[go: up one dir, main page]

WO2011132248A1 - 霧化装置 - Google Patents

霧化装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2011132248A1
WO2011132248A1 PCT/JP2010/056923 JP2010056923W WO2011132248A1 WO 2011132248 A1 WO2011132248 A1 WO 2011132248A1 JP 2010056923 W JP2010056923 W JP 2010056923W WO 2011132248 A1 WO2011132248 A1 WO 2011132248A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
temperature
piezoelectric element
electric power
set temperature
power control
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.)
Ceased
Application number
PCT/JP2010/056923
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
泰彦 野村
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.)
NIPPON MMI TECHNOLOGY Inc
Original Assignee
NIPPON MMI TECHNOLOGY Inc
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 NIPPON MMI TECHNOLOGY Inc filed Critical NIPPON MMI TECHNOLOGY Inc
Priority to PCT/JP2010/056923 priority Critical patent/WO2011132248A1/ja
Publication of WO2011132248A1 publication Critical patent/WO2011132248A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B17/00—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups
    • B05B17/04—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods
    • B05B17/06—Apparatus 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
    • B05B17/0607—Apparatus 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
    • B05B17/0638—Apparatus 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 spray being produced by discharging the liquid or other fluent material through a plate comprising a plurality of orifices
    • B05B17/0646—Vibrating plates, i.e. plates being directly subjected to the vibrations, e.g. having a piezoelectric transducer attached thereto
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B12/00—Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area
    • B05B12/004—Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area comprising sensors for monitoring the delivery, e.g. by displaying the sensed value or generating an alarm
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B12/00—Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area
    • B05B12/08—Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area responsive to condition of liquid or other fluent material to be discharged, of ambient medium or of target ; responsive to condition of spray devices or of supply means, e.g. pipes, pumps or their drive means
    • B05B12/082—Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area responsive to condition of liquid or other fluent material to be discharged, of ambient medium or of target ; responsive to condition of spray devices or of supply means, e.g. pipes, pumps or their drive means responsive to a condition of the discharged jet or spray, e.g. to jet shape, spray pattern or droplet size
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B17/00—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups
    • B05B17/04—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods
    • B05B17/06—Apparatus 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
    • B05B17/0607—Apparatus 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
    • B05B17/0653—Details
    • B05B17/0669—Excitation frequencies
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B17/00—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups
    • B05B17/04—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods
    • B05B17/06—Apparatus 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
    • B05B17/0607—Apparatus 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
    • B05B17/0653—Details
    • B05B17/0676—Feeding means
    • B05B17/0684—Wicks or the like

Definitions

  • the present invention relates to a technique for protecting a piezoelectric element used when atomizing a liquid by vibration.
  • This piezoelectric element is, for example, a member obtained by subjecting lead zirconate titanate (PZT), which is a solid solution of ferroelectric lead titanate (PbTiO 3 ) and antiferroelectric lead zirconate (PbZrO 3 ), to a polarization treatment. Is used.
  • PZT lead zirconate titanate
  • PbTiO 3 ferroelectric lead titanate
  • PbZrO 3 antiferroelectric lead zirconate
  • Patent Document 1 As a technique for controlling the temperature so that it does not rise too much in this way, for example, there is one disclosed in Patent Document 1. Since the ultrasonic transducer used in Patent Document 1 is used in a state where the element surface is immersed in water to be atomized in a normal state, the temperature of the element does not rise to the Curie temperature. On the other hand, if water disappears for some reason and there is no water on the element surface, the temperature of the element rises. For this reason, in the technique disclosed in Patent Document 1, the amount of water is detected, and when there is no water on the surface of the element, the driving of the element is stopped. JP 2009-261552 A
  • Patent Document 1 there is no problem in a normal state because driving is performed in a state where the element surface is immersed in water.
  • the water to be atomized does not directly touch the element surface, even if it is directly touched, if there is not enough amount to prevent the element temperature from rising and reaching the Curie temperature, In the case where the boiling point of the liquid to be produced is very high, it is important to control the temperature of the element even when used in a normal state.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, so that even if there is a difference in characteristics among piezoelectric elements used in a plurality of atomizers, the piezoelectricity of the piezoelectric elements is not lost due to temperature rise.
  • An object of the present invention is to supply electric power according to the characteristics of the piezoelectric element so as to atomize the liquid efficiently.
  • the present invention is a piezoelectric device that vibrates according to supplied electric power, atomizes the liquid propagated by the vibration according to the electric power, and generates heat according to the supplied electric power.
  • a determination means for determining whether or not the liquid is atomized by detecting an element and fog in a specific region; a temperature measurement means for measuring the temperature of the piezoelectric element; and a determination by the determination means.
  • the electric power supplied to the piezoelectric element is controlled so that the liquid is atomized, and the temperature measured by the temperature measuring means when the electric power is controlled is determined in advance.
  • an atomizing device comprising: a power control unit configured to reduce power supplied to the piezoelectric element so that the measured temperature becomes lower than the set temperature when the temperature is higher than the set temperature.
  • the power control means sets the state in which the liquid is atomized when the power supplied to the piezoelectric element is reduced so that the measured temperature is lower than the set temperature.
  • the power is controlled so as to be maintained, and when the measured temperature does not become lower than the set temperature even after a predetermined time has elapsed since the measured temperature becomes equal to or higher than the set temperature, the determination The power is further reduced regardless of the determination result of the means.
  • the power control means decreases the power supplied to the piezoelectric element so that the measured temperature is lower than the set temperature
  • the measured temperature is set to the set temperature.
  • the electric power is controlled to be lower than the second set temperature below, and the electric power supplied to the piezoelectric element is increased when the measured temperature is lower than the second set temperature.
  • the power control unit determines that the measured temperature is equal to or higher than the set temperature in a state where the determination unit determines that the liquid is not atomized. The power supply to the piezoelectric element is stopped.
  • the determination unit includes a light emitting unit that emits light toward the specific region, and a light receiving unit that receives the light that has passed through the region, and the amount of light received by the light receiving unit. The determination is performed according to the measurement result.
  • the set temperature is lower than half of the Curie temperature of the piezoelectric element.
  • the piezoelectricity of the piezoelectric elements is not lost due to temperature rise, and the liquid is efficiently atomized. Moreover, electric power according to the characteristics of the piezoelectric element can be supplied.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating the external appearance of an atomizing device 1 and a liquid container 2 supplied to the atomizing device according to an embodiment of the present invention.
  • the atomizing device 1 is a device that has a piezoelectric element that vibrates in accordance with supplied electric power, and atomizes and releases the liquid to which the vibration is propagated.
  • the liquid to be atomized is a liquid (water, medicine, fragrance, etc.) filled in the container part 2, and is supplied from the container part 2 to the atomization apparatus 1 by the introduction core 60.
  • the liquid filled in the container part 2 and atomized is referred to as a filler.
  • the container part 2 is a bottle that can be filled with a liquid serving as a filler, and is formed of a material that is not dissolved by the filler, such as glass.
  • the container part 2 has an opening for inserting the introduction core 60 and filling the liquid therein.
  • the container part 2 has a structure (for example, screw) for connecting with the atomization apparatus 1.
  • the introduction core 60 inserted into the opening portion is also inserted into the atomizing device 1.
  • the introduction core 60 has a bundle of fibers such as felt.
  • the introduction core 60 absorbs the filler filled in the container portion 2 and transports it toward the upper end of the introduction core 60 by capillary action.
  • the atomization device 1 will be described.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an AA ′ cross-sectional view of the atomizing device 1 according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA ′ in FIG. 1 and is a cross-sectional view at a position where the piezoelectric element 10 can be confirmed.
  • FIG. 2 is a view showing a cross section in the vicinity of the piezoelectric element 10, and the description of the structure and the like in the housing portion of the atomizing device 1 is omitted.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining a BB ′ cross-sectional view of the atomizing device 1 according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line BB ′ in FIG.
  • FIG. 3 is a view showing a cross section in the vicinity of the piezoelectric element 10 as in FIG. 2, and the description of the structure and the like in the casing portion of the atomizing device 1 is omitted.
  • the internal structure of the atomization apparatus 1 will be described with reference to FIGS. 2 and 3.
  • the piezoelectric element 10 has a disk shape with a diameter of about 10 mm, has an opening 15 with a diameter of about 3 mm at the center, and uses, for example, lead zirconate titanate (PZT).
  • PZT lead zirconate titanate
  • the piezoelectric element 10 vibrates according to the frequency and amplitude of the applied voltage when electric power is supplied by applying an alternating voltage to both surfaces. That is, the piezoelectric element 10 vibrates according to the supplied electric power and generates heat due to a loss generated according to the electric power. In this example, the piezoelectric element 10 is controlled to vibrate in the ultrasonic frequency band.
  • the resonance frequency of the piezoelectric element 10 is about 25 kHz
  • the resonance frequency in a state where the temperature measuring unit 40 described later is in contact may be set to a desired value.
  • the end portion of the piezoelectric element 10 is sandwiched and fixed between a columnar upper frame 50 and a columnar lower frame 55.
  • the diaphragm 20 has a disk shape with a diameter of about 5 mm, is provided so as to cover the opening 15 of the piezoelectric element 10, and its peripheral part is connected to the surface of the piezoelectric element 10.
  • the diaphragm 20 has a through hole group 21 including a plurality of fine through holes at the center. Each through hole has a diameter of about several tens of ⁇ m. In FIG. 3, the diameter of the through hole is shown in the diaphragm 20 so as not to change, but it may be a tapered through hole having a small diameter on the upper surface side and a large diameter on the lower surface side. . Further, the diaphragm 20 may have a shape curved in the upper direction in the peripheral portion of the through hole group 21.
  • the diaphragm 20 is arranged so that the top end of the introduction core 60 is in contact with the position of the through hole group 21 when the atomizing device 1 and the container part 2 are connected. Thereby, when the piezoelectric element 10 vibrates, the diaphragm 20 propagates the vibration to the tip of the introduction core 60. Then, the filler conveyed to the tip of the introduction core 60 is atomized by reducing the surface tension due to the vibration of the diaphragm 20, passes through the through-hole group 21, and is discharged to the upper region MA. The mist thus discharged is discharged from above the atomizing device 1 to the surroundings.
  • the optical sensor 30 includes a light emitting unit 31 such as an LED (Light Emitting Diode) or a laser, and a light receiving unit 32 such as a photodiode or a phototransistor that outputs a signal corresponding to the amount of received light.
  • the optical sensor 30 is installed in the upper frame 50 so that the light emitted from the light emitting unit 31 passes through the area MA and is received by the light receiving unit 32. In this example, as shown as light L in FIG. 2, the light emitted from the light emitting unit 31 is reflected by the reflecting unit 35 and received by the light receiving unit 32.
  • the light emitting unit 31 and the light receiving unit 32 do not need to be close to each other, and the light receiving unit 32 may be installed at a position where the reflecting unit 35 is provided instead of the reflecting unit 35.
  • the light receiving unit 32 may be installed at a position where the reflecting unit 35 is provided instead of the reflecting unit 35.
  • the emission wavelength band of the light emitting unit 31 is not particularly limited, but may be determined in relation to the filler to be atomized. For example, if the emission wavelength band of the light emitting unit 31 has a wavelength band that overlaps with the absorption wavelength band of the filler to be atomized, the change in the amount of light received by the light receiving unit 32 when the filler is atomized is greatly increased. can do. For example, if the filler to be atomized is water, the light emitting unit 31 may emit light in the wavelength band of red light and infrared light.
  • the temperature measuring unit 40 is an element that outputs a signal corresponding to the temperature of the piezoelectric element 10, and is, for example, a contact sensor such as a thermistor, a thermocouple, or a resistance temperature detector, or a non-contact sensor such as a radiation thermometer. .
  • a contact sensor such as a thermistor, a thermocouple, or a resistance temperature detector
  • a non-contact sensor such as a radiation thermometer.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating the characteristics of the piezoelectric element 10 according to the embodiment of the present invention.
  • an electromechanical coupling coefficient Kp (simply expressed as a coupling coefficient Kp in the figure) and a relative dielectric constant ⁇ 33 T / ⁇ 0 are shown.
  • the Curie temperature Tc is approximately 310 ° C. at which the peak of the relative dielectric constant ⁇ 33 T / ⁇ 0 and the electromechanical coupling coefficient Kp are obtained.
  • the set temperature T1 is set as an upper limit temperature of the piezoelectric element 10 (100 ° C. in this example) in the power control unit 101 to be described later, and is preferably set to a temperature lower than half of the Curie temperature Tc. This is because if the high temperature state is maintained for a long time, the element deteriorates even at a temperature lower than the Curie temperature Tc.
  • the temperature exceeds half of the Curie temperature Tc the amount of decrease in the electromechanical coupling coefficient Kp becomes one of the reasons for making it lower than half of the Curie temperature Tc. That is, when the power required to obtain the same vibration is increased, the amount of heat generation is also increased and the temperature rise rate is increased.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating the configuration of the atomization apparatus 1 according to the embodiment of the present invention.
  • the atomizing device 1 includes a power source 70 and a control unit 100 in addition to the piezoelectric element 10, the light emitting unit 31, the light receiving unit 32, and the temperature measuring unit 40 described above.
  • the power source 70 is a power supply source such as a battery.
  • the control unit 100 includes a power control unit 101, a power supply unit 102, an atomization determination unit 103, and a temperature measurement unit 104.
  • the atomization determination unit 103 controls the light emitting unit 31 to emit light at a constant intensity, acquires an output signal from the light receiving unit 32, and measures the amount of light received by the light receiving unit 32. And the atomization determination part 103 determines whether the filler contained in the introduction core 60 is atomized according to the measured light reception amount. That is, the atomization determination unit 103 is atomized as having fog in the region MA when the measured light reception amount is reduced by a predetermined amount or more before the piezoelectric element 10 is vibrated. Is determined. In addition, the atomization determination unit 103 outputs a determination signal indicating the determination result described above to the power control unit 101.
  • the atomization determining unit 103 fills the filler when the amount of received light decreases by an amount set as the amount of decrease in the amount of received light when fog is generated in the area MA at a predetermined density. Is determined to be atomized. Therefore, in this example, if a mist is generated even a little, it is not determined that it is atomized, but it is not determined that it is atomized unless a certain amount of mist is generated.
  • the mist density, the amount of mist to be discharged, and the like can be specified by an operation unit (not shown), and the atomization determination unit 103 determines and sets the amount of decrease in the amount of received light according to the specified content. You may do it.
  • the atomization determination unit 103 may determine that the atomization is performed when the amount of received light is reduced to the extent that even a small amount of fog exists in the area MA.
  • the temperature measurement unit 104 acquires a signal output from the temperature measurement unit 40, measures the temperature of the piezoelectric element 10 that the temperature measurement unit 40 contacts, and indicates a measurement signal indicating the measurement result to the power control unit 101. Is output.
  • the power supply unit 102 supplies power from the power source 70 to the piezoelectric element 10. At this time, the power supply unit 102 changes the presence / absence of power supply to the piezoelectric element 10 and the power supplied to the piezoelectric element 10 under the control of the power control unit 101.
  • the power control unit 101 determines a power supply unit according to a determination signal output from the atomization determination unit 103 and a measurement signal output from the temperature measurement unit 104. 102 is controlled.
  • the power control unit 101 controls the power supplied from the power supply unit 102 to the piezoelectric element 10 so that the filler at the tip of the introduction core 60 is atomized. This control is performed by adjusting the magnitude of the voltage applied to the piezoelectric element 10 and the magnitude of the supplied current.
  • the power control unit 101 controls the power supplied to the piezoelectric element 10 by controlling the magnitude of the voltage applied to the piezoelectric element 10.
  • the power control unit 101 controls the power in this way, if the temperature of the piezoelectric element 10 becomes equal to or higher than the preset set temperature T1, the preset set temperature T2 that is lower than the preset temperature T1.
  • the power supplied from the power supply unit 102 to the piezoelectric element 10 is controlled as follows. A specific operation of the power control unit 101 will be described with reference to FIG.
  • FIG. 6 is a flowchart for explaining the operation of the power control unit 101 according to the embodiment of the present invention.
  • the power control unit 101 controls the power supply unit 102 to increase the power supplied to the piezoelectric element 10 (step S110).
  • the power control unit 101 refers to the determination signal output from the atomization determination unit 103 and determines whether or not the filler is atomized (step S120). When it is determined that the filler is not atomized (step S120; No), the power control unit 101 further increases the power (step AS110) and performs the determination again (step S120).
  • step S120 when it is determined that the filler has been atomized (step S120; Yes), the power control unit 101 determines the increased power as power to be supplied to the piezoelectric element 10 (step 130). ) And control to supply to the power supply unit 102.
  • the power control unit 101 refers to the measurement signal output from the temperature measurement unit 104 and determines whether or not the temperature T of the piezoelectric element 10 indicated by the measurement signal is equal to or higher than the set temperature T1 (step S140). ). If the power control unit 101 determines that the temperature T is not equal to or higher than the set temperature T1 (step S140; No), the power control unit 101 returns to step S120 and continues the process. If there are no changes in the characteristics of the piezoelectric element 10 due to continued use, the determination in step S120 is only an atomized determination (Yes). When there is a change, there may be a case where it is determined (No) that it is not atomized.
  • step S140 determines whether T is more than preset temperature T1.
  • step S140 when the power control unit 101 determines that the temperature T is equal to or higher than the set temperature T1 (step S140; Yes), the power control unit 101 controls the power supply unit 102 to supply a certain amount of power supplied to the piezoelectric element. Decrease (step S150). In this state, although the amount is small, whether the state in which the filler is atomized or whether the atomization is stopped depends on the setting of each parameter, and is either It doesn't matter.
  • the electric power control part 101 determines whether the temperature T of the piezoelectric element 10 is less than 2nd setting temperature T2 after progress for a fixed time (step S160).
  • the second set temperature T2 is set in advance as a temperature equal to or lower than the set temperature T1 (in this example, for example, 50 ° C.).
  • the set temperature T1 and the second set temperature T2 may be the same temperature.
  • step S160 determines that the temperature T is not lower than the second set temperature T2 (step S160; No)
  • the power control unit 101 returns to step S150 to further reduce the power supplied to the piezoelectric element 10.
  • step S160 determines that the temperature T is lower than the second set temperature T2 (step S160; Yes)
  • step S110 the power control unit 101 returns to step S110 to increase the power supplied to the piezoelectric element 10. Start atomizing the filler.
  • the power control unit 101 controls the filler to atomize until the temperature T of the piezoelectric element 10 becomes equal to or higher than the set temperature T1. Then, when the temperature T of the piezoelectric element 10 becomes equal to or higher than the set temperature T1, the power control unit 101 decreases the power supplied to the piezoelectric element 10 until the temperature T falls below the second set temperature T2, and the temperature T When the temperature becomes lower than the second set temperature T2, control is performed so that the filler is atomized again. When the user instructs to stop the atomization using an operation unit (not shown), the power control unit 101 performs control so as to stop the supply of power from the power supply unit 102.
  • the atomizing device 1 of the present invention controls the electric power supplied to the piezoelectric element 10 as described above, so that the piezoelectric element 10 has a characteristic difference as compared with the piezoelectric elements used in other atomizing devices. Even if there is, there is no loss of piezoelectricity of the piezoelectric element 10 due to temperature rise, and the filler can be efficiently atomized.
  • the power control unit 101 maintains the atomized state of the filler when the temperature T of the piezoelectric element 10 is lowered below the second set temperature T2, and a certain time has elapsed. However, if the temperature does not fall below the second set temperature T2, the electric power supplied to the piezoelectric element 10 may be further reduced regardless of whether or not it is atomized. This reduction in power includes stopping power supply. A specific operation in the power control unit 101 will be described with reference to FIG.
  • FIG. 7 is a flowchart for explaining the operation of the power control unit 101 according to the first modification of the present invention.
  • the atomization determination unit 103 is referred to as a determination similar to the determination in the embodiment (in the description of the present modification, the determination of the atomization state A (denoted as atomization determination A in the description of FIG. 7). ) And a determination when fog with a lower density is generated (in the description of the present modification, the determination of the atomization state B is referred to as atomization determination B in the description of FIG. 7).
  • the processing up to step S140 is the same as the operation of the power control unit 101 in the embodiment, and a description thereof will be omitted.
  • step S140 When determining that the temperature T is equal to or higher than the set temperature T1 (step S140; Yes), the power control unit 101 sets the counter Ct as “0” (step S145), and subsequently sets the value of the counter Ct. “1” is increased (step S146).
  • step S150 When the process from step S150 described below is performed to step S160 and the process returns to step S146 again, the counter Ct is increased. However, the counter Ct is increased by “1” here. It indicates that time has passed. Then, the power control unit 101 determines whether or not the counter Ct has reached Cmax corresponding to a value when a predetermined time has elapsed (step S147).
  • step S147 determines that the counter Ct has not reached Cmax (step S147; No), that is, when a certain time has not elapsed since the temperature T of the piezoelectric element 10 became equal to or higher than the set temperature T1.
  • the power supply unit 102 is controlled to reduce a certain amount of power supplied to the piezoelectric element 10 (step S150).
  • the power control unit 101 determines the atomization state B with reference to the determination signal from the atomization determination unit 103 (step S155).
  • step S155 When the power control unit 101 determines that the filler is not in the atomized state B (step S155; No), the power control unit 101 controls the power supply unit 102 to supply a certain amount (amount in step S150) supplied to the piezoelectric element 10. (Less amount) is increased, and the process returns to step S155 to continue the process. On the other hand, if the power control unit 101 determines that the filler is in the atomized state B (step S155; Yes), whether the temperature T of the piezoelectric element 10 is less than the second set temperature T2 after a predetermined time has elapsed. It is determined whether or not (step S160).
  • step S160 determines that the temperature T is not lower than the second set temperature T2 (step S160; No). If the power control unit 101 determines that the temperature T is not lower than the second set temperature T2 (step S160; No), the power control unit 101 returns to step S146 to continue the processing. At this time, when the temperature T is higher than the temperature T when the determination is made in step S140, the process may be shifted to step S157. On the other hand, when the power control unit 101 determines that the temperature T is lower than the second set temperature T2 (step S160; Yes), the power control unit 101 returns to step S110 to increase the power supplied to the piezoelectric element 10. The filler is in an atomized state A.
  • step S147 determines that the counter Ct has reached Cmax (step S147; Yes), that is, when a certain time has elapsed since the temperature T of the piezoelectric element 10 becomes equal to or higher than the set temperature T1
  • the power supply unit 102 is controlled to stop the power supply to the piezoelectric element 10 (step S157).
  • the power control unit 101 waits until the temperature T becomes lower than the second set temperature T2 (step S161; No), and when it is determined that the temperature T is lower than the second set temperature T2 (step S161; Yes). Returns to step S110 to increase the power supplied to the piezoelectric element 10 so that the filler is in the atomized state A.
  • the power control unit 101 can continuously release the mist for as long a period as possible even though the mist emission is reduced even when the temperature T becomes equal to or higher than the set temperature T1.
  • the atomizing device 1 propagates the vibration from the piezoelectric element 10 to the filler that is a liquid via the diaphragm 20 and atomizes the filler.
  • Any configuration may be used as long as the configuration is used to atomize the liquid.
  • a configuration disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-61815 may be used.
  • the configuration of the present invention can be applied by using a configuration that measures the temperature of the portion corresponding to the piezoelectric element and determines the presence or absence of fog.
  • the atomization determination unit 103 determines whether or not the filler is atomized from the amount of decrease in the amount of received light.
  • the atomization determination unit 103 may determine by another method. For example, in the case where fluctuation occurs in the amount of received light due to the influence of fog, the atomization determination unit 103 may detect the fluctuation from the change in the amount of received light and determine that it is atomized.
  • the configuration of the optical sensor 30 may be different from the configuration in the embodiment.
  • the particle size of the mist may be measured using light diffracted by the mist.
  • a particle meter measuring unit for measuring the particle size of the mist is provided, and the power control unit 101 refers to the measurement result of the particle size measuring unit to set the particle size of the mist to a preset particle size.
  • the frequency of the voltage applied when power is supplied to the piezoelectric element 10 may be changed.
  • the power control unit 101 may increase the frequency of the applied voltage.
  • the atomizing device 1 may be provided with a configuration in which stress is applied to the piezoelectric element 10 or mass is added so that the resonance frequency of the piezoelectric element 10 changes according to the frequency of the applied voltage.
  • the optical sensor 30 is used to determine whether or not the liquid filler is atomized. However, as long as a different signal can be output depending on the presence or absence of fog in the region MA.
  • Other known sensors such as a gas sensor for detecting the component of the filler can be used.
  • the power control unit 101 may stop the power supply to the piezoelectric element 10 by controlling the power supply unit 102. In this way, the process of atomizing the filler can be stopped even when the piezoelectric element 10 has failed for some reason and heat generation has increased.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Special Spraying Apparatus (AREA)

Abstract

【課題】複数の霧化装置において用いられる圧電素子に特性差があっても、温度上昇により圧電素子の圧電性が失われないように、また、液体を効率的に霧化させるように、圧電素子の特性に応じた電力を供給すること。 【解決手段】本発明の実施形態における霧化装置は、液体の霧化状態を判定する霧化判定部１０３と、圧電素子１０の温度を測定する温度測定部１０４と、液体が霧化されるように圧電素子１０に供給される電力を制御し、圧電素子１０の温度が予め決められた設定温度以上になると、設定温度未満になるように圧電素子１０に供給される電力を減少させる電力制御部１０１とを有する。

Description

霧化装置
　本発明は、振動により液体を霧化させるときに用いる圧電素子を保護する技術に関する。
　液体を霧化させる技術には、圧電素子を利用した超音波振動子を用いるものがある。この圧電素子は、例えば、強誘電体のチタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）と反強誘電体のジルコン酸鉛（ＰｂＺｒＯ３）の固溶体であるチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）に分極処理を施した部材を用いている。
　チタン酸ジルコン酸鉛は、キュリー温度を超えるような高温になると、結晶構造が正方晶から立法晶に相転移して、自発分極と残留分極が共に消失し、圧電性が失われる。その後、キュリー温度以下に冷却されても、自発分極は復元するが残留分極は消失したままとなり、圧電性は回復しない。そのため、このような部材を用いる圧電素子は、供給される電力に応じて振動し、一定のエネルギ以上で振動すると液体を霧化させるが、その電力に応じて発熱することにもなる。そのため、この発熱により温度が上がり過ぎないように注意をする必要がある。
　このようにして温度が上がり過ぎないように制御する技術としては、例えば、特許文献１に示すものがある。特許文献１において用いられる超音波振動子は、素子表面が通常の状態では、霧化させる水に浸されている状態で用いられるため、キュリー温度まで素子の温度が上昇することは無い。一方、水が何らかの原因で無くなり、素子表面に水がなくなってしまうと、素子の温度が上昇してしまう。そのため、特許文献１に開示された技術においては、水の量を検出し、素子表面に水がなくなった場合には、その素子の駆動を停止させるようになっている。
特開２００９－２６１７５２号公報
　特許文献１に示される使用方法においては、通常の状態では、素子表面が水に浸されている状態での駆動であるため問題とならない。一方、霧化させるための水が素子表面に直接触れないような構成の場合、直接触れたとしても、素子の温度が上昇してキュリー温度に達することを妨げるほどの量が無い場合、霧化させる液体の沸点が非常に高い場合などには、通常の状態での使用においても素子の温度管理が重要となる。
　このような場合には、霧化に必要な最低限の量の電力を圧電素子に供給し、さらに、この電力の供給を間欠的に行うことによって、温度上昇を抑えることも行われている。しかしながら、圧電素子間のばらつきや経年変化などにより、それぞれの圧電素子間に特性差が存在するため、供給する電力、供給する期間などのパラメータ調整を、装置ごとに行う必要があり手間がかかっていた。また、各装置について同じパラメータで設定しようとすると、特性差を考慮してマージンのある設定、例えば、電力の供給を停止する時間を長くする必要があるため、霧化を行う効率が非常に悪くなってしまっていた。
　本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、複数の霧化装置において用いられる圧電素子に特性差があっても、温度上昇により圧電素子の圧電性が失われないように、また、液体を効率的に霧化させるように、圧電素子の特性に応じた電力を供給することを目的とする。
　上述の課題を解決するため、本発明は、供給される電力に応じて振動し、当該振動が伝播した液体を当該電力に応じて霧化させるとともに、当該供給される電力に応じて発熱する圧電素子と、特定の領域における霧を検出することにより、前記液体が霧化されているか否かの判定を行う判定手段と、前記圧電素子の温度を測定する温度測定手段と、前記判定手段の判定結果を参照して、前記液体が霧化されるように前記圧電素子に供給される電力を制御し、当該電力を制御しているときに前記温度測定手段によって測定された温度が予め決められた設定温度以上になると、当該測定される温度が前記設定温度未満になるように当該圧電素子に供給される電力を減少させる電力制御手段とを具備することを特徴とする霧化装置を提供する。
　また、別の好ましい態様において、前記電力制御手段は、前記測定される温度が前記設定温度未満になるように前記圧電素子に供給される電力を減少させるときには、前記液体が霧化される状態を維持するように当該電力を制御し、当該測定された温度が前記設定温度以上になったときから一定時間経過した後においても前記測定された温度が前記設定温度未満にならない場合には、前記判定手段の判定結果にかかわらず当該電力をさらに減少させることを特徴とする。
　また、別の好ましい態様において、前記電力制御手段は、前記測定される温度が前記設定温度未満になるように前記圧電素子に供給される電力を減少させるときには、前記測定された温度が前記設定温度以下の第２設定温度未満になるように当該電力を制御し、当該測定された温度が前記第２設定温度未満になると、当該圧電素子へ供給される電力を増加させることを特徴とする。
　また、別の好ましい態様において、前記電力制御手段は、前記判定手段によって前記液体が霧化されていないと判定されている状態で、前記測定された温度が前記設定温度以上になった場合には、前記圧電素子への電力の供給を中止させることを特徴とする。
　また、別の好ましい態様において、前記判定手段は、前記特定の領域に向けて発光する発光部と、当該領域を通過した当該光を受光する受光部とを有し、当該受光部における受光量の測定結果に応じて前記判定を行うことを特徴とする。
　また、別の好ましい態様において、前記設定温度は、前記圧電素子のキュリー温度の半分より低い温度であることを特徴とする。
　本発明によれば、複数の霧化装置において用いられる圧電素子に特性差があっても、温度上昇により圧電素子の圧電性が失われないように、また、液体を効率的に霧化させるように、圧電素子の特性に応じた電力を供給することができる。
本発明の実施形態における霧化装置および霧化装置に供給される液体の容器部の外観を説明する図である。 本発明の実施形態における霧化装置のＡＡ’断面図を説明する図である。 本発明の実施形態における霧化装置のＢＢ’断面図を説明する図である。 本発明の実施形態における圧電素子の特性を説明する図である。 本発明の実施形態における霧化装置の構成を説明する図である。 本発明の実施形態における電力制御部の動作を説明するフローチャートである。 本発明の変形例１における電力制御部の動作を説明するフローチャートである。
１…霧化装置、２…容器部、１０…圧電素子、１５…開口部、２０…振動板、２１…貫通孔群、３０…光センサ、３１…発光部、３２…受光部、３５…反射部、４０…測温部、５０…上部枠、５５…下部枠、６０…導入芯、７０…電源、１００…制御部、１０１…電源制御部、１０２…電力供給部、１０３…霧化判定部、１０４…温度測定部
＜実施形態＞
[全体構成]
　図１は、本発明の実施形態における霧化装置１および霧化装置に供給される液体の容器部２の外観を説明する図である。
　霧化装置１は、供給される電力に応じて振動する圧電素子を有し、この振動が伝播された液体を霧化して放出する装置である。霧化する液体は、容器部２に充填された液体（水、薬剤、香料など）であり、導入芯６０によって容器部２から霧化装置１に供給される。以下、容器部２に充填され、霧化される液体を充填材という。
　容器部２は、内部に充填材となる液体を充填可能な瓶であり、その充填材により溶解されない素材、例えばガラスなどにより形成されている。容器部２は、導入芯６０が挿入されるとともに、液体を内部に充填するための開口部を有している。また、容器部２は、霧化装置１と接続するための構造（例えば、ねじ）を有している。霧化装置１と容器部２とが接続されると、開口部に挿入された導入芯６０は、霧化装置１の内部にも挿入された状態になる。
　導入芯６０は、フェルトなどの繊維の束を有している。導入芯６０は、容器部２に挿入されると、容器部２に充填された充填材を吸収し、毛細管現象によって導入芯６０の上部先端に向けて運搬する。
　続いて、霧化装置１について説明する。
[霧化装置１の内部構造]
　図２は、本発明の実施形態における霧化装置１のＡＡ’断面図を説明する図である。図２は、図１におけるＡＡ’断面図であり、圧電素子１０が確認できる位置での断面図である。なお、図２は、圧電素子１０近傍の断面を示した図であり、霧化装置１の筐体部分における構造などの記載は省略されている。
　図３は、本発明の実施形態における霧化装置１のＢＢ’断面図を説明する図である。図３は、図２におけるＢＢ’断面図である。図３は、図２と同様に、圧電素子１０近傍の断面を示した図であり、霧化装置１の筐体部分における構造などの記載は省略されている。
　以下、図２、図３を用いて、霧化装置１の内部構造について説明する。
　圧電素子１０は、直径が１０ｍｍ程度の円盤形状であり、中心部に直径３ｍｍ程度の開口部１５を有し、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を用いている。圧電素子１０は、両面に交流電圧が印加されることにより電力が供給されると、印加電圧の周波数、振幅に応じて振動する。すなわち、圧電素子１０は、供給される電力に応じて振動し、この電力に応じて生じる損失により発熱する。この例においては、圧電素子１０は、超音波の周波数帯域で振動するように制御される。なお、この圧電素子１０の共振周波数は２５ｋＨｚ程度であるが、後述する測温部４０が接触した状態での共振周波数が所望の値になるようにすればよい。圧電素子１０の端部は、円柱状の上部枠５０、および円柱状の下部枠５５に挟まれて固定されている。
　振動板２０は、直径５ｍｍ程度の円盤形状であり、圧電素子１０の開口部１５を覆うように設けられ、周辺部が圧電素子１０の表面に接続されている。振動板２０は、中心部に複数の微細な貫通孔からなる貫通孔群２１を有している。各貫通孔は、数十μｍ程度の径である。図３においては、振動板２０内部において貫通孔の径は変わらないように示しているが、上面側の径が小さく、下面側の径が大きくなるようなテーパー形状の貫通孔であってもよい。また、振動板２０は、貫通孔群２１の周辺部において上部方向に湾曲した形状になっていてもよい。
　また、振動板２０は、霧化装置１と容器部２とが接続されているときに、導入芯６０の上部の先端が、その貫通孔群２１の位置に接触するように配置されている。これにより、圧電素子１０が振動すると、振動板２０は、導入芯６０の先端にその振動を伝播させる。そして、導入芯６０の先端に運搬されてきた充填材は、振動板２０の振動により表面張力が減少させられて霧化し、貫通孔群２１を通過して上部の領域ＭＡに放出される。このようにして放出される霧は、霧化装置１の上方から周囲へ放出される。
　光センサ３０は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）、レーザなどの発光部３１、および受光量に応じた信号を出力するフォトダイオード、フォトトランジスタなどの受光部３２を有する。光センサ３０は、発光部３１から発光した光が領域ＭＡを通過して受光部３２において受光されるように、上部枠５０に設置されている。この例においては、図２における光Ｌとして示すように、発光部３１からの発光が反射部３５において反射して受光部３２により受光されるように構成されている。なお、発光部３１と受光部３２とが近接している必要は無く、反射部３５が設けられる位置に反射部３５に代えて受光部３２が設置されるようにしてもよい。
　このように設置されることにより、充填材が霧化して領域ＭＡに放出されると、発光部３１からの発光強度が変化しなくても、受光部３２における受光量は変化することになる。
　ここで、発光部３１の発光波長帯域は、特に限定されるものではないが、霧化させる充填材との関係で定めてもよい。例えば、発光部３１の発光波長帯域は、霧化させる充填材の吸収波長帯域と重複する波長帯域をもつようにすれば、充填材が霧化したときの受光部３２における受光量の変化を大きくすることができる。例えば、霧化する充填材が水であれば、発光部３１からは、赤色光、赤外光の波長帯域での発光をさせればよい。
　測温部４０は、圧電素子１０の温度に応じた信号を出力する素子であり、例えば、サーミスタ、熱電対、測温抵抗体などの接触式センサ、放射温度計などの非接触式センサである。
　続いて、圧電素子１０の特性について、図４を用いて説明する。
[圧電素子１０の特性]
　図４は、本発明の実施形態における圧電素子１０の特性を説明する図である。この図においては、圧電素子１０の特性の一例として、電気機械結合係数Ｋｐ（図中において単に結合係数Ｋｐと記す）、および比誘電率ε３３ Ｔ／ε０を示している。キュリー温度Ｔｃは、この例においては、比誘電率ε３３ Ｔ／ε０のピーク、電気機械結合係数Ｋｐとなる約３１０℃である。
　設定温度Ｔ１は、後述する電力制御部１０１において、圧電素子１０の上限温度として設定（この例においては、１００℃）されるものであり、キュリー温度Ｔｃの半分より低い温度としておくことが望ましい。長時間にわたって高温状態を維持すると、キュリー温度Ｔｃより低い温度でも素子の劣化が生じるためである。キュリー温度Ｔｃの半分の温度を超えると、電気機械結合係数Ｋｐの減少量が大きくなってくることも、キュリー温度Ｔｃの半分より低くする理由の一つである。すなわち、同じ振動を得るために必要な電力が増加することにより、発熱量も増えて温度上昇速度が速くなってしまうためである。
[霧化装置１の構成]
　図５は、本発明の実施形態における霧化装置１の構成を説明する図である。霧化装置１は、上述した圧電素子１０、発光部３１、受光部３２、測温部４０の他、電源７０および制御部１００を有する。電源７０は、電池などの電力供給源である。
　制御部１００は、電力制御部１０１、電力供給部１０２、霧化判定部１０３および温度測定部１０４を有し、圧電素子１０、発光部３１、受光部３２、測温部４０、および電源７０など霧化装置１の各部を制御する。
　霧化判定部１０３は、発光部３１を制御して一定の強度で発光させ、受光部３２からの出力信号を取得し、受光部３２における受光量を測定する。そして、霧化判定部１０３は、測定した受光量に応じて導入芯６０に含まれる充填材が霧化されているか否かを判定する。すなわち、霧化判定部１０３は、測定した受光量が、圧電素子１０を振動させる前より予め決められた量以上減少した場合には、領域ＭＡに霧が存在するものとして、霧化されていると判定する。また、霧化判定部１０３は、電力制御部１０１に対して、上述した判定の結果を示す判定信号を出力する。
　具体的には、霧化判定部１０３は、領域ＭＡに予め決められた密度で霧が生じている場合における受光量の減少量として設定された量以上、受光量が減少した場合に、充填材が霧化されていると判定する。そのため、この例においては、少しでも霧が生じていれば、霧化されていると判定するのではなく、一定量の霧が生じないと霧化されていると判定しない。ここで、図示しない操作部により霧の濃度、放出する霧の量などを指定できるようにしておき、霧化判定部１０３は、この指定内容に応じて受光量の減少量を決定して設定するようにしてもよい。
　なお、霧化判定部１０３は、領域ＭＡに霧が少しでも存在する程度に受光量が減少したら、霧化されていると判定してもよい。
　温度測定部１０４は、測温部４０から出力される信号を取得し、測温部４０が接触する圧電素子１０の温度を測定して、電力制御部１０１に対して、測定結果を示す測定信号を出力する。
　電力供給部１０２は、電源７０からの電力を圧電素子１０に供給する。このとき、電力供給部１０２は、電力制御部１０１からの制御によって、圧電素子１０への電力供給の有無、および圧電素子１０に供給する電力を変化させる。
　電力制御部１０１は、図示しない操作部からの霧化を開始する指示により、霧化判定部１０３から出力される判定信号、および温度測定部１０４から出力される測定信号に応じて、電力供給部１０２を制御する。この例においては、電力制御部１０１は、導入芯６０の先端の充填材が霧化されるように、電力供給部１０２から圧電素子１０に供給される電力を制御する。この制御は、圧電素子１０に印加される電圧の大きさ、供給される電流の大きさなどを調整することにより行う。この例においては、電力制御部１０１は、圧電素子１０に印加される電圧の大きさを制御することにより、圧電素子１０に供給される電力を制御する。
　そして、電力制御部１０１は、このように電力を制御しているときに、圧電素子１０の温度が、予め設定された設定温度Ｔ１以上になると、設定温度Ｔ１未満の予め設定された設定温度Ｔ２以下になるように、電力供給部１０２から圧電素子１０に供給される電力を制御する。具体的な電力制御部１０１の動作については、図６を用いて説明する。
[電力制御部１０１の動作]
　図６は、本発明の実施形態における電力制御部１０１の動作を説明するフローチャートである。電力制御部１０１は、図示しない操作部からの霧化の開始指示を受けると、電力供給部１０２を制御して、圧電素子１０に供給される電力を増加させる（ステップＳ１１０）。電力制御部１０１は、霧化判定部１０３から出力される判定信号を参照し、充填材が霧化されているか否かを判定する（ステップＳ１２０）。電力制御部１０１は、充填材が霧化されていないと判定した場合（ステップＳ１２０；Ｎｏ）には、さらに電力を増加させて（ステップＡＳ１１０）、再び判定を行う（ステップＳ１２０）。
　一方、電力制御部１０１は、充填材が霧化されていると判定した場合（ステップＳ１２０；Ｙｅｓ）には、増加させた電力を、圧電素子１０に供給すべき電力として決定して（ステップ１３０）、電力供給部１０２に供給させるように制御する。
　続いて、電力制御部１０１は、温度測定部１０４から出力される測定信号を参照して、測定信号が示す圧電素子１０の温度Ｔが設定温度Ｔ１以上であるか否かを判定する（ステップＳ１４０）。電力制御部１０１は、温度Ｔが設定温度Ｔ１以上ではないと判定した場合（ステップＳ１４０；Ｎｏ）には、ステップＳ１２０に戻って処理を続ける。
　なお、使用を続けることにより圧電素子１０における諸特性に変化が無い場合には、ステップＳ１２０における判定は、霧化されている判定（Ｙｅｓ）のみとなるが、圧電素子１０の温度変化により諸特性に変化がある場合には、霧化されていないと判定（Ｎｏ）される状態になる場合もありうる。そのため、温度Ｔが設定温度Ｔ１未満である場合には、ステップＳ１２０に戻る処理を入れているが、圧電素子１０における諸特性の変化が少ない場合には、このような処理を設けずに、温度Ｔが設定温度Ｔ１以上であるか否かの判定（ステップＳ１４０）を続けるようにしてもよい。
　このように処理を行うことにより、圧電素子１０の温度Ｔが設定温度Ｔ１未満であれば、霧化した充填材が放出され続ける。
　一方、電力制御部１０１は、温度Ｔが設定温度Ｔ１以上であると判定した場合（ステップＳ１４０；Ｙｅｓ）には、電力供給部１０２を制御して、圧電素子に供給される一定量の電力を減少させる（ステップＳ１５０）。なお、この状態においては、量は少ないながらも充填材が霧化された状態を維持しているか霧化が停止した状態となるかは、各パラメータの設定によるものであって、いずれかであるかは問わない。
　そして、電力制御部１０１は、一定時間経過後、圧電素子１０の温度Ｔが第２設定温度Ｔ２未満であるか否かを判定する（ステップＳ１６０）。第２設定温度Ｔ２は、設定温度Ｔ１以下の温度として予め設定（この例においては、例えば、５０℃）されている。なお、設定温度Ｔ１と第２設定温度Ｔ２とは同じ温度であってもよい。
　電力制御部１０１は、温度Ｔが第２設定温度Ｔ２未満でないと判定した場合（ステップＳ１６０；Ｎｏ）には、ステップＳ１５０に戻って、圧電素子１０に供給される電力をさらに減少させる。一方、電力制御部１０１は、温度Ｔが第２設定温度Ｔ２未満であると判定した場合（ステップＳ１６０；Ｙｅｓ）には、ステップＳ１１０に戻って、圧電素子１０に供給される電力を増加させて、充填材の霧化を開始させる。
　このように処理を行うことにより、電力制御部１０１は、圧電素子１０の温度Ｔが設定温度Ｔ１以上になるまでは、充填材が霧化するように制御する。そして、電力制御部１０１は、圧電素子１０の温度Ｔが、設定温度Ｔ１以上になった場合には、第２設定温度Ｔ２未満に下がるまで圧電素子１０に供給される電力を減少させ、温度Ｔが第２設定温度Ｔ２未満になったら再び充填材が霧化するように制御する。
　なお、利用者が図示しない操作部を用いて霧化の停止を指示した場合には、電力制御部１０１は、電力供給部１０２からの電力の供給を停止させるように制御する。
　本発明の霧化装置１は、上述したように圧電素子１０へ供給される電力の制御を行うことにより、その圧電素子１０が他の霧化装置において使用されている圧電素子と比べて特性差があっても、温度上昇により圧電素子１０の圧電性が失われないように、また、充填材を効率的に霧化させるようにすることができる。
＜変形例＞
　以上、本発明の実施形態およびその実施例について説明したが、本発明は以下のように、さまざまな態様で実施可能である。
[変形例１]
　上述した実施形態において、電力制御部１０１は、圧電素子１０の温度Ｔを第２設定温度Ｔ２未満に低下させるときに、充填材が霧化された状態を維持するようにし、一定時間経過しても第２設定温度Ｔ２未満に低下しなかった場合には、霧化されているか否かにかかわらず、圧電素子１０に供給する電力をさらに減少させてもよい。この電力の減少には、電力供給の停止も含まれる。具体的な電力制御部１０１における動作について、図７を用いて説明する。
　図７は、本発明の変形例１における電力制御部１０１の動作を説明するフローチャートである。この例においては、霧化判定部１０３は、実施形態における判定と同様の判定（本変形例における説明においては、霧化状態Ａの判定（図７の記載においては霧化判定Ａと記す）という）を行う他、より少ない密度の霧が生じている場合の判定（本変形例における説明においては、霧化状態Ｂの判定（図７の記載においては霧化判定Ｂと記す）という）を行うものとする。なお、ステップＳ１４０までの処理については、実施形態における電力制御部１０１の動作と同様であるため、その説明を省略する。
　電力制御部１０１は、温度Ｔが設定温度Ｔ１以上であると判定した場合（ステップＳ１４０；Ｙｅｓ）には、カウンタＣｔを「０」として設定（ステップＳ１４５）し、続いて、カウンタＣｔの値を「１」増加させる（ステップＳ１４６）。以下に説明するステップＳ１５０の処理からステップＳ１６０の処理を行い、再びステップＳ１４６の処理に戻ってくるとカウンタＣｔが増加することになるが、カウンタＣｔが「１」増加することはここでは特定の時間が経過したことを示すものである。
　そして、電力制御部１０１は、カウンタＣｔが予め決められた一定時間経過したときの値に対応するＣｍａｘに達したか否かを判定する（ステップＳ１４７）。
　電力制御部１０１は、カウンタＣｔがＣｍａｘに達していないと判定した場合（ステップＳ１４７；Ｎｏ）、すなわち、圧電素子１０の温度Ｔが設定温度Ｔ１以上になったときから一定時間経過していない場合には、実施形態と同様に、電力供給部１０２を制御して、圧電素子１０に供給される一定量の電力を減少させる（ステップＳ１５０）。
　そして、電力制御部１０１は、霧化判定部１０３からの判定信号を参照して、霧化状態Ｂの判定を行う（ステップＳ１５５）。電力制御部１０１は、充填材が霧化状態Ｂでないと判定した場合（ステップＳ１５５；Ｎｏ）には、電力供給部１０２を制御して、圧電素子１０に供給される一定量（ステップＳ１５０における量よりは少ない量）の電力を増加させて、再びステップＳ１５５に戻って処理を続ける。
　一方、電力制御部１０１は、充填材が霧化状態Ｂである判定した場合（ステップＳ１５５；Ｙｅｓ）には、一定時間経過後、圧電素子１０の温度Ｔが第２設定温度Ｔ２未満であるか否かを判定する（ステップＳ１６０）。
　電力制御部１０１は、温度Ｔが第２設定温度Ｔ２未満でないと判定した場合（ステップＳ１６０；Ｎｏ）には、ステップＳ１４６に戻ってさらに処理を続ける。このとき、温度ＴがステップＳ１４０において判定を行ったときの温度Ｔよりも増加している場合には、ステップＳ１５７に処理を移行させてもよい。
　一方、電力制御部１０１は、温度Ｔが第２設定温度Ｔ２未満であると判定した場合（ステップＳ１６０；Ｙｅｓ）には、ステップＳ１１０に戻って、圧電素子１０に供給される電力を増加させて、充填材が霧化状態Ａとなるようにする。
　ステップＳ１４７における処理に戻って説明を続ける。電力制御部１０１は、カウンタＣｔがＣｍａｘに達したと判定した場合（ステップＳ１４７；Ｙｅｓ）、すなわち、圧電素子１０の温度Ｔが設定温度Ｔ１以上になったときから一定時間経過した場合には、電力供給部１０２を制御して、圧電素子１０への電力供給を停止させる（ステップＳ１５７）。そして、電力制御部１０１は、温度Ｔが第２設定温度Ｔ２未満になるまで待ち（ステップＳ１６１；Ｎｏ）、温度Ｔが第２設定温度Ｔ２未満であると判定した場合（ステップＳ１６１；Ｙｅｓ）には、ステップＳ１１０に戻って、圧電素子１０に供給される電力を増加させて、充填材が霧化状態Ａとなるようにする。
　電力制御部１０１は、このように動作することにより、温度Ｔが設定温度Ｔ１以上になっても、霧の放出は少なくなるものの、できるだけ長い期間、継続して霧を放出させることができる。
[変形例２]
　上述した実施形態においては、霧化装置１は、圧電素子１０からの振動を、振動板２０を介して液体である充填材に伝播させ、その充填材を霧化させていたが、圧電素子を用いて液体を霧化させる構成であれば、いかなる方法を用いた構成であってもよい。例えば、特開２００７－６１８１５号公報に開示されたような構成を用いてもよい。この場合であっても、圧電素子に対応する部分の温度を測定し、また、霧の有無を判定する構成を用いれば、本発明の構成を適用することができる。
[変形例３]
　上述した実施形態においては、霧化判定部１０３は、受光量の減少量から充填材が霧化されているか否かを判定していたが、別の方法により判定してもよい。例えば、霧の影響により、受光量にゆらぎが発生する場合には、霧化判定部１０３は、受光量の変化化からこのゆらぎを検出して霧化されていると判定してもよい。
　また、光センサ３０の構成を実施形態における構成とは異なる構成としてもよい。例えば、光センサ３０における発光部３１にレーザを用いた場合などにおいては、霧により回折した光を利用して、霧の粒径を測定できるようにしてもよい。その場合には、霧の粒径を測定する粒計測定部を設けて、電力制御部１０１は、粒径測定部の測定結果を参照して、霧の粒径が予め設定された粒径になるように、圧電素子１０に電力を供給するときに印加する電圧の周波数を変更するようにすればよい。例えば、粒径測定部の測定結果が予め設定した粒径より大きい場合には、電力制御部１０１は、印加電圧の周波数を増加させればよい。このとき、圧電素子１０の共振周波数が印加電圧の周波数に応じて変化するように、圧電素子１０へ応力を与えたり、質量を付加したりする構成を霧化装置１に設けてもよい。
[変形例４]
　上述した実施形態においては、液体の充填材が霧化しているか否かの判定をするために光センサ３０を用いていたが、領域ＭＡにおける霧の有無により異なる信号を出力可能な構成であれば、充填材の成分を検出するガスセンサなどその他の公知のセンサを用いることができる。
[変形例５]
　上述した実施形態において、図６ステップＳ１２０における霧化判定において、充填材が霧化されていないと判定されているときに、圧電素子１０の温度Ｔが設定温度Ｔ１以上になってしまっている場合には、電力制御部１０１は、電力供給部１０２を制御して、圧電素子１０への電力供給を停止させてもよい。このようにすれば、圧電素子１０が何らかの原因で故障して、発熱が大きくなってしまっている場合にも、充填材を霧化させる処理を停止させることができる。

Claims (6)

  1. 　供給される電力に応じて振動し、当該振動が伝播した液体を当該電力に応じて霧化させるとともに、当該供給される電力に応じて発熱する圧電素子と、
    　特定の領域における霧を検出することにより、前記液体が霧化されているか否かの判定を行う判定手段と、
    　前記圧電素子の温度を測定する温度測定手段と、
    　前記判定手段の判定結果を参照して、前記液体が霧化されるように前記圧電素子に供給される電力を制御し、当該電力を制御しているときに前記温度測定手段によって測定された温度が予め決められた設定温度以上になると、当該測定される温度が前記設定温度未満になるように当該圧電素子に供給される電力を減少させる電力制御手段と
    　を具備することを特徴とする霧化装置。
  2. 　前記電力制御手段は、前記測定される温度が前記設定温度未満になるように前記圧電素子に供給される電力を減少させるときには、前記液体が霧化される状態を維持するように当該電力を制御し、当該測定された温度が前記設定温度以上になったときから一定時間経過した後においても前記測定された温度が前記設定温度未満にならない場合には、前記判定手段の判定結果にかかわらず当該電力をさらに減少させる
    　ことを特徴とする請求項１に記載の霧化装置。
  3. 　前記電力制御手段は、前記測定される温度が前記設定温度未満になるように前記圧電素子に供給される電力を減少させるときには、前記測定された温度が前記設定温度以下の第２設定温度未満になるように当該電力を制御し、当該測定された温度が前記第２設定温度未満になると、当該圧電素子へ供給される電力を増加させる
    　ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の霧化装置。
  4. 　前記電力制御手段は、前記判定手段によって前記液体が霧化されていないと判定されている状態で、前記測定された温度が前記設定温度以上になった場合には、前記圧電素子への電力の供給を中止させる
    　ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の霧化装置。
  5. 　前記判定手段は、前記特定の領域に向けて発光する発光部と、当該領域を通過した当該光を受光する受光部とを有し、当該受光部における受光量の測定結果に応じて前記判定を行う
    　ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の霧化装置。
  6. 　前記設定温度は、前記圧電素子のキュリー温度の半分より低い温度である
    　ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の霧化装置。
PCT/JP2010/056923 2010-04-19 2010-04-19 霧化装置 Ceased WO2011132248A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2010/056923 WO2011132248A1 (ja) 2010-04-19 2010-04-19 霧化装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2010/056923 WO2011132248A1 (ja) 2010-04-19 2010-04-19 霧化装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2011132248A1 true WO2011132248A1 (ja) 2011-10-27

Family

ID=44833810

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2010/056923 Ceased WO2011132248A1 (ja) 2010-04-19 2010-04-19 霧化装置

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2011132248A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113078022A (zh) * 2021-03-16 2021-07-06 哈尔滨工业大学 一种基于形状记忆合金与压电材料的智能热开关
CN114669436A (zh) * 2022-03-17 2022-06-28 重庆大学 调频驱动电路、调频驱动方法、驱动装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01170475U (ja) * 1988-05-20 1989-12-01
JPH0366878B2 (ja) * 1982-08-13 1991-10-18 Hitachi Seisakusho Kk
JPH05206535A (ja) * 1992-01-30 1993-08-13 Toyota Motor Corp 圧電アクチュエータの制御方法
WO2010041309A1 (ja) * 2008-10-07 2010-04-15 コニシセイコー株式会社 携帯用超音波ミスト発生装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0366878B2 (ja) * 1982-08-13 1991-10-18 Hitachi Seisakusho Kk
JPH01170475U (ja) * 1988-05-20 1989-12-01
JPH05206535A (ja) * 1992-01-30 1993-08-13 Toyota Motor Corp 圧電アクチュエータの制御方法
WO2010041309A1 (ja) * 2008-10-07 2010-04-15 コニシセイコー株式会社 携帯用超音波ミスト発生装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113078022A (zh) * 2021-03-16 2021-07-06 哈尔滨工业大学 一种基于形状记忆合金与压电材料的智能热开关
CN114669436A (zh) * 2022-03-17 2022-06-28 重庆大学 调频驱动电路、调频驱动方法、驱动装置
CN114669436B (zh) * 2022-03-17 2024-02-02 重庆大学 调频驱动电路、调频驱动方法、驱动装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8109128B2 (en) Cavity-enhanced photo acoustic trace gas detector with improved feedback loop
US7458372B2 (en) Inhalation therapy device
CN100460032C (zh) 应用超声波的护肤设备
WO2009069670A1 (ja) 微小構造体検査装置および微小構造体検査方法
TWI558096B (zh) 溫度補償微機電振盪器
ES2966309T3 (es) Espectroscopio foto acústico con estructura vibratoria como detector de sonido
US9319055B2 (en) Quantum interference device, atomic oscillator, electronic device, and moving object
US20150165466A1 (en) Ultrasonic nebulizer with controlled mist output
US9350369B2 (en) Quantum interference device, atomic oscillator, electronic device, and moving object
US20110175492A1 (en) Temperature Compensation Device and Method for MEMS Resonator
WO2011132248A1 (ja) 霧化装置
JPH0392729A (ja) センサ
JP6095918B2 (ja) 光音響振動に基づく物性測定装置
US20150073450A1 (en) Liquid injection device and medical device
JP3619464B2 (ja) 共振型圧力トランスジューサ・システム
JP2019184314A (ja) Ｓｐｒセンサチップ、ｓｐｒセンサ、及び試料の解析方法
CN104811138A (zh) 温度补偿振荡器与其控制方法
JP2012225756A (ja) 湿度計測装置
KR101489084B1 (ko) 고수위 경보용 음파센서
CN102801098A (zh) 一种脉冲激光器和控制脉冲激光器的方法
KR101324889B1 (ko) 고수위 경보용 음파센서
TW201014657A (en) Portable ultrasonic mist generator
JP2010104107A (ja) 静電型アクチュエータ制御装置
CN103840368A (zh) 用散热窗口片作为滤波元件的小型化单频光泵浦垂直外腔面发射激光器
JP7394083B2 (ja) レーザ装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 10850194

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 10850194

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: JP