JPH06335647A - 超音波噴霧装置給液構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 液体吸い上げ能力の維持、液体の多量供給能
力の向上、超音波噴霧装置の耐久性の向上を可能にする
超音波噴霧装置給液構造を提供する。 【構成】 超音波噴霧装置給液構造は本給液部１および
副給液部２から成る。副給液部２は本給液部の両側面に
固着されている。副給液部２の上端部は振動板４と接触
し、本給液部１の上端部は振動板４と微小間隙を隔てて
対面している。まず副給液部２によって吸い上げられた
液体が副給液部２の上端部に到達し霧化される。続いて
本給液部１によって吸い上げられた液体が本給液部１と
振動板４との微小間隙に到達し霧化される。 【効果】 液体霧化能力の向上とともに、振動板の摩耗
を防ぎ、振動板との接触による異常音の発生を防止す
る。液体の吸い上げ高さを上昇させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、室内の湿度調整をする
加湿器などに用いられる超音波噴霧装置に霧化用の液体
を供給する給液構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】矩形板状の圧電振動子に穴あき振動板を
固着してなる構造を超音波励振器とする超音波霧化装置
は特願平２−２７３００１により特許出願されている。
また、その超音波霧化装置へ液体を供給する簡易な構造
が平成３年４月２２日に「超音波カラーオルガン」なる
名称で特許出願されている（特願平３−１１９１９
１）。この平成３年４月２２日に出願された「超音波カ
ラーオルガン」における超音波霧化装置に液体を供給す
る際には、振動板に液体を供給する手段としてスポンジ
などで成る保液材が用いられている。すなわち、液体を
含む保液材を振動板に接触させ、その振動板を振動させ
ることにより液体を霧化するものである。この保液材は
下部が液体中に漬けられ上部が空気中に晒された形で用
いられており、空気中には溌水性物質が浮遊しているこ
とから、長時間の使用により保液材の表面に溌水性物質
が付着し保液材の液体吸い上げ能力が低下する。保液材
が新品で液体吸い上げ能力に優れているときには保液材
の上端に液体膜が形成され、振動板がその液体膜に接触
することにより液体が霧化される。ところが保液材の液
体吸い上げ能力が低下すると、保液材の上端に液体膜が
ほとんど形成されなくなり、霧化量が著しく低下する。
空気に晒される保液材の表面積をできるだけ小さくし、
空気中の溌水性物質が保液材の表面に付着し難くするた
めに、保液材の主要部をケースで覆う構造などが提供さ
れたが、保液材自体の給液能力にも限界があり、霧化量
の一層の向上には困難があった。また、保液材の代わり
にガラスやステンレスなどで成る毛細管を束ねた構造の
給液手段が提供されたが、この給液手段はガラスなどの
硬質材料で成ることから、振動板との接触による摩耗お
よび異常音を生じた。このように、超音波霧化装置に液
体を供給する従来の構造には、液体吸い上げ能力の維持
に関して問題があった。また、振動板に摩耗を生じた
り、異常音を発生することもあった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】超音波噴霧装置に液体
を供給する従来の構造には、液体吸い上げ能力の維持や
多量の液体を供給する能力に問題があったばかりでな
く、振動板の耐久性にも影響を与えていた。

【０００４】本発明の目的は液体吸い上げ能力の維持、
液体の多量供給能力の向上、超音波噴霧装置の耐久性の
向上を可能にする超音波噴霧装置給液構造を提供するこ
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
噴霧装置給液構造は、圧電振動子に穴あき振動板を固着
してなる超音波噴霧装置に霧化用の液体を供給する構造
において、スポンジ、繊維束その他の親水性保液材から
成る副給液部と、ステンレス、ガラスその他の硬質材か
ら成りパイプ束状またはスリット状を成す本給液部とか
ら成り、前記副給液部は吸液端Ａおよび霧化端Ｂから成
り、前記本給液部は前記副給液部とほぼ隣接していて吸
液端Ｃおよび霧化端Ｄから成り、前記吸液端ＡおよびＣ
は前記液体の供給源に浸けられ、前記霧化端Ｂは前記振
動板に接触し、前記霧化端Ｄは前記振動板と微小な間隙
を隔てて対面し、前記吸液端Ａから吸い上げられた液体
は前記霧化端Ｂに到達して前記振動板と接触し、前記吸
液端Ｃから吸い上げられた液体は前記霧化端Ｄと前記振
動板との前記微小間隙に到達して前記振動板と接触する
ことを特徴とする。

【０００６】請求項２に記載の超音波噴霧装置給液構造
は、ステンレス、ガラスその他の硬質材から成り、互い
に側面で隣接する少なくとも２つの補助管のうちのいく
つかに前記本給液部が挿入され、該本給液部が挿入され
た前記補助管を除く残りの前記補助管には前記副給液部
が挿入されていることを特徴とする。

【０００７】

【作用】本発明の超音波噴霧装置給液構造は副給液部お
よび本給液部から成る。副給液部はスポンジ、繊維束そ
の他の親水性保液材で成り、本給液部はステンレス、ガ
ラスその他の硬質材で成りパイプ束状またはスリット状
を成す。本給液部と副給液部とは隣接している。副給液
部は吸液端Ａおよび霧化端Ｂから成り、霧化端Ｂは圧電
振動子および振動板から成る超音波噴霧装置の振動板に
接触している。本給液部は吸液端Ｃおよび霧化端Ｄから
成り、霧化端Ｄは振動板と微小な間隙を隔てて対面して
いる。吸液端ＡおよびＣは液体の供給源に浸けられてお
り、それぞれの吸液端ＡおよびＣによって吸い上げられ
た液体は、それぞれの霧化端ＢおよびＤに到達する。霧
化端Ｂに到達した液体は振動板と接触することにより霧
化される。また、霧化端Ｄに到達した液体は霧化端Ｄと
振動板との微小間隙に満たされて、振動板に接触し霧化
される。この際、副給液部は振動板への液体供給量は少
ないものの給液速度は本給液部よりも速いので、超音波
噴霧装置を駆動させた場合、まずこの副給液部によって
供給された液体が霧化される。続いて、このようにして
霧化された霧の吹き返し分および本給液部によって供給
された液体が霧化される。本給液部は振動板への液体供
給量が副給液部に比べて大きいことから、振動板への常
に安定した給液環境が得られる。このようにして、本発
明の超音波噴霧装置給液構造は副給液部が有するすばや
い給液性能と、本給液部が有する多量給液能力の両方を
兼ね備えた構造といえる。そのうえ、副給液部と本給液
部との比率を調整することにより、霧化効率を維持しな
がら振動板への摩耗を極小にすることができ、振動板と
の接触による異常音の発生を防止することもできる。さ
らに、振動板と副給液部との接触抵抗が少ないことか
ら、振動板と副給液部との接触面積を広げることができ
るので、霧化機能を低下させることなく多量霧化を促進
することができる。また、本給液部のみの構造では不可
能であった液体の吸い上げ高さの向上に関しては、本給
液部および副給液部を備えた本発明の超音波噴霧装置給
液構造では本給液部のみの構造に比べてほぼ５倍の１０
０ｍｍにも達した。すなわち、貯液槽の容量を増大する
ことができ、しかもその貯液槽に満たされている液体を
最後まで残らず使用することが可能となる。

【０００８】

【実施例】図１は本発明の超音波噴霧装置給液構造が備
えられた超音波噴霧装置の第１の実施例を示す斜視図で
ある。本実施例の超音波噴霧装置給液構造は本給液部１
および副給液部２から成り、超音波噴霧装置は圧電振動
子３および振動板４から成る。本給液部１は内径０．７
ｍｍ、長さ１００ｍｍのステンレス製パイプを縦８列、
横２０列に並べた構造を成し、副給液部２はアセテート
製繊維束で成り本給液部の両側面に固着されている。副
給液部２の上端部は振動板４と接触している。本給液部
１の上端部は振動板４と１ｍｍの間隙を隔てて対面して
いる。圧電振動子３は矩形板状の圧電磁器５を有し、圧
電磁器５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。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。圧電磁器５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端
面にＡｕ電極６および７が形成されている。Ａｕ電極６
は圧電磁器５の一方の面を覆い、Ａｕ電極７は圧電磁器
５のもう一方の面を覆っている。振動板４はニッケル製
で、長さ１７ｍｍ、幅２０ｍｍ、厚さ５０μｍであり、
多数の貫通穴８（図１では描かれていない。）を有する
矩形板状構造を成す。貫通穴８は板面に垂直な方向に設
けられ、その形状はすり鉢状であって、一方の板面にお
ける開口面積は他方の板面における開口面積より大き
く、一方の開口の直径は１００μｍ、他方は１０μｍで
ある。貫通穴８は１４０μｍの間隔をおいて、等しいピ
ッチで配列されている。振動板４はＡｕ電極６を介して
圧電振動子３の一方の端面に、圧電振動子３と一体的に
連なって固着されている。

【０００９】図２は図１の超音波噴霧装置給液構造を備
えた超音波噴霧装置の側面図である。

【００１０】図３は図１の超音波噴霧装置給液構造を上
方から見たときの平面図である。

【００１１】図１に示す超音波噴霧装置の駆動時、圧電
振動子３と振動板４との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圧電振動子３に印加すると
圧電振動子３が励振される。このとき、その交流信号の
周波数は圧電振動子３単体の共振周波数のうちの１つに
ほぼ一致している。振動板４を圧電振動子３の少なくと
も一方の端面上に一体的に連なって固着させる構造を採
用していることから、圧電振動子３の励振に伴って振動
板４は圧電振動子３と振動板４との固着部を固定端とす
る形で振動される。

【００１２】図４は図１に示す超音波噴霧装置による初
期の霧化動作を示す側面図である。本給液部１および副
給液部２から成る超音波噴霧装置給液構造の下半分は液
体に漬けられている。副給液部２の液体吸い上げ速度は
本給液部１よりも速いことから、まず副給液部２によっ
て吸い上げられた液体が副給液部２の上端部に到達す
る。超音波噴霧装置の駆動時、振動板４に副給液部２に
よって供給された液体は毛細管現象により振動板４に設
けられた貫通穴８に導かれる。前記液体は微小でかつ均
一な粒子となって貫通穴８の出口側に流出し、効率良く
霧化される。

【００１３】図５は図１に示す超音波噴霧装置による中
期の霧化動作を示す側面図である。副給液部２の後を追
いかけるようにして本給液部１によって吸い上げられた
液体は本給液部１と振動板４との微小間隙に到達し、図
４に示す初期の霧化動作による霧の吹き返し分も含めて
該微小間隙に液膜を形成する。この際、本給液部１によ
る液体吸い上げ容量は副給液部２よりも大きいことか
ら、前記微小間隙には霧化効率を維持させるのに十分な
容量の液体が常に供給される。

【００１４】図６は図１に示す超音波噴霧装置による後
期の霧化動作を示す側面図である。図５に示す中期の霧
化動作によって形成された液膜は振動板４に設けられた
貫通穴８に導かれて霧化される。このようにして、本発
明の超音波噴霧装置給液構造によれば、副給液部２によ
りすばやい霧化が、また、本給液部１により多量の霧化
が実現する。

【００１５】図７は本発明の超音波噴霧装置給液構造が
備えられた超音波噴霧装置の第２の実施例を示す斜視図
である。本実施例の超音波噴霧装置給液構造は６つの本
給液部９および２つの副給液部１０から成る。超音波噴
霧装置は図１に示すものと同様であり、超音波噴霧装置
給液構造とともに本体内部に納められている。本給液部
９は内径４ｍｍ、長さ１００ｍｍのステンレス管に内径
０．７ｍｍのステンレスパイプを密接させて挿入した形
状を成す。副給液部１０は内径４ｍｍ、長さ１０１ｍｍ
のステンレス管にアセテート繊維束を挿入した形状を成
す。該アセテート繊維束は霧化効率の最も高くなるよう
な密度で前記ステンレス管に挿入されている。本給液部
９および副給液部１０が挿入された前記ステンレス管は
互いに固着されている。副給液部１０の上端部は振動板
４と接触している。本給液部９の上端部は振動板４と１
ｍｍの間隙を隔てて対面している。

【００１６】図８は図７に示す超音波噴霧装置給液構造
の断面図である。

【００１７】図９は図７に示す超音波噴霧装置給液構造
の側面図である。但し、副給液部１０から見たときの側
面を示す。副給液部１０は本給液部９よりも高さが１ｍ
ｍ高いことがわかる。

【００１８】

【発明の効果】本発明の超音波噴霧装置給液構造によれ
ば、副給液部がすばやい給液性能を有し、本給液部が多
量給液能力を有していることから、すばやく多量の霧化
が可能となる。そのうえ、副給液部と本給液部との比率
を調整することにより、霧化効率を維持しながら振動板
への摩耗を極小にすることができ、振動板との接触によ
る異常音の発生を防止することもできる。さらに、振動
板と副給液部との接触抵抗が少ないことから、振動板と
副給液部との接触面積を広げることができるので、霧化
機能を低下させることなく多量霧化を促進することがで
きる。また、本給液部のみの構造では不可能であった液
体の吸い上げの高さの向上に関しては、本給液部および
副給液部を備えた本発明の超音波噴霧装置給液構造では
本給液部のみの構造に比べてほぼ５倍の１００ｍｍにも
達した。すなわち、貯液槽の容量を増大することがで
き、しかもその貯液槽に満たされている液体を最後まで
残らず使用することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の超音波噴霧装置給液構造が備えられた
超音波噴霧装置の第１の実施例を示す斜視図。

【図２】図１の超音波噴霧装置給液構造を備えた超音波
噴霧装置の側面図。

【図３】図１の超音波噴霧装置給液構造を上方から見た
ときの平面図。

【図４】図１に示す超音波噴霧装置による初期の霧化動
作を示す側面図。

【図５】図１に示す超音波噴霧装置による中期の霧化動
作を示す側面図。

【図６】図１に示す超音波噴霧装置による後期の霧化動
作を示す側面図。

【図７】本発明の超音波噴霧装置給液構造が備えられた
超音波噴霧装置の第２の実施例を示す斜視図。

【図８】図７に示す超音波噴霧装置給液構造の断面図。

【図９】図７に示す超音波噴霧装置給液構造の側面図。

【符号の説明】

１ 本給液部 ２ 副給液部 ３ 圧電振動子 ４ 振動板 ５ 圧電磁器 ６ Ａｕ電極 ７ Ａｕ電極 ８ 貫通穴 ９ 本給液部 １０ 副給液部

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成５年７月６日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００７

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００７】

【作用】本発明の超音波噴霧装置給液構造は副給液部お
よび本給液部から成る。副給液部はスポンジ、繊維束そ
の他の親水性保液材で成り、本給液部はステンレス、ガ
ラスその他の硬質材で成りパイプ束状またはスリット状
を成す。本給液部と副給液部とは隣接している。副給液
部は吸液端Ａおよび霧化端Ｂから成り、霧化端Ｂは圧電
振動子および振動板から成る超音波噴霧装置の振動板に
接触している。本給液部は吸液端Ｃおよび霧化端Ｄから
成り、霧化端Ｄは振動板と微小な間隙を隔てて対面して
いる。吸液端ＡおよびＣは液体の供給源に浸けられてお
り、それぞれの吸液端ＡおよびＣによって吸い上げられ
た液体は、それぞれの霧化端ＢおよびＤに到達する。霧
化端Ｂに到達した液体は振動板と接触することにより霧
化される。また、霧化端Ｄに到達した液体は霧化端Ｄと
振動板との微小間隙に満たされて、振動板に接触し霧化
される。この際、副給液部は振動板への液体供給量は少
ないものの給液速度は本給液部よりも速いので、超音波
噴霧装置を駆動させた場合、まずこの副給液部によって
供給された液体が霧化される。続いて、このようにして
霧化された霧の吹き返し分および本給液部によって供給
された液体が霧化される。本給液部は振動板への液体供
給量が副給液部に比べて大きいことから、振動板への常
に安定した給液環境が得られる。このようにして、本発
明の超音波噴霧装置給液構造は副給液部が有するすばや
い給液性能と、本給液部が有する多量給液能力の両方を
兼ね備えた構造といえる。そのうえ、副給液部と本給液
部との比率を調整することにより、霧化効率を維持しな
がら振動板への摩耗を極小にすることができ、振動板と
の接触による異常音の発生を防止することもできる。さ
らに、振動板と副給液部との接触抵抗が少ないことか
ら、振動板と副給液部との接触面積を広げることができ
るので、霧化機能を低下させることなく多量霧化を促進
することができる。また、本給液部のみの構造では不可
能であった液体の吸い上げ高さの向上に関しては、本給
液部および副給液部を備えた本発明の超音波噴霧装置給
液構造では本給液部のみの構造に比べてほぼ２倍の４５
ｍｍにも達した。すなわち、貯液槽の容量を増大するこ
とができ、しかもその貯液槽に満たされている液体を最
後まで残らず使用することが可能となる。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００８

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００８】

【実施例】図１は本発明の超音波噴霧装置給液構造が備
えられた超音波噴霧装置の第１の実施例を示す斜視図で
ある。本実施例の超音波噴霧装置給液構造は本給液部１
および副給液部２から成り、超音波噴霧装置は圧電振動
子３および振動板４から成る。本給液部１は内径０．７
ｍｍ、長さ２０ｍｍのステンレス製パイプを縦８列、横
２０列に並べた構造を成し、副給液部２はアセテート製
繊維束で成り本給液部の両側面に固着されている。副給
液部２の上端部は振動板４と接触している。本給液部１
の上端部は振動板４と１ｍｍの間隙を隔てて対面してい
る。圧電振動子３は矩形板状の圧電磁器５を有し、圧電
磁器５の材質はＴＤＫ７２Ａ材（製品名）で、その長さ
は２０ｍｍ、幅は１７ｍｍ、厚さは１ｍｍである。ＴＤ
Ｋ７２Ａ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５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端面
にＡｕ電極６および７が形成されている。Ａｕ電極６は
圧電磁器５の一方の面を覆い、Ａｕ電極７は圧電磁器５
のもう一方の面を覆っている。振動板４はニッケル製
で、長さ２０ｍｍ、幅１７ｍｍ、厚さ５０μｍであり、
多数の貫通穴８（図１では描かれていない。）を有する
矩形板状構造を成す。貫通穴８は板面に垂直な方向に設
けられ、その形状はすり鉢状であって、一方の板面にお
ける開口面積は他方の板面における開口面積より大き
く、一方の開口の直径は１００μｍ、他方は１０μｍで
ある。貫通穴８は１４０μｍの間隔をおいて、等しいピ
ッチで配列されている。振動板４はＡｕ電極６を介して
圧電振動子３の一方の端面に、圧電振動子３と一体的に
連なって固着されている。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１５】図７は本発明の超音波噴霧装置給液構造が
備えられた超音波噴霧装置の第２の実施例を示す斜視図
である。本実施例の超音波噴霧装置給液構造は６つの本
給液部９および２つの副給液部１０から成る。超音波噴
霧装置は図１に示すものと同様であり、超音波噴霧装置
給液構造とともに本体内部に納められている。本給液部
９は内径４ｍｍ、長さ１８ｍｍのステンレス管に内径
０．７ｍｍのステンレスパイプを密接させて挿入した形
状を成す。副給液部１０は内径４ｍｍ、長さ１８ｍｍの
ステンレス管にアセテート繊維束を挿入した形状を成
す。該アセテート繊維束は霧化効率の最も高くなるよう
な密度で前記ステンレス管に挿入されている。本給液部
９および副給液部１０が挿入された前記ステンレス管は
互いに固着されている。副給液部１０の上端部は振動板
４と接触している。本給液部９の上端部は振動板４と１
ｍｍの間隙を隔てて対面している。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１８】

【発明の効果】本発明の超音波噴霧装置給液構造によれ
ば、副給液部がすばやい給液性能を有し、本給液部が多
量給液能力を有していることから、すばやく多量の霧化
が可能となる。そのうえ、副給液部と本給液部との比率
を調整することにより、霧化効率を維持しながら振動板
への摩耗を極小にすることができ、振動板との接触によ
る異常音の発生を防止することもできる。さらに、振動
板と副給液部との接触抵抗が少ないことから、振動板と
副給液部との接触面積を広げることができるので、霧化
機能を低下させることなく多量霧化を促進することがで
きる。また、本給液部のみの構造では不可能であった液
体の吸い上げの高さの向上に関しては、本給液部および
副給液部を備えた本発明の超音波噴霧装置給液構造では
本給液部のみの構造に比べてほぼ２倍の４５ｍｍにも達
した。すなわち、貯液槽の容量を増大することができ、
しかもその貯液槽に満たされている液体を最後まで残ら
ず使用することが可能となる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 戸田 耕司 神奈川県横須賀市二葉１丁目49番18号

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧電振動子に穴あき振動板を固着してな
   る超音波噴霧装置に霧化用の液体を供給する構造におい
   て、 スポンジ、繊維束その他の親水性保液材から成る副給液
   部と、ステンレス、ガラスその他の硬質材から成りパイ
   プ束状またはスリット状を成す本給液部とから成り、 前記副給液部は吸液端Ａおよび霧化端Ｂから成り、前記
   本給液部は前記副給液部とほぼ隣接していて吸液端Ｃお
   よび霧化端Ｄから成り、 前記吸液端ＡおよびＣは前記液体の供給源に浸けられ、 前記霧化端Ｂは前記振動板に接触し、前記霧化端Ｄは前
   記振動板と微小な間隙を隔てて対面し、 前記吸液端Ａから吸い上げられた液体は前記霧化端Ｂに
   到達して前記振動板と接触し、前記吸液端Ｃから吸い上
   げられた液体は前記霧化端Ｄと前記振動板との前記微小
   間隙に到達して前記振動板と接触することを特徴とする
   超音波噴霧装置給液構造。
2. 【請求項２】 ステンレス、ガラスその他の硬質材から
   成り、互いに側面で隣接する少なくとも２つの補助管の
   うちのいくつかに前記本給液部が挿入され、該本給液部
   が挿入された前記補助管を除く残りの前記補助管には前
   記副給液部が挿入されていることを特徴とする請求項１
   に記載の超音波噴霧装置給液構造。