JPS60166061A - 噴霧装置 - 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、記録イ
ンク等の種々の液体を噴射し微粒化するための噴霧装置
に関し、さらに詳しく言えは、圧電振動子なとの電気的
振動子により加圧室の液体を加振してノズルから噴射し
微粒化させるところのいわゆる圧電噴霧装置に関するも
のである。

従来例の構成とその問題点 従来、この棟の噴霧装置としては、主にインクジェット
記録装置のインク噴射装置に用いられ、様々な構成のも
のが提案されている。しかしこれらはいずれもインクが
満たされた液室（インク室）の−ハ（を圧電振動子の歪
により変形させ、これによりひき起こされる液室の体積
変化に基づく圧力」−昇によって、液室の他の壁に設け
たノズルからインク（液体）を噴出させるというもので
あった。

このため溶存空気を多’ｆｔｉに含む液体では、キャビ
テーションによる気泡発生か生じ安定に噴荷できないと
いう欠点があった。この欠点を解決するため第１図に示
すような構成のものが提案されている。第１図において
、噴霧装置１は、円環状圧電セラミック２と、ノズル３
を有するノズル板４と、加圧室５を有するボディー６と
より成り、ノズル板４と圧電セラミック２とは接猫”層
７にて相互に接着され、ノズル板４とボディー６とは接
石層８にて接着されて組み立てられている。加圧室５け
バイブ９にてタンク１０に接続され液体が供給されるよ
うになっている。なお、ボディー６は、ビス１１にて取
伺板に図のように取付られている。

圧電セラミック２の接着面とそれに対向する而には、図
示していないが電極が設けられており、リード線１２ａ
が半Ｈ」付されている。リード線１２ａと１２ｂとの間
に第２図に示した交流電圧が供給される。圧電セラミッ
ク２は、この交流電圧の極性に応じて、第１図中の矢印
のように径方向（図中の上下方向）に伸縮歪を生じる。

圧電セラミック２とノズル板４とがＭ７Ｊ述のように相
互に接着されているので、この伸縮歪は、図中の破線で
示すようなノズル板４のたわみ振づジノに変換される。

従って加圧室５内の液体はノズル３の近傍を中心にノズ
ル板４にて大きく加振され、この結果ノズル３からは図
のように液滴１３が噴射される。

このとき、ノズル３の近傍のみが非常に大きく加振され
る構成であるため、加圧室５内の液体は、はとんどキャ
ビテーション気泡を生じるこ七なく、ノスルより噴射さ
れてし甘う。したがって、溶仔空気を含む液体であって
も十分安定に噴霧する・こ−とができる。

また、溶存空気を多量に含む液体の場合には、多少のキ
ャビテーション気泡が発生するが、この場合にも加圧室
５の上方（図の上方）に排気口を設けておくことにより
、安定な噴霧動作を維持するこ七ができる。

寸だ、噴射された液体に相当する体積の液体は、バイブ
９より自然に吸い上げられて加圧室５に供給される。こ
れは、ノズル３が３０ｆｉ　ｍ〜１１００ｆｉの小孔で
あるため、ノズル３より空気が加圧室５に流入するのを
阻止する液体の表面張力が作用するからである。このよ
うに、自吸ポンプ作用金有するものであり、非常にコン
パクトで簡単な構造であった。

しかしながら、この従来の噴霧装置（ｄ：、以下に述べ
るような欠点を有するものであった。

Ｉｆｉ述したように、圧電セラミック２とノズル板４と
より成るたわみ振動体は、第３図に示すような振動を生
じる。すなわち、第３図ｆｂｌに示した圧電セラミック
２とノズル板４け、同図ｆａ＋のような振動振幅δの分
布ケ示し、中央の振幅δが最も大きく、外周に行くに従
って小さくなり、最も外側、つ才り、接着層８で接着さ
れた部分（ｒ＝ｒ）においては、δ−０となっている。

振幅δさ応力σとの関係は、よく知られているように相
反する１力係にあり、振ｒｌＪδか小さい程応カσは大
きくなる。このため、振動体の固定部である接着層８に
は、非常に強い応力が集中ぜさるを得なかった。

したがって、この接着層８の接着力の安定化、高信頼性
化が重要であり、このため非常に面倒な接層工程が必要
で、かつ高価な接着イシを必要とするものであった。

まだ、接着層８を同図ｆｂｌのように接着することは非
常に困難であり、たとえば同図Ｊｃｌのように固定位置
（ｒ２′）のほらつきが生じ易く、これ全管理すること
が面倒である上に、噴霧性能のばらつきが犬きくならさ
る全得ないという欠点があった。

また、接着層７と接着層８とを形成するこ々が必臂であ
るので全体の組立工程が面！倒で複雑なものとならさる
を得なかった。

発明の目的 本発明はこのような従来の大点全−掃した噴霧装置を提
供するものである。

第１の目的は、ｆｌａｔ単な構成により極めて高い信頼
性を保証することができ、しかも組立工程を簡略化する
ことができる噴霧装置を提供することである。

さらに、第２の目的は、簡単な組立工程にもかかわらず
特性ばらつきが小さく、安定な噴霧動作を保証すること
ができる噴霧装＠全提供するこ七である。

発明の構成 本発明は、上記目的を達成するために以下に述へる構成
により成るものである。

すなわち、液体が満たされる加圧室を有するボディーに
、開口を有する板状の電気的振勅子とノズル板とより成
る板状の振動体を装着し、加圧室に振動体を臨捷せると
共に、振動体の外周を装着手段によりボディーに対し訣
械的に固定又は支持するようにしたものであり、振動体
の応力集中が最も大きい外周を、簡単な製造工程にもか
かわらす精度よく、しかも高い信頼性をもって固定する
ことができる。

実施例の説明 以下本発明の一実施例について図面と共に説明する。

第４図は本発明の一実施例を示す噴霧装置の断面図であ
る。

第４図において、噴霧装置１４は、直径５〜２０謂、深
さ０．５〜５ｆｉの円筒状加圧室１５を有するボディー
１６、直径３０ｐｍ−１００声ｍのノズル１７を有し、
厚さ３０　／’　ｍ　−１００ｆｉ　ｍの金属製ノズル
板１８と、円形の開口１９を有し、直径５〜２０−、厚
さ０．５〜２期で、両ｍＪに電極２０．２１’ｉ７有す
る圧電セラミック２２と、固定部材（装着手段）２３と
より構成されている。

圧電セラミック２２は、その電極２１によりノズル板１
８と半田付されており、接着層（半田層）２４が形成さ
れている。したがって、この圧電セラミック２２とノズ
ル板１８とは、１つの円板状振動体を形成しているわけ
である。この振動体は、加圧室１５の外周２５と、固定
部材２３の固定部２６とにより、その外周部はさみ込ま
れて固定されており、ビス２８．２９により強く締付け
て固定されている。

したがって、振動体は、固定部材（装着手段）２３によ
り機械的に固定されてボディー１６に取付られているの
である。第５図はこの状態ヲモデル化した図であって、
ノズル板１８と圧電セラミック２２より成る振動体３０
が、外壁３１．３２により周辺固定条件となるよう固定
されていることを示している。もちろん、この振動体３
０の固定条件は、いわゆる周辺支持といわれるような条
件であってもよい。

第４図において、このような構成の噴霧装置１４は、パ
イプ３３によりタンク３４に接続され、一方、パイプ３
５にてファン３６の吸引口３７に接続されており、加圧
室１５への給液系が構成されている。

すなわち、ファン３６の運転により、吸引口３７に負圧
力が発生するので、パイプ３３の液面Ａ（タンク３４の
液面Ｂと同じ高さ）が吸い一ヒげられ、パイプ３５内の
液面Ｃとなってつりあい、図の状態となるのである。

この状態で、圧電セラミック２２の電極２０゜２１間に
第２図のような交流電圧が供給されると、圧電セラミッ
ク２２の径方向伸縮歪により図中の破線のようなたわみ
振動が生し、ノズル１７からは液滴３８が噴射される。

この時、ノズル板１８々圧電セラミツク２２とより成る
振動体は、ＩＪ’ｌ述したように、加圧室１５の外周２
５と固定部材（装着手段）２３の固定部２６とによって
機械的に固定されているので、従来のように固定位置の
ばらつきが大きくなって噴霧性能のばらつきが大きくな
るという不都合を生じることがなく、かつ、最も応力集
中の大きい振動体の外周部全接着材にたよることなく機
械的に固定しているので著しく高い信頼性を保証するこ
とができ、しかも、安定な噴霧動作を実現するこ々がで
きる。さらに、噴霧装置１４の組立工程は、ノズル板１
８と圧電セラミック２２の半田付ヲ行うたけで、それ以
外に接着作業を必要とせず、簡単にビス２９．３０によ
り組み立てることができるので著しい組立工程の簡素化
を実現するこさができる。

固定部材（装着手段）２３とボディー１６とはそれぞれ
電極２０．２１に接触するので第４図の実施例では、少
なくともいずれか片方が絶縁体であることが必要である
が、第６図１１１１又はｉｂｌに示すような構造にする
ことによりボディー１６、および固定部材（装着手段）
２３を共に金属などの導電材料で構成することができる
。

第６図（ａ）、およびｆｂｌは、噴霧装置の他の実施例
を示す部分断面図であり、第４図と同符号は相当する構
造物である。

第６図＋Ｌｌは、固定部材（装着手段）２３の固定部２
Ｇを絶縁物で構成したものであり、この構成により固定
部材２３と、ボディー１６を共に金属材料で構成するこ
とができる。

１だ、同図ｆｌ）ｌは、圧電セラミック２２の電極２０
の外周を図のように圧電セラ゛ミック２２の外周より小
さくして固定部２６と接触しないようにしたものであり
、このような構成によってもボディー１６と固定部材２
３とを金属材料で構成することができる。

第７図は本発明の他の実施例であり、第４図と同符号の
ものは相当する構造物である。

同図において、固定部材２３（装着手段）は、セラミッ
クで構成され、圧電セラミック２２とノズル板１８より
成る振動体を図のように包み込むような構成となってい
る。そして、この場合は、むしろ加圧室１５を有するボ
ディー１６により、振動体が固定部材２３に固定されて
いるような構造であるが、振動体は、加圧室１５の外周
２５と固定部材２３の固定部２６とにより機械的に固定
される構成となっており、第４図の実施例の場合と同様
の効果を得ることができ、この実施例と同様に、振動体
の外周を機械的に固定するための他の様々の実施態様を
とることができる。

発明の効果 以上に述へたように本発明によれば、電気的振動子とノ
ズル板より成る振動体の外周を装着手段により機械α・
ｊに固定又は支持するようにしたので極めて簡単な構成
で高い信頼性を保証することができ、かつ、簡略な組立
工程で製造することができる噴霧装置ｆｒ：実現するこ
とができるＯさらに、振動体を固定する位置のばらつき
を著しく小さくすることができるので、噴霧性能の（よ
らつきが小さく、シかも安定な噴霧性能を発揮すること
ができる。従ってその工業生産」−の価値は極めて太き
いものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の噴霧装置の断ｍ］図、第２図は同装置の
圧電セラミックの駆動電圧波形図、第３図＋ａｌは同装
置の振動体の振幅Ｓの分布図、ｆｂｌは同装置の部分拡
大断面図、＋０１は同装置の欠点を説明するだめの同装
置の部分拡大断面図、第４図は本発明の一実施例を示す
噴霧装置の断面図、第５図は同装置のモデル化した部分
断面図、第６図＋ａｌ　、　（ｂｌは同装置の振動体固
定部の他の実施例を示す部分拡大断面図、第７図は本発
明のさらに他の実施例を示す噴霧装置の断面図である。 １５・・・・加圧室、１６・・・ボディー、１７・・・
・ノズル、１Ｂ・・・ノズル板、１９・・・開口、２２
・・電気的振動子、２３　・装猫手段。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第２
図 第３（！ｌ　、胃 第５図 第　６ｒＡ １６？５

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）液体が満たされる加圧室を有するボディーと、開
   口を有する板状の電気的振動子と、ノズルを有するノズ
   ル板とを備え、前記ノズルが前記開口に臨むよう前記ノ
   ズル板と前記電気的振動子とを相互に装着して振動体全
   構成すると共に、前記ノズルが目［１記加圧室に臨むよ
   う前記振動体をｉｆｔｆｔデボディー着する装着手段を
   設け、前記装着手段により１１Ｊ記振動体の外周を機械
   的に内定あるいは支持した噴霧装置。 （２１電気的振切子と１０記ノズル板とを円板状とし、
   中央にノズルが位置する円板状振動体を構成すると共に
   、前記円板状振動体の外周を装着手段により固定あるい
   は支持した特許請求の範囲第１項記載の噴霧装置。 （３）リング状圧電振動子と円形ノズル板とをほぼ同一
   外径とし、相互に接着して円板状振動体を構成すると共
   に、円形固定部を設けた装着手段により前記円板状振動
   体の外周をボディーに固定した特許請求の範囲第２項記
   載の噴霧装置。 （４）振動体が１１ａ記加圧室に臨むように前記ボディ
   ーに装着する構成とし、前記振動体の外周形状と前記加
   圧室の外周形状とをほぼ一致させると共に、前記加圧室
   の外周形状に沿った固定部を有するよう前記装着手段を
   構成し、かつ前記固定部と前記加圧室の外周とで（＋ｔ
   Ｊ記振動体の外周を固定した特許請求の範囲第１項記載
   の噴霧装置。