JPH01306705A

JPH01306705A - パルス燃焼器

Info

Publication number: JPH01306705A
Application number: JP63137962A
Authority: JP
Inventors: Shosuke Ishiguro; 石黒　捷祐
Original assignee: Paloma Kogyo KK
Current assignee: Paloma Kogyo KK
Priority date: 1988-06-04
Filing date: 1988-06-04
Publication date: 1989-12-11
Also published as: US4919085A

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】［産業上の利用分野］この発明は、貯湯式給湯器等の加熱源に用いるパルス燃
焼器に関する。

［従来の技術］燃料ガスと燃焼用空気との混合気を燃焼室へ送給して脈
動的な爆発燃焼をくり返して継続燃焼するパルス燃焼器
においては、パルス燃焼、すなわち、脈動的な爆発燃焼
特有の騒音の発生が隘路となっている。そこで、従来の
パルス燃焼器は、たとえば、第７図に示されているよう
に給気経路Ａ°の給気マフラー２°を給気ファンＦ°と
給気管１゛先端の給気トップ１ａ１との間に設置してお
り、また、排気経路Ｃ′の排気マフラーＥ゛は排気管１
２゛の先端寄りで、しかも、貯湯槽Ｄｏ等の外部に設置
し、排気マフラーＥ°はその容積を排気管１２゛より大
きくした単なる筒状に形成しているにすぎない。

［発明が解決しようとする課題］上記した従来のパルス燃焼器にあっては、脈動的な爆発
燃焼時に発生する特有の燃焼騒音等が給気側においては
、エアーチャンバ−３゛を経て給気ファンＦ゛に入り該
給気ファンＦ゛のケーシングから外部に漏れる。すなわ
ち、給気ファンＦ゛の外殻は充分な板厚構造となってい
ないため毎秒８０〜１００回程度の給気、爆発燃焼、膨
脹、排気のサイクルをくり返しながらの脈動的な爆発燃
焼にともなう騒音は給気マフラー２°に至る前にファン
ケーシングから外部へ漏出して給気マフラー２゛による
消音効果は半減しファンケーシングの共鳴音と相まって
給気側から発生する燃焼騒音等の効果的な消去は不可能
であり、また、排気側においては、排気管１２゛から槽
外の筒状排気マフラーＥ°に至るため後述する実験デー
タに基づく理論式（計冨式）の結果からも明らかなよう
に爆発燃焼時の騒音に対し充分な減衰効果は得られない
ものであった。なお、従来のパルス燃焼器は、燃焼室７
°と尾管９°を貯湯槽Ｄｏ等に内蔵せしめて熱交換に供
しているにすぎないため熱損失が著しく熱効率は減退す
るという欠点も併有する。

この発明は、上記従来のパルス燃焼器が有するかかる問
題点に鑑み、脈動的な爆発燃焼特有の燃焼騒音等に給気
側と排気側の双方とも効果的に対処することによって充
分な消音効果が得られるとともに、熱効率をも高めたパ
ルス燃焼器の提供を目的としている。

［課題を解決するための手段〕上記目的を達成するために、この発明におけるパルス燃
焼器は、燃料ガスと燃焼用空気との混合気を燃焼室へ送
給して脈動的な爆発燃焼をくり返して継続燃焼するパル
ス燃焼器において、給気管、給気ファン、給気マフラー
、エアーチャンバー等を順次配列した給気経路とガス供
給管、ガスチャンバー等を順次配列した燃料ガス供給経
路とを燃焼用空気を混合する混合室に接続連通し、該混
合室と混合気を爆発燃焼させる燃焼室とを貯湯槽等の壁
を介して連設せしめ、かつ、−該燃焼室には尾管、中央
で仕切った膨脹室と消音室を狭窄通路で連通してなる排
気マフラー、排気管等を順次配列した排気経路を接続連
通し、該燃焼室と排気経路を貯湯槽等に内蔵せしめて、
脈動的な爆発燃焼にともなう燃焼騒音等に給気側と排気
側の双方で効果的に対処しうるようになしたものである
。

尚、貯湯槽に代えて油槽など水以外でも勿論よい。

［作　　　用］上記のように構成されたこの発明のパルス燃焼器は、混
合室で混合された燃料ガスと燃焼用空気の混合気が燃焼
室で爆発的に燃焼することによる燃焼騒音等は、給気側
においては給気ファンの手前に設けた給気マフラーによ
りその音源に近い所ですみやかに消去され、また、排気
側においては中央で仕切ワた膨張室と消音室を狭窄通路
で連通してなる排気マフラーによる二段の消音作用と、
該排気マフラーを貯湯槽等の水中に没入させたことによ
る減衰作用とで確実に消音されるものである。

さらに、燃焼室と排気経路を貯湯槽等の水中に没入させ
たから燃焼排気熱の有効利用で熱損失をなくして熱効率
を高めることができる。

［実　施　例］以下この発明によるパルス燃焼器の実施例について図面
を参照して説明する。

第１図及び第２図において、実施例はこの発明のパルス
燃焼器を貯湯式給湯器の加熱源に適用したもので、Ａは
燃料ガスと燃焼用空気との混合気を燃焼室へ送給して脈
動的な爆発燃焼をくり返して継続燃焼するパルス燃焼器
における給気経路で、先端に給気トップｌａを備えた給
気管１、給気ファンＦ、給気マフラー２、エアーチャン
バー３、空気逆流防止弁ｖ１を順次配列して形成されて
おり、脈動的な爆発燃焼にともなう騒音を消去する給気
マフラー２は給気ファントとエアーチャンバー３との間
に設けられている。Ｂは燃料ガス供給経路で、ガス供給
管４、ガスチャンバー５、ガス逆流防止弁ｖ８、ガスデ
イストリビユータ１８を頭次配列して形成されており、
ガス供給管４にはメインガスノズル１４を備え、ガスチ
ャンバー５は前記エアーチャンバー３内に設けられてい
る。６は燃料ガスと燃焼用空気とを混合する混合室で、
該混合室６には前記給気経路Ａと燃料ガス供給経路Ｂと
が接続連通されている。すなわち、給気経路Ａは空気逆
流防止弁ｖｌを介して接続連通され、給気トップ１ａか
ら取り入れられる空気が給気管ｌ→給気ファンＦ→給気
マフラー２→エアーチャンバー３→空気逆流防止弁Ｖ、
の経路をたどって混合室６に供給されるようになってお
り、空気逆流防止弁ｖ１は微小間隙を存して相対向する
エアープレート１５とバックプレート１６間にエアーフ
ラッパーバルブ１７を介装し該エアーフラッパーバルブ
１７が燃焼時の給気圧と排気圧の圧力差により両プレー
）１５．１６間を往復衝接してエアーチャンバー３で均
圧化された燃焼用空気の混合室６への袷、断を１サイク
ルごとに確実に行いうる構造となっている。また、燃料
ガス供給経路Ｂはガス逆流防止弁■、及びガスデイスト
リビユータ１８を介して接続連通され、ガス供給管４−
ガスチャンバー５→ガス逆流防止弁ｖｔ→ガスデイスト
リビユータ１８の経路を経て混合室６に供給されるよう
になっており、ガス逆流防止弁Ｖ、は微小間隙を存して
相対向する弁座１９．２０間にガスフラッパーバルブ２
１を介装し該ガスフラッパーバルブ２１が燃焼時の給気
圧と排気圧の圧力差により両弁座１９．２０間を往復衝
接してガスチャンバー５で均圧化された燃料ガスの混合
室６への給、断を１サイクルごとに確実に行いうる構造
となっており、ガスチャンバー５の一側に突設したガス
ノズル台２２内に設けられている。ガスデイストリビユ
ータ１８はガスノズル台２２の先端にその脱着が自由に
行えるよう混合室６内に突出して設けられ、その先端部
には複数のノグル孔２３が穿たれ、該ノズル孔２３の方
向とその混合室６への突出量とを加減することで燃焼速
度の異なる多種類の燃料ガス（たとえば、プロパン、ブ
タン系のように燃焼速度が比較的遅い燃料ガス、天然ガ
ス系のように燃焼速度がやや速い燃料ガ入水素系のよう
に燃焼速度が非常に速い燃料ガス等）に対応可能となす
ものである。

７は前記混合室６で混合された燃料がスと燃焼用空気の
混合気を爆発燃焼させる燃焼室で、混合室６と貯湯槽り
の側壁８を介して内外に位置して連設され、混合室６と
燃焼室７間にはフレームトラップ２４、及び燃焼室ヘッ
ド（ノズル管）２５を介設せしめている。フレームトラ
ップ２４は耐熱多孔板で構成され、混合気の整流作用と
バツクファイヤーを防止するためのものであり、燃焼室
ヘッド２５は燃焼室７の入口に先端吐出口を燃焼室７内
に若干臨ませて設けられ、燃焼炎が燃焼室７の入口へ回
り込むのを防ぎ、かつ、混合気の燃焼室７への流入を促
進するためのものである。Ｃは排気経路で、尾管９、中
央で仕切った膨張室１０と消音室１１を狭窄通路１２で
連通してなる排気マフラーＥ１排気管１３、排気２次マ
フラー２６、排気トップ１３ａを順次配列して形成され
ており、尾管９を燃焼室７の排気ロアａと排気マフラー
Ｅの入口側に接続し、排気管１３は排気マフラーＥの出
口側に接続して上記排気経路Ｃを燃焼室７に接続連通せ
しめている。

そして、上記燃焼室７と排気経路Ｃを貯湯槽り内に水没
すべく設置して加熱源となし熱交換に供するようになし
ている。排気２次マフラーは排気管１３の途中に設けら
れ、貯湯槽りの外部に設置されている。また、排気管１
３の先端に設けた排気トップ１３ａは前記給気トシブ１
ａと同一軸心を保って重合し器体２７外に開口せしめて
いる０図中、２８は排気管１３の最低部に設けたドレン
排出口、２９は貯湯槽りへの給水管、３０は貯湯槽りか
らの給湯管、３１はガス導入管である。また、３２はエ
アーチャンバー３の上下壁に入れた砂層で、防振効果を
高めるためのものである。３３は点火栓である。

なお、混合室６への燃料ガス供給経路Ｂと燃焼用空気供
給経路Ａには一般的には実施例（第２図参照）のように
爆発燃焼時の燃焼排気ガスの逆流を防止するためのガス
逆流防止弁ｖ８、空気逆流防止弁Ｖ、を設けているが、
これらは他の手段によって省略することもできる。

上記構成において、パルス燃焼器の脈動的な爆発燃焼は
、ガス導入管３１からガス供給管４のメインガスノズル
１４を介してガスチャンバー５に供給され、該ガスチャ
ンバー５で均圧化されてガス逆流防止弁Ｖ、→ガスノズ
ル台２２→ガスデイストリビユータ１８のノズル孔２３
を経て混合室６に供給される燃料ガスと、給気トップ１
ａから取り入れられ給気管ｌ→給気ファンＦ→給気マフ
ラー２を経てエアーチャンバー３に供給され、該エアー
チャンバー３で均圧化されて空気逆流防止弁Ｖ、を介し
て混合室６に供給される燃焼用空気とが混合室６内で混
合され、燃焼初期においては混合気の燃焼室７への給気
ファンＦによる強制送給と点火栓３３による強１７１着
火のもとに爆発燃焼するが、漸次経過後、給気ファンＦ
の回転を停止し点火栓３３からのスパークも停止せしめ
て以後はその負圧による自己吸入と燃焼室７の排気熱等
による自己着火のもとに給気、爆発燃焼、膨脹、排気の
サイクルを、たとえば、１秒間に８０〜１００回程度く
り返しながら連続的に自燃焼し、その燃焼排気ガスは１
サイクルごとに燃焼室７から尾管９→排気マフラーＥ−
排気管１３→排気２次マフラー２６→排気トップ１３ａ
を経て器外に放出されるという燃焼方式のもとに高負荷
燃焼性及び高熱伝導性等の特長をもった燃焼を行い、燃
焼室７、尾管９、排気マフラーＥ及び排気管１３の上流
側を貯湯槽り内に水没させることで熱交換に供し貯湯槽
り内の貯水を加熱昇温せしめるものであるが、上記脈動
的な爆発燃焼時に発生する騒音は、給気側においてはエ
アーチャンバー３と給気ファンＦとの間に設けた給気マ
フラー２によってその音源に近い所ですみやかに消去さ
れるから給気ファンＦが共鳴したり、騒音が給気ファン
Ｆから漏れることはない、したがって、騒音の低減は顕
著である。

その低減実績は下表に示す通りである。

この発明の実施による騒音の低減　３５　ｄＢ　（Ａ）
最終マフラー及びケーシングの低減　４　ｄＢ　（Ａ）
合計３９　ｄＢ　（Ａ）の低減が実現できた。

騒音低減状況一方、排気側においては排気マフラーＥが中央で仕切っ
た膨脹室１０と消音室１１を狭窄通路１２で連通した構
成となっており、しかも、該排気マフラーＥは貯湯槽り
の水中に埋設されているためその騒音の消去が効果的に
行われるものである。すなわち、上記構成とした排気マ
フラーＥを水中に埋設したことによる顕著な騒音低下を
確認した実験データに基づく理論式（計算式）の結果（
第３図ないし、第６図及び表１、表２参照）が示してい
るように、この発明の排気マフラーＥ（第３図参照）と
狭窄通路１２（ＩＸ２）を有しない同一容積の排気マフ
ラー（第４図参照）とを対比して計算した場合、第３図
と第４図に示した排気マフラーにおけるマフラー減衰特
性（第５図及び第６図参照）と表１及び２のその特性計
算の数値からも明らかなように、たとえば、脈動的な爆
発燃焼特有のＵ音の周波数特性５００Ｈｚ付近において
は、第３図の排気マフラーのマフラー減衰特性は６７ｄ
Ｂであるのに対し第４図の排気マフラーでは２６ｄＢ程
度しかない、この計算結果から狭窄通路１２を有する排
気マフラーは空中に置いた時の減衰特性に比べ水中のよ
うに閉塞の状態にある減衰特性が爆発燃焼時の騒音に対
し著しい減衰効果を発揮することが確認できる。

なお、上記実験例の第３図において、ａ−３，２１、ｂ
＝２５ｃｉ＋、Ｌ　−１７，５ｃｍ、　Ｉ　−８，７５
Ｃ１１，気体温度Ｔ−２００℃となし、第４図において
、ａ−”３．２１、ｂ＝２５ｃｍ、Ｌ　ｍ　１７．５ｃ
ｍ、１ｍ０ｃ＋ｍ、気体温度Ｔ−２００℃となしたもの
である。

表１　　第３図のマフラー減衰特性針Ｘ）表２　（第４
図のマフラー減衰特性計算）（発明の効果）この発明は、上述のとおり構成されているので、次に記
載する効果を奏する。

パルス燃焼器の給気経路における給気マフラーをエアー
チャンバーと給気ファンとの間に設けたので、給気例の
騒音はその音源に近い所ですみやかに消去され、給気フ
ァンが共鳴したり騒音が漏れることはなく、また、排気
経路の排気マフラーを中央で仕切った膨脹室と消音室を
狭窄通路で連通した特殊な構成とし、該排気マフラーを
貯湯槽等の水中に没入設置せしめたから騒音の消去が二
段に行われ、しかも、水中のように閉塞の状態にあるた
めに著しい消音効果が得られる。したがって、脈動的な
爆発燃焼特有の燃焼音等に給気側と排気側の双方とも同
時に対処するから従来パルス燃焼器の隘路となっていた
騒音が効果的に解消できるものである。

さらに、燃焼室と排気経路を槽内に水没させて燃焼排気
熱を無駄なく有効に利用するので、熱損失はなく熱効率
は向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明によるパルス燃焼器の実施例を示した
概略構成図、第２図はその主要部の断面図、第３図及び
第４図は排気マフラーによる騒音低下の実験例に用いた
マフラーの概略断面図、第５図及び第６図はその減衰特
性を示したグラフ、第７図は従来例の概略構成図である
。１・・・給気管、Ｆ・・・給気ファン、２・・・給気マ
フラー、３・・・エアーチャンバー、Ａ・・・給気経路
、４・・・ガス供給管、５・・・ガスチャンバー、Ｂ・
・・燃料ガス供給経路、６・・・混合室、７・・・燃焼
室、Ｄ・・・貯湯槽、８・・・壁、９・・・尾管、ｌＯ
・・・膨脹室、１１・・・消音室、１２・・・狭窄通路
、Ｅ・・・排気マフラー、１３・・・排気管、Ｃ・・・
排気経路。特許出願人　　パロマ工業株式会社第１図５：貢ズケヤ−／）Ｃ− 第２図ａｂ第５図（ｄＢ）

Claims

【特許請求の範囲】

燃料ガスと燃焼用空気との混合気を燃焼室へ送給して脈
動的な爆発燃焼をくり返して継続燃焼するパルス燃焼器
において、給気管（１）、給気ファン（Ｆ）、給気マフ
ラー（２）、エアーチャンバー（３）等を順次配列した
給気経路（Ａ）とガス供給管（４）、ガスチャンバー（
５）等を順次配列した燃料ガス供給経路（Ｂ）とを燃料
ガスと燃焼用空気を混合する混合室（６）に接続連通し
、該混合室（６）と混合気を爆発燃焼させる燃焼室（７
）とを貯湯槽（Ｄ）等の壁（８）を介して連設せしめ、
かつ、該燃焼室（７）には尾管（９）、中央で仕切った
膨脹室（１０）と消音室（１１）を狭窄通路（１２）で
連通してなる排気マフラー（Ｅ）、排気管（１３）等を
順次配列した排気経路（Ｃ）を接続連通し、該燃焼室（
７）と排気経路（Ｃ）を貯湯槽（Ｄ）等に内蔵したこと
を特徴とするパルス燃焼器。