JPH01164464A - 超音波霧化装置 - Google Patents

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】 産　・ＬＬ７）■１１ノ）！ 本発明は、一般には超音波霧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、例えば電子制御ガ
ソリン噴射弁又は電子制御ディーゼル噴射弁、（２）ガ
スタービン用燃料ノズル、（３）’Ｔ：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１例えば食品、医薬品、農薬、肥料等
の液状物の乾燥を１１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（セラミンク造粒）、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ｆｆＪ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
霧化装置に関するものである。

従ｊＬのユＥ術 岐近、上述したような種々の分野で液体（未明細歯で「
液体」とは液体は勿論、懸濁溶液等の液状物をも含むも
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に代って、超音波による噴Ｒ
？ｃｍが提案され、開発されている。

しかしながら、従来の超音波霧化装置は噴Ｎ！＃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霧化
装置には使用することができなかった。

本出願人は、Ｌ記従来の問題を解決し大容量の液体の微
粒化を達成するべく　、　Ｍｉ汗波振動発生手段にて超
音波振動される超音波振動子の端部に霧化部を設け、該
霧化部に液体を供給することによって、該霧化部より液
体が大量に微粒化されるＪＪＩ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）
。

従来の超音波霧化装置及び上記出願に係る超音波霧化装
置に使用されている超音波振動子は、ＰＺＴ発振器及び
ＢＬＴ発振部より成る超音波発生手段から伝達される振
動に耐え得るように、アルミニウム、チタン、スチール
等の金属で形成されている。

−・般に、１−記構成の超音波霧化装置は、金属製の振
動子霧化部に供給される液体は、霧化部表面を濡らし、
所定膜厚にて霧化部表面に拡散し、次いで超音波振動に
よってキャピラリー又はキャビテーションによって微粒
化されるが、液体供給埴が人となった場合には霧化部表
面に保持されることなく、液滴となって落下してしまい
、所謂「供給液体の突抜け」が発生し、微粒化できない
液体供給ＩＪ臨界点（限界処理賃）が存在し、しかも限
界処理：ｊ近傍での霧化作用では噴霧体の粒径が大とな
るという問題があった。

本出願人は、噴霧体の粒径を大きくすることなく斯る限
界処理値を増大せしめるべく研究及び実験を行なった結
果、金属製の振動子霧化部の表面を、該金属に比べより
表面エネルギの低い材料で被覆（コーティング）するこ
とにより、該霧化部に供給された液体の該霧化部表面で
の拡散を抑制し、供給液体が霧化表面に保持される埴を
増大させ、粒径を大きくすることなく限界処理壕を増大
せしめ得ることを見出した。

本発明は斯る新規な知見に基づきなされたものであり、
」−記霧化装この改良に関するものである。

衾」Ｌの」Ｌ的 本発明の目的は、供給液体の処理限界駿を増大せしめ、
大容量の液体を効率良くしかも微細の粒径にて霧化する
ことができ、従ってターンダウン比を非常に大きくとる
ことのできるａ音波霧化装置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
て微粒化の状態（流量、粒径）が変動しない、安定した
微粒化を達成し得るａ音波霧化装置を提供することであ
る。

１．　占　　　　　ため　−゛ 七記諸目的は本発明に係る超音波霧化装置によって達成
される。要約すれば本発明は、超音波振動発生手段と、
該超音波振動発生手段にて超音波振動される振動子とを
Ａ＠Ｌ、前記振動子の霧化部に液体を供給し該霧化部に
て供給液体を微粒化する超音波霧化装置において、前記
振動子の少なくとも霧化部を、表面エネルギの低い物質
にて被覆したことを特徴とする超音波霧化装置である。

好ましくは１表面エネルギの低い物質はプラスチックで
あり、特に、弗素樹脂及び珪素樹脂が好ましい。

実ｊＬ例 次に、本発明に係るＩｔｆｌ音波霧化装置を図面に即し
て更に詳しく説明する。

第１図を参照すると、本発明に係る超音波霧化装置の一
実施例である、例えばガスタービン用燃ネ１ノズル１が
図示される。該カスタービン用燃料ノズルｌは、中心に
中心孔２を肖した細長の概略円筒形状の弁箱４を具備す
る。該弁箱４の下端には、弁箱４の中心孔２と同軸にて
整列した扛通孔６が形成された液体供給手段、即ち燃料
供給手段８がリティナ−（図示せず）によって又は弁箱
４と一体的に形成して設けられる。

前記弁箱４の中心孔２及び燃料供給手段８の貢通孔６を
貫いて振動子１０が配置される。該振動Ｔ−１Ｏは、ア
ルミニウム、チタン、スチール等の金属にて作製され、
本体部１４．該本体部１４より小径の細長円柱状の振動
子軸部１６及び本体部１４と軸部１６とを連結する遷移
部１８を有する。本体部１４にはより大径とされた鍔２
０が設けられており、該鍔２０が弁箱４の上端に形成さ
れた肩部２２と、該弁箱４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２４とによって
弁箱４に取付られる。

振動子ｌＯの軸部１６は弁箱４及び液体供給手段８より
下方に、つまり外方へと更に突出している。振動子ｉｏ
の先端、つまり軸部１６の先端には霧化部２６が形成さ
れる。

前記振動子１０の霧化部２６は、第１図及び第３　＋Ｎ
によると同径にて複数の山形突起を有する形状とされる
が、漸次径が小さくされた２段以、ヒの環状の階段状と
することもでき（第４図）、更に漸次径が増大したり、
又漸次径が小さくなり次いで大きくなるような形状とす
ることもできる。このような形状の振動子にて毛要なこ
とは霧化部２６にエツジ２６ａ〜２６ｅが形成されるこ
とである。

前記燃料供給手段８には、振動子１０の前記霧化部２６
に燃料を供給するための供給通路２８が１つ又は複数個
環状に配列して形成される。該供給通路２８の燃料供給
［１３０は概略前記霧化部２６の１一端に隣接して開口
し、供給通路２８の他端３２は燃料供給源（図示せず）
に接続され、液体燃ネ１が供給される。更に、液体供給
手段８には液体供給通路２８の外に、又は該供給通路２
８に代えて液体供給通路３６を設け、該供給通路３６か
ら該振動子の霧化部２６に直接液体を噴射して供給する
ように構成することもできる。又、該供給通路３６は霧
化部２６の任意のエツジ部分に液体が供給されるように
所定の角度にて形成される。

又、第２図から理解されるように、供給通路３６は４箇
所又は２以−にの任意の複数個設けられる。

Ｌ記構成において、振動子１０は、本体部１４に作動的
に接続された。ｔｆＩ汗波振動発生手段ｌＯＯにより連
続的に振動される。従って、液体燃料が供給通路２８を
介して霧化部２６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。

本発明に従うと、更に上記霧化装置において太古￥の液
体の微粒化を達成するべく、第３図及び第４図に図示さ
れるように、振動子先端微粒化部、即ち霧化部２６及び
その近傍（Ｌ方の一部）に、振動子を形成する金属に比
し、より表面エネルギの低い物質５０にて均一に被覆さ
れる０表面エネルギの低い物質５０としてはプラスチッ
クが好ましく、特に、弗素樹脂、例えば四弗化エチレン
樹脂（ＰＴＦＥ）、三弗化塩化エチレン樹脂（ＰＣＴＦ
Ｅ）、弗化ビニリデン樹脂（ＰＶｄＦ）、六弗化プロピ
レン・四弗化エチレン共重合体樹脂（ＦＥＰ）、変性弗
素樹脂、四弗化エチレン樹脂とパーフロロアルコキシエ
チレン（７）　Ｊ％　重合体樹脂（ＰＦＡ）　、及び四
弗化エチレン樹脂とエチレンの共毛合体樹脂（ＥＴＦＥ
）、並びに珪素樹１１ｈ、即ちオルガノポリシロキサン
等が好適である。

ヒ述のようなプラスチックは、少なくとも霧化部表面に
膜厚０．０５〜５００μｍ、好ましくは０．１−１０７
７ｍにて形成される。

プラスチックを金属霧化部の表面に形成するには種々の
方法が採用し得るが、例えば、はけ塗り、スプレー、デ
イツプ、フローコート、ロールコート等がＩｆｆ適であ
る。

次に、本発明に従った表面処理された振動Ｔ−の−・実
施例を示す。

実施例１ 第３図及び第４図に示される形状の霧化部２６を有した
振動子ｌＯをアルミニウムにて作製し。

アセトンにて表面洗浄を行なった０次いで、振動子１０
の霧化部２６及びその隣接領域に、ＮＵＣシリコーンプ
ライマーＡＰ−１３３（商品名ｚＩＪ本ユニカー株式会
社製）をはけ塗りにて４４１シ、室温にて１時間乾燥し
た。

該振動ｆ−の霧化部２６及び隣接領域に形成されたシリ
コーン樹脂被膜層５０の厚さは０．１−１０７７ｍであ
った。

−Ｌ述の振動子を使用して振動数６０ｋＨｚ、振幅１０
ｕＬｍ、液供給Ｂ３ｇ／ｓにて、供給液体としてはケロ
シンを使用して、噴霧を行なった。その時の噴霧粒径と
供給液体処理限界量の関係が第５図グラフ（Ａ）にて示
される。同じく第５図（Ｂ）には、上記の如き表面処理
を施さない従来の振動子を使用し、同じ条件で噴霧した
場合の噴霧粒径と供給液体処理賃の関係を示すが１本発
明に従った噴霧の場合には平均粒径が３０〜４０゜ｍと
される場合の限界処理量は６　ｇ　／　ｓとされるのに
対し、従来の振動子によると平均粒径が３０〜４０ｇｍ
の噴霧を得るには限界処理量は８ｇ／Ｓとされることが
分る。

即ち、本発明に従うと、従来の振動子に比し、相当大き
な処理限界量まで微細な噴霧粒径を得ることができるこ
とが理解されるであろう。

実施例２ 実施例１と同様の振動子１０を使用し、振動子１０の霧
化部２６及びその隣接領域に、四弗化エチレン樹脂（商
品名＝７ドロンコーテイング、東京シリコーン株式会社
製）をはけ塗りにて塗布し、高温オーブン中にて３００
〜３５０℃で１０分乾煙し、弗素樹脂被膜層５０を厚さ
　〜１０声ｍで形成した。

上述の振動子を使用して実施例１と同様に振動数６０ｋ
Ｈｚ、＋ｊｊｊ幅１０ｇｍ、液供給Ｂ３ｇ／ｓにて、供
給液体としてはケロシンを使用して、噴霧を行なった。

その時の噴霧粒径と供給液体処理限界Ｉｌｉの関係が第
５図グラフ（Ｃ）にて示される。

木実施例の振動子を使用した噴霧の場合には平均粒径が
３０〜４０ｇｍとされる場合の限界処理量は９　ｇ　／
　ｓとされ、従来の振動子に比し、相当大きな処理限界
量″まで微細な噴霧粒径を得ることができる。

］−記実施例では、振動子先端霧化部２６には外周囲よ
り液体が供給されるものとして説明したが、 （１）第６図及び第７図に図示されるように、霧化部２
６を振動子１０の先端部に形成した凹所に設け、該霧化
部２６には振動子の内部に形成された供給路２８から供
給するようにした、所謂中空振動子、 （２）第８図に図示されるように、振動子１０の先端部
に拡径状又はラッパ状に霧化部２６を形成し、該円錐形
状をした霧化部２６には振動子の外周囲を囲包して形成
された供給路２８から供給するようにした、所謂拡径振
動子、 （３）第９図に図示されるように、振動子１０の先端部
に形成された霧化部２６を円錐形状に形成し、対向して
配置される液体供給手段５２より液体を供給し、噴霧す
るようにした。所謂円錐振動子。

（４）ｍ１０図に図示するように、振動子ｌＯの先端部
に形成された霧化部２６を湾曲した球面状に形成し、対
向して配置される液体供給手段５２より液体を供給し、
噴霧するようにした、所謂球面振動子、 その他種々の振動子の霧化部２６及びその隣接領域に表
面エネルギの低い物質を被覆し、良好な結果を得ること
ができる。又、供給液体はケロシンに限定されることな
く種々の液体を使用し得る。

衾」ＬのＪ）ＬＸ 以にの如くに構成される本発明に係るＭｉａ波霧化装置
は、振動子の霧化部の表面を表面エネルギの低い物質に
て被覆したことにより、該表面の液体に対する保持性が
改良され、液体の安定的霧化、噴霧粒径の微細化及び均
一化を達成することができ極めて有効であり、又ターン
ダウン比を非常に大きくとれるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る超音波霧化装置の一実施例の概
略断面図である。 第２図は、第１図の装置の霧化部側から見た側面図であ
る。 第３図及び第４図は、本発明に従った超音波霧化装置の
振動子霧化部分の半分断面図である。 第５図は１本発明に従って構成された振動子を使用した
場合の噴霧粒径と供給液体処理限界量の関係を示すグラ
フである。 第６図及び第７図は、本発明に従った超音波霧化装置の
他の実施例に係る振動子霧化部分の半分断面図である。 第８図〜第１０図は、本発明に係る超音波霧化装置の他
の実施例の概略図である。 ｌ：霧化装置 ４：弁箱 ８：液体供給手段 ｌＯ：振動子 ２６：霧化部 ２８．３６：液体供給通路 ５０：被膜 （Ｈ’　”：　、’　＞” 第１図 第３図　　　　第４図 第５図 ０　　　　２　　　　４　　　　６　　　　　Ｂ　　　
　　１０　　　　　　−液供給量（ｇ／ｓ） 第６図　　　　　第７図 第８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）超音波振動発生手段と、該超音波振動発生手段にて
   超音波振動される振動子とを具備し、前記振動子の霧化
   部に液体を供給し該霧化部にて供給液体を微粒化する超
   音波霧化装置において、前記振動子の少なくとも霧化部
   を、表面エネルギの低い物質にて被覆したことを特徴と
   する超音波霧化装置。 ２）表面エネルギの低い物質はプラスチックである特許
   請求の範囲第１項記載の装置。 ３）プラスチックは、弗素樹脂又は珪素樹脂である特許
   請求の範囲第２項記載の超音波霧化装置。 ４）霧化部被膜の膜厚は０．０５〜５００μｍとされる
   特許請求の範囲第１項、第２項又は第３項記載の超音波
   霧化装置。