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JPS63218274A - 液体霧化装置 - Google Patents

液体霧化装置

Info

Publication number
JPS63218274A
JPS63218274A JP5279687A JP5279687A JPS63218274A JP S63218274 A JPS63218274 A JP S63218274A JP 5279687 A JP5279687 A JP 5279687A JP 5279687 A JP5279687 A JP 5279687A JP S63218274 A JPS63218274 A JP S63218274A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid
resonance chamber
nozzle
air current
speed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP5279687A
Other languages
English (en)
Inventor
Chikashi Chiba
千葉 近
Hiromi Nakamura
中村 博美
Daijiro Hosogai
細貝 大次郎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tonen General Sekiyu KK
Original Assignee
Toa Nenryo Kogyyo KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toa Nenryo Kogyyo KK filed Critical Toa Nenryo Kogyyo KK
Priority to JP5279687A priority Critical patent/JPS63218274A/ja
Publication of JPS63218274A publication Critical patent/JPS63218274A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • B05B17/0692Apparatus 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 a fluid

Landscapes

  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)
  • Pressure-Spray And Ultrasonic-Wave- Spray Burners (AREA)
  • Special Spraying Apparatus (AREA)

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】 本発明は、一般には液体を微粒化するための霧化装置に
関するものであり、特にハルトマン共振・共鳴器による
空気振動による空気剪断作用と、高速空気流による衝突
剪断作用の複合効果を利用して液体を微粒化する液体霧
化装置に関するものである0本発明は、燃焼器の液体燃
料霧化装置として、又その他種々の噴霧器の霧化装置と
して具現化され、特にボイラ、ガスタービン等の連続燃
焼用噴射弁、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン等
の燃料噴射弁、医薬品製造用噴霧器等に極めて好適に適
用し得るものである0本明細書にて液体とは広範囲の粘
度(0,0003〜30PaφS)を有するものを指し
、液体燃料は勿論のこと、液体中に粉粒体を懸濁させた
液状物質をも包含する。
′     び、 へ 従来、液体を微粒化するためには種々の方法が提案され
ており、大きく分けると、超音波発振器や超音波振動子
を利用して供給液体を微粒化する方法と、このような超
音波発振器や超音波振動子を利用しないで液体を微粒化
する方法に分類し得るが、本発明は後者に属するもので
ある。後者の技術により液体を微粒化する方法としては
、従来、(1)高速気流中に液体を注入して空気剪断作
用により、更には微粒化液体同志の衝突作用により該液
体を微粒化する方法、及び(2)空気の共振嗜共鳴振動
(ハルトマン笛)を利用して液体を微粒化する方法が知
られている。
しかしながら、本発明者等の研究実験によると、これら
各方法を単独で利用した液体霧化装置では微粒化粒子の
平均粒径(D、、)は数10μmであり、特に燃焼器用
の噴射弁として使用するには生成される液体微粒子が十
分に小さいとは言えず、又粒度分布も大であり微粒子の
粒径が大きくバラツクことが分かった。
本発明者等は、従来の斯る液体霧化装置が有する問題点
を解決するべく多くの研究実験を行なった結果、上記(
1)、(2)の方法を、つまり高速気流による空気剪断
作用と、ハルトマン共振器による空気振動による空気剪
断作用とを利用して液体を微粒化した場合に、液体の性
状に関係なく、高粘度の液体であってさえも、従来では
得られない程度の微細な、例えば18Am以下の、特に
数、am以下の、しかも均一な粒径を有した粒度分布の
狭い微粒子を霧化し得ることを見出した。
更に、斯る方法によると、空気と液体微粒子との混合が
極めて均一に行なわれ、特に液体燃料を微粒化し燃焼す
るための燃焼器用液体燃料霧化装置として使用した場合
特に優れていることを見出した。
本発明は斯る新規な知見に基づきなされたものである。
立」L例」L的 従って、本発明の目的は、液体の性状に関係なく1例え
ば18μm以下の微細な且つ均一な粒径を有した微粒子
から成る噴霧を達成することのできる、構造が簡単な且
つ小型の液体霧化装置を提供することである。
本発明の目的は、空気との混合が極めて均一に達成され
、液体燃料を使用した燃焼器用液体燃料霧化装置として
好適に使用することのできる液体霧化装置を提供するこ
とである。
「1       ため 上記目的は本発明に係る液体霧化装置にて達成される。
要約すれば本発明は、高速空気流を発生せしめる高速空
気流発生手段と、該高速空気流発生手段からの高速空気
流を受容し、超音波振動を発生せしめるハルトマン共振
室及び共鳴室と、該ハルトマン共振室の出口に連通し、
該ハルトマン共振室からの超音波発生空気流を受容し外
方へと噴射する高速空気流噴射ノズルとを具備し、前記
高速空気流噴射ノズルから噴出された超音波振動をなす
高速空気流中に微粒化すべき液体を供給し、該液体の微
粒化を行なうことを特徴とする液体霧化装置である。好
ましくは、高速空気流発生手段からの高速空気流は音速
又は超音速とされる。
LL例 次に、本発明に係る液体霧化装置を図面に即して更に詳
しく説明する。
第1図には本発明に係る液体霧化装置の一実施例が図示
される0本実施例にて清体霧化装fitはノズルヘッド
2を有し、該ノズルヘッド2の中央下方位置にドラバル
形状の高速空気流噴射ノズル4が形成される。ノズル4
は、喉部の断面積をSl、出口部の断面積を82とする
と、出口で超音速を得るには(52/31)は通常は1
.5〜5で十分であり、出口の気流速度はマツハ1.5
〜2.5とすることができる。
ノズル4の入口部に近接して環状凹所6が形成される。
該凹所6は、所定の開口巾(W)及び深さくh)を有し
、又環状に形成された該凹所6の内側開口先端縁6aは
ナイフェツジとされ、後で詳しく説明するハルトマン共
振室を形成する。該凹所6に隣接して断面が半径(r)
の円形とされる環状の共鳴室8が設けられ、該共鳴室8
は環状通路lOにて凹所、即ちハルトマン共振室6に連
通される。更に、前記ハルトマン共振室6に対向して高
速空気流発生手段、即ち1本実施例では環状の先細ノズ
ル12が配置され、高速空気流を該ハルトマン共振室6
に噴出するべく構成される。
先細ノズル12は、上述のように環状に形成される必要
はなく、個別の先細ノズルを円周方向に複数側配設する
ことも可能である。
該先細ノズル12には、ノズルヘッド2に接続された空
気供給管14からの空気流が、ノズルヘッド2内に形成
された環状の空気タンク16に−B、貯溜された後供給
される。このように空気供給管14からの空気流を一旦
前記空気タンク16に貯溜することによりノズル12に
供給される空気流の圧力や流量が脈流となることが防止
される。
本発明に従えば、ノズルヘッド2には前記ドラバル形状
の高速空気流噴射ノズル4の出口部4bに隣接して複数
の1例えば2〜6個の液体供給通路20が円周方向に等
分に形成される。又、液体供給量を増大させたい場合に
は液体供給通路は少なくとも液噴出口においては環状に
連通したスリット状とすることも可能である。いずれの
形態の液体供給通路であっても、該液体供給通路20の
噴田口からの液体の噴出方向は任意に設定し得るが、高
速空気流噴射ノズル4を通る空気流に対し、即ちノズル
4の内面に対し大略直交するのが好ましいであろう、該
液体供給通路20には、ノズルヘッド2に接続された液
体供給管22からの供給液体が、ノズルヘッド2内に形
成された環状の液体タンク24に一旦貯溜された後供給
される。このように液体供給管22からの液体流を−H
前記液体タンク24に貯溜することにより液体供給通路
20に供給される液体流の圧力や流量が脈流となること
が防止される。
前記供給液体及び供給空気は制御弁(図示せず)等を含
んだ種々の制御装置にてその圧力、流量及び供給タイミ
ング等が191mされる。
次に、上述のように構成される本発明に係る液体霧化装
置の作動について説明する。
空気供給管14がら空気タンク16を介して先細ノズル
12に供給された空気流は、該ノズル12によって音速
又は超音速の空気流とされる。該ノズル12にて音速又
は超音速とされた空気流はハルトマン共振室6へと噴出
される。このように高速気流をハルトマン共振室に噴出
することにより、共振室出口に空気の超音波振動が発生
する。
又、噴射ノズル4の中央部には、空気の不安定区間に設
けられた円環状の共鳴器8により該不安定区間における
圧力上昇と共に音の強さの大きい、つまり高出力の空気
の超音波振動が発生する。音の強さのレベルSPLは周
波数fと関数関係にあり、共振周波数frまではSPL
の上昇と共に周波数fは増大するが、それ以後はSPL
の上昇と共にfは減少する。SPLは供給空気圧と空気
流量によって定まる。
このようにハルトマン共振室6に噴出された高速空気流
と共鳴室8の作用にて発生した超音波振動は、例えば8
〜50kHz、70〜145dbの高出力を有しており
、高速空気流噴射ノズル4の入口部4aから、該噴射ノ
ズル4によって高速流とされ、外方へと噴射される。該
噴射ノズル4は、ノズル中央部に発生した空気の高出力
超音波振動を減衰しないような形状寸法とされたドラバ
ル形状(末広)のノズルとされ、該ノズルを通る気流は
出口にて超音速の高出力超音波振動する空気流とされる
供給液体は、上述のように高速空気流噴射ノズル4の出
口部において液体供給通路20を介して該高速空気流中
へと噴射される。従って、供給液体は、該超音波振動す
る高速の空気流にて衝突、剪断作用を受け、瞬時に該液
体のキャピラリ波状分裂が行なわれ、その後も高速気流
により微粒化された液粒は表面張力を減じることにより
更に微粒化が促進され、均一な極常の微粒化が達成され
る。
このように、本発明に従えば、高速空気流との衝突によ
る剪断作用及び超音波振動による剪断作用の複合作用に
より、液体供給通路からの液体は微細な、且つ粒度分布
が狭い噴霧体とされる。
上記構成の液体霧化装置を燃焼器用の液体燃料噴射弁と
して使用した場合の一例を具体的に示せば次の通りであ
る。
使用液体二   ケロシン 環状先細ノズル(12): 入口部中          4mm 出口部巾       0.5mm ノズル先端の空気流速 マツハ1〜1.5ハルトマン共
振室(6): rl](w)          2mm深さくh) 
         2mm共鳴室(8): 半径(r)          6mmドラバル形状高
速空気流噴射ノズル(4)二人口部径        
 10mm 喉部径          5mm 出口部径        10mm 出口気流速度   マツハ1.5〜2,5噴射ノズル(
4)の入口部(4a)における二層波数8〜50kHz
(常用30〜45kHz)出力 70〜145db 液体供給通路(20’): 口径        0.3mm a(等分)      3個 供給液体圧カニ   0〜0 、2 k g f 、/
 c rn” G供給液体流量:   0 ” 0 、
51 / m (n供給空気圧カニ 0 、5〜5 、
5 kg f/crn’G供給空気流量:   20〜
80M/min上記構成にて、液体燃料の微粒化が極め
て効率良く達成することができ、噴霧微粒子の平均粒径
(D3□)は18終m以下であった。
l見立差】 本発明に係る霧化装置は、以上説明したように、ノズル
から噴射される高速空気流のエネルギーを最大限に利用
し、つまり高速空気流にて発生するハルトマン共振室に
よる超音波振動作用と、高速空気流による衝突剪断作用
とを有効に利用し、性状に関係なく広範囲の粘度(0,
0003〜30Pa*s)を有する供給液体を使用し得
て、例えば18μm以下の微細な且つ均一な粒径を有し
た微粒子から成る噴霧体を発生することができ、しかも
構造が簡単で、小型化し得るという効果を有する。更に
本発明の霧化装置は、霧化された噴霧体における空気と
液体微粒子の混合が極めて均一に達成され、液体燃料を
使用した燃焼器用霧化装置として好適に使用することが
できるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明に係る霧化装置の一実施例の断面図で
ある。 2:ノズルヘッド 4:ドラバル形状高速空気流噴射ノズル6:ハルトマン
共振室 8:共鳴室 12:高速空気流発生手段(先細ノズル)20:液体供
給通路

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)高速空気流を発生せしめる高速空気流発生手段と、
    該高速空気流発生手段からの高速空気流を受容し、超音
    波振動を発生せしめるハルトマン共振室及び共鳴室と、
    該ハルトマン共振室の出口に連通し、該ハルトマン共振
    室からの超音波発生空気流を受容し外方へと噴射する高
    速空気流噴射ノズルとを具備し、前記高速空気流噴射ノ
    ズルから噴出された超音波振動をなす高速空気流中に微
    粒化すべき液体を供給し、該液体の微粒化を行なうこと
    を特徴とする液体霧化装置。 2)高速空気流発生手段は先細ノズルであり、高速空気
    流噴射ノズルはドラバル形状噴射ノズルである特許請求
    の範囲第1項記載の液体霧化装置。 3)高速空気流は音速又は超音速とされる特許請求の範
    囲第1項又は第2項記載の液体霧化装置。
JP5279687A 1987-03-06 1987-03-06 液体霧化装置 Pending JPS63218274A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010000490A (ja) * 2008-06-20 2010-01-07 Kanichi Ito 液状物質の処理方法及び装置
JP2013022689A (ja) * 2011-07-21 2013-02-04 Dainippon Printing Co Ltd 微細貫通孔成形装置、微細貫通孔成形品の製造方法、およびその方法により製造されたミスト形成用フィルター
US20160167077A1 (en) * 2013-07-26 2016-06-16 Advanced Plasma Solutions Inc. Pneumoacoustic atomizer of liquids
AT517929A1 (de) * 2015-11-12 2017-05-15 Cs Comb Solutions Gmbh Zerstäubungsdüse

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JP2013022689A (ja) * 2011-07-21 2013-02-04 Dainippon Printing Co Ltd 微細貫通孔成形装置、微細貫通孔成形品の製造方法、およびその方法により製造されたミスト形成用フィルター
US20160167077A1 (en) * 2013-07-26 2016-06-16 Advanced Plasma Solutions Inc. Pneumoacoustic atomizer of liquids
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