JPS6295164A - 超音波噴霧装置 - 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】

産、１−の１■ノ）！ 本発明は、一般には超音波噴霧装ご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Ａ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、
従って本発明は例えばディーゼル燃焼室への燃料の噴″
Ａ等の超音波噴霧装置として好適に使用し得る。

【え立且遣 従来、−ｈ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
超音波噴霧装とは、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。 １が　　しようと　る、１　へ 本出願人に係る前記超音波噴霧装ごは、大容賃の液体を
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ィ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って現われ、エンジンの
性能に悪影響を及ぼすこととなる。 又、振動子取付は部の取付は方法によっては液体燃料の
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
線ではなく成る＋ｔ】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。従って内外の圧力差に耐
えるだけの十分な力をもって締つけられる同定及びシー
ル４段が申まれる。 魚且立ユ」 従って、未発明の主たるＩＩ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、ディーゼルエンジン川の燃料噴射
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。 （ｐ、　　古　　　　るための ４二記諸目的は本発明に係る超音波噴霧装置によって達
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は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、該フランジホルダを装置本体ハウジング又は該
装置取付は部に固定する固定手段と、前記フランジホル
ダと前記装こ本体ハウジング又は該装置取付は部との間
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
エッジ部が形成され、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１本発明に係るＪｆｌ　Ｅｆ波噴噴霧置を図面に即
して、洋しく説明する。 第１図参照すると、本発明に係る超Ｂ’Ｔ波噴宵装置、
即ち、本実施例ではディーゼル用噴射弁ｌは、超ｒ″ｆ
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部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と、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とを共備する。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が燃ネ）供給通路４２を自動的に開閉し、従
って間欠的に燃料が微粒化噴射される。 振動子１２は、Ｌ部の本体部１４、該本体部１４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
ンジホルタ２４とを旦備する。一方、振動子ホルダ２９
には、該フランジホルタ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タ２
４はそのＬ面２４ｂに係合する環状の又は複数個に分、
鳴された固定手段２８及び該固定ｒ段２８を＋ｉｉｉ記
振動千振動子ホルダ２９２６に固定するボルト、ナツト
手段３０によって前記鍔部２６にしっかりと取イ・１け
られる。又、フランジホルタ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轟部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よりド方に、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、液体微粒化噴宵部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
さくｈ）は、液体燃料の薄膜化ができ１１．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。 Ｌ記説明では、振動子１２の液体微粒化噴宵部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、例えばポペッ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ｌＯＯにより連続的に
振動される。従って、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、噴へ装置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によって完全に遮断され
るために、噴霧装置ｌ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、例えばディ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１１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７ランジ２
２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、例えば機械加圧により振動子１２、フランジ
２２及びフランジホルダ２４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。 以に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　　　　　　　３０ルｍ 振動数　　　・　　３８ＫＨｚ 振動子の形状寸法 軸部　　　　：直径　　７ｍｍ ＝長さ１３６ｍｍ シール取付手段 フランジ　　　：厚さ　　　２ｍｍ ：内径　　１５　ｍ　ｍ ：外径　　３０ｍｍ フランジホルダ：厚さ　　１０ｍｍ ：内径　　３０　ｍ　ｍ ＝外径　　４０　ｍ　ｍ 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」（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、１れを防止することができる。 又、フランジホルダ２４の質ＨＨＨを、フランジ２２の
賀１＃ｋに比べて１−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、フランジホルタ２４の振幅をごく小さく
押えることができ、固定手段２８を以って振動子ホルダ
２９の鍔部２６に、に記フランジホルダ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
、本文ＩＩの目的を達成することができる。更に、フラ
ンジホルタ２４のζ１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
達したコンピュ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１七率よく行
なうことができる。 又、本７ランジ２２は、多少の漏洩振動があっても、フ
ランジホルダ２４の振動反射機部のため十分固定の目的
に沿うことができる。 従って、フランジ２２の取付は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、構成り一必要であれ
ば漏洩エネルギーが実用−１−無視できる限り、任意の
位置を選ぶことができる。 −■二足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ギっては、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、２０Ｂ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ｌ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タ２
９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′Ａ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ずおである。 第４図及び第５図には、本発明に係る超音波噴霧装置の
他の実施例が例示ぎれる。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を通って振動子先端部の液体微粒化噴宵部、つまり
エツジ部４０に供給される構成とされ、［Ｌつ下方シー
ル取付手段２０Ｂ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ａ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１没けて、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０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「】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。 免エニ亘］ 未発１夷１は以−１：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、特にディーゼルエ
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った利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、末完ＩＪ１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
の取付は態様の他の実施例を示す概略説【、！ＴＩ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：噴宵装と 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′Ａ部（エツジ部）１００・超ｉ′
Ｙ波振動発生手段 “１．４． １″″’ｆ！Ａ　　ｊＰ“ｌ！＋　　＊ａ　　＄　　、
、・・。 代理人　　弁理士　　久保１）ＪＪＩ＋−■昌（−１−
一−Ｊ

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
   上の他段エッ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。