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公開番号2025084453
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-03
出願番号2023198366
出願日2023-11-22
発明の名称使用環境に対する超音波振動子の寿命を検出する超音波霧化システム
出願人ナノミストテクノロジーズ株式会社,国立大学法人徳島大学
代理人弁理士法人豊栖特許事務所
主分類G01N 17/00 20060101AFI20250527BHJP(測定;試験)
要約【課題】各々の超音波霧化機の使用環境における多くの超音波振動子の寿命を検出して、種々の超音波振動子の寿命を正確に推定する。
【解決手段】超音波霧化システムは、各々の使用環境で霧化する複数の超音波霧化機1と、超音波霧化機1が装備してなる超音波振動子1aが劣化して変化する劣化パラメータを検出して、劣化パラメータをデジタル信号に変換して出力する劣化検出回路2と、劣化検出回路2にインターネット回線6を介して接続されて、各々の劣化検出回路2から出力される劣化パラメータから、各々の超音波霧化機1に装備されてなる超音波振動子1aの寿命を検出する寿命検出部3とを備え、寿命検出部3が、各々の劣化検出回路2から出力される劣化パラメータから、各々の超音波霧化機1の使用環境に対する超音波振動子1aの寿命を検出する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
各々の使用環境で液体を霧化する複数の超音波霧化機と、
各々の前記超音波霧化機に設けられて、
前記超音波霧化機が装備してなる超音波振動子が劣化して変化する劣化パラメータを検出して、
劣化パラメータをデジタル信号に変換して出力する劣化検出回路と、
各々の前記超音波霧化機に設けてなる前記劣化検出回路にインターネット回線を介して接続されて、
各々の前記劣化検出回路から出力される劣化パラメータから、
各々の前記超音波霧化機に装備されてなる前記超音波振動子の寿命を検出する寿命検出部とを備え、
前記寿命検出部が、
各々の前記劣化検出回路から出力される劣化パラメータから、
使用環境に対する超音波振動子の寿命を検出する超音波霧化システム。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
請求項１に記載の超音波霧化システムあって、
前記劣化検出回路が、
劣化パラメータを所定のサンプリング周期でデジタル信号に変換して、
インターネット回線に出力する使用環境に対する超音波振動子の寿命を検出する超音波霧化システム。
【請求項３】
請求項１に記載の超音波霧化システムであって、
各々の前記超音波霧化機が、
異種の液体を霧化する装置である使用環境に対する超音波振動子の寿命を検出する超音波霧化システム。
【請求項４】
請求項１に記載する超音波霧化システムであって、
各々の前記超音波霧化機が、
異なる温度の液体を霧化する装置である使用環境に対する超音波振動子の寿命を検出する超音波霧化システム。
【請求項５】
請求項１に記載の超音波霧化システムであって、
各々の前記超音波霧化機が、
異なる粘度の液体を霧化する装置である使用環境に対する超音波振動子の寿命を検出する超音波霧化システム。
【請求項６】
請求項１に記載の超音波霧化システムであって、
各々の前記超音波霧化機が、
異なる周波数の前記超音波振動子で液体を霧化する装置である使用環境に対する超音波振動子の寿命を検出する超音波霧化システム。
【請求項７】
請求項１に記載の超音波霧化システムであって、
各々の前記超音波霧化機が、
異なる定格出力の前記超音波振動子で液体を霧化する装置である使用環境に対する超音波振動子の寿命を検出する超音波霧化システム。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか一項に記載の超音波霧化システムであって、
各々の前記超音波霧化機が、
前記超音波振動子に高周波電力を供給する高周波電源を備え、
前記劣化検出回路が、
前記高周波電源から前記超音波振動子に供給する高周波電流を検出する電流検出回路を備え、
前記電流検出回路で検出する検出電流又は検出電流から演算される検出値を劣化パラメータとして出力する使用環境に対する超音波振動子の寿命を検出する超音波霧化システム。
【請求項９】
請求項８に記載の超音波霧化システムであって、
検出電流から演算される検出値が、
前記超音波振動子のインピーダンス、前記高周波電源から前記超音波振動子への供給電力のいずれかである使用環境に対する超音波振動子の寿命を検出する超音波霧化システム。
【請求項１０】
請求項１に記載の超音波霧化システムであって、
前記劣化検出回路が、
前記超音波振動子の共振周波数を検出する周波数カウンターを備え、
前記周波数カウンターで検出される共振周波数を劣化パラメータとして出力する使用環境に対する超音波振動子の寿命を検出する超音波霧化システム。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、複数の超音波霧化機に使用されている超音波振動子の劣化特性を検出して、各々の使用環境で使用される超音波振動子の寿命を検出する超音波霧化システムに関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
液体を超音波振動して霧化する超音波振動子は、経時的に性能が低下して霧化効率が低下する。霧化効率の低下した超音波振動子は定期的に交換して霧化効率の低下を防止できるが、霧化効率が低下する超音波振動子の寿命は、使用される環境によって大きく変動する。したがって、種々の使用環境において超音波霧化システムの正確な寿命を特定するのは極めて難しい。超音波霧化機は、超音波振動子の寿命を短く設定して霧化効率の低下を防止できるが、この方法では霧化効率の低下しない超音波振動子を交換することになってランニングコストが高くなる。反対に寿命を長く設定してランニングコストは低減できるが、寿命を長く設定すると、霧化効率の低下した超音波振動子を使用することになって、霧化効率の低下は防止できない。超音波振動子は、使用状態において劣化する特性、寿命を検出して最適な時期に交換することで、霧化効率の低下を防止しながら、霧化効率の低下しない超音波振動子を交換する弊害を防止できる。
【０００３】
超音波振動子の劣化は、種々の方法で検出できるが、例えば、超音波振動子のインピーダンスの変化を測定して劣化を検出する方法が開発されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１９－２８０４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
各超音波振動子のインピーダンスの変化から劣化特性を検出して、超音波振動子の寿命を特定できる。したがって、超音波霧化機は、超音波振動子のインピーダンスの変化から寿命を判定する機構を設けて、霧化効率の低下した超音波振動子を定期的に交換することで、霧化効率を低下させることなく長期間に渡って効率よく液体を霧化できる。しかしながら、超音波振動子の劣化、寿命を検出する機構を設ける超音波霧化機は、検出機構を構成する部品コストと組み立てコストの両方が高くなることから、ほとんどの超音波霧化機において超音波振動子の劣化、寿命を検出する機構は設けられていない。
【０００６】
超音波振動子の劣化は、種々の使用環境により異なる。超音波振動子の劣化は、異なる使用環境においては大きく変動するが、同一の使用環境においてはほぼ近似する性質がある。したがって、種々の使用環境に対する超音波振動子の寿命が検出できれば、同じ使用環境で使用される超音波振動子の劣化を検出する機構を設けることなく、使用環境から寿命を想定して、定期的に交換して霧化効率の低下を防止できる。この超音波霧化機は、霧化効率の低下しない超音波振動子を交換することなく、霧化効率の低下する超音波振動子を最適な使用時期で交換できるので、超音波振動子を最適なタイミングで交換して、超音波霧化機を高い霧化効率を維持して運転できる特長がある。しかしながら、このことを実現するには、多種多様な使用環境で使用される超音波振動子の寿命を予め検出する必要がある。超音波振動子は種々の使用環境で使用されて液体を霧化するので、各々の異なる使用環境で使用される超音波振動子の寿命を想定するには、できる限り多数の使用環境に対する超音波振動子の寿命を検出する必要がある。
【０００７】
本開示は、種々の使用環境で使用される多くの超音波振動子の寿命を検出することで、種々の使用環境に対する超音波振動子の寿命を正確に推定できる超音波振動子の寿命を検出する超音波霧化システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示のある態様の超音波振動子の寿命を検出する超音波霧化システムは、各々の使用環境で液体を霧化する複数の超音波霧化機と、各々の超音波霧化機に設けられて、超音波霧化機が装備してなる超音波振動子が劣化して変化する劣化パラメータを検出して、劣化パラメータをデジタル信号に変換して出力する劣化検出回路と、各々の超音波霧化機に設けてなる劣化検出回路にインターネット回線を介して接続されて、各々の劣化検出回路から出力される劣化パラメータから、各々の超音波霧化機に装備されてなる超音波振動子の寿命を検出する寿命検出部とを備えている。寿命検出部が、各々の劣化検出回路から出力される劣化パラメータから、各々の超音波霧化機の使用環境に対する超音波振動子の寿命を検出する。
【発明の効果】
【０００９】
以上の超音波霧化システムは、種々の使用環境における多くの超音波振動子の寿命を検出して、種々の使用環境で使用される超音波振動子の寿命を正確に推定できる特長がある。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
実施形態１に係る超音波霧化システムを示すブロック図である。
劣化検出回路の一例を示す回路ブロック図である。
劣化検出回路の他の例を示す回路ブロック図である。
劣化検出回路の他の例を示すブロック図である。
劣化検出回路の他の例を示すブロック図である。
劣化検出回路の他の例を示すブロック図である。
劣化検出回路の他の例を示すブロック図である。
劣化検出回路の他の例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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