JP2525299B2 - 超音波霧化器 - Google Patents
超音波霧化器Info
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- Japan
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- thin plate
- vibrator
- piezoelectric vibrator
- liquid
- ultrasonic atomizer
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
- B05B17/00—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups
- B05B17/04—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods
- B05B17/06—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods using ultrasonic or other kinds of vibrations
- B05B17/0607—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods using ultrasonic or other kinds of vibrations generated by electrical means, e.g. piezoelectric transducers
- B05B17/0638—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods using ultrasonic or other kinds of vibrations generated by electrical means, e.g. piezoelectric transducers spray being produced by discharging the liquid or other fluent material through a plate comprising a plurality of orifices
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- B05B17/0653—Details
- B05B17/0676—Feeding means
- B05B17/0684—Wicks or the like
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- Special Spraying Apparatus (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、小電力で小形の吸入器
あるいは加湿器等に使用する場合に好適な超音波霧化器
に関する。
あるいは加湿器等に使用する場合に好適な超音波霧化器
に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】図３
（Ａ）は加湿器として用いられる従来の超音波霧化器で
あり、この装置は、水または薬液等の液体１を入れた容
器２の底部に圧電振動子でなる超音波振動子３を設け、
該振動子３を作動させることにより、液柱４を形成し霧
化させる構成を有している。このような超音波霧化器に
おいては、図３（Ｂ）に示すように、液位Ｈによって霧
化量が変化し、例えば振動子３の駆動周波数が１．７Ｍ
Ｈｚで振動子３の直径が約２０mmの場合、液位Ｈ＝３０
〜４０mmで霧化最大点を得る。
（Ａ）は加湿器として用いられる従来の超音波霧化器で
あり、この装置は、水または薬液等の液体１を入れた容
器２の底部に圧電振動子でなる超音波振動子３を設け、
該振動子３を作動させることにより、液柱４を形成し霧
化させる構成を有している。このような超音波霧化器に
おいては、図３（Ｂ）に示すように、液位Ｈによって霧
化量が変化し、例えば振動子３の駆動周波数が１．７Ｍ
Ｈｚで振動子３の直径が約２０mmの場合、液位Ｈ＝３０
〜４０mmで霧化最大点を得る。
【０００３】このように、従来の超音波霧化器は、最低
３０〜４０mm程度の深さに液体1を入れる容器２を必要
とするので、小形化が困難であるという問題点があっ
た。また、従来の超音波霧化器は、液柱４を形成して霧
化するものであるから、図３（Ｃ）に示すように、液柱
４形成のための最低電力Ｗ0（６Ｗ程度）を必要とする
ので、加湿器として例えば４００cc／時の霧化量を得る
ために約４０Ｗの電力を必要とし、電池駆動式の小電力
の携帯式のものは実現することはできない。
３０〜４０mm程度の深さに液体1を入れる容器２を必要
とするので、小形化が困難であるという問題点があっ
た。また、従来の超音波霧化器は、液柱４を形成して霧
化するものであるから、図３（Ｃ）に示すように、液柱
４形成のための最低電力Ｗ0（６Ｗ程度）を必要とする
ので、加湿器として例えば４００cc／時の霧化量を得る
ために約４０Ｗの電力を必要とし、電池駆動式の小電力
の携帯式のものは実現することはできない。
【０００４】小電力ですむ従来の超音波霧化器として、
図３（Ｄ）の側面図および（Ｅ）の正面図に示すよう
に、吸入器（薬液を喉、気管、肺等に吸入するためのも
の）として用いられるものがある。これは円錐状のホー
ン５の小径端面側に共振板７を形成し、反対側の大径端
面に圧電振動子６を貼り付け、吸液帯８による毛細管現
象を利用して共振板７に液体を吸い上げ、超音波振動で
霧化するように構成されたものである。
図３（Ｄ）の側面図および（Ｅ）の正面図に示すよう
に、吸入器（薬液を喉、気管、肺等に吸入するためのも
の）として用いられるものがある。これは円錐状のホー
ン５の小径端面側に共振板７を形成し、反対側の大径端
面に圧電振動子６を貼り付け、吸液帯８による毛細管現
象を利用して共振板７に液体を吸い上げ、超音波振動で
霧化するように構成されたものである。
【０００５】この構成によれば、図３（Ａ）で示したよ
うな液柱４の形成を必要としないので、電池駆動可能な
５Ｗ程度の小電力ですむ利点は有するものの、６０ｃｃ
／時程度の小霧化量しか得られない。また、周波数的に
先端円板に共振点を持つため、１５０ＫＨｚ程度の機械
共振しか得られず、従って霧化粒も３０μm〜１００μm
と大きなものしか実現できない。
うな液柱４の形成を必要としないので、電池駆動可能な
５Ｗ程度の小電力ですむ利点は有するものの、６０ｃｃ
／時程度の小霧化量しか得られない。また、周波数的に
先端円板に共振点を持つため、１５０ＫＨｚ程度の機械
共振しか得られず、従って霧化粒も３０μm〜１００μm
と大きなものしか実現できない。
【０００６】そこで本発明者等は、図４（Ａ）に示すよ
うに、圧電振動子９（該振動子９は、圧電磁器１０の表
裏面に電極１１、１２を形成したものである）の表面
に、図４（Ｂ）のように、圧電振動子９と同じサイズを
なし、かつ図４（Ｃ）に示すように、直径ｄ2が５μｍ
〜５０μｍ程度の細孔１３（好ましくは振動子側の直径
ｄ1が２０μｍ〜１００μｍの円ないしはこれに相当す
る断面積の多角形で、ｄ1＞ｄ2のテーパー形もしくはｄ
1＝ｄ2の孔）を多数有する例えばステンレス、Ｎｉ、Ｔ
ｉ等からなる例えば肉厚が３０μｍの多孔薄板１４また
は網状薄板を、振動子９の振動面と薄板１４との間に液
体１が広がる微小間隙Ｇが形成できるように遊びを持た
せ（但し静的には密着、動的には振動子と薄板との間に
微小間隙が出来るものを含む）て重ね、これをゴム製ホ
ルダ１６の溝１５に保持させ、これに吸水管１７や帯よ
り水等を供給する構成のものを開発し、特願平３−１４
９２５２号として提案している。この構成によれば、振
動子９の表面に液体１を広げることができるため、広い
範囲で霧化が行われ、霧化効率（電力に対する霧化量）
が良く、小電力で小形の携帯式のものが提供しうる。
うに、圧電振動子９（該振動子９は、圧電磁器１０の表
裏面に電極１１、１２を形成したものである）の表面
に、図４（Ｂ）のように、圧電振動子９と同じサイズを
なし、かつ図４（Ｃ）に示すように、直径ｄ2が５μｍ
〜５０μｍ程度の細孔１３（好ましくは振動子側の直径
ｄ1が２０μｍ〜１００μｍの円ないしはこれに相当す
る断面積の多角形で、ｄ1＞ｄ2のテーパー形もしくはｄ
1＝ｄ2の孔）を多数有する例えばステンレス、Ｎｉ、Ｔ
ｉ等からなる例えば肉厚が３０μｍの多孔薄板１４また
は網状薄板を、振動子９の振動面と薄板１４との間に液
体１が広がる微小間隙Ｇが形成できるように遊びを持た
せ（但し静的には密着、動的には振動子と薄板との間に
微小間隙が出来るものを含む）て重ね、これをゴム製ホ
ルダ１６の溝１５に保持させ、これに吸水管１７や帯よ
り水等を供給する構成のものを開発し、特願平３−１４
９２５２号として提案している。この構成によれば、振
動子９の表面に液体１を広げることができるため、広い
範囲で霧化が行われ、霧化効率（電力に対する霧化量）
が良く、小電力で小形の携帯式のものが提供しうる。
【０００７】しかし、この図４（Ａ）〜（Ｃ）に示した
ものは、自励発振回路（振動出力を帰還させて駆動素子
を駆動する回路）により振動させる場合、時として霧化
効率が低下するという不安定さがあり、信頼性の面で改
良すべき点があった。この理由は、図４（Ｄ）のよう
に、多孔薄板１４は霧化効率を上げるために非常に薄く
形成せざるをえないため、変形し易く、振動面に対面す
る部分において、多孔薄板１４と振動面との間で液体１
を多く含んだ膨らんだ部分ａを生じ、この膨らんだ部分
ａと他の部分での厚みの相違（ｔ2＞ｔ1）が生じ、厚み
の変化により固有振動数がずれが生じ、これにより振動
振幅が小さくなり、その結果霧化が良好に行われなくな
るものと考えられる。
ものは、自励発振回路（振動出力を帰還させて駆動素子
を駆動する回路）により振動させる場合、時として霧化
効率が低下するという不安定さがあり、信頼性の面で改
良すべき点があった。この理由は、図４（Ｄ）のよう
に、多孔薄板１４は霧化効率を上げるために非常に薄く
形成せざるをえないため、変形し易く、振動面に対面す
る部分において、多孔薄板１４と振動面との間で液体１
を多く含んだ膨らんだ部分ａを生じ、この膨らんだ部分
ａと他の部分での厚みの相違（ｔ2＞ｔ1）が生じ、厚み
の変化により固有振動数がずれが生じ、これにより振動
振幅が小さくなり、その結果霧化が良好に行われなくな
るものと考えられる。
【０００８】本発明は、上記した実状に鑑み、先に開発
した多孔薄板あるいは網状薄板を用いた超音波霧化器に
おいて、霧化効率が良好でかつ性能の安定化したものを
提供することを目的とする。
した多孔薄板あるいは網状薄板を用いた超音波霧化器に
おいて、霧化効率が良好でかつ性能の安定化したものを
提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、圧電振動子の振動面に、多孔薄板または網
状薄板を当て、該薄板と圧電振動子との間に給液する手
段を設けてなり、かつ、前記薄板の圧電振動子の中央部
分ないしはその近傍部に重なる部分の幅を、圧電振動子
の直径または幅より小さくするか、あるいは前記薄板の
圧電振動子の中央部分に重なる領域の周囲に欠除部を設
けたことを特徴とする。
成するため、圧電振動子の振動面に、多孔薄板または網
状薄板を当て、該薄板と圧電振動子との間に給液する手
段を設けてなり、かつ、前記薄板の圧電振動子の中央部
分ないしはその近傍部に重なる部分の幅を、圧電振動子
の直径または幅より小さくするか、あるいは前記薄板の
圧電振動子の中央部分に重なる領域の周囲に欠除部を設
けたことを特徴とする。
【００１０】
【作用】本発明は、上記のように、多孔薄板や網状薄板
が振動面に重なる部分、すなわち液体を霧化する領域
を、振動子の中央部分ないしはその近傍のみに設定する
ことにより、薄板の膨らみの発生が無くなり、霧化作用
が安定化する。
が振動面に重なる部分、すなわち液体を霧化する領域
を、振動子の中央部分ないしはその近傍のみに設定する
ことにより、薄板の膨らみの発生が無くなり、霧化作用
が安定化する。
【００１１】
【実施例】図１（Ａ）は本発明による超音波霧化器の一
実施例を示す正面図、同（Ｂ）はその側面断面図、図２
（Ａ）はその拡大横断面図である。図１（Ａ）、（Ｂ）
に示すように、振動子９はゴム等の弾性材２０を介して
ホルダ２１に保持される。多孔薄板（網状薄板でも良
い）１４Ａは図４（Ｃ）に示した細孔１３を多数有する
もので、本実施例においては、多孔薄板１４Ａの下部１
４ｂを先細りに形成し、その先細り部１４ｂを振動子９
の振動面の中央に図４（Ｃ）において説明したように重
ねる。これにより、図２（Ａ）に示すように、振動子９
の中央部ないしその近傍においては、振動子９の直径Ｄ
より小さな幅Ｗで多孔薄板１４Ａが重なる。
実施例を示す正面図、同（Ｂ）はその側面断面図、図２
（Ａ）はその拡大横断面図である。図１（Ａ）、（Ｂ）
に示すように、振動子９はゴム等の弾性材２０を介して
ホルダ２１に保持される。多孔薄板（網状薄板でも良
い）１４Ａは図４（Ｃ）に示した細孔１３を多数有する
もので、本実施例においては、多孔薄板１４Ａの下部１
４ｂを先細りに形成し、その先細り部１４ｂを振動子９
の振動面の中央に図４（Ｃ）において説明したように重
ねる。これにより、図２（Ａ）に示すように、振動子９
の中央部ないしその近傍においては、振動子９の直径Ｄ
より小さな幅Ｗで多孔薄板１４Ａが重なる。
【００１２】本実施例においては、ホルダ２１の上部に
取付け板２２をねじ２３により固定し、該取付け板２２
に、多孔薄板１４Ａの上部を折り曲げ（１４ｄ）てねじ
２４およびナット２５によって取付けることにより、例
えばステンレス板にエッチングにより細孔１３を形成し
た多孔薄板１４Ａが振動子９の振動面に重ねられるよう
にしている。
取付け板２２をねじ２３により固定し、該取付け板２２
に、多孔薄板１４Ａの上部を折り曲げ（１４ｄ）てねじ
２４およびナット２５によって取付けることにより、例
えばステンレス板にエッチングにより細孔１３を形成し
た多孔薄板１４Ａが振動子９の振動面に重ねられるよう
にしている。
【００１３】２６は水あるいは薬液等の液体１を溜めた
容器、２７は吸液帯であり、本例の吸液帯２７は表裏の
薄い樹脂製シートｆ、ｆ間に樹脂製あるいはガラス等で
なる繊維ｇを挟んで止め具ｈで止めたものであり、該吸
液帯２７の下部を容器２６内の液体１に浸漬し、上端を
多孔薄板１４Ａと振動子９との間に当接させ、毛細管現
象により液体１を吸い上げ、多孔薄板１４Ａと振動子９
との間隙に供給するものである。
容器、２７は吸液帯であり、本例の吸液帯２７は表裏の
薄い樹脂製シートｆ、ｆ間に樹脂製あるいはガラス等で
なる繊維ｇを挟んで止め具ｈで止めたものであり、該吸
液帯２７の下部を容器２６内の液体１に浸漬し、上端を
多孔薄板１４Ａと振動子９との間に当接させ、毛細管現
象により液体１を吸い上げ、多孔薄板１４Ａと振動子９
との間隙に供給するものである。
【００１４】この構成によれば、主として図１（Ａ）の
鎖線ｉで囲んだ領域、すなわち振動子９の中央部ないし
はその近傍において霧化が行われるが、多孔薄板１４Ａ
の膨らみの発生が無くなり、霧化作用が安定して効率良
く行われ、図３（Ｄ）、（Ｅ）の従来例で使用された５
Ｗより小さな３Ｗの電力で従来例より多量である７０〜
８０ｃｃ／時の霧化量が得られた。また、粒径も駆動周
波数が振動子の厚み方向で決定するため、１．５ＭＨｚ
〜３．０ＭＨｚで容易に設計でき、その発生粒径も、図
３の例よりも小さなものが発生可能である。なお、この
場合、吸液帯２７による液供給量が、霧化領域ｉにおけ
る霧化可能量を越えると、霧化が停止するため、［吸液
帯２７による液供給量≦霧化領域ｉにおける霧化可能
量］に吸液帯２７の材質、サイズを設定する必要があ
る。
鎖線ｉで囲んだ領域、すなわち振動子９の中央部ないし
はその近傍において霧化が行われるが、多孔薄板１４Ａ
の膨らみの発生が無くなり、霧化作用が安定して効率良
く行われ、図３（Ｄ）、（Ｅ）の従来例で使用された５
Ｗより小さな３Ｗの電力で従来例より多量である７０〜
８０ｃｃ／時の霧化量が得られた。また、粒径も駆動周
波数が振動子の厚み方向で決定するため、１．５ＭＨｚ
〜３．０ＭＨｚで容易に設計でき、その発生粒径も、図
３の例よりも小さなものが発生可能である。なお、この
場合、吸液帯２７による液供給量が、霧化領域ｉにおけ
る霧化可能量を越えると、霧化が停止するため、［吸液
帯２７による液供給量≦霧化領域ｉにおける霧化可能
量］に吸液帯２７の材質、サイズを設定する必要があ
る。
【００１５】図２（Ｂ）の１４Ｂは多孔薄板の形状の他
の例を示すもので、多孔薄板１４Ｂの形状を短冊状に
し、その幅Ｗを振動子９の直径Ｄより小さくし、該多孔
薄板１４Ｂの先端部を振動子９の中央部ないしはその近
傍に重ねたものであり、本実施例によっても前記同様の
作用を果たすことができる。また、図２（Ｃ）の１４Ｃ
は多孔薄板の他の例を示すもので、多孔薄板１４Ｃの振
動子９の中央部ないしはその近傍に対応する領域ｉの周
囲に欠除部１４ｅを設けたものであり、本実施例によっ
ても前記同様の作用を果たすことができる。図２（Ｃ）
のように多孔薄板の全体の大きさを振動子９とほぼ同じ
にすれば、図４（Ａ）の薄板保持構造を採用できる。
の例を示すもので、多孔薄板１４Ｂの形状を短冊状に
し、その幅Ｗを振動子９の直径Ｄより小さくし、該多孔
薄板１４Ｂの先端部を振動子９の中央部ないしはその近
傍に重ねたものであり、本実施例によっても前記同様の
作用を果たすことができる。また、図２（Ｃ）の１４Ｃ
は多孔薄板の他の例を示すもので、多孔薄板１４Ｃの振
動子９の中央部ないしはその近傍に対応する領域ｉの周
囲に欠除部１４ｅを設けたものであり、本実施例によっ
ても前記同様の作用を果たすことができる。図２（Ｃ）
のように多孔薄板の全体の大きさを振動子９とほぼ同じ
にすれば、図４（Ａ）の薄板保持構造を採用できる。
【００１６】
【発明の効果】本発明においては、圧電振動子の振動面
に、多孔薄板または網状薄板を当て、該薄板と圧電振動
子との間に給液する手段を設けてなり、かつ、前記薄板
の圧電振動子の中央部分に重なる部分の幅を、圧電振動
子の直径または幅より小さくするか、あるいは前記薄板
の圧電振動子の中央部分に重なる領域の周囲に欠除部を
設けたので、作動時における薄板の膨らみに基づく霧化
効率の低下が防止され、小電力、小形で高い霧化効率の
安定した性能の超音波霧化器が提供できる。
に、多孔薄板または網状薄板を当て、該薄板と圧電振動
子との間に給液する手段を設けてなり、かつ、前記薄板
の圧電振動子の中央部分に重なる部分の幅を、圧電振動
子の直径または幅より小さくするか、あるいは前記薄板
の圧電振動子の中央部分に重なる領域の周囲に欠除部を
設けたので、作動時における薄板の膨らみに基づく霧化
効率の低下が防止され、小電力、小形で高い霧化効率の
安定した性能の超音波霧化器が提供できる。
【図１】本発明による超音波霧化器の一実施例を示す正
面図、（Ｂ）はその側面断面図である。
面図、（Ｂ）はその側面断面図である。
【図２】（Ａ）は本実施例の拡大横断面図、（Ｂ）、
（Ｃ）は本発明の他の実施例を示す正面図である。
（Ｃ）は本発明の他の実施例を示す正面図である。
【図３】（Ａ）は従来の超音波霧化器の概略を示す構成
図、（Ｂ）はその液位と霧化量との関係図、（Ｃ）はそ
の消費電力と霧化量との関係図、（Ｄ）は従来の超音波
霧化器の他の例を示す側面図、（Ｅ）はその正面図であ
る。
図、（Ｂ）はその液位と霧化量との関係図、（Ｃ）はそ
の消費電力と霧化量との関係図、（Ｄ）は従来の超音波
霧化器の他の例を示す側面図、（Ｅ）はその正面図であ
る。
【図４】先に開発された超音波霧化器を示す断面図、
（Ｂ）はその構成部材の一部を示す斜視図、（Ｃ）は
（Ａ）の一部拡大断面図、（Ｄ）はその問題点を説明す
る断面図である。
（Ｂ）はその構成部材の一部を示す斜視図、（Ｃ）は
（Ａ）の一部拡大断面図、（Ｄ）はその問題点を説明す
る断面図である。
１ 液体 ９ 圧電振動子 １３ 細孔 １４Ａ〜１４Ｃ 多孔薄板 １４ｅ 欠除部 ２０ ゴム ２１ ホルダ ２２ 取付け板 ２６ 容器 ２７ 吸液帯
Claims (2)
- 【請求項１】圧電振動子の振動面に、多孔薄板または網
状薄板を当て、該薄板と圧電振動子との間に給液する手
段を設けてなり、かつ、前記薄板の圧電振動子の中央部
分ないしはその近傍部に重なる部分の幅を、圧電振動子
の直径または幅より小さくしたことを特徴とする超音波
霧化器。 - 【請求項２】圧電振動子の振動面に、多孔薄板または網
状薄板を当て、該薄板と圧電振動子との間に給液する手
段を設けてなり、かつ、前記薄板の圧電振動子の中央部
分ないしはその近傍部に重なる領域の周囲に欠除部を設
けたことを特徴とする超音波霧化器。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3210101A JP2525299B2 (ja) | 1991-07-26 | 1991-07-26 | 超音波霧化器 |
| US07/889,067 US5299739A (en) | 1991-05-27 | 1992-05-26 | Ultrasonic wave nebulizer |
| EP92420177A EP0516565B1 (en) | 1991-05-27 | 1992-05-26 | An ultrasonic wave nebulizer |
| DE69210096T DE69210096T2 (de) | 1991-05-27 | 1992-05-26 | Ultraschallzerstäuber |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3210101A JP2525299B2 (ja) | 1991-07-26 | 1991-07-26 | 超音波霧化器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0531421A JPH0531421A (ja) | 1993-02-09 |
| JP2525299B2 true JP2525299B2 (ja) | 1996-08-14 |
Family
ID=16583836
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3210101A Expired - Lifetime JP2525299B2 (ja) | 1991-05-27 | 1991-07-26 | 超音波霧化器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2525299B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6024090A (en) | 1993-01-29 | 2000-02-15 | Aradigm Corporation | Method of treating a diabetic patient by aerosolized administration of insulin lispro |
| US5888477A (en) | 1993-01-29 | 1999-03-30 | Aradigm Corporation | Use of monomeric insulin as a means for improving the bioavailability of inhaled insulin |
| KR100877000B1 (ko) * | 2008-05-15 | 2009-01-07 | 피에스아이 주식회사 | 메탈 필터 및 이를 이용한 휴대용 수분공급기 |
-
1991
- 1991-07-26 JP JP3210101A patent/JP2525299B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0531421A (ja) | 1993-02-09 |
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