JPS599728Y2 - Ultrasonic atomizer - Google Patents

Ultrasonic atomizer

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JPS599728Y2
JPS599728Y2 JP14422379U JP14422379U JPS599728Y2 JP S599728 Y2 JPS599728 Y2 JP S599728Y2 JP 14422379 U JP14422379 U JP 14422379U JP 14422379 U JP14422379 U JP 14422379U JP S599728 Y2 JPS599728 Y2 JP S599728Y2
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piezoelectric vibrator
transistor
voltage
starting switch
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JP14422379U
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Inventor
真一 伊藤
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松下電器産業株式会社
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  • Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
  • Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は圧電振動子を高周波振動させ超音波を液体中に
発射して、液体を霧化する超音波霧化装置に関するもの
であり、特に始動用スイッチを投入した瞬間に圧電振動
子に過渡電流が流れ圧電振動子が劣化するのを防止でき
る超音波霧化装置を提供するものである。
[Detailed description of the invention] This invention relates to an ultrasonic atomization device that atomizes liquid by making a piezoelectric vibrator vibrate at high frequency and emitting ultrasonic waves into liquid. An object of the present invention is to provide an ultrasonic atomization device that can prevent transient current from flowing through a piezoelectric vibrator and deteriorating the piezoelectric vibrator.

超音波霧化装置は、第1図a,l)に示すように霧化す
べき液体1の下部に取付けられた圧電振動子2を発振回
路3によって駆動し、超音波4を液面に向けて放射する
ことにより液体1を微粒子状に霧化させるものである。
The ultrasonic atomizer drives a piezoelectric vibrator 2 attached to the bottom of a liquid 1 to be atomized by an oscillation circuit 3, as shown in Fig. 1 a, l), and directs ultrasonic waves 4 toward the liquid surface. The liquid 1 is atomized into fine particles by radiation.

第1図aに示すように、圧電振動子2の駆動用発振回路
3が始動するとき液面6は水平であり、圧電振動子2か
ら放射された最初の超音波4は水平な液面6で全反射さ
れて反射超音波5となり、圧電振動子2を逆に励振する
As shown in FIG. 1a, when the drive oscillation circuit 3 of the piezoelectric vibrator 2 starts, the liquid level 6 is horizontal, and the first ultrasonic wave 4 emitted from the piezoelectric vibrator 2 is transmitted to the horizontal liquid level 6. The ultrasonic waves are totally reflected by the ultrasonic waves 5 and become reflected ultrasonic waves 5, which excite the piezoelectric vibrator 2 in the opposite direction.

もし、この動作開始の瞬間に発生する反射超音波5が大
きなエネルギーを持つものであれば、圧電振動子2には
この反射超音波5によって大きな過渡電流が流れる。
If the reflected ultrasonic wave 5 generated at the moment of the start of this operation has large energy, a large transient current flows through the piezoelectric vibrator 2 due to the reflected ultrasonic wave 5.

第2図は始動用スイッチを入れた瞬間からの時間と圧電
振動子2に流れる電流との関係を示す図であり、始動用
スイッチを投入した瞬間には第2図に示すような過渡電
流9が圧電振動子2に流れることがわかる。
FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the time from the moment when the starting switch is turned on and the current flowing through the piezoelectric vibrator 2. At the moment when the starting switch is turned on, a transient current 9 as shown in FIG. It can be seen that the current flows through the piezoelectric vibrator 2.

このような圧電振動子2の許容電流範囲より大きい過渡
電流9は圧電振動子2の劣化を早めることになる。
Such a transient current 9 that is larger than the allowable current range of the piezoelectric vibrator 2 accelerates the deterioration of the piezoelectric vibrator 2.

一方、第1図bに示すようにいったん霧化動作が開始さ
れ水面6に水柱7が形成されると、振動子2から放射さ
れる超音波4のエネルギーは霧化エネルギーとして消費
されるとともに水面6が波打っているため超音波4の液
面反射波は乱反射波8となり、圧電振動子2から放射さ
れる超音波4のエネルギーが大きくても圧電振動子2に
はほとんど影響を与えない。
On the other hand, once the atomization operation is started and a water column 7 is formed on the water surface 6 as shown in FIG. 6 is undulating, the liquid surface reflected wave of the ultrasonic wave 4 becomes a diffusely reflected wave 8, and even if the energy of the ultrasonic wave 4 emitted from the piezoelectric vibrator 2 is large, it hardly affects the piezoelectric vibrator 2.

すなわち第2図において10は始動用スイッチを投入し
て一定時間を経た後に圧電振動子2に流れる電流を示し
ており、圧電振動子2に流れる許容電流の範囲内の大き
さである。
That is, in FIG. 2, 10 indicates the current flowing through the piezoelectric vibrator 2 after a certain period of time has elapsed since the starting switch is turned on, and the magnitude is within the range of the allowable current flowing through the piezoelectric vibrator 2.

以下により、第1図aに示す超音波霧化装置の圧電振動
子2から放射される超音波4のエネルギーを最初だけご
く弱くしてやれば反射超音波5による過渡電流9が発生
せず圧電振動子2の劣化を防ぐことができることになる
As shown below, if the energy of the ultrasonic waves 4 emitted from the piezoelectric vibrator 2 of the ultrasonic atomizer shown in FIG. This means that the deterioration of 2 can be prevented.

次に以下の現象を従来の超音波霧化装置の基本回路を示
す第3図および同回路各部の電圧波形を示す第4図を用
いて具体的に説明する。
Next, the following phenomenon will be specifically explained with reference to FIG. 3, which shows the basic circuit of a conventional ultrasonic atomizer, and FIG. 4, which shows voltage waveforms at various parts of the circuit.

第3図において、11aと1l bは交流電源入力端子
、12 a ,12b ,12c , 12 d ハ整
流回路を構atるダイオード、13は雑音除去用の容量
が0.02μF程度のコンデンサ、14は整流回路の出
力端子、15.16はトランジスタ17のベースにバイ
アス電圧を与える分圧抵抗、18,19.20はコンテ
゛ンサ、21は抵抗、22は振動子であり、これらはコ
ルピツツ発振回路を構戊する。
In FIG. 3, 11a and 1lb are AC power input terminals, 12a, 12b, 12c, 12d are diodes that constitute a rectifier circuit, 13 is a capacitor with a capacitance of about 0.02 μF for noise removal, and 14 is a capacitor with a capacitance of about 0.02 μF. The output terminal of the rectifier circuit, 15.16 is a voltage dividing resistor that provides a bias voltage to the base of the transistor 17, 18, 19.20 are capacitors, 21 is a resistor, and 22 is an oscillator, which constitute the Colpitts oscillation circuit. do.

23はチョークコイル、24はトランジスタ17のコレ
クタ端子である。
23 is a choke coil, and 24 is a collector terminal of the transistor 17.

25は始動用スイッチであり、このスイッチ25を投入
すると圧電振動子22は振動を始める。
25 is a starting switch, and when this switch 25 is turned on, the piezoelectric vibrator 22 starts vibrating.

上記構或よりなる超音波霧化装置の回路において、電源
入力端子11 aと1l bには第4図aに示すような
単相交流電圧が印加され、ダイオード12a〜12dよ
り構威される整流回路によって第4図bに示すような整
流電圧に変換される。
In the circuit of the ultrasonic atomizer having the above structure, a single-phase AC voltage as shown in FIG. The circuit converts the voltage into a rectified voltage as shown in FIG. 4b.

この電圧は整流回路の出力端子14に現われ、抵抗15
.16で分圧され、トランジスタ17のベースバイアス
電圧となる。
This voltage appears at the output terminal 14 of the rectifier circuit and resistor 15
.. 16 and becomes the base bias voltage of the transistor 17.

またトランジスタ17のコレクタ端子24には、トラン
ジスタ17、コンデンサ18,19,20、抵抗21,
圧電振動子22で構或される発振回路により発生した高
周波電圧が第2図bに示す電源電圧で変形された第2図
Cに示す電圧波形が現われる。
Further, the collector terminal 24 of the transistor 17 is connected to the transistor 17, capacitors 18, 19, 20, resistor 21,
The voltage waveform shown in FIG. 2C appears when the high frequency voltage generated by the oscillation circuit constituted by the piezoelectric vibrator 22 is modified by the power supply voltage shown in FIG. 2B.

いま上記状態において始動用スイッチ25を投入し、そ
の時間が第4図bに示す時間11(電圧波形位相角がO
゜または180゜の整数倍の時)付近の場合には、整流
回路の出力端子14には最初小さな電圧しか現われない
ため第3図の圧電振動子22の発振出力は最初小さく、
そのため第2図の過流電端9は比較的小さい。
Now, in the above state, the starting switch 25 is turned on, and the time is 11 (voltage waveform phase angle is O) shown in FIG. 4b.
(or an integer multiple of 180°), only a small voltage appears at the output terminal 14 of the rectifier circuit at first, so the oscillation output of the piezoelectric vibrator 22 in FIG. 3 is initially small;
Therefore, the overcurrent terminal 9 in FIG. 2 is relatively small.

しかし、始動用スイッチ25を投入する時間が第4図b
に示す時間t2(電圧波形の位相角が90’または90
゜の奇数倍のとき)付近の場合には、第1図aにおいて
最初に大きなエネルギーの超音波4が放射されるため、
強力なエネルギーの反射超音波5が圧電振動子22(第
1図では2)に当り、第2図の過渡電流9は非常に大き
くなる。
However, the time it takes to turn on the starting switch 25 is shown in Fig. 4b.
Time t2 shown in (when the phase angle of the voltage waveform is 90' or 90')
(odd multiple of °), the ultrasonic wave 4 with large energy is emitted first in Figure 1a, so
The reflected ultrasonic wave 5 with strong energy hits the piezoelectric vibrator 22 (2 in FIG. 1), and the transient current 9 in FIG. 2 becomes very large.

このように始動用スイッチ25の投入する時間がたまた
ま時間t1付近の場合は、過渡電流9が比較的小さくな
るが、その他の大部分の場合は、圧電振動子22の許容
電流を超える大きな過渡電流が流れ、圧電振動子22を
劣化させることになる。
In this way, if the time to turn on the starting switch 25 happens to be around time t1, the transient current 9 will be relatively small, but in most other cases, a large transient current exceeding the allowable current of the piezoelectric vibrator 22 will occur. flows, deteriorating the piezoelectric vibrator 22.

本考案は上記の点を勘案しつなされたものである。The present invention has been developed taking the above points into consideration.

以下本考案の一実施例を図面をもとにして詳細に説明す
る。
An embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

第5図は本考案の一実施例における超音波霧化装置の回
路図である。
FIG. 5 is a circuit diagram of an ultrasonic atomizer according to an embodiment of the present invention.

同図において、破線内部26は本考案の一実施例におけ
る要部であ?保護回路を示す。
In the same figure, the part inside the broken line 26 is the main part in one embodiment of the present invention. Shows protection circuit.

保護回路26以外の部分は従来の超音波霧化装置の基本
回路を示す第3図と同一であるため、第3図と共通の番
号を付してある。
Since the parts other than the protection circuit 26 are the same as those in FIG. 3 showing the basic circuit of a conventional ultrasonic atomizer, the same numbers as in FIG. 3 are given.

第5図の保護回路26において、27は始動用スイッチ
、28はI・ランジスタ、29はI−ランジスタ28の
ベースと始動用スイッチ27間に設けられた抵抗、30
はダイオード、32はダイオード30のカソードと接地
間に設けられたコンデンサと抵抗である。
In the protection circuit 26 shown in FIG. 5, 27 is a starting switch, 28 is an I transistor, 29 is a resistor provided between the base of the I transistor 28 and the starting switch 27, and 30
is a diode, and 32 is a capacitor and a resistor provided between the cathode of the diode 30 and ground.

33は発振回路の電源電圧入力端子である。トランジス
タ28のコレクタはダイオード12 a〜12 dより
なる整流回路の出力端子14と接続され、トランジスタ
28のエミツタはトランジスタ17,コンデンサ18,
19,20,抵抗21,圧電振動子22よりなる発振回
路の電源人力端子33と接続されている。
33 is a power supply voltage input terminal of the oscillation circuit. The collector of the transistor 28 is connected to the output terminal 14 of a rectifier circuit consisting of diodes 12a to 12d, and the emitter of the transistor 28 is connected to the output terminal 14 of the rectifier circuit consisting of the diodes 12a to 12d.
19, 20, a resistor 21, and a piezoelectric vibrator 22.

トランジスタ28のベースは抵抗29,始動用スイッチ
27を通して整流回路の出力端子14と接続されている
The base of the transistor 28 is connected to the output terminal 14 of the rectifier circuit through a resistor 29 and a starting switch 27.

また、トランジスタ28のベースと接地間にダイオード
30とコンデンサ31およびコンデンサ31に並列に接
続された抵抗32が設けられている。
Further, a diode 30, a capacitor 31, and a resistor 32 connected in parallel to the capacitor 31 are provided between the base of the transistor 28 and the ground.

上記回路構或において今、始動用スイッチ27を投入し
た場合を考える。
Now consider the case where the starting switch 27 is turned on in the above circuit configuration.

始動用スイッチ27を投入すると、第4図bに示す電圧
が端子14に現われ、抵抗29、ダイオード30を通っ
てコンデンサ31が充電される。
When the starting switch 27 is turned on, a voltage shown in FIG.

このとき抵抗29の抵抗値をR29,コンデンサ31の
容量を63とすると充電時の時定数はほぼR29,C3
1となる。
At this time, if the resistance value of the resistor 29 is R29 and the capacitance of the capacitor 31 is 63, the time constant during charging is approximately R29, C3.
It becomes 1.

この時定数を大きく設定しておくと、トランジスタ28
のベース電圧は徐々に上昇し、トランジスタ28のエミ
ツタとコレクタ間に電流が徐々に流れ始める。
If this time constant is set large, the transistor 28
The base voltage of transistor 28 gradually increases, and current gradually begins to flow between the emitter and collector of transistor 28.

すなわちスイッチ27を投入した瞬間には、トランジス
タ17のバイアス電圧は非常に小さな値であって、その
後バイアス電圧は徐々に上昇してゆく。
That is, at the moment when the switch 27 is turned on, the bias voltage of the transistor 17 is a very small value, and thereafter the bias voltage gradually increases.

したがって、スイッチ27を投入し、発振動作が開始さ
れたときに発生する第1図aの反射超音波5はきわめて
小さいものになり、圧電振動子22には過渡電流がほと
んど流れない。
Therefore, the reflected ultrasonic wave 5 shown in FIG. 1A that is generated when the switch 27 is turned on and the oscillation operation is started becomes extremely small, and almost no transient current flows through the piezoelectric vibrator 22.

第6図は本考案の一実施例である超音波霧化装置の上記
回路において、スイッチ27を投入した瞬間からの時間
と圧電振動子22に流れる電流との関係を示す図である
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the time from the moment when the switch 27 is turned on and the current flowing through the piezoelectric vibrator 22 in the circuit of the ultrasonic atomizer which is an embodiment of the present invention.

同図において、スイッチ27を投入した瞬間に圧電振動
子22に流れる過渡電流34はきわめて小さく、時間の
経過とともに電流が35→36→37−+38の順に大
きくなって定常値に近づいていくことがわかる。
In the figure, the transient current 34 flowing through the piezoelectric vibrator 22 at the moment the switch 27 is turned on is extremely small, and as time passes, the current increases in the order of 35 → 36 → 37-+38 and approaches a steady value. Recognize.

なおダイオード30はコンテ゛ンサ31の電荷が抵抗2
9,スイッチ27を通って端子14側へ放電されるのを
防止するものである。
Note that the diode 30 has a capacitor 31 whose charge is connected to the resistor 2.
9, to prevent discharge through the switch 27 to the terminal 14 side.

抵抗32はスイッチ27が開放されたとき、コンテ゛ン
サ31に充電されていた電荷を放電するためのものであ
る。
The resistor 32 is for discharging the charge stored in the capacitor 31 when the switch 27 is opened.

なお、以上あ説明において始動用スイッチを入れた瞬間
に圧電振動子に流れる大きな過渡電流の原因を反射超音
波によるものとしたが、この他に回路のインダクタンス
戒分も過渡電流の原因となっていると考えられる。
In addition, in the above explanation, the cause of the large transient current that flows through the piezoelectric vibrator at the moment the starting switch is turned on is attributed to reflected ultrasonic waves, but in addition to this, the inductance of the circuit is also a cause of the transient current. It is thought that there are.

しかし、ここでは説明の便宜のため過渡電流の原因を反
射超音波のみによるものとし説明した。
However, here, for convenience of explanation, the cause of the transient current is explained as being caused only by reflected ultrasound waves.

原因のいかんにかかわらず始動用スイッチ投入時の発振
回路への印加電圧が問題となり、本考案の超音波霧化装
置はこの始動用スイッチの投入時の発振回路への印加電
圧の問題を解決するものである。
Regardless of the cause, the voltage applied to the oscillation circuit when the starting switch is turned on poses a problem, and the ultrasonic atomizer of the present invention solves this problem of the voltage applied to the oscillation circuit when the starting switch is turned on. It is something.

以上説明したように本考案の超音波霧化装置は、従来の
超音波霧化装置の基本回路にトランジスタ,抵抗,コン
デンサ等よりなるきわめて簡単な保護回路を付加するだ
けで実現できるものであり、発振回路の始動用スイッチ
を投入したとき、瞬時に高い規定バイアス電圧を印加せ
ず、徐々にバイアス電圧を上昇させて過渡電流を抑制し
、圧電振動子の劣化を防止できるものである。
As explained above, the ultrasonic atomizer of the present invention can be realized by simply adding an extremely simple protection circuit consisting of transistors, resistors, capacitors, etc. to the basic circuit of a conventional ultrasonic atomizer. When the starting switch of the oscillation circuit is turned on, a high specified bias voltage is not applied instantaneously, but the bias voltage is gradually increased to suppress transient current and prevent deterioration of the piezoelectric vibrator.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図a,l)は超音波霧化装置の静止時と動作時にお
ける断面図、第2図は従来の超音波霧化装置の基本回路
において、始動用スイッチを入れた瞬間からの時間と圧
電振動子に流れる電流との関係を示す図、第3図は従来
の超音波霧化装置の基本回路図、第4図a,l),cは
超音波霧化装置の回路の各個所における電圧波形図、第
5図は本考案の一実施例における超音波霧化装置の回路
図、第6図は第5図の装置において始動用スイッチを入
れた瞬間からの時間と圧電振動子に流れる電流との関係
を示す図である。 11 a ,1l b・・・−・・交流電源入力端子、
12a,12b,12 C ,12 d・・・・・・ダ
イオード、14・・・・・・整流回路の出力端子、22
・・・・・・圧電振動子、27・・・・・・始動用スイ
ッチ、28・・・・・・トランジスタ、29・・・・・
・抵抗、31・・・・・・コンテ゛ンサ、32・・・・
・・抵抗、33・・・・・・発振回路への電源電圧入力
端子。
Figure 1 a and l) are cross-sectional views of the ultrasonic atomizer when it is at rest and when it is in operation. Figure 2 shows the basic circuit of a conventional ultrasonic atomizer, showing the time from the moment the starting switch is turned on. A diagram showing the relationship between the current flowing through the piezoelectric vibrator, Figure 3 is a basic circuit diagram of a conventional ultrasonic atomizer, and Figure 4 a, l) and c are diagrams at various points in the circuit of the ultrasonic atomizer. Voltage waveform diagram, Figure 5 is a circuit diagram of an ultrasonic atomizer according to an embodiment of the present invention, Figure 6 is the time from the moment when the starting switch is turned on in the apparatus shown in Figure 5, and the voltage flowing through the piezoelectric vibrator. FIG. 3 is a diagram showing the relationship with electric current. 11a, 1lb...--AC power input terminal,
12a, 12b, 12 C, 12 d... Diode, 14... Output terminal of rectifier circuit, 22
...Piezoelectric vibrator, 27...Starting switch, 28...Transistor, 29...
・Resistance, 31... Condenser, 32...
...Resistor, 33...Power supply voltage input terminal to the oscillation circuit.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 交流を整流する整流回路と、上記整流回路の出力電圧を
電源電圧とする発振回路とを備えた超音波霧化装置であ
って、上記整流回路の出力端子と上記発振回路の電源電
圧入力端子との間にトランジスタのコレクタ・エミツタ
を接続し、かつ上記トランジスタのベースにベース電圧
を供給するコンデンサと抵抗とよりなる時定数回路を接
続し、さらにその時定数回路に始動用スイッチを設けた
超音波霧化装置。
An ultrasonic atomizer comprising a rectifier circuit that rectifies alternating current, and an oscillation circuit that uses the output voltage of the rectifier circuit as a power supply voltage, wherein an output terminal of the rectification circuit and a power supply voltage input terminal of the oscillation circuit The collector and emitter of a transistor are connected between the transistors, and a time constant circuit consisting of a capacitor and a resistor that supplies the base voltage is connected to the base of the transistor, and a starting switch is provided in the time constant circuit. conversion device.
JP14422379U 1979-10-17 1979-10-17 Ultrasonic atomizer Expired JPS599728Y2 (en)

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