JPS6366266B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6366266B2 JPS6366266B2 JP632283A JP632283A JPS6366266B2 JP S6366266 B2 JPS6366266 B2 JP S6366266B2 JP 632283 A JP632283 A JP 632283A JP 632283 A JP632283 A JP 632283A JP S6366266 B2 JPS6366266 B2 JP S6366266B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- liquid
- nozzle
- electric vibrator
- atomization
- inductor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
- B05B17/00—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups
- B05B17/04—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods
- B05B17/06—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods using ultrasonic or other kinds of vibrations
- B05B17/0607—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods using ultrasonic or other kinds of vibrations generated by electrical means, e.g. piezoelectric transducers
- B05B17/0638—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods using ultrasonic or other kinds of vibrations generated by electrical means, e.g. piezoelectric transducers spray being produced by discharging the liquid or other fluent material through a plate comprising a plurality of orifices
- B05B17/0646—Vibrating plates, i.e. plates being directly subjected to the vibrations, e.g. having a piezoelectric transducer attached thereto
Landscapes
- Special Spraying Apparatus (AREA)
- Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、灯油や軽油等の液体燃料・水・薬溶
液・記録液等を、電気的振動子を用いて霧化する
液体の霧化装置に関する。
液・記録液等を、電気的振動子を用いて霧化する
液体の霧化装置に関する。
従来例の構成とその問題点
従来から液体の霧化装置には、種々のものが提
案されており、圧電素子等の電気的振動子を用い
たものも多く見うけられる。
案されており、圧電素子等の電気的振動子を用い
たものも多く見うけられる。
例えば、(1)ホーン型の振動子に圧電素子をボル
ト締め、又は接着し、圧電素子の機械的振動振幅
をホーン型振動子で増幅し、ホーン先端の振幅拡
大面に液体を供給、滴下して霧化する振幅増幅型
超音波霧化装置、あるいは、(2)近年インクジエツ
ト記録装置に実用化されている超音波霧化粒子列
を噴射するもので、液室の一端に圧電振動子を設
け、他端にオリフイスを設けた構成で、圧電振動
子の振動による液室内の圧力上昇を液体を介して
オリフイスに伝え、その結果オリフイスより霧化
粒子をかなりの飛散速度をもつて噴射することが
出来る霧化装置がある。
ト締め、又は接着し、圧電素子の機械的振動振幅
をホーン型振動子で増幅し、ホーン先端の振幅拡
大面に液体を供給、滴下して霧化する振幅増幅型
超音波霧化装置、あるいは、(2)近年インクジエツ
ト記録装置に実用化されている超音波霧化粒子列
を噴射するもので、液室の一端に圧電振動子を設
け、他端にオリフイスを設けた構成で、圧電振動
子の振動による液室内の圧力上昇を液体を介して
オリフイスに伝え、その結果オリフイスより霧化
粒子をかなりの飛散速度をもつて噴射することが
出来る霧化装置がある。
しかし、上記従来の超音波霧化装置は種々の欠
点を有していた。
点を有していた。
(1)の霧化装置は、ホーン型振動子の高い加工精
度と、液体を供給するポンプ等が必要となるため
高価とならざるを得ない上、霧化面への液体供給
方法が複雑であつた。また、20c.c.／minの霧化量
を得るためには、５〜10ワツトとかなり大きな消
費電力が必要な上、その霧化能力も十分なもので
はなかつた。
度と、液体を供給するポンプ等が必要となるため
高価とならざるを得ない上、霧化面への液体供給
方法が複雑であつた。また、20c.c.／minの霧化量
を得るためには、５〜10ワツトとかなり大きな消
費電力が必要な上、その霧化能力も十分なもので
はなかつた。
(2)の霧化装置は、インクジエツトに利用されて
いる事実からも明らかなように、構成が簡単で動
作も安定という長所を有していたが、振動子の振
動による液室内の圧力上昇を液体を介してオリフ
イスに伝達する構成であるため、溶存空気を多量
に含む一般的な液体を使用した場合には、液室内
にキヤビテーシヨン気泡が発生し、この気泡のた
めに安定した霧化動作を維持できないという欠点
を有していた。そこで、一般の液体を霧化するに
は溶存空気を脱気しなければならず、極めて汎用
性に欠けていた。
いる事実からも明らかなように、構成が簡単で動
作も安定という長所を有していたが、振動子の振
動による液室内の圧力上昇を液体を介してオリフ
イスに伝達する構成であるため、溶存空気を多量
に含む一般的な液体を使用した場合には、液室内
にキヤビテーシヨン気泡が発生し、この気泡のた
めに安定した霧化動作を維持できないという欠点
を有していた。そこで、一般の液体を霧化するに
は溶存空気を脱気しなければならず、極めて汎用
性に欠けていた。
発明の目的
本発明は、このような従来の欠点を除去するも
ので、コンパクトな構成で、しかも、低消費電力
で十分な霧化量を得ると共に、環境変化に対して
も安定な霧化動作を維持する霧化装置の提供を目
的とする。
ので、コンパクトな構成で、しかも、低消費電力
で十分な霧化量を得ると共に、環境変化に対して
も安定な霧化動作を維持する霧化装置の提供を目
的とする。
発明の構成
この目的を達成するために本発明は、液体を充
填する加圧室を備えたボデイーと、前記加圧室に
液体を供給するための供給部と、前記加圧室に臨
むように設けたノズルを有するノズル部と、前記
ノズル部を付勢して前記ノズルを加振する電気的
振動子とで霧化器を構成し、インダクタを介して
前記電気的振動子へ発振信号を伝達する発振駆動
部と、前記電気的振動子に並列接続された抵抗部
から霧化装置を構成している。
填する加圧室を備えたボデイーと、前記加圧室に
液体を供給するための供給部と、前記加圧室に臨
むように設けたノズルを有するノズル部と、前記
ノズル部を付勢して前記ノズルを加振する電気的
振動子とで霧化器を構成し、インダクタを介して
前記電気的振動子へ発振信号を伝達する発振駆動
部と、前記電気的振動子に並列接続された抵抗部
から霧化装置を構成している。
この構成により、電気的振動子はインダクタと
で電気的タンク回路をなし、増幅部の供給電圧を
昇圧して振動を行うので低消費電力化が図られる
と共に、電気的振動子と並列接続した抵抗成分に
よつてタンク回路のＱを所定値まで下げている。
また、実際の霧化動作時にはノズル板の振動によ
り、加圧室が液体の自給ポンプ作用をし、全体の
霧化器システムとしてはコンパクトになる。
で電気的タンク回路をなし、増幅部の供給電圧を
昇圧して振動を行うので低消費電力化が図られる
と共に、電気的振動子と並列接続した抵抗成分に
よつてタンク回路のＱを所定値まで下げている。
また、実際の霧化動作時にはノズル板の振動によ
り、加圧室が液体の自給ポンプ作用をし、全体の
霧化器システムとしてはコンパクトになる。
実施例の説明
第１図で本発明の一実施例である霧化器につい
て説明する。液体を充填する加圧室１を備えたボ
デイー２は、ビス３で取付板４に固定されてい
る。液体は供給パイプ５を介して前記加圧室１に
入り、実霧化時には気体排出用のパイプ６の途中
まで満たされる。７は加圧室１の一面に臨んで配
されたノズル部で、外周はボデイー２に接合され
ている。ノズル部７の中央には、液滴吐出用の微
細な孔を有する球面状の突起８が形成されてい
る。さらにノズル部７には、円環状の電気的振動
子、ここでは圧電素子９が装着されている。この
圧電素子９は厚さ方向に分極された圧電セラミツ
クで、ノズルとの接合面及び反対側の面には電極
を有している。１０は圧電素子９へ駆動信号を伝
達するリード線で、一方は圧電素子９の片面へハ
ンダ付けされ、他方はボデイー２へビス１１で接
続されている。駆動信号により圧電素子９の機械
的振動が励起されるとノズル部７も付勢されて加
振するので、結果として加圧室１内の液体が霧化
粒子１２となつて吐出される。
て説明する。液体を充填する加圧室１を備えたボ
デイー２は、ビス３で取付板４に固定されてい
る。液体は供給パイプ５を介して前記加圧室１に
入り、実霧化時には気体排出用のパイプ６の途中
まで満たされる。７は加圧室１の一面に臨んで配
されたノズル部で、外周はボデイー２に接合され
ている。ノズル部７の中央には、液滴吐出用の微
細な孔を有する球面状の突起８が形成されてい
る。さらにノズル部７には、円環状の電気的振動
子、ここでは圧電素子９が装着されている。この
圧電素子９は厚さ方向に分極された圧電セラミツ
クで、ノズルとの接合面及び反対側の面には電極
を有している。１０は圧電素子９へ駆動信号を伝
達するリード線で、一方は圧電素子９の片面へハ
ンダ付けされ、他方はボデイー２へビス１１で接
続されている。駆動信号により圧電素子９の機械
的振動が励起されるとノズル部７も付勢されて加
振するので、結果として加圧室１内の液体が霧化
粒子１２となつて吐出される。
ところで、加圧室１へ供給される液体は、霧化
器設置構成で前記気体排出用のパイプ６途中まで
充填してもよいが、別手段として、霧化器の設置
構成では加圧室１及び排気パイプ６中は空で、液
滴吐出シーケンスに入る前に例えば排気パイプ６
を通じて負圧を加え、液体を加圧室１に充填する
と共に排気パイプ６途中まで引き上げてもよい。
後者の方法によれば、ノズル孔部で液体中の不純
物等が固化し液滴を噴出できないという不具合が
生じない。
器設置構成で前記気体排出用のパイプ６途中まで
充填してもよいが、別手段として、霧化器の設置
構成では加圧室１及び排気パイプ６中は空で、液
滴吐出シーケンスに入る前に例えば排気パイプ６
を通じて負圧を加え、液体を加圧室１に充填する
と共に排気パイプ６途中まで引き上げてもよい。
後者の方法によれば、ノズル孔部で液体中の不純
物等が固化し液滴を噴出できないという不具合が
生じない。
次に、第２図で霧化部の構成の細部について示
す。ａは上面図であり、ｂはａのＣ〜C′線断面図
上方を示し、１３は圧電素子９の片面電極を表し
ている。後述するが、可聴周波数帯に近い超音波
域で駆動するときには、径が約10mm、厚さが約１
mmの圧電素子９に、厚さが約数10μｍのノズル部
７を接着させており、一方の電極１３と他方の電
極であるノズル部７との縁面距離は約１mmしかな
い。
す。ａは上面図であり、ｂはａのＣ〜C′線断面図
上方を示し、１３は圧電素子９の片面電極を表し
ている。後述するが、可聴周波数帯に近い超音波
域で駆動するときには、径が約10mm、厚さが約１
mmの圧電素子９に、厚さが約数10μｍのノズル部
７を接着させており、一方の電極１３と他方の電
極であるノズル部７との縁面距離は約１mmしかな
い。
第３図は、インダクタとでタンク回路構成をな
した自励発振回路系の動作特性を示す図である。
１４は増幅部で、電気的振動子９に流れる電流を
検出する電流検出器１５からの信号を増幅し、イ
ンダクタＬ１６を介して前記圧電素子９へ駆動信
号を伝達している。
した自励発振回路系の動作特性を示す図である。
１４は増幅部で、電気的振動子９に流れる電流を
検出する電流検出器１５からの信号を増幅し、イ
ンダクタＬ１６を介して前記圧電素子９へ駆動信
号を伝達している。
また第４図は、前記圧電素子９を近似した電気
的等価回路であり、１７の等価並列容量Csと、
１８，１９，２０のそれぞれ直列インダクタンス
分Lo、容量分Co、抵抗分Roで構成されている。
第３図のインダクタＬは、等価並列容量Csを主
体として直列共振構成としている。このＬとCs
でタンク回路を形成し、増幅器から伝達される駆
動電圧が電気的振動子両端で昇圧されると共に、
正弦波形となる。
的等価回路であり、１７の等価並列容量Csと、
１８，１９，２０のそれぞれ直列インダクタンス
分Lo、容量分Co、抵抗分Roで構成されている。
第３図のインダクタＬは、等価並列容量Csを主
体として直列共振構成としている。このＬとCs
でタンク回路を形成し、増幅器から伝達される駆
動電圧が電気的振動子両端で昇圧されると共に、
正弦波形となる。
ところが、前述したように圧電素子９の電極間
の縁面距離が大きく取れない構成の場合には、電
極間への湿気等の付着によつて電気的バイパス路
が形成され、前述したタンク回路での昇圧値が異
なる。そこで第５図に示すように、圧電素子９両
端に抵抗２１を並列接続してタンク回路のＱを下
げた回路構成で噴霧状態を得、上記のように電極
間での漏洩分が問題とならないようにするのが本
発明の電子霧化装置である。
の縁面距離が大きく取れない構成の場合には、電
極間への湿気等の付着によつて電気的バイパス路
が形成され、前述したタンク回路での昇圧値が異
なる。そこで第５図に示すように、圧電素子９両
端に抵抗２１を並列接続してタンク回路のＱを下
げた回路構成で噴霧状態を得、上記のように電極
間での漏洩分が問題とならないようにするのが本
発明の電子霧化装置である。
第６図は、抵抗２１の大きさを変えたときの霧
化器両端電圧の変化を示している。この並列に挿
入する抵抗値が小さくなる程、昇圧値が下がつて
いる。一点鎖線の電圧レヴエルは、増幅部１４か
らインダクタＬ１６に印加される増幅部電源電圧
の値である。前述したように、漏洩インピーダン
スが並列に入つた状態でも、霧化器両端電圧が大
きく変化しない並列抵抗値を選択して接続してお
けば、環境変化に対しても安定動作は可能とな
る。
化器両端電圧の変化を示している。この並列に挿
入する抵抗値が小さくなる程、昇圧値が下がつて
いる。一点鎖線の電圧レヴエルは、増幅部１４か
らインダクタＬ１６に印加される増幅部電源電圧
の値である。前述したように、漏洩インピーダン
スが並列に入つた状態でも、霧化器両端電圧が大
きく変化しない並列抵抗値を選択して接続してお
けば、環境変化に対しても安定動作は可能とな
る。
また、第７図では、圧電素子９単体に所定周波
数の駆動電圧を印加したときの電流、及び、霧化
量の変化特性であり、fr、fmはそれぞれ電気的
共振点と機械的共振点を表している。前述した自
動発振系でインダクタを調整して発振周波数を決
める場合には、このfr付近の実際に噴霧する周波
数に合わせる。
数の駆動電圧を印加したときの電流、及び、霧化
量の変化特性であり、fr、fmはそれぞれ電気的
共振点と機械的共振点を表している。前述した自
動発振系でインダクタを調整して発振周波数を決
める場合には、このfr付近の実際に噴霧する周波
数に合わせる。
第８図は、本発明の具体的実施例である。前図
と同一番号は、同一機能を有する構成要素を示
す。２２は電流検出器を構成する抵抗で、この検
出信号がコンデンサー２３を介して、コンプリメ
ンタリーSEPP型増幅回路へ送られ、この出力段
のスイツチングトランジスタ３４，３５の動作に
てインダクタ１６を介して圧電素子９へ伝達され
ている。前記増幅回路は、抵抗２４，２５，２
６，２７，２９，３１，３２と、トランジスタ２
８，３３，３４，３５と、コンデンサ３０とから
構成されている。この閉ループにて、Ｌ及び前記
Csにて決まる発振周期の自励発振回路係をなし
ている。なお、出力段がスイツチング動作のた
め、トランジスタ自体の損失が少なく、増幅部と
しても低消費電力化が図られている。
と同一番号は、同一機能を有する構成要素を示
す。２２は電流検出器を構成する抵抗で、この検
出信号がコンデンサー２３を介して、コンプリメ
ンタリーSEPP型増幅回路へ送られ、この出力段
のスイツチングトランジスタ３４，３５の動作に
てインダクタ１６を介して圧電素子９へ伝達され
ている。前記増幅回路は、抵抗２４，２５，２
６，２７，２９，３１，３２と、トランジスタ２
８，３３，３４，３５と、コンデンサ３０とから
構成されている。この閉ループにて、Ｌ及び前記
Csにて決まる発振周期の自励発振回路係をなし
ている。なお、出力段がスイツチング動作のた
め、トランジスタ自体の損失が少なく、増幅部と
しても低消費電力化が図られている。
第９図は、本発明の別の構成例であり、発振器
３６と増幅部３７で発振駆動部３８を形成し、イ
ンダクタ１６を介して、並列抵抗２１が接続され
た電気的振動子９へ駆動信号が伝達される。
３６と増幅部３７で発振駆動部３８を形成し、イ
ンダクタ１６を介して、並列抵抗２１が接続され
た電気的振動子９へ駆動信号が伝達される。
発明の効果
本発明の霧化装置によれば次のような効果が得
られる。
られる。
(1) 霧化器自体がコンパクトな構成である上に、
駆動装置の低電力化が図られ、霧化装置として
低消費電力化、すなわち、効率化が実現でき
る。
駆動装置の低電力化が図られ、霧化装置として
低消費電力化、すなわち、効率化が実現でき
る。
(2) 電気的振動子と並列に抵抗部を接続すること
により、電極間隔が十分に取れない構成のもの
においても結露等の環境変化にて霧化特性の低
下をきたすことがない。
により、電極間隔が十分に取れない構成のもの
においても結露等の環境変化にて霧化特性の低
下をきたすことがない。
(3) 電極間の表面コーテイングによる漏洩防止に
加えて本発明を用いれば、各種の環境条件に対
して、さらに駆動上の信頼性が上がる。
加えて本発明を用いれば、各種の環境条件に対
して、さらに駆動上の信頼性が上がる。
第１図は本発明の一実施例の構成を示す断面
図、第２図ａは同振動子側正面図、第２図ｂは電
極部断面図、第３図は自励式発振回路動作説明ブ
ロツク図、第４図は電気的振動子の電気的等価回
路図、第５図は本発明の一実施例の霧化装置のブ
ロツク図、第６図は並列抵抗値と霧化器両端電圧
との関係図、第７図は駆動周波数に対する電流と
霧化量の特性図、第８図は本発明の一実施例を示
す回路図、第９図は本発明の他の実施例を示す図
である。 １……加圧室、２……ボデイー、５……供給
部、７……ノズル部、９……圧電素子（電気的振
動子）、１５……電流検出器、１６……インダク
タ、２１……抵抗部、３８……発振駆動部。
図、第２図ａは同振動子側正面図、第２図ｂは電
極部断面図、第３図は自励式発振回路動作説明ブ
ロツク図、第４図は電気的振動子の電気的等価回
路図、第５図は本発明の一実施例の霧化装置のブ
ロツク図、第６図は並列抵抗値と霧化器両端電圧
との関係図、第７図は駆動周波数に対する電流と
霧化量の特性図、第８図は本発明の一実施例を示
す回路図、第９図は本発明の他の実施例を示す図
である。 １……加圧室、２……ボデイー、５……供給
部、７……ノズル部、９……圧電素子（電気的振
動子）、１５……電流検出器、１６……インダク
タ、２１……抵抗部、３８……発振駆動部。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 液体を充填する加圧室を備えたボデイーと、
前記加圧室に液体を供給するための供給部と、前
記加圧室に臨むように設けたノズルを有するノズ
ル部と、前記ノズル部を付勢して前記ノズルを加
振する電気的振動子とからなる霧化器と、インダ
クタと、前記インダクタを介して前記電気的振動
子へ発振信号を伝達する発振駆動部と、前記電気
的振動子に並列接続された抵抗部とから構成され
た霧化装置。 ２ 電気的振動子に流れる電流を検出する電流検
出器と、前記電流検出器の信号を増幅する増幅部
とで構成された前記発振駆動部を有する特許請求
の範囲第１項記載の霧化装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58006322A JPS59132963A (ja) | 1983-01-18 | 1983-01-18 | 霧化装置 |
| US06/563,522 US4632311A (en) | 1982-12-20 | 1983-12-20 | Atomizing apparatus employing a capacitive piezoelectric transducer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58006322A JPS59132963A (ja) | 1983-01-18 | 1983-01-18 | 霧化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59132963A JPS59132963A (ja) | 1984-07-31 |
| JPS6366266B2 true JPS6366266B2 (ja) | 1988-12-20 |
Family
ID=11635125
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58006322A Granted JPS59132963A (ja) | 1982-12-20 | 1983-01-18 | 霧化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59132963A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11400477B2 (en) * | 2018-01-30 | 2022-08-02 | Ford Motor Company | Reversible nozzle in ultrasonic atomizer for clog prevention |
-
1983
- 1983-01-18 JP JP58006322A patent/JPS59132963A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59132963A (ja) | 1984-07-31 |
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