JP2673647B2 - Ultrasonic atomizer - Google Patents

Ultrasonic atomizer

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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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circuit
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atomization
oscillation
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実 高橋
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05BSPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B17/00Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups
    • B05B17/04Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods
    • B05B17/06Apparatus 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
    • B05B17/0607Apparatus 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

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[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。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic atomizer suitable for applications such as an inhaler with a small amount of electric power and a small amount of atomization, an aroma device, a pseudo smoke generating toy, and the like.

【0002】[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。
2. Description of the Related Art Conventionally, a household atomizer for indoor humidification has been known as an ultrasonic atomizer utilizing ultrasonic vibration caused by resonance in the thickness direction of a piezoelectric ceramic. As shown in FIG. 7, such an indoor humidifying atomizer has a piezoelectric vibrator TD ′ attached to the bottom of a water tank 1 for containing water W, and has a Colpitts-type self-exciting circuit of FIG. 8 as an excitation circuit. It used an oscillator circuit.

【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。
The Colpitts type self-oscillation circuit shown in FIG. 8 is a common-collector type transistor oscillation circuit, which includes a direct current power source E, an oscillation transistor Q, and a resistor R1 for flowing a base bias current of the transistor Q. R2 and a variable resistor VR, an inductor L1 connecting the negative side line N of the DC power source E and the emitter of the transistor Q, a capacitor C1 connected between the positive and negative side lines P and N, an emitter of the transistor Q, A capacitor C2 connected between collectors and a capacitor C3 connected between the emitter and base of the transistor Q are provided, and the piezoelectric vibrator TD 'is connected between the collector and base of the transistor Q via a capacitor C4. . The resistor R3 is a shunt resistor for stabilizing the base bias of the transistor Q, and the inductor L2 and the capacitor C5 are noise filters to prevent noise radiation when the wiring to the variable resistor VR becomes long.

【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。
The Colpitts type self-oscillation circuit shown in FIG.
Since the impedance of the piezoelectric vibrator TD 'oscillates stably in a region where the impedance is inductive, the piezoelectric vibrator TD' is actually shifted at a point higher than the resonance frequency of the piezoelectric vibrator TD '.
Is driving. For example, when the resonance frequency of the piezoelectric vibrator TD 'is 2.38 MHz, it is driven at about 2.45 MHz.

【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。
FIG. 9 shows the frequency characteristics of the impedance of the piezoelectric vibrator TD 'and the atomization amount in the case of the indoor humidifying atomizer of FIG. From FIG. 9, the maximum atomization amount point does not coincide with the resonance frequency fr of the piezoelectric vibrator TD ′, but is in a frequency region slightly higher than the resonance frequency fr.
D'is a frequency region in which it is inductive. Therefore,
Even with the simple Colpitts type self-oscillation circuit of FIG. 8 in which the piezoelectric oscillator oscillates in the inductive region, a substantial maximum atomization amount could be realized.

【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。)。
On the other hand, a porous or net-like thin plate is placed on the atomizing surface of the piezoelectric vibrator, and the thin film between the atomizing surface of the piezoelectric vibrator and the porous or net-like thin plate is made thin and wide and uniform by capillary action. An atomization structure for shaping water (or a liquid medicine, perfume, etc.) has been considered (proposed by the applicant in Japanese Patent Application No. 3-149252).

【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。
FIG. 10 shows an example of such an atomizing structure. In this figure, the piezoelectric vibrator TD uses ultrasonic vibration due to resonance in the thickness direction of the piezoelectric ceramic, and electrodes 13 and 14 are formed on the main surface 11 and the opposite surface 12 of the disk-shaped piezoelectric ceramic 10, respectively. It was done. The piezoelectric vibrator TD
Is elastically supported by an elastic annular support 16 fixed to the holder 15. A perforated or net-like thin plate 21 having a large number of minute holes opened is disposed on the atomizing surface 20 (the surface where electrodes are formed on the main surface) of the piezoelectric vibrator TD.
The end portion of is fixed to the holder 15 via a fixture 22. The porous or net-like thin plate 21 having a large number of minute holes 23 is at least partially in contact with the atomizing action surface 20 of the piezoelectric vibrator TD at a curved portion facing the atomizing action surface 20 with a minute gap. ing. Such a porous or net-like thin plate 21 is a thin metal plate such as stainless steel having a thickness of several tens to 200 μm, and the diameter of the minute holes 23 is several μm to 100 μm. The thin plate 21 has a thickness of 200 μm.
If it exceeds, the processing of the micro holes is troublesome and it is not desirable in terms of atomization efficiency. In addition, the diameter of the micro holes 23 is 100μ.
When it exceeds m, the atomization efficiency is lowered and the particles generated are not uniform, which is not preferable.

【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。
The atomizing surface 2 of the piezoelectric vibrator TD
Liquid supply means for supplying an appropriate amount of liquid to be atomized to the minute gap between the zero and the porous or net-like thin plate 21 (a thin tube for dropping the liquid, a liquid absorbing member for sucking and supplying the liquid by capillary action, etc.)
25 are provided.

【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。
FIG. 11 shows the atomization structure of FIG. 10 in which water (or chemical solution, perfume, etc.) is formed into a thin and wide uniform shape by a capillary phenomenon between the atomization surface of the piezoelectric vibrator and a thin plate having a porous or mesh shape. 4 shows the frequency characteristics of the impedance and atomization amount of the piezoelectric vibrator TD when using. It can be seen from FIG. 11 that the maximum atomization amount point is considerably close to (substantially matches) the resonance frequency fr of the piezoelectric vibrator TD.

【0010】[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。
As described above, FIG.
In the case of the atomization structure of 0, the maximum atomization amount point substantially coincides with the resonance frequency of the piezoelectric vibrator TD, so that the piezoelectric vibrator TD oscillates in the inductive frequency range. Although the excited oscillation circuit is a circuit that is very simple and capable of stable oscillation, as can be seen from FIG. 11, the piezoelectric vibrator T is at a frequency at which the atomization amount is considerably lower than the maximum atomization amount point.
It was supposed to be a circuit with poor atomization efficiency because it would excite D. Therefore, in order to realize the maximum efficiency, it was considered necessary to study other circuit systems such as a complicated and expensive separately excited excitation circuit.

【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。
In view of the above points, the present invention is a Colpitts type when an atomization structure in which a thin and wide uniform liquid is interposed between an atomization surface of a piezoelectric vibrator and a porous or net-like thin plate is used. By devising the circuit configuration of the self-excited oscillation circuit, it is possible to excite the piezoelectric vibrator at a frequency that is approximately equal to or close to the resonance frequency of the piezoelectric vibrator, and ultrasonic atomization that can improve atomization efficiency The purpose is to provide a pesticide.

【0012】[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。
In order to achieve the above object, an ultrasonic atomizer of the present invention has a porous or mesh thin plate disposed on the atomizing surface side of a piezoelectric vibrator, and at least the thin plate A minute gap is formed between a portion and the atomizing action surface, and the piezoelectric vibrator excites the piezoelectric vibrator with an exciting circuit to spread the liquid spread in the minute gap between the atomizing action surface and the thin plate to the piezoelectric vibration. In the case of atomizing by ultrasonic vibration of the child, the excitation circuit is configured by a Colpitts type self-excited oscillation circuit, and the piezoelectric vibrator connected between the collector and the base of the oscillation transistor of the self-excited oscillation circuit The inductor is inserted in series.

【0013】[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。
In the ultrasonic atomizer of the present invention, the conventional Colpitts type self-excited oscillation circuit can oscillate only in the frequency region where the piezoelectric vibrator is inductive. By inserting, it is possible to enable self-excited oscillation in a frequency region that substantially matches or is close to the resonance frequency of the piezoelectric vibrator. Therefore, even in the case of the atomization structure as shown in FIG. 10 in which a liquid such as water is uniformly and thinly interposed between the atomization surface of the piezoelectric vibrator and the porous or net-like thin plate, it is complicated and expensive. The maximum atomization amount can be realized by a Colpitts type self-excited oscillation circuit having a simple and inexpensive circuit configuration without using an excitation type excitation circuit.

【0014】[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。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT An embodiment of an ultrasonic atomizer according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

【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。
FIG. 1 shows a first embodiment of the ultrasonic atomizer according to the present invention. In this case, the excitation circuit used in the ultrasonic atomizer is a collector-grounded transistor oscillation circuit that constitutes a Colpitts-type self-excited oscillation circuit and executes intermittent oscillation. In this figure, a common-collector type transistor oscillating circuit includes a DC power source E and an oscillating transistor Q.
1 and resistors R1 and R2 for flowing a base bias current of the transistor Q1 and a variable resistor VR, and a switch transistor Q2 for turning on / off the base bias current.
An inductor L1 connecting the negative side line N of the DC power source E and the emitter of the transistor Q1, a capacitor C1 connected between the positive and negative side lines P and N, and an emitter and a collector of the transistor Q1. Capacitor C
2 and a capacitor C3 connected between the emitter and base of the transistor Q1. The piezoelectric vibrator TD is connected between the collector and base of the transistor Q1 via a frequency adjusting inductor L3 and a DC blocking capacitor C4. There is. The switching transistor Q2 has a base of several Hz from a gate pulse generating circuit (not shown).
A square wave gate pulse GP having a frequency of several tens of Hz is applied. The duty of the gate pulse GP is set in the range of several% to 70%. The inductor L2 and the capacitor C5 are noise filters and prevent noise radiation when the wiring to the variable resistor VR becomes long. Further, the mechanism of the piezoelectric vibrator TD and its surroundings is the same as the atomization structure of FIG.

【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。
In the oscillation circuit of FIG. 1, during the period in which the switching transistor Q2 is conducting by the gate pulse GP,
A base bias current flows to the oscillation transistor Q1 through the path of the switching transistor Q2, the variable resistor VR and the resistor R1, the inductor L2, and the resistor R2, and the piezoelectric vibrator T
The series circuit of the piezoelectric vibrator TD near the resonance point of D and the frequency adjustment inductor L3 self-excitedly oscillates at a frequency at which the piezoelectric vibrator TD excites the piezoelectric vibrator TD. As a result, the atomizing surface 20 and the porous or mesh thin plate 21 of the piezoelectric vibrator TD of FIG.
The liquid such as water spread in the minute gap between the piezoelectric vibrator T
It can be atomized by ultrasonic vibration due to resonance in the thickness direction of D.

【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。
Here, the constant of each circuit element when the resonance frequency in the thickness direction of the piezoelectric vibrator TD is set to 2.42 MHz (the frequency of self-excited oscillation is also in this vicinity) will be exemplified below.

【0018】C1:10×104pF、C2:20×1
2pF、C3,C4:75×103pF、R1:3.3
kΩ、VR:5kΩ、L3:0.4μH、直流電源E:
30V
C1: 10 × 10 4 pF, C2: 20 × 1
0 2 pF, C3, C4: 75 × 10 3 pF, R1: 3.3
kΩ, VR: 5 kΩ, L3: 0.4 μH, DC power supply 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。
FIG. 2 shows how the oscillation frequency changes when the frequency adjusting inductor L3 is changed in the oscillation circuit of FIG. By setting the inductance value of the frequency adjusting inductor L3 to 0.4 μH, it can be seen that the oscillation frequency of the oscillation circuit can be made substantially equal to the resonance frequency 2.42 MHz of the piezoelectric vibrator TD.

【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。
FIG. 3 shows the impedance and atomization amount of the piezoelectric vibrator TD when the oscillation frequency is changed by adjusting the frequency adjustment inductor L3 of the oscillation circuit of FIG. 1 in the range of 0 to 1.5 μH. Frequency characteristics are shown (however, the switching transistor Q2 is turned on and off to intermittently drive the power consumption to be 2 W constant). From FIG. 3, the piezoelectric vibrator T
It can be seen that the maximum atomization amount can be obtained by exciting the piezoelectric vibrator TD at an oscillation frequency that substantially matches the resonance frequency fr of D.

【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。
FIG. 4 is a frequency adjustment inductor L of FIG.
8 shows the relationship between the power consumption and the atomization amount of the oscillation circuit having the circuit No. 3 and the conventional circuit of FIG. 8. The oscillation circuit of the first embodiment of FIG. 1 is much more fogged than the conventional circuit of FIG. It can be seen that the conversion efficiency is excellent. However, the resonance frequency of the piezoelectric vibrator TD is 2.42 MHz in both FIGS. 1 and 8, the frequency adjustment inductor L3 in FIG. 1 is 0.4 μH, and the oscillation frequency is 2.418.
MHz, intermittent duty (ratio of oscillation period Don to intermittent cycle D = Don / D) is 12 to 17%, and intermittent frequency is 1.2 kHz. The oscillation frequency in the case of FIG. 8 is 2.
452 MHz, the intermittent duty was 12 to 17%, and the intermittent frequency was 1.2 kHz.

【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。
As described above, in the case of the first embodiment, by inserting the frequency adjusting inductor L3 in series relation with the piezoelectric vibrator TD, the resonance frequency of the piezoelectric vibrator TD substantially matches.
Alternatively, the Colpitts type self-oscillation circuit can be made to be able to self-oscillate in a close frequency range. Therefore, even in the case of the atomization structure as shown in FIG. 10 in which a liquid such as water is uniformly and thinly formed between the atomization surface of the piezoelectric vibrator TD and the porous or mesh thin plate, it is complicated and expensive. It is possible to realize the maximum atomization amount by a Colpitts type self-excited oscillation circuit having a simple and inexpensive circuit configuration without using a separate excitation type excitation circuit.

【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。
FIG. 5 shows a second embodiment of the present invention. In this case as well, the excitation circuit used in the ultrasonic atomizer is a collector-grounded transistor oscillation circuit that forms a Colpitts-type self-excited oscillation circuit and executes intermittent oscillation. It is transformer-coupled with the oscillator TD. That is, the primary winding of the transformer T1 is connected between the collector and the base of the oscillating transistor Q1 via the capacitor C4, and the series winding of the piezoelectric vibrator TD and the frequency adjusting inductor L3 'is connected to the secondary winding of the transformer T1. It is connected. The other circuit configuration is the same as that of the first embodiment.

【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。
In the second embodiment, when the leakage inductance of the transformer T1 is also taken into consideration, the sum of the leakage inductance component of the transformer T1 and the frequency adjusting inductor L3 'which are connected in series with the piezoelectric vibrator TD is shown in the figure. The inductance value of the frequency adjusting inductor L3 having the maximum atomization amount in 1 may be set so as to match the value converted to the secondary side of the transformer T1.

【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。
FIG. 6 shows a third embodiment of the present invention. In this case as well, the excitation circuit used in the ultrasonic atomizer is a collector-grounded transistor oscillation circuit that forms a Colpitts-type self-excited oscillation circuit and executes intermittent oscillation. It is transformer-coupled with the oscillator TD. Further, the leakage inductance of the transformer is used as the frequency adjustment inductor. That is, the primary winding of the transformer T2 having an appropriate leakage inductance is connected between the collector and base of the oscillation transistor Q1 via the capacitor C4, and the piezoelectric oscillator TD is directly connected to the secondary winding of the transformer T2. There is. Since the leakage inductance of the transformer T2 is used as the frequency adjustment inductor,
No external frequency adjustment inductor is required. In addition,
Other circuit configurations are the same as those of the first embodiment.

【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。
In the case of the third embodiment, of the leakage inductance of the transformer T2, the leakage inductance component L of the transformer T2 that is connected in series with the piezoelectric vibrator TD.
3 ″ is used, that is, the leakage inductance component L3 ″ is the inductance value of the frequency adjusting inductor L3 having the maximum atomization amount in FIG.
It may be set so as to match the value converted to the secondary side of 2.

【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。
The configuration in which the piezoelectric vibrator TD is connected by transformer coupling between the collector and the base of the oscillation transistor Q1 as in the second and third embodiments is used even when a low DC power supply voltage is used. The advantage is that impedance matching with the piezoelectric vibrator TD can be improved.

【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。
Although the embodiment of the present invention has been described above, it is obvious to those skilled in the art that the present invention is not limited to this and various modifications and changes can be made within the scope of the claims. Let's do it.

【0029】[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。
As described above, according to the ultrasonic atomizer of the present invention, by inserting the inductor in series relation with the piezoelectric vibrator, the resonance frequency of the piezoelectric vibrator is substantially matched or approached. A Colpitts type self-oscillation circuit can be oscillated in the frequency domain. Therefore, even in the case of the atomization structure in which a liquid such as water is uniformly and thinly formed between the atomization surface of the piezoelectric vibrator and the porous or net-like thin plate, a complicated and expensive separately excited excitation circuit. The maximum atomization amount can be realized by a Colpitts-type self-excited oscillation circuit having a simple and inexpensive circuit configuration without using.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【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。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of an ultrasonic atomizer according to the present invention.

【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。
FIG. 2 is a graph showing a relationship between a frequency adjustment inductor and an oscillation frequency in the circuit of the first embodiment.

【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。
FIG. 3 is a graph showing frequency characteristics of impedance and atomization amount of the piezoelectric vibrator when the oscillation frequency is changed by changing the frequency adjustment inductor in the circuit of the first embodiment.

【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。
FIG. 4 is a graph showing the relationship between power consumption and atomization amount in the case of the circuit of the first embodiment and the conventional circuit of FIG.

【図5】本発明の第2実施例を示す回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram showing a second embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第3実施例を示す回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram showing a third embodiment of the present invention.

【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。
FIG. 7 is a schematic explanatory view of a conventional atomizer provided with a piezoelectric vibrator on the bottom of a water tank.

【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。
FIG. 8 is a circuit diagram showing a Colpitts type self-oscillation circuit which is a conventional excitation circuit.

【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。
9 is a graph showing frequency characteristics of impedance and amount of atomization of the piezoelectric vibrator in the case of the atomizer of FIG.

【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。
FIG. 10 is a front cross-sectional view showing an atomization structure for uniformly and thinly forming a liquid between the atomization surface of the piezoelectric vibrator and the porous or net-like thin plate.

【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。
11 is a graph showing frequency characteristics of impedance and atomization amount of the piezoelectric vibrator in the case of the atomization structure of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

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 10 Piezoelectric Ceramic 20 Atomizing Action Surface 21 Perforated or Reticulated Thin Plate C1 to C5 Capacitors L1, L2, L3, L3 'Inductors Q, Q1, Q2 Transistors R1, R2 Resistance VR Variable resistance TD, TD' Piezoelectric vibrator T1, T2 Transformer

───────────────────────────────────────────────────── 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 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI Technical display area B06B 1/06 B06B 1/06 A

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【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。
1. A piezoelectric or vibrator, wherein a porous or mesh thin plate is arranged on the atomizing surface side of a piezoelectric vibrator so that a minute gap is formed at least between a part of the thin plate and the atomizing surface. In an ultrasonic atomizer that excites a liquid spread in the minute gap between the atomizing surface and the thin plate by ultrasonic vibration of the piezoelectric vibrator, the excitation circuit is a Colpitts type It consists of the self-excited oscillation circuit of
An ultrasonic atomizer characterized in that an inductor is inserted in series with the piezoelectric vibrator connected between the collector and the base of the oscillation transistor of the self-excited oscillation circuit.
【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。
2. The ultrasonic atomizer according to claim 1, wherein the piezoelectric vibrator is connected between a collector and a base of the oscillation transistor via a transformer.
【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。
3. The ultrasonic atomizer according to claim 2, wherein the inductor is composed of a leakage inductance component of the transformer in series with the piezoelectric vibrator.
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