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JPS61259782A - 多段エツジ部を有する超音波霧化用振動子 - Google Patents

多段エツジ部を有する超音波霧化用振動子

Info

Publication number
JPS61259782A
JPS61259782A JP60100937A JP10093785A JPS61259782A JP S61259782 A JPS61259782 A JP S61259782A JP 60100937 A JP60100937 A JP 60100937A JP 10093785 A JP10093785 A JP 10093785A JP S61259782 A JPS61259782 A JP S61259782A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
vibrator
liquid
atomization
ultrasonic
edge
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
JP60100937A
Other languages
English (en)
Inventor
Kiyoe Ishikawa
石川　清栄
Hiromi Nakamura
中村　博美
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
Toa Nenryo Kogyyo KK
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 Toa Nenryo Kogyyo KK filed Critical Toa Nenryo Kogyyo KK
Priority to JP60100937A priority Critical patent/JPS61259782A/ja
Priority to US06/861,479 priority patent/US4726524A/en
Priority to CA000508958A priority patent/CA1276666C/en
Priority to DE8686303615T priority patent/DE3660705D1/de
Priority to EP86303615A priority patent/EP0202102B1/en
Publication of JPS61259782A publication Critical patent/JPS61259782A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B17/00—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups
    • B05B17/04—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods
    • B05B17/06—Apparatus 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
    • B05B17/0607—Apparatus 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
    • B05B17/0623—Apparatus 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
    • B05B17/063—Apparatus 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 having an internal channel for supplying the liquid or other fluent material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B17/00—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups
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    • B05B17/0623—Apparatus 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M69/00—Low-pressure fuel-injection apparatus ; Apparatus with both continuous and intermittent injection; Apparatus injecting different types of fuel
    • F02M69/04—Injectors peculiar thereto
    • F02M69/041—Injectors peculiar thereto having vibrating means for atomizing the fuel, e.g. with sonic or ultrasonic vibrations
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D11/00—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
    • F23D11/34—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space by ultrasonic means or other kinds of vibrations
    • F23D11/345—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space by ultrasonic means or other kinds of vibrations with vibrating atomiser surfaces

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  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)
  • Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、一般には超音波重化装置に関するものであり
、特に（１）自動車用燃料噴射装置１例えば電子制御ガ
ソリン噴射弁又は電子制御デ４−ゼル噴射弁、（２）ガ
スタービン用燃料ノズル、（３）工業用、営業用、及び
家庭用のボイラ、加熱炉、暖房機用バーナ、（４）工業
用液体噴霧器、例えば食品、医薬品、農薬、肥料等の液
状物の乾燥を目的とする乾燥用噴霧器、調温、調湿用ス
プレー、焼粉用噴霧器（セラミック造粒）、噴霧塗装装
置１灰応促進器、及び（５）工業用以外の液体噴霧器１
例えば農薬散布器、消毒液散布器等に好適に使用し、液
体を間欠的に又は連続的に微粒化する超音波重化装置に
用いられる振動子に関するものである。
え釆立且遣 従来、上述４したような種々の分野で液体（本明細書で
「液体」とは液体は勿論、懸濁溶液等の液　　１状物を
も含むものとして用いる。）を噴霧、即ち　　・微粒化
するために圧力噴霧バーナ又は液体噴霧器　　□゛が使
用されている。斯る噴霧バーナ又は液体噴霧　　器に使
用されている噴射ノズルは、ノズルから噴　　。
射された液体と外気（大気）との間の剪断作用により液
体を微粒化している。従って、供給液体を　　゛微粒化
するためには液体供給圧力を大とする必要　　□があり
、液体供給設備例えばポンプ、配管等が複　　□雑且つ
大型化することとなった。
更に、噴射流量の調整は、供給液体の圧力を変えるか、
ノズルの噴射口面積を変えることにより行なうが、前者
の方法では低流量時（低圧時）の微粒化の状態が悪化し
、その改善策として中、大型のボイラではエアー又はス
チームを併用し供給される液体燃料の微粒化を図ってい
る。そのために装置は益々複雑化し且つ大型となった。
一方。
後者の方法では、ノズルの構造が極めて複雑となり、そ
の調整及び保守管理が大変であった。
このような従来の噴射ノズルの欠点を改良するべく、噴
射ノズルＱ噴射口から加圧して液状物を噴射すると同時
に該液状物に超音波振動を付与する試みがなされている
。
−〇 しかしながら、従来の超音波による液体噴射ノズルは噴
霧量が極めて小さく、大容量の微粒化を必要とする上記
の如き噴射ノズルには使用することができなかった。
本発明者等は、大容量の液体の微粒化を達成するべく、
超音波による液体微粒化メカニズム及び超音波振動子の
形状の研究及び実験を数多く行なった結果、超音波振動
子の端部にエツジ部を設け、該エツジ部に液体を薄膜状
で供給することによって、該エツジ部より液体が大量に
微粒化されることを見出し、超音波噴射方法及び噴射ノ
ズルを提案した（特願昭５９−７７５７２を参照せよ）
。
第４図を参照し斯る超音波霧化装置について簡単に説明
すると１例えばガスタービン用燃料噴射弁ｌＯは、中心
に中心孔６を有した細長の概略円筒形状の弁箱８を具備
する。弁箱８の中心孔６を貫いて振動子ｌが配置される
。該振動子ｌは、上部の本体部１ａ、該本体部１ａより
小径の細長円柱状の振動子軸部１ｂ及び本体部１ａと軸
部ｉｂとを連結する遷移部１ｃを有する０本体部１ａに
はより大径とされた鍔１ｄが設けられており、該鍔１ｄ
が弁箱８の上端に形成された肩部１２と、該弁箱８の上
端面にボルト（図示せず）によって取付られた環状の振
動子押え１４とによって弁箱８に取付けられる。
振動子１の先端、つまり輪部１ｂの先端には、第３図に
詳細が例示されるような形状のエツジ部２が形成される
。又、前記弁箱８の下方には前記エツジ部２に燃料を供
給するための供給通路４が１つ又は複数形成される。該
供給通路４の燃料供給孔１６には燃料供給源（図示せず
）から外部供給管路（図示せず）を介して液体燃料が供
給される。燃料の流量及び供給・停゛止は外部供給管路
に設けた供給弁（図示せず）によって制御される。
上記構成において、振動子１は、本体部１ａに作動的に
接続された超音波振動発生手段１０Ｇにより連続的に振
動される。従って、液体燃料が管路、供給弁及び供給通
路４を介してエツジｌ！＄２に供給されると、液体燃料
は微粒化され外方へと噴射される。
従来、前記振動子ｌのエツジ部２は、第３図に示すよう
に、漸次径が小さくされた複数段の、第３図では５段か
ら成る環状の階段吹とされた。
更に詳しく説明すると、上記構成にてエツジ部２に液体
、つまり本例では燃料が供給されると、振動子１に加え
られている縦振動により、各エツジで燃料の流れが切ら
れるような状態となり供給燃料の微粒化が行なわれる。
燃料は、先ず第１段目のエツジＡでその一部が微粒化さ
れ、第１段目エツジＡで処理しきれない過剰な燃料は、
第２段目エツジＢ、第３段目エツジＣ・・・・・へと送
られ、それぞれのエツジで処理される。そのため、燃料
流量の多い場合は、微粒化に必要な有効面積が大きくな
り、多段のエツジが必要になるが、流量の少ない場合は
、多段数を使用せずに。
微粒化が終了される。従って、このような振動子ｌを使
用すると流量が変化すると微粒化に必要な段数が変化し
、微粒化が行なわれる位置における液膜厚さなどの条件
は各段において大略同一になるため、微粒化された液滴
粒形は均一になる。又木振動子によると１通常微粒化に
要求される流量が全てカバー出来るため１間欠微粒化、
連続微粒化にかかわらず、さまざまな液状物の錠粒化が
達成される 又、第３図に図示される振動子ｌのエツジ部の高さくｈ
）及び輻（Ｗ）は、液体の薄膜化が行ない得るような且
つ又液体の流れを堰止めるような寸法形状とされた。
しかしながら、斯る形状の振動子ｌによると。
場合によっては第３図に図示されるように、第１段エツ
ジＡの上方に非常に過大な液溜りＳが形成され、供給通
路４から−の供給液体が安定的に第２段、第３段、第４
段及び第５段エツジＢ、Ｃ，Ｄ及びＥへと供給されない
場合が生じた。このことは、所望量の霧化を達成するこ
とができないという結果をもたらした。このような現象
は、連続燃焼用又は自動車用噴射弁等においては極力回
避しなければならない問題である。
１に１」 本発明の目的は、間欠的に又は連続的に液体を供給する
ことのできる超音波霧化用振動子を提供することである
。
本発明の他の目的は、従来の噴射ノズル及び超音波噴射
ノズルに比較して大容量の液体を供給し多量の液体を安
定して噴霧、即ち噴射することのできる超音波霧化用振
動子を提供することである。
本発明の他の目的は、供給液体の性状、特に粘度によっ
て微粒化の状Ｓ（流量、粒径）が変動しない、安定した
微粒化を達成し得る超音波霧化用振動子を提供すること
である。
一 上記諸目的は本発明に係る超音波霧化用振動子によって
達成される。要約すれば本発明は、外周部に１段以上の
多段エツジ部を形成し、該エツジ部に液体を供給し該液
体を微粒化するための超音波霧化用振動子において、前
記多段エツジ部に液体を安定供給するために実質的に軸
方向に沿って液体供給溝が形成されたことを特徴とする
超音波霧化用振動子である。
第１図及び第２図に本発明に係る超音波振動子の一実施
例が例示される１本実施例の振動子ＩＡは、漸次径が小
さくされた複数段の、第１図では５段から成る環状の階
段状とされたエツジｌｌ２Ａを有する点では第３図に図
示した従来の振動子ｌと同じであるが、振動子の軸部先
端からエツジ部にかけて実質的に軸方向に沿って形成さ
れた溝２０が設けられている点で大きく相違する。
本実施例にて軸方向溝２０は、振動子の軸部ｌｂの先端
部、つまり液体供給通路４の開口位置近傍から第４段エ
ツジＤに至る態様にて形成されている。これは、供給液
体がエツジ部の先端に行くに従って供給され難くなるか
らである。勿論、軸方向溝２０は、他の段の１例えば第
５段エツジＥ更には第２段又は第３段エツジＢ又はＣに
至るように形成することもできる。又１本実施例で軸方
向溝２０は、振動子ＩＡの円周方向に４箇所設けられて
いるが、これに限定されるものではなく。
必要に応じて増減し得る。更に、本実施例で４つの軸方
向溝２０は全て第４段エツジＤに開口しているが、６溝
がそれぞれ異なるエツジに開口するように構成すること
も可能である。
本発明の振動子は、第１図に図示される形状の振動子に
限定されるものではなく、例えば第５図に図示されるよ
うに、同径にて１段又は複数段の環状のエツジ部２Ｂが
形成された振動子ＩＢであってもよく、更には第１図の
エツジ部ＬＡとは逆に漸次径が増大するような階段状の
エツジ部を有した振動子（図示せず）とすることもでき
る。
以上説明した本発明に係る振動子を利用した超音波霧化
装置の一つの具体的条件及び諸寸法を示すと次の通りで
ある。斯る構成によって極めて大容量の且つ安定した微
粒化が可能であった。
超音波発生手段の出カニ　　　１０ｗ 振動子の振幅　　　　　　　３４終ｍ 振動数　　　・　　３８ＫＨｚ 振動子の形状寸法（第１図の振動子） エツジ部の径（ｄ） １段　　　　：直径（Ｄｏ）７ｍｍ　　　　’２段　　
　　　　　　　　６　ｍ　ｍ ３段　　　　　　　　　　５ｍｍ ４段　　　　　　　　　　４ｍｍ ５段　　　　　　　　　−３ｍ　ｍ 各段の高さくｈ）：　　　　　　　２ｍｍ　　　　’軸
方向溝の幅（Ｔ）：　　　　　　１ｍｍ燃料　　油種　
　　　：灯油 流量　　　　：１０ｃｒｎ’／Ｓ 噴射圧力　　：５Ｋｇ／ｃｍ” 温度　　　　：常温 振動子の材料　　　　：チタン １１立１１ 以上説明したように、実質的に軸方向に形成された溝を
有した本発明に係る振動子は、液体のエツジ部への供給
が極めて安定しており、大容量の且つ安定した噴霧が可
能となり、更には供給液体の性状、特に粘度によって微
粒化の状態（流量。
粒径）が変動しない、安定した微粒化を達成し得る超音
波霧化装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は１本発明に係る超音波霧化用振動子の一実施態
様を示す部分正面図である。 第２図は、第１図の振動子の底面図である。 第３図は、従来の振動子エツジ部の部分正面図である。 第４図は１本発明に係る超音波霧化用振動子を使用し得
る、従来の振動子を装着した超音波噴射ノズルの概略断
面図である。 第５図は１本発明に係る超音波霧化用振動子の他の実施
態様を示す部分正面図である。 ＩＡ、ＩＢ：振動子 ２Ａ：エツジ部 ４：液体供給通路 ｌＯ：噴射ノズル １００：超音波振動発生手段

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １）外周部に１段以上の多段エッジ部を形成し、該エッ
    ジ部に液体を供給し該液体を微粒化するための超音波霧
    化用振動子において、前記多段エッジ部に液体を安定供
    給するために実質的に軸方向に沿つて液体供給溝が形成
    されたことを特徴とする超音波霧化用振動子。
JP60100937A 1985-05-13 1985-05-13 多段エツジ部を有する超音波霧化用振動子 Pending JPS61259782A (ja)

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