JP2735325B2 - Ultrasonic atomizer - Google Patents

Ultrasonic atomizer

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JP2735325B2
JP2735325B2 JP1312773A JP31277389A JP2735325B2 JP 2735325 B2 JP2735325 B2 JP 2735325B2 JP 1312773 A JP1312773 A JP 1312773A JP 31277389 A JP31277389 A JP 31277389A JP 2735325 B2 JP2735325 B2 JP 2735325B2
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Japan
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liquid
vibrator
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horn
ultrasonic
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JP1312773A
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Inventor
浩司 仲山
清榮 石川
広一 竹中
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東燃株式会社
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    • 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)
  • Air Humidification (AREA)
  • Special Spraying Apparatus (AREA)

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の如き液体物
質(本明細書では、液体物質とは液体燃料の如き液体は
勿論のこと、懸濁溶液等の液状物をも含むものとして用
いる。)を超音波振動を利用して霧化するための超音波
霧化装置に関し、特に、(1)自動車、船外機、携帯用
動力装置、民生用ヒートポンプ装置の駆動装置等に用い
られる内燃機関に適用される超音波霧化装置、(2)ガ
スタービン用燃料噴射ノズル、(3)工業用、営業用及
び家庭用のボイラ、加熱炉、暖房用バーナ、(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、反応促進器、及び(5)工業用以外の液体噴霧器、
例えば、農薬散布器、消毒液散布器等に好適に用いられ
る超音波霧化装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION INDUSTRIAL APPLICATION The present invention generally relates to a liquid substance such as a supplied liquid fuel (in the present specification, the liquid substance means not only a liquid such as a liquid fuel, but also a liquid substance). Ultrasonic atomizer utilizing ultrasonic vibrations, including, but not limited to, liquid substances such as turbid solutions, and more particularly to (1) automobiles, outboard motors, portable power units, An ultrasonic atomizer applied to an internal combustion engine used for a drive unit of a consumer heat pump device, (2) a fuel injection nozzle for a gas turbine, (3) an industrial, commercial and household boiler, a heating furnace, Heating burners, (4) industrial liquid sprayers, such as drying sprayers for drying liquid substances such as foods, pharmaceuticals, agricultural chemicals, and fertilizers, temperature control, humidity control sprays, and powdering sprayers (ceramic granulation) ), Spray coating equipment, reaction accelerator, and (5) Liquid sprayer other than for work,
For example, the present invention relates to an ultrasonic atomizer suitably used for an agricultural chemical sprayer, a disinfectant sprayer, and the like.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

これまで、ガソリンエンジン及びディーゼルエンジン
のような内燃機関、あるいは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
を極めて小さい液滴粒径に霧化して供給することが望ま
しい。
Heretofore, in the case of an internal combustion engine such as a gasoline engine and a diesel engine, or a combustion device such as a boiler and a fan heater, when the supplied liquid fuel is burned, this liquid fuel is extremely reduced from the viewpoint of combustion performance. It is desirable to supply by atomizing to a small droplet diameter.

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。
Conventionally, as such an apparatus for atomizing liquid fuel into an extremely small droplet diameter, an ultrasonic atomizer for atomizing supplied liquid fuel by using ultrasonic waves is known.

燃焼装置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特性を確保するためには霧化
面上に液の薄膜を形成し、なおかつ可能な限り小さな振
幅でキャピラリーウェーブを励起することが必須であ
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。
In the ultrasonic atomization device of the combustion device, in order to ensure good atomization characteristics over a wide fuel supply range, a liquid thin film is formed on the atomization surface and the capillary wave is excited with the smallest possible amplitude It is essential to do. Various devices have been devised for this purpose.

第2図は霧化面の全周に液を供給する方式の超音波霧
化装置を示し、アウターシリンダ111、インナーシリン
ダ112、振動子ホーン113、電気・音響変換素子114から
なり、アウターシリンダ111とインナーシリンダ112間に
燃料供給路115が形成され、燃料はアウターシリンダ111
の環状ノズル部116から振動子ホーン113に供給され燃料
を微粒化するものである。
FIG. 2 shows an ultrasonic atomizing apparatus of a type that supplies a liquid to the entire circumference of the atomizing surface. The ultrasonic atomizing apparatus includes an outer cylinder 111, an inner cylinder 112, a vibrator horn 113, and an electro-acoustic conversion element 114. And a fuel supply passage 115 is formed between the inner cylinder 112 and the outer cylinder 111.
Is supplied to the vibrator horn 113 from the annular nozzle portion 116 to atomize the fuel.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

しかしながら、上記従来の超音波霧化装置において
は、振動子ホーン113の霧化面が先端に行くに従って拡
径状に形成され、環状ノズル部116がこれに対向して配
置されているために、液体が滑らかに霧化面に供給され
液供給量に応じて霧化可能最小有効振幅の位置での霧化
が可能となり、、液滴の粒径が極めて小さくなると共
に、ターンダウン比を高く設定することが可能である
が、液体の噴霧角が広くなりすぎ、逆方向に噴霧が形成
され用途が限定されてしまうという問題を有している。
However, in the above conventional ultrasonic atomizing device, the atomizing surface of the vibrator horn 113 is formed to have a larger diameter toward the tip, and the annular nozzle portion 116 is arranged to face the same. Liquid is smoothly supplied to the atomization surface and can be atomized according to the amount of liquid supplied.Atomization is possible at the position of the minimum effective amplitude, and the droplet size becomes extremely small and the turndown ratio is set high. However, there is a problem that the spray angle of the liquid becomes too wide, and the spray is formed in the opposite direction, which limits the application.

本発明は、上記問題を解決するものであって、振動子
ホーンの先端形状を改良することにより、微粒化特性と
ターンダウン比を維持し、より噴霧角が狭く用途の広範
な超音波霧化装置を提供することを目的とする。
The present invention solves the above-mentioned problems, and maintains the atomization characteristics and the turndown ratio by improving the tip shape of the vibrator horn, and has a narrower spray angle and a wider range of ultrasonic atomization for applications. It is intended to provide a device.

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

そのために本発明の超音波霧化装置は、振動子本体3
と、該振動子本体3に例えばOリングを介して支持され
るアウターシリンダ2と、振動子本体3の下部とアウタ
ーシリンダ2との間に形成される液体貯留部6とを有
し、振動子本体3の先端には、凸状の連続曲面形状の振
動子ホーン3aが一体に形成され、また、アウターシリン
ダ2の先端には円環状ノズル部2aが形成されてなり、振
動子ホーン3aにアウターシリンダ2のノズル部2aが僅か
の間隙を以て配設されることを特徴とする。
For this purpose, the ultrasonic atomizer of the present invention uses the vibrator body 3
And an outer cylinder 2 supported by the vibrator main body 3 via, for example, an O-ring, and a liquid storage portion 6 formed between a lower portion of the vibrator main body 3 and the outer cylinder 2. A vibrator horn 3a having a convex continuous curved shape is integrally formed at a tip of the main body 3, and an annular nozzle portion 2a is formed at a tip of the outer cylinder 2. The outer horn 3a is attached to the vibrator horn 3a. The nozzle portion 2a of the cylinder 2 is provided with a slight gap.

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。
The numbers added to the above configuration are for comparison with the drawings for easy understanding, and do not limit the configuration of the present invention.

〔作用〕 本発明においては、例えば、第1図に示すように、液
体供給管7から供給される液体は、液体貯留部6を通っ
てノズル部2aから振動子ホーン3aに到達し、超音波振動
によって霧化される。このとき、ノズル部2aから噴霧さ
れる液体は、球面形状の振動子ホーン3aに沿って滑らか
に流れるため、液供給量に応じて霧化可能最小有効振幅
の位置での霧化が可能となり、微粒化特性を向上させる
ことができると共に、ターンダウン比もとれ噴霧角を狭
くすることができる。
[Operation] In the present invention, for example, as shown in FIG. 1, the liquid supplied from the liquid supply pipe 7 reaches the vibrator horn 3a from the nozzle part 2a through the liquid storage part 6, and is subjected to ultrasonic waves. Atomized by vibration. At this time, since the liquid sprayed from the nozzle portion 2a flows smoothly along the vibrator horn 3a having a spherical shape, it becomes possible to atomize at the position of the minimum effective amplitude that can be atomized according to the liquid supply amount, The atomization characteristics can be improved, and the spray angle can be narrowed based on the turndown ratio.

〔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、本発明の超音波霧化装置の一実施例を示す一部
断面図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a partial sectional view showing one embodiment of the ultrasonic atomizing device of the present invention.

超音波霧化装置1は、アウターシリンダ2、振動子本
体3、電気・音響変換素子4からなり、アウターシリン
ダ2は、Oリング5を介して振動子本体3に挿入され、
振動子本体3の下部とアウターシリンダ2との間に液体
貯留部6を形成している。該液体貯留部6は、アウター
シリンダ2を貫通して液体供給管7に接続されている。
The ultrasonic atomizing device 1 includes an outer cylinder 2, a vibrator main body 3, and an electro-acoustic conversion element 4. The outer cylinder 2 is inserted into the vibrator main body 3 via an O-ring 5,
A liquid storage part 6 is formed between a lower part of the vibrator main body 3 and the outer cylinder 2. The liquid storage section 6 penetrates the outer cylinder 2 and is connected to a liquid supply pipe 7.

振動子本体3の先端には、凸状の連続曲面形状の振動
子ホーン3aが一体に形成され、また、アウターシリンダ
2の先端には円環状ノズル部2aが形成されてなり、振動
子ホーン3aにアウターシリンダ2のノズル部2aが僅かの
間隙を以て配設されている。なお、9は取付ビス孔であ
る。
A vibrator horn 3a having a convex continuous curved shape is integrally formed at a tip of the vibrator main body 3, and an annular nozzle portion 2a is formed at a tip of the outer cylinder 2. The vibrator horn 3a The nozzle portion 2a of the outer cylinder 2 is disposed with a slight gap. Reference numeral 9 denotes a mounting screw hole.

そして、液体供給管7から供給される液体は、液体貯
留部6を通って円環状ノズル部2aから振動子ホーン3aに
到達し、ここで電気・音響変換素子4によって励起され
た超音波振動によって霧化される。このとき、ノズル部
2aから噴霧される液体は、凸状の連続曲面形状の振動子
ホーン3aに沿って滑らかに流れるため、液体の供給流量
が増大しても、微粒化特性を損なうことなく噴霧角を狭
くすることができる。
Then, the liquid supplied from the liquid supply pipe 7 reaches the vibrator horn 3a from the annular nozzle portion 2a through the liquid storage portion 6, and here, by the ultrasonic vibration excited by the electro-acoustic transducer 4, Atomized. At this time, the nozzle
Since the liquid sprayed from 2a flows smoothly along the vibrator horn 3a having a convex continuous curved shape, it is necessary to narrow the spray angle without impairing the atomization characteristics even if the supply flow rate of the liquid increases. Can be.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上、説明してきたように本発明の超音波霧化装置に
よれば、振動子ホーンの先端形状を改良することによ
り、微粒化特性を向上させると共に、高ターンダウン比
を得ることができ、更に噴霧角を狭くすることができ
る。
As described above, according to the ultrasonic atomizing device of the present invention, by improving the tip shape of the vibrator horn, the atomization characteristics can be improved, and a high turndown ratio can be obtained. The spray angle can be reduced.

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

第1図は本発明の超音波霧化装置の一実施例を示す一部
断面図、第2図は従来の超音波霧化装置の一例を示す概
略断面図である。 1……超音波霧化装置、2……アウターシリンダ、2a…
…円環状ノズル部、3……振動子本体、3a……振動子ホ
ーン、6……液体貯留部、7……液体供給管。
FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing one embodiment of the ultrasonic atomizer of the present invention, and FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing one example of a conventional ultrasonic atomizer. 1 ... Ultrasonic atomizer, 2 ... Outer cylinder, 2a ...
... Annular nozzle part, 3 ... vibrator body, 3a ... vibrator horn, 6 ... liquid storage part, 7 ... liquid supply pipe.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】振動子本体と、該振動子本体に支持される
アウターシリンダと、振動子本体の下部とアウターシリ
ンダとの間に形成される液体貯留部とを有し、前記振動
子本体の先端には、凸状の連続曲面形状の振動子ホーン
が一体に形成され、また、アウターシリンダの先端には
円環状ノズル部が形成されてなり、前記振動子ホーンに
前記ノズル部が僅かの間隙を以て配設されることを特徴
とする超音波霧化装置。
A vibrator main body, an outer cylinder supported by the vibrator main body, and a liquid storage portion formed between a lower portion of the vibrator main body and the outer cylinder. A vibrator horn having a convex continuous curved shape is integrally formed at the tip, and an annular nozzle portion is formed at a tip of the outer cylinder. The nozzle horn is slightly spaced from the vibrator horn. An ultrasonic atomizer, which is provided with:
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