(57)【要約】【課題】  ＩＣ化が容易な定電圧電源を用いて、定電流電源と同じような超音波振動子動作の安定性を確保し、電力損失を低減して効率の向上を図る。【解決手段】  振動子駆動回路１２で超音波振動子１３を駆動して液体を霧化する噴霧装置において、電池及び／又はＤＣアダプターの直流電源電圧を昇圧して振動子駆動回路１２に供給する定電圧電源としての電圧昇圧回路１１と、ＣＰＵ１５と、超音波振動子１３のアナログ電流検出値をディジタル電流検出信号に変換してＣＰＵ１５に加えるアナログ−ディジタル変換器１４とを備え、電圧昇圧回路１１は振動子駆動回路１２への供給電圧を複数段階で切り替え可能であり、ＣＰＵ１５によって、超音波振動子１３の電流状態に応じて前記供給電圧が切り替え制御される構成である。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動子駆動回路で超音波振動子を駆動して液体を霧化する噴霧装置において、
電池及び／又はＤＣアダプターの直流電源電圧を昇圧して前記振動子駆動回路に供給する定電圧電源としての電圧昇圧回路と、ＣＰＵと、前記超音波振動子のアナログ電流検出値をディジタル電流検出信号に変換して前記ＣＰＵに加えるアナログ−ディジタル変換器とを備え、
前記電圧昇圧回路は前記振動子駆動回路への供給電圧を複数段階で切り替え可能であり、前記ＣＰＵによって、前記超音波振動子の電流状態に応じて前記供給電圧が切り替え制御されることを特徴とする噴霧装置。
【請求項２】
前記電圧昇圧回路が半導体集積回路で構成されている請求項１記載の噴霧装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸入器等として用いることのできる、超音波を用いて薬液、液体を霧化する噴霧装置に係り、とくに超音波振動子を駆動する振動子駆動回路への電力供給に特徴を持たせた噴霧装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、薬液、液体を霧化する吸入器等の用途に超音波振動で液体を霧化する噴霧装置が使用されている。超音波振動子を振動させ霧を発生させる場合、振動子駆動回路の安定動作を考えると高い電圧で駆動をすることにより超音波振動子の安定動作が確保できる。しかし、単に電圧を高くしただけでは、高電圧を発生させると効率が悪くなるので、定電流電源による駆動方式を併せて用いるのが理想的である。
【０００３】
定電流電源による駆動方式を開示するものとして、下記特許文献１及び特許文献２がある。
【０００４】
【特許文献１】特開昭６２−３０８２７号公報
【特許文献２】実開昭６１−３５０２号公報
【０００５】
それらの特許文献１，２の構成では確かに安定性を確保できるが、部品点数が増え必ずしも量産に向いているとは言いがたい。特に携帯用途では、電池駆動を行う為に小型化、高効率化が必須で、使用する部品数も少ないことを要求される。また、部品数が多いことは大きさ、価格の面で支障がでる。
【０００６】
また、小型化の手法としてＩＣ（半導体集積回路）化された部品を中心に用い、電池駆動の場合に電源使用効率を上げるのと幅広い動作電圧範囲に対応する為にスイッチング電源を用いるが、一般的にスイッチング電源用のＩＣは、定電圧電源用途のＩＣが、一般的に多くの場所で用いられている。この為ＩＣの品種も多く価格も安価な物が販売されている。それに対しスイッチング電源で定電流電源となると、用途が狭く、ＩＣ化もあまり行われていない。つまり、特許文献１，２の定電流電源による駆動方式では、ＩＣ化が困難であるか、ＩＣ化しても高価な装置となってしまう問題があった。
【０００７】
また、定電流電源による駆動方式にはもう１つの問題点があり、これを図２を用いて説明する。図２において、１は直流電源、２は電流検出用抵抗、３は定電圧ダイオード（ツェナーダイオード）、４は電流制御用トランジスタ、５は抵抗であり、これらにより定電流電源を構成している。この定電流電源から超音波振動子７を駆動する発振回路（振動子駆動回路）６に電力を供給している。
【０００８】
定電流電源では、回路中に流れる電流値をモニターし、その値を電源制御回路に帰還をかけることにより最適な電圧を発生させる構成になっている。一般的に回路中に流れる電流をモニターするには、抵抗（図２では電流検出用抵抗２）を入れその両端に発生する電圧をモニターすることにより電流情報を得ることができ、得られた電流値は、目標の電流値に対し多い、少ないを基準電圧源（図２では定電圧ダイオード３）と比較し制御を行っている。
【０００９】
この構成の問題点は、電流値を求める為に入れた抵抗で消費する電力である。通常基準電圧源には、半導体の順方向電圧降下特性、もしくは、定電圧ダイオードを用いて比較を行う。半導体の順方向電圧降下特性を用いた場合、この値は０．６Ｖ程度となり、０．６Ｖ×回路電流が、この抵抗で失われる電力損失となる。定電圧ダイオードを用いた場合には、基準電圧が更に高いので、より大きな損失となる。超音波振動子を駆動する電圧は、超音波振動子の特性や大きさにより変化するが、人が薬液の噴霧などに使う小型の吸入器の場合１０Ｖ前後の電圧を発生させ使用する。１０Ｖで考えると順方向降下電圧を基準として用いた場合でも０．６Ｖの電圧降下となり、駆動系の電力の６％の損失が前記抵抗により発生することになり、電池駆動の場合、無視できない電力損失となり、この電力損失の削減が求められるようになってきている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記の点に鑑み、ＩＣ化が容易な定電圧電源を用いて、定電流電源と同じような超音波振動子動作の安定性を確保でき、しかも電力損失を低減して効率の向上を図ることのできる噴霧装置を提供することを目的とする。
【００１１】
本発明のその他の目的や新規な特徴は後述の実施の形態において明らかにする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明は、振動子駆動回路で超音波振動子を駆動して液体を霧化する噴霧装置において、
電池及び／又はＤＣアダプターの直流電源電圧を昇圧して前記振動子駆動回路に供給する定電圧電源としての電圧昇圧回路と、ＣＰＵと、前記超音波振動子のアナログ電流検出値をディジタル信号に変換して前記ＣＰＵに加えるアナログ−ディジタル変換器とを備え、
前記電圧昇圧回路は前記振動子駆動回路への供給電圧を複数段階で切り替え可能であり、前記ＣＰＵによって、前記超音波振動子の電流状態に応じて前記供給電圧が切り替え制御されることを特徴としている。
【００１３】
前記噴霧装置において、前記電圧昇圧回路が半導体集積回路で構成されているとよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る噴霧装置によれば、電池及び／又はＤＣアダプターの直流電源電圧を昇圧して振動子駆動回路に供給するために定電圧電源としての電圧昇圧回路を用い、該電圧昇圧回路は振動子駆動回路への供給電圧を複数段階で切り替え可能な構成とし、ＣＰＵによって、振動子電流検出値で把握した超音波振動子の状態に応じて前記供給電圧を切り替え制御するようにしたので、定電流電源を用いたのと実質的に同じ動作を実現することが可能となる。また、定電流電源を用いる場合よりも低損失化を図ることができる。さらに、ＩＣ化する場合にも低価格で、小型部品を使用することが可能となり、低価格で安定性に優れた製品を設計することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための最良の形態として、噴霧装置の実施の形態を図面に従って説明する。
【００１６】
図１は本発明に係る噴霧装置の実施の形態を示す。この図のように、噴霧装置は、電池１０、電池電圧を昇圧する定電圧電源としての振動子駆動用電圧昇圧回路１１、該電圧昇圧回路１１より直流電力の供給を受ける振動子駆動回路１２、該駆動回路１２により駆動される超音波振動子１３、アナログ−ディジタル変換器（ＡＤＣ）１４、中央演算処理器（ＣＰＵ）１５、噴霧装置を始動させるための始動スイッチ１６、ＣＰＵ１５で制御されて振動子駆動用電圧昇圧回路１１の出力電圧を切り替えるための電圧切り替えスイッチ１７、及びＣＰＵ１５で点灯制御されるＬＥＤ表示器１８を具備している。
【００１７】
前記振動子駆動用電圧昇圧回路１１は電池１０の直流電圧を超音波振動子１３の駆動が可能な電圧値にまで昇圧するものであり、電圧切り替えスイッチ１７の切り替え動作により振動子駆動回路１２への供給電圧を複数段階で（例えば、高電圧と低電圧に）切り替え可能な構成である。電圧切り替えスイッチ１７は具体的にはトランジスタ等のスイッチング素子で構成されるものであり、振動子駆動用電圧昇圧回路１１内に内蔵されていると考えてもよい。このような振動子駆動用電圧昇圧回路１１は、半導体集積回路（ＩＣ）として安価に市販されているものを採用できる。
【００１８】
前記振動子駆動回路１２はトランジスタ発振回路等であり、超音波振動子１３を駆動し、超音波振動子１３はその超音波振動で薬液、液体を霧化する構成である。
【００１９】
前記電池１０及び超音波振動子１３に付随して電池電圧モニター手段及び振動子電流モニター手段が設けられており、前記電池電圧モニター手段からのアナログ電池電圧検出値及び振動子電流モニター手段からのアナログ電流検出値がＡＤＣ１４に加えられ、ＡＤＣ１４でそれぞれディジタル信号に変換されてＣＰＵ１５に加えられる。また、振動子駆動用電圧昇圧回路１１のアナログ出力電圧値（駆動回路１２への供給電圧値）もＡＤＣ１４でディジタル信号に変換されてＣＰＵ１５に加えられるようになっている。
【００２０】
前記ＣＰＵ１５は、噴霧装置を始動させる始動スイッチ１６の動きを検出したり、振動子駆動用電圧昇圧回路１１の電源投入のタイミングの制御、タイマー動作などの機能を内蔵ソフトウエアで行う。前記振動子駆動回路１２は、超音波振動子１３を直接駆動する為の回路であるが、ＣＰＵ１５からの制御信号にて動作／停止が可能となる。
【００２１】
また、前記ＣＰＵ１５は電池電圧検出値及び振動子電流検出値を示すディジタル信号から電池１０及び超音波振動子１３の動作状態を認識して、超音波振動子１３の動作状態（電流状態）に対応させて前記電圧切り替えスイッチ１７の切り替え動作を行う。また、超音波振動子１３に対して動作の開始／停止を制御出来るＳＷ回路（トランジスタ等）を入れ  ＣＰＵ１５より制御可能とする。
【００２２】
次に図１の噴霧装置の全体動作説明を行う。ＣＰＵ１５は、始動スイッチ１６のオン指令により起動がかかり、ＣＰＵ１５が起動を開始するとまず、電池１０の直流電圧を確認し所望の値以上であれば定電圧電源としての振動子駆動用電圧昇圧回路１１のスイッチ（図示せず）を入れ、電圧昇圧回路１１を動かす。通常、超音波振動子１３の動作開始時は電圧切り替えスイッチ１７を高電圧発生側に切り替えて、電圧昇圧回路１１で高電圧を振動子駆動回路１２に供給して超音波振動子１３を励振する。
【００２３】
前記超音波振動子１３による薬液、液体の霧化が正常に開始されて振動子電流検出値が所定値を超えたことを電流検出値から把握したら、ＣＰＵ１５は電圧切り替えスイッチ１７を低電圧発生側に切り替えて、電圧昇圧回路１１で低電圧を振動子駆動回路１２に供給するようにして超音波振動子１３の電流値を所定値以内に制御する。なお、始動スイッチ１６のオフ指令により、ＣＰＵ１５は振動子駆動回路１２及び超音波振動子１３を動作停止とする。
【００２４】
以上のように超音波振動子１３の動作制御を行うことで、定電流電源を用いたのと実質的に同じ動作を実現することが可能となる。
【００２５】
この実施の形態によれば、次の通りの効果を得ることができる。
【００２６】
(1)  電池１０の直流電源電圧を昇圧して振動子駆動回路１２に供給する定電圧電源としての電圧昇圧回路１１と、ＣＰＵ１５と、超音波振動子１３のアナログ電流検出値をディジタル電流検出信号に変換してＣＰＵ１５に加えるＡＤＣ１４とを備え、電圧昇圧回路１１は振動子駆動回路１２への供給電圧を複数段階で切り替え可能な構成としたので（図１では例として高低の２段階）、ＣＰＵ１５によって、超音波振動子の電流状態に応じて振動子駆動回路１２への供給電圧を切り替え制御可能である。従って、超音波振動子１３の電流に着目した動作制御が可能であり、定電流電源を用いたのと実質的に同様の安定した動作を実現することが可能となる。
【００２７】
(2)  定電圧電源としての電圧昇圧回路１１としては、安価な市販のＩＣを用いることができ、部品点数及びコストの削減や小型化を図ることができる。
【００２８】
(3)  定電流電源の場合、電源回路中に流れる電流値をモニターする抵抗の電力損失が大きくなるが、定電圧電源として機能する振動子駆動用電圧昇圧回路１１を用いることによって、電源部分における電力損失を低減できる。
【００２９】
なお、図１では電池を用いたが、電池の代わりにあるいは電池と併用して、商用電源（ＡＣ１００Ｖ）から電池電圧に相当する直流電圧を発生するＤＣアダプターを使用してもよい。
【００３０】
以上本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されることなく請求項の記載の範囲内において各種の変形、変更が可能なことは当業者には自明であろう。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係る噴霧装置の実施の形態を示すブロック図である。
【図２】定電流電源を用いた従来装置の回路図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  直流電源
２  電流検出用抵抗
３  定電圧ダイオード
４  電流制御用トランジスタ
５  抵抗
６  発振回路
７，１３  超音波振動子
１０  電池
１１  振動子駆動用電圧昇圧回路
１２  振動子駆動回路
１４  ＡＤＣ
１５  ＣＰＵ
１６  始動スイッチ
１７  電圧切り替えスイッチ
１８  ＬＥＤ表示器
【図１】
2005254218.tif 000003
【図２】
2005254218.tif 000004