JP2022549364A - 圧電デバイスを駆動するための方法及びデバイス - Google Patents

Abstract

圧電デバイスを駆動するための方法、流体を霧化するためのアトマイザ、及び圧電デバイスを使用する流体の霧化方法が提示され、アトマイザは、圧電デバイスと、動作周波数で圧電デバイスにかかるスイッチング電圧を使用する回路と、を採用し、圧電デバイスの位相に対応する検知電圧を検知し、検知電圧がスイッチング電圧に対して同相であるか異相であるかに応答して、圧電デバイスに提供される動作周波数を変化させ、変化は、動作周波数を第１の値だけ増加させること、または動作周波数を第２の値だけ減少させることのうちの１つである。

Description

優先権の主張
本出願は、２０１９年９月２７日に出願された米国特許仮出願第６２９０７４２８号明細書の利益を主張する。本出願は、２０１６年１月２３日に出願された米国特許出願第１５００４９２０号明細書の一部継続である。本出願はまた、２０１６年３月２８日に出願された米国特許仮出願第６２３１４３８０号明細書、２０１６年５月３０日に出願された米国特許仮出願第６２３４３０８６号明細書、２０１５年１月２３日に出願された米国特許仮出願第６２／１０６，８５２号明細書、及び２０１５年４月２日に出願された米国特許仮出願第６２／１４２，４６４号明細書にも関連している。列挙された全ての出願は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

本明細書の開示は、圧電デバイス、特に圧電デバイスを駆動するためのデバイスに関する。

霧化は、薬剤または物質をヒトの呼吸器系に直接送達するのに有用である。圧電トランスデューサは、空洞化が生じ、液体の液滴または微小液滴が形成され得るように、液体を攪拌するために使用される。液体が油性であるとき、または液体が水よりも粘度が高いとき、従来の圧電トランスデューサは所望のように機能しない可能性があることが観察されている。場合によっては、従来の圧電トランスデューサで動作するネブライザによる送達を可能にするように、薬液が希釈水性懸濁液にされる。場合によっては、液体は、その気化を可能にするために、意図的に加熱される。理解できるように、このようなアプローチは、液体または薬剤の品質または効能に悪影響を及ぼす可能性がある。

したがって、好ましくは液体の意図的な加熱を伴わずに、液体、特に水よりも粘度の高い液体をエアロゾル化または霧化することができるデバイスが、依然として必要とされている。

一態様では、本開示は、圧電デバイスを駆動する方法を提供し、方法は、動作周波数で圧電デバイス全体にスイッチング電圧を提供するステップと、圧電デバイスの位相に対応する検知電圧を検知するステップと、検知電圧がスイッチング電圧に対して同相であるか異相であるかに応答して、圧電デバイスに提供された動作周波数を変化させるステップと、を含み、変化させるステップは、動作周波数を第１の値だけ増加させるステップ及び動作周波数を第２の値だけ減少させるステップのうちの一方である。

一実施形態では、方法は、スイッチング電圧を、２つの状態間の少なくとも１つの移行を有するスイッチング電圧デジタル信号に変換するステップと、検知電圧の検知をトリガするために少なくとも１つの移行を使用するステップと、をさらに含む。別の実施形態では、方法は、検知電圧を検知電圧デジタル信号に変換するステップと、検知電圧がスイッチング電圧に対して同相であるか異相であるかを判定するためにスイッチング電圧デジタル信号を検知電圧デジタル信号と比較するステップと、をさらに含む。方法は、サンプリング周波数で検知電圧を周期的に検知するステップをさらに含んでもよい。さらに、検知電圧デジタル信号が第１の状態にあるとき、検知電圧はスイッチング電圧と同相であってもよく、検知電圧デジタル信号が第２の状態にあるとき、検知電圧はスイッチング電圧と異相である。任意選択的に、検知電圧は、圧電デバイスに動作可能に結合された抵抗素子にかかる。あるいは、検知電圧は、圧電デバイスを通る電流と同相である。方法は、サンプリング周波数で検知電圧を周期的に検知するステップをさらに含んでもよい。方法の別の実施形態では、動作周波数は、サンプリング周波数に対応する周波数で可変中央値の付近で変動し、可変中央値は、圧電デバイスを特徴付ける目標周波数に依存する。動作周波数の上界は、目標周波数以下であり得る。動作周波数の下界は、目標周波数以上であり得る。任意選択的に、目標周波数は、圧電デバイスの共振周波数である。さらに別の実施形態では、方法は、検知電圧がスイッチング電圧に対して同相であるときにスイッチング電圧の動作周波数を減少させるステップと、検知電圧がスイッチング電圧に対して異相であるときにスイッチング電圧の動作周波数を増加させるステップと、をさらに含む。さらに、方法は、圧電デバイスをオンにすると、初期動作周波数でスイッチング電圧を提供するステップをさらに含むことができ、初期動作周波数は圧電デバイスに関連する目標周波数よりも低い。

別の実施形態では、方法は、検知電圧がスイッチング電圧に対して同相であるときにスイッチング電圧の動作周波数を増加させるステップと、検知電圧がスイッチング電圧に対して異相であるときにスイッチング電圧の動作周波数を減少させるステップと、をさらに含む。方法は、圧電デバイスをオンにすると、初期動作周波数でスイッチング電圧を提供するステップをさらに含むことができ、初期動作周波数は圧電デバイスに関連する目標周波数よりも高い。

方法の一実施形態では、第１の値は所定の値であり、第２の値は所定の値である。任意選択的に、第１の値は、圧電デバイスの目標周波数帯域以下である。あるいは、第２の値は、圧電デバイスの目標周波数帯域以下である。任意選択的に、目標周波数帯域は共振周波数帯域である。

別の態様では、圧電デバイスを駆動するためのデバイスは、圧電デバイスに結合されたオルタネータであって、オルタネータは圧電デバイスを駆動するためのスイッチング電圧を提供するように構成されている、オルタネータと、オルタネータに結合されたコントローラであって、コントローラはスイッチング電圧の動作周波数を制御するように構成されている、コントローラと、圧電デバイスに動作可能に結合された検知負荷と、を備え、検知負荷にかかる検知電圧は、圧電デバイスの位相に対応するように構成されており、コントローラは、検知電圧に応答して動作周波数を変化させるように構成されている。

デバイスは、論理デバイスをさらに備えてもよく、論理デバイスは、検知電圧がスイッチング電圧に対して同相であるか異相であるかに応答して、コントローラに動作周波数を所定量だけ変化させるように構成されている。

デバイスは、検知負荷が抵抗素子であるように構成されてもよい。デバイスは、検知電圧が圧電デバイスを通る電流と同相であるように構成されてもよい。デバイスは、圧電デバイスが、圧電素子に結合された変圧器を備えるように構成されてもよく、変圧器は圧電素子を駆動するためにスイッチング電圧を昇圧するように構成されている。デバイスは、アナログデジタル変換器をさらに含んでもよく、アナログデジタル変換器は、スイッチング電圧をスイッチング電圧デジタル信号に変換するために論理デバイスに結合されており、スイッチング電圧信号は、２つの状態間の少なくとも１つの移行を有する。デバイスは、アナログデジタル変換器が検知電圧を検知電圧デジタル信号に変換するように構成されるように構成されてもよく、検知されたデジタル電圧信号は、２つの状態間の少なくとも１つの移行を有する。デバイスは、アナログデジタル変換器がオペアンプコンパレータであるように構成されてもよい。

一実施形態では、コントローラは、動作周波数に対応するサンプリング周波数で動作周波数を変化させるように構成されている。一実施形態では、論理デバイスは、スイッチング電圧及び検知電圧を入力として受け取るように構成された、デジタルフリップフロップである。一実施形態では、検知電圧は、スイッチング電圧の移行において検知される。検知電圧は、スイッチング電圧の正の移行において検知されてもよい。検知電圧は、スイッチング電圧の複数の正の移行において検知されてもよい。別の実施形態では、検知電圧は、スイッチング電圧の負の移行において検知されてもよい。検知電圧は、スイッチング電圧の複数の負の移行において検知されてもよい。第１の値は、第２の値に等しくてもよい。第１の値は、圧電デバイスの目標周波数帯域以下であってもよい。第２の値は、圧電デバイスの目標周波数帯域以下であってもよい。オルタネータは、矩形波に対応するスイッチング電圧を生成するように構成されたフルブリッジであってもよい。オルタネータは、矩形波に対応するスイッチング電圧を生成するように構成されたプッシュプル構成であってもよい。オルタネータは、電池に結合可能であってもよい。

一態様によれば、流体を霧化するためのアトマイザは、スイッチング電圧によって動作可能な圧電デバイスと、検知負荷にかかる検知電圧が圧電デバイスの位相に対応するように圧電デバイスに動作可能に結合された検知負荷と、圧電デバイス及び検知負荷に結合されたコントローラであって、コントローラは、検知電圧を検知し、検知電圧に応答して動作周波数を変化させるように構成されている、コントローラと、を備える。別の態様によれば、流体を霧化するためのアトマイザであって、アトマイザは、動作周波数で圧電デバイス全体にスイッチング電圧を提供し、圧電デバイスの位相に対応する検知電圧を検知し、検知電圧に応答して、スイッチング電圧の動作周波数を変化させるように構成されている。これらの態様のいずれかによれば、アトマイザは、動作期間にわたって霧化された流体の非間欠流を提供するように構成されてもよく、動作周波数は、動作期間にわたって所定量だけ変動する。アトマイザは、時間間隔で動作周波数を変化させるように構成されてもよい。アトマイザは、時間間隔に対応する検知頻度で検知電圧を検知するように構成されてもよい。アトマイザは、動作周波数の変化が目標周波数帯域以下となるように構成されてもよい。動作周波数は、圧電デバイスの目標周波数帯域内で断続的であってもよい。

一態様によれば、圧電デバイスを使用して流体を霧化するためのデバイスであって、デバイスは、圧電デバイスにスイッチング電圧を提供し、圧電デバイスの目標周波数帯域内の動作周波数をもたらす量だけスイッチング電圧の動作周波数を変化させ、動作周波数を目標周波数帯域から外す量だけスイッチング電圧の動作周波数を変化させる、ように構成されている。動作周波数の変化量は、目標周波数帯域の範囲以下であってもよい。デバイスは、動作周波数が圧電デバイスの目標周波数帯域内であるとき、動作周波数が共振している圧電デバイスに対応するように構成されてもよい。デバイスは、スイッチング電圧の動作周波数を目標周波数帯域内に繰り返し交互に変化させ、動作周波数を目標周波数帯域外に変化させる、ようにさらに構成されてもよい。

上記のアトマイザでは、流体が少なくとも５センチポアズの粘度を有する。

本発明の上記及びその他の特徴及び利点は、添付図面に示されるような例示的な実施形態を参照して、以下に記載される。

圧電素子の振動の振幅とその動作周波数との間の関係を示す振幅・周波数プロットである。 本開示の一実施形態による装置を示す概略図である。 圧電デバイスを駆動する電流に先行するスイッチング電圧を示す振幅・時間プロットである。 圧電デバイスを駆動する電流に遅延するスイッチング電圧を示す振幅・時間プロットである。 圧電デバイスを駆動する電流と同相のスイッチング電圧とを示す振幅・時間プロットである。 一実施形態によるアトマイザを示す概略図である。 一実施形態による圧電デバイスを駆動するためのデバイスを示す概略図である。 別の実施形態による圧電デバイスを駆動するためのデバイスを示す概略図である。 図５の実施形態によるデバイスを通る電流の流れを示す概略図である。 図６Ａの実施形態によるデバイスを通る別の方向の電流の流れを示す概略図である。 別の実施形態による圧電デバイスを駆動するためのデバイスを示す概略図である。 別の実施形態による圧電デバイスを駆動するためのデバイスを通る電流の流れを示す概略図である。 図８Ａの実施形態によるデバイスを通る別の方向の電流の流れを示す概略図である。 別の実施形態による圧電デバイスを駆動するためのデバイスを示す概略図である。 図１０Ａは、一実施形態によるスイッチング電圧の一例を示す図であり、図１０Ｂは、図１０Ａによるスイッチング電圧のデジタル化された一例を示す図である。 図１１Ａは、一実施形態による検知電圧の一例を示す図であり、図１１Ｂは、図１０Ａによる検知電圧のデジタル化された一例を示す図である。 スイッチング電圧、スイッチング電圧と異相の検知電圧及びスイッチング電圧と同相の検知電圧の一例を示す図である。 一実施形態による対応するスイッチング電圧の正の移行における検知電圧のサンプリングの一例を示す図である。 別の実施形態による対応するスイッチング電圧の負の移行における検知電圧のサンプリングの一例を示す図である。 さらに別の実施形態による対応するスイッチング電圧の２つおきの正の移行における検知電圧のサンプリングの一例を示す図である。 一実施形態による検知電圧のサンプリング中のサンプリング間隔の一例を示す図である。 一実施形態による圧電デバイスの目標周波数よりも低い初期動作周波数を示す図である。 図１７の実施形態による論理表のプロセスフローチャートである。 図１７の実施形態による、圧電デバイスの目標周波数のドリフト及びスイッチング電圧の対応する動作周波数を示す図である。 図１７の実施形態による、圧電デバイスの目標周波数の別のドリフト及びスイッチング電圧の対応する動作周波数を示す図である。 図１７の実施形態による、スイッチング電圧及び対応する検知電圧の調整の一例を示す図である。 一実施形態による、スイッチング電圧及び検知電圧の目標周波数帯域の調整の一例を示す図である。 一実施形態による、動作周波数の増減の一実施形態を示す図である。 一実施形態による圧電デバイスの目標周波数よりも高い初期動作周波数を示す図である。 図２４の実施形態による論理表のプロセスフローチャートである。 図２４の実施形態による、圧電デバイスの目標周波数のドリフト及びスイッチング電圧の対応する動作周波数を示す図である。 一実施形態による、動作周波数の増減の別の実施形態を示す図である。 図２４の実施形態による、スイッチング電圧及び対応する検知電圧の調整の一例を示す図である。 一実施形態による流体を霧化するための圧電デバイスによって引き出される電流のプロットである。 圧電デバイスを駆動する方法のフローチャートである。 電源５０、回路基板１００、圧電コンポーネント６０、霧化または気化９６される液体９５または物質を保持するためのリザーバ９８を備える、アトマイザの発明の一実施形態を示す図である。

部品リスト：
装置またはアトマイザ４０
電源、電池、またはＤＣ電源５０
圧電デバイス６０
変圧器６２
圧電素子６４
センタータップ変圧器６６
目標周波数またはプロット７０
目標周波数帯域７０ａ
上限７０ｂ及び
下限７０ｃ
動作周波数７２
動作周波数の増加７２ａ
動作周波数の減少７２ｂ
理想の目標周波数７４
交流（ＡＣ）スイッチング電圧またはスイッチング電圧８０
電流８０ａ、８０ｂ
スイッチング電圧デジタル信号８５
高電圧８７
低電圧８９
検知電圧９０、９４
検知電圧デジタル信号９５
低電圧状態９９
駆動デバイス１００
オルタネータ１１０
コントローラ１２０
検知負荷１３０
論理デバイス１４０
駆動デバイス２００
フルブリッジ２１０（Ｈブリッジ）
スイッチ２１２／２１４／２１６／２１８
コントローラ２２０
検知負荷２３０
論理デバイス２４０
アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）２６２／２６４
駆動デバイス３００
オペアンプコンパレータ３６２／３６４
駆動デバイス４００
ハーフブリッジ４１０
スイッチ４１２／４１４
コントローラ４２０
検知負荷４３０
駆動デバイス５００
フルブリッジ５１０
マイクロコントローラユニット（ＭＣＵ）５２０
検知負荷５３０
圧電デバイスを駆動する方法７００
動作周波数（７１０）
圧電デバイスの位相（７２０）
圧電デバイスに提供される動作周波数を変化（７３０）
スイッチング電圧デジタル信号（７４０）
検知電圧デジタル信号（７５０）
検知電圧デジタル信号（７６０）
サンプリング周波数（７７０）
電圧８１０ａ／８１０ｂ／８１０ｃ
電流８２０ａ／８２０ｂ／８２０ｃ
別のデバイスによって駆動される圧電デバイスの電流８４０
周期的低下８４０ａ及び
復帰８４０ｂ
移行８５０
スイッチング電圧デジタル信号８５の正（立ち上がり）の移行８５０ａ
スイッチング電圧デジタル信号８５の負（立ち下がり）の移行８５０ｂ
正の移行８５２ａ／８５２ｂ／８５２ｃ
正の移行８５４ａ／８５４ｂ
正の移行８５６ａ／８５６ｂ／８５６ｃ
サンプリング間隔（時間）９５０

本開示において、圧電デバイスとは、電場の印加に応答して機械的応力／変形が生じる圧電挙動を呈するように構成されたデバイスを指す。本開示の実施形態によれば、圧電デバイスは、圧電挙動を呈するように構成された１以上の要素及び／または材料を含み得る。本開示の実施形態による圧電デバイスは、アトマイザ、ネブライザ、超音波デバイスなどを含むがこれらに限定されない、様々な用途に使用され得ることが、理解され得る。簡潔にするために、圧電挙動を呈することができる１以上の要素及び／または材料は、以下では圧電素子と呼ばれる。１つの例示的な用途では、本開示の一実施形態による圧電デバイスは、流体と共に使用するのに適したアトマイザとして構成される。流体は、単一の化合物の形態であってもよく、または２つ以上の化学物質の溶液、懸濁液、混合物などの形態であってもよい。圧電デバイスは、圧電素子が流体と接触している状態で、または圧電素子が流体にエネルギーを伝達するように構成されている状態で、圧電素子の振動を引き起こすように構成されている。

図１は、圧電素子の振動の振幅と圧電素子に印加された電場の動作周波数との間の関係を示す振幅・周波数プロットの一例である。圧電素子が、その共振周波数７０（この場合、一例として１０^３Ｈｚ）に近い動作周波数、またはその共振周波数で駆動される場合、圧電素子はピーク振幅での振動を呈することが、理解され得る。動作周波数が共振周波数７０から逸脱した場合、振動の振幅はピーク振幅から急速に低下し、その結果、装置の効率が大幅に低下する。圧電素子は、圧電素子の共振周波数が初期共振周波数７０からドリフトする傾向があるように、温度の変化、内部の発熱などの様々な動作条件を受ける可能性がある。圧電素子が動作しているとき、共振周波数は任意の期間にわたって非線形に変動するので、動作周波数を共振周波数に設定することは困難である。圧電素子が圧電デバイスの一部であるとき、振動の振幅と動作周波数との間の関係は、さらに予測不可能であることが観察される。

図２は、本開示の一実施形態による、電源５０から受け取った電力で動作するように構成された装置の例示的な概略回路を示し、装置４０は、圧電デバイス６０及び駆動デバイス１００を含む。

圧電デバイス６０は、少なくとも１つの圧電素子を含む。駆動デバイス１００は、動作周波数で交番する電場を提供することによって圧電デバイス６０を動作または駆動するように構成されている。駆動デバイス１００は、圧電デバイス全体に電圧を提供することによって圧電デバイスを動作または駆動すると言うことができる。

本開示の実施形態によれば、図２の装置は、図３Ａ、図３Ｂ及び図３Ｃが、圧電デバイス６０にかかる電圧８１０ａ／８１０ｂ／８１０ｃと圧電デバイス６０によって引き出される電流８２０ａ／８２０ｂ／８２０ｃとの間の関係を示す振幅・時間プロットとなるように構成され得る。図３Ａは、動作周波数が目標周波数よりも低い状況を示しており、電圧８１０ａは電流８２０ａに先行している。図３Ｂは、動作周波数が目標周波数よりも高い状況を示しており、電圧８１０ｂは電流８２０ｂに遅延している。これらの事例の両方において、圧電デバイスにかかる電圧８１０ａ／８１０ｂ及び引き出される電流８２０ａ／８２０ｂは同相ではないと言われる。装置は、目標周波数またはその付近で圧電デバイスを駆動するように構成されている。結果的な電圧８１０ｃ及び電流８２０ｃの波形は、図３Ｃによって示されるように、同相である、または言い換えると同期していると言われる。

図４Ａは、概略ブロック図によって、粘性流体などの流体を霧化するために使用され得るアトマイザ４０の一実施形態を示す。アトマイザ４０は、圧電デバイス６０及び駆動デバイス１００を含む。駆動デバイス１００は、圧電デバイス６０を駆動するように構成されている。駆動デバイス１００は、圧電デバイス６０を駆動するためのスイッチング電圧を提供するように構成されている。駆動デバイスは、スイッチング電圧の動作周波数を制御するように構成されている。電源５０は、アトマイザ４０の動作を可能にするために、駆動デバイス１００に結合され得る。一例では、電源５０は、電池などの直流（ＤＣ）電源を含む。アトマイザ４０は、ポータブル及び／またはハンドヘルドデバイスとして構成されてもよく、駆動デバイス１００は、ＤＣ電源を、粘性流体の霧化を行うために圧電デバイス６０を駆動するのに適した交流（ＡＣ）スイッチング電圧８０に変換するように構成されてもよい。駆動デバイス１００は、圧電デバイス６０が目標周波数またはその付近で駆動されることを可能にする動作周波数でスイッチング電圧８０を提供するように構成されてもよい。別の例では、電源５０は、ＡＣ電源として構成される。アトマイザ４０は、ＡＣ電源を、粘性流体の霧化を行うために圧電デバイス６０を駆動するのに適した交流（ＡＣ）スイッチング電圧８０に変換するように構成された駆動デバイス１００を含み得る。駆動デバイス１００は、圧電デバイス６０が目標周波数またはその付近で駆動されることを可能にする動作周波数でスイッチング電圧８０を提供するように構成されてもよい。

例示的な一実施形態によれば、アトマイザ４０は、粘性流体、例えば５センチポアズ（ｃｐ）以上の粘度を有する流体を霧化するように構成されている。別の例では、アトマイザ４０は、水、水性溶液、油、油性溶液、またはこれらの混合物を霧化するように構成されている。

駆動デバイス１００の一実施形態が、図４Ｂに示されている。駆動デバイス１００は、オルタネータ１１０、オルタネータ１１０に結合されたコントローラ１２０、圧電デバイス６０に結合された検知負荷１３０、及びコントローラと検知負荷１３０との間に結合された論理デバイス１４０を含む。オルタネータ１１０は、電源５０からの電力をスイッチング電圧８０に変換するように構成されている。スイッチング電圧８０は、圧電デバイス６０を駆動するために提供され得る。一例として、電源５０からの直流（ＤＣ）電圧は、変換されて交流（ＡＣ）スイッチング電圧８０として圧電デバイス６０に供給される。オルタネータ１１０を制御することにより、コントローラ１２０は、スイッチング電圧８０の動作周波数を制御するように構成されている。さらに、スイッチング電圧８０が圧電デバイス６０に供給されると、検知負荷１３０にかかる検知電圧９０が検知され得る。論理デバイス１４０は、検知電圧９０を検知またはサンプリングするように構成されてもよく、検知電圧９０に応答して、論理デバイス１４０は、動作周波数を変化させるようにコントローラ１２０に指示するように構成されてもよい。検知電圧９０は、圧電デバイス６０の位相または状態に対応すると見なすことができる。一例として、検知電圧９０は、圧電デバイス６０を通る電流に対応して同相となるように取ることができ、すなわち検知電圧９０は、圧電デバイス６０の状態を反映すると見なすことができる。あるいは、検知電圧９０は、圧電デバイス６０の振動状態など、圧電デバイス６０の動作状態に対応すると見なすことができる。

例えば、論理デバイス１４０は、検知電圧９０がスイッチング電圧８０に対して同相であるか異相であるかに応答して、圧電デバイスに提供される動作周波数を増加もしくは減少させるように、コントローラ１２０に指示するように構成されてもよい。さらに任意選択的に、論理デバイス１４０は、スイッチング電圧８０を入力として受け取るように構成されてもよい。論理デバイス１４０は、スイッチング電圧８０及び検知電圧９０の両方から入力を受け取り、論理規則に基づいて、動作周波数を増加すべきか減少すべきかを決定するように構成され得る。一例として、論理デバイス１４０は、検知電圧９０がスイッチング電圧８０と同相であるときに動作周波数を減少させるように、コントローラに指示するように構成されてもよい。論理デバイス１４０は、検知電圧９０がスイッチング電圧８０と異相であるときに動作周波数を増加させるように、コントローラに指示するように構成されてもよい。

図５は、本開示の別の実施形態による駆動デバイス２００を概略的に示す。駆動デバイス２００は、電源５０及び圧電デバイス６０に結合され得る。圧電デバイス６０は、１以上の圧電素子６４を含む。任意選択的に、圧電デバイス６０は、変圧器６２を含んでもよい。変圧器６２は、スイッチング電圧８０を、圧電素子６４を駆動するのに適した電圧に昇圧するように構成されてもよい。この実施形態では、駆動デバイス２００はオルタネータを含み、オルタネータは、スイッチ２１２／２１４／２１６／２１８から形成されたフルブリッジ２１０（Ｈブリッジ）を含む。フルブリッジ２１０は、コントローラ２２０に動作可能に結合され、これによって制御可能である。論理デバイス２４０は、コントローラ２２０に結合されている。スイッチ２１２／２１４／２１６／２１８は、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）、またはバイポーラトランジスタ、ＩＧＢＴ、ＳＣＲ、ＴＲＩＡＣ、ＤＩＡＣなどのような他の適切な電子スイッチングデバイス、またはこれらから選択されるデバイスの組合せを含むことができる。一例では、オルタネータは複数のＭＯＳＦＥＴを含む。一例では、オルタネータは、圧電素子の十分な振動を可能にしながら、駆動デバイスが電源として機能する従来の電池を用いて動作可能であるように、ＭＯＳＦＥＴなどの低電圧デバイスで構成される。コントローラ２２０は、スイッチ２１２／２１４／２１６／２１８の開閉を制御し、これによって電源５０からの直流（ＤＣ）電圧を、圧電デバイス６０を駆動するために供給される交流（ＡＣ）スイッチング電圧８０に変換するように構成されている。

図６Ａ及び図６Ｂは、動作中の図５の駆動デバイスを示す。図６Ａを参照すると、第１の動作モードにおいて、スイッチ２１２及び２１８は閉じており、スイッチ２１４及び２１６は開いている。スイッチング電圧８０による電流８０ａは、変圧器６２を通る／変圧器６２内の第１の方向である。第２の動作モードでは、図６Ｂに示されるように、スイッチ２１２及び２１８は開いており、スイッチ２１４及び２１６は閉じている。スイッチング電圧８０による電流８０ｂは、変圧器６２を通る／変圧器６２内の第２の方向にあり、第２の方向は第１の方向とは逆である。駆動デバイスは、第１の動作モードと第２の動作モードとの間で交番するように構成されており、これによって圧電デバイス全体にスイッチング電圧８０を供給し、スイッチング電圧８０はＡＣ電圧である。供給され得るスイッチング電圧８０の一例が、図１０Ａに示されている。一例では、スイッチング電圧８０は、矩形波であるか、または矩形波に近似していてもよい。一例では、スイッチ２１２／２１４／２１６／２１８を制御することにより、コントローラ２２０は、電源５０からのＤＣ電圧を、圧電デバイス６０にかかるＡＣスイッチング電圧８０に変換することができる。加えて、コントローラ２２０は、スイッチング電圧８０の動作周波数を変動させるように構成されてもよい。コントローラ２２０は、第１の動作モードと第２の動作モードとの間のスイッチングの周波数を制御可能に変動させるように構成されてもよく、周波数は、スイッチング電圧８０の動作周波数に対応する。コントローラ２２０は、スイッチ２１２／２１４／２１６／２１８の開閉の速度を制御可能に変動させ、これにより、スイッチング電圧８０の動作周波数を変動させるように構成されてもよい。

さらに図５を参照すると、駆動デバイス２００は、１以上のアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）２６２／２６４をさらに含むことができる。ＡＤＣは、図１０Ａ及び図１０Ｂによって示されるように、スイッチング電圧８０に基づいてデジタル信号８５を提供するように、フルブリッジ２１０に結合され得る。ＡＤＣは検知負荷２３０に結合されてもよく、検知負荷２３０は圧電デバイス６０に結合されている。検知負荷２３０は、検知負荷１３０にかかる検知電圧９０を決定することができるように構成されている。ＡＤＣは、図１１Ａ及び図１１Ｂに示されるように、検知電圧９０に基づいてデジタル信号９５を提供するように、検知負荷２３０に結合されてもよい。駆動デバイス２００は、検知電圧９０が圧電デバイス６０の位相に対応するように構成されてもよい。一例として、検知負荷２３０は、純粋な抵抗素子を含む。図６Ａ及び図６Ｂに示されるように、駆動デバイスは、駆動デバイスまたはブリッジが第１の動作モードで動作しているか第２の動作モードで動作しているかにかかわらず、電流８０ａ／８０ｂが同じ方向で検知負荷２３０を通過するように構成され得る。図１１Ａを参照すると、検知負荷２３０にかかる検知電圧９０の一例として、検知負荷にかかる検知電圧９０は、フルブリッジのデッドタイムに対応する検知電圧９４の負の部分はあるものの、概ね正として構成されてもよい。ＡＤＣ２６２及びＡＤＣ２６４は、スイッチング電圧８０及び検知電圧９０を対応するデジタル波形に変換するようにそれぞれ構成されている。

図１０Ａは、スイッチング電圧８０の一例を示し、図１０Ｂは、２つの状態間で移行する、対応するスイッチング電圧デジタル信号８５の一例を示す。この例では、駆動デバイスは、スイッチング電圧８０をデジタル化信号に変換することなどによって、スイッチング電圧８０からスイッチング電圧デジタル信号８５を導出するように構成された回路を含む。例えば、スイッチング電圧８２の正の部分は、高電圧８７、すなわち５Ｖ（ボルト）にデジタル化されてもよく、その一方でスイッチング電圧８４の負の部分は、低電圧８９、すなわち０Ｖにデジタル化されてもよい。別の例では、回路は、スイッチング電圧信号８０を、矩形波を特徴とする信号８５に変換するように構成されている。矩形波８５は、高電圧状態８７及び低電圧状態８９に関して説明することができ、高電圧状態は低電圧状態よりも高い電圧値を特徴とすることが、理解され得る。図１０Ｂに示される電圧値は、単に例示を目的としている。低電圧状態に関連する電圧値は、０Ｖである必要はなく、高電圧状態に関連する電圧値は、５Ｖである必要はない。スイッチング電圧デジタル信号８５はスイッチング電圧８０に対応することがさらに理解され得る。一例では、スイッチング電圧デジタル信号８５は、スイッチング電圧８０の周波数に対応する周波数で立ち上がりエッジを提供する波形を特徴とする。別の例では、スイッチング電圧デジタル信号８５は、スイッチング電圧８０の周波数に対応する周波数で立ち下がりエッジを提供する波形を特徴とする。

図１１Ａは検知電圧９０の一例を示し、図１１Ｂは、検知電圧９０に対応する検知電圧デジタル信号９５を示す。この例では、駆動デバイスは、検知電圧９０をデジタル化信号に変換することなどによって、検知電圧９０から検知電圧デジタル信号９５を導出するように構成された回路を含む。例えば、検知電圧９２の正の部分は、高電圧９７、すなわち５Ｖにデジタル化され、その一方で検知電圧９４の負の部分は、低電圧９９、すなわち０Ｖにデジタル化される。これらのデジタル信号８５／９５は、論理デバイス２４０への入力として機能する。別の例では、回路は、検知電圧信号９０を、矩形波を特徴とする信号９５に変換するように構成されている。矩形波９５は、高電圧状態８７及び低電圧状態８９に関して説明することができ、高電圧状態は低電圧状態よりも高い電圧値を特徴とすることが、理解され得る。図１１Ｂに示される電圧値は、単に例示を目的としている。低電圧状態に関連する電圧値は、０Ｖである必要はなく、高電圧状態に関連する電圧値は、５Ｖである必要はない。検知電圧デジタル信号９５は検知電圧９０に対応することがさらに理解され得る。一例では、検知電圧デジタル信号９５は、検知電圧９０の周波数に対応する周波数で電圧状態９９を提供する波形を特徴とする。別の例では、検知電圧デジタル信号９５は、電圧状態９９を提供する波形を特徴とし、電圧状態９９は、閾値電圧よりも低い検知電圧の一部に対応する。図１１Ａ及び図１１Ｂによって示される例では、回路は、閾値電圧が０Ｖとなるように構成され、検知電圧デジタル信号９５は、検知電圧９０の負の部分９４に対応する低電圧状態９９を含む。別の例では、検知電圧デジタル信号９５は一連の信号パルスを含み、連続する信号パルスはある間隔だけ離間しており、間隔の各々は、閾値電圧よりも低い検知電圧と（時間的に）同時である。

図７を参照すると、駆動デバイス３００の別の実施形態では、ＡＤＣの一方または両方は、オペアンプコンパレータ３６２／３６４の形態で構成されてもよい。オペアンプコンパレータは、電圧の正の部分が増幅されてオペアンプコンパレータの上限飽和電圧に変換され、その一方で電圧の負の部分が増幅されてオペアンプコンパレータの下限飽和電圧に変換されるように、構成されている。一例として、図１０Ａ及び図１０Ｂは、スイッチング電圧８０をスイッチング電圧デジタル信号８５に変換するように構成された、５Ｖの上限飽和電圧及び０Ｖの下限飽和電圧を有するオペアンプコンパレータ３６２の提供を示す。別の例では、図１１Ａ及び図１１Ｂは、検知電圧８０を検知電圧デジタル信号９５に変換するための、５Ｖの上限飽和電圧及び０Ｖの下限飽和電圧を有するオペアンプコンパレータ３６４の提供を示す。

図８Ａ及び８Ｂを参照すると、駆動デバイス４００は、スイッチ４１２／４１４から形成されたものなどのハーフブリッジ４１０を含む。コントローラ４２０は、スイッチ４１２／４１４の開閉を制御し、これによって電源５０からの直流（ＤＣ）電圧を交流（ＡＣ）スイッチング電圧８０に変換するように構成されており、スイッチング電圧８０は圧電デバイス６０に供給される。この実施形態では、電源５０は電池電源であってもよく、圧電デバイス６０は、センタータップ変圧器６６及び圧電素子６４を含む。

図８Ａを参照すると、スイッチ４１２が閉じてスイッチ４１４が開いているとき、スイッチング電圧による電流８０ａは、第１の方向でセンタータップ変圧器６６の第１の部分に流れる。反対に、図８Ｂに示されるように、スイッチ４１２が開いてスイッチ４１４が閉じているとき、電流８０ｂは、第１の方向とは逆の第２の方向で、センタータップ変圧器６６の第２の部分に流れる。スイッチ４１２及び４１４を制御することにより、コントローラ４２０は、電源５０からのＤＣ電圧を、センタータップ変圧器にかかるＡＣスイッチング電圧に変換することができる。

加えて、コントローラ４２０は、スイッチ４１２／４１４の開閉の速度を制御し、これにより、スイッチング電圧の動作周波数を変動させる。駆動デバイスは、動作中、変圧器の電流の流れの方向にかかわらず、電流が同じ方向で検知負荷４３０を流れるように構成されている。

上述の例から、本開示の実施形態を実施する様々な方法があることが理解され得る。例えば、駆動デバイスは、デジタル信号８５／９５を論理デバイス２４０に提供するように構成されてもよく、デジタル信号は、スイッチング電圧デジタル信号及び検知電圧デジタル信号を含み、スイッチング電圧デジタル信号は、圧電デバイスを駆動するために提供されるスイッチング電圧に対応し、検知電圧デジタル信号は検知電圧に対応する。駆動デバイスは、ＡＤＣ ２６２／２６４からの出力を論理デバイス２４０への入力として使用するようにさらに構成されてもよい。論理デバイス２４０は、受け取った入力に応答して、論理デバイス２４０が、スイッチング電圧８０の動作周波数を変化させるようにコントローラ２２０に指示するように構成されてもよい。図９は、駆動デバイス５００がマイクロコントローラユニット（ＭＣＵ）５２０を含む代替実施形態を示す。マイクロコントローラユニットは、フルブリッジ５１０及び検知負荷５３０などのオルタネータに結合されてもよい。この実施形態では、マイクロコントローラユニット５２０は、検知負荷にかかる検知電圧を検知し、圧電デバイスを駆動するスイッチング電圧の動作周波数を制御するように構成されている。マイクロコントローラユニット５２０は、検知電圧に応答して、マイクロコントローラユニット５２０が動作周波数を変化させるように構成されてもよい。

図１２は、上述の実施形態のいずれかに適用可能な電圧信号を示す。図１２では、スイッチング電圧デジタル信号８５、スイッチング電圧デジタル信号と同相の検知電圧デジタル信号９５ａ、及びスイッチング電圧デジタル信号と異相の検知電圧デジタル信号９５ｂの一例が、共通の時間軸上に示されている。本開示の一実施形態による駆動デバイスは、スイッチング電圧デジタル信号８５の移行８５０ごとに、検知電圧とスイッチング電圧とが互いに対して同相であるか異相であるかを駆動デバイスが判定できるように構成されている。例えば、図１２では、スイッチング電圧デジタル信号８５の移行８５０が検知電圧デジタル信号９５ａの低電圧状態に対応（一致）することがわかったとき、検知電圧はスイッチング電圧と同相であると見なされ得る。あるいは、例えば図１２で、スイッチング電圧デジタル信号８５の移行８５０が検知電圧デジタル信号９５ｂの高電圧状態に対応（一致）することがわかったとき、検知電圧は、スイッチング電圧と異相であると見なされ得る。したがって、スイッチング電圧デジタル信号８５の移行８５０に対応する時間に検知電圧デジタル信号９５の振幅を検知またはサンプリングすることによって、駆動デバイスは、検知電圧がスイッチング電圧と同相であるか否かを判定することができる。検知電圧デジタル信号９５の振幅または値のサンプリングは、スイッチング電圧デジタル信号の立ち上がり移行時、またはスイッチング電圧デジタル信号の立ち下がり移行時に行われ得る。駆動デバイスは、検知電圧及びスイッチング電圧が互いに対して同相であると判定されているか異相であると判定されているかに基づいて、圧電デバイスが目標周波数またはその付近にあるか否かを判定するようにさらに構成されている。代替実施形態は、非デジタル信号に対して実行される方法であって、圧電デバイスが所望のように動作しているかそうでないかを判定する際に、スイッチング電圧の１以上の移行において検知電圧がサンプリングされる、方法を含む。

アトマイザ４０または駆動デバイス１００／２００／３００／４００／５００などの実施形態に適用可能な上記を考慮すると、それぞれの論理デバイスは、スイッチング電圧８０及び／またはスイッチング電圧デジタル信号８５の移行８５０において検知電圧９０及び／または検知電圧デジタル信号９５を検知またはサンプリングするように構成されてもよい。本開示の実施形態によれば、得られたサンプルは、圧電デバイスが目標周波数で動作しているかどうかを判定する際に使用することができる。図１３に示されるような一実施形態では、検知電圧デジタル信号９５の検知またはサンプリングは、スイッチング電圧デジタル信号８５の選択された正（立ち上がり）の移行８５０ａにおいて、周期的にトリガまたは実行されてもよい。図１４に示されるような別の実施形態では、検知電圧デジタル信号９５の検知またはサンプリングは、スイッチング電圧デジタル信号８５の選択された負（立ち下がり）の移行８５０ｂにおいて、周期的にトリガまたは実行されてもよい。図１５に示されるようなさらに別の実施形態では、検知電圧デジタル信号９５の検知またはサンプリングは、スイッチング電圧デジタル信号８５の選択された不連続な移行８５０ｃにおいてトリガまたは実行されてもよい。図１６に示される一実施形態では、論理デバイスは、サンプリング間隔９５０内で複数回検知電圧デジタル信号９５を検知またはサンプリングし、その後、複数の検知された値の平均を決定するように構成されてもよい。

あるいは、上述の方法のうちの１以上は非デジタル信号に、基づいて実行されてもよく、検知電圧は論理規則、例えば検知電圧の極性に対して比較される。加えて、検知電圧または検知電圧デジタル信号の検知またはサンプリングは、適用の目的及び／または動作条件に応じて、周期的または非周期的のいずれかの時間間隔で実行されてもよい。

一実施形態では、論理デバイスは、デジタルフリップフロップであってもよく、スイッチング電圧デジタル信号８５の移行によってトリガされると検知電圧デジタル信号９５を検知またはサンプリングするように構成されている。したがって、スイッチング電圧デジタル信号８５の移行時に、検知電圧デジタル信号９５はデジタルフリップフロップによって検知またはサンプリングされる。デジタルフリップフロップによって具現化される論理規則によれば、デジタルフリップフロップは出力Ｑをコントローラに提供し、出力Ｑは、スイッチング電圧の動作周波数を増加もしくは減少させるための命令として機能する。任意選択的に、デジタルフリップフロップはまた、スイッチング電圧デジタル信号８５の入力を受け取るように構成されてもよい。

図１７から図２１は、動作中の上述の駆動デバイスの例示的な一実施形態を示す。図１７に示されるような例示的実施形態では、駆動デバイスをオンにすると、駆動デバイスは、圧電デバイスに関連する目標周波数７０（この例では、１０^３Ｈｚ）よりも低い振幅である初期動作周波数を提供することができる。図１８に示されるように、出力Ｑがスイッチング電圧と異相である検知電圧に対応する第１の状態に等しい（「１」に等しいなど）とき、コントローラは、スイッチング電圧の動作周波数を増加させるように構成されている。反対に、出力Ｑがスイッチング電圧と同相である検知電圧に対応する第２の状態に等しい（「１」に等しくない）とき、コントローラは、スイッチング電圧の動作周波数を減少させるように構成されている。

図１９及び図２０は、理解を助けるために重ね合わせられて誇張された、時間に対する周波数のプロットを示す。プロット７４は、圧電デバイスの理想の目標周波数７４を表す。理想的で仮説的なケースでは、動作周波数を理想の目標周波数と同じ周波数に設定することによって圧電デバイスの効率的な動作が容易に達成され得るように、理想の目標周波数は、圧電デバイスの動作中ずっと一定のままとなる。しかしながら、実際の圧電デバイスの動作では、自己発熱、環境要因、及び／またはその他の影響により、圧電デバイスは、圧電デバイスの動作の過程にわたって値が変動する目標周波数７０を呈する可能性がある。プロット７０は、目標周波数が圧電デバイスの動作の過程において「ドリフト」または増加する、目標周波数の１つの可能な挙動を表す。図２０のプロット７０は、目標周波数が時間に対して線形に変動しない、別の可能な例を示す。目標周波数が、圧電デバイスがオンになった後の一定期間にわたって増加した後に減少し得ることも考えられる。例えば、動作周波数を同じ周波数値に設定することができ、圧電デバイスが所望のレベルの効率で動作するように、任意の時点で目標周波数を知ることは有用であり得る。しかしながら、実際の用途では、目標周波数がわからない場合が多い。目標周波数がわからなければ、任意の時点での圧電デバイスの適切な動作周波数を決定することは困難であり得る。

本開示の実施形態は、目標周波数７０に追従するように構成された動作周波数７２で圧電デバイスを駆動するように構成された駆動デバイスを提供することによって、この問題及び他の問題に対処する。図１９及び図２０に示されるように、動作周波数は、動作周波数と目標周波数との差が一定期間内の任意の時点で所定の値未満であるときに、一定期間にわたって目標周波数に追従すると言うことができる。動作周波数は、動作周波数が一定期間にわたって目標周波数またはその付近であるときに、一定期間にわたって目標周波数に追従すると言うことができる。目標周波数が増加すると、動作周波数も増加する。目標周波数が減少すると、動作周波数も減少する。駆動デバイスは、目標周波数の値を決定する予備ステップを伴わずに、目標周波数７０に追従する動作周波数７２を維持するように構成されている。

一実施形態によれば、駆動デバイスは、動作周波数７２を第１の動作周波数から第２の動作周波数に増加させる方法を実行するように構成されている。これは、第２の動作周波数が目標周波数またはその付近になるまで繰り返し実行されてもよい。第２の動作周波数は、第２の動作周波数が目標周波数帯域内にあるときに、目標周波数またはその付近にあると見なされ得る。目標周波数帯域は、ある周波数の範囲として予め定義されてもよく、この範囲は、圧電デバイスの少なくとも１つの共振周波数（または高調波）を含む。駆動デバイスは、第２の動作周波数が目標周波数帯域内であるか否かを判定し、それに応じて動作周波数を変化させるように構成されている。第２の動作周波数が目標周波数帯域の下界未満である場合、動作周波数は増加され、動作周波数が目標周波数帯域に到達する／入るまでこれが繰り返される。駆動デバイスは、動作周波数が目標周波数帯域内であると判定されると、動作周波数が目標周波数帯域内またはその付近に維持されるように、構成されている。動作周波数は、動作周波数が目標周波数帯域内またはその付近であるときに、目標周波数に追従すると言うことができる。

一実施形態によれば、駆動デバイスは、動作周波数を所定の値だけ交互に増加７２ａ及び減少７２ｂさせるステップを含む方法を実行するように構成されている。一実施形態によれば、駆動デバイスは、動作周波数が目標周波数帯域内またはその付近にあると判定されると、動作周波数を所定の値だけ繰り返し増加または減少させるステップを含む方法を実行するように構成されている。直感に反して、動作周波数７２は、動作周波数が既に目標周波数またはその付近にあっても、目標周波数７０に向かって及び／または離れるように繰り返し「移動」し続ける。したがって、一実施形態によれば、動作周波数が目標周波数に追従させられているとき、追従は、動作周波数と目標周波数との差を時々増加させるステップと、動作周波数と目標周波数との差を時々減少させるステップと、を伴う場合があることが、理解され得る。方法は、動作周波数を所定の値だけ周期的に変化させるステップを伴ってもよい。目標周波数７０が動作中にドリフトすると、目標周波数の変化はまた、動作周波数と目標周波数との差の増加または減少に寄与することができる。動作周波数を増加または減少させるこの方法または同様の方法で、圧電共振周波数ドリフトに関連する課題に対処するために、動作周波数による追従を実施することができる。この実施形態では、図１８に示されるようなフローチャート論理にしたがって、目標周波数７０は、動作周波数７２に対する可能な上界を表すことができる。目標周波数７０はまた、目標周波数帯域の可能な上限も表すことができる。

図２１は、連続する正の移行８５２ａ／８５２ｂ／８５２ｃにおける検知またはサンプリング時の動作周波数の変化を示す、誇張されたデジタル信号の一例を示す。一実施形態によれば、駆動デバイスは、スイッチング電圧デジタル信号の第１の正の移行８５２ａにおいて、検知電圧デジタル信号９５を決定するように構成されている。この事例では、検知電圧デジタル信号は、スイッチング電圧と同相である検知電圧に対応する低電圧状態であることがわかる。これに応答して、（スイッチング電圧の）動作周波数が減少する。第２の正の移行８５２ｂにおいて、検知電圧デジタル信号９５は高電圧状態にあることがわかる。これは、スイッチング電圧と異相である検知電圧に対応すると見なすことができる。これに応答して、（スイッチング電圧の）動作周波数が増加する。第３の正の移行８５２ｃにおいて、検知電圧デジタル信号９５は、スイッチング電圧と同相である検知電圧に対応することがわかり、これは動作周波数の減少（下方調整）をトリガすることになる。

図２２に示されるような別の実施形態では、圧電デバイスは、上限７０ｂ及び下限７０ｃを有する目標周波数帯域７０ａを定義してもよい。スイッチング電圧の動作周波数７２が目標周波数帯域７０ａ内、すなわち上限７０ｂと下限７０ｃとの間にあるとき、圧電デバイスは、ピークまたはピーク付近の振動の振幅及び効率を示す。動作周波数７２が（上限及び下限の一方または両方を含み得る）目標周波数帯域７０ａ内にあるとき、圧電デバイスは、その意図された目的のために十分に効率的に動作することが観察され得、例えば、結果的な圧電振動は、粘性流体を霧化するのに十分である。一例として、目標周波数帯域は、共振周波数帯域、または共振（高調波）周波数付近の周波数値の範囲であってもよい。一例として、目標周波数帯域は、約５００ｋＨｚ（キロヘルツ）の目標周波数の近傍の約＋／－１００Ｈｚ（ヘルツ）であってもよい。別の例では、目標周波数帯域は１００Ｈｚ（ヘルツ）であってもよく、目標周波数は、圧電デバイスが動作を開始する時点で１００ｋＨｚから１２０ｋＨｚの間で変動してもよい。さらに別の例では、目標周波数帯域は２ｋＨｚであってもよい。これらの例は、単に理解を助けるために与えられている。

任意選択的に、動作周波数に対して行われる各変化の分解能またはサイズは、動作周波数が目標周波数にどれだけ正確に追従するかを制御するように変動してもよい。例えば、各変化が目標周波数７０に対して十分に小さい場合、または目標周波数帯域７０ａに対して小さい場合、動作周波数は、実際の目標周波数７０または目標周波数帯域７０ａにより正確に追従する。これにより、圧電デバイスは、連続的に目標周波数またはその付近で駆動するように見える。

連続する正の移行８５４ａ／８５４ｂにおける検知またはサンプリング時の動作周波数７２の変化を示す誇張されたデジタル信号の一例が、図２２に示されている。第１の正の移行８５４ａでは、検知電圧デジタル信号９５は、スイッチング電圧と異相である検知電圧に対応する。これに基づいて、圧電デバイスは、目標周波数帯域７０ａの外側で動作していると検知される。

これに応答して、スイッチング電圧の動作周波数７２は、所定の値だけ増加する。第２の正の移行８５４ｂにおいて、検知電圧デジタル信号９５は、スイッチング電圧と同相である検知電圧に対応する。これに基づいて、圧電デバイスは、目標周波数帯域７０ａ内で動作していると検知される。スイッチング電圧の動作周波数７２は、所定の値だけ減少する。目標周波数帯域７０ａの上限７０ｂは、動作周波数７２の上界（上限）として機能する。所定の値は、目標周波数帯域７０ａ以下である。目標周波数帯域は、上限７０ｂと下限７０ｃとの差によって定義され得る。動作周波数は上限７０ｂを超えないことが理解され得る。動作周波数７２は、一定期間にわたる動作の過程において、目標周波数帯域７０ａ内または目標周波数帯域７０ａ外のいずれかであるが、実際の実装形態では、圧電デバイスが、一定期間にわたって所望のように連続的に機能することが観察され得る。例えば、本開示の一実施形態によるアトマイザは、動作中の一定期間にわたって霧化された粘性流体の連続的な送達を提供することができるが、同じ期間にわたって、動作周波数は、目標周波数帯域を繰り返し出たり入ったりする場合がある。誤解を避けるために、この開示の目的のため、これは目標周波数帯域または目標周波数に追従する動作周波数の一例である。

図２３に示されるように、一実施形態では、一定期間９５０にわたって、検知電圧が検知されたときの複数の事例があってもよく、動作周波数に対して対応する調整がなされる。動作周波数に対する各調整は、増加であっても減少であってもよい。図示されるように、動作周波数の各減少７２ｂのサイズは、動作周波数の各増加７２ａのサイズよりも小さくてもよい。そうすることで、動作周波数は、断続的に目標周波数帯域７０ａから外れながら、圧電デバイスの動作中により長い期間にわたって目標周波数帯域７０ａ内に留まる。あるいは、動作周波数７２の減少７２ｂは、動作周波数７２の増加７２ａに等しい値に設定されてもよい。

図２４から図２６は、動作中の上述の駆動デバイスの例示的な一実施形態を示す。図２４に示されるような例示的実施形態では、駆動デバイスをオンにすると、駆動デバイスは、圧電デバイスに関連する目標周波数７０（この例では、１０^３Ｈｚ）よりも高い振幅である初期動作周波数７２ｂを提供することができる。図２５に示されるように、出力Ｑがスイッチング電圧と異相である検知電圧に対応する第１の状態に等しい（「１」に等しいなど）とき、コントローラは、スイッチング電圧の動作周波数を減少させるように構成されている。反対に、出力Ｑがスイッチング電圧と同相である検知電圧に対応する第２の状態に等しい（「１」に等しくない）とき、コントローラは、スイッチング電圧の動作周波数を増加させるように構成されている。

図２６は、理解を助けるために重ね合わせられて誇張された、時間に対する周波数のプロットを示す。プロット７４は、圧電デバイスの理想の目標周波数７４を表す。理想的で仮説的なケースでは、動作周波数を理想の目標周波数と同じ周波数に設定することによって圧電デバイスの効率的な動作が容易に達成され得るように、理想の目標周波数は、圧電デバイスの動作中ずっと一定のままとなる。しかしながら、実際の圧電デバイスの動作では、自己発熱、環境要因、及び／またはその他の影響により、圧電デバイスは、圧電デバイスの動作の過程にわたって値が変動する目標周波数７０を呈する可能性がある。プロット７０は、目標周波数が圧電デバイスの動作の過程において「ドリフト」または増加する、目標周波数の１つの可能な挙動を表す。目標周波数が、圧電デバイスがオンになった後の一定期間にわたって増加した後に減少し得ることも考えられる。例えば、動作周波数を同じ周波数値に設定することができ、圧電デバイスが所望のレベルの効率で動作するように、任意の時点で目標周波数を知ることは有用であり得る。しかしながら、実際の用途では、目標周波数がわからない場合が多い。目標周波数がわからなければ、任意の時点での圧電デバイスの適切な動作周波数を決定することは困難であり得る。

本開示の実施形態は、目標周波数７０に追従するように構成された動作周波数７２で圧電デバイスを駆動するように構成された駆動デバイスを提供することによって、この問題及び他の問題に対処する。図２６に示されるように、動作周波数は、動作周波数と目標周波数との差が一定期間内の任意の時点で所定の値未満であるときに、一定期間にわたって目標周波数に追従すると言うことができる。動作周波数は、動作周波数が一定期間にわたって目標周波数またはその付近であるときに、一定期間にわたって目標周波数に追従すると言うことができる。目標周波数が増加すると、動作周波数も増加する。目標周波数が減少すると、動作周波数も減少する。駆動デバイスは、目標周波数の値を決定する予備ステップを伴わずに、目標周波数７０に追従する動作周波数７２を維持するように構成されている。

一実施形態によれば、駆動デバイスは、動作周波数７２を第１の動作周波数から第２の動作周波数に減少させる方法を実行するように構成されている。これは、第２の動作周波数が目標周波数またはその付近になるまで繰り返し実行されてもよい。第２の動作周波数は、第２の動作周波数が目標周波数帯域内にあるときに、目標周波数またはその付近にあると見なされ得る。目標周波数帯域は、ある周波数の範囲として予め定義されてもよく、この範囲は、圧電デバイスの少なくとも１つの共振周波数（または高調波）を含む。駆動デバイスは、第２の動作周波数が目標周波数帯域内であるか否かを判定し、それに応じて動作周波数を変化させるように構成されている。第２の周波数が目標周波数帯域の上界よりも高い場合、動作周波数は減少され、動作周波数が目標周波数帯域に到達する／入るまでこれが繰り返される。駆動デバイスは、動作周波数が目標周波数帯域内であると判定されると、動作周波数が目標周波数帯域内またはその付近に維持されるように、構成されている。動作周波数は、動作周波数が目標周波数帯域内またはその付近であるときに、目標周波数に追従すると言うことができる。

一実施形態によれば、駆動デバイスは、動作周波数を所定の値だけ交互に増加７２ａ及び減少７２ｂさせるステップを含む方法を実行するように構成されている。一実施形態によれば、駆動デバイスは、動作周波数が目標周波数帯域内またはその付近にあると判定されると、動作周波数を所定の値だけ繰り返し増加または減少させるステップを含む方法を実行するように構成されている。直感に反して、動作周波数７２は、動作周波数が既に目標周波数またはその付近にあっても、目標周波数７０に向かって及び／または離れるように繰り返し「移動」し続ける。したがって、一実施形態によれば、動作周波数が目標周波数に追従させられているとき、追従は、動作周波数と目標周波数との差を時々増加させるステップと、動作周波数と目標周波数との差を時々減少させるステップと、を伴う場合があることが、理解され得る。方法は、動作周波数を所定の値だけ周期的に変化させるステップを伴ってもよい。目標周波数７０が動作中にドリフトすると、目標周波数の変化はまた、動作周波数と目標周波数との差の増加または減少に寄与することができる。動作周波数を増加または減少させるこの方法または同様の方法で、圧電共振周波数ドリフトに関連する課題に対処するために、動作周波数による追従を実施することができる。この実施形態では、図２５に示されるようなフローチャート論理にしたがって、目標周波数７０は、動作周波数７２に対する可能な下界を表すことができる。目標周波数７０はまた、目標周波数帯域の可能な下限も表すことができる。

図２８は、連続する正の移行８５６ａ／８５６ｂ／８５６ｃにおける検知またはサンプリング時の動作周波数の変化を示す、誇張されたデジタル信号の一例を示す。一実施形態によれば、駆動デバイスは、スイッチング電圧デジタル信号の第１の正の移行８５６ａにおいて、検知電圧デジタル信号９５を決定するように構成されている。この事例では、検知電圧デジタル信号は、スイッチング電圧と同相である検知電圧に対応する低電圧状態であることがわかる。これに応答して、（スイッチング電圧の）動作周波数が増加する。

第２の正の移行８５６ｂにおいて、検知電圧デジタル信号９５は高電圧状態にあることがわかる。これは、スイッチング電圧と異相である検知電圧に対応すると見なすことができる。これに応答して、（スイッチング電圧の）動作周波数が減少する。第３の正の移行８５６ｃにおいて、検知電圧デジタル信号９５は、スイッチング電圧と同相である検知電圧に対応することがわかり、これは動作周波数の増加（上方調整）をトリガすることになる。

任意選択的に、動作周波数に対して行われる各変化の分解能またはサイズは、動作周波数が目標周波数にどれだけ正確に追従するかを制御するように変動してもよい。例えば、各変化が目標周波数７０に対して十分に小さい場合、または目標周波数帯域７０ａに対して小さい場合、動作周波数は、実際の目標周波数７０または目標周波数帯域７０ａにより正確に追従する。これにより、圧電デバイスは、連続的に目標周波数またはその付近で駆動するように見える。

駆動デバイスが、圧電デバイスに関連する目標周波数７０よりも高い初期動作周波数７２ａを提供する例を、以下に続ける。第１のトリガ時に、検知電圧デジタル信号は、スイッチング電圧と異相である検知電圧に対応する。これに基づいて、圧電デバイスは、目標周波数帯域の外側で動作していると検知される。これに応答して、スイッチング電圧の動作周波数は、所定の値だけ減少する。第２のトリガ時に、検知電圧デジタル信号は、スイッチング電圧と同相である検知電圧に対応する。これに基づいて、圧電デバイスは、目標周波数帯域内で動作していると検知される。スイッチング電圧の動作周波数は、所定の値だけ増加する。目標周波数帯域の下限は、動作周波数の下界（下限）として機能する。所定の値は、目標周波数帯域以下である。目標周波数帯域は、上限と下限との差によって定義され得る。動作周波数は、この例では下限を下回らないことが理解され得る。動作周波数は、一定期間にわたる動作の過程において、目標周波数帯域内または目標周波数帯域外のいずれかであるが、実際の実装形態では、圧電デバイスが、一定期間にわたって所望のように連続的に機能することが観察され得る。例えば、本開示の一実施形態によるアトマイザは、動作中の一定期間にわたって霧化された粘性流体の連続的な送達を提供することができるが、同じ期間にわたって、動作周波数は、目標周波数帯域を繰り返し出たり入ったりする場合がある。誤解を避けるために、この開示の目的のため、これは目標周波数帯域または目標周波数に追従する動作周波数の一例である。

一実施形態では、一定期間にわたって、検知電圧が検知されたときの複数の事例があってもよく、動作周波数に対して対応する調整がなされる。動作周波数に対する各調整は、増加であっても減少であってもよい。動作周波数の各減少のサイズは、動作周波数の各減少のサイズよりも小さくてもよい。そうすることで、動作周波数は、断続的に目標周波数帯域から外れながら、圧電デバイスの動作中により長い期間にわたって目標周波数帯域内に留まる。あるいは、動作周波数の減少は、動作周波数の増加に等しい値に設定されてもよい。

図２９Ａを参照すると、アトマイザ４０において記載されたような圧電デバイスまたは駆動デバイス１００／２００／３００／４００／５００によって駆動される圧電デバイスによって引き出される電流８３０の一例が示されている。アトマイザ４０または駆動デバイス１００／２００／３００／４００／５００をオンにすると、圧電デバイスによって引き出される電流が増加し、その後、圧電デバイスを駆動する動作周波数が目標周波数に近づくか目標周波数になると、電流は高い値で常にそのままになることがわかる。目標周波数は、自己発熱、環境変化などによってやがてドリフトするが、動作周波数は相応にドリフトに追従し、したがって、圧電デバイスによって引き出される電流を高く比較的一定に保つことができる。これにより、圧電デバイスから出力される振動の一貫した高い振幅、したがって粘性流体の一定の霧化が可能になる。反対に、図２９Ｂは、別のデバイスによって駆動される圧電デバイスによって引き出される電流８４０を示し、これによってデバイスは、目標周波数の変化を周期的に走査または掃引し、その後、動作周波数を相応に調整する。したがって、引き出された電流８４０は、周期的低下８４０ａ及び復帰８４０ｂ、したがって振動の一貫性のない振幅、したがって流体の霧化を経験する。

一実施形態では、圧電デバイスを有するアトマイザは、動作周波数が、動作周波数を増加または減少させるように段階的に調整可能であり、各段階で調整される量は予め決められており、圧電デバイスが動作周波数と同相である場合に動作周波数は増加し、圧電デバイスが動作周波数と異相である場合に動作周波数は減少する。動作周波数は、動作周波数を増加もしくは減少させるために離散量だけ調整可能であり、離散量のサイズは、予め決められている。離散量のサイズは、動作周波数と目標周波数との差とは無関係である。離散量のサイズは、動作周波数と目標周波数帯域との差とは無関係である。離散量のサイズは、動作周波数と目標周波数帯域の上限との差とは無関係である。離散量のサイズは、動作周波数と目標周波数帯域の下限との差とは無関係である。

図３０は、圧電デバイスを駆動する方法７００を示す。方法は、動作周波数で圧電デバイス全体にスイッチング電圧を提供するステップ（７１０）と、圧電デバイスの位相に対応する検知電圧を検知するステップ（７２０）と、検知電圧がスイッチング電圧に対して同相であるか異相であるかに応答して、圧電デバイスに提供される動作周波数を変化させるステップ（７３０）と、を含む。動作周波数の変化は、（ａ）動作周波数を第１の値だけ増加させること、及び、（ｂ）動作周波数を第２の値だけ減少させること、のうちの１つから選択されたものである。動作周波数に対する変化の量（量子または絶対値）は、予め決められているか、または検知電圧がスイッチング電圧に対して同相であるか異相であるかとは無関係である。検知電圧がスイッチング電圧に対して同相であるか異相であるかには関係なく、動作周波数に対する変更がなされる。

任意選択的及び追加的に、方法は、スイッチング電圧を、２つの状態間の少なくとも１つの移行を有するスイッチング電圧デジタル信号に変換するステップ（７４０）と、検知電圧の検知をトリガするために少なくとも１つの移行を使用するステップと、を含んでもよい。方法は、検知電圧を検知電圧デジタル信号に変換するステップ（７５０）をさらに含んでもよい。

方法は、検知電圧がスイッチング電圧に対して同相であるか異相であるかを判定するためにスイッチング電圧デジタル信号を検知電圧デジタル信号と比較するステップ（７６０）をさらに含んでもよい。方法は、サンプリング周波数で周期的に繰り返すステップ（７７０）をさらに含んでもよい。結果的な動作周波数は、圧電デバイスの所望の性能を提供するために、目標周波数帯域に追従する。

液体用のアトマイザであって、ハウジングと、電源と、スイッチング電圧によって動作可能な圧電デバイスと、検知負荷を含む回路と、を備え、検知負荷は、検知負荷にかかる検知電圧が圧電デバイスの位相に対応する位相を有するように、圧電デバイスに動作可能に結合されており、回路は、検知電圧がスイッチング電圧に対して同相であるか異相であるかを判定し、スイッチング電圧が動作周波数で供給されたときに検知電圧がスイッチング電圧に対して同相であることに応答して、所定の第１の値だけ動作周波数に変更を加え、スイッチング電圧が動作周波数で供給されたときに検知電圧がスイッチング電圧に対して異相であることに応答して、所定の第２の値だけ動作周波数に変更を加える、ように構成されており、所定の第１の値が動作周波数の値の増加に対応する場合、所定の第２の値は動作周波数の値の減少に対応し、所定の第１の値が動作周波数の減少に対応する場合、所定の第２の値は動作周波数の値の増加に対応し、回路は、検知電圧がスイッチング電圧に対して同相であるか異相であるかを判定すること、並びに所定の第１の値及び所定の第２の値のうちの１つ分だけ動作周波数に対して対応する変更を加えること、を繰り返し実行するように構成されており、回路は、動作周波数が目標周波数帯域内で変動するように、サンプリング周波数にしたがって周期的に動作周波数に対して対応する変更を加えるように構成されており、目標周波数帯域は、圧電デバイスの少なくとも１つの共振周波数を含む周波数の事前定義された範囲であり、サンプリング周波数は、スイッチング電圧の選択された移行によって定義され、回路は、圧電デバイスに結合されたオルタネータであって、オルタネータは圧電デバイスを駆動するためのスイッチング電圧を提供するように構成されている、オルタネータと、スイッチング電圧をスイッチング電圧デジタル信号に変換するように構成されたアナログデジタル変換器と、スイッチング電圧デジタル信号の２つの状態間の選択された移行が、検知電圧の検知、並びに所定の第１の値及び所定の第２の値のうちの１つ分の動作周波数に対する対応する変更をトリガするように構成された論理デバイスと、をさらに備え、オルタネータは、矩形波の形態のスイッチング電圧を生成するように構成されたフルブリッジを備える。

オルタネータは、スイッチング電圧が矩形波となるようにプッシュプル構成で構成することができ、検知負荷は抵抗素子であり、回路は、動作周波数が目標周波数帯域内であるときに最初の発生を判定し、目標周波数帯域は、圧電デバイスの少なくとも１つの共振周波数を含む周波数の事前定義された範囲であり、最初の発生に応答して、検知電圧がスイッチング電圧に対して同相であるか異相であるかを判定すること、並びに、所定の第１の値及び所定の第２の値のうちの１つ分だけ動作周波数に対して対応する変更を加えること、を繰り返し実行するようにさらに構成されており、回路は、動作周波数が目標周波数帯域内で変動するように、動作周波数に対して対応する変更を加えるように構成されており、動作周波数に対する対応する変更は、スイッチング電圧の選択された移行に対応する時点で行われ、所定の第１の値及び所定の第２の値の各々は、目標周波数帯域の範囲よりも小さく、アトマイザの動作中、所定の第１の値及び所定の第２の値の各々は、動作周波数と、目標周波数帯域の上限及び目標周波数帯域の下限のうちの一方との値の差とは無関係であり、アトマイザの動作中、所定の第１の値及び所定の第２の値の各々は、動作周波数と少なくとも１つの共振周波数との値の差とは無関係である。

アトマイザは、液体または流体の供給源も有することができ、動作中の圧電デバイスは、動作期間にわたって霧化された流体の非間欠流を提供するためのエネルギーを伝達するように構成されており、動作周波数は、動作期間にわたって変化する。

アトマイザの回路は、動作周波数が目標周波数帯域内であるときに最初の発生を判定し、目標周波数帯域は、圧電デバイスの少なくとも１つの共振周波数を含む周波数の事前定義された範囲であり、最初の発生に応答して、検知電圧がスイッチング電圧に対して同相であるか異相であるかを判定すること、並びに所定の第１の値及び所定の第２の値のうちの１つ分だけ動作周波数に対して対応する変更を加えること、を繰り返し実行するようにさらに構成することができ、回路は、動作周波数が目標周波数帯域内で変動するように、動作周波数に対して対応する変更を加えるように構成することができ、動作周波数に対する対応する変更は、スイッチング電圧の選択された移行に対応する時点で行うことができ、所定の第１の値及び所定の第２の値の各々は、目標周波数帯域の範囲よりも小さい。アトマイザの動作中、所定の第１の値及び所定の第２の値の各々は、動作周波数と、目標周波数帯域の上限及び目標周波数帯域の下限のうちの一方との値の差とは無関係であり得、アトマイザの動作中、所定の第１の値及び所定の第２の値の各々は、動作周波数と少なくとも１つの共振周波数との値の差とは無関係であり得る。アトマイザは液体を霧化するように構成されており、動作中の圧電デバイスは、動作期間にわたって霧化された液体の非間欠流を提供するように液体にエネルギーを伝達するように構成されており、動作周波数は、動作期間にわたって変化する。

本発明の詳細な実施形態が開示されている。しかしながら、開示された実施形態は、本発明の単なる例示であり、様々な形態で具現化することができる。開示された特定の構造的及び機能的詳細は、限定としてではなく、単に請求項の基礎として、及び実質的に任意の適切に詳細な構造で本発明を様々に採用するために当業者に教示するための代表的な基礎として、解釈されるべきである。使用される表題、見出し、用語及び語句は、主題または範囲を限定することを意図するものではなく、むしろ本発明の理解可能な説明を提供することを意図している。本発明は、独立して本発明の総合的な機能の一部を果たし、本発明の他の部分と組み合わせたときにシステムレベルの機能に寄与する、いくつかの小部分で構成される。「ａ」または「ａｎ」という用語は、１つまたは２つ以上として定義される。「複数」という用語は、２つまたは３つ以上として定義される。「別の」という用語は、少なくとも２つ目以降として定義される。「含む」及び／または「有する」という用語は、備える（すなわちオープン言語）として定義される。「結合された」という用語は、必ずしも直接的ではなく、必ずしも機械的ではなくとも、接続されたとして定義される。

特定の機能を実行するための「手段」または特定の機能を実行するための「ステップ」を明示的に述べていない請求項の任意の要素は、米国特許法第１１２条第６項で規定された「手段」または「ステップ」の条項として解釈されない。特に、本明細書の請求項における「ステップ」の使用は、米国特許法第１１２条第６項の規定に訴えることを意図していない。

参照による組み込み：本明細書で言及される全ての刊行物、特許、特許出願、及びインターネットウェブサイトアドレスは、各個別の刊行物、特許、または特許出願が参照により具体的かつ個別に示されるのと同程度に、参照により組み込まれる。
米国特許第９１４９５８８号明細書；米国特許第４６８９５１５号明細書；米国特許第４７１５３５３号明細書；米国特許出願第２０２０００６０３３７号明細書；米国特許第７８５５６０６号明細書；米国特許出願第２００９０２９５４５５号明細書；米国特許出願第１０６０３６８３号明細書；中国特許第１０２５２６８４８号明細書；米国特許第５１１３１１６号明細書；米国特許第７１１９４７５号明細書；米国特許第７０３４８００号明細書；米国特許出願第２００９００９９４８５号明細書。

４０ 装置，アトマイザ、５０ 電池，ＤＣ電源、６０ 圧電デバイス、６２ 変圧器、６４ 圧電素子、６６ センタータップ変圧器、７０ 目標周波数，プロット、７０ａ 目標周波数帯域、７０ｂ 上限、７０ｃ 下限、７２ 動作周波数、７２ａ 動作周波数の増加、７２ｂ 動作周波数の減少、７４ 理想の目標周波数、８０ 交流（ＡＣ）スイッチング電圧、８０ａ 電流、８０ｂ 電流、８５ スイッチング電圧デジタル信号、８７ 高電圧、８９ 低電圧、９０ 検知電圧、９４ 検知電圧、９５ 検知電圧デジタル信号、９５ａ 検知電圧デジタル信号、９５ｂ 検知電圧デジタル信号、９８ リザーバ、９９ 低電圧状態、１００ 駆動デバイス，回路基板、１１０ オルタネータ、１２０ コントローラ、１３０ 検知負荷、１４０ 論理デバイス、２００ 駆動デバイス、２１０ フルブリッジ、２１２ スイッチ、２１４ スイッチ、２１６ スイッチ、２１８ スイッチ、２２０ コントローラ、２３０ 検知負荷、２４０ 論理デバイス、２６２ アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）、２６４ ＡＤＣ、３００ 駆動デバイス、３６２ オペアンプコンパレータ、３６４ オペアンプコンパレータ、４００ 駆動デバイス、４１０ ハーフブリッジ、４１２ スイッチ、４１４ スイッチ、４２０ コントローラ、４３０ 検知負荷、５００ 駆動デバイス、５１０ フルブリッジ、５２０ マイクロコントローラユニット（ＭＣＵ）、５３０ 検知負荷、７００ 方法、８１０ａ 電圧、８１０ｂ 電圧、８１０ｃ 電圧、８２０ａ 電流、８２０ｂ 電流、８２０ｃ 電流、８４０ 別のデバイスによって駆動される圧電デバイスの電流、８４０ａ 周期的低下、８４０ｂ 復帰、８５０ 移行、８５０ａ 正（立ち上がり）の移行、８５０ｂ 負（立ち下がり）の移行、８５２ａ 正の移行、８５２ｂ 正の移行、８５２ｃ 正の移行、８５４ａ 正の移行、８５４ｂ 正の移行、８５６ａ 正の移行、８５６ｂ 正の移行、８５６ｃ 正の移行、９５０ サンプリング間隔（時間）

Claims (15)

1. 液体用のアトマイザであって、
   ハウジングと、
   電源と、
   スイッチング電圧によって動作可能な圧電デバイスと、
   検知負荷を含む回路であって、前記検知負荷は、前記検知負荷にかかる検知電圧が前記圧電デバイスの位相に対応する位相を有するように、前記圧電デバイスに動作可能に結合されている、回路と、
   を備え、
   前記回路は、
   前記検知電圧が前記スイッチング電圧に対して同相であるか異相であるかを判定し、
   前記スイッチング電圧が動作周波数で供給されたときに前記検知電圧が前記スイッチング電圧に対して同相であることに応答して、所定の第１の値だけ前記動作周波数に変更を加え、
   前記スイッチング電圧が前記動作周波数で供給されたときに前記検知電圧が前記スイッチング電圧に対して異相であることに応答して、所定の第２の値だけ前記動作周波数に変更を加える、ように構成されており、
   所定の前記第１の値が前記動作周波数の値の増加に対応する場合、所定の前記第２の値は前記動作周波数の値の減少に対応し、
   所定の前記第１の値が前記動作周波数の値の減少に対応する場合、所定の前記第２の値は前記動作周波数の値の増加に対応する、アトマイザ。
2. 前記回路は、
   前記検知電圧が前記スイッチング電圧に対して同相であるか異相であるかを判定すること、並びに
   所定の前記第１の値及び所定の前記第２の値のうちの１つ分だけ前記動作周波数に対して対応する変更を加えること、
   を繰り返し実行するように構成されている、請求項１に記載のアトマイザ。
3. 前記回路は、前記動作周波数が目標周波数帯域内で変動するように、サンプリング周波数にしたがって周期的に前記動作周波数に対して前記対応する変更を加えるように構成されており、
   前記目標周波数帯域は、前記圧電デバイスの少なくとも１つの共振周波数を含む周波数の事前定義された範囲である、請求項２に記載のアトマイザ。
4. 前記サンプリング周波数は、前記スイッチング電圧の選択された移行によって定義される、請求項３に記載のアトマイザ。
5. 前記回路は、
   前記圧電デバイスに結合されたオルタネータであって、前記オルタネータは前記圧電デバイスを駆動するための前記スイッチング電圧を提供するように構成されている、オルタネータと、
   前記スイッチング電圧をスイッチング電圧デジタル信号に変換するように構成されたアナログデジタル変換器と、
   前記スイッチング電圧デジタル信号の２つの状態間の前記選択された移行が、前記検知電圧の検知、並びに前記所定の第１の値及び前記所定の第２の値のうちの１つ分の前記動作周波数に対する前記対応する変更をトリガするように構成された論理デバイスと、
   をさらに備える、請求項４に記載のアトマイザ。
6. 前記オルタネータは、矩形波の形態の前記スイッチング電圧を生成するように構成されたフルブリッジを備える、請求項５に記載のアトマイザ。
7. 前記オルタネータは、前記スイッチング電圧が矩形波となるようにプッシュプル構成で構成されている、請求項５に記載のアトマイザ。
8. 前記検知負荷は抵抗素子である、請求項７に記載のアトマイザ。
9. 前記回路は、
   －前記動作周波数が目標周波数帯域であって前記圧電デバイスの少なくとも１つの共振周波数を含む周波数の事前定義された範囲である目標周波数帯域内であるときに最初の発生を判定し、
   －前記最初の発生に応答して、
   ・前記検知電圧が前記スイッチング電圧に対して同相であるか異相であるかを判定すること、並びに
   ・所定の前記第１の値及び所定の前記第２の値のうちの１つ分だけ前記動作周波数に対して対応する変更を加えること、を繰り返し実行する、
   ようにさらに構成されている、請求項１に記載のアトマイザ。
10. 前記回路は、前記動作周波数が前記目標周波数帯域内で変動するように、前記動作周波数に対して前記対応する変更を加えるように構成されている、請求項９に記載のアトマイザ。
11. 前記動作周波数に対する前記対応する変更は、前記スイッチング電圧の選択された移行に対応する時点で行われる、請求項１０に記載のアトマイザ。
12. 所定の前記第１の値及び所定の前記第２の値の各々は、前記目標周波数帯域の範囲よりも小さい、請求項１１に記載のアトマイザ。
13. 前記アトマイザの動作中、所定の前記第１の値及び所定の前記第２の値の各々は、前記動作周波数と、前記目標周波数帯域の上限及び前記目標周波数帯域の下限のうちのいずれか１つとの値の差とは無関係である、請求項１２に記載のアトマイザ。
14. 前記アトマイザの動作中、所定の前記第１の値及び所定の前記第２の値の各々は、前記動作周波数と少なくとも１つの前記共振周波数との値の差とは無関係である、請求項１２に記載のアトマイザ。
15. 前記アトマイザは、液体を霧化するように構成されており、動作中の前記圧電デバイスは、動作期間にわたって霧化された液体の非間欠流を提供するように前記液体にエネルギーを伝達するように構成されており、前記動作周波数は前記動作期間にわたって変化する、請求項１に記載のアトマイザ。

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