JPS6246225B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、灯油や水等の霧化器に関するもので
あり、さらに詳しくは石油燃焼装置の燃料霧化装
置に関するものである。

本発明の目的は、霧化装置の構成が簡単であ
り、コンパクトな構成でしかも霧化された粒子が
小さく、霧化量の調節が容易で広範囲に亘つて可
能な霧化器を提供することにあり、さらに詳しく
は、電気的振動子を利用した霧化器に関する発明
である。

従来、石油の霧化器のものは種々提案されてい
るが実用化されているのは小口径のノズルに高圧
ポンプで圧力をかけ噴霧するガンタイプが主流で
あり、主に20000Kcal／ｈ以上の発熱量を有する
ボイラーやフアーネスとして利用されているが、
発熱量の少ないバーナーには燃焼炎が安定しない
ことや空気との混合がうまくいかず石油の霧化粒
子が最大500μに達するという粒子の問題があり
実用化されていなかつた。

又、電気的振動子を用いた霧化器としては、第
１図、第３図に示すような霧化器もある。これに
ついて説明すると、第１図に於いて箱体１の下部
に電気的振動子２がパツキン３を介して設けられ
ている。箱体１の内部には液体４が充填されてお
り、電気的振動子２に交番電力を供給すると電気
的振動子２が図の上下方向の振動をするようにな
る。この振動によつて液体４も振動し、液体４は
第１図のように液面中央部が盛り上る。そして液
体４は微粒子として飛散するのであるが、これ
は、第２図に示すような液体４の表面状態となつ
ている。超音波振動によつて、液体４の表面に
は、キヤピラリーウエーブ５と呼ばれる表面波が
発生する。この波が電気的振動子２の出力を増す
ことによつて強く励起されると、その波頭から液
滴６が生成される。液滴６の粒径は、表面波の波
長λに関係し、波長が短くなるほど、即ち、電気
的振動子２に与える電気的な交番電力の励振周波
数が高いほど小さくなることが知られている。こ
の第１図に示すような霧化器の特徴は、箱体１下
部に設けた電気的振動子２の超音波振動によつて
液体４表面に於いて短い波長のキヤピラリーウエ
ーブ５を生じ、そのキヤピラリーウエーブ５の波
頭の部分がちぎれて液滴６を生じ、この液滴６が
霧化の状況となるのである。従つて、このような
装置に於いては、液体４の表面、即ち液面がかな
り広い範囲で必要となり、更にこのような装置は
加湿器などの比較的制御性の少ないものについて
は適用されるが、燃焼機器のように発生する燃料
微粒子の量と空気との混合を制御したり、燃料微
粒子を燃焼部へうまく搬送して、壁面等への付着
や結露による効率などの問題や燃焼炎の安定化な
どの燃焼の基本的な問題にまだまだ多くの課題を
残しており、又、周波数が約1.2MHzでもつとも
効率が良いが、この周波数はラジオ等への雑音と
なり、これが最大の問題で、現在燃焼機器では採
用されていない。第３図は、ホーン型と呼ばれて
いるもので、ホーン形状７を外殻にもつた基体８
のホーンの拡がつた端面に電気的振動子９を設
け、基体８の内部には送油管１０を設けている。
交番電力を電気的振動子９に供給すると、電気的
振動子９は、矢印のように第３図では左右に振動
する。この振動はホーン形状７をもつた基体８に
よつて増幅され、先端部１１では大きな振動とな
る。ここで送油管１０の先端の表面では、第２図
と同じように、第４図に示している如く、キヤピ
ラリーウエーブ１２を生じ、液滴１３を生じる。
原理的には第１図と同じであるが通常送油管１０
への液体の供給は、油面の落差あるいはポンプな
どで加圧して行なわれている。このタイプでは、
送油管内部でキヤビテーシヨンを生じ、液体中の
溶存ガスを析出する。このため、小さな径のノズ
ルでは、送油管１０内に留つた空気が出てきて途
中霧化がとぎれ、例えば燃焼機器では、消火して
しまうなどの欠点があり、又、そのために供給液
体を加圧すると、キヤビテーシヨンや気体の発生
のために大きな粒子が飛び出すなど安定した霧化
にする制御が難しかつた。

本発明はこのような従来の欠点を一掃したもの
で、以下その一実施例を図面とともに説明する。

第５図は本発明による霧化器の縦断面図であ
る。ホーン形状１４を成す圧力室１５を有する基
体１６に、電気的振動子１７が設けられ、基体１
６のホーン形状１４の狭くなつた所にノズル部１
８を設け、基体１６に圧力室１５内に充満させる
液体を供給するための液体供給口１９を設けてい
る。電気的振動子１７は、ピエゾ振動子１７ｂと
電極１７ａと振動板１７ｃより成り、電極１７ａ
と振動板１７ｃ間にパルス波又は交流等の交番電
力を供給するとピエゾ振動子１７ｂは、径方向の
中心と外周の間で伸縮を繰返すために振動板１７
ｃは、図の左右方向にたわみ振動を行なう。たわ
み振動によつて生じる液体の圧力は圧力室１５が
ホーン形状１４であるため、ホーンの狭くなつた
ノズル部１８では極めて大きな圧力となりノズル
部１８のノズル１８ａより液体が第１図の左側へ
噴出する。また、たわみ振動のため、圧力室１５
内に加圧されたり、圧力が低下したりするが、加
圧されたときは、前記のように液体を噴出する
が、圧力が低下したときは、ホーン形状１４のた
めにノズル部１８付近では余り圧力の低下はおこ
らず、振動板１７ｃ周辺の圧力が低下する。従つ
て、液体は液体供給口１９より吸引補給され、一
種の液体ダイオード的な働きでポンプの役割を行
なつている。第５図に示すように、電気的振動子
１７の電極１７ａと振動板１７ｃの間に正の電力
を供給したとき、電気的振動子１７は、２０の破
線部まで動く。このため圧力室１５の液体は圧迫
され逃げようとするが瞬時の圧迫であるため圧力
上昇する。この圧力上昇は瞬時であるため、振動
板１７ｃと平行な圧力波となり波動となる。交番
電力を電気的振動子１７に加えると電気的振動子
１７は破線部２０と一点鎖線部２１の間を往復す
る運動となり、圧力波が生じる。圧力波はホーン
形状１４のためにノズル部１８では、その圧力波
の強さが増幅され、電気的振動子１７で生じる微
かな圧力波もノズル部１８では強い圧力波とな
り、加圧されたとき、ノズル１８ａから液体が外
へ飛び出す。しかし、圧力波であるため、強弱と
なり瞬時にして負圧となるため飛び出した液体は
微粒子となる。これはノズル１８ａが数十μとい
う径の小さな孔であるため微粒子となる。負圧と
なつたときは、ノズル１８ａの径が小さいため、
液体は液体供給口１９より供給され、ノズル１８
ａから空気は入らず安定した断続霧化が得られ
る。ホーン形状１４による波動の強さの増幅作用
は音響学的によく知られており、圧力波も同様に
して増幅されるのである。ノズル１８ａから空気
が入らないのは、ノズル１８ａにて、液体の液面
高さと、ノズル１８ａの径の周にかかる表面張力
とがつり合つており、電気的振動子１７の振動に
よつて圧力が変化した場合、加圧されたときは、
ノズル１８ａでは、液面の高さがノズル１８ａよ
り高いと、ノズル１８ａから外へ出ようという力
は、液面の高さの圧力と振動による加圧分が働ら
き、これに対し、表面張力は逆に押し込もうとす
る。しかし、瞬時の加圧のため、加圧の方が大き
く外へ微粒子２２として飛散する。負圧になつた
ときは微粒子として飛散した分だけ、よけいに液
面が中へ入るために、その分だけ表面張力を外方
向に強めようとする力が働らき、結果として液体
は液体供給口１９より供給されることになる。２
３は空気抜き用の排気口である。

第６図は、本発明による霧化器の一実施例であ
る。ホーン形状２４を成す圧力室２５を有する基
体２６に、電気的振動子２７が設けられ、基体２
６に圧力室２５内に充満させる液体を供給するた
めの液体供給口２８を設け、ホーン形状２４の狭
くなつた方にノズル部２９を設けている。３０は
空気抜き用の排気口である。電気的振動子２７と
ノズル部２９とが互いに対向して圧力室に臨むよ
うに基体２６に装着された構成の場合には、ノズ
ル部２９側の圧力室断面積を電気的振動子２７側
の断面積より小さくしさえすれば、霧化効率を向
上させることができるものである。もちろんこの
ような構成は、他の実施態様に於ては必ずしも必
要ではなく、電気的振動子により圧力室の液体を
加振する構成については他の多くの実施形態をと
ることが可能である。

第７図は、本発明による実施例を示している。
電気的振動子３１によつて生じた圧力振動によつ
て圧力室３２内の液体燃料は、ノズル部３３より
霧化される。送風装置３４より送られてきた空気
は旋回器３５を通して、液体燃料の微粒子と混合
し、燃焼室３６内に入り電極３７によつて着火又
は点火し、保炎器３８上で安定燃焼する。基体３
９内部の圧力室３２内への燃料の供給は、外部か
らの燃料供給管４０からレベラ４１へ供給され、
送液管４２を通りポンプ４３、送液管４４、液体
供給口４５、圧力室３２、排気口４６、排気管４
７を通り、レベラ４１内の空気部に接続されて供
給される。電気的振動子３１の急激な振動によつ
て液体燃料内の溶存気体（主に空気と考えられ
る）が振動板４８付近に発生する。気体が発生す
ると霧化は著しく障害を受け、停止することもあ
る。そのため、本発明では、ポンプ４３により、
圧力室３２の液体燃料を絶えず動かし、発生する
気体を排気口４６、排気管４７を通り、レベラ４
１内へ放出する。ここでは、液面決定手段として
レベラ４１を用いて説明したがその他の方法でも
よい。又、燃焼機器は、ここでは旋回器３５、保
炎器３８、電極３７、着火検知用のフレームロツ
ド４９を設けているが、他の適当な燃焼装置でも
よい。

第８図は、本発明による実施例を示す。電気的
振動子３１によつて生じた圧力振動は、基体３９
のホーン形状により強さが増し、ノズル部３３よ
り微粒子となつて送風室50へ霧化する。送風装置
より空気が送風室５０へ送られ、液体燃料と混合
し、電極５１で着火又は点火し燃焼室５２内で燃
焼する。液体燃料はカートリツジタンク５３によ
つて、固定タンク５４で液面を決め、送液管５５
を通り、ポンプ４３を介し、基体３９内へ送ら
れ、排気口５６には、エア抜き管５７と排気管５
８が接続されている。液体燃料はポンプ４３によ
つて基体３９内の液体燃料を排気口５６、排気管
５７、送液管５５を通つて循環し、気体はエア抜
き管より除去するものである。このように本発明
は、振動板上で生じる溶存気体の発生により霧化
装置に障害を与えないように液体燃料を循環除去
し、安定した霧化を得る霧化器を提供するもので
ある。尚、第７図では、ポンプ４３は送液管４２
と送液管４４の間に設けたが、液体供給口４５、
排気口４６、排気管４７、レベラ４１内であつて
もよい。又、第８図では、ポンプ４３は、同様に
排気管５８内であつてもよい。尚、第８図に於い
てはエア抜き管の高さは高くしておく必要があ
り、排気管５８内に設けるときは、送液管５５や
レベラ４１に逆流を防ぐ逆止弁等を設けた方がよ
い。

以上のように、本発明は、電気的振動子を用い
た画期的な霧化器を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の電気的振動子を用いた霧化器の
構成を示す図、第２図は第１図の液面拡大図、第
３図は従来の電気的振動子を用いた霧化器の構成
を示す図、第４図は第３図の先端部拡大図、第５
図は本発明による実施例の霧化器を示す図、第６
図は本発明による実施例の霧化器を示す図、第７
図は本発明による実施例の燃焼機を示す図、第８
図は本発明による実施例の燃焼機を示す図であ
る。 １５，２５……圧力室、１６……基体、１７，
２７……電気的振動子、１８，２９，３３……ノ
ズル部、１９……液体供給口、２２……微粒子、
２３，４６……排気口、３４……送風装置、３５
……旋回器、３６……燃焼室、３８……保炎器、
４１……レベラ、４３……ポンプ、４７……排気
管、４９……フレームロツド。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 液体が充填される圧力室を有する基体と、前
   記圧力室に充填された液体を加振する電気的振動
   子と、前記圧力室に臨むノズルを有するノズル部
   と、前記圧力室に液体を取り入れる液体供給口
   と、空気抜きのための排気口とを設け、液面の高
   さを決める液面決定手段と前記液体供給口とを送
   液管にて連結するとともに前記排気口に連設した
   排気管を前記液面決定手段に接続して環状の液体
   循環系を構成し、かつ前記液体循環系の一部に液
   体を循環する液体供給手段を設けたことを特徴と
   する霧化器。 ２ 液体循環系を構成する排気管と排気口との間
   に空気抜きのためのエア抜き管を設けたことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の霧化器。