JPS58180259A - Atomizing device - Google Patents
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- JPS58180259A JPS58180259A JP6431982A JP6431982A JPS58180259A JP S58180259 A JPS58180259 A JP S58180259A JP 6431982 A JP6431982 A JP 6431982A JP 6431982 A JP6431982 A JP 6431982A JP S58180259 A JPS58180259 A JP S58180259A
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- B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
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- B05B17/0607—Apparatus 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
- B05B17/0638—Apparatus 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
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】 本発明は灯油・軽油等の液体燃料、水、薬液。[Detailed description of the invention] The present invention applies to liquid fuels such as kerosene and light oil, water, and chemical solutions.
インク等の記録用液体の様な1種々の液体を様々な目的
で微粒化するための霧化装置に関し、さらに詳しく言え
ば、圧電振動子等の電気的振動子の超音波振動を利用し
て液体の微粒化を行うところの、いわゆる超音波霧化装
置に関するものである。Regarding an atomization device for atomizing various liquids such as recording liquids such as ink for various purposes, more specifically, it is an atomization device that uses ultrasonic vibration of an electric vibrator such as a piezoelectric vibrator. This invention relates to a so-called ultrasonic atomization device that atomizes liquid.
従来、この種の霧化装置は種々の形式のものが提案され
実用化、ないしは実用化検討がなされている。Conventionally, various types of atomizing devices of this type have been proposed and put into practical use or considered for practical use.
最も代表的な超音波霧化装置は、圧電振動子や磁歪振動
子等の超音波振動をホーン形状をした振巾増巾用振動体
に伝達し、ホーン先端の振動振巾増巾面に液体全ポンプ
等により滴下して霧化するものである。The most typical ultrasonic atomization device transmits ultrasonic vibrations from a piezoelectric vibrator, magnetostrictive vibrator, etc. to a horn-shaped amplitude-increasing vibrator, and emits liquid onto the vibration amplitude-increasing surface at the tip of the horn. It is dripped and atomized using a pump, etc.
第2の超音波霧化装置は、液槽の底面に圧電振動子を設
け、液槽の液面近傍に超音波エネルギーを集中させて液
柱を生じさせ、液面近傍での一種のキャビテーション現
象を利用して霧化するものであり、例えば加湿器等に実
用化されているものである。The second ultrasonic atomization device is equipped with a piezoelectric vibrator on the bottom of the liquid tank, and concentrates ultrasonic energy near the liquid surface of the liquid tank to generate a liquid column, which is a type of cavitation phenomenon near the liquid surface. It atomizes using water, and has been put into practical use in humidifiers, for example.
第3の超音波霧化装置は、近年ファクシミリ等の記録装
置のインク微粒化装置に用いられているもので、第1図
に示すように、インク液室1の一端にオリフィス2を、
他端に圧電振動子3を設けたものであり、圧電振動子3
の超音波振動による液室1内の圧力上昇をオリフィス2
の近くに伝達集中し、その圧力上昇によりインク微粒子
4を噴射し微粒化するものであって、これに類似した様
々の構成の霧化装置が提案δれている。The third ultrasonic atomization device is one that has recently been used in ink atomization devices for recording devices such as facsimile machines, and as shown in FIG.
A piezoelectric vibrator 3 is provided at the other end, and the piezoelectric vibrator 3
The pressure increase in the liquid chamber 1 due to the ultrasonic vibration of the orifice 2
The transmission concentrates near the ink, and the pressure rise causes the ink fine particles 4 to be ejected and atomized. Various atomizing devices having similar configurations have been proposed.
しかしながら、これら従来の霧化装置は%以下に述べる
ような欠点を有しており、応用上の大きな課題となって
いる。However, these conventional atomization devices have the following drawbacks, which pose a major problem in their application.
第1の従来の超音波霧化装置は、振巾増巾用ホーン全必
要とし、安定な振動を保証するためには高い加工精度と
面倒な固定条件維持が要求される上に、ポンプ等の液体
供給装置を必要とするものであり、このため装置全体が
大型化・高″価格化せざるを得fxいものであった。ま
た、霧化に要するエネルギーは、20cr4/分程度の
霧化量を得るのに10ワット程度を要し、しかも、霧化
粒子の粒径やその均一性、霧化パターン安定性等の霧化
性能は十分なものではなかった。The first conventional ultrasonic atomization device requires a full amplitude horn, and requires high processing precision and troublesome maintenance of fixing conditions to ensure stable vibration. This requires a liquid supply device, which has forced the entire device to be larger and more expensive.Also, the energy required for atomization is approximately 20 cr4/min. It takes about 10 watts to obtain the same, and the atomization performance such as the particle size of the atomized particles, their uniformity, and the atomization pattern stability is not sufficient.
第2の超音波霧化装置は、極めて小さい霧化粒子を得る
ことができ、かつポンプ等の液体供給手段を髪しないと
いう特徴を有するものであったが、その超音波振動周波
数として、1〜2Mtlz程度の高周波が必要であり、
しかも、2occ/分程度の霧化量を得るのに60ワッ
ト程度の電力を要するものであった。このためその不要
輻射が極めて大きく、電波障害の発生可能性が高いとい
う重大欠点を有し、かつ、その駆動回路が極めて高価と
ならざるを得なかった。ざらに、液体の温度や液面と圧
電振動子との距離などによる振動状態の変化が著しく、
結果として安定な霧化動作を維持することが極めて1難
であった。The second ultrasonic atomization device was characterized by being able to obtain extremely small atomized particles and not damaging the liquid supply means such as a pump. A high frequency of about 2 Mtlz is required,
Moreover, it required about 60 watts of power to obtain an atomization amount of about 2 occ/min. Therefore, it has serious disadvantages in that it emits extremely large amounts of unnecessary radiation and is highly likely to cause radio wave interference, and its drive circuit has to be extremely expensive. In general, the vibration state changes significantly depending on the temperature of the liquid and the distance between the liquid surface and the piezoelectric vibrator.
As a result, it was extremely difficult to maintain stable atomization operation.
第3の超音波霧化装置は、錆化粒子径が小さく。The third ultrasonic atomizer has a small rust particle size.
かつ均一性に優れ、ポンプ等の液体供給手段を必要とし
ない上に、消費電力が極めて小さいという長所があった
が、インク室1を介して超音波振動をオリフィス2に伝
達するという構成であるために、超音波によるキャビテ
ーション気泡がインク室1内で発生するという欠点を有
していた。このため、インク内の溶存空気を除去するこ
とが必要であり極めて面倒であった。したがって、溶存
空気を多量に含む一般的な液体を霧化するためには、溶
存空気を除去する装置を有する霧化装置とするCとが必
要であり、装置全体の大型化・高価格化を余儀なくされ
るものであった。It has the advantage of excellent uniformity, no need for liquid supply means such as a pump, and extremely low power consumption. Therefore, cavitation bubbles are generated in the ink chamber 1 due to the ultrasonic waves. For this reason, it is necessary to remove dissolved air within the ink, which is extremely troublesome. Therefore, in order to atomize a general liquid containing a large amount of dissolved air, an atomization device C that has a device for removing dissolved air is required, which increases the size and cost of the entire device. It was something I was forced to do.
本発明は、上記従来の欠点を一掃した超音波霧化装置を
提供せんとするものである。The present invention aims to provide an ultrasonic atomization device that eliminates the above-mentioned conventional drawbacks.
第1の目的は構成が極めて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。The first object is to provide an atomizing device which is extremely simple and compact in construction and therefore extremely inexpensive.
第2の目的は消費電力が著しく小テ<、シかも微粒化や
粒径の均−性等の霧化性能に優れた霧化装置を提供する
ことである。The second object is to provide an atomization device that consumes very little power, has excellent atomization performance such as atomization, uniformity of particle size, etc.
第3の目的は、溶存空気を多量に含む液体であっても極
めて安定に微粒化することが可能な霧化装置全実現する
ことである。The third objective is to realize an atomization device that can extremely stably atomize even a liquid containing a large amount of dissolved air.
本発明はこの目的を達成するために以下に述べるような
構成により成るものである。In order to achieve this object, the present invention has the configuration described below.
すなわち、液体を充填するための加圧室と、前記加圧室
に臨んで設けたノズルを有するノズル板と、開口部を設
けた電気的振動子とを備え、前記ノズルが前記開口部に
臨むよう前記ノズル板と前記電気的振動子とを接着する
と共に、前記電気的振動子の振動方向が前記ノズル板に
平行になるように構成し、かつ、前記電気的振動子の振
動を、その振動方向’kf換して前記開口部に臨むノズ
ル板に伝達する方向変換伝達部を設けたものであり。That is, it includes a pressurizing chamber for filling with liquid, a nozzle plate having a nozzle facing the pressurizing chamber, and an electric vibrator having an opening, the nozzle facing the opening. In this way, the nozzle plate and the electric vibrator are bonded together, the vibration direction of the electric vibrator is parallel to the nozzle plate, and the vibration of the electric vibrator is A direction changing transmitting section is provided which changes the direction 'kf and transmits the signal to the nozzle plate facing the opening.
この構成によ!l1%前記開口部に臨むノズル板のたわ
み振動を極めて効率良く、かつ安定に励起し前記ノズル
を加振することができるものであり、この結果、前記加
圧室に充填された液体を前記ノズルから噴射し、微粒化
することが可能となるものである。With this configuration! l1% The bending vibration of the nozzle plate facing the opening can be extremely efficiently and stably excited to vibrate the nozzle, and as a result, the liquid filled in the pressurizing chamber can be transferred to the nozzle. This makes it possible to inject and atomize the particles.
以下本発明の一実施例について図面と共に説明する。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第2図は本発明の一実施例の霧化装置全適用した石油温
風機の構成金示す断面図である。FIG. 2 is a sectional view showing the construction of an oil hot air blower to which the atomization device of one embodiment of the present invention is applied.
図において、6は温風機のケースであり、6は操作¥A
%7は制御部である。In the figure, 6 is the hot air fan case, and 6 is the operation ¥A
%7 is a control section.
燃料である灯油は、タンク8からパイプ9を経て液面を
一定に制御するためのレペラ1oに送られる。レペラ1
0と霧化部11は、パイプ12で接続され、霧化部11
は嘔らにパイプ13にて燃焼ファン14の上流に設けた
オリフィス16の近くの負圧発生部16と結ばれている
。灯油の液面はレベラ1oにより、運転停止時は、液面
ムの位置に制御されているのでパイプ12内の液面は図
中の液面Bとなっている。Kerosene, which is a fuel, is sent from a tank 8 through a pipe 9 to a repeller 1o for controlling the liquid level at a constant level. Repeller 1
0 and the atomizing section 11 are connected by a pipe 12, and the atomizing section 11
It is further connected by a pipe 13 to a negative pressure generating section 16 near an orifice 16 provided upstream of the combustion fan 14. Since the liquid level of kerosene is controlled by the leveler 1o to the liquid level position when the operation is stopped, the liquid level in the pipe 12 is the liquid level B in the figure.
操作部6からの運転指令が制御部7に与えられると、制
御部7は、燃焼ファン14t−駆動するモータ17を起
動する。したがって燃焼用空気が吸気口18からオリフ
ィス16を通って吸い込まれ、負圧発生部16に、例え
ばTh −30〜−50fflfflAq程度の負圧力
を発生する0そし・て、旋回器19にて旋回気流となっ
て霧化混合室20に図の矢印のように送られ燃焼室21
全通って排気筒22より排気される。When the operation command from the operation unit 6 is given to the control unit 7, the control unit 7 starts the motor 17 that drives the combustion fan 14t. Therefore, combustion air is sucked in from the intake port 18 through the orifice 16, and a negative pressure of, for example, Th -30 to -50fffflAq is generated in the negative pressure generating section 16. Then, the swirler 19 generates a swirling air flow. It is sent to the atomization mixing chamber 20 as shown by the arrow in the figure, and is then sent to the combustion chamber 21.
All of the air passes through and is exhausted from the exhaust pipe 22.
霧化混合室2oの壁面23に固定芒れた霧化部11は、
運転停止時において灯油は充填されていないが、負圧発
生部16に発生した負圧力によりパイプ12内の液面B
が上昇しパイプ13内の液面Cの位置まで上昇してつり
あうので、この結果として灯油で完全に満たされる0
この霧化部11への灯油の充填は、燃焼ファン14の回
転数の上昇に伴う負出発生部16の負圧力の増加と共に
行われるので、燃焼ファン14のいわゆるプリパージ時
間を霧化部11への充填時間と兼用することができる。The atomization part 11 fixed to the wall surface 23 of the atomization mixing chamber 2o is
Although kerosene is not filled when the operation is stopped, the liquid level B in the pipe 12 increases due to the negative pressure generated in the negative pressure generating section 16.
rises to the position of the liquid level C in the pipe 13 and is balanced, and as a result, it is completely filled with kerosene. This filling of the kerosene into the atomizing section 11 is due to the increase in the rotational speed of the combustion fan 14. Since this is carried out along with an accompanying increase in the negative pressure of the negative output generation section 16, the so-called pre-purge time of the combustion fan 14 can be used as the filling time into the atomization section 11.
次に制御部7は、点火器24全起動し、嘔らに霧化部1
1全起動する。従って霧化部11からは、霧化混合室2
0に霧化粒子26を噴霧する。そして点火器24にて霧
化粒子26は着火され、火炎26を形成して燃焼する。Next, the control unit 7 activates all the igniters 24 and automatically starts the atomizing unit 1.
1. Start all. Therefore, from the atomizing section 11, the atomizing mixing chamber 2
The atomized particles 26 are sprayed onto 0. The atomized particles 26 are then ignited by the igniter 24 to form a flame 26 and burn.
火炎状態は炎状態センサ27にて検知され、制御部7は
、着火検知信号を受けとると点火器24の動作を停止す
る。なお。The flame state is detected by the flame state sensor 27, and upon receiving the ignition detection signal, the control section 7 stops the operation of the igniter 24. In addition.
28は対流ファンである。28 is a convection fan.
このように1本発明の一実施例の霧化装置を適用して温
風機を構成すると、温風機の構造も極めて簡単でコンパ
クトなものとなる。When the atomizing device of one embodiment of the present invention is applied to construct a hot air fan in this way, the structure of the hot air fan becomes extremely simple and compact.
次に、霧化部11についてさらに詳しく説明する。第3
図は霧化部11のさらに詳しい構成を示す断面図であっ
て、第2図と同符号は相当物である。霧化部11は、内
部にその直径が10〜16mm、深さ2〜10mm程度
の円柱状加圧室29を有するボディニ3oを外かく構造
体として構成されており、ビス31.32にて霧化混合
室の壁面23に固定されている。加圧室29の開口面(
円形)を閉じるように、ノズル板33が接着層34にて
接着されている。ノズル板33は、厚さ30〜1oOμ
m程度の金属板で″あハその中央部には、直径30〜1
00μm程度のノズル36が複数個設けられている。ノ
ズル板33には、直径10〜15’mm 、厚さ0.5
〜2 mm11度の圧電振動子36が接着層37にて接
着されている。圧電振動子36の中央部には、直径2〜
5+11[D程度の開口部38が設けられ、ノズル板3
3の一部39が、この開口部38に臨みこの開口部38
に臨むノズル板39にノズル36が設けられ、かつ1.
霧化粒子25(711)噴射方向を図のように分散する
ために曲面部4oが設けられている。したがって、ノズ
ル36は、圧電振動子36の開口部38と加圧室29と
の両方に臨むように構成嘔れている。圧電振動子36の
開口部38の表面41と、ノズル板の開口部38に臨む
部分39とは、接着層37と同材料の接着材料により形
成される振動方向変換伝達部42により結合されておV
、後述するように圧電振動子36の振動を開口部38に
臨むノズル板39に有効に伝達するよう構成されている
。Next, the atomizing section 11 will be explained in more detail. Third
The figure is a sectional view showing a more detailed configuration of the atomizing section 11, and the same reference numerals as in FIG. 2 are equivalent. The atomizing unit 11 is configured as a structure that includes a bodini 3o that has a cylindrical pressurizing chamber 29 with a diameter of 10 to 16 mm and a depth of about 2 to 10 mm. It is fixed to the wall surface 23 of the mixing chamber. The opening surface of the pressurizing chamber 29 (
The nozzle plate 33 is bonded with an adhesive layer 34 so as to close the circular shape. The nozzle plate 33 has a thickness of 30 to 1oOμ
A metal plate with a diameter of 30 to 1 mm is placed in the center
A plurality of nozzles 36 having a diameter of about 00 μm are provided. The nozzle plate 33 has a diameter of 10 to 15'mm and a thickness of 0.5mm.
A piezoelectric vibrator 36 of ~2 mm and 11 degrees is bonded with an adhesive layer 37. The center part of the piezoelectric vibrator 36 has a diameter of 2~
An opening 38 of about 5+11[D is provided, and the nozzle plate 3
3 faces this opening 38 and this opening 38
A nozzle 36 is provided on a nozzle plate 39 facing 1.
A curved surface portion 4o is provided to disperse the spraying direction of the atomized particles 25 (711) as shown in the figure. Therefore, the nozzle 36 is configured so as to face both the opening 38 of the piezoelectric vibrator 36 and the pressurizing chamber 29. The surface 41 of the opening 38 of the piezoelectric vibrator 36 and the portion 39 of the nozzle plate facing the opening 38 are coupled by a vibration direction conversion/transmission section 42 formed of the same adhesive material as the adhesive layer 37. V
As will be described later, the piezoelectric vibrator 36 is configured to effectively transmit vibrations of the piezoelectric vibrator 36 to a nozzle plate 39 facing the opening 38.
43.44は電極であって、圧電振動子36の両面に蒸
着又は焼付嘔れた銀、又はニッケル等の金属層である。43 and 44 are electrodes, which are metal layers such as silver or nickel deposited or baked on both sides of the piezoelectric vibrator 36.
電極43にはリード線46が、そして電極44には、ノ
ズル板33とボディー30を介してリード線46が接続
されており、リード線45.46を介して、制御部7よ
り、第4図a。A lead wire 46 is connected to the electrode 43, and a lead wire 46 is connected to the electrode 44 through the nozzle plate 33 and the body 30. a.
b、又はCのような交流電圧が圧電振動子36に供給さ
れるよう構成されている。供給電圧は霧化すべき霧化量
や、タイミングなどに応じて第5図a又はbのような交
流電圧として供給することができる。The piezoelectric vibrator 36 is configured to be supplied with an alternating current voltage such as b or c. The supply voltage can be supplied as an alternating voltage as shown in FIG. 5a or b depending on the amount of atomization to be atomized, the timing, etc.
圧電振動子36は、第6図にその斜視図を示すように5
円環状を成した圧電セラミックであり、印加電圧に応じ
て図の矢印のようにその径方向に伸縮歪を生じるように
分極処理したものである。The piezoelectric vibrator 36 has 5 parts as shown in a perspective view in FIG.
It is a piezoelectric ceramic in the shape of a ring, and is polarized so that it undergoes expansion and contraction strain in the radial direction as shown by the arrows in the figure, depending on the applied voltage.
すなわち、横効果を利用した圧電振動子である。In other words, it is a piezoelectric vibrator that utilizes a transverse effect.
この圧電振動子36の振動による霧化動作についてさら
に説明する。The atomizing operation caused by the vibration of the piezoelectric vibrator 36 will be further explained.
第7図&−”+4は、第3図の圧電振動子36の開口部
38の近傍の拡大断面図であり第3図と同符号は相当物
である。7 &-"+4 is an enlarged sectional view of the vicinity of the opening 38 of the piezoelectric vibrator 36 in FIG. 3, and the same reference numerals as in FIG. 3 are equivalent.
第7図aにおいて、圧電振動子36は、第6図で説明し
たように、第4図a〜Cのような交流電圧を供給される
とその径方向に伸縮する。正の半サイクル電圧が印加さ
れると、圧電振動子36は第7図aにおいてその開口部
a8の方向に変位を生じようとするが、電極44側は、
接着層37にて、ノズル板33に接着てれているので、
電極43側に比べて小さい変位しか発生しない。従って
、第7図すに矢印で示すように、その変位分布は、電極
43側程大きいものとなる。この変位は、振動方向変換
伝達部42にょハ開ロ部38に臨むノズル板39に伝達
されノズル板39に% 点Pを支点とするたわみ変位を
生じさせるのである。In FIG. 7a, the piezoelectric vibrator 36 expands and contracts in its radial direction when supplied with an alternating current voltage as shown in FIGS. 4a to 4C, as explained in FIG. 6. When a positive half-cycle voltage is applied, the piezoelectric vibrator 36 tends to be displaced in the direction of its opening a8 in FIG. 7a, but the electrode 44 side
Since it is adhered to the nozzle plate 33 with the adhesive layer 37,
Only a small displacement occurs compared to the electrode 43 side. Therefore, as shown by the arrows in FIG. 7, the displacement distribution becomes larger toward the electrode 43. This displacement is transmitted to the nozzle plate 39 facing the opening part 38 of the vibration direction conversion transmission part 42, causing the nozzle plate 39 to undergo a deflection displacement with the point P as the fulcrum.
すなわち1点Qが点pl支点として点Ri駆動源として
下方に変位するのである。逆に負の半サイクル電圧が圧
電振動子36は前述と逆の変位を生じ1点Pに対する点
R9点Qの移動方向も前述とは逆となる。That is, one point Q is displaced downward as a point pl fulcrum and a point Ri as a driving source. Conversely, a negative half-cycle voltage causes the piezoelectric vibrator 36 to undergo a displacement opposite to that described above, and the direction of movement of point R9 to point Q relative to point P is also opposite to that described above.
第7図Cは、この様子をモデル化して示したものであハ
圧電振動子36の発生する歪により点RがR′およびR
#の位置に図のようにノズル板33に平行に移動する刀
を、振動方向変換伝達部42によハ点′QのQ’、Q”
の位置への移動に変換して開口部38に臨むノズル板3
9に伝達することにより、図の矢印のようなノズル板3
9のたわみ振動を励起することがTきることを示してい
る。FIG. 7C shows a model of this situation, where the strain generated by the piezoelectric vibrator 36 causes the point R to change to R' and R.
As shown in the figure, the sword moving parallel to the nozzle plate 33 is moved to the position # of the vibration direction conversion transmission unit 42 at the points 'Q' and 'Q'.
The nozzle plate 3 facing the opening 38 is moved to the position of
9, the nozzle plate 3 as shown by the arrow in the figure
This shows that it is possible to excite the flexural vibration of 9.
このようにして、開口部38に臨むノズル板39のたわ
み振動を極めて容易に起動ししかもノズル板33に平行
に振動する圧電振動子36の励振により発生せしめるこ
とができる。なお、以上の説明から明らかなようにノズ
ル板33の外周は必ずしも開口部38に臨むノズル板3
9と同一部材でなくてもよい。In this way, the flexural vibration of the nozzle plate 39 facing the opening 38 can be very easily activated and caused by the excitation of the piezoelectric vibrator 36 vibrating parallel to the nozzle plate 33. Note that, as is clear from the above description, the outer periphery of the nozzle plate 33 does not necessarily correspond to the nozzle plate 3 facing the opening 38.
It does not have to be the same member as 9.
第8図a、bは、上述したノズル板39のたわみ振動の
様子を示すものであり、このたわみ振動によって、ノズ
ル36は加振されるのである。FIGS. 8a and 8b show the above-mentioned flexural vibration of the nozzle plate 39, and this flexural vibration causes the nozzle 36 to vibrate.
第8図a、bに示したノズル36の加振によって、第3
図に示すようなノズル35からの霧化粒子26の噴霧が
実現される。第8図すの状態のとき、加圧室29内にお
いてノズル36近傍にハ急激な圧力上昇が発生し、この
圧力上昇にょクノズル35から霧化粒子25が噴霧され
る。第8図1の状態のとき、ノズル35の近傍は圧力低
下するが、灯油の表面張力のためにノズル36から、空
気が流入することはなく、この結果灯油はパイプ12よ
ジ吸い込まれるので、自給ポンプ作用を発揮することが
できる。By the vibration of the nozzle 36 shown in FIGS.
The atomized particles 26 are sprayed from the nozzle 35 as shown in the figure. In the state shown in FIG. 8, a sudden pressure rise occurs near the nozzle 36 in the pressurizing chamber 29, and the atomized particles 25 are atomized from the nozzle 35 due to this pressure rise. In the state shown in FIG. 8, the pressure in the vicinity of the nozzle 35 decreases, but air does not flow in from the nozzle 36 due to the surface tension of the kerosene, and as a result, the kerosene is sucked through the pipe 12. It can exhibit self-sufficient pumping action.
上述した説明から明らかなように、ノズル板39の一回
のたわみにより、従って圧電振動子36に印加きれる交
流電圧の一サイクルにょハノズル36−個につき1つの
霧化粒子が噴霧されるので、ノズル36の直径に応じて
、均一で、しかも小さい粒径の霧化粒子とすることが可
能であハ しかも、その霧化粒子の飛散方向は極めて安
定である。そして、その噴射のタイミングや噴霧量の制
御f、b第6図すの如き印加電圧の間欠供給によって自
由に行うことができる。As is clear from the above description, one deflection of the nozzle plate 39 causes one atomized particle to be atomized per nozzle 36 in one cycle of the AC voltage that can be applied to the piezoelectric vibrator 36. Depending on the diameter of the atomized particle 36, it is possible to produce atomized particles having a uniform and small particle size.Moreover, the scattering direction of the atomized particles is extremely stable. The injection timing and spray amount can be controlled freely by intermittent supply of applied voltage as shown in Fig. 6 f and b.
20cc/分程度の霧化量を得るのに要する圧電振動子
36への入力電力は、o、1ワツ1[度でよく、極めて
低消費電力で、しかも霧化特性に優れ。The input power to the piezoelectric vibrator 36 required to obtain an atomization amount of about 20 cc/min is only 0.1 degree, which is extremely low power consumption and has excellent atomization characteristics.
自給ポンプ作用を有するコンパクトな霧化装置を実現す
ることができる。A compact atomization device having a self-contained pumping action can be realized.
第7図a〜c1および第8図a、bについての説明から
明らかなように、加圧室29内の液体ひ丁油)に対して
圧電振動子36の振動エネルギーが直接加えられる割合
は極めて少なく、ノズル35の近傍のみでノズル35の
加振に基づく超音波振動エネルギーが、加圧室29内の
灯油に加えられるのみである。このため、加圧室29内
での超音波キャビテーションによる溶存空気の気泡化は
ほとんどなく、また、ごく小石い気泡化が生じてもノズ
ル36に極めて近いためノズル36より噴出されてし1
い、霧化動作に影響を及ぼすような大きさまで気泡が成
長することはないのである。従って、溶存空気を多量に
含む灯油などの液体であっても、極めて安定に霧化する
ことが可能である。As is clear from the explanations of FIGS. 7 a to c1 and FIGS. 8 a and b, the rate at which the vibration energy of the piezoelectric vibrator 36 is directly applied to the liquid oil in the pressurizing chamber 29 is extremely high. The ultrasonic vibration energy based on the vibration of the nozzle 35 is only applied to the kerosene in the pressurizing chamber 29 only in the vicinity of the nozzle 35 . Therefore, dissolved air hardly becomes bubbles due to ultrasonic cavitation in the pressurizing chamber 29, and even if small bubbles occur, they are very close to the nozzle 36, so they are not ejected from the nozzle 36.
However, the bubbles do not grow to a size that would affect the atomization operation. Therefore, even liquids such as kerosene containing a large amount of dissolved air can be atomized extremely stably.
第9図a%−elは、圧電振動子36の振動を、その振
動方向を変換して開口部38に臨むノズル板39に伝達
する振動方向変換伝達部42を中心とした他の構成例を
示すもので′あハ第3図と同符号は相当物である〇
第9図れは振動方向変換伝達部42が、開口部38の表
面41の一部とノズル板39とを結合するよう構成した
例であV、またノズル板39は、平坦であるが、第3図
と同様の霧化動作を実現することができる。そしてノズ
ル35からの霧化粒子26の噴射は直線的になる。FIG. 9 a%-el shows another configuration example centered on a vibration direction conversion transmission section 42 that converts the vibration direction of the piezoelectric vibrator 36 and transmits it to the nozzle plate 39 facing the opening 38. The same reference numerals as in Fig. 3 correspond to those shown in Fig. 9. In Fig. 9, the vibration direction conversion and transmission section 42 is configured to connect a part of the surface 41 of the opening 38 and the nozzle plate 39. In this example, the nozzle plate 39 is flat, but the same atomizing operation as shown in FIG. 3 can be realized. Then, the atomized particles 26 are ejected from the nozzle 35 in a straight line.
また同図すは、振動方向変換伝達部42を、接着層37
とは異る材料の接着材料で構成したものであV、接着層
37と振動方向変換伝達部42とのそれぞれに対し接着
材料の性質を独立に撰べる点で有利である。The figure also shows that the vibration direction conversion transmission section 42 is connected to the adhesive layer 37.
It is advantageous in that the properties of the adhesive material can be independently selected for each of the adhesive layer 37 and the vibration direction conversion/transmission section 42.
同図Cは、開口部38の表面41の一部にも電極47を
設け、電極44と結合させたものであり。In Figure C, an electrode 47 is also provided on a part of the surface 41 of the opening 38 and combined with the electrode 44.
接着層37と振動方向変量伝達部42とを半田又はロウ
材などの金属接着材料で構成したものであり、接着層3
7と振動方向変換伝達部42との環境的、および時間的
信頼性を著しく向上することができる。The adhesive layer 37 and the vibration direction variable transmission section 42 are made of a metal adhesive material such as solder or brazing material, and the adhesive layer 3
7 and the vibration direction conversion transmission section 42 can be significantly improved in environmental and temporal reliability.
同図dは、同図Cの電極47により、開口部3Bの表面
41の全面を被うよう構成したものである。Figure d shows a structure in which the electrode 47 shown in figure C covers the entire surface 41 of the opening 3B.
また、同図eは、振動方向変換伝達部42をリング状の
構造体で構成し、接着層37を形成する接着材料にて接
着層48.49’i形成して開口部38の表面41とノ
ズル板39とを結合するよう構成したものであり、振動
方向変換伝達部42の形状を任意に構成することが可能
であるという長所を有している。In addition, in FIG. It is configured to be coupled to the nozzle plate 39, and has the advantage that the shape of the vibration direction conversion and transmission section 42 can be arbitrarily configured.
なお、同図d、eにおいて、接着層37は、圧電振動子
自6の下面(すなわち電極44)の全面全ノズル板33
に固着(接着)する構成ではないけれども、圧電振動子
36の開口部38に臨むノズル板39の外周において、
圧電振動子36と接着δれる構成であるので、基本的に
第7図IL%cに示したような振動状態を励起すること
ができる。In addition, in FIGS. d and e, the adhesive layer 37 is applied to the entire nozzle plate 33 on the entire lower surface (that is, the electrode 44) of the piezoelectric vibrator 6.
Although it is not configured to be fixed (adhered) to the outer circumference of the nozzle plate 39 facing the opening 38 of the piezoelectric vibrator 36,
Since the structure is such that it is bonded to the piezoelectric vibrator 36, it is basically possible to excite the vibration state shown in FIG. 7 IL%c.
そして、圧電振動子36の電気的特性上からは。From the electrical characteristics of the piezoelectric vibrator 36.
同図d、eの如き接着構造が望ましい場合もある。Adhesive structures such as those shown in Figures d and e may be desirable in some cases.
第10図a、bは、圧電振動子36が縦効果により振動
する構成のものを用いた例であり、第3図と同符号は相
当物である。10a and 10b are examples in which the piezoelectric vibrator 36 is configured to vibrate due to a longitudinal effect, and the same reference numerals as in FIG. 3 are equivalent.
第10図aにおいて、圧電振動子36は、電極43およ
び44間に供給される交流電圧に応じて同図中の矢印の
ように印加電界方向に歪を生じる〇6oは電極であり、
半田で構成された接着層37および振動方向変換伝達部
42とにより、ノズル板39と圧電振動子36t−接着
するためのものである0また51は非導電性の接着剤で
あハノズル板33は、圧電振、動子36の電極43とノ
ズル板の絶縁を保つため図のように段差が設けられてい
る。In FIG. 10a, the piezoelectric vibrator 36 is distorted in the direction of the applied electric field as indicated by the arrow in the figure in response to the AC voltage supplied between the electrodes 43 and 44. 〇6o is an electrode;
The nozzle plate 33 is bonded to the nozzle plate 39 and the piezoelectric vibrator 36t by the adhesive layer 37 made of solder and the vibration direction conversion transmission part 42.0 and 51 are non-conductive adhesives. In order to maintain insulation between the electrode 43 of the piezoelectric vibrator 36 and the nozzle plate, a step is provided as shown in the figure.
同図すは、接着層37を厚くして、ノズル板33を平板
構造とし、電極43とノズル板33の絶縁k[つように
したものである。In the figure, the adhesive layer 37 is made thicker, the nozzle plate 33 has a flat plate structure, and the insulation between the electrode 43 and the nozzle plate 33 is increased.
第9図、および第10図に示したように本発明の実施形
態は種々の構成を採用することが可能であるが、ノズル
板33に平行に振動する電気的振動子36により、その
開口部38に臨むノズル板39のたわみ振動を励起する
構成とし、かつ、その振動方向変換伝達部42t−設け
て前記ノズル板39のたわみ振動の励起を極めて容易に
行えるように構成したものであれば、前述した本発明の
一実施例と同様の効果を得ることが可能である。すなわ
ち、振動方向変換伝達部42にょクノズル板39のたわ
み振動の励起が極めで効率良く、かつ安定に行えるので
ある。As shown in FIGS. 9 and 10, the embodiment of the present invention can adopt various configurations; If the structure is such that the bending vibration of the nozzle plate 39 facing the nozzle plate 38 is excited, and the vibration direction conversion transmission section 42t is provided so that the bending vibration of the nozzle plate 39 can be excited extremely easily, It is possible to obtain the same effects as the above-described embodiment of the present invention. In other words, the flexural vibration of the vibration direction conversion transmission section 42 and the nozzle plate 39 can be excited extremely efficiently and stably.
以上に述へたように本発明によれば、液体全充填した加
圧室に臨むノズルを設けたノズル板と、開口部を有する
電気的振動子とを、前記ノズルが前記開口部に臨むよう
接着し、振動方向変換伝達伝達するよう構成したから、
極めて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、低消費電力であるにもかかわらず極めて安定
なノズル板のたわみ振動を励起することができ、従って
非常に優れた霧化性能を発揮することができる霧化装置
を提供することができる。そして、特にノズル近傍のみ
のノズル板が5強い超音波振動をするので溶存空気を多
量に含む一般的な種々の液体であってもキャビテーショ
ンにより、発生する気泡の影響を受けることなく、極め
て安定な霧化動作を実現することが可能な霧化装置全提
供することができる。さらに、その発生する霧化粒子の
制御性は著しく高く、上述の効果とあいまって様々の応
用展開が可能であり、その工業的価値は極めて多大なも
のである。As described above, according to the present invention, a nozzle plate provided with a nozzle facing a pressurized chamber fully filled with liquid and an electric vibrator having an opening are arranged such that the nozzle faces the opening. Because it is bonded and configured to change and transmit vibration direction,
It is extremely simple and compact in configuration, and therefore low in price, and despite its low power consumption, it is able to excite extremely stable flexural vibrations of the nozzle plate, thus providing excellent atomization performance. It is possible to provide an atomization device that can. In particular, since the nozzle plate only near the nozzle undergoes strong ultrasonic vibration, even various common liquids containing a large amount of dissolved air are not affected by cavitation and air bubbles and are extremely stable. All atomizing devices capable of realizing an atomizing operation can be provided. Furthermore, the controllability of the generated atomized particles is extremely high, and in combination with the above-mentioned effects, various applications are possible, and its industrial value is extremely large.
第1図は従来の超音波霧化装置の断面図、第2図は1本
発明の一実施例の霧化装置を適用した温風機の構成を示
す断面図、第3図は同霧化装置のさらに詳しい構成を示
す断面図、第4図arcは同霧化装置の圧電振動子の駆
動電圧波形例を示す電圧波形図、第6図a、bは、同圧
電振動子に供給される電圧波形図、第6図は同圧電振動
子の斜視図、第7図a、b、cは、振動方向変換伝達部
による同圧電振動子からノズル板への振動伝達説明図、
第8図a、bは同霧化装置のノズル板のたわみ振動説明
図、第9図a、b、c、d、ssは、同霧化装置の圧電
振動子とノズル板の他の実施例を示す断面図、第10図
a、bは同圧電振動子とノズル板のさらに他の実施例を
示す断面図である。
29・・・・・・加圧室、33.39・・・・・・ノズ
ル板。
36・・・・・・ノズル、ae・・・・・・電気的振動
子、38・・・・・・開口部、42・・・・・・振動方
向変換伝達部。
代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1酸第1
図
第2図
第3図
第4図
第5図
第6図
第7図
第8図
IQ) (b)
第9図
第10図
33;j/3qFig. 1 is a sectional view of a conventional ultrasonic atomizer, Fig. 2 is a sectional view showing the configuration of a hot air fan to which an atomizer according to an embodiment of the present invention is applied, and Fig. 3 is a sectional view of the same atomizer. FIG. 4 arc is a voltage waveform diagram showing an example of the drive voltage waveform of the piezoelectric vibrator of the atomization device, and FIGS. 6 a and b are voltage waveforms supplied to the piezoelectric vibrator. A waveform diagram, FIG. 6 is a perspective view of the piezoelectric vibrator, and FIGS. 7 a, b, and c are explanatory diagrams of vibration transmission from the piezoelectric vibrator to the nozzle plate by the vibration direction conversion and transmission section,
Figures 8a and 8b are explanatory diagrams of bending vibration of the nozzle plate of the same atomizing device, and Figures 9a, b, c, d, and ss are other examples of the piezoelectric vibrator and nozzle plate of the same atomizing device. FIGS. 10a and 10b are sectional views showing still another embodiment of the same piezoelectric vibrator and nozzle plate. 29... Pressure chamber, 33.39... Nozzle plate. 36... Nozzle, ae... Electric vibrator, 38... Opening, 42... Vibration direction conversion transmission section. Name of agent: Patent attorney Toshio Nakao et al.
Figure 2 Figure 3 Figure 4 Figure 5 Figure 6 Figure 7 Figure 8 IQ) (b) Figure 9 Figure 10 Figure 33;j/3q
Claims (1)
設けたノズルを有するノズル板と、開口部を有する電気
的振動子とを備え、前記ノズルが前記開口部に臨むよう
前記電気的振動子と前記ノズル板とを接着すると共に、
前記電気的板動子が前記ノズル板に平行に振動するよう
構成し。 かつ、前記電気的振動子の振動を、振動方向を変換して
前記開口部に臨むノズル板に伝達する方向変換伝達部と
を備えた霧化装置。 (2) 方向変換伝達部を、電気的振動子とノズル板
を接着する接着材料で構成した特許請求の範囲第1項に
記載の霧化装置。 (3)電気的振動子を板状の圧電振動子で構成し。 ノズル板に接着される側の圧電振動子表面と、開口部表
面の少なくとも一部とに電極を設け、前記電極と前記ノ
ズル板とを半田等の金属材料で接合するよう構成した特
許請求の範囲第1項又は第2項に記載の霧化装置。[Scope of Claims] (Moon) A pressurized chamber filled with a liquid, a nozzle plate having a nozzle facing the pressurized chamber, and an electric vibrator having an opening, the nozzle being connected to the opening. bonding the electric vibrator and the nozzle plate so as to face the
The electric plate mover is configured to vibrate parallel to the nozzle plate. The atomization device further includes a direction conversion transmission section that converts the vibration direction of the electric vibrator and transmits the vibration to a nozzle plate facing the opening. (2) The atomization device according to claim 1, wherein the direction conversion transmission section is made of an adhesive material that adheres the electric vibrator and the nozzle plate. (3) The electric vibrator is composed of a plate-shaped piezoelectric vibrator. Claims: Electrodes are provided on the surface of the piezoelectric vibrator on the side to be adhered to the nozzle plate and on at least a portion of the surface of the opening, and the electrodes and the nozzle plate are bonded to each other with a metal material such as solder. The atomization device according to item 1 or 2.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6431982A JPS58180259A (en) | 1982-04-16 | 1982-04-16 | Atomizing device |
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JP6431982A JPS58180259A (en) | 1982-04-16 | 1982-04-16 | Atomizing device |
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---|---|
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JPS6246226B2 JPS6246226B2 (en) | 1987-10-01 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP6431982A Granted JPS58180259A (en) | 1982-04-16 | 1982-04-16 | Atomizing device |
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JP (1) | JPS58180259A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009169403A (en) * | 2007-12-19 | 2009-07-30 | Ricoh Co Ltd | Method for producing carrier for electrophotographic developer, carrier for electrophotographic developer, electrophotographic developer, electrophotographic developing method, and process cartridge |
JP2023519693A (en) * | 2020-12-04 | 2023-05-12 | ケーティー アンド ジー コーポレイション | aerosol generator |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2010089822A1 (en) * | 2009-02-09 | 2010-08-12 | 株式会社村田製作所 | Atomizing member and atomizer equipped with same |
WO2010113623A1 (en) * | 2009-03-31 | 2010-10-07 | 株式会社村田製作所 | Atomizing unit and atomizer provided with same |
-
1982
- 1982-04-16 JP JP6431982A patent/JPS58180259A/en active Granted
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JP2009169403A (en) * | 2007-12-19 | 2009-07-30 | Ricoh Co Ltd | Method for producing carrier for electrophotographic developer, carrier for electrophotographic developer, electrophotographic developer, electrophotographic developing method, and process cartridge |
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JPS6246226B2 (en) | 1987-10-01 |
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