專利名稱：噴霧裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種噴霧裝置，它是利用壓電元件噴霧液體。
背景技術(shù)：
與本發(fā)明相關(guān)的噴霧裝置有如國際公開第WO93/20949號(hào)公報(bào)和第WO97/05960號(hào)公報(bào)所公開的。這些公報(bào)所公開的以前的噴霧裝置是將金屬的喇叭形(噴頭)體和具有多個(gè)微小細(xì)孔的網(wǎng)眼構(gòu)件組合，用較低的電力消費(fèi)噴射液體。在這種噴射裝置中，金屬喇叭體的一個(gè)端部浸沒在貯液部內(nèi)的液體里，另一端部上配置著網(wǎng)孔構(gòu)件，通過使安置在金屬喇叭體上的超聲波振動(dòng)元件進(jìn)行超聲波振動(dòng)，從金屬喇叭體的一個(gè)端部將液體吸上，借助上述進(jìn)行超聲波振動(dòng)的金屬喇叭體和網(wǎng)孔構(gòu)件的相乘作用，使吸上的液體霧化。
但，上述這種噴霧裝置在①網(wǎng)孔構(gòu)件和金屬喇叭體的定位，②噴霧的穩(wěn)定性等上有問題。即，就上述問題①而言，當(dāng)網(wǎng)孔構(gòu)件和金屬喇叭體的另一端之間的間隙過大或過小時(shí)，就不能充分進(jìn)行霧化作用，使噴霧效率惡化。就上述問題②而言，由于在結(jié)構(gòu)上，網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)和金屬喇叭體之間的間隙不容易穩(wěn)定，因而霧化作用不一定，噴霧難穩(wěn)定。
發(fā)明的公開因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種具有優(yōu)良的噴霧效率的噴霧裝置。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種能使霧化作用穩(wěn)定的噴霧裝置。
為了達(dá)到上述目的而作出的本發(fā)明噴霧裝置，其特征在于，設(shè)有具有將一方的電極和另一方的電極形成為交錯(cuò)狀的梳形電極的壓電元件；驅(qū)動(dòng)上述壓電元件的振蕩器；具有接近上述壓電元件地配置的有許多微小細(xì)孔的網(wǎng)孔構(gòu)件；貯存液體的貯液部；將上述貯液部的液體供到上述壓電元件和網(wǎng)孔構(gòu)件之間的液體供給機(jī)構(gòu)，由上述振蕩器形成的上述壓電元件的噴霧中所用的振動(dòng)波主要是通過壓電元件內(nèi)部的波(體波(バルク波))。
由于本噴霧裝置是使壓電元件和網(wǎng)孔構(gòu)件組合，而且是壓電元件具有交錯(cuò)狀地形成電極的梳形電極，利用通過壓電元件內(nèi)部的體波，因而用較少的電能就能得到大的振動(dòng)位移，使噴霧效率良好。
最好，上述壓電元件的材料是鈮酸鋰、是41±15°回轉(zhuǎn)Y切割、是Y軸投影的傳送方向。由于按上述材料給定的傳送方向使用，因而能提高振動(dòng)效率。
最好，上述壓電元件是具有使其表面波的振動(dòng)頻率和體波的振動(dòng)頻率相互不同的厚度。而且，上述壓電元件的梳形電極配置成使其表面波的振動(dòng)頻率和體波的振動(dòng)頻率相互不同。其結(jié)果，使振動(dòng)回路簡單，且能使體波的振動(dòng)頻率穩(wěn)定。
最好，上述壓電元件的至少與表面波行進(jìn)的方向交叉的端部的形狀是上述表面波與由該端部反射的波不相干涉的形狀。結(jié)果不會(huì)引起振動(dòng)波(表面波和體波)的干涉，能使振動(dòng)穩(wěn)定。
最好上述壓電元件具有相對(duì)的2個(gè)面，上述梳形電極只設(shè)置在上述壓電元件的1個(gè)面上。上述梳形電極設(shè)置在與同上述網(wǎng)孔構(gòu)件相對(duì)的面相反側(cè)的面上。由于使液體(藥液)不與梳形電極接觸，因而能防止由藥液引起的電極的腐蝕，電氣腐蝕和電氣短路。
本發(fā)明的另一種噴霧裝置是具有具有交錯(cuò)狀地形成一方的電極和另一方的電極的梳形電極的壓電元件；驅(qū)動(dòng)這壓電元件的振蕩器；接近壓電元件地配置的有許多微小細(xì)孔的網(wǎng)孔構(gòu)件；貯存液體的貯液部；將貯液部的液體供到壓電元件和網(wǎng)孔構(gòu)件之間的液體供給機(jī)構(gòu)，上述網(wǎng)孔構(gòu)件的微小細(xì)孔的斷面形狀是根據(jù)壓電元件的振動(dòng)頻率和流體的音速而確定的喇叭狀。由于網(wǎng)孔構(gòu)件的微小細(xì)孔的斷面形狀是由壓電元件的超音波振動(dòng)頻率和上述液體的音速?zèng)Q定的喇叭狀的，所以用較少的電能就能得到效果好的噴霧。
本發(fā)明的另一種噴霧裝置，其特征是，具有具有交錯(cuò)狀地形成一方的電極和另一方的電極的梳形電極的壓電元件；驅(qū)動(dòng)這壓電元件的振蕩器；接近壓電元件地配置的具有多個(gè)微小細(xì)孔的網(wǎng)孔構(gòu)件；貯存液體的貯液部；將貯液部的液體供到壓電元件和網(wǎng)孔構(gòu)件之間的液體供給機(jī)構(gòu)，上述壓電元件和網(wǎng)孔構(gòu)件的相互的相對(duì)面銳角地交叉，來自液體供給機(jī)構(gòu)的液體是從兩者的開口側(cè)供給的。
本發(fā)明的另一種噴霧裝置，具有具有交錯(cuò)狀地形成一方的電極和另一方的電極的梳形電極的壓電元件；驅(qū)動(dòng)這壓電元件的振蕩器；接近壓電元件地配置的具有許多微小細(xì)孔的網(wǎng)孔構(gòu)件；貯存液體的貯液部；將貯液部的液體供到壓電元件和網(wǎng)孔構(gòu)件之間的液體供給機(jī)構(gòu)，上述壓電元件和網(wǎng)孔構(gòu)件相互的對(duì)峙面銳角地交叉，上述貯液部具有延伸到上述壓電元件和網(wǎng)孔構(gòu)件的開口側(cè)的給液管。
其結(jié)果不僅能將貯液部的液體的剩余量達(dá)到最小限，而且還能噴霧用酒精溶解藥品的低粘性液體和含有界面活性劑的表面張力低的液體。
本發(fā)明的又一種噴霧裝置，具有具有交錯(cuò)狀地形成一方的電極和另一方的電極的梳形電極的壓電元件；驅(qū)動(dòng)這壓電元件的振蕩器；接近壓電元件地配置的具有許多微小細(xì)孔的網(wǎng)孔構(gòu)件；貯存液體的貯液部；將貯液部的液體供到壓電元件和網(wǎng)孔構(gòu)件之間的液體供給機(jī)構(gòu)；上述壓電元件的周緣端部是用防水密封墊壓迫保持的。結(jié)果能將壓電元件的振動(dòng)衰減抑制到最小限度，而且能提高防水性能。
本發(fā)明的又一種噴霧裝置，具有具有交錯(cuò)狀地形成一方的電極和另一方的電極的梳形電極的壓電元件；驅(qū)動(dòng)這壓電元件的振蕩器；接近壓電元件地配置的具有許多微小細(xì)孔的網(wǎng)孔構(gòu)件；貯存液體的貯液部；將貯液部的液體供到壓電元件和網(wǎng)孔構(gòu)件之間的液體供給機(jī)構(gòu)；上述壓電元件在梳形電極形成面上具有用于檢測來自貯液部的液體的液體檢測電極，設(shè)有根據(jù)這個(gè)液體檢測電極輸出的信號(hào)檢測有無液體的液體檢測電路基板，液體檢測回路基板配置在壓電元件的梳形電極形成面的下方，液體檢測回路基板和壓電元件的液體檢測電極用導(dǎo)電性的彈性體進(jìn)行電氣性連接。
其結(jié)果能使壓電元件的液體檢測電極和液體檢測回路基板之間的距離最短，能減少干擾噪音影響。而且能減少液體檢測電極和液體檢測回路基板件的電性連接部分的靜電容量，提高S/N。此外，能將液體檢測電極和液體檢測回路間電性接觸引起的振動(dòng)衰減抑制成最小限，能確保雙方的接觸可靠性。
本發(fā)明的又一種噴霧裝置，具有具有交錯(cuò)狀地形成一方的電極和另一方的電極的梳形電極的壓電元件；驅(qū)動(dòng)這壓電元件的振蕩器；接近壓電元件地配置的具有許多微小細(xì)孔的網(wǎng)孔構(gòu)件；貯存液體的貯液部；將貯液部的液體供到壓電元件和網(wǎng)孔構(gòu)件之間的液體供給機(jī)構(gòu)；上述液體供給機(jī)構(gòu)通過推壓隔膜而供給上述貯液部的液體。
本發(fā)明的又一種噴霧裝置，具有具有交錯(cuò)狀地形成一方的電極和另一方的電極的梳形電極的壓電元件；驅(qū)動(dòng)這壓電元件的振蕩器；接近壓電元件地配置的具有許多微小細(xì)孔的網(wǎng)孔構(gòu)件；貯存液體的貯液部；將貯液部的液體供到壓電元件和網(wǎng)孔構(gòu)件之間的液體供給機(jī)構(gòu)；檢測壓電元件上的液量的液量檢測機(jī)構(gòu)，上述液體供給機(jī)構(gòu)通過推壓隔膜而供給上述貯液部的液體，根據(jù)上述液量檢測機(jī)構(gòu)的輸出而控制隔膜的推壓操作。
結(jié)果，能以最合適的量供給液體，能消除供給堵塞等問題。
本發(fā)明的再一種噴霧裝置，具有具有交錯(cuò)狀地形成一方的電極和另一方的電極的梳形電極的壓電元件；驅(qū)動(dòng)這壓電元件的振蕩器；接近壓電元件地配置的具有許多微小細(xì)孔的網(wǎng)孔構(gòu)件；貯存液體的貯液部；將貯液部的液體供到壓電元件和網(wǎng)孔構(gòu)件之間的液體供給機(jī)構(gòu)；保持網(wǎng)孔構(gòu)件的網(wǎng)孔構(gòu)件外殼。上述網(wǎng)孔構(gòu)件網(wǎng)孔由金屬或陶瓷構(gòu)成。
其結(jié)果，能抑制用于傳送液體的振動(dòng)能的吸收，提高噴霧效率。而且能提高對(duì)于裝置落下時(shí)的沖擊的強(qiáng)度，能提供網(wǎng)孔構(gòu)件外殼難破損的噴霧裝置。
本發(fā)明的再一種噴霧裝置，具有本體部；能自由折卸地安裝在這本體部上的本體蓋子；壓電元件；驅(qū)動(dòng)這壓電元件的振蕩器；與壓電元件接近地配置的有多個(gè)微小細(xì)孔的網(wǎng)孔構(gòu)件；貯存液體的貯液部；把貯液部的液體供給壓電元件和網(wǎng)孔構(gòu)件之間的液體供給機(jī)構(gòu)。振蕩器配置在上述本體部中，壓電元件、網(wǎng)孔構(gòu)件、貯液部和液體供給機(jī)構(gòu)配置在上述本體蓋子部中。
在這種噴霧裝置中，由于可把本體蓋子部從本體部卸下，壓電元件、網(wǎng)孔構(gòu)件、貯液部和液體供給裝置配置到本體蓋子部里，因而通過把這些構(gòu)件做成模塊構(gòu)件，能使維護(hù)保養(yǎng)性能良好，能容易組裝。特別是能容易地替換被配置在本體蓋子或本體內(nèi)部的破損了的電路基板，通過把需要精密調(diào)整的本體蓋子部側(cè)的霧化機(jī)構(gòu)部分作成不能簡單地分離的模塊構(gòu)件，能保證精度。
本發(fā)明的又一種噴霧裝置，其特征是，在本體部設(shè)有壓電元件；驅(qū)動(dòng)這壓電元件的振蕩器；與壓電元件接近地配置的具有許多微小細(xì)孔的網(wǎng)孔構(gòu)件；貯存液體的貯液部；把貯液部的液體供給壓電元件和網(wǎng)孔構(gòu)件之間的液體供給機(jī)構(gòu)。在上述本體部的上部設(shè)有動(dòng)作顯示器和電壓監(jiān)視器，這顯示器沿著與來自本體部的噴霧方向大致相同方向能用肉眼辨認(rèn)地被配置。
這種噴霧裝置，由于在進(jìn)行噴霧吸入時(shí)，動(dòng)作顯示器和電壓監(jiān)視顯示器能容易地目視，因而可在吸入姿勢(shì)下容易地確認(rèn)噴霧吸入時(shí)的通電狀態(tài)，能在吸入姿勢(shì)下容易進(jìn)行電池剩余量低時(shí)的警告顯示和確認(rèn)。
本發(fā)明的又一種噴霧裝置，其特征是，在棱柱形的本體部上設(shè)有壓電元件；驅(qū)動(dòng)這壓電元件的振蕩器；與壓電元件接近地配置的具有許多微小細(xì)孔的網(wǎng)孔構(gòu)件；貯存液體的貯液部；把貯液部的液體供給壓電元件和網(wǎng)孔構(gòu)件之間的液體供給機(jī)構(gòu)。上述本體部，在其上部背面有向后方隆起的空部、在上部有噴霧部，在與突部相對(duì)的上部前面有操作開關(guān)。
這種噴霧裝置，不僅借助自然握緊就能一邊把持本體部、一邊進(jìn)行開關(guān)操作，而且能消除因操作處理失誤而將裝置掉落的危險(xiǎn)。
附圖的簡單說明

圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的噴霧裝置的側(cè)視圖。
圖2是表示把蓋子從噴霧裝置的本體外殼卸下后的狀態(tài)的側(cè)視圖。
圖3是圖2所示的噴霧裝置的正視圖。
圖4是圖2所示的噴霧裝置的俯視圖。
圖5是噴霧裝置的主要部分的斷面圖。
圖6A、6B是表示將本體蓋子從噴霧裝置的本體外殼卸下后的狀態(tài)的局部剖切斷面圖。
圖7A、7B是噴霧裝置的本體蓋子的俯視圖和側(cè)視圖。
圖8A、8B是圖7A、7B所示的本體蓋子的右側(cè)視圖和左側(cè)視圖。
圖9是表示圖7A、7B所示的本體蓋子的內(nèi)部的俯視圖。
圖10是表示噴霧裝置上所用的螺旋管的放大圖。
圖11A、11B是噴霧裝置的本體蓋子上的噴霧部的俯視圖和側(cè)視圖。
圖12A、12B是表示圖11A、11B所示的噴霧部的斷面圖和內(nèi)部的俯視圖。
圖13是放大地表示噴霧裝置的本體蓋子的主要部分?jǐn)嗝鎴D。
圖14是說明噴霧裝置的本體蓋子的霧化作用的圖。
圖15是表示噴霧裝置所用的壓電元件和液體檢測電路基板的透視圖。
圖16是表示噴霧裝置所用的壓電元件的透視圖。
圖17是說明噴霧裝置所用的壓電元件振動(dòng)原理的示意圖。
圖18A、18B和18C是表示噴霧裝置所用的壓電元件的非電極形成部分的形狀實(shí)例的示意圖。
圖19A、19B和19C是表示噴霧裝置所用的壓電元件的非電極形成部分的端面形狀實(shí)例的示意圖。
圖20是表示壓電元件的在兩面設(shè)有梳形電極時(shí)的側(cè)視圖。
圖21是說明噴霧裝置的霧化作用的主要部分的放大斷面圖。
圖22A、22B是表示網(wǎng)孔斷面形狀是圓錐形和指數(shù)曲線形時(shí)的示意圖。
實(shí)施發(fā)明的最佳方式下面、參照著附圖來說明本發(fā)明的最佳實(shí)施例。
先參照?qǐng)D1和圖2，本實(shí)施例的噴霧裝置具有棱柱形的本體外殼(本體部)1和能自由裝卸地裝在本體外殼1上的蓋子2。本體外殼1在其上部背面有向后方隆起的突部1a、在與突部1a相對(duì)的上部前面有電源接通/切斷用的操作開關(guān)9。
參照?qǐng)D4～圖9，當(dāng)把蓋子2從本體外殼1卸下時(shí)，在本體外殼1的上部呈現(xiàn)本體蓋子部10，本體蓋子部10是能拆卸地裝在本體外殼1上的，在本體蓋子部10上配置著后述的壓電元件50、網(wǎng)孔構(gòu)件40、液體貯存部和液體供給部。
本體蓋子部10設(shè)有貯存液體(譬如藥液)的藥液瓶(液體貯存部)20，藥液瓶20由上部件21和下部件22構(gòu)成。上下部件21、22相互嵌接，在上部21上能自由開關(guān)地安裝著帽體23，該帽體23將藥液注入口21a密閉，打開這個(gè)帽體23、就能從藥液注入口21a將藥液裝入到藥液瓶20里。在藥液瓶20(下部件22)的底部安裝著隔膜24，在下部22的傾斜下方側(cè)安裝著給液管25。雖然可將任意藥液用作上述的藥液，但用本發(fā)明的噴霧裝置可將藥物溶解在酒精里的低粘性的液體或含有界面活性劑的表面張力低的液體而進(jìn)行噴霧。
在藥液瓶20的下方配置著螺旋管26，用于推壓隔膜24而供給藥液。如圖10所示、螺旋管26安裝在螺旋管保持部28上，螺旋管軸26a推壓銷部27。在正常狀態(tài)下銷部27與隔膜24相接觸。因此，當(dāng)使螺旋管26動(dòng)作時(shí)，螺旋管軸26a就推壓銷部27，進(jìn)而使銷部27推壓隔膜24，由此藥液瓶20內(nèi)的藥液從給液管25適量地被排出。
當(dāng)采用這種藥液供給結(jié)構(gòu)時(shí)，通過適當(dāng)?shù)卦O(shè)定由銷部27的推壓引起的隔膜24的位移量，就能供給最適當(dāng)?shù)乃幰毫?，能防止供給液體的堵塞等事故。順便提一下、雖然以前是利用藥液的自重來供給液體，或者利用毛細(xì)管現(xiàn)象、從藥液缸通過細(xì)管來供給液體，但在這種場合下，由于受藥液濃度或液體狀態(tài)影響，不能供給適量的液體，而且有供給液體發(fā)生堵塞的事故。
也可替代螺旋管26、改用馬達(dá)來操作銷部27，也可用空氣壓來操作銷部27。
在藥液瓶20的下部22上配備著噴霧部30。噴霧部30是如圖11A(俯視圖)、圖11B(側(cè)視圖)、圖12A(斷面圖)、圖12B(在將上外殼卸下后的狀態(tài)下的俯視圖)所示的結(jié)構(gòu)。噴霧部30設(shè)有上外殼31和下外殼32，上、下外殼31、32相互嵌接，由它們構(gòu)成網(wǎng)孔構(gòu)件外殼。在下外殼32上配置著有許多微小的孔的網(wǎng)孔構(gòu)件40，在下外殼32上還設(shè)有將網(wǎng)孔構(gòu)件40推壓在其上的螺旋管狀彈簧34。彈簧34的一端與上外殼31結(jié)合、另一端與網(wǎng)孔構(gòu)件40的周圍相結(jié)合。這樣，使網(wǎng)孔構(gòu)件40經(jīng)常受壓而保持在下外殼32上。
網(wǎng)孔構(gòu)件40由金屬或陶瓷構(gòu)成，這是為了不吸收用于輸送藥液的振動(dòng)能量、提高噴霧效率，為了提高本體蓋子部10落下時(shí)對(duì)于沖擊的強(qiáng)度。即、噴霧時(shí)，藥液與網(wǎng)孔構(gòu)件40相接觸，同時(shí)也與保持網(wǎng)孔構(gòu)件40的網(wǎng)孔構(gòu)件外殼(上、下外殼31、32)相接觸。以前、由于網(wǎng)孔構(gòu)件外殼用樹脂構(gòu)成，因而藥液和網(wǎng)孔構(gòu)件的振動(dòng)被樹脂制成的網(wǎng)孔構(gòu)件外殼而衰減。但這種問題通過用金屬或陶瓷構(gòu)成網(wǎng)孔構(gòu)件外殼而得到解決。
如圖13表示主要部分的放大斷面圖所示，在相對(duì)水平面傾斜地設(shè)置的網(wǎng)孔構(gòu)件40的下方以相同的傾斜狀態(tài)并與其相接近地定位著下述的壓電元件50。網(wǎng)孔構(gòu)件40和壓電元件50相互對(duì)著的面相交成銳角，從給液管25來的藥液L從兩者的開口側(cè)供給。用這樣的結(jié)構(gòu)能使藥液瓶20內(nèi)的藥液L的剩余量達(dá)到最小限度，此外還能噴霧低粘性的液體。又如圖14所示、即使藥液瓶20內(nèi)的藥液L剩余量較少、從給液管25供給的藥液L較少，藥液L直到最后也能借助其與網(wǎng)孔構(gòu)件40的表面張力而霧化，能不會(huì)浪費(fèi)藥液L地用于噴霧。
雖然圖中沒有表示，但也可以設(shè)置液量檢測裝置，用于檢測壓電元件50上的藥液量，可根據(jù)這個(gè)液量檢測裝置的輸出控制對(duì)隔膜24的推壓操作。
如圖15和圖16所示，壓電元件50具有梳形電極和液體檢測電極55、56；梳形電極是將一方的電極51和另一方的電極52以交錯(cuò)狀形成一面上而形成的；液體檢測電極是處在同一平面上、形成在與給液管25供給的藥液相接觸的位置上，用于藥液檢測。壓電元件50是將與電極51、52、55、56的形成面相反側(cè)的面(即非電極形成面)與網(wǎng)孔構(gòu)件40相對(duì)地配置。這是因?yàn)樵诒景l(fā)明噴霧裝置中用于霧化的壓電元件50的振動(dòng)波不是以前那樣的表面波60，而是通過內(nèi)部的體波(バルク波)61。通過將壓電元件50的非電極形成面與網(wǎng)孔構(gòu)件40相對(duì)置，使電極不與藥液接觸，能保護(hù)電極、防止受藥液作用而造成的電極的腐蝕、電氣腐蝕或電氣短路，能提高可靠性。
雖然壓電元件50的材料沒有特別地限定，但最好是從下述的將體波用作振動(dòng)波的考慮，將鈮酸鋰用作壓電元件的材料，是41±15°回轉(zhuǎn)Y切割、Y軸投影的傳輸方向的。
雖然圖上沒有表示，但壓電元件50的周緣端部是用防水密封件壓迫保持著的。在壓電元件50中、形成梳形電極51、52的梳形部分發(fā)生振動(dòng)，周緣端部比電極形成部分振動(dòng)得小。因此，通過只壓迫保持壓電元件50的周緣端部，就能將壓電元件50的振動(dòng)衰減成為最小限。此外，可用防水密封件防止被供到壓電元件50的非電極形成面上的藥液流下到壓電元件50之外而造成的噴霧裝置內(nèi)部的腐蝕、變形和變色。
在壓電元件50的電極形成面的下方配置著液體檢測回路基板70，這個(gè)液體檢測回路基板70與壓電元件50的梳形電極51、52及液體檢測電極55、56都是用導(dǎo)電性螺旋彈簧(彈性體)71電氣性地接觸著。液體檢測回路基板70裝著根據(jù)來自液體檢測電極55、56的信號(hào)而檢測液體有無的線路。如圖13所示、螺旋彈簧71插入在支持板72的空洞支持軸部72a內(nèi)。
通過形成這樣的結(jié)構(gòu)就能把壓電元件50的液體檢測電極55、56和液體檢測回路基板70之間的距離縮小到最短、能降低外界干擾的噪聲(主要是由振動(dòng)驅(qū)動(dòng)發(fā)振信號(hào)引起的噪聲)的影響。而且能減少液體檢測電極55、56和液體檢測回路基板70的電氣性連接部分的靜電容量、能提高S/N。即、由于藥液與液體檢測電極55、56的里邊側(cè)面(非電極形成面)接觸擴(kuò)展，它的變化呈現(xiàn)在液體檢測電極55、56上的靜電容量是數(shù)PF程度，用液體檢測回路基板70對(duì)此進(jìn)行檢測。此外、通過使用導(dǎo)電性的螺旋彈簧71，能把與電極51、52、55、56的接觸而帶來的壓電元件50的振動(dòng)衰減取成最小限度，同時(shí)能確保電極51、52、55、56與液體檢測回路基板70之間的接觸可靠性。
下面、說明壓電元件50的振動(dòng)動(dòng)作。當(dāng)在壓電元件50的電極51、52上流過例如頻率為6MHz的交流電流時(shí)，就發(fā)生通過表面的表面波(彈性表面波)60和通過內(nèi)部的體波61。即、壓電元件50將電能變換成振動(dòng)能，具體地說、是電極51、52將電能變換成機(jī)械振動(dòng)能。
在這壓電元件50中，壓電元件50的振動(dòng)源是形成交錯(cuò)狀的梳形電極51、52，發(fā)生振動(dòng)波是表面波60和體波61。如圖17所示，體波61是相對(duì)于壓電元件50的縱長方向、在內(nèi)部沿斜向傳送，若將激振的體波的等位相面的法線方向取為θ，則θ可用下式給出，體波的行進(jìn)方向隨頻率而變化。
θ＝Sin-1(Vb/P·f)其中，Vb是體波的位相速度、P是梳形電極51、52的節(jié)距、f是頻率。
體波由壓電元件50的界面邊反射邊傳送。而用梳形電極51、52激振的表面波的振動(dòng)頻率主要由表面波的音速Vs和節(jié)距P決定、但體波的振動(dòng)頻率由壓電元件50的厚度t決定。
在表面波的振動(dòng)頻率和體波的振動(dòng)頻率接近的場合下，壓電元件50會(huì)因稍稍的振動(dòng)負(fù)載變化一會(huì)兒以表面波的振動(dòng)頻率進(jìn)行動(dòng)作，一會(huì)兒以體波的振動(dòng)頻率進(jìn)行動(dòng)作，從而有頻率不穩(wěn)定情況發(fā)生，為了防止發(fā)生這種情況，就會(huì)使振動(dòng)回路的結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜。為了解決這個(gè)問題，很重要的一點(diǎn)是選擇壓電元件50的厚度t，以使體波的振動(dòng)頻率和表面波的振動(dòng)頻率相互不同。
另一方面，體波和表面波在與波的傳送方向相交叉的兩端部進(jìn)行反射、產(chǎn)生波的干涉，這影響到振動(dòng)的穩(wěn)定性。為了防止這種現(xiàn)象，最好至少把與波傳送方向相交叉的兩端部作成非對(duì)稱形狀、或至少把端部的端面作成非平坦的表面。圖18A、18B、18C和圖19A、19B、19C表示這種場合的例子。在圖18A的例子中、壓電元件50的非電極形成部分53a是尖細(xì)狀的，圖18B所示的非電極形成部分53b是圓弧狀的，圖18C所示的非電極形成部分53c是波形狀的。這樣，消除了圖16所示的表面波60或體波61的反射，去除了振動(dòng)波的干涉，使振動(dòng)穩(wěn)定。
除了改變壓電元件50的非電極形成部分53a～53c形狀之外，還可以如圖19A、19B、19C所示地將非電極形成部分53的端面作成非平坦表面。圖19A的端面54a是鋸齒狀，圖19B的端面54b是從一側(cè)開始的階梯狀，圖19C的端面54c是從兩側(cè)開始的階梯狀。這種場合下，也能將表面波60或體波61的反射消除。這種端面54a～54c的形狀不僅可設(shè)置在非電極形成部分53的端面上，也可設(shè)置在與非電極形成部分53相反側(cè)的那部分的端面(即形成電極51、52的那部分端面)上，或者設(shè)置在壓電元件50的全部端面上。也可以將圖18A、圖18B、18C所示的非電極形成部分53a～53c的形狀和圖19A、19B、19C所示的端面54a～54c的形狀相組合。
在圖4(也參照?qǐng)D6A、6B)中、在本體蓋子部10中的噴霧部30的上外殼31上、設(shè)有動(dòng)作顯示用的動(dòng)作顯示LED80和電壓監(jiān)視顯示用的電壓監(jiān)視顯示LED81，這些LED80、81都配置成能沿著大致與來自本體蓋子部10的噴霧方向(與網(wǎng)孔構(gòu)件40相垂直的方向)相同的方向用肉眼可確認(rèn)的狀態(tài)。動(dòng)作顯示LED80在操作開關(guān)9接通時(shí)亮燈，電壓監(jiān)視顯示LED81在電池剩余量較少時(shí)亮燈。由此，在噴霧吸入時(shí)能目視LED81、80亮燈和熄滅，能容易地確認(rèn)通電狀態(tài)或電池較少剩余量。此外、在圖5和圖6A、6B中，在本體外殼1內(nèi)還沿縱向設(shè)置控制電路基板85，該控制電路基板85對(duì)螺旋管26的接通/切斷進(jìn)行控制。
這個(gè)噴霧裝置具有像本體外殼1、蓋子2、本體蓋子部10等那樣的構(gòu)成裝置本體的成形零件、和與這些成形零件嵌合的其他成形零件。而任何一方成形零件或雙方成形零件上通過一體成形而設(shè)有密封墊，用于確保嵌裝時(shí)的嵌裝部位的防水性。即、在圖5中，在本體外殼1和本體蓋子部10的嵌合部位一體成形著密封墊90，在本體外殼1下部的與電池收容部的嵌裝部位一體成形著密封墊91。由此使防水可靠性提高，而且使組裝性能提高。
上述實(shí)施例中的梳形電極只設(shè)置在壓電元件的一面?zhèn)?，但是這個(gè)梳形電極也可設(shè)置在壓電元件的兩側(cè)。圖20表示這樣的例子。由圖20可見，在壓電元件50的兩面上分別設(shè)置著梳形電極51a、52a、51b、52b。這時(shí)將梳形電極配置成由設(shè)置在兩面上的梳形電極所發(fā)生的振動(dòng)波(體波)的位相在波動(dòng)學(xué)上是最大的。其結(jié)果是、與只在一側(cè)設(shè)置的場合相比、能得到更大的振動(dòng)。
接著，參照?qǐng)D21(主要部分放大斷面圖)來說明本噴霧裝置中的霧化作用。通過將交流電流流到壓電元件50的電極51、52上，在壓電元件50所產(chǎn)生的表面波60和體波61(參照?qǐng)D16)中，表面波60被圖18A、18B、18C所示的非電極形成部分53a～53c的形狀或圖19A、19B、19C所示的端面54a～54c的形狀消除，只有體波61傳送到網(wǎng)孔構(gòu)件40，使網(wǎng)孔構(gòu)件40振動(dòng)。網(wǎng)孔構(gòu)件40具有許多微小細(xì)孔41，而這里所示微小細(xì)孔41是臺(tái)階型的喇叭狀的，它在壓電元件50的一側(cè)有大直徑的開口，在相反一側(cè)有小直徑的開口。
在壓電元件50和網(wǎng)孔構(gòu)件40之間有液體L存在，壓電元件50的振動(dòng)能量傳遞給液體L，借助液體L而傳給網(wǎng)孔構(gòu)件40。然后由網(wǎng)孔構(gòu)件40的振動(dòng)使液體L從網(wǎng)孔構(gòu)件40的微小細(xì)孔41變成霧狀粒子L′而擴(kuò)散。為了增大這時(shí)的超聲波振動(dòng)的振幅變位，提高噴霧效率，微小細(xì)孔41的斷面形狀形成為由超聲波振動(dòng)頻率和液體的音速確定的超聲波喇叭狀。這里，作為一個(gè)例子，將微小細(xì)孔41的斷面形狀做成臺(tái)階型的喇叭狀。其中、譬如當(dāng)噴霧液(霧粒L′)的音速取為1500m/s、超音速振動(dòng)頻率取為6MHz、波長取為λ時(shí)，通過將臺(tái)階位置h取成與λ/4相等的62.5μm，能得到(D/d)2的振幅放大率，用較小的電能就能得到效率良好的噴霧。
即、網(wǎng)孔構(gòu)件40在下列條件下就能使噴霧效率成為最大。
h＝λ/4、λ＝V/f其中，h微小細(xì)孔41的入口孔的深度λ波長V藥液的音速f振蕩頻率S·(D/d)2其中，S放大率D微小細(xì)孔41的入口孔徑d微小細(xì)孔41的出口孔徑微小細(xì)孔41的斷面形狀除了上述的臺(tái)階型喇叭狀外，還可以形成圓錐型、懸鏈曲面型(カテノイタル)型、指數(shù)曲線型的喇叭狀。
下面，說明微小細(xì)孔41的形狀呈圓錐型、指數(shù)曲線型的喇叭狀的情況。
圖22A和22B分別是表示圓錐型、指數(shù)曲線型的喇叭形狀的微小細(xì)孔41a、41b的圖。圖中，A1、A2分別表示各個(gè)形狀的端面的斷面積，1表示微小細(xì)孔41的深度。
圖22A中、頻率方程式如下式所示。tanK′l=(β-1)2K′(K′l)2β+(β-1)2]]>K′=2πfυ]]>其中f頻率β=A2A1]]>υ音速參照?qǐng)D22B，離端面A1的x距離處的斷面積Ax用下列公式表示。Ax＝Alehx其中，h是錐度常數(shù)。這時(shí)的頻率方程式如下。K′l=πq]]>K′=2πfυ]]>q=1-p2]]>p=h2K′]]>即使是任何的喇叭狀，相對(duì)以前直的形狀(筆直的圓孔)或用網(wǎng)作成的孔，都能使放大率增大，霧化量增多。即能實(shí)現(xiàn)高效率的霧化。
如圖1～圖3所示，由于在使用這個(gè)噴霧裝置時(shí)，本體外殼1的上部背面有突部1a、在與這突部1a相對(duì)的上部前面設(shè)有操作開關(guān)9(由于從人體工學(xué)考慮)，因而能在自然握住本體外殼1的狀態(tài)下，操作上述操作開關(guān)9。由于能自然握住本體外殼1，因而在操作時(shí)不易發(fā)生本體外殼1落下的事故。
如圖6A、6B所示，由于這個(gè)噴霧裝置上、本體蓋子部10中的藥液瓶20和噴霧部30形成一體，因而在把上、下部件21、22和上、下外殼31、32從本體蓋子部10卸下時(shí)，使壓電元件50露出。由此容易用棉簽等掃除壓電元件50的露出表面(非電極形成面)。即、雖然壓電元件50的露出面常常會(huì)因藥液的干燥、附著、灰塵的附著而污染，但借助上述的結(jié)構(gòu)就能容易地進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)。
藥液瓶20(上、下部件21、22)和壓電元件50的安裝部通過由收容在與下部22相對(duì)地設(shè)置的一對(duì)磁鐵收容部86里的磁鐵吸引而相互結(jié)合在一起地保持著。
下面，參照?qǐng)D5，當(dāng)使用這個(gè)噴霧裝置時(shí)，通過把控制電路基板85或振蕩電路基板(圖中沒表示)等配置在本體外殼1內(nèi)，把藥液瓶20和網(wǎng)孔構(gòu)件40及壓電元件50等配置在本體蓋子部10里，通過把由于使用者處理過失等原因而可能造成破損的壓電元件50等構(gòu)件作為本體蓋子部10而做成模塊構(gòu)件，如果能使本體蓋子部10從本體外殼1卸下，就能有良好維護(hù)保養(yǎng)性。例如，能簡單地替換破損的本體蓋子部10或本體外殼1內(nèi)的各個(gè)基板，把需要精密調(diào)整的噴霧機(jī)構(gòu)部分(網(wǎng)孔構(gòu)件40等)做成不能簡單分離的模塊構(gòu)件就能保證精度。此外，還能提高組裝性能。
產(chǎn)業(yè)上利用的可能性如上所述，本發(fā)明的噴霧裝置，由于將壓電元件和網(wǎng)孔構(gòu)件組合，而壓電元件具有形成有交錯(cuò)狀的電極的梳形電極，不是使用那些由壓電元件的梳形電極節(jié)距確定的通過表面的表面波，而是把通過壓電元件內(nèi)部的體波作為振動(dòng)波進(jìn)行利用，因而能有良好的噴霧效率、能得到穩(wěn)定的霧化作用。
權(quán)利要求
1.一種噴霧裝置，其特征在于，設(shè)有具有交錯(cuò)地形成有一方的電極和另一方的電極的梳形電極的壓電元件、驅(qū)動(dòng)上述壓電元件的振蕩器、接近上述壓電元件地配置的有許多微小細(xì)孔的網(wǎng)孔構(gòu)件、貯存液體的貯液部、將上述貯液部的液體供到上述壓電元件和網(wǎng)孔構(gòu)件之間的液體供給機(jī)構(gòu)；由上述振蕩器形成的上述壓電元件的噴霧中所用的振動(dòng)波主要是通過壓電元件內(nèi)部的波。
2.如權(quán)利要求1所述的噴霧裝置，其特征是，上述壓電元件的材料是鈮酸鋰、是41±15°回轉(zhuǎn)Y切割、Y軸投影的傳送方向。
3.如權(quán)利要求1所述的噴霧裝置，其特征是，上述壓電元件是具有使其表面波的振動(dòng)頻率和體波的振動(dòng)頻率相互不同的厚度。
4.如權(quán)利要求1所述的噴霧裝置，其特征是，上述壓電元件的梳形電極配置成使其表面波的振動(dòng)頻率和體波的振動(dòng)頻率相互不同。
5.如權(quán)利要求1所述的噴霧裝置，其特征是，上述壓電元件的至少與表面波行進(jìn)的方向交叉的端部的形狀是上述表面波與由該端部反射的波不相干涉的形狀。
6.如權(quán)利要求5所述的噴霧裝置，其特征是，上述表面波與由上述端部反射的波不干涉的形狀是兩端面是非對(duì)稱形狀/或者至少上述一方端部的端面是非平坦面。
7.如權(quán)利要求1所述的噴霧裝置，其特征是，上述壓電元件具有相對(duì)的2個(gè)面，上述梳形電極只設(shè)置在上述壓電元件的1個(gè)面上。
8.如權(quán)利要求7所述的噴霧裝置，其特征是，上述梳形電極設(shè)置在與同上述網(wǎng)孔構(gòu)件的相對(duì)面相反側(cè)的面上。
9.如權(quán)利要求7所述的噴霧裝置，其特征是，上述壓電元件包括與上述梳形電極的一側(cè)鄰接地設(shè)置的用于檢測有無上述液體的液體檢測電極。
10.如權(quán)利要求1所述的噴霧裝置，其特征是，用于上述噴霧的振動(dòng)波是由上述壓電元件生成的，而這個(gè)壓電元件是使通過上述壓電元件表面的表面波的影響減少的壓電元件。
11.如權(quán)利要求1所述的噴霧裝置，其特征是，上述微小細(xì)孔的斷面形狀是由超音波振動(dòng)頻率和上述液體的音速?zèng)Q定的喇叭狀。
12.一種噴霧裝置，其特征是，具有具有交錯(cuò)地形成一方的電極和另一方的電極的梳形電極的壓電元件、驅(qū)動(dòng)這壓電元件的振蕩器、接近壓電元件地配置的具有許多微小細(xì)孔的網(wǎng)孔構(gòu)件、貯存液體的貯液部、將貯液部的液體供到壓電元件和網(wǎng)孔構(gòu)件之間的液體供給機(jī)構(gòu)；上述網(wǎng)孔構(gòu)件的微小細(xì)孔的斷面形狀是根據(jù)壓電元件的振動(dòng)頻率和流體的音速形成的喇叭狀的。
13.一種噴霧裝置，其特征是，具有具有交錯(cuò)狀地形成一方的電極和另一方的電極的梳形電極的壓電元件、驅(qū)動(dòng)這壓電元件的振蕩器、接近壓電元件地配置的具有許多微小細(xì)孔的網(wǎng)孔構(gòu)件、貯存液體的貯液部、將貯液部的液體供到壓電元件和網(wǎng)孔構(gòu)件之間的液體供給機(jī)構(gòu)；上述壓電元件和網(wǎng)孔構(gòu)件配置成相互的對(duì)峙面銳角地交叉著，來自液體供給機(jī)構(gòu)的液體是從兩者的開口側(cè)供給的。
14.一種噴霧裝置，其特征是，具有具有交錯(cuò)狀地形成一方的電極和另一方的電極的梳形電極的壓電元件；驅(qū)動(dòng)這壓電元件的振蕩器；接近壓電元件地配置的具有許多個(gè)微小細(xì)孔的網(wǎng)孔構(gòu)件；貯存液體的貯液部；將貯液部的液體供到壓電元件和網(wǎng)孔構(gòu)件之間的液體供給機(jī)構(gòu)，上述壓電元件和網(wǎng)孔構(gòu)件配置成相互的對(duì)峙面銳角地交叉著，上述貯液部具有延伸到上述壓電元件和網(wǎng)孔構(gòu)件的開口側(cè)的給液管。
15.一種噴霧裝置，其特征是，具有具有交錯(cuò)狀地形成一方的電極和另一方的電極的梳形電極的壓電元件、驅(qū)動(dòng)這壓電元件的振蕩器、接近壓電元件地配置的具有許多個(gè)微小細(xì)孔的網(wǎng)孔構(gòu)件、貯存液體的貯液部；將貯液部的液體供到壓電元件和網(wǎng)孔構(gòu)件之間的液體供給機(jī)構(gòu)；上述壓電元件的周緣端部是用防水密封墊壓迫保持。
16.一種噴霧裝置，其特征是，具有具有交錯(cuò)狀地形成一方的電極和另一方的電極的梳形電極的壓電元件、驅(qū)動(dòng)這壓電元件的振蕩器、接近壓電元件地配置的具有許多個(gè)微小細(xì)孔的網(wǎng)孔構(gòu)件、貯存液體的貯液部、將貯液部的液體供到壓電元件和網(wǎng)孔構(gòu)件之間的液體供給機(jī)構(gòu)；上述壓電元件在梳形電極形成面上具有用于檢測來自貯液部的液體的液體檢測電極，設(shè)有根據(jù)這個(gè)液體檢測電極輸出的信號(hào)檢測有無液體的液體檢測電路基板，液體檢測電路基板配置在壓電元件的梳形電極形成面的下方，液體檢測電路基板和壓電元件的液體檢測電極用導(dǎo)電性的彈性體進(jìn)行電氣性連接。
17.一種噴霧裝置，其特征是，具有具有交錯(cuò)狀地形成一方的電極和另一方的電極的梳形電極的壓電元件、驅(qū)動(dòng)這壓電元件的振蕩器、接近壓電元件地配置的具有許多微小細(xì)孔的網(wǎng)孔構(gòu)件、貯存液體的貯液部、將貯液部的液體供到壓電元件和網(wǎng)孔構(gòu)件之間的液體供給機(jī)構(gòu)；上述液體供給機(jī)構(gòu)通過推壓隔膜而供給上述貯液部的液體。
18.一種噴霧裝置，其特征是，具有具有交錯(cuò)狀地形成一方的電極和另一方的電極的梳形電極的壓電元件、驅(qū)動(dòng)這壓電元件的振蕩器、具有接近壓電元件地配置的具有許多個(gè)微小細(xì)孔的網(wǎng)孔構(gòu)件、貯存液體的貯液部、將貯液部的液體供到壓電元件和網(wǎng)孔構(gòu)件之間的液體供給機(jī)構(gòu)、檢測壓電元件上的液量的液量檢測機(jī)構(gòu)；上述液體供給機(jī)構(gòu)通過推壓隔膜而供給上述貯液部的液體，根據(jù)上述液量檢測機(jī)構(gòu)的輸出而控制隔膜的推壓操作。
19.一種噴霧裝置，其特征是，具有具有交錯(cuò)狀地形成一方的電極和另一方的電極的梳形電極的壓電元件、驅(qū)動(dòng)這壓電元件的振蕩器、接近壓電元件地配置的具有許多微小細(xì)孔的網(wǎng)孔構(gòu)件、貯存液體的貯液部、將貯液部的液體供到壓電元件和網(wǎng)孔構(gòu)件之間的液體供給機(jī)構(gòu)、保持網(wǎng)孔構(gòu)件的網(wǎng)孔構(gòu)件外殼；上述網(wǎng)孔構(gòu)件網(wǎng)孔由金屬或陶瓷構(gòu)成。
20.一種噴霧裝置，其特征是，具有本體部、能自由折卸地安裝在這本體部上的本體蓋子部、壓電元件、驅(qū)動(dòng)這壓電元件的振蕩器、與壓電元件接近地配置的具有許多微小細(xì)孔的網(wǎng)孔構(gòu)件、貯存液體的貯液部、把貯液部的液體供給壓電元件和網(wǎng)孔構(gòu)件之間的液體供給機(jī)構(gòu)；振蕩器配置在上述本體部里，壓電元件、網(wǎng)孔構(gòu)件、貯液部和液體供給機(jī)構(gòu)配置在上述本體蓋子部里。
21.一種噴霧裝置，其特征是，在本體部設(shè)有壓電元件、驅(qū)動(dòng)這壓電元件的振蕩器、與壓電元件接近地配置的具有許多微小細(xì)孔的網(wǎng)孔構(gòu)件；貯存液體的貯液部；把貯液部的液體供給壓電元件和網(wǎng)孔構(gòu)件之間的液體供給機(jī)構(gòu)，在上述本體部的上部設(shè)有動(dòng)作顯示機(jī)構(gòu)和電壓監(jiān)視機(jī)構(gòu)，這顯示機(jī)構(gòu)配置成沿著與來自本體部的噴霧方向大致相同方向能用肉眼辨認(rèn)的狀態(tài)。
22.一種噴霧裝置，其特征是，在棱柱形的本體部設(shè)有壓電元件、驅(qū)動(dòng)這壓電元件的振蕩器、與壓電元件接近地配置的具有許多微小細(xì)孔的網(wǎng)孔構(gòu)件；貯存液體的貯液部；把貯液部的液體供給壓電元件和網(wǎng)孔構(gòu)件之間的液體供給機(jī)構(gòu)，上述本體部在其上部背面有向后方隆起的空部、在其上部有噴霧部，在其與突部相對(duì)的上部前面有操作開關(guān)。
全文摘要
本發(fā)明提供的噴霧裝置設(shè)有在一面具有交錯(cuò)狀地形成一方的電極和另一方的電極的梳形電極的壓電元件50;在上述壓電元件50的非電極形成面的附近配置的具有許多微小細(xì)孔的網(wǎng)孔構(gòu)件40;貯存液體L的藥液瓶20;將藥液瓶20的液體L供到壓電元件50和網(wǎng)孔構(gòu)件40之間的螺旋管26。由振蕩電路產(chǎn)生的壓電元件50的振動(dòng)波是通過由梳形電極節(jié)距決定的壓電元件表面的表面波之外的通過壓電元件內(nèi)部的體波。它能使噴霧效率優(yōu)良而且能使霧化作用穩(wěn)定。
文檔編號(hào)B05B17/06GK1274303SQ9880993
公開日2000年11月22日 申請(qǐng)日期1998年10月5日 優(yōu)先權(quán)日1997年10月6日
發(fā)明者寺田隆雄, 朝井慶, 松浦邦晶 申請(qǐng)人:歐姆龍株式會(huì)社