JPS6046334B2

JPS6046334B2 - 液体霧化装置

Info

Publication number: JPS6046334B2
Application number: JP2574378A
Authority: JP
Inventors: 利男大槻
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1978-03-07
Filing date: 1978-03-07
Publication date: 1985-10-15
Also published as: JPS54117948A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は複数の超音波振動子を備えた液体霧化装置に
関する。

超音波振動子を備えた、たとえば従来の液体燃料燃焼
装置は、超音波振動子を電気・機械変換器としての超音
波ホーンに装備し、この超音波ホーンの先端部に液体燃
料を供給するとともに前記振動子を超音波発振器により
駆動して液体燃料を霧化し、この霧化燃料に空気を混合
して燃焼させるように構成されている。

ところで、超音波により液体燃料を霧化する場合、周
波数が高いほど霧化燃料の粒子を細かくすることができ
る。

すなわち粒子の平均粒径Ｄは、Ｄ■Ｏ、３４（８πＴ
／ρｆ２）１１３にて一義的に与えられる。

但し、Ｔは液体燃料の表面張力、ρは液体燃料の密度、
ｆは駆動周波数である。しかし、超音波ホーンを使用
する従来装置ではその超音波ホーンを小さくしないと高
い周波数が得られないのであるが、超音波ホーンを小さ
くすると燃料の供給が困難となることからして、これを
小さくすることには限界があつた。

このような理由で、従来装置においては周波数が約１０
０ｋＨ２程度に抑えられ、粒子の細かい霧化燃焼を得る
ことができず、その結果、燃焼効率を高めることができ
なかつた。また、従来装置では、例えば周波数６０ｋＨ
２で超音波振動子を駆動した場合、霧化燃料の粒子径は
１０μｍ〜１６０μｍの間で大きくばらつき、これも燃
焼効率低下の原因となつていた。さらに、燃焼量の調節
は燃料供給量及び空気供給料を調節することにより行な
われるが、燃料供給量を増加すると霧化燃料の粒子径が
次第に大きくなつて超音波ホーンの先端部にクラツデイ
ング現象による液溜りを生じ、液体燃料を霧化すること
が不可能となるおそれさえあつた。本発明は以上のよ
うな従来装置の欠点を除去するためになされたもので、
その目的は、超音波振動子を備えた液体霧化装置におい
て、構成を簡単にするとともに、液体を霧化する際、粒
子の細かい霧を得て、霧化効率を高めることにある。

以下、本発明の詳細を図面に示す実施例にもとずいて
説明する。第１図は本発明の霧化装置を組込んだ液体
燃料燃焼装置の概略構成を示す断面図である。

円筒管をほぼ直角に面皮し、その円筒管の一端側を下方
に開口させて垂直に、また他端側を水平方向に向けて配
設し、その屈曲部以下の部分を霧化槽１、水平管部の前
記屈曲部に近い部分を燃焼室２とし、さらに水平管部の
、前記燃焼室２に続く部分を、排気管を兼ねた熱交換機
としている。燃焼協２の内部には燃焼筒３が収納されて
いる。この燃焼筒３は耐熱金属製多孔板（例えば金網、
パンチングメタル等）よりなる二重筒状のもので、燃焼
室２の直径方向へ貫通した支持棒４により、燃焼室２の
中央部に支持されている。また燃焼室２の内部には点火
装置５が導入されている。前記霧化槽１の外部には、こ
の霧化槽１を下端開口部から外周部にかけて覆う送風ジ
ャケット６が設けられている。

そしてこのジャケット６には、風壁上部に送風管７が、
また底板を通してジャケット６の内底部へ液体燃料８を
供給する燃料供給管９が、それぞれ接続されている。ジ
ャケット６の底板には複数例えば４個の孔、１０が設け
られ、この各孔の内部には超音波振動子１１が収納され
ている。なお、各孔１０は上方へ向つて広がるテーパ孔
となつている。また各振動子１１の周縁にはパッキン１
２を嵌合し、これをジャケット６の下方よりホルダー１
３にて前記孔１０内に液密に保持するようにしている。
また各振動子１１は第２図に示すように霧化槽１の中心
軸のまわりにほぼ同一円周上に配置され、かつ互に内方
向に向けて傾斜し、すべての振動子の焦点を霧化槽１内
の、前記中心軸上の一点に一致させている。これらの振
動子１１は、リード線１４を介して超音波発振器１５に
接続し、この発振器１５によつて駆動される。前記ジャ
ケット６の底板上面部には、各孔１０の周縁部に円錐筒
状の防波筒１６が設置されている。この防波筒１６は、
高さ方向中間位置に多数の小孔１７を有し、液体燃料８
中の不純物が振動子１１へ流入することを防止し、かつ
液面の乱れを防止する。前記霧化槽１の下端開口部の内
側周縁部には、断面Ｕ字形の液溜り１８が環状に形成さ
れており、その液溜り１８の底部にはドレン管１９が接
続されている。

また霧化槽１と燃焼室２との間には液滴捕捉網２０が配
置され、燃焼室２内には、前記捕捉網２０に近接する部
位にフレーム・ホルダー２１が配置されている。以上の
ような構成であるから、燃料供給管９を通して液体燃料
８を供給すると、この液体燃料８は送風ジャケット６の
底部に一定量、充たされる。

この量は、防波筒１６が液面かられずかに突出する程度
の量である。そして、この液体燃料８は防波筒１６の小
孔１７を通して防波筒１６内へ流通し、孔１０を通して
超音波振動子１１に直接、接触するようになる。そこで
超音波発振器１７５により前記振動子１１を駆動すると
、この振動子１１に接触する液体燃料８に超音波が照射
され、霧化槽１内に液柱２２が形成され、この液柱２２
の一部からＮ２３が発生する。一方、送風管７より吹込
まれた空気は霧化槽１の下端開口部をθ通して霧化槽１
内へ流入し、霧化槽１内で霧化燃料と混合して上昇する
。このようにして空気と混合した霧化燃料は液滴気化捕
捉網２０を通過して燃焼室２へ流入するが、捕捉網２０
を通過する際に霧化燃料中の比較的大きな粒子はこの補
助網に７付着して除去される。また霧化槽１内で除去さ
れた液体燃料は霧化槽１の内壁に沿つて液溜り１８へ流
下し、さらにドレン管１９を通してジャケット６の底部
へ流下する。前記捕捉網２０を通過した霧化燃料は燃焼
筒３に接触し、かつ点火装置５■こより点火され、火炎
２４となつて熱交換機へ導入する。この液体燃料燃焼
装置は以上のような構成であるので、液体燃料８は霧化
槽１の底部において４個の超音波振動子１１に直接、接
触するようになる。

従つて、霧化量の調節は超音波発振器１５でのみ行なわ
れ、超音波振動子１１の駆動周波数をＫＨｚオーダーか
らＭＨｚオーダー（例えば０．５〜？Ｈｚ）にまで高め
ることができる。従つて液体燃料８を霧化する場合、霧
化燃料の粒子径を１０ｐｍ以下に細かくすることができ
る。例えば１．７ＭＨｚの駆動周波数では２．１ｐｍ程
度の粒子を得ることができる。また、４個の超音波振動
子１１は霧化槽１内に同一円周上に、かつ霧化槽１内の
中心軸に向けて傾斜させて設けられているので、細かい
霧３の捕集効率が高まり、かつ比較的大きな粒子は
合体して大きく成長するため落下し易くなり、重力によ
つて落下しきれなかつた液滴は液滴捕捉網２０で捕促さ
れるもので、燃焼室２へは細かい粒子のみ流入し、高い
かつ安定した燃焼効率が得ら４３れ、さらに配置コンパ
クトにまとめられるのでバーナの小型化を図ることがで
きる。なお、捕捉網２０で捕促された液滴はフレーム・
ホルダー２１からの軸射熱で加熱されて気化し、粒子の
細かい霧化燃料となつて燃焼室２へ流入することになる
。また、実施例のように霧化槽１、燃焼室２及び熱交換
機を１本の管で形成することにより、構成が簡単になる
とともに、霧化槽１の壁面が燃焼室２からの伝導熱によ
り加熱されるので、霧化槽１の壁面に付着した液滴が気
化される確率が増え、燃焼装置としての効率が高められ
る。

さらに、実施例のように屈曲管で前記霧化槽１、燃焼室
２等を形成することにより、高さ寸法の低い燃焼装置を
得ることができ、小形化を図ることができる。以上詳述
したように、本発明の液体燃料燃焼装置によれば、霧化
槽の底部に複数の超音波振動子を霧化槽内の中心軸に向
けて傾斜させて配置するとともに、前記振動子に液体燃
料を直接、接触させるようにしたことにより、所期の効
果を奏することができる。なお、本発明は実施例に限定
することなく、種々変形可能である。

例えば実施例では超音波振動子を４個設けたが、要はま
た、複数個の超音波振動子を同心円状に配置してもよい
。また防波筒１６は必ずしも設ける必要がない。さらに
霧化室及び燃焼室の形状等も種々変形することができる
。また、本発明は液体燃料燃焼装置だけにその使用を限
定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す縦断面図、第２図は第
１図のＡ−Ａ断面図である。１・・・・・・霧化槽、２・・・・・・燃焼室、７・・
・・・・送風管、８・・・・・・液体燃料、９・・・・
・・燃料供給管、１１・・・・・・超音波振動子、１５
・・・・・超音波発振器。

Claims

【特許請求の範囲】

１霧化槽と、この霧化槽内へ液体を供給する供給管と
、前記霧化槽内の底部にそれぞれ上記霧化槽の中心軸に
向けて傾斜して設けられ前記液体に直接接触して上記液
体を霧化する複数の超音波振動子と、これら超音波振動
子を駆動する超音波発振器とを具備してなることを特徴
とする液体霧化装置。