JPH0625655Y2 - 超音波液体霧化器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、自動車の燃料の霧化あるいは水その他の液体
の霧化に適した超音波液体霧化器に関する。

（従来の技術） 一般に、自動車の燃料（ガソリン）の霧化は、空気流中
にノズルにより燃料を噴霧することにより行っていた。
この場合、霧化粒子の粒径が２００乃至３００μｍと大
きく、混合気が通過するパイプの内壁にかなりの割合で
燃料が付着してしまい、ノズルからの燃料噴霧量を増加
させても混合気の濃度が高くなりにくい問題があった。

そのため、従来第４図及び第５図に示すように、燃料の
混合気が通るパイプ１の途中に弾性体４を介在させて筒
状振動体２を配置し、該筒状振動体２の外周面にボルト
締め超音波圧電振動子（ランジュバン型振動子）３を連
結し、該圧電振動子３を高周波電源５で励振して前記筒
状振動体２を超音波振動させ、パイプ１に連通する筒状
振動体２の内壁に付着した燃料を霧化してしまうことが
提案されている。

なお、第６図のようにパイプ１中に、圧電振動子３が連
結された筒状振動体２を配置する場合もある。

（考案が解決しようとする問題点） ところで、第４図乃至第６図の従来の構造の場合、圧電
振動子３の振動周波数と、筒状振動体２の円周長及び材
質等から定まる共振周波数とを完全に一致させることが
要求されている。

本考案者の実験によれば、上記要求が満足されない場合
には、筒状振動体２の振動の節が移動して不要な可聴域
の音波が発生して霧化効率が大きく低下したり、振動が
不安定となって、振動が停止しやすくなる等の問題が生
じることが判明した。

しかし、筒状振動体２の共振周波数は、負荷状態、例え
ば筒状振動体２に付着した液滴の量によっても変化し、
一定ではないから、圧電振動子３の振動周波数を筒状振
動体２の共振周波数変化に追従させることは、装置が非
常に複雑化する。また、自動車等のパイプ径は、機種に
よってまちまちであり、必然的に筒状振動体２の径も多
種多様となるが、これに対応させて圧電振動子３の形状
寸法も変化させるのは実用上困難である。

（問題点を解決するための手段） 本考案は、上記の点に鑑み、筒状振動体の共振周波数と
超音波圧電振動子の振動周波数が一致していない場合に
おいても、不要な可聴域の音波を発生せず、安定した超
音波振動が可能な超音波液体霧化器を提供しようとする
ものである。

本考案では、筒状振動体の外面に超音波振動子を連結す
るとともに、前記筒状振動体に付加質量を設けることに
より、上記問題点を解決している。

（作用） 本考案の超音波液体霧化器において、筒状振動体の付加
質量は、超音波振動の吸収点となり、この結果、筒状振
動体の振動の節が激しく移動して動作が不安定になった
り、可聴域の音波を発生して霧化効率の低下を招いたり
する不都合を除去できる。

（実施例） 以下、本考案に係る超音波液体霧化器の実施例を図面に
従って説明する。

第１図は本考案の第１実施例を示す。この図において、
２はアルミ、ステンレス等の円筒で構成された筒状振動
体であり、該筒状振動体２の外周面にボルト締め超音波
圧電振動子（ランジュバン型振動子）３が連結されてい
る。すなわち、超音波圧電振動子３は、先端に向かって
テーパー状に細くなった超音波ホーン１０とバッキング
用ブロック１１との間に例えば２枚の圧電素子１２をは
さんでボルト１３で締め付け一体化したものであり、前
記超音波ホーン１０の先端が筒状振動体２に溶着されて
いる。各圧電素子１２は電気的に並列接続されて高周波
電源５に接続される。

前記筒状振動体２には、圧電振動子連結位置とは対称な
位置に付加質量１５が溶接等で一体化されている。そし
て、該付加質量１５には支持用のボルト１６等が固着さ
れている。このボルト１６及び超音波ホーン１０の先端
小径部（直径が変化しない部分）１８をそれぞれ支持部
材１７で固定的に保持することによって、前記筒状振動
体２を２つの支点で支えることが可能になる。

以上の第１実施例の構成において、燃料の混合気が通る
パイプの途中に筒状振動体２を配置し、これに連結され
た超音波圧電振動子３を高周波電源５で励振して前記筒
状振動体２を超音波振動させれば、パイプに連通する筒
状振動体２の内壁に付着した燃料を微粒子状に霧化する
ことができる。このとき、筒状振動体２には付加質量１
５が設けられているため、圧電振動子３の振動周波数と
筒状振動体２の共振周波数とが一致していなくとも、付
加質量１５が超音波振動エネルギの吸収点として働き、
筒状振動体２における振動の節の激しい移動を防止し
て、安定した超音波振動を継続させることができる。ま
た、振動の節の激しい移動等に起因すると考えられる不
要な可聴域の音波の発生及び霧化効率の低下も阻止でき
る。さらに、付加質量１５の位置を筒状振動体２を支え
る支点として利用でき、筒状振動体２の機械的支持構造
を強化できる。

第２図は本考案の第２実施例を示す。この図において、
筒状振動体２の外周面にボルト締め超音波圧電振動子
（ランジュバン型振動子）３Ａが連結されている。ここ
で、超音波圧電振動子３Ａは、先端に向かってテーパー
状に細くなりかつ中心軸に貫通穴２０を形成した超音波
ホーン１０Ａとバッキング用ブロック１１との間に例え
ば２枚以上の圧電素子１２をはさんで前記貫通穴２０の
一部に形成した雌螺子部分にボルト１３を螺合して締め
付け一体化したものである。そして、前記超音波ホーン
１０Ａの筒状となった先端が筒状振動体２に溶着されて
いる。なお、その他の構成は前述の第１実施例と同様で
ある。

この第２実施例では、筒状振動体２に溶着された超音波
ホーン１０Ａは貫通穴２０が形成された筒状であり、ホ
ーンを筒状振動体に螺子止めする場合に比べ、ホーン先
端部分における断面積は緩やかに連続的に変化してお
り、ホーンにクラックが生じて破損する等の事故を防止
するのに適した構造である。

第３図は筒状振動体２と超音波ホーン１０の先端との連
結部分の好ましい具体例である。この場合、筒状振動体
２の外周には熔接用凹部２５が形成され、この凹部２５
の底面にホーン１０が突当てられた状態で熔接が行なわ
れる。このようにすれば、熔接材２６の量がほぼ一定と
なり、熔接材２６の量の変動に伴う特性のばらつきを防
止することができる。

（考案の効果） 以上説明したように、本考案の超音波液体霧化器によれ
ば、筒状振動体の外面に超音波振動子を連結するととも
に、前記筒状振動体に付加質量を設けたので、筒状振動
体の共振周波数と圧電振動子の振動周波数とを一致させ
る必要がなく、不要な可聴域の音波が発生せず、効率の
よい安定した超音波霧化動作が可能である。また、筒状
振動体の径は用途に応じて自由に設定でき、自動車等の
燃料霧化装置等に応用する場合の実用上の効果は極めて
大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る超音波液体霧化器の第１実施例を
示す平断面図、第２図は本考案の第２実施例を示す平断
面図、第３図は本考案における筒状振動体と超音波ホー
ンの先端との連結部分の好ましい具体例を示す拡大平断
面図、第４図は従来の超音波液体霧化器の１例を示す平
断面図、第５図及び第６図はそれぞれ筒状振動体の配置
を示す縦断面図である。 １……パイプ、２……筒状振動体、３，３Ａ……超音波
圧電振動子、１０，１０Ａ……超音波ホーン、１２……
圧電素子、１５……付加質量。

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】筒状振動体の外面に超音波振動子を連結す
   るとともに、前記筒状振動体に付加質量を設けたことを
   特徴とする超音波液体霧化器。
2. 【請求項２】前記付加質量は、前記筒状振動体における
   前記超音波振動子の連結位置の対称位置に設けられてい
   る実用新案登録請求の範囲第１項記載の超音波液体霧化
   器。
3. 【請求項３】前記超音波振動子の連結位置及び前記付加
   質量の位置が前記筒状振動体を支持する支点となってい
   る実用新案登録請求の範囲第１項記載の超音波液体霧化
   器。