JPS60162142A - 超音波式霧化器 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、圧電振動子を高周波電圧で駆動しその時発生
する超音波振動エネルギで液体を霧化させる超音波式霧
化器に関するものである。超音波式霧化器においては、
霧化すべき液体が装置の転倒に」：って圧電振動子の周
囲から取り除かれたり、貯留していた液体が霧化の進行
とともに減少して最後には圧電振動子の周囲から枯渇し
てしまった場合には、圧電振動子が過負荷状態となって
破壊してしまうためこれらの液体枯渇状態を適確に検知
して、圧電振動子の駆動を停止する手段を必要とする。

また圧電振動子をキュリ一点以上の環境へ置くことも圧
電振動子の性能を劣化させてしまうため、霧化されだ液
体を外部へ吹き出すだめの送風・冷却ファンが停止して
しまって霧化すべき液体が高温になってしまう状況や、
予め熱しておいた高温液体を投入して霧化させる状況は
防止しなければならない。

従来例の構成とその問題点 以下図面を参照しながら従来の超音波式霧化器について
説明する。

第１図は、従来の超音波式霧化器の構造断面図である。

霧化すべき液体１は予備タンク２に貯留されていて、霧
化により霧化槽３の液量が減少すると圧力弁４の働きで
予備タンク２から補給される。霧化槽３の中央底部へは
圧電振動子５が設置され、振動子駆動回路６で駆動され
る。霧化さ扛た液体は、送風・冷却ファン７から吹き出
され送風溝８を通して導き出された風ＶＣよって外部へ
送り出される。振動子駆動回路６へは電源トランス９か
ら電源が供給される。１０は電源スィッチである。

以上のように構成された超音波式霧化器において、まず
装置が転倒して圧電振動＝Ｔ−５の周囲から霧化すべき
液体１が取り除かれてし甘う事故ＶＣついては、装置底
部の床面と接する場所に転倒検知スイッチ１１を設けて
いる。この転倒検知スイッチ１１は通常、装置の自重で
閉状態となって振動子駆動回路６へ電源を供給（７てい
るが、いっ／こん装置が転倒すると開状態となるため振
動子駆動回路６への給電は停止さ７］るため、圧電振動
子６の過負荷駆動は防止される。次ＶＣ霧化が進行して
貯留していた霧化すべき液体１が枯渇してし斗う要因の
事故については、小型磁石を封止した浮子１２とリード
リレー１３の対からなるフロートスイッチ１４で液位を
検出し、霧化すべき液体１の量が減少して規定液位以下
ＶＣなった場合は第２図で示す」：うに、振動子駆動回
路６の内部で圧電振動子６の駆動を停止することによっ
てその過負荷駆動を防止している。さらに送風・冷却フ
ァン７の停止や霧化すべき液体１として高温のものを使
用する第３の事故については、圧電振動子５Ｖことって
寿命が短くなる程度で破壊という致命的結果に至ること
が少ないために、特別な対策は講じていないのが実情で
ある。

第２図は、第１図で説明した従来の超音波式霧化器の回
路図である。第２図に示す電源スィッチ１０、転倒スイ
ッチ１１、送風・冷却ファン７、電源トランス９及び圧
電振動子５については、第１図でその機能を説明した。

振動子駆動回路６はコルピッツ形発振回路で実現されて
おり、通常はプリント基板１ニへ実装される。第１図で
説明したフロートスイッチ１４はコルピッツ発振回路の
バイアス電流を切断することによって、圧電振動子６の
駆動を停止している。

ところで以」二説明した従来の超音波式霧化器の問題点
の第１１１、転倒検知スイッチ１１としてマイクロスイ
ッチのＪ：うな接点を利用したスイッチを使っているた
め耐久−Ｊ二の信頼性に乏しいことである。さらに転倒
検知スイッチ１１と対向する床面は水平な剛体でなけＪ
］−ばならず使用上注意を要する。また問題点の第２は
、フロートスイッチ１４も接点を利用したスイッチであ
り同じく耐久上の信頼性に乏しいことである。特にリー
ドリレー１３は接点の溶着が、捷だ浮子１２はいわゆる
水あかが浮着しすぎると不動作が問題となる。さらに浮
子１２が霧化槽３の内部にあるため、水あかを除去する
ための清掃が不便である。

発明の目的 本発明の目的は上記欠点に鑑み、装置の転倒検知や霧化
すべき液体の適正液位を検知する手段として接点を用い
たスイッチを使用せず、かつその結果として水あかの清
掃のしやすい超音波式霧化器を提供するものである。

発明の構成 本発明は、事故の第１の要因である装置の転倒によって
霧化すべき液体が圧電振動子から急激に取り除かれてし
甘う状況の検知手段として、例えば赤外線のフォトイン
タラプタなどのような光の送受信器と、その中間に配置
して通常は光を遮断するがいったん装置が転倒するとそ
の光を通過させてしまう転倒検知物体を用いておこなう
。この通常時光を遮断し、転倒時光を通過させる論理は
逆も可能である。また第２の要因である霧化の進行とと
もに減少する霧化すべき液体が枯渇してしまっていない
かの検知手段として霧化すべき液体は接してサーミスタ
を取り付け、そのサーミスタは定期的に通電し自己発熱
させる方法でおこなう。

この時霧化すべき液体の液位が適正ならば自己発熱した
熱は霧化すべき液体によって奪われるため、サーミスタ
の抵抗変化、すなわち温度変化は少ない。しかし露化す
べき液体が枯渇していくにつれ、サーミスタの放熱が少
なくなるためその抵抗変化、すなわち温度変化は大きく
なる。この温度変化の大小からの霧化すべき液体の液位
ないしは枯渇を検知しようとするものであるが、このた
めのサーミスタに１熱容量が小さく、熱追従性の良いも
のでなければならない。第３の要因である送風・冷却フ
ァンの停止や既に高温となっている液体を投入したこ吉
に３Ｌる霧化すべき液体の異常高幅状態の検知ｄ１、」
二記ザーミスタを時系列で兼用し、液位検出のため自己
発熱させるに先立ってサーミスタの抵抗すなわち霧化す
べき液体の温度を測定しておこなう。つ丑りその温度が
親定値以下々らば、送風・冷却ファンは正常に回転しか
つ高温の液体が投入されていないと判断するようにする
。以上のような判断を伴う処理や時系列でサーミスタを
作動させる処理は、マイクロプロセッサを中心に回路構
成すると有効である。

実施例の説明 以下本発明の一実施例について、図面を参照しながら説
明する。

第３図は、本発明の超音波式霧化器の構造断面図である
。第１図の構造と同一の部分については同一番号をつけ
て説明は省略する。以下の説明でＣ１異なる部分の説明
のみおこなう。第３図において、１５は光送受信器であ
る。そして、通常送信側がフォトダイオード１５ａ、受
信側がフォトトランジスタ１５ｂで構成される。１６は
転倒検知物体で、この例でｄ、光を透過する中空の球状
体の中へ光を透過しない球状体を封入したもので実現し
ているが、振り子状の物体によってもその目的は達せら
れる。つ捷り装置が正常と転倒した場合で、光の通過状
態に大きな差が生じるものであればよい。光送受信器１
５と転送検知物体１６は、振動子１駆動回路６を搭載し
たプリン１、基板上に実装すると組立てか容易である。

１７はサーミスタで、霧化すべき液体１に接して取り付
ける。この時金属のような熱の良導体１８を介して霧化
すべき液体１と接するとより効果的である。丑だサーミ
スタ（１７）は直接霧化すべき液体１へ浸漬させること
も可能である。

第４図は、第３図で説明した本発明の超音波式霧化器の
回路図である。第４図においても第２図と異なり本発明
の骨子となっている部分についてのみ説明する。１８は
マイクロプロセッサで前に述べたような判断や時系列の
処理を分担する素子である。マイクロプロセッサ１８０
入カポ−）Ａへは、装置がＩＦ常であるか転倒している
かに応じて光送信器１５と転倒検知物体１６からなる転
倒検知部１９で検出された状態信号が送られる。またマ
イクロプロセッサ１８の入カポ−）Ｂへは、コンパレー
タ２０を中心とする温度検知部２１で検知した湯度情報
が送られる。コンパレータ２０の基準信号入力端子Ｃ１
へはこの例ではコンデンサ２２によるのこぎり状の充電
波形が印加されるもの表する。この充電波形はトランジ
スタ２３を中心に構成される定電流源に」：って作られ
る。壕だ充電のスタートはマイクロプロセッサ１８の出
力ボートＱの信号によってトランジスタ２４をオフさせ
ることによっておこなう。一方コンパレータ２ｏの比較
信号入力端子Ｃ２へは、比較的小さくてサーミスタ１７
の自己発熱を起こさせるに十分な抵抗２５とサーミスタ
１７で分割された電圧１゜ と、十分大きくてサーミスタ１７の自己発熱が無視でき
る抵抗２６とサーミスタ１了で分割された電圧が、トラ
ンジスタ２７、すなわちマイクロプロセッサ１８の出カ
ポ−）Ｐの出力によって切換えられて印加される。マイ
クロプロセッサ１８の出力Ｒは振動子駆動回路６のバイ
アス電圧を制御して、圧電振動子５を駆動したり、駆動
を停止したりするだめのものである。

以上のように構成された本発明の回路の動作内容を、第
６図を中心に第４図を参照しながら説明する。第６図に
おいて、８１　〜Ｓ３の信号は第４図のマイクロプロセ
ッサ１８がおこなう判断や処理の時系列を示す区間信号
である。信号Ｓ１は転倒検知区間で、第４図の転倒検知
部１９で検知されマイクロプロセッサ１８の入力ボート
Ａへ送られる信号が装置の転倒を知らせると、マイクロ
プロセッサ１８の出力ボートＲを制御して振動子１駆動
回路６のバイアス電圧を切断する処理をおこなう０信月
８２は第４図の送風・冷却ファンγの停止などにより霧
化すべき液体が異常高温になっていないかを検知する区
間で、第４図のトランジスタ２７の出力をマイクロプロ
セッサ１８の出力ポートＰの出力でオフとすることによ
り、コンパレータ２０の比較信ぢ入力端イＣ２ヘザーミ
スタ１７の自己発熱を抑えた比較的高い抵抗２６とサー
ミスタ１７の現在温度での抵抗で分割された電圧を与え
る処理をおこなう。マイクロプロセッサ１８はこの処理
に続いて、出力ポートＱを制御してトランジスタ２４を
オフとすることに」：リコンデンザ２２へのこきり状の
充電電圧を発生させる。現在の温度はこの充電開始から
コンパレータ２ｏの出力が反転する時間にＪ：って計測
され、この時間＃を測ｈマイクロプロセッザ１８がおこ
なう。この結実現在温度が規定値以上であれば振動子駆
動回路６を停止させる。信号Ｓ３は霧化すべき液体が枯
渇に近すいているかを第４図のサーミスタ１７の自己発
熱による温度上列から判断する区間で、第４図のトラン
ジスタ２７の出力をマイクロプロセッサ１８の出力ポー
トＰの出力でオンすることにより、コンパレータ２ｏの
比較信号入力端子Ｃ２ヘサーミスタ１７の自己発熱を起
こすだめの比較的小さい抵抗とサーミスタ１７の自己発
熱後の抵抗で分割された電圧を与える処理をおこなう。

その後におこなう温度検出から温度の判断を経て振動子
駆動回路６を制御する過程は信号Ｓ２の場合と同様であ
るが、霧化すべき液体の枯渇は緩慢に進行するものであ
るから枯渇に近づいているかどうかの判断は、複数の温
度側測値をもとにその変化が規定値具」二であるかどう
かによりおこなう方が有効である。信号Ｗ　−Ｗ　は信
号Ｓ２と８３１　３ の区間でおこなう温度語測処理に付随した第４図の温度
検知部２１の代表点の波形である。信号Ｗ１は第４図の
マイクロプロセッサ１８の出力ポートＰから送られる］
・ランジスタ２７を制御する信号で、この信号がノ・イ
の区間ではトランジスタ２７をオフ、ロウの区間ではオ
ンとすることにより、コンパレータ２ｏの比較信号入力
端子Ｃ２へ与える電圧を切換える働きをする。信号Ｗ２
は第４図のマイクロプロセッサ１８の出力ポートＱから
送られるトランジスタ２４を制御する信号で、この１３
・、 信号がロウになるとトランジスタｄ、オフとなるためコ
ンデンサ２２は充電を開始し、その信号はコンパレータ
２ｏの基準信号入力端子Ｃ１へ印加される。信号Ｗ３は
第４図のコンパレータ２０の出力が反転する寸でその基
準信号入力端子Ｃ１へ印加されている信号を示すもので
、サーミスタ１７として負の湯度係数を有するものを用
いかつ霧化すべき液体が送風・冷却ファン７の停止など
により異常な高温となった場合にはその信号はｗ１→ｗ
３の変化を示し、霧化すべき液体が枯渇に近づいた場合
にばｗ２→ｗ４の変化を示す。

発明の効果 以」二のように本発明によれば、接点を用いたスイッチ
を使用せずに装置の転倒や霧化すべき液体の適正液位を
検知することができ、耐久信頼性や保守性が向−１ニす
るため実用的価値は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の超音波式霧化器の構造断面図、第２図は
従来の超音波式霧化器の回路図、第３図は本発明の超音
波式霧化器の構造断面図、第４図１４　パ′／ は本発明の超音波式霧化器の回路図、第６図は本発明の
超音波式霧化器の動作説明図である。 １・・・・・・霧化すべき液体、７・・・・・・送風・
冷却ファン、１６・・・・・・光送受信器、１６・・・
・・・転倒検知物体、１７・・・・・・サーミスタ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光の送受信器の中間に配した転倒検知用物体ＶＣよる光
   量変化が規定値より大きいことによって、装置の転倒で
   霧化すべき液体が急激に取り除かれていないかを検出す
   ると共に霧化すべき液体に接して取り付けたサーミスタ
   へ断続的に通電した場合の抵抗変化が規定の温度変化よ
   り小さいことによって、霧化すべき液体が正規の量だけ
   貯留されているかを検出し、さらに上記サーミスタの抵
   抗値が規定温度より小さいことによって、送風・冷却フ
   ァンが正常に同転１−かつ異常高温の液体を投入してい
   ないかを検出する超音波式霧化器。