CN102596424A - 弹性表面波雾化装置 - Google Patents

Abstract

一种弹性表面波雾化装置（1），具备：基板（3），其形成有被高频电源（10）施加高频电压的图案电极（2）并由压电材料构成；液供给部（11），其向基板（3）上供给液体（L）；以及一对电解用电极（4），用于使被供给的液体（L）电解；在电解用电极（4）彼此间、以及电极（4）与基板（3）的表面（S）之间，利用表面张力来保持被供给的液体（L），一边使液体（L）电解一边利用弹性表面波使液体雾化。根据该构成，能够使雾化装置紧凑，并且能够在溶存电解出的气体、离子的同时进行雾化。

Description

弹性表面波雾化装置

技术领域

本发明涉及使用了弹性表面波的雾化装置。

背景技术

以往，公知有一种若向正在传播弹性表面波的由压电材料等构成的基板的表面供给液体，则液体接受弹性表面波的能量而流动或者振动，从而变为微小粒子而飞翔的现象。提出了各种利用该现象来使液体雾化的装置。在使用了这样的弹性表面波的雾化装置中，公知有一种具备液膜形成部件的弹性表面波雾化装置，该液膜形成部件在基板的表面形成用于使供给液体分布成膜状的膜形成间隙（例如参照专利文献1）。该弹性表面波雾化装置通过液膜形成部件来使液体薄薄地延展，良好地保持液体供给量与喷雾量的平衡，以小的电力效率良好地进行稳定的雾化。

专利文献1：日本特开2008－104974号公报

但是，在上述专利文献1所示那样的弹性表面波雾化装置中，使供给液体直接雾化，希望在雾化时对供给液体附加新的功效。例如，以往为了增进健康等，利用了溶存有使水电解而产生的氢气的富氢水、溶存有氧气的富氧水。由于富氢水具有还原作用，所以被期待发挥抗老化效果、食品的长期保存效果。另外，由于富氧水通过供给氧来解除细胞的含氧不足，所以被期待发挥恢复疲劳的效果等。在弹性表面波雾化装置中，期望附加这样的功效来使供给液体雾化。另外，为了在多种设备中组合可以对液体附加这样的功效而使其雾化的装置且便于使用，希望使装置整体紧凑化。

发明内容

本发明用于解决上述课题，其目的在于，提供能够通过简单的构成在雾化时使供给液体溶存气体、离子来生成附加了新功效的雾，并且紧凑地构成的弹性表面波雾化装置。

本发明的一个方式涉及的弹性表面波雾化装置利用弹性表面波的能量来使液体雾化，该弹性表面波雾化装置的特征在于，具备：基板，其表面上形成了被施加高频电压的用于生成弹性表面波的电极并由压电材料构成；液供给部，其向基板上供给液体；以及一对电解用电极，被施加用于使由液供给部供给的液体电解的电压；电解用电极与基板的表面对置配置，以使在电解用电极间以及这些电极与基板的表面之间利用该液体的表面张力来保持液体，该电解用电极一边使该液体电解，一边利用弹性表面波来使液体雾化。

根据这样的构成，能够在电解用电极间稳定地保持液体，在使所保持的液体雾化的当时，能够使因电解而产生的气体、离子溶存于液体来生成附加了新功效的雾，并且能够紧凑地构成。

附图说明

图1（a）是本发明的第1实施方式涉及的弹性表面波雾化装置的示意立体图，图1（b）是该装置的沿着弹性表面波传播方向的局部剖视图。

图2（a）是第2实施方式涉及的弹性表面波雾化装置的示意立体图，图2（b）是该装置的沿着弹性表面波传播方向的局部剖视图。

图3是该装置的实施例的分解立体图。

图4是图3的装置的局部透视的装配立体图。

图5（a）是第3实施方式涉及的弹性表面波雾化装置的示意立体图，图5（b）是该装置的沿着弹性表面波传播方向的局部剖视图。

图6是该装置的主要部分的实施例的立体图。

图7是图6的液体保持部周边的剖视图。

具体实施方式

（第1实施方式）

以下，参照附图对本发明的实施方式涉及的弹性表面波雾化装置进行说明。图1（a）（b）表示了第1实施方式涉及的弹性表面波雾化装置1。弹性表面波雾化装置1具备基板3，该基板3形成有用于生成弹性表面波W的电极、即图案电极2并由压电材料构成。基板3通过从高频电源10向图案电极2施加高频电压而被激励振荡，在基板3的表面S生成并传播弹性表面波W。弹性表面波雾化装置1利用弹性表面波W的能量使由液体供给部11向表面S上的传播弹性表面波W的区域提供的液体L作为微粒子M飞翔而雾化。弹性表面波雾化装置1具备一对电极4，该一对电极4在基板3的表面对置配置，用于使所述液体L电解，弹性表面波雾化装置1利用所述液体的表面张力将所述液体L保持在电解用电极4间与基板3的表面S之间。电极4只要在基板3上与基板3之间空出若干间隙被保持即可。其具体构成将后述。与电极4接触的液体L通过对电极4连接直流电源12而被电解，成为含有氢气、氧气、氢离子、氧离子的状态，在该状态下通过弹性表面波W被雾化，从而生成在微粒子M内溶存有气体、离子的雾。

构成基板3的压电材料例如只要使用如LiNbO₃（铌酸锂）那样的压电体本身即可。另外，压电材料也可以是在非压电基板的表面形成了压电薄膜、例如PZT薄膜（铅、锆、钛合金薄膜）的材料。其表面的压电体薄膜的表面部分被激励振荡而生成弹性表面波。因此，构成基板3的压电材料只要是在表面具备生成弹性表面波的压电体部分的基板即可。全都由基板3形成振动件。图案电极2是在基板3的表面S使2个梳形的电极相互啮合而形成的电极（叉指电极、IDT：叉指换能器）。图案电极2的相互邻接的梳齿属于相互不同的电极，被以弹性表面波W的波长的一半长度的间距排列。通过从高频电压施加用的高频电源10向图案电极2的2个梳形电极施加高频（例如MHz波段）电压，可利用梳形电极将电能变换为波的机械能，在表面S上生成弹性表面波W。弹性表面波W的振幅由对图案电极2施加的电压的大小决定，弹性表面波W的波束的长度与电压的施加时间的长度对应。弹性表面波W成为与图案电极2的齿交叉的宽度对应的宽度的波，向与梳齿垂直的前后方向传播。由于图案电极2生成向前后两侧传播的弹性表面波，所以也可以在表面S上的与被供给液体L的一侧相反侧配置反射用梳形电极。

优选液体供给部11被配置成能够向电解用电极4的附近供给液体L，以便能够向远离设置有图案电极2的区域的、传播弹性表面波W的区域供给液体L。换言之，弹性表面波生成用的图案电极2被配置在从由电解用电极4保持的液体L所滞留的区域远离的位置。由此，可以使基板3的表面S上的保持液体L的区域位于远离图案电极2的位置，能够防止图案电极2的损伤，延长其寿命。液体供给部11具备例如具有极细导管、毛细管构造的多孔体等作为导出液体L的液体供给口。液体L是水，例如是自来水，从液体供给部11的液体供给口滴下，或者渗出来而被供给到表面S上。此外，液体L不限于仅是水，可以是事先在水中溶存了臭氧等气体或者溶解了可溶物质的液体、水以外的任意液体的混合物、溶液等。也可以是向纯水中放入电解物质而形成电解液，由此可以电解的液体。

电极4被配置成由未图示的部件保持两根金属方棒而使它们相互并列，并在基板3上与基板3的表面S对置配置，以使该两根金属方棒分别与表面S之间形成一定的间隔。电极4间的间隔以及电极4与表面S的间隔只要根据电极4间被供给并保持的液体L的量、与该被保持的液体L向图案电极2侧渗出而在雾化中被消耗的液体量的均衡来决定即可。电极4与表面S之间不需要整个面分离，也可以局部相互接触。构成电极4的两根金属方棒不需要是直线形状，也可以形成为弯曲的形状、折曲成V字状或W字状、这些形状组合后的形状等任意的形状，一对电极4也可以不以相等间隔排列。另外，电极4弯曲时的弯曲的方向可以朝向图案电极2凸出、凹进，也可以是任意的方向弯曲。其中，优选一对电极4的配置如图1（a）所示，是仅电极4的一方与图案电极2对置配置、即向保持在一个电极4的周边的液体传播弹性表面波W的配置。根据这样的配置，由于一般弹性表面波W刚传播过来，在最初到达液体L的位置雾化活跃，所以能够如下述所示那样，根据雾的用途生成选择性地取入由一个电极4产生的离子、气体的微粒子M。

电极4的材质以及将一对电极4中的哪个设为阳极、哪个设为阴极，可以根据弹性表面波雾化装置1的用途来适当选择。例如，弹性表面波雾化装置1的用途有时是基于溶存有通过使水电解而生成的氢气的富氢水来产生雾的用途。在该用途的情况下，将位于图案电极2侧的电解用电极4作为阳极，使与该电极4接触的部分的液体L产生氢气。另外，当用途是基于溶存有通过电解而生成的氧气的富氧水来产生雾的用途时，将位于图案电极2侧的电解用电极4作为阴极，使与该电极4接触的部分的液体L产生氧气。为了在这样的液体L的电解中抑制电极4的消耗、维持清洁度，作为电极4的材质，可以优选使用不易生锈、离子化倾向低且不易洗提的金属，例如铂等。另外，为了积极地向液体L供给金属离子，也可以在图案电极2侧配置由离子化倾向高且离子易洗提的金属、例如铜、银等作为电极4的材质而构成的电极4，并将其作为阳极。此外，电极4的配置构成并不限定于上述那样的配置，也可以是两电极4与图案电极2对置的配置。在是两电极4与图案电极2对置，向被保持在两电极4周边的液体传播弹性表面波W的配置的情况下，根据两电极4的材质、电压施加的状态，混合生成含有离子的雾、含有富氢水、富氧水的雾。

根据本实施方式，由于通过简单的构成，在用于进行电解的一对电极4之间以及这些电极4与基板3的表面S之间保持液体L，所以能够稳定地保持液体L。另外，通过在雾化时向该一对电极4间施加电压，能够在进行雾化的当时使液体L中溶存氢气、氧气来生成富氢水的雾、富氧水的雾。即，根据本实施方式，能够以自完结的方式生成富氢水的雾、富氧水的雾这一因碱性水、酸性水、含氢水等而产生的附加了新的功效的雾，并且能够紧凑地构成装置。而且，通过将由离子易洗提的金属构成的电极4配置在图案电极2侧作为阳极，能够使液体L中溶存液体以外的物质来进行雾化，可以生成附加了由碱性水、酸性水、含氢水等实现的功效以外的功效的雾。通过产生含有金属离子（氢氧化物）的雾，能够利用该雾的喷雾来获得杀菌性。

（第2实施方式）

图2（a）（b）表示了第2实施方式涉及的弹性表面波雾化装置1。本实施方式的弹性表面波雾化装置1是在上述第1实施方式的弹性表面波雾化装置1中，还具备被配置成与基板3的表面S对置并形成间隙的液体保持部件5的装置。而且，在本实施方式中，电解用电极4在弹性表面波W的传播方向被配置在液体保持部件5的前后，其他与第1实施方式相同。液体保持部件5的作为与表面S对置的面的底面为平面，从该底面立起的两侧壁面也是平面，并与底面正交。电极4是两根金属方棒，分别被粘合固定于液体保持部件5的两侧壁面。液体保持部件5的底面与电极4的底面共面，并与基板3的表面S之间形成一定的间隙。由液体供给部11供给的液体L在该一定的间隙中被保持一定量。关于液体L向所述间隙的供给，例如可以在液体保持部件5形成朝向表面S的贯通孔（未图示），从该贯通孔或者从液体保持部件5的端部侧利用毛细管现象来进行供给。此外，液体保持部件5以及电极4的构成不限定于图2（a）（b）所示的构成，可以与上述的第1实施方式中的说明同样，形成为弯曲、曲折的形状构成。另外，也可以不将金属方棒的电极4粘合固定到液体保持部件5上，而通过嵌入、螺栓固定将金属板固定到液体保持部件5上来作为电极4，或者通过蒸镀、溅射、镀敷等在液体保持部件5的表面上形成金属膜来作为电极4。液体保持部件5本身使用树脂、陶瓷等绝缘材料构成。另外，除了上述那样通过向绝缘体材料表面的金属成膜和图案化来形成之外，电解用电极4也可以通过陶瓷材料与导体膏的同时烧成、针对电极件的镶嵌（insert）或者注塑（outsert）树脂成形等，与液体保持部件5一体形成。通过形成使液体保持部件5与电解用电极4一体化的部件，能够减少部件个数，可容易进行部件更换，而且，能够形成紧凑的部件。根据本实施方式，通过用于进行电解的电极以外所具备的液体保持部件5，能够容易地对液体的量更适当地调整或者限制，而且，能够以低电力对适量的液体进行电解或者离子化，可实现高效的雾化。

图3、图4表示了第2实施方式的实施例。该弹性表面波雾化装置1具备：基板3、具有电极4的液体保持部件5、成为装置整体的基台的长方体固定台6、靠在固定台6上的一端侧配置的支承板7、液体容器8、安装在基板3上的触点夹具9。支承板7是从下方支承基板3的基础部件。液体容器8具有液体贮留部81，靠在固定台6上的另一端侧配置。基板3形成为长方形的板状，除了生成弹性表面波W的图案电极2之外，还具备使朝向与被供给液体L的一侧相反方向的弹性表面波全反射而有效利用的反射用梳形电极20。图案电极2与这样的反射用梳形电极20组合，构成生成仅向一个方向传播的弹性表面波W的单一方向性电极。基板3按照跨架在设置于支承板7的槽部71上的方式被配置在支承板7上，并通过使用两根螺栓（未图示，其他的螺栓也同样）固定于支承板7上的触点夹具9被固定于支承板7上。

触点夹具9具有与图案电极2电连接、用于施加电压的电极柱14，通过被从图案电极2的上方安装到基板3上来进行固定和电连接。其中，触点夹具9的与基板3对置的面上形成有凹部，以便不妨碍弹性表面波W的生成与传播。基板3上的进行液体供给与雾化的区域被设定在支承板7的槽部71的位置，过剩的液体被从槽部71排出而不到达图案电极2。液体保持部件5在近似棒状的部件的一端具备具有固定用孔的翼状部件，经由翼状部件与固定用孔并使用两根螺栓被以悬臂支撑的状态固定于液体容器8。液体保持部件5的多端（自由端）为方板状，以竖立的状态被配置成与基板3的表面S对置并形成间隙，该间隙构成了保持液体L的保持部。在液体保持部件5的自由端侧具备电解用的板状电极4，在液体保持部件5的上面具备与电极4电连接的引出电极13。该液体保持部件5与液体供给部11一体构成。液体供给部11从液体容器8的液体贮留部81向基板3的表面S上的保持部区域供给液体L。液体供给部11的下方凸部汲取液体贮留部81中的液体（未图示），该液体被移动提供给液体保持部件5的自由端侧。液体的汲取、移动例如可利用对液体供给部11的表面赋予凹凸、多孔性而体现的毛细管现象。本实施例的弹性表面波雾化装置1通过这样的构成实现了紧凑的构成。

（第3实施方式）

图5（a）（b）表示了第3实施方式涉及的弹性表面波雾化装置1。本实施方式的弹性表面波雾化装置1是在上述第2实施方式的弹性表面波雾化装置1中，利用金属线形成电解用电极4的装置，其他的构成相同。在本图中，由金属线构成的电极4被配置在液体保持部件5的下面，但也可以配置在液体保持部件5的侧面。另外，也可以不使用液体保持部件5，而在上述第1实施方式的弹性表面波雾化装置1中，在由金属线构成的电极4与基板3的表面S之间保持液体L。形成电极4的金属线可以根据用途选择性地使用市售的截面为圆形的各种尺寸以及各种材质的金属线。另外，电极4的截面不限于圆形，也可以是四边形、多边形，不限于市售，也可以使用任意的金属线。另外，作为形成电极4的金属线，可以使用含有多根金属线的绞合金属线。作为电极4的金属线的材质，可以根据用途选择性地使用不易生锈的金属、可以积极地向液体L中供给金属离子的金属等，这点与上述的第2实施方式相同。根据本实施方式，能够使用容易得到的金属线以低成本简单地制作用于进行电解的电极4。

图6、图7表示了第3实施方式的实施例。该弹性表面波雾化装置1是在上述的图3、图4所示的弹性表面波雾化装置1中，在液体保持部件5中设置上下方向的2个贯通孔和在下面将这些贯通孔连接的槽或者缺口部，通过它们来配设并保持成为电极4的金属线。即，该弹性表面波雾化装置1通过从一个贯通孔的上方插入金属线，并沿着下面的槽或者缺口部配设，再穿过另一贯通孔导出，来具备槽或者缺口部中的金属线作为电极4。通过螺栓固定等对从贯通孔露出到上方的金属线的两端进行固定，能够与电解用的直流电源电连接。由于如此通过螺栓固定等能够容易地固定金属线的两端，所以当形成电极4的金属线消耗或者断线时，可容易地更换。在本图中，表示了将一对电极4的一方配置于槽，将另一方配置于缺口部的构成，但也可以形成为两方都配设于槽的构成，或者两方都配设于缺口部构成。

此外，本发明并不限定于上述构成，还可以进行各种变形。例如，可以采用将上述的各实施方式的内容相互组合的构成。另外，还可以具备对向一对电极4施加的电压的正负进行切换的切换开关。使用切换开关，能够容易地切换基于富氧水的雾和基于富氢水的雾。另外，也可以形成为将用于进行电解的一对电极4作为俯视下的内侧电极和外侧电极，且外侧电极包围内侧电极的构成，相对于外侧电极不限于向1个方向，而向2个方向或多个方向传播弹性表面波W。该情况下，图案电极2相对于外侧电极不限于配置成1个方向，而配置成2个方向或多个方向。由此，能够增大雾的产生量。

本申请基于日本国专利申请2009－258091主张优先权，其内容通过参照上述专利申请的说明书以及附图而引入到本申请发明中。

附图标记说明：1－弹性表面波雾化装置；2－图案电极；3－基板；4－电解用电极；5－液体保持部件；L－液体；S－表面；W－弹性表面波。

Claims (9)

1.一种弹性表面波雾化装置，利用弹性表面波的能量来使液体雾化，该弹性表面波雾化装置的特征在于，具备：

基板，其在表面形成了被施加高频电压的用于生成弹性表面波的电极并由压电材料构成；

液供给部，其向所述基板上供给液体；以及

一对电解用电极，被施加用于使由所述液供给部供给的液体电解的电压；

所述电解用电极与所述基板的表面对置配置，以便在所述电解用电极间以及这些电极与所述基板的表面之间利用所述液体的表面张力保持该液体，一边使该液体电解一边利用弹性表面波使该液体雾化。

2.根据权利要求1所述的弹性表面波雾化装置，其特征在于，

所述弹性表面波生成用电极被配置在远离由所述电解用电极保持的液体所滞留的区域的位置。

3.根据权利要求1所述的弹性表面波雾化装置，其特征在于，

所述一对电解用电极相互并列，其一个电极与所述弹性表面波生成用电极对置配置。

4.根据权利要求1所述的弹性表面波雾化装置，其特征在于，

所述弹性表面波生成用电极被配置在远离由所述电解用电极保持的液体所滞留的区域的位置，

所述一对电解用电极相互并列，其一个电极与所述弹性表面波生成用电极对置配置。

5.根据权利要求4所述的弹性表面波雾化装置，其特征在于，

所述电解用电极的所述一个电极为阳极，使所述液体产生氢气。

6.根据权利要求4所述的弹性表面波雾化装置，其特征在于，

所述电解用电极的所述一个电极为阴极，使所述液体产生氧气。

7.根据权利要求1所述的弹性表面波雾化装置，其特征在于，

所述电解用电极由金属线形成。

8.根据权利要求1所述的弹性表面波雾化装置，其特征在于，

所述电解用电极通过被施加电压来向由该电极保持的液体中供给金属离子。

9.根据权利要求1～8中任意一项所述的弹性表面波雾化装置，其特征在于，

所述电解用电极在所述弹性表面波的传播方向上相互前后配置，

在所述电解用电极的电极间具备液体保持部件，该液体保持部件被配置成与所述基板的表面对置而形成液体保持用的间隙。

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