(57)【要約】【課題】漏水検出用の電極が不要で、且つ気泡の付着や温度変化の影響を受けずに漏水を検知できる噴霧装置を構成する。【解決手段】振動子３２の励振電極Ｅと振動板３１との間に切替回路１０３を介して駆動回路１０１又は抵抗値検出回路１０２が接続される。通常、切替回路１０３は駆動回路１０１を選択して、駆動回路１０１の駆動電圧を振動子３２へ印加し、漏水検知を行うタイミングでは、抵抗値検出回路１０２を選択する。この状態で抵抗値検出回路１０２は振動子３２の励振電極Ｅと振動板３１との間の絶縁抵抗値に応じた電圧信号を発生する。【選択図】図７
2012011320.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動板と、この振動板を振動させる振動子と、前記振動板へ液体の輸送する液体輸送手段とを備え、前記振動板の第１の面が液体に接し、当該液体に振動を与えて、第１の面とは反対側の第２の面から霧を発生させる噴霧装置において、
前記振動子は励振電極を備えた圧電素子であり、
前記圧電素子の励振電極に印加する駆動電圧を発生する駆動電圧発生回路と、
前記圧電素子の励振電極間の抵抗値を検出する抵抗値検出回路と、
前記駆動電圧発生回路を前記励振電極に接続する状態と、前記抵抗値検出回路を前記励振電極に接続する状態とを切り替える回路切替手段と、
を備えた、噴霧装置。
【請求項２】
前記振動板は金属板であり、前記振動子は前記振動板に貼付された圧電素子であり、前記励振電極の一つは前記振動板である、請求項１に記載の噴霧装置。
【請求項３】
前記抵抗値検出回路の検出結果に基づいて、前記液体輸送手段による液体の輸送を停止させる液体輸送制御手段を備えた、請求項１又は２に記載の噴霧装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は水などの液体を霧化して噴霧する噴霧装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
超音波振動子を備えた噴霧装置に設けられる霧化器において、ホルダーケースの内部に水もれ検知用の電極を形成し、水もれが発生した時に直ちに駆動回路の励振を停止させる様にし、同時に水もれをランプ等で表示する様にした超音波霧化ユニットが特許文献１に開示されている。
【０００３】
図１は特許文献１に示されている噴霧装置の霧化器部分の断面図である。この霧化器は、ホルダーケース４の底面に、電極１１、１２が形成され、圧電素子１がゴムパッキン３に設けた溝に挿入されて固定用金属ベース２に固定されている。もし取り付けが不完全でゴムパッキン３より水がホルダーケース内に侵入し、電極１１、１２に水が溜ると、ホルダーケース底面の一対の電極１１、１２が繋がる励振回路の動作が停止するように励振回路が構成されている。
【０００４】
また、特許文献２には、液体金属冷却型高速炉に用いられる蒸気発生器において、伝熱管破損による液体金属中への水漏洩を検出する水漏洩検出装置において、破損して液体金属中に水あるいは蒸気が流出することによって発生する水素気泡が導波体に付着すると、圧電素子が先端に形成された導波体の共振状態が変化することによって、早い応答時間で水漏洩を検出することができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実開平６−７２６６５号公報
【特許文献２】特開２０００−２４９７８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
霧化用孔が形成された振動板を振動子で振動させることによって、液体が接している振動板の第１の面とは反対側の第２の面へ霧を発生させる霧化器に特許文献１，２の構造を適用した例を図２に示す。図２（Ａ）は霧化器の斜視図、図２（Ｂ）はその分解斜視図である。この霧化器は液体輸送路の先端部に設けられる。霧化器は台座部４３、霧化器ホルダー４７、下部パッキン４９、上部パッキン５０、及びカバー部材５１を備えている。下部パッキン４９と上部パッキン５０との間に、圧電素子を備えた振動板が挟持されている。
【０００７】
台座部４３には漏水検出用電極５３Ｓ，５４Ｓが配置され、外部に漏水検出用端子５３Ｔ，５４Ｔが引き出されている。また、振動板を振動させる圧電素子のリード線５２が引き出されている。
【０００８】
このように、特許文献１に示される漏水検知のための構造を霧化器に適用すると、漏水検出用の専用の電極を設ける必要があり、コスト上昇につながる。また、漏水検出用電極５３Ｓ，５４Ｓが振動板と離れた位置に配置されているため、下部パッキン４９と上部パッキン５０との間又はカバー部材５１からあふれ出るほど漏水しなければ、漏水を検知できない。
【０００９】
また、特許文献２の場合、導波体に水が付着すると、その付着量によって圧電素子のインピーダンスの周波数特性が変化する。したがって、漏水の有無に応じて発振周波数が変化するので、測定した発振周波数に基づいて漏水の有無を検知できる。
【００１０】
ところが、液体に接した状態で振動板を振動させた時に霧化と同時に、キャビテーション現象が生じ液体中に気泡が発生することが知られているが、振動板に気泡が付着することによって共振周波数が変化する。また、温度変化によっても圧電素子の共振周波数が変化する。このため、圧電素子の共振周波数の変化に基づいて漏水を検知しようとすると、誤検知するおそれがある。
【００１１】
本発明は、漏水検出用の電極が不要で、且つ気泡の付着や温度変化の影響を受けずに漏水を検知できる噴霧装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の噴霧装置は、振動板と、この振動板を振動させる振動子と、前記振動板へ液体の輸送する液体輸送手段とを備え、前記振動板の第１の面が液体に接し、当該液体に振動を与えて、第１の面とは反対側の第２の面から霧を発生させる噴霧装置において、
前記振動子は励振電極を備えた圧電素子であり、前記圧電素子の励振電極に印加する駆動電圧を発生する駆動電圧発生回路と、前記圧電素子の励振電極間の抵抗値（またはその抵抗値に対応して変位する電気的変量）を検出する抵抗値検出回路と、前記駆動電圧発生回路を前記励振電極に接続する状態と、前記抵抗値検出回路を前記励振電極に接続する状態とを切り替える回路切替手段と、を備えている。
【００１３】
例えば、前記振動板は金属板であり、前記振動子は前記振動板に貼付された圧電素子であり、前記励振電極の一つは前記振動板である。
【００１４】
また、前記抵抗値検出回路の検出結果に基づいて、前記液体輸送手段による液体の輸送を停止させる液体輸送制御手段を備える。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、漏水検出用の電極が不要であり、しかも気泡の付着や温度変化の影響を受けずに漏水を検知できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は特許文献１に示されている噴霧装置の霧化器部分の断面図である。
【図２】図２は、霧化用孔が形成された振動板を振動子で振動させることによって、液体が接している振動板の第１の面とは反対側の第２の面へ霧を発生させる霧化器に特許文献１，２の構造を適用した例を示す図である。
【図３】図３は第１の実施形態に係る噴霧装置１００の断面図である。
【図４】図４は、図３に示した霧化器部分の構造を示す一部破断斜視図である。
【図５】図５は振動板３１の断面図である。
【図６】図６は振動板３１の平面図である。
【図７】図７は振動子に接続される回路のブロック図である。
【図８】図８は、駆動回路１０１、抵抗値検出回路１０２及び切替回路１０３の回路図である。
【図９】図９は圧電素子Ｙ１の励振電極間の絶縁抵抗値（振動子３２の励振電極Ｅと振動板３１との間の絶縁抵抗値）と付着する水の質量との関係を示す図である。
【図１０】図１０は抵抗値検出回路１０２の出力電圧と絶縁抵抗ＩＲとの関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
《第１の実施形態》
図３は第１の実施形態に係る噴霧装置１００の断面図である。この噴霧装置１００は、霧化器３０と、液体貯留部２２と、この液体貯留部２２から霧化器３０まで液体を輸送する液体輸送路２３と、ブロア２１を備えている。ブロア２１は液体貯留部２２内の液体Ｗの液面に圧力を加えることによって、液体貯留部２２から霧化器３０の方向へ液体輸送路２３を介して液体を水頭差を利用して輸送する。霧化器３０には、多数の霧化孔が形成された振動板３１が設けられている。
【００１８】
この例では、液体貯留部２２に貯留する液体Ｗは除菌・脱臭効果のある活性酸素を含んだ電解水である。具体的には、液体貯留部２２内に電気分解用の電極を設けていて、水道水の電気分解により、水道水に含まれる塩化物イオン(Cl-)を使用して、「次亜塩素酸(HCIO)」と「OHラジカル」という２種類の活性酸素を生成する。この電解水を室内に噴霧することによって室内の空気を除菌・脱臭する。
図４は、図３に示した霧化器部分の構造を示す一部破断斜視図である。霧化器３０は液体輸送路２３の先端部に設けられている。液体輸送路２３の先端には、霧化器３０を設置する台座部３３が形成されている。霧化器３０が霧化器ホルダー３７に保持された状態で台座部３３に設置されている。
【００１９】
霧化器３０は、振動板３１、振動子３２、下部パッキン３９、上部パッキン４０、及びカバー部材４１を備えている。振動板３１は円板状の金属板であり、この金属板の中央部には直径０．０８ｍｍ以下の多数の霧化孔が形成されている。振動子３２はリング状の圧電素子であり、振動板３１に対して同心位置に貼付されている。振動板３１は、その周辺部が下部パッキン３９と上部パッキン４０とによって挟持されている。
【００２０】
図５は振動板３１の断面図である。前記圧電素子である振動子３２の上面には励振電極が形成されていて、この励振電極と振動板３１との間に交流電圧が印加されることにより振動子３２が拡がり振動する。この振動子３２が振動板３１に貼付されていることにより、振動板３１は屈曲振動する。
【００２１】
台座部３３、霧化器ホルダー３７、及び下部パッキン３９により、振動板３１の下部に形成される空間には、液体輸送路２３を輸送される電解水が満たされる。駆動回路によって振動子３２が例えば１６０ｋＨｚで振動すると振動板３１に設けられた無数の霧化孔から水が霧となって放出される．
図６は振動板３１の平面図である。振動板３１の中央部には薄肉部３１Ｃが形成されていて、この薄肉部３１Ｃに多数の霧化孔ＭＨが形成されている。これらの霧化孔ＭＨ内に充填される微少な電解水が振動板３１の振動によって霧状となって振動板３１から離間し、振動板３１の上面へ放出（浮遊）される。
【００２２】
また、台座部３３には、液体輸送路２３とは別に空気排出孔３５が形成されており、空気排出孔３５の入り口には防水通気シート３６が形成されている。振動板３１の下部の空間に電解水が満たされた状態で、振動板３１を振動させると、キャビテーション現象により気泡が発生することがある。この気泡は振動板３１の霧化孔を塞いでしまうと、霧化を妨げる恐れがある。そこで、入り口が防水通気シート３６で覆われた空気排出孔３５を形成することによって、電解水を外部に漏らさずに、気泡を効率よく排出することができる。
【００２３】
図７は前記振動子に接続される回路のブロック図である。
振動子３２の励振電極Ｅと振動板３１との間に切替回路１０３を介して駆動回路１０１及び抵抗値検出回路１０２が接続される。通常、切替回路１０３は駆動回路１０１を選択して、駆動回路１０１の駆動電圧を振動子３２へ印加し、漏水検知を行うタイミングでは、抵抗値検出回路１０２を選択する。この状態で抵抗値検出回路１０２は振動子３２の励振電極Ｅと振動板３１との間の絶縁抵抗値に応じた電圧信号を発生する。
【００２４】
図８は前記駆動回路１０１、抵抗値検出回路１０２及び切替回路１０３の回路図である。駆動回路１０１において、トランジスタＱ１，Ｑ２及び抵抗Ｒ１０はバッファ回路を構成していて、このバッファ回路がオペアンプＵ１Ａの出力端に接続されている。オペアンプＵ１Ａの非反転入力端とバッファ回路の出力端との間には、切替回路１０３のリレーである光MOS FET  ＲＹ２，ＲＹ３を介して圧電素子Ｙ１が接続されている。また、オペアンプＵ１Ａの反転入力端とバッファ回路の出力端との間にキャパシタＣ３と抵抗Ｒ９の並列回路が接続されている。オペアンプＵ１Ａの非反転入力端と反転入力端は抵抗Ｒ１，Ｒ２を介して基準電位に接地されている。
【００２５】
切替回路１０３の光MOS FET  ＲＹ２，ＲＹ３の５，６番端子間はノーマリーオフ、７，８番端子間はノーマリーオンである。光MOS FET  ＲＹ２，ＲＹ３の２，４番端子は接地されていて、１，３番端子に選択電圧（正電圧）が印加されると、５，６番端子間が導通し、７，８番端子間が開放される。したがって、Select端子が接地電位である通常状態では、圧電素子Ｙ１が駆動回路１０１に接続されて発振動作する。Select端子がハイレベルである抵抗検知状態では、圧電素子Ｙ１が抵抗値検出回路１０２に接続される。このとき圧電素子の第１端に基準電圧Ｖ６が印加され、第２端の電圧が抵抗値検出回路１０２に入力される。
【００２６】
抵抗値検出回路１０２のオペアンプＵ２Ｄの出力端と反転入力端との間には抵抗Ｒ１９が接続されている。抵抗値検出回路１０２の入力部とオペアンプＵ２Ｄの反転入力端との間に抵抗Ｒ１８が接続されている。この構成によって、抵抗値検出回路１０２と圧電素子Ｙ１とで反転増幅回路として作用する。
【００２７】
漏水が無ければ、抵抗検知状態で抵抗値検出回路１０２の入力電圧は０Ｖであるので、IR OUT端子の出力電圧は０Ｖとなる。もし漏水していれば、圧電素子Ｙ１の励振電極間の絶縁抵抗値が低下して、抵抗検知状態で抵抗値検出回路１０２に或る正電圧が入力されるので、IR OUT端子の出力電圧は或る負電位となる。
【００２８】
前記Select端子にはマイコンの出力ポートが接続されていて、マイコンの制御によって駆動モードと抵抗検知モードとを交互に所定のインターバルで切り替える。また、抵抗値検出回路１０２のIR OUT端子はマイコンの入力ポートに接続されていて、IR OUT端子の電圧がマイコンで読み取られる。
【００２９】
図９は前記圧電素子Ｙ１の励振電極間の絶縁抵抗値（振動子３２の励振電極Ｅと振動板３１との間の絶縁抵抗値）と付着する水の質量との関係を示す図である。また、図１０は抵抗値検出回路１０２の出力電圧と絶縁抵抗ＩＲとの関係を示す図である。
【００３０】
ここでは、付着した水の質量が０．１ｇを超える状態が漏水状態と見なす。付着した水の質量が０．１ｇであるときの抵抗値は、図９に示したように約１ＭΩである。絶縁抵抗値が１ＭΩであるとき、抵抗値検出回路１０２の出力電圧は図１０に示したように−９Ｖに達する。したがって、例えば−５Ｖをしきい値と定め、抵抗値検出回路１０２の出力電圧が−５Ｖを下回ったとき漏水状態であるものと見なす。漏水状態と見なせば、漏水状態である旨を表すインジケータを表示するとともにブロア２１を停止することによって、それ以上の漏水の進行を防止する。ブロア２１による水の輸送を停止した状態で振動板を駆動すると、振動板の上面に滲み出た過剰の水が徐々に霧化されて漏水は解消される。漏水状態が解消されれば、ブロア２１を再び駆動して通常の動作に戻る。
【００３１】
なお、切り替え回路に設けるリレーは、半導体リレー以外に機械式リレーを用いてもよい。
【符号の説明】
【００３２】
Ｅ…励振電極
ＩＲ…絶縁抵抗
ＭＨ…霧化孔
Ｑ１，Ｑ２…トランジスタ
Ｕ１…オペアンプ
Ｕ１Ａ…オペアンプ
Ｕ２…オペアンプ
Ｕ２Ｄ…オペアンプ
Ｕ３…オペアンプ
Ｗ…液体
Ｙ１…圧電素子
２１…ブロア
２２…液体貯留部
２３…液体輸送路
３０…霧化器
３１…振動板
３１Ｃ…薄肉部
３２…振動子
３３…台座部
３７…霧化器ホルダー
３９…下部パッキン
４０…上部パッキン
４１…カバー部材
４３…台座部
４７…霧化器ホルダー
４９…下部パッキン
５０…上部パッキン
５１…カバー部材
５２…リード線
５３Ｓ，５４Ｓ…漏水検出用電極
５３Ｔ，５４Ｔ…漏水検出用端子
１００…噴霧装置
１０１…駆動回路
１０２…抵抗値検出回路
１０３…切替回路
【図１】
2012011320.tif 000003
【図２】
2012011320.tif 000004
【図３】
2012011320.tif 000005
【図４】
2012011320.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2012011320.tif 000009
【図８】
2012011320.tif 000010
【図９】
2012011320.tif 000011
【図１０】
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