JPS6366271B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は灯油・軽油などの液体燃料、水、薬
液、インク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、圧電振動子などの電
気的振動子の振動により液体を加振し、ノズルか
ら噴霧するように構成された電気噴射型霧化装置
に関する。

従来例の構成とその問題点 従来、この種の霧化装置はインクジエツト記録
装置に実用化されており、さらに近年では、第１
図に示すような構成の霧化装置が提案されてい
る。

第１図において、液室１の一端にノズル２を有
するノズル板３が設けられ、他端には振動板４、
圧電振動子５が相互に接着されて装着されてい
る。液室１は、パイプ６にてタンク７に接続され
ると共に、排気パイプ８が図のように接続され、
液室１への液体の供給と、液室１からの空気の排
出が可能な構成となつている。

このような状態において、圧電振動子５に第２
図のような交流電圧が供給されると、圧電振導子
５と振動板４とは、図中の破線のようなたわみ振
動を生じる。このたわみ振動により液室１に加え
られた圧力波はノズル２に伝達され図のように液
滴９が噴射され、液体を噴霧することが可能であ
る。しかしながら、このような従来の霧化装置は
次のような欠点を有していた。

液滴９を噴射するためのノズル２の直径は液滴
９を小粒径とするために数十μｍ程度と小さいの
で、液室１内の空気をスムーズに排出するために
は排気パイプ８が必要であつた。ところがこの排
気パイプを設けたために、霧化装置が転倒した場
合液体がパイプ８から流出するという不都合が生
じるという欠点を有していた。このため、転倒す
る可能性のある機器への適用が因難であり、仮に
適用したとしても転倒防止構造が必要となるため
非常に面倒であつた。

したがつて、使い勝手が悪く汎用性に欠けるも
のであつた。

発明の目的 本発明は、このような従来の欠点を一掃した霧
化装置を提供するものである。

その目的とするところは、霧化装置が転倒した
場合に装置から漏れ出る液体の量を実用上問題な
い程度の量か、もしくは完全に無くすることがで
き、したがつて、使い勝手が良く、広範囲な用途
の機器に適用できる霧化装置を提供することであ
る。

発明の構成 本発明は上記目的を達成するために以下のよう
な構成より成るものである。

すなわち、液体を充填するための加圧室と、前
記加圧室に臨むように設けたノズルと、加圧室の
液体を加振して前記ノズルから噴霧するための電
気的振動子と、前記加圧室に接続された液体供給
路および排気路とを設けると共に、装置の転倒時
に前記液体供給路又は排気路の少なくとも一方を
遮断する流路遮断手段を設けるよう構成したもの
であり、この構成により霧化装置の転倒時におい
ても排気路から漏れ出る液体の量を実使用上問題
ない少量か、もしくは完全に無くすることが可能
な霧化装置を実現することができる。

実施例の説明 以下本発明の一実施例について図面と共に説明
する。

第３図は本発明になる霧化装置の一実施例を示
す断面図である。

霧化部１０は、内部に直径５〜15mm、深さ１〜
５mmの加圧室１１を有するボデイー１２と、直径
30〜100μｍのノズル１３を複数個備え、厚さ30
〜100μｍのノズル板１４と、開口１５を有し外
径５〜15mm、厚さ0.5〜２mmの圧電振動子１６と
を図のように相互に接着して構成されており、ビ
ス１７によりケース１８の仕切り板１９に固定さ
れている。

この霧化部１０の加圧室１１は、供給管２０に
て液面Ａを略一定に制御するレベラー２１と接続
され、このレベラー２１はパイプ２２で外部タン
ク（図示せず）と接続されており、加圧室１１へ
の液体供給路が構成されている。供給管２０の途
中に設けられた開閉弁２３は電気的付勢により供
給管２０の液体通路を開閉するものである。

加圧室１１はさらに排気管２４が接続され、送
風フアン２５の上流側の負圧力−Ｐを発生する負
圧発生部２６に接続されている。

噴霧動作停止時に於ては、供給管２０内の液面
Ｂは、液面Ａと同一高さであり加圧室１１は液体
が充填されていない。

噴霧動作時は、送風フアン２５がモータ２７に
て起動され、空気が図中の矢印のように、吸込口
２８、オリフイス２９、仕切板１９の開口部３
０，３１、噴霧口３２を通つて流れるので、負圧
発生部２６には−Ｐの負圧力が発生する。この負
圧力−Ｐは、排気管２４、加圧室１１を介して液
面Ｂに印加されるので液面Ｂは上昇して液面Ｃの
位置となつてつりあう。したがつて図のように加
圧室１１は液体で満たされる。

なお、３３は、開閉弁２３と同様の開閉弁であ
り排気管２４の通路を開閉するものである。

この状態が達成された後に圧電振動子１６のノ
ズル板１４との接着面およびそれに対向する面に
設けられた電極（図示せず）間に、第２図と同様
な交流電圧が供給される。この交流電圧により圧
電振動子１６はその直径方向に伸縮歪を生じ、ノ
ズル板１４と接着されているので図の破線で示す
ようなたわみ振動を行う。このため、ノズル１３
は図の左右方向に加振され、加圧室１１内の液体
がこのノズル１３の加振により加圧噴射されて噴
霧粒子３４となつて飛翔する。

この噴霧動作中において、ノズル１３からの空
気の流入は液体の表面張力によつて阻止されるの
で噴霧された液体に相当する体積の液体はパイプ
２０より自然に吸い上げられて自吸ポンプ作用を
はたすことができる。

このように極めて簡単な構成で液体を自吸しな
がら噴霧することができ、しかも、ノズル１３を
加振する構成であるので液体中の溶存空気が多く
ても安定に噴霧することができる。なぜならば、
ノズル１３の近傍のみが大きく加振されるので、
加圧室１１内におけるキヤビテーシヨンによる気
泡核の発生部分が非常に少なく、かつ気泡核が大
きく成長して気泡化する前に噴霧されるからであ
る。

次にこの霧化装置が転倒した場合の動作を説明
する。

レベラー２１、供給管２０等より成る液体供給
路は、加圧室１１に接続され、かつ加圧室１１は
排気管２４にて負圧発生部２６に接続されてい
る。

したがつて、転倒時はレベラー２１から負圧発
生部２６へと液体が漏れ出てしまう可能性が高
く、霧化装置内部の汚損や不都合な部分での液溜
りが生じるばかりでなく装置外への流出が生じ、
液体の種類によつては非常に危険な状態が発生す
る。このような不都合を防止するために、霧化装
置は転倒状態を検知する転倒検知器３５が設けら
れ、開閉弁２３，３３を作動させるよう構成され
ている。

第４図は転倒検知器３５の構成を示す断面図で
ある。第４図において３６はマイクロスイツチで
あり、その作動ボタン３７は、伝達棒３８と接続
され、球体３９の重量を作動ボタン３７に伝える
よう構成されている。従つて霧化装置が転倒せず
正常な状態のときは、第４図のようになつており
作動ボタン３７が押された状態であり、端子４０
と４１が導通している。霧化装置が転倒すると球
体３９はテーパ部４２からはずれて図の破線で示
した球体位置４３に移行する。したがつて作動ボ
タン３７は球体３９の重量が印加されず端子４０
と４１が非導通となる。

第５図は、この転倒検知器３５と、電気的付勢
を受ける開閉弁２３，３３の接続回路図である。

電源４４により付勢され、開状態を保つていた
開閉弁２３，２４は、転倒検知器３５の作動指令
により、転倒時は、端子４０，４１間が非導通と
なり、閉状態となる。

したがつて第３図における供給管２０と排気管
２４は、開閉弁２３，３３にて閉栓され、液体が
負圧発生部２６などに漏れ出ることを防止するこ
とができ、非常に安全で使い勝手が良く汎用性に
優れた霧化装置とすることができる。

また、第４図から明らかなように、転倒状態か
ら正常状態に復帰したときは、球体３９が第４図
のもとの位置にもどるので第５図の端子４０，４
１が導通し、開閉弁２３，３３は開状態に自動的
に復帰し、霧化装置は、再起動することができ
る。なお、転倒時には圧電振動子１６への交流電
圧供給を同様な構成により停止するよう構成され
ているが説明を省略する。

第６図は第３図の霧化装置と類似した他の実施
例の霧化装置を適用した燃焼装置の断面図であ
る。第６図において、第３図と同符号は相当する
構造物であり説明を省略する。

灯油の供給路は外部タンク（図示せず）に接続
されたパイプ２２、レベラー２１、供給管２０′、
液槽４５、および供給管２０より成り、霧化部１
０の加圧室に接続されている。

また、排気管２４は、転倒検知器３５の指令に
より開閉動作する開閉弁３３が途中に設けられ、
送風フアン２５の上流側に設けられた負圧発生部
２６に接続されており、送風フアン２５の発生す
る負圧力−Ｐが液面Ｂに作用し、液面Ｃまで吸い
上げることができるよう構成されている。

第３図の実施例の霧化装置と同様の動作によ
り、霧化部１０からは灯油の微粒子３４が噴霧さ
れ、予熱され高熱になつたヒータ４６により飛翔
中に気化される。そして、送風フアン２５により
送られる空気と混合されながら点火手段（図示せ
ず）によつて点火され、火炎４７を形成して燃焼
する。なお、４８は保炎筒、４９は熱交換器、５
０は制御装置である。

制御装置５０は、霧化部１０の圧電振動子に第
２図のような交流電圧を供給する駆動回路や燃焼
シーケンス制御回路の他に、第５図に示したよう
な構成で転倒検知器３５の指令を開閉弁３３に電
気的に伝達する回路を含んでいる。

したがつて、この燃焼装置が転倒した時は、圧
電振動子への交流電圧供給が停止されると共に、
開閉弁３３が閉状態に制御される。このため灯油
が排気管２４を通つて負圧発生部２６に漏れ出る
ことが完全に防止され、送風フアン２５の送風路
を通つて燃焼装置外へ流出したり、燃焼室５１に
流入して爆発燃焼を引き起したりするといつた危
険な状態の発生を防止することができ、このよう
な簡単な構成の霧化装置を燃焼装置に適用するこ
とが可能となる。なお、霧化部１０のノズルから
の灯油の流出も考えられるがノズルが微小直径で
あるため灯油の表面張力の作用でほとんど流出せ
ず、実用上全く不都合は生じない。

このように本発明の霧化装置の一実施例を適用
した燃焼装置は極めて構成が簡単でコンパクトで
ある上に極めて安全性が高く使い勝手の良いもの
となる。

第６図の実施例では、開閉弁３３を排気管２４
のみに設ける構成とし、排気管２４からの液体の
流出を完全に防止するようにしたが、適用する機
器によつては、第３図において供給管２０に設け
た開閉弁２３のみとし、開閉弁３３を省略するこ
ともできる。すなわち、開閉弁３３よりも下流側
にある液体（加圧室１１や排気管２４内の液体）
の量は少ないので、この程度の液体の流出が転倒
時に生じても問題とならないような機器に適用す
る場合は、開閉弁３３を省略することができる。
また、開閉弁２３や３３は第３図又は第６図のよ
うな構成に限定されることなく、他に様々の実施
形態が可能であり、たとえば開閉弁２３をレベラ
２１内に組み込んだり、開閉弁２３，３３のいず
れか一方又は両方を霧化部１０に組み込んだりす
ることも可能である。

さらにまた、開閉弁２３，３３のような電気的
に付勢される開閉弁でなく、機構的に転倒時に閉
成するような開閉弁であつてもよい。第７図は機
構的な開閉弁を用いた構成を示す一実施例であ
り、第３図、第６図と同符号は相当する構造物で
ある。第７図において、排気路を構成する排気管
２４と２４′の間には、第３図の開閉弁３３に相
当する位置に空気室５２が設けられ内部に機構的
に転倒時に閉成する弁構造３３′が設けられてい
る。第８図はこの弁構造３３′の正面図であり第
７図と第８図を参照してその作用を説明する。弁
構造３３′は、軸５３にとりつけられた回転体５
４と、この回転体を受けるボール５５と、回転体
を押しつけるスプリング５６、および錘５７とに
より構成されている。回転体５４には開口部５８
が設けられ、正常な設置状態のときは錘５７の作
用により排気管２４′の軸と開口部５８とが同一
軸となり、排気路は開状態であつて、送風フアン
による負圧力−Ｐが空気室５２に導入される。

この霧化装置が横転したとき（第８図の左右方
向に転倒したとき）、錘５７の作用により回転体
５４が回転し、開口部５８は例えば第８図の矢印
のように回動して破線の位置５８の位置となる。
したがつて、排気管２４′は回転体５４によつて
閉栓された状態となり液体が排気管２４′に流出
して霧化装置外部などへ漏れ出るという不都合を
防止することができる。第７図の実施例では霧化
装置の一方向のみの転倒に対して排気管２４′を
遮断する簡単な構造であるけれども、類似の構成
であらゆる方向への転倒に対して通路を遮断する
ような弁機構を構成することができることは明ら
かである。

発明の効果 以上のように本発明によれば、加圧室にノズル
を臨ませ電気的振動子で液体を加振してノズルか
ら噴霧する構成とし、加圧室に液体供給路と排気
路とを接続すると共に、液体供給路又は排気路の
少なくとも一方に流路遮断手段を設け、霧化装置
の転倒時に流路を遮断するよう構成したので、極
めて簡単な構成であるにもかかわらず転倒時に排
気路から流出して装置の内・外部に漏れ出る液体
の量を実用上問題ない少量か、もしくは完全にな
くすることができる。

このため使い勝手が良好で様々な用途に適用で
き、しかも非常に簡単でコンパクトな汎用性の高
い霧化装置を提供することができる。

【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図は圧
電振動子の駆動電圧波形図、第３図は本発明の一
実施例の霧化装置の断面図、第４図は同霧化装置
の転倒検知器の詳細断面図、第５図は同霧化装置
の流路遮断手段の接続回路図、第６図は本発明の
他の実施例の霧化装置を適用した燃焼装置の断面
図、第７図は同さらに他の実施例を示す霧化装置
の断面図、第８図は同霧化装置の弁構造の正面図
である。 １１……加圧室、１３……ノズル、１６……電
気的振動子（圧電振動子）、２０，２０′，２１，
２２……液体供給路（２０，２０′……供給管、
２１……レベラー、２２……パイプ）、２４，２
４′……排気路（排気管）、２３，３３，３５……
流路遮断手段（２３，３３……開閉弁、３５……
転倒検知器）、３３′……流路遮断手段（弁構造）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 液体が充填される加圧室と、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、前記加圧室に接続された液体供給路および排
   気路とを有すると共に、転倒時に前記排気路又は
   液体供給路の少なくとも一方を遮断する流路遮断
   手段を備えた霧化装置。 ２ 流路遮断手段は、流路を開閉するための開閉
   機構と、転倒を検知するための転倒検知部とを備
   え、前記転倒検知部の指令により前記開閉機構を
   作動させる特許請求の範囲第１項記載の霧化装
   置。 ３ 流路遮断手段の流路開閉動作を、転倒状態と
   正常設置に対応して自動的に追従させる特許請求
   の範囲第１項記載の霧化装置。 ４ 開閉機構を電気的付勢により開閉動作する構
   成とし、転倒検知部により電気的指令を前記開閉
   機構に与える特許請求の範囲第２項記載の霧化装
   置。