JP2533462Y2 - 超音波噴霧器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、薬液等の吸入器、芳香
剤用噴霧器等の各種液体の噴霧装置として使用可能な超
音波噴霧器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、水等を霧化する超音波噴霧器とし
て、液体吸い上げ用貫通穴を形成した軸体に圧電素子を
挿通し締め付け一体化してなる吸液型超音波振動子を使
用し、該振動子の霧化端側に穴あき板を設けた構造が本
出願人から実開昭６４−２８９８０号で開示されてい
る。

【０００３】図４は、従来の超音波噴霧器の１例を示
す。この図において、吸液型超音波振動子２０は、液体
吸い上げ用貫通穴２を形成した金属製軸体１に円板状圧
電素子１５Ａ，１５Ｂを挿通し締め付け一体化したもの
である。すなわち、金属製軸体１の中心部には液体吸い
上げ用貫通穴２が形成され、該金属製軸体１の外周にお
ける中間部上側部分に円板状圧電素子１５Ａ，１５Ｂの
一方の締め付け面をなす円板形凸部３が一体に形成され
るとともに中間部下側部分に雄螺子部４が形成されてい
る。前記円板形凸部３の外形寸法は平ワッシャとナット
とを一体化したものと実質的に同じである。このような
軸体１に対し、電極板１４Ａ、中心部に貫通穴を持つ円
板状圧電素子１５Ａ、電極板１４Ｂ、中心部に貫通穴を
持つ円板状圧電素子１５Ｂ、電極板１４Ｃの順で挿通
し、ワッシャー付きナット５を雄螺子部４に螺合して締
め付けることにより、円板状圧電素子１５Ａ，１５Ｂは
軸体１に締め付け一体化される。そして、前記金属製軸
体１の下部が吸液用ホーン部２１、上部が霧化用ホーン
部２２となり、該霧化用ホーン部上端部（軸体上端部）
に超音波振動の振幅拡大用フランジ部２３が一体に形成
されている。なお、１７は軸体１の中間部外周に配設さ
れた円筒形絶縁スペーサ、１８は前記ナット５のゆるみ
止め用の接着剤である。

【０００４】上述の吸液型超音波振動子２０には、防水
ケース６が装着され、該防水ケース６を利用して液体Ｗ
を収容した容器３０に固定的に支持されている。また、
防水ケース６には支柱３１を介して支持板３２が取り付
けられ、該支持板３２の抜き穴３３の所に多数の微小貫
通穴３６を持つステンレス等の多孔乃至網状薄板３５が
固定される。そして、振動子静止状態では該多孔乃至網
状薄板３５が前記振幅拡大用フランジ部２３の霧化端面
（上端面）に接触するか微小間隙で対向するように支持
板３２の高さを設定する。

【０００５】前記吸液型超音波振動子２０への高周波電
力の供給は、両端の電極板１４Ａ，１４Ｃを相互に電気
接続し（圧電素子１５Ａ，１５Ｂを電気的に並列接続
し）、一端の電極板１４Ｃと中間の電極板１４Ｂとにリ
ード線１９をそれぞれ接続して行えばよい。

【０００６】図４の構成において、吸液型超音波振動子
２０の吸液用ホーン部２１を容器３０内の液体Ｗ中に浸
し、円板状圧電素子１５Ａ，１５Ｂに高周波電力を印加
して超音波振動を行わせれば、吸液用ホーン部２１の超
音波振動により液体吸い上げ用貫通穴２を矢印Ｚ１の如
く上昇した液体は、霧化用ホーン部２２の上部のフラン
ジ部２３の霧化端面の超音波振動及びこれに接触するか
微小間隙で対向した多孔乃至網状薄板３５の作用によっ
て霧化され、多孔乃至網状薄板３５の多数の微小貫通穴
の穴径でほぼ定まる霧化粒子となって空気中に噴霧、放
出される。

【０００７】図５は吸液型超音波振動子２０の入力電力
（入力電圧６Ｖ、入力電流２００ｍＡ）を一定としたと
きの、前記振幅拡大用フランジ部２３の直径と霧化端面
（軸体上端面）及び吸液端面（軸体下端面）の超音波振
動の振幅との関係を示す。この図から、フランジ部２３
の直径を増加させて行けば、霧化端面の超音波振動の振
幅も増加し、霧化効率の向上が期待できることが判る。
とくに、吸液型超音波振動子２０を小電力で駆動する場
合にはこのフランジ部２３の振幅拡大作用は有用である
（振幅がある程度以下では霧化作用が全く行われなくな
る。）。

【０００８】

【考案が解決しようとする課題】ところで、電源として
電池を用いる小型の吸入器や芳香剤噴霧器に応用する場
合には、吸液型超音波振動子２０への入力電力はできる
だけ小さくしたいし、霧化粒子の粒径も小さい方が望ま
しい。このため、前記振幅拡大用フランジ部２３の直径
を６，７mm程度にまて大きくし、かつ多孔乃至網状薄板
３５の多数の微小貫通穴３６の穴径を２０μｍ以下に設
定することが検討されている。しかしながら、前記振幅
拡大用フランジ部２３の直径を６，７mm程度にまで大き
くすると、実際の加工上、フランジ部霧化端面（上端
面）４０の全面を完全な平坦面（平滑面）にすることが
困難になり、例えばフランジ部２３を拡大して示す図６
のように、フランジ部２３の外縁４１よりも液体吸い上
げ用貫通穴２の開口した中央部が低くなる事態が発生し
たりする。そうなると、吸液型超音波振動子２０が作動
していない静的状態においても液体吸い上げ用貫通穴２
の開口縁４２と多数の微小貫通穴３６を持つ多孔乃至網
状薄板３５との間に隙間が生じ、図４の吸液型超音波振
動子２０を作動させると、軸体１の貫通穴２を正常時と
は逆向きの矢印Ｚ２方向に空気が下降していく現象が発
生する。すなわち、貫通穴２０の上部開口から入った空
気が貫通穴２０の下部開口から送り出され、容器３０内
の液体内に気泡が発生してしまう。このような異常現象
は、とくに多孔乃至網状薄板３５の多数の微小貫通穴３
６の穴径が２０μｍ以下で発生する可能性があり、とく
に５μｍ以下の場合に顕著となることが判明した。この
原因は、微小貫通穴３６の穴径が小さくなると液体が通
り抜ける際の抵抗が大きくなり、液体が微小貫通穴３６
を通り抜ける抵抗よりも、液体が液体吸い上げ用貫通穴
２を下がる向きの抵抗の方が小さくなってくるためと考
えられる。

【０００９】本考案は、上記の如き異常現象の発生を防
止可能で、かつ効率の良い液体霧化動作及び微細な霧化
粒子の発生が可能な超音波噴霧器を提供することを目的
とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本考案の超音波噴霧器は、液体吸い上げ用貫通穴を
形成した軸体に圧電素子を挿通し締め付け一体化した吸
液型超音波振動子の霧化端面側に、多数の微小貫通穴を
有する多孔乃至網状薄板を構造を具備し、前記軸体の上
部にフランジ部を一体に形成するとともに、該フランジ
部の霧化端面を前記液体吸い上げ用貫通穴が開口した平
坦面と該平坦面より下がる向きに傾斜した周辺傾斜面と
で構成している。

【００１１】

【作用】本考案の超音波噴霧器においては、吸液型超音
波振動子が有する軸体の上部に超音波振動の振幅拡大用
フランジ部を一体に形成しているが、該フランジ部の霧
化端面を前記液体吸い上げ用貫通穴が開口した平坦面と
該平坦面よりテーパー状に下がった周辺傾斜面とで構成
しており、当該フランジ部の霧化端面の全面を平坦面と
する必要性を無くしている。このため、霧化端面の全面
よりも幾分狭い領域、例えば、前記液体吸い上げ用貫通
穴の穴径よりも大きく、フランジ部の無い所の軸体断面
積にほぼ匹敵するかこれより狭い領域を平坦面とすれば
良く、加工性が良好となり、前述の図６に示すような吸
液型超音波振動子が作動していない静的状態においても
液体吸い上げ用貫通穴の開口縁と多孔乃至網状薄板との
間に隙間が生じることに起因する異常現象の発生を未然
に防止することができる。

【００１２】

【実施例】以下、本考案に係る超音波噴霧器の実施例を
図面に従って説明する。

【００１３】図１は本考案に係る超音波噴霧器の第１実
施例の要部構成を示す。この図において、吸液型超音波
振動子２０の軸体１の上端部に形成されている超音波振
動の振幅拡大用フランジ部２３Ａは、軸体１のフランジ
部の無い部分における直径φＤ１よりも大きな直径φＤ
２を持ち、当該フランジ部２３Ａの霧化端面（上端面）
４０Ａは液体吸い上げ用貫通穴２が開口した平坦面４５
と該平坦面より直線的にテーパー状に下がった周辺傾斜
面４６とで構成されている。換言すれば、フランジ部２
３Ａの上部断面は略台形状となっている。ここで、前記
平坦面４５の直径をφＤ３、液体吸い上げ用貫通穴２の
穴径をφＤ４としたとき、 φＤ４＜φＤ３≦φＤ１ である。また、多数の微小貫通穴３６を有するステンレ
ス等の多孔乃至網状薄板３５が吸液型超音波振動子２０
が作動していない静止状態において前記平坦面４５に接
する如く支持されている。吸液型超音波振動子２０の作
動中はフランジ部２３Ａの霧化端面が超音波振動を行う
ため、多孔乃至網状薄板３５と平坦面４５との間に微小
間隙ができ、この間隙に吸い上げられた液体が毛細管現
象で広がり各微小貫通穴３６に到達することができる。

【００１４】なお、軸体１のフランジ部の無い部分にお
ける直径φＤ１を３mm、液体吸い上げ用貫通穴２の穴径
φＤ４を０.７mmとしたとき、フランジ部２３Ａの直径
φＤ２を５〜７mm程度に設定でき、また多孔乃至網状薄
板３５の厚みは４０〜５０μｍで微小貫通穴３６の穴径
は２０μｍ以下（とくに微細な霧化粒子が要求される場
合は３〜５μｍ）とすることができる。また、周辺傾斜
面４６の外縁と多孔乃至網状薄板３５間の距離ｄは１０
μｍ以上であることが好ましい。その他の構成は、図４
に示した従来技術と同様である。

【００１５】この第１実施例によれば、超音波振動の振
幅拡大用フランジ部２３Ａの霧化端面（上端面）４０Ａ
を、当該霧化端面の全面よりも狭い領域である平坦面４
５と、該平坦面の周囲を囲んでいて当該平坦面から直線
的にテーパー状に下がった周辺傾斜面４６とで構成した
ので、平坦面４５の加工が容易で、平面度（平滑度）を
良好にすることが可能となり、吸液型超音波振動子２０
の作動していない静的な状態において液体吸い上げ用貫
通穴２の開口縁４２と多孔乃至網状薄板３５とを接触さ
せることができる。この結果、多孔乃至網状薄板３５の
有する多数の微小貫通穴３６の穴径が２０μｍ以下であ
っても、吸液型超音波振動子２０を励振すれば、その液
体吸い上げ用貫通穴２を上昇した液体がフランジ部２３
Ａの平坦面４５に毛細管現象で薄く広がり、さらに各微
小貫通穴３６内に入って霧化されるという正常な動作が
行われる。液体吸い上げ用貫通穴２の上部開口から空気
が逆流する異常現象は発生しなくなる。また、液体吸い
上げ用貫通穴２より過剰な液体が吸い上げられた場合
は、平坦面４５の周りが周辺傾斜面４６となっているた
め、この周辺傾斜面４６を通って液体が落下し、大きな
液滴がフランジ部２３に付着することに起因する吸液型
超音波振動子２０の霧化動作の不安定性を回避すること
ができる。

【００１６】図２は本考案の第２実施例の要部構成を示
す。この図において、吸液型超音波振動子２０の軸体１
の上端部に形成されている超音波振動の振幅拡大用フラ
ンジ部２３Ｂは、軸体１のフランジ部の無い部分におけ
る直径φＤ１よりも大きな直径φＤ２を持ち、当該フラ
ンジ部２３Ｂの霧化端面（上端面）４０Ｂは液体吸い上
げ用貫通穴２が開口した平坦面４５と該平坦面より曲線
的に下がった部分球面状の周辺傾斜面４６Ｂとで構成さ
れている。換言すれば、フランジ部２３Ａの上部断面は
略台形状となっている。ここで、前記平坦面４５の直径
をφＤ３、液体吸い上げ用貫通穴２の穴径をφＤ４とし
たとき、 φＤ４＜φＤ３≦φＤ１ である。その他の構成は、前述の第１実施例と同様であ
る。

【００１７】上記第１及び第２実施例では、フランジ部
の下面（霧化端面の反対側）はテーパー面であるが、ス
トレート面であっても差し支えない。この場合を、本考
案の第３実施例として図３に示す。この図において、吸
液型超音波振動子２０の軸体１の上端部に形成されてい
る超音波振動の振幅拡大用フランジ部２３Ｃは、軸体１
のフランジ部の無い部分における直径φＤ１よりも大き
な直径φＤ２を持ち、当該フランジ部２３Ｃの霧化端面
（上端面）４０Ｃは液体吸い上げ用貫通穴２が開口した
平坦面４５と該平坦面より直線的にテーパー状に下がっ
た周辺傾斜面４６とで構成されている（第１実施例と同
じ）。また、フランジ部２３Ｃの下面は軸体１の軸方向
に垂直なストレート面４７となっている。その他の構成
は前述の第１実施例と同様である。

【００１８】なお、第３実施例における霧化端面の形状
を第２実施例の霧化端面の形状に変更することも可能で
ある。

【００１９】また、多孔乃至網状薄板３５は、図４に示
すように支持板３２を介して吸液型超音波振動子２０に
装着された防水ケース６あるいは液体を収容した容器３
０側にて支えれば良いが、多孔乃至網状薄板３５を適宜
折り曲げて軸体上部に遊着（遊びを持たせて装着）する
ようにしても良い。

【００２０】

【考案の効果】以上説明したように、本考案の超音波噴
霧器によれば、吸液型超音波振動子の振幅拡大用フラン
ジ部の霧化端面を液体吸い上げ用貫通穴が開口した平坦
面と該平坦面よりテーパー状に下がった周辺傾斜面とで
形成したので、当該フランジ部の平坦面と多孔乃至網状
薄板との接触性を良好とし、信頼性及び効率の良い液体
霧化動作及び微細な霧化粒子の発生が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る超音波噴霧器の第１実施例の要部
構成を示す正断面図である。

【図２】本考案の第２実施例の要部構成を示す正断面図
である。

【図３】本考案の第３実施例の要部構成を示す正断面図
である。

【図４】従来の超音波噴霧器の１例を示す正断面図であ
る。

【図５】超音波噴霧器で用いる吸液型超音波振動子のフ
ランジ部径と霧化端面及び吸液端面の超音波振動の振幅
を示すグラフである。

【図６】図４の従来例において吸液型超音波振動子のフ
ランジ部径を大きくした場合の問題点を示す拡大断面図
である。

【符号の説明】

１ 軸体 ２ 液体吸い上げ用貫通穴 ６ 防水ケース １４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ 電極板 １５Ａ，１５Ｂ 円板状圧電素子 ２０ 吸液型超音波振動子 ２３，２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ フランジ部 ３０ 容器 ３５ 多孔乃至網状薄板 ３６ 微小貫通穴 ４０，４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ 霧化端面 ４５ 平坦面 ４６，４６Ｂ 周辺傾斜面

Claims (2)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 液体吸い上げ用貫通穴を形成した軸体に
   圧電素子を挿通し締め付け一体化した吸液型超音波振動
   子の霧化端面側に、多数の微小貫通穴を有する多孔乃至
   網状薄板を配した超音波噴霧器において、 前記軸体の上部にフランジ部を一体に形成するととも
   に、該フランジ部の霧化端面を前記液体吸い上げ用貫通
   穴が開口した平坦面と該平坦面より下がる向きに傾斜し
   た周辺傾斜面とで形成したことを特徴とする超音波噴霧
   器。
2. 【請求項２】 前記多孔乃至網状薄板の微小貫通穴の穴
   径が２０μｍ以下である請求項１記載の超音波噴霧器。