JPH0539677U - 吸液型超音波霧化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 吸液型超音波振動子の液体吸い上げ用貫通穴
の構造を工夫することによって液体の水位の変動に伴う
吸液量の変動を緩和し、安定した霧化動作を実現する。 【構成】 圧電素子４Ａ，４Ｂを軸体３３に締め付け一
体化してなる吸液型超音波振動子３１の霧化端側に多数
の微小貫通穴を有する網目状板１０を配し、前記吸液型
超音波振動子３１の液体吸い上げ用貫通穴３２の下端部
分を、大径開口穴部４０と、これに続くテーパー穴部４
１とで構成したことを特徴としている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、吸入器用噴霧器、芳香剤霧化器、美顔器用噴霧器、燃料霧化器等の 各種霧化装置として使用可能な吸液型超音波霧化装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、実開昭６４−２８９８１号において、多数の微小貫通穴を有する網目状 板を吸液型超音波振動子の霧化端側に配設し、該吸液型超音波振動子で吸液した 液体を当該吸液型超音波振動子の上端面（霧化面）側にて霧化する構成が提案さ れている。

【０００３】 図７は従来の超音波霧化装置の要部構成、すなわち吸液型超音波振動子及びそ の霧化端側の網目状板を示す（但し、該振動子及び網目状板の支持構造は省略し てある。）。この図において、吸液型超音波振動子１は、中心部に液体吸い上げ 用貫通穴２を形成しかつ中間部に雄螺子部を刻設した軸体３に、穴あき円板状圧 電素子４Ａ，４Ｂを挿通し、ワッシャ５を介してナット６を前記雄螺子部に螺合 することにより締め付け一体化した構造を備えている。すなわち、圧電素子４Ａ ,４Ｂと軸体３との関係はボルト締め振動子とほぼ同様な構造となっている。こ こで、図８のように軸体３は吸液機能のためのフランジ付き吸液用ホーン部７を 下部に持ち、軸体上部は霧化機能のための霧化用ホーン部８で、前記吸液用ホー ン部７のフランジ１５の下端面中央に前記液体吸い上げ用貫通穴２の下端が開口 するとともに、霧化用ホーン部８の上端面（霧化面）中央に前記液体吸い上げ用 貫通穴２の上端が開口している。なお、液体吸い上げ用貫通穴２の内径は全長に わたり一様である。前記網目状板１０は、１０数μm乃至数１０μm程度の微小貫 通穴を多数有するステンレス等の金属製薄板であり、前記吸液型超音波振動子１ の軸体３側又は当該超音波振動子１を支持するケース等の支持構造体側にて支え られている。このとき、網目状板１０と霧化用ホーン部８の霧化面との位置関係 は、水等の液体７０が吸い上げられたときに霧化用ホーン部上端面の全域に広が ることができるように微小間隙で対向するか軽く接触する程度とすることが望ま しい。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、上記図７の従来構成において、吸液型超音波振動子１は、図８の一 様な内径の液体吸い上げ用貫通穴２の下部開口である吸液口より液体を吸液し、 霧化用ホーン部８の上端面に達してさらに網目状板１０の多数の微小貫通穴に入 った液体を超音波振動により微細粒子として空中に噴霧するのであるが、以下に 詳述するように液体の水位によって吸液力が大きく変動する問題がある。

【０００５】 図９は吸液型超音波振動子１の吸液状態の変化を示すもので（但し、網目状板 １０を除去した場合）、（Ａ）は軸体３の上端面、すなわち霧化面における液体 吸い上げ用貫通穴２の上部開口より液体７０が噴水状に飛び出す状態で、後述す るように吸液型超音波霧化装置の用途では吸液量が過大となった状態である。（ Ｂ）は液体吸い上げ用貫通穴２の上部開口より液体７０が水玉状に溢れ出て、軸 体３に沿って滴下する状態であり、後述するように吸液型超音波霧化装置の用途 では吸液量が適当であるといえる範囲である。（Ｃ）は液体吸い上げ用貫通穴２ の上部開口より溢れ出た液体７０が軸体３の霧化面に水玉状となってとどまった 状態（軸体３に沿って滴下しない状態）、後述するように吸液型超音波霧化装置 の用途では吸液量が適当であるといえる範囲である。（Ｄ）は吸液型超音波振動 子による吸液が全く行われない吸液不能状態である。

【０００６】 図１０は吸液型超音波振動子１の吸液用ホーン部７とこれが浸っている液体７ ０の水位（深さ）との関係を示し、は深い場合、は中間の深さ、は浅い場 合である。

【０００７】 以下の表１及び表２は、従来の吸液型超音波振動子１における図１０の水位と 図９の吸液状態との関係を示し、表１は吸液型超音波振動子１への入力電力が少 ない状態で、表２は吸液型超音波振動子１への入力電力が大きい状態である。 表１ 水位 吸液状態 （Ｂ）又は（Ｃ） （Ｄ） （Ｂ）又は（Ｃ） 表２ 水位 吸液状態 （Ａ）又は（Ｂ） （Ｃ）又は（Ｄ） （Ａ）又は（Ｂ）

【０００８】 上記表１から明らかなように、吸液型超音波振動子１への入力電力が小さいと きは、図１０の水位のとき、すなわち、中間の水位のときに図９の（Ｄ）の吸 液不能状態となり、霧化動作も不可能となってしまう不都合を生じる。また、表 ２から明らかなように、吸液型超音波振動子１への入力電力が大きいときは、図 １０の水位，、すなわち水位が深いときと浅いときに図９の（Ａ）の噴水状 態となる。この図９（Ａ）の噴水状態では吸液量が過大となり、図７の吸液型超 音波振動子１の霧化端に網目状板１０を配設した場合、図７の仮想線Ｗのように 、霧化されない余分の液体７０が次々と滴り落ちる現象が発生する。この現象は 、吸入器用噴霧器等のように高価な薬剤を霧化する場合には、薬剤を無駄にする ことになって問題となるし、芳香剤や燃料の霧化器の場合も余分に滴下した液体 ７０の処理が問題となる。なお、図９の（Ｂ）,（Ｃ）状態では、図７の吸液型 超音波振動子１の霧化端に網目状板１０を配設した構造としたときに吸液量と霧 化量がバランスし、前述の液体の滴下現象は発生しないことが判明した。

【０００９】 上記したように、従来の一様な内径の液体吸い上げ用貫通穴２を持つ吸液型超 音波振動子１と網目状板１０とを組み合わせ、一定の入力電力を該吸液型超音波 振動子１に与えた場合には、液体の水位変化に伴い吸液不能状態又は吸液量過大 で余分な液体の滴下現象が発生する問題がある。

【００１０】 この問題を解決するために、本考案者は、図１１のように、上部開口よりも下 部開口を広くしかつなだらかなテーパー状に内径を変化させた液体吸い上げ用貫 通穴２２を有する吸液型超音波振動子２１を用い（但し、貫通穴２２以外は超音 波振動子１と同じ）、水位を図１０の如く変化させて同様の実験を行った。しか し、実験結果は表１及び表２の通りとなり、特に改善効果は見られなかった。

【００１１】 また、本考案者は、図１２の如く、従来の吸液型超音波振動子１の一様な内径 の液体吸い上げ用貫通穴２の下端部にテーパー穴部２３を形成し、吸液口となる 下部開口２４を広げた構造としたものを用い、水位を図１０の如く変化させて同 様の実験を行った。しかし、実験結果は表１及び表２の通りとなり、やはり改善 効果は見られなかった。また、仮想線２３Ａ，２３Ｂの如くテーパー穴部径を増 大させても結果は同じであった。

【００１２】 本考案は、上記の点に鑑み、吸液型超音波振動子の液体吸い上げ用貫通穴の構 造を工夫することによって液体の水位の変動に伴う吸液量の変動を緩和し、ひい ては安定した霧化動作の実現を図った吸液型超音波霧化装置を提供することを目 的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために、本考案は、多数の微小貫通穴を有する網目状板を 吸液型超音波振動子の霧化端側に配した吸液型超音波霧化装置において、前記吸 液型超音波振動子の液体吸い上げ用貫通穴の下端部分を、大径開口穴部と、これ に続くテーパー穴部とで構成している。

【００１４】

【作用】 本考案の吸液型超音波霧化装置においては、吸液型超音波振動子の液体吸い上 げ用貫通穴の下端部分を、大径開口穴部と、これに続くテーパー穴部とで構成す ることによって、最も吸液作用が弱くなる中間の水位のときの吸液不能状態を解 消するとともに、水位が低いときと高いときに吸液量が過大となる現象を防止す ることができる。従って、吸液型超音波振動子の霧化端側に網目状板を配したと きに余分に吸い上げられた液体が霧化されないで滴下する現象の発生を防止する ことができる。

【００１５】

【実施例】

以下、本考案に係る吸液型超音波霧化装置の実施例を図面に従って説明する。

【００１６】 図１で本考案の第１実施例を説明する。この図において、３１は吸液型超音波 振動子であり、中心部に液体吸い上げ用貫通穴３２を形成しかつ中間部に雄螺子 部を刻設した軸体３３に穴あき円板状圧電素子４Ａ，４Ｂを挿通しワッシャ５を 介してナット６を前記雄螺子部に螺合することにより締め付け一体化した構造を 備えている。ここで、液体吸い上げ用貫通穴３２の下端部分は、図２にも示す如 く、フランジ付き吸液用ホーン部７の下端面（円形のフランジ１５の下端面）に 開口した大径開口穴部４０と、これに続くテーパー穴部４１とで構成されている 。その大径開口穴部４０は図２のように長さ寸法Ｌにわたって同一内径を保ち、 徐々に内径が狭くなったテーパー穴部４１を介して液体吸い上げ用貫通穴３２の 残りの部分を成す小径穴部４２につながっている。なお、吸液型超音波振動子３ １は、液体吸い上げ用貫通穴の構造以外は図７の吸液型超音波振動子１と同様で あり、同一部分に同一符号を付した。

【００１７】 上述の吸液型超音波振動子３１の周囲には、圧電素子４Ａ，４Ｂの外周を取り 囲む金属又は樹脂製の防水ケース５０が配置されている。この防水ケース５０は 半ケース５０Ａ，５０Ｂをボルト５１及びナット５２で締め付け一体化したもの であり、半ケース５０Ａ，５０Ｂ間はＯ−リング５３で、半ケース５０Ａ，５０ Ｂとワッシャ５間はＯ−リング５４でそれぞれ水密に閉塞されている。

【００１８】 １０数μｍ乃至数１０μｍ程度の微小貫通穴を多数有する網目状板１０（例え ばステンレス等の金属製薄板）は、支持板５５の透孔５６の部分に張られて周囲 を接着剤等で固定され、支持板５５は前記防水ケース５０の締め付けに利用した ボルト５１の延長部分（支柱として機能する）にナット５７で固定される。この とき、網目状板１０と吸液型超音波振動子３１の霧化用ホーン部上端面との位置 関係は、水等の液体７０が霧化用ホーン部上端面の全域に広がることができるよ うに微小間隙で対向するか軽く接触する程度とすることが望ましい。

【００１９】 容器６０には水等の液体７０が満たされ、吸液用ホーン部７が液体７０に浸る ように吸液型超音波振動子３１が容器６０上に支持される。ここでは、防水ケー ス５０のフランジ部５０Ｃが容器縁に係合することで吸液型超音波振動子３１を 支えている。

【００２０】 図３は、上記第１実施例で用いた吸液型超音波振動子３１を示し、この吸液型 超音波振動子３１の液体７０に浸っている吸液用ホーン部７の水位を深い状態 、中間の深さ、及び浅い状態に設定しかつ一定入力電力を付与して吸液状態 を実験的に確認した所（但し網目状板１０は無い状態）、水位変動にかかわらず いずれも図９の（Ｂ），（Ｃ）状態となり、液体が噴水状に飛び出す現象や吸液 不能状態の発生は見られなかった。また、入力電力をある程度増減しても図９の （Ｂ），（Ｃ）の状態を安定に維持することが判明した。このような吸液量の安 定化は、図２に示した如く、吸液用ホーン部７の下端面に開口した大径開口穴部 ４０と、これに続くテーパー穴部４１とで液体吸い上げ用貫通穴３２の下端部分 を構成したことに起因すると考えられる。従って、第１実施例の主要構成部分を 抽出した図４の構成のように、吸液型超音波振動子３１の霧化用ホーン部の霧化 端側に網目状板１０を配置することで、液体を霧化でき、しかも吸液量が適正で あるため、図７の仮想線Ｗの如く従来の吸液型超音波振動子１の場合に発生した 余分な液体７０の滴下現象は発生しない。

【００２１】 以上述べたように、第１実施例の構成によれば、吸液型超音波振動子３１の吸 液用ホーン部７の超音波振動により液体吸い上げ用貫通穴３２を上昇した水等の 液体７０は、その上端開口より溢れ出て霧化用ホーン部８の霧化面と網目状板１ ０との間に生じる微小間隙を通して霧化面の全域に広がり、網目状板１０に形成 された各微小貫通穴の内側に入り、霧化用ホーン部８の超音波振動により、霧化 粒子となって空気中に噴霧、放出される。また、液体吸い上げ用貫通穴３２の下 端部分の構造を工夫したことにより、液体吸い上げ量の変動を抑制でき、安定し た霧化動作が実現でき、霧化されない余分な液体が霧化用ホーン部８を伝わって 滴下する現象や吸液不能（霧化不能）状態の発生を防止できる。

【００２２】 図５は本考案の第２実施例の要部構成を示す。この場合、吸液型超音波振動子 ３１Ａは、液体吸い上げ用貫通穴３２Ａの下端部分を大径開口穴部４０Ａと、こ れに続くテーパー穴部４１Ａとで構成するとともに、液体吸い上げ用貫通穴３２ Ａの残りの部分を成す小径穴部４２Ａを下端が広く上端が狭くなった緩やかなテ ーパー穴部としている。その他の構造は、第１実施例と同様とすることができる 。この場合にも、前述の第１実施例と同様の効果を得ることができる。

【００２３】 上記第１及び第２の実施例では、吸液型超音波振動子３１，３１Ａは、円形の フランジ１５を下端部に一体に形成してなるフランジ付き吸液用ホーン部７を有 するものであったが、図６に示す如くフランジを省略し、フランジ無しの吸液用 ホーン部８０を用いることができる。なお、その他の部分は吸液型超音波振動子 ３１又は３１Ａと同様に構成する。

【００２４】 なお、吸液型超音波振動子のケース構造や支持構造、並びに網目状板の支持構 造等は用途に応じて適宜変更可能である。また、圧電素子を軸体に締め付けるた めのワッシャ及びナットの組の上下いずれか一方を省略し、その代わりに軸体に ワッシャ及びナットに相当する圧電素子当接部材を一体品として形成するように しても良い。

【００２５】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案の吸液型超音波霧化装置によれば、吸液型超音波 振動子の液体吸い上げ用貫通穴の下端部分の構造を工夫することによって液体の 水位の変動に伴う吸液量の変動を緩和し、ひいては安定した霧化動作の実現を図 ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る吸液型超音波霧化装置の第１実施
例を示す正断面図である。

【図２】第１実施例の要部拡大断面図である。

【図３】第１実施例で用いた吸液型超音波振動子を示す
一部を断面とした正面図である。

【図４】第１実施例の主要構成部分を示す一部を断面と
した正面図である。

【図５】本考案の第２実施例の要部構成を示す一部を断
面とした正面図である。

【図６】第１及び第２実施例における吸液型超音波振動
子の吸液用ホーン部の変形例を示す要部拡大断面図であ
る。

【図７】従来の吸液型超音波霧化装置の１例を示す一部
を断面とした正面図である。

【図８】従来の吸液型超音波霧化装置で用いた吸液型超
音波振動子の要部拡大断面図である。

【図９】吸液型超音波振動子の吸液状態を示す説明図で
ある。

【図１０】吸液型超音波振動子の吸液用ホーン部が浸っ
た液体の水位を示す説明図である。

【図１１】吸液型超音波振動子の比較例を示す一部を断
面とした正面図である。

【図１２】従来の吸液型超音波振動子において液体吸い
上げ用貫通穴の下端部分にテーパー穴部のみを形成した
場合の要部拡大断面図である。

【符号の説明】

１，２１，３１，３１Ａ 吸液型超音波振動子 ２，３２，３２Ａ 液体吸い上げ用貫通穴 ３，３３ 軸体 ４Ａ，４Ｂ 圧電素子 ７ 吸液用ホーン部 ８ 霧化用ホーン部 １０ 網目状板 ４０，４０Ａ 大径開口穴部 ４１，４１Ａ テーパー穴部 ４２，４２Ａ 小径穴部 ５０ 防水ケース

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｍ 27/08 Ｂ 7114−3Ｇ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 多数の微小貫通穴を有する網目状板を吸
   液型超音波振動子の霧化端側に配した吸液型超音波霧化
   装置において、前記吸液型超音波振動子の液体吸い上げ
   用貫通穴の下端部分を、大径開口穴部と、これに続くテ
   ーパー穴部とで構成したことを特徴とする吸液型超音波
   霧化装置。