JP2673647B2 - 超音波霧化器 - Google Patents
超音波霧化器Info
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- JP2673647B2 JP2673647B2 JP5067364A JP6736493A JP2673647B2 JP 2673647 B2 JP2673647 B2 JP 2673647B2 JP 5067364 A JP5067364 A JP 5067364A JP 6736493 A JP6736493 A JP 6736493A JP 2673647 B2 JP2673647 B2 JP 2673647B2
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- 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
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- Special Spraying Apparatus (AREA)
- Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、小電力で小霧化量の吸
入器、芳香器、疑似煙発生玩具等の用途に適した超音波
霧化器に関する。
入器、芳香器、疑似煙発生玩具等の用途に適した超音波
霧化器に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、圧電磁器の厚さ方向の共振による
超音波振動を利用した超音波霧化器としては、室内加湿
用の家庭用霧化器が知られている。このような室内加湿
用の霧化器は、図７のように、水Ｗを入れる水槽１の底
部に圧電振動子ＴＤ′を取り付けたもので、励振回路と
しては図８のコルピッツ型の自励発振回路を用いてい
た。
超音波振動を利用した超音波霧化器としては、室内加湿
用の家庭用霧化器が知られている。このような室内加湿
用の霧化器は、図７のように、水Ｗを入れる水槽１の底
部に圧電振動子ＴＤ′を取り付けたもので、励振回路と
しては図８のコルピッツ型の自励発振回路を用いてい
た。
【０００３】図８のコルピッツ型の自励発振回路は、コ
レクタ接地型トランジスタ発振回路であって、直流電源
Ｅと、発振用トランジスタＱと、該トランジスタＱのベ
ースバイアス電流を流すための抵抗Ｒ１，Ｒ２及び可変
抵抗ＶＲと、直流電源Ｅの負側ラインＮとトランジスタ
Ｑのエミッタとを結ぶインダクタＬ１と、正側及び負側
ラインＰ，Ｎ間に接続されたコンデンサＣ１と、トラン
ジスタＱのエミッタ、コレクタ間に接続されたコンデン
サＣ２と、トランジスタＱのエミッタ、ベース間に接続
されたコンデンサＣ３とを備え、圧電振動子ＴＤ′はト
ランジスタＱのコレクタ、ベース間にコンデンサＣ４を
介して接続されている。なお、抵抗Ｒ３はトランジスタ
Ｑのベースバイアス安定化のための分流抵抗、インダク
タＬ２及びコンデンサＣ５はノイズフィルタであり、可
変抵抗ＶＲへの配線が長くなった場合のノイズ輻射を防
止するものである。
レクタ接地型トランジスタ発振回路であって、直流電源
Ｅと、発振用トランジスタＱと、該トランジスタＱのベ
ースバイアス電流を流すための抵抗Ｒ１，Ｒ２及び可変
抵抗ＶＲと、直流電源Ｅの負側ラインＮとトランジスタ
Ｑのエミッタとを結ぶインダクタＬ１と、正側及び負側
ラインＰ，Ｎ間に接続されたコンデンサＣ１と、トラン
ジスタＱのエミッタ、コレクタ間に接続されたコンデン
サＣ２と、トランジスタＱのエミッタ、ベース間に接続
されたコンデンサＣ３とを備え、圧電振動子ＴＤ′はト
ランジスタＱのコレクタ、ベース間にコンデンサＣ４を
介して接続されている。なお、抵抗Ｒ３はトランジスタ
Ｑのベースバイアス安定化のための分流抵抗、インダク
タＬ２及びコンデンサＣ５はノイズフィルタであり、可
変抵抗ＶＲへの配線が長くなった場合のノイズ輻射を防
止するものである。
【０００４】この図８のコルピッツ型自励発振回路は、
圧電振動子ＴＤ′のインピーダンスが誘導性となる領域
で安定に発振するため、実際には圧電振動子ＴＤ′の共
振周波数よりも高い方向にずれた点で圧電振動子ＴＤ′
を駆動している。例えば、圧電振動子ＴＤ′の共振周波
数が２.３８ＭＨzのとき、２.４５ＭＨz位で駆動してい
る。
圧電振動子ＴＤ′のインピーダンスが誘導性となる領域
で安定に発振するため、実際には圧電振動子ＴＤ′の共
振周波数よりも高い方向にずれた点で圧電振動子ＴＤ′
を駆動している。例えば、圧電振動子ＴＤ′の共振周波
数が２.３８ＭＨzのとき、２.４５ＭＨz位で駆動してい
る。
【０００５】図９は図７の室内加湿用の霧化器の場合
の、圧電振動子ＴＤ′のインピーダンス及霧化量の周波
数特性を示す。この図９から、霧化量最大点は圧電振動
子ＴＤ′の共振周波数ｆrに一致せず、共振周波数ｆrよ
りも多少高い周波数領域であり、これは圧電振動子Ｔ
Ｄ′が誘導性となっている周波数領域である。従って、
圧電振動子が誘導性領域で発振する上記図８の簡単なコ
ルピッツ型自励発振回路でも実質的な最大霧化量を実現
できていた。
の、圧電振動子ＴＤ′のインピーダンス及霧化量の周波
数特性を示す。この図９から、霧化量最大点は圧電振動
子ＴＤ′の共振周波数ｆrに一致せず、共振周波数ｆrよ
りも多少高い周波数領域であり、これは圧電振動子Ｔ
Ｄ′が誘導性となっている周波数領域である。従って、
圧電振動子が誘導性領域で発振する上記図８の簡単なコ
ルピッツ型自励発振回路でも実質的な最大霧化量を実現
できていた。
【０００６】一方、多孔乃至網状の薄板を圧電振動子の
霧化作用面上に載置し、圧電振動子の霧化作用面と多孔
乃至網状の薄板との間に毛細管現象で薄く広く均一に水
（又は薬液、香水等）を定形化する霧化構造が考えられ
ている（本出願人により特願平３−１４９２５２号で提
案されている。）。
霧化作用面上に載置し、圧電振動子の霧化作用面と多孔
乃至網状の薄板との間に毛細管現象で薄く広く均一に水
（又は薬液、香水等）を定形化する霧化構造が考えられ
ている（本出願人により特願平３−１４９２５２号で提
案されている。）。
【０００７】このような霧化構造の一例を図１０に示
す。この図において、圧電振動子ＴＤは、圧電磁器の厚
さ方向の共振による超音波振動を利用するもので、円板
状圧電磁器１０の主面１１及び反対面１２にそれぞれ電
極１３，１４を形成したものである。該圧電振動子ＴＤ
はホルダ１５に固定された弾性環状支持体１６で弾性支
持される。圧電振動子ＴＤの霧化作用面（主面上に電極
を形成した面）２０上には多数の微小穴が開口した多孔
乃至網状薄板２１が配設され、該多孔乃至網状薄板２１
の端部は取付具２２を介してホルダ１５に固定されてい
る。多数の微小穴２３を有する多孔乃至網状薄板２１は
少なくとも部分的に前記霧化作用面２０に対して微小間
隙で対向するように湾曲した部分で圧電振動子ＴＤの前
記霧化作用面２０に接している。このような多孔乃至網
状薄板２１は厚さ数１０μｍ乃至２００μｍのステンレ
ス等の金属薄板であり、微小穴２３の穴径は数μｍ乃至
１００μｍである。なお、薄板２１の厚みが２００μｍ
を越えると、微小穴の加工が面倒であるし、霧化効率の
点でも望ましくない。また、微小穴２３の径が１００μ
ｍを越えると、霧化効率が低下するとともに発生する粒
子が不揃いとなり好ましくない。
す。この図において、圧電振動子ＴＤは、圧電磁器の厚
さ方向の共振による超音波振動を利用するもので、円板
状圧電磁器１０の主面１１及び反対面１２にそれぞれ電
極１３，１４を形成したものである。該圧電振動子ＴＤ
はホルダ１５に固定された弾性環状支持体１６で弾性支
持される。圧電振動子ＴＤの霧化作用面（主面上に電極
を形成した面）２０上には多数の微小穴が開口した多孔
乃至網状薄板２１が配設され、該多孔乃至網状薄板２１
の端部は取付具２２を介してホルダ１５に固定されてい
る。多数の微小穴２３を有する多孔乃至網状薄板２１は
少なくとも部分的に前記霧化作用面２０に対して微小間
隙で対向するように湾曲した部分で圧電振動子ＴＤの前
記霧化作用面２０に接している。このような多孔乃至網
状薄板２１は厚さ数１０μｍ乃至２００μｍのステンレ
ス等の金属薄板であり、微小穴２３の穴径は数μｍ乃至
１００μｍである。なお、薄板２１の厚みが２００μｍ
を越えると、微小穴の加工が面倒であるし、霧化効率の
点でも望ましくない。また、微小穴２３の径が１００μ
ｍを越えると、霧化効率が低下するとともに発生する粒
子が不揃いとなり好ましくない。
【０００８】なお、前記圧電振動子ＴＤの霧化作用面２
０と多孔乃至網状薄板２１間の微小間隙に霧化すべき液
体を適量供給するために給液手段（液体を滴下する細管
や液体を毛細管現象で吸い上げて供給する吸液部材等）
２５が設けられている。
０と多孔乃至網状薄板２１間の微小間隙に霧化すべき液
体を適量供給するために給液手段（液体を滴下する細管
や液体を毛細管現象で吸い上げて供給する吸液部材等）
２５が設けられている。
【０００９】図１１は、圧電振動子の霧化作用面と多孔
乃至網状の薄板との間に毛細管現象で薄く広く均一に水
（又は薬液、香水等）を定形化する図１０の霧化構造を
用いた場合の、圧電振動子ＴＤのインピーダンス及霧化
量の周波数特性を示す。この図１１から、霧化量最大点
は圧電振動子ＴＤの共振周波数ｆrにかなり近い（略一
致する）ことがわかる。
乃至網状の薄板との間に毛細管現象で薄く広く均一に水
（又は薬液、香水等）を定形化する図１０の霧化構造を
用いた場合の、圧電振動子ＴＤのインピーダンス及霧化
量の周波数特性を示す。この図１１から、霧化量最大点
は圧電振動子ＴＤの共振周波数ｆrにかなり近い（略一
致する）ことがわかる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、図１
０の霧化構造の場合、霧化量最大点は圧電振動子ＴＤの
共振周波数に略一致するため、圧電振動子ＴＤが誘導性
となる周波数領域で発振する上記図８の簡単なコルピッ
ツ型自励発振回路では、非常に簡単で安定した発振が可
能な回路ではあるが、図１１から判るように霧化量最大
点よりもかなり霧化量が低下する周波数で圧電振動子Ｔ
Ｄを励振することになり、霧化効率の悪い回路であると
考えられていた。このため、最大効率を実現するために
は、複雑で高価な他励式励振回路等の他の回路方式を検
討する必要があると思われていた。
０の霧化構造の場合、霧化量最大点は圧電振動子ＴＤの
共振周波数に略一致するため、圧電振動子ＴＤが誘導性
となる周波数領域で発振する上記図８の簡単なコルピッ
ツ型自励発振回路では、非常に簡単で安定した発振が可
能な回路ではあるが、図１１から判るように霧化量最大
点よりもかなり霧化量が低下する周波数で圧電振動子Ｔ
Ｄを励振することになり、霧化効率の悪い回路であると
考えられていた。このため、最大効率を実現するために
は、複雑で高価な他励式励振回路等の他の回路方式を検
討する必要があると思われていた。
【００１１】本発明は、上記の点に鑑み、圧電振動子の
霧化作用面と多孔乃至網状の薄板との間に薄く広く均一
に液体を介在させた霧化構造を用いる場合に、コルピッ
ツ型の自励発振回路の回路構成を工夫することで、圧電
振動子の共振周波数に略一致、もしくは近接した周波数
で圧電振動子を励振可能で、霧化効率の改善を図ること
のできる超音波霧化器を提供することを目的とする。
霧化作用面と多孔乃至網状の薄板との間に薄く広く均一
に液体を介在させた霧化構造を用いる場合に、コルピッ
ツ型の自励発振回路の回路構成を工夫することで、圧電
振動子の共振周波数に略一致、もしくは近接した周波数
で圧電振動子を励振可能で、霧化効率の改善を図ること
のできる超音波霧化器を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の超音波霧化器は、多孔乃至網状薄板を、圧
電振動子の霧化作用面側に配し、少なくとも前記薄板の
一部分と前記霧化作用面間に微小間隙が形成されるよう
にし、前記圧電振動子を励振回路で励振して前記霧化作
用面と前記薄板間の前記微小間隙に広がった液体を前記
圧電振動子の超音波振動によって霧化する場合におい
て、前記励振回路をコルピッツ型の自励発振回路で構成
し、該自励発振回路の発振トランジスタのコレクタ、ベ
ース間に接続される前記圧電振動子に対し直列関係にイ
ンダクタを挿入した構成としている。
に、本発明の超音波霧化器は、多孔乃至網状薄板を、圧
電振動子の霧化作用面側に配し、少なくとも前記薄板の
一部分と前記霧化作用面間に微小間隙が形成されるよう
にし、前記圧電振動子を励振回路で励振して前記霧化作
用面と前記薄板間の前記微小間隙に広がった液体を前記
圧電振動子の超音波振動によって霧化する場合におい
て、前記励振回路をコルピッツ型の自励発振回路で構成
し、該自励発振回路の発振トランジスタのコレクタ、ベ
ース間に接続される前記圧電振動子に対し直列関係にイ
ンダクタを挿入した構成としている。
【００１３】
【作用】本発明の超音波霧化器は、従来のコルピッツ型
の自励発振回路では圧電振動子が誘導性となる周波数領
域でしか発振できなかったのを、圧電振動子に直列関係
にインダクタを挿入することで、圧電振動子の共振周波
数に略一致、もしくは近接した周波数領域で自励発振可
能とすることができる。従って、圧電振動子の霧化作用
面と多孔乃至網状の薄板との間に薄く広く均一に水等の
液体を介在させる図１０の如き霧化構造の場合であって
も、複雑で高価な他励式励振回路を用いることなく回路
構成の簡単で安価なコルピッツ型自励発振回路により最
大霧化量を実現することができる。
の自励発振回路では圧電振動子が誘導性となる周波数領
域でしか発振できなかったのを、圧電振動子に直列関係
にインダクタを挿入することで、圧電振動子の共振周波
数に略一致、もしくは近接した周波数領域で自励発振可
能とすることができる。従って、圧電振動子の霧化作用
面と多孔乃至網状の薄板との間に薄く広く均一に水等の
液体を介在させる図１０の如き霧化構造の場合であって
も、複雑で高価な他励式励振回路を用いることなく回路
構成の簡単で安価なコルピッツ型自励発振回路により最
大霧化量を実現することができる。
【００１４】
【実施例】以下、本発明に係る超音波霧化器の実施例を
図面に従って説明する。
図面に従って説明する。
【００１５】図１は本発明に係る超音波霧化器の第１実
施例を示す。この場合、超音波霧化器で用いる励振回路
は、コルピッツ型自励発振回路を構成するコレクタ接地
型トランジスタ発振回路であって、間欠発振を実行する
ものである。この図において、コレクタ接地型トランジ
スタ発振回路は、直流電源Ｅと、発振用トランジスタＱ
１と、該トランジスタＱ１のベースバイアス電流を流す
ための抵抗Ｒ１，Ｒ２及び可変抵抗ＶＲと、ベースバイ
アス電流をオン、オフするスイッチ用トランジスタＱ２
と、直流電源Ｅの負側ラインＮとトランジスタＱ１のエ
ミッタとを結ぶインダクタＬ１と、正側及び負側ライン
Ｐ，Ｎ間に接続されたコンデンサＣ１と、トランジスタ
Ｑ１のエミッタ、コレクタ間に接続されたコンデンサＣ
２と、トランジスタＱ１のエミッタ、ベース間に接続さ
れたコンデンサＣ３とを備え、圧電振動子ＴＤはトラン
ジスタＱ１のコレクタ、ベース間に周波数調整用インダ
クタＬ３及び直流阻止用コンデンサＣ４を介して接続さ
れている。なお、前記スイッチ用トランジスタＱ２のベ
ースには、図示しないゲートパルス発生回路から数Ｈz
乃至数１０Ｈzの周波数の方形波のゲートパルスＧＰが
印加されるようになっている。このゲートパルスＧＰの
デューティーは、数％乃至７０％の範囲に設定されてい
る。また、インダクタＬ２及びコンデンサＣ５はノイズ
フィルタであり、可変抵抗ＶＲへの配線が長くなった場
合のノイズ輻射を防止するものである。また、圧電振動
子ＴＤ及びその周辺の機構は図１０の霧化構造と同様で
ある。
施例を示す。この場合、超音波霧化器で用いる励振回路
は、コルピッツ型自励発振回路を構成するコレクタ接地
型トランジスタ発振回路であって、間欠発振を実行する
ものである。この図において、コレクタ接地型トランジ
スタ発振回路は、直流電源Ｅと、発振用トランジスタＱ
１と、該トランジスタＱ１のベースバイアス電流を流す
ための抵抗Ｒ１，Ｒ２及び可変抵抗ＶＲと、ベースバイ
アス電流をオン、オフするスイッチ用トランジスタＱ２
と、直流電源Ｅの負側ラインＮとトランジスタＱ１のエ
ミッタとを結ぶインダクタＬ１と、正側及び負側ライン
Ｐ，Ｎ間に接続されたコンデンサＣ１と、トランジスタ
Ｑ１のエミッタ、コレクタ間に接続されたコンデンサＣ
２と、トランジスタＱ１のエミッタ、ベース間に接続さ
れたコンデンサＣ３とを備え、圧電振動子ＴＤはトラン
ジスタＱ１のコレクタ、ベース間に周波数調整用インダ
クタＬ３及び直流阻止用コンデンサＣ４を介して接続さ
れている。なお、前記スイッチ用トランジスタＱ２のベ
ースには、図示しないゲートパルス発生回路から数Ｈz
乃至数１０Ｈzの周波数の方形波のゲートパルスＧＰが
印加されるようになっている。このゲートパルスＧＰの
デューティーは、数％乃至７０％の範囲に設定されてい
る。また、インダクタＬ２及びコンデンサＣ５はノイズ
フィルタであり、可変抵抗ＶＲへの配線が長くなった場
合のノイズ輻射を防止するものである。また、圧電振動
子ＴＤ及びその周辺の機構は図１０の霧化構造と同様で
ある。
【００１６】図１の発振回路は、ゲートパルスＧＰで前
記スイッチ用トランジスタＱ２が導通している期間中、
該スイッチ用トランジスタＱ２、可変抵抗ＶＲ及び抵抗
Ｒ１、インダクタＬ２、抵抗Ｒ２の経路でベースバイア
ス電流が発振用トランジスタＱ１に流れ、圧電振動子Ｔ
Ｄの共振点近傍の圧電振動子ＴＤ及び周波数調整用イン
ダクタＬ３の直列回路が誘導性となる周波数で自励発振
し、圧電振動子ＴＤを励振する。この結果、図１０の圧
電振動子ＴＤの霧化作用面２０と多孔乃至網状薄板２１
間の微小間隙に広がった水等の液体を前記圧電振動子Ｔ
Ｄの厚さ方向の共振による超音波振動によって霧化する
ことができる。
記スイッチ用トランジスタＱ２が導通している期間中、
該スイッチ用トランジスタＱ２、可変抵抗ＶＲ及び抵抗
Ｒ１、インダクタＬ２、抵抗Ｒ２の経路でベースバイア
ス電流が発振用トランジスタＱ１に流れ、圧電振動子Ｔ
Ｄの共振点近傍の圧電振動子ＴＤ及び周波数調整用イン
ダクタＬ３の直列回路が誘導性となる周波数で自励発振
し、圧電振動子ＴＤを励振する。この結果、図１０の圧
電振動子ＴＤの霧化作用面２０と多孔乃至網状薄板２１
間の微小間隙に広がった水等の液体を前記圧電振動子Ｔ
Ｄの厚さ方向の共振による超音波振動によって霧化する
ことができる。
【００１７】ここで、圧電振動子ＴＤの厚み方向の共振
周波数を２.４２ＭＨz（自励発振の周波数もこの近傍と
なる）にしたときの各回路素子の定数を以下に例示す
る。
周波数を２.４２ＭＨz（自励発振の周波数もこの近傍と
なる）にしたときの各回路素子の定数を以下に例示す
る。
【００１８】Ｃ１：１０×１０4ｐＦ、Ｃ２：２０×１
０2ｐＦ、Ｃ３，Ｃ４：７５×１０3ｐＦ、Ｒ１：３.３
ｋΩ、ＶＲ：５ｋΩ、Ｌ３：０.４μＨ、直流電源Ｅ：
３０Ｖ
０2ｐＦ、Ｃ３，Ｃ４：７５×１０3ｐＦ、Ｒ１：３.３
ｋΩ、ＶＲ：５ｋΩ、Ｌ３：０.４μＨ、直流電源Ｅ：
３０Ｖ
【００１９】図２は、図１の発振回路で周波数調整用イ
ンダクタＬ３を変化させた場合の発振周波数の変化の様
子を示す。前記周波数調整用インダクタＬ３のインダク
タンス値を０.４μＨとすることで、発振回路の発振周
波数を圧電振動子ＴＤの共振周波数２.４２ＭＨzに略一
致させ得ることが判る。
ンダクタＬ３を変化させた場合の発振周波数の変化の様
子を示す。前記周波数調整用インダクタＬ３のインダク
タンス値を０.４μＨとすることで、発振回路の発振周
波数を圧電振動子ＴＤの共振周波数２.４２ＭＨzに略一
致させ得ることが判る。
【００２０】図３は、図１の発振回路の周波数調整用イ
ンダクタＬ３を０〜１.５μＨの範囲で調整して発振周
波数を変化させた場合の、圧電振動子ＴＤのインピーダ
ンス及び霧化量の周波数特性を示す（但し、スイッチ用
トランジスタＱ２のオン、オフにより間欠駆動し、消費
電力２Ｗ一定とした。）。この図３から、圧電振動子Ｔ
Ｄの共振周波数ｆrに略一致した発振周波数で圧電振動
子ＴＤを励振することで最大霧化量が得られることが判
る。
ンダクタＬ３を０〜１.５μＨの範囲で調整して発振周
波数を変化させた場合の、圧電振動子ＴＤのインピーダ
ンス及び霧化量の周波数特性を示す（但し、スイッチ用
トランジスタＱ２のオン、オフにより間欠駆動し、消費
電力２Ｗ一定とした。）。この図３から、圧電振動子Ｔ
Ｄの共振周波数ｆrに略一致した発振周波数で圧電振動
子ＴＤを励振することで最大霧化量が得られることが判
る。
【００２１】図４は、図１の周波数調整用インダクタＬ
３を有する発振回路と、図８の従来回路の消費電力と霧
化量との関係を示すもので、図１の第１実施例の発振回
路の方が図８の従来回路よりも格段に霧化効率が優れて
いることが判る。但し、圧電振動子ＴＤの共振周波数は
図１、図８共に２.４２ＭＨzであり、図１の周波数調整
用インダクタＬ３は０.４μＨ、発振周波数は２.４１８
ＭＨz、間欠デューティー（間欠周期Ｄに対する発振期
間Ｄonの比＝Ｄon／Ｄ）は１２〜１７％、間欠周波数は
１.２kＨzとした。また、図８の場合の発振周波数は２.
４５２ＭＨz、間欠デューティーは１２〜１７％、間欠
周波数は１.２kＨzとした。
３を有する発振回路と、図８の従来回路の消費電力と霧
化量との関係を示すもので、図１の第１実施例の発振回
路の方が図８の従来回路よりも格段に霧化効率が優れて
いることが判る。但し、圧電振動子ＴＤの共振周波数は
図１、図８共に２.４２ＭＨzであり、図１の周波数調整
用インダクタＬ３は０.４μＨ、発振周波数は２.４１８
ＭＨz、間欠デューティー（間欠周期Ｄに対する発振期
間Ｄonの比＝Ｄon／Ｄ）は１２〜１７％、間欠周波数は
１.２kＨzとした。また、図８の場合の発振周波数は２.
４５２ＭＨz、間欠デューティーは１２〜１７％、間欠
周波数は１.２kＨzとした。
【００２２】上述のように、第１実施例の場合、圧電振
動子ＴＤに直列関係に周波数調整用インダクタＬ３を挿
入することで、圧電振動子ＴＤの共振周波数に略一致、
もしくは近接した周波数領域でコルピッツ型自励発振回
路を自励発振可能とすることができる。従って、圧電振
動子ＴＤの霧化作用面と多孔乃至網状の薄板との間に薄
く広く均一に水等の液体を定形化する図１０の如き霧化
構造の場合であっても、複雑で高価な他励式励振回路を
用いることなく回路構成の簡単で安価なコルピッツ型自
励発振回路により最大霧化量を実現することができる。
動子ＴＤに直列関係に周波数調整用インダクタＬ３を挿
入することで、圧電振動子ＴＤの共振周波数に略一致、
もしくは近接した周波数領域でコルピッツ型自励発振回
路を自励発振可能とすることができる。従って、圧電振
動子ＴＤの霧化作用面と多孔乃至網状の薄板との間に薄
く広く均一に水等の液体を定形化する図１０の如き霧化
構造の場合であっても、複雑で高価な他励式励振回路を
用いることなく回路構成の簡単で安価なコルピッツ型自
励発振回路により最大霧化量を実現することができる。
【００２３】図５は本発明の第２実施例を示す。この場
合も、超音波霧化器で用いる励振回路は、コルピッツ型
自励発振回路を構成するコレクタ接地型トランジスタ発
振回路であって、間欠発振を実行するものであるが、発
振用トランジスタＱ１と圧電振動子ＴＤとはトランス結
合となっている。すなわち、トランスＴ１の一次巻線は
発振用トランジスタＱ１のコレクタ、ベース間にコンデ
ンサＣ４を介して接続され、トランスＴ１の二次巻線に
圧電振動子ＴＤと周波数調整用インダクタＬ３′の直列
回路が接続されている。なお、その他の回路構成は前述
の第１実施例と同様である。
合も、超音波霧化器で用いる励振回路は、コルピッツ型
自励発振回路を構成するコレクタ接地型トランジスタ発
振回路であって、間欠発振を実行するものであるが、発
振用トランジスタＱ１と圧電振動子ＴＤとはトランス結
合となっている。すなわち、トランスＴ１の一次巻線は
発振用トランジスタＱ１のコレクタ、ベース間にコンデ
ンサＣ４を介して接続され、トランスＴ１の二次巻線に
圧電振動子ＴＤと周波数調整用インダクタＬ３′の直列
回路が接続されている。なお、その他の回路構成は前述
の第１実施例と同様である。
【００２４】この第２実施例において、トランスＴ１の
リーケージインダクタンスも考慮した場合、圧電振動子
ＴＤに直列に入るトランスＴ１のリーケージインダクタ
ンス成分と周波数調整用インダクタＬ３′との和のイン
ダクタンス値が、図１において霧化量最大となった周波
数調整用インダクタＬ３のインダクタンス値をトランス
Ｔ１の二次側に換算した値に一致する如く、設定すれば
よい。
リーケージインダクタンスも考慮した場合、圧電振動子
ＴＤに直列に入るトランスＴ１のリーケージインダクタ
ンス成分と周波数調整用インダクタＬ３′との和のイン
ダクタンス値が、図１において霧化量最大となった周波
数調整用インダクタＬ３のインダクタンス値をトランス
Ｔ１の二次側に換算した値に一致する如く、設定すれば
よい。
【００２５】図６は本発明の第３実施例を示す。この場
合も、超音波霧化器で用いる励振回路は、コルピッツ型
自励発振回路を構成するコレクタ接地型トランジスタ発
振回路であって、間欠発振を実行するものであるが、発
振用トランジスタＱ１と圧電振動子ＴＤとはトランス結
合となっている。また、周波数調整用インダクタとして
トランスのリーケージインダクタンスを利用する構成で
ある。すなわち、適当なリーケージインダクタンスを持
つトランスＴ２の一次巻線は発振用トランジスタＱ１の
コレクタ、ベース間にコンデンサＣ４を介して接続さ
れ、トランスＴ２の二次巻線に圧電振動子ＴＤが直接接
続されている。当該トランスＴ２のリーケージインダク
タンスを周波数調整用インダクタとして利用するので、
周波数調整用インダクタの外付けは不要である。なお、
その他の回路構成は前述の第１実施例と同様である。
合も、超音波霧化器で用いる励振回路は、コルピッツ型
自励発振回路を構成するコレクタ接地型トランジスタ発
振回路であって、間欠発振を実行するものであるが、発
振用トランジスタＱ１と圧電振動子ＴＤとはトランス結
合となっている。また、周波数調整用インダクタとして
トランスのリーケージインダクタンスを利用する構成で
ある。すなわち、適当なリーケージインダクタンスを持
つトランスＴ２の一次巻線は発振用トランジスタＱ１の
コレクタ、ベース間にコンデンサＣ４を介して接続さ
れ、トランスＴ２の二次巻線に圧電振動子ＴＤが直接接
続されている。当該トランスＴ２のリーケージインダク
タンスを周波数調整用インダクタとして利用するので、
周波数調整用インダクタの外付けは不要である。なお、
その他の回路構成は前述の第１実施例と同様である。
【００２６】この第３実施例の場合、トランスＴ２のリ
ーケージインダクタンスのうち、圧電振動子ＴＤに直列
に入るトランスＴ２のリーケージインダクタンス成分Ｌ
３″を利用する。すなわち、リーケージインダクタンス
成分Ｌ３″が、図１において霧化量最大となった周波数
調整用インダクタＬ３のインダクタンス値をトランスＴ
２の二次側に換算した値に一致する如く、設定すればよ
い。
ーケージインダクタンスのうち、圧電振動子ＴＤに直列
に入るトランスＴ２のリーケージインダクタンス成分Ｌ
３″を利用する。すなわち、リーケージインダクタンス
成分Ｌ３″が、図１において霧化量最大となった周波数
調整用インダクタＬ３のインダクタンス値をトランスＴ
２の二次側に換算した値に一致する如く、設定すればよ
い。
【００２７】なお、第２実施例及び第３実施例のよう
に、圧電振動子ＴＤをトランス結合で発振用トランジス
タＱ１のコレクタ、ベース間に接続する構成は、低い直
流電源電圧を用いた場合でも、圧電振動子ＴＤとの間の
インピーダンス整合を良好にすることができる利点があ
る。
に、圧電振動子ＴＤをトランス結合で発振用トランジス
タＱ１のコレクタ、ベース間に接続する構成は、低い直
流電源電圧を用いた場合でも、圧電振動子ＴＤとの間の
インピーダンス整合を良好にすることができる利点があ
る。
【００２８】以上本発明の実施例について説明してきた
が、本発明はこれに限定されることなく請求項の記載の
範囲内において各種の変形、変更が可能なことは当業者
には自明であろう。
が、本発明はこれに限定されることなく請求項の記載の
範囲内において各種の変形、変更が可能なことは当業者
には自明であろう。
【００２９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の超音波霧
化器によれば、圧電振動子に直列関係にインダクタを挿
入することで、圧電振動子の共振周波数に略一致、もし
くは近接した周波数領域でコルピッツ型自励発振回路を
発振させ得る。従って、圧電振動子の霧化作用面と多孔
乃至網状の薄板との間に薄く広く均一に水等の液体を定
形化する霧化構造の場合であっても、複雑で高価な他励
式励振回路を用いることなく回路構成の簡単で安価なコ
ルピッツ型自励発振回路により最大霧化量を実現するこ
とができる。
化器によれば、圧電振動子に直列関係にインダクタを挿
入することで、圧電振動子の共振周波数に略一致、もし
くは近接した周波数領域でコルピッツ型自励発振回路を
発振させ得る。従って、圧電振動子の霧化作用面と多孔
乃至網状の薄板との間に薄く広く均一に水等の液体を定
形化する霧化構造の場合であっても、複雑で高価な他励
式励振回路を用いることなく回路構成の簡単で安価なコ
ルピッツ型自励発振回路により最大霧化量を実現するこ
とができる。
【図１】本発明に係る超音波霧化器の第１実施例を示す
回路図である。
回路図である。
【図２】第１実施例の回路において、周波数調整用イン
ダクタと発振周波数との関係を示すグラフである。
ダクタと発振周波数との関係を示すグラフである。
【図３】第１実施例の回路において、周波数調整用イン
ダクタを変えて発振周波数を変化させた場合の圧電振動
子のインピーダンス及霧化量の周波数特性を示すグラフ
である。
ダクタを変えて発振周波数を変化させた場合の圧電振動
子のインピーダンス及霧化量の周波数特性を示すグラフ
である。
【図４】第１実施例の回路と図８の従来回路の場合の消
費電力と霧化量との関係を示すグラフである。
費電力と霧化量との関係を示すグラフである。
【図５】本発明の第２実施例を示す回路図である。
【図６】本発明の第３実施例を示す回路図である。
【図７】従来の水槽底部に圧電振動子を設けた霧化器の
概略説明図である。
概略説明図である。
【図８】従来の励振回路であるコルピッツ型自励発振回
路を示す回路図である。
路を示す回路図である。
【図９】図７の霧化器の場合における圧電振動子のイン
ピーダンス及霧化量の周波数特性を示すグラフである。
ピーダンス及霧化量の周波数特性を示すグラフである。
【図１０】圧電振動子の霧化作用面と多孔乃至網状の薄
板との間に薄く広く均一に液体をを定形化する霧化構造
を示す正断面図である。
板との間に薄く広く均一に液体をを定形化する霧化構造
を示す正断面図である。
【図１１】図１０の霧化構造の場合の圧電振動子のイン
ピーダンス及び霧化量の周波数特性を示すグラフであ
る。
ピーダンス及び霧化量の周波数特性を示すグラフであ
る。
１０ 圧電磁器 ２０ 霧化作用面 ２１ 多孔乃至網状薄板 Ｃ１乃至Ｃ５ コンデンサ Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ３′ インダクタ Ｑ，Ｑ１，Ｑ２ トランジスタ Ｒ１，Ｒ２ 抵抗 ＶＲ 可変抵抗 ＴＤ，ＴＤ′ 圧電振動子 Ｔ１，Ｔ２ トランス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ０６Ｂ 1/06 Ｂ０６Ｂ 1/06 Ａ
Claims (3)
- 【請求項１】 多孔乃至網状薄板を、圧電振動子の霧化
作用面側に配し、少なくとも前記薄板の一部分と前記霧
化作用面間に微小間隙が形成されるようにし、前記圧電
振動子を励振回路で励振して前記霧化作用面と前記薄板
間の前記微小間隙に広がった液体を前記圧電振動子の超
音波振動によって霧化する超音波霧化器において、 前記励振回路をコルピッツ型の自励発振回路で構成し、
該自励発振回路の発振トランジスタのコレクタ、ベース
間に接続される前記圧電振動子に対し直列関係にインダ
クタを挿入したことを特徴とする超音波霧化器。 - 【請求項２】 前記発振トランジスタのコレクタ、ベー
ス間にトランスを介し前記圧電振動子を接続した請求項
１記載の超音波霧化器。 - 【請求項３】 前記インダクタが、前記圧電振動子に対
し直列関係となっている前記トランスのリーケージイン
ダクタンス成分で構成されている請求項２記載の超音波
霧化器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5067364A JP2673647B2 (ja) | 1993-03-04 | 1993-03-04 | 超音波霧化器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5067364A JP2673647B2 (ja) | 1993-03-04 | 1993-03-04 | 超音波霧化器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06254455A JPH06254455A (ja) | 1994-09-13 |
| JP2673647B2 true JP2673647B2 (ja) | 1997-11-05 |
Family
ID=13342890
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5067364A Expired - Lifetime JP2673647B2 (ja) | 1993-03-04 | 1993-03-04 | 超音波霧化器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2673647B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006070786A1 (ja) * | 2004-12-28 | 2006-07-06 | Tomy Company, Ltd. | 噴霧玩具及び霧発生ユニット |
| CN110243433A (zh) * | 2019-05-21 | 2019-09-17 | 广州畅呼医疗器械有限公司 | 一种雾化器的缺水检测系统、方法及雾化器 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08215621A (ja) * | 1995-02-10 | 1996-08-27 | Sanden Corp | 超音波式霧化装置 |
| FR2903331B1 (fr) | 2006-07-07 | 2008-10-10 | Oreal | Generateur pour exciter un transducteur piezoelectrique |
| JP7481731B2 (ja) * | 2020-01-18 | 2024-05-13 | ナノミストテクノロジーズ株式会社 | 超音波霧化装置 |
| CN117534158B (zh) * | 2024-01-09 | 2024-04-05 | 广东沣和水生态科技有限公司 | 一种污水多重净化处理系统及方法 |
-
1993
- 1993-03-04 JP JP5067364A patent/JP2673647B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006070786A1 (ja) * | 2004-12-28 | 2006-07-06 | Tomy Company, Ltd. | 噴霧玩具及び霧発生ユニット |
| CN110243433A (zh) * | 2019-05-21 | 2019-09-17 | 广州畅呼医疗器械有限公司 | 一种雾化器的缺水检测系统、方法及雾化器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06254455A (ja) | 1994-09-13 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19970520 |