JPS63166455A - 空気剪断式噴射弁 - 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】 本発明は、一般には液体を微粒化するための噴射弁に関
するものであり、特に空気剪断を利用して液体を微粒化
する空気剪断式噴射弁に関するものである０本発明は、
燃焼器の液体燃料噴射弁として、又その他種々の噴霧器
の噴射弁として具現化され、特にボイラ、ファンヒータ
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。木明細書にて液体とは
、液体燃料は勿論のこと、液体中に粉粒体を懸濁させた
液状物質をも包含して使用する。

／　　　の　　　　　　び１．　　　へ従来、液体を微
粒化するために空気剪断を利用する技術は二流体噴射弁
として広く知られている。該二流体噴射弁は、第２図に
図示されるように、中心に液体噴射孔５２を有するノズ
ルヘッド５０と、該ノズルヘッド５０を囲包して配置さ
れ、該ノズルヘッド５０の中心部へと向う複数の空気噴
射孔（又は環状の空気スリット口）６２を有する外側ケ
ーシング６０とを具備する。該構成にて、液体噴射孔５
２及び空気噴射孔６２よりそれぞれ液体燃料及び空気を
噴射すると、液体噴射孔５２からの液体は空気孔６２か
ら噴射された空気の剪断作用を受は微粒化される。しか
しながら、この噴射弁によると噴霧粒子の平均粒径（Ｄ
３□）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
は言えない。

更に微粒化を向上せしめるために、第３図に図示される
噴射弁が提案されている。ノズルヘッド５０の中心より
噴射孔５２を介して半径方向外方向へと液体を噴射し、
ノズルヘッド５０の外周囲に配置されたケーシング６０
にて画成された流路６２を流動する空気流にて剪断され
微粒化するように構成された噴射ノズルを二つ対向配置
して構成し１両噴射ノズルからの液体微粒子を更に衝突
せしめ液体の微粒化を促進せしめるものである。

該噴射弁によると液体微粒子の平均粒径（Ｄ　、？２　
）は数、ｕｎとなり、十分小さい液体噴霧粒子を得るこ
とができるが、二つの噴射ノズルを対向配欝する必要が
あり、構造が複雑になると共に、大型となり、特にファ
ンヒータ、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン等の
ように小型化を必要とする燃焼器用噴射弁としては問題
がある。

え１立且」 従って１本発明の目的は、２０７７ｍ以下の微細な微粒
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空気剪断式噴射弁を提供するこ
とである。

へ１古　　　　るた　の 上記目的は本発明に係る空気剪断式噴射弁にて達成され
る。要約すれば本発明は、微粒化すべき液体を供給する
液体通路と、高速にて一次空気流を流動せしめ、前記液
体通路から供給された液体を該高速空気流にて剪断する
ことにより該液体の一次微粒化を行なうための一次空気
流通路と、高速にて二次空気流を流動せしめ、前記−次
微粒化された噴霧体に該二次空気流を衝突せしめること
により該噴霧体の二次微粒化を行なうと同時に該二次微
粒化された噴霧体を半径方向内方向へと移動せしめるた
めの二次空気流通路とを具備し、前記二次空気流通路か
ら噴出された噴霧体は、更に互いに衝突し三次微粒化を
行ない液体の噴霧体を生成するようにしたことを特徴と
する空気剪断式噴射弁である。

支１１ 次に、本発明に係る空気剪断式噴射弁を図面に即して更
に詳しく説明する。

第１図を参照すると、本実施例にて噴射弁ｌは、中心部
に円筒形状の空気供給管２が配置され、その先端にノズ
ルヘッド４が取付けられる。

ノズルヘッド４の、空気供給管２が取付けられた側とは
反対の端部には円錐形状に幾分窪んだ形状の凹所５が形
成される。ノズルヘッド４は、一端が前記空気供給管２
の空気通路６に連通し、他端が前記凹所５に開口した複
数の１通常は２〜４個のノズル８が形成され、−水空気
通路を画成する。各イズル８はその軸線８ａがノズルヘ
ッド４の軸線４ａに対し所定の角度θにて半径方向外方
向へと拡開するようにして設けられる。該角度θは用途
に応じ任意に設定されるが通常２０〜３０度とされるで
あろう、又、各ノズル８は任意の形状とし得るが、入口
部断面ＪｉＳｌが出口部断面積Ｓ２より小さくされた、
所謂、漸開（末広）ノズルとされるのが好適である。各
ノズル８の形状も又用途に応じ種々に設計されるが、末
広ノズルの喉部面積５１と液口部における末広ノズルの
面積Ｓ２の比（Ｓ　ｌ／Ｓ　２）は０．５以下とされ、
高速空気流を発生せしめ得る構造とされるのが好ましい
。

又、ノズルヘッド４には液体供給路１０が形成され、該
供給路ｌＯの出口端である噴出口１０ａは前記各ノズル
８の出口部に開口し、供給路ｌＯの他端１０ｂは液体流
通路２２に連通ずる。故液体流通路２２は、本実施例で
は空気供給管２と。

該空気供給管２及びノズルヘッド４の一部外周を囲包し
て配置された内側ケーシング２０とにて画成された環状
空間部にて形成される。該環状の液体流通路２２には液
体供給源（図示せず）に接続された液体供給管２４が接
続される。液体流通路２２への液体の供給は液体供給管
２４に配置された制御弁（図示せず）等により制御され
る。

更に、前記ノズルヘッド４及び内側ケーシング２０の外
周部を囲包して外側ケーシング３０が配置され、ノズル
ヘッド４及び内側ケーシング２０の外周部と、外側ケー
シング３０との間に二次空気流通路３２を画成する環状
空間部が形成される。二次空気流通路３２の出口部噴出
口３２ａは前記ノズル８の噴出口に隣接して配設され、
人１１端３２ｂには空気供給管３４が接続される。噴出
ｔ＋　３２　ａは本実施例では環状とされるが、区分さ
れた複数の噴出口にて形成することも可能である。前記
−次空気及び二次空気の供給圧力、流量等は側御弁（図
示せず）等により適当に制御される。

上記構成において、空気供給管２より供給された空気は
ノズル８にて形成された一次空気流通路を超音速又は亜
音速にて流動する。一方、液体供給管２４より供給され
た液体は、液体供給通路２２及びノズルの液体供給路１
０を介してノズル８に噴出される。ノズル８へと噴出さ
れた液体は該ノズル内を流動する超音速又は亜音速の一
次空気流によって剪断作用を受け、−次微粒化が行なわ
れる。該−次微粒化を受けた液体噴霧体はノズル８より
外方へと噴出されるが、該液体噴霧体は該ノズル８の出
口部に配設された二次空気噴出口３２ａから噴出される
二次空気流と衝突する。液体噴霧体は斯る二次空気流と
の衝突により、更に剪断作用を受は二次微粒化が行なわ
れ、更に細分化される。噴出口３２ａから噴出される二
次空気流は超音速又は亜音速である必要はないが可能な
限り高速であることが望ましい。

各ノズル部にて二次微粒化が行なわれた液体噴霧体は、
二次空気流により噴射弁の軸線、つまりノズルヘッドの
軸線４ａ方向へと半径方向内方向へと噴射され、衝突領
域Ａにて互いに衝突し、三次微粒化が行なわれる。該三
次微粒化により液体噴１体の液体微粒子は更に細分化さ
れる。

上記構成の空気剪断式噴射弁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数字にて示せば
次の通りである。

使用液体ニ ー次空気供給ノズル（８）： 入口部（断面積Ｓｔ）の直径　　２ｍｍ出口部（断面積
３２）の直径　　４ｍｍ−次空気の流速　５４．８００
　Ｃｍ／　Ｓ　ｅ　Ｃ角度０　　　　　　　　　　　２
６度 液体供給路（１０）： 供給出ｏ（１０ａ）ｃＦ）直径０　、３ｍｍ供給路の数
　　　　　　　　　　３個 液体供給量　　　　　０．０２５１　／　ｓ　ｅ　ｃ二
次空気供給噴出口（３２ａ）： 噴出口の環状溝幅　　　　　０．８ｍｍ供給路の数　　
　　　　　　　　３個 二次空気の流速　４？、　３００　ｃ　ｍ／　ｓ　ｅ　
ｃ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（Ｄ　ｊ２　
）は２０　ｅｍテ）＋ツ？、。

１１立１ｊ 本発明に係る空気剪断式噴射弁は、上記の如くに構成さ
れるために、供給液体は先ず超音速又は亜音速の空気流
により剪断作用を受は一次微粒化がなされ、次いで高速
空気流との衝突（剪断）により更に二次微粒化がなされ
、更に生成された噴霧ジェット同志の衝突により三次微
粒化が行なわれるために、２０．４ｍ以下の粒径を有す
る噴霧体を生成し得るという効果がある。又、本発明の
噴射弁は、−次、二次空気流通路、燃料供給路が一つの
噴射弁の中に形成されているために構造が端単となる共
に小型化を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る空気剪断式噴射弁の一実施例の
断面図である。 第２図及び第３図は、従来の空気剪断式噴射弁の例を示
す断面図である。 ４：ノズルヘッド ８：ノズル（一次空気流通路） ｌＯ：液体通路 ３２：二次空気流通路 ・ビー；・ン 代理人　　弁理士　　倉　橘　　　暎　、’ｉ、、、ｙ
、’、ｌ・１２： 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）微粒化すべき液体を供給する液体通路と、高速にて
   一次空気流を流動せしめ、前記液体通路から供給された
   液体を該高速空気流にて剪断することにより該液体の一
   次微粒化を行なうための一次空気流通路と、高速にて二
   次空気流を流動せしめ、前記一次微粒化された噴霧体に
   該二次空気流を衝突せしめることにより該噴霧体の二次
   微粒化を行なうと同時に該二次微粒化された噴霧体を半
   径方向内方向へと移動せしめるための二次空気流通路と
   を具備し、前記二次空気流通路から噴出された噴霧体は
   、更に互いに衝突し三次微粒化を行ない液体の噴霧体を
   生成するようにしたことを特徴とする空気剪断式噴射弁
   。 ２）少なくとも一次空気流は超音速又は亜音速とされる
   特許請求の範囲第１項記載の空気剪断式噴射弁。 ３）一次空気流通路は噴射弁の内方より、半径方向外方
   向へと拡開する態様にて形成された複数のノズルにて形
   成され、液体通路は該ノズルの出口部に開口して成る特
   許請求の範囲第２項記載の空気剪断式噴射弁。