JPH0223224B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、灯油、軽油等の液体燃料、水、薬
液、記録インク等の種々の液体を噴射し微粒化す
るための噴霧装置に関し、さらに詳しく言えば、
圧電振動子などの電気的振動子により加圧室の液
体を加振してノズルから噴射し微粒化させるとこ
ろのいわゆる圧電噴霧装置に関するものである。

従来例の構成とその問題点 従来、この種の噴霧装置としては、主にインク
ジエツト記録装置のインク噴霧装置に用いられ、
様々な構成のものが提案されている。しかしこれ
らはいずれもインクが満たされた液室（インク
室）の一壁を圧電振動子の歪により変形させ、こ
れによりひき起こされる液室の体積変化に基づく
圧力上昇によつて、液室の他の壁に設けたノズル
からインク（液体）を噴出させるというものであ
つた。このため溶存空気を多量に含む液体では、
キヤビテーシヨンによる気泡発生が生じ安定に噴
霧できないという欠点があつた。この欠点を解決
するため第１図に示すような構成のものが提案さ
れている。第１図において、噴霧装置１は、円環
状圧電セラミツク２と、ノズル３を有するノズル
板４と、加圧室５を有するボデイー６とより成
り、ノズル板４と圧電セラミツク２とは接着層７
にて相互に接着され、ノズル板４とボデイー６と
は接着層８にて接着されて組み立てられている。
加圧室５はパイプ９にてタンク１０に接続され液
体が供給されるようになつている。なお、ボデイ
ー６は、ビス１１にて取付板に図のように取付け
られている。

圧電セラミツク２の接着面とそれに対向する面
には、図示していないが電極が設けられており、
リード線１２ａが半田付されている。リード線１
２ａと１２ｂとの間に第２図に示した交流電圧が
供給される。圧電セラミツク２は、この交流電圧
の極性に応じて、第１図中の矢印のように径方向
（図中の上下方向）に伸縮歪を生じる。圧電セラ
ミツク２とノズル板４とが前述のように相互に接
着されているので、この伸縮歪は、図中の破線で
示すようなノズル板４のたわみ振動に変換され
る。従つて加圧室５内の液体はノズル３の近傍を
中心にノズル板４にて大きく加振され、この結果
ノズル３からは図のように液滴１３が噴射され
る。

このとき、ノズル３の近傍のみが非常に大きく
加振される構成であるため、加圧室５内の液体
は、ほとんどキヤビテーシヨン気泡を生じること
なく、ノズルより噴射されてしまう。したがつ
て、溶存空気を含む液体であつても十分安定に噴
霧することができる。

また、溶存空気を多量に含む液体の場合には、
多少のキヤビテーシヨン気泡が発生するが、この
場合にも加圧室５の上方（図の上方）に排気口を
設けておくことにより、安定な噴霧動作を維持す
ることができる。

また、噴射された液体に相当する体積の液体
は、パイプ９より自然に吸い上げられて加圧室５
に供給される。これは、ノズル３が30μm〜
100μmの小孔であるため、ノズル３より空気が加
圧室５に流入するのを阻止する液体の表面張力が
作用するからである。このように、自吸ポンプ作
用を有するものであり、非常にコンパクトで簡単
な構造であつた。

しかしながら、この従来の噴霧装置は、以下に
述べるような欠点を有するものであつた。

前述したように、圧電セラミツク２とノズル板
４とより成るたわみ振動体は、第３図に示すよう
な振動を生じる。すなわち、第３図ｂに示した圧
電セラミツク２とノズル板４は、同図ａのような
振動振幅δの分布を示し、中央の振幅δが最も大
きく、外周に行くに従つて小さくなり、最も外
側、つまり、接着層８で接着された部分（ｒ＝
r₂）においては、δ＝０となつている。振幅δと
応力σとの関係は、よく知られているように相反
する関係にあり、振巾δが小さい程度力σは大き
くなる。このため、振動体の固定部である接着層
８には、非常に強い応力が集中せざるを得なかつ
た。したがつて、この接着層８の接着力の安定
化、高信頼性化が重要であり、このため非常に面
倒な接着工程が必要で、かつ高価な接着材を必要
とするものであつた。

また、接着層８を同図ｂのように接着すること
は非常に困難であり、たとえば同図ｃのように固
定位置（r₂′）のばらつきが生じ易く、これを管
理することが面倒である上に、噴霧性能のばらつ
きが大きくならざるを得ないという欠点があつ
た。

また、接着層７と接着層８とを形成することが
必要であるので全体の組立工程が面倒で複雑なも
のとならざるを得なかつた。

発明の効果 本発明はこのような従来の欠点を一掃した噴霧
装置を提供するものである。

第１の目的は、簡単な構成により極めて高い信
頼性を保証することができ、しかも組立工程を簡
略化することができる噴霧装置を提供することで
ある。

さらに、第２の目的は、簡単な組立工程にもか
かわらず特性ばらつきが小さく、安定な噴霧動作
を保証することができる噴霧装置を提供すること
である。

発明の構成 本発明は、上記目的を達成するために以下に述
べる構成により成るものである。

すなわち、液体が満たされる加圧室を有するボ
デイーに、開口を有する板状の電気的振動子とノ
ズル板とより成る板状の振動体を装着し、加圧室
に振動体を臨ませると共に、振動体の外周を装着
手段によりボデイーに対し機械的に固定又は支持
するようにしたものであり、振動体の応力集中が
最も大きい外周を、簡単な製造工程にもかかわら
ず精度よく、しかも高い信頼性をもつて固定する
ことができる。

実施例の説明 以下本発明の一実施例について図面と共に説明
する。

第４図は本発明の一実施例を示す噴霧装置の断
面図である。

第４図において、噴霧装置１４は、直径５〜20
mm、深さ0.5〜５mmの円筒状加圧室１５を有する
ボデイー１６、直径30μm〜100μmのノズル１７
を有し、厚さ30μm〜100μmの金属製ノズル板１
８と、円形の開口１９を有し、直径５〜20mm、厚
さ0.5〜２mmで、両面に電極２０，２１を有する
圧電セラミツク２２と、固定部材（装着手段）２
３とより構成されている。

圧電セラミツク２２は、その電極２１によりノ
ズル板１８と半田付されており、接着層（半田
層）２４が形成されている。したがつて、この圧
電セラミツク２２とノズル板１８とは、１つの円
板状振動体を形成しているわけである。この振動
体は、加圧室１５の外周２５と、固定部材２３の
固定部２６とにより、その外周をはさみ込まれて
固定されており、ビス２８，２９により強く締付
けて固定されている。

したがつて、振動体は、固定部材（装着手段）
２３により機械的に固定されてボデイー１６に取
付られているのである。第５図はこの状態をモデ
ル化した図であつて、ノズル板１８と圧電セラミ
ツク２２より成る振動体３０が、外壁３１，３２
により周辺固定条件となるよう固定されているこ
とを示している。もちろん、この振動体３０の固
定条件は、いわゆる周辺支持といわれるような条
件であつてもよい。

第４図において、このような構成の噴霧装置１
４は、パイプ３３によりタンク３４に接続され、
一方、パイプ３５にてフアン３６の吸引口３７に
接続されており、加圧室１５への給液系が構成さ
れている。

すなわち、フアン３６の運転により、吸引口３
７に負圧力が発生するので、パイプ３３の液面Ａ
（タンク３４の液面Ｂと同じ高さ）が吸い上げら
れ、パイプ３５内の液面Ｃとなつてつりあい、図
の状態となるのである。

この状態で、圧電セラミツク２２の電極２０，
２１間に第２図のような交流電圧が供給される
と、圧電セラミツク２２の径方向伸縮歪により図
中の破線のようなたわみ振動が生じ、ノズル１７
からは液滴３８が噴射される。

この時、ノズル板１８と圧電セラミツク２２と
より成る振動体は、前述したように、加圧室１５
の外周２５と固定部材（装着手段）２３の固定部
２６とによつて機械的に固定されているので、従
来のように固定位置のばらつきが大きくなつて噴
霧性能のばらつきが大きくなるという不都合を生
じることがなく、かつ、最も応力集中の大きい振
動体の外周部を接着材にたよることなく機械的に
固定しているので著しく高い信頼性を保証するこ
とができ、しかも、安定な噴霧動作を実現するこ
とができる。さらに、噴霧装置１４の組立工程
は、ノズル板１８と圧電セラミツク２２の半田付
を行うだけで、それ以外に接着作業を必要とせ
ず、簡単にビス２９，３０により組み立てること
ができるので著しい組立工程の簡素化を実現する
ことができる。

固定部材（装着手段）２３とボデイー１６とは
それぞれ電極２０，２１に接触するので第４図の
実施例では、少なくともいずれか片方が絶縁体で
あることが必要であるが、第６図ａ又はｂに示す
ような構造にすることによりボデイー１６、およ
び固定部材（装着手段）２３を共に金属などの導
電材料で構成することができる。

第６図ａ、およびｂは、噴霧装置の他の実施例
を示す部分断面図であり、第４図と同符号は相当
する構造物である。

第６図ａは、固定部材（装着手段）２３の固定
部２６′を絶縁物で構成したものであり、この構
成により固定部材２３と、ボデイー１６を共に金
属材料で構成することができる。

また、同図ｂは、圧電セラミツク２２の電極２
０の外周を図のように圧電セラミツク２２の外周
より小さくして固定部２６と接触しないようにし
たものであり、このような構成によつてもボデイ
ー１６と固定部材２３とを金属材料で構成するこ
とができる。

第７図は本発明の他の実施例であり、第４図と
同符号のものは相当する構造物である。

同図において、固定部材２３（装着手段）は、
セラミツクで構成され、圧電セラミツク２２とノ
ズル板１８より成る振動体を図のように包み込む
ような構成となつている。そして、この場合は、
むしろ加圧室１５を有するボデイー１６により、
振動体が固定部材２３に固定されているような構
造であるが、振動体は、加圧室１５の外周２５と
固定部材２３の固定部２６とにより機械的に固定
される構成となつており、第４図の実施例の場合
と同様の効果を得ることができ、この実施例と同
様に、振動体の外周を機械的に固定するための他
の様々の実施態様をとることができる。

発明の効果 以上に述べたように本発明によれば、電気的振
動子とノズル板より成る振動体の外周を装着手段
により機械的に固定又は支持するようにしたので
極めて簡単な構成で高い信頼性を保証することが
でき、かつ、簡略な組立工程で製造することがで
きる噴霧装置を実現することができる。

さらに、振動体を固定する位置のばらつきを著
しく小さくすることができるので、噴霧性能のば
らつきが小さく、しかも安定な噴霧性能を発揮す
ることができる。従つてその工業生産上の価値は
極めて大きいものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の噴霧装置の断面図、第２図は同
装置の圧電セラミツクの駆動電圧波形図、第３図
ａは同装置の振動体の振幅δの分布図、ｂは同装
置の部分拡大断面図、ｃは同装置の欠点を説明す
るための同装置の部分拡大断面図、第４図は本発
明の一実施例を示す噴霧装置の断面図、第５図は
同装置のモデル化した部分断面図、第６図ａ，ｂ
は同装置の振動体固定部の他の実施例を示す部分
拡大断面図、第７図は本発明のさらに他の実施例
を示す噴霧装置の断面図である。 １５……加圧室、１６……ボデイー、１７……
ノズル、１８……ノズル板、１９……開口、２２
……電気的振動子、２３……装着手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 液体が満たされる加圧室を有するボデイー
   と、開口を有する板状の電気的振動子と、ノズル
   を有するノズル板とを備え、前記ノズルが前記開
   口に臨むよう前記ノズル板と前記電気的振動子と
   を相互に装着して振動体を構成すると共に、前記
   ノズルが前記加圧室に臨むよう前記振動体を前記
   ボデイーに装着する装着手段を設け、前記装着手
   段により前記振動体の外周を機械的に固定あるい
   は支持した噴霧装置。 ２ 電気的振動子と前記ノズル板とを円板状と
   し、中央にノズルが位置する円板状振動体を構成
   すると共に、前記円板状振動体の外周を装着手段
   により固定あるいは支持した特許請求の範囲第１
   項記載の噴霧装置。 ３ リング状圧電振動子と円形ノズル板とをほぼ
   同一外径とし、相互に接着して円板状振動体を構
   成すると共に、円形固定部を設けた装着手段によ
   り前記円板状振動体の外周をボデイーに固定した
   特許請求の範囲第２項記載の噴霧装置。 ４ 振動体が前記加圧室に臨むように前記ボデイ
   ーに装着する構成とし、前記振動体の外周形状と
   前記加圧室の外周形状とをほぼ一致させると共
   に、前記加圧室の外周形状に沿つた固定部を有す
   るよう前記装着手段を構成し、かつ前記固定部と
   前記加圧室の外周とで前記振動体の外周を固定し
   た特許請求の範囲第１項記載の噴霧装置。