JPS59230660A - 霧化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、灯油・軽゛油等の液体燃料、水、薬液などの
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−えは、圧電振動子なとの電気的振動子により液体を
加振してノズルより噴射する形式の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 従来このような形式の霧化装置は、インクジェット記録
装置のインク噴霧装置として主に用いられており、第１
図に示すような構成が代表的である。第１図において、
インク室１の一端にはオリフィス２が設けられ、他端に
は圧電振動子３、振動板４が設けられてボディー５に接
層されている。

インク室１はバイブロにてインクタンク７と図のように
接続されインクが供給されるよう構成されている。

ボディー５はオリフィス２と同軸の開口８を設けられた
ケース９で覆われ、風路１０中のファン１１による送風
が図の矢印のように導かれる構成となっている。

圧電振動子３に対して第２図のような交流電圧か供給さ
れると、圧電振動子３および振動板４は非対称バイモル
フ構造であるので図中の破線のようなたわみ振動を生じ
る。このたわみ振動により生じたインク室１内の圧力波
は、インク室１内のインクを伝搬して昇圧されながらオ
リフィス２に達する。このため、オリフィス２からは図
のようにインク液滴１２が噴射される。

送風７１ン１１による図中の矢印のような気流は、液滴
１２の飛窃速度の増大と飛翔方向の安定化を果すもので
ある。

しかしながらこのような従来の積比装置は以下のような
欠点を有していた。

すなわち、液体の噴霧量を増大するために圧電振動子の
駆動電力を大きくした場合には、圧電振動子の温度上昇
が大きくなってしまったり、また高温雰囲気中での使用
を行おうとするとやはり圧電振動子の温度が置くなって
しまうという欠点を有していた。とりわけ電気的振動子
を圧電セラミックなどで構成する場合には、高温条件下
での動作は、分極劣下なとの重大な欠点を生じ、さらに
、接着構造を用いる場合には、その接着強度の低下によ
る特性劣下が生じるなとの不都合があった。

このため、従来の霧化装置は非常に少ない霧化量で使用
され、圧電振動子の消費電力が著しく小さくてよく、し
かも雰囲気温度がＵｊ＜ないインクジェット記録装置な
との用途にのみ用いられており、極めて汎用性に欠ける
ものであった。

発明の目的 本発明はこのような従来の欠点を一掃した霧化装置を提
供するものである。

その目的とするところは、高温雰囲気中で使う場合や、
大量噴霧に伴い圧電振動子などの電気的振動子の損失か
大きくなった場合でも、良好な冷却作用により電気的振
動子の温度上昇を防止して安定な性能と高い信頼性を維
持することかでき、従って様々な用途に適用できる汎用
性の高い霧化装置を提供することである。

発明の構成 本発明は上記目的を達成するために以下のような構成に
より成るものである。

すなわち、加圧室を有するボディーと、加圧室に臨んで
設けたノズルと、加圧室の液体を加振して前記ノズルよ
り噴霧する電気的振動子と、前記加圧室に液体を供給す
る液体供給系とを備えると共に、前記ボディーを直接又
は間接的に冷却するための冷却液循環系を設ける構成と
したものであり、この冷却液循環系により、噴霧量を多
くして電気的振動子の損失が増大した場合や、高温雰囲
気中で動作する場合でも、電気的振動子やその接着部分
等のＩＡ度」二昇が低く押えられる。

実施例の説明 第３図は本発明の一実施例を示す霧化装置の断面図であ
る。

図に於いて、ボディー１３は内部に直径５〜１５咽で深
さ１〜５間の円筒形の加圧室１４が設けられており、こ
の加圧室１４の円形の一面を覆うようにノズル板１５が
装着されている。ノズル板１５は、厚さが３０μｍ〜１
００μｍｎの金属板で中央部に直径３０　ｌ１ｍ〜１０
０μｍのノズル１６が複数個設けられている。このノズ
ル板１５には、直径が５〜１６ｍｍで厚さ０．５〜２　
ｍｍのリング状圧電振動子１７が図の様に装着されてお
り、圧電振動子１７の中央部分は開口１８が設けられて
いる。従って、この開口１８にノズル１６が臨む構造ス
なっている。

噴霧される液体はバイブ１９にて外部のタンク等（図示
せず）から液面へを陥一定に維持するレベラー２０に送
られ、レベラー２０はバイブ２１にて加圧室１４．に接
続されており、このようにして液体供給系が構成されて
いる。

従って、パイプ２１内の液面Ｂは、レベラー２０の液面
制御作用により、動作停止時は図のように液面Ａと同じ
高さにある。

動作時は、ますモータ２２により送風ファン２３か起動
され、空気がオリフィス２４を通って図の矢印のように
送られ旋回器２５にて旋回気流となる。

この送風ファン２３により、オリフィス２４の下流の負
圧発生部２６には、例えは３０〜４０＋ｎ＋ｎＡｑ程度
の負圧力が尭生じ、この負圧力が排気パイプ２７、およ
び加圧室１４を介して液面Ｂに印加される。従って、液
面Ｂは上昇して液面Ｃの高さとなって図のような状態と
なり、加圧室１４内に液体か満たされる。

このような状態に達してから圧電振動子１７に第４図（
ａ）、（ハ）、又は（Ｃ）のような交流電圧が必要な噴
霧量に応じて供給される。

圧電振動子１７のノズル板１５との接合面と、この面に
対向する面には図示していないが電極が設けられており
厚み方向に分極されている。圧電振動子１７は上記交流
電圧が電極間に供給されるとその極性に応じてその直径
方向に伸縮歪を生じる。

この伸縮歪によりノズル板１５と圧電振動子１７とは、
非対称バイモルフ振動体として図の破線のようなたわみ
振動を生じ、この結果ノズル１６は図の左右方向に振動
し、加圧室１４内の液体が加振されてノズル１６より＃
１Ｆ４２Ｂとして噴霧される。

このようにして圧電振動子１７に交流電圧を加えるのみ
でレベラー２０から液体を吸い上げながら９ｔｌＮする
ことができる。この液体の吸い上は作用はノズル１６に
生じる液体の表面張力により生じるものである。

圧電振動子１７に前述のような交流電圧を加えることに
より圧電振動子１７は電力損失による温度上昇を生じ、
この温度上昇は噴霧量を大きくする程大きくなっていく
。

周知の如く圧電振動子１７は高温下での動作はその電気
機械変換効率の低下や劣下が生じ、極端な場合には破損
に至るなどその信頼性低下が著しい。

そこで放熱タンク２９、循環ポンプ３０、熱交換部３１
、パイプ３２．３３より成る冷却液循環系が設けられて
いる。

冷却数は循環ポンプ３０により図の矢印のように循環さ
れるのでボディー１３は良好に冷却される。

このため、圧電振動子１７の損失熱がボデ（−１３を介
して放熱されることとなり、圧電振動子の温度」−昇が
小さく押えられ、その特性変化や性能劣下等の不都合を
防止することができ、自由に大ＱＦＪ　ＲＺ　童を得ら
れ、しかもコンノ々クト性の高い霧化装置とすることが
できる。

また、このような冷却液循環系を設けることにより尚温
雰囲気中においても圧電振動子１７の温度を低い温度に
維持することができ、筒温中に直かれることによる特性
変化や性能劣化を生じることなく高温雰囲気中でも動作
させることが可能となる。

このように、大噴霧量を得る場合に生じる圧電振動子１
７の自己発熱によりひき起こされる圧電振動子１７自身
の特性変化や性能劣下、および接合層の熱応力による劣
化等を防止すると共に、高温雰囲気中での動作時も圧電
振動子１７等を良好に冷却して高い信頼性の保証を行う
ことができるので、非常に汎用性の旨い霧化装置を実現
することができる。

第５図は本発明の他の実施例を示す霧化装置Δの断面図
であり、第３図と同符号のものは相当する構造体であり
説明を省略する。

第５図において、冷却液は噴霧されるべき液体と兼用さ
れており、液体は、放熱タンクを兼ねたタンク２９′か
らパイプ３３を経て循環ポンプ３０にて図の矢印のよう
に流される。そして、リターンパイプ３２の入口３４よ
りタンク２９′にオーバーフローしてもどる構成となっ
ている。このため、ケース３５内の液面Ａは陥一定に維
持されると共に、パイプ２１、およびケース３５を介し
てボテイー１３か間接的に循環液にて冷却されるように
構成されている。

このような構成は、第３図の実施例のものと比へると冷
却効果が少し減少するけれども、装置全体の構成が簡単
で、しかも、圧電振動子１７の自己発熱による高温化、
および高温雰囲気中での動作に伴って生じる特性変化あ
るいは劣下の問題を解消し、筒信顆性と高い汎用性を実
現することができる。

第６図は本発明のさらに他の実施例であり、第５図と同
符号は相当する構造体であり説明を省略する。

第６図において、ボディーの冷却は、パイプ２１および
ケース３５と共に、放熱体３６を介して行われる構成と
なっている。また、図のように圧電振動子１７の前面を
覆うように構成することによって前方から圧電振動子に
向って放射される輻射熱を阻止する作用を持たせること
も可能であり、噴霧液滴２８を高温場に向って噴霧させ
るような用途の場合には非常に有効である。

第７図は、第５図の霧化装置を適用した燃焼装置の構成
を示す断面図で第５図と同符号は相当する構造体である
。

第７図において、灯油はカートリッジタンク３６から放
熱タンクを兼用したタンク２９′に送られる。

そして循環ポンプ３０にてケース３５とタンク２９′の
間で循環し、ケース３５内のボディーを冷却するよう構
成されている。

燃焼ファン２３と送風ファン（負圧発生用ファン）２３
′とがモータ２２で駆動され、灯油の液面は図のＣの位
置に吸い上げられ、その後ケース３５内の圧電振動子が
駆動される。

従って、灯油の微小液滴２８が図のように噴霧され、ヒ
ータ３７にて飛翔１月こ気化し、燃焼空気と共にバーナ
３８に送られて燃焼する。３９は点火器、４０は火炎、
４１はフレームロッド、４２は対流ファンである。

燃焼量は、第４図（ａ）、（ロ）および（Ｃ）に示すよ
うに圧電振動子の駆動電圧を調節すると共に、電磁的な
比例制御弁４３によりオリフィス２４の開度を調節して
行われる。

このように本発明の霧化装置は、ヒータ３７や、バーナ
３８の発熱に基づく高温雰囲気条件下においてもその有
効な冷却作用により圧電振動子の温度上昇を抑制して、
安定な動作と高信頼性を保証することができ、コンパク
トで制御性が良い燃焼装置を実現することができる。

発明の効果 以上に述べたように本発明によれば、ボディーに設けた
加圧室にノズルを臨ませ電気的振動子により加圧室の液
体を加振するよう構成すると共に、冷却液循環系を設け
、ボディーを直接又は間接的に冷却する構成としたので
、非常にコンパクトな構造でも大量の噴霧を行うことが
でき、しかも大量噴霧を行う場合に特に著しい電気的振
動子の自己発熱による温度上昇を抑制し、それによる特
性変化あるいは劣化等の問題を解決することができる。

さらに高温雰囲気下に於る１す１作時に生じる同様の問
題をも解消することができ、大量噴霧時あるいは高温雰
囲気中の動作時に於ても、非常に安定な性能と高信頼性
を保証することができるものである。従って極めて汎用
性が高く、かつ、コンパクトな霧化装置を実現すること
ができ、その工業的価値は非常に太きいものである。

【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図は同装置の圧
電振動子駆動電圧波形図、第３図は本発明の一実施例の
霧化装置の断面図、第４図（ａ）、（ハ）、（Ｃ）は同
装置の噴霧量に応じた圧電振動子の駆動電圧波形図、第
５図は本発明の他の実施例を示す霧化装置の断面図、第
６図は同さらに他の実施例を示す霧化装置の断面図、第
７図は第５図の霧化装置を適用した燃焼装置の断面図で
ある。 １３　・・・ボディー、１４・・・・加圧室、１６・−
・・・ノズル、１７　・・電気的振動子（圧電振動子）
、１９〜２１　・・・液体供給系（１９，２１・・・パ
イプ、２０・・・・・レベラー）、２９〜３３　　冷却
液循環系（２９・・・放熱タンク、３０・・・循環ポン
プ、３１　・熱交換部、３２．３３　・パイプ）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）加圧室を有するボディーと、前記加圧室に臨んで
   設けられたノズルと、前記加圧室の液体を加振して前記
   ノズルより噴霧させる電気的振動子と、前記加圧室に液
   体を供給する液体供給系とを備えると共に、前記ボディ
   ーを冷却する冷却液循環系を設けた霧化装置。 （２１液体供給系に液体循環系を設け、前記液体循環系
   により冷却液循環系を兼用する構成とし、噴霧される液
   体を冷却液として循環するよう構成した特許請求の範囲
   第１項記載の霧化装置。 （３冷却液循環系を、一定の液面高さでオーバーフロー
   する定液面器と、前記定液面器に冷却液を供給する循環
   用ポンプとを含んで構成すると共に、前記定液面器にボ
   ディーを装着して冷却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）循環する冷却液にボディーが直接浸される構成と
   した特許請求の範囲第１項、第２項又は第３項記載の転
   化装置。 （５）ボディーに放熱部を設け、前記放熱部か冷却液に
   浸される構成とした特許請求の範囲第１項、第２項、又
   は第３項記載の霧化装置。