JP2012196616A - Ultrasonic atomizing device using surface acoustic wave device - Google Patents

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Kosuke Takayanagi
浩介 高柳
Nobutaka Nakaso
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To continuously atomize a plurality of kinds of liquids while preventing the contamination of a plurality of liquids.SOLUTION: The ultrasonic atomizing device using surface acoustic wave device is provided with a piezoelectric base body 11 having a groove like part, a plurality of comb-shaped electrodes 21-25 formed in a place facing a direction interposing a groove like part of the upper surface of the base body and the groove like part and each generating the surface acoustic wave and a plurality of liquid droplet devices 31-33 for dropping the droplets on a propagation path of the surface acoustic wave generated in each comb-shaped electrode. The liquid to be atomized is dropped from the liquid dropping devices 22-25 corresponding to at least one comb-shaped electrode to be atomized by the surface acoustic wave. After the atomization of the liquid, a cleaning liquid is dropped from the liquid dropping device 21 corresponding at least to one comb-shaped electrode to be atomized or fluidized by the surface acoustic wave, being discharged to the outside along the groove-like part.

Description

本発明は、弾性表面波素子を用いた超音波霧化装置に関する。   The present invention relates to an ultrasonic atomizer using a surface acoustic wave element.

従来から、基材上に弾性表面波を発生させ、その発生された弾性表面波を受信する弾性表面波素子については、よく知られている。   2. Description of the Related Art Conventionally, surface acoustic wave elements that generate surface acoustic waves on a substrate and receive the generated surface acoustic waves are well known.

ここで、弾性表面波とは、通常のバルク波と呼ばれる縦波や横波と異なり、物質表面にそのエネルギーの多くを集中して伝播する弾性波のことである。弾性表面波の例としては、レーリー波、セザワ波、擬セザワ波、ラブ波等が挙げられる。   Here, the surface acoustic wave is a surface acoustic wave that propagates while concentrating much of its energy on the surface of the material, unlike a longitudinal wave or a transverse wave called a normal bulk wave. Examples of surface acoustic waves include Rayleigh waves, Sezawa waves, pseudo Sezawa waves, Love waves, and the like.

その中でも、従来からよく知られている弾性表面波素子としては、平面型の弾性表面波素子がある。この平面型の弾性表面波素子は、平坦な基材上に配置された平坦な圧電材料で形成された圧電基体面上に櫛型電極が設けられている。この櫛型電極に対して、高周波を印加すると、弾性表面波が発生して圧電基体表面を伝播する。   Among them, as a surface acoustic wave element that has been well known, there is a planar surface acoustic wave element. In this planar type surface acoustic wave element, comb-shaped electrodes are provided on the surface of a piezoelectric substrate made of a flat piezoelectric material disposed on a flat substrate. When a high frequency is applied to the comb-shaped electrode, a surface acoustic wave is generated and propagates on the surface of the piezoelectric substrate.

このような平面型の弾性表面波素子の応用例の一つとして、弾性表面波によって液体を霧化させる超音波霧化装置が挙げられる。   One application example of such a planar surface acoustic wave element is an ultrasonic atomizer that atomizes a liquid by using a surface acoustic wave.

超音波霧化装置の一例としては、櫛型電極に高周波を印加して弾性表面波を発生させて圧電基体表面を伝播させ、この弾性表面波の伝播経路上に液滴を滴下させることで弾性表面波のエネルギーを液滴に伝え、これにより液滴を霧化、飛翔させるといった構成の装置である(特許文献1参照)。   As an example of an ultrasonic atomizer, a high frequency is applied to a comb-shaped electrode to generate a surface acoustic wave to propagate the surface of a piezoelectric substrate, and a droplet is dropped on the propagation path of this surface acoustic wave. It is an apparatus configured to transmit surface wave energy to a droplet, thereby atomizing and flying the droplet (see Patent Document 1).

従って、このような超音波霧化装置を利用すれば、水、水溶液、有機液体、オイル、各種処理液、薬液、インク、匂い物質などの各種の液体を、粒径数十〜数百μm程度の微粒子に霧化させることが可能となる。その結果、超音波霧化装置は、従来のインクジェット法などと比較してより粒径の小さい微粒子を得ることができること、揮発性の低い液体であっても容易に霧化できることなどの特長を有しており、表面処理装置、印刷機、医療機器、、嗅覚ディスプレイなど広範な用途への応用が期待されている。   Therefore, if such an ultrasonic atomizer is used, various liquids such as water, aqueous solutions, organic liquids, oils, various treatment liquids, chemical liquids, inks, and odorous substances have a particle size of about several tens to several hundreds of micrometers. It becomes possible to atomize the fine particles. As a result, the ultrasonic atomizer has features such as being able to obtain finer particles with a smaller particle size compared to conventional ink jet methods, etc., and being able to easily atomize even a volatile liquid. It is expected to be applied to a wide range of applications such as surface treatment equipment, printing presses, medical equipment, and olfactory displays.

ここで、嗅覚ディスプレイとは、ユーザの鼻元に匂いを提示する装置のことであり、超音波霧化装置を利用して香気成分を霧化させる構成の装置などが研究されている(非特許文献1参照)。   Here, the olfactory display is a device that presents an odor to the user's nose, and devices that are configured to atomize aroma components using an ultrasonic atomizer have been studied (non-patented). Reference 1).

特開平11−114467号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-114467

超小型液体ポンプとSAWデバイスを用いた嗅覚ディスプレイの基礎的研究、電気学会E部門総合研究会、2010年6月、CHS−10−001Basic research on olfactory display using micro liquid pump and SAW device, IEEJ General Research Group, June 2010, CHS-10-001 月刊ディスプレイ 2010年9月号 Vo;16,No.9、pp.72−79(ISSN 1341−3961)Monthly Display September 2010 Vo: 16, No. 9, pp.72-79 (ISSN 1341-3961)

しかしながら、以上のような超音波霧化装置を用いて異なる液体を連続して霧化させる場合、先に圧電基体上に滴下した液体が残った状態のまま、新しく別の液体を滴下して霧化させると、先に滴下した液体と新しく滴下した液体が混ざり合って同時に霧化されてしまうこと(以下、コンタミネーションと略記する)が予想される。特に、超音波霧化装置を例えば嗅覚ディスプレイとして応用することを考えた場合、コンタミネーションが発生すると異なる匂い物質が混ざり合った状態で霧化され、所望の匂いを再現することができず、好ましい結果が得られない。   However, when different liquids are continuously atomized using the ultrasonic atomizing apparatus as described above, a new liquid is dropped to form a mist while the liquid previously dropped on the piezoelectric substrate remains. It is expected that the previously dropped liquid and the newly dropped liquid are mixed and atomized at the same time (hereinafter abbreviated as contamination). In particular, when considering application of an ultrasonic atomizer as an olfactory display, for example, when contamination occurs, it is atomized in a state where different odor substances are mixed, and a desired odor cannot be reproduced, which is preferable. The result is not obtained.

本発明は上記のような問題を解決するためになされたものであって、複数の種類の液体を滴下しつつ任意の比率で調合して霧化でき、かつ液体が滴下された圧電基体の領域を自動的に洗浄し、コンタミネーションを防ぎながら、複数の種類の液体を連続的に霧化させる弾性表面波素子を用いた超音波霧化装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and can be prepared by atomizing a plurality of types of liquids at an arbitrary ratio while dropping a plurality of types of liquids. It is an object of the present invention to provide an ultrasonic atomizing device using a surface acoustic wave element that continuously cleans the liquid and continuously atomizes a plurality of types of liquids while preventing contamination.

上記課題を解決するために、請求項1に対応する発明は、少なくとも溝状部分を有するように圧電材料で形成された圧電基体と、この圧電基体の上面部の溝状部分及び当該溝状部分を挟む方向を臨む位置に形成され、高周波信号を受けてそれぞれ弾性表面波を発生する複数の櫛型電極と、この複数の櫛型電極で発生する弾性表面波の伝播経路上に液滴を滴下するための複数の液体滴下装置とを備え、
前記複数の液体滴下装置のうち、前記溝状部分を挟む方向を臨む位置に形成された少なくとも一つの櫛型電極に対応する液体滴下装置から霧化させたい液体を滴下し、当該櫛型電極で発生する弾性表面波により霧化させ、当該液体の霧化後に少なくとも前記溝状部分に形成された少なくとも一つの櫛型電極に対応する液体滴下装置から洗浄液を滴下し、当該櫛型電極で発生する弾性表面波によって前記洗浄液を霧化あるいは流動化させ、前記溝状部分に沿って外部へ排出することを特徴とする弾性表面波素子を用いた超音波霧化装置である。
In order to solve the above problems, the invention corresponding to claim 1 is a piezoelectric substrate formed of a piezoelectric material so as to have at least a groove-shaped portion, a groove-shaped portion on the upper surface portion of the piezoelectric substrate, and the groove-shaped portion. A plurality of comb-shaped electrodes that generate a surface acoustic wave upon receiving a high-frequency signal, and a droplet is dropped on the propagation path of the surface acoustic waves generated by the plurality of comb-shaped electrodes. A plurality of liquid dropping devices for
A liquid to be atomized is dropped from a liquid dropping device corresponding to at least one comb-shaped electrode formed at a position facing the groove-shaped portion among the plurality of liquid dropping devices, and the comb-shaped electrode The liquid is atomized by the generated surface acoustic wave, and after the liquid is atomized, the cleaning liquid is dropped from a liquid dropping device corresponding to at least one comb-shaped electrode formed in at least the groove-shaped portion, and generated at the comb-shaped electrode. An ultrasonic atomizing device using a surface acoustic wave element, characterized in that the cleaning liquid is atomized or fluidized by a surface acoustic wave and discharged to the outside along the groove-shaped portion.

請求項2に対応する発明は、請求項1に対応する発明の構成にあって、前記圧電基体の上面部の溝状部分に形成された櫛型電極及び当該櫛型電極に対応する液体滴下装置を削除する代わりに前記溝状部に沿って切り溝を設け、
前記溝状部分を挟む方向を臨む位置に形成された少なくとも一つの櫛型電極に対応する液体滴下装置から霧化させたい液体を滴下し、当該櫛型電極で発生する弾性表面波により霧化させ、当該液体の霧化後に前記切り溝に沿って前記洗浄液を流すようにしたことを特徴とする弾性表面波素子を用いた超音波霧化装置である。
The invention corresponding to claim 2 is the structure of the invention corresponding to claim 1, and the comb-shaped electrode formed in the groove-shaped portion of the upper surface portion of the piezoelectric substrate and the liquid dropping device corresponding to the comb-shaped electrode Instead of removing a cut groove along the groove,
A liquid to be atomized is dropped from a liquid dropping device corresponding to at least one comb-shaped electrode formed in a position facing the groove-shaped portion, and is atomized by a surface acoustic wave generated by the comb-shaped electrode. An ultrasonic atomizing device using a surface acoustic wave element, wherein the cleaning liquid is caused to flow along the kerf after the liquid is atomized.

また、請求項3に対応する発明は、円筒状をなすように圧電材料で形成された圧電基体と、この圧電基体の円筒状をなす方向と直交する方向及び円筒状方向に形成され、高周波信号を受けてそれぞれ弾性表面波を発生する複数の櫛型電極と、この複数の櫛型電極で発生する弾性表面波の伝播経路上に液滴を滴下するための複数の液体滴下装置とを備え、
前記複数の液体滴下装置のうち、前記円筒状方向に形成された少なくとも一つの櫛型電極に対応する液体滴下装置から霧化させたい液体を滴下し、当該櫛型電極で発生する弾性表面波により霧化させ、当該液体の霧化後に前記円筒状をなす方向と直交する方向に形成された少なくとも一つの櫛型電極に対応する液体滴下装置から洗浄液を滴下し、当該櫛型電極で発生する弾性表面波によって前記洗浄液を霧化あるいは流動化させ、前記圧電基体の円筒状をなす方向と直交する方向の最下円筒面に沿って外部へ排出することを特徴とする弾性表面波素子を用いた超音波霧化装置である。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a piezoelectric substrate formed of a piezoelectric material so as to form a cylindrical shape, a direction orthogonal to the cylindrical direction of the piezoelectric substrate and a cylindrical direction, and a high frequency signal. Receiving a plurality of comb-shaped electrodes each generating a surface acoustic wave, and a plurality of liquid dropping devices for dropping droplets on the propagation path of the surface acoustic waves generated by the plurality of comb-shaped electrodes,
Among the plurality of liquid dropping devices, a liquid to be atomized is dropped from a liquid dropping device corresponding to at least one comb-shaped electrode formed in the cylindrical direction, and surface acoustic waves generated by the comb-shaped electrode are dropped. Elasticity generated at the comb electrode by atomizing the cleaning liquid from a liquid dropping device corresponding to at least one comb electrode formed in a direction orthogonal to the cylindrical direction after atomization of the liquid A surface acoustic wave element is used, wherein the cleaning liquid is atomized or fluidized by a surface wave and discharged to the outside along a lowermost cylindrical surface in a direction orthogonal to a cylindrical direction of the piezoelectric substrate. It is an ultrasonic atomizer.

また、請求項4に対応する発明は、請求項3に対応する発明にあって、前記圧電基体の円筒状をなす方向と直交する方向に形成された櫛型電極及び当該櫛型電極に対応する液体滴下装置を削除する代わりに当該円筒状をなす方向と直交する方向の最下円筒面に沿って切り溝を設け、
前記円筒状方向に形成された櫛型電極に対応する少なくとも一つの液体滴下装置から霧化させたい液体を滴下し、当該櫛型電極で発生する弾性表面波により霧化させ、当該液体の霧化後に前記切り溝に沿って前記洗浄液を流すようにしたことを特徴とする弾性表面波素子を用いた超音波霧化装置である。
An invention corresponding to claim 4 is the invention corresponding to claim 3, and corresponds to a comb-shaped electrode formed in a direction perpendicular to a cylindrical shape of the piezoelectric substrate and the comb-shaped electrode. Instead of removing the liquid dropping device, a kerf is provided along the lowermost cylindrical surface in the direction orthogonal to the direction of the cylindrical shape,
The liquid to be atomized is dropped from at least one liquid dropping device corresponding to the comb-shaped electrode formed in the cylindrical direction, and atomized by the surface acoustic wave generated by the comb-shaped electrode, and the liquid is atomized. An ultrasonic atomizing device using a surface acoustic wave element, wherein the cleaning liquid is caused to flow along the kerf later.

さらに、請求項5に対応する発明は、半球状の凹面部を有するように圧電材料で形成された圧電基体と、この圧電基体の凹面部の底部に向けて形成され、高周波信号を受けてそれぞれ弾性表面波を発生する複数の櫛型電極と、この複数の櫛型電極で発生する弾性表面波の伝播経路上に液滴を滴下するための複数の液体滴下装置と、前記圧電基体の凹面部の底部に貫通された排液口とを備え、
前記複数の液体滴下装置のうち、少なくとも一つの櫛型電極に対応する液体滴下装置から霧化させたい液体を滴下し、当該櫛型電極で発生する弾性表面波により霧化させ、当該液体の霧化後に前記圧電基体の凹面部に沿って前記排液口から前記洗浄液を流すようにしたことを特徴とする弾性表面波素子を用いた超音波霧化装置である。
Further, the invention corresponding to claim 5 is a piezoelectric substrate formed of a piezoelectric material so as to have a hemispherical concave surface portion, and formed toward the bottom portion of the concave surface portion of the piezoelectric substrate, and receives a high frequency signal. A plurality of comb electrodes for generating surface acoustic waves, a plurality of liquid dropping devices for dropping droplets on the propagation path of the surface acoustic waves generated by the plurality of comb electrodes, and a concave surface portion of the piezoelectric substrate And a drainage port penetrated through the bottom of the
A liquid to be atomized is dropped from a liquid dropping device corresponding to at least one comb-shaped electrode among the plurality of liquid dropping devices, and is atomized by a surface acoustic wave generated by the comb-shaped electrode. The ultrasonic atomizing device using the surface acoustic wave element is characterized in that the cleaning liquid is caused to flow from the drainage port along the concave surface portion of the piezoelectric substrate after conversion.

さらに、請求項6に対応する発明は、請求項1ないし請求項5に対応する何れか1つの発明にあって、前記液体滴下装置から滴下された液体の霧化と前記洗浄液の供給とを交互に行い、後に新たに滴下した液体の臭いが先に滴下した液体の臭いとが混じり合わないようにしたことを特徴とする請求項1ないし請求項5の何れか一項に記載の超音波霧化装置を用いた嗅覚ディスプレイである。   Further, the invention corresponding to claim 6 is the invention according to any one of claims 1 to 5, wherein the atomization of the liquid dropped from the liquid dropping device and the supply of the cleaning liquid are alternately performed. The ultrasonic mist according to any one of claims 1 to 5, wherein the odor of a newly dropped liquid is not mixed with the odor of the previously dropped liquid. It is an olfactory display using a composing device.

本発明によれば、圧電基体上に複数の種類の液体を滴下して任意の比率で調合して霧化させる機能と、圧電基体上の液体が滴下された領域を機械的に洗浄する機能を備えることにより、複数の種類の液体を滴下しつつ任意の比率で調合して霧化でき、かつ液体が滴下された圧電基体の領域を自動的に洗浄し、コンタミネーションを防ぎながら、複数の種類の液体を連続的に霧化させる弾性表面波素子を用いた超音波霧化装置を提供できる。   According to the present invention, a function of dropping a plurality of types of liquids on a piezoelectric substrate and mixing and atomizing them at an arbitrary ratio, and a function of mechanically cleaning a region where the liquid on the piezoelectric substrate has been dropped. By providing multiple types of liquid, it can be prepared and atomized at any ratio while dripping, and the region of the piezoelectric substrate where the liquid has been dropped is automatically washed to prevent contamination and prevent multiple types. It is possible to provide an ultrasonic atomizer using a surface acoustic wave element that continuously atomizes the liquid.

特に、本発明に記載の超音波霧化装置を嗅覚ディスプレイとして用いた場合、従来の技術と比較して、複数の匂い物質を、混ざり合うことなく連続的に霧化し、提示させることができる。   In particular, when the ultrasonic atomizer described in the present invention is used as an olfactory display, a plurality of odorous substances can be continuously atomized and presented without being mixed as compared with the conventional technique.

本発明に係る弾性表面波素子を用いた超音波霧化装置の第1の実施形態を示す斜視図及び平面図。The perspective view and top view which show 1st Embodiment of the ultrasonic atomizer using the surface acoustic wave element which concerns on this invention. 本発明に係る弾性表面波素子を用いた超音波霧化装置の第2の実施形態を示す斜視図及び平面図。The perspective view and top view which show 2nd Embodiment of the ultrasonic atomizer using the surface acoustic wave element which concerns on this invention. 本発明に係る弾性表面波素子を用いた超音波霧化装置の第3の実施形態を示す斜視図及びA−A矢視断面図。The perspective view and AA arrow sectional drawing which show 3rd Embodiment of the ultrasonic atomizer using the surface acoustic wave element which concerns on this invention. 本発明に係る弾性表面波素子を用いた超音波霧化装置の第4の実施形態を示す斜視図及びA−A矢視断面図。The perspective view and AA arrow sectional view which show 4th Embodiment of the ultrasonic atomizer using the surface acoustic wave element which concerns on this invention. 本発明に係る弾性表面波素子を用いた超音波霧化装置の第5の実施形態を示す斜視図及び平面図。The perspective view and top view which show 5th Embodiment of the ultrasonic atomizer using the surface acoustic wave element which concerns on this invention.

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
(第1の実施形態:請求項1に係る発明に対応)
図1(a)、(b)は本発明に係る弾性表面波素子を用いた超音波霧化装置の第1の実施形態を説明する斜視図及び平面図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(First embodiment: corresponding to the invention according to claim 1)
FIGS. 1A and 1B are a perspective view and a plan view for explaining a first embodiment of an ultrasonic atomizer using a surface acoustic wave element according to the present invention.

この超音波霧化装置は、少なくとも一部に溝状を有するように波板状に切り出された圧電材料からなる圧電基体11と、この圧電基体11の表面上に設けた例えば五組の櫛型電極21〜25とを備えている。   The ultrasonic atomizer includes a piezoelectric substrate 11 made of a piezoelectric material cut into a corrugated plate shape so that at least a part thereof has a groove shape, and, for example, five sets of combs provided on the surface of the piezoelectric substrate 11. Electrodes 21-25 are provided.

圧電基体11としては、水晶、ランガサイト、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウムなどの圧電材料からなる。なお、図1に示す圧電基体11は、波板状に切り出されているが、必ずしもこの形態に限定される必要はなく、溝状部分を有するような任意の形態、例えばV曲げ板状あるいは平板の表面に断面U字状またはV字状となるように加工を施したものであってもよい。   The piezoelectric substrate 11 is made of a piezoelectric material such as quartz, langasite, lithium niobate, or lithium tantalate. The piezoelectric substrate 11 shown in FIG. 1 is cut into a corrugated plate shape, but is not necessarily limited to this form, and any form having a groove-like portion, for example, a V-bent plate shape or a flat plate shape. The surface may be processed so as to have a U-shaped or V-shaped cross section.

これら櫛型電極21〜25は、銅、銀、金、白金、クロムなどのような金属材料からなり、何れも圧電基体11とは別体的に設けられる高周波電源(不図示)に接続され、当該高周波電源から発生される高周波信号が印加されたとき、この高周波信号によって励起されて各櫛型電極21〜25から弾性表面波が発生し、圧電基体11の表面を伝播させることができる。   These comb-shaped electrodes 21 to 25 are made of a metal material such as copper, silver, gold, platinum, or chromium, and are all connected to a high-frequency power source (not shown) provided separately from the piezoelectric substrate 11. When a high-frequency signal generated from the high-frequency power source is applied, a surface acoustic wave is generated from each of the comb-shaped electrodes 21 to 25 by being excited by the high-frequency signal, and can propagate through the surface of the piezoelectric substrate 11.

このうち、櫛型電極21は、発生する弾性表面波が圧電基体11の溝状部分に沿って伝播するような位置に設けられ、他の櫛型電極22〜25は、それぞれ発生する弾性表面波が圧電基体11の溝状部分を挟む方向に向かって伝播するような位置にそれぞれ設けられている。   Among these, the comb-shaped electrode 21 is provided at a position where the generated surface acoustic wave propagates along the groove-shaped portion of the piezoelectric substrate 11, and the other comb-shaped electrodes 22 to 25 are respectively generated surface acoustic waves. Are respectively provided at positions that propagate in the direction of sandwiching the groove-shaped portion of the piezoelectric substrate 11.

なお、図1においては、圧電基体11上に五組の櫛型電極21〜25を設けているが、必ずしもこの組数の形態に限定される必要はない。櫛型電極21〜25で発生する表面弾性波の伝播方向が圧電基体11上の弾性表面波の伝播経路に沿っており、なおかつ少なくとも一つの櫛型電極21で発生する弾性表面波の伝播方向が圧電基体11の溝状部分に沿っており、それ以外の櫛型電極22〜25で発生する弾性表面波の伝播方向が圧電基体11の溝状部分を挟む方向に向かって伝播するように設計されていれば、任意の位置に、任意の個数の櫛型電極を設けてよい。   In FIG. 1, five sets of comb-shaped electrodes 21 to 25 are provided on the piezoelectric substrate 11, but it is not necessarily limited to the number of sets. The propagation direction of the surface acoustic wave generated by the comb-shaped electrodes 21 to 25 is along the propagation path of the surface acoustic wave on the piezoelectric substrate 11, and the propagation direction of the surface acoustic wave generated by the at least one comb-shaped electrode 21 is It is designed so that the propagation direction of the surface acoustic wave generated along the groove-shaped portion of the piezoelectric substrate 11 and the other comb-shaped electrodes 22 to 25 propagates in the direction sandwiching the groove-shaped portion of the piezoelectric substrate 11. If so, an arbitrary number of comb electrodes may be provided at an arbitrary position.

また、櫛型電極21で発生する弾性表面波の伝播経路上であって、圧電基体11の上方位置に液体滴下装置31が設けられ、また、圧電基体11の溝状部分を挟んで対向する位置に配置される櫛型電極22及び23で発生する弾性表面波の伝播経路の交点部分での上方位置に液体滴下装置32が設けられ、同じく圧電基体11の溝状部分を挟んで対向する位置に配置される櫛型電極24及び25で発生する弾性表面波の伝播経路の交点部分での上方位置に液体滴下装置33が設けられている。   Further, on the propagation path of the surface acoustic wave generated by the comb-shaped electrode 21, the liquid dropping device 31 is provided above the piezoelectric substrate 11, and the position is opposed to the grooved portion of the piezoelectric substrate 11. A liquid dripping device 32 is provided at an upper position at the intersection of the propagation paths of the surface acoustic waves generated by the comb-shaped electrodes 22 and 23 arranged at the same position, and at a position facing the groove portion of the piezoelectric substrate 11. A liquid dropping device 33 is provided at an upper position at the intersection of the propagation paths of the surface acoustic waves generated by the comb electrodes 24 and 25 arranged.

これら液体滴下装置31、32、33は、液体を任意の量あるいは任意の調合比率の量、任意のタイミングで弾性表面波の伝播経路上に滴下できるような機能を有している。液体滴下装置31、32、33には、電磁弁、ダイヤフラムバルブ、インクジェット素子、電気浸透流ポンプなどのような素子を用いてもよい。   These liquid dropping devices 31, 32, and 33 have a function of dropping a liquid onto the surface acoustic wave propagation path at an arbitrary amount or an arbitrary amount of mixing ratio at an arbitrary timing. For the liquid dropping devices 31, 32, 33, elements such as electromagnetic valves, diaphragm valves, ink jet elements, electroosmotic flow pumps, and the like may be used.

なお、液体滴下装置32は櫛型電極22及び23で発生する弾性表面波の伝播経路の交点部分、液体滴下装置32は櫛型電極24及び25で発生する弾性表面波の伝播経路の交点部分に液体を滴下できるように配置されているが、必ずしもこの形態に限定される必要はなく、例えば四組の櫛型電極22、23、24、25で発生する弾性表面波の伝播経路上の任意の点に液体を滴下できるように、四組の液体滴下装置を設けてもよい。   The liquid dropping device 32 is at the intersection of the propagation paths of the surface acoustic waves generated by the comb-shaped electrodes 22 and 23, and the liquid dropping device 32 is at the intersection of the propagation paths of the surface acoustic waves generated by the comb-shaped electrodes 24 and 25. Although it is arranged so that the liquid can be dropped, it is not necessarily limited to this form. For example, an arbitrary path on the propagation path of the surface acoustic wave generated by the four sets of comb-shaped electrodes 22, 23, 24, 25 is used. You may provide four sets of liquid dripping apparatuses so that a liquid can be dripped at a point.

次に、弾性表面波素子を用いた超音波霧化装置の作用について説明する。   Next, the operation of the ultrasonic atomizer using the surface acoustic wave element will be described.

この超音波霧化装置においては、先ず、液体滴下装置32、33から霧化させたい液体を所望の量あるいは任意の調合比率の量、圧電基体11の表面に滴下する。その後、高周波電源から高周波信号を櫛型電極22、23、24、25に印加し、弾性表面波を発生させる。櫛型電極22〜25から発生した弾性表面波は、何れも圧電基体11の溝状部分に向かって伝播する。このとき、櫛型電極22、23で発生する弾性表面波の伝播経路の交点近傍及び櫛型電極24、25で発生する弾性表面波の伝播経路の交点近傍にはそれぞれ液体滴下装置32、33から霧化させたい液体が滴下されているので、これらの液体は弾性表面波のエネルギーを受けて霧化される。霧化された液体は、例えばファン、ポンプなどのような適宜な機構(不図示)によって回収され、超音波霧化装置の外部へと出力される。   In this ultrasonic atomizing device, first, the liquid to be atomized is dropped from the liquid dropping devices 32 and 33 onto the surface of the piezoelectric substrate 11 in a desired amount or an arbitrary mixing ratio. Thereafter, a high-frequency signal is applied from the high-frequency power source to the comb-shaped electrodes 22, 23, 24, and 25 to generate surface acoustic waves. All the surface acoustic waves generated from the comb-shaped electrodes 22 to 25 propagate toward the groove-shaped portion of the piezoelectric substrate 11. At this time, liquid drop devices 32 and 33 are provided near the intersection of the propagation paths of the surface acoustic waves generated by the comb-shaped electrodes 22 and 23 and near the intersection of the propagation paths of the surface acoustic waves generated by the comb-shaped electrodes 24 and 25, respectively. Since liquids to be atomized are dropped, these liquids are atomized by receiving the energy of the surface acoustic wave. The atomized liquid is collected by an appropriate mechanism (not shown) such as a fan or a pump, and is output to the outside of the ultrasonic atomizer.

続いて、液体滴下装置31から適当な量の洗浄液を、圧電基体11の表面に滴下する。洗浄液としては、圧電基体11の表面に滴下された霧化させたい液体を溶解することができる溶媒、例えば水、メタノール、エタノール、アセトン、クロロホルム、ベンゼン、トルエンなどの液体を適宜選択して用いてよい
洗浄液を滴下した後、高周波電源から高周波信号を櫛型電極31に印加し、弾性表面波を発生させる。櫛型電極31で発生した弾性表面波は、圧電基体11の溝状部分に沿うように伝播していく。このとき、伝播経路上には洗浄液が滴下されているので、該洗浄液が弾性表面波のエネルギーを受けて霧化される。霧化された洗浄液は、例えばファン、ポンプなどのような適宜な機構(不図示)によって回収され、超音波霧化装置の外部へと排出される。
Subsequently, an appropriate amount of cleaning liquid is dropped from the liquid dropping device 31 onto the surface of the piezoelectric substrate 11. As the cleaning liquid, a solvent capable of dissolving the liquid to be atomized dropped on the surface of the piezoelectric substrate 11, for example, a liquid such as water, methanol, ethanol, acetone, chloroform, benzene, and toluene is appropriately selected and used. Good After dripping the cleaning liquid, a high frequency signal is applied to the comb-shaped electrode 31 from a high frequency power source to generate surface acoustic waves. The surface acoustic wave generated by the comb-shaped electrode 31 propagates along the groove-shaped portion of the piezoelectric substrate 11. At this time, since the cleaning liquid is dropped on the propagation path, the cleaning liquid is atomized by receiving the energy of the surface acoustic wave. The atomized cleaning liquid is collected by an appropriate mechanism (not shown) such as a fan or a pump, and is discharged to the outside of the ultrasonic atomizer.

このとき、圧電基体11の表面には、先に液体滴下装置32、33から滴下した霧化させたい液体が残っていても、洗浄液により溶解され、弾性表面波のエネルギーにより洗浄液とともに霧化されるため、圧電基体11の表面が洗浄される。   At this time, even if the liquid to be atomized previously dropped from the liquid dropping devices 32 and 33 remains on the surface of the piezoelectric substrate 11, it is dissolved by the cleaning liquid and atomized together with the cleaning liquid by the energy of the surface acoustic wave. Therefore, the surface of the piezoelectric substrate 11 is cleaned.

なお、櫛型電極21〜25の設計条件や高周波電源から印加される高周波信号の周波数などを適宜調整することにより、櫛型電極21〜25において発生する弾性表面波のエネルギーを利用して、液体を霧化させるだけでなく、液体を弾性表面波の伝播方向に沿って流動させることが可能になる。この液体の流動を利用して、液体滴下装置31から洗浄液を滴下した後、櫛型電極21で発生する弾性表面波のエネルギーによって洗浄液を溝状部分に沿って流動させ、圧電基体11の外部へと排出させてもよい。このとき、圧電基体11の表面上に、液体滴下装置32、33から滴下した霧化させたい液体が残っていても、洗浄液により溶解され、弾性表面波のエネルギーにより洗浄液とともに流動し圧電基体11の外部へと排出されるため、圧電基体11の表面が洗浄される。   By appropriately adjusting the design conditions of the comb-shaped electrodes 21 to 25 and the frequency of the high-frequency signal applied from the high-frequency power source, the surface acoustic wave energy generated in the comb-shaped electrodes 21 to 25 is used to adjust the liquid. In addition to atomizing the liquid, it is possible to cause the liquid to flow along the propagation direction of the surface acoustic wave. After the cleaning liquid is dropped from the liquid dropping device 31 by using the flow of the liquid, the cleaning liquid is made to flow along the groove-shaped portion by the energy of the surface acoustic wave generated by the comb-shaped electrode 21, and to the outside of the piezoelectric substrate 11. And may be discharged. At this time, even if the liquid to be atomized dropped from the liquid dropping devices 32 and 33 remains on the surface of the piezoelectric substrate 11, it is dissolved by the cleaning liquid and flows with the cleaning liquid by the energy of the surface acoustic wave. Since it is discharged to the outside, the surface of the piezoelectric substrate 11 is cleaned.

従って、以上のような実施形態によれば、液体滴下装置32、33から霧化させたい液体を滴下して櫛型電極22〜25から発生する弾性表面波を利用して液体を霧化する。しかる後、液体滴下装置31から洗浄液を滴下して櫛型電極21から発生する弾性表面波により洗浄液を霧化あるいは流動させることにより、圧電基体11の表面を洗浄する、といった動作を交互に行うことにより、圧電基体11の表面を清浄に保ち、液体滴下装置32、33から新しく別の液体を滴下した際にも、コンタミネーションを起こすことなく霧化させることが可能になる。   Therefore, according to the above embodiment, the liquid to be atomized is dropped from the liquid dropping devices 32 and 33, and the liquid is atomized using the surface acoustic waves generated from the comb electrodes 22 to 25. Thereafter, the operation of alternately cleaning the surface of the piezoelectric substrate 11 by dropping the cleaning liquid from the liquid dropping device 31 and atomizing or flowing the cleaning liquid by the surface acoustic wave generated from the comb-shaped electrode 21 is performed. Thus, it is possible to keep the surface of the piezoelectric substrate 11 clean and atomize without causing contamination even when another liquid is dropped from the liquid dropping devices 32 and 33.

(第2の実施形態:請求項2に係る発明に対応)
図2(a)、(b)は本発明に係る弾性表面波素子を用いた超音波霧化装置の第2の実施形態を説明する斜視図及び平面図である。
(Second Embodiment: Corresponding to Invention of Claim 2)
FIGS. 2A and 2B are a perspective view and a plan view for explaining a second embodiment of the ultrasonic atomizing apparatus using the surface acoustic wave element according to the present invention.

この実施形態の超音波霧化装置は、図1に示す超音波霧化装置と比較して、櫛型電極21及び液体滴下装置31を削除する代わりに、圧電基体11の溝状部分に沿って切り溝41を設けている点が異なる。切り溝41は、圧電基体11に対して、機械加工、切削、リソグラフィー、エッチングなどのような公知の技術を適宜選択することによって形成される。   Compared with the ultrasonic atomizing device shown in FIG. 1, the ultrasonic atomizing device of this embodiment is arranged along the groove-shaped portion of the piezoelectric substrate 11 instead of deleting the comb-shaped electrode 21 and the liquid dropping device 31. The difference is that a kerf 41 is provided. The kerf 41 is formed on the piezoelectric substrate 11 by appropriately selecting a known technique such as machining, cutting, lithography, etching, or the like.

この超音波霧化装置においては、先ず、液体滴下装置32、33から、霧化させたい液体を所望の量あるいは任意の調合比率の量、圧電基体11の表面に滴下する。その後、櫛型電極22〜25から弾性表面波を発生させ、液体滴下装置32、33から滴下した霧化させたい液体を、弾性表面波のエネルギーにより霧化させる。   In this ultrasonic atomizing device, first, the liquid to be atomized is dropped from the liquid dropping devices 32 and 33 onto the surface of the piezoelectric substrate 11 in a desired amount or an arbitrary mixing ratio. Thereafter, surface acoustic waves are generated from the comb-shaped electrodes 22 to 25, and the liquid to be atomized dropped from the liquid dropping devices 32 and 33 is atomized by the energy of the surface acoustic waves.

液体滴下装置32、33から滴下した液体を霧化させた後、圧電基体11の表面を洗浄するための洗浄液を、必要に応じてポンプ、シリンジ(不図示)などを利用して圧電基体11の表面に導入し、切り溝41を流路として流す。その結果、圧電基体11の表面に、液体滴下装置32、33から滴下した液体が残っていても、切り溝41に流される洗浄液により溶解され、圧電基体11の外部へと排出されるため、圧電基体11表面が洗浄される。なお、切り溝41を設けず、圧電基体11が有する溝状部分を利用してそのまま洗浄液の流路として利用してもよい。   After the liquid dropped from the liquid dropping devices 32 and 33 is atomized, a cleaning liquid for cleaning the surface of the piezoelectric substrate 11 is applied to the piezoelectric substrate 11 using a pump, a syringe (not shown) or the like as necessary. It introduce | transduces into the surface and flows the kerf 41 as a flow path. As a result, even if the liquid dropped from the liquid dropping devices 32 and 33 remains on the surface of the piezoelectric substrate 11, it is dissolved by the cleaning liquid flowing in the kerf 41 and discharged to the outside of the piezoelectric substrate 11. The surface of the substrate 11 is cleaned. Alternatively, the groove 41 may be used as it is as the cleaning liquid flow path without using the groove 41.

従って、この実施形態によれば、液体滴下装置32、33から霧化させたい液体を滴下して櫛型電極22〜25から発生する弾性表面波により霧化させる。しかる後、切り溝41に洗浄液を流して圧電基体11の表面を洗浄する、といった動作を繰り返して行うことにより、圧電基体11の表面を清浄に保ち、液体滴下装置32、33から新しく別の液体を滴下した場合でも、コンタミネーションを起こすことなく霧化させることができる。また、図1に示す超音波霧化装置とは異なり、切り溝41に洗浄液を流して圧電基体11の表面を洗浄しているため、洗浄液の回収が容易になり、洗浄液が圧電基体11の近傍へ拡散していくことを防止できる。   Therefore, according to this embodiment, the liquid to be atomized is dropped from the liquid dropping devices 32 and 33 and is atomized by the surface acoustic waves generated from the comb electrodes 22 to 25. Thereafter, by repeatedly performing an operation such as flowing the cleaning liquid into the kerf 41 to clean the surface of the piezoelectric substrate 11, the surface of the piezoelectric substrate 11 is kept clean, and another liquid is newly supplied from the liquid dropping devices 32 and 33. Even when dripping, it can be atomized without causing contamination. In addition, unlike the ultrasonic atomizer shown in FIG. 1, the surface of the piezoelectric substrate 11 is cleaned by flowing a cleaning liquid through the kerf 41, so that the cleaning liquid can be easily collected, and the cleaning liquid is in the vicinity of the piezoelectric substrate 11. Can be prevented from spreading to

(第3の実施形態:請求項3に係る発明に対応)
図3(a)は本発明に係る弾性表面波素子を用いた超音波霧化装置の第3の実施形態を説明する斜視図、図3(b)は同図(a)のA−A線に沿う断面図である。
(Third Embodiment: Corresponding to Invention of Claim 3)
FIG. 3A is a perspective view for explaining a third embodiment of an ultrasonic atomizing device using a surface acoustic wave element according to the present invention, and FIG. 3B is an AA line in FIG. FIG.

この超音波霧化装置は、円筒状をなす圧電基体12の内面に、図1と同様な配置関係で櫛型電極21、22、23、24、25が設けられている。このうち、櫛型電極21は、該櫛型電極21から発生する弾性表面波を円筒状方向に対して垂直な方向に伝播させるような位置に設けられ、櫛型電極22〜25は、該当電極22〜25から発生する弾性表面波を円筒状方向に伝播させるような位置に設けられている。   In this ultrasonic atomizing apparatus, comb-shaped electrodes 21, 22, 23, 24, and 25 are provided on the inner surface of a cylindrical piezoelectric substrate 12 in the same positional relationship as in FIG. Among these, the comb-shaped electrode 21 is provided at a position where the surface acoustic wave generated from the comb-shaped electrode 21 is propagated in a direction perpendicular to the cylindrical direction, and the comb-shaped electrodes 22 to 25 are the corresponding electrodes. The surface acoustic waves generated from 22 to 25 are provided at positions that propagate in the cylindrical direction.

なお、櫛型電極22、23、24、25は、発生する弾性表面波の伝播方向が櫛型電極21で発生する弾性表面波の伝播方向と交わるようになっていれば、円筒状の圧電基体12の内面の任意の位置に、任意の個数だけ設けてもよい。   The comb electrodes 22, 23, 24, and 25 are cylindrical piezoelectric substrates as long as the propagation direction of the generated surface acoustic waves intersects the propagation direction of the surface acoustic waves generated by the comb electrode 21. Any number may be provided at any position on the inner surface of the twelve.

櫛型電極21で発生する弾性表面波の伝播経路上であって、圧電基体12の上方位置外側から内側へと貫通するように液体滴下装置31が設けられている。同様に対向関係にある櫛型電極22、23で発生する弾性表面波の伝播経路の交点部分及び同じく対向関係にある櫛型電極24、25で発生する弾性表面波の伝播経路の交点部分であって、それぞれ圧電基体12の上方位置外側から内側へと貫通するように液体滴下装置32,33が設けられている。   A liquid dropping device 31 is provided on the propagation path of the surface acoustic wave generated by the comb-shaped electrode 21 so as to penetrate from the upper position outside to the inside of the piezoelectric substrate 12. Similarly, the intersection part of the propagation paths of the surface acoustic waves generated by the comb-shaped electrodes 22 and 23 in the opposing relation and the intersection part of the propagation paths of the surface acoustic waves generated by the comb-shaped electrodes 24 and 25 in the same opposing relation. The liquid dropping devices 32 and 33 are provided so as to penetrate from the upper position outside the piezoelectric substrate 12 to the inside.

なお、図3の超音波霧化装置では、圧電基体12そのものが円筒状であるものが示されている。しかしながら、本発明の第3の実施形態及び後述する第4の実施形態の超音波霧化装置にあっては、図3及び図4に示された実施形態に限定されるものではなく、断面が連続面となる貫通孔を有するように加工された圧電基体も円筒状の圧電基体12として使用できる。例えば直方体の圧電材料に断面が円形あるいは楕円形となる貫通孔をくりぬき加工した圧電基体を円筒状の圧電基体12とすることも可能である。本発明の第3の実施形態及び後述する第4の実施形態の超音波霧化装置における「円筒状をなすように圧電材料で形成された圧電基体」とは、円筒状の内面が圧電材料で構成されていればよく、図3及び図4に示された実施形態に限定されるものではない。   In the ultrasonic atomizer shown in FIG. 3, the piezoelectric substrate 12 itself has a cylindrical shape. However, in the ultrasonic atomizer of the third embodiment of the present invention and the fourth embodiment described later, the invention is not limited to the embodiment shown in FIG. 3 and FIG. A piezoelectric substrate processed so as to have a through-hole serving as a continuous surface can also be used as the cylindrical piezoelectric substrate 12. For example, the cylindrical piezoelectric substrate 12 may be a piezoelectric substrate obtained by hollowing a through hole having a circular or elliptical cross section in a rectangular parallelepiped piezoelectric material. In the ultrasonic atomizer of the third embodiment of the present invention and the fourth embodiment described later, the “piezoelectric substrate formed of a piezoelectric material so as to form a cylindrical shape” means that the cylindrical inner surface is made of a piezoelectric material. What is necessary is just to be comprised, and it is not limited to embodiment shown by FIG.3 and FIG.4.

次に、この実施形態における弾性表面波素子を用いた超音波霧化装置の作用について説明する。   Next, the operation of the ultrasonic atomizer using the surface acoustic wave element in this embodiment will be described.

この超音波霧化装置においては、先ず、液体滴下装置32、33から霧化させたい液体を所望の量、円筒状の圧電基体12の内表面に滴下する。その後、櫛型電極22、23、24、25から弾性表面波を発生させ、液体滴下装置32、33から滴下した霧化させたい液体を、弾性表面波のエネルギーにより霧化させる。霧化された液体は、例えばファン、ポンプなどのような適宜な機構(不図示)によって回収され、円筒状の圧電基体12の開口部から超音波霧化装置の外部へと出力される。   In this ultrasonic atomizer, first, a desired amount of liquid to be atomized is dropped from the liquid dropping devices 32 and 33 onto the inner surface of the cylindrical piezoelectric substrate 12. After that, surface acoustic waves are generated from the comb-shaped electrodes 22, 23, 24, 25, and the liquid to be atomized dropped from the liquid dropping devices 32, 33 is atomized by the energy of the surface acoustic waves. The atomized liquid is collected by an appropriate mechanism (not shown) such as a fan or a pump, and is output from the opening of the cylindrical piezoelectric substrate 12 to the outside of the ultrasonic atomizer.

引き続き、液体滴下装置31から適当な量の洗浄液を、圧電基体12の内表面に滴下する。洗浄液を滴下した後、高周波電源から高周波信号を櫛型電極31を印加し弾性表面波を発生させ、圧電基体12の円筒面に垂直な方向に伝播させる。この弾性表面波のエネルギーにより、伝播経路上に滴下させた洗浄液が霧化させる。霧化された洗浄液は、例えばファン、ポンプなどのような適宜な機構(不図示)によって回収され、超音波霧化装置の外部へと排出される。   Subsequently, an appropriate amount of cleaning liquid is dropped from the liquid dropping device 31 onto the inner surface of the piezoelectric substrate 12. After the cleaning liquid is dropped, a high-frequency signal is applied from the high-frequency power source to the comb electrode 31 to generate a surface acoustic wave and propagate in a direction perpendicular to the cylindrical surface of the piezoelectric substrate 12. The cleaning liquid dropped on the propagation path is atomized by the energy of the surface acoustic wave. The atomized cleaning liquid is collected by an appropriate mechanism (not shown) such as a fan or a pump, and is discharged to the outside of the ultrasonic atomizer.

このとき、圧電基体12の内表面には、先に液体滴下装置32、33から滴下した液体が残っていても、洗浄液により溶解され、弾性表面波のエネルギーにより洗浄液とともに霧化されるため、圧電基体12の内表面が洗浄される
また、液体滴下装置31から洗浄液を滴下した後、櫛型電極21で発生する弾性表面波のエネルギーによって洗浄液を円筒状方向に垂直な方向に流動させ、圧電基体12の外部へと排出させることにより、液体の滴下された圧電基体12内表面を洗浄することもできる。
At this time, even if the liquid previously dropped from the liquid dropping devices 32 and 33 remains on the inner surface of the piezoelectric substrate 12, it is dissolved by the cleaning liquid and atomized together with the cleaning liquid by the energy of the surface acoustic wave. The inner surface of the substrate 12 is cleaned. Further, after the cleaning liquid is dropped from the liquid dropping device 31, the cleaning liquid is caused to flow in a direction perpendicular to the cylindrical direction by the energy of the surface acoustic waves generated by the comb-shaped electrode 21, thereby By discharging to the outside of 12, the inner surface of the piezoelectric substrate 12 on which the liquid has been dropped can be cleaned.

従って、この実施形態によれば、液体滴下装置32、33から霧化させたい液体を滴下して櫛型電極22、23、24、25から発生する弾性表面波により液体を霧化させる。しかる後、液体滴下装置31から洗浄液を滴下して櫛型電極21からの弾性表面波により洗浄液を霧化あるいは流動させることにより、圧電基体12の内表面を洗浄する、といった動作を交互に行うことにより、圧電基体12の内表面を清浄に保ち、液体滴下装置32、33から新しく別の液体を滴下した場合でも、コンタミネーションを起こすことなく霧化させることができる。また、図、図2に示すの超音波無化装置とは異なり、霧化された液体及び洗浄液を円筒状の圧電基体12の開口部から取り出すことが可能であり、超音波無化装置の外部への出力及び排出が容易である。   Therefore, according to this embodiment, the liquid to be atomized is dropped from the liquid dropping devices 32 and 33, and the liquid is atomized by the surface acoustic waves generated from the comb-shaped electrodes 22, 23, 24 and 25. Thereafter, the cleaning liquid is dropped from the liquid dropping device 31 and the cleaning liquid is atomized or flowed by the surface acoustic wave from the comb-shaped electrode 21 to alternately clean the inner surface of the piezoelectric substrate 12. Thus, the inner surface of the piezoelectric substrate 12 can be kept clean and can be atomized without causing contamination even when another liquid is dropped from the liquid dropping devices 32 and 33. In addition, unlike the ultrasonic neutralizing apparatus shown in FIGS. 2 and 2, the atomized liquid and the cleaning liquid can be taken out from the opening of the cylindrical piezoelectric substrate 12, and the outside of the ultrasonic neutralizing apparatus. Easy to output and discharge.

(第4の実施形態:請求項4に係る発明に対応)
図4(a)は本発明に係る弾性表面波素子を用いた超音波霧化装置の第4の実施形態を説明する斜視図、図4(b)は同図(a)のA−A線に沿う断面図である。
(Fourth embodiment: corresponding to the invention according to claim 4)
FIG. 4A is a perspective view for explaining a fourth embodiment of an ultrasonic atomizing device using the surface acoustic wave element according to the present invention, and FIG. 4B is an AA line in FIG. FIG.

この実施形態に係る超音波霧化装置は、図3に示す超音波霧化装置と比較して、櫛型電極21及び液体滴下装置31を削除する代わりに、圧電基体12の内表面であって、液体滴下装置32及び33から液体が滴下される領域に沿って、切り溝42を設けている点が異なる。   The ultrasonic atomizing device according to this embodiment is an inner surface of the piezoelectric substrate 12 instead of removing the comb-shaped electrode 21 and the liquid dropping device 31 as compared with the ultrasonic atomizing device shown in FIG. The difference is that a kerf 42 is provided along the region where the liquid is dropped from the liquid dropping devices 32 and 33.

この超音波霧化装置においては、先ず、液体滴下装置32、33から霧化させたい液体を所望の量、円筒状の圧電基体12の内表面に滴下する。その後、櫛型電極22、23、24、25から弾性表面波を発生させ、液体滴下装置32、33から滴下した霧化させたい液体を、弾性表面波のエネルギーにより霧化させる。   In this ultrasonic atomizer, first, a desired amount of liquid to be atomized is dropped from the liquid dropping devices 32 and 33 onto the inner surface of the cylindrical piezoelectric substrate 12. After that, surface acoustic waves are generated from the comb-shaped electrodes 22, 23, 24, 25, and the liquid to be atomized dropped from the liquid dropping devices 32, 33 is atomized by the energy of the surface acoustic waves.

以上のようにして液体滴下装置32、33から滴下した液体を霧化させた後、圧電基体12の内表面を洗浄するための洗浄液を、必要に応じてポンプまたはシリンジ(不図示)などを利用して圧電基体12の内表面に導入し、切り溝42を流路として流す。このとき、圧電基体12の内表面に液体滴下装置32、33から滴下した液体が残っていても、切り溝42に流される洗浄液によって溶解され、圧電基体12の外部へと排出されるため、圧電基体12の内表面が洗浄される。   After the liquid dropped from the liquid dropping devices 32 and 33 is atomized as described above, a cleaning liquid for cleaning the inner surface of the piezoelectric substrate 12 is used using a pump or a syringe (not shown) as necessary. Then, it is introduced into the inner surface of the piezoelectric substrate 12, and the kerf 42 is flowed as a channel. At this time, even if the liquid dropped from the liquid dropping devices 32 and 33 remains on the inner surface of the piezoelectric substrate 12, it is dissolved by the cleaning liquid flowing in the kerf 42 and discharged to the outside of the piezoelectric substrate 12. The inner surface of the substrate 12 is cleaned.

従って、この実施形態によれば、液体滴下装置32、33から霧化させたい液体を滴下して櫛型電極22〜25からの弾性表面波により液体を霧化させる、さらに、切り溝42に洗浄液を流して圧電基体12の内表面を洗浄する、といった動作を交互に行うことにより、圧電基体12の内表面を清浄に保ち、液体滴下装置32、33から新しく別の液体を滴下した際にも、コンタミネーションを起こすことなく霧化させることが可能である。また、図3に示す超音波無化装置と同様に、霧化された液体及び洗浄液を円筒状の圧電基体12の開口部から取り出すことが可能であり、超音波無化装置の外部への出力及び排出が容易である。   Therefore, according to this embodiment, the liquid to be atomized is dropped from the liquid dropping devices 32 and 33 and the liquid is atomized by the surface acoustic waves from the comb-shaped electrodes 22 to 25. The inner surface of the piezoelectric substrate 12 is alternately washed to clean the inner surface of the piezoelectric substrate 12 so that the inner surface of the piezoelectric substrate 12 can be kept clean and when another liquid is dropped from the liquid dropping devices 32 and 33. It is possible to atomize without causing contamination. Further, similarly to the ultrasonic nulling apparatus shown in FIG. 3, the atomized liquid and the cleaning liquid can be taken out from the opening of the cylindrical piezoelectric substrate 12, and output to the outside of the ultrasonic nulling apparatus. And easy to discharge.

(第5の実施形態:請求項5に係る発明に対応)
図5(a)、(b)は本発明に係る弾性表面波素子を用いた超音波霧化装置の第5の実施形態を説明する斜視図及び平面図である。
(Fifth embodiment: corresponding to the invention according to claim 5)
FIGS. 5A and 5B are a perspective view and a plan view for explaining a fifth embodiment of the ultrasonic atomizer using the surface acoustic wave element according to the present invention.

この実施形態に係る超音波霧化装置は、半球状の凹面を有する圧電基体13の凹面部分に、何れも発生する弾性表面波が凹面部分の底部に向けて伝播するような位置関係で櫛形電極21、22、23が設けられている。櫛型電極21、22、23で発生する弾性表面波の伝播経路上であって、圧電基体13の上部には、それぞれ液体滴下装置31、32、33が配置されている。また、圧電基体13の凹面部分の最下底部には、圧電基体13を貫通する排液口43が設けられている。   The ultrasonic atomization apparatus according to this embodiment has a comb-shaped electrode in such a positional relationship that the generated surface acoustic wave propagates toward the bottom of the concave portion of the piezoelectric base 13 having a hemispherical concave surface. 21, 22, and 23 are provided. On the propagation path of the surface acoustic waves generated by the comb-shaped electrodes 21, 22, and 23, liquid dropping devices 31, 32, and 33 are disposed on the piezoelectric substrate 13, respectively. Further, a drainage port 43 penetrating the piezoelectric substrate 13 is provided at the lowermost bottom portion of the concave surface portion of the piezoelectric substrate 13.

なお、櫛型電極21、22、23については、発生する弾性表面波の伝播方向が、圧電基体13の凹面部分における弾性表面波の伝播方向と一致していれば、圧電基体13の凹面部分の任意の位置に、任意の個数だけ設けてもよい。   For the comb-shaped electrodes 21, 22, and 23, if the propagation direction of the generated surface acoustic wave matches the propagation direction of the surface acoustic wave in the concave portion of the piezoelectric substrate 13, the concave surface portion of the piezoelectric substrate 13 Any number may be provided at any position.

次に、本実施形態に係る超音波霧化装置の作用に付いて説明する。この超音波霧化装置は、先ず、液体滴下装置31、32、33から、霧化させたい液体を圧電基体13の凹面部上に滴下し、櫛型電極21、22、23で発生させた弾性表面波のエネルギーにより液体を霧化させる。霧化された液体は、例えばファン、ポンプなどのような適宜な機構(不図示)によって回収され、圧電基体13の凹面部分から超音波霧化装置の外部へと出力される。   Next, the operation of the ultrasonic atomizer according to this embodiment will be described. In this ultrasonic atomizing device, first, the liquid to be atomized is dropped on the concave surface portion of the piezoelectric substrate 13 from the liquid dropping devices 31, 32, 33, and the elasticity generated by the comb electrodes 21, 22, 23 is generated. The liquid is atomized by the energy of the surface wave. The atomized liquid is collected by an appropriate mechanism (not shown) such as a fan or a pump, and is output from the concave portion of the piezoelectric substrate 13 to the outside of the ultrasonic atomizer.

液体滴下装置31、32、33から滴下した液体を霧化させた後、圧電基体13の凹面部分を洗浄するための洗浄液を、必要に応じてポンプまたはシリンジ(不図示)などを利用して圧電基体13の凹面部上に導入し、凹面部分の洗浄を行った後、排液口43を通して圧電基体13の外部へと排出する。このとき、圧電基体13の凹面部には液体滴下装置31、32、33から滴下した液体が残っていても、洗浄液により溶解され、排液口43から圧電基体13の外部へと排出されるため、圧電材料13の凹面が洗浄される。   After the liquid dropped from the liquid dropping devices 31, 32, 33 is atomized, a cleaning liquid for cleaning the concave surface portion of the piezoelectric substrate 13 is piezoelectric using a pump or a syringe (not shown) as necessary. After being introduced onto the concave portion of the substrate 13 and cleaning the concave portion, it is discharged out of the piezoelectric substrate 13 through the drainage port 43. At this time, even if the liquid dropped from the liquid dropping devices 31, 32, 33 remains on the concave surface portion of the piezoelectric substrate 13, it is dissolved by the cleaning liquid and discharged from the drainage port 43 to the outside of the piezoelectric substrate 13. The concave surface of the piezoelectric material 13 is cleaned.

従って、この実施形態によれば、液体滴下装置31、32、33から霧化させたい液体を滴下して櫛型電極21、22、23からの弾性表面波により液体を霧化させ、圧電基体13の凹面部に洗浄液を導入して洗浄する、といった動作を交互に行うことにより、圧電基体13の凹面部を清浄に保ち、液体滴下装置31、32、33から新しく別の液体を滴下した場合でも、コンタミネーションを起こすことなく霧化させることが可能である。また、霧化された液体は圧電基体13の凹面部から超音波霧化装置の外部へ出力し、圧電基体13の凹面部の洗浄に用いた洗浄液は排液口43を経て圧電材料13の外部へと排出されるため、霧化された液体と洗浄液とが混ざり合うことを防ぎ、霧化された液体のみを効率よく取り出すことができる。   Therefore, according to this embodiment, the liquid to be atomized is dropped from the liquid dropping devices 31, 32, 33, and the liquid is atomized by the surface acoustic waves from the comb-shaped electrodes 21, 22, 23. Even when another liquid is dropped from the liquid dropping devices 31, 32, and 33 by alternately performing the operation of introducing the cleaning liquid into the concave surface portion and performing the cleaning, the concave surface portion of the piezoelectric substrate 13 is kept clean. It is possible to atomize without causing contamination. Further, the atomized liquid is output from the concave surface portion of the piezoelectric substrate 13 to the outside of the ultrasonic atomizer, and the cleaning liquid used for cleaning the concave surface portion of the piezoelectric substrate 13 passes through the drainage port 43 to the outside of the piezoelectric material 13. Therefore, the atomized liquid and the cleaning liquid can be prevented from being mixed with each other, and only the atomized liquid can be efficiently taken out.

11、12、13…圧電基体、21、22、23、24、25…櫛型電極、31、32、33…液体滴下装置、41、42……切り溝、43……排液口。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 11, 12, 13 ... Piezoelectric base | substrate, 21, 22, 23, 24, 25 ... Comb-shaped electrode, 31, 32, 33 ... Liquid dripping apparatus, 41, 42 ... Cut groove, 43 ... Drainage port.

Claims (6)

少なくとも溝状部分を有するように圧電材料で形成された圧電基体と、
この圧電基体の上面部の溝状部分及び当該溝状部分を挟む方向を臨む位置に形成され、高周波信号を受けてそれぞれ弾性表面波を発生する複数の櫛型電極と、
この複数の櫛型電極で発生する弾性表面波の伝播経路上に液滴を滴下するための複数の液体滴下装置とを備え、
前記複数の液体滴下装置のうち、前記溝状部分を挟む方向を臨む位置に形成された少なくとも一つの櫛型電極に対応する液体滴下装置から霧化させたい液体を滴下し、当該櫛型電極で発生する弾性表面波により霧化させ、当該液体の霧化後に少なくとも前記溝状部分に形成された少なくとも一つの櫛型電極に対応する液体滴下装置から洗浄液を滴下し、当該櫛型電極で発生する弾性表面波によって前記洗浄液を霧化あるいは流動化させ、前記溝状部分に沿って外部へ排出することを特徴とする弾性表面波素子を用いた超音波霧化装置。
A piezoelectric substrate formed of a piezoelectric material so as to have at least a groove-shaped portion;
A plurality of comb-shaped electrodes which are formed at positions facing the groove-shaped portion of the upper surface portion of the piezoelectric substrate and the direction sandwiching the groove-shaped portion, and which respectively generate high-frequency signals and generate surface acoustic waves;
A plurality of liquid dropping devices for dropping droplets on the propagation path of the surface acoustic wave generated by the plurality of comb-shaped electrodes;
A liquid to be atomized is dropped from a liquid dropping device corresponding to at least one comb-shaped electrode formed at a position facing the groove-shaped portion among the plurality of liquid dropping devices, and the comb-shaped electrode The liquid is atomized by the generated surface acoustic wave, and after the liquid is atomized, the cleaning liquid is dropped from a liquid dropping device corresponding to at least one comb-shaped electrode formed in at least the groove-shaped portion, and generated at the comb-shaped electrode. An ultrasonic atomizing device using a surface acoustic wave element, characterized in that the cleaning liquid is atomized or fluidized by a surface acoustic wave and discharged along the groove-shaped portion.
請求項1に記載の弾性表面波素子を用いた超音波霧化装置において、
前記圧電基体の上面部の溝状部分に形成された櫛型電極及び当該櫛型電極に対応する液体滴下装置を削除する代わりに前記溝状部に沿って切り溝を設け、
前記溝状部分を挟む方向を臨む位置に形成された少なくとも一つの櫛型電極に対応する液体滴下装置から霧化させたい液体を滴下し、当該櫛型電極で発生する弾性表面波により霧化させ、当該液体の霧化後に前記切り溝に沿って前記洗浄液を流すようにしたことを特徴とする弾性表面波素子を用いた超音波霧化装置。
In the ultrasonic atomization apparatus using the surface acoustic wave element according to claim 1,
Instead of removing the comb-shaped electrode formed on the groove-shaped portion of the upper surface portion of the piezoelectric substrate and the liquid dropping device corresponding to the comb-shaped electrode, a cut groove is provided along the groove-shaped portion,
A liquid to be atomized is dropped from a liquid dropping device corresponding to at least one comb-shaped electrode formed in a position facing the groove-shaped portion, and is atomized by a surface acoustic wave generated by the comb-shaped electrode. An ultrasonic atomizing device using a surface acoustic wave element, wherein the cleaning liquid is made to flow along the kerf after the liquid is atomized.
円筒状をなすように圧電材料で形成された圧電基体と、
この圧電基体の円筒状をなす方向と直交する方向及び円筒状方向に形成され、高周波信号を受けてそれぞれ弾性表面波を発生する複数の櫛型電極と、
この複数の櫛型電極で発生する弾性表面波の伝播経路上に液滴を滴下するための複数の液体滴下装置とを備え、
前記複数の液体滴下装置のうち、前記円筒状方向に形成された少なくとも一つの櫛型電極に対応する液体滴下装置から霧化させたい液体を滴下し、当該櫛型電極で発生する弾性表面波により霧化させ、当該液体の霧化後に前記円筒状をなす方向と直交する方向に形成された少なくとも一つの櫛型電極に対応する液体滴下装置から洗浄液を滴下し、当該櫛型電極で発生する弾性表面波によって前記洗浄液を霧化あるいは流動化させ、前記圧電基体の円筒状をなす方向と直交する方向の最下円筒面に沿って外部へ排出することを特徴とする弾性表面波素子を用いた超音波霧化装置。
A piezoelectric substrate formed of a piezoelectric material so as to form a cylindrical shape;
A plurality of comb-shaped electrodes that are formed in a direction perpendicular to the cylindrical direction of the piezoelectric substrate and in a cylindrical direction, and each receive a high-frequency signal and generate a surface acoustic wave;
A plurality of liquid dropping devices for dropping droplets on the propagation path of the surface acoustic wave generated by the plurality of comb-shaped electrodes;
Among the plurality of liquid dropping devices, a liquid to be atomized is dropped from a liquid dropping device corresponding to at least one comb-shaped electrode formed in the cylindrical direction, and surface acoustic waves generated by the comb-shaped electrode are dropped. Elasticity generated at the comb electrode by atomizing the cleaning liquid from a liquid dropping device corresponding to at least one comb electrode formed in a direction orthogonal to the cylindrical direction after atomization of the liquid A surface acoustic wave element is used, wherein the cleaning liquid is atomized or fluidized by a surface wave and discharged to the outside along a lowermost cylindrical surface in a direction orthogonal to a cylindrical direction of the piezoelectric substrate. Ultrasonic atomizer.
請求項3に記載の弾性表面波素子を用いた超音波霧化装置において、
前記圧電基体の円筒状をなす方向と直交する方向に形成された櫛型電極及び当該櫛型電極に対応する液体滴下装置を削除する代わりに当該円筒状をなす方向と直交する方向の最下円筒面に沿って切り溝を設け、
前記円筒状方向に形成された櫛型電極に対応する少なくとも一つの液体滴下装置から霧化させたい液体を滴下し、当該櫛型電極で発生する弾性表面波により霧化させ、当該液体の霧化後に前記切り溝に沿って前記洗浄液を流すようにしたことを特徴とする弾性表面波素子を用いた超音波霧化装置。
In the ultrasonic atomizer using the surface acoustic wave element according to claim 3,
Instead of removing the comb-shaped electrode formed in the direction orthogonal to the cylindrical direction of the piezoelectric substrate and the liquid dropping device corresponding to the comb-shaped electrode, the lowermost cylinder in the direction orthogonal to the cylindrical direction A kerf is provided along the surface,
The liquid to be atomized is dropped from at least one liquid dropping device corresponding to the comb-shaped electrode formed in the cylindrical direction, and atomized by the surface acoustic wave generated by the comb-shaped electrode, and the liquid is atomized. An ultrasonic atomizing device using a surface acoustic wave element, wherein the cleaning liquid is made to flow along the kerf later.
半球状の凹面部を有するように圧電材料で形成された圧電基体と、
この圧電基体の凹面部の底部に向けて形成され、高周波信号を受けてそれぞれ弾性表面波を発生する複数の櫛型電極と、
この複数の櫛型電極で発生する弾性表面波の伝播経路上に液滴を滴下するための複数の液体滴下装置と、
前記圧電基体の凹面部の底部に貫通された排液口とを備え、
前記複数の液体滴下装置のうち、少なくとも一つの櫛型電極に対応する液体滴下装置から霧化させたい液体を滴下し、当該櫛型電極で発生する弾性表面波により霧化させ、当該液体の霧化後に前記圧電基体の凹面部に沿って前記排液口から前記洗浄液を流すようにしたことを特徴とする弾性表面波素子を用いた超音波霧化装置。
A piezoelectric substrate formed of a piezoelectric material so as to have a hemispherical concave portion;
A plurality of comb-shaped electrodes that are formed toward the bottom of the concave surface portion of the piezoelectric substrate and generate a surface acoustic wave in response to a high-frequency signal;
A plurality of liquid dropping devices for dropping droplets on a propagation path of surface acoustic waves generated by the plurality of comb-shaped electrodes;
A drainage port penetrating the bottom of the concave portion of the piezoelectric substrate,
A liquid to be atomized is dropped from a liquid dropping device corresponding to at least one comb-shaped electrode among the plurality of liquid dropping devices, and is atomized by a surface acoustic wave generated by the comb-shaped electrode. An ultrasonic atomizing device using a surface acoustic wave element, wherein the cleaning liquid is made to flow from the drainage port along the concave surface portion of the piezoelectric substrate after conversion.
前記液体滴下装置から滴下された液体の霧化と前記洗浄液の供給とを交互に行い、後に新たに滴下した液体の臭いが先に滴下した液体の臭いとが混じり合わないようにしたことを特徴とする請求項1ないし請求項5の何れか一項に記載の超音波霧化装置を用いた嗅覚ディスプレイ。   The atomization of the liquid dropped from the liquid dropping device and the supply of the cleaning liquid are alternately performed so that the odor of the newly dropped liquid is not mixed with the odor of the previously dropped liquid. An olfactory display using the ultrasonic atomizer according to any one of claims 1 to 5.
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US11717845B2 (en) 2016-03-30 2023-08-08 Altria Client Services Llc Vaping device and method for aerosol-generation

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