JPH0628211Y2

JPH0628211Y2 - 超音波霧化器

Info

Publication number: JPH0628211Y2
Application number: JP6663889U
Authority: JP
Inventors: 高志浦野; 弘三平山
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1989-06-06
Filing date: 1989-06-06
Publication date: 1994-08-03
Anticipated expiration: 2004-06-06
Also published as: JPH037974U

Description

【考案の詳細な説明】（産業上の利用分野）本考案は、例えば冷房器や冷暖房器等のように露結した
水を霧化して飛散させる場合等に用いられ、圧電素子の
超音波振動を直接的に利用して水等の液体を吸上げて霧
化する超音波霧化器に係り、特に圧電素子部への液体の
浸入を防止する封止構造に関する。

（従来の技術）第４図は従来の超音波霧化器の構造を示す断面図であ
る。第４図において、１は軸心方向に貫通穴２を設けた
軸であり、軸１の上部には霧化機能のための振幅拡大用
ホーン部４を有する。軸１の下部にもポンプ機能を有す
る振幅拡大用ホーン部と下端の円板状部を設ける場合も
ある。６、７は中央に軸１に挿通する穴を有する円板状
圧電素子、８は圧電素子６、７間に設けられた電極、
９、１０は圧電素子６、７の上面、下面に設けられた電
極であり、圧電素子６、７は、電極８〜１０と共に、軸
１の中間部の外周に形成されたねじ溝１１、１２に螺合
する上下の締付けナット１３、１４により、ワッシャ１
５、１６を介して締付け固定される。電極８は軸１に対
して電気的に絶縁されており、電極９と１０はワッシャ
１５、１６やナット１３、１４および軸１を介して導通
する。

第５図の曲線Ｚ１はこの超音波霧化器の振動周波数と
縦振動に対する振動子の２端子インピーダンスＺとの関
係を示す図であり、超音波霧化器は軸１の長さ等によっ
て決定される固有の基本共振周波数ｏを有する。従っ
て、圧電素子６、７間の電極８と、軸１と同電位となる
電極９、１０との間に、前記基本共振周波数ｏの高周
波電圧を印加することにより、第６図に示すように、圧
電素子６、７に上下逆方向に超音波振動を発生させ、こ
れによって貫通穴２の下端から水等の液体３を貫通穴２
内に吸込み、貫通穴２の上端部で霧化して大気中に放散
させるものである。

このような超音波霧化器において、水が前記圧電素子
６、７や電極８〜１０等に作用すると、これらの組成変
化や腐食等を起こし、特性を劣化させたり故障を起こす
おそれがあり、さらに短絡を生じたりるため、水等が圧
電素子部へ浸入することを防止する封止構造が採用され
る。１７、１８はその封止のためのゴム製カバーであ
り、各カバー１７、１８は軸１を貫挿する筒部ａと、両
カバー１７、１８を重ね合わせる鍔部ｂとを備える。こ
れらの両カバー１７、１８は、前記締付けナット１３、
１４、ワッシャ１５、１６および圧電素子６、７を包囲
するように、筒部ａに軸１を貫挿し、鍔部ｂどうしを重
ねてリング１９、２０およびボルト２１、ナット２２に
より鍔部ｂ、ｂを締付けて取付けられる。電極８、１０
に接続されるリード線２３は前記鍔ｂ、ｂ間に挟持して
外部に引出される。

（考案が解決しようとする課題）第４図の従来の封止構造によれば、カバー１７、１８の
筒部ａをカバー１７、１８の弾性のみによって軸１に接
触させているため、筒部ａと軸１との間から液体３が容
易に浸入し、液体３が水のように導電性を有する場合は
圧電素子６、７が液体３を通じて短絡状態となり、振動
が停止して吸液作用が停止してしまうという問題点があ
った。

また、この問題点を解決するため、仮に筒部ａをリング
等で締付けて密着させると、この霧化器の振動周波数に
対する機械的インピーダンス特性が第５図のＺ２に示す
ように変化して機械的Ｑが著しく低下し、効率が低下
し、吸液能力を損うという問題点があった。

本考案はこのような問題点に鑑み、十分な封止効果が得
られると共に、吸液能力を損なうことのない封止構造を
有する超音波霧化器を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段）上記目的を達成するため、本考案は、液体吸上げ用貫通
穴を軸心方向に形成した軸を有し、該軸の中間部に複数
個の圧電素子を取付け、該軸の外周に設けたねじ溝に螺
合する上下の締付けナットにより、それぞれ上下のワッ
シャを介して前記圧電素子を締付け固定する構造の超音
波霧化器において、前記圧電素子部を保護する上分割ケ
ースの内周部の下面と上ワッシャの上面との間と、下分
割ケースの内周部の上面と下ワッシャの下面との間と、
上下の分割ケースの合わせ面間に、それぞれ弾力性を持
つ材料でなるＯリングを介在させ、前記上下の分割ケー
スどうしを固定具によって相互に結合することにより、
前記各Ｏリングを前記各部間で圧縮して封止構造を実現
したことを特徴とする。

（作用）上下の分割ケースを合わせてねじ、ナット等の固定具に
より相互に結合する際の締付け力を利用し、ワッシャと
分割ケースとの間、および分割ケースの合わせ面間に介
在する弾力性Ｏリングを圧縮するため、これらの部分か
らの水等の液体の浸入が完全に防止される。

（実施例）第１図は本考案による超音波霧化器の一実施例を示す半
縦断面図であり、第４図と同じ符号は同じものを示す。
２４、２５は圧電素子６、７を保護する上下の分割ケー
スであり、これらは金属あるいは硬質成形樹脂でなり、
各分割ケース２４、２５は円形をなし、中央に前記締付
け用ナット１３、１４より大きな開口部ｃ、ｄを有する
と共に、開口部ｃ、ｄの近傍の内周部下面、上面にはそ
れぞれ溝ｅ、ｆを設ける。また、各分割ケース２４、２
５の外周部には鍔ｇ、ｈを有すると共に、鍔ｇ、ｈの合
わせ面に溝ｉ、ｊを設ける。これらの分割ケース２４、
２５は、上下のワッシャ１５、１６と上下の分割ケース
２４、２５の溝ｅ、ｆとの間にそれぞれゴム等の弾力性
を持つ材料でなるＯリング２６、２７を挟み、かつ鍔
ｇ、ｈの溝ｉ、ｊ間にも前記と同様の材質でなるＯリン
グ２８を挟み、鍔ｇ、ｈを複数本のねじ２９（またはボ
ルト）とナット３０とにより締付けて結合する。これに
より、Ｏリング２６〜２８は圧縮された状態で前記各部
間に挟持される。電極８、９に接続されるリード線２３
は、上分割ケース１５に設けた孔３１に通して外部に引
出し、シリコンゴム等のシール材３２によって孔３１と
リード線２３との間を密封する。

第６図に示すように、軸１の中間部は振幅は小さく、端
部ほど振幅は大となるが、第１図の構造によれば、軸１
の中間部近傍の振幅の小さい部位にあるワッシャ１５、
１６に対して分割ケース２４、２５が固定され、しかも
弾力性を持つ材料でなるＯリング２６、２７を介して分
割ケース２４、２５が固定されるため、軸１の縦振動に
対して封止部材による振動の減衰量が著しく小となる。
この振動減衰量がほとんど無視できる程度に小さいこと
は実験により確認されている。

また、Ｏリング２６〜２８が圧縮された状態で各部間に
挟持されるため、液体の浸入が完全に防止される。この
液体の浸入防止効果を実験するため、霧化器を密閉容器
内に入れ、かつ密閉容器内に入れた水中に霧化器を浸漬
し、密閉容器内の気圧を真空ポンプにより減圧して水の
浸入を観察したところ、第４図に示した従来構造の場
合、密閉容器内の気圧が約４００Torr程度になると常圧
であるカバー１７、１８内への水の浸入が起こったが、
本考案の構造によると、３８Torrで１０分経過するまで
は常圧である分割ケース２４、２５内への水の浸入が起
こらず、封止効果が格段に向上したことが確認された。

第２図(A)および(B)はそれぞれ本考案の他の実施例を示
す半縦断面図および組立て作業状態図であり、前記上分
割ケース２４の上にリード線２３の押さえリング３３を
設け、上下の分割ケース２４、２５と共にねじ２９およ
びナット３０によってリング３３を締付け固定する構造
としたもので、第２図(B)に示すように、上分割ケース
２４の鍔ｇの上面およびリング３３の下面にはリード線
２３を嵌め込む溝ｋ、を設け、リード線２３の固定
は、予め溝ｋ、にシール材３２を塗布しておき、上分
割ケース２４の孔３１に通したリード線２３を溝ｋに嵌
めておき、第２図(B)の矢印Ｙに示すようにリング３３
の溝でリード線２３の上面を挟んでねじ２９およびナ
ット３０によりリング３３を上分割ケース２４に対して
固定する。

第２図の構造によれば、リード線２３を広い面積にわた
って固定できるから、何らかの理由によりリード線２３
に引張り力が加わっても、リード線２３が上分割ケース
２４から剥離して抜けることがなく、リード線２３が電
極８、９から引離されるおそれがない。

第３図は本考案の他の実施例をさらに示すもので、圧電
素子６、７締付け用のワッシャ１５の上面に全周にわた
って溝ｍを設け、該溝ｍにＯリング２６を嵌め込み、上
分割ケース２４の溝ｅとの間でＯリング２６を挟持する
構造としたもので、分割ケース２４、２５を組合わせる
際、上方のＯリング２６を溝ｍに嵌め込んだ状態で組合
わすことができるから、上下の分割ケース２４、２５の
組合わせが容易となり、Ｏリング２６が正確にセットさ
れて固定される。なお、上下の分割ケース２４、２５を
反転させた状態で組合わせることも可能であるから、こ
の溝ｍは２点鎖線で示すように、下ワッシャ１６にのみ
設けても良く、両ワッシャ１５、１６に設けても良い。

上記実施例においては、圧電素子を２個設けたが４個以
上偶数個設けても良い。また本考案は、吸上げて霧化す
る液体が水である場合のみならず、他の液体の場合にも
適用でき、常温、常圧のみならず、構成素子が耐えうる
状態であれば、他の加温状態等においても使用できるも
のである。

（考案の効果）本考案によれば、圧電素子を締付ける上下のワッシャ
と、上下の分割ケースとの間でゴム等の弾力性を持つ材
料でなるＯリングを圧縮状態で介在させ、上下分割ケー
ス間もＯリングにより密閉したので、圧電素子部への封
止効果が従来構造に比較して飛躍的に向上する。従っ
て、圧電素子が水等の液体の浸入によって短絡して振動
が停止するというおそれがない。

また、本考案においては、軸の中間部すなわち振幅の小
さい部位にあるワッシャに対して分割ケースが固定さ
れ、しかも弾力性を持つ材料でなるＯリングを介して固
定されるため、分割ケース等の封止部材が縦振動に悪影
響を及ぼずことがなく、振幅をほとんど減衰させること
がない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による超音波霧化器の一実施例を示す半
縦断面図、第２図(A)は本考案の他の実施例を示す半縦
断面図、同(B)はその組立て作業状態を示す側面図、第
３図は本考案の他の実施例を示す半縦断面図、第４図は
従来の超音波霧化器を示す半縦断面図、第５図は超音波
霧化器の振動周波数と振動子の２端子インピーダンスと
の関係図、第６図は超音波霧化器の軸の位置と振幅との
関係図である。１：軸、２：貫通穴、６、７：圧電素子、８〜１０：電
極、１１、１２：ねじ溝、１３、１４：締付けナット、
１５、１６：ワッシャ、２３：リード線、２４：上分割
ケース、２５：下分割ケース、２６〜２８：Ｏリング、
２９：ねじ、３０：ナット、３１：孔、３２：シール
材、３３：押さえリング、ｃ、ｄ：開口部、ｅ、ｆ、
ｉ、ｊ、ｋ、：溝、ｇ、ｈ：鍔

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】液体吸上げ用貫通穴を軸心方向に形成した
軸を有し、該軸の中間部に複数個の圧電素子を取付け、
該軸の外周に設けたねじ溝に螺合する上下の締付けナッ
トにより、それぞれ上下のワッシャを介して前記圧電素
子を締付け固定する構造の超音波霧化器において、前記
圧電素子部を保護する上分割ケースの内周部の下面と上
ワッシャの上面との間と、下分割ケースの内周部の上面
と下ワッシャの下面との間と、上下の分割ケースの合わ
せ面間に、それぞれ弾力性を持つ材料でなるＯリングを
介在させ、前記上下の分割ケースどうしを固定具によっ
て相互に結合することにより、前記各Ｏリングを前記各
部間で圧縮して封止構造を実現したことを特徴とする超
音波霧化器。