JPH03154665A

JPH03154665A - 超音波霧化装置

Info

Publication number: JPH03154665A
Application number: JP29149489A
Authority: JP
Inventors: Koji Toda; 耕司戸田
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1989-11-09
Filing date: 1989-11-09
Publication date: 1991-07-02
Anticipated expiration: 2015-02-21
Also published as: JP3010297B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、液体中に超音波を放射し、液面から霧を発生
させる超音波霧化装置に関し、特に、医療用吸入器、家
庭用超音波加湿器などに好適な超音波霧化装置に関する
。

（従来の技術）従来、超音波霧化装置として、液体を収容している霧化
室と、該霧化室の液体に超音波を放射する超音波発生手
段とを備え、前記超音波発生手段は、一方の面が前記液
体中に漬けられている円板状の圧電セラミック振動子を
有するしのがある。

従来の超音波霧化装置の駆動時、圧電セラミック振動子
に駆動信号が印加される。圧電セラミック振動子は励振
され、その一方の面から超音波が放射される。前記超音
波は液中を伝搬し、液体の液面から霧が発生する。

（発明が解決しようとする課題）しかし、液面から発生する霧は、液面の上方に向けて移
動しながら水平方向に拡散するから、所定の方向に露を
導くことができず、霜を所定の方向に導くための媒体の
流れを別に形成する必要がある。

本発明の目的は、指向性を有する霧の流れを形成するこ
とができる超音波霧化装置を提供することにある。

（課題を解決するための手段）本発明は、液体を収容している霧化室と、該霧化室の液
体に超音波を放射する超音波発生手段とを備える超音波
霧化装置であって、前記超音波発生手段は、分極軸に垂
直な両面に電極が形成されている板状の圧電磁器を含む
振動子と、前記圧電磁器の一方の面に固着されている固
着部および該固着部に一体的に連なりかつ前記圧電磁器
の外方に向けて該圧電磁器の一方の面にほぼ平行に突出
する振動部を含む振動板とを有し、前記振動板の振動部
の少なくとも一部は前記液体に漬けられている。

前記振動板の固有の周波数は前記振動子の共振周波数に
等しく、前記振動部の突出方向に沿う長さ寸法は、前記
振動部に発生する振動の４分の１波長であることが好ま
しい。

（作用）本発明の超音波霧化装置の使用時、前記振動子にはその
電極を介して前記振動子の共振周波数に等しい周波数の
交流信号が印加され、前記振動子は励振される。前記振
動板の固着部が前記圧電磁器の一方の面に固着されてい
ることにより、前記振動部は固着部を固定端とする片持
ち梁の形で屈曲振動されるから、前記振動部の両面から
それぞれの面に垂直な方向に超音波が放射される。前記
振動部の少なくとも１部分は液体内に漬けられているこ
とにより、超音波は前記振動部の液体内に位置する各面
から液体中に放射されるから、前記振動部近傍の液面か
ら霧状の液滴が発生し、該液滴はほぼ前記超音波放射方
向に移動される。その結果、指向性を有する霧の流れが
形成される。

前記振動板の振動部の固有周波数が前記振動子の共振周
波数にほぼ等しいことにより、前記振動板の振動部はそ
の固有周波数にほぼ等しい周波数で振動されるから、前
記振動板の振動部から放射される超音波の周波数は振動
部の固有周波数にほぼ等しくなる。また、前記振動部の
突出方向に沿う長さ寸法が前記振動板に発生する振−動
波の約４分の１波長であることにより、前記振動部の振
動の腹が１つとなるから、前記振動部から放射される強
度の大きい超音波は前記振動部の振動の腹に対応する部
位に集中し、霧状の液滴の発生量がさらに増加する。

（実施例）第１図は本発明の超音波霧化装置の一実施例を示す縦断
面図、第２図は第１図の超音波霧化装置に用いられてい
る超音波発生手段を示す正面図、第３図は第２図の超音
波発生手段の側面図である。

超音波霧化装置１０は、第１図に示すように、霧化室１
２を備える。霧化室１２は、矩形板状の底板１４と、そ
れぞれが対応する底板Ｉ４の縁部に一体的に連なり、底
板１４から垂直に立ち上がる４つの側板１６と、各側板
１６の上端縁部に連結され、底板１４および各側板１６
と共面して内部空間を規定する蓋板１８とを有する。

４つの側板１６の内の１つには、その厚さ方向に伸びる
ノズル２０が設けられている。ノズル２０は前記１つの
側板１６の下端近傍に配置されている。ノズル２０の横
断面形状は４角形である。

ノズル２０に対向する側板１６には、その内面から垂直
に立ち上がる門形状の１対のブラケット２２が設けられ
ている。ブラケット２２のそれぞれは、互いに対向しか
つ平行である。

蓋板１８には、その厚さ方向に伸びるノズル２４が設け
られている。ノズル２４は、蓋板１８のブラケット２２
を有する側板１６の近傍に位置し、その横断面形状は円
形である。

霧化室１２内には、液体が収容されている。前記液体の
液位はノズル２０の下方位置である。

霧化室１２内には、超音波発生手段２６が収容されてい
る。超音波発生手段２６は、第２図および第３図に示す
ように、振動子２８を有する。振動子２８は、圧電磁器
３０を含む６図示の例によれば、圧電磁器３０は平面形
状が矩形である板材からなり、その長さ寸法は３０　ｎ
Ｉ＋、幅寸法は２５關、厚さ寸法は５間である。圧電磁
器３０の両面はその厚さ方向に垂直であり、分極軸の方
向は厚さ方向に一致している。圧電磁器３０の材質はＴ
ＤＫ９ＬＡ（製品名）材からなる。なお、本実施例では
板状の圧電磁器を用いているが、それに代えて柱状の圧
電磁器を用いることもできる。

圧電磁器３０の一方の面には電極３２が形成され、他方
の面には電ｆｆ！３４が形成されている。電極３２は圧
電磁器３０の一方の面を覆い、同様に、電極３４は圧電
磁器３０の他方の面を覆っている。

各電極３２．３４の材質は焼付銀である。電極３２には
、銅箔からなる端子Ｐが取り付けられ、同様に、電極３
４には、銅箔からなる端子Ｑが取り付けられている。端
子Ｐおよび端子Ｑは圧電磁器３０の幅方向に沿う一方の
縁部に位置する。

振動子２８は、その圧電磁器３０の一方の面がノズル２
０付の側板１６に平行になるようにかつ圧電磁器３０の
長手方向が液面に直交する方向に一致するように各ブラ
ケット２２に支持されている。また、振動子２８の端子
Ｐおよび端子Ｑは蓋板１８の側に位置する。圧電磁器３
０の他方の面はブラケット２２のそれぞれに固着かれて
いるっ振動子２８の共振周波数は約５７ＫＨｚである。

圧電磁器３０の一方の面には、振動板３６が取り付けら
れている０図示の例によれば、振動板３６は、燐青銅製
の矩形板からなり、細長い板状の固着部３８と、１つの
縁部が固着部３８の長手方向に沿う一方の縁部に一体的
に連なり、固着部３８と共働して矩形板を規定する長方
形板状の振動部４０とを有する。固着部３８はその長手
方向が圧電磁器３０の幅方向となるようにかつその一方
の面に対向するように電極３２に接着剤４２で接着され
ている。接着剤４２はエポキシ樹脂系接着剤である。固
着部３８の長さ寸法は２５ｍｍであり、幅寸法は５１ｏ
＋であり、厚さ寸法は０．１＋＋ｕ＋＋である。振動部
４０は、圧電磁器３０の幅方向に沿う他方の縁部から直
角な方向へ外方に向けて突出している。＠動部４０はノ
ズル２０に対向し、その先端は液体に漬けられている。

振動部４０の長さ寸法は２５ｍ１であり、幅寸法ｇは１
７＋ｍであり、厚さ寸法は０．１市である。振動部４０
の固有周波数は振動子２８の共振周波数に等しい。

超音波霧化装置１０の駆動時、振動子２８の共振周波数
に等しい周波数を有する交流信号を端子Ｐおよび端子Ｑ
を介して振動子２８に印加する。

振動子２８は励振され、振動板３６はその固着部３８を
固定端とする片持ち梁の形で振動される。

振動板３６の振動部４０に生じる振動は波長λを有する
屈曲振動であり、振動部４０の振動周波数は振動部４０
の固有周波数に等しい、振動部４０の振動によって超音
波がそれぞれ振動部４０の面からそれに直交する方向に
放射される。振動部４０の先端は液体に漬けられている
ことにより、超音波が液中に放射されるから、振動部４
０の近傍の液面から霧状の液滴が発生する。振動部４０
の寸法ｐとそれに生じる振動の波長λとは次のく１）式
の関係を満足することにより、振動部４０の先端は振動
の膜に対応するから、振動部４０の先端から放射される
超音波の強度は大きくなる。

ρ＝１／４λ　　　　　　　　　　　　（１）また、振
動部４０には振動の膜が一つしか生じないから、大きい
強度を有する超音波が振動部４０の先端に集中する。そ
の結果、液面から発生する霧状液滴の量が多くなる。

霧化室１２の気体中にノズル２０に向けて放射されてい
る超音波は霧状の液滴を放射方向に移動させることによ
り、指向性を有する霧の流れが形成されるから、霧状の
液滴はノズル２０を経て外部に流出する。液体中に放射
されている超音波は、振動部４０の面に対向する側板１
６に反射吸収されることにより、応力が集中する底板１
４と前記側板１６との境界部位には大きな繰返し応力が
作用しないから、繰返し応力に起因する霧化室１２のき
裂などが発生せず、霧化室１２内の液体が外部に漏れる
恐れがない。

霧状の液滴の発生に伴い、霧化室１２内に液体の液位は
低下する。液体の液位の低下に伴い、振動部４０と液体
の液面との相対位置関係が変化するから、霧状液滴の発
生量が変化する。霧状液滴の発生量を一定値に保つため
に、ノズル２４から液体を供給し、振動部４０と液体の
液面との相対位置関係が一定に維持することが好ましい
。

以上より、超音波霧化装置１０を医療用吸入器、家庭用
超音波加湿器などの霧発生手段に用いることができる。

（発明の効果）本発明によれば、超音波が前記振動板の振動部の各面か
らそれぞれに直交する方向に放射されることにより、液
体中に放射されている超音波によって発生する霧状の液
滴は気体中に放射されている超音波によって該超音波放
射方向に沿って移動されるから、指向性を有する霧の流
れを形成することができる。

前記振動板の振動部の固有周波数が前記振動子の共振周
波数にほぼ等しいことにより、前記振動板の振動部はそ
の固有周波数にほぼ等しい周波数で振動されるから、前
記振動板の振動部から放射される超音波の周波数は振動
部の固有周波数にほぼ等しくなり、超音波を効率的に放
射することができる。また、前記振動部の突出方向に沿
う長さ寸法が前記振動板に発生する振動波の約４分の１
波長であることにより、前記振動部の振動の膜が１つと
なるから、前記振動部から放射される強度の大きい超音
波は前記振動部の振動の膜に対応する部位に集中し、霧
状の液滴の発生量がさらに増加する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の超音波霧化装置の一実施例を示す縦断
面図、第２図は第１図の超音波霧化装置に用いられてい
る超音波発生手段を示す正面図、第３図は第２図の超音
波発生手段を示す側面図である。１０・・・超音波霧化装置、１２・・・霧化室、２６・
・・超音波発生手段、２８・・・振動子、３０・・・圧
電磁器、３２．３４・・・電極、３６・・・振動板、３
８・・・固着部、４０・・・振動部。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）液体を収容している霧化室と、該霧化室の液体に
超音波を放射する超音波発生手段とを備える超音波霧化
装置であつて、前記超音波発生手段は、分極軸に垂直な
両面に電極が形成されている板状の圧電磁器を含む振動
子と、前記圧電磁器の一方の面に固着されている固着部
および該固着部に一体的に連なりかつ前記圧電磁器の外
方に向けて該圧電磁器の一方の面にほぼ平行に突出する
振動部を含む振動板とを有し、前記振動板の振動部の少
なくとも一部は前記液体に漬けられている超音波霧化装
置。
（２）前記振動板の固有の周波数は前記振動子の共振周
波数に等しく、前記振動部の突出方向に沿う長さ寸法は
、前記振動部に発生する振動の４分の１波長である請求
項１に記載の超音波霧化装置。