JPS645947B2 - - Google Patents

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。

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が提案
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、そ
の噴霧量の制御にも各種の手段が提案されてい
る。

例えば(1)所定の発振周波数で駆動し、噴霧量に
応じて駆動電圧値を変化させる手段、あるいは、
超音波発振器からの信号を増巾する増巾器の動作
時間と動作停止時間の割合を変化させ、これによ
り超音波振動子の出力エネルギーを制御する手段
等がある。

しかし、上記従来の噴霧量制御手段は、下記の
ような問題点を有していた。

(1)の駆動電圧による手段は、第１図に示すよう
な噴霧量の電圧特性を利用したもので、同図は横
軸に振動子の両端に加わる電圧、縦軸に噴霧量を
示している。駆動電圧を上げていくと、Va（ｖ）
から噴霧を開始し、Vb（ｖ）で最大噴霧量を得、
さらに電圧を上げると逆に噴霧量は低下する。電
気的エネルギーの機械的エネルギーへの変換は、
所定の噴霧量で最も効率が良くなるように調整さ
れているので、Vb（ｖ）からVa（ｖ）の間で電圧
を下げて噴霧量を減らす場合には、変換効率が著
しく低下したり、あるいは、振動子の振動パター
ンに偏心をきたし、不安定な噴霧状態となるなど
の欠点があつた。

また、(2)の増巾器の動作時間と動作停止時間の
割合を変化させるデユーテイ制御の手段は、第２
図のような方法で行われる。ａは動作停止時間が
零のとき、振動子の両端にかかる駆動信号を表わ
し、所定の発振周波数信号がピーク．ピークで
V₁の状態である。ｂは、周期T₁のうち、T₂期間
だけ増巾器の動作時間があり、このT₂期間を変
化させることにより噴霧量を制御しようとするも
のである。この手段による特性を第３図に示す。
横軸が動作時間の比、すなわち、デユーテイ比
T₂／T₁％、そして、縦軸が噴霧量比ｑ／qmax
％を表わしている。L₁は、前述のデユーテイ比
と噴霧量比が比例関係にある状態を示すが、実際
にはL₂で示されるように、70〜80％のデユーテ
イ比で大きな下方の腹が在るような特性になつて
いる。これは、デユーテイ制御により、第２図ｂ
で示したように同一のピーク．ピーク電圧V₁の
駆動信号を時間で区切り、入力電力比で考えた場
合であり、動作時間だけ駆動信号を加えても起動
過度時の振動体の応答遅れにより噴霧量が減少し
たり、あるいは、負荷である液体の流れの慣性に
より噴霧量に第３図のような特性が生ずる。第３
図のような特性は、噴霧量制御をする場合にも、
また、霧化器としてその噴霧能力を管理する場合
にも、複雑な方法を必要とするという問題点を有
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、振動体の振動パターンが正常な範囲での電
圧制御と、デユーテイ制御を組み合わせることに
より、デユーテイ比T₂／T₁％と噴霧量比ｑ／
qmax％とに比例関係を持たせ、霧化量制御の点
からも、また、霧化器性能管理の点からも簡便性
を実現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イーと、前
記加圧室に液体を供給するための供給部と、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、前記霧化
器を所定の発振周波数で駆動する信号を伝達する
駆動部と、前記駆動部の動作時間と停止時間の割
合を変化させるデユーテイ制御部と、前記駆動信
号の振幅、すなわち、電圧値あるいは電流値を制
御する振幅制御部を設けたものである。

この構成によつて、駆動信号に停止時間のある
デユーテイ制御時の霧化器の電気的振動子には、
停止時間が零のときの駆動信号振幅とは異なつた
信号振幅が加わる。すなわち、振幅変調の作用を
有する。

実施例の説明 第４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１を備えたボ
デイー２は、ビス３で取付板４に固定されてい
る。液体は供給パイプ５を介して前記加圧室１に
入り、霧化動作中は、気体排出用のパイプ６の途
中まで満たされる。７は加圧室１の一面に臨んで
配されたノズル部で、外周はボデイー２に接合さ
れている。ノズル部７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８が形成されてい
る。さらにノズル部７には、円環状の電気的振動
子、ここでは圧電素子９が装着されている。この
圧電素子９は厚さ方向に分極された圧電セラミツ
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。１０は、圧電素子９へ駆動信号を
伝達するリード線で、一方は圧電素子９の片方の
電極面へ半田接着され、他方はボデイー２へビス
１１で接続されている。駆動信号により圧電素子
９の機械的振動が励起されると、ノズル部７も付
勢されて振動するので、結果として加圧室１内の
液体が霧化粒子１２となつて吐出される。

ところで、加圧室１へ供給される液体は、霧化
器設置構成で前記気体排出用のパイプ６途中まで
充填してもよいが、別手段として、霧化器の設置
構成では加圧室１及び排気パイプ６中は空で、液
滴吐出シーケンスに入る前に、例えば排気パイプ
６を通じて負圧を加え、液体を加圧室１に充填す
ると共に排気パイプ６途中まで引き上げてもよ
い。後者の方法によれば、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５図は本発明の霧化装置のブロツク構成図で
あり、ａは外部に発振部１３を有し、その発振信
号が増幅部１４を通して増幅され霧化器の構成要
素である圧電素子９に伝達される。１５はデユー
テイ制御部で、ａでは発振部信号の動作／停止を
制御している。１６は振幅変調部で、増幅部から
圧電素子に印加される電圧値を制御している。

ｂは、霧化器９自体の共振信号を電流検出部１
７で取り出し、１５のデユーテイ制御部によつて
制御される開閉部１８を通して増幅部１４に帰還
し、自励式の発振駆動部を構成している。

第６図は、振幅変調された駆動信号波形を表わ
し、ａは動作時間T₂では同一のピーク．ピーク
電圧V₂の電圧が印加される場合を示し、ｂでは
動作時間の最初にV₃のピーク．ピーク電圧が加
わり、T₂時間経過後はV₄のピーク．ピーク電圧
が印加される場合を示している。すなわち、第２
図ｂで示したような同一のピーク．ピーク電圧を
所定のデユーテイ比T₂／T₁で区分する場合の印
加電力に比べて、同一のデユーテイ比T₂／T₁で
は、第６図に示した駆動波形の方が大きな電力が
加わる。

第７図は、本発明の霧化装置によるデユーテイ
比と噴霧量比の関係を示し、L₃で示されるよう
にL₁の比例関係に大きく近づき、ほぼ比例して
いるといつて良い。

第８図は、本発明の別の実施例の具体的回路構
成図である。前図と同一番号のものは、同じ機能
を有する構成要素である。１９は回路の電源であ
り、各ブロツクへ電力を供給している。１６の振
幅制御部は、オペアンプ２０、トランジスタ２
１、抵抗２２，２３、コンデンサ２４、基準電圧
２５から成つており、定電流源の構成である。振
幅変調としての動きを説明すると、圧電素子９へ
の駆動信号停止時には定電流部の負荷としては１
４の増幅部だけとなり軽くなるので、コンデンサ
２４の両端には連続駆動時よりも高い電圧が発生
し、その後駆動時には圧電素子部が負荷として加
算された形でコンデンサ両端電圧は放電低下す
る。この様子は、前述の第６図ｂに示しており、
振幅変調されている様子がわかる。１４の増幅部
は、トランジスタ２６，２７，２８，２９、コン
デンサ３０，３１、抵抗３２，３３，３４，３
５，３６，３７，３８から成つている。５３の抵
抗は電流検出用である。１８の開閉部はFET３
９と抵抗４０，４１から構成され、電流検出器か
らの帰還信号の伝達経路にスイツチ要素として組
み入れられている。１５はデユーテイ制御部で、
オペアンプ４２，４３、トランジスタ４４、コン
デンサ４５、抵抗４６，４７，４８，４９，５
０，５１、可変抵抗５２から成つており、デユー
テイ比T₂／T₁は前記可変抵抗５２で制御される。

ところで、振幅変調部によつて制御される振幅
値（例えば電圧値V₃）は、デユーテイ比によつ
て変化し、第８図の実施例ではコンデンサ２４の
容量値を適当に選ぶことによつて、第７図のよう
な特性が得られる。

また、今までの構成と説明では、印加電圧を比
例的に変化させた場合に噴霧量が比例的に変わら
ず下方に腹を有する（第３図）例を示したが、逆
に噴霧量が上方に腹を有する特性においても、デ
ユーテイ及び振幅変調を組み合わせて、動作時間
のデユーテイ比に比例した噴霧量変化特性を得る
ことができる。

発明の効果 本発明の霧化装置によれば、所定発振周波数で
の駆動信号の動作時間比（デユーテイ比T₂／T₁）
を変えるだけの簡単な操作で、圧電素子への印加
電力比が制御され、噴霧量は前記デユーテイ変化
に対して比例的な変化を示すので、その噴霧量変
化管理も非常に容易になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は圧電素子への印加電圧と噴霧量との関
係を示す特性図、第２図ａ，ｂはデユーテイ制御
時の連続駆動時と断続動作時を表わす印加波形
図、第３図は従来のデユーテイ比と噴霧量比の関
係を示す特性図、第４図は本発明の一実施例の霧
化器の構成図、第５図ａ，ｂは同霧化装置のブロ
ツク構成図、第６図ａ，ｂは同振幅変調された駆
動信号波形図、第７図は同霧化装置によるデユー
テイ比と噴霧量との関係を示す特性図、第８図は
同回路図である。 １……加圧室、２……ボデイー、５……供給
部、７……ノズル部、９……圧電素子、１３，１
４……駆動部を構成する発振部と増幅部、１５…
…デユーテイ制御部、１６……振幅制御部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 液体を充填する加圧室を備えたボデイーと、
   前記加圧室に液体を供給するための供給部と、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、前記霧
   化器へ駆動信号を伝達する駆動部と、前記駆動部
   の動作時間と停止時間の割合を変化させるデユー
   テイ制御部と、前記駆動信号の振幅を制御する振
   幅制御部とから構成された霧化装置。 ２ 振幅制御部により制御される駆動信号の振幅
   を、前記駆動部の停止時間がない連続駆動時より
   も、デユーテイ制御部により停止時間を有する駆
   動時の方を大きくした特許請求の範囲第１項記載
   の霧化装置。