JPH01219404A - 熱風発生機における超音波霧化方法および超音波霧化装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、農業用穀物乾燥機、温室或いは工場等に用い
られる大型暖房機等に好適な石油焚の熱風発生機におけ
る超音波霧化方法および装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、ボイラ、給湯機、温風機、乾燥機等において加熱
源として使用される燃焼装置は、液体燃料を使用するも
の、気体燃料を使用するもの等各種提供されているが、
気体燃料の場合は、燃焼の制御性が良好ではあるが、燃
料の価格が高いため、液体燃料を霧化して供給し、燃焼
の制御性を良好にしたものが開発されている。

このように液体燃料を霧化して燃焼を行う場合に用いら
れるバーナとしては、液体を加圧下で噴霧して細かい霧
状にする圧力噴射バーナがある。

ところが、この圧力噴射バーナにおいては、第３図の曲
線Ｃに示すように、液体燃料の噴射圧力を低下させ液体
燃料の流量を少なくすると、噴射される液体の粒径が急
激に大きくなり、燃焼状態が悪化するという欠点がある
。したがって、始動時に未燃燐分が排出され臭気が発生
すると共に、ターンダウン比を大きくとれず、通常のボ
イラ、給湯機では、燃焼量を変化させることができず、
加熱量を調節する場合には、オン、オフ制御によらざる
を得なかった。

そこで、発振器により振動子を超音波振動させ、液体燃
料を該振動子ホーンに噴射することによって液体燃料を
霧化する超音波噴射バーナも種々提案されている。この
超音波噴射バーナを使用すると、液体燃料の供給圧力を
変化させて燃料の流量を変えた場合、第３図の曲線りに
示すように、流量が減少しても液体燃料の粒径を小さ（
することができ、燃焼状態を良好に維持することができ
る。

つまり、超音波噴射バーナでは、デザインポイントの流
量を１としたとき、流量を絞って行った場合の限界流量
（限界流量）を非常に小さくすることができる、すなわ
ちターンダウン比を大きくとれる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、従来の超音波噴射バーナにおいては、超
音波噴射バーナでは上記のようにターンダウン比を非常
に大きくすることができるが、第３図の曲線りに示すよ
うに、供給する燃料が増大すると燃料の粒径が大きくな
って燃焼状態が悪化し、農業用穀物乾燥機、温室或いは
工場等に用いられる大型の熱風発生機に通用することは
困難であった。

一方、気体燃料を使用する燃焼装置においては、給気圧
力を増大するためにターボチャージャを利用しようとす
る試みがあるが、気体燃料が低圧であるためにその作動
に難点があり具体化されていない。また、石油焚のガス
タービンが非常用発電機駆動用として利用されているが
、装置が大型化゛し動力費がかかると共に一定運転しか
できないという問題を有していた。

本発明の課題は上記問題を解決するものであって、超音
波霧化装置とターボチャージャを組み合わせることによ
り、燃焼を良好にさせると共に機器全体をコンパクトに
させ、農業用穀物乾燥機、温室或いは工場等に用いられ
る大型暖房機等に通用させることができる熱風発生機に
おける超音波霧化方法および装置を提供することを目的
とする。

（課題を解決するための手段〕 そのために本発明の熱風発生機における超音波霧化方法
は、燃焼室と、燃焼室に対向して設けられる超音波霧化
装置とを備える熱風発生機において、ターボチャージ中
により排気側の熱エネルギを利用して給気圧力を高める
ことにより燃料の微粒化を促進させることを特徴とし、
さらに本発明の超音波霧化装置は、燃焼室と、燃焼室に
対向して設けられる超音波霧化装置とを備える熱風発生
機において、コンプレフサとタービンを備えるターボチ
ャージャを有し、燃焼室の給気側にコンプレッサを配置
し排気側にタービンを配置したことを特徴とするもので
ある。

〔作用〕

本発明においては、コンプレッサ１１により昇圧された
給気は、第２図に示すように振動子ホーン６に滴下する
燃料粒Ａ、をＢのように押しつぶし、これにより燃料の
微粒化がさらに促進され、第３図の曲線已に示すように
、燃料流量が増大しても粒径はそれ程太き（ならない。

従って、起動時はもとより定格運転時においても燃焼状
態が良好となりターンダウン比もさらに大きくとれるこ
とになる。

〔実施例〕

以下、本発明ひとつの実施例について図面を参照しつつ
説明する。第１図は、本発明に係わる熱風発生機の１実
施例を示す全体構成図である。

燃焼装置１の燃焼室２に対向して超音波霧化装置３が設
置される。該超音波霧化装置３は発振器５により超音波
振動される振動子ホーン６を有し、燃料ポンプ７により
該振動子ホーン６に燃料タンク９内の燃料が供給される
。燃焼室２へ燃焼用空気を供給する空気供給管ｌＯは、
コンプレッサ１１１起動フアンｌに接続されている。一
方、燃焼室２からの排気管１５は、タービン１６および
サイレンサ１７に接続されここから熱風が得られる。

ターボチャージャ１８を構成するコンプレッサｌｌとタ
ービン１６は、伝達軸１９により直結されており、排気
側の熱エネルギによりタービン１６を回転させ、コンプ
レッサ１１の回転により給気圧力を増大させる。伝達軸
１９の軸受２０にはオイルポンプ２１およびクーラ２２
からなる潤滑冷却回路が設けられている。

次に第２図および第３図をも参照しつつ上記構成からな
る熱風発生機の作用について説明する。

起動時には、起動ファン１２が駆動され、エアーがコン
プレッサ１１、空気供給管１０を経て燃焼室２内に供給
されると共に、燃料ポンプ７により振動子ホーン６に燃
料が供給され、ここで燃料が霧化されて図示しないイグ
ナイタにより点火され燃焼が開始される。燃焼ガスは排
気管１５を経てタービン１６に供給され、タービン１６
の回転がコンプレッサ１１に伝達されて給気圧が所定圧
に達すると、起動ファン１２が停止され以後はターボチ
ャージャ１８による定格運転に移行する。

このとき、コンプレッサ１１により昇圧された給気は、
第２図に示すように振動子ホーン６に滴下する燃料粒Ａ
をＢのように押しつぶし、これにより燃料の微粒化がさ
らに促進され、第３図の曲線已に示すように、燃料流量
が増大しても粒径はそれ程大きくならない、従って、起
動時はもとより定格運転時においても燃焼状態が良好と
なりターンダウン比も大きくとれることになる。

上記実施例の使用例は以下の通りである。

初期起動ファン吐出圧：２００〜２５０　ａｍ　ｌＩｔ
。

初期起動ファン風量　：定格の１５〜ｂ初期起動ファン
可動時間＝２０〜３０　ｓｅｃ定格運転到達時間：　６
０　ｓｅｅ以内ターンダウン比　：約１＝５ タービン入口温度：６５０〜８５０　°Ｃタービン出口
圧カニ　２０００〜２５００　ｍｍＡｑコンパスタ圧カ
ニ約１ｋｇ／ｃｆｆｌ なお、図−２には説明のためにラッパ状の超音波振動ホ
ーンを図示しているが、これ以外の形状の超音波振動ホ
ーンの使用が可能であることはいうまでもない。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、超音波霧化装置を
利用することにより、着火時および低負荷時の燃料噴霧
特性を従来の圧力噴射バーナに比較して大幅に改善でき
ることから、始動時、低負荷時の臭気、未燃燐分の排出
を大幅に低減することができる。と共に起動特性の向上
、ターンダウン比の拡大ができる。さらに、量産化によ
り安価に入手できる自動車用のターボチャージ中と超音
波霧化装置とを組み合わせることにより、高負荷時にお
ける燃料噴霧特性をも改善することができ、農業用穀物
乾燥機、温室或いは工場等に用いられる大型暖房機等へ
の利用が可能となる。

また、超音波霧化はペネトレーション（貫通力）がない
ため、燃焼用空気と良く混合させるだけでよく、従来の
圧力噴射バーナに比較して機器全体のコンパクト化が達
成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の熱風発生機における超音波霧化方法お
よび装置の１実施例を示す全体構成図、第２図は本発明
による超音波霧化方法を説明するための図、第３図は燃
料噴霧特性を示す図である。 １・・・燃焼装置、２・・・燃焼室、３・・・超音波霧
化装置、６・・・振動子ホーン、７・・・燃料ポンプ、
１１・・・コンプレッサ、１２・・・起動ファン、１６
・・・タービン、１８・・・ターボチャージャ。 出　願　人　　東亜燃料工業株式会社（外１名）代理人
弁理士　白　井　博　樹（外４名）第１図 第２図 第３図 ｆｉＭ＊ｔ（ｃｃ／ｓｅｃ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）燃焼室と、燃焼室に設けられる超音波霧化装置と
   を備える熱風発生機において、ターボチャージャにより
   排気側の熱エネルギを利用して空気圧力を高めることに
   より燃料の微粒化を促進させることを特徴とする熱風発
   生機における超音波霧化方法。
2. （２）燃焼室と、燃焼室に設けられる超音波霧化装置と
   を備える熱風発生機において、コンプレッサとタービン
   を備えるターボチャージャを有し、燃焼室の給気側にコ
   ンプレッサを配置し排気側にタービンを配置したことを
   特徴とする熱風発生機における超音波霧化装置。