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JPS5848225B2 - 超音波液体霧化装置の霧化量制御方式 - Google Patents

超音波液体霧化装置の霧化量制御方式

Info

Publication number
JPS5848225B2
JPS5848225B2 JP54001836A JP183679A JPS5848225B2 JP S5848225 B2 JPS5848225 B2 JP S5848225B2 JP 54001836 A JP54001836 A JP 54001836A JP 183679 A JP183679 A JP 183679A JP S5848225 B2 JPS5848225 B2 JP S5848225B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
atomization
ultrasonic
circuit
liquid
output
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP54001836A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS5594665A (en
Inventor
英治 中井
勲 甲斐
洋人 山本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Omron Corp
Original Assignee
Omron Tateisi Electronics Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Omron Tateisi Electronics Co filed Critical Omron Tateisi Electronics Co
Priority to JP54001836A priority Critical patent/JPS5848225B2/ja
Priority to US06/102,534 priority patent/US4319155A/en
Priority to DE2952444A priority patent/DE2952444C2/de
Publication of JPS5594665A publication Critical patent/JPS5594665A/ja
Publication of JPS5848225B2 publication Critical patent/JPS5848225B2/ja
Expired legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05BSPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B17/00Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups
    • B05B17/04Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods
    • B05B17/06Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods using ultrasonic or other kinds of vibrations
    • B05B17/0607Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods using ultrasonic or other kinds of vibrations generated by electrical means, e.g. piezoelectric transducers
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S261/00Gas and liquid contact apparatus
    • Y10S261/48Sonic vibrators

Landscapes

  • Special Spraying Apparatus (AREA)
  • Air Humidification (AREA)
  • Spray Control Apparatus (AREA)
  • Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は超音波液体霧化装置の霧化量制御方式に関し
、特にたとえば超音波発振出力で液体を霧化する装置に
おいて霧化量が比較的微少であっても高精度に制御でき
るような、新規な超音波液体霧化装置の霧化量制御方式
に関する。
最近、室内を加湿する加湿器や気管支系の疾病の治療を
するための吸入器や美顔器等において、超音波で液体を
霧化する超音波液本霧化装置が実用に供されている。
このような超音波液体霧化装置においては、用途により
霧化量を適当にまた高精度に制御する必要があり、特に
、疾病治療に用いる吸入器や麻酔治療および病院などに
おける湿度調整に必要である。
第1図は従来の霧化量制御装置のブロック図である。
第2図は従来の霧化量制御装置10の動作を説明するた
めの可変パルス発生回路13の出力パルスを示す波形図
である。
次に、第1図および第2図を参照して従来の霧化量制御
装置10の動作を説明する。
超音波振動子11から発振される超音波出力を制御する
場合、可変パルス発振回路13が第2図に示すようなパ
ルスを発生し、超音波発振回路12の発振期間を規制す
る信号として与える。
超音波発振回路12は可変パルス発生回路13から与え
られるパルスのハイレベル期間THにおいて高周波発振
出力を超音波振動子11に印加し、超音波振動子11を
励振させて超音波を発振させる。
この超音波振動子11が超音波液体霧化装置の液層内に
配設されていて、該超音波振動子の励振によって生じる
キャビテーションで液層に入っている液体を粒子化して
霧化を発生させるものである。
ところで、前述の霧化制御装置10で霧化量を制御する
場合は、可変パルス発生回路13から発生される可変パ
ルスの周期Tを可変するか、またはハイレベル期間TH
とローレベル期間TLとの比、すなわちデューテイを可
変すると、可変されたパルス周期(またはデューテイ)
に同期して超音波発振回路12が高周波発振し、該高周
波発振電圧を超音波振動子11に印加することにより、
可変パルスに同期して一定の振幅でありかつ間欠的な超
音波を発生させる。
ところで、超音波振動子11が振動を開始しても、液体
を霧化するまでに少なくとも0.4秒程度必要であるた
め、超音波発振期間が少なくとも0.4秒となるように
選ばれ、かつしたがって可変パルス発生回路13のパル
ス発生出力のハイレベル期間THが0.4秒以上となる
ように設定される。
ところが、従来の霧化制御装置10のように、霧化量を
制御するのに超音波発振出力の振幅を一定としかつ超音
波発振期間の周期または発振期間と休止期間の比(デュ
ーテイ)を可変することにより行なうと、発振出力がO
から最大値までの急激な増加と発振出力の最大値からO
までの急激な低下を繰り返すため、突入電流が大きくな
る問題点があった。
また、発振出力の零から最大値までの急激な発振出力変
化によって、液体に急激なキャビテーションが生じるた
め、霧化粒子が大きくなったり水滴が飛び出すこともあ
り、微小粒子の高精度な霧化制御を行なうことができな
い。
また、ごく小容量の液体を霧化する場合は、前述のごと
く飛散がなくなり有効に霧化できないと同時に微小粒子
の平均化した霧化ができない。
特に、薬液を混入した液体を超音波で霧化し、霧化され
た薬液を口で吸うことにより気管支系の治療を行なうよ
うな吸入器においては、使用者の症状に合わせてきわめ
て微少の霧化量から比較的多くの霧化量および小容量か
ら大容量の範囲まで広範囲に、しかも高精度に制御する
必要がある。
しかしながら、従来の霧化制御装置10は、超音波発振
出力の変化幅が大きく、立ち上がりが急激なため、必要
とする霧化量が微少量であっても、多量の霧化が可変パ
ルス発生回路13のパルス発生ごとに間欠的に発生され
、平均化した霧化量が得られないという問題点があり、
特に微少液量を霧化する場合はこのことが顕著であった
また、粘度の高い薬液では、粒子化しにくいため、超音
波発振出力の急激な変化によって霧化の粒子が大きくな
り、微小粒子の霧化が得られず、小容量霧化が高精度に
できないという問題点があった。
それゆえに、この発明の主たる目的は、霧化量が比較的
微少量の領域であっても微小粒子で高精度に制御でき、
しかも微小粒子の霧化が常に平均して得ることが可能で
あり、さらに従来困難であったごく小容量の液体霧化で
あっても精度の高い霧化制御が可能な超音波液体霧化装
置の霧化量制御方式を提供することである。
この発明の他の目的は、突入電流が少なくてすみ、比較
的少ない消費電力で霧化を発生させることができるよう
な超音波液体霧化装置の霧化量制御方式を提供すること
である。
この発明を要約すれば、超音波振動子を常時励振してお
き、超音波振動子を励振させるための発振出力を、液体
を霧化できる霧化領域まで増加しまたは液体を霧化でき
ない非霧化領域まで低減する動作を繰り返すことによっ
て制御するようにしたものである。
第3図はこの発明の一実施例のブロック図である。
第3図を参照してこの発明の概略を説明すると、超音波
発振回路32は、整流回路を含み、交流電源34の入力
を直流に交換して定電圧電源回路35に与えるとともに
、後述の駆動回路40の出力に応じて高周波発振電圧を
超音波振動子11に印加する。
定電圧電源回路35は定電圧電源を媒体液位置検出回路
36、可変パルス発生回路33、駆動回路40に与える
媒体液位置検出回路36は、媒体液レベル検知部37の
出力に基づいて、液層内の媒体液のレベルが所定レベル
以下になったことを検出し、可変パルス発生回路33に
動作停止信号として与える。
この可変パルス発生回路33は、前述の第2図に示すよ
うに、発生すべき霧化量によって周期Tを可変したパル
スまたはハイレベル期間THとローレベル期間TLのデ
ューテイを可変したパルス(すなわち可変パルス)を繰
り返して発生し、駆動回路40に与えるとともに、動作
中表示回路30に与えて霧化状態であることを表示させ
る。
駆動回路40は、可変パルスのローレベル期間において
超音波発振回路32に比較的大きな振幅の高周波発振出
力を発生させかつハイレベル期間において比較的小さな
振幅の高周波発振出力を発生させる。
この高周波発振出力を超音波振動子11に印加すること
によって、可変パルスのローレベル期間において液体を
霧化できる程度の超音波を発生させ、可変パルスのハイ
レベル期間において液体を霧化できない程度の超音波を
発生させ、結果的には常時超音波振動子11を励振させ
るように制御するものである。
第4図はこの発明の特徴となる超音波発振回路32と駆
動回路40の具本的な回路接続を示す回路図である。
構成において、超音波発振回路32は、交流電源34か
ら供給される交流電圧を全波整流する全波整流回路32
1を有し、全波整流回路321の出力端に高周波バイパ
ス用コンデンサ322を並列接続するとともに、該直流
電圧出力端に発振用コイル323とパワートランジスタ
324と発振用コイル325の直列回路を並列接続し、
該パワートランジスタ324のコレクタと負側ラインと
の間に発振コンデンサ326を接続し、パワートランジ
スタ324のベース端とコレクタ端との間に超音波振動
子11とコンデンサ327の直列回路を接続し、パワー
トランジスタ324のベース端と負側ラインとの間にコ
ンデンサ328を接続して構威される。
そして、整流回路321の正側ラインと負側ラインとの
間に、抵抗329を介して定電圧電源回路35が接続さ
れる。
この定電圧電源回路35は、ツエナーダイオード351
に平滑コンデンサ352を並列接続して成る。
前記駆動回路40は、定電圧電源回路35の正側ライン
と前記超音波発振回路32に含まれるパワートランジス
タのベース端との間に、固定抵抗41とトランジスタ4
21とトランジスタ422の直列回路を接続し、該トラ
ンジスタ422に抵抗43を並列接続して成る。
この抵抗43は、トランジスタ422のベース入力端に
可変パルス発生回路33出力の可変パルス(第2図に示
すパルスと同じ)が与えられたとき、該可変パルスのハ
イレベル期間において超音波振動子11を非霧化領域で
励振させる程度の制御電流を、またこの可変パレスのハ
イレベル期間においては、超音波振動子11を霧化領域
で励振させる制御電流をパワートランジスタ324のベ
ース入力に与えるものである。
なお、トランジスタ421はたとえば温度異常や渇水な
どを検出するための異常検出回路39の出力があったと
き、直列に配置されたトランジスタ421をカットオフ
し、超音波発振回路32の発振を停止させて超音波振動
子11の常時励振状態を停止させるものである。
なお、より好ましくは、霧化領域における超音波発振出
力レベル(振幅)を適当に切換え可能とするために、そ
れぞれ抵抗値の異なる抵抗411と412と413の一
方端を定電圧電源回路35の正側ラインに共通接続し、
他端を切換スイッチ44で適宜選択切換えできるように
構成する。
第5図はこの発明の一実施例の動作を説明するための駆
動回路40の出力パルス(すなわち超音波発振出力期間
)を表わす波形図であり、特に固定抵抗41を設けて霧
化領域の超音波発振レベルを一定としたものである。
次に、第4図および第5図を参照して、この発明の具体
的な動作について説明する。
前記異常検出回路39は、異常を検出しない場合にトラ
ンジスタ421を常時導通状態とする。
そして、可変パルス発生回路33が第2図に示すような
予め定める周波数の可変パルスを発生してトランジスタ
422のベース入力に与えるが、パルス入力がローレベ
ルのとき該トランジスタ422が導通し、それによって
パワートランジスタ324のベース端に比較的大きな入
力電流を供給する。
このため、超音波発振回路32がコルピツツ発振回路と
して働き、液体を霧化できる程度の比較的大きな発振出
力を超音波振動子11に印加することにより、超音波振
動子11が霧化領域の超音波発振出力を発生して液体を
霧化させる。
一方、可変パルス発生回路33出力の可変パルスがハイ
レベルに反転すると、トランジスタ422がオフトなる
このとき、抵抗43がなければ、パワートランジスタ3
24にベース電流が全く供給されず、かつしたがって超
音波発振回路32がコルピツツ発振回路として発振動作
しない。
しかしながら、トランジスタ422に抵抗43を並列接
続していることにより、全波整流回路321から抵抗3
29抵抗41−トランジスタ421のコレクターエミツ
ター抵抗43を介して比較的微少電流が流れ、パワート
ランジスタ324のベース入力として与えられる。
これによって、超音波発振回路32が非霧化領域となる
ような比較的小さな発振出力1 (例えば霧化領域の発振出力の約百程度)で超音波振動
子11を励振させることにより、超音波振動子11は非
霧化領域で励振して比較的小さい超音波発振出力を発生
する。
以後同様にして、可変パルス発生回路33の出力パルス
が与えられるととに、比較的大きな超音波発振出力と比
較的小さな超音波発振出力とを交互に発振し、比較的太
きな超音波発振出力で液体を霧化しかつ比較的小さな超
音波発振出力で液体を霧化することなく励振状態を持続
し、その動作を繰り返す。
これによって、超音波振動子11は常時励振された状態
となり、かつ超音波発振出力を可変パルス発生回路33
の出力パルスに同期して霧化領域と非霧化領域とで増減
し、霧化領域における超音波発振出力で液体を霧化する
ため、非霧化領域から霧化領域までの発振出力(振幅)
の増加幅が従来の発振停止時から霧化領域までの発振出
力を1.0に制御する方式に比べて小さくなり、突入電
流が小さく、急激な超音波発振出力の増加により霧化粒
子が大きくなったり、水滴が飛び出すのを防止でき、し
かも微小粒子霧化が平均して得られ、霧化量を高精度に
可変制御でき、特に従来困難であったごく小容量の液体
霧化を高精度により制御できる利点がある。
なお、この場合においても、霧化量を可変する場合は、
可変パルス発生回路33の出力パルスの周期またはハイ
レベルとローレベルとの比(デューテイ)を可変するこ
とによって達成される。
第6図は好ましい実施例の動作を説明するための超音波
発振出力の波形図である。
特に、前述の第4図に示す駆動回路40の固定抵抗41
に替えて、異なる抵抗値の抵抗411ないし413を切
換スイッチ44で切換えた場合の波形図である。
たとえば、抵抗411の抵抗値は比較的大きく、抵抗4
12の抵抗値は中程度であり、抵抗413の抵抗値は比
較的小さな値に選ばれる。
そして、切換スイッチ44で抵抗411を選択した場合
(すなわち第6図に示すモード1の場合)は、可変パル
スのローレベル期間においてトランジスタ422が導通
したとき、パワートランジスタ324に入力されるベー
ス電流が比較的小さいため、霧化領域における比較的小
さな発振出力で超音波発振回路32が超音波振動子11
を励振させ、それによって少量の霧化が発生される。
一方、可変パルスのハイレベル期間においてトランジス
タ422が非導通のとき、抵抗43の抵抗値で定まる非
霧化領域となる程度の微小電流がベース電流としてパワ
ートランジスタ324に与えられるため、超音波発振回
路32が非較的小さな発振出力で超音波振動子11を励
振させる。
以後上記動作を繰返す。
また、切換スイッチ44で抵抗412を選択した場合(
すなわち第6図に示すモード2の場合)は、可変パルス
のローレベル期間において中程度のベース電流がパワー
トランジスタ324に与エられ、かつ可変パルスのハイ
レベル期間において非霧化領域となる程度の微少なベー
ス電流がパワートランジスタ324に与えられる。
このため、超音波発振回路32は可変パルス出力に同期
して霧化領域においては中程度の発振出力で超音波振動
子11を励振させ、中程度の霧化量を発生させる。
また、切換スイッチ44で抵抗413を選択した場合(
すなわち第6図に示すモード3の場合)についても同様
に可変パルスのローレベル期間において比較的大きな電
流がベース電流としてパワートランジスタ324に与え
られ、可変パルスのハイレベル期間において抵抗43で
定まる微少ベース電流がパワートランジスタ324に与
えられるため、超音波発振回路32は可変パルス出力に
同期して霧化領域においては比較的大きな発振出力を間
欠的に発生して超音波振動子11を励振させて、比較的
多量の霧化が発生される。
このように、超音波発振出力の大きさ(振幅)を切換え
可能にすることにより、可変パルス発生回路33の周期
やデューテイを可変するだけで霧化量を制御する場合に
比べて霧化量の制御範囲を広範囲にできる利点がある。
以上のように、この発明によれば、液体霧化が微小粒子
で高精度に制御でき、特に従来困難であったごく小容量
の液体霧化についても同様の制御ができる。
また、微小粒子の霧化が常に平均化して得られる。
さらに、突入電流を小さくして消費電力を低減できるよ
うな、極めて有効な超音波液体霧化装置の霧化量制御方
式が得られる。
この発明は、特に微小粒子でかつ小容量から大容量まで
の霧化を高精度に制御する必要がある吸入器などに適用
すれば有効である。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の霧化制御装置のブロック図である。 第2図は従来の霧化制御装置の動作を説明するために可
変パルス発生回路の出力パルスを示す波形図である。 第3図はこの発明の一実施例のブロック図である。 第4図はこの発明の特徴となる超音波発振回路と駆動回
路の具体的な回路図である。 第5図はこの発明の一実施例の超音波発振出力状態を示
す波形図である。 第6図はこの発明の好ましい実施例の超音波発振出力状
態を示す波形図である。 図において、11は超音波振動子、32は超音波発振回
路、33は可変パルス発生回路、34は交流電源、35
は定電圧電源回路、36は媒体液位置検出回路、37は
検出部、38は動作中表示回路、321は全波整流回路
、322は平滑コンデンサ、326,327,328は
コンデンサ、323 ,325はコイル、324はパワ
ートランジスタ、329,41,411〜413,43
は抵抗、421,422はトランジスタ、44は切換ス
イッチを示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 超音波振動子で超音波を発振させて液体を霧化する
    装置の霧化量制御方式であって、 前記超音波振動子を常時励振しておき、 前記超音波振動子を励振させるための励振出力を、液体
    を霧化できる霧化領域または液体を霧化できない非霧化
    領域となるように周期的に増減し、前記励振出力の周期
    またはパワー増減の割合を変化させることにより、霧化
    量を可変制御するようにした超音波液体霧化装置の霧化
    量制御方式。
JP54001836A 1979-01-09 1979-01-09 超音波液体霧化装置の霧化量制御方式 Expired JPS5848225B2 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP54001836A JPS5848225B2 (ja) 1979-01-09 1979-01-09 超音波液体霧化装置の霧化量制御方式
US06/102,534 US4319155A (en) 1979-01-09 1979-12-11 Nebulization control system for a piezoelectric ultrasonic nebulizer
DE2952444A DE2952444C2 (de) 1979-01-09 1979-12-27 Verfahren für das Betreiben eines Ultraschallzerstäubers

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP54001836A JPS5848225B2 (ja) 1979-01-09 1979-01-09 超音波液体霧化装置の霧化量制御方式

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5594665A JPS5594665A (en) 1980-07-18
JPS5848225B2 true JPS5848225B2 (ja) 1983-10-27

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ID=11512634

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP54001836A Expired JPS5848225B2 (ja) 1979-01-09 1979-01-09 超音波液体霧化装置の霧化量制御方式

Country Status (3)

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US (1) US4319155A (ja)
JP (1) JPS5848225B2 (ja)
DE (1) DE2952444C2 (ja)

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