JP2553592Y2 - 給液手段付き霧化器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【産業上の利用分野】本考案は、小電力で小霧化量の吸
入器等の用途に適した給液手段付き霧化器に関する。

【従来の技術】従来、圧電磁器の厚さ方向の共振による
超音波振動を利用した超音波霧化器としては、室内加湿
用の家庭用霧化器が知られている。このような室内加湿
用の霧化器は、水を入れた水槽の底部に圧電振動子を取
り付け、適正水位を保ってその表面にキャピラリーウェ
ーブを発生させて霧化するもので、数１００cc／時、程
度の比較的大きな霧化量を実現している。しかし、最近
になって、電池駆動に適した５Ｗ以下の小電力で小霧化
量の超音波霧化器が、薬液等を喉、気管、肺等に吸入す
るための吸入器等の用途に要求されるようになってきて
いる。図４は、上述のような吸入器等の用途向け先に本
出願人が先に提案している超音波霧化器を示しており、
円板状の圧電磁器３１の主面３２Ａ及び該主面の反対面
である対向面３２Ｂにそれぞれ電極４１,４２を形成し
てなる圧電振動子３４の霧化作用面３９ (主面上に電極
を形成した面）側に圧電振動子３４とほぼ同径で円板状
の多孔乃至網状薄板３７を載置し、その圧電振動子３４
周縁部分の上下両面を弾性環状支持体３５で取り囲んで
多孔乃至網状薄板３７と一体に保持したものを垂直に配
置し、給液手段を介して前記薄板３７上に霧化すべき液
体を供給する構成である。そして、供給された水等の液
体が、毛細管現象で圧電振動子３４の霧化作用面３９に
広がることができるように、圧電振動子３４の霧化作用
面３９と多孔乃至網状薄板３７下面との間に微小な隙間
を設けており、この微小な隙間は圧電振動子３４に対し
て僅かに遊びを持たせて多孔乃至網状薄板３７を弾性環
状支持体３５で保持することで実現している。図５に示
すように、前記多孔乃至網状薄板３７には穴径が約１０
μm乃至１００μm程度の微***３６が多数形成されてい
る。なお、前記給液手段としては、吸液帯３８Ａを用い
て圧電振動子３４の下方位置に配置された容器より霧化
すべき液体を吸い上げ、垂直に配置された圧電振動子３
４の霧化作用面に供給する構成が実用的であると考えら
れている。また、前記霧化作用面側の電極４１は、反対
側の対向面３２Ｂの周縁部分にまで延長した折り返し電
極部４１Ａを有し、圧電振動子３４を駆動するための高
周波電源と前記電極４１との接続はその折り返し電極部
４１Ａにリード線をはんだ付けする等して行い、高周波
電源と前記電極４２との接続は別のリード線を当該電極
４２にはんだ付けする等して行う。以上の構成におい
て、圧電振動子３４を前記高周波電源に接続して、圧電
磁器３１の厚さ方向の共振による超音波振動を行わせ、
圧電振動子３４上に吸液帯３８Ａによって液体を供給す
ると、図５に示すように、その液体は毛細管現象で該圧
電振動子３４の霧化作用面３９と多孔乃至網状薄板３７
内面との間の微小な隙間に入って広がり、多孔乃至網状
薄板３７の各微***２６に入って微小液柱を形成し、こ
の多数の微小液柱の先端部分が圧電振動子３４の厚さ方
向の超音波振動により霧化粒子として空中に放出され
る。

【考案が解決しようとする課題】ところで、図４の基本
構成では、霧化作用面３９に対する霧化すべき液体の給
液手段として吸液帯３８Ａを利用し、圧電振動子３４の
下方位置に配置された容器より霧化すべき液体を吸い上
げる旨述べたか、この構造であると、吸液帯３８Ａの吸
液量を大きくしにくい問題があり、とくに圧電振動子３
４の霧化作用面を水平にした場合には必要な吸液量を確
保するのが困難になるきらいがあった。一方、図４の仮
想線に示す如く、給液パイプ３８Ｂを用いて霧化動作時
に液体を滴下供給する構成も考えられるが、圧電振動子
３４による液体霧化量以上に液体が供給されてしまう現
象、すなわち液体の過供給になる恐れがある。圧電振動
子の霧化作用面への液体供給が過供給になると、圧電振
動子への入力電力が数Ｗ程度であるため、霧化が停止し
てしまう。本考案は、上記の点に鑑み、霧化すべき液体
を圧電振動子の霧化作用面に安定して適量供給し、霧化
動作の安定化を図った給液手段付き霧化器を提供するこ
とを目的とする。

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本考案の給液手段付き霧化器は、圧電振動子の霧化
作用面側に多孔乃至網状薄板を配し、霧化すべき液体を
溜めておく密閉されたタンクの底部を貫通させて毛細管
現象を利用した吸液部材を取り付け、前記多孔乃至網状
薄板又は前記霧化作用面の少なくとも一方に前記吸液部
材先端部を接触させ、かつ前記タンクを前記霧化作用面
の中心より上部に配設した構成としている。また、前記
タンクは、その底部に小さな貫通穴を設けるか、あるい
は前記吸液部材の周囲の隙間のみで外部の大気と連通可
能とすればよい。

【作用】本考案の給液手段付き霧化器においては、圧電
振動子の霧化作用面中心よりも上方に置かれる密閉され
たタンク及び該タンク底部を貫通した吸液部材からなる
給液手段を用いており、吸液部材の毛細管現象により霧
化すべき液体をタンクから吸液部材先端まで浸透させ、
さらに吸液部材先端が接している多孔乃至網状薄板又は
前記霧化作用面の少なくとも一方を経て圧電振動子の霧
化作用面と多孔乃至網状薄板下面との間の微小な隙間に
供給している。そして、霧化作用面と多孔乃至網状薄板
下面との間の微小な隙間に供給された液体は、さらに毛
細管現象で広がって多孔乃至網状薄板の各微***に入っ
て微小な液柱を形成し、この多数の微小な液柱の先端部
分が圧電振動子の厚さ方向の超音波振動により霧化粒子
として空中に放出される。このとき、液体が霧化作用面
で霧化されると、霧化された量と実質的に同量の液体が
吸液部材から供給され、液体が供給されるのに伴い、前
記タンク内の空気が存在する空間は大きくなって減圧
し、大気圧によりタンクの底部に設けられた小さな貫通
穴あるいは吸液部材の周囲の隙間から空気が吸入され、
前記空間が大気圧と等しくなるように維持される。この
際、タンク底部の小さな貫通穴あるいは前記吸液部材の
周囲の隙間を表面張力によって液体の滴下が妨げられる
ような極めて小さなものに設定しておくことによって、
外部からタンク内に空気は入ることができるが、タンク
内の液体は、液体の表面張力により前記貫通穴あるいは
吸液部材の周囲の隙間からタンク外部に流出しないよう
にできる。従って、前記給液手段による液体の供給は、
霧化作用面で霧化された分と実質的に同量だけ供給さ
れ、霧化量に比例して過不足なく安定して供給するた
め、霧化動作が安定し、液体の過供給に起因する霧化停
止も回避できる。さらに、圧電振動子の霧化作用面は、
水平、垂直、傾斜配置のいずれでも差し支えなく、霧化
器設計上の自由度が大きくなる。

【実施例】以下、本考案に係る給液手段付き霧化器の実
施例を図面に従って説明する。図１は本考案の第１実施
例であって、圧電振動子を水平に配置した例を示す。図
において、１は円板状の圧電磁器であり、該圧電磁器１
の主面２Ａ及び該主面の反対面である対向面２Ｂにそれ
ぞれ電極３Ａ，３Ｂがめっき等で形成されて圧電振動子
４を構成している。該圧電振動子４は、ホルダ１８にゴ
ム等の弾性環状支持体５を介して固定されており、弾性
環状支持体５は、圧電振動子４を水平に保持するために
内周側に振動子配置溝６を有している。そして、該振動
子配置溝６に前記圧電振動子４が圧入等で(必要に応じ
て接着剤を併用して)固定される。ここで、液体によっ
て電極３Ａ,３Ｂ間が電気的に短絡されるのを防止する
ために、振動子配置溝６の内周面部は前記圧電振動子４
の外周面に水密に密着している。前記弾性環状支持体５
で水平状態で支持された圧電振動子４の霧化作用面（主
面上に電極を形成した面）１０側には、例えば導電性を
有する多孔乃至網状薄板７が配置されている。該多孔乃
至網状薄板７は、圧電振動子４の直径よりも小さい幅を
持つ帯状で多数の微***８を有するもので、先端部を先
細りに形成し、その先細り部９を圧電振動子４の霧化作
用面１０の中央部分に接触させている。ホルダ１８の上
部に取付板１１を螺子１２により固定し、該取付板１１
に、当該多孔乃至網状薄板７の上部を折り曲げて螺子１
４及びナット１５によって取り付けることにより、湾曲
した状態で当該多孔乃至網状薄板７の先細り部９は霧化
作用面側電極３Ａに電気的に接触している。また、多孔
乃至網状薄板７の中間部分(霧化作用面側電極３Ａに電
気的に接触している領域に隣接した領域)は、圧電振動
子４の霧化作用面１０に微小間隔で対向している。な
お、前記多孔乃至網状薄板７はステンレス等で、その肉
厚は数１０μmであり、これに形成された多数の微***
８の穴径は約１０μm乃至１００μm程度である（肉厚や
穴径は図５で説明した薄板３７と同様）。前記圧電振動
子４の霧化作用面側電極３Ａは導電性の多孔乃至網状薄
板７、該薄板７に接続されたリード線を介して高周波電
源に電気的に接続され、対向電極３Ｂもリード線（又は
電極３Ｂに圧接する接続金具等）で高周波電源に接続さ
れている。給液手段２０は、霧化すべき水あるいは薬液
等の液体２１を溜めておき、圧電振動子側に適量供給す
るものである。この給液手段２０は、霧化すべき液体２
１を溜めておくタンク２２、及び液体２１をタンク２２
から毛細管現象にて吸液して圧電振動子側に供給する吸
液部材２３を備えている。前記タンク２２は、樹脂製の
有底円筒形状であり、後端の開口部にはシリコンゴム等
の弾性体で形成された着脱自在の密閉キャップ２５が嵌
合されるようになっている。前記タンク２２の底部２４
の中央には、内周が前記吸液部材２３を挿入固定するた
めの貫通穴２６となったスリーブ部２４Ａが一体に形成
されており、該貫通穴２６の周囲近傍には外部とタンク
２２内とを連通させる空気穴２７が複数個形成されてい
る。前記空気穴２７は、外部の大気と連通可能だが、液
体２１をタンク２２外部に流出させないように表面張力
が働く大きさ(直径１mm以下)に形成されている。前記吸
液部材２３は、例えば細い樹脂繊維２８を多数束ねたも
のであり、該吸液部材２３は前記貫通穴２６に挿通固定
され、その上端部はタンク２２内の液体２１に浸ってい
る。前記空気穴２７を形成した場合は、吸液部材２３の
周囲と貫通穴２６の内面の隙間は水密にシールしておく
ことが好ましい。このように構成された給液手段２０
は、そのタンク２２が圧電振動子４の霧化作用面１０の
中心より上部に位置する如くホルダ１８の上方に支持さ
れ（支持機構の図示省略）、吸液部材２３の下端部分
は、圧電振動子４の霧化作用面１０上の多孔乃至網状薄
板７の先端を含む領域に当接させている。このように、
多孔乃至網状薄板７及び霧化作用面１０と当接している
吸液部材２３の先端は、接触面積を大きくするために斜
面状に形成されている。なお、霧化動作の妨げとならな
いように、タンク２２が霧化作用面１０の真上に位置す
ることは避けることが望ましい。以上の第１実施例の構
成において、水平配置された前記圧電振動子４の電極３
Ａ,３Ｂ間に高周波電源より高周波電圧(１ＭＨz〜３Ｍ
Ｈzが適している)を印加して、圧電振動子４に厚さ方向
の共振による超音波振動を行わせるとともに、給液手段
２０のタンク２２に液体２１を入れ、密閉キャップ２５
を嵌合してタンク２２を密閉状態とすると、吸液部材２
３の毛細管現象により液体２１はタンク２２内から吸液
部材先端まで浸透し、さらに吸液部材先端が接している
多孔乃至網状薄板７及び霧化作用面１０を経由して霧化
作用面１０と多孔乃至網状薄板７下面との間の微小な隙
間部分に毛細管現象で広がり、多孔乃至網状薄板７の各
微***８に入って圧電振動子４の厚さ方向の超音波振動
により霧化粒子として空中に放出される（霧化の動作原
理は図５で説明したのと実質的に同じ）。このとき、液
体２１が霧化作用面１０で霧化されると、霧化された量
と実質的に同量の液体が吸液部材２３から供給され、液
体が供給されるのに伴い、前記タンク内の空気が存在す
る空間は大きくなって減圧し、大気圧によりタンク２２
の底部に設けられた小さな空気穴２７から空気が吸入さ
れ、前記空間が大気圧と等しくなるように維持される。
このようにして、安定した霧化動作を継続でき、液体２
１の過供給に起因する霧化停止も回避できる。この第１
実施例の場合は、水平面内の霧化作用面１０に垂直な上
方向に向けて、１〜２Ｗ程度の小電力で粒径５〜１０μ
mの細かい霧を毎分１〜２cc発生させることができる。
高周波電圧の印加を停止して圧電振動子４の霧化動作を
停止したときは、霧化作用面１０と多孔乃至網状薄板７
下面との間の微小な隙間に液体２１が広がり、かつ吸液
部材２３に液体２１が充分含まれた状態にてバランス
し、タンク２２からの過剰な液体の流出は生じない。ま
た、タンク底部の小さな空気穴２７は表面張力によって
液体の滴下が妨げられるような極めて小さなものに設定
しておくことによって、空気穴２７から直接液体２１が
漏れ出すこともない。なお、タンク２２内への液体２１
の補給は、前記密閉キャップ２５を外して行うことがで
きる。図２は本考案の第２実施例を示している。この場
合、圧電振動子４を弾性環状支持体５で取り囲んでホル
ダ１８に設け多孔乃至網状薄板７と一体的にホルダ１８
にて保持した前記第１実施例と同様構造のものを垂直に
配置し、それに対して給液手段２０を、タンク２２が圧
電振動子４の霧化作用面１０の中心より上部になるよう
に配設し、吸液部材２３の先端部分が、垂直に配置され
ている圧電振動子４の霧化作用面１０中央の多孔乃至網
状薄板７の先端を含む領域に接触するように配置してい
る。前記給液手段２０の吸液部材２３から供給された液
体２１は、霧化作用面１０と多孔乃至網状薄板７の内面
間の微小な隙間に毛細管現象により浸透して広がり、多
孔乃至網状薄板７の各微***８に入り、図５で説明した
のと同様の動作により霧化される。この第２実施例の構
成による霧化は、圧電振動子４が垂直に配置されている
ので、霧化作用面１０に垂直な横方向に細かい霧を発生
させることができる。なお、その他の構成及び作用は前
記第１実施例と同様である。図３は、給液手段の変形例
であって、内部が中空の注射針状のものを１本用いた構
成を示す。この図において、５０は毛細管現象利用した
吸液部材として細管であって、タンク２２の底部２４中
央のスリーブ部２４Ｂを貫通する如く水密に取り付けら
れている。その他は第１実施例に示した給液手段と同じ
である。なお、前記第１及び第２実施例では、霧化すべ
き液体２１の供給において、吸液部材２３の先端部分を
霧化作用面１０中央の多孔乃至網状薄板７の先端を含む
領域に当接させて行っているが、吸液部材２３の先端部
分を多孔乃至網状薄板７上に当接させて、液体２１を該
薄板の微***８を通して霧化作用面１０と多孔乃至網状
薄板７の内面間に供給する構成としてもよい。また、前
記吸液部材２３は樹脂繊維を束ねて形成したが、羊毛や
化繊などの繊維、ガラス繊維等の適当な繊維状物を用い
てもよい。また、吸液部材２３は、内部が中空の中空繊
維を束ねて形成してもよい。なお、前記タンク２２の貫
通穴２６を挿通している吸液部材２３の周囲に自然に生
じる隙間を利用し、空気穴２７を設けない構成としても
よい。また、圧電振動子４の電極３Ａ,３Ｂについて、
前記第１及び第２実施例では霧化作用面１０に霧化作用
側電極３Ａ、対向面２Ｂには対向電極３Ｂをそれぞれ設
ける構成としたが、図４に示した基本構成のように、霧
化作用面側電極は、反対側の対向面の周縁部分にまで延
長した折り返し電極部を有する構成とし、導電性の多孔
乃至網状薄板７を利用して通電する代わりに、その折り
返し電極部を利用して通電するようにしても差し支えな
い。

【考案の効果】以上説明したように、本考案の給液手段
付き霧化器によれば、霧化すべき液体の供給について、
霧化作用面で霧化された分と実質的に同量だけ供給で
き、霧化量に比例して過不足なく安定して供給できるた
め、霧化動作の安定化を図り得る。また、圧電振動子の
霧化作用面の配置が水平乃至垂直でも霧化すべき液体を
安定して供給できるため、霧化器の構造が多様化でき、
特に小電力で小霧化量の超音波霧化器に適している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る給液手段付き霧化器の第１実施例
を示す正断面図である。

【図２】本考案の第２実施例を示す一部を断面とした正
面図である。

【図３】給液手段の変形例を示す正断面図である。

【図４】先に本出願人が提案した超音波霧化器を示す正
断面図である。

【図５】図４における動作を説明するための要部拡大断
面図である。

【符号の説明】

１ 圧電磁器 ３Ａ,３Ｂ 電極 ４ 圧電振動子 ７ 多孔乃至網状薄板 １０ 霧化作用面 ２０ 給液手段 ２１ 液体 ２２ タンク ２３ 吸液部材 ２４ 底部 ２７ 空気穴

Claims (4)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧電振動子の霧化作用面側に多孔乃至網
   状薄板を配し、霧化すべき液体を溜めておく密閉された
   タンクの底部を貫通させて毛細管現象を利用した吸液部
   材を取り付け、前記多孔乃至網状薄板又は前記霧化作用
   面の少なくとも一方に前記吸液部材先端部を接触させ、
   かつ前記タンクを前記霧化作用面の中心より上部に配設
   したことを特徴とする給液手段付き霧化器。
2. 【請求項２】 前記タンクは、その底部に設けた小さな
   貫通穴あるいは前記吸液部材の周囲の隙間のみで外部の
   大気と連通可能である請求項１記載の給液手段付き霧化
   器。
3. 【請求項３】 前記吸液部材が繊維状物又は細管を束ね
   たものである請求項１記載の給液手段付き霧化器。
4. 【請求項４】 前記吸液部材が１本の細管である請求項
   １記載の給液手段付き霧化器。