JPS648587B2 - - Google Patents
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- JPS648587B2 JPS648587B2 JP16131983A JP16131983A JPS648587B2 JP S648587 B2 JPS648587 B2 JP S648587B2 JP 16131983 A JP16131983 A JP 16131983A JP 16131983 A JP16131983 A JP 16131983A JP S648587 B2 JPS648587 B2 JP S648587B2
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Classifications
-
- 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
Landscapes
- Special Spraying Apparatus (AREA)
- Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
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。
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、圧
電素子の機械的共振点付近で効率よく駆動する手
段も提案されている。
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く駆動する手
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R1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特性を示し、f
<frでは容量性、fr<f<farでは誘導性、far<
fでまた容量性を示している。fr、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。
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R1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特性を示し、f
<frでは容量性、fr<f<farでは誘導性、far<
fでまた容量性を示している。fr、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手段である。同図aは
コルピツ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から成つてい
る。bは前記のコイル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fr<f
<farで発振を続行する。このときには、ほぼ機
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。
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手段である。同図aは
コルピツ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から成つてい
る。bは前記のコイル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fr<f
<farで発振を続行する。このときには、ほぼ機
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ツツ発振回路は適用で
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) 霧化器の容量成分を利用し、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
振糸を構成する手段等が従来から提案されてい
た。
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ツツ発振回路は適用で
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) 霧化器の容量成分を利用し、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
振糸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ツト用のコンデンサ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を通して圧電素子へ加えら
れている。この自励発振系によつて、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。
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ツト用のコンデンサ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を通して圧電素子へ加えら
れている。この自励発振系によつて、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)、(2)の例は、第1図で示した
圧電素子の直列共振点(fr=1/2π√1 1)を確
実に追尾して発振する構成とはなつておらず、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。
圧電素子の直列共振点(fr=1/2π√1 1)を確
実に追尾して発振する構成とはなつておらず、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
維持し常に効率よく駆動できる機械的共振点を追
尾する簡単な霧化装置を提供することを目的とす
る。
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
維持し常に効率よく駆動できる機械的共振点を追
尾す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、前記電気
的振動子を2次側に接続した変成器と、前記変成
器の1次側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変成器を
介して電気的振動子に伝達する増幅部を備えてい
る。
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、前記電気
的振動子を2次側に接続した変成器と、前記変成
器の1次側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変成器を
介して電気的振動子に伝達する増幅部を備えてい
る。
この構成によつて、変成器の1次インダクタン
スで、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、内部直列共振信号による自
励発振回路を構成できる。
スで、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、内部直列共振信号による自
励発振回路を構成できる。
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
ボデイー15は、ビス16で取付板17に固定さ
れている。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の途中まで満たされる。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
イー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2
2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。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、他方はボデイー15へビス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20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となつて吐出される。
て説明する。液体を充填する加圧室14を備えた
ボデイー15は、ビス16で取付板17に固定さ
れている。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の途中まで満たされる。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
イー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2
2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。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、他方はボデイー15へビス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20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となつて吐出される。
ところで加圧室14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、液滴吐出シー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19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同化し、液滴を噴出で
きないという不具合が生じない。
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、液滴吐出シー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19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同化し、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
との関係を示す図で、f=frに極大点、f=far
に極小点が存在している。各点は、第1図で示し
た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。
との関係を示す図で、f=frに極大点、f=far
に極小点が存在している。各点は、第1図で示し
た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つてはいるものの
全て電流進み位相、すなわち、容量性の特性を示
している。
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つてはいるものの
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与える回路のブロツク構成で
ある。28は圧電素子9とインダクタンス27を
通つた信号を検出するための抵抗で、V0はその
出力信号である。インダクタンス27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。
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与える回路のブロツク構成で
ある。28は圧電素子9とインダクタンス27を
通つた信号を検出するための抵抗で、V0はその
出力信号である。インダクタンス27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、縦軸に出力信号V0を
とつている。A1が第8図のままの構成による特
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V0として
は大きくなつている。A2は第8図の出力信号V0
を、f=frm付近に中心周波数をもつバンドパス
フイルタ(B・P・F・)に通したときの特性
で、共振点付近の信号が所定の周波数領域で最大
値を示す様子がわかる。
あり、横軸に駆動周波数、縦軸に出力信号V0を
とつている。A1が第8図のままの構成による特
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V0として
は大きくなつている。A2は第8図の出力信号V0
を、f=frm付近に中心周波数をもつバンドパス
フイルタ(B・P・F・)に通したときの特性
で、共振点付近の信号が所定の周波数領域で最大
値を示す様子がわかる。
第10図は本発明の一実施例の霧化器の駆動回
路である。前第8図と同一番号の部品は、同じ機
能を有する構成品である。29は変成器で、2次
側に電気的振動子9を接続している。前記変成器
の1次側に流れる電流が電流検出部28で検出さ
れ、直流カツト用コンデンサー30を介して増幅
部13に伝達されている。電気的振動子9のイン
ピーダンスを変成器29の1次側に変換して考え
ると、等価並列容量C0の巻数比の自乗倍は、変
成器の1次インダクタンスと並列共振して打ち消
され、電気的振動子のL1,C1による直列共振信
号が主体となつて第10図の自励発振回路は発振
を行う。
路である。前第8図と同一番号の部品は、同じ機
能を有する構成品である。29は変成器で、2次
側に電気的振動子9を接続している。前記変成器
の1次側に流れる電流が電流検出部28で検出さ
れ、直流カツト用コンデンサー30を介して増幅
部13に伝達されている。電気的振動子9のイン
ピーダンスを変成器29の1次側に変換して考え
ると、等価並列容量C0の巻数比の自乗倍は、変
成器の1次インダクタンスと並列共振して打ち消
され、電気的振動子のL1,C1による直列共振信
号が主体となつて第10図の自励発振回路は発振
を行う。
この回路構成により、自励発振回路は常に電気
的振動子の機械的共振点付近で発振を続行する。
また、変成器を介して電気的振動子を接続してい
るので、駆動回路部と電気的振動子は電気的に絶
縁されている。すなわち、第5図で示した本発明
の一実施例である霧化器では電気的振動子の電極
の片方が機器本体と同電位になるが、前述の如く
駆動回路部とは絶縁されているので、同機器本体
と同電位にある電気部品に対し(例えば、フレー
ムロツド)、その信号処理のための複雑な回路構
成が不必要となる。
的振動子の機械的共振点付近で発振を続行する。
また、変成器を介して電気的振動子を接続してい
るので、駆動回路部と電気的振動子は電気的に絶
縁されている。すなわち、第5図で示した本発明
の一実施例である霧化器では電気的振動子の電極
の片方が機器本体と同電位になるが、前述の如く
駆動回路部とは絶縁されているので、同機器本体
と同電位にある電気部品に対し(例えば、フレー
ムロツド)、その信号処理のための複雑な回路構
成が不必要となる。
第11図は、本発明の別の一実施例を示す図で
ある。31はバンドパスフイルタで、電気的振動
子の機械的共振点付近の信号を取り出し易くして
いる。他の前記と同一番号の部品は、同じ機能を
有する構成部品である。
ある。31はバンドパスフイルタで、電気的振動
子の機械的共振点付近の信号を取り出し易くして
いる。他の前記と同一番号の部品は、同じ機能を
有する構成部品である。
発明の効果
本発明の霧化装置によれば、2次側に電気的振
動子を接続した変成器の1次インダクタンスで前
記振動子の等価並列容量分を打ち消すので、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、外部環境条件や経時変化による機械的共振点
の変動を自動的に追尾することができ、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。
さらに、変成器を介して電気的振動子を接続して
いるので、他の回路系との関わりにおける電気的
絶縁処理が簡単になる。
動子を接続した変成器の1次インダクタンスで前
記振動子の等価並列容量分を打ち消すので、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、外部環境条件や経時変化による機械的共振点
の変動を自動的に追尾することができ、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。
さらに、変成器を介して電気的振動子を接続して
いるので、他の回路系との関わりにおける電気的
絶縁処理が簡単になる。
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はコルピツツ型発振回路の
基本回路図、同図b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5図
は本発明の一実施例である霧化器の断面図、第6
図は同霧化器の駆動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測定図、
第10図は本発明の一実施例を示す霧化器の回路
図、第11図は本発明の他の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…ボデイ
ー、18…供給部、20…ノズル部、22…電気
的振動子、28…電流検出部、29…変成器、3
1…バンドパスフイルタ。
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はコルピツツ型発振回路の
基本回路図、同図b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5図
は本発明の一実施例である霧化器の断面図、第6
図は同霧化器の駆動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測定図、
第10図は本発明の一実施例を示す霧化器の回路
図、第11図は本発明の他の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…ボデイ
ー、18…供給部、20…ノズル部、22…電気
的振動子、28…電流検出部、29…変成器、3
1…バンドパスフイルタ。
Claims (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、前記電
気的振動子を2次側に接続した変成器と、前記変
成器の1次側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変成器を
介して電気的振動子に伝える増幅部とから構成さ
れた霧化装置。 2 電流検出部からの信号を所定のバンドパスフ
イルタを介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。 3 電気的振動子の等価並列容量分と、前記変成
器1次巻線の自己インダクタンスとで決まる並列
共振周波数を、前記電気的振動子の機械的共振周
波数と略一致させた特許請求の範囲第1項記載の
霧化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58161319A JPS6051571A (ja) | 1983-09-01 | 1983-09-01 | 霧化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58161319A JPS6051571A (ja) | 1983-09-01 | 1983-09-01 | 霧化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6051571A JPS6051571A (ja) | 1985-03-23 |
| JPS648587B2 true JPS648587B2 (ja) | 1989-02-14 |
Family
ID=15732830
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58161319A Granted JPS6051571A (ja) | 1983-09-01 | 1983-09-01 | 霧化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6051571A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04207800A (ja) * | 1990-11-30 | 1992-07-29 | Koji Toda | 超音波霧化装置 |
| JP2007046888A (ja) * | 2005-07-13 | 2007-02-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 冷蔵庫 |
| EP3677133B1 (en) * | 2017-10-27 | 2022-12-14 | China Tobacco Hunan Industrial Co., Ltd. | Ultrasonic atomization sheet oscillation control circuit and ultrasonic electronic cigarette |
-
1983
- 1983-09-01 JP JP58161319A patent/JPS6051571A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6051571A (ja) | 1985-03-23 |
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