WO1999017888A1

WO1999017888A1 - Pulverisateur

Info

Publication number: WO1999017888A1
Application number: PCT/JP1998/004479
Authority: WO
Inventors: Takao Terada; Kei Asai; Kuniaki Matsuura
Original assignee: Omron Corporation
Priority date: 1997-10-06
Filing date: 1998-10-05
Publication date: 1999-04-15
Also published as: CN1129486C; JP3386050B2; DE69838845T2; KR20010030824A; EP1022063B1; AU730572B2; AU9283498A; CN1274303A; EP1829618A2; EP1829618A3; DE69838845D1; EP1022063A1; KR100341538B1; ES2294819T3; EP1022063A4; US6273342B1

Description

明細書

技術分野

本発明は、圧電素子を利用して液体を噴霧する噴霧装置に関する。背景技術

この発明に興味のある噴霧装置が、例えば国際公開第 WO 9 3 / 2 0 9 4 9号公報や第 WO 9 7 Ζ 0 5 9 6 0号公報に開示されている。これら公報に開示された従来の噴霧装置は、金属ホーンと多数の微小孔を有するメッシュ部材とを組合せ、低消費電力で液体を噴霧する ₃ この噴霧装置では、金属ホーンの一端部が貯液部内の液体に浸潰され、他端部上にメッシュ部材が配置され、金属ホーンに取付けられた超音波振動子を超音波振動させることで、金属ホーンの一端部から液体が吸い上げられ、超音波振動する金属ホーンとメッシュ部材との相乗作用により、吸い上げられた液体が霧化される。

しかしながら、上記のような噴霧装置では、 ①メッシュ部材と金属ホーンとの位置決め、 ②噴霧の安定性、等に問題がある。即ち、問題点①については、メッシュ部材と金属ホーンの他端部との間隔が大き過ぎたり小さ過ぎると、霧化作用が十分に行えなくなり、噴霧効率が悪くなる。問題点②については、構造的にメッシュ部材と金属ホーンとの間隔が不安定になり易いため、霧化作用が一定せず、噴霧が安定し難い、という問題があった。発明の開示

それゆえに、この発明の目的の 1つは噴霧効率の良い噴霧装置を提供することである。

この発明の他の目的は霧化作用を安定できる噴霧装置を提供することである。上記目的を達成するために、この発明にかかる噴霧装置は、一方の電極と他方の電極を互い違い状に形成した櫛形電極を有する圧電素子と、この圧電素子を駆動する発振器と、圧電素子に近接して配置した多数の微小孔を有するメッシュ部材と、液体を貯留する貯液部と、圧電素子とメッシュ部材との間に貯液部の液体を供給する液供給装置とを備え、発振器による圧電素子の噴霧に用レ、る振動波は、主として圧電素子内部を通過する波（バルク波）であることを特徴とする。

この噴霧装置では、互い違い状に電極を形成した櫛形電極を有する圧電素子とメッシュ部材とを組合せ、圧電素子内部を通過するバルク波を利用するので、少ない電気工ネルギで大きな振動変位が得られ、噴霧効率が良い。

好ましくは、圧電素子の材料は、ニオブ酸リチウムであり、 4 1土 1 5 ° 回転 Υカット、 Υ軸投影の伝搬方向である。上記のような材料所定の伝搬方向で用いているため、振動効率が向上する。

好ましくは、圧電素子は、その表面波の振動周波数とバルタ波の振動周波数が互いに異なるような厚みを有する。または、圧電素子の櫛形電極は、その表面波の振動周波数とバルク波の振動周波数が互いに異なるように配置される。その結果、発振回路が複雑になることなく、バルク波の振動周波数が安定する。

好ましくは、圧電素子の、少なくとも表面波の進行方向と交差する端部は、その端部で反射する波と表面波が干渉しない形状である。その結果、振動波（表面波やバルク波）の干渉が起こらず、振動が安定する。

好ましくは、圧電素子は対向する 2面を有し、櫛形電極は圧電素子の 1面側にのみ設けられ、櫛形電極はメッシュ部材との対向面とは反対側の面に設けられている。櫛形電極に液体（薬液）が接触しないので、薬液による電極の腐食、電気腐食、電気短絡を防止できる。

この発明の他の局面によれば、噴霧装置は、一方の電極と他方の電極を互い違レ、状に形成した櫛形電極を有する圧電素子と、この圧電素子を駆動する発振器と、圧電素子に近接して配置した多数の微小孔を有するメッシュ部材と、液体を貯留する貯液部と、圧電素子とメッシュ部材との間に貯液部の液体を供給する液供給装置とを備え、メッシュ部材は、その微小孔の断面形状が圧電素子の振動周波数と流体の音速に基づき定まるホーン形状である。メッシュ部材の微小孔の断面形状が圧電素子の振動周波数と流体の音速に基づき定まるホーン形状であるため、比較的小電力で効率の良い噴霧が得られる。この発明のさらに他の局面によれば、噴霧装置は、一方の電極と他方の電極を互い違い状に形成した櫛形電極を有する圧電素子と、この圧電素子を駆動する発振器と、圧電素子に近接して配置した多数の微小孔を有するメッシュ部材と、液体を貯留する貯液部と、圧電素子とメッシュ部材との間に貯液部の液体を供給する液供給装置とを備え、圧電素子とメッシュ部材は、互いの対向面が鋭角に交差するように配置され、液供給装置からの液体が両者の開口側から供給されることを特徴とする。

また、噴霧装置は一方の電極と他方の電極を互レ、違レ、状に形成した櫛形電極を有する圧電素子と、この圧電素子を駆動する発振器と、圧電素子に近接して配置した多数の微小孔を有するメッシュ部材と、液体を貯留する貯液部と、圧電素子とメッシュ部材との間に貯液部の液体を供給する液供給装置とを備え、圧電素子とメッシュ部材は、互いの対向面が鋭角に交差するように配置され、貯液部は、圧電素子とメッシュ部材との開口側に延伸する給液パイプを有する。

その結果、貯液部の液体の残量を最小限にすることができるだけでなく、アルコールで薬をとかした液等の低粘性の液体や界面活性剤を含んだ表面張力の低い液体でも噴霧可能である。

この発明のさらに他の局面によれば、噴霧装置は、一方の電極と他方の電極を互い違い状に形成した櫛形電極を有する圧電素子と、この圧電素子を駆動する発振器と、圧電素子に近接して配置した多数の微小孔を有するメッシュ部材と、液体を貯留する貯液部と、圧電素子とメッシュ部材との間に貯液部の液体を供給する液供給装置とを備え、圧電素子は、その周端部が防水パッキンで圧迫保持されていることを特徴とする。その結果、圧電素子の振動減衰を最小限にしつつ、防水性を高めることができる。

この発明のさらに他の局面によれば、噴霧装置は、一方の電極と他方の電極を互い違い状に形成した櫛形電極を有する圧電素子と、この圧電素子を駆動する発振器と、圧電素子に近接して配置した多数の微小孔を有するメッシュ部材と、液体を貯留する貯液部と、圧電素子とメッシュ部材との間に貯液部の液体を供給する液供給装置とを備え、圧電素子は、櫛形電極形成面に貯液部からの液体を検知する液検知電極を有し、この液検知電極からの信号に基づいて液の有無を検知する液検知回路基板が設けられ、液検知回路基板は圧電素子の櫛形電極形成面の下方に配置され、圧電素子の液検知電極と液検知回路基板は、導電性の弾性体で電気的に接続されていることを特徴とする。

その結果、圧電素子の液検知電極と液検知回路基板との距離を最短にすることが可能となり、外乱ノイズの影響を低減できる。又、液検知電極と液検知回路基板との電気的接続部分の静電容量を低減でき、 S ZNを向上できる。更に、液検知電極と液検知回路基板との電気的接触による振動減衰を最小限にしながら、双方の接触信頼性を確保できる。

この発明のさらに他の局面によれば、噴霧装置は、一方の電極と他方の電極を互い違い状に形成した櫛形電極を有する圧電素子と、この圧電素子を駆動する発振器と、圧電素子に近接して配置した多数の微小孔を有するメッシュ部材と、液体を貯留する貯液部と、圧電素子とメッシュ部材との間に貯液部の液体を供給する液供給装置とを備え、液供給手段は、ダイヤフラムを押圧操作することにより貯液部の液体を供給することを特徴とする。

また、噴霧装置は、一方の電極と他方の電極を互い違い状に形成した櫛形電極を有する圧電素子と、この圧電素子を駆動する発振器と、圧電素子に近接して配置した多数の微小孔を有するメッシュ部材と、液体を貯留する貯液部と、圧電素子とメッシュ部材との間に貯液部の液体を供給する液供給装置と、圧電素子上の液量を検知する液量検知器とを備え、液供給装置は、ダイヤフラムを押圧操作することにより貯液部の液体を供給し、液量検知装置の出力に基づいてダイヤフラムの押圧操作を制御することを特徴とする。

その結果、液体を最適量ずつ供給することができ、供給詰まり等の不具合を解消できる。

この発明のさらに他の局面によれば、噴霧装置は、一方の電極と他方の電極を互い違い状に形成した櫛形電極を有する圧電素子と、この圧電素子を駆動する発振器と、圧電素子に近接して配置した多数の微小孔を有するメッシュ部材と、液体を貯留する貯液部と、圧電素子とメッシュ部材との間に貯液部の液体を供給する液供給装置と、メッシュ部材を保持するメッシュ部材ケースとを備え、メッシュ部材ケースは金属又はセラミックからなることを特徴とする。その結果、液体を伝搬する振動エネルギの吸収を抑制することができ、噴霧効率が高くなる。又、装置の落下時等の衝撃に対する強度が高くなり、メッシュ部材ケースが破損し難レ、噴霧装置が提供できる。

この発明のさらに他の局面によれば、噴霧装置は、本体部と、この本体部に着脱自在に取付けられる本体カバー部と、圧電素子と、この圧電素子を駆動する発振器と、圧電素子に近接して配置した多数の微小孔を有するメッシュ部材と、液体を貯留する貯液部と、圧電素子とメッシュ部材との間に貯液部の液体を供給する液供給装置とを備え、本体部に発振器を配置し、本体カバー部に圧電素子、メッシュ部材、貯液部及び液供給装置を配置したことを特徴とする。

この噴霧装置では、本体部から本体カバー部を取り外せば、本体カバー部に圧電素子、メッシュ部材、貯液部及び液供給装置が配置されているので、これらの構成要素をモジュール構成部品とすることで、メンテナンス性が良くなり、組立が容易となる。特に、破損した本体カバ一部や本体部内に配置される回路基板を容易に交換でき、精密調整が必要な本体カバー部側の霧化機構部分については、簡単に分離できないモジュール構成部品とすることで精度を保つことができる。この発明のさらに他の局面によれば、噴霧装置は本体部に、圧電素子と、この圧電素子を駆動する発振器と、圧電素子に近接して配置した多数の微小孔を有するメッシュ部材と、液体を貯留する貯液部と、圧電素子とメッシュ部材との間に貯液部の液体を供給する液供給装置とを備え、本体部の上部に動作表示器と電圧監視表示器が設けられ、これらの表示手段は、本体部からの噴霧方向とほぼ同方向に視認可能な状態に配置されていることを特徴とする。

この噴霧装置では、噴霧吸入時に動作表示器と電圧監視表示器が容易に目視できるので、噴霧吸入時の通電状態の確認及びバッテリの低残量時の警告表示確認を吸入姿勢のままで容易に行える。

この発明のさらに他の局面によれば、噴霧装置は、角柱形の本体部に、圧電素子と、この圧電素子を駆動する発振器と、圧電素子に近接して配置した多数の微小孔を有するメッシュ部材と、液体を貯留する貯液部と、圧電素子とメッシュ部材との間に貯液部の液体を供給する液供給装置とを備え、本体部は、その上部背面に後方に隆起する突部と、上部に噴霧部と、突部に対応する上部前面に操作スィツチとを有することを特徴とする。

この噴霧装置では、自然な握りで本体部を把持しつつ操作スィツチを操作することが可能となるだけでなく、取极レ、操作時等に誤って装置を落とす危険が少なくなる。図面の簡単な説明

図 1は、実施形態に係る噴霧装置の側面図である。

図 2は、噴霧装置の本体ケースからカバ一を外した状態の側面図である。図 3は、図 2に示した噴霧装置の正面図である。

図 4は、図 2に示した噴霧の装置の上面図である。

図 5は、噴霧装置の要部断面図である。

図 6A, 6 Bは、噴霧装置の本体ケースから本体カバー部を取り外した状態の一部破断断面図である。

図 7A， 7 Bは、噴霧装置の本体カバ一部の上面図、及び側面図である。図 8A, 88は、図7 ， 7 Bに示した本体カバ一部の右側面図、及び左側面図である。

図 9は、図 7A， 7 Bに示した本体カバ一部の内部を示す上面図である。図 10は、噴霧装置に使用されるソレノィドを示す拡大図である。

図 1 1 A， 1 1 Bは、噴霧装置の本体カバー部における噴霧部の上面図、及び側面図である。

図 1 2A， 1 2 Bは、図 1 1 A, 1 1 Bに示したの噴霧部の断面図、及び内部を示す上面図である。

図 1 3は、噴霧装置の本体カバー部の要部拡大断面図である。

図 14は、噴霧装置の本体カバ一部における霧化作用を説明する図である。図 1 5は、噴霧装置に使用される圧電素子及び液検知回路基板を示す斜視図である。

図 1 6は、噴霧装置に使用される圧電素子を示す斜視図である。

図 1 7は、噴霧装置に使用される圧電素子の振動原理を説明する図である。図 1 8A， 1 8 Bおよび 1 8Cは、噴霧装置に使用される圧電素子の非電極形成部分の形状例を示す図である。

図 1 9 A, 1 9 Bおよび 1 9 Cは、噴霧装置に使用される圧電素子の非電極形成部分の端面形状例を示す図である。

図 2 0は、圧電素子の両面に櫛形電極を設けた場合の側面図である。

図 2 1は、噴霧装置の霧化作用を説明する要部拡大断面図である。

図 2 2 A， 2 2 Bは、メッシュ断面形状がコニカル型とェクスポネンシャル型の場合を示す図である。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

図 1および図 2を参照して、この実施の形態に係る噴霧装置は、角柱形の本体ケース（本体部） 1と、本体ケース 1に着脱自在に取付けられるカバー 2とを備える。本体ケース 1は、その上部背面に後方に隆起する突部 1 aと、突部 1 aに対応する上部前面に電源 O NZ O F F用の操作スィツチ 9とを有する。

図 4〜図 9を参照して、本体ケース 1からカバー 2を取り外すと、本体ケース

1の上部に本体カバー部 1 0が現れ、本体カバー部 1 0は本体ケース 1に着脱可能であり、本体カバ一部 1 0には、後記の圧電素子 5 0、メッシュ部材 4 0、貯液部及び液供給部が配置されている。

本体カバー部 1 0は、液体（例えば薬液）を貯留する薬液ボトル（貯液部） 2 0を有し、薬液ボトル 2 0は上パーツ 2 1と下パーツ 2 2とで構成される。上下のパーツ 2 1， 2 2は互いに嵌合しており、上パーツ 2 1には、薬液注入口 2 1 aを密閉するキャップ体 2 3が開閉可能に取付けられ、このキャップ体 2 3を開けて、薬液注入口 2 1 a力薬液ボトル 2 0に薬液を入れることができる。薬液ボトル 2 0 (下パーツ 2 2 ) の底部には、ダイヤフラム 2 4が取付けられ、下パーッ 2 2の傾斜下方側には、給液パイプ 2 5が取付けられている。薬液としては、任意の薬液が用レ、られる力この発明に係る噴霧装置ではアルコ一ルに薬を溶かしたような低粘性の液体や界面活性剤を含んだ表面張力の低い液体も嘖霧可能で薬液ボトル 2 0の下方には、ダイヤフラム 2 4を押圧して液を供給するためのソレノイド 2 6が配置されている。図 1 0に示すように、ソレノイド 2 6はソレノィド保持部 2 8に取付けられ、ソレノイド軸 2 6 aがピン部 2 7を押すようになっている。ピン部 2 7は常態ではダイヤフラム 2 4に接触している。従って、ソレノィド 2 6が作動すると、ソレノイド軸 2 6 aがピン部 2 7を押し、更にピン部 2 7がダイヤフラム 2 4を押圧することで、薬液ボトル 2 0内の薬液が給液パイブ 2 5から適量排出される。

この薬液供給構造によると、ピン部 2 7の押圧によるダイヤフラム 2 4の変位量を適切に設定しておくことで、最適な薬液量を供給することができ、供給詰まり等の不具合を防止することができる。因みに、従来は、薬液の自重により液供給をしたり、薬液タンクから細いパイプを通して毛細管現象を利用して液供給をしたりしていたが、この場合は、薬液の濃度や液状態により、最適量を供給できなかったり、供給詰まりが発生したりする不具合がある。

なお、ソレノイド 2 6を利用する代わりに、モータを利用してピン部 2 7を操作してもよいし、空気圧によりピン部 2 7を操作するようにしても構わない。薬液ボトル 2 0の下パーツ 2 2には、噴霧部 3 0が配備されている。噴霧部 3

0は、図 1 1 A (上面図）、図 1 1 B (側面図）、図 1 2 A (断面図）、図 1 2 B (上ケースを外した状態での上面図）に示すような構造である。噴霧部 3 0は、上ケース 3 1と下ケース 3 2を備え、上下のケース 3 1， 3 2は互いに嵌合され、上下のケース 3 1 , 3 2でメッシュ部材ケースが構成される。下ケース 3 2には、多数の微小孔を有するメッシュ部材 4 0が配置されると共に、メッシュ部材 4 0 を下ケース 3 2に押圧するコイル状のバネ 3 4が設けられている。バネ 3 4の一端は上ケース 3 1に係合し、他端はメッシュ部材 4 0の周囲に係合する。従って、メッシュ部材 4 0は下ケース 3 2に常時押圧 ·保持される。

メッシュ部材 4 0は、金属又はセラミックからなる。これは、薬液を伝搬する振動エネルギの吸収を抑え、噴霧効率を高めるためと、本体カバー部 1 0を落とした時等の衝撃に对する強度を高めるためである。つまり、噴霧時に薬液はメッシュ部材 4 0に接するが、同時にメッシュ部材 4 0を保持するメッシュ部材ケ一ス（上下のケース 3 1， 3 2 ) にも接触することとなる。従来は、メッシュ部材ケースは樹脂で構成していたため、薬液とメッシュ部材の振動が樹脂製のメッシュ部材ケースにより減衰することになる。しかしながら、メッシュ部材ケースを金属又はセラミックで構成することにより、そのような問題点を解消することができる。

図 1 3の要部拡大断面図に示すように、水平面に対して斜めに位置するメッシュ部材 4 0の下方には、後記の圧電素子 5 0が同じく斜めに近接して位置決めされている。メッシュ部材 4 0と圧電素子 5 0は、互いの対向面が鋭角に交差し、給液パイブ 2 5からの薬液 Lが両者の開口側から供給されるようになつている。このような構成とすることで、薬液ボトル 2 0内の薬液 Lの残量を最小限にすることができる上に、低粘性の液体でも噴霧可能となる。又、図 1 4に示すように、薬液ボトル 2 0内の薬液 Lの残量が少なくなつて、給液パイプ 2 5から供給される薬液 Lが少なくなつても、薬液 Lが最後までメッシュ部材 4 0との表面張力により霧化されることとなり、薬液 Lを無駄なく噴霧に使用することができる。なお、図面には示していないが、圧電素子 5 0上の薬液量を検知する液量検知装置を設け、この液量検知装置の出力に基づいてダイヤフラム 2 4の押圧操作を制御するようにしてもよい。

圧電素子 5 0は、図 1 5及び図 1 6に示すように、一方の電極 5 1と他方の電極 5 2が互い違い状に片面に形成された櫛形電極と、同一面であって給液パイブ 2 5から供給される薬液が接触する位置に形成された薬液検知用の液検知電極 5 5 , 5 6とを有する。この圧電素子 5 0は、電極 5 1 , 5 2， 5 5， 5 6の形成面とは反対側の面（非電極形成面）がメッシュ部材 4 0と対向するように配置される。これは、この噴霧装置では、霧化に使用する圧電素子 5 0の振動波が従来のように表面波 6 0ではなく、内部を通過するバルク波 6 1であるからである。圧電素子 5 0の非電極形成面をメッシュ部材 4 0と対向させることで、電極に薬液が接触せず、薬液による電極の腐食 ·電気腐食 ·電気短絡から保護することができ、信頼性が増す。

なお、圧電素子 5 0の材料は、特に限定されないが、後述のようにバルク波を振動波として利用すること等から、材料としてニオブ酸リチウムを用い、 4 1土 1 5 ° 回転 Yカツト、 Y軸投影の伝搬方向であることが好ましい。

図面には示していないが、圧電素子 5 0は、その周端部が防水パッキンで圧迫保持されている。圧電素子 5 0においては、櫛形電極 5 1， 5 2が形成されている櫛部分が振動し、周端部は電極形成部分より振動が小さい。このため、圧電素子 5 0の周端部のみを圧迫保持することで、圧電素子 5 0の振動減衰を最小限にすることができる。又、圧電素子 5 0の非電極形成面に供給される薬液が圧電素子 5 0の外に流下し、噴霧装置内部の腐食 ·変形 '変色等を防水パッキンにより防止することができる。

圧電素子 5 0の電極形成面の下方には液検知回路基板 7 0が配置され、この液検知回路基板 7 0と圧電素子 5 0の櫛形電極 5 1， 5 2及び液検知電極 5 5 , 5 6とは、導電性のコイルバネ（弾性体） 7 1で電気的に接続されている。液検知回路基板 7 0は、液検知電極 5 5， 5 6からの信号に基づいて液の有無を検知する回路が搭載されている。なお、コイルパネ 7 1は、図 1 3に示すように、支持板 7 2の空洞支持軸部 7 2 a内に挿入されている。

このような構成とすることで、圧電素子 5 0の液検知電極 5 5， 5 6と液検知回路基板 7 0との距離が最短になり、外乱ノイズ（振動駆動発振信号によるノィズが主要）の影響を低減できる。又、液検知電極 5 5， 5 6と液検知回路基板 7 0との電気的接続部分の静電容量を低減でき、 S ZNの向上を図れる。即ち、液検知電極 5 5， 5 6の裏側面（非電極形成面）に薬液が接触して広がるので、液検知電極 5 5， 5 6に変化が現れる静電容量は数 p F程度であり、これを液検知回路基板 7 0で検知するようにしている。更に、導電性のコイルパネ 7 1を使用することで、電極 5 1， 5 2， 5 5， 5 6への接触による圧電素子 5 0の振動減衰を最小限にしながら、電極 5 1， 5 2， 5 5， 5 6と液検知回路基板 7 0との接触信頼性を確保することができる。

次に、圧電素子 5 0の振動動作について説明する。圧電素子 5 0の電極 5 1， 5 2に例えば周波数 6 MH zの交流電流を流すと、表面を通過する表面波（弾性表面波） 6 0と、内部を通過するバルク波 6 1が発生する。つまり、圧電素子 5 0は電気的エネルギを振動エネルギに変換するもので、具体的には電極 5 1， 5 2が電気的エネルギを機械的振動エネルギに変換する。

この圧電素子 5 0において、圧電素子 5 0の振動源は、互い違い状に形成された櫛形電極 5 1， 5 2であり、発生振動波は表面波 6 0とバルク波 6 1である。バルク波 6 1は、図 1 7に示すように、圧電素子 5 0の長手方向に対して内部を斜めに伝搬し、礪振されたバルタ波の等位相面の法線方向を Θとすると、 Θは次式で与えられ、バルク波の進行方向は周波数によつて変化する。

Θ = s i n ¹ (V b / P - f )

ここで、 V bはバルタ波の位相速度、 Pは櫛形電極 5 1， 5 2のピッチ、 f は周波数である。

バルク波は、圧電素子 5 0の境界面で反射しながら伝搬していく。又、櫛形電極 5 1， 5 2で礪振された表面波の振動周波数は、主に表面波の音速 V sとピッチ Pによって決定されるが、バルク波の振動周波数は、圧電素子 5 0の厚みによって決定される。

表面波の振動周波数とバルク波の振動周波数が近い場合には、圧電素子 5 0は僅かな振動負荷の変化によつて表面波の振動周波数で動作したり、バルク波の振動周波数で動作したりして、周波数が安定しない場合があり、これを未然に防ぐためには、発振回路の構成が複雑になったりすることがある。これを避けるために、バルク波の振動周波数と表面波の振動周波数が互いに異なるように、圧電素子 5 0の厚み tを選択することが重要である。

一方、バルク波及び表面波は波の伝搬方向と交差する両端部で反射し、波の干渉が起こり、これは振動の安定性に好ましくない。これを防止するために、少なくとも波の伝搬方向と交差する両端部を非対称形状としたり、少なくとも端部の端面を非平坦面とすることが好ましい。この場合の例を図 1 8 A， 1 8 B , 1 8 C及び図 1 9 A， 1 9 B , 1 9 Cに示す。図 1 8 Aの例では、圧電素子 5 0の非電極形成部分 5 3 aは先細り形状であり、図 1 8 Bの非電極形成部分 5 3 bは円弧形状であり、図 1 8 Cの非電極形成部分 5 3 cは波形状である。こうすることで、図 1 6の表面波 6 0又はバルク波 6 1の反射が打ち消され、振動波の干渉がなくなり、振動が安定する。

圧電素子 5 0の非電極形成部分 5 3 a〜5 3 cの形状を変える他に、図 1 9 A， 1 9 B， 1 9 Cに示すように非電極形成部分 5 3の端面を非平坦面としてもよい。図 1 9 Aの端面 5 4 aは鋸刃状で、図 1 9 Bの端面 5 4 bは一方側からの階段状で、図 1 9 Cの端面 5 4 cは両側からの階段状である。この場合も、表面波 6 0 又はバルタ波 6 1の反射を打ち消すことができる。この端面 54 a〜54 cの形状は、非電極形成部分 53の端面だけでなく、非電極形成部分 53とは反対側の部分（電極 5 1， 52を形成した部分）の端面にも設けてもよく、或いは圧電素子 50の全端面に設けてもよい。なお、図 1 8 A, 1 8 B, 1 8Cに示す非電極形成部分 53 a〜53 cの形状と、図 1 9 A， 1 9 B, 1 9 Cに示す端面 54 a 〜54 cの形状を組み合わせても構わないつ

図 4 (図 6A， 6 Bも参照）において、本体カバ一部 1 0における噴霧部 30 の上ケース 31には、動作表示用の動作表示 L ED 80と電圧監視表示用の電圧監視表示 L ED 8 1が設けられ、これらの LED80, 8 1は、本体カバー部 1 0からの噴霧方向（メッシュ部材 40に垂直な方向）とほぼ同方向に視認可能な状態に配置されている。動作表示 LED80は、操作スィッチ 9を ONにしたときに点灯し、電圧監視表示 L E D 8 1は、バッテリの残量が少なくなつたときに点灯する。これにより、噴霧吸入時に、 L E D 80， 8 1の点灯 ·消灯を目視でき、通電状態ゃバッテリの低残量を容易に確認できる。又、図 5及び図 6 A， 6 Bにおいて、本体ケース 1内には、ソレノイド 26の ON/OF Fの制御等を行う制御回路基板 85が縦向きに配置されている。

この噴霧装置は、本体ケース 1、カバー 2、本体カバ一部 1 0等のように、装置本体を構成する成形部品と、この成形部品に嵌合される他の成形部品を備える力いずれか一方の成形部品又は双方の成形部品に、嵌合時の嵌合部の防水性を確保するためのパッキンが一体成形により設けられている。即ち、図 5において、本体ケース 1と本体カバー部 1 0との嵌合部には、パッキン 90がー体成形され、本体ケース 1の下部のバッテリ収納部との嵌合部には、パッキン 9 1がー体成形されている。これにより、防水信頼性が向上し、組立性も向上する。

上記実施の形態によれば、櫛形電極は圧電素子の片面側にのみ設けられた。しかしながら、この櫛形電極は圧電素子の両側に設けてもよい。このような例を図 20に示す。図 20を参照して、圧電素子 50の両面にそれぞれ櫛形電極 5 1 a , 52 a, 51 b, 52 bが設けられる。この場合、櫛形電極は両面に設けられた櫛形電極によって発生する振動波（バルク波）の位相が波動学的に最大になるよう配置される。その結果、片面のみに設けた場合に比べて大きな振動を得る事が可能になる。

次に、本噴霧装置における霧化作用について図 2 1 (要部拡大断面図）を参照して説明する。圧電素子 50の電極 51， 52に交流電流を流すことによって圧電素子 50に生じた表面波 60及びバルク波 6 1 (図 1 6参照）のうち、表面波 60は図 1 8A， 1 8 B, 1 8 Cに示す非電極形成部分 53 a〜 53 cの形状や図 1 9A, 1 9 B, 1 9 Cに示す端面 54 a〜 54 cの形状により打ち消され、バルク波 6 1のみがメッシュ部材 40に伝わり、メッシュ部材 40が振動する。メッシュ部材 40は多数の微小孔 41を有するが、ここに示す微小孔 41は、圧電素子 50側が大径の開口で、反対側が小径の開口のステップ型ホーン形状である。

圧電素子 50とメッシュ部材 40との間には液体 Lが存在し、圧電素子 50の振動エネルギは液体 Lに伝わり、液体 Lを介してメッシュ部材 40に伝わる。そして、メッシュ部材 40の振動により、液体 Lがメッシュ部材 40の微小孔 41 から霧粒子じとなって拡散する。この時の超音波振動の振幅変位を増大し、噴霧効率を向上させるために、微小孔 4 1の断面形状は、超音波振動周波数及び液体の音速から定まる超音波ホーン形状になっている。ここでは、その一例として、微小孔 4 1の断面形状がステップ型ホーン形状である。ここで、例えば噴霧液 (霧粒子 L') の音速を 1 500mZ s、超音波振動周波数を 6\ H z、波長をえとすると、ステップ位置 hが λΖ'4に等しい 62. 5 μπιになるようにすることで、（DZd) 2 の振幅拡大率が得られ、比較的小電力で効率の良い噴霧が得られる。

即ち、メッシュ部材 40は、次の条件にて噴霧効率が最大となる。

h = AZ4、 λ = ν / ϊ

h ：微小孔 41の入口孔の深さ V ：薬液の音速

λ ：波長 f ：発振周波数

s · (D/d) 2

s ：増幅率 D ：微小孔 41の入口孔径

d ：微小孔 41の出口孔径

なお、微小孔 41の断面形状は、上記ステップ型ホ一ン形状の他に、コニカル型、力テノィダル型、エキスポネンシャル型のホーン形状でもよい。

次に、微小孔 41の形状がコニカル型とエキスポネンシャル型のホーン形状の場合について説明する。

図 22 Aおよび 22 Bはそれぞれコニカル型とエキスボネンシャル型のホーン形状の微小孔 4 l a, 4 l bを示す図である。図中、 Al、 A 2はそれぞれ各形状の端面の断面積を示し、は微小孔 41の深さを示す。

図 22 Aにおいて、周波数方程式は次のようになる。

(β - l)²k

tank

(k' ² β + (β - 1)

2πί

k'= fは周波数

υ

I Αつ

β ₌₁— ： υは音速

V Al

図 22 Bを参照して、端面 A 1から距離 Xにおける断面積 Axは次の式で表される。

Ax = Ale^hx

ここで、 hはテーパ定数である。

なお、この場合の周波数方程式は次のようになる。 k'£ = -

2πί

k'= q =V1-P²

h

^{P !} 2k' 以上、いずれのホーン形状であっても、従来のストレート形状（まっすぐな丸穴）や網で作られた穴に対して、増幅率が増し、霧化量が多くなる。すなわち、効率の良レ、霧化を実現できる。

図 1〜図 3に示すように、この噴霧装置を使用する場合、本体ケース 1の上部背面に突部 1 aが存在し、突部 1 aに対応する上部前面に操作スィッチ 9が設けられているので（人間工学的に配慮されているので）、本体ケース 1を自然に握つた状態で、操作スィッチ 9を操作することができる。又、本体ケース 1を自然な握りで把持できるので、取扱い操作時等に本体ケース 1を落としてしまうようなことも起こり難い。

又、この噴霧装置では、図 6 A， 6 Bに示すように、本体カバー部 1 0において、薬液ボトル 2 0と噴霧部 3 0が一体化されているので、本体カバー部 1 0から上下のパーツ 2 1， 2 2と上下のケース 3 1 ， 3 2を取り外すと、圧電素子 5 0が露出する。このため、圧電素子 5 0の露出面（非電極形成面）を綿棒等で掃除し易い。即ち、圧電素子 5 0の露出面は薬液が乾燥 '付着したり、ゴミが付着したりして汚れることが多いが、上記のような構造とすることで、メンテナンスが容易になる。

なお、薬液ボトル 2 0 (上下のハーツ 2 1 , 2 2 ) と圧電素子 5 0の取付部とは、下パーツ 2 2に対向して設けられた一対の磁石収納部 8 6に収納された磁石により吸着されることで、互いに結合 '保持される。

更に、図 5を参照して、この噴霧装置によると、本体ケース 1内に制御回路基板 8 5や発振回路基板（図示せず）等が配置され、本体カバー部 1 0に薬液ボトノレ 2 0、メッシュ部材 4 0及び圧電素子 5 0等が配置されているので、使用者の取扱いミス等により破損する可能性のある圧電素子 5 0等の部品を本体カバ一部 1 0としてモジュール構成部品とすることで、本体ケース 1から本体カバー部 1 0を取り外せば、メンテナンス性が良くなる。例えば、破損した本体カバー部 1 0や本体ケース 1内の各基板を簡単に交換できるし、精密調整が必要な噴霧機構部分（メッシュ部材 4 0等）については、簡単に分離できないモジュール構成部品として精度を保つことができる。その上、組立性も向上する。産業上の利用可能性

以上のように、この発明に係る噴霧器によれば、互い違い状に電極を形成した櫛形電極を有する圧電素子とメッシュ部材とを組合せ、圧電素子の櫛形電極ピッチにより定まる表面を通過する表面波ではなく、圧電素子内部を通過するバルク波を振動波として利用するので、噴霧効率が良く、安定した霧化作用が得られる。

Claims

請求の範囲

1 . 一方の電極と他方の電極を互い違い状に形成した櫛形電極を有する圧電素子と、

前記圧電素子を駆動する発振手段と、

前記圧電素子に近接して配置した多数の微小孔を有するメッシュ部材と、液体を貯留する貯液部と、

前記圧電素子と前記メッシュ部材との間に前記貯液部の液体を供給する液供給手段と

を備え、

前記発振手段による前記圧電素子の噴霧に用いる振動波は、主として圧電素子内部を通過する波であることを特徴とする噴霧装置。

2 . 前記圧電素子の材料は、ニオブ酸リチウムであり、 4 1 ± 1 5 ° 回転 Yカツト、 Y軸投影の伝搬方向であることを特徴とする請求項 1記載の噴霧装置。

3 . 前記圧電素子は、その表面波の振動周波数とバルク波の振動周波数が互いに異なるような厚みを有することを特徴とする請求項 1記載の噴霧装置。

4 . 前記圧電素子の櫛形電極は、その表面波の振動周波数とバルク波の振動周波数が互いに異なるように配置されることを特徴とする請求項 1記載の噴霧装置。

5 . 前記圧電素子の、少なくとも表面波の進行方向と交差する端部は、その端部で反射する波と前記表面波が干渉しない形状であることを特徴とする請求項 1記

6 . 前記端部で反射する波と前記表面波が干渉しない形状は両端面が非対称形状である Z又は少なくとも前記一方端部の端面が非平坦面であることを特徴とする請求項 5記載の噴霧装置。

7 . 前記圧電素子は対向する 2面を有し、前記櫛形電極は前記圧電素子の 1面側にのみ設けられる請求項 1記載の噴霧装置。

8 . 前記櫛形電極は前記メッシュ部材との対向面とは反対側の面に設けられていることを特徴とする請求項 7記載の噴霧装置。

9 . 前記圧電素子は、前記櫛形電極の一方側に隣接して設けられた前記液体の有無を検出する液検出電極を含む請求項 7記載の噴霧装置。

1 0 . 前記噴霧に用いる振動波は、前記圧電素子表面を通過する表面波による影響が減少するように形成した前記圧電素子で形成生成される請求項 1記載の噴霧 1 1 . 前記微小孔の断面形状は超音波振動周波数と前記液体の音速から定まるホーン形状であることを特徴とする請求項 1記載の噴霧装置。

1 2 . 一方の電極と他方の電極を互い違い状に形成した櫛形電極を有する圧電素子と、この圧電素子を駆動する発振手段と、圧電素子に近接して配置した多数の微小孔を有するメッシュ部材と、液体を貯留する貯液部と、圧電素子とメッシュ部材との間に貯液部の液体を供給する液供給手段とを備え、前記メッシュ部材は、その微小孔の断面形状が圧電素子の振動周波数と流体の音速に基づき形成されたホーン形状であることを特徴とする噴霧装置。

1 3 . 一方の電極と他方の電極を互い違い状に形成した櫛形電極を有する圧電素子と、この圧電素子を駆動する発振手段と、圧電素子に近接して配置した多数の微小孔を有するメッシュ部材と、液体を貯留する貯液部と、圧電素子とメッシュ部材との間に貯液部の液体を供給する液供給手段とを備え、前記圧電素子とメッシュ部材は、互いの対向面が鋭角に交差するように配置され、液供給手段からの液体が両者の開口側から供給されることを特徴とする噴霧装置。

1 4 . 一方の電極と他方の電極を互い違い状に形成した櫛形電極を有する圧電素子と、この圧電素子を駆動する発振手段と、圧電素子に近接して配置した多数の微小孔を有するメッシュ部材と、液体を貯留する貯液部と、圧電素子とメッシュ部材との間に貯液部の液体を供給する液供給手段とを備え、前記圧電素子とメッシュ部材は、互いの対向面が鋭角に交差するように配置され、前記貯液部は、前記圧電素子とメッシュ部材との開口側に延伸する給液パイプを有することを特徴とする噴霧装置。

1 5 . 一方の電極と他方の電極を互い違い状に形成した櫛形電極を有する圧電素子と、この圧電素子を駆動する発振手段と、圧電素子に近接して配置した多数の微小孔を有するメッシュ部材と、液体を貯留する貯液部と、圧電素子とメッシュ部材との間に貯液部の液体を供給する液供給手段とを備え、前記圧電素子は、その周端部が防水パッキンで圧迫保持されていることを特徴とする噴霧装置。 1 6 . 一方の電極と他方の電極を互い違い状に形成した櫛形電極を有する圧電素子と、この圧電素子を駆動する発振手段と、圧電素子に近接して配置した多数の微小孔を有するメッシュ部材と、液体を貯留する貯液部と、圧電素子とメッシュ部材との間に貯液部の液体を供給する液供給手段とを備え、前記圧電素子は、櫛形電極形成面に貯液部からの液体を検知する液検知電極を有し、この液検知電極からの信号に基づいて液の有無を検知する液検知回路基板が設けられ、液検知回路基板は圧電素子の櫛形電極形成面の下方に配置され、圧電素子の液検知電極と液検知回路基板は、導電性の弾性体で電気的に接続されていることを特徴とする

1 7 . 一方の電極と他方の電極を互い違い状に形成した櫛形電極を有する圧電素子と、この圧電素子を駆動する発振手段と、圧電素子に近接して配置した多数の微小孔を有するメッシュ部材と、液体を貯留する貯液部と、圧電素子とメッシュ部材との間に貯液部の液体を供給する液供給手段とを備え、前記液供給手段は、ダイヤフラムを押圧操作することにより前記貯液部の液体を供給することを特徴とする噴霧装置。

1 8 . 一方の電極と他方の電極を互い違い状に形成した櫛形電極を有する圧電素子と、この圧電素子を駆動する発振手段と、圧電素子に近接して配置した多数の微小孔を有するメッシュ部材と、液体を貯留する貯液部と、圧電素子とメッシュ部材との間に貯液部の液体を供給する液供給手段と、圧電素子上の液量を検知する液量検知手段とを備え、前記液供給手段は、ダイヤフラムを押圧操作することにより前記貯液部の液体を供給し、前記液量検知手段の出力に基づいてダイヤフラムの押圧操作を制御することを特徴とする噴霧装置。

1 9 . 一方の電極と他方の電極を互い違い状に形成した櫛形電極を有する圧電素子と、この圧電素子を駆動する発振手段と、圧電素子に近接して配置した多数の微小孔を有するメッシュ部材と、液体を貯留する貯液部と、圧電素子とメッシュ部材との間に貯液部の液体を供給する液供給手段と、メッシュ部材を保持するメッシュ部材ケースとを備え、前記メッシュ部材ケースは金属又はセラミックからなることを特徴とする噴霧装置。

2 0 . 本体部と、この本体部に着脱自在に取付けられる本体カバー部と、圧電素子と、この圧電素子を駆動する発振手段と、圧電素子に近接して配置した多数の微小孔を有するメッシュ部材と、液体を貯留する貯液部と、圧電素子とメッシュ部材との間に貯液部の液体を供給する液供給手段とを備え、前記本体部に発振手段を配置し、前記本体カバー部に圧電素子、メッシュ部材、貯液部及び液供給手段を配置したことを特徴とする噴霧装置。

2 1 . 本体部に、圧電素子と、この圧電素子を駆動する発振手段と、圧電素子に近接して配置した多数の微小孔を有するメッシュ部材と、液体を貯留する貯液部と、圧電素子とメッシュ部材との間に貯液部の液体を供給する液供給手段とを備え、前記本体部の上部に動作表示手段と電圧監視表示手段が設けられ、これらの表示手段は、本体部からの噴霧方向とほぼ同方向に視認可能な状態に配置されていることを特徴とする噴霧装置。

2 2 . 角柱形の本体部に、圧電素子と、この圧電素子を駆動する発振手段と、圧電素子に近接して配置した多数の微小孔を有するメッシュ部材と、液体を貯留する貯液部と、圧電素子とメッシュ部材との間に貯液部の液体を供給する液供給手段とを備え、前記本体部は、その上部背面に後方に隆起する突部と、上部に噴霧部と、突部に対応する上部前面に操作スィツチとを有することを特徴とする噴霧