JPS586263A - 霧化装置 - Google Patents

霧化装置

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JPS586263A
JPS586263A JP10277181A JP10277181A JPS586263A JP S586263 A JPS586263 A JP S586263A JP 10277181 A JP10277181 A JP 10277181A JP 10277181 A JP10277181 A JP 10277181A JP S586263 A JPS586263 A JP S586263A
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liquid
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atomization
pressure
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Naoyoshi Maehara
前原 直芳
Takashi Uno
宇野 尚
Hiroshi Hirata
博史 平田
Kenkichi Hashido
橋戸 健吉
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05BSPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B17/00Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups
    • B05B17/04Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods
    • B05B17/06Apparatus 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
    • B05B17/0607Apparatus 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 generated by electrical means, e.g. piezoelectric transducers
    • B05B17/0638Apparatus 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 generated by electrical means, e.g. piezoelectric transducers spray being produced by discharging the liquid or other fluent material through a plate comprising a plurality of orifices

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・軽油等の液体燃料や、水、薬溶旗などの
液体を微粒化するための霧化装置に関し、さらに詳しく
は圧電素子等に代表される超音波振動を応用した液体の
霧化装置に関するものである。
第1の目的は、構成が簡単でコンパクトであり、従って
極め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、低消費電力でかつ微粒化特性に優れた霧化装置
を提供することである。
さらに第3の目的は、極めて簡単な構成でしかも安定な
起動を実現し、霧化動作が安定な霧化装置を提供するこ
とである。
従来液体の霧化装置には種々のものが提案され実用化な
いしは実用化検討がなされている。
例えば、(1)高速回転体に液体を滴下し遠心力による
振り切り作用によって霧化する回転霧化装置、(2)高
圧ポンプ等によシ液体を数に7/cd  にまで加圧し
、ノズルから噴出して霧化させる圧力噴霧装置、(3)
ホーン形状の振動子をジュラルミン等で構成し、圧電素
子や磁歪振動子の振巾を前記ホーン状振動子にて増巾す
ると共に、増巾されたホーン先端部に液体を供給して霧
化させる振巾増巾型超音波霧化装置、(4)液槽の底部
に圧電振動子を設け、液槽の液面近傍に超音波を集中さ
せ、液面付近での一種のキャビテーション現象全利用し
て霧化させる直接型超音波霧化装置などがある。
しかしながら、前述した(11 t (2)の様な霧化
装置は、回転体や高圧ポンプ等の大型部品が必要であシ
装置全体が大型化、高価格化すると共に微粒化特性も十
分なものではなく騒音も大きいものであった。また、(
□□□は、ジュラルミン等で構成されるホーン状の振動
子が必要であり、この振動子の安定で確実な振動を得る
ために要求されるホーン形状寸法精度が極めて厳しく、
従って高価である上に微粒化性能も良好なものではなか
った。また機械的振巾増巾を効率良く安定に行うために
は出力が安定化された高価な駆動回路を必要とし、さら
には取付構造もこのため面倒なものとならざるを得ない
ものであった。
また、上記(1)〜(3)は液体の供給を例えばポンプ
等の液体供給手段にて行うことが必要であり、この液体
供給手段にて霧化量が決定されるから、霧化量安定化の
ためには高価な液体供給手段を必要とするものであった
上記(4は、液槽より直接霧化されるため前述のような
液体供給手段を必要とはしないものの、液槽中に直接超
音波エネルギーを照射し超音波エネルギーそのものによ
シ霧化する構造であるため、霧化される液体の温度、液
面と振動子との距離等により著しく霧化特性が影響を受
ける上に、霧化させるためのエネルギーが極めて大きく
、かつ、1〜2MHz  帯の周波数での動作が効率的
霧化動作のために必要であった。従って極めて大きな不
要輻射を発生するという重大な問題を有していた。
この様な条件から駆動回路も霧化量の安定化と不要輻射
抑制のために極めて高価なものにならざるを得ないもの
であった。
本発明はこの様な点に鑑みてなされたものであり、前述
した各種従来の霧化装置の欠点を加圧室内に略大気圧か
それ以下の負圧にょシ液体を充填することにより一掃し
、構成が簡単でコンパクトであり、従って低価格である
と共に、低消費電力にもかかわらず微粒化特性に優れ、
しかも極めて簡単な構成で安定・確実な起動を行い得、
かつ、安定で低騒音な霧化動作を実現できる霧化装置を
提供せんとするものである。
以下本発明を石油温風暖房機に適用した実施例について
図面と共に説明するが、本発明はこの実施例に限定され
るべきものではない。
第1図において、1は温風機ケースであり、上部には操
作部2が設けられて制御部3に操作指令を送り温風機の
制御がなされるよう構成されている。燃料灯油は、タン
ク4からバイブロを通り、レベラー6に送られ、前記レ
ベラー6にて液面が略一定に保たれている。前記レベラ
ー6から、パイプ7を通り脱気部8を経て、パイプ9を
通シ霧化部1oに供給されるよう構成されている。11
は排気パイプであシ脱気部8にて脱気された灯油中の溶
存空気を排気口12より排気するものである。
一方燃焼空気は、モータ13の軸に固定された送風ファ
ン14により図中の矢印の如く、吸気管15から吸気さ
れ、オリフィス16.接合部17によシ図中矢印の如く
燃焼空気は遮回運動を与えられて霧化・混合室19に供
給され、仕切壁20に固定された霧化部1oからの霧化
粒子21と混合される。霧゛化・混合室19で混合され
た空気と霧化粒子は、出口23から旋回しながら燃焼室
(兼熱交換器)24に送られ、点火手段25にて点火さ
れ旋回火炎26を形成して燃焼する。27はフレームロ
ンドであり、着火信号などの炎の状態を制御部3に送り
、霧化部1oや点火手段25゜モータ13等を制御する
ことにより、燃焼状態制御ならびに燃焼シーケンスの制
御を行うよう構成されている。なお排気は排気管28よ
シ屋外等の機外に排出され、−力添焼熱は、熱交換器2
4に対して対流用7アン29よシ送られる室内空気に伝
えられ暖房効果を発生させるものである。
モータ13の軸には、吸引用ファン30が取付けられて
おり図の矢印のように入口部31から出口部32に向っ
て空気が流れるような方向に回転するよう構成されてい
る。送風ファン14も同時に回転しているからオリフィ
ス16により接合部17には負圧力が発生し、したがっ
て、入口部財は前記接合部1γよりもさらに負圧力とな
る。前記入口部31には吸引パイプ33が接続され霧化
部1oに対して、前記入口部31に発生した負圧力によ
る吸引作用を働かせるよう構成されている。
第2図は、第1図における霧化装置のさらに詳しい構成
を示す断面図であシ、第1図と同符号は相当物である。
第2図において、霧化部1oは内部にホーン状の加圧室
34を有する基体35と、ビス36.押え板37.パツ
キン38によシ前記基体35に取付固定されたノズル部
39と、振動板40および圧電素子41よ構成る電気的
振動子42とによ多構成されている。前記ノズル部39
には曲面部43が設けられ複数個の小孔ノズル44が設
けられている−0 第1図、第2図を参照して霧化動作を説明する。
操作部2によシ運転指令が制御部3に送られると、制御
部3は脱気部8の第2の圧電素子45を加振する。この
状態において灯油液面はレベラー6により液面46.4
7の位置にあり、加圧室34内I) ば灯油は存在していない。したがって脱気部8内の灯油
の溶存空気は気泡48となって排気パイプ11から排出
される。脱気部8は脱気室49と貯蔵室5oから成り、
それら2室は細孔を有する仕切板(図示せず)で仕切ら
れていて、霧化動作中における脱気処理された灯油と未
脱気処理灯油との混合を少なくして安定な霧化動作がで
きるよう構成されている。
十分な時間の間脱気用圧電素子46が励振されると、脱
気室49.貯蔵室50.パイプ9.パイプ7の一部内の
灯油は一定の溶存空気率まで脱気される。
次にモータ13が起動されプリパージが行われると同時
に送風ンアン14と吸引ファン30によって発生される
入口部31の負圧力により、図中矢印の方向に液面46
ば液面61まで吸引される。
従って、霧化部1oの加圧室34.供給室62は灯油路
大気圧かそれ以下の負圧で充填され、排気部53がら空
気が排出されて第2図のよう−な状態となる。送風ファ
ン14によ多発生される接合部17での負圧力が吸引に
十分なレベルのものであれば、吸引用ファン3oを省略
してもよい。
第3図は霧化部10の霧化動作を説明する構造図であシ
、第2図と同符号は相当物である。
プリパージが終了し第2図の状態になると制御部3は霧
化すべき霧化量に応じて第4図a、bあるいはCのよう
な交流電圧を電気的振動子42に印加する。正の半波電
圧が印加されたとき、円板状の圧電素子41は径方向に
収縮し第3図aのような状態となる。従って振動板40
の近傍の加圧室34内には圧力波が生じホーン形状のた
めに増巾されてノズル部39の曲面部43に達し、小孔
ノズル44から微小液滴が吐出される。
次に負の半サイクルが電気的振動子42に印加されると
第3図すのよう罠なり、電気的振動子42の近傍の加圧
室34内には負圧力が発生する。したがって供給室52
からは加圧室34内に灯油が供給され、供給室にはパイ
プ91r経て脱気部8から灯油が補給される。したがっ
て、一種の吸上ポンプのような自給作用を生じ、ポンプ
等の高価な灯油供給手段を必要としない。
前述のように電気的振動子42により加圧室34内に発
生した負圧力は小孔ノズル44の近傍にも伝達されるが
、加圧室34のホーン形状によシ軽減されることと、小
孔ノズル44が小さくかつテーパ状に形成されているこ
とによ多発生する小孔ノズル44での灯油の強力な表面
張力の発生とにより、小孔ノズル44からの空気の流入
を防止し、安定な霧化動作と自給ポンプ作用を発揮する
ことができる。
前述したような電気的振動子42ρ振動によ多発生する
圧力波により安定な霧化動作を得るためには加圧室34
両を灯油で充満させることが必要であり、もし気泡が存
在すると前記圧力波が吸収され満足な霧化動作を実現し
得なくなる。−って、霧化動作開始時には完全に加圧室
34内の空気を排出することが必要であシ、前述したフ
ァン14゜3oによる吸引作用は極めて重要である。さ
らに、この負圧力による吸引作用にょシ加圧室34内に
灯油、を充填する構成は、次のような効果を有するもの
である。すなわち、第2図のように灯油が加圧室34内
に充填された状態において、各部の圧力関係を考えてみ
ると、ファン14 、30の作動にかかわらず、灯油の
液面47は、はぼ一定に保たれており、従って加圧室3
4内は、大気圧に対して10〜50181程度の負圧状
態となる。したがって、ノズル44の前後での圧力関係
は加圧室34側が霧化混合室19側に対して多少の負圧
状態に制御されることになる。
これにより、第2図すの状態における霧化粒子21の小
孔ノズル44からの飛散が良好となり、霧化粒子の粒径
を小さくする効果と、粒径の均一化の効果を得ることが
できる。また、飛散しないで小孔ノズル44から溢出し
、曲面部43に沿って流れおちるような不都合も完全に
防止することができ、灯油がノズル部39の曲面43に
付着してダレることにより安定な霧化動作が妨げられる
のを防止することができる。
第6図は、前述した圧力関係を示す図であり、大気圧を
Po、液面47の圧力をP4□、加圧室34内の圧力を
P34、霧化混合室19の圧力をP19、液面51の圧
力をP61、入口部31の圧力をP31とするとき、第
5図のような関係となる。したがって1 ΔP=P19−P34 なる圧力差ΔPだけ、前述のように加圧室34側がノズ
ル44の前後間で低い圧力となるのである。
第6図a、bはノズル部39の詳細な構成図であり図の
ように曲面部43を設けられているが、これは前述の如
く、電気的振動子42の振動により発生する圧力波によ
り共振振動が発生するのを防止し、ノズル部39の共振
振動によりノズル44からの空気の流入を防止テるため
である。
ノズル部39は、厚さ60μmのステンレス板に、孔径
8oμm程度の小?Lノズル44を片面エツチングによ
シ加工し、さらに曲面部43を設けるため張シ出し加工
を施したものであシ、極めて簡単にかつ低価格で製造す
ることができる。また圧電素子41は、直径15鵡、厚
さ1鯉程度のものでよく、1分間に100C程度の灯油
を霧化するのに必要な消費電力は約0.1Wa t t
 s程度で十分である。
したがって、霧化部jOは、極めて簡単な構成でコンパ
クトに、しかも低価格で実現でき、低消費電力であるか
ら駆動回路も含めて大巾に従業に比べて低価格化、コン
パクト化でき、不要輻射レベルも極めて小さいものであ
る。
なお脱気部8により灯油の溶存空気を排出する目的は、
霧化部1oがキャビテーションを生シスに、より高周波
動作をすることができるようにするためであり、これに
より一層の高周波動作を実  。
現し、微粒化を促進することができる。
以上に述べたように、本発明によれば、ホーン状加圧室
を有する基体と、小孔ノズルを有するノズル部と、電気
的振動子とにょシ構成し、前記加圧室に略大気圧かそれ
以下の負圧により液体を充填する構成としたから、極め
て簡単な構成でコンパクトであり、従って低価格である
と共に、低消費電力であシながら微粒化性能の優れた霧
化装置を提供することができる。さらに、簡単な構成の
吸引手段により液体の確実な加圧室への充填全実現する
ことができ、しかも霧化動作中も極めて安定な霧化動作
が得られる様なノズル前後の圧力関係を維持することが
できる霧化装置を実現することができる。
また上記実施例のごとく吸引手段を送風手段にて兼用す
る構成とすることにより、送風手段が故障した時には霧
化動作をしないという安全性と、霧化装置全体の構成の
簡略化、低価格化を実現することができるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を←寸温風暖房機に適用した
断面図、第2図は霧化装置の構成図、第3図a、bは霧
化部の動作説明をする構造図、第16 4図a ”−aは電気的振動子への印加電圧の波形図、
第5図は霧化装置の圧力関係の説明図、第6図a。 bはノズル部の構造図である。 10・・・・・・霧化部、14 、30・・・争・・吸
引手段(送風ファン、吸引ファン)、34・・・・・・
加圧室、35・・・・・・基体、39・軸・・・ノズル
部 42ease・・電気的振動子、44・・・・・・
小孔ノイル、63・−・・・・排気部。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第2
図 第3図 5 第4図 第5図 第6図 手続補正書 昭和67年1 月120 特許庁長官殿 1事件の表示 昭和66年特許願第1 Q27?1、 発明の名称 霧化装置 3補正をする者 フ則゛1との門淳      特  許  出  願 
 人(L 所  大阪府門真市大字門真1006番地名
 +’+;  (582)松下電器産業株式会社代表者
    山  下  俊  彦 4代理人 〒571 住 tft   大阪府門真市大字門真10.06番地
6、補正の内容 (1)明細書の特許請求の範囲を別紙の通り補正いたし
ます。 (2)同書第13頁第11行目の「従業にjを「従来に
」と補正いたします。 (3)同書第13頁第19行目〜第14頁第1行目の「
ホーン状加圧室〜により構成しJを以下のように補正い
たします。 「基体に設けた加圧室に充填された液体を電気的振動子
により加振することにより、前記加圧ノ 室に臨ませた1つ又はそれ以上のノズルから液滴を吐出
するよう構成し」 2、特許請求の範囲 ノズルと、前記加圧室内の液体企加振するための電気的
振動子とを備え、前記加圧室内に液体る を路大気圧以下で充填させて構成としたことを特徴とす
る霧化装置。 (2)  加圧室に排気部を介して吸引手段を連結した
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の霧化装
置。 (3)小孔ノズルから噴出された微粒子を搬送する空気
を供給する送風手段によ#)吸引手段を兼用する構成と
したことを特徴とする特許請求の範υH第2項に記載の
イrに装置。 (4)送風手段は、1つ又はそれ以上の送風用ファンと
、1つ又はそれ以上の吸引用71ンと、前記送風用ファ
ンおよび吸引用ファン?付勢するモータとを備えたこと
を特徴とする特許M才の範囲第3項に記載の霧rヒ装置

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ホーン状の加圧室を有する基体と、加圧室の開口
    部に装着され、小孔ノズルを有するノズル部と、前記加
    圧室に臨ませた電気的振動子とを備え、前記加圧室内に
    液体を略大気圧以下で充填させる構成としたことを特徴
    とする霧化装置。
  2. (2)加圧室に排気部を介して吸引手段を連結したこと
    を特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の霧化装置。
  3. (3)  小孔ノズルから噴出された微粒子全搬送する
    空気供給する送風手段により吸引手段を兼用する構成と
    したことを特徴とする特許請求の範囲第2項に記載の霧
    化装置。
  4. (4)送風手段は、1つ又はそれ以上の送風用ファンと
    、1つ又はそれ以上の吸引用ファンと、前記送風用ファ
    ンおよび吸引用ファンを付勢するモータとを備えたこと
    を特徴とする特許請求の範囲第
JP10277181A 1981-07-01 1981-07-01 霧化装置 Granted JPS586263A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US9572944B2 (en) 2011-09-19 2017-02-21 Koninklijke Philips N.V. Nebulizer, a control unit for controlling the same, a nebulizing element and a method of operating a nebulizer

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