JP2005230594A - 霧化器 - Google Patents

Abstract

【課題】振動子を用いて液体を霧化する霧化器において、タンク内の圧力変動による霧化流量の変動を抑制する。
【解決手段】タンク１４の上蓋としての基体部１６を、気体を透過するが液体を透過しない気体透過部材によって構成する。タンク１４の室内と室外２２とが、気体透過部材としての基体部１６を介して連通されるので、タンク１４内の圧力変動が抑制される。
【選択図】図１

Description

本発明は、振動子によって液体を振動させて霧化する霧化器に関する。

超音波振動子等の振動子を用いた霧化器には、液体を含浸させた含浸体に振動子を当接して振動させることにより、含浸体に含浸される液体を霧化するものがある。この種の従来の技術として、例えば特許文献１に開示されるものが知られている。この種の霧化器では、タンク内に貯留された液体に含浸体の一部が浸され、含浸体で生じる毛管現象によって振動子と含浸体との当接部まで液体を運ぶものがある。

特公平５−１０１４６号公報

しかしながら、この種の霧化器では、タンクが密閉されると、含浸体によって液体が吸い出されることによりタンク内の圧力が下がるため、液体が吸い出されにくくなってしまうという問題が生じる。これは、タンクの室内と室外とを連通する通気穴を設けることで解消されるが、こうすると、霧化器が倒れたときに、その通気穴からタンク内の液体が外にこぼれ出てしまうという問題が生じる。

また、タンクが密閉されると、温度上昇によってタンク内の圧力が上がり、含浸体によって供給される液体の量が増えて霧化流量が増加し、逆に温度が低下するとタンク内の圧力が下がり、含浸体によって供給される液体の量が減って霧化流量が減少するという問題もあった。

本発明にかかる霧化器は、液体を貯留するタンクと、上記タンクに貯留される液体を含浸する含浸体と、上記含浸体に当接して振動することにより含浸される液体を霧化する振動子と、上記液体を透過せず気体を透過する気体透過部材と、を備える霧化器であって、タンクの室内と室外とが、上記気体透過部材を介して連通されているのが好適である。

また、上記本発明にかかる霧化器では、上記タンクの上壁には連通穴が設けられ、上記気体透過部材が上記連通穴を塞ぐように設けられているのが好適である。

以下、本発明の好適な実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の第一の実施形態にかかる霧化器１０の一例を示す縦断面図、図２は、図１の霧化器１０の斜視図である。

図１に例示する霧化器１０は、薬剤等の液体を貯留するタンク１４、タンク１４のキャップとして機能するとともに振動子１２を支持する基体部１６、および基体部１６を被覆して当該基体部１６とともに振動子１２を収納する収納室２０を形成するカバー体１８、を含む。そして、この例では、カバー体１８および基体部１６の一部に噴出通路２４が形成されている。噴出通路２４は、収納室２０と外部空間２２とを連通し、霧化された液体の通路となる。噴出通路２４の出口が霧噴出口２４ａである。

タンク１４内には霧化する液体の液溜まり２６が形成されており、この液溜まり２６に含浸体２８の少なくとも一部が浸漬されている。含浸体２８は、毛管現象によってその内部に液体を含浸する素材（例えばフェルトや紐、糸、紙、スポンジ等の吸水性素材）を含んでおり、液溜まり２６から含浸体２８の振動子１２との当接面２８ａに液体を供給する。この例では、含浸体２８の下端はタンク１４内の底部近傍に、また上端は基体部１６の上方側の噴出通路２４内に配置され、基体部１６に設けられた貫通穴３０を円柱状の含浸体２８が貫通している。また、この例では、当接面２８ａに振動子１２による押圧力が加わっても、露出している部分の倒れや当接面２８ａの凹みが極力生じないようなスペック（材質や構成、露出長、弾性係数等）が選択あるいは設定される。なお、この例では、貫通穴３０の内径を含浸体２８の外径に合った適切な径や形状とし、含浸体２８を貫通穴３０に嵌挿して把持する構成となっているが、これ以外の構成によって把持するようにしてもよい。また円柱状ではない他の形状の含浸体２８を用いてもよい。

液体は含浸体２８によってタンク１４内から吸い出されることになるが、タンク１４が密閉されていると、タンク１４内が負圧となり、液体を吸い出すことができなくなる場合がある。そこで、本実施形態では、気体透過部材（図１の例では基体部１６）を設け、この気体透過部材により、タンク１４の室内と室外とを連通し、タンク１４内の圧力の変動が生じないようにしている。気体透過部材は、気体は透過するが、液体は透過しない部材であり、例えば、多数の微細な孔を有するポリプロピレンやポリアセタール等の多孔質樹脂や、ＧＯＡＴＥＸ（登録商標）等が知られている。なお、タンク１４を気体透過部材とすることもできるが、その場合には注意が必要である。気体透過部材の一方側に液体が接触し、他方側に物体（例えば床面）が当接する状態が長く続くと、当該物体側に液体がしみ出すことがあるからである。図１の例では、通常の姿勢では液体に接触せず液体のかかる機会が比較的少ない、タンク１４の上蓋としての基体部１６を気体透過部材として用いているから、そのような問題が生じることが無い。

そして、含浸体２８の当接面２８ａに当接した振動子１２が振動することにより、当接面２８ａおよびその周辺の液体が霧化される。振動子１２としては、例えばランジュバン型の超音波振動子を用いることができる。振動子１２は、中心軸に垂直な断面の周縁が円形となるいわゆる回転体の形状を有しており、削り出しあるいはプレスにより形成した先細のホーン３２の後部（先端の他端側；根元側）に、圧電体３４を装着（例えば接着）することで構成されている。この振動子１２の外周壁には、内側にえぐられる形状の環状溝３６が形成されている。環状溝３６は、振動子１２の厚み方向振動によって生じる定常波のうち主として用いられる振動モードの節の位置に設けられる。この環状溝３６を利用して振動子１２を支持することで、振動子１２の振動エネルギの損失が抑制される。このとき、支持部材３８によって振動子１２を固定的に支持するのが好適であるが、適宜所定範囲内での回動やスライドを許容しながら支持するようにしてもよい。

なお、この例では、振動子１２は、ホーン３２先端の端部領域１２ａが含浸体２８に当接するように配置される。このとき、端部領域１２ａは、前記振動モードでは腹となる。すなわち、振動子１２の振動は、含浸体２８の上端面と当接する部分、すなわち液体が霧化される部分で腹となるため、そうでない場合に比べ、霧化のエネルギ効率が高くなる。

さらに、この例では、端部領域１２ａの周縁部Ｅが含浸体２８の当接面２８ａに当接するように配置されている。このことは、エネルギロスの抑制という観点からも意味がある。ここで、仮に、振動子１２の端部領域１２ａの中央部（すなわち中心軸付近の部位）が当接面２８ａに当接したとすれば、当該中央部は端部領域１２ａでは振幅が最も大きい部位であるから、その場合は、中央部以外の部位が当接する場合に比べて、振動エネルギの損失が大きくなってしまう。つまり、本実施形態では、含浸体の当接面２８ａに、振動子１２の中心軸から外れた部位（例えば周縁部Ｅ）を当接することで、エネルギロスの抑制を図っているのである。

振動子１２の振動によって霧化された液体は、噴出通路２４から霧噴出口２４ａを経て外部空間２２に放出される。このとき、霧化された液体には、振動子１２の振動によって噴出通路２４を外部空間２２に向けて移動する運動エネルギが与えられる。しかしながら、収納室２０内に振動子１２と当接面２８ａとが当接する部分（以下、これを当接部と記す）が配置された場合には、霧化された液体の一部が収納室２０内で滞留することも想定される。そこで、本実施形態では、当接部を噴出通路２４内に配置することで、それを抑制している。具体的に、この例では、含浸体２８を、噴出通路２４の収納室２０側の入口２４ｂと外部空間２２側の霧噴出口２４ａとの間の位置で上下に伸びるように配置するとともに、含浸体２８の上端部の当接面２８ａのほぼ中央に周縁部Ｅが当接するように振動子１２を配置している。

また、この例では、収容室２０と外部空間２２とを隔てるカバー体１８に、収容室２０内に外部空気を取り入れる吸気通路４０が形成される。この吸気通路４０を設けることで、吸気通路４０、収容室２０および噴出通路２４を経由する空気の流れが形成され、当接部で霧化された液体が霧噴出口２４ａからよりスムーズに排出されるようになる。また、この例では、収容室２０の頂上部と外部空間２２とを隔てるカバー体１８に、収容室２０内で上昇した空気を外部空間２２に排出する排気通路４２が形成され、さらに噴出通路２４の当接部の上方領域にも排気通路４２が形成されている。これら排気通路４２から、印加された電気エネルギの一部が振動エネルギに変換されずに振動子１２が発熱したことによって暖められた空気が排出されるため、霧化された空気の一部が収容室２０内に留まるのが抑制される。

図３は、本発明の第二の実施形態にかかる霧化器１０ａの一例を示す縦断面図である。なお、上記第一の実施形態と同様の構成要素については同じ符号を付与し、その詳細な説明は省略する。さて、本実施形態にかかる霧化器１０ａには、連通穴４６ａが設けられている。この例では、連通穴４６ａは、タンク１４の上壁に相当する基体部１６ａに設けられており、タンク１４の室内と収納室２０とを連通している。収納室２０は、噴出通路２４、吸気通路４０、排気通路４２等を介して外部空間２２と連通されているから、結局この例では、これらの穴および通路によって、タンク１４の室内と室外（外部空間２２）とが連通されていることになる。

そして、本実施形態では、霧化器１０ａが倒れたときにも、それらの穴や通路を経てタンク１４内の液体がこぼれ出ないように、気体透過部材４８ａを設けている。この例では、タンク１４の天井面にあたる基体部１６の裏面に、連通穴４６ａをタンク１４の室内側で塞ぐように、円板状または矩形板状の気体透過部材４８ａを貼り付けている。このような構成によっても、液体がこぼれ出るのを抑制しつつタンク１４内の圧力変動を防止することができる。

図４は、本発明の第三の実施形態にかかる霧化器１０ｂの一例を示す縦断面図である。なお、上記第一、第二の実施形態と同様の構成要素については同じ符号を付与し、その詳細な説明は省略する。さて、本実施形態にかかる霧化器１０ｂには、連通穴４６ｂが設けられている。この例でも、連通穴４６ｂは、タンク１４の上壁に相当する基体部１６ａに設けられており、タンク１４の室内と収納室２０とを連通している。収納室２０は、噴出通路２４、吸気通路４０、排気通路４２等を介して外部空間２２と連通されているから、結局この例でも、これらの穴および通路によって、タンク１４の室内と室外（外部空間２２）とが連通されていることになる。

そして、本実施形態では、気体透過部材４８ｂを、タンク１４ｂの上面と、基体部１６ｂの下面との間に狭持するようにしている。具体的には、タンク１４ｂの上面には貫通孔を有する突起５０が、また基体部１６ｂの下面にはその底に貫通孔を有する有底穴５２が設けられており、これらの嵌合によりシート状の気体透過部材４８ｂを狭持するようにしている。このような構成によっても、液体がこぼれ出るのを抑制しつつタンク１４内の圧力変動を防止することができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態での例示には限定されず、種々の変形例をも包含するものである。

本発明の第一の実施形態にかかる霧化器の一例を示す縦断面図である。 図１の霧化器の斜視図である。 本発明の第二の実施形態にかかる霧化器の一例を示す縦断面図である。 本発明の第三の実施形態にかかる霧化器の一例を示す縦断面図である。

符号の説明

１０，１０ａ，１０ｂ 霧化器、１２ 振動子、１２ａ 端部領域、１４，１４ｂ タンク、１６，１６ａ，１６ｂ 基体部、１８ カバー体、２０ 収納室、２２ 外部空間、２４ 噴出通路、２４ａ 霧噴出口、２４ｂ 入口、２６ 液溜まり、２８ 含浸体、２８ａ 当接面、３０ 貫通穴、３２ ホーン、３４ 圧電体、３６ 環状溝、３８ 支持部材、４０ 吸気通路、４２ 排気通路、４４ 導線、４６ａ，４６ｂ 連通穴、１６，４８ａ，４８ｂ 気体透過部材、５０ 突起、５２ 有底穴。

Claims (2)

1. 液体を貯留するタンクと、
   前記タンクに貯留される液体を含浸する含浸体と、
   前記含浸体に当接して振動することにより含浸される液体を霧化する振動子と、
   前記液体を透過せず気体を透過する気体透過部材と、
   を備える霧化器であって、
   タンクの室内と室外とが、前記気体透過部材を介して連通されていることを特徴とする霧化器。
2. 前記タンクの上壁には連通穴が設けられ、
   前記気体透過部材が前記連通穴を塞ぐように設けられていることを特徴とする請求項１に記載の霧化器。

Images