JPS6023016Y2 - Ultrasonic atomizer - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は電歪形超音波振動子を用いて液体を霧化させ
る液体霧化装置に関するものである。[Detailed Description of the Invention] This invention relates to a liquid atomization device that atomizes liquid using an electrostrictive ultrasonic vibrator.

電歪形超音波振動子を用いた液体霧化装置は、技術の進
歩に伴い加湿器、燃焼器等の多方面に利用されるように
なってきた。Liquid atomization devices using electrostrictive ultrasonic vibrators have come to be used in a variety of applications such as humidifiers and combustors as technology advances.

第１図は従来の加湿器等に用いられている超音波振動子
の励振回路を示すもので、かかる励振回路においては、
商用電源１から供給されたＡＣ電圧がダイオードブリッ
ジ２で全波整流され、振動子励振回路Ａに供給される。Figure 1 shows an excitation circuit for an ultrasonic transducer used in conventional humidifiers, etc. In such an excitation circuit,
An AC voltage supplied from a commercial power supply 1 is full-wave rectified by a diode bridge 2 and supplied to a vibrator excitation circuit A.

これにより超音波振動子６を励振トランジスタ５により
励振して液体を霧化するようになっている。Thereby, the ultrasonic vibrator 6 is excited by the excitation transistor 5 to atomize the liquid.

このとき、超音波振動子６による霧化量はトランジスタ
５のバイアス電流の値、すなわちバイアス抵抗３，４お
よび可変抵抗７により調整される。At this time, the amount of atomization by the ultrasonic vibrator 6 is adjusted by the value of the bias current of the transistor 5, that is, by the bias resistors 3 and 4 and the variable resistor 7.

また、励振トランジスタ５の励振電圧波形は第３図ａに
示すようになる。Further, the excitation voltage waveform of the excitation transistor 5 is as shown in FIG. 3a.

しかしながらこの励振電圧は商用電源１の電圧変動によ
り変動するとともにこれが霧化変動となり、さらに霧化
する液体の温度によっても霧化量が大きく変動する。However, this excitation voltage fluctuates due to voltage fluctuations of the commercial power source 1, which causes atomization fluctuations, and furthermore, the amount of atomization fluctuates greatly depending on the temperature of the liquid to be atomized.

第２図はかかる状態を示すもので、同図から明らかなよ
うに電源電圧の上昇および液体温度の上昇により霧化量
が増大し、電圧降下および液体温度の低下に伴い霧化量
が減少し、霧化量を一定に保つことができなくなってし
まう。Figure 2 shows such a state. As is clear from the figure, the amount of atomization increases as the power supply voltage increases and the liquid temperature increases, and the amount of atomization decreases as the voltage drops and the liquid temperature decreases. , it becomes impossible to keep the amount of atomization constant.

このことは加湿器においてはそれ程問題にならないが、
灯油等を霧化して燃焼させる場合には適用不能になって
しまう欠点があった。This is not so much of a problem with humidifiers, but
This method has the disadvantage that it cannot be used when kerosene or the like is atomized and burned.

この考案は上記のような従来の欠点を解決したもので、
各種の霧化量変動要因が生じたとき、第３図すに示す如
く励振回路に印加する電圧を位相制御し、これにより超
音波振動子の発振期間を増減させて実質的な霧化能力を
制御し霧化量の安定化を計るようにした超音波霧化装置
を提供するにある。This idea solves the conventional drawbacks mentioned above.
When various factors that change the amount of atomization occur, the phase of the voltage applied to the excitation circuit is controlled as shown in Figure 3, thereby increasing or decreasing the oscillation period of the ultrasonic transducer, thereby increasing the actual atomization ability. An object of the present invention is to provide an ultrasonic atomization device that controls and stabilizes the amount of atomization.

以下、この考案の実施例を第４図以下の図面に基づいて
説明する。Hereinafter, an embodiment of this invention will be described based on the drawings from FIG. 4 onwards.

第４図はこの考案にかかる回路の一例を示すもので、励
振回路Ａは第１図の場合と同様励振トランジスタ５、超
音波振動子６を備え、そして、トランジスタ５のベース
にはバイアスを設定する抵抗３，４および７が接続され
ていると共に、励振回路Ａおよび抵抗３，４にはサイリ
スタ１２を介して商用電源１を全波整流するダイオード
ブリッジ２の直流出力端が接続されている。FIG. 4 shows an example of a circuit according to this invention. The excitation circuit A is equipped with an excitation transistor 5 and an ultrasonic vibrator 6 as in the case of FIG. 1, and a bias is set at the base of the transistor 5. Resistors 3, 4, and 7 are connected to the excitation circuit A and the resistors 3, 4, and the DC output end of a diode bridge 2 for full-wave rectification of the commercial power supply 1 is connected to the excitation circuit A and the resistors 3, 4 via a thyristor 12.

Ｂは上記サイリスタ１２の位相制御回路を示し、この位
相制御回路Ｂは、逆流防止用ダイオード８を介してダイ
オードブリッジ２の出力端に接続した平滑コンデンサ１
７に並列に接続される抵抗２１．１０およびコンデンサ
１３の直列回路を有し、かつコンデンサ１３の両端間に
はプログラマブル・ユニジャンクション・トランジスタ
（以下ＰＵＴと略称する）９とトランジスタ１５および
上記サイリスタ１２のゲート抵抗１４の直列回路を並列
に接続すると共に、上記トランジスタ１５のベースを抵
抗１１を介してダイオードブリッジ２の正極に接続腰さ
らに上記平滑コンデンサ１７による平滑出力端間には上
記ＰＵＴ ９のゲート電圧を設定する直列の抵抗１６．
１９が並列に接続され、かつ抵抗１６には液体の温度を
検出するサーミスタ１８が並列に接続されている。B indicates a phase control circuit for the thyristor 12, and this phase control circuit B includes a smoothing capacitor 1 connected to the output end of the diode bridge 2 via a backflow prevention diode 8.
It has a series circuit of a resistor 21, 10 and a capacitor 13 connected in parallel to the capacitor 13, and a programmable unijunction transistor (hereinafter abbreviated as PUT) 9, a transistor 15 and the thyristor 12 are connected across the capacitor 13. A series circuit of gate resistors 14 is connected in parallel, and the base of the transistor 15 is connected to the positive terminal of the diode bridge 2 via the resistor 11. Furthermore, the gate of the PUT 9 is connected between the smoothed output terminals of the smoothing capacitor 17. Series resistor 16 to set the voltage.
19 are connected in parallel, and a thermistor 18 for detecting the temperature of the liquid is connected in parallel to the resistor 16.

また、２０はツェナーダイオードである。Further, 20 is a Zener diode.

次に、上記のように構成されたこの考案回路の動作につ
いて説明する。Next, the operation of this invented circuit configured as described above will be explained.

ダイオードブリッジ２で両波整流された電源電圧はサイ
リスタ１２を介して励振回路Ａが供給されるのであるが
、サイリスタ１２がＯＮしていないため励振回路Ａは動
作せず、この不動作状態はサイリスタ１２のゲートにゲ
ートパルスが印加されるまで保持される。The power supply voltage double-wave rectified by the diode bridge 2 is supplied to the excitation circuit A via the thyristor 12, but since the thyristor 12 is not turned on, the excitation circuit A does not operate. It is held until a gate pulse is applied to the gate No. 12.

この期間を第５図のφ１．φ２で示す。This period is defined as φ1 in FIG. Indicated by φ2.

一方、両波整流された電圧はダイオード８を介して平滑
コンデンサ１７により直流化され、さらにこの平滑電圧
は抵抗１６．１９で分割されてＰＵＴ９のゲートＧに印
加される。On the other hand, the double-wave rectified voltage is converted to DC by a smoothing capacitor 17 via a diode 8, and this smoothed voltage is further divided by a resistor 16.19 and applied to the gate G of the PUT 9.

このときの電圧を第５図Ｃの■に示す。The voltage at this time is shown in (■) in FIG. 5C.

他方、抵抗１０を通してコンデンサ１３に充電される電
圧（ＰＵＴ ９のアノードＡの電位）は第５図Ｃの■の
ように徐々に上昇し、そしてその充電電位がゲート電位
より十になると、ＰＵＴ９がＯＮしてアノード・カソー
ド間に主電流が流れる。On the other hand, the voltage charged to the capacitor 13 through the resistor 10 (the potential of the anode A of the PUT 9) gradually rises as shown by ■ in FIG. When turned on, the main current flows between the anode and cathode.

また、トランジスタ１５は両波整流電圧と同期して第５
図すのように０Ｎ−ＯＦＦＬ、ＰＵＴ９がサイリスタを
作動させても電源零位相となったときには必ずＰＵＴ９
をＯＦＦさせる。Further, the transistor 15 is connected to the fifth transistor in synchronization with the double-wave rectified voltage.
As shown in the figure, even if 0N-OFFL and PUT9 operate the thyristor, when the power supply becomes zero phase, PUT9 will always
Turn off.

したがって、ＰＵＴ９がＯＮすることによりトランジス
タ１５を介して抵抗１４に第５図のｄで示す出力が発生
し、この出力がサイリスタ１２をトリガーしてサイリス
タ１２を導通し超音波振動子の励振回路Ａに電圧を供給
して発振動作を行わせ、この状態を電源の半サイクルが
終了するまで続行する。Therefore, when the PUT 9 turns ON, an output shown by d in FIG. 5 is generated in the resistor 14 via the transistor 15, and this output triggers the thyristor 12 to conduct the thyristor 12 in the ultrasonic transducer excitation circuit A. A voltage is supplied to the device to cause it to oscillate, and this state continues until half a cycle of the power supply is completed.

半サイクルの終了によりサイリスタ１２が自然転流によ
りＯＦＦＬ、励振回路Ａの発振は停止すると同時に同期
用トランジスタ１５も０ＦＦＬ、ＰＵＴ９はＯＮからＯ
ＦＦとなる。At the end of the half cycle, the thyristor 12 goes OFF due to natural commutation, the oscillation of the excitation circuit A stops, and at the same time, the synchronizing transistor 15 also goes OFF, and PUT9 goes from ON to OFF.
Becomes FF.

そして次の半サイクルで再びＰＵＴ９およびトランジス
タ１５がＯＮシて前述の動作を繰返し、励振回路に第５
図ｅの如き電圧を供給して振動子を作動させ、液体を霧
化するのである。Then, in the next half cycle, PUT 9 and transistor 15 are turned on again to repeat the above operation, and the fifth
The voltage shown in Figure e is supplied to operate the vibrator and atomize the liquid.

次に、霧化量変動要因の１つである電源電圧変動に対す
る霧化量の安定化動作について説明する。Next, an operation for stabilizing the atomization amount with respect to power supply voltage fluctuation, which is one of the causes of the atomization amount fluctuation, will be described.

電源電圧の上昇によりダイオードブリッジ２の出力電圧
が第５図ａに示す如くアの波形レベルからイのレベルに
上昇すると、これに伴いＰＵＴ９のゲートバイアス用平
滑コンデンサ１７の直流電圧も上昇し、ＰＵＴ ９のゲ
ート電圧が上昇する。When the output voltage of the diode bridge 2 rises from the waveform level A to the level A as shown in FIG. The gate voltage of 9 increases.

他方、ＰＵＴ９のアノード側の充電回路の充電電圧はツ
ェナーダイオード２０により定電圧化されているため、
抵抗１０を通してコンデンサ１３に充電される充電カー
ブは■の場合と同一で変化しない。On the other hand, since the charging voltage of the charging circuit on the anode side of PUT9 is regulated by the Zener diode 20,
The charging curve for charging the capacitor 13 through the resistor 10 is the same as in case (2) and does not change.

したがって、ＰＵＴ９のアノード電位（コンデンサ１３
の充電電圧）がそのゲート電位に達するまでの時間、す
なわちＰＵＴ９がＯＮするまでの時間が第５図Ｃの如く
長くなる。Therefore, the anode potential of PUT9 (capacitor 13
The time it takes for the charging voltage (charging voltage) to reach its gate potential, that is, the time it takes for PUT 9 to turn on, becomes longer as shown in FIG. 5C.

この結果、サイリスタ１２が導通するまでの位相が第５
図ｅに示すようにφ１からφ２と大きくなり、アの電圧
波形の場合よりサイリスタ１２を遅れて導通させ、励振
回路Ａの発振期間を短くする。As a result, the phase until the thyristor 12 becomes conductive is the fifth
As shown in Figure e, the voltage increases from φ1 to φ2, and the thyristor 12 is made conductive later than in the case of the voltage waveform A, thereby shortening the oscillation period of the excitation circuit A.

このため、電源電圧の上昇による霧化量の増加は抑制さ
れ、アの電圧波形の場合もイの電圧波形の場合も霧化量
を等しくするのである。Therefore, an increase in the amount of atomization due to an increase in the power supply voltage is suppressed, and the amount of atomization is made equal for both voltage waveforms A and B.

また、逆に電源電圧が降下した場合には、ＰＵＴ９のゲ
ート電圧が下り、かつＰＵＴ９がＯＮするまでの時間が
早まると同時に、サイリスタ１２の導通を早めて半波に
おける励振回路Ａへの通電期間を長くし、電圧降下に伴
う霧化量の低下を補償することになる。Conversely, when the power supply voltage drops, the gate voltage of PUT 9 drops and the time until PUT 9 turns on is accelerated, and at the same time, the conduction of thyristor 12 is accelerated to shorten the energization period to excitation circuit A during half-wave. This will compensate for the decrease in the amount of atomization caused by the voltage drop.

次に霧化量変動要因の他の１つである液体温度に対する
補償方法について説明する。Next, a method of compensating for liquid temperature, which is another factor that causes variation in the amount of atomization, will be explained.

霧化用液体中に設置したサーミスタ１８により液体温度
を検出するのであるが、液体の温度が上昇すると、サー
ミスタ１８の抵抗値が下がり、これに伴い抵抗１６との
合成抵抗値も低下し、抵抗１９との分圧比も変化してＰ
ＵＴ９のゲート電圧は上昇することになる。The temperature of the liquid is detected by a thermistor 18 installed in the atomizing liquid. When the temperature of the liquid increases, the resistance value of the thermistor 18 decreases, and the combined resistance value with the resistor 16 also decreases, causing the resistance to increase. The partial pressure ratio with 19 also changes and P
The gate voltage of UT9 will rise.

このため前述の電圧上昇の場合と同様の動作となって励
振回路Ａの発振期間が短かくなり、温度上昇に伴う霧化
量の変化を補正するのである。Therefore, the operation is similar to that in the case of the voltage increase described above, the oscillation period of the excitation circuit A is shortened, and the change in the amount of atomization caused by the temperature rise is corrected.

また、上記と逆に液体温度が低下すると、サーミスタ１
８の抵抗値が高くなってＰＵＴ ９のゲート電圧が下が
り同時にサイリスタ１２の半波に対する通電時間を大き
くして励振回路Ａの発振期間を長くする。Also, contrary to the above, when the liquid temperature decreases, the thermistor 1
The resistance value of the thyristor 12 increases and the gate voltage of the PUT 9 decreases, and at the same time, the energization time for a half wave of the thyristor 12 is increased to lengthen the oscillation period of the excitation circuit A.

第６図は電圧変化および液体温度変化に対するサイリス
タ１２の導通角変化を示す特性図であって、同図から明
らかなように、電源電圧および液体の温度が変化すると
、この変化量に応じてサイリスタ１２の導通角が自動的
に制御され、霧化量の安定化がなされるのである。FIG. 6 is a characteristic diagram showing changes in the conduction angle of the thyristor 12 with respect to voltage changes and liquid temperature changes.As is clear from the figure, when the power supply voltage and liquid temperature change, the thyristor 12 conduction angles are automatically controlled to stabilize the amount of atomization.

以上のように、この考案装置によれば、励振回路に印加
される電圧を位相制御する回路構成にしたので、安定し
た励振回路の発振条件を変えたり、あるいは励振用トラ
ンジスタの電力損失を過大とすることなく、さらには電
波障害を最少とする条件にて電源電圧変動や液体温度変
化あるいは他の必要とする制御要因に応じて励振回路の
発振期間を制御し、これにより定容化量を実現できるの
である。As described above, this invented device has a circuit configuration that controls the phase of the voltage applied to the excitation circuit, so it is possible to change the oscillation conditions of the stable excitation circuit or to prevent excessive power loss of the excitation transistor. The oscillation period of the excitation circuit is controlled according to power supply voltage fluctuations, liquid temperature changes, or other necessary control factors under conditions that minimize electromagnetic interference, thereby achieving constant volume. It can be done.

したがって、燃焼器または他の定容化量を必要とする各
種の霧化装置として好適となる。Therefore, it is suitable for a combustor or other various atomization devices that require constant volume.

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

第１図は従来における超音波加湿器の励振回路図、第２
図は第１図の回路における電源電圧および液体温度の変
動と霧化量との関係を示す特性図、第３図ａ、 ｂは従
来およびこの考案にける励振用トランジスタの電圧波形
図、第４図はこの考案の一例を示す励振回路図、第５図
ａ ”−ｅは第４図における各部の動作波形図、第６図
はこの考案における電源電圧および液体温度の変動とサ
イリスタ導通角との関係を示す特性図である。 Ａ・・・・・・励振回路、Ｂ・・・・・・位相制御回路
、１・・・・・・電源、２・・・・・・ダイオードブリ
ッジ、５・・・・・・励振用トランジスタ、６・・・・
・・超音波振動子、９・・・・・・ＰＵＴ、 ｌ Ｑ・
・・・・・充電抵抗、１２・・・・・・サイリスク、１
３・・・・・・コンデンサ、１４・・・・・・サイリス
タ用ゲート抵抗、１５・・・・・・トランジスタ、１８
・・・・・・サーミスタ、１６，１９・・・・・・ＰＵ
Ｔゲート抵抗。Figure 1 is an excitation circuit diagram of a conventional ultrasonic humidifier;
The figure is a characteristic diagram showing the relationship between fluctuations in the power supply voltage and liquid temperature and the amount of atomization in the circuit of Figure 1, Figures 3a and b are voltage waveform diagrams of the excitation transistor in the conventional and this invention, and Figure 4 The figure is an excitation circuit diagram showing an example of this invention, Figures 5a-e are operating waveform diagrams of each part in Figure 4, and Figure 6 is the relationship between fluctuations in power supply voltage and liquid temperature and thyristor conduction angle in this invention. It is a characteristic diagram showing the relationship. A: Excitation circuit, B: Phase control circuit, 1: Power supply, 2: Diode bridge, 5: ...Excitation transistor, 6...
...Ultrasonic transducer, 9...PUT, l Q.
...Charging resistance, 12...Syrisk, 1
3... Capacitor, 14... Thyristor gate resistor, 15... Transistor, 18
...Thermistor, 16,19...PU
T gate resistance.

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] （１） 液体を霧化する超音波振動子６と、この超音
波振動子６を励振する励振回路Ａと、この励振回路Ａへ
の電圧供給を制御するスイッチング素子と、このスイッ
チング素子を電源に同期してスイッチング動作させると
共に液体温度および電源電圧等の霧化量変動分を検出し
てこの変動分を補償する位相制御回路とからなる超音波
霧化装置。(1) An ultrasonic vibrator 6 that atomizes liquid, an excitation circuit A that excites this ultrasonic vibrator 6, a switching element that controls the voltage supply to this excitation circuit A, and this switching element as a power source. An ultrasonic atomizer comprising a phase control circuit that performs synchronous switching operations, detects atomization amount fluctuations due to liquid temperature, power supply voltage, etc., and compensates for these fluctuations. （２）スイッチング素子をサイリスタ１２とし、励振回
路Ａへの供給電圧を位相制御するようにした実用新案登
録請求の範囲第１項記載の超音波霧化装置。(2) The ultrasonic atomizer according to claim 1, which is a registered utility model, wherein the switching element is a thyristor 12, and the phase of the voltage supplied to the excitation circuit A is controlled.