專利名稱：帶霧化裝置的燃燒裝置及其控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及帶霧化裝置的燃燒裝置及其控制方法。該裝置適于作為如熱風機、鍋爐、熱水器、干燥機或燃氣輪機等的燃燒器。
用于各種燃油爐、熱風機等取暖設備或各種干燥機上的燃燒器，通常設置在辦公室或家庭等用于居住的建筑物內(nèi)，因此采用各種防止居住空間污染或臭氣的措施。例如，在燃燒器上設置加熱器等加熱方法，使外部供給的燃料氣化。而在這種方法中，燃料被氣化需要一些時間(至少需要30～40秒，多則需2～3分鐘)，因此點火也就明顯需要一些時間。
為了解決這個問題，用加快燃燒室內(nèi)氣化氣體的生成速度來縮短點火時間的方法，以本申請人為首提出了種種方案，即在燃燒室下部設置例如由高頻振蕩器、電/聲轉(zhuǎn)換元件、超聲波振子集音器等組成的超聲波霧化裝置，通過驅(qū)動該超聲波霧化裝置，使供給燃燒室的燃料霧化，成為非常細微的噴霧流，加速了燃燒室內(nèi)氣化氣體的生成速度，以縮短點火時間。
對上述現(xiàn)有的在燃燒室下部設置超聲波霧化裝置的燃燒器進行試驗時，發(fā)現(xiàn)設置了超聲波霧化裝置的燃燒室下部(即氣化室)的點火時間確實比已往的燃燒室大幅度地縮短。但是，在上述氣化室發(fā)生的火焰要從氣化室往上部的燃燒室移動，在那里形成正常火焰。因此，從在氣化室的點火開始到正?；鹧娴男纬桑枰舾蓵r間(10～30秒)，在形成該正常火焰之前，會產(chǎn)生一些臭氣或煤氣。另外，上述帶超聲波霧化裝置的燃燒裝置的燃燒器自身構(gòu)造復雜，而表示其燃燒量調(diào)節(jié)范圍大小的調(diào)節(jié)比(表示最大燃燒量與最小燃燒量之比)只能設定在大約為2∶1的范圍。
帶霧化裝置的燃燒裝置，可適于作為叫作直線型的，整體略呈長方體形狀的燃燒器，有利于裝置的薄形化，但是，存在著火焰口端部不能維持蘭火焰的問題。
另外，在已往的帶霧化裝置的燃燒裝置中還存在著這樣的問題，即在低溫時，點火滯后的情況下，液滴附著在氣化室壁面上，聚集起來后就往下流，落在燃燒板上阻塞空氣孔，產(chǎn)生黃色長火焰等，使燃燒紊亂，從而不能得到穩(wěn)定的燃燒。
而且，已往的燃燒裝置中其燃燒空間只在兩側(cè)或一側(cè)形成，因此，為了擴大燃燒空間就不得不使燃燒裝置大型化。
再則，當其用于所謂直線型的整體略呈長方體形狀的燃燒器時，由于燃燒空間是細長形的，噴霧室側(cè)壁受到燃燒熱而膨脹，致使噴霧室變形，結(jié)果導致火焰分布紊亂，燃燒不均勻，產(chǎn)生紅火等不良現(xiàn)象。
由于燃燒空間是細長的，從設在風箱上的空氣供給孔噴出的空氣在入口側(cè)和里側(cè)不均勻，也使火焰分布紊亂，燃燒不均勻，產(chǎn)生紅火等，同時也存在這樣的問題即，在正常燃燒時，2次空氣流量不足時，未燃氣體燃料回流到2次空氣供風道內(nèi)，成為焦油析出。
又，在已往的燃燒裝置中進行滅火時，提供到燃料供給管端部的一部分燃料，由熱膨脹和加熱形成的表面張力，粘度在燃料泵停止數(shù)秒后降低，由于該管端部臨于霧化裝置的振子集音器，這部分燃料通過振子集音器滴到噴霧室內(nèi)，(然后燃燒)產(chǎn)生不完全燃燒，生成了煤氣，成為未燃氣體排出，變成焦油狀附著在振子集音器上，降低燃料的霧化效率，也成為臭氣產(chǎn)生的原因。
另外，在火焰分布的均勻性、噴霧室的溫度上升或不完全燃燒時的排氣特性等方面還遺留著一些課題。
本發(fā)明的目的是提供一種帶霧化裝置的燃料裝置及其控制方法。該裝置能解決上述的問題，以比較簡單的結(jié)構(gòu)，完成對在霧化裝置內(nèi)生成的霧化燃料與外來氣體的混合氣進行瞬時點火;能大幅度減少點火時及滅火時發(fā)生的臭氣;能得到高調(diào)節(jié)比。
為此，本發(fā)明的帶霧化裝置的燃燒裝置的特征是，它包括有使燃料霧化的霧化裝置;將該霧化裝置霧化的燃料與空氣混合，形成混合氣，并使該混合氣朝著噴霧室端部開口處向下方流動的噴霧室;包圍上述噴霧室的下部并在與噴霧室之間形成燃燒空間的風箱和設在風箱上的若干空氣供給孔，這些孔對著上述噴霧室的開口部和下部。
本發(fā)明的帶霧化裝置的燃燒裝置的控制方法的特征是，在由為形成上述混合氣而供給的1次空氣、供給上述噴霧室開口處的2次空氣和供給上述噴霧室下部的3次空氣進行空氣供給的帶霧化裝置的燃燒裝置中，根據(jù)燃燒狀態(tài)切換1次空氣量和2次空氣量。
因此，本發(fā)明在用于所謂直線型的、整體略呈長方體形狀的燃燒器時，能大大有利于裝置的薄形化，而且，使發(fā)生的全部火焰在長度方向呈均勻的蘭火焰。
而且，即使在低溫時(例如冰點以下)，也能防止點火延遲、明顯的臭氣發(fā)生等情況，從而得到穩(wěn)定的初期燃燒狀態(tài)。
還有，通過防止噴霧室的熱變形，吸收噴霧室側(cè)壁的熱膨脹，防止了噴霧室側(cè)壁的變形，使氣化氣體的流動維持穩(wěn)定。
通過對噴霧室進行強制冷卻，防止噴霧室內(nèi)過熱，防止回火，可使燃燒穩(wěn)定，同時防止噴霧室側(cè)壁的高溫氧化，提高使用壽命。
以簡單的構(gòu)造使從2次空氣孔出來的2次空氣噴出量保持均勻，燃燒也均勻地進行，火焰分布保持一定的狀態(tài)。另外，在2次空氣的供風道內(nèi)保持正壓，這樣就能防止未燃燒氣體的回流。
在滅火時，在燃料供給管端部的燃料能瞬時返回到燃料箱內(nèi)，因而不僅能防止燃料的滯后燃燒，提高滅火性能，而且能使下次燃燒的開始時間提前。
另外，由于縮窄了噴霧室的出口通路，因而可促進空氣與燃料的混合，使火焰分布趨于均勻。
以下是對附圖的簡要說明。
圖1是表示本發(fā)明的帶霧化裝置的燃燒裝置的一個實施例斷面圖。
圖2是圖1的縱向斷面圖。
圖3是說明燃燒狀態(tài)示意圖。
圖4～圖6是表示1次、2次、3次空氣量與燃燒狀態(tài)的關系圖。
圖7是表示煙霧發(fā)生時間與2次空氣流量的關系圖。
圖8是表示本發(fā)明其它實施例的斷面圖。
圖9是表示本發(fā)明另一個實施例的斷面圖。
圖10是沿圖9中X-X線的斷面圖。
圖11是說明圖9、圖10實施例動作的定時圖表。
圖12是表示振子集音器配置例的斷面圖。
圖13是表示本發(fā)明的帶霧化裝置的燃燒裝置控制方式的一個實施例。
圖14是表示說明本發(fā)明動作的定時圖表。
圖15是表示1次、2次空氣擋板切換時間與1次空氣量比例的關系圖。
圖16是說明控制流程圖。
圖17(a)是表示空氣供給孔配置例的平面圖，圖17(b)是說明其問題點的圖。
圖18是表示與本發(fā)明有關的空氣供給孔配置例的平面圖。
圖19是表示本發(fā)明又一個實施例的斷面圖。
圖20、圖21是表示改變形式的噴霧室的圖。
圖22是表示改變形式的燃燒空間的圖。
圖23、圖24和圖25是表示改變形式的噴霧室的圖。
圖26、圖27是表示改變形式的2次空氣供風道的斷面圖。
圖28是燃燒供給系統(tǒng)的示意圖。
圖29至圖34是表示噴霧室的各種形狀的圖。
圖35至圖42是表示帶有輔助空氣供風道的噴霧室的各種形狀的圖。
以下，參照


本發(fā)明的實施例。
圖1和圖2表示本發(fā)明的帶霧化裝置的燃燒裝置的一個實施例。它是一種稱為直線型的、整體呈長方體形狀的燃燒器，采用的霧化裝置是超聲波霧化裝置。它大體由第1腔室噴霧室1，第2腔室風箱2、超聲波霧化裝置5、作為點火裝置的點火器7和將外來氣體分別導入上述噴霧室1和風箱2的供風道19構(gòu)成。
在噴霧室1內(nèi)，由上述超聲波霧化裝置5的超聲波振動生成的微?；剂吓c通過上述供風道19導入的1次空氣(即指在與上述微?；剂现g形成予混氣所必需的空氣)混合。噴霧室1的形狀，順著上述混合氣流動方向的下游側(cè)漸漸縮窄，而形成大致的V字形，其端部形成為予定的開口部6，在該開口部6的附近，配置了上述點火器7的點火部(圖2)。
構(gòu)成超聲波霧化裝置5的超聲波噴嘴5a對著上述噴霧室1的上方。如圖2所示，該超聲波噴嘴5a與噴霧室1連通，同時通過一個極小的開口部與從上述供風道19支流出來的1次空氣供風道11連通。超聲波噴嘴5a上裝有端部臨對著噴霧室1的振子集音器10和對應該振子集音器10的霧化范圍提供燃料的燃料供給管9。如眾所知，超聲波霧化裝置5將高頻振蕩器13a的輸出信號通過電/聲變換元件13轉(zhuǎn)變?yōu)槌暡ㄕ駝?，對供給上述振子集音器10的霧化范圍內(nèi)的燃料進行霧化，在本實施例中的振子集音器10端部形狀為圓錐形，但不局限于這種形式。
如圖1所示，上述風箱2的上部略呈凹字狀，與上述噴霧室1之略呈V字狀的狹窄部相對應。在該風箱2的上面與噴霧室1之間形成燃燒空間15。風箱2的上部以噴霧室1的開口部為中心左右基本對稱，從該底部以緩的角度向上傾斜到一定高度，然后以陡角向上傾斜。在風箱2的下部，有從上述供風道19支流出的2次、3次空氣供給通道17a，將2次空氣(即維持點火狀態(tài)的燃燒用空氣)和3次空氣(即持續(xù)正常燃燒狀態(tài)的燃燒用空氣)供給風箱2。
在本實施例中，由噴霧室1的狹窄部外壁面、風箱2的略呈凹字狀的上部外部面和圖示的燃燒器外側(cè)腔室的一部分所圍成的略呈凹字狀的空間部分15是正常燃燒狀態(tài)時的燃燒空間。再進一步描述一下上述風箱2的略呈凹字狀的部分，在以緩角傾斜的部分上，以開口部6為中心左右對稱地分別設2排2次空氣孔a、b，在2次空氣孔a、b設置處的上方，以陡角傾斜的部分上，以開口部6為中心左右對稱地各設4排3次空氣孔c～f。
在本實施例中，上述2次空氣孔a、b的孔徑為0.8mm，孔a每排16個，孔b每排17個，a、b孔呈交錯叉排列。3次空氣孔c～f的孔徑為1.2mm，孔c、e每排32個，孔d、f每排33個，同樣呈交錯叉排列。又，上述的2次空氣孔a、b和3次空氣孔c～f的孔徑、個數(shù)和排列，僅僅表示一個例子，可以作種種變更。
上述的通過一次空氣供風道11供給超聲波噴嘴5a的1次空氣量、通過2次空氣孔a、b供給上述略呈凹字狀空間部分15的2次空氣量和通過3次空氣孔c～f供給上述略呈凹字狀空間部分15的3次空氣量根據(jù)上述燃料供給管9所供給的燃料量而變化。例如，當供給的燃料量為5cc/min時，1次空氣量約為1～3NL/min，2次空氣量約為5～10NL/min，3次空氣量約為70～80NL/min較為合適。
下面，對本發(fā)明的帶霧化裝置的燃燒裝置的燃燒狀態(tài)，點火、正常燃燒及滅火時的各燃燒過程進行說明。
點火時當燃料被供給到振子集音器10的霧化區(qū)域內(nèi)時，即由超聲波振動將其微粒化(SMD平均直徑40μm)而形成噴霧。燃料噴霧一面與從1次空氣供風道11流出的1次空氣予混合，一面噴射到噴霧室1內(nèi)。被噴射的予混氣向著噴霧室1的下方流動，由點火器7點火，與噴霧室1內(nèi)原有的空氣一起形成高溫氣體。由于在高溫氣體的形成過程中，噴霧室1內(nèi)原有的空氣消耗殆盡，因此不能長時間地維持火焰，噴霧室1內(nèi)火焰立即(約0.1秒)熄滅了。
火焰雖然熄滅了，但由于上述最初的燃燒所生成的高溫氣體仍滯留在噴霧室1內(nèi)，從超聲波噴嘴5a連續(xù)噴射到噴霧室1內(nèi)的一部分燃料噴霧被高溫氣體加熱氣化，連續(xù)向噴霧室1下方流動，在上述開口部6的附近，與通過上述2次空氣孔a、b流入的2次空氣相混合，點火器7再次點火，這時，在2次空氣孔a、b附近產(chǎn)生火焰，成為如圖3(a)所示狀態(tài)。
接著，該火焰的一部分從2次空氣孔a、b處沿著略呈凹字狀的空間15流向上方，加熱噴霧室1的外壁面，剩余的部分向噴霧室1內(nèi)流動，這樣，噴霧室1的內(nèi)外都得到加熱，內(nèi)部溫度進一步升高，從而促進了上述予混合氣的氣化。上述超聲波噴嘴5a出來的予混氣，從開始供給到噴霧室1內(nèi)，到噴霧室1內(nèi)的溫度進一步升高的過程為止，所需時間約為3～4秒。
由于噴霧室1內(nèi)的溫度進一步升高，加速了予混合氣的氣化，因此從噴霧室1開口部6噴出的燃氣量也逐漸增多，火焰的產(chǎn)生不只限于在2次空氣孔a、b處，順次擴展到3次空氣孔c～f。當火焰在3次空氣孔c～f處產(chǎn)生時，噴霧室1的外壁面直接受到火焰的加熱，噴霧室1內(nèi)的溫度急劇上升，使從超聲波噴嘴5a來的予混氣全部氣化。予混氣從開始供給到噴霧室1內(nèi)，到全部被氣化所需時間約20秒。這時，由于從噴霧室1經(jīng)開口部6向2次空氣孔a、b處噴出的燃氣量過多，使得2次空氣孔a、b處的火焰熄滅，火焰只由3次空氣孔c～f維持，向熱的穩(wěn)定狀態(tài)即正常燃燒狀態(tài)轉(zhuǎn)變。
正常燃燒時從點火時向正常燃燒狀態(tài)轉(zhuǎn)變過程中，供給噴霧室1的燃料噴霧與1次空氣的予混合氣氣化所需的熱量，如前所述，全部由在3次空氣孔附近產(chǎn)生的火焰對噴霧室1的外壁面加熱產(chǎn)生的熱量提供。這時，1次空氣或2次空氣不直接產(chǎn)生火焰，而是混合到在噴霧室1中形成的燃氣中，成為燃氣的一部分予混合成分。由于摻進了1次空氣或2次空氣，上述予混狀態(tài)的燃氣之流速增加，使燃燒空間15中的壓差增加，從而提高蘭火焰的穩(wěn)定性，并且保持火焰分布的良好狀態(tài)。
正常燃燒的基本燃燒形式是火焰從3次空氣孔c～f分別產(chǎn)生的所謂擴散型燃燒，(參見圖3(b))，因此，即使流入燃燒器的全部空氣量不可改變，在外燃燒器的額定輸出附近，火焰從所有的3次空氣孔c～f產(chǎn)生，隨著該燃燒器輸出的減少，產(chǎn)生火焰的3次空氣量以從空氣孔f到空氣孔c順序減少。這樣，就可以將發(fā)生火焰的3次空氣孔的增減與燃燒器中燃燒量的大小對應起來，可大幅度提高已往燃燒器中的調(diào)節(jié)比。又，如果可以根據(jù)燃料的供給量來改變流入燃燒器內(nèi)的空氣量，則毫無疑問地可以得到更大的調(diào)節(jié)比。
滅火時如果停止燃料供給管的燃料供給，則由全部3次空氣孔c～f發(fā)生的火焰立刻以從孔f到孔c的順序熄滅，代之而起的是在已是熄滅狀態(tài)的2次空氣孔a、b位置處產(chǎn)生火焰，這些由2次空氣孔a、b產(chǎn)生的火焰進入噴霧室1內(nèi)，與經(jīng)超聲波噴嘴5a流入的1次空氣一起，將殘存在噴霧室1內(nèi)的氣體完全燃燒。因此，防止了滅火時的不完全燃燒，從而防止了因不完全燃燒而產(chǎn)生的臭氣。又，滅火所需時間，從停止供給燃料開始約3～4秒。
圖4～圖7是表示當燃燒量為2300kCal，1次空氣量為10NL/min(標準升/分)，2次空氣量為1.8NL/min，3次空氣量為95NL/min時，只改變其中一個條件時的燃燒狀態(tài)。由圖4可見，當1次空氣量在7～14NL/min時，火焰穩(wěn)定，在此限以下時，發(fā)生紅火，在此限以上時，呈波動燃燒狀態(tài)。由圖5可見，2次空氣量在0～3.2NL/min范圍內(nèi)，火焰是穩(wěn)定的，在此限以上時，發(fā)生紅火。由圖6可見，3次空氣量在90～110NL/min范圍內(nèi)，火焰是穩(wěn)定的，在此限以下時，產(chǎn)生紅火現(xiàn)象。
圖7表示對2次空氣的試驗結(jié)果，從圖中可見，當20NL/min時，產(chǎn)生煙霧。
圖8表示本發(fā)明的帶霧化裝置的燃燒裝置的其它實施例，特別是表示一種稱為圓型的、整體略呈圓筒狀的燃燒裝置。在本實施例中，采用的振子集音器是具有喇叭形狀端部為擴徑型的集音器，該實施例與圖1、圖2所示實施例不同之處有振子集音器10的配置是從噴霧室1底部伸向上方;燃料供給管9的端部設在振子集音器10的端部;2次空氣孔a的孔徑為0.7mm，設有20個，2次空氣孔b的孔徑為1.2mm，設有40個;3次空氣孔c的孔徑為1.2mm，設有45個，3次空氣孔d的孔徑為1.2mm，設有60個，3次空氣孔e，f的孔徑為1.4mm，設有60個;3次空氣孔d，e，f呈交錯狀排列，并且噴霧室1的傾斜部和風箱2的上部以平緩的角度形成平滑的斜面。本實施例的燃燒裝置由3根柱腳129支撐。
下面，參照圖9和圖10描述本發(fā)明的另一實施例。在本實施例中，與圖1、圖2所示實施例相同的部分用同一標號表示，其說明從略。
本實施例中，在風箱2的上面，以上述噴霧室1的開口處6為中心，左右對稱地各設置3排2次空氣孔a～c和5排3次空氣孔d～h，這些空氣孔呈交錯排列。在風箱2內(nèi)，設有從供風管道19上分支的2次空氣供風道16和3次空氣供風道17，上述2次空氣孔a～c與2次空氣供風道16連通，而3次空氣孔d～h與3次空氣供風道17連通。與鼓風機3連接的供風道19與3次空氣供風道17連通，同時通過空氣量切換裝置4與1次及2次空氣供風道11，16連通。
空氣量切換裝置4由將空氣分配給1次和2次空氣供風道11，16的空氣量分配室20、在該空氣量分配室20和上述供風通道19之間設置的滑動閥21和驅(qū)動該滑動閥21的柱型線圈22構(gòu)成。更具體地說，空氣量分配室20由正中開有小孔A的隔板23隔開，同時夾著該隔板23的供風道19上開有小孔B、C。這些小孔A、B、C的孔徑根據(jù)供給1次、2次和3次空氣的供風道11、16、17的空氣量決定。在滑動閥21上設有開口25，當上述圓柱型線圈22關閉狀態(tài)下，滑動閥21借助彈簧26的彈性向圖示左方移動;當圓柱型線圈呈電接通狀態(tài)時，滑動閥21頂著彈簧26向圖示右方移動。在本實施例中，供給1次和2次空氣量的小流量空氣由隔板23上的小孔調(diào)節(jié)，也可將該孔設在滑動閥21上。
下面，參照圖1.1描述上述結(jié)構(gòu)的本發(fā)明帶霧化裝置的燃燒裝置的作用，關于燃燒狀態(tài)，因為與前述相同，在此說明從略。
點火時如圖11(a)所示，一旦打開主開關，鼓風機3，超聲波振蕩器接通，圓柱型線圈22關閉，接著，點火變壓器，燃料泵順次接通。由于圓柱型線圈呈關閉狀態(tài)，滑動閥21位于圖示左邊方向，開口25和小孔B連通。因此，從鼓風機3經(jīng)過供風道19流入的空氣，大部分流到3次空氣供風道17，一部分經(jīng)開口25，小孔B和空氣分配室20流到2次空氣供風道16中，由于受到分配室20的小孔A的限制，少量的空氣流到1次空氣的供風道11中。例如，當燃料供給為5cc/min時，流入1次～3次空氣供風道的氣量比最好約為2∶25∶95NL/min，當然，要根據(jù)各種條件適當變更上述數(shù)值。但是，如果1次空氣過剩，火焰就會進入噴霧室1內(nèi)，形成間斷的不穩(wěn)定燃燒;如果2次空氣不足，則在點火后即刻會產(chǎn)生白煙。又，如果予熱時間短，就會向噴霧室內(nèi)產(chǎn)生間斷的回火。如前所述，燃料與1次空氣的予混氣從開始供到噴霧室1內(nèi)，到噴霧室1內(nèi)的予混氣達到熱穩(wěn)定狀態(tài)，需要20秒的時間，在該狀態(tài)下火焰為蘭火焰和發(fā)光火焰的混雜火焰。又，點火時的臭氣是在點火后數(shù)秒內(nèi)發(fā)生的，如果增加火焰口的反應量，則能實現(xiàn)完全燃燒而不產(chǎn)生臭氣。
正常燃燒時當圓柱線圈22電接通時，滑動閥21向圖示右方移動，開口25與小孔c連通，因此，從鼓風機3經(jīng)供風道19流入的空氣，大部分流到3次空氣的供風道17中，一部分經(jīng)過開口25、小孔c和空氣分配室20流到1次空氣的供風道11中，由于分配室20的小孔A的限制，少量的空氣流到2次空氣的供風道16中，也就是說，與點火時相比，1次空氣量增加而2次空氣量減少。
與點火時相比，在正常燃燒時，1次空氣量增加，2次空氣量減少，供給1次～3次空氣供風道的比例是，如燃料供給量為5cc/min時，其比例最好為10∶1.8∶95NL/min，當然，要根據(jù)各種條件適當?shù)刈兏鲜鰯?shù)據(jù)。但是，如前所述，如果1次空氣過剩，則會產(chǎn)生向噴霧室1內(nèi)的回火，如果不足時，蘭火焰會稍呈不穩(wěn)定。如果2次空氣過剩，則蘭火焰與紅火焰混雜。如果3次空氣不足，則會在蘭火焰中混有紅火焰。
滅火時與點火時同樣，使圓柱線圈22呈關閉狀態(tài)，滑動閥21向圖示左方移動，開口25與小孔B連通，限制了1次空氣量，增加2次空氣量，這以后，停止供給燃料。這時，由于2次空氣貫通到噴霧室1內(nèi)，將殘存在噴霧室1內(nèi)的未燃氣體充分地燃燒掉，因此不發(fā)生臭氣。
圖12表示上述振子集音器10的另一種配置例。在圖1和圖2的實施例中，燃料供給管9和振子集音器10伸進噴霧室內(nèi)，在滅火時，當停止供給燃料后，由于噴霧室1的空氣溫度高達400～500℃，在數(shù)秒鐘后，有時殘留在燃料供給管9內(nèi)的燃料會蒸發(fā)噴出，因而產(chǎn)生臭氣。又，由于長時間運行，在燃料供給管9的側(cè)壁上時有焦油生成會使管路阻塞導致流量變化。
為此，在本例中，燃料供給管9和振子集音器10設置在噴霧室1之外的1次空氣供風道的一側(cè)，這樣就減少了來自噴霧室1內(nèi)溫度的影響，并且由于受到1次空氣的冷卻，能防止在滅火時燃料供給管內(nèi)殘存燃料的蒸發(fā)，同時還能防止燃料供給管9內(nèi)焦油的生成，并能防止由于溫度上升使振子集音器10的使用壽命的下降，防止由于集音器10的傳熱造成電/聲轉(zhuǎn)換元件13的性能惡化，還可抑制由于集音器10溫度上升而增加的超聲波振動的熱損失或電流電壓異相而引起的無效電力增加，還可以降低高頻振蕩電路負荷。
下面，參照圖13至圖16描述本發(fā)明的帶霧化裝置的燃燒裝置的控制方法。
圖13表示帶霧化裝置的燃燒裝置的控制系統(tǒng)。與圖9所示實施例中相同的部位用同一標號注明，其說明從略。圖中，51是點火變壓器，52是火焰檢測器，53是儲油容器，54是燃料泵，55是空氣過濾器，56是送風機，57是控制裝置。以下說明其控制方法。
(一)點火時如圖14所示，打開運轉(zhuǎn)開關，鼓風機3的馬達接通。然后經(jīng)過10秒鐘的洗爐時間后，超聲波振蕩器、送風馬達、燃料泵、點火變壓器分別接通。在一旦滅火后又立即再點火的情況下，洗爐時間是必要的，一般情況下不一定要。這時，由于1次、2次空氣切換裝置的圓柱線圈22呈關閉狀態(tài)，從鼓風機3經(jīng)過供風道19流入的空氣大部分流入3次空氣供風道17，一部分流入2次空氣供風道16，少量空氣流入1次空氣供風道11。點火時，1次空氣幾乎不需要，只是為了分散噴霧，才導入燃燒用空氣總量的1～2%的空氣，2次空氣量最適合的流量范圍為燃燒空氣總量的20～30%，該空氣使燃燒開始并促進燃燒，空氣量過多或過少都會使點火性能惡化。3次空氣約為燃燒空氣總量的70～80%左右。
在該狀態(tài)下，振蕩器13a驅(qū)動超聲波霧化裝置5，由燃燒泵54經(jīng)過給油管9開始向振子集音器10的端部霧化區(qū)供給燃料，這時，燃料被微?；?，與從1次空氣的供風道11流出的少量空氣一起被噴入噴霧室1內(nèi)。
(二)正常燃燒時予定的予熱時間結(jié)束時，圓柱線圈被驅(qū)動，從鼓風機3經(jīng)供風道19流入的空氣大部分流入3次空氣供風道17中，一部分流入到1次空氣供風道11中，少量的空氣流入2次空氣供風道16中。也就是說，與點火時相比，增加了1次空氣量，減少了2次空氣量。
在該正常燃燒狀態(tài)下，由火焰檢測器檢測的火焰狀態(tài)是穩(wěn)定的，可設定換氣量，開始換氣控制。又，在正常燃燒時，1次空氣量占總空氣量的比例與1次、2次空氣的切換時間的關系如圖15所示，最好是根據(jù)1次空氣量選擇合適的切換時間。
(三)滅火時將運轉(zhuǎn)開關斷開，關閉圓柱線圈22，回到原來狀態(tài)，限制1次空氣量，增加2次空氣量后，停止供給燃料。在該狀態(tài)中，2次空氣貫通到噴霧室1內(nèi)，使噴霧室1內(nèi)殘存的未燃氣體充分燃燒，因而不產(chǎn)生臭氣。由于超聲波霧化裝置有促進燃燒的效果，繼續(xù)工作一預定時間，例如10秒鐘。然后，在進行了一預定時間的清洗后，關閉送風馬達56、鼓風機3的馬達，運轉(zhuǎn)停止。
下面，參照圖16描述本發(fā)明中的控制流程。
首先，接通運轉(zhuǎn)開關，接通鼓風機馬達繼電器(步驟(1)，(2))。然后，經(jīng)過一段洗爐時間，例如10秒鐘，分別接通送風馬達繼電器，點火變壓器(步驟(3)，(4))，然后，當點著火時，切斷點火變壓器(步驟(5)，(7))，當未點著火時，經(jīng)過15秒鐘后切斷點火變壓器(步驟(6)、(7))。然后，當火焰被檢出時，經(jīng)過30秒的予熱時間后，接通1次、2次空氣切換檔板繼電器，進行1次、2次空氣量比例的切換(步驟(8)～(10))。這樣，達到正常燃燒狀態(tài)時，設定換氣量，進行換氣控制。同時繼續(xù)控制燃燒量，繼續(xù)燃燒。(步驟(11)、(12))。只要不發(fā)生感震器動作、停電、給油、運轉(zhuǎn)開關切斷的情況時，就繼續(xù)該燃燒(步驟(13)～(15)NO)，而當有火焰感震器動作、停電、給油、運轉(zhuǎn)開關被切斷其中之一情況發(fā)生時(步驟(13)～(15)Yes)，就切斷燃料泵繼電器和1次、2次空氣切換檔板繼電器，經(jīng)過一段時間后，切斷超聲波振蕩器繼電器，然后，在清洗之后，送風馬達繼電器和鼓風機馬達繼電器切斷。燃燒停止。
在上述實施例中，1次、2次空氣量的切換是在點火后一定時間后進行的，也可以在噴霧室1的溫度達到一定值以上時進行的，切換也可以不是一次完成，而是分階段地完成。又，除了采用圓柱線圈驅(qū)動滑動閥進行空氣量切換外，也可以采用三通閥或雙金屬片等。
下面，參照圖17和圖18描述本發(fā)明的另一特征-3次空氣孔的配置。
圖17(a)表示風箱2上面的2次空氣孔a～c和3次空氣孔d～h的配置例。3排2次空氣孔a～c和5排3次空氣孔d～h分別交錯排列。但是，這種配置方式使風箱2兩端的3次空氣孔供氣量不足，而且，由于風箱2兩端的外壁使火焰冷卻，反應遲緩，使得火焰口的端部火焰30伸長，如圖17(b)所示。另外，還有產(chǎn)生紅火的問題。
根據(jù)多次試驗的結(jié)果得知，如果按圖18所示的方式配置3次空氣孔，便可以在縱向得到均勻的蘭火焰。也就是說，在5排3次空氣孔d～h內(nèi)，在風箱2端部未形成孔的部位添加空氣孔j，以促進在風箱2端部的燃燒。
圖19表示噴霧室1和風箱2的其它實施例，風箱2的上部從上述噴霧室1的開口處6向一側(cè)傾斜，在該風箱2的上面與噴霧室1之間形成燃燒空間15。適用于作為所謂直線型的，整體略呈長方體的燃燒器，可使裝置薄形化。由于燃燒空間在單側(cè)，與燃燒空間在兩側(cè)的裝置相比，構(gòu)造簡單，并可謀求裝置整體的薄形化，同時，可目視火焰整體，從視覺上感到溫暖，并有利于安全，也便于燃燒用空氣的送風。
圖20是表示改變噴霧室1形狀后的實施例斜視圖。在噴霧室1內(nèi)設置了若干傳熱翅片30，這樣，能更加快點火和滅火時噴霧室1內(nèi)的溫度上升。
圖21表示另一改變噴霧室1的形狀實施例的斷面圖，其特征在于在形成噴霧室1開口處6的端部設有溝槽30。該溝槽30也可以設在噴霧室1的傾斜壁面的中間部位。在噴霧室1內(nèi)，噴入的液滴有一些附著在壁面上，液滴聚集起來就會往下流，這樣沿壁面流下的液滴就會滯留在槽30內(nèi)，因此即使在低溫時(例如冰點以下)也能防止點火遲緩和明顯的臭氣發(fā)生，得到穩(wěn)定的初期燃燒狀態(tài)。與已往形狀的噴霧室相比，壁面附著液滴的容限度高，因而可減小氣化室，從而可謀求裝置整體的小形化。
圖22表示燃燒空間的一個實施例。在直線型燃燒裝置中，噴霧室1略呈長方體形狀，在與設置超聲波霧化裝置5的側(cè)壁相對的側(cè)壁外側(cè)，也形成燃燒空間15。又，噴霧室1的形狀不限定為長方體，也可將一部分側(cè)壁做成曲面形狀。
圖23表示本發(fā)明特征之一-噴霧室1的一個實施例，在最受燃燒熱影響的噴霧室1開口處6附近，設置若干針或扣針型的定形筋8，將夾住該開口6的側(cè)壁連接起來。如圖23虛線所示，通過設置這些針和扣針型的定形筋8，能夠強制地抑制側(cè)壁的變形。
圖24表示改變噴霧室1的形狀的另一實施例，在噴霧室1的側(cè)壁兩側(cè)端部與燃燒裝置外壁之間，設有能伸縮的絕熱材料18，該絕熱材料18可以用例如陶瓷纖維等材料做成。噴霧室1側(cè)壁的熱膨脹被該絕熱材料18所吸收。
圖25表示改變噴霧室1形狀的又一實施例，噴霧室1由管子8a圍住，該管內(nèi)循環(huán)著冷卻用的空氣或水。該冷卻用的空氣或水被燃燒熱加熱，成為可利用的熱氣、熱水。還可以在噴霧室1的內(nèi)壁設置管子，也可以用套將噴霧室1的內(nèi)壁或外壁圍住，在該套內(nèi)裝進水。
圖26表示另一種形式的2次空氣的供風道，在2次空氣的供風道16內(nèi)，從上游側(cè)向下游側(cè)使空氣通道截面逐漸變小地傾斜配置著板8b。不設該隔板時，如前所述，在正常燃燒時，從2次空氣孔出來的2次空氣量非常小(1～2%)，有時，未燃燒氣體回流到2次空氣供風道16內(nèi)變成焦油，在燃燒運轉(zhuǎn)結(jié)束后，裝置冷卻，它們就在2次空氣供風道內(nèi)析出、成為發(fā)生臭氣的原因。如果設置本發(fā)明的隔板8b，則從2次空氣孔噴出的空氣是均勻的，并且使2次空氣供風道16內(nèi)的壓力保持正壓，從而防止未燃氣體向2次空氣的供風道16回流。
圖27表示又一種形式的2次空氣供風道，2次空氣供風道16由若干管子18構(gòu)成，在該管子18上開有2次空氣孔，能得到與圖25同樣的效果。
圖28表示燃料供給系統(tǒng)的示意圖。燃料從燃料箱31由燃料供給電磁泵32吸出，經(jīng)過燃料供給管9送到振子集音器10。在燃料供給管9的振子集音器10處開口端附近，形成如圖所示的例U字形，在該例U形管35上，連接著回流管33的一端，另一端通過節(jié)流孔34通往燃料箱31。
燃料由泵32從燃料箱31吸進燃料供給管9，再經(jīng)過該管9送到振子集音器10中，在集音器10處滴下被微?；?。如果燃燒停止，泵32也停止供應燃料，在噴霧室1內(nèi)，由于有由送風風壓產(chǎn)生壓力的壓頭作用，使燃料供給管9端部的燃料通過回流管33返回燃料箱31內(nèi)。由于設置了節(jié)流孔34，使得在燃燒時，燃料返回燃料箱31的短路循環(huán)被限制在最小限度。
另外，在上述實施例中，回流管33的分支部在燃料供給管9形成呈例U字形部位35處，如不限于這種形式，也可以在燃料供給管的端部形成分支部，再連接回流管33，這時，返回燃料箱31的燃料，從燃料供給管9的端部到該分支部，因此，可以減少下次燃燒開始時燃料供給時間，開始提前點火。
下面，參照圖29至圖34描述噴霧室1的各種形狀。
圖29所示實施例是將噴霧室1的開口處6附近的側(cè)壁縮窄成曲面形，噴霧室1另一側(cè)壁與開有空氣供給孔的風箱2的面形成一個連續(xù)的面。風箱2的上部曲面的一側(cè)與2次空氣供風道16連接，另一側(cè)與3次空氣供風道17連接。這樣，與圖2實施例相比，結(jié)構(gòu)更緊湊。
圖30所示的實施例中，噴霧室1開口6附近的側(cè)壁不縮窄，而是形成垂直壁的形式，3次空氣供風道17的空氣供給面也是形成垂直壁，與前者相對;2次空氣供風道16的空氣供給面呈水平狀。
圖31所示的實施例中，與圖30所示實施例相同點在于噴霧室1的開口6附近的側(cè)壁不縮窄，但是，風箱2的空氣供給面與圖29所示實施例相同，做成曲面形狀。
圖32所示的實施例中，在噴霧室1的外壁面處也形成3次空氣供風道17，在燃燒室15中的兩側(cè)進行擴散混合，使燃燒更加穩(wěn)定。
圖33所示的實施例中，在噴霧室1的下部形成整體的縮放部18，該縮放部18也可安裝上其它部件，或者使用絕熱材料。
圖34所示的實施例中，噴霧室1的頂面、設置霧化裝置5的側(cè)壁以及與該側(cè)壁相對的側(cè)壁都做成與噴霧模型一致的曲面形狀，這樣，結(jié)構(gòu)更加緊湊。
下面，參照圖35至圖42，對于設有輔助空氣供風道的實施例進行描述。與圖9、圖10所示實施例中相同的部件用同一標號表示，其說明從略。
如圖36所示，風箱2的上部呈曲面形狀，噴霧室1的下部，形成縮窄部6a，在該縮窄部6a的外圍，有輔助空氣供風道14，其上設有空氣孔i、j、k，該孔對著風箱2。如圖35所示，該輔助空氣供風道14通過1次空氣供風道11的支管11'供給空氣，縮窄部6a使得噴霧室1的出口通路變得狹窄，因而促進了空氣和燃料的混合，從而使火焰分布均勻。另外，由于空氣從輔助空氣供風道14的輔助空氣孔i～k和3次空氣孔d～h相對排列，噴霧室1的下端部被冷卻，防止其溫度上升而提高了使用壽命。又因為在這些孔的位置處，火焰的伸展受到抑制，從而提高了空氣不足時的排氣性能。
1次，輔助、2次及3次空氣量的比例當燃料供給為5cc/min時，最好為約2∶2∶24∶94NL/min，當然應根據(jù)各種條件適當變更上述數(shù)值。
圖37所示實施例中，在噴霧室1下部的縮窄部6a的一側(cè)設置輔助空氣供風道14，與該側(cè)相對的另一側(cè)與風箱2上帶有空氣供給孔的面形成一連續(xù)的面。風箱2上部曲面的一側(cè)與2次空氣供風道16相連，另一側(cè)與3次空氣供風道17相連。這樣，與圖36的實施例相比，結(jié)構(gòu)更緊湊。
圖38所示實施例中，噴霧室1的側(cè)壁形成垂直壁，與該垂直壁相對的3次空氣供風道17的空氣供給面也是垂直壁，2次空氣供風道16的空氣供給面呈水平狀。
圖39所示的實施例中2次和3次空氣供風道16，17的空氣供給面與圖36所示實施例不同不是呈曲面狀而是由不同傾斜度的平面形成。
圖40所示實施例中，由輔助空氣供風道14供給2次空氣，風箱2內(nèi)只供給3次空氣。由于將2次空氣供給到噴霧室1的縮窄部6a和燃燒空間15，使初期燃燒在縮窄部分進行，因此，在風箱2內(nèi)不需要設置2次空氣的供風道，使得構(gòu)造簡單，結(jié)構(gòu)緊湊。又由于在正常燃燒時，使少量空氣排出，故能降低噴霧室1的溫度并提高其使用壽命。
圖41所示實施例中，由輔助空氣供風道14供給3次空氣，風箱2內(nèi)只供給2次空氣。風箱2內(nèi)不需要設置3次空氣的供風道，使構(gòu)造簡單，結(jié)構(gòu)緊湊。
圖42是表示適用于圓筒型燃燒器的實施例，(a)是斷面圖，(b)是平面圖。噴霧室1略呈圓筒狀，其下部外周有輔助空氣的供風道14，超聲波霧化裝置5的電/聲轉(zhuǎn)換元件13設置在3次空氣供風道17內(nèi)。其它構(gòu)造同圖36的實施例相同，本實施例不但結(jié)構(gòu)緊湊，而且增強了電/聲轉(zhuǎn)換元件的冷卻效果。
以上就本發(fā)明的實施例進行了描述，但本發(fā)明不局限于上述的各實施例，還可以作種種的變化，例如，在上述實施例中，霧化裝置是采用利用超聲波振動的霧化裝置，也可以采用例如由壓力噴射閥形成霧化狀態(tài)的霧化裝置。
權(quán)利要求
1.一種帶霧化裝置的燃燒裝置，其特征在于它包括有使燃料霧化的霧化裝置；將該霧化裝置霧化的燃料與空氣混合形成混合氣，并使該混合氣朝著噴霧室端部開口處向下方流動的噴霧室；包圍上述噴霧室的下部并在與噴霧室之間形成燃燒空間的風箱和設在風箱上的若干空氣供給孔，這些小孔對著上述噴霧室的下部。
2.一種帶霧化裝置的燃燒裝置，其特征在于它包括有使燃料霧化的霧化裝置;將該霧化裝置霧化的燃料與空氣混合形成混合氣，并使該混合氣朝著噴霧室端部開口處向下方流動的噴霧室;包圍上述噴霧室的下部并在與噴霧室之間形成燃燒空間的風箱;設在風箱上的對著上述噴霧室下部的若干空氣供給孔;供給形成上述混合氣所需空氣的第1空氣供風道;為對著上述噴霧室開口部的空氣供給孔提供空氣的第2空氣供風道;給對著上述噴霧室下部的空氣供給孔提供空氣的第3空氣供風道和切換上述第1空氣供風道和第2空氣供風道的空氣供給量的空氣量切換裝置。
3.如權(quán)利要求1或2所述的帶霧化裝置的燃燒裝置;其特征在于在上述噴霧室的下部形成狹窄部分。
4.如權(quán)利要求1或2所述的帶霧化裝置的燃燒裝置，其特征在于在上述噴霧室下部的對面位置上設置的若干空氣供給孔呈交錯狀排列，在各排孔的兩端未設置空氣供給孔的位置上設置添加的空氣孔。
5.如權(quán)利要求1或2所述的帶霧化裝置的燃燒裝置，其特征在于在上述噴霧室的內(nèi)壁面上形成有防止液滴落下的溝槽。
6.如權(quán)利要求1或2所述的帶霧化裝置的燃燒裝置，其特征在于除了有霧化裝置的一側(cè)外，上述燃燒空間在噴霧室的整個外側(cè)形成。
7.如權(quán)利要求1或2所述的帶霧化裝置的燃燒裝置，其特征在于在上述噴霧室的側(cè)壁之間，連結(jié)著若干針或扣針構(gòu)成的定形筋條。
8.如權(quán)利要求1或2所述的帶霧化裝置的燃燒裝置，其特征在于在上述噴霧室的側(cè)壁兩側(cè)端部設置能伸縮的絕熱材料。
9.如權(quán)利要求1或2所述的帶霧化裝置的燃燒裝置，其特征在于對上述噴霧室的內(nèi)外壁進行了強制冷卻。
10.如權(quán)利要求1或2所述的帶霧化裝置的燃燒裝置，其特征在于在上述噴霧室的下部形成狹窄部，在該狹窄部的外圍形成有帶空氣孔的輔助供風道。
11.如權(quán)利要求2所述的帶霧化裝置的燃燒裝置，其特征在于在上述第2空氣供風道內(nèi)，從上游側(cè)到下游側(cè)傾斜地配置著隔板。
12.如權(quán)利要求2所述的帶霧化裝置的燃燒裝置，其特征在于在上述第2空氣供風道內(nèi)，配置了若干管子，在這些管子上開有2次空氣孔。
13.一種帶霧化裝置的燃燒裝置，其特征在于它包括有使燃料霧化的霧化裝置;將該霧化裝置霧化的燃料與空氣混合，形成混合氣，并使該混合氣朝著噴霧室端部開口處向下方流動的噴霧室;包圍上述噴霧室下部并在與噴霧室之間形成燃燒空間的風箱和設在風箱上對著上述噴霧室下部的若干供氣孔;在燃料供給管的端部附近形成一分支點，在分支點與燃料箱之間連接一帶節(jié)流孔的回流管。
14.一種帶霧化裝置的燃燒裝置的控制方法，其特征在于在包含有使燃料霧化的霧化裝置;將該霧化裝置霧化的燃料與空氣混合形成混合氣，并使該混合氣朝著噴霧室端部開口處向下方流動的噴霧室;包圍上述噴霧室的下部并在與噴霧室之間形成燃燒空間的風箱和設在風箱上對著上述噴霧室下部的若干供氣孔及由為形成上述混合氣而供給的1次空氣、給上述噴霧室開口處供給的2次空氣和給上述噴霧室下部供給的3次空氣來進行空氣供給的帶霧化裝置的燃燒裝置中，根據(jù)燃燒狀態(tài)切換1次空氣量和2次空氣量。
15.如權(quán)利要求14所述的帶霧化裝置的燃燒裝置的控制方法，其特征在于空氣量的切換是在點火和/或滅火一定時間后進行。
16.如權(quán)利要求15所述帶霧化裝置的燃燒裝置的控制方法，其特征在于空氣量的切換在噴霧室溫度達到某預定值以上時進行。
17.如權(quán)利要求15所述的帶霧化裝置的燃燒裝置的控制方法，其特征在于空氣量的切換是在噴霧室的溫度為某預定值以下時進行。
18.如權(quán)利要求14所述帶霧化裝置的燃燒裝置的控制方法，其特征在于空氣量的切換是當點火和/或滅火時，減少1次空氣量，增加2次空氣量，在正常燃燒時，增多1次空氣量，減少2次空氣量。
全文摘要
本發(fā)明的燃燒裝置包括使燃料霧化的霧化裝置；將該霧化裝置霧化的燃料與空氣混合而形成混合氣的噴霧室，并使該混合氣朝著噴霧室下端部開口處向下方流動；包圍上述噴霧室的下部并在與噴霧室之間形成燃燒空間的風箱和設在其上的若干供氣孔，這些孔對著上述噴霧室的下部。構(gòu)造簡單，能對由霧化裝置產(chǎn)生的燃料噴霧與外來氣體的混合氣進行瞬時點火，能大幅度減少在點火及滅火時產(chǎn)生的臭氣，還能得到較高的調(diào)節(jié)比。
文檔編號F23D11/00GK1031411SQ8810653
公開日1989年3月1日 申請日期1988年8月13日 優(yōu)先權(quán)日1987年1月29日
發(fā)明者仲山浩司, 石川清榮, 竹中廣一, 黑川一志 申請人:東亞燃料工業(yè)株式會社