JPS63194765A - 超音波霧化装置 - 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】 （」二　の　−１ 本発明は、一般には超音波霧化装置に関するものであり
、特に石油ストーブ、温風暖房機、給湯機、温水ボイラ
、例えば食品、医薬品、農薬、肥料等の液状物の乾燥を
目的とする乾燥機、自動車用燃料噴射装置、例えば電子
制御ガソリン噴射弁、ガスタービン用燃料ノズル等に好
適に使用し、液体を間欠的に又は連続的に微粒化する超
音波霧化装置に関するものである。更に本発明は、特に
家庭用温風暖房器、即ち、ファンヒータのように超音波
振動子（ホーン）を横向きに配置した燃焼器における液
体燃料の超音波霧化装置に極めて有効に適用し得るもの
である。

糺Ｘ立且遺 最近、超音波振動子（ホーン）を横向きに配置した１例
えば家庭用温風暖房機、即ちファンヒータのような液体
燃料燃焼器が頻繁に使用されている。斯る燃焼器に使用
される超音波振動装置として、超音波振動子の端部に液
体微粒化部（エツジ部）を設け、該液体微粒化部に液体
を薄膜状で供給することによって、該液体微粒化部より
液体が大量に微粒化される超音波噴射方法及び噴射ノズ
ルが注目を浴びている（特願昭５９−７７５７２を参照
せよ）。

該噴射ノズル、即ち、霧化装置について第４図及び第５
図を参照し簡単に説明すると、該霧化装置、即ち、例え
ばファンヒータのバーナーとして使用される石油暖房機
用燃料霧化装置ｌには、振動子（ホーン）２が横向き態
様で配置される。該振動子２は、本実施例では左側に位
置した本体部４、該本体部４より小径の細長円柱状の振
動子軸部６及び本体部４と軸部６とを連結する遷移部８
を有する。本体部４にはより大径とされた鍔１０が設け
られており、該鍔１０がホールダ１２にて支持され、該
ホールダ１２を介して該振動子ｌはファンヒータ本体（
図示せず）に固着されている。

振動子１の先端、つまり本実施例では軸部６の右側先端
には液体微粒化部１４が形成される。該液体微粒化部に
は振動子の軸線方向に形成した液体案内溝２４が連通さ
れ、該液体案内溝２４に先端が配置された液体供給管１
６を介して液体燃料が供給される。液体案内溝２４は、
振動子の外方端部、つまり液体微粒化部１４へと傾斜し
て形成されており、該液体案内溝２４に供給された液体
は液体案内溝２４に沿って液体微粒化部１４へと流下す
る。液体案内溝２４及び燃料供給管１６は１つ又は複数
配置され、燃料供給源（図示せず）から外部供給管路（
図示せず）を介して液体燃料が供給される。燃料の流量
及び供給・停止は外部供給管路に設けた供給弁（図示せ
ず）によって制御される。

上記構成において、振動子ｌは、本体部４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。従って、液体燃料が管路、供給弁及び供給管１
６を介して微粒化部１４に供給されると、液体燃料は該
微粒化部１４の全外周囲にて微粒化され外方へと噴射さ
れる。

このような構成の霧化装置は極めて良好に作動するもの
であるが、例えばファンヒータ等のように、振動子２を
横向き配置にした第４図に例示するタイプの霧化装置に
おいては、第５図に図示するように、微粒化部１４に供
給された供給燃料は微粒化部で霧化され前方へと飛出す
が、一部の液滴は超音波振動により振動子の周囲に発生
する循環流に沿って振動子の側面等に再付着し、次第に
成長して重力により振動子微粒化部１４及びその近傍の
下方部に液滴２６となって流下し、霧化されることなく
ボタ落ち状態となることがあった。

斯る現象が起ると不完全燃焼を起し、排気ガス中の炭化
水素（ＨＣ）、−酸化炭素（ＣＯ）及びススが増大した
。

又、液体供給溝に供給された液体は通常は液体微粒化部
１４へと液体供給溝の傾斜に沿って流下するが、第６図
に図示するように、振動子の振動により後方へと矢印方
向に逆流し、供給溝２４からはみ出し、振動子の外周部
へと流れ落る。斯る液体は、特に振動子の外周囲にケー
シング３０を有する構成の霧化装置においては、ケーシ
ング３０と振動子との間に液体２８が貯溜する。斯る現
象が起こると、該部分にてキャビテーションが発生し、
ノイズ、エロージ当−ンの原因となり、延いては超音波
発生手段のオーバーロードを誘発し、異常燃焼等を起こ
すこととなる。又、消火時においても後燃え等の現象を
起し、臭い、ススの発生の原因となった。

更に、このような超音波霧化装置によると、霧化粒子の
粒径が大きくなり、且つ不均一となることが分かった。

本発明者等は、上記噴射ノズル、つまり霧化装置におい
て更に液体の安定的霧化、噴霧粒径の微細化及び均一化
を達成するべく種々研究実験を行なった結果、振動子の
微粒化部及びその近傍の表面を粗面とし、該表面の液体
に対する濡れ性を良くすることにより、更には振動子内
方部に液体逆流防止手段を形成することにより、上記問
題点が解決されることを見出した。その理由としては、
微粒化部表面の液体に対する濡れ性を良くすることによ
り振動子微粒化部表面に再付着した液滴の成長を抑制し
、微粒化部表面にて液体の薄膜化を図ることができ再度
微粒化を達成することができると共に、逆流防止手段を
設けることにより逆流した液体を該手段にて霧化するか
らであると考えられる。

本発明は斯る新規な知見に基づき成されたものであり、
上記霧化装置の改良に関するものである。

発」Ｌ例」Ｌ的 本発明の目的は、所定量の液体を安定的且つ効率良く、
更には均一な粒径にて霧化し、特に家庭用ファンヒータ
等の燃焼器においては供給液体燃料のボタ落ちを防止し
、良好な燃焼を達成すると共にギヤビテーションの発生
による異音、消火後の後燃えを解決した超音波霧化装置
を提供することである。

本発明の他の目的は、供給液体の微粒化の状態（流量、
粒径）が変動しない、安定した微粒化を達成し得る、特
に横向き配置タイプの燃焼器、噴霧器として好適に利用
される超音波霧化装置を提供することである。

１１　　占　　　　るための− 上記諸口的は本発明に係る超音波霧化装置にて達成され
る。要約すれば本発明は、超音波振動発生手段と、該超
音波振動発生手段に一端が連結されそして他端には液体
微粒化部を有した細長の振動子とを具備し、前記液体微
粒化部には振動子の軸線方向に形成した液体案内溝を介
して液体を供給し該液体微粒化部にて液体を微粒化する
超音波霧化装置において、前記振動子の少なくとも前記
液体微粒化部を形成する外周表面を粗面にしたことを特
徴とする超音波霧化装置である。更に好ましくは、前記
液体案内溝より振動子内方部には該液体案内溝に隣接し
て、例えばネジ溝の如き液体逆流防止手段が振動子の外
周囲に形成される。

１崖１ 次に、本発明に係る超音波霧化装置を図面に即して更に
詳しく説明する。

第１図から第３図に図示される本発明に係る超音波霧化
装置は第４図に関連して説明した超音波霧化装置１と同
様の構成とされ、ただ振動子（ホーン）の先端に形成さ
れた微粒化部１４及びその近傍の構成において相違する
。従って、超音波霧化装置全体の構成については同じ機
能構成とされる部分には同じ参照番号を付して詳しい説
明は省略する。

本発明に従うと、上記微粒化部１４を有した超音波振動
子ｌは横向きに配置され、又、前記微粒化部１４の上半
分及び下半分の外周囲には該微粒化部１４の軸線方向に
沿って、振動子２の外方端２ａへと傾斜し、且つ燃料供
給管１６からの燃料受は取り部分から先端部２ａへと断
面が漸次拡大し、燃料の流動を容易とするように構成し
た液体供給溝２４が形成される。該液体供給溝２４は、
本実施例では横断面形状が三角形状とされるが、他に例
えばＵ時形状等とすることもでき、又その配置及び数本
実施例に限定されるものではなく任意に設定し得る。

斯る液体供給溝２４を形成することにより、各微粒化部
１４には先端のエツジ１４ａの他にエツジ１４ｂ、１４
ｃ等が形成され、供給された液体を微粒化する。又、前
記液体供給溝２４には上述のように、液体燃料供給管１
６が適合され、液体燃料が供給される０本実施例によれ
ば、液体供給管１６は液体供給溝２４の長手方向の概略
中央部に開口し、液体燃料が順次に霧化部１４の先端部
へと流動するように構成される。

本発明に従うと、上記霧化装置において図示されるよう
に、振動子先端微粒化部１４及びその近傍、例えば液体
供給溝２４の長さ方向にわたって１例えば振動子先端２
ａより３０ｍｍ程度の長さにわたって振動子の外周囲が
粗面化される。

粗面とするには、サンドブラスト等の機械的処理、又は
例えば、塩酸、硝酸、水酸化ナトリウム、ピクリン酸等
を用いた浸漬腐食、或いは電界腐食等のような化学反応
を応用した化学的処理を利用し得る。本実施例では、微
粒化部１４を有した振動子２に、該微粒化部１４及びそ
の隣接領域に砂或は金属粒子（メツジュロ００＃）をエ
アガンにて数秒〜数分吹き付け、微粒化部１４及びその
隣接領域を粗面とした。

該振動子の微粒化部１４及び隣接領域をＪＩＳＢＯ４０
４に基づき光学顕微鏡（反射型）により観察したところ
、微粒化部１４及び隣接領域の表面粗さは６Ｓ〜５０Ｓ
の範囲であった。

上述の振動子を使用して振動数３８ｋＨ２、振幅３５ル
ｍ、液供給量７．４ｇ／ｍｉｎにて噴霧を行なったとこ
ろ、微粒化部１４に画成されたエツジ部１４ａ、ｂ、ｃ
にて、更には粗面とされた隣接領域にて液体燃料の霧化
領域が形成されることを見出した。これにより、液体燃
料は微粒化部１４及び隣接霧化領域にて霧化作用が行な
われ、液体燃料が微粒化部の下半分へと回り込み該下半
分領域に滞留することにより発生していた液体燃料のボ
タ落ちは完全に解決された。又、その時の噴霧粒径の分
布を測定すると従来の霧化装置によるのに比し、噴霧粒
径が微細であり且つより均一であることが分かった。

更に本発明によれば、液体案内溝２４より振動子内方部
には該液体案内溝２４に隣接して該振動子の外周囲に液
体逆流防止手段３２が形成される。該液体逆流防止手段
３２は、任意の形状の溝又は突起とされるが、例えば山
型状環状突起又は螺旋ネジ溝を形成することにより該液
体逆流防止手段３２を形成した場合には、環状突起又は
ネジ山は、例えば４〜５ｍｍの範囲内にて１つ又は複数
個形成するのが好適である。このように液体逆流防止手
段３２を形成することにより溝２４から逆流した液体は
該手段３２にて堰留められ、且つ該手段３２にて薄膜化
されて霧化されることが分力ごった。これにより、第６
図に図示するような液体の滞留２８による問題は解決さ
れ、キャビテーションの発生による異音、不完全燃焼、
消火時の後燃え等の問題が解決される。

先１豊ム］ 以上の如くに構成される本発明に係る霧化装置は、振動
子の先端微粒化部、及び近傍の振動子表面を粗面とする
ことにより、更には微粒化部に隣接して振動子の内方部
に液体逆流防止手段を形成することにより、液体の安定
的霧化、噴霧粒径の微細化及び均一化を達成すると共に
キャビテーションの発生による異音、不完全燃焼、消火
時の後燃え等の問題を解決し得るという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る超音波霧化装置の一実施例の概
略正面図である。 第２図は、第１図の装置の微粒化部側から見た部分斜視
図である。 第３図は、本発明に従った超音波霧化装置の振動子微粒
化部分の部分正面図である。 第４図は、従来の超音波霧化装置の概略正面図である。 第５図は、第４図の装置の微粒化部側から見た部分斜視
図である。 第６図は、従来の超音波霧化装置の振動子微粒化部分の
部分正面図である。 １：霧化装置 ２：振動子 １４：液体微粒化部 １６：液体供給管 ２４：液体供給溝 ３２：液体逆流防止手段

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）超音波振動発生手段と、該超音波振動発生手段に一
   端が連結されそして他端には液体微粒化部を有した細長
   の振動子とを具備し、前記液体微粒化部には振動子の軸
   線方向に形成した液体案内溝を介して液体を供給し該液
   体微粒化部にて液体を微粒化する超音波霧化装置におい
   て、前記振動子の少なくとも前記液体微粒化部及びその
   隣接近傍を形成する外周表面を粗面にしたことを特徴と
   する超音波霧化装置。 ２）振動子粗面部の表面の平均粗さは６Ｓ〜５０Ｓとさ
   れる特許請求の範囲第１項記載の超音波霧化装置。 ３）超音波振動発生手段と、該超音波振動発生手段に一
   端が連結されそして他端には液体微粒化部を有した細長
   の振動子とを具備し、前記液体微粒化部には振動子の軸
   線方向に形成した液体案内溝を介して液体を供給し該液
   体微粒化部にて液体を微粒化する超音波霧化装置におい
   て、前記振動子の少なくとも前記液体微粒化部及びその
   隣接近傍を形成する外周表面を粗面にし、且つ前記液体
   案内溝より振動子内方部には該液体案内溝に隣接して該
   振動子の外周囲に液体逆流防止手段を形成したことを特
   徴とする超音波霧化装置。 ４）振動子粗面部の表面の平均粗さは６Ｓ〜５０Ｓとさ
   れる特許請求の範囲第３項記載の超音波霧化装置。 ５）液体逆流防止手段はネジ溝とされる特許請求の範囲
   第４項又は第５項記載の超音波霧化装置。