JP5091562B2 - 超音波霧化装置 - Google Patents

Description

本発明は、超音波振動子の振動により水を霧化する超音波霧化装置に関する。

超音波振動子を用いる霧化装置は、超音波振動子の表面に付着せしめた水を超音波振動子の振動エネルギーを利用して霧化するものであるが、超音波振動子に霧化水を供給する方法として、超音波振動子を貯水部内の霧化水に直付けする方式のほか、貯水部内に所定の長さを有する吸水材の一端部を垂らし込め、その吸水材を通じて超音波振動子に霧化水を導く方式が知られている。

吸水材は、綿など繊維を線状あるいは帯状にした吸水性に富む部材であり、その一端部を貯水部内に垂らし込めて霧化水に浸すことにより、他の一端部まで霧化水を吸い上げることができる。

尚、その種の吸水材を用いる超音波霧化装置では、超音波振動子に向けて延ばされる吸水材の一端部を超音波振動子に接触させる場合（特許文献１）と、当該吸水材の一端部を微小なギャップをあけて超音波振動子に近接させる場合とがあるが、超音波振動子に吸水材を近接させる態様でも、吸水材に含まれた霧化水をその表面張力により吸水材の一端部から超音波振動子に供給することができる。

特開２００３−１８１３４７号公報

しかしながら、一端部が超音波振動子に接触又は近接される吸水材を通じて超音波振動子に給水する方式では、装置の使用運転すなわち霧化水を霧化すべく超音波振動子を駆動するか否かに拘わらず、超音波振動子に対して吸水材から給水が行われ、超音波振動子の表面に霧化水が常に付着した状態にあるので、水中に溶存するカルシウムや水中浮遊物質が超音波振動子の表面に凝結してしまったり、超音波振動子の腐食が早期に進行してしまったりするという問題があった。

本発明は以上のような事情に鑑みて成されたものであり、その目的はカルシウムなどの凝結や腐食による超音波振動子の劣化促進を抑制し、超音波振動子の高寿命化を図ることにある。

本発明は上記の目的を達成するため、貯水部と超音波振動子との間に吸水材を介在させ、その吸水材を通じて前記貯水部から前記超音波振動子に供給される水を霧化する超音波霧化装置において、前記貯水部と前記超音波振動子との間で前記吸水材を保持する保持手段を有し、前記保持手段は、前記吸水材の一端部が前記超音波振動子に接触又は近接して前記吸水材から前記超音波振動子への給水が可能となる第１位置と、前記吸水材の一端部が前記超音波振動子から離間して前記吸水材から前記超音波振動子への給水が不能となる第２位置と、の間で往復移動可能とされており、

加えて、前記保持手段には、当該保持手段を前記第１位置と前記第２位置との間で往復移動させる駆動手段が連結され、

さらに、前記駆動手段は、その駆動制御を行う制御手段に接続され、前記制御手段は、駆動中の超音波振動子を停止させる前に、前記保持手段が前記第１位置から前記第２位置に移動するよう前記駆動手段を駆動することを特徴とする。

本発明は、貯水部と超音波振動子との間に吸水材を介在させ、その吸水材を通じて貯水部から超音波振動子に供給される水を霧化する超音波霧化装置において、貯水部と超音波振動子との間で吸水材を保持する保持手段を有し、その保持手段は、吸水材の一端部が超音波振動子に接触又は近接して吸水材から超音波振動子への給水が可能となる第１位置と、吸水材の一端部が超音波振動子から離間して吸水材から超音波振動子への給水が不能となる第２位置との間で往復移動可能とされていることから、保持手段を第２位置に移動して超音波振動子への給水を断ち、超音波振動子の表面に常時水が付着する状態を無くすることができる。このため、超音波振動子の表面に水中溶存物が凝結したり超音波振動子の表面が腐食したりすることによる劣化促進を抑制し、超音波振動子の高寿命化を図ることができる。

加えて、保持手段には、これを第１位置と第２位置との間で往復移動させる駆動手段が連結されることから、保持手段の移動を自動的に行うことが可能になる。

特に、駆動手段はその駆動制御を行う制御手段に接続され、その制御手段は、駆動中の超音波振動子を停止させる前に、保持手段が第１位置から第２位置に移動するよう駆動手段を駆動するので、吸水材から超音波振動子への給水が遮断された状態のまま、超音波振動子が暫時駆動され続けることにより、吸水材から供給された水を残さず霧化することができる。従って、超音波振動子が停止された状態では、その表面に水が付着した状態にあらず、このため装置の不使用期間中に超音波振動子の劣化が進行してしまうことを防止できる。

以下、図面に基づいて本発明を詳しく説明する。図１は本発明に係る超音波霧化装置の構成例を示した縦断面図である。図１において、１は所定の容積を有する貯水容器（貯水部）であり、その上面には注水口１Ａが形成され、その注水口１Ａから内部に水を補給可能とされている。

一方、２は貯水容器１の上部に載置される装置本体、３はその筐体であり、筐体３の上面には噴霧口３Ａが穿設されている。尚、貯水容器１と装置本体２は相互に着脱可能とであり、その両者を脱離したときに注水口１Ａが外部に露出する構成とされている。

又、４は噴霧口３Ａの位置で筐体３の上面底部に取り付けた薄板状の超音波振動子で、その中央部には噴霧口３Ａに対応して貫通孔４Ａが形成されている。係る超音波振動子４は例えば圧電振動子で、当該超音波振動子４には図示せぬ電源から筐体３内に設けられる制御部５（制御手段）を介して駆動電流が供給される。

又、６は貯水容器１と超音波振動子４との間に介在される吸水材であり、この吸水材６により貯水容器１内の水が超音波振動子４に供給されるようにしてある。尚、本発明に係る吸水材６としては、綿などの繊維や発泡樹脂といった吸水性に富む部材が用いられ、係る吸水材６はその保持手段を構成する円筒状のスリーブ７内に詰め込まれて保持されている。

ここに、スリーブ７は金属や合成樹脂から成る硬質のパイプで、その外周には後述する駆動手段に連結するためのラック７Ａが形成されている。そして、係るスリーブ７は、その内部に吸水材６を保持したまま、注水口１Ａを通じて貯水容器１内に挿入される。これにより、吸水材６の一端部が貯水容器１内の水に浸漬し、その吸水材６を通じて貯水容器１内から超音波振動子４への給水が可能とされている。

特に、吸水材６を保持したスリーブ７は、超音波振動子４と貯水容器１との間で昇降可能とされている。８は筐体３内に設けた仕切板であり、その仕切板８には超音波振動子４に対向する位置でスリーブ７を昇降案内する筒状部８Ａが形成されている。そして、スリーブ７はその一端部（上端部）を筒状部８Ａ内に挿入して昇降可能に支持されている。

又、図１のように、スリーブ７の外周には突片７Ｂが形成され、筐体３内にはその突片７Ｂを挟んでスリーブ７の移動範囲を規制する上下一対の位置検出器１１，１２が設けられている。位置検出器１１，１２は、例えばリミットスイッチで、そのいずれか一方が突片７Ｂにより押圧されたとき、スリーブ７の昇降移動が停止されるようになっている。

尚、図１はスリーブ７が突片７Ｂにて上部の位置検出器１１を押圧して上限位置（第１位置）に停止された状態であり、この位置ではスリーブ７内に充填された吸水材６の一端部（上端面）が超音波振動子４の底面に微小なギャップ（０．０５〜１ｍｍ程度）をあけて近接し、その一端部まで吸い上げられた水が表面張力により超音波振動子４に供給可能とされる。

従って、スリーブ７を上記第１位置に移動させた状態で超音波振動子４を駆動すると、吸水材６から供給される水が超音波振動子４の振動エネルギーを受けて霧化され、これが貫通孔４Ａから噴霧口３Ａを通じて外部に拡散されることになる。

又、図２はスリーブ７が突片７Ｂにて下部の位置検出器１２を押圧して下限位置（第２位置）に停止された状態であり、この位置ではスリーブ７内に充填された吸水材６の一端部（上端面）が超音波振動子４から離間（約１ｍｍより大きければよいが、本例において１０ｍｍ程度）して超音波振動子４への給水が不能される。

次に、図３は図１におけるＸ−Ｘ線断面を示す。図３において、１３は上記した駆動手段を構成する正逆回転可能な駆動モータであり、その駆動軸にはピニオン１４が固定され、そのピニオン１４がスリーブ７の外周部に形成したラック７Ａに噛み合わされている。従って、駆動モータ１３を正逆駆動することにより、スリーブ７及び該スリーブに保持された吸水材６を上記第１位置と第２位置との間で往復移動させることができる。

次に、図４は本願装置に係る制御系のブロック図を示す。図４から明らかなように、制御部５には、超音波振動子４、駆動モータ１３、位置検出器１１，１２、及び操作スイッチ１５が導電接続される。

そして、係る制御部５は、操作スイッチ１５から運転指令信号が入力されると、超音波振動子４に対し駆動電流を供給して当該超音波振動子４を励振駆動するほか、スリーブ７が上記第１位置に向かうよう駆動モータ１３を駆動する。尚、スリーブ７が第１位置に達すると、位置検出器１１による検知信号に基づいて駆動モータ１３が停止され、スリーブ７が第１位置に維持されたまま超音波振動子４が駆動される。このため、貯水容器１内に吸水材６の一端部を浸漬するだけの水が貯留されていることを条件に、その水が吸水材６により吸い上げられて超音波振動子４に供給されつつ霧化される。

一方、上記のような運転状態において、制御部５に操作スイッチ１５から停止指令信号が入力されると、制御部５は駆動中の超音波振動子４を停止させる前に、スリーブ７が上記第１位置から第２位置に移動するよう駆動モータ１３を駆動し、その後で超音波振動子４を停止させる。尚、スリーブ７が第１位置から第２位置に達すると、位置検出器１２による検知信号に基づいて駆動モータ１３が停止されるが、制御部５は図示せぬ内蔵タイマを有して位置検出器１２から検知信号が入力されてから一定時間（約１０秒）経過後に、超音波振動子４への通電を遮断するような制御回路を構成している。

このように、超音波振動子４の停止動作に先行してスリーブ７が第２位置に移動されるものでは、吸水材６から超音波振動子４への給水が遮断された状態のまま、超音波振動子４が暫時駆動され続けることにより、吸水材６から供給された水を残さず霧化することができる。従って、超音波振動子４が停止された状態では、その表面に水が付着した状態にあらず、このため超音波振動子４の表面上における水中溶存物質の凝結、ならびに超音波振動子４の表面腐食を抑制し、超音波振動子４の寿命を延ばすことができる。

以上、本発明に係る超音波霧化装置の構成例を説明したが、本願装置は上記のような構成に限らず、例えば駆動手段として、図５に示すような電磁ソレノイド２３を利用し、その駆動によりスリーブ７が第１位置と第２位置との間で往復移動するようにしてもよい。尚、上記第１位置は、吸水材６の一端部が超音波振動子４に接触する位置でもよい。

更に、吸水材６として紐状のものを用い、その一端部が貯水容器１内においてスリーブ７から突出するようにしてもよく、これによればスリーブ７を第１位置に移動させた場合でも、吸水材６の一端を貯水容器１の底部に位置させて水を吸い上げることができるので、貯水容器１の有効容積を実質的に大きくできる。

本発明に係る超音波霧化装置の使用時の状態を示す縦断面図 同装置の不使用時の状態を示す縦断面図 図１におけるＸ−Ｘ線断面図 本願装置に係る制御系のブロック図 本発明に係る超音波霧化装置の変更例を示す概略図

符号の説明

１ 貯水容器（貯水部）
４ 超音波振動子
４Ａ 貫通孔
５ 制御部（制御手段）
６ 吸水材
７ スリーブ（保持手段）
７Ａ ラック
１１，１２ 位置検出器
１３ 駆動モータ（駆動手段）
１４ ピニオン
２３ 電磁ソレノイド（駆動手段）

Claims (1)

1. 貯水部と超音波振動子との間に吸水材を介在させ、その吸水材を通じて前記貯水部から前記超音波振動子に供給される水を霧化する超音波霧化装置において、
   前記貯水部と前記超音波振動子との間で前記吸水材を保持する保持手段を有し、
   前記保持手段は、前記吸水材の一端部が前記超音波振動子に接触又は近接して前記吸水材から前記超音波振動子への給水が可能となる第１位置と、前記吸水材の一端部が前記超音波振動子から離間して前記吸水材から前記超音波振動子への給水が不能となる第２位置と、の間で往復移動可能とされるとともに、
   前記保持手段を前記第１位置と前記第２位置との間で往復移動させる駆動手段が連結され、
   前記駆動手段は、その駆動制御を行う制御手段に接続され、
   前記制御手段は、駆動中の超音波振動子を停止させる前に、前記保持手段が前記第１位置から前記第２位置に移動するよう前記駆動手段を駆動することを特徴とする超音波霧化装置。

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