JPS5864415A - 液体燃料燃焼装置 - Google Patents

液体燃料燃焼装置

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JPS5864415A
JPS5864415A JP16520381A JP16520381A JPS5864415A JP S5864415 A JPS5864415 A JP S5864415A JP 16520381 A JP16520381 A JP 16520381A JP 16520381 A JP16520381 A JP 16520381A JP S5864415 A JPS5864415 A JP S5864415A
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Japan
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combustion
liquid fuel
chamber
swirling airflow
air
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JP16520381A
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JPS6144202B2 (ja
Inventor
Naoyoshi Maehara
前原 直芳
Harumi Aono
青野 治美
Tadashi Ono
正 大野
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D11/00Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
    • F23D11/005Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space with combinations of different spraying or vaporising means

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Pressure-Spray And Ultrasonic-Wave- Spray Burners (AREA)

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】 本発明は灯油等の液体燃料の液体燃料燃焼装置に関する
ものであって、さらに詳しくは、圧電素子等の電気的振
動子の超音波振動を利用し、液体燃料を微粒化して燃焼
させる液体燃料燃焼装置に一関するものである。
そして、その目的とするところは、燃焼装置全体の構造
が簡単でコンパクトであり、したがって低価格な液体燃
料燃焼装置を提供することである。
さらに他の目的は消費電力が少なく、しかも燃焼特性に
優れた液体燃料燃焼装置を提供することであり、排ガス
特性が良好で燃焼音が極iて小さい液体燃料燃焼装置を
実現せんとするものである。
さらにまた、他の目的は気化ヒータ等の強制気化手段を
用いることなく、低燃焼量を実現できる液体燃料燃焼装
置を提供することであって、特に家庭用暖房機等に多く
用いられる1000〜s o o o KCa[/h 
 の低燃焼量さえも実現できる液体燃料燃焼装置を提供
することを目的とするものである。
従来、超音波式の液体燃料燃焼装置にはホーン状超音波
振動子に圧電素子を接着またはボルト締めにて取り付け
、振動振幅を増幅し、振幅増幅面に灯油を供給して霧化
させ、霧化粒子をそのまま拡散燃焼させる型のものが提
案されている。
第1図は従来の液体燃料燃焼装置の構成断面図である。
図において、温風機ケース1の上面には操作部2が設け
られ、制御部3に運転指令を送る。灯油は給油バイブ4
により液面を一定に制御するレベラ5にタンク(図示せ
ず)から供給されている。
運転指令が制御部3に送られると、制御部3は送風ファ
ン6を駆動するモータ7を起動しブリパージを行う。し
たがって燃焼空気は給気管8より旋回器9に送られ、霧
化室1oを経て燃焼室11に吐出されて排気管12より
排気される。ブリパージが莞了すると制御部3は点火手
段13と制御部3内の超音波発振回路(図示せず)とを
起動すると同時に電磁弁14を開き、ポンプ16を起動
する。灯油は前記ポンプ15により前記レベラ5から送
油パイプ16,17.18を経て超音波振動子19に送
られ、その先端の振動振幅が最大に増幅された面から霧
化される。したがって点火手段13により点火・着火さ
れて、ガンタイプバーナのような黄火拡散燃焼炎2oを
燃焼室11内に形成する。
なお、21は着火検知用Cds、22は対流ファンであ
り室内空気を吸込口23より吸い込A7で図のように対
流させ温風を吐出口24から吐出するものである。
前記超音波振動子19は第2図のようにジュラルミン等
で形成したホーン部25に圧電素子る6を固定したもの
で、内部に給油路27が設けられている。したがって、
灯油はポンプ15により給油路26を通ってホーン先端
の振幅最大面28に供給され、ここから霧化されるもの
である。また、29は固定部であり、ホーン振動子の振
動の節になるように設けられている。
しかしながら、この従来のものは以下に述べる欠点があ
った。すなわち、霧化粒子を直接に黄火拡散燃焼させる
方式のため、燃焼室11は簡単な構造であるが、第2図
に示した前記ホーン振動子が必要であり、その安定な超
音波振動を持続させるためには精度の高い加工を必要と
し、極めて高価である上に、固定部29の固定方法が難
しく、安定動作保証が面倒であった。さらに、灯油を供
給するために、ポンプ16が必要であり、また、燃焼停
止時のポンプ16の灯油遮断の時間遅れによる燃焼特性
悪化を防止するために遮断弁14を要するなど、高価な
部品を要し、全体として極めて高価格化せざるを得なか
った。
超音波振動子19の消費電力は安定振動持続のため、2
0CC/分程度の霧化量を得るのに5〜10Watts
程度を要し、したがって超音波振動子19内なものにな
っていた。
また、その霧化性能は粒径も比較的太きく、しかも均一
性に欠けるものであった。したがって、このような霧化
粒子を直接燃焼部に送って黄火燃焼させるものであるた
め、その燃焼性能は満足できるものではなく、排ガス中
のCO濃度あるいけNOx  濃度等の排ガス特性が良
好でなく、また、燃焼音も大きい等の欠点があった。
さらに低燃焼量(例えば3000〜5000KCaR/
h )を実現しようとすると超音波振動子19内の給油
路27内にキャビテーションによる気泡が発生・結合し
、その結果、霧化が中断して失火するという欠点があり
低燃焼量の実現が困難であった。
本発明は、このような従来の液体燃料燃焼装置の欠点を
一掃し、加圧室に臨んで設けたノズルから、電気的振動
子により加振した液体燃料を噴射して微粒化し、燃焼室
内に設けた気化混合部にて燃焼熱によりガス化し、燃焼
部で青火拡散燃焼させるという構成により、構造が極め
て簡単でコンパクトであり、したがって、低価格である
とともに、低消費電力であるにもかかわらず排ガス特性
や燃焼音等の燃焼特性に優れ、しかも例えば、1ooo
 〜5ooo KCaR/h程度の低燃焼量の燃焼機器
を実現することが可能な液体燃料燃焼装置を提供せんと
するものである。
以下本発明の一実施例について図面とともに説明する。
第3図は本発明の一実施例を示す液体燃料燃焼装置を適
用した温風暖房機の断面図であって第1図と同符号は相
当物であり説明を省略する。
灯油はレベラ6から送油パイプ30を通って、霧化部3
1に送られ、霧化室10に霧化粒子32となって噴出霧
化される。前記霧化室1oは後述するように霧化粒子3
2の搬送路を兼用している。
一方、燃焼空気は給気管8よりオリフィス33を通って
、負圧発生部34に負圧を発生させながら、送風ファン
6によって吸い込まれ、送風路35を通って、中空状の
円柱に形成された燃焼空気噴出部36の内側に送られる
。燃焼空気の一部は送風路37より旋回器38にて旋回
されながら、霧化室1oに供給され、霧化器31から吐
出された霧化粒子32を、効果的に搬送するよう構成さ
れている。
前記燃焼空気噴出部36は下方に旋回気流を噴出する旋
回気流孔39を有する突起部40が設けられ、上方に2
次空気を非旋回気流として噴出する非旋回気流孔41と
、3次空気孔42が設けられている。また、前記旋回気
流孔39が設けられた燃焼空気噴出部36の外周には気
化壁43が設けられ、気化混合部44を構成している。
したがって、腓化粒子32は霧化室1oから気化混合部
44に送られて旋回気流によシ旋回されるので、燃焼熱
を有効に与えられ気化ガスになるのである。
気化壁43は燃焼熱を有効に旋回されている霧化粒子を
含む気流に対しフィー°ドパツクする作用を果すもので
ある。
次に気化ガスは非旋回気流孔41の外周に設けられた燃
焼部46に送られ、非旋回気流孔44より噴出される2
次空気によって燃焼し、ブルーの火炎20金形成する。
第4図は霧化室4o、気化混合部44等の水平断面図で
ある。46は燃焼室11の外壁である。
図のように、霧化粒子32はその噴出方向、すなわち、
霧化室10から気化混合室44への霧化粒子の吐出方向
が円筒状の燃焼空気噴出部36の外周円の接線方向に略
平行になっている。この構成により、気化混合部44内
の旋回気流との混合がスムーズに行うことができ、かつ
、着火時などに発生しゃすいススなどが旋回気流孔39
に付着して、燃焼性能を劣化させることが防止できる。
さらに、燃焼熱による霧化器31への輻射熱なども軽減
することができる。
次に霧化器31について説明する。
第6図は霧化器31の構造を示す断面図であっt第3図
と同符号は相当物である。
第6図において、霧化器31は霧化室10の壁面47に
ビス48.49にて固定されてしる。
60は圧電素子であり、直径が10〜20M、厚さが0
.5〜1u程度の円形であり、中央に開口51を有して
いる。62はノズル板であり、厚さが30μm〜100
μm程度の薄板で中央に孔径が30μm〜1ooμm程
度のノズル63を有しており、電気的振動子の一例とし
て圧電素子6゜が接着されるとともにボディー64に接
着されている。56は加圧室であり、灯油が充填される
ものである。
灯油ハレヘラ5により運転停止時には、その液面が人位
置に制御されており、ノズル63がら漏れ出ることがな
い。
運転時に、前記送風ファン6が駆動されると、前記オリ
フィス33によシ前記負圧発生部34に負圧が発生され
るから、前記負圧発生部34に接続されたパイプ66に
より、前記液面人はBまたはB′の位置まで吸い上げら
れ、図のように前記加圧室56が灯油で充填される。
前記液面B、B′は送風77ン6による送風量変化によ
って生じる前記負圧力の変動範囲を示していて、例えば
、霧化量、すなわち燃焼量をiイヒする場合に必要な燃
焼空気量調整などによって生じる送風量変化により前記
負圧力変動が起きても、前記加圧室56に灯油が充満さ
れた状態を維持できるよう構成されている。
前記ボディー64はビス57.58により保護カバー6
9に固定されている。前記保護カバーは圧電素子60の
輻射熱などに対する保護や、組立時の損傷からの保護を
実現するものである。
前記圧電素子60はリード線60,61により、その両
面の電極から、第6図のような交流電圧を制御部3内に
設けられた振動子駆動部から供給され、その電圧の極性
に応じて、径方向に振動する。
前記圧電素子50はノズル板52に接着されているから
、その径方向振動によシ前記加圧室65内の灯油を加振
する。したがって、図のように、霧化粒子32が、ノズ
ル63から噴出霧化される。
前記圧電素子6oは20 KHz 〜50 K&程度の
周波数の交流電圧を供給され、その周波数で振動する。
したがって、ノズル53から吐出されるんだものであり
、前述したような燃焼熱によるガス化を、極めて良好に
実現することができる。
また、従来の超音波霧化装置と違って、図のように飛散
能力が高く、霧化室10の壁面に付着するなどの不都合
が少ない状態で、スムーズに気化混合部44に霧化粒子
32を吐出することができ、特に着火時などの過渡時に
おける燃焼特性を良好にすることができる。
また、第6図のような圧電素子6oへの駆動電圧を停止
すると同時に霧化も停止するので、従来のポンプのよう
に吐出停止の遅延を生じることがなく、したがって、遮
断弁などを全く必要とせず、良好な消火時の燃焼性能を
実現できる。
また、圧電素子60の動作により霧化された量に相当す
る灯油は送油パイプ30から自給されるため、燃料供給
ポンプを全く必要としないものであり、大幅な低価格化
を実現できる。
このような動作時における圧電素子6oの消費電力は1
0000 Kcal / h (灯油20 cc/m1
n)の霧化時において0.I  Watts以下であり
、従来に比べて極めて小さい消費電力である。
燃焼量の調節は第6図す、cのように、圧電素子5oへ
の電圧供給を300 Hz 〜500 Hz程度のデユ
ーティ−周波数でデユーティ−制御することにより、極
めて簡単に、しかも確実に実現することが可能であり、
送風77ン6による燃焼空気供給量を連動制御すれば、
燃焼性能を劣化することなく、10ooKCaQ/h〜
10000KOaQ/b 程度の燃焼量調節を、容易に
行い得るものであり、制御性にすぐれた省エネルギー性
の高い燃焼機器を実現することができる。
第7図a ”y eは、以上に述べた温風機の燃焼時に
おける運転シーケンスを示すものであり、aは燃焼指令
信号、bはフレームロッド21による火炎検知信号、O
% eはそれぞれ、送風ファン6を駆動するモータ7、
点火手段13、振動子駆動部の動作を示すものである。
モータ7に対する振動子駆動部の遅延時間Tはプリパー
ジ時間と、前述した加圧室66への灯油の確実な充填を
保証するための時間である。
なお、振動子駆動部は詳細に説明していないが、例エバ
、マルチバイブレータ、CR発振器、オペアンプ発振器
等による発振波形を電力増幅器により増幅したり、トラ
ンジスタを用いた発振回路を利用して容易に実現でき、
前述のデユーティ−制御も、前記発振器をマルチバイブ
レーク等でオンオフすることによって容易に実現できる
。そして可変抵抗器等により、前記マルチバイブレーク
のデユーティ−(オンオフ比)を制御すれば、デユーテ
ィ−比の調節も簡単にでき、前記可変抵抗器と、例えば
、燃焼空気供給量調節用ダンパを設けて連動制御すれば
、前述した燃焼量の連続調節も簡単に実現できるもので
ある。
以上に述べたように本発明によれば、加圧室にノズルを
臨ませ、電気的振動子により加圧室内の液体燃料を加振
するよう構成した霧化器を設け、前記霧化粒子を燃焼熱
によりガス化する気化混合部および前記気化混合部から
送られる気化ガスを燃焼させる燃焼部とを有する燃焼室
を設けたから、ポンプ、燃料遮断弁、ガス化のための気
化ヒータ等を全く必要とせず、しかも霧化器も極めて簡
単な構成であるので、従来に比べ、その燃焼機構が極め
て簡単でコンパクトであり、しかも低価格であるととも
に、青火燃焼を実現できるため、排ガス特性、燃焼音な
どの燃焼特性に優れ、かつ、極めて消費電力の少ない液
体燃料燃焼装置を実現することが可能である。さらに、
その燃焼量も1000 K Can/ h程度の低燃焼
量を、気化用ヒータを用いたいわゆるガス化予混合燃焼
方式でないにもかかわらず、容易に実現することができ
、しかも、その燃焼量の調節も容易であり、省エネルギ
ー性、省資源性の優れた液体燃料燃焼装置を実現するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の液体燃料燃焼装置を適用した温風機の断
面図、第2図は同装置の超音波振動子の断面図、第3図
は本発明の一実施例の液体燃料燃焼装置を適用した温風
機の断面図、第4図は同装置の一部水平断面図、第5図
は同装置の霧化器のる。 11・・・・・・燃焼室、31・・・・・・霧化器、3
2・・・・・・霧化粒子、44・・・・・・気化混合部
、46・・・・・・燃焼部、6o・・・・・・電気的振
動%(圧電素子)、53・・・・・・ノズル、66・・
・・・・加圧室。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 第3図

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)液体燃料を充填する加圧室、前記加圧室に臨んで
    設けたノズルおよび前記加圧室の液体燃料を加振する電
    気的振動子を有する霧化器と、前記霧化器により噴出さ
    れた霧化粒子を燃焼熱によりガス化し1次空気と混合さ
    せる気化混合部および2次空気が供給され、前記気化混
    合部から送られる気化ガスを燃焼させる燃焼部を有する
    燃焼室とを備えた液体燃料燃焼装置。
  2. (2)燃焼室に、旋回気流を噴出する旋回気流孔と非旋
    回気流を噴出する非旋回気流孔とを設け、前記旋回気流
    を前記気化混合部に供給し、前記非旋回気流を前記燃焼
    部に供給するお今構成とした特許請求の範囲第1項記載
    の液体燃料燃焼装置。
  3. (3)燃焼空気噴出部を中空状円筒で構成し、前記円筒
    内部から前記旋回気流および前記非旋回気流を噴出する
    よう構成した      −−特許請求の範囲第2項記
    載の液体燃料燃焼装置。
  4. (4)  篩徊円筒の旋回気流噴出孔配置部の外周に気
    化壁を設けた        特許請求の範囲第3項記
    載の液体燃料燃焼装置。
  5. (5)峠霧化器からの霧化粒子噴出方向が、前記円筒の
    接線に略平行になるよう構成したす合寺峙令寺→4特許
    請求の範囲第3項記載の液体燃料燃焼装置。
JP16520381A 1981-10-15 1981-10-15 液体燃料燃焼装置 Granted JPS5864415A (ja)

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JPS5864415A true JPS5864415A (ja) 1983-04-16
JPS6144202B2 JPS6144202B2 (ja) 1986-10-01

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59201962A (ja) * 1983-04-28 1984-11-15 Matsushita Electric Ind Co Ltd 霧化装置
KR100809062B1 (ko) 2006-12-29 2008-03-07 주식회사 지파이어 동·식물성 오일을 원료로 하는 연료 제조장치

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59201962A (ja) * 1983-04-28 1984-11-15 Matsushita Electric Ind Co Ltd 霧化装置
KR100809062B1 (ko) 2006-12-29 2008-03-07 주식회사 지파이어 동·식물성 오일을 원료로 하는 연료 제조장치

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