JPH04150968A - 超音波霧化装置 - Google Patents
超音波霧化装置Info
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- JPH04150968A JPH04150968A JP27300190A JP27300190A JPH04150968A JP H04150968 A JPH04150968 A JP H04150968A JP 27300190 A JP27300190 A JP 27300190A JP 27300190 A JP27300190 A JP 27300190A JP H04150968 A JPH04150968 A JP H04150968A
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
- B05B17/00—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups
- B05B17/04—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods
- B05B17/06—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods using ultrasonic or other kinds of vibrations
- B05B17/0607—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods using ultrasonic or other kinds of vibrations generated by electrical means, e.g. piezoelectric transducers
- B05B17/0638—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods using ultrasonic or other kinds of vibrations generated by electrical means, e.g. piezoelectric transducers spray being produced by discharging the liquid or other fluent material through a plate comprising a plurality of orifices
- B05B17/0646—Vibrating plates, i.e. plates being directly subjected to the vibrations, e.g. having a piezoelectric transducer attached thereto
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は、超音波励振器により発生させた弾性振動によ
り液体を霧化する超音波霧化装置に関する。
り液体を霧化する超音波霧化装置に関する。
(従来の技術)
従来の超音波霧化装置としては、ボルト締ランジュバン
型振動子を応用した超音波霧化装置およびネブライザー
が挙げられる。ボルト締ランジュパン型振動子による霧
化装置は数10KHzという周波数の超音波を利用した
もので、多量の霧を発生しうるという長所を有するが、
構造が複雑で、装置が大がかりであるという短所をあわ
せもつ。
型振動子を応用した超音波霧化装置およびネブライザー
が挙げられる。ボルト締ランジュパン型振動子による霧
化装置は数10KHzという周波数の超音波を利用した
もので、多量の霧を発生しうるという長所を有するが、
構造が複雑で、装置が大がかりであるという短所をあわ
せもつ。
一方、ネブライザーは、MHz領域の超音波を利用した
もので、粒子が微小で均一性に優れるという長所を有す
るものの、霧化効率が悪く、多量の霧を発生させるのが
離しいという短所をもつ。
もので、粒子が微小で均一性に優れるという長所を有す
るものの、霧化効率が悪く、多量の霧を発生させるのが
離しいという短所をもつ。
(発明が解決しようとする課題)
従来の超音波霧化装置では、霧化効率、多量霧化、粒子
の微小性、均一性、または駆動電源のコストのいずれか
において難点があった。
の微小性、均一性、または駆動電源のコストのいずれか
において難点があった。
本発明の目的は、霧化効率、多量霧化、粒子の微小性、
均一性、および駆動電源コストのどの面からみても満足
のできる超音波霧化装置を提供することにある。
均一性、および駆動電源コストのどの面からみても満足
のできる超音波霧化装置を提供することにある。
(課題を解決するための手段)
請求項1に記載の超音波霧化装置は、圧電振動子に舌片
状の振動板を固着してなる超音波励振器により発生させ
た弾性振動により液体を霧化する超音波霧化装置であっ
て、 前記液体を収容する貯液室と、該貯液室から前記液体を
導き出し前記振動板上に滴下させる手段とが備えてあり
、 前記振動板には多数の穴が設けてある ことを特徴とする 請求項2に記載の超音波霧化装置は、前記圧電振動子が
圧電磁器と、該圧電磁器の分極軸に垂直な両面に形成さ
れている電極とから成ることを特徴とする 請求項3に記載の超音波霧化装置は、前記振動板が、前
記圧′r&振動子の少なくとも一方の面上に一体的に連
なって固着されており、前記圧電振動子の外方に向けて
前記圧電振動子の該面にほぼ平行に突出する振動部を有
し、前記穴は該振動部に設けられていてすり鉢状の形を
なしていることを特徴とする 請求項4に記載の超音波霧化装置は、前記振動部の共振
周波数は前記圧電振動子の共振周波数にほぼ等しいかま
たはその整数倍にほぼ等しいことを特徴とする。
状の振動板を固着してなる超音波励振器により発生させ
た弾性振動により液体を霧化する超音波霧化装置であっ
て、 前記液体を収容する貯液室と、該貯液室から前記液体を
導き出し前記振動板上に滴下させる手段とが備えてあり
、 前記振動板には多数の穴が設けてある ことを特徴とする 請求項2に記載の超音波霧化装置は、前記圧電振動子が
圧電磁器と、該圧電磁器の分極軸に垂直な両面に形成さ
れている電極とから成ることを特徴とする 請求項3に記載の超音波霧化装置は、前記振動板が、前
記圧′r&振動子の少なくとも一方の面上に一体的に連
なって固着されており、前記圧電振動子の外方に向けて
前記圧電振動子の該面にほぼ平行に突出する振動部を有
し、前記穴は該振動部に設けられていてすり鉢状の形を
なしていることを特徴とする 請求項4に記載の超音波霧化装置は、前記振動部の共振
周波数は前記圧電振動子の共振周波数にほぼ等しいかま
たはその整数倍にほぼ等しいことを特徴とする。
(作用)
請求項1に記載の超音波霧化装置の使用時、前記圧電振
動子には前記圧電振動子と前記振動板との複合体の共振
周波数にほぼ等しい周波数の交流信号が印加され、前記
圧電振動子は励振される。
動子には前記圧電振動子と前記振動板との複合体の共振
周波数にほぼ等しい周波数の交流信号が印加され、前記
圧電振動子は励振される。
前記圧電振動子の励振は前記振動板を振動させ、前記貯
液室に収容されている液体は、導き出されて前記振動板
上に滴下され、前記振動板に設けられている多数の穴の
効果により、霧化される。六を有する前記振動板による
霧化は、粒子の微小性、均一性を促し、前記液体滴下手
段は霧化効率を高める。従って、本発明の装置は多量の
液体を効率よく霧化でき、小形化も容易である。
液室に収容されている液体は、導き出されて前記振動板
上に滴下され、前記振動板に設けられている多数の穴の
効果により、霧化される。六を有する前記振動板による
霧化は、粒子の微小性、均一性を促し、前記液体滴下手
段は霧化効率を高める。従って、本発明の装置は多量の
液体を効率よく霧化でき、小形化も容易である。
請求項2に記載の超音波霧化装置では、前記圧を振動子
が前記圧電磁器と、前記圧電磁器の分極軸に垂直な両面
に形成されている電極とからなる。
が前記圧電磁器と、前記圧電磁器の分極軸に垂直な両面
に形成されている電極とからなる。
交流電圧は該電極を介して前記圧電振動子に印加され、
前記振動子は励振される。このような簡単な構造の圧電
振動子の採用により、超音波励振器!を小形化でき、し
かもこの装置では高い効率で液体を霧化することができ
る。
前記振動子は励振される。このような簡単な構造の圧電
振動子の採用により、超音波励振器!を小形化でき、し
かもこの装置では高い効率で液体を霧化することができ
る。
請求項3に記載の超音波霧化装置は、前記振動板が前記
圧電振動子の少なくとも一方の面上に一体的に連なって
固着されていることにより、前記振動部は前記固着部を
固定端とする片持ち梁の形で屈曲振動するから、前記振
動板に滴下された液体はその弾性振動により霧化され、
その振動板に垂直な上方に向けて霧として放散される。
圧電振動子の少なくとも一方の面上に一体的に連なって
固着されていることにより、前記振動部は前記固着部を
固定端とする片持ち梁の形で屈曲振動するから、前記振
動板に滴下された液体はその弾性振動により霧化され、
その振動板に垂直な上方に向けて霧として放散される。
前記穴がすり鉢状であることによる作用と前記振動部の
振動との相乗効果によって液体の霧化作中は促進され、
霧の発生量か増加しかつ粒子の径が均一になる。
振動との相乗効果によって液体の霧化作中は促進され、
霧の発生量か増加しかつ粒子の径が均一になる。
請求項4に記載の超音波霧化装置では、前記振動部の共
振周波数が前記圧電振動子の共振周波数にほぼ等しいか
またはその整数倍にほぼ等しくなるような電圧が前記圧
電振動子に印加されることにより、霧化効率が促進され
、霧の発生量はさらに増大する。
振周波数が前記圧電振動子の共振周波数にほぼ等しいか
またはその整数倍にほぼ等しくなるような電圧が前記圧
電振動子に印加されることにより、霧化効率が促進され
、霧の発生量はさらに増大する。
(実施例)
次に実施例を挙げて本発明を一層詳しく説明する。
第1図は本発明の超音波霧化装置の一実施例を示す断面
図である6本実施例は接着剤により、銀箔からなる端子
P、Qが取りつけられている圧電振動子1と、振動板2
と、貯液室3と、流速調整バルブ4と、液体供給チュー
ブ5とからなる。但し、第1図には圧電振動子1に交流
電圧を供給する電源回路が併せて示しである。
図である6本実施例は接着剤により、銀箔からなる端子
P、Qが取りつけられている圧電振動子1と、振動板2
と、貯液室3と、流速調整バルブ4と、液体供給チュー
ブ5とからなる。但し、第1図には圧電振動子1に交流
電圧を供給する電源回路が併せて示しである。
本図において、圧電振動子1および振動板2が超音波励
振器をなしている。使用時には液体は、貯液室3から流
速調整バルブ4によって流速がコントロールされ、液体
供給チューブ5を通過して、振動板2の上面に滴下され
る。このような液体滴下手段によれば、振動板2に触れ
る液体の量を制御し、霧化効率の最も高くなるような液
量を常に供給することができる。
振器をなしている。使用時には液体は、貯液室3から流
速調整バルブ4によって流速がコントロールされ、液体
供給チューブ5を通過して、振動板2の上面に滴下され
る。このような液体滴下手段によれば、振動板2に触れ
る液体の量を制御し、霧化効率の最も高くなるような液
量を常に供給することができる。
第2図(a)は第1図実施例における超音波励振器を示
す平面図、第2図(b)は同図<a)における振動部2
0の部分拡大平面図であり、本図では第2Fffi(a
)と同方向から見たときの六22の形および配列並びに
寸法が示されている。第3図(a)は第2図(a)の超
音波励振器の側面図、第3図(b)は板面に垂直な平面
で切断したときに現れる振動部20の断面を示す図であ
り、本図では穴22の縦断面形状および寸法が示されて
いる。
す平面図、第2図(b)は同図<a)における振動部2
0の部分拡大平面図であり、本図では第2Fffi(a
)と同方向から見たときの六22の形および配列並びに
寸法が示されている。第3図(a)は第2図(a)の超
音波励振器の側面図、第3図(b)は板面に垂直な平面
で切断したときに現れる振動部20の断面を示す図であ
り、本図では穴22の縦断面形状および寸法が示されて
いる。
圧電振動子1は矩形板状の圧電磁器30を有し、圧電磁
器30の材質はTDK72A材(製品名)で、その長さ
は4QIl、幅は20nn、厚さは111Nである。T
DK72A材は電気機械結合係数が大きいことから、こ
こでの実施例に用いている。圧電磁器30の分極軸の方
向は厚さ方向に一致しており、この厚さ方向に垂直な両
面にAu電極31およびAu電極32が形成されている
。Au電極31は圧電磁器30の一方の面をおおい、A
u電極32は圧電磁器30のもう一方の面をおおってい
る。Au電極31には端子Pが取り付けられ、Au電極
32には端子Qが取り付けられている。
器30の材質はTDK72A材(製品名)で、その長さ
は4QIl、幅は20nn、厚さは111Nである。T
DK72A材は電気機械結合係数が大きいことから、こ
こでの実施例に用いている。圧電磁器30の分極軸の方
向は厚さ方向に一致しており、この厚さ方向に垂直な両
面にAu電極31およびAu電極32が形成されている
。Au電極31は圧電磁器30の一方の面をおおい、A
u電極32は圧電磁器30のもう一方の面をおおってい
る。Au電極31には端子Pが取り付けられ、Au電極
32には端子Qが取り付けられている。
端子Pおよび端子Qは圧電磁器30の幅方向に沿う一方
の縁部に配置されている。
の縁部に配置されている。
圧電振動子1の一方の面には、舌片状の振動板2が取り
付けられている。振動板2はニッケル製で、細長い板状
の固着部21において圧電振動子1と一体的に連なって
固着されており、圧電振動子1より突出している部分の
振動板2が振動部20をなしている。
付けられている。振動板2はニッケル製で、細長い板状
の固着部21において圧電振動子1と一体的に連なって
固着されており、圧電振動子1より突出している部分の
振動板2が振動部20をなしている。
固着部21はAu@極31を介して圧電振動子1に接着
剤33で接着されている。振動板2は長さ25I、幅2
0−11、厚さ0.051Flである。固着部21は長
さ201111.幅5nl、厚さ0.05mnである。
剤33で接着されている。振動板2は長さ25I、幅2
0−11、厚さ0.051Flである。固着部21は長
さ201111.幅5nl、厚さ0.05mnである。
振動部20は圧電振動子1の幅方向に沿う縁部から外方
に向けて、圧電振動子1の板面に平行に伸び、突出して
いる。振動部20は長さ20+111、幅20ra+1
、厚さ0.05nlである。振動部20にはその厚さ方
向に貫通する微細な複数の穴22が設けられていて、穴
22の形状はすり鉢状であって、その入口側の直径はQ
、lnn、出口側の直径は0.02111である。甚大
22は等しいピッチで配列されている。
に向けて、圧電振動子1の板面に平行に伸び、突出して
いる。振動部20は長さ20+111、幅20ra+1
、厚さ0.05nlである。振動部20にはその厚さ方
向に貫通する微細な複数の穴22が設けられていて、穴
22の形状はすり鉢状であって、その入口側の直径はQ
、lnn、出口側の直径は0.02111である。甚大
22は等しいピッチで配列されている。
第1図の超音波霧化装置の駆動時、圧電振動子1と振動
板2との複合体の共振周波数に等しい周波数を有する交
流信号を端子Pおよび端子Qを介して圧電振動子1に印
加する。圧電振動子1は励振され、振動板2はその固着
部21を固定端とする片持ち梁の形で振動される。振動
部20に生じる振動は屈曲振動であり、振動部20の弾
4i振動が液体の霧化に有効に機能する。
板2との複合体の共振周波数に等しい周波数を有する交
流信号を端子Pおよび端子Qを介して圧電振動子1に印
加する。圧電振動子1は励振され、振動板2はその固着
部21を固定端とする片持ち梁の形で振動される。振動
部20に生じる振動は屈曲振動であり、振動部20の弾
4i振動が液体の霧化に有効に機能する。
貯液室3から液体供給チューブ5を通って振動部20の
上面に滴下された液体は、振動部20の振動、六22の
効果、および滴下構造を用いたことによる振動部20の
上面への液量制御作用により効率よく霧化される。
上面に滴下された液体は、振動部20の振動、六22の
効果、および滴下構造を用いたことによる振動部20の
上面への液量制御作用により効率よく霧化される。
第4図は圧電振動子1の周波数に対するアドミタンスお
よび位相の関係を示す特性図である。
よび位相の関係を示す特性図である。
霧化装置として有効に動作する周波数の1つは100.
8KHz付近の共振に対応するものである。
8KHz付近の共振に対応するものである。
第5図は印加電圧と霧化量との関係を示す特性図である
。印加電圧が0〜30Vp−p付近までは霧の発生は観
察できないが、30Vp−p以上にると、霧が振動部2
0から吹き上がる。
。印加電圧が0〜30Vp−p付近までは霧の発生は観
察できないが、30Vp−p以上にると、霧が振動部2
0から吹き上がる。
共振周波数100.8KHzにおいては、霧化量が最大
となる印加電圧は76Vp−pで、それ以上の電圧では
霧化量は飽和する。本図が示すように、60Vp−p付
近まで霧化量は印加電圧に応じて急激に増えている。
となる印加電圧は76Vp−pで、それ以上の電圧では
霧化量は飽和する。本図が示すように、60Vp−p付
近まで霧化量は印加電圧に応じて急激に増えている。
第6図は吹き上げた霧の軌跡の最高点および飛距離と、
印加電圧との関係を示す特性図である。
印加電圧との関係を示す特性図である。
第5図と同様な変化を示し、40Vp−p付近から急激
に霧の勢いが増し6ovp−p付近で飽和する。
に霧の勢いが増し6ovp−p付近で飽和する。
第7図は印加電圧と消費電力との関係を示す特性図であ
る。消費電力が20W前後から霧化装置としての機能を
果たすことがわかる。
る。消費電力が20W前後から霧化装置としての機能を
果たすことがわかる。
(発明の効果)
以上に詳しく説明したように、本発明の超音波霧化装置
によれば、振動部に設けられた多数の穴の効果により、
霧の粒子の微小性、均一性を促すことができる。さらに
、振動部に液体を滴下させる構造を採用することにより
、供給された液体を効率良く霧化でき、従って多量の霧
化が低消費電力で実現でき、あわせて装置の小形化も容
易に実現できる。
によれば、振動部に設けられた多数の穴の効果により、
霧の粒子の微小性、均一性を促すことができる。さらに
、振動部に液体を滴下させる構造を採用することにより
、供給された液体を効率良く霧化でき、従って多量の霧
化が低消費電力で実現でき、あわせて装置の小形化も容
易に実現できる。
圧電振動子として圧電磁器と電極とからなる簡単な構造
を採用することにより、装置を小形化でき、しかもこの
装置では高い効率で液体を霧化することができる。
を採用することにより、装置を小形化でき、しかもこの
装置では高い効率で液体を霧化することができる。
振動板を圧電振動子の少なくとも一方の面上に一体的に
連なって固着させる構造の採用により、振動部は固着部
を固定端とする片持ち梁の形で屈曲振動をするから、強
い弾性振動の状態にある振動部に滴下された液体は垂直
上方に向けて霧化される。また、振動部に設けられた穴
がすり鉢状である構造の採用により、霧の粒子の微小性
、均一性をさらに促進させることができる。従って、振
動部の振動と穴の作用との相乗効果により液体の霧化作
用は促進され、霧の発生量は増加しかつ粒子の径は微小
かつ均一になる。
連なって固着させる構造の採用により、振動部は固着部
を固定端とする片持ち梁の形で屈曲振動をするから、強
い弾性振動の状態にある振動部に滴下された液体は垂直
上方に向けて霧化される。また、振動部に設けられた穴
がすり鉢状である構造の採用により、霧の粒子の微小性
、均一性をさらに促進させることができる。従って、振
動部の振動と穴の作用との相乗効果により液体の霧化作
用は促進され、霧の発生量は増加しかつ粒子の径は微小
かつ均一になる。
圧電振動子と振動板との複合体としての超音波励振器の
共振周波数が圧電振動子の共振周波数にほぼ等しいかま
たはその整数倍にほぼ等しくなるような構造を採用する
ことにより霧化効率が促進され、霧の発生量はさらに増
加する。
共振周波数が圧電振動子の共振周波数にほぼ等しいかま
たはその整数倍にほぼ等しくなるような構造を採用する
ことにより霧化効率が促進され、霧の発生量はさらに増
加する。
印加電圧を増加させるとそれにつれて霧化量も増加する
ので、目的に応じて電圧を変えれば霧化量を自由に変え
ることができる。
ので、目的に応じて電圧を変えれば霧化量を自由に変え
ることができる。
第1図は本発明の超音波霧化装置の一実施例を示す断面
図、第2図(a)は第1図実施例における超音波励振器
を示す平面図、第2図(b)は同図<a)における振動
部20の部分拡大平面図、第3図(a)は第2図(a)
の超音波励振器の側面図、第3図(b)は板面に垂直な
平面で切断したときに現れる振動部20の断面図、第4
図は圧電振動子1の周波数に対するアドミタンスおよび
位相の関係を示す特性図、第5図は印加電圧と霧化量と
の関係を示す特性図、第6図は吹き上げた霧の軌跡の最
高点および飛距離と、印加電圧との関係を示す特性図、
第7図は印加電圧と消費電力との関係を示す特性図であ
る。 1・・・圧電振動子、2・・・振動板、3・・・貯液室
、4・・・流速調整バルブ、5・・・液体供給チューブ
、20・・・振動部、21・・・固着部、22・・・穴
、30・・・圧電磁器、31.32・・・Aut極、3
3・・・接着剤。
図、第2図(a)は第1図実施例における超音波励振器
を示す平面図、第2図(b)は同図<a)における振動
部20の部分拡大平面図、第3図(a)は第2図(a)
の超音波励振器の側面図、第3図(b)は板面に垂直な
平面で切断したときに現れる振動部20の断面図、第4
図は圧電振動子1の周波数に対するアドミタンスおよび
位相の関係を示す特性図、第5図は印加電圧と霧化量と
の関係を示す特性図、第6図は吹き上げた霧の軌跡の最
高点および飛距離と、印加電圧との関係を示す特性図、
第7図は印加電圧と消費電力との関係を示す特性図であ
る。 1・・・圧電振動子、2・・・振動板、3・・・貯液室
、4・・・流速調整バルブ、5・・・液体供給チューブ
、20・・・振動部、21・・・固着部、22・・・穴
、30・・・圧電磁器、31.32・・・Aut極、3
3・・・接着剤。
Claims (4)
- (1)圧電振動子に舌片状の振動板を固着してなる超音
波励振器により発生させた弾性振動により液体を霧化す
る超音波霧化装置において、 前記液体を収容する貯液室と、該貯液室から前記液体を
導き出し前記振動板上に滴下させる手段とが備えてあり
、 前記振動板には多数の穴が設けてある ことを特徴とする超音波霧化装置。 - (2)前記圧電振動子は圧電磁器と、該圧電磁器の分極
軸に垂直な両面に形成されている電極とから成ることを
特徴とする請求項1に記載の超音波霧化装置。 - (3)前記振動板は、前記圧電振動子の少なくとも一方
の面上に一体的に連なって固着されており、前記圧電振
動子の外方に向けて前記圧電振動子の該面にほぼ平行に
突出する振動部を有し、前記穴は該振動部に設けられて
いてすり鉢状の形をなしていることを特徴とする請求項
1または2に記載の超音波霧化装置。 - (4)前記振動部の共振周波数は前記圧電振動子の共振
周波数にほぼ等しいかまたはその整数倍にほぼ等しい ことを特徴とする請求項1から3までに記載の超音波霧
化装置。
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- 1990-10-11 JP JP2273001A patent/JP2644621B2/ja not_active Expired - Lifetime
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