JPS60193571A - Piezoelectric vibrator - Google Patents

Piezoelectric vibrator

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JPS60193571A
JPS60193571A JP5022284A JP5022284A JPS60193571A JP S60193571 A JPS60193571 A JP S60193571A JP 5022284 A JP5022284 A JP 5022284A JP 5022284 A JP5022284 A JP 5022284A JP S60193571 A JPS60193571 A JP S60193571A
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waveform
piezoelectric vibrator
time
transistor
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JP5022284A
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小泉 秀世
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 く技術分野〉 本発明は、電気を機械振動に直接変換するために、圧電
材料と電極とが貼り合わされてなる圧電振動子を使用し
た圧電振動装置に関し、例えば、液体、気体、粉体用ポ
ンプの加圧部分やその他の振動部分に利用できる圧電振
動装置に関する。
[Detailed Description of the Invention] Technical Field> The present invention relates to a piezoelectric vibrator using a piezoelectric vibrator made of a piezoelectric material and an electrode bonded together in order to directly convert electricity into mechanical vibration. , relates to a piezoelectric vibrating device that can be used in pressurizing parts of pumps for gases and powders and other vibrating parts.

く従来技術〉 従来、液体燃料用のポンプは、電動機やソレノイドを使
い、羽根車やピストン又はプランジャーを作動させその
回転運動や往復運動により、液体燃料に遠心力を与えて
吐出したり、シリンダー内容積の拡大と縮小により吐出
したりする構造であった。しめ化、この従来のポンプで
は、液体燃料に直接作用する羽根車やピストン又はプラ
ンジャー等は、電気信号を与えても自ら運動でトす、羽
根車やピストンは電動機の回転運動を伝達軸により受け
、またプランジャーはソレノイドに流れる電流による磁
界(電磁力)によりその働ぎを行うものであるが、この
ような中間的な伝達機構を持つことは、ポンプ自体の大
型化を招ぎ、また内部構造を複雑にしていた。
Conventional technology> Conventionally, pumps for liquid fuel use electric motors or solenoids to operate impellers, pistons, or plungers, and their rotational or reciprocating motion applies centrifugal force to the liquid fuel and discharges it. It had a structure that discharged water by expanding and contracting the internal volume. In this conventional pump, the impeller, piston, plunger, etc. that act directly on the liquid fuel move by themselves even when an electric signal is applied.The impeller and piston transfer the rotational movement of the electric motor to the transmission shaft. The receiver and plunger perform their functions using the magnetic field (electromagnetic force) caused by the current flowing through the solenoid, but having such an intermediate transmission mechanism increases the size of the pump itself and also The internal structure was complicated.

〈 先願技術 〉 そこで本願出願人は、上記の点に鑑み、電気エネルギー
を往復運動である振動に直接変換するユニモルフ振動子
をポンプの加圧部に用いることにより、構造を簡単にし
かつ小型化し得るポンプをすでに特願昭1−75381
号で提案している。
<Prior Application Technology> In view of the above points, the applicant of the present application has simplified the structure and miniaturized the pump by using a unimorph vibrator that directly converts electrical energy into vibration, which is a reciprocating motion, in the pressurizing part of the pump. Patent application No. 1-75381 has already been filed for the pump to be obtained.
It is proposed in the issue.

そしてその構造は、第1図(a)(1))(c)の通り
である。士なわ%BCは振動部に圧電磁器薄板(ピエゾ
素子)2を用いた円板状のユニモルフ圧電振動子であり
、三個の構成片3 a、 3 b、 3 cからなるポ
ンプ本体3の内部の液体加圧室4に、その容積を拡大、
縮小させる如く円板状のユニモルフ振動子BCが配置さ
れている。5は前記圧電磁器薄板2と共にユニモルフ振
動子BCを構成する金属製薄板、6は吐出側逆止弁、6
aは吐出通路、7は吸入側逆止弁、7aは吸入通路、6
bは吐出側継手、71〕は吸入側継手、8は円環状弾性
体、9は導線、10は円環状弾性体である。
The structure is as shown in FIG. 1(a)(1))(c). Shinawa%BC is a disk-shaped unimorph piezoelectric vibrator using a piezoelectric ceramic thin plate (piezo element) 2 as a vibrating part, and the inside of the pump body 3 consisting of three component pieces 3 a, 3 b, and 3 c. Expand its volume to the liquid pressurized chamber 4,
A disk-shaped unimorph resonator BC is arranged so as to be reduced in size. 5 is a metal thin plate that constitutes the unimorph vibrator BC together with the piezoelectric ceramic thin plate 2; 6 is a discharge side check valve;
a is a discharge passage, 7 is a suction side check valve, 7a is a suction passage, 6
b is a discharge side joint, 71] is a suction side joint, 8 is an annular elastic body, 9 is a conducting wire, and 10 is an annular elastic body.

上記構造の液送ポンプにおいて、ユニモルフ振動子BC
に接続されている導線9に一定周波数の電圧を印加する
と、ユニモルフ振動子Bcは凹凸状に交互に変形する。
In the liquid pump having the above structure, the unimorph vibrator BC
When a constant frequency voltage is applied to the conducting wire 9 connected to the unimorph resonator Bc, the unimorph resonator Bc is deformed alternately into a concave and convex shape.

このユニモルフ振動子Bcの前方に二個の逆止弁6,7
があり、ユニモルフ振動子BCが凹状に変化するとき、
吐出側逆止弁6は閉じ、吸入制逆1に弁7が開ト液体燃
料は液体加圧室4に流入する。
Two check valves 6 and 7 are installed in front of this unimorph oscillator Bc.
, and when the unimorph oscillator BC changes into a concave shape,
The discharge side check valve 6 is closed, and the suction check valve 7 is opened and liquid fuel flows into the liquid pressurizing chamber 4.

次にユニモルフ振動子BCが平面状ないし凸状に変化す
るとき、吸入側逆止弁7は閉じ、吐出側逆止弁6が間外
液体加圧室4にある液体燃料は、吐出制逆+)−弁6を
通り圧送される。 なおユニモルフ振動子BCは導線9
に一定周波数の電圧を印加すると、凹凸状に交互に変形
し、ポンプの吐出流量を電圧により制御できることにな
る。
Next, when the unimorph oscillator BC changes from a planar shape to a convex shape, the suction side check valve 7 closes, and the liquid fuel in the liquid pressurizing chamber 4 between the discharge side check valve 6 and the discharge control + ) - pumped through valve 6. In addition, the unimorph resonator BC is connected to the conductor 9.
When a voltage of a constant frequency is applied to the pump, the pump deforms into a concave and convex shape alternately, and the discharge flow rate of the pump can be controlled by the voltage.

そして、上記先願技術によれば、下記の効果が期待でき
る。
According to the above-mentioned prior art, the following effects can be expected.

(イ)ユニモルフ振動子の利用により、機能及び構造が
簡素化され、小型化力呵能となる。
(a) The use of a unimorph resonator simplifies the function and structure, making it possible to downsize.

(ロ)R能部品点数が少なくなり、各部品形状精度の累
積影響度が小さくなり高品質が望める。
(b) The number of R-function parts is reduced, and the cumulative influence of shape accuracy of each part is reduced, so high quality can be expected.

(ハ)従来の中間伝達機構が省け、この機構における損
失がなくなり高効率が望める。
(c) The conventional intermediate transmission mechanism can be omitted, and loss in this mechanism can be eliminated, resulting in high efficiency.

(ニ) コスト的に安価なものとなる。(d) It is inexpensive in terms of cost.

(ホ)往復運動がないため、摩耗なじみによる品質トラ
ブルがない。
(e) Since there is no reciprocating movement, there are no quality problems due to wear and tear.

(へ)電圧の制御によりリニアに吐出量を制御でトる。(f) The discharge amount is controlled linearly by controlling the voltage.

また、上記先願技術における振動子用印加電圧制御回路
は、第1図(d)の如く構成されていた。
Further, the vibrator applied voltage control circuit in the prior art was configured as shown in FIG. 1(d).

すなわち入力電源ACが変動しても、圧電振動子BCに
は一定の電圧が印加されるようにダイオードDI、l)
2、抵抗R1,R2,R3,R4、コンデンサCI、C
2、定電圧ダイオードZD1.2D2、トランジスタT
ri、Tr4を用いる。そして抵抗R5,R6、定電圧
ダイオ−FZD3.ZD4で演算増幅器(以下オペアン
プと略称)ICI、IC2用の一定電源を得、オペアン
プで正弦波信号を発振させ、0点で第2,3図(、)の
如と正負両方向の交流電圧波形を得ている。そしてオペ
アンプで得た正弦波信号を結合コンデンサC3,C4を
介してトランジスタTr2.Tr3のベース1こ入れ、
これら′にスイッチングを行わせ、d点で第2,3図(
b)の如き交流電圧波形を得ることにより圧電振動子B
Cには充放電が繰返えされ、歪み振動が発生するので、
この圧電振動子BCを利用したポンプが作動する。
In other words, the diode DI, l) is connected so that a constant voltage is applied to the piezoelectric vibrator BC even if the input power supply AC fluctuates.
2. Resistors R1, R2, R3, R4, capacitors CI, C
2. Constant voltage diode ZD1.2D2, transistor T
ri, Tr4 is used. And resistors R5, R6, constant voltage diode-FZD3. Obtain a constant power supply for operational amplifiers (hereinafter referred to as operational amplifiers) ICI and IC2 with ZD4, oscillate a sine wave signal with the operational amplifier, and generate AC voltage waveforms in both positive and negative directions at the 0 point as shown in Figures 2 and 3 (,). It has gained. The sine wave signal obtained by the operational amplifier is then passed through coupling capacitors C3 and C4 to transistor Tr2. Insert one base of Tr3,
2 and 3 (Fig. 2 and 3) at point d.
By obtaining the AC voltage waveform as shown in b), the piezoelectric vibrator B
Since C is repeatedly charged and discharged, distortion and vibration occur,
A pump using this piezoelectric vibrator BC operates.

そして、この印加電圧制御回路において、印加の周波数
の切換えは発光素子P1と受光素子P2からなるホトカ
プラーPCIのオン、オフを、マイクロコンピュータの
指令により発光素子P1をオン、オフして行うものであ
り、ホトカプラーPC1がオンの場合にのみ、可変抵抗
VRと並列に制御抵抗Rが挿入されて、これらの合成抵
抗は小さくなり、オペアンプICIの入力信号が変化す
るので、d点の電圧波形は第2図(1))の如く、ホト
カプラーPC4がオフの場合の第3図(1))に比べて
周波数が大きくなる。すなわち、大吐出量を必要とする
強運転の場合にはホトカプラーPC1をオンさせるもの
であり、このと趣のオペアンプ■C2の出力側の0点の
電圧波形および圧電振動子BCのd点の電圧波形は第2
図(a)、(+3)の如くであり、また小吐出量で十分
な弱運転の場合にはホトカプラーPCIをオフさせるも
ので、このとトの0点の電圧波形とd点の電圧波形は第
3図(a)、(+1)の如くである。
In this applied voltage control circuit, the applied frequency is switched by turning on and off the photocoupler PCI, which consists of the light emitting element P1 and the light receiving element P2, by turning on and off the light emitting element P1 according to instructions from the microcomputer. , only when the photocoupler PC1 is on, the control resistor R is inserted in parallel with the variable resistor VR, and their combined resistance becomes small, and the input signal of the operational amplifier ICI changes, so the voltage waveform at point d becomes the second As shown in FIG. 3(1)), the frequency is higher than in FIG. 3(1)) when the photocoupler PC4 is off. In other words, in the case of strong operation that requires a large discharge amount, the photocoupler PC1 is turned on, and the voltage waveform at the 0 point on the output side of the operational amplifier C2 and the voltage at the d point of the piezoelectric vibrator BC. The waveform is the second
As shown in Figures (a) and (+3), the photocoupler PCI is turned off in the case of weak operation with a small discharge amount, and the voltage waveform at the 0 point and the voltage waveform at the d point are It is as shown in FIG. 3(a), (+1).

」二記の通り、圧電振動子BCを振動させるためには、
トランジスタTr2.Tr3をオン、オフさせてコンデ
ンサ的な特性を有する圧電振動子BCの充放電を行なう
が、第2,3図(b)において電圧波形の立上り部と上
限部からなる充電波形部分の時間Tcと、立下り部と下
限部からなる放電波形部分の時間Tdとは互に等しい。
” As mentioned in Section 2, in order to vibrate the piezoelectric vibrator BC,
Transistor Tr2. Tr3 is turned on and off to charge and discharge the piezoelectric vibrator BC, which has capacitor-like characteristics. , the time Td of the discharge waveform portion consisting of the falling portion and the lower limit portion are equal to each other.

ところで、上記の印加電圧制御回路では圧電振動子BC
に正負両方向の電圧を印加させるために、トランジスタ
Trが四個(Tri〜Tr4)、結合コンデンサが二個
(C3,C4)必要であり、制御抵抗Rに流れる電流が
交流であるため、ダイオード四個(D3〜I)6)必要
となり、これらがコストアップになる欠点がある。
By the way, in the above applied voltage control circuit, the piezoelectric vibrator BC
In order to apply voltages in both positive and negative directions, four transistors Tr (Tri to Tr4) and two coupling capacitors (C3, C4) are required, and since the current flowing through the control resistor R is alternating current, four diodes are required. (D3 to I)6) are required, which has the disadvantage of increasing costs.

〈目的〉 そこで、本発明は、印加電圧制御回路を安価に製造でき
かつまた圧電振動子の消費電力を弱運転時は強運転時よ
り少なくできる圧電振動装置の提供を目的としている。
<Purpose> Therefore, an object of the present invention is to provide a piezoelectric vibrating device in which an applied voltage control circuit can be manufactured at low cost, and the power consumption of a piezoelectric vibrator can be lower during weak operation than during strong operation.

〈実施例〉 以下、本発明の実施例を第4.5.6図により説明する
。第4図は印加電圧制御回路図、第5,6図はそれぞれ
圧電振動子BCの強運転時および弱運転時の第4図のe
点とf点の電圧波形を示している。
<Example> Hereinafter, an example of the present invention will be described with reference to FIG. 4.5.6. Fig. 4 is an applied voltage control circuit diagram, and Figs. 5 and 6 are e of Fig. 4 during strong operation and weak operation of the piezoelectric vibrator BC, respectively.
The voltage waveforms at point and f are shown.

第4図において、ダイオードD1.D2、抵抗R1,R
2,R3、コンデンサCI、C2および定電圧ダイオー
ドZDI、Zr)2と第一 トランジスタTriとは定
電圧回路を構成しており、そのトランジスタTrlのベ
ース電圧を制御することにより電源ACが変動してもト
ランジスタTr1のコレクター、エミッタ間には一定の
正電圧が流れる。
In FIG. 4, diodes D1. D2, resistance R1, R
2, R3, capacitors CI, C2, constant voltage diodes ZDI, Zr)2, and the first transistor Tri constitute a constant voltage circuit, and by controlling the base voltage of the transistor Trl, the power supply AC is varied. Also, a constant positive voltage flows between the collector and emitter of the transistor Tr1.

ICIは正方向方形波パルスを出力信号として発生する
ための第一演算増幅器(以下オペアンプと略称する)、
R5,R6,R7,R9はオペアンプICI動作用のバ
イアス抵抗、C3は方形波のパルス幅決定用のコンデン
サ、R8、V Rは同じく抵抗、D3.D4は同じくダ
イオードであり、これらにより構成された回路において
、コンデンサC3の両端に表われる電圧は、時間ととも
に時定数R8・C3で増加し、また時定数VR−C3で
減少するので、オペアンプICIの出力電圧の波形のパ
ルス幅はR8・C3に支配され、またパルスセパレーシ
ョンは\7R−C3に支配される。
ICI is a first operational amplifier (hereinafter abbreviated as operational amplifier) for generating a positive square wave pulse as an output signal;
R5, R6, R7, R9 are bias resistors for operating the operational amplifier ICI, C3 is a capacitor for determining the pulse width of the square wave, R8, VR are the same resistors, D3. D4 is also a diode, and in the circuit made up of these, the voltage appearing across the capacitor C3 increases with time constant R8・C3 and decreases with time constant VR−C3, so the operational amplifier ICI The pulse width of the output voltage waveform is controlled by R8·C3, and the pulse separation is controlled by \7R-C3.

次に、IC2は方形波の積分波を出力信号として発生す
るための第二オペアンプ、R10はその入力抵抗、C4
は帰還インピーダンス用コンデンサ、R11は同しく抵
抗、R12はオペアンプIC2のオフセット補償用抵抗
であり、これらにより構成された回路により、第一オペ
アンプICIの出力信号である方形波パルスを積分して
、出力側のe点で、第S図(、)、第6図(、)の如ト
正電圧波形であるパルスを得ている。
Next, IC2 is a second operational amplifier for generating a square wave integral wave as an output signal, R10 is its input resistance, and C4
is a capacitor for feedback impedance, R11 is a resistor, and R12 is a resistor for offset compensation of operational amplifier IC2. The circuit configured with these integrates the square wave pulse that is the output signal of the first operational amplifier ICI and outputs it. At point e on the side, a pulse with a positive voltage waveform as shown in Fig. S (,) and Fig. 6 (,) is obtained.

次に、R13は第二トランジスタTr2用の入力結合用
抵抗、C5は同じくコンデンサである。
Next, R13 is an input coupling resistor for the second transistor Tr2, and C5 is also a capacitor.

そしてトランジスタTr2は、その入力ベース電流が零
のときトランジスタTr2はOFFであり、トランジス
タTr2のコレクター、エミッタ間はRLI +にう七
1五j 1七−φ−フ螢達講11 +、x Yし L貴
ンジスタTr2はONして分流されるようになる。
When the input base current of transistor Tr2 is zero, transistor Tr2 is OFF, and the voltage between the collector and emitter of transistor Tr2 is RLI +, x Y Then, the L transistor Tr2 is turned on and the current is shunted.

いま放電用抵抗RA、RB間に一定電圧がかかつている
とすると、トランジスタTr2か(”) F Fのとト
振動子BCにはそのままの入力電圧かかかり、トランジ
スタTr2の入力ベース電流が第5図(a)、第6図(
、)の波形の電圧に応じて増えるに従い、トランジスタ
Tr2に分流する増幅電流が増え、そのコレクター側の
f点の電圧が次第に下がり、トランジスタTr2の入力
ベース電流が波形電圧に応じて減じるに従い、トランジ
スタTr2に分流する増幅電流が滅じ、そのコレクター
側の1点の電圧が次第に上がる。
Assuming that a constant voltage is now applied between the discharging resistors RA and RB, the same input voltage is applied to the oscillator BC of the transistor Tr2 ('')FF, and the input base current of the transistor Tr2 is Figure (a), Figure 6 (
, ) increases in accordance with the waveform voltage, the amplified current shunted to the transistor Tr2 increases, the voltage at point f on the collector side gradually decreases, and as the input base current of the transistor Tr2 decreases in accordance with the waveform voltage, the The amplified current shunted to Tr2 ceases, and the voltage at one point on the collector side gradually increases.

このため、e点の電圧波形が第5図(、)、第6図(a
)のと外、1点の電圧波形は第5図(1))、第6図(
11)の台形パルスの如くなる。
Therefore, the voltage waveform at point e is
), the voltage waveforms at one point are shown in Figure 5 (1)) and Figure 6 (
11) It looks like a trapezoidal pulse.

なお、上記において、振動子BCに印加する電圧波形で
ある台形パルスの立上り時開T2、立下り時間T1はコ
ンデンサC4の容量値により設定でき、その台形パルス
の周波数は可変抵抗VRを変化させることにより希望値
に変更できる。
In the above, the rising time T2 and falling time T1 of the trapezoidal pulse, which is the voltage waveform applied to the vibrator BC, can be set by the capacitance value of the capacitor C4, and the frequency of the trapezoidal pulse can be changed by changing the variable resistor VR. can be changed to the desired value.

すなわち、前記の通りオペアンプIC1の出力電圧波形
の方形波パルスセパレーションはVR・C3に支配され
るので、可変抵抗VRの変化により周波数が変わる。そ
して、本発明では台形パルスの電圧波形の立上り部と上
限部からなる充電波形部分の時間(充電時間)Tcを変
化させかつ台形パルスの電圧波形の立下り部と下限部か
らなる放電波形部分の時間(放電時間)Td()ランジ
スタTr2のオン時間)を一定に保つことにより、第5
図の強運転と第6図の弱運転との切換えを次の様に行っ
ている。
That is, as described above, since the square wave pulse separation of the output voltage waveform of the operational amplifier IC1 is controlled by VR·C3, the frequency changes with a change in the variable resistor VR. In the present invention, the time (charging time) Tc of the charging waveform part consisting of the rising part and the upper limit part of the voltage waveform of the trapezoidal pulse is changed, and the time (charging time) Tc of the charging waveform part consisting of the falling part and the lower limit part of the voltage waveform of the trapezoidal pulse is changed. By keeping the time (discharge time) Td (on time of transistor Tr2) constant, the fifth
Switching between the strong operation shown in the figure and the weak operation shown in FIG. 6 is performed as follows.

すなわち、この印加電圧制御回路において、印加の周波
数の切換えは発光素子P1と受光素子P2からなるホト
カプラーPC1のオン、オフを、マイクロコンピュータ
の指令により発光素子P1をオン、オフして行うもので
あり、ホトカプラーPC1がオンの場合にのみ、可変抵
抗VRと並列に制御抵抗Rが挿入されて、これらの合成
抵抗は小さくなり、オペアンプICIの入力信号が変化
するので、f点の電圧波形は第5図(b)の如く、ホト
カプラーPCIがオフの場合の第6図(1])に比べて
周波数が大きくなる。すなわち、大吐出量を必要とする
強運転の場合にはホトカプラーPCIをオンさせるもの
であ;)、このとトのオペアンプIC2の出力側のe点
の電圧波形および圧電振動子BCの1点の電圧波形は第
5図(a)、 (b)の如くであり、また小吐出量で十
分な弱運転の場合にはホトカプラーPCIをオフさせる
もので、このときのe点の電圧波形と1点の電圧波形は
第6図(a)、(lr)の如くである。
That is, in this applied voltage control circuit, the applied frequency is switched by turning on and off the photocoupler PC1, which is made up of a light emitting element P1 and a light receiving element P2, by turning on and off the light emitting element P1 according to instructions from a microcomputer. , only when the photocoupler PC1 is on, the control resistor R is inserted in parallel with the variable resistor VR, and their combined resistance becomes small, and the input signal of the operational amplifier ICI changes, so the voltage waveform at point f becomes the fifth As shown in FIG. 6(b), the frequency is higher than that in FIG. 6(1) when the photocoupler PCI is off. In other words, in the case of strong operation that requires a large discharge amount, the photocoupler PCI is turned on; The voltage waveforms are as shown in Figure 5 (a) and (b), and the photocoupler PCI is turned off in the case of weak operation with a small discharge amount, and the voltage waveform at point e and point 1 at this time are The voltage waveform of is as shown in FIGS. 6(a) and (lr).

ところで、圧電振動子BCを振動させるためには、トラ
ンジスタTr2をオン、オフさせて圧電振動子Beの充
放電を行なわねばならないが、圧電振動子BCはコンデ
ンサ的な特性を持つので、その消費電力は定常な電圧が
印加されている時はほとんど消費されない。しかし、放
電用抵抗RA。
By the way, in order to vibrate the piezoelectric vibrator BC, it is necessary to charge and discharge the piezoelectric vibrator Be by turning on and off the transistor Tr2, but since the piezoelectric vibrator BC has capacitor-like characteristics, its power consumption is is hardly consumed when a steady voltage is applied. However, the discharge resistance RA.

RBは、主にトランジスタTr2がオンの時、すなわち
圧電振動子BCを放電させている時に電力を消費する。
RB mainly consumes power when the transistor Tr2 is on, that is, when the piezoelectric vibrator BC is being discharged.

したがって、トランジスタTr2は圧電振動子BCの電
荷が放電するのに十分な時間のみオンしてやればよく、
なるべくオフ時間が短い方が消費電力が少なくなり好ま
しい。
Therefore, the transistor Tr2 only needs to be turned on for a sufficient period of time to discharge the charge of the piezoelectric vibrator BC.
It is preferable that the off-time is as short as possible because it reduces power consumption.

したがって、本実施例は、電圧波形の周波数の切換えに
より、ポンプの吐出量を切換える印加電圧制御回路にお
いて、トランジスタTr2のオン時間(放電時間)Td
は一定に保ちトランジスタTr2のオフ時間(充電時間
)Tcを長短に切換える方式であるので、第6図の様に
、充電時間Tcに対して放電時間Tdが短い弱運転時の
消費電力を少なくできる。なお、第3図では両時間Tc
、Tdは互に等しい。
Therefore, in this embodiment, in an applied voltage control circuit that switches the discharge amount of the pump by switching the frequency of the voltage waveform, the on time (discharge time) Td of the transistor Tr2 is
Since this method keeps constant and switches the off time (charging time) Tc of transistor Tr2 to a longer or shorter time, power consumption can be reduced during weak operation where the discharging time Td is shorter than the charging time Tc, as shown in Figure 6. . In addition, in Fig. 3, both times Tc
, Td are mutually equal.

また、台形パルスの立上り時間T2と立下り時開T1は
それぞれ0.8m5ec以上にして振動子BCに十分な
電流を送り込むようにしている。
Further, the rise time T2 and the falling time T1 of the trapezoidal pulse are each set to 0.8 m5ec or more in order to send a sufficient current to the vibrator BC.

そして、本実施例において、圧電磁器薄板は、ジルコン
酸チタン酸鉛系磁器、その厚さは0.6IIIIll、
その円板直径は28m+oとし、・金属製薄板はステン
レススチール、その厚さは0,4a+m、その円1/E
x if iX 1士33m+nとLでイア1−く効果
〉 以上の説明から明らかな通1)、本発明は、電気を機械
振動に直接変換する圧電振動子と、該圧電振動子に電圧
を印加する充電波形部分と圧電振動子に電荷を放出させ
る放電波形部分とからなる電圧波形を発生する印加電圧
制御回路とを具えた圧電振動装置において、前記印加電
圧制御回路は、その圧電振動子印加電圧波形を正または
負方向のパルス波形とすると共に該パルス波形の充電波
形部分の時間を可変としかつ放電波形部分の時間はほぼ
一定に保つよう構成し、以って、電圧波形の周波数を変
えることにより振動の強弱を変えるようにしたものであ
る。
In the present example, the piezoelectric ceramic thin plate is lead zirconate titanate porcelain, and its thickness is 0.6IIIll.
The diameter of the disk is 28m+o, the thin metal plate is stainless steel, the thickness is 0.4a+m, and the circle is 1/E.
x if i In a piezoelectric vibrating device, the applied voltage control circuit includes an applied voltage control circuit that generates a voltage waveform consisting of a charging waveform portion that causes the piezoelectric vibrator to release charge, and a discharge waveform portion that causes the piezoelectric vibrator to release charge. The waveform is a positive or negative pulse waveform, and the time of the charging waveform portion of the pulse waveform is variable, while the time of the discharging waveform portion is kept approximately constant, thereby changing the frequency of the voltage waveform. The strength of the vibration is changed by

したがって、本発明によると、印加電圧制御回路では圧
電振動子に正または負方向の電圧を印加させるので、ト
ランジスタ、結合コンデンサ、ダイオードの数を減じて
、印加電圧制御回路を安価に製造でき、かつまた放電波
形部分の時間はほぼ一定の短時間に保つので、圧電振動
子の消費電力を弱運転時は強運転時より少なくできると
いう優れた効果がある。
Therefore, according to the present invention, since the applied voltage control circuit applies a positive or negative voltage to the piezoelectric vibrator, the applied voltage control circuit can be manufactured at low cost by reducing the number of transistors, coupling capacitors, and diodes. Furthermore, since the time of the discharge waveform portion is kept at a substantially constant short time, there is an excellent effect that the power consumption of the piezoelectric vibrator can be reduced during weak operation than during strong operation.

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

第1図(a)、(1))、(c)はそれぞれ先願技術に
おける液送ポンプの構造を示す正面図、断面図、底面図
、同(d)図は同じく印加電圧制御回路の電気回路図、
第2図(a)、(b)はそれぞれ第1図(d)において
、ホトカプラーがオン時の圧電振動子強運転時の0点と
d点の電圧波形図、第3図(a)、(b)は同じくホト
カプラーがオフ時の圧電振動子弱運転時の0点とd点の
電圧波形図、第4図は本発明の実施例1こおける印加電
圧制御回路図、第5図(a)、(b)は第4図において
ホトカプラーがオン時の圧電振動子強運転時のe点とf
点の電圧波形図で、第6図(a)、(b)は同じく圧電
振動子弱運転時のe点とf点の電圧波形図である。 BC:圧電振動子、Tc:電圧波形の充電波形部分の時
間、Td:電圧波形の放電波形部分の時間、ICI、I
C2:オペアンプ、R;制御抵抗、R1−R13:抵抗
、VR:可変抵抗、RA、RB:放電用抵抗、C1〜C
5:コンデンサ、D1〜D4:ダイオード、Trl、T
r2:)ランジスタ、F’ CI :ホトカプラー。 出 願 人 シャープ株式会社 代理人 中村恒久 第sy1 第す図 手続補正書(ガイ) 昭和59’ 7月20日 1、事件の表示 特願昭59−50222号 2、発明、考案の名称 圧電振動装置 3、補正をする者 事件との関係 出願人 名 称 住 所 大阪市東区南本町4丁目57番地インペリアル
船場5、補正命令の日付 昭和 年 月 日(発送日) 6、補正により増加する発明の数 7、補正の対象 明細書の第15頁6〜15行の[第2図・・・・・であ
る。」を次の様に補正する。 [第2図は電圧波形図で、その(a)、(b)部はそれ
ぞれ第1図(d)においでホトカプラーがオン時の圧電
振動子強運転時の0点とd点の電圧波形を示しており、
第3図は電圧波形図で、その(a)、(b)部はそれぞ
れ第1図(d)においてホトカプラーがオフ時の圧電振
動子弱運転時の0点とd点の電圧波形を示しており、第
4図は本発明の実施例における印加電圧制御回路図、第
5図は電圧波形図で、その(a)、(+1)部はそれぞ
れ第4図においてホトカプラーがオン時の圧電振動子強
運転時のe点とf点の電圧波形を示しており、第6図は
電圧波形図で、その(a)、(I〕)部はそれぞれ圧電
振動子弱運転時のe点とf点の電圧波形を示している。 」
Figures 1 (a), (1)), and (c) are a front view, a sectional view, and a bottom view showing the structure of the liquid feeding pump in the prior art, respectively, and Figure 1 (d) is the electric voltage of the applied voltage control circuit. circuit diagram,
Figures 2 (a) and (b) are voltage waveform diagrams at points 0 and d when the piezoelectric vibrator is in strong operation when the photocoupler is on, respectively in Figure 1 (d), and Figures 3 (a) and ( b) is a voltage waveform diagram at point 0 and point d during weak operation of the piezoelectric vibrator when the photocoupler is off, FIG. 4 is an applied voltage control circuit diagram in Example 1 of the present invention, and FIG. 5(a) , (b) are points e and f when the piezoelectric vibrator is strongly operated when the photocoupler is on in Fig. 4.
FIGS. 6(a) and 6(b) are voltage waveform diagrams at points e and f when the piezoelectric vibrator is in weak operation. BC: piezoelectric vibrator, Tc: time of charging waveform portion of voltage waveform, Td: time of discharging waveform portion of voltage waveform, ICI, I
C2: Operational amplifier, R: Control resistor, R1-R13: Resistor, VR: Variable resistor, RA, RB: Discharge resistor, C1-C
5: Capacitor, D1-D4: Diode, Trl, T
r2:) transistor, F' CI: photocoupler. Applicant Sharp Co., Ltd. Agent Tsunehisa Nakamura No. sy1 Figure Procedure Amendment (Guy) July 20, 1982 1, Indication of the case Patent Application No. 50222/1983 2, Name of invention and device Piezoelectric vibrating device 3. Relationship with the case of the person making the amendment Applicant name Address 5, Imperial Senba, 4-57 Minamihonmachi, Higashi-ku, Osaka City Date of amendment order (Showa year, month, day) (shipment date) 6. Number of inventions increased by amendment 7 , page 15, lines 6-15 of the specification subject to amendment [Fig. 2...]. ” is corrected as follows. [Figure 2 is a voltage waveform diagram, and parts (a) and (b) of it show the voltage waveforms at points 0 and d when the photocoupler is on and the piezoelectric vibrator is strongly operated in Figure 1 (d), respectively. It shows
Figure 3 is a voltage waveform diagram, parts (a) and (b) of which show the voltage waveforms at point 0 and point d, respectively, when the piezoelectric vibrator is in weak operation when the photocoupler is off in Figure 1 (d). 4 is an applied voltage control circuit diagram in an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a voltage waveform diagram, the (a) and (+1) parts of which are the piezoelectric vibrators when the photocoupler is on in FIG. 4, respectively. Figure 6 shows the voltage waveforms at points e and f during strong operation, and parts (a) and (I) of it are the voltage waveforms at points e and f during weak operation of the piezoelectric vibrator, respectively. The voltage waveform of is shown. ”

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 電気を機械振動に直接変換する圧電振動子と、該圧電振
動子に電圧を印加する充電波形部分と圧電振動子に電荷
を放出させる放電波形部分とからなる電圧波形を発生す
る印加電圧制御回路とを具えた圧電振動装置において、
前記印加電圧制御回路は、その圧電振動子印加電圧波形
を正または負方向のパルス波形とすると共に該パルス波
形の充電波形部分の時間を可変としかつ放電波形部分の
時間はほぼ一定に保つよう構成したことを特徴とする圧
電振動装置。
a piezoelectric vibrator that directly converts electricity into mechanical vibration; and an applied voltage control circuit that generates a voltage waveform consisting of a charging waveform portion that applies voltage to the piezoelectric vibrator and a discharge waveform portion that causes the piezoelectric vibrator to release charge. In a piezoelectric vibrating device equipped with
The applied voltage control circuit is configured to make the voltage waveform applied to the piezoelectric vibrator a pulse waveform in a positive or negative direction, and to make the time of the charging waveform portion of the pulse waveform variable and to keep the time of the discharging waveform portion substantially constant. A piezoelectric vibrating device characterized by:
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0294382U (en) * 1989-01-11 1990-07-26

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