JPH0515980Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、液体を吸い上げ、霧化する超音波ポ
ンプを利用した超音波霧化装置に関する。

（従来の技術及び問題点） 従来、加湿器に使用されている一般的な超音波
霧化装置は、容器底部に超音波振動子を設けて超
音波を容器の液体中に放射し、液面に生じた液柱
より飛散する霧化粒子を霧化筒より吐出する構造
であつた。この構造は、容器底部に超音波振動子
取付用穴を形成したり霧化筒を液面上方に配置し
たりする必要があり、かつ振動子が無負荷運転と
ならないような液面の管理が必要であるため、空
気調和機や冷蔵庫等の運転に際して室内（庫内）
より集水されたドレイン排水の霧化等の水位の一
定しない用途で配置スペースが少ない場合には不
向きである。

一方、本出願人より特願昭61−309113号におい
て、下端に開口する水吸い上げ用穴を軸方向に形
成した軸体に複数枚の圧電素子を締め付け手段で
締め付け一体化してなる超音波ポンプを利用して
空気調和機や冷蔵庫等の運転に際して室内（庫
内）より集水されたドレイン排水の汲み上げ、霧
化等を行うことが提案されている。

第５図は超音波ポンプを利用した超音波霧化装
置の基本構成を示す。この図において、１０は空
気調和機や冷蔵庫等の運転に際して室内（庫内）
より集水されたドレイン排水等を溜めておく容器
であり、また、PMは、容器１０内の水（または
液体）を負荷として動作するポンプ作用と霧化作
用を兼ねたランジユバン型振動体構造を成す超音
波ポンプである。

この超音波ポンプPMにおいて、軸体１１は下
部にポンプ機能のための円錐状部１５を有すると
ともに、上部に霧化機能のための振幅拡大ホーン
部３０及び円板状部３１を備えている。軸体１１
の中間部はボルト状であつて雄螺子部１２，１３
が形成されている。また、軸体１１の中心軸上に
液体吸い上げ用貫通穴１６が形成され、この液体
吸い上げ用貫通穴１６の下方の開口は軸体１１の
下端面（すなわち円錐状部１５の下端面）の中央
に位置し、上方の開口は軸体１１の上端面（すな
わち円板状部３１）の中央に位置している。

そして、支持部材となる円板状フランジ１８、
円板状電極板１９Ａ、円板状圧電素子２０Ａ、円
板状電極板１９Ｂ、円板状圧電素子２０Ｂ、円板
状電極板１９Ｃ、円板状平ワツシヤ２２及び皿ば
ね２３の各貫通穴に前記軸体１１を挿通し、軸体
１１の雄螺子部１２，１３にナツト２１Ａ，２１
Ｂをそれぞれ螺合し、締め付けることによつて、
圧電素子２０Ａ，２０Ｂ等の各部材は軸体１１に
締め付け一体化される。すなわち、圧電素子２０
Ａ，２０Ｂと軸体１１との関係はボルト締めラン
ジユバン型振動子とほぼ同様な構造となつてい
る。

この超音波ポンプPMは、容器１０内の水面Ｐ
が矢印Ｑの範囲内にあり、超音波ポンプPMの下
部が水等の液体に浸つている正常運転の場合、電
極板１９Ｂと電極板１９Ａ，９Ｃとの間に高周波
電圧を印加すれば、圧電素子２０Ａ，２０Ｂは超
音波振動（例えば厚み振動）を発生し、この振動
は軸体１１の下部で拡大され、下端の円錐状部１
５に拡大された超音波の縦振動（第５図の矢印Ｒ
のような軸に平行な方向の振動）を引き起こす。
この軸体下端の円錐状部１５の縦振動は、矢印Ｓ
のように液体吸い上げ用貫通穴１６を吹き上げる
向きの対流を引き起こし、これとともに、水等の
液体は空気に比べ超音波が伝搬しやすく粘性が高
い性質があるので液体吸い上げ用貫通穴６内の液
体を超音波振動が上昇する方向に進行して行き、
また貫通穴１６内面が収縮する呼吸作用等の理由
のため、液体吸い上げ用貫通穴１６を上昇した液
体は、その上部開口に位置する円板状部３１の上
端面の超音波振動にて霧化され、微粒子となつて
大気中に飛散する。

ところで、本考案者の実験によれば、超音波ポ
ンプPMは、ポンプ動作実行中に超音波ポンプ下
部（円錐状部１５）より容器内の液体に超音波を
主として下向きに放射するが、その超音波が容器
で反射されて超音波ポンプ側に戻つて来て超音波
ポンプ下端の超音波振動と干渉を引き起こすと、
超音波ポンプのポンプ作用が乱れてしまうことが
判明した。この結果、容器内の水位や容器形状に
よつてポンプ作用が変わり、霧化量変動の原因と
なつていた。

超音波ポンプPMの駆動周波数を35kHzとした
とき、水中の波長λは約４cmで、λ／２が約２cm
となる。従つて、容器１０の底面と超音波ポンプ
PMの下端（円錐状部１５の下端）とが２cmより
充分小さければ、容器底面からの超音波の反射が
超音波ポンプ下端の超音波振動に干渉することは
少ない筈であるが、実際には超音波ポンプよりの
超音波は垂直方向のみならずかなりの放射角をも
つて拡散するため、近傍の容器壁等による反射波
によつても干渉を受けてしまい、ポンプ作用が不
安定となる問題点があつた。

（問題点を解決するための手段） 本考案は、上記の点に鑑み、超音波ポンプの液
中に浸つている下端部より放射される超音波を吸
収する超音波吸収部材を容器中に配設して、容器
中の水位変動や容器形状の変更に起因する超音波
ポンプのポンプ作用の変動を防止し、ひいては霧
化量の安定化を図り得る超音波霧化装置を提供し
ようとするものである。

本考案の超音波霧化装置は、下端及び上端に開
口する液体吸い上げ用穴を軸方向に形成し、上部
に霧化用ホーン部を形成した軸体に複数枚の圧電
素子を締め付け手段で締め付け一体化してなる超
音波ポンプを備え、該超音波ポンプの液中に浸る
下端に対向する少なくとも底部を有する超音波吸
収部材を配設した構成により、上記従来技術の問
題点を解消している。

（作用） 本考案の超音波霧化装置においては、超音波ポ
ンプの液中に没した下端部と容器底部との間に超
音波吸収部材が介在しているため、超音波ポンプ
下端部より放射された超音波を吸収することがで
きる。従つて、超音波ポンプ下端部よりの超音波
が容器底部で反射された反射波が超音波ポンプ下
端部の超音波振動と干渉してポンプ作用に悪影響
を及ぼすのを防止でき、効率良くポンプ作用を実
施できる。また、超音波吸収部材が底部及び側面
部を有する箱状（有底筒状のものを含む）であれ
ば、超音波ポンプ下端部を囲むことができ、より
いつそうの超音波吸収効果を発揮できる。

このように、超音波の反射を少なくすることに
より、超音波ポンプのポンプ作用を安定化し効率
の向上を図ることができるので、ポンプ作用で吸
い上げられて超音波ポンプ上端部で霧化される霧
化粒子の量も安定化させかつ充分な量とすること
ができる。

（実施例） 以下、本考案に係る超音波霧化装置の実施例を
図面に従つて説明する。

第１図において、超音波ポンプPMはそのフラ
ンジ部１８を利用して容器１０上方の支持板１に
ビス等で取り付けられており、水等の液体を収納
した容器１０の内側には超音波ポンプPMの液体
に没する下端部、すなわち円錐状部１５を取り囲
む箱状（有底筒状のものを含む）の超音波吸収部
材２が配設されている。該超音波吸収部材２は、
通水性を有する構造体で作るか、あるいは通水性
の無い材質である場合には超音波吸収部材２の一
部に通水穴３を形成しておく。なお、超音波ポン
プPM自体の構成は、第５図の場合と同様でよ
い。

第２図乃至第４図は超音波吸収部材の具体例を
それぞれ示す。第２図は第１具体例であり、超音
波吸収部材２Ａは、鋭角をなす２面からなり深さ
ｄがλ／４以上のくぼみ４を有する凹凸面で底部
と側面部とを有する箱状体を構成したものであ
る。この場合には、凹凸面をなす材質自体は金属
板、樹脂板等の超音波をあまり吸収しない材質で
あつても、前記くぼみ４に超音波が入り込むと、
超音波はくぼみ４内で複数回反射を繰り返して減
衰する。

第３図は第２具体例であり、超音波吸収部材２
Ｂは、２重網（もしくは多重網）構造の箱状体で
ある。この場合、内側箱状の第１の網５Ａと外側
箱状の第２の網５Ｂとは短い間隔で対向してお
り、第１の網５Ａと第２の網５Ｂとの間で超音波
は反射を繰り返すうちに減衰する。網５Ａ，５Ｂ
の材質は金属、樹脂等でよい。なお、実験の結
果、１重の網のみでは、超音波の吸収効果は比較
的少なく、２重以上としたときに吸収効果が大き
いことが判つた。

第４図は第３具体例であり、超音波吸収部材２
Ｃは、ニツケルその他の発泡金属体、発泡セラミ
ツク体で箱状に構成される。この場合、超音波吸
収部材２Ｃを成す発泡金属体又はセラミツク体の
孔は表面に開口しており、しかも隙間の大きい粗
い材質であることが好ましい。超音波は超音波吸
収部材２Ｃの表面に開口した多数の孔に入つて減
衰する。

以上述べたように、液中に浸つた超音波ポンプ
PM下端と容器１０底部との間に超音波吸収部材
２乃至２Ｃを介在させて、超音波ポンプPM作動
時に発生する超音波の液中への放射を吸収するこ
とにより、超音波ポンプPMのポンプ作用の安定
化、効率化を図ることができる。

なお、超音波吸収部材として箱状のものを示し
たが、側面部を省略した底部のみの板状超音波吸
収部材を超音波ポンプPM下端の下方に配置する
ことによつても超音波の吸収が可能であり、ポン
プ作用の改善効果が見られた。

（考案の効果） 以上説明したように、本考案の超音波霧化装置
によれば、下端及び上端に開口する液体吸い上げ
用穴を軸方向に形成し、上部に霧化用ホーン部を
形成した軸体に複数枚の圧電素子を締め付け手段
で締め付け一体化してなる超音波ポンプを備えた
構成において、該超音波ポンプの液中に浸る下端
に対向する少なくとも底部を有する超音波吸収部
材を配設したので、超音波の容器による反射を防
止し、反射波が超音波ポンプ下端部の超音波振動
と干渉することを回避することが可能である。こ
の結果、容器中の水位変動や容器形状の変更に起
因する超音波ポンプのポンプ作用の変動を防止
し、ポンプ作用の効率化を図り、ひいては霧化量
の安定化を図り得る

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る超音波霧化装置の実施例
を示す正断面図、第２図乃至第４図は実施例で用
いる超音波吸収部材の具体例をそれぞれ示す断面
図、第５図は従来の超音波霧化装置を示す正断面
図である。 ２，２Ａ乃至２Ｃ……超音波吸収部材、３……
通水穴、４……くぼみ、５Ａ，５Ｂ……網、１０
……容器、PM……超音波ポンプ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 下端及び上端に開口する液体吸い上げ用穴を軸
   方向に形成し、上部に霧化用ホーン部を形成した
   軸体に複数枚の圧電素子を締め付け手段で締め付
   け一体化してなる超音波ポンプを備え、該超音波
   ポンプの液中に浸る下端に対向する少なくとも底
   部を有する超音波吸収部材を配設したことを特徴
   とする超音波霧化装置。