JPH0256943B2 - - Google Patents
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- JPH0256943B2 JPH0256943B2 JP59260065A JP26006584A JPH0256943B2 JP H0256943 B2 JPH0256943 B2 JP H0256943B2 JP 59260065 A JP59260065 A JP 59260065A JP 26006584 A JP26006584 A JP 26006584A JP H0256943 B2 JPH0256943 B2 JP H0256943B2
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- Japan
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- liquid
- vibrator
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- atomization
- fuel
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M69/00—Low-pressure fuel-injection apparatus ; Apparatus with both continuous and intermittent injection; Apparatus injecting different types of fuel
- F02M69/04—Injectors peculiar thereto
- F02M69/041—Injectors peculiar thereto having vibrating means for atomizing the fuel, e.g. with sonic or ultrasonic vibrations
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
- B05B17/00—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups
- B05B17/04—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods
- B05B17/06—Apparatus 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
- B05B17/0607—Apparatus 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
- B05B17/0623—Apparatus 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
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D11/00—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
- F23D11/34—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space by ultrasonic means or other kinds of vibrations
- F23D11/345—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space by ultrasonic means or other kinds of vibrations with vibrating atomiser surfaces
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、一般には超音波噴射ノズルに関する
ものであり、特に(1)電子制御ガソリン噴射弁又は
電子制御デイーゼル噴射弁、(2)ガスタービン用燃
料ノズル、(3)工業用、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、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(セラミツク造粒)、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
好適に使用し、液体を間欠的に又は連続的に微粒
化する超音波噴射ノズルに用いられる振動子に関
するものである。
ものであり、特に(1)電子制御ガソリン噴射弁又は
電子制御デイーゼル噴射弁、(2)ガスタービン用燃
料ノズル、(3)工業用、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、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(セラミツク造粒)、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
好適に使用し、液体を間欠的に又は連続的に微粒
化する超音波噴射ノズルに用いられる振動子に関
するものである。
従来の技術
従来、上述したような種々の分野で液体(本明
細書で「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
が使用されている。斯る噴霧バーナ又は液体噴霧
器に使用されている噴射ノズルは、ノズルから噴
射された液体と外気(大気)との間の剪断作用に
より液体を微粒化している。従つて、供給液体を
微粒化するためには液体供給圧力を大とする必要
があり、液体供給設備例えばポンプ、配管等が複
雑且つ大型化することとなつた。
細書で「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
が使用されている。斯る噴霧バーナ又は液体噴霧
器に使用されている噴射ノズルは、ノズルから噴
射された液体と外気(大気)との間の剪断作用に
より液体を微粒化している。従つて、供給液体を
微粒化するためには液体供給圧力を大とする必要
があり、液体供給設備例えばポンプ、配管等が複
雑且つ大型化することとなつた。
更に、噴射流量の調整は、供給液体の圧力を変
えるか、ノズルの噴射口面積を変えることにより
行なうが、前者の方法では低流量時(低圧時)の
微粒化の状態が悪化し、その改善策として中、大
型のボイラーはエアー又はスチームを併用し供給
される液体燃料の微粒化を図つている。そのため
に装置は益々複雑化し且つ大型となつた。一方、
後者の方法では、ノズルの構造が極めて複雑とな
り、その調整及び保守管理が大変であつた。
えるか、ノズルの噴射口面積を変えることにより
行なうが、前者の方法では低流量時(低圧時)の
微粒化の状態が悪化し、その改善策として中、大
型のボイラーはエアー又はスチームを併用し供給
される液体燃料の微粒化を図つている。そのため
に装置は益々複雑化し且つ大型となつた。一方、
後者の方法では、ノズルの構造が極めて複雑とな
り、その調整及び保守管理が大変であつた。
このような従来の噴射ノズルの欠点を改良する
べく、噴射ノズルの噴射口から高圧で液状物を噴
射すると同時に該液状物に超音波振動を付与する
試みがなされている。
べく、噴射ノズルの噴射口から高圧で液状物を噴
射すると同時に該液状物に超音波振動を付与する
試みがなされている。
発明が解決しようとする問題点
しかしながら、従来の超音波による液体噴射ノ
ズルは噴霧量が極めて小さく、大容量の微粒化を
必要とする上記の如き噴射ノズルには使用するこ
とができなかつた。
ズルは噴霧量が極めて小さく、大容量の微粒化を
必要とする上記の如き噴射ノズルには使用するこ
とができなかつた。
本発明者等は、大容量の液体の微粒化を達成す
るべく、超音波による液体微粒化メカニズム及び
超音波振動子の形状の研究及び実験を数多く行な
つた結果、超音波振動子にの端部にエツジ部を設
け、該エツジ部に液体を薄膜状で供給することに
よつて、該エツジ部より液体が大量に微粒化され
ることを見出し、超音波噴射方法及び噴射ノズル
を提案した(特願昭59−77572(特開昭60−222552
号公報)を参照せよ)。
るべく、超音波による液体微粒化メカニズム及び
超音波振動子の形状の研究及び実験を数多く行な
つた結果、超音波振動子にの端部にエツジ部を設
け、該エツジ部に液体を薄膜状で供給することに
よつて、該エツジ部より液体が大量に微粒化され
ることを見出し、超音波噴射方法及び噴射ノズル
を提案した(特願昭59−77572(特開昭60−222552
号公報)を参照せよ)。
本発明は該先願発明に係る超音波噴射ノズル、
特に該超音波噴射ノズルに使用される振動子の改
良に関するものである。
特に該超音波噴射ノズルに使用される振動子の改
良に関するものである。
発明の目的
本発明の目的は、間欠的に又は連続的に液体を
供給することのできる超音波噴射ノズル用振動子
を提供することである。
供給することのできる超音波噴射ノズル用振動子
を提供することである。
本発明の他の目的は、従来の噴射ノズル及び超
音波噴射ノズルに比較して液体の噴霧分散開度が
広く、大容量の液体を供給し多量の液体を噴霧、
即ち噴射することのできる超音波噴射ノズル用振
動子を提供することである。
音波噴射ノズルに比較して液体の噴霧分散開度が
広く、大容量の液体を供給し多量の液体を噴霧、
即ち噴射することのできる超音波噴射ノズル用振
動子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
度によつて微粒化の状態(流量、粒径)が変動し
ない、安定した微粒化を達成し得る超音波噴射ノ
ズル用振動子を提供することである。
度によつて微粒化の状態(流量、粒径)が変動し
ない、安定した微粒化を達成し得る超音波噴射ノ
ズル用振動子を提供することである。
本発明の更に他の目的は、低流量時においても
微粒化状態が殆んど変化することがなく、従つて
ターンダウン比を非常に大きくとることのできる
超音波噴射ノズル用振動子を提供することであ
る。
微粒化状態が殆んど変化することがなく、従つて
ターンダウン比を非常に大きくとることのできる
超音波噴射ノズル用振動子を提供することであ
る。
問題点を解決するための手段
上記諸目的は本発明に係る超音波噴射ノズル用
振動子によつて達成される。要約すれば本発明
は、外周部に同径にて突出した少なくとも1段の
多段状のエツジ部を形成し、該エツジ部に液体を
供給するようにした超音波噴射ノズル用振動子で
ある。
振動子によつて達成される。要約すれば本発明
は、外周部に同径にて突出した少なくとも1段の
多段状のエツジ部を形成し、該エツジ部に液体を
供給するようにした超音波噴射ノズル用振動子で
ある。
本発明に係る超音波噴射ノズル用振動子の一実
施例が第1図に例示される。
施例が第1図に例示される。
本発明に従うと、振動子1の先端には同径にて
1段又は複数段の、本実施例では3段A,B,C
とされる環状のエツジ部2が形成される。エツジ
部2の矢印X方向から見た形状は円形に限定され
るものではなく、三角、四角、その他の多角形と
することができる。
1段又は複数段の、本実施例では3段A,B,C
とされる環状のエツジ部2が形成される。エツジ
部2の矢印X方向から見た形状は円形に限定され
るものではなく、三角、四角、その他の多角形と
することができる。
又、第1図に図示されるようにエツジ即ち段
A,B,Cを形成する溝の幅(w)及び高さ
(h)は、液体燃料の薄膜化が行ない得るような
且つ又液体の流れを堰止めるような寸法形状とさ
れる。本発明に係る振動子のエツジ部2はその外
周部が概略同径とされるが、斯る構成のエツジ部
により液体を噴霧した場合には液体噴霧の分散開
度が従来の噴射ノズル及び超音波噴射ノズルに比
較して大となることが数多くの研究実実験の結果
分かつた。
A,B,Cを形成する溝の幅(w)及び高さ
(h)は、液体燃料の薄膜化が行ない得るような
且つ又液体の流れを堰止めるような寸法形状とさ
れる。本発明に係る振動子のエツジ部2はその外
周部が概略同径とされるが、斯る構成のエツジ部
により液体を噴霧した場合には液体噴霧の分散開
度が従来の噴射ノズル及び超音波噴射ノズルに比
較して大となることが数多くの研究実実験の結果
分かつた。
又、前記説明では、全て同じ形状の山形突起
A,B,Cにてエツジ部2が構成されるものとし
たが、突起A,B,Cは山形である必要はなく、
外周部にエツジが形成されるならば他の形状でも
よい。
A,B,Cにてエツジ部2が構成されるものとし
たが、突起A,B,Cは山形である必要はなく、
外周部にエツジが形成されるならば他の形状でも
よい。
上記構成にてエツジ部2に液体、つまり本実施
例では燃料が供給されると、振動子1に加えられ
ている縦振動により、各エツジで燃料の流れが切
られるような状態となり供給燃料の微粒化が行な
われる。燃料は、先ず第1段目のエツジAでその
一部が微粒化され、第1段目Aで処理しきれない
過剰な燃料は、第2段目B、第3段目Cへと送ら
れ、それぞれのエツジで処理される。そのため、
燃料流量の多い場合は、微粒化に必要な有効面積
が大きくなり、多段のエツジが必要になるが、流
量の少ない場合は、多段数を使用せずに、微粒化
が終了される。従つて、本発明に係る振動子1で
は流量が変化すると微粒化に必要な段数が変化
し、微粒化が行なわれる位置における液膜厚さな
どの条件は各段において大略同一になるため、微
粒化された液滴粒形は均一になる。本振動子によ
ると、通常微粒化に要求される流量が全てカバー
出来るため、間欠微粒化、連続微粒化にかかわら
ず、さまざまな液状物の微粒化が達成される。
例では燃料が供給されると、振動子1に加えられ
ている縦振動により、各エツジで燃料の流れが切
られるような状態となり供給燃料の微粒化が行な
われる。燃料は、先ず第1段目のエツジAでその
一部が微粒化され、第1段目Aで処理しきれない
過剰な燃料は、第2段目B、第3段目Cへと送ら
れ、それぞれのエツジで処理される。そのため、
燃料流量の多い場合は、微粒化に必要な有効面積
が大きくなり、多段のエツジが必要になるが、流
量の少ない場合は、多段数を使用せずに、微粒化
が終了される。従つて、本発明に係る振動子1で
は流量が変化すると微粒化に必要な段数が変化
し、微粒化が行なわれる位置における液膜厚さな
どの条件は各段において大略同一になるため、微
粒化された液滴粒形は均一になる。本振動子によ
ると、通常微粒化に要求される流量が全てカバー
出来るため、間欠微粒化、連続微粒化にかかわら
ず、さまざまな液状物の微粒化が達成される。
上記構成の振動子1を使用した超音波噴射ノズ
ル10を図面に即して詳しく説明する。本発明は
上述のように種々の用途のノズルに好適に使用し
得るが、本実施態様では、ガスタービン用燃料ノ
ズルに関連して本発明を説明する。
ル10を図面に即して詳しく説明する。本発明は
上述のように種々の用途のノズルに好適に使用し
得るが、本実施態様では、ガスタービン用燃料ノ
ズルに関連して本発明を説明する。
第3図を参照すると、噴射ノズル、即ち、本実
施態様ではガスタービン用燃料ノズル10は、中
心に中心孔6を有した細長の概略円筒形状の弁箱
8を具備する。弁箱8の中心孔6を貫いて振動子
1が配置される。該振動子1は、上部の本体部1
a、該本体部1aより小径の細長円柱状の振動子
軸部1b及び本体部1aと軸部1bとを連結する
遷移部1cを有する。本体部1aにはより大径と
された鍔1dが設けられており、該鍔1dが弁箱
8の上端に形成された肩部12と、該弁箱8の上
端面にボルト(図示せず)によつて取付られた環
状の振動子押え14とによつて弁箱8に取付られ
る。
施態様ではガスタービン用燃料ノズル10は、中
心に中心孔6を有した細長の概略円筒形状の弁箱
8を具備する。弁箱8の中心孔6を貫いて振動子
1が配置される。該振動子1は、上部の本体部1
a、該本体部1aより小径の細長円柱状の振動子
軸部1b及び本体部1aと軸部1bとを連結する
遷移部1cを有する。本体部1aにはより大径と
された鍔1dが設けられており、該鍔1dが弁箱
8の上端に形成された肩部12と、該弁箱8の上
端面にボルト(図示せず)によつて取付られた環
状の振動子押え14とによつて弁箱8に取付られ
る。
振動子1の先端、つまり軸部1bの先端にはエ
ツジ部2が形成される。又、前記弁箱8の下方に
は前記エツジ部2に燃料を供給するための供通路
4が1つ又は複数形成される。該供給通路4の燃
料供給孔16には燃料供給源(図示せず)から外
部供給管路(図示せず)を介して液体燃料が供給
される。燃料の流量及び供給・停止は外部供給管
路に設けた供給弁(図示せず)によつて制御され
る。
ツジ部2が形成される。又、前記弁箱8の下方に
は前記エツジ部2に燃料を供給するための供通路
4が1つ又は複数形成される。該供給通路4の燃
料供給孔16には燃料供給源(図示せず)から外
部供給管路(図示せず)を介して液体燃料が供給
される。燃料の流量及び供給・停止は外部供給管
路に設けた供給弁(図示せず)によつて制御され
る。
上記構成において、振動子1は、本体部1aに
作動的に接続された超音波振動発生手段100に
より連続的に振動される。従つて、液体燃料が管
路、供給弁及び供給通路4を介してエツジ部2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。
作動的に接続された超音波振動発生手段100に
より連続的に振動される。従つて、液体燃料が管
路、供給弁及び供給通路4を介してエツジ部2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。
以上説明した本発明に係る超音波噴射ノズルの
一つの具体的条件及び諸寸法を示すと次の通りで
ある。
一つの具体的条件及び諸寸法を示すと次の通りで
ある。
超音波噴射ノズルの出力 :10w
振動子の振幅 :30μm
振動数 :38KHz
振動子の形状寸法
山部 :直径 7mm
谷部 :直径 4mm
各段の高さ(h) : 1mm
燃料 油種 :軽油、灯油、ガソリン
流量 :〜0.06cm3/噴射
噴射圧力 :1〜70Kg/cm2
温度 :常温
振動子の材料 :チタン(又は鉄)
発明の効果
以上説明したように、本発明に係る振動子は、
従来の噴射ノズル及び超音波噴射ノズルに使用さ
れた振沈子に比較して、液体の噴霧開度が大であ
り、大容量の噴霧が可能となり、且つ供給液体の
性状、特に粘度によつて微粒化の状態(流量、粒
径)が変動しない、安定した微粒化を達成し得る
超音波噴射ノズルを提供することができる。更に
又、本発明に係る振動子は、低流量時においても
微粒化状態が殆んど変化することがなく、従つて
ターンダウン比を非常に大きくとることのできる
超音波噴射ノズルを提供することができる。
従来の噴射ノズル及び超音波噴射ノズルに使用さ
れた振沈子に比較して、液体の噴霧開度が大であ
り、大容量の噴霧が可能となり、且つ供給液体の
性状、特に粘度によつて微粒化の状態(流量、粒
径)が変動しない、安定した微粒化を達成し得る
超音波噴射ノズルを提供することができる。更に
又、本発明に係る振動子は、低流量時においても
微粒化状態が殆んど変化することがなく、従つて
ターンダウン比を非常に大きくとることのできる
超音波噴射ノズルを提供することができる。
第1図は、本発明に係る超音波噴射ノズル用振
動子の一実施態様の部分断面図である。第2図
は、本発明に係る超音波噴射ノズル用振動子を使
用した超音波噴射ノズルの一実施態様の断面図で
ある。 1…振動子、2…エツジ部、4…液体供給通
路、10…噴射ノズル、100…超音波振動発生
手段。
動子の一実施態様の部分断面図である。第2図
は、本発明に係る超音波噴射ノズル用振動子を使
用した超音波噴射ノズルの一実施態様の断面図で
ある。 1…振動子、2…エツジ部、4…液体供給通
路、10…噴射ノズル、100…超音波振動発生
手段。
Claims (1)
- 1 外周部に同径にて突出した少なくとも1段の
多段状のエツジ部を形成し、該エツジ部に液体を
供給するようにした超音波噴射ノズル用振動子。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59260065A JPS61138559A (ja) | 1984-12-11 | 1984-12-11 | 超音波噴射ノズル用振動子 |
US06/807,133 US4733820A (en) | 1984-12-11 | 1985-12-06 | Vibrating element for use on an ultrasonic injection nozzle |
DE8585308982T DE3568404D1 (en) | 1984-12-11 | 1985-12-11 | Ultrasonic injection nozzles |
EP85308982A EP0196390B1 (en) | 1984-12-11 | 1985-12-11 | Ultrasonic injection nozzles |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59260065A JPS61138559A (ja) | 1984-12-11 | 1984-12-11 | 超音波噴射ノズル用振動子 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61138559A JPS61138559A (ja) | 1986-06-26 |
JPH0256943B2 true JPH0256943B2 (ja) | 1990-12-03 |
Family
ID=17342817
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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