JPS5973072A - 霧化装置 - Google Patents

霧化装置

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JPS5973072A
JPS5973072A JP18392982A JP18392982A JPS5973072A JP S5973072 A JPS5973072 A JP S5973072A JP 18392982 A JP18392982 A JP 18392982A JP 18392982 A JP18392982 A JP 18392982A JP S5973072 A JPS5973072 A JP S5973072A
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pressure chamber
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atomization
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JP18392982A
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JPS632223B2 (ja
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Shinichi Nakane
伸一 中根
Naoyoshi Maehara
前原 直芳
Kazushi Yamamoto
一志 山本
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication of JPS5973072A publication Critical patent/JPS5973072A/ja
Publication of JPS632223B2 publication Critical patent/JPS632223B2/ja
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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

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  • Special Spraying Apparatus (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】 産業上の利用分野 本発明は、灯油や軽油等の液体液I」・水・架設液・記
録液等を、電気的振動子を用いて霧化する液体の霧化装
置に関する。
従来例の構成とその問題点 従来から液体の霧化装置には、種々のものが提案さ扛て
おり、圧電素子等の電気的振動子を用いたものも見うけ
らnる。
例えば、(1)ホーン型の振動子に圧電素子全ボルト締
め、又は、接着し、圧電素子の機械的振動振幅をホーン
型振動子で増幅し、ホーン先!1h1の振幅拡大面に液
体を供給、滴下して霧化する振幅増幅型超音波霧化装置
、あるいは、(2)近年インクジェット記録装置に実用
化さ!しているような超音波霧化粒子外全噴射するもの
で、液室の一端に圧電振動子を設け、他端にオリフィス
を設けた構成で、圧電振動子の振動による液室内の圧力
上昇を液体を介してオリフィスに伝え、その結果オリフ
イスより霧化粒子をかなジの飛散速度で噴射することが
出来る霧化装置がある。
しかし、上記従来の霧化装置は以下に示すような欠点を
有していた。
(1)の霧化装置は、ホーン型撮動子の高い加工精度と
、液体を供給するポンプ等が必要となるため高価となら
ざるを得ない上、霧化面への液体供給方法が複雑であっ
た。また、20cc/minの霧化量を得るためには、
5〜10ワツトとがなり大きな消費電力が必要な上、そ
の霧化能力も十分なものではなかった。
(2)の霧化装置は、インクジェットに利用さnている
事実からも明らかなように、構成が簡単で動作も安定と
いつ長所を有していたが、振動子の振動による液室内の
圧力上昇を液体を介してオリフィスに伝達する構成であ
るため、溶存空気を多量に含む一般的な液体を使用した
場合には、液室内にキャビテーンヨン気泡が発生し、こ
の気泡のために安定した霧化動作全維持″T:キナいと
いう欠点を有していた。そこで一般の液体を霧化するに
は溶存空気全脱気しなけ几ばlらず、極めて汎用性に欠
けていた。
また、こnらのセラミック圧電体駆動では、周囲温度変
化と、セラミック体内部の温度上昇により固有の機械的
振動数がず几るのを、電流検出によジ移相器の中心周波
数全偏位させて補償する方式が特公昭50−13657
号公報「セラミック体の駆動方式」にあったが、こnは
素子に印加さnる電圧と電流を同相にすべく温度の補正
全力[jえるもので構成が複雑となる。
発明の目的 本発明は、このよC)な従来の霧化装置の欠点を排し、
構成が簡単でしかもコンパクト、かつ、低消費電力であ
り1構成によるユニットとしての温度補償全実姉するこ
とにより、最適な、駆動条件で液滴全噴霧する霧化装置
を提供することを目的とする。
発明の構成 本発明の霧化装置は、噴霧さfLる液体を充填する加圧
室金偏え/ζボテイーと、前記力日圧室に液体を供給す
るための供給部と、前記加圧室に臨むよつに設けたノズ
ル部と、前記ノズル部を加振する電気的振動子と、前記
電気的振動子に駆動信号を力え、しかも、周囲温度に対
して負の温度特性を有する構成の周波数発生部とから構
成さnている。
」二記のような本発明の構成では、電気的振動子の機械
的固有振動数の温度偏位に加えて、力1王室の寸法が温
度により変化するので、霧化部ユニット全体としての共
振周波数のずnが発生する。後述するように、周囲温度
上昇に伴って加圧室内径が増7JUL、霧化部ユニット
としての共振波長が伸ひる、つ甘り、共振周波数が低下
する。こnを補償するために、温度係数が負の、駆動周
波数を印加し、最適霧化状態全維持するのである。
実施例の説明 次に本発明の霧化装置の霧化部を第1図の断面図に基づ
いて説明する。
1は液体全充填する加圧室で、2は前記加圧室全形成す
るボディである。3は噴霧さ≧rする液体を■ 前記加圧室1に供給する供給部、4は負圧等の利用によ
り力■圧室1中に液体を満たすと共に所定位置捷で引き
上げ、さらに、駆動時にカI圧室1中に発生する気体を
排出する排出部である。5は前記カ]1圧室に臨むよう
配さnたノズル部で、外周はボテイー2に接合さ2”し
ている。ノズル部5の中央には液滴吐出用の微細な孔6
(例えば、径が801t 7内程度)を有する球面状の
突起7が形成さnている。
さら(てノズル部5には、円環状の電気的振動子、ここ
ではセラミック圧電体8が装着さ才tている。
この圧電体8は厚さ方向に分極処理さ才1でおり、ノズ
ル部5との接合面及び反対側の面には電極が形成さnて
いる。9は圧電体8へ駆動イ―号を伝達するための導線
で、一方は圧電体8の電極面へハンダ付けさ几、他方は
ビス10でボテイ2に接続さnている。駆動信号により
圧電体8の機械的振動が励起さnると、ノズル部5もイ
」勢さ扛て力1振さ几るのて゛、結果として加圧室1内
の液体が霧化粒子11となって孔6から噴出さ几る。と
ころでボディ2は、取付板12にビス13で固定さnて
いる。
次に第2図で、ノズル部5のカロ振状態をさらに詳しく
説明する。Aは第1図の断面図と同様で、lτ11一番
号は同じ機能を有する構成物を表わしている。kは中心
軸の位置を、−r2’ −rI +−1−rl+ +r
2はそnぞ汎中心からの偏位含水している。圧電体8に
1駆動信号が印加さnると、a、  bの矢印で示すよ
うな径方向の振動を発生する。Oの圧電体8の径方向振
動によりノズル部6には、図の実線及び破線で示したよ
e)な振動が励起さ几る。7は球面状の突起部が最も犬
さく振動し、ここに形成さnている細孔6から力1圧室
1内の液が微粒子となって飛び出る。Bでは、横軸に中
心Cからの距離と、縦軸にノズル部6各部の振幅変位量
δをとり、谷点の振幅の程度を示している。前述したよ
うに、突起部子が最も犬さく励振さnている様子がわか
る0 図中AのDは加圧室1の内径を表わしている。
周囲温度変化により、ボディー全構成している材8−1
(例えば金属)の特性に依存してボディー自体も膨張・
収縮を行う。温度が上昇すnば、ボディー全体として膨
張傾向にあるから、前述の内径寸法Did−犬さくなる
。力[1圧室の内径寸法D1つ−fジ、振動部の外径と
も考えら扛る寸法と、機械的固イj振動数fr  との
関係は、次のよう(テ示さ才1.る。
frC>′−♂一 つまり、寸法の二乗に反比例しており、寸法りが 。
増太すfは共振周波数は低下するのである。!、た、図
の霧化部としての温度に対する共振周波数の変化は、圧
電体8の特性自体によるものよりも、前述したカロ圧室
1内径の変化によるものの方が約−桁太さいので、振動
体ユニットとしての機械的共振周波数は負の温度係数を
持つのである。第3図で、振動体ユニットとして構成さ
nた中の圧電体8に通電さnる電流の周波数特性、及び
、実霧化量の周波数特性を示す。Aでf=frは共振周
波数を表わし、周波数増加と共に全体として電流値も増
大傾向にあるので、容量性の負荷であることが分かる。
Bは霧化量で、前述の共振点よりも少し高い周波数f=
fr1T最大値を示している。最大霧化周波数はAにお
いて、共振及び反共振点の中間の周波数となっている。
A、Bそnぞnの実線は周囲温度Ta=20’Cでの特
性、破線はTa−4Q℃での特性を示している。温度の
高いTa=40℃の方が加圧室1内径が増大するので、
最大霧化量発生周波数が低い方にシフトシている。この
周波数fr+が、最適霧化状態に合致している。
第4図では、周囲温度T、に対する前記最大霧化量発生
周波数fr1の変化aと、圧電体8両端の容量変化すの
例を示している。周波数fr+は温度に対して負の特性
含水し、この例ではΔfr1”60fiz/ degで
あり、圧電体8の等価容量は温度に対して逆に増加して
いる。
第6図は、第4図で示した周波数fr+の温度特性全補
償する周波数発生部を含む、圧電体8駆動のブロック構
成図である。前述周波数発生部14は、算囲気温度全検
知する温度センサ15と、前記温度センサ15の信号に
依存してfr+を発生する発振器16とで構成さn1出
力部1γを介して圧電体8へ駆動信号を伝達している。
第6図は、負の温度係数’t’l=Hする駆動周波数発
生部を含む別の実施例で、第6図と同一番号のものは同
じ機能を有する要素である。18は圧電体8へ流nる電
流を検出する電流検出部であり、その信号は、位相比較
部1つで電気的振動子への印7J[]電圧波形信号(例
えば、正弦波)と位相が比較さ几、所定位相になるよう
に発振器16へ信号を送っている。発振器16は、前記
位相比較器からの信号と、温度センサ15からの信号を
受け、所定の、駆動発振周波数全発生している。
ところで、第6図、第6図では温度センサ16を別に示
しているが、発振器16の構成要素部品中に周囲温度補
償要素を持たせても良いのである。
第7図は、圧電体8の共振信号を正帰還・増幅して発振
さぜる自励発振系を例に挙げた実相例である。20は交
流全整流平滑して作らnだ直流電源部、21は帰還さn
だ共振信号を増幅し5電気的振動子8に印加する5ED
P構成の増幅部、22は圧電体8の共振信号を取り出す
検出部でその信号は23のフィルタを介し、24のパス
コンを介して前記増幅部に正帰還さγしている。この正
帰還増幅発振系自体で温度補償は成されるが、さらに、
フィルタ一部の温度特性を、霧化部の負の温度係数に合
致させ11は、最適霧化状態を維持しつつ発振′ff:
続行出来る。
発明の効果 本発明の霧化装置によ几ば次のような効果がイ」ら才]
、る。
(1)・負圧力等の利用により方[1圧室に液体が充填
さ几霧化動作が開始さγシ!シば、燃料の自給作用が得
らn、るので、霧化ユニットとしての構成がコンパクト
かつ簡単な上、低消費電力化が図7Lる。
例えば、20cc/minの霧化動作に1ワット程度の
電力で済む。
(2)霧化部の構成要素である加圧室の寸法変化に犬さ
く起因する機械的共振周波数のず几が、所定の負の温度
係数を有する周波数発生部により1引 て補正さfLるので、広範l温度変化に対しても常に最
適な霧化動作が維持さnる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す霧化部の断面図、第2
図Aは霧化部の断面図、同Bはノズル各部の振幅変位量
を示す図、第3図A、  Bはそnぞn駆動周波数に対
する電流及び霧化量の特性図、第4図は霧化部ユニット
とじての周囲温度に対する最大霧化量周波数と圧電体両
端の容量特性図、第5図は圧電体駆動ブロック構成図、
第6図は圧電体駆動ブロック図の別の一実施例を示す図
、第7図は自励発振系の一実施例を示す図である。 1・・・・加圧室、2・・・・ボディ、3・・・・・・
供給部、5・・・・ノズル部、8・・ ・圧電体(電気
的振動子)、14・・・・・・周波数発生部、15・・
・・・温度センサ、16・・・・発振器。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 にか1名第1
図 2図 (14+ −r2 −ろ   K   +M   +ろ第3図 第4図 第5図 第6図         1

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  M体を充填する加圧室を備えたボディーと、
    前記加圧室に液体を供給するための供給部と、前記加圧
    室に臨むように設けたノズル部と、前記ノズル部を加振
    する電気的振動子と、前記電気的振動子駆動用の周波数
    発生部と全備え、討記周波数発生部は負の温度係数を有
    する構成とした霧化装置。
  2. (2)周囲温度検出用の温度センサと、この温度センサ
    の信号に依存して発振周波数を可変する発振器にて前記
    温度係数が負の周波数発生部全構成した特許請求の範囲
    第1項記載の霧化装置。
  3. (3)電気的振動子の共振信号を正帰還及び増幅する系
    にて温度特性が負の周波数発生部を構成した特許請求の
    範囲第′1項記載の霧化装置。
  4. (4)発振器全構成する電気回路要素全周囲温度検出用
    の温度センサと兼用した特許請求の範囲第2項記載の霧
    化装置。
JP18392982A 1982-10-19 1982-10-19 霧化装置 Granted JPS5973072A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104209221A (zh) * 2014-09-19 2014-12-17 江苏大学 一种低频弯振式二次超声雾化器
JP2016158879A (ja) * 2015-03-02 2016-09-05 国立大学法人東京工業大学 匂い発生装置
CN110918357A (zh) * 2019-12-05 2020-03-27 湖南嘉业达电子有限公司 一种频率自适应的微孔雾化元件及其制备方法
CN114308504A (zh) * 2021-12-16 2022-04-12 江苏大学 一种压电低频超声纳米雾化器及使用方法

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