JPS59125311A - 振動霧化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、パー十−等の燃料噴射器等に適用して噴射燃
料の′ｈ化を超音波によって施す振動霧化装置に関する
。

超ν）波の動力的応用とじて、その超音波エネルギーを
利珪１して液体’ｃＭ化することかなされている９この
ＪＪ１’ｅ＋波振動によって生ずる微粒子の平均１応１
１イ（ｄ）と、その起富波周波数（ｆ）との関係は　文
献りこよれはト記の式によって表される。

ｄｏ＝（σ／　（ρ、ｆ２））３ ここでσは表面張力、ｐは微粒化する液体の冨度である
。この式で表ごれるように、）ｌ均直径ｄは、超音波の
周波数か高いはと小ごくなる。

そこで１１ノ記バ一ナー客から低圧で燃料を噴射し、そ
の霧化をノズルの振動によって発生する超音波により主
に施すものにあって、その振動子への供給電圧の周波数
と振動によって＄ｊ、粒化した液体燃料の粒径との関係
を調べてみると、第１図に示すように、周波数と反比例
的に粒径が大となることが知得され、前記式か示す関係
と一致した。

さらに、周波数と噴射量との関係を調へてみると、第２
図のように周波数が大となるのと反比例的に霧化処理量
（噴射量）は小さくなることか分かった。このことから
１、周波数が高いと微粒化は容易となるか、その粒径が
小さいため処理績か少なくなり、二のため噴射量が少な
くなることか知得される。

そこで、燃料噴射初期の周波数は、燃料が低温で粘度が
高いこと、およびポンプが定ｔθ状態に達していす吐出
圧か低いこと等のため、−着火を円滑に施すには、なる
ーく噴射液を微粒化する必要があって、その振動周波数
を大とすることが好ましい。ところで−力、微粒化すれ
ばするほど１体噴身４には抵抗となって、前記したよう
に噴射量に限界を生じるから、この初期周波数を定常状
態になっても維持すると、良好°な霧化処理量を得るこ
とかできなくなることになる。

本発明はかかる知見に基ついて、超音波振動によって最
適な液体燃料の燃焼を施すことを目的とするものであっ
て、圧電振動子によって振動し、′その先端部に液体を
噴射する噴射ノズルを設けた振動ホーンと、前記圧電振
動子への印加電圧の周波数を高周波数と低周波数との二
段切換゛え可能にイ・ｔ　’Ｆする発振器と、前記噴射
ノズルに供給する液体燃料の流璧か一定量を越えると作
動して、前記発振器の周波数を低触波数に切換えるスイ
ッチとから振動汎化衰；δを構成し、噴射初期において
鷹。

その石火を容易とするために高周波振動を噴射ノズルに
ｌｊ、えて粒径を小さくし、その燃焼が定常状態ｔこ達
すると前記振動を低周波に切換えて噴射１１（を増大す
るよう１こして、その噴射状態に最適な噴射液の微粒化
、を施すようにしたものである。

本発明の一実施例を第３．４図について説明する。第３
図は゛本発明に使用する噴射装置６Ａの一例を示し、ｌ
は取付は壁に形成した開口から挿通して小径の先端面を
燃焼室側に突出したステンプ状振動ホーンであって、そ
の外周段部に形成したフランジ２を前記取付げ壁に固着
して固定する。１１ｊ記振動ホーン１の大径の基端面に
は一対の環状圧電素子５，５と、該素子間′及び素子の
上下面に配した環状端子板６　ａ　、　６．　ｂ　、　
６　ｂによって一構成される圧電要素４を当接し、更に
その上面に金属性の筒状邑接体７を当て、ポル）８ａを
前記圧電要素４、当接体７に通して振動ホーン１に植設
し、これにナン）８ｂを螺合し′て一体に締着固定する
。前記振動ホーン１はその小径先端面において振巾を拡
大する機能を持ち、ここではステン′プ状形式を用いた
がコニカル状、エキスポネンシャル状形′式を用いても
よ゛い。

１１ｊｌ記振動ホーン１の内部には流路１０が長手方向
に治って形成されていて、大径部の外側面に斜め力面か
う輯着した連結嘴１１の流通路と連通ずる。さ；に前記
振動ホーン１の小（至先端−面（こは前記流路ｌＯと連
通ずる噴射ノズル１５か形成されている。

第４１Δは前記噴射装置の圧電素子の電圧制御と、燃料
′の供給制御とを施すだめの制御機構を示すブローンク
図であって、タンクＴ内の液体卜料かポンプＰによって
管路２０から前記流路１０−に供給される。この管路２
０に・はＥｆ、星調整升２１か設けられていて、この内
部には例えば流電検出子として公知の歪ゲージを設け、
液圧の上昇とともに移動するタイヤフラムを介ルて前記
歪ゲージに圧力をり、えて、その圧力変動に伴なう電気
抵抗変化により、その流計を検出するようにし、この一
定流植検出によりν〕換えスイン升ＳＷを！；ｌＪ換え
るようにする。

２５は発振器であって、電源部２６に高周波数発振部２
７と低周波数発振部２８とを前記切換えスインチＳＷを
介し−て並タリに裔統し、＋ｉｉ＋記９Ｊ換えスイッチ
ＳＷによりいずれかに導通ずるようにする。前記発振部
２７．２８には出力部２９をｊ多読し、前記発振部で生
じた周波数を増幅し、圧′１を問素４に交番電圧を印力
に′する。

前記圧電要素４の端子板６　ａ’　、　６　ｂに交番電
圧を印加すると、圧電要素４及びこれを挟持する振動ホ
ーン１と当接板７が一体になって半波長で振動するか、
または奇数倍で高次振動をする。そこで半波長で振動す
る周波数を低周波数発振部２８の発振周波数に一致させ
、奇数倍で振動する周波数を高周波数発振部２７の発振
周波数に一致させることによって一つの振動子を二つ以
上の相異なる周波数で励磁することかできる。本実施例
では２５ＫＨ２の低周波数とそのＥ倍に相当する７５Ｋ
）ｌＺの高周波数のいずれでも振動するよ？に圧電波素
４、振動ホーン１、当接板７の各部寸法を設定した。

本発明の詳細な説明する。

前記ポンプＰの始動とともに、高周波数発振Ｂｌ！２７
か切換えスイッチＳＷを介して電源部２６と接続し　圧
’ｒｕ　’１２素４の端子板６ａ、、６ｂに例えば７５
ＫＨ２の周波数の電圧を印加する。この電圧印加によっ
て、振動ホーン１の先端に高周波振動を生じて超１゛Ｙ
波を発生し、噴射／ズル１５から噴射する液体が６１　
ｔｓ’ｆ、化し、その着火か安定的に施されてｌｌｊ’
（躬府か燃焼する。この燃焼に伴って、噴射ノズル１５
周囲か熱せられると、該噴射／ズル１５からの噴射炎は
安定してくる。ところで第２図に小されるように、前記
７５ＫＨ２の高周波振動においてば、微粒トー処゛理量
が安定状態においても５文／　ｈ　ｒ程度であるから、
この振動状態を維持すると、噴躬醗に限界を生じる。一
方噴射／ズル１５周囲の加熱によって、低周波振動によ
っても十分に安定燃焼を施すことができるから、管路２
０内を流れる液体の流量か５す／　ｈ　ｒに達したら、
これ’ｒ−＋ｉｉｊ記した流針調整弁２１内の検出子に
よって検知して、切換えスイン−チＳＷをνＪ換える。

この！ｕ１　ｍえによって、低周波数発振部２８側に電
源部２６が接続してノモ電要素４に例えば前記周波数の
７分の−の２５ＫＨ２の低周波電圧が印加され噴射ノズ
ル１５周囲に振動を生じ、そこに発生する超音波によっ
て、液体燃料の霧化を生しる。この周波数切換えによっ
て、第２図に示されるように１０立／　ｈ　ｒの液体ｔ
ｔｔａ　ｓか可能となる。

本発明は前記の説明によって明らかにしたように、先端
部に液体を噴射する噴射）・ズル１５を設けた振動ホー
、ンを圧電振動子（４）によっぞ振動して超音波により
液体を霧化するとともに、前記圧電振動子への出力電圧
の周波数を高周波数と低周波数との二段切換えを可能と
し、その始動初期においては高周波電圧を印加−して−
１着火を安定′的に施すようにし、噴射炎が安定して前
記噴射ノスル１５に供給する液体燃料の流量か一定にを
越えると低周波電圧を印加して、その噴霜処理星を増大
するようにしたから、振動に伴って発生する超音波によ
り液体霧化を施すものにおいて最適に燃焼を、施すこと
ができる優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は服波数と粒径との関係を示すグラフ、第２図は
周波数とｈ化処理値との関係を示すグラフ、第３図は噴
射装置Ａの縦断側面図、第４図はブロフク図である。 ２、振動ホーン　４；圧電要素　１４：ノズ′ルノ１１
５．噴Ｑ４７スル　２５：発振装置　２７、「でろ周波
数発振部　２８；低周波散発振部出願人　　　　　日本
特殊−業株式会社代理人　ｊ「理ト　松　油　盲　多　
男４９− 第２０ 第１目 周にｋａ数　（ｋｌｌυ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 圧′屯振動イによって振動し、その先端部に液体を噴射
   する噴射ノズルを設けた振動ホーンと、前記圧１Ｌ振動
   子への印加電圧の周波数を高周波数と低周波数との二段
   切換え０丁能に付与する発振器と、前記噴射ノズルに供
   １給する液体燃料の流量か定量を越えると作動して前記
   発振器の周波数を低周波数に９Ｊ換えるスインチとから
   なる振動霧化装だ