JPH0377665A - 超音波噴霧器 - 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、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、空気とがンリン
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バイ
ブ内における空気流中に式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３００μ−と大きい場
合を前提にしており、混合ス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式化器が最近実用
化されてきている。

第６図はエンジンの吸スパイブに連通ずる管路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はプランツヤ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ツヤ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、空ヌ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５
１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には燃料タンク上りのがソリンが燃料
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ｎ化部にて霧化する構成として
いる。

（作用） 本発明の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。

＠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を挾
み、前記ホーン１１のｆ＆端に形成したボルト１４に前
記バッキング用ブロック１２を蝶着することによって締
め付は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プ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ｖ＆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■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がソリンエンジンの
燃料噴射に適用した場合を考えると、ガソリン等の液体
燃料は燃料ポンプで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（縦振動よりも遅い波）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
リンエンノンの吸気パイプに連通ず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上り貫通孔１６後ｉｓ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（ｎ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スの濃度を充分に
高くすることができる。このため、燃費改善や徘スガス
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さる。この場合を、第２図に
本発明のｖＪ２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に連通ずる大径の縦穴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ｎ化［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ＷＩｒ＆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３
０はインジェクタ２の先端部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
介して導入される上うになっている。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ス体と
混合され、ボルト締め超音波圧電振動子１０の貫通孔１
６内を加速して進み、先端霧化部１５の先端面（ｎ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徘スガス中の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、空ヌ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＃Ｓ４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に連通ずるとともに他方はガソリンエンジンの
吸スパイブに連通ずる管路３６を貫通してボルト締め超
音波圧電振動子１０の先端ｎ化部１５側に連通している
。なお、その他のＮＩｔ或は前述の第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’）１
体燃料のス化作用を促進することができる。

ＩｊＳ５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
のス化に適用した場合を例示したが、その他の液体の霧
化だ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、５１０．プランジャ、１０．ＩＯＡ・・・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。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （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）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。