JPH09250712A - 液体燃料燃焼装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 点火から安定燃焼までの時間の短縮化を図
り、また粒径の大きい霧化燃料の気化の促進を図る。 【解決手段】 有底筒状に形成され且つ周壁２２に多数
の空気孔２３を有するバーナ２０が、その筒軸心Ｘを略
水平にするよう横向き姿勢に設置される。バーナ２０よ
りも短い有底筒状に形成されて一端に筒開放口２５を有
する気化促進筒２４が、バーナ２０の内部の筒軸心Ｘ上
の筒開放口２１寄り位置に、筒開放口２５をバーナ底部
に向けて配設される。バーナ２０の底部に、超音波振動
子により液体燃料を霧化する超音波霧化装置２９が霧化
燃料を気化促進筒２４の筒開放口２５に向けて噴出する
ように配設される。点火ヒータ３６で超音波霧化装置２
９によって霧化された霧化燃料に点火し、送風機２７に
より供給される燃焼用空気により燃焼する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はポット式バーナを備
えた液体燃料燃焼装置の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図８は従来の液体燃料燃焼装置における
ポット式バーナ部分の一例を示している。この図におい
て、１は有底筒状に形成されて上向き開放状の筒開放口
１ａを有するポットであって、このポット１の周壁２に
は多数の空気孔３を列設している。４は燃焼リングであ
って、ポット１の内部中間高さ部位に架設される下部リ
ング部材４ａと、ポット１の筒開放口１ａに臨んで配設
される上部リング部材４ｂとを脚部材４ｃを介して一体
的に連結してなるものである。

【０００３】５は点火ヒータであって、ポット１内の前
記下部リング部材４ａの下方に臨むよう周壁２に水平に
配置される。ポット１の底部の中央に開口部１２を設
け、この開口部１２からポット１内に臨んで燃料供給パ
イプ７を配設するとともに、該燃料供給パイプ７と同心
状に超音波霧化装置１３を配設する。燃料供給パイプ７
は燃料タンク９に電磁ポンプ８を介して接続している。
１０は風胴であって、ポット１の外周を囲むように配設
されている。１１は送風機であって、風胴１０の下端部
に配設され、燃焼用空気を該風胴１０内に供給する。

【０００４】次に、上記従来構成の動作について説明す
る。電磁ポンプ８の送油動作により燃料タンク９内から
灯油が燃料供給パイプ７を経てポット１の内底部に供給
される。ポット１の内底部に供給される灯油は超音波霧
化装置１３によって霧化され、この霧化雰囲気に点火ヒ
ータ５で点火することにより、点火から安定燃焼に至る
までの時間の短縮化を図っている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の液体燃
料燃焼装置ではポット１の底部の開口部１２に超音波霧
化装置１３を有するものとしてはいるものの、点火初期
において、該超音波霧化装置１３により霧化された液体
燃料の粒径は数μｍ〜数十μｍ程度である。しかしなが
ら、ポット１が筒開放口１ａを上向きにする縦向き姿勢
に設置されているため、そのポット１の底部の超音波霧
化装置１３により上向きに噴出される数十μｍオーダー
という粒径の大きな油滴の場合、燃焼することなく超音
波霧化装置１３の側面を濡らしながら落下し、図上、符
号Ｐで示すように、ポット１からその外周を覆う風胴１
０へ灯油が漏れるという不具合がある。

【０００６】また、ポット１の底部の開口部１２の縁を
内向きに立ててフランジ１４を形成して、該ポット１の
内底部に灯油を溜めるように構成されているが、フラン
ジ１４は通常、低く設定されており、ポット１の内底部
に溜めることができる油量は少ない。このため、点火初
期に点火動作をミスした場合、ポット１内に灯油が放出
されるが、１回から２回程度の僅かな点火ミスによって
も、図上、符号Ｑで示すように、ポット１の内底部に溜
まった灯油が溢れて風胴１０に漏れるという不都合があ
る。

【０００７】上記灯油漏れＰ，Ｑはバーナ外へ灯油が流
出するという重大な問題点と言えるものであり、また、
風胴１０へＰ，Ｑに示すような漏れた灯油が存在する状
態で点火燃焼を開始すると、ポット１の昇温に伴い、風
胴１０の温度も上昇し、漏れた灯油が気化ガスとなつ
て、空気孔３と、開口部１２と超音波霧化装置１３間の
間隙からポット１内へ進入して燃料過剰を起こし、これ
が原因して煤が発生するなどの異常燃焼を引き起こすと
いう問題点がある。

【０００８】本発明の目的は、上記のような問題点に鑑
みてなされたもので、点火から安定燃焼までの時間の短
縮化を図り、また燃料の漏れ防止、および粒径の大きい
霧化燃料の気化時間の短縮化を図ることのできる液体燃
料燃焼装置を提供するにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の液体燃料燃焼装
置では、有底筒状に形成されて一端に筒開放口を有し、
且つ周壁に多数の空気孔を有するバーナが、その筒軸心
を略水平にするよう横向き姿勢に設置される。該バーナ
の筒径よりも小さく且つ筒長よりも短い有底筒状に形成
されて一端に筒開放口を有する気化促進筒が、前記バー
ナの内部の筒軸心上の筒開放口寄り位置に、前記筒開放
口をバーナ底部に向けるよう配設される。前記バーナの
外周を包囲する第１風胴が備えられる。燃焼用空気を前
記第１風胴とバーナの外周との間に供給する送風機が備
えられる。前記バーナの底部に、超音波振動子により液
体燃料を霧化する超音波霧化装置が霧化燃料を前記気化
促進筒の筒開放口に向けて噴出するように配設される。
前記超音波霧化装置によって霧化された霧化燃料に点火
する点火ヒータが備えられる。

【００１０】上記気化促進筒の内周には金網又はパンチ
ングメタルを配備する。気化促進筒の筒開放口の内周に
はフランジを内向きに張出し形成する。気化促進筒はセ
ラミックで成形する。

【００１１】また本発明は、上記構成の液体燃料燃焼装
置において、更に、上記超音波霧化装置の周囲を包囲す
る第２風胴を備え、この第２風胴内に上記送風機が燃焼
用空気を上記超音波振動子に沿って流したうえで上記第
１風胴内に供給するように備えられる。より具体的に
は、超音波振動子の外周に燃焼用空気通路を形成するよ
うカバーが配置される。

【００１２】上記超音波霧化装置はバーナの底部に絶縁
物を介して取り付ける。その絶縁物は緩衝材で構成す
る。また、上記超音波霧化装置は油入口を備え、この油
入口と燃料供給パイプとが絶縁性及び防振性を有する材
料からなるチューブで接続される。

【００１３】有底筒状のバーナを横向き姿勢に設置する
一方、気化促進筒を有底筒状に形成し、この気化促進筒
をバーナの内部の筒軸心上の筒開放口寄り位置に、筒開
放口をバーナ底部に向けて配設するので、超音波霧化装
置により燃料を漏らすことなく、バーナ内に霧化噴出さ
せことができる。また点火ヒータにより瞬時に点火した
とき燃焼炎はバーナの筒開放口寄りの空気孔、即ち主炎
口領域へ移行し、この燃焼熱により気化促進筒が短時間
に且つ高温に加熱される。

【００１４】有底筒状の気化促進筒は筒開放口をバーナ
底部に向けてあるので、粒径の大きい霧化燃料は高温に
加熱される気化促進筒の内部に溜まり、短時間に気化す
る。とくに、気化促進筒の内周に金網又はパンチングメ
タルを配備しておくと、粒径の大きい霧化燃料は金網又
はパンチングメタルに付着するため、接触面積が大きく
なり、気化熱を吸収し易くなり、気化時間がより短くな
る。気化促進筒が高温に加熱されるため、沸点の高い変
質灯油、低質灯油も燃焼可能になる。

【００１５】送風機により第２風胴内及び第１風胴内に
供給される燃焼用空気は、風上において超音波振動子に
沿って流すことにより、超音波振動子を強制的に冷却す
る。超音波振動子の外周にカバーによって燃焼用空気通
路を形成しておくと、超音波振動子の冷却効率を向上で
き、またバーナからの燃焼熱を遮断できる。

【００１６】超音波霧化装置をバーナの底部に絶縁物を
介して取り付けてあると、超音波振動子として電歪振動
子をはさんだボルト締めランジュバン振動子を用いた場
合も、バーナが充電部となるのを防止できる。その絶縁
物を緩衝材で構成すると、超音波振動子の振動がバーナ
に伝播するのを防止する防振機能をも発揮する。超音波
霧化装置の油入口と燃料供給パイプとを絶縁性及び防振
性を有する材料からなるチューブで接続すると、超音波
振動子の振動が油入口を介して燃料供給パイプに伝播す
るのを防止できる。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１ないし４は本発明の第１実施
形態を示す。図１は液体燃料燃焼装置の縦断面図、図２
ないし図４はいずれも気化促進筒の断面図を示してい
る。図１において、２０は有底筒状に形成されたバーナ
で、一端に筒開放口２１を有し、且つ周壁２２に多数の
空気孔２３を列設する。

【００１８】空気孔２３は周壁２２の筒長方向の略全域
にわたって列設されるが、特に周壁２２の筒開放口２１
寄り部位では、空気孔２３が、他の部位に設ける空気孔
２３のピツチよりも小ピツチで多数列設されることによ
り主炎口領域が形成される。そして、このバーナ２０は
その筒軸心Ｘが略水平になるよう横向き姿勢に設置され
る。

【００１９】バーナ２０の内部には気化促進筒２４を配
備する。気化促進筒２４は、バーナ２０の筒径よりも小
さく且つ筒長よりも短い有底筒状に形成されて一端に筒
開放口２５を有し、バーナ２０の筒軸心Ｘ上の筒開放口
２１寄りに偏した位置に、筒開放口２５をバーナ２０の
内底部に向けて配設される。

【００２０】バーナ２０の周壁２２及び底部の外周は第
１風胴２６で包囲する。第１風胴２６には送風機２７を
設置し、この送風機２７により第１風胴２６とバーナ２
０の外周との間に強制的に送風し、空気孔２３からバー
ナ２０内に燃焼用空気を供給する。バーナ２０の底部中
央には開口部２８を設け、この開口部２８に超音波エネ
ルギーによって灯油等の液体燃料の霧化を行う超音波霧
化装置２９がバーナ２０内に臨むように取り付けられ
る。

【００２１】超音波霧化装置２９は５０〜６０ＫＨｚ程
度の周波数で振動する超音波振動子３０により燃料供給
パイプ３１の先端のノズル３２を振動させ、灯油等の液
体燃料を数μｍ〜数十μｍの微細粒子にして気化促進筒
２４の筒開放口２５に向けて霧化燃料を噴出するように
配備されている。超音波霧化装置２９は、燃料供給パイ
プ３１を介して電磁ポンプ３３、燃料タンク３４に連通
している。

【００２２】バーナ２０の周壁２２の底部寄り部位には
開口部３５を設け、この開口部３５に点火ヒータ３６を
取り付ける。点火ヒータ３６は、通電によって赤熱する
ヒータエレメント３７を前記開口部３５からバーナ２０
内に臨ませて、超音波霧化装置２９によって噴出される
霧化燃料の噴出方向と略直交する方向から霧化燃料に点
火する。

【００２３】次に、上記構成の燃料燃焼装置の動作につ
いて説明する。電磁ポンプ３３の駆動により燃料タンク
３４内の灯油は燃料供給パイプ３１を介して超音波霧化
装置２９に供給される。供給された灯油は超音波霧化装
置２９から数μｍ〜数十μｍの微細粒子に霧化されてバ
ーナ２０内の気化促進筒２４の筒開放口２５に向けて噴
出される。一方、送風機２７により燃焼用空気が空気孔
２３からバーナ２０内に供給される。

【００２４】点火ヒータ３６へ通電すると、ヒータエレ
メント３７が赤熱する。超音波霧化装置２９から噴出さ
れる霧化灯油は、空気孔２３からバーナ２０内に供給さ
れる燃焼用空気と混合し、赤熱したヒータエレメント３
７により瞬時に点火燃焼する。このときの燃焼炎は、気
化促進筒２４の筒開放口２５付近のＡ部では空気孔２３
が少なくて空気量が少ないため、空気量の多い主炎口領
域へ移行し、この燃焼熱により気化促進筒２４は短時間
に加熱される。

【００２５】霧化燃料、とくに粒径の大きい霧化燃料も
短時間に加熱される気化促進筒２４の内部に溜まり、短
時間に気化する。従って、短時間のうちに安定燃焼とな
る。バーナ２０の主炎口領域からの加熱により気化促進
筒２４は高温６００℃以上に加熱されるため、高沸点の
変質灯油や低質灯油を使用する場合もこれの燃焼を可能
にする。

【００２６】図２のように、上記気化促進筒２４の内周
には金網３８を取り付ける。また、図３のように気化促
進筒２４の内周に間隙ｇを置いてパンチングメタル３９
を配備するもよい。これによれば、粒径の大きい霧化燃
料は、金網３８又はパンチングメタル３９に付着し、接
触面積が大きくなり、気化熱を吸収し易くなり、短時間
に気化する。

【００２７】図４のように気化促進筒２４の筒開放口２
５の内周にはフランジ２５ａを内向きに張出し形成する
ことにより、粒径の大きい霧化燃料も漏れることなく、
気化促進筒２４の内部に溜めて気化の促進化を図れる。
気化促進筒２４は耐熱性を向上するようにセラミックで
成形することが好ましい。

【００２８】図５は本発明の第２実施形態を示す液体燃
料燃焼装置の縦断面図である。上記第１実施形態におけ
る超音波霧化装置２９の超音波振動子３０として、電歪
振動子４０，４１をはさんだランジュバン振動子を用い
た場合、それ自身の発熱と燃焼熱の輻射熱による素子の
温度が上昇する。従って電歪素子にジルコンチタン酸鉛
を使用した場合、キューリ温度は約３５０℃であるが、
信頼性を十分に確保するには１５０℃以下で使用するこ
とが望ましい。

【００２９】そこで、この実施形態では、バーナ２０の
底部に取り付けた超音波振動子３０の周囲を第２風胴４
２で包囲するとともに、この第２風胴４２に開口部４３
を設け、この開口部４３に送風機２７を取り付けて、強
制的に送風を超音波振動子３０に沿って流すように構成
する。

【００３０】そして、送風機２７からの風が超音波振動
子３０に沿って流れた後は、第１風胴２６と第２風胴４
２との間に介在させた仕切板４４に設けた通風孔４５を
経て第１風胴２６内へ燃焼用空気として供給できるよう
にする。その他の構成は第１実施形態のものと同様であ
る。

【００３１】この実施形態によれば、送風機２７からの
燃焼用空気を利用して超音波振動子３０を強制的に冷却
することができ、超音波振動子３０の信頼性の向上を図
ることができる。より好ましくは、超音波振動子３０の
周囲にカバー４６を配置し、このカバー４６と超音波振
動子３０との間に燃焼用空気通路４７を形成して、この
燃焼用空気通路４７に送風機２７からの風が強制的に通
るようにする。

【００３２】送風機２７は図５の二点鎖線Ｆで示すごと
き位置に取り付けてもよい。このようにカバー４６によ
り燃焼用空気通路４７を形成することにより、超音波振
動子３０の冷却効率を高めることができ、またカバー４
６によりバーナ２０からの燃焼熱を遮断できる点で好ま
しい。

【００３３】図６及び図７は本発明の第３実施形態を示
す。図６は液体燃料燃焼装置の縦断面図、図７は超音波
霧化装置部分の断面図である。第１実施形態又は第２実
施形態においてバーナ２０の底部に取付金具５１で取り
付けられる超音波振動子３０として、前述のように電歪
振動子４０，４１をはさんだボルト締めランジュバン振
動子を用いた場合、ボルト締めランジュバン振動子は、
図７のように、電歪振動子４０，４１をプラス電極４０
ａ、マイナス電極４１ａ、ブロック４８、ブロック４９
と共にボルト５０で締め付けている。

【００３４】プラス電極４０ａ、マイナス電極４１ａに
通電すると、ブロック４８、ブロック４９にも電圧が加
わる充電部となる。取付金具５１を介してバーナ２０が
充電部となる。そこで、この実施形態では、上記超音波
霧化装置２９はバーナ２０の底部に絶縁物５２を介して
取り付ける。これによれば、取付金具５１を介してバー
ナ２０が充電部となるのを防止できる。

【００３５】また、超音波振動子３０は、理論上振動が
０となる位置に振動子固定用金具５３と油入口５４を取
り付けることが困難であり、このため振動子固定用金具
５３又は油入口５４を介して振動が伝播する。そこで、
上記絶縁物５２は緩衝材で構成することにより、絶縁物
５２は超音波振動子３０の振動がバーナ２０に伝播する
のを防ぐ防振機能をも発揮するものとすることが好まし
い。

【００３６】また、図７のように、超音波霧化装置２９
の油入口５４と燃料供給パイプ３１とを絶縁性及び防振
性を有するゴム材料等からなるチューブ５５で接続する
ことにより、超音波振動子３０の振動が油入口５４を介
して燃料供給パイプ３１に伝播するのを防止できる。そ
の他の構成は第２実施形態のものと同様である。

【００３７】

【発明の効果】請求項１に係る発明によれば、液体燃料
をバーナから漏らすことなく、しかも点火時の燃焼炎に
より気化促進筒を短時間に且つ高温に加熱できるので、
点火から安定燃焼までの時間を大幅に短縮することがで
きる。また粒径の大きい霧化燃料も短時間に気化するこ
とができ、更に変質灯油や低質灯油も燃焼できる。

【００３８】請求項２及び３に係る発明によれば、粒径
の大きい霧化燃料をより一層短時間に気化することがで
きる。請求項４に係る発明によれば、粒径の大きい霧化
燃料を漏らすことなく気化促進筒の内部に溜めて気化の
促進を図ることができる。請求項５に係る発明によれ
ば、気化促進筒の耐熱性の向上を図ることができる。

【００３９】請求項６及び７に係る発明によれば、請求
項１に係る発明による上記効果以外に、燃焼用空気を利
用するという簡単な手段で超音波振動子を強制的に冷却
でき、超音波霧化装置の信頼性を高めることができる。

【００４０】請求項８に係る発明によれば、取付金具を
介してバーナ部が充電部となるのを防止できる。請求項
９に係る発明によれば、その絶縁物を緩衝材で構成する
ので、超音波振動子の振動がバーナ部に伝播するのを防
止できる。請求項１０に係る発明によれば、超音波霧化
装置の油入口と燃料供給パイプとを絶縁性及び防振性を
有する材料からなるチューブで接続するので、超音波振
動子の振動が油入口を介して燃料供給パイプに伝播する
のを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態の液体燃料燃焼装置の縦断面図で
ある。

【図２】第１実施形態の液体燃料燃焼装置の気化促進筒
の断面図である。

【図３】第１実施形態の液体燃料燃焼装置の気化促進筒
の断面図である。

【図４】第１実施形態の液体燃料燃焼装置の気化促進筒
の断面図である。

【図５】第２実施形態の液体燃料燃焼装置の縦断面図で
ある。

【図６】第３実施形態の液体燃料燃焼装置の縦断面図で
ある。

【図７】第３実施形態の液体燃料燃焼装置の超音波霧化
装置の断面図である。

【図８】従来例の液体燃料燃焼装置の縦断面図である。

【符号の説明】

２０ バーナ ２１ バーナの筒開放口 ２３ 空気孔 ２４ 気化促進筒 ２５ 気化促進筒の筒開放口 ２５ａ フランジ ２６ 第１風胴 ２７ 送風機 ２９ 超音波霧化装置 ３０ 超音波振動子 ３１ 燃料供給パイプ ３６ 点火ヒータ ３８ 金網 ３９ パンチングメタル ４２ 第２風胴 ４６ カバー ４７ 燃焼用空気通路 ５２ 絶縁物 ５４ 油入口 ５５ チューブ

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 有底筒状に形成されて一端に筒開放口を
   有し、且つ周壁に多数の空気孔を有するバーナが、その
   筒軸心を略水平にするよう横向き姿勢に設置され、該バ
   ーナの筒径よりも小さく且つ筒長よりも短い有底筒状に
   形成されて一端に筒開放口を有する気化促進筒が、前記
   バーナの内部の筒軸心上の筒開放口寄り位置に、前記筒
   開放口をバーナ底部に向けるよう配設され、前記バーナ
   の外周を包囲する第１風胴が備えられ、燃焼用空気を前
   記第１風胴とバーナの外周との間に供給する送風機が備
   えられ、前記バーナの底部に、超音波振動子により液体
   燃料を霧化する超音波霧化装置が霧化燃料を前記気化促
   進筒の筒開放口に向けて噴出するように配設され、前記
   超音波霧化装置によって噴出された霧化燃料に点火する
   点火ヒータが備えられていることを特徴とする液体燃料
   燃焼装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の液体燃料燃焼装置におい
   て、気化促進筒の内周に金網を取り付けてあることを特
   徴とする液体燃料燃焼装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の液体燃料燃焼装置におい
   て、気化促進筒の内周に所定間隙を置いてパンチングメ
   タルを配備してあることを特徴とする液体燃料燃焼装
   置。
4. 【請求項４】 請求項１記載の液体燃料燃焼装置におい
   て、気化促進筒の筒開放口の内周にフランジを内向きに
   張出し形成してあることを特徴とする液体燃料燃焼装
   置。
5. 【請求項５】 請求項１記載の液体燃料燃焼装置におい
   て、気化促進筒をセラミックで成形してあることを特徴
   とする液体燃料燃焼装置。
6. 【請求項６】 請求項１記載の液体燃料燃焼装置におい
   て、前記超音波霧化装置の周囲を包囲する第２風胴が備
   えられ、この第２風胴内に前記送風機が燃焼用空気を前
   記超音波振動子に沿って流したうえで前記第１風胴内に
   供給するように備えられていることを特徴とする液体燃
   料燃焼装置。
7. 【請求項７】 請求項６記載の液体燃料燃焼装置におい
   て、第２風胴内において超音波振動子の外周に燃焼用空
   気通路を形成するようカバーが配置されていることを特
   徴とする液体燃料燃焼装置。
8. 【請求項８】 請求項１又は６記載の液体燃料燃焼装置
   において、超音波霧化装置がバーナの底部に絶縁物を介
   して取り付けられていることを特徴とする液体燃料燃焼
   装置。
9. 【請求項９】 請求項８記載の液体燃料燃焼装置におい
   て、絶縁物が緩衝材で構成されていることを特徴とする
   液体燃料燃焼装置。
10. 【請求項１０】 請求項８又は９記載の液体燃料燃焼装
    置において、超音波霧化装置の油入口と燃料供給パイプ
    とが、絶縁性及び防振性を有する材料からなるチューブ
    で接続されていることを特徴とする液体燃料燃焼装置。