KR900003969B1 - 초음파 분사용 진동자 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

초음파 분사용 진동자

제 1 도 내지 제 3 도는, 본 발명의 제1실시예에 관한 초음파 분사용 진동자의 여러종류의 형태를 나타낸 부분 정면도.

제 4 도 및 제 5 도는, 본 발명의 제1실시예에 관한 초음파 분사용 진동자의 또 다른 형태를 나타낸 부분 단면도.

제 6 도는, 종래의 진동자의 가장자리부의 부분 정면도.

제 7 도는, 본 발명의 제1실시예에 관한 초음파 분사용 진동자를 사용할 수 있는 종래의 진동자를 장착한 초음파 분사 노즐의 개략 단면도.

제 8 도는, 본 발명의 제1실시예에 관한 초음파 분사용 진동자의 또 다른 형태를 나타낸 부분 정면도.

제 9 도는, 본 발명의 제2실시예에 관한 초음파 분사용 진동자의 한 형태의 부분 정면도.

제 10 도는, 본 발명의 제2실시예에 관한 초음파 분사용 진동자를 사용한 초음파 분사장치의 한 형태의 단면도.

제 11 도 내지 제 13 도는, 본 발명의 제2실시예에 관한 초음파 분사용 진동자의 다른 형태의 부분 단면도.

제 14 도는, 제 13 도에 나타낸 초음파 분사용 진동자를 사용한 초음파 분사장치의 또 다른 형태의 단면도.

제 15 도는, 본 발명의 제2실시예에 관한 초음파 분사용 진동자의 또 다른 형태의 부분 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1, 1A∼1F, 10A∼10E : 진동자

2, 2A∼2F, 20A∼20E : 가장 자리부(Edge部)

4 : 액체 공급통로 6 : 중심구멍

8 : 노즐 케이싱 10, 110 : 분사노즐

12 : 어깨부 14 : 진동자 누름부재

16, 18 : 연료 공급구 100 : 초음파 진동 발생수단

1a : 본체부 1b : 진동자 축부

1c : 변천부 1d : 걸림턱

A∼E : 가장자리 A' D' : 요홈부

R1∼R4 : 곡선(곡면) R : 곡률

d : 직경 h₁, h₂: 높이

α : 각도 w : 가장자리부의 폭

p : 피치

본 발명은, 일반적으로 초음파 무화(霧化)장치, 다시 말하면 초음파 분사 노즐과 같은 초음파 분사장치에 관한 것으로서, 특히, (1) 자동차용 분사노즐, 예를들어 전자제어 가솔린 분사노즐 또는 전자제어 디젤 분사노즐, (2) 가스 터어빈용 연료 노즐, (3) 공업용, 영업용 및 가정용 보일러, 가열로, 난방기용의 버어너, (4) 공업용 액체 분무기, 예를들어 식품, 의약품, 농약, 비료 등의 액체 상태의 물질의 건조를 목적으로 하는 건조기용 분무기, 온도조절, 습도조절용 스프레이, 소분용(燒扮用) 분무기(세라믹 조성입자), 분무 도장장치, 반응 촉진기 및, (5) 공업용 이외의 액체 분무기, 예를들어 농약 살포기, 소독액 살포기 등에 사용하기에 알맞으며, 액체를 간헐적으로, 또는 연속적으로 미립자화 하는 초음파 분사노즐 즉, 초음파 분사장치에 사용되어 질수 있는 초음파 분사용 진동자에 관한 것이다.

종래에, 상술한 바와같은 여러 종류의 분야에서 액체(본 명세서에서의「액체」란, 일반적인 액체는 물론, 현탁용액등의 액체 상태의 물질도 포함하는 것으로 호칭한다.)를 분무, 즉 미립자화하기 위하여, 압력 분무 버어너 또는 액체 분무기가 사용되고 있다.

이러한 분무 버어너 또는 액체 분무기에 사용되고 있는 분사 노즐은, 노즐로부터 분사되는 액체와 외기(대기)와의 사이의 절단 작용에 의하여 액체를 미립자화 하고 있다.

따라서, 공급되는 액체를 미립자화 하기 위하여는 액체 공급 압력을 크게 하여야 할 필요가 있으며, 또한, 액체 공급 설비, 예를들어 펌프, 배관 등이 복잡하며 또한 대형화 하게된다.

또한, 분사 유량의 조정은, 공급되는 액체의 압력을 변화시키거나, 또는 노즐의 분사 구멍의 면적을 변화시키거나 하여 행하여지지만, 전자의 방법에서는 유량이 적을때 (압력이 낮을때)의 미립자화의 상태가 악화하여, 그의 개선책으로서 중, 대형의 보일러에서는 공기 또는 증기를 병용하여 공급되는 액체 연료의 미립자화를 도모하고 있다.

그 때문에, 장치는 더욱더 복잡화 되고, 또한 대형화 하게된다. 한편, 후자의 방법에서는, 노즐의 구조가 대단히 복잡하여 지고, 또한 그의 조정 및 보수 관리가 대단히 힘들게 되어 있었다.

이와같은 종래의 분사 노즐의 결점을 개량하기 위하여, 분사 노즐의 분사구로 부터 가압된 액체 상태의 물질을 분사함과 동시에, 이 액체 상태의 물질에 초음파 진동을 부여하는 시도가 이루어졌다.

그러나, 종래의 초음파에 의한 액체 분사 노즐은 분무량이 대단히 적어서, 대용량의 미립자화를 필요로 하는 상기와 같은 분사 노즐에는 사용할 수 없었다.

본 발명자등은, 대용량의 액체의 미립자화를 달성하기 위하여, 초음파에 의한 액체 미립자화 메카니즘 및, 초음파 진동자의 형상의 연구 및 실험을 많이 행한 결과, 초음파 진동자의 끝단부에 가장자리부(Edge부)를 마련하고, 이 가장자리부에 액체를 얇은 막 상태로 공급함으로써, 이 가장자리부에서 액체가 대량으로 미립자화 되는 것을 찾아내어, 초음파 분사방법 및 분사 노즐을 제안하었다(일본국 특원소 59-77572 를 참조).

본 발명자등은, 다시, 이러한 초음파 분사 노즐의 진동자의 형상에 대하여 연구 실험을 행한 결과, 진동자의 형상은, 액체의 미립자화량 (분무량) 및, 예를들어 디젤 분사 노즐등에 사용하는 경우에 필요한 분사(분무)의 끊어짐(단기간 분사)에 커다란 영향을 미친다는 것을 찾아내었다.

본 발명은, 이러한 신규한 사항에 기초한 것으로서, 상기 선원 발명에 관한 초음파 분사노즐, 특히 이 초음파 분사노즐, 다시 말하여 여러 종류의 초음파 분사장치 (초음파 무화장치)에 사용되는 진동자의 개량에 관한 것으로서 진동자의 형상에 특징이 있는 것이다.

본 발명의 목적은, 간헐적으로 또는 연속적으로 액체를 공급 할 수 있는 초음파 분사용(무화용) 진동자를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 종래의 분사 노즐 및 초음파 분사 노즐에 비하여 대용량의 액체를 공급하며, 다량의 액체를 안정되게 분무, 즉 분사할 수 있는 초음파 분사용 진동자를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 액체의 체류부를 없게한, 예를들어 디젤 분사 노즐등에 필요한 분무의 끊어짐 현상을 향상 시킬수 있는 초음파 분사용 진동자를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 공급 액체의 성질과 상태, 특히 점도에 따라 미립자화의 상태(유량, 입자직경)가 변동하지 않는, 안정된 미립자화를 달성할 수 있는 초음파 분사용 진동자를 제공함에 있다.

상기의 목적들은 본 발명에 관한 초음파 분사용 진동자에 의하여 달성된다. 요약하면, 본 발명은, 초음파 진동자의 끝단부에 형성된 바깥쪽 테두리부 또는 안쪽 테두리부에 1단 이상 여러단의 가장자리로된 가장자리부를 형성하고, 이 가장자리부에 액체를 공급하여 이 액체를 미립자화하기 위한 초음파 분사용 진동자에 있어서, 상기 1단 이상 여러단의 가장자리로된 가장자리부가 연속된 곡면을 연결하는 것에 의하여 또는 가장자리부의 요홈부의 일부에 곡면을 형성함으로서 이루어진 초음파 분사용 진동자이다.

본 발명의 또 다른 형태는, 액체를 미립자화 하는 가장자리부가 동일한 직경형태 또는 직경이 변동되는 형태로 형성되어진 나선형상의 나사산을 구비하는 것을 특징으로 하는 초음파 분사용 진동자이다.

[제 1 실시예]

우선, 본 발명에 관한 진동자를 사용할 수 있는 종래의 초음파 분사 노즐의 일예에 대하여 제 7 도를 참조하여 설명한다.

본 발명은, 상술한 바와같이 여러 종류의 용도의 노즐에 알맞게 사용되어질 수 있지만, 전자 제어식 디젤엔진용 분사 노즐에 관련하여, 본 발명의 제1실시예를 설명한다.

제 7 도를 참조하여 보면, 분사 노즐 즉 본 실시예에서는 디젤엔진용 분사 노즐(10)은, 중심에 중심구멍(6)을 가진 가늘고 긴, 대략 원통형상의 노즐 케이싱(8)을 구비하고 있다. 노즐 케이싱(8)의 중심구멍(6)을 관통하여 진동자(1)가 배치되어 진다. 이 진동자(1)는, 위쪽의 본체부(1a)와, 이 본체부(1a)보다 지름이 작은 가늘고 긴 원주 형상의 진동자 축부(1b) 및 본체부(1a)와를 연결하는 변천부(1c)를 갖는다.

본체부(1a)에는 보다 큰 지름으로 되어 있는 걸림턱 (1d)이 마련되어져 있으며, 이 걸림턱(1d)이 노즐 케이싱(8)의 위쪽 끝단면에 볼트(도시하지 않음)에 의해 착설 되어진 고리 형상의 진동자 누름부재(14)에 의하여 노즐 케이싱(8)에 착설되어 진다. 진동자(1)의 선단, 다시말하여 축부(1b)의 선단에는, 제 6 도에 상세히 도시하여져 있는 바와같은 형상의 가장자리부(2)가 형성된다.

또한, 상기 노즐 케이싱(8)의 아래쪽에는 상기 가장자리부(2)에 연료를 공급하기 위한 공급 통로(4)가 하나 또는 여러개 형성되어 진다.

이 공급통로 (4)의 연료 공급구(16)에는 연료 공급원(도시하지 않음)으로부터 외부 공급관로(도시하지 않음)를 통하여 액체 연료가 공급되어 진다. 연료의 유량 및 공급, 정지는 외부 공급관로에 마련된 공급 밸브(도시하지 않음)에 의하여 제어된다.

상기의 구성에 있어서, 진동자(1)는, 본체부(1a)에 움직일 수 있도록 접속된 초음파 진동 발생 수단(100)에 의하여 연속적으로 진동되어 진다. 따라서, 액체 연료가 상기 관로, 공급밸브 및 공급통로(4)를 통하여 가장자리부(2)에 공급되어 지면, 액체 연료는 미립자화되어 바깥쪽으로 분사되어 진다.

종래의 상기 진동자(1)의 가장자리부(2)는, 제 6 도에 나타낸 바와같이, 지름이 점차로 작아진 여러단의 가장자리(A∼E), 즉, 제 6 도에 있어서는 가장자리부(2)가 5단으로 이루어진 고리형상의 계단 형상으로 되어있다.

이를 보다 상세히 설명하면, 상기 구성으로 된 가장자리부(2)에 액체, 다시말하여 본 실시예에서는 연료가 공급되어지면, 진동자(1)에 가하여져 있는 길이 방향 진동에 의하여, 각각의 가장자리부에서 연료의 흐름이 끊기어지는 것과 같은 상태로 되어 공급 연료의 미립자화가 행하여 진다.

연료는, 우선 가장자리부의 첫번째 단의 가장자리(A)에서 그 일부가 미립자화되고, 이 첫번째 단의 가장자리(A)에서 미립자화 처리가 끝나지 않은 과잉의 연료는 두번째 단의 가장자리(B), 세번째 단의 가장자리(C)…로 보내어져서, 각각의 가장자리에서 미립자화 되어 처리된다.

이 때문에, 연료의 유량이 많은 경우에는, 미립자화에 필요한 가장자리부(2)의 유효 면적이 커져서, 여러단의 가장자리가 필요하게 되지만, 유량이 적은 경우에는, 가장자리부(2)의 가장자리를 여러단을 사용하지 아니하고 미립자화가 끝난다.

따라서, 이와같은 진동자(1)를 사용하면, 유량이 변화하면 미립자화에 필요한 가장자리단의 수가 변화하여, 미립자화가 행하여지는 위치에 있어서의 액의 막의 두께 등의 조건은 가장자리부(2)의 각각의 단에 있어서 대략 동일하게 되어 있기 때문에, 미립자화된 액체방울 입자의 형상은 균일하게 된다.

또한, 본 진동자에 의하면, 통상 미립자화에 요구되는 유량이 전부 처리되어 질수 있기 때문에, 간헐적인 미립자화, 연속적인 미립자화에 관계없이 가지각색의 액체 상태의 물질의 미립자화가 달성되어진다. 또한, 제 6 도에 도시된 진동자(1)의 가장자리부의 높이(h₁) 및 폭(w)은, 액체의 박막화가 행하여 질수 있는 정도, 또한 액체의 흘러내림을 막아낼수 있는 정도의 칫수의 형상으로 되어진다.

즉, 상기의 가장자리의 높이(h₁) 및 폭(w)은 다음의 범위로 하는 것이 바람직하다.

0.2㎜

h₁

λ/4

0.2㎜

w

λ/4(λ: 초음파의 파장)

또한, 바람직한 실시의 형태에서는 각단의 가장자리의 높이(h₁) 및 폭(w)은 1

h, w

10으로 한다. 특히, 제 6 도에 도시한 바와같은 형상의 진동자에서의 높이(h₁)는 4㎜ 이하인 것이 바람직하다.

상기의 초음파의 파장(λ)은 사용되는 진동자의 재질(인코넬, 티탄등)에 따라 다르나 통상 5㎝내지 50㎝로 된다.

또한, 진동자를 진동 시키는 초음파 발진기의 출력은 10W 정도로 되고, 진동자의 진폭 및 진동수는 각각 30 내지 70㎛ 및 20 내지 50㎑로 된다. 덧붙여 말하면, 진동자의 지름은 λ/10 내지 λ/4가 가장좋고, 진폭 및 지름은 클수록 액체의 처리 유무량이 증대한다.

그러나, 이러한 형상의 진동자(1)에 의하면, 각각의 가장자리(A),(B),(C),(D),(E) 사이가 불연속적으로 연결되어져 있기 때문에, 각 단의 가장자리 사이에는 요홈부(A'),(B'),(C'),(D')에 액체, 다시 말하여 연료 F가 보유되어 진다.

이와같은 요홈부(A'),(B'),(C'),(D')에 보유된 연료 F는, 진동자 (1)에 진동중에도 엔진의 1사이클(압축, 팽창, 배기, 흡입 공정)내의 단 기간내에 미립자화를 위한 분사가 완료되지 않고, 따라서 분사후의 배기 공정까지의 연료 액체 방울의 연소시간이 짧아지게 되어, 불완전 연소에 의한 매연 발생의 원인으로도 된다.

또한, 진동자(1)의 진동이 정지된 후에는, 미립자화 되지 않은 채로 진동자(1)의 선단부에 체류하게 되고, 시간이 경과함에 따라 액체 방울로 되어 진동자(1)로부터 엔진 실린더 내에 방울져 떨어진다. 소위, 분무의 끊어짐이 나쁘다고 말하는 현상이 일어난다.

이와같은 현상은, 디젤 엔진용 분사 노즐 등에 있어서는 적극적으로 회피하여야 할 문제이다.

본 발명자등은, 이러한 분무의 끊어짐이 나쁘다고 말하는 현상은, 진동자의 각각의 가장자리(A),(B),(C),(D),(E) 사이를 연속적인 곡선으로 연결하여, 각 단의 사이에 연료 F가 보유되어지는 상기한 요홈부(A'),(B'),(C'),(D')를 없앰으로서 해결할 수 있다고 하는 것을 찾아내었다.

제 1 도에 본 발명에 관한 초음파 진동자의 제1실시예가 예시 되어져 있다.

제 1 도에 도시한 본 실시예의 진동자(1A)는, 가장자리부(2A)의 지름이 점차로 작아진 여러단의 가장자리를 갖는, 즉 5단으로 이루어진 고리 형상의 계단 형상으로 되어 있는 가장자리부(2A)를 갖는다는 점에서 제 7 도에 도시한 종래의 진동자(1)의 가장자리부(2)와 같지만, 가장자리부(2)의 각각의 가장자리(A),(B),(C),(D),(E) 사이가 연속적인 곡선(연속적인 곡면)(R1),(R2),(R3),(R4)으로 연결 되어져 있는 점에서 대단히 상이하다.

이 연속적인 곡선(연속적인 곡면)(R1),(R2),(R3),(R4)은, 전부 동일한 곡률(R)을 갖는 것일 수도 있으며, 또는 서로 다른 곡률로 할수도 있다.

물론, 가장자리부 (2A)는 5단으로 한정되는 것이 아니라 2단, 3단, 4단 또는 6단 이상으로 할수도 있다. 가장자리부(2A)의 높이, 연속적인 곡면의 곡률 및 진동자(1A)의 선단부의 직경 또는 각도는 액체의 박막화가 행하여 질수있고 액체의 홀러내림을 막을수 있는 상기의 형상으로 되어진다.

즉, 이러한 구성에 의하여, 진동자(1A)의 가장자리부(2A)에는 액체가 체류하는 종래와 같은 요홈부가 형성되는 일이 없어, 따라서 분무의 끊어짐이 대단히 좋게된다.

또한, 본 발명의 진동자에 의하면, 여러단의 가장자리부가 곡면을 연결 함으로서 형성되기 때문에, 진동면이 증가하여 분무 처리량이 증대한다고 하는 잇점도 있다.

본 발명의 제1실시예의 진동자는, 제 1 도에 도시된 형상의 진동자에 한정되어 지는 것이 아니라, 예를들어 제 2 도 내지 제 5 도에 예시된 바와같은 진동자라도 좋다.

제 2 도의 진동자(1B)의 선단에는 지름이 동일한 1단 또는 여러단의 가장자리로된 가장자리부(2B)가 형성된다. 즉, 본 실시예에서는 가장자리가 5단으로 되어 있는 고리 형상의 가장자리부(2B)가 형성되어 진다. 가장자리부(2B)를 화살표시 X방향에서 바라본 단면 형상은 원형으로 한정되는 것이 아니라, 3각형, 4각형, 또는 기타의 다각형으로도 할 수 있다.

제 3 도는, 제 1 도의 진동자(1A)와는 달리, 가장자리부(2C)의 가장자리가 점차로 넓어져 가도록 형성된 점에서 상이한 본 발명의 제 1실시예의 다른 형태의 변형에 관한 진동자(1C)를 나타낸다.

제 4 도 및 제 5 도는, 가장자리부(2D),(2E)가 진동자의 선단 안쪽 테두리부에 1단 이상의 여러단의 형상으로 형성되어진 본 발명의 제 1실시예의 또 다른 형태의 변형에 관한 진동자 (1D),(1E)를 나타낸다.

물론, 이 변형된 실시예에 있어서 액체는, 진동자(1D),(1E)를 관통하여 형성되어 있는 액체 공급 통로(4)를 통하여 가장자리부(2D),(2E)에 공급된다. 상기한 제1실시예의 각 형태에 있어서는 여러단의 가장자리부는 연속한 곡면을 연결함으로서 형성되어져 있지만, 즉 예를들어 제 1 도의 실시예에 있어서, 상기 각 연속적인 곡면(R1),(R2),(R3),(R4)은 단일의 곡률로 형성될 필요는 없으며, 복수의 곡률의 곡선을 연결함으로서, 또는, 곡선, 직선(곡선)의 연결에 의하여 성형할 수도 있다.

예를 든다면, 제 8 도의 진동자(1F)에 예시한 바와같이, 제 1 도의 실시예의 진동자(1A)는, 예를들어 제 6 도의 가장자리부의 요홈부(A'),(B'),(C'),(D')의 일부에 요홈곡면(R1) 내지 (R4)을 마련한 구성과같이, 각각의 연속적인 곡면(R1),(R2),(R3),(R4)이 곡선과 직선의 연속선으로 구성 되도록 변경할수도 있다.

다시 말하여, 본 발명의 제1실시예에 있어서 중요한 점은, 가장자리로부터 다음의 가장자리에 이르는 액체가 흐르는 통로중에 이 액체를 보유하는 단부 또는 요홈부가 가장자리부 표면에 존재하지 아니한다는 점이다.

이상 설명한 본 발명의 제1실시예에 관한 초음파 분사 장치중 하나의 구체적인 조건 및 제원은 다음과같다.

이러한 구성에 의하여 대단히 큰 용량의 미립자화가 가능해 진다.

초음파 발생 수단의 출력 : 10W

진동자의 진폭 : 34㎛

진동수 : 38㎑

진동자의 형상 칫수(제 1 도의 진동자)

가장자리부의 지름 및 곡면(곡률 R)

1단 : 직경 (Do) 7㎜

2단 : 곡률 (R) 0.5㎜

3단 : 곡률 (R) 0.5㎜

4단 : 곡률 (R) 0.5㎜

5단 : 곡률 (R) 0.5㎜

각 단의 높이(h₁) : 2㎜

연료 유종 : 경유

유량 : 0∼0.06 ㎤/분사

분사압력 : 1∼70 ㎏/㎠

온도 : 상온(통상의 실온 20℃∼30℃에서

엔진의 운전시 사용 온도인 80℃를 말함)

진동자의 재료 : 티타니움

상기의 유량의 단위 「㎤/분사」에서 「분사」는 자동차 엔진(특히, 디젤기관)의 연소 과정에서 1행정당 1회 분사 하는 것으로 할때, 그 1회 분사시의 연료의 분사량(유량)을 표시한 것이다.

[제 2 실시예]

다음은, 본 발명의 제2실시예에 관한 초음파 분사용 진동자에 대하여 도면에 따라 상세히 설명한다.

본 실시예의 진동자를 사용할 수 있는 초음파 분사 장치가 제 10 도에 예시되어져 있다.

본 실시예의 진동자는, 상술한 바와같이 여러 종류의 용도의 초음파 분사 장치에 알맞게 사용되어 질수 있지만, 본 실시예에서는 가스 터어빈용 연료 노즐에 관련하여 설명한다.

제 10 도에 도시 되어진 분사장치, 즉 본 실시예에서는 가스 터어빈용 연료 분사 노즐(110)은, 상술한 제1실시예에서의 디젤엔진용 분사 노즐(10)과, 가장자리부(2A)를 제의하고는, 동일한 구성으로 되어 있다. 따라서, 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 사용하였다.

제 9 도에 본 발명의 제2실시예에 따른 초음파 진동자위 1형태가 나타내어져 있다.

본 발명의 제2실시예의 진동자(10A)의 선단에는 동일한 지름으로 된 나선형상의 홈, 다시말하여 나사골이 형성되어, 가장자리부(20A)를 이룬다.

나사산의 형상은, 가장자리부가 형성되어 질수만 있다면 임의의 형상으로 할수 있지만, 통상 3각 나사등이 사용되며, 나사산의 각도는 10∼150도 사이의 임의의 각도로 된다.

또한 피치(P)는 통상 0.5㎜ 정도로 되지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 가장자리부(20A)의 길이 또는 폭이(h₂)가 1㎜∼3㎝로 된때에 나사산의 수가 2∼60개, 바람직하게는 2∼8개로 되는 정도의 피치(p)로 된다. 또한, 이 나사는, 본 제2실시예에서는 한줄 나사로 되어져 있지만, 예를들어 2줄∼4줄 나사등의 다수줄 나사로 할수 있다.

중요한 점은, 제 9 도에 도시한 나선형 줄홈, 즉 나사산의 형상은, 액체 연료의 박막화를 행할수 있고, 또한 액체의 진동을 부여할수 있는 상기의 형상으로 되어진다.

본 발명의 제2실시예에 관한 진동자(10A)의 가장자리부(20A)는, 그의 바깥쪽 테두리부에 나선형 줄이 있는 가장자리가 형성되어져 있기 때문에, 진동자(10A)의 축선 방향으로의 액체의 공급이 원활하게 행하여 지며, 또한 모든 가장자리부가 유효하게 이용되어, 미립자화에 유효한 진동면이 증대하여, 분무량이 현저하게 증대 한다고 하는 장점을 갖는다. 또한, 분무의 발생 상태도 대단히 안정되어 진다.

상기의 구성으로 가장자리부(20A)에 액체, 다시말하여 본 실시예에서 연료가 공급되어지면, 진동자(10A)에 가하여져 있는 길이 방향의 진동에 의하여, 각각의 가장자리에서 연료의 흐름이 끊기어지는 것과 같은 상태로 되어 공급 연료의 미립자화가 행하여 지게된다. 연료는, 우선 연료 공급부에 가까운 나사산에서 그의 일부가 미립자화되고, 처리가 끝나지 않은 과잉의 연료는 나선형 줄의 나사골을 따라서 흘러내려 연속적으로 형성되어져 있는 보다 아랫쪽의 나사산에서 처리되어 미립자화 된다.

이 때문에, 연료 유량이 많은 경우에는, 미립자화에 필요한 가장자리부(20A)의 유효면적이 커져서, 보다 거리가 긴 나선형 홈이 필요하게 되지만, 유량이 적은 경우에는, 짧은 길이의 거리의 나선형 홈에서 미립자화가 끝난다. 따라서, 본 제2실시예에 관한 진동자(10A)에서는, 유량이 변화하면, 미립자화에 필요한 나사산의 길이가 변화하여, 미립자화가 행하여지는 위치에 있어서의 액의 막의 두께 등의 조건은 각 위치에 있어서 대략 동일하게 되기 때문에, 미립자화된 액체 방울 입자의 형상은 균일하게 된다.

본 제2실시예의 진동자에 의하면, 통상 미립자화에 요구되는 유량이 전부 처리되어 질수 있기 때문에, 간헐적인 미립자화, 연속적인 미립자화에 관계없이, 가지각색의 액체 상태의 물질의 미립자화가 달성되어진다. 또한, 상술한 바와같이 액체의 가장자리부에의 공급은 나사골을 따라 연속적으로 행하여지기 때문에, 분무 작동이 대단히 안정되어 행하여 지게된다.

본 제2실시예에 의한 진동자는, 상기의 형상에만 한정되는 것이 아니라, 제 11 도에 예시된 바와같이, 나사산의 외경이 점차로 감소하는 형태, 또는 도면에는 나타내어져 있지 않지만, 제 11 도의 형상과는 거꾸로 나사산의 외경이 점차로 확대되도록 구성 할수도 있다.

제 12 도는, 본 제2실시예의 다른 형태를 나타낸다. 이 형태에서는, 진동자(10C)의 가장자리부(20C)는 종래의 계단 형상으로 되어 있지만, 각 단의 수직 측면부에 나사홈, 즉 나사산이 형성되어, 대단히 많은 가장자리가 형성되어져 있다.

제 13 도는, 본 제2실시예의 또 다른 형태의 변형에 관한 진동자(10D)를 나타낸다. 본 형태의 변형에 있어서, 가장자리부(20D)는 진동자(10D)의 선만 안쪽 가장자리부에 형성되어 진다.

제 14 도에 도시하여져 있는 바와같이, 이러한 진동자(10D)를 사용하는 분사 노즐에 있어서는, 액체는 진동자를 관통하여 형성된 액체 공급통로(4)를 통하여 가장자리부 (20D)에 공급된다. 이때에, 연료 공급구(18)는, 진동자(10D)의 진폭이 작은 곳, 즉 마디부(node)에 마련되어지는 것이 좋다. 따라서, 이 연료 공급구(18)는, 실제로는, 제 14 도에 있어서 도시 되어진 것보다 상당히 아래쪽에 위치하게 될것이다.

제 15 도는, 제 13 도에 나타낸 진동자의 변형된 예로서, 이 진동자(10E)의 가장자리부(20E)는 그 지름이 점차로 넓어지도록 형성되어져 있다.

이상에서 설명한 제 11 도 내지 제 15 도에 예시한 진동자(10B) 내지(10E)의 가장자리부(20B) 내지 (20E)의 나사산의 형상 칫수는 제 9 도의 진동자(10A)에 관련하여 설명한 것과 똑같이 형성되어 진다.

이상에서 설명한 본 제2실시예에 관한 진동자를 사용한 초음파 분사 노즐중 하나의 구체적인 조건 및 제원은 다음과 같다.

초음파 발생 수단의 출력 : 10W

진동자의 진폭 : 30㎛

진동수 : 38㎑

진동자의 형상 칫수 (제 9 도의 실시예)

나사산의 외경 : 7㎜

형상 : 3각나사

: (나사산의 각도 60 도)

수 : 5

나사부의 길이 : 1㎝

연료 유종 : 등유

유량 : 10㎤/초

분사압력 : 5㎏/㎠

온도 : 상온 (통상의 실온 20℃ ~ 30℃ 에서

엔진의 운전시 사용 온도인 80℃ 를 말함)

진동자의 재료 : 티타니움 (및 철)

이상에서 설명한 바와같이, 특정한 형상으로 된 본 발명에 관한 진동자는, 종래의 분사 노즐 및 초음파 분사 노즐에 사용된 진동자에 비교하여, 다량의 액체의 공급이 안정되게 행하여 질수 있으며, 또한 액체의 분무의 끊어짐이 대단히 향상되며, 또한 진동면의 면적이 증가하여 대용량의 분무가 가능하게 되며, 또한, 공급액체의 성질과 상태, 특히 점도에 따라 미립자화의 상태(유량, 입자 지름)가 변동하지 않아서 안정된 미립자화를 달성할수 있는 초음파 분사노즐(초음파 무화장치)을 제공할수 있다는 효과가 얻어진다.

또한, 본 발명에 관한 진동자는, 유량이 적을때에 있어서도 미립자화 상태가 거의 변화하지 않는다는 효과도 얻어질 수 있다.

Claims (13)

1. 초음파 진동자의 끝단부에 형성된 바깥쪽 테두리부 또는 안쪽 테두리부에 1단이상 여러단의 가장자리로된 가장자리부(2)를 형성하고, 이 가장자리부(2)에 액체를 공급하여 이 액체를 미립자하기 위한 초음파분사용 진동자에 있어서, 상기 1단이상 여러단의 가장자리로된 가장자리부(2)가 연속된 곡면을 연결한 형상인것을 특징으로 하는 초음파 분사용 진동자.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 1단이상 여러단의 가장자리로된 가장자리부(2)는 이 가장자리부(2)의 요홈부 일부에 곡면(R₁),(R₂),(R₃),(R₄)을 형성한 가장자리부(2F)인것을 특징으로 하는 초음파 분사용 진동자.
3. 제 1 항에 있어서, 각 가장자리 사이를 연속된 곡면으로 연결한 가장자리부(2)는 바깥쪽 테두리부에 형성된 가장자리의 지름이 점차로 작아진 여러단의 고리형상의 계단형상을 형성한 가장자리부(2A)인 것을 특징으로 하는 초음파 분사용 진동자.
4. 제 1 항에 있어서, 각 가장자리 사이를 연속된 곡면으로 연결한 가장자리부(2)는 바깥쪽 테두리부에 형성된 가장자리가 지름이 일정한 여러단의 고리형상을 형성한 가장자리부(2B)인 것을 특징으로 하는 초음파 분사용 진동자.
5. 제 1 항에 있어서, 각 가장자리사이를 연속된 곡면으로 연결한 가장자리부(2)는, 바깥쪽 테두리부에 형성된 가장자리가 지름이 점차로 넓어진 여러단의 고리형상의 계단형상을 형성한 가장자리부(2C)인 것을 특징으로 하는 초음파 분사용 진동자.
6. 제 1 항에 있어서, 각 가장자리 사이를 연속된 곡면으로 연결한 가장자리부(2)는 안쪽 테두리부에 형성된 가장자리가 지름이 점차로 넓어진 여러단의 고리형상의 계단형상을 형성한 가장자리부(2D)인 것을 특징으로 하는 초음파 분사용 진동자.
7. 제 1 항에 있어서, 각 가장자리사이를 연속된 곡면으로 연결한 가장자리부(2)는 안쪽 테두리부에 형성된 가장자리가 지름이 일정한 여러단의 고리형상을 형성한 가장자리부(2E)인 것을 특징으로 하는 초음파 분사용 진동자.
8. 바깥쪽 테두리부 또는 안쪽 테두리부에 가장자리부(2)를 형성하고, 이 가장자리부(2)에 액체를 공급하여 이 액체를 공급하여 이 액체를 미립자화하기 위한 초음파 분사용 진동자에 있어서, 상기 가장자리부(2)가 나선 형상의 나사산이 구비되어 형성됨을 특징으로 하는 초음파 분사용 진동자.
9. 제 8 항에 있어서, 나선형상의 나사산이 구비되어 형성된 가장자리부(2)는, 바깥쪽 테두리부에 동일한 직경형태로 형성된 나선형상의 나사산을 구비하는 가장자리부(20A)인것을 특징으로 하는 초음파 분사용 진동자.
10. 제 8 항에 있어서, 나선형상의 나사산이 구비되어 형성된 가장자리부(2)는, 바깥쪽 테두리부에 지름이 점차로 작아지는 직경형태로 형성된 나선형상의 나사산을 구비하는 가장자리부(20B)인것을 특징으로 하는 초음파 분사용 진동자.
11. 제 8 항에 있어서, 나선형상의 나사산이 구비되어 형성된 가장자리부(2)는 바깥쪽 테두리부에 지름이 동일한 직경형태로 형성된 가장자리부(2)가 지름이 점차로 작아지는 계단형태의 고리형상을 구비하는 가장자리부(20C)인 것을 특징으로 하는 초음파 분사용 진동자.
12. 제 8 항에 있어서, 나선형상의 나사산이 구비되어 형성된 가장자리부(2)는 안쪽 테두리부에 동일한 직경형태로 형성된 나선형상의 나사산을 구비하는 가장자리부(20D)인것을 특징으로 하는 초음파 분사용 진동자.
13. 제 8 항에 있어서, 나선형상의 나사산이 구비되어 형성된 가장자리부(2)는 안쪽 테두리부에 지름이 점차로 넓어지는 직경형태로 형성된 나선형상의 나사산을 구비하는 가장자리부(20E)인것을 특징으로 하는 초음파 분사용 진동자.

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