JP2698488B2 - 超音波噴霧装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、超音波励振器により発
生させた弾性振動により水、薬液その他の液体を霧化し
てその液体の霧を動物、植物その他の物体に噴射する超
音波噴霧装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の噴霧装置としては主にスプレー形
式のものと、ポンプ形式のものが挙げられる。スプレー
形式のものは所定の液体を収容した容器内を高圧にして
密閉し、必要に応じてノズルを通じて該液体を霧として
噴き出させるものである。ポンプ形式のものは所定の液
体を収容した容器内に圧力をかけることにより、該液体
をノズルを通して霧として噴き出させるものである。ど
ちらの形式のものも、噴き出る霧の粒子が大きく粒子の
大きさも均一でないから、たとえば植物への薬液の散布
などの場合には、葉の裏側などの細部にわたる薬液の分
散が困難であったばかりでなく薬液の過剰な散布をもた
らす原因ともなっていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の噴霧装置では、
噴き出る霧の粒子が大きく粒子の大きさも均一でないか
ら、たとえば植物への薬液の散布などの場合には、葉の
裏側などの細部にわたる薬液の分散が困難であったばか
りでなく薬液の過剰な散布をもたらす原因ともなってい
た。

【０００４】本発明の目的は、使用方法が簡便で、噴霧
する粒子の微小性、均一性にすぐれ、粒子の生成効率が
良く、たとえば植物への薬液の散布などの場合には葉の
裏側などの細部にわたる薬液の分散を容易にし、かつ薬
液の過剰な散布を防ぎ、しかも装置の小形化、駆動電源
コストの面からみても満足のできる超音波噴霧装置を提
供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】圧電振動子に振動板を
固着してなる超音波励振器により発生させた弾性振動に
より水、薬液その他の液体を霧化してその液体の霧を動
物、植物その他の物体に噴射する超音波噴霧装置におい
て、前記振動板に前記液体を供給する手段が備えてあ
り、前記圧電振動子は圧電磁器と、該圧電磁器の分極軸
に垂直な両面に形成されている電極とから成り、前記振
動板は、前記圧電振動子の少なくとも一方の面上に固着
されており、前記圧電振動子の外方に向けて前記圧電振
動子の該面にほぼ平行に突出する振動部を有し、前記振
動部には多数の穴が設けられていて、前記穴における前
記振動板の一方の開口面積と他方の開口面積とが異な
り、前記圧電振動子の共振周波数は前記圧電振動子と前
記振動板との複合体における２つの共振周波数の中間値
にほぼ等しく、前記圧電振動子は、長さが幅のほぼ１．
１倍の大きさの矩形状の板で成り、前記液体供給手段
は、スポンジからなり前記液体を吸収する保液材と、前
記液体を収容する貯液室とを備え、前記振動板は前記保
液材に接触して該保液材に吸収されている前記液体を霧
化することを特徴とする超音波噴霧装置。

【０００６】圧電振動子に振動板を固着してなる超音
波励振器により発生させた弾性振動により水、薬液その
他の液体を霧化してその液体の霧を動物、植物その他の
物体に噴射する超音波噴霧装置において、前記振動板に
前記液体を供給する手段が備えてあり、前記圧電振動子
は、分極軸に垂直な両面をそれぞれ端面とし、前記分極
軸に平行に貫通された穴を有する柱状の圧電磁器と、前
記両端面にそれぞれ固着されている電極とから成り、前
記振動板は、前記貫通穴の開口を覆う位置または該貫通
穴の内部に前記端面にほぼ平行に少なくとも１箇所に設
けてあり、前記振動板の周縁は前記圧電振動子に固着さ
れており、前記圧電振動子に固着されている固着部分に
囲まれている部分の振動板は振動部を成し、前記振動部
には多数の穴が設けられていて、前記穴における前記振
動板の一方の開口面積と他方の開口面積とが異なり、前
記圧電振動子の共振周波数のうちの一つは前記圧電振動
子と前記振動板との複合体の共振周波数のうちの一つに
ほぼ等しく、前記圧電振動子は矩形状または円環状で、
前記圧電振動子の分極軸の方向の長さと、前記端面の外
縁と内縁との最短距離との比はほぼ１に等しく、前記液
体供給手段は、スポンジからなり前記液体を吸収する保
液材と、前記液体を収容する貯液室とを備え、前記振動
板は前記保液材に接触して該保液材に吸収されている前
記液体を霧化することを特徴とする超音波噴霧装置。

【０００７】

【作用】請求項１に記載の超音波噴霧装置の使用時、前
記圧電振動子には前記圧電振動子の共振周波数にほぼ等
しい周波数の交流信号が印加され、前記圧電振動子は励
振される。前記圧電振動子の励振は前記振動板を振動さ
せ、前記振動板に供給された水、薬液その他の液体は、
前記振動板に設けられている穴の効果により効率的に微
細な粒子の霧にされる。穴の作用による霧化は粒子の微
小性、均一性を促し、しかも霧化効率を増大させること
ができるから、本装置を用いれば植物への給水や薬液の
散布、動物の消毒などの場合、細部にわたる散布が可能
で、しかも過剰な量の散布を防止できる。また、微小な
面積への均質で極薄なペンキの吹き付けなどのマイクロ
ペインティングへの応用も可能である。霧化効率が高い
から多量の霧化が低消費電力で実現でき、あわせて装置
の小形化も容易にできる。

【０００８】また、この超音波噴霧装置では、前記振動
板に前記保液材の一部が接しており、前記貯液室内の液
体は前記保液材によって吸い上げられた後、前記振動板
に接する部分の前記保液材から前記振動板に順次供給さ
れる。本発明によれば、前記貯液室内の液体の増減や振
動による液面の変化などに影響されることなく、常に安
定した液体の供給を実現できるので、植物への給水や薬
液の散布、動物の消毒などの場合、常に安定した液体の
散布が実現できる。

【０００９】また、この超音波噴霧装置では、前記圧電
振動子が前記圧電磁器と、前記圧電磁器の分極軸に垂直
な両面に形成されている電極とからなる。交流電圧は該
電極を介して前記圧電振動子に印加され、前記振動子は
励振される。このような簡単な構造の圧力振動子の採用
により、超音波噴霧装置を小形化でき、しかもこの装置
では高い効率で液体を霧化することができるので、植物
への給水や薬液の散布、動物の消毒などの場合、細部に
わたる散布が可能で、しかも過剰な量の散布を防止でき
る。また、前記振動板が前記圧電振動子の少なくとも一
方の面上に一体的に連なって固着されていることによ
り、前記振動部は、前記固着部を固定端とする片持ち梁
の形で屈曲振動するから、前記振動板に供給された液体
はその超音波により霧化され、その振動板の垂直上方に
向けて霧として放散される。前記穴における前記振動板
の一方の開口面積と他方の開口面積とが異なることによ
る作用と前記振動部の振動との相乗効果によって液体の
霧化作用は促進され、霧の発生量が増加しかつ粒子の径
が均一、微小になるから、植物への給水や薬液の散布、
動物の消毒などの場合、細部にわたる散布が可能とな
り、しかも過剰な量の散布を防止できる。また、微小な
面積への均質で極薄なペンキの吹き付けなどのマイクロ
ペインティングへの応用も可能である。

【００１０】さらに、この超音波噴霧装置では、前記圧
電振動子の共振周波数が、前記圧電振動子と前記振動板
との複合体における２つの共振周波数の中間値にほぼ等
しいから、その共通の共振周波数の電圧を前記圧電振動
子に印加することにより、該振動板は効率的に励振され
霧化効率が促進され、霧の発生量はさらに増大する。従
って、植物への給水や薬液の散布、動物の消毒などの場
合、細部にわたる散布が可能となり、しかも過剰な量の
散布を防止できる。また、前記圧電振動子は長さが幅の
ほぼ１．１倍の大きさの矩形状の板であることにより、
前記圧電振動子と前記振動板との複合体の結合振動が増
強され、霧化効率が促進されるから、液体散布の効果は
いっそう高まる。

【００１１】請求項２に記載の超音波噴霧装置では、前
記圧電振動子は前記分極軸に平行に貫通された穴を有す
る柱状の圧電磁器と、前記両端面にそれぞれ固着されて
いる電極とから成り、交流電圧は該電極を介して前記圧
電振動子に印加される。前記振動板は、前記貫通穴の開
口を覆う位置または該貫通穴の内部にほぼ平行に少なく
とも１箇所に設けられていることから、前記圧電振動子
の振動エネルギーは効率良く前記振動板に伝搬し、前記
振動板を振動させるので、霧化効率を増大させることが
できるから、植物への給水や薬液の散布、動物の消毒な
どの場合、細部にわたる散布が可能となり、しかも過剰
な量の散布を防止できる。前記圧電振動子に固着されて
いる固着部分に囲まれた部分の振動板は振動部を成すこ
とにより、該振動部は前記圧電振動子と一体となった結
合振動をするから、前記振動部に供給された液体はその
結合振動により霧化され、前記振動板に垂直な上方に向
けて霧として放散される。前記振動部の振動は、液体の
霧化効率を高め霧の発生量を増大させるから、液体散布
の効率を増大することができる。振動部に設けられてい
る多数の穴の作用により霧の粒子の微小性、均一性を促
すことができる。振動板を複数個用いることにより、さ
らに霧の粒子の微小性を向上できる。従って、液体散布
の効果をいっそう高めることができる。前記穴における
前記振動板の一方の開口面積と他方の開口面積とが異な
ることにより、液体の霧化作用はさらに促進され、霧の
発生量が増加しかつ粒子の径が均一になるから、液体散
布の効果を増大させることができる。従って、このよう
に簡単な構造の前記圧電振動子および振動板の採用によ
り装置を小形化できるばかりでなく、前記振動部に生ず
る結合振動と前記穴における一方の開口面積と他方の開
口面積とが異なることによる作用との相乗効果によっ
て、液体の霧化作用は促進され霧の発生量が増加しかつ
粒子の径が均一、微小になるから、植物への給水や薬液
の散布、動物の消毒などの場合、細部にわたる散布が可
能となり、しかも過剰な量の散布を防止できる。また、
微小な面積への均質で極薄なペンキの吹き付けなどのマ
イクロペインティングへの応用も可能である。

【００１２】さらに、請求項２に記載の超音波噴霧装置
では、前記圧電振動子の共振周波数のうちの一つが前記
圧電振動子と前記振動板との複合体の共振周波数のうち
の一つにほぼ等しくなるときの電圧が前記圧電振動子に
印加されることにより、霧化効率が促進され霧の発生量
が増加するから、植物への給水や薬液の散布、動物の消
毒などの場合、細部にわたる散布が可能となり、しかも
過剰な量の散布を防止できる。また、前記圧電振動子が
矩形状または円環状で、前記圧電振動子の分極軸の方向
の長さと、前記端面の外縁と内縁との最短距離との比が
ほぼ１に等しい構造を採用することにより、前記圧電振
動子と前記振動板との複合体の結合振動が増強され、霧
化効率がさらに増大する。従って、液体散布の効率はさ
らに良くなり、植物への給水や薬液の散布、動物の消毒
などの場合、細部にわたる散布が可能となり、しかも過
剰な量の散布を防止できる。

【００１３】

【実施例】図１は本発明の超音波噴霧装置の一実施例を
示す断面図である。本実施例では銅箔からなる端子Ｐ，
Ｑが取り付けられている圧電振動子１と、振動板２と、
支持板３と、保液材４と、本体フタ５と、本体貯液室６
と、本体電源室７とからなる。本体上部に設けられた本
体フタ５は本体貯液室６に液体を供給するために設けら
れたフタである。本体電源室７には電源部が設けられて
いて端子Ｐ，Ｑを介して圧電振動子１に交流電圧を供給
する。ただし本図では、電源部および電源部と端子Ｐ，
Ｑとの間の回路を除いて描いている。

【００１４】図２は図１の超音波噴霧装置の中の圧電振
動子１、振動板２および保液材４を示す斜視図である。
保液材４の先端は振動板２の片面と接触している。保液
材４の末端は本体貯液室６の下端に固定されていて、本
体貯液室６内の液体を吸い上げ振動板２に接触すること
により振動板２の片面に液体を供給している。

【００１５】図３は圧電振動子１と振動板２とからなる
超音波励振器を示す側面図である。圧電振動子１は矩形
板状の圧電磁器３０を有し、圧電磁器３０の材質はＴＤ
Ｋ７２Ａ材（製品名）で、その長さは２２mm、幅は２０
mm、厚さは１mmである。ＴＤＫ７２Ａ材は電気機械結合
係数が大きいことから、ここでの実施例に用いている。
圧電磁器３０の分極軸の方向は厚さ方向に一致してお
り、この厚さ方向に垂直な両面にＡｕ電極３１およびＡ
ｕ電極３２が形成されている。Ａｕ電極３１は圧電磁器
３０の一方の面おおい、Ａｕ電極３２は圧電磁器３０の
もう一方の面をおおっている。Ａｕ電極３１には端子Ｐ
が取り付けられ、Ａｕ電極３２には端子Ｑが取り付けら
れている。端子Ｐおよび端子Ｑは圧電磁器３０の幅方向
に沿う一方の縁部に配置されている。圧電振動子１の一
方の面には、舌片状の振動板２が取り付けられている。

【００１６】図４は前記超音波励振器の平面図である。
振動板２はニッケル製で、細長い板状の固着部４１にお
いて圧電振動子１と一体に連なって固着されており、圧
電振動子１より突出している部分の振動板２が振動部４
０をなしている。固着部４１はＡｕ電極３１を介して圧
電振動子１に接着剤で接着されている。振動板２は長さ
２０mm、幅２０mm、厚さ０．０５mmである。固着部４１
は長さ２０mm、幅３mm、厚さ０．０５mmである。振動部
４０は圧電振動子１の幅方向に沿う縁部から外方に向け
て圧電振動子１の板面に平行に伸び突出している。振動
部４０は長さ１７mm、幅２０mm、厚さ０．０５mmであ
る。

【００１７】図５は図４における振動部４０の部分拡大
平面図、図６は板面に垂直な平面で切断したときに現れ
る振動部４０の断面図である。振動部４０にはその厚さ
方向に貫通する微細な複数の穴５０が設けられている。
穴５０の形状はすり鉢状であって、一方の開口面積が他
方の開口面積より大きいことからここでの実施例で用い
ていて、一方の開口を入口側とし、他方を出口側として
いる。入口側の直径は０．１mm、出口側の直径は０．０
２mmであって、穴５０は等しいピッチで配列されてい
る。

【００１８】図１の超音波噴霧装置の駆動時、圧電振動
子１と振動板２との複合体における２つの共振周波数の
中間値にほぼ等しい周波数を有する交流信号を端子Ｐお
よび端子Ｑを介して圧電振動子１に印加する。このと
き、その交流信号の周波数は圧電振動子１の共振周波数
にほぼ一致している。圧電振動子１は励振され、振動板
２はその固着部４１を固定端とする片持ち梁の形で振動
される。圧電振動子１を支えている支持板３は発泡スチ
ロール製で、圧電振動子１に比べて音響インピーダンス
が低いことからここでの実施例に用いている。支持板３
が発泡スチロール製であることにより、圧電振動子１の
励振が支持板３に伝搬するのが抑制され、振動板２は効
率良く振動される。一方、本体貯液室６の中の液体は保
液材４によって吸い上げられ振動板２の片面に達してい
る。保液材４はスポンジ製で吸液能力が大きいばかりで
なく、圧電振動子１に比べて音響インピーダンスが低い
ことからここでの実施例に用いている。保液材４がスポ
ンジ製であることにより、圧電振動子１の励振が保液材
４に伝搬するのが抑制され、振動板２は効率良く振動さ
れる。本体貯液室６への液体の供給は、本体フタ５を開
閉することにより行なう。振動部４０に生じる振動は屈
曲振動であり、振動部４０の弾性振動が液体の霧化に有
効に機能する。振動部４０の振動に伴い、振動板２の片
面に供給された液体は毛細管現象により各穴５０に導か
れる。前記液体が各穴５０を通過するとき、各穴５０の
液体の通過面積はその入口側から出口側に向けて減少す
るから、前記液体は穴５０によって絞り作用を受け振動
部４０のもう片方の面上に流出する。その結果、前記絞
り作用、振動部４０の屈曲振動により、穴５０から流出
した液体は効率良く霧化される。従って、植物への給水
や薬液の散布および動物の消毒などの場合、低消費電力
で細部にわたる適量の散布が可能となり、しかも過剰な
量の散布を防止できる。

【００１９】本実施例の超音波噴霧装置によれば、印加
電圧が９．８Ｖのときに周波数が１１４．６kHz で霧化
量が最大となり、そのときの消費電力は２９４mW、電流
は３０mAである。また電源を含む装置全体においては消
費電力は５８８mW、電流は６０mAである。

【００２０】図７は圧電振動子１と振動板２とから成る
超音波励振器において、振動部４０の長さを変化させて
いったときの振動部４０の長さと霧化量との関係を示す
特性図である。振動部の長さが１７mmのときに霧化量は
最大値２７．５ml/minを示す。また図８は振動部４０の
長さと霧の噴出の高さとの関係を示す特性図である。た
だしこのときの高さは斜方向に噴出したものを鉛直上方
の値に換算したものである。振動部４０の長さが１７mm
のときに霧の高さは１１２cmの最大値に達した。

【００２１】図９は本実施例の圧電振動子１のインピー
ダンスの位相と周波数との関係を示す特性図であり、図
１０は圧電振動子１と振動板２との複合体についてのイ
ンピーダンスの位相と周波数との関係を示す特性図であ
る。位相が０度のときの周波数の値が共振周波数を示す
ので、図９においては圧電振動子１は４つの共振周波数
を有する。ｆａは４つの共振周波数のうちの２つの共振
周波数の中間値を示す。図１０ではｆａ付近のピークが
２つに分かれ、共振周波数ｆｂ1 ，ｆｂ2 を生じ、その
中間値ｆ0 が霧化量が最大になるときの周波数を示し、
ｆ0 はほぼｆａと一致する。なお、振動部４０の長さを
短くするにつれｆｂ1 ，ｆｂ2 は高周波側に偏移し、ｆ
ａから遠ざかるので霧化量は減少する。

【００２２】図１１は図１の実施例における支持板３に
取り付けられた前記超音波励振器に代わる圧電振動子６
０と振動板７０（本図には描かれていない）との複合体
の斜視図、図１２は図１１の前記複合体を下面方向から
見たときの平面図である。圧電振動子６０は、分極軸に
垂直な両面をそれぞれ端面とし前記分極軸に平行に貫通
された穴を有する円柱状の圧電磁器６１を有し、圧電磁
器６１の材質はＴＤＫ７２Ａ材（製品名）で、直径２４
ｍｍ、厚さ６ｍｍで、前記貫通穴も円柱状であり、その
直径は１２ｍｍである。ＴＤＫ７２Ａ材は電気機械結合
係数が大きいことからここでの実施例に用いている。前
記両端面にはそれぞれＡｕ電極６２およびＡｕ電極６３
が形成されている。Ａｕ電極６２には端子Ｐが取り付け
られ、Ａｕ電極６３には端子Ｑが取り付けられている。

【００２３】圧電振動子６０の下端面の前記貫通穴の開
口を覆う位置には、円板状の振動板７０が取り付けられ
ている。振動板７０はニッケル製で、輪状の固着部７２
によって圧電振動子６０と一体的に連なって固着されて
おり、固着部７２に囲まれた振動板７０が振動部７１を
なしている。固着部７２はＡｕ電極６３を介して圧電振
動子６０に固着されている。振動板７０の直径は１４ｍ
ｍ、厚さ０．０５ｍｍである。振動部７１の直径は前記
貫通穴の直径と一致しており１２ｍｍであり、厚さは
０．０５ｍｍである。振動部７１にはその厚さ方向に貫
通する微細な複数の穴が設けられていて、その穴の寸法
と形状は図５および図６の穴５０と同一である。なお、
前記複合体は振動部７１が保液材４に接するような方向
で支持板３に取り付けられている。

【００２４】図１１および図１２に示す前記複合体を図
１の前記超音波励振器のかわりに備えた超音波噴霧装置
の駆動時、前記複合体の共振周波数に等しい周波数を有
する交流信号を端子Ｐおよび端子Ｑを介して圧電振動子
６０に印加する。圧電振動子６０は励振され、固着部７
２に囲まれた振動部７１は圧電振動子６０と一体となっ
て結合振動する。この振動部７１の結合振動が液体の霧
化に有効に機能する。図１３は３種類の形状の図１１の
複合体についての印加電圧と周波数およびそのときの消
費電力と電流との関係を表にして示した特性図である。
Ｉ型とＩＩ型は圧電振動子の下端に振動板が固着されて
いる。ＩＩＩ型はＩＩ型と同寸法ではあるが、振動板は
圧電振動子の上端面に固着されている。ＩＩ型は図１１
及び図１２に示す圧電振動子６０と振動板７０との複合
体である。印加電圧が１０．７Ｖのときには周波数が２
９０．６ｋＨｚで霧化量が最大となり、そのときの消費
電力は３２０ｍＷ，電流は３０ｍＡである。また、電源
を含む装置全体においては消費電力は６４２ｍＷ、電流
は６０ｍＡである。なお、ＩＩ型と同構造で上部にも振
動板を設けた場合には、ＩＩ型での特性が保持されたま
まで霧化率は減少するものの、極めて微細な霧の発生に
有効であることが確認された。

【００２５】なお、液体供給手段として本実施例の他
に、液体を振動板２または振動板７０の上に滴下させた
場合、あるいは液体供給チューブを用いて振動板２また
は振動板７０の下面に液体を供給した場合にも、本実施
例と同様な霧化効果が見られた。

【００２６】

【発明の効果】本発明の超音波噴霧装置によれば、振動
板に供給された水、薬液その他の液体は振動部に設けら
れている穴の効果により効率的に微細な粒子の霧にされ
る。穴の作用による霧化は粒子の微小性、均一性を促
し、しかも霧化効率を増大させることができるから、本
装置を用いれば植物への給水や薬液の散布および動物の
消毒などの場合、細部にわたる適量の散布が可能とな
り、しかも過剰な量の散布を防止できる。また、微小な
面積への均質で極薄なペンキの吹き付けなどのマイクロ
ペインティングへの応用も可能である。しかも霧化効率
が高いので低消費電力での多量霧化が可能で、装置の小
型、軽量化も容易に実現できる。

【００２７】液体供給手段が貯液室と、貯液室内の液体
を吸い上げ、振動部に供給するための保液材とを備え、
保液材がスポンジその他の吸液能力の大きい物質からな
ることにより、液体の供給効率を高めるだけでなく、貯
液室内の液体の増減や振動による液面の変化などに影響
されることなく、常に安定した液体の供給を実現できる
ので、植物への給水や薬液の散布、動物の消毒などの場
合、常に安定した液体の散布が実現できる。

【００２８】圧電振動子として圧電磁器と、圧電磁器の
分極軸に垂直な両面に設けられている電極とから成る簡
単な構造を採用することにより、装置を小形化でき、し
かもこの装置では高い効率で液体を霧化することができ
る。また、振動板を圧電振動子の少なくとも一方の面上
に一体的に連なって固着させる構造の採用により、振動
部は固着部を固定端とする片持ち梁の形で屈曲振動する
から、振動部に供給された強い弾性振動の状態にある液
体は垂直方向上方に向けて霧化される。振動部に設けら
れた穴の一方の開口面積が他方の開口面積より大きい構
造を採用することにより、霧化作用が促進される。この
穴の一方の開口面積が他方の開口面積と異なることによ
る作用と、振動部の屈曲振動との相乗効果により、液体
の霧化作用が促進され、霧の発生量が増加しかつ粒子の
径が均一かつ微小になるから、植物への給水や薬液の散
布および動物の消毒などの場合、細部にわたる適量の散
布が可能となり、しかも過剰な量の散布を防止できる。
また、微小な面積への均質で極薄なペンキの吹き付けな
どのマイクロペインティングへの応用も可能である。そ
の上霧化効率が高いので多量霧化の低消費電力化も可能
である。さらに、圧電振動子と振動板との複合体におけ
る２つの共振周波数の中間値が圧電振動子の共振周波数
にほぼ等しくなるような構造および圧電振動子としてそ
の長さが幅のほぼ１．１倍の大きさの矩形板状構造を採
用することにより、圧電振動子と振動板との複合体の結
合振動が増強するから、霧化効率はさらに促進され、多
量霧化および低消費電力化が促進される。

【００２９】圧電振動子として、分極軸に平行に貫通さ
れた穴を有する柱状の圧電磁器と、分極軸に垂直な両端
面に設けられている電極とから成る構造を採用し、また
振動板を貫通穴の内部やその開口を覆う位置に設けた構
造を採用することにより、圧電振動子の励振は効率良く
振動板を振動させるので、霧化効率を増大できる。従っ
て植物への給水や薬液の散布および動物の消毒などの場
合、細部にわたる適量の散布が可能なばかりでなく過剰
な量の散布を防止できる。その上霧化効率が高いので多
量霧化の低消費電力化も可能である。さらに装置も小形
化できるので携帯に便利である。振動板を複数個用いれ
ば霧の粒子の微小性を向上できるから、さらに細部にわ
たる散布も可能である。従って、微小な面積への均質で
極薄なペンキの吹き付けなどのマイクロペインティング
への応用も可能になる。振動板を圧電振動子の貫通穴の
内部やその開口を覆う位置に一体的に連なって固着させ
る構造を採用することにより、振動部は圧電振動子と一
体となって結合振動をするから、この結合振動の状態に
ある振動部に接触する液体は垂直方向上方に向けて霧化
される。振動部に設けられた穴の一方の開口面積が他方
の開口面積より大きい構造を採用することにより、霧化
作用が促進される。この穴の一方の開口面積が他方の開
口面積と異なることによる作用と、振動部の振動との相
乗効果により、液体の霧化作用が促進され、霧の発生量
が増加しかつ粒子の径が均一かつ微小になるから、植物
への給水や薬液の散布および動物の消毒などの場合、細
部にわたる適量の散布が可能なばかりでなく過剰な量の
散布を防止でき、その上霧化効率が高いので多量霧化の
低消費電力化も可能である。また、微小な面積への均質
で極薄なペンキの吹き付けなどのマイクロペインティン
グへの応用も可能である。さらに、圧電振動子と振動板
との複合体の共振周波数のうちの一つが圧電振動子の共
振周波数のうちの一つにほぼ等しくなるような構造、お
よび圧電振動子としてその分極軸の方向の長さと、端面
の外縁と内縁との最短距離との比がほぼ１に等しい矩形
状または円環状構造を採用することにより、圧電振動子
と振動板との複合体の結合振動が増強されるから、霧化
効率をさらに増大させることができる。従って、細部に
わたる適量の散布が可能でしかも過剰な量の散布を防止
でき、その上多量霧化および低消費電力化が促進でき
る。

【００３０】印加電圧を増加させるとそれについて霧化
量も増加するので、目的に応じて電圧を変えれば霧化量
を自由に変えることができる。従って、目的に応じた効
果的な液体の散布ができる。

【００３１】液体供給手段が貯液室と、貯液室から液体
を導き振動部に供給するための液体供給チューブと振動
板と微少な間隙を隔てて対面する補助板とを備えること
により、液体の供給を無駄なく効率良く行うことができ
るから、霧化効率を増大することができる。従って植物
への給水や薬液の散布および動物の消毒などの場合、細
部にわたる適量の散布が可能でしかも過剰な量の散布を
防止でき、その上多量霧化および低消費電力化が促進で
きる。

【００３２】液体供給手段が振動部に液体を滴下させる
構造を採用することにより、供給された液体を効率良く
霧化できるから、植物への給水や薬液の散布および動物
の消毒などの場合、細部にわたる適量の散布が可能でし
かも過剰な量の散布を防止でき、その上多量霧化および
低消費電力化が促進できる。

【００３３】液体供給手段が、振動部の全部または一部
と微少な間隙を隔てて対面する補助板を備え、その補助
板を圧電振動子に圧接させる構造、および圧電振動子と
振動板とから成る超音波励振器を液体収容槽に対して所
定の位置関係に保持するかまたは液体収容槽に浮力によ
って浮かせる構造を採用し、補助板としては圧電振動子
に比べて音響インピーダンスが低い発泡スチロールその
他の物質を採用することにより、圧電振動子の励振は効
率良く振動板に伝搬され、霧化効率が増大する。従っ
て、植物への給水や薬液の散布および動物の消毒などの
場合、細部にわたる適量の散布が可能でしかも過剰な量
の散布を防止でき、その上多量霧化および低消費電力化
が促進できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の超音波噴霧装置の一実施例を示す断面
図。

【図２】図１の超音波噴霧装置の中の圧電振動子１、振
動板２および保液材４を示す斜視図。

【図３】圧電振動子１と振動板２とからなる超音波励振
器を示す側面図。

【図４】図３の超音波励振器の平面図。

【図５】図４の振動部４０の部分拡大平面図。

【図６】板面に垂直な平面で切断したときに現れる振動
部４０の断面図。

【図７】圧電振動子１と振動板２とから成る超音波励振
器において、振動部４０の長さを変化させていったとき
の振動部４０の長さと霧化量との関係を示す特性図。

【図８】振動部４０の長さと霧の噴出の高さとの関係を
示す特性図。

【図９】本実施例の圧電振動子１のインピーダンスの位
相と周波数との関係を示す特性図。

【図１０】圧電振動子１と振動板２との複合体について
のインピーダンスの位相と周波数との関係を示す特性
図。

【図１１】圧電振動子６０と振動板７０との複合体の斜
視図。

【図１２】図１１の複合体を下面方向から見たときの平
面図。

【図１３】３種類の形状の図１１の複合体についての印
加電圧と周波数およびそのときの消費電力と電流との関
係を表にして示した特性図。

【符号の説明】

１ 圧電振動子 ２ 振動板 ３ 支持板 ４ 保液材 ５ 本体フタ ６ 本体貯液室 ７ 本体電源室 ３０ 圧電磁器 ３１ 電極 ３２ 電極 ４０ 振動部 ４１ 固着部 ５０ 穴 ６０ 圧電振動子 ６１ 圧電磁器 ６２ 電極 ６３ 電極 ７０ 振動板 ７１ 振動部 ７２ 固着部

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧電振動子に振動板を固着してなる超音
   波励振器により発生させた弾性振動により水、薬液その
   他の液体を霧化してその液体の霧を動物、植物その他の
   物体に噴射する超音波噴霧装置において、 前記振動板に前記液体を供給する手段が備えてあり、 前記圧電振動子は圧電磁器と、該圧電磁器の分極軸に垂
   直な両面に形成されている電極とから成り、 前記振動板は、前記圧電振動子の少なくとも一方の面上
   に固着されており、前記圧電振動子の外方に向けて前記
   圧電振動子の該面にほぼ平行に突出する振動部を有し、 前記振動部には多数の穴が設けられていて、前記穴にお
   ける前記振動板の一方の開口面積と他方の開口面積とが
   異なり、 前記圧電振動子の共振周波数は前記圧電振動子と前記振
   動板との複合体における２つの共振周波数の中間値にほ
   ぼ等しく、 前記圧電振動子は、長さが幅のほぼ１．１倍の大きさの
   矩形状の板で成り、 前記液体供給手段は、スポンジからなり前記液体を吸収
   する保液材と、前記液体を収容する貯液室とを備え、 前記振動板は前記保液材に接触して該保液材に吸収され
   ている前記液体を霧化することを特徴とする超音波噴霧
   装置。
2. 【請求項２】 圧電振動子に振動板を固着してなる超音
   波励振器により発生させた弾性振動により水、薬液その
   他の液体を霧化してその液体の霧を動物、植物その他の
   物体に噴射する超音波噴霧装置において、 前記振動板に前記液体を供給する手段が備えてあり、 前記圧電振動子は、分極軸に垂直な両面をそれぞれ端面
   とし、前記分極軸に平行に貫通された穴を有する柱状の
   圧電磁器と、前記両端面にそれぞれ固着されている電極
   とから成り、 前記振動板は、前記貫通穴の開口を覆う位置または該貫
   通穴の内部に前記端面にほぼ平行に少なくとも１箇所に
   設けてあり、 前記振動板の周縁は前記圧電振動子に固着されており、 前記圧電振動子に固着されている固着部分に囲まれてい
   る部分の振動板は振動部を成し、 前記振動部には多数の穴が設けられていて、 前記穴における前記振動板の一方の開口面積と他方の開
   口面積とが異なり、 前記圧電振動子の共振周波数のうちの一つは前記圧電振
   動子と前記振動板との複合体の共振周波数のうちの一つ
   にほぼ等しく、 前記圧電振動子は矩形状または円環状で、前記圧電振動
   子の分極軸の方向の長さと、前記端面の外縁と内縁との
   最短距離との比はほぼ１に等しく、 前記液体供給手段は、スポンジからなり前記液体を吸収
   する保液材と、前記液体を収容する貯液室とを備え、 前記振動板は前記保液材に接触して該保液材に吸収され
   ている前記液体を霧化することを特徴とする超音波噴霧
   装置。