JPS61259783A - 冷却式超音波噴射装置 - Google Patents

冷却式超音波噴射装置

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JPS61259783A
JPS61259783A JP10093885A JP10093885A JPS61259783A JP S61259783 A JPS61259783 A JP S61259783A JP 10093885 A JP10093885 A JP 10093885A JP 10093885 A JP10093885 A JP 10093885A JP S61259783 A JPS61259783 A JP S61259783A
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JP
Japan
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vibrator
ultrasonic
cooling medium
liquid
valve box
Prior art date
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Pending
Application number
JP10093885A
Other languages
English (en)
Inventor
Koji Nakayama
仲山 浩司
Kakuro Kokubo
小久保 確郎
Daijiro Hosogai
細貝 大次郎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tonen General Sekiyu KK
Original Assignee
Toa Nenryo Kogyyo KK
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Publication date
Application filed by Toa Nenryo Kogyyo KK filed Critical Toa Nenryo Kogyyo KK
Priority to JP10093885A priority Critical patent/JPS61259783A/ja
Publication of JPS61259783A publication Critical patent/JPS61259783A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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

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  • Special Spraying Apparatus (AREA)

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のような超音波噴
射装置に関するものであり、特に(1)自動車用噴射弁
1例えば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、調湿用スプレー、焼粉用噴霧器(セ
ラミック造粒)、噴霧塗装装置、反応促進器、及び(5
)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し、液体を間欠的に又は連続的に
微粒化する超音波噴射装置に関するものである。
え釆立且遣 従来、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、即ち微粒化するために従来
の圧力噴霧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代って超音波噴射ノズル
が広く使用されている。
本出願人は、斯る従来の噴霧バーナ又は液体噴  。
重器に使用されている噴射ノズル、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を提案し
た(特願昭59−77572号を参照せよ)、この超音
波噴射ノズルは、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(ホーン
)を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
射ノズルである。
が       −鍔 上配本出願人に係る超音波噴射ノズルは、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諸用
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、このような噴射ノズルを外部からの加熱
による高温下にて使用した場合に、又は振動子自体の振
動による発熱にて温度が上昇した場合に噴霧量が変化し
たり1時には全く噴霧をしなくなることがあった。
本発明者等は、斯る超音波噴射ノズルの性質について研
究を行なった結果、超音波噴射ノズルを使用すると、振
動子(ホーン)内の定在波発生(共振)に起因する結晶
(分子)間摩擦(内部摩擦)及び燃焼に伴なう輻射熱に
よりホーンが加熱されるために次のようなことが生じる
ことを見出した。
(1)振動子の結晶組織の変化(例えばチタンの変態点
(α特β)は882.5℃:0.2%炭素含鉄の変態点
(共析変m)は727℃、(α→γ)は約850℃)及
び熱膨張が発生すると、振動子内の縦波の音速C1及び
振動子長文が変化する。そのため振動子の共振周波数が
発振器より与えられる振動電流の周波数よりズしてしま
うので共振振幅が減少(無効電力が増加)し、液体の霧
化量が減少する。
更に詳しく説明すると、波長入、音速C1周波数fとす
ると、λ=C/fとなる。一般に、振動子が共振するた
めには、振動子長見= (n/2)―入(nはOを含む
正の整数)とならなければならない、しかしながら、一
般に温度の上昇にともない金属内の音速は小さくなるた
め、波長入も短くなる。さらに熱膨張により、振動子長
見は長くなるため、振動子長文は見) (n / 2 
)・入となってしまい、共振点が変動、つまりズしてし
まう。
(2)振動子からの伝熱により超音波発生手段の振動素
子が過熱破壊を起こし、有効な超音波振動を発生しなく
なる。
(3)超音波発生手段が振動帰還方式の発振回路を使用
している場合、(1)に記載されるように振動素子への
供給電流が増加すると、振動素子自身の発熱量が増加し
、過熱破壊をおこす。
ここで、振動素子の過熱破壊とは、振動素子の帯熱がキ
ューり点(チタンとシリコンが48:52のモル比で混
ったPZTで約350℃)を越えてしまい、圧電現象を
示さなくなることをいい、又ポルト締めテンジバン振動
子の場合には、振動素子と該振動素子に接触している金
属との間に、線膨張係数の差がある為、振動素子の帯熱
により振動素子と金属との接触面に応力が発生し、振動
う。
本発明は、斯る新規な知見に基づくものであ  ′す、
上記先願発明に係る超音波噴射ノズルの改良に関するも
のである。
11立豆碧 本発明の目的は、間欠的に又は連続的に液体を供給する
ことのできる超音波噴射装置を提供することである。
本発明の他の目的は、如何なる高温下にて使用されよう
とも、大容量の液体を供給し多量の液体  ゛を安定し
て噴霧、即ち噴射することのできる超音波噴射装置を提
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
て微粒化の状態(流量、粒径)が変動し   ゛ない、
安定した微粒化を達成し得る超音波噴射装   □置を
提供することである。
一 上記諸目的は本発明に係る冷却式超音波噴射装置によっ
て達成される。*約すれば木発゛明は、−は液体微粒化
噴射部を有した細長の振動子をノ\ウジングに設け、液
体の微粒化を行なう超音波噴射装置において、前記ハウ
ジングと前記振動子との間に形成された空間に冷却媒体
を供給し、前記振動子を冷却することを特徴とする超音
波噴射装置である。
次に5本発明に係る冷却式超音波噴射ノズルについて図
面を参照して更に詳しく説明する。
本発明は上述のように種々の用途の噴射装置に好適に使
用し得るが1本実施例では、ガスタービン用燃料噴射ノ
ズルに関連して本発明を説明する。
第1図を参照すると、噴射装置1本実施例ではガスター
ビン用燃料ノズル10は細長の概略円筒形状のノズルハ
ウジング、即ち、弁箱8を具備する。弁箱8には、同軸
にて中心穴6a及び6bが整列して形成される。弁箱8
の中心穴6a、及び6bを貫いて振動子1が配置される
。第1図から分かるように、中心穴6aの方が穴6bよ
り大径とされ且つ振動子1の大半部分を囲包するように
形成され、振動子1と中心穴6aとの間には空間Sが画
成される。
振動子1は、上部の本体部1a、該本体部1aより小径
の細長円柱状の振動子軸部1b及び本体部1aと軸部1
bとを連結する遷移部1cを有する0本体部1aにはよ
り大径とされた鍔1dが設けられており、該鍔1dが弁
箱8の上端に形成された肩部12と、該弁箱8の上端面
にボルト(図示せず)によって取付ちれた環状の振動子
押え14とによって弁箱8に取付られる。
振動子1の先端、つまり軸部1bの先端には、噴射部、
即ち、後で詳しく説明する寸法形状のエツジ部2が形成
される。又、前記弁箱8の下方には前記エツジ部2に燃
料を供給するための供給通路4が1つ又は複数形成され
る。該供給通路4の燃料供給孔16には燃料供給S(図
示せず)から外部供給管路(図示せず)を介して液体燃
料が供給される。燃料の流量及び供給・停止は外部供給
管路に設けた供給弁(図示せず)によって制御される。
上記構成において、振動−1−1は、本体部1a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。従って、液体燃料が管路、供給弁及び供
給通路4を介してエツジ部2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。
前記振動子lのエツジ部2は、第1図に示すように、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段の階段状とすること
もできるが、他の任意の形状とすることができる。
本発明に従うと、弁箱8には冷却媒体用の入口20と出
口22が設けられ、振動子lと中心穴6aとの間に形成
された空間Sに冷却媒体が導入される。つまり、例えば
冷却空気のような冷却媒体は、入口20がら空間Sに導
入され、振動子を冷却して出口22から流出する。この
ような冷却手段を設けることにより、例え噴射ノズルl
Oが高温下に置かれても振動子lが高温となり、許容以
1−小麩膨!九1^L1  鯛朧小亦ルL本1表11 
 璽には超音波発生手段の振動素子(図示せず)に該振
動子lを介して高熱が伝達されることもない。
本実施例では、中心穴6bであって、特に振動子lのl
l(node)の位置にシール手段24を  □設け、
空間Sに導入された冷却媒体が噴射部、即ち部、エツジ
部に流入しないように構成される  。
が・場合によりては′−ル24を省略する0とも  :
、可能である。
以上説明した本発明に係る超音波噴射装置の−1つの具
体的条件及び諸寸法を示すと次の通りであ  する、斯
る構成によって極めて大容量の且つ安定し  ゛た微粒
化が可能であった。
超音波発生手段の出カニ  10W 振動子の振幅       34μm      、。
振動数      38KHz 振動子の形状寸法(第1図の実施例) エツジ部 1段    :直径(Do)7mm 2段    :直径   −6m m   ”:13段
    :直径    5 m m4段    :直径
    4mm 5段    :直径    3mm 各段の高さくh):       2mm燃料  油種
    :灯油 流量    :10cm”/秒 噴射圧力  :5Kg/am″ 温度    :常温 振動子の材料    :チタン 上記噴射ノズル10において、冷却媒体として空気を使
用することにより良好な結果を得ることができた。この
とき、空気の入口温度は20℃。
出口温度は50℃、流量は517m1nであり。
雰囲気温度約tooo℃に設置された噴射ノズルの振動
子の温度を60℃以下に維持することができた。その結
果、振動素子への供給電流を増大することなく噴霧量は
常時一定に保持された。
11立1J 以上説明したように、冷却手段を備えた本発明に係る超
音波噴射装置は1例え高温下においても大容量の且つ安
定した噴霧が可能となり、且つ供給液体の性状、特に粘
度によって微粒化の状態(流量、粒径)が変動しない、
安定した微粒化を達成し得る超音波噴射装置を提供する
ことができる。即ち、本発明によると、振動子(ホーン
)内の定在波発生(共振)に起因する結晶(分子)間摩
擦(内部摩擦)及び燃焼に伴なう輻射熱によるホーンの
過熱による噴霧量の低下又は停止を有効に阻止すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明・に係る超音波噴射装置の一実施態様
の断面図である。 l:振動子 2二工ツジ部 4:液体供給通路 lO:噴射装置 20:冷却媒体入口 22:冷却媒体出口 24:シール 100:超音波振動発生手段 代理人  弁理士  倉 橋  暎 l111%   2エヅシ部

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1)一端に超音波振動発生手段が連結されそして他端に
    は液体微粒化噴射部を有した細長の振動子をハウジング
    に設け、液体の微粒化を行なう超音波噴射装置において
    、前記ハウジングと前記振動子との間に形成された空間
    に冷却媒体を供給し、前記振動子を冷却することを特徴
    とする超音波噴射装置。
JP10093885A 1985-05-13 1985-05-13 冷却式超音波噴射装置 Pending JPS61259783A (ja)

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