JPS60182368A - 圧電振動装置 - 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】 く技術分野〉 本発明は、電気を機械振動に直接変換するｔこめに、圧
電材料と電極とが貼り合わされてなる圧電振動子を使用
した圧電振動装置に関し、例えば、液体、気体、粉体用
ポンプの加圧部分やその他の振動部分に利用できる圧電
振動装置に関する。

〈従来技術〉 従来、液体燃料用のポンプは、電動機やソレノイドを使
い、羽根車やピストン又はプランジャーを作動させその
回転運動や往復運動により、液体燃料に遠心力を与えて
吐出したり、シリンダー内容積の拡大と縮小により吐出
したりする構造であった。しカル、この従来のポンプで
は、液体燃料１こ直接作用する羽根車やピストン又はプ
ランジャー等は、電気信号を与えても自ら運動でトす、
羽根車やピストンは電動機の回転運動を伝達軸により受
け、またプランジャーはソレノイドに流れる電流による
磁界（電磁力）によりその働トを行うものであるが、こ
のような中間的な伝達（幾構を持つことは、ポンプ自体
の大型化を招ト、また内部構造を複雑にしていた。

〈　先願技術　〉 そこで本願出願人は、」―記の点に鑑み、電気エネルギ
ーを往復運動である振動に直接変換するユニモルフ振動
子をポンプの加圧部に用いることにより、構造を簡単に
しかつ小型化し得るポンプをすでに特願昭５８−７５３
８１号で提案した。

そして、上記先願技術によれば、下記の効果が期待でト
る。

（イ）ユニモルフ振動子の利用により、機能及び構造が
簡素化され、小型化力可能となる。

（ロ）機能部品点数が少なくなり、各部品形状精度の累
積影響度が小さくなり高品質が望める。

（ハ）従来の中間伝達機構が省け、この機構における損
失がなくなり高効率が望める。

（ニ）　コスト的に安価なものとなる。

（ホ）往復運動がないため、摩耗なじみによる品質トラ
ブルがない。

（へ）電圧の大トさによりリニアに吐出量を制御でとる
。

しかしながら、上記先願技術における振動子用印加電圧
制御回路は、大トな音のみ発生して吐出能力がほとんど
なくなる現象がある。これは、振動子がコンデンサー的
なもので、その振動電流は電圧微分値に比例するためで
あり、印加電圧が方形パルスの場合は振動子にこれを十
分に振動させる（歪ませる）だけの電流か入らないため
と考えられる。

〈　目　的　〉 そこで、本発明は圧電振動子に十分な電流を送り込んで
その歪み量を増大しかつまたその作動音を小さくし得る
圧電振動装置の提供を目的としている。

〈実施例〉 以下、本発明の実施例を第１，２図に基いて説明すると
、本発明は、電気を機械振動に直接変換するために、圧
電材料としての圧電磁器薄板と電極としての金属製薄板
とが貼り合わされてなるユニモルフ圧電振動子１を有す
る圧電振動装置において、前記振動子１に印加する電圧
波形を、立１−り部および立下り部が一定の勾配を有す
る台形パルス波形にするための印加電圧制御回路を設け
たものである。

すなわち、第１図の振動子１と交流電源２の開に介装さ
れた印加電圧制御回路の一実施例において、３は全波整
流回路、・４は定電流源回路であり、平滑用コンデンサ
ーＣ１、バイアス抵抗Ｒ１と、ツェナーダイオードＤ１
と、第一トランジスタＴｒ１とからなり、トランジスタ
Ｔｒｌのベースに定３− 電圧か入力されるので、トランジスタＴｒｌのコレクタ
ーエミッタ間には一定電流か流れる。

ＩＣ］は第２図（ａ）の方形波を出力信号として発生す
るための、第一演算増幅器（以下第一オペアンプと略称
する）、Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ７はオペアンプＩＣＩ動
作用のバイアス抵抗、Ｃ２は方形波のパルス幅決定用の
コンデンサ、Ｒ５，Ｒ６は同じく抵抗、Ｔ’）２．Ｄ３
は同じくダイオードであり、これらにより構成された回
路において、コンデンサＣ２の両端に表われる電圧は、
時間とともに時定数Ｒ５・Ｃ２で増加し、また時定数Ｒ
６・Ｃ２でｉ威少するので、第２図（ａ）のオペアンプ
■Ｃ１の出力電圧の波形のパルス幅ＷはＲ５・Ｃ２に支
配され、またパルスセパレーションＳはＲ６・Ｃ２に支
配される。

次に、ＩＣ２は方形波の積分波を出力信号として発生す
るだめの第二オペアンプ、Ｒ８はその入力抵抗、Ｃ３は
帰還インピーダンス用コンデンサ、Ｒ１（）は同じく抵
抗であり、Ｒ９はオペアンプ■Ｃ２のオフセット補イ賞
用抵抗であり、これらによ４− り構成された回路により、第２図（ａ）の方形パルスを
積分して、出力側のＢ点で、第２図（ト）の如く時定数
Ｃ３・Ｒ１０の積分波形であるパルスを得ている。

次にＲ，１，１は第二トランジスタＴｒ２用の入力結合
用抵抗、Ｃ４は同しくコンデンサである。そしてトラン
ジスタＴｒ２は、その入力ベース電流が零のときトラン
ジスタＴｒ２はＯｆ”’Ｆであり、トランジスタＴｒ２
のコレクターエミッタ間は開放であるが、入力ベース電
流が入いると、トランジスタＴｒ２はＯＮして分流され
るようになる。

いま抵抗Ｒ１２，Ｒ１３間に一定電圧がかかつていると
すると、トランジスタＴｒ２がＯＦＦのとべ振動子］に
はそのままの入力電圧がかかり、トランジスタＴｒ２の
入力ベース電流が第２図（ｂ）の波形の電圧に応じて増
えるに従い、トランジスタＴｒ２に分流する増幅電流が
増え、そのコレクター側の０点の電圧が次第に下がり、
トランジスタＴｒ２の入力ベース電流が波形電圧に応じ
て減じるに従い、トランジスタＴｒ２に分流する増幅電
流か減じ、そのコレクター側のＣ点の電圧が次第に」−
がる。

このため、Ｂ点の電圧波形が第２図１）のとき、Ｃ点の
電圧波形は第２図（ｃ）の台形パルスの如くなる。

なお、」二記において、振動子１に印加する電圧波形で
ある台形パルスの立上り時間Ｔ２、立下り時間Ｔ１はコ
ンデンサＣ３の容量値により設定でと、その台形パルス
の周波数は可変抵抗Ｒ６を変化させることにより希望値
に変更でトる。

そして振動子１はコンデンサ的なものであるから、振動
子１には、第２図（ｃ）の台形パルスの立下り時間Ｔ１
とその勾配とに相当する電流が流れ、次には立」−〇時
間Ｔ２とその勾配とに相当する電流が流れ、これらはい
ずれも一定電流とみなせるか呟振動子１には、主にパル
ス状の一定時間Ｔ１、Ｔ２だけ電流が流れ続け、この現
象は比較的おだやかであるから、振動子１の圧電磁器薄
板も十分に応答して振動し、音も少ない。

なお、台形パルスの立上り時開Ｔ２と立下り時開Ｔ１は
それぞれ０　、　８　ｍ５ｅｃ以」二にして振動子１に
十分な電流を送り込むようにしている。

そして、本実施例において、圧電磁器薄板は、ンルフン
酸チタン酸鉛系磁器、その厚さは０．６ＩｌｌＩｌ＋、
その円板直径は２８　＋１１１１１とし、金属製薄板は
ステンレススチール、その厚さは（１，４ｍｔｎ、その
円板直径は３３　ｎｕｎとしている。

また、」二記実施例においては電圧波形が台形パルスの
場合を説明しだが、その立」−〇舞と立下り部の勾配の
絶対値を互に一致させる必要はない。

また本発明においては、立上り部および立下り部の勾配
が一定でその時間が０　、　８　ｍ５ｅｃ以」−の三角
パルスでも同様の作用か得られることは勿論である。

〈効果〉 以上の説明から明らかな通り、本発明は、電気を機械振
動に直接変換する圧電振動子を有する圧電振動装置にお
いて、前記振動子に印加する電圧波形を、立上り部およ
び立下り部が一定の勾配を有する台形パルス波形または
三角パルス波形にす７− るための印加電圧制御回路を設けたものである。

したがって、本発明によると、コンデンサー的なもので
ある圧電振動子に十分な電流を送り込んでその歪み量を
増大しかつまたその作動音を小さくし得るという優れた
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す電気回路図、第２図（ａ
）、（１））、（ｃ）はそれぞれ第１図のＡ　、　Ｂ　
、　Ｃ点における電圧波形を示す図である。 １：振動子、２：交流電源、ＩＣＩ、ＩＣ２：オペアン
プ、Ｒ１−Ｒ１３：抵抗、Ｃ１〜Ｃ４：コンデンサ、Ｄ
ｌ−Ｄ３：ダイオード、Ｔｒｌ、Ｔｒ２：）ランジスタ
。 出　願　入　シャープ株式会社 代理人　中村恒久 −８＝

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電気を機械振動に直接変換する圧電振動子を有する圧電
   振動装置において、前記振動子に印加する電圧波形を、
   立上り部および立下り部が一定の勾配を有する台形パル
   ス波形または三角パルス波形にするための印加電圧制御
   回路を設けたことを特徴とする圧電振動装置。