JPS647832B2 - - Google Patents

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、
さらに詳しく言えば、圧電振動子などの電気的振
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、インクジエ
ツ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
フイス２が設けられ、他端には圧電振動子３、振
動板４が設けられてボデイー５に接着されてい
る。インク室１はパイプ６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。

ボデイー５はオリフイス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中のフアン
１１による送風が図の矢印のように導かれる構成
となつている。

圧電振動子３に対して第２図のような交流電圧
が供給されると、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イス２に
達する。このため、オリフイス２からは図のよう
にインク液滴１２が噴射される。

送風フアン１１による図中の矢印のような気流
は、液滴１２の飛翔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霧化装置は以下
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つてしまつたり、また
高温雰囲気中での使用を行おうとするとやはり圧
電振動子の温度が高くなつ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
ツクなどで構成する場合には、高温条件下での動
作は、分極劣下など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どの不都合があつ
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高くないイン
クジエツト記録装置など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つた。

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
振動子の損失が大きくなつた場合でも、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ができ、
従つ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イーと、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、前記ボデイ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
着部分等の温度上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、ボデイー１３は内部に直径５〜15
mmで深さ１〜５mm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１
５は、厚さが30μm〜100μmの金属板で中央部に
直径30μm〜100μm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５〜15
mmで厚さ0.5〜２mm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。従つて、この
開口１８にノズル１６が臨む構造となつている。

噴霧される液体はパイプ１９にて外部のタンク
等（図示せず）から液面Ａを略一定に維持するレ
ベラー２０に送られ、レベラー２０はパイプ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。

従つて、パイプ２１内の液面Ｂは、レベラー２
０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、まずモータ２２により送風フアン２
３が起動され、空気がオリフイス２４を通つて図
の矢印のように送られ旋回器２５にて旋回気流と
なる。

この送風フアン２３により、オリフイス２４の
下流の負圧発生部２６には、例えば30〜40mmAq
程度の負圧力が発生し、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。従つて、液面Ｂは上昇して液面Ｃの高さと
なつて図のような状態となり、加圧室１４内に液
体が満たされる。

このような状態に達してから圧電振動子１７に
第４図ａ，ｂ、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１
６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より液滴２８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
ら噴霧することができる。この液体の吸い上げ作
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
る程大きくなつていく。

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。

冷却液は循環ポンプ３０により図の矢印のよう
に循環されるのでボデイー１３は良好に冷却され
る。このため、圧電振動子１７の損失熱がボデイ
ー１３を介して放熱されることとなり、圧電振動
子の温度上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
に大噴霧量を得られ、しかもコンパクト性の高い
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
より高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、高温中に置
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１７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、非常に汎用性の高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３
０にて図の矢印のように流れる。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つている。このた
め、ケース３５内の液面Ａは略一定に維持される
と共に、パイプ２１、およびケース３５を介して
ボデイー１３が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図の実施例のものに比
べ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
作に伴つて生じる特性変化あるいは劣下の問題を
解消し、高信頼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、ボデイーの冷却は、パイプ２
１およびケース３５と共に、放熱体３６を介して
行われる構成となつている。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
よつて前方から圧電振動子に向つて放射される輻
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を高温場に向つて噴霧させるよ
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、灯油はカートリツジタンク３
６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内のボデイ
ーを冷却するよう構成されている。

燃焼フアン２３と送風フアン（負圧発生用フア
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。

従つて、灯油の微小液滴２８が図のように噴霧
され、ヒータ３７にて飛翔中に気化し、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はフレームロツド、４２
は対流フアンである。

燃焼量は、第４図ａ，ｂ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によりオリフイス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、ボデイー
に設けた加圧室にノズルを臨ませて電気的振動子
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、ボデイーを直接又は間
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動作時に生じ
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。従つ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大きいものである。

【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，
ｂ，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……ボデイー、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イーと、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、前記ボデイーを冷却する冷却液循
   環系を設けた霧化装置。 ２ 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イ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イ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
   項記載の霧化装置。 ５ ボデイーに放熱部を設け、前記放熱部が冷却
   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。