JPS587127B2 - 液体燃料燃焼装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、超音波振動エネルギーを利用した液体燃料燃
焼装置に関する。

従来、一般的な燃焼装置としては、ロークリ式ガス化バ
ーナ、燃料滴下式ガス化バーナ、ポット式バーナなとが
あり、これらの装置においては次のような問題点を有し
ていた。

即ち、ガス化方式のバーナにおいては燃料を電気ヒータ
等により加熱して気化させた後、燃焼させている。

またポット式バーナにおいては、燃焼室底部の燃料に着
火することにより燃焼室内温度がしだいに上昇し、これ
によって燃料が気化され本燃焼へと移行するようにして
いる。

このため、燃焼の立上りに相当の時間を要し、又緊急時
などにおいても燃料がわずかながら残っているため瞬間
消火ができないといった欠点がある。

このことは燃焼装置として複雑な制御が必要となったり
、又極めて制御しにくいといった問題を生じることとな
る。

さらに、この種燃焼装置は上記したように燃料を気化す
る方式であるため、その過程においてタールやすす等が
発生し、燃焼効率が悪いばかりでなく、バーナや熱交換
器の耐久性等にも影響を及ぼしていた。

また、すすや一酸化炭素の発生のため、燃焼ガスを室外
に排出するいわゆる強制給排気方式が採用されているが
、熱の有効利用といった面で極めて効率が悪く、又、大
気汚染等の公害が問題となっている今田こおいては、こ
の点においても充分考慮しなければならず、触媒を機器
に設けるなど機器がますます複雑化しつつある。

さらこ、燃料を完全燃焼させるため燃焼室にいろいろな
工夫を行なっているが、その構成も複雑なものとなって
おり、機器を小型化する上で、障害の一つとなっていた
。

このようなことから最近超音波により燃料を霧化し燃焼
させる方式が注目されてきており、従来のこの種超音波
霧化装置の一般的な例を第８図ご示す。

すなわち、液体Ａに伝播される超音波振動子Ｂからの振
動エ不ルギーによって液面上に噴水状の液柱Ｃを形成し
、ここから微粒子を発生させるようになっている。

しかしながらこの噴水状の液柱Ｃは絶えず形状、大きさ
が変動し、液面上に上昇した液はその自重によって一定
高さから落下するこの時上方に位置し落下しようとする
液は、超音波振動エネルギーによって下から上昇してく
る液を押え付けるような関係になる。

また超音波振動子Ｂの上に位置する液体中には第８図の
矢印ａに示すような循環流が形成されている。

このような状態においては、噴水状の液柱Ｃを形成する
ためのエネルギーが相殺され液柱Ｃ自体の形成が非常に
不安定となり、発生する微粒子の量が絶えずばらつくと
共に間欠的に変動する息つき現象を生じる。

さらに超音波振動エネルギーが微粒子の発生に対して有
効に作用しないため、超音波振動子Ｂに大電力を供給す
る必要があったり、霧化量が充分得られないという問題
があった。

また液体中に形成される循環流ａも乱れやすくこれによ
って振動の伝播が十分促進されず、この結果として上述
したような問題を生じやすかった。

なお図中Ｄは容器を示す。

本発明は上記した従来の問題点に鑑み成されたもので、
すすやタール、一酸化炭素等の発生がなく、燃焼の瞬間
着火及び消火が可能であり、且つ小型の超音波霧化を利
用した燃焼装置を提供することを目的とする。

以下、その実施例を図面と共に説明する。

第１図、第２図において、１は本体ケースで、その前面
下部に空気吸入口２、中間部に空気吹出口３及び覗き窓
４を、父上面に燃焼ガス排出口５がそれぞれ設けられて
いる。

６は本体ケース１内の下部に設けられた燃料タンク、７
は下部に１．２〜１．７ＭＦｚで共振する超音波振動子
８を固定した霧化タンクで、前記燃料タンク６とフロー
ト９及び送油パイプ１０を介して連西状態にある。

ここで第６図によりその具体構成を説明すると、燃料タ
ンク６の下部にパッキン１１を介して内部に油ｄ路１２
を形成した部材Ａ１３が設けられており、その途中に手
動により油ｄ路１２を開閉可能なようにコツク１４が回
動自在に設けられている。

又、霧化タンク７の下部には油ｄ路１５を形成した部材
Ｂ１６と部材Ｃ１７とがパッキン１８を介して一本的に
固定されており、前記部材Ａ１３とこの部材１γとは送
油パイプ１０を介して運通されている。

１９ａはフロート９と連動した開閉弁で、霧化タンク７
内の油面が設定レベルより低くなった時、開となり燃料
タンク６より燃料が供給され、設定レベルで閉じるよう
になっている。

１９はフロート９の中心軸に設けられた中空筒、２０は
開閉弁１９をフロート９と連動させるための支持棒、２
１は固定片である。

ここで、再び第１図、第２図において２２は霧化タンク
Ｉ内への空気取入口、２３は超音波振動子８の上部に開
口した案内筒で、霧化タンク７の上部開口２４に設けら
れ、又その内部には第４図ａ，ｂに示す邪魔板２５（分
散手段の一例として用いたもので、この邪魔板２５の下
面に液柱の上部が衝突し、衝突分が液柱外方に分散され
る。

）が設けられている。

２６は内部に燃焼ファン（図示せず）を設けたファンケ
ースで、２７は送風口である。

このファンケース２６はその下部を送風筒２８を介して
案内筒２３と連通している。

２９は燃焼ファン用の電動モータ、３０は第３図のごと
く上部にスリット状の炎口３１を形成し、内部に混合室
３２を形成した燃焼バーナであり、ファンケース２６に
一端を開口している。

なお、第５図の３３はバーナ３０への混合空気量を調節
する調整ダンパー、再び第１図、第２図の３４は燃焼室
で上部に第７図のごとく排気筒３５を設けている。

３６は燃焼室３４の外周にＵターン状に構成し、その一
端を本体ケース１内に他端を空気吹出口３に開口した温
風路、３７はこの温風路３６に位置し、燃焼室３４の外
周に設けられた放熱板、３８は排気筒３５に設けられた
同放熱板、３９は温風路３６の入口部に設けられた送風
ファン、４０は覗き窓４と対向したガラス板、４１は排
気筒３５の開口部に設けられた対向板、４２は加湿器で
ある。

上記のように構成された本実施例につき、次に動作を説
明すると、まず第６図のコツク１４を回動ずることによ
り燃料タンク６の燃料は霧化タンク７へ供給され、フロ
ート９によって設定レベルに達すると燃料の供給は開閉
弁１９により停止する。

次に第２図の超音波振動子８を駆動すると共に燃焼ファ
ン（図示せず）を駆動すると燃料はこの振動子８によっ
て液柱が形成され、この液柱は邪魔板２５にその上部が
衝突してその高さが制限されると共に、衝突分は外周に
分散される。

そして、超音波振動エネルギーによって形成された液柱
がら微粒化された霧化粒子が発生し、燃焼ファンの吸引
力によって空気取入口２２より燃焼用空気が霧化タンク
７内に導入され、次に案内筒２３によって霧化粒子は第
５図のファンケース２６からバーナ３０へと送られる。

バーナ３０へ導びかれた粒子はその混合室３２内で燃焼
用空気と均一に混合され、適当な点火手段によって点火
すれば、混合ガスはバーナ炎口３１に青火炎を形成し燃
焼を開始する。

すなわち、従来の燃焼方式のように燃料を一旦電気ヒー
タや自然燃焼によってガス化した後燃焼させる方式でな
く、液体燃料を超微粒子化しているので、液体の状態で
空気との予混合を行なうことができ、従ってガスと同様
に燃焼させることができ、すすやタール又一酸化炭素の
発生がほとんどなく完全な青火燃焼を形成することがで
きる。

一方、燃焼室３４で燃焼した後、排気ガスは排気筒３５
と燃焼ガス排出口５から室内へと排気される。

なお、この燃焼排気ガスは適当な手段によって室外へ排
出しても良い。

又、燃焼量の調節はダンパー３３によって自由に行なう
ことができる。

次に、送風ファン３９を駆動すると空気吸入口２より吸
引された空気は温風ｄ路３６で放熱板３７．３８で熱交
換した後、空気吹出口３より室内へ吹出され、暖房を開
始する。

本体ケース１上部には加湿器４２を設けているので水を
溜めておけば燃焼熱によって加湿も行なうことができる
。

次に暖房を停止する場合は、超音波振動子８、燃焼用フ
ァン、送風ファン３９をそれぞれ停止することにより、
燃料の霧化け停止すると共に燃焼用ファンも停止してい
るので残った霧化粒子はバーナ３０へは導かれず、よっ
て燃焼は瞬時にして停止する。

以上のように本発明の液体燃料燃焼装置は、内部に液体
燃料を収容した霧化タンクの底部に超音波振動子を配設
し、この超音波振動子の超音波振動エネルギーによって
形成される液柱の上部を衝突させて衝突分を外方に分散
させる分散手段を設け且つ該液柱より発生する微粒子を
タンク外へ導く送風手段及び案内手段を設けると共に、
微粒化された霧化粒子を予め空気と混合した後に複数の
小仕又Ｊスリット状の炎化をもつ燃焼バーナによって燃
焼するようにしたものであるから下記のような効果を得
ることができる。

（１）超微粒化した液体燃料を空気と予混合して燃焼さ
せるようにしたものであるから、従来のように電気ヒー
タ等により燃料を気化・ガス化させることによって生ず
るすす・タール・一酸化炭素などの有毒物質を発生する
ことなく完全な青火燃焼が得られる。

（２）燃焼部はガス燃焼と同様に混合室と炎化を設けた
バーナ構成で良いため、極めてシンプルであり、燃焼機
器全体として小型化することができる。

（３）液体燃料のままの予混合式であるため、燃焼の瞬
間着火及び瞬間消火が可能であり、地震などの緊急時に
おいて高い安全性を確保することができ、又燃焼の制御
においても簡単な構成で良く制御性も良い。

（４）超音波霧化部において、超音波振動エネルギーに
よって形成される液柱の上部を衝突させて衝突分を液柱
外因に分散させる分散手段を設けたので、従来のように
この液柱が落下する時に下から上昇してくる液を押え付
けるようなことがなく、液柱の形成を安定したものにす
ることができ、又息つき現象もないため超音波振動エネ
ルギーが微粒子の発生に対して極めて効率良く有効に作
用するため霧化量を十分に得ることができる。

（５）燃焼量の調節は予混合式であるため、単に調節ダ
ンパーによる通路の調整又は燃焼ファンの回転数の調整
のみで良く、定流量装置などを必要としない。

（６）燃焼においては、液体燃料のままの混合気である
ためその温度が低く、バックファイヤなどを起すことが
ないので安全である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例にかかる液体燃料燃焼装置
の一部切欠き正面図、第２図は同液体燃料燃焼装置の縦
断面図、第３図は同液体燃料燃焼装置に用いたバーナ部
の拡大斜視図、第４図ａ，ｂは同液体燃料燃焼装置の邪
魔板の斜視図と断面図、第５図は同液体燃料燃焼装置の
ファンケースおよびバーナ部の上面図、第６図は同液体
燃料燃焼装置の要部断面図、第Ｔ図は同液体燃料燃焼装
置の熱交換器の斜視図、第８図は超音波霧化装置の従来
例を示す図である。 １・・・・・・本体ケース、２・・・・・・空気吸入口
、３・・・・・・空気吹出口、８・・・・・・超音波振
動子、Ｉ・・・・・・霧化タンク、２３・・・・・・案
内筒、２５・・・・・・邪魔板（分散手段）、３０・・
・・・・バーナ、３４・・・・・・燃焼部、３６・・・
・・・温風通路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 内部に液体燃料を収納した霧化タンクと、この霧化
   タンク内の液体燃料液面に液柱を形成する超音波振動子
   と、この超音波振動子によって形成される上記液柱から
   発生する微粒子を燃焼バーナこ導く送風手段とを備え、
   上記霧化タンク内の上記液柱上部には、同液柱の上部を
   衝突させて、債突液体燃料を液柱の外方に分散させさせ
   る分散手段を設けた液体燃焼装置。 ２ 霧比タンク上部の超音波振動子に対向する部分に開
   口部を形成し、この開口部と超音波振動子の間、ご案内
   筒を設け、この案内筒内部に分散手段を設けた特許請求
   の範囲第１項に記載の液体燃料燃焼装置。