JPH0615757U - 超音波霧化器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 超音波発生用振動子の配置を工夫することで
不要な定在波の発生を回避し、外槽内の超音波媒体液中
の気体が気泡となって振動子面と内槽底面に多量に付着
して霧化が著しく阻害される現象を防止する。 【構成】 超音波媒体液Ａを溜める外槽１と、この外槽
内に有って霧化すべき液体Ｂを溜める内槽３とを有し、
前記外槽１の底部に超音波発生用振動子２を設けた構造
を持ち、前記振動子２が前記内槽３の中心軸Ｃ上に有
り、かつ前記内槽底部の曲面に接する水平な平面に対し
て前記振動子の振動面７を傾けた構成である。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、超音波吸入器等に用いるのに適した超音波霧化器に係り、特に超音 波発生用振動子を取り付けた外槽に音響的結合のための超音波媒体液を入れ、外 槽の内側の内槽に霧化すべき液体を溜める構造を有する超音波霧化器に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、超音波により液体を霧化する技術は、古くから知られており、医療用超 音波吸入器や加湿器等に広く利用されている。ところで、一般の加湿器に用いら れる超音波霧化器にあっては、超音波発生用振動子を取り付けた容器内に水を収 納し、これを直接霧化する構造となっているが、薬液等の水以外の液体を霧化す る場合や、霧化すべき液体を殺菌する場合等では、振動子を取り付けた容器には 超音波を伝播させる超音波媒体液を収納し、その媒体液に浸した他の容器に薬液 等を入れる構造が用いられる。

【０００３】 図３は、そのような構造を持つ従来の超音波霧化器を示す。この図において、 水等の超音波媒体液Ａを収納する外槽１の底面には超音波発生用振動子２が取り 付けられ、該振動子２の振動面７が超音波媒体液Ａに接している。その外槽１の 内側には薬液等の霧化すべき液体Ｂを収納する内槽３が設置されている。この内 槽３はポリプロピレン樹脂等の可撓性を有する薄膜状であって、超音波を伝達可 能となっている。そして、内槽３上に霧化筒４及び送風ファン（図示せず）より の送風を受ける吸気口５を設けたカバー６が設置される。この場合、内槽３の底 部が超音波媒体液Ａ中に浸るように超音波媒体液Ａの液面レベル及び外槽１に対 する内槽３の高さ位置が設定されている。

【０００４】 図４は前記超音波発生用振動子２を励振する駆動回路の１例であって、コレク タ接地のコルピッツ形自励発振回路を示す。この図において、Ｑは発振用トラン ジスタ、Ｃ１乃至Ｃ５はコンデンサ、Ｌ１，Ｌ２はチョークコイル、Ｒ１はベー スバイアス用抵抗，ＶＲ１はベースバイアス調整用可変抵抗、Ｔはインピーダン ス整合用トランスである。このトランスＴの１次巻線は、トランジスタＱのベー ス−コレクタ間にコンデンサＣ３を介して接続され、トランス２次巻線に前記超 音波発生用振動子２が接続される。なお、トランジスタＱとチョークコイルＬ１ との直列接続に対し直流電源（ＤＣ１２Ｖ）が印加される。回路定数は、例えば Ｃ１が１０×１０⁴ｐＦ、Ｃ２が７５×１０²ｐＦ、Ｃ３が１０×１０⁴ｐＦ、Ｃ ４が７５×１０³ｐＦ、Ｃ５が１０×１０³ｐＦ、Ｌ１が２２μＨ、Ｌ２が１００ μＨであり、トランスＴの巻線比は８：２０である。

【０００５】 上記駆動回路で外槽１に取り付けた超音波発生用振動子２を励振すれば、振動 子２の振動面７から放射される超音波は超音波媒体液Ａ中を伝播して内槽３の底 部を振動させ、薬液等の霧化すべき液体Ｂを超音波の作用で霧化する。そして、 霧化された液体粒子は吸気口５よりの送風によって霧化筒４から外部に放出され る。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、超音波媒体液Ａを気体（空気等）を多量に含有した状態のまま使用 すると、超音波発生用振動子２の超音波振動と発熱のため、気体が超音波媒体液 Ａから分離し、小さな気泡となって振動子２の振動面７と内槽３の底面に多量に 付着するため、振動子２の超音波振動エネルギーを内槽３側の霧化すべき液体Ｂ に伝える効率が低下し、ひいては霧化量が低下する問題が発生する。

【０００７】 特に、図４の駆動回路のようにトランスＴを介し振動子２を励振する回路の場 合に上記霧化量の低下が著しい。すなわち、図４の振動子２をトランス結合で励 振する駆動回路では、正常動作時は振動子両端の電圧波形は図２の実線のように 充分な振幅を有する筈であるが、内槽底部からの反射波の影響で図２の点線(イ) のように振動子に加わる電圧発振波形が歪む現象が発生する。この結果、振動子 ２の振動面７と内槽３との間に不要な定在波が発生し、振動子２のインピーダン スが変わって効率が低下するとともに発生した気泡が定在波によって動かず（発 生した気泡を除去する能力が低下し）、振動子２の振動面７と内槽３の底面に付 着する気泡数が増大して超音波の伝播が著しく阻害されることになる。

【０００８】 本考案は、上記の点に鑑み、超音波媒体液を収納した外槽に対する超音波発生 用振動子の配置を工夫することで不要な定在波の発生を回避し、ひいては超音波 媒体液中の気体が気泡となって振動子面と内槽底面に多量に付着して霧化が著し く阻害される現象を防止可能な超音波霧化器を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために、本考案は、超音波媒体液を溜める外槽と、この外 槽内に有って霧化すべき液体を溜める内槽とを有し、前記外槽の底部に超音波発 生用振動子を設けた超音波霧化器において、前記振動子が前記内槽の中心軸上に 有り、かつ前記内槽底部の曲面に接する水平の平面に対して前記振動子の振動面 を傾けた構成としている。

【００１０】

【作用】

本考案の超音波霧化器においては、霧化すべき液体を収納した内槽の底部の曲 面に接する水平の平面に対して超音波発生用振動子の振動面を傾けた（非平行と した）ので、該振動子の振動面から外槽内の超音波媒体液中に放射された超音波 は、内槽底部で反射したとしても前記振動面の方向には戻らない。このため、前 記振動子の振動面と内槽底部間に不要な定在波が発生する現象を防止でき、超音 波媒体液中の気体が気泡となったとしても超音波媒体液の動きに伴って次々と上 方に移動して行くため、多数の気泡が振動子面と内槽底面に多量に付着してしま うことはなくなる。

【００１１】

【実施例】

以下、本考案に係る超音波霧化器の実施例を図面に従って説明する。

【００１２】 図１は本考案の超音波霧化器の実施例を示す。この図において、水等の超音波 媒体液Ａを収納した外槽１の底部には超音波発生用振動子２が装着されるが、そ の振動子２の振動面７は、内槽３の中心軸Ｃが通過している所の内槽底部の球面 状曲面に接する仮想の水平の平面Ｘに対して傾斜している。すなわち、霧化すべ き液体Ｂを収納した内槽３の底部は下方に向いた凸面であり、球面状曲面である から中心軸Ｃの通過点で当該球面状曲面に接する平面Ｘを定義でき、該平面に対 して振動面７が好ましくは数度位傾斜している。また、振動子２は内槽３の中心 軸Ｃ上に位置している。これは、図１で振動子２が中心軸Ｃから左方向に外れた 場合には振動子２の振動面７から放射された超音波が内槽３に当たりにくくなる し、逆に振動子２が中心軸Ｃから右方向に外れた場合には振動面７から出た超音 波が内槽３に対して略垂直に入射するようになってやはり超音波の反射による定 在波の発生の問題が出て来るからである。

【００１３】 なお、その他の構成は前述の図３の従来例と同じであり、振動子２の励振は図 ４の駆動回路で行うことができる。

【００１４】 図１の実施例の場合、霧化すべき液体Ｂを収納した内槽３の底部の曲面に接す る水平の平面Ｘに対して超音波発生用振動子２の振動面７を傾けた（非平行とし た）ので、振動面７から外槽内の超音波媒体液Ａ中に放射された超音波は、内槽 ３底部で反射されるが、前記振動面７の方向には戻らない。このため、振動子２ の振動面７と内槽底部間に不要な定在波が発生する現象を防止でき、図４の振動 子２をトランス結合で駆動する駆動回路の場合でも、図２に示す振動子両端の電 圧波形は歪まなくなり、図２の実線のように充分な振幅を有する。従って、超音 波媒体液Ａ中の気体が気泡となったとしても超音波の圧力で次々と上方に移動し て行くため、多数の気泡が振動子面と内槽底面に多量に付着してしまうことはな くなる。

【００１５】 以下の表は気泡発生状態における霧化量（cc／分）を図３の従来例と図１の本 考案の実施例と比較して示したものである。

【００１６】 表 霧化量（cc／分） 従来例 ０.３ 実施例 ０.７ （電源投入から６分間測定）

【００１７】 上記表のように、本考案の実施例の場合、振動子の振動面７や内槽底部への気 泡の付着が少なくなるため、気泡により超音波の伝播が阻害されることを防止で き、気泡の発生し易い条件下でも充分大きな霧化量を得ることができる。

【００１８】 なお、上記実施例では、図４の駆動回路で振動子２を励振したが、他の駆動回 路を採用した場合でも、定在波の発生を防止して気泡の付着防止を図ることがで きる。

【００１９】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案の超音波霧化器によれば、霧化すべき液体を収納 した内槽の底部の曲面に接する水平の平面に対して超音波発生用振動子の振動面 を傾けた（非平行とした）ので、不要な定在波の発生を回避し、ひいては超音波 媒体液中の気体が気泡となって振動子面と内槽底面に多量に付着して霧化が著し く阻害される現象を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る超音波霧化器の実施例を示す正断
面図である。

【図２】超音波発生用振動子の両端の電圧波形を示す波
形図である。

【図３】従来の超音波霧化器の正断面図である。

【図４】超音波発生用振動子を励振する駆動回路の回路
図である。

【符号の説明】

１ 外槽 ２ 超音波発生用振動子 ３ 内槽 ４ 霧化筒 ５ 吸気口 ６ カバー ７ 振動面 Ａ 超音波媒体液 Ｂ 霧化すべき液体 Ｃ 中心軸 Ｘ 平面

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 超音波媒体液を溜める外槽と、この外槽
   内に有って霧化すべき液体を溜める内槽とを有し、前記
   外槽の底部に超音波発生用振動子を設けた超音波霧化器
   において、前記振動子が前記内槽の中心軸上に有り、か
   つ前記内槽底部の曲面に接する水平の平面に対して前記
   振動子の振動面を傾けたことを特徴とする超音波霧化
   器。