JPH0545407Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、圧電素子の超音波振動を利用して液
体を吸い上げ霧化する超音波霧化装置に係り、と
くに霧化粒子の均一化を図つた超音波霧化装置の
構造の改良に関する。

（考案の概要） 本考案は、液体吸い上げ用穴を持つ軸体に圧電
素子を締め付け一体化した超音波霧化装置におい
て、前記軸体の上側ホーン部の上端部に網状、多
孔質状もしくは繊維状部材の少なくともいずれか
を設けて、霧化粒子の均一化を図つたものであ
る。

（従来の技術） 本出願人は、特願昭61−309113号でボルト締め
振動子の構造を利用して液体の汲み上げ、霧化を
行う超音波ポンプを提案している。この特願昭61
−309113号の超音波ポンプの構造を第５図に示
す。

この第５図において、軸体１は下部にポンプ機
能のための振幅拡大ホーン部（揚液用ホーン部）
４及び円板状部５を有するとともに、上部に霧化
機能のための振幅拡大大ホーン部（霧化用ホーン
部）３０及び円板状部３１を備えている。軸体１
の中間部はボルト状であつて雄螺子部２，３が形
成されている。また、軸体１の中心軸上に液体吸
い上げ用貫通穴６が形成され、この液体吸い上げ
用貫通穴６の下方の開口は軸体１の下端面（すな
わち円板状部５の下端面）の中央に位置し、上方
の開口は軸体１の上端面（すなわち円板状部３
１）の中央に位置している。

そして、支持部分となる円板状フランジ８、円
板状電極板９Ａ、円板状圧電素子１０Ａ、円板状
電極板９Ｂ、円板状圧電素子１０Ｂ、円板状電極
板９Ｃ、円板状平ワツシヤ１２及び皿ばね１３の
各貫通穴に前記軸体１を挿通し、軸体１の雄螺子
部２，３にナツト１１Ａ，１１Ｂをそれぞれ螺合
し、締め付けることによつて、圧電素子１０Ａ，
１０Ｂ等の各部材は軸体１に締め付け一体化され
る。すなわち、圧電素子１０Ａ，１０Ｂと軸体１
との関係はボルト締め振動子とほぼ同様な構造と
なつている。

この液体吸い上げと霧化を行う超音波ポンプ
は、液面Ｐが矢印Ｑの範囲内にあり、超音波ポン
プの下部が水等の液体に浸つている場合、電極板
９Ｂと電極板９Ａ，９Ｃとの間に高周波電圧を印
加すれば、圧電素子１０Ａ，１０Ｂは超音波振動
（例えば厚み振動）を発生し、その振動は軸体１
の下部の振動拡大ホーン部４で拡大され、下端の
円板状部５に拡大された超音波の縦振動（第５図
の矢印Ｒのような軸に平行な方向の振動）を引き
起こす。この軸体下端の円板状部５の縦振動は、
矢印Ｓのように液体吸い上げ用貫通穴６を吹き上
げる向きの対流を引き起こし、これとともに、水
等の液体は空気に比べ超音波が伝搬しやすく粘性
が高い性質があり、液体吸い上げ用貫通穴６内の
液体を超音波振動が上昇する方向に進行していく
こと、及び貫通穴６内面が収縮する呼吸作用等に
起因して、液体は貫通穴６を上昇して行く。ま
た、圧電素子１０Ａ，１０Ｂの超音波振動は前記
振幅拡大ホーン部３０で振幅拡大されて円板状部
３１に拡大された縦振動を行わせる。この結果、
液体吸い上げ用貫通穴６を上昇した液体は、その
上部開口の位置する円板状部３１の上端面の超音
波振動にて霧化され、霧化粒子（噴霧粒子）とな
つて大気中に飛散する。

第６図は圧電素子１０Ａ，１０Ｂを駆動する高
周波電力の周波数と霧化粒子（噴霧した粒子）の
粒径との関係（曲線Ｘ）及び周波数と霧化量
（／hr）との関係（曲線Ｙ；但し入力4W）を示
す。この図から、第５図の超音波ポンプでは、霧
化粒子の粒径は駆動周波数に略反比例して小さく
なり、200kHzでは10μ程度の微細な粒径に霧化で
きるが、霧化量はかなり低下してしまうこと、及
び20〜30kHzでは霧化量は多いが粒径が30μ以上
と大きくなつてしまうことが判る。（考案が解決
しようとする問題点） ところで、第５図の基本構造の超音波ポンプ
を、空気調和器や冷蔵庫のドレイン排水を霧化し
て蒸発させてしまう用途や液体燃料の霧化等に利
用することが本出願人より考慮されているが、こ
のような場合には霧化粒子が蒸発、気化し易いよ
うに、なるべく霧化粒子の粒径が小さいことが望
ましく、また粒径のばらつきも少なくすることが
要望される。しかし、第５図の基本構造では、以
下に列挙するような問題点があつた。

(1) 霧化粒子の粒径は駆動周波数に依存してお
り、細かい霧化粒子と霧化効率とは両立しな
い。

(2) 霧化効率の良い駆動周波数では、霧化粒子の
粒径は40〜70μであり、ばらつきが大きい。

(3) 貫通穴６が直接開口しているため、大径の液
体粒子が飛散、滴下したり、２次粒子（２次凝
集）現象が避けられない。

(4) 圧電素子への入力電力を増大させたり、送水
量を多くすると水滴状のものが飛散する。

（問題点を解決するための手段） 本考案は、上記の点に鑑み、貫通穴の上部開口
が位置するホーン部先端に網状、多孔質状もしく
は繊維状部材の少なくともいずれかを設けること
によつて、微細な霧化粒子を得るとともに、大径
の液体粒子の飛散を防止して霧化粒子の均一化を
図つた超音波霧化装置を提供しようとするもので
ある。

本考案は、上下端に開口する液体吸い上げ用貫
通穴を軸方向に形成した軸体に複数枚の圧電素子
を締め付け手段で締め付け一体化し、前記軸体の
下部を揚液用のホーン部として、前記軸体の上部
を霧化用のホーン部となし、該霧化用のホーン部
上端部に網状、多孔質状もしくは繊維状部材の少
なくともいずれかを前記貫通穴開口及び該開口周
辺を覆う如く設けたことにより、上記従来の問題
点を解消している。

（作用） 本考案の超音波霧化装置では、超音波による液
体霧化のためのホーン部先端部に網状、多孔質状
もしくは繊維状部材の少なくともいずれかを設け
るようにしているため、軸体下部の揚液用ホーン
部の作用で液体吸い上げ用貫通穴を上昇して該貫
通穴から上方に溢れ出た液体は、霧化用ホーン部
先端とともに超音波振動を行つている表面積の極
めて大きな網状、多孔質状もしくは繊維状部材に
接してこれらにより微粒子状に霧化されことにな
る。また、前記液体吸い上げ用穴より勢い良く飛
び出した大粒の液体粒子も前記網状、多孔質状も
しくは繊維状部材に接触して微粒子状となるか
ら、前記網状、多孔質状もしくは繊維状部材の外
部に放出される霧化粒子は微粒子状で粒径のばら
つきの少ない均一なものとなる。

（実施例） 以下、本考案に係る超音波霧化装置の実施例を
図面に従つて説明する。

第１図は本考案の第１実施例の要部構成を示
す。軸体１の上部で構成された液体霧化用の振幅
拡大ホーン部３０より下側の構造は前述の第５図
で説明した基本的な超音波ポンプと同様である。

第１図において、液体霧化用のホーン部３０の
上端部は円板状部３１Ａとなつており、該円板状
部３１Ａの上面には円錐状凹部３３が形成され、
この円錐状凹部３３の中央に軸体１を軸方向に貫
通した液体吸い上げ用貫通穴６が開口している。
また、円板状部３１Ａにはかしめ片３４が一体に
設けられている。そして、かしめ片３４を利用し
て円板状部３１Ａの上面に金属、樹脂等の網状も
しくは多孔質状円板３５が配置、固定される。す
なわち、かしめ片３４を内側に曲げることによつ
て網状もしくは多孔質状円板３５がホーン部３０
の円板状部３１Ａと一体に超音波振動をするよう
に取り付けられる。

この第１実施例の場合、仕様する網状もしくは
多孔質状円板３５における網の疎密、又は多孔質
の孔径に応じて水等の液体の霧化粒子（噴霧粒
子）の粒径が定まり、比較的ち密な網、孔径の小
さな多孔質のものを採用することによつて駆動周
波数にかかわらず微粒子の霧化粒子を得ることで
きる。

第２図は本考案の第２実施例の要部構成を示
す。軸体１の上部で構成された液体霧化用のホー
ン部３０より下側の構造は前述の第５図で説明し
た基本的な超音波ポンプと同様である。

第２図において、ホーン部３０の上端部は円板
状部３１Ａとなつており、該円板状部３１Ａの上
面には円錐状凹部３３が形成され、この円錐状凹
部３３の中央に液体吸い上げ用貫通穴６が開口し
ている。そして、円板状部３１Ａに一体のかしめ
片３４を利用して円板状部上面の円錐状凹部３３
に沿わせて金属、樹脂等の網状もしくは多孔質状
円錐状板３６が配置、固定される。

この第２実施例の場合、基本的な作用は前述の
第１実施例と同様であるが、網状もしくは多孔質
状円錐状板３６が円錐状凹部３３に沿つており、
液体吸い上げ用貫通穴６を上昇してきた水等の液
体と前記円錐状板３６との接触が効果的に行なわ
れる利点がある。

第３図は本考案の第３実施例の要部構成を示
す。軸体１の上部で構成された液体霧化用のホー
ン部３０より下側の構造は前述の第５図で説明し
た基本的な超音波ポンプと同様である。

第３図において、ホーン部３０の上端部は円板
状部３１Ａとなつており、該円板状部３１Ａの上
面には円錐状凹部３３が形成され、この円錐状凹
部３３の中央に液体吸い上げ用貫通穴６が開口し
ている。そして、円板状部３１Ａに一体のかしめ
片３４を利用して繊維状円板３７と網状もしくは
多孔質状円板３５とが円板状部３１Ａの上端面に
配置、固定される。すなわち、繊維状円板３７の
上に網状もしくは多孔質状円板３５が積層配置さ
れることになる。

この第３実施例の場合、さらに繊維状円板３７
が配置されているため、よりいつそう微細な霧化
粒子を得ることができる。

第４図は本考案の第４実施例の要部構成を示
す。軸体１の上部で構成された液体霧化用のホー
ン部３０より下側の構造は前述の第５図で説明し
た基本的な超音波ポンプと同様である。

第４図において、ホーン部３０の上端部は円板
状部３１Ａとなつており、該円板状部３１Ａの上
面には円錐状凹部３３が形成され、この円錐状凹
部３３の中央に液体吸い上げ用貫通穴６が開口し
ている。そして、円板状部３１Ａに一体のかしめ
片３４を利用して繊維状部材３８を内側に設けた
網状もしくは多孔質状半球殻体３９が円板状部３
１Ａの上端面に配置、固定される。

この第４実施例の場合、繊維状部材３８でより
いつそう微細な霧化粒子を得るとともに、外側の
網状もしくは多孔質状部材を半球殻体３９として
放射面積を大きくしたので、霧化量の増大を図る
ことができる。

なお、網状、多孔質状もしくは繊維状部材を
種々の組み合わせで多層に設けるようにしても差
し支えない。

（考案の効果） 以上説明したように、本考案の超音波霧化装置
によれば、上下端に開口する液体吸い上げ用貫通
穴を軸方向に形成した軸体に複数枚の圧電素子を
締め付け手段で締め付け一体化し、前記軸体の下
部を揚液用のホーン部とし、前記軸体の上部を霧
化用のホーン部となし、該霧化用のホーン部上端
部に網状、多孔質状もしくは繊維状部材の少なく
ともいずれかを前記貫通穴開口及び該開口周辺を
覆う如く設けた構造としたので、以下の効果を得
ることができる。

(1) 水等の液体の霧化粒子（噴霧粒子）が微細で
均質である。

(2) 霧化粒子が微細で均質であるため、２次凝集
が起こりにくい。

(3) 水滴状の粒の放射を少なくすることができ
る。

(4) 放射面積を増加させることによつて霧化量の
増大を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る超音波霧化装置の第１実
施例を示す要部の正断面図、第２図は本考案の第
２実施例の要部の正断面図、第３図は本考案の第
３実施例の要部の正断面図、第４図は本考案の第
４実施例の要部の正断面図、第５図は本出願人が
先に提案している超音波ポンプの基本構成を示す
正断面図、第６図は第５図の超音波ポンプにおけ
る駆動周波数と霧化粒径及び霧化量の関係を示す
グラフである。 １……軸体、２，３……雄螺子部、４，３０…
…振幅拡大ホーン部、５，３１，３１Ａ……円板
状部、６……液体吸い上げ用貫通穴、１０Ａ，１
０Ｂ……圧電素子、１１Ａ，１１Ｂ……ナツト、
３３……円錐状凹部、３４……かしめ片、３５…
…網状もしくは多孔質円板、３６……網状もしく
は多孔質状円錐状板、３７……繊維状円板、３８
……繊維状部材、３９……網状もしくは多孔質状
半球殻体。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 上下端に開口する液体吸い上げ用貫通穴を軸
   方向に形成した軸体に複数枚の圧電素子を締め
   付け手段で締め付け一体化し、前記軸体の下部
   を揚液用のホーン部とし、前記軸体の上部を霧
   化用のホーン部となし、該霧化用のホーン部上
   端部に網状、多孔質状もしくは繊維状部材の少
   なくともいずれかを前記貫通穴開口及び該開口
   周辺を覆う如く設けることを特徴とする超音波
   霧化装置。 (2) 前記霧化用のホーン部上端部は円板状部とな
   つており、該円板状部の上面には前記液体吸い
   上げ用穴が中央に開口した円錐状凹部が形成さ
   れている実用新案登録請求の範囲第１項記載の
   超音波霧化装置。