(57)【要約】  一般的な壁の電気差込口から得られる交流電圧を圧電アクチュエータに間欠的に、且つ、アクチュエータにより振動される霧化プレートが、該霧化プレートに送られる液体を霧化せしめるに足る周波数で印加する、圧電駆動型噴霧器。圧電アクチュエータに対する間欠的な電圧印加は、オフである時間が調節可能なデューティサイクルに従って実行される。手動もしくは自動で制御される時間間隔について、圧電アクチュエータが連続的に動作するよう、デューティサイクルのオーバライドが行われる。
2005511275.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
概ね平らな垂直面を有するハウジングと、
前記垂直面から延出する、壁の差込口に差し込むための１対のプラグと、
前記ハウジングに取り付けられる駆動アセンブリであって、前記駆動アセンブリは、その両側に印加される交流電場に応答して膨張・収縮する、圧電アクチュエータと、前記アクチュエータに結合され、前記アクチュエータの膨張・収縮によって振動され、その表面に供給される液体を霧化する霧化プレートと、を含む、駆動アセンブリと、
前記プラグの一方と前記圧電アクチュエータの一側との間の第１の電気的相互接続、及び前記プラグの他方と前記圧電アクチュエータの他側との間の第２の電気的相互接続と、
前記プラグから前記圧電アクチュエータへの電圧印加を制御すべく、前記第１及び第２の電気的相互接続の少なくとも一方と関連して配置される、電子スイッチと、
前記電子スイッチを高速で開閉すべく、前記電子スイッチと接続される発振器と、
を含む、
プラグイン型液体噴霧器。
【請求項２】
前記第１及び第２の電気的相互接続の一方に沿ってコイルが挿入されている請求項１に記載の噴霧器。
【請求項３】
前記第１及び第２の電気的相互接続の一方に沿ってダイオードが挿入されている請求項１に記載の噴霧器。
【請求項４】
前記電子スイッチの動作を制御すべく、スイッチ駆動制御発振器が前記電子スイッチに接続されている請求項１に記載の噴霧器。
【請求項５】
前記スイッチ駆動制御発振器は、前記プラグからの電力により動作されるよう接続される請求項４に記載の噴霧器。
【請求項６】
前記スイッチ駆動制御発振器は、可変周波数で動作する請求項４に記載の噴霧器。
【請求項７】
所定の持続時間に亘り前記スイッチ駆動制御発振器をオフにするためのデューティサイクル制御回路が接続されている請求項４に記載の噴霧器。
【請求項８】
前記デューティサイクル制御回路は、第１の所定の持続時間に亘り前記スイッチ駆動制御発振器をオンにし、調節可能な持続時間に亘りオフにするよう構成されている請求項７に記載の噴霧器。
【請求項９】
前記デューティサイクル制御回路はデューティサイクル制御発振器を含む請求項４に記載の噴霧器。
【請求項１０】
前記デューティサイクル制御回路をオーバライドし、所与の持続時間に亘り前記スイッチ駆動制御発振器の連続動作を維持するためのオーバライド制御回路が接続されている請求項７に記載の噴霧器。
【請求項１１】
前記オーバライド制御回路は、前記所与の持続時間に亘り前記デューティサイクル制御発振器の動作を停止すべく接続される請求項１０に記載の噴霧器。
【請求項１２】
前記オーバライド制御回路は、前記所与の持続時間に対応する設定持続時間を有するワンショット回路を含み、前記ワンショット回路は前記所与の持続時間に亘り前記デューティサイクル制御発振器の動作を停止すべく接続される請求項１０に記載の噴霧器。
【請求項１３】
前記オーバライド制御回路は、前記デューティサイクル制御発振器からの出力が、前記スイッチ駆動制御発振器に印加されることを防止すべく接続されるスイッチを含む請求項１０に記載の噴霧器。
【請求項１４】
前記圧電アクチュエータを膨張・収縮させ、前記圧電アクチュエータに結合された、霧化される液体が送られるプレートを振動させるべく、電気差込口から得られる交流電圧を、１対の電気的相互接続を通じて圧電アクチュエータの両側に供給するステップと、
前記電気的相互接続から前記アクチュエータに供給される交流電圧を前記アクチュエータに間欠的、且つ前記プレートに送られる液体を霧化せしめる周波数で前記プレートを振動するに足る高い速度で印加すべく、前記圧電アクチュエータと前記電気的相互接続の少なくとも一方との接続・切断を高速で切り換えるステップと、
を含む、
液体霧化方法。
【請求項１５】
前記電気的相互接続の一方に沿ってコイルが挿入され、前記電気的相互接続の前記一方が前記圧電アクチュエータから切断される度に前記電気的相互接続の前記一方を接地するステップを更に含む請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１及び第２の電気的相互接続の一方に沿って前記交流電圧に半波整流を施すステップを含む請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記高速で切り換えるステップが、スイッチ駆動制御発振器からの出力によって電子スイッチを操作することで実行される請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
前記電気差込口から得られる電力で前記スイッチ駆動制御発振器を動作させるステップを含む請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記スイッチ駆動制御発振器を可変周波数で動作させるステップを含む請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
所定の持続時間に亘り前記スイッチ駆動制御発振器をオフに切り換えるステップを含む請求項１７に記載の方法。
【請求項２１】
前記スイッチ駆動制御発振器を、第１の所定の持続時間に亘りオンに切り換え、調節可能な持続時間に亘りオフに切り換えるステップを含む請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記駆動制御発振器は、デューティサイクル制御発振器によりオン・オフが切り換えられる請求項１７に記載の方法。
【請求項２３】
所与の持続時間に亘り前記スイッチ駆動制御発振器の連続動作を維持すべく、前記デューティサイクル制御回路をオーバライドするステップを含む請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記オーバライドするステップは、前記所与の持続時間に亘り前記デューティサイクル制御発振器の動作を停止することで実行される請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
前記オーバライドは、前記所与の持続時間に対応する設定持続時間を有するワンショット回路により実行され、前記ワンショット回路は前記所与の持続時間に亘り前記デューティサイクル制御発振器の動作を停止すべく接続される請求項２２に記載の噴霧器。
【請求項２６】
前記オーバライドは、前記デューティサイクル制御発振器からの出力が、前記スイッチ駆動制御発振器に印加されることを防止すべく接続されるスイッチにより実行される請求項２２に記載の噴霧器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、芳香剤、空気清浄剤、殺虫剤の噴霧器・散布器等の液体噴霧器に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電アクチュエータにより高周波で振動されるプレートに、空気清浄剤、芳香剤、殺虫剤等を含有する液体を供給し、霧化することが知られている。空気清浄剤や殺虫剤を散布する電池式噴霧器は、米国特許第5,657,926号、同第6,085,740号、米国特許出願番号09/519,560（２０００年３月６日出願）等に開示されている。米国特許第5,803,362号では、交流電源により圧電駆動型噴霧器を駆動することが提案されている。
【特許文献１】米国特許第5,657,926号
【特許文献２】米国特許第6,085,740号
【特許文献３】米国特許第5,803,362号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
電池式噴霧器は、電池のエネルギー量による制約を受け、圧電アクチュエータに印加できる駆動電圧の大きさが制限される。交流駆動型噴霧器では、利用できる駆動エネルギー量による制限はないが、米国特許第5,803,362号で提案されている装置は、圧電アクチュエータ素子に対する最大駆動電圧を提供しない。また、提案された交流駆動型噴霧器は交流電圧の整流・平滑化を必要とする。すなわち、圧電素子に印加される前に追加的な処理を必要とし、噴霧器の複雑化・高価格化を招いている。更に、既存の交流駆動型噴霧器は、動作周波数の調整や変更ができず、また所定のデューティサイクルに応じた制御をすることができない。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の一態様は、概ね平らな垂直面を有し、壁の差込口に差し込むための１対のプラグがこの垂直面から延出するハウジングと、このハウジングに取り付けられる駆動アセンブリとを含む、プラグイン型液体噴霧器である。駆動アセンブリは、その両側に印加される交流電場に応答して膨張・収縮する圧電アクチュエータを含む。霧化プレートは、アクチュエータに結合され、アクチュエータの膨張・収縮によって振動される。この振動により、霧化プレート表面に供給された液体が霧化される。第１の電気的相互接続は、一方のプラグと圧電アクチュエータの一側との間になされ、第２の電気的相互接続は、他方のプラグと圧電アクチュエータの他側との間になされる。電子スイッチは、プラグから圧電アクチュエータへの電圧印加を制御すべく、前記電気的接続の少なくとも一方と関連して配置される。更に、発振器は、電子スイッチを高速で開閉すべく、電子スイッチと接続される。これにより、高電圧が高周波数で圧電素子に印加される。
【０００５】
本発明の別の態様は、新規な液体霧化方法である。この新規な方法では、電気差込口から得られる交流電圧は、１対の電気的相互接続を通じて圧電アクチュエータの両側に供給される。この交流電圧により、圧電アクチュエータは膨張・収縮され、圧電アクチュエータに結合された、霧化される液体が送られるプレートを振動させる。圧電アクチュエータの少なくとも一方の電気的相互接続との接続・切断は高速で切り換えられ、これにより電気的相互接続からアクチュエータに供給される交流電圧は、アクチュエータに間欠的に、且つプレートに送られる液体を霧化せしめる周波数でプレートを振動するに十分に高い速度で印加される。
【０００６】
ゆえに、本発明は、一般的な壁の電気差込口から得られる交流電圧を利用する圧電駆動型噴霧器において、この交流電圧を圧電アクチュエータに間欠的、且つ高速で印加することにより、霧化を行う。壁の電気差込口から得られる印加交流電圧を平滑な直流電圧に変換し、この直流電圧を高周波数の交流電圧に再変換する必要はない。
【０００７】
本発明の更に別の態様は、調節可能な様々な速度もしくはデューティサイクルでの圧電駆動による新規な液体霧化方法及び装置、及び所定期間もしくは不定期間、連続的に霧化を行うことで、デューティサイクル動作をオーバライド（優先）する新規な方法を装置である。この態様によれば、圧電アクチュエータへの印加電圧は、霧化プレートの一側部に供給される液体を霧化させるべく霧化プレートを振動せしめる速度でアクチュエータに対し高速に接続・切断される。可変デューティサイクルに従い、オン・オフ切り換えが高速で行われる。ある態様では、可変時間オフに、固定時間オンに切り換えるべく制御されるデューティサイクル発振器により、オン・オフ切り換えが行われる。別の態様では、切り換えた状態が所定時間持続される。この持続時間は、所定の時間デューティサイクル発振器に切り換えシーケンスを制御させないために接続されるオーバライド発振器により設定できる。
【０００８】
更に別の態様では、手動オーバライドスイッチが設けられ、手動オーバライドスイッチが駆動位置に維持されている限り、デューティサイクル発振器が圧電アクチュエータへの電圧のオン・オフ切り換えに影響しないよう、デューティサイクル発振器がオーバライドされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の一実施形態の噴霧器１０は、霧状の液体を噴出するための外側に開いた上部１４、霧化される液体を入れた着脱可能なリザーバ１８を着脱可能に受容する開口した膨張下部１６、及び平らな垂直壁２０を支持する側に形成された広い開口部を含む、中空のプラスチック製ハウジング１２を含む。
【００１０】
壁２０は一般的な壁の電気差込口に差し込まれる１対の電気プラグ２２（図１では片方のみ示す）を支持している。プラグ２２は、壁２０に固定された中実な取付片２４に支持されている。このため、噴霧器１０は、電気差込口に差し込まれると、差込口により強固に支持され、他に支持を必要としない。図１に示すプラグ２２は、一般的な北米仕様の電気差込口に合わせた構成である。他国での使用の際は、当該国の差込口仕様のプラグが構成・配置される。
【００１１】
印刷回路基板２６は、ハウジング１２内の、壁２０からずれた、壁２０と平行な位置に支持される。後述するように、プラグ２２は印刷回路基板２６上の回路と接続される。印刷回路基板２６から圧電アクチュエータ３０の反対端側へ、１対のワイヤ２８が延出する。
【００１２】
圧電アクチュエータ３０は、その反対側面に交流電場が印加されることで駆動されると、アクチュエータ３０に固着されアクチュエータ３０の中央開口部から延出するオリフィスプレート３２を高速で上下振動させる。これに伴い、リザーバ１８内部から上方向に延出した毛細管部材３４によりプレート３２の下側に送られるリザーバ１８内の液体が霧化され、プレートから上方向に噴出される。微細液滴状の霧状液体は、外側に開いた上部１４内の上壁３６に形成された開口３５から大気中に噴出される。
【００１３】
霧状液体を例えば噴霧器１０の室内の壁等の設置面から離間させるべく、アクチュエータ３０及びオリフィスプレート３２を水平面から傾斜した状態に取り付けてもよい。これにより、霧化される芳香剤等の液体の刺激性から壁等を保護できる。
【００１４】
リザーバ１８内の液体が霧かされリザーバ１８が空になると、リザーバ１８をハウジング１２から取り外し、充填されたリザーバと交換する。図１に示すように、リザーバ１８は、ハウジング１２の膨張下部１６の形状及び可撓性により、ハウジング１２内に保持される。
【００１５】
詳細は後述するが、圧電アクチュエータ３０は、調節可能な時間差を設けて個々の塊(puff)として霧化を発生させるべく付活され得る。あるいは、所定時間に亘って連続的に霧化を行うべく、アクチュエータを連続駆動してもよい。調節輪３８がハウジング内に設けられ、その周縁部は外部から回転することができるようハウジング外部に突出される。調節輪３８は、印刷回路基板２６上の可変抵抗装置に接続され、連続発生される霧状液体の塊の時間的間隔を調節するために使用される。
【００１６】
アクチュエータ３０を駆動するに当たり、図１に示すように、霧化される液体が充填されたリザーバ１８を、毛細管装置３４の上端がオリフィスプレート３２の直下に位置するよう、ハウジング１２の底部に挿入する。これにより、液体は毛細管作用により、リザーバからオリフィスプレートの底面に送られる。一般的な壁の差込口にプラグ２２を差し込むことで、噴霧器１０が電気差込口に差し込まれる。プラグ２２は差込口に密接して係合され、噴霧器を壁に保持するに足る支持を行う。交流電圧は、壁の差込口から、プラグ２２を介して印刷回路基板２６の回路に供給される。図２及び図３に関して説明するが、印刷回路基板の回路は非常に迅速に（例えば１４０〜１７０ｋＨｚで）交流電圧の電源を切り換え、切り換えられた電圧をワイヤ２８を介して圧電アクチュエータ３０に印加する。アクチュエータは、印加電圧に応じて膨張・収縮する。これに伴いアクチュエータ３０はオリフィスプレート３２を振動させ、リザーバ１８からオリフィスプレート３２の下面に送られている液体を霧化させる。オリフィスプレートは、微細液滴状のこの液体を上壁３６に形成された開口３５から大気中に噴出させる。
【００１７】
図２は印刷回路基板２６の回路を概略的に示したものである。同図に示すように、プラグ２２は入力ワイヤ４０ａ及び４０ｂに各々接続されている。図示するように、ワイヤ４０ａは直接接地され、ワイヤ４０ｂには整流ダイオード４２及びスイッチ４４が介在されている。ダイオード４２としては標準的な汎用清流ダイオードを利用できるが、４００Ｖの逆阻止が可能で、ピーク電流が０．２５アンペア、平均電流が０．０１アンペアであるものが好適である。特に１Ｎ４００４整流ダイオードがこの条件に最適である。
【００１８】
スイッチ４４は噴霧器１０のオン・オフを切り換える単純なオン−オフスイッチである。スイッチ４４は、後述するデューティサイクルスイッチと一体化され、調節輪３８で制御されることが好ましい。
【００１９】
入力ワイヤ４０ｂはスイッチ４４を越えたところでフライバックコイル４６に接続され、そこから更に並列回路に接続される。並列回路の一方のブランチには電子スイッチ４８が含まれ、他方のブランチには相互に直列接続されたコンデンサ５０、抵抗器５２及び圧電アクチュエータ３０が含まれる。これらの下流で両ブランチは各々接地される。
【００２０】
予期せぬラインの高電圧の発生からシステムを保護する目的で、ライン４０ａ、４０ｂのいずれか一方に図示しないヒューズを直列に設けてもよい。
【００２１】
既述のごとく、動作上、図２の回路は、プラグ２２を介して供給される電圧を圧電アクチュエータに印加する。プラグ２２にかかる電圧は０〜１６０Ｖであり、圧電アクチュエータ３０に印加される際の最大振幅（ピークからピークまで）は３００Ｖに達する。これにはフライバックコイル４６のインダクタンス、及び電子スイッチ４８の迅速な切り換えが寄与している。プラグから得られる電圧は、例えば毎秒１３００００〜１６００００パルスで高速発生される短パルスとなって、圧電アクチュエータ３０に印加される。この電圧パルスは、電子スイッチ４８の開閉により、すなわち導通性非導通性を切り換えることで発生される。電子スイッチ４８が閉じた状態すなわち導通状態では、コイル４６は効率的に接地され、プラグ２２からの電流はコイル４６を介して接地される。この間、コイル４６は、式１／２ＬＩ2（Ｌ：フライバックコイル４６のインダクタンス（単位：ヘンリー）、Ｉ：プラグ２２から供給される電流（単位：アンペア））に従い、電流からのエネルギーを蓄積する。そして、スイッチ４８が開いた状態すなわち非導通状態では、フライバックコイル４６に蓄積されたエネルギーは、コンデンサ５０及び抵抗器５２を通じて、１／２ＣＶ2（Ｃ：コンデンサ５０の容量（単位：ファラド）、Ｖ：接地部と、フライバックコイル４６と並列回路との接続点の電圧）のエネルギーレベルで圧電アクチュエータ３２に印加される。従って、電子スイッチ４８が導通状態と非導通状態との間で切り換えられる速度に応じて、異なる電圧が圧電アクチュエータ３０に印加される。
【００２２】
図２の例示的実施形態では、例えばフライバックコイル４６のインダクタンスを約１０ミリヘンリーに、コンデンサ５２の容量を約０．０１ファラドに設定し得る。これにより、圧電アクチュエータ３０の容量及びフライバックコイル４６のインダクタンスとが相俟って約３９ｋＨｚの共振回路周波数が発生する。このため、電子スイッチ４８が圧電アクチュエータ３０の振動周波数（例えば１４０〜１７０ｋＨｚ）で切り換えられる際、電子スイッチ４８の連続的な切り換えの間にフライバックコイルへのエネルギー蓄積に十分な時間が与えられる。抵抗器５２の抵抗は、フライバックコイル４６の内部抵抗と相俟って共振回路のエネルギー単位Ｑを低下させ、電子スイッチ４８が作動される周波数範囲（例えば１４０〜１７０ｋＨｚ）に亘って共振する。これらの値はあくまで一例であって必須ではなく、当業者は他の構成要素の値を用いて容易に本発明を適用し得る。
【００２３】
フライバックコイル４６は簡易な設計とすることができ、磁気透過性の低い材料のコアに微細なワイヤを単巻きしたものが利用できる。空心に巻き付けてもよい。
【００２４】
電子スイッチ４８として、その制御入力に信号を与えることで導通・非導通を交互に切り換える電子駆動型スイッチを適宜使用できる。スイッチ４８として、そのゲート端子に印加される電圧で駆動される電界効果トランジスタが好適である。例えばSupertex社（米国94089  カリフォルニア州サニーヴェール市ボルドードライブ1235）より入手できるSupertex TN2540N3スイッチ等のＤＭＯＳＦＥＴが好適なスイッチ形態である。
【００２５】
なお、電圧増幅が不要であれば、フライバックコイル４６、コンデンサ５０、抵抗器５２を設けなくてもよい。プラグ２２で得られた交流電圧を、予め連続的で平滑な直流電圧に変換することなく圧電アクチュエータ３０に印加することは、本発明の広義な態様に含まれる。
【００２６】
図２の回路の他の部分は、電子スイッチ４８のゲート端子にスイッチ電圧を供給し、所定の周波数及びデューティサイクルに応じて電子スイッチ４８の導通・非導通状態を切り換える、スイッチ制御部である。図２の回路のスイッチ制御部は、例えば１０Ｖ程度の低電圧で動作し、その主要構成要素はスイッチ駆動発振器５４、デューティサイクル発振器５６、及びデューティサイクルオーバライド制御器５８である。これらの構成要素及びそれを制御する回路素子は、回路制御電圧供給線６０から例えば約１０Ｖの直流電圧を間断なく受け取る。供給線６０は、電圧降下抵抗器６２、ツェナーダイオード６４、漏電ダイオード６６及びフィルタコンデンサ６８を介して、ワイヤ４０ａ、４０ｂに接続される。電圧降下抵抗器６２及び漏電ダイオード６６はワイヤ４０ｂと回路制御電圧供給線６０との間に直列に接続される。ツェナーダイオード６４は、ワイヤ４０ａと、電圧降下抵抗器６２と漏電ダイオード６６との間の結合点との間に接続され、フィルタコンデンサ６８は、ワイヤ４０ａと回路制御電圧供給線６０との間に接続される。電圧降下抵抗器６２、ツェナーダイオード６４、漏電ダイオード６６及びフィルタコンデンサ６８がこのように回路に配置されることで、プラグ２２からの印加交流電圧が約１０Ｖの安定した直流電圧に変換され、回路制御電圧供給線６０に印加されて図２の回路のスイッチ制御部を構成する各種要素の駆動に供される。
【００２７】
電圧降下抵抗器６２は、回路制御電圧供給線６０に与えられる例えば最大約２２０Ｖの交流電圧を約１０Ｖに降下させる機能を有する。供給線６０上に一様な電圧を維持するに足る電流がフィルタコンデンサ６８に流れる限り、抵抗器の抵抗値は１００Ｋ３又はそれ以下の値であってもよい。フィルタコンデンサ６８は極めて小型（例えば、１０ファラド以下）であってもよい。フィルタコンデンサ６８は、回路制御電圧供給線６０に印加される入力線からの電圧リップルを低減する目的で設けられる。漏電ダイオード６６として小型整流器もしくは汎用ダイオードが使用でき、電圧降下抵抗器６２を通じた逆電流を防止する。また、漏電ダイオード６６により、フィルタコンデンサ６８のサイズを小型化できる。ツェナーダイオード６４は回路制御電圧供給線６０に印加される電圧レベルを設定する。電圧レベルは、５
〜１５Ｖの範囲であり、例えば１０Ｖに設定される。
【００２８】
回路制御電圧供給線６０上の電圧により、スイッチ駆動発振器５４、デューティサイクル発振器５６及びデューティサイクルオーバライド制御器５８が駆動される。図２に示すように、供給線６０はこれらの各構成要素に接続されている。また、同図に示すように、これらの各構成要素は、ノイズ低減コンデンサ７０、７２、７４を各々介して接地される。
【００２９】
スイッチ駆動発振器５４は、出力端子５４ａにおいて例えば１７０ｋＨｚの高速で変化する電圧出力を発生すべく接続される、電圧制御型発振器である。出力端子５４ａは、発振器５４の周波数出力に応じた速度でスイッチを開閉すべく、すなわち導通・非導通を切り換えるべく、電子スイッチ４８のゲート端子に接続される。
【００３０】
スイッチ駆動発振器５４の動作周波数は、放電端子５４ｂ、トリガ端子５４ｃ、閾値端子５４ｄへの電圧入力により制御される。放電端子５４ｂは、オンタイム抵抗器７６を介して回路制御電圧供給線６０に接続される。トリガ端子５４ｃは、相互に直列接続されたオフタイム抵抗器７８及びオンタイム抵抗器７６を介して回路制御電圧供給線６０に接続される。閾値端子５４ｄは、相互に直列接続されたダイオード８０及びオンタイム抵抗器７６を介して回路制御電圧供給線６０に接続されている。更に、端子４ｃ及び５４ｄは発振器コンデンサ８２を介して接地されている。抵抗器７６、７８及びコンデンサ８２の値により、スイッチ駆動発振器５４の通常動作周波数が確立される。これらの素子の代表値は、例えばオンタイム抵抗器７６では１０Ｋ３、オフタイム抵抗器７８では５６Ｋ３、発振器コンデンサ８２では１００ピコファラドとすることができる。
【００３１】
スイッチ駆動発振器５４のトリガ端子５４ｃ及び閾値端子５４ｄも、周波数プル
(pull)抵抗器８４を介して入力ワイヤ４０ｂに接続されている。この接続は、噴霧器への交流入力電圧の変化に応じて発振器の周波数を掃引（スイープ）させる。例えば、発振器周波数を噴霧器への交流入力周波数に応じた割合で１７０ｋＨｚから１４０ｋＨｚでスイープされ得る。
【００３２】
デューティサイクル発振器５６は、所定のデューティサイクルに従ってスイッチ駆動発振器のオン・オフを切り換える。デューティサイクル発振器５６は、デューティサイクル発振器の入力設定に応じてスイッチ駆動発振器５４を、例えば５０ミリ秒間オンにし、１０〜４０秒間オフにする。デューティサイクル発振器５６の出力端子５６ａは、デューティサイクルダイオード８６を介して、スイッチ駆動発振器５４のトリガ入力端子５４ｃ及び閾値入力端子５４ｄに接続される。スイッチ駆動発振器５４は、デューティサイクル発振器５６から正の電圧入力を受け取らない限り、継続的に発振を行う。正の電圧がデューティサイクル発振器５６からスイッチ駆動発振器５４のトリガ入力端子５４ｃ及び閾値入力端子５４ｄに入力されると、発振は停止される。
【００３３】
デューティサイクル発振器は、オン及びオフである時間において、放電入力端子５６ｂ、トリガ入力端子５６ｃ、閾値端子５６ｄで受け取る入力に従って動作する。放電入力端子５６ｂは、相互に直列接続された最小デューティサイクル抵抗器８６及び可変デューティサイクル抵抗器８８を介して回路制御電圧供給線６０に接続される。デューティサイクル発振器５６のトリガ入力端子５６ｃは、相互に直列接続されたオン抵抗器９０、最小デューティサイクル抵抗器８６及び可変デューティサイクル抵抗器８８を介して回路制御電圧供給線６０に接続される。トリガ入力端子５６ｃは、閾値端子５６ｄと同様、デューティサイクルコンデンサ９２を介して接地されている。可変デューティサイクル抵抗器８８の値を調節することで、正の電圧が出力端子５６ａに入力される持続時間、及びそれに伴いスイッチ駆動発振器５４がオフである時間を制御できる。デューティサイクル抵抗器は直接輪３８（図１参照）を回転させることで調節できるよう設置される。
【００３４】
一般に、デューティサイクルがオフである時間（１０〜４０秒間）は、概ね全ての状況において有効な霧化を行うに足る時間であることがわかった。この目的のため、最小デューティサイクル抵抗器８６の値を２．２Ｋ３に、最小デューティサイクル抵抗器の値を４７０Ｋ３に、可変デューティサイクル抵抗器８８の値を１Ｍ３〜ゼロの間に設定し得る。デューティサイクルコンデンサ９２の値は、約１００ピコファラドに設定し得る。
【００３５】
スイッチ駆動発振器５４とデューティサイクル発振器５６の両方を、例えば標準的なＬＭ５５６Ｃチップ等の１つの集積回路チップ上に形成できる。
【００３６】
場合により、噴霧器の連続駆動、すなわち特定の持続時間に亘り１００％のデューティサイクルでの使用が望まれることがある。この動作は、例えばデューティサイクルオーバライド制御回路５８を利用して、デューティサイクル発振器５６を一時的に停止させることで可能である。デューティサイクルオーバライド制御回路５８は、標準的なＬＭ５５６チップから形成でき、ワンショット回路として接続される。回路５８は、起動されると、所定の持続時間に亘り、出力端子５８ａにおいて正の電圧を発生させる。その後端子５８ａにおける電圧は接地電圧に戻る。端子５８ａからの正の電圧は、ダイオード１０３を介してデューティサイクル発振器５６の閾値入力端子５６ｃ及びトリガ入力端子５６ｄに印加される。これにより、発振器５６の出力端子５６ａが接地電位に保たれたまま、発振器５６の発振が阻止される。この結果、スイッチ駆動発振器５４は連続動作、すなわち１００％のデューティサイクルで動作できる。所定の持続時間が完了すると、デューティサイクルオーバライド制御回路５８の出力端子５８ａからの正の電圧は、デューティサイクル発振器５６の入力端子５６ｃ及び５６ｄから除去される。正の電圧が端子５６ｃ及び５６ｄから除去されると、デューティサイクル発振器５６は動作を再開し、所定のデューティサイクルに従ってスイッチ駆動発振器５４の動作を制御する。
【００３７】
デューティサイクルオーバライド制御回路５８は放電端子５８ｂ及び閾値入力端子５８ｄを有し、これらの端子はデューティサイクルオーバライド抵抗器９４とデューティサイクルオーバライドコンデンサ９６との間の結合点に接続される。この抵抗器９４とコンデンサ９６とは、制御電圧供給線６０と接地部との間に相互に直列接続されている。トリガ入力端子は、オーバライドスイッチ１００が閉じた状態にあるときに負に向う入力を受け取るべく接続される。オーバライドスイッチは接地部とオーバライド抵抗器９８との間に接続される。このオーバライド抵抗器９８は制御電圧供給線６０に接続される。スイッチ１００が閉じているとき、スイッチの上流端子における電圧は降下する。電圧降下は、トリガ入力端子５８ｃに接続されたコンデンサ１０１を通過する。端子５８ｃは、抵抗器１０２を介して制御電圧供給線６０に接続される。通常、制御電圧供給線６０は、端子５８ｃの電圧を供給線６０の電圧に維持する。スイッチ１００が閉じた状態にあるとき端子５８ｃの電圧は降下し、オーバライド制御回路５８においてタイミング期間が開始される。コンデンサ１００は、スイッチが閉じた状態に維持されれば回路５８のタイミングが影響されないように遮断する。スイッチ１００が閉じたとき、オーバライド制御回路の端子５８ｃは負に向う電圧を受け取る。負に向う電圧は、スイッチが閉じられた後の所定の持続時間に亘り出力端子５８ａにおいて正の電圧出力を生成すべく、回路５８にトリガを与える。この正の電圧によりデューティサイクル発振器５６は発振を停止し、発振器５６の出力端子は接地電圧に維持される。デューティサイクル発振器５６は所定の持続時間に亘って非発振状態に置かれ、この間にスイッチ駆動発振器５４は連続的に動作する。所定の持続時間が完了すると、デューティサイクルオーバライド制御回路５８からの正の電圧出力は、デューティサイクル発振器５６から取り除かれ、これに伴い発振器５６は発振を再開し、可変デューティサイクル抵抗器８８により設定されるデューティサイクルに従ってスイッチ駆動発振器５４を制御する。
【００３８】
場合により、所定の持続時間ではなく、手動スイッチが閉じられている間、デューティサイクル発振器５６をオーバライドすることが望まれることがある。このため、図３に示すように、図２のデューティサイクルオーバライド制御回路５８に代え、手動制御スイッチ１０４及び抵抗器１０５を、制御電圧供給線６０と接地部との間に直列に接続して設けてもよい。スイッチ１０４が設けられ、デューティサイクルオーバライド制御器５８及び関連する入力／出力回路が設けられないことを除き、図３の配置及び動作は図２の回路のそれと同様である。両回路に共通の回路素子については同一の参照番号を付す。図３のシステムの場合、スイッチ１０４が閉じた状態にある限りは、デューティサイクル発振器５６のリセット端子は制御電圧供給線６０の電圧に維持される。この間、デューティサイクル制御発振器５６は動作を停止され、スイッチ駆動発振器５４が連続動作する。スイッチ１０４が開放されると、デューティサイクル制御発振器５６は発振を再開し、デューティサイクル動作も再開される。
【００３９】
噴霧器１０が一般的な壁の電気差込口に差し込まれると、差込口から得られる交流入力電圧が圧電アクチュエータ３０に印加される。電圧は、プラグ２２、整流ダイオード４２及びフライバックコイル４６を介して印加される。印加された電圧は、更に整流ダイオード４２により半波整流される。印加電圧は０から最大１６０Ｖで変化し、且つ、印加される交流電圧の周波数で、すなわち８ミリ秒間、ダイオード４２の半波整流効果により０Ｖに戻る（８ミリ秒間の電圧が印加されない期間が挿入される）。このように可変の電圧が印加されると圧電アクチュエータ３０は膨張・収縮し、オリフィスプレート３２を振動させるが、例えば６０Ｈｚの電圧変化周波数では、供給された液体をオリフィスプレート３２で霧化するには不十分である。結果として、噴霧器は非動作状態に置かれる。
【００４０】
なお、噴霧器１０は、米国仕様でない電源、２２０Ｖ等の高電圧を利用する電源や、５０Ｈｚ等の他の周波数でも使用可能である。その場合も、噴霧器１０は非動作状態に置かれる。
【００４１】
この非動作状態は、デューティサイクル発振器５６がスイッチ駆動発振器５４の発振を停止している限り（すなわち、デューティサイクルがオフである時間）、継続される。この時間は、例示実施形態では約１０〜４０秒間に設定し得る。デューティサイクルがオフである時間が完了すると、デューティサイクル発振器５６はデューティサイクルがオンである時間すなわち５０ミリ秒間、スイッチ駆動発振器５４を動作可能とする。このデューティサイクルがオンである時間すなわち５０ミリ秒間、プラグ２２で得られる６０Ｈｚの交流電圧は、３つのサイクルを経験する。この結果、圧電アクチュエータ３０への電圧入力は０Ｖから正となり、再び０Ｖに戻るサイクルを、印加電圧の３回の正の各ハーフサイクルにつき１回ずつ、３回繰り返す。３回の正のハーフサイクルの間、スイッチ駆動発振器５４は電子スイッチを１４０〜１７０ｋＨｚの可変周波数で開閉する。これにより、フライバックコイル４８は、３回の正の各ハーフサイクルの間、１４０〜１７０ｋＨｚの周波数、０〜３００Ｖの振幅で圧電アクチュエータ３０に電圧を印加する。すなわち、これらの事象は、スイッチ駆動発振器５４が発振しているデューティサイクルがオンである時間すなわち５０ミリ秒間に発生する。結果として、圧電アクチュエータ３０は１４０〜１７０ｋＨｚの周波数、及び印加電圧の瞬間値に相当する振幅（０〜３００Ｖ）で振動する。この振動はオリフィスプレート３２に伝導され、対応する周波数及び振幅でオリフィスプレート３２を上下に振動させる。これらは、オリフィスプレート３２が、リザーバ１８から送られた液体の有効な霧化を行うに足る周波数及び振幅である。霧は、塊として発生し、デューティサイクル発振器５６の制御下でスイッチ駆動発振器５４が発振を可能とされる５０ミリ秒毎に３つの塊が発生することがわかる。一方、スイッチ駆動発振器が連続動作可能であるとき、例えばデューティサイクルオーバライド制御器５８（図２）が起動され又は手動オーバライドスイッチ１０２が閉じられているとき、８ミリ秒の持続時間に亘り、連続した塊を発生すべく、オリフィスプレート３２が動作される。連続した塊は８ミリ秒間の間隔で分離される。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明は、液剤中の有効成分を揮発させるに当たり、熱やファンを使用しない噴霧器及び液体霧化方法を提供する。この結果、有効成分の分散は連続的に行われ、リザーバ内の全液体が散布されるまで組成に変化を来たさない。噴霧器は一般的な家庭の電気差込口に差し込むことができ、電池を充電・交換する必要がなく無期限に使用できる。また、噴霧器は液体を微細な液滴として散布することができ、質量比に対して表面積が大きいため容易に蒸散され、周辺表面に液体として落下することがない。
【００４３】
更に、本発明では、液体が散布される速度は可変デューティサイクルベースで調節できる。また、噴霧器は、図２に示した手動操作オーバライドスイッチ９８を閉じ、又は開くためのボタンを押下・解除することで、所定の持続時間に亘り連続動作可能である。或いは、手動制御スイッチ１０２が閉じた状態にある任意の持続時間に亘り噴霧器を連続動作してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の噴霧器の断面を側方からみた図である。
【図２】図１の噴霧器に含まれる印刷回路の回路図である。
【図３】図１の噴霧器に含まれる別の印刷回路の回路図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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