JPS6213909A - 脈動燃焼装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、燃料の燃焼を強めるほかに、熱効率を太きく
し、熱伝達を向上させ、汚染物質の形成とスラグ形＃：
全低減させるために音波の励起を利用する脈動燃焼装置
に関するものである。さらに詳しくいえば１本発明は、
固体燃料、液体燃料または気体燃料のいずれか全燃焼さ
せることができ。

それによって燃焼生成物の発生した高温の脈動流を動力
発生のための蒸気発生、水加熱、暖房、乾燥などの種々
の用途に用いることができる脈動燃焼装置に関するもの
である。

従来技術 現在まで開発された燃焼器の大部分においては。

′　　燃焼過程は、定常状態の条件のもとで起る。すな
わち、燃焼器内のすべての場所における圧力は。

時間に対して大体一定である。これらの燃焼器において
観測された唯一の非定常は、乱流変動によるものである
。災は、これらの装置は、燃焼器内のどんな圧力脈動の
励ｇｔも特に避けるように設計される。

ホロウェル（Ｈｏｌｌｏｗｅ１１）の米国特許第４．１
６１４，２１０号に記載されているように、脈動燃焼力
Ｖ熱装置は何年も前から公知であった。そのような従来
の装置においては、燃料と燃焼空気を脈動燃焼室に入れ
て、そこでそれらに点火して内部爆発を生じさせる。こ
の爆発に関連する圧力上昇によって高温燃焼生放物を燃
焼室から排気管を通して排気衝撃緩和室または膨張室に
排除する。これによって燃□ 焼室に負圧が生ずるようになる。したがって５新　　　
　　　　：“□鮮な空気を燃料が適当な弁を通して燃焼
室に引き入れられ、そのとき次の点火と爆発が起り、続
いて次の負圧が生ずる１で弁が閉じる。したがって、一
旦開始すると、際限なく継続する一連の熱放出爆発が、
燃焼空気と燃料全必要に応じて適当な空気弁と入口弁を
介して自動的かつ断続的に吸込み　　　　　　　ｊ□１
ながら１発生される。

やはり燃料を脈動状態で燃す在来の燃焼器は。

異なる燃焼器構成と異なる科学的原理を脈動励起に用い
る点で本発明と異なっている。さらに、これに、これら
の燃焼器は、一般に、気体燃料か液体燃料か液体燃料か
のいずれかを燃すように設計：・ された。既知の文献では、微粉化してない固体撚　　　
　　　　パ料をある時間持続して安定に燃すことのでき
る脈動燃焼器のあることを開示しているものはない。

従来の脈動燃焼加熱装置はまたキチン（Ｋｉｔｃｈｅｎ
）　　　　　　１＋；ｌｅｔ：Ｍ％ＦＦｍ　３．２６”
９ｇ５−ｆ’ｙ、Ｊ’４”−，１゜ワプ（Ｌｕｅｔｚｅ
ｌｓｃｂＷａｂ）の米国特許第５，７２′Ｌ７２８゜号
、キチンの米国特許第１＋、　２１１１．７２５号およ
びヒューパ（Ｈｕｂｅｒ）の第キ、２５８９２８号から
知られる。

発明の解決しようとする問題点 従って本発明の一つの目的は燃料の燃焼度を高め、熱・
伝達過程を改良し、熱効率を大きくするために音波の励
起を用いる新規な脈か燃焼装置を提供することである、 本発明のもう一つの目的は、スラグ形成及び汚染物質の
形成を低減する新規な脈動燃焼装置を提供することであ
る。

本発明のもう一つの目的は、動力発生のための蒸気発生
、水加熱、及び乾燥などの用途に用いることのできる燃
焼生成物の高温脈動流を発生するために過剰な空気を殆
ど用いないで、固体、液体または気体の燃料のいずれか
を燃す新規な脈動燃焼装置を提供することである。本発
明の装置によって過剰空気を殆ど用いないことは、それ
が用いられるシステムの熱効率全人きくする。

本発明のなお別の目的は、燃料が多い状態で動作すると
き、固体燃料気化器として働く新規な脈動燃焼装置を提
供することである。

本発明のなおもう一つの目的は、燃焼器の構成。

燃焼空気流の大きさと方向の選択、燃料供給装置の設計
と設置場所、及び燃焼帯域の場所と構成に基づく燃焼脈
動化が励起される新規な脈動燃焼装置全提供することで
ある。

問題点を解決するための手段 これら及びその他の目的は、本発明によれば。

基本的、縦方向の音響モードの励起に直接関係する燃焼
特性を有する新しくて改良され之脈動燃焼装置を提供す
ることによって達成され、それによって燃焼及び熱伝達
ならびにその他の関係の過程が結果として脈動状態で生
ずる。これは本発明によれば、開放端を有し、かつ燃料
の燃焼が起り熱が放出される少なくとも一つの燃焼帯域
と、その燃焼帯域に燃料を送り出す入口手段とを含む燃
焼管金偏え、前記燃焼帯域において燃料の燃焼によって
放出される熱が前記燃焼管の固有縦音波モードの一つを
励起するようになっている脈動燃焼装置を用いて達成さ
れる。そのようなモードは、燃焼管の両端に圧力節をも
ち、燃焼管の内側に波腹をもっている、殆どの用途にお
いて、燃焼管の中心に一つの波腹をもつ基本モードが励
起される。

本発明によれば、燃焼帯域は音圧の節と波腹との間の距
離の約半分のところに置かれ、その帯域において音圧振
動が音速振動より音波振動の約１／４周期だけ遅れる。

好ましい実施例において、パルス燃焼装置は開放端を有
する垂直脈動燃焼管金偏え、その中で燃焼帯域は、燃焼
管の底から垂直管の長さの１／４のところにある、 本発明のそのほかの特徴は、熱交換器のような燃焼管か
ら熱を取除く手段を備えることにあり。

その場合に熱交換器は、燃焼帯域の場所の１／４波長下
流の距離に置かれ、その燃焼帯域において音圧振動が音
速信号より音波振動の１／４周期だけ進む。

開発され次燃焼器に脈動全発生させるための鍵は、燃焼
過程と選択された燃焼帯域の場所におけるゼロでない音
速、及び音圧の両方の振動との間の相互作用である。反
対に、以前に開発された脈動燃焼器の動作は、それらが
シュミット管原理またはへルムホルツ共鳴器原理のいず
れかに基づいていたものであるが、燃焼過程の速度振動
とではなく圧力振動とのみとの相互作用に基づいていた
ので５これらの装置における燃焼過程は、圧力振動だけ
が顕著な場所において起るように設計された。

本発明による燃焼器は自己吸引モードまたは強制流モー
ドのいずれかで動作する。両方のモードの動作のもとで
、燃焼過程による熱放出は音圧節と音圧腹との間の約半
分の距離のところで生じ、その場合音圧振動は、音波振
動の約１／４周期だけ音速振動より遅れる。

本発明による燃焼器内の振動の振幅は、燃焼帯域の場所
の下流の音波振動の１／４波長の距離のところで燃焼生
成物から熱を取除くことによって大きくなる。この場所
において、音圧振動は音速振動よシ音波振動の１／４周
期だけ進む。実際には、この脈動増幅効果は、前記の場
所の付近に中心があり。

かつ励起された音波振動の１／４波長より幾分短い長さ
の熱交換器を用いて高温燃焼生成物から熱を取除くこと
によって達成される。

自己吸引モードにおいて動作するとき、脈動燃焼器の向
きは、垂直または燃焼器からの燃焼生成物の流れ及び燃
焼器に入る燃焼空気の流れの自然な通風をできるように
する任意の角度であってもよい。強制モードで動作する
ときは、燃焼器の向きは、垂直、水平または他の任意の
所望の角度であってもよい。両方の場合に燃焼器内の熱
放出及び熱除去の過程は、前に規定した条件と他の実際
的な要求事項（例えば灰分除去）を満たさなければなら
ない。

実施例 次に同じ参照数字が幾つかの図面を通して同一の対応す
る部分を表している幾つかの図面を参照し、もつと具体
的にはその図面の中の第１図を参照すると、そこに示さ
れたパルス燃焼器は、開放端１２及び１４を有する燃焼
管１０を備えている。

燃焼管１０の内部には、燃料ペット１６があり。

それは燃焼時に燃料ベット１６を含み、燃焼が引続いて
起っている燃焼管ｌＯのその部分を含むように燃焼ベッ
ト１６から下流に伸びている燃焼帯域１８を定めている
。燃焼帯域はまた。脈動によって生じた逆流により燃料
ペットの上流に短距離伸びることができる。燃焼帯域１
１の中心は、開放端１２から燃焼管１０の長さの％の距
離のところにある。燃焼帯域１８、より上の方に開放端
１２から測って燃焼管１０の長さの％のところにある熱
交換器２０がある。熱交換器２０には低温水入力端２２
及び高温水または蒸気出力端２１１がある。

第１図に示した脈動燃焼器の動作の間、燃焼空気が開口
１２を通して燃焼管１０に入り、燃料ペット１６の中に
供給された燃料の燃焼を促進し。

その結果燃焼帯域１８の中に燃焼生成物が生じる。

燃焼生成物のほかに燃焼過程から放出される熱が熱交換
器２０を通って上方に流れ、それによって端２２におい
て熱交換器２０に入る低渇水を加熱して端２４に高温水
または蒸気を出力させる。第１図に示した両端が開いて
いる垂直燃焼器においては、燃焼過程は燃焼管１０の底
から燃焼管の長さのＡの距離のところで起るように設計
される。。

燃焼と熱放出がこの場所で起ると、圧力脈動が燃焼過程
と燃焼器の基本縦置波モードとの間の相互作用によシ燃
焼器内に励起される。

本発明によれば、燃焼管１０の中の脈動の振幅は、燃焼
帯域の場所の下流の猛波長の距離で熱を発生した燃焼生
成物から取除くことによって大きくすることができる。

第１図に示したように、従って熱交換器２０は下端の開
放端１２から燃焼管１０の長さの３／４離れたところに
ある。この場所において、音圧振動は、音速振動よシ振
動のμ周期だけ進む。実際には、結果として生ずる脈動
増幅効果は、指定され几場所の付近に中心があって第１
図に示すように励起された音波振動の１／４波長より幾
らか短い熱交換器を用いて熱を高温燃焼生成物の流れか
ら取除くことによって達成される。

自己吸引モードで動作するとき、燃焼器の向きは垂直か
または燃焼生成物の燃焼器から出てゆく流れ及び空気の
燃焼器に入る流れの両方に対して自然通風ができるよう
にする任意のその他の向きにとることができる。強制モ
ードで動作するとき。

燃焼器の向きは、燃焼器内の熱放出及び熱除去の過程が
上にあげた条件及びその他の実際的な要求事項１例えば
灰分除去を満足する限り垂直、水平または他の任意の所
望の角度にすることができる。

第２図に示した強制流動作のもとでは、新鮮な空気が燃
焼管１０の底に取付けられた音波衝撃緩和室２６を通し
て燃焼管１０に供給される。衝撃緩和室２６は、燃焼管
１０の底における音波境界条件を著しく変えることなく
強制空気流を燃焼管１０に供給し脈動の励起に必要な要
求された「開放端」境界条件を維持する手段を提供する
ように設計されている。第２図に示したように、衝撃緩
和室２６は燃焼空気を燃焼室１０の底の開口１２に供給
する空気取入口を備えている。燃料ペット１６と燃焼帯
域１８、を含む燃焼管１０の下半分の周りには、絶縁ジ
ャケットう０がある。燃料供給機構３２が燃料を格子３
１１によって支えられている燃料ペットに供給する。燃
焼管１０の上半分の周りには、水入口３ｇと蒸気管たは
加熱水の出口４Ｏを有する水−熱交換器３６がある。熱
交換器５６の中心線１１２は燃焼空気人口１２から燃焼
管１０の長さの％の距離離れたところにある。排気端音
波衝撃緩和器ｌ１１１が燃焼管の最上部に取付けられて
いる。衝撃緩和器ｌｌ１１は、熱エネルギーを燃焼管１
０から出てゆく高温燃焼生成物から取除く追加の熱又換
器１１６を収容している。このほかに、排気端衝撃緩和
器ｌ４＋は、必要ならば、空気汚染物制御装置（図示な
し）を収容するために用いることができる。衝撃緩和器
ｌ１１４は、衝撃緩和器２６と同様で燃焼管１０の排気
端１１４における音波境界条件が要求されｔ「開放端」
条件から著しく変えられないことを保証するように設計
されている。

気体燃料１次は液体燃料を燃しているとき、燃料供給装
置及び保炎器（図示なし）は、これらが用いられる場合
、燃焼供給装置内の励起されることのあるすべての音波
と燃焼器の脈動との間に破壊的な音響的干渉をすべて避
けるように設計されるべきである。さらに、燃料供給装
置及び保炎器に関連した音響損失を最小にすべきである
。

石炭、木材または任意の固体燃料を燃すとき、燃料は燃
料ベット１６を含む燃焼帯域１８の中で燃される。燻焼
空気は燃料ベット１６及び燃焼帯域１８に燃料ベット１
６を支える金属格子う４を通って入る。第２図に示され
ているように固体燃料は燃料ベット１６の情報の燃焼管
１０の壁の中に入っている燃料供給装置を通して燃料ベ
ット１６に供給される。大直径燃焼器の場合、二つ以上
の燃料供給装置を用いてもよい。ともかく燃料供給装置
は固形燃料が燃料ベットに一様に分布し燃焼器内の音波
脈動の減衰が最小になるように燃料供給速度を連続的か
つ定常的になることを確実にするように設計されなけれ
ばならない。用いられる燃料が固まりになる傾向を示し
、そのｔめに燃料ベット１６を通る空気の流速を許容で
きないレベルに減らす場合、機械的装置（図示なし）を
用いて燃料の固まらないようにし、燃焼管１０の空気流
特性を改良すべきである。

強制流モードで及び所定の燃料供給速度で動作するとき
、燃焼過程の強さは定常空気流の速度全制御することに
よって制御できる。空気流の速度を大きくすると、音波
脈動の振幅、燃焼の強さ及び熱伝達過程が大きくなる。

燃焼器内のＮＯｘを燃料ベットもしくは周囲壁またはそ
の両方を通り抜ける水管を用いて燃焼領域の温度を下げ
ることによってさらに低減できる。

なお、ＳＯｘの形成はドロマイトもしくは石灰ま九はそ
の両方をベッドに加えることによって低減できる。

開発され九燃焼器は化学量論的条件の近くで動作すると
き最大の燃焼効率を示す。従って、脈動燃焼器は、最適
燃焼効率を得るために従来の燃焼器よシ必要とする過剰
空気が少ないので、開発した燃焼器を用いる装置は、従
来の燃焼器を用いる装置より高い熱効率をもっている。

熱放出率は。

空気の流量及び燃料供給料を独立に制御することＫよっ
て制御できる。

開発された燃焼器の土な長所は、以下の通りである。＋
１１設計が比較的簡単である。（２）燃焼強度が非常に
高くて、占えられたエネルギー放出速度（例えばｃａ　
Ｊｈ　ｌ　）に対していままでより小さな体積の燃焼器
を用いることができるという特徴がある。（つ）−酸化
炭素及び煤の発生量をほんのわずかにしながら実際的に
完全な燃焼を行わせる。（ｌ＋１窒素酸化物の発生量が
小さい。（５）燃料ベラトラ冷却するもしくはベットに
石灰及びドルマイトラ添加すること、またはその両方を
行って窒素及び硫黄の酸化物の形底全さらに低減する可
能性を与える。

（６）ｆｉ大燃焼効率における最適動作に必要な過剰空
気が少なくなり、よシ高い熱効率が得られる。（７）燃
焼器内に音波振動が存在することによって、熱伝達表面
の対流加熱が改良されて、与えられた量の熱の伝達に必
要な熱伝達表面が小さくなるようになる。（８）微粉に
されていない石炭を燃焼できる。

（９）自己吸引モードまたは強制流モードのいずれでも
作動できる。００）ｆ波振動があることによって、燃焼
器の壁に熱交換表面に沿ってこすり洗い状の運動が生じ
て、スラップの形成が少なくなり、熱伝達表面を清浄に
保つ。（１１）気体燃料、液体燃料または高湿分含有木
材を含む固体燃料を燃すように設計できる。

以下の説明において開発した脈動燃焼器の多数の用途を
説明する。第５図において、非微粉化固体燃料を用いて
強制空気モードの動作で空気と水の同時加熱または蒸気
発生を行う用途が示されている。非粉末化固体燃料（例
えば非粉末化石炭、木材細片、廃材など）がオーガ形供
給装置（５０）を介してホッパから燃焼ベット１６に導
入され。

燃焼ベットにおいてその燃料が脈動モードの燃焼で燃さ
れて上方に流れる高温燃焼生成物を作る。

燃焼空気は燃焼空気を燃焼管１０の床穴１２に供給する
音響衝撃緩和室２６ａに取付けられた空気ファン５７に
よって装置へ供給される。第３図に示した用途において
は、音響衝撃干渉器が灰及び屑の収集器５６を収容して
いる。灰及び燃えかす材料は下側の衝撃干渉室から自動
的または手動のいずれかで容易に取除くことができる。

燃料ベット１６を含む燃焼帯域１８、は、底の開放端１
２から燃焼管１０の長さＬの％のところにある。加熱さ
れる空気は、燃焼管１０の壁と胎縁された外側壁６０の
間の環状空間を通過する。

加熱される空気は、空気入口６２において環状空間に入
って空気出口６１１で出る。その空気は燃焼管１０の高
温壁によって加熱される。燃焼管の上部は、水−熱交換
器３６ａ’ｉ含んでいる。水がこの熱交換器に口３８ａ
’ｉ通って入り２口４０ａを通って高渇水または蒸気と
して出てゆく。この水は。

熱交換表面の上を通る高温燃焼生成物の流れによって加
熱される。この対流熱伝達は、流れに脈動が存在するこ
とによって強められ、燃焼管の上半分における排気生成
物を冷却することによって脈動をさら（増幅できる。

第４図において水加熱または蒸気発生のための二重脈動
燃焼器が示されている。この実施例においては、燃焼空
気は、燃焼が起る内側燃焼管１０ａに供給される。燃焼
空気が空気入口６６を通って燃焼管１０ａに入り燃焼生
成物が外側管７０の中央にある排気口６ｇ？：通って排
出される。燃焼空気入口ボート６６及び排出口６８は、
音圧の振幅が脈動を減衰させる音波エネルギー撰失を最
小にする条件である０の近くにある位置にある。内部燃
焼管１０ａは、二つの燃焼帯域１８を組込んでお９・そ
の帯域の各々が燃料ベット１６を備えている。二つの燃
焼帯域は、燃焼空気入口６６から内部燃焼管１０ａの長
さの約Ａの距離にある。空気もしくは水の加熱または蒸
気の発生のための熱交換管は、内部燃焼管１０ａと外側
管７０との間の環状空間におかれて、そこで熱交換管は
装置から出てゆく高温燃焼生成物によって加熱される。

熱損失を最小にするために、絶縁層または水ジャケラ）
７１１が外側管７０を囲んでいる。

第４図に示した実施例は、固い壁の音波境界条件及び非
開放端音波境界条件が燃焼器の両端における音波振動に
よって満足させられているということによって第２及び
５図の実施例と異なる。従って、脈動燃焼動作を達成す
るために、定常流れは第４図に示した通路に従わなけれ
ばならず、燃焼帯域と熱交換器は指定された場所に置か
れなければならない。

二重脈動燃焼器は必ずしも水平に向けられる必要はなく
、必要な固い壁の音波境界条件及び必要な定常流れの方
向が維持されれば、異なる形状に作ったりまたは曲げる
ことができる。

熱を流れから取除く外側管７ｏに対する定常流れの方向
は、その部分における排気生成物の冷却が脈動を強める
ようなものである。

第５図において、開発された脈動燃焼装置のモジュール
式仕様が示されている。この例において二つの脈動燃焼
器、燃焼器ａ及び燃焼器すの釜列運転は蒸気を発生する
ための熱出力を大きくするのを達成するために用いられ
る。これらの脈動燃焼器の各々は第２及びう図に示した
基本的な脈動燃焼器と同じである。しかし、モジュール
式適用においては、これらの燃焼器は、装置の底及び頂
部にそれぞれ共通の衝撃緩和室２６ｂ及び１１１Ｉｂを
もっている。底のＩＦｉ撃緩和室２６ｔ）は燃焼空気を
燃焼管１０に与える。上側の衝撃緩和室１１１ｂは、熱
交換器と関連の蒸気発生装置を収納している。第５図は
、たった二つしか燃焼器を用いていない適用を示してい
るが、追加の脈動燃焼器をより高い熱出力を達成するた
めに付は加えることができる。

第６ａ、６ｂ及び６０図においては、乾燥のための脈動
燃焼の三つの異なる実施例が示されている。第６ａ図に
於いては、気体まｆＣ，は液体の燃料が乾燥器として働
く垂直燃焼管の下半分の中心近くで燃される。湿った材
料７６が燃焼管ｌＯＯ上半分の中心近くに供給されて乾
燥される。燃焼による熱の添加と乾燥による熱の除去の
場所がそれぞれ選んであるので脈動が起る。第６ａ図に
は。

上側衝撃緩和室ｌｌ１ｌｃと二相流になっている固体と
気体が分離されるサイクロンセパレータ（図示なし）と
の間にある排気ファンが示されていない。

従って、下端１２は開いたままで、上側衝撃緩和室１４
ＩＣだけが開放端音波境界条件を乾燥器の上端ｉｌｌで
満足することを保証するように用いられる。この流れに
脈動があることによって乾燥用材料を機械的に振動させ
、材料の水分を蒸発させるのに用いられる熱伝達過程を
強める関連の音波振動があるために乾燥過程が促進され
る。

第６ｂ図に示した乾燥器は、二つの部分から成っている
。下の部分は、脈動燃焼管１０であり。

上の部分は脈動乾燥管１０’である。燃焼と熱の添加が
燃焼管ｌＯの下半分の中央で起るので、脈動が下側の管
１０の中で起る。熱が乾燥管１０’の上半分の中央で高
温燃焼生成物から取除かれるので脈動が上＠１の乾燥管
ｉ　ｏ’の中で起る。下側脈動燃焼器は、上側脈動乾燥
器よ！ｌｌ直径が小さく、この装置は下側脈動燃焼器の
高温排気生成物が上側乾燥管１゜′に底部間０１□′を
通って入るので、その高温排気生成物が外側空気を巻込
むときエゼクタとして働く。これによって上側乾燥管１
０′の中の流量が大きくなりかつ温度が低く（下側燃焼
器の排気生成物より）なるが、それは下側燃焼管１０の
高温排気生成物がずっと低温の外側空気で薄められるか
らである。

最後に、第６ｃ図に示した乾燥器の構成は底部にある普
通の非脈動燃焼器７８と上部にある脈動乾燥管１０′と
を周いている。再び第６ｂ図に示し九乾燥器におけると
同様に、脈動が乾燥ｖｔｏ’の中で起るが、それは熱が
乾燥管１０’の上半分の中央付近で乾燥過程によって高
温燃焼生成物から取除かれるからである。第６ｂ図にお
けると同様に。

外部の空気が巻き込みによって吸込まれて５乾燥器度が
乾燥材料を機械的に振動させると共に熱伝達過程を強め
る音波振動の存在によって強められる。

発明の効果 要約すると、開発した脈動燃焼装置及び関連の装置内に
脈動があることによって、従来の燃焼器に比べて燃焼強
度が高められ、熱伝達過程が改良される。従って、開発
した燃焼器は、与えられたエネルギー放出量に対して必
要な燃焼体積が小きく、与えられた量の熱の伝達に必要
な表面積が小さい。なお燃焼器に脈動のあることによっ
て燃焼効率が高くなり、生成される汚染物質が少なくな
シ、生ずるスラツプの食も少なくなる。最後に、開発し
之燃焼器のＲ適性能は、化学量論的燃料／空気比の近く
で起るので、この然焼器は、高い熱動ｉ１有し、燃焼し
た燃料のエネルギーの大部分が有用なエネルギーに変換
されることを示している。

本発明の脈動燃焼器及び関連の実施例はそれらの利点が
燃焼器の固有音波モードの一つを励起することから生じ
ている。所望の励起を達成するには５燃焼と熱除去の過
程が音波構造上の指定された場所で起ることが重要であ
る。さらに１本明細書で検討した例の多くは固体燃料を
燃焼することを含む適用例全説明し九が同様の脈動燃焼
器をまた燃焼熱の放出が指定の場所で起り、かつ定常の
燃焼空気流が指定された方向を保つ限り、気体・燃料ま
几は液体燃料を燃すことによって開発することもできる
。

特に注目すべきであると思われる本発明の特定の特徴は
。

一燃焼過程と音速振動及び音圧振動の両方との間の相互
作用に依存する動作を有する脈動燃焼器；−水加熱、蒸
気発生及びその池の用途のための燃焼器の上半分の中央
付近で燃焼生成物を冷却すること、この場所における燃
焼生成物の冷却が脈動をさらに増幅すること； 一空気流量及び燃料供給速度に対する独立の制御での強
制流モードの燃焼器の動作； −開発した燃焼器の頂部及び底部に衝撃緩和室の組込み
； 一非微粉化石炭、木材片５廃材などを燃料ベット内で燃
焼の脈動モードで連続的に燃焼できること； 第４図に示した高温水ヒータの設計； −熱出力を大きくする目的で共通の上下の衝撃緩和室（
第５図参照）ｆ：もった多数の脈動燃焼器の並列使用； 一部６図に示した設計を用いるａ！ｈの乾燥用途におけ
る開発し友脈動燃焼器の利用。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の自己吸込み脈動燃焼装置の一部分断面
図の略側面図で、Ｌｌ及びＬ２が直線距離を表し、Ｌが
本発明の燃焼管の長さを表しているとして、固体燃料が
Ｌｌ−Ｌ／’ｊで燃され、熱除去がＬ２＝５Ｌ／１１の
場所で起る。 第２図は上部及び底部の音波衝撃緩和室と上部音響衝撃
緩和室内部の熱交換器とを備えた本発明の強制流れ脈動
燃焼装置の一部断面図の略側面図。 第５図は暖房及び水加熱用途に設計された本発明の脈動
燃焼装置の一部断面図の略側面図、第４図は水または空
気を加熱する用途の本発明の改変二重脈動燃焼装置の一
部断面図の略側面図。 第５図は蒸気発生のための多数の脈動燃焼管の並列適用
を含む本発明のモジュール式脈動燃焼装置の一部断面図
の路側面図、脈動燃焼管は共通の上下部音波衝撃緩和器
を備えている、 第６ａ図は本発明に従って気体燃料を用いる乾燥部分を
含む単管脈動燃焼装置の一部断面図の略側面図、 第６ｂ図は分離した脈動燃焼管と脈動燃焼管に通じる分
離した脈動乾燥管とを備えた本発明の脈動燃焼装置の一
部分断面図の略側面図。 第６ｃ図は通常の非脈動燃焼器と脈か乾燥器を用いる本
発明による脈動乾燥器の設計の一部分断面の略側面図で
ある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、連続的に開いた両端を有し、また燃料の燃焼が生じ
   、少なくとも一つの音圧節と少なくとも一つの音圧波腹
   とを有する定在音波を励起するために熱を放出する少な
   くとも一つの燃焼帯域を含む燃焼管と、 前記燃焼帯域に燃料を送る入口機構と、 前記定在音波の振幅を著しく減衰させるこ となく前記燃焼管に燃焼空気を供給する機構と、 を備え、 前記少なくとも一つの燃焼帯域が音圧節と 音圧波腹との間の距離の約半分のところにあり、その位
   置では音圧振動が音速振動より音響振動の約１／４周期
   だけ遅れて、前記燃焼帯域が音圧と音速との両方の脈動
   にさらされ、燃焼空気の定常流が燃焼帯域の下流にある
   音響圧力波腹の方へ向けられるようになつていることを
   特徴とする音速及び音圧脈動燃焼装置。 ２、前記燃焼管が開放対向端を有する垂直燃焼管であり
   、 前記燃焼帯域が前記燃焼管の底から前記燃 焼管の長さの１／４のところにある特許請求の範囲第１
   項に記載の脈動燃焼装置。 ３、前記燃焼管から熱を取除くことによつて脈動の振幅
   を増幅する機構をさらに備え、前記増幅機構が、前記燃
   焼帯域の位置の下流に音波振動の１／４波長の距離にあ
   り、その位置において音圧振動が音速振動より音振動の
   １／４周期だけ進む特許請求の範囲第１項に記載の脈動
   燃焼装置。 ４、前記増幅機構が励起音響振動の１／４波長以下の長
   さを有する熱交換器を備えた特許請求の範囲第３項に記
   載の脈動燃焼装置。 ５、前記燃焼空気を供給する前記機構が、前記燃焼帯域
   の上流で前記燃焼管の端に取付けられ、前記燃焼管の前
   記一方の端における開放端音波境界条件を保証し、強制
   空気流を前記燃焼管内に供給する第１の衝撃緩和室を備
   える特許請求の範囲第１項に記載の脈動燃焼装置。 ６、前記燃焼帯域の下流で前記燃焼管の他端に取付けら
   れて、前記燃焼管の前記他端における開放端音波境界条
   件を保証し、前記燃焼管を出てゆく燃焼生成物から熱エ
   ネルギーを除く熱交換器を収容する第２の衝撃緩和室を
   備える特許請求の範囲第５項に記載の脈動燃焼装置。 ７、前記燃焼空気を供給する前記機構が、前記燃焼帯域
   の上流で前記燃焼管の端に取付けられ、前記燃焼管の前
   記一方の端における開放端音波境界条件を保証し、強制
   空気流を前記燃焼管内に供給する第１の衝撃緩和室を備
   える特許請求の範囲第３項に記載の脈動燃焼装置。 ８、前記燃焼帯域の下流で前記燃焼管の他端に取付けら
   れて、前記燃焼管の前記他端における開放端音波境界条
   件を保証し、前記燃焼管を出てゆく燃焼生成物から熱エ
   ネルギーを除く熱交換器を収容する第２の衝撃緩和室を
   備える特許請求の範囲第７項に記載の脈動燃焼装置。 ９、前記燃焼空気を供給する前記機構が、前記燃焼帯域
   の上流で前記燃焼管の端に取付けられ、前記燃焼管の前
   記一方の端における開放端音波境界条件を保証し、強制
   空気流を前記燃焼管内に供給する第１の衝撃緩和室を備
   える特許請求の範囲第４項に記載の脈動燃焼装置。 １０、前記燃焼帯域の下流で前記燃焼管の他端に取付け
   られて、前記燃焼管の前記他端における開放端音波境界
   条件を保証し、前記燃焼管を出てゆく燃焼生成物から熱
   エネルギーを除く熱交換器と空気汚染物制御装置とを収
   容する第２の衝撃緩和室を備える特許請求の範囲第９項
   に記載の燃焼装置。 １１、前記燃焼管が間に加熱空間の場所を定める内側管
   壁と絶縁外側壁とを有し、水熱変換器が前記燃焼管の上
   半分にある特許請求の範囲第２項に記載の脈動燃焼装置
   。 １２、前記燃焼帯域に接続され窒素酸化物の形成を最小
   にするために前記燃焼帯域の温度を制御する冷却機構を
   含む特許請求の範囲第１項に記載の脈動燃焼装置。 １３、ＳＯ＿ｘ形成を減らすために前記燃焼帯域に加え
   られるドルマイト及び石灰から成る群から選択された材
   料を含む特許請求の範囲第１項に記載の脈動燃焼装置。 １４、前記燃焼管が前記燃焼管の中央にある空気入口を
   含み、 １対の燃焼帯域が前記空気入口の両側にお いて前記燃焼管の両端と前記空気入口とのそれぞれの中
   間に配置され、 外側管が前記内側管を取囲んでおり、排気 出口を有し、前記空気入口が前記外側管を通る導管を備
   えて前記燃焼管と連絡しており、前記外側管が前記排気
   出口と前記空気入口 導管を除いて前記燃焼管を完全に囲み、 熱交換器が前記外側管と前記燃焼管との間 に配置され、 前記排気出口が前記燃焼管に対して中央に 取付けられている特許請求の範囲第１項に記載の脈動燃
   焼装置。 １５、複数の並列に配置された燃焼管がそれぞれの燃焼
   帯域を備え、共通の入力及び出力音波衝撃緩和室がそれ
   ぞれ前記複数の燃焼管の両端に結合されている特許請求
   の範囲第１項に記載の脈動燃焼装置。 １６、少なくとも一つの熱交換器が出力音波衝撃緩和室
   に配置されている特許請求の範囲第１５項に記載の脈動
   燃焼装置。 １７、前記熱除去機構が前記燃焼管の上半分の中間で前
   記燃焼管に供給される被乾燥湿潤材料を含む特許請求の
   範囲第３項に記載の脈動燃焼装置。 １８、脈動乾燥管が前記燃焼管の両方に配置されて前記
   燃焼管と連絡しており、熱除去機構が前記乾燥管の上半
   分の中央に接続されて前記乾燥管から熱を除去するよう
   にした特許請求の範囲第２項に記載の脈動燃焼装置。 １９、前記乾燥管が前記燃焼管の断面積より大きい断面
   積を有する特許請求の範囲第１８項に記載の脈動燃焼装
   置。 ２０、空気汚染物制御装置が前記第２の衝撃緩和室にあ
   る特許請求の範囲第６項に記載の脈動燃焼装置。 ２１、燃料の燃焼によつて生成された燃焼生成物から熱
   を除去するのに適し、 前記燃焼生成物を受ける一端と前記燃焼生 成物を排出する他端との二つの開放端を有する乾燥管と
   、 前記乾燥管に前記乾燥管の前記燃焼生成物 を受ける端から前記乾燥管の長さの３／４離れた位置に
   おいて接続し前記乾燥管から熱を除去する熱除去機構と
   を備えた脈動乾燥装置。 ２２、長さＬを有し固有縦音波モードの振動を持続させ
   るように開放両端を有する燃焼管と、前記固有縦モード
   の音波振動を持続させる ことをできるようにしながら燃焼空気を前記燃焼管に入
   れる機構と、 前記燃焼帯域に音圧脈動と音速脈動とを与 える一つの固有モード振動を励起する場所で前記燃焼管
   の中に少なくとも一つの燃焼帯域を定める機構と、 前記場所において熱を発生して前記一つの 固有モード振動を励起するために前記燃焼帯域に燃料を
   連続的に供給する機構とを備え、前記場所が前記燃焼管
   内で前記一つの固有 モード振動によつて作られる音圧節と音圧腹との間の距
   離の事実上半分のところに配置され、その場所では位相
   のずれた音圧振動と音速振動の両方が有限の値の間で振
   動して前記燃焼帯域内に音速と音圧の脈動を作るように
   した燃焼装置。 ２３、前記一つの固有モード振動が基本モードの振動で
   ある特許請求の範囲第２２項に記載の燃焼装置。 ２４、前記燃焼空気を入れる機構が前記燃焼管の前記一
   端における開放端音波境界条件を定める前記燃焼管の一
   端であり、燃焼帯域の前記場所が燃焼管の前記一端から
   約Ｌ／４である特許請求の範囲第２３項に記載の燃焼装
   置。 ２５、前記燃焼空気を入れる機構が前記燃焼管の中央領
   域と連絡しており、燃焼帯域の前記場所がそのような機
   構から約Ｌ／４である特許請求の範囲第２３項に記載の
   燃焼装置。 ２６、前記燃焼空気を入れる機構が開放端音波境界条件
   を定める前記燃焼管の一端である特許請求の範囲第２２
   項に記載の燃焼装置。 ２７、前記燃焼空気を入れる機構が音圧振幅が０に近く
   なる前記燃焼管の中央領域と連絡している特許請求の範
   囲第２２項に記載の燃焼装置。 ２８、前記燃焼帯域の下流にあつて前記燃焼生成物を前
   記燃焼帯域内の前記音圧と音速の振動の振幅を大きくす
   る場所で冷却する機構を含む特許請求の範囲第２２項に
   記載の燃焼装置。 ２９、燃えている燃料に燃焼速度を大きくする音圧と音
   速の脈動でそのような脈動のないときに必要なものより
   少ない燃焼空気を使うことのできるようにする脈動を与
   えながら燃料を連続的に燃焼するもので、 所定の長さを有しかつ前記燃焼管が固有縦 モードの音波振動を持続することのできる音波境界条件
   を定める開放両端を有する燃焼管と、 前記燃焼管内に連続燃焼帯域を定め、固有 縦モードの音波振動を励起する特定の場所で熱を発生す
   るように燃料と燃焼空気を燃す機構を備え、前記特定の
   場所が前記燃焼管内にあつて音圧脈動が励起されたモー
   ドの音波振動の約１／４周期だけ音速脈動より遅れてい
   る場所であることを特徴とする燃焼装置。 ３０、音速脈動と音圧脈動が起る領域内で前記燃焼帯域
   の下流で熱を除去することによつて前記脈動の振幅を前
   記燃焼帯域において増幅する機構を含む特許請求の範囲
   第２９に記載の燃焼装置。 ３１、前記連続燃焼帯域の前記場所が音圧脈動の事実上
   零振幅の上流場所と音圧脈動の最大振幅の次の下流場所
   とのほぼ中間である特許請求の範囲第２９項に記載の燃
   焼装置。 ３２、前記連続燃焼帯域の前記場所が音圧脈動の事実上
   ０振幅の上流場所と音圧脈動の最大振幅の次の下流場所
   とのほぼ中間である特許請求の範囲第３０項に記載の燃
   焼装置。 ３３、熱除去の前記領域が最大音圧脈動の上流場所と事
   実上零の音圧脈動の次の下流場所とのほぼ中間で圧力脈
   動が速度脈動より進んでいる場所に少なくともあるよう
   に置かれている特許請求の範囲第３２項に記載の燃焼装
   置。 ３４、熱除去の前記領域が最大音圧脈動の上流場所と事
   実上零の音圧脈動の次の下流場所とのほぼ中間で圧力脈
   動が速度脈動より進んでいる場所に少なくともあるよう
   に置かれている特許請求の範囲第３０項に記載の燃焼装
   置。 ３５、燃料を連続的に燃焼する燃焼装置でありそのよう
   な連続的な燃料の燃焼のために燃焼装置内に維持される
   音波振動によつて燃焼する燃料が音圧脈動と音速脈動の
   両方を受けるもので、 固有縦モードの音波振動を維持する燃焼管 機構と、 前記燃焼管機構内の少なくとも一つの非常 に局所化された連続燃焼帯域を定め前記燃焼管機構内に
   零より著しく大きいが最大値よりは小さい振幅を有する
   音圧脈動と音速脈動との両方を前記燃焼帯域に与える音
   波振動を励起する燃焼帯域機構とを備えた燃焼装置。