JPS5913902B2 - 超音波液体霧化装置 - Google Patents

超音波液体霧化装置

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JPS5913902B2
JPS5913902B2 JP8882478A JP8882478A JPS5913902B2 JP S5913902 B2 JPS5913902 B2 JP S5913902B2 JP 8882478 A JP8882478 A JP 8882478A JP 8882478 A JP8882478 A JP 8882478A JP S5913902 B2 JPS5913902 B2 JP S5913902B2
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JP
Japan
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liquid
ultrasonic
atomization
circuit
transistor
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JP8882478A
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English (en)
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JPS5515652A (en
Inventor
哲明 信江
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS5913902B2 publication Critical patent/JPS5913902B2/ja
Expired legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05BSPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B17/00Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups
    • B05B17/04Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods
    • B05B17/06Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods using ultrasonic or other kinds of vibrations
    • B05B17/0607Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods using ultrasonic or other kinds of vibrations generated by electrical means, e.g. piezoelectric transducers
    • B05B17/0615Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods using ultrasonic or other kinds of vibrations generated by electrical means, e.g. piezoelectric transducers spray being produced at the free surface of the liquid or other fluent material in a container and subjected to the vibrations

Landscapes

  • Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
  • Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)
  • Pressure-Spray And Ultrasonic-Wave- Spray Burners (AREA)
  • Air Humidification (AREA)
  • Special Spraying Apparatus (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、数百KH2〜数MH2の電歪形超音波振動子
等を用いた超音波液体霧化装置に関するもので、その液
体霧化量を、電圧変動・温度変化・電歪振動子のぱらつ
き等の要因に関係なく、常に一定に保つことを目的とす
る。
近年、数百KH2〜数MH2の電歪形超音波振動子を用
いて液体燃料を微粒化して燃焼させる超音波液体燃料燃
焼装置が考えられているが、この電歪形超音波振動子に
て液体を霧化させる時、たとえば灯油等の時電源電圧±
10%の変動に対して±2596程度と大きく霧化量が
変化し、また、温度変化に対しても液体の粘性等により
非常に大きく霧化量が変化する。
その他、霧化量の変動要因として電歪振動子・超音波発
振器によるものが考えられ、以上の霧化量の変動要因を
すべて解決して安定させることはほとんど不可能に近い
状態であつた。
0 第1図に従来の超音波液体霧化装置の回路例を示す
1は商用交流電源であり全波整流ダイオートブリッジ2
に接続され、このダイオードブリッジ2の出力の+側は
ダイオード4のアノード及びコイ15 ル1及びコンデ
ンサ8の各一端と、また−側はコンデンサ3及び13の
各一端及び抵抗6の一端及びNPNトランジスタ15の
エミッタと接続されている。
ダイオード4のカソードはコンデンサ3の他端及び抵抗
5の一端と、抵抗5の他端は抵抗フ06の他端及び抵抗
9の一端と、抵抗9の他端はコンデンサ13の他端及び
コイル12の一端及びコイル14の一端とそれぞれ接続
されている。コイル12の他端はコンデンサ11の一端
と接続され、コンデンサ11の他端に超音波振動子10
の一端Σ が接続されている。超音波振動子10の他端
にはコイル1及びコンデンサ8の各他端及びNPNトラ
ンジスタ15のコレクタが接続され、NPNトランジス
タ15のベースはコイル14と接続されている。30以
上のように構成された従来例の回路においてダイオード
4、抵抗5及び6、9、コンデンサ3にてトランジスタ
15のバイアス回路が構成されコイルT312及び14
とコンデンサ8、11及び13とトランジスタ15と超
音波振動子10に35て発振回路が構成され、電源1よ
り交流電圧が加わると全波整流ダイオードブリッジ2に
より全波整流された直流出力がバイアス回路及び発振回
路に加えられ、超音波振動子10が駆動される。
ここで、電源1の電源電圧が変動すると、霧化量は超音
波振動子10の入力電力にほぼ比例し、液体中の超音波
振動子10の内部インピーダンスは駆動電圧と駆動電流
の位相差が一定であればほとんど変化しないため、電源
1の変動率のおよそ二乗にて霧化量が変化する。また、
温度変化により粘性が変化し、ある一定量を霧化させる
に必要な駆動電力が変化しても常にほぼ同じ駆動電力し
か加わらないため、たとえば低温になるに従つて霧化量
が低下するという現象が生じる。
また、発振器により超音波振動子10に加えられる電流
と電圧の位相差によつても霧化量がかなり変わり、量産
時等を考えると常に同じ位相差に調整することはかなり
の苦労を必要とする。
また、霧化させるべき液体がなくなつた場合には無負荷
駆動となり発振回路のトランジスタ等又は超音波振動子
10を破壊させてしまうことがある等従来数多くの欠点
があつた。そこで、本発明の超音波液体霧化装置は、超
音波振動子、発振回路関係の原因による霧化量の変動要
因を全て無くすため、霧化させるべき液体を外部給油装
置により供給し、液位検出器により超音波振動子の駆動
出力を制御して供給された量だけを完全に霧化するよう
構成したものである。
以下、第2図に本発明の超音波液体霧化装置の回路の一
実施例を示す。第2図において、第1図の従来例と同一
符号で示される部分は同様に構成されている。
また、Aは液位検出器による超音波振動子10の駆動制
御回路を、Bは超音波振動子10の駆動回路を示す。超
音波振動子10の駆動制御回路Aにおいて、16は直流
電源で+側が抵抗17,19の各一端及びトランジスタ
23,25の各エミツタにそれぞれ接続されている。抵
抗17の他端はフオトインタラプタ18の発光ダイオー
ド18aの一端と接続され、抵抗19の他端は抵抗20
の一端及びトランジスタ23のベースに接続されている
。そして抵抗20の他端は抵抗21及びコンデンサ22
の各一端と抵抗21の他端はフオトインタラプタ18の
フオトトランジスタ18bのコレクタと各々接続され、
トランジスタ23のコレクタは抵抗24の一端及びトラ
ンジスタ25のベースと、トランジスタ25のコレクタ
は抵抗5、コイル7、コンデンサ8,24の各々一端と
接続されている。そして、直流電源16の一側にフオト
インタラブタ18の発光ダイオード18aの他端とフオ
トトランジスタ18bのエミツタ及びコンデンサ22,
26,13、抵抗6,24の各他端、トランジスタ15
のエミツタが各々接続されている。な卦、超音波振動子
10の駆動回路Bの構成は第1図の従来例と同じもので
あるので省略する。第3図は、構成を簡単に示したもの
で、101は液体の定流量供給装置を示し、102は霧
化槽〜103は霧化させるべき液体、104は第2図の
A,B回路の駆動制御装置をそれぞれ示す。
また10は超音波振動子を、18はフオトインタラプタ
を、105は液位検出用の側柱を、106,107はフ
ロート及びフロートに取付けられた光制御用のしや光板
を示す。以上のように構成された本発明の液体霧化装置
の動作を説明すると、まず、第2図において直流電源1
6より電流が供給され、抵抗17を通つてフオトインタ
ラプタ18の発光ダイオード18bを発光させる。
ここで、第3図の霧化槽102内に霧化させるべき液体
103が無い場合フロート106及びしや光板107が
下がつているので発光ダイオード18aの光がフオトト
ランジスタ18bにそのまま入射し、フオトトランジス
タ18bを導通させ抵抗19,20,21に電流を流し
トランジスタ23のコレクタ・エミツタ間を導通させる
トランジスタ23が導通状態になると、トランジスタ2
5のベース・エミツタ間電圧をほぼ0CV〕にするため
トランジスタ25がしや断状態で振動子駆動回路Bは動
作を行わない。次に定流量供給装置101より液体が供
給されると霧化槽102内の液位が上昇し、フロート1
06、しや光板107も上昇するため、フオトインタラ
プタ18の発光ダイオード18bよりの光量を減少させ
てフオトトランジスタ18bに入射させるようになり、
フオトトランジスタ18bのコレクタ電流を減少させる
するとこれに接続されているトランジスタ23のベース
電流も減少するのでトランジスタ25にベース電流が流
れ、駆動回路Bに電流を供給し超音波振動子10を駆動
させる。超音波振動子10が駆動されると液体103が
霧化されるため、液位の上昇を減らし、液体供給量と霧
化量が一致する駆動レベルにて安定する。
したがつて、この液体霧化装置を用いれば、外部の定流
量供給装置101にて供給される流量と全く同じ量が霧
化されることになる。よつて、霧化量は超音波振動子1
0や発振回路、電源電圧の変動等の変動要因に全く影響
されることなく常に一定量の安定したものが得られるこ
とになる。ここで〜コンデンサ22と26は、液位レベ
ルの変動を吸収し安定化させるものである。第4図は本
発明の他の実施例を示すもので、第2図の実施例では駆
動回路Bへの供給電力をトランジスタ25によりリニア
に制御していたものをトランジスタ25の発熱を抑え、
大電力用に向かせるため、パルス幅変調回路Cによりパ
レス駆動制御を行わせたものである。
第4図に卦いて、第2図と同一番号,記号は同一物を示
す。
直流電源16の+側に抵抗17,27,28の各一端及
びパルス幅変調回路Cの電源入力端子2′及びトランジ
スタ25のエミツタが、−側にフオトインタラプタ18
の発光ダイオード18aの一端及びフオトトランジスタ
18bのエミツタ,コンデンサ22,24の一端及びパ
ルス変調回路Cの一電流入力端子4′及び駆動回路Bが
それぞれ接続され、抵抗17の他端にフオトインタラプ
タ18の発光ダイオード18aが、また抵抗27の他端
に抵抗21の一端及びコンデンサ22の他端及びパルス
幅変調回路Cの変調入力端子「が、また、抵抗21の他
端にフオトインタラプタ18のフオトトランジスタ18
bのコレクタが各々接続されている。パルス幅変調回路
Cの出力端子32には抵抗29の一端が接続され、抵抗
29の他端にトランジスタ25のベース及び抵抗28の
他端が接続されている。そして、トランジスタ25のコ
レクタにコンデンサ24の他端及び駆動回路Bが各々接
続されている。以上のように構成された回路に卦いて、
第2図の回路の場合と同様霧化槽102に液体が少くフ
ロート106が下がつている場合にはフオトインタラブ
タ18のフオトトランジスタ18bは導通状態であるた
め抵抗21と27の接続点の電位は低い値にある。
パルス幅変調回路Cは、変調入力端子「の入力電圧によ
りパルス幅を制御する構jフ 成であり、入力電圧が低いと出力端子35が0FFする
時間が長く、入力電圧が高いと0Nする時間が長くなる
回路である。
よつて、この場合には出力端子3′が0FFの時間が長
くなるためトランジスタ25によりコンデンサ24に蓄
えられる電荷が少なく、駆動回路Bは極少レベルにて超
音波振動子10を駆動することになり、霧化は行われな
い状態にある。
次に定流量供給装置101により液体が供給されると霧
化槽102内の液位が上昇し、第2図の回路と同様フオ
トインタラブタ18のフオトトランジスタ18bのコレ
クタ電流が減少し、よつてパルス幅変調回路Cの変調入
力端子15の入力電圧が土昇するので前述と逆にコンデ
ンサ24の両端電圧が上昇する。そして超音波振動子1
0が駆動され液体供給量と霧化量が一致する駆動レベル
にて安定する。以上の実施例については液位検出器に発
光ダイオード18aとフオトトランジスタ18bによる
フオトインタラプタ18を用いた場合について述べたが
、他のCdS等を用いたのでも同様の動作を行える。
上述のように、本発明によれば、霧化槽に液位検出器を
取付け、超音波振動子の駆動制御回路の駆動出力を制御
して霧化槽内の液位を一定に保つよう構成することによ
り、従来大きな問題となつていた電源電圧の変動,温度
変化,超音波振動子のばらつき、発振回路のばらつき等
多くの霧化量変動要因に全く影響されることなく常に一
定の量の霧化を行わせることが可能となる。
また、液体燃料燃焼装置に使用した場合、先ず液体燃料
の供給を超音波振動子の駆動制御回路の電源投入と同時
に行わせ、所定時間後燃焼フアンを動作させる等により
立ち土がり時に大霧化量を送り、着火性を良くする等の
効果も期待できる。
また、液体を送らなければ霧化を行わないため、超音波
振動子を無負荷駆動させて駆動回路や超音波振動子等を
破壊させることも全く無くなる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の超音波液体霧化装置の回路図、第2図は
本発明の一実施例にかかる超音波液体霧化装置の回路図
、第3図は同超音波液体霧化装置の要部断面図、第4図
は本発明の他の実施例にかかる超音波液体霧化装置の回
路図である。 10・・・・・・超音波振動子、18・・・・・・フオ
トインタラプタ、18a・・・・・・発光ダイオード、
18b・・・・・・フオトトランジスタ、102・・・
・・・霧化槽、A・・・・・・駆動制御回路、c・・・
・・・パルス幅変調回路。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 液体霧化槽に超音波振動子と液位検出器とを取付け
    、前記液位検出器の出力により超音波振動子の駆動制御
    回路の駆動出力を制御することを特徴とする超音波液体
    霧化装置。 2 前記液位検出器は発光ダイオードとフォトトランジ
    スタによりなるフォトインタラプタで構成したことを特
    徴とする特許請求の範囲第1項に記載の超音波液体霧化
    装置。 3 前記超音波振動子の駆動制御回路はパルス幅変調回
    路で構成したことを特徴とする特許請求の範囲第1項に
    記載の超音波液体霧化装置。 4 前記液位検出器はCdSで構成したことを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項に記載の超音波液体霧化装置。
JP8882478A 1978-07-19 1978-07-19 超音波液体霧化装置 Expired JPS5913902B2 (ja)

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