JPS58180260A - 霧化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、灯油・軽油等の液体燃料、水、薬液インク等
の液体を微粒化するだめの霧化装置に関し、さらに詳し
く言えば圧電振動子等の電気的振動子の超音波振動を利
用して液体を微粒化するいわゆる超音波霧化装置に関す
るものである。

従来この種の霧化装置には種々のものが提案されておす
、（１）ホーン型振動子に圧電振動子を装着し、その振
動振幅を増幅すると共に、ホーン先端の振幅増幅された
面に液体を供給して霧化するもの、（２）液槽底部に圧
電振動子を設け、液槽の液面近傍に直接超音波エネルギ
ーを照射集中して液柱を生じさせ、一種のキャビテーシ
ョンを利用して霧化するもの、（３）　　インクジェッ
ト記録装置に利用されているものであって、第、１図に
示すように、インク室１の一端にオリフィス２を設け、
他端に圧電振動子３を設ける構成とし、圧電振動子３の
振動によるインク室１内の圧力上昇をオリフィス２に増
幅して伝え、オリフィス２より液滴４を噴射微粒化する
ものなどがある。

しかしながら、これら従来の超音波霧化装置には種々の
欠点があり工業的応用に不都合を生じていた。

（１）の超音波霧化装置は、安定な霧化動作を維持する
ために、ホーン振動子の高い加工精度や面倒な取付条件
を要求されるものであり、かつ、ポンプ等を必要とし、
しかも粒径やそのバラツキ等の霧化特性も十分なもので
はなく、さらに消費電力も２０ｃｃ／分程度の霧化量を
得るのに６〜１０ワツトを要するものであった。したが
って、装置全体が大型化・高価格化せざるを得ないもの
であった。

（２）の超音波霧化装置はポンプを必要とせず、霧化特
性もかなり良好であるけれども、霧化動作に要する超音
波エネルギーは２’ｏｃｃ／分程度の霧化量を得るのに
６６〜６０ワツトであり、しかも、１〜２ＭＨ２Ｏ高周
波であることが必要であった。

したがって、その駆動回路が極めて高価となる上に、液
体の温度などによる霧化量変動や霧化動作の変動が犬き
く、しかも、不要輻射レベルが極めて大きいので電波障
害が発生しやすいという欠点を有していた。

（３）の霧化装置はコンパクトで、しかも霧化粒子の均
一性に富んだものであり、消費電力も小さいという長所
を有するものであったが、圧電振動子３の振動をインク
室１を介してオリフィス２に伝達するという構成である
ため、いわゆる超音波キャビテーションによりインク中
の溶存空気が気泡化し、このため正常な霧化動作維持が
できないという欠点を有していた。従って、この霧化装
置は溶存空気を除去した液体しか正常に霧化することが
できず、このだめ広範な応用ができなかった。

本発明は上記従来の欠点を一掃した霧化装置を実現する
ためになされたものである。

第１の目的は構成が簡単でコンパクトであり、従って低
価格な霧化装置を提供することである。

第２の目的゛は低消費電力であるにもかかわらず霧化特
性に優れ、しかも霧化量制御が容易な霧化装置を実現す
ることである。

さらに、第３の目的は溶存気体を多量に含む液体であっ
ても、極めて安定な霧化動作を実現することができ、従
って極めて汎用性に富んだ霧化装置を提供することであ
る。

本発明は上記目的を達成するために以下のような構成に
より成るものである。

すなわち′、液体を充填するだめの加圧室と、前記加圧
室に臨んで設けたノズルと、電気的振動子を含み前記ノ
ズルを加振する振動体と、前記加圧室内の気体を排気す
る排気口とを有すると共に、気 前記加圧室と前記排Ｉ口との間に前記振動体に接触しな
い気泡集積部を設ける構成としたものであり、前記加圧
室内の気泡を前記振動体に接触しないように前記気泡集
積部に集積して前記排気口より排気しつつ、前記ノズル
を加振して前記ノズルから液体を噴射微粒化するもので
ある。

以下本発明の一実施例について図面と共に説明する。

第２図は本発明の一実施例の霧化装置を適用しだ温風機
の構成を示す断面図である。

第２図において、温風機のケース１ｏの上面に操作部１
１が設けられ、制御部１２に操作指令を送る。タンク１
３よりパイプ１４．レベラ、１６゜パイプ１６を通って
、灯油が霧化部１７に送られるよう構成されており、灯
油の液面は、運転停止時においては、レベラ１６の制御
液面ムに制御さこ れるのでパイプ１ｅ内の位置Ｂに制御されている。

運転が開始されると、モーター８が起動され、燃焼ファ
ン１９が回転される。従って燃焼空気は吸気口２ｏより
オリフィス２１．負圧発生部２２を通り、旋回器２３に
て旋回気流となって図の矢印のように霧化混合室２４に
送られ、燃焼室２６を通って排気筒２６より排気される
。

霧化部１了はパイプ２７にて負圧発生部２２に連通され
ており、負圧発生部２２に発生した負圧力（例えば３０
〜５０１１１ムチ）が霧化部１７に伝達される。このだ
め液面Ｂは上昇して液面Ｃの位置となり、霧化部１７内
は灯油が満たされるのである。

次に制御部１２は点火器２８を作動し、後述するように
霧化部１７に交流電圧を供給して霧化部を付勢する。し
だがって、霧化部１７は霧化混合室２４に霧化粒子２９
を噴霧し、点火器２８にて点火されて火炎３０を形成し
燃焼する。火炎３０の状態は火炎検知器３１にて検知さ
れゝる。なお（は対流ファン、３３は霧化混合室２４の
壁面である。

次に霧化部１７についてさらに詳しく説明する。

第３図は霧化部１了のさらに詳しい構成を示す断面図で
あり、第２図と同符号は相当物である。霧化部１７のケ
ース３４はビス３６．３６で壁面３３に固定され、ケー
ス３４にボディー３７がビス３８にて固定されている。

ボディー３了には、直径が１０〜１　ｅｉｌｍ　、深さ
２〜６１ｍの加圧室３９が設けられ、排気口４０．供給
口４１にてパイプ２７と１６にそれぞれ連通している゛
。加圧室３９の一面は、開口部４２を有する圧電撮動子
４３を接着剤４４にて接着されたノズル板４５と、ノズ
ル板４６の外周を固定する固定部４６とで閉じられてい
もノズル板４６と固定部４６とは接着＃４７にて接着さ
れ、固定部４６はネジ部４８にてボディー３７に装着さ
れている。４９．５０は圧電振動子４３の電極であり、
リード線５１．５２と直接およびノズル板４６等を介し
て電気的に接続されている。

ノズル板４６の中央部には、複数個のノズル６３が設け
られ、その直径は３０〜１００μｍ程度である。また圧
電振動子４３はその直径が１０〜１６１ｍ　、厚さ０．
５〜２１１１程度の円環状であり、ノズル板は厚さが３
０μｍ〜１００μｍ程度の薄板である。

圧電振動子４３には制御部１２より第４図ａ。

ｂ又はＣのような交流電圧が霧化量に応じてリード線５
１．５２により供給され、この結果圧電振動子４３はそ
の径方向に、印加電圧極性に応じて伸縮歪を生じて振動
する。したがって、第３図におけるノズル板４６の位置
ｘ１からｘ２までの間（すなわち、固定部４６の内側）
の部分は、第５図ａ又はｂのようにその駆動周波数に応
じてたわみ振動を生じ、１つの振動体を形成する。この
結果、ノズル５３はその軸方向に加振され、館３図に示
すようにノズル６３より、その駆動周波数に等しい周波
数で霧化粒子２９を噴射微粒化する。

ノズル６３から噴射された液体に相当する加圧室３９内
の圧力低下によりパイプ１６からは、灯油が自吸され、
一種のポンプ作用を果すことができる。なぜならば、ノ
ズル６３に発生する灯油の表面張力により、ノズル６３
がらの空気流入が生じないからである。

このような霧化動作において、特に、第４図す又はＣの
ような断続制御（デユーティ−制御）を行って霧化量調
節を行う場合、第３図に示すように、ノズル板４６と圧
電振動子４３より成る振動体の超音波振動に帰因するキ
乍ビテーンヨン気泡６４の発生が増加する。そして、こ
の気泡５４は成長・結合して大気泡６５となり、第３図
のように、位置ｘ１より上方の気泡集積部６６に溜まり
、ある程度大、・きくなると図の矢印のように上昇して
排気口４０を通り排気される。

すなわち、加圧室３９の外周（Ｘ、　、　Ｘ２よりも外
側）が、気泡集積部６６となっており、この気泡集積部
６６はノズル板４６と圧電振動子４３より成る振動体に
接触しない構成となっている。第６図はこの効果を説明
するものであり、第３図と同符号は相当物である。第６
図において、大気泡６６が発生してノズル板４６に図の
ように接触すると、ノズル板４６と圧電振動子４３より
成る振動体の振動は、この大気泡６５の影響を受けて安
定性を失い、第ｑ図ａ又はｂのような安定振動を維持で
きなくなる。これは、大気泡６６が振動体に接触しない
で溜まることが可能である部分、すなわち、第３図に示
した気泡集積部６６がないためである。

このように気泡集積部６６を設けることにより、ノズル
６３を加振するだめの振動体の振動により若干発生する
気泡を、振動体に接触しないで集積して排気するよう構
成することにより、極めて安定な噴霧動作が可能となり
、噴霧方向の変動や、噴射距離の変動、噴霧量の変動な
どを防止することができる。

第７図は、本発明の他の実施例を示す霧化装置の構成を
示す断面図であり、第３図と同符号は相当物である。

この実施例の場合は、気泡集積部６６を加圧室３９とは
別にその上部に設けたものである。第８図ａ、ｂに第７
図のボディー３７の平面図と正面図を示す。

第８図より明らかなように、加圧室３９の上部に斜線で
示した気泡集積部６６が設けられている。

この気泡集積部６６の水平断面の長さＬｌは、圧電振動
子４゛３の開口部４２の水平方向断面の最長辺の長さＬ
２より大きくなるよう構成されている。

これは、第７図における気泡６４がほとんど開口部４２
内に臨むノズル板のたわみ振動により、ノズル６３の近
傍から生じるので、これを確実に気泡集積部６６に集め
るためには、前記Ｌ１はＬ２と、少なくとも等しいがそ
れより゛長いことが必要であるからである。

このように加圧室３９のノズル６３近傍で発生した小気
泡が排気口４ｏより排出される場合、気泡の成長又は結
合により大気泡が生じ得るので、気泡集積部６６はこの
大気泡が振動体に接触して振動体の振動に乱れを発生さ
れることを防止する目的で設けられたものであり、この
思想に基づき他にも多くの実施態様をとることが可能で
ある。

第３図に示した霧化装置により、ノズル６３の直径と圧
電振動子４３の印加電圧とによって決定される極めて小
さくかつ均一性の優れた霧化粒子を極めて安定に得るこ
とができ、しかも灯油を２０ＣＣ／分程度の霧化量で霧
化するに要する圧電振動子４３の入力電力は１００ｍＷ
程度と極めて小さいものである。

また、その構成は極めて簡単でコンパクトであり、しか
もポンプ作用を有するので全体構成を極めて簡素化する
ことができ、従来の霧化装置に比べて大幅に低コストな
霧化装置とすることができる。

以上に述べたように本発明によれば、液体を充填した加
圧室にノズルを臨ませ、電気的振動子を含む振動体によ
りノズルを加振せしめる構成とすると共に、排気口を設
け、前記加圧室と排気口との間に前記振動体に接触しな
い気泡集積部を設ける構成としたので、構成が極めて簡
単でコンパクトであり、従って低価格であると共に、霧
化特性に優れ、しかも極めて低消費電力な霧化装置を実
現することができ、特に気泡集積部を設ける構成により
、キャビテーションにより発生した若干の気泡をも霧化
動作に悪影響を及ぼすことなく加圧室から確実に排気す
ることが可能であり、溶存空気を多量に含む液体や低沸
点性の液体のようにキャビテーションの生じやすい液体
であっても極めて安定に霧化することが可能な霧化装置
を実現することができ、汎用性に優れた霧化装置を提供
することが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の霧化装置の断面図、第２図は本発明の一
実施例の霧化装置を′適用した温風機の断面図、第３図
は同霧化装置の断面図、第４図１゜ｂおよびＣは同霧化
装置の圧電振動子の駆動電圧波形図、第′６図ａ、ｂは
同霧、化装置の動作説明図、第６図は同霧化装置の気泡
集積部の効果を説明するだめの霧化装置の断面図、第７
図は同霧化装置の他の実施例を示す断面図、第８図ａ、
ｂは第７図の霧化装置のボディー構成を示す平面図と正
面図である。 ３９・・・・・・加圧室、４ｏ・・・・・・排気口、４
３・・・・・・電気的振動子、４６・・・・・・ノズル
板、４３．４５・・・・・・振動体、５３・・・・・・
ノズル、６６・・・・・・気泡集積部。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第３
図 第４図 第５図 （（１）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　（ｂ）第６図 第７図 ヌ −

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）液体を充填するだめの加圧室と、前記加圧室に臨
   んで設けられたノズルと、電気的振動子を有し、前記ノ
   ズルを加振する振動体と、前記加圧室の気体を排気する
   排気口とを備え、前記加圧室と前記排気口との間に前記
   振動体に接触しない気泡集積部を設けた霧化装置。
2. （２）加圧室の一部を前記振動体に接触しない構成とし
   、前記気泡集積部とした特許請求の範囲第１項記載の霧
   化装置。
3. （３）ノズルをノズル板に設け、前記電気的振動子に開
   口部を設けると共に、前記ノズルが前記開口部に臨むよ
   う前記電気的振動子を前記ノズル板に装着して前記振動
   体を構成し、前記開口部の水平方向断面の最長辺と略等
   しいかそれよ抄も長い辺を有する水平断面を有するよう
   に前記気泡集積部を構成した特許請求の範囲第１項又は
   第２項記載の霧化装置。