JPH0224588B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、液体燃料、水、薬溶液等の種々の液
体の噴霧装置に関し、さらに詳しくは圧電振動子
等の電気的振動子により加圧室の液体を加振し、
加圧室に臨んで設けたノズルより噴霧する型式の
圧電噴射型の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は主としてインクジエツ
トプリンター等のインク微粒化装置として様々の
型式のものが提案され実用化されている。又、近
年では、単にインクジエツトプリンターだけでな
く種々の用途に適用可能な噴霧装置として第１図
の様な噴霧装置が提案されている。

第１図に於て噴霧装置１は直径が５〜20mm、深
さ１〜５mmの円筒状の加圧室２を有するボデイー
３と、厚さ30〜100μｍで、直径30〜100μｍのノ
ズル４を複数個有するノズル板５と、外径が５〜
20mm、厚さ0.5〜２mmで、開口６を有する円環状
の圧電セラミツク７とにより構成され、それらは
相互に図の様に接着されている。加圧室２は供給
パイプ８及び排気パイプ９によりそれぞれタンク
１０及びフアン１１に接続されている。供給パイ
プ８内の液面１２は動作開始前はタンク１０の液
面１３と同じ高さにある。この液面１３はノズル
４からの液漏れを防ぐ為に図の様にボデイー３の
中心軸からｈだけ低い位置になつている。

動作が開始されるとフアン１１が駆動され排気
パイプ９及び加圧室２を介してフアン１１の発生
する負圧力（−Ps）が液面１２に印加される。
従つて、液面１２は上昇し図の様に排気パイプ９
内の液面１２′の位置迄上昇してつりあう。液面
の上昇過程に於てノズル４からは空気の流入が生
じるが、ノズル４の直径が小さいのでフアン１１
の発生する負圧力はほとんどそのまま液面１２に
印加される。従つて、液面１２は図の位置１２′
迄安定に上昇する。

圧電セラミツク７には図示していないがノズル
板５との接着面とそれに対向する面に電極が設け
られている。そしてこの電極間に第２図の様な交
流電圧が供給されると圧電セラミツク７はその極
性に応じて直径方向に伸縮歪を生じる。圧電セラ
ミツク７とノズル板５とはバイモルフ振動体を構
成しているので、圧電セラミツク７の伸縮歪はた
わみ変位に変換される。従つて、この振動体は第
１図中の破線の様なモードでたわみ振動を生じ
る。このたわみ振動の振幅分布はノズル板５の中
央が他の部分に比べて著しく大きいものとなつて
おり、ノズル板５の中央のみがあたかもピストン
運動を行つていると考える事ができるような分布
である。従つて、加圧室２内のノズル４の近傍の
みに集中的な音圧が発生し、この音圧によりノズ
ル４からは液滴１４が第２図の交流電圧の周波数
に応じて噴射される。液滴１４の粒径はノズル４
の直径と交流電圧の周波数、及びノズル板５の振
動振幅によつて決定され、かつ、その発生数は周
波数と第２図の時間比t1／t2に依存している。従
つて、微小で均一な粒径の液滴を任意の量で噴霧
する事ができる。また、音圧がノズル４の近傍の
みに集中的に発生するので所謂キヤビテーシヨン
による不安定動作はほとんど発生せず、溶存空気
を多量に含む液体でも極めて安定に噴霧する事が
できる。さらにノズル４に発生する表面張力の作
用によりパイプ８からは自然に液体が自給される
のでポンプを必要とせず、全体構成が簡単であ
る。噴霧に要する圧電セラミツク７への入力電力
は毎分20c.c.の液体を噴霧するのに約300ｍＨと非
常に小さいものである。

このように第１図に示した従来の噴霧装置は極
めて簡単でコンパクトな構造であり、制御性に優
れ、かつ噴霧された液滴の粒径が均一であるうえ
に、消費電力が著しく小さいという特長を有する
ものであつたが以下に述べるような欠点を有して
いた。

前述したように、この噴霧装置はノズル４に発
生する液体の表面張力により自給ポンプ作用を有
するものであつたが、この自給ポンプ作用は、第
１図に示した従来例から明かなように加圧室２内
に液体が充填されている状態のときのみ有効に働
くものである。従つて、加圧室２内に液体を充填
する為の吸引用フアン１１等の液体充填手段が不
可欠であつた。即ち、従来の噴霧装置は液体充填
用の吸引フアンあるいは吸引ポンプ等の補助装置
が必要であり、かつこの補助装置と噴霧装置本体
とを接続するパイプ９が必要であつた。この為、
全体構造が複雑化・大型化せざるを得ず、組立も
極めて面倒であつた。さらに、装置が転倒した場
合等にはノズル４及びパイプ９から液体が流出す
る可能性が高く液体の種類によつては、極めて危
険であつた。従つて、装置全体が高価格化した
り、用途が限定されたりするという不都合があつ
た。

発明の目的 本発明は上記欠点を一掃する為になされたもの
である。

その目的とするところは、噴霧装置の加圧室へ
の液体供給構成を改良することにより、噴霧装置
全体の構成が著しく簡単でコンパクトであり、従
つて低価格な噴霧装置を提供する事である。さら
に他の目的は、上記改良により、装置が転倒した
場合等であつても液体が流出することがなく非常
に安全であり、この為用途が限定されるという不
都合を解消して極めて広い応用範囲に適用する事
ができる噴霧装置を提供する事である。

発明の構成 本発明は上記目的を達成する為に以下に述る構
成により成るものである。

即ち、加圧室を有するボデイーと、前記加圧室
に臨ませたノズルと、前記加圧室の液体を加振し
前記ノズルより噴霧する電気的振動子と、液体を
貯蔵する貯蔵部と、手管現象により液体を前記貯
蔵部から前記加圧室に供給する供給手段とにより
構成され、前記液体は前記供給手段の毛管現象作
用で前記貯蔵部から前記加圧室に送られ、前記電
気的振動子の加振により前記ノズルより噴射され
微粒化される。

実施例の説明 第３図は本発明の一実施例を示す噴霧装置の断
面図であつて第１図と同符号のものは相当する構
成物であり、説明を省略する。

第３図に於て、噴霧装置１の加圧室２、及び接
続管１７内には毛管現象作用を有する供給部材１
８、及び１９が詰められており、それらは加圧室
２と接続管１７とがネジ２０で接続されている部
分で接触部２１にて接触している。供給部材１９
の他端２２はタンク１０内の液体中に浸されてい
る。従つてタンク１０内の液体は毛管現象作用に
より、供給部材１９中を浸透して上昇し、接触部
２１を通過して加圧室２内の供給部材１９まで到
達する。従つて、加圧室２内の供給部材１８は液
体を十分に含んだ状態となり、実質上、加圧室２
内が液体で充填された状態を実現することができ
るのである。

即ち、タンク１０内の液面１３から高さｈだけ
上方にある加圧室２迄、タンク１０内の液体が供
給部材１８及び１９の毛管現象作用によつて他に
何の補助装置も必要とせず吸い上げられるのであ
る。

この状態に於て、加圧室２内のノズル板５の近
傍は第４図に示すようになつている。第４図に於
て第３図と同符号のものは相当する構成物であ
り、説明を省略する。加圧室２内のノズル板５の
近傍には第４図に示すように数＋μｍから百数＋
μｍ程度の空間２３が設けられており、ノズル板
５と供給部材１８とが直接触れてノズル板５の振
動に悪影響を与えたり、ノズル４からの液体の噴
射状態を乱したりするのを防止している。

この空間２３は必ずしも必要ではない、例ば、
供給部材１８の固有音響インピーダンスが液体の
固有音響インピーダンスに近い値であれば、ノズ
ル板５から見た加圧室２内の状態は、液体のみが
有る場合と同一である。もちろん、多少のエネル
ギーの損失を許すならば、供給部材１８の固有音
響インピーダンスはボデイー３の固有音響インピ
ーダンスに比べて液体の固有音響インピーダンス
に十分近いものでありさえすればよい。

また、ノズル４からの液体の噴射状態の乱れが
生じてもよい場合は、ノズル４の極近傍に迄、供
給部材１８が存在していてもよい事な明かである
が、スムーズな液体の噴射を得る為には少くとも
ノズル４の極近傍には空間２３が設けられている
方がよい。

又、空間２３とノズル板５の位置関係を正確に
保つ為には、空間２３とノズル板５の間にノズル
板５の振動状態に実質上の影響を与えない材料、
即ち、固有音響インピーダンスが液体の固有音響
インピーダンスに十分近い材料で構成した空間規
制用スペーサ等を用いればよい事は明らかであ
る。このように加圧室２とタンク１０とを供給部
材１８及び１９で接続し、液体を供給する構成と
する事により、噴霧装置の構造を著しく簡単でコ
ンパクトとし、低価格なものにする事が可能であ
る。

さらに、噴霧装置が転倒などの状態となつても
噴霧装置から液体が漏れ出る可能性がほとんどな
く、極めて安全で広範囲な用途に応用することが
できる。

第５図は本発明の他の実施例を示す噴霧装置の
断面図であり、第３図と同符号のものは相当する
構造物である。

第５図に於て、ボデイー３と接続管１７の接続
はボデイー３の下方部でなされている。このよう
な接続はボデイー３の取付が簡単になる。又は同
図に於てボデイー３の右方向のスペースがないよ
うな装置に取付る場合に有利である等の長所があ
る。

第６図は本発明のさらに他の実施例を示す噴霧
装置の断面図であり、第３図と同符号のものは相
当する構造物である。

第６図に於て、ボデイー３と接続管１７の接続
はボデイー３の上方部でなされている。これは接
続管１７のボデイー３への接続が上方からしかで
きない場合に便利である事、及び、接続管１７の
途中の高さの上下があつても噴霧装置の性能はほ
とんど影響を受け、ボデイー３と液面１３との高
さｈのみが略一定であればよい事を示すものであ
る。

第７図は本発明のさらにもう一つ他の実施例を
示す噴霧装置の断面図であり、第３図と同符号の
ものは相当する構造物である。

第７図に於て、ボデイーはボデイー３ａ及び３
ｂの２部分から構成されている。

供給部材１９は加圧室２と接続管１７の両方に
またがつて収納されており、供給部材が一部品で
構成されている。又、加圧室２の形状はあまり噴
霧装置の性能に影響を与えないので、ボデイー３
ａをネジ部２４でボデイー３ｂに接続するように
する事により、圧電セラミツク７等を中心とした
振動体部分を簡単に交換する事ができる等の特長
を有している。

第８図は本発明のさらに他の実施例を示す噴霧
装置の断面図であり、第３図と同符号のものは相
当する構造物である。

第８図に於て、噴霧装置１は上方に噴霧するよ
う構成されており、液滴１４は送風フアン２５よ
りの送風によつてエアガイド２６に沿つて図中の
矢印のように搬送される構成である。ボデイー３
の加圧室２の一面は、図のように開放になつてお
り、この開放口から供給部材１９が挿入されてい
る。又、ボデイー３はビス１６，１６によりタン
ク１０に直接固定されている。このような構成と
する事により、接続管を省略する事が可能であ
る。

本発明は第３図から第８図に示した実施例に限
定されるものではなく、これ等以外にも他に多く
の実施態様が可能である。例えば、第６図の実施
例で下方に噴霧する構成とする事もできるし、第
７図の実施例と第８図との実施例との組合せによ
り、タンク１０の側面から噴霧するように構成す
る事も可能である。

発明の効果 以上に述べたように、本発明によれば、加圧室
を有するボデイーにノズルを臨ませ、前記加圧室
に充填された液体を電気的振動子で加振して前記
ノズルより噴霧する構成とすると共に、毛管現象
により液体を貯蔵部から前記加圧室に供給する供
給手段を設けたので、加圧室への液体供給の為の
構造を著しく簡素化することができ、従つて噴霧
装置全体の構成を極めて簡単でコンパクトかつ低
価格なものにすることが可能である。また、噴霧
装置が転倒等の危険な状態となつた場合であつて
も、液体がノズル等から演出することがほとんど
ないので非常に安全であり、この為極めて広い応
用範囲に適用することができ、汎用性に富んだ噴
霧装置を提供することが可能である。

【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
装置の駆動電圧波形図、第３図は本発明の一実施
例を示す噴霧装置の断面図、第４図は同装置の部
分拡大断面図、第５図はボデイーへの供給手段の
接続構成を変えた本発明の他の実施例を示す噴霧
装置の断面図、第６図は同接続構成を変えたさら
に他の実施例を示す噴霧装置の断面図、第７図は
ボデイー構成を変えた他の実施例を示す噴霧装置
の断面図、第８図は噴霧方向とボデイー構成を変
えたもう一つ他の実施例を示す噴霧装置の断面図
である。 ２……加圧室、３……ボデイー、４……ノズ
ル、５……ノズル板、７……電気的振動子、１０
……貯蔵部（タンク）、１８，１９……供給手段
（供給部材）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 液体が充填される加圧室を有するボデイー
   と、前記加圧室に臨むように設けられたノズル
   と、前記加圧室の液体を加振し前記ノズルより噴
   霧する電気的振動子と、液体を貯蔵する貯蔵部
   と、毛管現象により前記液体を前記貯蔵部から前
   記加圧室に供給する供給手段とを備えた噴霧装
   置。 ２ 供給手段が前記加圧室内空間の少なくとも一
   部を占有するよう構成した特許請求の範囲第１項
   記載の噴霧装置。 ３ 供給手段を複数の要素で構成した特許請求の
   範囲第１項又は第２項記載の噴霧装置。 ４ 供給手段の第一の要素を前記加圧室内に収納
   し、第二の要素で前記加圧室と前記貯蔵部とを接
   続するよう構成した特許請求の範囲第３項記載の
   噴霧装置。 ５ 供給手段の少なくとも前記加圧室内に収納さ
   れた部分の固有音響インピーダンスが、前記ボデ
   イーの固有音響インピーダンスに比べ前記液体の
   固有音響インピーダンスに十分近い値となるよう
   構成した特許請求の範囲第２項又は第４項記載の
   噴霧装置。 ６ ノズル板の少なくともノズル近傍と前記供給
   手段との間に、前記液体が満たされる空間を設け
   た特許請求の範囲第２項又は第４項記載の噴霧装
   置。