JP2018051286A - Smoke generation toy - Google Patents

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志麻 厚澤
Shima Atsuzawa
志麻 厚澤
篠原 比呂志
Hiroshi Shinohara
比呂志 篠原
護 鈴木
Mamoru Suzuki
護 鈴木
渡辺 三郎
Saburo Watanabe
三郎 渡辺
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent in advance, mist generation failure or mist generation inability due to aged deterioration and damage of a diaphragm in an atomizing apparatus.SOLUTION: An atomizing apparatus that includes a diaphragm that performs high frequency vibration and a liquid supply mechanism for supplying the diaphragm with conductive liquid such as water, and generates mist by causing the liquid supplied through the liquid supply mechanism to contact the diaphragm and be atomized includes: liquid contact detection means for detecting whether or not the liquid is in contact with the diaphragm; and protective operation execution means for executing a protective operation to prevent idle vibration of the diaphragm when the liquid contact detection means detects that the liquid is not in contact with the diaphragm.SELECTED DRAWING: Figure 15

Description

この発明は、水などの液体を高周波振動する振動板に接触させて微粒子化することにより霧を生成する霧生成装置に関する。   The present invention relates to a mist generating apparatus that generates a mist by bringing a liquid such as water into contact with a vibration plate that vibrates at high frequency to form fine particles.

給液機構を介して供給された液体(例えば、水)を高周波振動する振動板に接触させて微粒子化することにより霧を生成する霧生成装置は、煙の演出を行う各種の玩具(例えば、煙突から煙を吐き出す蒸気機関車玩具、排気管から煙を吹き出す自動車玩具、水煙を吹き上げる噴水玩具、等々)に広く採用されている(例えば、特許文献1、2、及び3等参照)。   A mist generating device that generates mist by bringing a liquid (for example, water) supplied through a liquid supply mechanism into contact with a vibration plate that vibrates at high frequency to form fine particles is a variety of toys that produce smoke (for example, It is widely used in steam locomotive toys that emit smoke from a chimney, automobile toys that blow smoke from an exhaust pipe, fountain toys that blow water smoke, and the like (see, for example, Patent Documents 1, 2, and 3).

振動板としては、様々な構造のものが知られており、例えば、圧電材料を一対の駆動電極で挟持してなる振動子そのものを振動板とするもの(特許文献2参照)、あるいは、上述の振動子に片持ち支持された金属製舌片を振動板とするもの(特許文献1、3参照)等が存在する。   Various types of diaphragms are known. For example, a vibrator in which a piezoelectric material is sandwiched between a pair of drive electrodes is used as a diaphragm (see Patent Document 2), or the above-described diaphragm. There are some which use a metal tongue piece cantilevered by a vibrator as a diaphragm (see Patent Documents 1 and 3).

給液機構としても、様々な構造のものが知られており、例えば、貯液槽に溜めた液体を流量調整弁付きのチューブを介して水平姿勢にある振動板上に滴下して霧を生成するもの(特許文献1、2)、あるいは、略水平姿勢にある細孔付き振動板の下面にあてがったスポンジ等の保液材を介して、振動板の下面に液体を供給して上面側から霧を生成するもの(特許文献3)等が存在する。   Various structures are also known as the liquid supply mechanism. For example, the liquid stored in the liquid storage tank is dropped onto the diaphragm in a horizontal position through a tube with a flow control valve to generate mist. (Patent Documents 1 and 2), or by supplying liquid to the lower surface of the diaphragm via a liquid retaining material such as a sponge applied to the lower surface of the diaphragm with pores in a substantially horizontal posture, from the upper surface side There exists a thing (patent document 3) etc. which produce fog.

特開平04−150968号公報JP 04-150968 A 実開平05−070592号公報Japanese Utility Model Publication No. 05-070592 特許第3744931号公報Japanese Patent No. 3744931

この種の霧生成装置の故障の1つに、振動板の経年劣化や破損による霧生成不良乃至霧生成不能がある。本発明者等は、鋭意研究の結果、その原因が、液体が接触していない状態での高周波振動(以下、「空振動」という)に基づく振動板の疲労蓄積(金属疲労蓄積)にあるとの知見を得た。   One of the failures of this type of mist generation device is a mist generation failure or a mist generation failure due to aged deterioration or breakage of the diaphragm. As a result of diligent research, the inventors have found that the cause is fatigue accumulation (metal fatigue accumulation) of the diaphragm based on high-frequency vibration (hereinafter referred to as “air vibration”) in a state where the liquid is not in contact. I got the knowledge.

この発明は、上述の知見に基づいてなされたものであり、その目的とするところは、この種の霧生成装置における振動板の経年劣化や破損による霧生成不良乃至霧生成不能を未然に防止することにある。   The present invention has been made on the basis of the above-mentioned knowledge, and its object is to prevent inadequate mist generation or mist generation due to aging or breakage of the diaphragm in this type of mist generation device. There is.

上述の技術的課題は、以下の構成を有する本発明に係る霧生成装置により解決できると考えれる。
すなわち、本発明に係る霧生成装置は、高周波振動する振動板と、前記振動板へと水などの導電性の液体を供給する給液機構とを有し、前記給液機構を介して供給された前記液体を前記振動板に接触させて微粒子化することにより霧を生成する霧生成装置であって、前記振動板への前記液体の接触有無を検知するための接液検知手段と、前記接液検知手段が、前記振動板への前記液体の接触なしを検知したとき、前記振動板の空振動を防止するための保護動作を実行する保護動作実行手段と、を有する。
It is considered that the above technical problem can be solved by the fog generating device according to the present invention having the following configuration.
That is, the fog generating apparatus according to the present invention includes a diaphragm that vibrates at high frequency, and a liquid supply mechanism that supplies a conductive liquid such as water to the diaphragm, and is supplied via the liquid supply mechanism. A mist generating device that generates mist by bringing the liquid into contact with the diaphragm to form fine particles, the liquid contact detecting means for detecting whether the liquid is in contact with the diaphragm, and the contact And a protection operation execution unit that executes a protection operation for preventing the vibration of the diaphragm from being lost when the liquid detection unit detects that the liquid does not contact the diaphragm.

このような構成によれば、貯液槽が空となったり、貯液槽から振動板へ至る給液経路が詰まったり、保液材であるスポンジが乾いてしまったり、と言ったように、給液機構の構造に起因する様々な理由で、振動板に霧原料となる液体が接触しない状態が出現すると、直ちに、振動板の空振動を防止するための保護動作が実行される結果、振動板の疲労蓄積に起因する経年劣化や破損による霧生成不良乃至霧生成不能を未然に防止することができる。   According to such a configuration, the liquid storage tank is emptied, the liquid supply path from the liquid storage tank to the diaphragm is clogged, and the sponge that is the liquid retaining material dries, When a state in which the liquid serving as the mist material does not come into contact with the diaphragm for various reasons due to the structure of the liquid supply mechanism, a protection operation is performed immediately to prevent vibration of the diaphragm, resulting in vibration. It is possible to prevent mist generation failure or mist generation failure due to aging and damage due to fatigue accumulation of the plate.

しかも、上述の構成によれば、給液経路の末端に位置する振動板自体の接液有無を検知するのであって、給液経路の途中に位置する貯液槽の液位や保液材(例えば、スポンジ)の電気導通率を見るのではないから、貯液槽や保液材を取り除いて、1回の霧生成サイクル(例えば、数十秒)に必要な液量を振動板へとその都度に供給すると言った斬新な設計により、貯液層や保液材に長期間に亘り使用液体が放置されることによるカビ発生、異臭発生、炭酸カルシウムの析出といった事態を未然に防止することもできる。加えて、このような霧原料液体の微量都度供給によれば、水が接触することによる振動板のダンピング負荷を必要最小限に留めることにより、霧発生に要する消費電力の軽減化も実現することができる。   In addition, according to the above-described configuration, the presence or absence of liquid contact of the diaphragm itself located at the end of the liquid supply path is detected, and the liquid level and liquid retaining material of the liquid storage tank located in the middle of the liquid supply path ( For example, we do not look at the electrical conductivity of the sponge), so remove the liquid storage tank and liquid retaining material and transfer the amount of liquid required for one fog generation cycle (for example, several tens of seconds) to the diaphragm. A novel design that is supplied every time can prevent the occurrence of mold, off-flavor, and calcium carbonate precipitation caused by leaving the used liquid in the liquid storage layer and liquid retaining material for a long period of time. it can. In addition, according to such a small amount of supply of the mist raw material liquid, it is possible to reduce the power consumption required for the generation of mist by keeping the damping load of the diaphragm caused by contact with water to the minimum necessary. Can do.

なお、上述の霧生成装置において、振動板としては、後述する特定構造(例えば、片面に金属薄膜を有するドーナツ状)のものに限らず、例えば、圧電材料を一対の駆動電極で挟持してなる振動子そのものを振動板とするもの(特許文献2参照)、あるいは、上述の振動子に片持ち支持された金属製舌片を振動板とするもの(特許文献1、3参照)等々、従前から存在する様々な構造のものを採用することができる。   In the above-described mist generating device, the diaphragm is not limited to a specific structure described later (for example, a donut shape having a metal thin film on one side), and for example, a piezoelectric material is sandwiched between a pair of drive electrodes. Conventionally, such as those using the vibrator itself as a diaphragm (see Patent Document 2), or using a metal tongue piece cantilevered by the vibrator described above (see Patent Documents 1 and 3), etc. Various existing structures can be employed.

また、給液機構としても、後述する傾斜樋に限らず、例えば、貯液槽に溜めた液体を流量調整弁付きのチューブを介して水平姿勢にある振動板上に滴下して霧を生成するもの(特許文献1、2)、あるいは、略水平姿勢にある細孔付き振動板の下面にあてがったスポンジ等の保液材を介して、振動板の下面に液体を供給して上面側から霧を生成するもの(特許文献3)等々、従前から存在する様々な構造のものを採用することができる。   Further, the liquid supply mechanism is not limited to the inclined ridge described below, and for example, the liquid accumulated in the liquid storage tank is dropped onto the diaphragm in a horizontal posture through a tube with a flow rate adjusting valve to generate mist. The liquid is supplied to the lower surface of the diaphragm through a liquid retaining material such as a sponge (Patent Documents 1 and 2) or a sponge or other liquid retaining material applied to the lower surface of the diaphragm with pores in a substantially horizontal posture. It is possible to adopt a variety of existing structures, such as those that generate (Patent Document 3).

好ましい実施の態様としては、前記保護動作が、前記振動板そのものの振動を禁止(阻止)する動作であってもよい。すなわち、上述の保護動作としては、例えば、接液なしをユーザに報知したり、あるいは液の補給をユーザに促すための警告音(例えば、ブザーや音声)、警告表示(例えば、ランプの点灯、点滅、文字表示)等々の様々な手段が考えられるが、それらと併用あるいは単独で、振動板の振動それ自体を禁止(阻止)すれば、振動板の空振動による疲労蓄積をより確実に防止することができる。   As a preferred embodiment, the protection operation may be an operation for prohibiting (blocking) the vibration of the diaphragm itself. That is, as the above-described protection operation, for example, a warning sound (for example, a buzzer or a sound) for informing the user that there is no liquid contact or a user is requested to replenish the liquid, a warning display (for example, lamp lighting, Various methods such as blinking and character display are conceivable, but if they are used together or alone, the vibration of the diaphragm itself is prohibited (blocked), and the accumulation of fatigue due to the vibration of the diaphragm is more reliably prevented. be able to.

好ましい実施の態様としては、前記接液検知手段が、前記振動板に対して前記液体が接触しているときに限り、それらの間に前記液体が満たされる第1及び第2の検知電極と、前記第1の検知電極と前記第2の検知電極との間のインピーダンスの変化に基づいて、前記振動板への前記液体の接触有無を判定する判定手段とを含む、ものであってもよい。   As a preferred embodiment, the liquid contact detection means includes first and second detection electrodes filled with the liquid only when the liquid is in contact with the diaphragm, And determination means for determining whether or not the liquid contacts the diaphragm based on a change in impedance between the first detection electrode and the second detection electrode.

このような構成によれば、接液ありの状態と接液なしの状態とでは、前記第1の電極と前記第2の電極との間のインピーダンス(より具体的には、電気抵抗値又は容量性リアクタンス)は大きく変動するため、その変化に基づいて、接液の有無を確実に検知することができる。   According to such a configuration, the impedance (more specifically, the electric resistance value or the capacitance) between the first electrode and the second electrode in the state with and without liquid contact. Since the sexual reactance) fluctuates greatly, the presence or absence of liquid contact can be reliably detected based on the change.

好ましい実施の態様としては、前記インピーダンスは、非検出時には、両電極間インピーダンスとプル抵抗との直列回路の両端に同電位を付与しておく一方、検出時には、前記直列回路の両端に既知の電位差を与えて、そのとき、前記プル抵抗に生ずる電圧降下を介して検出されるものであってもよい。   As a preferred embodiment, when the impedance is not detected, the same potential is applied to both ends of the series circuit of the impedance between both electrodes and the pull resistor, while at the time of detection, a known potential difference is applied to both ends of the series circuit. And then detected via a voltage drop generated in the pull resistor.

このような構成によれば、第1の検知電極と第2の検知電極とを異種金属にて形成することにより、それらが水に触れて電池が構成されるときにも、電池の起電力に影響を受けること無く、振動板への水の接触有無を確実に検知することが可能となる。   According to such a configuration, the first sensing electrode and the second sensing electrode are formed of different metals, so that even when the battery is configured by touching water, the electromotive force of the battery is increased. It is possible to reliably detect the presence or absence of water contact with the diaphragm without being affected.

このとき、前記第1の検知電極及び前記第2の検知電極が、いずれも、剥き出しの導体からなり、かつ前記インピーダンスが電気抵抗値であれば、接液ありの状態と接液なしの状態とでは、前記第1の電極と前記第2の電極との間の電気抵抗値は大きく変動するため、例えば、前記2つの検知電極のいずれか一方を接地電位又は電源電位に固定する一方、他方をプル抵抗を介して電源電位又は接地電位に固定しておくことにより、前記プルポイントの電位変化を適宜なコンパレータを介してハードウェア的又はソフトウェア的に判定するだけで、振動板への接液有無を簡単に検知することができる。   At this time, if both the first detection electrode and the second detection electrode are made of a bare conductor and the impedance is an electric resistance value, the liquid contact state and the liquid contactless state Then, since the electrical resistance value between the first electrode and the second electrode fluctuates greatly, for example, one of the two detection electrodes is fixed to the ground potential or the power supply potential, while the other is By fixing the power supply potential or ground potential via a pull resistor, the presence or absence of liquid contact with the diaphragm can be determined simply by determining the potential change of the pull point via hardware or software via an appropriate comparator. Can be easily detected.

他方、前記第1の検知電極及び前記第2の検知電極の少なくともいずれか一方が、表面に薄い誘電体被膜を有する導体からなり、かつ前記インピーダンスが容量性リアクタンスであれば、接液ありの状態と接液なしの状態とでは、前記第1の電極と前記第2の電極との間の容量性リアクタンスは大きく変動するため、例えば、前記2つの検知電極のいずれか一方を接地電位又は電源電位に固定する一方、他方をプル抵抗を介して電源電位又は接地電位に固定しておいて、前記電極間の容量性リアクタンスをリセットしたのち、前記プルポイントの電位が基準電位に達するまでの充電時間を適宜なコンパレータ及びタイマを介してハードウェア的又はソフトウェア的に判定するだけで、振動板への接液有無を簡単に検知することができる。   On the other hand, if at least one of the first sensing electrode and the second sensing electrode is made of a conductor having a thin dielectric coating on the surface and the impedance is capacitive reactance, the liquid contact state is present. Since the capacitive reactance between the first electrode and the second electrode fluctuates greatly between the first electrode and the second electrode, for example, one of the two detection electrodes is connected to the ground potential or the power supply potential. Charging time until the potential at the pull point reaches the reference potential after resetting the capacitive reactance between the electrodes while fixing the other to the power supply potential or ground potential via a pull resistor. Can be easily detected whether or not there is liquid contact with the diaphragm, by simply determining hardware or software via an appropriate comparator and timer.

加えて、この容量性リアクタンスの変化を利用して接液有無を検知するものにあっては、電極を構成する導体金属が霧原料液に露出して電蝕することにより導通不良を生じ易い環境下にあっても、振動板への水の接触有無を確実に検知できると言う利点もある。   In addition, in the case of detecting the presence or absence of liquid contact using this change in capacitive reactance, the conductive metal that constitutes the electrode is exposed to the mist raw material liquid and is subject to electrolytic corrosion, which is likely to cause poor conduction. Even underneath, there is an advantage that the presence or absence of water contact with the diaphragm can be reliably detected.

好ましい実施の態様においては、前記給液機構が、注入口から注入乃至滴下された微量液体を前記振動板へと案内する注液案内部と、前記注液案内部にて案内された微量液体を、霧生成作用により消費し尽くされるまで、前記振動板に接触した状態に保持する微量液体保持部とを有する、ものであってもよい。   In a preferred embodiment, the liquid supply mechanism includes a liquid injection guide section that guides the liquid trace injected or dropped from the injection port to the diaphragm, and a liquid trace guided by the liquid injection guide section. And a trace liquid holding part that holds the diaphragm in contact with the diaphragm until it is consumed by the mist generating action.

このような構成によれば、例えば、1回の霧生成サイクル(例えば、数十秒)に必要な微量液体を振動板へとその都度に供給すると言った斬新な設計を採用することにより、余分な液体が給液機構に残されて、カビの発生や異臭やカルシウムの析出といった問題の発生を未然に防止することができる。   According to such a configuration, for example, by adopting a novel design in which a minute amount of liquid necessary for one fog generation cycle (for example, several tens of seconds) is supplied to the diaphragm each time, an extra design is adopted. Therefore, it is possible to prevent the occurrence of problems such as generation of mold, off-flavor, and precipitation of calcium.

このとき、前記微量液体保持部が、前記液体の表面張力を利用して、前記液体を前記振動板に接触した状態に保持するものであれば、微量液体の振動板への保持を効率よく実現することができる。   At this time, if the trace liquid holding unit holds the liquid in contact with the diaphragm using the surface tension of the liquid, the trace liquid can be efficiently held on the diaphragm. can do.

好ましい実施の態様によれば、前記振動板が、表裏いずれか一方の面が接液面かつ他方の面が霧放出面となる細孔付き振動板であって、前記霧放出面を上に向けた姿勢で配置されており、前記注液案内部が、その上流端が前記注液口に、下流端が前記細孔付き振動板の下側に位置するように配置される傾斜樋であり、前記微量液体保持部が、前記細孔付き振動板の下面と前記傾斜樋の樋床上面との間に形成された狭い隙間であってもよい。   According to a preferred embodiment, the diaphragm is a diaphragm with pores in which either one of the front and back surfaces is a liquid contact surface and the other surface is a mist discharge surface, and the mist discharge surface faces upward. The injecting guide portion is an inclined rod disposed so that the upstream end thereof is located at the injecting port and the downstream end is located below the diaphragm with pores, The trace liquid holding part may be a narrow gap formed between the lower surface of the diaphragm with pores and the upper surface of the inclined ridge.

このような構成によれば、表面張力、及び/又は、液体の微粒化にに伴う吸引力(負圧)を利用することにより、微量液体の保持をより簡単な構造にて実現することができる。   According to such a configuration, by using the surface tension and / or the suction force (negative pressure) accompanying the atomization of the liquid, it is possible to realize the retention of the trace liquid with a simpler structure. .

このとき、前記細孔付き振動板が、細孔を有する金属薄板と、環状第1駆動電極と、環状圧電材料層と、環状第2駆動電極と、を順に重ねて一体化すると共に、前記金属薄板の表裏を残して周囲を絶縁被覆してなる圧電式振動板であり、前記第1の検知電極が前記金属薄板であり、かつ前記第2の検知電極が前記樋床面に設けられた突起状電極であれば、1回の霧生成サイクルに必要な微量液体の振動板への正確な付着を液体の表面張力及び/又は、液体の微粒化にに伴う吸引力(負圧)を利用して適切に行うと共に、その出現から消失に至る過程を2つの電極を介して確実に検知可能となる。   At this time, the diaphragm with pores integrates the metal thin plate having pores, the annular first driving electrode, the annular piezoelectric material layer, and the annular second driving electrode in this order, and the metal A piezoelectric diaphragm formed by insulating and coating the periphery of the thin plate with the front and back sides thereof, the first detection electrode being the metal thin plate, and the second detection electrode being provided on the floor surface In the case of a cylindrical electrode, the surface tension of the liquid and / or the suction force (negative pressure) that accompanies atomization of the liquid is used to accurately adhere the trace liquid necessary for one fog generation cycle to the diaphragm. The process from appearance to disappearance can be reliably detected through the two electrodes.

別の一面から見た本発明は、給液完了報知機能を有する霧生成装置として把握することもできる。すなわち、この霧生成装置は、高周波振動する振動板と、前記振動板へと水などの導電性の液体を供給する給液機構とを有し、前記給液機構を介して供給された前記液体を前記振動板に接触させて微粒子化することにより霧を生成する霧生成装置であって、前記振動板への前記液体の接触有無を検知するための接液検知手段と、前記接液検知手段が、前記振動板への前記液体の接触なしから接触ありへの変化を検知したとき、給液完了を報知するための報知動作を実行する報知動作実行手段を有する。   The present invention viewed from another aspect can also be understood as a mist generation device having a liquid supply completion notification function. That is, the mist generation device includes a vibration plate that vibrates at a high frequency and a liquid supply mechanism that supplies a conductive liquid such as water to the vibration plate, and the liquid supplied via the liquid supply mechanism. A mist generating device that generates mist by bringing the liquid into contact with the diaphragm to form fine particles, the liquid contact detecting means for detecting whether the liquid is in contact with the diaphragm, and the liquid contact detecting means However, it has a notification operation execution means for executing a notification operation for notifying completion of liquid supply when a change from the absence of contact of the liquid to the diaphragm to the presence of contact is detected.

このような構成によれば、給液中にあって、ユーザは、報知動作に基づいて、給液完了を確認ことができる。   According to such a configuration, during the liquid supply, the user can confirm the completion of the liquid supply based on the notification operation.

このとき、前記報知動作が、前記振動板を所定の態様にて振動させて霧の発生により給液動作の完了を報知する動作であれば、霧の発生に基づいて、給駅動作の完了をより確実に知ることができる。   At this time, if the notification operation is an operation in which the diaphragm is vibrated in a predetermined manner to notify the completion of the liquid supply operation by the generation of fog, the completion of the station operation is completed based on the generation of fog. You can know more reliably.

好ましい実施の態様によれば、上述の様々な実施の態様を有する霧生成装置は、煙や水煙の演出を行う各種の玩具(例えば、煙突から煙を吐き出す蒸気機関車玩具、排気管から煙を吹き出す自動車玩具、水煙を吹き出す噴水玩具)等に広く採用することができる。   According to a preferred embodiment, the fog generating device having the various embodiments described above is a variety of toys that produce smoke and water smoke (for example, a steam locomotive toy that exhales smoke from a chimney, and smoke from an exhaust pipe). It can be widely used in automobile toys that blow out, fountain toys that blow out water smoke, and the like.

別の一面から見た本発明は、煙突から煙を吐き出す蒸気機関車玩具としてより具体的に把握することもできる。この蒸気機関車玩具は、高周波振動する振動板と、前記振動板へと水などの導電性の液体を供給する給液機構とを有し、前記給液機構を介して供給された前記液体を前記振動板に接触させて微粒子化することにより霧を生成する霧生成装置が、蒸気機関車の外観を模した外殻体の内部に組み込まれ、前記霧生成装置にて生成される霧を、前記外殻体に設けられた煙突を通じて外部へ排出することにより煙を演出するものであって、前記振動板への前記液体の接触有無を検知するための接液検知手段と、前記接液検知手段が、前記振動板への前記液体の接触なしを検知したとき、前記振動板の空振動を防止するための保護動作を実行する保護動作実行手段と、を有する。   The present invention viewed from another aspect can be more specifically grasped as a steam locomotive toy that exhales smoke from a chimney. This steam locomotive toy has a diaphragm that vibrates at a high frequency, and a liquid supply mechanism that supplies a conductive liquid such as water to the diaphragm, and the liquid supplied through the liquid supply mechanism A mist generating device that generates mist by making fine particles in contact with the diaphragm is incorporated in an outer shell that simulates the appearance of a steam locomotive, and the mist generated by the mist generating device is A liquid contact detection means for producing smoke by discharging to the outside through a chimney provided in the outer shell body, and detecting the liquid contact with the diaphragm, and the liquid contact detection And a protection operation executing means for executing a protection operation for preventing idling of the diaphragm when the means detects that the liquid does not contact the diaphragm.

このような構成によれば、上述した霧発生装置本来の有する優れた作用効果を通じて、振動板の経年劣化や破損による霧生成不良乃至霧生成不能を未然に防止することにより、煙突からの煙吐き出し機能を長期に亘り安定的に維持可能な信頼性の高い蒸気機関車玩具を実現することができる。   According to such a configuration, the smoke discharge from the chimney is prevented by preventing the mist generation failure or the mist generation impossible due to the deterioration or breakage of the diaphragm through the excellent action and effect inherent in the mist generation device described above. A highly reliable steam locomotive toy that can stably maintain its function for a long time can be realized.

このとき、前記保護動作が、噴霧指令が与えられても、前記振動板自体の振動を禁止(阻止)する動作であれば、上述した霧発生装置の対応する実施態様本来の有する優れた作用効果を通じて、より一層、信頼性の高い蒸気機関車玩具を実現することができる。   At this time, if the protection operation is an operation that inhibits (blocks) the vibration of the diaphragm itself even if a spray command is given, the excellent effect of the corresponding embodiment of the above-described fog generating device is obtained. Through this, a more reliable steam locomotive toy can be realized.

好ましい実施の態様においては、前記接液検知手段は、前記振動板に対して前記液体が接触しているときに限り、それらの間に前記液体が満たされる第1及び第2の検知電極と、前記第1の検知電極と前記第2の検知電極との間の電気的特性の変化に基づいて、前記振動板への前記液体の接触有無を判定する判定手段とを含む、ものであってもよい。   In a preferred embodiment, the liquid contact detection means includes first and second detection electrodes that are filled with the liquid therebetween only when the liquid is in contact with the diaphragm. Determination means for determining whether or not the liquid is in contact with the diaphragm based on a change in electrical characteristics between the first detection electrode and the second detection electrode. Good.

このような構成によれば、上述した霧発生装置の対応する実施態様本来の有する優れた作用効果を通じて、煙突からの煙吐き出し機能を長期に亘り安定的に維持可能な信頼性の高い蒸気機関車玩具を実現することができる。   According to such a configuration, a highly reliable steam locomotive that can stably maintain the function of discharging the smoke from the chimney over a long period of time through the excellent operational effects inherent in the corresponding embodiment of the fog generating device described above. A toy can be realized.

好ましい実施の態様としては、前記インピーダンスは、非検出時には、両電極間インピーダンスとプル抵抗との直列回路の両端に同電位を付与しておく一方、検出時には、前記直列回路の両端に既知の電位差を与えて、そのとき、前記プル抵抗に生ずる電圧降下を介して検出されるものであってもよい。   As a preferred embodiment, when the impedance is not detected, the same potential is applied to both ends of the series circuit of the impedance between both electrodes and the pull resistor, while at the time of detection, a known potential difference is applied to both ends of the series circuit. And then detected via a voltage drop generated in the pull resistor.

このような構成によれば、第1の検知電極と第2の検知電極とを異種金属にて形成することにより、それらが水に触れて電池が構成されるときにも、電池の起電力に影響を受けること無く、振動板への水の接触有無を確実に検知することが可能となる。   According to such a configuration, the first sensing electrode and the second sensing electrode are formed of different metals, so that even when the battery is configured by touching water, the electromotive force of the battery is increased. It is possible to reliably detect the presence or absence of water contact with the diaphragm without being affected.

好ましい実施の態様においては、前記給液機構が、前記外殻体に設けられた注入口から注入乃至滴下された微量液体を前記振動板へと案内する注液案内部と、前記注液案内部により導かれた微量液体を、霧生成作用により消費し尽くされるまで、前記振動板に接触した状態に保持する微量液体保持部とを有する、ものであってもよい。   In a preferred embodiment, the liquid supply mechanism guides a liquid trace injected or dropped from an injection port provided in the outer shell body to the diaphragm, and the liquid injection guide section. And a trace liquid holding part that holds the trace liquid in contact with the diaphragm until the trace liquid is consumed by the mist generation action.

このような構成によれば、上述した霧発生装置の対応する実施態様本来の有する優れた作用効果(電蝕対策)を通じて、煙突からの煙吐き出し機能を長期に亘り安定的に維持可能な信頼性の高い蒸気機関車玩具を実現することができる。   According to such a configuration, reliability that can stably maintain the function of discharging the smoke from the chimney over a long period of time through the excellent effects (countermeasures against electric corrosion) inherent in the corresponding embodiment of the fog generating device described above. High steam locomotive toy can be realized.

このとき、前記微量液体保持部が、前記液体の表面張力を利用して、前記液体を前記振動板に接触した状態に保持するものであれば、微量液体の振動板への保持を効率よく実現することができる。   At this time, if the trace liquid holding unit holds the liquid in contact with the diaphragm using the surface tension of the liquid, the trace liquid can be efficiently held on the diaphragm. can do.

好ましい実施の態様においては、前記振動板が、表裏いずれか一方の面が接液面かつ他方の面が霧放出面となる細孔付振動板であって、前記霧放出面を上に向けた姿勢で配置されており、前記注液案内部が、その上流端が前記注液口に、下流端が前記細孔付き振動板の下に位置するように配置される傾斜樋であり、前記微量液体保持部が、前記細孔付き振動板の下面と前記傾斜樋の樋床上面との間に形成された狭い隙間であってもよい。   In a preferred embodiment, the diaphragm is a diaphragm with pores in which either one of the front and back surfaces is a liquid contact surface and the other surface is a mist discharge surface, and the mist discharge surface faces upward. Disposed in a posture, and the liquid injection guide portion is an inclined rod disposed such that an upstream end thereof is positioned at the liquid injection port and a downstream end thereof is positioned below the diaphragm with pores, The liquid holding portion may be a narrow gap formed between the lower surface of the diaphragm with pores and the upper surface of the inclined ridge.

このような構成によれば、上述した霧発生装置の対応する実施態様本来の有する優れた作用効果を通じて、煙突からの煙吐き出し機能を長期に亘り安定的に維持可能な信頼性の高い蒸気機関車玩具を実現することができる。   According to such a configuration, a highly reliable steam locomotive that can stably maintain the function of discharging the smoke from the chimney over a long period of time through the excellent operational effects inherent in the corresponding embodiment of the fog generating device described above. A toy can be realized.

このとき、前記振動板が、微粒化のための細孔を有する金属薄板と、環状第1駆動電極と、環状圧電材料層と、環状第2駆動電極とを順に重ねて一体化すると共に、前記金属薄板の表面を残して周囲を絶縁被覆してなる圧電式振動板であって、かつ前記金属薄板側が上を向く姿勢にて固定され、前記給液機構が、前記外殻体の上部に開口する注液口と、前記注液口から注入された前記液体を、途中に貯留することなく、前記圧電式振動板の下面側へと案内する傾斜樋からなり、前記圧電式振動板の下面とその下に位置する傾斜樋の上面との間には、表面張力による前記液体の侵入捕捉を促す狭い間隙が設けられ、さらに前記第1の検知電極は前記金属薄板からなり、かつ前記第2の検知電極は前記傾斜樋の上面から前記圧電振動板の下面に向けて突出する突起状電極からなる、ものであってもよい。   At this time, the diaphragm is formed by integrating the metal thin plate having pores for atomization, the annular first driving electrode, the annular piezoelectric material layer, and the annular second driving electrode in this order. A piezoelectric diaphragm formed by insulating and coating the periphery of the thin metal plate, and fixed so that the thin metal plate side faces upward, and the liquid supply mechanism opens above the outer shell. And an inclined ridge that guides the liquid injected from the liquid injection port to the lower surface side of the piezoelectric diaphragm without accumulating in the middle, and a lower surface of the piezoelectric diaphragm A narrow gap for facilitating the intrusion and capture of the liquid due to surface tension is provided between the upper surface of the inclined ridge located below, and the first detection electrode is made of the thin metal plate, and the second The sensing electrode faces from the upper surface of the inclined rod to the lower surface of the piezoelectric diaphragm. Consisting protruding electrodes that protrude Te may be one.

このような構成によれば、外殻体の上部に配置された注液口から、1回の霧生成サイクル(例えば、蒸気機関車玩具の1回の煙吹き出し走行サイクルに相当する数十秒)に必要な微量の霧原料液体(例えば、導電性液体である水)を注入又は滴下すれば、こうして注入又は滴下された微量液体は、その上流部が注液口の真下に位置する傾斜樋に案内されて下流端近傍にまで運ばれる。   According to such a configuration, one mist generation cycle (for example, several tens of seconds corresponding to one smoke blowing travel cycle of a steam locomotive toy) from a liquid injection port arranged at the upper part of the outer shell body. If a small amount of mist raw material liquid (for example, water which is a conductive liquid) necessary for injection is dripped or dripped, the traced liquid thus injected or dripped will be in a slanted bowl whose upstream portion is located directly below the liquid injection port. Guided and carried to the vicinity of the downstream end.

下流端近傍の樋床上面とその上に覆い被さる圧電振動板下面との間には、表面張力による液体の侵入を促す狭い隙間が設けられている。そのため、下流端近傍に辿り着いた微量液体は、表面張力により上記隙間に充満すると共に、その状態で上下の壁面に吸着捕捉される。   A narrow gap is provided between the upper surface of the bed near the downstream end and the lower surface of the piezoelectric diaphragm covering the upper surface to promote liquid intrusion due to surface tension. Therefore, the trace amount liquid that has reached the vicinity of the downstream end fills the gap due to surface tension and is adsorbed and trapped on the upper and lower wall surfaces in this state.

このとき、吸着捕捉された微量液体は、環状第1駆動電極と環状圧電材料層と環状第2駆動電極との三者を順に重ねて一体化してなる環状積層体の中心孔を介してその上に重ねられた多数の細孔(ミクロンサイズ)を有する金属薄板の中心領域下面に接するため、金属薄板の高周波振動による液体微粒子化作用により、金属薄板の中心部上面からは、細孔を通って金属薄板を下から上へと透過する液体の微粒子からなる霧が立ち上る。   At this time, the traced liquid adsorbed and trapped is passed through the central hole of the annular laminate formed by sequentially superposing the three members of the annular first drive electrode, the annular piezoelectric material layer, and the annular second drive electrode. In contact with the lower surface of the central region of the thin metal plate having a large number of pores (micron size) overlapped with each other, the liquid fine particle action by the high frequency vibration of the thin metal plate causes the upper surface of the central portion of the thin metal plate to pass through the pores. A mist of fine liquid particles that permeate the metal sheet from the bottom up.

上記金属薄板は第1の検知電極としても機能する。これにより、原料液体と第1の検知電極とが接触する。一方、上記の隙間に微量液体が吸着捕捉されているとき、この微量液体は樋床上面から突出する突起状電極(第2の検知電極)とも接触する。   The thin metal plate also functions as a first detection electrode. Thereby, a raw material liquid and a 1st detection electrode contact. On the other hand, when a small amount of liquid is adsorbed and captured in the gap, the small amount of liquid also comes into contact with the protruding electrode (second detection electrode) protruding from the upper surface of the bed.

こうして、圧電振動板下面と樋床上面との間に微量の原料液体が満たされている霧生成作用の初期状態では、第1の検知電極(金属薄板)及び第2の検知電極(突起状電極)はいずれも原料液体(水)と接触する。同時に、第1の検知電極と第2の検知電極とは、原料液体(水)を介しても電気的に導通する。   Thus, in the initial state of the fog generating action in which a small amount of raw material liquid is filled between the lower surface of the piezoelectric diaphragm and the upper surface of the bed, the first detection electrode (thin metal plate) and the second detection electrode (projection electrode) ) Are in contact with the raw material liquid (water). At the same time, the first detection electrode and the second detection electrode are electrically connected through the raw material liquid (water).

霧生成作用が進んで、原料液体の量が減少し、その量が隙間を満たさなくなると、原料液体の塊(水滴)は、樋床上面を離れて、圧電振動板下面に負圧を介して吸着保持される。この状態においては、なおも、第1の検知電極(金属薄板)及び第2の検知電極(突起状電極)はいずれも原料液体(水)と接触する。同時に、第1の検知電極と第2の検知電極とは、原料液体(水)を介しても電気的に導通する。   When the amount of the raw material liquid decreases and the amount of the raw material liquid does not fill the gap, the raw material liquid lump (water droplets) leaves the upper surface of the cocoon bed and applies a negative pressure to the lower surface of the piezoelectric diaphragm. Adsorbed and held. In this state, the first detection electrode (thin metal plate) and the second detection electrode (projection electrode) are both in contact with the raw material liquid (water). At the same time, the first detection electrode and the second detection electrode are electrically connected through the raw material liquid (water).

霧生成作用がさらに進んで、原料液体の塊(水滴)のサイズが減少すると、遂には、原料液体の塊(水滴)は消滅するのであるが、その寸前になると、第1の検知電極(金属薄板)及び第2の検知電極(突起状電極)と原料液体との接触は断たれ、同時に、第1の検知電極と第2の検知電極との間も非導通となる。   When the mist generation action further progresses and the size of the raw material liquid mass (water droplets) decreases, the raw material liquid mass (water droplets) eventually disappears. The contact between the thin plate) and the second detection electrode (projection-like electrode) and the raw material liquid is cut off, and at the same time, the first detection electrode and the second detection electrode become non-conductive.

したがって、第1の検知電極と第2の検知電極との間の電気的特性(例えば、電気抵抗値や静電容量値)の変化を監視すれば、圧電振動板への霧原料液体の接触有無を的確に判定することができる。   Therefore, if the change in the electrical characteristics (for example, electrical resistance value or capacitance value) between the first detection electrode and the second detection electrode is monitored, the presence or absence of contact of the mist raw material liquid with the piezoelectric diaphragm Can be accurately determined.

なお、第1の検知電極と第2の検知電極との間の電気的特性を監視するための簡便な回路としては、第1の検知電極を接地電位(GND)又は電源電位(Vcc)に固定する一方、第2の検知電極を抵抗素子を介して電源電位又は接地電位にプルアップ又はプルダウンしておき、プルアップ点又はプルダウン点の電位変動をハードウェア的又はソフトウェア的なコンパレート処理にて判定するものを挙げることができる。   As a simple circuit for monitoring the electrical characteristics between the first detection electrode and the second detection electrode, the first detection electrode is fixed to the ground potential (GND) or the power supply potential (Vcc). On the other hand, the second sensing electrode is pulled up or pulled down to the power supply potential or the ground potential through the resistance element, and the potential fluctuation at the pull-up point or the pull-down point is compared by hardware or software comparison processing. The thing to judge can be mentioned.

上述の圧電振動板においても、第1の駆動電極を接地電位又は電源電位となるように回路構成することにより、それと導通する金属薄板(第1の検知電極)の電位についても、接地電位又は電源電位に固定することができる。   Also in the above-described piezoelectric diaphragm, by configuring the first drive electrode so as to be at the ground potential or the power supply potential, the potential of the metal thin plate (first detection electrode) connected to the first drive electrode can be reduced to the ground potential or the power supply. The potential can be fixed.

そのため、上述の圧電振動板を含む霧生成装置によれば、第1の検知電極それ自体は既に接地電位又は電源電位に固定されているため、第2の検知電極である突起状電極を電源電位又は接地電位に抵抗を介してプルアップ又はプルダウンするだけで、接液検知用の回路を簡便に実現することができる。   Therefore, according to the fog generating apparatus including the above-described piezoelectric diaphragm, the first detection electrode itself is already fixed to the ground potential or the power supply potential, so that the protruding electrode that is the second detection electrode is connected to the power supply potential. Alternatively, a liquid contact detection circuit can be simply realized simply by pulling up or down through a resistor to the ground potential.

別の一面から見た本発明は、給液完了報知機能を有する蒸気機関車玩具として把握することもできる。すなわち、この上記機関車玩具は、高周波振動する振動板と、前記振動板へと水などの導電性の液体を供給する給液機構とを有し、前記給液機構を介して供給された前記液体を前記振動板に接触させて微粒子化することにより霧を生成する霧生成装置であって、前記振動板への前記液体の接触有無を検知するための接液検知手段と、前記接液検知手段が、前記振動板への前記液体の接触なしから接触ありへの変化を検知したとき、給液完了を報知するための報知動作を実行する報知動作実行手段を有する。   The present invention viewed from another aspect can be grasped as a steam locomotive toy having a liquid supply completion notification function. That is, the locomotive toy has a diaphragm that vibrates at a high frequency, and a liquid supply mechanism that supplies a conductive liquid such as water to the diaphragm, and is supplied via the liquid supply mechanism. A mist generating device for generating a mist by bringing a liquid into contact with the vibration plate to form fine particles, the liquid contact detecting means for detecting whether the liquid is in contact with the vibration plate, and the liquid contact detection When the means detects a change from no contact of the liquid to the diaphragm to the presence of contact, the means has a notification operation executing means for executing a notification operation for notifying completion of liquid supply.

このような構成によれば、給液中にあって、ユーザは、報知動作に基づいて、給液完了を確認ことができる。   According to such a configuration, during the liquid supply, the user can confirm the completion of the liquid supply based on the notification operation.

このとき、前記報知動作が、前記振動板を所定の態様にて振動させて霧の発生により給液動作の完了を報知する動作であれば、霧の発生に基づいて、給駅動作の完了をより確実に知ることができる。   At this time, if the notification operation is an operation in which the diaphragm is vibrated in a predetermined manner to notify the completion of the liquid supply operation by the generation of fog, the completion of the station operation is completed based on the generation of fog. You can know more reliably.

別の一面から見た本発明は、例えば、1回の煙吹き出し走行サイクル(例えば、数10秒)に対応する微量の霧原料液体をその都度に付与することで作動する蒸気機関車玩具として把握することもできる。この場合、振動板の空振動による疲労蓄積については、振動時間積算値が規定の最大値に達したところで、振動板の振動を停止させる等の別の方法で解決すればよい。   The present invention viewed from another aspect is grasped as a steam locomotive toy that operates by applying a small amount of mist raw material liquid corresponding to one smoke blowing traveling cycle (for example, several tens of seconds) each time. You can also In this case, the fatigue accumulation due to the vibration of the diaphragm may be solved by another method such as stopping the vibration of the diaphragm when the vibration time integrated value reaches the specified maximum value.

すなわち、この電気機関車玩具は、高周波振動する振動板と、前記振動板へと水などの導電性の液体を供給する給液機構とを有し、前記給液機構を介して供給された前記液体を前記振動板に接触させて微粒子化することにより霧を生成する霧生成装置が、蒸気機関車の外観を模した外殻体の内部に組み込まれ、前記霧生成装置にて生成される霧を、前記外殻体に設けられた煙突を通じて外部へ排出することにより煙を演出する蒸気機関車玩具であって、前記給液機構は、前記外殻体に設けられた注入口から注入乃至滴下された微量液体を前記振動板へと案内する注液案内部と、前記注液案内部により案内された微量液体を、霧生成作用により消費し尽くされるまで、前記振動板に接触した状態に保持する微量液体保持部とを有する。   That is, this electric locomotive toy has a diaphragm that vibrates at a high frequency, and a liquid supply mechanism that supplies a conductive liquid such as water to the diaphragm, and is supplied via the liquid supply mechanism. A mist generating device that generates a mist by bringing a liquid into contact with the diaphragm to generate fine particles is incorporated in an outer shell that simulates the appearance of a steam locomotive, and is generated by the mist generating device. Is a steam locomotive toy that produces smoke by discharging to the outside through a chimney provided in the outer shell body, and the liquid supply mechanism is injected or dripped from an inlet provided in the outer shell body. A liquid injection guide for guiding the traced liquid to the diaphragm, and the liquid trace guided by the liquid injection guide is held in contact with the diaphragm until it is consumed by the mist generation action. And a trace liquid holding part.

このような構成によれば、例えば、1回の煙出し走行サイクルに要する微量の霧原料液体を注入すると共に、これが使用し尽くされる都度に、次の注入を行うことにより、使用されずに残された液体によりカビが発生したり、腐臭がしたり、内部にカルシウムが析出する等の問題を未然に防止することができる。   According to such a configuration, for example, a small amount of the mist raw material liquid required for one smoke emission traveling cycle is injected, and whenever it is used up, it is left unused by performing the next injection. Problems such as generation of mold, odor, and precipitation of calcium inside can be prevented in advance.

このとき、前記微量液体保持部が、前記液体の表面張力を利用して、前記液体を前記振動板に接触した状態に保持するものであれば、微量液体の振動板への保持を効率よく実現することができる。   At this time, if the trace liquid holding unit holds the liquid in contact with the diaphragm using the surface tension of the liquid, the trace liquid can be efficiently held on the diaphragm. can do.

さらに、前記振動板が、表裏いずれか一方の面が接液面かつ他方の面が霧放出面となる細孔付振動板であって、前記霧放出面を上に向けた姿勢で配置されており、前記注液案内部が、その上流端が前記注液口に、下流端が前記細孔付き振動板の下に位置するように配置される傾斜樋であり、前記微量液体保持部が、前記細孔付き振動板の下面と前記傾斜樋の樋床上面との間に形成された狭い隙間であれば、上述した霧発生装置の対応する実施態様本来の有する優れた作用効果(電蝕対策)を通じて、煙突からの煙吐き出し機能を長期に亘り安定的に維持可能な信頼性の高い蒸気機関車玩具を実現することができる。   Further, the diaphragm is a diaphragm with pores in which either one of the front and back surfaces is a liquid contact surface and the other surface is a mist discharge surface, and is arranged in a posture with the mist discharge surface facing upward. The liquid injection guide part is an inclined tub arranged such that its upstream end is located at the liquid injection port and its downstream end is located below the diaphragm with pores, and the trace liquid holding part is If it is a narrow gap formed between the lower surface of the diaphragm with pores and the upper surface of the inclined wall, the excellent effect of the corresponding embodiment of the above-described fog generating device (measures against electrolytic corrosion) ), A highly reliable steam locomotive toy that can stably maintain the smoke discharge function from the chimney over a long period of time can be realized.

別の一面から見た本発明は、特定の構成を有する蒸気機関車玩具システムとして把握することもできる。すなわち、この蒸気機関車玩具システムは、軌道と、上述した一連の蒸気機関車玩具のいずれか1つとからなり、前記停車場には、所定の注液操作により、前記停車場に停車中の前記蒸気機関車玩具の注液口へと前記液体を微量注入するための注液ノズルを有する注液設備が設けられている。   The present invention viewed from another aspect can also be understood as a steam locomotive toy system having a specific configuration. That is, this steam locomotive toy system includes a track and any one of the series of steam locomotive toys described above, and the steam engine stopped at the stop by a predetermined liquid injection operation at the stop. A liquid injection facility having a liquid injection nozzle for injecting a small amount of the liquid into a liquid injection port of a car toy is provided.

このような構成によれば、予め決められた1煙出し走行サイクルに対応する微量の霧原料液体のみを車体に保持させると共に、それが消費尽くされる毎に、停車場にて補給すると言うシステム構成のため、給液経路の途中に貯液槽を設けてそこからチューブで振動板まで給液したり、スポンジなどの保液材を振動板に接触させる場合とは異なり、車体内部に余分な霧原料液体が保持されることがないため、貯液層や保液材に長期間に亘り使用液体が放置されることによるカビ発生、異臭発生、炭酸カルシウムの析出といった事態を未然に防止することもできる。   According to such a configuration, only a small amount of the fog raw material liquid corresponding to a predetermined one-smoke driving cycle is held in the vehicle body, and replenished at the stop whenever it is consumed. Unlike the case where a liquid storage tank is provided in the middle of the liquid supply path and liquid is supplied from there to the diaphragm, or a liquid retaining material such as sponge is brought into contact with the diaphragm, the excess mist raw material liquid inside the vehicle body Therefore, it is possible to prevent the occurrence of mold, off-flavor generation, and precipitation of calcium carbonate due to leaving the used liquid in the liquid storage layer or the liquid retaining material for a long period of time.

好ましい実施の態様においては、前記蒸気機関車玩具の外殻体には、前記振動板から溢れた前記液体を外部へと排出するための排出口が設けられ、かつ前記軌道上の停車場には、停車中の前記蒸気機関車玩具の前記排出口から流出する前記液体を貯留する凹部が設けられていてもよい。   In a preferred embodiment, the outer shell of the steam locomotive toy is provided with a discharge port for discharging the liquid overflowing from the diaphragm to the outside, and the stop on the track includes: A recessed portion for storing the liquid flowing out from the outlet of the steam locomotive toy that is stopped may be provided.

このような構成によれば、前記隙間から溢れた余分な霧原料液体が車体内部に留まることを防止すると共に、車体から排出された霧原料液体が遊び場の床の一面に広がることも防止することができる。このとき、前記凹部が、池を模した外観を呈するように形成されていれば、外観体裁上も良好なものとなる。   According to such a configuration, it is possible to prevent excess mist raw material liquid overflowing from the gap from staying inside the vehicle body, and to prevent the mist raw material liquid discharged from the vehicle body from spreading on one surface of the playground floor. Can do. If the said recessed part is formed so that the external appearance imitating a pond may be formed at this time, it will become favorable on an external appearance.

以上説明した霧生成装置、蒸気機関車玩具、及び蒸気機関車玩具システムにあっては、霧原料となる液体の振動板への接触有無を検知する接液検知手段を設けることにより、振動板の震動を制御したが、接液検知手段の用途はこれに限定されるものではなく、広く、この種の霧生成装置における運用管理に応用することができることは、当業者であれば容易に理解されるであろう。   In the mist generation device, the steam locomotive toy, and the steam locomotive toy system described above, by providing liquid contact detection means for detecting the presence or absence of contact of the liquid serving as the mist raw material with the vibration plate, Although the vibration is controlled, the use of the liquid contact detection means is not limited to this, and it can be easily understood by those skilled in the art that it can be widely applied to the operation management in this kind of fog generating device. It will be.

本発明によれば、貯液槽が空となったり、貯液槽から振動板へ至る給液経路が詰まったり、保液材であるスポンジが乾いてしまったり、と言ったように、給液機構の構造に起因する様々な理由で、振動板に霧原料となる液体が接触しない状態が出現すると、直ちに、振動板の空振動を防止するための保護動作が実行される結果、振動板の金属疲労蓄積に起因する経年劣化や破損による霧生成不良乃至霧生成不能を未然に防止することができる。   According to the present invention, the liquid storage tank is emptied, the liquid supply path from the liquid storage tank to the diaphragm is clogged, or the sponge that is the liquid retaining material dries out. When a state in which the liquid serving as the mist material does not come into contact with the diaphragm for various reasons due to the structure of the mechanism appears, the protection operation for preventing the diaphragm from oscillating immediately is executed. It is possible to prevent mist generation failure or mist generation failure due to aged deterioration or breakage due to metal fatigue accumulation.

しかも、給液経路の末端に位置する振動板自体の接液有無を検知するのであって、給液経路の途中に位置する貯液槽の液位や保液材(例えば、スポンジ)の電気導通率を見るのではないから、貯液槽や保液材を取り除いて、1回の霧生成サイクル(例えば、数十秒)に必要な液量を振動板へとその都度に供給すると言った斬新な設計により、貯液層や保液材に長期間に亘り使用液体が放置されることによるカビ発生、異臭発生、炭酸カルシウムの析出といった事態を未然に防止することもできる。   In addition, the presence or absence of liquid contact of the diaphragm itself located at the end of the liquid supply path is detected, and the liquid level of the liquid storage tank located in the middle of the liquid supply path and the electrical continuity of the liquid retaining material (for example, sponge) Because it does not look at the rate, the storage tank and the liquid retaining material are removed, and a novel amount of liquid that is necessary for one mist generation cycle (for example, several tens of seconds) is supplied to the diaphragm each time. With this simple design, it is possible to prevent the occurrence of mold, off-flavor, and calcium carbonate precipitation caused by leaving the used liquid in the liquid storage layer or the liquid retaining material for a long period of time.

図1は、蒸気機関車玩具システムの構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a steam locomotive toy system. 図2は、蒸気機関車玩具の外観斜視図である。FIG. 2 is an external perspective view of the steam locomotive toy. 図3は、蒸気機関車玩具内部の主要構成要素を示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing main components inside the steam locomotive toy. 図4は、蒸気機関車玩具内部の主要構成要素を示す側面図である。FIG. 4 is a side view showing the main components inside the steam locomotive toy. 図5は、噴射部の作用説明図(その1)である。FIG. 5 is an explanatory diagram (part 1) of the operation of the injection unit. 図6は、噴射部の作用説明図(その2)である。FIG. 6 is an operation explanatory diagram (part 2) of the injection unit. 図7は、振動子の構造を示す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view showing the structure of the vibrator. 図8は、電気的ハードウェア構成の全体を概略的に示す回路図(その1)である。FIG. 8 is a circuit diagram (part 1) schematically showing the entire electrical hardware configuration. 図9は、検知回路の説明図(その1)である。FIG. 9 is an explanatory diagram (part 1) of the detection circuit. 図10は、水滴サイズの変動に伴う各部の信号状態を示す波形図である。FIG. 10 is a waveform diagram showing signal states of various parts accompanying fluctuations in the water droplet size. 図11は、検知電圧(Vx)の判定結果と駆動信号(S1)との関係を説明するタイムチャートである。FIG. 11 is a time chart for explaining the relationship between the determination result of the detection voltage (Vx) and the drive signal (S1). 図12は、検知回路の説明図(その1)である。FIG. 12 is an explanatory diagram (part 1) of the detection circuit. 図13は、出力ポートPO4をVccに切り替えたとき、入力ポートPI2に生じる電圧の変化を示す図である。FIG. 13 is a diagram illustrating a change in voltage generated at the input port PI2 when the output port PO4 is switched to Vcc. 図14は、検知電極を絶縁した場合に入力ポートPI2に生じる電圧を示す図である。FIG. 14 is a diagram illustrating a voltage generated at the input port PI2 when the detection electrode is insulated. 図15は、蒸気機関車玩具の制御プログラムの一例を概略的に示すフローチャートである。FIG. 15 is a flowchart schematically showing an example of a control program for a steam locomotive toy. 図16は、検知電圧判定処理の一例を概略的に示すフローチャートである。FIG. 16 is a flowchart schematically showing an example of the detected voltage determination process. 図17は、検知電圧判定処理の他の例を概略的に示すフローチャートである。FIG. 17 is a flowchart schematically showing another example of the detected voltage determination process.

以下に、本発明に係る霧生成装置、蒸気機関車玩具、及び蒸気機関車玩具システムの好適な実施の一形態を添付図面を参照しながら詳細に説明する。   EMBODIMENT OF THE INVENTION Below, one Embodiment of the fog production | generation apparatus which concerns on this invention, a steam locomotive toy, and a steam locomotive toy system is described in detail, referring an accompanying drawing.

<蒸気機関車玩具システムについて>
蒸気機関車玩具システムの一例を示す構成図が、図1に示されている。同図に示されるように、この蒸気機関車玩具システムは、先頭車として構成される蒸気機関車玩具1と、それに連結される2号車として構成される貨車玩具2と、それらが走行するための軌道3と、軌道上3に設けられた停車場(詳細は後述)とを主体として構成されている。なお、符号3a,3bは軌道3の左右の案内突条、4は橋梁部である。
<About steam locomotive toy system>
A block diagram showing an example of a steam locomotive toy system is shown in FIG. As shown in the figure, this steam locomotive toy system includes a steam locomotive toy 1 configured as a leading car, a freight car toy 2 configured as a No. 2 car connected thereto, and for running them. It is mainly composed of a track 3 and a stop (details will be described later) provided on the track 3. Reference numerals 3a and 3b are guide protrusions on the left and right of the track 3, and 4 is a bridge portion.

蒸気機関車玩具1は、この例にあっては、駆動用モータや減速ギア列等々の走行用動力系を一切内蔵しない非動力車として構成されている。一方、貨車玩具2は、この例にあっては、駆動用モータや減速ギア列等々の走行用動力系を内蔵する動力車として構成され、操作レバー201を前方位置と後方位置とのいずれかに設定することにより、高速走行と低速走行との1つが選択的に実行可能とされている。そのため、蒸気機関車玩具1は、貨車玩具2に押されることで高速又は低速にて前進可能とされている。   In this example, the steam locomotive toy 1 is configured as a non-powered vehicle that does not include any driving power system such as a driving motor or a reduction gear train. On the other hand, in this example, the freight car toy 2 is configured as a power vehicle including a driving power system such as a driving motor and a reduction gear train, and the operation lever 201 is set at either the front position or the rear position. By setting, one of high speed driving and low speed driving can be selectively executed. Therefore, the steam locomotive toy 1 can be advanced at a high speed or a low speed by being pushed by the freight car toy 2.

このように貨車玩具2を動力車とする構成によれば、蒸気機関車玩具1内のスペースを霧生成のための機器や発音のための機器等に専用可能となると共に、貨車玩具2を取り外して、蒸気機関車玩具1だけで手押し走行させる場合にも、蒸気機関車として必要な発煙機能や発音機能や発光機能を有効に作動させることが可能となる。もっとも、本発明に係る霧生成機能は、自力走行可能な蒸気機関車玩具にも適用可能である。   Thus, according to the structure which uses the freight car toy 2 as a motor vehicle, while being able to dedicate the space in the steam locomotive toy 1 to the apparatus for fog generation, the apparatus for sound generation, etc., the freight car toy 2 is removed. Thus, even when the steam locomotive toy 1 is used only for manual travel, the smoke generation function, sound generation function, and light emission function necessary for the steam locomotive can be effectively activated. However, the fog generating function according to the present invention can also be applied to a steam locomotive toy that can travel by itself.

図中、蒸気機関車玩具1が描かれている位置が停車場である。この停車場には、軌道3を挟んで互いに反対側に位置するようにして、給水設備5と池を模した凹部6とが設けられている。給水設備5は、その内部機構を省略するが、操作ボタン5aを押すことで、内部に貯留された水を給水ノズル5bの先端から蒸気機関車玩具1側の注水口(図2の符号103)へと微量注水乃至滴下可能とされている。   In the figure, the position where the steam locomotive toy 1 is depicted is a stop. The stop is provided with a water supply facility 5 and a recess 6 simulating a pond so as to be located on opposite sides of the track 3. The water supply facility 5 omits its internal mechanism, but when the operation button 5a is pressed, the water stored inside is injected from the tip of the water supply nozzle 5b to the steam locomotive toy 1 side (reference numeral 103 in FIG. 2). A small amount of water or dripping is possible.

周囲の風景にとけ込むように、池を模した凹部6は、蒸気機関車玩具1が停車場に停止しているとき、その側面に設けられた排水口106から排出される余剰水を受け入れて貯水するためのものである。後に詳述するが、蒸気機関車玩具1の内部には、注水口103から注水乃至滴下された微量水を表面張力及び負圧吸引作用を利用して捕捉する狭い隙間乃至空所が設けられており、ここで捕捉しきれない水が余剰水として排水口106から排出される。なお、図において、符号7は図示しない軌道面の中央部を昇降させて貨車玩具2のストップ・アンド・ゴーを制御するためのレバーである。   As the steam locomotive toy 1 is stopped at the stop, the recess 6 imitating a pond accepts and stores excess water discharged from the drain 106 provided on the side surface thereof so as to melt into the surrounding landscape. Is for. As will be described in detail later, the steam locomotive toy 1 is provided with a narrow gap or space for capturing a small amount of water injected or dripped from the water injection port 103 by using the surface tension and the negative pressure suction action. The water that cannot be captured here is discharged from the drain port 106 as surplus water. In the figure, reference numeral 7 denotes a lever for controlling the stop and go of the freight car toy 2 by raising and lowering the center part of the track surface (not shown).

<蒸気機関車玩具の外観及び内部構造について>
蒸気機関車玩具の外観斜視図が図2に、同内部の主要構成要素を示す斜視図及び側面図が図3及び図4にそれぞれ示されている。図2に示されるように、蒸気機関車玩具1は蒸気機関車の外観を模した外殻体101を有する。この外殻体101の上面には、煙突102、注水口103、電源スイッチ104、及び内蔵するスピーカ(図3の符号126)の音を外部へ放出するための放音孔105とが設けられている。また、外殻体101の側面には、先ほど説明した余剰水排出のための排水口106が設けられている。
<Appearance and internal structure of steam locomotive toy>
An external perspective view of the steam locomotive toy is shown in FIG. 2, and a perspective view and a side view showing the main components inside the steam locomotive toy are shown in FIGS. 3 and 4, respectively. As shown in FIG. 2, the steam locomotive toy 1 has an outer shell body 101 simulating the appearance of a steam locomotive. On the upper surface of the outer shell 101, a chimney 102, a water inlet 103, a power switch 104, and a sound emitting hole 105 for emitting sound from a built-in speaker (reference numeral 126 in FIG. 3) are provided. Yes. Further, the drainage port 106 for discharging excess water described above is provided on the side surface of the outer shell body 101.

図3及び図4に示されるように、外殻体101の内部には、1)軌道上の走行に必要な部品(以下、「走行用部品」と言う)、2)車輪の回転に連動して車速パルスを生成するための部品(以下、「車速パルス生成用部品」と言う)、3)効果音(ラッセル音や人の声)及び効果光(煙の照明)を生成するための部品(以下、「効果生成用部品」と言う)、4)本発明の要部である霧生成用の部品(以下、「霧生成用部品」と言う)、及び5)接液検知用の部品が含まれている。以下、それらの部品について順次に説明する。   As shown in FIGS. 3 and 4, the outer shell body 101 includes 1) parts necessary for traveling on the track (hereinafter referred to as “traveling parts”), and 2) interlocking with the rotation of the wheels. Parts for generating vehicle speed pulses (hereinafter referred to as “vehicle speed pulse generating parts”), 3) parts for generating sound effects (Russell sound and human voice) and effect light (smoke lighting) ( 4) Parts for fog generation (hereinafter referred to as “parts for fog generation”), and 5) parts for liquid contact detection, which are essential parts of the present invention. It is. Hereinafter, these components will be described sequentially.

1)走行用部品
走行用部品としては、左右の前輪107a,107bと、左右の後輪108a,108bと、前後の車軸109a,109bと、左右の前後輪を連結する左右の連結ロッド111a,111bとを挙げることができる。左右の連結ロッド111a,111bは、後端孔110a,110bを後輪108a,108bの偏心位置に回動可能に支持されると共に、前端長孔112a,112bを前輪107a,107bの中心位置にスライド自在に支持されている。そのため、左右の連結ロッド111a,111bが恰も伸縮することで、左右の後輪108a,108bが回転駆動される如き蒸気機関車特有のピストン運動を摸した動きを呈するように構成されている。
1) Traveling parts The traveling parts include left and right front wheels 107a and 107b, left and right rear wheels 108a and 108b, front and rear axles 109a and 109b, and left and right connecting rods 111a and 111b that connect the left and right front and rear wheels. Can be mentioned. The left and right connecting rods 111a and 111b are supported so that the rear end holes 110a and 110b can rotate to the eccentric positions of the rear wheels 108a and 108b, and the front end long holes 112a and 112b slide to the center positions of the front wheels 107a and 107b. It is supported freely. For this reason, the left and right connecting rods 111a and 111b also expand and contract, and the left and right rear wheels 108a and 108b are configured to exhibit a movement that mimics the piston motion unique to the steam locomotive.

2)車速パルス生成用部品
車速パルス生成用部品としては、基端部117を機枠に回動自在に軸止されて、それを支点として上下に揺動可能なレバー116と、後輪の車軸109bと一体に回転すると共に、その周面にはレバー116の下面と当接するカム面が形成されたカム(図4の符号120参照)と、レバー116の先端部に取り付けられて、レバー116の揺動に連れて昇降する操作子118と、操作子118の昇降に連れて、間欠的にオンオフすることにより、車輪の回転に同期したパルス間隔を有する一連のパルス列である車速パルス(図11の(d))を出力するスイッチ119とを挙げることができる。図示例にあっては、スイッチ119からは、左右の後輪108a,108bの1回転毎に2個のパルスが生成される。
2) Vehicle Speed Pulse Generation Parts Vehicle speed pulse generation parts include a lever 116 that is pivotally supported by the base end portion 117 on the machine frame and can be swung up and down with this as a fulcrum, and a rear wheel axle. 109b and a cam surface (refer to reference numeral 120 in FIG. 4) having a cam surface that contacts the lower surface of the lever 116 on its peripheral surface, and attached to the tip of the lever 116. An operation element 118 that moves up and down as it swings, and a vehicle speed pulse that is a series of pulse trains having a pulse interval synchronized with the rotation of the wheels by intermittently turning on and off as the operation element 118 moves up and down (see FIG. 11). And a switch 119 that outputs (d)). In the illustrated example, the switch 119 generates two pulses for each rotation of the left and right rear wheels 108a and 108b.

3)効果生成用部品
後述するように、霧生成部にて生成された霧は、例えば、車速パルスを基準として決定された放出のタイミングで、煙突102から白煙となって外部へと放出される。このとき、煙突102を通過する霧は、適宜な色(例えば、赤色)に照明され、恰も、燃焼炉の明かりが漏れ出すかの如き様が演出される。因みに、照明手段としては、発光ダイオード115が利用される。また、車速パルスを基準として生成された発音タイミングで、蒸気機関車のラッセル音に相当する効果音が生成され、併せて、人の声に相当する話音も生成される。これらの音の生成はスピーカ126を介して行われ、こうして生成されたラッセル音及び話音は、放音孔105から外部へと放出される。
3) Effect generation component As will be described later, the mist generated by the mist generation unit is discharged to the outside from the chimney 102 as white smoke, for example, at the release timing determined based on the vehicle speed pulse. The At this time, the fog passing through the chimney 102 is illuminated with an appropriate color (for example, red), and the appearance of the light leaking from the combustion furnace is produced. Incidentally, the light emitting diode 115 is used as the illumination means. In addition, a sound effect corresponding to the Russell sound of the steam locomotive is generated at the sound generation timing generated based on the vehicle speed pulse, and a speech sound corresponding to a human voice is also generated. These sounds are generated through the speaker 126, and the Russell sound and the speech sound generated in this way are emitted to the outside from the sound output hole 105.

4)霧生成用部品
霧生成用部品としては、振動子として機能する圧電式振動板114と注入口103から注入乃至滴下された微量の水を圧電式振動板114へと案内する傾斜樋113とを挙げることができる。
4) Fog generation component The fog generation component includes a piezoelectric diaphragm 114 that functions as a vibrator, and an inclined rod 113 that guides a small amount of water injected or dropped from the injection port 103 to the piezoelectric diaphragm 114. Can be mentioned.

圧電式振動板114の構造を示す断面図が、図7に示されている。同図に示されるように、圧電式振動板114は、ステンレス等の金属を使用してなる円盤状(ディスク状)の金属薄板114aと、Ag等の金属を使用してなる円環状(ドーナツ状)の第1駆動電極114bと、セラミック等の圧電材料を使用してなる円環状(ドーナツ状)の圧電材料層114cと、Ag等の金属を使用してなる円環状(ドーナツ状)の第2駆動電極114dとの4者を積層一体化すると共に、金属薄板114aの表面(上面及び中心孔114fに露出する下面)を除くその周囲(中心孔114fの内周、4者積層体の外周、第2駆動電極下面)を絶縁性の被膜114eにて覆うことで構成されている。この絶縁被膜は、圧電式振動板114の下面にある電極114dの耐腐食性にも寄与する。円盤状の金属薄板114aの中心部の小円形領域123は、上面側へと僅かに膨出形成されており、この小円形領域123には多数のミクロンサイズの細孔が設けられている。なお、第1及び第2の駆動電極114b,114dからは図示しないリード線が引き出されている。   A cross-sectional view showing the structure of the piezoelectric diaphragm 114 is shown in FIG. As shown in the figure, the piezoelectric diaphragm 114 includes a disk-shaped (disk-shaped) thin metal plate 114a made of a metal such as stainless steel, and an annular shape (donut-shaped) made of a metal such as Ag. ) First drive electrode 114b, an annular (doughnut-shaped) piezoelectric material layer 114c using a piezoelectric material such as ceramic, and a second annular (doughnut-shaped) piezoelectric material layer 114c using a metal such as Ag. The four members with the drive electrode 114d are laminated and integrated, and the periphery of the thin metal plate 114a (the upper surface and the lower surface exposed to the center hole 114f) and its surroundings (the inner periphery of the center hole 114f, the outer periphery of the four member stack, 2 driving electrode lower surface) is covered with an insulating film 114e. This insulating coating also contributes to the corrosion resistance of the electrode 114d on the lower surface of the piezoelectric diaphragm 114. A small circular area 123 at the center of the disk-shaped thin metal plate 114a is slightly bulged to the upper surface side, and the small circular area 123 is provided with a number of micron-sized pores. A lead wire (not shown) is drawn from the first and second drive electrodes 114b and 114d.

そのため、後述するように、傾斜樋113の樋床上面と圧電式振動板114の下面との間に霧原料である微量の水乃至水滴124が捕捉されると、この水124は圧電式振動板114の中心孔114fを通って、金属薄板114aの小円形領域123の下面に接触してこれと導通することとなる。   Therefore, as will be described later, when a small amount of water or water droplets 124, which are mist raw materials, are captured between the upper surface of the inclined ridge 113 and the lower surface of the piezoelectric diaphragm 114, the water 124 is converted into the piezoelectric diaphragm. Through the center hole 114f of 114, it contacts the lower surface of the small circular area 123 of the metal thin plate 114a and is in conduction therewith.

この状態において、第1及び第2の駆動電極114b,114dの間に高周波電圧(例えば、110kHz)が印加されると、圧電材料層114cの膨張収縮が高速に繰り返されて振動板114が損失の少ない高いQをもって高周波振動(共振)する。すると、金属薄板114aの小円形領域123の下面に接する水124は、小円形領域123に設けられた多数の細孔を通って上面側へと透過することにより微粒子化されて、霧125が生成されることとなる。   In this state, when a high frequency voltage (for example, 110 kHz) is applied between the first and second drive electrodes 114b and 114d, the expansion and contraction of the piezoelectric material layer 114c is repeated at a high speed, and the vibration plate 114 is lost. High-frequency vibration (resonance) with a small high Q. Then, the water 124 in contact with the lower surface of the small circular region 123 of the thin metal plate 114a is permeated to the upper surface side through a large number of pores provided in the small circular region 123, so that the mist 125 is generated. Will be.

このようにして、霧生成作用が生じると、小円形領域123の下面側には負圧が生じて、捕捉されている微量の水乃至水滴124は、小円形領域123の下面に一層強く吸着されることとなり、その結果、捕捉されている微量の水乃至水滴124は霧生成作用により消費し尽くされるまで、表面張力とも相まって、小円形領域123の下面にしっかりとへばりついてこれと接触し続けることとなる。   In this way, when the fog generating action occurs, a negative pressure is generated on the lower surface side of the small circular region 123, and the trace amount of water or water droplets 124 that are trapped is more strongly adsorbed on the lower surface of the small circular region 123. As a result, until the trace amount of water or water droplets 124 that have been trapped is consumed by the mist generation action, the surface tension, together with the surface tension, firmly adheres to the lower surface of the small circular region 123 and continues to contact it. It becomes.

一方、圧電式振動板114へと供給される水を、圧電式振動板114の全面ではなくて、小円形領域123の下面にのみ限定して接触させる構成によれば、霧発生のための微粒化作用に必要な電力を大幅に軽減することもできる。すなわち、圧電式振動板114は機械的共振状態で励振されているために大振幅が得られているが、損失の少ない高いQにて共振しているため、水との接触による僅かなダンピングによっても振幅に影響が出易い。そのため、小円形領域123の下面にのみ限定して水と接触させる構成によれば、節水面積を必要最小限に止める留めることで、低消費電力による噴霧が可能となるのである。   On the other hand, according to the configuration in which the water supplied to the piezoelectric diaphragm 114 is limited to the lower surface of the small circular area 123, not the entire surface of the piezoelectric diaphragm 114, the fine particles for generating mist It is also possible to greatly reduce the electric power required for the activation. That is, since the piezoelectric diaphragm 114 is excited in a mechanical resonance state, a large amplitude is obtained, but since it resonates at a high Q with little loss, it is caused by slight damping due to contact with water. However, the amplitude is likely to be affected. Therefore, according to the configuration in which only the lower surface of the small circular region 123 is brought into contact with water, spraying with low power consumption is possible by keeping the water-saving area to the minimum necessary.

図3及び図4に戻って、傾斜樋113は、断面V字状の樋床面(図5の符号113a)を有する樋であって、その上流部(図5の符号113b)は注水口103の真下に位置し、下流部は圧電式振動板114の下面側に位置するような傾斜姿勢にて支持されている。断面V字状の樋床面(図5の符号113a)の表面は、注入口103から注入乃至滴下された微量の水乃至水滴を、下流に向けてスムーズに流下させるべく、撥水性を付与するように構成してもよい。傾斜樋113の下流端には、流下する水をある程度下流端に留める機能を有する下流端壁(図5の符号113c)が設けられている。   3 and 4, the inclined rod 113 is a rod having a V-shaped cross-section (reference numeral 113 a in FIG. 5), and the upstream portion (reference numeral 113 b in FIG. 5) is the water inlet 103. The downstream portion is supported in an inclined posture so as to be located on the lower surface side of the piezoelectric diaphragm 114. The surface of the floor surface (reference numeral 113a in FIG. 5) having a V-shaped cross section imparts water repellency so that a small amount of water or water droplets injected or dropped from the injection port 103 can smoothly flow downward. You may comprise as follows. A downstream end wall (reference numeral 113c in FIG. 5) is provided at the downstream end of the inclined ridge 113, which has a function of retaining the flowing water to the downstream end to some extent.

圧電式振動板114は、図5及び図6に示されるように、金属薄板114aの側を上に向けた状態にて、この例にあっては、傾斜樋113の傾斜角度に合わせて、傾斜樋113の樋床面113aとほぼ平行となる傾斜姿勢にて支持されている。なお、傾斜樋113と圧電式振動板114とが平行となることは本発明にとって必須ではない。ここで、重要な点であるが、傾斜樋113の床面113aと圧電式振動板114の下面との間には、それらの間への微量水乃至水滴124の侵入を促進するための狭い隙間121が設けられている。このような狭い隙間が存在すると、傾斜樋113の下流まで辿り着いた微量の水乃至水滴124は、その表面張力により、吸い込まれるようにして隙間121に侵入し、上下の壁面(圧電式振動板114の下面と樋床113aの上面)及び下流端壁113cに吸着して、その場に捕捉されることとなる。   As shown in FIGS. 5 and 6, the piezoelectric diaphragm 114 is tilted in accordance with the tilt angle of the tilt bar 113 in this example with the metal thin plate 114 a facing upward. The heel 113 is supported in an inclined posture substantially parallel to the heel floor surface 113a. Note that it is not essential for the present invention that the inclined rod 113 and the piezoelectric diaphragm 114 are parallel to each other. Here, as an important point, there is a narrow gap between the floor surface 113a of the inclined rod 113 and the lower surface of the piezoelectric diaphragm 114 to promote the entry of a trace amount of water or water droplets 124 between them. 121 is provided. When such a narrow gap exists, a small amount of water or water droplet 124 that has reached the downstream of the inclined rod 113 enters the gap 121 by being sucked by the surface tension, and the upper and lower wall surfaces (piezoelectric diaphragm) 114 and the downstream end wall 113c, and are captured on the spot.

5)接液検知用部品
振動板が霧原料である水又は水滴124と接触しているか否かを検知するためには、振動板に対して水又は水滴124が接触しているときに限り、それらの間が水で満たされる第1の検知電極と第2の検知電極とが必要である。この例にあっては、圧電振動板114を構成する金属薄板(この例では、表面にニッケルメッキ層を有するステンレス製の薄板)114aそれ自体が第1の検知電極として機能する。金属薄板114aは、第1の駆動電極114bと導通し、かつこの例にあっては、ほぼ接地電位(GND)に電位固定されている(図9参照)。一方、この例にあっては、傾斜樋113の下流部の樋床面113aから突き出た突起状電極122が第2の検知電極として機能する。この突起状電極122の先端は、圧電式振動板114との間に僅かな隙間が存在しても良い。この例にあっては、第2の検知電極として機能する突起状電極122としては、下から上へとねじ込まれたステンレス製ビス122aの先端部が利用されている(図17参照)。その先端部は、この例にあっては、僅かな隙間を介して圧電式振動板114の下面と離間している。
5) Liquid contact detection component In order to detect whether or not the vibration plate is in contact with water or water droplets 124 that are fog materials, only when water or water droplets 124 are in contact with the vibration plate, A first sensing electrode and a second sensing electrode that are filled with water are necessary. In this example, the metal thin plate (in this example, a stainless steel thin plate having a nickel plating layer on the surface) 114a itself constituting the piezoelectric vibration plate 114 functions as the first detection electrode. The thin metal plate 114a is electrically connected to the first drive electrode 114b, and in this example, the metal plate 114a is substantially fixed at the ground potential (GND) (see FIG. 9). On the other hand, in this example, the protruding electrode 122 protruding from the bed surface 113a in the downstream portion of the inclined rod 113 functions as the second detection electrode. A slight gap may exist between the tip of the protruding electrode 122 and the piezoelectric diaphragm 114. In this example, as the protruding electrode 122 functioning as the second detection electrode, the tip of a stainless steel screw 122a screwed from the bottom to the top is used (see FIG. 17). In this example, the tip portion is separated from the lower surface of the piezoelectric diaphragm 114 through a slight gap.

<霧生成部の作用について>
次に、傾斜樋113と圧電式振動板114とからなる霧生成部の作用について、図5及び図6を参照して説明する。霧生成部の作用説明図(その1)及び同(その2)が、図5及び図6に示されている。
<About the action of the fog generator>
Next, the operation of the mist generation unit composed of the inclined rod 113 and the piezoelectric diaphragm 114 will be described with reference to FIGS. Operation explanatory diagrams (part 1) and (part 2) of the fog generation unit are shown in FIGS.

停車場において、注水ノズル5bから注水口103へと注水乃至滴下された微量水乃至水滴124は、先ず、傾斜樋113の上流部113bの床面113aに落下する(図5(a)参照)。続いて、微量水乃至水滴124は、V字状断面を有する樋床面113aに案内されつつ流下して、圧電式振動板114の縁部近傍にまで辿り着く(図5(b)参照)。圧電振動板114と樋床面113aとの間には、表面張力による水の侵入を促す狭い隙間121が存在する。そのため、この隙間121の入口に辿り着いた微量水乃至水滴124は、表面張力により吸い込まれるようにして、隙間121内に侵入し、上下の壁面及び下流端壁113cに吸着することにより、その場に捕捉される(図5(c)参照)。このとき、図7に示されるように、微量の水又は水滴124は、圧電式振動板114の中心孔114fにほぼ収まり、金属薄板114aの中心に位置する小円形領域123の下面に接する状態となる。この状態において、圧電式振動板114が駆動されると、細孔を有する金属薄板114aの高周波振動による水の微粒化作用によって、圧電式振動板114の小円形領域123の上面から霧125が生成される。こうして生成された霧125が煙突102から外部へと放出されることにより、白煙が演出され、同時に、発光ダイオード115が点灯又は点滅することで、煙突102の内部が赤色に照明されて、燃焼室からの明かり漏洩が演出される(図6(a)参照)。続いて、霧の生成が進むにつれて、微量水乃至水滴124の量乃至サイズが減少し、これが消滅することにより、霧の生成は終了する(図6(b)参照)。   At the stop, the trace amount of water or water drops 124 poured or dripped from the water injection nozzle 5b to the water injection port 103 first falls on the floor surface 113a of the upstream portion 113b of the inclined rod 113 (see FIG. 5A). Subsequently, the trace amount of water or water droplet 124 flows down to the vicinity of the edge of the piezoelectric diaphragm 114 while being guided by the bed surface 113a having a V-shaped cross section (see FIG. 5B). Between the piezoelectric diaphragm 114 and the floor surface 113a, there is a narrow gap 121 that promotes water intrusion due to surface tension. Therefore, the trace amount of water or the water droplet 124 that has reached the entrance of the gap 121 enters the gap 121 so as to be sucked by the surface tension, and is adsorbed to the upper and lower wall surfaces and the downstream end wall 113c. (See FIG. 5C). At this time, as shown in FIG. 7, a minute amount of water or water droplet 124 is substantially contained in the center hole 114 f of the piezoelectric diaphragm 114 and is in contact with the lower surface of the small circular region 123 located at the center of the thin metal plate 114 a. Become. In this state, when the piezoelectric diaphragm 114 is driven, a mist 125 is generated from the upper surface of the small circular region 123 of the piezoelectric diaphragm 114 by the action of water atomization due to the high-frequency vibration of the thin metal plate 114a having pores. Is done. The mist 125 thus generated is emitted from the chimney 102 to the outside, and white smoke is produced. At the same time, the light emitting diode 115 is lit or blinked, so that the inside of the chimney 102 is illuminated in red and burns. Light leakage from the room is produced (see FIG. 6A). Subsequently, as the generation of mist progresses, the amount or size of the trace water or water droplet 124 decreases, and the generation of the mist ends when this disappears (see FIG. 6B).

なお、上述の一連の工程において、当初、隙間121の中心孔部分114fに満たされた微量水乃至水滴124は、霧の生成が進むにつれて徐々にその量乃至サイズを減少させ、ある時点からは、水の微粒化作用に伴う負圧吸引力とも相まって、床面113aを離れて振動板114の下面へと吸着し、その状態でさらにその量乃至サイズを減少させつつ、最終的に消滅する。一方、第1の検知電極(金属製薄板114a)と第2の検知電極(突起状電極122)との間は、隙間121に水滴124が満たされた時点で導通開始となり、水滴124が消滅する寸前の時点で非導通となる。そのため、第1の検知電極と第2の検知電極との間の電気的特性を観察することで、振動板114(正確には、金属薄板114aの小円形領域123の下面)への水滴124の接触有無を簡便に検知することができる。   In the series of steps described above, the trace amount of water or water droplets 124 initially filled in the central hole portion 114f of the gap 121 gradually decrease in amount or size as mist generation proceeds. Coupled with the negative pressure suction force associated with the atomization of water, it leaves the floor surface 113a and is attracted to the lower surface of the diaphragm 114, and finally disappears while further reducing its amount or size. On the other hand, between the first detection electrode (metal thin plate 114a) and the second detection electrode (projection electrode 122), conduction starts when the gap 121 is filled with the water droplet 124, and the water droplet 124 disappears. It becomes non-conductive immediately before. Therefore, by observing the electrical characteristics between the first detection electrode and the second detection electrode, the water droplet 124 on the vibration plate 114 (more precisely, the lower surface of the small circular region 123 of the thin metal plate 114a) The presence or absence of contact can be easily detected.

<電気的ハードウェア構成について>
次に、蒸気機関車玩具の電気的ハードウェア構成について説明する。電気的ハードウェア構成の全体を概略的に示す回路図が、図8に示されている。同図に示されるように、蒸気機関車玩具の電気回路全体は、振動子である圧電式振動板114をその固有振動数にて共振させるための駆動回路(詳細は後述)と、振動子である圧電式振動板114に水が接触していることを検知するための検知回路(詳細は後述)と、蒸気機関車玩具全体を統括制御するためのCPU127とを中心に構成されている。なお、符号Eは電源であって、例えば、単四電池2本を直列接続することで構成される。また、符号104は回路に電源を供給するための電源スイッチである。
<About electrical hardware configuration>
Next, the electrical hardware configuration of the steam locomotive toy will be described. A circuit diagram schematically showing the overall electrical hardware configuration is shown in FIG. As shown in the figure, the entire electric circuit of the steam locomotive toy is composed of a drive circuit (details will be described later) for resonating a piezoelectric diaphragm 114 as a vibrator at its natural frequency, and a vibrator. A detection circuit (details will be described later) for detecting that water is in contact with a certain piezoelectric diaphragm 114 and a CPU 127 for overall control of the entire steam locomotive toy are configured. In addition, the code | symbol E is a power supply, for example, is comprised by connecting two AAA batteries in series. Reference numeral 104 denotes a power switch for supplying power to the circuit.

1)駆動回路について
先ず、振動子である圧電式振動板114をその固有振動数にて共振させるための駆動回路について説明する。この駆動回路は、主として、アンプAと昇圧トランスTと駆動用トランジスタQとからなり、圧電振動子である圧電式振動板114に昇圧トランスTを介して還流する電流を微小な抵抗R2を介して電圧に変換してアンプAに帰還をかけルことで自励発振回路として機能するように構成されている。この自励発振回路は、圧電振動子である圧電式振動板114の共振周波数(例えば、110kHz)にて発振動作を行う。圧電振動子である圧電振動板114は、回路の発振動作中にあっては、昇圧トランスTのフライバック電圧により駆動されて高周波振動し、これと接触する水の微粒化作用により、霧が生成される。この霧の生成は、CPU201から送られてくるパルス列である駆動制御信号S1に応答して、スイッチSW1がオンオフし、これを受けてトランジスタQがオンオフすることにより、適宜に断続される。
1) Drive Circuit First, a drive circuit for resonating the piezoelectric diaphragm 114 as a vibrator at its natural frequency will be described. This drive circuit mainly includes an amplifier A, a step-up transformer T, and a driving transistor Q, and a current flowing back to the piezoelectric diaphragm 114, which is a piezoelectric vibrator, via the step-up transformer T is passed through a minute resistor R2. It is configured to function as a self-excited oscillation circuit by converting it into a voltage and applying feedback to the amplifier A. This self-excited oscillation circuit oscillates at the resonance frequency (eg, 110 kHz) of the piezoelectric diaphragm 114 that is a piezoelectric vibrator. The piezoelectric diaphragm 114, which is a piezoelectric vibrator, is driven by the flyback voltage of the step-up transformer T to vibrate at high frequency during the circuit oscillation operation, and mist is generated by the atomization of water in contact therewith. Is done. This generation of fog is appropriately interrupted by turning on / off the switch SW1 in response to the drive control signal S1, which is a pulse train sent from the CPU 201, and turning on / off the transistor Q in response thereto.

2)検知回路について
次に、圧電式振動板114に水が接触していることを検知するための検知回路について説明する。この検知回路は、図8及び図9に示されるように、一対の検知電極の一方(第1検知電極)であって、GND電位に固定された金属薄板114aと、一対の検知電極の他方(第2検知電極)であって、プル抵抗R1を介してCPU201の出力ポートPO4に接続された突起状電極122と、プログラムを介して切替制御されて、Vcc電位とGND電位とのいずれか一方を出力ポートPO4に導出するための内部スイッチSW2と、プル抵抗R1と電極間抵抗Rxとの接続点に現れる検知電圧VxをCPU127に取り込むための入力ポートPI2とから構成されている。
2) Detection Circuit Next, a detection circuit for detecting that water is in contact with the piezoelectric diaphragm 114 will be described. As shown in FIGS. 8 and 9, this detection circuit is one of a pair of detection electrodes (first detection electrode), which is a metal thin plate 114a fixed to the GND potential and the other of the pair of detection electrodes ( The second detection electrode), and the projection electrode 122 connected to the output port PO4 of the CPU 201 via the pull resistor R1 and the switching control through the program, and either the Vcc potential or the GND potential is set. The internal switch SW2 for leading to the output port PO4 and the input port PI2 for taking in the CPU 127 the detection voltage Vx appearing at the connection point between the pull resistor R1 and the interelectrode resistor Rx.

水の検知動作を行わないときには、内部スイッチSW2はGND側に接続され、出力ポートPO4にはGND電位が現れている。そのため、突起状電極122は強制的にGND電位にプルダウンされるため、一対の電極114a,122はいずれもGND電位となり、両電極間に電位差が生ずることはない。このとき、入力ポートPI2に現れる電位(検知電圧Vx)は、両電極間に水が存在するか否かに拘わらず、GND電位に維持されることとなる。   When the water detection operation is not performed, the internal switch SW2 is connected to the GND side, and the GND potential appears at the output port PO4. Therefore, since the protruding electrode 122 is forcibly pulled down to the GND potential, both the pair of electrodes 114a and 122 have the GND potential, and no potential difference is generated between the electrodes. At this time, the potential (detection voltage Vx) appearing at the input port PI2 is maintained at the GND potential regardless of whether water is present between the two electrodes.

これに対して、水の検知動作を行うときには、内部スイッチSW2は、GND側からVcc側へと切り替えられ、出力ポートPO4にはVcc電位が現れるから、突起状電極122は強制的にVcc電位にプルアップされる。すると、両電極間に水がない場合(振動板114に水が接触していない場合)には、図13(a)に示されるように、入力ポートPI2に現れる電位(検知電圧Vx)は、所定の時定数カーブを描きながら急激に上昇してある時点でしきい値電圧Vthを超える。一方、両電極間に水がある場合(振動板114に水が接触している場合)には、図13(b)に示されるように、入力ポートPI2に現れる電位(検知電圧Vx)は、所定の時定数カーブを描きながら緩やかに上昇するものの、しきい値電圧Vthを超えることはない。そのため、内部スイッチSW2がGND側からVcc側へと切り替えられたのち、ある待ち時間Twをもって、検知電圧Vxの値をしきい値電圧Vthと比較することにより、振動板114に水が接触しているか否かを判定することができるのである。   On the other hand, when the water detection operation is performed, the internal switch SW2 is switched from the GND side to the Vcc side, and the Vcc potential appears at the output port PO4. Therefore, the protruding electrode 122 is forced to the Vcc potential. Pulled up. Then, when there is no water between both electrodes (when water does not contact the diaphragm 114), as shown in FIG. 13A, the potential (detection voltage Vx) appearing at the input port PI2 is The threshold voltage Vth is exceeded at a point in time when it rises rapidly while drawing a predetermined time constant curve. On the other hand, when there is water between both electrodes (when water is in contact with the diaphragm 114), as shown in FIG. 13B, the potential (detection voltage Vx) appearing at the input port PI2 is Although it rises gently while drawing a predetermined time constant curve, it does not exceed the threshold voltage Vth. For this reason, after the internal switch SW2 is switched from the GND side to the Vcc side, water is brought into contact with the diaphragm 114 by comparing the value of the detection voltage Vx with the threshold voltage Vth with a certain waiting time Tw. It can be determined whether or not.

水の検知動作において、水滴サイズの変動に伴う各部の信号状態を示す波形図が、図10に示されている。今仮に、時刻t1において、注水口103から微量の水が注入乃至滴下されたことにより、圧電式振動板114と樋床113との隙間121に適量の水が満たされると(図10(a)参照)、検知電圧Vxの値はGND電位からVcc電位へと立ち上がり(図10(b)参照)、検知電圧Vxが予め設定されたしきい値Vthを上回ったた時点で、検知電圧判定結果の論理値は"0"から"1"へと変化する(図10(c)参照)。以後、霧発生作用が継続したことにより、水滴サイズが徐々に減少して、時刻t2において、水滴が殆ど消滅すると(図10(a)参照)、検知電圧Vxの値はVcc電位からGND電位へと立ち下がり(図10(b)参照)、検知電圧Vxがしきい値Vthを下回った時点で、検知電圧判定結果の論理値は"1"から"0"へと変化する(図10(c)参照)。以後、新たに注水が行われる時刻t3までの間、検知電圧判定結果の論理値は"0"の状態に維持される(図10(c)参照)。後述するように、この検知電圧判定結果の論理値"0"によって、圧電式振動板114の振動が強制的に阻止(禁止)され、これにより、圧電式振動板114の空振動に起因する金属疲労の蓄積による破損等による、霧発生不良や霧発生不能の発生が未然に防止される。   In the water detection operation, a waveform diagram showing the signal state of each part accompanying the fluctuation of the water droplet size is shown in FIG. If a small amount of water is injected or dripped from the water inlet 103 at time t1, the gap 121 between the piezoelectric diaphragm 114 and the bed 113 is filled with an appropriate amount of water (FIG. 10A). The detection voltage Vx rises from the GND potential to the Vcc potential (see FIG. 10B), and when the detection voltage Vx exceeds a preset threshold value Vth, the detection voltage determination result The logical value changes from “0” to “1” (see FIG. 10C). Thereafter, as the fog generation operation continues, the water droplet size gradually decreases, and when the water droplet almost disappears at time t2 (see FIG. 10A), the value of the detection voltage Vx changes from the Vcc potential to the GND potential. When the detection voltage Vx falls below the threshold value Vth, the logical value of the detection voltage determination result changes from “1” to “0” (FIG. 10C). )reference). Thereafter, the logical value of the detection voltage determination result is maintained at “0” until time t3 at which new water injection is performed (see FIG. 10C). As will be described later, the vibration of the piezoelectric diaphragm 114 is forcibly blocked (prohibited) by the logical value “0” of the detection voltage determination result. Occurrence of fog generation failure or fog generation failure due to damage due to accumulation of fatigue, etc. is prevented in advance.

なお、内部スイッチSW2がGND側からVcc側へと切り替えられた直後、図10に示されるように、検知電圧Vxの値が所定の時定数カーブを描いて上昇する理由は、CPU127の入力ポートPI2から電極122に至る配線容量や両電極間に水が介在することによる容量性リアクタンスが存在するためであると推定される。プル抵抗R1の値は、大きいほど水の検知感度は良好となるが、リーク電流による誤検知を考慮すれば、10kΩ〜100kΩ程度が好ましい。上述の待ち時間Twの値については、プル抵抗R1の値や配線状態によっても異なるが、例えば100μsec程度に設定することができる。
また、水の検知をおこなう場合に限り、内部スイッチSW2をGND側からVcc側へと切り替えて、突起状電極122をVcc電位にプルアップするのは、突起状電極122を常時にVcc電位にプルアップしたままの状態にしておくと、2つの電極114a,122が互いに異種金属の場合、イオン化傾向によって両電極間に電位差が発生して、水の検知に悪影響を及ぼすからである。本発明者等の実験によれば、一対の電極の一方(第1検知電極)が表面がニッケルメッキされたステンレスである金属薄板114a、他方(第2検知電極)が無垢のステンレス製のビス先端である突起状電極122であると、両電極間に水が介在すると、金属製薄板114dが負極かつ突起状電極122が正極となって電池が構成されてしまい、加えて、プル抵抗R1を介する充電もされるため、突起状電極122の電位は次第に上昇して、遂には、しきい値電圧Vthを超えてしまい、電極間に水が残存するにも拘わらず、渇水と誤判定される不具合が考えられるからである。
Note that immediately after the internal switch SW2 is switched from the GND side to the Vcc side, as shown in FIG. 10, the reason that the value of the detection voltage Vx rises while drawing a predetermined time constant curve is that the input port PI2 of the CPU 127 It is presumed that this is because there is a capacitive reactance due to the wiring capacitance from the electrode 122 to the electrode 122 and the presence of water between the electrodes. The larger the value of the pull resistor R1, the better the detection sensitivity of water. However, in consideration of erroneous detection due to leakage current, it is preferably about 10 kΩ to 100 kΩ. The value of the waiting time Tw described above varies depending on the value of the pull resistor R1 and the wiring state, but can be set to about 100 μsec, for example.
Also, only when water detection is performed, the internal switch SW2 is switched from the GND side to the Vcc side to pull up the protruding electrode 122 to the Vcc potential. The protruding electrode 122 is always pulled to the Vcc potential. This is because if the two electrodes 114a and 122 are made of different metals, a potential difference is generated between the two electrodes due to an ionization tendency, which adversely affects water detection. According to the experiments of the present inventors, one of the pair of electrodes (first detection electrode) is a metal thin plate 114a made of stainless steel plated with nickel, and the other (second detection electrode) is a solid stainless steel screw tip. In the case of the protruding electrode 122, when water intervenes between the two electrodes, the metal thin plate 114 d serves as a negative electrode and the protruding electrode 122 serves as a positive electrode to form a battery, and in addition, the pull resistor R 1 is interposed. Since charging is also performed, the potential of the protruding electrode 122 gradually rises, eventually exceeds the threshold voltage Vth, and is erroneously determined as drought even though water remains between the electrodes. Because it is possible.

3)CPUについて
次に、蒸気機関車玩具全体を統括制御するためのCPU127について説明する。CPU127は、マイクロプロセッサや各種専用機能を有するASIC、さらには、メモリ(ROM,RAM)を含んで構成されている。CPU201には、給電のための端子(Vcc,GND)の他に、車速パルスを取り込むための入力ポートPI1と、検知電圧Vxを取り込むための入力ポートPI2と、駆動信号S1(詳細は後述)を出力するための出力ポートPO1と、スピーカ126を駆動するためのオーディオ信号S2を出力するための出力ポートPO2と、発光ダイオード115を駆動するためのダイオード駆動信号S3を出力するための出力ポートPO3と、内部スイッチSW2の切替に応じて、GND電位とVcc電位とを択一的に出力するための出力ポートPO4とが、少なくとも、設けられている。
3) About CPU Next, CPU127 for carrying out integrated control of the whole steam locomotive toy is demonstrated. The CPU 127 includes a microprocessor, an ASIC having various dedicated functions, and a memory (ROM, RAM). In addition to the power supply terminals (Vcc, GND), the CPU 201 has an input port PI1 for taking in the vehicle speed pulse, an input port PI2 for taking in the detection voltage Vx, and a drive signal S1 (details will be described later). An output port PO1 for outputting, an output port PO2 for outputting an audio signal S2 for driving the speaker 126, and an output port PO3 for outputting a diode drive signal S3 for driving the light emitting diode 115; At least an output port PO4 for alternatively outputting the GND potential and the Vcc potential according to the switching of the internal switch SW2 is provided.

ここで、検知電圧Vxとは、前述の如く、出力ポートPO4の電位がGND電位からVcc電位に切り替わったのち、適当な待ち時間Tw(抵抗R1の値や電極122までの配線状態により異なるが例えば100μsec程度)が経過した時点における入力ポートPI2の電圧であって、第1の検知電極(図7の金属薄板114a)と第2の検知電極(図7の突起状電極122)との間の電気抵抗Rxの値(図9参照)に応じてGND電位とVcc電位との間で変動する電圧である(図10(b)参照)。なお、図10(b)においては、水の検知動作を行う都度に現れる値であって、常時に現れる者ではないことを考慮して、一点鎖線にて表されていることに注意されたい。   Here, the detection voltage Vx differs depending on an appropriate waiting time Tw (the value of the resistor R1 and the wiring state to the electrode 122, for example, after the potential of the output port PO4 is switched from the GND potential to the Vcc potential as described above. The voltage of the input port PI2 at the time when about 100 μsec) has elapsed, and the electric current between the first detection electrode (the thin metal plate 114a in FIG. 7) and the second detection electrode (the protruding electrode 122 in FIG. 7). The voltage varies between the GND potential and the Vcc potential according to the value of the resistor Rx (see FIG. 9) (see FIG. 10B). In FIG. 10B, it should be noted that the value appears every time the water detection operation is performed, and is represented by an alternate long and short dash line in consideration of not being a person who always appears.

駆動信号S1とは、先述の駆動回路の状態を制御するための二値信号であって、駆動信号S1の出力がON状態のときは発振状態、OFF状態のときは発振停止状態をそれぞれ駆動回路に対して指示するように構成されている(図11(c)参照)。   The drive signal S1 is a binary signal for controlling the state of the above-described drive circuit. When the output of the drive signal S1 is in the ON state, the drive signal S1 is in the oscillation state, and in the OFF state, the oscillation stop state is respectively (See FIG. 11C).

<電気的ソフトウェア構成について>
1)処理全体について
蒸気機関車玩具の制御プログラムの一例を概略的に示すフローチャートが、図15に示されている。同図において、電源スイッチ104の投入により処理が開始されると、先ず、イニシャライズ処理により各種のフラグやレジスタ類の初期設定を行ったのち(ステップ故101)、続いて、入力ポートPI1から車速パルスを読み込んで、車速パルスの発生態様(例えば、パルス発生タイミング、パルス発生周期、一定個数の連続性、等々)を分析する(ステップ102)。続いて、上述の分析結果に基づいて、各種の発生要求(煙、音、光)の発生タイミングを決定する(ステップ103)。以後、車速パルスの読み込み処理(ステップ102)及び発生タイミング決定処理(ステップ103)を行いつつ、決定されたタイミングによる噴霧発生要求(図11(b)参照)、発音要求、及び発光要求の内部発生を待機する(ステップ104NO、ステップ107NO、及びステップ109NO)。なお、ここで、噴霧要求とは、内部発生するものであって、図11(b)に示されるように、要求有りが"1"、要求なしが"0"である。
<About electrical software configuration>
1) Overall Processing FIG. 15 is a flowchart schematically showing an example of a control program for a steam locomotive toy. In the figure, when the process is started by turning on the power switch 104, first, various flags and registers are initialized by the initialization process (step 101), and then the vehicle speed pulse is input from the input port PI1. Is read and the generation mode of the vehicle speed pulse (for example, pulse generation timing, pulse generation cycle, a certain number of continuity, etc.) is analyzed (step 102). Subsequently, the generation timing of various generation requests (smoke, sound, light) is determined based on the above analysis result (step 103). Thereafter, while performing the vehicle speed pulse reading process (step 102) and the generation timing determination process (step 103), the spray generation request (see FIG. 11B) at the determined timing, the sound generation request, and the light emission request are generated internally. (Step 104 NO, Step 107 NO, and Step 109 NO). Here, the spray request is generated internally, and as shown in FIG. 11B, “1” indicates that there is a request and “0” indicates that there is no request.

この状態において、噴霧要求が発生すると(ステップ104YES)、続いて、検知電圧判定処理(詳細は後述)を実行したのち(ステップ105)、検知電圧Vxの判定結果を参照し、その内容が"1"か"0"かの判定を行う(ステップ106)。ここで、検知電圧Vxの判定結果が"1"(水滴あり)であれば(ステップ106"1")、出力ポートPO1から噴霧器駆動信号S1のON状態及び発光信号S3を出力する(ステップ107,108)。これに対して、検知電圧Vxの判定結果が"0"(水滴なし)であれば(ステップ106"0")、保護動作として、上述の噴霧器駆動信号S1のON状態(ステップ107)及び発光信号S3の出力(ステップ108)はスキップされ、その代わり、噴霧器駆動信号S1のOFF状態が出力される(ステップ109)。先に述べたように、噴霧器駆動信号S1の内容がON状態のとき、駆動回路は発振状態となって、霧生成動作が行われるのに対して、噴霧器駆動信号S1の内容がOFF状態のとき、駆動回路は発振停止状態となって、霧生成動作は行われない。これにより、振動子を構成する圧電式振動板114の空振動に起因する金属疲労蓄積が回避される。また、先に述べたように、発光信号S3が出力されると(ステップ109YES)、発光ダイオード115を点灯又は点滅させることで、煙突102内を通過する霧を例えば赤色に照明して、燃焼炉から明かりが漏れている如き演出を行う。なお、図11において、車速パルスの波形(同図(d))は参考に過ぎず、その周期や他の波形とのタイミング関係は、必ずしも正確とは限らないことを注記する。   In this state, when a spray request is generated (step 104 YES), subsequently, a detection voltage determination process (details will be described later) is executed (step 105), and the determination result of the detection voltage Vx is referred to, and the content is “1”. It is determined whether “0” or “0” (step 106). If the determination result of the detection voltage Vx is “1” (with water droplets) (step 106 “1”), the ON state of the sprayer drive signal S1 and the light emission signal S3 are output from the output port PO1 (step 107, 108). On the other hand, if the determination result of the detection voltage Vx is “0” (no water droplets) (step 106 “0”), as the protective operation, the ON state (step 107) of the above-described sprayer drive signal S1 and the light emission signal The output of S3 (step 108) is skipped, and instead, the OFF state of the nebulizer drive signal S1 is output (step 109). As described above, when the content of the sprayer drive signal S1 is in the ON state, the drive circuit is in an oscillation state and the mist generation operation is performed, whereas when the content of the sprayer drive signal S1 is in the OFF state. The drive circuit is in an oscillation stop state and no fog generation operation is performed. Thereby, accumulation of metal fatigue due to the air vibration of the piezoelectric diaphragm 114 constituting the vibrator is avoided. Further, as described above, when the light emission signal S3 is output (YES in step 109), the light emitting diode 115 is turned on or blinked to illuminate the fog passing through the chimney 102 in red, for example. The effect is as if the light is leaking from. In FIG. 11, it is noted that the waveform of the vehicle speed pulse ((d) in the figure) is only for reference, and the cycle and the timing relationship with other waveforms are not necessarily accurate.

なお、検知電圧Vxの判定結果が"0"(水滴なし)であれば(ステップ106NO)、保護動作として、霧生成動作が行われるのを禁止するのではなく、その代わり、または霧生成動作の禁止とともに、別途設けられた警告ランプを点灯したり、別途設けられた表示器に警告文字を表示したり、あるいはスピーカ126を介して警告音声を流したりすることにより、渇水状態を報知したり、水の補給を促したりしてもよいであろう。   If the determination result of the detection voltage Vx is “0” (no water droplet) (NO in step 106), the protection operation is not prohibited from performing the fog generation operation, but instead, or the fog generation operation is not performed. Along with the prohibition, a warning lamp provided separately is turned on, a warning character is displayed on a display provided separately, or a warning sound is played through the speaker 126, so that a drought condition is notified, You may be encouraged to supply water.

以上の処理の間に、発音要求が発生すれば(ステップ110YES)、発音信号S2の出力処理(ステップ111)を実行する。ここで、先に説明したように、発音信号S2とはスピーカ126を駆動するためのオーディオ信号であって、その内容は、蒸気機関車の発するラッセル音であったり、子供に話しかける音声(例えば、「ぼく・・・だよ」、「現在・・・・を通過中」)であってもよい。   If a sound generation request is generated during the above processing (YES in step 110), a sound output signal S2 output process (step 111) is executed. Here, as described above, the sound generation signal S2 is an audio signal for driving the speaker 126, and the content thereof is a Russell sound emitted from a steam locomotive or a voice (for example, talking to a child) "I am ..." or "Currently passing ...").

2)検知電圧判定処理(ステップ105)について
検知電圧判定処理の一例を概略的に示すフローチャートが、図16に示されている。同図において、処理が開始されると、CPU127に組み込まれた内部スイッチSW2をGND側からVcc側へと切り替え(ステップ201)、同時に、最大待ち時間Tw(例えば、100μsec)を規定するタイマをスタートしたのち(ステップ202)、当該タイマがタイムアップするまでの間(ステップ205NO)、入力ポートPI2からの検知電圧Vxの読込処理(ステップ203)及びしきい値電圧Vthとの比較処理(ステップ204)を繰り返し実行する。その間に、検知電圧Vxがしきい値電圧Vthを超えた場合には(ステップ204YES)、検知電圧の判定結果は"0"(水なし)として記憶される(ステップ206)。これに対して、検知電圧Vxがしきい値電圧Vthを超えることなく、タイマがタイムアップした場合には(ステップ205YES)、検知電圧Vxの判定結果は"1"(水あり)として記憶される(ステップ206)。2つの判定結果記憶処理(ステップ206、207)のいずれかが完了したならば、直ちに、内部スイッチSW2をVcc側からGND側へと切り替えたのち(ステップ208)、処理は終了する。そのため、検知電圧判定処理の結果が"1"か"0"かに基づいて、振動子を構成する圧電式振動板114の金属薄板に水が接触しているか否かを確認することができる。
2) Detection Voltage Determination Process (Step 105) FIG. 16 is a flowchart schematically showing an example of the detection voltage determination process. In the figure, when the processing is started, the internal switch SW2 incorporated in the CPU 127 is switched from the GND side to the Vcc side (step 201), and at the same time, a timer for specifying the maximum waiting time Tw (for example, 100 μsec) is started. After that (step 202), until the timer expires (NO in step 205), the detection voltage Vx is read from the input port PI2 (step 203) and is compared with the threshold voltage Vth (step 204). Repeatedly. In the meantime, when the detection voltage Vx exceeds the threshold voltage Vth (step 204 YES), the detection voltage determination result is stored as “0” (no water) (step 206). On the other hand, when the timer expires without the detection voltage Vx exceeding the threshold voltage Vth (step 205 YES), the determination result of the detection voltage Vx is stored as “1” (with water). (Step 206). When one of the two determination result storage processes (steps 206 and 207) is completed, the internal switch SW2 is immediately switched from the Vcc side to the GND side (step 208), and the process ends. Therefore, based on whether the result of the detection voltage determination process is “1” or “0”, it can be confirmed whether water is in contact with the metal thin plate of the piezoelectric diaphragm 114 constituting the vibrator.

<接液検知のための他の実施形態について>
1)検知回路
次に、検知回路の他の例について説明する。この例にあっては、第1の検知電極と第2の検知電極との間の電気抵抗値ではなくて、静電容量値に基づいて振動板への接液有無を検知するものであるから、検知電極の電蝕対策として特に有効である利点がある。
<About another embodiment for liquid contact detection>
1) Detection Circuit Next, another example of the detection circuit will be described. In this example, the presence or absence of liquid contact with the diaphragm is detected based on the capacitance value, not the electrical resistance value between the first detection electrode and the second detection electrode. There is an advantage that it is particularly effective as a measure against electrolytic corrosion of the detection electrode.

検知回路の説明図(その2)が、図12に示されている。同図に示されるように、この回路にあっては、第1の検知電極と第2の検知電極とのうちの少なくとも一方(この例にあっては、第2の検知電極)は、その周囲を薄い誘電体被膜128aで覆われた突起状電極128が採用される。突起状電極128それ自体としては、水と接触しないから耐腐食性を考慮する必要はなく、そのため、任意の材質の導電性金属で構成すればよい。なお、第2の検知電極の構造以外については、先に、図9を参照して説明した検知回路と同様であるから説明は省略する。   An explanatory diagram (part 2) of the detection circuit is shown in FIG. As shown in the figure, in this circuit, at least one of the first detection electrode and the second detection electrode (in this example, the second detection electrode) A protruding electrode 128 covered with a thin dielectric film 128a is employed. The protruding electrode 128 itself does not come into contact with water, so there is no need to consider corrosion resistance. Therefore, the protruding electrode 128 may be made of a conductive metal of any material. Since the structure other than the structure of the second detection electrode is the same as the detection circuit described above with reference to FIG. 9, the description thereof will be omitted.

誘電体被膜128aの厚さは、薄ければ薄いほど、またその材質は比誘電率が大きければ大きいほど、検出性能上は好ましいが、材質としてプラスチック樹脂を使用する場合には、大きな比誘電率は期待できないので、薄くてある程度の機械的強度が保てる材質を選定することになる。被膜形成手法として、コーティングを採用するのであれば、その材質としては、テフロン(登録商標)、エポキシ、ポリエステル等を挙げることができる。被膜形成手法としてキャップを被せる場合には、キャップの材質としては、PVCやシリコン等を挙げることができる。さらに、核となる導電性電極としてアルミニウムを使用すると共に、その表面をアルマイト加工することによっても、極薄の高誘電率被膜付きの第2の検知電極を実現することができる。   The thinner the dielectric coating 128a, and the higher the relative dielectric constant of the material, the better the detection performance. However, when a plastic resin is used as the material, the relative dielectric constant is large. Therefore, it is necessary to select a thin material that can maintain a certain level of mechanical strength. If a coating is employed as the film forming method, examples of the material include Teflon (registered trademark), epoxy, and polyester. When a cap is applied as a film forming method, examples of the material for the cap include PVC and silicon. Further, the second sensing electrode with an extremely thin high dielectric constant film can be realized by using aluminum as the core conductive electrode and anodizing the surface thereof.

次に、上述の検知回路を使用した水の検知原理について説明する。いずれかの検知電極を誘電体被膜にて絶縁した場合に、入力ポートPI2に生じる電圧の変化を示すグラフが、図14に示されている。なお、このグラフは、内部スイッチSW2をGND側からVcc側へと切り替えた時点以降の電圧変化を示すものである。図14において、上側の曲線は第1の検知電極(金属薄板114a)と第2の検知電極(誘電体被膜付きの突起状電極128)との間に水が存在しない状態(第1状態)のときの両電極間静電容量Cxの充電曲線、下側の曲線は第1の検知電極と第2の検知電極との間に水が存在する状態(第2状態)のときの両電極間静電容量Cxの充電曲線である。図から明らかなように、充電曲線の立ち上がり部分の傾きは、両電極間に水が存在しない第1状態よりも水が存在する第2状態の方が明らかに緩やかである。したがって、任意の静電容量のときの充電カーブにおける充電開始からある基準電圧Vrefまでの充電時間Txを、水の存在しない第1状態における充電開始から基準電圧Vrefまでの充電時間Trefと比較することにより、振動板への水の接触有無を検知することができる。Trefの値は、第2の検知電極128まで配線の浮遊容量の影響によって生ずるもので、予め水滴が存在しない状態で初期値として計測し、既知の値として保持しておけばよい。第2の検知電極128の表面積が小さい場合には、Tx−Trefの値は極めて小さい値となる。そのような場合には、数回から数十回に亘り、繰り返し計測した値の積算量同士で比較判定すれば、より信頼性の高い判定結果を得ることができる。なお、プル抵抗R3の値は、大きければ大きいほど、Tref,Txの値はいずれも長くなり、CPUで数値演算する際の分解能が上がって、計測精度向上により検出感度上昇に貢献するが、外乱ノイズの影響なども考慮すると、数10k〜数100kΩ程度が好ましい。   Next, the principle of water detection using the above detection circuit will be described. FIG. 14 shows a graph showing a change in voltage generated at the input port PI2 when any one of the detection electrodes is insulated with a dielectric film. This graph shows the voltage change after the time point when the internal switch SW2 is switched from the GND side to the Vcc side. In FIG. 14, the upper curve shows a state (first state) in which no water exists between the first sensing electrode (metal thin plate 114a) and the second sensing electrode (projection electrode 128 with a dielectric coating). The charging curve of the capacitance Cx between the two electrodes at the time, the lower curve is the static between the two electrodes when water is present between the first detection electrode and the second detection electrode (second state). It is a charge curve of electric capacity Cx. As is apparent from the figure, the slope of the rising portion of the charging curve is clearly gentler in the second state where water exists than in the first state where water does not exist between the electrodes. Therefore, the charging time Tx from the start of charging to the reference voltage Vref in the charging curve at an arbitrary capacitance is compared with the charging time Tref from the start of charging to the reference voltage Vref in the first state where there is no water. Thus, it is possible to detect the presence or absence of water contact with the diaphragm. The value of Tref is caused by the influence of the stray capacitance of the wiring up to the second detection electrode 128, and may be measured as an initial value in the absence of water droplets and held as a known value. When the surface area of the second detection electrode 128 is small, the value of Tx−Tref is extremely small. In such a case, a more reliable determination result can be obtained by comparing and determining the integrated amounts of the values repeatedly measured several times to several tens of times. It should be noted that the larger the value of the pull resistor R3, the longer the values of Tref and Tx, and the higher the resolution at the time of numerical calculation by the CPU, which contributes to the increase in detection sensitivity by improving the measurement accuracy. Considering the influence of noise, etc., about several tens of k to several hundreds kΩ is preferable.

2)検知電圧判定処理
上述の検知回路(図12参照)を使用した場合における検知電圧判定処理の一例を概略的に示すフローチャートが、図17に示されている。同図において、処理が開始されると、先ず、内部スイッチSW2をGND側からVcc側へと切り替えることにより、出力ポートPO4の電位をGND電位からVcc電位に立ち上げる(ステップ302)。続いて、計時用のタイマを起動したのち(ステップ302)、検知電圧Vxの読み込み処理(ステップ303)及び検知電圧Vxと基準電圧Vrefとの比較処理(ステップ304)を、タイマがタイムアップするまで(ステップ305NO)、繰り返し実行する。その間に、検知電圧Vxが基準電圧Vrefを超えたと判定されたならば(ステップ304YES)、タイマの計時時間Txを読み込んだのち(ステップ306)、計時時間Txと基準時間Trefとの比較を行う(ステップ307)。ここで、計時時間Txの値が基準時間Trefの値よりも大きいと判定されると(ステップ307YES)、検知電圧Vxの判定結果は"1"(水あり)として記憶される。これに対して、計時時間Txの値が基準時間Trefの値に満たないと判定されたとは、又は検知電圧Vxの値が基準電圧Vrefに達する前に、タイマがタイムアップしたときには(ステップ305YES)、検知電圧Vxの判定結果は"0"(水なし)として記憶される。続いて、内部スイッチSW2をVcc側からGND側へと切り替え、出力ポートPO4の電位をVcc電位からGND電位に立ち下げて処理は終了する(ステップ310)。そのため、検知電圧判定処理の結果が"1"か"0"かに基づいて、振動子を構成する圧電式振動板114の金属薄板に水が接触しているか否かを確認することができる。
2) Detection voltage determination process FIG. 17 is a flowchart schematically showing an example of the detection voltage determination process when the above-described detection circuit (see FIG. 12) is used. In the figure, when the processing is started, first, the internal switch SW2 is switched from the GND side to the Vcc side, thereby raising the potential of the output port PO4 from the GND potential to the Vcc potential (step 302). Subsequently, after starting the timer for timekeeping (step 302), the detection voltage Vx reading processing (step 303) and the comparison processing (step 304) between the detection voltage Vx and the reference voltage Vref are performed until the timer times out. (Step 305 NO), repeatedly executed. In the meantime, if it is determined that the detected voltage Vx exceeds the reference voltage Vref (step 304 YES), the timer time Tx is read (step 306), and then the timer time Tx is compared with the reference time Tref (step 306). Step 307). Here, if it is determined that the value of the measured time Tx is greater than the value of the reference time Tref (step 307 YES), the determination result of the detected voltage Vx is stored as “1” (with water). On the other hand, when it is determined that the value of the measured time Tx is less than the value of the reference time Tref, or when the timer expires before the value of the detection voltage Vx reaches the reference voltage Vref (step 305 YES) The determination result of the detection voltage Vx is stored as “0” (no water). Subsequently, the internal switch SW2 is switched from the Vcc side to the GND side, the potential of the output port PO4 is lowered from the Vcc potential to the GND potential, and the process ends (step 310). Therefore, based on whether the result of the detection voltage determination process is “1” or “0”, it can be confirmed whether water is in contact with the metal thin plate of the piezoelectric diaphragm 114 constituting the vibrator.

<給水完了の報知>
上述の実施態様においては、図9又は図12に示される検知回路、及び図16又は図17に示される検知電圧判定処理により、振動子を構成する圧電式振動板114の金属薄板に水が接触しているか否かを確認することができる。そのため、この機能を給水完了の報知に使用することもできる。その場合には、例えば、図15に示されるフローチャートのイニシャライズ処理(ステップ101)において、検知電圧判定処理(ステップ105)を繰り返し実行しつつルーチン処理(ステップ102〜111)への移行を待機し、検知電圧判定結果が"0"(水なし)から"1"(水あり)に変化するのを待って、噴霧器駆動信号S1のON状態を出力して、噴霧動作を所定の態様にて実行することにより、煙突102から煙を吹き出すように構成すればよい。勿論、噴霧器駆動信号S1と共に、発光信号S3及び/又は発音信号S2を出力して、給水完了を光と音で報知するように構成してもよい。
<Notification of completion of water supply>
In the above-described embodiment, water contacts the thin metal plate of the piezoelectric diaphragm 114 constituting the vibrator by the detection circuit shown in FIG. 9 or FIG. 12 and the detection voltage determination process shown in FIG. 16 or FIG. It can be confirmed whether or not. Therefore, this function can also be used for notifying the completion of water supply. In that case, for example, in the initialization process (step 101) of the flowchart shown in FIG. 15, while waiting for the transition to the routine process (steps 102 to 111) while repeatedly executing the detection voltage determination process (step 105), Waiting for the detection voltage determination result to change from “0” (without water) to “1” (with water), the ON state of the sprayer drive signal S1 is output, and the spraying operation is executed in a predetermined manner. Thus, the smoke may be blown out of the chimney 102. Of course, the light emission signal S3 and / or the sound generation signal S2 may be output together with the sprayer drive signal S1 to notify the completion of water supply with light and sound.

<その他>
なお、上述の実施形態において、振動板としては、上述の特定構造を有する圧電式振動板114に限らず、例えば、圧電材料を一対の駆動電極で挟持してなる振動子そのものを振動板とするもの(特許文献2参照)、あるいは、上述の振動子に片持ち支持された金属製舌片を振動板とするもの(特許文献1、3参照)等々、従前から存在する様々な構造のものを採用することができる。
<Others>
In the above-described embodiment, the diaphragm is not limited to the piezoelectric diaphragm 114 having the above-described specific structure. For example, a vibrator itself that includes a piezoelectric material sandwiched between a pair of drive electrodes is used as the diaphragm. Various types of conventional structures such as those (see Patent Document 2) or those using a metal tongue piece cantilevered by the vibrator described above (see Patent Documents 1 and 3). Can be adopted.

また、給液機構としても、上述の傾斜樋113に限らず、例えば、貯液槽に溜めた液体を流量調整弁付きのチューブを介して水平姿勢にある振動板上に滴下して霧を生成するもの(特許文献1、2)、あるいは、略水平姿勢にある細孔付き振動板の下面にあてがったスポンジ等の保液材を介して、振動板の下面に液体を供給して上面側から霧を生成するもの(特許文献3)等々、従前から存在する様々な構造のものを採用することができる。   In addition, the liquid supply mechanism is not limited to the above-described inclined rod 113, and for example, the liquid accumulated in the liquid storage tank is dropped onto a diaphragm in a horizontal posture through a tube with a flow rate adjusting valve to generate mist. (Patent Documents 1 and 2), or by supplying liquid to the lower surface of the diaphragm via a liquid retaining material such as a sponge applied to the lower surface of the diaphragm with pores in a substantially horizontal posture, from the upper surface side The thing of various structures which exist conventionally, such as what produces a fog (patent documents 3) etc., is employable.

さらに、本発明に係る霧生成装置は、蒸気機関車玩具のみならず、煙の演出を行う各種の玩具(例えば、排気管から煙を吹き出す自動車玩具、水煙を吹き出す噴水玩具、等々)に広く採用することができる。   Furthermore, the mist generation device according to the present invention is widely used not only for steam locomotive toys but also for various toys that produce smoke (for example, automobile toys that blow smoke from an exhaust pipe, fountain toys that blow water smoke, etc.) can do.

本発明によれば、貯液槽が空となったり、貯液槽から振動板へ至る給液経路が詰まったり、保液材であるスポンジが乾いてしまったり、と言ったように、給液機構の構造に起因する様々な理由で、振動板に霧原料となる液体が接触しない状態が出現すると、直ちに、振動板の空振動による疲労蓄積を防止するための保護動作が実行される結果、振動板の経年劣化や破損による霧生成不良乃至霧生成不能を未然に防止することができる。   According to the present invention, the liquid storage tank is emptied, the liquid supply path from the liquid storage tank to the diaphragm is clogged, or the sponge that is the liquid retaining material dries out. For various reasons due to the structure of the mechanism, when a state in which the liquid serving as the fog material does not contact the diaphragm appears immediately, a protective operation is performed to prevent fatigue accumulation due to the vibration of the diaphragm, It is possible to prevent mist generation failure or mist generation failure due to aged deterioration or breakage of the diaphragm.

しかも、給液経路の末端に位置する振動板自体の接液有無を検知するのであって、給液経路の途中に位置する貯液槽の液位や保液材(例えば、スポンジ)の電気導通率を見るのではないから、貯液槽や保液材を取り除いて、1回の霧生成サイクル(例えば、数十秒)に必要な液量を振動板へとその都度に供給すると言った斬新な設計により、貯液層や保液材に長期間に亘り使用液体が放置されることによるカビ発生、異臭発生、炭酸カルシウムの析出といった事態を未然に防止することもできる。   In addition, the presence or absence of liquid contact of the diaphragm itself located at the end of the liquid supply path is detected, and the liquid level of the liquid storage tank located in the middle of the liquid supply path and the electrical continuity of the liquid retaining material (for example, sponge) Because it does not look at the rate, the storage tank and the liquid retaining material are removed, and a novel amount of liquid that is necessary for one mist generation cycle (for example, several tens of seconds) is supplied to the diaphragm each time. With this simple design, it is possible to prevent the occurrence of mold, off-flavor, and calcium carbonate precipitation caused by leaving the used liquid in the liquid storage layer or the liquid retaining material for a long period of time.

1 蒸気機関車玩具
2 貨車玩具
3 軌道
3a 案内突条
3b 案内突条
4 鉄橋
5 貯水タンク
5a 操作ボタン
5b 給水ノズル
6 凹部(池)
7 操作レバー
101 外殻体
102 煙突
103 注水口
104 スライド操作子(電源スイッチ)
105 放音孔
106 排水口
107a 左前輪
107b 右前輪
108a 左後輪
108b 右後輪
109a 前輪の車軸
109b 後輪の車軸
110a 左側ロッドの後端取付孔
110b 右側ロッドの後端取付孔
111a 左側の前後輪連結ロッド
111b 右側の前後輪連結ロッド
112a 左側ロッドの前端取付長孔
112b 右側ロッドの前端取付長孔
113 傾斜樋
113a 傾斜樋の床面
113b 傾斜樋の上流部
113c 傾斜樋の下流端壁
114 圧電式振動板
114a ディスク状金属薄板(第1検知電極)
114b 円環状第1駆動電極
114c 円環状圧電材料層
114d 円環状第2駆動電極
114e 絶縁被膜
115 発光ダイオード(LED)
116 揺動レバー
117 基端部
118 操作子
119 検出スイッチ
120 カム
121 隙間
122 突起状電極(第2検知電極)
123 円形小領域
124 水滴
125 霧
126 スピーカ
127 CPU
128 誘電体被膜付きの突起状電極
128a 誘電体被膜
201 スイッチ
R1 プル抵抗
R2 電流帰還用抵抗
R3 プル抵抗
Rx 電極間抵抗
Cx 電極間静電容量
Vx 検知電圧
E 電源
1 steam locomotive toy 2 freight car toy 3 track 3a guide ridge 3b guide ridge 4 iron bridge 5 water storage tank 5a operation button 5b water supply nozzle 6 recess (pond)
7 Control lever 101 Outer shell 102 Chimney 103 Water injection port 104 Slide control (power switch)
105 Sound emission hole 106 Drainage port 107a Left front wheel 107b Right front wheel 108a Left rear wheel 108b Right rear wheel 109a Front wheel axle 109b Rear wheel axle 110a Left rod rear end attachment hole 110b Right rod rear end attachment hole 111a Left and right front and rear Wheel connecting rod 111b Right front wheel connecting rod 112a Left rod front end mounting slot 112b Right rod front end mounting slot 113 Inclined rod 113a Inclined rod floor 113b Inclined rod upstream 113c Inclined rod downstream end wall 114 Piezoelectric Type diaphragm 114a Disc-shaped metal thin plate (first detection electrode)
114b Annular first drive electrode 114c Annular piezoelectric material layer 114d Annular second drive electrode 114e Insulating coating 115 Light emitting diode (LED)
116 Swing lever 117 Base end portion 118 Operating element 119 Detection switch 120 Cam 121 Gap 122 Projection electrode (second detection electrode)
123 Small circular area 124 Water drop 125 Fog 126 Speaker 127 CPU
128 Projection electrode with dielectric coating 128a Dielectric coating 201 Switch R1 Pull resistor R2 Current feedback resistor R3 Pull resistor Rx Interelectrode resistance Cx Interelectrode capacitance Vx Detection voltage E Power supply

この発明は、水などの液体を高周波振動する振動板に接触させて微粒子化することにより霧を生成する霧生成装置が組み込まれた発煙玩具に関する。 The present invention relates to a smoke toy incorporating a mist generating device that generates a mist by bringing a liquid such as water into contact with a vibrating plate that vibrates at a high frequency to form fine particles.

給液機構を介して供給された液体(例えば、水)を高周波振動する振動板に接触させて微粒子化することにより霧を生成する霧生成装置が組み込まれた発煙玩具としては、煙の演出を行う各種の玩具(例えば、煙突から煙を吐き出す蒸気機関車玩具、排気管から煙を吹き出す自動車玩具、水煙を吹き上げる噴水玩具、等々)が知られている(例えば、特許文献1、2、及び3等参照)。 As a smoke toy incorporating a mist generation device that generates mist by bringing a liquid (for example, water) supplied via a liquid supply mechanism into contact with a vibration plate that vibrates at high frequency to form fine particles, Various toys to perform (for example, a steam locomotive toy that emits smoke from a chimney, an automobile toy that blows smoke from an exhaust pipe, a fountain toy that blows water smoke, and the like) are known (for example, Patent Documents 1, 2, and 3). Etc.).

振動板としては、様々な構造のものが知られており、例えば、圧電材料を一対の駆動電極で挟持してなる振動子そのものを振動板とするもの(特許文献2参照)、あるいは、上述の振動子に片持ち支持された金属製舌片を振動板とするもの(特許文献1、3参照)等が存在する。   Various types of diaphragms are known. For example, a vibrator in which a piezoelectric material is sandwiched between a pair of drive electrodes is used as a diaphragm (see Patent Document 2), or the above-described diaphragm. There are some which use a metal tongue piece cantilevered by a vibrator as a diaphragm (see Patent Documents 1 and 3).

給液機構としても、様々な構造のものが知られており、例えば、貯液槽に溜めた液体を流量調整弁付きのチューブを介して水平姿勢にある振動板上に滴下して霧を生成するもの(特許文献1、2)、あるいは、略水平姿勢にある細孔付き振動板の下面にあてがったスポンジ等の保液材を介して、振動板の下面に液体を供給して上面側から霧を生成するもの(特許文献3)等が存在する。   Various structures are also known as the liquid supply mechanism. For example, the liquid stored in the liquid storage tank is dropped onto the diaphragm in a horizontal position through a tube with a flow control valve to generate mist. (Patent Documents 1 and 2), or by supplying liquid to the lower surface of the diaphragm via a liquid retaining material such as a sponge applied to the lower surface of the diaphragm with pores in a substantially horizontal posture, from the upper surface side There exists a thing (patent document 3) etc. which produce fog.

特開平04−150968号公報JP 04-150968 A 実開平05−070592号公報Japanese Utility Model Publication No. 05-070592 特許第3744931号公報Japanese Patent No. 3744931

この種の霧生成装置の不具合の1つに、玩具内に残された霧生成用液体によりカビが発生したり、腐臭がしたり、内部にカルシウムが析出する等の問題がある。 One of the problems with this type of mist generating device is that mold is generated by the mist generating liquid left in the toy, odors are caused, and calcium is deposited inside.

この発明は、上述の問題に着目してなされたものであり、その目的とするところは、この種の発煙玩具において、玩具内に残された霧生成用液体によりカビが発生したり、腐臭がしたり、内部にカルシウムが析出する等の問題を未然に防止することにある。 The present invention has been made by paying attention to the above-mentioned problems , and the object of the present invention is that in this type of smoke-generating toy, mold is generated by the mist generating liquid left in the toy, or odor is generated. Or to prevent problems such as precipitation of calcium inside .

上述の技術的課題は、以下の構成を有する本発明に係る発煙玩具により解決できると考えれる。
すなわち、本発明に係る発煙玩具は、高周波振動する振動板と、前記振動板へと霧原料となる液体を供給する給液機構とを有し、前記給液機構を介して供給された前記液体を前記振動板に接触させて微粒子化することにより霧を生成する霧生成部が組み込まれ、前記霧生成部にて生成される霧を、外部へ排出することにより煙を演出する発煙玩具であって、
前記振動板が、
表裏いずれか一方の面が接液面かつ他方の面が霧放出面となる細孔付き振動板であって、前記霧放出面を上に向けた姿勢で支持されており、
前記給液機構が、
所定の注入口へと外部から注入又は滴下された微量液体を、途中に貯留することなく、前記細孔付き振動板の下面側に案内することにより、前記細孔付き振動板の前記接液面に接触させるように仕組まれており、
それにより、前記細孔付き振動板の下面側に位置する前記微量液体は、霧生成作用に伴なう負圧吸引力により、霧として消費されつつ、前記細孔付き振動板の接液面に吸着保持される、ようにしたものである。
It is considered that the above technical problem can be solved by a smoke toy according to the present invention having the following configuration.
That is, the smoke generating toy according to the present invention includes a diaphragm that vibrates at a high frequency , and a liquid supply mechanism that supplies liquid as a mist raw material to the diaphragm, and the liquid supplied through the liquid supply mechanism This is a smoke toy that produces a mist by bringing the mist generated by bringing the mist into contact with the diaphragm and generating a mist by discharging it to the outside. And
The diaphragm is
A diaphragm with pores in which either one of the front and back surfaces is a wetted surface and the other surface is a mist discharge surface, and is supported in a posture with the mist discharge surface facing up,
The liquid supply mechanism is
The liquid contact surface of the diaphragm with pores is guided to the lower surface side of the diaphragm with pores without storing a minute amount of liquid injected or dripped from the outside into a predetermined inlet. Is designed to contact
As a result, the trace liquid located on the lower surface side of the diaphragm with pores is consumed as mist by the negative pressure suction force accompanying the mist generation action, and on the liquid contact surface of the diaphragm with pores. Adsorbed and held.

このような構成によれば、例えば、1回の煙出しサイクルに要する微量の霧原料液体を注入すると共に、これが使用し尽くされる都度に、次の注入を行うことにより、使用されずに残された液体によりカビが発生したり、腐臭がしたり、内部にカルシウムが析出する等の問題を未然に防止することができる。加えて、このような霧原料液体の微量都度供給によれば、水が接触することによる振動板のダンピング負荷を必要最小限に留めることにより、霧発生に要する消費電力の軽減化も実現することができる。According to such a configuration, for example, a small amount of mist raw material liquid required for one smoke discharge cycle is injected, and whenever it is used up, it is left unused by performing the next injection. Problems such as generation of mold by the liquid, odor, and precipitation of calcium inside can be prevented. In addition, according to such a small amount of supply of the mist raw material liquid, it is possible to reduce the power consumption required for the generation of mist by keeping the damping load of the diaphragm caused by contact with water to the minimum necessary. Can do.

好ましい実施の態様としては、前記細孔付き振動板が、環状第1駆動電極、環状圧電材料層、及び環状第2駆動電極の三者を中心孔を整合させて重ねて一体化してなる環状積層体の上に、さらに、前記中心孔を塞ぐようにして、重ねて一体化された細孔付き金属薄板であり、前記環状積層体は前記金属薄板の側を上に向けた姿勢で支持されていてもよい。As a preferred embodiment, the diaphragm having the pores is an annular laminate in which the three members of the annular first drive electrode, the annular piezoelectric material layer, and the annular second drive electrode are integrated by aligning the center holes. Further, a thin metal plate with pores integrated so as to close the central hole on the body, and the annular laminated body is supported in a posture with the side of the thin metal plate facing upward. May be.

このような構成によれば、1回の霧生成サイクルに必要な微量液体の細孔付き振動板への正確な付着を液体の表面張力及び/又は、液体の微粒化にに伴う吸引力(負圧)を利用して適切に行うことができる。According to such a configuration, accurate adhesion of a minute amount of liquid required for one mist generation cycle to the diaphragm with pores can be achieved by the surface tension of the liquid and / or the suction force (negative pressure accompanying the atomization of the liquid). Pressure).

好ましい実施の態様としては、前記給液機構が、その上流端が前記注液口の間近に、下流端が前記細孔付き振動板の下側に狭い隙間を介して位置するように配置される傾斜樋であってもよい。As a preferred embodiment, the liquid supply mechanism is arranged such that its upstream end is located close to the liquid injection port and its downstream end is located below the pored diaphragm via a narrow gap. An inclined ridge may be used.

このような構成によれば、外殻体の上部に配置された注液口から、1回の霧生成サイクル(例えば、蒸気機関車玩具の1回の煙吹き出し走行サイクルに相当する数十秒)に必要な微量の霧原料液体(例えば、導電性液体である水)を注入又は滴下すれば、こうして注入又は滴下された微量液体は、その上流部が注液口の真下に位置する傾斜樋に案内されて下流端近傍にまで運ばれる。下流端近傍の樋床上面とその上に覆い被さる圧電振動板下面との間には、表面張力による液体の侵入を促す狭い隙間が設けられている。そのため、下流端近傍に辿り着いた微量液体は、表面張力により上記隙間に充満すると共に、その状態で上下の壁面に吸着捕捉される。According to such a configuration, one mist generation cycle (for example, several tens of seconds corresponding to one smoke blowing travel cycle of a steam locomotive toy) from a liquid injection port arranged at the upper part of the outer shell body. If a small amount of mist raw material liquid (for example, water which is a conductive liquid) necessary for injection is dripped or dripped, the traced liquid thus injected or dripped will be in a slanted bowl whose upstream portion is located directly below the liquid injection port. Guided and carried to the vicinity of the downstream end. A narrow gap is provided between the upper surface of the bed near the downstream end and the lower surface of the piezoelectric diaphragm covering the upper surface to promote liquid intrusion due to surface tension. Therefore, the trace amount liquid that has reached the vicinity of the downstream end fills the gap due to surface tension and is adsorbed and trapped on the upper and lower wall surfaces in this state.

好ましい実施の態様としては、前記傾斜樋は、断面V字形の樋床を有し、かつその終端部には、前記微量液体を前記振動板の所定位置に保持するための終端壁を有する、ものであってもよい。As a preferred embodiment, the inclined rod has a saddle bed having a V-shaped cross section, and has a terminal wall for holding the trace amount liquid at a predetermined position of the diaphragm at its terminal portion. It may be.

このような構成によれば、注液口へと注入または滴下された微量の霧原料液体は、振動板の所定位置へと正確に案内される。According to such a configuration, a small amount of the mist raw material liquid injected or dropped into the liquid inlet is accurately guided to a predetermined position of the diaphragm.

好ましい実施の態様としては、前記傾斜樋の樋床の表面には撥水性が付与されていてもよい。As a preferred embodiment, water repellency may be imparted to the surface of the bed of the inclined ridge.

このような構成によれば、傾斜樋の上流端に滴下された微量な霧原料液体は、表面張力により液滴形状を維持したまま、傾斜樋の下流端へと案内されることから、樋床面にはカビや腐臭の原因となる濡れが生じにくい利点がある。According to such a configuration, a small amount of the mist raw material liquid dropped on the upstream end of the inclined ridge is guided to the downstream end of the inclined ridge while maintaining the droplet shape by the surface tension. The surface has the advantage that wetting that causes mold and odor is less likely to occur.

好ましい実施の態様としては、前記細孔付き振動板の下面の側にあって、溢れた余剰液体が外部に流出するようにした廃液口を有してもよい。As a preferred embodiment, a waste liquid port may be provided on the lower surface side of the diaphragm with pores so that excess liquid overflows to the outside.

このような構成によれば、前記細孔付き振動板の接液面に吸着され損ねた霧原料の余剰液体が玩具内部に溜まって、カビが発生したり、腐臭がしたり、内部にカルシウムが析出する等の問題を未然に防止することができる。According to such a configuration, surplus liquid of the mist raw material that has failed to be adsorbed on the liquid contact surface of the diaphragm with pores accumulates inside the toy, causing mold, odor, or calcium inside. Problems such as precipitation can be prevented in advance.

好ましい実施の態様としては、本発明の発煙玩具は蒸気機関車玩具として構成されるものであってもよい。As a preferred embodiment, the fuming toy of the present invention may be configured as a steam locomotive toy.

このような構成によれば、例えば、1回の煙出し走行サイクル(例えば、数十秒)に要する微量の霧原料液体を注入すると共に、これが使用し尽くされる都度に、次の注入を行うことにより、使用されずに残された液体によりカビが発生したり、腐臭がしたり、内部にカルシウムが析出する等の問題を未然に防止することが可能な蒸気機関車玩具を提供することができる。According to such a configuration, for example, by injecting a small amount of mist raw material liquid required for one smoke emission traveling cycle (for example, several tens of seconds), and performing the next injection every time it is used up. It is possible to provide a steam locomotive toy that can prevent problems such as generation of mold, bad odor, and precipitation of calcium inside the liquid left unused.

別の一面から見た本発明は、蒸気機関車玩具システムとして把握することもできる。すなわち、この蒸気機関車玩具システムは、軌道と、前記軌道の途中に設けられた停車場と、上述の蒸気機関車玩具として構成される発煙玩具とからなり、前記停車場には、所定の注液操作により、前記停車場に停車中の前記蒸気機関車玩具として構成される発煙玩具の注入口へと前記液体を微量注入するためのノズルを有する注液設備が設けられている。The present invention viewed from another aspect can also be understood as a steam locomotive toy system. That is, this steam locomotive toy system includes a track, a stop provided in the middle of the track, and a smoke toy configured as the above-described steam locomotive toy, and the stop has a predetermined liquid injection operation. Accordingly, a liquid injection facility having a nozzle for injecting a small amount of the liquid into the injection port of the smoke generating toy configured as the steam locomotive toy stopped at the stop is provided.

このような構成によれば、予め決められた1煙出し走行サイクルに対応する微量の霧原料液体のみを車体に保持させると共に、それが消費尽くされる毎に、停車場にて補給すると言うシステム構成のため、給液経路の途中に貯液槽を設けてそこからチューブで振動板まで給液したり、スポンジなどの保液材を振動板に接触させる場合とは異なり、車体内部に余分な霧原料液体が保持されることがないため、貯液層や保液材に長期間に亘り使用液体が放置されることによるカビ発生、異臭発生、炭酸カルシウムの析出といった事態を未然に防止することもできる。According to such a configuration, only a small amount of the fog raw material liquid corresponding to a predetermined one-smoke driving cycle is held in the vehicle body, and replenished at the stop whenever it is consumed. Unlike the case where a liquid storage tank is provided in the middle of the liquid supply path and liquid is supplied from there to the diaphragm, or a liquid retaining material such as sponge is brought into contact with the diaphragm, the excess mist raw material liquid inside the vehicle body Therefore, it is possible to prevent the occurrence of mold, off-flavor generation, and precipitation of calcium carbonate due to leaving the used liquid in the liquid storage layer or the liquid retaining material for a long period of time.

好ましい実施の態様によれば、前記蒸気機関車玩具として構成される発煙玩具には、前記振動板から溢れた前記液体を外部へと排出するための排液口が設けられ、かつ前記軌道上の停車場には、停車中の前記蒸気機関車玩具として構成される発煙玩具の前記排液口から流出する前記液体を貯留する池を摸した凹部が設けられていてもよい。According to a preferred embodiment, the smoke generating toy configured as the steam locomotive toy is provided with a drain outlet for discharging the liquid overflowing from the diaphragm to the outside, and on the track. The stop may be provided with a recess that is shaped like a pond that stores the liquid flowing out from the drain port of the smoke toy configured as the steam locomotive toy being stopped.

このような構成によれば、前記隙間から溢れた余分な霧原料液体が車体内部に留まることを防止すると共に、車体から排出された霧原料液体が遊び場の床の一面に広がることも防止することができる。このとき、前記凹部が、池を模した外観を呈するように形成されていれば、外観体裁上も良好なものとなる。According to such a configuration, it is possible to prevent excess mist raw material liquid overflowing from the gap from staying inside the vehicle body, and to prevent the mist raw material liquid discharged from the vehicle body from spreading on one surface of the playground floor. Can do. If the said recessed part is formed so that the external appearance imitating a pond may be formed at this time, it will become favorable on an external appearance.

本発明によれば、例えば、1回の煙出しサイクルに要する微量の霧原料液体を注入すると共に、これが使用し尽くされる都度に、次の注入を行うことにより、使用されずに残された液体によりカビが発生したり、腐臭がしたり、内部にカルシウムが析出する等の問題を未然に防止することができる。加えて、このような霧原料液体の微量都度供給によれば、水が接触することによる振動板のダンピング負荷を必要最小限に留めることにより、霧発生に要する消費電力の軽減化も実現することができる。 According to the present invention, for example, a small amount of mist raw material liquid required for one smoke discharge cycle is injected, and each time it is used up, by performing the next injection, the liquid left unused. Problems such as generation of mold, odor, and precipitation of calcium inside can be prevented. In addition, according to such a small amount of supply of the mist raw material liquid, it is possible to reduce the power consumption required for the generation of mist by keeping the damping load of the diaphragm caused by contact with water to the minimum necessary. Can do.

図1は、蒸気機関車玩具システムの構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a steam locomotive toy system. 図2は、蒸気機関車玩具の外観斜視図である。FIG. 2 is an external perspective view of the steam locomotive toy. 図3は、蒸気機関車玩具内部の主要構成要素を示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing main components inside the steam locomotive toy. 図4は、蒸気機関車玩具内部の主要構成要素を示す側面図である。FIG. 4 is a side view showing the main components inside the steam locomotive toy. 図5は、噴射部の作用説明図(その1)である。FIG. 5 is an explanatory diagram (part 1) of the operation of the injection unit. 図6は、噴射部の作用説明図(その2)である。FIG. 6 is an operation explanatory diagram (part 2) of the injection unit. 図7は、振動子の構造を示す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view showing the structure of the vibrator. 図8は、電気的ハードウェア構成の全体を概略的に示す回路図(その1)である。FIG. 8 is a circuit diagram (part 1) schematically showing the entire electrical hardware configuration. 図9は、検知回路の説明図(その1)である。FIG. 9 is an explanatory diagram (part 1) of the detection circuit. 図10は、水滴サイズの変動に伴う各部の信号状態を示す波形図である。FIG. 10 is a waveform diagram showing signal states of various parts accompanying fluctuations in the water droplet size. 図11は、検知電圧(Vx)の判定結果と駆動信号(S1)との関係を説明するタイムチャートである。FIG. 11 is a time chart for explaining the relationship between the determination result of the detection voltage (Vx) and the drive signal (S1). 図12は、検知回路の説明図(その1)である。FIG. 12 is an explanatory diagram (part 1) of the detection circuit. 図13は、出力ポートPO4をVccに切り替えたとき、入力ポートPI2に生じる電圧の変化を示す図である。FIG. 13 is a diagram illustrating a change in voltage generated at the input port PI2 when the output port PO4 is switched to Vcc. 図14は、検知電極を絶縁した場合に入力ポートPI2に生じる電圧を示す図である。FIG. 14 is a diagram illustrating a voltage generated at the input port PI2 when the detection electrode is insulated. 図15は、蒸気機関車玩具の制御プログラムの一例を概略的に示すフローチャートである。FIG. 15 is a flowchart schematically showing an example of a control program for a steam locomotive toy. 図16は、検知電圧判定処理の一例を概略的に示すフローチャートである。FIG. 16 is a flowchart schematically showing an example of the detected voltage determination process. 図17は、検知電圧判定処理の他の例を概略的に示すフローチャートである。FIG. 17 is a flowchart schematically showing another example of the detected voltage determination process.

以下に、本発明に係る霧生成装置、蒸気機関車玩具、及び蒸気機関車玩具システムの好適な実施の一形態を添付図面を参照しながら詳細に説明する。   EMBODIMENT OF THE INVENTION Below, one Embodiment of the fog production | generation apparatus which concerns on this invention, a steam locomotive toy, and a steam locomotive toy system is described in detail, referring an accompanying drawing.

<蒸気機関車玩具システムについて>
蒸気機関車玩具システムの一例を示す構成図が、図1に示されている。同図に示されるように、この蒸気機関車玩具システムは、先頭車として構成される蒸気機関車玩具1と、それに連結される2号車として構成される貨車玩具2と、それらが走行するための軌道3と、軌道上3に設けられた停車場(詳細は後述)とを主体として構成されている。なお、符号3a,3bは軌道3の左右の案内突条、4は橋梁部である。
<About steam locomotive toy system>
A block diagram showing an example of a steam locomotive toy system is shown in FIG. As shown in the figure, this steam locomotive toy system includes a steam locomotive toy 1 configured as a leading car, a freight car toy 2 configured as a No. 2 car connected thereto, and for running them. It is mainly composed of a track 3 and a stop (details will be described later) provided on the track 3. Reference numerals 3a and 3b are guide protrusions on the left and right of the track 3, and 4 is a bridge portion.

蒸気機関車玩具1は、この例にあっては、駆動用モータや減速ギア列等々の走行用動力系を一切内蔵しない非動力車として構成されている。一方、貨車玩具2は、この例にあっては、駆動用モータや減速ギア列等々の走行用動力系を内蔵する動力車として構成され、操作レバー201を前方位置と後方位置とのいずれかに設定することにより、高速走行と低速走行との1つが選択的に実行可能とされている。そのため、蒸気機関車玩具1は、貨車玩具2に押されることで高速又は低速にて前進可能とされている。   In this example, the steam locomotive toy 1 is configured as a non-powered vehicle that does not include any driving power system such as a driving motor or a reduction gear train. On the other hand, in this example, the freight car toy 2 is configured as a power vehicle including a driving power system such as a driving motor and a reduction gear train, and the operation lever 201 is set at either the front position or the rear position. By setting, one of high speed driving and low speed driving can be selectively executed. Therefore, the steam locomotive toy 1 can be advanced at a high speed or a low speed by being pushed by the freight car toy 2.

このように貨車玩具2を動力車とする構成によれば、蒸気機関車玩具1内のスペースを霧生成のための機器や発音のための機器等に専用可能となると共に、貨車玩具2を取り外して、蒸気機関車玩具1だけで手押し走行させる場合にも、蒸気機関車として必要な発煙機能や発音機能や発光機能を有効に作動させることが可能となる。もっとも、本発明に係る霧生成機能は、自力走行可能な蒸気機関車玩具にも適用可能である。   Thus, according to the structure which uses the freight car toy 2 as a motor vehicle, while being able to dedicate the space in the steam locomotive toy 1 to the apparatus for fog generation, the apparatus for sound generation, etc., the freight car toy 2 is removed. Thus, even when the steam locomotive toy 1 is used only for manual travel, the smoke generation function, sound generation function, and light emission function necessary for the steam locomotive can be effectively activated. However, the fog generating function according to the present invention can also be applied to a steam locomotive toy that can travel by itself.

図中、蒸気機関車玩具1が描かれている位置が停車場である。この停車場には、軌道3を挟んで互いに反対側に位置するようにして、給水設備5と池を模した凹部6とが設けられている。給水設備5は、その内部機構を省略するが、操作ボタン5aを押すことで、内部に貯留された水を給水ノズル5bの先端から蒸気機関車玩具1側の注水口(図2の符号103)へと微量注水乃至滴下可能とされている。   In the figure, the position where the steam locomotive toy 1 is depicted is a stop. The stop is provided with a water supply facility 5 and a recess 6 simulating a pond so as to be located on opposite sides of the track 3. The water supply facility 5 omits its internal mechanism, but when the operation button 5a is pressed, the water stored inside is injected from the tip of the water supply nozzle 5b to the steam locomotive toy 1 side (reference numeral 103 in FIG. 2). A small amount of water or dripping is possible.

周囲の風景にとけ込むように、池を模した凹部6は、蒸気機関車玩具1が停車場に停止しているとき、その側面に設けられた排水口106から排出される余剰水を受け入れて貯水するためのものである。後に詳述するが、蒸気機関車玩具1の内部には、注水口103から注水乃至滴下された微量水を表面張力及び負圧吸引作用を利用して捕捉する狭い隙間乃至空所が設けられており、ここで捕捉しきれない水が余剰水として排水口106から排出される。なお、図において、符号7は図示しない軌道面の中央部を昇降させて貨車玩具2のストップ・アンド・ゴーを制御するためのレバーである。   As the steam locomotive toy 1 is stopped at the stop, the recess 6 imitating a pond accepts and stores excess water discharged from the drain 106 provided on the side surface thereof so as to melt into the surrounding landscape. Is for. As will be described in detail later, the steam locomotive toy 1 is provided with a narrow gap or space for capturing a small amount of water injected or dripped from the water injection port 103 by using the surface tension and the negative pressure suction action. The water that cannot be captured here is discharged from the drain port 106 as surplus water. In the figure, reference numeral 7 denotes a lever for controlling the stop and go of the freight car toy 2 by raising and lowering the center part of the track surface (not shown).

<蒸気機関車玩具の外観及び内部構造について>
蒸気機関車玩具の外観斜視図が図2に、同内部の主要構成要素を示す斜視図及び側面図が図3及び図4にそれぞれ示されている。図2に示されるように、蒸気機関車玩具1は蒸気機関車の外観を模した外殻体101を有する。この外殻体101の上面には、煙突102、注水口103、電源スイッチ104、及び内蔵するスピーカ(図3の符号126)の音を外部へ放出するための放音孔105とが設けられている。また、外殻体101の側面には、先ほど説明した余剰水排出のための排水口106が設けられている。
<Appearance and internal structure of steam locomotive toy>
An external perspective view of the steam locomotive toy is shown in FIG. 2, and a perspective view and a side view showing the main components inside the steam locomotive toy are shown in FIGS. 3 and 4, respectively. As shown in FIG. 2, the steam locomotive toy 1 has an outer shell body 101 simulating the appearance of a steam locomotive. On the upper surface of the outer shell 101, a chimney 102, a water inlet 103, a power switch 104, and a sound emitting hole 105 for emitting sound from a built-in speaker (reference numeral 126 in FIG. 3) are provided. Yes. Further, the drainage port 106 for discharging excess water described above is provided on the side surface of the outer shell body 101.

図3及び図4に示されるように、外殻体101の内部には、1)軌道上の走行に必要な部品(以下、「走行用部品」と言う)、2)車輪の回転に連動して車速パルスを生成するための部品(以下、「車速パルス生成用部品」と言う)、3)効果音(ラッセル音や人の声)及び効果光(煙の照明)を生成するための部品(以下、「効果生成用部品」と言う)、4)本発明の要部である霧生成用の部品(以下、「霧生成用部品」と言う)、及び5)接液検知用の部品が含まれている。以下、それらの部品について順次に説明する。   As shown in FIGS. 3 and 4, the outer shell body 101 includes 1) parts necessary for traveling on the track (hereinafter referred to as “traveling parts”), and 2) interlocking with the rotation of the wheels. Parts for generating vehicle speed pulses (hereinafter referred to as “vehicle speed pulse generating parts”), 3) parts for generating sound effects (Russell sound and human voice) and effect light (smoke lighting) ( 4) Parts for fog generation (hereinafter referred to as “parts for fog generation”), and 5) parts for liquid contact detection, which are essential parts of the present invention. It is. Hereinafter, these components will be described sequentially.

1)走行用部品
走行用部品としては、左右の前輪107a,107bと、左右の後輪108a,108bと、前後の車軸109a,109bと、左右の前後輪を連結する左右の連結ロッド111a,111bとを挙げることができる。左右の連結ロッド111a,111bは、後端孔110a,110bを後輪108a,108bの偏心位置に回動可能に支持されると共に、前端長孔112a,112bを前輪107a,107bの中心位置にスライド自在に支持されている。そのため、左右の連結ロッド111a,111bが恰も伸縮することで、左右の後輪108a,108bが回転駆動される如き蒸気機関車特有のピストン運動を摸した動きを呈するように構成されている。
1) Traveling parts The traveling parts include left and right front wheels 107a and 107b, left and right rear wheels 108a and 108b, front and rear axles 109a and 109b, and left and right connecting rods 111a and 111b that connect the left and right front and rear wheels. Can be mentioned. The left and right connecting rods 111a and 111b are supported so that the rear end holes 110a and 110b can rotate to the eccentric positions of the rear wheels 108a and 108b, and the front end long holes 112a and 112b slide to the center positions of the front wheels 107a and 107b. It is supported freely. For this reason, the left and right connecting rods 111a and 111b also expand and contract, and the left and right rear wheels 108a and 108b are configured to exhibit a movement that mimics the piston motion unique to the steam locomotive.

2)車速パルス生成用部品
車速パルス生成用部品としては、基端部117を機枠に回動自在に軸止されて、それを支点として上下に揺動可能なレバー116と、後輪の車軸109bと一体に回転すると共に、その周面にはレバー116の下面と当接するカム面が形成されたカム(図4の符号120参照)と、レバー116の先端部に取り付けられて、レバー116の揺動に連れて昇降する操作子118と、操作子118の昇降に連れて、間欠的にオンオフすることにより、車輪の回転に同期したパルス間隔を有する一連のパルス列である車速パルス(図11の(d))を出力するスイッチ119とを挙げることができる。図示例にあっては、スイッチ119からは、左右の後輪108a,108bの1回転毎に2個のパルスが生成される。
2) Vehicle Speed Pulse Generation Parts Vehicle speed pulse generation parts include a lever 116 that is pivotally supported by the base end portion 117 on the machine frame and can be swung up and down with this as a fulcrum, and a rear wheel axle. 109b and a cam surface (refer to reference numeral 120 in FIG. 4) having a cam surface that contacts the lower surface of the lever 116 on its peripheral surface, and attached to the tip of the lever 116. An operation element 118 that moves up and down as it swings, and a vehicle speed pulse that is a series of pulse trains having a pulse interval synchronized with the rotation of the wheels by intermittently turning on and off as the operation element 118 moves up and down (see FIG. 11). And a switch 119 that outputs (d)). In the illustrated example, the switch 119 generates two pulses for each rotation of the left and right rear wheels 108a and 108b.

3)効果生成用部品
後述するように、霧生成部にて生成された霧は、例えば、車速パルスを基準として決定された放出のタイミングで、煙突102から白煙となって外部へと放出される。このとき、煙突102を通過する霧は、適宜な色(例えば、赤色)に照明され、恰も、燃焼炉の明かりが漏れ出すかの如き様が演出される。因みに、照明手段としては、発光ダイオード115が利用される。また、車速パルスを基準として生成された発音タイミングで、蒸気機関車のラッセル音に相当する効果音が生成され、併せて、人の声に相当する話音も生成される。これらの音の生成はスピーカ126を介して行われ、こうして生成されたラッセル音及び話音は、放音孔105から外部へと放出される。
3) Effect generation component As will be described later, the mist generated by the mist generation unit is discharged to the outside from the chimney 102 as white smoke, for example, at the release timing determined based on the vehicle speed pulse. The At this time, the fog passing through the chimney 102 is illuminated with an appropriate color (for example, red), and the appearance of the light leaking from the combustion furnace is produced. Incidentally, the light emitting diode 115 is used as the illumination means. In addition, a sound effect corresponding to the Russell sound of the steam locomotive is generated at the sound generation timing generated based on the vehicle speed pulse, and a speech sound corresponding to a human voice is also generated. These sounds are generated through the speaker 126, and the Russell sound and the speech sound generated in this way are emitted to the outside from the sound output hole 105.

4)霧生成用部品
霧生成用部品としては、振動子として機能する圧電式振動板114と注入口103から注入乃至滴下された微量の水を圧電式振動板114へと案内する傾斜樋113とを挙げることができる。
4) Fog generation component The fog generation component includes a piezoelectric diaphragm 114 that functions as a vibrator, and an inclined rod 113 that guides a small amount of water injected or dropped from the injection port 103 to the piezoelectric diaphragm 114. Can be mentioned.

圧電式振動板114の構造を示す断面図が、図7に示されている。同図に示されるように、圧電式振動板114は、ステンレス等の金属を使用してなる円盤状(ディスク状)の金属薄板114aと、Ag等の金属を使用してなる円環状(ドーナツ状)の第1駆動電極114bと、セラミック等の圧電材料を使用してなる円環状(ドーナツ状)の圧電材料層114cと、Ag等の金属を使用してなる円環状(ドーナツ状)の第2駆動電極114dとの4者を積層一体化すると共に、金属薄板114aの表面(上面及び中心孔114fに露出する下面)を除くその周囲(中心孔114fの内周、4者積層体の外周、第2駆動電極下面)を絶縁性の被膜114eにて覆うことで構成されている。この絶縁被膜は、圧電式振動板114の下面にある電極114dの耐腐食性にも寄与する。円盤状の金属薄板114aの中心部の小円形領域123は、上面側へと僅かに膨出形成されており、この小円形領域123には多数のミクロンサイズの細孔が設けられている。なお、第1及び第2の駆動電極114b,114dからは図示しないリード線が引き出されている。   A cross-sectional view showing the structure of the piezoelectric diaphragm 114 is shown in FIG. As shown in the figure, the piezoelectric diaphragm 114 includes a disk-shaped (disk-shaped) thin metal plate 114a made of a metal such as stainless steel, and an annular shape (donut-shaped) made of a metal such as Ag. ) First drive electrode 114b, an annular (doughnut-shaped) piezoelectric material layer 114c using a piezoelectric material such as ceramic, and a second annular (doughnut-shaped) piezoelectric material layer 114c using a metal such as Ag. The four members with the drive electrode 114d are laminated and integrated, and the periphery of the thin metal plate 114a (the upper surface and the lower surface exposed to the center hole 114f) and its surroundings (the inner periphery of the center hole 114f, the outer periphery of the four member stack, 2 driving electrode lower surface) is covered with an insulating film 114e. This insulating coating also contributes to the corrosion resistance of the electrode 114d on the lower surface of the piezoelectric diaphragm 114. A small circular area 123 at the center of the disk-shaped thin metal plate 114a is slightly bulged to the upper surface side, and the small circular area 123 is provided with a number of micron-sized pores. A lead wire (not shown) is drawn from the first and second drive electrodes 114b and 114d.

そのため、後述するように、傾斜樋113の樋床上面と圧電式振動板114の下面との間に霧原料である微量の水乃至水滴124が捕捉されると、この水124は圧電式振動板114の中心孔114fを通って、金属薄板114aの小円形領域123の下面に接触してこれと導通することとなる。   Therefore, as will be described later, when a small amount of water or water droplets 124, which are mist raw materials, are captured between the upper surface of the inclined ridge 113 and the lower surface of the piezoelectric diaphragm 114, the water 124 is converted into the piezoelectric diaphragm. Through the center hole 114f of 114, it contacts the lower surface of the small circular area 123 of the metal thin plate 114a and is in conduction therewith.

この状態において、第1及び第2の駆動電極114b,114dの間に高周波電圧(例えば、110kHz)が印加されると、圧電材料層114cの膨張収縮が高速に繰り返されて振動板114が損失の少ない高いQをもって高周波振動(共振)する。すると、金属薄板114aの小円形領域123の下面に接する水124は、小円形領域123に設けられた多数の細孔を通って上面側へと透過することにより微粒子化されて、霧125が生成されることとなる。   In this state, when a high frequency voltage (for example, 110 kHz) is applied between the first and second drive electrodes 114b and 114d, the expansion and contraction of the piezoelectric material layer 114c is repeated at a high speed, and the vibration plate 114 is lost. High-frequency vibration (resonance) with a small high Q. Then, the water 124 in contact with the lower surface of the small circular region 123 of the thin metal plate 114a is permeated to the upper surface side through a large number of pores provided in the small circular region 123, so that the mist 125 is generated. Will be.

このようにして、霧生成作用が生じると、小円形領域123の下面側には負圧が生じて、捕捉されている微量の水乃至水滴124は、小円形領域123の下面に一層強く吸着されることとなり、その結果、捕捉されている微量の水乃至水滴124は霧生成作用により消費し尽くされるまで、表面張力とも相まって、小円形領域123の下面にしっかりとへばりついてこれと接触し続けることとなる。   In this way, when the fog generating action occurs, a negative pressure is generated on the lower surface side of the small circular region 123, and the trace amount of water or water droplets 124 that are trapped is more strongly adsorbed on the lower surface of the small circular region 123. As a result, until the trace amount of water or water droplets 124 that have been trapped is consumed by the mist generation action, the surface tension, together with the surface tension, firmly adheres to the lower surface of the small circular region 123 and continues to contact it. It becomes.

一方、圧電式振動板114へと供給される水を、圧電式振動板114の全面ではなくて、小円形領域123の下面にのみ限定して接触させる構成によれば、霧発生のための微粒化作用に必要な電力を大幅に軽減することもできる。すなわち、圧電式振動板114は機械的共振状態で励振されているために大振幅が得られているが、損失の少ない高いQにて共振しているため、水との接触による僅かなダンピングによっても振幅に影響が出易い。そのため、小円形領域123の下面にのみ限定して水と接触させる構成によれば、節水面積を必要最小限に留めることで、低消費電力による噴霧が可能となるのである。 On the other hand, according to the configuration in which the water supplied to the piezoelectric diaphragm 114 is limited to the lower surface of the small circular area 123, not the entire surface of the piezoelectric diaphragm 114, the fine particles for generating mist It is also possible to greatly reduce the electric power required for the activation. That is, since the piezoelectric diaphragm 114 is excited in a mechanical resonance state, a large amplitude is obtained, but since it resonates at a high Q with little loss, it is caused by slight damping due to contact with water. However, the amplitude is likely to be affected. Therefore, according to the configuration in which only the lower surface of the small circular region 123 is brought into contact with water, spraying with low power consumption becomes possible by keeping the water-saving area to the minimum necessary.

図3及び図4に戻って、傾斜樋113は、断面V字状の樋床面(図5の符号113a)を有する樋であって、その上流部(図5の符号113b)は注水口103の真下に位置し、下流部は圧電式振動板114の下面側に位置するような傾斜姿勢にて支持されている。断面V字状の樋床面(図5の符号113a)の表面は、注入口103から注入乃至滴下された微量の水乃至水滴を、下流に向けてスムーズに流下させるべく、撥水性を付与するように構成してもよい。傾斜樋113の下流端には、流下する水をある程度下流端に留める機能を有する下流端壁(図5の符号113c)が設けられている。   3 and 4, the inclined rod 113 is a rod having a V-shaped cross-section (reference numeral 113 a in FIG. 5), and the upstream portion (reference numeral 113 b in FIG. 5) is the water inlet 103. The downstream portion is supported in an inclined posture so as to be located on the lower surface side of the piezoelectric diaphragm 114. The surface of the floor surface (reference numeral 113a in FIG. 5) having a V-shaped cross section imparts water repellency so that a small amount of water or water droplets injected or dropped from the injection port 103 can smoothly flow downward. You may comprise as follows. A downstream end wall (reference numeral 113c in FIG. 5) is provided at the downstream end of the inclined ridge 113, which has a function of retaining the flowing water to the downstream end to some extent.

圧電式振動板114は、図5及び図6に示されるように、金属薄板114aの側を上に向けた状態にて、この例にあっては、傾斜樋113の傾斜角度に合わせて、傾斜樋113の樋床面113aとほぼ平行となる傾斜姿勢にて支持されている。なお、傾斜樋113と圧電式振動板114とが平行となることは本発明にとって必須ではない。ここで、重要な点であるが、傾斜樋113の床面113aと圧電式振動板114の下面との間には、それらの間への微量水乃至水滴124の侵入を促進するための狭い隙間121が設けられている。このような狭い隙間が存在すると、傾斜樋113の下流まで辿り着いた微量の水乃至水滴124は、その表面張力により、吸い込まれるようにして隙間121に侵入し、上下の壁面(圧電式振動板114の下面と樋床113aの上面)及び下流端壁113cに吸着して、その場に捕捉されることとなる。   As shown in FIGS. 5 and 6, the piezoelectric diaphragm 114 is tilted in accordance with the tilt angle of the tilt bar 113 in this example with the metal thin plate 114 a facing upward. The heel 113 is supported in an inclined posture substantially parallel to the heel floor surface 113a. Note that it is not essential for the present invention that the inclined rod 113 and the piezoelectric diaphragm 114 are parallel to each other. Here, as an important point, there is a narrow gap between the floor surface 113a of the inclined rod 113 and the lower surface of the piezoelectric diaphragm 114 to promote the entry of a trace amount of water or water droplets 124 between them. 121 is provided. When such a narrow gap exists, a small amount of water or water droplet 124 that has reached the downstream of the inclined rod 113 enters the gap 121 by being sucked by the surface tension, and the upper and lower wall surfaces (piezoelectric diaphragm) 114 and the downstream end wall 113c, and are captured on the spot.

5)接液検知用部品
振動板が霧原料である水又は水滴124と接触しているか否かを検知するためには、振動板に対して水又は水滴124が接触しているときに限り、それらの間が水で満たされる第1の検知電極と第2の検知電極とが必要である。この例にあっては、圧電振動板114を構成する金属薄板(この例では、表面にニッケルメッキ層を有するステンレス製の薄板)114aそれ自体が第1の検知電極として機能する。金属薄板114aは、第1の駆動電極114bと導通し、かつこの例にあっては、ほぼ接地電位(GND)に電位固定されている(図9参照)。一方、この例にあっては、傾斜樋113の下流部の樋床面113aから突き出た突起状電極122が第2の検知電極として機能する。この突起状電極122の先端は、圧電式振動板114との間に僅かな隙間が存在しても良い。この例にあっては、第2の検知電極として機能する突起状電極122としては、下から上へとねじ込まれたステンレス製ビス122aの先端部が利用されている(図16参照)。その先端部は、この例にあっては、僅かな隙間を介して圧電式振動板114の下面と離間している。
5) Liquid contact detection component In order to detect whether or not the vibration plate is in contact with water or water droplets 124 that are fog materials, only when water or water droplets 124 are in contact with the vibration plate, A first sensing electrode and a second sensing electrode that are filled with water are necessary. In this example, the metal thin plate (in this example, a stainless steel thin plate having a nickel plating layer on the surface) 114a itself constituting the piezoelectric vibration plate 114 functions as the first detection electrode. The thin metal plate 114a is electrically connected to the first drive electrode 114b, and in this example, the metal plate 114a is substantially fixed at the ground potential (GND) (see FIG. 9). On the other hand, in this example, the protruding electrode 122 protruding from the bed surface 113a in the downstream portion of the inclined rod 113 functions as the second detection electrode. A slight gap may exist between the tip of the protruding electrode 122 and the piezoelectric diaphragm 114. In this example, as the protruding electrode 122 functioning as the second detection electrode, the tip of a stainless steel screw 122a screwed from the bottom to the top is used (see FIG. 16 ). In this example, the tip portion is separated from the lower surface of the piezoelectric diaphragm 114 through a slight gap.

<霧生成部の作用について>
次に、傾斜樋113と圧電式振動板114とからなる霧生成部の作用について、図5及び図6を参照して説明する。霧生成部の作用説明図(その1)及び同(その2)が、図5及び図6に示されている。
<About the action of the fog generator>
Next, the operation of the mist generation unit composed of the inclined rod 113 and the piezoelectric diaphragm 114 will be described with reference to FIGS. Operation explanatory diagrams (part 1) and (part 2) of the fog generation unit are shown in FIGS.

停車場において、注水ノズル5bから注水口103へと注水乃至滴下された微量水乃至水滴124は、先ず、傾斜樋113の上流部113bの床面113aに落下する(図5(a)参照)。続いて、微量水乃至水滴124は、V字状断面を有する樋床面113aに案内されつつ流下して、圧電式振動板114の縁部近傍にまで辿り着く(図5(b)参照)。圧電振動板114と樋床面113aとの間には、表面張力による水の侵入を促す狭い隙間121が存在する。そのため、この隙間121の入口に辿り着いた微量水乃至水滴124は、表面張力により吸い込まれるようにして、隙間121内に侵入し、上下の壁面及び下流端壁113cに吸着することにより、その場に捕捉される(図5(c)参照)。このとき、図7に示されるように、微量の水又は水滴124は、圧電式振動板114の中心孔114fにほぼ収まり、金属薄板114aの中心に位置する小円形領域123の下面に接する状態となる。この状態において、圧電式振動板114が駆動されると、細孔を有する金属薄板114aの高周波振動による水の微粒化作用によって、圧電式振動板114の小円形領域123の上面から霧125が生成される。こうして生成された霧125が煙突102から外部へと放出されることにより、白煙が演出され、同時に、発光ダイオード115が点灯又は点滅することで、煙突102の内部が赤色に照明されて、燃焼室からの明かり漏洩が演出される(図6(a)参照)。続いて、霧の生成が進むにつれて、微量水乃至水滴124の量乃至サイズが減少し、これが消滅することにより、霧の生成は終了する(図6(b)参照)。   At the stop, the trace amount of water or water drops 124 poured or dripped from the water injection nozzle 5b to the water injection port 103 first falls on the floor surface 113a of the upstream portion 113b of the inclined rod 113 (see FIG. 5A). Subsequently, the trace amount of water or water droplet 124 flows down to the vicinity of the edge of the piezoelectric diaphragm 114 while being guided by the bed surface 113a having a V-shaped cross section (see FIG. 5B). Between the piezoelectric diaphragm 114 and the floor surface 113a, there is a narrow gap 121 that promotes water intrusion due to surface tension. Therefore, the trace amount of water or the water droplet 124 that has reached the entrance of the gap 121 enters the gap 121 so as to be sucked by the surface tension, and is adsorbed to the upper and lower wall surfaces and the downstream end wall 113c. (See FIG. 5C). At this time, as shown in FIG. 7, a minute amount of water or water droplet 124 is substantially contained in the center hole 114 f of the piezoelectric diaphragm 114 and is in contact with the lower surface of the small circular region 123 located at the center of the thin metal plate 114 a. Become. In this state, when the piezoelectric diaphragm 114 is driven, a mist 125 is generated from the upper surface of the small circular region 123 of the piezoelectric diaphragm 114 by the action of water atomization due to the high-frequency vibration of the thin metal plate 114a having pores. Is done. The mist 125 thus generated is emitted from the chimney 102 to the outside, and white smoke is produced. At the same time, the light emitting diode 115 is lit or blinked, so that the inside of the chimney 102 is illuminated in red and burns. Light leakage from the room is produced (see FIG. 6A). Subsequently, as the generation of mist progresses, the amount or size of the trace water or water droplet 124 decreases, and the generation of the mist ends when this disappears (see FIG. 6B).

なお、上述の一連の工程において、当初、隙間121の中心孔部分114fに満たされた微量水乃至水滴124は、霧の生成が進むにつれて徐々にその量乃至サイズを減少させ、ある時点からは、水の微粒化作用に伴う負圧吸引力とも相まって、床面113aを離れて振動板114の下面へと吸着し、その状態でさらにその量乃至サイズを減少させつつ、最終的に消滅する。一方、第1の検知電極(金属製薄板114a)と第2の検知電極(突起状電極122)との間は、隙間121に水滴124が満たされた時点で導通開始となり、水滴124が消滅する寸前の時点で非導通となる。そのため、第1の検知電極と第2の検知電極との間の電気的特性を観察することで、振動板114(正確には、金属薄板114aの小円形領域123の下面)への水滴124の接触有無を簡便に検知することができる。   In the series of steps described above, the trace amount of water or water droplets 124 initially filled in the central hole portion 114f of the gap 121 gradually decrease in amount or size as mist generation proceeds. Coupled with the negative pressure suction force associated with the atomization of water, it leaves the floor surface 113a and is attracted to the lower surface of the diaphragm 114, and finally disappears while further reducing its amount or size. On the other hand, between the first detection electrode (metal thin plate 114a) and the second detection electrode (projection electrode 122), conduction starts when the gap 121 is filled with the water droplet 124, and the water droplet 124 disappears. It becomes non-conductive immediately before. Therefore, by observing the electrical characteristics between the first detection electrode and the second detection electrode, the water droplet 124 on the vibration plate 114 (more precisely, the lower surface of the small circular region 123 of the thin metal plate 114a) The presence or absence of contact can be easily detected.

<電気的ハードウェア構成について>
次に、蒸気機関車玩具の電気的ハードウェア構成について説明する。電気的ハードウェア構成の全体を概略的に示す回路図が、図8に示されている。同図に示されるように、蒸気機関車玩具の電気回路全体は、振動子である圧電式振動板114をその固有振動数にて共振させるための駆動回路(詳細は後述)と、振動子である圧電式振動板114に水が接触していることを検知するための検知回路(詳細は後述)と、蒸気機関車玩具全体を統括制御するためのCPU127とを中心に構成されている。なお、符号Eは電源であって、例えば、単四電池2本を直列接続することで構成される。また、符号104は回路に電源を供給するための電源スイッチである。
<About electrical hardware configuration>
Next, the electrical hardware configuration of the steam locomotive toy will be described. A circuit diagram schematically showing the overall electrical hardware configuration is shown in FIG. As shown in the figure, the entire electric circuit of the steam locomotive toy is composed of a drive circuit (details will be described later) for resonating a piezoelectric diaphragm 114 as a vibrator at its natural frequency, and a vibrator. A detection circuit (details will be described later) for detecting that water is in contact with a certain piezoelectric diaphragm 114 and a CPU 127 for overall control of the entire steam locomotive toy are configured. In addition, the code | symbol E is a power supply, for example, is comprised by connecting two AAA batteries in series. Reference numeral 104 denotes a power switch for supplying power to the circuit.

1)駆動回路について
先ず、振動子である圧電式振動板114をその固有振動数にて共振させるための駆動回路について説明する。この駆動回路は、主として、アンプAと昇圧トランスTと駆動用トランジスタQとからなり、圧電振動子である圧電式振動板114に昇圧トランスTを介して還流する電流を微小な抵抗R2を介して電圧に変換してアンプAに帰還をかけルことで自励発振回路として機能するように構成されている。この自励発振回路は、圧電振動子である圧電式振動板114の共振周波数(例えば、110kHz)にて発振動作を行う。圧電振動子である圧電振動板114は、回路の発振動作中にあっては、昇圧トランスTのフライバック電圧により駆動されて高周波振動し、これと接触する水の微粒化作用により、霧が生成される。この霧の生成は、CPU127から送られてくるパルス列である駆動制御信号S1に応答して、スイッチSW1がオンオフし、これを受けてトランジスタQがオンオフすることにより、適宜に断続される。
1) Drive Circuit First, a drive circuit for resonating the piezoelectric diaphragm 114 as a vibrator at its natural frequency will be described. This drive circuit mainly includes an amplifier A, a step-up transformer T, and a driving transistor Q, and a current flowing back to the piezoelectric diaphragm 114, which is a piezoelectric vibrator, via the step-up transformer T is passed through a minute resistor R2. It is configured to function as a self-excited oscillation circuit by converting it into a voltage and applying feedback to the amplifier A. This self-excited oscillation circuit oscillates at the resonance frequency (eg, 110 kHz) of the piezoelectric diaphragm 114 that is a piezoelectric vibrator. The piezoelectric diaphragm 114, which is a piezoelectric vibrator, is driven by the flyback voltage of the step-up transformer T to vibrate at high frequency during the circuit oscillation operation, and mist is generated by the atomization of water in contact therewith. Is done. The generation of the fog is appropriately interrupted by turning on / off the switch SW1 in response to the drive control signal S1, which is a pulse train sent from the CPU 127 , and turning on / off the transistor Q in response thereto.

2)検知回路について
次に、圧電式振動板114に水が接触していることを検知するための検知回路について説明する。この検知回路は、図8及び図9に示されるように、一対の検知電極の一方(第1検知電極)であって、GND電位に固定された金属薄板114aと、一対の検知電極の他方(第2検知電極)であって、プル抵抗R1を介してCPU127の出力ポートPO4に接続された突起状電極122と、プログラムを介して切替制御されて、Vcc電位とGND電位とのいずれか一方を出力ポートPO4に導出するための内部スイッチSW2と、プル抵抗R1と電極間抵抗Rxとの接続点に現れる検知電圧VxをCPU127に取り込むための入力ポートPI2とから構成されている。
2) Detection Circuit Next, a detection circuit for detecting that water is in contact with the piezoelectric diaphragm 114 will be described. As shown in FIGS. 8 and 9, this detection circuit is one of a pair of detection electrodes (first detection electrode), which is a metal thin plate 114a fixed to the GND potential and the other of the pair of detection electrodes ( A second sensing electrode), which is a projecting electrode 122 connected to the output port PO4 of the CPU 127 via the pull resistor R1, and is switched and controlled via a program, and either one of the Vcc potential and the GND potential Is output to the output port PO4, and an input port PI2 for taking in the CPU 127 the detection voltage Vx appearing at the connection point between the pull resistor R1 and the interelectrode resistor Rx.

水の検知動作を行わないときには、内部スイッチSW2はGND側に接続され、出力ポートPO4にはGND電位が現れている。そのため、突起状電極122は強制的にGND電位にプルダウンされるため、一対の電極114a,122はいずれもGND電位となり、両電極間に電位差が生ずることはない。このとき、入力ポートPI2に現れる電位(検知電圧Vx)は、両電極間に水が存在するか否かに拘わらず、GND電位に維持されることとなる。   When the water detection operation is not performed, the internal switch SW2 is connected to the GND side, and the GND potential appears at the output port PO4. Therefore, since the protruding electrode 122 is forcibly pulled down to the GND potential, both the pair of electrodes 114a and 122 have the GND potential, and no potential difference is generated between the electrodes. At this time, the potential (detection voltage Vx) appearing at the input port PI2 is maintained at the GND potential regardless of whether water is present between the two electrodes.

これに対して、水の検知動作を行うときには、内部スイッチSW2は、GND側からVcc側へと切り替えられ、出力ポートPO4にはVcc電位が現れるから、突起状電極122は強制的にVcc電位にプルアップされる。すると、両電極間に水がない場合(振動板114に水が接触していない場合)には、図13(a)に示されるように、入力ポートPI2に現れる電位(検知電圧Vx)は、所定の時定数カーブを描きながら急激に上昇してある時点でしきい値電圧Vthを超える。一方、両電極間に水がある場合(振動板114に水が接触している場合)には、図13(b)に示されるように、入力ポートPI2に現れる電位(検知電圧Vx)は、所定の時定数カーブを描きながら緩やかに上昇するものの、しきい値電圧Vthを超えることはない。そのため、内部スイッチSW2がGND側からVcc側へと切り替えられたのち、ある待ち時間Twをもって、検知電圧Vxの値をしきい値電圧Vthと比較することにより、振動板114に水が接触しているか否かを判定することができるのである。   On the other hand, when the water detection operation is performed, the internal switch SW2 is switched from the GND side to the Vcc side, and the Vcc potential appears at the output port PO4. Therefore, the protruding electrode 122 is forced to the Vcc potential. Pulled up. Then, when there is no water between both electrodes (when water does not contact the diaphragm 114), as shown in FIG. 13A, the potential (detection voltage Vx) appearing at the input port PI2 is The threshold voltage Vth is exceeded at a point in time when it rises rapidly while drawing a predetermined time constant curve. On the other hand, when there is water between both electrodes (when water is in contact with the diaphragm 114), as shown in FIG. 13B, the potential (detection voltage Vx) appearing at the input port PI2 is Although it rises gently while drawing a predetermined time constant curve, it does not exceed the threshold voltage Vth. For this reason, after the internal switch SW2 is switched from the GND side to the Vcc side, water is brought into contact with the diaphragm 114 by comparing the value of the detection voltage Vx with the threshold voltage Vth with a certain waiting time Tw. It can be determined whether or not.

水の検知動作において、水滴サイズの変動に伴う各部の信号状態を示す波形図が、図10に示されている。今仮に、時刻t1において、注水口103から微量の水が注入乃至滴下されたことにより、圧電式振動板114と樋床113との隙間121に適量の水が満たされると(図10(a)参照)、検知電圧Vxの値はVcc電位からGND電位へと立ち下がり(図10(b)参照)、検知電圧判定結果の論理値は"0"から"1"へと変化する(図10(c)参照)。以後、霧発生作用が継続したことにより、水滴サイズが徐々に減少して、時刻t2において、水滴が殆ど消滅すると(図10(a)参照)、検知電圧Vxの値はGND電位からVcc電位へと立ち上がり(図10(b)参照)、検知電圧判定結果の論理値は"1"から"0"へと変化する(図10(c)参照)。以後、新たに注水が行われる時刻t3までの間、検知電圧判定結果の論理値は"0"の状態に維持される(図10(c)参照)。後述するように、この検知電圧判定結果の論理値"0"によって、圧電式振動板114の振動が強制的に阻止(禁止)され、これにより、圧電式振動板114の空振動に起因する金属疲労の蓄積による破損等による、霧発生不良や霧発生不能の発生が未然に防止される。 In the water detection operation, a waveform diagram showing the signal state of each part accompanying the fluctuation of the water droplet size is shown in FIG. If a small amount of water is injected or dripped from the water inlet 103 at time t1, the gap 121 between the piezoelectric diaphragm 114 and the bed 113 is filled with an appropriate amount of water (FIG. 10A). The value of the detection voltage Vx falls from the Vcc potential to the GND potential (see FIG. 10B), and the logical value of the detection voltage determination result changes from “0” to “1” (FIG. 10 ( c)). Thereafter, the water droplet size is gradually decreased due to the mist generation action continuing, and when the water droplet almost disappears at time t2 (see FIG. 10A), the value of the detection voltage Vx is changed from the GND potential to the Vcc potential. and rising (see FIG. 10 (b)), the logic value of the detection voltage determination result changes from "0" to "1" (see FIG. 10 (c)). Thereafter, the logical value of the detection voltage determination result is maintained at “0” until time t3 at which new water injection is performed (see FIG. 10C). As will be described later, the vibration of the piezoelectric diaphragm 114 is forcibly blocked (prohibited) by the logical value “0” of the detection voltage determination result. Occurrence of fog generation failure or fog generation failure due to damage due to accumulation of fatigue, etc. is prevented in advance.

なお、内部スイッチSW2がGND側からVcc側へと切り替えられた直後、図13に示されるように、検知電圧Vxの値が所定の時定数カーブを描いて上昇する理由は、CPU127の入力ポートPI2から電極122に至る配線容量や両電極間に水が介在することによる容量性リアクタンスが存在するためであると推定される。プル抵抗R1の値は、大きいほど水の検知感度は良好となるが、リーク電流による誤検知を考慮すれば、10kΩ〜100kΩ程度が好ましい。上述の待ち時間Twの値については、プル抵抗R1の値や配線状態によっても異なるが、例えば100μsec程度に設定することができる。また、水の検知をおこなう場合に限り、内部スイッチSW2をGND側からVcc側へと切り替えて、突起状電極122をVcc電位にプルアップするのは、突起状電極122を常時にVcc電位にプルアップしたままの状態にしておくと、2つの電極114a,122が互いに異種金属の場合、イオン化傾向によって両電極間に電位差が発生して、水の検知に悪影響を及ぼすからである。本発明者等の実験によれば、一対の電極の一方(第1検知電極)が表面がニッケルメッキされたステンレスである金属薄板114a、他方(第2検知電極)が無垢のステンレス製のビス先端である突起状電極122であると、両電極間に水が介在すると、金属製薄板114dが負極かつ突起状電極122が正極となって電池が構成されてしまい、加えて、プル抵抗R1を介する充電もされるため、突起状電極122の電位は次第に上昇して、遂には、しきい値電圧Vthを超えてしまい、電極間に水が残存するにも拘わらず、渇水と誤判定される不具合が考えられるからである。 Note that immediately after the internal switch SW2 is switched from the GND side to the Vcc side, as shown in FIG. 13 , the reason why the value of the detection voltage Vx rises while drawing a predetermined time constant curve is that the input port PI2 of the CPU 127 It is presumed that this is because there is a capacitive reactance due to the wiring capacitance from the electrode 122 to the electrode 122 and the presence of water between the electrodes. The larger the value of the pull resistor R1, the better the detection sensitivity of water. However, in consideration of erroneous detection due to leakage current, it is preferably about 10 kΩ to 100 kΩ. The value of the waiting time Tw described above varies depending on the value of the pull resistor R1 and the wiring state, but can be set to about 100 μsec, for example. Also, only when water detection is performed, the internal switch SW2 is switched from the GND side to the Vcc side to pull up the protruding electrode 122 to the Vcc potential. The protruding electrode 122 is always pulled to the Vcc potential. This is because if the two electrodes 114a and 122 are made of different metals, a potential difference is generated between the two electrodes due to an ionization tendency, which adversely affects water detection. According to the experiments of the present inventors, one of the pair of electrodes (first detection electrode) is a metal thin plate 114a made of stainless steel plated with nickel, and the other (second detection electrode) is a solid stainless steel screw tip. In the case of the protruding electrode 122, when water intervenes between the two electrodes, the metal thin plate 114 d serves as a negative electrode and the protruding electrode 122 serves as a positive electrode to form a battery, and in addition, the pull resistor R 1 is interposed. Since charging is also performed, the potential of the protruding electrode 122 gradually rises, eventually exceeds the threshold voltage Vth, and is erroneously determined as drought even though water remains between the electrodes. Because it is possible.

3)CPUについて
次に、蒸気機関車玩具全体を統括制御するためのCPU127について説明する。CPU127は、マイクロプロセッサや各種専用機能を有するASIC、さらには、メモリ(ROM,RAM)を含んで構成されている。CPU201には、給電のための端子(Vcc,GND)の他に、車速パルスを取り込むための入力ポートPI1と、検知電圧Vxを取り込むための入力ポートPI2と、駆動信号S1(詳細は後述)を出力するための出力ポートPO1と、スピーカ126を駆動するためのオーディオ信号S2を出力するための出力ポートPO2と、発光ダイオード115を駆動するためのダイオード駆動信号S3を出力するための出力ポートPO3と、内部スイッチSW2の切替に応じて、GND電位とVcc電位とを択一的に出力するための出力ポートPO4とが、少なくとも、設けられている。
3) About CPU Next, CPU127 for carrying out integrated control of the whole steam locomotive toy is demonstrated. The CPU 127 includes a microprocessor, an ASIC having various dedicated functions, and a memory (ROM, RAM). In addition to the power supply terminals (Vcc, GND), the CPU 201 has an input port PI1 for taking in the vehicle speed pulse, an input port PI2 for taking in the detection voltage Vx, and a drive signal S1 (details will be described later). An output port PO1 for outputting, an output port PO2 for outputting an audio signal S2 for driving the speaker 126, and an output port PO3 for outputting a diode drive signal S3 for driving the light emitting diode 115; At least an output port PO4 for alternatively outputting the GND potential and the Vcc potential according to the switching of the internal switch SW2 is provided.

ここで、検知電圧Vxとは、前述の如く、出力ポートPO4の電位がGND電位からVcc電位に切り替わったのち、適当な待ち時間Tw(抵抗R1の値や電極122までの配線状態により異なるが例えば100μsec程度)が経過した時点における入力ポートPI2の電圧であって、第1の検知電極(図7の金属薄板114a)と第2の検知電極(図7の突起状電極122)との間の電気抵抗Rxの値(図9参照)に応じてGND電位とVcc電位との間で変動する電圧である(図10(b)参照)。なお、図10(b)においては、水の検知動作を行う都度に現れる値であって、常時に現れるものではないことを考慮して、一点鎖線にて表されていることに注意されたい。 Here, the detection voltage Vx differs depending on an appropriate waiting time Tw (the value of the resistor R1 and the wiring state to the electrode 122, for example, after the potential of the output port PO4 is switched from the GND potential to the Vcc potential as described above. The voltage of the input port PI2 at the time when about 100 μsec) has elapsed, and the electric current between the first detection electrode (the thin metal plate 114a in FIG. 7) and the second detection electrode (the protruding electrode 122 in FIG. 7). The voltage varies between the GND potential and the Vcc potential according to the value of the resistor Rx (see FIG. 9) (see FIG. 10B). In the FIG. 10 (b), the a value which appears each time to perform water detection operation, considering that not appear at all times, it is noted that they are represented by one-dot chain line.

駆動信号S1とは、先述の駆動回路の状態を制御するための二値信号であって、駆動信号S1の出力がON状態のときは発振状態、OFF状態のときは発振停止状態をそれぞれ駆動回路に対して指示するように構成されている(図11(c)参照)。   The drive signal S1 is a binary signal for controlling the state of the above-described drive circuit. When the output of the drive signal S1 is in the ON state, the drive signal S1 is in the oscillation state, and in the OFF state, the oscillation stop state is respectively (See FIG. 11C).

<電気的ソフトウェア構成について>
1)処理全体について
蒸気機関車玩具の制御プログラムの一例を概略的に示すフローチャートが、図15に示されている。同図において、電源スイッチ104の投入により処理が開始されると、先ず、イニシャライズ処理により各種のフラグやレジスタ類の初期設定を行ったのち(ステップ故101)、続いて、入力ポートPI1から車速パルスを読み込んで、車速パルスの発生態様(例えば、パルス発生タイミング、パルス発生周期、一定個数の連続性、等々)を分析する(ステップ102)。続いて、上述の分析結果に基づいて、各種の発生要求(煙、音、光)の発生タイミングを決定する(ステップ103)。以後、車速パルスの読み込み処理(ステップ102)及び発生タイミング決定処理(ステップ103)を行いつつ、決定されたタイミングによる噴霧発生要求(図11(b)参照)、発音要求、及び発光要求の内部発生を待機する(ステップ104NO、ステップ107NO、及びステップ109NO)。なお、ここで、噴霧要求とは、内部発生するものであって、図11(b)に示されるように、要求有りが"1"、要求なしが"0"である。
<About electrical software configuration>
1) Overall Processing FIG. 15 is a flowchart schematically showing an example of a control program for a steam locomotive toy. In the figure, when the process is started by turning on the power switch 104, first, various flags and registers are initialized by the initialization process (step 101), and then the vehicle speed pulse is input from the input port PI1. Is read and the generation mode of the vehicle speed pulse (for example, pulse generation timing, pulse generation cycle, a certain number of continuity, etc.) is analyzed (step 102). Subsequently, the generation timing of various generation requests (smoke, sound, light) is determined based on the above analysis result (step 103). Thereafter, while performing the vehicle speed pulse reading process (step 102) and the generation timing determination process (step 103), the spray generation request (see FIG. 11B) at the determined timing, the sound generation request, and the light emission request are generated internally. (Step 104 NO, Step 107 NO, and Step 109 NO). Here, the spray request is generated internally, and as shown in FIG. 11B, “1” indicates that there is a request and “0” indicates that there is no request.

この状態において、噴霧要求が発生すると(ステップ104YES)、続いて、検知電圧判定処理(詳細は後述)を実行したのち(ステップ105)、検知電圧Vxの判定結果を参照し、その内容が"1"か"0"かの判定を行う(ステップ106)。ここで、検知電圧Vxの判定結果が"1"(水滴あり)であれば(ステップ106"1")、出力ポートPO1,PO3から噴霧器駆動信号S1のON状態及び発光信号S3を出力する(ステップ107,108)。これに対して、検知電圧Vxの判定結果が"0"(水滴なし)であれば(ステップ106"0")、保護動作として、上述の噴霧器駆動信号S1のON状態(ステップ107)及び発光信号S3の出力(ステップ108)はスキップされ、その代わり、噴霧器駆動信号S1のOFF状態が出力される(ステップ109)。先に述べたように、噴霧器駆動信号S1の内容がON状態のとき、駆動回路は発振状態となって、霧生成動作が行われるのに対して、噴霧器駆動信号S1の内容がOFF状態のとき、駆動回路は発振停止状態となって、霧生成動作は行われない。これにより、振動子を構成する圧電式振動板114の空振動に起因する金属疲労蓄積が回避される。また、先に述べたように、発光信号S3が出力されると(ステップ109YES)、発光ダイオード115を点灯又は点滅させることで、煙突102内を通過する霧を例えば赤色に照明して、燃焼炉から明かりが漏れている如き演出を行う。なお、図11において、車速パルスの波形(同図(d))は参考に過ぎず、その周期や他の波形とのタイミング関係は、必ずしも正確とは限らないことを注記する。 In this state, when a spray request is generated (step 104 YES), subsequently, a detection voltage determination process (details will be described later) is executed (step 105), and the determination result of the detection voltage Vx is referred to, and the content is “1”. It is determined whether “0” or “0” (step 106). Here, if the determination result of the detection voltage Vx is “1” (with water droplets) (step 106 “1”), the ON state of the sprayer driving signal S1 and the light emission signal S3 are output from the output ports PO1 and PO3 (step S1). 107, 108). On the other hand, if the determination result of the detection voltage Vx is “0” (no water droplets) (step 106 “0”), as the protective operation, the ON state (step 107) of the above-described sprayer drive signal S1 and the light emission signal The output of S3 (step 108) is skipped, and instead, the OFF state of the nebulizer drive signal S1 is output (step 109). As described above, when the content of the sprayer drive signal S1 is in the ON state, the drive circuit is in an oscillation state and the mist generation operation is performed, whereas when the content of the sprayer drive signal S1 is in the OFF state. The drive circuit is in an oscillation stop state and no fog generation operation is performed. Thereby, accumulation of metal fatigue due to the air vibration of the piezoelectric diaphragm 114 constituting the vibrator is avoided. Further, as described above, when the light emission signal S3 is output (YES in step 109), the light emitting diode 115 is turned on or blinked to illuminate the fog passing through the chimney 102 in red, for example. The effect is as if the light is leaking from. In FIG. 11, it is noted that the waveform of the vehicle speed pulse ((d) in the figure) is only for reference, and the cycle and the timing relationship with other waveforms are not necessarily accurate.

なお、検知電圧Vxの判定結果が"0"(水滴なし)であれば(ステップ106NO)、保護動作として、霧生成動作が行われるのを禁止するのではなく、その代わり、または霧生成動作の禁止とともに、別途設けられた警告ランプを点灯したり、別途設けられた表示器に警告文字を表示したり、あるいはスピーカ126を介して警告音声を流したりすることにより、渇水状態を報知したり、水の補給を促したりしてもよいであろう。   If the determination result of the detection voltage Vx is “0” (no water droplet) (NO in step 106), the protection operation is not prohibited from performing the fog generation operation, but instead, or the fog generation operation is not performed. Along with the prohibition, a warning lamp provided separately is turned on, a warning character is displayed on a display provided separately, or a warning sound is played through the speaker 126, so that a drought condition is notified, You may be encouraged to supply water.

以上の処理の間に、発音要求が発生すれば(ステップ110YES)、出力ポートPO2から発音信号S2の出力処理(ステップ111)を実行する。ここで、先に説明したように、発音信号S2とはスピーカ126を駆動するためのオーディオ信号であって、その内容は、蒸気機関車の発するラッセル音であったり、子供に話しかける音声(例えば、「ぼく・・・だよ」、「現在・・・・を通過中」)であってもよい。 If a sound generation request is generated during the above processing (YES at step 110), the sound output signal S2 is output from the output port PO2 (step 111). Here, as described above, the sound generation signal S2 is an audio signal for driving the speaker 126, and the content thereof is a Russell sound emitted from a steam locomotive or a voice (for example, talking to a child) "I am ..." or "Currently passing ...").

2)検知電圧判定処理(ステップ105)について
検知電圧判定処理の一例を概略的に示すフローチャートが、図16に示されている。同図において、処理が開始されると、CPU127に組み込まれた内部スイッチSW2をGND側からVcc側へと切り替え(ステップ201)、同時に、最大待ち時間Tw(例えば、100μsec)を規定するタイマをスタートしたのち(ステップ202)、当該タイマがタイムアップするまでの間(ステップ205NO)、入力ポートPI2からの検知電圧Vxの読込処理(ステップ203)及びしきい値電圧Vthとの比較処理(ステップ204)を繰り返し実行する。その間に、検知電圧Vxがしきい値電圧Vthを超えた場合には(ステップ204YES)、検知電圧の判定結果は"0"(水なし)として記憶される(ステップ206)。これに対して、検知電圧Vxがしきい値電圧Vthを超えることなく、タイマがタイムアップした場合には(ステップ205YES)、検知電圧Vxの判定結果は"1"(水あり)として記憶される(ステップ206)。2つの判定結果記憶処理(ステップ206、207)のいずれかが完了したならば、直ちに、内部スイッチSW2をVcc側からGND側へと切り替えたのち(ステップ208)、処理は終了する。そのため、検知電圧判定処理の結果が"1"か"0"かに基づいて、振動子を構成する圧電式振動板114の金属薄板に水が接触しているか否かを確認することができる。
2) Detection Voltage Determination Process (Step 105) FIG. 16 is a flowchart schematically showing an example of the detection voltage determination process. In the figure, when the processing is started, the internal switch SW2 incorporated in the CPU 127 is switched from the GND side to the Vcc side (step 201), and at the same time, a timer for specifying the maximum waiting time Tw (for example, 100 μsec) is started. After that (step 202), until the timer expires (NO in step 205), the detection voltage Vx is read from the input port PI2 (step 203) and is compared with the threshold voltage Vth (step 204). Repeatedly. In the meantime, when the detection voltage Vx exceeds the threshold voltage Vth (step 204 YES), the detection voltage determination result is stored as “0” (no water) (step 206). On the other hand, when the timer expires without the detection voltage Vx exceeding the threshold voltage Vth (step 205 YES), the determination result of the detection voltage Vx is stored as “1” (with water). (Step 206). When one of the two determination result storage processes (steps 206 and 207) is completed, the internal switch SW2 is immediately switched from the Vcc side to the GND side (step 208), and the process ends. Therefore, based on whether the result of the detection voltage determination process is “1” or “0”, it can be confirmed whether water is in contact with the metal thin plate of the piezoelectric diaphragm 114 constituting the vibrator.

<接液検知のための他の実施形態について>
1)検知回路
次に、検知回路の他の例について説明する。この例にあっては、第1の検知電極と第2の検知電極との間の電気抵抗値ではなくて、静電容量値に基づいて振動板への接液有無を検知するものであるから、検知電極の電蝕対策として特に有効である利点がある。
<About another embodiment for liquid contact detection>
1) Detection Circuit Next, another example of the detection circuit will be described. In this example, the presence or absence of liquid contact with the diaphragm is detected based on the capacitance value, not the electrical resistance value between the first detection electrode and the second detection electrode. There is an advantage that it is particularly effective as a measure against electrolytic corrosion of the detection electrode.

検知回路の説明図(その2)が、図12に示されている。同図に示されるように、この回路にあっては、第1の検知電極と第2の検知電極とのうちの少なくとも一方(この例にあっては、第2の検知電極)は、その周囲を薄い誘電体被膜128aで覆われた突起状電極128が採用される。突起状電極128それ自体としては、水と接触しないから耐腐食性を考慮する必要はなく、そのため、任意の材質の導電性金属で構成すればよい。なお、第2の検知電極の構造以外については、先に、図9を参照して説明した検知回路と同様であるから説明は省略する。   An explanatory diagram (part 2) of the detection circuit is shown in FIG. As shown in the figure, in this circuit, at least one of the first detection electrode and the second detection electrode (in this example, the second detection electrode) A protruding electrode 128 covered with a thin dielectric film 128a is employed. The protruding electrode 128 itself does not come into contact with water, so there is no need to consider corrosion resistance. Therefore, the protruding electrode 128 may be made of a conductive metal of any material. Since the structure other than the structure of the second detection electrode is the same as the detection circuit described above with reference to FIG. 9, the description thereof will be omitted.

誘電体被膜128aの厚さは、薄ければ薄いほど、またその材質は比誘電率が大きければ大きいほど、検出性能上は好ましいが、材質としてプラスチック樹脂を使用する場合には、大きな比誘電率は期待できないので、薄くてある程度の機械的強度が保てる材質を選定することになる。被膜形成手法として、コーティングを採用するのであれば、その材質としては、テフロン(登録商標)、エポキシ、ポリエステル等を挙げることができる。被膜形成手法としてキャップを被せる場合には、キャップの材質としては、PVCやシリコン等を挙げることができる。さらに、核となる導電性電極としてアルミニウムを使用すると共に、その表面をアルマイト加工することによっても、極薄の高誘電率被膜付きの第2の検知電極を実現することができる。   The thinner the dielectric coating 128a, and the higher the relative dielectric constant of the material, the better the detection performance. However, when a plastic resin is used as the material, the relative dielectric constant is large. Therefore, it is necessary to select a thin material that can maintain a certain level of mechanical strength. If a coating is employed as the film forming method, examples of the material include Teflon (registered trademark), epoxy, and polyester. When a cap is applied as a film forming method, examples of the material for the cap include PVC and silicon. Further, the second sensing electrode with an extremely thin high dielectric constant film can be realized by using aluminum as the core conductive electrode and anodizing the surface thereof.

次に、上述の検知回路を使用した水の検知原理について説明する。いずれかの検知電極を誘電体被膜にて絶縁した場合に、入力ポートPI2に生じる電圧の変化を示すグラフが、図14に示されている。なお、このグラフは、内部スイッチSW2をGND側からVcc側へと切り替えた時点以降の電圧変化を示すものである。図14において、上側の曲線は第1の検知電極(金属薄板114a)と第2の検知電極(誘電体被膜付きの突起状電極128)との間に水が存在しない状態(第1状態)のときの両電極間静電容量Cxの充電曲線、下側の曲線は第1の検知電極と第2の検知電極との間に水が存在する状態(第2状態)のときの両電極間静電容量Cxの充電曲線である。図から明らかなように、充電曲線の立ち上がり部分の傾きは、両電極間に水が存在しない第1状態よりも水が存在する第2状態の方が明らかに緩やかである。したがって、任意の静電容量のときの充電カーブにおける充電開始からある基準電圧Vrefまでの充電時間Txを、水の存在しない第1状態における充電開始から基準電圧Vrefまでの充電時間Trefと比較することにより、振動板への水の接触有無を検知することができる。Trefの値は、第2の検知電極128まで配線の浮遊容量の影響によって生ずるもので、予め水滴が存在しない状態で初期値として計測し、既知の値として保持しておけばよい。第2の検知電極128の表面積が小さい場合には、Tx−Trefの値は極めて小さい値となる。そのような場合には、数回から数十回に亘り、繰り返し計測した値の積算量同士で比較判定すれば、より信頼性の高い判定結果を得ることができる。なお、プル抵抗R3の値は、大きければ大きいほど、Tref,Txの値はいずれも長くなり、CPUで数値演算する際の分解能が上がって、計測精度向上により検出感度上昇に貢献するが、外乱ノイズの影響なども考慮すると、数10k〜数100kΩ程度が好ましい。   Next, the principle of water detection using the above detection circuit will be described. FIG. 14 shows a graph showing a change in voltage generated at the input port PI2 when any one of the detection electrodes is insulated with a dielectric film. This graph shows the voltage change after the time point when the internal switch SW2 is switched from the GND side to the Vcc side. In FIG. 14, the upper curve shows a state (first state) in which no water exists between the first sensing electrode (metal thin plate 114a) and the second sensing electrode (projection electrode 128 with a dielectric coating). The charging curve of the capacitance Cx between the two electrodes at the time, the lower curve is the static between the two electrodes when water is present between the first detection electrode and the second detection electrode (second state). It is a charge curve of electric capacity Cx. As is apparent from the figure, the slope of the rising portion of the charging curve is clearly gentler in the second state where water exists than in the first state where water does not exist between the electrodes. Therefore, the charging time Tx from the start of charging to the reference voltage Vref in the charging curve at an arbitrary capacitance is compared with the charging time Tref from the start of charging to the reference voltage Vref in the first state where there is no water. Thus, it is possible to detect the presence or absence of water contact with the diaphragm. The value of Tref is caused by the influence of the stray capacitance of the wiring up to the second detection electrode 128, and may be measured as an initial value in the absence of water droplets and held as a known value. When the surface area of the second detection electrode 128 is small, the value of Tx−Tref is extremely small. In such a case, a more reliable determination result can be obtained by comparing and determining the integrated amounts of the values repeatedly measured several times to several tens of times. It should be noted that the larger the value of the pull resistor R3, the longer the values of Tref and Tx, and the higher the resolution at the time of numerical calculation by the CPU, which contributes to the increase in detection sensitivity by improving the measurement accuracy. Considering the influence of noise, etc., about several tens of k to several hundreds kΩ is preferable.

2)検知電圧判定処理
上述の検知回路(図12参照)を使用した場合における検知電圧判定処理の一例を概略的に示すフローチャートが、図17に示されている。同図において、処理が開始されると、先ず、内部スイッチSW2をGND側からVcc側へと切り替えることにより、出力ポートPO4の電位をGND電位からVcc電位に立ち上げる(ステップ302)。続いて、計時用のタイマを起動したのち(ステップ302)、検知電圧Vxの読み込み処理(ステップ303)及び検知電圧Vxと基準電圧Vrefとの比較処理(ステップ304)を、タイマがタイムアップするまで(ステップ305NO)、繰り返し実行する。その間に、検知電圧Vxが基準電圧Vrefを超えたと判定されたならば(ステップ304YES)、タイマの計時時間Txを読み込んだのち(ステップ306)、計時時間Txと基準時間Trefとの比較を行う(ステップ307)。ここで、計時時間Txの値が基準時間Trefの値よりも大きいと判定されると(ステップ307YES)、検知電圧Vxの判定結果は"1"(水あり)として記憶される。これに対して、計時時間Txの値が基準時間Trefの値に満たないと判定されたとは、又は検知電圧Vxの値が基準電圧Vrefに達する前に、タイマがタイムアップしたときには(ステップ305YES)、検知電圧Vxの判定結果は"0"(水なし)として記憶される。続いて、内部スイッチSW2をVcc側からGND側へと切り替え、出力ポートPO4の電位をVcc電位からGND電位に立ち下げて処理は終了する(ステップ310)。そのため、検知電圧判定処理の結果が"1"か"0"かに基づいて、振動子を構成する圧電式振動板114の金属薄板に水が接触しているか否かを確認することができる。
2) Detection voltage determination process FIG. 17 is a flowchart schematically showing an example of the detection voltage determination process when the above-described detection circuit (see FIG. 12) is used. In the figure, when the processing is started, first, the internal switch SW2 is switched from the GND side to the Vcc side, thereby raising the potential of the output port PO4 from the GND potential to the Vcc potential (step 302). Subsequently, after starting the timer for timekeeping (step 302), the detection voltage Vx reading processing (step 303) and the comparison processing (step 304) between the detection voltage Vx and the reference voltage Vref are performed until the timer times out. (Step 305 NO), repeatedly executed. In the meantime, if it is determined that the detected voltage Vx exceeds the reference voltage Vref (step 304 YES), the timer time Tx is read (step 306), and then the timer time Tx is compared with the reference time Tref (step 306). Step 307). Here, if it is determined that the value of the measured time Tx is greater than the value of the reference time Tref (step 307 YES), the determination result of the detected voltage Vx is stored as “1” (with water). On the other hand, when it is determined that the value of the measured time Tx is less than the value of the reference time Tref, or when the timer expires before the value of the detection voltage Vx reaches the reference voltage Vref (step 305 YES) The determination result of the detection voltage Vx is stored as “0” (no water). Subsequently, the internal switch SW2 is switched from the Vcc side to the GND side, the potential of the output port PO4 is lowered from the Vcc potential to the GND potential, and the process ends (step 310). Therefore, based on whether the result of the detection voltage determination process is “1” or “0”, it can be confirmed whether water is in contact with the metal thin plate of the piezoelectric diaphragm 114 constituting the vibrator.

<給水完了の報知>
上述の実施態様においては、図9又は図12に示される検知回路、及び図16又は図17に示される検知電圧判定処理により、振動子を構成する圧電式振動板114の金属薄板に水が接触しているか否かを確認することができる。そのため、この機能を給水完了の報知に使用することもできる。その場合には、例えば、図15に示されるフローチャートのイニシャライズ処理(ステップ101)において、検知電圧判定処理(ステップ105)を繰り返し実行しつつルーチン処理(ステップ102〜111)への移行を待機し、検知電圧判定結果が"0"(水なし)から"1"(水あり)に変化するのを待って、噴霧器駆動信号S1のON状態を出力して、噴霧動作を所定の態様にて実行することにより、煙突102から煙を吹き出すように構成すればよい。勿論、噴霧器駆動信号S1と共に、発光信号S3及び/又は発音信号S2を出力して、給水完了を光と音で報知するように構成してもよい。
<Notification of completion of water supply>
In the above-described embodiment, water contacts the thin metal plate of the piezoelectric diaphragm 114 constituting the vibrator by the detection circuit shown in FIG. 9 or FIG. 12 and the detection voltage determination process shown in FIG. 16 or FIG. It can be confirmed whether or not. Therefore, this function can also be used for notifying the completion of water supply. In that case, for example, in the initialization process (step 101) of the flowchart shown in FIG. 15, while waiting for the transition to the routine process (steps 102 to 111) while repeatedly executing the detection voltage determination process (step 105), Waiting for the detection voltage determination result to change from “0” (without water) to “1” (with water), the ON state of the sprayer drive signal S1 is output, and the spraying operation is executed in a predetermined manner. Thus, the smoke may be blown out of the chimney 102. Of course, the light emission signal S3 and / or the sound generation signal S2 may be output together with the sprayer drive signal S1 to notify the completion of water supply with light and sound.

<その他>
なお、上述の実施形態において、振動板としては、上述の特定構造を有する圧電式振動板114に限らず、例えば、圧電材料を一対の駆動電極で挟持してなる振動子そのものを振動板とするもの(特許文献2参照)、あるいは、上述の振動子に片持ち支持された金属製舌片を振動板とするもの(特許文献1、3参照)等々、従前から存在する様々な構造のものを採用することができる。
<Others>
In the above-described embodiment, the diaphragm is not limited to the piezoelectric diaphragm 114 having the above-described specific structure. For example, a vibrator itself that includes a piezoelectric material sandwiched between a pair of drive electrodes is used as the diaphragm. Various types of conventional structures such as those (see Patent Document 2) or those using a metal tongue piece cantilevered by the vibrator described above (see Patent Documents 1 and 3). Can be adopted.

また、給液機構としても、上述の傾斜樋113に限らず、例えば、貯液槽に溜めた液体を流量調整弁付きのチューブを介して水平姿勢にある振動板上に滴下して霧を生成するもの(特許文献1、2)、あるいは、略水平姿勢にある細孔付き振動板の下面にあてがったスポンジ等の保液材を介して、振動板の下面に液体を供給して上面側から霧を生成するもの(特許文献3)等々、従前から存在する様々な構造のものを採用することができる。   In addition, the liquid supply mechanism is not limited to the above-described inclined rod 113, and for example, the liquid accumulated in the liquid storage tank is dropped onto a diaphragm in a horizontal posture through a tube with a flow rate adjusting valve to generate mist. (Patent Documents 1 and 2), or by supplying liquid to the lower surface of the diaphragm via a liquid retaining material such as a sponge applied to the lower surface of the diaphragm with pores in a substantially horizontal posture, from the upper surface side The thing of various structures which exist conventionally, such as what produces a fog (patent documents 3) etc., is employable.

さらに、本発明に係る霧生成装置は、蒸気機関車玩具のみならず、煙の演出を行う各種の玩具(例えば、排気管から煙を吹き出す自動車玩具、水煙を吹き出す噴水玩具、等々)に広く採用することができる。   Furthermore, the mist generation device according to the present invention is widely used not only for steam locomotive toys but also for various toys that produce smoke (for example, automobile toys that blow smoke from an exhaust pipe, fountain toys that blow water smoke, etc.) can do.

本発明によれば、例えば、1回の煙出しサイクルに要する微量の霧原料液体を注入すると共に、これが使用し尽くされる都度に、次の注入を行うことにより、使用されずに残された液体によりカビが発生したり、腐臭がしたり、内部にカルシウムが析出する等の問題を未然に防止することができる。加えて、このような霧原料液体の微量都度供給によれば、水が接触することによる振動板のダンピング負荷を必要最小限に留めることにより、霧発生に要する消費電力の軽減化も実現することができる。 According to the present invention, for example, a small amount of mist raw material liquid required for one smoke discharge cycle is injected, and each time it is used up, by performing the next injection, the liquid left unused. Problems such as generation of mold, odor, and precipitation of calcium inside can be prevented. In addition, according to such a small amount of supply of the mist raw material liquid, it is possible to reduce the power consumption required for the generation of mist by keeping the damping load of the diaphragm caused by contact with water to the minimum necessary. Can do.

1 蒸気機関車玩具
2 貨車玩具
3 軌道
3a 案内突条
3b 案内突条
4 鉄橋
5 貯水タンク
5a 操作ボタン
5b 給水ノズル
6 凹部(池)
7 操作レバー
101 外殻体
102 煙突
103 注水口
104 スライド操作子(電源スイッチ)
105 放音孔
106 排水口
107a 左前輪
107b 右前輪
108a 左後輪
108b 右後輪
109a 前輪の車軸
109b 後輪の車軸
110a 左側ロッドの後端取付孔
110b 右側ロッドの後端取付孔
111a 左側の前後輪連結ロッド
111b 右側の前後輪連結ロッド
112a 左側ロッドの前端取付長孔
112b 右側ロッドの前端取付長孔
113 傾斜樋
113a 傾斜樋の床面
113b 傾斜樋の上流部
113c 傾斜樋の下流端壁
114 圧電式振動板
114a ディスク状金属薄板(第1検知電極)
114b 円環状第1駆動電極
114c 円環状圧電材料層
114d 円環状第2駆動電極
114e 絶縁被膜
115 発光ダイオード(LED)
116 揺動レバー
117 基端部
118 操作子
119 検出スイッチ
120 カム
121 隙間
122 突起状電極(第2検知電極)
123 円形小領域
124 水滴
125 霧
126 スピーカ
127 CPU
128 誘電体被膜付きの突起状電極
128a 誘電体被膜
201 スイッチ
R1 プル抵抗
R2 電流帰還用抵抗
R3 プル抵抗
Rx 電極間抵抗
Cx 電極間静電容量
Vx 検知電圧
E 電源
1 steam locomotive toy 2 freight car toy 3 track 3a guide ridge 3b guide ridge 4 iron bridge 5 water storage tank 5a operation button 5b water supply nozzle 6 recess (pond)
7 Control lever 101 Outer shell 102 Chimney 103 Water injection port 104 Slide control (power switch)
105 Sound emission hole 106 Drainage port 107a Left front wheel 107b Right front wheel 108a Left rear wheel 108b Right rear wheel 109a Front wheel axle 109b Rear wheel axle 110a Left rod rear end attachment hole 110b Right rod rear end attachment hole 111a Left and right front and rear Wheel connecting rod 111b Right front wheel connecting rod 112a Left rod front end mounting slot 112b Right rod front end mounting slot 113 Inclined rod 113a Inclined rod floor 113b Inclined rod upstream 113c Inclined rod downstream end wall 114 Piezoelectric Type diaphragm 114a Disc-shaped metal thin plate (first detection electrode)
114b Annular first drive electrode 114c Annular piezoelectric material layer 114d Annular second drive electrode 114e Insulating coating 115 Light emitting diode (LED)
116 Swing lever 117 Base end portion 118 Operating element 119 Detection switch 120 Cam 121 Gap 122 Projection electrode (second detection electrode)
123 Small circular area 124 Water drop 125 Fog 126 Speaker 127 CPU
128 Projection electrode with dielectric coating 128a Dielectric coating 201 Switch R1 Pull resistor R2 Current feedback resistor R3 Pull resistor Rx Interelectrode resistance Cx Interelectrode capacitance Vx Detection voltage E Power supply

Claims (29)

高周波振動する振動板と、前記振動板へと水などの導電性の液体を供給する給液機構とを有し、前記給液機構を介して供給された前記液体を前記振動板に接触させて微粒子化することにより霧を生成する霧生成装置であって、
前記振動板への前記液体の接触有無を検知するための接液検知手段と、
前記接液検知手段が、前記振動板への前記液体の接触なしを検知したとき、前記振動板の空振動を防止するための保護動作を実行する保護動作実行手段と、を有する霧生成装置。
A diaphragm that vibrates at a high frequency; and a liquid supply mechanism that supplies a conductive liquid such as water to the diaphragm, and the liquid supplied via the liquid supply mechanism is brought into contact with the diaphragm. A mist generating device that generates mist by atomizing,
Liquid contact detection means for detecting the presence or absence of contact of the liquid with the diaphragm;
And a protection operation executing means for executing a protection operation for preventing idling of the diaphragm when the liquid contact detection means detects that the liquid does not contact the diaphragm.
前記保護動作が、前記振動板の振動を禁止する動作である、請求項1に記載の霧発生装置。   The fog generating device according to claim 1, wherein the protection operation is an operation of prohibiting vibration of the diaphragm. 前記接液検知手段は、
前記振動板に対して前記液体が接触しているときに限り、それらの間に前記液体が満たされる第1及び第2の検知電極と、
前記第1の検知電極と前記第2の検知電極との間のインピーダンスに基づいて、前記振動板への前記液体の接触有無を判定する判定手段とを含む、請求項1に記載の霧生成装置。
The liquid contact detection means includes
Only when the liquid is in contact with the diaphragm, the first and second detection electrodes filled with the liquid therebetween,
2. The fog generating device according to claim 1, further comprising: a determination unit that determines whether or not the liquid is in contact with the diaphragm based on an impedance between the first detection electrode and the second detection electrode. .
前記インピーダンスは、非検出時には、両電極間インピーダンスとプル抵抗との直列回路の両端に同電位を付与しておく一方、検出時には、前記直列回路の両端に既知の電位差を与えて、そのとき、前記プル抵抗に生ずる電圧降下を介して検出される、請求項3に記載の霧生成装置。   When the impedance is not detected, the same potential is applied to both ends of the series circuit of the impedance between both electrodes and the pull resistor, while at the time of detection, a known potential difference is applied to both ends of the series circuit. The fog generating device according to claim 3, wherein the fog generating device is detected through a voltage drop generated in the pull resistor. 前記第1の検知電極及び前記第2の検知電極は、いずれも、剥き出しの導体からなり、かつ前記インピーダンスが電気抵抗からなる、請求項3に記載の霧生成装置。   4. The fog generating device according to claim 3, wherein each of the first detection electrode and the second detection electrode is made of a bare conductor and the impedance is made of an electric resistance. 前記第1の検知電極及び前記第2の検知電極の少なくともいずれか一方は、表面に薄い誘電体被膜を有する導体からなり、前記インピーダンスが容量性リアクタンスからなる、請求項3に記載の霧生成装置。   4. The fog generating device according to claim 3, wherein at least one of the first detection electrode and the second detection electrode is made of a conductor having a thin dielectric film on a surface thereof, and the impedance is made of capacitive reactance. . 前記給液機構が、注入口から注入乃至滴下された微量液体を前記振動板へと案内する注液案内部と、前記注液案内部にて案内された微量液体を、霧生成作用により消費し尽くされるまで、前記振動板に接触した状態に保持する微量液体保持部とを有する、請求項1に記載の霧生成装置。   The liquid supply mechanism consumes the liquid trace guided by the liquid injection guide section by the liquid injection guide section for guiding the liquid trace injected or dripped from the injection port to the diaphragm, and the mist generation action. The fog generating device according to claim 1, further comprising a trace liquid holding unit that holds the diaphragm in contact with the diaphragm until it is used up. 前記微量液体保持部が、前記液体の表面張力を利用して、前記液体を前記振動板に接触した状態に保持する、請求項7に記載の霧生成装置。   The mist generation device according to claim 7, wherein the trace liquid holding unit holds the liquid in a state of being in contact with the diaphragm using the surface tension of the liquid. 前記振動板が、表裏いずれか一方の面が接液面かつ他方の面が霧放出面となる細孔付き振動板であって、前記霧放出面を上に向けた姿勢で配置されており、
前記注液案内部が、その上流端が前記注液口に、下流端が前記細孔付き振動板の下側に位置するように配置される傾斜樋であり、
前記微量液体保持部が、前記細孔付き振動板の下面と前記傾斜樋の樋床上面との間に形成された狭い隙間である、請求項7に記載の霧生成装置。
The diaphragm is a diaphragm with pores in which either one of the front and back surfaces is a liquid contact surface and the other surface is a mist discharge surface, and is arranged in a posture with the mist discharge surface facing up,
The liquid injection guide part is an inclined rod disposed such that an upstream end thereof is located at the liquid injection port and a downstream end thereof is located below the diaphragm with pores,
The mist generation device according to claim 7, wherein the trace liquid holding unit is a narrow gap formed between a lower surface of the pored diaphragm and an upper surface of the inclined ridge.
前記細孔付き振動板が、細孔を有する金属薄板と、環状第1駆動電極と、環状圧電材料層と、環状第2駆動電極と、を順に重ねて一体化すると共に、前記金属薄板の表裏を残して周囲を絶縁被覆してなる圧電式振動板であり、
前記第1の検知電極が前記金属薄板であり、かつ前記第2の検知電極が前記樋床面に設けられた突起状電極である、請求項9に記載の霧生成装置。
The diaphragm with pores integrally integrates a thin metal plate having pores, an annular first drive electrode, an annular piezoelectric material layer, and an annular second drive electrode in order, and the front and back of the metal thin plate It is a piezoelectric diaphragm made by insulating the surroundings, leaving
The fog generating device according to claim 9, wherein the first detection electrode is the thin metal plate, and the second detection electrode is a protruding electrode provided on the floor surface.
高周波振動する振動板と、前記振動板へと水などの導電性の液体を供給する給液機構とを有し、前記給液機構を介して供給された前記液体を前記振動板に接触させて微粒子化することにより霧を生成する霧生成装置であって、
前記振動板への前記液体の接触有無を検知するための接液検知手段と、
前記接液検知手段が、前記振動板への前記液体の接触なしから接触ありへの変化を検知したとき、給液完了を報知するための報知動作を実行する報知動作実行手段を有する霧生成装置。
A diaphragm that vibrates at a high frequency; and a liquid supply mechanism that supplies a conductive liquid such as water to the diaphragm, and the liquid supplied via the liquid supply mechanism is brought into contact with the diaphragm. A mist generating device that generates mist by atomizing,
Liquid contact detection means for detecting the presence or absence of contact of the liquid with the diaphragm;
When the liquid contact detection means detects a change from no contact of the liquid to the diaphragm to the presence of contact, the fog generating device has a notification operation execution means for executing a notification operation for notifying completion of liquid supply .
前記報知動作が、前記振動板を所定の態様にて振動させて霧の発生により給液動作の完了を報知する動作である、請求項11に記載の霧生成装置。   The mist generation device according to claim 11, wherein the notification operation is an operation of notifying completion of the liquid supply operation by generating the mist by vibrating the diaphragm in a predetermined manner. 煙や水煙の演出を行う玩具に組み込まれている、請求項1に記載の霧生成装置。   The fog generating device according to claim 1, which is incorporated in a toy that produces smoke and water smoke. 高周波振動する振動板と、前記振動板へと水などの導電性の液体を供給する給液機構とを有し、前記給液機構を介して供給された前記液体を前記振動板に接触させて微粒子化することにより霧を生成する霧生成装置が、蒸気機関車の外観を模した外殻体の内部に組み込まれ、前記霧生成装置にて生成される霧を、前記外殻体に設けられた煙突を通じて外部へ排出することにより煙を演出する蒸気機関車玩具であって、
前記振動板への前記液体の接触有無を検知するための接液検知手段と、
前記接液検知手段が、前記振動板への前記液体の接触なしを検知したとき、前記振動板の空振動を防止するための保護動作を実行する保護動作実行手段と、を有する蒸気機関車玩具。
A diaphragm that vibrates at a high frequency; and a liquid supply mechanism that supplies a conductive liquid such as water to the diaphragm, and the liquid supplied via the liquid supply mechanism is brought into contact with the diaphragm. A mist generating device that generates mist by making fine particles is incorporated into an outer shell that simulates the appearance of a steam locomotive, and the mist generated by the mist generating device is provided in the outer shell. A steam locomotive toy that produces smoke by discharging to the outside through a chimney,
Liquid contact detection means for detecting the presence or absence of contact of the liquid with the diaphragm;
A steam locomotive toy comprising: a protection operation executing means for executing a protection operation for preventing idling of the diaphragm when the liquid contact detection means detects no contact of the liquid with the diaphragm. .
前記保護動作が、噴霧指令が与えられても、前記振動板の振動を禁止する動作である、請求項14に記載の蒸気機関車玩具。   The steam locomotive toy according to claim 14, wherein the protection operation is an operation of prohibiting vibration of the diaphragm even when a spray command is given. 前記接液検知手段は、
前記振動板に対して前記液体が接触しているときに限り、それらの間に前記液体が満たされる第1及び第2の検知電極と、
前記第1の検知電極と前記第2の検知電極との間のインピーダンスに基づいて、前記振動板への前記液体の接触有無を判定する判定手段とを含む、請求項14に記載の蒸気機関車玩具。
The liquid contact detection means includes
Only when the liquid is in contact with the diaphragm, the first and second detection electrodes filled with the liquid therebetween,
The steam locomotive according to claim 14, further comprising: a determination unit that determines whether or not the liquid is in contact with the diaphragm based on an impedance between the first detection electrode and the second detection electrode. toy.
前記インピーダンスは、非検出時には、両電極間インピーダンスとプル抵抗との直列回路の両端に同電位を与えておく一方、検出時には、前記直列回路の両端に既知の電位差を与えて、そのとき、前記プル抵抗に生ずる電圧降下を介して検出される、請求項14に記載の蒸気機関車玩具。   When the impedance is not detected, the same potential is given to both ends of the series circuit of the impedance between both electrodes and the pull resistor, while at the time of detection, a known potential difference is given to both ends of the series circuit. The steam locomotive toy according to claim 14, which is detected via a voltage drop occurring in the pull resistor. 前記給液機構が、前記外殻体に設けられた注入口から注入乃至滴下された微量液体を前記振動板へと案内する注液案内部と、前記注液案内部により導かれた微量液体を、霧生成作用により消費し尽くされるまで、前記振動板に接触した状態に保持する微量液体保持部とを有する、請求項14に記載の蒸気機関車玩具。   The liquid supply mechanism includes a liquid injection guide for guiding a liquid trace injected or dropped from an injection port provided in the outer shell body to the diaphragm, and a liquid trace guided by the liquid injection guide. The steam locomotive toy according to claim 14, further comprising a trace liquid holding portion that holds the diaphragm in contact with the diaphragm until it is consumed by the mist generation action. 前記微量液体保持部が、前記液体の表面張力を利用して、前記液体を前記振動板に接触した状態に保持する、請求項18に記載の蒸気機関車玩具。   19. The steam locomotive toy according to claim 18, wherein the trace liquid holding unit holds the liquid in a state of contact with the diaphragm by using a surface tension of the liquid. 前記振動板が、表裏いずれか一方の面が接液面かつ他方の面が霧放出面となる細孔付振動板であって、前記霧放出面を上に向けた姿勢で配置されており、
前記注液案内部が、その上流端が前記注液口に、下流端が前記細孔付き振動板の下側に位置するように配置される傾斜樋であり、
前記微量液体保持部が、前記細孔付き振動板の下面と前記傾斜樋の樋床上面との間に形成された狭い隙間である、請求項18に記載の蒸気機関車玩具。
The diaphragm is a pored diaphragm in which either one of the front and back surfaces is a liquid contact surface and the other surface is a mist discharge surface, and is arranged in a posture with the mist discharge surface facing up,
The liquid injection guide part is an inclined rod disposed such that an upstream end thereof is located at the liquid injection port and a downstream end thereof is located below the diaphragm with pores,
19. The steam locomotive toy according to claim 18, wherein the trace liquid holding part is a narrow gap formed between a lower surface of the diaphragm with a fine pore and an upper surface of the inclined wall.
前記細孔付振動板が、微粒化のための細孔を有する金属薄板と、環状第1駆動電極と、環状圧電材料層と、環状第2駆動電極とを順に重ねて一体化すると共に、前記金属薄板の表面を残して周囲を絶縁被覆してなる圧電式振動板であって、かつ前記金属薄板側が上を向く姿勢にて固定され、
前記第1の検知電極は前記金属薄板からなり、かつ前記第2の検知電極は前記傾斜樋の樋床面から前記圧電振動板の下面に向けて突出する突起状電極からなる、請求項20に記載の蒸気機関車玩具。
The diaphragm with pores integrally integrates a thin metal plate having pores for atomization, an annular first drive electrode, an annular piezoelectric material layer, and an annular second drive electrode in order, It is a piezoelectric diaphragm formed by insulating and coating the periphery of the metal thin plate, and fixed in a posture in which the metal thin plate side faces upward,
The first detection electrode is made of the metal thin plate, and the second detection electrode is made of a protruding electrode protruding from the surface of the inclined wall toward the lower surface of the piezoelectric vibration plate. The steam locomotive toy described.
高周波振動する振動板と、前記振動板へと水などの導電性の液体を供給する給液機構とを有し、前記給液機構を介して供給された前記液体を前記振動板に接触させて微粒子化することにより霧を生成する霧生成装置が、蒸気機関車の外観を模した外殻体の内部に組み込まれ、前記霧生成装置にて生成される霧を、前記外殻体に設けられた煙突を通じて外部へ排出することにより煙を演出する蒸気機関車玩具であって、
前記振動板への前記液体の接触有無を検知するための接液検知手段と、
前記接液検知手段が、前記振動板への前記液体の接触なしから接触ありへの変化を検知したとき、給液完了を報知するための報知動作を実行する報知動作実行手段を有する蒸気機関車玩具。
A diaphragm that vibrates at a high frequency; and a liquid supply mechanism that supplies a conductive liquid such as water to the diaphragm, and the liquid supplied via the liquid supply mechanism is brought into contact with the diaphragm. A mist generating device that generates mist by making fine particles is incorporated into an outer shell that simulates the appearance of a steam locomotive, and the mist generated by the mist generating device is provided in the outer shell. A steam locomotive toy that produces smoke by discharging to the outside through a chimney,
Liquid contact detection means for detecting the presence or absence of contact of the liquid with the diaphragm;
A steam locomotive having a notification operation executing unit for performing a notification operation for notifying completion of liquid supply when the liquid contact detection unit detects a change from no contact to contact with the diaphragm. toy.
前記報知動作が、前記振動板を所定の態様にて振動させて霧の発生により給液動作の完了を報知する動作である、請求項22に記載の蒸気機関車玩具。   The steam locomotive toy according to claim 22, wherein the notification operation is an operation of notifying completion of a liquid supply operation by generating a mist by vibrating the diaphragm in a predetermined manner. 高周波振動する振動板と、前記振動板へと水などの導電性の液体を供給する給液機構とを有し、前記給液機構を介して供給された前記液体を前記振動板に接触させて微粒子化することにより霧を生成する霧生成装置が、蒸気機関車の外観を模した外殻体の内部に組み込まれ、前記霧生成装置にて生成される霧を、前記外殻体に設けられた煙突を通じて外部へ排出することにより煙を演出する蒸気機関車玩具であって、
前記給液機構は、
前記外殻体に設けられた注入口から注入乃至滴下された微量液体を前記振動板へと案内する注液案内部と、
前記注液案内部により案内された微量液体を、霧生成作用により消費し尽くされるまで、前記振動板に接触した状態に保持する微量液体保持部とを有する、蒸気機関車玩具。
A diaphragm that vibrates at a high frequency; and a liquid supply mechanism that supplies a conductive liquid such as water to the diaphragm, and the liquid supplied via the liquid supply mechanism is brought into contact with the diaphragm. A mist generating device that generates mist by making fine particles is incorporated into an outer shell that simulates the appearance of a steam locomotive, and the mist generated by the mist generating device is provided in the outer shell. A steam locomotive toy that produces smoke by discharging to the outside through a chimney,
The liquid supply mechanism is
A liquid injection guide for guiding a trace amount of liquid injected or dropped from an injection port provided in the outer shell to the diaphragm;
A steam locomotive toy comprising: a trace liquid holding part that holds the trace liquid guided by the liquid injection guide part in contact with the diaphragm until the trace liquid is completely consumed by a mist generating action.
前記微量液体保持部が、前記液体の表面張力を利用して、前記液体を前記振動板に接触した状態に保持する、請求項24に記載の蒸気機関車玩具。   25. The steam locomotive toy according to claim 24, wherein the trace liquid holding unit holds the liquid in contact with the vibration plate by utilizing a surface tension of the liquid. 前記振動板が、表裏いずれか一方の面が接液面かつ他方の面が霧放出面となる細孔付き振動板であって、前記霧放出面を上に向けた姿勢で配置されており、
前記注液案内部が、その上流端が前記注液口に、下流端が前記細孔付き振動板の下側に位置するように配置される傾斜樋であり、
前記微量液体保持部が、前記細孔付き振動板の下面と前記傾斜樋の樋床上面との間に形成された狭い隙間である、請求項24に記載の蒸気機関車玩具。
The diaphragm is a diaphragm with pores in which either one of the front and back surfaces is a liquid contact surface and the other surface is a mist discharge surface, and is arranged in a posture with the mist discharge surface facing up,
The liquid injection guide part is an inclined rod disposed such that an upstream end thereof is located at the liquid injection port and a downstream end thereof is located below the diaphragm with pores,
The steam locomotive toy according to claim 24, wherein the trace liquid holding part is a narrow gap formed between a lower surface of the diaphragm with pores and an upper surface of the inclined ridge.
軌道と、
前記軌道の途中に設けられた停車場と、
請求項14〜26のいずれか1つに記載の蒸気機関車玩具とからなり、
前記停車場には、所定の注液操作により、前記停車場に停車中の前記蒸気機関車玩具の注液口へと前記液体を微量注入するための注液ノズルを有する注液設備が設けられている、蒸気機関車玩具システム。
Orbit,
A stop provided in the middle of the track,
The steam locomotive toy according to any one of claims 14 to 26,
The stop is provided with a liquid injection facility having a liquid injection nozzle for injecting a small amount of the liquid into the liquid injection port of the steam locomotive toy stopped at the stop by a predetermined liquid injection operation. Steam locomotive toy system.
前記蒸気機関車玩具の外殻体には、前記振動板から溢れた前記液体を外部へと排出するための排液口が設けられ、かつ
前記軌道上の停車場には、停車中の前記蒸気機関車玩具の前記排出口から流出する前記液体を貯留する凹部が設けられている、請求項27に記載の蒸気機関車玩具システム。
The outer shell of the steam locomotive toy is provided with a drain port for discharging the liquid overflowing from the diaphragm to the outside, and the steam engine that is stopped at the stop on the track The steam locomotive toy system according to claim 27, wherein a recess for storing the liquid flowing out from the outlet of the car toy is provided.
高周波振動する振動板と、前記振動板へと水などの導電性の液体を供給する給液機構とを有し、前記給液機構を介して供給された前記液体を前記振動板に接触させて微粒子化することにより霧を生成する霧生成装置であって、
前記振動板への前記液体の接触有無を検知するための接液検知手段を有する、ことを特徴とする霧生成装置。
A diaphragm that vibrates at a high frequency; and a liquid supply mechanism that supplies a conductive liquid such as water to the diaphragm, and the liquid supplied via the liquid supply mechanism is brought into contact with the diaphragm. A mist generating device that generates mist by atomizing,
A mist generating apparatus comprising liquid contact detecting means for detecting whether or not the liquid is in contact with the diaphragm.
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