JPS6112499B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、灯油や軽油等の液体燃料、水、薬液
などの霧化装置に関するもので、その目的とする
ところは、構成が簡単でコンパクトであり、しか
も霧化量制御が容易な霧化装置を提供することに
ある。

従来液体の霧化装置として種々のものが提案さ
れ実用化されており、(1)液体を高圧ポンプで圧送
し小孔ノズルから高圧噴霧する圧力噴霧装置、(2)
回転体に液体を滴下し遠心力により霧化する回転
霧化装置、(3)高圧液体と高圧気体を噴出させ共振
構造により振動を発生させて霧化させる２流体霧
化装置、(4)電歪素子や磁歪素子の振動をホーン状
振動子によつて振巾増巾し、増巾された振動部分
に液体を供給して霧化させる振巾増巾型超音波霧
化装置、(5)液槽中に超音波エネルギーを照射し、
液面近傍でのキヤビテーシヨンを利用して霧化さ
せるキヤビテーシヨン型霧化装置などが実用化あ
るいは実用化の検討段階にある。

しかしながら、圧力噴霧装置、２流体霧化装置
は、いずれも高圧力を液体に印加することが必要
であり、高圧ポンプが必要で装置全体が大型化す
ると共に騒音の発生等の問題もあり、また霧化性
能（霧化粒子径および分布など）も十分なもので
はなかつた。回転霧化装置もまた高速回転体を要
するため装置が大型化すると共に騒音も大きく霧
化性能も良好なものではなかつた。また振巾増巾
型超音波霧化装置は効率良い振巾増巾をするため
のホーンの加工方法、固定方法等が難かしく、そ
のため高価格化すると共に、霧化性能も好ましく
なかつた。さらに前記の回転霧化装置、および振
巾増巾型超音波霧化装置は液体を供給し霧化量を
決定させるためのポンプ等を必要とし、一層高価
なものとならざるを得なかつた。キヤビテーシヨ
ン型超音波霧化装置は、霧化性能の面ですぐれた
特性を示すが、液槽中に直接超音波エネルギーの
集中をさせることが必要であるため霧化動作の安
定性が悪く、その補償のための構成が面倒である
と共に、霧化に最適な動作周波数が１〜2MHzに
あるため電波障害が発生する恐れがあつた。ま
た、霧化に要するエネルギーが大きいため電波障
害を一層増大させると共に高価な駆動装置を必要
とするものであつた。

本発明はこのような点に鑑みてなされたもので
あつて、構成が簡単でコンパクトでありそのため
低価格であると共に、霧化性能にすぐれかつ霧化
量制御が極めて容易な霧化装置を提供せんとする
ものである。

本発明は一つの用途に限定されるべきものでは
ないが一実施例として液体燃料の霧化装置に応用
し、温風暖房機を構成した一実施例について図面
と共に説明する。

第１図は温風暖房機の構成を示す断面図であ
る。図において、１は温風機のケースであり、灯
油などの液体燃料２は、カートリツジタンク３か
ら供給され、液面４が略一定に維持されるレベラ
５から供給パイプ６を通り、リターン部７、でポ
ンプある汲み上げポンプ８、供給部９を経て基体
１０内に設けられた供給室１１、加圧室１２に充
満するように構成されている。温風機の動作停止
時は、レベラ５の液面４と同じレベルに液面１
３、液面１４が位置し、図のような状態になつて
いる。

リターン部７は、液体加熱室を兼用しており、
正特性のヒータ１５を備え、断熱材１６によつて
覆われていると共に断熱部１７により供給パイプ
６、リターンパイプ１８などから熱的に隔離され
ている。供給パイプ６の一部と、汲上ポンプ８と
液体加熱室７との間を接続するパイプとは熱交換
部１９を形成しており、レベラ５から加熱室７へ
供給される液体燃料と、加熱室７からポンプ８に
供給される液体燃料との間で熱交換するよう構成
され、PTCヒータ１５の消費電力を少くするよ
うになつている。

リターン部７は、液体燃料中に溶存している空
気を排出するため、一時的に液体燃料を高温に上
昇させる機能を果すものであつて、開口部２０を
有している。この開口部２０からは、加熱室７が
高温になるため液体燃料中の空気が分離発生す
る。その場合、開口部２０は、燃焼筒２１又は排
気部２２内に排気する構成とするが、あるいは直
接屋外に排出する構成とすればよい。

一方、燃焼空気は吸込口２３から燃焼フアン２
４によつて吸込まれ、図中の矢印の如く空気通路
２５，２６を通つて燃焼筒２１に送られる。液体
燃料の供給部９は、前記空気通路２５，２６を横
切るように構成され液体燃料の冷却が効果的にな
されるようになつている。

次に霧化装置を中心に温風機の動作を説明す
る。操作部２７の指令により燃焼制御部２８はヒ
ータ１５に通電し、それと同時又は多少の時間を
経た後に汲上ポンプ８を起動する。汲上ポンプ８
はその吸上能力が最大霧化量と等しいかもしくは
大きめに設定されており、正常な霧化動作に支障
を生じないように構成されている。汲上ポンプ８
の作動により液体燃料２は液面１４が押し上げら
れ、基体１０に供給されて供給室１１に供給され
る。加圧室１２は基体１０内に形成されたホーン
状部と、前記ホーン状部の先端に設けられ複数個
の小孔ノズル（30μｍ〜100μｍ程度）２９を有
するノズル部３０と、前記ホーン状部の底部に設
けられ振動板３１とピエゾ振動子３２より成る電
気的振動子３３とにより構成されており、前記供
給室１１とは前記電気的振動子の外周全域にわた
つて形成された連通部３４により連通されてい
る。したがつて、供給室１１に供給された液体燃
料は、供給室１１と共に加圧室１２にも充満し、
そしてリターンパイプ１８より溢出してリターン
部７にリターンする。この状態において、ノズル
部３０に設けられた小孔ノズル２９からは、液体
燃料の表面張力のために液体燃料は溢れ出さず、
したがつて液体燃料は、汲上ポンプ８により、リ
ターン部７→ポンプ８→供給室１１→加圧室１２
→リターンパイプ１８→リターン部７という経路
にて順環することになる。すなわち、加熱室７に
より加熱され高温状態で溶存空気を排出された後
熱交換部１９と供給部９の送風路２５，２６にの
ぞませた冷却部とによつて冷却され溶存空気が少
なくなつた状態で供給室１１、加圧室１２に液体
燃料が充満されるのである。

以上の説明でも明らかなようにヒータ１５によ
る加熱は液体燃料中に溶存する空気の排出を目的
とするものであり、これは必ずしも加熱によるも
のでなくてもよい。例えば、ヒータ１５のかわり
に超音波振動子を用い、超音波振動によるキヤビ
テーシヨンを利用して溶存空気を排出するように
してもよい。すなわち、汲上ポンプ８による前述
の如き巡環経路中に溶存空気を排出するための手
段（脱気手段）を設けることが重要であり、さら
にこの脱気手段をリターン部と兼用する（リター
ン部に設ける）ことが特徴である。汲上ポンプ８
の起動と同時、もしくはそれより遅れて燃焼フア
ン２４が起動され、それより遅れて点火手段３５
が附勢される。点火手段３５は点火電極よりな
り、燃焼制御部２８によつて制御される。次に燃
焼制御部２８内の振動子駆動部３６が起動され、
電気的振動子３３には交流電圧が印加される。前
記電気的振動子３３を構成するピエゾ素子３２は
径方向に交流電圧の極性に応じて伸縮するため、
電気的振動子３３はノズル部３０の方向に向つて
鼓状振動を生ずる。電気的振動子３３がノズル部
３３の方向にたわむと、その近傍で圧力上昇が生
じ、この圧力上昇はホーン状をした加圧室１２に
よつて増巾されノズル部３０に達する。したがつ
てノズル部３０に設けられた小孔ノズル２９から
は液体燃料が吐出される。次に電気的振動子３３
が印加電圧の極性変化に伴つて、前述と反対方向
にたわみを生じると、その近傍では圧力低下が生
じる。この圧力低下は、図のように吐出方向に断
面積が変化しない部分を有するホーン形状をした
加圧室１２による流体ダイオード的作用と、電気
的振動子３３の全周に設けられた連通部３４から
の液体燃料の流入とによつて、ノズル部３３近傍
での大きな圧力低下を発生させず、したがつて、
ノズル２９に発生する液体燃料の表面張力を破る
に致らない。すなわち、この状態においてもノズ
ル２９からの空気の流入がなく、したがつて、汲
上ポンプの作用を発揮することができる。また、
液体燃料中の溶存空気が、加熱室７の作用により
少くされているため、このような動作を10KHz〜
100KHz程度の任意の高い周波数でくり返すこと
が可能となり、このため小孔ノズル２９からは、
液体燃料が噴霧され、点火手段３５により点火さ
れて炎３７が形成され、フレームロツド３８より
着火が検知されると、点火手段３５による点火動
作が停止される。

霧化量すなわち燃焼量は、電気的振動子３３の
動作によつて決定するため、汲上ポンプ８は極め
て簡単な、かつ精度の悪いもので十分であり、例
えば、送風フアン２４回転力を機械的に伝達する
ような形式のポンプであつてもよい。要は霧化動
作中に加圧室１２や供給室１１に空気が入りにく
いように最大の霧化量と同等もしくはそれ以上の
汲瞳矩力を有するものであればよいのである。

前述の如き霧化動作の開始時（すなわち点火動
作時）において、電気的振動子３３は第２図ａに
示す通常の動作周波数より低い第２図ｂに示すよ
うな周波数で動作するよう燃焼制御部２８により
制御される。これは、汲上ポンプ８により加圧室
１２が液体燃料で充満されても、極めて微小な気
泡などの異質物が加圧室１２内に残存している可
能性があり、このため正常に起動ができないとい
う不都合を防止するためである。すなわち、起動
時一定の時間、あるいは着火検知するまでの時間
は、多少の不都合（例えば粒径が多少大きくな
る、あるいは可聴周波数のため耳ざわりな音が発
生し易い）があつても、低周波（10〜20KHz）で
起動し、前述の如き異質物が吐出された後、正規
の周波数（20KHz〜100KHz）に切りかえるので
ある。このようにすることにより安定で確実な霧
化動作の起動が可能となるのである。

また前記電気的振動子３３は直径が10〜20mm程
度の円板状であり、基体１０も10〜40mm程度の小
型・コンパクトな構造であるため本発明を適用し
たこの温風機は、その構造が極めて小型でコンパ
クトなものにすることが可能であると共に、吐出
される霧化粒子の粒径が小さく、図のように直接
燃焼させることが可能であり、燃焼機に用いた場
合は、気化装置などを必要とせず、燃焼性能を低
下することなく燃焼機の構成の簡略化が可能であ
る。

第３図は、本発明の一実施例を示す温風機の制
御回路図であり、端子４０，４１は商用電源に接
続される。４２は操作部２７に設けられた運転ス
イツチで、これが投入されると燃焼制御部２８が
附勢され、前述の如く、電気的振動子３３、ヒー
タ１５、リレー接点４３，４４を介して燃焼フア
ン２４とそれに連動する汲上げポンプ８、および
点火手段３５が燃焼制御部２８より制御される。
４５はサーモスイツチであり燃焼筒２１などの温
度に応動し、対流用送風フアン３９を制御するも
のである。

燃焼量、すなわち霧化量の制御は、発振器の簡
単なオンオフデユーテイーの制御などで容易に実
現できるため、燃焼量の調節は、上述の如き機能
を燃焼制御部２８に設けておけば極めて簡単に実
現することができる。

以上のように本発明によれば、加圧室を有する
基体と、前起加圧室に臨んで設けられた小孔ノズ
ルと、前記加圧室に液体を充填させるポンプと、
前記加圧室の液体を加振するための電気的振動子
とを備え、前記電気的振動子を振動子駆動部によ
り附勢するよう構成したから、極めて構成が簡単
でコンパクトであり低コストであると共に、霧化
性能にすぐれ、かつ霧化量制御が極めて容易な霧
化装置を提供することができる。さらに、ほとん
ど電気的振動子のみの駆動エネルギーのみでよい
から、従来の超音波霧化装置に比べて霧化効率が
すぐれ、低消費電力の霧化装置を構成することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を温風暖房機に適用
した構成断面図、第２図は電気的振動子の駆動波
形図、第３図は制御回路図である。 ８……ポンプ（汲上ポンプ）、１０……基体、
１２……加圧室、３０……ノズル部、３３……電
気的振動子、３６……振動子駆動部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 液体が充填される加圧室を有する基体と、前
   記加圧室に臨んで設けられた１個又は複数個の小
   孔ノズルと、前記加圧室に充填された液体を加振
   する電気的振動子と、前記電気的振動子を付勢す
   る振動子駆動部と、前記加圧室に液体を充填させ
   るためのポンプとを備えた霧化装置。