JPS6316582B2 - - Google Patents
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- JPS6316582B2 JPS6316582B2 JP59077572A JP7757284A JPS6316582B2 JP S6316582 B2 JPS6316582 B2 JP S6316582B2 JP 59077572 A JP59077572 A JP 59077572A JP 7757284 A JP7757284 A JP 7757284A JP S6316582 B2 JPS6316582 B2 JP S6316582B2
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- JP
- Japan
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- vibrator
- fuel
- liquid fuel
- ultrasonic
- injection
- Prior art date
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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
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M27/00—Apparatus for treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture, by catalysts, electric means, magnetism, rays, sound waves, or the like
- F02M27/08—Apparatus for treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture, by catalysts, electric means, magnetism, rays, sound waves, or the like by sonic or ultrasonic waves
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M69/00—Low-pressure fuel-injection apparatus ; Apparatus with both continuous and intermittent injection; Apparatus injecting different types of fuel
- F02M69/04—Injectors peculiar thereto
- F02M69/041—Injectors peculiar thereto having vibrating means for atomizing the fuel, e.g. with sonic or ultrasonic vibrations
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D11/00—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
- F23D11/34—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space by ultrasonic means
- F23D11/345—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space by ultrasonic means with vibrating atomiser surfaces
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B1/00—Engines characterised by fuel-air mixture compression
- F02B1/02—Engines characterised by fuel-air mixture compression with positive ignition
- F02B1/04—Engines characterised by fuel-air mixture compression with positive ignition with fuel-air mixture admission into cylinder
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
- Special Spraying Apparatus (AREA)
- Pressure-Spray And Ultrasonic-Wave- Spray Burners (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、一般には液体燃料を微粒化するため
の超音波噴射技術に関するものであり、特にデイ
ーゼルエンジン及びガソリンエンジンのような内
燃機関又はバーナ等の外燃機関に好適に使用し得
る超音波噴射方法に関する。
の超音波噴射技術に関するものであり、特にデイ
ーゼルエンジン及びガソリンエンジンのような内
燃機関又はバーナ等の外燃機関に好適に使用し得
る超音波噴射方法に関する。
従来、例えばデイーゼルエンジン及びガソリン
エンジンのような内燃機関において、スートの減
少及び燃費の向上を図るために、燃焼室又は予備
燃焼に液体燃料を微粒化して供給する試みが種々
なされている。最も一般的なものは、噴射ノズル
の噴射口から高圧で液体燃料を噴射する方法であ
るが、このとき液体燃料に超音波振動を付与する
ことにより液体燃料の微粒化が促進されることが
知られている。
エンジンのような内燃機関において、スートの減
少及び燃費の向上を図るために、燃焼室又は予備
燃焼に液体燃料を微粒化して供給する試みが種々
なされている。最も一般的なものは、噴射ノズル
の噴射口から高圧で液体燃料を噴射する方法であ
るが、このとき液体燃料に超音波振動を付与する
ことにより液体燃料の微粒化が促進されることが
知られている。
超音波振動による液体燃料の微粒化機構は従
来、(1)キヤビテーシヨン機構及び(2)波機構の２つ
の微粒化機構が考えられている。キヤビテーシヨ
ン機構は、微粒化の程度を制御することが困難な
ために噴射弁への応用は適当でない。また、波機
構には毛細管方式と液薄膜方式とがあり、毛細管
方式によれば、超音波振動子に細孔を形成し、該
細孔入口から液体燃料を供給し、同時に超音波振
動子を振動させ、これにより液体燃料が細孔出口
から振動子の下面に膜状に拡がり、次いで霧状と
なつて噴射される。
来、(1)キヤビテーシヨン機構及び(2)波機構の２つ
の微粒化機構が考えられている。キヤビテーシヨ
ン機構は、微粒化の程度を制御することが困難な
ために噴射弁への応用は適当でない。また、波機
構には毛細管方式と液薄膜方式とがあり、毛細管
方式によれば、超音波振動子に細孔を形成し、該
細孔入口から液体燃料を供給し、同時に超音波振
動子を振動させ、これにより液体燃料が細孔出口
から振動子の下面に膜状に拡がり、次いで霧状と
なつて噴射される。
すなわち、従来の超音波振動による液体燃料の
微粒化のメカニズムは、キヤビテーシヨンまたは
液体が薄膜となつた後の波動によるものと考えら
れ、特に大量の微粒化は上記薄膜波動によるもの
が必須とされている。
微粒化のメカニズムは、キヤビテーシヨンまたは
液体が薄膜となつた後の波動によるものと考えら
れ、特に大量の微粒化は上記薄膜波動によるもの
が必須とされている。
しかしながら、上記従来の超音波振動による液
体燃料の微粒化機構においては、噴霧量が極めて
小さく、大容量の微粒化燃料を必要とするデイー
ゼルエンジン及びガソリンエンジン等の内燃機関
の噴射ノズルとして使用することはできないのが
現状であつた。
体燃料の微粒化機構においては、噴霧量が極めて
小さく、大容量の微粒化燃料を必要とするデイー
ゼルエンジン及びガソリンエンジン等の内燃機関
の噴射ノズルとして使用することはできないのが
現状であつた。
本発明者等は、大容量の液体燃料の微粒化を達
成するべく、超音波振動による液体微粒化メカニ
ズムおよび超音波振動子の形状の研究および実験
を数多く行つた結果、上述した微粒化メカニズム
とは異なる微粒化機構によつて、液体燃料の微粒
化が達成されることを見出した。すなわち、本発
明者等は、超音波振動発生手段によつて軸方向に
振動する振動子の先端部の外周部に複数の段部を
形成することにより複数のエツジ部を形成し、振
動子の最先端の段部を除く複数の段部の少なくと
もいずれか１つの段部（すなわち該段部によつて
形成されるエツジ部の上方）に、一定の角度で
（例えば軸線に対して５〜85度の角度で）液体燃
料を供給すると、該液体燃料は薄膜状で流れ該エ
ツジ部の近傍で大量に微粒化され、該エツジ部近
傍で微粒化されなかつた液体燃料は次のエツジ部
近傍で微粒化され、これを繰り返すことにより最
終的には従来の超音波微粒化方法では達成し得な
い程の大量の液体燃料が、効率的かつ少しの液だ
れの発生も起こさずに微粒化されることを見出し
た。本発明はかかる新規な知見に基づいてなされ
たものである。
成するべく、超音波振動による液体微粒化メカニ
ズムおよび超音波振動子の形状の研究および実験
を数多く行つた結果、上述した微粒化メカニズム
とは異なる微粒化機構によつて、液体燃料の微粒
化が達成されることを見出した。すなわち、本発
明者等は、超音波振動発生手段によつて軸方向に
振動する振動子の先端部の外周部に複数の段部を
形成することにより複数のエツジ部を形成し、振
動子の最先端の段部を除く複数の段部の少なくと
もいずれか１つの段部（すなわち該段部によつて
形成されるエツジ部の上方）に、一定の角度で
（例えば軸線に対して５〜85度の角度で）液体燃
料を供給すると、該液体燃料は薄膜状で流れ該エ
ツジ部の近傍で大量に微粒化され、該エツジ部近
傍で微粒化されなかつた液体燃料は次のエツジ部
近傍で微粒化され、これを繰り返すことにより最
終的には従来の超音波微粒化方法では達成し得な
い程の大量の液体燃料が、効率的かつ少しの液だ
れの発生も起こさずに微粒化されることを見出し
た。本発明はかかる新規な知見に基づいてなされ
たものである。
本発明の主たる目的は、液体燃料を大容量にて
間欠的にまたは連続的に微粒化することができる
超音波噴射方法を提供することである。
間欠的にまたは連続的に微粒化することができる
超音波噴射方法を提供することである。
本発明の他の目的は、液体燃料を均一でかつ大
量に微粒化し、短時間での完全燃焼を達成し、従
つて、スートのないかつ燃費が向上したデイーゼ
ルエンジン及びガソリンエンジン等の内燃機関用
のまたはバーナ等の外燃機関用の超音波噴射方法
を提供することである。
量に微粒化し、短時間での完全燃焼を達成し、従
つて、スートのないかつ燃費が向上したデイーゼ
ルエンジン及びガソリンエンジン等の内燃機関用
のまたはバーナ等の外燃機関用の超音波噴射方法
を提供することである。
本発明の他の目的は、大容量微粒化と同時に、
従来微粒化が困難とされた低流量時の微粒化も可
能とした、燃料効率の良い内燃機関用超音波噴射
方法を提供することである。
従来微粒化が困難とされた低流量時の微粒化も可
能とした、燃料効率の良い内燃機関用超音波噴射
方法を提供することである。
本発明のさらに他の目的は、スートの減少およ
び燃費を向上せしめることができ、実用性が極め
て良くかつ長時間の連続使用を可能とした内燃機
関用超音波噴射方法を提供することである。
び燃費を向上せしめることができ、実用性が極め
て良くかつ長時間の連続使用を可能とした内燃機
関用超音波噴射方法を提供することである。
本発明のさらに他の目的は、時間遅れのない燃
料噴射を行うことができる超音波噴射方法を提供
することである。
料噴射を行うことができる超音波噴射方法を提供
することである。
本発明のさらに他の目的は、大容量の微粒化が
可能なためそのぶんだけコンパクトな構造にて実
施することができる内燃機関用またはバーナ等の
外燃機関用の超音波噴射方法を提供することであ
る。
可能なためそのぶんだけコンパクトな構造にて実
施することができる内燃機関用またはバーナ等の
外燃機関用の超音波噴射方法を提供することであ
る。
そのために本発明の超音波噴射方法は、超音波
振動発生手段によつて振動子を軸方向に振動させ
て液体燃料を微粒化する方法であつて、該振動子
先端の外周部に複数の段階を形成することにより
複数のエツジ部を形成し、振動子の最先端の段部
を除く複数の段部の少なくともいずれか１つの段
部に一定角度で液体燃料を供給して該エツジ部の
近傍で次々と液体燃料の微粒化を行うことを特徴
とするものである。
振動発生手段によつて振動子を軸方向に振動させ
て液体燃料を微粒化する方法であつて、該振動子
先端の外周部に複数の段階を形成することにより
複数のエツジ部を形成し、振動子の最先端の段部
を除く複数の段部の少なくともいずれか１つの段
部に一定角度で液体燃料を供給して該エツジ部の
近傍で次々と液体燃料の微粒化を行うことを特徴
とするものである。
本発明の好ましい実施態様によると、超音波振
動子発生手段は常時作動状態にあり、つまり振動
子は連続的に振動し、振動子への液体燃料の供給
を間欠的になすように構成される。これにより、
液体燃料を噴射するときにのみ振動子を振動させ
るように構成した従来の超音波噴射ノズルの欠
点、つまり振動の立ち上がり時間の遅れが解決さ
れる。
動子発生手段は常時作動状態にあり、つまり振動
子は連続的に振動し、振動子への液体燃料の供給
を間欠的になすように構成される。これにより、
液体燃料を噴射するときにのみ振動子を振動させ
るように構成した従来の超音波噴射ノズルの欠
点、つまり振動の立ち上がり時間の遅れが解決さ
れる。
また、本発明は上述したような間欠的噴射ノズ
ルの他に、バーナの如き連続燃焼用装置に適用す
ることができ、この場合は振動子への液体燃料の
供給は連続的となる。
ルの他に、バーナの如き連続燃焼用装置に適用す
ることができ、この場合は振動子への液体燃料の
供給は連続的となる。
本発明においては、軸方向に振動する振動子の
先端に複数の段部を形成することにより複数のエ
ツジ部を形成し、振動子の最先端の段部を除く複
数の段部の少なくともいずれか１つの段部に一定
角度で液体燃料を供給することにより、これを該
エツジ部の近傍で大量に微粒化する。例えば第４
図に示すように、一つの段部の幅（ｗ）および高
さ(h)は、液体燃料の薄膜化が行えるような且つま
た液体の流れを堰止めるような寸法形状とされ
る。
先端に複数の段部を形成することにより複数のエ
ツジ部を形成し、振動子の最先端の段部を除く複
数の段部の少なくともいずれか１つの段部に一定
角度で液体燃料を供給することにより、これを該
エツジ部の近傍で大量に微粒化する。例えば第４
図に示すように、一つの段部の幅（ｗ）および高
さ(h)は、液体燃料の薄膜化が行えるような且つま
た液体の流れを堰止めるような寸法形状とされ
る。
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説明
する。
する。
第１図を参照すると、本発明に係わる超音波噴
射方法を実施する燃料噴射ノズルが図示されてい
る。本実施例にて超音波噴射ノズル１は、中心に
中心孔２を有した細長の概略円筒形状のハウジン
グ４を具備する。ハウジング４の上方外周螺子部
６には、振動子ホルダ８の下方取付部１０が螺合
される。振動子ホルダ８の中心部には貫通孔１２
が形成される。該貫通孔１２は前記ハウジング４
の中心孔２とは長手方向に整列して即ち同軸にて
形成される。
射方法を実施する燃料噴射ノズルが図示されてい
る。本実施例にて超音波噴射ノズル１は、中心に
中心孔２を有した細長の概略円筒形状のハウジン
グ４を具備する。ハウジング４の上方外周螺子部
６には、振動子ホルダ８の下方取付部１０が螺合
される。振動子ホルダ８の中心部には貫通孔１２
が形成される。該貫通孔１２は前記ハウジング４
の中心孔２とは長手方向に整列して即ち同軸にて
形成される。
振動子ホルダ８の貫通孔１２およびハウジング
４の中心孔２を貫通して振動子１４が配置され
る。振動子１４は、上部の本体部１６、該本体部
１６より小径の細長円柱状の振動子軸部１８およ
び本体部１６と軸部１８とを連結する遷移部２０
から成る。本体部１６は、より大径とされた鍔２
２を有し、該鍔２２が振動子ホルダ８の上端内周
部に形成された環状肩２４と、振動子ホルダ８の
上端面にボルト２８によつて取付けられた環状の
振動子押さえ３０とによつて振動子ホルダ８に取
付けられる。
４の中心孔２を貫通して振動子１４が配置され
る。振動子１４は、上部の本体部１６、該本体部
１６より小径の細長円柱状の振動子軸部１８およ
び本体部１６と軸部１８とを連結する遷移部２０
から成る。本体部１６は、より大径とされた鍔２
２を有し、該鍔２２が振動子ホルダ８の上端内周
部に形成された環状肩２４と、振動子ホルダ８の
上端面にボルト２８によつて取付けられた環状の
振動子押さえ３０とによつて振動子ホルダ８に取
付けられる。
振動子１４の軸部１８はハウジング４より下方
に、つまり外方へと更に突出している。振動子１
４の先端部、つまり軸部１８の先端部は、後で詳
しく説明するエツジ部３２が形成される。振動子
１４の、ハウジング４より突出した部分に中空針
弁３４が摺動自在に嵌挿される。
に、つまり外方へと更に突出している。振動子１
４の先端部、つまり軸部１８の先端部は、後で詳
しく説明するエツジ部３２が形成される。振動子
１４の、ハウジング４より突出した部分に中空針
弁３４が摺動自在に嵌挿される。
中空針弁３４は、概略円筒形状とされ、上端の
縮径部３６、中央の大径部３８、該大径部３８よ
り傾斜して形成された傾斜部４０、該傾斜部４０
に連接した小径部４２、および該小径部４２より
傾斜して形成された傾斜先端部４４から構成され
る。傾斜先端部４４の最先端部は、振動子１４の
前記エツジ部３２に近接して位置するように形成
される。一方、中空針弁３４の上端縮径部３６
は、ハウジング４の下端部に内方へと突出して形
成された環状肩４６より更に上方へと突出して延
在する。
縮径部３６、中央の大径部３８、該大径部３８よ
り傾斜して形成された傾斜部４０、該傾斜部４０
に連接した小径部４２、および該小径部４２より
傾斜して形成された傾斜先端部４４から構成され
る。傾斜先端部４４の最先端部は、振動子１４の
前記エツジ部３２に近接して位置するように形成
される。一方、中空針弁３４の上端縮径部３６
は、ハウジング４の下端部に内方へと突出して形
成された環状肩４６より更に上方へと突出して延
在する。
中空針弁３４は中空針弁ホルダ５０内に収納さ
れ、該中空針弁ホルダ５０は該ホルダ５０の外周
囲に取付けられたホルダーカバー５２によつて取
外し自在にハウジング４に固着される。中空針弁
ホルダ５０の内周形状は、中空針弁３４の中央大
径部３８が摺動するようにした大径穴部５４、中
空針弁３４の傾斜部４０と相補形状をした傾斜部
５６、小径穴部５８および傾斜先端部６０からな
る。前記小径穴部５８および傾斜先端部６０は、
中空針弁３４の小径部４２および傾斜先端部４４
と共同して液体燃料供給通路６２を形成する。
れ、該中空針弁ホルダ５０は該ホルダ５０の外周
囲に取付けられたホルダーカバー５２によつて取
外し自在にハウジング４に固着される。中空針弁
ホルダ５０の内周形状は、中空針弁３４の中央大
径部３８が摺動するようにした大径穴部５４、中
空針弁３４の傾斜部４０と相補形状をした傾斜部
５６、小径穴部５８および傾斜先端部６０からな
る。前記小径穴部５８および傾斜先端部６０は、
中空針弁３４の小径部４２および傾斜先端部４４
と共同して液体燃料供給通路６２を形成する。
中空針弁ホルダ５０の傾斜部５６には内方に開
口した環状の燃料溜６４が形成される。該燃料溜
６４は、中空針弁ホルダ５０内に穿設された燃料
供給通路６６に連通する。また、該燃料供給通路
６６は、ハウジング４内に穿設された燃料導入路
６８に連通する。燃料導入路６８はハウジング４
の燃料入口ポート７０に連結されている。
口した環状の燃料溜６４が形成される。該燃料溜
６４は、中空針弁ホルダ５０内に穿設された燃料
供給通路６６に連通する。また、該燃料供給通路
６６は、ハウジング４内に穿設された燃料導入路
６８に連通する。燃料導入路６８はハウジング４
の燃料入口ポート７０に連結されている。
一方、中空針弁ホルダ５０の大径穴部５４の上
方部には、内方に開口した環状の燃料戻り溜７２
が形成される。該燃料戻り溜７２もまた中空針弁
ホルダ５０およびハウジング４に穿設した燃料戻
り通路７４および燃料排出路７６を介して燃料出
口ポート７８に連結される。
方部には、内方に開口した環状の燃料戻り溜７２
が形成される。該燃料戻り溜７２もまた中空針弁
ホルダ５０およびハウジング４に穿設した燃料戻
り通路７４および燃料排出路７６を介して燃料出
口ポート７８に連結される。
ハウジング４の中心孔２と振動子軸部１８とに
よつて形成される環状空間部には圧縮ばね８０と
によつて形成される環状空間部には圧縮ばね８０
が配置される。圧縮ばね８０の下端は環状ばね受
け８２を介して中空針弁３４の上端縮径部３６の
上端面に当接し、また上端は噴射圧力調整部材８
４の下端面に当接する。噴射圧力調整部材８４
は、ハウジング４の中心孔２と振動子軸部１８と
によつて形成された空間に配設された円筒状部材
であつて、ハウジング４の上端内周部に螺合され
る。従つて、噴射圧力調整部材８４をハウジング
４に対して回転しめることによつて、中空針弁３
４への押圧力を調整することができる。
よつて形成される環状空間部には圧縮ばね８０と
によつて形成される環状空間部には圧縮ばね８０
が配置される。圧縮ばね８０の下端は環状ばね受
け８２を介して中空針弁３４の上端縮径部３６の
上端面に当接し、また上端は噴射圧力調整部材８
４の下端面に当接する。噴射圧力調整部材８４
は、ハウジング４の中心孔２と振動子軸部１８と
によつて形成された空間に配設された円筒状部材
であつて、ハウジング４の上端内周部に螺合され
る。従つて、噴射圧力調整部材８４をハウジング
４に対して回転しめることによつて、中空針弁３
４への押圧力を調整することができる。
次に、本発明に従つて構成された上記超音波噴
射ノズル１の作動について説明する。
射ノズル１の作動について説明する。
作動に当たり、液体燃料は燃料入口ポート７０
より導入される。液体燃料は、燃料導入路６８お
よび燃料供給通路６６を通つて燃料溜６４に供給
される。燃料溜６４は、ばね８０によつて下方向
に押下されている中空針弁３４の傾斜部４０によ
つて閉塞されている。従つて、燃料溜６４内の圧
力は、液体燃料の連続した供給によつて増大す
る。燃料溜６４内の圧力が或る大きさになると、
ばね８０の力に抗して中空針弁３４を上方向に運
動せしめる。
より導入される。液体燃料は、燃料導入路６８お
よび燃料供給通路６６を通つて燃料溜６４に供給
される。燃料溜６４は、ばね８０によつて下方向
に押下されている中空針弁３４の傾斜部４０によ
つて閉塞されている。従つて、燃料溜６４内の圧
力は、液体燃料の連続した供給によつて増大す
る。燃料溜６４内の圧力が或る大きさになると、
ばね８０の力に抗して中空針弁３４を上方向に運
動せしめる。
中空針弁３４が上方向に運動することによつ
て、燃料溜６４は液体燃料供給通路６２に解放さ
れ、該通路６２に液体燃料が供給される。液体燃
料供給通路６２を通つた燃料は、振動子１４の先
端部の外周部に形成されたいずれかの段部へと供
給されると薄膜状で流れ、複数のエツジ部３２の
近傍で次々に微粒化される。
て、燃料溜６４は液体燃料供給通路６２に解放さ
れ、該通路６２に液体燃料が供給される。液体燃
料供給通路６２を通つた燃料は、振動子１４の先
端部の外周部に形成されたいずれかの段部へと供
給されると薄膜状で流れ、複数のエツジ部３２の
近傍で次々に微粒化される。
振動子１４の先端部の外周部に形成された段部
は、第１図に図示されるように、漸次縮径された
３段からなる同心の階段状とすることもできる
し、第２図および第３図に図示されるように２段
または５段の階段状とすることも可能である。い
ずれの形状であろうと、エツジ部が外周囲に形成
されることが重要である。第１図〜第３図に示す
段部は、漸次、径が小さくされた階段状とされる
が、漸次、径が増大したり、または漸次、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
も可能である。また、第４図に示すように、一つ
の段部の幅（ｗ）および高さ(h)は、液体燃料の薄
膜化が行えるような且つまた液体の流れを堰止め
るような寸法形状とされる。
は、第１図に図示されるように、漸次縮径された
３段からなる同心の階段状とすることもできる
し、第２図および第３図に図示されるように２段
または５段の階段状とすることも可能である。い
ずれの形状であろうと、エツジ部が外周囲に形成
されることが重要である。第１図〜第３図に示す
段部は、漸次、径が小さくされた階段状とされる
が、漸次、径が増大したり、または漸次、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
も可能である。また、第４図に示すように、一つ
の段部の幅（ｗ）および高さ(h)は、液体燃料の薄
膜化が行えるような且つまた液体の流れを堰止め
るような寸法形状とされる。
振動子１４は、本体部１６に作動的に接続され
た超音波振動発生手段１００により連続的に振動
される。従つて、液体燃料が振動子１４の最先端
の段部を除く複数の段部の少なくともいずれか１
つの段部に一定角度で供給されると、液体燃料
は、該段部によつて形成されるエツジ部の近傍で
次々と微粒化され外方へと噴射される。このと
き、噴射の片寄りをなくし噴射弁のまわりに均一
に噴射することが重要であるが、第５図に図示す
るように、中空針弁３４の小径部に傾斜した溝４
３を複数個、例えば直径方向に対向して２本形成
することによつて、燃料供給通路内にタービユレ
ンスを発生させ、噴射される燃料にスワールを与
えそれにより噴射の片寄りを好適になくし得るこ
とが分かつた。また、かかる構造によつて噴霧の
きれ及び微粒化をも向上せしめることができる。
た超音波振動発生手段１００により連続的に振動
される。従つて、液体燃料が振動子１４の最先端
の段部を除く複数の段部の少なくともいずれか１
つの段部に一定角度で供給されると、液体燃料
は、該段部によつて形成されるエツジ部の近傍で
次々と微粒化され外方へと噴射される。このと
き、噴射の片寄りをなくし噴射弁のまわりに均一
に噴射することが重要であるが、第５図に図示す
るように、中空針弁３４の小径部に傾斜した溝４
３を複数個、例えば直径方向に対向して２本形成
することによつて、燃料供給通路内にタービユレ
ンスを発生させ、噴射される燃料にスワールを与
えそれにより噴射の片寄りを好適になくし得るこ
とが分かつた。また、かかる構造によつて噴霧の
きれ及び微粒化をも向上せしめることができる。
燃料溜６４に供給された液体燃料の一部（余剰
部）は、中空針弁３４と中空針弁ホルダ５０との
間の微小空隙部（μmオーダ）を通つて燃料戻り
溜７２に溜められ、燃料戻り通路７４および７６
を通つて燃料出口７８へと戻される。燃料出口７
８は適当な導管（図示せず）にてタンクに連通し
ており、従つて余剰燃料はタンクへと還流され
る。
部）は、中空針弁３４と中空針弁ホルダ５０との
間の微小空隙部（μmオーダ）を通つて燃料戻り
溜７２に溜められ、燃料戻り通路７４および７６
を通つて燃料出口７８へと戻される。燃料出口７
８は適当な導管（図示せず）にてタンクに連通し
ており、従つて余剰燃料はタンクへと還流され
る。
燃料溜６４内の圧力が低下すると、ばね８０の
力によつて中空針弁３４は下方向に動き、燃料溜
６４を閉鎖し、振動子１４の先端部の外周部の段
部への燃料供給が中断される。従つて、噴射ノズ
ル１からの燃料噴射は停止する。
力によつて中空針弁３４は下方向に動き、燃料溜
６４を閉鎖し、振動子１４の先端部の外周部の段
部への燃料供給が中断される。従つて、噴射ノズ
ル１からの燃料噴射は停止する。
本発明において、振動子１４は燃料供給に関係
なく常時作動状態にしておくことができるため
に、振動開始のずれによる燃料噴射タイミングの
ずれが回避される。
なく常時作動状態にしておくことができるため
に、振動開始のずれによる燃料噴射タイミングの
ずれが回避される。
以上説明した本発明の超音波噴射方法を内燃機
関用の噴射ノズルに適用した具体例を示すと次の
通りとなる。
関用の噴射ノズルに適用した具体例を示すと次の
通りとなる。
・ 超音波振動発生手段の出力 ：10w
・ 振動子の振幅 （注） ：30μm
振動数（注） ：38KHz
・ 振動子の形状寸法
１段 ：直径７mm
２段 ：直径６mm
３段 ：直径５mm
各段の高さ(h) ：1.5mm
・ 燃料の油種 ：軽油
流量 ：0.06cm3／噴射
噴射圧力（注） ：70Kg／cm2
温度 ：常温
・ 振動子の材料 ：チタン（又は鉄）
(注)
振動子の振幅はできる限り大きい方が良い。
振動子の振動数は20KHzより大きくされる。
燃料噴射圧力はエンジン室内圧力に近づけ
る。
る。
本実施例の噴射ノズルによれば、前述のように
内燃機関の噴射ノズルとして実用可能な0.06cm3／
噴射といつた大容量を実現することができた。
内燃機関の噴射ノズルとして実用可能な0.06cm3／
噴射といつた大容量を実現することができた。
次に本発明の超音波噴射方法をバーナ等の外燃
機関の噴射ノズルに適用した具体例を示すと次の
通りとなる。
機関の噴射ノズルに適用した具体例を示すと次の
通りとなる。
・ 超音波振動発生手段の出力 ：10w
・ 振動子の振幅 ：30μm
振動数 ：38KHz
・ 振動子の形状寸法
１段 ：直径７mm
２段 ：直径６mm
３段 ：直径５mm
各段の高さ(h) ：1.5mm
・ 燃料の油種 ：灯油
流量 ：５／hr（定格）
噴射圧力 ：１Kg／cm2
温度 ：常温
・ 振動子の材料 ：チタン（又は鉄）
以上は小型ボイラのバーナに適用した例である
が、より大型のボイラ用のバーナに適用できるこ
とはいうまでもない。例えば、本実施例の噴射ノ
ズルによれば、100／hrといつた大容量の定格
燃料流量を有する外燃機関への適用が可能であ
る。
が、より大型のボイラ用のバーナに適用できるこ
とはいうまでもない。例えば、本実施例の噴射ノ
ズルによれば、100／hrといつた大容量の定格
燃料流量を有する外燃機関への適用が可能であ
る。
第６図は本発明の超音波噴射方法によるエツジ
効果を示している。（同実験は上述の外燃機関用
の噴肘ノズルを使用して実施した。）これによれ
ば、粒径が50〜100μmという微粒子の範囲内で10
c.c.／secという大容量の微粒化が達成されている
ことが理解されよう。
効果を示している。（同実験は上述の外燃機関用
の噴肘ノズルを使用して実施した。）これによれ
ば、粒径が50〜100μmという微粒子の範囲内で10
c.c.／secという大容量の微粒化が達成されている
ことが理解されよう。
なお、本発明は上記実施例に限定されるもので
はなく種々の変更が可能である。例えば、上記実
施例においては、内燃機関用或いは外燃機関用の
液体燃料の微粒化に適用しているが、薬品の粉末
化のように薬品製造用溶液を噴射し含有物質の乾
燥を行う技術に適用してもよい。
はなく種々の変更が可能である。例えば、上記実
施例においては、内燃機関用或いは外燃機関用の
液体燃料の微粒化に適用しているが、薬品の粉末
化のように薬品製造用溶液を噴射し含有物質の乾
燥を行う技術に適用してもよい。
以上のように本発明によれば、大容量の液体燃
料の微粒化を間欠的に又は連続的に可能とするこ
とができ、また、大容量または小容量の如何にか
かわらず、液体燃料の微粒化分布が一様で平均粒
径が10〜30μm程度のものを実現できる。
料の微粒化を間欠的に又は連続的に可能とするこ
とができ、また、大容量または小容量の如何にか
かわらず、液体燃料の微粒化分布が一様で平均粒
径が10〜30μm程度のものを実現できる。
また、液体燃料を均一でかつ大量に微粒化し、
短時間での完全燃焼を達成すると共に、時間遅れ
のない燃料噴射を行うことができ、従つて、スー
トのないかつ燃費が向上したデイーゼルエンジン
及びガソリンエンジン等の内燃機関用の超音波噴
射方法を提供することができる。
短時間での完全燃焼を達成すると共に、時間遅れ
のない燃料噴射を行うことができ、従つて、スー
トのないかつ燃費が向上したデイーゼルエンジン
及びガソリンエンジン等の内燃機関用の超音波噴
射方法を提供することができる。
さらに、大容量微粒化と同時に、従来微粒化が
困難とされた低流量時の微粒化も可能となると共
に、実用性が極めて良くかつ長時間の連続使用を
可能にするものである。
困難とされた低流量時の微粒化も可能となると共
に、実用性が極めて良くかつ長時間の連続使用を
可能にするものである。
さらに、大容量の微粒化が可能なためそのぶん
だけコンパクトな構造にて実施することができ
る。
だけコンパクトな構造にて実施することができ
る。
従つて、本発明は、スートのない且つ燃費が向
上したデイーゼルエンジン、ガソリンエンジン等
の内燃機関用の、又はバーナ等の外燃機関用の超
音波噴射方法として好適に利用することができ
る。
上したデイーゼルエンジン、ガソリンエンジン等
の内燃機関用の、又はバーナ等の外燃機関用の超
音波噴射方法として好適に利用することができ
る。
第１図は本発明の超音波噴射方法を実施するた
めの１実施例である超音波噴射ノズルの断面図、
第２図および第３図は振動子の先端エツジ部の他
の態様を示す部分正面図、第４図はエツジ部の部
分拡大作動図、第５図は中空針弁の正面図、第６
図は本発明の超音波噴射方法によるエツジ効果を
説明するための図である。 １…噴射弁、１４…振動子、３２…エツジ部、
１００…超音波振動発生手段。
めの１実施例である超音波噴射ノズルの断面図、
第２図および第３図は振動子の先端エツジ部の他
の態様を示す部分正面図、第４図はエツジ部の部
分拡大作動図、第５図は中空針弁の正面図、第６
図は本発明の超音波噴射方法によるエツジ効果を
説明するための図である。 １…噴射弁、１４…振動子、３２…エツジ部、
１００…超音波振動発生手段。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 超音波振動発生手段によつて振動子を軸方向
に振動させて液体燃料を微粒化する方法であつ
て、該振動子の先端部の外周部に複数の段部を形
成することにより複数のエツジ部を形成し、振動
子の最先端の段部を除く複数の段部の少なくとも
いずれか１つの段部に一定角度で液体燃料を供給
して該液体燃料の微粒化を行うことを特徴とする
超音波噴射方法。 ２ 振動子は連続的に振動し、振動子のエツジ部
への液体燃料の供給は間欠的に又は連続的に行わ
れて成る特許請求の範囲第１項記載の超音波噴射
方法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59077572A JPS60222552A (ja) | 1984-04-19 | 1984-04-19 | 超音波噴射方法 |
| US06/723,243 US4702414A (en) | 1984-04-19 | 1985-04-15 | Utrasonic injecting method and injection nozzle |
| EP85302674A EP0159189B1 (en) | 1984-04-19 | 1985-04-17 | Ultrasonic vibration method and apparatus for atomizing liquid material |
| DE8585302674T DE3571942D1 (en) | 1984-04-19 | 1985-04-17 | Ultrasonic vibration method and apparatus for atomizing liquid material |
| AU41385/85A AU579793B2 (en) | 1984-04-19 | 1985-04-18 | Ultrasonic injecting method and injection nozzle |
| US07/021,085 US4783003A (en) | 1984-04-19 | 1987-03-03 | Ultrasonic injecting method and injection nozzle |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59077572A JPS60222552A (ja) | 1984-04-19 | 1984-04-19 | 超音波噴射方法 |
Related Child Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP884087A Division JPS62191065A (ja) | 1987-01-17 | 1987-01-17 | 超音波噴射ノズル用振動子 |
| JP883987A Division JPS62191064A (ja) | 1987-01-17 | 1987-01-17 | 超音波噴射ノズル |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60222552A JPS60222552A (ja) | 1985-11-07 |
| JPS6316582B2 true JPS6316582B2 (ja) | 1988-04-09 |
Family
ID=13637719
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59077572A Granted JPS60222552A (ja) | 1984-04-19 | 1984-04-19 | 超音波噴射方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US4702414A (ja) |
| EP (1) | EP0159189B1 (ja) |
| JP (1) | JPS60222552A (ja) |
| AU (1) | AU579793B2 (ja) |
| DE (1) | DE3571942D1 (ja) |
Families Citing this family (38)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60222552A (ja) * | 1984-04-19 | 1985-11-07 | Toa Nenryo Kogyo Kk | 超音波噴射方法 |
| JPS61138559A (ja) * | 1984-12-11 | 1986-06-26 | Toa Nenryo Kogyo Kk | 超音波噴射ノズル用振動子 |
| JPS61138558A (ja) * | 1984-12-11 | 1986-06-26 | Toa Nenryo Kogyo Kk | 超音波噴射ノズル用振動子 |
| US4726523A (en) * | 1984-12-11 | 1988-02-23 | Toa Nenryo Kogyo Kabushiki Kaisha | Ultrasonic injection nozzle |
| JPS61259781A (ja) * | 1985-05-13 | 1986-11-18 | Toa Nenryo Kogyo Kk | 曲面多段エツジ部を有する超音波霧化用振動子 |
| JPS61259784A (ja) * | 1985-05-13 | 1986-11-18 | Toa Nenryo Kogyo Kk | 超音波噴射用振動子 |
| JPS61259782A (ja) * | 1985-05-13 | 1986-11-18 | Toa Nenryo Kogyo Kk | 多段エツジ部を有する超音波霧化用振動子 |
| JPS61259780A (ja) * | 1985-05-13 | 1986-11-18 | Toa Nenryo Kogyo Kk | 超音波霧化用振動子 |
| JPH0763676B2 (ja) * | 1986-04-03 | 1995-07-12 | 超音波工業株式会社 | 超音波発振装置 |
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| US6533803B2 (en) | 2000-12-22 | 2003-03-18 | Advanced Medical Applications, Inc. | Wound treatment method and device with combination of ultrasound and laser energy |
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