JPS5987078A

JPS5987078A - 電気的振動子の駆動装置

Info

Publication number: JPS5987078A
Application number: JP19643782A
Authority: JP
Inventors: 伸一中根; 前原　直芳; 一志山本
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1982-11-09
Filing date: 1982-11-09
Publication date: 1984-05-19

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、電気的振動子を効率よく作動する駆動装置に
関する。

従来例の構成とその問題点電気的振動子にその固仔共振周波数と一致する周波数の
駆動ｔに圧を印加したとき、最も効率良く動作させるこ
とができる。

従来、特公昭５０−２６３９１号公報［セラミック体の
駆動方式」には、１１駆動電圧位相と電流位相を同相に
するセラミック体の駆動方式があった。

しかし、セラミック体、すなわち、電気的振動子は単体
として用いることはほとんどなく、液体を霧化させる装
置への応用では、液体を充填するタンクの底部へ装着し
てタンフタ［体に振動を与え霧化させる。あるいは、ホ
ーン型の振動子に密着固定し機械的振動を増幅して滴下
液体を霧化させるなど、他の基体と共に振動した。この
場合には、電気的振動子は容量性としての特性が上体と
なり、駆動電圧位相と電流位相を同相にするためには複
雑な整合回路が必要になったり、あるいは、同相にする
ことが不’Ｊ能な場合もあった。

発明の目的本発明は、このような従来の電気的振動子の駆動方式の
欠点を排し、構成が簡単で、しかも、環境変化等により
電気的振動子の機械的共振点がずれても自動的に高効率
で作動すべく共振周波数を追尾する駆動装置の提供を目
的とする。

発明の構成本発明の駆動装置は、電気的振動子に駆動信号を与える
駆動部と、前記電気的振動子に流れる電流を検出する電
流検出器と、前記電気的振動子の駆動電圧の位相と前記
電流検出器によって検出される駆動電流との位相差に依
存して出力信号を発生する位相比較器と、前記位相比較
器の出力信号に依存して発振周波数を可変し前記駆動部
に信号を与える発振器とから構成されている。

上記のような本発明の構成で、電気的振動子の駆動電圧
と電流の位相差を最小にすべく発振器力；作用する。特
に、液体を充填する加圧室、前記加圧室に臨むように配
されたノズル部、そして、前記ノズル部を付勢して加振
する電気的撮動子を有する霧化器の構成では、最大霧化
量が得られる機械的共振点付近の駆動周波数で容量性の
特性を示し、しかも、霧化量ピークでは駆動電圧と電流
の位相差が最小になっている。そこで、本発明の駆動装
置にて、前記位相差が最小となるように駆動周波数を可
変する。

実施例の説゛明第１図で、本発明の駆動装置を霧化器に取り付けた電気
的振動子に適用した例を示す。

この図は、本発明の駆動装置を適用した石油温風機の構
成を示す断面図である。

温風機のケース１の上面には運転操作部２が設けられ、
シーケンスコントロール及び電気的振動子駆動コントロ
ール等を行う制御部３に操作信号が送られる。運転開始
信号を受けた制御部３により、送風モータ４が起動され
る。送風モータ４には、燃焼用空気を供給する送風ファ
１５と、後述する負圧力を発生させる吸引ファン６が同
軸で連結されている。

燃焼用空気は、前述送風ファン６の回転により、吸込ロ
アから入り、オリフィス部８を通って、矢印で示すよう
に霧化室９．２次空気室１ｏに送り込まれ、燃焼室１１
、排気筒１２を経て、排ガスとして出される。

一方、タンク１３に蓄えられた燃焼の灯油は、液面をほ
ぼ一定の高さＡに制御するしベラ１４に送られる。運転
停止時は、霧化部１５への燃焼供給パイプ１６内の液面
も図中Ａと同じ高さのＢに制御される。ところが、運転
開始で送風モータ４が廻り出すと、送風ファン５０回転
により１）り述のオリフィス８の下流側１７には負圧力
（例えば、−Ｐ１＝−１０聰Ａｑ）が発生し、また吸引
ファンの回転により高圧側１８と負圧側１９の間にも負
圧力差（例えば、−Ｐ２＝−３０聰Ａｑ　）が発生する
。

この高圧側１８は、オリフィス下流側と連結しているの
で、負圧側１９は前述の各負圧力の和（−Ｐ３＝−Ｐ１
＋（−Ｐ２）；−４０聰Ａｑ　）となる。低圧側１９は
パイプ２０で、前述の霧化部１５に連結されているので
、前述の負圧力が−Ｐ３で燃料供給パイプ１６内の液面
Ｂを上昇させ、霧化部１６内に灯油を充満させながらさ
らに液面を上昇させ、パイプ２０中の高さＣでバランス
させる。

以上の動作は、送負ファン５のプリパージ期間になされ
、霧化部１５はこの期間で霧化動作の準備が完了する。

つまり、液体燃料が充填される。

次に制御部３は、点火器２１を起動すると共に、霧化部
１５を付勢し、霧化室９内に霧化粒子２２を噴出させる
。噴霧された霧化粒子は点火パワーにより瞬時に着火・
燃焼動作を行い、２次空気と混合して燃焼筒２３の先端
に保炎する火炎２４を形成し、燃焼を持続する。２５は
大炎検出素子のフレームロッドで、着火・失火及び燃焼
状態を監視している。２６は温風を送り出すための対流
ファンである。

次に、本発明の一実施例である霧化部１５について、第
２図の断面図でさらに詳しく説明する。

第１図と同じ番号のものは、同一機能を有する相当物で
ある。ボディー２７は霧化室の壁面２８に、ビス２９で
固定されている。ボディー２７の中には、円筒形の加圧
室３Ｑが形成され、前述の燃料供給パイプ１６及び気体
排出用のパイプ２０に連通されている。３１は加圧室の
一面に臨んで配されたノズル部で、外周はボディー２７
に接合されている。ノズル部３１の中央には、液滴吐出
用の微細な孔を有する球面状の突起３２が形成されてい
る。

さらにノズル部には、円環状の電気的共振点・、ここで
は圧電素子３３が装着されている。この月Ｓ電素子３３
は、厚さ方向に分極処理された圧電セラミックで、ノズ
ルとの接合面及び反対１１１すの面には電極面を有して
いる。３４は、圧電素子３３へ駆動信号を伝達するリー
ド線で、一方は圧電素子の片面へハンダ付けされ、他方
はボディー２７にビス３５で接続されている。駆動信号
により圧電素子の機械的振動が励起されると、ノズル部
３１も付勢されて加振するので、結果として加圧室内の
液体が霧化粒子として噴出される。

第３図は、駆動周波数を変化させたときの、電気的振動
子に流れる電流変化へ、電圧と電流の位相差Ｂ、霧化ｌ
゛変化を示している。Ａで示すように、ｆｌ　は電気的
共振点での駆動周波数、ｆ３は電気的反共振点での駆動
周波数、また、Ｃで示すように、ｆ２は最大霧化時の駆
動周波数を表わしている。ｆ２は、ｆｌとｆ３の略中間
の周波数で、Ｂから明らかなように、′電圧と電流の位
相差（電圧に対する電流の進み位相）が最小になってい
る。駆動周波数が、ｆ２から下がっても、あるいは逆に
増えても、１）ＩＪ記位相差は増加し、容着性の特性か
主体となっていく様子かわかる。これらの図から明らか
なように、素子に加わる電圧と、素子に加わる電圧と、
素子に流れる電流との位相差を最小にする周波数で駆動
すれば、最大霧化量が得られる。ところで、この実施例
においては、最大霧化量の得られる周波数での駆動が、
噴出時に安定なノズル部振動を実現している。第３図で
の１２が、霧化部としての機械的共振点なのである。

第４図は、本発明の駆動装置の構成を示す機能ブロック
図である。圧電素子３３に駆動信号を与える駆動部３６
は、発振器３７からの所定周波数で動作する。圧電素子
に流れる電流ｔよ、電流検出器３８で検出され、駆動部
からの駆動電圧との位相差を検出すべく、駆動電圧と共
に位相比較器３９に人力している。検出された電流は、
′ｉに厘信号に変換されて前記位相比較器中で駆動電圧
との位相差が求められる。前記位相挙に依ｒｒシて位相
比較器から出力信号を出し、前記発振２にてｔ」、前記
出力信号に基づいて駆動周波数がｆ２となるように発振
周期を調整する。駆動周波数を１２とするためには、第
３図のＢかられかるように、周波数を微増したときに位
相差が増加する領域（ｆ＞１２）ならば、周波数を減少
させるし、逆に周波数の微増で位相差が減少する領域（
ｆくｆ２）ならば、駆動周波数をさらに微増させｆ２に
近づけるという操作を行う。この動作により、本発明の
駆動装置でに１常に発振周波数がｆ２となるように系全
体として自動追尾している。

ところで、駆動ｊａ号としては、ＩＥ弦波ならは検出電
流も略正弦波形としてとらえられるので、位相比較は容
易に行なえる。甘だ、駆動部からは矩形波のスイノチン
ク信号が出されても、例えはインダクタンスを介して３
３の圧電素子に印加すれは、霧化部の客用外とｆ）′ｌ
Ｊ記インダクタンスとのタンク回路によって、圧電素子
自体に加わる駆動電圧、及び、駆動電流は正弦波に略等
しい形となり、圧電素子両端の重圧位相、及び、通電電
流との位相比較も実現できる。

址だ、本実施例では、駆動系の中に周波数フィルタを含
めていないが、位相比軸器の出力信号をループフィルタ
を介して発振器３７に伝達する方式も、耐雑音性に対し
て有効である。

さらに、発振器として特別なブロック構成を持たなくて
も、圧７Ｅ素ｒ自体の機械的共振付近の電気回路的共振
信号を取り出し、位相比駿器、及び、移相器を介して自
励の発振系として構成することもてきる。

発明の効果以上のように、本発明の駆動装置によれば次のような効
果が得られる。

（１）温度等の周囲変化、あるいは、霧化部構成の経１
時的変化妃よって、機械的共振点がずれても、常に自動
周波数追尾し、効率のよい発振駆動系が実現できる。

（２）電気的振動子の駆動電圧と通電電流を同相にする
ための複雑な整合回路等を用いることなく、簡単な構成
で機械的共振点での発振を持続できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例である石油温風機の構成を
示す断面図、第２図は本発明の一実施例である霧化部の
構成を示す断面図、第３Ｎｄ、駆動周波数に対するＡ電
流変化・Ｂ電圧と電流の位相差変化・Ｃ霧化母変化を示
す図、第４図ｄ：本発明の駆動装置のブロック構成図で
ある。３０・・・・・・加圧室、３１・・・・・・ノズル部、
３３・・・・・・電気的振動子、３６・・・・・・駆動
部、３７・・・・・・発振器、３８・・・・・・電流検
出器、３９・・・・・・位相比較器。第１図１６４２６第３図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）電気的振動子と、前記電気的振動子に駆動信号を
与える駆動部と、前記電気的振動子に流れる電流を検出
する電流検出器と、前記電気的振動子・の駆動電圧と前
記電流検出器によって検出される駆動電流との位相差に
依存して出力信号を発／、ｔ（−Ｊ−る位相比較器と、
前記位相比較器の出力信号に依存して発振周波数を可変
し前記駆動部に信号ケ１）。える発振器とから構成された電気的振動子の駆動装置。
（２）前記電気的振動子の駆動電圧と前記電流検出器に
よって検出される駆動電流との位相差が最小になるよう
に発振周波数を可変する特許請求の範囲第１項記載の電
気的振動子の駆動装置。
（３）前記電気的振動子は、液体を充填する加圧室に臨
むように設けたノズル部を付勢して加振する特許請求の
範囲第（２）項記載の電気的振動子の駆動装置。