JPH02259270A - インジェクタータイプの超音波霧化装置 - 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ＪＬ上！シｆＬ用、１分Ｍ 本発明は、一般に超音波振動を用いて液体燃料を霧化す
るための超音波霧化装置に関するものであり、更に詳し
く言えば、一定の圧力にて液体燃料を噴射する噴射機能
を惟えたインジェクター手段と、液体燃料をａ音波振動
にて気化する超音波霧化手段どを一体的に有１．たイン
ジェクタータイプの超音波霧化装置に間するものである
。本発明の超音波気化装置は、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、又はボイラーおよ
びファンヒータのような外燃ｍ間の燃料噴射装置に好適
に使用され得る。

以下、未明ｉＩＡ書においては、ガソリンエンジンの燃
料噴射装置に用いら幻、るインジェクタータイプの超音
波気化装置について述べる。

１１（、ＪＪＬ盈互Ｂ、傷 従来、出力性能を増大させるために、ガソリンエンジン
に用いられる燃料噴射装置においては、液体燃料を所定
量制御して噴射供給し、且つ噴射供給された液体燃料を
極めて小さい液滴粒径に気化して燃焼室に供給すること
がｌＩ′ｆま１．いことが知られている。最近、このよ
うｌｘ　［１的で、燃料噴射装置（インジェクター）に
て所定量の燃料を超音波振動子の霧化面に供給し、超音
波振動を利用し液体燃料を微粒化する超音波霧化装置が
提案され、又使用されている。

第２図に、代表的な超音波霧化装置の一例である縦振動
モードを用いたホーン型超音波霧化装置が示される。第
２図に示す超音波霧化装置ｌでは、大容量の霧化を実現
するべく平面状の霧化面２ａｔ−備えた振動子ホーン２
を超音波振動発生手段３にて超音波振動させ、一方、該
霧化面２ａに対向して配置されたインジェクター４の噴
射口４ａから霧化面２ａに向かって液体燃料を所定量制
御して噴射し、霧化面２ａにて燃料を霧化せしめる構造
とされた。斯るホーン型超音波霧化装置ｌは、少なくと
も振動子ホーン２の先端霧化面２ａ及びインジェクター
先端部４ａが吸気管６内に配置され、該吸気管６内を流
れる空気流と混合され、エンジンシリンダ（図示せず）
へと供給された。

しかしながら、このような構造のホーン型超音波霧化装
ａｔにおいては、液体燃料を霧化するための霧化面２ａ
は平面又は類似の形状とされ、且つ霧化面２ａに対向す
る噴射口４ａから噴射される液体燃料の噴射角θが小さ
く設定された場合には、液体燃料の噴射範囲が狭くなり
、この霧化面２ａにて液体燃料７の霧化に利用される霧
化領域は霧化面２ａ上の限定した債城しか利用されない
という問題があり、更には液体燃料の噴射範囲が狭くな
り吸気管内を流動する空気との混合性に問題があった。

吸気管内を流動する空気との混合性を良好にするために
、燃料噴射口４ａから噴射される液体燃料の噴射角θを
拡大すれば、霧化面２ａで霧化された霧化液滴と、噴射
口４ａから噴射される供給液体とが衝突し、これも又、
空気との混合性という観点から好ましくない。

更に、斯るホーン型超音波霧化ＩＩ装置ｌは振動子ホー
ン２とインジェクター４とは対向して配置する必要があ
り、そのためにホーン型超音波霧化装置１を取付けるに
は大きな空間を必要し１例えばレーシング・カー等に搭
載されるエンジンのように、より霧化量を増大し出力を
大とするべく狭い空間内に複数のホーン型超音波霧化装
置１の設置が望まれる場合などには、このような複数の
ホーン型超音波霧化装置１の設置が構造的に、即ち空間
的に極めて困難か又は不可能なことがあった。

更には、断るホーン型超音波霧化装置１は、少なくとも
振動子ホーン２の先端霧化面２ａ及びインジェクター先
端部４ａが吸気管６内に配置されており、吸気通路抵抗
が大きくなる等の、エンジンの出力性能に大きな影響を
有した体積効率を悪くシ、燃料供給に対する燃焼の応答
性、即ち出力の応答性を良好するといった問題もあった
。

上記諸問題は、ホーン型超音波霧化装置をガソリンエン
ジン及びディーゼルエンジンのような内燃機関に適用し
た場合のみならずボイラー及びファンヒータのような外
燃機関に採用した場合においても同様であった。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものである。

ＬＬΩ」Ｌ頂 本発明の目的は、コンパクトな構造を有し、例えば狭い
空間に複数個設置することも可能であり、ｎ化量を増大
し出力を大とすることのできるインジェクタータイプの
超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、液体燃料の噴射角を拡大して霧化
量を増大することができ、しかも、霧化面で霧化された
霧化液滴と空気との混合性が良好なインジェクタータイ
プの超音波霧化装置を提供することである。

本発明の更に他の目的は１例えばガソリンエンジン等の
吸気管内に配置された場合においても、吸気通路抵抗を
小さくし、体積効率を損なうことがなく、燃料供給に対
する燃焼の応答性、即ち。

出力の応答性を改善し良好エンジンの出力性能を得るこ
とのできるインジェクタータイプの超音波霧化装置を提
供することである。

上記薄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、一定の圧力にて液体燃料
を噴射するインジェクター手段と、前記インジェクター
手段に一体的に取付けられ、該インジェクター手段によ
り供給された液体燃料を受容し超音波振動にて霧化する
べく該インジェクター手段の噴射口の出口領域を囲包し
て形成された拡形型中空ホーンを備えた超音波霧化手段
とを有したインジェクタータイプの超音波霧化装置であ
る。

支ム３ 次に、本発明に係るインジェクタータイプの超音波霧化
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インジェクタータイプ
の超音波霧化装置の一実施例が図示される０本実施例に
おいて、インジェクタータイプの超音波霧化装置ｔｏは
、一定の圧力にて液体燃料を噴射するインジェクター手
段１２と、該インジェクター手段１２に一体的に取付け
られ、該インジェクター手段１２から供給された液体燃
料を受容し超音波振動にて霧化する超音波撤動霧化手段
１４とを有する。

インジェクター手段１２は、エンジンの吸気管壁（図示
せず）等に適当な保持手段（図示せず）にて固定される
概略円筒形状をしたインジェクターハウジング１６を有
し、該ハウジング１６内には保持リング１８にてスリー
ブ２０が液密態様にて取付けられる。スリーブ２０の上
部凹所２２にはフィルター２４が装着され、該凹所２２
と連通して形成された中心穴２６にはスプリング調整ス
リーブ２８が該中心穴２６に螺合される。

前記スプリング調整スリーブ２Ｂの下方に軸線方向に整
列してプランジャ３０及びニードルバルブ３２が配置さ
れる。プランジャ３０は中心部に軸線方向に貫通して形
成された中心孔３４と、該中心孔３４に連通した凹所３
６とを有する。又、ニードルバルブ３２は、上記インジ
ェクターハウジング１６の下方端部に取付けられたニー
ドルバルブケーシング３２ａと、該ニードルバルブケー
シング３２ａの中心孔３８内を摺動自在に運動するニー
ドルバルブ軸３２ｂとを有する。ニードルバルブ軸３２
ｂは、ニードルバルブケーシング３２ａの中心孔３８内
に嵌合し摺動する槽動案内部４０ａ、４０ｂを有し、そ
の上端＠４２は薄肉円筒状に形成されており、後述する
ように、前記プランジャ３０の凹所３６に一体的に取付
けられ該凹所３６と協働して液体燃料溜部４４を形成す
る。

ニードルバルブ３２の下方端部には弁手段４６が形成さ
れ、該弁手段４６はニードルバルブケーシング３２ａの
中心孔３８の出口端（噴射口３８ａ）を形成する弁座部
４８に密着状態で係合し得る態様にて構成される。ニー
ドルバルブ軸３２ｂの先端には、ニードルバルブケーシ
ング３２ａの噴射口３８ａを貫通して外方へと延在する
小径軸部５０が形成される。該小径軸部５０の機能につ
いては後述する。

上記スリーブ２０とインジェクターハウジング１６とに
て画成される空間部に、該スリーブ２０の下方端部を囲
包する態様にてソレノイドコイル５２が配置され、イン
ジェクターハウジング１６に形成された配線コネクター
５２を介して外部電源より所定の電力が供給される。

又、スリーブ２０とプランジャ３０との間にはスプリン
グ５６が挿入され、常時プランジャ３０を下方へと押圧
し、ニードルバルブ３２を閉成状態となるように、つま
りニードルバルブ軸３２ｂの弁手段４６と、ニードルバ
ルブケーシング３２ａの弁座部４８とが密着状態となる
ように付勢している。断るニードルバルブ３２の閉成状
態はソレノイドコイル５２に通電することにより解除さ
れる。つまりソレノイドコイル５２への通電によりプラ
ンジャ３０及びニードルバルブ軸３２ｂは上方へと、ス
プリング５６の押圧力に抗して引上げられ、弁手段４６
は弁座部４８から離脱し、ニードルバルブ３２は開放さ
れる。

本発明に従えば、インジェクター手段１２からの液体燃
料を受容し超音波′１ｊＡＷｈにて霧化する超音波振動
霜化手段１４は、インジェクター手段１２の噴射口３８
ａの出口領域を囲包して形成された拡径型中空ホーン６
０を有する。拡径型中空ホーン６０は、少なくとも噴射
口３８ａより大きな直径（ｄ　ｌ）を有した入口部から
角度θにて直径（ｄ２）の出口部へと概略円錐状に拡径
された中空円錐形状とされる。又、図示されるように、
出口部にては角度θにて形成される円錐形状より幾分大
きな直径（ｄ２）を有するように湾曲したラッパ形状と
することもできる。中空ホーン６０の肉厚（１）は一定
とすることもできるし、漸次所定の割合で入口部より出
口部へと減少するように形成することもできる。

該中空ホーン６０は、インジェクターハウジング１６よ
り突出したニードルバルブ３２を囲包する態様にて形成
されたホーンケーシング６２に接続される０本実施例で
は該ホーンケーシング６２はリテイナーハウジング６４
の下方端部に螺合され、リテイナーハウジング６４はボ
ルト６６にてエンジンの吸気管壁（図示せず）等に取付
けられる。又、該リテイナーハウジング６４の上方端部
内にはインジェクターハウジング１６の下方端部が装着
され、両者の間はシール部材６８にて液密状態とされる
。又、本実施例ではニードルバルブ３２とホーンケーシ
ング６２との間にもシール部材７０が配置され、液密状
態に保持されている。

超音波振動発生手段ｌＯＯは、ホーンケーシング６２の
上端部外周囲に取付けられ、中空ホーン６０を所定の振
動数及び振幅にて超音波振動させる。

次に、上記構成の本発明に係るインジェクタータイプの
超音波霧化装置の作動について説明する。

液体燃料は、所定の圧力にてフィルター２４、スプリン
グ調整スリーブの中心穴、プランジャ３０の中心穴３４
を介してニードルバルブ軸３２ｂの上端部に形成された
燃料溜部４４へ、と供給される０次いで、燃料は該燃料
溜部４４の下方壁部に穿設された透孔４５から外方へと
流出し、ニードルバルブケーシング３２ａのための保持
リング４７とニードルバルブ軸３２ｂとの間を通り、二
ドルバルブケーシング３２ａ内へと導入される。

ニードルバルブケーシング３２ａ内へと導入された液体
燃料は、ニードルバルブ軸３２ｂに沿って下方へと流下
し、弁手段４の位置へと至る。

ニードルバルブ３２は、上述のように、ソレノイドコイ
ル５２を制御手段にて制御下に通電することにより閉成
状態から開放状態へと作動される。つまり、ソレノイド
コイル５２への通電によりプランジャ３０及びニードル
バルブ軸３２ｂは上方へと、スプリング５６の押圧力に
抗して引上げられ、弁手段４６は弁座部４８から離脱し
、ニードルバルブ３２は開放され、液体燃料は噴射口３
８ａを介して外方へと噴射される。このとき、小径軸部
５０は噴射口３８ａから噴射される液体燃料を下方に位
置した拡径型中空ホーン６０の内周面へと均一に拡散噴
射する作用をなす。

拡径中空型ホーン６０の内周面に噴射された液体燃料は
、超音波振動により直ちに微粒化され、外方へと噴射さ
れる。

１１立皇】 以上の如くに構成される本発明に係るインジェクタータ
イプの超音波霧化装置は、コンパクトな構造を有し、例
えば狭い空間に複数側設置することも可能であり、霧化
量を増大し出力を大とすることができ、又、従来の装置
に比し液体燃料の噴射角を拡大して霧化量を増大するこ
とができ、しかも、霧化面で霧化された霧化液滴と空気
との混合性が良好であり、更には、例えばガソリンエン
ジン等の吸気管内に配置された場合においても、吸気通
路抵抗を大とし体積効率を損なうことがなく、燃料供給
に対する燃焼の応答性、即ち、出力の応答性を改善し良
好エンジンの出力性能を得ることのできるという特長を
有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係るインジェクタータイプの超音波
霧化装置の一実施例の断面図である。 第２図は、従来の超音波霧化装置の断面図である。 １２：インジェクタ一手段 １４：超音波振動発生手段 １６：インジェクターハウジング ２４：フィルター ２８ニスプリング調整スリーブ ３０ニブランジヤ ３２：ニードルバルブ ３２ａ二ニードルバルブケーシング ３２ｂ＝ニードルバルブ軸 ４６：弁手段 ４８：弁座部 ５６：ンレノイドコイル ６０：拡径型中空ホーン ６２：ホーンケーシング ６４：リテイナーケーシング １００：超音波振動発生手段 図面の浄書（内容に変更なしン 第１図 （方式） ％式％ 発明の名称 インジェクタータイプの超音波霧化装置補正をする者 事件との関係

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）　一定の圧力にて液体燃料を噴射するインジェクタ
   ー手段と、前記インジェクター手段に一体的に取付けら
   れ、該インジェクター手段により供給された液体燃料を
   受容し超音波振動にて霧化するべく該インジェクター手
   段の噴射口の出口領域を囲包して形成された拡形型中空
   ホーンを備えた超音波霧化手段とを有したインジェクタ
   ータイプの超音波霧化装置。