JPS5867372A - 霧化装置 - Google Patents

霧化装置

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JPS5867372A
JPS5867372A JP16518381A JP16518381A JPS5867372A JP S5867372 A JPS5867372 A JP S5867372A JP 16518381 A JP16518381 A JP 16518381A JP 16518381 A JP16518381 A JP 16518381A JP S5867372 A JPS5867372 A JP S5867372A
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JP
Japan
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liquid
sectional area
cross
atomization
pressurizing chamber
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JP16518381A
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JPS6139862B2 (ja
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Naoyoshi Maehara
前原 直芳
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Panasonic Holdings Corp
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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
    • B05B17/0646Vibrating plates, i.e. plates being directly subjected to the vibrations, e.g. having a piezoelectric transducer attached thereto

Landscapes

  • Pressure-Spray And Ultrasonic-Wave- Spray Burners (AREA)
  • Air Humidification (AREA)
  • Special Spraying Apparatus (AREA)
  • Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)

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】 不発明は灯油や軽油等の液体燃料、水、薬溶液。
記録液等の霧化装置に関し、さらに詳しくは圧電素子等
の電気的振動子を用いてその振動作用により液体を霧化
する霧化装置に関するものである。
そして、その第1の目的は構成が簡単かつコンパクトで
低価格な霧化装置を提供することである。
第2の]]的は低消費電力で、しかも霧化特性に優れた
霧化装置を提供することである。
第3の目的は、霧化動作開始が容易で、がっ、安定な霧
化動作が保証できる霧化装置の実現であり、特に加圧室
内気体の排出を良好に行うことができるよう構成するこ
とにより、安定で確実な起動と霧化動作の絢持を実現す
ることを目的とするものである。
従来液体の霧化装置は、種々のものが提案され3/ − ており、圧電素子等の電気的振動子を用いたものも多く
見受けられる。
例えば(1)ホーン型の振動子に圧電素子をボルト締め
、又は接着し、圧電素子の機械的振動振巾をホーン型振
動子で増巾し、ホーン先端の振巾拡大面に液体を供給9
滴下して霧化する振巾増巾型超音波霧化装置、(2)液
槽の底面に圧電素子を配置し、圧電素子の超音波振動エ
ネルギをその液面に集中させて液柱を立たせ、液表面で
の一種のキャビテーション現象を利用して霧化する直接
型超音波霧化装置などがある。また、(3)特にファク
シミリ等の記録装置に応用される霧化装置であって、例
えば、第1図に見られるような圧電素子を用いた噴射型
霧化装置がある。これは、第1図に示すように、インク
が充填された液室1の先端にオリフィス2を設け、他端
に設けた圧電素子3の振動により、前記オリフィス2か
らインク滴4を噴射し、文字等の記録を行うものである
しかしながら、これらの霧化装置は、以下のような欠点
を有していた。
(1)の霧化装置は、ホーン型振動子の加圧精度が高い
ことが要求されるため高価とならざるを得す、ホーン型
振動子の機械的共振を良好に保つ必要があるため、その
保持方法等も非常に面倒であった。
さらに、液体を供給するポンプ等を必要とするため一層
高価になる上、霧化面への液体供給方法が面倒であった
。1′だ20cc/分程度の霧化量を得るためには、5
〜10Wattsの電力が必要であシかなり高い消費電
力であり、しかも、その霧化性能も十分なものではなか
った。
捷だ、(2)の霧化装置は、その霧化特性は良好である
が、超音波エネルギーにより直接霧化させる形をとるた
め、極めて大きく、しかも高い周波数の超音波振動を必
要とし、例えば、1〜2 M!(9で、20〜50Wa
ttsという消費電力を要するものであり、その駆動回
路は極めて高価である上に、電波障害が極めて太きく、
その抑制が困難であり、かつ高価な防止装置とならざる
を得す装置全体が一層高価となるものであった。さらに
液体の温度や体積圧縮率などの変動により霧化動作が著
しい5、−・ 影響を受けるため、その補償は極めて困難であった。
(3)の霧化装置は、ポンプ等を必要とせず、しかも構
成が簡単でコンパクトで低価格であるが、機械的ショッ
クによるオリフィス2からの流入気泡がた丑り、動作が
不安定となったシ、液体によってはその溶存空気の気泡
化によシ同様の不安定さが生じたりする欠点があった。
さらには、起動時の液室1内空気の排出が面倒であシ、
空気排出時にオリフィス2から液体が漏れ出る等の不都
合があった。このため自動的に液体を液室1に充填する
ことは極めて困難であった。
本発明は、このような従来の霧化装置の欠点を一掃した
霧化装置を提供せんとするものでアシ、加圧室にノズル
を臨ませて電気的振動子により加圧室内の液体を加振し
ノズルから噴出霧化する構成とすると共に加圧室に連通
ずる気体排出路を設け、その内圧低下方向に断面が拡大
する断面拡大部を設けることにより、極めて構成が簡単
でコンパクト、低価格であり、低消費電力であるにもか
実な起動と安定な霧化動作維持を保証することができる
霧化装置を提供せんとするものである。
以下本発明の一実施例の霧化装置を石油温風機に適用し
たものについて図面と共に説明する。
第2図は温風機の断面図であって、ケース1゜の上面に
操作部11を設け、制御部12に温風機の運転指令を送
るよう構成されている。
灯油は、送油パイプ13によりタンク(図示せス)カラ
レペラ14に送られている。レベラ14からは、液体供
給路を構成するパイプ15を経て、霧化部16に送られ
、霧化部16は、霧化室17の壁面18に取りつけられ
ている。排気部材(排気パイプ)19は、霧化部16と
、給気筒2o内に設けられたオリフィス21の下流側の
負圧発生部22とを連結している。
一方燃焼用空気は、モータ23にて駆動される送風ファ
ン24により、給気筒20がら送風路25を通って空気
室26に送られる。送風ファン24により送られる空気
の一部は、霧化粒子搬送77−−・ 空気として送風路2了を通り、旋回器28に送られ、図
中矢印の如く、旋回気流となって霧化室17に吐出され
るよう構成されている。従って、霧化部16により霧化
された灯油の微粒子29は、旋回気流によシ混合されつ
つ搬送されて、気化混合室30に送られる。空気室26
を形成する空気筒31は、下部には、外周の接線方向に
沿って1次空気を噴出する孔32を有する突起部33を
有し、上部には、その直径方向に2次空気を噴出し保炎
する炎孔34と、3次空気を噴出する孔35を有してい
る。従って、気化筒36に囲まれた気化混合室30内に
は、図のように旋回気流が噴出され、その旋回気流内に
前述した霧化粒子29が吐出される。前記霧化粒子29
は、点火手段3γにて点火され、着火すると気化混合室
30内で一瞬の間火炎を形成後、図のように主燃焼空気
が噴出される炎孔34に火炎38を形成して燃焼する。
フレームロッド39は着火検知を行い制御部12にその
検知信号を送る。排気ガスは、排気筒40より排出され
る。対流ファン41は、吸気口42から室内空気を吸い
込み、熱交換器43に送風し、熱交換させ、吐出口44
より温風を室内に吐出するものである。
次に霧化部16について詳細に説明する。第3図は霧化
部16の拡大断面図であり、第2図と同符号は相当物で
ある。圧電素子46は、中央に開口46を有する円形を
しておシ、直径が1o〜2゜π肩、厚さ0.5〜2問程
度である。47はノズル板であって厚さが30μm〜1
ool1mであり、中央に直径が301tm〜100μ
m程度のノズル48を複数個有しており、前記圧電素子
45が接着されている。前記ノズル板47は、キャビテ
ィー(加圧室)49を有するボディー50に接着され、
前記ボディー50は、ビス51.52により保護カバー
53に、そして前記保護カバー53は、ビス54゜55
により壁面1日にそれぞれ固定されている。
前記キャビティー49は、液体供給口56が設けられ、
バイブ16により形成される液体供給路57に連通して
いる。また前記キャビティー49は、気体排出口58が
設けられ、排気パイプ19によシ形成される気体排出路
59に連通している。
前記気体排出路59は前記加圧室49の近傍にその断面
積が拡大している断面積拡大部60を有している。
また、前記圧電素子45は両面に電極を有し、前記ボデ
ィー5oに設けた穴61を通って配線されたリード線6
2が片面に接続されている。リード線63はビス62に
てボディー60に接続されている。
次に霧化動作について説明する。
霧化動作開始前は、灯油の液面は前記レベラ14により
、人の位置に制御されており、ノズル48から灯油が漏
れ出ることがないようになっている。
送風ファン24が駆動されて負圧発生部22に負圧力が
発生すると、排気バイブ19は負圧発生部22に連結さ
れており、しかも、ノズル48は小孔径であるので灯油
は吸い上げられて上昇し、前記キヤ・ビティー49を充
填し、液面人は、液面Bの位置になる。このキャビティ
ー49の充填過程において、ノズル48からの流入気泡
や、もともって、気体排出路59内の断面積の小さい部
分64は、気泡65でふさがれる場合が生じるが気体排
出路59内の内圧が低くなる方向にその断面積が拡大し
ている断面拡大部60が設けられているため気泡が気体
排出路69をふさいでしまうことが完全に防止され、液
面Bは図の所定の高さに位置する。
次に制御部12内の振動子駆動部(図示せず)から、第
4図a、b、又はCのような交流電圧がリード線61.
62により圧電素子45に供給されると、圧電素子46
はその径方向振動を生じ、接着されたノズル板47と共
に加圧室49内の液体の体積変化を生じるようなベンデ
ィング振動を行う。したがって灯油は、その振動に応じ
て霧化粒子29となって吐出すると同時に液体供給路6
7から自1給されるのである。ノズル48が小さく、か
つ、圧電素子46が20 KHJ 〜5 ’OKH,)
 +7)周波数で振動するため、霧化粒子2″9は、そ
の粒径が小さく、かつ均一性に富んだものとなる。とこ
ろで、第4図す、cに示すようにデユーティ−制御を行
って霧化量制御を行ったり、霧化部16が機械的シヲノ
クを受けた場合は、起動時と同様にノズル4Bからの気
泡流入や、液体内の溶存空気の気泡化が生じやすく、気
泡66による気体排出路69の断面積の小さい部分64
のふさがりが生じ得る。しかし、起動時と同様に、断面
積拡大部60により、この不都合は防止されるのである
もし、断面積拡大部6oを設けず、このような状態が発
生したとすると、第6図に示すような現象が発生して正
常な霧化動作が維持できなくなるのである。第5図にお
いて第3図と同符号は相当物である。図において、もし
気体排出路69の内径が断面積が小さい部分64と同一
径、又は、それより小さいとすると、気体排出路59内
の気泡は上昇途中で結合し、ついには過大気泡66とな
って気体排出路69をふさいでし1う。したがって、液
面BがB′のように上昇して、ついには、負圧発生部2
2に溢れ出たり、もしくは気泡66が下方に拡大してい
き、ついには、キャビティー49内にも気体がた1って
し捷い、正常な霧化動作を維持できなくなるのである。
気体排気口5Bは、圧電素子45の発生する歪による効
率的な霧化動作を実現するためには、あまり大きな直径
にすることは不可能である。なぜならば効率的なノズル
北からの吐出動作を行わせるためには、キャビティー4
9からの液体の「漏れ」が小力い方が良いからである。
すなわち、効率的な霧化動作を実現し、しかも、前述の
ような気体排出路69の気泡によるふさがりを防止する
ためには、断面積拡大部60は極めて重要な役割を果す
ものである。
第6図は、本発明の他の実施例を示す霧化部所面図であ
り、第3図と同符号は相当物である。図において、気体
排出路59の断面積拡大部60は、フタロナツト6了が
どで排気バイブ19と霧化部16とを分離可能とした上
で、その接続部近傍に設けられていて、霧化部16等の
運搬が容易となり、かつ、断面拡大部60の断面積比を
大変大きくすることが可能である。従って、一層の気泡
によるふさがり防止効果を得ることができる。もち側に
断面拡大部60を設けてもよい。また、気体排出路59
は、液面Bよりも低圧力側でその断面積が減少する断面
減少部を備えているがこれは、機器実装上において、排
気パイプ19の実装の容易さを改善するものである。
次に圧電素子45の消費電力について説明すると、約1
0000 kal / hの燃焼量に相当する灯油を霧
化している状態において、すなわち、約20CC/分程
度の灯油の霧化に要する圧電素子45の消費電力は、約
0.I Watts又はそれ以下の微小電力である。な
ぜならば、圧電素子45は、その共振周波数で駆動され
ず、それよりも十分低い周波数で駆動されているからで
あり、その電圧と電流の位相差は、はとんど90’であ
るからである。すなわち、従来の霧化装置に比べて、極
めて小さい消費電力であるにもかかわらず良好な霧化特
性が得られるのである。
1 このような本実施例の霧化装置を適用した温風機は
、前述の如く、極めて簡単な制御シーケンス14゜ のみで運転することが可能である。
次に、簡単に、そのシーケンスを図示すると第7図のよ
うになり、第7図乙の運転指令、第7図すの着火信号(
フレームロッド39の)に対し、送風ファンモータ23
、点火手段3γ、振動子駆動回路(図示せず)は、それ
ぞれ、第7図C、a。
eのようになり、送風ファンモーフ23の起動に対し、
プリパージ時間と灯油のキャビティー49への充填時間
とを保証するため、時間Tだけ遅れて、点火手段37、
振動子駆動回路が起動されるよう構成されている。
以上に述べたように、本発明によれば、加圧室にノズル
を臨壕せて電気的振動子により前記加圧室の液体を加振
してノズルより霧化するよう構成し、前記加圧室に連通
ずる液体供給路と、気体排出路とを設けると共に、気体
排出路の内圧低下方向に断面積が拡大する断面積拡大部
を設けたから、構成が簡単でコンパクト、低価格であシ
、低消費電力であるにもかかわらず霧化特性に優れると
共に、起動が容易で霧化特性が安定であり、特に、15
゜ 液体の加圧室への充填時や、ノズルからの気泡流入発生
時においても、霧化動作に悪影響を及ぼすことなく、確
実に、かつ、すみやかに気泡を排出して、安定した起動
、および霧化動作維持を可能にした霧化装置を実現する
ことができるものであり、その工業的価値は極めて太き
いものである。
【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、   ゛
本発明の一実施例を示す霧化装置を適用した石油温風機
の断面図、第3図は同霧化装置の断面図、第4図a〜C
は2日電気的振動子の駆動電圧波形図、第5図は1断面
図、第6図は本発明の他の実施例を示す霧化装置の断面
図、第7図a〜0は第2図に示す石油温風機のンーケン
ス説明図である。 45・・・・・圧電素子電気的振動子、48・・・・ノ
ズル、49・・・・・ギヤビティー加圧室、67・・・
・・液体供給路、59・・・・・気体排出路、6o・・
・・断面積拡大部。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名1A
 1 図 ! 12図 1A3  図 第5図 第 6 図

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)液体が充填される加圧室と、前記加圧室に臨むノ
    ズルと、前記加圧室の液体を加振する電気的振動子と、
    前記加圧室に連通ずる液体供給路と、前記加圧室に連通
    ずる気体排出路とを備え、前記気体排出路に、前記気体
    排出路の内圧が低下する方向に清ってその断面積が拡大
    する断面積拡大部を設けた霧化装置。
  2. (2)少なくとも霧化動作時は、前記断面積拡大部より
    も低内圧側に液面が位置する圧力で前記加圧室に液体を
    充填する構成とした特許請求の範囲第1項記載の霧化装
    置。
  3. (3)断面積拡大部を前記加圧室近傍に設けた特許請求
    の範囲第1項記載の霧化装置。
  4. (4)気体排出路を構成する排気部材と霧化部とを分離
    可能に構成し、前記排気部材と前記霧化部との接続部近
    傍に前記断面積拡大部を設けた特許請求の範囲第1項記
    載の霧化装置。
  5. (5)断面積拡大部より低内圧側に、前記気体排出路が
    減少する断面積減少部を設けた特許請求の範囲第1項記
    載の霧化装置。
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