JPS58137462A - Atomizer - Google Patents
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- JPS58137462A JPS58137462A JP2003082A JP2003082A JPS58137462A JP S58137462 A JPS58137462 A JP S58137462A JP 2003082 A JP2003082 A JP 2003082A JP 2003082 A JP2003082 A JP 2003082A JP S58137462 A JPS58137462 A JP S58137462A
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- 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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- Pressure-Spray And Ultrasonic-Wave- Spray Burners (AREA)
- Special Spraying Apparatus (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、灯油・軽油等の液体燃料、水、薬敢。[Detailed description of the invention] The present invention is applicable to liquid fuels such as kerosene and diesel oil, water, and pharmaceuticals.
記録用インク等の液体”ｋｇ粒化するための霧化装置に
関するものであり、さらに詳しく言えば圧電セラミック
、水晶等の圧電振動子の超音波振動を利用して液体を微
粒化するいわゆる超音波霧化装置に関するものである。It relates to an atomization device for atomizing liquid such as recording ink into particles of 1 kg, and more specifically, it is a so-called ultrasonic device that atomizes liquid by using ultrasonic vibrations of piezoelectric vibrators such as piezoelectric ceramics and crystals. This invention relates to an atomization device.
従来、超音波霧化装置には種々の形式のものが提案され
ている。Conventionally, various types of ultrasonic atomization devices have been proposed.
最も代表的な従来の超音波霧化装装置としては、ホーン
型超音波霧化装置がある。この形式のものはホーン型に
形成した振巾増１］用振動子の一端に圧電振動子や磁歪
振動子全装着し、振巾増巾さ扛た他端にポンプ等で液体
全供給・滴下して霧化するものである。この霧化装置は
、安定な振動を保証するために、ジーラルミン等で形成
したホーン型振動千金用いているが、その高い加工精度
や、精密な固定条件全安水される上に、ポンプ等の液体
供給装置を必要とするため；Ｖ化装置全体が極めて大型
化・高価格化せざるを得ないものであった。The most typical conventional ultrasonic atomizer is a horn-type ultrasonic atomizer. In this type, a piezoelectric vibrator or a magnetostrictive vibrator is attached to one end of a horn-shaped vibrator for increasing the amplitude, and the entire liquid is supplied and dripped by a pump or the like to the other end of the vibrator for increasing the amplitude. and atomizes it. This atomization device uses a horn-shaped vibrating ring made of giralmin etc. to ensure stable vibration, but its high processing accuracy and precise fixing conditions are completely safe, and the pump etc. Since a liquid supply device is required, the entire V conversion device has to become extremely large and expensive.
また、微粒化性能も十分なものではなく、粒径が比較的
大きくかつ粒径のバラツキも大きなものであった。さら
に、２０ＣＣ／分程度の霧化量を得るのに５〜１０ワツ
トの電力を要するものであり、駆動回路も比較的高価で
あった。Further, the atomization performance was not sufficient, and the particle size was relatively large and the variation in particle size was large. Furthermore, it required 5 to 10 watts of power to obtain an atomization amount of about 20 cc/min, and the drive circuit was also relatively expensive.
第２の超音波霧化装置として、いわゆる液柱型超音波霧
化装置がある。この霧化装置は、液槽の底面に圧′鑞振
動子を設け、１〜２小の超音波二［ネルギー金液中に直
接入射し、液面近傍に集中させ一種のキャビテーション
現象により液体の微粒化全行うものであり、例えば加湿
器等に実用化されている。しかしながら、この霧化装置
は微粒化性態に優れるものの霧化量の安定化が極めて困
難であり、液体の物性・性質に大きく左右されるのはも
ちろんのこと、液面の高さ等による霧化特性の変動が著
しいものであった。さらに超音波エネルギーにより直接
微粒化を行うものであるので、霧化に要するエネルギー
は著しく太き（２０Ｃ，Ｇ１分程度の霧化量を得るに要
する電力は４０〜６０ワツトと極めて大きいものであっ
た。したがって、１〜２計で４０〜６０ワツトの駆動電
力を発生するための駆動回路も極めて高価であり、その
上、不要輻射が著しく大きいという欠点を有するもので
あった。As the second ultrasonic atomizer, there is a so-called liquid column type ultrasonic atomizer. This atomization device is equipped with a pressure oscillator on the bottom of the liquid tank, and directs 1 to 2 small ultrasonic waves into the gold liquid, concentrating them near the liquid surface and causing a type of cavitation phenomenon to atomize the liquid. It completely atomizes the particles and is put into practical use, for example, in humidifiers. However, although this atomization device has excellent atomization properties, it is extremely difficult to stabilize the amount of atomization, and the amount of atomization depends not only on the physical properties and properties of the liquid, but also on the height of the liquid level, etc. The variation in chemical properties was remarkable. Furthermore, since atomization is performed directly using ultrasonic energy, the energy required for atomization is extremely large (the power required to obtain the amount of atomization for one minute of 20C/G is extremely large, at 40 to 60 watts). Therefore, the driving circuit for generating a total of 40 to 60 watts of driving power for one or two circuits is also extremely expensive, and has the disadvantage of extremely large unnecessary radiation.
第３の超音波霧化装置として、第１図に示すような霧化
装置が提案されている。これは、液室１の一端にオリ７
ィス２を設け、他端に圧電振動子３を設ける構成とし、
圧電振動子３の振動によりオリフィス２から液滴４を噴
射し、微粒化するものであって、近年インクジェット記
録装置等に応用がなされているものである。この霧化装
置は、構成が簡単でコンパクトでありポンプ等の液体供
給装置を必要とせず、オリフィス２の直径により定まる
粒径の均一微粒化が可能であり、しかも、噴霧方向が極
めて安定である上に、霧化に要するエネルギーが著しく
小さいという特徴を有するものであったが、圧電振動子
３の超音波振動による圧力波を、液室１内の液体中を通
ってオリフィス２に伝達することが必要であり、このた
め液室１内には低圧力点が生じ、いわゆるキャビテーシ
ョン現象が生じざる全得なかった。−搬的な液体の中に
はかなりの液存空気が存在しており、第１図のような装
置行で微粒化を行うとすると、前述のキャビテーション
現象による溶存空気の気泡化が極めて顕著であり、この
ため、安定な霧化動作を維持することが不可能であった
。従って、第１図のへ
装置による液体の微粒化は、液体中の溶存空気を除去し
てから行うよう構成することが必要であり霧化装置の構
成が極めて面倒であった。そしてこの欠点のために、前
述した種々の長所を有するにもかかわらず広範な応用化
が難しく、一部の限定された実用化のみが行われていた
。As a third ultrasonic atomizer, an atomizer as shown in FIG. 1 has been proposed. This means that the orifice 7 is placed at one end of the liquid chamber 1.
A piezoelectric vibrator 3 is provided at the other end, and a piezoelectric vibrator 3 is provided at the other end.
Droplets 4 are ejected from an orifice 2 by the vibration of a piezoelectric vibrator 3 and atomized, and have recently been applied to inkjet recording devices and the like. This atomization device has a simple and compact configuration, does not require a liquid supply device such as a pump, can uniformly atomize the particle size determined by the diameter of the orifice 2, and is extremely stable in the spray direction. The above feature is that the energy required for atomization is extremely small; Therefore, a low pressure point is created in the liquid chamber 1, and the so-called cavitation phenomenon inevitably occurs. - There is a considerable amount of air remaining in the transporting liquid, and if atomization is carried out using the equipment line shown in Figure 1, the formation of bubbles from the dissolved air due to the cavitation phenomenon described above will be extremely noticeable. Therefore, it has been impossible to maintain stable atomization operation. Therefore, it is necessary to atomize the liquid using the atomization device shown in FIG. 1 after removing air dissolved in the liquid, and the structure of the atomization device is extremely complicated. Due to this drawback, despite having the various advantages mentioned above, it is difficult to apply it widely, and only a limited number of practical applications have been carried out.
本発明は、上記従来の欠点を一掃した超音波霧化装置を
提供せんとするものである。The present invention aims to provide an ultrasonic atomization device that eliminates the above-mentioned conventional drawbacks.
第１の目的は構成が極めて簡単でコンパクトであり、従
って低価格な霧化量ｒｔｊｔ、に提供することである。The first objective is to provide an atomization amount rtjt which is extremely simple and compact in construction and therefore inexpensive.
第２の目的は消費重力が極めて小さく、かつ微粒化性能
に優れた霧化装置を提供することである。The second purpose is to provide an atomization device that consumes extremely low gravity and has excellent atomization performance.
さらに、第３の目的は、溶存気体を含む液体であっても
極めて安定に霧化動作を行うことができ広範な用途に簡
単に応用することができる剥化装ｍｋ提供することであ
る。Furthermore, a third object is to provide a stripping device mk that can perform an extremely stable atomization operation even for liquids containing dissolved gases and can be easily applied to a wide range of uses.
本発明は、上記目的全達成するために以下のような構成
により成るものである。In order to achieve all of the above objects, the present invention has the following configuration.
すなわち、液体を充填するための加圧室と、前記加圧室
に臨むよう設けられたノズルと、前起ノズル金加振する
ための圧電振動子とを備え、前記圧電振動子の横効果振
動により前記ノズルを加振するよう構成したものであり
、この構成により、上記１〜３の目的を達成し、従来の
欠点を一掃した霧化装置を提供することができるもので
ある。That is, it is equipped with a pressurized chamber for filling liquid, a nozzle provided to face the pressurized chamber, and a piezoelectric vibrator for vibrating the forward nozzle, and transverse effect vibration of the piezoelectric vibrator. With this structure, it is possible to achieve the above-mentioned objects 1 to 3 and provide an atomization device that eliminates the conventional drawbacks.
以下本発明の一実施例について図面と共に説明する。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第２図は、本発明の一実施例の霧化装置を通用した温風
機の構成を示す断面図である。FIG. 2 is a sectional view showing the configuration of a hot air fan using an atomization device according to an embodiment of the present invention.
第２図において、温風機のケース５の上面には操作部６
が設けられ、制御部７に運転指令を与えるように構成さ
れている。燃料である灯油は、カートリッジタンク８か
ら液面Ａが略一定に保たれる固定タンク９に送られる。In FIG. 2, an operating section 6 is located on the top surface of the hot air fan case 5.
is provided and is configured to give an operation command to the control section 7. Kerosene, which is a fuel, is sent from a cartridge tank 8 to a fixed tank 9 where the liquid level A is kept substantially constant.
固定タンク９は、パイプ１０にて霧化部１１に連結され
、霧化部１１はパイプ１２にて燃焼空気通路の一部に設
けられた負圧発生部１３に連結されている。パイプ１゜
内の灯油の液面Ｂは、運転停止時は、液面へと同一レベ
ルにあり図のようになっている。The fixed tank 9 is connected to an atomizing section 11 through a pipe 10, and the atomizing section 11 is connected through a pipe 12 to a negative pressure generating section 13 provided in a part of the combustion air passage. The liquid level B of kerosene inside the pipe 1° is at the same level as the liquid level when the operation is stopped, as shown in the figure.
操作部６より運転開始指令が制御部７に送られると、燃
焼空気全送風する送風７アン１４が起動され燃焼用空気
が吸込口１６からオリフィス１６を通り、第１空気路１
７を通って第１空気室１８゜第２空気宰１９に送られる
。第１空気室１８の曲りには気化混合都２０が、第２空
気室１９０囲り乾
には燃焼室２１が設けらね、それぞれ滴回気流孔２２、
炎孔２３より空気が噴出し、図のような空気の流扛がで
きるように構成されている。２４は排気孔である。また
、燃焼空気の一部は第２空気路２５を通り、ヒータ２６
にて熱風化されて旋回器２７に送られ、第１楊化室２８
内に図のような旋回熱風気流を発生する。送風ファン１
４とヒータ２６が起動されて一定時間が経過すると、第
２霧化室２９に発生する正圧力がパイプ３０にて液面へ
に印加さ扛、かつ、負圧発生部１３に発生する負圧力が
パイプ１２にて赫化部１１に印加さ扛るために、液面Ｂ
は上昇して霧化部１１内全通加し、パイプ１１内の液面
Ｃの位置に上昇してつりあい、結果として霧化部１１内
は灯油で充填された状態となる。次に制御部７は霧化部
１１を起動し、霧化部１１１Ｊ：第１霧化室２８．第２
霧化室２９に霧化粒子３１全噴霧する。霧化粒子３１は
、前記旋回器２７より送ら扛る熱風と混合して気化混合
室２０に送られてガス化し、燃焼室２１に予混合ガスと
なって送られる。そして、点火器３２にて点火され、炎
１］２３から噴出する２次空気の寸わりで燃焼し、火炎
３３を形成する。３４はフレームロッドであり、燃焼状
態の検出を行うものであり、必要に応じて空燃比の調節
を行うことができる。ヒータ２６ｉｌＳｉ、気化混合室
２ｏの烏度が十分高くなり、霧化粒子３１のガス化が十
分可能になった時点で通電停止される。３５は対流ファ
ンであり、図のように吸込口３６より室内空気を吸い込
み、吹出口３７より流風を吐出するものである。When a command to start operation is sent from the operation unit 6 to the control unit 7, the blower 7 14 for blowing all the combustion air is activated, and the combustion air passes through the orifice 16 from the suction port 16, and flows through the first air path 1.
7 to the first air chamber 18° and the second air chamber 19. A vaporization mixing chamber 20 is provided in the bend of the first air chamber 18, and a combustion chamber 21 is provided in the vicinity of the second air chamber 190.
Air blows out from the flame hole 23, and the structure is such that the air flows as shown in the figure. 24 is an exhaust hole. Further, a part of the combustion air passes through the second air path 25 and is heated to the heater 26.
It is hot-aired and sent to the swirler 27, and is then sent to the first cleaning chamber 28.
It generates a swirling hot air flow inside as shown in the figure. Blow fan 1
4 and the heater 26 are activated and a certain period of time has passed, the positive pressure generated in the second atomization chamber 29 is applied to the liquid level through the pipe 30, and the negative pressure generated in the negative pressure generation section 13 is applied. is applied to the liquid forming part 11 through the pipe 12, so that the liquid level B
The liquid rises and completely flows through the atomizing section 11, and rises to the liquid level C in the pipe 11 and is balanced. As a result, the atomizing section 11 is filled with kerosene. Next, the control section 7 starts the atomization section 11, and the atomization section 111J: the first atomization chamber 28. Second
All of the atomized particles 31 are sprayed into the atomization chamber 29. The atomized particles 31 are mixed with hot air sent from the swirler 27, sent to the vaporization mixing chamber 20, gasified, and sent to the combustion chamber 21 as a premixed gas. Then, it is ignited by the igniter 32 and burns in the same size as the secondary air ejected from the flame 1] 23, forming a flame 33. Reference numeral 34 denotes a flame rod that detects the combustion state and can adjust the air-fuel ratio as necessary. When the evaporation of the heater 26ilSi and the vaporization mixing chamber 2o becomes sufficiently high and gasification of the atomized particles 31 becomes possible, the energization is stopped. 35 is a convection fan, which sucks indoor air through an intake port 36 and discharges flowing air through an outlet 37 as shown in the figure.
このように、本発明の一実施例を適用した石油燃焼機（
温風機）は、極めて構成が簡略化さ扛るものである。In this way, an oil-burning machine to which an embodiment of the present invention is applied (
The hot air fan) has a very simple configuration.
次に霧化部１１についてさらに詳しく説明する第２図は
、霧化部１１のさらに詳しい構成を示す断面図であり、
第２図と同符号は相当物である。Next, FIG. 2, which explains the atomizing section 11 in more detail, is a sectional view showing a more detailed configuration of the atomizing section 11,
The same symbols as in FIG. 2 are equivalents.
霧化部１１は加圧室３８を有する基体３９が固定部４ｏ
にビス（図示せず）にて固定さ扛、固定ＲＪ４０はビス
４１，４２にて第２霧化室２９の壁４３に固定されてい
る。加圧室３８は直径１０〜１６間、深さ１〜６肱程度
の円筒状の部屋であり、供給１１４４．排気口４５にて
それぞ扛パイプ１０゜１２と連通されている。加圧室３
８の一部に、厚さ３０ ／Ｉ ｒｎ 〜１００ ／ｊ
Ｉｎ 程度のノズル板４６が設けられ、ノズル板４６の
装着部４７は、接着層を兼ねた゛岨極４８にて直径１０
〜１５Ｍ、厚さ０．５０
〜２Ｍ１程度の圧電セラミック４９が装着されている。In the atomizing part 11, a base body 39 having a pressurizing chamber 38 is attached to a fixed part 4o.
The fixed RJ 40 is fixed to the wall 43 of the second atomization chamber 29 with screws 41 and 42. The pressurizing chamber 38 is a cylindrical chamber with a diameter of 10 to 16 cm and a depth of 1 to 6 elbows. The exhaust ports 45 communicate with the pipes 10 and 12, respectively. Pressurized chamber 3
Part of 8 has a thickness of 30 /I rn ~100 /j
A nozzle plate 46 with a diameter of approximately
A piezoelectric ceramic 49 of about 15M and 0.50 to 2M1 in thickness is attached.
ｉ！、たノズル板４７の非装着部５ｏは、圧電セラミッ
ク４９の中央に設けた開口５１に臨むよう設けられてお
り、非装着部５０には曲面部５２が設けられている。曲
面部６２には直径３ｏμｍ〜１００μｍ程度のノズル５
３が複数個設けら扛、ノズル５３は加圧室３８に臨んで
いる。圧電セラミック４９にはもう片方の電極５４が設
けら扛、電極５４にはリード＃６５が半田付されている
。i! The non-mounted portion 5o of the nozzle plate 47 is provided so as to face an opening 51 provided at the center of the piezoelectric ceramic 49, and the non-mounted portion 50 is provided with a curved surface portion 52. The curved surface portion 62 has a nozzle 5 with a diameter of about 30 μm to 100 μm.
A plurality of nozzles 53 are provided, and the nozzles 53 face the pressurizing chamber 38. The other electrode 54 is provided on the piezoelectric ceramic 49, and a lead #65 is soldered to the electrode 54.
リード線５６はビス４１にて固定部４ｏに接続さ扛、ノ
ズル板４６等を介して電極４８に電気的に接続されてい
る。５７は接着ｔｙＡ １５ ｓはシール材である。The lead wire 56 is connected to the fixed part 4o with a screw 41, and is electrically connected to the electrode 48 via the nozzle plate 46 and the like. 57 is adhesive tyA 15 s is a sealing material.
じて圧電セラミック４９に印加さ扛圧電セラミック４９
の超音波振＠により図のような霧化粒子３１の噴射霧化
を行うことができる。A voltage is applied to the piezoelectric ceramic 49 at the same time.
The atomized particles 31 can be sprayed and atomized by the ultrasonic vibration @ shown in the figure.
次に霧化動作について説明する。Next, the atomization operation will be explained.
圧′醒セラミック４９のような圧電振動子はその圧電効
果が２種類あり、縦効果および横効果と呼は扛ており、
圧電セラミック４９の分極方向に歪を生じるものを縦効
果９分極方向と直角方向に歪を生じるものを横効果と呼
んでいる。A piezoelectric vibrator such as a pressure-sensitive ceramic 49 has two types of piezoelectric effects, which are called longitudinal effect and transverse effect.
A strain that occurs in the polarization direction of the piezoelectric ceramic 49 is called a longitudinal effect, and a strain that occurs in a direction perpendicular to the polarization direction is called a transverse effect.
第３図に示した圧電セラミック４９は第５図（ｆ（示す
ように、ドーナツ状の円板構童であり、圧電セラミツク
４９単体では図の矢印のように、第４図のような交流電
圧に応じて歪を生じ、いわゆる径方向奈動を生じるもの
であり、前述した圧電振動子の横効果を利用したもので
ある。The piezoelectric ceramic 49 shown in FIG. 3 is a donut-shaped disc structure as shown in FIG. This causes distortion in response to the vibration, resulting in so-called radial vibration, and utilizes the transverse effect of the piezoelectric vibrator described above.
すなわち、横効果の利用により、第３図に示すような電
極構造で、しかもノズル板４６の面に平行な振動を行わ
せることができるのである。In other words, by utilizing the transverse effect, vibration parallel to the surface of the nozzle plate 46 can be generated with the electrode structure shown in FIG.
ノズル板４６と圧電セラミック４９とが接着されている
ので、ノズル板４６の構造や駆動周波数によって第６図
ａ又はｂなどのようなたわみ振動を含む径方向の振動に
よりノズル５３はその軸方向に加振さ扛る。この結果第
３図に示したようにノズル６３より霧化粒子３１が噴射
されるのである。このようにノズル６３を圧電振動子の
横効果による振動にて加振するよう構成することにより
加圧室３８内の圧力の最大変化点すなわち、刀ｌ速変の
最大点が、ノズル５３のごく近傍になるため、溶存気体
の多い灯油などの液体であっても安定に噴霧することが
できる。したがって、霧化部１１は圧電セラミック４つ
を横効果による振動にて振動させることにより第６図ａ
又はｂの状態と、図と反対の状態との繰り返しによるノ
ズル５３の軸方向振動を生じさせ、結果としてノズル５
３からの霧化粒子３１の噴霧と、パイプ１０からの自給
とを行うことができる。第６図ａ又はｂの状態のとき、
ノズル５３に発生する灯油の表面張力により、ノズル５
３からの空気の流入が防止さ扛るため、加圧室３８内の
圧力低下が生じてパイプ１゜より灯油が吸い」二げら牡
、自給ポンプの役割を果すのである。Since the nozzle plate 46 and the piezoelectric ceramic 49 are bonded, the nozzle 53 is moved in its axial direction by radial vibrations including flexural vibrations as shown in FIG. Excited. As a result, the atomized particles 31 are sprayed from the nozzle 63 as shown in FIG. By configuring the nozzle 63 to vibrate with the vibration caused by the transverse effect of the piezoelectric vibrator in this way, the maximum change point of the pressure inside the pressurizing chamber 38, that is, the maximum point of the speed change, can be set at the very edge of the nozzle 53. Because they are close together, even liquids such as kerosene with a large amount of dissolved gas can be stably sprayed. Therefore, the atomizing section 11 vibrates the four piezoelectric ceramics by vibration due to the transverse effect, as shown in FIG. 6a.
Or, the nozzle 53 is caused to vibrate in the axial direction by repeating the state b and the state opposite to that shown in the figure, and as a result, the nozzle 5
The atomized particles 31 can be atomized from the pipe 10 and self-supplied from the pipe 10. When in the state shown in Figure 6 a or b,
Due to the surface tension of the kerosene generated in the nozzle 53, the nozzle 5
Since the inflow of air from the pipe 3 is prevented, the pressure inside the pressurizing chamber 38 is reduced, and kerosene is sucked through the pipe 1, which acts as a self-sufficient pump.
この」：つな第６図ａ又はｂの如き振動（（より灯油全
安定に霧化することが可能であるが、図より明らかなよ
うに、圧電セラミック４９と接着されたノズル板４６の
装着部４７もやはりノズル５３３
の軸方向に沿ってわずかの振動を生じる。第６図ａ、ｂ
ではモデル化して示したので明示されていないが、実際
のノズル５３の１１４ｈ方向振巾は装着部４７の最大振
中部よりもかなり大きいものとなっており、このため前
述した加圧室３８内の最大加速度点が、ノズル６３のご
く近傍に集中しており、それゆえ溶存空気の多い液体で
あっても安定に噴霧することができるのである。すなわ
ち、第６図ａ、ｂの状態の振動は、非装着部５０のたわ
み振動を負荷とする圧電セラミック４９の横効果振動で
あると考えてよく、このためノズル５３のｎＱｂ 方向
に沿う振巾に比べ圧電セラミック４９の同方向振巾が十
分小さい状態で霧化できるのであり、このため、上述し
た効果を得ることができるのである。しかしながら、装
着部４７にも第６図ａ、ｂのようにノズル６３のｆｉ＃
Ｉ＋方向に沿う振動が少し存在するため、圧電セラミッ
ク４９の駆動電圧をあまり太き偶と、加圧室３８内にキ
ャビテーションによる気泡が発生する。加圧室３８内に
気泡が発生しても霧化特性に与える影響は小さいが多少
４
の噴射方向の変動も許さ扛ないような霧化装置の実現に
は不都合を生じる場合もある。This vibration as shown in FIG. The section 47 also produces a slight vibration along the axial direction of the nozzle 533. Fig. 6a, b
Although it is not explicitly shown here because it is shown as a model, the actual oscillation width of the nozzle 53 in the 114h direction is considerably larger than the maximum oscillation area of the mounting portion 47, and therefore The maximum acceleration point is concentrated in the vicinity of the nozzle 63, and therefore even a liquid containing a large amount of dissolved air can be stably atomized. That is, the vibrations in the states shown in FIGS. 6a and 6b can be considered to be transverse effect vibrations of the piezoelectric ceramic 49 whose load is the deflection vibration of the non-mounted part 50, and therefore the amplitude of the nozzle 53 along the nQb direction is Atomization can be performed in a state where the amplitude in the same direction of the piezoelectric ceramic 49 is sufficiently small compared to the above, and therefore, the above-mentioned effect can be obtained. However, the attachment part 47 also has a fi# of the nozzle 63 as shown in FIGS. 6a and 6b.
Since there is a small amount of vibration along the I+ direction, if the driving voltage of the piezoelectric ceramic 49 is set too high, bubbles will be generated in the pressurizing chamber 38 due to cavitation. Even if air bubbles are generated in the pressurizing chamber 38, the effect on the atomization characteristics is small, but it may be inconvenient in realizing an atomization device that does not allow for some variation in the injection direction.
本発明者は、このような不都合を防止するために次に述
べるような構成をとることができ、この構成により溶存
空気を多量に含む一般的な液体の’！；’（霧をも極め
て良好に行い得るようにすることができることを見い出
した。In order to prevent such inconvenience, the inventor of the present invention has been able to adopt the following configuration, and with this configuration, it is possible to use a general liquid containing a large amount of dissolved air. ;' (It has been found that fog can also be made to work very well.
第７図ａ、ｂはこのような目的を達成することができる
構成をとり圧電セラミック４９に横効果による振動を行
わせた場合の圧電セラミック４９とノズル板４６の非装
着部６ｏとの振動の様子を示したものである。FIGS. 7a and 7b show the vibration between the piezoelectric ceramic 49 and the non-attached portion 6o of the nozzle plate 46 when the piezoelectric ceramic 49 is made to vibrate due to the transverse effect using a configuration capable of achieving such a purpose. This shows the situation.
第７図ａ、ｂより明らかなように圧電セラミック４９を
ノズル板４６の装着部４７に接着層４８にて接着した状
態において圧電セラミック４９はほとんどその直径方向
の振動のみを行い、一方ノズル板４６の弁装４部５０は
、ノズル５３の軸方向の振動、すなわち、たわみ振動を
行っているのである。（第６図ａ、ｂの動作も実際は第
７図ａ。As is clear from FIGS. 7a and 7b, when the piezoelectric ceramic 49 is bonded to the mounting portion 47 of the nozzle plate 46 with the adhesive layer 48, the piezoelectric ceramic 49 vibrates almost only in its diametrical direction, while the nozzle plate 46 The valve system 4 section 50 vibrates in the axial direction of the nozzle 53, that is, flexural vibration. (The operations in Figures 6a and b are actually the same as in Figure 7a.
ｂに近いと考えてよい。）このように圧電セラミ１６
ソク４９が横効果による振動を行い、この振動を励振源
としてノズル板４６の非装着部６ｏがたわみ娠動ヲ行い
、結果としてノズル５３がそのｉｌｌ＋方向に加振さ扛
るように構成することにより、加圧室３８内の圧力変化
の最大点全ノズル６３の近１芳のみに集中することがで
き、この結果キャビテーション気泡が発生する以前に灯
油をノズル５３がら噴射することができるので、溶存気
体の多い液体の噴僕動作も極めて安定に持続することが
できるのである。It can be considered that it is close to b. ) In this way, the piezoelectric ceramic 16 and 49 vibrate due to the transverse effect, and using this vibration as an excitation source, the non-mounted part 6o of the nozzle plate 46 bends and moves, and as a result, the nozzle 53 is vibrated in its ill+ direction. By configuring it so that the pressure changes in the pressurizing chamber 38, the maximum pressure change can be concentrated only in the vicinity of all the nozzles 63, and as a result, kerosene can be injected through the nozzles 53 before cavitation bubbles are generated. Therefore, the spraying operation of a liquid containing a large amount of dissolved gas can be maintained extremely stably.
第８図はこの励振関係全明らかにするためのブロック図
であり、圧電セラミック４９は、ノズル板４６の非装着
部５０ｉ負荷として横効果による振動を行い、非装着部
５ｏは、圧電セラミック４９による励振によりノズル６
３の１ｌｉ１方向のたわみ振動を行うものであること金
示している。FIG. 8 is a block diagram to fully clarify this excitation relationship. The piezoelectric ceramic 49 vibrates due to the transverse effect as a load on the non-mounted part 50i of the nozzle plate 46, and the non-mounted part 5o is caused by the piezoelectric ceramic 49. Nozzle 6 due to excitation
3 indicates that it performs flexural vibration in one direction.
このような振動関係を良好に実現せしめるためには、非
装着部５０を負荷とした圧電セラミック４９の横効果振
動の共振周波数と、負荷である非装着部５ｏのたわみ振
動の共振周波数とが略一致した構造にすることが極めて
重要であり、このような構成にすることにより、圧電振
動子４９はほとんど横効果による径方向の振動のみを行
い、がっ、ノズル板４６の非装着部６ｏはたゎみ振＠を
行い、結果としてノズルδ３がその軸方向に加振され、
従って、加圧室３８内のノズル５３のごく近傍以外には
、キャビテーション気泡が発生するような圧力変動の大
きい点が生じないというＩｊめて好ましい霧化動作全実
現することができるのである。従って、溶存気体を多量
に含む灯油のような液体であっても、極めて安定に噴霧
することができるのである。In order to achieve such a good vibration relationship, the resonant frequency of the transverse effect vibration of the piezoelectric ceramic 49 with the non-mounted part 50 as a load and the resonance frequency of the flexural vibration of the non-mounted part 5o, which is the load, must be approximately equal to each other. It is extremely important to have the same structure, and with this structure, the piezoelectric vibrator 49 vibrates only in the radial direction due to the transverse effect, and the non-mounted part 6o of the nozzle plate 46 Tapping vibration @ is performed, and as a result, nozzle δ3 is excited in its axial direction,
Therefore, it is possible to realize the most preferable atomization operation in which no point with large pressure fluctuations that would cause cavitation bubbles occurs except in the immediate vicinity of the nozzle 53 in the pressurizing chamber 38. Therefore, even a liquid such as kerosene containing a large amount of dissolved gas can be atomized extremely stably.
第９図は圧電セラミック４９を第７図ａ、ｂ［示すよう
な構造にした場合の共振特性を示し、駆動周波数ｆと圧
電セラミック４９に流ｎる電流■との相関金示すもので
ある。FIG. 9 shows the resonance characteristics when the piezoelectric ceramic 49 is structured as shown in FIGS. 7a and 7b, and shows the correlation between the driving frequency f and the current flowing through the piezoelectric ceramic 49.
本実施例の圧電セラミック４９を第３図のような構成と
し、灯油全加圧室３８に充填した場合には、第９図のよ
うな共振特性を示し、例えばｆｌおよびｆ２のような共
振点金有するものとなる。When the piezoelectric ceramic 49 of this embodiment is configured as shown in FIG. 3 and the entire pressurized chamber 38 is filled with kerosene, it exhibits resonance characteristics as shown in FIG. 9, with resonance points such as fl and f2, for example. Become a rich person.
７
そして本発明者し１周波数と電流との間の関係からは、
共振点ｆ２の方がｆｌよりも霧化特性が良好であると思
わｎるけ扛ども、実際は、共振点ｆ１の方が良好な霧化
特性全示し、この共振点ｆ１が、前述したように、第６
図ａ、ｂ又は第７図のような非装着部６０のたわみ振動
全負荷とした圧電セラミック４９の横効果振動の共振で
あることを確認したのである。また、この場合の１２は
、圧電セラミック４９のたわみ振動の共振周波数そのも
のであり、この時の噴霧特性は、あまり良好ではなく、
前述した理由によるキャビテーションに基く気泡発生が
比較的多いことも同時に確認することができた。7 And from the relationship between the frequency and the current according to the present inventor,
One may think that resonance point f2 has better atomization characteristics than fl, but in reality, resonance point f1 exhibits better atomization characteristics than fl, and this resonance point f1 is, as mentioned above, , 6th
It was confirmed that the resonance was due to the transverse effect vibration of the piezoelectric ceramic 49 subjected to the full load of the deflection vibration of the non-mounted part 60 as shown in FIGS. In addition, 12 in this case is the resonance frequency itself of the bending vibration of the piezoelectric ceramic 49, and the spray characteristics at this time are not very good.
At the same time, it was also confirmed that a relatively large number of bubbles were generated due to cavitation due to the reasons mentioned above.
従って、圧電セラミック４９を第６図ａ又はｂあるいは
第７図ａ、ｂのような非装着部５０のたわみ振＠を負荷
とした横効果振動に基づく共振周波数で動作するよう構
成することにより、溶存空気の多い液体でも安定な噴霧
ヲ行うことが可能となり、特に、第７図ａ、ｂのように
、圧電セラミック４９の横効果による共振周波数と非装
着部５０８
のたわみ振動の共振周波数と全一致さ へ（性成として
動作させることにより、より安定で良好な噴４が可能と
なることが明確となったのである。Therefore, by configuring the piezoelectric ceramic 49 to operate at a resonant frequency based on transverse effect vibration with the load being the flexural vibration of the non-mounted part 50 as shown in FIGS. 6a or b or 7a and 7b, It is now possible to perform stable atomization even in liquids with a large amount of dissolved air, and in particular, as shown in FIG. It became clear that a more stable and better jet 4 could be achieved by operating the jet in a consistent manner.
このような構成による霧化動作は極めて低消費電力で行
うことができ、例えば２ｏｃｃ／分程度の霧化量を得る
のに必要な圧電セラミック４９の消費電力は、０．１ワ
ット程度である。しかも、霧化粒子３１の粒径は、ノズ
ル６３の直径によって決定さ扛るので均−件の良好な微
小粒径の鑓化粒子とすることができ、かつ、噴霧ハター
ンも安定であるという特徴を有しているのである。The atomization operation with such a configuration can be performed with extremely low power consumption; for example, the power consumption of the piezoelectric ceramic 49 required to obtain an atomization amount of about 2 occ/min is about 0.1 watt. Moreover, since the particle size of the atomized particles 31 is determined by the diameter of the nozzle 63, the atomized particles can have a fine particle size with good uniformity, and the atomization pattern is also stable. It has.
′−！た、前述のように構造も極めて簡単でコンパクト
であｐ１灯油を自給することが可能であるのでポンプ等
を必要とせず、霧化装置全体の構成は極めて簡単でコン
パクト、かつ低価格とすることが可能である。′-! In addition, as mentioned above, the structure is extremely simple and compact, and it is possible to self-supply P1 kerosene, so there is no need for a pump, etc., and the overall configuration of the atomization device is extremely simple, compact, and low cost. is possible.
以上に述べたように本発明によれば、卯圧室に臨んで設
けたノズルを圧電振動子の横効果による振動により加振
するという構成により、構造が極めて簡単でコンパクト
であり従って低価格である１９
と共に消費電力が著しく小さく、かつ、霧化性能に曖扛
た霧化装置全提供することができる。そして、特に、溶
存気体（空気）を多曖に含む液体であってもキャビテー
ションの影響を受けることなく換めて安定に噴霧するこ
とができるので溶存気体を除去する等の面倒な工程を必
要とせずに一般的な種々の液体を簡単にかつ安定に霧化
することができる霧化装置ｆ！：提供できるものである
。従ってその応用範囲は極めて広いものであり、工業的
価値は極めて多大である。As described above, according to the present invention, the nozzle provided facing the pressure chamber is vibrated by the transverse effect of the piezoelectric vibrator, so that the structure is extremely simple and compact, and is therefore inexpensive. According to the present invention, it is possible to provide an atomizing device with extremely low power consumption and unreliable atomizing performance. In particular, even liquids that contain vague amounts of dissolved gas (air) can be replaced and stably sprayed without being affected by cavitation, eliminating the need for troublesome processes such as removing dissolved gases. Atomization device f! that can easily and stably atomize various common liquids. :It is something that can be provided. Therefore, its application range is extremely wide and its industrial value is extremely large.
第１図は従来の超音波霧化装置ρの摺電を示す断面図、
第２図は本発明の一実施例の霧化装置６を適用した温風
機の構成を示す断面図、第３図は同霧化装置の断面図、
第４図ａ −Ｃは、同霧化装置を構成する圧′亀セラミ
ックの霧化量に応じた５・駆動′市圧波形図、第５図は
同圧電セラミックの正方向を説明する外賎碩［・睨図、
第６図ａ、ｂは同圧′准セラミックとノズル板の動作説
明図、第７図ａ、ｂは同圧電セラミックとノズル板の最
も良好な動作説明図、第８図ｄ同圧電セラミックと同ノ
ズル板の非装着部との相互関係ケ説明するブロック図、
第構図は同圧電セラミックの電流の周波数特性図である
。
３８・・・・・加圧室、４６・・ ・ノズル板、４７・
・・・・・装着部、４９・・・・・圧電振動子、５ｏ・
・・・非装着部、６１・・・・・開口、５３・・・・・
ツズル。
代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 はが１名第
１ 図
！
第２図
第３図
第７図 ｔａン
／ｂ）Figure 1 is a cross-sectional view showing the sliding current of a conventional ultrasonic atomizer ρ;
FIG. 2 is a sectional view showing the configuration of a hot air fan to which an atomizing device 6 according to an embodiment of the present invention is applied, and FIG. 3 is a sectional view of the same atomizing device.
Figures 4a to 4C are waveform diagrams of the 5-driving force pressure corresponding to the atomization amount of the piezoelectric ceramic constituting the atomization device, and Figure 5 is an external waveform diagram illustrating the positive direction of the piezoelectric ceramic. Seki [・glare map,
Figures 6a and b are illustrations of the operation of the same pressure quasi-ceramic and the nozzle plate, Figures 7a and b are illustrations of the best operation of the piezoelectric ceramic and the nozzle plate, and Figure 8d is the same as the piezoelectric ceramic and the nozzle plate. A block diagram illustrating the mutual relationship between the nozzle plate and the non-mounted part,
The second composition is a frequency characteristic diagram of current of the same piezoelectric ceramic. 38... Pressure chamber, 46... Nozzle plate, 47...
... Mounting part, 49 ... Piezoelectric vibrator, 5o.
...Non-attached part, 61...Opening, 53...
Tuzzle. Name of agent: Patent attorney Toshio Nakao Haga 1st person
1 Figure! Figure 2 Figure 3 Figure 7 tan/b)
Claims (4)
ズルと、前ｉ己ノズルを加振する圧ｔ １＋ｍ動子とを
誦え、前記圧電振動子の横効果振動により前記ノズルを
加振する構成とした霧化装置。(1) Recite a pressurized chamber filled with liquid, a nozzle facing the pressurized chamber VC, and a pressure t1+m vibrator that vibrates the nozzle. Atomization device configured to vibrate the nozzle.
振動子に開口を設けると共に、前記ノズルが前記開口に
臨むよう前記ノズル板に前記圧電振動子を装着した特許
請求の範囲第１項記載の霧化装置。(2) The nozzle is provided on a plate-shaped nozzle plate, and the pressure r=t
2. The atomization device according to claim 1, wherein the vibrator is provided with an opening, and the piezoelectric vibrator is mounted on the nozzle plate so that the nozzle faces the opening.
ズル板のたわみ振動により前記ノズルを加振する構成と
した特許請求の範囲第２項記載の霧化装ｊｔ。(3) The atomizer jt according to claim 2, wherein the nozzle is vibrated by the flexural vibration of the nozzle plate energized by the transverse vibration of the piezoelectric vibrator.
己ノズル板の装着部に前記圧電振動子を装着すると共に
、前記圧電振動子の横効果振動の共振周波数と、前記ノ
ズル板の非装着部のたわみ振動の、共振周波数とが略一
致する構成とした特許請求の範囲第１項記載の霧化装置
。(4) Provided on the non-mounted part of the nozzle plate, which has a full nozzle plate shape, and
The piezoelectric vibrator is mounted on the mounting portion of the nozzle plate, and the resonant frequency of the transverse effect vibration of the piezoelectric vibrator substantially matches the resonance frequency of the flexural vibration of the non-mounted portion of the nozzle plate. An atomizing device according to claim 1.
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003082A JPS58137462A (en) | 1982-02-10 | 1982-02-10 | Atomizer |
| CA000419570A CA1206996A (en) | 1982-01-18 | 1983-01-17 | Ultrasonic liquid ejecting apparatus |
| US06/458,881 US4605167A (en) | 1982-01-18 | 1983-01-17 | Ultrasonic liquid ejecting apparatus |
| AU10541/83A AU540267B2 (en) | 1982-01-18 | 1983-01-18 | Ultrasonic atomizer |
| EP83300242A EP0084458B1 (en) | 1982-01-18 | 1983-01-18 | Ultrasonic liquid ejecting apparatus |
| DE8383300242T DE3368115D1 (en) | 1982-01-18 | 1983-01-18 | Ultrasonic liquid ejecting apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003082A JPS58137462A (en) | 1982-02-10 | 1982-02-10 | Atomizer |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58137462A true JPS58137462A (en) | 1983-08-15 |
| JPS6311063B2 JPS6311063B2 (en) | 1988-03-11 |
Family
ID=12015668
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003082A Granted JPS58137462A (en) | 1982-01-18 | 1982-02-10 | Atomizer |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58137462A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010177537A (en) * | 2009-01-30 | 2010-08-12 | Murata Mfg Co Ltd | Piezoelectric actuator |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58122073A (en) * | 1982-01-18 | 1983-07-20 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Atomizing device |
-
1982
- 1982-02-10 JP JP2003082A patent/JPS58137462A/en active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58122073A (en) * | 1982-01-18 | 1983-07-20 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Atomizing device |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010177537A (en) * | 2009-01-30 | 2010-08-12 | Murata Mfg Co Ltd | Piezoelectric actuator |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6311063B2 (en) | 1988-03-11 |
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