JPS5888524A - 液体燃料燃焼装置 - Google Patents

液体燃料燃焼装置

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JPS5888524A
JPS5888524A JP18758381A JP18758381A JPS5888524A JP S5888524 A JPS5888524 A JP S5888524A JP 18758381 A JP18758381 A JP 18758381A JP 18758381 A JP18758381 A JP 18758381A JP S5888524 A JPS5888524 A JP S5888524A
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liquid fuel
combustion
chamber
air
atomizing
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JP18758381A
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JPH0222291B2 (ja
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Naoyoshi Maehara
前原 直芳
Katsuhiko Yamamoto
克彦 山本
Toshiyuki Ishiguro
俊行 石黒
Masaru Ito
伊東 勝
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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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、灯油等の液体燃料燃焼装置に関し、さらに詳
しく言えば、圧電素子等の電気的振動子を応用して液体
燃料を微粒化し燃焼させる液体燃料燃焼装置に関するも
のである。
従来、仁の種の液体燃料燃焼装置は、超音波バーナと呼
ばれ、例えば第1図に示すような構成がとられている。
であシ、室内空気を吸込口1から対流ファン2によって
吸い込み、温風を吹出口3から吐出するものである。灯
油は、タンク4から、ポンプ6により吸い上げられて、
ジュラルミン等で構成されたホーン型の振動子6に送ら
れる。前記振動子6は、圧電素子7が後端に固着されて
おり、振動子6は、前記圧電素子7の振動振巾を増巾し
、その先端部8が最大振巾となっている。ホーン振動子
6は、内部に給油路9が設けられていて、灯油はポンプ
6によシ、この給油路9を通って先端部8に送られるよ
うになっている。
従って、ホーン先端部8より霧化粒子10が吐出され、
送風ファン11よシ送られる1次空気により搬送されて
アルミ等で構成された気化筒12に送られる。
気化筒12には、ヒータ13が埋め込まれていて、26
0℃程度に加熱されているので、前記霧化粒子10は気
化し、1次空気との混合ガスとなって、バーナヘッド1
4に設けられたスリット状の炎孔16よシ噴出し、空気
路16を通って送られる2次空気と共に燃焼し、火炎1
アを形成するものである。
しかしながら、上記従来の液体燃料燃焼装置には以下に
述べるような欠点があった。
すなわち、超音波振動によシ灯油を微粒化してから気化
筒12に送り気化するものであるので、気化面にタール
の生成が比較的発生しにくいという利点があったが、ホ
ーン型振動子6の機械的共振を利用するものであるため
、安定な振動を維持するには、そΩ加工精度が極めて厳
しく、シたがって高価になる上に、その固定方法も、安
定な霧化動作を保証するためには極めて面倒であった。
また、家庭用の暖房機として2000〜5000鷺4(
4Co/!ILin〜10CC/!ILin)の低量の
燃焼量を安定に得ようとすると、極めて高価外ポンプ6
を必要とした。なぜならば、安定な霧化動作を得るため
には、脈動の少ない灯油供給を行う事が必要であシ、し
たがって、ポンプ6は、低量の灯油を安定に、かつ、低
り脈動レベルで供給することが必また、−化された霧化
粒子1oの粒径は比較的大きく、かつ、そのバラツキ巾
が大きいため、気化筒のような熱容量の大きい気化手段
を必要とし、また、霧化粒子1oの中に過大粒径の液滴
が存在することは気化筒12内の気化面にタールが生成
される可能性を有し、燃焼特性を劣化させるという欠点
を有し、特に変質油や重質油に対しては、この傾向が著
しいものであった。
また前記ホーン型の振動子6を機械的に共振させるため
の圧電素子7の消費電力は、例えば20cc/mim程
度の灯油を霧化させるのに10ワット程度を必要とし、
駆動回路の損失を含めると15〜20ワツトもの電力を
要するものであった。従って、駆動回路も大型化し、高
価格化する上に、不要輻射による電波障害という不都合
があシ、この抑制のためにフィルタ回路等を必要とする
ものであシ、−一層高価格化していた。
さらに、灯油の霧化量は、ポンプ6の供給量で決定され
ることになシ、特に燃焼停止時の特性、つまシ、燃焼停
止のためにポンプ5の動作を停止しても、いわゆるポン
プの後だれ現象によシ、灯油供給を瞬間的に停止するこ
とが困難であったため、消火時に、未燃気化ガスが発生
し、00や、著しい臭気を発生した。これを防止するた
めには第1図の構成に加え、゛例えば、ポンプ6と振動
子60間の給油パイプ18の途中に、遮断用の電磁弁な
どを必要とし、一層高価格化せざるを得なかった。
本発明は、上記従来の欠点を一掃した液体燃料燃焼装置
を提供せんとするものである。
第1′1v目的は、構成が簡単でコンパクトであり、従
って、低価格な液体燃料燃焼装置を提供することである
第2の目的は、タールの発生を抑止することができ、燃
焼性能の低下を生じることがない液体燃料燃焼装置を提
供することであシ、特に、変質油や重質油等を燃焼させ
ても上述の如き問題を生じない液体燃料燃焼装置を実現
することを目的とす第3の目的は、微粒化特性に優れ、
良好な燃焼特性を示すにもかかわらすζ極めて低消費電
力であり、従って、省エネルギーとなるとともに、燃焼
量制御等の制御性に優れた液体燃料燃焼装置を提供する
ことである。
本発明は、上記目的を達成するために以下のような構成
よ構成るものである。
すなわち、液体燃料を充填するための加圧室を有する基
体と、前記加圧室に臨んで設けたノズルと、前記加圧室
に充填された液体燃料を加振し前記ノズルよシ噴霧する
ための電気的振動子とによυ構成される霧化部と、前記
霧化部よシ噴霧された液体燃料を、少なくとも燃焼開始
時に気化させるための加熱手段とによ多構成され、前記
電気的振動子によシ加圧室の液体燃料を加振することに
よシ液体燃料を自給しなから噴霧、し、噴霧された液体
燃料を加熱手段によシ気゛化して燃焼させるものである
以下、本発明の一実施例について図面と共に説第2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
機の構造を示す断面図である。
第2図において第1図と同符号は同機能を有するもので
ある。温風機ケース2oの上面には操作部21が設けら
れ、制御部22に対して運転指令等の信号を与える。前
記制御部22は、温風機の各機能部品を制御するもので
ある。
燃料である灯油は、カートリッジタンク23よシ液面が
略一定に維持される固定タンク24に送られ供給パイプ
26を経て霧化部26に送られるよう構成されている。
今運転開始指令が操作部21から制御部22に送られる
と、制御部22は、送風ファン27を起動する。従って
、燃焼空気は、吸気口28から吸い込まれ、オリフィス
29を通って第1空気路3oへと流れ、負圧発生部31
に負圧力を発生させる。前記第1空気路3oよシ第1空
気室32へと燃焼空気が送られ、さらに均圧用のオリフ
ィス33を通って、第2空気室34へと送られる。前記
第1空気室32.および第2空気室34は円筒状に形成
されておシ、第1空気室32は、円筒接線方向に1次空
気を噴出し、気化混合室36に旋回気流を発生させる噴
出口36を有し、第2空気室34は円筒の半径方向に2
次空気を噴出し、半径方向の層流を燃焼室37に形成す
る炎口38を数多く設けられている。
また燃焼室37と気化混合室35とは、均圧用オリフィ
ス39にて連通されている。
燃焼空気の一部は、第2空気路40を通電、加熱用ヒー
タ41にて熱風化され、旋回器42によ−り旋回熱風と
なシ、第2霧化室43から気化混合室36へと送られる
。前記ヒータ41は、送風ファン27と同時に通電され
ており、前記第2霧化室43.気化混合室44を加熱す
る。
一方送風フアン27の起動によシ、負圧発生部31には
負圧力(−△P+)が、そして、第1−化室44には、
正圧力(△P2’)が発生する。負圧発生部31は霧化
部26と排気パイプ45によシ、また、固定タンク′2
4は、パツキン46にてシールより連通されておシ、こ
のため、前記正圧力(△烏)。
負圧力(−△P1)によシ、灯油の液面■は上昇して液
面■となり、霧化部26内の空気を排気パイプ46から
排出して、霧化部26内に灯油が自動的に充填されるの
である。
一定の時間が経過し、第2霧化室43.および気化混合
室36.燃焼室37の温度が上昇して所定値になると、
制御部22は、内蔵の発振器を起動し、霧化部26を付
勢する。霧化部26は開口を有する第1霧化室44の壁
面48に取シつけられているから、第1霧化室44.第
2霧化室43に対して霧化粒子49を噴霧する。霧化粒
子49は旋回器42から吐出される熱風により直接気化
されて、気化混合室35に送られ、1次空気との混合気
体となって、芽リフイス39より燃焼室37に送られる
制御部22は、点火器6oを付勢して点火するので気化
された灯油と、1次空気との混合気体は、゛数多くの小
炎口38より噴出する2次空気のまわ焼状態はフレーム
ロッド62にて検知され、制御部22にその検知信号と
して送られる。
制御部22は、フレームロッド52の信号によシ点火器
6oを停止させ、一定時間経過して気化混合室36内の
温度が燃焼熱によシ霧化粒子49を気化するに十分な温
度まで上昇した事を、単なるタイマ手段のタイムアツプ
又は火炎状態信号から判定し、熱風発生用ヒータ41へ
の通電を停止する。
したがって、これ以後は、第2霧化室43での熱風によ
る霧化粒子49のガス化は行われず、燃焼室3アから送
られる燃焼熱による気化混合室36でのガス化のみが行
われるようになシ、ヒータ41の電力消費は全くなくな
るのである。
このようにして灯油は霧化部26により噴霧され、霧化
粒子49となって気化混合室36の空気中で気化し、燃
焼室37で、小火炎51を形成して燃焼するので、その
燃焼特性は極めて良好であって、排気筒63から排出さ
れる排気ガスのC0タールの発生等もほとんど生じるこ
とがない燃焼装置とすることができる。
以上に述べたように極めて簡単な構成で、良好な燃焼状
態を実現できる霧化部26についてさらに詳しく説明す
る。
第3図は、霧化部26の断面図であり、第2図と同符号
は、相自物である。
第3図において、基体6oの内部には加圧室61が設け
られ、ノズル板62が半田付されている。
ノズル板62は、厚さ60μmの、ステンレス板で、直
径12闘程度の円形薄板であシ、中央部に、直径50μ
m〜80μm程度のノズル63を複数個設けられている
前記ノズル板62には、中央に中空部64が設けられた
直径10朋、厚さ1n1程度の圧電素子66が半田付に
よシ接着されている。
前記基体6oは、ビス66.67により保護カバー68
に固定され、保護カバー68は、ビス69゜7oによシ
第1霧化室44の壁面48に固定され前述のように、送
風ファン27により発生された正圧力(△P2)、負圧
力(−△P+ )により、灯油液面■が、液面■まで上
昇されると、加圧室61の空気は排気されて灯油が充填
され、この第3図の状態となる。
制御部22は、内蔵発振器を起動して、リード線71.
72を介して、第4図(a)、 (b)、又は(C)の
はうな交流電圧を、霧化すべき霧化量に応じて圧電素子
66に印加する。
この交流電圧は、30〜40k)hの正弦波電圧であり
霧化量調節は、第4図(b)j (C)のようにデユー
ティ−制御、すなわち、オンオフ制御にて容易に行うこ
とができ、このデユーティ−制御の間隔は、1 m5〜
10m!i程度に選ばれる。したがって、見かけ上は、
霧化粒子49の吐出は連続的である。
今、圧電素子65に対し正の半サイクル電圧が印加され
ると、圧電素子66は半径方向に収縮し、ノズル板62
に接着されているので、結果的にノズル板62は、第3
図の右方向にたわみを生じる。
49が吐出する。
逆に負の半サイクル電圧が印加されると圧電素子66は
半径方向に伸張し、ノズル板62は、前述の逆方向に、
すなわち、第3図の左方向にたわみを生じる。このとき
、ノズル63の直径が小さいのでノズル63からの空気
の流入は灯油の表面張力によシ防止される。したがって
、灯油が、供給パイプ25よシ加圧室61に吸い上げら
れるのである。
μ上の動作をくりかえすことによシ、霧化部26は、灯
油を自給しながら、ノズル63の直径によって定まる粒
径の霧化粒子49を噴霧することができ、小さく、シか
も均一な粒径の霧化粒子49の噴霧を、ポンプ等を必要
としないで実現する゛ことができる。
また、圧電素子6!17)消費電力は、20cC/ll
1inの灯油霧化量を得るのに0.1ワット程度でよく
、極めて省エネルギーとなシ、かつ、第4図(b)、 
(0)・のようなデユーティ−制御も極めて容易に行え
、化停止も瞬時に行うことができ、良好外消火特性を実
現できる。
以上の説明でその動作が明らかになった霧化部26を用
いて構成した第2図に示した温風機の動作は、前述した
ように、第5図(IL)〜(わのような簡単なシーケン
ス制御で実現することができる。
第6図(&)は運転指令、(′b)は送風ファン27、
(C)はヒータ41 、 (d)は圧電素子66を駆動
する発振器、<6)は点火器50、(わはフレームロッ
ド52の炎検知信号である。
以上に述べたように本発明によれば、加圧室に液体燃料
を充填し、電気的振動子によシ加振して加圧室に臨むノ
ズルから噴霧すると共に、少なくとも燃焼開始時に、噴
霧された霧化粒子を加熱手段により気化するよう構成し
たから、極めて構成が簡単でコンパクトであシ、従−っ
て低価格な液体燃料燃焼装置を実現することができ、か
つ、極めて低消費電力でありながら極めて微粒化特性に
すぐれた←→→霧化を行って気化燃焼させることが生成
を防止し、かつ、排気ガス特性の良好な液体燃料燃焼装
置を実現することができる。また、その制御性が極めて
良好であり、燃焼量11J61i0.点火。
消火が簡単で、かつ、点火;゛消火の排気ガス特性も良
好な液体燃料燃焼装置を実現することができるものであ
シ、その工業的価値は極めて多大なものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は凌従来の液体燃料燃焼装置の構成を示す断面図
、第2図は本発明の一実施例を示す液体燃料燃焼装置の
構成を示す断面図、第3図は同液体燃料燃焼装置の燃料
霧化部の構成を示す断面図、第4図(&)〜(0)は同
霧化部め電気的振動子の駆動電圧波形図、第6図(tL
)〜(0は第2図の液体燃料燃焼装置のシーケンス図で
ある。 41・・・・・・加熱手段(ヒータ)、60・・・・・
・基体、61・・・・・・加圧室、63・・・・・・ノ
ズル、66・・・・・・電気的振動子(圧電素子、)。 褪蜘大の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 第2図 第3図 第4図 第5図

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)液体燃料を充填する加圧室を有する基体と、前記
    加圧室に臨んで設けられたノズルと、前記加圧室の液体
    燃料を加振して前記ノズルよシ液体燃料を噴霧する電気
    的振動子とを備えた霧化部と、少なくとも燃焼開始時に
    、前記霧化部より噴霧された液体燃料を気化させる加熱
    手段とを備えた液体燃料燃焼装置。
  2. (2)加熱手段によシ燃焼空気を加熱する構成とすると
    共に、前記加熱手段によシ加熱された燃焼空気を、前記
    霧化部よシ噴霧された液体燃料と混合する構成とした特
    許請求の範囲第1項記載の液体燃料燃焼装置。
  3. (3)加熱手段を燃焼開始時のみ作動する構成とすると
    共に、通常燃焼時は燃焼熱にょシ前起霧化部よシ霧化さ
    れた液体燃料を気化する構成とした特許請求の範囲第1
    項記載の液体燃料燃焼袋21−″ 置。
  4. (4)1次空気が供給され、燃焼熱にて加熱されるよう
    構成された気化混合室と、2次空気が供給される燃焼室
    とを設け、前記気化混合室に前記霧化部より噴霧された
    液体燃料を供給して気化し、前記燃焼室にて燃焼させる
    構成とした特許請求の範囲第3項記載の液体燃料燃焼装
    置。
  5. (5)燃焼室に多数の小炎口を設けると共に、前記小炎
    口より2次空気が噴出するよう構成し、前記小炎口近傍
    に火炎を形成して、前記気化された液体燃料を燃焼する
    構成とした特許請求の範囲第4項記載の液体燃料燃焼装
    置。
JP18758381A 1981-11-20 1981-11-20 液体燃料燃焼装置 Granted JPS5888524A (ja)

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JPS5888524A true JPS5888524A (ja) 1983-05-26
JPH0222291B2 JPH0222291B2 (ja) 1990-05-18

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61157421A (ja) * 1984-12-29 1986-07-17 Isuzu Motors Ltd 点火バ−ナ装置

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