JP6488514B2 - Atomizer - Google Patents

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Description

本発明は、霧化装置に関する。   The present invention relates to an atomizer.

液体を霧化する霧化装置は、加湿や殺虫スプレー、石油ファンヒータなどの身近なものから、食品、肥料、塗料などの噴霧乾燥など、幅広い分野で利用されている。このような霧化装置のうち、超音波を用いる霧化装置は、工業的に利用されるものの1つであり、液滴の分離や濃縮に用いられている。超音波霧化は、加熱して分離・濃縮する蒸留法と比べて大幅にエネルギー消費量を削減できる利点がある。   Atomization devices that atomize liquids are used in a wide range of fields, from familiar items such as humidification, insecticide sprays, and oil fan heaters to spray drying of foods, fertilizers, paints, and the like. Among such atomizers, an atomizer using ultrasonic waves is one of those used industrially, and is used for separation and concentration of droplets. Ultrasonic atomization has the advantage of significantly reducing energy consumption compared to distillation methods that heat and separate and concentrate.

超音波を用いた霧化装置としては、霧化させたい液体を振動板の振動面に直接触れさせるものが知られている(例えば、特許文献1、特許文献2を参照)。このような霧化装置における霧化方法は、キャピラリー波による方法であり、液表面波の波頭が振動により破断して微小な液滴を生成する方法である。   As an atomizing apparatus using ultrasonic waves, one that directly touches a vibration surface of a diaphragm with a liquid to be atomized is known (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2). The atomization method in such an atomization apparatus is a method using capillary waves, and is a method in which the wave front of the liquid surface wave is broken by vibration to generate minute droplets.

特開2003−71343号公報JP 2003-71343 A 特許第3368501号公報Japanese Patent No. 3368501

しかしながら、このような霧化方法を採用した霧化装置では、霧化粒子の粒径が周波数に依存するため、例えば小さい(細かい)粒径を得ようとした場合には周波数を高くし、振動面を小さくする必要があり、したがって霧化効率が低くなってしまう。
また、このような霧化方法とは別に、スクイーズ膜効果を用いた霧化方法も知られている。この方法は、振動面との間に微小隙間を設けてこの微小間隙を液滴で満たし、微小間隙を伸縮させることで生じる圧力差によって液滴を霧化させる方法である。
しかし、このような霧化方法を採用した霧化装置にあっては、低周波数の駆動で小さい粒径の霧化粒子が得られるものの、弁機構が必要となるなど構造が複雑になるといった課題がある。
However, in an atomization apparatus employing such an atomization method, since the particle size of the atomized particles depends on the frequency, for example, when trying to obtain a small (fine) particle size, the frequency is increased and vibration is performed. It is necessary to make the surface small, so that the atomization efficiency is lowered.
In addition to such an atomization method, an atomization method using a squeeze film effect is also known. In this method, a minute gap is provided between the vibrating surface, the minute gap is filled with the droplet, and the droplet is atomized by a pressure difference generated by expanding and contracting the minute gap.
However, in the atomization apparatus adopting such an atomization method, although the atomization particles having a small particle diameter can be obtained by driving at a low frequency, the structure is complicated such that a valve mechanism is required. There is.

本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、構造が簡易であり、しかも霧化効率を高くした霧化装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an atomization apparatus having a simple structure and high atomization efficiency.

本発明の霧化装置は、振動子を含む超音波振動装置と、前記超音波振動装置に連結する複数の振動板と、を備え、前記複数の振動板は、それぞれが前記振動子の振動に連動して互いに異なる振動モードで振動するように構成され、かつ、互いに対面した状態で所定の微小間隙を介して配置され、前記微小間隙に液体を供給する液体供給手段を有したことを特徴とする。   An atomization device according to the present invention includes an ultrasonic vibration device including a vibrator and a plurality of vibration plates coupled to the ultrasonic vibration device, and the plurality of vibration plates each vibrate the vibration of the vibrator. It is configured to vibrate in a mutually different vibration mode in conjunction with each other, and has a liquid supply means that is disposed through a predetermined minute gap in a state of facing each other and supplies a liquid to the minute gap. To do.

また、前記霧化装置において、前記複数の振動板は、互いに対面して配置された2枚の振動板からなることが好ましい。   In the atomization device, it is preferable that the plurality of diaphragms include two diaphragms arranged to face each other.

また、前記霧化装置において、前記液体供給手段は、液体を供給する供給管を有して構成され、前記供給管は、前記振動板の振動の節位置に配置されて前記微小間隙に向けて開口していることが好ましい。   In the atomization apparatus, the liquid supply means includes a supply pipe for supplying a liquid, and the supply pipe is disposed at a vibration node position of the vibration plate toward the minute gap. An opening is preferred.

また、前記霧化装置においては、前記超音波振動装置が単一の装置からなり、この単一の超音波振動装置に複数の振動板が連結していることが好ましい。   In the atomization device, it is preferable that the ultrasonic vibration device is a single device, and a plurality of vibration plates are connected to the single ultrasonic vibration device.

本発明の霧化装置によれば、超音波振動装置に連結する複数の振動板を、振動子の振動に連動して互いに異なる振動モードで振動するように構成しているので、振動板間の微小間隙において圧が高い箇所と低い箇所を形成することができ、したがって振動板間にて液体の霧化を高い効率で行うことができ、さらに霧化粒子を小粒径化することもできる。また、超音波振動装置と、複数の振動板と、液体供給手段とによって構成されるので、構造が簡易であり、したがってこの霧化装置を安価に製造することが可能となる。   According to the atomizing device of the present invention, the plurality of diaphragms connected to the ultrasonic vibrator are configured to vibrate in different vibration modes in conjunction with the vibration of the vibrator. It is possible to form a portion where the pressure is high and a portion where the pressure is low in the minute gap, so that the atomization of the liquid can be performed with high efficiency between the diaphragms, and the atomized particles can be reduced in size. In addition, since the ultrasonic vibration device, the plurality of vibration plates, and the liquid supply means are included, the structure is simple, and thus the atomization device can be manufactured at low cost.

本発明に係る霧化装置の一実施形態の正面図である。It is a front view of one Embodiment of the atomization apparatus which concerns on this invention. 実験例における霧化の様子を示す図である。It is a figure which shows the mode of atomization in an experiment example.

以下、図面を参照して本発明の霧化装置を詳しく説明する。なお、以下の図面においては、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
図1は、本発明に係る霧化装置の正面図であり、図1において符号1は霧化装置である。
Hereinafter, the atomization apparatus of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following drawings, the scale of each member is appropriately changed to make each member a recognizable size.
FIG. 1 is a front view of an atomizer according to the present invention, and in FIG. 1, reference numeral 1 denotes an atomizer.

この霧化装置1は、液体を微粒子化、すなわち霧化するもので、超音波振動装置2と、2枚(複数)の振動板3、3と、液体供給手段4とを備えて構成されている。なお、超音波とは、一般的には人間には聞こえない高い周波数の音を指すが、人の可聴域(20Hz〜20kHz程度)であっても聞くことを目的としない音波を指すこともある。   The atomizing device 1 atomizes a liquid, that is, atomizes, and includes an ultrasonic vibration device 2, two (a plurality of) vibration plates 3 and 3, and a liquid supply unit 4. Yes. Ultrasound generally refers to high-frequency sound that cannot be heard by humans, but may also refer to sound waves that are not intended to be heard even in the human audible range (about 20 Hz to 20 kHz). .

超音波振動装置2は、振動子5を含んで形成されており、振動子5が振動板3を振動させることにより、超音波振動を生じさせる。
具体的に、振動子5は、例えば圧電素子や磁歪素子、電歪素子などの電気機械変換素子から構成されている。その中でも、強力な超音波を発生させる振動子5として、ボルト締めランジュバン型振動子(BLT:Bolt-clamped Langevin type Transducer)が好適に用いられる。なお、振動子5は、図示を省略する電源回路(電源)から供給される電力によって駆動される。
The ultrasonic vibration device 2 is formed including a vibrator 5, and the vibrator 5 vibrates the diaphragm 3 to generate ultrasonic vibration.
Specifically, the vibrator 5 is composed of an electromechanical conversion element such as a piezoelectric element, a magnetostrictive element, or an electrostrictive element. Among them, a bolt-clamped Langevin type transducer (BLT) is preferably used as the transducer 5 that generates strong ultrasonic waves. The vibrator 5 is driven by electric power supplied from a power supply circuit (power supply) (not shown).

振動子5は、エクスポネンシャルホーン6と一様棒7とを介して振動板3、3に接続されている。エクスポネンシャルホーン6は、振動子5に取り付けられて、この振動子5による振動を増幅させる(振幅を拡大させる)ものである。一様棒7は、エクスポネンシャルホーン6と振動板3、3との間を連結し、エクスポネンシャルホーン6により増幅された振動を振動板3、3へ伝達するものである。   The vibrator 5 is connected to the diaphragms 3 and 3 via an exponential horn 6 and a uniform rod 7. The exponential horn 6 is attached to the vibrator 5 and amplifies the vibration by the vibrator 5 (increases the amplitude). The uniform rod 7 connects the exponential horn 6 and the diaphragms 3 and 3, and transmits the vibration amplified by the exponential horn 6 to the diaphragms 3 and 3.

なお、振動子5から振動板3までの距離は、これら振動板3、3を共に所望のモードで励振させるため、振動子5の振動の半波長(1/2波長[λ/2])の整数倍に近い長さになるように設定されている。本実施形態では、後述するように上下に配置された2枚の振動板3、3のうち、下側の振動板3までの距離が、振動子5の振動の半波長の整数倍となるように設定されており、したがって上側の振動板3までの距離は、これよりやや長くなっている。ただし、本発明はこれに限定されることなく、上側の振動板3までの距離を半波長の整数倍となるように設定してもよく、2枚の振動板3、3の中間位置までの距離を半波長の整数倍となるように設定してもよい。   It should be noted that the distance from the vibrator 5 to the diaphragm 3 is a half wavelength (1/2 wavelength [λ / 2]) of vibration of the vibrator 5 in order to excite the diaphragms 3 and 3 in a desired mode. The length is set to be close to an integral multiple. In the present embodiment, the distance to the lower diaphragm 3 among the two diaphragms 3 and 3 arranged vertically as described later is an integral multiple of the half wavelength of the vibration of the vibrator 5. Therefore, the distance to the upper diaphragm 3 is slightly longer than this. However, the present invention is not limited to this, and the distance to the upper diaphragm 3 may be set to be an integral multiple of a half wavelength, and the distance to the middle position between the two diaphragms 3 and 3 may be set. The distance may be set to be an integral multiple of a half wavelength.

2枚の振動板3、3は、互いに対面した状態で所定の微小間隙を介して平行に配置され、その状態で一様棒7の上端に連結されている。これら振動板3、3は、いずれも同一径の円板からなるたわみ振動板であり、それぞれの中心部が一様棒7にねじ止めされて、一様棒7に固定されている。すなわち、一様棒7には、その上端面に雌ねじ(図示せず)が形成されており、振動板3、3には、それぞれの中心部に貫通孔(図示せず)が形成されている。   The two diaphragms 3 and 3 are arranged in parallel with a predetermined minute gap in a state of facing each other, and are connected to the upper end of the uniform rod 7 in this state. These diaphragms 3 and 3 are all flexible diaphragms made of discs having the same diameter, and are fixed to the uniform rod 7 by screwing the central portions thereof to the uniform rod 7. That is, the uniform rod 7 has a female screw (not shown) formed on the upper end surface thereof, and the diaphragms 3 and 3 have a through hole (not shown) formed in the center thereof. .

そして、一様棒7の上端に下側の振動板3が配置され、その上に円環状のスペーサ8が配置され、さらにその上に上側の振動板3が配置される。その際、一様棒7の雌ねじ、下側の振動板3の貫通孔、スペーサ8の孔、上側の振動板3の貫通孔は全て連通するように配置される。その状態で、雄ねじ9が各孔に挿通されて雌ねじに螺着されることにより、2枚の振動板3、3は、互いに対面した状態で所定の微小間隙(スペーサ8の厚さに相当する間隙)を介して一様棒7の上端に連結される。   And the lower diaphragm 3 is arrange | positioned at the upper end of the uniform rod 7, the annular spacer 8 is arrange | positioned on it, and also the upper diaphragm 3 is arrange | positioned on it. At that time, the female screw of the uniform rod 7, the through hole of the lower diaphragm 3, the hole of the spacer 8, and the through hole of the upper diaphragm 3 are all arranged to communicate with each other. In this state, the male screw 9 is inserted into each hole and screwed into the female screw, whereby the two diaphragms 3 and 3 face each other in a predetermined minute gap (corresponding to the thickness of the spacer 8). It is connected to the upper end of the uniform rod 7 via a gap).

振動板3は、その材質については特に限定されることなく、例えばジュラルミンやチタンなどの金属板が用いられる。また、これら振動板3、3は、振動子5の振動に連動して互いに異なる振動モードで振動するように構成されている。すなわち、これら振動板3、3は、本実施形態では共に同一径に形成されているものの、互いに異なる厚さに形成されており、これによって単一の振動子5の単一振動に連動して、互いに異なる振動モードで振動するようになっている。   The material of the diaphragm 3 is not particularly limited, and for example, a metal plate such as duralumin or titanium is used. The diaphragms 3 and 3 are configured to vibrate in different vibration modes in conjunction with the vibration of the vibrator 5. That is, although these diaphragms 3 and 3 are both formed to have the same diameter in this embodiment, they are formed to have different thicknesses, thereby interlocking with the single vibration of the single vibrator 5. They are designed to vibrate in different vibration modes.

振動板3、3の厚さの差としては、特に限定されることなく、霧化する液体の性状や、目的とする霧化粒子の径等に応じて適宜に設定される。すなわち、対象となる液体を所望の径の霧化粒子とするのに、より所用電力を最小にできる条件となるように、つまり高効率となるように設定される。   The difference in thickness between the diaphragms 3 and 3 is not particularly limited, and is appropriately set according to the properties of the liquid to be atomized, the diameter of the target atomized particles, and the like. That is, in order to make the target liquid atomized particles having a desired diameter, the condition is set such that the required power can be minimized, that is, the efficiency is high.

なお、本実施形態において、特に上側の振動板3については、後述するように液体を供給するための供給管10が配置されるため、節円を形成する振動モードとなるように構成される。節円は、例えば振動子5を実際の駆動振動数で駆動させたときの、振動板3上に形成されるクラドニの砂図によって確認することができる。クラドニの砂図は、振動面に細かい粒子を散布することによってたわみ振動のモードを見るためのものであり、このような砂図によって節円が形成されるように、上側の振動板3はその大きさ(直径)や厚さが決定される。   In the present embodiment, the upper diaphragm 3 is particularly configured to be in a vibration mode that forms a nodal circle because a supply pipe 10 for supplying a liquid is disposed as will be described later. The knot circle can be confirmed by, for example, a Kradoni sand chart formed on the diaphragm 3 when the vibrator 5 is driven at an actual driving frequency. The sand chart of Kladoni is for seeing the mode of flexural vibration by spreading fine particles on the vibration surface, and the upper diaphragm 3 is so shaped that nodal circles are formed by such sand chart. Size (diameter) and thickness are determined.

スペーサ8は、例えばワッシャーによって形成されるもので、その厚さによって上下の振動板3、3間の間隙(微小間隙)の幅(距離)が決定される。この微小間隙は、後述するように液体供給手段4によって供給された液体を保持し、保持した液体を加圧させる部位である。この微小間隙の幅も、特に限定されることなく、霧化する液体の性状や、目的とする霧化粒子の径等に応じて適宜に設定される。例えば、数十μm〜数百μm程度、すなわち十μm以上1mm未満に、微小間隙は形成される。   The spacer 8 is formed by, for example, a washer, and the width (distance) of the gap (small gap) between the upper and lower diaphragms 3 and 3 is determined by the thickness thereof. The minute gap is a portion that holds the liquid supplied by the liquid supply unit 4 and pressurizes the held liquid as will be described later. The width of the minute gap is not particularly limited, and is appropriately set according to the properties of the atomized liquid, the diameter of the target atomized particles, and the like. For example, the minute gap is formed on the order of several tens of μm to several hundreds of μm, that is, 10 μm or more and less than 1 mm.

液体供給手段4は、マイクロシリンジポンプなどの液体供給源11と、この液体供給源11に接続された注射針等からなる細径の供給管10と、を備えて構成されている。液体供給源11は、霧化対象となる液体を貯留し、この貯留した液体を連続的にまたは間欠的に送出する。霧化対象となる液体としては、特に限定されることなく、種々の液体が用いられる。例えば、本発明の霧化装置が加湿装置に適用される場合には、液体として水が用いられ、殺虫スプレーに適用される場合には各種薬液が用いられ、石油ファンヒータに適用される場合には灯油などが用いられる。また、工業的に用いられる場合には、各種の溶液が用いられる。   The liquid supply means 4 includes a liquid supply source 11 such as a microsyringe pump and a small-diameter supply pipe 10 made of an injection needle or the like connected to the liquid supply source 11. The liquid supply source 11 stores the liquid to be atomized and sends out the stored liquid continuously or intermittently. The liquid to be atomized is not particularly limited, and various liquids are used. For example, when the atomizing device of the present invention is applied to a humidifying device, water is used as the liquid, and when applied to an insecticidal spray, various chemicals are used and applied to an oil fan heater. Kerosene or the like is used. Moreover, when using industrially, various solutions are used.

供給管10は、本実施形態では2枚の振動板3のうちの上側の振動板3に配置されている。この上側の振動板3には、前述した節円上の位置に貫通孔(図示せず)が形成されており、この貫通孔に供給管10が挿通されている。なお、振動板3に節円が複数形成される場合には、内側(一様棒7に近い側)の節円上に貫通孔が形成される。これにより、微小間隙での液体の霧化に対する供給管10の影響が最小限に抑えられる。   In the present embodiment, the supply pipe 10 is disposed on the upper diaphragm 3 of the two diaphragms 3. The upper diaphragm 3 is formed with a through hole (not shown) at a position on the above-described nodal circle, and the supply pipe 10 is inserted through the through hole. When a plurality of node circles are formed on the diaphragm 3, a through hole is formed on the node circle on the inner side (side closer to the uniform rod 7). Thereby, the influence of the supply pipe 10 on the atomization of the liquid in the minute gap is minimized.

本実施形態では、供給管10はその外径が貫通孔の内径より小さく形成されており、図示しない支持部材に支持されることで、貫通孔の内壁面に接しないように貫通孔内に挿通されて、微小間隙に向けて開口している。または、貫通孔と供給管10との間に樹脂等のクッション材が介装されることで、供給管10は貫通孔の内壁に直接接することなく貫通孔内に配置され、微小間隙に向けて開口している。これにより、振動板3の振動モードに対する供給管10の影響が最小限に抑えられる。   In the present embodiment, the supply pipe 10 has an outer diameter smaller than the inner diameter of the through hole, and is supported by a support member (not shown) so that the supply pipe 10 is inserted into the through hole so as not to contact the inner wall surface of the through hole. And opened toward the minute gap. Alternatively, a cushioning material such as a resin is interposed between the through hole and the supply pipe 10 so that the supply pipe 10 is disposed in the through hole without directly contacting the inner wall of the through hole and toward the minute gap. It is open. Thereby, the influence of the supply pipe 10 on the vibration mode of the diaphragm 3 is minimized.

また、供給管10の先端は、振動板3、3間の微小間隙内に突出しないように、貫通孔内に配置されている。このような構成によって供給管10は、前述したように振動板3の振動モードにほとんど影響を与えることなく、さらに振動板3、3による液体の加圧を損なわないようになっている。   Further, the tip of the supply pipe 10 is disposed in the through hole so as not to protrude into the minute gap between the diaphragms 3 and 3. With such a configuration, the supply pipe 10 hardly affects the vibration mode of the diaphragm 3 as described above, and further does not impair the pressurization of the liquid by the diaphragms 3 and 3.

このような構成からなる霧化装置1によって液体を霧化するには、超音波振動装置2を駆動させて振動子5を振動させることにより、これに連動させて振動板3、3も振動させる。その際、下側の振動板3と上側の振動板3とは同一径に円板によって形成されているものの、厚さが異なるため、互いに異なる振動モードで振動する。すなわち、単一の超音波振動装置2によって振動子5を単一の周波数で振動させているものの、上下の振動板3、3の厚さを互いに異ならせていることにより、これら振動板3、3を互いに異なる振動モードで振動させることができる。   In order to atomize the liquid by the atomizing device 1 having such a configuration, the vibration vibration device 5 is vibrated by driving the ultrasonic vibration device 2 to vibrate the diaphragms 3 and 3 in conjunction with the vibration. . At that time, although the lower diaphragm 3 and the upper diaphragm 3 are formed of circular plates with the same diameter, they have different thicknesses and vibrate in different vibration modes. That is, although the vibrator 5 is vibrated at a single frequency by the single ultrasonic vibration device 2, the thicknesses of the upper and lower diaphragms 3 and 3 are made different from each other. 3 can be vibrated in different vibration modes.

このように異なる振動モードで振動する振動板3、3間の微小間隙に、液体供給手段4によって予め液体を供給し、あるいは超音波振動装置2の駆動後に液体を供給することにより、微小間隙に液体を満たす。微小間隙に液体を供給すると、毛細管現象によって液体は微小間隙内全体に容易に濡れ拡がり、微小間隙から漏れ出ることなく微小間隙に保持される。   In this way, the liquid is supplied in advance by the liquid supply means 4 to the minute gap between the diaphragms 3 and 3 that vibrate in different vibration modes, or by supplying the liquid after the ultrasonic vibration device 2 is driven. Fill liquid. When the liquid is supplied to the minute gap, the liquid easily wets and spreads throughout the minute gap due to the capillary phenomenon, and is held in the minute gap without leaking from the minute gap.

この微小間隙の液体に対して振動板3、3から異なる振動を加え、微小間隙に圧が高い箇所と低い箇所を形成することにより、振動板3、3間にて液体が霧化し、振動板3、3の外周端面間、すなわち微小間隙の外周側開口から霧化粒子が流出する。   By applying different vibrations to the liquid in the minute gap from the diaphragms 3 and 3 to form a high pressure portion and a low pressure portion in the minute gap, the liquid is atomized between the diaphragms 3 and 3. Atomized particles flow out between the outer peripheral end faces of 3, 3 and from the outer peripheral side opening of the minute gap.

ここで、2枚の振動板3、3の厚さ、および微小間隙の幅(距離)を以下のように変えて、水(液体)を霧化させた際の、最小霧化電力を測定した結果を示す。
上側の振動板3として、直径が95mmで厚さが3mmのジュラルミン製円板を用意した。また、下側の振動板3として、直径が95mmで厚さが1mm、2mm、3mmの3種類のジュラルミン製円板をそれぞれ用意した。
Here, the minimum atomization power when water (liquid) was atomized was measured by changing the thickness of the two diaphragms 3 and 3 and the width (distance) of the minute gap as follows. Results are shown.
A duralumin disk having a diameter of 95 mm and a thickness of 3 mm was prepared as the upper diaphragm 3. Further, as the lower diaphragm 3, three kinds of duralumin disks each having a diameter of 95 mm and a thickness of 1 mm, 2 mm, and 3 mm were prepared.

なお、上側の振動板3にはその内側の節円の位置に直径1mmの貫通孔をあけ、この貫通孔内に注射器の注射針(供給管10)から水(液体)を注入するようにした。
また、スペーサ8として、厚さ0.1mmのものと0.5mmのものを用意し、これによって微小間隙の幅(距離)を0.1mm、0.5mmの2通りにした。
そして、厚さ3mmの上側の振動板3に対して、スペーサ8を2通りに、下側の振動板3を3通りにそれぞれ変えて、霧化を行った。
A through hole having a diameter of 1 mm is formed in the inner diaphragm 3 at the position of the inner circular circle, and water (liquid) is injected into the through hole from the injection needle (supply pipe 10) of the syringe. .
In addition, spacers 8 having a thickness of 0.1 mm and 0.5 mm were prepared, and thereby the width (distance) of the minute gap was made two types of 0.1 mm and 0.5 mm.
Then, atomization was performed by changing the spacer 8 in two ways and the lower diaphragm 3 in three ways with respect to the upper diaphragm 3 having a thickness of 3 mm.

霧化については、予め注射器によって微小間隙に水を満たしておき、振動子5への供給電圧を上げていくことで行った。そして、間隙から水の霧化が観察された際の最小電力を測定した。なお、共振周波数を振動子5と同じ周波数に近づけるため、それぞれの条件毎に一様棒7の長さを調整した。各条件で測定を3回行い、平均値を求めた。得られた結果を以下の表に示す。   The atomization was performed by filling the minute gap with water in advance with a syringe and increasing the supply voltage to the vibrator 5. And the minimum electric power when the atomization of water was observed from the gap | interval was measured. In addition, in order to make the resonance frequency close to the same frequency as that of the vibrator 5, the length of the uniform bar 7 was adjusted for each condition. Measurement was performed three times under each condition, and an average value was obtained. The results obtained are shown in the table below.

表に示すように、スペーサ8の厚さが0.1mm、かつ下側の振動板3の厚さが2mm以下のとき、最小霧化電圧は1W以下となり、したがって霧化効率が高くなることが分かった。また、最小霧化電力は、スペーサ8の厚さが0.1mm、0.5mm共に下側の振動板3の厚さが2mmのときと3mmのときで大きく変化し、2mmのときの方が最小霧化電圧が小さくなることが分かった。   As shown in the table, when the thickness of the spacer 8 is 0.1 mm and the thickness of the lower diaphragm 3 is 2 mm or less, the minimum atomization voltage is 1 W or less, and therefore the atomization efficiency is increased. I understood. Further, the minimum atomization power varies greatly when the thickness of the lower diaphragm 3 is 2 mm and 3 mm for both the spacer 8 having a thickness of 0.1 mm and 0.5 mm. It was found that the minimum atomization voltage was small.

したがって、上側の振動板3と下側の振動板3との厚さが異なり、これによって互いに異なる振動モードで振動する装置の方が、上側の振動板3と下側の振動板3との厚さが同じ3mmであり、互いにほぼ同じ振動モードで振動する装置に比べて、最小霧化電力が低くなり、霧化効率が高くなることが分かった。
なお、霧化の様子を図2に示す。図2では、見やすくするため2値化してある。
Therefore, the thickness of the upper diaphragm 3 and the lower diaphragm 3 is different, and the thickness of the upper diaphragm 3 and the lower diaphragm 3 is higher in a device that vibrates in different vibration modes. It was found that the minimum atomization power is low and the atomization efficiency is high as compared with devices that are 3 mm in length and vibrate in substantially the same vibration mode.
The state of atomization is shown in FIG. In FIG. 2, it is binarized for easy viewing.

本実施形態の霧化装置1にあっては、2枚の振動板3、3を、振動子5の振動に連動して互いに異なる振動モードで振動するように構成しているので、振動板3、3間の微小間隙において圧が高い箇所と低い箇所を形成することができ、したがって振動板3、3間にて液体の霧化を高い効率で行うことができ、さらに霧化粒子を小粒径化することもできる。また、霧化装置1を、超音波振動装置2と複数の振動板3と液体供給手段4とによって構成しているので、構造が簡易になり、したがってこの霧化装置1を安価に製造することができる。   In the atomization apparatus 1 of the present embodiment, the two diaphragms 3 and 3 are configured to vibrate in mutually different vibration modes in conjunction with the vibration of the vibrator 5. A high pressure portion and a low pressure portion can be formed in the minute gap between the three plates, so that the liquid can be atomized between the diaphragms 3 and 3 with high efficiency. The diameter can also be increased. Further, since the atomizing device 1 is constituted by the ultrasonic vibration device 2, the plurality of vibration plates 3, and the liquid supply means 4, the structure is simplified, and therefore the atomizing device 1 is manufactured at a low cost. Can do.

また、複数の振動板3を、互いに対面して配置された2枚の振動板3、3によって形成しているので、霧化装置1をより簡易な構造とすることができる。
さらに、超音波振動装置2を単一の装置によって構成し、この単一の超音波振動装置に2枚(複数)の振動板3、3を連結しているので、霧化装置1をより簡易な構造とすることができる。
Moreover, since the several diaphragm 3 is formed of the two diaphragms 3 and 3 arrange | positioned facing each other, the atomization apparatus 1 can be made a simpler structure.
Furthermore, since the ultrasonic vibration device 2 is constituted by a single device, and two (plural) diaphragms 3 and 3 are connected to the single ultrasonic vibration device, the atomization device 1 can be simplified. Structure.

また、液体供給手段4の供給管10を、振動板3の振動の節位置に配置して微小間隙に向けて開口させているので、供給管10が振動板3の振動に影響を与えることが少なく、したがって微小間隙での液体の霧化に対する供給管10の影響を最小限に抑えることができる。よって、液体の霧化を高い効率で行うことができる。   In addition, since the supply pipe 10 of the liquid supply means 4 is disposed at the vibration node position of the diaphragm 3 and opened toward the minute gap, the supply pipe 10 may affect the vibration of the diaphragm 3. Therefore, the influence of the supply pipe 10 on the atomization of the liquid in the minute gap can be minimized. Therefore, the atomization of the liquid can be performed with high efficiency.

以上、図面を参照して本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではない。前述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。   The preferred embodiments of the present invention have been described above with reference to the drawings, but the present invention is not limited to the above-described embodiments. Various shapes, combinations, and the like of the constituent members shown in the above-described embodiments are merely examples, and various modifications can be made based on design requirements and the like without departing from the gist of the present invention.

例えば、前記実施形態では振動板3を2枚用いたが、3枚以上を用い、これらを厚さ方向に平行に配置してもよい。このように3枚以上の振動板を厚さ方向に平行に配置することにより、互いに対向する振動板間の微小間隙を複数形成することができるため、霧化効率を一層高めることができる。   For example, in the embodiment, two diaphragms 3 are used, but three or more diaphragms may be used, and these may be arranged in parallel to the thickness direction. By arranging three or more diaphragms in parallel in the thickness direction as described above, a plurality of minute gaps between the diaphragms facing each other can be formed, so that the atomization efficiency can be further improved.

また、前記実施形態では、2枚の振動板3、3の振動モードを異ならせるため、これらの厚さを変えているが、本発明はこれに限定されることなく、例えば直径(大きさ)を変えたり、形状や材質を変えることなどによって互いの振動モードを異ならせてもよい。
さらに、超音波振動装置2から異なる周波数の振動を重ね合わせて複数の振動板に加えることにより、複数の振動板がそれぞれ振れやすい周波数に共振して振動するようにし、これによって複数の振動板の振動モードを異ならせてもよい。
Moreover, in the said embodiment, in order to make the vibration mode of the two diaphragms 3 and 3 differ, these thicknesses are changed, However, this invention is not limited to this, For example, a diameter (size) The vibration modes may be made different by changing the shape or changing the shape or material.
Furthermore, by superimposing vibrations of different frequencies from the ultrasonic vibration device 2 and applying the vibrations to the plurality of diaphragms, the plurality of diaphragms resonate and vibrate at frequencies that are easy to shake, thereby The vibration mode may be varied.

また、前記実施形態では単一の超音波振動装置2に2枚(複数)の振動板3、3を連結したが、例えば2つの超音波振動装置を用意してこれら装置にそれぞれ単一の振動板を設け、これら振動板を互いに対向させて微小間隙を形成することにより、この微小間隙で霧化を行うようにしてもよい。このように構成した場合には、2つの超音波振動装置を互いに異なるモードで振動させることにより、2つの振動板の振動モードを容易に異ならせることができる。   In the above-described embodiment, two (a plurality of) diaphragms 3 and 3 are connected to a single ultrasonic vibration device 2. For example, two ultrasonic vibration devices are prepared, and each of these devices has a single vibration. Atomization may be performed in the minute gap by providing a plate and forming the minute gap by making these diaphragms face each other. In such a configuration, the vibration modes of the two diaphragms can be easily made different by vibrating the two ultrasonic vibration devices in different modes.

また、前記実施形態では液体供給手段の供給管を2枚の振動板のうちの上側の振動板に配置したが、本発明はこれに限定されることなく、例えば下側の振動板3に配置してもよく、さらには振動板に配置することなく、微小間隙の外周部開口に直接向けて供給管を配置してもよい。
さらに、前記実施形態では2枚(複数)の振動板を上下に配置して水平方向に拡がる微小間隙を形成したが、振動板を左右に配置することにより、鉛直方向に拡がる微小間隙を形成するようにしてもよい。
In the above embodiment, the supply pipe of the liquid supply means is disposed on the upper diaphragm of the two diaphragms. However, the present invention is not limited to this, and is disposed on, for example, the lower diaphragm 3. Alternatively, the supply pipe may be arranged directly toward the outer peripheral opening of the minute gap without being arranged on the diaphragm.
Further, in the above-described embodiment, two (a plurality of) diaphragms are arranged up and down to form a horizontal gap that expands in the horizontal direction. You may do it.

1…霧化装置、2…超音波振動装置、3…振動板、4…液体供給手段、5…振動子、8…スペーサ、10…供給管 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Atomization apparatus, 2 ... Ultrasonic vibration apparatus, 3 ... Vibration plate, 4 ... Liquid supply means, 5 ... Vibrator, 8 ... Spacer, 10 ... Supply pipe

Claims (2)

振動子を含む超音波振動装置と、
単一の前記超音波振動装置に連結する2枚の振動板と、を備え、
前記2枚の振動板は、それぞれが前記振動子の振動に連動して互いに振動するように構成され、かつ、互いに対面した状態で所定の微小間隙を介して配置され、
前記微小間隙に液体を供給する液体供給手段を有し、
対面した状態で配置される2枚の前記振動板は、厚さ、材質、及び、前記振動板が円板である場合の直径のいずれかあるいは複数が異なる
ことを特徴とする霧化装置。
An ultrasonic vibration device including a vibrator;
Two diaphragms connected to a single ultrasonic vibrator, and
The two diaphragms are configured to vibrate with each other in conjunction with the vibration of the vibrator, and are arranged with a predetermined minute gap facing each other,
A liquid supply means for supplying a liquid to the micro gap;
The two diaphragms arranged in a face-to-face manner have different thicknesses, materials, and / or diameters when the diaphragm is a disc.
前記液体供給手段は、液体を供給する供給管を有して構成され、
前記供給管は、前記振動板の振動の節位置に配置されて前記微小間隙に向けて開口していることを特徴とする請求項記載の霧化装置。
The liquid supply means includes a supply pipe for supplying a liquid,
The feed tube is atomizing device according to claim 1, wherein the disposed nodal position of vibration of the diaphragm is open toward the minute gap.
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