JPH0518009B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 脈動式バーナ吸気口における逆止弁に係わる。

［従来の技術及び発明が解決しようとする課題］ 脈動式バーナにおいては、燃焼用空気は逆止弁
を介して燃焼室に導入され、燃料は逆止弁の下流
で空気に混入される。燃料は液状でも、ガス状で
も粉末状でもよい。

逆止弁は脈動燃焼に伴なつて得られる負圧段階
及び過剰圧状態の作用下に開閉する。この２つの
段階は例えば毎秒60パルス以上の周期で交替する
から、極めて速いサイクルで、従つて極めて短い
インターバルで逆止弁が開放状態に達し、開放状
態を維持し、次いで閉じることを要求される。

米国特許第3267986号の場合、可撓舌状片を形
成するように一端を固定された複数のばね鋼片か
ら成る。この構成の欠点として閉鎖状態からの開
放に対する抵抗が急速に増大するから、初期位置
においてすでにやや開放状態となるように舌状片
をセツトしなければならない。このようにすれば
バーナ使用中、舌状片が閉鎖位置に維持されてい
る場合、負圧段階下で舌状片の開放動作を起動さ
せるように協働する初期力が存在することにな
る。このような舌状片が複数個存在するから、す
べての舌状片を等しくセツトするのにある程度の
困難を伴なう。また、舌状片はそのばね特性が正
確に同じではないから、全開状態でそれぞれの姿
勢が同じでないこともあり得る。さらに、舌状片
に生ずる疲労で全開位置が経時的に多少とも変化
して来ることも考えられる。従つて、弾性舌状片
には弁開閉動作において所期の精度を達成し、長
時間の使用期間に亘つてこの精度を維持する上で
難点がある。もう１つの欠点として、舌状片がや
や開放している前記初期位置を過ぎた後、開放運
動が舌状片のばね付勢力によつて制動されるか
ら、負圧段階の開始時に舌状片を所期の迅速さで
開放することは不可能である。

米国特許第3267985号は弁座上に非固定的に配
置し、弁の締め切り位置を決定する所与の限界位
置まで持ち上げることができるようにした薄板の
採用を開示している。このような弁を採用する場
合の条件として、薄板が重力の作用を垂直に受け
るように装置を垂直に取り付けねばならない。オ
リフイスを有する当接板上に薄板を非固定的に配
置し、薄板を持ち上げて薄板の上方に位置する弁
座と咬合させることにより吸気口を閉じたい時に
は過剰圧ガスを前記オリフイスを介して薄板に作
用させるようにする。開閉動作に必要な迅速性を
得るためにはサイズが比較的小さいこのような逆
止弁を複数個使用しなければならない。各薄板は
その縁端を軸方向ガイド手段によつて制御しなけ
ればならないから、ガイド手段に対する摩擦にば
らつきが生じ、個々の逆止弁が互いに異なる摩擦
抵抗を伴なつて動作するおそれがある。その結
果、弁によつて開放速度に差が生じ、多少とも深
刻な動作上の障害を招くことがある。さらに、負
圧段階において、すべての弁薄片をできるだけ一
様に作動させるため給気をできるだけ均等に配分
しなければならにという状況がある。このことは
過剰圧が薄板を閉鎖位置まで持ち上げる過剰圧段
階においても同様である。弁に作用する負圧また
は過剰圧段階においても同様である。弁に作用す
る負圧または過剰圧に差があつて動作障害の原因
となる。また、これらの弁の機能は薄板の垂直方
向往復運動に基づくから、非固定的に配置される
薄板は装置が一定の垂直姿勢を維持することにあ
る程度依存するという事実がある。従つて、もし
例えば船内に装置を取り付ける場合、薄板がこれ
を常態における移動通路からずらすように作用す
る横方向力に影響されるおそれがあり、これも動
作障害の原因となり得る。

脈動式バーナに関する限り、一般原則として逆
止弁は迅速に開閉するため、できる限り抵抗を伴
なわずに動作しなければならず、しかも開閉動作
ができるだけ明確で、且つ脈動燃焼サイクルと正
確に順応して効果的な燃焼を達成しなければなら
ない。開閉が迅速ならそれだけ加熱出力を高める
ことも可能になる。逆止弁が簡単であり、製造コ
ストが低く、取り付けも、必要に応じて交換も容
易であることが望まれる。

米国特許第3830253号に薄く且つ偏平な例えば
鋼やプラスチツクなような弾性材料から成るリン
グで動作する逆止弁が開示されているが、この特
許の場合、扁平リングを該リングの中心軸と直交
する幾何軸を中心にたわませるから、開放状態に
おいてリングは円筒面の一部を構成する当接面と
当接する。従つて、この公知リングが閉鎖位置か
ら持ち上げられるやいなや、ばね付勢力が直ちに
増大し始め、このばね付勢力が弾性舌状片から成
る逆止弁の場合と同様に開放動作を送らせるよう
に作用する。

本発明の目的は公知の逆止弁の欠点をできる限
り解消する脈動式バーナ用逆止弁を提供すること
にある。

［課題を解決するための手段及び作用］ この公知の逆止弁に鑑み、本発明は前記した請
求の範囲全文に開示されているような弁に係わ
る。

本発明の逆止弁は請求の範囲に特徴として記載
するような新規の構成要件を具える。

要約すれば、本発明でも弾性可撓材から成るそ
れ自体公知の薄い扁平リングを採用するが、本発
明の場合、リングの固有性質を利用するため、新
規な且つ特殊な方法でリングを嵌着する。前記固
有性質は鋼やプラスチツクのような薄い弾性材、
例えば厚さ0.15〜0.30mmの鋼から成るリングに関
する以下の説明から明らかになるであろう。リン
グの外径は約12cm、内径は約７cm、従つて幅は約
2.5cmである。リングを外周縁または内周縁に沿
つて保持し、外周縁に沿つて軸方向に極めて小さ
い力を作用させるとリングは中間位置までたわむ
が、この力を著しく増大させてリングを永久変形
させない限り前記中間位置を越えることはできな
い。即ち、リング周縁には明らかに区別される２
つの移動範囲があり、第１の範囲は軸方向の力が
リング面に作用する水柱に換算して数mm程度の、
極めて小さい力である範囲であり、第２の範囲は
力がこれよりも何倍も大きく、リングの永久変形
を招くような範囲である。

第１移動範囲において、リングはサイズが変化
する円錐台形となる。この円錐台形は上記中間位
置に接近すると、円錐台形の傾斜面が底面に対し
て3゜程度の極めて小さい角度を形成する。従つ
て、リングを初期位置または扁平位置から中間位
置までたわませるにはほとんど力が必要としな
い。即ち、極めて容易に中間位置となり、このこ
とはリング材料が示す抵抗が極めて小さいことを
意味する。

リングのこのような固有の性質に鑑み、本発明
はこの性質を、負圧段階と過剰圧段階とが急速に
交替する脈動式バーナ用逆止弁に極めて有利な方
法で利用できるとの所見に基づいている。

吸気口、好ましくは複数の空気導入口または空
気導入スリツトの上方に、リングの一方の側を燃
焼室に至るダクトの方に向け、他方の側を好まし
くは負圧室を介して外気と連通する吸気口の方に
向けてリングを配置する。

［実施例］ 本発明の一実施例では、リングの外縁部が極め
て小さい遊びでスロツトに配置されることで軸方
向の移動はほぼ完全に阻止されるのに反してリン
グの内縁は軸方向に移動自在である。実際には前
記遊びは、リングの移動が不可能になるほど小さ
くはない。

動作に際してはリングの一方の側に、燃焼室に
おける燃焼の結果発生する過剰圧及び負圧状態が
作用し、他方の側に変化する負圧が作用する。脈
動式バーナの脈動頻度に対応して力の方向が交替
する。

本発明の上記逆止弁でテストした結果、負圧段
階の大部分に亘つて全開状態とする理想的な条件
で迅速に開閉することが判明した。従つて、脈動
式バーナが作動条件に影響されることが少なくな
り、同時にすぐれた燃焼成果が得られる。

本発明の逆止弁を特徴づける詳細な構成及び利
点を、本発明の逆止弁を略示する添付の図面を参
照して以下に説明する。添付図面の第１図は扁平
な薄い鋼製リングの平面図、第２図はリングの外
縁が環状支持部材で移動可能に支持された扁平状
態のリングを示す側面図、第３図は上方へ反ら
せ、底面の直径に比較して高さが極めて低い円錐
台形となつたリングを示す側面図、第４図はリン
グ内縁を第３図のように持ち上げるのに必要な力
を、円錐台形の円錐面と底面とが形成する角度と
の関係において示すグラフである。第５図は本発
明の逆止弁を有する脈動式バーナの吸気口におけ
る簡略化した断面図、第６図はその逆止弁の拡大
部分図である。

第１〜３図に示した扁平鋼製リング１０は厚さ
が0.15〜0.30mmであることが好ましい。リングは
環状支持部材１１によつて支持され、その内周縁
は第２図に示すように軸方向に移動自在である。
リングの外周縁１４は下方支部材１５と上方支持
部１６とによつて軸方向の移動はほぼ完全に阻止
されているが、軸と直交する方向の移動は可能に
する極めて小さい間隙を残している。

矢印Ｐで略示する軸方向の力がリング内周縁に
作用すると、リングが上方に反つて円錐台形とな
り、円錐台形の円周面が底面１７との間に角度
V゜を形成する。この上方への反りと同時にリン
グ外周縁が半径方向にわずかだけ内方へ移動る
が、この移動を可能にするのは支持部材１４，１
５間に残された最小限の遊びである。初期力Ｐは
ほぼ０であり、角度Ｖが約3゜に達するまでほとん
ど０のままである。力Ｐがこの何倍にも増大し、
リングの永久ひずみを生む値に達して始めてこの
位置を越えることができる。

水頭V_pのmmに対応するように力Ｐを設定する
と第４図に示すグラフが得られる。このグラフか
ら明らかなように、mmV_pで表わされる力Ｐは０
からこの０から余り差のない値Ａまで、即ち、２
mmV_pだけ増大し、この特定例にあつては円錐台
形の円周面と底面との間の角度に対応して2.6゜ま
で一定に維持される。この力は極めて小さいか
ら、実際には±2.6゜の移動範囲ではリングは全く
抵抗を示さない。しかし、この限界を越えようと
すれば、これに要する力がグラフに示すようにほ
とんど垂直に上向きに増大するから、直ちに全体
的な抵抗が発生する。

上記のような方法で外周縁を固定し、しかも薄
く、従つて極めて軽く形成したことで脈動式バー
ナにおいて圧力を急速に変化させる逆止弁に必要
なリングの性質が得られる。

第５図は本発明のリングを逆止弁として、略示
した脈動式バーナ１８に嵌着する態様を示す。

環状弁座１９に複数の空気流入口２０を形成す
る。この弁座は扁平（図では水平）でもよいし、
内下方に向かつてやや傾斜させてもよい。第１〜
３図に示すように実施された薄い鋼製リング１０
を弁座上に配置する。リングの外周縁は弁座１５
Ａの外縁部とこれと対向する壁２１の縁部１６Ａ
との間にあつて軸方向の移動はほぼ完全に阻止さ
れる。壁が弁座と共に環状ギヤツプを形成し、こ
のギヤツプ内でリングは両限界位置間を移動する
ことができる。

弁開閉のためリングを上下に反らせる時、リン
グの外周縁が自由に上下動できるようにするため
弁座１９の外縁に小さい溝１９Ａを形成する。

リングの内縁部に近く、壁２１を位置２２にお
いて切り欠くことにより、この縁部の上側１０Ａ
と壁との間に空間を形成する。壁と弁座はこの位
置から内方に移行し、燃焼室２４に至る軸方向ダ
クト２３を限定する壁となる、燃料はノズル２５
を通つて噴射され、燃焼室に入る前に空気と混合
する。

第６図に示す逆止弁の拡大部分図から明らかな
ように、この図ではリングが全開位置まで上方に
反つている。リング自体が全開位置を決定するか
ら、リングの上動を制限する制止片を設ける必要
はない。その代り、解放位置において壁２１とリ
ングの間にギヤツプがあり、過剰圧はこのギヤツ
プにおいて弁を閉じるように作用することができ
る。

リングの内縁部１０Ａと壁２との間に空間を形
成したのは、過剰圧パルスがリング内周縁に達し
て弁を閉じる際に、この圧力波が軸方向ダクト２
３から壁の切り欠き部分２２内へ上向きに案内さ
れ、次いで自由縁部１０Ａの上側に向かつて下降
することにより迅速且つ確実に弁を閉じるように
するためである。従つて、閉鎖動作の開始は極め
て有効且つ明確である。

本発明が以上に述べた実施例に制限されないこ
とはいうまでもない。場合によつては複数の本発
明逆止弁を互いに同軸に配置された１組のリング
及び弁座に組み込むことが好ましく、これにより
特に逆止弁の直径を比較的小さくできるから装置
スペースが小さくなるという利点が得られる。こ
のように構成すれば、本発明の逆止弁を簡単に任
意の容量に合わせて構成することができ、従つ
て、個々の場合の必要な流量とは関係なく種々の
サイズの逆止弁を簡単に且つ低コストで提供する
ことができる。

以上鋼製リングに関連して本発明を説明した
が、プラスチツク・リングの方が有利な場合もあ
る。

以上に開示したように、本発明の基本的な特徴
はリング外縁の軸方向移動をほぼ完全に阻止し、
リングを円錐台形にたわませることによつて弁の
解放状態を得ることにある。最良の結果を得るた
めにリングの外縁の遊びをできるだけ小さくする
ことが好ましく、弁の運動は、前記遊びによつて
許容されるリング外縁の極めてわずかな軸方向運
動に依存している。用途によつては弁内の流量を
殖やすためにある程度の範囲内でこの軸方向の遊
びを大きくしなければならない場合もあり得る。
これによつて効率は低下するが、例えばパルス・
パイプ、即ち、燃焼室からの放出パイプの直径を
大きくするために、この効率低下もある程度まで
許容される。

【図面の簡単な説明】

第１図はリングの平面図、第２図はリングの外
縁が環状支持部材で支持された扁平状態のリング
を示す側面図、第３図は円錐台形となつたリング
を示す側面図、第４図はリング内縁を持ち上げる
のに必要な力と円錐台形の円錐面と底面とが形成
する角度との関係を示すグラフである。第５図は
本発明の逆止弁を有する脈動式バーナの吸気口の
断面図、第６図はその逆止弁の拡大部分図であ
る。 １０……リング、１２……リングの内縁、１４
……リングの外周縁、１５Ａ，１６Ａ……環状当
接部、１９……弁座、２０……空気流入口。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 内周縁及び外周縁を有する少なくとも１個の
   偏平な、比較的薄い弾性可撓剤、例えば鋼または
   プラスチツクから成る円形リングを含み、前記リ
   ングが閉鎖状態で弁座と当接し、前記弁座が吸気
   口と同心の環状面から成り、少なくとも１つの空
   気流入口を具備するように構成した脈動式バーナ
   吸気口用の逆止弁において、リング１０の外周縁
   １４を、リング外周縁の全周に沿つて協働する２
   つの軸方向に離間した環状当接部１５Ａ，16A間
   に一定の遊びを残して配置し、弁が開放状態にあ
   る時、リング外周縁が一方の環状当接部と当接
   し、リングの内縁１２が開放位置に変位してお
   り、この開放位置において前記内縁がその全周に
   沿つて弁座１９から等距離に位置し、リングがほ
   ぼ円錐台の形状を呈するようにしたことを特徴と
   する脈動式バーナ用逆止弁。