JPH0429208Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は、一般に、超音波霧化装置付き燃焼器
に関し、特に例えば、ボイラや給湯器、乾燥機及
びガスタービン等の燃焼器に好適な超音波霧化装
置付き燃焼器に関する。

従来の技術 一般に、超音波霧化装置を具備したボイラや給
湯器或いはガスタービンのごとき燃焼器にあつて
は、前記燃焼器の燃焼室ハウジング内に、前記超
音波霧化装置を構成している超音波燃料霧化部材
たる振動子ホーンの霧化領域を臨ましめるととも
に、該振動子ホーンを高周波発振器のごとき超音
波振動発生手段にて超音波振動せしめることによ
つて、前記霧化領域に供給される液体燃料を燃料
噴霧に生成せしめ、然る後に該燃料噴霧を前記燃
焼室ハウジング内に送り込むようになつている。
上述した振動子ホーンとしては、例えば、既に本
出願人が行なつた特許出願や実用新案登録出願に
係るもので霧化領域たる振動子ホーン先端部に向
うにつれて次第に大径となつて先端部が最大径に
なつている所謂拡径形振動子ホーンや、或いは霧
化領域に複数段のエツヂ部が形成されている所謂
段付タイプの振動子ホーン等が好適に適用され
る。ところで、上述したごとき構成の振動子ホー
ンを超音波振動発生手段にて超音波振動せしめる
ことによつて、該振動子ホーンからは極めて微細
な粒径の燃料噴霧を得ることができるが、該燃料
噴霧自信は小さな運動エネルギーしか持つていな
いために、該燃料噴霧自信の持つ運動エネルギー
だけでは、該燃料噴霧を導入された外気と混合さ
せることによつて適宜な混合比を持つた混合気を
形成することができず、燃焼器を高負荷燃焼させ
たり、短炎で且つ煤の発生のない状態で燃焼を行
なわせたりすることができなつかつた。

そこで、このような事実に鑑みて、燃焼器本体
内に、外部から導入された燃焼用空気に旋回流を
発生される例えば攪乱体のごとき旋回流発生手段
を設け、この旋回流発生手段たる攪乱体に、外部
から導入された燃焼用空気を通すことによつて該
燃焼用空気に旋回流を生ぜしめ、この旋回流によ
り前記燃料噴霧との間で適宜な混合比を持つた混
合気を形成するごとき提案が行なわれた。

考案が解決しようとする問題点 しかるに、上述したごとき構成の超音波霧化装
置付き燃焼器にあつては、旋回流発生手段たる攪
乱体を、燃焼器本体内に配設しなければならない
ので、燃焼器の構造が複雑化するとともに大型化
せざるを得ないという不具合があつた。そのう
え、前記攪乱体の前記燃焼器本体内における配設
位置によつては、燃料垂れが生じたり或いは煤が
燃焼器内に堆積したり燃焼器壁面等に付着したり
するごとき不具合もあつた。

このような不具合を解消することを目的とし
て、本考案者等は、前述した燃焼器本体内に、該
燃焼器本体内に導入された燃焼用空気に旋回流を
発生させて該旋回流により前記超音波振動子ホー
ンにて生成された燃料噴霧を前記燃焼室ハウジン
グ内に送り込むことが可能なように、前記外気導
入部と前記燃焼室ハウジングとを連通する連通機
構を設けた超音波霧化装置付き燃焼器を提案する
に到つたものである。

上述したごとき構成の超音波霧化装置付き燃焼
器を試作して実験を行つた所、燃焼器本体内に導
入された燃焼用空気は、前記連通機構を通過して
燃焼室ハウジング内に流入するに際して、強い旋
回流となり、この強い旋回流が、前記燃料噴霧を
燃焼室ハウジング内部の点火プラグのごとき点火
手段の配設位置へと確実に搬送するので、燃料垂
れが生ずることがなく又煤の発生等も極めて少な
い良好な燃焼状態を得ることができた。しかしな
がら、前述した旋回流が燃焼室ハウジング内に流
入すると、該旋回流によつて該燃焼室ハウジング
の中心軸上に長炎が形成されることが判明した。
そこで、本考案者等は、上述した構成の超音波霧
化装置付き燃焼器に更に改良を施しこの改良によ
つて、前記長炎の発生を抑制することが可能な装
置を開発することができた。

本考案は、係る技術的成果に基づくものであ
る。

目 的 従つて本考案は、上述した事実に鑑みて創案さ
れたものであつて、その目的は、燃料垂れが生じ
たり或いは煤が燃焼器内に堆積したり燃焼器壁面
等に付着したりするがごとき不具合が生じないの
は勿論、燃焼器の内部構造を複雑化することなし
に燃焼室ハウジング内の長炎の発生を抑制するこ
とができ、もつて燃焼器全体のより一層の小型化
を図ることができるとともに、より一層の高負荷
燃焼をも実現することができる超音波霧化装置付
き燃焼器を提供することである。

問題点を解決するための手段 上記目的は、本考案に係る超音波霧化装置付き
燃焼器によつて達成される。要約すれば本考案
は、燃焼室ハウジングと該燃焼室ハウジングと隣
接するとともに、該燃焼室ハウジングに対して外
気を導入する外気導入部とを有する燃焼器本体ハ
ウジングと、前記燃焼器本体ハウジング内に、供
給された液体燃料を超音波振動にて霧化せしめる
超音波燃料霧化部材を臨ませた超音波霧化装置と
を具備した超音波霧化装置付き燃焼器において、
前記燃焼器本体ハウジング内に、前記外気導入部
に導入された外気に旋回流を発生させて該旋回流
により前記超音波燃料霧化部材にて生成された燃
料噴霧を前記燃焼室ハウジング内に送り込むこと
が可能なように、前記外気導入部と燃焼室ハウジ
ングとを連通する連通機構を設け、前記燃焼室ハ
ウジング内に、前記旋回流によつて前記燃焼室ハ
ウジング内を旋回流動する燃焼ガスを受けて該旋
回流動中の燃焼ガスを拡散させる燃焼ガス拡散機
構を設けたことを特徴とする超音波霧化装置付き
燃焼器である。

実施例 以下、図面により、本考案の一実施例に従う超
音波霧化装置付き燃焼器について説明する。

第１図は、本考案の一実施例に従う超音波霧化
装置付き燃焼器を示す。本考案の一実施例に従う
超音波霧化装置付き燃焼器の概要は、第１図を参
照して明らかなように、燃焼室ハウジング３０
と、該燃焼室ハウジング３０の外周部を部分的に
囲包するとともに該囲包されている燃焼室ハウジ
ング３０の外壁面との間で、該燃焼室ハウジング
３０によつて画定される燃焼室空間に対して外気
を導入する外気導入部２０を形成する送風筒１と
から成る燃焼器本体ハウジングと、前記送風筒１
と連通しているとともに前記送風筒１内に燃焼用
空気を送り込む送風機２と、超音波振動子ホーン
６を、前記送風筒１を介して前記燃焼室ハウジン
グ３０内に臨ませている超音波霧化装置とから成
るものである。前述した超音波霧化装置付き燃焼
器の構成について、更に詳述すれば、前記燃焼室
ハウジング３０と前記送風筒１とは第２図を裏面
方向から見ると、ともに円筒形状を呈し、同心状
に配設されている。前記燃焼室ハウジング３０
は、断面が略コ字形状を呈し、その先端部（第１
図右側）から内奥部（第１図左側）に到る区間の
途中までは大径に、そして残りの区間にかけては
小径に設定されて燃焼室空間を形成している。前
記燃焼室ハウジング３０の前記内奥部側の小径に
設定された燃焼室空間には、前記内奥部に近接さ
せて点火手段即ち点火プラグ１０，１０が互いに
対向するようにして配設固定されている。前記内
奥部の前記点火プラグ１０，１０の先端部と対応
する部位には、前記燃焼室ハウジング３０を構成
する部材が略垂直に折り曲げられて前記外気導入
部２０と連通し、燃料噴霧と燃焼用空気との混合
気を前記点火プラグ１０，１０に向けて案内する
混合気案内孔２２が形成されている。前記点火プ
ラグ１０，１０は、夫々配線を介して点火用トラ
ンス１１と接続されており、該点火用トランス１
１にて昇圧された点火用の高電圧の給電を受けて
前記混合気案内孔２２を介して送りこまれた混合
気に点火するようになつている。前述した送風筒
１の上部には、前述送風機２と連通し該送風機２
によつて送り込まれた燃焼用空気を前記外気導入
部２０へと送風する送風管２１が開口していると
ともに、前記送風筒１の前記混合気案内孔２２が
形成されている部位と対応する部位には、先端部
を前記混合気案内孔２２に臨ませた前記超音波振
動子ホーン６の基部５が、取り付けられている。
前記送風管２１の開口部は、第２図を参照して明
らかなように、後述する空気旋回ノズル９によつ
て生ずる空気旋回流をより強力なものとするため
に、送風筒１の円周方向に偏心させて設けられて
いる。前記送風筒１、燃焼室ハウジング３０、混
合気案内孔２２、及び超音波振動子ホーン６の相
対位置関係は、超音波振動子ホーン６を中心とし
てその周囲に混合気案内孔２２、燃焼室ハウジン
グ３０の小径部、送風筒１、燃焼室ハウジング３
０の大径部の順に同心円状を呈するように配設さ
れているものである。前記超音波振動子ホーン６
について更に詳述すれば、該超音波振動子ホーン
６の基部５には、該超音波振動子ホーン６ととも
に超音波霧化装置を構成している電気／音響交換
素子４が取り付けられており、一方該超音波振動
子ホーン６の先端部は、先端部に向うに従つて
徐々に大径となつて先端部が最大径を呈する所謂
拡径形となつていて、この拡径形に形成された部
位の外周面が、供給された液体燃料を受けて一担
液体燃料の薄膜を形成した後超音波振動によつて
燃料噴霧とする霧化領域になつている。前記超音
波振動子ホーン６の基部５に取り付けられている
電気／音響変換素子４は、該電気／音響交換素子
４に対して高周波の電力を給電し、該電気／音響
交換素子４とともに超音波振動発生手段を形成す
る高周波発振器１２に接続されており、前記超音
波振動子ホーン６を超音波振動させるものであ
る。

更に前述した超音波振動子ホーン６の基部５に
は、開口部軸線が前述超音波振動子ホーン６の霧
化領域に向けて設定された燃料供給ノズル５５が
取り付けられている。前記燃料供給ノズル５５
は、燃料供給管８を介して燃料ポンプ７と接続さ
れており、該燃料ポンプ７の駆動によつて燃料供
給管８内を流動してきた液体燃料を受けて、前記
超音波振動子ホーン６の霧化領域に供給するよう
になつている。

本考案に従えば、前記燃焼器本体内には、前記
外気導入部２０に導入された燃焼用空気に旋回流
を発生させて、該旋回流により前記超音波振動子
ホーン６の霧化領域にて生成された燃料噴霧を前
記燃焼室ハウジング３０によつて形成される燃焼
室空間内に送り込むことが可能なように、前記外
気導入部２０と前記燃焼室空間とを連通する連通
機構即ち空気旋回ノズル９が前記燃焼室ハウジン
グ３０の小径部に設けられるとともに、前記燃焼
室ハウジング３０内には、前記旋回流によつて前
記燃焼室ハウジング３０内を旋回流動する燃焼ガ
スを受けて該旋回流動中の燃焼ガスを拡散させる
燃焼ガス拡散機構即ち内部ハウジング１３と該内
部ハウジング１３の開口部を塞ぐ蓋体１４が設け
られる。

本実施例においては、前記空気旋回ノズル９
は、第２図破線にて図示するこどく前記燃焼室ハ
ウジング３０の円周方向に略等間隔で４個配設さ
れており、前記各々の空気旋回ノズル９は、夫々
の軸線方向が前記燃焼室ハウジング３０の壁面の
接線方向と一致するように設定されているもので
ある。又、本実施例において、前述した燃焼ガス
拡散機構は、前記燃焼室ハウジング３０を形成し
ている大径部内に設けられ、前記燃焼ガス拡散機
構を形成する内部ハウジング１３は、前記燃焼室
ハウジング３０と続く前記燃焼ガスの旋回流の移
動方向に延在している多孔部材によつて構成され
ており、該内部ハウジング１３とともに燃焼ガス
拡散機構を形成する前記蓋体１４は、断面がくの
字形状に形成されていて前記内部ハウジング１３
の前記燃焼ガスの旋回流の移動方向に開口してい
る開口部を塞ぐようになつている。前記内部ハウ
ジング１３と前記蓋体１４とは協働して前記内部
ハウジング１３内を旋回流動している燃焼ガスを
図示のごとく前記多数の孔から内部ハウジング１
３外へと流出させ拡散燃焼させるものである。更
に本考案の一実施例に従えば、前記燃焼室ハウジ
ング３０の大径部の内周面即ち、前記燃焼室ハウ
ジング３０の前記内部ハウジング１３と対向して
いる部位の内周面に、耐火材３が配設されてお
り、該耐火材３は、前記内部ハウジング１３から
流出してきた燃焼ガスにより高温に熱せられて、
燃焼の安定化、燃焼室ハウジング３０内における
燃焼の完結化に寄与せしめられるようになつてい
る。

上述したごとき構成の超音波霧化装置付き燃焼
器において、送風機２から送風管２１を介して外
気導入部２０に送り込まれた燃焼用空気は、第１
図矢印にて図示するごとく、その一部は空気旋回
ノズル９方向に流動し、又その残りは超音波振動
子ホーン６の基部５に沿つて混合気案内孔２２方
向に流動する。前述した超音波振動子ホーン６の
基部５方向へと流動した空気は、前記超音波振動
子ホーン６の基部に沿つて前記超音波振動子ホー
ン６の霧化領域に向つて移動し、前記超音波振動
子ホーン６の霧化領域にて生成された燃料噴霧と
混合して適宜な混合比を持つた混合気を形成しな
がら、燃焼室ハウジング３０内へと流入する。他
方前記空気旋回ノズル９から燃焼室ハウジング３
０内へと流入する空気は、前記空気旋回ノズル９
を通過する際に強い旋回流となつて燃焼室ハウジ
ング３０内に流入し、この旋回流の持つ運動エネ
ルギーによつて、前記混合気案内孔２２を介して
燃焼室ハウジング３０内に流入した混合気を点火
プラグ１０，１０方向へと搬送する。

ところで、本考案者等が前記燃焼室ハウジング
３０の大径部内に内部ハウジング１３及び蓋体１
４が設けられていない従来型の燃焼器にて燃焼実
験を行なつた所、外気導入部２０に導入された燃
焼用空気が空気旋回ノズル９を通過する際に生じ
た強い旋回流は、燃焼室ハウジング３０内部を該
燃焼室ハウジング３０の内奥部側から先端部側に
向けて移動し、しかもこの旋回流によつて数百ミ
リメートル程度の長さを持つた長炎が燃焼室ハウ
ジング３０の中心軸上に形成されることが判明し
た。そこで、本考案者等は、この長炎の発生を抑
制することを目的として、前記第１図にて図示し
たごとき構成の前記内部ハウジング１３と蓋体１
４とから成る燃焼ガス拡散機構を燃焼室ハウジン
グ３０の大径部に配設するとともに前記燃焼室ハ
ウジング３０の大径部内周面に耐火材３を配設し
た超音波霧化装置付き燃焼器を試作し、この試作
した装置を使用して燃焼実験を行なつた結果、第
１図にて図示するように内部ハウジング１３と蓋
体１４とによつて画定された燃焼室空間内を旋回
流動する燃焼ガスは、前述した多数の孔から分散
して内部ハウジング１３外へと流出するので、従
来のような数百ミリメートルもの長さを持つた長
炎は発生せず、しかも、前記分散して前記内部ハ
ウジング１３外へと流出してくる燃焼ガスによつ
て前記耐火材３が、高温に熱せられるので、前記
燃焼室ハウジング３０内において燃焼の完結化が
図れるのみならず、燃焼の安定化、高負荷燃焼の
実現を図ることも可能となつた。

以上説明したように、本考案に従う一実施例に
よれば、構造が簡単化することができ、火炎の保
炎性、安定性が良好で、且つ、短炎、高負荷、煤
の発生のない超音波霧化装置付き燃焼器を得るこ
とが可能となつた。更に短炎、高負荷燃焼が可能
となつたことによつて従来の燃焼器のように火炎
寸法の制約に起因する燃焼室ハウジングの小型化
に対する制限がなくなつたために従来の燃焼器と
比較してより一層の小型化を図ることも可能とな
つた。

考案の効果 以上説明したように、本考案によれば、燃焼垂
れが生じたり或いは煤が燃焼器内に堆積したり燃
焼器壁面等に付着したりするがごとき不具合が生
じないのは勿論、燃焼器の内部構造を複雑化する
ことなしに燃焼室ハウジング内の長炎の発生を抑
制することができ、もつて燃焼器全体のより一層
の小型化を図ることができるとともに、より一層
の高負荷燃焼をも実現することが可能な超音波霧
化装置付き燃焼器を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案の一実施例に従う超音波霧化
装置付き燃焼器の構成を示す縦断面図である。第
２図は、本考案の一実施例に従う超音波霧化装置
付き燃焼器の構成を示す部分側面図である。 １……送風筒、３……耐火材、６……超音波振
動子ホーン、９……空気旋回ノズル、１３……内
部ハウジング、１４……蓋体、２０……外気導入
部、３０……燃焼室ハウジング。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 燃焼室ハウジングと、該燃焼室ハウジングと
   隣接するとともに、該燃焼室ハウジングに対し
   て外気を導入する外気導入部とを有する燃焼器
   本体ハウジングと；前記燃焼器本体ハウジング
   内に、供給された液体燃料を超音波振動にて霧
   化せしめる超音波燃料霧化部材を臨ませた超音
   波霧化装置と；前記燃焼器本体ハウジング内に
   て前記超音波霧化装置に近接して配置され、該
   超音波霧化装置にて霧化された液体燃料に点火
   し燃焼ガスとする点火手段とを具備した超音波
   霧化装置付き燃焼器において、前記燃焼器本体
   ハウジング内に形成され、前記外気導入部に導
   入された外気に旋回流を発生させて該旋回流に
   より前記超音波燃料霧化部材にて生成された燃
   料噴霧を前記燃焼室ハウジング内に送り込むこ
   とが可能なように、前記外気導入部と燃焼室ハ
   ウジングとを連通する連通機構と；前記燃焼室
   ハウジング内に、前記旋回流によつて前記燃焼
   室ハウジング内を旋回流動する燃焼ガスを受け
   て該旋回流動中の燃焼ガスを拡散させる燃焼ガ
   ス拡散機構と；を設け、前記燃焼ガス拡散機構
   は、前記燃焼室ハウジングと続く前記燃焼ガス
   の旋回流の移動方向に延在している多孔部材か
   ら成る内部ハウジングと、前記内部ハウジング
   の前記燃焼ガスの旋回流の移動方向に開口して
   いる開口部を塞ぐ蓋体とによつて構成されてお
   り、前記内部ハウジング内を旋回流動中の燃焼
   ガスは、前記多数の孔から内部ハウジング外へ
   と流出することによつて拡散されることを特徴
   とする超音波霧化装置付き燃焼器。 ２ 前記燃焼室ハウジングの前記内部ハウジング
   と対向している部位の内側には、耐火材が配設
   されていることを特徴とする実用新案登録請求
   の範囲第１項記載の超音波霧化装置付き燃焼
   器。 ３ 前記燃焼室ハウジングと前記燃焼器本体ハウ
   ジングとは、ともに円筒形状を呈し、同心状に
   配設されているとともに、前記連通機構は、前
   記燃焼室ハウジングの円周方向に略等間隔で複
   数個配設された空気旋回ノズルであり、前記
   各々の空気旋回ノズルは、各々の軸線方向が前
   記燃焼室ハウジングの壁面の接線方向と一致す
   るように設定されていることを特徴とする実用
   新案登録請求の範囲第１項又は第２項に記載の
   超音波霧化装置付き燃焼器。