JPH0438460B2 - - Google Patents

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JPH0438460B2
JPH0438460B2 JP19340787A JP19340787A JPH0438460B2 JP H0438460 B2 JPH0438460 B2 JP H0438460B2 JP 19340787 A JP19340787 A JP 19340787A JP 19340787 A JP19340787 A JP 19340787A JP H0438460 B2 JPH0438460 B2 JP H0438460B2
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ultrasonic transducer
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05BSPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B17/00Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups
    • B05B17/04Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods
    • B05B17/06Apparatus 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
    • B05B17/0607Apparatus 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
    • B05B17/0623Apparatus 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

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

技術分野 本発明は、一般には超音波による液体物質の微
粒化技術に関するものであり、特にデイーゼルエ
ンジン及びガソリンエンジンのような内燃機関又
はボイラー及びバーナ等の外燃機関用の燃料の霧
化、微粒化用に、更には粉末薬品を製造するため
の乾燥用に好適に使用し得る超音波霧化装置に関
するものである。本発明は、このように種々の用
途において液体物質(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、薬品製
造用液体のような溶液あるいはスラリーをも包含
する意味で用いる)の微粒化に適用し得るが、以
後本発明は主としてデイーゼルエンジン及びガソ
リンエンジンのような内燃機関のための液体燃料
の超音波による霧化、微粒化に関連して説明す
る。 背景技術 周知のように、この種の超音波霧化装置は、例
えば電気/音響変換素子や高周波発振器のごとき
装置から成る超音波振動発生手段と、該超音波振
動発生手段によつて駆動され、供給される液体燃
料などの液体物質を霧化する超音波振動子ホーン
とを具備しているものであるが、前記液体物質を
霧化するに際しての霧化流量の大小、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、前記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。例
えば、前記超音波振動子ホーンにおける霧化特性
が悪いと、前記燃焼装置において適確な空燃比制
御が行なえなかつたり、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、上述したごとき超音波振
動子ホーンの霧化特性を改善する必要がある。 これまで、好ましい燃焼状態を得るために燃焼
装置に対して、超音波振動を適用して、供給され
る液体燃料を霧化し、それによつて燃焼効率を改
善する多くの試みがなされてきている。しかし、
これ等の試みがなされた超音波霧化装置のうち、
例えば、内燃機関に供給される全燃料を実際的な
寸法の超音波霧化装置により負荷等必要に応じ
て、霧化特性を悪化させることなく、良好な霧化
効率で霧化、微粒化できる程の処理量(例えば約
10c.c./sec)を有しているものは少ない。これま
で、主として内燃機関への適用をねらつた超音波
による燃料霧化装置としては、例えば、コツテル
の特開昭49−37017号がある。 このコツテルの特許に開示されているような装
置では、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。さぜならば、同装置は中実型
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。さ
らに、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、燃料を霧化するため
には、質量の大きい中実の超音波振動子ホーンの
場合、大きな振幅を得るためには大きな超音波エ
ネルギが必要となり、したがつて、多量の燃料を
霧化するのには、大きなエネルギが必要であり、
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、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(例
えば、振幅エネルギ)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(例えば、振幅エネルギ)の
大きさと、ほぼ同じ大きさであり、この超音波エ
ネルギが、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つて決まるので、超
音波振動発生手段からのエネルギが、有効振幅を
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つて、液体が供給され
る霧化面に垂直な方向の振幅部分であり、絶対振
幅×sinθで表わされるものである。その際、θは
霧化面の中心軸に対する角度を示す)。したがつ
て、超音波振動発生手段からの超音波エネルギに
よつ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の
減衰の影響も大きく無視できない。 さらに、このコツテルの装置ではスリーブノズ
ルを使用しているので、燃料の供給時に燃料が超
音波振動子ホーンの側壁を伝わりながら下方の燃
料を霧化する霧化部分へ供給されるので、燃料と
超音波振動子ホーンとの接触面積が大きくこの接
触面積部分で、大きな電力ロスが発生する。 さらに、コツテルの装置では、作業中にスリー
ブ下端外周面に液溜が生長し、この生長した液溜
りは落下し、巨大粒径が発生して効率良く供給さ
れる多量の燃料を完全に微細粒径で霧化している
とは言えない。 また、コツテルの装置では超音波振動子ホーン
とスリーブとを組立てるとき、これらは偏心しや
すく、一担、偏心すると、燃料を霧化して周囲方
向へ飛翔する噴霧パターンが片寄り、均一な好ま
しい燃料状態を得ることが困難になるという欠点
がある。 したがつて、本発明は、コツテルの装置のよう
な従来の超音波振動霧化装置における上述したご
とき問題点を改善するために創案されたものであ
つて、その目的は、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、均一で極めて微細粒径の霧化液滴に霧化する
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、液体物質を超音波霧化装
置の霧化部分に供給する際、少なくとも1つの液
体物質供給機構から液体物質を霧化部分に効率的
に供給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、超音波霧化装置の霧化部
分に与えられる液体物質と該霧化部分の表面との
親和性を変化させ、均一で極めて微細粒径の液滴
に霧化するという霧化特性のより一層の向上を図
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、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。 本発明の他の目的は、液体物質が供給される超
音波霧化装置の霧化部分に向けて流入する燃焼用
空気流によつて、霧化部分に供給された液体物質
に乱れが生じたり、あるいは霧化液滴どうしの付
着による大液滴の発生などの霧化特性の悪化を招
くことのない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、液体物質が供給される超
音波霧化装置の霧化部分の冷却効果を向上せしめ
ることによつて、超音波霧化装置の共振条件を改
善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、組み立てが容易で、か
つ、取扱いの容易な超音波霧化装置を提供するこ
とである。 発明の要約 上記目的は、本発明に係る超音波霧化装置によ
つて達成される。要約すれば本発明は、超音波振
動発生手段と、前記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
つて径が大きくなる拡径部を有する超音波振動子
ホーンとを備え、液体物質供給機構から前記拡径
部に供給される液体物質を前記拡径部で露化する
超音波霧化装置において、前記拡径部に先端側か
ら中空部を形成し、この中空部は、前記超音波振
動子ホーンの軸線方向に対して垂直に取つた各平
面内の横断面積が、ほぼ一定になるように形成さ
れることを特徴とする超音波霧化装置である。 このように略円錐形状の中空部を拡径部に形成
することによつて、従来の装置で生じていた前述
諸問題点を解消し得ることを見い出した。つま
り、質量の大きい従来の超音波振動子ホーンに比
較して本発明の超音波霧化装置では、超音波振動
子ホーンの質量が小さくなると共に後に詳述する
たわみ振動の発生も可能となり、したがつて、従
来の装置と異なり小さな振動エネルギでも超音波
振動子ホーンの拡径部で液体物質を微細に霧化す
ることができる。ここで、本発明の超音波振動子
ホーンにおけるたわみ振動の発生は、従来の超音
波振動子ホーンには見られないものであり、この
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、本発明の超音波霧化装置をして、従
来の超音波霧化装置よりも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。 すなわち、コツテルの装置のような従来の装置
では、液体物質を霧化するのに大きなエネルギが
必要であつたものが、中空部が形成された本発明
の超音波霧化装置によれば、小さなエネルギで液
体物質を霧化することができると共に印加される
振動も、たわみ振動を発生させることにより霧化
面で極めて有効に使用されることになる。 その結果、霧化面の寸法が同一で且つ該霧化面
において同一振幅を得ようとする場合には、本発
明による超音波振動子ホーンの方が中空部を形成
しない従来のものと比較して超音波発生手段に給
電する電力が少なくて済むこと、換言すれば、超
音波振動発生手段に同一電力を給電したときに
は、同一形状、同一寸法の霧化面を有する振動子
ホーンにおいて、中空部を形成した本発明の超音
波振動子ホーンの方が中実型の従来の超音波振動
子ホーンよりも霧化面において液体物質を霧化す
るために大振幅が得られ、液体物質を一層微細
に、かつ、多量に霧化できることが本発明者等に
よつて見出された。 したがつて、本発明の超音波霧化装置によれ
ば、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、本発明の超
音波霧化装置は、従来の超音波霧化装置に比較し
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、本
発明の超音波振動子ホーンの方が、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。 さらに中空部の前記各平面内の横断面積がほぼ
一定になるように形成されていることにより、本
発明による超音波霧化装置の拡径部の霧化面にか
かる応力は低下し、さらに、前述したたわみ振動
を利用することによりさらに振幅を下げられ、こ
のことと超音波振動子ホーンの質量の小ささと相
侯つて、本発明の超音波霧化装置は小さいエネル
ギ印加で多量の液体物質を霧化することができる
ので、応力負担が大きくなる従来の装置とは異な
り、本発明による超音波霧化装置の拡径部は、小
さい応力負担ですみ、したがつて、材料強度的に
好ましい。 その結果、本発明の超音波振動子ホーンはチタ
ン、ステンレス鋼、銅、アルミニウムおよびこれ
等の合金等のみならずセラミツクス等を含む各種
の材料から選択することができる。 ここで、本発明の好ましい実施態様では、前記
した超音波振動子ホーンの各平面内における断面
積は、材料強度の観点から、すなわち応力集中を
さけるため、ほぼ一定になるようにすることが必
要であるが、場合によりこの断面積が±40%の範
囲内で変動しても、上記した本発明の利点を享受
できる。また、前記中空部を形成することによつ
て形成される前記拡径部の肉厚は、この拡径部の
先端部において、拡径部先端半径の20%以下であ
り、これによつて、軸線方向に印加される振動に
関し半径方向の振動が生じやすくなり、たわみ振
動を発生させる結果となる。このような中空部の
形成は従来の装置には見られないものである。ま
た、前記拡径部の先端は、最大振幅となるように
設定されており、これによつて、印加される振動
を有効に使用して、供給される液体物質を効果的
に霧化することができる。さらに、前記拡径部の
外周面形状は、円錐形状であるか、または円錐曲
面(ラツパ型)形状であるように形成され、これ
によつて、供給される液体物質を霧化する実質的
な有効霧化面積を拡大することができる。そし
て、前記中空部の頂角は、前記拡径部の頂角より
も0°〜30°大きいように形成され、これによつて、
中空部を例えば、円錐形状に容易に形成すること
ができる。 そして、本発明による超音波霧化装置では、前
記超音波振動子ホーンの小径に形成されている小
径部から大径に形成されている大径部となる端部
に到る区間に設定されている液体物質を霧化する
ための霧化域の一部から前記小径部にかけての領
域に、粗面加工が施されていても良く、これによ
つて超音波振動子ホーンの霧化面の表面と供給さ
れる液体物質との親和性を改善し、霧化粒径を均
一で、一層小さくすることができる。また、前記
超音波振動子ホーンの大径に形成されている大径
部となる端部に、鍔部を形成することができる。
これによつて、鍔のない場合の超音波霧化装置の
適正霧化量、換言すれば限界霧化量に比してさら
に広い範囲まで液体物質を霧化することができ、
霧化量を増大することができる。 さらに、本発明による超音波霧化装置では、前
記超音波振動子ホーンの大径に形成されている大
径部となる端部に隣接してその外周部に、前記超
音波振動子ホーンの大径の端部に向けて流入する
空気流を弱めるための噴気流を発生させる噴気流
発生部を設けることができる。これによつて、外
部から超音波振動子ホーンの霧化面に向けて流入
する燃焼用空気流により該振動子ホーンに供給さ
れた液体物質が該振動子ホーンの霧化面よりも下
流側に流されたり、或いは前記霧化面に付着して
いる液面が乱されたりして大液滴が発生したりす
るなどの霧化特性の悪化を防ぐことができる。さ
らに、前記超音波振動子ホーンは、前記超音波振
動子ホーンと該超音波振動子ホーンを囲包したケ
ーシングとで形成される間〓部に沿つて流れ込む
空気を前記中空部へと導く空気導入路を形成する
ことができる。これによつて、振動子ホーンの大
径部におけるススの生成が抑制できると共に振動
子ホーンの冷却効果も向上でき、その結果、超音
波振動発生手段と超音波振動子ホーンとの共振条
件のズレをも防止することができる。 さらに、本発明の超音波霧化装置は、前記超音
波振動発生手段と前記超音波振動子ホーンとは接
離自在に接続されても良く、また、前記超音波振
動発生手段と、これに接離自在に接続される前記
超音波振動子ホーンとの接続部は、振動の腹とな
るように設定することができ、そして、前記超音
波振動子ホーンの中空部には、アレンキソケツト
又は溝部を形成することができる。これによつ
て、超音波霧化装置の霧化特性に悪影響を与える
ことなく、コンパクトで容易に組み立てることが
でき、したがつて、取り扱いが容易になる。 また、本発明の超音波霧化装置では、前記超音
波振動子ホーンの拡径部に液体物質を供給する噴
口ノズルを備えた液体物質供給機構が、前記超音
波振動子ホーンの小径部と拡径部の開始部分の境
界又は境界よりもやや上方の位置に液体物質を供
給するように、所定の角度を有して、配設されて
いる。 このように、本発明の噴口ノズルを備えた液体
物質供給機構により、従来の超音波振動子ホーン
の側壁を燃料が伝わるスリーブノズル方式の燃料
供給装置と異なり、噴霧パターンを安定させるこ
とができ、低流量から大流量まで安定して液体物
質を供給することができる。 本発明のひとつの実施態様では、有効霧化面積
を増大するために、前記液体物質供給機構から前
記超音波振動子ホーンに供給される液体物質の所
定角度が、複数設定され得る等ということが行な
われるが、詳細については、後述される実施例を
参照されたい。 発明の作用 本発明の超音波霧化装置は、超音波発生手段を
駆動手段によつて駆動し、この駆動によつて、超
音波発生手段から超音波が発生し、この発生した
超音波が、超音波発生手段に接続された中空部を
有する超音波振動子ホーンに伝達され、そして超
音波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、本発明について図面を参照しつつ詳細に
説明する。 第1図は、本発明の第1の実施例に従う超音波
霧化装置20を示したものである。本発明の超音
波霧化装置は、前述したように、デイーゼルエン
ジン、ガソリンエンジンのような内燃機関又はボ
イラー、バーナのような外燃機関等の燃料霧化装
置その他種々の用途の霧化装置に適用し得るが以
下に一例を述べる。超音波霧化装置20は、既に
周知のように、電気/音響変換素子と該電気/音
響変換素子を駆動する高周波発信器とから成る超
音波振動発生手段と、前記電気/音響変換素子に
よつて駆動される超音波振動子ホーン10と、前
記超音波振動子ホーン10に例えば液体燃料のご
とき液体物質を供給して該液体物質を前記超音波
振動子ホーン10によつて霧化させる液供給管2
2のごとき液体物質供給機構と、前記液供給管2
2の液供給孔を包持するとともに前記超音波振動
子ホーン10を囲包するケーシング21を備えて
いる。 かくして、本発明の超音波霧化装置は、超音波
発生手段を駆動手段(図示せず)によつて駆動
し、この駆動によつて、超音波発生手段から超音
波が発生し、この発生した超音波が、超音波発生
手段に接続された超音波振動子ホーンに伝達さ
れ、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
された超音波振動により霧化域の液体物質は霧化
され、拡径部から周囲方向へ霧化液滴が飛翔す
る。 超音波振動子ホーン10について更に説明する
と、第1図において、超音波振動子ホーン10
は、超音波振動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10の軸線方向に沿つて
円柱状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、ほ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、所謂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
ツパ形状になるであろう)。前記超音波振動子ホ
ーン10の拡径形に形成されている部分(以下単
に「拡径部1a」という)の外周面と前記振動子
ホーン10の小径部の外周面との境界には応力集
中を防ぐようにR部が付けられ、かつこの境界近
傍所定位置には、前述した液体物質供給機構であ
る液供給管22の液供給孔から供給される液体物
質の供給軸線が好適に設定されている。この液体
物質供給機構については、後に、述べる。更に前
記超音波振動子ホーン10の拡径部1aの外周面
は、前記液供給管22の液供給孔から供給される
液体物質を霧化するための霧化部分、すなわち霧
化面2となつている。 さらに、本発明においては、第1図を参照して
明らかなように、前記超音波振動子ホーン10の
拡径部1aから該振動子ホーン10の軸線方向に
向つて該振動子ホーン10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3
が形成されている。 この中空部3の形成について、第2図を参照し
て、さらに述べると、本発明の超音波霧化装置で
は、超音波振動子ホーン10の端部3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
3は、前記振動子ホーン10の前記電気/音響変
換素子と反対側の端部3a(第1図下側)が振動
の腹であるように形成されている。このとき、前
記振動子ホーン10の軸線に対し垂直に中空部3
を横切る平面l1で切りとられることによつて中空
部3の内周面3cと外周面3dとの間に形成され
るドーナツ状の断面積Sは、終端部3bから端部
3aに行くに従つてやや減少するか、又は終端部
3bから端部3aに到るまでほぼ一定であるよう
に中空部3が形成されている。この断面積Sは、
前述した如くほぼ一定の値に対し±40%まで許容
される。 上記した断面積Sを有するように中空部3を形
成する簡便な方法としては、外周面3dの傾斜に
沿つて前記振動子ホーン1の軸線に向かつて形成
される拡径形ホーンの頂角、すなわち外周面3d
の頂角をθ1とし、内周面3cの傾斜に沿つて前記
振動子ホーン10の軸線に向かつて形成される中
空部3の頂角、すなわち内周面3cの頂角をθ2
したときに、頂角θ2が頂角θ1よりも0°〜30°、好ま
しくは5〜10°大きな角度を持つて円錐形状また
は円錐曲面形状(ラツパ形状)に中空部3を形成
すれば良い。なお、拡径部が円錐形状であつても
ラツパ形状であつても本発明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
部がラツパ形状の場合、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至
る外周面の中点)における接線が振動子ホーンの
軸線に向つて形成する角度をもつて代用する。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3の内周面3cと外周面3dとの
間の肉厚、すなわち拡径部1aの肉厚は、拡径部
1aの端部3aにおいて、半径dの20%以下にさ
れている。すなわち、中空部3を形成することに
よつて形成されるこの拡径部1a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。 このように超音波振動子ホーン10の大径部か
ら小径部にかけて上述したような中空部3を形成
することにより、縦軸に振幅をとり、横軸に入力
電力をとつて示された第1図aから明白に理解さ
れるように、霧化面2の寸法が同一で且つ該霧化
面2において同一振幅を得ようとする場合には、
本発明の一実施例に従う超音波振動子ホーン10
の方が中空部3を形成しない従来のものと比較し
て超音波振動発生手段に給電する電力が少なくて
済むこと、換言すれば、超音波振動発生手段に同
一電力を給電したときには、同一形状、同一寸法
の霧化面を有する振動子ホーンにおいて、中空部
3を形成した方の超音波振動子ホーン10の方が
そうでない超音波振動子ホーンよりも霧化面にお
いて液体物質を霧化するために大振幅が得られる
ことが本発明者等によつて見出された。なお、第
1図aにおいて、上記記載から容易に理解される
ように、曲線Aが本発明の超音波霧化装置によつ
て得られる曲線で、曲線Bが従来の超音波霧化装
置によつて得られる曲線である。 このことは、本発明の超音波振動子ホーン10
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、少ない電力消費ですむということを意味
し、換言すれば、同一の電力供給であれば、本発
明の超音波振動子ホーン10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ン10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。したがつて、
霧化面2において、前述したように従来のものに
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3を形成
することによつて、超音波振動子ホーン10の質
量が小さくなり、それ故、超音波振動子ホーン1
0の霧化面2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、すなわち超音波振動子
ホーン10を振動させるための振動エネルギは、
超音波振動子ホーン10の中空部分の質量が小さ
くなつた分だけ振動エネルギが小さくてすむと共
に霧化面2の薄い肉厚のために霧化面2がフレキ
シブル性を有し、かつ霧化面2の端部3a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、そして超音波振動発生
手段からの振動エネルギが、超音波振動子ホーン
10の軸線方向とこの軸線方向に対して傾斜角度
を有する霧化面方向(半径方向)へと伝えられ、
その結果、霧化面2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
2における大振幅を容易に生ぜしめ、したがつ
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2に供給される液体物質を微細粒径をもつて霧
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2
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
ギが霧化面2に与えられると、本発明の超音波霧
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
×sinθで表わされるものである。 換言すれば、たわみ振動のために、霧化面に生
じる有効振幅は増大し、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3の任
意の位置で、ほ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、一例として、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
損なうことなく、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1
a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×sinθで表わされるので、これまでは、液
体物質の霧化には超音波振動発生手段から大振幅
が必要であつたのに、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1aの頂角が小さい場合で
も、超音波振動発生手段からの小さい振幅によつ
て液体物質の霧化が行なえるようになつた。 このたわみ振動について、第3図を参照して、
さらに述べると、この第3図は、超音波振動子ホ
ーン10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、該超音波
振動子ホーン10の先端は、位置aにあり、ま
た、該超音波振動子ホーン10の収縮時には、該
超音波振動子ホーン10の先端は、位置a′にあ
り、さらに、該超音波振動子ホーン10の伸長時
には、該超音波振動子ホーン10の先端は、位置
a″にある。したがつて、該超音波振動子ホーン1
0の先端部半径dは、該超音波振動子ホーン10
の収縮時に大きくなり、該超音波振動子ホーン1
0の伸張時に小さくなる。その結果、該超音波振
動子ホーン10の霧化面2には、超音波振動発生
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、該超音波振動子ホーン10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、これによつて霧化面2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
動を行なうことになる。霧化面2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、これによつて、霧化面2に供給される
液体物質の霧化を、微細粒径をもつて多量に霧化
することが容易になるものである。 このような本発明の超音波霧化装置によつて得
られた霧化液滴の平均粒径と霧化量を、従来の超
音波霧化装置によつて得られたそれと比較するた
めに示された図が、第3図aであり、この第3図
aでは、縦軸に平均粒径、横軸に霧化量をとつて
示してあり、本発明のものが直線Aで示され、従
来のものが直線Bで示されている。この第3図a
から明らかなように、本発明による超音波霧化装
置の方が従来のものよりも、平均粒径が小さい上
に霧化量がはるかに大きい。 ここで、本発明の超音波霧化装置の霧化面2に
おける有効振幅について述べるために本発明の超
音波振動子ホーン10の一例の先端部の一部を第
4図に示し、拡径部1aの外周面3dに、先端部
すなわち端部3aから仮想の点位置を、それぞ
れ、P,O,N,M,L,K,J,I,H,G,
F,E,D,C,B,Aとして考える。なお、有
効振幅は、霧化面2に垂直な方向の振幅成分であ
り、縦振動の絶対振幅×sinθで表わされる。 このとき外周面3dは、超音波振動子ホーン1
0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、後述する
噴孔ノズルから供給される液体物質は、超音波振
動子ホーン10上の点位置Hに当るように15°〜
75°の噴孔ノズルの傾斜角をもつて供給される。
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つ
て表示された第5図に示すように、点位置Dでノ
ード(節)となる縦振幅を表わす曲線Xの振幅
を、超音波振動子ホーン10に与えたときに、点
位置Jから急激に大きくなつて先端部の点位置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直線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、その下側になる有効振幅は、霧化不可能振
幅であり、したがつて、第5図から明らかなよう
に、この場合はほぼ点位置Lから液体物質の霧化
が始まる。 なお、前述した霧化面2におけるたわみ振動の
発生は、極めて大きい効果を有す。例えば、同じ
量に液体物質を霧化するのには、従来の中空部が
形成されていない、したがつて、たわみ振動の発
生しない超音波霧化装置に比較して、本発明の超
音波霧化装置の方が、超音波振動発生手段から小
さい振動エネルギで霧化することが可能である。
このことは、消費電力が少なくてすむということ
を意味し、同じ消費電力を使用すれば、従来の超
音波霧化装置と比較して、一層多くの液体物質を
霧化することが可能である。したがつて、超音波
振動発生手段から霧化面2へ振幅の小さい、すな
わち小さい振動エネルギ供給で液体物質を霧化す
ることができるため、超音波振動子ホーンへの応
力負荷を軽減することができ、材料強度の観点か
ら超音波振動子ホーンに用いられる材質の選択も
広がる。また、超音波振動発生手段から振幅等、
同じ振動エネルギを霧化面2に与えると、本発明
の超音波霧化装置によれば、その霧化面2でたわ
み振動が発生するために、供給される液体物質を
一層大きな有効振幅、すなわち一層大きな振動エ
ネルギで霧化することができ、したがつて一層の
微細粒径で液体物質を霧化することが可能とな
る。 ここで、上述した第1図に示すような本発明の
超音波振動子ホーンの一例Aと、中空部が形成さ
れていない従来の超音波振動子ホーンBとの振動
特性の比較を行なつたものを表1に示す。
TECHNICAL FIELD The present invention generally relates to a technology for atomizing liquid substances using ultrasonic waves, and in particular to atomization and atomization of fuel for internal combustion engines such as diesel engines and gasoline engines, or external combustion engines such as boilers and burners. The present invention relates to an ultrasonic atomization device that can be suitably used for drying to produce powdered chemicals. As described above, the present invention is applicable to liquid substances (herein referred to as "liquid substances") in various applications.
Although it is applicable to the atomization of not only liquids such as liquid fuels, but also solutions or slurries such as liquids for pharmaceutical manufacturing, hereinafter, the present invention will mainly be applied to diesel engines and gasoline engines. The description will be made in connection with ultrasonic atomization and atomization of liquid fuel for internal combustion engines such as. BACKGROUND ART As is well known, this type of ultrasonic atomization device is driven by an ultrasonic vibration generating means consisting of a device such as an electric/acoustic transducer or a high frequency oscillator, and the ultrasonic vibration generating means. The device is equipped with an ultrasonic vibrator horn that atomizes the supplied liquid substance such as liquid fuel, but the size of the atomization flow rate and the size of the atomized droplets when atomizing the liquid substance are The quality of the atomization characteristics of the ultrasonic vibrator horn, such as the size of its diameter, causes various effects on the performance of a combustion device using the ultrasonic atomization device. For example, if the atomization characteristics of the ultrasonic vibrator horn are poor, the combustion device may not be able to properly control the air-fuel ratio, or the combustion condition may deteriorate, resulting in the reduction of hydrocarbons and carbon monoxide contained in the exhaust gas. Problems such as an increase in the amount of soot and an increase in the amount of soot will occur. In order to eliminate such problems in combustion devices, it is necessary to improve the atomization characteristics of the ultrasonic vibrator horn as described above. To date, many attempts have been made to apply ultrasonic vibrations to combustion devices to atomize the supplied liquid fuel in order to obtain favorable combustion conditions, thereby improving combustion efficiency. but,
Among the ultrasonic atomization devices that have been tried,
For example, all the fuel supplied to an internal combustion engine can be atomized and atomized by an ultrasonic atomizer of practical dimensions with good atomization efficiency without deteriorating the atomization characteristics, depending on the load or other needs. processing amount (e.g. approx.
10 c.c./sec). Until now, as a fuel atomization device using ultrasonic waves mainly aimed at application to internal combustion engines, there is, for example, Japanese Patent Application Laid-open No. 49-37017 to Kotteru. When applied to an internal combustion engine, the device disclosed in Kotteru's patent is capable of distributing the required fuel in a short time with a fine atomization particle size suitable for combustion in response to load fluctuations of the internal combustion engine. It is difficult to atomize effectively and efficiently in large quantities in a short amount of time. That is, it is difficult to obtain sufficient amplitude needed to atomize a large amount of liquid. This is because the device is a solid type and has a large mass, so if you try to secure a high amplitude, high stress will be generated and the material will not hold up. A further drawback is that the power consumption required to atomize the fuel supplied using this device is high. This is because the ultrasonic energy generated from the ultrasonic vibration generating means vibrates the ultrasonic vibrator horn, and the vibration of the ultrasonic vibrator horn causes the supplied fuel to be atomized at the atomization part of the ultrasonic vibrator horn. For atomizing fuel, a solid ultrasonic transducer horn with a large mass requires large ultrasonic energy to obtain a large amplitude, and therefore , a large amount of energy is required to atomize a large amount of fuel,
As a result, the stress applied to the horn becomes too high, making it difficult to atomize a large amount of fuel efficiently.
Furthermore, the ultrasonic energy (e.g., amplitude energy) that is transmitted to the atomizing portion of the ultrasonic vibration generating means or the solid ultrasonic transducer horn and used to atomize the supplied fuel is ultrasonic Because the vibrator horn is solid, the magnitude of the initial ultrasonic energy (for example, amplitude energy) given by the ultrasonic vibration generating means is approximately the same, unless attenuation due to mass is taken into account. However, it is difficult to say that this ultrasonic energy is being used effectively and effectively. This is because the amplitude energy required to atomize the supplied fuel in the atomization part of the ultrasonic vibrator horn is determined by the effective amplitude given to the fuel supplied to this atomization part. This is because the energy from the generating means cannot be said to be used effectively to increase the effective amplitude. (Here, the effective amplitude is the amplitude necessary for atomizing the liquid, and is the amplitude part in the direction perpendicular to the atomization surface where the liquid is supplied, and is expressed as absolute amplitude x sinθ. (where θ indicates the angle with respect to the central axis of the atomization surface). Therefore, it cannot be said that the ultrasonic energy from the ultrasonic vibration generating means is effectively and effectively atomizing the fuel into fine particle sizes, and the power consumption for atomizing the fuel is low. , as mentioned above, has the disadvantage of being large. Note that since the ultrasonic transducer horn is solid, it has a large mass, and the effect of attenuation of ultrasonic energy due to the mass cannot be ignored. Furthermore, since Kotteru's device uses a sleeve nozzle, when fuel is supplied, the fuel travels along the side wall of the ultrasonic vibrator horn and is supplied to the atomization part that atomizes the fuel below. The ultrasonic vibrator has a large contact area with the horn, and a large power loss occurs in this contact area. Furthermore, with Kotteru's equipment, a liquid pool grows on the outer circumferential surface of the lower end of the sleeve during operation, and this growing liquid pool falls, generating huge particle sizes and completely converting the large amount of fuel that is efficiently supplied into fine particles. It cannot be said that it is atomized by the diameter. In addition, when assembling the ultrasonic vibrator horn and sleeve in Kotteru's equipment, they tend to become eccentric, and once eccentric, the spray pattern that atomizes the fuel and flies in the surrounding direction becomes uneven, resulting in a uniform and desirable fuel. The disadvantage is that it is difficult to obtain the state. Therefore, the present invention was devised to improve the above-mentioned problems in conventional ultrasonic vibration atomizers such as Kotteru's device. An object of the present invention is to provide an ultrasonic atomizer capable of efficiently atomizing a large amount of liquid substance in a short period of time in response to load fluctuations. Another object of the present invention is to provide an ultrasonic atomization device capable of atomizing a liquid substance into atomized droplets of uniform and extremely fine particle size. Another object of the invention is to provide an ultrasonic atomization device that uses less power consumption when atomizing liquid substances. Another object of the present invention is to provide ultrasonic waves capable of efficiently supplying the liquid substance to the atomization part from at least one liquid substance supply mechanism when supplying the liquid substance to the atomization part of the ultrasonic atomization device. An object of the present invention is to provide an atomization device. Another object of the present invention is to change the affinity of the liquid substance applied to the atomization part of the ultrasonic atomization device with the surface of the atomization part, so as to atomize it into uniform and extremely fine droplets. An object of the present invention is to provide an ultrasonic atomization device that can further improve the atomization characteristics. Another object of the present invention is to provide an ultrasonic atomizer capable of atomizing a liquid substance even if the liquid substance is supplied to the atomizing part of an ultrasonic atomizer in an amount exceeding a set proper atomization amount. The objective is to provide a device for converting Another object of the present invention is to prevent turbulence from occurring in the liquid substance supplied to the atomization part by the combustion air flow flowing towards the atomization part of the ultrasonic atomization device to which the liquid substance is supplied. It is an object of the present invention to provide an ultrasonic atomization device that does not cause deterioration of atomization characteristics such as generation of large droplets due to adhesion of atomized droplets or adhesion of atomized droplets to each other. Another object of the present invention is to improve the resonance conditions of an ultrasonic atomizer by improving the cooling effect of the atomizing part of the ultrasonic atomizer to which a liquid substance is supplied. An object of the present invention is to provide an atomization device. Another object of the present invention is to provide an ultrasonic atomization device that is easy to assemble and easy to handle. SUMMARY OF THE INVENTION The above object is achieved by an ultrasonic atomization device according to the present invention. In summary, the present invention provides an ultrasonic vibration generator having an ultrasonic vibration generating means, one end side connected to the ultrasonic vibration generating means, and the other end side having an enlarged diameter part whose diameter increases toward the tip. In the ultrasonic atomization device, the ultrasonic atomizer includes a vibrator horn and exposes a liquid substance supplied to the enlarged diameter part from a liquid substance supply mechanism in the enlarged diameter part, in which a hollow part is formed in the enlarged diameter part from the tip side. and the hollow part is formed so that the cross-sectional area in each plane taken perpendicularly to the axial direction of the ultrasonic vibrator horn is approximately constant. It is. It has been found that by forming a substantially conical hollow portion in the enlarged diameter portion in this manner, the aforementioned problems occurring in conventional devices can be solved. In other words, compared to the conventional ultrasonic vibrator horn which has a large mass, in the ultrasonic atomizer of the present invention, the mass of the ultrasonic vibrator horn is smaller and it is also possible to generate flexural vibrations, which will be described in detail later. Therefore, unlike conventional devices, it is possible to finely atomize the liquid substance with the enlarged diameter portion of the ultrasonic vibrator horn even with small vibration energy. Here, the occurrence of flexural vibration in the ultrasonic transducer horn of the present invention is something that is not seen in conventional ultrasonic transducer horns, and the occurrence of this flexural vibration and the small mass of the ultrasonic transducer horn are This makes it possible for the ultrasonic atomizer of the present invention to atomize liquid substances more finely and in a larger amount than conventional ultrasonic atomizers. In other words, conventional devices such as Kotteru's device require a large amount of energy to atomize a liquid substance, but the ultrasonic atomization device of the present invention, which has a hollow section, can atomize a liquid substance using a small amount of energy. Energy can atomize the liquid substance and the applied vibrations can also be used very effectively at the atomization surface by generating flexural vibrations. As a result, when the dimensions of the atomization surface are the same and the same amplitude is to be obtained on the atomization surface, the ultrasonic transducer horn according to the present invention is better than the conventional one that does not form a hollow part. In other words, when the same power is supplied to the ultrasonic vibration generating means, the hollow part of the vibrator horn having the atomization surface of the same shape and size can be reduced. The ultrasonic transducer horn of the present invention, which is formed with The present inventors have discovered that it is possible to atomize in a large amount and in a large amount. Therefore, according to the ultrasonic atomization device of the present invention, a large amplitude can be easily obtained on the atomization surface compared to the conventional ultrasonic atomization device. Compared to conventional ultrasonic atomizers, it requires less power consumption to obtain the same amount of atomization.In other words, with the same power supply, the ultrasonic vibrator horn of the present invention consumes less power. However, compared to conventional ultrasonic transducer horns, it is possible to atomize a large amount of liquid substance, and the liquid substance can be atomized in smaller particle sizes. As a result, when the ultrasonic atomizer of the present invention is used as a fuel injection device for an internal combustion engine, it is possible to quickly respond to load fluctuations that require a large amount of fuel, and the atomized liquid has a fine particle size. The droplets make it possible to obtain favorable combustion conditions in the combustion chamber of an internal combustion engine. Furthermore, by forming the hollow portion so that the cross-sectional area in each of the planes is approximately constant, the stress applied to the atomization surface of the enlarged diameter portion of the ultrasonic atomization device according to the present invention is reduced, and further, By utilizing the aforementioned flexural vibration, the amplitude can be further reduced, and this, combined with the small mass of the ultrasonic vibrator horn, allows the ultrasonic atomization device of the present invention to produce a large amount of liquid material with a small application of energy. Unlike conventional devices that require a large stress burden, the enlarged diameter section of the ultrasonic atomization device according to the present invention requires a small stress burden and is therefore favorable in terms of material strength. . As a result, the ultrasonic transducer horn of the present invention can be selected from various materials including not only titanium, stainless steel, copper, aluminum and alloys thereof, but also ceramics and the like. In a preferred embodiment of the present invention, the cross-sectional area of the ultrasonic transducer horn in each plane must be approximately constant from the viewpoint of material strength, that is, to avoid stress concentration. However, even if this cross-sectional area varies within a range of ±40%, the above-described advantages of the present invention can be enjoyed. Further, the wall thickness of the enlarged diameter part formed by forming the hollow part is 20% or less of the tip radius of the enlarged diameter part at the tip of the enlarged diameter part, and thereby, Vibrations applied in the axial direction tend to cause radial vibrations, resulting in flexural vibrations. Formation of such a hollow portion is not seen in conventional devices. Further, the tip of the enlarged diameter portion is set to have the maximum amplitude, so that the applied vibration can be effectively used to effectively atomize the supplied liquid substance. I can do it. Furthermore, the outer peripheral surface shape of the enlarged diameter portion is formed to have a conical shape or a conically curved surface (laptop type) shape, thereby providing a substantial amount of atomization for atomizing the supplied liquid substance. Effective atomization area can be expanded. The apex angle of the hollow part is formed to be 0° to 30° larger than the apex angle of the enlarged diameter part, and thereby,
For example, the hollow portion can be easily formed into a conical shape. In the ultrasonic atomizer according to the present invention, the ultrasonic vibrator horn is set in a section extending from a small diameter portion formed in a small diameter to an end portion forming a large diameter portion formed in a large diameter. A roughened surface may be applied to a region from a part of the atomization region to the small diameter portion for atomizing the liquid substance contained in the ultrasonic transducer horn, thereby improving the surface roughness of the atomization surface of the ultrasonic transducer horn. This improves the affinity between the liquid substance and the supplied liquid substance, and makes the atomized particle size uniform and smaller. Further, a flange portion may be formed at an end portion of the ultrasonic transducer horn that is formed to have a large diameter and is a large diameter portion.
With this, it is possible to atomize the liquid substance over a wider range than the appropriate atomization amount of the ultrasonic atomization device without a collar, in other words, the limit atomization amount,
The amount of atomization can be increased. Furthermore, in the ultrasonic atomization device according to the present invention, a large diameter portion of the ultrasonic vibrator horn is provided on the outer circumferential portion adjacent to the end portion forming the large diameter portion formed to have a large diameter of the ultrasonic vibrator horn. A jet flow generator may be provided to generate a jet flow to weaken the air flow flowing toward the end of the diameter. As a result, the liquid substance supplied to the ultrasonic vibrator horn by the combustion air flow flowing toward the atomization surface of the ultrasonic vibrator horn from the outside is transferred to the downstream side of the atomization surface of the ultrasonic vibrator horn. It is possible to prevent deterioration of atomization characteristics such as generation of large droplets due to being washed away or the surface of the liquid adhering to the atomization surface being disturbed. Furthermore, the ultrasonic transducer horn is configured to introduce air that flows along a space formed by the ultrasonic transducer horn and a casing surrounding the ultrasonic transducer horn into the hollow part. can form a path. This makes it possible to suppress the generation of soot in the large diameter portion of the transducer horn and improve the cooling effect of the transducer horn.As a result, the difference in resonance conditions between the ultrasonic vibration generating means and the ultrasonic transducer horn can be reduced. can also be prevented. Further, in the ultrasonic atomization device of the present invention, the ultrasonic vibration generating means and the ultrasonic vibrator horn may be connected to each other so as to be able to come and go, and the ultrasonic vibration generating means and the ultrasonic vibrator horn may be connected to each other. The connection part with the ultrasonic vibrator horn, which is connected to the ultrasonic vibrator horn in a separable manner, can be set to be an antinode of vibration, and an Allen socket or a groove part is formed in the hollow part of the ultrasonic vibrator horn. can do. This makes it compact and easy to assemble, without adversely affecting the atomization properties of the ultrasonic atomization device, and therefore easy to handle. Further, in the ultrasonic atomizer of the present invention, a liquid substance supply mechanism including a spout nozzle that supplies liquid substance to an enlarged diameter part of the ultrasonic transducer horn is connected to a small diameter part of the ultrasonic transducer horn. It is arranged at a predetermined angle so as to supply the liquid substance to the boundary of the starting portion of the diameter portion or a position slightly above the boundary. As described above, the liquid substance supply mechanism equipped with the jet nozzle of the present invention can stabilize the spray pattern, unlike the conventional sleeve nozzle type fuel supply device in which fuel is transmitted along the side wall of the ultrasonic vibrator horn. Liquid substances can be stably supplied from low flow rates to large flow rates. In one embodiment of the present invention, in order to increase the effective atomization area, a plurality of predetermined angles of the liquid substance supplied from the liquid substance supply mechanism to the ultrasonic transducer horn may be set. However, for details, please refer to the Examples described below. Effect of the Invention In the ultrasonic atomization device of the present invention, the ultrasonic generating means is driven by the driving means, and by this driving, the ultrasonic generating means generates ultrasonic waves, and the generated ultrasonic waves are The ultrasonic waves are transmitted to an ultrasonic transducer horn having a hollow part connected to an ultrasonic generating means, and a deflection vibration is generated in the enlarged diameter part of the ultrasonic transducer horn, and at this time, the ultrasonic transducer is When the liquid substance supplied to the horn flows down to the enlarged diameter part and reaches the atomization area, it is caused by the ultrasonic vibrations transmitted to the ultrasonic transducer horn and the flexural vibrations generated in the enlarged diameter part of the ultrasonic transducer horn. The liquid substance in the atomization region is efficiently atomized to extremely fine particle size, and the atomized droplets of fine particle size fly from the enlarged diameter portion in the circumferential direction. EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows an ultrasonic atomizer 20 according to a first embodiment of the invention. As mentioned above, the ultrasonic atomizer of the present invention can be used as a fuel atomizer for internal combustion engines such as diesel engines and gasoline engines, or external combustion engines such as boilers and burners, as well as other atomizers for various uses. An example is described below, which can be applied. As is already well known, the ultrasonic atomizer 20 includes an ultrasonic vibration generating means consisting of an electric/acoustic transducer and a high frequency oscillator that drives the electric/acoustic transducer, and an ultrasonic transducer horn 10 driven by the ultrasonic transducer horn 10; and a liquid supply for supplying a liquid substance such as liquid fuel to the ultrasonic transducer horn 10 and atomizing the liquid substance by the ultrasonic transducer horn 10. tube 2
2 and the liquid supply pipe 2;
The ultrasonic transducer horn 10 is provided with a casing 21 that encloses two liquid supply holes and also surrounds the ultrasonic transducer horn 10. Thus, in the ultrasonic atomization device of the present invention, the ultrasonic generating means is driven by the driving means (not shown), and by this driving, the ultrasonic generating means generates ultrasonic waves, and the generated ultrasonic waves are The ultrasonic waves are transmitted to the ultrasonic transducer horn connected to the ultrasonic generating means, and at this time, the liquid substance supplied from the liquid substance supply mechanism to the ultrasonic transducer horn flows down to the enlarged diameter part and is atomized. When the atomization zone is reached, the liquid substance in the atomization zone is atomized by the ultrasonic vibrations transmitted to the ultrasonic vibrator horn, and atomized droplets fly from the enlarged diameter section toward the circumference. To further explain the ultrasonic transducer horn 10, in FIG.
A small diameter portion is formed in a cylindrical shape along the axial direction of the vibrator horn 10 from the end (upper side in FIG. 1) of the side connected to the electric/acoustic conversion element constituting the ultrasonic vibration generating means. The end opposite to the electric/acoustic conversion element (lower side in Figure 1) is formed to have a large diameter, and the section from the small diameter part to the large diameter part has a substantially conical shape. It is formed in an enlarged diameter shape. This enlarged diameter shape may be formed to have a curved shape, that is, a so-called flared shape (in this case, it will be a truss shape). Stress is concentrated at the boundary between the outer circumferential surface of the enlarged diameter portion of the ultrasonic transducer horn 10 (hereinafter simply referred to as the "enlarged diameter section 1a") and the outer circumferential surface of the small diameter portion of the transducer horn 10. An rounded portion is provided to prevent this, and a supply axis of the liquid substance supplied from the liquid supply hole of the liquid supply pipe 22, which is the liquid substance supply mechanism described above, is preferably set at a predetermined position near this boundary. There is. This liquid substance supply mechanism will be described later. Further, the outer circumferential surface of the enlarged diameter portion 1a of the ultrasonic transducer horn 10 serves as an atomization portion, that is, an atomization surface 2, for atomizing the liquid substance supplied from the liquid supply hole of the liquid supply pipe 22. ing. Furthermore, in the present invention, as is clear with reference to FIG. 1, the small diameter of the ultrasonic transducer horn 10 is a hollow part 3 that reaches a part of the part and opens to the large diameter part;
is formed. The formation of the hollow portion 3 will be further described with reference to FIG. 2. In the ultrasonic atomization device of the present invention, the vibration at the end portion 3 of the ultrasonic vibrator horn 10 is made to have a maximum amplitude. Therefore, the hollow portion 3 is formed such that the end 3a (lower side in FIG. 1) of the vibrator horn 10 on the opposite side from the electric/acoustic conversion element is the antinode of vibration. At this time, the hollow portion 3 is perpendicular to the axis of the vibrator horn 10.
A donut-shaped cross-sectional area S formed between the inner circumferential surface 3c and the outer circumferential surface 3d of the hollow portion 3 by cutting along a plane l1 that crosses Therefore, the hollow portion 3 is formed so that the amount decreases slightly or remains substantially constant from the end portion 3b to the end portion 3a. This cross-sectional area S is
As mentioned above, up to ±40% of a substantially constant value is allowed. A simple method for forming the hollow portion 3 to have the above-mentioned cross-sectional area S is as follows: That is, the outer peripheral surface 3d
The apex angle of the hollow portion 3 formed along the inclination of the inner peripheral surface 3c toward the axis of the vibrator horn 10, that is, the apex angle of the inner peripheral surface 3c is taken as θ2. In some cases, the hollow portion 3 may be formed in a conical shape or a conically curved surface shape (laptop shape) with the apex angle θ 2 being 0° to 30°, preferably 5 to 10° larger than the apex angle θ 1 . . Note that there is virtually no difference in the performance of the ultrasonic transducer horn of the present invention whether the enlarged diameter portion is conical or lattice shaped. The angle formed by the tangent at the center of the enlarged diameter section (the midpoint of the outer peripheral surface from the start of the enlarged diameter section to its tip) toward the axis of the vibrator horn is substituted for the apex angle. And this angle is the same as in the case of a conical horn.
Preferably, the angle is between 30° and 60°. Further, the wall thickness between the inner circumferential surface 3c and the outer circumferential surface 3d of the hollow portion 3, that is, the wall thickness of the enlarged diameter portion 1a, is set to 20% or less of the radius d at the end portion 3a of the enlarged diameter portion 1a. There is. That is, the thickness of this expanded diameter portion 1a formed by forming the hollow portion 3 is defined as the radius d.
The reason for setting it to 20% or less is to make it easier to generate vibrations in the radial direction, which will be described later. By forming the above-described hollow portion 3 from the large diameter portion to the small diameter portion of the ultrasonic transducer horn 10, the first As clearly understood from figure a, if the dimensions of the atomization surface 2 are the same and the same amplitude is to be obtained on the atomization surface 2, then
Ultrasonic transducer horn 10 according to an embodiment of the present invention
In other words, when the same power is supplied to the ultrasonic vibration generating means, the same shape can be obtained. , among the vibrator horns having atomization surfaces of the same size, the ultrasonic vibrator horn 10 with the hollow portion 3 formed therein atomizes the liquid substance on the atomization surface better than the ultrasonic vibrator horn without the hollow portion 3. The present inventors have found that a large amplitude can be obtained because of this. In FIG. 1a, as can be easily understood from the above description, curve A is the curve obtained by the ultrasonic atomizer of the present invention, and curve B is the curve obtained by the conventional ultrasonic atomizer. This is the curve obtained by This means that the ultrasonic transducer horn 10 of the present invention
According to When it comes to power supply, the ultrasonic transducer horn 10 of the present invention can atomize a larger amount of liquid substance than conventional ultrasonic transducer horns. Furthermore, the ultrasonic transducer horn 10 of the present invention can obtain a large amplitude necessary to effectively atomize liquid substances into fine particle sizes. Therefore,
On the atomization surface 2, as described above, a large amplitude can be easily obtained compared to the conventional one, so it is easy to atomize the liquid substance with a smaller particle size, and it is also easy to atomize a large amount. can do. Regarding the above, by forming the hollow part 3, the mass of the ultrasonic transducer horn 10 is reduced, and therefore the ultrasonic transducer horn 1
The vibration energy necessary to atomize the supplied liquid substance at the atomization surface 2 of 0, that is, the vibration energy to vibrate the ultrasonic vibrator horn 10 is:
Since the mass of the hollow part of the ultrasonic vibrator horn 10 is reduced, the vibration energy is reduced, and the atomization surface 2 has flexibility due to the thin wall thickness of the atomization surface 2. The end portion 3a of the ultrasonic vibrator horn 10 is set to be the antinode of the vibration so that the maximum amplitude can be obtained, and the vibration energy from the ultrasonic vibration generating means is directed in the axial direction of the ultrasonic vibrator horn 10. and is transmitted in the direction of the atomization surface (radial direction) having an inclination angle with respect to the axial direction,
As a result, a complex vibration occurs on the atomization surface 2 (hereinafter referred to as flexural vibration), and this flexural vibration easily causes a large amplitude on the atomization surface 2. Therefore, the large amplitude of this flexural vibration , acts effectively as the effective amplitude necessary to atomize the liquid substance, and acts very effectively to atomize the liquid substance supplied to the atomization surface 2 with a fine particle size, and also acts to generate a large amount of liquid. It also works effectively to easily atomize substances, resulting in less power consumption. In other words, if we consider the flexural vibration, the atomization surface 2
The effective amplitude required to finely atomize the liquid substance generated by Compared to ultrasonic atomizer,
Large quantities of liquid substances can be atomized to extremely fine particle sizes. Here, the effective amplitude necessary to atomize the liquid substance is not an absolute amplitude but an amplitude component in a direction perpendicular to the atomization surface, and this effective amplitude is expressed by absolute amplitude x sin θ. In other words, due to the flexural vibration, the effective amplitude generated on the atomizing surface increases, which effectively acts to atomize a large amount of liquid substance and finely, so that the same amount of liquid substance can be atomized. , the vertical vibration amplitude can be reduced, and as a result, the stress applied to the ultrasonic transducer horn can be reduced, and the range of selection is also limited from the viewpoint of material strength used for the ultrasonic transducer horn. spreads. Furthermore, since the donut-shaped cross-sectional area of the enlarged diameter part that becomes the atomization surface is formed to be almost constant at any position in the hollow part 3, stress concentration is not caused, and the material strength is improved. It is also preferable. For example, the materials that have been used for ultrasonic transducer horns,
It has been found that even if titanium is replaced with aluminum, sufficient durability can be obtained without impairing the atomization characteristics of the ultrasonic transducer horn configured according to the present invention. In addition, the enlarged diameter part 1 of the enlarged diameter ultrasonic transducer horn
When the apex angle of a is small, the effective amplitude required to atomize the liquid substance is not the absolute amplitude but the amplitude component in the direction perpendicular to the atomization surface, and this effective amplitude is expressed as: absolute amplitude x sin θ Therefore, in the past, a large amplitude was required from the ultrasonic vibration generating means to atomize a liquid substance, but in the ultrasonic atomizer of the present invention, a liquid substance is atomized due to flexural vibration. Therefore, even if the apex angle of the enlarged diameter portion 1a of the ultrasonic vibrator horn is small, the small amplitude from the ultrasonic vibration generating means can atomize the liquid substance. Now I can do it. Regarding this flexural vibration, please refer to Figure 3.
More specifically, FIG. 3 shows a part of the tip of the ultrasonic transducer horn 10 in an enlarged manner. is at position a, and when the ultrasonic transducer horn 10 is contracted, the tip of the ultrasonic transducer horn 10 is at position a', and when the ultrasonic transducer horn 10 is extended, The tip of the ultrasonic transducer horn 10 is located at
a″. Therefore, the ultrasonic transducer horn 1
The tip radius d of 0 is the ultrasonic transducer horn 10.
becomes larger when contracted, and the ultrasonic transducer horn 1
It becomes smaller when expanded to 0. As a result, in addition to the normal vertical vibration having an absolute amplitude applied from the ultrasonic vibration generating means to the atomization surface 2 of the ultrasonic vibrator horn 10, in the axial direction of the ultrasonic vibrator horn 10, On the other hand, radial vibrations are induced and added to the atomizing surface 2, so that the atomizing surface 2 performs a composite vibration that is a combination of these vibrations, that is, a flexural vibration. The generation of this flexural vibration at the atomization surface 2 increases the effective amplitude as described above, thereby increasing the atomization of the liquid substance supplied to the atomization surface 2 with a fine particle size and a large amount. This makes it easy to atomize. The average particle size and amount of atomized droplets obtained by the ultrasonic atomizer of the present invention are shown in order to compare them with those obtained by a conventional ultrasonic atomizer. The resulting figure is FIG. 3a, in which the vertical axis shows the average particle diameter and the horizontal axis shows the atomization amount, and the product of the present invention is shown by straight line A. The conventional one is shown by straight line B. This figure 3a
As is clear from the above, the ultrasonic atomization device according to the present invention has a smaller average particle size and a much larger amount of atomization than the conventional one. Here, in order to describe the effective amplitude at the atomization surface 2 of the ultrasonic atomizer of the present invention, a part of the tip of an example of the ultrasonic vibrator horn 10 of the present invention is shown in FIG. On the outer circumferential surface 3d of 1a, virtual point positions are set as P, O, N, M, L, K, J, I, H, G,
Think of it as F, E, D, C, B, A. Note that the effective amplitude is an amplitude component in a direction perpendicular to the atomization surface 2, and is expressed as the absolute amplitude of longitudinal vibration×sinθ. At this time, the outer peripheral surface 3d is the ultrasonic transducer horn 1.
For example, in this embodiment, the liquid substance supplied from the injection hole nozzle, which will be described later, is arranged at an angle of about 25 degrees with respect to the axial direction of the ultrasonic transducer horn 10. 15° to hit position H
Supplied with a 75° orifice nozzle inclination angle.
The effective amplitude of each point position in this manner is shown in Figure 5, where the vertical axis represents the amplitude and the horizontal axis represents the point position on the ultrasonic transducer horn. ) when the amplitude of the curve X representing the longitudinal amplitude is given to the ultrasonic transducer horn 10, it suddenly increases from the point position J and reaches the point position P at the tip.
Draw a curve Y where the amplitude is maximum. Note that the effective amplitude above the straight line Z that crosses the curve Y in the direction of the point position is the atomizable amplitude of the liquid substance, and the effective amplitude below it is the non-atomizable amplitude. As is clear from FIG. 5, in this case, atomization of the liquid substance begins approximately from point position L. Note that the generation of the deflection vibration on the atomization surface 2 described above has an extremely large effect. For example, in order to atomize the same amount of liquid substance, the ultrasonic atomizer of the present invention is more effective than a conventional ultrasonic atomizer that does not have a hollow part and therefore does not generate bending vibrations. The atomizing device is capable of atomizing with less vibration energy from the ultrasonic vibration generating means.
This means that less power is consumed; with the same power consumption, more liquid substances can be atomized compared to traditional ultrasonic atomizers. . Therefore, since the liquid substance can be atomized by supplying small amplitude vibration energy from the ultrasonic vibration generating means to the atomization surface 2, the stress load on the ultrasonic vibrator horn can be reduced. This also expands the selection of materials used for ultrasonic transducer horns from the viewpoint of material strength. In addition, the amplitude etc. from the ultrasonic vibration generation means,
When the same vibrational energy is applied to the atomization surface 2, the ultrasonic atomization device of the present invention generates flexural vibrations on the atomization surface 2, so that the supplied liquid substance has a larger effective amplitude, i.e. It is possible to atomize with greater vibrational energy and therefore with finer particle size. Here, we compared the vibration characteristics of an example A of the ultrasonic transducer horn of the present invention as shown in FIG. Table 1 shows the results.

【表】 この表1から明らかなように、ホーン先端部に
おける縦振巾(片振)が12.5μmとなるような入
力振巾を与えたときに、従来の超音波振動子ホー
ンBの場合は、その絶対振巾が12.5μmのままで
あり、横方向(半径方向)の振巾はなく、すなわ
ちたわみ振動が実質的に発生していないのに対
し、本発明の超音波振動子ホーンAの場合は、そ
の絶対振幅が13.3μm、横方向の振巾が4.6μmとな
り、たわみ振動がかなり発生していることがわか
る。また、縦振巾拡大率すなわち入力振巾に対す
る縦振巾の増幅率については、従来のホーンBの
場合は2.69であるのに対し、本発明のホーンAの
場合は9.19であり、本発明の超音波振動子ホーン
により非常に効率よくかつ大きな振巾を得ること
が可能となつたことがわかる。更にホーン中に発
生する最大応力については、従来のホーンBの場
合は23.3Kg/mm2であるのに対し、本発明のホーン
Aの場合は6.88Kg/mm2であり、従来のものに較べ
て約1/3となつており、本発明の超音波振動子ホ
ーンに生じる最大応力の方が従来の中空部を形成
しない超音波振動子ホーンに生じる最大応力より
もはるかに小さく、材料強度の観点からも好まし
いということがわかる。 第6図は、前述した第1図の構成において液体
物質の霧化領域である霧化面2′を大きくするた
め、中空部3′が形成されている拡径部上流を、
更に太くした超音波振動子ホーン10′を示した
ものである。このように拡径部分の上流の直径を
大きくすることによつて、霧化面2′の霧化面積
を大きくすることができ、したがつて、液体物質
の霧化を微細粒径で一層、多量に行なうことが可
能となる。すなわち、このように霧化面積を増す
ことによつて、供給される液体物質の、霧化面の
単位面積当りで霧化する霧化量を小さくすること
ができ、これによつて、供給される液体物質に与
えられる振動エネルギは大きくなるので、供給さ
れる液体物質を一層小さい粒径でもつて、多量に
霧化することが可能となるものである。 次に第1図及び第6図に示す本発明による超音
波霧化装置の拡径部の頂角の角度について、さら
に述べる。 上記したこれらの超音波霧化装置が、例えばガ
ソリンエンジンのような内燃機関の吸気管等にア
トマイザとして用いられる場合には、狭い吸気管
の管壁に多くの霧化液滴を付着させないようにす
るため、すなわち、霧化液滴を過度な広角角度を
もつて周囲方向に拡散させないようにするため拡
径部の頂角は、好適な範囲に設定される必要があ
る。 しかし、拡径部の頂角を小さくした場合には、
霧化面において、有効振幅発生のメカニズムを考
慮しても明らかなように、霧化に必要な程の大振
幅を得るのが極めて困難であり、また、例え、そ
のような大振幅を得ることができたとしても拡径
部および軸部にかかる応力が大きくなり、材料強
度的に問題が生ずる。したがつて、たわみ振動を
発生させ、有効振幅を効果的に利用して、供給さ
れる液体物質を一層の微細粒径で、かつ多量に霧
化する本発明の超音波霧化装置の拡径部の頂角に
は、好ましい角度範囲があり、第7図a,b及び
cに示すように、供給される液体物質を一層の微
細粒径をもつて多量に霧化するのに好ましい本発
明の有効振幅を生じさせるためには、拡径部の頂
角は、約30°〜60°の範囲であるのが良好な結果を
もたらし、好ましくは約30°〜45°であつた。これ
によつて、好ましい霧化パターンが得られ、液滴
も吸気管管壁に多量に付着せず、したがつて液体
物質すなわち、液体燃料の供給に体する内燃機関
の応答性も損なわれることがない。 上記したことについてさらに説明を加える。本
発明の超音波振動子ホーンにおいて、拡径部の頂
角が大きいものは、液体物質を霧化する有効振幅
が大きいため、供給された液体物質によつて、超
音波振動子ホーンの霧化面に形成される液膜の厚
さが厚くても霧化が可能であり、同一振幅、同一
霧化処理量、同一供給液速度等の条件下では、拡
径部の頂角の大きい超音波振動子ホーンの方が、
霧化面に液体物質が到着すると、液膜が厚くても
直ちに霧化を開始し、霧化粒径は粗くなるが、一
方、拡径部の頂角が小さいものは、液体物質を霧
化する有効振幅が小さいため、霧化面に形成され
る液膜がより薄くないと霧化せず、液膜は超音波
振動子ホーンの拡径部外周面上で移動しつつ薄く
なり霧化が開始され、粒径が細くなる。 一方、有効霧化面積は、拡径部の頂角が小さい
ものほど大きくなり、供給される液体物質の単位
面積当りの霧化処理量が少なくなる。このこと
は、霧化面上の霧化されるべき液体物質に与える
振動エネルギが小さくても液体物質を霧化するこ
とができるということを意味する。 したがつて、多量の液体物質を処理する場合に
は、拡径部の頂角の小さい方が、有効霧化面積の
観点から好ましい。そして前述したように、本発
明のたわみ振動を発生させ、有効振幅を効果的に
利用して、供給される液体物質を一層の微細粒径
で、かつ多量に霧化するためには、拡径部の頂角
は、上述したように、約30°〜60°の範囲であるの
が良好で、好ましくは約30°〜45°である。 以上の実施例では、本発明による超音波振動子
ホーンの拡径部の外周面形状は、円錐形状として
述べてきたが、この拡径部の外周面形状が円錐曲
面形状、すなわちラツパ形状の場合にも本発明は
適用することができる。 このような円錐曲面形状、すなわちラツパ形状
の拡径部は、第7図dに示すように、小径に形成
されている小径部から大径に形成されている端部
に至る区間における拡径部の外周面を前記拡径部
の軸心に沿つて切断したときに曲線を呈するよう
に設定する。そして、この場合、拡径部の外周面
の中央部における接線が超音波振動子ホーンの軸
線に向つて形成する角度、すなわち拡径部の頂角
は、前述した円錐形の場合と同様に約30〜60°の
範囲であることが好ましいという事実を見出し
た。 次に、液体物質供給機構から液体物質を超音波
振動子ホーンに供給する液体物質供給機構につい
て述べる。 第8図a,b,cは、本発明の超音波振動子ホ
ーン10に液体物質を供給する液体物質供給機構
を示している。 この液体物質供給機構は、通常は、超音波振動
子ホーン10の小径部と拡径部1aの開始部分の
境界近傍の超音波振動子ホーンの小径部の外周面
よりやや斜め上方に、この外周面からわずかに離
されて、少なくとも1個の噴口ノズル5も(本実
施例では、8個の噴口ノズルが配設されている)
を備えている。なお、第8図cに示されているよ
うに、液体物質供給機構の噴孔ノズル5から超音
波振動子ホーン10への液体物質を供給する超音
波振動子ホーン上の位置は、一般的には、超音波
振動子ホーン10の小径部の直径をUとし、超音
波振動子ホーン10の小径部と拡径部1aとの境
界位置、すなわち拡径部1aの開始部分と、この
開始部分より上方の液体物質供給機構より供給さ
れる液体物質供給点との間の距離をVとしたと
き、V/Uが0〜1までの範囲内であるのが好ま
しい。V/Uが0とは、V=0,即ち、液体物質
供給位置が拡径部1aの開始部分に位置すること
を意味する。なお、液体物質の供給速度、液体物
質の種類、粘度、表面張力によつては上記境界位
置より下方、すなわち拡径部に液体物質を供給す
ることもできる。 この範囲内であれば、液体物質の霧化のために
超音波振動子ホーンの周壁を介して拡径部1aへ
液体物質を流下せしめる時に、液膜状態で流下せ
しめることができ、したがつて、霧化に好ましい
均一な薄膜を霧化面で形成することができるの
で、本発明による超音波振動子ホーン10は、何
らかの支障も生じることなく、液体物質を霧化す
るのに充分に作動することができる。 逆に、拡径部1aの部分に、液体物質を液体物
質供給機構から直接に供給すると、霧化面となる
拡径部1aが振動しているために、霧化面で均一
な薄膜を形成することができず、しかも、霧化さ
れずに、液滴のまま霧化面からはねとばされるこ
とがある。したがつて、液体物質供給機構を構成
する噴口ノズル5は、前記超音波振動子ホーンの
小径部と拡径部の開始部分の境界又は境界よりも
上方の位置(但しV/U=0〜1の範囲)に液体
物質を供給するように、所定の角度を有して配設
されていれば良い。そして、液体物質供給機構の
噴口ノズル5から液体物質を超音波振動子ホーン
10の外周面に供給する液体物質供給角度θaは、
第8図cで示すように、15°〜75°の範囲が好まし
い。この範囲は、燃料を供給する噴孔ノズル5の
サイズ、液体物質の供給速度、液体物質の種類、
粘度、表面張力により若干異なるが、本発明者等
がガソリン、ケロシン、デイーゼル油、スラリー
等全てについて研究を行なつたところ、良好な結
果をもたらすものであることが確認できた。 この液体物質供給角度θaが小さすぎると、液体
物質の広がり幅8aが小さく、霧化面2上に液体
物質を充分行きわたらせ霧化作用に対し霧化面2
を有効に使うためには、噴孔ノズル5の数を増加
させなければならず、さらに、この場合には供給
された液体物質の速度が拡径部で遅くならず、供
給される液体物質を霧化する上で霧化部に悪影響
を及ぼす等の問題点が生じる。 また、液体物質供給角度θaが大きすぎると、供
給される液体物質の速度が高くなつた場合、液体
物質のはね又は液体物質の盛り上がり8bが大き
くなり、水平位置の場合には液垂れが生じるおそ
れもある。 この液体物質供給機構に噴口ノズル5を用いる
ことによつて、噴霧パターンを安定させることが
できると共に低流量から大流量まで安定して液体
物質を供給することができる。 上述したような本発明の超音波霧化装置の他の
実施例を説明する。 他の実施例として第9図に示されている超音波
振動子ホーンがある。これは、本発明の超音波振
動子ホーン10の小径に形成されている小径部か
ら大径に形成されている大径部となる端部に到る
区間に設定されている液体物質を霧化するための
霧化域の一部から前記小径部にかけての領域に、
例えばサンドブラスト処理のような粗面加工が施
されている。この領域におけるこのような粗面加
工により、液体物質供給機構から超音波振動子ホ
ーン10の霧化面に与えられる液体物質と該振動
子ホーンの霧化面を構成している金属の表面との
親和性と該超音波振動子ホーンの霧化特性との関
連性に基づいて、第10図に示すように、霧化量
の小流量域から中流量域にかけて、霧化粒径を均
一にして、かつ、一層小さくでき、霧化特性のよ
り一層の向上を図ることができる。なお、第10
図は、縦軸に平均粒径、横軸に霧化量をとつて示
したもので、曲線Xがサンドブラスト処理が行な
われた本発明の超音波霧化装置によるもので、曲
線Yが研摩処理が行なわれた本発明の超音波霧化
装置によるものである。この場合のサンドブラス
ト処理は、砂あるいは金属粒子(メツシユ 60
#)をエアガンにて数秒〜数分吹き付けて粗面加
工を施こし、光学顕微鏡(反射型)により観察し
粗さ計で測定したところ、その表面粗さ(JIS
B0601)は、Ba=2〜6μmの範囲であつた。 第11図は、さらに他の実施例の超音波振動子
ホーンを示す。第11図に示されるように、この
超音波霧化装置は、超音波振動子ホーン10の大
径に形成されている大径部(例えば、直径32mm)
となる端部に、例えばθ2=80°の傾斜角θ2(鍔部と
超音波振動子ホーンの軸線とのなす角度)を有す
る鍔部11を形成したものである。なお、拡径部
である霧化面の傾斜角θ1(拡径部と超音波振動子
ホーンの軸線とのなす角度)は、例えばθ1=30°
の角度である。これによつて、縦軸に平均粒径、
横軸に霧化量をとつて示した第12図で示される
ように、鍔なしの場合には、霧化面で液体物質を
霧化する限界霧化量の範囲が12bで示されるの
に対し、鍔を形成した場合には、この限界霧化量
の範囲12bを越える霧化範囲12aの広い範囲
まで霧化することが可能で霧化量をさらに増大す
ることができる。そして、この場合には、θ1とθ2
の間には先に例示した如くθ2>θ1の関係が保たれ
ることが必要である。 第13図は、さらに他の実施例の超音波振動子
ホーンを示す。第13図に示されるように、この
超音波霧化装置は、前記超音波振動子ホーンの大
径に形成されている大径部となる端部に隣接して
その外周部に、前記超音波振動子ホーンの大径の
端部に向けて流入する空気流を弱めるための噴気
流を発生させる噴気流発生部13aが設けられて
いる。これによつて、外部から超音波振動子ホー
ンの霧化面に向けて流入する燃焼用空気流により
該振動子ホーンに供給された液滴が該振動子ホー
ンの霧化面より下流側に流されたり、或いは前記
霧化面に付着している液面が乱されたりして大液
滴が発生したりするなどの霧化特性の悪化を防ぐ
ことができる。 第14図は、さらに他の実施例の超音波霧化装
置の一部を示す。第14図に示されるように、こ
の超音波霧化装置は、超音波振動子ホーンと該超
音波振動子ホーンを囲包したケーシングとで形成
される間〓部に沿つて流れ込む空気を超音波振動
子ホーンに形成された中空部へと導く空気導入路
14aが形成されている。 これによつて、振動子ホーンの中空部における
ススの生成が抑制できると共に振動子ホーンの冷
却効果も向上でき、これによつて超音波振動発生
手段と超音波振動子ホーンとの共振条件のズレを
も防止することができる。 第15図は、さらに他の実施例の超音波霧化装
置を示す。第15図に示されるように、この超音
波霧化装置は、超音波振動発生手段30aとこれ
に接離自在に接続される超音波振動子ホーン10
との接続部31aは振動の腹となるように設定さ
れると共に、超音波振動子ホーンの中空部3に
は、アレンキソケツト32a又は溝部が形成され
ている。これによつて、超音波霧化装置の霧化特
性に悪影響を与えることなく、コンパクトで容易
に組み立てることができ、したがつて、取り扱い
が容易になる。 第16図は、さらに他の実施例の超音波霧化装
置に一部を示す。第16図、第17図及び第18
図に示されるように、この超音波霧化装置は、前
記超音波振動子ホーン10の拡径部1aに液体物
質を供給する液体物質供給機構17aが前記超音
波振動子ホーン10の外周部近傍に複数個配設さ
れており(第17図参照)、前記各々の液体物質
供給機構から前記超音波振動子ホーン10に向け
て供給される液体物質の供給軸線、本実施例で
は、それぞれAx及びAy、と前記超音波振動子ホ
ーン10の軸心とのなす角度、本実施例では、そ
れぞれ角度θx及び角度θyは、複数個設定されて
いる。ここで、超音波振動子ホーン10の大径に
形成される大径部を、例えば直径32mmとしたとき
に、角度θx及び角度θyは、それぞれ、例えば40°
及び20°である。 これによつて、液体物質供給機構から超音波振
動子ホーンの拡径部外周面に対し供給される液体
物質の霧化可能域B1及びB2が多段となり(第1
8図参照)、したがつて拡径形の超音波振動子ホ
ーンの拡径部外周面における霧化可能域の割合を
大きく設定することができ、霧化粒径のより一層
の微細化を図るとともに霧化量のより一層の増大
化を図ることによつて霧化特性のより一層の改善
を図ることができるものである。以上述べてきた
上記他の実施例では、図示の如く、超音波振動子
ホーンの拡径部をラツパ形状として述べてきた
が、この拡径部は、前述したように、円錐形状と
しても良いことはもちろんである。 また、本発明の超音波霧化装置を、一例として
ボイラーに適用した場合に、その燃焼特性を表わ
したものが第19図に示されている。 第19図では、縦軸にスモークスケールNo.(こ
れはアメリカのバカラツハ社製のスモークテスタ
ーによつて測定されるものである。)、横軸に酸素
濃度をとつて、本発明の超音波霧化装置による超
音波噴霧の燃焼特性と従来の圧力噴射弁による圧
力噴霧の燃焼特性との比較結果が示されている。
ここで、スモークスケールNo.は、一定量の排ガス
中の煤塵を取り出して測定し数値表示したもの
で、煤塵量変化に対応して変化するもので、アメ
リカ規格のASTM Da15665で煤塵濃度の標準測
定法に基づくものである。 この第19図に示されている燃焼特性は、燃料
としてケロシンを用い、超音波振動子ホーンの端
部傾斜角を25°、小径部の直径を11mm、大径部の
直径を24mmに設定したときの本発明の超音波振動
子ホーンをボイラーに適用したときに得られる超
音波噴霧の燃焼特性(第19図でU及びVによつ
て表わされる線)と従来の圧力噴射弁による圧力
噴霧の燃焼特性(第19図でWによつて表わされ
る線)とを比較した結果を表わすもので、第19
図にて図示するように、前記振動子ホーンによる
超音波噴霧の燃焼特性の方がすぐれていることが
明らかであり、石油ヒータ、ボイラー等の広範な
燃焼機器への応用も可能である。 なお、本発明の用途は、上記した実施例に限ら
ず、(a)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イーゼル噴射弁、(b)
ガスタービン用燃料ノズル、(c)工業用、営業用及
び家庭用のボイラ、加熱炉、暖房器用バーナ、(d)
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(サラ
ミツク造粒)、噴霧塗装装置、反応促進器、及び
(e)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することができ、換
言すると、超音波振動を用いて液体物質を霧化す
る種々の超音波霧化装置に使用することができ
る。 以上、本発明をある程度詳細にその最も好まし
い実施態様について説明したが、いうまでもない
ことではないが、その好ましい実施態様は、この
発明の精神と範囲に反することなく種々に変更す
ることができるものであり、したがつて、本発明
は何等上述実施例に限定されるものではない。 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、従来の装置に比較して短時間で多
量に液体物質を効率的に霧化することができ、さ
らに、その際、霧化液滴は、極めて微細粒径のも
のであり、かつ、均一である。さらに、液体物質
を霧化するのに要する電力消費量が少なくてす
み、そして、液体物質供給機構から霧化部分に液
体物質を効率的に供給することができる共に供給
する液体物質の例えば流量等の制御も容易に行な
うことができる。そして、霧化部分に生じる応力
も均一にすることができ、材料強度的にも好まし
い超音波霧化装置を得ることができる。 また、本発明の超音波霧化装置によれば、液体
物質と霧化部分の表面との親和性を変化させて一
層微細で均一な霧化液滴を得ることもでき、そし
て、鍔部を形成することにより限界霧化量以上に
液体物質を霧化することもでき、さらに、噴気流
発生部を設けることにより供給される液体物質の
乱れを防ぐこともできる。また、中空部へ導かれ
る空気導入路を設けることによりススの生成を抑
制することができると共に振動子ホーンの冷却効
果も向上できる。さらに、超音波振動発生手段と
超音波振動子ホーンとを接離自在にすることによ
り容易に組み立てることができ、取り扱いも容易
になる。
[Table] As is clear from Table 1, when an input amplitude is given such that the longitudinal amplitude (half vibration) at the tip of the horn is 12.5 μm, in the case of conventional ultrasonic vibrator horn B, , its absolute amplitude remains 12.5 μm and there is no lateral (radial) amplitude, that is, substantially no flexural vibration occurs, whereas the ultrasonic transducer horn A of the present invention In this case, the absolute amplitude is 13.3 μm and the lateral amplitude is 4.6 μm, indicating that a considerable amount of flexural vibration occurs. Furthermore, regarding the longitudinal amplitude expansion factor, that is, the amplification factor of the longitudinal amplitude relative to the input amplitude, in the case of the conventional horn B, it is 2.69, whereas in the case of the horn A of the present invention, it is 9.19, and the It can be seen that it has become possible to obtain a large amplitude with great efficiency using the ultrasonic transducer horn. Furthermore, the maximum stress generated in the horn is 23.3Kg/mm 2 in the case of the conventional horn B, while it is 6.88Kg/mm 2 in the case of the horn A of the present invention, which is higher than that in the conventional horn. The maximum stress generated in the ultrasonic transducer horn of the present invention is much smaller than the maximum stress generated in the conventional ultrasonic transducer horn that does not form a hollow part, and the material strength is approximately 1/3. It can be seen that this is preferable from this point of view. In order to enlarge the atomization surface 2', which is the atomization area of the liquid substance, in the configuration shown in FIG. 1 described above, FIG.
This figure shows an ultrasonic transducer horn 10' that has been made thicker. By increasing the diameter upstream of the enlarged diameter portion in this way, the atomization area of the atomization surface 2' can be increased, and therefore, the atomization of the liquid substance can be further improved with fine particle size. It becomes possible to do it in large quantities. That is, by increasing the atomization area in this way, it is possible to reduce the amount of atomized liquid substance to be atomized per unit area of the atomization surface. Since the vibrational energy imparted to the liquid substance increases, it becomes possible to atomize a large amount of the supplied liquid substance with a smaller particle size. Next, the angle of the apex of the enlarged diameter portion of the ultrasonic atomizer according to the present invention shown in FIGS. 1 and 6 will be further described. When these ultrasonic atomizers described above are used as an atomizer in the intake pipe of an internal combustion engine such as a gasoline engine, care must be taken to prevent many atomized droplets from adhering to the wall of the narrow intake pipe. In other words, in order to prevent the atomized droplets from spreading in the circumferential direction at an excessively wide angle, the apex angle of the enlarged diameter portion needs to be set within a suitable range. However, when the apex angle of the enlarged diameter part is made small,
On the atomization surface, as is clear even when considering the mechanism of effective amplitude generation, it is extremely difficult to obtain a large amplitude necessary for atomization, and even if such a large amplitude is obtained, Even if this were possible, the stress applied to the enlarged diameter portion and the shaft portion would increase, causing problems in terms of material strength. Therefore, the diameter expansion of the ultrasonic atomizer of the present invention generates flexural vibrations and effectively utilizes the effective amplitude to atomize the supplied liquid substance to a finer particle size and in a larger amount. There is a preferred angular range for the apex angle of the part, as shown in Figure 7a, b and c, which is preferred according to the present invention to atomize the supplied liquid substance in a larger amount with finer particle size. In order to produce an effective amplitude of , the apex angle of the enlarged diameter section has yielded good results in the range of about 30° to 60°, preferably about 30° to 45°. As a result, a favorable atomization pattern is obtained, and no droplets are deposited in large quantities on the intake manifold wall, thus also impairing the responsiveness of the internal combustion engine to the supply of liquid substances and thus liquid fuel. There is no. Let me add further explanation to the above. In the ultrasonic transducer horn of the present invention, when the apex angle of the enlarged diameter portion is large, the effective amplitude for atomizing the liquid substance is large. Atomization is possible even if the liquid film formed on the surface is thick, and under conditions such as the same amplitude, the same atomization processing amount, and the same supply liquid velocity, ultrasonic waves with a large apex angle at the enlarged diameter part The vibrator horn is better
When a liquid substance arrives at the atomization surface, it immediately starts atomizing even if the liquid film is thick, and the atomized particle size becomes coarse. Since the effective amplitude of the atomization is small, the liquid film formed on the atomization surface must be thinner for atomization to occur, and the liquid film becomes thinner as it moves on the outer peripheral surface of the enlarged diameter part of the ultrasonic vibrator horn, resulting in atomization. begins and the particle size decreases. On the other hand, the effective atomization area becomes larger as the apex angle of the enlarged diameter portion is smaller, and the amount of atomized liquid substance to be supplied per unit area becomes smaller. This means that the liquid substance can be atomized even if the vibrational energy applied to the liquid substance to be atomized on the atomization surface is small. Therefore, when processing a large amount of liquid substance, it is preferable that the apex angle of the enlarged diameter portion be small from the viewpoint of effective atomization area. As mentioned above, in order to generate the flexural vibration of the present invention and effectively utilize the effective amplitude to atomize the supplied liquid substance with even finer particle size and a larger amount, it is necessary to expand the diameter. As mentioned above, the apex angle of the part is suitably in the range of about 30° to 60°, preferably about 30° to 45°. In the above embodiments, the shape of the outer peripheral surface of the enlarged diameter part of the ultrasonic transducer horn according to the present invention has been described as a conical shape. However, if the shape of the outer peripheral surface of the enlarged diameter part is a conical curved surface shape, that is, a truncated shape. The present invention can also be applied to As shown in Fig. 7d, such a conical curved surface shape, that is, a lattice-shaped enlarged diameter part is an enlarged diameter part in a section from a small diameter part formed with a small diameter to an end part formed with a large diameter. The outer peripheral surface is set so as to exhibit a curve when cut along the axis of the enlarged diameter portion. In this case, the angle formed by the tangent at the center of the outer peripheral surface of the enlarged diameter portion toward the axis of the ultrasonic transducer horn, that is, the apex angle of the enlarged diameter portion is approximately It has been found that a range of 30 to 60° is preferred. Next, a liquid substance supply mechanism for supplying liquid substance from the liquid substance supply mechanism to the ultrasonic transducer horn will be described. 8a, b, and c show a liquid substance supply mechanism for supplying liquid substance to the ultrasonic transducer horn 10 of the present invention. This liquid substance supply mechanism is normally provided around the outer periphery of the ultrasonic transducer horn 10 slightly obliquely above the outer periphery of the small diameter portion of the ultrasonic transducer horn near the boundary between the small diameter portion and the starting portion of the enlarged diameter portion 1a. At least one spout nozzle 5 is also arranged slightly apart from the surface (in this example, eight spout nozzles are arranged).
It is equipped with As shown in FIG. 8c, the position on the ultrasonic vibrator horn that supplies the liquid substance from the injection hole nozzle 5 of the liquid substance supply mechanism to the ultrasonic vibrator horn 10 is generally The diameter of the small diameter part of the ultrasonic transducer horn 10 is U, and the border position between the small diameter part and the enlarged diameter part 1a of the ultrasonic transducer horn 10, that is, the starting part of the enlarged diameter part 1a, and from this starting part It is preferable that V/U is within the range of 0 to 1, where V is the distance between the liquid substance supply point and the liquid substance supply point supplied from the upper liquid substance supply mechanism. When V/U is 0, it means that V=0, that is, the liquid substance supply position is located at the beginning of the enlarged diameter portion 1a. Note that depending on the supply speed of the liquid substance, the type of liquid substance, viscosity, and surface tension, the liquid substance can also be supplied below the boundary position, that is, to the enlarged diameter portion. Within this range, when the liquid substance is caused to flow down to the enlarged diameter portion 1a through the peripheral wall of the ultrasonic vibrator horn for atomization, it can be caused to flow down in a liquid film state. , the ultrasonic transducer horn 10 according to the present invention works satisfactorily to atomize liquid substances without any hindrance, since a uniform thin film favorable for atomization can be formed on the atomization surface. be able to. On the other hand, when the liquid substance is directly supplied to the enlarged diameter part 1a from the liquid substance supply mechanism, a uniform thin film is formed on the atomization surface because the enlarged diameter part 1a, which becomes the atomization surface, vibrates. Moreover, the liquid droplets may be splashed off the atomization surface without being atomized. Therefore, the spout nozzle 5 constituting the liquid substance supply mechanism is located at a boundary or above the boundary between the small diameter part and the starting part of the enlarged diameter part of the ultrasonic transducer horn (however, V/U=0 to 1). It suffices if they are arranged at a predetermined angle so as to supply the liquid substance to a range of . The liquid substance supply angle θ a for supplying the liquid substance from the spout nozzle 5 of the liquid substance supply mechanism to the outer peripheral surface of the ultrasonic transducer horn 10 is as follows:
As shown in Figure 8c, a range of 15° to 75° is preferred. This range depends on the size of the injection hole nozzle 5 that supplies fuel, the supply speed of the liquid substance, the type of liquid substance,
Although it differs slightly depending on viscosity and surface tension, the present inventors have conducted research on gasoline, kerosene, diesel oil, slurry, etc., and have confirmed that they give good results. If this liquid substance supply angle θ a is too small, the spread width 8a of the liquid substance will be small, and the liquid substance will be sufficiently spread over the atomization surface 2, and the atomization surface 2 will not be affected by the atomization action.
In order to effectively use the injection hole nozzle 5, the number of injection hole nozzles 5 must be increased, and in this case, the speed of the supplied liquid substance is not slowed down at the enlarged diameter part, and the supplied liquid substance is Problems arise during atomization, such as an adverse effect on the atomization section. Furthermore, if the liquid material supply angle θ a is too large, when the speed of the supplied liquid material increases, the splashing of the liquid material or the swell 8b of the liquid material becomes large, and in the case of a horizontal position, the liquid drips. There is a possibility that this may occur. By using the spout nozzle 5 in this liquid substance supply mechanism, the spray pattern can be stabilized, and the liquid substance can be stably supplied from a low flow rate to a large flow rate. Another embodiment of the ultrasonic atomization device of the present invention as described above will be described. Another example is an ultrasonic transducer horn shown in FIG. This atomizes the liquid substance that is set in the section from the small diameter portion of the ultrasonic transducer horn 10 of the present invention to the end portion that is the large diameter portion. In the area from a part of the atomization area to the small diameter part,
For example, the surface is roughened by sandblasting. Such surface roughening in this region allows the liquid substance supplied from the liquid substance supply mechanism to the atomization surface of the ultrasonic transducer horn 10 to be mixed with the metal surface constituting the atomization surface of the transducer horn. Based on the relationship between the affinity and the atomization characteristics of the ultrasonic vibrator horn, the atomized particle size is made uniform from the small flow rate range to the medium flow rate range, as shown in Figure 10. Moreover, it can be made even smaller, and the atomization characteristics can be further improved. In addition, the 10th
The figure shows the average particle diameter on the vertical axis and the atomization amount on the horizontal axis, where curve This is based on the ultrasonic atomization device of the present invention in which the following steps were performed. In this case, sandblasting is performed using sand or metal particles (mesh 60
#) with an air gun for several seconds to several minutes to roughen the surface, observe it with an optical microscope (reflection type), and measure it with a roughness meter.
B0601) had a Ba value in the range of 2 to 6 μm. FIG. 11 shows an ultrasonic transducer horn according to yet another embodiment. As shown in FIG. 11, this ultrasonic atomization device has a large diameter portion (for example, 32 mm in diameter) formed in the large diameter of the ultrasonic vibrator horn 10.
A flange portion 11 having an inclination angle θ 2 (angle between the flange portion and the axis of the ultrasonic transducer horn) of θ 2 =80°, for example, is formed at the end portion where θ 2 =80°. Incidentally, the inclination angle θ 1 of the atomization surface which is the enlarged diameter part (the angle between the enlarged diameter part and the axis of the ultrasonic transducer horn) is, for example, θ 1 = 30°.
is the angle of As a result, the vertical axis shows the average particle size,
As shown in Fig. 12, in which the amount of atomization is plotted on the horizontal axis, in the case of no collar, the range of the limit atomization amount for atomizing the liquid substance on the atomization surface is shown by 12b. On the other hand, when a flange is formed, it is possible to atomize a wide range of the atomization range 12a that exceeds the range 12b of the limit atomization amount, and the amount of atomization can be further increased. And in this case, θ 1 and θ 2
As exemplified above, it is necessary that the relationship θ 21 be maintained between them. FIG. 13 shows an ultrasonic transducer horn according to still another embodiment. As shown in FIG. 13, this ultrasonic atomization device has a large-diameter end portion formed with a large diameter of the ultrasonic vibrator horn, and the ultrasonic wave A jet flow generating section 13a is provided that generates a jet flow for weakening the air flow flowing toward the large-diameter end of the vibrator horn. This causes the droplets supplied to the ultrasonic vibrator horn to flow downstream from the atomization surface of the ultrasonic vibrator horn due to the combustion air flow flowing from the outside toward the atomization surface of the ultrasonic vibrator horn. It is possible to prevent deterioration of the atomization characteristics, such as generation of large droplets due to the liquid surface adhering to the atomization surface being disturbed. FIG. 14 shows a part of an ultrasonic atomization device of still another embodiment. As shown in FIG. 14, this ultrasonic atomizer uses ultrasonic waves to generate air flowing along a gap formed by an ultrasonic transducer horn and a casing surrounding the ultrasonic transducer horn. An air introduction path 14a leading to a hollow portion formed in the vibrator horn is formed. This makes it possible to suppress the generation of soot in the hollow part of the transducer horn and improve the cooling effect of the transducer horn, thereby reducing the difference in resonance conditions between the ultrasonic vibration generating means and the ultrasonic transducer horn. can also be prevented. FIG. 15 shows an ultrasonic atomization device according to yet another embodiment. As shown in FIG. 15, this ultrasonic atomization device includes an ultrasonic vibration generating means 30a and an ultrasonic vibrator horn 10 connected to the ultrasonic vibration generating means 30a so as to be able to move toward and away from the ultrasonic vibration generating means 30a.
The connecting portion 31a with the ultrasonic vibrator horn is set to be the antinode of vibration, and an Allen socket 32a or groove portion is formed in the hollow portion 3 of the ultrasonic vibrator horn. This makes it compact and easy to assemble, without adversely affecting the atomization properties of the ultrasonic atomization device, and therefore easy to handle. FIG. 16 shows a part of an ultrasonic atomizer according to still another embodiment. Figures 16, 17 and 18
As shown in the figure, in this ultrasonic atomization device, a liquid substance supply mechanism 17a that supplies liquid substance to the enlarged diameter portion 1a of the ultrasonic transducer horn 10 is located near the outer peripheral portion of the ultrasonic transducer horn 10. (see FIG. 17), and the supply axes of the liquid substance supplied from each of the liquid substance supply mechanisms toward the ultrasonic transducer horn 10, in this embodiment, Ax and Ax, respectively. In this embodiment, a plurality of angles θx and θy are set between Ay and the axis of the ultrasonic transducer horn 10, respectively. Here, when the large diameter portion formed in the large diameter of the ultrasonic transducer horn 10 is, for example, 32 mm in diameter, the angle θx and the angle θy are each, for example, 40°.
and 20°. As a result, the atomization possible regions B 1 and B 2 of the liquid substance supplied from the liquid substance supply mechanism to the outer circumferential surface of the enlarged diameter part of the ultrasonic transducer horn become multistage (first
(See Figure 8), therefore, it is possible to set a large proportion of the atomization possible area on the outer peripheral surface of the enlarged diameter part of the enlarged diameter ultrasonic transducer horn, and further refine the atomized particle size. At the same time, by further increasing the amount of atomization, it is possible to further improve the atomization characteristics. In the other embodiments described above, the enlarged diameter portion of the ultrasonic transducer horn has been described as having a truss shape as shown in the drawings, but this enlarged diameter portion may also have a conical shape as described above. Of course. Furthermore, FIG. 19 shows the combustion characteristics of the ultrasonic atomizer of the present invention when it is applied to a boiler, as an example. In FIG. 19, the vertical axis is the smoke scale number (this is measured by a smoke tester made by Baccaratusha Co., Ltd. in the United States), and the horizontal axis is the oxygen concentration. Comparison results are shown between the combustion characteristics of the ultrasonic spray produced by the oxidizer and those of the pressure spray produced by a conventional pressure injection valve.
Here, the smoke scale number is a value that is measured by extracting and measuring a certain amount of soot and dust from exhaust gas, and changes in response to changes in the amount of soot and dust.It is a standard measurement of soot and dust concentration according to the American standard ASTM Da15665. It is based on the law. The combustion characteristics shown in Fig. 19 are obtained by using kerosene as the fuel, setting the end inclination angle of the ultrasonic vibrator horn to 25°, the diameter of the small diameter part to 11 mm, and the diameter of the large diameter part to 24 mm. Combustion characteristics of ultrasonic spray obtained when the ultrasonic vibrator horn of the present invention is applied to a boiler (lines represented by U and V in FIG. 19) and pressure spray produced by a conventional pressure injection valve This shows the results of comparing the combustion characteristics (the line indicated by W in Fig. 19).
As shown in the figure, it is clear that the ultrasonic spray produced by the vibrator horn has superior combustion characteristics, and can be applied to a wide range of combustion equipment such as oil heaters and boilers. Note that the application of the present invention is not limited to the embodiments described above, but is applicable to (a) automotive fuel injection devices, such as electronically controlled gasoline injection valves or electronically controlled diesel injection valves; (b)
Fuel nozzles for gas turbines, (c) Burners for industrial, commercial and domestic boilers, heating furnaces, and space heaters, (d)
Industrial liquid sprayers, such as food, medicine, pesticides,
Drying sprayers for the purpose of drying liquid materials such as fertilizers, temperature control and humidity control sprays, baked powder sprayers (Salamitsuku granulation), spray coating equipment, reaction accelerators, and
(e) non-industrial liquid sprayers, such as pesticide applicators;
It can be suitably used as a disinfectant sprayer, etc. In other words, it can be used in various ultrasonic atomization devices that atomize liquid substances using ultrasonic vibrations. The present invention has been described above in some detail with respect to its most preferred embodiment, but it goes without saying that the preferred embodiment can be modified in various ways without departing from the spirit and scope of this invention. Therefore, the present invention is not limited to the above embodiments in any way. Effects of the Invention As explained above, according to the ultrasonic atomization device of the present invention, it is possible to efficiently atomize a large amount of liquid substance in a short time compared to conventional devices. In this case, the atomized droplets have extremely fine particle size and are uniform. Furthermore, the power consumption required to atomize the liquid substance is low, and the liquid substance can be efficiently supplied from the liquid substance supply mechanism to the atomization part. can also be easily controlled. Moreover, the stress generated in the atomization portion can be made uniform, and an ultrasonic atomization device that is preferable in terms of material strength can be obtained. Further, according to the ultrasonic atomization device of the present invention, finer and more uniform atomized droplets can be obtained by changing the affinity between the liquid substance and the surface of the atomization portion. By forming the atomizer, it is possible to atomize the liquid substance in an amount exceeding the atomization limit, and furthermore, by providing a jet flow generating section, disturbance of the supplied liquid substance can be prevented. Further, by providing an air introduction path guided to the hollow portion, it is possible to suppress the generation of soot and improve the cooling effect of the vibrator horn. Furthermore, by making the ultrasonic vibration generating means and the ultrasonic vibrator horn moveable toward and away from each other, it can be easily assembled and handled.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、本発明の第1実施例に従う超音波霧
化装置の部分断面説明図である。第1図aは、振
幅と入力との関係を示す図である。第2図は、第
1図の部分拡大図である。第3図は、本発明のた
わみ振動を説明するための説明図である。第3図
aは、平均粒径と霧化量との関係を示す図であ
る。第4図は、本発明の超音波振動子ホーンの先
端部の一部を示した部分側面図である。第5図
は、第4図に示される各点位置と振幅との関係を
示す図である。第6図は、本発明の他の実施例に
従う超音波振動子の概略説明図である。第7図
a,b,c,dは、本発明の超音波振動子ホーン
の拡径部の各種頂角を示す部分図である。第8図
a,b,cは、本発明の超音波振動子ホーンに液
体物質を供給する液体物質供給機構を示す部分説
明図である。第9図は、本発明の他の実施例に従
う超音波振動子ホーンの正面図である。第10図
は、本発明の超音波振動子ホーンに粗面加工した
ときの平均粒径と霧化量の関係を示す図である。
第11図は、本発明の他の実施例に従う超音波振
動子ホーンの正面図である。第12図は、本発明
の超音波振動子ホーンに鍔を付けたときの平均粒
径と霧化量の関係を示す図である。第13図は、
本発明の他の実施例に従う超音波振動子ホーンの
正面図である。第14図は、本発明の他の実施例
に従う超音波振動子ホーンの部分正面図である。
第15図は、本発明の他の実施例に従う超音波振
動子ホーンを有する超音波霧化装置の正面図であ
る。第16図は、本発明の他の実施例に従う超音
波霧化装置の部分正面図である。第17図は、第
16図に示される超音波霧化装置に用いられる液
体物質供給機構を示す図である。第18図は、第
16図に示される超音波霧化装置に、第17図に
示される液体物質供給機構を用いて液体物質を供
給したときに得られる霧化パターンを示す図であ
る。第19図は、本発明の超音波霧化装置による
燃焼特性と従来の圧力噴射弁による燃焼特性との
比較結果を示す図である。 1a……拡径部、2……霧化面、3……中空
部、3a……端部、3b……終端部、3c……内
周面、3d……外周面、5……噴口ノズル、10
……超音波振動子ホーン、20……超音波霧化装
置、21……ケーシング、22……液供給管、d
……半径、S……断面積、U……小径部直径、V
……距離、θ1,θ2……頂角、θ……液体物質供給
角度、l1……平面。
FIG. 1 is a partially sectional explanatory diagram of an ultrasonic atomizer according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1a is a diagram showing the relationship between amplitude and input. FIG. 2 is a partially enlarged view of FIG. 1. FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining the flexural vibration of the present invention. FIG. 3a is a diagram showing the relationship between average particle diameter and atomization amount. FIG. 4 is a partial side view showing a part of the tip of the ultrasonic transducer horn of the present invention. FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the position of each point shown in FIG. 4 and the amplitude. FIG. 6 is a schematic explanatory diagram of an ultrasonic transducer according to another embodiment of the present invention. FIGS. 7a, b, c, and d are partial views showing various apex angles of the enlarged diameter portion of the ultrasonic transducer horn of the present invention. 8a, b, and c are partial explanatory views showing a liquid substance supply mechanism for supplying liquid substance to the ultrasonic transducer horn of the present invention. FIG. 9 is a front view of an ultrasonic transducer horn according to another embodiment of the present invention. FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the average particle diameter and the amount of atomization when the ultrasonic transducer horn of the present invention is roughened.
FIG. 11 is a front view of an ultrasonic transducer horn according to another embodiment of the present invention. FIG. 12 is a diagram showing the relationship between the average particle diameter and the amount of atomization when a collar is attached to the ultrasonic vibrator horn of the present invention. Figure 13 shows
FIG. 7 is a front view of an ultrasonic transducer horn according to another embodiment of the present invention. FIG. 14 is a partial front view of an ultrasonic transducer horn according to another embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a front view of an ultrasonic atomizer having an ultrasonic transducer horn according to another embodiment of the present invention. FIG. 16 is a partial front view of an ultrasonic atomizer according to another embodiment of the present invention. FIG. 17 is a diagram showing a liquid substance supply mechanism used in the ultrasonic atomization device shown in FIG. 16. FIG. 18 is a diagram showing an atomization pattern obtained when a liquid substance is supplied to the ultrasonic atomization device shown in FIG. 16 using the liquid substance supply mechanism shown in FIG. 17. FIG. 19 is a diagram showing a comparison result between the combustion characteristics of the ultrasonic atomizer of the present invention and the combustion characteristics of a conventional pressure injection valve. 1a... Expanded diameter part, 2... Atomization surface, 3... Hollow part, 3a... End part, 3b... Termination part, 3c... Inner peripheral surface, 3d... Outer peripheral surface, 5... Spout nozzle , 10
... Ultrasonic vibrator horn, 20 ... Ultrasonic atomizer, 21 ... Casing, 22 ... Liquid supply pipe, d
...Radius, S...Cross-sectional area, U...Small diameter diameter, V
...distance, θ 1 , θ 2 ... vertical angle, θ ... liquid substance supply angle, l 1 ... plane.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 超音波振動発生手段と、前記超音波振動発生
手段に一端側が接続されると共に、他端側は、先
端に行くに従つて径が大きくなる拡径部を有する
超音波振動子ホーンとを備え、液体物質供給機構
から前記拡径部に供給される液体物質を前記拡径
部で霧化する超音波霧化装置において、 前記拡径部に先端側から中空部を形成し、この
中空部は、前記超音波振動子ホーンの軸線方向に
対して垂直に取つた各平面における、この中空部
の内周面と外周面との間に形成される前記超音波
振動子ホーン内部のドーナツ状の横断面積が、ほ
ぼ一定になるように形成されることを特徴とする
超音波霧化装置。 2 前記中空部を形成することによつて形成され
る前記拡径部の肉厚は、この拡径部の先端部にお
いて、前記拡径部先端半径の20%以下であること
を特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の超音
波霧化装置。 3 前記拡径部の先端は、最大振幅となるように
設定される特許請求の範囲第1項又は第2項に記
載の超音波霧化装置。 4 前記拡径部の外周面形状は、略円錐形状であ
る特許請求の範囲第1項〜第3項のいずれかの項
に記載の超音波霧化装置。 5 前記拡径部の外周面形状は円錐曲面形状(ラ
ツパ形状)である特許請求の範囲第1項〜第3項
のいずれかの項に記載の超音波霧化装置。 6 前記拡径部の頂角は30〜60°であり、前記中
空部の頂角は、前記拡径部の頂角よりも0°〜30°
大きいことを特徴とする特許請求の範囲第1項〜
第5項のいずれかの項に記載の超音波霧化装置。 7 前記超音波振動子ホーンの小径に形成されて
いる小径部から大径に形成されている大径部とな
る端部に到る区間に設定されている液体物質を霧
化するための霧化域の一部から前記小径部にかけ
ての領域に、粗面加工を施したことを特徴とする
特許請求の範囲第1項〜第6のいずれかの項に記
載の超音波霧化装置。 8 前記超音波振動子ホーンの大径に形成されて
いる大径部となる端部に、鍔部を形成したことを
特徴とする特許請求の範囲第1項〜第7項のいず
れかの項に記載の超音波霧化装置。 9 前記超音波振動子ホーンの大径に形成されて
いる大径部となる端部に隣接してその外周部に、
前記超音波振動子ホーンの大径の端部に向けて流
入する空気流を弱めるための噴気流を発生させる
噴気流発生部を設けたことを特徴とする特許請求
の範囲第1項〜第8項のいずれかの項に記載の超
音波霧化装置。 10 前記超音波振動子ホーンは、前記超音波振
動子ホーンと該超音波振動子ホーンを囲包したケ
ーシングとで形成される間〓部に沿つて流れ込む
空気を前記中空部へと導く空気導入路が形成され
ていることを特徴とする特許請求の範囲第1項〜
第9項のいずれかの項に記載の超音波霧化装置。 11 前記超音波振動発生手段と前記超音波振動
子ホーンとは接離自在に接続されている特許請求
の範囲第1項〜第10項のいずれかの項に記載の
超音波霧化装置。 12 前記超音波振動発生手段と、これに接離自
在に接続される前記超音波振動子ホーンとの接続
部は、振動の腹となるように設定されていること
を特徴とする特許請求の範囲第11項に記載の超
音波霧化装置。 13 前記超音波振動子ホーンの中空部には、ア
レンキソケツト等の組立治具用の溝部が形成され
ていることを特徴とする特許請求の範囲第11項
または第12項に記載の超音波霧化装置。 14 前記拡径部に液体物質を供給する噴口ノズ
ルを備えた前記液体物質供給機構が、前記超音波
振動子ホーンの小径部と拡径部の開始部分の境界
又は境界よりも上方の位置に液体物質を供給する
ように、所定の角度を有して、配設されているこ
とを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の超
音波霧化装置。 15 前記液体物質が供給される前記超音波振動
子ホーンの小径部と拡径部の開始部分の境界又は
境界上方位置は、超音波振動子ホーン10の小径
部の直径をUとし、拡径部1aの開始部分と、こ
の開始部分より上方位置の、液体物質供給機構か
ら供給される液体物質供給点との間の距離をVと
したとき、V/Uが0〜1までの範囲内である特
許請求の範囲第14項に記載の超音波霧化装置。 16 前記所定の角度は、15°〜75°である特許請
求の範囲第14または第15項に記載の超音波霧
化装置。 17 前記液体物質供給機構から前記超音波振動
子ホーンに供給される液体物質の所定角度は、複
数個設定されていることを特徴とする特許請求の
範囲第1項に記載の超音波霧化装置。 18 前記中空部を形成することによつて形成さ
れる前記拡径部の肉厚は、この拡径部の先端部に
おいて、前記拡径部先端半径の20%以下であるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第14項〜第17
項のいずれかの項に記載の超音波霧化装置。 19 前記拡径部の先端は、最大振幅となるよう
に設定される特許請求の範囲第14項〜第18項
のいずれかの項に記載の超音波霧化装置。 20 前記拡径部の外周面形状は、略円錐形状で
ある特許請求の範囲第14項〜第19項のいずれ
かの項に記載の超音波霧化装置。 21 前記拡径部の外周面形状は円錐曲面形状
(ラツパ形状)である特許請求の範囲第14項〜
第19項のいずれかの項に記載の超音波霧化装
置。 22 前記拡径部の頂角は30〜60°であり、前記
中空部の頂角は前記拡径部の頂角よりも0°〜30°
大きいことを特徴とする特許請求の範囲第14項
〜第21項のいずれかの項に記載の超音波霧化装
置。 23 前記超音波振動子ホーンの小径に形成され
ている小径部から大径に形成されている大径部と
なる端部に到る区間に設定されている液体物質を
霧化するための霧化域の一部から前記小径部にか
けての領域に、粗面加工を施したことを特徴とす
る特許請求の範囲第14項〜第22項のいずれか
の項に記載の超音波霧化装置。 24 前記超音波振動子ホーンの大径に形成され
ている大径部となる端部に、鍔部を形成したこと
を特徴とする特許請求の範囲第14項〜第23項
のいずれかの項に記載の超音波霧化装置。 25 前記超音波振動子ホーンの大径に形成され
ている大径部となる端部に隣接してその外周部
に、前記超音波振動子ホーンの大径の端部に向け
て流入する空気流を弱めるための噴気流を発生さ
せる噴気流発生部を設けたことを特徴とする特許
請求の範囲第14項〜第24項のいずれかの項に
記載の超音波霧化装置。 26 前記超音波振動子ホーンは、前記超音波振
動子ホーンと該超音波振動子ホーンを囲包したケ
ーシングとで形成される間〓部に沿つて流れ込む
空気を前記中空部へと導く空気導入路が形成され
ていることを特徴とする特許請求の範囲第14項
〜第25項のいずれかの項に記載の超音波霧化装
置。 27 前記超音波振動発生手段と前記超音波振動
子ホーンとは接離自在に接続されている特許請求
の範囲第14項〜第26項のいずれかの項に記載
の超音波霧化装置。 28 前記超音波振動発生手段と、これに接離自
在に接続される前記超音波振動子ホーンとの接続
部は、振動の腹となるように設定されていること
を特徴とする特許請求の範囲第27項に記載の超
音波霧化装置。 29 前記超音波振動子ホーンの中空部には、ア
レンキソケツト又は溝部が形成されていることを
特徴とする特許請求の範囲第27項または第28
項に記載の超音波霧化装置。
[Scope of Claims] 1. An ultrasonic vibration generating means, one end of which is connected to the ultrasonic vibration generating means, and the other end of which has an enlarged diameter portion whose diameter increases toward the tip. an ultrasonic atomizer comprising a vibrator horn and atomizing a liquid substance supplied to the enlarged diameter part from a liquid substance supply mechanism in the enlarged diameter part, wherein a hollow part is formed in the enlarged diameter part from the tip side. However, this hollow part is formed between the inner circumferential surface and the outer circumferential surface of the hollow part in each plane taken perpendicularly to the axial direction of the ultrasonic transducer horn. An ultrasonic atomizer characterized in that the cross-sectional area of an internal donut shape is formed to be approximately constant. 2. A patent characterized in that the wall thickness of the enlarged diameter part formed by forming the hollow part is 20% or less of the tip radius of the enlarged diameter part at the tip of the enlarged diameter part. An ultrasonic atomization device according to claim 1. 3. The ultrasonic atomization device according to claim 1 or 2, wherein the tip of the enlarged diameter portion is set to have a maximum amplitude. 4. The ultrasonic atomization device according to any one of claims 1 to 3, wherein the outer peripheral surface shape of the expanded diameter portion is approximately conical. 5. The ultrasonic atomization device according to any one of claims 1 to 3, wherein the outer peripheral surface shape of the enlarged diameter portion is a conically curved surface shape (a truss shape). 6 The apex angle of the expanded diameter portion is 30 to 60°, and the apex angle of the hollow portion is 0° to 30° less than the apex angle of the expanded diameter portion.
Claims 1 to 2 are characterized in that they are large.
The ultrasonic atomization device according to any one of Item 5. 7 Atomization for atomizing the liquid substance set in the section from the small diameter part formed in the small diameter part of the ultrasonic transducer horn to the end part which becomes the large diameter part formed in the large diameter part. The ultrasonic atomization device according to any one of claims 1 to 6, characterized in that a region from a part of the area to the small diameter part is roughened. 8. Any one of claims 1 to 7, characterized in that a flange portion is formed at the end portion of the ultrasonic transducer horn that is formed to have a large diameter and becomes a large diameter portion. The ultrasonic atomization device described in . 9 Adjacent to the end portion of the ultrasonic transducer horn that is formed to have a large diameter and become the large diameter portion, on the outer periphery thereof,
Claims 1 to 8 are characterized in that a jet flow generating section is provided that generates a jet flow for weakening the air flow flowing toward the large-diameter end of the ultrasonic transducer horn. The ultrasonic atomization device according to any one of the paragraphs. 10 The ultrasonic transducer horn is an air introduction path that guides air flowing along the inner part formed by the ultrasonic transducer horn and a casing surrounding the ultrasonic transducer horn to the hollow part. Claims 1 to 3 are characterized in that:
The ultrasonic atomization device according to any one of Item 9. 11. The ultrasonic atomization device according to any one of claims 1 to 10, wherein the ultrasonic vibration generating means and the ultrasonic vibrator horn are connected so as to be able to come into contact with and separate from them. 12. Claims characterized in that a connecting portion between the ultrasonic vibration generating means and the ultrasonic vibrator horn connected to the ultrasonic vibrator horn so as to be able to freely approach and separate from the ultrasonic vibration generating means is set to be an antinode of vibration. The ultrasonic atomization device according to item 11. 13. The ultrasonic atomization according to claim 11 or 12, wherein a groove for an assembly jig such as an Allen socket is formed in the hollow part of the ultrasonic vibrator horn. Device. 14. The liquid substance supply mechanism, which includes a spout nozzle that supplies liquid substance to the enlarged diameter part, supplies liquid at a boundary between the small diameter part of the ultrasonic transducer horn and a starting part of the enlarged diameter part, or at a position above the boundary. The ultrasonic atomization device according to claim 1, wherein the ultrasonic atomization device is arranged at a predetermined angle so as to supply the substance. 15 The boundary or the position above the boundary between the small diameter part of the ultrasonic transducer horn to which the liquid substance is supplied and the starting part of the enlarged diameter part is defined by the diameter of the small diameter part of the ultrasonic transducer horn 10 being U, and the diameter of the small diameter part of the ultrasonic transducer horn 10 being U. When the distance between the starting part of 1a and the liquid substance supply point from the liquid substance supply mechanism located above this starting part is V, V/U is within the range of 0 to 1. The ultrasonic atomization device according to claim 14. 16. The ultrasonic atomization device according to claim 14 or 15, wherein the predetermined angle is 15° to 75°. 17. The ultrasonic atomization device according to claim 1, wherein a plurality of predetermined angles of the liquid substance supplied from the liquid substance supply mechanism to the ultrasonic transducer horn are set. . 18 A patent characterized in that the wall thickness of the enlarged diameter part formed by forming the hollow part is 20% or less of the tip radius of the enlarged diameter part at the tip of the enlarged diameter part. Claims 14 to 17
The ultrasonic atomization device according to any one of the paragraphs. 19. The ultrasonic atomization device according to any one of claims 14 to 18, wherein the tip of the enlarged diameter portion is set to have a maximum amplitude. 20. The ultrasonic atomization device according to any one of claims 14 to 19, wherein the outer peripheral surface shape of the enlarged diameter portion is approximately conical. 21. Claims 14 to 21, wherein the outer peripheral surface shape of the enlarged diameter portion is a conically curved surface shape (laptop shape).
The ultrasonic atomization device according to any one of Item 19. 22 The apex angle of the expanded diameter portion is 30 to 60°, and the apex angle of the hollow portion is 0° to 30° less than the apex angle of the expanded diameter portion.
The ultrasonic atomization device according to any one of claims 14 to 21, which is large. 23 Atomization for atomizing the liquid substance, which is set in the section from the small diameter part formed in the small diameter part of the ultrasonic transducer horn to the end part which becomes the large diameter part formed in the large diameter part. The ultrasonic atomizer according to any one of claims 14 to 22, characterized in that a region from a part of the area to the small diameter part is roughened. 24. Any one of claims 14 to 23, characterized in that a flange portion is formed at the end of the large diameter portion of the ultrasonic transducer horn. The ultrasonic atomization device described in . 25 Air flow flowing toward the large-diameter end of the ultrasonic transducer horn adjacent to and on the outer periphery of the large-diameter end formed in the large-diameter portion of the ultrasonic transducer horn. The ultrasonic atomization device according to any one of claims 14 to 24, further comprising a jet flow generator that generates a jet flow for weakening. 26 The ultrasonic transducer horn is an air introduction path that guides air flowing along the inner part formed by the ultrasonic transducer horn and a casing surrounding the ultrasonic transducer horn to the hollow part. The ultrasonic atomization device according to any one of claims 14 to 25, characterized in that: 27. The ultrasonic atomization device according to any one of claims 14 to 26, wherein the ultrasonic vibration generating means and the ultrasonic vibrator horn are connected so as to be able to move toward and away from each other. 28. Claims characterized in that a connecting portion between the ultrasonic vibration generating means and the ultrasonic vibrator horn that is connected to the ultrasonic vibration generating means so as to be able to freely approach and separate from the ultrasonic vibration generating means is set to be an antinode of vibration. The ultrasonic atomization device according to item 27. 29. Claim 27 or 28, characterized in that an Allen socket or a groove is formed in the hollow part of the ultrasonic transducer horn.
The ultrasonic atomization device described in Section 1.
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