JPH04371273A - 超音波発生素子 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、圧電振動子に振動板を
固着してなる超音波発生素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】超音波発生素子の応用例の１つとして超
音波霧化装置がある。従来の超音波発生素子を用いた超
音波霧化装置としては、ボルト締ランジュバン型振動子
を応用した超音波霧化装置およびネブライザーが挙げら
れる。ボルト締ランジュバン型振動子による霧化装置は
数１０ｋＨｚという周波数の超音波を利用したもので、
多量の霧を発生しうるという長所を有するが、構造が複
雑で素子が大がかりであるという短所をあわせもつ。一
方、ネブライザーは、ＭＨｚ領域の超音波を利用したも
ので、粒子が微小で均一性に優れるという長所を有する
ものの、霧化効率が悪く低電力で多量の霧を発生させる
のが難しいという短所をもつ。つまり、従来の超音波霧
化装置では、霧化効率、多量霧化、粒子の微小性または
駆動電源コストのいずれかにおいて難点があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の超音波発生素子
を用いた超音波霧化装置では、霧化効率、低電力での多
量霧化、粒子の微小性または駆動電源コストのいずれか
において難点があった。

【０００４】本発明の目的は、霧化効率、多量霧化、粒
子の微小性かつ均一性、装置が小型かつ軽量であること
、構造が簡単であることおよび駆動電源コストのどの面
からみても満足のできる超音波霧化装置のための超音波
発生素子を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の超音波
発生素子は、圧電振動子に振動板を固着してなる超音波
発生素子において、前記振動板にはその厚さ方向に貫通
する多数の穴が設けてあり、前記圧電振動子は柱状の圧
電磁器と、該圧電磁器の厚さ方向に垂直な両端面に形成
されている電極とから成り、前記穴における前記振動板
の一方の開口面積と他方の開口面積とが異なることを特
徴とする。

【０００６】請求項２に記載の超音波発生素子は、前記
振動板が、前記圧電振動子の電極を有する少なくとも一
つの端面上に一体的に連なって固着されており、前記圧
電振動子の外方に向けて前記圧電振動子の該端面にほぼ
平行に突出する振動部を有し、前記穴は前記振動部に設
けられていることを特徴とする。

【０００７】請求項３に記載の超音波発生素子は、前記
圧電振動子の共振周波数が、前記圧電振動子と前記振動
板との複合体における２つの共振周波数の中間値にほぼ
等しいことを特徴とする。

【０００８】請求項４に記載の超音波発生素子は、前記
圧電振動子が、長さと幅の寸法比が１に近くしかも１に
等しくない矩形状の板であることを特徴とする。

【０００９】請求項５に記載の超音波発生素子は、前記
圧電振動子が、厚さと幅の寸法比が１に近くしかも１に
等しくない矩形状の角柱であることを特徴とする。

【００１０】請求項６に記載の超音波発生素子は、前記
一方の端面に形成されている電極が互いに絶縁された２
つの部分に分割されていることを特徴とする。

【００１１】請求項７に記載の超音波発生素子は。前記
圧電磁器が、該圧電磁器の分極軸に平行に貫通された貫
通穴を有し、前記振動板は、前記貫通穴の開口を覆う位
置または該貫通穴の内部に前記分極軸に垂直な端面にほ
ぼ平行に少なくとも１箇所に設けてあり、前記振動板の
周縁は前記圧電振動子に固着されており、前記圧電振動
子に固着されている固着部分に囲まれている部分の振動
板は振動部を成し、前記穴は前記振動部に設けられてい
ることを特徴とする

【００１２】請求項８に記載の超音波発生素子は、前記
圧電振動子の共振周波数のうちの１つが前記圧電振動子
と前記振動板との複合体の共振周波数のうちの１つにほ
ぼ等しいことを特徴とする。

【００１３】請求項９に記載の超音波発生素子は、前記
圧電振動子が矩形状または円環状で、前記圧電振動子の
分極軸の方向の長さと、前記端面の外縁と内縁との最短
距離との比はほぼ１に等しいことを特徴とする。

【００１４】

【作用】請求項１に記載の超音波発生素子を用いた超音
波霧化装置の使用時、前記圧電振動子には前記圧電振動
子と前記振動板との複合体の共振周波数にほぼ等しい周
波数の交流信号が印加され、前記圧電振動子は励振され
る。前記圧電振動子の励振は前記振動板を振動させ、前
記振動板に供給された液体は前記振動板に設けられてい
る多数の穴の効果により霧化される。前記圧電振動子は
圧電磁器とその圧電磁器の厚さ方向に垂直な両面に形成
されている電極とからなり、交流電圧は該電極を介して
前記圧電振動子に印加される。本発明の超音波発生素子
ではこのように簡単な構造の圧電振動子を採用し、その
圧電振動子に対し振動板を所定の位置に設けた。従って
、本発明の超音波発生素子を用いた超音波霧化装置は装
置の小型化が可能で、しかも高い効率で液体を霧化する
ことができる。その上、振動板に設けられている穴の一
方の開口面積と他方の開口面積とが異なることにより、
霧の粒子の微小性、均一性を促すことができる。また、
振動板を複数個用いることにより、超音波霧化装置の霧
の粒子の微小性を向上できる。

【００１５】請求項２に記載の超音波発生素子は、前記
振動板が前記圧電振動子の電極を有する少なくとも一つ
の面上に一体的に連なって固着されていることにより、
前記振動板は前記固着部を固定端とする片持ち梁の形で
振動するから、前記振動板に液体を供給した場合、該液
体はその弾性振動により霧化され、その振動板の垂直上
方に向けて霧として放散される。前記振動部の振動と前
記振動部に設けられている穴の作用との相乗効果によっ
て液体の霧化作用は促進され、霧の発生量が増加しかつ
粒子の径が均一になる。

【００１６】請求項３に記載の超音波発生素子では、前
記圧電振動子の共振周波数が前記圧電振動子と前記振動
板との複合体における２つの共振周波数の中間値にほぼ
等しいから、その共通の共振周波数の電圧を前記圧電振
動子に印加することにより、前記振動板は効率的に励振
される。従って前記振動板に液体を供給した場合、霧化
効率が促進され、霧の発生量はさらに増大する。

【００１７】請求項４に記載の超音波発生素子では、前
記圧電振動子が長さと幅の寸法比が１に近くてしかも１
に等しくない矩形状の板であることにより、前記圧電振
動子と前記振動板との複合体の結合振動が増強される。 従って、本発明の超音波発生素子を用いた超音波霧化装
置の霧化効率が促進される。

【００１８】請求項５に記載の超音波発生素子では、前
記圧電振動子が厚さと幅の寸法比が１に近くてしかも１
に等しくない矩形状の角柱であることにより、前記圧電
振動子と前記振動板との複合体の結合振動が増強される
。従って、本発明の超音波発生素子を用いた超音波霧化
装置の霧化効率が促進される。

【００１９】請求項６に記載の超音波発生素子では、前
記一方の端面に形成されている電極が互いに絶縁された
２つの部分に分割されていることから、一方の前記部分
に設けられている電極を自励式電源のための電極として
用いることができる。従って、本発明の超音波発生素子
では低消費電力でしかも安定で効率のよい弾性振動を発
生させることができるから、本発明の超音波発生素子を
用いた超音波霧化装置の霧化効率が促進される。

【００２０】請求項７に記載の超音波発生素子では、前
記圧電磁器は前記圧電磁器の分極軸に平行に貫通された
貫通穴を有し、前記振動板は、前記貫通穴の開口を覆う
位置または該貫通穴の内部に前記分極軸に垂直な端面に
ほぼ平行に少なくとも１箇所に設けられていることから
、前記圧電振動子の振動エネルギーは効率良く前記振動
板に伝搬し、前記振動板を振動させるので、本発明の超
音波発生素子を用いた超音波霧化装置の霧化効率を増大
させることができる。前記圧電振動子に固着されている
固着部分に囲まれた部分の振動板は振動部を成すことに
より、該振動部は前記圧電振動子と一体となった結合振
動をするから、前記振動部に供給された液体はその結合
振動により霧化され、前記振動板に垂直な上方に向けて
霧として放散される。前記振動部の振動と、前記振動部
に設けられている穴の作用との相乗効果によって、前記
振動部に供給された液体の霧化効率は促進され、霧の発
生量は増大しかつ粒子の径が均一になる。

【００２１】請求項８に記載の超音波発生素子では、前
記圧電振動子の共振周波数のうちの１つが前記圧電振動
子と前記振動板との複合体の共振周波数のうちの１つに
ほぼ等しくなるときの電圧が前記圧電振動子に印加され
ることにより、本発明の超音波発生素子を用いた超音波
霧化装置の霧化効率が促進され霧の発生量はさらに増加
する。

【００２２】請求項９に記載の超音波発生素子では、前
記圧電振動子が矩形状または円環状で、前記圧電振動子
の分極軸の方向の長さと、前記端面の外縁と内縁との最
短距離との比がほぼ１に等しい構造を採用することによ
り、前記圧電振動子と前記振動板との複合体の結合振動
が増強される。従って、本発明の超音波発生素子を用い
た超音波霧化装置の霧化効率がさらに増大する。

【００２３】

【実施例】図１は本発明の超音波発生素子の一実施例を
示す側面図である。本実施例が示すように本発明の超音
波発生素子は銅箔からなる端子Ｐ，Ｑが取り付けられて
いる圧電振動子１と、振動板２とから成る複合体である
。圧電振動子１は矩形板状の圧電磁器３を有し、圧電磁
器３の材質はＴＤＫ７２Ａ材（製品名）で、その長さは
２２ｍｍ、幅は２０ｍｍ、厚さは１ｍｍである。ＴＤＫ
７２Ａ材は電気機械結合係数が大きいことから、ここで
の実施例に用いている。圧電磁器３の分極軸の方向は厚
さ方向に一致しており、この厚さ方向に垂直な両面にＡ
ｕ電極４およびＡｕ電極５が形成されている。Ａｕ電極
４は圧電磁器３の一方の面を覆い、Ａｕ電極５は圧電磁
器３のもう一方の面をおおっている。Ａｕ電極４には端
子Ｐが取り付けられ、Ａｕ電極５には端子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３の幅方向
に沿う一方の縁部に配置されている。圧電振動子１の一
方の面には、舌片状の振動板２が取り付けられている。

【００２４】図２は前記超音波発生素子の平面図である
。振動板２はニッケル製で、細長い板状の固着部６にお
いて圧電振動子１と一体に連なって固着されており、圧
電振動子１より突出している部分の振動板２が振動部７
をなしている。固着部６はＡｕ電極４を介して圧電振動
子１に接着剤で接着されている。振動板２は長さ２０ｍ
ｍ、幅２０ｍｍ、厚さ０．０５ｍｍである。固着部６は
長さ２０ｍｍ、幅３ｍｍ、厚さ０．０５ｍｍである。振
動部７は圧電振動子１の幅方向に沿う縁部から外方に向
けて圧電振動子１の板面に平行に伸び突出している。振
動部７は長さ１７ｍｍ、幅２０ｍｍ、厚さ０．０５ｍｍ
である。

【００２５】図３は図２における振動部７の部分拡大平
面図、図４は板面に垂直な平面で切断したときに現れる
振動部７の断面図である。振動部７にはその厚さ方向に
貫通する微細な多数の穴８が設けられている。穴８の形
状はすり鉢状であって、一方の開口面積が他方の開口面
積より大きいものをここでの実施例で用いていて、一方
の開口を入口側とし、他方を出口側としている。入口側
の直径は０．１ｍｍ、出口側の直径は０．０２ｍｍであ
って、穴８は等しいピッチで配列されている。

【００２６】図５は長さ２０ｍｍ、幅５ｍｍ、厚さ６ｍ
ｍの圧電振動子１１と、長さ１０．５ｍｍ、幅５ｍｍ、
厚さ０．０４ｍｍの振動部１７と長さ１．５ｍｍ、幅５
ｍｍ、厚さ０．０４ｍｍの固着部１８を有する振動板１
６とを備えた超音波発生素子の一実施例を示す斜視図で
ある。振動部１７にはその厚さ方向に貫通する微細な多
数の穴が設けられていて、その穴の形状は図３および図
４の穴８と同様であるが、入口側の直径は０．０６ｍｍ
、出口側の直径は０．０１ｍｍである。圧電磁器１２の
分極軸に垂直な両面には電極１３、１４、１５が形成さ
れている。電極１３および１４は同一面上に設けられて
いて互いに絶縁状態にある。電極１３は圧電磁器の長さ
方向の先端から１５ｍｍの部位を覆い、圧電振動子１１
に交流電圧を印加するための電極として用いられる。電
極１４は電極１３から１ｍｍ離れた残りの部分を覆い、
自励式電源のための電極として用いられる。本実施例を
用いた超音波霧化装置は、周波数が約１００ｋＨｚで霧
化量が最大となり、霧の粒子も微小かつ均一になること
が確認された。

【００２７】図６は図１に示す超音波発生素子が超音波
霧化装置に応用された場合の一実施例を示す断面図であ
る。本実施例は図１に示す超音波発生素子と、貯液室２
１と、保液材２２と支持台２３とから成る。図６には圧
電振動子１に交流電圧を供給する電源回路が併せて示し
てあり、使用時には貯液室２１は適量の液体で満たして
おく。保液材２２の先端は振動板２の下面と接触してい
る。保液材２２の末端は貯液室２１の下端に固定されて
いて、貯液室２１内の液体を吸い上げ振動板２に接触す
ることにより振動板２の下面に液体を供給している。

【００２８】図６の超音波霧化装置の駆動時、圧電振動
子１と振動板２との複合体における２つの共振周波数の
中間値にほぼ等しい周波数を有する交流信号を端子Ｐお
よび端子Ｑを介して圧電振動子１に印加する。このとき
、その交流信号の周波数は圧電振動子１の共振周波数に
ほぼ一致している。圧電振動子１は励振され、振動板２
はその固着部６を固定端とする片持ち梁の形で振動され
る。圧電振動子１を貯液室２１に固定させている支持台
２３は発泡スチロール製で、圧電振動子１に比べて音響
インピーダンスが低いことからここでの実施例に用いて
いる。支持台２３が発泡スチロール製であることにより
、圧電振動子１からの超音波が支持台２３自身に伝搬し
散失されるのが抑制され、振動板２は効率良く振動され
る。一方、貯液室２１の中の液体は保液材２２によって
吸い上げられ振動板２の下面に達している。保液材２２
はスポンジ製で吸液能力が大きいばかりでなく、圧電振
動子１に比べて音響インピーダンスが低いことからここ
での実施例に用いている。保液材２２がスポンジ製であ
ることにより、圧電振動子１からの超音波が保液材２２
を介して液体中に伝搬し散失するのが抑制され、振動板
２は効率良く振動される。振動部７に生じる弾性振動が
液体の霧化に有効に機能する。振動部７の振動に伴い、
振動板２の下面に供給された液体は毛細管現象により各
穴８に導かれる。前記液体が各穴８を通過するとき、各
穴８の液体の通過面積はその入口側から出口側に向けて
減少するから、前記液体は穴８によって絞り作用を受け
振動部７の上面に流出する。その結果、前記絞り作用、
振動部７の屈曲振動により、穴８から流出した液体は効
率良く霧化される。本実施例の超音波霧化装置によれば
、印加電圧が９．８Ｖのときに周波数が１１４．６ｋＨ
ｚで霧化量が最大となり、そのときの消費電力は２９４
ｍＷ、電流は３０ｍＡである。また電源を含む装置全体
においては消費電力は５８８ｍＷ、電流は６０ｍＡであ
る。

【００２９】図７は図１の実施例が示す超音波発生素子
において、振動部７の長さを変化させていったときの振
動部７の長さと霧化量との関係を示す特性図である。振
動部の長さが１７ｍｍのときに霧化量は最大値２７．５
ｍｌ／ｍｉｎを示す。また図８は振動部７の長さと霧の
噴出の高さとの関係を示す特性図である。ただしこのと
きの高さは斜方向に噴出したものを鉛直上方の値に換算
したものである。振動部７の長さが１７ｍｍのときに霧
の高さは１１２ｃｍの最大値に達した。

【００３０】図９は図１の実施例の圧電振動子１のイン
ピーダンスの位相と周波数との関係を示す特性図であり
、図１０は図１の実施例の圧電振動子１と振動板２との
複合体についてのインピーダンスの位相と周波数との関
係を示す特性図である。位相が０度のときの周波数の値
が共振周波数を示すので、図９においては圧電振動子１
は４つの共振周波数を有する。ｆａは４つの共振周波数
のうちの２つの共振周波数の中間値を示す。図１０では
ｆａ付近のピークが２つに分かれ、共振周波数ｆｂ１　
，ｆｂ２　を生じ、その中間値ｆ０　が霧化量が最大に
なるときの周波数を示し、ｆ０　はほぼｆａと一致する
。なお、振動部７の長さを短くするにつれｆｂ１，ｆｂ
２　は高周波側に偏移し、ｆａから遠ざかるので霧化量
は減少する。

【００３１】図１１は圧電振動子６０と振動板７０（本
図には描かれていない）とから成る超音波発生素子の一
実施例を示す斜視図、図１２は図１１の実施例の超音波
発生素子を下面方向から見たときの平面図である。本実
施例は図６の超音波霧化装置における支持台２３に取り
付けられた図１の超音波発生素子に代えて用いられる。 圧電振動子６０は、分極軸に垂直な両面をそれぞれ端面
とし前記分極軸に平行に貫通された穴を有する円柱状の
圧電磁器６１を有し、圧電磁器６１の材質はＴＤＫ７２
Ａ材（製品名）で、直径２４ｍｍ、厚さ６ｍｍで、前記
貫通穴も円柱状であり、その直径は１２ｍｍである。Ｔ
ＤＫ７２Ａ材は電気機械結合係数が大きいことからここ
での実施例に用いている。前記両端面にはそれぞれＡｕ
電極６２およびＡｕ電極６３が形成されている。Ａｕ電
極６２には端子Ｐが取り付けられ、Ａｕ電極６３には端
子Ｑが取り付けられている。

【００３２】圧電振動子６０の下端面の前記貫通穴の開
口を覆う位置には、円板状の振動板７０が取り付けられ
ている。振動板７０はニッケル製で、輪状の固着部７２
によって圧電振動子６０と一体的に連なって固着されて
おり、固着部７２に囲まれた振動板７０が振動部７１を
なしている。固着部７２はＡｕ電極６３を介して圧電振
動子６０に固着されている。振動板７０の直径は１４ｍ
ｍ、厚さ０．０５ｍｍである。振動部７１の直径は前記
貫通穴の直径と一致しており１２ｍｍであり、厚さは０
．０５ｍｍである。振動部７１にはその厚さ方向に貫通
する微細な多数の穴が設けられていて、その穴の寸法と
形状は図３および図４の穴８と同一である。なお、圧電
振動子６０と振動版７０とから成る複合体は振動部７１
が保液材２２に接するような状態で支持板２３に取り付
けられている。

【００３３】図１１および図１２に示す超音波発生素子
を図１の超音波発生素子のかわりに備えた図６の超音波
霧化装置の駆動時、前記複合体の共振周波数にほぼ等し
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
て圧電振動子６０に印加する。圧電振動子６０は励振さ
れ、固着部７２に囲まれた振動部７１は圧電振動子６０
と一体となって結合振動する。この振動部７１の結合振
動が液体の霧化に有効に機能する。

【００３４】図１３は３種類の形状の図１１の複合体に
ついての印加電圧と周波数およびそのときの消費電力と
電流との関係を表にして示した特性図である。Ｉ型とＩ
Ｉ型は圧電振動子の下端に振動板が固着されている。Ｉ
ＩＩ型はＩＩ型と同寸法ではあるが、振動板は圧電振動
子の上端面に固着されている。ＩＩ型は図１１及び図１
２に示す圧電振動子６０と振動板７０との複合体である
。印加電圧が１０．７Ｖのときには周波数が２９０．６
ｋＨｚで霧化量が最大となり、そのときの消費電力は３
２０ｍＷ、電流は３０ｍＡである。また、電源を含む素
子全体においては消費電力は６４２ｍＷ、電流は６０ｍ
Ａである。なお、ＩＩ型と同構造で上部にも振動板を設
けた場合には、ＩＩ型での特性が保持されたままで霧化
率は減少するものの、極めて微細な霧の発生に有効であ
ることが確認された。

【００３５】なお、液体供給手段として本実施例の他に
、液体を振動板２または振動板７０の上に滴下させた場
合、あるいは液体供給チューブを用いて振動板２または
振動板７０の下面に液体を供給した場合にも、本実施例
と同様な霧化効果が見られた。

【００３６】

【発明の効果】本発明の超音波発生素子によれば、圧電
振動子として圧電磁器とその圧電磁器の厚さ方向に垂直
な両面に形成されている電極とからなる簡単な構造を採
用することにより、素子を小型化できる。さらに、振動
板に供給された液体は振動板に設けられている多数の穴
の効果により効率よく霧化され、霧化される霧の粒子の
微小性、均一性に優れ、しかも低消費電力での駆動が可
能である。

【００３７】振動部に設けられた多数の穴の一方の開口
面積と他方の開口面積とが異なる構造の採用により、霧
の粒子の微小性、均一性をさらに促進させることができ
る。

【００３８】振動板を圧電振動子の電極を有する少なく
とも一つの面上に一体的に連なって固着させる構造の採
用により、振動部は固着部を固定端とする形で振動する
から、強い弾性振動の状態にある振動部に供給された液
体は垂直上方に向けて霧化される。振動部の振動と振動
部に設けられている穴の作用との相乗効果により液体の
霧化作用は促進され、霧の発生量は増加しかつ粒子の径
は微小で均一になる。

【００３９】圧電振動子と振動板との複合体における２
つの共振周波数の中間値が圧電振動子単体の共振周波数
にほぼ等しくなるような構造および圧電振動子としてそ
の長さと幅の寸法比が１に近くてしかも１に等しくない
矩形板状構造を採用することにより、圧電振動子と振動
板との複合体の結合振動が増強するから、霧の発生量は
さらに増加する。

【００４０】圧電振動子としてその厚さと幅の寸法比が
１に近くてしかも１に等しくない矩形状の角柱構造を採
用することにより、圧電振動子と振動板との複合体の結
合振動が増強するから、霧の発生量はさらに増加する。 また、圧電磁器の厚さ方向に垂直な一方の面上に互いに
絶縁状態にある２つの電極を設けることにより一方の電
極を自励式電源のための電極として用いることができる
から、安定で効率がよく低消費電力駆動が可能な霧化装
置を提供できる。

【００４１】圧電磁器として、その圧電磁器の分極軸に
平行に貫通された貫通穴を有する柱状構造を採用し、ま
た振動板を貫通穴の内部やその開口を覆う位置に圧電磁
器の分極軸に垂直な端面にほぼ平行に設けた構造を採用
することにより、圧電振動子の励振は効率よく振動板を
振動させるので、振動板に供給された液体の霧化効率を
増大できる。振動板を複数個用いれば霧の粒子の微小性
をさらに向上できる。振動板を圧電振動子の貫通穴の内
部やその開口を覆う位置に一体的に連なって固着させる
構造を採用することにより、振動部は圧電振動子と一体
となって結合振動するから、この結合振動の状態にある
振動部に接触する液体は垂直方向上方に向けて霧化され
る。振動部に設けられた穴による作用と、振動部の振動
との相乗効果により、液体の霧化作用は促進され、霧の
発生量が増加しかつ粒子の径が均一になる。

【００４２】圧電振動子と振動板との複合体の共振周波
数のうちの一つが圧電振動子単体の共振周波数のうちの
一つにほぼ等しくなるような構造、および圧電振動子と
してその分極軸の方向の長さと、端面の外縁と内縁との
最短距離との比がほぼ１に等しい矩形状または円環状構
造を採用することにより、圧電振動子と振動板との複合
体の結合振動が増強されるから、霧化効率をさらに増大
させることができる。

【００４３】印加電圧を増加させるとそれについて圧電
振動子と振動板との複合体の結合振動が増強されるから
、霧化量も増加するので、目的に応じて電圧を変えれば
霧化量を自由に変えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の超音波発生素子の一実施例を示す側面
図。

【図２】図１の超音波発生素子の平面図。

【図３】図２の振動部７の部分拡大平面図。

【図４】板面に垂直な平面で切断したときに現れる振動
部７の断面図。

【図５】本発明の超音波発生素子の一実施例を示す斜視
図。

【図６】図１に示す超音波発生素子が超音波霧化装置に
応用された場合の一実施例を示す断面図。

【図７】図１に示す超音波発生素子において、振動部７
の長さを変化させていったときの振動部７の長さと霧化
量との関係を示す特性図。

【図８】図１に示す超音波発生素子において、振動部７
の長さと霧の噴出の高さとの関係を示す特性図。

【図９】図１の実施例の圧電振動子１のインピーダンス
の位相と周波数との関係を示す特性図。

【図１０】図１の実施例の圧電振動子１と振動板２との
複合体についてのインピーダンスの位相と周波数との関
係を示す特性図。

【図１１】圧電振動子６０と振動板７０（本図には描か
れていない）とから成る超音波発生素子の一実施例を示
す斜視図。

【図１２】図１１の超音波発生素子を下面方向から見た
ときの平面図。

【図１３】３種類の形状の図１１の複合体についての印
加電圧と周波数およびそのときの消費電力と電流との関
係を表にして示した特性図。

【符号の説明】

１　　　　圧電振動子 ２　　　　振動板 ３　　　　圧電磁器 ４　　　　電極 ５　　　　電極 ６　　　　固着部 ７　　　　振動部 ８　　　　穴 １１　　　　圧電振動子 １２　　　　圧電磁器 １３　　　　電極 １４　　　　電極 １５　　　　電極 １６　　　　振動板 １７　　　　振動部 １８　　　　固着部 ２１　　　　貯液室 ２２　　　　保液材 ２３　　　　支持台 ６０　　　　圧電振動子 ６１　　　　圧電磁器 ６２　　　　電極 ６３　　　　電極 ７０　　　　振動板 ７１　　　　振動部 ７２　　　　固着部

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　圧電振動子に振動板を固着してなる超
   音波発生素子において、前記振動板にはその厚さ方向に
   貫通する多数の穴が設けてあり、前記圧電振動子は柱状
   の圧電磁器と、該圧電磁器の厚さ方向に垂直な両端面に
   形成されている電極とから成り、前記穴における前記振
   動板の一方の開口面積と他方の開口面積とが異なること
   を特徴とする超音波発生素子。
2. 【請求項２】　　前記振動板は、前記圧電振動子の電極
   を有する少なくとも一つの端面上に一体的に連なって固
   着されており、前記圧電振動子の外方に向けて前記圧電
   振動子の該端面にほぼ平行に突出する振動部を有し、前
   記穴は前記振動部に設けられていることを特徴とする請
   求項１に記載の超音波発生素子。
3. 【請求項３】　　前記圧電振動子の共振周波数は、前記
   圧電振動子と前記振動板との複合体における２つの共振
   周波数の中間値にほぼ等しいことを特徴とする請求項１
   または２に記載の超音波発生素子。
4. 【請求項４】　　前記圧電振動子は、長さと幅の寸法比
   が１に近くしかも１に等しくない矩形状の板であること
   を特徴とする請求項３に記載の超音波発生素子。
5. 【請求項５】　　前記圧電振動子は、厚さと幅の寸法比
   が１に近くしかも１に等しくない矩形状の角柱であるこ
   とを特徴とする請求項３に記載の超音波発生素子。
6. 【請求項６】　　前記一方の端面に形成されている電極
   は互いに絶縁された２つの部分に分割されていることを
   特徴とする請求項５に記載の超音波発生素子。
7. 【請求項７】　　前記圧電磁器は、該圧電磁器の分極軸
   に平行に貫通された貫通穴を有し、前記振動板は、前記
   貫通穴の開口を覆う位置または該貫通穴の内部に前記分
   極軸に垂直な端面にほぼ平行に少なくとも１箇所に設け
   てあり、前記振動板の周縁は前記圧電振動子に固着され
   ており、前記圧電振動子に固着されている固着部分に囲
   まれている部分の振動板は振動部を成し、前記穴は前記
   振動部に設けられていることを特徴とする請求項１に記
   載の超音波発生素子。
8. 【請求項８】　　前記圧電振動子の共振周波数のうちの
   １つは前記圧電振動子と前記振動板との複合体の共振周
   波数のうちの１つにほぼ等しいことを特徴とする請求項
   ７に記載の超音波発生素子。
9. 【請求項９】　　前記圧電振動子は矩形状または円環状
   で、前記圧電振動子の分極軸の方向の長さと、前記端面
   の外縁と内縁との最短距離との比はほぼ１に等しいこと
   を特徴とする請求項７または８に記載の超音波発生素子
   。