JPH04371707A - 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・暖房機器等の熱
源に使用す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、燃焼立
ち上がりの瞬間性や燃焼量可変幅の拡大や低騒音化、そ
して機器の小型化への要求が強くなってきている。

【０００３】従来この種の液体燃料燃焼装置の燃焼方法
としては、大別して液体燃料を噴霧装置によって霧化し
た燃料粒子をそのまま燃焼させるものと、液体燃料を一
旦気化して燃焼させるものとがある。

【０００４】例えば、前者の噴霧燃焼の装置は図５に示
すように燃料タンク１から供給された液体燃料は、電磁
ポンプ２で加圧され供給管４を通って圧力噴霧ノズル３
から噴出して霧化され、燃焼室６へ噴霧される。一方燃
焼用空気は、送風ファン７により送風路５を通り燃焼室
６へ供給される。このとき圧力噴霧ノズル３より噴霧さ
れた液体燃料と燃焼反応し、火炎を形成するようになっ
ていた。

【０００５】また、後者の気化燃焼の装置は図６に示す
ように燃料タンク８から供給された液体燃料は、送油ポ
ンプ９によって送油管１０を通りノズル１１から電気ヒ
ータ１３が埋め込まれた気化筒１４で形成された高温状
態の気化室１２へ液滴となって送出され加熱されて気化
する。一方燃焼用空気は、送風ファン１５により送風路
１６を通りノズル１１の外周に設けたスロート部１７か
ら気化室１２へ供給される。このとき気化した燃料と混
合し、燃焼室１９内に設けられた炎口１８で火炎を形成
するようになっていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の噴霧燃焼装置（図５）は、圧力噴霧ノズル３から噴出
して霧化した液体燃料の粒径が大きいために火炎長が大
きくなり、機器の小型化を図ることができず、さらに燃
焼騒音は燃料粒子が火炎によって急激に沸騰する際の破
裂音によって発生するため低騒音化を図ることができな
かった。また、燃焼量を調節するために噴出流速を下げ
ると、極端に霧化状態が悪化して燃料の粒径が大きくな
り燃焼不良となるため燃焼量可変幅は極めて小さいもの
であった。また気化燃焼装置（図６）は、液体燃料を気
化させなければならないために、構造が複雑になり、ま
た気化のための加熱源と、その電力の消費が必要であっ
た。そして気化筒１４及び気化室１２を昇温するための
予熱時間が必要なため即点火燃焼ができず瞬間性の悪い
ものであった。さらに気化筒１４の内壁面へのタールの
堆積により気化効率が低下して燃焼不良となったり、臭
気発生の原因になる場合があった。以上述べたように上
記従来の液体燃料燃焼装置は、燃焼立ち上がりの瞬間性
や低騒音化が不十分であり、燃焼量の可変幅が小さく、
そしてタール堆積による燃焼不良や臭気発生という課題
があった。

【０００７】本発明は上記課題を解決するもので、燃焼
立ち上がりの瞬間性があって低騒音で、そして小型で、
燃焼量が幅広く調節できてタール堆積による燃焼不良や
臭気のない液体燃料燃焼装置を提供するものである。

【０００８】

【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、振動を発生するための電気的振動子と、この
電気的振動子に接続された振動体と、この振動体の先端
面に液体燃料を供給する液体燃料供給部と、振動体の先
端面に当接して振動により振動体の先端面が開閉する弁
部とからなる霧化部と、この霧化部を燃焼部への空気供
給路に臨ませたものである。

【０００９】

【作用】本発明は上記構成によって振動体の先端面と弁
部との当接面が振動体の先端面の振動によって開閉する
。この開閉時に振動体の先端面と弁部との当接面間に極
めて薄い液膜の形成と、この液膜への剪断力による叩き
出しが連続的に生じ均一で微小な粒子を空気供給路に生
成できる。霧化量の調節は液体燃料の供給量を調節する
ことによって幅広くできるので、小燃焼量の場合にも液
体燃料の微粒化が確保でき、燃焼量可変幅を拡大するこ
とができる。そして送風手段から空気供給路に供給され
る空気は、微粒化した液体燃料を燃焼部へ搬送するとと
もに予混合空気として作用するので、炎口で予混合燃焼
をさせることができ、燃焼速度を拡散燃焼よりも大きく
することができる。従って炎口に形成される火炎長は小
さくなり装置の小型化を図ることができる。さらに燃焼
部に搬送された液体燃料の微小粒子と空気は可燃混合気
となっているので即点火燃焼が可能になり瞬間性を得る
ことができる。また液体燃料の微小粒子を燃焼させるの
で燃焼騒音を低減し、装置の低騒音化を図ることができ
る。そして従来のように気化の過程を経ることなく、微
小粒子の液体燃料を直接燃焼に供することができるので
タールの堆積は無くなり燃焼不良や臭気発生を回避でき
る。

【００１０】

【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。

【００１１】図１から図２において、２０は霧化部で、
電気的振動子２１、振動体２２、液体燃料供給部２４、
弁部２５からなる。そして電気的振動子２１は例えばチ
タン酸ジルコン酸鉛磁器等からなり、両端面に銀を施し
て電極化された一対の振動子を数個、電気的に並列に接
続して積層され、振動を発生する。振動体２２は電気的
振動子２１の一方の外端面（銀電極側）２１ａに密着し
て接合されたジュラルミン，ステンレス等の金属製でな
り、電気的振動子２１で発生した振動を集束し、適切な
振動振幅で振動体２２の先端面２３に伝送する。液体燃
料供給部２４は振動体２２に設け、その先端面２３に液
体燃料が供給されるように液体燃料源（図示せず）から
パイプ２４ａを介して接続された供給路である。弁部２
５は振動体２２の先端面２３に弾性体２６等によって所
定の圧力で当接される。そして振動体２２の先端面２３
と弁部２５とが合致するように振動体２２の先端面２３
の中央に窪み部２３ａと弁部２５には突出部２５ａとが
形成されており、振動体２２の先端面２３と弁部２５と
の当接面２７が振動体２２の先端面２３の振動によって
開閉するようになっている。そして霧化部２０は送風手
段２８から送風管２８ａを介して燃焼部３０に接続され
た空気供給路２９に臨ませて設けている。燃焼部３０に
は炎口３０ａを設けている。

【００１２】上記構成における作用について説明する。 図２は霧化部２０の作用説明図である。振動子駆動装置
（図示せず）を起動すると、電気的振動子２１（図１）
が駆動し、振動体２２の先端面２３が適切な振動振幅で
加振され、この振動によって振動体２２の先端面２３と
弁部２５との当接面２７が振動周波数に周期して開閉す
る。図２ａは、振動体２２の先端面２３が開時の状態を
示し、液体燃料供給部２４から振動体２２の先端面２３
に液体燃料が供給される。振動体２２の先端面２３と弁
部２５で形成される間隙はほぼ振動振幅に一致し、液体
燃料は極めて薄い液膜Ｌを形成する。つづいて図２ｂは
、閉時に向かう過渡的段階の状態を示し、振動体２２の
先端面２３と弁部２５で形成される間隙容積は小さくな
って全開時に存在した液膜は振動体２２の先端面２３の
外周に微小液滴Ｌｄを形成する。図２ｃは閉時の状態を
示し、振動体２２の先端面２３と弁部２５との面当たり
による剪断力によって微小液滴Ｌｄが叩き出されて、さ
らに微小粒子群Ｄとなって霧化すると共に、一定の振動
振幅で均一な極めて薄い液膜の形成と、面当たりによる
剪断力によって、粒径の均一な霧化を得ることができる
。そして、振動体２２の先端面２３への液体燃料の供給
量を調節することによって、霧化量を幅広く可変できる
。つづいて図１で説明する。上記の霧化部２０の作用に
よって液体燃料は、粒径の均一な微小粒子群となって空
気供給路２９に噴霧される。そして送風手段２８から供
給される空気によって、微粒化した液体燃料は空気中に
十分混合される。この燃料と空気の混合気は、よりその
混合度合いを高めながら燃焼部３０に送られる。そして
燃焼部３０では可燃混合気となって炎口３０ａから燃焼
室（図示せず）に送出され、燃焼反応し炎口３０ａで予
混合燃焼の短炎を形成する。上記のように振動体２２の
先端面２３と弁部２５との当接面２７の開閉時に生じる
極めて薄い液膜と、この液膜への剪断力で液体燃料は微
小な粒子となり、かつ空気供給路２９に供給される空気
と混合し、燃焼部３０に至るまでの空気供給路２９にお
いて混合度合いが向上するようになっているので優れた
燃焼特性を得ることができる。そして、この霧化部２０
によれば霧化量を幅広く可変できるので小燃焼量の場合
にも液体燃料の微粒化が確保でき、燃焼量可変幅を拡大
することができる。また空気供給路２９に供給される空
気は、微粒化した液体燃料を燃焼部３０へ搬送するとと
もに、予混合空気として作用するので炎口３０ａで予混
合燃焼をさせることができ、燃焼速度を拡散燃焼よりも
大きくすることができる。従って炎口３０ａに形成され
る火炎長は小さくなり装置の小型化を図ることができる
。そして燃焼部３０に搬送された液体燃料の微小粒子と
空気は可燃混合気となっているので即点火燃焼が可能に
なり瞬間性を得ることができる。さらに、従来のように
液体燃料の粒子が大きい場合の、粒子が火炎によって急
激に沸騰する時の破裂音に起因する燃焼騒音を、液体燃
料の微粒化によって低減することができて装置の低騒音
化を図ることができる。また、微粒化した液体燃料を気
化の過程を経ることなく、直接燃焼に供することができ
るのでタールの堆積は無くなり、タール堆積によって生
じる燃焼不良や臭気の発生を回避できる。

【００１３】次に本発明の他の実施例を図３，図４を用
いて説明する。図３の霧化部２０において前記実施例と
相違する点は、振動体２２は、振動体２２の先端面２３
の断面積を電気的振動子２１との接合側の断面積よりも
小さくなる構成としたことである。この実施例の構成に
よれば振動エネルギーの集束効果によって、大きな振動
振幅が振動体２２の先端面２３に集中し、強力な振動が
得られるので振動体２２の先端面２３と弁部２５との面
当たり時の液膜の剪断力が大きくなって、より粒径が微
小で均一な霧化を得るという効果がある。

【００１４】図４の液体燃料燃焼装置において前記実施
例（図１）と相違する点は、空気供給路２９での液体燃
料微粒子の噴霧方向に対して空気供給路２９に供給する
空気の流れを垂直方向になる構成としたことである。こ
の実施例の構成であっても上記実施例の作用効果を十分
に得ることができる。

【００１５】

【発明の効果】以上説明したように本発明の液体燃料燃
焼装置によれば、次の効果が得られる。 （１）振動体の先端面と弁部との当接面が振動体の先端
面の振動によって開閉するので、この開閉時に振動体の
先端面と弁部との当接面間に極めて薄い液膜の形成作用
と、この液膜への剪断力による叩き出し作用が連続的に
生じ微小な粒子を得るとともに、一定の振動振幅で均一
な極めて薄い液膜の形成と、面当たりによる安定した剪
断力によって、粒径の均一な霧化を得ることができる。 この均一で微粒化した液体燃料は空気供給路に供給され
る空気と混合し、燃焼部に至るまでの過程で混合度合い
が向上するようになっているので優れた燃焼特性を得る
ことができる。 （２）振動体の先端面への液体燃料の供給量を調節する
ことによって、霧化量を幅広く可変できるので、小燃焼
量の場合にも液体燃料の微粒化が確保でき、燃焼量可変
幅を拡大することができる。 （３）空気供給路に供給される空気は、微粒化した液体
燃料を燃焼部へ搬送するとともに、予混合空気として作
用するので炎口で予混合燃焼をさせることができ、燃焼
速度を拡散燃焼よりも大きくすることができる。従って
炎口に形成される火炎長は小さくなり装置の小型化を図
ることができる。 （４）燃焼部に搬送された液体燃料の微小粒子と空気は
可燃混合気となっているので即点火燃焼が可能になり瞬
間性を得ることができる。 （５）従来のように液体燃料の粒子が大きい場合の、粒
子が火炎によって急激に沸騰する時の破裂音に起因する
燃焼騒音を、液体燃料の微小粒子を燃焼させることで低
減し、装置の低騒音化を図ることができる。 （６）微粒化した液体燃料を気化の過程を経ることなく
、直接燃焼に供することができるのでタールの堆積は無
くなり、タール堆積によって生じる燃焼不良や臭気の発
生を回避できる。 （７）振動体は、振動体の先端面の断面積を電気的振動
子との接合側の断面積よりも小さくしているので、振動
エネルギーの集束効果により大きな振動振幅が振動体の
先端面に集中し、強力な振動が得られるので振動体の先
端面と弁部との面当たり時に生じる液膜の剪断力が大き
くなって、より微小粒子で均一な霧化を得ることができ
るので、上記（１）から（５）の効果を助長することが
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霧化装置の要部断面
図

【図２】ａは同霧化装置の振動体の先端面が開時の状態
を示す要部断面図ｂは同霧化装置の振動体の先端面が閉
時に向かう過程の状態を示す要部断面図ｃは同霧化装置
の振動体の先端面が閉時の状態を示す要部断面図

【図３
】本発明の他の実施例における霧化装置の要部断面図

【図４】本発明の他の実施例における霧化装置の要部断
面図

【図５】従来の霧化装置の要部断面図

【図６】従来の他の霧化装置の要部断面図

【符号の説明
】 ２０　　霧化部 ２１　　電気的振動子 ２２　　振動体 ２３　　振動体の先端面 ２４　　液体燃料供給部 ２５　　弁部 ２８　　送風手段 ２９　　空気供給路 ３０　　燃焼部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】振動を発生するための電気的振動子と、こ
   の電気的振動子に接続された振動体と、この振動体の先
   端面に液体燃料を供給する液体燃料供給部と、前記振動
   体の先端面に当接して振動により前記振動体の先端面が
   開閉する弁部とからなる霧化部と、この霧化部を燃焼部
   への空気供給路に臨ませた液体燃料燃焼装置。
2. 【請求項２】振動体は、振動体の先端面の断面積を電気
   的振動子の接続側の断面積よりも小さく構成された請求
   項１記載の霧化装置。