JPH0841509A - 液体からの微粒子発生方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 超音波振動を利用して振動吸収性の高い液体
から微細なミスト又は固体粒子を効率的に得る。 【構成】 超音波振動装置１１の先端コア１２を振動吸
収性の高い液体１の液面上に僅かに突出させて先端コア
１２に超音波振動を付与し、先端コア１２の端面より、
空間３ａに液体１の微小ミストを発生させる。また液体
１を溶解はんだとして溶解はんだのミストを発生させ、
該ミストを冷却固化させてはんだの固体微粒子を製造す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は油類や熱可溶性の合成
樹脂材，比較的融点の低い溶融金属材料等の高粘度又は
高密度の振動吸収性の高い液体からの微粒子発生方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来液体からミストを作る方法として
は、例えば水などのように振動吸収性の乏しい液体で
は、超音波振動装置の先端コア（チップ）を水面下に近
接して上向きにし、上記先端コアに超音波振動を与えて
先端コア上の水面上から例えば粒径４〜５μｍのミスト
を発生させる方法が、加湿器等に応用されて広く知られ
ている。

【０００３】また一般に液体からミストを発生させるに
は、液体を小孔から高圧で噴出させたり、アトマイズノ
ズルによって高圧エアを利用する方法が知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし上記超音波振動
によるミスト化は、重油や溶解合成樹脂材等のように高
粘度の液体や溶解はんだのような高密度の液体に応用し
た場合はミストの発生が不可能であり、また小孔からの
高圧噴出やアトマイズノズルによる方法は、加圧装置や
コンプレッサー等を要するほか、ミスト径や供給量の制
御が困難で均一粒径や、ミクロン単位の微小ミストが要
求され又は正確に制御された量が要求される場合には不
向きであった。

【０００５】さらにはんだ付用ろう材等の高密度液体で
ある溶融金属を上記方法によってミスト化し、これを冷
却固化して粒子状にすることも可能であるが、設備も過
大となり酸化防止策が困難なほか、作業性も悪いという
問題があった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めの本発明の方法は、第１に液体１の液面上に超音波振
動装置１１の先端コア１２を僅かに突出せしめて該先端
コア１２に超音波振動を印加することにより、先端コア
１２の端面側に上記液体のミストを発生させて噴射せし
めることを特徴としている。

【０００７】さらに本発明の第２の特徴は上記液体１を
金属又は樹脂若しくは合成樹脂の溶解液とし、発生した
液体のミストを冷却固化して固体微粒子を形成する点に
ある。

【０００８】また上記第２の特徴において、液体１がろ
う付用ろう材の溶融金属である点も本発明の第３の特徴
である。

【０００９】さらに第４の特徴は、上記液体１が植物性
又は鉱物性の高粘度の油である点にある。

【００１０】

【作用】液体１の液面上に僅かに突出した先端コア１２
に所定の超音波振動が付与されると、その先端コアの外
周に沿って液体１が薄膜状を形成しながら先端コア１２
の端面上に順次上昇して全面に付着し、続いてこの付着
液体は先端コア１２に印加された超音波振動によってキ
ャビテーションを生じ、無数の微小径のミストとなって
先端コア１２端面より上方空間３ａに霧状をなして噴出
する。

【００１１】上記空間３ａに噴出したミストが例えば燃
料用オイル又は潤滑油である場合は、そのまま燃焼位置
や潤滑位置に雰囲気中のエア等とともに供給される。

【００１２】液体１が溶解合成樹脂等である場合も、ミ
ストはエア等（固化のため必要があれば冷却ガス）の送
風により、所定の場所に運ばれて回収される。さらに液
体１がはんだ，アルミニウム等の溶融金属である場合
は、ミストはそのまま固化されて金属微粒子として回収
されて利用される。

【００１３】

【実施例】図１は本発明の方法と方法を実施するための
装置の１例を示す断面図で、超音波等の振動の吸収性に
富んだ高密度の液体（溶解はんだ）１を収容する収容槽
（はんだ槽）２は、外部から密閉されたミストの発生室
３と底部の連通部４を介して連通している材料の供給室
６とからなり、供給室６には溶解前の材料（固形はん
だ）が供給される供給部７と、供給室６の溶解はんだ１
の表面の酸化を防止すべく、窒素ガス，アルゴンガス等
の不活性ガス又は還元ガスを供給して非酸化性雰囲気を
形成するためのガスノズル５が設けられている。

【００１４】供給室６内には、溶解はんだ１の液面高さ
を検出する液面センサー８が昇降調節自在に付設され、
該センサー８で液面の低下を検出して供給部７より順次
材料供給をし、発生室３内の液面が常に一定の設定高さ
を保つように構成されている。上記収容槽２の底部に
は、溶解はんだ１を常に所定の温度で溶解し且つ維持す
るためのヒーター１０が設置されている。

【００１５】発生室３内の中央には、筒状のホルダー９
が突設され、該ホルダー９内には超音波振動装置１１の
先端コア１２が上向きに固定されて支持されており、該
ホルダー９は発生室３の周壁（底部）の一部を構成し、
外部と遮閉されている。そして上記先端コア１２の先端
は溶解はんだ１の液面から常に所定の突出高さαを保つ
ようになっており、この高さαは溶解はんだ１の材質と
温度及び超音波振動装置１１の振動数等の条件と発生ミ
スト径及び設定発生量等との関係で決められるが、概ね
０〜１０ｍｍである。

【００１６】上記発生室３内の上部には開閉自在な蓋１
３が設けられ、液面上には空間３ａが形成される。さら
に上記蓋１３には空間３ａにおいて、先端コア１２の上
方部分を覆い、発生ミストをガス流によって外部に取り
出すミスト取出口１４が開口して設けられるとともに、
発生室３の周壁には、溶解はんだ１表面及び発生ミスト
の酸化を防止するために、空間３ａを非酸化性雰囲気に
するノズル１６が開口するように取り付けられている。
該ノズル１６からは、前記ノズル５と同様な非酸化性ガ
スを噴出するが、該ガスはミスト取出口１４からの排出
又は吸引ガス流と対応させ、非酸化性ガスを循環させる
こともできる。

【００１７】上記装置により発生室３内でミストを発生
させるには、まず高さ制御された液面から僅かに突出し
た先端コア１２に超音波振動を印加すると、先端コア１
２の外周に沿って溶解はんだ１が薄膜状をなして上昇
し、コア端面に球面状をなして付着貯溜されるととも
に、付着液体にキャビテーションを生じさせ、コア端面
上方に無数の微小径のミストを霧状に噴出する。

【００１８】上記噴出ミストは取出口１４からのガス流
による吸引（又は押し出し）によって外部に搬送される
が、その過程で又は特別に冷却されて固化し、微細なは
んだ粒子となり、搬送路途中でガスと分離回収される。

【００１９】上記例においては、超音波振動装置１１の
出力３００Ｗ，先端コア径を３０ｍｍとし、超音波振動
数を２０ＫＨＺ，はんだの溶解温度約２３０℃とした
処、約３０μｍのはんだ微粒子が１００ｇ／ｓｅｃ程度
の発生量で得られた。これは従来の方法に比して単位エ
ネルギー当たり１０倍以上の発生量である。

【００２０】また超音波振動周波数の高低又は振動の大
小によって粒径の大小を調節でき、例えば振動数を低く
することで粒子径を大径に、高くすることで小径にする
ことができ、振幅を大きくして大径に、小にして小径に
調節できる。はんだの場合、溶解温度を低くすると大径
に、高くすると小径になり、本実施例の方法によれば、
３０〜５０μｍの粒径の粒子の製造が可能となる。その
他はんだの融点（１８０℃）に対してプラス５〜７０℃
位の範囲での使用は可能である。

【００２１】これらのはんだ粒子は常温で大小各種形状
のはんだ付部分にペースト等を利用して付着させてはん
だ付する等、溶解はんだとは異なる独自の利用方法で使
用することができる。また溶融金属としてははんだ以外
にアルミニウム，鉛，銅等比較的低融点の金属に利用で
きるほか、天然樹脂又は合成樹脂材等の高粘度液体の場
合は、塗装用，ヒート接着用の接着剤，加熱コーティン
グ剤，混合用バインダー材等の用途で利用できる合成樹
脂材微粒子を同様の方法によって造粒することが可能で
ある。但し、合成樹脂材等では酸化性防止用の非酸化性
ガスの供給又は使用は必要ない。またこれらの微粒子は
静電装置や蒸着塗装等の分野にも利用でき、この際の粒
子径調節が正確且つ均一に行える利点がある。

【００２２】さらに上記ミスト発生原理を、重油等の燃
料用オイル又は潤滑用オイル等の高粘度液体のミスト化
にも利用でき、燃料用オイルを上記方法でミスト化した
場合、微細で且つ均一のミスト径が得られ、燃焼効率を
格段に高めることが可能とある。また潤滑用オイルをミ
スト状で供給する場合も微細な均一径のミストなので、
微量の送風で精密部分への小量のオイルの正確な供給が
可能となる。

【００２３】なお、オイルをミスト化する場合も酸化防
止用の非酸化性ガスの利用は不要であるほか、図１の創
造線で示すように、先端コア１２の上方のミスト発生部
の空間を横切るような送風道を形成すべく、収容槽２の
周壁にエア供給口１８と取出口１９とを相対向させて設
け、発生ミストを外部に搬送する機構にすることができ
る。

【００２４】

【発明の効果】以上のように構成される本発明の方法に
よれば、従来不可能であった高粘度液体又は高密度液体
等のように振動吸収性の高い液体の超音波振動によるミ
スト化が実現し、微細なミスト又は粒子を能率的に且つ
低コストで大量供給できる利点がある。またミストや固
体粒子の材料の性質や使用目的等に応じミスト径，粒
径，供給量等を超音波振動数や液体温度を調節すること
により正確に制御することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法とその実施のための装置を示す断面
図である。

【符号の説明】

１ 高粘度液体 ３ａ 空間 １１ 超音波振動装置 １２ 先端コア

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液体（１）の液面上に超音波振動装置
   （１１）の先端コア（１２）を僅かに突出せしめて該先
   端コア（１２）に超音波振動を印加することにより、先
   端コア（１２）の端面側に上記液体のミストを発生させ
   て噴射せしめる液体からの微粒子発生方法。
2. 【請求項２】 液体（１）を金属又は樹脂若しくは合成
   樹脂の溶解液とし、発生した液体のミストを冷却固化し
   て固体微粒子を形成する請求項１に記載の液体からの微
   粒子発生方法。
3. 【請求項３】 液体（１）がろう付用ろう材の溶融金属
   である請求項２に記載の液体からの微粒子発生方法。
4. 【請求項４】 液体（１）が植物性又は鉱物性の高粘度
   の油である請求項１に記載の液体からの微粒子発生方
   法。