JPH0227027B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は圧電素子を用いて灯油や軽油等の液体
燃料・水・薬溶液・記録液等を霧化する液体の霧
化装置に関する。

従来例の構成とその問題点 従来から液体の霧化装置には、種々のものが提
案されており、圧電素子を用いたものも多く見う
けられる。

近年、駆動パワーが小さく、コンパクトであ
り、しかも、20c.c.／mm以上もの霧化量が得られる
霧化器として第１図のような構成のものが提案さ
れた。霧化器のボデイー１は、液体を充填する加
圧室２を備え、液体は供給パイプ３を介して前記
加圧室２に入り、霧化動作中は気体排出用のパイ
プ４の途中まで満たされる。５は、加圧室２の一
面に臨んで配されたノズル部で、その外周はボデ
イー１に接合されている。ノズル部５の中央に
は、噴霧液滴吐出用の微細な孔（50〜100μm）が
開けられている。さらにノズル部５には、厚さ
0.5〜１mm，外径10〜20mmの円環状の圧電素子６
が接合されている。この圧電素子６は厚さ方向に
分極された圧電セラミツクで、ノズルとの接合面
及び反対側の面には電極を有している。７，８は
圧電素子６へ駆動信号を伝達するための導線でそ
れぞれ圧電素子の片電極と、ボデイー１へ接続さ
れている。駆動信号により圧電素子６の機械的振
動が励起されると、ノズル部５も付勢されて加振
されるので、加圧室２内に圧力上昇が発振し、結
果として液体が霧化粒子９となつて吐出される。
１０は、負圧発生用のフアンで、液体タンク１１
から供給パイプ３を介して液体を引き上げ、加圧
室２及び排気パイプ４の途中まで液体を満たす作
用をする。この構成によれば、圧電素子の消費電
力が数百ミリワツトで、20c.c.／mm以上もの噴霧が
実現される。

この霧化器の駆動方法としては、第２図，第３
図の方法がある。第２図は、発振器１２から所定
の周期の発振信号を増幅器１３に加え、霧化器と
して構成された圧電素子６を駆動するものであ
る。第３図は、圧電素子に流れる電流を電流検出
器１４にて検出し、バンドパスフイルタ１５を介
して増幅器１３に帰還して自励発振を行わせるも
のである。第３図の構成では、圧電素子の共振点
のうち、効率よく液体の霧化動作を行う点で発振
を続行させるため、バンドパスフイルタを配して
スプリアスモードでの発振を抑制している。

しかし、上記従来の霧化装置は種々の欠点を有
していた。圧電素子を組み込んだ霧化器の温度特
性には、まず第４図に示すような共振点の変動が
あるが、第２図の方法では圧電素子そのものの温
度を検出するなどの方法で発振周波数に補正を加
えなければならなかつた。しかし、圧電素子の温
度を検出することは非常に困難であつた。また、
第３図の方法では、圧電素子の共振特性のＱが低
い場合には、周波数追尾はこれも非常に困難であ
つた。

また、第５図で従来例の霧化器のインピーダン
スループを示しているが、ループ１は加圧室中が
空の状態、ループ２は液体充填の状態である。こ
の図から分かるように、霧化動作中は特に容量性
の特性が強い。すなわち、制動インピーダンスの
作用が大きく、温度特性を含めて、噴霧量に比例
した電気的信号を検出することは困難であつた。
それ故、従来では増幅器のゲインを霧化器の噴霧
量特性に合わせ、さらに、温度変化に対してはあ
らかじめ設定した特性で変化させるなどの方法を
とつていた。しかし、環境変化や、経時変化等で
ノズル部と圧電素子の接合、あるいは、ノズル部
とボデイーとの接合が劣化した場合には、従来の
補正方法では所定の噴霧量を得られなかつた。

発明の目的 本発明は、このような従来の欠点を除去するも
ので、周囲温度等の環境変化や、経時変化による
特性の変動、あるいは、劣化に対しても、所定の
噴霧量が得られる霧化装置の提供を目的とする。

発明の構成 この目的を達成するために本発明は、前記従来
例で示した霧化器の構成に加えて、加圧室２の中
に圧力検知器を設けている。そして、前述のノズ
ル部と接合した圧電素子６を駆動する駆動部は、
前記圧力検知器からの信号を入力している。

この構成により、圧電素子６で加振されたノズ
ル部の作用による加圧室中の液体圧力変動を前記
圧力検知器がとらえ、所定の値になるように、駆
動部で印加電力の調整を行う。その結果、常に所
定の噴霧量が得られる。

実施例の説明 第６図により本発明の一実施例について説明す
る。第１図と同一番号のものは、同じ機能を有す
る構成部品である。圧力検知器１６は、加圧室２
内の前記ノズル部５と対向した位置に設けられて
いる。第６図では、厚さ方向に分極された圧電素
子を圧力検知器として用いており、その片面は電
極を介してボデイー１へ接合され、他の面に形成
された電極からは導線１７が出ている。

第７図で圧力検知器の作用を示す。第６図と同
一番号のものは、同じ機能を有する構成要素であ
る。図では、導線７と１７は略いてある。ノズル
部５は、圧電素子６の径方向振動の機掛的歪によ
り備のようにたわみ運動を行う。このたわみ運動
により、加圧室２の中には図示したような圧力伝
播が発生する。この圧力変動は、圧力検知器１６
で機械的振動となり、さらに電気信号に変換され
て、前述の導線１７を介して出力される。ところ
で、噴霧液滴は加圧室２内の圧力上昇値によつて
その量が左右される。そこで、噴霧に寄与する圧
力変動が検出できる位置、すなわち、振動するノ
ズル部と対向した位置に前記圧力検知器１６を配
し、その検出信号が所定の値になるように制御す
れば、噴霧量の制御が可能である。

第８図は本発明における駆動装置の一実施例を
示すもので、駆動部１７は、発振器１２，増幅器
１３，ゲイン調節器１８から成つている。圧力検
知器１６の信号は、前記駆動部の中のゲイン調節
器に入力し、所定の値になるように前記増幅器１
３のゲインを制御している。すなわち、所定の噴
霧量になるようにノズル部を付勢する圧電素子６
への印加パワーを調整するものである。

また、第３図で示したような共振点の周波数追
尾を行う駆動回路に対して、本発明における圧力
検知器構成を用い、印加電力の制御を行うことで
さらに効率よい霧化動作を実現することができ
る。

さらにまた、加圧室中に液体が充填されている
か歪かが、圧力検知器の変動幅を判定することに
より可能である。すなわち、空気か、液体かの判
別ができるので、ノズル部の空振動による破壊を
抑制することもできる。

発明の効果 本発明の霧化装置によれば、従来提案された、
コンペクトで、しかも、小パワーで大噴霧量が得
られる特有の構成をした霧化器の加圧室中に圧力
検知器を設け、その出力信号を所定値に制御する
ことで、環境変化や経時変化による霧化器の特変
動を補償でき、安定して所定の噴霧量を霧化させ
ることができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の霧化器の断面図、第２図は従来
の霧化器の駆動装置のブロツク図、第３図は従来
の霧化器の別の駆動装置のブロツク図、第４図は
霧化器の共振周波数の温度特性図、第５図は霧化
器のインピーダンスループ図、第６図は本発明の
霧化装置の一実施例を示す要部断面図、第７図は
本発明の霧化装置の動作を示す図、第８図は本発
明の霧化装置の一実施例を示す図である。 １……ボデイー、２……加圧室、３……液体の
供給部、５……ノズル部、６……圧電振動子、１
６……圧力検知器、１７……駆動部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 液体を充填する加圧室を備えたボデイーと、
   前記加圧室に液体を供給するための供給部と、前
   記加圧室に臨むように設けたノズルを有するノズ
   ル部と、前記ノズル部を付勢して前記ノズルを加
   振する圧電振動子と、前記加圧室内に設けられた
   圧力検知器と、前記圧力検知器からの信号を入力
   し前記圧電振動子に駆動信号を加える駆動部とか
   ら構成された霧化装置。 ２ 圧力検知器は、ノズル部と対向した位置の加
   圧室内に設けられた特許請求の範囲第１項記載の
   霧化装置。