JP2008188515A - Ultrasonic atomizer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は超音波霧化装置に係り、例えば水や薬液などの液体を霧化する超音波霧化装置に関する。 The present invention relates to an ultrasonic atomizer, and more particularly to an ultrasonic atomizer that atomizes a liquid such as water or a chemical solution.
従来、水や薬液などの液体を霧化する超音波霧化装置としては、例えば特許第3342095号公報(特許文献1)に示す構成が知られている。 Conventionally, as an ultrasonic atomizer that atomizes liquid such as water or a chemical solution, for example, a configuration shown in Japanese Patent No. 3342095 (Patent Document 1) is known.
すなわち、圧電振動子に固着された穴あき振動板にスポンジ、繊維束その他の親水性保液材を接触させ、その振動板から液体を霧化する超音波噴霧装置において、その保液材の一端を吸液端として液体の供給源に浸ける一方、その保液材の他端を霧化端として圧縮コイルスプリングや板スプリング等のスプリングによってその振動板に接触させ、その吸液端から吸い上げられた液体をその霧化端の表面からその振動板に供給する構成を有している。 That is, in an ultrasonic spraying apparatus in which a sponge, fiber bundle or other hydrophilic liquid retaining material is brought into contact with a perforated diaphragm fixed to a piezoelectric vibrator and liquid is atomized from the diaphragm, one end of the fluid retaining material Was immersed in the liquid supply source as the liquid absorption end, while the other end of the liquid retaining material was brought into contact with the vibration plate by a spring such as a compression coil spring or a plate spring with the other end of the liquid retaining material being sucked up from the liquid absorption end. The liquid is supplied to the diaphragm from the surface of the atomizing end.
このような超音波霧化装置では、振動板と保液材との接触の度合を常に一定に保つことにより安定的な霧化を得ようとするものである。
しかしながら、上述した特許文献1のような超音波霧化装置は、スプリングによってその振動板と保液材間の安定した接触状態を実現しようとしたものであるが、実際には、それら振動板と保液材との間の押圧力が大きくなり易く、長時間の使用によって保液材の霧化端がばらけたり、又はスプリングの押圧が強すぎて振動板にひびが入る場合がある一方、スプリングの押圧力を適切な状態に調節することが困難で、それら振動板と保液材間の安定した接触状態を確保し難いのが現状であり、改善が望まれていた。
However, the ultrasonic atomizer as in
本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、簡単な構成によって安定した霧化機能の得られる超音波霧化装置の提供を目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide an ultrasonic atomizer capable of obtaining a stable atomization function with a simple configuration.
そのような課題を解決するために本発明に係る超音波霧化装置は、厚さ方向で対面する第1および第2の面に各々第1および第2の電極を有し広がり振動する圧電セラミックスと、多数の小孔を有しその圧電セラミックスに当該端部が固定された被振動板と、霧化される液体をその被振動板へ導き当該端面がその被振動板に当接する吸水部と、横置きされたその圧電セラミックス部分の自重による上下動を許容するとともに少なくとも水平方向の移動を規制するガイド部材とを具備している。 In order to solve such a problem, an ultrasonic atomizing device according to the present invention includes piezoelectric ceramics that have first and second electrodes on the first and second surfaces facing each other in the thickness direction and vibrate. A vibrating plate having a large number of small holes, the end of which is fixed to the piezoelectric ceramic, and a water absorbing portion that guides the atomized liquid to the vibrating plate and the end surface abuts on the vibrating plate. And a guide member that allows vertical movement of the horizontally placed piezoelectric ceramic portion by its own weight and at least restricts movement in the horizontal direction.
本発明の超音波霧化装置では、上記ガイド部材に対してその圧電セラミックスを所定の位置に支持する支持部材を有する構成も可能である。 In the ultrasonic atomizer of the present invention, a configuration having a support member that supports the piezoelectric ceramic in a predetermined position with respect to the guide member is also possible.
本発明の超音波霧化装置では、上記ガイド部材がその支持部材の外周を囲む筒形である構成も可能である。 In the ultrasonic atomizer of the present invention, a configuration in which the guide member is a cylinder surrounding the outer periphery of the support member is also possible.
本発明の超音波霧化装置では、上記ガイド部材がその支持部材の外周を対向して挟むようにガイドする構成も可能である。 In the ultrasonic atomizer of the present invention, a configuration in which the guide member guides the outer periphery of the support member so as to face each other is also possible.
本発明の超音波霧化装置では、上記支持部材に厚さ方向に貫通する挿通孔を設け、上記ガイド部材がその挿通孔を挿通する棒状体である構成も可能である。 In the ultrasonic atomizer of the present invention, an arrangement may be made in which the support member is provided with an insertion hole penetrating in the thickness direction, and the guide member is a rod-like body that is inserted through the insertion hole.
本発明の超音波霧化装置では、 上記ガイド部材がそれら第1および第2の電極の少なくとも一方の電極と電気的に接続される給電部を備える構成も可能である。 In the ultrasonic atomizer of the present invention, a configuration in which the guide member includes a power feeding unit that is electrically connected to at least one of the first and second electrodes is also possible.
本発明の超音波霧化装置では、上記ガイド部材が一対の棒状体からなり、一方の棒状体は、その第1の電極と電気的に接続される給電部を備え、他方の棒状体は、その第2の電極と電気的に接続される給電部を備える構成も可能である。 In the ultrasonic atomizer of the present invention, the guide member is composed of a pair of rod-shaped bodies, one rod-shaped body includes a power feeding portion that is electrically connected to the first electrode, and the other rod-shaped body is A configuration including a power feeding portion electrically connected to the second electrode is also possible.
本発明の超音波霧化装置では、上記ガイド部材における少なくとも外周面が導電性を有する構成も可能である。 In the ultrasonic atomizer of the present invention, a configuration in which at least the outer peripheral surface of the guide member has conductivity is also possible.
本発明の超音波霧化装置では、上記支持部材にそのガイド部材の外周面に電気的に接続される集電ブラシを備える構成も可能である。 In the ultrasonic atomizer of this invention, the structure provided with the current collection brush electrically connected to the outer peripheral surface of the guide member to the said supporting member is also possible.
本発明の超音波霧化装置では、上記ガイド部材又は支持部材に、他方に弾性的に当接する当接部材を配置する構成も可能である。 In the ultrasonic atomizer of the present invention, a configuration in which a contact member that elastically contacts the other guide member or support member is also possible.
そのような手段を備えた本発明の超音波霧化装置では、厚さ方向で対面する第1および第2の面に各々第1および第2の電極を有し広がり振動する圧電セラミックスに対し、多数の小孔を有する被振動板の端部を固定し、霧化される液体を吸水部によってその被振動板へ導き、横置きされたその圧電セラミックス部分の自重による上下動をガイド部材によって許容するとともに水平方向の移動を規制するから、霧化効率が安定する。 In the ultrasonic atomization apparatus of the present invention provided with such means, the piezoelectric ceramics having first and second electrodes on the first and second surfaces facing each other in the thickness direction, respectively, and spreading and vibrating, The end of the vibrating plate with a large number of small holes is fixed, the liquid to be atomized is guided to the vibrating plate by the water absorption part, and the vertical movement due to the weight of the piezoelectric ceramic part placed horizontally is allowed by the guide member In addition, since the movement in the horizontal direction is restricted, the atomization efficiency is stabilized.
本発明の超音波霧化装置において、上記ガイド部材に対してその圧電セラミックスを所定の位置に支持する支持部材を有する構成では、特に適切な自重を得る事が可能である。 In the ultrasonic atomizing apparatus of the present invention, the structure having the supporting member that supports the piezoelectric ceramic at a predetermined position with respect to the guide member can obtain a particularly appropriate weight.
本発明の超音波霧化装置において、上記ガイド部材がその支持部材の外周を囲む筒形である構成や、その支持部材の外周を対向して挟むようにガイドする構成では、簡単な構成によってガイド可能である。 In the ultrasonic atomizing apparatus of the present invention, the guide member has a simple configuration in the configuration in which the guide member has a cylindrical shape surrounding the outer periphery of the support member or the configuration in which the outer periphery of the support member is opposed and sandwiched. Is possible.
本発明の超音波霧化装置において、上記支持部材に厚さ方向に貫通する貫通孔を設け、上記ガイド部材がその貫通孔を挿通する棒状体である構成でも、簡単な構成によってガイド可能である。 In the ultrasonic atomizing apparatus of the present invention, even if the support member is provided with a through-hole penetrating in the thickness direction and the guide member is a rod-like body that passes through the through-hole, the guide member can be guided by a simple configuration. .
本発明の超音波霧化装置において、上記ガイド部材がそれら第1および第2の電極の少なくとも一方の電極と電気的に接続される給電部を備える構成では、圧電セラミックへの給電構成が簡素化される。 In the ultrasonic atomizing device of the present invention, the configuration in which the guide member includes a power feeding portion that is electrically connected to at least one of the first and second electrodes simplifies the power feeding configuration to the piezoelectric ceramic. Is done.
本発明の超音波霧化装置において、上記ガイド部材が一対の棒状体からなり、一方の棒状体は、その第1の電極と電気的に接続される給電部を備え、他方の棒状体は、その第2の電極と電気的に接続される給電部を備える構成では、給電構成が簡素化される。 In the ultrasonic atomizing apparatus of the present invention, the guide member is composed of a pair of rod-shaped bodies, one rod-shaped body includes a power feeding portion electrically connected to the first electrode, and the other rod-shaped body is In the configuration including the power feeding portion that is electrically connected to the second electrode, the power feeding configuration is simplified.
本発明の超音波霧化装置において、上記ガイド部材における少なくとも外周面が導電性を有する構成では、特に、給電構成が簡素化される。 In the ultrasonic atomizer of the present invention, the power supply configuration is particularly simplified in the configuration in which at least the outer peripheral surface of the guide member has conductivity.
本発明の超音波霧化装置において、上記支持部材に、そのガイド部材の外周面に電気的に接続される集電ブラシを備える構成では、給電部の電気的接続が確実である。 In the ultrasonic atomizing device of the present invention, in the configuration in which the support member includes a current collecting brush that is electrically connected to the outer peripheral surface of the guide member, the electrical connection of the power feeding unit is reliable.
本発明の超音波霧化装置において、上記ガイド部材又は支持部材に、他方に弾性的に当接する当接部材を配置する構成では、上記圧電セラミックスの自重を軽減して霧化効率を向上させることが可能である。 In the ultrasonic atomizing apparatus of the present invention, in the configuration in which the guide member or the support member is provided with a contact member that elastically contacts the other, the self-weight of the piezoelectric ceramic is reduced and the atomization efficiency is improved. Is possible.
以下、本発明に係る実施の形態を図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は本発明に係る超音波霧化装置を示す断面図である。 FIG. 1 is a sectional view showing an ultrasonic atomizer according to the present invention.
図1において、例えば貯液部1はビンや缶その他の公知の容器であり、霧化するための例えば水や薬液等の液体3が溜められている。
In FIG. 1, for example, a
細長い柱状の吸水部5は、スポンジや繊維からなり、下端を貯液部1の内底部に当接するとともに上端が外部に突出するように貯液部1の開口部7から差し込まれ、貯液部1内に貯水された液体3を吸液、保水するとともに、上端に液体3を供給するものである。
The elongated columnar
貯液部1の開口部7近傍の外周には、円筒型のガイド部材9が開口部7を囲むように固定されている。
A cylindrical guide member 9 is fixed to the outer periphery of the
このガイド部材9内には、このガイド部材9の内径より僅かに小径の外径を有しガイド部材9内側形状と同じ外形のリング板状の絶縁性支持部材11が変位自在に収容されている。 In this guide member 9, an insulating support member 11 in the form of a ring plate having an outer diameter slightly smaller than the inner diameter of the guide member 9 and having the same outer shape as the inner shape of the guide member 9 is accommodated movably. .
すなわち、支持部材11は、筒型のガイド部材9内をこの軸方向を横切るように横置きされるとともに軸方向(上下方向)に変位可能に、かつ水平方向の移動が規制された状態で収納されている。 That is, the support member 11 is placed in a cylindrical guide member 9 so as to cross the axial direction, is displaceable in the axial direction (vertical direction), and is stored in a state where movement in the horizontal direction is restricted. Has been.
支持部材11の片面すなわち裏面には、偏平なリング板状の圧電セラミックス13と、この圧電セラミックス13の貫通孔15を横切ってそれに重ねられた円板状の被振動板17とからなる超音波振動ユニット19が止着されている。
An ultrasonic vibration comprising a flat ring-plate-shaped piezoelectric ceramic 13 and a disk-shaped
圧電セラミックス13は、従来公知の超音波圧電材料、例えばチタン酸ジルコン酸鉛の材料から薄板状に成形されるとともに厚み方向の分極が施されている。 The piezoelectric ceramic 13 is formed into a thin plate shape from a conventionally known ultrasonic piezoelectric material such as lead zirconate titanate, and is polarized in the thickness direction.
圧電セラミックス13は、図2に示すように、その厚さ方向で対面する第1の面(図中上面)d1に金などの導電材料からなる第1の電極21aが、第2の面(図中下面)d2には同様な第2の電極21bが圧電セラミックス13の外形形状より若干小さなリング帯状に形成され、図示しない給電用リード線が各々接続されている。
As shown in FIG. 2, the piezoelectric ceramic 13 includes a first electrode 21a made of a conductive material such as gold on a first surface (upper surface in the drawing) d1 facing in the thickness direction. A similar
被振動板17は、例えばニッケル材料などの薄い金属材料板や樹脂板からなり、その外周端部を圧電セラミックス13の第2の面d2に重ね、従来公知の手法、例えば接着剤にて固着されている。
The
被振動板17には、微細な小孔23がその厚み方向に複数(無数)貫通形成されている。これら小孔23は、圧電セラミックス13との当接面(上面)側の直径を対向面(下面)側の直径より小さくして先細りとなっている。図1では小孔23の図示を省略するとともに、図2では誇張して図示されている。
The vibrating
被振動板17において、貯液部1の開口部7から若干上部にて、支持部材11および圧電セラミックス13を含めた自重により、その中央部が柱状の吸水部5の上端面に載置されるように圧接されている。
In the
このような超音波振動ユニット19は、リード線を介して第1、第2の電極21a、21b間に例えば133KHzで20Vp−pの交流駆動電圧を印加すると、圧電セラミックス13が長さ方向(径方向)すなわち広がり振動する。
When such an
そして、圧電セラミックス13に支持された被振動板17は、圧電セラミックス13の振動によって振動変形(たわみ変形)して超音波振動することになる。
Then, the
そのため、図2に示すように、貯液部1から水等を吸水部5で被振動板17に給水すると、多数の小孔23を介して液体3が霧化されて貫通孔15から送出される。
Therefore, as shown in FIG. 2, when water or the like is supplied from the
このような本発明に係る超音波霧化装置では、液体3を溜めた貯液部1内に、その液体3を吸液、保水する柱状の吸水部5を差し込んで上端を外部に突出させ、円筒型のガイド部材9を貯液部1の開口部7近傍の外周に配置し、このガイド部材9内には、ガイド部材9の内径より僅かに小径の外径を有するリング板状の支持部材11を横置きした状態で変位自在に収容し、小孔23を有する円板状の被振動板17でリング板状の圧電セラミックス13の貫通孔15を横切って塞ぐとともに、この圧電セラミック13を支持部材11の裏面に固定し、それら支持部材11および圧電セラミックス13を含めた自重により、その被振動板17の中央部を吸水部5の上端面に載置されるように圧接させた構成を有している。
In such an ultrasonic atomization apparatus according to the present invention, a columnar
そのため、圧電セラミックス13に駆動電圧を印加することにより、圧電セラミックス13の振動変形を介した被振動板17の振動により、貯液部1からの液体3を被振動板17の多数の小孔23から霧化することができるうえ、支持部材11および圧電セラミックス13を含めた自重、特に支持部材11の自重調節が簡単で、吸水部5の上端に対する被振動板17の押圧力が大きくなり難く、吸水部5の上端面に対する被振動板17の接触圧力を適切なものとすることが容易となる。
Therefore, by applying a driving voltage to the piezoelectric ceramic 13, the
従って、長時間の使用によって吸水部5の上端がばらける等の変形を生じ難く、経時的に吸水部5と被振動板17との間の安定した接触状態を確保し易い。しかも自重の微調整も容易で、良好な霧化効率が得られる。
Therefore, it is difficult to cause deformation such as the upper end of the water-absorbing
ところで、上述したガイド部材9は支持部材11の外周を囲む筒型である必要はなく、例えば、支持部材11の外周を対向して挟むように対をなす扇形のガイド部材片であっても良い。 By the way, the guide member 9 mentioned above does not need to be a cylindrical shape surrounding the outer periphery of the support member 11, and may be, for example, a fan-shaped guide member piece that forms a pair so as to sandwich the outer periphery of the support member 11. .
また、上記ガイド部材9には、圧電セラミックス13の第1および第2の電極21a、21bの双方、又は少なくとも一方の電極と電気的に接続される電極(給電部)を備える構成も可能である。
The guide member 9 may be configured to include an electrode (power feeding unit) that is electrically connected to both of the first and
次に、本発明に係る超音波霧化装置の他の実施の形態を説明する。 Next, another embodiment of the ultrasonic atomizer according to the present invention will be described.
図3は、本発明に係る超音波霧化装置の他の実施の形態の要部を示す要部断面図である。 FIG. 3 is a cross-sectional view of the main part showing the main part of another embodiment of the ultrasonic atomizer according to the present invention.
図3において、図1の支持部材11と同様な円板状の支持部材25は、外周に近い対角位置に1対の挿通孔27a、27bが貫通形成されており、支持手段(図示せず。)に固定されて上下方向に並行に延びる1対のガイド棒(ガイド部材)29a、29bが図4に示すように、各々挿通孔27aに遊びを持って挿通されている。
In FIG. 3, a disk-
なお、それ以外の貯液部1、吸水部5、圧電セラミックス13、被振動板17等の構成や配置は図1に係る構成と同様である。
The other configurations and arrangements of the
そのため、支持部材25や圧電セラミックス13等がガイド棒29a、29bに支持されながら、その自重によって被振動板17の中央部に吸水部5の上端面が圧接され、図1の構成と同様に、貯液部1の液体3を霧化することができるうえ、支持部材25および圧電セラミックス13を含めた自重を適当に調節することにより、吸水部5の上端面に対する被振動板17の接触圧力の適切なものとすることが容易となる。
Therefore, while the
さらに、ガイド棒29a、29bが一対の棒状体からなるから、ガイド棒29a、29bの外周には、圧電セラミックス13の第1の電極21aとの間で適当な手段によって電気的に接続される導電部(給電部)29cを形成し、他方のガイド棒29bにも、第2の電極21bと電気的に接続される導電部(給電部)29dを形成すると、支持部材25の各々挿通孔27a、27bにガイド棒29a、29bが挿通すれば、ガイド棒29a、29bを介して圧電セラミックス13に駆動電圧を印加することが可能となる。
Further, since the guide rods 29a and 29b are formed of a pair of rod-shaped bodies, the conductive material electrically connected to the outer periphery of the guide rods 29a and 29b with the first electrode 21a of the piezoelectric ceramic 13 by appropriate means. When the conductive portion (power feeding portion) 29d electrically connected to the
しかも、支持部材25には、図3に示すように、そのガイド棒29a、29bの外周面に電気的に接続される集電ブラシ29eを備えれば、ガイド棒29a、29bと圧電セラミックス13の第1、第2の電極21a、21bとの電気的接続がより確実となる。なお、導電部(給電部)29c、29dには、不図示の交流駆動電圧発生装置が接続されている。
In addition, as shown in FIG. 3, if the
また、図5〜図7に示す構成は、本発明に係る超音波霧化装置の他の実施の形態の要部を示す要部斜視図および要部断面図である。 Moreover, the structure shown in FIGS. 5-7 is the principal part perspective view and principal part sectional drawing which show the principal part of other embodiment of the ultrasonic atomizer which concerns on this invention.
すなわち、図5に示す構成は、方形板状の支持部材31の一辺近傍に、方形の圧電セラミックス33を貼り付け、この圧電セラミックス33に被振動板35を片持ち支持するように固定するとともに、支持部材31に貫通形成した挿通孔37にガイド棒39を挿通させたものである。
That is, in the configuration shown in FIG. 5, a rectangular piezoelectric ceramic 33 is attached to the vicinity of one side of the rectangular plate-like support member 31, and the vibrating
なお、それ以外の貯液部1、吸水部5の構成や配置は図1に係る構成と同様である。
In addition, the structure and arrangement | positioning of the other
このように、被振動板35を圧電セラミックス33に片持ち支持するように固定する構成においても、支持部材35や圧電セラミックス33等がガイド棒39に支持されながら、その自重によって被振動板35の中央部に吸水部5の上端面が圧接され、図1の構成と同様に、貯液部1の液体3を霧化することができるうえ、支持部材35および圧電セラミックス33を含めた自重を適当に調節することにより、吸水部5の上端面に対する被振動板35の接触圧力の適切なものとすることが容易となる。
Thus, even in the configuration in which the
さらに、図6および図7に示す構成は、長方形の支持部材41に窓部43を貫通形成し、図5のように、支持部材41に、圧電セラミックス33を貼り付けるとともにこの圧電セラミックス33に被振動板35(図6では見えない。)を片持ち支持させ、その窓部43を被振動板35で塞ぐように配置した構成を有している。
Further, in the configuration shown in FIGS. 6 and 7, a
しかも、図7に示すように、支持部材41の対向部にガイド壁(ガイド部材)45を配置して、圧電セラミックス33を含む支持部材41を上下でスライド可能に構成したものである。
In addition, as shown in FIG. 7, a guide wall (guide member) 45 is arranged at the opposing portion of the
このような構成においても、その自重によって被振動板37の中央部に吸水部5の上端面が圧接され、図1の構成と同様に、貯液部1の液体3を霧化することができるうえ、支持部材35および圧電セラミックス33を含めた自重を適当に調節することにより、吸水部5の上端面に対する被振動板35の接触圧力の適切なものとすることが容易となる。
Even in such a configuration, the upper end surface of the
なお、支持部材41を挟むガイド壁45は、これに限定されず、支持部材41の外周を囲む枠型のガイドであっても良い。
The guide wall 45 sandwiching the
また、図8に示すように、支持部材25にリング状のフェルト板からなる当接部材47を取り付け、ガイド部材であるガイド棒29a、29bを当接部材47に貫通させ、当接部材47とガイド棒29a、29bを弾性的に当接する構成も可能である。なお、他の構成は図3と同様であるから、説明を省略する。
Also, as shown in FIG. 8, a
このような構成では、当接部材47とガイド棒29a、29bを弾性的に当接するから、圧電セラミックス13の自重を軽減して霧化効率を向上させることが可能である。なお、当接部材はガイド部材側に設けることも可能である。
In such a configuration, since the
1 貯液部
3 液体
5 吸水部
7 開口部
9 ガイド部材
11、25、31、41 支持部材
13、33 圧電セラミックス
15 貫通孔
17、35 被振動板
19 超音波振動ユニット
21a 第1の電極
21b 第2の電極
23 小孔
27a、27b、37 挿通孔
29a、29b ガイド棒(ガイド部材)
29c、29d 導電部(給電部)
29e ブラシ
43 窓部
45 ガイド(ガイド部材)
47 当接部材
d1 第1の面
d2 第2の面
DESCRIPTION OF
29c, 29d Conductive part (feeding part)
47 Contact member d1 first surface d2 second surface
Claims (10)
多数の小孔を有し、前記圧電セラミックスに当該端部が固定された被振動板と、
霧化される液体を前記被振動板へ導き、当該端面が前記被振動板に当接する吸水部と、
横置きされた前記圧電セラミックス部分の自重による上下動を許容するとともに、少なくとも水平方向の移動を規制するガイド部材と、
を具備することを特徴とする超音波霧化装置。 Piezoelectric ceramics having first and second electrodes on the first and second surfaces facing each other in the thickness direction, and vibrating in a spread manner;
A vibrating plate having a large number of small holes, the end of which is fixed to the piezoelectric ceramic;
A liquid to be atomized is guided to the plate to be vibrated, and a water absorbing portion in which the end surface is in contact with the plate to be vibrated;
A guide member that allows vertical movement due to its own weight of the piezoelectric ceramic portion that is placed horizontally, and restricts movement in at least the horizontal direction;
An ultrasonic atomizing device comprising:
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