JPS5812064B2 - 超音波霧化装置 - Google Patents

超音波霧化装置

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Publication number
JPS5812064B2
JPS5812064B2 JP51084846A JP8484676A JPS5812064B2 JP S5812064 B2 JPS5812064 B2 JP S5812064B2 JP 51084846 A JP51084846 A JP 51084846A JP 8484676 A JP8484676 A JP 8484676A JP S5812064 B2 JPS5812064 B2 JP S5812064B2
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JP
Japan
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atomization
air
ultrasonic
supply passage
combustion
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Expired
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JP51084846A
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English (en)
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JPS5310112A (en
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山本克彦
菅野忠男
石黒俊行
北島壮一
堀真
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication of JPS5812064B2 publication Critical patent/JPS5812064B2/ja
Expired legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B17/00—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups
    • B05B17/04—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods
    • B05B17/06—Apparatus 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
    • B05B17/0607—Apparatus 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
    • B05B17/0623—Apparatus 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
    • B05B17/063—Apparatus 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

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  • Special Spraying Apparatus (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は超音波振動子に結合された振動拡大ホーンを、
前記振動子の振動によって振動させ、ホーンの霧化面に
供給された液体、例えば燃焼用液体燃料、塗装用液体塗
料等を霧化させる超音波霧化装置に関し、詳しくは、前
記霧化面に液体を供給するために、ホーンに穿設した液
供給通路に係る。
従来から使用されている最も一般的な超音波霧化装置に
ついて第4図に基づき説明する。
1は振動素子2を介挿した超音波振動子で、その一端に
振動拡大ホーン3を連設している。
振動拡大ホーン3内部には液供給通路4が穿設され、そ
の液供給通路4の一端は霧化面5の一部に開口6にて連
通し、他端は、振動拡大ホーンの7一ド位置7にて防振
材8を介して導管9と連結している。
導管9の他端は流量調整器(図示せず)を介して液体タ
ンク(図示せず)と連通している。
10.11はそれぞれ液供給通路4内部に形成された角
部を示す。
上述した様な超音波霧化装置において、振動を開始し、
液を送ると、第5図に示すごとく、霧化面5から霧化粒
子12を放出し出すが、同時に液供給通路4の内周表面
や角部10,11から多数の微細気泡13を発生し、又
、液振動によるキャビテーションによっても微細気泡1
4を発生する。
これらの微細気泡13.14は液の流速と振動との力の
つり合う位置に溜り気泡群15を形成する。
時間が経過すると、気泡群15内で微細気泡13同志が
互に結合し合い、ついには第6図に示すごとく大気泡1
6を形成し、大気泡16程度の大きさになると、液の流
れによって受ける力の方が強くなり、大気泡16は開口
6へ向って押し流されて行き、開口6に達すると、第7
図に示すごとく、霧化面5への液供給が大気泡16の空
洞によって停止するため霧化粒子12にとぎれを生ずる
。
以上のように、従来から使用されている最も一般的な超
音波霧化装置においては、連続的な霧化が、とぎれの発
生のために行えないという大きな問題を有していた。
故に、もしこの超音波霧化装置を燃焼装置に組み込んだ
場合には、霧化のとぎれによって失火を起こし、使いも
のにならず、危険性が犬であり、また、塗装装置に組み
込んだ場合には、塗装むらが出来る等の問題が生じる。
本発明は、霧化のとぎれが生じず、しかも、構造上何ら
複雑化することのない超音波霧化装置を提供するもので
、以下、その実施例を説明する。
第1図、第2図は超音波霧化装置を、また、第3図は第
1図、第2図に示した霧化装置を具備した燃焼装置を示
すが、これらの図において、第4図〜第7図と同一符号
は、同一部材を示すため、その説明を略す。
4′は液供給通路を示しており、その内周面はリーマ通
しによって加工され、表面粗さが約25μmの平滑面を
有する。
なお、25μmは、液供給通路4′の内面における凹凸
の深さを示し、これによって、平滑面の状態を表わす。
17.18は第2図に示すように、液供給通路4′内面
に突設された角部を適当な曲率によって除去して形成し
たなめらかな角部である。
1は振動素子2を介挿した超音波振動子で、その一端に
振動拡大ホーン3を連設している。
振動拡大ホーン3の内部には、内周面の表面粗さを約2
5μmの平滑面にした液供給通路4′が形成されており
、一端は霧化面5の一部に開口6にて連通し、他端は導
管9に連通し、電磁弁19、流量調節装置20を介して
燃料タンク(図示せず)に接続している。
21は内筒であり、振動拡大ホーン3を同心円状にとり
まくように配設されており、内筒21の周面には一次燃
焼空気と超音波振動子1を冷却する空気を採り込むため
単数あるいは複数個の採気口22を有し、一端には振動
緩衝材23を介して振動拡大ホーン支持具24が固着さ
れている。
振動拡大ホーン3は振動拡大ホーン支持具24に固着さ
れている。
内筒21の他端には輻流型空気撹乱体25が装着されて
おり、内筒21と同心円状に配設された外筒26と内筒
21によって形成される二次空気通路27と輻流型空気
撹乱体25を介して連通している。
28は輻流型空気撹乱体25の前端面板で、振動霧化面
5とほぼ同一面上に位置しており、輻流型空気撹乱体2
5の内径より大きい径の燃焼筒29を装着し燃焼室30
を区画形成している。
輻流型空気撹乱体25の後端面には、輻流型空気撹乱体
25の内径以下で振動拡大ホーン3の前部の径より大き
い穴を有する仕切板31が具備され、振動拡大ホーン3
との間に環状間隙32を形成する。
33は送風機であり、二次空気通路27内に接線方向の
空気流を送れるような送風口34を介して外筒26に接
続している。
35は裏蓋であり、一部に火炎検出器36を具備してい
る。
37は超音波発振器であり、38は燃焼装置取り付は用
のフランジである。
次に第1図に示した超音波霧化装置の動作を説明する。
振動を開始し、液を送ると、第5図に示すごとく霧化面
5から霧化粒子12を放出し出すが、液供給通路4′内
の振動は、内周面の表面粗さがリーマ通しによって約2
5μmであるため、内壁と液と境界において抵抗が減少
してキャビテーションによる微細気泡13の発生が非常
に少なくなるので、大気泡16も生成しにくくなり、導
管9も防振材8によって振動しないのでやはりキャビテ
ーションが起きずしたがって微細気泡13の発生も無い
。
次に上記した液供給通路4の内面の平滑化につき、さら
に詳述する。
前記したように、通路4′の平滑化は、リーマ通し加工
によって成される。
ホーンの構成材料としては、ステンレス、ジュラルミン
、アルミニウム等が一般的には知られている。
上記加工によって得られた液供給通路4′の平滑度合の
測定は、触針法、切断法等によって行われる。
ただ、触針法は一般には、測定面上に針を乗せた状態で
横方向に移動させ、針の上、下方向の移動量を測定する
ものであるため、液供給通路4′の穴径が小さい場合に
は測定が行い難い。
そこで、切断法が使用される。
この方法は、液供給通路4′内に合成樹脂等の型材を流
し込み、この型材をその固形化後に取り出し、切断して
顕微鏡でその表面を観察するものである。
第8図は、第1図に示した装置の液供給通路4′の内面
の粗さを変化させ、これに対する気泡の発生量を測定し
たものである。
なお、この実験におけるホーンの霧化面の振幅は15μ
m1気温は15°C1液供給通路4′内における液体の
流量は12 CC/ini nであった。
第8図から明らかなように、表面粗さが25μmを越え
るき、気泡の発生量が急激に増大し、これによって、霧
化粒子の発生にとぎれを生じる。
なお、前記表面粗さを3μm以下にすることは、技術上
極めて不可能に近い。
従って、本実験によれば、表面粗さが3〜25μmの範
囲にある時は、気泡の発生量が極めて少なく、霧化粒子
の発生にとぎれを生じ難い。
第2図は、第1図の構成にさらに、適当な曲率の角部1
7,18を形成したものである。
そのため、従来のように、鋭い角部でキャビテーション
が生じるといった事態の発生が阻止でき、微細な気泡が
生じず、第1図の構成に比べ、より霧化粒子のとぎれ防
止が確実に成される。
次に第3図について説明する。
送風機33より送風口34を介して二次空気連節27内
に送り込まれた空気流は、大半二次空気通路27内を旋
回しながら輻流型空気撹乱体25へ向って流れ、一部は
採気口22を通過して内筒21内へ流れ込み、さらに一
次燃焼空気と超音波振動子冷却空気に分割され、超音波
振動子冷却空気は振動拡大ホーン支持具24が有する間
隙を通過し超音波振動子1を冷却し、一次燃焼空気は、
仕切板31と振動拡大ホーン3とによって形成さ、れた
環状間隙32より燃焼室30内へ噴出する。
二次空気通路27内を旋回しながら流れる空気は途中の
経路間で均一化され、さらに輻流型空気撹乱体25で強
力な旋回を与えられ主燃焼空気として燃焼室30内へ噴
出される。
一方、燃料は燃料タンク(図示せず)より流量調節装置
20、電磁弁19を介し、導管9と液供給通路4′によ
って霧化面5へ達し、超音波発振器37と超音波振動子
1によって発生せられた振動を、振動拡大ホーン3によ
って増幅せられた霧化。
面5で霧化される。
霧化された燃料霧化粒子群は、通常の圧力噴霧や空気噴
霧による噴霧粒子群と異なり粒子の速度は遅く、しかも
霧化パターンが一定しない等多くの燃焼に不適な問題を
有している。
よって−次燃。焼空気により霧化パターンを矯正し、主
燃焼空気の強力な旋回により燃料と燃焼用空気とを混合
させ、着火装置(図示せず)によって着火、燃焼を行わ
せる。
しかし、超音波振動による霧化粒子群には、多くの大粒
径の霧化粒子が含まれているた・め特に10,000
Km/h以下の燃焼量の火炎では、未然粒子の飛散が非
常に多くなり、多量の一酸化炭素の発生が、燃焼熱出力
の大幅な低下をもたらすので、燃焼火炎を燃焼筒29で
包み未然粒子を燃焼筒29で気化させ、良好な燃焼を行
わせる。
ここで、一次燃焼空気量が多すぎると、火炎の吹き飛び
による失火を起こしやすくなったり、燃料と燃焼用空気
との混合を悪化させすすの発生をもたらしたりし、少な
すぎると振動拡大ホーン3先端部に火炎がまつわりつき
焼損を起こしたり、霧化パターンの不安定化を招き火炎
の揺動を起こしやすく、燃焼筒29内壁へのカーボンの
堆積の原因となる。
そこで、必要最低限の一次燃焼空気を内筒21の採気口
22から安定して採り込むとともに環状間隙32を極端
に狭はめる必要がなくなり、火炎検出器36へ十分な光
を送ることができるのみならず、振動拡大ホーン3は超
音波振動を行っているので、環状間隙32が広くとれる
ため、組立て作業が容易にできる。
燃焼量の変化は、流量調節装置20によって簡便に行え
、所定量を霧化面5で霧化するが、流量の変化によって
霧化パターンも変化する。
霧化面5の位置が輻流型空気撹乱体25の前端面板28
より仕切板31側へよりすぎると燃焼霧化粒子が輻流型
空気撹乱体25に当り、二次空気通路27内へ燃料が流
れ込み、前端面板28より燃焼室30内へ入りすぎると
火炎のまきつきによって焼損する危険がでるので、霧化
面5を前端面板15とほぼ同一面上の位置に配設するこ
とにより、燃焼量が変わっても、常に安全かつ高安定性
を維持していくことができる。
また、霧化面5の位置や、燃焼空気流の旋回の強さ等を
適正な保炎能力を有するように設定しであるため、霧化
燃料がとぎれが起こると、燃焼装置は失火を起こしてし
まい大きな問題となるが、前述した超音波霧化装置を組
み込むことにより、霧化燃料がとぎれることが無くなる
ため失火は起きなくなる。
以上のように本発明の超音波霧化装置は、振動拡大ホー
ンの内部に穿設した液供給通路の内周面の表面粗さを、
25μm以下としたものであり、液供給通路内の気泡群
の発生を阻止し、霧化のとぎれを皆無とすることができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例における超音波霧化装置の断面
図、第2図はその変形例を示す断面図、第3図は同装置
を組み込んだ燃焼装置の断面図、第4図〜第7図は従来
のこの種装置の断面図、第8図は液供給通路内の気泡群
の発生量と同通路の表面粗さとの関係を示す図である。 1・・・・・・超音波振動子、3・・・・・・振動拡大
ホーン、4′・・・・・・液供給通路、5・・・・・・
霧化面、17,1B・・・・・・角部。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 超音波振動子と、この振動子に結合した振動拡大ホ
    ーンと、前記ホーンに穿設し霧化面に液体を供給する液
    供給通路とを備え、前記液供給通路内面を表面粗さ25
    μm以下の平滑面としたことを特徴とする超音波霧化装
    置。 2 液供給通路内面が、鋭角な部分を除去した形状を成
    す特許請求の範囲第1項記載の超音波霧化装置。
JP51084846A 1976-07-15 1976-07-15 超音波霧化装置 Expired JPS5812064B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP51084846A JPS5812064B2 (ja) 1976-07-15 1976-07-15 超音波霧化装置

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JP51084846A JPS5812064B2 (ja) 1976-07-15 1976-07-15 超音波霧化装置

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Publication Number Publication Date
JPS5310112A JPS5310112A (en) 1978-01-30
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ID=13842153

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JP51084846A Expired JPS5812064B2 (ja) 1976-07-15 1976-07-15 超音波霧化装置

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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60203644A (ja) * 1984-03-29 1985-10-15 Sunstar Giken Kk プライマ−組成物
JPS6178844A (ja) * 1984-09-26 1986-04-22 Mitsuyoshi Hashimoto ポリプロピレン系樹脂用プライマ組成物
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EP4126390B1 (en) * 2020-03-24 2025-09-24 Stamford Devices Limited A vibrating aperture plate nebulizer

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JPS5310112A (en) 1978-01-30

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