(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波振動子及びホーンを振動させてホーン上に供給した液体を超音波振動で霧化させるにあたり、超音波振動子の駆動周波数を超音波振動子の共振周波数からずらして超音波振動と同時に損失熱を発生させて、ホーンの振動表面に供給した液体を超音波振動にて霧化させると同時に損失熱による急速加熱で霧化させ、この時、超音波振動による霧化量と損失熱による加熱での霧化量との比率調整で霧の温度調整を行うことを特徴とする超音波霧発生方法。
【請求項２】
比率調整を超音波振動子への入力電圧の変更で行うことを特徴とする請求項１記載の超音波霧発生方法。
【請求項３】
比率調整を超音波振動子の駆動周波数の変更で行うことを特徴とする請求項１記載の超音波霧発生方法。
【請求項４】
ホーン上への液体供給を皮膜状として行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の超音波霧発生方法。
【請求項５】
ホーン上への液体供給をホーンに接触させた吸水体で行うことを特徴とする請求項４記載の超音波霧発生方法。
【請求項６】
吸水体への液体供給を毛細管現象を利用して行うことを特徴とする請求項５記載の超音波霧発生方法。
【請求項７】
ホーン上への液体の時間当たり供給量を可変としていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の超音波霧発生方法。
【請求項８】
ホーン上に供給する液体を溜めたタンクに超音波振動子を駆動する駆動回路の損失熱を伝達していることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の超音波霧発生方法。
【請求項９】
超音波振動子を駆動する駆動回路の電源として電池を用いていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の超音波霧発生方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は超音波領域の振動エネルギーを利用して液体を霧化する超音波霧発生方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
超音波を利用して霧を発生させるものとして、従来より図６に示すものがある。これは液体Ｌを満たした容器の底面を超音波振動子１によって振動させるもので、液体中の超音波振動を強力にして音の放射圧を高め、高い周波数により音圧を中心付近に集中させることで液体を押し上げ、液体表面で液体を衝突及び引きちぎり合わせることによって発生するエネルギーで液体を微粒子化して空中に飛散させるものである。
【０００３】
この時の超音波振動子１の等価回路を図７に示す。図中のコンデンサＣ１は超音波振動子１を固定した時に測定できる静電容量、コンデンサＣ２は振動子１の硬さを表す定数、コイルＬは振動子１の質量を表す定数、抵抗Ｒ１は振動子１の機械運動を表す定数、抵抗Ｒ２は音響出力を表す定数であるが、上記コンデンサＣ２は、超音波振動子の振動時の変形エネルギーを蓄積するものであり、コイルＬは超音波振動子１の振動時における慣性による運動エネルギーを示し、抵抗Ｒ１は機械振動による摩擦損失を、抵抗Ｒ２は負荷時に外部へ放射される音響エネルギーということができる。
【０００４】
そして従来においては、図５に示す超音波振動系のインピーダンス−周波数特性において、インピーダンスが最も小さくなる振動子共振周波数ｆ１で駆動するように設計されている（これは図６において、コイルＬ、コンデンサＣ２、抵抗Ｒ１，Ｒ２の直列共振回路のインピーダンスが抵抗Ｒ１，Ｒ２分だけになる場合である）。図中ｆ２は振動子反共振周波数である。このために、上記の超音波霧発生装置においては、超音波振動子を損失なく高効率で駆動することができ、これに伴って高効率で霧を発生させることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のもので超音波振動により発生させた霧は、液体として暖かいものを用いたとしても、飛散してすぐに冷めてしまうことから、暖かい霧を発生させることができなかった。
【０００６】
もちろん、ヒータによる液体の加熱で蒸気とすることで霧を発生させるものでは暖かい霧を得ることができるが、この場合は霧の温度を制御することができないという問題がある。
【０００７】
本発明はこのような点に鑑みなされたものであって、その目的とするところは適温の暖かい霧を超音波振動を利用して発生させることができる超音波霧発生方法を提供するにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
しかして本発明は、超音波振動子及びホーンを振動させてホーン上に供給した液体を超音波振動で霧化させるにあたり、超音波振動子の駆動周波数を超音波振動子の共振周波数からずらして超音波振動と同時に損失熱を発生させて、ホーンの振動表面に供給した液体を超音波振動にて霧化させると同時に損失熱による急速加熱で霧化させ、この時、超音波振動による霧化量と損失熱による加熱での霧化量との比率調整で霧の温度調整を行うことに特徴を有している。超音波振動による霧化に加えて、損失熱で加熱することによる霧化を同時に行うようにしたものであり、また温度調節もできるようにしたものである。
【００１０】
上記比率調整は、超音波振動子への入力電圧の変更や超音波振動子の駆動周波数の変更で行うことができる。
【００１１】
ホーン上への液体供給は皮膜状として行うことが好ましく、この場合、ホーン上への液体供給をホーンに接触させた吸水体で行ったり、吸水体への液体供給を毛細管現象を利用して行うとよい。
【００１２】
ホーン上への液体の時間当たり供給量を可変としておくことも好ましい。
【００１３】
また、ホーン上に供給する液体を溜めたタンクに超音波振動子を駆動する駆動回路の損失熱を伝達するのも好ましい。
【００１４】
超音波振動子を駆動する駆動回路の電源としては電池を好適に用いることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下本発明を実施の形態の一例に基づいて詳述すると、図１に示す超音波霧発生装置は、圧電振動子で構成された超音波振動子１と、この超音波振動子１で発生させた振動エネルギーを増幅する平板状のホーン２と、超音波振動子１を駆動する駆動回路３と、タンク４内の液体Ｌをホーン２上に供給する供給手段５とからなるもので、ここでの供給手段５はホーン２上で液体Ｌが皮膜状となるように供給するものを用いており、また、駆動回路３によるところの超音波振動子１の駆動は、図５に示すインピーダンス−周波数特性において、振動子１の共振周波数ｆ１からずれた周波数で行うものとして、超音波振動振幅をあまり上昇させずに超音波振動子１への入力電流を上昇させることができるようにしている。
【００１６】
この場合、入力電流の上昇により、振動等の損失によって熱を発生させることができるものであり、タンク４から供給手段５でホーン２上に供給された皮膜状の液体Ｌは、振動子１の損失熱により急速に加熱されて蒸気化したり暖められるとともに、振動エネルギーによって霧化されてあるいは霧状となって吐出される。超音波で発生させる霧と同時に蒸気化されて生ずる暖かい霧を得ることができるものである。
【００１７】
ホーン２上に液体Ｌを皮膜状に広げるために、ホーン２としては平板状のものを好適に用いることができるが、この形状に限定されるものではない。
【００１８】
そして、駆動回路３に振動子１への入力電圧を可変とする調節部３０、あるいは振動子１の駆動周波数を変更する調節部３０を設けることで、発生させる霧の温度を制御することができる。
【００１９】
すなわち、入力電圧を可変とすれば、超音波の振動エネルギーが変化することから、ホーン２と振動子１の損失熱の加温により発生する霧と、超音波振動の霧化作用により発生する霧との割合を変化させることができるものであり、これに伴って装置全体から発生する霧の温度を自在に制御することができるものである。
【００２０】
また、駆動周波数を変更する場合には、振動エネルギーと損失熱との割合を変化させることができるために、損失熱の加温により発生する霧と、超音波振動の霧化作用により発生する霧との割合を変化させることができるものであり、このために装置全体から発生する霧の温度を自在に制御することができる。
【００２１】
前記供給手段５としては、ホーン２の表面に接触配置された吸水体（含浸体）５０を好適に用いることができ、タンク４から吸水体５０への液体Ｌの移送は毛細管現象による吸い上げで行うものを好適に用いることができる。
【００２２】
また、図３に示すように、供給手段５として、液体Ｌの単位時間当たりの供給量を調節することができる調節手段７を備えたものを用いることができる。この場合、液体Ｌの供給量を少なくするほど熱い霧が得られることになる。
【００２３】
図４に示すように、駆動回路３が発生する損失熱をタンク４内の液体Ｌに伝達する熱伝達部材８を駆動回路３とタンク４との間に配置し、損失熱でタンク４内の液体Ｌを予め暖めて、ホーン２上において霧化させやすくしておいてもよい。
【００２４】
そして、上記駆動回路３の電源としては、各種電池を用いることにより、携帯性に富んだものとすることができる。
【００２５】
【発明の効果】
以上のように本発明においては、超音波振動子及びホーンを振動させてホーン上に供給した液体を超音波振動で霧化させるにあたり、超音波振動子の駆動周波数を超音波振動子の共振周波数からずらして超音波振動と同時に損失熱を発生させて、ホーンの振動表面に供給した液体を超音波振動にて霧化させると同時に損失熱による急速加熱で霧化させるものであり、超音波振動による霧化に加えて、損失熱で加熱することによる霧化を同時に行うようにしていることから、暖かい霧を得ることができるものであり、しかも上記損失熱を利用することから、別途ヒータ等を必要とせず、簡便に暖かい霧を得ることができる。
【００２７】
しかも、超音波振動による霧化量と損失熱による加熱での霧化量との比率調整で霧の温度調整を行うことから、好みの温度の霧を発生させることができる。
上記比率調整は、超音波振動子への入力電圧の変更や超音波振動子の駆動周波数の変更で簡便に行うことができる。
【００２８】
ホーン上への液体供給は皮膜状として行うことが液体の加熱や霧化の点で好ましく、この時、ホーン上への液体供給をホーンに接触させた吸水体で行ったり、吸水体への液体供給を毛細管現象を利用して行うと、皮膜状の液体をホーン上に供給することを簡便に行うことができる。
【００２９】
ホーン上への液体の時間当たり供給量を可変としておいても、霧の温度調整を行うことができる。
【００３０】
また、ホーン上に供給する液体を溜めたタンクに超音波振動子を駆動する駆動回路の損失熱を伝達すると、ホーンに供給する液体を予め暖めておくことができる。
【００３１】
超音波振動子を駆動する駆動回路の電源として電池を用いると、携帯性に富んだものを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例の概略断面図である。
【図２】同上の他例の概略断面図である。
【図３】同上のさらに他例の概略断面図である。
【図４】同上の別の例の概略断面図である。
【図５】超音波振動系のインピーダンス−周波数特性図である。
【図６】従来の超音波霧発生装置の概略断面図である。
【図７】同上の等価回路図である。
【符号の説明】
１  超音波振動子
２  ホーン
３  駆動回路
４  タンク
Ｌ  液体
【図１】
0003900790.tif 000002
【図２】
0003900790.tif 000003
【図３】
0003900790.tif 000004
【図４】
0003900790.tif 000005
【図５】
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【図６】
0003900790.tif 000007
【図７】
0003900790.tif 000008