JPH0373343B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、水、液体燃料、薬液等の種々の液体
を微粒化する為の噴霧装置に関し、さらに詳しく
言えば、圧電振動子等を用いた電気的振動子の超
音波振動により加圧室の液体を加振してノズルよ
り噴射する方式の超音波液体噴射装置に関するも
のである。

従来の技術 このような方式の液体噴射装置に関する従来の
技術として、古くはプリンター等に利用されてい
るインクジエツト技術があり、最近ではそのイン
クジエツト技術を改良し、加圧室に臨むノズルを
有するノズル板を圧電振動子で振動させ、その振
動により生じる音圧によつて加圧室の液体をノズ
ルから噴霧するようにした技術がある。（例えば、
特開昭58−122070号公報や、電子通信学会技術研
究報告US84−４，P.23−30） 第５図は、上記従来技術の後者の例を示す噴霧
装置の断面図である。

同図に於て、噴霧部１は、直径が0.08mmのノズ
ル２を複数個有し、厚さが0.05mmのノズル板３
と、外径が５−15mmで厚さが0.5−2.0mm程度の、
開口４を有する円環状圧電セラミツク５と、深さ
が数mmの円筒状加圧室６を有するボデイー７とよ
り構成され、パイプ８と９により各々タンク１０
と吸引フアン１１に接続されている。吸引フアン
１１の発生する負圧力によりパイプ８の液面はタ
ンク１０の液面１２と同一の位置から高さhsだけ
吸い上げられ図の液面１３となつてつりあう。こ
の状態では圧電セラミツク５が付勢されていない
ので、加圧室６内の静圧はノズル２の前方（外
側）の圧力より低い圧力となつている。従つてノ
ズル２から液体が流出することがなく、又、後述
するような安定な液滴噴射動作を実現することが
できる。

圧電セラミツク５の図の左右の面には電極が設
けられており（図示せず）、この電極間に20−
100KHzの交流電圧が供給されるとノズル板３と
圧電セラミツク５とは図の破線のようにたわみ振
動する。この結果、加圧室６内のノズル２の近傍
には強い音圧が発生し、ノズル２からは液滴１４
が交流電圧の極性に応じて噴射され微粒化される
ものである。

このような噴射機構で動作する噴霧装置は、イ
ンクジエツト装置と違つて溶存空気を多量に含む
液体であつても極めて安定に噴霧することがで
き、電力消費が著しく少く、しかも非常にコンパ
クトで簡単な構造であるという長所を有してい
る。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、このような従来の噴射装置は次
のような欠点があつた。

前述したように、従来の噴射装置の構造はノズ
ル板３を圧電セラミツク５によつてたわみ振動さ
せノズル板３のノズル２が設けられている部分の
近傍のみが強く励振されるようになつている。こ
のためノズル板３や圧電セラミツク５の厚さや材
質あるいは直径などが、効率の良い振動系を実現
するために制限をうけ、ノズル２の直径や数量を
自由に選ぶことが困難であつた。即ち、溶存空気
を含む一般の液体を、目的に応じて任意の噴射
量、あるいは任意の粒径で噴射するためにノズル
２を任意の直径や数にすることが困難であつた。
特に噴射される液滴の粒径を著しく小く（例え
ば、１〜10μｍ）する場合などはノズルの数を多
くし、かつ、高周波で動作させることが必要であ
り、開口４が小くなるのでその内側に十分な数の
ノズルを設ることができず、従つて満足な噴射量
を得ることが困難であつた。

また、噴射液滴はノズル板の中央一箇所から噴
射される構成であるため液滴の分散が難しく、特
に液滴を空気などの気体と混合させる必要のある
用途（例えば液体燃料燃焼装置）の場合は、混合
が難しく混合空間が大きくなり構成が面倒である
という不都合があつた。

問題点を解決するための手段 本発明はこのような従来の噴射装置の欠点を解
決するためになされたものであり、以下に述べる
手段により構成された液体噴射装置である。

即ち、中央部と外周部との間の中間部に複数の
ノズルを設けたノズル板と、前記ノズル板の中央
部又は外周部を付勢して前記ノズル板を振動させ
る電気的振動子と、液体が充填される加圧室を備
えたボデイーとより成り、前記ノズルが前記加圧
室に臨むように前記ノズル板の外周部又は中央部
を前記ボデイーに装着する構成とするとともに、
前記ノズル板の外周部と中央部とを節とし中間部
を腹とする振動を励起して前記ノズルより液体を
噴射するよう構成したものである。

作 用 本発明は上記手段から成る構成により、ノズル
板の中間部に多くの小孔ノズルを設けることを可
能ならしめ、かつ、ノズル板の振動の腹にノズル
を位置せしめることができるものである。従つ
て、高い周波数で動作して非常に小さい粒径で、
しかも、大量の液滴を噴射せしめることを可能に
するものである。また、液滴の噴射部分、即ち、
ノズルの配置場所を分散し空気などの気体との混
合を極めて容易にするという作用を有するもので
ある。

実施例 第１図は本発明の実施例を示す液体噴射装置の
断面図である。

第１図に於て、第５図と同符号のものは相当す
る構造物であり説明を省略する。同図に於て、ノ
ズル板３はボデイー７にその外周部１５が固定さ
れ、かつ、その中央部１６は電気的振動子５のホ
ーン１７の先端１８にロウ付などにより固定され
ている。ノズル板３の中間部１９にはノズル２が
図のようにリング状に設けられている。第２図は
このノズル２の配置を示す平面図であり第１図と
同符号のものは相当する構造物である。ホーン１
７の後端には並列接続された圧電振動子２０，２
１が電極板２２を挾んでボルト２３とナツト２４
にて装着されている。図より明らかなように、電
気的振動子５はランジユバン型圧電振動子により
構成されている。ノズル板３の中央部１６及び電
気的振動子５の中央には空気孔２５及び空気通路
２６が設けられ、空気パイプ２７によりフアン１
１に接続されている。フアン１１により送風空気
は図の矢印のように空気孔２５より噴出され、液
滴１４の飛行方向を分散して空気と液滴１４との
混合を促進せしめる。

電気的振動子５のホーン１７の周囲にはその振
動（即ち音波）が加圧室６内の液体に伝搬してキ
ヤビテーシヨンが発生し動作不安定にならないよ
うに、音波吸収部材２８が設けられている。２
９，３０はビスであり、ホーン１７の振動の節を
ボデイー７に固定するものである。

このような構成にて、圧電振動子２０，２１が
付勢されると、ホーン１７の先端１８は図中矢印
のように図の左右方向に振動する。この振動エネ
ルギーによりノズル板３は、図の破線のようにノ
ズル板３の外周部１５と中央部１６を節とし中間
部１９を腹とする振動を生じ、この振動により発
生する音圧によつてノズル２からは液滴１４が噴
射される。

第１図及び第２図より明かなように、ノズル２
はノズル板３の中間部１９に設けられ、外周部１
５と中央部１６をボデイー７と電気的振動子５と
に固定するようにしたのでノズル２の配置できる
面積を著しく大きくし、かつ、高い周波数でノズ
ル板３を振動し非常に小さい液滴１４を大量に噴
射せしめることができる。

第１図及び第２図に於て、電気的振動子５によ
りノズル板３の中央部１６を振動させる構成を示
したが、逆に外周部１５を電気的振動子５により
振動させる構成であつてもよい。

第３図は本発明の他の実施例を示す液体噴射装
置の断面図であつて、第１図と同符号のものは相
当する構造物であり説明を省略する。同図に於
て、ノズル板３の中間部１９は図の破線のように
振動して片側に２つの振動の腹を有しており、ノ
ズル２はこの腹に設けられている。このように構
成することにより、いつそう大量の、しかも、さ
らに微粒化した液滴を噴霧することができる液体
噴射装置を実現することができる。

第４図は本発明のさらに他の実施例を示す液体
噴射装置の断面図であつて、第１図と同符号のも
のは相当する構造物であり説明を省略する。同図
に於て、ノズル板３の中間部１９は突起部２９が
設けられている。この突起部２９が一種の剛体と
して図の破線のように振動するので、突起部２９
上に設けられたノズル２の振幅はほぼ均一となり
多くのノズル２を設けても大量で均一粒径の微粒
化した液滴を噴霧することができる液体噴射装置
を実現することができる。

このように本発明による液体噴射装置はノズル
板の中間部にノズルを設け、ノズル板の外周部と
中央部とを電気的振動子とボデイーとに装着し振
動させる構成であるのでノズルの数や振動周波数
の自由度を高め、従来の問題点を解消することが
できる。

発明の効果 以上に述べたように本発明によれば、以下のよ
うな効果を得ることができる。

(1) ノズル板の中間部にノズルを設け、中央部又
は外周部を電気的振動子又はボデイーに装着す
る構成とし、電気的振動子によりノズル板を振
動せしめるように構成したので、微小ノズルが
数多くノズル板の中間部に位置せしめることが
でき、ノズル数の限定を大幅に広げることが可
能である。

(2) また、上記構成により、ノズルの数などにか
かわらず任意の高周波数で動作することができ
る液体噴射装置を実現することができ、極めて
高い自由度を保証することができる。

(3) 従つて、極めて微小な液滴を大量に噴射する
ことができる液体噴射装置を実現することがで
きる。

(4) さらに又、ノズルの分布が一点に集中せず、
分散することができるので、噴射液滴を空気な
どの他の物質と混合する場合、この混合が容易
であるうえに均一な混合が可能となる。

従つて、特に液体燃料燃焼装置などに適用する
場合などはその効果が一層大きいものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す液体噴射装置
の断面図、第２図は同装置の平面図、第３図は本
発明の他の実施例を示す液体噴射装置の断面図、
第４図は本発明のさらに他の実施例を示す液体噴
射装置の断面図、第５図は従来の液体噴射装置の
断面図である。 ２……ノズル、３……ノズル板、５……電気的
振動子、６……加圧室、７……ボデイー、１４…
…液滴、１５……外周部、１６……中央部、１９
……中間部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 中央部と外周部との間の中間部に複数のノズ
   ルを設けたノズル板と、前記ノズル板の中央部ま
   たは外周部を付勢して前記ノズル板を振動させる
   電気的振動子と、液体が充填される加圧室を有す
   るボデイーとよりなり、前記ノズルが前記加圧室
   に臨むように前記ノズル板の外周部または中央部
   を前記ボデイーに装着する構成とすると共に、前
   記ノズル板の中央部と外周部を振動の節とし、か
   つ中間部を腹とする振動を励起して前記ノズルよ
   り液体を噴射するよう構成した液体噴射装置。 ２ ノズル板を円板状とし、ノズルをリング状に
   配置した特許請求の範囲第１項記載の液体噴射装
   置。 ３ ノズル板の中央部に空気を噴出する空気噴出
   口を設け前記空気噴出口の周囲に液体を噴射する
   よう構成した特許請求の範囲第１項又は第２項記
   載の液体噴射装置。 ４ 電気的振動子によりノズル板の中央部を付勢
   する構成とし、かつ、前記ノズル板の外周部をボ
   デイーに装着する構成とすると共に、前記電気的
   振動子の周囲に加圧室を設ける構成とした特許請
   求の範囲第１項記載の液体噴射装置。 ５ 電気的振動子と加圧室の間に高波の伝搬量を
   減少させるための吸音部材を設けた特許請求の範
   囲第４項記載の液体噴射装置。 ６ 電気的振動子をランジユバン型圧電振動子で
   構成した特特請求の範囲第４項記載の液体噴射装
   置。 ７ ノズル板に突起部を設け、前記突起部にノズ
   ルを配置せしめた特許請求の範囲第１項記載の液
   体噴射装置。