JP2802943B2 - 超音波噴霧器 - Google Patents

超音波噴霧器

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JP2802943B2 JP1210726A JP21072689A JP2802943B2 JP 2802943 B2 JP2802943 B2 JP 2802943B2 JP 1210726 A JP1210726 A JP 1210726A JP 21072689 A JP21072689 A JP 21072689A JP 2802943 B2 JP2802943 B2 JP 2802943B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、ボルト締め超音波圧電振動子とインジェク
タとを組み合わせて液体燃料等の霧化を行う超音波噴霧
器に関する。
(従来の技術及び発明が解決しようとする課題) 従来、実開昭61−167462号において、空気とガソリン
等の液体燃料との混合気中に筒状振動体を配置し、該筒
状振動体を圧電振動子で励振することにより、筒状振動
体内面に付着もしくは衝突した比較的大径の液体燃料粒
子を微細粒子に霧化する構成が提案されている。
この構成は、自動車等のガソリンエンジンの吸気側パ
イプ内における空気流中に気化器のノズルより噴霧され
た液体燃料粒子の粒径が200乃至300μmと大きい場合を
前提にしており、混合気が通過するパイプの内壁に燃料
が付着してしまうのを防止するのが主目的である。ま
た、混合気中の総ての液体燃料粒子を微細化するのは困
難であった。
一方、電気的に開閉制御可能なニードル弁を内蔵した
インジェクタで液体燃料を噴射する噴射気化器が最近実
用化されてきている。
第6図はエンジンの吸気パイブに連通する管路1の途
中に2個のインジェクタ2を設けた構成を示し、第7図
は各インジェクタ2の内部構成を示す。
第7図のように、インジェクタ2は先端が60μm程度
の直径の開口を有するノズル部3となっており、該ノズ
ル部3はニードル弁4で開閉されるようになっている。
ニードル弁4はプランジャ5に固定されており、圧縮ば
ね9により該プランジャ5は前進方向に付勢されてい
る。従って、コイル6が励磁されていないときは前進方
向に付勢されたプランジャ5によりニードル弁4も前進
方向に付勢されてノズル部3は閉成されている。コイル
6に噴射信号を印加した期間中はコイル6によりプラン
ジャ5は吸引されて後退し、この結果ニードル弁4は開
く。インジェクタ内部に矢印Pの如く供給されたガソリ
ン等の液体燃料はプランジャ5を貫通し、ニードル弁内
部の穴7を通ってノズル部3の内側に到達し、開いてい
るノズル部3より外部に噴射されることになる。
第6図の如く配置されたインジェクタ2の先端より噴
射された液体燃料粒子は、空気流と混合された混合気と
なり、スロットル弁8を経てエンジンの吸気側に供給さ
れる。
第8図はインジェクタ2の他の配置を示し、この場
合、インジェクタ2はガソリンエンジン50の吸気パイプ
51における吸気弁52の近傍位置に配置されている。この
インジェクタ2には燃料タンクよりのガソリンが燃料ポ
ンプ53、燃料フィルタ54及び燃料パルセーションダンパ
55を介して供給されており、制御信号到来時にインジェ
クタ2は燃料噴射を実行するようになっている。なお、
56は圧力安定器である。
第6図や第8図に示した噴射気化器の場合には、噴射
する液体燃料粒子の粒径をさらに60μm程度まで小さく
することができる。しかし、低温時や低速時の場合を考
慮すると、粒径をさらに微細にすることができれば燃費
の向上や排気ガス浄化を図ることができると考えられ
る。
本発明は、上記の点に鑑み、貫通孔を有するボルト締
め超音波圧電振動子とインジェクタとを組み合わせて液
体を微細粒子に霧化可能な超音波噴霧器を提供すること
を目的とする。
(課題を解決するための手段) 上記目的を達成するために、本発明は、貫通孔を有す
るボルト締め超音波圧電振動子と、弁を内蔵したインジ
ェクタとを備え、前記弁の開いた期間に前記インジェク
タより噴射された液体粒子を前記貫通孔内に導入し、前
記超音波圧電振動子の先端霧化部にて霧化する構成とし
ている。
(作用) 本発明は超音波噴霧器においては、インジェクタ内蔵
の弁が開いた期間に当該インジェクタより噴射された燃
料等の液体粒子がボルト締め超音波圧電振動子の貫通孔
を通って先端霧化部に達し、該先端霧化部の超音波振動
によってさらに微細に霧化されて放出される。
(実施例) 以下、本発明に係る超音波噴霧器の実施例を図面に従
って説明する。
第1図は本発明の第1実施例を示す。この図におい
て、貫通孔を有するボルト締め超音波圧電振動子10とイ
ンジェクタ2とは共に水平配置で直結されている。
ボルト締め超音波圧電振動子10は、先端に向かってテ
ーパー状に細くなった超音波ホーン11とバッキング用ブ
ロック12との間に例えば2枚の圧電素子13を挟み、前記
ホーン11の後端に形成したボルト14に前記バッキング用
ブロック12を螺着することによって締め付け一体化した
ものであり、前記超音波ホーン11の先端部に円板状の先
端霧化部15が一体に形成されている。前記超音波ホーン
11とこれと一体のボルト14の中心部を貫通孔16が貫通し
ており、該貫通孔の先端が開口している先端霧化部先端
面の縁には円周状リブ17が形成されている。該リブ17は
貫通孔16から出た液滴が霧化されないで滴下するのを防
止機能を持つ。
前記インジェクタ2の内部構造は第7図で説明した通
りであり、先端部のノズル部3がボルト締め超音波圧電
振動子10のバッキング用ブロック12に連結固定され、ノ
ズル部3の開口20がボルト締め超音波圧電振動子10の貫
通孔16に直接連通している。
なお、ホーン11の基部外周及びバッキング用ブロック
12の外周にはV溝18が形成され、該V溝18にOリング21
が配設されている。そして、ボルト締め超音波圧電振動
子10及びこれに連結されたインジェクタ2はOリング21
を介して支持収納部22内に配置される。Oリング21は圧
電素子側に液体粒子が浸入しないようにするためのもの
である。
以上の第1実施例の構成を自動車のガソリンエンジン
の燃料噴射に適用した場合を考えると、ガソリン等の液
体燃粒は燃料ポンプで2気圧前後に加圧されてインジェ
クタ2に供給されており、インジェクタ2のコイルに通
電して内蔵するニードル弁4を開くことにより、ノズル
部3の開口20より液体燃料粒子が高速でボルト締め超音
波圧電振動子10の貫通孔16内に噴射される。
ボルト締め超音波圧電振動子10の各圧電素子13は電気
的に並列接続されて高周波電源で励振されており、超音
波ホーン11の中心部の貫通孔16の内周を伝わる超音波の
縦振動及びホーン11の外皮面を伝わる超音波の横振動
(縦振動より遅い波)との相互作用等で貫通孔16には貫
通孔内部の流体を前進させる向きの振動が引き起こされ
ている。また、貫通孔16の先端開口がガソリンエンジン
の吸気パイプに連通する管路中に位置している場合、エ
ンジンの回転により当該管路は負圧となっているから、
インジェクタ2より貫通孔16後端側より噴射された液体
燃料粒子は、貫通孔16内を音速に近い高速で前進し、貫
通孔16の先端開口に達し超音波振動をしている先端霧化
部15の先端面(霧化作用面)にて微細に霧化されて放出
されることになる。
仮にインジェクタ2より噴射された液体燃料粒子に大
粒のものが包含されていたとしても、先端霧化部15で微
細に霧化されるため、低温時、低速回転時においても管
路中に液体粒子が液滴となって付着する現象を防止し
て、空気に液体燃料蒸気が混入した混合気の濃度を充分
に高くすることができる。このため、燃費改善や排気ガ
ス浄化に寄与できる。
第1図はインジェクタ2及びボルト締め超音波圧電振
動子10の両者が水平配置である場合を例示したが、イン
ジェクタを垂直配置とし、ボルト締め超音波圧電振動子
を水平配置とすることもできる。この場合を、第2図に
本発明の第2実施例として示す。
第2図の第2実施例において、水平配置のボルト締め
超音波圧電振動子10Aのバッキング用ブロック12Aは後端
面が閉塞され、その代わりに超音波ホーン11の貫通孔16
に連通する大径の縦穴25を有している。そして、垂直配
置のインジェクタ2の先端部のノズル部3がバッキング
用ブロック12Aに連結固定され、ノズル部3の開口20が
縦穴25を介して貫通孔16に連通している。なお、その他
の構成は前述の第1実施例の場合と同様である。
この第2実施例の場合、インジェクタ2より縦穴25内
に噴射された液体燃料粒子は貫通孔16内を加速されて進
み、先端霧化部15の先端面(霧化作用面)にて微細に霧
化されて放出される。
前述の第1図及び第2図の構成は、いずれもインジェ
クタ2とボルト締め超音波圧電振動子10,10Aとを直結し
た場合であったが、インジェクタとボルト締め超音波圧
電振動子とを離間して配置しても良い。この場合を第3
図に本発明の第3実施例として示す。
第3図の第3実施例において、支持収納部30に対して
インジェクタ2及びボルト締め超音波圧電振動子10が所
要の間隔をおいて配置されている。前記支持収納部30は
インジェクタ2の先端側とボルト締め超音波圧電振動子
10の後端側との間を気密に取り囲んで連結室31を構成す
るものであり、該連結室31にはインジェクタ2が噴射す
る液体燃料とは異なる液体粒子(水、アルコール、灯油
等)又は気体(空気等)が流体導入管32を介して導入さ
れるようになっている。なお、その他の構成は前述の第
1実施例と同様である。
この第3実施例の場合、インジェクタ2で噴射された
液体燃料粒子は、連結室31内で他の液体粒子又は気体と
混合され、ボルト締め超音波圧電振動子10の貫通孔16内
を加速して進み、先端霧化部15の先端面(霧化作用面)
にて微細に霧化されて放出される。前記流体導入管32よ
り導入された液体粒子が水であれば、ガソリンエンジン
の燃焼温度を低下させて排気ガス中のNOxを減少させ得
るし、また他の燃料であれば複合燃焼が可能であり、空
気であれば混合気の希薄化を図るのに有効である。
第4図は本発明の第4実施例を示す。この場合、空気
導入管35は2股に分岐して一方は支持収納部30の連結室
31に連通するとともに他方はガソリンエンジンの吸気パ
イプに連通する管路36を貫通してボルト締め超音波圧電
振動子10の先端霧化部15側に連通している。なお、その
他の構成は前述の第3実施例と同様である。
この第4実施例の場合、エアーブリード効果により液
体燃料の気化作用を促進することができる。
第5図はボルト締め超音波圧電振動子の貫通孔の他の
具体例であり、超音波ホーン11に形成された貫通孔16の
先端開口側に狭窄部40を形成して霧化粒子の微細化を図
ったものである。
なお、上記実施例では、ガソリンエンジン用の液体燃
料の気化に適用した場合を例示したが、その他の液体の
霧化ための用途にも本発明は適用できる。
(発明の効果) 以上説明したように、本発明の超音波噴霧器によれ
ば、貫通孔を有するボルト締め超音波圧電振動子とイン
ジェクタとを組み合わせることによって液体を微細粒子
に霧化可能であり、液体燃料の霧化やその他の液体の霧
化等に利用できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る超音波噴霧器の第1実施例を示す
正断面図、第2図は本発明の第2実施例を示す正断面
図、第3図は本発明の第3実施例を示す正断面図、第4
図は本発明の第4実施例を示す正断面図、第5図は貫通
孔の他の具体例を示す部分断面図、第6図は従来の噴射
気化器におけるインジェクタの配置を示す断面図、第7
図はインジェクタの構成を示す正断面図、第8図はイン
ジェクタの他の配置例を示す断面図である。 2……インジェクタ、3……ノズル部、4……ニードル
弁、5……プランジャ、10,10A……ボルト締め超音波圧
電振動子、11……超音波ホーン、12……バッキング用ブ
ロック、13……圧電素子、15……先端霧化部、16……貫
通孔、31……連結室、32……流体導入管、35……空気導
入管。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B05B 17/06 F02M 27/08,51/06

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】貫通孔を有するボルト締め超音波圧電振動
    子と、弁を内蔵したインジェクタとを備え、前記弁の開
    いた期間に前記インジェクタより噴射された液体粒子を
    前記貫通孔内に導入し、前記超音波圧電振動子の先端霧
    化部にて霧化することを特徴とする超音波噴霧器。
  2. 【請求項2】前記超音波圧電振動子とインジェクタとを
    離間させて配置し、前記液体粒子とともに他の液体又は
    気体を前記貫通孔に供給する請求項1記載の超音波噴霧
    器。
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