JPS61138557A - 電磁式超音波噴射ノズル - 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、一般には超音波噴射ノズルに関するものであ
り、特に（１）電子制御ガソリン噴射弁又は電子制御デ
ィーゼル噴射弁、（２）ガスタービン用燃料ノズル、（
３）工業用、営業用、及び家庭用のボイラ、加熱炉、暖
房機用バーナ。

（４）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、ｒＡ湿用スプレー、焼粉用噴霧器（セラミック
造粒）、噴霧塗装装置１反応促進器、及び（５）工業用
以外の液体噴霧器、例えば鳥薬散布器、消毒液散布器等
に好適に使用し得る超音波噴射ノズルに関するものであ
る。

Ｌ１立１Ｊ 突来、上述したような種々の分野で液体（本明細書で「
液体）とは液体は勿論、懸濁溶液等の液状物をも含むも
のとして用いる。）を噴霧、部も微粒化するために圧力
ｒｑＩＮバーナ又は液体噴霧器が使用されている。斯る
噴霧バーナ又は液体噴霧器に使用されている噴射ノズル
は、ノズルから噴射された液体と外気（大気）との間の
剪断作用により液体を微粒化している。従って、供給液
体を微粒化するためには液体供給圧力を大とする必要が
あり、液体供給設備例えばポンプ、配管等が複雑且つ大
型化することとなった。

更に、噴射流量のｍ！ｌ！は、供給液体の圧力を変える
か、ノズルの噴射口面積を変えることにより行なうが、
前者の方法では低流量時（低圧時）の微粒化の状態が悪
化し、その改善策として中、大型のボイラではエアー又
はスチームを併用し供給される液体燃料の微粒化を図っ
ている。そのために装置は益々複雑化し且つ大型となっ
た。一方、後者の方法では、ノズルの機造が極めて複雑
となり、その調整及び保守管理が大変であった。

このような従来の噴射ノズルの欠点を改良するべく、噴
射ノズルの噴射口から加圧して液体を噴射すると同時に
該液体に超音波振動を付与する試みがなされている。

が　　しよ−　　　＝１　へ しかしながら、従来の超音波による液体噴射ノズルは噴
Ｍ量が極めて小ざく、大容量の微粒化を必要とする上記
の如き噴射ノズルには使用することができなかった。

本発明者等は、大容量の液体の微粒化を達成するべく、
超音波による液体微粒化メカニズム及び超音波振動子の
形状の研究及び実験を数多く行なった結果、！Ｅ音波振
動子の端部にエツジ部を設け、該エツジ部に液体を薄膜
状で供給することによって、該エツジ部より液体が大量
に微粒化されることを見出し、超音波噴射方法及び噴射
ノズルを提案した（特願昭５９−７７５７２をｊ＃照せ
よ）。

本発明は該先願発明に係る噴射ノズルの改良に関するも
のである。

ｉ見立１ｊ 未発明の目的は、連続的に又は間欠的に液体を供給する
ことのできる超音波噴射ノズルを提供することである６ 本発明の他の目的は、大容量の液体を供給し多量の液体
を噴霧、即ち噴射することのでき、且つ制御及び自動化
が容易な超音波噴射ノズルを提供することである。

本発明の他の目的は、従来の噴射ノズルに比較して液体
供給圧力が著しく低く、従って液体供給設備の小型化、
軽量化、低コスト化を達成し得る。構造が簡単な超音波
噴射ノズルを提供することである。

本発明の他の目的は、供給液体の性状、特に粘度によっ
てｌＩｋ粒化の状Ｓ（流量、ａ径）が変動しない、安定
した微粒化を達成し得る超音波噴射ノズルを提供するこ
とである。

本発明の更に他の目的は、低流量時においても微粒化状
態が殆んど変化することがなく、従ってターンダウン比
を非常に大きくとることのできる超音波噴射ノズルを提
供することである。

。　占　　　　るた 上記開目的は本発明に係る超音波噴射ノズルによって達
成される。要約すれば本発明は、超音波振動発生手段と
、該超音波振動発生手段に一端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慴動自在に嵌
装された中空針弁と、前記エツジ部に液体を供給するた
めの供給通路と、前記中空針弁を通常は前記液体供給通
路の方へと押圧し、前記液体供給通路を閉鎖するように
したばね手段と、前記中空針弁に作用し該中空針弁を前
記ばね手段の押圧力に抗して移動せしめ前記液体供給通
路を解放するための電磁手段とを具備することを特徴と
する超音波噴射ノズルである。

次に５本発明に係る超音波噴射ノズルを図面に即して詳
しく説明する０本発明は上述のように種々の用途に好適
に使用し得るが１本実施態様では、ガスタービン用燃料
ノズルに関連して本発明を説明する。

第１図を参照すると１本発明に係る噴射ノズル、ｍも１
本実流ａ様ではガスタービン用燃料ノズルｌは、中心に
中心孔２を有した細長の概略円筒形状の弁箱４を具備す
る。

前記中心孔２は上部孔ｚ＆、該上部孔２ａに連接した拡
大孔２ｂ及び該拡大孔２ｂに′ＩＩＬ接した傾斜孔２Ｃ
から成る。

前記拡大孔？ｂには４動自在に　概略円筒形状の中空針
弁６が設けられる。該中空針弁６はその中心部に弁箱４
の中心孔２と同軸にて貫通孔８を有する。又　中空針弁
６の上端には、後で説明する目的のためにコア１０が一
体的に取付もれており、下端は前記弁箱中心孔２の傾斜
孔２Ｃと相補形状の傾斜部１２が形成され、後述するよ
うに該傾斜孔２Ｃと協働して液体燃料の供給手段つまり
供給通路３６（第３図）を構成する。中空針弁６は、前
記上部孔２ａと拡大孔２ｂとの連結部に形成された環状
肩１３と、前記コア１０との間に配置されたばね手段３
０によって常時下方向へと付勢され、従って中空針弁６
の傾斜部１２は中心孔２の傾斜孔２Ｃへと押付られ、供
給通路３６は閉鎖されている（第１図の状態）６ 弁箱４の中心孔２及び中空針弁６の貫通孔８を貫通して
振動子１４が配置される。振動子１４は、Ｌ部の本体部
１６、該本体部１６より小径の細長円柱状の振動子軸部
１８及び本体部１６と軸部１８とを連結するｌａ雄部２
０から成る０本体部１６にはより大径とされた鍔Ｚ２を
有し、該鍔２２が　弁箱４の上端に形成された環状肩２
４と。

弁箱４の上端にボルト（図示せず）によって取付けられ
た環状の振動子押え２６とによって弁箱に取付けられる
。

振動子１４の軸部１８は弁箱４に形成された中心孔傾斜
部２Ｃ１即ち液体供給通路３６より下方に、つまり外方
へと突出している。ＷＲ勤子１４の先端、つまり軸部１
８の先端にはエツジ部２８が形成される。

前記振動子１４のエツジ部２８は、第１図によると、漸
次径が小さくされた４段から成る環状の階段状とされる
が、２段、３段又は５段の階段状とすることもでさ、更
に漸次径が増大したり、又漸次径が小さくなり次で大き
くなるような形状とするか、又は同径とすることもでき
る０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
さくｈ）は　液体燃料の薄膜化が行な得るような且つ又
液体の流れを堰止めるような寸法形状とされる。

更に、前記弁箱４には前記コア１０に近接して電磁手段
３２が設けられる。該電磁手段３２は通常の電磁コイル
であってよく、通電された時前記コア１０に作用して該
コア１０を、従って中空針弁６をばね手段３０に抗して
と方へと引上るｍきをなす、該中空針弁６の上方運動を
制限するべく中空針弁６の外径部に環状凹所３４を形成
し、該凹所３４に拡大孔２ｂから突出する環状ストッパ
３６を嵌合せしめるように構成することもできる。

前記中心孔２の傾斜孔２Ｃは、第３図に図示されるよう
に、前記中空針弁６が電磁手段３２の作用によって上方
へ移動されど前記中空針弁６の傾斜部１２と協働して液
体燃料の供給通路３６を形成、つまり前記燃料供給通路
３６を解放する。該燃料供給通路３６の供給口３８は概
略前記エツジ部２８の上端に隣接して開口し、燃料供給
口３８の他端４０は弁箱４に形成された燃料導通孔４２
に連結される。燃料導通孔４２には燃料供給源（図示せ
ず）からの管路４６を介して液体燃料が供給される。　
上記説明から理解されるように、燃料の供給俸停止は電
磁手段３２への通電のＯＮ・ＯＦＦによって制御され、
又燃料の供給流最も電磁手段への通電量を制御すること
によって調整し得るであろう、又、電磁弁への通電を間
欠的に作動せしめ且つ燃料供給源からの液体の供給圧を
一定に保持することにより、本噴射弁を電子制御ガソリ
ン噴射弁又は電子制御ディーゼル噴射弁として利用する
ことができる。

上記構成において、振動子１４は、本体Ｊｉｌｌｌ１６
に作動的に接続された超音波振動発生手段ｌＯＯにより
連続的に振動される。この時電磁手段がＯＮにされると
、液体燃料が管路４６、導通孔４２及び供給通路３６を
介してエツジ部２６に供給され、従って液体燃料は微粒
化され外方へと噴射される。

以上説明した本発明に係る超音波噴射ノズルの一つの具
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カニ　　１０Ｗ 振動子の機幅　　　　・　　３０ルｍ 振動数　　　・　　３８ＫＨｚ 振動子の形状寸法 １段　　　　：直径　　４ｍｍ ２段　　　　：直径　　５ｍｍ ３殴　　　　：直径　　６ｍｍ ４段　　　　：直径　　７ｍｍ 各段の高さくｈ）：　　　　１．５ｍｍ燃料　　油種　
　　　：灯油 ｆｌＬ量　　　　・　　１０ｃｎｔ’／秒噴射圧力　　
：　　　　５　Ｋ　ｇ　／　ｃ　ｍ’湿温度　　　、常
温 ！Ｉ効子の材料　　　　　５チタン（又は鉄）１ＳＡＪ 以上説明したように、従来の噴射ノズルにおいては燃料
供給圧力が３０〜ｌ　ＯＯＫ　ｇ　／　ｃは必要とされ
たが、本発明の噴射ノズルではＯ−数ｌＯＫ　ｇ　／　
ｃ　ｒｎ’といった低圧でよく、燃料設備の小型化　軽
量化、低コスト化が達成される。又１本発明の噴射ノズ
ルを使用すると、液体の大容畢の噴霧即ち噴射が可能と
される。

又１本発明によると　供給液体の供給・停止及び供給流
量は電磁手段によって制御されるので、噴射ノズルの制
御が簡単で且つ自動化が極めて容易であるという利益が
ある。

更に　本発明の噴射ノズルによると液体の性状に関係な
く且つ低流量時でも安定した液体の微粒化をなすことが
でき、ターンダウン比を非常に大きくとれるという利点
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、作動停止状態にある本発明に係る超音波噴射
ノズルの断面図である。 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、作動状態にある第１図の超音波噴射ノズルの
断面図である。 ｌ：超音波噴射ノズル ４：弁箱 ８：液体供給手吹 １４：振動子 ２８：エツジ部 ３２：電磁手段 ３８：液体供給口 １００：超音波振動発生手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）超音波振動発生手段と、該超音波振動発生手段に一
   端が連結されそして他端にはエッジ部を有した細長の振
   動子と、該振動子のエッ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と、前記エ
   ッジ部に液体を供給するための供給通路と、前記中空針
   弁を通常は前記液体供給通路の方へと押圧し、前記液体
   供給通路を閉鎖するようにしたばね手段と、前記中空針
   弁に作用し該中空針弁を前記ばね手段の押圧力に抗して
   移動せしめ前記液体供給通路を解放するための電磁手段
   とを具備することを特徴とする超音波噴射ノズル。