JP2004313871A - Ultrasonic atomizer - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波霧化器、特に、超音波振動子に対して液体を供給する媒体として繊維束を用いたことを特徴とする超音波霧化器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来から、超音波振動子を用いた超音波霧化器として、室内加湿用の家庭用霧化器や少量の薬液等を霧化する医療用霧化器など様々な用途のものが知られている。室内加湿用の家庭用霧化器の場合は、水を入れた水槽の底部に圧電振動子を取り付けたものが一般的であり、1時間当たり数100cc程度の比較的大きな霧化量を実現している。一方、少量の薬液等を霧化する医療用霧化器の場合は、電池駆動に適した5W以下の小電力で駆動されるものが一般的である。このような用途に好適な超音波霧化器の構造は、例えば、液体の入った容器にスポンジを挿入し、このスポンジの上端側面を超音波振動子のホーン部分に接触させることによって、容器内の液体を霧化させるものである(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
【特許文献1】
特開平05−212330号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
近年、超音波霧化器の用途が拡大するなかで、霧化量の精度(単位時間当たりの噴霧量の維持、安定した噴霧量の確保など)に対する要求がますます厳しくなっており、従来の超音波霧化器では、このような要求に応えることができなくなっている。すなわち、従来の超音波霧化器は、超音波振動子の駆動電圧を制御して超音波振動子の振幅を調整し、霧化量の調整を行っていた。しかしながら、霧化量を一定にすることを目的として駆動電圧を一定値に設定したとしても、霧化量は超音波振動子の個々の特性に依存してしまうことから、装置間で霧化量に差が生じないように超音波霧化器を製作することは非常に困難であった。たとえ、超音波振動子に厳しい規格を設定して製作を行ったとしても、駆動電圧に変動が生じた場合には霧化量を一定に保つことは難しい。また、このような厳格な規格を設けて超音波振動子を製作したのでは、製造コストの増大を招く原因となってしまう。
【0005】
本発明は、上記の課題を解決するために成されたものであり、回路の駆動電圧や振動子の特性が多少ばらついたとしても、ほぼ一定の霧化量を確保することができ、かつ、安価に製作できることを特徴とする超音波霧化器を提供するものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
以上のような課題を解決するために、本発明に係る超音波霧化器は、液体を収納した容器から引き出された繊維束を超音波振動子の霧化作用面側に配置することにより、毛細管現象によって繊維束から供給される液体を超音波振動子によって霧化させることを特徴とする。
【0007】
また、本発明に係る超音波霧化器において、前記繊維束は、超音波振動子の霧化作用面の中央近傍から外れた位置に配置されることを特徴とする。
【0008】
さらに、本発明に係る超音波霧化器において、前記繊維束は糸であることが好適である。
【0009】
またさらに、本発明に係る超音波霧化器において、前記超音波振動子の支持体を金属とし、この支持体から超音波振動子の電力を得ることを特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を用いて説明する。図1は、本実施の形態における超音波霧化器の概略構成を例示する図である。
【0011】
本実施の形態における超音波霧化器は、駆動部として、超音波霧化器の駆動を制御する駆動回路10と、この駆動回路10に電源電圧を供給する電源11と、この電源11から電力を供給されて振動する超音波振動子14とを有している。なお、超音波振動子14は、圧電素子12と超音波ホーン13から構成されている。さらに、本実施の形態における超音波霧化器は、液体供給部として、噴霧すべき液体(L)を貯蔵する噴霧液槽15と、噴霧液槽15から超音波振動子14に対して液体(L)を供給する繊維束16とを備えている。
【0012】
駆動回路10からの発振信号は、圧電素子12と超音波ホーン13の間に印加されるように接続されている。超音波ホーン13は先端が円筒形状であり、その先端部の平面が振動面となって霧化作用面13aを構成し、霧を発生させる役割を担っている。
【0013】
超音波ホーン13の霧化作用面13aに液体を供給するのが繊維束16である。この繊維束16は、下端が噴霧液槽15内に垂れ下がっており、上端が超音波ホーン13の霧化作用面13aに接触している。ただし、繊維束16は、常に霧化作用面13aに接触してもよいし、通常は離れており超音波振動子14の超音波ホーン13が振動したときに霧化作用面13aに接触するように設置してもよい。噴霧液槽15内に貯蔵された噴霧すべき液体(L)は、繊維束16を伝って上昇し、超音波ホーン13の霧化作用面13aに供給されることになる。液体(L)が繊維束16を上昇する原理については、既知の毛細管現象によるものであるから説明を省略する。繊維束16によって超音波ホーン13の霧化作用面13aに供給された液体(L)は、超音波ホーン13の振動によって霧化され、噴霧されることになる。
【0014】
なお、超音波ホーン13の霧化作用面13aに液体(L)を供給する繊維束16は、噴霧液槽15から霧化作用面13aに至るまでの間をパイプ17によって覆われているので、液体(L)の蒸発が防止され、効率よく液体(L)の供給を図ることができるようになっている。
【0015】
ここで、超音波ホーン13と繊維束16の位置関係について説明する。超音波ホーン13の振動によって液体(L)は霧化されるのであるが、本発明者らが実施した実験によって、液体(L)の霧化は超音波ホーン13の霧化作用面13aのほぼ中央近傍で行われることが明らかとなっている。したがって、効率よく液体(L)の霧化を行うためには、繊維束16を超音波ホーン13の霧化作用面13aの中央近傍から外れた位置に配置することが好適である。
【0016】
また、本発明者らによる実験等の鋭意努力によって、最も安定した霧化量を得ることができる繊維束16として糸を用いることが好ましく、さらにより好ましくは木綿の撚り糸を用いることが好適であるという知見を得た。超音波振動子14への液体供給媒体として木綿の撚り糸を用いたのは、糸の太さ、材質、撚り方などによって単位時間当たりの最大液体供給量が一定となるため、安定した霧化量を確保することができるからである。この特性について、図2を用いて説明すると、糸の種類(A,B,C)によって糸の最大液体伝達量は異なっており、いくら超音波振動子14の駆動電圧を上昇してもこの最大液体伝達量以上の液体(L)を霧化することは不可能である。あらかじめ装置の駆動電圧を糸の液体伝達量の飽和領域(a)に設定することによって、一定の霧化量(b1,b2,b3)を得ることができる。したがって、糸の種類を選定することによって、駆動電圧の変動や超音波振動子14の特性に多少の差が生じたとしても、所望の霧化量を得ることができるのである。
【0017】
また、液体の供給媒体として糸を選択することが好適であることの別の理由として、振動している振動子先端の霧化作用面13aに対して糸16を直接接触させたとしても、糸16であれば超音波振動子14にとって大きな負荷にはならないという点がある。例えば、比較的硬質な液体供給媒体を用いて超音波振動子14の霧化作用面13aに液体(L)を供給した場合には、両者の接触する力が強いと超音波振動子14に与える負荷が大きいので振動の発生を抑制してしまうことになる。逆に、両者が少しでも離れてしまうと液体(L)の供給が停止してしまうので、霧化ができなくなってしまうことになる。つまり、比較的硬質な液体供給媒体を用いたのでは、液体供給媒体と霧化作用面13aとの非常に微妙な位置調整が必要となってしまうのである。しかしながら、液体供給媒体に糸16を用いた場合には、糸16はコシが弱いので超音波振動子14に接触しても振動特性に影響を及ぼすことはない。また、糸16と霧化作用面13aとの位置調整も比較的容易に設定することが可能であるので、糸を用いることによって高い精度の霧化量を容易に得ることができることになる。
【0018】
なお、上述した実施の形態では、超音波振動子14の霧化作用面13aに対して繊維束16を下方から設置した場合を例示した。しかしながら、本発明は、図1で例示した形態のみに限定されるものではない。例えば、図3は、本発明における別の実施の形態を示す図である。図3において、(a)は、別の実施の形態における超音波霧化器の外観斜視図であり、(b1)は、この超音波霧化器の構造を説明するための上面図である。さらに、(b2)は、(b1)で示した超音波霧化器の別の形態を例示した図である。
【0019】
図3で例示される別の実施の形態における超音波霧化器によれば、超音波振動子14の霧化作用面13aに対して繊維束16を左右に掛け渡すことによって液体(L)を供給することも可能である。本実施の形態は、例えば、ボトル30の先端に超音波振動子14を取り付ける場合に好適である。ボトル30内に設置されているスポンジ31等の液体供給媒体によって、ボトル30内の液体(L)はボトル30上部へと供給される。スポンジ31の先端部には繊維束(糸)16が接触しており、液体(L)の供給を受けている。繊維束(糸)16は、スポンジ31先端部から霧化作用面13aに至るまでの間をパイプ17によって覆われているので、液体(L)の蒸発が防止され、効率よく液体(L)の供給を図ることができるようになっている。なお、(b1)では、1本の繊維束(糸)16を掛け渡した場合を例示しており、(b2)は、さらに(b1)の場合に比べて1本の繊維束(糸)16を追加した場合を示している。このように、繊維束(糸)16の本数や種類等を変更することによって、所望の霧化量を得ることが可能となる。
【0020】
具体的な実施例を示すと、図1で示した超音波霧化器において、400kHzの超音波振動子14、繊維束16に3本撚りの木綿糸で20番手のものを使用し、12μm以下の霧化粒径で1時間当たりの霧化量を0.06〜2.2gと設定した場合に、霧化量のばらつきを±12%程度に抑えることができた。このような厳しい条件の霧化量を実現できたのは、従来の技術で示したような超音波振動子への液体供給媒体としてスポンジを用いた場合と異なり、繊維束(糸)16を用いたからである。繊維束(糸)16の場合は、液体(L)を効率よく超音波振動子14に対して供給することができるので、上記実施例に示したような条件で霧化することが可能となるのである。
【0021】
さらに、本実施の形態における超音波霧化器では、超音波振動子14に対して電力を供給する構造を工夫することによって、製作コストを削減し、コンパクト化をも実現した超音波霧化器を提供することが可能である。図4において、(a)は、本発明における超音波霧化器の構造を示す図であり、(b)は、従来の超音波霧化器の構造を示している。
【0022】
図4(b)で示す従来の超音波霧化器では、超音波振動子14、駆動回路10、電源11がそれぞれ2本の信号線41によって接続されており、合計4本の信号線41が必要であった。しかし、図4(a)で示されるように、本発明における超音波霧化器では、超音波振動子14の支持体40を金属とし、この支持体40から超音波振動子14の電力を得る構造とした。すなわち、電源11を支持体40と駆動回路10に直接接続したので、信号線41の数を従来の4本から1本に削減することができた。これによって、超音波霧化器自体の大きさもコンパクト化することができ、結果として、製造コストの削減を図ることができた。
【0023】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、回路の駆動電圧や振動子の特性が多少ばらついたとしても、ほぼ一定の霧化量を確保することができ、かつ、安価に製作可能な超音波霧化器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施の形態における超音波霧化器の概略構成を例示する図である。
【図2】糸の種類と液体伝達量の関係を説明するための図である。
【図3】(a)は、別の実施の形態における超音波霧化器の外観斜視図であり、(b1)は、この超音波霧化器の構造を説明するための上面図である。さらに、(b2)は、(b1)で示した超音波霧化器の別の形態を例示した図である。
【図4】(a)は、本発明における超音波霧化器の構造を示す図であり、(b)は、従来の超音波霧化器の構造を示す図である。
【符号の説明】
10 駆動回路、11 電源、12 圧電素子、13 超音波ホーン、13a霧化作用面、14 超音波振動子、15 噴霧液槽、16 繊維束(糸)、17 パイプ、30 ボトル、31 スポンジ、40 支持体、41 信号線。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an ultrasonic atomizer, and more particularly to an ultrasonic atomizer using a fiber bundle as a medium for supplying a liquid to an ultrasonic vibrator.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, ultrasonic atomizers using ultrasonic transducers have been known for various uses such as a household atomizer for indoor humidification and a medical atomizer for atomizing a small amount of a chemical solution. I have. In the case of a household atomizer for indoor humidification, it is common to attach a piezoelectric vibrator to the bottom of a water tank filled with water, realizing a relatively large amount of atomization of about several hundred cc per hour. ing. On the other hand, a medical atomizer that atomizes a small amount of a chemical solution or the like is generally driven by a small power of 5 W or less, which is suitable for driving a battery. The structure of the ultrasonic atomizer suitable for such an application is, for example, by inserting a sponge into a container containing a liquid and bringing the upper end side surface of the sponge into contact with the horn portion of the ultrasonic vibrator so that the inside of the container is (See, for example, Patent Document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 05-212330
[Problems to be solved by the invention]
In recent years, as the applications of ultrasonic atomizers have expanded, the demands on the accuracy of the atomization amount (maintaining the spray amount per unit time, securing a stable spray amount, etc.) have become more and more severe. Ultrasonic atomizers cannot meet such demands. That is, the conventional ultrasonic atomizer controls the drive voltage of the ultrasonic oscillator to adjust the amplitude of the ultrasonic oscillator, and adjusts the amount of atomization. However, even if the drive voltage is set to a constant value for the purpose of keeping the amount of atomization constant, the amount of atomization depends on the individual characteristics of the ultrasonic vibrator. It has been very difficult to manufacture an ultrasonic atomizer so that there is no difference between the two. Even if the ultrasonic transducer is manufactured with strict standards set, it is difficult to keep the amount of atomization constant when the drive voltage fluctuates. Further, if the ultrasonic transducer is manufactured with such strict standards, the manufacturing cost is increased.
[0005]
The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and even when the drive voltage of the circuit and the characteristics of the vibrator slightly vary, a substantially constant amount of atomization can be secured, and An ultrasonic atomizer characterized by being able to be manufactured at low cost.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the ultrasonic atomizer according to the present invention, by arranging the fiber bundle drawn out of the container containing the liquid on the atomizing action surface side of the ultrasonic oscillator, The liquid supplied from the fiber bundle by capillary action is atomized by an ultrasonic vibrator.
[0007]
Further, in the ultrasonic atomizer according to the present invention, the fiber bundle is arranged at a position deviated from the vicinity of the center of the atomizing action surface of the ultrasonic vibrator.
[0008]
Further, in the ultrasonic atomizer according to the present invention, it is preferable that the fiber bundle is a yarn.
[0009]
Still further, in the ultrasonic atomizer according to the present invention, a support of the ultrasonic vibrator is made of metal, and power of the ultrasonic vibrator is obtained from the support.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an ultrasonic atomizer according to the present embodiment.
[0011]
The ultrasonic atomizer according to the present embodiment includes, as a driving unit, a
[0012]
The oscillation signal from the
[0013]
The
[0014]
The
[0015]
Here, the positional relationship between the
[0016]
Further, it is preferable to use a yarn as the
[0017]
Another reason that it is preferable to select the yarn as the liquid supply medium is that even if the
[0018]
In the above-described embodiment, the case where the
[0019]
According to the ultrasonic atomizer in another embodiment illustrated in FIG. 3, the liquid (L) is supplied by wrapping the
[0020]
Specifically, in the ultrasonic atomizer shown in FIG. 1, a 400 kHz
[0021]
Further, in the ultrasonic atomizer according to the present embodiment, by devising a structure for supplying electric power to the
[0022]
In the conventional ultrasonic atomizer shown in FIG. 4B, the
[0023]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, even if the driving voltage of the circuit and the characteristics of the vibrator slightly vary, it is possible to secure a substantially constant amount of atomization, and it is possible to manufacture the ultrasonic wave at low cost. An atomizer can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an ultrasonic atomizer according to the present embodiment.
FIG. 2 is a diagram for explaining a relationship between a yarn type and a liquid transmission amount.
FIG. 3A is an external perspective view of an ultrasonic atomizer according to another embodiment, and FIG. 3B is a top view for explaining the structure of the ultrasonic atomizer. (B2) is a diagram illustrating another example of the ultrasonic atomizer shown in (b1).
FIG. 4A is a diagram illustrating a structure of an ultrasonic atomizer according to the present invention, and FIG. 4B is a diagram illustrating a structure of a conventional ultrasonic atomizer.
[Explanation of symbols]
Claims (4)
前記繊維束は、超音波振動子の霧化作用面の中央近傍から外れた位置に配置されることを特徴とする超音波霧化器。The ultrasonic atomizer according to claim 1,
The ultrasonic atomizer, wherein the fiber bundle is arranged at a position deviated from the vicinity of the center of the atomizing action surface of the ultrasonic transducer.
前記繊維束は糸であることを特徴とする超音波霧化器。The ultrasonic atomizer according to claim 1 or 2,
The said fiber bundle is a thread | yarn, The ultrasonic atomizer characterized by the above-mentioned.
前記超音波振動子の支持体を金属とし、この支持体から超音波振動子の電力を得ることを特徴とする超音波霧化器。The ultrasonic atomizer according to any one of claims 1 to 3,
An ultrasonic atomizer, wherein a support of the ultrasonic vibrator is made of metal, and electric power of the ultrasonic vibrator is obtained from the support.
Priority Applications (1)
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