JPH04353305A - 液体燃料燃焼装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、給湯・暖房機器等に使
用される液体燃料燃焼装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年石油燃焼機器においては、燃焼量調
節幅の拡大、低騒音化、小型化への要求が強くなってき
ている。

【０００３】従来、給湯・暖房機器等に使用されている
液体燃料燃焼装置としては燃料を微粒化して拡散燃焼さ
せる方式の石油燃焼器が一般的に知られている。

【０００４】以下、図４を用いて従来技術について説明
する。図４は霧化拡散燃焼方式を示したものである。燃
料タンク１と燃料供給部２と、圧力噴霧ノズル３は、燃
料供給管４で連通して燃料の供給路を構成している。圧
力噴霧ノズル３は送風路５内部に配置され、燃焼室６に
臨んでいる。また、送風路５は送風ファン７に連通して
おり、送風路５の燃焼室６への開口端には旋回羽根８が
配置されている。

【０００５】上記構成において、燃料供給部２で設定圧
力まで加圧された燃料は、圧力噴霧ノズル３に供給され
、噴出孔９から噴出し、周囲空気との相対速度によって
生じるせん断力によって微粒化され燃焼室６へ噴霧され
る。一方燃焼用空気は送風ファン７より供給され、送風
路５を通り燃焼室６へ供給される。このとき旋回羽根８
により旋回流を形成し、圧力噴霧ノズル３より噴霧され
た燃料と燃焼反応し、火炎を形成する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成においては、圧力噴霧ノズル３から噴出される噴
霧の粒子径が大きいので火炎長が長くなり機器の小型化
が難しかった。

【０００７】また、燃焼騒音は燃料粒子が急激に沸騰す
る際の破裂音によって発生するため、粒径が大きいと低
騒音化を図ることができなかった。

【０００８】更に、燃料粒子の粒径は、噴出する流体の
運動エネルギーによって決定されるので、噴出速度が小
さくなれば運動エネルギーも小さくなり十分な微粒化が
できなかった。即ち、噴出速度は燃料の燃焼量によって
決まるが、燃焼量が小さくなると噴出速度も小さくなり
運動エネルギーも小さくなるので、噴霧粒子径が大きく
なり良好な燃焼が得られなくなるため燃焼量調節幅がと
れなかった。

【０００９】本発明は上記課題を解決するもので、液体
燃料燃焼装置の低騒音化、小型化、燃焼量調節幅の拡大
を図ることを目的としたものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、液体燃料を霧化する霧化器と、この霧化器で
生成した霧化粒子を搬送するための空気を供給する空気
供給手段と、霧化器の下流側に接続された混合室と炎口
とからなるバーナとからなり、混合室内に所定の粒子径
以下の霧化粒子のみ通過させる三次元網目構造体よりな
る粒子選別手段を有した構成にしている。

【００１１】

【作用】本発明は上記構成によって、霧化器から霧化し
た燃料粒子の内、粒子径の小さな粒子のみを選別して空
気と混合した状態で炎口に送り込むため、霧化粒子で予
混合的に燃焼させることができ、火炎の短炎化を図るこ
とができる。

【００１２】また粒子径の小さな粒子のみを燃焼させる
ので、燃焼騒音を低減することができる。さらに霧化量
を変化させても一定の粒子径の粒子を得ることができる
とともに空気との混合気を均一化して炎口に送ることが
でき、安定した均一な火炎が形成されるので燃焼量調節
幅を大きくとることができる。

【００１３】

【実施例】以下本発明の実施例を図１を参照して説明す
る。

【００１４】図１において、１０は霧化器で、底部には
発振装置１１に接続された超音波振動子１２が取り付け
られている。１３は超音波振動子１２上方の霧化器１０
内に形成された霧化室である。１４は空気供給手段であ
る送風ファンで、送風路１５を通して霧化室１３に空気
を供給する。１６は霧化器１０に液体燃料を供給する燃
料供給手段で、レベラー１７を介して霧化器１０と接続
されており、燃料面を一定に保っている。１８は霧化器
１０の下流側に設けられた送霧管、１９は送霧管１８に
接続されたバーナで、混合室２０と、実際に燃焼火炎が
形成される炎口２１より構成されている。２２は混合室
２０内部に設けられた三次元網目構造よりなる粒子選別
手段である。

【００１５】上記構成において、電源（図示せず）を投
入すると、発振装置１１、送風ファン１４が作動する。 発振装置１１の作動により超音波振動子１２が作動し、
霧化器１０内の液体燃料に超音波が照射される。超音波
によって霧化室１３内に液柱が形成され、この液柱表面
から微細な霧化粒子が生成する。

【００１６】送風ファン１４によって供給された空気は
送風路１５を通って霧化室１３の下方に供給され、霧化
粒子を搬送しながら混合し、送霧管１８を通して混合室
２０へ送られ炎口２１で燃焼される。この時、混合室２
０の内部には粒子選別手段２２が設けてあるので、空気
によって混合されながら搬送されてきた霧化粒子のうち
粒径の大きな粒子は粒子選別手段２２によって篩い落と
され、粒径の小さな粒子のみが空気と混合した状態で炎
口２１に送られ燃焼される。

【００１７】一般に超音波振動子１２によって微粒化さ
れた粒子は２０μｍ程度あり、このような燃料粒子を空
気と混合して予混合的に燃焼させても、燃料粒子と空気
の混合が悪く、燃料粒子表面から気化した燃料が燃焼す
るため、微視的には拡散燃焼となり炎口２１に形成され
る火炎は黄炎になり、気化予混合燃焼のような青炎は得
られにくい。

【００１８】しかし、本実施例のように粒子選別手段２
２を設けているので、１０μｍ程度の小さな燃料粒子を
得ることができる。従って、小さな燃料粒子と空気とを
混合をした状態で炎口２１に供給でき、燃料粒子も瞬時
に気化できるので、予混合的燃焼で青炎を得ることがで
きる。

【００１９】本発明の特徴は粒子選別手段２２を金属、
セラミック、耐油性プラスチック等の三次元網目構造体
で構成していることにある。例えば、粒子選別手段２２
に金網のようなものを使うと、霧化粒子を選別するため
にはかなり細かな目にしなければならないが、目を細か
くすると金網表面で液膜を形成し、ほとんどの霧化粒子
が結露してしまうので、バーナへ供給される霧化粒子は
大幅に減少する。したがって燃料に対する空気の比率が
多くなり燃焼は困難になる。

【００２０】しかし、粒子選別手段２２を三次元網目構
造体で構成すれば、効果的な粒子選別を行なうことがで
きる。即ち、三次元網目構造体は平均気孔径は霧化粒子
径よりもかなり大きい（数１００μｍ〜）が、厚みを有
する構造なので、霧化粒子の中で比較的粒径の大きいも
のは三次元網目構造体を通過するうちに構造体に衝突し
、篩い落とされてしまう。これに対し、粒径の小さなも
のは、空気の流れに乗って、三次元網目構造体に衝突す
ることなく通過してしまう。

【００２１】したがって、金網を用いたときのような大
幅な霧化粒子の減少もなく、小さな粒子のみを選別して
炎口２１に供給するので燃料に対する空気の比率も燃焼
可能な範囲に設定することができ、予混合的な良好な青
炎燃焼を実現できる。

【００２２】また、本実施例では、粒子選別手段２２を
混合室２０内部に設けているので、次のような効果が付
加される。即ち、粒子選別手段２２は均圧板として作用
し、燃料粒子と空気の混合を均一にした状態で炎口２１
に供給するので、炎口２１面で均一な安定した火炎を形
成することができる。

【００２３】通常、均圧板として作用するものが無い場
合には、図２に示すように送霧管１８の直上領域の流量
が多くなるために、炎口２１面で送霧管１８とほぼ同程
度の大きさの領域の燃焼量が多くなり、その部分で火炎
２３が長くなったりリフト現象が生じていた。

【００２４】このような現象を解決するために、従来か
ら気化式バーナでは送霧管１８の直上に板状の拡散板や
金網等を設定して混合気を分散させる方法をとっていた
。気化式バーナでは燃料粒子は非常に小さいので空気と
の混合状態も良いので、このような方法でもある程度の
効果は得られていた。

【００２５】しかし、霧化粒子の場合は気化に比べて粒
子径が大きいので、図３に示すように拡散板２４のよう
な方法では均一に分散することはできず、拡散板の端面
付近での燃料粒子が増加して環状に火炎２５の長い領域
が生じる。また、金網等を用いた場合は上述の様に金網
面で液膜が発生し、霧化量が大幅に減少する。

【００２６】しかし、三次元網目構造体は厚みを有した
構造なので、気孔径を大きくして液膜の生成を防止し、
構造体の内部を通過するうちに分散均一化を図ることが
でき、炎口２１面で均一な安定火炎を得ることができる
。

【００２７】本実施例では霧化器１０は超音波振動子１
２を用いているが、小さな霧化粒子が得られればよく、
例えば、二流体噴霧ノズルを用いることもできる。

【００２８】以上のように、この実施例の構成によれば
、液体燃料を霧化する霧化器１０と、生成した霧化粒子
を搬送するための空気を供給する空気供給手段１４と、
霧化器１０の下流側に接続され、混合室２０と炎口２１
とからなるバーナ１９と、混合室２０に設けられた三次
元網目構造体よりなる粒子選別手段２２を有しているの
で、粒子径の小さな燃料粒子のみを選別して空気と混合
し燃焼させることができ、気化予混合燃焼と同様な青炎
燃焼を実現することがてきる。

【００２９】したがって、燃焼速度を拡散燃焼よりも大
きくし、火炎の短炎化を図ることができるので装置の小
型化が可能となる。また、粒子径の小さな粒子のみを燃
焼させるので、燃料粒子が沸騰する際の破裂音に起因す
る燃焼騒音を低減することができる。

【００３０】さらに、霧化器１０の能力を調節して燃焼
量を調節しても、一定の大きさの粒子のみを燃焼させる
ことができるので、燃焼量可変幅を大きくとることがで
きる。

【００３１】また、粒子選別手段２２は均圧板としても
有効に作用し均一な安定火炎を得ることができる。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように本発明の液体燃料燃
焼装置は液体燃料を霧化する霧化器と、この霧化器で生
成した霧化粒子を搬送するための空気を供給する空気供
給手段と、霧化器の下流側に接続され、混合室と炎口と
からなるバーナと、混合室に設けられた所定の粒子径以
下の霧化粒子のみ通過させる三次元網目構造体よりなる
粒子選別手段を有した構成にしているため、次のような
効果が得られる。 （１）粒子選別手段で粒子径の小さな粒子のみを選別す
ることがてきる。特に粒子選別手段を三次元網目構造体
で構成しているので、効果的な粒子選別が可能である。 （２）粒子径の小さな霧化粒子のみを空気と混合し、予
混合的燃焼をすることができるので火炎の短炎化を図り
機器の小型化を実現することができる。 （３）粒子径の小さな霧化粒子を得ることができるので
燃料粒子の沸騰の際に起こる破裂音に起因する燃焼騒音
を低減することができる。 （４）霧化器の能力を調節しても粒子選別手段によって
、一定の粒子径を得ることができるので、燃焼量調節幅
を大きくとることができる。 （５）粒子選別手段を混合室内部に設けているので燃料
粒子と空気の混合ガスは炎口部に均一に分散され、均一
な安定火炎を形成することができる。

【００３３】以上のように、本発明によれば、瞬間性、
省電力という霧化燃焼の特徴を活かし、均一で安定な予
混合的燃焼の実現により、燃焼量調節幅の拡大を図ると
ともに、機器の小型化、低騒音化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における液体燃料燃焼装置の
断面図

【図２】液体燃料燃焼装置のバーナ部の作用を示す断面
図

【図３】別のバーナ部の作用を示す要部断面図

【図４】
従来の液体燃料燃焼装置の要部断面図

【符号の説明】

１０　　霧化器 １４　　空気供給手段 １９　　バーナ ２０　　混合室 ２１　　炎口 ２２　　粒子選別手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】液体燃料を霧化する霧化器と、この霧化器
   で生成した霧化粒子を搬送するための空気を供給する空
   気供給手段と、前記霧化器の下流側に接続され、混合室
   と炎口とからなるバーナと、前記混合室に設けられた所
   定の粒子径以下の霧化粒子のみ通過させる３次元網目構
   造体よりなる粒子選別手段を有した液体燃料燃焼装置。