JPS599724Y2 - 超音波霧化装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は圧電振動子に発振電圧を印加して生じさせた超
音波によって液体を霧化させる超音波霧化装置に関する
ものであり、始動用スイッチを投入した瞬間に圧電振動
子等に過大な突入電流が流れないようにした超音波霧化
装置を提供するものである。

最近、超音波霧化装置が薬液等の霧化器および加湿器と
して需要が高まってきている。

超音波霧化装置は、第１図ａ，ｌ）に示すように霧化す
べき液体１の下部に取付けられた圧電振動子２を発振回
路３によって駆動し、超音波４を液面上に向けて放射す
ることにより液体１を微粒子状に霧化させるものである
。

第１図ａに示すように、振動子２の駆動用発振回路３が
始動する時液面６は水平であり、振動子２から放射され
た最初の超音波４は水平な液面６で全反射されて反射超
音波５となり、圧電振動子２を逆に励振する。

もし、この動作開始の瞬間に発生する反射超音波５が大
きなエネルギーを持つものであれば振動子２にはこの反
射超音波５によって大きないわゆる突入電流が発生し、
振動子２の劣化を早めることになる。

一方、第１図ｂに示すようにいったん霧化動作が始まっ
て水面６に水柱７が形或されると、振動子２から放射さ
れる超音波４のエネルギーは霧化エネルギーとして消費
されるとともに水面６が波打っているため超音波４の液
面反射は乱反射８となり、振動子２から放射される超音
波４のエネルギーが大きくても振動子２にほとんど影響
を与えない。

以上により、第１図ａに示す超音波霧化装置の振動子２
から放射される超音波４のエネルギーを最初だけごく弱
くしてやれば反射超音波５による突入電流が発生せず振
動子２の劣化を防ぐことができることになる。

以上の現象を従来の超音波霧化装置の発振回路を示す第
２図および回路各部の電圧波形を示す第３図を用いて具
体的に説明する。

第２図において、９は入力端子、１０〜１３は単相全波
整流回路を構戒するダイオード、１４は全波整流回路の
出力端子１５とアースとの間に接続されたコンデンサ、
１６．１７は同じく出力端子１５とアースとの間に接続
された抵抗、１８はトランジスタ１９、コンデンサ２０
，２１ ，２２、抵抗２３、振動子２からなるコルピツ
ツ型の発振回路であり、振動子２はすでに述べたように
超音波を液中に発射し、液体を霧化するものである。

２４．２５は抵抗１６と１７の接続点と発振回路１８の
入力端子との間に挿入された直列接続のスイッチと可変
抵抗であり、この可変抵抗２５は霧化量を調節する役目
をする。

２６はチョークコイノレで゛ある。そして発振回路１８
はスイッチ２４をオンすることにより発振を開始し霧化
動作を行わせる。

なお、コンテ゛ンサ１４は０．０２μＦ程度の容量の小
さいものであり、発振出力からの雑音゛除去を目的とし
て設けられている。

上記構成によりなる超音波霧化装置の回路において、端
子９には第３図ａに示すような単相交流電圧が印加され
、ダイオード１０〜１３より構威される全波整流回路に
よって第３図ｂに示す全波整流電圧に変換される。

この電圧は回路の出力端子１５に現われバイアス抵抗１
６．１７で分圧され発振回路１８のバイアス電圧となる
。

いま、上記状態において動作スイッチ２４をオンにし、
その時間が第３図ｂに示す時間ｔｚ（電圧波形位相角が
Ｏ゜または１８０゜の整数倍の時）付近の場合には、回
路の出力端子１５には最初小さな電圧しか現われない。

したがって、第２図の振動子２の発振出力は、最初小さ
くそのため第１図ａの振動子２から放射される超音波４
が水平面６で反射された反射超音波５のエネルギーは小
さくなり、振動子２に突入電流を生じさせない。

しかし、動作スイッチ１７をオンした時間が、第３図ｂ
に示す時間ｔｚ（電圧波形の位相角が９０゜または９０
’の奇数倍のとき）付近の場合には、第１図において、
最初に大きなエネルギーの超音波４が放射されるため、
強力なエネルギーの反射超音波５が振動子２に当り大き
な突入電流を生じさせる。

なお、第１図ｂに示すようにいったん霧化動作が始まっ
て水面６に水柱７が形戊されると、超音波４は液面６で
乱反射等の作用を受け、振動子２に突入電流を生じさせ
ることはない。

本考案は上記の点を勘案してなされたものであり、単相
交流を全波整流する全波整流回路と、上記全波整流回路
の出力電圧を入力とし動作スイッチを投入した時に位相
角が０゜または１８０゜の整数倍の時から始まる全波整
流電圧を出力する全波整流電圧制御回路と、上記全波整
流電圧制御回路の出力電圧をバイアス電圧として圧電振
動子を振動させる発振回路とを備えてなる超音波霧化装
置を提供するものである。

以下本考案の一実施例を図面をもとに詳細に説明する。

第４図は本考案の一実施例における超音波霧化装置の回
路図である。

同図において、破線２７で囲まれた部分が本考案の一実
施例における要部であり、全波整流電圧制御回路２７を
示す。

また、破線２７外の部分は従来例を示す第２図と同じで
あるため、第４図の破線２７外の部分には第２図と共通
の番号を付してある。

また第５図ａ−ｆは超音波霧化装置の動作時における第
４図の各個所の電圧波形である。

まず第４図において、ダイオード１０，１１ ，１２．
１３により構或された全波整流回路の出力端子１５に接
続されたバイアス抵抗２８と２９との接続点をトランジ
スタ３０のベースに接続している。

また、このトランジスタ３０のコレクタと全波整流回路
出力端子１５との間にダイオード３１，抵抗３２，動作
スイッチ３３を直列に設け、またトランジスタ３０のコ
レクタはサイリスタ３４のゲートに抵抗３５を介して接
続されている。

このサイリスタ３４のアノードはトランジスタ３６のベ
ースに接続され、トランジスタ３６のコレクタ，エミツ
タは発振回路１８のバイアス抵抗１７の両端に接続され
ている。

またダイオード３１のカソードはコンデ゛ンサ３７を介
して接地されるとともに抵抗３８を介してサイリスタ３
４のアノードに接続されている。

３９はサイリスタ３４のゲートとアースとの間に接続さ
れた抵抗である。

また第５図ａは交流電源から端子９に供給される単相交
流電圧波形、ｂは全波整流回路の出力端子１５の電圧波
形、Ｃはトランジスタ３０のベースへの入力電圧波形、
ｄはトランジスタ３０のコレクタの電圧波形、ｅはサイ
リスタ３４のアノードの電圧波形、ｆは発振回路１８の
バイアス点４０の電圧波形である。

次に動作について説明すると、第４図の端子９には第５
図ａに示す交流入力電圧が印加され、第５図ｂに示す全
波整流された出力電圧は抵抗２８，２９によって分圧さ
れ、トランジスタ３０のベースに印加される。

トランジスタ３０のベースに印加される電圧波形が第５
図Ｃである。

いま、動作スイッチ３３を第５図のｔ１時にオンしたと
すれば、トランジスタ３０のベース電圧は第５図Ｃに示
すようにハイレベルにあるため、トランジスタ３０はオ
ンし、したがってトランジスタ３０のコレクタ電圧はｔ
１時には第５図ｄに示すようにゼロである。

このためサイリスタ３４のゲート電圧はゼロで、サイリ
スタ３４はオフ状態であり、サイリスタ３４のアノード
電圧は第５図ｅに示すようにハイレベルにあり、トラン
ジスタ３６はオンする。

このため、発振回路の入力端子４０のバイアス電圧は第
５図ｆに示すようにｔ１時にはゼロで発振回路の動作は
停止したままである。

トランジスタ３０のベース電圧が低下した第５図Ｃに示
すｔ２時に、トランジスタ３０のコレクタ電圧は第５図
ｄに示すように高くなり、サイリスタ３４のゲートにト
ランジスタ３０のハイレベルのコレクタ電圧が印加され
、サイリスタ３４はオンする。

すると、サイリスタ３４のアノード電圧は第５図ｅに示
すようにゼロになり、トランジスタ３６はオフする。

そうすると、発振回路のバイアス電圧は第５図ｆのよう
に正常値となり、発振回路は所定の動作を始める。

サイリスタ３４はｔ２時にいったんオンすればオン状態
を常に継続し、発振回路は正常動作を保つ。

このように本考案の一実施例における超音波霧化装置で
は、発振回路の動作時に、発振回路のバイアス電圧がほ
ぼゼロボルトより始まるため、動作スイッチをオンした
瞬間に超音波の反射による突入電流が発生せず振動子の
劣化を早めるということかない。

なお、本実施例では第４図の破線部分２７に示す回路を
用いて、発振回路のバイアス電圧がほぼゼロボルトより
始まるようにしたが、本実施例の回路に限られるもので
はなく、動作スイッチを投入した時に、発振回路の全波
整流バイアス電圧波形の位相角がＯ゜または１８０゜の
整数倍の時から動作を開始させる回転であればよい。

以上説明したように本考案は、超音波霧化装置の回路保
護という点から有用なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ，ｌ）は超音波霧化装置の動作時における断面
図、第２図は従来の超音波霧化装置の回路図、第３図ａ
，ｂは第２図の回路の各個所における電圧波形図、第４
図は本考案における超音波霧化回路の回路図、第５図ａ
−ｆは第４図の回路の各個所における電圧波形図である
。 ２７・・・・・・トランジスタ、３３・・・・・・動作
スイッチ、３４・・・・・・サイリスタ、３６・・・・
・・トランジスタ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 単相交流を全波整流する全波整流回路と、上記全波整流
   回路の出力電圧を入力とし動作スイッチを投入した時に
   位相角が０゜又は１８０゜の整数倍の時から始まる全波
   整流電圧を出力する全波整流電圧制御回路と、上記全波
   整流電圧制御回路の出力電圧をバイアス電圧とし圧電振
   動子を振動させる発振回路とを備えてなる超音波霧化装
   置。