JPH0119944B2 - - Google Patents
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- JPH0119944B2 JPH0119944B2 JP1176583A JP1176583A JPH0119944B2 JP H0119944 B2 JPH0119944 B2 JP H0119944B2 JP 1176583 A JP1176583 A JP 1176583A JP 1176583 A JP1176583 A JP 1176583A JP H0119944 B2 JPH0119944 B2 JP H0119944B2
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Classifications
-
- 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
- B05B17/0646—Vibrating plates, i.e. plates being directly subjected to the vibrations, e.g. having a piezoelectric transducer attached thereto
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- Special Spraying Apparatus (AREA)
- Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、灯油や軽油等の液体燃料・水・薬溶
液、記録液等を、電気的振動子を用いて霧化する
液体の霧化装置に関する。
液、記録液等を、電気的振動子を用いて霧化する
液体の霧化装置に関する。
従来例の構成とその問題点
従来から液体の霧化装置には、種々のものが提
案されており、圧電素子等の電気的振動子等を用
いたものも多く見うけられる。
案されており、圧電素子等の電気的振動子等を用
いたものも多く見うけられる。
例えば、(1) ホーン型の振動子に圧電素子をボ
ルト締め、又は接着し、圧電素子の機械的振動振
幅をホーン型振動子で増幅し、ホーン先端の振幅
拡大面に液体を供給、滴下して霧化する振幅増幅
型超音波霧化装置、あるいは、(2) 近年インクジ
エツト記録装置に実用化されている超音波霧化粒
子列を噴射するもので、液室の一端に圧電振動子
を設け、他端にオリフイスを設けた構成で、圧電
振動子の振動による液室内の圧力変化を液体を介
してオリフイスに伝え、その結果オリフイスより
霧化粒子をかなりの飛散速度をもつて噴射するこ
とができる霧化装置がある。
ルト締め、又は接着し、圧電素子の機械的振動振
幅をホーン型振動子で増幅し、ホーン先端の振幅
拡大面に液体を供給、滴下して霧化する振幅増幅
型超音波霧化装置、あるいは、(2) 近年インクジ
エツト記録装置に実用化されている超音波霧化粒
子列を噴射するもので、液室の一端に圧電振動子
を設け、他端にオリフイスを設けた構成で、圧電
振動子の振動による液室内の圧力変化を液体を介
してオリフイスに伝え、その結果オリフイスより
霧化粒子をかなりの飛散速度をもつて噴射するこ
とができる霧化装置がある。
しかし、上記従来の超音波霧化装置は種々の欠
点を有していた。
点を有していた。
(1)の霧化装置は、ホーン型振動子の高い加工精
度と、液体を供給するポンプ等が必要となるため
高価とならざるを得ない上、霧化面への液体供給
方法が複雑であつた。また、20c.c.／minの霧化量
を得るためには、５〜10ワツトとかなり大きな消
費電力が必要な上、その微粒化能力も十分なもの
ではなかつた。
度と、液体を供給するポンプ等が必要となるため
高価とならざるを得ない上、霧化面への液体供給
方法が複雑であつた。また、20c.c.／minの霧化量
を得るためには、５〜10ワツトとかなり大きな消
費電力が必要な上、その微粒化能力も十分なもの
ではなかつた。
また、(2)の霧化装置は、インクジエツトに利用
されている事実からも明らかなように、構成が簡
単で動作も安定という長所を有しているが、振動
子の振動による液室内の圧力変化を液体を介して
オリフイスに伝達する構成であるため、溶存空気
を多量に含む一般的な液体を使用した場合には、
液室内にキヤビテーシヨン気泡が発生し、この気
泡のために安定した霧化動作を維持できないとい
う欠点を有していた。そこで、一般の液体を霧化
するには溶存空気を脱気しなければならず、極め
て汎用性に欠けていた。
されている事実からも明らかなように、構成が簡
単で動作も安定という長所を有しているが、振動
子の振動による液室内の圧力変化を液体を介して
オリフイスに伝達する構成であるため、溶存空気
を多量に含む一般的な液体を使用した場合には、
液室内にキヤビテーシヨン気泡が発生し、この気
泡のために安定した霧化動作を維持できないとい
う欠点を有していた。そこで、一般の液体を霧化
するには溶存空気を脱気しなければならず、極め
て汎用性に欠けていた。
発明の目的
本発明は、このような従来の欠点を除去するも
ので、コンパクトな構成で、しかも、低消費電力
で十分な霧化量を得るものである。それに加えて
負荷である液体が供給されない無負荷時でも装置
を破壊に至らしめない霧化装置の提供を目的とす
る。
ので、コンパクトな構成で、しかも、低消費電力
で十分な霧化量を得るものである。それに加えて
負荷である液体が供給されない無負荷時でも装置
を破壊に至らしめない霧化装置の提供を目的とす
る。
発明の構成
この目的を達成するために本発明は、液体を充
填する加圧室を備えたボデイーと、前記加圧室に
液体を供給するための供給部と、前記加圧室に臨
むように設けたノズルを有するノズル部と、前記
ノズル部を付勢して前記ノズルを加振する電気的
振動子とで霧化器を構成し、前記霧化器への駆動
信号を定電流化した発振駆動部とから霧化装置を
構成している。さらに前記霧化器に流れる電流を
検出する電流検出部と、前記電流検出部の信号を
増幅する増幅部と、前記増幅部の出力をインダク
タを介して前記霧化器に伝える発振駆動部を構成
している。さらに霧化器の破壊防止のため、前記
霧化器及び発振駆動部への電流を所定値以下に制
限する電流制限部とで霧化装置を構成している。
填する加圧室を備えたボデイーと、前記加圧室に
液体を供給するための供給部と、前記加圧室に臨
むように設けたノズルを有するノズル部と、前記
ノズル部を付勢して前記ノズルを加振する電気的
振動子とで霧化器を構成し、前記霧化器への駆動
信号を定電流化した発振駆動部とから霧化装置を
構成している。さらに前記霧化器に流れる電流を
検出する電流検出部と、前記電流検出部の信号を
増幅する増幅部と、前記増幅部の出力をインダク
タを介して前記霧化器に伝える発振駆動部を構成
している。さらに霧化器の破壊防止のため、前記
霧化器及び発振駆動部への電流を所定値以下に制
限する電流制限部とで霧化装置を構成している。
この構成により、電気的振動子には定電流が通
電されると共に、前記定電流以上の電流は流れな
い。また、インダクタとで直列共振回路を構成す
る電気的振動子には、増幅部の供給電圧の所定倍
の電圧が加わり、機械的振動が励起される。ま
た、実際の霧化動作時には、噴出した液量だけ吸
い上げる作用があるため、加圧室に液体を供給す
るポンプ等が不要で、システム全体としてもコン
パクトな構成となる。
電されると共に、前記定電流以上の電流は流れな
い。また、インダクタとで直列共振回路を構成す
る電気的振動子には、増幅部の供給電圧の所定倍
の電圧が加わり、機械的振動が励起される。ま
た、実際の霧化動作時には、噴出した液量だけ吸
い上げる作用があるため、加圧室に液体を供給す
るポンプ等が不要で、システム全体としてもコン
パクトな構成となる。
実施例の説明
第１図で本発明の一実施例である霧化器につい
て説明する。液体を充填する加圧室１を備えたボ
デイー２は、ビス３で取付板４に固定されてい
る。液体は供給パイプ５を介して前記加圧室１に
入り、霧化動作中は、気体排出用のパイプ６の途
中まで満たされる。７は加圧室１の一面に臨んで
配されたノズル部で、外周はボデイー２に接合さ
れている。ノズル部７の中央には、液滴吐出用の
微細な孔を有する球面状の突起８が形成されてい
る。さらにノズル部７には、円環状の電気的振動
子、ここでは圧電素子９が装着されている。この
圧電素子９は厚さ方向に分極された圧電セラミツ
クで、ノズルとの接合面及び反対側の面には電極
を有している。１０は、圧電素子９へ駆動信号を
伝達するリード線で、一方は圧電素子９の片方の
電極面へ半田接着され、他方はボデイー２へビス
１１で接続されている。駆動信号により圧電素子
９の機械的振動が励起されると、ノズル部７も付
勢されて振動するので、結果として加圧室１内の
液体が霧化粒子１２となつて吐出される。
て説明する。液体を充填する加圧室１を備えたボ
デイー２は、ビス３で取付板４に固定されてい
る。液体は供給パイプ５を介して前記加圧室１に
入り、霧化動作中は、気体排出用のパイプ６の途
中まで満たされる。７は加圧室１の一面に臨んで
配されたノズル部で、外周はボデイー２に接合さ
れている。ノズル部７の中央には、液滴吐出用の
微細な孔を有する球面状の突起８が形成されてい
る。さらにノズル部７には、円環状の電気的振動
子、ここでは圧電素子９が装着されている。この
圧電素子９は厚さ方向に分極された圧電セラミツ
クで、ノズルとの接合面及び反対側の面には電極
を有している。１０は、圧電素子９へ駆動信号を
伝達するリード線で、一方は圧電素子９の片方の
電極面へ半田接着され、他方はボデイー２へビス
１１で接続されている。駆動信号により圧電素子
９の機械的振動が励起されると、ノズル部７も付
勢されて振動するので、結果として加圧室１内の
液体が霧化粒子１２となつて吐出される。
ところで、加圧室１へ供給される液体は、霧化
器設置構成で前記気体排出用のパイプ６途中まで
充填してもよいが、別手段として、霧化器の設置
構成では加圧室１及び排気パイプ６中は空で、液
滴吐出シーケンスに入る前に、例えば排気パイプ
６を通じて負圧を加え、液体を加圧室１に充填す
ると共に排気パイプ６途中まで引き上げてもよ
い。後者の方法によれば、ノズル孔部で液体中の
不純物等が固化し、液滴を噴出できないという不
具合が生じない。
器設置構成で前記気体排出用のパイプ６途中まで
充填してもよいが、別手段として、霧化器の設置
構成では加圧室１及び排気パイプ６中は空で、液
滴吐出シーケンスに入る前に、例えば排気パイプ
６を通じて負圧を加え、液体を加圧室１に充填す
ると共に排気パイプ６途中まで引き上げてもよ
い。後者の方法によれば、ノズル孔部で液体中の
不純物等が固化し、液滴を噴出できないという不
具合が生じない。
第２図は、前記圧電素子９を近似した電気的等
価回路であり、１３の等価並列容量Csと、１４，
１５，１６のそれぞれ直列インダクタンス分Lp、
容量分Cpで、抵抗分Rpで構成されている。
価回路であり、１３の等価並列容量Csと、１４，
１５，１６のそれぞれ直列インダクタンス分Lp、
容量分Cpで、抵抗分Rpで構成されている。
第３図は、前記霧化器の圧電素子９に周波数を
変化させて駆動信号（例えば正弦波）を印加した
場合の電流変化を示し、加圧室１内の液体が充填
されているときの負荷時の特性を、液体が入つて
いない空の状態、すなわち、無負荷時の特性を表
している。実線で示した無負荷時の特性では、電
気的共振周波数1では第２図で示したLp１４とCp
１５の直列共振が発生し、駆動電流のピーク値が
表われている。また、電気的反共振周波数2では
第２図で示したLp１４とCs１３との並列共振が発
生し、駆動電流が極小値となつている。図に示し
たrは、1と2のほぼ中間周波数で機械的共振周
波数という。同第３図の破線が負荷時のもので、
前述1，2の各電流値の差は無負荷時に比べて極
端には大きくない。
変化させて駆動信号（例えば正弦波）を印加した
場合の電流変化を示し、加圧室１内の液体が充填
されているときの負荷時の特性を、液体が入つて
いない空の状態、すなわち、無負荷時の特性を表
している。実線で示した無負荷時の特性では、電
気的共振周波数1では第２図で示したLp１４とCp
１５の直列共振が発生し、駆動電流のピーク値が
表われている。また、電気的反共振周波数2では
第２図で示したLp１４とCs１３との並列共振が発
生し、駆動電流が極小値となつている。図に示し
たrは、1と2のほぼ中間周波数で機械的共振周
波数という。同第３図の破線が負荷時のもので、
前述1，2の各電流値の差は無負荷時に比べて極
端には大きくない。
第４図は、負荷時の駆動周波数変化に対する電
流値変化と、霧化量変化を示している。機械的共
振周波数rのときに霧化量が最大値となつてい
る。実際に噴霧させるときには、このr付近の駆
動周波数で動作させる。
流値変化と、霧化量変化を示している。機械的共
振周波数rのときに霧化量が最大値となつてい
る。実際に噴霧させるときには、このr付近の駆
動周波数で動作させる。
第５図は、本発明の定電流部を含む発振駆動部
１７の構成を示すブロツク図で、発振部１８の信
号を増幅部１９で増幅し、圧電素子９への駆動信
号値を定電流部２０を介して所定値に設定してい
る。この構成では、圧電素子９への信号のみを定
電流としている。第３図、第４図の説明で、霧化
させるときにはr付近の周波数で駆動すると述べ
た。また、1と2の差は小さく、r付近の駆動で
あつても1に近づくこともある。このとき、無負
荷状態になると、圧電素子９のインピーダンスは
急激に低下し、第３図に示すような過大な電流が
流れる。ここで本発明のように定電流信号とすれ
ば、無負荷時にも所定の値以上の電流が圧電素子
に供給されることなく、第１図の構造で示した各
接合部の損傷も生ずることはない。
１７の構成を示すブロツク図で、発振部１８の信
号を増幅部１９で増幅し、圧電素子９への駆動信
号値を定電流部２０を介して所定値に設定してい
る。この構成では、圧電素子９への信号のみを定
電流としている。第３図、第４図の説明で、霧化
させるときにはr付近の周波数で駆動すると述べ
た。また、1と2の差は小さく、r付近の駆動で
あつても1に近づくこともある。このとき、無負
荷状態になると、圧電素子９のインピーダンスは
急激に低下し、第３図に示すような過大な電流が
流れる。ここで本発明のように定電流信号とすれ
ば、無負荷時にも所定の値以上の電流が圧電素子
に供給されることなく、第１図の構造で示した各
接合部の損傷も生ずることはない。
第６図は、本発明の別の実施例を示すブロツク
図である。１７の発振駆動部には、圧電素子９に
流れる電流を検出する電流検出部２１、前記電流
検出部２１の信号を増幅する増幅部２２、圧電素
子９の等価容量分Csとで直列共振回路を構成する
インダクタ２３が含まれる。また、電流制限部２
４は、前記発振駆動部１７への電流が所定値以上
は流れないように制限している。本構成の具体例
は第７図で説明するが、圧電素子９の駆動部は前
記直列共振回路の共振信号を主体とした自励発振
系を構成している。さらに、電流制限部２４を設
けているので、前述したように、無負荷状態で低
インピーダンスとなつている圧電素子９へ過大な
電流が流れることはない。
図である。１７の発振駆動部には、圧電素子９に
流れる電流を検出する電流検出部２１、前記電流
検出部２１の信号を増幅する増幅部２２、圧電素
子９の等価容量分Csとで直列共振回路を構成する
インダクタ２３が含まれる。また、電流制限部２
４は、前記発振駆動部１７への電流が所定値以上
は流れないように制限している。本構成の具体例
は第７図で説明するが、圧電素子９の駆動部は前
記直列共振回路の共振信号を主体とした自励発振
系を構成している。さらに、電流制限部２４を設
けているので、前述したように、無負荷状態で低
インピーダンスとなつている圧電素子９へ過大な
電流が流れることはない。
第７図は、本発明の具体的実施例である。前図
と同一番号は、同一機能を有する構成要素を示
す。２５は電流検出部を構成する抵抗で、この検
出信号がコンデンサ２６を介して、コンプリメン
タリーSEPP型増幅回路へ送られ、この出力段の
スイツチングトランジスタ２７，２８の動作にて
インダクタ２３を介して、圧電素子９へ伝達され
ている。前記増幅回路は、抵抗２９，３０，３
１，３２，３３，３４，３５と、トランジスタ２
７，２８，３６，３７と、コンデンサ３８とから
構成されている。この閉ループにて、インダクタ
２３及び圧電素子９の等価容量分Csにて決まる発
振周期の自励発振系をなしている。なお出力段が
スイツチング動作のため、トランジスタ自体の熱
的損失が少く、増幅部としても低消費電力化が図
られている。また、２４の定電流部は、抵抗３
９，４０、トランジスタ４１、定電圧ダイオード
４２で構成され、２２の増幅部を含めた霧化器発
振駆動部へ所定電流を流している。４３は商用電
源、４４はトランス、４５は整流用ダイオードブ
リツジ、４６は平滑用コンデンサーである。
と同一番号は、同一機能を有する構成要素を示
す。２５は電流検出部を構成する抵抗で、この検
出信号がコンデンサ２６を介して、コンプリメン
タリーSEPP型増幅回路へ送られ、この出力段の
スイツチングトランジスタ２７，２８の動作にて
インダクタ２３を介して、圧電素子９へ伝達され
ている。前記増幅回路は、抵抗２９，３０，３
１，３２，３３，３４，３５と、トランジスタ２
７，２８，３６，３７と、コンデンサ３８とから
構成されている。この閉ループにて、インダクタ
２３及び圧電素子９の等価容量分Csにて決まる発
振周期の自励発振系をなしている。なお出力段が
スイツチング動作のため、トランジスタ自体の熱
的損失が少く、増幅部としても低消費電力化が図
られている。また、２４の定電流部は、抵抗３
９，４０、トランジスタ４１、定電圧ダイオード
４２で構成され、２２の増幅部を含めた霧化器発
振駆動部へ所定電流を流している。４３は商用電
源、４４はトランス、４５は整流用ダイオードブ
リツジ、４６は平滑用コンデンサーである。
発明の効果
本発明の霧化装置によれば次のような効果が得
られる。
られる。
(1) 霧化器自体がコンパクトな構成である上に、
駆動装置の低消費電力化が図られ、霧化装置と
して効率的駆動が実現できる。
駆動装置の低消費電力化が図られ、霧化装置と
して効率的駆動が実現できる。
(2) 電流制限部により電気的振動子への通電電流
を規制しているので、無負荷状態になり、電気
的振動子のインピーダンスが極端に減少するよ
うな駆動状態に陥つても、電力が入り過ぎて霧
化器としての構造に損傷を生ずることがない。
を規制しているので、無負荷状態になり、電気
的振動子のインピーダンスが極端に減少するよ
うな駆動状態に陥つても、電力が入り過ぎて霧
化器としての構造に損傷を生ずることがない。
第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２
図は圧電素子の電気的等価回路図、第３図は駆動
周波数に対する電流特性図、第４図は駆動周波数
に対する電流と霧化量の特性図、第５図は本発明
の一実施例の霧化装置のブロツク図、第６図は本
発明の別の実施例の霧化装置のブロツク図、第７
図は本発明の一実施例を示す回路図である。 １…加圧室、２…ボデイー、５…供給部、７…
ノズル部、９…圧電素子、１７…発振駆動部、２
１…電流検出部、２２…増幅部、２３…インダク
タ、２４…電流制限部。
図は圧電素子の電気的等価回路図、第３図は駆動
周波数に対する電流特性図、第４図は駆動周波数
に対する電流と霧化量の特性図、第５図は本発明
の一実施例の霧化装置のブロツク図、第６図は本
発明の別の実施例の霧化装置のブロツク図、第７
図は本発明の一実施例を示す回路図である。 １…加圧室、２…ボデイー、５…供給部、７…
ノズル部、９…圧電素子、１７…発振駆動部、２
１…電流検出部、２２…増幅部、２３…インダク
タ、２４…電流制限部。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 液体を充填する加圧室を備えたボデイーと、
前記加圧室に液体を供給するための供給部と、前
記加圧室に臨むように設けたノズルを有するノズ
ル部と、前記ノズル部を付勢して前記ノズルを加
振する電気的振動子とからなる霧化器と、前記霧
化器に定電流駆動信号を供給する発振駆動部とか
ら構成された霧化装置。 ２ 前記霧化器に流れる電流を検出する電流検出
部と、前記電流検出部の信号を増幅する増幅部
と、前記増幅部の出力と前記霧化器を結合するイ
ンダクタとで発振駆動部を構成した特許請求の範
囲第１項記載の霧化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1176583A JPS59136159A (ja) | 1983-01-27 | 1983-01-27 | 霧化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1176583A JPS59136159A (ja) | 1983-01-27 | 1983-01-27 | 霧化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59136159A JPS59136159A (ja) | 1984-08-04 |
| JPH0119944B2 true JPH0119944B2 (ja) | 1989-04-13 |
Family
ID=11787068
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1176583A Granted JPS59136159A (ja) | 1983-01-27 | 1983-01-27 | 霧化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59136159A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4584289B2 (ja) * | 2007-07-12 | 2010-11-17 | 多賀電気株式会社 | 液体噴射装置 |
| JP5436164B2 (ja) * | 2009-11-20 | 2014-03-05 | キヤノン株式会社 | 振動型アクチュエータの駆動回路 |
-
1983
- 1983-01-27 JP JP1176583A patent/JPS59136159A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59136159A (ja) | 1984-08-04 |
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