JPH0533112B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、一般には超音波噴霧装置に関するも
のであり、特に加圧された高圧雰囲気中への液体
の微粒化噴霧に好適に使用し得る超音波噴霧装置
に関するものであり、従つて本発明は例えばデイ
ーゼル燃焼室への燃料の噴霧等の超音波噴霧装置
として好適に使用し得る。

従来の技術 従来、上述したような分野では液体を噴霧、即
ち微粒化するために圧力噴霧バーナ、液体噴霧器
又最近では超音波噴射ノズルが使用されている。

本発明者等は、斯る従来の噴霧バーナ又は液体
噴霧器に使用されている噴霧装置、及び従来の超
音波噴射ノズルの諸欠点を改良した超音波噴射ノ
ズル、即ち、超音波噴霧装置を提案した（特願昭
59−77572号）。この超音波噴霧装置は、一端に超
音波振動発生手段が連結されそして他端にはエツ
ジ部を有した細長の振動子を振動節においてノズ
ルハウジングに固定し、前記振動子のエツジ部に
液体を供給し該液体を微粒化するようにした超音
波噴霧装置である。

発明が解決しようとする問題点 本出願人に係る前記超音波噴霧装置は、大容量
の液体を間欠的に又は連続的に微粒化することが
でき上記用途に極めて好適に使用することができ
るものである。

しかしながら、噴霧装置により液体が噴射され
る雰囲気と、該噴霧装置が取付けられた外気との
間に圧力差がある場合には、該噴霧装置の、特に
振動子をノズルハウジングに取付ける取付部を介
して前記雰囲気と外気との間にて流体流動が生じ
ることがある。斯る流体の流動は、噴霧装置が例
えばデイーゼルエンジンの噴射弁に使用された場
合には圧縮比の減少となつて現われ、エンジンの
性能に悪影響を及ぼすこととなる。

又、振動子取付け部の取付け方法によつては液
体燃料の微粒化そのものに悪影響が発生する。そ
の理由は、従来振動子の固定及びシールは振動子
の節（node）部で行なわれているが、節部に設
けた固定及びシール手段は線ではなく或る巾を有
しているために節部とはいえ多少の振動があり、
そのため内外の高圧力差に耐える固定及びシール
手段を構成しようとすると、肝心の振動子の振動
を阻害するためである。従つて内外の圧力差に耐
えるだけの十分な力をもつて締つけられる固定及
びシール手段が望まれる。

発明の目的 従つて、本発明の主たる目的は、噴射される雰
囲気と外気との間に圧力差が生じる使用条件下に
おいて液体が噴射される雰囲気と外気の間の流体
流動の発生を防止し、高効率にて有効に使用する
ことのできる超音波噴霧装置を提供することであ
る。

本発明の他の目的は、デイーゼルエンジン用の
燃料噴射装置に適用し得る超音波噴射装置を提供
することである。

本発明の更に他の目的は、小型化、軽量化、低
コスト化を達成し得る、構造が簡単な超音波噴霧
装置を提供することである。

問題点を解決するための手段 上記諸目的は本発明に係る超音波噴霧装置によ
つて達成される。要約すれば本発明は、一端に超
音波振動発生手段が連結されそして地端には液体
微粒化噴霧部を有した細長の振動子を備え、液体
の噴霧を行なう超音波噴霧装置において、前記振
動子はシール取付手段を介して装置本体ハウジン
グ又は装置取付け部に取付けられることを特徴と
する超音波噴霧装置である。

又、本発明の好ましい実施態様によると、シー
ル取付手段は、振動子に一体に形成された環状の
フランジと、該フランジの外周囲に一体に設けら
れた環状のフランジホルダと、該フランジホルダ
の装置本体ハウジング又は該装置取付け部に固定
する固定手段と、前記フランジホルダと前記装置
本体ハウジング又は該装置取付け部との間に配設
されたシール部材とから成る。

又、本発明の好ましい実施態様によると、振動
子の液体微粒化噴霧部には、外周部又は内周部に
１段以上の他段エツジ部が形成され、該エツジ部
に液体を供給することにより液体が微粒化され、
噴霧される。

次に、本発明に係る超音波噴霧装置を図面に即
して詳しく説明する。

第１図参照すると、本発明に係る超音波噴霧装
置、即ち、本実施例ではデイーゼル用噴射弁１
は、超音波振動発生手段１００と、該超音波発生
手段に一端が連結されそして他端には液体微粒化
噴霧化４０、つまりエツジ部を有した細長の振動
子１２と、該振動子のエツジ部を有した側の端部
に近接して該振動子に摺動自在に嵌装された中空
針弁５０と、該中空針弁５０を摺動自在に保持し
且つ該中空針弁と協働して、前記振動子のエツジ
部４０に液体燃料の供給通路４２を形成する中空
針弁ホルダ５２、前記中空針弁５０を通常は前記
中空針弁ホルダ５２の方へと押圧し、前記液体燃
料通路４２を閉鎖するようにしたばね手段５４と
を具備する。該超音波噴霧装置は、ポンプ加圧で
燃料を供給することにより、中空針弁５０が燃料
供給通路４２を自動的に開閉し、従つて間欠的に
燃料が微粒化噴射される。

振動子１２は、上部の本体部１４、該本体部１
４より小径の細長円柱状の振動子軸部１６及び本
体部１４と軸部１６とを連結する遷移部１８を有
する。

更に、振動子１２にはその節部或いはその近傍
にシール取付手段２０が形成される。該シール取
付手段２０は、振動子１２に一体に形成された環
状のフランジ２２と、該フランジ２２の外周囲に
一体に設けられた環状のフランジホルダ２４とを
具備する。一方、振動子ホルダ２９には、該フラ
ンジホルダ２４を保持するための鍔部２６が形成
される。前記フランジホルダ２４はその下面２４
ａが鍔部２６の上面に形成された環状凹所２６ａ
に配置される。環状凹所２６ａに配置されたフラ
ンジホルダ２４はその上面２４ｂに係合する環状
の又は複数個に分割された固定手段２８及び該固
定手段２８を前記振動子ホルダ２９の鍔部２６に
固定するボルト、ナツト手段３０によつて前記鍔
部２６にしつかりと取付けられる。又、フランジ
ホルダ２４の下面２４ａと環状凹所２６ａとの間
には環状のシール部材３２が介設される。

振動子１２の先端部には液体微粒化噴霧部４０
が形成される。本実施例によると、振動子１２の
軸部１６はハウジング４及び中空針弁ホルダ５２
より下方に、つまり外方へと更に突出し、振動子
１２の先端、つまり軸部１６の先端にエツジ部が
形成され、液体微粒化噴霧部４０とされる。

前記振動子１２のエツジ部４０は、第１図によ
ると、漸次径が小さくされた５段から成る環状の
階段状とされるが、２段、３段又は４段、更には
６段以上の階段状とすることもでき、更に同径の
段状としたり、漸次径が増大したり、又漸次径が
小さくなり次いで大きくなるような形状とするこ
ともできる。重要なことは振動子先端部にエツジ
が形成されることである。

又、第２図に図示されるようにエツジの幅ｗ及
び高さｈは、液体燃料の薄膜化ができ且つ又液体
燃料の流れを堰止めるような寸法形状とされる。

上記説明では、振動子１２の液体微粒化噴霧部
４０には階段状のエツジが形成されるものとした
が、振動子の液体微粒化噴霧部４０の形状はこれ
に限定されるものではなく、従来の、例えばポペ
ツト型又はその他種々の形状とすることもでき
る。

前記中空針弁ホルダ５２には、振動子１２の前
記エツジ部４０には燃料を供給するための供給通
路４２が１つ又は複数個環状に配列して形成され
る。

上記構成において、振動子１２は、本体部１４
に作動的に接続された超音波振動発生手段１００
により連続的に振動される。従つて、液体燃料が
供給通路４２を介してエツジ部４０に供給される
と、液体燃料は微粒化され外方へと噴射される。

本発明によると、噴霧装置１の内部、即ち、噴
射される雰囲気と、噴霧装置の外部、即ち外気
（大気圧）とは、上記構成のシール取付手段２０
によつて完全に遮断されるために、噴霧装置１か
ら噴射された燃料が外部へと逃出することはな
い。つまり、噴射される容器内を完全にシールす
ることができ、例えばデイーゼルエンジン等にお
ける燃焼室圧力の低下或いは圧縮比の低下を防止
することができる。

又、本発明において、シール取付手段２０のフ
ランジ２２及びフランジホルダ２４は振動子１２
に一体的に形成されるが、例えば機械加工により
振動子１２、フランジ２２及びフランジホルダ２
４を一体にて作製することもできる。又、斯る部
材はそれぞれ別部品にて作製しその後例えば溶接
等により一体化することも可能である。

以上説明した本発明に係る超音波噴霧装置の一
つの具体的条件及び諸寸法を示すと次の通りであ
る。

超音波発生手段の出力 ：10w 振動子の振幅 ：30μｍ 振動数 ：38KHz 振動子の形状寸法 軸 部 ：直径７mm ：136mm シール取付手段 フランジ ：厚さ２mm ：内径15mm ：外径30mm フランジホルダ ：厚さ10mm ：内径30mm ：外径40mm フランジ２２の厚さ並びに内外径は、動作周波
数（本実施例では38kHz）においてたわみモード
の共振から十分隔離されるように選ばれる。これ
により、振動子からの振動エネルギーの散逸を制
限し、かつ共振割れを防止することができる。

又、フランジホルダ２４の質量を、フランジ２
２の質量に比べて十分大きく取ることにより、フ
ランジ２２からフランジホルダ２４へと漏洩しよ
うとする振動エネルギーをフランジ２２の側へ反
射させることができる。

斯る構成にて、フランジホルダ２４の振幅をご
く小さく押えることができ、固定手段２８を以つ
て振動子ホルダ２９の鍔部２６に、上記フランジ
ホルダ２４を取り付けるとき、振動による発熱と
部材の疲労を伴なうことなく、本発明の目的を達
成することができる。更に、フランジホルダ２４
の寸法は、動作周波数において、円環の伸張振動
などが誘発されないように選ばれる。近年発達し
たコンピユータによる有限要素法などの振動解析
技術を用いれば、上述した形状寸法の決定を能率
よく行なうことができる。

又、本フランジ２２は、多少の漏洩振動があつ
ても、フランジホルダ２４の振動反射機能のため
十分固定の目的に沿うことができる。

従つて、フランジ２２の取付け位置は必ずしも
振動節あるいはその近傍である必要はなく、構成
上必要であれば漏洩エネルギーが実用上無視でき
る限り、任意の位置を選ぶことができる。

上記実施例でシール取付手段２０は１箇所に設
けられたが、シール取付手段２０は１箇所である
必要はなく、振動子の寸法形状によつては、第３
図に図示するように複数の節部又はその近傍（本
実施例では２箇所のシール取付手段２０Ａ，２０
Ｂの位置）に設けることもできる。この場合、シ
ール部材３２は、図示するように、噴霧装置１の
より外側に位置するシール取付手段２０Ａにのみ
設けてもよい。

又、シール取付手段２０は仮名らずしも振動子
ホルダ２９に取付けられる必要はなく、例えば振
動子ホルダ２９を持たない噴霧装置の場合には該
噴霧装置を固定するフランジ等の固定部に取付け
ることも可能である。

第４図及び第５図には、本発明に係る超音波噴
霧装置の他の実施例が例示される。第４図の実施
例においては、液体燃料が振動子１２の内部に形
成された燃料供給通路４２を通つて振動子先端部
の液体微粒化噴霧部、つまりエツジ部４０に供給
される構成とされ、且つ下方シール取付手段２０
Ｂを介して液体燃料が供給されている点で先の実
施例（第３図）と相違するが、その他の点では先
の実施例（第１図及び第３図）と同様である。

又、第５図は、液体供給手段８を設けて、液体
微粒化噴霧部４０に向けて、周囲から一様に液体
燃料を供給するようにした他の実施例である。本
実施例において、管路４８から供給される液体燃
料は、燃料導通口４６に一端集合し、複数個の液
体燃料供給通路４２を通過して、供給口４４から
エツジ部４０にむけて噴出する。

発明の効果 本発明は以上の如くに構成されるために、噴射
される雰囲気と外気との間に圧力差が生じる使用
条件下において有効に使用することができ、特に
デイーゼルエンジン、その他高圧ボンベ等同様の
加圧雰囲気下に使用される機器の噴霧装置として
極めて有効である。

又、本発明の超音波噴霧装置は構造が簡単で、
小型化、軽量化、低コスト化を達成し得るといつ
た利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る超音波噴霧装置の一実
施例の概略断面図である。第２図は、振動子のエ
ツジ部の部分拡大図である。第３図は、本発明に
係る超音波噴霧装置における振動子の取付け態様
の他の実施例を示す概略説明図である。第４図及
び第５図は、本発明に係る超音波噴霧装置の他の
実施例の概略断面図である。 １：噴霧装置、４：ハウジング、１２：振動
子、２０：シール取付手段、２９：振動子ホル
ダ、４０：液体微粒化噴霧部（エツジ部）、１０
０：超音波振動発生手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 一端に超音波振動発生手段が連結されそして
   他端には液体微粒化噴霧部を有した細長の振動子
   を備え、液体の噴霧を行なう超音波噴霧装置にお
   いて、前記振動子はシール取付手段を介して装置
   本体ハウジング又は装置取付け部に取付けられる
   ことを特徴とする超音波噴霧装置。 ２ シール取付手段は、振動子に一体に形成され
   た環状のフランジと、該フランジの外周囲に一体
   に設けられた環状のフランジホルダと、該フラン
   ジホルダを装置本体ハウジング又は該装置取付け
   部に固定する固定手段と、前記フランジホルダと
   前記装置本体ハウジング又は該装置取付け部との
   間に配設されたシール部材とから成る特許請求の
   範囲第１項記載の装置。 ３ 液体微粒化噴霧部には、外周部又は内周部に
   １段以上の他段エツジ部が形成されて成る特許請
   求の範囲第１項又は第２項記載の装置。