JPS6068072A - 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・軽油などの液体燃料、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
く言えば、圧電振動子などの電気的振動子の振動によシ
液体を加振してノズルより噴霧する形式の噴射型霧化装
置に関するものである。

４！１ 従来の構成とその問題点 従来、この種の霧化装置は主としてインクジェット記録
装置のインク噴射装置に用いられており、単一の微粒子
列を発生させることができるものであって、様々な構成
のものが提案されている。また、単一の液滴列ではなく
、複数のノズルから多量の液滴を噴霧するよう構成した
霧化装置も提案されている。

第１図は、その構成を示す断面図である。

第１図において、霧化部１は、直径が５〜１５滞、深さ
が１〜５咽程度の円筒形の加圧室２を有するボディー３
と、直径３０μｍ〜１００７１ｍのノズル４を複数個有
し、厚さ３０μｍ〜１００μｍの金属製のノズル板５と
、開口６を有し、直径５〜１５咽、厚さ０．５〜２−の
円板状圧電振動子７とによ多構成され、図のように装着
されている。８は、取１１°板で、ビス９にて霧化部１
が固定されている。

加圧室２には供給口１０と排気口１１がその上下に設け
られ、供給管１２および排気管１３に接続されている。

供給管１２は液面Ａの高さが略一定に制御されるレベラ
ー１４に接続され、排気管１３はファン１５の吸込側に
接続されている。

したがって供給管１２内の液面１３は、ファン１５が停
止している時は、液面Ａと同じ高さにある。

ファン１５が起動されると、ファン１５の吸込側には負
圧力（−Ｐ〕が発生し、この負圧力（−Ｐ〕は排気管１
３、加圧室２を介して液面Ｂに伝えられる。この時、ノ
ズル４からのわずかな空気の流入があるが、負圧力（−
Ｐ）はほとんどそのま捷液面Ｂに伝達される。このため
、液面Ｂは上昇して加圧室２全通シ、さらに上昇して排
気管内の液面Ｃとなってつシあうのである。

液面Ｂから液面Ｃまでの高さ’Ｔｈｈ１とし、液体の比
重をρとするとき、 ｈ１＝　ｐ／ρ となってつシあっている。

この状態で、圧電振動子７に交流電圧が供給される。圧
電振動子７のノズル板５との接着面と、それに対向する
面には電極（図示せず）が設けられておシ、この電極間
に、第２図ａ又はｂのような交流電圧が供給される。

このため圧電振動子７は交流電圧の極性に応じてその径
方向に伸縮歪を生じる。この径方向の歪は圧電振動子７
がノズル板５と接着されているので、たわみ振動に変換
され、図中の破線のようなたわみ振動を生じる。ノス諏
し板４のたわみ振動により加圧室２内の液体は加圧され
てノズ）ｖ４より噴射され液滴１６が図のように噴射さ
れる。

ノヌ／Ｉ／４から噴射された液体にオ目当する容積の液
体は、供給管１２より吸い上げられて加圧室２内に補充
され、自給作用をはだすことができる。なぜならば、ノ
ズ）ｖ４が小口径であるためノズ／Ｉ／４に発生する液
体の表面張力によって、ノズ／ｌ／４からの空気流入が
阻止されるからである。

第２図ａのような交流電圧を圧電振動子７に供給したと
き、この霧化装置は、約２０　ＣＣ／ｍｉｎの割合で液
体を噴霧することが可能であって、このときわずか０．
３ワット程度の入力電力でよく、非常に高効率の噴霧動
作を行うことができるものであった。しかも、極めて均
一性にすぐれ、かつ、小粒径の液滴を自給しなから噴霧
できるものであった。

また、平均噴霧量の調Ｓは第２図すに示すように、交流
電圧の供給時間ｔ１と、その繰り返し時間ｔ２との時間
比、すなわちデー−ティーＤを調節することによシ簡単
に行うことができるものであった。しかしながら、この
デー−ティーＤ（ｊ調節することにより平均噴霧量７を
調節した場合、第３図の実線ａに示すようにデー−ティ
Ｄに比例せず、非直線的な特性であった。すなわち、時
間比ｈ／１２に比例するならば、第３ｐン１の一点鎖線
すのようになるべきであるにもかかわらず、前述の実線
ａのような特性を示し、１〜かも、圧電振動子７に供給
する交流電圧の大きさや、その周波数を変化した場合、
第３図の実線ａで示した特性が、同図Ｃ又はｄのように
変化し、安定で、力・っ、デー−ティーＤに比例した噴
霧量ダの調節が困ガｆであった。

また、第２図すのような時間比制御を行うことにより、
第４図に示すようにノズ）ｖ４から液体が溢れ出てしま
い、圧電振動子７を濡らしたり、極端な場合には、下方
にしず〈１７となって滴下したシするという不都合生じ
、装置の信頼性低下や汚損が発生しやすいという欠点が
あった。

さらにまた、ファン１５の発生する負圧力を零にすると
Ｉ　−Ｐ　＝Ｏ）、液面Ｃが低下して液面Ｂに達するま
での間に、やはり、第４図のようにしずぐ１７が滴下す
るという不都合が生じやすかった。

究明の目的 本発明は、上記従来の欠点を一掃した霧化装置全提供す
るものである。

第１の目的は、コンパクトで低消費電力であり、しかも
良好な噴霧性能でるＱながら、非常に簡単にかつ確実に
その平均噴霧量を調節することができ、しかも時間比り
に対しほぼ比例して調節することができる霧化装置全提
供することである。

第２の目的は、平均霧化量を調節した時や、動作を停止
トさせた時にノズルから液体が溢れ出て装置１１の汚損
などを生じる恐れのない安全性・信頼性に富んだ霧化装
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に述べる構成に
より成っている。

すなわち、液体が充填される加圧室と、加圧室に臨むノ
ズルと、加圧の液体を加振してノズルから噴霧する電気
的振動子と、供給管および排気管により加圧室にそれぞ
れ接続された液体供給系および負圧発生手段とを備え、
負圧発生手段の発生する負圧力により液体を加圧室に充
填する構成とすると共に、排気管内の液面が加圧室の上
端に近い位置になるよう構成したものであり、この構成
により、電気的振動子に供給される交流電圧の時間比制
御（デー−ティー制御）によって、非常に安定でかつ時
間比に比例した噴霧量で噴霧動作を行うことができる。

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５図は、本発明の霧化装置の一実施例を示す断面図で
あって、第１図と同符号のものは相当する構造物である
。

図において、ファン１５の発生する負圧力ｉ−Ｐ’、液
面Ｂから液面ｃｔでの高さヲ鵬、液面Ｂから加圧室の上
端１７−１での高さ’Ｔｈｈ’３、液体の比重をρとす
るとき、排気管内の液柱の高さｈ’２ＵこのｈＪ２は、
第１図に示した従来例におけるｈ２に比べて、十分小さ
くなるよう構成されている。

このｈ′２は、負圧力−ｙ又は液面Ｂの高さを調節する
ことによって調節することが可能であり、第５図のよう
に加圧室の上端１７に液面Ｃが近くなるような構成とす
ることができる。

次に、とのｈ１２のを小さくすることによる効果を説明
す／）。

第６図６竹、第５図の霧化装置を用い、第２図すのよう
に圧電振動子７への交流電圧供給を時間比制御したもの
であって、時間比りに対する噴霧量の減少割合ＣＤ−１
のときの噴霧量に苅する）を示すものである。

同図において、実線ａ、ｂおよびＣは、それぞれｈ／２
を、１５０聴、１００咽、３０咽に調節したときの時間
比りに対する噴霧量減少割合を示す曲線であり、ｈ’２
’１３０ｍ程度か、もしくはそれ以下にして、液面Ｃｋ
加圧室２の」二端１７ｖＣ近い位置にすることにより、
理論値を示す同図中の一点鎖線ｄとほとんど同等の曲線
Ｃとすることが可能であることを示している。

第７図は、時間比りを一定に保ちつつｈ１２を変化させ
た時の噴霧量減少割合の変化を示したものでろ’）　ｓ
　ｈ’２に小さくして加圧室２の上端に近づけることに
より、噴霧量減少割合が理論値に近づいていくことを示
している。

このように、排気管１３内の液面Ｃの高さを加圧室２の
上端１７に近い位置となるように構成することによシ、
時間比りを調節することによる噴霧量の比例制御を良好
な直線性をもって実現することが可能である。

このように排気管１３内の液面Ｃの高さを加圧室２の」
一端１７に近づけることにより、」二連したような効果
が得られるのは、次に述べるような理由によるものであ
る。

すなわち、ノズル板５が圧電振動子７によって加振され
、加圧室２内の液体の圧力を上昇させることによってノ
ズ／Ｉ／４から噴射されるわけであるが、液面Ｃがあま
シ高いと排気管１３内の液体が加圧室２内の液体に対し
て音響的な質量負荷となって作用してしまう。このため
、第２図すに示すような圧電振動子７に供給する交流電
圧の時間比制御を行うと、噴霧開始時においてノズルか
らの噴射を妨げる作用を果し、圧電振動子７に交流電圧
が供給されても噴射しないという時間が生じるのである
。また、噴霧停止時は、逆の現象が生じ、ノズ／Ｉ／４
から液体が溢れでるのである、５したがって、このよう
な不都合な現象を防止するため、液面Ｃを加圧室２の上
端１７に近い位置となるように構成するのである。

第５図に示すようにｈ１２を小さくした構成は、さらに
、次のような効果がある。

すなわち、前述の時間比制御を行った場合でも、第４図
に示したようなノズ／Ｉ／４からの液体の浴出による滴
下現生がほとんどなくなり、また、ファン１５の発生す
る負圧力ーＰ′ヲ零にしても、この際に加圧室２側の液
体からノズ／Ｉ／４に加えられる正圧力が小さくなって
いるためノズ）ｌｚ４から外部に液体が浴出することが
なく、したがって、装置や、装置周辺を汚損することが
ない。

第８図は本発明の他の実施例を示す霧化装置の断面図で
あり、第５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、供給管１２、排気管１３は、図のように
、ボディー３に対して斜めに設けられているが、同図に
おけるｈ／２を小さくし、３０　ｍｍ程度以下とするこ
とにより、第５図の実施例の場合とほとんど同様の効果
を得ることができる。

発明の効果 以上に述べたように本発明によれば、加圧室の上端に近
い位置に排気管内の液面が位置するように構成して加圧
室に液体を充填するようにしだから、コンパクトな構成
で低消費電力であり、優れた噴霧性能を発揮することが
できる上に、極めて簡単な時間比制御により、安定に、
しかも良好な直線性が保証された噴霧量調節を行うこと
ができる霧化装置を提供することが可能である。

また、時間比制御を行った時や、負圧力発生手段を停止
させた時に生じるノズルからの液体の浴出を防止し、機
器ならびにその周辺の汚損が生じるのを防止し、安全性
、信頼性の高い霧化装置を提供することができる。

さらにまた、上記のような効果を有するので、液体燃料
燃焼装置への適用も非常に簡単に行うことができ、しか
も、広範囲な燃焼量調節を可能とすることができる。

【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ａ。 ｂは同装置の圧電振動子駆動電圧波形図、第３図は同装
置の時間比制御による噴霧量調節特性図、′ｉＳ４図は
同装置の欠点全説明する断面図、第５図は本発明の一実
施例を示す霧化装置の断面図、第６図は同装置の効果を
説明する噴霧量調節特性図、第７図は同装置の効果を説
明する噴霧量減少割合の変化を示す図、第８図は本発明
の他の実施例を示す霧化装置の断面図である。 ２・・・・・・加圧室、４・・・・・ノス諏し、７・・
・・・・電気的振動子（圧電振動子）、１２・・・・・
・供給管、１３・・・・排気管、１４・・・・・・液体
供給系（レペラー）、１５・・・・・・負圧発生手段（
ファン〕、１７・・・・・・加圧室］二端、Ｃ・・・・
・排気管内の液面。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第２
図 第３図 ０５１ チューティー　Ｄ 第４図 ト１７ 第５図 Ｉへ 第６図 特開比ｆ）（ｔｔ、／尤υ 第７図 勧′笥肌

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）液体が充填される加圧室と、前記加圧室に臨むノ
   ズルと、前記加圧室の液体を加振して前記ノズルよシ噴
   霧する電気的振動子と、供給管および排気管によシ前記
   加圧室に接続された液体供給系および負圧発生手段とを
   備え、前記負圧発生手段の負圧力によシ前記加圧室に液
   体を充填すると共に、前記排気管内の液面が前記加圧室
   の」１端に近い高さとなるよう構成した霧化装置。
2. （２）加圧室の上端に前記排気管を接続した特許請求の
   範囲第１項記載の霧化装置。
3. （３）液体供給系の液面が前記ノズルより低くなるよう
   構成した特許請求の範囲第１項記載の霧化装置。