JPS599139Y2 - 超音波燃料霧化装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は超音波振動子を利用して灯油などの液体を霧化
する超音波霧化装置に関するもので、その目的は液体の
霧化量を効率良く増加させることにある。

まず従来例について超音波燃料霧化装置を一例として第
１図を参照して説明する。

第１図は超音波燃料霧化装置の断面図であって、底部に
超音波振動子２を取着した超音波作用槽１に連設したフ
ランジ状張出部３と半球面状のダイヤフラム４を周辺底
部５に接着した霧化槽６をＯリング７及び８を介してビ
ス等９によって締着されている。

上記超音波作用槽１の側面には、規定量の水やエチレン
グリコールと水との混合物等を用いた結合液体１０を注
入する注入孔１１が設けられ、注入後はねじ１２とシー
ル板１３とによって密閉されている。

上記ダイヤフラム４の中央膨出先端部１４は上記結合液
体１０に深さＨだけ浸漬し、残りの膨出根本部１５と上
記結合液体１０の上面との空間は空気室１６を形或して
いる。

上記結合液１０を注入した超音波作用槽１はシール材１
３等によって気密されているので、ダイヤフラム４の中
央膨出先端部１４の結合液体１０に浸漬する深さＨは超
音波振動子２を作動させて使用する場合においても変化
することはない。

このような従来装置においては、結合液体１０に浸漬さ
れた部分のダイヤフラム４を通して超音波が伝達される
。

従って、結合液体１０の液面を高くダイヤフラム４との
接触面積を多くするのが一般的である。

ところが、本考案者の研究によると結合液体１０の深漬
深さＨを浅くしていくとかえって霧化量が増大すること
がわかった。

これは超音波が結合液体１０中に比べて空気中は伝播し
にくい性質があるため結合液体１０中に浸漬したダイヤ
フラム４の膨出部に集中し、その密度が高くなるためと
考えられる。

本考案はこのような発見に基づいて威されたもので、結
合液体の液面を従来と変えるだけで霧化効率を向上させ
るものである。

以下第１図，第２図，第３図を用いて実施例を詳細に説
明する。

上記発見に基づいて考えると結合液体の液面がダイヤフ
ラムの中央膨出先端部とほぼ同一の状態にするのが最も
効率的である。

第１図において先端部１４を通過する水平線を液面とし
た場合がこれに相当する。

Ｄは運転中に噴水により生じた結合液体接触面の直径で
あって第１区では約１６ｍｍである。

ところが、ダイヤフラム４の中央膨出先端部１ｌが結合
液体１０に浸漬する深さＨがｌ〜２ｍｍ程埃以下になる
と結合液体１０の表面張力の作用により、ダイヤフラム
４の接触部１７の液面が上昇することと、半球面状のダ
イヤフラム４の先端部であるため、結合液１０のダイヤ
フラム４への接触面の直径Ｄは上記深さＨを浅くしても
小さくならないので実際には霧化量の増加は飽和してお
り、Ｈ＝２〜３ｍｍでもＨ＝Ｏでもほとんど変らない。

このため本考案は、上記液面位置を限界と考えたが、念
のために結合液体１０の液面を第３図の如く中央膨出先
端部１４よりも低位に設定し、この間に隙間ｈを設けた
処第２図の如き、予想に反した結果が得られた。

第２図は発振周波数１．７０５ＭＨｚ、外径２０ｍｍの
超音波振動子と厚さ０．１５ｍｍ、半径１５ｍｍのポリ
カーボネイト製の半球面状のダイヤフラム４を使用した
ときの中央膨出先端部１４と結合液体１０との隙間ｈと
灯油の霧化量との関係を示した霧化量特性図である。

尚、この場合に使用した超音波作用槽１の内径は４Ｑｍ
ｍ、フランジ状張出部３の上記超音波作用槽１の底部か
らの高さは３９ｍｍである。

この特性図がら明らかなように液面と先端部１４が接触
している状態と、隙間ｈが６ｍｍの状態とでは霧化量が
ほとんど同じ力になっており、ｈ＝３ｍｍの時には、ｈ
＝ｏに比して２５％増加している。

この第２図の結果を生したのが、第３図の装置である。

第３図において、第１図と同じ機能を有する個所には同
一番号を付して説明を省略する。

第３図ではダイヤフラム４の中央膨出先端部１４と結合
液体１０の液面との隙間を３ｍｍに設定した場合を示し
ている。

次にその動作を説明すると、超音波振動子２から発する
超音波エネルギーは結合液体１０を噴き上げダイヤフラ
ム４に接触させる。

その結果、超音波エネルギーはダイヤフラム４の中央部
に集中して通過し、灯油中に伝播されるので灯油は烈し
くキャビテーションを引き起こし、霧化槽６内に烈しく
吹き上げ霧化する。

そして超音波振動が結合液体内に比べて空気中には伝播
しにくい性質により超音波エネルギーはダイヤフラム４
の接触面に集中し、霧化槽６に伝播する超音波エネルギ
ー密度が高くなって霧化量が増加する。

尚、この場合のダイヤフラム４の接触面の直径ｄは約ｌ
Ｑｍｍである。

以上に説明したように本考案によれば、底部に半球面状
のダイヤフラムを設け灯油などの液体を所定の容積貯溜
した霧化槽と、底部に超音波振動子を取付けた超音波作
用槽とを上記ダイヤフラムを介して連設し、上記超音波
作用槽に水などの結合液体を注入してこの結合液体を媒
体として超音波振動を伝播せしめ、上記霧化槽内の液体
を霧化させる超音波霧化装置において、上記超音波振動
子の停止時に上記超音波作用槽内の結合液体の液面と上
記ダイヤフラムの中央膨出先部とほぼ同一若しくはこれ
より低位に設定し、上記超音波振動子の駆動時には上記
結合液体が上記中央膨出先端部に充分接触するようにし
たから、従来に比して結合液体の液面を少し変えるだけ
で、霧化量を大幅に増加することが可能であり、比較的
出力の小さな超音波振動子を用いることができるので小
形で安価な霧化装置を提供することができる実用価値の
高いものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は超音波燃料霧化装置の断面図、第２図は霧化量
特性図、第３図は本考案の一実施例を示す超音波燃料霧
化装置の断面図であって、１は超音波作用槽、２は超音
波振動子、４はダイヤフラム、５は霧化槽、１０は結合
液体、１４は中央膨出先端部である。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 底部に半球面状のダイヤフラムを設け灯油などの液体を
   所定の容積貯油した霧化槽と、底部に超音波振動子を取
   付けた超音波作用槽とを上記ダイヤフラムを介して連結
   し、上記超音波作用槽に水などの結合液体を注入してこ
   の結合液体を媒体として超音波振動を伝播せしめ、上記
   霧化槽内の液体を霧化させる超音波霧化装置において、
   上記超音波振動子の停止時に上記超音波作用槽内の結合
   液体の液面を、上記ダイヤフラムの中央膨出先端部とほ
   ぼ同一若しくはこれより低位に設定し、上記超音波振動
   子の駆動時には上記結合液体が上記中央膨出先端部に充
   分接触するようにしたことを特徴とする超音波霧化装置
   。