JPH02303569A - 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、液体燃料を霧化するために超音波
霧化装置の霧化面に供給される液体燃料を飛散させない
で霧化する超音波霧化装置に関する。本発明は、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、
ガスタービン機関あるいはボイラーおよびフ１ンヒー夕
のような燃焼器等、種々の用途において、好適に使用さ
れ得るものである。

〔従来の技術〕

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１ンヒー夕
のような燃焼器等においては、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。特に、ガソリンエンジン及びディーゼルエンジンの
ような内燃機関においては、好ましいエンジン性能を得
るために、吸気管内に噴射される液体物質すなわち液体
燃料を極めて小さな液滴粒径に霧化し、空気と混合して
エンジンの燃焼室に供給することが必要とされている。

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。特に、
このとき、ガソリンエンジン等のように、広い流量範囲
（高ターンダウン）にわたって、液体燃料が霧化される
ことを要求される場合には、液体燃料供給手段として電
磁弁を使用し、超音波霧化装置の霧化面に直接、液体燃
料を供給する方法が採用されている。

この種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効率を確保するためには霧化面上
に液の薄膜を形成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。

第９図は前記多孔式超音波噴射弁を示し、シリンダ１０
１、ノズル体１０２、振動子ホーン１０３、電気・音響
変換素子１０４からなり、シリンダ１０１には、燃料供
給路１０５が形成され、ノズル体１０２には、該燃料供
給路１０５に連通する噴射孔１０６が形成されている。

噴射孔１０Ｅｉは、ノズル体１０２の円周上に複数個形
成され、噴射孔１０６から噴射される燃料が、振動子ホ
ーン１０３に供給され燃料を微粒化するものである。

また、第１０図は円環式超音波噴射弁を示し、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
の全周から振動子ホーン１１３に供給され燃料を微粒化
するものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、この種の超音波噴射弁においては、広い燃料
供給範囲にわたって良好な霧化効率を確保するためには
、振動子の霧化面上に液の薄膜を均一に形成することが
必須である。また、供給された燃料を全量霧化するため
に、供給燃料の速度が高速になっても霧化面上で跳ね飛
ばされないことも重要である。さらに、液体物質を霧化
するに際しての霧化液量の大小、霧化液滴の粒径の大小
等の超音波振動子ホーンの霧化特性の良／不良が、超音
波霧化装置を利用した燃焼装置の性能に種々の影響を及
ぼす原因となる０例えば、超音波振動子ホーンにおける
霧化特性が悪いと、燃焼装置において適確な空燃比制御
が行えなかったり、燃焼状態が悪化して排気ガス中に含
まれる炭化水素や一酸化炭素の量が増大したり、ススの
量も増大する等という不具合が生ずることとなる。この
ような燃焼装置における不具合を解消するには、超音波
振動子ホーンの霧化特性をも改善する必要かある。

しかしながら、上記多孔式超音波噴射弁においては、霧
化量が噴射孔１０６から供給される量によってきまるた
め、最大霧化量と最小霧化量の比を示すターンダウン比
が大きくとれず、また、横向きにした場合噴射孔１０６
に液体を均一に分配することが困難であるため、噴霧が
不均一になるという問題を有している。さらに、燃料を
均一に分配するために噴射孔１０Ｂの数を増加させよう
としでも限界があり、また、噴射孔１０６の加工が困難
で製造コストが増大するという問題を有している。

また、上記円環式超音波噴射弁においては、アウターシ
リンダ１１１の先端と振動子ホーン１１３との間のクリ
アランス１１６によって霧化量が決まるため、アウター
シリンダ１１１と振動子ホーン１１３の鍔部１１３ａと
の取付精度が要求され、製造コストが増大するという問
題を何している。また、このクリアランス１１６の精度
が低い場合には、ターンダウン比が大きくとれないと共
に、噴霧が不均一になるという問題を存している。

さらに、上記・超音波霧化装置を内燃機関に適用した場
合には、内燃機関の負荷変動に応じて、必要とされる燃
料を燃焼に好ましい微細な霧化粒径で、短時間に多量に
、有効かつ効率的に霧化するのが困難である。すなわち
、多量の液体の霧化に必要とされる十分な振幅を得るの
が難しい。なぜならば、上記した振動子ホーンは、中実
型で質量が大きく高振幅を確保しようとすると、高い応
力が発生し材質的にもたないからである。

また、この装置を使用して供給される燃料を霧化するの
に要する電力消費量は大きいという欠点がある。これは
超音波振動発生手段から発生される超音波エネルギーが
超音波振動子ホーンを振動させ、この超音波振動子ホー
ンの振動により、供給される燃料を超音波振動子ホーン
の霧化部分で霧化するのに使用されるので、質量の大き
い中実の超音波振動子ホーンにより燃料を霧化する場合
、大きな振幅を得るために大きな超音波エネルギーが必
要となり、したがって、多量の燃料を霧化するのには、
大きなエネルギーが必要であり、その結果、ホーンに加
わる応力が高くなりすぎて多量の燃料を効率的に霧化す
るのが困難となる。

さらに超音波振動発生手段から中実の超音波振動子ホー
ンの霧化部分へ伝達され、供給される燃料を霧化するた
めに使用される超音波エネルギー（例えば、振幅エネル
ギー）は、超音波振動子ホーンが中実であるために、質
量による減衰などを考慮しなければ超音波振動発生手段
から与えられた、始めの超音波エネルギー（例えば、振
幅エネルギー）の大きさと、はぼ同じ大きさであり、こ
の超音波エネルギーが、一層、有効かつ効果的に使用さ
れているとはいい難い。なぜならば、供給される燃料を
、超音波振動子ホーンの霧化部分で霧化するのに要する
振幅エネルギーはこの霧化部分に供給された燃料に与え
る有効振幅によって決まるので、超音波振動発生手段か
らのエネルギーが、を効振幅を大きくするように、有効
的に使用されているとは言えないからである（ここで、
有効振幅とは液体の霧化に必要な振幅であって、液体が
供給される霧化面に垂直な方向の振幅成分であり、絶対
振幅Ｘ５Ｉｎθで表されるものである。

その際、θは霧化面の中心軸に対する角度を示す）、し
たがって、超音波振動発生手段からの超音波エネルギー
によって燃料を微細粒径で効果的、かつ有効的に霧化し
ているとは言えず、燃料を霧化するための電力消費量が
、前述したように、大きくなるという欠点を招いている
。

なお、超音波振動子ホーンが中実であるために、質量が
大きく、質量による超音波エネルギーの減衰の影響も大
きく無視できない。

本発明の目的は、上記問題および課題を解決するもので
あって、供給される液体燃料を超音波霧化装置の霧化面
で霧化するときに、供給される液体燃料を霧化面にて跳
ねとばすことなく、シかもスリーブの端部から外周方向
へ流量せしめることもなく、供給液体燃料を確実、かつ
効率よく霧化することができる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、例えば内燃機関などの負荷変動に
応じて、短時間で多量に液体物質を効率的に霧化するこ
とができる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、液体物質を霧化する際に、使用さ
れる電力消費量が少なくてすむ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、設定された適正な霧化量を越えて
液体物質が超音波霧化装置の霧化部分に供給された場合
でも、液体物質の霧化が可能である超音波霧化装置を提
供することである。

〔課題を解決するための手段〕

そのために本発明の超音波霧化装置は、超音波振動を発
生するための超音波振動発生手段２と、この超音波発生
手段に接続された振動子ホーン４と、該振動子ホーンの
外周に配置され振動子ホーンの全周にわたって液体物質
を供給するための供給通路８ａ１８ｂとを有し、前記振
動子ホーンは、超音波振動発生手段に一端側が接続され
ると共に、他端側は、先端に行くに従って径が大きくな
る拡径部４ａを有すると共に、該拡径部に中空部４を形
成することを特徴とする。

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。

［作用］ 本発明においては、供給される液体燃料が円周溝５０１
通路８ａｖ　　θｂ等を介してホーン軸部３ａを流下す
る際、液体燃料は円周溝５０の全周を通って振動子ホー
ン４の霧化面全周に供給されることになるので、その過
程で、液体燃料は、概略的に均一な膜厚にされて、霧化
面に到達する。霧化面に到達した液体燃料は、それまで
に概略的に均一な薄膜とされているので、霧化面上で、
さらに、容易に霧化に必要な薄膜にすることができる。

このようにして霧化面上で、霧化に必要な薄膜にされた
液体燃料は、超音波振動発生部２からの超音波振動によ
り霧化される。

そして、中空部を有する振動子ホーンの拡径部にたわみ
振動を発生させ、このとき、液体物質供給機構から超音
波振動子ホーンに供給される液体物質が拡径部に流下し
て霧化域に達すると、超音波振動子ホーンに伝達された
超音波振動と共に超音波振動子ホーンの拡径部に発生す
るたわみ振動により霧化域の液体物質は、極めて微細粒
径で効率的に霧化され、この霧化された微細粒径の霧化
液滴が、拡径部から周囲方向へ飛翔する。

〔実施例〕

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を示す一実施例の概
略断面図である。

第１図を参照すると、超音波霧化装置１は、基部に超音
波振動を発するための超音波振動発生部２を備え、この
超音波振動発生部２には、ホーン連結部３が連結されて
おり、このホーン連結部３の先端部には、中空の振動子
ホーン４が連結されている。

ホーン連結部３の外周には、これを囲包するように略環
状のスリーブ部材５が配設され、スリーブ部材５の一端
部は、超音波振動発生部２に接続され、その他端部とな
る先端部分５ａは、スリーブ部材５の外径よりも小さい
外径を宵した状態で、すなわちスリーブ部材５の外径部
と先端部分５ａの外径部との間に段部５ｂを存した状態
で、ホーン連結部３の中央部と振動子ホーン４との間に
あるホーン軸部３ａの外周部を囲包すると共に、その自
由端となる他端部は、ホーン軸部３ａに徐々に傾斜し開
口部３ｂ（第３図参照）が振動子ホー７４の霧化面に臨
むようになっている。

スリーブ部材５の先端部分５ａの外周には、先端部分５
ａの外径よりも、やや大きい内径を有した環状になるケ
ーシング部材６が配設され、このケーシング部材６は、
その一端側が圧入あるいは接着等によりスリーブ５部材
の段部５ｂに固着されており、その他端側は開口部３Ｃ
を有して、先端部分５ａと同様にして、振動子ホーン４
の霧化面に臨むようになっている。

したがって、スリーブ部材５の先端部分５ａの外周面と
ケーシング部材６の内周面との間には、環状の通路６ａ
が軸方向に形成されることになると共に、傾斜通路θｂ
も形成され、この通路６ａ及び傾斜通路８ｂは連通して
、開口部３ｂ１３ｃまで延設されることになる。その結
果、通路６ａ１傾斜通路６ｂは霧化面４に臨むようにな
る。なお、スリーブ部材５は、その外周面上の好適位置
にな、円周溝５ｃが半径方向に全周にわたって設けられ
ており、ケージング部材６には、好適位置に液体燃料供
給口６ｃが設けられており、この液体燃料供給口６Ｃは
、円周溝５０及び通路６ａと連通している。

ケーシング部材６の液体燃料供給口６Ｃに対向する位置
には、燃料噴射弁としての電磁弁７の噴射口８が配置さ
れ、この噴射口８から霧化されるべき液体物質、すなわ
ち液体燃料が液体燃料供給口６ｃを介してスリーブ部材
５の円周溝５０に向かって噴射、供給される。円周溝５
０に向かって供給された液体燃料は、通路８ｃｓ　傾斜
通路６ｂを通って開口部３ｂ１３ｃに至り、振動子ホー
ン４の霧化面に到達する。霧化面に至った液体燃料は、
超音波振動発生部２からの超音波振動によって霧化され
る。

ここで、前記したケーシング部材５の先端部５ａ１　　
スリーブ部材８、通路８ａｓ　円周溝５ＣＮ　　液体燃
料供給口６Ｃ１開口部３ｂｓ３ｃ等の具体的な大きさの
一例を例示すると、以下の通りである。

先端部５ａの外径は約１０ｍｍであり、スリーブ部材６
の内径は約１１ｍｍであり、したがって通路８ａは、断
面で巾約０．５ｍｍになるように形成され、この通路は
前述したように傾斜通路６ｂを介して円周溝５Ｃから開
口部３　ｂｚ　　３　ｃまで連通するようにされている
。円周溝５０は、巾約２　ｍ　ｍｓ　　深さ約０．５ｍ
ｍであり、液体燃料供給口８ｃは、径が約２ｍｍであり
、開口部３ｂは、径が約７．４ｍｍであり、開口部３ｃ
は、径が約７．２ｍｍであり、これらの開口部３ｂｚ３
ｃによって形成されている傾斜通路６ｂの出口部は、約
０．２ｍｍとされている。

次いで、第４図ないし第６図により上記振動子ホーン４
について説明する。

第４図において、超音波振動子ホー７４は、超音波発生
手段を構成している電気／音響変換素子と接続されてい
る側の端部（第１図上側）から該振動子ホーン４の軸線
方向に沿って円柱吠に小径部が形成されており、前記電
気／音響変換素子と反対側の端部（第１図下側）は大径
に形成されていて前記小径部から大径部に到る区間は、
はぼ円錐形状を呈するように拡径形に形成されている。

この拡径形に形成されている形状は、曲面形状を有する
末広がり形状を呈するように形成される場合もある（こ
の場合は、ラッパ形状になるであろう）。前記超音波振
動子ホー７４の拡径形に形成されている部分（以下単に
「拡径部４ａＪという）の外周面は、前記通路８ｂから
供給される液体物質を霧化するための霧化部分、すなわ
ち霧化面１０となっている。

さらに、本考案においては、振動子ホーン４の拡径部４
ａから該振動子ホーン４の軸線方向に向かって該振動子
ホー７４の小径部の一部まで達するとともに前記大径部
に開口している中空部４ｂが形成されている。すなわち
、振動子ホーン４の端部４ｃにおける振動が最大振幅と
なるようにするため、この中空部４ｂは、前記振動子ホ
ーン４の前記電気／音響変換素子と反対側の端部４Ｃが
振動の腹であるように形成されている。このとき、振動
子ホーン４の軸線に対し垂直に中空部４ｂを横切る平面
Ｓで切りとられることによって中空部４ｂの内周面４ｄ
と外周面４ｆとの間に形成されるドーナツ状の断面積は
、終端部４ｇから端部４Ｃに行くに従ってやや減少する
か、又は終端部４ｇから端部４ｃに到るまでほぼ一定で
あるように中空部４ｃが形成されている。この断面積は
、前述した如くほぼ一定の値に対し±４０９Ａまで許容
される。

上記した断面積を有するように中空部４ｂを形成する簡
便な方法としては、外周面４ｆの傾斜に沿って前記振動
子ホーン４の軸線に向かって形成される拡径形ホーンの
頂角、すなわち外周面４ｆの頂角を０重とし、内周面４
ｄの傾斜に沿って前記振動子ホー７４の軸線に向かって
形成される中空部４ｂの頂角、すなわち内周面４ｄの頂
角を６２としたときに、頂角θまが頂角θ１よりも０°
〜３０６、好ましくは５〜１０°の角度を持って円錐形
状または円錐曲面形状（ラッパ形状）に中空部４ｂを形
成すれは良い。なお、拡径部が円錐形状であってもラッ
パ形状であっても本考案の超音波振動子ホーンの性能に
関しては実質的に差異はないが、拡径形がラッパ形状の
場合、拡径部の頂角としては拡径部の中央（拡径部の開
始部分からその先端に割る外周面の中点）における接線
が振動子ホーンの軸線に向かって形成する角度をもって
代用する。そしてこの角度は円錐形状のホーンの場合と
同様に３０〜６０′″であることが好ましい。

また、中空部４ｂの内周面４ｄと外周面４ｆとの間の肉
厚、すなわち拡径部４ａの肉厚は、拡径部４ａの端部４
ｃにおいて、半径ｄの２０％以下にされている。すなわ
ち、中空部４ｂを形成することによって形成されるこの
拡径部、４ａの肉厚を半径ｄの２０％以下にするのは、
後で述べる半径方向の振動を生じやすくするための観点
からである。

本発明の超音波振動子ホーン４によれば、従来の中空部
を形成していない超音波振動子ホーンに比較して、同一
の霧化量を得るために、少ない電力消黄ですむと共に、
同一の電力供給であれば、本発明の超音波振動子ホーン
４の方が、従来の超音波振動子ホーンに比較して、多量
の液体物質の霧化が可能となるものである。

さらに、本発明の超音波振動子ホー７４では、液体物質
を効果的に微細粒径で霧化するのに必要な大振幅を得る
ことができる。したがって、霧化面１０において、従来
のものに比較して、大振幅が容易に得られるので、液体
物質を一層小さな粒径で霧化することが容易であると共
に容易に多量に霧化することができる。

上記のことについて述べると、中空部４ｂを形成するこ
とによって、超音波振動子ホーン４の質量が小さくなり
、それ故、超音波振動子ホーン４の霧化面１０で、供給
される液体物質を霧化するのに必要な振動エネルギー、
すなわち超音波振動子ホーン４を振動させるための振動
エネルギーは、超音波振動子ホーン４の中空部分の質量
が小さくなった分だけ振動エネルギーが小さくて済むと
共に霧化面１０の薄い肉厚のために霧化面１０がフレキ
シブル性を有し、かつ霧化面１０の端部４ｃが、最大振
幅を得ることができるように、振動の腹になるように設
定されており、そして超音波発生手段からの振動エネル
ギーが、超音波振動子ホーン４の軸線方向とこの軸線方
向に対して傾斜角度を存する霧化面方向（半径方向）へ
と伝えられ、その結果、霧化面１０で複合振動が生じ（
以下、たわみ振動と称する）、このたわみ振動が、霧化
面１０における大振幅を容易に生ぜしめ、したがって、
このたわみ振動の大振幅が、液体物質を霧化するのに必
要な有効振幅として有効に働き、霧化面１０に供給され
る液体物質を微細粒径をもって霧化するのにきわめて効
果的に作用すると共に多量の液体物質を容易に霧化する
のにも効果的に作用し、その結果、電力消費が少なくて
すむものである。

すなわち、たわみ振動を考慮すれば、霧化面１０に生じ
る、液体物質を微細に霧化するのに必要な有効振幅は増
大するので、同じ量の振動エネルギーが霧化面１０に与
えられると、本考案の超音波霧化装置では、従来の超音
波霧化装置に比較して、多量の液体物質を極めて微細粒
径で霧化することができる。ここで、液体物質を霧化す
るのに必要な有効振幅は、絶対振幅でなく、霧化面に垂
直な方向の振幅成分であり、この有効振幅は絶対振幅Ｘ
５ｌｎθで表されるものである。

換言すれば、たわみ振動のために、霧化面に生じる仔効
振幅は増大し、これが、液体物質を多量に、かつ微細に
霧化するのに有効に作用するので、同じ量の液体物質を
霧化するのに、たて振動振幅を小さくすることができ、
その結果、超音波振動子ホーンにかかる応力を軽減する
ことができ、超音波振動子ホーンに用いる材料強度の観
点からも選択の範囲が広がる。そして、霧化面となる拡
径部のドーナツ状の断面積が、中空部４ｂの任意の位置
で、はぼ一定になるように形成されているので、応力集
中を招くことなく、材料強度の観点からも好ましい。例
えば、−例として、これまで超音波振動子ホーンに用い
られていた材質を、チタニウムから、アルミニウムに変
更しても、本発明の構成による超音波振動子ホーンの霧
化特性を損なうこきなく、充分な耐久性が得られること
が見出された。

また、拡径形の超音波振動子ホーンの拡径部４ａの頂角
が小さい場合、液体物質を霧化するのに必要な有効振幅
は、絶対振幅でなく、霧化面に垂直な方向の振幅成分で
あり、この有効振幅は、絶対振幅Ｘ５ｉｎθで表される
ので、これまでは、液体物質の霧化には超音波発生手段
から大振幅が必要であったのに、本発明の超音波霧化装
置では、たわみ振動のため液体物質を霧化するのに必要
な有効振幅を効果的に生ぜしめるので、超音波振動子ホ
ーンの拡径部４ａの頂角が小さい場合でも、超音波発生
手段からの小さい振幅によって液体物質の霧化が行える
ようになった。

このたわみ振動について、第５図を参照して、さらに述
べると、この第５図は、超音波振動子ホーン４の先端部
を拡大して一部を示したもので、振動が印加される前の
静止時には、振動子ホーン４の先端は、位置ａにあり、
また、振動子ホーン４の収縮時には、振動子ホーン４の
先端は、位置ａ−にあり、さらに、振動子ホーン４の伸
長時には、振動子ホーン４の先端は、位置ａ＃にある。

したがって、該振動子ホーン４の先端部半径ｄは、振動
子ホーン４の収縮時に大きくなり、振動子ホーン４の伸
張時に小さくなる。その結果、超音波振動子ホーン４の
霧化面１０には、超音波発生手段から印加される通常の
絶対振幅となる縦振動に加えて、振動子ホーン４の軸線
方向に対して半径方向の振動が誘起されると共にこれが
加えられ、これによって霧化面１０は、これらの振動が
合成された複合の振動、すなわちたわみ振動を行うこと
になる。霧化面１０におけるこのたわみ振動の発生によ
り、前述したように有効振幅が増大し、これによって、
霧化面１０に供給される液体物質の霧化を、微細粒径を
もって多量に霧化することが容易になるものである。

ここで、本発明の超音波霧化装置の霧化面１０における
有効振幅について述べるために、振動子ホーン４の一例
として先端部の一部を第６図に示し、拡径部４ａの外周
面４ｆに、先端部すなわち端部４ｃから仮想の点位置を
、それぞれ、Ｐ、　　Ｏ。

Ｎ、　　Ｍ、　　Ｌ、　　Ｋ、　　Ｊ、　　１．　　Ｈ
，Ｇ、　　Ｆ、　　Ｅ、　　Ｄ。

Ｃ，Ｂ、　　Ａとして考える。なお、有効振幅は、霧化
面１０に垂直な方向の振幅成分であり、縦振動の絶対振
幅Ｘ５ｌｎθで表される。

このとき外周面４ｆは、振動子ホーン４の軸線方向に対
して傾斜した、例えば本実施例では、約２５″の角度で
配設されており、前述した通路６ｂから供給される液体
物質は、振動子ホーン４上の点位置Ｈに当たるように１
５°〜７５′″の傾斜角をもって供給される。このよう
にした各点位置の有効振幅は、縦軸に、振幅、横軸に超
音波振動子ホーン上の点位置をとって表示された第７図
に示すように、点位置りでノード（節）となる縦振幅を
表す曲線Ｘの振幅を、振動子ホーン４に与えたときに、
点位置Ｊから急激に大きくなって先端部の点位置Ｐで振
幅が最大となる曲線Ｙを描く。

なお、曲線Ｙを点位置方向に横切る曲線Ｚの上側になる
有効振幅は、液体物質の霧化可能振幅であり、その下側
になるを効振幅は、霧化不可能振幅であり、したがって
、第７図から明らかなように、この場合はほぼ点位置り
から液体物質の霧化が始まる。

以上のような構成になる本発明の超音波霧化装置の作用
について以下に述べる。

いま、本発明の超音波霧化装置が作動状態にあるとき、
電磁弁７の噴射口８から液体燃料が、所定の液体噴射流
量及び流速をもって、例えば液体噴射流量３ｃｃ／秒、
流速１０ｍ／秒で噴射されると、この液体燃料は、円周
溝５Ｃ％　通路８ａ１傾斜通路６ｂ１　通路出口を、そ
れぞれ、通過して振動子ホーン４の霧化面に到達する。

その際、すなわち供給される液体燃料が円周溝５ＣＮ　
通路６ａ１６ｂ等を介してホーン軸部３ａを流下する際
、液体燃料は円周溝５ｃの全周を通ってホーン軸部３ａ
及び振動子ホーン４の霧化面全周に供給されることにな
るので、その過程で、液体燃料は、概略的に均一な膜厚
にされて、霧化面に到達する。

霧化面に到達した液体燃料は、それまでに概略的に均一
な薄膜とされているので、霧化面上で、さらに、容易に
霧化に必要な薄膜にすることができる。このようにして
霧化面上で、霧化に必要な薄膜にされた液体燃料は、超
音波振動発生部２からの超音波振゛動により霧化される
。また、このとき、超音波振動発生部２に接続されたス
リーブ部材５の先端部５ａ及びスリーブ部材５を介して
超音波振動発生部２に接続されたケーシング部材６によ
り形成される開口部３ｂ１３ｃのエツジ部において、通
路８ａ１８ｂを通って供給されてきた液体燃料が、その
外周方向に移動しようとしても、スリーブ部材５及びケ
ーシング部材６は、超音波振動発生部２により、振動さ
せられているので、この液体燃料は、エツジ部にて霧化
され、液体燃料が液杖態で外周方向に移動することはな
く、供給液体燃料を確実、かつ効率良く霧化することが
でき、供給される液体燃料の全量の霧化、霧化面の外周
における霧化による均一噴霧が可能となり、霧化される
べき液体燃料の霧化量も増加させることができる。

次に本発明の超音波霧化ＨＴｉｔの他の実施例を第８図
を参照して述べる。

第８図を参照すると、本発明の超音波霧化装置の他の実
施例の概略断面図が示されている。

この実施例において、前述実施例と同様な構成を宵して
いる部分には、同一の参照番号を付して、その説明を省
略する。

この実施例では、前述実施例がスリーブ部材５とケーシ
ング部材６とを別体に構成し、通路を形成せしめて、液
体燃料供給口から供給される液体燃料を振動子ホーン４
の霧化面へ案内しているのに対し、それらに相当する部
分、すなわち供給される液体燃料を霧化面に案内する部
材である液体燃料ガイドスリーブ部材９を一体的に構成
している。

すなわち、液体燃料ガイドスリーブ部材９は、ホーン連
結部３と一体的に、その一部として形成されているもの
で、ホーン連結部３が超音波振動発生部２に接続される
のは前述実施例と同様である。その結果、液体燃料ガイ
ドスリーブ部材９は、ホーン連結部３を介して超音波振
動発生部２から直接的に超音波振動が与えられることに
なる。

振動子ホーン４は、ホーン連結部に螺合固着されていて
、ホーン連結部３の外径部から延設されたガイドスリー
ブ片９ａが振動子ホーン４の外周を囲包するように形成
されている。その結果、ガイドスリーブ片８ａと振動子
ホーン４との間には、隙間すなわち前述実施例と同様な
通路６ａが形成される。また、ガイドスリーブ片９ａの
好適位置には、液体燃料供給口６ｃが設けられ、この液
体燃料供給口６ｃｓ　　振動子ホーン４の外周に設けら
れる円周溝５ｃｓ　通路６ａが連通し、液体燃料供給口
６ｃに対向する位置に燃料噴射弁が配置されるのは前述
実施例と同様である。

このようになる上記実施例も前述実施例と同様に液体燃
料が液体燃料供給口８ｃを介して円周溝６ｃに向かって
噴射、供給されると、供給された液体燃料は、通路６ａ
を通って振動子ホー７４の霧化面に到達し、霧化面に至
った液体燃料は、超音波振動発生部２からの超音波振動
によって霧化される。その際、前述実施例と同様に、霧
化面に到達するまでの過程で液体燃料は、概略的に均一
な薄膜になる。

そして、前述実施例と同様に、ガイドスリーブ片９ａの
エツジ部において、通路６ａを通って供給されてきた液
体燃料が、その外周方向に移動しようとしても、液体燃
料ガイドスリーブ９が超音波振動発生部２により、振動
させられているので、この液体燃料は、エツジ部にて霧
化され、液体燃料の液状態で外周方向に移動することは
な（、供給液体燃料を確実、かつ効率良く霧化すること
ができ、全量の霧化、霧化面の全周における霧化による
均一噴霧が可能となる。

〔発明の効果〕

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、液体物質を霧化面に供給せしめるための通路を形
成する部材を、超音波振動発生部と接続して設けたので
、部材のエツジ部において、通路を通って供給されてき
た液体物質が、その外周方向に移動しようとしも、部材
が、超音波振動発生部により、振動させられているので
、この液体物質は、エツジ部にて霧化され、液体物質が
液状態で外周方向に移動することはなく、供給液体物質
を確実、かつ効率良く霧化することができ、供給される
液体物質の全量の霧化を行うことができ、霧化されるべ
き液体燃料の霧化量も増加させることができる。

また、振動子ホーンに中空部を形成することにより、た
わみ振動の発生と超音波振動子ホーンの質量の小ささと
が、液体物質を一層微細に、かつ、多量に霧化させるこ
とを可能にしている。したがって、従来の超音波霧化装
置に比較して、霧化面において大振幅が容易に得られる
ので、従来のものと比較して同一の霧化量を得るために
は少ない電力消費ですみ、換言すれば、同一の電力供給
であれば、多量の液体物質の霧化が可能となると共に液
体物質を一層小さな粒径で霧化することができる。

その結果、本発明の超音波霧化装置を内燃機関の燃料噴
射装置として用いられた場合には、多量の燃料を必要と
する負荷変動等にも迅速に応答できると共に微細粒径の
霧化液滴により内燃機関の燃焼室で好ましい燃焼状態を
得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の供給液体飛散防止型超音波霧化装置
の一実施例の概略断面図、第２図は、第１図に示す供給
液体飛散防止型超音波霧化装置に用いられるスリーブと
ケーシングにより形成される通路の概略部分断面図、第
３図は、第１図に示す超音波霧化装置に用いられるスリ
ーブにケーシングを固着する状態を説明するための図、
第４図は、本発明に係わる振動子ホーンの断面図、第５
図、第６図および第７図は、振動子ホーンの作用を説明
するための図、第８図は、本発明の超音波霧化ＩＩの他
の実施例の概略断面図、第９図および第１０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・・・超音波振動発生部、
４・・・振動子ホーン、４ｂ・・・中空部、６・・・ス
リーブ部材、θ・・・ケーシング部材、ｅａｌ　ｆ３ｂ
・・・通路、６ｃ・・・液体燃料供給口、９・・・液体
燃料ガイドスリーブ。 出　願　人　　　東亜燃料工業株式会社代理人弁理士　
　白　井　博　樹（外５名）第１図 第２図 Ｏ 第３図 第６図 第７図 １Ｌは鷹 ｌｆ−’ 午し

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）超音波振動を発生するための超音波振動発生手段
   と、この超音波発生手段に接続された振動子ホーンと、
   該振動子ホーンの外周に配置され振動子ホーンの全周に
   わたって液体物質を供給するための供給通路とを有し、
   前記振動子ホーンは、超音波振動発生手段に一端側が接
   続されると共に、他端側は、先端に行くに従って径が大
   きくなる拡径部を有すると共に、該拡径部に中空部を形
   成することを特徴とする超音波霧化装置。