JPH06254444A - 液体微粒化装置および液体燃料燃焼装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 均一な微小粒子の噴霧を得る液体微粒化装置
を用いて燃焼の立ち上がりの瞬間性、低騒音化、小型
化、消費電力の低下を図る液体燃料燃焼装置を得る。 【構成】 液体が供給される液室２７と、この液室２７
から旋回溝２９を通して液体が供給される旋回室３０
と、この旋回室３０で旋回力を与えられた液体が噴出す
る噴孔３１と、少なくとも旋回室３０下流の液体の通路
壁面に液体との濡れ特性の悪い被膜３３とからなり液体
と壁面間の摩擦を低減し、旋回力の低下を防止し均一な
微小粒子の噴霧を得る液体微粒化装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、噴霧、塗装、加湿等に
用いられる液体微粒化装置と、その液体微粒化装置を用
い、給湯、暖房機器等の熱源に利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】液体の微粒化は色々な分野で用いられて
おり、微粒化方式も多岐にわたっている。人々の生活が
多様化、高度化する中で微粒化に対してもさらに細かな
粒子が要求される場面が増えてきた。微粒化手段として
は、液体を加圧し、旋回液膜を形成して噴霧する圧力噴
霧方式は一般に広く使われている。圧力噴霧方式の液体
微粒化装置は、図３に示すように、加圧状態で供給され
た液体が旋回溝１から旋回室２に到り、この旋回室２で
旋回力を与えられ、旋回状態で噴孔３から噴出されるも
のである。この圧力噴霧方式は、燃焼装置の燃料供給装
置として、家庭用の給湯、暖房等に用いられる石油燃焼
器にも広く用いられている。

【０００３】近年、石油燃焼機器においては、着火の瞬
間性や燃焼量調節幅の拡大、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。

【０００４】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。例えば、前者の噴
霧燃焼装置は、図４に示すように、燃料タンク４から供
給された液体燃料は、電磁ポンプ５で加圧され供給管６
を通って圧力噴霧ノズル７から噴出して霧化され、燃焼
室８へ噴霧される。一方、燃焼用空気は、送風ファン９
により送風路１０を通り燃焼室８へ供給される。このと
き、圧力噴霧ノズル７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、後者の気化燃焼装置は、図５に示す
ように、燃料タンク１１から供給された液体燃料は、送
油ポンプ１２によって送油管１３からノズル１４に供給
され、電気ヒータ１５が埋め込まれた気化筒１６で形成
された高温状態の気化室１７へ液滴状態で送出され、加
熱されて気化する。一方、燃焼用空気は、送風ファン１
８により送風路１９を通り、ノズル１４の外周に設けた
スロート部２０から気化室１７へ供給される。このとき
気化した燃料と混合し、燃焼室２１内に設けられた炎口
２２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、上記従来の圧
力噴霧方式の微粒化装置（図３）は、簡単な構造で噴霧
が得られるが、粒子径は比較的大きく、また粒径分布も
広く、微粒化の要求に十分応えるものではなかった。

【０００７】また、従来の噴霧方式の燃焼装置（図４）
は、圧力噴霧ノズル７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
が困難であった。また、火炎伝幡時に大きな燃焼騒音が
発生するため、低騒音化を図ることが難しかった。

【０００８】また、気化方式の燃焼装置（図５）は、液
体燃料を一旦気化させるために、構造が複雑になり、ま
た気化のための加熱源と電力の消費が必要であった。さ
らに、気化筒１６及び気化室１７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、燃焼立上りの
瞬間性の悪いものであった。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、省電力化という課題があった。

【０００９】本発明は上記課題を解決するもので、液体
微粒化装置の微粒化特性を改良し、粒子径の非常に小さ
な噴霧を得るとともに、この液体微粒化装置を用いるこ
とによって、燃焼立ち上がりの瞬間性があり、低騒音か
つ小型で、消費電力の少ない液体燃料燃焼装置を提供す
るものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、液体が加圧状態で供給される液室と、この液室から
旋回溝を通して旋回を与えられながら液体が供給される
旋回室と、この旋回室で旋回力を与えられた液体が噴出
する噴出孔と、少なくとも旋回室下流の液体通路壁面に
形成された液体との濡れ特性の悪い皮膜をとから液体微
粒化装置を構成している。

【００１１】また、液体燃料がが加圧状態で供給される
液室と、この液室から旋回溝を通して旋回を与えられな
がら液体燃料が供給される旋回室と、この旋回室で旋回
力を与えられた液体燃料が噴出する噴出孔と、少なくと
も旋回室下流の液体燃料の通路壁面に形成された液体燃
料と濡れ特性の悪い皮膜を有する微粒化装置と、この微
粒化装置に液体燃料を供給する燃料供給手段と、一次空
気を供給する一次空気供給部と、前記液体燃料微粒化装
置から噴出した燃料粒子と一次空気空気を混合する混合
室と、この混合室下流にあり炎口を有するバーナと、こ
のバーナに二次空気を供給する二次空気供給部とから液
体燃料燃焼装置を構成している。

【００１２】

【作用】本発明は上記した構成によって、旋回室より下
流側での液体と壁面間の摩擦を低減し、旋回力の低下を
防止するので粒度分布の均一な微粒子を得ることができ
る。また、微粒化した燃料粒子を空気と混合した状態で
可燃混合気として燃焼部に搬送するため、瞬間着火燃焼
が可能であるとともに、短炎化による装置の小型化また
微小粒子を燃焼させるので、燃焼騒音を低減する。さら
に、気化器が不用となる。

【００１３】

【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。

【００１４】図１は請求項１に関する液体微粒化装置の
一実施例を示したものである。液体は液供給手段（図示
せず）から加圧状態でノズルホルダー２３に設けられた
液供給口２４に供給され、フィルター２５で細かな塵埃
を除去した後、ノズルボディ２６内に設けられた液室２
７に供給され、さらに液孔２８を介して旋回溝２９に供
給される。旋回溝２９は旋回室３０に対して接線方向に
複数本設けてあり、この旋回溝２９から旋回室３０に供
給された液体は旋回しながら旋回室３０の中央に進み、
旋回速度を増しながら噴孔３１から噴出される。このと
き、液体は旋回しながら噴孔３１より噴出されるので、
旋回液膜３２を形成し、この液膜３２の分裂によって噴
霧角αで噴霧される。また、少なくとも旋回室３０より
下流側の壁面には液体との濡れ特性の悪い被膜３３が形
成されている。

【００１５】圧力噴霧方式の場合、微粒子を得るために
は、液体の供給圧を高くしたり、噴孔３１の径を小さく
する方法が採られる。一般に噴孔３１の径を小さくする
と粒子径は小さくなるが、それも限界がありあまり小さ
すぎると噴霧状態が悪化し、かえって粒子が粗大化する
場合もある。そこで、本実施例ではこのような欠点を解
消し、微粒子を得る手段として、旋回室３０下流の壁面
を液体と濡れ特性の悪い被膜３３で形成している。液体
微粒化装置の内部寸法を小さくすると、液体の流れは境
界面（壁面）の影響が大きくなる。すなわち壁面では液
と壁面間の摩擦により液体の流速が低下させられるので
旋回力が弱まってしまう。しかし本実施例によれば被膜
３３によって液体と壁面間の摩擦を低減し、旋回力の低
下を防止するので均一な微粒子を得ることができる。

【００１６】図２は請求項２の液体燃料燃焼装置の一実
施例を示したものである。霧化室３４の内方中央には微
粒化装置３５を配設しており、液体燃料は燃料タンク３
６から燃料供給手段である電磁ポンプ３７で加圧して汲
み上げられ、燃料供給管３８を経て微粒化装置３５に供
給される。霧化室３４の上部で微粒化装置３５下流側に
混合板３９を設けて混合室４０を形成しており、混合室
４０の下流側に燃焼部４１を設けている。送風機４２か
ら送られた空気の一部は一次空気供給部４３によって霧
化室３４に供給される。混合室４０内で空気と混合され
た燃料粒子は均圧板４４で均一に分散され、燃焼部４１
の炎口４５に供給され燃焼される。また送風機４２から
送られた空気の一部は二次空気供給部４６で燃焼部４１
に供給され、この二次空気は炎口４５で細分割された二
次空気孔（図示せず）に供給される。４７は燃料の戻り
管である。

【００１７】上記構成における作用について説明する。
電源（図示せず）を投入すると、電磁ポンプ３７が作動
し、液体燃料は燃料タンク３６から汲み上げられて加圧
状態となり、燃料供給管３７を通って微粒化装置３５に
供給される。微粒化装置３５は第１図の液体微粒化装置
と同一構成である。液体燃料は微粒化装置３５の液供給
口２４に供給され、フィルター２５で細かな塵埃を除去
した後、ノズルボディ２６内に設けられた液室２７に供
給され、さらに液孔２８を介して旋回溝２９に供給され
る。

【００１８】旋回溝２９は旋回室３０に対して接線方向
に複数本設けてあり、この旋回溝２９から旋回室３０に
供給された液体は旋回しながら旋回室３０の中央に進
み、旋回速度を増しながら噴孔３１から噴出される。こ
のとき、液体は旋回しながら噴孔３１より噴出される。
液体燃料の微粒子を得るためには、液体の供給圧を高く
したり、噴孔３１の径を小さくする方法が採られる。一
般に噴孔３１の径を小さくすると粒子径は小さくなる
が、それも限界があり、あまり小さすぎると噴霧状態が
悪化し、かえって粒子が粗大化する場合もある。そこ
で、本実施例ではこのような欠点を解消し、微粒子を得
る手段として、旋回室３０下流の壁面を液体燃料と濡れ
特性の悪い被膜３３で形成している。微粒化装置３５の
内部寸法を小さくすると、液体の流れは境界面（壁面）
の影響が大きくなる。すなわち壁面では液体燃料と壁面
間の摩擦により液体の流速が低下させられるので旋回力
が弱まってしまう。しかし本実施例によれば液体との濡
れ特性の悪い皮膜３３によって液体燃料と壁面間の摩擦
を低減し、旋回力の低下を防止するので、均一な微小粒
子となって微粒化手段２５から霧化される。この微粒化
手段２５の作用によって液体燃料は、粒径の均一な微小
粒子群となって霧化室２８に噴霧される。

【００１９】そして一次空気供給部４３から供給される
空気と混合しながら、混合室４０に導入され十分に混合
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４１へ送られ均圧板４４によって
燃焼部４１全体に均一に分散され、可燃混合気となって
炎口４５に供給されて予混合的燃焼する。このとき炎口
４５には二次空気供給部３４から燃焼用空気が供給され
るので短炎を形成する。

【００２０】上記のように、本実施例の液体微粒化装置
によれば、液体微粒化装置の旋回室３０下流の壁面に液
体と濡れ特性の悪い被膜３３を形成しているため、液体
と壁面間の摩擦を低減し、旋回力の低下を防止するの
で、均一な微小粒子の噴霧を得ることができる。また、
本実施例の液体燃料燃焼装置によれば、上記実施例の液
体微粒化装置によって得られた均一で微細な燃料粒子と
一次空気供給部４３から供給される空気とを混合しなが
ら炎口４５に供給するので予混合的燃焼をし、燃焼速度
を拡散燃焼よりも大きくすることができるとともに、二
次空気供給部３４から燃焼用空気が供給されるので、炎
口４５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。

【００２１】また、燃焼部４１に搬送された液体燃料の
微小粒子と空気は、可燃混合気となるので、瞬時に点火
燃焼ができる。また、従来の気化方式のように液体燃料
を一旦気化させる必要が無いので、消費電力を大幅に削
減することができる。さらに、従来の噴霧方式のよう
に、火炎伝幡時に生じる燃焼騒音を解消することができ
るので装置の低騒音化を図ることができる。

【００２２】

【発明の効果】上記実施例から明らかなように液体微粒
化装置は、中央部に液体が加圧状態で供給される液室
と、この液室から旋回溝を通して旋回を与えられながら
液体が供給される旋回室と、この旋回室で旋回力を与え
られた液体が噴出する噴出孔と、少なくとも旋回室下流
の液体通路壁面に形成された液体との濡れ特性の悪い皮
膜を有するので液体と壁面間の摩擦を低減し、旋回力の
低下を防止するので、均一な微小粒子の噴霧を得ること
ができる。

【００２３】また、液体燃料燃焼装置は、液体微粒化装
置を液体燃料の微粒化装置とし、この微粒化装置に液体
燃料を供給する燃料供給手段と、一次空気を供給する一
次空気供給部と、前記微粒化装置から噴出した燃料の粒
子と一次空気を混合する混合室と、この混合室下流にあ
り炎口を有するバーナと、このバーナに二次空気を供給
する二次空気供給部を備えたものである。したがって、
優れた燃焼特性を得るとともに、電気エネルギーの消費
を大幅に抑え、燃焼騒音を低減し、火炎の短炎化により
装置の小型化が可能となり、燃焼の立ち上がりの瞬間性
を大幅に向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の液体微粒化装置の要部断面
図

【図２】本発明の一実施例の液体燃料燃焼装置の要部断
面図

【図３】従来の液体微粒化装置の要部断面図

【図４】従来の液体燃料燃焼装置の要部断面図

【図５】従来の液体燃料燃焼装置の要部断面図

【符号の説明】

２７ 液室 ２９ 旋回溝 ３０ 旋回室 ３１ 噴孔 ３３ 被膜 ３５ 微粒化装置 ３７ 燃料供給手段 ４０ 混合室 ４１ 燃焼部 ４３ 一次空気供給部 ４６ 炎口 ４７ 二次空気供給部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 肆矢 規夫 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】液体が加圧状態で供給される液室と、この
   液室から旋回溝を通して旋回を与えられながら液体が供
   給される旋回室と、この旋回室で旋回力を与えられた液
   体が噴出する噴孔と、少なくとも旋回室下流の液体の通
   路壁面は液体との濡れ特性の悪い被膜を有する液体微粒
   化装置。
2. 【請求項２】液体燃料が加圧状態で供給される液室と、
   この液室から旋回溝を通して旋回を与えられながら液体
   燃料が供給される旋回室と、この旋回室で旋回力を与え
   られた液体燃料が噴出する噴孔と、少なくとも旋回室下
   流の液体燃料の通路壁面は液体燃料との濡れ特性の悪い
   被膜を有する微粒化装置と、前記微粒化装置に液体燃料
   を供給する燃料供給手段と、一次空気を供給する一次空
   気供給部と、前記微粒化装置から噴出した燃料の粒子と
   一次空気を混合する混合室と、この混合室下流にあり炎
   口を有するバーナと、このバーナに二次空気を供給する
   二次空気供給部とからなる液体燃料燃焼装置。