JP2004223380A - 架橋型超音波霧化装置 - Google Patents

架橋型超音波霧化装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2004223380A
JP2004223380A JP2003012975A JP2003012975A JP2004223380A JP 2004223380 A JP2004223380 A JP 2004223380A JP 2003012975 A JP2003012975 A JP 2003012975A JP 2003012975 A JP2003012975 A JP 2003012975A JP 2004223380 A JP2004223380 A JP 2004223380A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
piezoelectric substrate
metallic plate
porous non
electrodes
input
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.)
Granted
Application number
JP2003012975A
Other languages
English (en)
Other versions
JP4264630B2 (ja
Inventor
Koji Toda
耕司 戸田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to JP2003012975A priority Critical patent/JP4264630B2/ja
Publication of JP2004223380A publication Critical patent/JP2004223380A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4264630B2 publication Critical patent/JP4264630B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05BSPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B17/00Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups
    • B05B17/04Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods
    • B05B17/06Apparatus 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
    • B05B17/0607Apparatus 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
    • B05B17/0638Apparatus 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
    • B05B17/0646Vibrating 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)

Abstract

【課題】空焚き防止機能を有し、製造工程において規格化が容易な架橋型超音波霧化装置を提供すること。
【解決手段】入力電気信号が入力用圧電基板1に印加されると、第1弾性振動が励振される。第1弾性振動は多孔性非金属板7に伝搬される。このとき、多孔性非金属板7に液体が存在すれば、その液体が霧化される。第1弾性振動は、また、出力用圧電基板4において第2弾性振動を発生させる。第2弾性振動は、遅延電気信号として検出された後、再び入力電気信号として入力用圧電基板1に印加される。しかし、多孔性非金属板7に液体が存在しなければ、出力用圧電基板4において第2弾性振動が発生しない。従って、多孔性非金属板7に液体が供給されていない状態での駆動を防止すること、すなわち空焚き防止が可能となる。
【選択図】 図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空焚き防止機能を有する多孔性非金属板を用いることにより、効率の良い霧化を実現するだけでなく、製造工程において規格化が容易な架橋型超音波霧化装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の超音波霧化装置の代表的なものとして、ボルト締ランジュバン型振動子による霧化装置やネブライザーが挙げられる。これらの霧化装置は、装置の規模、霧化効率、粒子の微小性、回路構成または駆動電源コストのいずれかにおいて問題を有していた。これらの問題点を解決する超音波霧化装置が、本願発明者により特許2698483で開示されている。この超音波霧化装置は、圧電磁器および電極から成る圧電振動子と、振動板から成る複合体に弾性振動を発生させ、その振動板に供給された液体を霧化する機能を有している。しかしながら、この超音波霧化装置は複雑な駆動回路と高い直流電圧の電源を必要とした。さらに、温度変化等の使用条件に影響を受け易いという問題があった。これは、複合体の共振周波数が温度に対応して変動するからである。超音波霧化装置の駆動回路は、複合体の共振周波数に追随して周波数を変える手段が求められる。そこで、複合体の共振周波数の自動追尾機能を具備した自励発振方式の駆動回路を備えた超音波霧化装置が、本願発明者により特許3111202で開示された。この超音波霧化装置の駆動回路によれば、圧電振動子の所要駆動電圧より低い電圧の直流電源から電力を受けて所要駆動電圧の高周波交流電力を出力できる。しかし、この超音波霧化装置における自励発振回路がその機能を果たすためには、圧電振動子はある程度の厚さを必要とした。すなわち、極微小な粒径を有する霧を発生させしかも低消費電力で低電圧駆動を実現するためには圧電振動子の厚さが薄い複合体では不可能であった。そこで、圧電振動子の厚さに左右されることなく自励発振駆動を可能にする複合体を備えた超音波霧化装置が、本願発明者により特開平07−116574で開示された。しかし、この超音波霧化装置では圧電振動子自身の励振によって発生する圧電気を帰還電圧として再利用するときの効率が悪く、その効率の悪い分がそのまま消費電力の増加に反映されていた。そこで、電源効率が良い駆動回路を備えた超音波霧化装置が、本願発明者により特開平08−281165で開示された。しかしながら、この超音波霧化装置を含めた従来の霧化装置では、液体が振動板に供給されているいないにかかわらず、電源を切らない限り装置が作動し続けることから、空焚きを引き起こす可能性があった。その結果、装置の寿命の短縮、消費電力の増大、装置自身の発熱の危険性等の問題を抱えていた。さらに、振動板の材質や大きさ等の課題が解決されていなかったことから、製造工程での複合体の規格化が困難であった。このことは、回路構成の規格化にも影響を及ぼしていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、微小で均一な粒子の霧化が可能で、しかも連続的に安定な霧化ができ、温度変化等による駆動周波数のずれを克服することができ、空焚き防止機能を有し、低電圧で低消費電力駆動が可能で、小型軽量で、耐久性に優れ、製造工程において規格化が容易な架橋型超音波霧化装置を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の架橋型超音波霧化装置は柱状の2つの圧電基板と、第一、第二、第三および第四電極と、多孔性非金属板と、増幅器から成る架橋型超音波霧化装置であって、前記2つの圧電基板の1つを入力用圧電基板とし、もう1つを出力用圧電基板として使用し、前記第一および第二電極は、前記入力用圧電基板の厚さ方向に垂直な一方およびもう一方の端面にそれぞれ設けられ、前記第三および第四電極は、前記出力用圧電基板の厚さ方向に垂直な一方およびもう一方の端面にそれぞれ設けられており、前記多孔性非金属板は、前記入力用および出力用圧電基板を架橋するような形状で設けられ、前記第一および第二電極の間に入力電気信号が印加されることにより、前記入力用圧電基板に第1弾性振動が励振され、前記第1弾性振動が前記多孔性非金属板に伝搬されることにより、前記多孔性非金属板の貫通孔に供給されている液体が霧化され、それと同時に、前記液体が前記貫通孔に供給されている時にだけ第2弾性振動が前記出力用圧電基板に生じ、前記第2弾性振動は、前記第三および第四電極によって遅延電気信号として検出され、前記遅延電気信号は、前記増幅器によって増幅された後、前記入力電気信号として再び前記第一および第二電極の間に印加される。
【0005】
請求項2に記載の架橋型超音波霧化装置は、前記入力電気信号の周波数が前記入力用および出力用圧電基板の複合体の共振周波数とほぼ等しい。
【0006】
請求項3に記載の架橋型超音波霧化装置は、前記圧電基板の前記一方および前記もう一方の端面の形状が四角形で、前記多孔性非金属板は前記第二電極上の縁と前記第四電極上の縁に固着されている。
【0007】
請求項4に記載の架橋型超音波霧化装置は、前記圧電基板の前記一方および前記もう一方の端面の形状が正四角形で、前記多孔性非金属板は前記第二電極上の縁と前記第四電極上の縁に固着されている。
【0008】
請求項5に記載の架橋型超音波霧化装置は柱状の圧電基板と、第一および第二電極と、多孔性非金属板と、振動反射体から成る架橋型超音波霧化装置であって、前記第一および第二電極は、前記圧電基板の厚さ方向に垂直な一方およびもう一方の端面にそれぞれ設けられ、前記多孔性非金属板は、前記圧電基板および前記振動反射体を架橋するような形状で設けられ、前記第一および第二電極の間に入力電気信号が印加されることにより、前記圧電基板に弾性振動が励振され、前記弾性振動が前記多孔性非金属板に伝搬されることにより、前記多孔性非金属板の貫通孔に供給されている液体が霧化され、前記振動反射体は前記弾性振動を前記多孔性非金属板に向けて反射させる。
【0009】
請求項6に記載の架橋型超音波霧化装置は、前記第二電極が電気的に絶縁する2つの電極から成り、前記第一電極と、絶縁する前記2つの電極の一方との間に前記入力電気信号が印加されることにより、前記圧電基板に前記弾性振動が励振され、前記弾性振動は、液体の霧化に費やされるとともに、前記第一電極と、絶縁する前記2つの電極のもう一方との間で遅延電気信号として検出され、前記遅延電気信号は再び前記入力電気信号として前記第一電極と、絶縁する前記2つの電極の前記一方との間に印加される。
【0010】
請求項7に記載の架橋型超音波霧化装置は、前記圧電基板の前記一方および前記もう一方の端面の形状が四角形である。
【0011】
請求項8に記載の架橋型超音波霧化装置は、前記圧電基板の前記一方および前記もう一方の端面の形状が正四角形である。
【0012】
請求項9に記載の架橋型超音波霧化装置は、前記入力電気信号の周波数が前記圧電基板自体の共振周波数とほぼ等しい。
【0013】
請求項10に記載の架橋型超音波霧化装置は、前記多孔性非金属板の比重が前記圧電基板の比重よりも小さい。
【0014】
請求項11に記載の架橋型超音波霧化装置は、前記多孔性非金属板が高分子化合物の板で成る。
【0015】
請求項12に記載の架橋型超音波霧化装置は、前記多孔性非金属板がシリコンウェファーで成る。
【0016】
請求項13に記載の架橋型超音波霧化装置は、前記圧電基板が圧電セラミックで成り、前記圧電セラミックの分極軸の方向はその厚さ方向と平行である。
【0017】
請求項14に記載の架橋型超音波霧化装置は、前記多孔性非金属板に液体供給手段が備えられ、前記液体供給手段は液体吸収物質で成る。
【0018】
【発明の実施の形態】
第1の本発明の架橋型超音波霧化装置は、柱状の2つの圧電基板と、第一、第二、第三および第四電極と、多孔性非金属板と、増幅器から成る簡単な構造を有する。2つの圧電基板の1つは入力用圧電基板として、もう1つは出力用圧電基板として使用される。第一および第二電極は、入力用圧電基板の厚さ方向に垂直な一方およびもう一方の端面にそれぞれ設けられ、第三および第四電極は、出力用圧電基板の厚さ方向に垂直な一方およびもう一方の端面にそれぞれ設けられている。多孔性非金属板は、入力用および出力用圧電基板を架橋するような形状で設けられている。
【0019】
もしも、第一および第二電極の間に入力電気信号が印加されると、入力用圧電基板に第1弾性振動が励振される。第1弾性振動は多孔性非金属板に伝搬される。このとき、多孔性非金属板の貫通孔に液体が存在すると、その液体が霧化される。それと同時に、第2弾性振動が出力用圧電基板に生じる。第2弾性振動は、第三および第四電極によって遅延電気信号として検出される。遅延電気信号は、増幅器によって増幅された後、入力電気信号として再び第一および第二電極の間に印加される。このようにして、自励発振型の霧化装置が構成される。また、多孔性非金属板の貫通孔に液体が存在しなければ、多孔性非金属板における第1弾性振動が散乱されることから、出力用圧電基板において第2弾性振動が発生しない。その結果、遅延電気信号も発生しないので、入力電気信号が第一および第二電極の間に再び印加されることはない。このようにして、空焚き防止機能を備えた霧化装置が構成される。
【0020】
第1の本発明の架橋型超音波霧化装置では、入力電気信号の周波数が入力用および出力用圧電基板の複合体の共振周波数とほぼ等しくなるような構造を採用することが可能である。このときの複合体の形状は、入力用圧電基板の長さまたは幅が2倍になった構造と同等である。
【0021】
第1の本発明の架橋型超音波霧化装置では、圧電基板の一方およびもう一方の端面の形状が四角形の構造、すなわち、圧電基板が四角柱で成る構造が可能である。さらに、圧電基板の一方およびもう一方の端面の形状が正四角形の構造、すなわち、圧電基板が正六面体で成る構造が可能である。これらの場合、多孔性非金属板は第二電極上の縁と第四電極上の縁に固着されている。
【0022】
第2の本発明の架橋型超音波霧化装置は、柱状の圧電基板と、第一および第二電極と、多孔性非金属板と、振動反射体から成る構造を有する。このとき、圧電基板の一方およびもう一方の端面の形状が、四角形または正四角形で成る構造が可能である。第一および第二電極は、圧電基板の厚さ方向に垂直な一方およびもう一方の端面にそれぞれ設けられている。多孔性非金属板は、圧電基板および振動反射体を架橋するような形状で設けられている。もしも、第一および第二電極の間に、圧電基板自体の共振周波数とほぼ等しい周波数を有する入力電気信号が印加されると、圧電基板に弾性振動が励振される。弾性振動は多孔性非金属板に伝搬される。このとき、多孔性非金属板の貫通孔に液体が存在すると、その液体が霧化される。また、振動反射体は弾性振動を多孔性非金属板に向けて反射させる。このようにして、エネルギーの損失を抑制することが可能となる。
【0023】
第2の本発明の架橋型超音波霧化装置では、第二電極が電気的に絶縁する2つの電極から成る構造が可能である。もしも第一電極と、絶縁する2つの電極の一方との間に入力電気信号が印加されると、圧電基板に弾性振動が励振される。弾性振動は、液体の霧化に費やされるとともに、第一電極と、絶縁する2つの電極のもう一方との間で遅延電気信号として検出される。この遅延電気信号は再び入力電気信号として第一電極と、絶縁する2つの電極の一方との間に印加される。このようにして、自励発振型の霧化装置が構成される。
【0024】
本発明の架橋型超音波霧化装置では、多孔性非金属板の比重が圧電基板の比重よりも小さい構造を採用することができる。
【0025】
本発明の架橋型超音波霧化装置では、多孔性非金属板が高分子化合物の板で成る構造を採用することができる。
【0026】
本発明の架橋型超音波霧化装置では、多孔性非金属板がシリコンウェファーで成る構造を採用することができる。
【0027】
本発明の架橋型超音波霧化装置では、圧電基板が圧電セラミックで成り、圧電セラミックの分極軸の方向がその厚さ方向と平行である構造を採用することができる。
【0028】
本発明の架橋型超音波霧化装置では、液体吸収物質で成る液体供給手段が多孔性非金属板に備えられた構造を採用することができる。
【0029】
【実施例】
図1は本発明の架橋型超音波霧化装置の第1の実施例を示す斜視図である。本実施例は入力用圧電基板1、第一電極2、第二電極3、出力用圧電基板4、第三電極5、第四電極6、多孔性非金属板7、増幅器8および液体供給手段9から成る。第一電極2、第二電極3、第三電極5、第四電極6、増幅器8および液体供給手段9は図1では描かれていない。入力用圧電基板1および出力用圧電基板4は、それぞれ圧電セラミックで成り、厚さ(T)は1 mm、長さ(L)は20 mm、幅(W)は17 mmであって、分極軸の方向は厚さ方向と平行である。入力用圧電基板1および出力用圧電基板4としては、圧電性の高分子化合物もまた好都合である。多孔性非金属板7は、入力用圧電基板1および出力用圧電基板4を架橋するような形状で設けられている。多孔性非金属板7は、PET(ポリエチレンテレフタレート)製の硬い板で成り、その音響インピーダンスは入力用圧電基板1および出力用圧電基板4よりも低く、また、多くの貫通孔を有し、各貫通孔の出口は入口よりも小さい。このようにして多孔性非金属板7は、安価であるばかりでなく人体に無害である。多孔性非金属板7としては、PET製の板の他に、比重が入力用圧電基板1および出力用圧電基板4よりも小さい物質を採用することが可能である。また、多孔性非金属板7としてシリコンウェファーを使用することもできる。
【0030】
図2は図1の架橋型超音波霧化装置の断面図である。増幅器8は図2では描かれていない。液体供給手段9は液体吸収物質で成り、多孔性非金属板7に液体を供給する。第一電極2、第二電極3、第三電極5および第四電極6はアルミニウム薄膜で成り、第一電極2および第二電極3は、入力用圧電基板1の厚さ方向に平行な一方およびもう一方の端面にそれぞれ設けられている。第三電極5および第四電極6は、出力用圧電基板4の厚さ方向に平行な一方およびもう一方の端面にそれぞれ設けられている。多孔性非金属板7は第二電極3上の縁と、第四電極6上の縁に固着されている。
【0031】
図3は図1の架橋型超音波霧化装置のもう1つの断面図である。液体供給手段9は図3では描かれていない。もしも入力電気信号が第一電極2および第二電極3の間に印加されると、第1弾性振動が入力用圧電基板1に励振される。このとき、入力用圧電基板1の分極軸の方向が厚さ方向と平行であることにより、入力用圧電基板1に効率よく第1弾性振動が励振される。
【0032】
入力用圧電基板1自体には3つのタイプの共振周波数がある。すなわち、入力用圧電基板1の幅(W)方向、長さ(L)方向および厚さ(T)方向に沿った共振周波数である。さらに、入力用圧電基板1および出力用圧電基板4の複合体の共振周波数も存在する。この入力用圧電基板1および出力用圧電基板4の複合体とは、入力用圧電基板1の長さ(L)が2倍になったもの、または幅(W)が2倍になったものと同等な構造を有するものである。このようにして、入力電気信号の周波数が幅(W)方向または長さ(L)方向に沿った共振周波数とほぼ等しいとき、または入力用圧電基板1および出力用圧電基板4の複合体の幅方向または長さ方向に沿った共振周波数とほぼ等しいときに、第1弾性振動は入力用圧電基板1に効率よく励振される。この場合、入力用圧電基板1自体の共振周波数が、入力用圧電基板1および多孔性非金属板7の複合体の共振周波数とほぼ等しいことが確認されている。同様にして、入力用圧電基板1および出力用圧電基板4の複合体の共振周波数が、入力用圧電基板1と、多孔性非金属板7と、出力用圧電基板4の3つの素子から成る図1の複合体の共振周波数とほぼ等しいことが確認されている。すなわち、入力電気信号の周波数は多孔性非金属板7による影響をほとんど受けないことが判る。その結果、製造過程において規格化された製品を作ることが容易になる。
【0033】
入力用圧電基板1に励振された第1弾性振動は、多孔性非金属板7に伝搬される。このとき、もしも多孔性非金属板7の貫通孔に液体供給手段9から液体が供給されていると、その液体が多孔性非金属板7の貫通孔の出口から外部に向けて霧化される。このとき、多孔性非金属板7の貫通孔により、微小で均一な霧の粒子が放出される。入力用圧電基板1に励振された第1弾性振動は、また、出力用圧電基板4において第2弾性振動を発生させる。第2弾性振動は、遅延電気信号として第三電極5および第四電極6の間で検出され、この遅延電気信号は増幅器8で増幅される。増幅された電気信号は、再び入力電気信号として第一電極2および第二電極3の間に印加される。このようにして、自励発振型の霧化装置が構成され、その結果、温度変化などに影響されやすい駆動周波数のずれを克服することが可能となるばかりでなく、連続して安定な霧化装置を提供することが可能となる。また、低電圧で低消費電力駆動が可能となる。
【0034】
上記で述べたように、もしも液体が多孔性非金属板7の貫通孔に供給されていると、その液体は効果的に霧化される。しかしながら、液体が多孔性非金属板7の貫通孔に供給されていなければ、多孔性非金属板7における第1弾性振動が散乱されることから、出力用圧電基板4において第2弾性振動が発生しない。その結果、遅延電気信号も発生しないので、入力電気信号が第一電極2および第二電極3の間に再び印加されることはない。このようにして、多孔性非金属板7を採用することにより、多孔性非金属板7に液体が供給されていない状態での駆動を防止すること、すなわち空焚き防止が可能となる。
【0035】
図4は入力電気信号の周波数と、挿入損失との関係を示す特性図である。約67kHzでのピークは、入力用圧電基板1および出力用圧電基板4の複合体の幅方向に沿った共振周波数に対応する。なお、このときの複合体は、入力用圧電基板1の長さ(L)が2倍になったものと同等な構造を有するものである。
【0036】
図5は入力電気信号の周波数と、挿入損失との関係を示す特性図である。約105 kHzおよび233 kHzでのピークは、入力用圧電基板1の長さ(L)方向に沿った第1および第2の共振周波数に対応する。また、約130 kHzおよび268 kHzでのピークは、入力用圧電基板1の幅(W)方向に沿った第1および第2の共振周波数に対応する。
【0037】
図6は入力電気信号の周波数と、挿入損失との関係を示す特性図である。約380 kHzでのピークは、入力用圧電基板1の幅(W)方向に沿った第3の共振周波数に対応する。約675 kHzでのピークは、入力用圧電基板1の長さ(L)方向に沿った第3の共振周波数に対応する。
【0038】
図4〜6における各ピークでの共振周波数と、入力電気信号の周波数がほぼ等しいときに、第1弾性振動が入力用圧電基板1に効率よく励振されることが確認されている。
【0039】
図7は本発明の架橋型超音波霧化装置の第2の実施例を示す斜視図である。本実施例は圧電基板10、第一電極11、第二電極12、多孔性非金属板13、振動反射体14および液体供給手段9から成る。第一電極11、第二電極12および液体供給手段9は図7では描かれていない。圧電基板10は入力用圧電基板1と同様な材質で成る四角柱で、厚さ(T)は4 mm、長さ(L)および幅(W)はともに5 mmであって、分極軸の方向は厚さ方向と平行である。つまり、圧電基板10の厚さ方向に平行な両端面の形状は正四角形である。多孔性非金属板13は、多孔性非金属板7と同様な材質で成り、圧電基板10および振動反射体14を架橋するような形状で設けられている。振動反射体14は、シリコンウェファーで成り、多孔性非金属板13よりも高い音響インピーダンスを有し、多孔性非金属板13の支持体としての機能を兼ね備えている。
【0040】
図8は図7の架橋型超音波霧化装置の断面図である。液体供給手段9は多孔性非金属板13に液体を供給する。第一電極11および第二電極12は、アルミニウム薄膜で成り、圧電基板10の厚さ方向に平行な一方およびもう一方の端面にそれぞれ設けられている。多孔性非金属板13は第一電極11の縁と、振動反射体14の溝の中に固着されている。もしも入力電気信号が第一電極11および第二電極12の間に印加されると、弾性振動が圧電基板10に励振される。弾性振動は多孔性非金属板13に伝搬される。このとき、もしも多孔性非金属板13の貫通孔に液体供給手段9から液体が供給されていると、その液体が多孔性非金属板13の貫通孔の出口から外部に向けて霧化される。一方、弾性振動は振動反射体14で多孔性非金属板13に向けて反射される。このようにして、エネルギーの損失を抑制することが可能となる。
【0041】
図9は本発明の架橋型超音波霧化装置の第3の実施例を示す断面図である。本実施例は、自励発振回路16が用いられていることと、第二電極12の代わりに2つの電気的に絶縁された電極15aおよび15bが用いられていることを除いて、図8と同様な構造を有する。もしも入力電気信号が第一電極11および電極15aの間に印加されると、弾性振動が圧電基板10に励振される。弾性振動は多孔性非金属板13に伝搬される。このとき、もしも多孔性非金属板13の貫通孔に液体供給手段9から液体が供給されていると、その液体が多孔性非金属板13の貫通孔の出口から外部に向けて霧化される。一方、弾性振動は振動反射体14で多孔性非金属板13に向けて反射される。このようにして、エネルギーの損失を抑制することが可能となる。圧電基板10における弾性振動は、また、第一電極11および電極15bの間で遅延電気信号として検出される。遅延電気信号は、自励発振回路16を経由して、第一電極11および電極15aの間に入力電気信号として再び印加される。このようにして、自励発振型の霧化装置が構成される。
【0042】
【発明の効果】
第1の本発明の架橋型超音波霧化装置は、入力用および出力用圧電基板と、第一、第二、第三および第四電極と、多孔性非金属板と、増幅器から成る。第一および第二電極は入力用圧電基板に、第三および第四電極は出力用圧電基板にそれぞれ設けられている。多孔性非金属板は、入力用および出力用圧電基板を架橋するような形状で設けられている。もしも、第一および第二電極の間に入力電気信号が印加されると、入力用圧電基板に第1弾性振動が励振される。第1弾性振動は多孔性非金属板に伝搬される。このとき、多孔性非金属板の貫通孔に液体が存在すると、その液体が霧化されるのと同時に、第2弾性振動が出力用圧電基板に生じる。第2弾性振動は、第三および第四電極によって遅延電気信号として検出され、増幅器によって増幅された後、入力電気信号として再び第一および第二電極の間に印加される。このようにして、自励発振型の霧化装置が構成される。また、多孔性非金属板の貫通孔に液体が存在しなければ、入力電気信号が第一および第二電極の間に再び印加されることはない。このようにして、空焚き防止機能を備えた霧化装置が構成される。
【0043】
第1の本発明の架橋型超音波霧化装置では、入力電気信号の周波数が入力用および出力用圧電基板の複合体の共振周波数とほぼ等しくなるような構造を採用することが可能である。このときの複合体の形状は、入力用圧電基板の長さまたは幅が2倍になった構造と同等である。このような周波数を有する入力電気信号を印加することにより効率の良い霧化を実現できる。
【0044】
第1の本発明の架橋型超音波霧化装置では、圧電基板の一方およびもう一方の端面の形状が四角形または正四角形で成る構造を採用することが可能である。これらの構造においては、多孔性非金属板は第二電極上の縁と第四電極上の縁に固着され、その結果、効率の良い霧化を実現することができる。
【0045】
第2の本発明の架橋型超音波霧化装置は、圧電基板と、第一および第二電極と、多孔性非金属板と、振動反射体から成る構造を有する。第一および第二電極は、圧電基板の一方およびもう一方の端面にそれぞれ設けられ、それらの端面の形状としては四角形または正四角形が採用されている。多孔性非金属板は、圧電基板および振動反射体を架橋するような形状で設けられている。もしも、第一および第二電極の間に、圧電基板自体の共振周波数とほぼ等しい周波数を有する入力電気信号が印加されると、圧電基板に弾性振動が励振される。弾性振動は多孔性非金属板に伝搬される。このとき、多孔性非金属板の貫通孔に液体が存在すると、その液体が霧化される。また、振動反射体は弾性振動を多孔性非金属板に向けて反射させる。このようにして、エネルギーの損失を抑制することが可能となる。
【0046】
第2の本発明の架橋型超音波霧化装置では、第二電極が電気的に絶縁する2つの電極から成る構造が可能である。もしも第一電極と、絶縁する2つの電極の一方との間に入力電気信号が印加されると、圧電基板に弾性振動が励振される。弾性振動は、液体の霧化に費やされるとともに、第一電極と、絶縁する2つの電極のもう一方との間で遅延電気信号として検出される。この遅延電気信号は再び入力電気信号として第一電極と、絶縁する2つの電極の一方との間に印加される。このようにして、自励発振型の霧化装置が構成される。
【0047】
本発明の架橋型超音波霧化装置では、多孔性非金属板の比重が圧電基板の比重よりも小さい構造を採用することができる。また、多孔性非金属板が高分子化合物の板で成る構造を採用することができる。さらに、多孔性非金属板がシリコンウェファーで成る構造を採用することができる。
【0048】
本発明の架橋型超音波霧化装置では、圧電基板が圧電セラミックで成り、圧電セラミックの分極軸の方向がその厚さ方向と平行である構造を採用することができる。
【0049】
本発明の架橋型超音波霧化装置では、液体吸収物質で成る液体供給手段が多孔性非金属板に備えられた構造を採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の架橋型超音波霧化装置の第1の実施例を示す斜視図。
【図2】図1の架橋型超音波霧化装置の断面図。
【図3】図1の架橋型超音波霧化装置のもう1つの断面図。
【図4】入力電気信号の周波数と、挿入損失との関係を示す特性図。
【図5】入力電気信号の周波数と、挿入損失との関係を示す特性図。
【図6】入力電気信号の周波数と、挿入損失との関係を示す特性図。
【図7】本発明の架橋型超音波霧化装置の第2の実施例を示す斜視図。
【図8】図7の架橋型超音波霧化装置の断面図。
【図9】本発明の架橋型超音波霧化装置の第3の実施例を示す断面図。
【符号の説明】
1 入力用圧電基板
2 第一電極
3 第二電極
4 出力用圧電基板
5 第三電極
6 第四電極
7 多孔性非金属板
8 増幅器
9 液体供給手段
10 圧電基板
11 第一電極
12 第二電極
13 多孔性非金属板
14 振動反射体
15a 電極
15b 電極
16 自励発振回路

Claims (14)

  1. 柱状の2つの圧電基板と、第一、第二、第三および第四電極と、多孔性非金属板と、増幅器から成る架橋型超音波霧化装置であって、前記2つの圧電基板の1つを入力用圧電基板とし、もう1つを出力用圧電基板として使用し、前記第一および第二電極は、前記入力用圧電基板の厚さ方向に垂直な一方およびもう一方の端面にそれぞれ設けられ、前記第三および第四電極は、前記出力用圧電基板の厚さ方向に垂直な一方およびもう一方の端面にそれぞれ設けられており、前記多孔性非金属板は、前記入力用および出力用圧電基板を架橋するような形状で設けられ、前記第一および第二電極の間に入力電気信号が印加されることにより、前記入力用圧電基板に第1弾性振動が励振され、前記第1弾性振動が前記多孔性非金属板に伝搬されることにより、前記多孔性非金属板の貫通孔に供給されている液体が霧化され、それと同時に、前記液体が前記貫通孔に供給されている時にだけ第2弾性振動が前記出力用圧電基板に生じ、前記第2弾性振動は、前記第三および第四電極によって遅延電気信号として検出され、前記遅延電気信号は、前記増幅器によって増幅された後、前記入力電気信号として再び前記第一および第二電極の間に印加される架橋型超音波霧化装置。
  2. 前記入力電気信号の周波数は、前記入力用および出力用圧電基板の複合体の共振周波数とほぼ等しい請求項1に記載の架橋型超音波霧化装置。
  3. 前記圧電基板の前記一方および前記もう一方の端面の形状は四角形で、前記多孔性非金属板は前記第二電極上の縁と前記第四電極上の縁に固着されている請求項1または2に記載の架橋型超音波霧化装置。
  4. 前記圧電基板の前記一方および前記もう一方の端面の形状は正四角形で、前記多孔性非金属板は前記第二電極上の縁と前記第四電極上の縁に固着されている請求項1または2に記載の架橋型超音波霧化装置。
  5. 柱状の圧電基板と、第一および第二電極と、多孔性非金属板と、振動反射体から成る架橋型超音波霧化装置であって、前記第一および第二電極は、前記圧電基板の厚さ方向に垂直な一方およびもう一方の端面にそれぞれ設けられ、前記多孔性非金属板は、前記圧電基板および前記振動反射体を架橋するような形状で設けられ、前記第一および第二電極の間に入力電気信号が印加されることにより、前記圧電基板に弾性振動が励振され、前記弾性振動が前記多孔性非金属板に伝搬されることにより、前記多孔性非金属板の貫通孔に供給されている液体が霧化され、前記振動反射体は前記弾性振動を前記多孔性非金属板に向けて反射させる架橋型超音波霧化装置。
  6. 前記第二電極が電気的に絶縁する2つの電極から成り、前記第一電極と、絶縁する前記2つの電極の一方との間に前記入力電気信号が印加されることにより、前記圧電基板に前記弾性振動が励振され、前記弾性振動は、液体の霧化に費やされるとともに、前記第一電極と、絶縁する前記2つの電極のもう一方との間で遅延電気信号として検出され、前記遅延電気信号は再び前記入力電気信号として前記第一電極と、絶縁する前記2つの電極の前記一方との間に印加される請求項5に記載の架橋型超音波霧化装置。
  7. 前記圧電基板の前記一方および前記もう一方の端面の形状は四角形である請求項5または6に記載の架橋型超音波霧化装置。
  8. 前記圧電基板の前記一方および前記もう一方の端面の形状は正四角形である請求項5または6に記載の架橋型超音波霧化装置。
  9. 前記入力電気信号の周波数は、前記圧電基板自体の共振周波数とほぼ等しい請求項1または5に記載の架橋型超音波霧化装置。
  10. 前記多孔性非金属板の比重は、前記圧電基板の比重よりも小さい請求項1または5に記載の架橋型超音波霧化装置。
  11. 前記多孔性非金属板は高分子化合物の板で成る請求項1または5に記載の架橋型超音波霧化装置。
  12. 前記多孔性非金属板はシリコンウェファーで成る請求項1または5に記載の架橋型超音波霧化装置。
  13. 前記圧電基板は圧電セラミックで成り、前記圧電セラミックの分極軸の方向はその厚さ方向と平行である請求項1または5に記載の架橋型超音波霧化装置。
  14. 前記多孔性非金属板に液体供給手段が備えられ、前記液体供給手段は液体吸収物質で成る請求項1または5に記載の架橋型超音波霧化装置。
JP2003012975A 2003-01-22 2003-01-22 架橋型超音波霧化装置 Expired - Fee Related JP4264630B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003012975A JP4264630B2 (ja) 2003-01-22 2003-01-22 架橋型超音波霧化装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003012975A JP4264630B2 (ja) 2003-01-22 2003-01-22 架橋型超音波霧化装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2004223380A true JP2004223380A (ja) 2004-08-12
JP4264630B2 JP4264630B2 (ja) 2009-05-20

Family

ID=32901422

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003012975A Expired - Fee Related JP4264630B2 (ja) 2003-01-22 2003-01-22 架橋型超音波霧化装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4264630B2 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007026872A1 (ja) * 2005-09-02 2007-03-08 Optnics Precision Co., Ltd. 超音波振動ユニットおよび超音波霧化装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007026872A1 (ja) * 2005-09-02 2007-03-08 Optnics Precision Co., Ltd. 超音波振動ユニットおよび超音波霧化装置
JPWO2007026872A1 (ja) * 2005-09-02 2009-03-12 株式会社オプトニクス精密 超音波振動ユニットおよび超音波霧化装置
JP4906728B2 (ja) * 2005-09-02 2012-03-28 株式会社オプトニクス精密 超音波振動ユニットおよび超音波霧化装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP4264630B2 (ja) 2009-05-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5154658B2 (ja) 弾性表面波霧化装置
CN112689376B (zh) 一种采用压电材料的微波等离子体射流激发装置
JPH0852216A (ja) 超音波吸入装置
US6755352B1 (en) Bridge-type ultrasonic atomizer
JP2004223380A (ja) 架橋型超音波霧化装置
JP2644621B2 (ja) 超音波霧化装置
JP2004190537A (ja) 弾性表面波を用いた液体駆動方法および装置
JP3083902B2 (ja) 超音波霧化装置
JP3398870B2 (ja) 超音波霧化装置
JP3304401B2 (ja) 超音波霧化装置
JP2532006B2 (ja) 超音波霧化器
JPH08281165A (ja) 超音波霧化装置
JP4812657B2 (ja) 超音波霧化装置及びそれを備えた設備機器
JP2718567B2 (ja) 超音波霧化装置
JP3111201B2 (ja) 超音波デバイス駆動回路
JP3527998B2 (ja) 超音波成膜装置
JP2599844B2 (ja) 超音波発生素子
JP2525299B2 (ja) 超音波霧化器
JP3111202B2 (ja) 超音波霧化装置
JP2007029937A (ja) 超音波洗浄装置
JPH05161877A (ja) 圧電セラミック振動子
JP3304402B2 (ja) 超音波霧化装置
JP3463148B2 (ja) 指紋検出装置
JPH05185032A (ja) 超音波振動板
JP2672397B2 (ja) 超音波霧化装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060117

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20090113

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20090115

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20090202

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120227

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130227

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140227

Year of fee payment: 5

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees