JPH07232114A - 弾性表面波を用いた超音波霧化器 - Google Patents
弾性表面波を用いた超音波霧化器Info
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- JPH07232114A JPH07232114A JP2242294A JP2242294A JPH07232114A JP H07232114 A JPH07232114 A JP H07232114A JP 2242294 A JP2242294 A JP 2242294A JP 2242294 A JP2242294 A JP 2242294A JP H07232114 A JPH07232114 A JP H07232114A
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- B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
- B05B17/00—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups
- B05B17/04—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods
- B05B17/06—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods using ultrasonic or other kinds of vibrations
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 １０ＭＨｚから数１００ＭＨｚ程度の高周波
で動作する、小型の弾性表面波を用いた超音波霧化装置
を提供する。 【構成】 一対の櫛形電極２が形成される圧電材料から
なる振動子１と、一対の櫛形電極２に接続され、弾性表
面波を生ぜしめる高周波電源８と、振動子１とギャップ
を介して配置されるスリット５が形成されるカバー４
と、前記ギャップにチューブ６を介して液体供給口７よ
り液体を供給する。
で動作する、小型の弾性表面波を用いた超音波霧化装置
を提供する。 【構成】 一対の櫛形電極２が形成される圧電材料から
なる振動子１と、一対の櫛形電極２に接続され、弾性表
面波を生ぜしめる高周波電源８と、振動子１とギャップ
を介して配置されるスリット５が形成されるカバー４
と、前記ギャップにチューブ６を介して液体供給口７よ
り液体を供給する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、弾性表面波を用いた超
音波霧化器に関するものである。
音波霧化器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、平均粒径１０μｍ以下の比較的均
一な液体の微粒化の方法として、超音波振動を用いるこ
とが知られている。粒径は周波数の２／３乗に比例して
小さくなることから、高い周波数の超音波振動系を採用
することが、細かな噴霧とするには適している。
一な液体の微粒化の方法として、超音波振動を用いるこ
とが知られている。粒径は周波数の２／３乗に比例して
小さくなることから、高い周波数の超音波振動系を採用
することが、細かな噴霧とするには適している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、高い周
波数の超音波振動系を採用したものは、現在まだ実用化
されていないのが現状である。本発明は、かかる状況に
鑑みて、１０ＭＨｚから数１００ＭＨｚ程度の高周波で
動作する、小型の弾性表面波を用いた超音波霧化装置を
提供することを目的とする。
波数の超音波振動系を採用したものは、現在まだ実用化
されていないのが現状である。本発明は、かかる状況に
鑑みて、１０ＭＨｚから数１００ＭＨｚ程度の高周波で
動作する、小型の弾性表面波を用いた超音波霧化装置を
提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、弾性表面波を用いた超音波霧化器であっ
て、一対の櫛形電極が形成される圧電材料からなる振動
子と、前記一対の櫛形電極に接続され、弾性表面波を生
ぜしめる高周波電源と、該振動子とギャップを介して前
記振動子の一部に配置され、ギャップ端にスリットが形
成されるカバーと、前記ギャップに液体を供給する手段
とを具備する。
成するために、弾性表面波を用いた超音波霧化器であっ
て、一対の櫛形電極が形成される圧電材料からなる振動
子と、前記一対の櫛形電極に接続され、弾性表面波を生
ぜしめる高周波電源と、該振動子とギャップを介して前
記振動子の一部に配置され、ギャップ端にスリットが形
成されるカバーと、前記ギャップに液体を供給する手段
とを具備する。
【０００５】また、具体的に、 前記一対の櫛形電極に略６０Ｖで９〜１０ＭＨｚの高
周波を印加してなる。 前記振動子とカバーは同じ材料の圧電材料からなる。 前記ギャップを前記振動子とカバー間に薄い金属箔を
敷くことにより設けてなる。
周波を印加してなる。 前記振動子とカバーは同じ材料の圧電材料からなる。 前記ギャップを前記振動子とカバー間に薄い金属箔を
敷くことにより設けてなる。
【０００６】前記ギャップが略１０μｍである。
【０００７】
【作用】本発明によれば、上記したように、この超音波
霧化器では、振動子に形成された一対の櫛形電極に、９
〜１０ＭＨｚの高周波が印加されて、振動によってキャ
ピラリ波が生じ、液体が、振動子とカバーのギャップ端
の狭いスリットから供給されるので、そこから霧化が行
われる。また、超音波振動のＯＮ／ＯＦＦにより、液体
の供給を促すことができる。
霧化器では、振動子に形成された一対の櫛形電極に、９
〜１０ＭＨｚの高周波が印加されて、振動によってキャ
ピラリ波が生じ、液体が、振動子とカバーのギャップ端
の狭いスリットから供給されるので、そこから霧化が行
われる。また、超音波振動のＯＮ／ＯＦＦにより、液体
の供給を促すことができる。
【０００８】また、高い周波数の採用により、超音波霧
化器の小型化を図ることができる。
化器の小型化を図ることができる。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の実施例について図を参照しな
がら詳細に説明する。図１は本発明の実施例を示す弾性
表面波を用いた超音波霧化器の基本構成を示す斜視図、
図２はその弾性表面波を用いた超音波霧化器の振動子の
平面図、図３はその超音波霧化器の振動子の櫛形電極の
構造を示す図である。
がら詳細に説明する。図１は本発明の実施例を示す弾性
表面波を用いた超音波霧化器の基本構成を示す斜視図、
図２はその弾性表面波を用いた超音波霧化器の振動子の
平面図、図３はその超音波霧化器の振動子の櫛形電極の
構造を示す図である。
【００１０】図１に示すように、振動子１の一方側には
一対の櫛形電極２が形成される。振動子１の他方端に
は、振動子１の縁に沿って、１０μｍ程度のステンレス
箔３を形成し、そのステンレス箔３上にカバー４を設け
る。そのカバー４の上方にはチューブ６を設けて、液体
供給口７より、カバー４と振動子１とのギャップ（ステ
ンレス箔３が敷かれることにより１０μｍが保たれる）
に液体を供給する。
一対の櫛形電極２が形成される。振動子１の他方端に
は、振動子１の縁に沿って、１０μｍ程度のステンレス
箔３を形成し、そのステンレス箔３上にカバー４を設け
る。そのカバー４の上方にはチューブ６を設けて、液体
供給口７より、カバー４と振動子１とのギャップ（ステ
ンレス箔３が敷かれることにより１０μｍが保たれる）
に液体を供給する。
【００１１】ここで、波数を一致させるようにするため
に、振動子１とカバー４はどちらも同じ材料からなる、
１２８°回転Ｙ板Ｘ伝搬ＬｉＮｂＯ3 ：ニオブ酸リチウ
ムを用いるのが望ましい。カバー４と振動子１の間に供
給された液体は、振動子１に伝わる弾性表面波によって
摩擦駆動され、一対の櫛形電極２の方向に動き、カバー
４と振動子１のスリット５から出てくる。液体を通して
カバー４にも弾性表面波が励振されているため、カバー
４も摩擦駆動を助けている。その後、薄く広がり、液面
上にはその振動子１上の弾性表面波による振動によっ
て、キャピラリ波が生じ、そこから霧化が行われてい
る。
に、振動子１とカバー４はどちらも同じ材料からなる、
１２８°回転Ｙ板Ｘ伝搬ＬｉＮｂＯ3 ：ニオブ酸リチウ
ムを用いるのが望ましい。カバー４と振動子１の間に供
給された液体は、振動子１に伝わる弾性表面波によって
摩擦駆動され、一対の櫛形電極２の方向に動き、カバー
４と振動子１のスリット５から出てくる。液体を通して
カバー４にも弾性表面波が励振されているため、カバー
４も摩擦駆動を助けている。その後、薄く広がり、液面
上にはその振動子１上の弾性表面波による振動によっ
て、キャピラリ波が生じ、そこから霧化が行われてい
る。
【００１２】ここで、図２に示すように、振動子１とし
て１２８°回転Ｙ板Ｘ伝搬ＬｉＮｂＯ3 を用い、２０ｍ
ｍ×５５ｍｍとし、図３に示すように、一対の櫛形電極
１２は、両側に全長３５ｍｍ、１ｍｍ幅の端子（導出パ
ッド部は、３ｍｍ×５５ｍｍ）２１を設け、その先端側
に櫛形電極部２２を形成し、互いに交互に組み合わせ
る。その櫛形電極部２の電極は線幅７５μｍ、ピッチ３
００μｍであり、総面積は１０ｍｍ×１５ｍｍにした。
て１２８°回転Ｙ板Ｘ伝搬ＬｉＮｂＯ3 を用い、２０ｍ
ｍ×５５ｍｍとし、図３に示すように、一対の櫛形電極
１２は、両側に全長３５ｍｍ、１ｍｍ幅の端子（導出パ
ッド部は、３ｍｍ×５５ｍｍ）２１を設け、その先端側
に櫛形電極部２２を形成し、互いに交互に組み合わせ
る。その櫛形電極部２の電極は線幅７５μｍ、ピッチ３
００μｍであり、総面積は１０ｍｍ×１５ｍｍにした。
【００１３】その一対の櫛形電極２に高周波電源８か
ら、周波数が１０ＭＨｚ程度の高周波を印加するように
構成した。図４は本発明の実施例を示す振動子のアドミ
タンス周波数特性図である。この図において、横軸は周
波数（ＭＨｚ）、左縦軸はアトミッタンスＹ、右縦軸は
位相θを示している。
ら、周波数が１０ＭＨｚ程度の高周波を印加するように
構成した。図４は本発明の実施例を示す振動子のアドミ
タンス周波数特性図である。この図において、横軸は周
波数（ＭＨｚ）、左縦軸はアトミッタンスＹ、右縦軸は
位相θを示している。
【００１４】この図に示すように、構造上、振動子上に
液体など吸収剤がのっていない時は、反射波などの存在
により、ピークが多数存在するが、液体をのせると反射
波は吸収され、ピークは１つになる。ここでは、液体と
して、水をのせた場合のものである。この時の共振周波
数は９．５４ＭＨｚであった。図５は本発明の実施例を
示す入力電圧と振動子の振幅の関係を示す図である。
液体など吸収剤がのっていない時は、反射波などの存在
により、ピークが多数存在するが、液体をのせると反射
波は吸収され、ピークは１つになる。ここでは、液体と
して、水をのせた場合のものである。この時の共振周波
数は９．５４ＭＨｚであった。図５は本発明の実施例を
示す入力電圧と振動子の振幅の関係を示す図である。
【００１５】この図において、横軸は入力電圧（Ｖ）、
縦軸は振幅（ｎｍ）を示している。この図に示すよう
に、７０Ｖ0-P 以上（振動速度１．６ｍ／ｓ以上）にな
ると比例関係が崩れるが、それ以下ではほぼ比例関係を
保っている。ここでは、電圧６０Ｖ0-P 、振動速度１．
２ｍ／ｓで霧化を行っている。実験を、ｆ＝９．５４Ｍ
Ｈｚ，Ｖ＝６０ＶP-P 、バースト周波数１ＫＨｚで行っ
た。バースト波駆動を行ったのは、電極、液体の超音波
エネルギーの吸収による温度上昇を避けるためである。
縦軸は振幅（ｎｍ）を示している。この図に示すよう
に、７０Ｖ0-P 以上（振動速度１．６ｍ／ｓ以上）にな
ると比例関係が崩れるが、それ以下ではほぼ比例関係を
保っている。ここでは、電圧６０Ｖ0-P 、振動速度１．
２ｍ／ｓで霧化を行っている。実験を、ｆ＝９．５４Ｍ
Ｈｚ，Ｖ＝６０ＶP-P 、バースト周波数１ＫＨｚで行っ
た。バースト波駆動を行ったのは、電極、液体の超音波
エネルギーの吸収による温度上昇を避けるためである。
【００１６】噴霧は広がった液体のさらに薄い縁の部分
から出ている。そして、そこにはキャピラリ波がはっき
りと観測される。噴霧量は約０．０７ｍｌ／ｍｉｎであ
る。噴霧粒子は数μｍ程度のものが得られているが、一
部かなり大きな粒子（数十μｍ程度）も見られた。これ
は、バースト波をかけていることによって低い周波数成
分が生じ、そのために生まれた噴霧であると思われる。
から出ている。そして、そこにはキャピラリ波がはっき
りと観測される。噴霧量は約０．０７ｍｌ／ｍｉｎであ
る。噴霧粒子は数μｍ程度のものが得られているが、一
部かなり大きな粒子（数十μｍ程度）も見られた。これ
は、バースト波をかけていることによって低い周波数成
分が生じ、そのために生まれた噴霧であると思われる。
【００１７】また、上記実施例では、振動子としてニオ
ブ酸リチウムを用いたが、他の圧電材料、例えば、タン
タル酸リチウムを用いるようにしてもよい。なお、本発
明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣
旨に基づき種々の変形が可能であり、それらを本発明の
範囲から排除するものではない。
ブ酸リチウムを用いたが、他の圧電材料、例えば、タン
タル酸リチウムを用いるようにしてもよい。なお、本発
明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣
旨に基づき種々の変形が可能であり、それらを本発明の
範囲から排除するものではない。
【００１８】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、振動子に形成された一対の櫛形電極に、９〜１
０ＭＨｚの高周波が印加されて、振動によってキャピラ
リ波が生じ、液体が、振動子とカバーのギャップ端の狭
いスリットから噴出されるので、そこから霧化が行われ
る。また、表面張力により、超音波振動のＯＮ／ＯＦＦ
により、液体の供給を促すことができる。
よれば、振動子に形成された一対の櫛形電極に、９〜１
０ＭＨｚの高周波が印加されて、振動によってキャピラ
リ波が生じ、液体が、振動子とカバーのギャップ端の狭
いスリットから噴出されるので、そこから霧化が行われ
る。また、表面張力により、超音波振動のＯＮ／ＯＦＦ
により、液体の供給を促すことができる。
【図１】本発明の実施例を示す弾性表面波を用いた超音
波霧化器の基本構成を示す斜視図である。
波霧化器の基本構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施例を示す弾性表面波を用いた超音
波霧化器の振動子の平面図である。
波霧化器の振動子の平面図である。
【図３】本発明の実施例を示す超音波霧化器の振動子の
櫛形電極の構造を示す図である。
櫛形電極の構造を示す図である。
【図４】本発明の実施例を示す振動子のアドミタンス周
波数特性図である。
波数特性図である。
【図５】本発明の実施例を示す入力電圧と振動子の振幅
の関係を示す図である。
の関係を示す図である。
１ 振動子 ２ 一対の櫛形電極 ３ ステンレス箔 ４ カバー ５ スリット ６ チューブ ７ 液体供給口 ８ 高周波電源 ２１ 端子 ２２ 櫛形電極部
Claims (5)
- 【請求項１】（ａ）一対の櫛形電極が形成される圧電材
料からなる振動子と、（ｂ）前記一対の櫛形電極に接続
され、弾性表面波を生ぜしめる高周波電源と、（ｃ）前
記振動子とギャップを介して前記振動子の一部に配置さ
れ、ギャップ端にスリットが形成されるカバーと、
（ｄ）前記ギャップに液体を供給する手段とを具備する
弾性表面波を用いた超音波霧化器。 - 【請求項２】 前記一対の櫛形電極に略６０Ｖで９〜１
０ＭＨｚの高周波を印加してなる請求項１記載の弾性表
面波を用いた超音波霧化器。 - 【請求項３】 前記振動子とカバーは同じ材料の圧電材
料からなる請求項１記載の弾性表面波を用いた超音波霧
化器。 - 【請求項４】 前記ギャップを前記振動子とカバー間に
薄い金属箔を敷くことにより設けてなる請求項１記載の
弾性表面波を用いた超音波霧化器。 - 【請求項５】 前記ギャップが略１０μｍである請求項
１記載の弾性表面波を用いた超音波霧化器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02242294A JP3626222B2 (ja) | 1994-02-21 | 1994-02-21 | 弾性表面波を用いた超音波霧化器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02242294A JP3626222B2 (ja) | 1994-02-21 | 1994-02-21 | 弾性表面波を用いた超音波霧化器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07232114A true JPH07232114A (ja) | 1995-09-05 |
| JP3626222B2 JP3626222B2 (ja) | 2005-03-02 |
Family
ID=12082250
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02242294A Expired - Fee Related JP3626222B2 (ja) | 1994-02-21 | 1994-02-21 | 弾性表面波を用いた超音波霧化器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3626222B2 (ja) |
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| JP2006255896A (ja) * | 2005-03-15 | 2006-09-28 | Tohoku Univ | マイクロインジェクタおよびマイクロインジェクタの製造方法 |
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| EP3017876A1 (de) * | 2014-11-06 | 2016-05-11 | Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden e.V. | Vorrichtung zur flüssigkeitszerstäubung und verfahren zu ihrer herstellung |
| WO2019198687A1 (ja) * | 2018-04-10 | 2019-10-17 | 日本たばこ産業株式会社 | 吸引器 |
| JPWO2021025131A1 (ja) * | 2019-08-08 | 2021-02-11 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11717845B2 (en) | 2016-03-30 | 2023-08-08 | Altria Client Services Llc | Vaping device and method for aerosol-generation |
-
1994
- 1994-02-21 JP JP02242294A patent/JP3626222B2/ja not_active Expired - Fee Related
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