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JPH03122408A - Combustion device with ultrasonic atomization device - Google Patents

Combustion device with ultrasonic atomization device

Info

Publication number
JPH03122408A
JPH03122408A JP25652889A JP25652889A JPH03122408A JP H03122408 A JPH03122408 A JP H03122408A JP 25652889 A JP25652889 A JP 25652889A JP 25652889 A JP25652889 A JP 25652889A JP H03122408 A JPH03122408 A JP H03122408A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ultrasonic
horn
atomizing
generating means
vibrator horn
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP25652889A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kiyoe Ishikawa
石川 清榮
Koji Nakayama
仲山 浩司
Shigeru Tadano
多々納 茂
Koichi Takenaka
竹中 広一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tonen General Sekiyu KK
Original Assignee
Tonen Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tonen Corp filed Critical Tonen Corp
Priority to JP25652889A priority Critical patent/JPH03122408A/en
Publication of JPH03122408A publication Critical patent/JPH03122408A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05BSPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B17/00Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups
    • B05B17/04Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods
    • B05B17/06Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods using ultrasonic or other kinds of vibrations
    • B05B17/0607Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods using ultrasonic or other kinds of vibrations generated by electrical means, e.g. piezoelectric transducers
    • B05B17/0623Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods using ultrasonic or other kinds of vibrations generated by electrical means, e.g. piezoelectric transducers coupled with a vibrating horn

Landscapes

  • Pressure-Spray And Ultrasonic-Wave- Spray Burners (AREA)
  • Special Spraying Apparatus (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、一般に、供給される液体燃料を超音波振動を
利用して霧化するための超音波霧化装置付燃焼装置に関
し、工業用、営業用及び家庭用のボイラ、加熱炉、給湯
器、乾燥機、ガスタービン、暖房用バーナ等に好適に用
いられる超音波霧化装置付燃焼装置に関する。
Detailed Description of the Invention [Field of Industrial Application] The present invention generally relates to a combustion device equipped with an ultrasonic atomizer for atomizing supplied liquid fuel using ultrasonic vibration, and The present invention relates to a combustion device with an ultrasonic atomizer that is suitably used in commercial and domestic boilers, heating furnaces, water heaters, dryers, gas turbines, heating burners, and the like.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

これまで、ボイラーおよびファンヒータのような燃焼装
置においては、供給される液体燃料を燃焼させる際、燃
焼性能の観点から見て、この液体燃料を極めて小さく、
且つ均一性のある液滴粒径に霧化して供給することが望
ましい。
Until now, in combustion devices such as boilers and fan heaters, when burning the supplied liquid fuel, from the viewpoint of combustion performance, this liquid fuel has been reduced to an extremely small size.
In addition, it is desirable to atomize and supply the droplets with a uniform particle size.

従来、液体燃料を極めて小さな液滴粒径に霧化するこの
ような装置として、超音波振動を利用して、供給される
液体燃料を霧化する超音波霧化装置が知られている。こ
の種の超音波霧化装置においては、広い燃料供給範囲に
わたって良好な霧化効率を確保するためには、霧化され
た液滴と空気との混合を促進させることにより燃焼を安
定させることが必須である。この目的のために、これま
で種々の工夫がなされている。
BACKGROUND ART Conventionally, an ultrasonic atomization device that atomizes supplied liquid fuel using ultrasonic vibration is known as such a device that atomizes liquid fuel into extremely small droplet size. In this type of ultrasonic atomizer, in order to ensure good atomization efficiency over a wide fuel supply range, it is necessary to stabilize combustion by promoting the mixing of atomized droplets with air. Required. Various efforts have been made for this purpose.

例えば、実開昭83−167022号公報においては、
中実で先端にいくに従い拡径する型の振動子ホーンを用
い、霧化された燃料液滴を燃焼室に送りここで点火プラ
グにより着火させると共に、空気旋回流により、燃料液
滴を燃焼室に送り込む方式が提案されている。
For example, in Utility Model Application Publication No. 83-167022,
Using a solid vibrator horn whose diameter increases toward the tip, the atomized fuel droplets are sent to the combustion chamber where they are ignited by the spark plug, and the swirling flow of air moves the fuel droplets into the combustion chamber. A method has been proposed to send the data to

[発明が解決しようとする課題] しかしながら、上記従来の超音波霧化装置においては、
燃料が霧化された後にこの霧化液滴を旋回空気流で搬送
するために、霧化液滴と空気との混合が不均一となり、
燃焼が不安定になるという問題を有している。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in the above-mentioned conventional ultrasonic atomization device,
After the fuel is atomized, the atomized droplets are conveyed by a swirling air flow, resulting in non-uniform mixing of the atomized droplets and air.
The problem is that combustion becomes unstable.

また、点火プラグが常時、燃料液滴中に配置されている
ために、点火プラグに媒が付着し着火性が悪くなるとい
う問題を有している。
Furthermore, since the ignition plug is always placed in the fuel droplets, there is a problem in that the medium adheres to the ignition plug, resulting in poor ignition performance.

また、必要とされる燃料を燃焼に好ましい微細な霧化粒
径で、短時間に多量に、有効かつ効率的に霧化するのが
困難である。すなわち、多量の液体の霧化に必要とされ
る十分な振幅を得るのが難しい。なぜならば、上記した
振動子ホーンは、中実型で質量が大きく高振幅を確保し
ようとすると、高い応力が発生し材質的にもたないから
である。
Furthermore, it is difficult to effectively and efficiently atomize the required fuel in a large amount in a short period of time with a fine atomized particle size suitable for combustion. That is, it is difficult to obtain sufficient amplitude needed to atomize a large amount of liquid. This is because the above-mentioned vibrator horn is a solid type and has a large mass, and if a high amplitude is to be ensured, high stress is generated and the material is not durable.

また、この装置を使用して供給される燃料を霧化するの
に要する電力消費量は大きいという欠点がある。これは
超音波振動発生手段から発生される超音波エネルギーが
超音波振動子ホーンを振動させ、この超音波振動子ホー
ンの振動により、供給される燃料を超音波振動子ホーン
の霧化部分で霧化するのに使用されるので、質量の大き
い中実の超音波振動子ホーンにより燃料を霧化する場合
、大きな振幅を得るために大きな超音波エネルギーが必
要となり、したがって、多量の燃料を霧化するのには、
大きなエネルギーが必要であり、その結果、ホーンに加
わる応力が高くなりすぎて多量の燃料を効率的に霧化す
るのが困難となる。
Another drawback is that the power consumption required to atomize the fuel supplied using this device is high. This is because the ultrasonic energy generated from the ultrasonic vibration generating means vibrates the ultrasonic vibrator horn, and the vibration of the ultrasonic vibrator horn causes the supplied fuel to be atomized at the atomization part of the ultrasonic vibrator horn. When atomizing fuel with a solid ultrasonic transducer horn with a large mass, a large amount of ultrasonic energy is required to obtain a large amplitude, and therefore a large amount of fuel cannot be atomized. To do that,
A large amount of energy is required, resulting in stress on the horn that is too high to atomize large amounts of fuel efficiently.

本発明は上記問題を解決するものであって、霧化液滴と
空気との混合を均一化して燃焼を安定させると共に着火
性を向上させることができる超音波霧化装置付燃焼装置
を提供することを目的とする。
The present invention solves the above problems, and provides a combustion device with an ultrasonic atomizer that can stabilize combustion and improve ignitability by homogenizing the mixing of atomized droplets and air. The purpose is to

本発明の他の目的は、液体物質を霧化する際に、使用さ
れる電力消費量が少なくてすむ超音波霧化装置付燃焼装
置を提供することである。
Another object of the invention is to provide a combustion device with an ultrasonic atomizer that uses less power when atomizing liquid substances.

本発明の他の目的は、設定され〆適正な霧化量を越えて
液体物質が超音波霧化装置の霧化部分に供給された場合
でも、液体物質の霧化が可能である超音波霧化装置付燃
焼装置を提供することである。
Another object of the present invention is to provide an ultrasonic atomizer capable of atomizing a liquid substance even if the liquid substance is supplied to the atomizing section of an ultrasonic atomizer in excess of a set and proper atomization amount. An object of the present invention is to provide a combustion device with a oxidation device.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

そのために本発明の超音波霧化装置は、超音波振動発生
手段2と、該超音波発生手段に連結される振動子ホーン
3と、該振動子ホーンの先端に形成される霧化部4と、
該霧化部に燃料を供給する燃料供給手段5a16aと、
該燃料供給手段と前記霧化部の間に配設される点火手段
10a及び旋回流発生手段12とを有し、前記霧化部4
は先端に行くに従って径が大になる拡径部4aを有する
と共に該拡径部に中空部4bを形成してなり、さらに、
前記旋回流発生手段12と霧化部4先端との間の距離を
霧化部4の直径の1/4〜3/4の範囲に設定し、点火
手段10aと振動子ホーン3の軸との間の距離を、霧化
部4の直径の1/2以上で且つ旋回流発生手段12と漏
電しない位置に設定することを特徴とする。
To this end, the ultrasonic atomizer of the present invention includes an ultrasonic vibration generating means 2, a vibrator horn 3 connected to the ultrasonic generating means, and an atomizing section 4 formed at the tip of the vibrator horn. ,
a fuel supply means 5a16a that supplies fuel to the atomization section;
It has an ignition means 10a and a swirl flow generating means 12 disposed between the fuel supply means and the atomization section, and the atomization section 4
has an enlarged diameter part 4a whose diameter becomes larger toward the tip, and a hollow part 4b is formed in the enlarged diameter part, and further,
The distance between the swirling flow generating means 12 and the tip of the atomizing section 4 is set in the range of 1/4 to 3/4 of the diameter of the atomizing section 4, and the distance between the ignition means 10a and the axis of the vibrator horn 3 is set. The distance therebetween is set at a position that is at least 1/2 of the diameter of the atomizing section 4 and at a position that does not cause electrical leakage with the swirling flow generating means 12.

なお、上記構成に付加した番号は、理解を容易にするた
めに図面と対比させるためのもので、これにより本発明
の構成が限定されるものではない。
Note that the numbers added to the above configurations are for comparison with the drawings to facilitate understanding, and the configurations of the present invention are not limited thereby.

〔作用〕[Effect]

本発明においては、例えば、第1図に示すように、燃料
は、液体供給路5avf3aを通って振動子ホーン3の
霧化部4に向かって噴霧され、霧化部4に至った液体は
、超音波振動発生部2からの超音波振動によって霧化さ
れる。このとき、霧化液滴は、点火手段10aにより着
火され、且つ、直ちに旋回流発生手段12により発生し
た旋回流で搬送されるため、点火手段10aに媒が付着
することがなく、且つ燃焼の安定が向上できる。
In the present invention, for example, as shown in FIG. 1, fuel is atomized toward the atomization section 4 of the vibrator horn 3 through the liquid supply path 5avf3a, and the liquid that has reached the atomization section 4 is It is atomized by ultrasonic vibrations from the ultrasonic vibration generator 2. At this time, the atomized droplets are ignited by the ignition means 10a and are immediately transported by the swirling flow generated by the swirling flow generation means 12, so that the medium does not adhere to the ignition means 10a and combustion is prevented. Stability can be improved.

〔実施例〕〔Example〕

以下本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。第1
図は、本発明の超音波π化装置付燃焼装置の一実施例を
示す断面図、第2図は第1図の■−■線に沿う断面図、
第3図は第1図のm −m 腺に沿う断面図、第4図は
霧化部の詳細な構造を示す断面図、第5図はその作用を
説明するための図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1st
The figure is a sectional view showing an embodiment of the combustion apparatus with an ultrasonic π-increasing device of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view taken along the line ■-■ in FIG. 1.
FIG. 3 is a sectional view taken along the m-m gland in FIG. 1, FIG. 4 is a sectional view showing the detailed structure of the atomizing section, and FIG. 5 is a diagram for explaining its operation.

第1図において超音波霧化装置1は、基部に超音波振動
を発生させるための超音波振動発生部2を備え、この超
音波振動発生部2には、振動子ホーン3が連結されてお
り、この振動子ホーン3の先端部には、先端が中空の霧
化部4が形成されている。振動子ホーン3の外周には、
液供給部材5が配設され、該液供給部材5の内周に液供
給ノズル部材6が螺合されている。液供給部材5および
液供給ノズル部材6には、それぞれ液体供給路5ax8
aが形成され、燃料供給路6aは、第3図に示すように
、π化部4に向けて複数本の孔がが形成されていて、こ
れら複数の燃料供給路6aは、液供給部材5および液供
給ノズル部材6の接続部にて燃料供給路5aに連通して
いる。
In FIG. 1, an ultrasonic atomizer 1 includes an ultrasonic vibration generator 2 at its base for generating ultrasonic vibrations, and a vibrator horn 3 is connected to the ultrasonic vibration generator 2. At the tip of this vibrator horn 3, an atomizing section 4 having a hollow tip is formed. On the outer periphery of the vibrator horn 3,
A liquid supply member 5 is provided, and a liquid supply nozzle member 6 is screwed onto the inner periphery of the liquid supply member 5. The liquid supply member 5 and the liquid supply nozzle member 6 each have a liquid supply path 5ax8.
As shown in FIG. The connecting portion of the liquid supply nozzle member 6 communicates with the fuel supply path 5a.

上記超音波霧化装置1は、ハウジング7に設けられた支
持部8にて固定され、液供給部材5の外周部には、取付
バンド9により点火装置10が配設されている。また、
ハウジング7の先端には、超音波霧化装置1を覆う外筒
11が設けられている。
The ultrasonic atomization device 1 is fixed by a support portion 8 provided on the housing 7, and an ignition device 10 is disposed on the outer periphery of the liquid supply member 5 with a mounting band 9. Also,
An outer cylinder 11 that covers the ultrasonic atomizer 1 is provided at the tip of the housing 7 .

振動子ホーン3の外周には、点火装置工0の点火プラグ
10aおよび旋回羽根12aを切り起こした旋回プレー
ト12が設けられる。第2図に示すように、旋回プレー
ト12の上部には、切欠部12bが形成され、該切欠部
12aと振動子ホーン3の間に点火プラグ10aが配置
されている。
On the outer periphery of the vibrator horn 3, a turning plate 12 is provided, in which a spark plug 10a of an ignition device 0 and a turning blade 12a are cut and raised. As shown in FIG. 2, a notch 12b is formed in the upper part of the rotating plate 12, and a spark plug 10a is disposed between the notch 12a and the vibrator horn 3.

これは、点火プラグ10aと旋回プレート12との間の
電気的絶縁を図るためである。なお、ハウジング7は図
示しない送風手段に接続され、空気は超音波霧化装置1
の外周を通って旋回プレート12方向に流れる。
This is to ensure electrical insulation between the spark plug 10a and the rotating plate 12. The housing 7 is connected to an air blower (not shown), and the air is supplied to the ultrasonic atomizer 1.
It flows toward the rotating plate 12 through the outer periphery of the rotating plate 12 .

種々の実験の結果、旋回プレート12と振動子ホーン3
の霧化部4先端との間の距離りを、霧化部4の直径をD
とすると、D/4〜3D/4の範囲、好ましくはD/2
の位置に設定すれば燃焼の安定性がよいことが判明した
。これは、Lを小さくし過ぎると霧化液滴が旋回プレー
ト12に衝突するし、Lを大きくし過ぎると液滴が飛散
してしまうためである。
As a result of various experiments, the rotating plate 12 and the vibrator horn 3
The distance between the tip of the atomizing part 4 and the diameter of the atomizing part 4 is D.
Then, the range is D/4 to 3D/4, preferably D/2
It has been found that combustion stability is good if the position is set to . This is because if L is made too small, the atomized droplets will collide with the rotating plate 12, and if L is made too large, the droplets will scatter.

また、点火プラグ10aと振動子ホーン3の軸上の間の
距離Hは、D/2以上で且つ旋回プレートと漏電しない
位置、好ましくは、図示の如く点火プラグ10aの先端
が霧化部4の外径と一致する位置(D/2)が好ましい
。これは、この位置が火炎が形成されない位置であるた
め、着火性が良く且つ点火プラグ10aに媒が付着しな
いためである。
Further, the distance H between the spark plug 10a and the vibrator horn 3 on the axis is D/2 or more, and the position where there is no electric leakage with the swivel plate is preferable, preferably, the tip of the spark plug 10a is located in the atomizing part 4 as shown in the figure. A position (D/2) matching the outer diameter is preferred. This is because this position is a position where no flame is formed, so the ignitability is good and the medium does not adhere to the spark plug 10a.

上記構成からなる本発明の作用について説明する。燃料
は、液体供給路5a、6aを通って振動子ホーン3の霧
化部4に向かって噴霧され、霧化部4に至った液体は、
超音波振動発生部2からの超音波振動によって霧化され
る。このとき、霧化液滴は、点火プラグ10aにより着
火され、且つ、直ちに旋回プレート12により発生した
旋回流で搬送されるため、点火プラグ10aに媒が付着
することがなく、且つ燃焼の安定が向上できるものであ
る。
The operation of the present invention having the above configuration will be explained. The fuel is atomized toward the atomization section 4 of the vibrator horn 3 through the liquid supply channels 5a and 6a, and the liquid that has reached the atomization section 4 is
It is atomized by ultrasonic vibrations from the ultrasonic vibration generator 2. At this time, the atomized droplets are ignited by the spark plug 10a and are immediately transported by the swirling flow generated by the swirling plate 12, so that the medium does not adhere to the spark plug 10a and the combustion is stabilized. It is something that can be improved.

次いで、第4図および第5図により上記振動子ホーン3
の霧化部4について説明する。
Next, as shown in FIGS. 4 and 5, the vibrator horn 3 is
The atomizing section 4 will be explained.

第4図において、振動子ホーン3は、超音波発生芋段2
と接続されている側の端部から該振動子ホーン3の軸線
方向に沿って円柱上に小径部が形成されており、反対側
の端部は大径に形成されていて前記小径部から大径部に
到る区間は、はぼ円錐形状を呈するように拡径部4aが
形成されている。この拡径部に形成されている形状は、
曲面形状を有する末広がり形状を呈するように形成され
る場合もある(この場合は、ラッパ形状になる)。
In FIG. 4, the vibrator horn 3 is connected to the ultrasonic generating potato stage 2.
A small diameter part is formed on a cylinder along the axial direction of the vibrator horn 3 from the end connected to the oscillator horn 3, and the opposite end is formed to have a large diameter and is connected to the small diameter part. In the section reaching the diameter part, an enlarged diameter part 4a is formed so as to have a conical shape. The shape formed in this enlarged diameter part is
In some cases, it is formed to have a curved shape that widens towards the end (in this case, it becomes a trumpet shape).

さらに、本発明においては、霧化部4の拡径部4aから
該振動子ホーン4の小径部の一部まで達するとともに前
記大径部に開口している中空部4bが形成されている。
Furthermore, in the present invention, a hollow part 4b is formed which extends from the enlarged diameter part 4a of the atomizing part 4 to a part of the small diameter part of the vibrator horn 4 and is open to the large diameter part.

すなわち、霧化部4の端部4cにおける振動が最大振幅
となるようにするため、この中空部4bは、端部4cが
振動の腹であるように形成されている。このとき、振動
子ホーン3の軸線に対し垂直に中空部4b−を横切る平
面Sで切りとられることによって中空部4bの内周面4
dと外周面4fとの間に形成されるドーナツ杖の断面積
は、終端部4gから端部4cに行くに従ってやや減少す
るか、又は終端部4gから端部4cに到るまでほぼ一定
であるように中空部4bが形成されている。この断面積
は、±40%まで許容される。
That is, in order to make the vibration at the end 4c of the atomizing part 4 have the maximum amplitude, the hollow part 4b is formed so that the end 4c is the antinode of the vibration. At this time, the inner peripheral surface of the hollow part 4b is cut by a plane S that crosses the hollow part 4b perpendicularly to the axis of the vibrator horn 3.
The cross-sectional area of the donut cane formed between d and the outer peripheral surface 4f either decreases slightly from the terminal end 4g to the end 4c, or remains almost constant from the terminal end 4g to the end 4c. A hollow portion 4b is formed as shown in FIG. This cross-sectional area is allowed up to ±40%.

上記した断面積を有するように中空部4bを形成する簡
便な方法としては、外周面4fの傾斜に沿って前記振動
子ホーン3の軸線に向かって形成される拡径形ホーンの
頂角、すなわち外周面4fの頂角を01とし、内周面4
dの傾斜に沿って前記振動子ホーン4の軸線に向かって
形成される中空部4bの頂角、すなわち内周面4dの頂
角を02としたときに、頂角θ2が頂角θ1よりもO″
〜30好ましくは5〜10°の角度を持って円錐形状ま
たは円錐曲面形状(ラッパ形状)に中空部4bを形成す
れば良い。なお、拡径部が円錐形状であってもラッパ形
状であっても本発明の超音波振動子ホーンの性能に関し
ては実質的に差異はないが、拡径部がラッパ形状の場合
、拡径部の頂角としては拡径部の中央(拡径部の開始部
分からその先端に到る外周面の中点)における接線が振
動子ホーンの軸線に向かって形成する角度をもって代用
する。そしてこの角度は円錐形状のホーンの場合と同様
に30〜60″であることが好ましい。
A simple method for forming the hollow portion 4b to have the above-mentioned cross-sectional area is to adjust the apex angle of the enlarged diameter horn formed toward the axis of the vibrator horn 3 along the inclination of the outer circumferential surface 4f, i.e. The apex angle of the outer peripheral surface 4f is 01, and the inner peripheral surface 4
When the apex angle of the hollow portion 4b formed toward the axis of the vibrator horn 4 along the inclination of O''
The hollow portion 4b may be formed in a conical shape or a conical curved surface shape (trumpet shape) with an angle of ~30°, preferably 5° to 10°. Note that there is virtually no difference in the performance of the ultrasonic transducer horn of the present invention whether the enlarged diameter part is conical or trumpet-shaped. The angle formed by the tangent at the center of the enlarged diameter section (the midpoint of the outer peripheral surface from the start of the enlarged diameter section to its tip) toward the axis of the vibrator horn is substituted for the apex angle. This angle is preferably 30 to 60'' as in the case of a conical horn.

また、中空部4bの内周面4dと外周面4fとの間の肉
厚、すなわち拡径部4aの肉厚は、拡径部4aの端部4
cにおいて、半径dの20%以下にされている。すなわ
ち、中空部4b形成することによって形成されるこの拡
径部4aの肉厚を半径dの20%以下にするのは、半径
方向の振動を生じやすくするための観点からである。
Further, the wall thickness between the inner circumferential surface 4d and the outer circumferential surface 4f of the hollow portion 4b, that is, the wall thickness of the enlarged diameter portion 4a is the same as that of the end 4 of the enlarged diameter portion 4a.
At c, the radius is 20% or less of the radius d. That is, the reason why the wall thickness of the enlarged diameter portion 4a formed by forming the hollow portion 4b is set to 20% or less of the radius d is from the viewpoint of making it easier to generate vibrations in the radial direction.

上記のことについて述べると、中空部4bを形成するこ
とによって、超音波振動子ホーン3の質量が小さくなり
、それ故、超音波振動子ホーン4の霧化面4fで、供給
される燃料を霧化するのに必要な振動エネルギーは、超
音波振動子ホーン3の中空部分の質量が小さくなった分
だけ振動エネルギーが小さくて済むと共に霧化面4fの
薄い肉厚のために霧化面4fがフレシキブル性を有し、
かつ霧化面4fの端部4cが、最大振幅を得ることがで
きるように、振動の腹になるように設定されており、そ
して超音波発生手段からの振動エネルギーが、超音波振
動子ホーン3の軸線方向とこの軸線方向に対して傾斜角
度を宵する霧化面方向(半径方向)へと伝えられ、その
結果、霧化面4fで複合振動が生じ、 (以下、たわみ
振動と称する)、このたわみ振動が、霧化面4fにおけ
る大振幅を容易に生ぜしめ、したがって、このたわみ振
動の大振幅が、燃料を霧化するのに必要な有効振幅とし
て有効に働き、霧化面4fに供給される燃料を微細粒径
をもって霧化するのにきわめて効果的に作用すると共に
多量の燃料を容易に霧化するのにも効果的に作用し、そ
の結果、電力消費が少なくてすむものである。
Regarding the above, by forming the hollow part 4b, the mass of the ultrasonic transducer horn 3 is reduced, and therefore, the atomization surface 4f of the ultrasonic transducer horn 4 atomizes the supplied fuel. The vibration energy required for atomization is reduced because the mass of the hollow part of the ultrasonic vibrator horn 3 is smaller, and the atomization surface 4f is thinner due to the thinner wall thickness of the atomization surface 4f. Has flexibility,
In addition, the end portion 4c of the atomization surface 4f is set to be the antinode of vibration so that the maximum amplitude can be obtained, and the vibration energy from the ultrasonic generating means is transmitted to the ultrasonic vibrator horn 3. The vibration is transmitted to the axial direction of the atomizing surface (radial direction) and the atomizing surface direction (radial direction) which has an inclination angle with respect to this axial direction, and as a result, compound vibration occurs on the atomizing surface 4f (hereinafter referred to as flexural vibration). This flexural vibration easily generates a large amplitude on the atomization surface 4f, and therefore, the large amplitude of this flexural vibration effectively acts as an effective amplitude necessary to atomize the fuel, which is supplied to the atomization surface 4f. The present invention is extremely effective in atomizing fuel with a fine particle size, and is also effective in easily atomizing a large amount of fuel, resulting in low power consumption.

このたわみ振動について、第5図を参照して、さらに述
べると、振動が印加される前の静止時には、振動子ホー
ン3の先端は、位置aにあり、また、振動子ホーン3の
収縮時には、振動子ホーン3の先端は、位置a′にあり
、さらに、振動子ホーン3の伸長時には、振動子ホーン
3の先端は、位置a#にある。したがって、該振動子ホ
ーン3の先端部半径dは、振動子ホーン3の収縮時に大
きくなり、伸張時に小さくなる。その結果、超音波振動
子ホーン3の霧化面4fには、超音波発生手段から印加
される通常の絶対振幅となる縦振動に加えて、振動子ホ
ーン3の軸線方向に対して半径方向の振動が誘起される
と共にこれが加えられ、これによって霧化面4fは、こ
れらの振動が合成された複合の振動、すなわちたわみ振
動を行うことになる。
To further describe this flexural vibration with reference to FIG. 5, when the vibrator horn 3 is at rest before vibration is applied, the tip of the vibrator horn 3 is at position a, and when the vibrator horn 3 is contracted, The tip of the vibrator horn 3 is at position a', and when the vibrator horn 3 is extended, the tip of the vibrator horn 3 is at position a#. Therefore, the tip radius d of the vibrator horn 3 increases when the vibrator horn 3 is contracted, and decreases when the vibrator horn 3 is expanded. As a result, the atomization surface 4f of the ultrasonic transducer horn 3 receives not only the normal vertical vibration of absolute amplitude applied from the ultrasonic generating means but also the radial vibration with respect to the axial direction of the transducer horn 3. Vibration is induced and added, and as a result, the atomizing surface 4f performs a composite vibration that is a combination of these vibrations, that is, a flexural vibration.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上、説明してきたように本発明の超音波霧化装置付燃
焼装置によれば、旋回流発生手段を振動子ホーンの霧化
部の上流側に配置したため、燃焼ガスは、直ちに旋回流
発生手段により発生した旋回流で搬送されることになり
、空気との混合を均一化して燃焼を安定させることがで
きる。
As described above, according to the combustion apparatus with an ultrasonic atomizer of the present invention, since the swirling flow generating means is disposed upstream of the atomizing section of the vibrator horn, the combustion gas is immediately transferred to the swirling flow generating means. The fuel is transported by the swirling flow generated by this process, which makes it possible to homogenize the mixture with air and stabilize combustion.

また、点火手段の先端位置が火炎が形成されない位置で
あるため、着火性が良く且つ点火手段への媒の付着を防
止し着火性を向上させることができる。
Furthermore, since the tip of the ignition means is at a position where no flame is formed, the ignition performance is good and the adhesion of the medium to the ignition means can be prevented, thereby improving the ignition performance.

さらに、本発明の超音波振動子ホーンによれば、従来の
中空部を形成していない超音波振動子ホーンに比較して
、同一の霧化mを得るために、少ない電力消費ですむと
共に、同一の電力供給であれば、本発明の超音波振動子
ホーンの方が、従来の超音波振動子ホーンに比較して、
多量の液体物質の霧化が可能となるものである。
Furthermore, according to the ultrasonic vibrator horn of the present invention, compared to conventional ultrasonic vibrator horns that do not form a hollow part, in order to obtain the same atomization m, less power is consumed, and For the same power supply, the ultrasonic transducer horn of the present invention has a higher power consumption than the conventional ultrasonic transducer horn.
It is possible to atomize a large amount of liquid substance.

さらに、本発明の超音波振動子ホーンでは、燃料を効果
的に微細粒径で霧化するのに必要な大振幅を得ることが
がきる。したがって、霧化面において、従来のものに比
較して、大振幅が容易に得られるので、燃料を一層小さ
な粒径で霧化することが容易であると共に容易に多量に
霧化することができる。
Further, with the ultrasonic vibrator horn of the present invention, it is possible to obtain the large amplitude necessary to effectively atomize fuel into fine particle sizes. Therefore, on the atomization surface, a large amplitude can be easily obtained compared to conventional ones, so it is easy to atomize the fuel with smaller particle size and also to easily atomize a large amount. .

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、本発明の超音波霧化装置付燃焼装置の一実施
例を示す断面図、第2図は第1図のn−■線に沿う断面
図、第3図は第1図のl1l−III線に沿う断面図、
第4図は霧化部の詳細な構造を示す断面図、第5図はそ
の作用を説明するための図である。 1・・・超音波霧化装置、2・・・超音波振動発生部、
3・・・振動子ホーン、4・・・霧化部、4a・・・拡
径部、4b・・・中空部N  5 aN  6 a・・
・燃料供給手段、10a・・・点火プラグ(点火手段)
、12・・・旋回プレート(旋回流発生手段)。 出 願 人   東燃株式会社
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of the combustion apparatus with an ultrasonic atomizer of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line n-■ in FIG. 1, and FIG. A cross-sectional view along the l1l-III line,
FIG. 4 is a sectional view showing the detailed structure of the atomizing section, and FIG. 5 is a diagram for explaining its function. 1... Ultrasonic atomization device, 2... Ultrasonic vibration generator,
3... Vibrator horn, 4... Atomization part, 4a... Expanded diameter part, 4b... Hollow part N 5 aN 6 a...
・Fuel supply means, 10a... Spark plug (ignition means)
, 12... swirling plate (swirling flow generating means). Applicant: Tonen Corporation

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)超音波振動発生手段と、該超音波発生手段に連結
される振動子ホーンと、該振動子ホーンの先端に形成さ
れる霧化部と、該霧化部に燃料を供給する燃料供給手段
と、該燃料供給手段と前記霧化部の間に配設される点火
手段及び旋回流発生手段とを有し、前記霧化部は先端に
行くに従って径が大になる拡径部を有すると共に該拡径
部に中空部を形成してなり、さらに、該旋回流発生手段
と霧化部先端との間の距離を霧化部の直径の1/4〜3
/4の範囲に設定し、点火手段と振動子ホーンの軸との
間の距離を、霧化部の直径の1/2以上で且つ旋回流発
生手段と漏電しない位置に設定することを特徴とする超
音波霧化装置付燃焼装置。
(1) Ultrasonic vibration generating means, a vibrator horn connected to the ultrasonic generating means, an atomizing section formed at the tip of the vibrating horn, and a fuel supply supplying fuel to the atomizing section and an ignition means and a swirling flow generating means disposed between the fuel supply means and the atomizing section, and the atomizing section has an expanding diameter section whose diameter increases toward the tip. and a hollow part is formed in the enlarged diameter part, and further, the distance between the swirling flow generating means and the tip of the atomizing part is set to 1/4 to 3 of the diameter of the atomizing part.
/4 range, and the distance between the ignition means and the axis of the vibrator horn is set at a position that is 1/2 or more of the diameter of the atomizing section and at a position that does not cause electrical leakage to the swirling flow generating means. Combustion device with ultrasonic atomization device.
(2)前記旋回流発生手段に切欠部を形成し、該切欠部
と振動子ホーンの間に点火手段を配置することを特徴と
する請求項1に記載の超音波霧化装置付燃焼装置。
(2) The combustion apparatus with an ultrasonic atomizer according to claim 1, wherein a notch is formed in the swirling flow generating means, and an ignition means is disposed between the notch and the vibrator horn.
(3)前記霧化部は、振動子ホーンの軸に垂直な断面積
が略一定であることを特徴とする請求項1または請求項
2に記載の超音波霧化装置付燃焼装置。
(3) The combustion apparatus with an ultrasonic atomizer according to claim 1 or 2, wherein the atomizer has a substantially constant cross-sectional area perpendicular to the axis of the vibrator horn.
(4)前記燃料供給手段は、振動子ホーンの外周に配設
される液供給部材および液供給ノズル部材と、該液供給
ノズル部材に形成される複数本の燃料供給路とからなる
ことを特徴とする請求項1ないし請求項3にいずれか記
載の超音波霧化装置付燃焼装置。
(4) The fuel supply means is characterized by comprising a liquid supply member and a liquid supply nozzle member disposed on the outer periphery of the vibrator horn, and a plurality of fuel supply passages formed in the liquid supply nozzle member. A combustion apparatus with an ultrasonic atomizer according to any one of claims 1 to 3.
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