JPS63270573A - 超音波・超音速気流複合噴射弁 - Google Patents

超音波・超音速気流複合噴射弁

Info

Publication number
JPS63270573A
JPS63270573A JP10694187A JP10694187A JPS63270573A JP S63270573 A JPS63270573 A JP S63270573A JP 10694187 A JP10694187 A JP 10694187A JP 10694187 A JP10694187 A JP 10694187A JP S63270573 A JPS63270573 A JP S63270573A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid
air flow
nozzle
ultrasonic vibration
injection valve
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP10694187A
Other languages
English (en)
Inventor
Chikashi Chiba
千葉 近
Hiromi Nakamura
中村 博美
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
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toa Nenryo Kogyyo KK filed Critical Toa Nenryo Kogyyo KK
Priority to JP10694187A priority Critical patent/JPS63270573A/ja
Publication of JPS63270573A publication Critical patent/JPS63270573A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • B05B17/063Apparatus 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 having an internal channel for supplying the liquid or other fluent material
    • 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

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】 −・       ぎ 本発明は、一般には液体を微粒化するための噴射弁に関
するものであり、特に超音波による液体微粒化と、高速
気流による空気衝突剪断作用による液体微粒化の複合作
用を利用して液体を微粒化するための超音波・超音速気
流複合噴射弁に関するものである。
本発明は、燃焼器の液体燃料噴射弁として、又その他種
々の噴霧器の噴射弁として具現化され。
特にボイラ、ファンヒータ等の連続燃焼用噴射弁、ガス
タービン、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン等の
燃料噴射弁、医薬品製造用噴霧器、塗料噴霧器等に極め
て好適に適用し得るものである。
本明細書にて液体は、広範囲な粘度(0゜0O03〜3
0Pa*s)に適用でき、液体燃料は勿論のこと、液体
中に粉粒体を懸濁させた液状物質をも包含して使用する
−び、 へ 従来、液体を微粒化するためには種々の方法が提案され
ており、大きく分けると、(1)超音波発振器や超音波
振動子ホーンを利用して供給液体を微粒化する方法、及
び(2)高速気流中に液体を供給して空気の衝突剪断作
用により液体を微粒化する方法がある。
これらの方法は種々の構造の噴射弁として具現化されて
おり、各噴射弁はそれぞれ特徴を有し様々の分野で利用
されているが、微粒化特性に限度があり、更に液体の微
粒化を望む場合には十分に満足し得るものではなかった
。つまり、超音波を利用した噴射弁では、超音波発振器
の発生周波数にて液体の平均粒径が決定され、微細な平
均粒径を得るには高周波数にしなければならない、しか
しながら、高周波数の超音波振動を利用した場合には液
体処理量が非常に少なく、使用目的に合致して性能を得
ることができなかったり、又噴射弁の構造が複雑となる
等の実用上の問題があった。
又、空気流の衝突剪断作用を利用した噴射弁は。
微粒化特性に限度があり、微粒化粒子の平均粒径(D3
z)がal 0 )t mであり、特に燃焼器用の噴射
弁として使用する場合等には生成される液体微粒子が十
分に小さいとは言えず、又粒度分布も広く、微粒子の粒
径が大きくバラついた。
本発明者等は、従来の斯る液体噴射弁が有する問題点を
解決するべく多くの研究実験を行なった結果、上記(1
)、(2)の方法を、つまり超音波振動と高速気流によ
る空気衝突剪断作用とを利用して液体を微粒化した場合
に、液体の性状に関係なく、高粘度の液体であってさえ
も、従来ではflられない程度の微細な、例えば10p
m以下の、しかも均一な粒径を有した粒度分布の狭い微
粒子を霧化し得ることを見出した。更に、斯る方法によ
ると、空気と液体微粒子との混合が極めて均一に行なわ
れ、特に液体燃料を微粒化し燃焼するための燃焼器用液
体燃料噴射弁として使用した場合特に優れていることを
見出した。
本発明は斯る新規な知見に基づきなされたものである。
11立1通 従って、本発明の目的は、液体の性状に関係なく、例え
ば10#Lm以下の微細な且つ均一な粒径を有した微粒
子から成る噴霧を達成することのできる、構造が簡単な
且つ小型の液体噴射弁を提供することである。
本発明の目的は、空気との混合が極めて均一に達成され
、液体燃料を使用した燃焼器用液体燃料噴射弁として好
適に使用することのできる液体噴射弁を提供することで
ある。
U        −・ 上記目的は本発明に係る液体噴射弁にて達成される。要
約すれば本発明は、超音波振動発生手段と、一端に前記
超音波振動発生手段が接続され、他端に液体を微粒化す
る微粒化部を有した振動子ホーンとを備えた噴射弁にお
いて、前記振動子ホーンの微粒化部には超音波振動を伴
なった高速空気流を発生せしめる高速空気流発生ノズル
と、該高速空気流発生ノズル中を流動する高速空気流中
に微粒化すべき液体を供給し、該供給された液体を該高
速空気流の衝突剪断作用及び超音波振動作用により微粒
化するための培体供給手段とを具備することを特徴とす
る超音波・超音速気流複合噴射弁である。好ましくは、
高速空気流発生ノズルは末広ノズルであり、又高速空気
流発生ノズル中を流動する高速空気流は音速又は超音速
とされる。
実jE例 次に、本発明に係る超音波番超音速気流複合噴射弁を図
面に即して更に詳しく説明する。
第1図には本発明に係る噴射弁の一実施例が図示される
0本実施例にて液体噴射弁lは、超音波振動発生手段l
OOと、該超音波振動発生手段に一端が接続された細長
形状の振動子ホー72とを有する。該振動子ホーン2は
本実施例では、超音波振動発生手段100に一端が接続
された根元ホーン4と、該根元ホーン4の他端に螺合さ
れた振動伝達ホー76と、該振動伝達ホーン6の先端部
に螺合され液体微粒化部を形成する先端チップ8とを有
する。振動子ホーン2はステンレス鋼或いは他の適当な
金属材料にて作製することができ、又その形状構造は木
実施例に限定されるものでCまなく、超音波振動発生手
段100により縦振動が発生するものであればよい、超
音波振動発生手段100は10〜60kHzの低周波の
超音波振動、及び140〜190dBの音の強さを有し
た超音波振動を振動子ホーンに付与し得るものでよく、
その構造は当業者には周知の装置であるので詳しい説明
は省略する。
振動伝達ホーン6には該ホーンの中心部を軸線方向に沿
って貫通して空気供給路lOが形成される。該空気供給
路10の一端LQaは振動伝達ホーン6の節部に設けら
れた空気接続管12に連通し、該接続管12は空気供給
源(図示せず)に接続される。更に、振動伝達ホーン6
には該ホーンの内部を貫通する態様にて前記空気供給路
10と概略平行に液体供給路14が形成され、該液体供
給路14の一端14aは振動伝達ホーン6の節部に設け
られた液体接続管16に連通ずる。該接続管16は空気
供給源(図示せず)に接続される。
先端チップ8には1図示されるように、中心部に軸線方
向に沿って高速空気流発生ノズル18が形成される。該
高速空気流発生ノズル18は漸開・1111開(末広)
ノズルとされ、該ノズル18の入口部20は前記空気供
給路10の他端10bに連通し、空気流が供給される。
該ノズル18の喉部の面JJSIと出口部の面1jls
2とは該ノズルの入口部20に供給された空−流が音速
又は超音速にてノズル出口部から波山するような寸法と
され、供給空気圧にもよるが通常(S 2/S 1)は
1゜5〜5で十分であり、出口の気流速度はマツハ1.
5〜2.5とすることができる。
又、該先端チップ8には前記末広ノズル18の喉部と出
口部との間に開口するようにして液体供給手段、つまり
液体噴出ノズル22が形成される。木実施例では、液体
噴出ノズル22はノズルエ8の出口端縁部に隣接して開
口しているが、これに限定されるものではない、該液体
噴出ノズル22は先端チップ8に形成された液体供給孔
24を介して前記液体供給路14に接続される。液体噴
出ノズル22の噴出口22aは直径Q、5mm以内の細
孔とされ、その数は複数個2例えば2〜6個をノズル内
面円周に均等に配列するのが好ましく、更には溝巾0.
3mmの環状の、つまりスリット状の噴出口とすること
もできる。いずれの形態の液体噴出ノズル22であって
も、該噴出口22aからの液体の噴出方向は任意に設定
し得るが、高速空気流ノズル18を通る空気流に対し、
即ちノズル18の内面に対し大略直交するのが好ましい
。又、噴出口22aからの液体が旋回流となって高速空
気流ノズル出口部に噴出されるように構成することも可
能であろう。
次に、上述のように構成される本発明に係る液体噴射弁
の作動について説明する。
前記高速空気流発生ノズル18には所定圧の空気が1j
η記空気供給路lOを介して供給され、一方、前記液体
噴出ノズル22には液体供給路14.24を介して所定
圧の液体が所定液量にて供給される。供給空気及び供給
液体は制御弁(図示せず)等を含んだ種々の制御装置に
てその圧力、流量及び供給タイミング等が制御される。
本発明に従えば、高速空気流ノズル18に供給される空
気は超音波振動を行なっている振動子ホーン中を通過す
る過程において超音波振動を受け、更に該高速空気流ノ
ズル18の作用にて音速又は超音速の空気流となる。つ
まり高速空気温ノズル18を流動する空気波は超音波振
動を伴なう高速気流とされる。液体は、該高速空気流中
に直環状の薄い液膜流や旋回流の薄い液膜流として噴射
され、該超音波振動を伴なう高速気流によって衝突、剪
断更には超音波振動作用を受け、微粒化され、外方へと
噴射される。
更に説明すれば1本発明によれば、液体も又超音波振動
する振動子ホーン2により超音波振動を受け、液体噴射
ノズル22の出口噴出口22aでは超音波周波数に適合
した噴霧流となっている。
該液体噴霧には上述のように、超音波振動を件なう高速
気流の振動エネルギと衝突剪断作用が打手され、液体噴
霧の液粒は更に表面張力を失ない、キャピラリ波分裂を
伴ない、より一層微細で均一な噴′R流となる。
このように1本発明に従えば、超音波振動作用及び高速
空気流の衝突剪断作用の複合作用により、液体噴出ノズ
ルからの液体は微細な、且つ粒度分布が狭い噴霧体とさ
れる。
上記第1図に示す構成の噴射弁を燃焼器用の液体燃料噴
射弁として使用した場合の一例を具体的に示せば次の通
りである。
使用液体:    エチルアルコール 供給液体圧カニ        0〜IKgf/cゴG
供給液体流緩:        0.3!l/■in供
給空気圧カニ        0.1−0.3MPa供
給空気流t:        25〜4017 sin
超音波振動発生手段 周波数         18〜22kHz(常用30
〜45kH2) 出力          150〜170 dB末広ノ
ズル(18): 喉部直径:        2 、5mm液体噴出口(
22a)位置における末広ノズル内周円直径:    
  4.54一層液体噴出口(22a)位置における末
広ノズル内周同部面積(S2)と喉部面積(Sl)との
比(S 2/S l)  :  3.3末広ノズル出口
部空気流速: マッハ2液体噴出口(22a): 直径:          0.3m層個数:    
     3(円周均等)末広ノズル(18)の内面と
噴出口(22a)とのなす角度=     90度 上記構成にて、液体燃料の微粒化が極めて効率良く達成
することができ、噴霧微粒子のザラター平均粒径(I)
tz)は10pm以下であった。
色に1」 本発明に係る噴射弁は、以上説明したように、ノズルか
ら噴射される超音波振動を伴なった高速空気流のエネル
ギーを最大限に利用し、つまり高速空気流による衝突剪
断作用と、高速空気流の超音波振動作用とを有効に利用
し、供給液体を該液体の性状に関係なく、例えばlOI
Lm以下の微細な且つ均一な粒径を有した微粒子から成
る噴霧体を発生することができ、しかも構造が簡単で、
小型化し得るという効果を有する。更に本発明の噴射弁
は、霧化された噴霧体における空気と液体微粒子の混合
が極めて均一・に達成され、液体燃料を使用した燃焼器
用噴射弁として好適に使用することができるという利点
がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は1本発明に係る噴射弁の一実施例の断面図であ
る。 2:振動子ホーン lO:空気供給路 14:液体供給路 18:高速空気流ノズル 22:液体噴射ノズル 22a:液体噴出口 24:液体供給孔 100:超音波振動発生手段

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)超音波振動発生手段と、一端に前記超音波振動発生
    手段が接続され、他端に液体を微粒化する微粒化部を有
    した振動子ホーンとを備えた噴射弁において、前記振動
    子ホーンの微粒化部には超音波振動を伴なった高速空気
    流を発生せしめる高速空気流発生ノズルと、該高速空気
    流発生ノズル中を流動する高速空気流中に微粒化すべき
    液体を供給し、該供給された液体を該高速空気流の衝突
    剪断作用及び超音波振動作用により微粒化するための液
    体供給手段とを具備することを特徴とする超音波・超音
    速気流複合噴射弁。 2)高速空気流発生ノズルは末広ノズルである特許請求
    の範囲第1項記載の噴射弁。 3)高速空気流発生ノズル中を流動する高速空気流は音
    速又は超音速とされる特許請求の範囲第1項又は第2項
    記載の噴射弁。
JP10694187A 1987-04-30 1987-04-30 超音波・超音速気流複合噴射弁 Pending JPS63270573A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10694187A JPS63270573A (ja) 1987-04-30 1987-04-30 超音波・超音速気流複合噴射弁

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10694187A JPS63270573A (ja) 1987-04-30 1987-04-30 超音波・超音速気流複合噴射弁

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS63270573A true JPS63270573A (ja) 1988-11-08

Family

ID=14446406

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP10694187A Pending JPS63270573A (ja) 1987-04-30 1987-04-30 超音波・超音速気流複合噴射弁

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS63270573A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03151037A (ja) * 1989-10-20 1991-06-27 Neste Oy 重合触媒用担体の製造法と製造装置
CN104324839A (zh) * 2014-11-14 2015-02-04 千藤(南京)环保科技有限公司 一种自然聚焦式超声雾化喷头
FR3026662A1 (fr) * 2014-10-06 2016-04-08 Renault Sa Dispositif d’atomisation de liquide

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03151037A (ja) * 1989-10-20 1991-06-27 Neste Oy 重合触媒用担体の製造法と製造装置
FR3026662A1 (fr) * 2014-10-06 2016-04-08 Renault Sa Dispositif d’atomisation de liquide
EP3006718A1 (fr) * 2014-10-06 2016-04-13 Renault S.A.S. Dispositif d'atomisation de liquide
CN104324839A (zh) * 2014-11-14 2015-02-04 千藤(南京)环保科技有限公司 一种自然聚焦式超声雾化喷头

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA1276665C (en) Vibrating element for ultrasonic atomization having curved multi-stepped edged portion
US4799622A (en) Ultrasonic atomizing apparatus
EP2232139B1 (en) Ultrasonic atomizing nozzle with cone-spray feature
US4733820A (en) Vibrating element for use on an ultrasonic injection nozzle
EP2195055B1 (en) Ultrasonic atomizing nozzle with variable fan-spray feature
US4726524A (en) Ultrasonic atomizing vibratory element having a multi-stepped edged portion
JPH06238211A (ja) 噴霧装置および噴霧方法
US4893754A (en) Generation of flat liquid sheet and sprays by means of simple cylindrical orifices
JP3192864B2 (ja) 微粒燃料噴射ノズル
US4316580A (en) Apparatus for fragmenting fluid fuel to enhance exothermic reactions
JPS63218273A (ja) 液体霧化装置
JPS63270573A (ja) 超音波・超音速気流複合噴射弁
JPH05138083A (ja) 液体の微粒化装置
JPS63218274A (ja) 液体霧化装置
JPH05337405A (ja) 液体の微粒化装置
EP0239395A2 (en) Ultrasonic atomizing apparatus
JP2822609B2 (ja) 液体燃料燃焼装置
JPS62242719A (ja) スラリ−状燃料の噴霧方法及びその装置
JPS63219865A (ja) 超音波霧化方法及び装置
JPS63166457A (ja) 超音波霧化装置
JPH049109B2 (ja)
JPS62136263A (ja) 超音波霧化装置
KR900003969B1 (ko) 초음파 분사용 진동자
JPH02293065A (ja) 超音波霧化用振動子
JPH05261319A (ja) 液体の微粒化装置