JPH10180187A - 超音波による液体噴射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】振動子の励振時に液体の供給不足や液体中に発
生した気泡に起因する振動子の異常を素早く検出して、
励振の停止の必要を知らせることにより、振動子を保護
し、その延命化を図る。 【解決手段】液体中に超音波を伝搬させて液体を噴射さ
せる装置において、超音波振動子を励振させる発振回路
２と、発振回路２の発振信号を整流する検波回路３と、
検波回路３の出力を並列にある積分回路４及びレベル回
路５を介して比較回路７に接続し、積分回路４の出力信
号とレベル回路５の出力信号との差に基づいて液体と振
動子との接触状況を検知する手段とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、液体噴射装置、
詳しくは液体中に超音波を伝搬させて、そのエネルギー
によって液体を噴射させる装置に属する。

【０００２】

【従来の技術】液体に超音波エネルギーを与えて液体を
加速する技術が、加湿器、洗浄機などに利用されてい
る。これは、液体を超音波振動子と接触させ、液体中に
超音波を伝搬させることによって行われる。

【０００３】例えば、液体噴射式洗浄機は、電子部品や
精密機械などの洗浄に用いられるもので、ノズルと、ノ
ズルの噴射口と対向する底部に装着された振動子と、ノ
ズルの側面に接続された供給配管とを備える。そして、
供給配管からノズル内に供給された洗浄液を振動子の励
振とともに加速して噴射する。従って、洗浄機の場合、
液体に超音波を有効に作用させ洗浄能力を十分に発揮さ
せるためには、振動子の励振時に振動面が常に液体に接
していなければならない。もし、振動面が液体に接しな
い状態で振動子を励振させると、洗浄能力が不十分とな
るばかりか、振動子が空炊き状態となってその寿命を縮
める。空炊きを続けると、振動子が破損する。

【０００４】そこで、従来の液体噴射式洗浄機にあって
は、振動子の空炊きを防止するために、２つの手段が採
られていた。その１つの手段は、供給配管の途中に流量
センサを取り付けて液体の流量の異常を検出するもので
ある。もう１つの手段は、空炊きに伴う出力回路の過電
流による過熱状態を検出するものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】通常、ノズルは噴射口
を下向きにして使用され、噴射口や供給配管接続口より
も振動子のほうが高い位置にあるから、ノズル内に気泡
が発生すると、その気泡は逃げることができずに振動面
と接触し続ける。

【０００６】しかし、流量センサによる方式では、ノズ
ル内の気泡の有無を検出することはできない。この方式
では、振動面に供給される液体の量は十分であっても、
気泡の発生により空炊き状態が継続する。また、過熱状
態を検出する方式は、事後的であるから、過熱に至るま
での間に振動子を疲労させることになり、結局振動子の
寿命を縮めてしまう。

【０００７】それ故、この発明は、振動子の励振時に液
体の供給不足や液体中に発生した気泡に起因する振動子
の異常を素早く検出して、励振の停止の必要を知らせる
ことにより、振動子を保護し、その延命化を図ることに
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】その目的を達成するため
に、この発明の液体噴射装置は、液体中に超音波を伝搬
させて液体を噴射させる装置において、超音波振動子を
励振させる発振回路と、発振回路の発振信号を整流する
検波回路と、検波回路の出力を並列にある積分回路及び
レベル回路を介して比較回路に接続し、積分回路の出力
信号とレベル回路の出力信号との差に基づいて液体と振
動子との接触状況を検知する手段とを備えることを特徴
とする。

【０００９】発振回路の発振信号は、振動子の負荷時と
無負荷時とで異なる。そこで、発振信号を整流して得ら
れる出力を並列にある積分回路及びレベル回路を介して
比較回路に接続する。積分回路の出力は発振信号の出力
の変動とともに所定の時定数に従って指数関数的に上昇
又は下降する。一方、レベル回路の出力は発振信号の出
力の変動に応じて変動する。このため、レベル回路の出
力を、発振信号が定常状態にある時は積分回路のそれと
の差が一定で、発振信号が変動した瞬間にその差も変動
するように好ましくは逆転するように設定しておけば、
それらの差をもって異常を検知することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】この発明の好ましい実施形態の液
体噴射装置を図面に基づいて説明する。図１は、液体噴
射装置に適用される超音波振動子の異常を検出する回路
を示すブロック図である。

【００１１】超音波振動子１は、発振器２によって所定
の周波数で振動する。同時にその発振信号は、検波器３
で整流された後に積分器４とレベル回路５へ並列に入力
する。レベル回路５と検波器３との間には、可変抵抗６
を接続し、これによってレベル回路５の出力を設定す
る。そして、積分器４の出力を比較器７のハイレベル及
びローレベル端子に、レベル回路５の出力を比較器７の
入力端子に接続する。以上の構成において、検波器３、
積分器４、レベル回路５、可変抵抗６及び比較器７が保
護回路である。

【００１２】積分器４の出力とレベル回路５の出力は、
積分器４の時定数及び可変抵抗６の設定値により、発振
信号が定常状態にあるときにレベル回路５の出力が積分
回路のそれの中間に位置し、発振信号が変動したとき逆
転するように関連づけられている。これをグラフに表す
と、図２、図３及び図４のようになる。

【００１３】振動子１が正常に励振しているときは、図
２に示すように検波器３、積分器４及びレベル回路５の
出力はいずれも一定のため、比較器７の出力はＯＦＦを
維持する。振動子１に気泡が接するなどして異常に励振
したとき、検波器３の出力が上昇又は下降し、それに伴
って積分器４及びレベル回路５の各出力も上下する。こ
のとき、積分器４の出力は検波器３の出力を積分したも
のになるから、上がり始め又は下がり始めの勾配はレベ
ル回路５のそれよりも緩やかである。従って、図３又は
図４に示すように積分器４及びレベル回路５の各出力の
関係が、それまでと逆転し、比較器７の出力がＯＮとな
る。比較器７がＯＮになると同時に振動子１が励振を停
止するように制御回路（図示省略）を組み込んでおくと
良い。あるいは比較器７を表示器８に接続して比較器７
の出力ＯＮを表示器８に表示信号として送り、表示器８
で異常発生の点灯表示又はブザー警報などを行わせても
良い。前者の場合は、振動子１が自動的に励振を停止す
る。後者の場合は、手動で停止させられる。必要に応じ
て気泡を除去する。これによって、洗浄能力の低下及び
振動子１の空炊きが防止される。なお、制御回路と表示
器８を組み合わせても良い。

【００１４】

【発明の効果】本発明によれば、液体の供給量にかかわ
らず、振動子の異常を素早く検知して励振を停止させる
ことができるので、洗浄能力を十分に発揮し続けること
ができるとともに、振動子を長持ちさせることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施形態の液体噴射装置の異常検出回路を示
すブロック図である。

【図２】 正常時の各回路の出力波形図である。

【図３】 異常発生時の各回路の出力波形図である。

【図４】 異常発生時の各回路のもう一つの出力波形図
である。

【符号の説明】

１ 超音波振動子 ２ 発振器 ３ 検波器 ４ 積分器 ５ レベル回路 ６ 可変抵抗 ７ 比較器 ８ 表示器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】液体中に超音波を伝搬させて液体を噴射さ
   せる装置において、 超音波振動子を励振させる発振回路と、 発振回路の発振信号を整流する検波回路と、 検波回路の出力を並列にある積分回路及びレベル回路を
   介して比較回路に接続し、積分回路の出力信号とレベル
   回路の出力信号との差に基づいて液体と振動子との接触
   状況を検知する手段とを備えることを特徴とする液体噴
   射装置。