JP2553593Y2 - 超音波霧化装置 - Google Patents
超音波霧化装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本考案は、小電力で小霧化量の吸
入器等の用途に適した超音波霧化装置に関する。
入器等の用途に適した超音波霧化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、圧電磁器の厚さ方向の共振による
超音波振動を利用した超音波霧化装置としては、室内加
湿用の家庭用霧化器が知られている。このような室内加
湿用の霧化器は、図９のように、水Ｗを入れた水槽４１
の底部に圧電振動子４２を取り付けたもので、数１００
cc／時程度の比較的大きな霧化量を実現している。図９
の構成では、圧電振動子径によって定まる焦点（超音波
エネルギーが集中する距離）に水位が一致しているとき
が最大霧化量となり、水位が減ってくれば霧化量も減少
する。水位が零近傍になれば、水の負荷が一定せず（水
が表面張力で山となり、その形は超音波エネルギーで不
定となってしまう為）霧化は殆ど実現しない。また、図
９の霧化器は、圧電振動子に１０Ｗ／cm2程度の電力を
入力しており、水が無いと超音波エネルギーは空気には
殆ど伝達されないため、そのエネルギーは熱となり圧電
振動子内部を発熱させる。この熱のため、圧電振動子は
殆ど瞬間的に破壊してしまう。
超音波振動を利用した超音波霧化装置としては、室内加
湿用の家庭用霧化器が知られている。このような室内加
湿用の霧化器は、図９のように、水Ｗを入れた水槽４１
の底部に圧電振動子４２を取り付けたもので、数１００
cc／時程度の比較的大きな霧化量を実現している。図９
の構成では、圧電振動子径によって定まる焦点（超音波
エネルギーが集中する距離）に水位が一致しているとき
が最大霧化量となり、水位が減ってくれば霧化量も減少
する。水位が零近傍になれば、水の負荷が一定せず（水
が表面張力で山となり、その形は超音波エネルギーで不
定となってしまう為）霧化は殆ど実現しない。また、図
９の霧化器は、圧電振動子に１０Ｗ／cm2程度の電力を
入力しており、水が無いと超音波エネルギーは空気には
殆ど伝達されないため、そのエネルギーは熱となり圧電
振動子内部を発熱させる。この熱のため、圧電振動子は
殆ど瞬間的に破壊してしまう。
【０００３】そこで、実質的に水位零の状態（水槽を無
くした状態）で水の定形を造るには、網状の薄板を圧電
振動子の霧化作用面上に載置し、圧電振動子の霧化作用
面と網状の薄板との間に毛細管現象で薄く広く均一に水
を定形化することが考えられる（本出願人により特願平
３−１４９２５２で提案されている。）。
くした状態）で水の定形を造るには、網状の薄板を圧電
振動子の霧化作用面上に載置し、圧電振動子の霧化作用
面と網状の薄板との間に毛細管現象で薄く広く均一に水
を定形化することが考えられる（本出願人により特願平
３−１４９２５２で提案されている。）。
【０００４】
【考案が解決しようとする課題】ところで、水槽を用い
ずに圧電振動子の霧化作用面に網状の薄板を載置して、
霧化すべき水等の液体を少しずつ供給する構成を採用し
た場合、液体を霧化するために圧電振動子に印加する高
周波電圧はある程度以上の振幅を必要とする。しかし、
大きな振幅の高周波電圧を印加して連続駆動した場合に
は、圧電振動子自体の発熱が大きくなり、圧電振動子に
用いている圧電磁器が劣化してしまう。また、圧電振動
子の発熱を抑制するために圧電振動子に印加する高周波
電圧の振幅を小さく設定したのでは、圧電振動子の厚み
振動の振幅も減少する結果、霧化不能となったり霧化が
微弱となる。
ずに圧電振動子の霧化作用面に網状の薄板を載置して、
霧化すべき水等の液体を少しずつ供給する構成を採用し
た場合、液体を霧化するために圧電振動子に印加する高
周波電圧はある程度以上の振幅を必要とする。しかし、
大きな振幅の高周波電圧を印加して連続駆動した場合に
は、圧電振動子自体の発熱が大きくなり、圧電振動子に
用いている圧電磁器が劣化してしまう。また、圧電振動
子の発熱を抑制するために圧電振動子に印加する高周波
電圧の振幅を小さく設定したのでは、圧電振動子の厚み
振動の振幅も減少する結果、霧化不能となったり霧化が
微弱となる。
【０００５】本考案は、上記の点に鑑み、圧電振動子を
間欠駆動することによって、圧電振動子の発熱を抑制し
て圧電振動子の劣化を防止し、かつ霧化を効率的に行い
得るように圧電振動子に印加する高周波電圧の振幅を充
分に大きく設定可能にした超音波霧化装置を提供するこ
とを目的とする。
間欠駆動することによって、圧電振動子の発熱を抑制し
て圧電振動子の劣化を防止し、かつ霧化を効率的に行い
得るように圧電振動子に印加する高周波電圧の振幅を充
分に大きく設定可能にした超音波霧化装置を提供するこ
とを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本考案の超音波霧化装置は、多数の１００μｍ以下
の径の穴が開口した厚さ２００μｍ以下の薄板を、圧電
振動子の霧化作用面側に配し、少なくとも前記薄板の一
部分と前記霧化作用面間に微小間隙が形成されるように
し、前記圧電振動子をデューティー７０％以下で間欠に
励振する励振回路を設けている。そして、前記霧化作用
面と前記薄板間の前記微小間隙に広がった液体を、前記
圧電振動子の間欠超音波振動で霧化する構成としてい
る。
に、本考案の超音波霧化装置は、多数の１００μｍ以下
の径の穴が開口した厚さ２００μｍ以下の薄板を、圧電
振動子の霧化作用面側に配し、少なくとも前記薄板の一
部分と前記霧化作用面間に微小間隙が形成されるように
し、前記圧電振動子をデューティー７０％以下で間欠に
励振する励振回路を設けている。そして、前記霧化作用
面と前記薄板間の前記微小間隙に広がった液体を、前記
圧電振動子の間欠超音波振動で霧化する構成としてい
る。
【０００７】
【作用】本考案の超音波霧化装置においては、励振回路
によって圧電振動子をデューティー７０％以下で間欠励
振するので、圧電振動子の霧化作用面と多数の小径穴が
開口した薄板との間の微小間隙に広がった水等の液体を
霧化するのに必要十分な振幅の高周波電圧で圧電振動子
を駆動できる。また、間欠駆動であるため、単位時間当
たりの圧電振動子への入力電力を削減でき、圧電振動子
の発熱による劣化を回避することができる。
によって圧電振動子をデューティー７０％以下で間欠励
振するので、圧電振動子の霧化作用面と多数の小径穴が
開口した薄板との間の微小間隙に広がった水等の液体を
霧化するのに必要十分な振幅の高周波電圧で圧電振動子
を駆動できる。また、間欠駆動であるため、単位時間当
たりの圧電振動子への入力電力を削減でき、圧電振動子
の発熱による劣化を回避することができる。
【０００８】
【実施例】以下、本考案に係る超音波霧化装置の実施例
を図面に従って説明する。
を図面に従って説明する。
【０００９】図１は本考案の実施例の回路構成を示し、
図２はこの実施例にて用いる圧電振動子の構造を示す。
これらの図において、１は圧電振動子ＴＤを間欠的に励
振する励振回路としての間欠発振回路、２はＤＣ−ＤＣ
コンバータであり、該ＤＣ−ＤＣコンバータ２は３Ｖ乃
至６Ｖ程度の電池電源である直流電源Ｅの電圧を数１０
Ｖ（例えば３０Ｖ）程度に昇圧し、正側ラインＰ及び負
側ラインＮを介して前記間欠発振回路１に供給するもの
である。
図２はこの実施例にて用いる圧電振動子の構造を示す。
これらの図において、１は圧電振動子ＴＤを間欠的に励
振する励振回路としての間欠発振回路、２はＤＣ−ＤＣ
コンバータであり、該ＤＣ−ＤＣコンバータ２は３Ｖ乃
至６Ｖ程度の電池電源である直流電源Ｅの電圧を数１０
Ｖ（例えば３０Ｖ）程度に昇圧し、正側ラインＰ及び負
側ラインＮを介して前記間欠発振回路１に供給するもの
である。
【００１０】前記間欠発振回路１はコレクタ接地型のト
ランジスタ発振回路であって、発振用トランジスタＱ
と、該トランジスタのベースバイアス電流を流すための
抵抗Ｒ１及び可変抵抗ＶＲと、ＤＣ−ＤＣコンバータ２
の負側ラインＮとトランジスタＱのエミッタとを結ぶイ
ンダクタＬ１，Ｌ２と、正側及び負側ラインＰ，Ｎ間に
接続されたコンデンサＣ１と、インダクタＬ１，Ｌ２の
接続点とトランジスタＱのコレクタ間に接続されたコン
デンサＣ２と、インダクタＬ１，Ｌ２の接続点とトラン
ジスタＱのベース間に接続されたコンデンサＣ３とを備
え、圧電振動子ＴＤはトランジスタＱのコレクタ、ベー
ス間に接続されている。
ランジスタ発振回路であって、発振用トランジスタＱ
と、該トランジスタのベースバイアス電流を流すための
抵抗Ｒ１及び可変抵抗ＶＲと、ＤＣ−ＤＣコンバータ２
の負側ラインＮとトランジスタＱのエミッタとを結ぶイ
ンダクタＬ１，Ｌ２と、正側及び負側ラインＰ，Ｎ間に
接続されたコンデンサＣ１と、インダクタＬ１，Ｌ２の
接続点とトランジスタＱのコレクタ間に接続されたコン
デンサＣ２と、インダクタＬ１，Ｌ２の接続点とトラン
ジスタＱのベース間に接続されたコンデンサＣ３とを備
え、圧電振動子ＴＤはトランジスタＱのコレクタ、ベー
ス間に接続されている。
【００１１】この間欠発振回路１は、圧電振動子ＴＤの
共振点近傍の圧電振動子が誘導性となる周波数で自励発
振するものであり、前記ベースバイアス用の抵抗Ｒ１及
び可変抵抗ＶＲの直列回路の抵抗値を連続発振の場合に
比べかなり大きく設定することによって自励発振が間欠
的に生じるようにしている。すなわち、ベースバイアス
用の抵抗値とコンデンサＣ３の時定数の影響がでてき
て、自励発振が所定期間継続するとコンデンサＣ３の端
子電圧が低下し、発振を継続させるに最低限必要なベー
ス電流値を流し得なくなり、発振中断となり、所定期間
の発振中断によってコンデンサＣ３の端子電圧が再び上
昇した後に自励発振が再び起き所定期間継続するという
動作を繰り返す。この場合、ベースバイアス用抵抗と並
列に入っている圧電振動子インピーダンスが水等の液体
の負荷により小さくなるため、負荷時の間欠周波数が高
くなる。このことは液体負荷が無いときは入力電力が下
がり、負荷時には入力電力が増加することになる（な
お、図６で後述する他励式の励振回路の場合にはこの現
象は無い。）。
共振点近傍の圧電振動子が誘導性となる周波数で自励発
振するものであり、前記ベースバイアス用の抵抗Ｒ１及
び可変抵抗ＶＲの直列回路の抵抗値を連続発振の場合に
比べかなり大きく設定することによって自励発振が間欠
的に生じるようにしている。すなわち、ベースバイアス
用の抵抗値とコンデンサＣ３の時定数の影響がでてき
て、自励発振が所定期間継続するとコンデンサＣ３の端
子電圧が低下し、発振を継続させるに最低限必要なベー
ス電流値を流し得なくなり、発振中断となり、所定期間
の発振中断によってコンデンサＣ３の端子電圧が再び上
昇した後に自励発振が再び起き所定期間継続するという
動作を繰り返す。この場合、ベースバイアス用抵抗と並
列に入っている圧電振動子インピーダンスが水等の液体
の負荷により小さくなるため、負荷時の間欠周波数が高
くなる。このことは液体負荷が無いときは入力電力が下
がり、負荷時には入力電力が増加することになる（な
お、図６で後述する他励式の励振回路の場合にはこの現
象は無い。）。
【００１２】ここで、圧電振動子ＴＤの厚み方向の共振
周波数を１.６７ＭＨz（自励発振の周波数もこの近傍と
なる）にしたときの各回路素子の定数を以下に例示す
る。 Ｃ１：１８×１０4ｐＦ、Ｃ２：２４×１０2ｐＦ、Ｃ
３：４７×１０3ｐＦ、 Ｌ１：２２μＨ、Ｌ２：直径６.５mmで２.５ターンの空
芯コイル、 ＶＲ：１００ｋΩ、Ｒ１：１００ｋΩ
周波数を１.６７ＭＨz（自励発振の周波数もこの近傍と
なる）にしたときの各回路素子の定数を以下に例示す
る。 Ｃ１：１８×１０4ｐＦ、Ｃ２：２４×１０2ｐＦ、Ｃ
３：４７×１０3ｐＦ、 Ｌ１：２２μＨ、Ｌ２：直径６.５mmで２.５ターンの空
芯コイル、 ＶＲ：１００ｋΩ、Ｒ１：１００ｋΩ
【００１３】図３の間欠発振波形において、間欠周期Ｄ
に対する発振期間Ｄonの比がデューティー（Ｄon／Ｄ）
となり、間欠周波数（１／Ｄ）をｆ、発振の振幅をＡと
したとき、圧電振動子ＴＤへの入力電力Ｐは、理論的に
は ｆ・（Ｄon／Ｄ）・Ａ に正比例する。従って、間欠周波数ｆ、デューティー
（Ｄon／Ｄ）、入力電力Ｐを適切に設定することで、入
力電力Ｐを小さくし、かつ霧化に必要な振幅Ａを確保す
ることができる。
に対する発振期間Ｄonの比がデューティー（Ｄon／Ｄ）
となり、間欠周波数（１／Ｄ）をｆ、発振の振幅をＡと
したとき、圧電振動子ＴＤへの入力電力Ｐは、理論的に
は ｆ・（Ｄon／Ｄ）・Ａ に正比例する。従って、間欠周波数ｆ、デューティー
（Ｄon／Ｄ）、入力電力Ｐを適切に設定することで、入
力電力Ｐを小さくし、かつ霧化に必要な振幅Ａを確保す
ることができる。
【００１４】前記圧電振動子ＴＤは、図２に示すよう
に、圧電磁器の厚さ方向の共振による超音波振動を利用
するもので、円板状圧電磁器１０の主面１１及び反対面
１２にそれぞれ電極１３，１４を形成したものである。
該圧電振動子ＴＤはホルダ１５に固定された弾性環状支
持体１６で弾性支持される。圧電振動子ＴＤの霧化作用
面（主面上に電極を形成した面）２０上には多数の微小
穴が開口した多孔乃至網状薄板２１が配設され、該多孔
乃至網状薄板２１の端部は取付具２２を介してホルダ１
５に固定されている。図４（Ａ）に示すように多数の微
小穴２３を有する多孔乃至網状薄板２１は少なくとも部
分的に前記霧化作用面２０に対して微小間隙で対向する
ように湾曲した部分で圧電振動子ＴＤの前記霧化作用面
２０に接している。このような多孔乃至網状薄板２１は
厚さ数１０μｍ乃至２００μｍのステンレス等の金属薄
板であり、微小穴２３の穴径は数μｍ乃至１００μｍで
ある。なお、薄板２１の厚みが２００μｍを越えると、
微小穴の加工が面倒であるし、霧化効率の点でも望まし
くない。また、微小穴２３の径が１００μｍを越える
と、霧化効率が低下するとともに発生する粒子が不揃い
となり好ましくない。
に、圧電磁器の厚さ方向の共振による超音波振動を利用
するもので、円板状圧電磁器１０の主面１１及び反対面
１２にそれぞれ電極１３，１４を形成したものである。
該圧電振動子ＴＤはホルダ１５に固定された弾性環状支
持体１６で弾性支持される。圧電振動子ＴＤの霧化作用
面（主面上に電極を形成した面）２０上には多数の微小
穴が開口した多孔乃至網状薄板２１が配設され、該多孔
乃至網状薄板２１の端部は取付具２２を介してホルダ１
５に固定されている。図４（Ａ）に示すように多数の微
小穴２３を有する多孔乃至網状薄板２１は少なくとも部
分的に前記霧化作用面２０に対して微小間隙で対向する
ように湾曲した部分で圧電振動子ＴＤの前記霧化作用面
２０に接している。このような多孔乃至網状薄板２１は
厚さ数１０μｍ乃至２００μｍのステンレス等の金属薄
板であり、微小穴２３の穴径は数μｍ乃至１００μｍで
ある。なお、薄板２１の厚みが２００μｍを越えると、
微小穴の加工が面倒であるし、霧化効率の点でも望まし
くない。また、微小穴２３の径が１００μｍを越える
と、霧化効率が低下するとともに発生する粒子が不揃い
となり好ましくない。
【００１５】なお、前記圧電振動子ＴＤの霧化作用面２
０と多孔乃至網状薄板２１間の微小間隙に霧化すべき液
体を適量供給するために給液手段（液体を滴下する細管
や液体を毛細管現象で吸い上げて供給する吸液部材等）
２５が設けられている。
０と多孔乃至網状薄板２１間の微小間隙に霧化すべき液
体を適量供給するために給液手段（液体を滴下する細管
や液体を毛細管現象で吸い上げて供給する吸液部材等）
２５が設けられている。
【００１６】以上の実施例の構成において、前記間欠発
振回路１のベースバイアス回路の可変抵抗ＶＲを適切な
値に設定して、図３の間欠周期Ｄに対する発振期間Ｄon
の比であるデューティー（Ｄon／Ｄ）を７０％以下とす
る。また、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の正、負側ライン
Ｐ，Ｎ間の出力直流電圧は、霧化動作が可能となるよう
な発振電圧波形の振幅Ａを確保できる値にする（振幅Ａ
がある程度以下では圧電振動子の霧化作用面での霧化が
全然行われなくなる）。このように間欠発振回路１の動
作状態を適切に設定すれば、圧電振動子ＴＤの圧電磁器
１０は厚み方向の共振による超音波振動を間欠的に起こ
し、給液手段２５から供給されて霧化作用面２０と多孔
乃至網状薄板２１間の微小間隙に広がりさらに各微小穴
２３に入った液体は、霧化作用面２０の間欠的な超音波
振動にて霧化されて（微粒子となって）空中に放出され
る。
振回路１のベースバイアス回路の可変抵抗ＶＲを適切な
値に設定して、図３の間欠周期Ｄに対する発振期間Ｄon
の比であるデューティー（Ｄon／Ｄ）を７０％以下とす
る。また、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の正、負側ライン
Ｐ，Ｎ間の出力直流電圧は、霧化動作が可能となるよう
な発振電圧波形の振幅Ａを確保できる値にする（振幅Ａ
がある程度以下では圧電振動子の霧化作用面での霧化が
全然行われなくなる）。このように間欠発振回路１の動
作状態を適切に設定すれば、圧電振動子ＴＤの圧電磁器
１０は厚み方向の共振による超音波振動を間欠的に起こ
し、給液手段２５から供給されて霧化作用面２０と多孔
乃至網状薄板２１間の微小間隙に広がりさらに各微小穴
２３に入った液体は、霧化作用面２０の間欠的な超音波
振動にて霧化されて（微粒子となって）空中に放出され
る。
【００１７】その際、圧電振動子ＴＤを間欠発振波形で
励振することで、図４（Ａ）乃至（Ｃ）に示す動作が付
随的に引き起こされと考えられる。すなわち、図３の間
欠周期Ｄのうち自励発振が停止している期間は、図４
（Ａ）のように多孔乃至網状薄板２１の湾曲した下端は
圧電振動子ＴＤの霧化作用面２０に弾性、重力等で接し
ており、その周辺に液体Ｗが広がっているが、自励発振
期間Ｄonでは超音波の輻射圧により霧化作用面２０と多
孔乃至網状薄板２１との隙間が図４（Ｂ）のように拡大
し、矢印Ｘの如く液体Ｗが入り込む、その期間Ｄonが終
わると再び多孔乃至網状薄板２１は図４（Ｃ）の如く霧
化作用面２０に接する。そのとき、多孔乃至網状薄板２
１に多数形成された微小穴２３より液体が微粒子となっ
て放出される（霧化される）。この場合の霧化粒子の粒
径は、圧電振動子ＴＤの振動周波数によらず、多孔乃至
網状薄板２１に形成された微小穴２３の径によると考え
られる。
励振することで、図４（Ａ）乃至（Ｃ）に示す動作が付
随的に引き起こされと考えられる。すなわち、図３の間
欠周期Ｄのうち自励発振が停止している期間は、図４
（Ａ）のように多孔乃至網状薄板２１の湾曲した下端は
圧電振動子ＴＤの霧化作用面２０に弾性、重力等で接し
ており、その周辺に液体Ｗが広がっているが、自励発振
期間Ｄonでは超音波の輻射圧により霧化作用面２０と多
孔乃至網状薄板２１との隙間が図４（Ｂ）のように拡大
し、矢印Ｘの如く液体Ｗが入り込む、その期間Ｄonが終
わると再び多孔乃至網状薄板２１は図４（Ｃ）の如く霧
化作用面２０に接する。そのとき、多孔乃至網状薄板２
１に多数形成された微小穴２３より液体が微粒子となっ
て放出される（霧化される）。この場合の霧化粒子の粒
径は、圧電振動子ＴＤの振動周波数によらず、多孔乃至
網状薄板２１に形成された微小穴２３の径によると考え
られる。
【００１８】図５は間欠発振回路１の出力波形のデュー
ティーと霧化動作中の圧電振動子ＴＤの温度との関係を
示す。デューティーが７０％以下であれば、圧電振動子
ＴＤの温度は常に１００℃を下まわるが、デューティー
が７０％を越えると１００℃に接近乃至これを上まわる
ようになり、圧電振動子ＴＤの劣化現象が発生する恐れ
がでてくる。
ティーと霧化動作中の圧電振動子ＴＤの温度との関係を
示す。デューティーが７０％以下であれば、圧電振動子
ＴＤの温度は常に１００℃を下まわるが、デューティー
が７０％を越えると１００℃に接近乃至これを上まわる
ようになり、圧電振動子ＴＤの劣化現象が発生する恐れ
がでてくる。
【００１９】図６は本考案の他の実施例であり、他励式
の励振回路を用いた場合を示す。この図において、他励
式励振回路は、発振器３０、増幅器３１、リング変調器
等の変調回路（又はスイッチ回路）３２、ゲートパルス
発生回路３３、及びデューティー可変回路３４を備えて
いる。ここで、発振器３０は圧電振動子ＴＤの厚み振動
の共振周波数で発振を行うものである。また、ゲートパ
ルス発生回路３３は、デューティー７０％以下で間欠駆
動するためのゲートパルス（変調信号）を前記変調回路
３２に印加するものであり、デューティー可変回路３４
はそのゲートパルスのデューティーＤon／Ｄ（但し、
Ｄ：ゲートパルス周期、Ｄon：パルス幅）を可変調節す
るためのものである。なお、圧電振動子ＴＤに付随する
機構部分は図２と同様である。
の励振回路を用いた場合を示す。この図において、他励
式励振回路は、発振器３０、増幅器３１、リング変調器
等の変調回路（又はスイッチ回路）３２、ゲートパルス
発生回路３３、及びデューティー可変回路３４を備えて
いる。ここで、発振器３０は圧電振動子ＴＤの厚み振動
の共振周波数で発振を行うものである。また、ゲートパ
ルス発生回路３３は、デューティー７０％以下で間欠駆
動するためのゲートパルス（変調信号）を前記変調回路
３２に印加するものであり、デューティー可変回路３４
はそのゲートパルスのデューティーＤon／Ｄ（但し、
Ｄ：ゲートパルス周期、Ｄon：パルス幅）を可変調節す
るためのものである。なお、圧電振動子ＴＤに付随する
機構部分は図２と同様である。
【００２０】この図６の構成において、発振器３０の発
振出力は増幅器３１で増幅されて変調回路３２に印加さ
れ、ここでゲートパルスによる変調を受けてデューティ
ーＤon／Ｄの間欠励振信号となって圧電振動子ＴＤに加
えられる。圧電振動子ＴＤによる液体の霧化動作は、前
述の実施例と同様である。
振出力は増幅器３１で増幅されて変調回路３２に印加さ
れ、ここでゲートパルスによる変調を受けてデューティ
ーＤon／Ｄの間欠励振信号となって圧電振動子ＴＤに加
えられる。圧電振動子ＴＤによる液体の霧化動作は、前
述の実施例と同様である。
【００２１】図７は図６の他励式励振回路の出力波形の
デューティーと霧化量（cc/時）との関係を示す。但
し、圧電振動子の直径：２０mm、多孔乃至網状薄板の肉
厚：０.０４３mm、振動子周波数：１.６３０ＭＨz、間
欠周波数：５kＨz、振動子間電圧４０Ｖ（ピーク値）で
ある。この図によれば、デューティー７０％以下で駆動
すると、霧化量を示す曲線は、前述の入力電力Ｐとデュ
ーティー（Ｄon／Ｄ）との関係のようにリニアには変化
せず、デューティー１０％乃至７０％の範囲内でかなり
平坦に近い特性となることが判る。従って、デューティ
ー１０％乃至７０％の範囲では安定した霧化量を効率的
に発生させ得る。
デューティーと霧化量（cc/時）との関係を示す。但
し、圧電振動子の直径：２０mm、多孔乃至網状薄板の肉
厚：０.０４３mm、振動子周波数：１.６３０ＭＨz、間
欠周波数：５kＨz、振動子間電圧４０Ｖ（ピーク値）で
ある。この図によれば、デューティー７０％以下で駆動
すると、霧化量を示す曲線は、前述の入力電力Ｐとデュ
ーティー（Ｄon／Ｄ）との関係のようにリニアには変化
せず、デューティー１０％乃至７０％の範囲内でかなり
平坦に近い特性となることが判る。従って、デューティ
ー１０％乃至７０％の範囲では安定した霧化量を効率的
に発生させ得る。
【００２２】なお、この図７のグラフは図６の他励式励
振回路を用いて測定したものであるが、図１の自励式の
間欠発振回路を用いた場合にも同様のデータが得られる
ことは明らかである。
振回路を用いて測定したものであるが、図１の自励式の
間欠発振回路を用いた場合にも同様のデータが得られる
ことは明らかである。
【００２３】図８は図６の他励式励振回路で圧電振動子
ＴＤを間欠駆動した場合の振動子周波数と振動子インピ
ーダンス及び霧化量（cc/時）との関係を示す。但し、
圧電振動子の直径：２０mm、多孔乃至網状薄板の肉厚：
０.０４３mm、間欠周波数：５kＨz、間欠周波数のデュ
ーティー：２０％である。この図から圧電振動子ＴＤの
共振点近傍において霧化量が最大となっていることが判
る。
ＴＤを間欠駆動した場合の振動子周波数と振動子インピ
ーダンス及び霧化量（cc/時）との関係を示す。但し、
圧電振動子の直径：２０mm、多孔乃至網状薄板の肉厚：
０.０４３mm、間欠周波数：５kＨz、間欠周波数のデュ
ーティー：２０％である。この図から圧電振動子ＴＤの
共振点近傍において霧化量が最大となっていることが判
る。
【００２４】
【考案の効果】以上説明したように、本考案の超音波霧
化装置によれば、多数の１００μｍ以下の径の穴が開口
した厚さ２００μｍ以下の薄板を、圧電振動子の霧化作
用面側に配し、少なくとも前記薄板の一部分と前記霧化
作用面間に微小間隙が形成されるようにし、励振回路に
よって圧電振動子をデューティー７０％以下で間欠に励
振して前記微小間隙に広がった液体を霧化する構成とし
たので、圧電振動子を劣化させない程度の小さな入力電
力とした場合でも、圧電振動子に印加する間欠発振出力
電圧の振幅は霧化動作をするのに充分な大きさとするこ
とが可能となり、小電力で効率的な霧化動作が可能であ
る。
化装置によれば、多数の１００μｍ以下の径の穴が開口
した厚さ２００μｍ以下の薄板を、圧電振動子の霧化作
用面側に配し、少なくとも前記薄板の一部分と前記霧化
作用面間に微小間隙が形成されるようにし、励振回路に
よって圧電振動子をデューティー７０％以下で間欠に励
振して前記微小間隙に広がった液体を霧化する構成とし
たので、圧電振動子を劣化させない程度の小さな入力電
力とした場合でも、圧電振動子に印加する間欠発振出力
電圧の振幅は霧化動作をするのに充分な大きさとするこ
とが可能となり、小電力で効率的な霧化動作が可能であ
る。
【図１】本考案に係る超音波霧化装置の実施例の回路構
成を示す回路図である。
成を示す回路図である。
【図２】実施例における圧電振動子及び多孔乃至網状薄
板の配置を示す正断面図である。
板の配置を示す正断面図である。
【図３】間欠発振波形の１例を示す説明図である。
【図４】間欠発振波形で圧電振動子を駆動した場合に起
こる動作の説明図である。
こる動作の説明図である。
【図５】間欠発振波形のデューティーと霧化動作中の圧
電振動子の温度との関係を示すグラフである。
電振動子の温度との関係を示すグラフである。
【図６】本考案の他の実施例を示すブロック図である。
【図７】間欠励振波形のデューティーと霧化量（cc/
時）との関係を示すグラフである。
時）との関係を示すグラフである。
【図８】振動子周波数と振動子インピーダンス及び霧化
量との関係を示すグラフである。
量との関係を示すグラフである。
【図９】従来の水槽底部に圧電振動子を設けた霧化器の
概略説明図である。
概略説明図である。
１ 間欠発振回路 ２ ＤＣ−ＤＣコンバータ １０ 圧電磁器 ２０ 霧化作用面 ２１ 多孔乃至網状薄板 ２３ 微小穴 ２５ 給液手段 ３０ 発振器 ３１ 増幅器 ３２ 変調回路 ３３ ゲートパルス発生回路 ３４ デューティー可変回路 Ｃ１乃至Ｃ３ コンデンサ Ｌ１，Ｌ２ インダクタ Ｑ トランジスタ Ｒ１ 抵抗 ＶＲ 可変抵抗 ＴＤ 圧電振動子
Claims (1)
- 【請求項１】 多数の１００μｍ以下の径の穴が開口し
た厚さ２００μｍ以下の薄板を、圧電振動子の霧化作用
面側に配し、少なくとも前記薄板の一部分と前記霧化作
用面間に微小間隙が形成されるようにし、前記圧電振動
子をデューティー７０％以下で間欠に励振する励振回路
を設けて、前記霧化作用面と前記薄板間の前記微小間隙
に広がった液体を前記圧電振動子の間欠的な超音波振動
によって霧化することを特徴とする超音波霧化装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10957791U JP2553593Y2 (ja) | 1991-12-10 | 1991-12-10 | 超音波霧化装置 |
| EP92420449A EP0546964B1 (en) | 1991-12-10 | 1992-12-07 | An ultrasonic wave nebulizer |
| DE69218901T DE69218901T2 (de) | 1991-12-10 | 1992-12-07 | Ultraschallzerstäuber |
| US07/986,690 US5312281A (en) | 1991-12-10 | 1992-12-08 | Ultrasonic wave nebulizer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10957791U JP2553593Y2 (ja) | 1991-12-10 | 1991-12-10 | 超音波霧化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0551474U JPH0551474U (ja) | 1993-07-09 |
| JP2553593Y2 true JP2553593Y2 (ja) | 1997-11-05 |
Family
ID=14513794
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10957791U Expired - Lifetime JP2553593Y2 (ja) | 1991-12-10 | 1991-12-10 | 超音波霧化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2553593Y2 (ja) |
-
1991
- 1991-12-10 JP JP10957791U patent/JP2553593Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0551474U (ja) | 1993-07-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19970520 |