JPS648586B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は液体燃料、水、薬液等の種々の液体を
微粒化するための霧化装置に関し、さらに詳しく
言えば、圧電振動子等の電気的振動子の振動を利
用してノズルから液体を噴射し微粒化するところ
の噴射型霧化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、この種の霧化装置はインクジエツト記録
装置のインク微粒化装置に主として用いられてお
り、第１図はその代表的な構成の１例である。

第１図において、インク室１の１端にはオリフ
イス２が設けられ、他端には振動板３と圧電振動
子４より成る振動体が設けられている。また、イ
ンク室１はパイプ５にてインクタンク６と接続さ
れている。圧電振動子４に第２図のような電圧が
供給されると、圧電振動子４と振動板３は第１図
中の破線のようにたわみ振動を生じる。この振動
による圧力波はインク室１の中のインクを介して
オリフイス２に伝えられ、インク粒子７が噴射さ
れるように構成されている。

しかしながら、このような従来の霧化装置は次
のような欠点があつた。

すなわち、前述したように圧電振動子４により
生じる圧力波がインク室１の中のインクを媒体と
してオリフイス２に伝達されるという構成である
ためインク中に溶存空気が多く含まれていると、
いわゆるキヤビテーシヨン現象によつて気泡が発
生し、前述の圧力波がオリフイス２に伝わるのが
阻止されてしまい、結果として正常にインク粒子
７を噴射できないという欠点を有していた。した
がつて、インクは、極めて溶存空気が少ないもの
でなければならず、特殊処理したインクが必要で
あり、汎用性に欠けるものであつた。

さらに、圧電振動子４は、高温による特性劣下
が生じやすく高温中で使用できなかつた。また、
圧電振動子４は図示していないが電極などの腐蝕
されやすい部分を有しており、高湿中あるいは酸
性雰囲気中などでの使用は困難であつた。

発明の目的 本発明はこのような従来の問題点を解消した霧
化装置を提供するものである。

その第１の目的は溶存空気を多量に含む水や液
体燃料、薬液などの一般的な種々の液体であつて
もキヤビテーシヨン気泡の影響を受けることなく
安定に噴霧することができる霧化装置を提供する
ことである。

さらに、第２の目的は、高温中、あるいは高湿
中、さらには、酸性雰囲気中などの悪環境下に於
ても、特性劣化や膚蝕などの不都合を生じること
なく良好な性能と高信頼性を保証することができ
る霧化装置を提供することである。

発明の構成 本発明は液体が充填される加圧室と、前記加圧
室に臨むノズルを有するノズル板と、電気的振動
子と、電気的振動子の振動を前記ノズル板に伝達
する振動伝達部とよりなり、電気的振動子の振動
によりノズル板のたわみ振動を励起してノズルを
加振し、ノズルより液体を噴霧するものである。

実施例の説明 第３図ａは本発明の一実施例の霧化装置の正面
図であり、同図ｂは同霧化装置の断面図である。
同図において、加圧室８は直径５〜20mm、深さ１
〜10mmの円筒状であり、金属製のボデイー９内に
設けられている。加圧室８の一面は、厚さ30μm
〜200μmの金属製ノズル板１１にて覆われてお
り、ノズル板１１の中央には直径30μm〜200μm
のノズル１２が複数個設けられている。ノズル板
１１には開口１３を有する厚さ、0.5〜２mmの板
状の径方向振動体１４が装着されている。

１５は厚み方向振動する圧動振動子であり振巾
増巾用ホーン振動体１６にナツト１７で固定され
ている。

ホーン振動体１６の先端は振動伝達用の長い振
動伝達棒１８が設けられ、この振動伝達棒１８の
他端は径方向振動体１４に固着されている。また
ホーン振動体１６は、後述のようにその振動の節
部で、パイプ１９に固定されている。

加圧室８は、パイプ１９で略一定液面Ａを有す
るレベラ２０と接続され、さらにパイプ２１に
て、負圧力発生器２２に接続されている。

噴霧動作時は、負圧力発生器の発生する負圧力
―Ｐによりパイプ１９内の液面Ｂは吸い上げられ
てパイプ２１内の液面Ｃとなつてつりあい、加圧
室８への液体の充填が図のように達成される。

次に圧電振動子１５に第４図ａ，ｂ又はｃのよ
うな交流電圧が供給され、圧電振動子は厚み振動
する。この厚み振動（縦振動）は、ホーン振動体
１６により振巾増巾されて振動伝達棒１８により
径方向振動体１４に伝達される。径方向振動体１
４はノズル板１１と図のように相互にロウ付され
ているので、振動伝達棒１８より伝達された縦振
動により励起された径方向振動体１４の径方向振
動は、図の破線で示すようなノズル板１１のたわ
み振動を生じる。したがつて、ノズル１２はその
軸方向に大きく加振されるので、加圧室８内の液
体はノズル１２の近傍のみが加圧されノズル１２
より液滴２３を噴射する。また噴射された液体に
相当する液体が、ノズル１２に発生する液体の表
面張力によりパイプ１９より自吸され、自吸ポン
プ作用を果す。

このように、ノズル１２の極近傍に圧力変動の
最大点が生じる構成であるのでキヤビテーシヨン
により溶存空気が気泡化する可能性の高い部分は
ノズル１２の極近くとなる。このためキヤビテー
シヨンにより気泡が大きく成長して噴霧動作を阻
害する以前にノズル１２より噴射されてしまうと
いう好ましい結果を生む構成となり、溶存空気を
多く含む液体であつても安定な噴霧動作を保証す
ることができる。

第５図ａ，ｂおよびｃは、第３図の振動系の説
明図であり、第３図と同符号は相当する構造体で
ある。同図ａは正面図、同図ｂは断面図であり逆
相振動するように接続された圧電振動子１５ａ，
１５ｂの縦振動は、ホーン振動体１６により振巾
増巾され振動電達棒１８を介して径方向振動体１
４に伝達されるが、その振動の位相関係は同図ｃ
に示すような振動の節と腹になるように構成され
ている。

すなわち、圧電振動子１５ａ，１５ｂの振動が
効率的に伝達されて径方向振動体１４の径方向振
動が励起されるように構成されている。

そして、この径方向振動体１４の径方向振動に
よりノズル板１１のたわみ振動が励起されて液滴
２３が噴射されるのである。

図より明らかなように、径方向振動体１４、振
動伝達棒１８、およびホーン振動体１６より成る
振動伝達部を用いる構成により、ノズル板１１と
圧電振動子１５ａ、および１５ｂとの位置関係を
自由に選ぶことが可能であり、振動系の整合を良
好に保ちさえすれば、ノズル板１１の置かれる場
所から圧電振動子１５ａ，１５ｂの置かれる場所
を完全に隔離することが可能である。

このことは、高温中あるいは高湿中、さらには
酸性雰囲気中などでの噴霧を行わせる場合でも、
圧電振動子１５ａ，１５ｂをそのような悪環境か
ら隔離できることを意味するものである。すなわ
ち悪環境下においても高性能、高信頼性を保証で
きる霧化装置を提供できるものであり、非常に汎
用性に優れた霧化装置とすることができる。

第３図、および第５図で示した径方向振動体１
４を含む振動伝達部を用いた霧化装置は、第６
図、第７図、又は第８図ａ，ｂに示すように様々
の実施態様が可能である。

第６図において、ノズル板１１は、径方向振動
体１４の開口１３より少し大きい面積であり、径
方向振動体１４の完全な径方向振動でノズル板１
１のたわみ振動が励起される。

第７図は、ノズル板１１の中央に突起２５を設
けたものであり、液滴２３は、突起２５の形状と
ノズル１２の配置により決まる方向に飛翔する。

第８図ａ，ｂは、径方向振動体１４を中央に設
けてノズル板１１と接合し、その周囲にノズル１
２を設けたものであつて、大量の噴霧が可能であ
る。

第９図ｂは本発明のさらに他の実施例を示す霧
化装置の断面図であり、同図ａは振動の位相関係
を示す図である。

同図において第３図ｂと同符号は相当する構造
体である。

２６は円筒状の振動伝達部を形成する円筒伝達
部であつて、円筒状圧電振動子１５の伸縮振動に
よる縦振動を同図ａのように振動位相関係で先端
のノズル板１１に伝達し、ノズル板１１はたわみ
振動が励起され、液滴２３が噴射される。加圧室
８は、この円筒伝達部２６の１部とノズル板１
１、振動の節ａに設けられた仕切板２７とで形成
され、液体供給路２８が接続されている。

円筒伝達部２６の内部全体を液体供給路として
もよいが液体による振動エネルギーの損失が生じ
るので同図のように別構成とする方が効率的であ
る。

このように円筒伝達部２６を用いても、ノズル
板１１と圧電振動子１５との位置関係を自由に選
び、悪環境下での噴霧動作を、高性能と高信頼性
を保証して実現することができる霧化装置を提供
することができる。

発明の効果 以上のように本発明によれば、加圧室にノズル
を臨ませたノズル板を振動伝達部を介して電気的
振動子により付勢し、ノズル板のたわみ振動を励
起してノズルを加振し液体を噴霧する構成とした
ので、溶存空気を多く含んだ一般的な液体であつ
てもキヤビテーシヨンの影響をほとんど受けず安
定に噴霧することが可能であり、かつ、高温、あ
るいは高湿、又は酸性雰囲気などの悪環境下にお
いても良好な性能と高い信頼性を保証することが
できる霧化装置を提供することができる。したが
つて、その工業的価値は極めて大きいものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の霧化装置の断面図、第２図は同
装置の駆動電圧波形図、第３図ａ，ｂはそれぞれ
本発明の一実施例の霧化装置の正面図および断面
図、第４図ａ，ｂ，ｃは同装置の噴霧量に応じた
駆動電圧波形図、第５図ａ，ｂ，ｃは同装置の振
動系の説明図、第６図および第７図はそれぞれ本
発明の他の実施例の霧化装置の部分的構成を示す
断面図、第８図ａ，ｂはさらに他の実施例の霧化
装置の部分的構成を示す平面図および断面図、第
９図ａ，ｂはそれぞれさらにもう１つ他の実施例
を示す霧化装置の振動位相説明図および断面図で
ある。 ８…加圧室、１１…ノズル板、１２…ノズル、
１４，１６，１８…振動伝達部、１４…径方向振
動体、１５，１５ａ，１５ｂ…圧電振動子（電気
的振動子）、１６…ホーン振動体、１８…振動伝
達棒、２６…円筒伝達部（振動伝達部）、２８…
液体供給路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 液体を充填する加圧室と、前記加圧室に臨む
   ように設けられたノズルを有するノズル板と、電
   気的振動子と、前記電気的振動子の振動を前記ノ
   ズル板に伝達する振動伝達部とを備え、前記電気
   的振動子の振動により前記ノズル板のたわみ振動
   を励起して前記ノズルを加振し液体を前記ノズル
   より噴霧する構成とした霧化装置。 ２ 振動伝達部の少なくとも１部に振巾増巾部を
   設けた特許請求の範囲第１項に記載の霧化装置。 ３ 電気的振動子を厚み振動するよう構成すると
   共に、振動伝達部の一部に径方向振動体を設け、
   前記径方向振動体によりノズル板を付勢する構成
   とした特許請求の範囲第１項又は第２項記載の霧
   化装置。 ４ 径方向振動体に開口を設け、前記開口にノズ
   ルが臨むよう前記径方向振動体とノズル板とを相
   互に装着した特許請求の範囲第３項記載の霧化装
   置。 ５ 振動伝達部を筒状振動体で構成し、前記筒状
   振動体の先端にノズル板を設けると共に、前記筒
   状振動体の内部を通つて液体が供給されるよう構
   成した特許請求の範囲第１項記載の霧化装置。 ６ 筒状振動体の内部に液体供給路を設けた特許
   請求の範囲第５項記載の霧化装置。