JPS59201962A - 霧化装置 - Google Patents
霧化装置Info
- Publication number
- JPS59201962A JPS59201962A JP58075765A JP7576583A JPS59201962A JP S59201962 A JPS59201962 A JP S59201962A JP 58075765 A JP58075765 A JP 58075765A JP 7576583 A JP7576583 A JP 7576583A JP S59201962 A JPS59201962 A JP S59201962A
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- JP
- Japan
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- piezoelectric element
- inductance
- pressurizing chamber
- signal
- liquid
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
- B05B17/00—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups
- B05B17/04—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods
- B05B17/06—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods using ultrasonic or other kinds of vibrations
- B05B17/0607—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods using ultrasonic or other kinds of vibrations generated by electrical means, e.g. piezoelectric transducers
- B05B17/0638—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods using ultrasonic or other kinds of vibrations generated by electrical means, e.g. piezoelectric transducers spray being produced by discharging the liquid or other fluent material through a plate comprising a plurality of orifices
- B05B17/0646—Vibrating plates, i.e. plates being directly subjected to the vibrations, e.g. having a piezoelectric transducer attached thereto
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M69/00—Low-pressure fuel-injection apparatus ; Apparatus with both continuous and intermittent injection; Apparatus injecting different types of fuel
- F02M69/04—Injectors peculiar thereto
- F02M69/041—Injectors peculiar thereto having vibrating means for atomizing the fuel, e.g. with sonic or ultrasonic vibrations
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は灯油や軽油等の液体燃料・水・薬溶液・記録液
等を、電気的振動子を用いて霧化する液体の霧化装置に
関する。
等を、電気的振動子を用いて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か提案されてお
り、圧電素子等の電気的振動子を用いた超音波霧化装置
も多く見うけられる。そして、圧電素子の機械的共振点
付近で効率よ＜１駆動する手段も提案されている。
り、圧電素子等の電気的振動子を用いた超音波霧化装置
も多く見うけられる。そして、圧電素子の機械的共振点
付近で効率よ＜１駆動する手段も提案されている。
まず、第１図は一般的に用いられる圧電素子の電気的等
価回路を表わし、１のインダクタンス分Ｌ１、２の容量
分Ｃ１、３の抵抗分Ｒつからなる直列回路部と、４の容
量分Ｃ０からなる等価並列容量部から構成されている。
価回路を表わし、１のインダクタンス分Ｌ１、２の容量
分Ｃ１、３の抵抗分Ｒつからなる直列回路部と、４の容
量分Ｃ０からなる等価並列容量部から構成されている。
第２図は、通常の圧電素子の周波数に対するリアクタン
ス易性を示し、ｆ＜ｆｒでは容量性、ｆｒ＜ｆ＜ｆａｒ
では誘導性、ｆａｒ＜ｆで捷だ容量性を示している。ｆ
ｒ， ｆａｒはそれぞれ共振周波数，反共振周波数と呼
ばれる点で、ｆ＝ｆｒのときインピーダンスは純抵抗分
Ｒ１となることがわかる。
ス易性を示し、ｆ＜ｆｒでは容量性、ｆｒ＜ｆ＜ｆａｒ
では誘導性、ｆａｒ＜ｆで捷だ容量性を示している。ｆ
ｒ， ｆａｒはそれぞれ共振周波数，反共振周波数と呼
ばれる点で、ｆ＝ｆｒのときインピーダンスは純抵抗分
Ｒ１となることがわかる。
第３図は、第２図で示されたような基本特性を有する圧
電素子、あるいは、圧電素子を組み込んだ霧化器の基本
的発振駆動方法である。同図ａはコルピッツ型発振回路
の原型で、トランジスタ５、コンデンサ６，７、コイル
８から成っている。ｂ（（よ［ｊＩＪ記のコイル８を圧
電素子９に置き換えたもので、圧電素子９がインダクタ
ンス分として作用する周波数範囲、すなわち、第２図の
ｆ＜ｆ＜ｆａｘで発振を続行する。このときには、はぼ
機械的共振点で発振を行うことになり、非常に効率がよ
くしかも最適な駆動周波数での発振が実現されるのであ
る。
電素子、あるいは、圧電素子を組み込んだ霧化器の基本
的発振駆動方法である。同図ａはコルピッツ型発振回路
の原型で、トランジスタ５、コンデンサ６，７、コイル
８から成っている。ｂ（（よ［ｊＩＪ記のコイル８を圧
電素子９に置き換えたもので、圧電素子９がインダクタ
ンス分として作用する周波数範囲、すなわち、第２図の
ｆ＜ｆ＜ｆａｘで発振を続行する。このときには、はぼ
機械的共振点で発振を行うことになり、非常に効率がよ
くしかも最適な駆動周波数での発振が実現されるのであ
る。
しかし、インダクタンスとして作用する領域をもたず、
実際に噴霧する共振点付近では全て容量性の特性を示す
圧電素子を応用した霧化器には、前述のような基本的コ
ルピッツ発掘回路は適用できない。このような霧化器の
駆動手段としては、１ 外部発振回路にて所定の駆動周
波数を圧電素子に加え、温度特性を合わせて周波数を変
化させる手段や、２ 霧化器の容量性分を利用し、この
容量分と直列共振するインダクタンスを配してその共振
信号を取り出し、増幅器へ帰還して自励発振系を構成す
る手段等が従来から提案されていた。
実際に噴霧する共振点付近では全て容量性の特性を示す
圧電素子を応用した霧化器には、前述のような基本的コ
ルピッツ発掘回路は適用できない。このような霧化器の
駆動手段としては、１ 外部発振回路にて所定の駆動周
波数を圧電素子に加え、温度特性を合わせて周波数を変
化させる手段や、２ 霧化器の容量性分を利用し、この
容量分と直列共振するインダクタンスを配してその共振
信号を取り出し、増幅器へ帰還して自励発振系を構成す
る手段等が従来から提案されていた。
第４図は上述２の従来例を示す構成図で、圧電素子９へ
はインダクタンス１０を介して信号が伝達される。１１
は共振電流検出用の抵抗で、この検出信号が直流分カッ
ト用のコンデンサ１２を介して、増幅器１３へ伝達され
、増幅された信号は前述のインダクタ１０を通して圧′
１し素子へ加えられている。この自励発振系によって、
所定の駆動周波数信号が霧化器に伝わり、噴霧が行われ
る。
はインダクタンス１０を介して信号が伝達される。１１
は共振電流検出用の抵抗で、この検出信号が直流分カッ
ト用のコンデンサ１２を介して、増幅器１３へ伝達され
、増幅された信号は前述のインダクタ１０を通して圧′
１し素子へ加えられている。この自励発振系によって、
所定の駆動周波数信号が霧化器に伝わり、噴霧が行われ
る。
ところが、上記１，２０例は、第１図で示した圧電素子
の直列共振点（ｆｒ ＝％πＩＹイ馬−）を確実に追尾
して発振する構成とはなっておらず、温度等の環境変化
や、経時変化による機械的共振点のずれを補償できない
という欠点を有していた。
の直列共振点（ｆｒ ＝％πＩＹイ馬−）を確実に追尾
して発振する構成とはなっておらず、温度等の環境変化
や、経時変化による機械的共振点のずれを補償できない
という欠点を有していた。
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、利
用共振点付近で容量性を示す霧化器の等価容量分を打ち
消し、直列共振信号を取り出して自励発振系を構成し、
外部の環境変化や経時変化による共振点変化に追随して
、安定な噴霧状態をに３１１持し常に効率よく駆動でき
る機械的共振点を追尾できる簡単な霧化装置を提供する
ことを目的とする。
用共振点付近で容量性を示す霧化器の等価容量分を打ち
消し、直列共振信号を取り出して自励発振系を構成し、
外部の環境変化や経時変化による共振点変化に追随して
、安定な噴霧状態をに３１１持し常に効率よく駆動でき
る機械的共振点を追尾できる簡単な霧化装置を提供する
ことを目的とする。
発明の構成
この目的を達成するために本発明は、負荷である液体を
充填する加圧室を備えたボディーと、前記加圧室に液体
を供給するだめの供給部と、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電気的振動子とからなる霧化器
と、前記電気的振動子に並列接続されたインダクタ部と
、前記電気的振動子及び前記インダクタ部に流れる電流
を検出する電流検出部と、前記電流検出部の信号を増幅
し前記電気的振動子に伝える増幅部を設けたものである
。
充填する加圧室を備えたボディーと、前記加圧室に液体
を供給するだめの供給部と、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電気的振動子とからなる霧化器
と、前記電気的振動子に並列接続されたインダクタ部と
、前記電気的振動子及び前記インダクタ部に流れる電流
を検出する電流検出部と、前記電流検出部の信号を増幅
し前記電気的振動子に伝える増幅部を設けたものである
。
この構成によって、電気的振動子を組み込んだ霧化器の
等価並列容量分を打ち消し、直列共振信号による自励発
振回路を構成できる。
等価並列容量分を打ち消し、直列共振信号による自励発
振回路を構成できる。
ところで、外部発振信号を効率よく伝達する意味から、
整合用インダクタンスとしてトランス結合などが提案さ
れているが、本発明とは目的及び後述する効果の点が具
なっている。
整合用インダクタンスとしてトランス結合などが提案さ
れているが、本発明とは目的及び後述する効果の点が具
なっている。
実施例の説明
第５図で本発明の一実施例である霧化器について説明す
る。液体を充填する加圧室１４を備えたボディー１５は
、ビス１６で数例板１７に固定さ恭ている。液体は供給
パイプ１８を介して前記加圧室１４に入り、霧化動作中
は気体排出用のパイプ１９の途中１で満たされる。２０
は加圧室１４の一面に臨んで配されたノズル部で、外周
はボディー１５に接合されている。ノズル部２０の中央
には液滴吐出用の微細な孔を有する球面状の突起２１が
形成されている。さらに、ノズル部２０には、円環状の
電気的振動子、ここでは圧電素子２２が装着されている
。この圧電素子２２は厚さ方向に分極された圧電セラミ
ックで、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。２３は圧電素子２２に駆動信号を伝達するリ
ード線で、一方は圧電素子２２の片方の電極面へ半田接
着され、他方はボディー１５ヘビス２４で接続されてい
る。駆動信号により圧電素子２２の機械的振動が励起さ
れると、ノズル部２ｏも付勢されて振動するので、結果
として加圧室１４内の液体が霧化粒子２５となって吐出
される。
る。液体を充填する加圧室１４を備えたボディー１５は
、ビス１６で数例板１７に固定さ恭ている。液体は供給
パイプ１８を介して前記加圧室１４に入り、霧化動作中
は気体排出用のパイプ１９の途中１で満たされる。２０
は加圧室１４の一面に臨んで配されたノズル部で、外周
はボディー１５に接合されている。ノズル部２０の中央
には液滴吐出用の微細な孔を有する球面状の突起２１が
形成されている。さらに、ノズル部２０には、円環状の
電気的振動子、ここでは圧電素子２２が装着されている
。この圧電素子２２は厚さ方向に分極された圧電セラミ
ックで、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。２３は圧電素子２２に駆動信号を伝達するリ
ード線で、一方は圧電素子２２の片方の電極面へ半田接
着され、他方はボディー１５ヘビス２４で接続されてい
る。駆動信号により圧電素子２２の機械的振動が励起さ
れると、ノズル部２ｏも付勢されて振動するので、結果
として加圧室１４内の液体が霧化粒子２５となって吐出
される。
ところで加圧室１４へ供給される液体は、赫化器設置構
成で前記気体排出用のパイプ１９の途中まで充填しても
よいが、別手段として、通常は加圧室内は空で、液滴吐
出７−ケンスに入る前に排気パイプ１９を通じて負圧を
加え、液体を加圧室１４に充填すると共に排気パイプ１
９の途中まで引き上げてもよい。後者の手段によれば、
ノズル孔部で液体中の不純物等が固化し、液滴を噴出で
きないという不具合が生じない。
成で前記気体排出用のパイプ１９の途中まで充填しても
よいが、別手段として、通常は加圧室内は空で、液滴吐
出７−ケンスに入る前に排気パイプ１９を通じて負圧を
加え、液体を加圧室１４に充填すると共に排気パイプ１
９の途中まで引き上げてもよい。後者の手段によれば、
ノズル孔部で液体中の不純物等が固化し、液滴を噴出で
きないという不具合が生じない。
第６図は、本発明の霧化器の周波数ｆと電流工との関係
を示す図で、ｆ＝ｆｒに極大点、ｆ＝ｆａｘに極小点が
存在している。各点は、第１図で示しだ電気的等価回路
の直列共振と並列共振の発生点である。実際の噴霧量は
、ｆｒとｆａｒ の中間点で最大値となる。すなわち
、機械的共振点（ｆｒｍ）で最も効率よく噴霧させるこ
とができる。
を示す図で、ｆ＝ｆｒに極大点、ｆ＝ｆａｘに極小点が
存在している。各点は、第１図で示しだ電気的等価回路
の直列共振と並列共振の発生点である。実際の噴霧量は
、ｆｒとｆａｒ の中間点で最大値となる。すなわち
、機械的共振点（ｆｒｍ）で最も効率よく噴霧させるこ
とができる。
第７図は、本発明の霧化器を駆動したときの電流の電圧
に対する進み位相を示している。機械的共振点ｆｒｍで
位相差が最小になってはいるものの全て電流進み位相、
すなわち、容量性の特性を示している。
に対する進み位相を示している。機械的共振点ｆｒｍで
位相差が最小になってはいるものの全て電流進み位相、
すなわち、容量性の特性を示している。
第８図は、外部発振部２６の信号を増幅器１３を介して
、インダクタンス２７が圧電素子９と並列接続されたも
のに力える回路のブロック構成である。２８は圧電素子
９とインダクタンス２７を通った信号を検出するだめの
抵抗で、ｖｏはその出力信号である。インダクタンス２
７の値は、圧電素子の機械的共振点付近で等価並列容量
分と並列共振するように選択する。
、インダクタンス２７が圧電素子９と並列接続されたも
のに力える回路のブロック構成である。２８は圧電素子
９とインダクタンス２７を通った信号を検出するだめの
抵抗で、ｖｏはその出力信号である。インダクタンス２
７の値は、圧電素子の機械的共振点付近で等価並列容量
分と並列共振するように選択する。
第９図は、第８図の構成による周波数特性図であり、横
軸に駆動周波数、縦軸に出力信刊ｖ。をとっている。Ａ
１ が第８図の４まの構成による特性で、ｆｒｍでピ
ーク値があるが、それよりも低い周波数でも高い周波数
でも、出力信号■。とじては大きくなっている。Ａ２は
、第８図の出力信号■。
軸に駆動周波数、縦軸に出力信刊ｖ。をとっている。Ａ
１ が第８図の４まの構成による特性で、ｆｒｍでピ
ーク値があるが、それよりも低い周波数でも高い周波数
でも、出力信号■。とじては大きくなっている。Ａ２は
、第８図の出力信号■。
に・・ノドパスフィルタを介したもので、共振点付近の
信号か所定の周波数領域で最大値を示す様子かわかる。
信号か所定の周波数領域で最大値を示す様子かわかる。
この特性を適用したものが、第１０図の回路ブロック＋
１４成で、バンドパスフィルタ２９を介して、電流検出
信号が帰還され自励発振系を構成している。ＡｆＪと同
一番号のものは、同じ機能を有する１イリ成郡品である
。
１４成で、バンドパスフィルタ２９を介して、電流検出
信号が帰還され自励発振系を構成している。ＡｆＪと同
一番号のものは、同じ機能を有する１イリ成郡品である
。
発明の効果
本発明の霧化装置によれば、圧電素子と並列に所定のイ
ンダクタンスを接続するだけの構成で、霧化器の機械的
共振点を取り出すことができ、その共振信号を増幅器へ
帰還するだけの簡単な構成で自励発振系を構成すること
が可能となる。これにより、外部環境変化や経時変化に
よる機械的共振点の変動を自動的に追尾し、常に効率よ
く駆動することができるという効果を有する。
ンダクタンスを接続するだけの構成で、霧化器の機械的
共振点を取り出すことができ、その共振信号を増幅器へ
帰還するだけの簡単な構成で自励発振系を構成すること
が可能となる。これにより、外部環境変化や経時変化に
よる機械的共振点の変動を自動的に追尾し、常に効率よ
く駆動することができるという効果を有する。
第１図は圧電素子の゛電気的等価回路図、第２図は圧電
素子の周波数変化に対するリアクタンス特性を示す図、
第３図ａはコルピッツ型発振回路の基本回路図、同図す
は圧電素子を組み入れたピアース回路図、第４図は従来
の発振回路図、第６図は本発明の一実施例である霧化器
の断面図、第６図は同霧化器の周波数と電流の特性図、
第７図は同霧化器の電流と電圧の位相関係を示す図、第
８図は同霧化器の圧電素子と並列にインダクタンスを接
続したときの周波数特性測定回路図、第９図は第８図の
測定回路における周波数特性図、第１０図は本発明の一
実施例を示す霧化器の回路図である。 １３・・・・増幅部、１４・・・・・・加圧室、１５・
・・・・ボディー、１８・・・・・供給部、２０・・・
・・・ノズル部、２２−・・・電気的振動子、２７・・
・・インダクタ部、２８・・・・・・電流検出部、２９
・・・・・・バンドパスフィルタ。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第
１１Ａ 第２図 第 ３１、ｊ （（１１（ｂ） 第４図 第５図 ３ 第６１／ｊ 第７図 第８しｊ 第 ９ （２） 第１０図
素子の周波数変化に対するリアクタンス特性を示す図、
第３図ａはコルピッツ型発振回路の基本回路図、同図す
は圧電素子を組み入れたピアース回路図、第４図は従来
の発振回路図、第６図は本発明の一実施例である霧化器
の断面図、第６図は同霧化器の周波数と電流の特性図、
第７図は同霧化器の電流と電圧の位相関係を示す図、第
８図は同霧化器の圧電素子と並列にインダクタンスを接
続したときの周波数特性測定回路図、第９図は第８図の
測定回路における周波数特性図、第１０図は本発明の一
実施例を示す霧化器の回路図である。 １３・・・・増幅部、１４・・・・・・加圧室、１５・
・・・・ボディー、１８・・・・・供給部、２０・・・
・・・ノズル部、２２−・・・電気的振動子、２７・・
・・インダクタ部、２８・・・・・・電流検出部、２９
・・・・・・バンドパスフィルタ。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第
１１Ａ 第２図 第 ３１、ｊ （（１１（ｂ） 第４図 第５図 ３ 第６１／ｊ 第７図 第８しｊ 第 ９ （２） 第１０図
Claims (2)
- （１）液体を充填する加圧室を備えたボディーと、前記
加圧室に液体を供給するだめの供給と、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先、前記ノズル
部を付勢して前記ノズルを加振する電気的振動子とから
なる霧化器と、前記電気的振動子に並列接続されたイン
ダクタ部と、前記電気的振動子及び前記インダクタ部に
流れる電流を検出する電流検出部と、前記電流検出部の
信号を増幅し前記電気的振動子に伝える増幅部とから構
成される装置 - （２）電流検出部からの信号をバンドパスフィルタを通
して増幅部に伝達する特許請求の範囲第１項記載の霧化
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58075765A JPS59201962A (ja) | 1983-04-28 | 1983-04-28 | 霧化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58075765A JPS59201962A (ja) | 1983-04-28 | 1983-04-28 | 霧化装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59201962A true JPS59201962A (ja) | 1984-11-15 |
Family
ID=13585631
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58075765A Pending JPS59201962A (ja) | 1983-04-28 | 1983-04-28 | 霧化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59201962A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01308173A (ja) * | 1988-05-31 | 1989-12-12 | Nec Corp | 圧電アクチュエータの駆動方法 |
| FR2762648A1 (fr) * | 1997-04-25 | 1998-10-30 | Renault | Dispositif d'injection de carburant pour moteur a combustion interne |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52150008A (en) * | 1976-06-09 | 1977-12-13 | Hiroshi Shimizu | Automatic frequency tracing ultrasonic wave oscillator |
| JPS52151023A (en) * | 1976-06-11 | 1977-12-15 | Tohoku Metal Ind Ltd | Ultrasonic wave oscillator constant velocity controller |
| JPS56146054A (en) * | 1980-03-21 | 1981-11-13 | Siemens Ag | Fuel injection nozzle for internal combustion engine |
| JPS5862411A (ja) * | 1981-10-12 | 1983-04-13 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 霧化装置 |
| JPS5864415A (ja) * | 1981-10-15 | 1983-04-16 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 液体燃料燃焼装置 |
-
1983
- 1983-04-28 JP JP58075765A patent/JPS59201962A/ja active Pending
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