JPS6295165A - 超音波噴射用振動子 - 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】 、・ｌ−の１ノ） 本発明は、一般にはＭｉ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）自動重用噴射
ノズル、例えば電子制御力゛ソＩＪ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、営業用及び家庭用ボイラ、加熱炉、暖
房機用／ヘーナ、（４）工業用液体噴霧器、例えば食品
、医薬品、農泰、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ｋ、及び（５
）下梁用以外の液体の液体噴霧器、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用いられる超音波噴
射用振動子に関するものである。

皿ｊ 従来、上述したような種々の分野で液体（水用４＋１　
、ＩＦ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
ために超音波噴射装置が広く使用されている。以後本明
細占においては、Ｉ−配挿々の用途のうち１本発明をガ
ソリンエンジン用噴射ノズルに関連して説明するが１本
発明はこれに限定されるものではない。

近年、ガソリンエンジン等にはガソリンを間欠的に又は
連続的に微粒化する超音波噴射装置を付設し、エンジン
の高＋Ｊ１能化１．？；ｉ効−４１化を図った研究がな
されている。

従来、この種の超１″ｆ波噴射装置の効率を向４−せし
める一つの方法として超音波噴射用振動子ｌは第１０図
及び第１１図に示すように構成されている。即ち、該振
動子１はガソリン等の液体燃料を全零・ン化するための
環状の振動リング２と、該リング２の外ＩＶのほぼ中央
に連結された支持軸部３とから成り、該振動子の支持軸
部３の他端には超音波発生手段４が設置されている。

この超１″を波噴射用振動子１は、電子制御ガソリン噴
射弁（図示せず）からリング２へとカッリンが噴射され
る際に、超音波発生Ｔ′−没４が伺勢され、リング２は
連続的に振動する。このとき、リング２は径方向に振動
しく第１１図）、１該振動によってガソリンは微粒化さ
れリング２の外方へと噴射されるように構成されている
。

＆１１」？　しようと　る１□′ＩＩ１人Ｆ記構成の超
７ｘ、波噴射用振動子ではリング２の径方向の振動によ
って該振動リングに供給されたガソリンを微粒化する構
成とされるが、液体の微粒化にＳ′ｊ、する振動リング
が一体的に環状に構成されているために、径方向振動の
振幅腹の振幅は円周１−で一様である、一方振動リング
２の許容最大振幅は第１Ｏ図及び第１１図に示す支持軸
部３と振動リング２の接合部（駆動点）の応力集中によ
って制限されることが多い。この接合部の許容振幅は通
常振動リング２の１該接合部を除くその他の振幅腹の許
容振幅より小さいので全体としての許容振幅は振動リン
グ２屯体の許容振幅より低くなる欠点を有する。

従って、振動するリング２の振幅が制限されることによ
り１；亥リングによって微粒化されるガソリンの＋、＋
が制限され、ガソリンの噴射波間の増大化が図れないと
いう問題があった。

Ｌ且立且」 本発明は」−記の問題に鑑みなされたもので、その目的
は、振動し液体の微粒化に寄与する振動リング部材の振
幅の増大化を図ることにより、該振動リングによって微
粒化される量を増大しガソリンの噴霧流すｔの増大化を
図ったａ　ｒ’ｉ波噴射用振動子を提供することにある
。

間１１０げ２、　　・　　るための手段−Ｉ−記目的は
本発明によって達成される。要約すれば本発明は、環状
の振動リングを複数個に分、＋１し形成されたリング分
割体と、該各リング分割体の外壁部に一端が連結され１
１一つ他端は超音波発生り段に接続された支持軸部とか
ら成り、前記リング分割体の内壁部には多段のエツジが
形成されたことを特徴とする超音波噴射用振動子である
。

本発明によって振動リングの振幅が増大する理由は、撓
み振動する薄板の自由端及びその近傍の腹の振幅が一般
的に駆動点である中央の腹の振幅より大きいという事実
による。明らかに前記リング分割体はその形から必らず
一対の自由端を有し、従って応力集中を考慮して駆動点
の振幅を許容値内に制御しても、自由端及びその近傍の
振動腹の振幅を開いた従来の環状の振動リングにおける
値より増大することができる。

以下、本発明に係る超音波噴射用振動子をその一実施例
を示す第１図〜第９図を参照して説明する。

第１図〜第３図を参照すると、本発明に係る超音波噴射
用振動子は、環状の振動リングを複数個に、例えば２．
３又は４個に分割し形成されたリング分割体１１を具備
する０本実施例では、リング分１１，１体１１は振動リ
ングを半分に分、！濁した一対の半割りリングとされ、
従って本実施例では和音率 波噴ｉ動子は同軸辷に配−没された二つの半割りリング
振動子１０によって構成される。更に説明すれば、各゛
トノ１リリング振動子１０は、内壁１２に液体を微粒化
するエツジ部１２ａを備えた半割りリング１１と、該゛
ト割リすング１１の外壁１３に一端が連結され他端には
超音波発生手段４が連結ごれた支持軸部３とを具備する
。又、該半割りリング１１のｌ’＝　；Ｉｌｌり端面１
１ａは〃いに離間しＩｔつ対向して配置される。

超音波噴射用振動子の少なくとも半割りリング１１Ｕ分
は、ガソリンエンジンの吸気管１５内に配置される。又
、該半割りリング１１の上流側には電ｒ−制御カソリン
噴射弁１４が配設され、該ガソリン噴射弁１４から噴射
されたガンリン噴Ａ体が半割りリング１１部分に供給さ
れるように構成される。

’ｌ’＝　；１．１リリング１１の半割りされた端面１
１ａは、第１図のように垂直面としてもよく、第２図及
び第３図のように階段状としてもよいが、何れの場合も
各半１１リリング１１の振動時の連動を阻害しないよう
に適当な距離だけ離間して配置される。

又、半割りリング１１の形状はＬ述のように円弧状（第
３図）とすることもできるが、第４図のように多角形と
してもよい。即ち、リング９１１１体は、円形又は多角
形の環状リングを複数に分、１することにより形成する
ことができる。

更に、老割りリング１１の内面に形成されるエツジ部１
２ａは、第２図及び第５図のように円周方向に形成され
た三角ネジにて画成することができ、ネジ山の角度は１
０−１５０度の間の任きの角度が選択され、ピッチは通
常０．５ｍｍ〜５ｍｍ程度とされる。又、エツジ部１２
ａ形成内壁面の長さ又は高さｈは通常５　ｍ　ｍ〜３０
ｍｍとされ、従ってネジ山の数は３〜６０個とされる。

更に、ネジは１条ネジに限定されず例えば２条〜４条ネ
ジのような多条ネジとしてもよい。

”Ｆ”　；！：ｌリリング１１の内面１２は三角ネジ形
状に限定されず、第６図のように複数の゛ト円形の溝に
て形成しエツジ部１２ａを画成してもよく、又、第７図
のように半；１．Ｉ＋リリング１１の内側に張出した位
置から外壁１３に近接する位置に漸減する階段によって
エツジ？Ｂ１２　ａを形成してもよい。

更に、１１割りリング１１が薄鉄板をプレス加重により
製作される場合には、第８図のように波型状１８に形成
することちり能である。この場合には、先ず波型の円筒
体を形成し、次いで二点鎖線で示すようにその中心部で
半割りして半割りリング１１を形成することができる。

１ユ記構成において、ガソリン噴射弁１４からのガソリ
ンが半割りリング１１の、前記ガソリン噴射ブＦ１４（
第１図参照）に近いエツジ部１２ａに向けて噴射され、
該エツジ部１２ａにガソリンが供給される。該ガソリン
は次いで下方へと該半一１リリング１１の内壁面１２に
沿って流下する。

このとき、超１キ波発生毛段４により支持軸部３を介し
て該リング１１に振動が付Ｊｊ、され、１核リング１１
が振動し、従って半割りリング振動子１Ｏ１１０は同時
に振動する。この振動はｌ’＝　；１，１リリング１１
の端面１１ａがｌＬに離間されているので相カニに干渉
は生じないし、半割りリング１１の内部に抵抗力も生じ
ない、このため、半割りリンク１１はその振動が制限さ
れないばかりでなく第９図のように端面１１ａ側の振動
が次第に増幅される。

ガソリンは内壁面１２に沿って流下する過程において、
各エツジ部１２ａにて半割りリング振動子１０の径方向
により流れが切断され、１１つ微粒化される。また、上
方のエツジ部にて微粒化されない部分は内壁面１２に沿
って下降するに従いより下方のエツジｉ’１ｌ１２によ
って連続して微粒化される。このように、噴射燃料が少
；＾の場合はエツジ部１２ａの上部で、多Ｊ１１の場合
はエツジ部１２ａの全域でそれぞれ微粒化されるので微
粒化された粒径は均一化される。

よって、間欠微粒化、連続微粒化の何れの場合にも、安
定した燃寥１の噴霧作動を行なうことができる。又、エ
ツジ部１２によって微粒化される燃料の４１４は増大し
、結局、燃料の噴Ａｎ量が増大することとなる。

以−１−説明した未発１１１に係る超音波噴射用振動子
（第２図及び第３図）を使用した超音波噴射装置の一つ
の具体的条件及び諸寸法を示すと次のようになる。

超ン″１波発生手段の出力　　：１０Ｗ半割りリング振
動子の振幅：３０ルｍ （ピークからピーク） 振動数　　　　　　　　　　：３ＢＫＨｚ゛ｔ’＝　；
１．１１リリング振動子の形状マ丁法’Ｖ−；Ｉ；ｌリ
リングの内壁面の径（ｄ）：３０ｃｍ長さくり、）：１
０ｃｍ ネジ山の形状　　　　　　：三角ネジ （ネジ山の角度６０度） ネジ１１１の故　　　　　　　＝５ 燃料　　　　　　　　　　　　：ガソリン流：Ｉ３−：
１０ｃｍ’／秒 噴射圧力　　　　　　　　：５ｋｇ／ｃｍ’温度　　　
　　　　　　　：常温 土゛−Ｊリリングの材料　　　　・チタン及び鉄魚立二
Ａ課 以−■−１説明したように本発明は従来より振幅の大き
い複数の振動リング分割体を、各々の分′−１端面が離
間するようにして配設し、且つリング分、１，１体の内
面にはエツジ部を形成したことにより、振動ｆ−によっ
て微粒化される燃料の量は増大し、しかも噴射燃料の性
状、粘度によって微粒化の状態（流星、粒径）が変動し
ないといった効果を有する。

従って、安定した微粒化が達成されるので本発明に係る
超音波噴射用振動子を用いる超音波噴射装置では燃費を
著しく節約することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る超音波噴射用振動子を用いた超
音波噴射装置の正面図である。 第２図は、超音波噴射用振動子の正面図である。 第３図は、第２図の超音波噴射用振動子のモ面図である
。 第４図は超音波噴射用振動子の変形例の平面図である。 第５図〜第８図は、種々の態様のエツジ部の断面図であ
る。 第９図は、超ン″ｆ波噴射用振動子の振動説明図である
。 第１０図は、従来のＪｆｌ　：Ｙ波噴射用振動子の正面
図である。 第１１図は、従来の！ｆｌ−ｊ’ｆ波噴射用振動予噴射
用振動子である。 ３：支持軸部 ４：超音波発生手段 １０：リング分割体 １２：内壁 １２ａ：エツジ部 １３・外壁 １１ａ＋端而 第２図 第４図 １８図 第９図 第１０図 ■ 第１１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）環状の振動リングを複数個に分割し形成されたリン
   グ分割体と、該各リング分割体の外壁部に一端が連結さ
   れ且つ他端は超音波発生手段に接続された支持軸部とか
   ら成り、前記リング分割体の内壁部には多段のエッジが
   形成されたことを特徴とする超音波噴射用振動子。 ２）多段エッジは、リング分割体の内壁部に形成された
   ネジ山にて画成される特許請求の範囲第１項記載の超音
   波噴射用振動子。 ３）多段エッジは、リング分割体の内壁部に形成された
   複数列の凹溝にて画成される特許請求の範囲第１項記載
   の超音波噴射用振動子。 ４）多段エッジは、リング分割体の内壁部を階段状に形
   成することにより画成される特許請求の範囲第１項記載
   の超音波噴射用振動子。 ５）リング分割体は、環状の振動リングを二つに分割し
   て形成された半割りリングである特許請求の範囲第１項
   〜第４項のいずれかの項に記載の超音波噴射用振動子。