专利名称：带雾化装置的燃烧装置及其控制方法
技术领域：
本发明涉及带雾化装置的燃烧装置及其控制方法。该装置适于作为如热风机、锅炉、热水器、干燥机或燃气轮机等的燃烧器。
用于各种燃油炉、热风机等取暖设备或各种干燥机上的燃烧器，通常设置在办公室或家庭等用于居住的建筑物内，因此采用各种防止居住空间污染或臭气的措施。例如，在燃烧器上设置加热器等加热方法，使外部供给的燃料气化。而在这种方法中，燃料被气化需要一些时间(至少需要30～40秒，多则需2～3分钟)，因此点火也就明显需要一些时间。
为了解决这个问题，用加快燃烧室内气化气体的生成速度来缩短点火时间的方法，以本申请人为首提出了种种方案，即在燃烧室下部设置例如由高频振荡器、电/声转换元件、超声波振子集音器等组成的超声波雾化装置，通过驱动该超声波雾化装置，使供给燃烧室的燃料雾化，成为非常细微的喷雾流，加速了燃烧室内气化气体的生成速度，以缩短点火时间。
对上述现有的在燃烧室下部设置超声波雾化装置的燃烧器进行试验时，发现设置了超声波雾化装置的燃烧室下部(即气化室)的点火时间确实比已往的燃烧室大幅度地缩短。但是，在上述气化室发生的火焰要从气化室往上部的燃烧室移动，在那里形成正常火焰。因此，从在气化室的点火开始到正常火焰的形成，需要若干时间(10～30秒)，在形成该正常火焰之前，会产生一些臭气或煤气。另外，上述带超声波雾化装置的燃烧装置的燃烧器自身构造复杂，而表示其燃烧量调节范围大小的调节比(表示最大燃烧量与最小燃烧量之比)只能设定在大约为2∶1的范围。
带雾化装置的燃烧装置，可适于作为叫作直线型的，整体略呈长方体形状的燃烧器，有利于装置的薄形化，但是，存在着火焰口端部不能维持兰火焰的问题。
另外，在已往的带雾化装置的燃烧装置中还存在着这样的问题，即在低温时，点火滞后的情况下，液滴附着在气化室壁面上，聚集起来后就往下流，落在燃烧板上阻塞空气孔，产生黄色长火焰等，使燃烧紊乱，从而不能得到稳定的燃烧。
而且，已往的燃烧装置中其燃烧空间只在两侧或一侧形成，因此，为了扩大燃烧空间就不得不使燃烧装置大型化。
再则，当其用于所谓直线型的整体略呈长方体形状的燃烧器时，由于燃烧空间是细长形的，喷雾室侧壁受到燃烧热而膨胀，致使喷雾室变形，结果导致火焰分布紊乱，燃烧不均匀，产生红火等不良现象。
由于燃烧空间是细长的，从设在风箱上的空气供给孔喷出的空气在入口侧和里侧不均匀，也使火焰分布紊乱，燃烧不均匀，产生红火等，同时也存在这样的问题即，在正常燃烧时，2次空气流量不足时，未燃气体燃料回流到2次空气供风道内，成为焦油析出。
又，在已往的燃烧装置中进行灭火时，提供到燃料供给管端部的一部分燃料，由热膨胀和加热形成的表面张力，粘度在燃料泵停止数秒后降低，由于该管端部临于雾化装置的振子集音器，这部分燃料通过振子集音器滴到喷雾室内，(然后燃烧)产生不完全燃烧，生成了煤气，成为未燃气体排出，变成焦油状附着在振子集音器上，降低燃料的雾化效率，也成为臭气产生的原因。
另外，在火焰分布的均匀性、喷雾室的温度上升或不完全燃烧时的排气特性等方面还遗留着一些课题。
本发明的目的是提供一种带雾化装置的燃料装置及其控制方法。该装置能解决上述的问题，以比较简单的结构，完成对在雾化装置内生成的雾化燃料与外来气体的混合气进行瞬时点火;能大幅度减少点火时及灭火时发生的臭气;能得到高调节比。
为此，本发明的带雾化装置的燃烧装置的特征是，它包括有使燃料雾化的雾化装置;将该雾化装置雾化的燃料与空气混合，形成混合气，并使该混合气朝着喷雾室端部开口处向下方流动的喷雾室;包围上述喷雾室的下部并在与喷雾室之间形成燃烧空间的风箱和设在风箱上的若干空气供给孔，这些孔对着上述喷雾室的开口部和下部。
本发明的带雾化装置的燃烧装置的控制方法的特征是，在由为形成上述混合气而供给的1次空气、供给上述喷雾室开口处的2次空气和供给上述喷雾室下部的3次空气进行空气供给的带雾化装置的燃烧装置中，根据燃烧状态切换1次空气量和2次空气量。
因此，本发明在用于所谓直线型的、整体略呈长方体形状的燃烧器时，能大大有利于装置的薄形化，而且，使发生的全部火焰在长度方向呈均匀的兰火焰。
而且，即使在低温时(例如冰点以下)，也能防止点火延迟、明显的臭气发生等情况，从而得到稳定的初期燃烧状态。
还有，通过防止喷雾室的热变形，吸收喷雾室侧壁的热膨胀，防止了喷雾室侧壁的变形，使气化气体的流动维持稳定。
通过对喷雾室进行强制冷却，防止喷雾室内过热，防止回火，可使燃烧稳定，同时防止喷雾室侧壁的高温氧化，提高使用寿命。
以简单的构造使从2次空气孔出来的2次空气喷出量保持均匀，燃烧也均匀地进行，火焰分布保持一定的状态。另外，在2次空气的供风道内保持正压，这样就能防止未燃烧气体的回流。
在灭火时，在燃料供给管端部的燃料能瞬时返回到燃料箱内，因而不仅能防止燃料的滞后燃烧，提高灭火性能，而且能使下次燃烧的开始时间提前。
另外，由于缩窄了喷雾室的出口通路，因而可促进空气与燃料的混合，使火焰分布趋于均匀。
以下是对附图的简要说明。
图1是表示本发明的带雾化装置的燃烧装置的一个实施例断面图。
图2是图1的纵向断面图。
图3是说明燃烧状态示意图。
图4～图6是表示1次、2次、3次空气量与燃烧状态的关系图。
图7是表示烟雾发生时间与2次空气流量的关系图。
图8是表示本发明其它实施例的断面图。
图9是表示本发明另一个实施例的断面图。
图10是沿图9中X-X线的断面图。
图11是说明图9、图10实施例动作的定时图表。
图12是表示振子集音器配置例的断面图。
图13是表示本发明的带雾化装置的燃烧装置控制方式的一个实施例。
图14是表示说明本发明动作的定时图表。
图15是表示1次、2次空气挡板切换时间与1次空气量比例的关系图。
图16是说明控制流程图。
图17(a)是表示空气供给孔配置例的平面图，图17(b)是说明其问题点的图。
图18是表示与本发明有关的空气供给孔配置例的平面图。
图19是表示本发明又一个实施例的断面图。
图20、图21是表示改变形式的喷雾室的图。
图22是表示改变形式的燃烧空间的图。
图23、图24和图25是表示改变形式的喷雾室的图。
图26、图27是表示改变形式的2次空气供风道的断面图。
图28是燃烧供给系统的示意图。
图29至图34是表示喷雾室的各种形状的图。
图35至图42是表示带有辅助空气供风道的喷雾室的各种形状的图。
以下，参照
本发明的实施例。
图1和图2表示本发明的带雾化装置的燃烧装置的一个实施例。它是一种称为直线型的、整体呈长方体形状的燃烧器，采用的雾化装置是超声波雾化装置。它大体由第1腔室喷雾室1，第2腔室风箱2、超声波雾化装置5、作为点火装置的点火器7和将外来气体分别导入上述喷雾室1和风箱2的供风道19构成。
在喷雾室1内，由上述超声波雾化装置5的超声波振动生成的微粒化燃料与通过上述供风道19导入的1次空气(即指在与上述微粒化燃料之间形成予混气所必需的空气)混合。喷雾室1的形状，顺着上述混合气流动方向的下游侧渐渐缩窄，而形成大致的V字形，其端部形成为予定的开口部6，在该开口部6的附近，配置了上述点火器7的点火部(图2)。
构成超声波雾化装置5的超声波喷嘴5a对着上述喷雾室1的上方。如图2所示，该超声波喷嘴5a与喷雾室1连通，同时通过一个极小的开口部与从上述供风道19支流出来的1次空气供风道11连通。超声波喷嘴5a上装有端部临对着喷雾室1的振子集音器10和对应该振子集音器10的雾化范围提供燃料的燃料供给管9。如众所知，超声波雾化装置5将高频振荡器13a的输出信号通过电/声变换元件13转变为超声波振动，对供给上述振子集音器10的雾化范围内的燃料进行雾化，在本实施例中的振子集音器10端部形状为圆锥形，但不局限于这种形式。
如图1所示，上述风箱2的上部略呈凹字状，与上述喷雾室1之略呈V字状的狭窄部相对应。在该风箱2的上面与喷雾室1之间形成燃烧空间15。风箱2的上部以喷雾室1的开口部为中心左右基本对称，从该底部以缓的角度向上倾斜到一定高度，然后以陡角向上倾斜。在风箱2的下部，有从上述供风道19支流出的2次、3次空气供给通道17a，将2次空气(即维持点火状态的燃烧用空气)和3次空气(即持续正常燃烧状态的燃烧用空气)供给风箱2。
在本实施例中，由喷雾室1的狭窄部外壁面、风箱2的略呈凹字状的上部外部面和图示的燃烧器外侧腔室的一部分所围成的略呈凹字状的空间部分15是正常燃烧状态时的燃烧空间。再进一步描述一下上述风箱2的略呈凹字状的部分，在以缓角倾斜的部分上，以开口部6为中心左右对称地分别设2排2次空气孔a、b，在2次空气孔a、b设置处的上方，以陡角倾斜的部分上，以开口部6为中心左右对称地各设4排3次空气孔c～f。
在本实施例中，上述2次空气孔a、b的孔径为0.8mm，孔a每排16个，孔b每排17个，a、b孔呈交错叉排列。3次空气孔c～f的孔径为1.2mm，孔c、e每排32个，孔d、f每排33个，同样呈交错叉排列。又，上述的2次空气孔a、b和3次空气孔c～f的孔径、个数和排列，仅仅表示一个例子，可以作种种变更。
上述的通过一次空气供风道11供给超声波喷嘴5a的1次空气量、通过2次空气孔a、b供给上述略呈凹字状空间部分15的2次空气量和通过3次空气孔c～f供给上述略呈凹字状空间部分15的3次空气量根据上述燃料供给管9所供给的燃料量而变化。例如，当供给的燃料量为5cc/min时，1次空气量约为1～3NL/min，2次空气量约为5～10NL/min，3次空气量约为70～80NL/min较为合适。
下面，对本发明的带雾化装置的燃烧装置的燃烧状态，点火、正常燃烧及灭火时的各燃烧过程进行说明。
点火时当燃料被供给到振子集音器10的雾化区域内时，即由超声波振动将其微粒化(SMD平均直径40μm)而形成喷雾。燃料喷雾一面与从1次空气供风道11流出的1次空气予混合，一面喷射到喷雾室1内。被喷射的予混气向着喷雾室1的下方流动，由点火器7点火，与喷雾室1内原有的空气一起形成高温气体。由于在高温气体的形成过程中，喷雾室1内原有的空气消耗殆尽，因此不能长时间地维持火焰，喷雾室1内火焰立即(约0.1秒)熄灭了。
火焰虽然熄灭了，但由于上述最初的燃烧所生成的高温气体仍滞留在喷雾室1内，从超声波喷嘴5a连续喷射到喷雾室1内的一部分燃料喷雾被高温气体加热气化，连续向喷雾室1下方流动，在上述开口部6的附近，与通过上述2次空气孔a、b流入的2次空气相混合，点火器7再次点火，这时，在2次空气孔a、b附近产生火焰，成为如图3(a)所示状态。
接着，该火焰的一部分从2次空气孔a、b处沿着略呈凹字状的空间15流向上方，加热喷雾室1的外壁面，剩余的部分向喷雾室1内流动，这样，喷雾室1的内外都得到加热，内部温度进一步升高，从而促进了上述予混合气的气化。上述超声波喷嘴5a出来的予混气，从开始供给到喷雾室1内，到喷雾室1内的温度进一步升高的过程为止，所需时间约为3～4秒。
由于喷雾室1内的温度进一步升高，加速了予混合气的气化，因此从喷雾室1开口部6喷出的燃气量也逐渐增多，火焰的产生不只限于在2次空气孔a、b处，顺次扩展到3次空气孔c～f。当火焰在3次空气孔c～f处产生时，喷雾室1的外壁面直接受到火焰的加热，喷雾室1内的温度急剧上升，使从超声波喷嘴5a来的予混气全部气化。予混气从开始供给到喷雾室1内，到全部被气化所需时间约20秒。这时，由于从喷雾室1经开口部6向2次空气孔a、b处喷出的燃气量过多，使得2次空气孔a、b处的火焰熄灭，火焰只由3次空气孔c～f维持，向热的稳定状态即正常燃烧状态转变。
正常燃烧时从点火时向正常燃烧状态转变过程中，供给喷雾室1的燃料喷雾与1次空气的予混合气气化所需的热量，如前所述，全部由在3次空气孔附近产生的火焰对喷雾室1的外壁面加热产生的热量提供。这时，1次空气或2次空气不直接产生火焰，而是混合到在喷雾室1中形成的燃气中，成为燃气的一部分予混合成分。由于掺进了1次空气或2次空气，上述予混状态的燃气之流速增加，使燃烧空间15中的压差增加，从而提高兰火焰的稳定性，并且保持火焰分布的良好状态。
正常燃烧的基本燃烧形式是火焰从3次空气孔c～f分别产生的所谓扩散型燃烧，(参见图3(b))，因此，即使流入燃烧器的全部空气量不可改变，在外燃烧器的额定输出附近，火焰从所有的3次空气孔c～f产生，随着该燃烧器输出的减少，产生火焰的3次空气量以从空气孔f到空气孔c顺序减少。这样，就可以将发生火焰的3次空气孔的增减与燃烧器中燃烧量的大小对应起来，可大幅度提高已往燃烧器中的调节比。又，如果可以根据燃料的供给量来改变流入燃烧器内的空气量，则毫无疑问地可以得到更大的调节比。
灭火时如果停止燃料供给管的燃料供给，则由全部3次空气孔c～f发生的火焰立刻以从孔f到孔c的顺序熄灭，代之而起的是在已是熄灭状态的2次空气孔a、b位置处产生火焰，这些由2次空气孔a、b产生的火焰进入喷雾室1内，与经超声波喷嘴5a流入的1次空气一起，将残存在喷雾室1内的气体完全燃烧。因此，防止了灭火时的不完全燃烧，从而防止了因不完全燃烧而产生的臭气。又，灭火所需时间，从停止供给燃料开始约3～4秒。
图4～图7是表示当燃烧量为2300kCal，1次空气量为10NL/min(标准升/分)，2次空气量为1.8NL/min，3次空气量为95NL/min时，只改变其中一个条件时的燃烧状态。由图4可见，当1次空气量在7～14NL/min时，火焰稳定，在此限以下时，发生红火，在此限以上时，呈波动燃烧状态。由图5可见，2次空气量在0～3.2NL/min范围内，火焰是稳定的，在此限以上时，发生红火。由图6可见，3次空气量在90～110NL/min范围内，火焰是稳定的，在此限以下时，产生红火现象。
图7表示对2次空气的试验结果，从图中可见，当20NL/min时，产生烟雾。
图8表示本发明的带雾化装置的燃烧装置的其它实施例，特别是表示一种称为圆型的、整体略呈圆筒状的燃烧装置。在本实施例中，采用的振子集音器是具有喇叭形状端部为扩径型的集音器，该实施例与图1、图2所示实施例不同之处有振子集音器10的配置是从喷雾室1底部伸向上方;燃料供给管9的端部设在振子集音器10的端部;2次空气孔a的孔径为0.7mm，设有20个，2次空气孔b的孔径为1.2mm，设有40个;3次空气孔c的孔径为1.2mm，设有45个，3次空气孔d的孔径为1.2mm，设有60个，3次空气孔e，f的孔径为1.4mm，设有60个;3次空气孔d，e，f呈交错状排列，并且喷雾室1的倾斜部和风箱2的上部以平缓的角度形成平滑的斜面。本实施例的燃烧装置由3根柱脚129支撑。
下面，参照图9和图10描述本发明的另一实施例。在本实施例中，与图1、图2所示实施例相同的部分用同一标号表示，其说明从略。
本实施例中，在风箱2的上面，以上述喷雾室1的开口处6为中心，左右对称地各设置3排2次空气孔a～c和5排3次空气孔d～h，这些空气孔呈交错排列。在风箱2内，设有从供风管道19上分支的2次空气供风道16和3次空气供风道17，上述2次空气孔a～c与2次空气供风道16连通，而3次空气孔d～h与3次空气供风道17连通。与鼓风机3连接的供风道19与3次空气供风道17连通，同时通过空气量切换装置4与1次及2次空气供风道11，16连通。
空气量切换装置4由将空气分配给1次和2次空气供风道11，16的空气量分配室20、在该空气量分配室20和上述供风通道19之间设置的滑动阀21和驱动该滑动阀21的柱型线圈22构成。更具体地说，空气量分配室20由正中开有小孔A的隔板23隔开，同时夹着该隔板23的供风道19上开有小孔B、C。这些小孔A、B、C的孔径根据供给1次、2次和3次空气的供风道11、16、17的空气量决定。在滑动阀21上设有开口25，当上述圆柱型线圈22关闭状态下，滑动阀21借助弹簧26的弹性向图示左方移动;当圆柱型线圈呈电接通状态时，滑动阀21顶着弹簧26向图示右方移动。在本实施例中，供给1次和2次空气量的小流量空气由隔板23上的小孔调节，也可将该孔设在滑动阀21上。
下面，参照图1.1描述上述结构的本发明带雾化装置的燃烧装置的作用，关于燃烧状态，因为与前述相同，在此说明从略。
点火时如图11(a)所示，一旦打开主开关，鼓风机3，超声波振荡器接通，圆柱型线圈22关闭，接着，点火变压器，燃料泵顺次接通。由于圆柱型线圈呈关闭状态，滑动阀21位于图示左边方向，开口25和小孔B连通。因此，从鼓风机3经过供风道19流入的空气，大部分流到3次空气供风道17，一部分经开口25，小孔B和空气分配室20流到2次空气供风道16中，由于受到分配室20的小孔A的限制，少量的空气流到1次空气的供风道11中。例如，当燃料供给为5cc/min时，流入1次～3次空气供风道的气量比最好约为2∶25∶95NL/min，当然，要根据各种条件适当变更上述数值。但是，如果1次空气过剩，火焰就会进入喷雾室1内，形成间断的不稳定燃烧;如果2次空气不足，则在点火后即刻会产生白烟。又，如果予热时间短，就会向喷雾室内产生间断的回火。如前所述，燃料与1次空气的予混气从开始供到喷雾室1内，到喷雾室1内的予混气达到热稳定状态，需要20秒的时间，在该状态下火焰为兰火焰和发光火焰的混杂火焰。又，点火时的臭气是在点火后数秒内发生的，如果增加火焰口的反应量，则能实现完全燃烧而不产生臭气。
正常燃烧时当圆柱线圈22电接通时，滑动阀21向图示右方移动，开口25与小孔c连通，因此，从鼓风机3经供风道19流入的空气，大部分流到3次空气的供风道17中，一部分经过开口25、小孔c和空气分配室20流到1次空气的供风道11中，由于分配室20的小孔A的限制，少量的空气流到2次空气的供风道16中，也就是说，与点火时相比，1次空气量增加而2次空气量减少。
与点火时相比，在正常燃烧时，1次空气量增加，2次空气量减少，供给1次～3次空气供风道的比例是，如燃料供给量为5cc/min时，其比例最好为10∶1.8∶95NL/min，当然，要根据各种条件适当地变更上述数据。但是，如前所述，如果1次空气过剩，则会产生向喷雾室1内的回火，如果不足时，兰火焰会稍呈不稳定。如果2次空气过剩，则兰火焰与红火焰混杂。如果3次空气不足，则会在兰火焰中混有红火焰。
灭火时与点火时同样，使圆柱线圈22呈关闭状态，滑动阀21向图示左方移动，开口25与小孔B连通，限制了1次空气量，增加2次空气量，这以后，停止供给燃料。这时，由于2次空气贯通到喷雾室1内，将残存在喷雾室1内的未燃气体充分地燃烧掉，因此不发生臭气。
图12表示上述振子集音器10的另一种配置例。在图1和图2的实施例中，燃料供给管9和振子集音器10伸进喷雾室内，在灭火时，当停止供给燃料后，由于喷雾室1的空气温度高达400～500℃，在数秒钟后，有时残留在燃料供给管9内的燃料会蒸发喷出，因而产生臭气。又，由于长时间运行，在燃料供给管9的侧壁上时有焦油生成会使管路阻塞导致流量变化。
为此，在本例中，燃料供给管9和振子集音器10设置在喷雾室1之外的1次空气供风道的一侧，这样就减少了来自喷雾室1内温度的影响，并且由于受到1次空气的冷却，能防止在灭火时燃料供给管内残存燃料的蒸发，同时还能防止燃料供给管9内焦油的生成，并能防止由于温度上升使振子集音器10的使用寿命的下降，防止由于集音器10的传热造成电/声转换元件13的性能恶化，还可抑制由于集音器10温度上升而增加的超声波振动的热损失或电流电压异相而引起的无效电力增加，还可以降低高频振荡电路负荷。
下面，参照图13至图16描述本发明的带雾化装置的燃烧装置的控制方法。
图13表示带雾化装置的燃烧装置的控制系统。与图9所示实施例中相同的部位用同一标号注明，其说明从略。图中，51是点火变压器，52是火焰检测器，53是储油容器，54是燃料泵，55是空气过滤器，56是送风机，57是控制装置。以下说明其控制方法。
(一)点火时如图14所示，打开运转开关，鼓风机3的马达接通。然后经过10秒钟的洗炉时间后，超声波振荡器、送风马达、燃料泵、点火变压器分别接通。在一旦灭火后又立即再点火的情况下，洗炉时间是必要的，一般情况下不一定要。这时，由于1次、2次空气切换装置的圆柱线圈22呈关闭状态，从鼓风机3经过供风道19流入的空气大部分流入3次空气供风道17，一部分流入2次空气供风道16，少量空气流入1次空气供风道11。点火时，1次空气几乎不需要，只是为了分散喷雾，才导入燃烧用空气总量的1～2%的空气，2次空气量最适合的流量范围为燃烧空气总量的20～30%，该空气使燃烧开始并促进燃烧，空气量过多或过少都会使点火性能恶化。3次空气约为燃烧空气总量的70～80%左右。
在该状态下，振荡器13a驱动超声波雾化装置5，由燃烧泵54经过给油管9开始向振子集音器10的端部雾化区供给燃料，这时，燃料被微粒化，与从1次空气的供风道11流出的少量空气一起被喷入喷雾室1内。
(二)正常燃烧时予定的予热时间结束时，圆柱线圈被驱动，从鼓风机3经供风道19流入的空气大部分流入3次空气供风道17中，一部分流入到1次空气供风道11中，少量的空气流入2次空气供风道16中。也就是说，与点火时相比，增加了1次空气量，减少了2次空气量。
在该正常燃烧状态下，由火焰检测器检测的火焰状态是稳定的，可设定换气量，开始换气控制。又，在正常燃烧时，1次空气量占总空气量的比例与1次、2次空气的切换时间的关系如图15所示，最好是根据1次空气量选择合适的切换时间。
(三)灭火时将运转开关断开，关闭圆柱线圈22，回到原来状态，限制1次空气量，增加2次空气量后，停止供给燃料。在该状态中，2次空气贯通到喷雾室1内，使喷雾室1内残存的未燃气体充分燃烧，因而不产生臭气。由于超声波雾化装置有促进燃烧的效果，继续工作一预定时间，例如10秒钟。然后，在进行了一预定时间的清洗后，关闭送风马达56、鼓风机3的马达，运转停止。
下面，参照图16描述本发明中的控制流程。
首先，接通运转开关，接通鼓风机马达继电器(步骤(1)，(2))。然后，经过一段洗炉时间，例如10秒钟，分别接通送风马达继电器，点火变压器(步骤(3)，(4))，然后，当点着火时，切断点火变压器(步骤(5)，(7))，当未点着火时，经过15秒钟后切断点火变压器(步骤(6)、(7))。然后，当火焰被检出时，经过30秒的予热时间后，接通1次、2次空气切换档板继电器，进行1次、2次空气量比例的切换(步骤(8)～(10))。这样，达到正常燃烧状态时，设定换气量，进行换气控制。同时继续控制燃烧量，继续燃烧。(步骤(11)、(12))。只要不发生感震器动作、停电、给油、运转开关切断的情况时，就继续该燃烧(步骤(13)～(15)NO)，而当有火焰感震器动作、停电、给油、运转开关被切断其中之一情况发生时(步骤(13)～(15)Yes)，就切断燃料泵继电器和1次、2次空气切换档板继电器，经过一段时间后，切断超声波振荡器继电器，然后，在清洗之后，送风马达继电器和鼓风机马达继电器切断。燃烧停止。
在上述实施例中，1次、2次空气量的切换是在点火后一定时间后进行的，也可以在喷雾室1的温度达到一定值以上时进行的，切换也可以不是一次完成，而是分阶段地完成。又，除了采用圆柱线圈驱动滑动阀进行空气量切换外，也可以采用三通阀或双金属片等。
下面，参照图17和图18描述本发明的另一特征-3次空气孔的配置。
图17(a)表示风箱2上面的2次空气孔a～c和3次空气孔d～h的配置例。3排2次空气孔a～c和5排3次空气孔d～h分别交错排列。但是，这种配置方式使风箱2两端的3次空气孔供气量不足，而且，由于风箱2两端的外壁使火焰冷却，反应迟缓，使得火焰口的端部火焰30伸长，如图17(b)所示。另外，还有产生红火的问题。
根据多次试验的结果得知，如果按图18所示的方式配置3次空气孔，便可以在纵向得到均匀的兰火焰。也就是说，在5排3次空气孔d～h内，在风箱2端部未形成孔的部位添加空气孔j，以促进在风箱2端部的燃烧。
图19表示喷雾室1和风箱2的其它实施例，风箱2的上部从上述喷雾室1的开口处6向一侧倾斜，在该风箱2的上面与喷雾室1之间形成燃烧空间15。适用于作为所谓直线型的，整体略呈长方体的燃烧器，可使装置薄形化。由于燃烧空间在单侧，与燃烧空间在两侧的装置相比，构造简单，并可谋求装置整体的薄形化，同时，可目视火焰整体，从视觉上感到温暖，并有利于安全，也便于燃烧用空气的送风。
图20是表示改变喷雾室1形状后的实施例斜视图。在喷雾室1内设置了若干传热翅片30，这样，能更加快点火和灭火时喷雾室1内的温度上升。
图21表示另一改变喷雾室1的形状实施例的断面图，其特征在于在形成喷雾室1开口处6的端部设有沟槽30。该沟槽30也可以设在喷雾室1的倾斜壁面的中间部位。在喷雾室1内，喷入的液滴有一些附着在壁面上，液滴聚集起来就会往下流，这样沿壁面流下的液滴就会滞留在槽30内，因此即使在低温时(例如冰点以下)也能防止点火迟缓和明显的臭气发生，得到稳定的初期燃烧状态。与已往形状的喷雾室相比，壁面附着液滴的容限度高，因而可减小气化室，从而可谋求装置整体的小形化。
图22表示燃烧空间的一个实施例。在直线型燃烧装置中，喷雾室1略呈长方体形状，在与设置超声波雾化装置5的侧壁相对的侧壁外侧，也形成燃烧空间15。又，喷雾室1的形状不限定为长方体，也可将一部分侧壁做成曲面形状。
图23表示本发明特征之一-喷雾室1的一个实施例，在最受燃烧热影响的喷雾室1开口处6附近，设置若干针或扣针型的定形筋8，将夹住该开口6的侧壁连接起来。如图23虚线所示，通过设置这些针和扣针型的定形筋8，能够强制地抑制侧壁的变形。
图24表示改变喷雾室1的形状的另一实施例，在喷雾室1的侧壁两侧端部与燃烧装置外壁之间，设有能伸缩的绝热材料18，该绝热材料18可以用例如陶瓷纤维等材料做成。喷雾室1侧壁的热膨胀被该绝热材料18所吸收。
图25表示改变喷雾室1形状的又一实施例，喷雾室1由管子8a围住，该管内循环着冷却用的空气或水。该冷却用的空气或水被燃烧热加热，成为可利用的热气、热水。还可以在喷雾室1的内壁设置管子，也可以用套将喷雾室1的内壁或外壁围住，在该套内装进水。
图26表示另一种形式的2次空气的供风道，在2次空气的供风道16内，从上游侧向下游侧使空气通道截面逐渐变小地倾斜配置着板8b。不设该隔板时，如前所述，在正常燃烧时，从2次空气孔出来的2次空气量非常小(1～2%)，有时，未燃烧气体回流到2次空气供风道16内变成焦油，在燃烧运转结束后，装置冷却，它们就在2次空气供风道内析出、成为发生臭气的原因。如果设置本发明的隔板8b，则从2次空气孔喷出的空气是均匀的，并且使2次空气供风道16内的压力保持正压，从而防止未燃气体向2次空气的供风道16回流。
图27表示又一种形式的2次空气供风道，2次空气供风道16由若干管子18构成，在该管子18上开有2次空气孔，能得到与图25同样的效果。
图28表示燃料供给系统的示意图。燃料从燃料箱31由燃料供给电磁泵32吸出，经过燃料供给管9送到振子集音器10。在燃料供给管9的振子集音器10处开口端附近，形成如图所示的例U字形，在该例U形管35上，连接着回流管33的一端，另一端通过节流孔34通往燃料箱31。
燃料由泵32从燃料箱31吸进燃料供给管9，再经过该管9送到振子集音器10中，在集音器10处滴下被微粒化。如果燃烧停止，泵32也停止供应燃料，在喷雾室1内，由于有由送风风压产生压力的压头作用，使燃料供给管9端部的燃料通过回流管33返回燃料箱31内。由于设置了节流孔34，使得在燃烧时，燃料返回燃料箱31的短路循环被限制在最小限度。
另外，在上述实施例中，回流管33的分支部在燃料供给管9形成呈例U字形部位35处，如不限于这种形式，也可以在燃料供给管的端部形成分支部，再连接回流管33，这时，返回燃料箱31的燃料，从燃料供给管9的端部到该分支部，因此，可以减少下次燃烧开始时燃料供给时间，开始提前点火。
下面，参照图29至图34描述喷雾室1的各种形状。
图29所示实施例是将喷雾室1的开口处6附近的侧壁缩窄成曲面形，喷雾室1另一侧壁与开有空气供给孔的风箱2的面形成一个连续的面。风箱2的上部曲面的一侧与2次空气供风道16连接，另一侧与3次空气供风道17连接。这样，与图2实施例相比，结构更紧凑。
图30所示的实施例中，喷雾室1开口6附近的侧壁不缩窄，而是形成垂直壁的形式，3次空气供风道17的空气供给面也是形成垂直壁，与前者相对;2次空气供风道16的空气供给面呈水平状。
图31所示的实施例中，与图30所示实施例相同点在于喷雾室1的开口6附近的侧壁不缩窄，但是，风箱2的空气供给面与图29所示实施例相同，做成曲面形状。
图32所示的实施例中，在喷雾室1的外壁面处也形成3次空气供风道17，在燃烧室15中的两侧进行扩散混合，使燃烧更加稳定。
图33所示的实施例中，在喷雾室1的下部形成整体的缩放部18，该缩放部18也可安装上其它部件，或者使用绝热材料。
图34所示的实施例中，喷雾室1的顶面、设置雾化装置5的侧壁以及与该侧壁相对的侧壁都做成与喷雾模型一致的曲面形状，这样，结构更加紧凑。
下面，参照图35至图42，对于设有辅助空气供风道的实施例进行描述。与图9、图10所示实施例中相同的部件用同一标号表示，其说明从略。
如图36所示，风箱2的上部呈曲面形状，喷雾室1的下部，形成缩窄部6a，在该缩窄部6a的外围，有辅助空气供风道14，其上设有空气孔i、j、k，该孔对着风箱2。如图35所示，该辅助空气供风道14通过1次空气供风道11的支管11'供给空气，缩窄部6a使得喷雾室1的出口通路变得狭窄，因而促进了空气和燃料的混合，从而使火焰分布均匀。另外，由于空气从辅助空气供风道14的辅助空气孔i～k和3次空气孔d～h相对排列，喷雾室1的下端部被冷却，防止其温度上升而提高了使用寿命。又因为在这些孔的位置处，火焰的伸展受到抑制，从而提高了空气不足时的排气性能。
1次，辅助、2次及3次空气量的比例当燃料供给为5cc/min时，最好为约2∶2∶24∶94NL/min，当然应根据各种条件适当变更上述数值。
图37所示实施例中，在喷雾室1下部的缩窄部6a的一侧设置辅助空气供风道14，与该侧相对的另一侧与风箱2上带有空气供给孔的面形成一连续的面。风箱2上部曲面的一侧与2次空气供风道16相连，另一侧与3次空气供风道17相连。这样，与图36的实施例相比，结构更紧凑。
图38所示实施例中，喷雾室1的侧壁形成垂直壁，与该垂直壁相对的3次空气供风道17的空气供给面也是垂直壁，2次空气供风道16的空气供给面呈水平状。
图39所示的实施例中2次和3次空气供风道16，17的空气供给面与图36所示实施例不同不是呈曲面状而是由不同倾斜度的平面形成。
图40所示实施例中，由辅助空气供风道14供给2次空气，风箱2内只供给3次空气。由于将2次空气供给到喷雾室1的缩窄部6a和燃烧空间15，使初期燃烧在缩窄部分进行，因此，在风箱2内不需要设置2次空气的供风道，使得构造简单，结构紧凑。又由于在正常燃烧时，使少量空气排出，故能降低喷雾室1的温度并提高其使用寿命。
图41所示实施例中，由辅助空气供风道14供给3次空气，风箱2内只供给2次空气。风箱2内不需要设置3次空气的供风道，使构造简单，结构紧凑。
图42是表示适用于圆筒型燃烧器的实施例，(a)是断面图，(b)是平面图。喷雾室1略呈圆筒状，其下部外周有辅助空气的供风道14，超声波雾化装置5的电/声转换元件13设置在3次空气供风道17内。其它构造同图36的实施例相同，本实施例不但结构紧凑，而且增强了电/声转换元件的冷却效果。
以上就本发明的实施例进行了描述，但本发明不局限于上述的各实施例，还可以作种种的变化，例如，在上述实施例中，雾化装置是采用利用超声波振动的雾化装置，也可以采用例如由压力喷射阀形成雾化状态的雾化装置。
权利要求
1.一种带雾化装置的燃烧装置，其特征在于它包括有使燃料雾化的雾化装置；将该雾化装置雾化的燃料与空气混合形成混合气，并使该混合气朝着喷雾室端部开口处向下方流动的喷雾室；包围上述喷雾室的下部并在与喷雾室之间形成燃烧空间的风箱和设在风箱上的若干空气供给孔，这些小孔对着上述喷雾室的下部。
2.一种带雾化装置的燃烧装置，其特征在于它包括有使燃料雾化的雾化装置;将该雾化装置雾化的燃料与空气混合形成混合气，并使该混合气朝着喷雾室端部开口处向下方流动的喷雾室;包围上述喷雾室的下部并在与喷雾室之间形成燃烧空间的风箱;设在风箱上的对着上述喷雾室下部的若干空气供给孔;供给形成上述混合气所需空气的第1空气供风道;为对着上述喷雾室开口部的空气供给孔提供空气的第2空气供风道;给对着上述喷雾室下部的空气供给孔提供空气的第3空气供风道和切换上述第1空气供风道和第2空气供风道的空气供给量的空气量切换装置。
3.如权利要求1或2所述的带雾化装置的燃烧装置;其特征在于在上述喷雾室的下部形成狭窄部分。
4.如权利要求1或2所述的带雾化装置的燃烧装置，其特征在于在上述喷雾室下部的对面位置上设置的若干空气供给孔呈交错状排列，在各排孔的两端未设置空气供给孔的位置上设置添加的空气孔。
5.如权利要求1或2所述的带雾化装置的燃烧装置，其特征在于在上述喷雾室的内壁面上形成有防止液滴落下的沟槽。
6.如权利要求1或2所述的带雾化装置的燃烧装置，其特征在于除了有雾化装置的一侧外，上述燃烧空间在喷雾室的整个外侧形成。
7.如权利要求1或2所述的带雾化装置的燃烧装置，其特征在于在上述喷雾室的侧壁之间，连结着若干针或扣针构成的定形筋条。
8.如权利要求1或2所述的带雾化装置的燃烧装置，其特征在于在上述喷雾室的侧壁两侧端部设置能伸缩的绝热材料。
9.如权利要求1或2所述的带雾化装置的燃烧装置，其特征在于对上述喷雾室的内外壁进行了强制冷却。
10.如权利要求1或2所述的带雾化装置的燃烧装置，其特征在于在上述喷雾室的下部形成狭窄部，在该狭窄部的外围形成有带空气孔的辅助供风道。
11.如权利要求2所述的带雾化装置的燃烧装置，其特征在于在上述第2空气供风道内，从上游侧到下游侧倾斜地配置着隔板。
12.如权利要求2所述的带雾化装置的燃烧装置，其特征在于在上述第2空气供风道内，配置了若干管子，在这些管子上开有2次空气孔。
13.一种带雾化装置的燃烧装置，其特征在于它包括有使燃料雾化的雾化装置;将该雾化装置雾化的燃料与空气混合，形成混合气，并使该混合气朝着喷雾室端部开口处向下方流动的喷雾室;包围上述喷雾室下部并在与喷雾室之间形成燃烧空间的风箱和设在风箱上对着上述喷雾室下部的若干供气孔;在燃料供给管的端部附近形成一分支点，在分支点与燃料箱之间连接一带节流孔的回流管。
14.一种带雾化装置的燃烧装置的控制方法，其特征在于在包含有使燃料雾化的雾化装置;将该雾化装置雾化的燃料与空气混合形成混合气，并使该混合气朝着喷雾室端部开口处向下方流动的喷雾室;包围上述喷雾室的下部并在与喷雾室之间形成燃烧空间的风箱和设在风箱上对着上述喷雾室下部的若干供气孔及由为形成上述混合气而供给的1次空气、给上述喷雾室开口处供给的2次空气和给上述喷雾室下部供给的3次空气来进行空气供给的带雾化装置的燃烧装置中，根据燃烧状态切换1次空气量和2次空气量。
15.如权利要求14所述的带雾化装置的燃烧装置的控制方法，其特征在于空气量的切换是在点火和/或灭火一定时间后进行。
16.如权利要求15所述带雾化装置的燃烧装置的控制方法，其特征在于空气量的切换在喷雾室温度达到某预定值以上时进行。
17.如权利要求15所述的带雾化装置的燃烧装置的控制方法，其特征在于空气量的切换是在喷雾室的温度为某预定值以下时进行。
18.如权利要求14所述带雾化装置的燃烧装置的控制方法，其特征在于空气量的切换是当点火和/或灭火时，减少1次空气量，增加2次空气量，在正常燃烧时，增多1次空气量，减少2次空气量。
全文摘要
本发明的燃烧装置包括使燃料雾化的雾化装置；将该雾化装置雾化的燃料与空气混合而形成混合气的喷雾室，并使该混合气朝着喷雾室下端部开口处向下方流动；包围上述喷雾室的下部并在与喷雾室之间形成燃烧空间的风箱和设在其上的若干供气孔，这些孔对着上述喷雾室的下部。构造简单，能对由雾化装置产生的燃料喷雾与外来气体的混合气进行瞬时点火，能大幅度减少在点火及灭火时产生的臭气，还能得到较高的调节比。
文档编号F23D11/00GK1031411SQ8810653
公开日1989年3月1日 申请日期1988年8月13日 优先权日1987年1月29日
发明者仲山浩司, 石川清荣, 竹中广一, 黑川一志 申请人:东亚燃料工业株式会社