JPH0481683B2

JPH0481683B2 -

Info

Publication number: JPH0481683B2
Application number: JP62012550A
Authority: JP
Inventors: Yoshinobu Kobayashi; Shigeru Azuhata; Kyoshi Narato; Tooru Inada; Kenichi Soma; Norio Arashi; Hiroshi Myadera
Original assignee: Babcock Hitachi KK; Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 1986-05-07
Filing date: 1987-01-23
Publication date: 1992-12-24
Also published as: JPS63226513A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は液体状の燃料を高圧の空気又は蒸気等
の噴霧媒体の運動エネルギーを用いて霧化する方
式のアトマイザに係り、特に、石炭、水スラリ
（Coal Water Mixture：以下「CWM」と記す。）
を霧化するのに適したアトマイザに関する。

〔従来の技術〕

石炭の流体化技術の一つにCWMがある。これ
は、微粉炭に代わる新しい石炭の利用形態であ
り、電力用又は産業用ボイラへの利用が進められ
ている。CWMは、石炭を従来の石油系燃料と同
様にポンプでバーナまで供給できるために、微粉
炭の空気搬送と比較して、流量制御の簡便さと燃
料供給管径の縮小などの輸送面の利点がある。ま
た、ボイラ用の燃料としてCWMを考えると、燃
料の発熱量を高くする必要性から、CWMに含ま
れる石炭の濃度を62〜70wt％にまで高くした高
濃度のCWMがボイラ用燃料として用いられてい
る。このような流体として取扱い可能なCWMを
燃焼させる際には、液体状のCWMを霧化するた
めのアトマイザが使用される。

アトマイザは、CWMのような固体粒子を含む
流体から成る液体燃料だけでなく、石油のような
液体のみから成る液体燃料を霧化するのにも使用
できるものである。また、アトマイザは、空気又
は蒸気等を噴霧媒体として使用し、気体の運動エ
ネルギで液体または液体状の燃料を微小粒子にま
で霧化するものである。

ところで、前記CWMは固体粒子を含む流体で
あるために、水や油等の固体粒子を含まない流体
とは異なる流動特性を示す。水や油等の流体は一
般にニユートン流体と呼ばれるのに対し、CWM
のような固体粒子を含む流体は非ニユートン流体
と呼ばれている。非ニユートン流体は、その粘度
が剪断速度の関数として示される流体であり、非
ニユートン流体の一つとして、剪断速度の増加と
ともに粘度も増加するダイラタントと、剪断速度
の増加とともに逆に粘度の減少する擬塑性があ
る。CWMの流動特性はその石炭粒子の粒径分布
や炭種、さらには、その製造方法の違い等によつ
て、ダイラタント又は擬塑性に分かれる。そし
て、CWMを使用するアトマイザは、いずれの流
動特性のCWMを使用しても、その使用した
CWMを良好に微粒化することが要求される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このような要求に鑑み、従来種々のアトマイザ
が提案されている。たとえば、特開昭58−179714
号公報に記載されているアトマイザは、直線状に
延びたCWMの流路の内壁接線方向に開口する噴
霧媒体供給路を設けたアトマイザである。これは
旋回流として噴出された噴霧媒体がCWMと衝突
し、両者を良く混合させることによつて、噴霧媒
体の持つ旋回力と噴霧媒体流れの乱れによる剪断
力を用いてCWMを噴霧しようとするものであ
る。この種のアトマイザは、固体粒子を含まない
燃料を用いてかつ、アトマイザに投入される噴霧
媒体質量流量の燃料質量流量に対する比で定義さ
れる気液流量比を十分大きく取れる条件下では良
好に噴霧することができる。すなわち、固体を含
まない燃料は噴霧媒体の持つ旋回力によつて流路
内壁を液膜状に広がる結果、噴霧媒体と燃料は十
分に混合されるために、良好な噴霧を得ることが
できるのである。しかしながら、気液流量比が小
さくなつて、燃料の流量が増加し、また、燃料の
流路内を流れる速度が増加すると、燃料の持つ運
動量は飛躍的に増加する。このために、噴霧媒体
の持つ旋回力は相対的に減少し、その旋回力で
は、燃料を流路内壁へ液膜状に広がらせることが
できなくなる。この結果、液膜の厚さは、気液流
量比の増加とともに厚くなり、噴霧粒子径も急激
に増加してくる。CWMのような燃料を用いるア
トマイザの条件は、噴霧粒子径を変えずに、噴霧
媒体量をできる限り少なくして、気液流量比を小
さくした状態で噴霧粒子速度を低減し、着火性を
良くすることであることを考えると、前記の点は
使用上大きな問題となる。

また、燃料の持つ運動量が増加すると、噴霧媒
体は流路内壁の接線方向に噴出されたにもかかわ
らず、燃料の流れによつて流路の出口方向に向け
られてしまう。すなわち、噴霧媒体は燃料流路の
中心部にまで貫通することなく、アトマイザから
噴出されてしまう。その結果、流路内の局所的な
気液流量比を見ると、流路の内壁側ではアトマイ
ザへ投入した見掛けの気液流量比よりも高い条件
で噴霧されているのに対して、流路の中心部では
見掛けの気液流量比よりも低い条件で噴霧されて
いる。このため、円錐状に広がる噴霧の周辺部で
は微粒子として噴霧されているのに対して、噴霧
の中心部では非常に大きな粗粒子が存在する。噴
霧粗粒子が燃焼に要する時間は、火炉内の滞留時
間よりも長くなるために、燃焼率は極端に低下す
る問題が生ずる。さらに、前記特開昭58−179714
号公報に記載されたアトマイザにおいて、燃料と
してダイラタントの流動特性を有するCWMを使
用する場合には、次のような問題もある。すなわ
ち、CWMが流路を流れ、噴霧媒体と接触して微
粒化される際、CWMは噴霧媒体によつて供給さ
れた速度から急激に加速される。この時の剪断速
度は、10³〜10⁶S^-1であるため、CWMの微粒化さ
れる時の粘度は、供給されている際の見掛の粘度
よりも極端に高くなり、CWMの流動性は低くな
る。この結果、噴霧媒体の旋回力で液膜を形成し
た後に微粒化し得なくなり、CWMの噴霧粒子の
粒径は増加する問題が生ずる。すなわち、CWM
を供給する際の見掛の粘度が等しくても、ダイラ
タントの流動特性を示すCWMの噴霧粒子の粒径
は、擬塑性の流動特性を示すCWMより大きくな
つてしまうという問題が生ずるのである。

また、噴霧媒体流路のある点に角度を持つて
CWM流路が接する構造のアトマイザが知られて
おり、一般にＹ−ジエツト型アトマイザと呼ばれ
ている。この種のアトマイザに関する従来技術は
実開昭59−186631号公報等数多く提案されてい
る。この実開昭59−186631号公報に記載されたア
トマイザは、CWM流路から供給されたCWMの
流れに衝突する噴霧媒体の運動量と乱れ等に起因
する噴霧媒体の剪断によつてCWMを噴霧しよう
とするものである。この種のアトマイザの微粒化
現象は、CWM流路から噴出するCWMの液注の
分裂する機構で３種類に大別される。それらは、
(1)CWM液柱は高速の噴霧媒体によつて急激に流
れ方向を曲げられて、噴霧媒体流路のCWM流路
側の壁面をぬらしてアトマイザの噴霧孔に向けて
進む場合、(2)CWM液柱は噴霧媒体流路内で噴霧
媒体と衝突して微粒化する場合であり、噴霧媒体
流路壁面はCWM液柱でぬれぬ場合、(3)CWM液
柱の持つ運動量が噴霧媒体の運動量より相対的に
大きい場合で、CWMの液柱はCWM流路と反対
側の噴霧媒体流路壁面をぬらす場合、の３種類で
ある。

現象(1)の際の噴霧媒体流路内の局所的な気液流
量比をみると、CWM流路側の噴霧媒体流路部で
気液流量比は相対的に低く、CWM流路と反対側
の噴霧媒体流路部で気液流量比は相対的に高い。
また、噴霧媒体流路内の噴霧媒体の流速を考える
と、噴霧媒体流路内壁近傍は速度境界層の影響に
よつて噴霧媒体流速は中心部に比べ低くなつてい
る。これらの要因で、噴霧粒子の粒径は、CWM
供給路側で粗粒を生成しやすいことがわかる。

現象(2)の際の噴霧粒子の微粒化は、噴霧媒体流
路内でCWMと噴霧媒体を良好に混合できるため
に、局所的な噴霧粒子の粒径のアンバランスは少
なくなつている。しかしながら、この種の微粒化
現象を保つ範囲は非常に狭く、操作性を考えると
実用上の問題となつている。

現象(3)は、実機で良く見られる現象である。と
いうのは、実機においては、動力の節約、アトマ
イザから噴出する噴霧速度の低減等を図るため
に、低い気液流量比で運転されているためであ
る。この場合の噴霧媒体流路内の局所的な気液流
量比をみると、CWM流路側の噴霧媒体流路部で
気液流量比は相対的に高く、CWM流路と反対側
の噴霧媒体流路部で気液流量比は相対的に低くな
つている。このために、噴霧媒体孔のCWM流路
と反対側の外端において、噴霧媒体孔内部で微粒
化完了できなかつたCWMが液膜状に延びる現象
が観察される。この液膜は、噴霧媒体の流速が噴
霧媒体孔内部より遅い条件で微粒化するために、
非常に大きな液滴を生成するのである。

以上の３種類の微粒化現象から、現象(3)の気液
流量比の条件下にありながら、現象(2)の微粒化を
得ようとする試みがなされている。その種の一例
として、特公昭58−195705号公報に記載されたア
トマイザがある。これは、CWM流路を噴霧媒体
孔内部まで延ばし、噴霧媒体孔の中心部から噴出
孔の方向へ向けてCWMを噴出し、そのCWMの
まわりから噴霧媒体を供給することによつて、い
かなる操作条件下においても常に現象(2)の微粒化
を得ようとするものである。この方法は、水や油
等のニユートン流体を微粒化するアトマイザとし
ては非常に秀れた方法である。しかしながら、上
記アトマイザは、CWMの流れに平行に噴霧媒体
を接触させている。この噴霧媒体の接触方法は、
CWMの粘度の影響を受け易く、粘度の高い
CWMほど噴霧粒子径は大きくなる。そして、前
述のように、アトマイザへ供給するCWM配管内
の見掛けの粘度が等しくとも、前記ダイラタンド
のCWMの噴霧粒子の平均粒径は擬塑性のCWM
よりも大きくなる。これは、CWMの流動特性に
かかわらずCWMの噴霧の平均粒径を等しくする
には、供給する際のCWMの粘度を流動特性に応
じて制御しなければならないことを意味する。す
なわち、前記特公昭58−195705号公報記載のアト
マイザはCWMの性状が制約されるという問題が
ある。

別種のアトマイザとして、アトマイザの内部に
CWMと噴霧媒体とを混合する混合室を設けて、
該混合室の壁に複数個の穴を開けて噴霧孔とする
アトマイザがある。この種のアトマイザの一例が
実開昭52−95145号公報に記載されている。この
実開昭52−95145号公報に記載されているアトマ
イザの特徴は、混合室で試料と噴霧媒体を始めて
混合するのではなく、あらかじめ、燃料の供給管
内部において噴霧媒体を混合すべく、噴霧媒体供
給孔が混合室方向へ傾斜されており、かつ、試料
供給路側面に設けられていることである。この結
果、噴霧媒体と燃料とは良く混合された状態で混
合室へ供給されるために、噴霧媒体を低減した状
態でも良好に噴霧できるのである。確かに、実開
昭52−95145号公報記載のアトマイザは、水や油
等の固体粒子を含まない燃料については、噴霧孔
の孔径を小さくして剪断力を効果的に燃料に与え
ることができれば、良好に噴霧することができ
る。しかしながら、固体粒子を含むCWMを良好
に微粒化するために、単純には噴霧孔の孔径を絞
れない。これは、一般に噴霧孔の孔径は固体粒子
径の約５倍以上でないと、固体粒子が噴霧孔を閉
塞する問題が生ずるためである。そのために、上
記例に示されるように、混合室へCWMと噴霧媒
体を供給する前に、予め両者を良く混合しようと
試みるわけである。しかし、CWMを噴霧する場
合は噴霧孔での微粒化を水や油と同程度にまでな
しえない為に、上記例で示された以上に、非常に
良好にCWMと噴霧媒体を混合した状態で混合室
へ供給することが必要となる。このためには、単
純にCWMと噴霧媒体をスラグ状（CWMの中に
噴霧媒体が気泡状に存在する状態）にして混合室
へ供給するのではなく、非常に微小な霧化粒子の
状態で混合室へ供給することが必要となる。

また、流動特性の異なるCWMに対しても、常
に均質な燃料微粒子を火炉へ噴霧するには、混合
室において、CWMと噴霧媒体をスラグ状にする
のではなく、霧化粒子の状態にして混合室へ供給
した後に、噴霧孔での剪断力を利用した微粒化を
行わしめることが必要となる。

そこで前記実開昭52−95145号公報記載のアト
マイザは、噴霧媒体のCWMへの混入速度を高速
にすることでCWMの霧化粒子を小さくすること
を試みているが、噴霧媒体とCWMが良好に混合
せぬことに起因する200μｍ以上の粗粒子の生成
は低減されていない。また、固体粒子を含むため
に、固体粒子による噴霧孔の閉塞を防止する制約
があり、噴霧孔の孔径は固体粒子の最大径の約５
倍以上にする必要がある。その結果、水や油等の
流体の場合のように噴霧孔の孔径を小さくするこ
とにより、噴霧粒子径を低減することはできず、
粗粒子の生成する問題が生ずる。上記二つの原因
によつて生成される霧化燃料の粗粒子は、他の微
粒子とともに約二百数十ｍ／ｓ程度の高速度で前
記噴霧孔から噴霧される。ところで、一般に粒子
の速度は、粒子径、粒子の初速度、粒子まわりの
噴霧媒体速度等で定まるが、高速で噴霧された粒
子の中で、粒径の大きな重い粗粒子ほど粒子速度
の減衰は小さいことが知られている。このため
に、前記噴霧孔から高速度で噴霧された粗粒子は
着火することなく、火炎の着火面を通過し、十分
に速度が低下した時はじめて着火するものであ
る。

また、固体粒子を含まない油等の噴霧において
は、粗粒子は火炎からの輻射伝熱、対流伝熱等に
より蒸発する。このため、粒子径は逐次減少する
結果、燃焼時に噴霧された燃料粒子の貫通距離
（粒子速度が終端速度に等しくなるまでの距離）
は非燃焼時に比べて短くなる。一方、CWMの噴
霧粒子は噴霧孔を約62〜70wt％含むために、火
炎からの輻射、対流伝熱を受けても、水が蒸発す
るにとどまる。よつて、CWMの噴霧粒子の燃焼
時の貫通距離は、前記油等のような液体（蒸発性
物質）のみからなる燃料を噴霧する場合に比べて
非常に長くなる。この貫通距離が長くなると、火
炎の長炎化、未然粒子の生成、火炎面がバーナよ
り離れる等の問題が生ずる。これら問題を解決す
るには、アトマイザの混合室内におけるCWMの
霧化粗粒子の生成を極力抑えることが必要にな
る。

本発明は、前述の事態に鑑み、固体燃料を含有
する燃料を供給する燃料供給路と、前記燃料と混
合される噴霧媒体を供給する噴霧媒体供給路と、
前記燃料供給路および噴霧媒体供給路と連通され
る混合室と、前記燃料および噴霧媒体を前記混合
室から噴霧する噴霧孔とを備えたアトマイザにお
いて、前記混合室へCWMのような固体粒子を含
んだ燃料を霧化微粒子状態で供給できるようにす
ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

前記目的を達成するために、本願の第１発明に
よるアトマイザは、固体粒子を含む燃料を供給す
る燃料供給路と、前記燃料と混合される噴霧媒体
を供給する噴霧媒体供給路と、前記燃料供給路お
よび噴霧媒体供給路と連通している混合前室と、
前記混合前室と連通し燃料および噴霧媒体の混合
流体を噴霧する噴霧孔を有する混合室を備えたア
トマイザにおいて、前記混合前室は大径内周壁および小径内周壁に
よつて形成される断面環状の形状を有しており、
かつ、前記燃料供給路および噴霧媒体供給路のう
ちのいずれか一方の供給路は、前記大径内周壁お
よび小径内周壁によつて形成される断面環状の混
合前室と連通し、他方の供給路は前記断面環状の
混合前室と交叉する方向に前記周壁に開口した孔
を介して連通していることを特徴とする。

そして、前記第１発明によるアトマイザの好適
な実施態様によれば、前記一方の周壁に開口する
前記混合用流体供給孔は、この混合用流体供給孔
から前記混合前室へ噴出する混合用流体（燃料お
よび噴霧媒体のうちのいずれか一方の流体）の噴
出方向が混合用流体供給孔の開口する前記周壁の
接線方向に沿う成分を有する方向に向けて配設さ
れたことを特徴とする。

また、前記第１発明によるアトマイザの他の好
適な実施態様によれば、前記混合用流体供給孔
は、前記一方の周壁に形成された垂直なリング状
の凹溝の底部に開口していることを特徴とする。

さらに、本願の第２発明によるアトマイザによ
れば、固体燃料を含む燃料を供給する燃料供給路
と、前記燃料と混合される噴霧媒体を供給する噴
霧媒体供給路と、前記燃料供給路および噴霧媒体
供給路と連通している混合前室と、前記混合前室
と連通し燃料および噴霧媒体の混合流体を噴霧す
る噴霧孔を有する混合室を備えたアトマイザにお
いて、前記混合前室は大径内周壁および小径内周壁に
よつて形成される断面環状の形状を有しており、
かつ、前記燃料供給路および噴霧媒体供給路のう
ちのいずれか一方の供給路は、前記大径内周壁お
よび小径内周壁によつて形成される断面環状の混
合前室と連通し、他方の供給路は前記断面環状の
混合前室と交叉する方向に前記周壁に開口した孔
を介して連通されており、さらに、別の噴霧媒体
供給路を設け、該別の噴霧媒体供給路を、前記混
合室から前記噴霧孔を介して噴霧された前記燃料
および噴霧媒体の混合流体に該別の噴霧媒体供給
路からの噴霧媒体が混合するように配設している
ことを特徴とする。

〔作用〕

前述の構成を備えた本願の第１発明によるアト
マイザにおいては、前記被混合用流体供給路から
断面環状の混合前室に流入する被混合用流体（す
なわち、燃料および噴霧媒体のうちの一方の流
体）は、混合前室内では断面環状の薄膜状の流れ
（以下、「環状薄膜流」という。）となつている。
そして、前記混合用流体供給孔から混合前室に流
入する混合用流体（すなわち、燃料および噴霧媒
体のうちの他方の流体）は、前記被混合用流体の
環状薄膜流をよぎる方向（すなわち被混合用流体
の流れる方向に垂直な成分を有する方向）に噴出
されるため、噴出される混合用流体の持つ乱流に
よる乱れの力及び運動量による力によつて、両流
体は効果的に混合され、燃料が細分されて燃料の
微粒化が行われるのである。ある種の従来公知の
技術のように、噴霧媒体を燃料流と平行に噴出す
る場合の微粒化は、主として乱れの力に基づいて
いるが、前記本発明のように、混合用流体が被混
合用流体の環状薄膜流をよぎる方向に噴出される
場合の燃料の微粒化は、乱れの力と運動量による
力との２つの力を用いているため、燃料の流動特
性の影響は受けにくくなつている。それによつ
て、燃料は、それがたとえ非ニユートン流体の流
動特性を有する燃料であつても、良好に噴霧媒体
と接触できるので、混合前室内における気液流量
比は局所的な差がなくなる。このため、部分的に
気液流量比が小さくなつた場合に生じる霧化燃料
の粗粒子の生成を防止することができる。

前述のように、本発明によれば、燃料は、霧化
された微粒子状態で混合室へ供給される。そして
霧化燃料粒子径が小さくなるにつれて霧化燃料粒
子の持つ表面張力は大きくなるので、粒径の小さ
な霧化燃料微粒子は、混合室内では合体して粗大
化することなく、混合室の噴霧孔から噴霧され
る。霧化燃料粒子の少量部分は、混合前室内で微
粒化できずに霧化燃料粗粒子として混合室へ供給
されることもある。この少量の霧化燃料粗粒子
は、混合室内で数個合体するが、噴霧孔から噴霧
されるときに、噴霧孔内壁からの剪断力を受けて
粒径の小さい微粒子となる。

さらに、次式で定義される環状流路幅を小さく
すると、混合前室の微粒化を促進することができ
る。

（環状流路幅）＝
（大径内周壁径）−（小径内周壁径）／２ CWMの閉塞を防止できる最小の環状流路幅
は、円管状の流路の径の少なくとも3/5倍にする
ことができる。

すなわち、アトマイザの目的の一つは、前記の
ように石炭等の固体粒子を含む液体状燃料（スラ
リー）と噴霧媒体とを混合して固体粒子を微粒子
化することにあり、その目的を効果的に達成する
にはスラリーと噴霧媒体とを均等に混ぜることが
好ましく、そのためには混合前室の空〓が小さい
程効果がある。しかし、空〓を小さくするほどそ
の空〓は石炭粒子等の固体粒子によつて閉塞され
易くなることから、一般に偏平形状をなす固体粒
子の形状との関係から自ずとその空〓幅に制限が
あつた。

しかるに、本発明においては混合前室の形状を
前記のように特に断面環状の形状としたことによ
り、円管形状の場合と比較して同一のサイズ及び
形状の固体粒子に対して、流路の閉塞は生じにく
くなり、結果として実際の運転においては固体粒
子の微粒子化が一層促進される。

また、前記第１発明によるアトマイザの好適な
実施態様によれば、前記一方の周壁に開口する混
合用流体供給孔は、その混合用流体供給孔から前
記混合前室へ流入する混合用流体の流入方向が前
記一方の周壁の接線方向に沿う成分を有する方向
を向いているので、前記混合用流体供給孔から噴
出される混合用流体は前記混合前室へ旋回流とし
て供給されることになる。したがつて、前記被混
合用流体の環状薄膜流と混合用流体とが接触した
際に生じた霧化燃料粒子は、旋回流の作用によつ
て霧化燃料粒子を混合室内へ分散させることがで
きる。

また、前記第１発明によるアトマイザの他の好
適な実施態様によれば、前記混合用流体供給孔
は、前記断面環状の混合前室の周壁に形成された
リング状の凹溝から形成されている。したがつ
て、混合用流体供給孔は周壁の全周にわたつて開
口しているため、混合用流体を混合前室内に一様
に供給することができる。したがつて、混合前室
内の局所的気液流量比を気質化することができ
る。

また、前述の構成を備えた本願の第２発明によ
るアトマイザにおいては、前記混合室を形成する
スプレヤプレートに旋回流発生器が設けられてお
り、この旋回流発生器から噴出される噴霧媒体
は、前記混合室から前記噴霧孔を介して噴霧され
た前記燃料および噴霧媒体の混合流体の噴霧方向
に垂直な方向成分を有する方向に噴出される。し
たがつて、前記噴霧孔から噴霧された混合流体と
旋回流発生器から噴出された噴霧媒体とは合流し
て旋回流となる。このため前記噴霧された混合用
流体中の燃料の噴霧粒子の速度は急激に減速す
る。したがつて、前記噴霧粒子が前記スプレヤプ
レートの外表面から必要以上に遠方まで到達する
ことがなく、火炎の長さを適当な範囲に設定する
ことができる。

〔実施例〕

以下、本発明のアトマイザの実施例を図面によ
り説明する。なお、各実施例を示す図面におい
て、第１実施例の各構成要素に対応する第ｎ（ｎ
＝２〜９）実施例の構成要素には、第１実施例で
使用した符号に100（ｎ−１）を加えた符号を使用
することとし、重複する詳細な説明は省略する。

第１図は、本発明によるアトマイザの第１実施
例の断面図であり、第２図は、第１図の−線
矢視図である。アトマイザヘツド１は、円筒部２
と、この円筒部２の下流端側（第１図中、上側）
に一体的に形成された円柱部３とから構成されて
いる。そして円柱部３の直径は円筒部２の直径よ
りも大きく形成されている。円筒部２の内径は、
上流端側（第１図中、下側）の大径部２ａと下流
端側の小径部２ｂとを有している。前記円柱部３
の中央部には、その下流端側に開口する雌ねじ部
３ａが設けられ、雌ねじ部３ａの外方には雌ねじ
部３ａを中心に複数（たとえば12本）の円筒状の
被混合用流体流路３ｂが配設されている。この被
混合用流体流路３ｂはこの実施例ではCWMが流
れるCWM流路３ｂとして使用されている。この
CWM流路３ｂの上流端側は前記円筒部２内部の
小径部２ｂと連通しており、下流端側は円柱部３
の下流側端面に開口している。円柱部３の前記
CWM流路３ｂ外方部分には前記雌ねじ部３ａを
中心とする同心円上に等間隔で４本の混合用流体
流路３ｃが形成されている。この混合用流体流路
３ｃはこの第１実施例では水蒸気、酸素等の噴霧
媒体が流れる噴霧媒体流路３ｃとして使用されて
いる。この噴霧媒体流路３ｃは、前記円柱部３を
上流側端面から下流側端面まで貫通している。

前記円筒部２内の大径部２ａには内管４の下流
端部が嵌合して連結されている。したがつて、内
管４の内部に形成されている被混合用流体供給路
５は、前記円筒部２の内部を介して前記複数の円
筒状のCWM流路３ｂに連通している。この実施
例では、前記被混合用流体供給路５はCWMを供
給するためのCWM供給路（すなわち燃料供給
路）５として使用されている。前記内管４の外方
には外管６が配設されている。この外管６の下流
側端面は、前記円柱部３の上流側端面の外周部に
当接しており、その外径は前記円柱部３の外径と
同一である。この外管６には、円柱部３と同一の
外径を有する部分に続いて、その上流側外周部に
は、雄ねじ６ａが設けられている。また、この外
管６の内周面と前記内管４の外周面との間には、
円環状の混合用流体供給路７が形成されている。
前記混合用流体供給路７は、この第１実施例では
噴霧媒体を供給するための噴霧媒体供給路７とし
て使用されている。そして、この噴霧媒体供給路
７は前記噴霧媒体流路（混合用流体流路）３ｃと
連通している。前記円柱部３の下流側端面中央部
にはセラミツクス等の耐摩耗性の高い材料から成
る柱状ノズルチツプ８が結合される。この結合
は、柱状ノズルチツプ８を貫通するノズルチツプ
押さえ９の先端ねじ部を前記円柱部３の雌ねじ部
３ａに螺合させることにより行われる。

前記円柱部３の下流側端面外周部には円筒状の
ノズルブロツク１０が配設される。このノズルブ
ロツク１０の外径は、前記円柱部３の外径と同一
である。この円筒状のノズルブロツク１０の内周
壁１０ａと上流側端面（第１図中、下流端面）と
の間には、４本の混合用流体供給孔１０ｂが設け
られている。前記混合用流体供給孔１０ｂはこの
第１実施例では噴霧媒体が流れる噴霧媒体供給孔
１０ｂとして使用されている。前記ノズルブロツ
ク１０の下流側端面（第１図中、上端面）にはセ
ラミツクス等の耐摩耗性の高い材料から成るリン
グ状ノズルチツプ１１が配設されている。このリ
ング状ノズルチツプ１１の外径も、前記円柱部３
の外径と同一である。このリング状ノズルチツプ
１１の内周壁１１ａと前記ノズルブロツク１０の
内周壁１０ａとは、面一な円筒面に形成されてい
る。そして、これらの面一の内周壁１０ａおよび
１１ａと、前記柱状ノズルチツプ８の外周面８ａ
との間には、円環状の空間すなわち円環状の混合
前室１２が形成される。したがつて、円環状の混
合前室１２は、柱状ノズルチツプ８の外周面８ａ
により形成される小径内周壁１２ａと、前記面一
の内周壁１０ａおよび１１ａにより形成される大
径内周壁１２ｂとにより形成されている。この混
合前室１２は、前記CWM流路３ｂを経て前記
CWM供給路５に連通している。そして、前記噴
霧媒体供給孔１０ｂは、混合前室１２を上流側
（第１図中、下側）から下流側へ流れるCWMに
噴霧媒体を噴出した際、混合前室１２へ噴出する
噴霧媒体の噴出方向がCWMの流れの方向に沿う
成分および垂直な成分を有するとともに前記大径
内周壁１２ｂの接線に沿う成分を有する方向を向
いている（第１図および第２図参照）。さらに、
前記噴霧媒体供給孔１０ｂは、前記小径内周壁１
２ａの下流端側の部分すなわち下流端側小径内周
壁面１２a₁を狙う方向を向いている。

前記リング状ノズルチツプ１１の下流端面には
スプレヤプレート１３が配設されている。スプレ
ヤプレート１３は、上流側端部のフランジ部１３
ａ、中間部の円筒壁１３ｂおよび略円錐状の膨出
部１３ｃを備えている。前記フランジ部１３ａの
外径は、前記円柱部３の外径と同一である。前記
膨出部１３ｃには複数（たとえば４個）の噴霧孔
１３ｄが放射状に形成され、噴霧方向が互いに広
がるように配設されている。そして、このスプレ
ヤプレート１３は、高速で流入するCWMの霧化
粒子による壁面の摩耗を防止する目的で、セラミ
ツクス等の耐摩耗性の高い材料で制作されてい
る。前記セラミツクスとしては、SiC、Al₂O₃、
Si₃N₄、Si₃N₄−Al₂O₃等の焼結体が使用される。
また、このセラミツクス材料製のスプレヤプレー
ト１３の外周部は、ステンレス鋼等の金属で多い
保護することが望ましい。

このスプレヤプレート１３のフランジ部１３
ａ、前記リング状ノズルチツプ１１、ノズルブロ
ツク１０、円柱部３、および外管６の下流側端部
は、前述のように同一の外径を有しており、この
外径の寸法はキヤツプナツト１４の円筒壁１４ａ
の内径に嵌合する大きさである。このキヤツプナ
ツト１４は、円筒壁１４ａと、前記スプレヤプレ
ート１３の円筒壁１３ｂが貫通する貫通孔を有す
る端壁１４ｂとを備えており、前記円筒壁１４ａ
の開放側（上流側）端部の内周面には、前記外管
６の雄ねじ６ａと螺合する雌ねじ１４ｃが設けら
れている。そして、この雌ねじ１４ｃを雄ねじ６
ａに螺合させて、前記端壁１４ｂを前記スプレヤ
プレート１３のフランジ部１３ａに押圧すること
により、スプレヤプレート１３、リング状ノズル
チツプ１１、ノズルブロツク１０、アトマイザヘ
ツド１および外管６等が一体的に結合されてい
る。

そして、前記スプレヤプレート１３、リング状
ノズルチツプ１１および柱状ノズルチツプ８によ
り、混合室１５が形成されている。この混合室１
５は、前記混合前室１２と連通されており、この
混合室１５の断面は混合前室１２の断面よりも大
きく形成されている。そして、前記混合室１５
は、混合室１５の容積を直径で割つた平均長さが
前記直径の大きさの0.3〜0.7の範囲に設定されて
いる。

前述の構成を備えた本発明によるアトマイザの
第１実施例では、CWMが、CWM供給路５から
複数のCWM流路３ｂを通して断面円環状の混合
前室１２に供給される。この断面円環状の混合前
室１２を流れるCWMは、断面環状の液膜状の流
れ（すなわち薄い層の流れ）となつている。ま
た、噴霧媒体供給孔１０ｂから高速で噴出される
噴霧媒体は、液膜状のCWMの流れをよぎる方向
（すなわちCWMの流れる方向に垂直な成分を有
する方向）を向いている。したがつて、高速で流
れる噴霧媒体の持つ乱流による乱れの力及び運動
量による力によつて、液膜状に流れるCWMを効
果的に分裂せしめることができる。このように噴
霧媒体が液膜状のCWMをよぎる方向に噴出され
る場合の微粒化は、乱れの力と運動量による力と
２つの力を用いているため、CWMの流動特性の
影響は受けにくくなつている。すなわち、液膜状
のCWMは、噴霧媒体と常に良好に接触できるの
で、混合前室１２内における気液流量比は局所的
な差がなくなる。このため、部分的に気液流量比
が小さくなつた場合に生じる霧化燃料の粗粒子の
生成を防止することができる。

また、前記噴霧媒体供給孔１０ｂが前記下流端
側小径内周壁面（すなわち、混合前室１２を形成
する小径内周壁１２ａの下流端側の壁面）１２a₁
を向いて配設されているので、噴霧媒体供給孔１
０ｂから噴出される噴霧媒体は、前記下流端側小
径内周壁面１２a₁に激しく衝突する。このとき、
前記液膜状のCWMと噴霧媒体とが接触した際に
生じたCWMの霧化粒子は、噴霧媒体の流れに同
伴されて前記下流端側小径内周壁面１２a₁に激し
く衝突し、噴霧媒体の持つ運動量による力によつ
て再微粒化されるのである。すなわち、前記下流
端側小径内周壁面１２a₁を狙う方向に噴出した噴
霧媒体とCWMとの混合流体が下流端側小径内周
壁面１２a₁に衝突することによつて、CWMの霧
化粒子は、さらに微粒化を促進せしめられ、極め
て微細な霧化粒子として混合室内へ供給されるの
である。

さらに、前記噴霧媒体供給孔１０ｂの方向は、
噴霧媒体供給孔１０ｂから前記混合前室１２へ噴
出する噴霧媒体の噴出方向が前記大径内周壁１２
ｂの接線方向に沿う成分を有する方向を向いてい
るので、前記噴霧媒体供給孔１０ｂから噴出され
る噴霧媒体は前記混合前室１２へ旋回流として供
給されることになる。したがつて、前記液膜状の
CWMと噴霧媒体とが接触した際に生じたCWM
の霧化粒子は下流端側小径内周壁面１２a₁の全周
に均等に分散して衝突するとともに、旋回流の作
用によつてCWMの霧化粒子を混合室１５内へ分
散させｄ供給することができる。

前述のようにして、CWMは、霧化された微粒
子状態で旋回流として混合室１５へ供給される。
前記旋回流は混合室１５内でも保存されるので、
CWMの霧化粒子は、混合室１５内でも分散状態
を保持することができる。そして、CWMの霧化
粒子径が小さくなるにつれて霧化粒子の持つ表面
張力は大きくなるので、粒径の小さな霧化微粒子
は、混合室１５内では合体して粗大化することな
く、混合室１５を形成する前記スプレヤプレート
１３の噴霧孔１３ｄから噴霧される。なお、
CWMの霧化粒子の少量部分は、混合前室１２内
で微粒化できずに霧化粗粒子として混合室１５へ
供給されることもある。この少量の霧化粗粒子
は、混合室１５内で数個合体する場合もあるが、
噴霧孔１３ｄから噴霧されるときに、噴霧孔１３
ｄ内壁からの剪断力を受けて粒径の小さい微粒子
となる。

前述の本発明によるアトマイザの第１実施例は
噴霧媒体とCWMとを単に混合した状態で混合室
１５へ供給するのではなく、混合前室１２におい
て霧化した状態で混合室１５へ供給する。このた
め、混合室１５におけるCWMと噴霧媒体との混
合はきわめて良好になり、霧化粒子の平均粒径を
顕著に小さくすることができる。また、気液流量
比を一定に保ち、CWMの供給量を増減した場合
においても、混合前室１２においてCWMと噴霧
媒体とを極めて良好に混合することができる。こ
のため、気液流量比一定の条件で霧化粒子の平均
粒径をある値以下に保つことができるCWMの最
低供給量と最大供給量の比（所謂、ターンダウン
比）を大きくすることができる。これは、火炉の
負荷変動幅を大きくとれる効果となる。

第３図は、本発明によるアトマイザの第２実施
例の断面図であり、この第２実施例のアトマイザ
は、前記第１実施例の柱状ノズルチツプ８に代え
て柱状ノズルチツプ１０８を用いた前記第１実施
例と相違する。そして、柱状ノズルチツプ１０８
は、その下流端側の一部を下流に行くにしたがつ
て外径が大きくなるような円錐台の形状とされて
いる。したがつて、この柱状ノズルチツプ１０８
の外周面１０８ａの下流端側は末広がりの円錐面
である。この柱状ノズルチツプ１０８の外周面１
０８ａは、前記第１実施例と同様に環状の混合前
室１１２の小径内周壁１１２ａを形成している。
また、外周面１０８ａの下流端側の円錐面が、混
合前室１１２の下流端側小径内周壁面１１２a₁を
形成している。そして、この第２実施例の混合前
室１１２は、柱状ノズルチツプ１０８の外周面１
０８ａの形状が前記第１実施例の柱状ノズルチツ
プ８の外周面８ａの形状と相違する分だけ、前記
第１実施例の混合前室１２と相違している。ま
た、前記柱状ノズルチツプ１０８の下流側端部の
円錐台部分は、わずかに混合室１１５内に突出し
ている。この第２実施例のアトマイザの構成は、
その他の構成では、第１実施例の構成と同一であ
る。

前述の構成を備えた本発明によるアトマイザの
第２実施例では、柱状ノズルチツプ１０８の下流
側端面での噴霧媒体の流速が最大となるように、
柱状ノズルチツプ１０８の下流端側の円錐台部分
の幾何学的寸法を適切に決定すれば、噴霧媒体の
乱れの力、柱状ノズルチツプ１０８表面近傍での
噴霧媒体の圧縮膨張の振動力、および噴霧媒体の
衝突力を、CWMの霧化粒子の再微粒化のために
有効に用いることができる。また、前記下流端側
小径内周壁面１１２a₁（すなわち、柱状ノズルチ
ツプ１０８の下流端部の円錐状の外周面１０８
ａ）によつて、CWMの霧化粒子は、混合前室１
１２の中心軸から広がる方向の速度成分を持つて
混合室１１５内へ流入する。このため、混合室１
１５内では、CWMの霧化粒子および噴霧媒体の
好ましい循環流が形成される。この結果、噴霧孔
１１３ｄから噴霧されるCWMの霧化粒子の粒径
は顕著に小さくなる。

第４図は、本発明によるアトマイザの第３実施
例の断面図であり、この第３実施例のアトマイザ
は、前記第１実施例の柱状ノズルチツプ８に代え
て錐体状ノズルチツプ２０８を用いた点で前記第
１実施例と相違する。そして、錐体状ノズルチツ
プ２０８は、その外径が下流側へ行くにしたがつ
て、しだいに拡大するような円錐台の形状とされ
ている。したがつて、この錐体状ノズルチツプ２
０８の外周面２０８ａの側面は末広がりの円錐面
である。また、この第３実施例のアトマイザは、
前記第１実施例のノズルブロツク１０に代えてノ
ズルブロツク２１０を用いた点、リング状ノズル
チツプ１１に代えてリング状ノズルチツプ２１１
を用いた点およびスプレヤプレート１３に代えて
スプレヤプレート２１３を用いた点でも相違して
いる。ノズルブロツク２１０は、その内周壁２１
０ａが下流側へ行くにしたがつて末広がりの円錐
面に形成されている。そしてリング状ノズルチツ
プ２１１もその内周壁２１１ａが下流端側へ行く
にしたがつて末広がりの円錐面を形成するように
なつている。これらの内周壁２１０ａおよび内周
壁２１１ａは面一な円錐面に形成されている。そ
して、これらの面一の内周壁２１０ａおよび２１
１ａと、前記錐体状ノズルチツプ２０８の外周面
２０８ａとの間には、末広がりの円環状の空間す
なわち混合前室２１２が形成される。したがつ
て、この末広がりの円環状の混合前室２１２は、
錐体状ノズルチツプ２０８の外周面２０８ａによ
り形成される小径内周壁２１２ａと、前記面一の
内周壁２１０ａおよび２１１ａにより形成される
大径内周壁２１２ｂとにより形成されている。そ
して、円錐状の外周面２０８ａの下流端側の表面
が、混合前室２１２の下流端側小径内周壁２１２
a₁を形成している。前記ノズルブロツク２１０に
設けられた噴霧媒体供給孔２１０ｂは、前記下流
端側小径内周壁面２１２a₁を狙う方向を向いてい
る。また、前記スプレヤプレート２１３と前記錐
体状ノズルチツプ２０８の下流側端面とによつて
混合室２１５が形成されている。前記スプレヤプ
レート２１３の内壁には、円環状の衝突壁すなわ
ちターゲツト２１３ｔが形成されている。このタ
ーゲツト２１３ｔは、前記混合前室２１２から混
合室２１５に流入するCWMの霧化粒子および噴
霧媒体の混合流体がスプレヤプレート２１３の内
壁と衝突する位置に形成されている。この第３実
施例のアトマイザの構成は、その他の構成では、
第１実施例の構成と同一である。

前述の構成を備えた本発明によるアトマイザの
第３実施例では、前記第１実施例の作用と同様の
作用により、CWMは混合前室２１２で霧化され
る。このCWMの霧化粒子と噴霧媒体とは、混合
室２１５に流入して前記ターゲツト１１３ｔに衝
突する。この衝突の結果、CWMの霧化粒子はさ
らに微粒化されることになる。

第５図は、本発明によるアトマイザの第４実施
例の断面図であり、この第４実施例のアトマイザ
は、前記第１実施例のスプレヤプレート１３に代
えてスプレヤプレート３１３を用いた点で前記第
１実施例と相違する。スプレヤプレート３１３
は、第１実施例のスプレヤプレート１３に円板状
の衝突壁すなわちターゲツト３１３ｔを付加した
点で相違している。このターゲツト３１３ｔは、
スプレヤプレート３１３の膨出部３１３ｃ中央部
の内壁から上流側に突出する棒状部材の上流側の
端部に一体的に設けられている。この第４実施例
は、スプレヤプレート３１３が前述のように構成
されているため、混合室３１５の形状も前記第１
実施例の混合室１５と相違している。しかしなが
ら、その他の構成においては、この第４実施例
は、前記第１実施例と全く同様である。したがつ
て、第４実施例の混合前室３１２も第１実施例の
混合前室１２と同様に構成されている。そして、
前記スプレヤプレート３１３のターゲツト３１３
ｔは、混合前室３１２の下流側端面から少し離れ
た位置に、混合前室３１２の下流側端面と対向す
るように配置される。

前述の構成を備えた本発明によるアトマイザの
第４実施例では、前記第１実施例の作用と同様の
作用により、CWMは混合前室３１２で霧化され
る。このCWMの霧化粒子は噴霧媒体と共に、混
合室３１５に流入して前記円板状のターゲツト３
１３ｔに衝突する。この衝突の結果、CWMの霧
化粒子はさらに微粒化されることになる。そし
て、ターゲツト３１３ｔに衝突したCWMの霧化
粒子は、混合室３１５の半径方向に広がる。この
結果、スプレヤプレート３１３の噴霧孔３１３ｄ
を直接めがけて進入する霧化粒子はなくなる。し
たがつて、複数の噴霧孔３１３ｄへ、CWMの霧
化微粒子および噴霧媒体を均等に配分できるた
め、噴霧孔３１３ｄに供給されるCWMの霧化微
粒子の不均衡に起因する噴霧の偏りを無くすここ
とができる。これは、バーナの中心軸上に均等に
噴霧粒子を配分することができるので、バーナ近
傍の低空気比領域の空気比を局所的に偏りもな
く、均質にできる。このため、バーナ近傍の低空
気燃焼域を確実に作ることができるので、バーナ
から排出されるNOxを低減することができる。

第６図、第７図イおよび第８図イは、本発明に
よるアトマイザの第５実施例の説明図であり、第
７図ロおよびハはそれぞれ前記第７図イの変更
例、第８図ロは前記第８図イの変更例を示す。次
に、まず、第６図、第７図イおよび第８図イに示
した本発明によるアトマイザの第５実施例を説明
する。

この第５実施例のアトマイザは、前記第１実施
例のノズルブロツク１０およびリング状ノズルチ
ツプ１１に代えて、耐摩耗性のセラミツク材料か
ら形成された厚さの大きなリング状ノズルチツプ
４１０を用いた点、およびアトマイザヘツド１の
円柱部３に形成された複数のCWM流路３ｂに代
えて、アトマイザヘツド４０１の円柱部４０３に
複数のCWM流路４０３ｂが形成された点で前記
第１実施例と相違する。前記CWM流路４０３ｂ
は、その下流端側の部分の直径が円錐状に拡大し
ている点で、前記第１実施例のCWM流路３ｂと
相違している。そして、この第５実施例の混合前
室４１２は、前記リング状ノズルチツプ４１０の
内周壁４１０ａと柱状ノズルチツプ４０８の外周
面４０８ａとにより、形成されている。したがつ
て、この第５実施例では、混合前室４１２の小径
内周壁４１２ａは前記外周面４０８ａにより形成
され、大径内周壁４１２ｂは前記リング状ノズル
チツプ４１０の内周壁４１０ａにより形成されて
いる。前記リング状ノズルチツプ４１０の上流側
端面にはリング状の凹部が形成されており、この
リング状の凹部はアトマイザヘツド４０１の円柱
部４０３の下流側端面との間に混合用流体供給孔
４１０ｂを形成するようになつている。このリン
グ状の混合用流体供給孔４１０ｂは、第１実施例
と同様に噴霧媒体が流れる噴霧媒体供給孔４１０
ｂとして使用されている。そして、リング状に形
成された噴霧媒体供給孔４１０ｂの外周部には、
前記円柱部４０３に形成された複数（たとえば、
８本）の噴霧媒体流路４０３ｃが連通している。

この第５実施例のアトマイザの構成は、その他
の構成では、第１実施例の構成と同一である。

前述の構成を備えた本発明によるアトマイザの
第５実施例では、噴霧媒体供給路４０７から供給
された噴霧媒体は、複数の噴霧媒体供給路４０３
ｃを流れて前記リング状の噴霧媒体供給孔４１０
ｂで合流する。そして、混合前室４１２を流れる
CWMの流れの方向に垂直な方向の速度成分を有
するように流れの方向を変更された後、混合前室
４１２へ噴出される。この第５実施例では、噴霧
媒体供給孔４１０ｂの形状がリング状に形成され
ているため、噴霧媒体を混合前室４１２へ一様に
供給することができるので、混合前室４１２内の
局所的気液流量比を均質化することができる。

第７図ロは、前記第５実施例における噴霧媒体
供給孔４１０ｂの第１変更例を示す。この第１変
更例は、噴霧媒体供給孔が、円環状の混合前室４
１２の半径方向に延設された４本の噴霧媒体供給
孔４１０b′から形成されている。そして、アトマ
イザヘツド４０１の円柱部４０３に形成された４
本の噴霧媒体流路４０３ｃの下流側端部が、前記
噴霧媒体供給孔４１０b′の半径方向外端部に接続
している。

第７図ハは、前記第５実施例における噴霧媒体
供給孔４１０ｂの第２変更例を示す。この第２変
更例の噴霧媒体供給孔は、円環状の混合前室４１
２に半径方向の成分と接線方向の成分を有する方
向に延設された４本の噴霧媒体供給孔４１０b″か
ら形成されている。そして、アトマイザヘツド４
０１の円柱部４０３に形成された４本の噴霧媒体
供給路４０３ｃの下流側端部が、前記噴霧媒体供
給孔４１０b″の半径方向外端部に接続している。

この第５実施例における噴霧媒体供給孔４１０
ｂの第２変更例では、噴霧媒体供給孔４１０b″か
ら噴出される噴霧媒体は、前記混合前室４１２へ
旋回流として供給される。したがつて、その旋回
流により、混合前室４１２内でのCWMと噴霧媒
体との混合が良好に行われるとともに、CWMの
微粒化が促進される。

第８図ロは、前記第５実施例における混合前室
４１２の変更例を示す。この変更例の混合前室４
１２′の小径内周壁４１２a′を形成する柱状ノズ
ルチツプ４０８′の外周面４０８a′には、複数の
間隔規制用の突起４０８b′が形成されている。前
記突起４０８b′の突出高さは混合前室４１２′の
流路幅に等しく設定されている。したがつて、こ
の変更例では、柱状ノズルチツプ１０８′とリン
グ状ノズルチツプ４１０との心ずれを防止するこ
とができるので、混合前室４１２′の流路幅を均
一に設定することができる。なお、前記突起４０
８b′を螺旋状に配設することにより、混合前室４
１２′内のCWMと噴霧媒体との混合流体の流れ
を旋回させることができる。

第９図は、本発明によるアトマイザの第６実施
例の断面図であり、第１０図は、第９図の−
線矢視図、第１１図は同図のXI−XI線矢視図であ
る。アトマイザヘツド５０１は、円筒部５０２
と、この円筒部５０２の下流端側（第１図中、上
側）に一体的に形成された円柱部５０３とから構
成されている。そして円柱部５０３の直径は円筒
部５０の直径よりも大きく形成されている。円筒
部５０２の内径は、上流端側（第１図中、下側）
の大径部５０２ａと下流端側の小径部５０２ｂと
を有している。前記円柱部５０３の下流側端面の
中央部には断面円形の凹部が形成されている。し
たがつて、円柱部５０３の下流側端面は、前記断
面円形の凹部の底面から形成された小径の下流側
円形端面５０３ａと、前記凹部の外側部に形成さ
れた大径の下流側環状端面５０３ｂとを有してい
る。また、前記円柱部５０３の上流側端面は、前
記円筒部５０２の外側に形成された小径の上流側
小径環状端面５０３ｃと、その外側に形成された
上流側大径環状端面５０３ｄとを有している。そ
して、前記下流側円形端面５０３ａの中央部に
は、その下流端側に開口する雌ねり部５０３ｅが
設けられ、雌ねじ部５０３ｅの外方には雌ねじ部
５０３ｅを中心とする同心円上にに複数（たとえ
ば８本）の円筒状の被混合用流体流路５０３ｆが
配設されている。この被混合用流体流路５０３ｆ
はこの第６実施例ではCWMが流れるCWM流路
５０３ｆとして使用されている。このCWM流路
５０３ｆの上流端側は前記円筒部５０２内部の小
径部５０２ｂ連通しており、下流端側は円柱部５
０３の下流側円形端面５０３ａに開口している。
円柱部５０３の前記CWM流路５０３ｆ外方部分
には、前記雌ねじ部５０３ｅを中心とする同心円
上に等間隔で複数（たとえば、16本）の内側混合
用流体流路５０３ｇが形成されている。この内側
混合用流体流路５０３ｇはこの実施例では水蒸気
等の噴霧媒体が流れる内側噴霧媒体流路５０３ｇ
として使用されている。この内側噴霧媒体流路５
０３ｇは、前記円柱部５０３を上流側小径環状端
面５０３ｃから下流側円形端面５０３ａまで貫通
している。前記内側噴霧媒体流路５０３ｇの外方
には前記雌ねじ部５０３ｅを中心とする同心円上
に等間隔で複数（たとえば、16本）の外側混合用
流体流路５０３ｈが配設されている。この外側混
合用流体流路５０３ｈはこの実施例では水蒸気の
噴霧媒体が流れる外側噴霧媒体流路５０３ｈとし
て使用されている。この外側噴霧媒体流路５０３
ｈは、前記円柱部５０３を上流側大径環状端面５
０３ｄから下流側環状端面５０３ｂまで貫通して
いる。また、前記円柱部５０３の下流端側に形成
された前記断面円形の凹部の側壁には、前記下流
側円形端面５０３ａから少し離れた位置に段部５
０３ｉが形成されている。そしてまた、前記下流
側環状端面５０３ｂの外周部には、環状の突壁５
０３ｊが形成されている。

前記円筒部５０２の大径部５０２ａには内管５
０４の下流端部が嵌合して連結されている。この
内管５０４の内部には、被混合用流体供給路５０
５が形成されている。この被混合用流体供給路５
０５は、前記円筒部５０２の内部を介して前記複
数の円筒状のCWM流路５０３ｆに連通してい
る。この実施例では、前記被混合用流体供給路５
０５はCWMを供給するためのCWM供給路（す
なわち燃料供給部）５０５として使用されてい
る。前記内管５０４の外方には外管５０６が配設
されている。この外管５０６の下流側端面は、前
記円柱部３の上流側大径環状端面５０３ｄの外周
部に当接しており、その外径は前記円柱部５０３
の外径と同一である。この外管５０６には、円柱
部５０３と同一の外径を有する部分に続いて、そ
の上流側外周部には、雄ねじ５０６ａが設けられ
ている。また、前記外管５０６と内管５０４との
間には、仕切管５１６が配設されている。この仕
切管５１６の下流側端面は、前記円柱部５０３の
上流側小径環状端面５０３ｃの外周部に固定され
ている。

前記内管５０４の外周面と前記仕切管５１６の
内周面との間には、円環状の内側混合用流体供給
路５０７₁が形成されている。また、前記仕切管
５１６の外周面と前記外管５０６の内周面との間
には、円環状の外側混合用流体供給孔５０７₂が
形成されている。前記内側混合用流体流路５０７
_１および外側混合用流体流路５０７₂は、この実施
例ではそれぞれ、噴霧媒体を供給するための内側
噴霧媒体供給路５０７₁および外側噴霧媒体供給
路５０７₂として使用されている。そして、前記
内側噴霧媒体供給路５０７₁は前記内側噴霧媒体
流路５０３ｇと連通し、前記外側噴霧媒体供給路
５０７₂は前記外側噴霧媒体流路５０３ｈと連通
している。

前記円柱部５０３の下流側円形端面５０３ａ中
央部にはセラミツク等の耐摩耗性の高い材料から
成る段付柱状ノズルチツプ５０８が結合される。
前記段付柱状ノズルチツプ５０８は、上流側の大
径外周面５０８ａと、下流側の小径外周面５０８
ｂとを有している。また、前記段付柱状ノズルチ
ツプ５０８は、この段付柱状ノズルチツプ５０８
を貫通するノズルチツプ押さえ５０９の先端ねじ
部を前記円柱部５０３の雌ねじ部５０３ｅに螺合
させることにより結合されている。

前記円柱部５０３の下流端側に形成された前記
凹部内には、小径リング状ノズルチツプ５１０が
配設される。この小径リング状ノズルチツプ５１
０は前記凹部の側壁に形成された前記段部５０３
ｉに当接して支持されている。前記小径リング状
ノズルチツプ５１０は円筒状の内周面５１０ａを
有しており、この内周面５１０ａは前記段付柱状
ノズルチツプ５０８の大径外周面５０８ａと対向
して配設されている。そして、前記小径リング状
ノズルチツプ５１０の内周面５１０ａと前記段付
柱状ノズルチツプ５０８の大径外周面５０８ａと
により、円環状の上流側混合前室５１２、が形成
されている。したがつて、円環状の上流側混合前
室５１２₁は、段付柱状ノズルチツプ５０８の大
径外周面５０８ａにより形成される上流側小径内
周壁５１２a₁と、前記小径リング状ノズルチツプ
５１０の内周面５１０ａにより形成される上流側
大径内周壁５１２b₁とにより形成されている。こ
の上流側混合前室５１２₁は、前記CWM流路５
０３ｆを経て前記CWM供給路５０５に連通して
いる。また、前記小径リング状ノズルチツプ５１
０の上流側端面（第９図中、下側端面）と前記円
柱部５０３の下流側円形端面５０３ａとの間には
円環状の隙間すなわち上流側混合用流体供給孔５
１０ｂが形成される。前記上流側混合用流体供給
孔５１０ｂはこの実施例では噴霧媒体が流れる上
流側噴霧媒体供給孔５１０ｂとして形成されてい
る。そして、この円環状の上流側噴霧媒体供給孔
５１０ｂの外周部に前記内側噴霧媒体流路５０３
ｇが連通している。また、前記小径リング状ノズ
ルチツプ５１０の下流側端面は、前記円柱部５０
３の下流側環状端面５０３ｂと面一になつてい
る。

前記円柱部５０３の下流側環状端面５０３ｂ外
周部に形成された環状の突壁５０３ｊには下流端
側から大径リング状ノズルチツプ５１１が当接す
るように配設されている。この大径リング状ノズ
ルチツプ５１１は円筒状の内周面５１１ａを有し
ており、この内周面５１１ａは前記段付柱状ノズ
ルチツプ５０８の小径外周面５０８ｂと対向して
配設されている。そして、前記大径リング状ノズ
ルチツプ５１１の内周面５１１ａと前記段付柱状
ノズルチツプ５０８の小径外周面５０８ｂとによ
り、円環状の下流側混合前室５１２₂が形成され
ている。したがつて、円環状の下流側混合前室５
１２₂は、段付柱状ノズルチツプ５０８の小径外
周面５０８ｂにより形成される下流側小径内周壁
５１２a₂と、前記大径リング状ノズルチツプ５１
１の内周面５１１ａにより形成される下流側大径
内周壁５１２b₂とにより形成されている。そし
て、この下流側混合前室５１２₂は、その流路幅
（下流側小径内周壁５１２a₂と下流側大径内周壁
５１２b₂との間の間隔）が、前記上流側混合前室
５１２₁の流路幅よりも大きく形成されている。

前記下流側混合前室５１２₂と前記上流側混合
前室５１２₁とからこの実施例の混合前室５１２
が形成されている。また、前記大径リング状ノズ
ルチツプ５１１の上流側端面（第９図中、下側端
面）と前記円柱部５０３の下流側環状端面５０３
ｂとの間には円環状の隙間すなわち下流側混合用
流体供給孔５１１ｂが形成される。前記下流側混
合用流体供給孔５１１ｂはこの実施例では噴霧媒
体が流れる下流側噴霧媒体供給孔５１１ｂして形
成されている。そして、この円環状の下流側噴霧
媒体供給孔５１１ｂの外周部に前記外側噴霧媒体
流路５０３ｈが連通している。また、前記大径リ
ング状ノズルチツプ５１１の外径は前記円柱部５
０３の外径と同一に形成されている。

前記大径リング状ノズルチツプ５１１の下流側
端面には前述の第１実施例と同様に構成されたス
プレヤプレート５１３が配設されている。スプレ
ヤプレート５１３は、後述の混合室を形成するも
のであつて、上流側端部のフランジ部５１３ａ、
円筒壁５１３ｂおよび略円錐状の膨出部５１３ｃ
を備えている。前記フランジ部５１３ａの外径
は、前記円柱部５０３の外径と同一である。前記
膨出部５１３ｃには複数（たとえば４個）の噴霧
孔５１３ｄが放射状に配設され、噴霧方向が互い
に広がるようになつている。そして、このスプレ
ヤプレート５１３は、後述の混合室内に高速で流
入するCWMの霧化粒子による壁面の摩耗を防止
する目的で、セラミツクス等の耐摩耗性の高い材
料で制作されている。

このスプレヤプレート５１３のフランジ部５１
３ａ、前記大径リング状ノズルチツプ５１１、円
柱部５０３および外管５０６の下流側端部は、前
述のように同一の外径を有しており、この外径の
寸法は、前述の第１実施例と同様に構成されたキ
ヤツプナツト５１４の円筒壁５１４ａの内径に嵌
合する大きさである。このキヤツプナツト５１４
は、円筒壁５１４ａと、前記スプレヤプレート５
１３の円筒壁５１３ｂが貫通する貫通孔を有する
端壁５１４ｂとを備えており、前記円筒壁５１４
ａの開放側（上流側）端部の内周面には、前記外
管５０６の雄ねじ５０６ａと螺合する雌ねじ５１
４ｃが設けられている。そして、この雌ねじ５１
４ｃを雄ねじ５０６ａに螺合させて、前記端壁５
１４ｂを前記スプレヤプレート５１３のフランジ
部５１３ａに押圧することにより、スプレヤプレ
ート５１３、大径リング状ノズルチツプ５１１、
アトマイザヘツド５０１および外管５０６等が一
体的に結合されている。

そして、前記スプレヤプレート５１３、大径リ
ング状ノズルチツプ５１１および段付柱状ノズル
チツプ５０８により、混合室５１５が形成されて
いる。この混合室５１５は、前記混合前室５１２
と連通されており、この混合室５１５の断面は混
合前室５１２の断面よりも大きく形成されてい
る。

前述の構成を備えた本発明によるアトマイザの
第６実施例では、CWMが、CWM供給路５０５
から複数のCWM流路５０３ｆを通して断面円環
状の上流側混合前室５１２₁に供給される。この
断面円環状の上流側混合前室５１２₁を流れる
CWMは、断面環状の液膜状の流れ（すなわち薄
い層の流れ）となる。また、前記上流側混合前室
５１２₁に上流側噴霧媒体供給孔５１０ｂから高
速で噴出される噴霧媒体は、液膜状のCWMの流
れをよぎる方向（すなわちCWMの流れる方向に
垂直な成分を有する方向）を向いている。したが
つて、高速で流れる噴霧媒体の持つ乱流による乱
れの力及び運動量による力によつて、液膜状に流
れるCWMを効果的に分裂せしめることができ
る。このように混合されたCWMと噴霧媒体との
混合流体は、円環状の下流側混合前室５１２₂に
薄膜状の流れとなつて流入する。そして、前記下
流側混合前室５１２₂に下流側噴霧媒体供給孔５
１１ｂから高速で噴出される噴霧媒体は、薄膜状
のCWMと噴霧媒体との混合流体の流れをよぎる
方向を向いている。したがつて、下流側噴霧媒体
供給孔５１１ｂから高速で流入する噴霧媒体の持
つ乱流による乱れの力及び運動量による力によつ
て、薄膜状に流れる前記混合流体をさらに効果的
に分裂せしめることができる。したがつて、上流
側噴霧媒体供給孔５１０ｂおよび下流側噴霧媒体
供給孔５１１ｂから上流側混合前室５１２₁およ
び下流混合前室５１２₂にそれぞれ流入する噴霧
媒体の種類または流量等を最適制御することによ
り、CWMの微粒化に必要な噴霧媒体重量を低減
することが可能である。

第１２図は、本発明によるアトマイザの第７実
施例の断面図であり、第１３図は第１２図の
−線矢視図である。この第７実施例のアトマ
イザは、前記第６図に示した第５実施例のアトマ
イザと略同様に構成されているが、内管６０４内
に形成された被混合用流体供給路６０５を噴霧媒
体供給用の噴霧媒体供給路６０５として使用し、
内管６０４と外管６０６との間に形成された混合
用流体供給路６０７をCWM供給路６０７として
使用する点で第５実施例と相違している。また、
アトマイザヘツド６０１の円柱部６０３に形成さ
れた被混合用流体流路６０３ｂが16本形成されて
いる点、および混合用流体流路６０３ｃが16本形
成されている点で、それぞれ８本ずつ形成された
前記第５実施例と相違している。そして、前記被
混合用流体流路６０３ｂが噴霧媒体流路として使
用される点、および前記混合用流体流路６０３ｃ
がCWM流路として使用される点で前記第５実施
例と相違している。また、リング状ノズルチツプ
６１０の上流側端面にはリング状の凹部が形成さ
れており、このリング状の凹部はアトマイザヘツ
ド６０１の円柱部６０３の下流側端面との間に混
合用流体供給孔６１０ｂを形成するようになつて
いる。このリング状の混合用流体供給孔６１０ｂ
は、CWMを流すのに使用される点で、前記噴霧
媒体を流すのに使用される第５実施例と相違して
いる。その他の点では、前記第５実施例と同様に
構成されている。

前述の構成を備えた本発明によるアトマイザの
第７実施例では、被混合用流体供給路６０５から
は噴霧媒体が供給される。この噴霧媒体は被混合
用流体供給路６０３ｂを通つて混合前室６１２を
流れる。そして、前記混合用流体供給路６０７か
ら供給されたCWMは、複数の混合用流体流路６
０３ｃに分かれて流れ、前記リング状の混合用流
体供給孔６１０ｂで合流する。そして、合流した
CWMは、混合前室６１２を流れる噴霧媒体の流
れの方向に垂直な方向の速度成分を有するように
流れの方向を変更された後、混合前室６１２へ噴
出される。この第７実施例でも、混合用流体供給
孔６１０ｂの形状がリング状に形成されているた
め、前記第５実施例と同様に、混合用流体（この
第７実施例ではCWM）を混合用流体供給孔６１
０ｂから混合前室６１２へ一様に供給することが
できるので、混合前室６１２内の局所的気液流量
比を均質化することができる。そして、混合前室
６１２内ではCWMと噴霧媒体との混合流体が環
状薄膜の乱流となつて流れる。このため、CWM
は噴霧媒体と良好に混合され、霧化される。

第１４図は、本発明によるアトマイザの第８実
施例の断面図であり、第１５図は、第１４図の
−線矢視図である。アトマイザヘツド７０
１は、円筒部７０２と、この円筒部７０２の下流
側端（第１図中、上側）に一体的に形成された円
柱部７０３とから構成されている。そして円柱部
７０３の直径は円筒部７０２の直径よりも大きく
形成されている。円筒部７０２の内径は、上流端
側（第１４図中、下側）の大径部７０２ａと下流
端側の小径部７０２ｂとを有している。前記円柱
部７０３の下流側端面の中央部には断面円形の下
流側円形突出部７０３ａが形成されている。した
がつて、円柱部７０３の下流側端面は、前記断面
円形の下流側円形突出部７０３ａとその周囲に形
成された下流側環状端面７０３ｂとを有してい
る。また、前記円柱部７０３の上流側端面は、前
記円筒部７０２の内側に形成された上流側小径環
状端面７０３ｃと、円筒部７０２の外側に形成さ
れた上流側大径環状端面７０３ｄとを有してい
る。前記上流側小径環状端面７０３ｃの中央部に
は開口部７０３c₁が形成されている。そして、前
記下流側円形突出部７０３ａの中央部には、その
下流端側に開口する雌ねじ部７０３ｅが設けられ
ている。円柱部７０３の雌ねじ部７０３ｅ外方部
分には雌ねじ部７０３ｅを中心とする同心円上に
に複数（たとえば８本）の円筒状の内側混合用流
体流路７０３ｆが形成されている。この内側混合
用流体流路７０３ｆはこの実施例ではCWMが流
れる内側CWM流路７０３ｆとして使用されてい
る。この内側CWM流路７０３ｆの上流端側は前
記開口部７０３c₁と連通しており、下流端側は円
柱部７０３の下流側環状端面７０３ｂに開口して
いる。円柱部７０３の前記CWM流路７０３ｆ外
方部分には雌ねじ部７０３ｅを中心とする同心円
上に等間隔で複数（たとえば、16本）の被混合用
流体流路７０３ｇが形成されている。この被混合
用流体流路７０３ｇはこの第８実施例では水蒸気
等の噴霧媒体が流れる噴霧媒体流路７０３ｇとし
て使用されている。この噴霧媒体流路７０３ｇ
は、前記円柱部７０３を上流側小径環状端面７０
３ｃから下流側環状端面７０３ｂまで貫通してい
る。円柱部７０３の前記噴霧媒体流路７０３ｇ外
方部分には雌ねじ部７０３ｅを中心とする同心円
上に等間隔で複数（たとえば、16本）の外側混合
用流体流路７０３ｈが形成されている。この外側
混合用流体流路７０３ｈはこの実施例ではCWM
が流れる外側CWM流路７０３ｈとして使用され
ている。この外側CWM流路７０３ｈは、前記円
柱部７０３を上流大径側環状端面７０３ｄから下
流側環状端面７０３ｂまで貫通している。

前記前記円筒部７０２の大径部７０２ａには内
管７０４の下流側端部が嵌合して連結されてい
る。前記内管７０４の外方には外管７０６が配設
されている。この外管７０６の下流側端面は、前
記円柱部７０３の上流側大径環状端面７０３ｄの
外周部に当接しており、その外径は前記円柱部７
０３の外径と同一である。この外管７０６には、
円柱部７０３と同一の外径を有する部分に続い
て、その上流側外周部には、雄ねじ７０６ａが設
けられている。また、前記内管７０４の内方には
仕切管７１６が配設されている。この仕切管７１
６の下流側端部は、前記上流側小径環状端面７０
３ｃ中央部の開口部７０３c₁に嵌合して連結され
ている。この仕切管７１６と前記内管７０４との
間には、被混合用流体供給路７０５が形成されて
いる。この被混合用流体供給路７０５は、前記複
数の円筒状の噴霧媒体流路７０３ｇに連通してい
る。この第８実施例では、前記被混合用流体供給
路７０５は噴霧媒体を供給するための噴霧媒体供
給路７０５として使用されている。前記仕切管７
１６の内部には、内側混合用流体供給路７０７₁
が形成されている。この内側混合用流体供給路７
０７₁は、前記開口部７０３c₁の内部を介して前
記複数の円筒状の内側CWM流路７０３ｆに連通
している。この第８実施例では、前記内側混合用
流体供給路７０７₁はCWMを供給するための内
側CWM供給路（すなわち内側燃料供給路）７０
７₁として使用されている。また、前記内管７０
４と外管７０６との間には、円環状の外側混合用
流体供給路７０７₂が形成されている。前記外側
混合用流体供給路７０７₂は、この第８実施例で
はそれぞれ、噴霧媒体を供給するための外側噴霧
媒体供給路７０７₂として使用されている。そし
て、前記外側噴霧媒体供給路７０７₂は前記外側
噴霧媒体流路７０３ｈと連通している。

前記円柱部７０３の下流側円形突出部７０３ａ
には、セラミツクス等の耐摩耗性の高い材料から
成る柱状ノズルチツプ７０８が結合される。前記
柱状ノズルチツプ７０８は、この柱状ノズルチツ
プ７０８を貫通するノズルチツプ押さえ７０９の
先端ねじ部を前記円柱部７０３の雌ねじ部７０３
ｅに螺合させることにより結合されている。この
柱状ノズルチツプ７０８の外径は前記円柱部７０
３の下流側円形突出部７０３ａの外径よりも大き
く形成されている。したがつて、前記下流側円形
突出部７０３ａの外方に張り出した柱状ノズルチ
ツプ７０８の上流側端面と、前記円柱部７０３の
下流側環状端面７０３ｂとの間には、リング状の
隙間すなわち内側混合用流体供給孔７１０b₁が形
成されている。この第８実施例では、前記リング
状の内側混合用流体供給孔７１０b₁は、CWMが
流れる内側CWM供給孔７１０b₁として使用され
ている。前記柱状ノズルチツプ７０８の外側に
は、リング状ノズルチツプ７１０が配設されてい
る。前記リング状ノズルチツプ７１０の上流側端
面にはリング状の凹部が形成されており、このリ
ング状の凹部は円柱部７０３の下流側環状端面７
０３ｂとの間に外側混合用流体供給孔７１０b₂を
形成するようになつている。この第８実施例で
は、前記リング状の外側混合用流体供給孔７１０
b₂は、CWMを供給する外側CWM供給孔７１０
b₂として使用されている。

この第８実施例の混合前室７１２は、前記リン
グ状ノズルチツプ７１０の内周壁７１０ａと柱状
ノズルチツプ７０８の外周面７０８ａとにより、
円環状に形成されている。したがつて、この第８
実施例では、混合前室７１２の小径内周壁７１２
ａは前記外周面７０８ａにより形成され、大径内
周壁７１２ｂは前記リング状ノズルチツプ７１０
の内周壁７１０ａにより形成されている。そし
て、前記円環状の混合前室７１２の上流端には、
前記複数の噴霧媒体流路７０３ｇの下流端が接続
されている。したがつて、前記噴霧媒体供給路７
０５は、噴霧媒体流路７０３ｇを介して混合前室
７１２に連通している。また、リング状に形成さ
れた前記内側CWM供給孔７１０b₁の内周部に
は、前記円柱部７０３に形成された複数の内側
CWM流路７０３ｆが連通している。したがつ
て、前記内側CWM供給路７０７₁は複数の内側
CWM流路７０３ｆを介して内側CWM供給孔７
１０b₁に連通している。また、前記リング状に形
成された外側CWM供給孔７１０b₂の外周部に
は、前記円柱部７０３に形成された複数の外側
CWM流路７０３ｈが連通している。したがつ
て、前記外側CWM供給流路７０７₂は複数の外
側CWM流路７０３ｈを介して外側CWM供給孔
７１０b₂に連通している。

また、前記大径リング状ノズルチツプ７１０の
外径は前記円柱部７０３の外径と同一に形成され
ている。

前記リング状ノズルチツプ７１０の下流側端面
には前述の第１実施例と同様に構成されたスプレ
ヤプレート７１３が配設されている。スプレヤプ
レート７１３のフランジ部７１３ａの外径は、前
記円柱部７０３の外径と同一である。このスプレ
ヤプレート７１３のフランジ部７１３ａ、前記リ
ング状ノズルチツプ７１０、円柱部７０３、およ
び外管７０６の下流側端部は、同一の外径を有し
ており、この外径の寸法は、前述の第１実施例と
同様に構成されたキヤツプナツト７１４の円筒壁
７１４ａの内径に嵌合する大きさである。そし
て、前述の第１実施例と同様に前記キヤツプナツ
ト７１４の雌ねじ７１４ｃを前記外管７０６の雄
ねじ７０６ａと螺合させることにより、スプレヤ
プレート７１３、リング状ノズルチツプ７１０、
アトマイザヘツド７０１および外管７０６等を一
体的に結合している。

そして、前記スプレヤプレート７１３、柱状ノ
ズルチツプ７０８およびリング状ノズルチツプ７
１０により、混合室７１５が形成されている。こ
の混合室７１５は、前記混合前室７１２と連通さ
れており、この混合室７１５の断面は混合前室７
１２の断面よりも大きく形成されている。

前述の構成を備えた本発明によるアトマイザの
第８実施例では、噴霧媒体が、被混合用流体供給
路（噴霧媒体供給路）７０５から複数の噴霧媒体
流路７０３ｇを通つて断面円環状の混合前室７１
２に供給される。この断面円環状の混合前室７１
２を流れる噴霧媒体は、断面環状の薄膜状の流れ
（すなわち薄い層の流れ）となる。また、内側
CWM供給孔７１０b₁および外側CWM供給孔７
１０b₂は互いに対向して配置されている。そし
て、両CWM供給孔７１０b₁および７１０b₂から
噴出されるCWMは、薄膜状の噴霧媒体の流れを
よぎる方向（すなわち噴霧媒体の流れる方向に垂
直な成分を有する方向）を向いている。このよう
に薄膜状の噴霧媒体の流れの中にその流れをよぎ
る方向に流入するCWMによつて、噴霧媒体と
CWMとは混合される。そして、このとき生じる
噴霧媒体とCWMとの混合流体は薄膜状の乱流と
なるので、噴霧媒体とCWMとは互いに良く混合
される。そして、CWMは効果的に分裂され、微
粒化される。しかも、内側CWM供給孔７１０b₁
から混合前室７１２内に噴出されるCWMと外側
CWM供給孔７１０b₂から混合前室７１２内に噴
出されるCWMとは互いに衝突するようになつて
いる。このように、CWMを互いに衝突させる
と、衝突したCWMは互いに分裂するので、
CWMの微粒化に都合がよい。

仮に、CWMを小径内周壁７１２ａおよび大径
外周壁７１２ｂから成る混合前室７１２の一方の
周壁のみから噴出させると、次のような不都合が
生じる場合もある。すなわち、一方の周壁から噴
出したCWMの噴出速度が大きくなると、CWM
の一部は噴霧媒体と混合しきれず、他方の周壁に
衝突し、その壁面に沿つて流れながら微粒化する
ことになる。この場合、壁面近傍の噴霧媒体の流
速は相対的に遅く、また、CWMは壁面からの摩
擦抵抗を受けるために、非常に微粒化し難くな
る。この結果CWMの粗粒子を生じるようにな
る。このような不都合を、この第８実施例では、
内側噴霧媒体供給孔７１０b₁と外側噴霧媒体供給
孔７１０b₂とを対向きさせて配置したことによ
り、避けることができる。

また、仮に、CWMの供給量を減少させた際
に、混合室７１５から噴霧するCWM噴霧粒子を
着火に至らせる火炎の輻射量が減少し、着火性能
および火炎の安定性が劣化する場合がある。この
ような状態の際には、前記内側CWM供給孔７１
０b₁および外側CWM供給孔７１０b₂のいずれか
一方の供給孔から重油等の燃焼助剤を供給するこ
ともできる。このとき、CWMと重油等の燃焼助
剤は非常に均質に混合されるため、CWM用のア
トマイザと燃焼助剤用のアトマイザとを組み合わ
せて劣化対策を行う方法に比較して重油等の燃焼
助剤の量を少なくすることができる。

さらにまた、前記内側CWM供給孔７１０b₁お
よび外側CWM供給孔７１０b₂のうちのいずれか
一方のCWM供給孔から供給する流体は、重油等
の燃焼助剤に限らず、水、CWMの温度および粘
度等を調整するCWM性状調整剤等の任意の流体
をその目的に応じて供給することができる。

第１６図は、本発明によるアトマイザの第９実
施例の断面図である。アトマイザヘツド８０１
は、円筒部８０２と、この円筒部８０２の下流端
側（第１図中、上側）に一体的に形成された円柱
部８０３とから構成されている。そして円柱部８
０３の直径は円筒部８０２の直径よりも大きく形
成されている。円筒部８０２の内径は、上流端側
（第１図中、下側）の大径部８０２ａと下流端側
の小径部８０２ｂとを有している。前記円柱部８
０３の下流側端面８０３ａの中央部にはその下流
端側に開口する雌ねじ部８０３ｂが設けられてい
る。また、前記円柱部８０３の上部側端面は、前
記円筒部８０２の外側に形成された小径の上流側
小径環状端面８０３ｃと、その外側に形成された
上流側大径環状端面８０３ｄとを有している。円
柱部８０３の前記雌ねじ部８０３ｂ外方部には雌
ねじ部８０３ｂを中心とする同心円上に複数（た
とえば８本）の円筒状の被混合用流体流路８０３
ｅが配設されている。この被混合用流体流路８０
３ｅはこの実施例ではCWMが流れるCWM流路
８０３ｅとして使用されている。このCWM流路
８０３ｅの上流端側は前記円筒部８０２内部の小
径部８０２ｂと連通しており、下流端側は円柱部
８０３の下流側端面８０３ａに開口している。前
記CWM流路８０３ｅの外方には雌ねじ部８０３
ｂを中心とする同心円上に等間隔で複数（たとえ
ば、16本））の内側混合用流体流路８０３ｆが配
設されている。この内側混合用流体流路８０３ｆ
はこの実施例では水蒸気等の噴霧媒体が流れる内
側噴霧媒体流路８０３ｆとして使用されている。
この内側噴霧媒体流路８０３ｆは、前記円柱部８
０３を上流側小径環状端面８０３ｃから下流側端
面８０３ａまで貫通している。円柱部８０３の前
記内側噴霧媒体流路８０３ｆ外方部には雌ねじ部
８０３ｂを中心とする同心円上に等間隔で複数
（たとえば、16本）の外側混合用流体流路８０３
ｇが形成されている。この外側混合用流体流路８
０３ｇはこの第９実施例では空気、酸素等の酸化
剤を含む噴霧媒体が流れる外側噴霧媒体流路８０
３ｇとして使用されている。この外側噴霧媒体流
路８０３ｇは、前記円柱部８０３を上流側大径環
状端面８０３ｄから下流側端面８０３ａまで貫通
している。

前記円筒部８０２の大径部８０２ａには内管８
０４の下流端部が嵌合して連結されている。この
内管８０４の内部には、被混合用流体供給路８０
５が形成されている。この被混合用流体供給路８
０５は、前記円筒部８０２の内部を介して前記複
数の円筒状のCWM流路８０３ｅに連通してい
る。この第９実施例では、前記被混合用流体供給
路８０５はCWMを供給するためのCWM供給路
（すなわち燃料供給路）８０５として使用されて
いる。前記内管８０４の外方には外管８０６が配
設されている。この外管８０６の下流側端面は、
前記円柱部８０３の上流側大径環状端面８０３ｄ
の外周部に当接しており、その外径は前記円柱部
８０３の外径と同一である。この外管８０６に
は、円柱部８０３と同一の外径を有する部分に続
いて、その上流側外周部には、雄ねじ８０６ａが
設けられている。また、前記外管８０６と内管８
０４との間には、仕切管８１６が配設されてい
る。この仕切管８１６の下流側端部は、前記円柱
部８０３の上流側小径環状端面８０３ｃの外周部
に固定されている。

前記内管８０４の外周面と前記仕切管８１６の
内周面との間には、円環状の内側混合用流体供給
路８０７₁が形成されている。また、前記仕切管
８１６の外周面と前記外管８０６の内周面との間
には、円環状の外側混合用流体供給孔８０７₂が
形成されている。前記内側混合用流体供給路８０
７₁および外側混合用流体供給路８０７₂は、この
第９実施例ではそれぞれ、噴霧媒体を供給するた
めの内側噴霧媒体供給路８０７₁および外側噴霧
媒体供給路８０７₂として使用されている。そし
て、前記内側噴霧媒体供給路８０７₁は前記内側
噴霧媒体流路８０３ｆと連通し、前記外側噴霧媒
体供給路８０７₂は前記外側噴霧媒体流路８０３
ｇと連通している。

前記円柱部８０３の下流側端面８０３ａ中央部
にはセラミツクス等の耐摩耗性の高い材料から成
る柱状ノズルチツプ８０８が結合される。前記柱
状ノズルチツプ８０８は、この柱状ノズルチツプ
８０８を貫通するノズルチツプ押さえ８０９の先
端ねじ部を前記円柱部８０３の雌ねじ部８０３ｂ
に螺合させることにより結合されている。

前記円柱部８０３の下流側端面８０３ａの外周
部の下流側には、円柱部８０３の外径と同一の外
径を有する円筒状のノズルチツプホルダ８１０が
配設されている。このノズルチツプホルダ８１０
の内周面には、その上流側端部にリング状の凹部
８１０ａが形成されている。前記円筒状のノズル
チツプホルダ８１０には、前記雌ねじ部３８０３
ｂを中心とする同心円上に複数の噴霧媒体流路８
１０ｂが形成されている。この噴霧媒体流路８１
０ｂは、ノズルチツプホルダ８１０の上流側端面
から下流側端面まで貫通している。そして、これ
らの複数の噴霧媒体流路８１０ｂは、それぞれ前
記噴霧媒体流路８０３ｇと連通している。また、
前記ノズルチツプホルダ８１０の内周面にはセラ
ミツクス製のリング状ノズルチツプ８１１が固設
されている。このリング状ノズルチツプ８１１は
円筒状の内周面８１１ａを有しており、この内周
面８１１ａは前記柱状ノズルチツプ８０８の外周
面８０８ａと対向して配設されている。そして、
前記リング状ノズルチツプ８１１の内周面８１１
ａと前記柱状ノズルチツプ８０８の外周面８０８
ａとにより、円環状の混合前室８１２が形成され
ている。したがつて、円環状の混合前室８１２
は、柱状ノズルチツプ８０８の外周面８０８ａに
より形成される小径内周壁８１２ａと、前記リン
グ状ノズルチツプ８１１の内周面８１１ａにより
形成される大径内周壁８１２ｂとにより形成され
ている。この混合前室８１２は、前記CWM流路
８０３ｅを経て前記CWM供給路８０５に連通し
ている。また、前記リング状ノズルチツプ８１１
の上流側端面（第９図中、下側端面）８１１ｂと
前記円柱部８０３の下流側端面８０３ａとの間に
は円環状の隙間が形成されている。この隙間と前
記ノズルチツプホルダ８１０に形成された凹部８
１０ａとから円環状の内側混合用流体供給孔８１
１ｃが形成される。前記内側混合用流体供給孔８
１１ｃはこの実施例では噴霧媒体が流れる内側噴
霧媒体供給孔８１１ｃとして形成されている。そ
して、この円環状の内側噴霧媒体供給孔８１１ｃ
の外周部に前記内側噴霧媒体流路８０３ｆが連通
している。

前記ノズルチツプホルダ８１０、リング状ノズ
ルチツプ８１１および柱状ノズルチツプ８０８の
下流側端面は、同一平面上に在るように配設され
ている。そして、これらの下流側端面の下流側に
は、スプレヤプレート８１３が配設されている。
スプレヤプレート８１３は、上流側端部のフラン
ジ部８１３ａ、円筒壁８１３ｂおよび略円錐状の
膨出部８１３ｃを備えている。前記フランジ部８
１３ａの外径は、前記円柱部８１３の外径と同一
である。前記膨出部８１３ｃには複数（たとえば
４個）の噴霧孔８１３ｄが放射状に配設され、噴
霧方向が互いに広がるようになつている。また、
前記スプレヤプレート８１３の円筒壁８１３ｂ内
には、複数の噴霧媒体ノズル８１３ｅが設けられ
ている。この噴霧媒体ノズル８１３ｅの上流側は
前記ノズルチツプホルダ８１０の噴霧媒体流路８
１０ｂに連通しており、下流側はスプレヤプレー
ト８１３の外面に配設された旋回流発生器８１３
ｆに接続されている。旋回流発生器８１３ｆは、
噴霧媒体ノズル８１３ｅに供給された噴霧媒体を
スプレヤプレート８１３の膨出部８１３ｃの外面
に沿つて噴出するように構成されている。したが
つて、旋回流発生器８１３ｆから噴出された噴霧
媒体は、膨出部８１３ｃの噴霧孔８１３ｄから外
方に噴霧される流体（CWMと噴霧媒体との混合
流体）を旋回流とするように作用する。

そして、このスプレヤプレート８１３は、高速
で流入するCWMの霧化粒子による壁面の摩耗を
防止する目的で、セラミツクス等の耐摩耗性の高
い材料で制作されている。

このスプレヤプレート８１３のフランジ部８１
３ａ、前記ノズルチツプホルダ８１０、アトマイ
ザヘツド８０１の円柱部８０３、および外管８０
６の下流側端部は、前述のように同一の外径を有
しており、この外径の寸法はキヤツプナツト８１
４の円筒壁８１４ａの内径に嵌合する大きさであ
る。このキヤツプナツト８１４は、円筒壁８１４
ａと、前記スプレヤプレート８１３の円筒壁８１
３ｂが貫通する貫通孔を有する端壁８１４ｂとを
備えており、前記円筒壁８１４ａの開放側（上流
側）端部の内周面には雌ねじ８１４ｃが形成され
ている。そして、前述の第１実施例と同様に前記
キヤツプナツト８１４の雌ねじ８１４ｃを前記外
管８０６に雄ねじ８０６ａと螺合させることによ
り、スプレヤプレート８１３、ノズルチツプ８１
０、アトマイザヘツド８０１および外管８０６等
を一体的に結合している。

そして、前記スプレヤプレート８１３、柱状ノ
ズルチツプ８０８およびリング状ノズルチツプ８
１１により、混合室８１５が形成されている。こ
の混合室８１５は、前記混合前室８１２と連通さ
れており、この混合室８１５の断面は混合前室８
１２の断面よりも大きく形成されている。

前述の構成を備えた本発明によるアトマイザの
第９実施例では、CWMと噴霧媒体とが混合前室
８１２内において、前述の第５実施例と同様に混
合される。そして、混合前室８１２内で微粒化さ
れ、混合室８１５に供給されたCWMと噴霧媒体
との混合流体は、前記噴霧孔８１３ｄから第５実
施例と同様に噴霧される。

ところで、たとえば、CWMのガス化炉等にお
いて、CWMを高圧燃焼させる場合、反応容器内
の圧力は数10気圧であり、反応容器の内径は常圧
の電力用ボイラに比較して（1/3）〜（1/10）と
なる。このため、噴霧孔８１３ｄから噴霧される
噴霧粒子の対壁への衝突を防止することおよび
CWMと酸化剤との混合を促進することが必要不
可欠である。このためには、スプレヤプレート８
１３の噴霧孔８１３ｄから噴霧する混合流体の速
度すなわち噴霧粒子の速度を極力低くしなければ
ならない。このことは、CWMの反応率（すなわ
ちガス化率）を向上する上でも必要である。

このような要求に対して、この第９実施例のア
トマイザは、微粒化に必要な気液流量比に相当す
る酸化剤を内側噴霧媒体供給路８０７₁から供給
し、残りの酸化剤を外側噴霧媒体供給路８０７₂
から供給することができる。外側噴霧媒体供給路
８０７₂から供給され、噴霧媒体ノズル８１３ｅ
を通り、旋回流発生器８１３ｆからスプレヤプレ
ート８１３の外面に沿つて噴出された酸化剤（噴
霧媒体）は、噴霧孔８１３ｄから噴霧された噴霧
粒子の流れを旋回流とする。これにより、噴霧粒
子の速度は急激に減速する。しかも、CWMはガ
ス化に必要な酸化剤と良好に混合される。

いずれの実施例においても噴霧媒体供給孔と混
合前室への接触位置は、その位置から混合室まで
の距離が良好な混合を得るのに重要な要件である
ので、前述の接触位置から混合室までを混合に必
要な長さとすることが必要である。いずれの実施
例でも混合前室の厚さを1.5mmとし、その接触位
置からの長さを６mmとして実験を行つた結果良好
な混合が得られることが確認された。更に、この
接触位置からの長さは混合前室の厚さに対して２
倍以上とすることが好ましく、より好ましくは３
〜８倍が好ましい。

以上本発明によるアトマイザの実施例を詳説し
たが、本発明は、前記実施例に限定されるもので
はなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸
脱することなく、種々の設計変更を行うことが可
能である。

〔発明の効果〕

前述のように、本発明のアトマイザによれば、
断面環状の混合前室を薄膜状に流れる燃料または
噴霧媒体のうちのいずれか一方の流体に対して、
他方の流体を噴出するようにしたので、燃料と噴
霧媒体との混合流体が混合前室内を薄膜状の乱流
となつて流れる。したがつて、燃料と噴霧媒体と
が良好に混合されるので、燃料の流動特性にあま
り影響を受けることなく、燃料を良好に霧化する
ことができる。したがつて、CWMのような固体
粒子を含む燃料を霧化粒子状態で混合室に供給す
ることができる。そして、混合室の噴霧孔から噴
霧される霧化された燃料粒子を、噴霧孔の内壁か
ら受ける剪断力でさらに微粒化することができ
る。

特に、本発明のアトマイザにあつては混合前室
が断面環状であることから例えば同じサイズ、形
状の石炭粒子のような固体粒子を用いた場合に、
CWMの閉塞を防止できる環状流路の幅を管状の
流路の場合と比較して小さいものとすることが可
能となり、固形粒子の微粒子化が一層促進され
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明によるアトマイザの第１実施
例の断面図、第２図は、第１図の−線矢視
図、第３図は本発明によるアトマイザの第２実施
例の断面図、第４図は本発明によるアトマイザの
第３実施例の断面図、第５図は本発明によるアト
マイザの第４実施例の断面図、第６図、第７図お
よび第８図は本発明によるアトマイザの第５実施
例の説明図で、第６図はその断面図、第７図は第
６図の−線矢視図で、イは第５実施例、ロお
よびハはイの変更例、第８図は第６図の−線
矢視図で、イは第５実施例、ロはイの変更例、第
９図、第１０図および第１１図は本発明によるア
トマイザの第６実施例で、第９図は同実施例の断
面図、第１０図は第９図の−線矢視図、第１
１図は第９図のXI−XI線矢視図、第１２図および
第１３図は本発明によるアトマイザの第７実施例
の説明図で、第１２図はそのの断面図、第１３図
は第１２図の−線矢視図、第１４図およ
び第１５図は本発明によるアトマイザの第８実施
例の説明図で、第１４図はそのの断面図、第１５
図は第１４図の−線矢視図、第１６図は
本発明によるアトマイザの第９実施例の断面図、
である。５，１０５，２０５，３０５，４０５，５０
５，６０５，７０５，８０５……被混合用流体供
給路、７，１０７，２０７，３０７，４０７，５
０７₁，５０７₂，６０７，７０７₁，７０７₂……
混合用流体流路、８０７……噴霧媒体供給路、１
０ｂ，１１０ｂ，２１０ｂ，３１０ｂ，４１０
ｂ，４１０b′，４０１b″，５１０ｂ，５１１ｂ，
６１０ｂ，７１０b₁，７１０b₂，８１１ｂ……混
合用流体供給孔、１２，１１２，２１２，３１
２，４１２，５１２，６１２，７１２，８１２…
…混合前室、１２ａ，１１２ａ，２１２ａ，３１
２ａ，４１２ａ，５１２ａ，６１２ａ，７１２
ａ，８１２ａ……小径内周壁、１２ｂ，１１２
ｂ，２１２ｂ，３１２ｂ，４１２ｂ，５１２ｂ，
６１２ｂ，７１２ｂ，８１２ｂ……大径内周壁、
１３，１１３，２１３，３１３，４１３，５１
３，６１３，７１３，８１３……スプレヤブレー
ト、１３ｄ，１１３ｄ，２１３ｄ，３１３ｄ，４
１３ｄ，５１３ｄ，６１３ｄ，７１３ｄ，８１３
ｄ……噴霧孔、１５，１１５，２１５，３１５，
４１５，５１５，６１５，７１５，８１５……混
合室、２１３ｔ，３１３ｔ……ターゲツト（衝突
壁）。

Claims

【特許請求の範囲】１固体粒子を含む燃料を供給する燃料供給路
と、前記燃料と混合される噴霧媒体を供給する噴
霧媒体供給路と、前記燃料供給路および噴霧媒体
供給路と連通している混合前室と、前記混合前室
と連通し燃料および噴霧媒体の混合流体を噴霧す
る噴霧孔を有する混合室を備えたアトマイザにお
いて、前記混合前室は大径内周壁および小径内周壁に
よつて形成される断面環状の形状を有しており、
かつ、前記燃料供給路および噴霧媒体供給路のう
ちのいずれか一方の供給路は、前記大径内周壁お
よび小径内周壁によつて形成される断面環状の混
合前室と連通し、他方の供給路は前記断面環状の
混合前室と交叉する方向に前記周壁に開口した孔
を介して連通していることを特徴とするアトマイ
ザ。２前記他方の供給路は、前記断面環状の混合前
室の大径内周壁又は小径内周壁の接線方向に開口
する複数の孔と連通していることを特徴とする、
特許請求の範囲第１項に記載のアトマイザ。３前記周壁に開口する孔は、前記周壁に形成さ
れたリング状の凹溝から形成されていることを特
徴とする特許請求の範囲第１項に記載のアトマイ
ザ。４前記周壁に開口する孔は、前記周壁に垂直な
方向を向いて配設されたことを特徴とする特許請
求の範囲第１項乃至第３項のいずれかに記載のア
トマイザ。５前記周壁に開口する孔は、他方の周壁の下流
端側の部分を向いて配設されたことを特徴とする
特許請求の範囲第１項乃至第４項のいずれかに記
載のアトマイザ。６前記混合前室は、断面円環状であることを特
徴とする特許請求の範囲第１項に記載のアトマイ
ザ。７前記混合前室は、その大径内周壁又は小径内
周壁の双方の半径が下流にいくに従つて順次拡大
する円環状の断面を有することを特徴とする特許
請求の範囲第６項に記載のアトマイザ。８前記混合前室を形成する前記大径内周壁およ
び小径内周壁の間に大径内周壁と小径内周壁との
間隔を所定値に保持する間隔保持部材が配設され
ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃
至第７項のいずれかに記載のアトマイザ。９前記混合前室に、前記混合前室から流入する
燃料および噴霧媒体の混合流体が衝突する部材を
配設したことを特徴とする特許請求の範囲第１項
乃至第８項のいずれかに記載のアトマイザ。１０前記混合室は混合室の空間の体積を直径で
割つた平均長さが前記直径の大きさの0.3〜0.7で
あり、前記噴霧孔は放射状に複数配設されている
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第９
項のいずれかに記載のアトマイザ。１１固体燃料を含む燃料を供給する燃料供給部
と、前記燃料と混合される噴霧媒体を供給する噴
霧媒体供給路と、前記燃料供給路および噴霧媒体
供給路と連通している混合前室と、前記混合前室
と連通し燃料および噴霧媒体の混合流体を噴霧す
る噴霧孔を有する混合室を備えたアトマイザにお
いて、前記混合前室は大径内周壁および小径内周壁に
よつて形成される断面環状の形状を有しており、
かつ、前記燃料供給路および噴霧媒体供給路のう
ちのいずれか一方の供給路は、前記大径内周壁お
よび小径内周壁によつて形成される断面環状の混
合前室と連通し、他方の供給路は前記断面環状の
混合前室と交叉する方向に前記周壁に開口した孔
を介して連通されており、さらに、別の噴霧媒体
供給路を設け、該別の噴霧媒体供給路を、前記混
合室から前記噴霧孔を介して噴霧された前記燃料
および噴霧媒体の混合流体に該別の噴霧媒体供給
路からの噴霧媒体が混合するように配設されてい
ることを特徴とするアトマイザ。