JPH021544B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、内燃機関や外燃機関における燃料噴
射、医療用蒸気の発生装置、油蒸気発生装置等
の、液体を帯電させる場合に利用する液体の微粒
化方法に関するものである。

［従来の技術］ 帯電液滴を噴霧状に微粒化分散させる場合に、
そのための装置を可及的にコンパクトに形成し、
しかも噴出口から噴射した液体を直ちに微粒化分
散できるようにすることが望まれる。例えば、内
燃機関の燃料噴射に適用する場合には、その噴射
装置をシリンダに組込み、噴出口から噴射された
燃料が直ちに微細な噴霧となることが要求され
る。

しかしながら、従来から知られている方法、例
えば本発明者が先に提案した特開昭57−209664号
公報に記載の方法では、必ずしもこのような要求
に対応できないという問題がある。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明の目的は、上述した要求、即ち微粒化分
散のための装置をコンパクトに形成することがで
き、しかも噴射した液体を直ちに微粒化分散でき
るように液体の微粒化方法を提供することにあ
る。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するための本発明の方法は、微
粒化すべき液体を供給するノズルの噴出口に高電
圧を印加した電極を対向配置し、上記噴出口から
供給した液体をその帯電による分極作用で微粒化
する方法において、上記液体をノズルの噴出口か
ら上記電極の高電圧により形成された電界中にパ
ルス状に供給することを特徴とするものである。

さらに具体的に説明すると、本発明の方法によ
つて微粒化できる液体は、その利用目的に応じて
広範囲に選択することができ、例えば内燃機関等
の燃料噴射を行う場合には各種液体燃料とするこ
とができ、さらに医療用蒸気を得る場合には医療
用薬品、ミスト潤滑のためには潤滑油等が用いら
れる。また、一般的な各種用途に水を用いること
もできる。

これらの液体は、その比抵抗の高低に応じて、
後述するように、使用するノズルの形態や電圧の
印加方法に若干の差異があるが、ノズルの噴出口
から供給した液体をその帯電による分極作用で微
粒化するという点では、共通に扱うことができ
る。

上述した液体は、ノズルの噴出口に高電圧を印
加した電極を対向配置し、その高電圧により形成
された電界中に噴出口から噴出させ、帯電による
分極作用で微粒化するが、その際、液体をノズル
から電界中にパルス状に供給し、それによつて極
めて急速に微細化分散させる。パルス状に供給す
るための手段としては、例えばポンプからの流路
に電磁弁等を設け、それにより流路を間欠的に開
放させるなどの手段を採用することができ、必要
に応じて噴射時間及びその間の休止時間を調節可
能に構成することができる。

このようにして電界内に液体をパルス状に噴射
すると、液滴はその液面において分極が発達し、
分裂が促進する結果、微粒化分散が活発化するこ
とになる。しかるに、上記ノズルから液体を連続
的に噴出させた場合には、ノズルから流出した液
体が連続した紐状になつて、暫時遊動した後に液
滴となり、その後に微細化分散が活発化するの
で、最終的に微細化するまでにはかなりの時間が
必要となり、内燃機関の燃料噴射等には適さな
い。

また、パルス状に噴射された液滴は、連続的に
噴射された液滴とは異なり、それがノズルの噴出
口を出た直後に横方向（ノズルの軸線に直交する
平面内）の広がりを示し、そのため、この液滴の
エツジがノズルとそれに対向する電極との間の最
短距離に沿う強い電界に接する機会が増大するこ
とになり、特に、そのエツジが強い電界に接する
ようにノズルの噴出口の周囲の形状について配慮
した場合には、その電界により帯電液滴の表面電
荷がさらに増大し、それにより分裂が一層活発化
する。

上述した本発明の方法による液滴の分裂は、液
滴が存在する電界領域にあつて、瞬間双極子能率
の維持限界まで小液滴化を急速に進行させ、分散
化する。電界内において発達した分裂小液滴は、
個数にして10¹⁰程度、末端粒径は半径が1μｍ以下
に達するものと考えられる。

また、本発明においては、液滴に発生した瞬間
双極子能率のもつ極性を利用し、他種類の液滴を
大気中飛翔状態において結合させ、結合液滴を形
成することができる。

上述した本発明の方法は、第１図に示すような
微粒化装置を利用して実施することができる。以
下に、この微粒化装置の構成及びについて説明す
る。

上記微粒化装置は、接地したノズル本体１内に
おける液体流路２の中心に、負の高電圧を印加す
る電極３を配設し、その電極３の先端は頂角が
60゜前後の円錐面４としてノズル本体１内の円錐
面５に平行に対向させ、流路２内に供給されてこ
れらの円錐面４，５間を通過した液体が本体１の
先端の噴出口６から噴出するようにしている。

また、上記ノズル本体１には、噴出口６のまわ
りに開口する多数の噴出口７を設け、これらの噴
出口７から噴出させる液体を、ノズル本体１のま
わりに設けた供給路（図示せず）からノズル本体
１内の流路８を経て供給するように構成してい
る。

上記噴出口７は、多数の微小孔を開口させた
り、あるいはその噴出口７に焼結金属等の多孔体
を嵌込むことにより形成することができる。

而して、上記ノズル本体１の噴出口６に対向さ
せて、それが同心状にリング状の電極９を配置し
ている。この電極９には、通常正の高電圧が印加
される。

電極９に高電圧を印加すると、ノズル本体１と
の間に電界が構成されるが、その電界は、噴出口
６の周囲のエツジ部分１０と、それに対向するリ
ング状電極９のエツジ部分１１との間を結ぶ最短
の直線上において最も強いものとなる。従つて、
噴出口６から噴出して横方向に広がる液滴の周辺
がこの強い電界に接するように構成すれば、帯電
液滴の表面電荷がさらに増大し、分裂が一層活発
化するため、極めて効率的に微粒化分散させるこ
とができる。

上記微粒化装置は、次のような態様で各種液体
を噴霧状に微粒化することができる。

(1) 噴霧すべき液体が、メタノール、エタノー
ル、水等の低比抵抗の液体である場合には、そ
れを流路２に供給し、電極９に高電圧を印加し
た状態で供給液体を噴出口６からパルス状に噴
出させる。このようにして、上記電極９に印加
した高電圧による電界内に噴射された液滴は、
液面において分極が発達し、分裂を繰返して霧
状になる。

(2) 噴霧すべき液体が、灯油、ガソリン、軽油等
の高比抵抗を有する液体である場合には、それ
を流路２に供給し、ノズル本体１内の電極３に
高電圧を印加して、その電極３とノズル本体１
の内面の円錐面４，５間において、そこを通過
する液体に帯電させる。また、リング状電極８
にも高電圧を印加しておき、上記液滴を噴出口
６からその電界内にパルス状に噴出させると、
分極状態にある帯電液滴が霧状に分散する。

(3) 高比抵抗の液体を流路２に供給すると共に、
低比抵抗の液体を流路８に供給し、電極３に負
の高電圧を印加すると共に、リング状の電極９
に正の高電圧を印加する。これにより、ノズル
本体１の内面の円錐面４，５間において、そこ
を通過する高比抵抗の液体が帯電して分極状態
になり、それを噴出口６からリング状電極９の
電界内にパルス状に噴出させると、その帯電液
滴が霧状に分散する。一方、流路８を通して噴
出口６からパルス状に噴出させた低比抵抗の液
体も、リング状電極９の電界内において分極が
発達し、分裂を繰返して霧状になる。そして、
これらの微小液滴は極性を異にするため、飛翔
中に両者の液滴が結合し、結合液滴を得ること
ができる。

本発明者が実験に使用して満足な結果を得た微
粒化装置は、次のように構成したものである。

噴出口６の口径：0.5mmφ 噴出口７の口径：0.2mmφ 電極３の頂角：60゜ 電極９の内径：25mmφ 電極間隔：15mm 液噴射時間：3sec 液噴射圧力：0.5Kg／cm² 電極３の印加電圧：−17kV 電極９の印加電圧：20kV 上述した微粒化分散において、パルス状に電界
内に送り込まれた帯電液滴は、電界効果により微
粒化分散を促進させ得ることは勿論であるが、そ
れを燃料噴射に用いた場合には、液滴のもつ電荷
が燃焼効果を促進させることになり、またパルス
状に送り込まれる液滴は、機関内の燃焼時の電気
位置の問題をも解決することになる。さらに、静
電結合液滴によれば、爆発的微粒化現象を伴う燃
焼効果を得ることができる。

［発明の効果］ 以上に詳述したように、本発明の液体の微粒化
方法によれば、液体をパルス状に供給するという
簡単な手段により、噴射した液体を直ちに微粒化
分散できるばかりでなく、微粒化分散のための装
置をコンパクトに形成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る液体の微粒化方法を実施
するための微粒化装置の構成を示す断面図であ
る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 微粒化すべき液体を供給するノズルの噴出口
   に高電圧を印加した電極を対向配置し、上記噴出
   口から供給した液体をその帯電による分極作用で
   微粒化する方法において、上記液体をノズルの噴
   出口から上記電極の高電圧により形成された電界
   中にパルス状に供給することを特徴とする液体の
   微粒化方法。