JPS621526Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、燃焼室の一端側に、逆流防止用弁機
構を介して、燃焼ガス供給路及び燃焼用空気供給
路を、かつ、他端側に、燃焼排ガスの排出路を形
成するテイルパイプを接続して、爆発に伴う燃焼
排ガスの動慣性により燃料ガス及び燃焼用空気を
前記燃焼室に流入させると共に、高温燃焼排ガス
の前記燃焼室への逆流により爆発を生じさせるべ
く構成したパルス燃焼装置に関する。

上記パルス燃焼装置は、始動以外において空気
供給及び点火のエネルギーが不要であり、高負荷
燃焼が可能であり、燃焼排ガスが脈動すると共に
極めて高圧になるためにテイルパイプを細長くで
きて、テイルパイプを利用しての流体加熱等を効
率良く行えるなどの利点を有しているが、燃焼負
荷の大巾な調節が困難であつた。つまり、例えば
第５図に示すように、燃料ガス供給路５の流動調
節弁１３操作に伴う燃焼室１や燃料ガス供給路５
の圧力変動に基いて、燃焼用空気供給路３の流量
調節弁１４を制御器１５により自動的に開度調節
すること、あるいは、テイルパイプ６からの排気
路の流量調節弁１６を開度調節することが考えら
れるが、パルス燃焼装置においては１秒間に30回
ないし500回もの逆流防止用弁機構４ａ，４ｂ開
閉動作を必要とし、かつ、逆流防止用弁機構４
ａ，４ｂが所定のタイミングで正確に動作しない
とパルス燃焼が不良になるので、上述のように、
燃焼用空気供給路３の逆流防止用弁機構４ａに何
ら調整を行わないで、空気量調整のみ行うと、そ
の弁機構４ａの開閉に要する時間に狂いが生じ、
負荷調整巾を大にすると燃焼不良を生じるのであ
る。

本考案は、上記実情に鑑みて、燃焼不良を伴う
ことなく、燃焼負荷調整を大巾にかつ容易確実に
行えるように、しかも、そのための構成を極めて
簡単かつ安価で故障が生じにくいものに改良する
ことを目的とする。

本考案は、冒頭パルス燃焼装置において、前記
燃焼用空気供給路の逆流防止用弁機構を構成する
に、弁座、及び、それからの弁体離間位置を規制
する受座の少くとも一方に、弁体との当りによつ
て、その弁体の開閉ストロークを空燃比が設定範
囲内に維持させるように弾性変形される弾性受部
材を付設してある事を特徴とする。

すなわち、燃料ガス供給量を変更すると、燃焼
室内の平均圧力が増減して、弁体の運動エネルギ
ーが増減され、弾性受部材の固有振動数を弁体開
閉動作回数よりも小さくしておくと、弁体の運動
エネルギーに正比例した量の残留歪みが弾性受部
材に発生する。さらに詳述すると、第６図に示す
ように、間隔ｌで設置された弁座及び受座の夫々
に厚さd₀の弾性受部材を備えると共に、弁体を１
秒間に50回づつ開閉動作させたとすると、点線で
示す弁体の移動に伴う弾性受部材の厚さ変化は、
残留歪みによつて実線で示すようになつて、弾性
受部材の平均厚さはｄになり、そして、燃料ガス
供給量増減に正比例して、平均厚さｄが増減され
て、弁体の開閉ストロークＳが自動的に増減され
るのである。

その結果、燃料ガス供給量増減に正比例して、
一回当りの燃焼用空気供給路が自動的に増減さ
れ、良好なパルス燃焼が広範な燃焼負荷変動範囲
において確実に維持されるのであり、その事を実
験結果に基いて以下に詳述する。すなわち、弁体
の開閉ストロークＳ及び燃料ガス供給量の変化に
伴つて燃焼排ガス中の一酸化炭素濃度がどのよう
に変化を示すかを調べたところ第７図に示す結果
が得られ、一酸化炭素濃度が200ppm以下であれ
ば良好な燃焼であるとすると、仮に弁体の開閉ス
トロークＳが3.2mmで一定であれば、燃料ガス供
給量を変化できる範囲は6.5m²／Hrないし9.5m²／
Hrとなり、他方、弁体の開閉ストロークＳが燃
料ガス供給量変化に正比例して2.4mmないし4.8mm
の範囲で変化するとすれば、燃料ガス供給量を変
化できる範囲は5.5m²／Hrないし12m²／Hrとな
り、燃焼負荷変動範囲が約２倍に増加するのであ
る。

その上、単に弾性受部材を付加するだけでの極
めて簡単かつ安価な改造で済み、構成が単純であ
るが故に故障を生じにくく、実用化面においても
優れたものにできた。

次に、例示図により本考案の実施態様を説明す
る。

第１図に示すように、燃焼室１の上端側に、電
動フアン２を備えた燃焼室用空気供給路３を、逆
流防止用弁機構４ａを介して接続すると共に逆流
防止用弁機構４ｂ及び流量調節弁１３を有する燃
料ガス供給路５を接続し、燃焼室１の下端側に、
燃焼排ガスの排出路を形成する直管状テイルパイ
プ６を接続し、燃焼室１に始動用点火プラグ７を
付設し、もつて、パルス燃焼装置を構成してあ
る。

上記パルス燃焼装置の動作について説明する。
始動時に、電動フアン２を作動させて、燃料ガス
と燃焼用空気を適当混合比で燃焼室１に供給し、
かつ、点火プラグ７により燃焼室１内で爆発を生
じさせる。その結果、爆発に伴う燃焼排ガスの動
慣性によつて、前記両供給路３，５から適当量づ
つ燃料用空気が燃焼室１に送り込まれ、その後、
爆発の反動で高温燃焼排ガスがテイルパイプ６か
ら燃焼室１に逆流して、その燃焼排ガスの熱エネ
ルギーにより再び爆発が生じ、そして、そのよう
な動作が繰返されるのである。尚、電動フアン２
及び点火プラグ７の作動は、パルス燃焼が安定す
れば停止させる。

前記燃焼用空気供給路３の逆流防止用弁機構４
ａを構成するに、第２図及び第３図に示すよう
に、円板状の弁座８に開口８ａを環状に並設し、
リング状の受座９に全周にわたつて開口９ａを並
設し、多数の棒状連結部材１０によつて受座９を
弁座８に対して適当間隔はなした状態で一体連結
し、弁座８と受座９の間にリング状の摺動弁体１
１を、連結部材１０によつて径方向けの位置決め
をした状態で設け、もつて、燃焼室１が正圧にな
ると、受座９の開口９ａから弁体１１に作用する
圧力で弁体１１を弁座８に押付けて、弁機構４ａ
を閉じると共に、燃焼室１が負圧になると、弁座
８の開口８ａから作用する圧力で弁体１１を受座
９に押付けて、弁機構４ａを開くように構成して
ある。

そして、例えば軟質プラスチツクやゴム等から
成ると共に固有振動数が弁体１１の開閉動作回数
よりもかなり小さいリング状弾性受部材１２を、
弁座８及び受座９にその開口８ａ，９ａを囲む状
態で付設して、弁体１１がその開閉に伴つて弾性
受部材１２に接当すべく構成し、さらに、その接
当で弾性受部材１２に圧縮残留歪みが生じると共
に、燃焼室１の平均圧力変化に伴う弁体１１の運
動エネルギー変化に正比例する残留歪み量変化
が、それによる弁体１１の開閉ストローク変化で
燃焼室１の空燃比をパルス燃焼に好適な設定範囲
に維持するように生じるべく、弾性受部材１２の
弾性係数及び厚み並びに弁体１１の質量を設定し
てある。

尚、弾性受部材１２の形状は、第４図イに示す
ように、開口８ａ，９ａに連通する孔１２ａを並
設した巾広リング形状にしたり、あるいは、第４
図ロに示すように、開口８ａ，９ａの環状列の内
外夫々に位置させた大径リング形状にする等、各
種変形自在であり、また、弾性受部材１２は弁座
８及び受座９の少なくとも一方に付設してあれば
よい。

テイルパイプ６の設置本数、形状及び寸法等は
任意に変更でき、また、一般にテイルパイプ６に
マフラーを接続する。

本考案によるパルス燃焼装置は、例えば流体中
にテイルパイプ６等を位置させて流体を加熱する
等の各種加熱目的、あるいは、排気エネルギーを
利用する目的等に利用できる。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案に係るパルス燃焼装置の弁構造の
実施の態様を例示し、第１図はパルス燃焼装置の
概略縦断面図、第２図は要部の分解斜視図、第３
図は要部の拡大断面図、第４図イ，ロは各別の変
形例を示す要部の拡大断面図、第５図は比較例を
示すパルス燃焼装置の概略縦断面図、第６図は弁
座及び受座の変形状態を示すグラフ、第７図は実
験結果を示すグラフである。 １……燃焼室、３……燃焼用空気供給路、４
ａ，４ｂ……逆流防止用弁機構、５……燃料ガス
供給路、６……テイルパイプ、８……弁座、９…
…受座、１１……弁体、１２……弾性受部材。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 燃焼室１の一端側に、逆流防止用弁機構４ａ，
   ４ｂを介して、燃料ガス供給路５及び燃焼用空気
   供給路３を、かつ、他端側に、燃焼排ガスの排出
   路を形成するテイルバルブ６を接続して、爆発に
   伴う燃焼排ガスの動慣性により燃料ガス及び燃焼
   用空気を前記燃焼室１に流入させると共に、高温
   燃焼排ガスの前記燃焼室１への逆流により爆発を
   生じさせるべく構成したパルス燃焼装置の弁構造
   であつて、前記燃焼用空気供給路３の逆流防止用
   弁機構４ａを構成するに、弁座８、及び、それか
   らの弁体離間位置を規制する受座９の少くとも一
   方に、弁体１１との当りによつて、その弁体１１
   の開閉ストロークを空燃比が設定範囲内に維持さ
   れるように弾性変形される弾性受部材１２を付設
   してある事を特徴とするパルス燃焼装置の弁構
   造。