JPS6133258A - 噴霧装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、液体燃料、水、薬溶液等の種々の液′体の噴
霧装置に関し、さらに詳しくは圧電振動子等の電気的振
動子により加圧室の液体を加振し。

加圧室に臨んで設けたノズルより噴霧する型式の圧電噴
射型の噴霧装置に関するものである。

従来例の構成とその問題点 従来この種の噴霧装置は主としてインクジエ・ントプリ
ンターー等のインク微粒化装置として様々の型式のもの
が提案され実用化されている。又、近年では、単てイン
クジェットプリンターだけ′Ｃなく種々の用途に適用可
能な噴霧装置として第１図の様な噴霧装置が提案されて
いる、 第１図に於て噴霧装置１は直径が５〜２Ｑｍｍ、深さ１
〜５ｍｍの円筒状の加圧室２を有するボディー３と、厚
さ３０〜１００μｍで、直径３０〜１００μｍのノズル
４を復改個有するノズル板５と、外径が５〜２Ｑｍｍ、
厚さ０．５〜２ｍｍで、開口６を有する円原状の圧電セ
ラミック７とにより構成され、それらは相互に図の様に
接着されている。

加圧室２は供給バイブ８及び排気パイプ９によりそれぞ
れタンク１０及びファン１１に接続されている。供給パ
イプ８内の液面１２は動作開始前はタンク１０の液面１
３と同じ高さにある。この液面１３はノズル４からの液
漏れを防ぐ為に図の様にボディー３の中心軸からｈだげ
低い位置になっている。

動作が開始されるとファン１１が駆動され排気パイプ９
及び加圧室２を介してファン１１０発生する負圧力（−
Ｐｓ）が液面１２に印加される。従って、液面１２は上
昇し図の様に排気パイプ９内の液面１２′の位置迄上昇
してつりあう。液面の上昇過程に於てノズル４からは空
気の流入が生じるが、／／（ル４の直径が小さいのでフ
ァン１１の発生する負圧力はほとんどそのま１液而１２
に印力目される。従って、液面１２は図の位置１ｚ迄安
定に上昇する。

圧電セラミック７には図示していないがノズル板５との
接着面とそれに対向する面に電極が設けられている。そ
してこの電極間に第２図の様な交流電圧が供給されると
圧電セラミック７はその極性に応じて直径方向に伸縮歪
を生じる。圧電セラミック７とノズル板５とはバイモル
フ振動体を構成しているので、圧電セラ、ミック７の伸
縮歪はたわみ変位に変換される。従って、この振動体は
第１図中の破線の様なモードでたわみ振動を生じる。

このたわみ振動の振幅分布はノズル板５の中央が他の部
分に比べて著しく大きいものとなっており、ノズル板５
の中央のみがあたかもピストン運動を行っていると考え
る事ができるような分布である。

従って、加圧室２内のノズル４の近傍のみに集中的な音
圧が発生し、この音圧によりノズル４からは液滴１４が
第２図の交流電圧の周波数に応じて噴射される。液滴１
４の粒径はノズル４の直径と交流電圧の周波数、及びノ
ズル板５の振動振幅によって決定され、かつ、その発生
数は周波数と第２図の時間比Ｎ／１２ＶＣ依存している
。従って、微小で均一な粒径の液滴を任意の量で噴霧す
る事ができる。１ｆｃ、音圧がノズル４の近傍のみに集
中的に発生するので所謂キャビテーションによる不安定
動作はほとんど発生せず、溶存空気を多量に含む液体で
も極めて安定に噴霧する事ができる。

さらにノズル４に発生する表面張力の作用によりバイブ
８からは自然に液体が自給されるのでポンプを必要とせ
ず、全体構成が簡単である。噴霧に要する圧電セラミッ
ク７への入力電力は毎分２０ｃｃの液体を噴霧するのに
約３００ｍＨと非常に小さいものである。

このように第１図に示した従来の噴霧装置は極めてｒｓ
ｊ単でコンパクトな構造であり、制御性に優れ、かつ噴
霧された液滴の粒径が均一であるうえに、消費電力が著
しく小さいという特長を有するものであったが以下に述
べるような欠点を有していた。

前述したように、この噴霧装置はノズル４に発生する液
体の表面張力によジ自給ポンプ作用を有するものであっ
たが、この自給ポンプ作用は、第１図に示した従来例か
ら明かなように加圧室２内に液体が充填されている状爬
のときのみ有効に働くものである。従って、加圧室２内
に液体を充填する為の吸引用ファン１１等の液体充填手
段が不可欠であった。即ち、従来の噴霧装置は液体充填
用の吸引ファンあるいは吸引ポンプ等の補助装置が必要
であり、かつこの補助装置と噴霧装置本体とを接続する
バイブ９が必要であった。この為、全体構造が複雑化・
大型化せざるを得す、組立も極めて面倒であった。さら
に、装置が転倒した場合等−にはノズル４及びバイブ９
から液体が流出する可能性が高く液体の種類によっては
、極めて危険であった。従って、装置全体が高価格化し
たり、用途が限定されたりするという不都合があった。

発明の目的 本発明は上記欠点を一掃する為になされたものである。

その目的とするところは、噴霧装置の加圧室への液体供
給構成を改良することにより、噴霧装置全体の構成が著
しく簡単でコンパクトであり、従って低価格な噴霧装置
を提供する事である。さらに他の目的は、上記改良によ
り、装置が転倒した場合等であっても液体が流出するこ
とがなく非常に安全でろジ、この為用途が限定されると
いう不都合を解消して極めて広い応用範囲に適用する事
ができる噴震装置を提供する事である。

発明の構成 本発明は上記目的を達成する為に以下に述る構成により
成るものである。

即ち、加圧室を有するボディーと、前記加圧室に臨ませ
たノズルと、前記加圧室の液体を加振し前記ノズルよ！
ｌｌ噴霧する電気的振動子と、液体を貯蔵する貯蔵部と
、半管現象により液体を前記貯蔵部から前記加圧室に供
給する供給手段とにより構成され、前記液体は前記供給
手段の毛管現象作用で前記貯蔵部から前記加圧室に送ら
れ、前記電気的振動子の加振により前記ノズルよＶ噴射
され微粒化される〇 実施例の説明 第３図は本発明の一実旭例を示す噴霧装置の断面図であ
って第１図と同符号のものは相当する構成物であり、説
明を省略する。

第３図に於て、噴霧装置１の加圧室２、及び接続管１７
円には毛管現象作用を有する供給部材１８、及び１９が
詰められてかり、それらは加圧室２と接続管１７とがネ
ジ２０で接続されている部分で接触・部２１にて接触し
ている。供給部材１９の他端２２はタンク１０内の液体
中に侵されている０−従ってタンク１０内の液体は毛管
現象作用により、供給部材１９中を浸透して上昇し、接
触部２１を通過して加圧室２内の供給部材１９まで到達
する。

従って、加圧室２内の供給部側１８は液体を十分に含ん
だ状厖となり、実質上、加圧室２Ｐ’ｌが液体で充填さ
れた状唇を実現することができるのである。

即ち、タンク１０円の液面１３から高さｈだけ上方にあ
る加圧室２迄、タンク１０内の液体が供給部材１８及び
１９の毛管現象作用によってｔｔｂに何の補助装置も必
要とせず吸い上げられるのである。

この状床に於て、加圧室２円のノズル板５の近傍は第４
図に示すようになっている。第４図に於て第３図と同符
号のものは相当する構成物であり、説明を省略する。加
圧室２内のノズル板５の近傍には第４図に示すように故
＋μｍから百故＋μｍ程度の空間２３が設けられており
、ノズル板５と供給部材１８とが直接触れてノズル板５
の振動に悪影響を与えたり、ノズル４からの液体の噴射
状褥を乱したりするのを防止している◇ この空間２３は必ずしも必要ではない、例ば、供給部材
１８の固有音響インピーダンスが液体の固有音響インピ
ーダンスに近い値であれば、ノズル板５から見た加圧室
２内の状態は、液体のみが有る場合と同一である。もち
ろん、多少のエネルギーの損失を許すならば、供給部材
１８の固有音響インピーダンスはボディー３の固有音響
インピーダンスに比べて液体の固有音響インピーダンス
に十分近いものでありさえすればよい。

また、ノズル４からの液体の噴射状忠の乱れが生じても
よい場合は、ノズル４の極近傍に迄、供給部材１８が存
速していてもよい事は明かであるが、スムーズな液体の
噴射を得る為には少くともノズル４の極近傍には空間２
３が設けられている方がよい。

又、空間２３とノズル板５の位置関係を正確に−保つ為
には、空間２３とノズルＡｆ１６の間にノズル板５の振
動状態に実質上の影響を与えない材料、即ち、固有音響
インピーダンスが液体の固有音響インピーダンスに十分
近い材料で構成した空間規制用スペーサ等を用いればよ
い事、は明らかである。

このように加圧室２とタンク１０とを供給部材１８及び
１９で接続し、液体を供給する構成とする事により、噴
霧装置の構造を著しく簡単でコンパクトとし、低価格な
ものにする事が可能である。

さらに、噴霧装置が転倒などの状態となっても噴霧装置
から液体が漏れ出る可能性がほとんどなく、極めて安全
で広範囲な用途に応用することができる。

第５図は本発明の他の実施例を示す噴霧装置の断面図で
あり、第３図と同符号のものは相当する構造物である。

第５図に於て、ボディー３と接続管１７の接続はボディ
ー３の下方部でなされている。このような接続はボディ
ー３の取付が簡単になる。又は同図に於てボディー３の
右方向のスペースがな贋ような装置に取付る場合に有利
である等の長所がある。

第６図は本発明のさらに他の実施例を示す噴霧装置の断
面図であり、第３図と同符号のものは相当する構造物で
ある。

第６図に於て、ボディー３と接続管１７の接続はボディ
ー３の上方部でなされている。これは接続管１７のボデ
ィー３への接続が上方からしかできない場合に便利であ
る事、及び、接続管１７の途中の高さの上下があっても
噴霧装置の性能はほとんど影響を受け、ボディー３と液
面１３との高さ１１のみが略−足であればよい事を示す
ものである。

第７図は本発明のさらにもラーク他の実権例を示す噴霧
装置の断面図であり、第３図と同符号のものは相当する
構造物である。

第７図に於て、ボディーはボディー３ａ及び３ｂの２部
分から構成されている。

供給部材１９は加圧室２と接続管１７の両方にｔ　ｆｃ
がって収納されており、供給部材が一部品で構成されて
いる。又、加圧室２の形状はあまジ噴霧装置の性能に影
響を与えないので、ボディー為をネジ部２４でボディー
３ｂに接続するようにする事により、圧電セラミック７
等を中心とした振動体部分を簡単に交換する事ができる
等の特長を有している。

第８図は本発明のさらに他の実施例を示す噴霧装置の断
面図であり、第３図と同符号のものけ相当する構造物で
ある。

第８図に於て、噴霧装置１は上方に噴霧するよう構成さ
れており、液滴１４は送風ファン２５よりの送風によっ
てエアガイド２６に沿って図中の矢印のように搬送され
る構成である。ボディー３の加圧室°２の一面は、図の
ように開放になっており、この開放口から供給部材１９
が挿入されている。又、ボディー３はビス１６．１６に
よりタンク１０に直接固定されている。このような構成
とする事により、接続管を省略する事が可能である。

本発明は第３図から第８図に示した実施例に限定される
ものではなく、これ等以外にも他に多くの実ＩＭ態様が
可能である。例えば、第６図の実施例で下方に噴霧する
構成とする事もできるし、第７図の実施例と第８図の実
施例との組合せにより・タンク１０の側面から噴霧する
ように構成する事も可能である。

発明の効果 以上に述べたように、本発明によれば、加圧室を有する
ボディーにノズルを臨ませ、前記加圧室に充填された液
体を電気的振動子で加振して前記ノズルよシ噴霧する構
成とすると共に、毛管現象により液体を貯蔵部から前記
加圧室に供給する供給手段を設けたので、加圧室への液
体供給の為の構造を著しく簡素化することができ、従っ
て噴霧装置全体の構成を極めて簡単でコンパクトかつ低
価格なものにすることが可能である。また、噴霧装置が
転倒等の危険な状態となった場合であっても、液体がノ
ズル等から演出することがはとんとないので非常に安全
であり、この為極めて広い応用範囲に適用することがで
き、汎用性に富んだ噴霧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図は従来の噴霧装置の１析面図、第２図は同装置の
駆動電圧波形図、第３図は本発明の一実旭例を示す噴霧
装置の断面図、第４図は同装置の部分拡大断面図、ｌ！
５図はボディーへの供給手段の接続構成を変えた本発明
の他の実施例を示す噴霧装置の断面図、第６図は同接続
構成を変えたさらに他の実施例を示す噴霧装置の断面図
、第７図はボディー構成を変えた他の実施例を示す噴霧
装置の断面図、第８図は噴霧方向とボディー構成を変え
たもう一つ他の実施例を示す噴霧装置の断面図である。 ２・・・・・・加圧室、３・・・・・・ボディー、４・
・・・・・ノズル、５・・・・・・ノズル板、７・・・
・・・電気的振動子、１０・・・・・貯蔵部（タンク）
、１８．１９・・・・・・供給手段（供給部材）。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名菓　
１　図 第２図 ｔり 第３図 第６図 Ｉ９ 第７図 第８図　　　　　　　　２６

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）液体が充填される加圧室を有するボディーと、前
   記加圧室に臨むように設けられたノズルと、前記加圧室
   の液体を加振し前記ノズルより噴霧する電気的振動子と
   、液体を貯蔵する貯蔵部と、毛管現象により前記液体を
   前記貯蔵部から前記加圧室に供給する供給手段とを備え
   た噴霧装置。
2. （２）供給手段が前記加圧室内空間の少なくとも一部を
   占有するよう構成した特許請求の範囲第１項記載の噴霧
   装置。
3. （３）供給手段を複数の要素で構成した特許請求の範囲
   第１項又は第２項記載の噴霧装置。
4. （４）供給手段の第一の要素を前記加圧室内に収納し、
   第二の要素で前記加圧室と前記貯蔵部とを接続するよう
   構成した特許請求の範囲第３項記載の噴霧装置。
5. （５）供給手段の少なくとも前記加圧室内に収納された
   部分の固有音響インピーダンスが、前記ボディーの固有
   音響インピーダンスに比べ前記液体の固有音響インピー
   ダンスに十分近い値となるよう構成した特許請求の範囲
   第２項又は第４項記載の噴霧装置。
6. （６）ノズル板の少なくともノズル近傍と前記供給手段
   との間に、前記液体が満たされる空間を設けた特許請求
   の範囲第２項又は第４項記載の噴霧装置。