JPS60212275A - 圧電体振動子の電源装置 - Google Patents

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】 〔発明の属する技術分野〕 本発明はセラミックス系、有機系の１枚の圧電体の両面
に電極を形成してなる単層型の振動子または２枚の圧電
体を貼り合わせ、その貼り合わせ面及び両面に一極を設
けてなる積層型の振ｗ１子（バイモルフ振動子という）
を支持部材に支持し、該圧電体振動子の電極間に交流電
圧を印加してこれを振動させるだめの電源装置に関する
。

〔従来技術〕

一般に圧電、体振動子の電源装置９％に商用電源を用い
る装置には圧電体振動子の温度がそれ自体または外部要
因により上昇し、圧電体のキューリ温度を超えると、分
極が消滅して圧電性が失われるので、圧電体振動子の温
度が所定温度以上になったとき、直ちに圧電体振動子へ
の交流電圧または電流を遮断し、常に圧電体の圧電性を
確保することが望ましい。

また圧電体振動子の１極間に交流褐、圧を印加して圧電
体振動子を振動させることにより、流体を吸込口より吸
込用チェック弁を通して吸込み、吸込んだ流体を吐出用
チェック弁を通して吐出口より吐出する圧電体振動子ポ
ンプの場合、この条件を満たすことが長期の使用に耐え
る゛条件となる。

従来装置は電源回路に過渡電圧防止回路を設け、これに
よって電泳開閉時の過渡電圧を防止すると共に圧電体振
動子の近辺に温度センサを設け、圧宵、体振動子の温度
が所定温度以上になったとき該温度センサの検出信号に
より電源回路を遮断する構成になっている。

しかしながらこのような従来装置では圧電体振動子に流
れる電流がキューり温度直前で急激に増大し、これに伴
って圧を体振動子の温度も急激に上昇するので、この温
度上昇を温度センサで検出し、電源回路を遮断したとき
には、圧電体振動子の温度はキューり温度を超えてしま
い、圧電体の圧電性を確保できなくなるおそれがある。

〔発明の目的〕

本発明は上記の点に鑑みてなさねたものであって、圧電
体振動子に流れる宿、流がキューり温度直前で急激に増
大する現象を利用して電源回路を速やかに遮断し、圧電
体振動子の温度がキューり温度を超えないようにして常
に圧電体の圧電性を確保できる圧電体振動子の電源装置
を提供することを目的とするものである。

〔発明の構成〕

本発明装置は上記の目的を達成するため、第１図及び第
２図示のように圧電体振動子６の電極７゜８間に交流電
圧を印加して該振動子６を振動させる電源装置において
、 電源回路に介挿され圧電体振動子６の温度上昇に伴って
増加する電流を検出する電流検出手段１９と、電源回路
に介挿されこの電流検出手段１９によって検出された電
流が所定電流以上になったとき作動して電源回路に流れ
る過電流を遮断する過電流遮断手段１４とを備えた過電
流遮断回路１０を設けた構成とする。

本発明における圧電体振動子の圧電体としては、セラミ
ックス系、有機系の圧電体を用いることができる。

セラミックス系の圧電体としてはチタン酸バリウム・チ
タン酸鉛、チタン酸鉛、ジルコン酸鉛。

ｆｌ’ン・ジルコン酸系、ニオブ酸マグネシウム拳チタ
ンジルコン酸鉛等のものを用いることができる。

有機系圧電体としてはＰＶＤＦの一軸延伸物、ポリアセ
タール、ポリアミド吟の合一樹脂にセラミックス強銹箪
体の粉末を混練して成形したもの等を用いることができ
る。

本発明における過電流遮断回路１０としては、電源回路
に流わる電流を検出し、検出電流が所定電流以上になっ
たとき、この過電流によって電源回路を遮断できるもの
であればよく、第１図及び第２図に示す構成のものに限
定されない。

〔実施例の構成〕

第１図は本発明装置の一実施例の構成を示すブロック線
図、第２図はその過電流遮断回路の接続図である。捷ず
その構成を説明する。

第１図において１は交流電源、例えば商用電源である。

交流電源としては所望周波数の電源を用いることができ
るが、商用周波数の電１源を用いるのが実施容易であり
好捷しい。

２は商用電源１に電源スィッチ３とフユーズ４を介して
入力側を接続した波形整形回路である。

この波形整形回路２は例えば商用電源１に入力側（１次
側）が接続され渦電流損失の大きいコアを使用した電源
トランスよりなり、入力するサイン波電圧の立上り、立
下りの部分で損失が太きく、この部分の波高を低くし、
中央部の波高を増大させて第３図示のような振幅の大き
いパルス状の交流電圧を出力するものである。

５は波形整形回路２の出力側の電源回路１１．１２に介
挿しだ電圧調整回路で、例えば電源回路４に介挿した粗
調整抵抗５．と微調整抵抗５ｂよりなり、これらの抵抗
５□５ｂにより電圧を適当に降下させて圧電体振動子、
例えはバイモルフ振動子６の電極７，８間に加わる交流
電圧を調整するものである。

１０は電源回路へ、ｔ２に介挿されバイモルフ振動子６
の温度上昇に伴って増加する電流を検出する電流検出手
段１９と、電源回路ｔ、、ｔ２’に介挿されこの電流検
出手段１９によって検出された電流が所定電流（キュー
り温度時の電流より低い値に設定される）以上になった
とき、作動して電源回路に流れる過電流を遮断する過電
流遮断手段１４とを備えた過電流遮断回路である。

この過電流遮断回路１０は例えは電圧検出回路１１と、
電流検出−電圧変換回路１２と、これらの回路１１　、
１２の出力電圧の差電圧と所定電圧を比較し、差電圧が
所定電圧以上になったとき電圧を出力する電圧比較回路
１３と、この回路１３の出力電圧により作動して過電流
を遮断する過電流リレ１４とよりなる。

電圧検出回路１１は第１図、第２図示のように例えば電
源回路１．　、１．間に電圧調整抵抗１５と分圧抵抗１
６の直列回路を接続し、この分圧抵抗１６の両端に整流
素子１７と平滑コンデンサ】８よりなる整流回路を接続
してなる。

電流検出−電圧変換回路１２は例えば電漁回路１２に介
挿しだ電流検出用可変抵抗１９と、この可変抵抗１９に
発生する電流に比例しだ電圧を整流する整流素子２０と
平滑コンデンサ２１よりなる整流回路とよりなる。

電圧比較回路１３はこれらの回路１１　、１２より得ら
れる出力電圧（直流電圧）を入力しその差電圧を出力す
る演算増幅器２２と、その入力抵抗２３〜２５及びゲイ
ン調整抵抗２６と、この演算増幅器２２より出力する差
電圧と設定抵抗２７によって設定された所定電圧とを比
較し、差電圧が所定電圧以上になったとき直流電圧を出
力するコンパレータ努とよりなる。

過電流リレ１４はこのコンパレータ２８の出力電、圧で
作動し、電源回路ｔ１１　ｔ２’に介挿したその常閉接
点１４．　、１４．、を開くものである。

２９は例えば電源回路４，１２’に介挿した低抵抗によ
る過渡電圧防止回路で、電源開閉時の過渡電圧を低減し
てバイモルフ振動子６に過渡電圧が加わらないようにす
るためのものである。

〔実施例の作用〕

次にその作用を説明する。電源スィッチ３を閉じると、
電源閉時に波形整形回路２．電圧調整回路５．電流遮断
回路１０の電流検出用可変抵抗１９及び常閉接点”４ａ
　＋　１４４１等の電源回路に発生する過渡宵、圧は過
渡電圧防止回路２９により低減され、バイモルフ振動子
６の電極７．８間には加わらない。

電源を開いた時に発生する過渡電圧についても同様であ
る。

により調整きｈる。その交流市、圧は電流検出−電圧変
換回路１２の電流検出用可変抵抗１９．常閉接点１４ａ
　＋　１４ｂ及び過渡電圧防止回路２９を経てバイモル
フ振動子６の電極７．８間に加わり、バイモルフ振動子
６は電源周波数、この場合は５０比またけ６０出によっ
て決まる振動数で振動する。

一方、電圧調整回路５より出力する交流電圧は電圧検出
回路１１の電圧調整抵抗１５と分圧抵抗１６によって分
圧され、分圧抵抗１６に発生する交流霜、圧は整流素子
１７と平滑コンデンサ１８よりなる整流回路により直流
電圧に変換される。

寸た電流検出用可変抵抗１９にこれに流れる電流に比例
した交流電圧が発生し、この交流電圧が整流素子２０と
平滑コンデンサ２１よりなる鋤流回路により直流電圧に
変換される。

電圧比較回路１３の演算増幅器２２はこれらの直流電圧
を入力してこれより増幅した差の直流電圧を出力する。

この直流電圧と設定抵抗２７によって設定された所定電
圧がコンパレータ２８により比較される。

バイモルフ振動子６の温度が所定温度より低いときは、
バイモルフ振動子６に流れる市、流は小さく、電流検出
用可変抵抗１９で検出された電流も、整流素子２０と平
滑コンデンサ２１よりなる整流回路より得られる直流軍
、圧も小さく、演算増幅器２２の出力電圧は所定電圧よ
り小さいので、コンパレータ２８は直流電圧を出力しな
い。その結果、過電流リレ１４は作動せず、その常閉接
点１４．　、１４ｂ１ｄ閉じた１捷である。

バイモルフ振動子６の温度がそれ自体まだは外部要因に
より所定温度以上になると、バイモルフ振動子６に流れ
る電流が急激に増加し、演算増幅器２２の出力電圧は所
定を圧より大きくなるので、コンパレータ２８は直流電
圧を出力する。その結果、過電流リレ１４が直ちに作動
し、常閉接点１４ａ　＋　１４ｂが開かれてバイモルフ
振動子６への過電流を遮断し、バイモルフ振動子６の温
度上昇を阻止して常に圧電体９の圧電性が確保されるこ
とになる。

〔実施例の効果〕

上述のように本発明装置によれば■、を源回路に過渡笥
４圧防止回路２９を設けたので、電源開閉時の過渡電圧
を低減しあるいは吸収することができ、圧電体９が破損
するおそねはない。■、また電源回路に交流電圧を波形
整形して振幅の大きいパルス状の交流電圧を出力する波
形整形回路２を設けたので、この振幅の大きいパルス状
の交流軍、圧を圧電体振動子（バイモルフ振動子に限ら
ない）６０電極７．８間に印加することにより高い振動
エネルギーを得ることができる。■、特に電源回路に過
電流遮断回路１０を設けたので、圧電体振動子６の温度
上昇に伴って増加する電流を検出し検出電流が所定電流
以上になったときこの過電流を直ちに遮断できるから、
常に圧電体９の圧電性を確保できる効果を奏する。

■　また１枚の圧電体の両面に電極を形成してなる単層
型の振動子または第４図示のように２枚の圧電体９，９
を貼り合わせ、千の貼り合わせ面及び両面に電極８．７
を設けてなるバイモルフ振動子６の外周部をケーシング
（支持部材）３０の内側局面にゴムシール材３１で支持
し、この振動子６の電極７．８間に交流電圧を印加して
該振動子６を振動させることにより流体を吸込口３２よ
り吸込用チェック弁３３を通して吸込み、吸い込んだ流
体を吐出用チェック弁３４を通して吐出口３５より吐出
する圧電体振動子ポンプの駆動源として本発明装置を実
施すれば、上記３つの作用効果を期待できるので、長期
の使用に耐える圧電体振動子ポンプを提供することがで
きる。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したことから理解されるように本発明装
置は、電源回路に　介挿され圧電体振動子６の温度上昇
に伴って増加する電流を検出する電流検出手段１９と、
電源回路に介挿されこの電流検出手段１９に上って検出
された電流が所定電流以上になったとき作動して電源回
路に流れる過電流を遮断する過電流遮断手段１４とを備
えた過電流遮断回路１０を設けたので、圧電体振動子６
に流ねる過電流を市、流検出手段１９によって検出し、
過電流遮断手段１４によって直ちに遮断できるから圧電
体振動子６の温度がキューり温度を超えるおそれはなく
、常に圧電体９の圧電性を確保できる効果を奏する。

また圧電体振動子６を用いた圧電体振動子ポンプに本発
明装置を実施することにより過電流が流れだとき、これ
を遮断してポンプを停止できるので、長期の使用に耐え
る圧電体振動子ポンプを提供することができるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一実施例の構成を示すブロック線
図、第２図はその過電流遮断回路の接続図、第３図は同
じくその波形整形回路の作用説明用波形図、第４図は不
発明装（至）の実施対象であるバイモルフ撮動子ポンプ
の断面図である。 １・・・・・・交流宙、源、２・・・・・・波形整形回
路、６・・・・・・圧電体振動子（バイモルフ振動子）
、７．８・・・・・・宴、極、９・・・・・・圧電５体
、１０・・・・・・過電流遮断回路、１４・・・・・・
過電流遮断手段（過％流リレ）、１４＆、１４ｂ・・・
常閉接点、１９・・・・・・電流検出手段（霜１流検出
用可変抵抗）、２９・・・・・・過渡電圧防止回路、３
０・・・・・・ケーシング（または支持部材）、３１・
・・・・・ゴムシール材、３２・・・・・・吸込口、３
３・・・・・・吸込用チェック弁、３４・・・・・・吐
出用チェック弁、３５・・・・・・吐出口。 滲３戊 簿ｑ目 ３２　ノク

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 圧電体振動子の電極間に交流電圧を印加して該振動子を
   振動２せる電源装置において、電源回路に介挿され圧電
   体振動子の温度上昇に伴って増加する電流を検出する電
   流検出手段と。 電、諒回路に介挿されこの電、流検出手段によって検出
   された電流が所定電流以上になったとき作動して電源回
   路に流れる過電流を遮断する過電流遮断回路とを備えた
   過電流遮断回路を投げてなる圧電体振動子の電源装置。