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JPH0423592B2 - - Google Patents
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JPH0423592B2 - - Google Patents

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JPH0423592B2
JPH0423592B2 JP884087A JP884087A JPH0423592B2 JP H0423592 B2 JPH0423592 B2 JP H0423592B2 JP 884087 A JP884087 A JP 884087A JP 884087 A JP884087 A JP 884087A JP H0423592 B2 JPH0423592 B2 JP H0423592B2
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vibrator
ultrasonic
liquid
injection
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JP884087A
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Hideo Hirabayashi
Masami Endo
Kakuro Kokubo
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Tonen General Sekiyu KK
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Tonen Corp
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05BSPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B17/00Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups
    • B05B17/04Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods
    • B05B17/06Apparatus 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
    • B05B17/0607Apparatus 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
    • B05B17/0623Apparatus 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

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  • Special Spraying Apparatus (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、一般には液体物質を微粒化するため
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の燃料噴射弁、更
には粉末薬品を製造するための乾燥用噴射装置等
に好適に使用し、液体物質を間欠的に又は連続的
に微粒化する超音波噴射ノズルに用いられる振動
子に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates generally to ultrasonic injection technology for atomizing liquid substances, and particularly to internal combustion engines such as diesel engines and gasoline engines, or burners, etc. A vibrator used in an ultrasonic injection nozzle that atomizes liquid substances intermittently or continuously, and is suitable for use in fuel injection valves of external combustion engines, as well as drying injection devices for manufacturing powdered chemicals. It is related to.

本発明は、このように種々の用途において液体
物質(本明細書では「液体物質」とは、液体燃料
の如き液体は勿論のこと、薬品製造用液体のよう
な溶液をも包含する意味で用いる。)を微粒化し、
噴射する噴射ノズル又は噴射装置の振動子として
使用し得るが、以後本発明は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のた
めの燃料噴射ノズル用振動子に関連して説明す
る。
In this way, the present invention is applicable to liquid substances (herein, "liquid substance" is used to include not only liquids such as liquid fuels but also solutions such as liquids for manufacturing drugs). ) is atomized,
Although it may be used as an oscillator for an injector nozzle or an injection device, the invention will be described hereinafter in particular in connection with an oscillator for a fuel injection nozzle for internal combustion engines, such as diesel engines and gasoline engines.

従来の技術及び問題点 従来、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室に液
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
つて液体燃料の微粒化が促進されることが知られ
ている。
Conventional Technologies and Problems Conventionally, various attempts have been made to supply atomized liquid fuel to the combustion chamber or pre-combustion chamber in order to reduce soot and improve fuel efficiency in internal combustion engines such as diesel engines and gasoline engines. There is. The most common method is to inject liquid fuel at high pressure from the injection port of an injection nozzle, but at this time, atomization of the liquid fuel is promoted by applying ultrasonic vibrations to the liquid fuel. It has been known.

超音波による液体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、の二つの微粒
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はない。又、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が
振動される。これにより液体燃料は細孔出口から
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。一方、液薄膜方式によると、超音
波振動子の先端は、例えばポペツト弁状に拡開し
た表面部を有するように形成され、該表面部へと
液体燃料が供給される。液体燃料は超音波振動子
の表面部に薄膜状に拡がり、次いで霧状となつて
噴射される。
Conventionally, two types of atomization mechanisms for liquid using ultrasonic waves have been considered: a single cavitation mechanism and a two-wave mechanism.The cavitation mechanism is difficult to control the degree of atomization, so Application to valves is not appropriate. There are two types of wave mechanisms: capillary type and liquid thin film type. According to the capillary type, pores are formed in the ultrasonic vibrator, liquid fuel is supplied from the pore entrance, and at the same time the ultrasonic vibrator Vibrated. As a result, the liquid fuel spreads from the pore outlet to the lower surface of the vibrator in the form of a film, and is then injected as a mist. On the other hand, according to the liquid thin film method, the tip of the ultrasonic vibrator is formed to have a widened surface portion, for example, in the shape of a poppet valve, and liquid fuel is supplied to the surface portion. The liquid fuel spreads in a thin film on the surface of the ultrasonic transducer, and then is injected as a mist.

上記説明にて理解されるように、従来超音波振
動による液体の微粒化のメカニズムは、キヤビテ
ーシヨン又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薄膜波動に
よるものが必須とされ、上述の如き構成が提案さ
れた。
As can be understood from the above explanation, the mechanism of atomization of liquid by conventional ultrasonic vibration is thought to be due to cavitation or wave motion after the liquid becomes a thin film, and in particular, large amounts of atomization are due to thin film wave motion. was considered essential, and the above-mentioned configuration was proposed.

しかしながら、従来提案された噴射ノズルは噴
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、ガソリンエンジン等
のような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。
However, the injection nozzles that have been proposed so far have extremely small amounts of atomized fuel, and currently cannot be used as injection nozzles for internal combustion engines such as diesel engines and gasoline engines that require large volumes of atomized fuel. Ta.

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、超音波による液体微粒化メカニズム
及び超音波振動子の形状の研究及び実験を数多く
行なつた結果、上述したような微粒化メカニズム
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。つまり、本発明者
等は、超音波振動子の端部にエツジ部を形成し、
該エツジ部に液体燃料を薄膜状で供給することに
よつて、該エツジ部より液体燃料が大量に微粒化
されることを見出した。
In order to achieve atomization of a large volume of liquid fuel, the present inventors conducted numerous studies and experiments on the liquid atomization mechanism using ultrasonic waves and the shape of ultrasonic vibrators, and as a result, the above-mentioned atomization was achieved. It has been found that atomization of liquid fuel is achieved by a different atomization mechanism. That is, the present inventors formed an edge portion at the end of the ultrasonic transducer,
It has been found that by supplying liquid fuel in the form of a thin film to the edge, a large amount of liquid fuel can be atomized from the edge.

本発明は斯る新規な超音波噴射方法及び装置を
実現するための超音波振動子の形状に関するもの
である。
The present invention relates to the shape of an ultrasonic vibrator for realizing such a novel ultrasonic injection method and apparatus.

発明の目的 本発明の主たる目的は、液体物質を大容量にて
間欠的に又は連続的に微粒化することのできる超
音波噴射ノズル用振動子を提供することである。
OBJECTS OF THE INVENTION The main object of the present invention is to provide a vibrator for an ultrasonic jet nozzle that can atomize a large volume of liquid material intermittently or continuously.

本発明の他の目的は、液体燃料を始め種々の液
体物質の微粒化を達成し、且つ液体物質の性状に
関係なく安定した微粒化を可能とする超音波噴射
ノズル用振動子を提供することである。
Another object of the present invention is to provide a vibrator for an ultrasonic injection nozzle that achieves atomization of various liquid substances including liquid fuel and enables stable atomization regardless of the properties of the liquid substance. It is.

本発明の更に他の目的は、液体燃料を均一で且
つ大量に微粒化し、短時間での完全燃料を達成
し、従つて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、又は外燃機関用超音波噴射ノズルのための
振動子を提供することである。
Still another object of the present invention is to atomize liquid fuel uniformly and in large quantities, to achieve complete fuel production in a short period of time, and to achieve soot-free internal combustion engines such as diesel engines and gasoline engines with improved fuel efficiency. An object of the present invention is to provide a vibrator for an ultrasonic injection nozzle for use in or for an external combustion engine.

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
ノズルのための振動子を提供することである。
Another object of the present invention is to simultaneously achieve large-capacity atomization,
It is an object of the present invention to provide a vibrator for an ultrasonic injection nozzle for an internal combustion engine with good fuel efficiency, which enables atomization at low flow rates, which has conventionally been difficult to atomize.

本発明の更に他の目的は、スートの減少及び燃
費を向上せしめることができ、実用性が極めて良
く且つ長時間の連続使用を可能とした内燃機関用
超音波噴射ノズルのための振動子を提供すること
である。
Still another object of the present invention is to provide a vibrator for an ultrasonic injection nozzle for an internal combustion engine, which can reduce soot and improve fuel efficiency, is extremely practical, and can be used continuously for a long time. It is to be.

本発明の更に他の目的は、時間遅れのない燃料
噴射を行なうことのできる超音波噴射ノズルのた
めの振動子を提供することである。
Still another object of the present invention is to provide a vibrator for an ultrasonic injection nozzle that can perform fuel injection without time delay.

本発明の更に他の目的は、薬品の粉末のように
薬品製造用溶液を噴射し含有物質の乾燥を行なう
のに適した超音波噴射ノズル用振動子を提供する
ことである。
Still another object of the present invention is to provide a vibrator for an ultrasonic jet nozzle suitable for spraying a chemical manufacturing solution such as a chemical powder and drying the contained substance.

本発明の更に他の目的は、コンパクトな構造と
することのできる超音波噴射ノズルを実現する超
音波振動子を提供することである。
Still another object of the present invention is to provide an ultrasonic vibrator that realizes an ultrasonic jet nozzle that can have a compact structure.

問題点を解決するための手段 上記諸目的は本発明に係る超音波噴射ノズル用
振動子にて達成される。要約すれば本発明は、外
周部に少なくとも2段の多段状のエツジ部を形成
し、該エツジ部に液体物質を供給し該液体物質を
微粒化するための超音波噴射ノズル用振動子であ
る。好ましくは、多段状のエツジ部は漸次径が小
さくなるように形成される。
Means for Solving the Problems The above objects are achieved by the vibrator for an ultrasonic jet nozzle according to the present invention. In summary, the present invention is a vibrator for an ultrasonic jet nozzle, which forms at least two multistage edge portions on the outer periphery, supplies a liquid substance to the edge portions, and atomizes the liquid substance. . Preferably, the multi-stepped edge portion is formed so that the diameter thereof gradually decreases.

実施例 次に、本発明に係る振動子を使用し得る超音波
噴射ノズルの一例を図示し、本発明の振動子につ
いて更に詳しく説明する。
EXAMPLE Next, an example of an ultrasonic jet nozzle that can use the vibrator according to the present invention will be illustrated, and the vibrator according to the present invention will be explained in more detail.

本発明に係る超音波噴射ノズル用振動子は上述
のように種々の用途の噴射ノズルに好適に使用し
得るが、本実施例では内燃機関用液体燃料噴射ノ
ズルに関連して本発明を説明する。
Although the ultrasonic injection nozzle vibrator according to the present invention can be suitably used in injection nozzles for various purposes as described above, in this embodiment, the present invention will be explained in relation to a liquid fuel injection nozzle for an internal combustion engine. .

第1図を参照すると、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。
Referring to FIG. 1, the ultrasonic jet nozzle 1 is
It includes an elongated, generally cylindrical housing 4 having a central hole 2 at its center. A lower mounting portion 10 of the transducer holder 8 is attached to the upper outer peripheral screw portion 6 of the housing 4.
are screwed together. A through hole 12 is formed in the center of the vibrator holder 8 . The through hole 12 is formed in alignment with the center hole 2 of the housing 4 in the longitudinal direction, that is, coaxially therewith.

振動子ホルダ8の貫通孔12及びハウジング4
の中心孔2を貫通して、本発明に従つて形成され
た振動子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、及び本体部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22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2
8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。
Through hole 12 of vibrator holder 8 and housing 4
A vibrator 14 formed according to the present invention is placed through the central hole 2 of the oscilloscope. The vibrator 14 includes an upper body portion 16, an elongated cylindrical vibrator shaft portion 18 having a smaller diameter than the body portion 16, and the body portion 16 and the shaft portion 18.
It consists of a transition section 20 that connects the two. Main body part 16
has a tsuba 22 with a larger diameter, and the tsuba 22
However, an annular shoulder 24 formed on the inner circumference of the upper end of the transducer holder 8 and a bolt 2 on the upper end surface of the transducer holder 8
An annular vibrator holder 30 attached by 8
It is attached to the vibrator holder 8 by.

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、つまり軸部18の先端は、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3
4が摺動自在に嵌装される。
The shaft portion 18 of the vibrator 14 further protrudes below the housing 4, that is, further outward. Vibrator 1
4, that is, the tip of the shaft portion 18, an edge portion 32, which will be described in detail later, is formed. Vibrator 14
A hollow needle valve 3 is installed in the part protruding from the housing 4.
4 is slidably fitted.

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、及び該小径部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。
The hollow needle valve 34 has a generally cylindrical shape, and includes a reduced diameter portion 36 at the upper end, a large diameter portion 38 at the center, an inclined portion 40 formed at an angle from the large diameter portion 38, and the inclined portion 40.
It is composed of a small diameter part 42 connected to the small diameter part 42, and an inclined tip part 44 formed to be inclined from the small diameter part 42. The tip end of the inclined tip portion 44 is formed to be located close to the edge portion 32 of the vibrator 14 . On the other hand, the upper end reduced diameter portion 36 of the hollow needle valve 34
extends further upwardly than an annular shoulder 46 formed at the lower end of the housing 4 so as to project inwardly.

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、大径穴部58、及び傾斜先端部60から成
る。前記小径穴部58及び傾斜先端部60は、中
空針弁34の小径部42及び傾斜先端部44と協
働して液体燃料供給通路62を形成する。
The hollow needle valve 34 is housed in a hollow needle valve holder 50, and the hollow needle valve holder 50 is removably fixed to the housing 4 by a holder cover 52 attached to the outer periphery of the holder 50. The inner peripheral shape of the hollow needle valve holder 50 includes a large diameter hole 54 into which the central large diameter portion 38 of the hollow needle valve 34 slides, and an inclined portion 56 having a complementary shape to the inclined portion 40 of the hollow needle valve 34. , a large-diameter hole portion 58 , and an inclined tip portion 60 . The small diameter hole 58 and the angled tip 60 cooperate with the small diameter section 42 and the angled tip 44 of the hollow needle valve 34 to form a liquid fuel supply passage 62 .

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め64が形成される。該燃料
溜め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。又該燃料供給通路
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。
An annular fuel reservoir 64 that opens inward is formed in the inclined portion 56 of the hollow needle valve holder 50 . The fuel reservoir 64 communicates with a fuel supply passage 66 bored within the hollow needle valve holder 50. Further, the fuel supply passage 66 communicates with a fuel introduction passage 68 bored in the housing 4. The fuel introduction path 68 is connected to the housing 4
The fuel inlet port 70 of the fuel inlet port 70 of FIG.

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め7
2が形成される。該燃料戻り溜め72も又、中空
針弁ホルダ50及びハウジング4に穿設した燃料
戻り通路74及び燃料排出路76を介して燃料出
口ポート78に連結される。
On the other hand, an inwardly opened annular fuel return reservoir 7 is located above the large diameter hole 54 of the hollow needle valve holder 50.
2 is formed. The fuel return reservoir 72 is also connected to a fuel outlet port 78 via a fuel return passage 74 and a fuel exhaust passage 76 drilled through the hollow needle valve holder 50 and housing 4.

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、又上端は噴射圧力調整部材84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
して回転せしめることによつて、中空針弁34へ
の押圧力を調整することができる。
A compression spring 80 is disposed in an annular space formed by the center hole 2 of the housing 4 and the vibrator shaft portion 18 . The lower end of the compression spring 80 contacts the upper end surface of the upper end reduced diameter portion 36 of the hollow needle valve 34 via the annular spring receiver 82, and the upper end contacts the lower end surface of the injection pressure adjusting member 84. The injection pressure adjustment member 84 is a cylindrical member disposed in a space formed by the center hole 2 of the housing 4 and the vibrator shaft portion 18, and is screwed into the inner peripheral portion of the upper end of the housing 4. Ru. Therefore, by rotating the injection pressure adjustment member 84 with respect to the housing 4, the pressing force against the hollow needle valve 34 can be adjusted.

次に、上記構成の超音波噴射ノズル1の作動に
ついて説明する。
Next, the operation of the ultrasonic jet nozzle 1 having the above configuration will be explained.

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及
び燃料供給通路66を通つて燃料溜め64に供給
される。燃料溜め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
よつて閉鎖されている。従つて、燃料溜め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。燃料溜め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。
In operation, liquid fuel is supplied to the fuel inlet port 70.
will be introduced. Liquid fuel is supplied to the fuel reservoir 64 through a fuel introduction passage 68 and a fuel supply passage 66. The fuel reservoir 64 is closed by the ramp 40 of the hollow needle valve 34, which is pressed downwardly by a spring 80. Therefore, the pressure within the fuel reservoir 64 increases with the continuous supply of liquid fuel. When the pressure within the fuel reservoir 64 reaches a certain level, it causes the hollow needle valve 34 to move upwardly against the force of the spring 80.

中空針弁34が上方向に運動することによつて
燃料溜め64は液体燃料通路62に解放され、該
通路62に液体燃料が供給される。液体燃料通路
62を通つた燃料は振動子14の先端部に形成さ
れたエツジ部32へと供給される。
The upward movement of the hollow needle valve 34 opens the fuel reservoir 64 to the liquid fuel passage 62, which is supplied with liquid fuel. The fuel passing through the liquid fuel passage 62 is supplied to the edge portion 32 formed at the tip of the vibrator 14.

振動子14のエツジ部32は好ましくは、第1
図に図示されるように、漸次径が小さくされた3
段から成る同心の階段状とすることもできるし、
第2図及び第3図に図示されるように2段又は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図に示すエツジ部3
2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、又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。
The edge portion 32 of the vibrator 14 is preferably
As shown in the figure, the diameter of the 3
It can also be shaped like a concentric staircase consisting of steps,
2 or 5 stages as shown in Figures 2 and 3.
It is also possible to have a stepped shape. Whatever the shape, it is important that edges are formed around the outer periphery. Edge portion 3 shown in FIGS. 1 to 3
2 is said to have a step-like shape whose diameter is gradually reduced,
It is also possible to have a shape in which the diameter gradually increases, or the diameter gradually decreases and then increases.

又、第4図に図示されるようにエツジの幅W及
び高さhは、液体燃料の薄膜化が行なえるような
且つ又液体の流れを堰止めるような寸法形状とさ
れる。
Further, as shown in FIG. 4, the width W and height h of the edge are dimensioned to form a thin film of the liquid fuel and to block the flow of the liquid.

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
されている。従つて、液体燃料が振動子14のエ
ツジ部32に供給されると、液体燃料は微粒化さ
れ外方へと噴射される。更に説明すると、エツジ
部に液体燃料が供給されると、振動子14に加え
られている縦振動により各エツジ部で燃料の流れ
が切られるような状態となり供給燃料の微粒化が
行なわれる。燃料は先ず第1段目のエツジでその
一部が微粒化され、第1段目のエツジで処理しき
れない過剰な燃料は第2段目のエツジ、第3段目
のエツジへと送られ、それぞれのエツジで処理さ
れる。そのため、燃料流量の多い場合は、微粒化
に必要な有効面積が大きくなり、多段のエツジが
必要になるが、流量の少ない場合は、多段数を使
用せずに微粒化が終了される。従つて、本発明に
係る振動子14では流量が変化すると微粒化に必
要な段数が変化し、微粒化が行なわれる位置にお
ける液膜厚さなどの条件は各段において大略同一
になるため、微粒化された液滴粒径は均一にな
る。本振動子によると、通常微粒化に要求される
流量が全てカバー出来るため、間欠微粒化、連続
微粒化にかかわらず、さまざまな性状を有した液
体物質の微粒化が達成される。
The vibrator 14 is continuously vibrated by an ultrasonic vibration generating means 100 operatively connected to the main body 16 . Therefore, when liquid fuel is supplied to the edge portion 32 of the vibrator 14, the liquid fuel is atomized and injected outward. To explain further, when liquid fuel is supplied to the edge portions, the flow of fuel is cut off at each edge portion due to the longitudinal vibration applied to the vibrator 14, and the supplied fuel is atomized. A portion of the fuel is first atomized at the edge of the first stage, and excess fuel that cannot be processed by the edge of the first stage is sent to the edge of the second stage and the third stage. , processed at each edge. Therefore, when the fuel flow rate is large, the effective area required for atomization becomes large and multiple stages of edges are required, but when the fuel flow rate is low, atomization is completed without using multiple stages. Therefore, in the vibrator 14 according to the present invention, when the flow rate changes, the number of stages required for atomization changes, and conditions such as the liquid film thickness at the position where atomization is performed are approximately the same at each stage. The resulting droplet size becomes uniform. According to this vibrator, all the flow rates normally required for atomization can be covered, so liquid substances with various properties can be atomized regardless of whether the atomization is intermittent or continuous.

本実施例においては上述の如き液体微粒化噴射
時に、噴射の片寄りをなくし噴射ノズルのまわり
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43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なくし得ること
が分つた。又、斯る構造によつて噴射のきれ及び
微粒化をも向上せしめることができる。
In this embodiment, when injecting the atomized liquid as described above, it is important to eliminate unevenness of the injection and to inject uniformly around the injection nozzle.As shown in FIG. A plurality of inclined grooves 43 are formed in the small diameter part, for example, two grooves 43 are arranged diametrically opposite each other.
It has been found that by forming this, turbulence is generated within the fuel supply passage, giving swirl to the injected fuel, thereby eliminating uneven injection. Moreover, such a structure can improve the sharpness of the injection and the atomization of the particles.

以上説明した超音波噴射ノズルの一つの具体的
条件及び諸寸法を示すと次の通りである。
One specific condition and dimensions of the ultrasonic jet nozzle described above are as follows.

●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 :軽油 流量 :0.06cm3/噴射 噴射圧力 :70Kg/cm3 温度 :常温 ●振動子の材料 :チタン(又は鉄) (注) 振動子の振幅は出来る限る大きい方が良い。●Output of ultrasonic vibration generating means: 10w ●Amplitude of vibrator: 30μm Frequency: 38KHz ●Shape and dimensions of vibrator 1st stage: 7mm diameter 2nd stage: 6mm diameter 3rd stage: 5mm diameter Height of each stage (h) : 1.5mm ●Fuel type: Light oil Flow rate: 0.06cm3 /injection Injection pressure: 70Kg/ cm3Temperature : Room temperature ●Vibrator material: Titanium (or iron) (Note) The amplitude of the vibrator should be as large as possible is good.

振動子の振動数は20KHzより大きくされる。 The frequency of the vibrator is made greater than 20KHz.

燃料噴射圧力はエンジン室内圧力に近づけ
る。
The fuel injection pressure should be close to the engine room pressure.

燃料溜め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
り溜め72に溜められ、燃料戻り通路74及び7
6を通つて燃料出口78へと戻される。燃料出口
78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。
A part (surplus portion) of the liquid fuel supplied to the fuel reservoir 64 passes through a minute gap (μm order) between the hollow needle valve 34 and the hollow needle valve holder 50 and is stored in the fuel return reservoir 72. Fuel return passages 74 and 7
6 and returned to the fuel outlet 78. Fuel outlet 78 communicates with the tank by a suitable conduit (not shown) so that excess fuel is returned to the tank.

燃料溜め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
溜め64を閉鎖し、振動子14のエツジ部32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。
When the pressure in the fuel reservoir 64 decreases, the spring 80
The force causes the hollow needle valve 34 to move downward, closing the fuel reservoir 64 and cutting off the fuel supply to the edge 32 of the vibrator 14. Therefore, injection nozzle 1
Fuel injection from will stop.

上記構成の噴射ノズルにおいては、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。
In the injection nozzle having the above configuration, the vibrator 14
can be kept in a constant operating state regardless of fuel supply, thereby avoiding deviations in fuel injection timing due to deviations in the start of vibration.

又、本発明に係る振動子を使用した噴射ノズル
は、前述のように内燃機関の噴射ノズルとして実
用可能な0.06cm2/噴射といつた大容量を実現する
ことができ、これは従来の報告された超音波噴射
ノズルの流量の500〜1000倍である。更に、本発
明の振動子は連続燃焼用のバーナの振動子として
も使用することができ、このときの流量は100
/hr程度とされる。又、本発明は薬品の粉末化
のための乾燥用噴射装置にも使用することができ
る。
Furthermore, the injection nozzle using the vibrator according to the present invention can achieve a large capacity of 0.06 cm 2 /injection, which is practical as an injection nozzle for an internal combustion engine, which is higher than conventional reports. The flow rate is 500 to 1000 times that of the ultrasonic injection nozzle. Furthermore, the oscillator of the present invention can be used as a oscillator for a continuous combustion burner, and the flow rate at this time is 100%.
/hr. The present invention can also be used in a drying injection device for powdering chemicals.

発明の効果 以上説明したように、本発明に係る振動子は、
大容量の液体微粒化を連続的に且つ間欠的に可能
とし、更に、大容量又は小容量の如何にかかわら
ず液体の微粒化分布が概略一様で平均粒径が10〜
30μm程度のものを実現し、特に液体物質の性状
に関係なく安定した微粒化を達成することができ
る。特に、本発明に係る振動子を使用すると、液
体燃料を均一で且つ大量に微粒化し、短時間での
完全燃料を達成し、従つて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
超音波噴射ノズルを極めて好適に実現し得る。
Effects of the Invention As explained above, the vibrator according to the present invention has
It is possible to atomize a large volume of liquid continuously and intermittently, and the atomization distribution of the liquid is approximately uniform regardless of whether the volume is large or small, and the average particle size is 10 to 10.
It is possible to achieve stable atomization of about 30 μm, regardless of the properties of the liquid substance. In particular, when the vibrator according to the present invention is used, liquid fuel can be atomized uniformly and in large quantities, and complete fuel can be achieved in a short period of time. An ultrasonic injection nozzle for internal combustion engines or for external combustion engines such as burners can be realized very advantageously.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、本発明に係る振動子を使用した超音
波噴射ノズルの一実施例の部分断面図である。第
2図及び第3図は、本発明に係る振動子の先端エ
ツジ部の他の態様を示す部分正面図である。第4
図は、エツジ部の部分拡大作動図である。第5図
は、中空針弁の正面図である。 1:噴射弁、4:弁箱、8:振動子ホルダ、1
4:振動子、32:エツジ部、34:中空針弁、
50:中空針弁ホルダ。
FIG. 1 is a partial sectional view of an embodiment of an ultrasonic jet nozzle using a vibrator according to the present invention. FIGS. 2 and 3 are partial front views showing other aspects of the tip edge portion of the vibrator according to the present invention. Fourth
The figure is a partially enlarged operational view of the edge portion. FIG. 5 is a front view of the hollow needle valve. 1: Injection valve, 4: Valve box, 8: Vibrator holder, 1
4: Vibrator, 32: Edge part, 34: Hollow needle valve,
50: Hollow needle valve holder.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 液体物質を受容して該液体物質を微粒化する
べく外周部に少なくとも2段の多段状のエツジ部
を具備し、超音波振動発生手段により超音波振動
される超音波噴射ノズル用振動子。 2 多段状のエツジ部は漸次径が小さくなるよう
に形成されて成る特許請求の範囲第1項記載の超
音波噴射ノズル用振動子。
[Scope of Claims] 1. Ultrasonic waves that are provided with at least two multi-stage edge portions on the outer periphery to receive liquid substances and atomize the liquid substances, and that are ultrasonically vibrated by ultrasonic vibration generating means. Vibrator for injection nozzle. 2. The vibrator for an ultrasonic jet nozzle according to claim 1, wherein the multi-stage edge portion is formed so that the diameter thereof gradually decreases.
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