JPH03170712A

JPH03170712A - 超音波霧化装置付燃焼装置

Info

Publication number: JPH03170712A
Application number: JP31277189A
Authority: JP
Inventors: Koji Nakayama; 仲山　浩司; Shigeru Tadano; 多々納　茂; Kiyoe Ishikawa; 石川　清榮; Koichi Takenaka; 竹中　広一
Original assignee: Tonen Corp
Current assignee: Tonen General Sekiyu KK
Priority date: 1989-11-30
Filing date: 1989-11-30
Publication date: 1991-07-24

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。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、例えば小型ボイラ、給湯機、穀物乾燥機或い
はガスタービン等に適用される超音波霧化装置付燃焼装
置に関する。

〔従来の技術〕

従来のガス化方式の燃焼装置においては、燃焼前に燃料
と空気の混合を１００％行なう予混合方式であるために
、混合された燃料と空気が同一方向に流出するため、火
炎が長くなり装置が大型化することや、環境変動に対す
る信頼性が低いという難点があり、また、これを解決す
るために圧力噴霧による拡散燃焼方式を採用すると、ス
スが発生したり騒音レベルが高いという問題を生じてい
る。

この問題を解決するために、燃焼前に燃料と小量の空気
の混合を行なう部分予混合方式が特開平１−４９８０５
号公報により提案されている。

これを第３図により説明すると、燃料を霧化せしめる振
動子ホーン１０１を有する超音波霧化装置１０２と、霧
化された燃料を１次空気孔１０３わらの空気と混合して
混合気を形成し、該混合気を下方向に移動させる燃料気
化室１０４と、該燃料気化室１０４の下部を包囲するよ
う１こ設けられ、燃料気化室１０４との間に燃焼空間１
０５を形成する風箱１０６と、燃料気化室１０４の下部
に対向して風箱１０Ｂに設けられる複数の２次空気孔ａ
−ｆとを有し、燃料供給管１０７から燃料が振動子ホー
ン１０１に供給され、霧化液滴が１次空気と予混合され
、点火棒１０９にて着火される。

定常燃焼時には、燃料気化室１０４において気化された
ガスが燃焼空間１０５に流れここで火炎が形成される。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記超音波霧化装置付燃焼装置において
は、霧化液滴と１次空気との混合状態が悪いと、着火時
に燃料気化室１０４内で保炎がされにくく着火特性が悪
いという問題を有し、逆に霧化液滴と１次空気との混合
状態が良すぎると、定常燃焼時でも燃料気化室１０４内
で保炎が持続し、燃焼空間１０５にて不完全燃焼が生じ
るという問題を有している。

また、着火時には燃料気化室１０４の内壁に燃料液滴が
付着しこれが垂れるため、定常燃焼への移行時にバーナ
ーから液滴がたれたり、飛び出すという問題を有してい
る。

本発明は上記問題を解決するものであって、部分予混合
方式を採用しつつ、着火特性と燃焼特性の両方を満足さ
せることができ、ブルーフレームでかつ短い火炎を実現
して装置のコンパクト化を図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。

〔課題を解決するための手段〕

そのために本発明の超音波霧化装置付燃焼装置は、燃焼
外筒２内に設けられる燃焼内筒３と、これら燃焼外筒お
よび燃焼内筒とにより形成される燃焼室Ａおよび燃料気
化室Ｂと、前記燃焼外筒２に形成される２次空気孔２ａ
と、前記燃料気化室に形成される１次空気流路２０と、
該１次空気流路内に配置される空気流旋回板１０および
超音波霧化装置５とを有する燃焼装置であって、前記超
音波霧化装置５は、ノズル本体１２と該ノズル本体内に
嵌合される振動子ホーン１５とを有し、前記ノズル本体
と前記空気流旋回板ｌＯとの間にクリアランスを設け、
霧化液滴を１次空気の軸方向流と旋回流により前記燃料
気化室に供給すると共に、前記燃焼内筒２に燃料気化室
Ｂに突出する堰板３ｄを設けることを特徴とする。

なお、上記構成に付加した番号は図面と対比させるため
のものであり、これにより本発明の構成が何ら限定され
るものではない。

〔作用〕

本発明において例えば第１図に示すように、燃焼始動時
は、振動子ホーン１５の先端霧化部１５ａにて霧化され
た液滴は、旋回流によって旋回され遠心力により燃料気
化室Ｂに広く撹拌混合され、点火棒９にて瞬時に着火●
保炎される。燃焼が進行するに伴いその燃焼熱により燃
料気化室Ｂが急速に加熱され、その輻射熱により燃料液
滴は蒸発が促進され、液滴はガス化し比重が低下するた
め、前記旋回流にのりにくくなり、軸方向流によって軸
方向に燃料気化室Ｂに流れ、燃料気化室Ｂ内に燃料が広
がらない。従って、燃料気化室Ｂ内で保炎ができず専ら
気化されるだけとなる。そして、燃料気化室Ｂから空気
孔３ｅを経て燃焼室Ａに向けて長い流路を反転しながら
流動するため、１次空気との混合が均一化され燃焼室Ａ
内にて青炎で完全燃焼される。

〔実施例〕

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霧化装置付燃焼装置の１実施例を
示す断面図、第２図は第１図の矢印■方向から見た正面
図である。

本発明の超音波霧化装置付燃焼装置は、概略、ケーシン
グ１、燃焼外筒２、燃焼内筒３、送風ダクト４および超
音波霧化装置５から構成されている。

ケーシング１は両端に開口を有する略円筒形状をなし、
燃焼外筒２は、一端に開口２ｂが形成された底板２ｃを
有する有底略円筒形状をなし、ケーシング１と燃焼外筒
２の一端が間隔を以て固着され、また、燃焼外筒２の全
周にわたって多数の２次空気孔２ａが形成され、両者の
間に２次空気流路６を形成している。ケーシング１の他
端には送風ダクト４が固着され、該送風ダクト４は図示
しない送風機に接続され空気送風室７を形成している。

燃焼内筒３は、傾斜面部３ａおよび水平面部３ｂを有す
る有底略円筒形状をなし、開口端に顎部３ｃが形成され
、該顎部３ｃにて燃焼外筒２と燃焼内筒３とを固着し、
両者の間に燃焼室Ａを形成すると共に燃焼内筒３内に燃
料気化室Ｂを形成している。傾斜面部３ａおよび水平面
部３ｂの境界に内部に突出する堰板３ｄが形成され、ま
た、水平面部３ｂの全周にわたって多数の空気孔３ｅが
形成されている。

燃焼外筒２の底板２ｃには、超音波霧化装置５の挿入孔
２ｂが形成されると共に、点火棒９が固定されている。

また、．底板２Ｃには空気旋回流発生板１０が固着され
ている。第２図に示すように、該空気旋回流発生板１０
は、中央部に開口１０ａを有するリング形状をなし、周
方向に複数の旋回羽１０ｂが切り起こされている。そし
て、空気旋回流発生板１０に取付部材１１が固着され、
該取付部材１１に超音波霧化装置５が支持されている。

この超音波霧化装置５は、ノズル本体１２、該ノズル本
体１２に０リング１３、１４を介して嵌合振動子ホー７
１５と、振動子ホーン１５に超音波振動を付与せしめる
電気●音響変換素子１６とからなり、ノズル本体１２と
振動子ホーン１５との間に燃料貯留部１７が形成され、
該燃料貯留部１７内に燃料供給管１９から燃料が供給さ
れる。

振動子ホーン１５の先端には球面形状の霧化部１５ａが
形成される。そして、ノズル本体１２の先端は、前記空
気旋回流発生板１０の開口１０ａにクリアランスを以て
配置され、霧化部１５ａが旋回羽１０ｂに対向して配置
され、これにより１次空気流路２０（第２図）が形成さ
れる。

次に、上記構成からなる本発明の超音波霧化装置付燃焼
装置の作用を説明する。

送風機から送られる空気は、空気送風室７に導入され、
ここから１次空気流路２０側に５〜３０％が、２次空気
流路６側に９５〜７０％の割合で分配される。この少量
の１次空気は、ノズル本体１２と空気旋回流発生板１０
の開口１０ａとの間に形成されるクリアランスから軸方
向流として燃料気化室Ｂに流れると共に、空気旋回流発
生板１０の旋回羽１０ｂから旋回流として燃料気化室Ｂ
に流れる。

燃焼始動時においては、振動子ホーン１５の先端霧化部
１５ａにて霧化された液滴は、前記旋回流によって旋回
され比重が大きいため遠心力により燃料気化室Ｂに広く
撹拌混合され、点火棒９にて瞬時に着火●保炎される。

燃焼が開始されると、その燃焼熱で瞬時にガス化され、
又、一部は未燃のまま燃料気化室Ｂから反転して空気孔
３ｅを経て燃焼室Ａに流れ、燃焼外筒２の２次空気孔２
ａから直交するように供給される２次空気によって燃焼
される。

燃焼が進行するに伴いその燃焼熱により燃料気化室Ｂが
急速に加熱され、その輻射熱により超音波霧化された燃
料液滴は蒸発が促進され、液滴の比重が低くなるため、
前記旋回流にのりにくくなり、軸方向流によって軸方向
に燃料気化室Ｂに流れ、燃料気化室Ｂ内に燃料が広がら
ない。従って、燃料気化室Ｂ内で保炎が形成されず専ら
気化されるだけとなる。そして、燃料気化室Ｂから空気
孔３ｅを経て燃焼室Ａに向けて長い流路を反転しながら
流動するため、１次空気との混合が均一化され燃焼室Ａ
内にて青炎で完全燃焼されると共に、火炎の長さは、燃
焼外筒２の開口部近傍までと短《することができる。

本発明の特徴を列挙すると、（イ）１次空気量と２次空気量との比率を５〜３０：９
５〜７０に設定し、少量の１次空気を燃料と部分混合す
る点。

（ロ）燃料気化室Ｂ１　空気孔３ｅを経て燃焼室Ａに向
けて長い流路を反転しながら流動させる反転流路を有す
ると共に、燃焼内筒３に付着する燃料液適を堰板３ｄに
より堰止めること。

（ハ）燃焼外筒２と燃焼内筒３との隙間を逆火が起こら
ないように設定すること。

（二）混合気の流れと直角に２次空気を噴射させること
により混合気と空気との接触が良くなり、青炎にて完全
燃焼させること。

（ホ）燃焼内筒３の傾斜面部３ａの傾斜角度を燃焼室Ａ
において、著しい軸方向平均ガス流速の増加を抑えるた
めに−設定すること。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく種
々の変更が可能である。

例えば、上記実施例においては燃焼内筒３の傾斜面部３
ａを傾斜させているが、これを水平として、燃焼外筒２
側を傾斜させるようにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、燃焼初期には、主として
旋回流１こよって霧化液滴を燃料気化室に拡散させるこ
とにより着火性を向上させ、燃焼定常時には、主として
軸方向流によって霧化液滴を燃料気化室に拡散させるこ
となく送り、燃料気化室にて気化のみを行なわせること
により、着火特性と燃焼特性の両方を満足させることが
でき、ブルーフレームでかつ短い火炎を実現して装置の
コンパクト化を図ることができる。

また、燃焼内筒３に付着する燃料液適を堰板３ｄにより
堰止めることにより、定常燃焼への移行をスムースに行
なわせることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の超音波霧化装置付燃焼装置の１実施例
を示す断面図、第２図は第１図の矢印■方向から見た正
面図、第３図は従来の超音波霧化装置付燃焼装置の断面
図である。Ａ・・・燃焼室、Ｂ・・・燃料気化室、２・・・燃焼外
筒、２ａ・・・２次空気孔、３・・・燃焼内筒、３ｄ・
・・堰板、５・・・超音波霧化装置、１０・・・空気流
旋回板、１２・・・ノズル本体、１５・・・振動子ホー
ン、２０・・・１次空気流路。出　願　人　　　東燃株式会社

Claims

【特許請求の範囲】

（１）燃焼外筒内に設けられる燃焼内筒と、これら燃焼
外筒および燃焼内筒とにより形成される燃焼室および燃
料気化室と、前記燃焼外筒に形成される２次空気孔と、
前記燃料気化室に形成される１次空気流路と、該１次空
気流路内に配置される空気流旋回板および超音波霧化装
置とを有する燃焼装置であって、前記超音波霧化装置は
、ノズル本体と該ノズル本体内に嵌合される振動子ホー
ンとを有し、前記ノズル本体と前記空気流旋回板との間
にクリアランスを設け、霧化液滴を１次空気の軸方向流
と旋回流により前記燃料気化室に供給すると共に、前記
燃焼内筒に燃料気化室に突出する堰板を設けることを特
徴とする超音波霧化装置付燃焼装置。