JP2003326202A - Liquid spray head and liquid spray apparatus using the same - Google Patents

Liquid spray head and liquid spray apparatus using the same

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JP2003326202A
JP2003326202A JP2002135284A JP2002135284A JP2003326202A JP 2003326202 A JP2003326202 A JP 2003326202A JP 2002135284 A JP2002135284 A JP 2002135284A JP 2002135284 A JP2002135284 A JP 2002135284A JP 2003326202 A JP2003326202 A JP 2003326202A
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JP
Japan
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liquid
fine
vibrating
cylindrical
piezoelectric
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JP2002135284A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroyuki Imabayashi
浩之 今林
Kayu Muraki
香由 村木
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Olympus Corp
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Olympus Optical Co Ltd
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  • Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid spray head wherein the occurrence of bubbles in a liquid is reduced and the spray of atomized particles having a small particle diameter is stably continued for a long period. <P>SOLUTION: The liquid spray head 100 is provided with a part to be vibrated which has a plurality of fine passages 102 parallel to each other to hold the liquid inside and a piezoelectric vibration means 101 arranged in the part to be vibrated to be in contact with and for ultrasonic-vibrating the fine passages 102 in a direction crossing the extending direction of the passages 102 to spray the liquid housed inside. The liquid spray apparatus 111 is constituted so that a liquid supply and discharge means 114 for supplying and discharging the liquid is connected to a plurality of the fine passages 102 of the liquid spray head 100. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、微小量の液体を噴
霧する液体噴霧装置、特に医療用途に好適な液体噴霧装
置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid spraying device for spraying a minute amount of liquid, and more particularly to a liquid spraying device suitable for medical use.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の液体噴霧装置として、例えば特開
平7−275762号公報には、超音波振動子を利用し
た超音波霧化装置が開示されている。この超音波霧化装
置は、図11に示すようにボルト締めランジュバン型超
音波振動子1を有している。この超音波振動子1は、放
射金属ブロック11、円環状部分を有する電極板15、
円環状の圧電素子13、円環状部分を有する電極板1
6、円環状の圧電素子14、およびリア金属ブロック1
2を順次積層して構成され、放射金属ブロック11とリ
ア金属ブロック12との中央部分に貫通して形成された
ボルト孔にボルト17を螺合することにより一体化され
ている。
2. Description of the Related Art As a conventional liquid spraying device, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 7-275762 discloses an ultrasonic atomizing device using an ultrasonic vibrator. This ultrasonic atomizing device has a bolted Langevin type ultrasonic transducer 1 as shown in FIG. The ultrasonic oscillator 1 includes a radiating metal block 11, an electrode plate 15 having an annular portion,
Piezoelectric element 13 having an annular shape, electrode plate 1 having an annular portion
6, annular piezoelectric element 14, and rear metal block 1
2 are sequentially laminated, and are integrated by screwing a bolt 17 into a bolt hole formed through the central portions of the radiation metal block 11 and the rear metal block 12.

【0003】超音波振動子1の放射金属ブロックの超音
波放射面11aには、網目状金属板2を固定する4つの
固定ネジ孔11cが設けられており、この固定ネジ孔1
1cの左右、あるいは上下の周囲には霧化促進孔10
a,10b,10c,10d,10e,10f,10
g,10hが設けられている。網目状金属板2には、固
定ネジを貫通させる貫通孔21a,22a,23a,2
4aが設けられ、固定ネジ21,22,23,24によ
り超音波放射面11aに取り付けられるようになってい
る。
The ultrasonic wave emitting surface 11a of the radiating metal block of the ultrasonic oscillator 1 is provided with four fixing screw holes 11c for fixing the mesh metal plate 2, and the fixing screw holes 1
Atomization promoting holes 10 are provided on the left and right sides or the upper and lower sides of 1c.
a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f, 10
g, 10h are provided. The mesh metal plate 2 has through holes 21a, 22a, 23a, 2 through which fixing screws pass.
4a is provided, and is attached to the ultrasonic wave emitting surface 11a by fixing screws 21, 22, 23, and 24.

【0004】この超音波霧化装置は、超音波振動子1を
駆動して、超音波振動子1とともに網目状金属板2を振
動させることにより、超音波放射面11aあるいは網目
状金属板2に供給される消毒液を霧化して噴出させるよ
うにしており、超音波放射面11aに設けた霧化促進孔
10a,10b,10c,10d,10e,10f,1
0g,10hにより、霧化媒体が超音波放射面11aあ
るいは網目状金属板2に滞留するのを防止するようにし
ている。
In this ultrasonic atomizer, the ultrasonic vibrator 1 is driven to vibrate the mesh metal plate 2 together with the ultrasonic vibrator 1, so that the ultrasonic radiation surface 11a or the mesh metal plate 2 is made to vibrate. The supplied disinfecting liquid is atomized and ejected, and the atomization promoting holes 10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f, 1 provided on the ultrasonic wave emitting surface 11a.
0 g and 10 h prevent the atomizing medium from staying on the ultrasonic wave emitting surface 11 a or the mesh metal plate 2.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで、超音波振動
子を用いて液体を霧化させる場合は、超音波振動子の振
動周波数が高いほど、微細粒径を得ることができ、直径
数μmの霧化粒径を得るためにはMHz帯域の周波数が
必要とされている。
By the way, when the liquid is atomized by using the ultrasonic vibrator, the higher the vibration frequency of the ultrasonic vibrator, the finer the particle size can be obtained, and the diameter of several μm can be obtained. Frequencies in the MHz band are required to obtain atomized particle size.

【0006】しかしながら、上述した従来の液体噴霧装
置で用いられているランジュバン型超音波振動子1は、
比較的大きな出力の超音波振動は得やすいが、高周波数
(数百KHz以上の周波数)の超音波を得るには、全長
の制限・ボルト強度不足・発熱等の構造上の問題から、
300KHz前後の周波数が上限となる。
However, the Langevin type ultrasonic transducer 1 used in the above-mentioned conventional liquid spraying device is
Although it is easy to obtain ultrasonic vibration with a relatively large output, in order to obtain high frequency (several hundreds of KHz or more) ultrasonic waves, there are structural problems such as the limitation of the total length, insufficient bolt strength, and heat generation.
The frequency around 300 KHz is the upper limit.

【0007】この場合、得られる霧化流径は、30〜1
20μmと比較的大きな粒径の液滴になると共に、液体
にキャビテーションが発生し易くなって、液体内に無数
の気泡が発生することになるため、そのままでは例えば
医療用途(特に呼吸疾患の治療用途)に必要とされる粒
径(数μm)を得ることは非常に困難となる。
In this case, the atomization flow diameter obtained is 30 to 1
In addition to droplets having a relatively large particle size of 20 μm, cavitation is likely to occur in the liquid, and innumerable bubbles are generated in the liquid. It is very difficult to obtain the particle size (several μm) required for (1).

【0008】そこで、上述した従来の液体噴霧装置で
は、微細な粒径を得やすくするために、ランジュバン型
超音波振動子1の超音波放射面11aに網目状金属板2
などのメッシュを配置して霧化粒径の微小化を図ってい
る。
Therefore, in the above-mentioned conventional liquid spraying device, the mesh metal plate 2 is formed on the ultrasonic wave emitting surface 11a of the Langevin type ultrasonic vibrator 1 in order to easily obtain a fine particle size.
A mesh such as is arranged to reduce the atomized particle size.

【0009】しかし、上述したようにランジュバン型超
音波振動子1は、その振動周波数が比較的低く、液体内
に無数の気泡が発生するため、メッシュを併用すると、
発生した気泡がメッシュの噴霧口(吐出口)に到達して
液体メニスカスの形状が一定に保てなくなり、噴霧不能
状態に陥るおそれがある。
However, as described above, the Langevin type ultrasonic vibrator 1 has a relatively low vibration frequency and generates numerous bubbles in the liquid.
The generated bubbles may reach the spray port (ejection port) of the mesh and the shape of the liquid meniscus may not be kept constant, and the spray may be impossible.

【0010】したがって、かかる点に鑑みてなされた本
発明の目的は、液体内の気泡の発生を低減し、霧化粒径
の小さな噴霧を長時間安定して継続できる液体噴霧ヘッ
ド、およびそれを用いる液体噴霧装置を提供することに
ある。
Therefore, an object of the present invention made in view of the above point is to reduce the generation of air bubbles in the liquid and to maintain a stable atomized particle size of the liquid spray head for a long time, and the liquid spray head. It is to provide a liquid spraying device to be used.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する請求
項1に記載の液体噴霧ヘッドの発明は、互いに平行で内
部に液体を保持可能な複数の微細流路を有する被振動部
と、上記被振動部に接触配置され、上記微細流路をその
延在方向と直交する方向に超音波振動させて内部の液体
を噴霧させる圧電振動手段と、を備えことを特徴とする
ものである。
According to the invention of a liquid spraying head described in claim 1, which achieves the above object, there is provided a vibrated portion having a plurality of fine flow paths parallel to each other and capable of holding a liquid therein. Piezoelectric vibrating means, which is disposed in contact with the vibrated portion and ultrasonically vibrates the fine flow path in a direction orthogonal to the extending direction thereof to spray the liquid therein.

【0012】請求項1に係る発明によると、液体を振動
伝達部材として使用せず、各微細流路をその延在方向と
直交する方向に超音波振動させるので、各微細流路の吐
出口に形成される液体メニスカスを強力に振動させて液
体を噴霧させることができる。また、微細流路をその延
在方向と直交する方向に超音波振動させることから、構
造上、圧電振動手段の高周波化が容易となり、これによ
り液体内の気泡の発生を低減でき、霧化粒径の小さな噴
霧を長時間安定して継続できると共に、粘度の高い液体
や低表面張力の液体、あるいは分散粒子を含む液体をも
効率よく安定して霧化することができる。さらに、微細
流路を複数有するので、大量の噴霧が実現できる。
According to the first aspect of the invention, the liquid is not used as the vibration transmitting member, and the fine flow paths are ultrasonically vibrated in the direction orthogonal to the extending direction thereof. The liquid meniscus that is formed can be vigorously vibrated to spray the liquid. In addition, since the fine flow path is ultrasonically vibrated in the direction orthogonal to its extending direction, it is structurally easy to increase the frequency of the piezoelectric vibrating means, which can reduce the generation of bubbles in the liquid and reduce the atomized particles. The spray having a small diameter can be stably continued for a long time, and a liquid having a high viscosity, a liquid having a low surface tension, or a liquid containing dispersed particles can be efficiently and stably atomized. Furthermore, since a plurality of fine channels are provided, a large amount of spray can be realized.

【0013】請求項2に記載の発明は、請求項1に記載
の液体噴霧ヘッドにおいて、上記圧電振動手段は円筒形
状の圧電振動子を有し、上記被振動部は上記圧電振動子
の内周部に配置され、上記複数の微細流路として振動伝
達部材を介して固着された複数の微細管を備える円柱形
状を有することを特徴とするものである。
According to a second aspect of the present invention, in the liquid spraying head according to the first aspect, the piezoelectric vibrating means has a cylindrical piezoelectric vibrator, and the vibrated portion has an inner circumference of the piezoelectric vibrator. And a columnar shape provided with a plurality of fine tubes fixed to each other via a vibration transmission member as the plurality of fine flow paths.

【0014】請求項2に係る発明によると、円筒形状の
圧電振動子を用いるので、その肉厚を容易に薄くできる
と共に、軸方向長さも容易に短くでき、固有振動数を容
易に高くでき、したがって超音波振動の高周波化をより
容易にできる。
According to the second aspect of the present invention, since the piezoelectric vibrator having the cylindrical shape is used, the wall thickness can be easily reduced, the axial length can be easily reduced, and the natural frequency can be easily increased. Therefore, it is possible to easily increase the frequency of ultrasonic vibration.

【0015】請求項3に記載の発明は、請求項1に記載
の液体噴霧ヘッドにおいて、上記圧電振動手段は、同軸
上に配置された外側の第1円筒形状圧電振動子と内側の
第2円筒形状圧電振動子とを有し、上記被振動部は、上
記第1円筒形状圧電振動子の内周部と上記第2円筒形状
圧電振動子の外周部との間に配置され、上記複数の微細
流路の一部として振動伝達部材を介して固着された複数
の微細管を備える円筒形状の第1被振動部材と、上記第
2円筒形状圧電振動子の内周部に配置され、上記複数の
微細流路の残部として振動伝達部材を介して固着された
複数の微細管を備える円柱形状の第2被振動部材とを有
することを特徴とするものである。
According to a third aspect of the present invention, in the liquid spraying head according to the first aspect, the piezoelectric vibrating means has an outer first cylindrical piezoelectric vibrator and an inner second cylindrical cylinder that are coaxially arranged. A piezoelectric vibrator and the vibrating portion is disposed between the inner peripheral portion of the first cylindrical piezoelectric vibrator and the outer peripheral portion of the second cylindrical piezoelectric vibrator, A cylindrical first vibrating member including a plurality of fine tubes fixed via a vibration transmitting member as a part of the flow path, and an inner peripheral portion of the second cylindrical piezoelectric vibrator, A second columnar vibrating member having a plurality of fine tubes fixed to each other via a vibration transmitting member is provided as the remaining portion of the fine flow path.

【0016】請求項3に係る発明によると、第1円筒形
状圧電素子と第2円筒形状圧電素子との固有振動数が異
なるので、これらを異なる駆動周波数で駆動でき、これ
により第1被振動部材および第2被振動部材の微細管か
ら異なる液滴サイズの噴霧が可能となり、液滴サイズの
粒径分布が広い液体噴霧ヘッドを実現することができる
と共に、第1円筒形状圧電素子と第2円筒形状圧電素子
との固有振動数の関係を整数倍に合わせれば、振動の位
相差による振動振幅低下を抑えることができ、より良好
な噴霧を実現することができる。また、第1被振動部材
の微細管と第2被振動部材の微細管とに異なる液体を供
給して、2種類の液体を同時に噴霧したり、第1被振動
部材の微細管に空気を送風して、第2被振動部材の微細
管から噴霧される液体を第1被振動部材の微細管からの
気流により遠方に送るようにしたりすることもできる。
According to the third aspect of the present invention, since the natural frequencies of the first cylindrical piezoelectric element and the second cylindrical piezoelectric element are different, they can be driven at different drive frequencies, whereby the first vibrating member is driven. Also, it becomes possible to spray different droplet sizes from the fine tube of the second vibrated member, and it is possible to realize a liquid spray head having a wide droplet size distribution of the droplet size, and at the same time, a first cylindrical piezoelectric element and a second cylinder. If the relationship of the natural frequency with the shaped piezoelectric element is set to an integral multiple, it is possible to suppress the decrease in the vibration amplitude due to the phase difference of the vibration, and it is possible to realize a better spray. Further, different liquids are supplied to the fine tube of the first vibrated member and the fine tube of the second vibrated member to spray two types of liquids at the same time, or air is blown to the fine tube of the first vibrated member. Then, the liquid sprayed from the fine tube of the second vibrating member can be sent to a distance by the air flow from the fine tube of the first vibrating member.

【0017】請求項4に記載の発明は、請求項1に記載
の液体噴霧ヘッドにおいて、上記被振動部は直方体形状
を有し、上記圧電振動手段は上記被振動部を挟むよう配
置した2枚の直方体形状の圧電振動子を有することを特
徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in the liquid spraying head according to the first aspect, the vibrated portion has a rectangular parallelepiped shape, and the piezoelectric vibrating means is arranged so as to sandwich the vibrated portion. It has a rectangular parallelepiped piezoelectric vibrator.

【0018】請求項4に係る発明によると、直方体形状
の被振動部を直方体形状の圧電振動子で挟む構造を有
し、各圧電振動子の厚み方向の振動により液体を霧化す
るので、各圧電振動子の肉厚を薄くして固有振動数を容
易に高くでき、したがってより微小な粒径の噴霧が可能
となる。
According to the invention of claim 4, there is a structure in which a rectangular parallelepiped vibrating portion is sandwiched by rectangular parallelepiped piezoelectric vibrators, and liquid is atomized by vibration in the thickness direction of each piezoelectric vibrator. It is possible to easily increase the natural frequency by reducing the thickness of the piezoelectric vibrator, and thus it becomes possible to spray a finer particle size.

【0019】請求項5に記載の発明は、請求項1に記載
の液体噴霧ヘッドにおいて、上記被振動部は複数n枚の
直方体形状の被振動部材を有し、上記圧電振動手段は
(n+1)枚の直方体形状の圧電振動子を有し、上記n
枚の被振動部材を、その各々を上記圧電振動子で挟むよ
うに積層したことを特徴とするものである。
According to a fifth aspect of the present invention, in the liquid spray head according to the first aspect, the vibrating portion has a plurality of n rectangular parallelepiped vibrating members, and the piezoelectric vibrating means is (n + 1). It has a rectangular parallelepiped piezoelectric vibrator,
It is characterized in that a plurality of members to be vibrated are laminated so that each of them is sandwiched between the piezoelectric vibrators.

【0020】請求項5に係る発明によると、複数枚の直
方体形状の被振動部材を、その各々を直方体形状の圧電
振動子で挟むように積層した構造を有し、各圧電振動子
の厚み方向の振動により液体を霧化するので、各圧電振
動子の肉厚を薄くして固有振動数を容易に高くでき、し
たがって請求項4の場合と同様により微小な粒径の噴霧
が可能になると共に、積層構造とすることでより多くの
微細流路を保持できるので、より大量の噴霧が実現でき
る。
According to the fifth aspect of the present invention, a plurality of rectangular parallelepiped vibrated members are laminated so as to be sandwiched between the rectangular parallelepiped piezoelectric vibrators, and each piezoelectric vibrator has a thickness direction. Since the liquid is atomized by the vibration of No. 3, the thickness of each piezoelectric vibrator can be made thin and the natural frequency can be easily increased. Therefore, as in the case of claim 4, it becomes possible to spray with a finer particle diameter. With the laminated structure, a larger number of fine channels can be held, so that a larger amount of spray can be realized.

【0021】請求項6に記載の液体噴霧装置の発明は、
請求項1〜5のいずれか一項に記載の液体噴霧ヘッド
と、上記液体噴霧ヘッドの複数の微細流路に対して液体
を供給・排出する液体供給排出手段と、を備えることを
特徴とするものである。
The invention of the liquid spraying device according to claim 6 is
A liquid spray head according to any one of claims 1 to 5, and a liquid supply / discharge means for supplying / discharging a liquid to / from a plurality of fine channels of the liquid spray head. It is a thing.

【0022】請求項6に係る発明によると、液体噴霧ヘ
ッドの複数の微細流路に対して液体供給排出手段により
液体を供給・排出するので、霧化粒径の小さな噴霧を長
時間安定して継続できると共に、微細流路に詰まり等が
発生しても、液体の排出動作、あるいは供給および排出
動作の繰り返しにより詰まり等を容易に排除することが
できる。
According to the sixth aspect of the invention, since the liquid is supplied and discharged by the liquid supply / discharge means to the plurality of fine flow paths of the liquid spray head, the spray having a small atomized particle size can be stably maintained for a long time. In addition to being able to continue, even if a clogging or the like occurs in the fine flow path, the clogging or the like can be easily eliminated by repeating the liquid discharge operation or the supply and discharge operations.

【0023】請求項7に記載の発明は、請求項6に記載
の液体噴霧装置において、上記液体給排手段は、上記微
細流路に液体供給排出管を介して連結した液体ポンプ
と、上記液体供給排出管に設けた液体圧力センサと、上
記液体圧力センサの出力に基づいて上記液体ポンプおよ
び上記液体噴霧ヘッドの圧電振動手段の駆動を制御する
駆動回路と、を備えることを特徴とするものである。
According to a seventh aspect of the present invention, in the liquid spraying apparatus according to the sixth aspect, the liquid supply / discharge means is a liquid pump connected to the fine flow path via a liquid supply / discharge pipe, and the liquid. A liquid pressure sensor provided on the supply / discharge pipe, and a drive circuit for controlling the drive of the piezoelectric vibrating means of the liquid pump and the liquid spray head based on the output of the liquid pressure sensor. is there.

【0024】請求項7に係る発明によると、液体供給排
出管内の液体の圧力に基づいて液体ポンプおよび液体噴
霧ヘッドの圧電振動手段の駆動を制御するので、詰まり
等の発生を未然に防止しながら、より安定した噴霧が可
能になる。
According to the invention of claim 7, the drive of the piezoelectric vibrating means of the liquid pump and the liquid spraying head is controlled based on the pressure of the liquid in the liquid supply / discharge pipe, so that the occurrence of clogging can be prevented. , More stable spraying becomes possible.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】以下、本発明による液体噴霧ヘッ
ド、およびそれを用いる液体噴霧装置の実施の形態につ
いて、図1〜図10を参照して説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of a liquid spraying head and a liquid spraying apparatus using the same according to the present invention will be described below with reference to FIGS.

【0026】(第1実施の形態)図1〜図4は本発明の
第1実施の形態を示すもので、図1は液体噴霧ヘッドの
斜視図、図2は同じく液体噴霧ヘッドの断面図、図3は
図1に示す微細管の吐出口断面図、図4は図1に示す液
体噴霧ヘッドを用いる液体噴霧装置の概略構成図であ
る。
(First Embodiment) FIGS. 1 to 4 show a first embodiment of the present invention. FIG. 1 is a perspective view of a liquid spray head, and FIG. 2 is a sectional view of the liquid spray head. 3 is a cross-sectional view of the discharge port of the fine tube shown in FIG. 1, and FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a liquid spraying device using the liquid spraying head shown in FIG.

【0027】図1〜図3に示すように、本実施の形態の
液体噴霧ヘッド100は、圧電振動手段としての円筒形
状圧電素子101の内部に、微細流路を構成する微細管
102を複数有する円柱形状の被振動部を内装し、円筒
形状圧電素子101の微小振動を微細管102に伝達し
て、微細管102の内部に保持された液体を吐出口10
3より噴霧させるものである。
As shown in FIGS. 1 to 3, the liquid spraying head 100 of the present embodiment has a plurality of fine tubes 102 forming fine flow passages inside a cylindrical piezoelectric element 101 as piezoelectric vibrating means. A vibrating portion having a cylindrical shape is provided inside, and minute vibrations of the cylindrical piezoelectric element 101 are transmitted to the fine tube 102 so that the liquid held inside the fine tube 102 is discharged.
3 is to be sprayed.

【0028】円筒形状圧電素子101は、例えば厚さ
0.2mm、外径6mm、長さ10mmで、チタン酸ジ
ルコン酸鉛などの圧電材料で形成する。この円筒形状圧
電素子101の内径面および外径面には、銀やニッケル
からなる電極部材104aおよび104bを蒸着または
メッキ処理により形成する。ここで、内径面の電極部材
104aは、一方の端面に回り込ませて外径面の一部に
露出するように形成する。これら電極部材104a,1
04bには、円筒形状圧電素子101の外径面側におい
てリード線105a,105bを接続する。
The cylindrical piezoelectric element 101 has a thickness of 0.2 mm, an outer diameter of 6 mm, and a length of 10 mm, and is made of a piezoelectric material such as lead zirconate titanate. Electrode members 104a and 104b made of silver or nickel are formed on the inner diameter surface and the outer diameter surface of the cylindrical piezoelectric element 101 by vapor deposition or plating. Here, the electrode member 104a on the inner diameter surface is formed so as to wrap around one end surface and be exposed on a part of the outer diameter surface. These electrode members 104a, 1
Lead wires 105a and 105b are connected to the outer peripheral surface of the cylindrical piezoelectric element 101 at 04b.

【0029】なお、円筒形状圧電素子101の表面に
は、電気的安全性を確保するために、図示しないがテフ
ロン(登録商標)などの撥水性のコーティングを施して
電極部材104a,104bを保護するのが好ましい。
In order to ensure electrical safety, the surface of the cylindrical piezoelectric element 101 is coated with a water-repellent coating such as Teflon (registered trademark) to protect the electrode members 104a and 104b. Is preferred.

【0030】この円筒形状圧電素子101は、電極部材
104a,104bにリード線105a,105bを介
して所定の電圧・周波数の正弦波や矩形波などの交番電
圧を印加すると、軸方向に伸縮を繰り返すように微小振
動する。このときの駆動周波数は、例えば円筒形状圧電
素子101の外形形状と、材質に起因する定数(ヤング
率、振動速度、密度など)とによって決まる固有振動数
(本実施の形態の場合には、1MHz程度)に一致させ
る。
The cylindrical piezoelectric element 101 repeats expansion and contraction in the axial direction when an alternating voltage such as a sine wave or a rectangular wave having a predetermined voltage and frequency is applied to the electrode members 104a and 104b via the lead wires 105a and 105b. It vibrates slightly. The drive frequency at this time is, for example, the natural frequency (1 MHz in the case of the present embodiment) determined by the outer shape of the cylindrical piezoelectric element 101 and the constants (Young's modulus, vibration velocity, density, etc.) derived from the material. Degree).

【0031】微細管102は、例えば外径0.5mm、
内径0.05mmで、円筒形状圧電素子101の長さと
ほぼ同じ長さ10mmのガラス製とし、セラミックス接
着剤やエポキシ接着剤などの振動伝達の良好な接着剤1
07により円筒形状圧電素子101の内部に複数本密着
して固定する。このような微細管102は、例えば安価
な採血用マイクロキャピラリーなどを所定の長さに切断
して使用することができる。微細管102には、図3に
示すように、内径面にSiOなどの親水性膜108
を、外形面と端面にはテフロン(登録商標)などの撥水
性膜109を、それぞれ数μm程度の膜厚で形成する。
The fine tube 102 has, for example, an outer diameter of 0.5 mm,
An adhesive 1 made of glass, having an inner diameter of 0.05 mm and a length of 10 mm, which is almost the same as the length of the cylindrical piezoelectric element 101, and has good vibration transmission such as a ceramic adhesive or an epoxy adhesive.
By 07, a plurality of the piezoelectric elements 101 are closely attached and fixed inside the piezoelectric element 101. Such a microtube 102 can be used, for example, by cutting an inexpensive microcapillary for blood collection into a predetermined length. As shown in FIG. 3, the fine tube 102 has a hydrophilic film 108 such as SiO 2 on its inner diameter surface.
A water-repellent film 109 of Teflon (registered trademark) or the like is formed on the outer surface and the end surface with a film thickness of about several μm.

【0032】なお、微細管102は、ガラス以外にも振
動伝達が良好な、例えばステンレス、チタン合金、アル
ミ合金、セラミックスなどの材質からなるものを用いる
ことができ、また、その内径形状も円形に限らず、楕円
形状、矩形形状のものを用いることができる。
The fine tube 102 may be made of a material having good vibration transmission other than glass, such as stainless steel, titanium alloy, aluminum alloy, and ceramics, and the inner diameter thereof may be circular. Without being limited thereto, an elliptical shape or a rectangular shape can be used.

【0033】また、接着剤107は、振動の伝達経路と
しても作用するので、内部に添加剤やフィラーなどを含
む方が振動伝達上好ましく、また、円筒形状圧電素子1
01の熱膨張係数と、微細管102となるガラス管の熱
膨張係数との間の熱膨張係数を有する方が熱耐性を向上
させる上で好ましい。
Since the adhesive 107 also acts as a vibration transmission path, it is preferable to include additives and fillers inside for the vibration transmission, and the cylindrical piezoelectric element 1 is preferable.
It is preferable to have a thermal expansion coefficient between the thermal expansion coefficient of 01 and the thermal expansion coefficient of the glass tube to be the fine tube 102 in order to improve the thermal resistance.

【0034】微細管102は、各端面の吐出口103を
揃えて円筒形状圧電素子101の一方の端面から僅かに
突出させて円筒形状圧電素子101内に固着し、この円
筒形状圧電素子101の他方の端面には例えばテフロン
(登録商標)製の液体供給排出管110を接続して、液
体供給排出管110を経て微細管102に噴霧する液体
を供給したり、排出したりするようにする。
The microtube 102 is fixed to the cylindrical piezoelectric element 101 by aligning the discharge ports 103 on each end surface and slightly protruding from one end surface of the cylindrical piezoelectric element 101, and the other end of the cylindrical piezoelectric element 101. A liquid supply / exhaust pipe 110 made of, for example, Teflon (registered trademark) is connected to the end face of the liquid crystal to supply or discharge the liquid to be sprayed to the fine tube 102 through the liquid supply / exhaust pipe 110.

【0035】上述した液体噴霧ヘッド100において、
円筒形状圧電素子101が駆動されると、その内部に配
設された微細管102に円筒形状圧電素子101の微小
振動が伝達され、微細管102自身も高速に振動する。
In the liquid spray head 100 described above,
When the cylindrical piezoelectric element 101 is driven, the microvibration of the cylindrical piezoelectric element 101 is transmitted to the micro tube 102 arranged inside the micro tube 102, and the micro tube 102 itself vibrates at high speed.

【0036】また、微細管102には、その噴霧口(吐
出口)103に、図3に示すように液体メニスカス11
8(液体と微細管102との表面張力による液体の凹形
状)が形成されており、円筒形状圧電素子101からの
高周波数(1MHz程度)の微小振動により、その表面
にキャピラリー波119が励振され、このキャピラリー
波119の波頭から微細な液滴が放出されて、微細管1
02の内部に保持された液体が噴霧される。この際、微
細管102の振動周波数が高いので、キャビテーション
は殆ど発生しない。
Further, in the fine tube 102, the liquid meniscus 11 is formed at the spray port (discharge port) 103 as shown in FIG.
8 (a concave shape of the liquid due to the surface tension between the liquid and the fine tube 102) is formed, and the capillary wave 119 is excited on the surface by the microvibration of the high frequency (about 1 MHz) from the cylindrical piezoelectric element 101. , Fine droplets are emitted from the wave front of this capillary wave 119,
The liquid held inside 02 is sprayed. At this time, since the vibration frequency of the fine tube 102 is high, cavitation hardly occurs.

【0037】しかも、本実施の形態では、円筒形状圧電
素子101の長さと微細管102の長さとをほぼ等しく
したので、微細管102の外周全面を振動伝達面として
微細管102を強く振動させることができ、これにより
液体を噴霧させるキャピラリー波119の振幅を大きく
できるので、噴霧すべき液体が、高粘度の液体、低表面
張力の液体、微粒子を含む液体の場合でも確実に霧化す
ることができる。
Moreover, in the present embodiment, the length of the cylindrical piezoelectric element 101 and the length of the fine tube 102 are made substantially equal, so that the entire outer circumference of the fine tube 102 is used as a vibration transmitting surface to vibrate the fine tube 102 strongly. As a result, the amplitude of the capillary wave 119 for spraying the liquid can be increased, so that even if the liquid to be sprayed is a highly viscous liquid, a liquid with low surface tension, or a liquid containing fine particles, it can be reliably atomized. it can.

【0038】なお、高粘度の液体や微粒子を含む液体の
場合は、キャピラリー波119の振幅が大きくなること
で、液滴が分離されて霧化が可能となり、低表面張力の
液体の場合は、液体メニスカス形状が吐出口103の出
口方向に凸となる形状となっても、キャピラリー波11
9の振幅が大きくなることで、霧化が可能となる。
In the case of a liquid having a high viscosity or a liquid containing fine particles, the amplitude of the capillary wave 119 is increased so that the liquid droplets can be separated and atomized. In the case of a liquid having a low surface tension, Even if the liquid meniscus shape is convex toward the outlet of the ejection port 103, the capillary wave 11
By increasing the amplitude of 9, atomization becomes possible.

【0039】また、円筒形状圧電素子101による超音
波振動の周波数がMHz帯域で、数μmのメッシュなど
を使用しなくても、微小粒径の霧化が実現できるので、
メッシュを使用する場合のような詰まりは発生しにくく
なる。
Further, since the frequency of ultrasonic vibration by the cylindrical piezoelectric element 101 is in the MHz band, atomization of a fine particle size can be realized without using a mesh of several μm.
The clogging that occurs when using a mesh is less likely to occur.

【0040】ここで、噴霧される液体の粒径は、吐出口
103の径と円筒形状圧電素子101の駆動周波数とに
依存する。したがって、微細管102の内径を小さくし
たり、円筒形状圧電素子101の駆動周波数を高くした
りすることにより、より小さな液滴として噴霧すること
ができる。なお、円筒形状圧電素子101は、その肉厚
を薄肉化したり、軸方向長さを短くしたりすることで、
高周波駆動に容易に対処でき、これにより微細管102
を高い周波数で振動させることができるので、数μmの
メッシュを使用しなくても小さな噴霧粒径の霧化が実現
できる。
Here, the particle size of the sprayed liquid depends on the diameter of the ejection port 103 and the driving frequency of the cylindrical piezoelectric element 101. Therefore, by making the inner diameter of the fine tube 102 small or making the driving frequency of the cylindrical piezoelectric element 101 high, it is possible to spray as smaller droplets. The cylindrical piezoelectric element 101 has a reduced wall thickness or a reduced axial length,
The high frequency drive can be easily dealt with, which allows the fine tube 102
Can be vibrated at a high frequency, so atomization with a small spray particle size can be realized without using a mesh of several μm.

【0041】ちなみに、ランジュバン型超音波振動子の
場合には、圧電素子を厚み方向に分極処理するため、高
周波数駆動しようとすると、全長を短くする必要があ
る。ところが、長さを短くすると、ランジュバン型超音
波振動子の中心に配置されるボルトの締結領域が確保し
づらくなり、結果として、金属を介して圧電素子を挟持
する力が弱くなって、実用レベルの超音波振動振幅が得
られなくなる。
By the way, in the case of the Langevin type ultrasonic transducer, since the piezoelectric element is polarized in the thickness direction, it is necessary to shorten the total length in order to drive at a high frequency. However, if the length is shortened, it becomes difficult to secure the fastening area of the bolt arranged at the center of the Langevin type ultrasonic transducer, and as a result, the force for sandwiching the piezoelectric element via the metal becomes weak, and the practical level is achieved. The ultrasonic vibration amplitude of is not obtained.

【0042】また、ボルトを使用せず、接着剤で圧電素
子と金属とを接着するタイプのランジュバン型超音波振
動子もあるが、このタイプの場合でも1MHzのランジ
ュバン型超音波振動子は計算上、円盤形状のようにな
り、構造上、軸方向の縦振動よりも径方向の振動が強く
なって、端面に設置されたメッシュを霧化したい方向へ
振動し難く、結果として、霧化するために必要な振幅が
得られにくく、霧化効率が悪くなる。
There is also a Langevin type ultrasonic vibrator of a type in which a piezoelectric element and a metal are bonded with an adhesive agent without using a bolt, but even in this type, a 1 MHz Langevin type ultrasonic vibrator is calculated. , It becomes like a disk shape, the radial vibration is stronger than the axial longitudinal vibration due to the structure, it is difficult to vibrate the mesh installed on the end face in the direction you want to atomize, and as a result, it atomizes It is difficult to obtain the required amplitude and the atomization efficiency becomes poor.

【0043】これに対し、本実施の形態で用いる円筒形
状圧電素子101は、圧電素子を軸方向に分極処理する
のではなく、径方向に分極処理するので、肉厚を薄肉化
したり、軸方向長さを短くしたりすることが容易にで
き、これにより高周波駆動が可能になる。
On the other hand, in the cylindrical piezoelectric element 101 used in the present embodiment, the piezoelectric element is not polarized in the axial direction but polarized in the radial direction, so that the wall thickness is reduced or the axial direction is reduced. The length can be easily shortened, which enables high frequency driving.

【0044】なお、液体の噴霧量を多くするためには、
駆動周波数を円筒形状圧電素子101の軸方向の伸縮振
動の固有振動数に一致させることが好ましいが、例えば
3次の伸縮振動など、高次振動モードを駆動周波数とし
ても、噴霧量は少なくなるが、液滴の微細化を図ること
ができる。この場合は、円筒形状圧電素子101に印加
する電圧の振幅を大きくすることにより、噴霧量を多く
することができる。
In order to increase the amount of liquid sprayed,
It is preferable to match the drive frequency with the natural frequency of the stretching vibration in the axial direction of the cylindrical piezoelectric element 101. However, even if the higher-order vibration mode such as the third stretching vibration is used as the driving frequency, the spray amount will be small. Further, it is possible to miniaturize the droplets. In this case, the amount of spray can be increased by increasing the amplitude of the voltage applied to the cylindrical piezoelectric element 101.

【0045】また、複数の微細管102を内装すること
により、噴霧量を多くすることができ、微細管102の
外径の細径化により、内装本数を増加させ、さらに噴霧
量を増大することができる。
Further, by installing a plurality of fine tubes 102, the amount of spray can be increased, and by reducing the outer diameter of the fine tubes 102, the number of interiors can be increased, and the amount of spray can be further increased. You can

【0046】このように、本実施の形態では、液体を振
動伝達媒体として使用せず、微細管102自身を振動さ
せて噴霧するので、液体内部に溶け込んでいる気泡が成
長して噴霧を阻害する現象が発生し難くなる。したがっ
て、噴霧する液体を事前に脱気処理する前処理を行う必
要が無くなり、泡立ちやすい液体(界面活性剤などを含
む液体)も噴霧することができる。
As described above, in the present embodiment, the liquid is not used as the vibration transmitting medium and the fine tube 102 itself is vibrated and sprayed, so that the bubbles dissolved in the liquid grow and hinder the spray. The phenomenon is less likely to occur. Therefore, it is not necessary to perform a pretreatment for degassing the liquid to be sprayed in advance, and a liquid that easily foams (a liquid containing a surfactant or the like) can also be sprayed.

【0047】なお、本実施の形態のように、肉厚が数m
m程度の圧電素子を用いる場合、長時間の電圧印加によ
り、発熱が大きくなり、圧電素子の微小振動変位の低下
や、噴霧現象に大きく関与する液体物理定数(粘度、比
重、表面張力、接触角等)に変化を与え、飛翔を不安定
にする場合がある。これに対しては、正弦波または矩形
波などの交番電圧を所定波数だけ間欠印加することによ
り、発熱を防止し、安定した噴霧を長時間持続すること
ができる。
As in the present embodiment, the wall thickness is several meters.
When a piezoelectric element of about m is used, heat generation increases due to voltage application for a long time, a decrease in microvibration displacement of the piezoelectric element, and liquid physical constants (viscosity, specific gravity, surface tension, contact angle) that are greatly involved in the atomization phenomenon. Etc.) and may make the flight unstable. On the other hand, by intermittently applying an alternating voltage of a sine wave or a rectangular wave for a predetermined number of waves, heat generation can be prevented and stable spraying can be continued for a long time.

【0048】図4は、上述した液体噴霧ヘッド100を
用いる液体噴霧装置の構成を示すものである。本実施の
形態では、液体噴霧ヘッド100のリード線105a,
105bを駆動回路106に接続し、液体供給排出管1
10を液体圧力センサ113、液体供給排出ポンプ
(P)114および切替弁115を経て噴霧液体タンク
116および洗浄水タンク117にそれぞれ接続して、
液体圧力センサ113の出力に基づいて制御回路112
により駆動回路106、液体供給排出ポンプ114、お
よび切替弁115の動作を制御するように構成する。な
お、液体供給排出ポンプ114は、例えばシリンジピス
トンポンプやチュービングポンプなどを用いて構成す
る。
FIG. 4 shows the structure of a liquid spraying apparatus using the liquid spraying head 100 described above. In the present embodiment, the lead wires 105a of the liquid spraying head 100,
105b is connected to the drive circuit 106 to supply the liquid supply / discharge pipe 1
10 is connected to a spray liquid tank 116 and a wash water tank 117 via a liquid pressure sensor 113, a liquid supply / discharge pump (P) 114 and a switching valve 115, respectively,
The control circuit 112 based on the output of the liquid pressure sensor 113
Thus, the operation of the drive circuit 106, the liquid supply / discharge pump 114, and the switching valve 115 is controlled. The liquid supply / discharge pump 114 is configured using, for example, a syringe piston pump or a tubing pump.

【0049】このように、液体供給排出管110の経路
に設置した液体圧力センサ113の出力に基づいて液体
供給排出ポンプ114の動作を制御することにより、よ
り安定した噴霧を行うことができる。すなわち、本実施
の形態において、液体噴霧ヘッド100の液体メニスカ
ス118を凹形状に形成するためには、液体噴霧ヘッド
100内の液体圧力を大気圧に対して負圧側にする必要
があり、これにより発生するキャピラリー波119の振
動変位を一定にして、噴霧を安定化することができる。
As described above, by controlling the operation of the liquid supply / discharge pump 114 based on the output of the liquid pressure sensor 113 installed in the path of the liquid supply / discharge pipe 110, more stable spraying can be performed. That is, in the present embodiment, in order to form the liquid meniscus 118 of the liquid spraying head 100 in a concave shape, the liquid pressure in the liquid spraying head 100 needs to be on the negative pressure side with respect to the atmospheric pressure. It is possible to stabilize the spray by making the vibration displacement of the generated capillary wave 119 constant.

【0050】そこで、本実施の形態では、液体圧力セン
サ113からの出力値が大気圧に対して正圧側になった
場合は、制御回路112より、液体供給排出ポンプ11
4を液体噴霧ヘッド100から噴霧液体タンク116側
に液体を移送するように制御し、所定の負圧を検出した
後に液体供給排出ポンプ114を停止する。
Therefore, in the present embodiment, when the output value from the liquid pressure sensor 113 is on the positive pressure side with respect to the atmospheric pressure, the control circuit 112 causes the liquid supply / discharge pump 11 to operate.
4 is controlled so as to transfer the liquid from the liquid spray head 100 to the spray liquid tank 116 side, and the liquid supply / discharge pump 114 is stopped after detecting a predetermined negative pressure.

【0051】なお、これらの制御に伴い、液体圧力セン
サ113と液体供給排出ポンプ114との間に新たに開
閉弁を設置して、液体の供給排出をさらに迅速化および
簡便化することもできる。また、噴霧が継続すると、液
体噴霧ヘッド100内の液体が減少して液体圧力センサ
113の出力が所定の圧力値(負圧値)から変化するの
で、噴霧量に応じて液体供給排出ポンプ114を作動さ
せて噴霧液体タンク116から液体噴霧ヘッド100に
液体を送液し、これにより液体圧力センサ113の出力
が所定の負圧値を維持するように制御することもでき
る。
With these controls, a new opening / closing valve can be installed between the liquid pressure sensor 113 and the liquid supply / discharge pump 114 to further speed up and simplify the liquid supply / discharge. Further, when the spraying continues, the liquid in the liquid spraying head 100 decreases and the output of the liquid pressure sensor 113 changes from a predetermined pressure value (negative pressure value). Therefore, the liquid supply / exhaust pump 114 is set in accordance with the spraying amount. It is also possible to operate and feed the liquid from the spray liquid tank 116 to the liquid spray head 100, thereby controlling the output of the liquid pressure sensor 113 to maintain a predetermined negative pressure value.

【0052】また、液体噴霧ヘッド100の吐出口10
3が異物などにより目詰まりすると、液体供給排出ポン
プ114の駆動時に、液体圧力センサ113により異常
な正圧値や負圧値が検出されるので、この場合には切替
弁115を洗浄水タンク117側に切り替えて、液体供
給排出ポンプ114により洗浄水(滅菌水や界面活性剤
入りの液体)を液体噴霧ヘッド100に送液して内部を
洗浄する。
Further, the ejection port 10 of the liquid spraying head 100
When 3 is clogged with foreign matter or the like, an abnormal positive pressure value or negative pressure value is detected by the liquid pressure sensor 113 when the liquid supply / discharge pump 114 is driven. In this case, therefore, the switching valve 115 is set to the wash water tank 117. By switching to the side, cleaning liquid (sterile water or liquid containing a surfactant) is sent to the liquid spray head 100 by the liquid supply / discharge pump 114 to clean the inside.

【0053】この際、液体供給排出ポンプ114は、供
給側と排出側とに順次切り替えて駆動することもでき、
これにより目詰まりを除去し易くすることができる。ま
た、液体噴霧ヘッド100は、駆動を停止してもよい
が、微細管102が微小に振動するように駆動して、細
管内壁の異物を剥離し易くすることもできる。
At this time, the liquid supply / discharge pump 114 can be driven by sequentially switching between the supply side and the discharge side.
This makes it easier to remove the clogging. Further, the liquid spraying head 100 may be stopped to be driven, but it is also possible to drive the fine tube 102 so as to vibrate slightly so that foreign matter on the inner wall of the thin tube can be easily separated.

【0054】また、高粘度の液体などを送液する場合に
は、高い送液圧力が必要となり、液体圧力センサ113
の出力値は低粘度の液体を送液する場合と異なるので、
液体圧力センサ113の出力に基づいて液体噴霧ヘッド
100に高粘度の液体が充填されたことを判別し、これ
により駆動回路106から液体噴霧ヘッド100の円筒
形状圧電素子101に高い電圧を印加して噴霧量の低下
を防ぐようにする。
Further, when feeding a high-viscosity liquid or the like, a high liquid feeding pressure is required, and the liquid pressure sensor 113
Since the output value of is different from the case of sending low viscosity liquid,
Based on the output of the liquid pressure sensor 113, it is determined that the liquid spraying head 100 has been filled with a high-viscosity liquid, and accordingly, a high voltage is applied from the drive circuit 106 to the cylindrical piezoelectric element 101 of the liquid spraying head 100. Try to prevent the spray amount from decreasing.

【0055】なお、本実施の形態では、噴霧液体タンク
116と洗浄水タンク117との2つのタンクを切替弁
115により切り替えるようにしたが、噴霧液体タンク
116は1つとは限らず、複数用意することにより、異
種の液体を短時間に切り替えて液体噴霧ヘッド100よ
り噴霧することもできる。同様に、洗浄水タンク117
を複数用意することにより、洗剤による洗浄と純水によ
る洗浄など、より完全な洗浄動作を実施することもでき
る。
In this embodiment, two tanks, the spray liquid tank 116 and the wash water tank 117, are switched by the switching valve 115, but the spray liquid tank 116 is not limited to one, and a plurality of spray liquid tanks 116 are prepared. Accordingly, different kinds of liquids can be switched in a short time and sprayed from the liquid spraying head 100. Similarly, the wash water tank 117
By preparing a plurality of cleaning operations, more complete cleaning operations such as cleaning with detergent and cleaning with pure water can be performed.

【0056】以上のように本実施の形態によれば、微小
内径の複数の微細管102内部に液体を保持し、その微
細管102の外周表面に円筒形状圧電素子101からの
高周波数(1MHz程度)の微小振動を伝達して、微細
管102自身を振動させるようにしたので、液体内部に
気泡が発生しづらい液体噴霧ヘッド100を実現するこ
とができる。また、粘度の高い液体、低表面張力の液
体、あるいは分散粒子を含む液体をも効率よく安定して
霧化することができるので、噴霧液体の適用範囲を広げ
ることができる。
As described above, according to the present embodiment, the liquid is held inside the plurality of fine tubes 102 having a small inner diameter, and the high frequency (about 1 MHz) from the cylindrical piezoelectric element 101 is held on the outer peripheral surface of the fine tubes 102. Since the microvibration of (1) is transmitted to vibrate the microtube 102 itself, it is possible to realize the liquid spraying head 100 in which bubbles are less likely to be generated inside the liquid. Further, a liquid having a high viscosity, a liquid having a low surface tension, or a liquid containing dispersed particles can be efficiently and stably atomized, so that the application range of the spray liquid can be expanded.

【0057】さらに、気泡の発生を抑えることができる
ので、液体噴霧ヘッド100の液体メニスカス118の
形状を一定化でき、長時間の使用に際しても噴霧粒径が
揃った安定した液体噴霧を実現することができる。ま
た、メッシュを使用しないので、目詰まりの発生がな
く、したがってそのメンテナンス時間が不要になると共
に、噴霧液体の交換作業の短縮など、ユーザーメンテナ
ンスの作業を短縮することができる。
Furthermore, since the generation of bubbles can be suppressed, the shape of the liquid meniscus 118 of the liquid spraying head 100 can be made uniform, and stable liquid spraying with a uniform sprayed particle size even when used for a long time can be realized. You can In addition, since the mesh is not used, clogging does not occur, and therefore maintenance time is not required, and the user maintenance work such as the replacement work of the spray liquid can be shortened.

【0058】さらにまた、微細管102の複数化により
大量の噴霧が可能となるので、例えば医薬などを短時間
に噴霧投与することができ、患者の負担を軽減すること
ができる。
Furthermore, since a large amount of spray can be made by using a plurality of fine tubes 102, for example, a drug or the like can be spray-administered in a short time, and the burden on the patient can be reduced.

【0059】(第2実施の形態)図5〜図7は本発明の
第2実施の形態を示すもので、図5は液体噴霧ヘッドの
吐出面を示す図、図6は液体噴霧ヘッドの斜視図、図7
は同じく液体噴霧ヘッドの断面図である。
(Second Embodiment) FIGS. 5 to 7 show a second embodiment of the present invention. FIG. 5 is a view showing an ejection surface of a liquid spray head, and FIG. 6 is a perspective view of the liquid spray head. Figure, Figure 7
FIG. 3 is a sectional view of the liquid spraying head.

【0060】本実施の形態は、液体噴霧ヘッドの構成の
みが第1実施の形態と異なるものである。すなわち、本
実施の形態の液体噴霧ヘッド120は、圧電振動手段と
して同軸上に配置した2個の第1,第2円筒形状圧電素
子121,122を有し、第1,第2円筒形状圧電素子
121,122間に第1微細管123を複数本有する円
筒形状の第1被振動部材を内装し、第2円筒形状圧電素
子122に第2微細管124を複数本有する円柱形状の
第2被振動部材を内装したものである。
The present embodiment is different from the first embodiment only in the structure of the liquid spraying head. That is, the liquid spraying head 120 of the present embodiment has two first and second cylindrical piezoelectric elements 121 and 122 arranged coaxially as piezoelectric vibrating means, and the first and second cylindrical piezoelectric elements are provided. A cylindrical second vibrating member having a plurality of first microtubes 123 and a cylindrical first vibrating member having a plurality of first microtubes 123, and a second cylindrical piezoelectric element 122 having a plurality of second microtubes 124. It is the one in which the members are installed.

【0061】第1円筒形状圧電素子121は、例えば厚
さ0.1mm、外径4mm、長さ10mmで、チタン酸
ジルコン酸鉛などの圧電材料で形成する。この第1円筒
形状圧電素子121の内径面および外径面には、銀やニ
ッケルからなる電極部材125aおよび125bを蒸着
またはメッキ処理により形成する。ここで、内径面の電
極部材125aは、一方の端面に回り込ませて外径面の
一部に露出するように形成する。これら電極部材125
a,125bには、第1円筒形状圧電素子121の外径
面側においてリード線126a,126bを接続する。
The first cylindrical piezoelectric element 121 has a thickness of 0.1 mm, an outer diameter of 4 mm, and a length of 10 mm, and is made of a piezoelectric material such as lead zirconate titanate. Electrode members 125a and 125b made of silver or nickel are formed on the inner diameter surface and the outer diameter surface of the first cylindrical piezoelectric element 121 by vapor deposition or plating. Here, the electrode member 125a on the inner diameter surface is formed so as to wrap around one end surface and be exposed on a part of the outer diameter surface. These electrode members 125
Lead wires 126a and 126b are connected to a and 125b on the outer diameter side of the first cylindrical piezoelectric element 121.

【0062】第2円筒形状圧電素子122は、例えば厚
さ0.1mm、外径3mm、長さ15mmで、第1円筒
形状圧電素子121と同様の圧電材料で形成して、その
内径面および外径面に同様に電極部材127aおよび1
27bを形成して、リード線128a,128bを接続
する。
The second cylindrical piezoelectric element 122 has, for example, a thickness of 0.1 mm, an outer diameter of 3 mm, and a length of 15 mm, and is made of the same piezoelectric material as that of the first cylindrical piezoelectric element 121. Similarly to the radial surface, the electrode members 127a and 1a
27b is formed to connect the lead wires 128a and 128b.

【0063】ここで、第1,第2円筒形状圧電素子12
1,122は、対応するリード線126a,126b;
128a,128bを介して正弦波や矩形波などの交番
電圧を印加すると、それぞれ軸方向に伸縮を繰り返すよ
うに微小振動するが、第1円筒形状圧電素子121と第
2円筒形状圧電素子122とは寸法が異なり、固有振動
数が異なるので、各円筒形状圧電素子121,122に
は異なる周波数の交番電圧を印加することになる。
Here, the first and second cylindrical piezoelectric elements 12
1, 122 are corresponding lead wires 126a, 126b;
When an alternating voltage such as a sine wave or a rectangular wave is applied via 128a and 128b, microvibration is performed so that expansion and contraction are repeated in the axial direction, but the first cylindrical piezoelectric element 121 and the second cylindrical piezoelectric element 122 are different from each other. Since the dimensions are different and the natural frequencies are different, alternating voltages of different frequencies are applied to the cylindrical piezoelectric elements 121 and 122.

【0064】第1,第2微細管123,124は、例え
ば外径0.4mm、内径0.025mm、長さ10mm
のステンレス製とし、振動伝達性が良好なセラミックス
接着剤やエポキシ接着剤などの接着剤129により、そ
れぞれ第1,第2円筒形状圧電素子121,122の内
部に密着して固定する。なお、本実施の形態では、第
1,第2円筒形状圧電素子121,122間に第1微細
管123を一列に整列して配置する。
The first and second fine tubes 123 and 124 have, for example, an outer diameter of 0.4 mm, an inner diameter of 0.025 mm, and a length of 10 mm.
And made of stainless steel and having a good vibration transmission property, and are adhered and fixed inside the first and second cylindrical piezoelectric elements 121 and 122, respectively, with an adhesive 129 such as a ceramic adhesive or an epoxy adhesive. In the present embodiment, the first microtubes 123 are arranged in a line between the first and second cylindrical piezoelectric elements 121 and 122.

【0065】これら第1,第2微細管123,124
は、各端面の吐出口130を第1,第2円筒形状圧電素
子121,122の一方の端面から僅かに突出させて揃
えて配設する。また、第1円筒形状圧電素子121の他
方の端面側には第1液体供給排出管131を接続し、第
2円筒形状圧電素子122の他方の端面側には第2液体
供給排出管132を接続して、第1,第2微細管12
3,124に噴霧する液体や気体を供給したり、排出し
たりするようにする。なお、第1液体供給排出管131
にはリード挿通穴133を形成し、このリード線挿通穴
133から第2円筒形状圧電素子122のリード線12
8a,128bを通すようにして、挿通後は閉塞する。
その他の構成は、第1実施の形態と同様であるので説明
を省略する。
These first and second fine tubes 123 and 124
Of the first and second cylindrical piezoelectric elements 121 and 122 are slightly protruded from the discharge ports 130 of the respective end faces and are aligned with each other. The first liquid supply / discharge pipe 131 is connected to the other end surface side of the first cylindrical piezoelectric element 121, and the second liquid supply / discharge pipe 132 is connected to the other end surface side of the second cylindrical piezoelectric element 122. Then, the first and second fine tubes 12
A liquid or a gas to be sprayed on 3,124 is supplied or discharged. The first liquid supply / discharge pipe 131
A lead insertion hole 133 is formed in the lead wire insertion hole 133, and the lead wire 12 of the second cylindrical piezoelectric element 122 is formed through the lead wire insertion hole 133.
8a and 128b are passed therethrough and closed after the insertion.
The other configuration is similar to that of the first embodiment, and therefore the description is omitted.

【0066】本実施の形態においては、第1円筒形状圧
電素子121と第2円筒形状圧電素子122との駆動周
波数が異なるので、第1微細管123および第2微細管
124から異なる液滴サイズの噴霧が可能となり、液滴
サイズの粒径分布が広い液体噴霧ヘッド120を実現す
ることができる。ここで、第1円筒形状圧電素子121
と第2円筒形状圧電素子122との固有振動数の関係を
整数倍に合わせれば、振動の位相差による振動振幅低下
を抑えることができ、より良好な噴霧を実現することが
できる。
In the present embodiment, the driving frequencies of the first cylindrical piezoelectric element 121 and the second cylindrical piezoelectric element 122 are different, so that different droplet sizes are generated from the first microtube 123 and the second microtube 124. It becomes possible to spray, and it is possible to realize the liquid spray head 120 having a wide particle size distribution of the droplet size. Here, the first cylindrical piezoelectric element 121
By adjusting the natural frequency relationship between the second cylindrical piezoelectric element 122 and the second cylindrical piezoelectric element 122 to be an integral multiple, it is possible to suppress a decrease in the vibration amplitude due to the phase difference of the vibration, and it is possible to realize better spraying.

【0067】また、第1液体供給排出管131と第2液
体供給排出管132とに、それぞれ独立した液体供給排
出ポンプにより異なる液体を供給して、2種類の液体を
同時に噴霧したり、第1液体供給排出管131に空気を
送風して、第2微細管124より噴霧される液体を第1
微細管123からの気流の流れ(ガイド気流)により遠
方に送るようにしたりすることもできる。
Further, different liquids are supplied to the first liquid supply / discharge pipe 131 and the second liquid supply / discharge pipe 132 by independent liquid supply / discharge pumps to spray two kinds of liquids at the same time, or Air is blown to the liquid supply / exhaust pipe 131 so that the liquid sprayed from the second fine pipes 124
It is also possible to send it to a distant place by the flow of the air flow (guide air flow) from the fine tube 123.

【0068】このように、本実施の形態によれば、異な
る液体の同時噴霧や粒径分布の広い噴霧が可能となるの
で、医薬などの効能に応じた液体噴霧の使用範囲を広げ
ることができると共に、遠方への噴霧液体の到達も容易
となるので、所定の患部部位のみに薬液を噴霧投与する
などの直進性に優れた噴霧を行なうことができる。
As described above, according to the present embodiment, simultaneous spraying of different liquids and spraying with a wide particle size distribution are possible, so that the range of use of liquid sprays can be expanded according to the efficacy of medicines and the like. At the same time, since the spray liquid can easily reach far away, it is possible to perform spraying excellent in straightness such as spraying the drug solution only to a predetermined affected area.

【0069】(第3実施の形態)図8〜図10は本発明
の第3実施の形態を示すもので、図8は液体噴霧ヘッド
の斜視図、図9は同じく液体噴霧ヘッドの断面図、図1
0は液体噴霧ヘッドの吐出面を示す図である。
(Third Embodiment) FIGS. 8 to 10 show a third embodiment of the present invention. FIG. 8 is a perspective view of a liquid spray head, and FIG. 9 is a sectional view of the liquid spray head. Figure 1
0 is a diagram showing the ejection surface of the liquid spraying head.

【0070】本実施の形態の液体噴霧ヘッド142は、
複数n列の微細管143と、各列の微細管143を振動
伝達部材145を介して挟持する(n+1)枚の板形状
圧電素子144とを有する外形矩形状を成している。
The liquid spray head 142 of this embodiment is
It has an outer rectangular shape having a plurality of n rows of microtubes 143 and (n + 1) plate-shaped piezoelectric elements 144 sandwiching the microtubes 143 in each row via a vibration transmission member 145.

【0071】各板形状圧電素子144は、例えば厚さ
0.2mm、外形5mm×10mmの矩形形状で、チタ
ン酸ジルコン酸鉛などの圧電材料で形成し、その両面に
は銀やニッケルなどの電極部材146を蒸着またはメッ
キ処理により形成する。
Each plate-shaped piezoelectric element 144 has, for example, a rectangular shape with a thickness of 0.2 mm and an outer shape of 5 mm × 10 mm, is formed of a piezoelectric material such as lead zirconate titanate, and has electrodes such as silver and nickel on both sides thereof. The member 146 is formed by vapor deposition or plating.

【0072】また、各板形状圧電素子144には、その
一方の面または両面に、微細管143を挟持するための
振動伝達部材145にエポキシ系接着剤により接着固定
する。振動伝達部材145は、板形状圧電素子144と
同面積の平面部を有する電気絶縁アルマイト処理された
アルミ合金製で矩形に形成し、その平面部を板形状圧電
素子144に接着固定し、平面部とは反対面側には長手
方向(10mm幅方向)に延在するV溝147を、幅方
向(5mm幅方向)に等間隔に複数形成する。
Further, each plate-shaped piezoelectric element 144 is adhesively fixed to one side or both sides thereof with a vibration transmitting member 145 for holding the microtube 143 with an epoxy adhesive. The vibration transmitting member 145 is made of an electrically insulating alumite-treated aluminum alloy having a flat surface portion having the same area as that of the plate-shaped piezoelectric element 144, and is formed in a rectangular shape. The flat surface portion is bonded and fixed to the plate-shaped piezoelectric element 144 to form a flat surface portion. A plurality of V-grooves 147 extending in the longitudinal direction (10 mm width direction) are formed on the opposite side to the width direction (5 mm width direction) at equal intervals.

【0073】このようにして、各列の微細管143を、
対向する板形状圧電素子144に接着された振動伝達部
材145のV溝147により挟持する。微細管143
は、第1実施の形態と同様にガラス製のものを用い、各
微細管143とV溝147との空間には、振動伝達性が
良好なセラミックス接着剤やエポキシ接着剤などの接着
剤148を充填する。なお、図8〜図10では、4枚の
板形状圧電素子144と、6枚の振動伝達部材145に
より、3(n=3)列の微細管143を挟持した構成を
示している。
In this way, the fine tubes 143 in each row are
It is sandwiched by the V grooves 147 of the vibration transmitting member 145 adhered to the opposing plate-shaped piezoelectric elements 144. Micro tube 143
Is made of glass as in the first embodiment, and an adhesive 148 such as a ceramic adhesive or an epoxy adhesive having a good vibration transmission property is provided in the space between each microtube 143 and the V groove 147. Fill. Note that FIGS. 8 to 10 show a configuration in which 3 (n = 3) rows of microtubes 143 are sandwiched by four plate-shaped piezoelectric elements 144 and six vibration transmission members 145.

【0074】なお、板形状圧電素子144の表面には、
電気的安全性を確保するために、図示しないがテフロン
(登録商標)などの撥水性のコーティングを施して、露
出している電極部材146を保護するのが好ましい。
On the surface of the plate-shaped piezoelectric element 144,
In order to ensure electrical safety, it is preferable to protect the exposed electrode member 146 by applying a water-repellent coating such as Teflon (registered trademark) (not shown).

【0075】板形状圧電素子144および振動伝達部材
145を複数枚積層した状態で、各板形状圧電素子14
4の電極部材146は積層側面から露出させ、その露出
部分にリード線149を接続して、微細管143を介し
て対向する電極部材146が同一極性となるように、各
板形状圧電素子144に交番電圧を印加して、板形状圧
電素子144を厚さ方向に微小振動させる。このときの
駆動周波数は、板形状圧電素子144の外形形状と、材
質とに起因する定数(ヤング率、振動速度、密度など)
によって決まる固有振動数に一致させる。
In the state where a plurality of plate-shaped piezoelectric elements 144 and vibration transmission members 145 are laminated, each plate-shaped piezoelectric element 14
The electrode member 146 of No. 4 is exposed from the laminated side surface, and the lead wire 149 is connected to the exposed portion so that the electrode members 146 facing each other through the microtube 143 have the same polarity. By applying an alternating voltage, the plate-shaped piezoelectric element 144 is slightly vibrated in the thickness direction. The drive frequency at this time is a constant (Young's modulus, vibration velocity, density, etc.) due to the outer shape of the plate-shaped piezoelectric element 144 and the material.
Match the natural frequency determined by.

【0076】微細管143は、その一方の端面の吐出口
150を、板形状圧電素子144の一方の端面から僅か
に突出させて整列して配置する。また、微細管143の
他方の端面側には、それぞれ液体供給排出管151を接
続して、各液体供給排出管151から対応する微細管1
43に噴霧する液体を供給したり、排出したりするよう
にする。その他の構成は、第1実施の形態と同様である
ので説明を省略する。
The microtubes 143 are arranged so that the discharge ports 150 on one end face thereof are slightly projected from one end face of the plate-shaped piezoelectric element 144. Further, liquid supply / discharge pipes 151 are connected to the other end surface side of the fine pipes 143, and the liquid supply / discharge pipes 151 correspond to the corresponding fine pipes 1.
The liquid to be sprayed on 43 is supplied or discharged. The other configuration is similar to that of the first embodiment, and therefore the description is omitted.

【0077】本実施の形態においては、板形状圧電素子
144を微小振動させることにより、振動伝達部材14
5を介して微細管143に振動を伝達することができ
る。この際、板形状圧電素子144は肉厚方向に振動す
るので、微細管143は径方向に呼吸振動するように振
動する。したがって、微細管143の吐出口150に形
成される液体メニスカス表面にはキャピラリー波が発生
して、液体を噴霧させることができる。しかも、板形状
圧電素子144は、厚さがサブmmで、肉厚方向の固有
振動数をMHzオーダーとすることができるので、非常
に高い周波数で板形状圧電素子144を駆動することが
でき、これにより直径数μm程度の微小な粒径を有する
噴霧が可能となる。
In the present embodiment, by vibrating the plate-shaped piezoelectric element 144 slightly, the vibration transmission member 14
Vibration can be transmitted to the microtube 143 via At this time, since the plate-shaped piezoelectric element 144 vibrates in the thickness direction, the fine tube 143 vibrates in a radial direction so as to vibrate. Therefore, a capillary wave is generated on the surface of the liquid meniscus formed at the discharge port 150 of the fine tube 143, and the liquid can be sprayed. Moreover, since the plate-shaped piezoelectric element 144 has a thickness of sub-mm and the natural frequency in the thickness direction can be set to MHz order, the plate-shaped piezoelectric element 144 can be driven at a very high frequency, This enables spraying with a fine particle diameter of several μm.

【0078】このように、板形状圧電素子144の厚み
方向の振動を用いることにより、駆動周波数の高周波数
化が図られ、より微細な粒径の液体を噴霧させることが
できる。また、各微細管143に液体供給排出管151
を接続したので、各液体供給排出管151に独立した液
体供給排出ポンプにより異なる種類の液体を供給して、
複数の種類の液体を同時に噴霧することもできる。
As described above, by using the vibration of the plate-shaped piezoelectric element 144 in the thickness direction, the driving frequency can be increased and the liquid having a finer particle size can be sprayed. Further, the liquid supply / discharge pipe 151 is connected to each fine pipe 143.
Since each of the liquid supply / discharge pipes 151 is connected to the liquid supply / discharge pipe 151, a different type of liquid is supplied by an independent liquid supply / discharge pump,
It is also possible to spray multiple types of liquid at the same time.

【0079】なお、本実施の形態では、板形状圧電素子
144に接着される振動伝達部材145に微細管143
を挟持するためのV溝147を形成するようにしたが、
振動伝達部材145を用いることなく、板形状圧電素子
144自身にV溝加工を施して微細管143を挟持する
ように構成することもできる。このように、板形状圧電
素子144に直接V溝を形成して微細管143を挟持す
るようにすれば、板形状圧電素子144の平面部にて挟
持する場合よりも効率よく振動を伝達できると共に、微
細管143の整列組立に要する時間も短縮できる。
In this embodiment, the fine tube 143 is attached to the vibration transmitting member 145 bonded to the plate-shaped piezoelectric element 144.
The V groove 147 for holding the
Instead of using the vibration transmitting member 145, the plate-shaped piezoelectric element 144 itself may be V-grooved to sandwich the microtube 143. As described above, when the V-shaped groove is directly formed in the plate-shaped piezoelectric element 144 so as to sandwich the microtube 143, vibration can be transmitted more efficiently than in the case where the microtube 143 is sandwiched by the flat portion of the plate-shaped piezoelectric element 144. Also, the time required for aligning and assembling the fine tubes 143 can be shortened.

【0080】また、各振動伝達部材145をシリコン基
板として、エッチングにより微細溝を形成し、対向する
振動伝達部材145を接合することにより矩形断面の微
細管を形成することもできる。このようにすれば、ガラ
ス管などの微細管を用いることなく、振動伝達部材14
5と微細管とを同時に製作できる利点がある。また、エ
ッチングにより溝幅や深さを容易に制御できるので、多
種類の液体噴霧ヘッドを容易に製作することができる。
It is also possible to form a fine tube having a rectangular cross section by forming fine grooves by etching using each of the vibration transmitting members 145 as a silicon substrate and joining the opposing vibration transmitting members 145. With this configuration, the vibration transmitting member 14 can be used without using a fine tube such as a glass tube.
5 and the micro tube can be manufactured at the same time. Further, since the groove width and the depth can be easily controlled by etching, it is possible to easily manufacture various kinds of liquid spray heads.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の第1実施の形態における液体噴霧ヘ
ッドの斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view of a liquid spray head according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 同じく、液体噴霧ヘッドの断面図である。FIG. 2 is likewise a sectional view of the liquid spraying head.

【図3】 図1に示す微細管の吐出口断面図である。FIG. 3 is a sectional view of a discharge port of the micro tube shown in FIG.

【図4】 図1に示す液体噴霧ヘッドを用いる液体噴霧
装置の概略構成図である。
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a liquid spraying device using the liquid spraying head shown in FIG.

【図5】 本発明の第2実施の形態における液体噴霧ヘ
ッドの吐出面を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing an ejection surface of a liquid spray head according to a second embodiment of the present invention.

【図6】 同じく、液体噴霧ヘッドの斜視図である。FIG. 6 is likewise a perspective view of a liquid spraying head.

【図7】 同じく、液体噴霧ヘッドの断面図である。FIG. 7 is likewise a sectional view of the liquid spraying head.

【図8】 本発明の第3実施の形態における液体噴霧ヘ
ッドの斜視図である。
FIG. 8 is a perspective view of a liquid spray head according to a third embodiment of the present invention.

【図9】 同じく、液体噴霧ヘッドの断面図である。FIG. 9 is likewise a sectional view of the liquid spray head.

【図10】 同じく、液体噴霧ヘッドの吐出面を示す図
である。
FIG. 10 is a diagram similarly showing the ejection surface of the liquid spraying head.

【図11】 従来の液体噴霧装置の構成を示す図であ
る。
FIG. 11 is a diagram showing a configuration of a conventional liquid spraying device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100 液体噴霧ヘッド 101 円筒形状圧電素子 102 微細管 103 吐出口 104a,104b 電極部材 105a,105b リード線 106 駆動回路 107 接着剤 108 親水性膜 109 撥水性膜 110 液体供給排出管 111 液体噴霧装置 112 制御回路 113 液体圧力センサ 114 液体供給排出ポンプ 115 切替弁 116 噴霧液体タンク 117 洗浄水タンク 118 液体メニスカス 119 キャピラリー波 120 液体噴霧ヘッド 121 第1円筒形状圧電素子 122 第2円筒形状圧電素子 123 第1微細管 124 第2微細管 125a,125b,127a,127b 電極部材 126a,126b,128a,128b リード線 129 接着剤 130 吐出口 131 第1液体供給排出管 132 第2液体供給排出管 133 リード線挿入口 142 液体噴霧ヘッド 143 微細管 144 板形状圧電素子 145 振動伝達部材 146 電極部材 147 V溝 148 接着剤 149 リード線 150 吐出口 151 液体供給排出管 100 liquid spray head 101 cylindrical piezoelectric element 102 micro tube 103 outlet 104a, 104b electrode member 105a, 105b Lead wire 106 drive circuit 107 adhesive 108 hydrophilic membrane 109 Water repellent film 110 Liquid supply and discharge pipe 111 Liquid spraying device 112 control circuit 113 Liquid pressure sensor 114 Liquid supply and discharge pump 115 switching valve 116 Spray liquid tank 117 Wash water tank 118 liquid meniscus 119 Capillary wave 120 Liquid spray head 121 First cylindrical piezoelectric element 122 second cylindrical piezoelectric element 123 First micro tube 124 Second fine tube 125a, 125b, 127a, 127b Electrode member 126a, 126b, 128a, 128b Lead wire 129 adhesive 130 outlet 131 First liquid supply / discharge pipe 132 Second liquid supply / discharge pipe 133 Lead wire insertion port 142 Liquid atomizing head 143 micro tube 144 plate-shaped piezoelectric element 145 Vibration transmission member 146 electrode member 147 V groove 148 adhesive 149 lead wire 150 outlets 151 Liquid supply and discharge pipe

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4D074 BB02 BB06 DD05 DD09 DD14 DD22 DD35 DD43 DD64 5D107 AA14 BB02 CC04 FF07 FF08   ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    F term (reference) 4D074 BB02 BB06 DD05 DD09 DD14                       DD22 DD35 DD43 DD64                 5D107 AA14 BB02 CC04 FF07 FF08

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 互いに平行で内部に液体を保持可能な複
数の微細流路を有する被振動部と、 上記被振動部に接触配置され、上記微細流路をその延在
方向と直交する方向に超音波振動させて内部の液体を噴
霧させる圧電振動手段と、 を備えことを特徴とする液体噴霧ヘッド。
1. A vibrated portion having a plurality of fine channels that are parallel to each other and capable of holding a liquid therein, and a vibrating portion that is disposed in contact with the vibrated portion and that has the fine channel in a direction orthogonal to its extending direction. A liquid spray head, comprising: a piezoelectric vibrating unit that vibrates ultrasonically to spray the liquid inside.
【請求項2】 上記圧電振動手段は円筒形状の圧電振動
子を有し、 上記被振動部は上記圧電振動子の内周部に配置され、上
記複数の微細流路として振動伝達部材を介して固着され
た複数の微細管を備える円柱形状を有することを特徴と
する請求項1に記載の液体噴霧ヘッド。
2. The piezoelectric vibrating means has a cylindrical piezoelectric vibrator, and the vibrating portion is disposed on an inner peripheral portion of the piezoelectric vibrator, and the vibration vibrating member is provided as the plurality of fine flow paths via the vibration transmitting member. The liquid spraying head according to claim 1, wherein the liquid spraying head has a cylindrical shape including a plurality of fixed fine tubes.
【請求項3】 上記圧電振動手段は、同軸上に配置され
た外側の第1円筒形状圧電振動子と内側の第2円筒形状
圧電振動子とを有し、 上記被振動部は、上記第1円筒形状圧電振動子の内周部
と上記第2円筒形状圧電振動子の外周部との間に配置さ
れ、上記複数の微細流路の一部として振動伝達部材を介
して固着された複数の微細管を備える円筒形状の第1被
振動部材と、上記第2円筒形状圧電振動子の内周部に配
置され、上記複数の微細流路の残部として振動伝達部材
を介して固着された複数の微細管を備える円柱形状の第
2被振動部材とを有することを特徴とする請求項1に記
載の液体噴霧ヘッド。
3. The piezoelectric vibrating means has an outer first cylindrical piezoelectric vibrator and an inner second cylindrical piezoelectric vibrator which are coaxially arranged, and the vibrating portion is the first cylindrical piezoelectric vibrator. A plurality of fine piezoelectric elements arranged between the inner peripheral portion of the cylindrical piezoelectric transducer and the outer peripheral portion of the second cylindrical piezoelectric transducer and fixed via a vibration transmission member as a part of the plurality of fine flow paths. A cylindrical first vibrating member having a tube, and a plurality of minute fine particles arranged on the inner peripheral portion of the second cylindrical piezoelectric vibrator and fixed via a vibration transmitting member as the remaining portions of the plural fine flow paths. The liquid spraying head according to claim 1, further comprising: a second vibrating member having a cylindrical shape and including a tube.
【請求項4】 上記被振動部は直方体形状を有し、 上記圧電振動手段は上記被振動部を挟むよう配置した2
枚の直方体形状の圧電振動子を有することを特徴とする
請求項1に記載の液体噴霧ヘッド。
4. The vibrating portion has a rectangular parallelepiped shape, and the piezoelectric vibrating means is arranged so as to sandwich the vibrating portion.
The liquid spraying head according to claim 1, further comprising a rectangular parallelepiped piezoelectric vibrator.
【請求項5】 上記被振動部は複数n枚の直方体形状の
被振動部材を有し、 上記圧電振動手段は(n+1)枚の直方体形状の圧電振
動子を有し、 上記n枚の被振動部材を、その各々を上記圧電振動子で
挟むように積層したことを特徴とする請求項1に記載の
液体噴霧ヘッド。
5. The vibrating portion includes a plurality of n rectangular parallelepiped vibrating members, and the piezoelectric vibrating means includes (n + 1) rectangular parallelepiped piezoelectric vibrators. The liquid spray head according to claim 1, wherein members are laminated so that each of them is sandwiched by the piezoelectric vibrators.
【請求項6】 請求項1〜5のいずれか一項に記載の液
体噴霧ヘッドと、 上記液体噴霧ヘッドの複数の微細流路に対して液体を供
給・排出する液体供給排出手段と、 を備えることを特徴とする液体噴霧装置。
6. A liquid spray head according to any one of claims 1 to 5, and a liquid supply / discharge means for supplying / discharging a liquid to / from a plurality of fine channels of the liquid spray head. A liquid spraying device characterized by the above.
【請求項7】 上記液体給排手段は、 上記微細流路に液体供給排出管を介して連結した液体ポ
ンプと、 上記液体供給排出管に設けた液体圧力センサと、 上記液体圧力センサの出力に基づいて上記液体ポンプお
よび上記液体噴霧ヘッドの圧電振動手段の駆動を制御す
る駆動回路と、 を備えることを特徴とする請求項6に記載の液体噴霧装
置。
7. The liquid supply / discharge means includes a liquid pump connected to the fine flow path via a liquid supply / discharge pipe, a liquid pressure sensor provided in the liquid supply / discharge pipe, and an output of the liquid pressure sensor. 7. The liquid spraying apparatus according to claim 6, further comprising: a drive circuit that controls driving of the piezoelectric vibrating means of the liquid pump and the liquid spraying head based on the drive circuit.
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