JP2012049866A - 発振回路及び霧化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 昇圧電源回路を要することなく電源電圧の２倍以上の振幅を持った発振信号を得ることができ、かつ、コストをより低減することが可能な発振回路を提供する。
【解決手段】 発振回路１は、入力される信号を増幅する増幅部１０と、増幅された信号を昇圧する昇圧部２０と、該昇圧部２０から出力される信号を増幅部１０の入力に帰還させる帰還部３０とを備える。増幅部１０は、トランジスタＱ１を用いたエミッタ接地型増幅回路である。昇圧部２０は、一端が電源Ｖｃｃに接続される第１コイルＬ１、及び、一端が該第１コイルＬ１の他端に接続され、他端がトランジスタＱ１のエミッタに接続される第２コイルＬ２を有する。帰還部３０は、第１コイルＬ１と第２コイルＬ２との接続部に一端が接続されるとともに、他端が圧電振動子４０を介してトランジスタＱ１のベースに接続され、信号の位相を９０°遅らせて帰還させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、発振回路、及び該発振回路を用いた霧化装置に関する。

従来から、発振回路は、さまざまな電子機器において広く利用されている。例えば、特許文献１には、発振回路を利用して超音波振動子を振動させて液体の噴霧を行う噴霧装置が開示されている。このような噴霧装置では、液体の霧化を促進するため、より高い電圧で超音波振動子を駆動することが好ましい。そこで、特許文献１に記載の回路では、電源電圧を昇圧する昇圧電源回路（ＤＣ−ＤＣコンバータ）を設け、電源電圧を該昇圧電源回路で噴霧に必要な電圧まで昇圧して発振回路に印加している。そのため、この発振回路によれば、電源電圧よりも高い電圧振幅で超音波振動子を駆動することができる。

また、特許文献２には、発振回路を構成する増幅回路と帰還回路との間に、トランジスタと昇圧コイルとからなる昇圧回路が設けられた発振回路が開示されている。このトランジスタのベースは増幅回路の出力端に接続され、エミッタは接地され、コレクタは昇圧コイルと接続されている。この発振回路によれば、昇圧コイルによって昇圧された信号で圧電振動子を励振駆動することができる。

しかしながら、特許文献１に記載の回路では、発振回路の前段に、電源電圧を昇圧するための昇圧電源回路（ＤＣ−ＤＣコンバータ）を設ける必要があるため、部品点数が増加し、ひいてはコストの増大や実装面積の増大といった問題が生じる。また、特許文献２に開示されている発振回路では、受動素子で等価的に表される圧電振動子や水晶振動子等を用いた場合には、振動子が安定して自励振を続ける際に、その振動中心に相当する電位、すなわち電源電圧を中心として上下に等しい電圧幅だけ電圧振幅が得られる。そのため、この発振回路で得られる昇圧発振出力の振幅は、電源電圧の２倍までが限界となる。

一方、特許文献３には、増幅部にトランス（変圧器）を導入した発振回路が開示されている。この発振回路では、増幅部を構成するトランジスタのコレクタにトランスの一次側コイルが接続されている。また、該トランスの二次側コイルとコンデンサとが並列に接続されて並列共振回路が形成されるとともに、トランスで昇圧された電圧が圧電トランス（圧電振動子）に印加される構成となっている。この発振回路によれば、昇圧電源回路を要することなく電源電圧の２倍以上の振幅を得ることができる。

特開昭５８−７６１５７号公報 特許第２９５２８１５号公報 特公昭６０−５３４６号公報

しかしながら、特許文献３に開示されている発振回路では、信号の昇圧にトランスを用いているため、コストの更なる低減を図ることが難しかった。そのため、昇圧電源回路を要することなく電源電圧の２倍以上の振幅を得ることができ、かつ、コストを低減することができる発振回路が望まれていた。

本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、昇圧電源回路を要することなく電源電圧の２倍以上の振幅を持った発振信号を得ることができ、かつ、コストをより低減することが可能な発振回路、及び該発振回路を用いた霧化装置を提供することを目的とする。

本発明に係る発振回路は、入力される信号を増幅する増幅部と、該増幅部により増幅された信号を昇圧する昇圧部と、該昇圧部から出力される信号を増幅部の入力に帰還させる帰還部とを備える発振回路において、昇圧部が、一端が電源に接続される第１コイル、及び、一端が第１コイルの他端に接続され、他端が増幅部の出力端に接続される第２コイルを有し、帰還部が、第１コイルと第２コイルとの接続部に一端が接続されるとともに、他端が振動子を介して増幅部の入力端に接続されていることを特徴とする。

本発明に係る発振回路によれば、昇圧部の第１コイル、第２コイルそれぞれに生じる誘導電流Ｉ_Ｌ１，Ｉ_Ｌ２が互いに逆方向（逆位相）に流れることで、それぞれのコイルに生じる誘導起電圧−Ｌ１・（ｄＩ_Ｌ１／ｄｔ）、−Ｌ２・（ｄＩ_Ｌ２／ｄｔ）が互いに逆位相で励起される。そのため、第１コイルと第２コイルとの接続部での信号を、電源電圧Ｖｃｃを基準として、Ｌ１・（ｄＩ_Ｌ１／ｄｔ）＋Ｌ２・（ｄＩ_Ｌ２／ｄｔ）だけ昇圧することができる。また、２つのコイルで信号を昇圧できるため、トランスを用いる場合よりも、コストをより低減することができる。その結果、昇圧電源回路を要することなく電源電圧の２倍以上の振幅を持った発振信号を得ることができ、かつ、コストをより低減することが可能となる。

本発明に係る発振回路では、上記増幅部が、トランジスタを用いたエミッタ接地型増幅回路であり、該トランジスタのコレクタに第２コイルの他端が接続され、該トランジスタのベースに帰還部の他端が接続されていることが好ましい。

このようにすれば、トランジスタのスイッチング動作により、第１コイルと第２コイルとの接続部（ノード）を基準として、逆方向の誘導電流Ｉ_Ｌ１，Ｉ_Ｌ２が発生し、最大でＬ１・（ｄＩ_Ｌ１／ｄｔ）＋Ｌ２・（ｄＩ_Ｌ２／ｄｔ）の昇圧効果を得ることができる。なお、トランジスタのコレクタ電位Ｖｃは基本的にはＧＮＤ電位以下にはならないが、第１コイルと第２コイルとの接続部では、第２コイルに励起される誘導起電力によって、ＧＮＤ以下の電位が励起されるようになるので、電源電圧の２倍以上の昇圧を行うことが可能となる。

本発明に係る発振回路では、帰還部が、信号の位相を９０°遅らせて帰還させることが好ましい。このように、帰還部の位相回転量が−９０°で発振するように設定された場合、常に、それぞれの誘導電流Ｉ_Ｌ１，Ｉ_Ｌ２が、第１コイルと第２コイルとの接続部から逆方向に流れるようにできるため、第１コイルと第２コイルとの接続部の信号を効果的に昇圧することが可能となる。なお、帰還部としては、コルピッツ型の帰還回路が好適に用いられる。

本発明に係る発振回路では、振動子が、圧電振動子であることが好ましい。この場合、振動子として周波数安定性が高い圧電振動子を用いることにより、安定した発振信号を得ることが可能となる。

本発明に係る霧化装置は、上記発振回路と、圧電振動子に液体を供給する供給手段とを備えることを特徴とする。

本発明に係る霧化装置によれば、上述した発振回路を備えているため、電源電圧の２倍以上の振幅を持つ発振信号（自励振信号）により圧電振動子を駆動することができる。よって、霧化に好適な振幅を持った発振信号を圧電振動子に印加することができる。その結果、好ましい粒子径の霧を大量に発生させることが可能となる。

本発明によれば、昇圧電源回路を要することなく電源電圧の２倍以上の振幅を持った発振信号を得ることができ、かつ、コストをより低減することが可能となる。

実施形態に係る発振回路の構成を示す回路図である。 圧電振動子の等価回路を示す回路図である。 実施形態に係る発振回路の動作を説明するための図である。 実施形態に係る発振回路の動作シミュレーション結果を示す図である。 実施形態に係る超音波霧化装置の霧化粒子噴射部を示す模式図である。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、各図において、同一要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。

まず、図１を用いて、実施形態に係る発振回路１の構成について説明する。図１は、発振回路１の構成を示す回路図である。

発振回路１は、直流電源電圧Ｖｃｃに制限されることなく、圧電振動子４０に適切な電圧を印加して、発振させることができるコルピッツ型の発振回路である。そのため、発振回路１は、入力（又は帰還）される発振信号を増幅する増幅部１０と、直列に接続された第１コイル（インダクタ）Ｌ１と第２コイル（インダクタ）Ｌ２とからなり、増幅部１０から出力される発振信号を昇圧する昇圧部２０と、昇圧された発振信号を圧電振動子４０を介して増幅部１０に帰還させる帰還部３０とを備えている。なお、増幅部１０及び昇圧部２０の（ゲイン、位相回転量）を（Ａｖ、θｖ）とし、帰還部３０の（ゲイン、位相回転量）を（Ａβ、θβ）とした場合に、発振回路１は、次式（１）（２）の発振条件（振幅条件及び位相条件）を満たしている。
振幅条件： Ａｖ・Ａβ≧１ ・・・（１）
位相条件： θｖ＋θβ＝３６０・ｎ （ｎ＝０，１，２，・・） ・・・（２）
ただし、本実施形態において、帰還部３０の位相回転量θβは、−９０°に設定されている。続いて、発振回路１の各構成要素をより具体的に説明する。

増幅部１０は、励振用のＮＰＮトランジスタＱ１と、そのバイアス抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３、によって構成されたエミッタ接地型の増幅回路である。より詳細には、電源Ｖｃｃ−ＧＮＤ間に挿入された抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２との接続部に、トランジスタＱ１のベースが接続されており、該ベースには帰還部３０を介して帰還される発振信号が入力される。一方、トランジスタＱ１のエミッタは、抵抗Ｒ３を介して接地されている。また、コレクタには、昇圧部２０を構成する第２コイルＬ２が接続されており、増幅部１０で増幅された信号は、この昇圧部２０で昇圧される。

昇圧部２０は、直列接続された第１コイル（インダクタ）Ｌ１と第２コイル（インダクタ）Ｌ２とから構成されている。第１コイルＬ１の一端は電源Ｖｃｃに接続され、第１コイルＬ１の他端は第２コイルＬ２の一端と接続されている。第２コイルＬ２の他端は、トランジスタＱ１のコレクタに接続されている。昇圧部２０は、第１コイルＬ１、第２コイルＬ２に生じる誘導電流Ｉ_Ｌ１，Ｉ_Ｌ２が互いに逆位相に流れることで、それぞれのコイルＬ１，Ｌ２に生じる誘導起電力−Ｌ１・（ｄＩ_Ｌ１／ｄｔ）、−Ｌ２・（ｄＩ_Ｌ２／ｄｔ）が互いに逆位相で励起されることを利用し、増幅部１０から出力される発振信号を昇圧する。そのため、第１コイルＬ１と第２コイルＬ２との接続部（以下「Ｘ点」ともいう）では、電源電圧Ｖｃｃを基準として、Ｌ１・（ｄＩ_Ｌ１／ｄｔ）＋Ｌ２・（ｄＩ_Ｌ２／ｄｔ）だけ昇圧される。昇圧部２０によって昇圧された発振信号は、第１コイルＬ１と第２コイルＬ２との接続部（Ｘ点）から出力され、帰還部３０を構成する圧電振動子４０に印加されるとともに、該圧電振動子４０（帰還部３０）を介して上述した増幅部１０を構成するトランジスタＱ１のベースに戻される。

帰還部３０は、圧電振動子４０と帰還コンデンサＣ１，Ｃ２とからなる所謂コルピッツ型の帰還回路として構成されている。具体的には、圧電振動子４０の入力端子が、第１コイルＬ１と第２コイルＬ２との接続部に接続されるとともに、圧電振動子４０の出力端子が増幅部１０のトランジスタＱ１のベースに接続されている。また、圧電振動子４０の入力端子がコンデンサＣ１を介して接地されるとともに、圧電振動子４０の出力端子がコンデンサＣ２を介して接地されている。帰還部３０は、昇圧部２０から出力された信号を９０°位相を遅らせて増幅部１０へ帰還させるように回路定数が設定されている。よって、発振信号は９０°位相が遅れて、トランジスタＱ１のベースに入力される。

圧電振動子４０は、例えば、ＰＺＴやチタン酸バリウム等の圧電セラミックスから形成されている。圧電振動子４０は、図２に示されるように、コイルＬｓ、コンデンサＣｓ、及び抵抗器Ｒｓの直列回路と、コンデンサＣｐとが並列接続された等価回路で表される。圧電振動子４０は、特定の周波数で共振特性を示し、電圧が印加されると逆圧電効果によって強い機械的振動を起こし、その機械的振動に見合った電圧を圧電効果によって出力する。なお、この機械的振動が、例えば、液体の霧化等に利用される。

次に、図１〜図３を併せて参照しつつ、発振回路１の動作について説明する。ここで、図３は、発振回路１の動作を説明するための図であり、発振回路１各部の動作波形を（ａ）（ｂ）に示す。具体的には、図３（ａ）はトランジスタＱ１のベース電位Ｖｂ（Ｖ）を示し、（ｂ）は第１コイルＬ１と第２コイルＬ２との接続部（Ｘ点）の電位（すなわち発振回路１の出力）Ｖｘ（Ｖ）を示す。ここでは、発振が開始されて安定し、Ｘ点電位Ｖｘとして電源電圧Ｖｃｃを基準に昇圧された出力が得られている状態において、上記各動作波形を第１区間（１）〜第４区間（４）（図３において破線で区切られた（１）〜（４）に対応）に分け、トランジスタＱ１のベース電位ＶｂとＸ点での電位Ｖｘとの関係から、第１コイルＬ１、第２コイルＬ２それぞれに生じる誘導電流Ｉ_Ｌ１，Ｉ_Ｌ２の向きについて説明する。なお、第２コイルＬ２とトランジスタＱ１のコレクタとの接続部をＣ点とする。

（１）第１区間
第１区間は、ベース電位Ｖｂが、トランジスタＱ１の閾値Ｖｔｈ（例えば０．７Ｖ）よりも大きく、かつ単調増加する区間である。また、第１区間は、Ｘ点電位Ｖｘが電源電圧Ｖｃｃよりも大きく、かつ単調減少する区間である。この第１区間では、トランジスタＱ１がオン状態であるので、コレクタ電位Ｖｃ≒ＧＮＤである。ここで、Ｘ点の電位は単調減少しているため、Ｘ点からＶｃｃ側へ第１コイルＬ１に流れる電流は減少傾向となり、Ｘ点からＣ点の方向へ第２コイルＬ２に流れる電流も減少傾向となる。よって、第１コイルＬ１には、Ｘ点からＶｃｃ側へ流れる電流の減少を妨げる方向、すなわち、Ｘ点からＶｃｃ側（矢印Ａ１方向）へ誘導電流Ｉ_Ｌ１が流れる。一方、第２コイルＬ２には、Ｘ点からＣ点の方向へ流れる電流の減少を妨げる方向、すなわち、Ｘ点からＣ点の方向（矢印Ａ２方向）へ誘導電流Ｉ_Ｌ２が流れる。よって、第１区間では、第１コイルＬ１と第２コイルＬ２には、Ｘ点を基準として、逆方向に誘導電流Ｉ_Ｌ１，Ｉ_Ｌ２が流れる。

（２）第２区間
第２区間は、さらに２つの区間（第２−１区間、第２−２区間）に分けて説明する。まず、第２−１区間は、ベース電位ＶｂがトランジスタＱ１の閾値Ｖｔｈよりも大きく、かつ単調減少する区間である。また、第２−１区間は、Ｘ点電位Ｖｘが、電源電圧Ｖｃｃよりも小さく、ＧＮＤよりも大きく、かつ単調減少する区間である。この第２−１区間では、トランジスタＱ１がオン状態であるので、コレクタ電位Ｖｃ≒ＧＮＤである。ここで、Ｘ点の電位は単調減少しているため、Ｖｃｃ側からＸ点へ第１コイルＬ１に流れる電流は増加傾向となり、Ｘ点からＣ点の方向へ第２コイルＬ２に流れる電流は減少傾向となる。よって、第１コイルＬ１には、Ｖｃｃ側からＸ点へ流れる電流の増加を妨げる方向、すなわち、Ｘ点からＶｃｃ側（矢印Ａ１方向）へ誘導電流Ｉ_Ｌ１が流れる。一方、第２コイルＬ２には、Ｘ点からＣ点の方向へ流れる電流の減少を妨げる方向、すなわち、Ｘ点からＣ点の方向（矢印Ａ２方向）へ誘導電流Ｉ_Ｌ２が流れる。よって、第２−１区間では、第１コイルＬ１と第２コイルＬ２には、Ｘ点を基準として、逆方向に誘導電流Ｉ_Ｌ１，Ｉ_Ｌ２が流れる。

次に、第２−２区間は、ベース電位ＶｂがトランジスタＱ１の閾値Ｖｔｈよりも大きく、かつ単調減少する区間である。また、第２−２区間は、Ｘ点電位ＶｘがＧＮＤよりも小さく、かつ単調減少する区間である。この第２−２区間では、トランジスタＱ１がオン状態であるので、コレクタ電位Ｖｃ≒ＧＮＤである。ここで、Ｘ点の電位は単調減少しているため、Ｖｃｃ側からＸ点へ第１コイルＬ１に流れる電流は増加傾向となり、Ｃ点からＸ点の方向へ第２コイルＬ２に流れる電流は増加傾向となる。よって、第１コイルＬ１には、Ｖｃｃ側からＸ点へ流れる電流の増加を妨げる方向、すなわち、Ｘ点からＶｃｃ側（矢印Ａ１方向）へ誘導電流Ｉ_Ｌ１が流れる。一方、第２コイルＬ２には、Ｃ点からＸ点の方向へ流れる電流の増加を妨げる方向、すなわち、Ｘ点からＣ点の方向（矢印Ａ２方向）へ誘導電流Ｉ_Ｌ２が流れる。よって、第２−２区間では、第１コイルＬ１と第２コイルＬ２には、Ｘ点を基準として、逆方向に誘導電流Ｉ_Ｌ１，Ｉ_Ｌ２が流れる。

（３）第３区間
第３区間は、ベース電位ＶｂがトランジスタＱ１の閾値Ｖｔｈよりも小さく、かつ単調減少する区間である。また、第３区間は、Ｘ点電位Ｖｘが電源電圧Ｖｃｃよりも小さく、かつ単調増加する区間である。この第３区間では、トランジスタＱ１がオフ状態であるので、Ｃ点はオープンとなり、第２コイルＬ２を流れる電流は略ゼロとなる。また、Ｖｃｃ側からＸ点へ第１コイルＬ１に流れる電流は減少傾向となる。よって、第２コイルＬ２では電流値がゼロとなる。一方。第１コイルＬ１には、Ｖｃｃ側からＸ点へ流れる電流の減少を妨げる方向、すなわち、Ｖｃｃ側からＸ点（矢印Ａ３方向）へ誘導電流Ｉ_Ｌ１が流れる。

（４）第４区間
第４区間は、ベース電位ＶｂがトランジスタＱ１の閾値Ｖｔｈよりも小さく、かつ単調増加する区間である。また、第４区間は、Ｘ点電位Ｖｘが電源電圧Ｖｃｃよりも大きく、かつ単調増加する区間である。この第４区間では、トランジスタＱ１がオフ状態であるので、Ｃ点はオープンとなり、第２コイルＬ２を流れる電流は略ゼロとなる。また、Ｘ点からＶｃｃ側へ第１コイルＬ１に流れる電流は増加傾向となる。よって、第２コイルＬ２では電流値がゼロとなる。一方。第１コイルＬ１には、Ｘ点からＶｃｃ側へ流れる電流の増加を妨げる方向、すなわち、Ｖｃｃ側からＸ点（矢印Ａ３方向）へ誘導電流Ｉ_Ｌ１が流れる。

上述したように、第１区間及び第２区間においては、第１コイルＬ１、第２コイルＬ２それぞれに生じる誘導電流Ｉ_Ｌ１，Ｉ_Ｌ２の向きが逆方向になっており、Ｘ点には、誘導起電力−Ｌ１・（ｄＩ_Ｌ１／ｄｔ）、−Ｌ２・（ｄＩ_Ｌ２／ｄｔ）だけ昇圧された信号が出力される。一方、第３区間、第４区間においては、第１コイルＬ１に生じる誘導電流Ｉ_Ｌ１に応じた誘導起電力−Ｌ１・（ｄＩ_Ｌ１／ｄｔ）だけ昇圧された信号が出力される。ちなみに、帰還部３０の位相回転量が−９０°以外で発振するように発振条件を満たした場合には、すべての区間１〜４において誘導電流Ｉ_Ｌ１，Ｉ_Ｌ２が逆方向に流れるとは限らないため、Ｘ点での昇圧効率が低下する。

次に、発振回路１の動作について回路シミュレータ（ＳＰＩＣＥ）を用いて検討した。発振回路１のシミュレーション結果を図４に示す。ここで、図４（ａ）はトランジスタＱ１のベース電位Ｖｂ（Ｖ）のシミュレーション結果であり、（ｂ）はＸ点の電位Ｖｘ（Ｖ）のシミュレーション結果である。また、（ｃ）は第２コイルＬ２の電流波形（ｍＡ）のシミュレーション結果であり、（ｄ）は第１コイルＬ１の電流波形（ｍＡ）のシミュレーション結果である。

シミュレーションでは、圧電振動子４０の等価回路定数として、抵抗Ｒｓ＝１７０（Ω）、コイルＬｓ＝４８．６７１（ｍＨ）、コンデンサＣｓ＝３９．１０６（ｐＦ）、コンデンサＣｐ＝１０６６．９９（ｐＦ）と設定した（図２参照）。また、回路定数として、抵抗Ｒ１＝Ｒ２＝１０（ｋΩ）、第１コイルＬ１＝３９０（μＨ）、第２コイルＬ２＝６８（μＨ）、抵抗Ｒ３＝１０（Ω）、コンデンサＣ１＝Ｃ２＝１８０００（ｐＦ）と設定した。また、トランジスタＱ１としてＱＣ１８１５（２ＳＣ１８１５）を想定し、電源電圧Ｖｃｃ＝５（Ｖ）としてシミュレーションを行った。

シミュレーションの結果、図４（ｂ）に示されるように、電源電圧Ｖｃｃの２倍以上の発振振幅が得られることが確認された。なお、実際の回路を用いた動作検証でも同一の結果が得られた。

本実施形態によれば、昇圧部２０の第１コイルＬ１、第２コイルＬ２それぞれに生じる誘導電流Ｉ_Ｌ１，Ｉ_Ｌ２が互いに逆方向（逆位相）に流れることで、それぞれのコイルＬ１，Ｌ２に生じる誘導起電圧−Ｌ１・（ｄＩ_Ｌ１／ｄｔ）、−Ｌ２・（ｄＩ_Ｌ２／ｄｔ）が互いに逆位相で励起される。そのため、第１コイルＬ１と第２コイルＬ２との接続部（Ｘ点）での発振信号を、電源電圧Ｖｃｃを基準として、Ｌ１・（ｄＩ_Ｌ１／ｄｔ）＋Ｌ２・（ｄＩ_Ｌ２／ｄｔ）だけ昇圧することができる。また、２つのコイルＬ１，Ｌ２で信号を昇圧できるため、トランスを用いる場合よりも、コストをより低減することができる。その結果、昇圧電源回路を要することなく電源電圧Ｖｃｃの２倍以上の振幅を持った発振信号を得ることができ、かつ、コストをより低減することが可能となる。また、トランスを用いる必要がないため、発振回路をより小型・軽量化することができる。

本実施形態によれば、増幅部１０が、トランジスタＱ１を用いたエミッタ接地型増幅回路であり、該トランジスタＱ１のコレクタに第２コイルＬ２が接続され、該トランジスタＱ１のベースに帰還部３０（圧電振動子４０）の他端が接続されている。そのため、トランジスタＱ１のスイッチング動作により、第１コイルＬ１と第２コイルＬ２との接続部（Ｘ点）を基準として、逆方向の誘導電流Ｉ_Ｌ１，Ｉ_Ｌ２が発生し、最大でＬ１・（ｄＩ_Ｌ１／ｄｔ）＋Ｌ２・（ｄＩ_Ｌ２／ｄｔ）の昇圧効果を得ることができる。なお、トランジスタＱ１のコレクタ電位Ｖｃは基本的にはＧＮＤ電位以下にはならないが、第１コイルＬ１と第２コイルＬ２との接続部（Ｘ点）では、第２コイルＬ２に励起される誘導起電力によって、ＧＮＤ以下の電位が励起されるようになるので、電源電圧Ｖｃｃの２倍以上の昇圧を行うことが可能となる。

本実施形態によれば、帰還部３０が、信号の位相を９０°遅らせて帰還させるように設定されている。このように、帰還部３０の位相回転量が−９０°で発振するように設定された場合、上述したすべての区間（１）〜（４）において、誘導電流Ｉ_Ｌ１，Ｉ_Ｌ２が、第１コイルＬ１と第２コイルＬ２との接続部（Ｘ点）から逆方向に流れるようにできるため、第１コイルＬ１と第２コイルＬ２との接続部（Ｘ点）の信号を効果的に昇圧することが可能となる。

また、本実施形態によれば、振動子として周波数安定性が高い圧電振動子４０を用いているため、より安定した発振信号を得ることができる。

続いて、図５を参照しつつ、発振回路１を用いた超音波霧化装置１００について説明する。図５は、超音波霧化装置１００の霧化粒子噴射部を示す模式図である。

超音波霧化装置１００の霧化粒子噴射部は、フレーム１０１に支持された円盤状の圧電振動子（圧電セラミック）４０と、圧電振動子４０の中心部に形成され、該圧電振動子４０の振動面に液体を供給するオリフィス（供給手段）１０２とを備えている。圧電振動子４０には、該圧電振動子４０を超音波振動させる発振回路１が接続されている。また、オリフィス１０２には、図示省略した貯留タンクから配管を通して、例えば芳香剤を含む液体などが供給される。

このような超音波霧化装置１００において、発振回路１の電源がＯＮされた場合、発振回路１から出力される発振信号によって圧電振動子４０が駆動されて超音波振動を開始するとともに、オリフィス１０２から例えば芳香剤を含む液体などが圧電振動子４０の振動面に供給される。ここで、圧電振動子４０から機械的エネルギーを得て液体の霧化に利用する場合は、圧電振動子４０に高電圧を印加することが好ましい。そのため、超音波霧化装置１００では、発振回路１の電源電圧Ｖｃｃを３Ｖとし、発振回路１を構成する増幅部１０及び昇圧部２０（第１コイルＬ１並びに第２コイルＬ２）によって発振信号を増幅・昇圧し、電源電圧Ｖｃｃ以上の自励振振幅を得ている。より具体的には、安定して霧化を得るために、圧電振動子４０の共振周波数において、１０Ｖｐｐにて自励振させている。その結果、圧電振動子４０が超音波振動することによって、圧電振動子４０の表面に供給される例えば芳香剤を含む液体が霧化され、霧化粒子噴射部から外部へ放出される。

本実施形態によれば、圧電振動子４０を駆動する発振回路に上述した発振回路１を適用しているため、電源電圧Ｖｃｃの２倍以上の振幅を持つ発振信号（自励振信号）を圧電振動子４０に供給することができる。よって、霧化に好適な振幅を持った発振信号で圧電振動子４０を駆動することができる。その結果、用途に適した好ましい粒子径の霧を大量に発生させることが可能となる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、帰還部３０をコルピッツ型の帰還回路で構成したが、これに代えて、例えばハートレー型の帰還回路等で構成することもできる。

上記実施形態では、トランジスタＱ１としてバイポーラ型のトランジスタを用いたが、ＭＯＳ型のトランジスタ（ＦＥＴ）を用いることもできる。この場合、第２コイルＬ２は、トランジスタのドレインに接続される。

また、上記実施形態では、振動子として圧電振動子を用いたが、これに代えて、例えば水晶振動子等を用いてもよい。なお、発振回路１〜３の適用対象は超音波霧化装置には限られない。

１ 発振回路
１０ 増幅部
Ｑ１ トランジスタ
２０ 昇圧部
Ｌ１ 第１コイル
Ｌ２ 第２コイル
３０ 帰還部
４０ 圧電振動子
１００ 超音波霧化装置

Claims (6)

1. 入力される信号を増幅する増幅部と、該増幅部により増幅された信号を昇圧する昇圧部と、該昇圧部から出力される信号を前記増幅部の入力に帰還させる帰還部と、を備える発振回路において、
   前記昇圧部は、一端が電源に接続される第１コイル、及び、一端が前記第１コイルの他端に接続され、他端が前記増幅部の出力端に接続される第２コイルを有し、
   前記帰還部は、前記第１コイルと第２コイルとの接続部に一端が接続されるとともに、他端が振動子を介して前記増幅部の入力端に接続されていることを特徴とする発振回路。
2. 前記増幅部は、トランジスタを用いたエミッタ接地型増幅回路であり、該トランジスタのコレクタに前記第２コイルの他端が接続され、該トランジスタのベースに前記帰還部の他端が接続されていることを特徴とする請求項１に記載の発振回路。
3. 前記帰還部は、信号の位相を９０°遅らせて帰還させることを特徴とする請求項１又は２に記載の発振回路。
4. 前記帰還部は、コルピッツ型の帰還回路により構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の発振回路。
5. 前記振動子は、圧電振動子であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の発振回路。
6. 請求項５に記載の発振回路と、
   前記圧電振動子に液体を供給する供給手段と、を備えることを特徴とする霧化装置。
   

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