JPH0223223B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、灯油・軽油などの液体燃料、水、薬
液、記録インクなどの液体を噴霧するための噴霧
装置に関し、さらに詳しく言えば、圧電振動子に
より加圧室に満たされた液体を加振してノズルよ
り噴霧するところの圧電噴霧装置に関するもので
ある。

従来例の構成とその問題点 従来、この種の噴霧装置としては、主にインク
ジエツト記録装置のインク噴射装置に用いられ、
様々な構造のものが提案され、実用化されてい
る。しかし、これらのものは、いずれもインクが
満たされた液室（インク室）の一壁を圧電セラミ
ツクの歪によつて変形させ、この変形によつて引
き起こされる液室の体積変化に基づく圧力上昇を
利用したものであり、この圧力上昇によつて液室
の他の壁に設けたノズルから液体（インク）を噴
射させるというものであつた。このため、溶存空
気を多量に含む液体では、キヤビテーシヨンによ
つて溶存空気の気泡化現象が生じ、この気泡のた
めに安定な噴霧が維持できないという欠点があつ
た。

この欠点を解消するため、近年、第１図に示す
ような構成の噴霧装置が提案されている。

第１図において、噴霧装置１は、円環状圧電セ
ラミツク２と、ノズル３を有するノズル板４と、
加圧室５を有するボデイー６とより成り、ノズル
板４と圧電セラミツク２とは接着層７にて相互に
接着され、ノズル板４とボデイー６とは接着層８
にて接着されて組み立てられている。加圧室５は
パイプ９にてタンク１０に接続され液体が供給さ
れるようになつている。なお、ボデイー６はビス
１１にて取付板に図のように取付られている。圧
電セラミツク２の接着面とそれに対向する面に
は、図示していないが電極が設けられており、リ
ード線１２ａが半田付されている。また、リード
線１２ｂはボデイー６に溶接されており、圧電セ
ラミツク２の電極間に電気信号を供給するよう構
成されている。すなわち、第２図に示すような交
流電圧がリード線１２ａ，１２ｂを介して圧電セ
ラミツク２の電極間に供給されるよう構成されて
いるのである。

圧電セラミツク２は、この交流電圧の極性に応
じて第１図中に示す矢印のようにその径方向（図
の上下方向）に伸縮歪を生じる。圧電セラミツク
２とノズル板４とが前述したように相互に接着さ
れいわゆる非対称なバイモルフ振動体を構成して
いるので、この圧電セラミツク２の伸縮歪は、図
中に破線で示したたわみ振動に変換される。

したがつて、加圧室５内の液体は、ノズル３の
近傍を中心にノズル板４によつて大きく加振さ
れ、ノズル３の近傍の圧力が上昇し図のようにノ
ズル３から液滴１３が噴射される。

前述したように、この時の加圧室５内の液体の
加振状態は、ノズル３の近くのみが大きく加振さ
れるという構成であるので、加圧室５内の液体は
ほとんどキヤビテーシヨン気泡を生じることなく
ノズル３から噴射されてしまう。したがつて、溶
存空気を含む液体であつても十分安定に噴霧する
ことが可能である。

また、溶存空気を多量に含む液体の場合には、
多少のキヤビテーシヨン気泡が発生するが、この
場合にも、加圧室５の上方（図の上方）に排気口
を設けておくことにより、安定な噴霧動作を維持
することが可能である。

噴霧された液体に相当する体積の液体は、パイ
プ９より自然に吸い上げられて加圧室５に供給さ
れるようになつており、一種の自給ポンプ作用を
有している。これは、ノズル３が30μm〜100μm
という小直径であるため、液体の表面張力の作用
によりノズル３からの空気流入が阻止されるから
である。このように、一般的な液体を安定に噴霧
することが可能であり、しかも自吸ポンプ作用を
有しているので非常に汎用性に富みかつ簡単でコ
ンパクトな構造であつたが、以下に述べるような
欠点を有していた。

前述したように、圧電セラミツク２とノズル板
４とより成るたわみ振動体は、第３図に示すよう
な振動を生じる。すなわち、第３図ｂに示した圧
電セラミツク２とノズル板４は、同図ａのような
振動振巾δの分布を示し、中央の振幅δが大きく
外周にいくに従つてδが減少していく。このため
振動体の固定部である接着層８には、非常に強い
応力集中が生じ、接着層８の安定性・高信頼性を
保証するためには、高価な接着材料と面倒な精密
接着工程が必要であつた。

また、接着層８の状態が同図ｃのようになり、
固定位置ｒ２′のばらつきが生じやすく、これを
管理することも極めて面倒であり、噴霧性能ばら
つきが生じやすいという欠点があつた。

さらにまた、リード線１２ａは、圧電セラミツ
ク２の電極に半田付される構成であるので、実際
の使用時において、リード線１２ａの処理が面倒
である上に、リード線１２ａに引張力が加えられ
ると圧電セラミツク２の電極が剥離するという欠
点があり、実使用時における信頼性を低下させる
原因となつている。

発明の目的 本発明は、このような従来の欠点を一掃した噴
霧装置を提供するものである。

第１の目的は、極めて簡単な構成により極めて
高い信頼性を保証することができ、かつ、組立工
程も簡略化することができる上に、性能ばらつき
が少ない噴霧装置を提供することである。

さらに、第２の目的は、リード線に引張力が加
えられても電極剥離を生じることがなく、従つて
実使用時における信頼性を著しく向上させること
が可能な噴霧装置を提供することである。

発明の構成 本発明は上記目的を達成するために以下に述べ
る構成より成るものである。

すなわち、ノズル板と開口を有する板状の圧電
振動子とを、ノズルが開口に臨むように相互接着
した振動体と、液体が満たされる加圧室を有する
ボデイーと、ノズルが加圧室に臨むように振動体
をボデイーに機械的に装着する装着手段とを備え
ると共に、装着手段に導電部と非導電部とを設
け、導電部が圧電振動子の一方の電極と電気的に
接続するよう構成したものであり、振動体の応力
集中の最も大きい外周を簡単な製造工程で精度よ
く、しかも高い信頼性を持つて固定することがで
きる上に、圧電振動子の電極と電気的に接続され
た導電部からリード線を取り出すことができるの
で実使用時の信頼性を著しく向上させるものであ
る。

実施例の説明 以下本発明の一実施例について図面と共に説明
する。

第４図は本発明の一実施例を示す噴霧装置の断
面図である。

第４図において霧化部１４は、取付板１５にビ
ス１６で取付られている。霧化部１４は、直径５
〜15mm、深さ0.5〜５mmの加圧室１７を設けられ
た金属製のボデイー１８と、直径が30μm〜
100μmのノズル１９を複数個有し、厚さ30μm〜
100μmの金属製ノズル板２０と、両面に電極２
１，２２を有し、中央に開口２３が設けられた、
直径５〜15mm、厚さ0.5〜２mmの圧電セラミツク
２４と、圧電セラミツク２４をボデイー１８に装
着するための固定部材（装着手段）２５とにより
構成されている。

ノズル板２０と圧電セラミツク２４とは図のよ
うに半田層２６によつて面接着され円板状のたわ
み振動体を構成している。

このたわみ振動体は、加圧室１７の外周に設け
られた固定部２７と位置決め部２８とにより図の
ような位置におかれ、ビス２９，３０による機械
的な締めつけによつて固定部材２５を介して固定
されている。固定部材２５と圧電セラミツク２４
との接触部には導電性材料より成るリード引出部
３１が設けられており、このリード引出部３１は
図のように、圧電セラミツク２４の外周に沿つて
電極２１と接触するようリング状に形成されてい
る。さらに、リード引出部３１は円周上の一部か
ら固定部材２５の表面に沿つてリード線３２との
接続用ビス３３まで設けられており、リード線３
２と電極２１とが電気的に接続されるよう構成さ
れている。固定部材２５は、セラミツクなどの絶
縁材料で構成されており、かつ、リード引出部３
１とビス２９とは接触しないように構成されてい
るので、ボデイー１８と電極２１（従つてリード
線３２）との間の絶縁が保たれるようになつてい
る。

加圧室１７は、パイプ３４にてタンク３５に接
続され、さらにパイプ３６にてフアン３７の吸込
口３８に接続されている。

フアン３７が駆動されるとその吸込口３８には
負圧力が発生するのでタンク３５の液面Ａと同一
高さにあつたパイプ３４内の液面Ｂは吸い上げら
れて上昇し、パイプ３６内の液面Ｃの位置となつ
てつりあう。このようにして、加圧室１７内には
図のように液体が充填される。

次に、第２図に示したような交流電圧がリード
線３９と３２との間に供給され、結果として圧電
セラミツク２４の電極間にこの電圧が印加され
る。したがつて、図中の破線で示したようなたわ
み振動を生じ、液滴４０が噴射されるのである。

このように、固定部材２５により圧電セラミツ
ク２４とノズル板２０より成る振動体が機械的に
固定されているので、応力集中の最も大きい部分
の固定状態が著しく安定で信頼性の高いものとな
り、かつ、固定位置精度も高くなるので噴霧性能
のばらつきが極めて小さくなるのである。

さらに、リード線３２と電極２１とはリード引
出部３１を介して電気的に接続されているのでリ
ード線３２に加えられる引張力が、直接電極２１
に加えられることが防止される。従つて、実際の
使用時において、リード線３２に引張力が加えら
れることによる電極損傷などの不都合の発生を防
止することができ、著しい信頼性の向上を実現す
ることができる。

この実施例におけるリード引出部３１は、薄い
黄銅板を第５図の斜視図のような形状としたもの
であつて固定部材２５にはめ込まれて第４図のよ
うな構成となつているが、これに限定されること
なく他の様々な実施態様が考えられる。

固定部材２５をセラミツクで構成し、必要な表
面をチタン等の活性金属で合金化し第４図と同様
な構造のリード引出部を構成することができる。
さらにまた、銅などを蒸着して固定部材２５の表
面に薄膜を設けることや、メツキ又は焼付により
ニツケルあるいは銀等の薄膜を設けることも可能
である。

特に、前述したような薄膜の導電部（リード引
出部３１）を設ける場合は、第５図のように圧電
セラミツク２４の全周にわたつて接触するような
構造でなく、部分的に接触するような構成として
も、固定部材２５による圧電振動子２４の固定状
態を実用上十分な均一性を持つて実現することが
できるので加工面、価格面の上で有利である。

発明の効果 以上のように本発明によれば、ノズル板と板状
圧電振動子とより成る振動体を加圧室に臨むよう
にボデイーに機械的に装着する装着手段を設ける
と共に、装着手段に導電部と非導電部とを設け、
前記導電部が圧電振動子の一方の電極に電気的に
接続するよう構成したので、極めて簡単な構成に
より非常に高い信頼性を保証し、かつ簡単な組立
工程で噴霧性能のばらつきを小さく押えることが
できる噴霧装置を実現でき、しかも、リード線に
引張力が加えられても電極剥離を生じることがな
く、従つて、実使用時における高い信頼性を保証
することが可能な噴霧装置を提供することができ
るものであり、多大な工業的価値を奏することが
できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の噴霧装置の断面図、第２図は同
装置の圧電セラミツクの駆動電圧波形図、第３図
ａは同装置の振動振幅分布図、同図ｂは同装置の
振動体の拡大断面図、同図ｃは同装置の欠点を説
明するための断面図、第４図は本発明の一実施例
を示す噴霧装置の断面図、第５図は同装置のリー
ド引出部の斜視図である。 １７……加圧室、１８……ボデイー、１９……
ノズル、２０……ノズル板、２１，２２……電
極、２３……開口、２４……圧電振動子、２５，
３１……装着手段、２５……非導電部、３１……
導電部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ノズルを有するノズル板と、開口を有しかつ
   両面に電極を有する板状圧電振動子とを、前記ノ
   ズルが前記開口に臨むように相互に接着した振動
   体と、液体が満たされる加圧室を有するボデイー
   と、前記ノズルが前記加圧室に臨むよう前記振動
   体を前記ボデイーに機械的に装着する装着手段と
   を備えると共に、前記装着手段に導電部と非導電
   部とを設け、前記導電部が前記圧電振動子の一方
   の電極と電気的に接続するよう構成した噴霧装
   置。 ２ 装着手段を非導電性材料で構成し、少なくと
   も圧電振動子との接触面の一部に導電材料で構成
   した電気的接続部を設けた特許請求の範囲第１項
   記載の噴霧装置。 ３ 導電材料より成る薄膜部材を装着手段の表面
   に設け電気的接続部とした特許請求の範囲第２項
   記載の噴霧装置。 ４ 装着手段をセラミツク材料で構成し、その表
   面をチタン等の活性金属により金属化して電気的
   接続部を設けた特許請求の範囲第３項記載の噴霧
   装置。 ５ 蒸着、メツキ、焼付などにより、装着手段の
   表面に導電材料より成る薄膜を形成し電気的接続
   部を構成した特許請求の範囲第３項あるいは第４
   項記載の噴霧装置。