(57)【特許請求の範囲】
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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１６０、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２１０の内部には出口反射面２２０が置かれ、燃焼室１８０に面している。リターンヘッダ２１０と出口反射面２２０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、レーリーとパッ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２２６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１０１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１０５、排気管１０５の一方の出口には図２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は長さの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の底部の入口反射面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１０ｍ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２９０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１０５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、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場合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４００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１０３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。
【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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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