JPS6349608A - 超音波霧化装置付燃焼器 - Google Patents

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】 、−のｊｌ　　ノ 本発明は、石油等の液体燃料を燃焼室に供給し、該燃焼
室における燃料の燃焼熱によって供給燃料を気化し燃焼
せしめる超音波霧化装置＋を蒸発式燃焼器に関し、特に
温風暖房機、稲モミ乾燥機、家庭用給湯機、温水ボイラ
等に好適に適用し得る超音波宵化装訝付蒸発式燃焼器に
関するものである。

・−の÷　　び、１　へ 従来、蒸発式燃焼器は、燃焼室内に供給された燃料を蒸
発させる蒸発面として燃焼室内に７Ａ発（気化）筒、蒸
発板、蒸発芯、ポット、受皿等を具備し、定常運転時に
は上述のように、燃焼室内の例えば気化筒に供給された
燃料は既に燃焼室にて燃焼している燃料の燃焼熱によっ
て連続的に気化され燃焼が持続されるが、運転開始に当
っては該気化筒等に電気ヒータを埋め込み該気化筒を加
熱することにより供給燃料を気化し、気化筒近傍に設こ
した点火手段にて気化燃料を着火することが行なわれて
いた。しかしながら、電気ヒータ埋込みによる着火は、
通常アルミダイカスト酸とされる気化筒自身も含めて周
辺部の燃料をも、例えＩｆ　２５０℃程度に昇温する必
要があるので、そのためには′ｉ１！気ヒータ容量を３
００〜５００Ｗとしても３〜５分程度の時間が必要であ
り１着火時間の短縮には限界があった。

又、主として着火後の未燃成分により臭気が発生し、斯
る臭気を除去するために蒸発式燃焼器には触媒装置を設
け、該触媒装置に排気ガスを通過させることが行なわれ
ており、装置の構造をｊ１１雑なものとしている。

更には、最近温風暖Ｍ機等においては供給燃料の完全燃
焼を達成するために完全ガス化予混合燃焼が行なわれて
おり、そのために燃焼温度が高くなり、燃焼排ガス中の
ＮＯｘ生成屋が大となるという問題があった。

未発明者等は、上記従来の蒸発式燃焼装置が有する諸問
題点を解決するべく研究実験を行なった結果、本出願人
の提案に係る超音波噴射方法及び噴射ノズル（特願昭５
９−７７５７２を参照せよ）、つまり超音波振動子の端
部にエツジ部を設け、該エツジ部に液体をＰＪＨ状で供
給することによって、該エツジ部より液体を大量に微粒
化する方法（及びノズル）を利用して燃料を霜化し、し
かも該霧化部分を有した蒸発室と、燃焼器の主燃焼室と
の間に予混合室を配ｌすることにより、従来の問題点を
大幅に解決しＩすることを見出した。

本発明は、斯る新規な知見に基ずきなされたものである
。

久」ＬＬ」Ｌω 本発明の目的は、着火時間を短縮し、又完全な燃焼を実
現し臭気の発生及びＮＯｘの生成の軽減を図ることので
きる超音波霧化装置付燃焼器を提供することである。

１．　作　　　　るため　− 上記目的は本発明に係るａ音波霧化装置付燃焼器、つま
り蒸発式燃焼Ｓｔ置によって達成される。

要約すれば本発明は、超音波霧化装置を有し、該Ａ化装
乙にて霧化された液体燃料を気化せしめ、そして１次空
気と混合して着火せしめる草発室と、該蒸発室に連通し
、該蒸発室からの１次燃焼ガスに２次空気を混合して２
次燃焼ガスを生成せしめる予混合室と、該予混合室に連
通し、該予混合室からの２次燃焼ガスを３次空気と混合
して完全燃焼せしめる主燃焼室とを具備することを特徴
とする超音波霧化装置付燃焼器である。

見ムｊ 次に、未発１１に係る超音波霧化５ｃ２１付燃焼器につ
いて図面を参照して更に詳しく説明する。

先ず、燃料噴射ノズル、即ち、超音波霧化装置について
第３図を参照し簡単に説明すると、蒸発式燃焼器１例え
ば家庭用暖房器にバーナーとして使用される超音波振動
子２１１は振動子（ホーン）２を具備する。該振動子２
は、本実施例では左側に位置した本体ｆ１！４、該本体
部４より小径の細長円柱状の振動子軸部６及び本体部４
と軸ｆｆ１６とを連結する遷移部８を有する０本体部４
にはより大径とされた鍔１０が設けられており、該鍔１
０がホールダ１２にて支持され、該ホールダ１２を介し
て該振動子ｌは暖房器本体（図示せず）に固定される。

振動子２の先端、つまり本実施例では軸部６の右側先端
にはエツジ部１４が形成される。又、軸部６の前記エツ
ジ部１４に隣接して燃料供給管工６が配こされ、前記エ
ツジ部１４に液体燃料を供給する。該燃料供給管１６は
１つ又は複数配こされ、燃料供給源（図示せず）から外
部供給管路（図示せず）を介して液体燃料が供給される
。燃料の流量及び供給・停止は外部供給管路に設けた供
給弁（図示せず）によって制御される。

上記４Ｒ戊において、振動子２は１本体？Ｂ４に作動的
に接続された超音波振動発生手段１００により連続的に
振動される。従って、液体燃料が供給弁及び供給管１６
を介してエツジｉ１４に供給されると、液体燃料は該エ
ツジ部１４にて微粒化され外方へと噴射される。

前記振動子２のエツジ部１４は３通常図示されるように
同径の複数の山形形状にて構成されるか、又は漸次径が
小さくされた例えば４段の環状の階段状にて形成される
。

次に、第１図及び第２図を参照して、本発明に係る蒸発
式燃焼器、例えば家庭用暖房器２０について説明する。

本実施例において、家庭用ｒｆｃｆｆ器２０は、前板２
１、後板２２、両側板２３．２４及び底板２５から成る
外側ハウジング２６を有する。該外側ハウジング２６内
には、内部側板２７．２８及び内部底板２９から成る内
側ハウジング３０が設けられる。内側ハウジング３０内
には上記構成とされる超音波霧化装置１の少なくともエ
ツジ部１４が配ａされた蒸発室３１と、該蒸発室３１に
連通した予混合室３２とが形成され、該予混合室３２は
、外側ハウジング２６にて画成される主燃焼室３３に連
通される。

更に詳しく説明すると、液体燃料は、燃料油量調節器（
図示せず）、燃料ポンプ（図示せず）、燃料１１！磁弁
（図示せず）及び燃料供給管１６を介して蒸発室３１内
に配こされた超音波霧化装Ｍ１の先端エツジ部１４に供
給される。供給された液体燃料はエツジ部１４からの超
音波振動を受けて微細な粒子（ザウタ平均粒径約３０．
ｉｚｍ）から成る噴″Ａｆ＆を形成する。該噴霧流は、
本実施例では外側ハウジング２６の下方に設けられた空
気供給箱４０から、内側ハウジング３０の底板２９に形
成され且つ多数の空気孔４１ａを有した空気供給筒４１
を介して供給される１次空気３５と混合される。１次空
気３５と混合された燃料噴霧流は、該蒸発室３１に設け
られた点火装２１４２が作動されると、該点火装２２４
２にて局部的に加熱気化され、着火温度にまで達したと
きに着火する。該蒸発室３１に流入する空気量は制限さ
れるために（通常、総空気量の１０〜２０％であるが、
立−Ｌり時間を早めるために総空気量の３０〜５０％と
されることもある。）、燃料噴霧流は不完全燃焼状態に
て燃焼する１次燃焼ガスとなる。又、斯る初期点火がな
された後は、霧化装置１にて噴霧される燃料噴：ｉｔｉ
は自己の燃焼熱により周囲の噴霧流を気化燃焼させる。

Ｕ１次燃焼ガスは蒸発室３１から前記予混合室３２へと
送給される。蒸発室３１と予混合室３２との連絡部は、
細く絞られた喉部分４３とされ、且つ該喉部分４３には
多数の２次空気供給孔４３ａが形成されている。又、該
２次空気供給孔４３ａの喉部分４３の上流側には多数の
透孔４４ａを有した整流仕切板４４を配設することがで
きる。

斯る構成により、蒸発室３１から前記予混合室３２へと
送給される１次燃焼ガスは細くなった喉部分４３を通過
するとき、２次空気と極めて均一に混合され、２次燃焼
ガスを形成せしめる。更に、本実施例によると、予混合
室３２には整流板４５が配置される。該整流板４５はＶ
！ｊＢｔによる混合促進の作用をなすものであり、任意
の構造とすることができるが、本実施例では、２次燃焼
ガス流を内側ハウジング側板２７．２８に沿った流れに
部分する平板とされる。

予混合室３２の出口部分も又、細く絞られた喉部分４６
とされ、該喉部分４６には多孔質部材、例えば金網様部
材４７が配設される。該多孔質部材４７は火炎の逆火防
止及び予混合ガスの整流作用をなすものであり、他の任
意の構造とすることができる。

前記予混合室３２からの２次燃焼ガスは、主燃焼室３３
へと送給され、該主燃焼室３３にて３次空気と混合され
る。該混合２次燃焼ガスは、該予混合室３２の出口に隣
接して配こされた点火装と５２にて更に着火され、完全
燃焼される０本発明に従えば、該主燃焼室３３に供給さ
れる燃料ガスは、従来と異なり、蒸発室３１及び予混合
室３２にて一部燃焼した燃焼ガスであるために、該主燃
焼室３３での燃焼温度が低くて済み、燃焼ガス中のＮＯ
ｘ生成量を徒来装δにおける生成賃より大幅に低減する
ことができた。

又、前記主燃焼室３３には多数の空気孔５０ａを備えた
燃焼０５０を設けることができる。前記２次空気及び３
次空気は、外側ハウジング２６と内側ハウジング２９と
にて形成された空気？ｉ、Ａ路５４、及び該空気流通路
５４に連通した空気箱４０を通って供給される。このよ
うに空気流通路を内側ハウジング５４を囲包する態様で
設けることにより、通常運転時の各室３１．３２の冷却
をなし、過熱を防止する効果を期待できる。

上記態様にて主燃焼室３３において液体燃料の着火が完
了すると、点火装置５２は作動が停止される。又、霜化
装ｒ１ｉから噴Ａされた液体粒子は主燃焼室３３内の燃
焼ガス自体の、或いは該主燃焼室３３内に設けられた燃
焼筒５０等の輻射手段からの輻射熱により気化し、定常
ガス化燃焼に入る０本実施例において、燃焼熱の利用に
よるガス化が十分であれば、Ａ化装２ｆｆｌの作動を停
止することができる。

本発明に従えば、主燃焼室３３に付驕して、本実施例で
は主燃焼室３３の下方に該主燃焼室３３に連通ずる態様
で予混合室３２が、又該予混合室３２に連通して蒸発室
３１が設けられる。該予混合室３２及び蒸発室３１は主
燃焼室３３に比べ小さな容積を有しており、限定される
ものではないが、例えば各々１０〜３０％程度とされる
。

又、予混合室３２及び蒸発室３１は、限定されるもので
はないが、予混合室３２及び蒸発室３１を断熱材にて保
温し、Ａ化’装置にて噴霧されだ液体燃料の初期点火時
期の気化を促進せしめる構造とすることもできる。

又、本発明によると、点火装置４２．５２の熱のみで十
分着火できるので、特に燃料或いは空気のための予熱ヒ
ータを設こする必要はない、更に１本発明者等の実験に
よると、上記構成の本燃焼器によると着火に至るまでの
ｌ］′ｊ間が短かく生ガスの発生が少なく、又定常燃焼
状態に至った後のＮＯｘの生成を著るしく低試し得るこ
とが分かった。

上記説明では外側及び内側ハウジングは断面が矩形とさ
れたが１例えば円筒形状のような他の任意の形状とする
ことができ、又予混合室３２及び蒸発室３１も、そのレ
イアウト、形状、手法等は任意とすることができ、」二
足構成に限定されるものではない、第４図から第７図に
は本発明に従ったａ音波霧化装置付燃焼器の他の実施例
が例示される。

第４図は、火炎口が低位ｎに位匠した末完ＩＪＪに係る
超音波劣化装置付燃焼器を示すものであり、本実施例で
は主燃焼室３３の下方に該主燃焼室３３に連通ずる態様
で予混合室３２が、又該予混合室３２に連通して且つ水
平方向に隣接して蒸発室３１が設けられる０図示されて
はいないが、本実施例の燃焼器は図面に直交する横断面
方向には相当大きな所定の巾を有した形状とされる。

第５図に示す実施例は、主燃焼室は省略して図示されて
はいないが、主燃焼室３３の下方に該主燃焼室３３に連
通ずる態様で予混合室３２が配置され、又該予混合室３
２はその一部が蒸発室３１と水平方向に隣接して連通ず
るように設けられる０本実施例の燃焼器は図面に直交す
る横断面方向には、第４図の実施例と異なり相当短い所
定の巾を有した、所謂、薄型形状の燃焼器とされる。

第６図及び第７図に示す実施例は、第１図及び第２図に
図示した燃焼器と同様に主燃焼室（ｒ！４示せず）の下
方に該主燃焼室３３に連通ずる態様で予混合室３２を設
け、又該予混合室３２に連通して下方に蒸発室３１が設
けられた燃焼器を示す。

該実施例は予混合室３２の出口部分に設けられた多孔質
部材４７にて形成される火炎口が円形とされる大型の燃
焼器を例示する。

尚、上記実施例で１本発明は家庭用暖房器に具現化され
たが、本発明は蒸発式燃焼方式をとる他の型式の燃焼器
ご及び高温燃焼ガスによる乾燥機にも適用できることは
言うまでもない。

えに遣］ 以上説明したように、本発明に係る超音波劣化装置付燃
焼器は、主燃焼室、予混合室及び蒸発室を具備している
ために、Ｚ７火時間を短縮し、且っ未燃ガスの外部への
排出をほぼ皆急とし、完全燃焼を達成し、臭気の発生の
軽減を図ることができ、更にＮＯｘの生成量を減少し得
るという特長を有する。

【図面の簡単な説明】

第１１Ａは１本発明に係る超音披露化装こ付燃焼器の一
実施例の断面図である。 第２図は、第１図の線■−Ｈにとった超音波肖化装置付
燃焼器の断面図である。 第３ＵＡは、Ｕ超音波Ａ化装置の一実施例を示す正面図
である。 第４図は、本発明に係る超音波先止装置付燃焼器の他の
実施例の断面図である。 第５図及び第６図は、本発明に係る超音波霧化装置付燃
焼器の更に他の実施例の断面図であり、主燃焼室が省略
されている。 第７図は、第６図の超音波霧化Ｓｃｔ付燃焼器の概略平
面図である。 １：Ｊｆｉ音波Ａ化装置 ２：振動子 １４：エツジ部 １６：液体供給管 ３１：蒸発室 ３２：予混合室 ３３：主燃焼室 ４２．５２二改火装置 第１図 Ｑ 第２図 第３図 第４図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）超音波霧化装置を有し、該霧化装置にて霧化された
   液体燃料を気化せしめ、そして１次空気と混合して着火
   せしめる蒸発室と、該蒸発室に連通し、該蒸発室からの
   １次燃焼ガスに２次空気を混合して２次燃焼ガスを生成
   せしめる予混合室と、該予混合室に連通し、該予混合室
   からの２次燃焼ガスを３次空気と混合して完全燃焼せし
   める主燃焼室とを具備することを特徴とする超音波霧化
   装置付燃焼器。 ２）予混合室には２次燃焼ガスを整流する整流手段を設
   けて成る特許請求の範囲第１項記載の超音波霧化装置付
   燃焼器。