた吸気管と、燃焼部下流側に設けた排気管
と、炎孔部と吸気管との間に設けた入口反射面と、燃焼
部と排気管との間に設けた出口反射面と、入口反射面と
出口反射面双方の反射面とで音響的な固有振動数を持つ
音響空間を形成し、固有振動数が吸気管及び／または排
気管の大きさ、長さ等の変更によって影響を実質上受け
ないように配置し、送風部から吹き出される流体が円周
方向の速度成分を有し、一次火炎と二次火炎とが存在す
る燃焼装置において、燃焼室並びに炎孔部の形状が略軸
対称であり、二次火炎を形成するために必要な空気を送
る流路に少なくとも１つの干渉空間（二次緩衝室）が存
在することで、二次火炎を形成するに必要な二次空気を
送る流路内の空気流れの円周方向の速度成分を吸収す
る。さらに、二次火炎を形成するに必要な二次空気は円
周方向速度成分を持たないように対称軸と略平行に燃焼
室に吹き出す。このことで、三次元振動を防止する作用
がある。

【００２１】（４）燃焼室及び炎孔部で構成された燃焼
部と、燃焼部へ燃焼用空気を供給する送風部と、送風部
上流側に設けた吸気管と、燃焼部下流側に設けた排気管
と、炎孔部と吸気管との間に設けた入口反射面と、燃焼
部と排気管との間に設けた出口反射面と、入口反射面と
出口反射面双方の反射面とで、音響的な固有振動数を持
つ音響空間を形成し、固有振動数が吸気管及び／または
排気管の大きさ、長さ等の変更によって影響を実質上受
けないように配置し、炎孔部は多数の開口部からなり、
炎孔部の吹き出し方向が同一方向にならないように配置
されることで、炎孔で発生する乱れの特定の周波数に対
する強度を少なくし、音響空間内部に備えた吸音材で吸
収できるレベルに押さえる作用がある。

【００２２】（５）燃焼室及び炎孔部で構成された燃焼
部と、燃焼部へ燃焼用空気を供給する送風部と、送風部
上流側に設けた吸気管と、燃焼部下流側に設けた排気管
と、炎孔部と吸気管との間に設けた入口反射面と、燃焼
部と排気管との間に設けた出口反射面と、入口反射面と
出口反射面双方の反射面とで音響的な固有振動数を持つ
音響空間を形成し、固有振動数が吸気管及び／または排
気管の大きさ、長さ等の変更によって影響を実質上受け
ないように配置し、炎孔の吹き出し方向に略直角の方向
に吹き飛び防止板を置くことで、火炎の吹き飛びを防止
する。火炎が炎孔に付着して安定化するので、音響空間
内部に備えた吸音材で吸収できる振動レベルに押さえる
作用がある。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。

【００２４】図１は、本発明の燃焼装置における一実施
例の断面詳細図である。本燃焼装置は、給気管１０１、
給気管絞り１０１ａ、送風部１０２、燃焼部１０３、熱
交換器１０４、排気管１０５からなる。送風部１０２は
モータケース１０６、絞り部１０７、ファン１０８、フ
ァンケース１０９、気化筒１００から構成されており、
各構成要素は中心軸９９９に対して同心状に配置されて
いる。

【００２５】気化筒１００にはヒータ１１０を設置し、
気化筒１００内部を混合室１２０としてロータリ１３０
と燃料供給路１４０を混合室１２０に内蔵している。ロ
ータリ１３０を使用した気化筒１００は流れ抵抗が小さ
いため、ファン１０８の能力を小さくでき、騒音が小さ
い。また、音響的にも抵抗は小さい。

【００２６】ファン１０８から送られる空気は、ファン
１０８が回転するため、円周方向流れ成分を含んでい
る。

【００２７】燃焼部１０３は炎孔部１５０、燃焼板１６
０、燃焼筒１７０からなる。燃焼室１８０は、一次燃焼
室１９０と二次燃焼室２００からなり、炎孔部１５０と
燃焼板１６０により一次燃焼室１９０を、燃焼筒１７０
で二次燃焼室２００を形成する。燃焼部１０３にはリタ
ーンヘッダ２１０が連結されている。リターンヘッダ２
１０の内部には出口反射面２２０が置かれ、燃焼室１８
０に面している。リターンヘッダ２１０と出口反射面２
２０の間には空隙２２２がある。

【００２８】炎孔部１５０には多数の炎孔が穿孔され、
燃焼板１６０に向かって予混合気が吹き出される。周囲
には燃焼板１６０が設置され、二次空気孔２３０を設け
ている。燃焼板１６０の下流部には燃焼室１８０とリタ
ーンヘッダ２１０が装着されている。混合室１２０に
は、燃料供給路１４０が接続され、ここから液体状の燃
料２４０が混合室１２０に供給され、回転するロータリ
１３０で微粒化され、気化筒１００の壁に衝突し、気化
し、混合室１２０中で燃料２４０と燃焼用空気２５１が
混合され、予混合気２５０となる。

【００２９】炎孔部１５０は一次燃焼室１９０に突出し
ている。炎孔の音響的な面積は他の部分に比べて小さい
ので音響的に圧力の腹になりやすい。場合によっては閉
端面のふるまいをすることもある。火炎は、炎孔部より
後方に存在するので音響的な腹と節の間に位置し、レイ
リーとパトナムの条件により振動しない場所に位置す
る。燃焼器の音響空間は多数の固有振動数を持つが、ほ
とんどは上記条件に含まれるのでこの場合は振動燃焼し
ない。しかし、いくつかの固有振動数（振動モード）で
は炎孔部が腹にならず、火炎が節と腹の間に存在し、振
動条件に入ってしまう。

【００３０】送風部１０２において、燃焼用空気２５１
はモータ２７０で駆動されるファン１０８により給気管
１０１から吸入され、入口緩衝室２８０を通って混合室
１２０で燃料と混合する。予混合気２５０は炎孔から燃
焼室１８０に流入し、着火すると一次燃焼室１９０で予
混合火炎３１１を形成する。燃焼板１６０の下流側には
多数の二次空気孔２３０が穿孔されており、二次空気孔
２３０からは二次空気３００が供給され拡散燃焼する二
次火炎３１０を形成する。二次燃焼室２００で完全燃焼
した後、燃焼ガス３２０は、リターンヘッダ２１０、連
通筒３５０を通って熱交換器１０４へと流入する。

【００３１】二次空気３００は、まず二次空気絞り２２
６で絞られ、二次空気緩衝室２２８で膨張し、再び二次
空気孔２３０で絞られ二次燃焼室２００へ向かって噴出
されている。

【００３２】高温となった燃焼ガス３２０は、その熱の
一部が燃焼室１８０壁を介して熱交換されるが、その
後、リターンヘッダ２１０、熱交換器１０４を通過する
際に熱交換され、低温となって排気管１０５から給排気
筒を介して大気に放出される。

【００３３】入口緩衝室２８０の底は入口反射面３３０
となっている。入口緩衝室２８０には吸音材からなる入
口吸音部３４０を設けている。入口緩衝室２８０の入
口、リターンヘッダ２１０の出口は入口反射面３３０、
出口反射面２２０とほぼ垂直となっており、できるだけ
その断面積は小さい方がよい。燃焼室１８０と熱交換器
１０４はリターンヘッダ２１０と連通筒３５０で接続さ
れている。音響的に出口反射面２２０を閉端にするには
連通筒３５０の断面積をできるだけ小さくする方がよ
い。しかし、小さくし過ぎると、燃焼ガス３２０の流れ
抵抗が大きくなり、送風部１０２の能力を上げるため騒
音が大きくなる。従って、閉端を満足するように連通筒
３５０の断面積を確保しなければならない。

【００３４】また、燃焼ガス３２０は高温なので直接リ
ターンヘッダ２１０に当たるとこれを損傷する。ここが
損傷すると燃焼ガス３２０が漏れだし、燃焼器内の制御
装置などを損傷する。このため、出口反射面２２０とリ
ターンヘッダ２１０とは空隙２２２が開いており、リタ
ーンヘッダ２１０の損傷を防ぐ効果もある。

【００３５】入口緩衝室２８０とファン１０８は絞り部
１０７を介して接続されている。入口緩衝室２８０の入
口には給気管１０１が接続されており、給気管１０１は
長さを変えることができる。入口緩衝室２８０には吸音
材からなる入口吸音部３４０となっている。給気管１０
１は入口緩衝室２８０に対してほぼ直角に位置してい
る。

【００３６】図２は給排気筒の構造を示している。図１
に示すように、熱交換器１０４の出口には排気管１０
５、排気管１０５の一方の出口には図８の給排気筒が接
続されている。給排気筒は外側が給気管１０１に内側が
排気管１０５になるように同軸となっており、外側を低
温の燃焼用空気が、内側を高温の燃焼ガス３２０が流れ
る。この場合、給気管１０１と排気管１０５は長さは調
節が可能になっており、それらの先端は音響的に開放端
となっている。このような構成の燃焼装置では、給気管
１０１、排気管１０５の長さに関わらず、振動は発生し
ない。

【００３７】図１において吸音材を取り外すと図３のよ
うな構成となる。入口緩衝室２８０の内部が単なる空間
となり、燃焼時に振動燃焼が発生する。振動燃焼は入口
緩衝室２８０の低部の入口反射面３３０と、出口反射面
２２０を音響的に閉端とする振動である。

【００３８】振動燃焼が発生すると単一周波数の圧力変
動が燃焼装置内に、燃焼室１８０の外には同じ周波数の
騒音が検知される。この場合、定在波は給気管１０１、
排気管１０５を除いた部分で発生するので、従来のよう
に、燃焼装置全体で振動する場合よりも振動周波数は大
きく比較的高周波の振動が発生する。この場合、入口反
射面３３０、出口反射面２２０では圧力の極大値が観測
される。全長が５００ｍｍでは、振動周波数は着火し
て、燃焼装置の温度が低い場合には７７０Ｈｚに、ま
た、安定時には８１０Ｈｚまで次第に上昇する。燃焼装
置内は複雑な構造であるため、音響的長さは５００ｍｍ
より大きくなる。この振動する傾向は、給器管１０１、
排気管１０５の長さを５０ｃｍから１０ｍまで変化させ
ても変わらない。従って、給気管１０１、排気管１０５
の長さは振動燃焼に影響しないことがわかる。

【００３９】図３の状態から、入口緩衝室２８０内に、
上記振動周波数を吸収するための吸音材を充填し、再び
図１のような構成にすると、振動が発生しない。また、
給気管１０１、排気管１０５の長さを５０ｃｍから１０
ｍまで変化させても振動は発生しなかった。このことか
ら次のことが解る。音響的に閉端部の間に予混合火炎２
９０が位置すると給気管１０１、排気管１０５の長さは
振動燃焼に影響しない。そして、この振動を吸音により
防止すると、給気管１０１、排気管１０５の長さを変化
させても振動は発生しない。

【００４０】すなわち、図１のように予混合火炎３１１
の前後に音響的閉端を形成すると、閉端部を圧力のピー
クとする振動燃焼が発生し、振動周波数は閉端間の寸法
と火炎の状態で決まる。図１においては、給気管１０１
および排気管１０５の長さを可変にしているが、給気管
１０１、排気管１０５の長さに関わらず、振動周波数は
変わらない。従って、入口緩衝室２８０で振動を吸収
し、振動の発生を抑制すると、給気管１０１、排気管１
０５の長さを変化させても振動は発生しないことにな
る。一般に、吸音材料は、高周波ほど吸音効果が大きい
ため、発生する振動はできるだけ高周波がよい。

【００４１】以上が振動燃焼発生のメカニズムと、その
防止方法の概略を示したものである。しかしながら、こ
のメカニズムで振動燃焼を防止するためには、(a)吸音
材を吸音効果ある位置に配置することと、(b)（吸音効
果）＞（振動燃焼の発振エネルギ）にする必要がある。

【００４２】そこで、(a)の効果を確実にするため、次
のようにする。

【００４３】燃焼部１０３は高温になり、有機材料の吸
音材に耐熱性を要求することは不可能である。ところ
が、燃焼部１０３を軸対称から極端に離れた形状にする
と、対称でないため燃焼部１０３内に乱れが生じ、三次
元的振動が発生する。これが発生すると、炎孔部１５０
が音響的閉端部になってしまう。このようになると吸音
材３４０は音響系から離れた位置に存在するため効果を
発揮しなくなる。

【００４４】燃焼部１０３を軸対称の形状（もしくはそ
れに近い形状）にすると乱れが少なくなり三次元的振動
が発生しづらくなり、燃焼ガス３２０の流れ方向だけの
振動（一次元振動）が発生するようになる。このように
すると音響系は炎孔部１５０上流側まで延びる。上流側
には入口反射面３３０が配置されており、これと出口反
射面２２０との間で一次元の振動系を成す。このように
なると吸音材３４０はその効果を発揮し、振動燃焼が防
止できる。

【００４５】なお、炎孔の形状は図１では、燃焼室内に
突出していたが、図１１のように突出していなくても本
発明の効果を損なうものではない。すなわち、燃焼室内
で略軸対称の形状であればよい。

【００４６】燃焼部１０３は高温になり、有機材料の吸
音材に耐熱性を要求することは不可能である。ところ
が、ファン１０８から送り出される風に円周方向成分が
あると、燃焼部１０３内に円周方向の乱れが生じ、図４
に示すごとく円周方向流れ８８８が燃焼部１０３に存在
し、三次元的振動が発生する。また円周方向の乱れが小
さい婆いには一次元振動が発生する。このように、条件
によって一次元振動が発生したり、あるいは二次元、三
次元振動が発生したりする。そのため、種々の周波数の
振動が発生し、吸音材による振動防止が困難になる。

【００４７】図５は、炎孔近傍に配置した整流板を詳し
く示したものである。燃焼部１０３上流部に整流板４０
０を設けると、円周方向流れ成分が曲げられ、半径方向
成分になる。そして、乱れが少なくなり三次元的振動が
発生しづらくなり、図１に示すように燃焼ガス３２０の
流れ方向だけの振動（一次元振動）が発生するようにな
る。このようにすると音響系は炎孔部１５０上流側まで
延びる。上流側には入口反射面３３０が配置されてお
り、これと出口反射面２２０との間で一次元の振動系を
成す。このようになると吸音材３４０はその効果を発揮
し、振動燃焼が防止できる。

【００４８】燃焼部１０３は高温になり、有機材料の吸
音材に耐熱性を要求することは不可能である。ところ
が、ファン１０８から送り出される風に円周方向成分が
あると、その成分が二次空気３００、二次火炎３１０を
通じて二次燃焼室２００に伝わる。そうなると燃焼部１
０３に円周方向の乱れが生じ、図４に示すごとく円周方
向流れ８８８が燃焼部１０３に存在し、三次元的振動が
発生する。これが発生すると、炎孔部１５０が絞られて
いるため音響的閉端部になり、音響系がここで遮られ
る。このようになると吸音材３４０は音響系から離れた
位置に存在するため効果を発揮しなくなる。

【００４９】そこで、二次空気３００の流路に、二次空
気絞り２２６と、二次空気緩衝室２２８、それに二次空
気孔２３０を設けることにより、二次空気３００が二次
空気絞り２２６から二次空気緩衝室２２８へと流れる際
に膨張し、速度成分は少なくなる。したがって円周方向
速度成分も少なくなる。さらに二次空気孔２３０から二
次燃焼室２００に向かって燃焼ガス３２０の流れとほぼ
平行に、円周方向成分を含まないように二次空気３００
を吹き出し、さらに燃焼部１０３を軸対称形状にすると
乱れが少なくなり三次元的振動が発生しづらくなり、燃
焼ガス３２０の流れ方向だけの振動（一次元振動）が発
生するようになる。このようにすると音響系は炎孔部１
５０上流側まで延びる。上流側には入口反射面３３０が
配置されており、これと出口反射面２２０との間で一次
元の振動系を成す。このようになると吸音材３４０はそ
の効果を発揮し、振動燃焼が防止できる。

【００５０】なお、二次空気３００の吹き出し方向は、
円周方向流れ成分を含まない方向であればよい。

【００５１】また、火炎での乱れが強いと振動燃焼の発
振エネルギが強くなるため、吸音効果）＞（振動燃焼の
発振エネルギ）とするのが困難になる。そこで、火炎で
の乱れを小さくするようにしなければならない。図６に
示すごとく、複数個の炎孔があり、その吹き出し方向が
同一になるとカルマン渦７００が複数個同じように発生
する。これが同じように発生すると乱れ強度が強くな
り、振動燃焼の発振エネルギが強くなり、吸音材を装着
しても振動燃焼が防止できない。

【００５２】そこで、図７に示すごとく吹き出し方向を
同一ではなく、変えるようにする。こうするとカルマン
渦７００は発生しても、渦同士で打ち消しあうようにな
るため乱れ強度が弱くなり、吸音材３４０で吸収できる
程度の振動燃焼しか発生しない。そして、これは吸音材
で吸音されるため振動燃焼は防止できる。

【００５３】なお、炎孔の吹き出し方向を変えるため
に、図８に示すごとくフィン状のものを炎孔の開口部に
設けても、本発明の効果を損なうものではなく、同一方
向にならないようにしておけばよい。

【００５４】上述のように、火炎での乱れが強いと振動
燃焼の発振エネルギが強くなり、（吸音効果）＜（振動
燃焼の発振エネルギ）となるため振動燃焼が防止できな
くなる。火炎が浮き上がると、その浮き上がった部分で
強い乱れが生じ、振動燃焼の発振エネルギが強くなり振
動燃焼が防止できない。

【００５５】この火炎の浮き上がりを防止するため浮き
上がり防止板５１０を置く。こうすると浮き上がりが防
止されるため乱れ強度が弱くなり、吸音材で吸収できる
程度の振動燃焼しか発生しない。そして、これは吸音材
で吸音されるため振動燃焼は防止できる。

【００５６】図９は浮き上がり防止板５１０の働きを示
したものである。浮き上がり防止板５１０を設けると、
そこに予混合気が衝突するためこの方向の流れ速度が小
さくなり、浮き上がりが防止される。浮き上がりが防止
され、火炎が炎孔にくっつくと乱れの放射は著しく低下
する。かくして吸音材３４０で吸収できる程度の振動燃
焼しか発生しない。そして、これは吸音材３４０で吸音
されるため振動燃焼は防止できる。

【００５７】図１０は、他の炎孔の形態と、浮き上がり
防止板５１０の配置を示したもので、このような実施例
ももちろん本発明の範囲に属す。

【００５８】

【発明の効果】以上述べたところから明らかなように、
本発明によれば、吸音材が音響空間内に存在するように
燃焼器の形状を工夫し、また、発生する振動燃焼のエネ
ルギーレベルを下げることで、吸音材の吸音特性により
振動燃焼を十分に防止する効果が発揮される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の燃焼装置の構成図。

【図２】同燃焼装置における給排気筒の断面図。

【図３】同燃焼装置において吸音材を取りはずした状態
図

【図４】本発明の一実施例における燃焼室内の円周方向
の流れの状態を示す図

【図５】本発明の一実施例における炎孔部の断面図

【図６】本発明の一実施例における炎孔部の拡大図

【図７】本発明の一実施例における炎孔部の拡大図

【図８】本発明の一実施例における炎孔部の拡大図

【図９】本発明の一実施例における浮き上がり防止板の
拡大図

【図１０】本発明の他の実施例における浮き上がり防止
板の拡大図

【符号の説明】

１０１・・・給気管 １０１ａ・・・給気管絞り １０２・・・送風部 １０３・・・燃焼部 １０４・・・熱交換器 １０５・・・排気管 １０６・・・モータケース １０７・・・絞り部 １０８・・・ファン １０９・・・ファンケース １００・・・気化筒 １１０・・・ヒータ １２０・・・混合室 １３０・・・ロータリ １４０・・・燃料供給路 １５０・・・炎孔部 １６０・・・燃焼板 １７０・・・燃焼筒 １８０・・・燃焼室 １９０・・・一次燃焼室 ２００・・・二次燃焼室 ２１０・・・リターンヘッダ ２２０・・・出口反射面 ２２２・・・空隙 ２２６・・・二次空気絞り ２２８・・・二次緩衝室 ２３０・・・二次空気孔 ２４０・・・液体状燃料 ２５０・・・予混合気 ２５１・・・燃焼用空気 ２７０・・・モータ ２８０・・・入口緩衝室 ２９０・・・予混合火炎 ３００・・・二次空気 ３１０・・・二次火炎 ３１１・・・予混合火炎 ３３０・・・入口反射面 ３４０・・・吸音材 ３５０・・・連通筒 ４００・・・整流板 ５１０・・・浮き上がり防止板 ７００・・・カルマン渦 ８８８・・・円周方向流れ ９９９・・・対称軸

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐野 秀治 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 西川 隆 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 新田 悟 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃焼室及び炎孔部で構成された燃焼部
   と、前記燃焼部へ燃焼用空気を供給する送風部と、前記
   送風部上流側に設けた吸気管と、前記燃焼部下流側に設
   けた排気管と、 前記炎孔部と前記吸気管との間に設けた入口反射面と、 前記燃焼部と前記排気管との間に設けた出口反射面とを
   備え、 前記入口反射面と前記出口反射面双方の反射面とで、音
   響的な固有振動数を持つ音響空間を形成し、前記固有振
   動数が前記吸気管及び／または前記排気管の大きさ、長
   さ等の変更によって影響を実質上受けないように配置
   し、 前記燃焼室並びに前記炎孔部の形状を略軸対称とし、前
   記固有振動数の音を吸収する吸音材を前記音響空間内部
   に配置したことを特徴とする燃焼装置。
2. 【請求項２】 燃焼室及び炎孔部で構成された燃焼部
   と、前記燃焼部へ燃焼用空気を供給する送風部と、前記
   送風部上流側に設けた吸気管と、前記燃焼部下流側に設
   けた排気管と、 前記炎孔部と前記吸気管との間に設けた入口反射面と、 前記燃焼部と前記排気管との間に設けた出口反射面とを
   備え、 前記入口反射面と前記出口反射面双方の反射面とで音響
   的な固有振動数を持つ音響空間を形成し、前記固有振動
   数が前記吸気管及び／または前記排気管の大きさ、長さ
   等の変更によって影響を実質上受けないように配置し、 前記送風部から吹き出される流体が円周方向の速度成分
   を有する燃焼装置であって、 前記炎孔部上流側に整流板を設け、前記固有振動数の音
   を吸収する吸音材を前記音響空間内部に配置したことを
   特徴とする燃焼装置。
3. 【請求項３】 燃焼室及び炎孔部で構成された燃焼部
   と、前記燃焼部へ燃焼用空気を供給する送風部と、前記
   送風部上流側に設けた吸気管と、前記燃焼部下流側に設
   けた排気管と、 前記炎孔部と前記吸気管との間に設けた入口反射面と、 前記燃焼部と前記排気管との間に設けた出口反射面とを
   備え、 前記入口反射面と前記出口反射面双方の反射面とで音響
   的な固有振動数を持つ音響空間を形成し、前記固有振動
   数が前記吸気管及び／または前記排気管の大きさ、長さ
   等の変更によって影響を実質上受けないように配置し、 前記送風部から吹き出される流体が円周方向の速度成分
   を有し、そして一次火炎と二次火炎とが存在する燃焼装
   置であって、 前記燃焼室並びに前記炎孔部の形状が略軸対称であり、
   前記二次火炎を形成するために必要な空気を送る流路
   に、少なくとも１つの緩衝空間が存在し、前記二次火炎
   を形成するために噴き出す空気は円周方向速度成分を持
   たないように前記対称軸と略平行に吹き出され、かつ前
   記固有振動数の音を吸収する吸音材が前記音響空間内部
   に備えられていることを特徴とする燃焼装置。
4. 【請求項４】 燃焼室及び炎孔部で構成された燃焼部
   と、前記燃焼部へ燃焼用空気を供給する送風部と、前記
   送風部上流側に設けた吸気管と、前記燃焼部下流側に設
   けた排気管と、 前記炎孔部と前記吸気管との間に設けた入口反射面と、 前記燃焼部と前記排気管との間に設けた出口反射面とを
   備え、 前記入口反射面と前記出口反射面双方の反射面とで、音
   響的な固有振動数を持つ音響空間を形成し、前記固有振
   動数が前記吸気管及び／または前記排気管の大きさ、長
   さ等の変更によって影響を実質上受けないように配置し
   た燃焼装置であって、 前記炎孔部は多数の開口部からなり、 前記炎孔部の吹き出し方向が同一方向にならないように
   され、かつ前記固有振動数の音を吸収する吸音材を前記
   音響空間内部に備えたことを特徴とする燃焼装置。
5. 【請求項５】 燃焼室及び炎孔部で構成された燃焼部
   と、前記燃焼部へ燃焼用空気を供給する送風部と、前記
   送風部上流側に設けた吸気管と、前記燃焼部下流側に設
   けた排気管と、 前記炎孔部と前記吸気管との間に設けた入口反射面と、 前記燃焼部と前記排気管との間に設けた出口反射面とを
   備え、 前記入口反射面と前記出口反射面双方の反射面とで音響
   的な固有振動数を持つ音響空間を形成し、前記固有振動
   数が前記吸気管及び／または前記排気管の大きさ、長さ
   等の変更によって影響を実質上受けないように配置し、 前記炎孔の吹き出し方向に略直角の方向に吹き飛び防止
   板を置き、かつ前記固有振動数の音を吸収する吸音材を
   前記音響空間内部に備えたことを特徴とする燃焼装置。