JPS5816085B2 - 超音波燃焼装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は超音波振動子の振動エネルギーによって、容器
内の液体燃料を微粒化し、この微粒子を空気と混合し燃
焼する超音波燃焼装置に関するもので、微粒子と空気と
の混合体の点火をスムーズに行い、未燃微粒子が室内ま
たは燃焼部に連設する熱交換器や排気筒内に放出される
ことを防止し、かつ、点火ヒータなどによる瞬間的な点
火が確実にできるようにして、燃焼装置の立上りを早（
することを目的とする。

この種燃焼装置においては、始動時容器内には振動子の
駆動とほぼ同時に燃料の微粒子が発生するが、この微粒
子と空気との混合系が燃焼部から噴出しはじめる時は空
気量に対して微粒子量の割合が定常状態に比べ小さくな
る。

この燃料微粒子の濃度の低い混合体が高温に赤熱する点
火ヒータに触れても点火が困難で一定時間未燃微粒子が
放出されることになる。

可燃混合比範囲において燃料微粒子の濃度が高い方が点
火ヒータなどによる点火が確実で未燃微粒子の放出もな
い。

しかし従来の一般的な方法においては点火時には、すで
に未燃微粒子または生ガスが燃焼部外に放出されるもの
であったため、この微粒子等が室内に放散しやす（燃料
の臭気が生じるとともに人体の健康上から好ましくない
。

さらに未燃微粒子が熱交換器内に滞溜した場合爆発など
の恐れもある。

本発明は上記した従来の欠点を解消したもので、以下そ
の実施例を図面を参照して説明する。

第１〜第５図において、１は容器で、この下部に基板２
が固定されている。

３はチタン酸デルコン酸鉛からなる電歪形超音波振動子
で、ゴムなどの弾性体４によって支持されている。

また弾性体４は押え板５によって基板２に固定されてい
る。

また弾性体４、押え板５等は液体のもれがないようにな
っている。

６は振動子３を厚み方向に共振させるための超音波発振
器である。

容器１の中には水などの振動伝播促進液７と白灯油など
の液体燃料８が入っている。

９は超音波振動エネルギーによってできた燃料の噴水状
の液柱である。

１０は送風筒で、複数個の上向きの孔１１、複数個の斜
め下方に向いた孔１２が設けられている。

また、送風筒１０には第４図に示すように上向きのスリ
ット１３、斜め下方に向いたスリット１４を設けてもよ
い。

１５は電動送風機で、送風筒１０に空気を供給する。

送風通路には空気量を開脚するためのダンパー１６、空
気を予熱するための電気ヒータ１７が設げられている。

１８は案内筒で、断熱材１９を介して容器１に固定され
ている。

２０は絞り板で、１対の彎曲板に対向して設け、細長状
に小間隙通路２２が形成されている。

２１は絞り板に少なくも１個以上設けられたドレン孔で
ある。

案内筒１８の上方の燃焼部には下金網２３、上金網２４
が近接して設けられ、これらはガラス繊維などからなる
耐熱性シール体２５を介して支持板２６によって案内筒
１８上部に固定されている。

２７は下金網２３、上金網２４よりもメツシュが疎な赤
熱用金網で、支持板２６上に着脱自在に載置されている
か、または溶接などによって固定されている。

また、容器１に液体燃料を供給するため、カセットタン
ク２９が設げられ、このカセットタンク２９の弁３０か
ら送油管２８を介して燃料が容器１内に供給されるよう
にしである。

容器１内の燃料が減少し液面が一定レベルより下がれば
弁３０部分でカセットタンク２９内の燃料と空気が入れ
換わり燃料が供給される。

これによって容器１内の液面を常に微粒化に最適なレベ
ルに保つことができる。

３１は液面表示筒で、透明体で形成されている。

これによって水などの振動伝播促進液７と液体燃料８の
液面レベルが外部から確認できる。

また表示筒３１の上部開口部から振動伝播促進液７の供
給もできる。

３２はニクロム線、カンタル線等をコイル状に巻回して
形成した点火用ヒータで、赤熱用金網２１と上金網２４
との間に設置され、通電することにより赤熱状態となっ
て、案内筒１８を介して到達した空気と燃料の微粒子と
の混合体に着火できる。

なお、点火用ヒータ３２には振動子３の駆動開始と同時
に通電されるように電気回路が構成され、さらに電動送
風機１５には振動子３の駆動開始から一定時間、例えば
５〜１０秒後に通電されるように、振動子３に遅延タイ
マー等の遅延機構を介・して電気的に接続されている。

次に動作を説明する。

まず、振動子３に発振器６より高周波電力を加えると、
振動子３は厚み方向に１．７ＭＨｚ程度の周波数で共振
し、容器１中の振動伝播促進液７、液体燃料８に振動が
伝達され、このエネルギーによって液体燃料８の液面上
に噴水状の液柱９が形成され、ここから大きさ数ミクロ
ン程度の燃料微粒子が発生する。

この霧化された燃料微粒子は煙霧状となって容器１内に
充満する。

なお振動子３の駆動開始と同時に点火用ヒータ３２にも
通電され、ヒータ３２は点火可能な状態に赤熱する。

一方、電動送風機１５が遅延機構により、微粒）子発生
から５〜１０秒後駆動し燃焼用空気を送風筒１０の孔か
ら容器１内に噴出させる。

これによって容器１内の燃料微粒子と空気が混合すると
同時にこの混合体は送風の供給圧により上方に押し出さ
れ小間隙通路２２、案内筒１８を経て、下金網２３、上
金網２４面に達する。

ここで、上金網２４の上面で点火用ヒータ３２にて点火
させると、プロパンガス、都市ガスなどと同様に面状の
青色の火炎が形成され燃焼する。

この燃焼熱によって金網２γが高温度に上昇し赤熱する
。

送風筒１０に設げられた斜め下向きの孔１２またはスリ
ット１４から噴出する空気は容器１の燃料面上に滞溜す
る微粒子を効果的に押し出すとともに混合を促進するこ
とができる。

また送風筒１０の上向きの孔１１またはスリット１３は
絞り板２０によって形成される小間隙通路２２に対向し
ており、この孔１１またはスリット１３から噴出する空
気流によって容器１内の燃料微粒子および斜下向き空気
との混合体を上部に誘引するとともに燃料微粒子と空気
との均一な混合を一層促進する。

さらに混合体に上向きの速度を与えることができる。

また、送風筒１０には噴水状に形成される液柱９の上部
が当るようにしである。

これによって液−柱９から発生する比較的過大の燃料液
滴が小間隙通路２２を上昇して下金網２３、上金網２４
に達することを防止する働きもしている。

また、送風筒１０は円筒状であるから流れに対する抵抗
が少ない。

また、絞り板２０は上部の燃焼部からの輻射熱が案内筒
１８内を通って容器１内に達し液体燃料８を著しく加熱
することを防止する働きをしており、これによって容器
１内へ引火するなどの恐れがない。

絞り板２０に設げられたドレン孔２１は案内筒１８の内
壁に付着し落下した燃料を容器１内にもどすためのもの
である。

燃料微粒子と空気の混合体は下金網２３を通過する際、
全面にわたって整流され、さらに上金網２４の上面で均
一に燃焼する。

燃焼中は赤熱用金網２７が最も高温となり、下金網２３
が最も低温となる。

したがって混合体の上流側、すなわち、燃焼装置内への
熱の放散が少なく、過熱などの恐れがないから安全であ
るとともに燃焼熱を有効に利用できる。

また、下金網２３は上昇して（る混合体を燃焼する上金
網２４の上面の直前において予熱する作用をしていると
ともに、万一上金網２４から火炎が逆火した時、下金網
２３の上面で燃焼するようになり、案内筒１８内、容器
１内へ逆火が進行するのを防止することができる。

また、容器１内には水などの振動伝播促進液７を入れ振
動子３の超音波振動を霧化すべき液体燃料８に効果的に
伝播させるようにしている。

これによって容器１内に液体燃料のみを入れた場合に比
べ太幅に霧化量を増加させることができる。

これは液体の比重、粘度などの相違による影響である。

なお、下に位置する水などの振動伝播促進液７は殆んど
霧化されず、上部の液体燃料８のみが微粒化され燃焼に
供されて℃・匂 また、超音波振動子３の振動エネルギーによって得られ
た微粒子は空気中に浮遊する位に小さいがこれ自体には
大きな噴出速度などの運動エネルギーがない。

このため送風筒１０の孔１２がら空気を送らなければ微
粒子はその自重によって上昇しないで絞り板２０より下
の容器１内に滞溜している状態となる。

すなわち、振動子３が駆動され、液体燃料の微粒子が発
生しても空気を供給しなげれば、この微粒子は上金網２
４の燃焼部には達しないように容器１、絞り板２０など
の位置関係および寸法が構成されている。

また容器１内においては微粒子の濃度が高くなってい（
が一定のところで飽和する。

これは微粒子が互いに結合して大径となり液体燃料８の
中に落下すること、容器１の内壁に微粒子が付着し流れ
落ちることによるものである。

上述のように、まず振動子３を駆動して液体燃料の微粒
子を発生させるとともにこの微粒子を容器１内に滞溜さ
せて微粒子の濃度を高くする。

振動子３の駆動開始から５〜１０秒間後に空気を供給し
、この供給圧にて微粒子と空気との混合体を燃焼部へ送
出し点火させるものである。

このようにすることによって最初から微粒子濃度の高い
混合体を燃焼部へ送出できるから、点火用ヒータ３２に
よって瞬間的に点火され、未燃微粒子を放出することな
く燃焼を開始することができる。

点火後約５秒以内に容器１内は定常の状態となり燃焼を
継続する。

点火ヒータ３２は振動子３の駆動と同時に通電し予め赤
熱させてお匂点火後は通電を断つ。

また、点火手段としては点火用ヒータ以外に放電点火電
極が考えられる。

また、上述したような燃焼装置は暖房機器は勿論、給湯
機器、調理機器への応用化は極めて容易である。

以上のように本発明の超音波燃焼装置は点火が確実で燃
料の未燃微粒子が燃焼部外へ放出されることがなく、安
全であるとともに燃焼の立上りがスムーズである等の効
果を奏する。

また本発明では燃料の微粒子と空気の混合体を燃焼部に
運転一定時間遅延後に供給するために電動送風機を超音
波振動子より一定時間遅延させて駆動するので、例えば
ダンパーによって上記一定時間遅延後の混合体供給を行
うもののようにダンパ一部の気密が確保されないと一部
の混合体が漏れ、着火されないまま流出してしまうこと
はなく、確実に初期から着火でき、臭気等の問題のおき
ないものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例における超音波燃焼装置の縦断
面図、第２図は同装置の要部欠截−側面図、第３図およ
び第４図は同装置の送風筒を示す外観斜視図、第５図は
同装置の燃料供給機構を含む全体構成を示す要部欠截側
面図である。 １・・・・・・容器、計・・・・・超音波振動子、８・
・・・・・液体燃料、１０・・・・・・送風筒、１５・
・・・・・電動送風機、１６・・・・・・ダンパー。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 容器内の液体燃料を振動エネルギーにより微粒化す
   る超音波振動子と、前記容器内の燃料の微粒子に混合さ
   せる燃焼用空気を供給する送風機構と、前記空気と微粒
   子との混合体が前記燃焼用空気の供給圧によって導かれ
   る燃焼部とを備え、前記、送風機構の電動送風機が超音
   波振動子振動から一定時間経過後動作するように、電動
   送風機と超音波振動子を遅延装置を介して電気的に接続
   した超音波燃焼装置。