(57)【要約】      （修正有）【課題】霧の粒子を2μm±0.5μmの粒径に制御し、高効率で大幅にエネルギーを節約でき、該霧の噴射距離が15センチ以上に達し、省電力で医療用または加湿の運用に十分な霧化量が得られ、霧の噴射距離や粒径の調節が可能である、霧発生制御装置の提供。【解決手段】振動器１と、該振動器により駆動される霧化器２と、水を該霧化器に導引する導水構造３と、該振動器を駆動する駆動回路から成り、該霧化器は、発射板２２を含み、該発射板の表面に複数の微小な発射孔２１を開設し、該発射板に相対する一側面に導水構造を設け、該導水構造により、微量の水膜状水液を導引し、発射板の動エネルギーに微量負荷で作用し、高效率で霧を発射すると共に、駆動回路の変調により、作動周波数を変化させ、霧の状態を調節し、例えば、周波数の変化で速度を調節し、さらに霧の噴射距離の調節や霧の粒径の調節を可能にする。【選択図】図１
0003106462.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
水や液体を霧化する霧発生制御装置であって、特に、振動器及び振動器により駆動される霧化器から形成され、該霧化器が平板状の発射板を含み、該振動器の動エネルギーを受取った後、内部に設けた複数の微小な発射孔を介し、導水構造が形成する微量の水膜に作用し、利用該発射板の振動エネルギーを利用し、該水膜を霧化し、送り出すことを特徴とする、霧発生制御装置。
【請求項２】
前記のうち、該導水構造が毛細繊維を集め束状にしたものである、請求項１に記載の霧発生制御装置。
【請求項３】
前記のうち、該導水構造が導水平板である、請求項１に記載の霧発生制御装置。
【請求項４】
振動器の駆動回路を駆動する霧発生制御装置であって、該駆動回路が、パルス変調PWM信号を出力するマイクロプロセッサユニットと、前記マイクロプロセッサユニットの出力端に接続された入力端を備え、駆動信号を出力する駆動ユニットと、前記駆動ユニットの出力端に接続された入力端を備え、電圧を上昇させる昇圧ユニットと、前記振動器とマイクロプロセッサユニットの間を接続する帰還ユニットと、を含み、該マイクロプロセッサユニットが該帰還ユニット（電流帰還）を通し探知した振動器の平均電流の大きさにより出力クロックのデューティサイクル(Duty
Cycle)を決定し、さらに、 自動的に高工率を調節し、出力を一定にして駆動電圧を安定させ、振動波形を正弦波(SINE
WAVE)に近づけ、電磁波（EMI）の干渉を完全に消去する霧発生制御装置。
【請求項５】
前記のうち、該昇圧ユニットが変圧器または圧電セラミックである、請求項４に記載の霧発生制御装置。
【請求項６】
前記のうち、作業電圧の入力からセラミックチップの電力出力の駆動までの間を、一回の電力変換で行なうことができ、入力電圧が１.8Vの低さでもそれが可能であり、この一回の変換を特徴とする、請求項４に記載の霧発生制御装置。
【請求項７】
前記のうち、該セラミックチップがコネクタ(CONNECTOR)及びアダプタ(ADAPTER)を使用し挟持して固定され、交換が可能であり導線の溶接を必要としない、請求項４に記載の霧発生制御装置。
【請求項８】
前記のうち、さらに作業周波数を調節する第一調整ユニットを増設した、請求項４に記載の霧発生制御装置。
【請求項９】
前記のうち、該第一調整ユニットが可変抵抗から成る、請求項８に記載の霧発生制御装置。
【請求項１０】
前記のうち、さらに出力電力を調節する第二調整ユニットを増設した、請求項４に記載の霧発生制御装置。
【請求項１１】
前記のうち、該第二調整ユニットが可変抵抗から成る、請求項１０に記載の霧発生制御装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、霧発生制御装置に関し、特に、電流帰還を利用し、自動的に出力電力を調節でき、且つ、定電圧方式で出力電圧を一定にし、霧発生時の安定性を向上すると共に、節電が可能である霧発生制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
霧発生技術に関しては、早期には加熱により蒸気を発生する方法で霧を発生させ、加湿に用いるか、医療的補助器材に応用していた。しかし、加熱によって蒸気を発生させる方法であるため、消費エネルギーの必要量が大きく、また、加熱方式は医療器材において薬性に温度による化学変化を起こす可能性があり、薬性の制御に不利であるため、機械振動方式の超音波により、水または薬液に振動を与え分裂させ、微粒の霧を発生させる改良が行なわれた。また、従来の超音波振動方式は、その振動エネルギーが水の液面に集中し、該エネルギーの振動の作用で、分化した水の粒子が微小な顆粒を形成し、さらにファンで送風してこの微小な霧を使用エンドに吹きつけるしくみである。しかしながら、該超音波による方式は該振動子を直接水に接触させるため、該振動子は大きく、電力の大きなものを用いなければ、水中でエネルギーを伝達し、液面を動かすことができない。これは、該振動子が直接液体内に接触しているため、発生した振動エネルギーが水液の接触による損耗を受けることによるためで、エネルギーの損耗に対し、工率の大きなものを用いる必要が出てくる。また、水液の残存量の違いや容積の大きさの違いにより、該振動波が発生する霧の粒子の平均度にばらつきが生じ、さらに、ファンにより送風する必要があり、且つ、空の状態の装置において該振動子が断裂を生じやすく、また、冷却がされない状況においては、空焼きに似た状態を形成し、壊れてしまうことがある。
【０００３】
該従来の超音波の運用は以下のような欠点がある
1.     
電力の消耗が大きく、若要得到實用的物化量則需5〜28ｗの電力を消耗する。
2.     
機構が複雑であり、体積が大きく、実用上携帯式の応用ができない。
3.     
別途ファンを設置し霧を送り出す必要があり、機構の体積、重量が大きくなり、また、エネルギーの消費量と騒音も増加する。
4.     
信頼性が低く、セラミックチップ空載時（その上に液体がないとき）、短時間内ですぐに高温により壊れてしまい、セラミックチップの破裂やメッキまたは銀導電層膜の剥離や起泡、さらにはPZT  のキュリー温度約200℃を超えてしまい、セラミックチップの機能が劣化し、破壊され、使用できなくなる。
5.     
霧粒子の粒径を効果的に制御することができない。例えば、2〜3MHｚの高周波で動作するとき、70％が0.5μm〜5μｍの粒径に達するのみであり、霧粒子を均一化することができない。
6.     
回路駆動効率が低く、全体効率はη＜35のみであり、従来のLC並列または直列共振回路を備え、作業周波数及び出力電力を調節することができず、製品品質及び性能を一定に調整することができない。さらに、負荷帰還制御機能がないため、セラミックチップが軽負荷または無負荷時においても全工率で振動するため、高温を発生し、破壊されてしまう。温度スイッチで保護を実施しても、効果的に破壊を防ぐことはできない。
7.     
従来の霧化器は、セラミックチップ動作時に直接と液体と接触するため、セラミックチップ動作時はその電極上の共振電圧が300VAC以上となり、過酸化水素不良気体及び電解作用を発生しやすく、液体成分が破壊され、絶縁を形成すると、機構の複雑さと全体の重量及び体積をさらに増すことになってしまう。
8.     
一般的な霧化器は、実用的な霧化量を得るために、ψ25mm以上の大きなセラミックチップを用いる必要があり、構造が脆弱になり、UL安全規定の落下試験をパスすることができない。
9.     
電力が15W以上になると、いくつかの薬物はその薬性に変化を生じることがある。
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００４】
本考案は、前述の問題を鑑みて特に改良を加え、発生される霧の粒子を2μm±0.5μmの粒径に制御し、且つ、発射板の隣接面にあらゆる方向から水液を導引する導水裝置を設置し、該発射板の作用面に相対して水膜状の水液を形成することができ、発射板の動エネルギーを介し、該微量の水液に対し微量容積単位のエネルギー交換を行ない、そのエネルギーに完全に全工率で作用を発揮させ、相対して無駄な負荷を減少して高効率で動作させ、大幅にエネルギーを節約できると共に、該霧の噴射流の距離が15センチ以上に達し、且つ、必要とする電力が0.5W〜0.8Ｗ程度でありながら、医療用または加湿の運用に十分な霧化量を得ることができ、その霧気量の調節は、該機構の大きさ及び動エネルギーの大きさにより、異なる選択が可能である、霧発生制御装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本考案の霧発生制御装置は、主に、振動器と、該振動器により駆動される霧化器と、水を該霧化器に導引する導水構造と、該振動器を駆動する駆動回路から成り、該霧化器は、発射板を含み、該発射板の表面に複数の微小な発射孔を開設し、該発射板に相対する一側面に導水構造を設け、該導水構造により、微量の水膜状水液を導引し、発射板の動エネルギーに微量負荷で作用し、高效率で霧を発射すると共に、駆動回路の変調により、作動周波数を変化させ、霧の状態を調節し、例えば、周波数の変化で速度を調節し、さらに霧の噴射距離の調節や霧の粒径の調節を可能にする。
【考案の効果】
【０００６】
本考案の霧発生制御装置は、高効率で動作し、省電力で十分な霧化量を得ることができ、また、本考案の駆動回路は、PWM直列LC共振方式を採用し、非常に低い電圧下において、約1.8ボルトの直流電流でも82％以上の効率を得ることができ、且つ、変調回路を利用し出力電力と作業振動周波数を選択することができる。また、従来品は市場で販売されている高電量のリチウム電池でも15分間操作可能であるだけであり、消費電力が大きく、発生する霧粒子も均一でないが、本考案の霧発生制御装置は、実際の試作において、単三電池2本と3ボルトの電圧を必要とするのみで、120分間以上連続操作が可能であり、これは携帯式霧化器における大きな進歩である。
【０００７】
また、本駆動回路は別途自動電力帰還機能を設置してもよく、載荷の軽重により、自動的に出力電力の大小を調節し、エネルギーの節約を行なうことができ、本考案の省エネ設計と簡易構造によれば、軽便且つ高効率な運用が可能であり、手に持ったり、ポケットに収納して携帯したり、また、簡単に交換可能な電池を利用することもでき、利便性が高く、あらゆる加湿器や医療器材に応用することができ、吸入治療やバイオ栽培の水分一定制御に利用できるだけでなく、さらには一般的な霧化器に利用することができ、アルコールを含む飲料に対し、分子構造を変化させ、その密度構造と元素間の転位を変えて口当たりを良くしたり、また、肌の表面の異物を取り除く美容器材に運用することもできる。
【考案を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本考案の霧発生制御装置について、図面に基づき詳細に説明する。図１は、本考案の構造関係を示す立体図である。図１に示すように、本考案の霧発生制御装置は、主に、振動器１と、該振動器１により駆動される霧化器２と、水を該霧化器２上に導引する導水構造３と、該振動器１を駆動する駆動回路４から成り、前記振動器１は、電力により駆動される各種の振動子１１を採用することができ、また、該振動子１１は、圧電セラミックとしてもよく、該圧電セラミックの上下表面に回路に接続する導電塗布層１１０をそれぞれ設け、該霧化器２の該発射板２２内部表面に複数の微小な発射孔２１を開設し、該発射板２２の下面または相隣する位置に該導水構造３を設置し、該導水構造３は、毛細繊維３１または導水平板３２により成り、該毛細繊維３１は束状に集められた後、その端部に水液が分布し、該水液が端部において微量の膜状になり、該発射板２２に該振動子１１の波動エネルギーが伝えられると、高周波数の振幅が形成され、その振動方向は表面に対し垂直であり、上下の振動を形成し、該毛細繊維３１の上端平面に作用し、該水液を外へ向って発射し、圧力パルスと振動作用により、水粒を外へ発射する。また、導水平板３２は、微量の水液を保持し、同様に、その面を該発射板２２の作用面に対面させ、微量の水液を提供して霧を発生させ、発射板２２の上方へ噴射させる。
【０００９】
図２に、本考案の霧化器と導水構造の断面図を示す。図２に示すように、本考案の発射板２２上に発射孔２１が開設され、該発射孔２１は前記毛細繊維３１が保持する水液を受け、その波動振幅により圧縮し、該水体粒子５を上へ噴射させる。該発射板２２の作用面において、該毛細繊維３１が保持する水分は該毛細繊維３１の上端部に一面に分布し、該面の水液は微量の水膜状の分布を形成し、また、該発射板２２の振動エネルギーは、その作用力は一定であるが、振動させる水液が微量の膜状であるため、該発射板２２が発生する動エネルギーは該微量の水膜を霧化させるに十分であり、その振動エネルギーは微量の水膜に対し、完全な振動作用を発揮し、その他物体に対する無駄な負荷を防ぐことができ、エネルギーの無駄を回避する。
【００１０】
また、該水膜５１が霧化粒子５を形成する過程は、毛細繊維３１が導引する水が水膜６１を形成した後、該発射板２２が上下に振幅し、また、該発射板２２と毛細繊維３１上端部３１０間には隙間Gがあり、該隙間Ｇの存在が空気Ａの進入を促し、該発射孔２１下端部が水膜５１に接触するとき、その振幅が水分を上方向へ持ち上げ、また、該隙間Ｇの空間が、該発射板２２に下方向への圧動を発生させるため、該圧動の過程において、空気Ａの輔助を介し、該水液５２が該発射孔２１から外へ送り出される。この動作方式によれば、該発射板２２が毛細繊維３１の上端部３１０が形成する分布した水膜６１に対し、単位体積の微量の振動加圧を行い、該発射板２２のエネルギーが完全に作用するようにし、他の物体に対する負荷を回避し、且つ、該毛細繊維３１が水分を補給し、連続して水液を上端部３１０に保持し、霧の連続発射を可能にする。
【００１１】
図３に本考案の駆動回路図を示す。図３に示すように、本考案の駆動回路４は、マイクロプロセッサユニット４１、駆動ユニット４２、昇圧ユニット４３及び帰還ユニット４４から構成され、前記振動器１の振動子１１を駆動し、振動を発生させる。
【００１２】
前記マイクロプロセッサユニット４１は、パルス変調PWM信号を出力し、前記駆動ユニット４２は、その入力端を前記マイクロプロセッサユニット４１の出力端に接続し、該マイクロプロセッサユニット４１が出力するPWM信号を受信した後、駆動信号を出力し、前記昇圧ユニット４３は、変圧器または圧電セラミックから成り、その入力端を前記駆動ユニット４２の出力端に接続し、電圧を上げ、振動子（セラミックチップ）１１を駆動して振動を発生させ、前記帰還ユニット４４は、前記振動子１１とマイクロプロセッサユニット４１間に接続され、該マイクロプロセッサユニット４１は該帰還ユニット（電流帰還）４４を通し探知した振動子１１の平均電流の大きさにより出力クロックのデューティサイクル(Duty
Cycle)を決定し、該振動子１１の平均電流を制御する。
【００１３】
駆動回路４が動作するとき、該マイクロプロセッサユニット４１はPWM信号を出力し、該駆動ユニット４２を動作させ、該昇圧ユニット４３が電圧を上昇させ、電圧が上昇した後、振動子１１を駆動し振動を発生させ、該霧化器２の発射板２２を動作させ、該導水構造３が該発射板２２上に導引する水膜６１に霧化效果を発揮させる。
【００１４】
本考案はPWM信号を利用するため、変圧器(TRANSFORMER)を利用して抵抗を変換し、操作電圧を1.8VDCまで下げることができる。且つ、帰還(FEED BACK)方式を利用して出力電力を探知し、定電圧(CONSTANT
VOLTAGE)方式で、回路が載荷（振動子１１）の変化により自動調節を行ない、出力を一定にする。このほか、本回路構造は、入力電圧±50％の変化に対応し、出力の安定を維持することができ、運用範囲をより広げることができる。
【００１５】
同時に、デューティサイクル(Duty Cycle)を出力電力の調節に使用するため、一般の駆動電圧による調節とは異なり、より安定した、エネルギー節約が可能であり、総電力消費が0.4Wでも十分な霧化量を得ることができる。
【００１６】
さらに、変圧器(TRANSFORMER)を減衰係数(DAMPING FACTOR)変換に用いるため、完全にセラミックチップ（振動子１１）の静電容量に合わせることができ、振動波形をより正弦波(SINE WAVE)に近づけ、完全に電磁波（EMI）の干渉を消去することができる。
【００１７】
また、在於本回路はさらに第一調整ユニット７及び第二調整ユニット８を増設してもよく、該第一、第二調整ユニット７、８は、可変抵抗から成り、該第一調整ユニット７は、作業周波数を任意に調節することを可能にし、第二調整ユニット８は、出力電力を任意に調整することを可能にする。
【００１８】
以上、本考案について実施例に基づき説明してきたが、前述の実施例は本考案の実施範囲を制限するものではなく、本考案の要旨に基づいたいかなる変化や修飾も、本考案の申請範囲に含まれるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本考案の構造関係を示す立体図である。
【図２】本考案の霧化器と導水構造の断面図である。
【図３】本考案の駆動回路図である。
【符号の説明】
【００２０】
１      振動器
１１    振動子
１１０  導電塗布層
２      霧化器
２１    発射孔
２２    発射板
３      導水構造
３１    毛細繊維
３１０  上端部
３２    導水平板
４      駆動回路
４１    マイクロプロセッサユニット
４２    駆動ユニット
４３    昇圧ユニット
４４    帰還ユニット
５      霧化粒子
５１    水膜
７      第一調整ユニット
８      第二調整ユニット
A       空気
G      隙間
【図１】
0003106462.tif 000003
【図２】
0003106462.tif 000004
【図３】
0003106462.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成16年8月23日(2004.8.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】実用新案登録請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
振動器と振動器により駆動される霧化器と水を該霧化器上に導引する導水構造と、該振動器を駆動する駆動回路から成り、前記振動器は、電力により駆動される各種の振動子の中から選択した振動子を備え、前記霧化器は、内部表面に複数の微少な発射孔を設けた発射板を備え、前記霧化器に配した発射板の下面または相隣する位置には、導水構造を備え、前記霧化器に配した発射板には、振動器に備えた振動子の波動エネルギーを伝える駆動回路を備えた構造としたことを特徴とする水や液体を霧化する霧発生制御装置。
【請求項２】
前記のうち、該導水構造が毛細繊維を集め束状にした微量の水液を保持する機能をもつものである請求項１に記載の霧発生制御装置。
【請求項３】
前記のうち、該導水構造が微量の水液を保持する機能をもつ導水平板である請求項１に記載の霧発生制御装置。
【請求項４】
駆動回路は、マイクロプロセッサユニット、駆動ユニット、昇圧ユニット及び帰還ユニットから構成され、前記マイクロプロセッサユニットは、パルス変調PWM信号を出力し、前記駆動ユニットは、その入力端を前記マイクロプロセッサユニットの出力端に接続し、該マイクロプロセッサユニットが出力するPWM信号を受信した後、駆動信号を出力し、前記昇圧ユニットは、変圧器または圧電セラミックから成り、その入力端を前記駆動ユニットの出力端に接続し、電圧を上げ、振動子を駆動して振動を発生させ、前記帰還ユニットは、前記振動子とマイクロプロセッサユニット間に接続され、該マイクロプロセッサユニットは該帰還ユニットを通し探知した振動子の平均電流の大きさにより出力クロックのデューティサイクルを決定し、該振動子を駆動し、振動を発生させる平均電流を制御して供給構成としたことを特徴とする請求項１に記載の霧発生制御装置。