JPH0588661U - 超音波噴霧器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 霧化不能となる異常現象の発生を防止可能
で、かつ効率の良い液体霧化動作及び微細な霧化粒子の
発生を可能とする。 【構成】 液体吸い上げ用貫通穴２を形成した軸体１に
圧電素子を挿通し締め付け一体化した吸液型超音波振動
子２０の霧化端面側に、多数の微小貫通穴を有する多孔
乃至網状薄板３５を配した構造を持ち、さらに前記軸体
１の上部にフランジ部２３Ａを一体に形成するととも
に、該フランジ部の霧化端面４０Ａを、前記貫通穴２が
開口した平坦面４５と該平坦面より下がる向きに傾斜し
た周辺傾斜面４６とで形成している。これにより、平坦
面４５の加工が容易となり、平坦面の平滑度が不良であ
る場合に生じ易い霧化不能となる異常現象を防止でき
る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、薬液等の吸入器、芳香剤用噴霧器等の各種液体の噴霧装置として使 用可能な超音波噴霧器に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、水等を霧化する超音波噴霧器として、液体吸い上げ用貫通穴を形成した 軸体に圧電素子を挿通し締め付け一体化してなる吸液型超音波振動子を使用し、 該振動子の霧化端側に穴あき板を設けた構造が本出願人から実開昭６４−２８９ ８０号で開示されている。

【０００３】 図４は、従来の超音波噴霧器の１例を示す。この図において、吸液型超音波振 動子２０は、液体吸い上げ用貫通穴２を形成した金属製軸体１に円板状圧電素子 １５Ａ，１５Ｂを挿通し締め付け一体化したものである。すなわち、金属製軸体 １の中心部には液体吸い上げ用貫通穴２が形成され、該金属製軸体１の外周にお ける中間部上側部分に円板状圧電素子１５Ａ，１５Ｂの一方の締め付け面をなす 円板形凸部３が一体に形成されるとともに中間部下側部分に雄螺子部４が形成さ れている。前記円板形凸部３の外形寸法は平ワッシャとナットとを一体化したも のと実質的に同じである。このような軸体１に対し、電極板１４Ａ、中心部に貫 通穴を持つ円板状圧電素子１５Ａ、電極板１４Ｂ、中心部に貫通穴を持つ円板状 圧電素子１５Ｂ、電極板１４Ｃの順で挿通し、ワッシャー付きナット５を雄螺子 部４に螺合して締め付けることにより、円板状圧電素子１５Ａ，１５Ｂは軸体１ に締め付け一体化される。そして、前記金属製軸体１の下部が吸液用ホーン部２ １、上部が霧化用ホーン部２２となり、該霧化用ホーン部上端部（軸体上端部） に超音波振動の振幅拡大用フランジ部２３が一体に形成されている。なお、１７ は軸体１の中間部外周に配設された円筒形絶縁スペーサ、１８は前記ナット５の ゆるみ止め用の接着剤である。

【０００４】 上述の吸液型超音波振動子２０には、防水ケース６が装着され、該防水ケース ６を利用して液体Ｗを収容した容器３０に固定的に支持されている。また、防水 ケース６には支柱３１を介して支持板３２が取り付けられ、該支持板３２の抜き 穴３３の所に多数の微小貫通穴３６を持つステンレス等の多孔乃至網状薄板３５ が固定される。そして、振動子静止状態では該多孔乃至網状薄板３５が前記振幅 拡大用フランジ部２３の霧化端面（上端面）に接触するか微小間隙で対向するよ うに支持板３２の高さを設定する。

【０００５】 前記吸液型超音波振動子２０への高周波電力の供給は、両端の電極板１４Ａ， １４Ｃを相互に電気接続し（圧電素子１５Ａ，１５Ｂを電気的に並列接続し）、 一端の電極板１４Ｃと中間の電極板１４Ｂとにリード線１９をそれぞれ接続して 行えばよい。

【０００６】 図４の構成において、吸液型超音波振動子２０の吸液用ホーン部２１を容器３ ０内の液体Ｗ中に浸し、円板状圧電素子１５Ａ，１５Ｂに高周波電力を印加して 超音波振動を行わせれば、吸液用ホーン部２１の超音波振動により液体吸い上げ 用貫通穴２を矢印Ｚ１の如く上昇した液体は、霧化用ホーン部２２の上部のフラ ンジ部２３の霧化端面の超音波振動及びこれに接触するか微小間隙で対向した多 孔乃至網状薄板３５の作用によって霧化され、多孔乃至網状薄板３５の多数の微 小貫通穴の穴径でほぼ定まる霧化粒子となって空気中に噴霧、放出される。

【０００７】 図５は吸液型超音波振動子２０の入力電力（入力電圧６Ｖ、入力電流２００ｍ Ａ）を一定としたときの、前記振幅拡大用フランジ部２３の直径と霧化端面（軸 体上端面）及び吸液端面（軸体下端面）の超音波振動の振幅との関係を示す。こ の図から、フランジ部２３の直径を増加させて行けば、霧化端面の超音波振動の 振幅も増加し、霧化効率の向上が期待できることが判る。とくに、吸液型超音波 振動子２０を小電力で駆動する場合にはこのフランジ部２３の振幅拡大作用は有 用である（振幅がある程度以下では霧化作用が全く行われなくなる。）。

【０００８】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、電源として電池を用いる小型の吸入器や芳香剤噴霧器に応用する場 合には、吸液型超音波振動子２０への入力電力はできるだけ小さくしたいし、霧 化粒子の粒径も小さい方が望ましい。このため、前記振幅拡大用フランジ部２３ の直径を６，７mm程度にまて大きくし、かつ多孔乃至網状薄板３５の多数の微小 貫通穴３６の穴径を２０μｍ以下に設定することが検討されている。しかしなが ら、前記振幅拡大用フランジ部２３の直径を６，７mm程度にまで大きくすると、 実際の加工上、フランジ部霧化端面（上端面）４０の全面を完全な平坦面（平滑 面）にすることが困難になり、例えばフランジ部２３を拡大して示す図６のよう に、フランジ部２３の外縁４１よりも液体吸い上げ用貫通穴２の開口した中央部 が低くなる事態が発生したりする。そうなると、吸液型超音波振動子２０が作動 していない静的状態においても液体吸い上げ用貫通穴２の開口縁４２と多数の微 小貫通穴３６を持つ多孔乃至網状薄板３５との間に隙間が生じ、図４の吸液型超 音波振動子２０を作動させると、軸体１の貫通穴２を正常時とは逆向きの矢印Ｚ ２方向に空気が下降していく現象が発生する。すなわち、貫通穴２０の上部開口 から入った空気が貫通穴２０の下部開口から送り出され、容器３０内の液体内に 気泡が発生してしまう。このような異常現象は、とくに多孔乃至網状薄板３５の 多数の微小貫通穴３６の穴径が２０μｍ以下で発生する可能性があり、とくに５ μｍ以下の場合に顕著となることが判明した。この原因は、微小貫通穴３６の穴 径が小さくなると液体が通り抜ける際の抵抗が大きくなり、液体が微小貫通穴３ ６を通り抜ける抵抗よりも、液体が液体吸い上げ用貫通穴２を下がる向きの抵抗 の方が小さくなってくるためと考えられる。

【０００９】 本考案は、上記の如き異常現象の発生を防止可能で、かつ効率の良い液体霧化 動作及び微細な霧化粒子の発生が可能な超音波噴霧器を提供することを目的とす る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために、本考案の超音波噴霧器は、液体吸い上げ用貫通穴 を形成した軸体に圧電素子を挿通し締め付け一体化した吸液型超音波振動子の霧 化端面側に、多数の微小貫通穴を有する多孔乃至網状薄板を構造を具備し、前記 軸体の上部にフランジ部を一体に形成するとともに、該フランジ部の霧化端面を 前記液体吸い上げ用貫通穴が開口した平坦面と該平坦面より下がる向きに傾斜し た周辺傾斜面とで構成している。

【００１１】

【作用】

本考案の超音波噴霧器においては、吸液型超音波振動子が有する軸体の上部に 超音波振動の振幅拡大用フランジ部を一体に形成しているが、該フランジ部の霧 化端面を前記液体吸い上げ用貫通穴が開口した平坦面と該平坦面よりテーパー状 に下がった周辺傾斜面とで構成しており、当該フランジ部の霧化端面の全面を平 坦面とする必要性を無くしている。このため、霧化端面の全面よりも幾分狭い領 域、例えば、前記液体吸い上げ用貫通穴の穴径よりも大きく、フランジ部の無い 所の軸体断面積にほぼ匹敵するかこれより狭い領域を平坦面とすれば良く、加工 性が良好となり、前述の図６に示すような吸液型超音波振動子が作動していない 静的状態においても液体吸い上げ用貫通穴の開口縁と多孔乃至網状薄板との間に 隙間が生じることに起因する異常現象の発生を未然に防止することができる。

【００１２】

【実施例】

以下、本考案に係る超音波噴霧器の実施例を図面に従って説明する。

【００１３】 図１は本考案に係る超音波噴霧器の第１実施例の要部構成を示す。この図にお いて、吸液型超音波振動子２０の軸体１の上端部に形成されている超音波振動の 振幅拡大用フランジ部２３Ａは、軸体１のフランジ部の無い部分における直径φ Ｄ１よりも大きな直径φＤ２を持ち、当該フランジ部２３Ａの霧化端面（上端面 ）４０Ａは液体吸い上げ用貫通穴２が開口した平坦面４５と該平坦面より直線的 にテーパー状に下がった周辺傾斜面４６とで構成されている。換言すれば、フラ ンジ部２３Ａの上部断面は略台形状となっている。ここで、前記平坦面４５の直 径をφＤ３、液体吸い上げ用貫通穴２の穴径をφＤ４としたとき、 φＤ４＜φＤ３≦φＤ１ である。また、多数の微小貫通穴３６を有するステンレス等の多孔乃至網状薄板 ３５が吸液型超音波振動子２０が作動していない静止状態において前記平坦面４ ５に接する如く支持されている。吸液型超音波振動子２０の作動中はフランジ部 ２３Ａの霧化端面が超音波振動を行うため、多孔乃至網状薄板３５と平坦面４５ との間に微小間隙ができ、この間隙に吸い上げられた液体が毛細管現象で広がり 各微小貫通穴３６に到達することができる。

【００１４】 なお、軸体１のフランジ部の無い部分における直径φＤ１を３mm、液体吸い上 げ用貫通穴２の穴径φＤ４を０.７mmとしたとき、フランジ部２３Ａの直径φＤ ２を５〜７mm程度に設定でき、また多孔乃至網状薄板３５の厚みは４０〜５０μ ｍで微小貫通穴３６の穴径は２０μｍ以下（とくに微細な霧化粒子が要求される 場合は３〜５μｍ）とすることができる。また、周辺傾斜面４６の外縁と多孔乃 至網状薄板３５間の距離ｄは１０μｍ以上であることが好ましい。その他の構成 は、図４に示した従来技術と同様である。

【００１５】 この第１実施例によれば、超音波振動の振幅拡大用フランジ部２３Ａの霧化端 面（上端面）４０Ａを、当該霧化端面の全面よりも狭い領域である平坦面４５と 、該平坦面の周囲を囲んでいて当該平坦面から直線的にテーパー状に下がった周 辺傾斜面４６とで構成したので、平坦面４５の加工が容易で、平面度（平滑度） を良好にすることが可能となり、吸液型超音波振動子２０の作動していない静的 な状態において液体吸い上げ用貫通穴２の開口縁４２と多孔乃至網状薄板３５と を接触させることができる。この結果、多孔乃至網状薄板３５の有する多数の微 小貫通穴３６の穴径が２０μｍ以下であっても、吸液型超音波振動子２０を励振 すれば、その液体吸い上げ用貫通穴２を上昇した液体がフランジ部２３Ａの平坦 面４５に毛細管現象で薄く広がり、さらに各微小貫通穴３６内に入って霧化され るという正常な動作が行われる。液体吸い上げ用貫通穴２の上部開口から空気が 逆流する異常現象は発生しなくなる。また、液体吸い上げ用貫通穴２より過剰な 液体が吸い上げられた場合は、平坦面４５の周りが周辺傾斜面４６となっている ため、この周辺傾斜面４６を通って液体が落下し、大きな液滴がフランジ部２３ に付着することに起因する吸液型超音波振動子２０の霧化動作の不安定性を回避 することができる。

【００１６】 図２は本考案の第２実施例の要部構成を示す。この図において、吸液型超音波 振動子２０の軸体１の上端部に形成されている超音波振動の振幅拡大用フランジ 部２３Ｂは、軸体１のフランジ部の無い部分における直径φＤ１よりも大きな直 径φＤ２を持ち、当該フランジ部２３Ｂの霧化端面（上端面）４０Ｂは液体吸い 上げ用貫通穴２が開口した平坦面４５と該平坦面より曲線的に下がった部分球面 状の周辺傾斜面４６Ｂとで構成されている。換言すれば、フランジ部２３Ａの上 部断面は略台形状となっている。ここで、前記平坦面４５の直径をφＤ３、液体 吸い上げ用貫通穴２の穴径をφＤ４としたとき、 φＤ４＜φＤ３≦φＤ１ である。その他の構成は、前述の第１実施例と同様である。

【００１７】 上記第１及び第２実施例では、フランジ部の下面（霧化端面の反対側）はテー パー面であるが、ストレート面であっても差し支えない。この場合を、本考案の 第３実施例として図３に示す。この図において、吸液型超音波振動子２０の軸体 １の上端部に形成されている超音波振動の振幅拡大用フランジ部２３Ｃは、軸体 １のフランジ部の無い部分における直径φＤ１よりも大きな直径φＤ２を持ち、 当該フランジ部２３Ｃの霧化端面（上端面）４０Ｃは液体吸い上げ用貫通穴２が 開口した平坦面４５と該平坦面より直線的にテーパー状に下がった周辺傾斜面４ ６とで構成されている（第１実施例と同じ）。また、フランジ部２３Ｃの下面は 軸体１の軸方向に垂直なストレート面４７となっている。その他の構成は前述の 第１実施例と同様である。

【００１８】 なお、第３実施例における霧化端面の形状を第２実施例の霧化端面の形状に変 更することも可能である。

【００１９】 また、多孔乃至網状薄板３５は、図４に示すように支持板３２を介して吸液型 超音波振動子２０に装着された防水ケース６あるいは液体を収容した容器３０側 にて支えれば良いが、多孔乃至網状薄板３５を適宜折り曲げて軸体上部に遊着（ 遊びを持たせて装着）するようにしても良い。

【００２０】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案の超音波噴霧器によれば、吸液型超音波振動子の 振幅拡大用フランジ部の霧化端面を液体吸い上げ用貫通穴が開口した平坦面と該 平坦面よりテーパー状に下がった周辺傾斜面とで形成したので、当該フランジ部 の平坦面と多孔乃至網状薄板との接触性を良好とし、信頼性及び効率の良い液体 霧化動作及び微細な霧化粒子の発生が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る超音波噴霧器の第１実施例の要部
構成を示す正断面図である。

【図２】本考案の第２実施例の要部構成を示す正断面図
である。

【図３】本考案の第３実施例の要部構成を示す正断面図
である。

【図４】従来の超音波噴霧器の１例を示す正断面図であ
る。

【図５】超音波噴霧器で用いる吸液型超音波振動子のフ
ランジ部径と霧化端面及び吸液端面の超音波振動の振幅
を示すグラフである。

【図６】図４の従来例において吸液型超音波振動子のフ
ランジ部径を大きくした場合の問題点を示す拡大断面図
である。

【符号の説明】

１ 軸体 ２ 液体吸い上げ用貫通穴 ６ 防水ケース １４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ 電極板 １５Ａ，１５Ｂ 円板状圧電素子 ２０ 吸液型超音波振動子 ２３，２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ フランジ部 ３０ 容器 ３５ 多孔乃至網状薄板 ３６ 微小貫通穴 ４０，４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ 霧化端面 ４５ 平坦面 ４６，４６Ｂ 周辺傾斜面

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 液体吸い上げ用貫通穴を形成した軸体に
   圧電素子を挿通し締め付け一体化した吸液型超音波振動
   子の霧化端面側に、多数の微小貫通穴を有する多孔乃至
   網状薄板を配した超音波噴霧器において、 前記軸体の上部にフランジ部を一体に形成するととも
   に、該フランジ部の霧化端面を前記液体吸い上げ用貫通
   穴が開口した平坦面と該平坦面より下がる向きに傾斜し
   た周辺傾斜面とで形成したことを特徴とする超音波噴霧
   器。
2. 【請求項２】 前記多孔乃至網状薄板の微小貫通穴の穴
   径が２０μｍ以下である請求項１記載の超音波噴霧器。