JPH0560555U - 超音波霧化ユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 水等の液体を収容するチャンバーの底面積を
縮小して小型化を図り、かつ霧化筒の配置等の設計上の
自由度を確保する。 【構成】 ベース１１に圧電振動子ＴＤを傾斜させて取
り付けるとともに該圧電振動子ＴＤを駆動する励振回路
を前記ベース１１に一体化した構造を持ち、前記ベース
１１の中心に対して点対称に取付穴１４を当該ベース１
１に設け、前記圧電振動子ＴＤは前記ベース１１の中心
から偏心した位置に配置した構成である。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、超音波で水を霧化する超音波加湿器等に使用される超音波霧化ユニ ットに関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、本出願人より実開昭６２−１４３１３１号にて、金属製ベースに対して 圧電振動子を傾斜させて当該ベース中心位置に取り付けた超音波霧化ユニットが 開示されている。

【０００３】 図５及び図６に、そのような従来の超音波霧化ユニットを、水が収容されるチ ャンバーを構成する水槽の底部に装着した超音波加湿器の例をそれぞれ示す。こ れらの図において、水槽１の底部に装着された超音波霧化ユニット２は、底部の 一部をなす金属製ベース３に対して圧電振動子ＴＤを傾斜させて当該ベース中心 位置に取り付けたものである。ここで、圧電振動子ＴＤをベース３に対して傾斜 させるのは、超音波霧化ユニット２を水槽底部に装着したときに、圧電振動子Ｔ Ｄの振動面が水槽内の水面に対して傾斜するようにして、霧化効率を向上させる ためである。すなわち、圧電振動子ＴＤから放射された超音波によって水面に生 じた水柱４の先端で霧化が行なわれるが、圧電振動子ＴＤの振動面が傾斜してな い場合には水柱が垂直に立ち上がり、霧化されない大粒の水滴が水柱上に落下し て霧化効率の低下を生じる。これを防止するために圧電振動子ＴＤの振動面を傾 斜させることにより水柱４を傾斜させ、霧化されない大粒の水滴が水柱上に直接 落下するのを防止して霧化効率の向上を図っている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、圧電振動子ＴＤを超音波霧化ユニット２のベース３に対して傾斜さ せて取り付け、すなわち、水面に対して圧電振動子の振動面を傾斜させた場合、 超音波の放射によって水面に生じる水柱４は、圧電振動子取付位置の真上ではな く振動面が傾斜した分だけずれた位置（傾斜した振動面の法線Ｊ方向にずれた位 置）に発生することになる。このため、図５の従来例のように、水槽側にて支持 される霧化筒（風向円筒）５を水槽中心軸Ｋからずらした位置に配置したり、図 ６の従来例のように、逆に霧化筒５を水槽中心軸Ｋと同心に配置した場合には、 超音波霧化ユニット２の位置をずらす必要が出て来る。このため、水槽１の底面 積を超音波霧化ユニット２に比べてかなり大きくしたりする必要が生じる等、超 音波加湿器の設計に種々の制約が生じる嫌いがあった。

【０００５】 なお、最近、超音波加湿器内の水を殺菌するために水槽をヒーターで加熱する 構造が提案されているが、この場合には水槽の底面積が大きいと加熱に要するヒ ーターの電力容量が大きくなる不都合が生じる。

【０００６】 本考案は、上記の点に鑑み、水等の液体を収容するチャンバーの底面積を縮小 して小型化を図ることが可能で、しかも霧化筒の配置等の設計上の自由度を確保 可能な超音波霧化ユニットを提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために、本考案の超音波霧化ユニットは、ベースに圧電振 動子を傾斜させて取り付けるとともに該圧電振動子を駆動する励振回路を前記ベ ースに一体化した構造を持ち、前記ベースの中心に対して点対称に取付穴を当該 ベースに設け、前記圧電振動子は前記ベースの中心から偏心した位置に配置した 構成としている。

【０００８】

【作用】

本考案の超音波霧化ユニットにおいては、ベースの中心に対して幾何学的に点 対称に取付穴を当該ベースに設けており、水等の液体を収容するチャンバーに対 してユニットの取付方向を回転することによって任意に設定することができる。 また、ベースに圧電振動子を傾斜させて取り付けるとともに圧電振動子を前記ベ ースの中心から偏心した位置に配置しており、霧化筒をチャンバーの中央部に配 置する等の設計が可能となり、超音波霧化ユニットを用いて超音波加湿器等を構 成する場合の設計上の自由度を多くすることができる。さらに、霧化筒をチャン バーの中央部に配置したりすることで、チャンバー底面積を超音波霧化ユニット のベースの面積と同程度に縮小することも可能となる。

【０００９】

【実施例】

以下、本考案に係る超音波霧化ユニットの実施例を図面に従って説明する。

【００１０】 図１及び図２は超音波霧化ユニットを示し、図３はその超音波霧化ユニットを 装着した超音波加湿器を示し、図４はその超音波加湿器の電気回路図である。

【００１１】 まず、図１及び図２において超音波霧化ユニット１０について説明する。アル ミニウム、ステンレス等の金属製ベース１１は、両側に垂直に折り曲げられた側 面部１２Ａ，１２Ｂを有し、ベース１１の四隅の取付部１３には取付穴１４(ベ ース１１を超音波加湿器側に固定するための穴)がそれぞれ形成されている。こ こで、金属製ベース１１の平面形状は、図１に示す通り略正方形状であって当該 ベース中心に対し幾何学的に点対称となる形状であり、ベース１１の四隅の取付 部１３に形成された取付穴１４は、ベース中心に対し幾何学的に点対称となる位 置に配置されている。各取付穴１４は貫通穴であっても良いし必要に応じて螺子 穴としても良い。

【００１２】 このような金属製ベース１１の中心から偏心した位置に振動子装着穴１５が形 成され、該振動子装着穴１５に圧電振動子ＴＤを持った振動子支持構造体２０が 装着されている。すなわち、振動子支持構造体２０は、円板状圧電セラミックの 超音波放射面に放射面側電極２１Ａを有すると共にこれに対向する面に対向電極 ２１Ｂを有する円板状圧電振動子ＴＤと、内周に傾斜した環状溝２３を刻設しか つ外周面に取付用環状溝２４を形成した有底筒状弾性樹脂体２５と、前記放射面 側電極２１Ａの回り込み電極部分に接触する第１電極体２６Ａと、前記対向電極 ２１Ｂに弾性で接触する第２電極体２６Ｂとから構成されている。そして、圧電 振動子ＴＤの対向電極２１Ｂに接触する第２電極体２６Ｂは弾性樹脂体２５内に 配置され、その第２電極体２６Ｂの延長部２７Ｂは弾性樹脂体２５の底部より引 き出される。また、圧電振動子ＴＤの放射面側電極２１Ａの回り込み部分に接触 する第１電極体２６Ａは圧電振動子ＴＤに重ね合わされ、両者は前記弾性樹脂体 ２５内周の傾斜した環状溝２３に水密に嵌合され、第１電極体２６Ａの延長部２ ７Ａも弾性樹脂体２５の底部より引き出される。このような、振動子支持構造体 ２０の弾性樹脂体２５は、前記圧電振動子ＴＤの傾斜方向が図１の矢印Ｘ方向（ ベース中心）に向かって振動子面が下がる向きとなる如く、前記金属製ベース１ １の振動子装着穴１５に水密に嵌着されている。

【００１３】 なお、前記金属製ベース１１の平面部上には超音波加湿器側のチャンバー底部 に水密に装着するための防水ガスケット（パッキン）２９が貼り付けられている 。

【００１４】 一方、前記圧電振動子ＴＤを駆動する励振回路は、例えば第４図に示すような コレクタ接地形コルピッツ自励発振回路３０であり、この励振回路３０はプリン ト基板３１上に組み立てられるようになっている。そのプリント基板３１は、前 記金属製ベース１１の平面部に平行配置され、前記圧電振動子ＴＤに圧接する電 極体２６Ａ，２６Ｂの延長部２７Ａ，２７Ｂが直接基板裏面の導電パターンに接 続されると共に、プリント基板３１はベース側面部１２Ａ，１２Ｂにて固定支持 されている。プリント基板３１上における前記振動子支持構造体２０の周囲の空 間には、前記励振回路の構成部品、例えばパワートランジスタＴＲや可変抵抗器 、コンデンサ等が配置されている。また、前記ベース１１の平面部の裏側にはヒ ーター３２が密着、固定されている。該ヒーター３２は、ベース１１を介し超音 波加湿器側のチャンバー内の水温を５０°Ｃ以上に上げて殺菌する目的で設けら れている。

【００１５】 図１及び図２で説明した超音波霧化ユニット１０は、図３のように、超音波加 湿器のチャンバーを構成する樹脂製等の水槽４０の底部に装着される。すなわち 、水槽底部のユニット取付穴４１に金属製ベース１１が臨む如く（ベース１１が チャンバー底部の一部をなすように）、ベース側取付穴１４より取付ビス４２を 水槽側の雌螺子部４３に螺合し締め付けて、前記防水ガスケット２９が水槽底部 に水密に密着するように超音波霧化ユニット１０を取り付ける。水槽側には霧化 筒（風向円筒）４５が支持される。さらに、図３には図示を省略したが、霧化筒 ４５内を図３の矢印Ｙのように上昇する空気流を発生するために、図４の電気回 路図に示すようにファン５０が設けられると共に、水槽内の水の水位が極端に低 下したこと（又は水が無くなったこと）を検出するためにフロートスイッチＦＳ が設けられている。

【００１６】 図４は図１及び図２の超音波霧化ユニット１０を装着した超音波加湿器の電気 回路図であり、トランスＴの一次巻線はヒューズＦ及び電源スイッチＳＷが挿入 された電源ラインを介して商用電源（ＡＣ１００Ｖ）に接続されるようになって いる。トランスＴの二次巻線には整流器ＲＦが設けられ、圧電振動子ＴＤを励振 する励振回路としてのコレクタ接地形コルピッツ自励発振回路３０への直流電源 を構成している。フロートスイッチＦＳとリレーＲＹの直列回路は前記整流器Ｒ Ｆの直流出力側に接続され、フロートスイッチＦＳが水位の極端な低下（又は水 無し）を検出してオフとなったとき、リレーＲＹの励磁をオフにし、リレーＲＹ の接点Ｓ１及びＳ２をオフにするようにしている。接点Ｓ１は前記自励発振回路 ３０のパワートランジスタＴＲのベースバイアス回路に挿入され、Ｓ１オフ時に パワートランジスタＴＲへのベースバイアスをオフとする機能を持つ。また、接 点Ｓ２はヒーター３２及びこれに直列のサーモスタット５１の電源ラインへの接 続線路に直列に挿入され、Ｓ２オフ時にヒーター３２への通電をオフにする機能 を持つ。なお、ファン５０は電源ラインに並列に接続されている。

【００１７】 上記の如く超音波霧化ユニット１０を装着した超音波加湿器に適切な一定水位 となる如く水を給水タンク等（図示省略）より供給し、電源スイッチＳＷを投入 すると、フロートスイッチＦＳがオン、リレーＲＹの各接点Ｓ１，Ｓ２もオンと なり、自励発振回路３０は発振を開始するとともにヒーター３２による水槽内の 水の加熱が始まり、ファン５０の送風も開始する。そして、図３のように圧電振 動子ＴＤによる超音波の放射によって、その振動面の法線Ｊ方向にずれた位置に 水柱４が形成される。ここで、例えば圧電振動子径２０mm、水面に対する圧電振 動子の傾斜角７度、周波数１.７ＭＨz、水位４０mmとした場合、霧化筒４５との 偏心（図３の水槽及び霧化筒中心軸Ｋと圧電振動子中心との距離Ｌ）は１３mmが 最良のポイントとなり、ベース１１中心より、１３mmずらして圧電振動子中心を 設ければ、霧化筒４５をチャンバーを成す水槽４０の中心軸と同心配置とするこ とができる。換言すれば、図５の従来例の如く霧化筒を水槽中心軸から偏心させ たり、図６の従来例の如く超音波霧化ユニットを水槽底部に偏心させて装着する 必要性がなくなり、超音波加湿器の設計上の自由度を確保できるとともに、水槽 の底部寸法も必要最小限に（超音波霧化ユニットのベース面積と同程度に）設定 することが可能で、小型化にも好都合である。

【００１８】 なお、図３及び図４では超音波霧化ユニットを超音波加湿器に装着した場合を 説明したが、加湿器以外の超音波霧化装置に適用可能であることは勿論である。 また、圧電振動子を励振する励振回路としては種々の回路を選択可能である。

【００１９】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案の超音波霧化ユニットによれば、次の通りの効果 を奏することができる。 (１) 圧電振動子の振動面がベースに対して傾斜し超音波放射方向が圧電振動子 の真上方向からずれることを考慮して圧電振動子をベース中心に対して偏心配置 としたので、水等の液体を収容したチャンバーに対して霧化筒を偏心させたり、 逆に超音波霧化ユニットをチャンバーに対して偏心させたりする必要性を無くし 、超音波加湿器等の設計上の自由度を大きくするとともにチャンバーの底部寸法 の縮小、小型化も図り得る。 (２) ベースの取付穴が幾何学的に当該ベース中心に対し点対称となっているた め、超音波加湿器等に対し超音波霧化ユニットの取り付け位置を回転することに より任意に設定することができる。このため、圧電振動子の振動面の傾斜方向を 種々の超音波加湿器に応じて最適な方向に選択することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る超音波霧化ユニットの実施例を示
す平面図である。

【図２】同II−II断面図である。

【図３】実施例で示した超音波霧化ユニットを用いた超
音波加湿器の１例を示す断面図である。

【図４】図３の超音波加湿器の電気回路図である。

【図５】従来の超音波霧化ユニットを用いた場合の超音
波加湿器の従来例を示す断面図である。

【図６】従来の超音波霧化ユニットを用いた場合の超音
波加湿器の他の従来例を示す断面図である。

【符号の説明】

１，４０ 水槽 ２，１０ 超音波霧化ユニット ３，１１ ベース ４ 水柱 ５，４５ 霧化筒 １３ 取付部 １４ 取付穴 ２０ 振動子支持構造体 ２５ 弾性樹脂体 ３０ 発振回路 ３１ プリント基板 ３２ ヒーター

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ベースに圧電振動子を傾斜させて取り付
   けるとともに該圧電振動子を駆動する励振回路を前記ベ
   ースに一体化してなる超音波霧化ユニットにおいて、前
   記ベースの中心に対して点対称に取付穴を当該ベースに
   設け、前記圧電振動子は前記ベースの中心から偏心した
   位置に配置したことを特徴とする超音波霧化ユニット。