JP2014018765A - 噴霧デバイス及びその使用方法 - Google Patents

Abstract

【課題】噴霧デバイスに用いられるメッシュまたは液体を変更した場合であっても、液体を十分に噴霧することが可能な噴霧デバイスを提供する。
【解決手段】噴霧デバイス１０００は、噴霧口１０１５を有する筐体１０１０と、液体カートリッジ１００と、メッシュ部材１２０に超音波振動を付与することにより、液体収容部１１２内に収容された液体１３０を霧化する振動付与部１０２０とを備えている。振動付与部１０２０には、振動付与部１０２０を介してメッシュ部材１２０に超音波振動を発生させる制御部１０５０が接続されている。制御部１０５０は、振動付与部１０２０が、超音波振動の周波数が所定の第１周波数ｆ_１をもつ低周波段階Ｓ_１と、超音波振動の周波数が第１周波数ｆ_１より高い第２周波数ｆ_２をもつ高周波段階Ｓ_２とを交互に実行するように、振動付与部１０２０に電力を供給する。
【選択図】図１

Description

本発明は、噴霧デバイス及びその使用方法に関する。

一般に、家庭内のみならず屋外で、有効成分を含む液体を霧化して人体に噴霧するミスト発生器（噴霧デバイス）が、美容や医療などの様々な用途で用いられている。

例えば、特許文献１に記載された従来のミスト発生器は、金属メッシュに対向するように配置された振動子により液体に超音波振動を付与して、金属メッシュを通して液体を霧化して人体へ噴霧するようになっている。また、現在市販されているミスト発生器は、装置に金属メッシュが備え付けられており、使用するたびごとに指定された容器にメーカー指定の液体を充填し、この容器を装置内にセットして使用することが常法となっている。

特開２０００−２３７２７５号公報

しかしながら、従来のミスト発生器においては、上述したようにメッシュが備え付けとなっているため、メッシュを交換することができないようになっている。このため、使用後のメンテナンスを怠ると、液体中の有効成分がメッシュに析出することがあり、場合によっては、ミスト発生器を長期間使用した後、メッシュの一部に細菌などが繁殖する虞があり、衛生上好ましくないという問題がある。

また、従来のミスト発生器においては、用いる液体の種類に応じてメッシュが設計されているため、所定のミスト発生器で使用できる液体は予め決められている。そのため、使用する液体を使用者が任意に変更することができず、利便性を欠いていた。

一方、噴霧デバイスに用いられるメッシュを交換可能とすることにより、同一のミスト発生器で様々な液体を使用可能にすることも考えられる。この場合、メッシュが劣化したり、不衛生になったりすることを防止することもできる。

しかしながら、一般にメッシュから液体を噴霧するためには、振動子を用いてそのメッシュの持つ特性（例えばメッシュの微細な穴の径）に対応する振動をさせなければならない。このため、メッシュを交換可能とした場合、メッシュ毎に振動子に送る信号を切り替え可能とする必要があり、噴霧デバイスのコストが高くなったり、その操作が煩雑となったりするという問題が生じる。

また従来のミスト発生器においては、用いる液体の種類が特定されている場合が多い。これは、主として、使用する液体が異なるとその粘度も異なることによる。すなわち、液体の粘度が異なると、ミスト発生器における最適な噴霧条件が異なってくるためである。

例えば、ミスト発生器に用いられる液体が低粘度である場合、メッシュを振動させる振動子の周波数が高く設定されていることが一般的である。この場合、使用する液体を低粘度のものから高粘度のものに変更すると、液体がメッシュから噴霧された後、振動子の周波数が高いため、メッシュに対して新たな液体が充分に流動できなくなってしまう。このため、ミスト発生器から液体を噴霧できないおそれがある。逆に、ミスト発生器に用いられる液体が高粘度である場合、メッシュを振動させる振動子の周波数が低く設定されていることが一般的である。この場合、使用する液体を高粘度のものから低粘度のものに変更すると、振動子の周波数が低すぎるため、ミスト発生器から液体が噴霧できなくなってしまう。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、噴霧デバイスに用いられる液体を粘度が異なるものに変更した場合であっても、液体を十分に噴霧することが可能な噴霧デバイスを提供することを主目的とする。

本発明の一実施の形態による噴霧デバイスは、噴霧デバイスであって、噴霧口を有する筐体と、前記筐体内に配置された液体カートリッジであって、一端が開口する液体収容部を有する容器部と、前記液体収容部の開口を覆うように前記容器部の一端側に配設され、複数の貫通孔を含むメッシュ部材とを有する、液体カートリッジと、前記液体カートリッジの前記メッシュ部材に超音波振動を付与することにより、前記液体収容部内に収容された液体を霧化する振動付与部と、前記振動付与部に接続され、前記振動付与部に電力を供給することにより、前記振動付与部を用いて前記メッシュ部材に超音波振動を発生させる制御部と、を備え、前記制御部は、前記振動付与部が、前記振動付与部の超音波振動の周波数が所定の第１周波数ｆ_１をもつ低周波段階と、前記振動付与部の超音波振動の周波数が前記第１周波数ｆ_１より高い第２周波数ｆ_２をもつ高周波段階とを交互に実行するように、前記振動付与部に電力を供給することを特徴とするものである。

本発明の一実施の形態による噴霧デバイスにおいて、前記第２周波数ｆ_２は、前記第１周波数ｆ_１より１ｋＨｚ以上高くてもよい。

本発明の一実施の形態による噴霧デバイスにおいて、前記低周波段階で前記制御部から前記振動付与部に供給される電力の電圧Ｖ_１と、前記高周波段階で前記制御部から前記振動付与部に供給される電力の電圧Ｖ_２とが異なってもよい。

本発明の一実施の形態による噴霧デバイスにおいて、前記電圧Ｖ_１と前記電圧Ｖ_２との差が１Ｖ以上であってもよい。

本発明の一実施の形態による噴霧デバイスにおいて、各前記低周波段階は一定時間Ｔ_１実行され、各前記高周波段階は一定時間Ｔ_２実行され、前記時間Ｔ_１の長さは前記時間Ｔ_２の長さ以下であってもよい。

本発明の一実施の形態による噴霧デバイスにおいて、各前記低周波段階と各前記高周波段階との間に、前記制御部から前記振動付与部に電力を供給しないゼロ周波段階が設けられていてもよい。

本発明の一実施の形態による噴霧デバイスにおいて、各前記ゼロ周波段階は一定時間Ｔ_０実行され、前記時間Ｔ_０の長さは、前記時間Ｔ_１の長さより短く、かつ前記時間Ｔ_２の長さより短くてもよい。

本発明の一実施の形態による噴霧デバイスの使用方法は、噴霧デバイスの使用方法であって、前記噴霧デバイスは、噴霧口を有する筐体と、前記筐体内に配置された液体カートリッジであって、一端が開口する液体収容部を有する容器部と、前記液体収容部の開口を覆うように前記容器部の一端側に配設され、複数の貫通孔を含むメッシュ部材とを有する、液体カートリッジと、前記液体カートリッジの前記メッシュ部材に超音波振動を付与することにより、前記液体収容部内に収容された液体を霧化する振動付与部とを有し、前記噴霧デバイスの使用方法は、前記振動付与部を、所定の第１周波数ｆ_１をもつように超音波振動させる低周波段階と、前記振動付与部を、前記第１周波数ｆ_１より高い第２周波数ｆ_２をもつように超音波振動させる高周波段階とを備え、前記低周波段階と前記高周波段階とは交互に実行されることを特徴とするものである。

本発明によれば、噴霧デバイスに用いられる液体を粘度が異なるものに変更した場合であっても、噴霧デバイスから十分に液体を噴霧することができる。

図１は本発明の一実施形態に係る噴霧デバイスの概略構成図である。 図２（Ａ）〜（Ｄ）はミスト発生機構の一例を説明するための模式図である。 図３はメッシュ付容器の断面図である。 図４は液体カートリッジの断面図である。 図５はシール部材を含む液体カートリッジを示す断面図である。 図６（Ａ）〜（Ｂ）は低周波段階と高周波段階とを交互に実行する際の、振動付与部の超音波振動を示す概略図である。 図７はメッシュ部材の貫通孔の裏面に液体が補充される状態を示す模式図である。

以下、図面を参照しながら本発明の各実施形態について説明する。図面は例示であり、説明のために特徴部を誇張することがあり、実物とは異なる場合がある。また、技術思想を逸脱しない範囲において適宜変更して実施することが可能である。なお、以下の各図において、同一部分には同一の符号を付しており、一部詳細な説明を省略する場合がある。

（噴霧デバイス）
まず本発明の一実施形態に係る噴霧デバイス（ミスト発生器）の構成について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る噴霧デバイスの概略構成図である。以下で説明する噴霧デバイスは、設置場所を固定して利用するものであってもよいし、使用者が携帯して任意の場所で利用するものであってもよい。

図１に示すように、噴霧デバイス１０００は、筐体１０１０と、筐体１０１０内に配置された液体カートリッジ１００と、液体カートリッジ１００に振動を付与する振動付与部１０２０と、振動付与部１０２０に接続され、振動付与部１０２０に電源を供給する電源部１０３０と、を少なくとも有している。この噴霧デバイス１０００において、筐体１０１０に設けられた噴霧口１０１５を通じて、霧化した液体１３０が筐体１０１０外へ噴霧されるようになっている。

筐体１０１０の形態は特に限定されるものではないが、例えば細長い筒形状を有していても良い。また、図１に示すように、筐体１０１０内には、噴霧デバイス１０００を制御する制御部１０５０が設けられ、この制御部１０５０には、電源部１０３０と、入力部１０４０とが、配線部１０６０を介してそれぞれ電気的に接続されている。

詳細は後述するが、液体カートリッジ１００は、少なくとも、液体収容部１１２を有する容器部１１０と、液体収容部１１２の開口を覆うように設けられるとともに複数の貫通孔１２２を含むメッシュ部材１２０とにより構成されている。また、容器部１１０の液体収容部１１２には液体１３０が格納されている。

この液体カートリッジ１００は、筐体１０１０の噴霧口１０１５に対応する位置にメッシュ部材１２０が配置されるように設置されている。液体カートリッジ１００の配置は、液体１３０の噴霧方向に応じて適宜設定される。例えば、液体１３０の噴霧方向が鉛直方向である場合には、メッシュ部材１２０が鉛直方向を向くように配置され、また、液体１３０の噴霧方向が水平方向である場合には、メッシュ部材１２０が水平方向を向くように配置される。筐体１０１０には、液体カートリッジ１００が挿設可能なように挿入口（図示せず）が形成されている。挿入口の位置は、筐体１０１０の上部あるいは側部であっても良い。この場合、液体カートリッジ１００は、挿入口を介して筐体１０１０内に取外し可能に装着される。

液体カートリッジ１００に格納された液体１３０は、所定の手段によって霧化され、メッシュ部材１２０を通過して噴霧口１０１５から筐体１０１０外へ噴霧される。図１では、振動付与部１０２０によりメッシュ部材１２０を振動し、該振動を利用して微小なミストを発生させる例を示している。

振動付与部１０２０は、制御部１０５０を介して電源部１０３０から供給された電力により、メッシュ部材１２０に超音波振動を加え、液体カートリッジ１００に格納された液体１３０を霧化する機能を有する。本実施の形態において、振動付与部１０２０は、メッシュ部材１２０のうち貫通孔１２２が設けられた領域の周囲に接触するよう配置されている。また、振動付与部１０２０は、例えば円環状または多角形環状からなる平面形状を有していても良い。このような振動付与部１０２０としては、例えば圧電素子を挙げることができる。

図１において、振動付与部１０２０は、メッシュ部材１２０の表面側（容器部１１０の反対側）に接触するよう配置されているが、これに限られるものではない。例えば、振動付与部１０２０をメッシュ部材１２０の裏面側（容器部１１０側）に接触するよう配置し、これによりメッシュ部材１２０に振動を付与する形態であってもよい。あるいは、振動付与部１０２０を容器部１１０の底面側に配置し、これにより容器部１１０内の液体１３０に振動を付与する形態であってもよい。

電源部１０３０としては、例えば乾電池や充電池等の電池を用いることができる。電源部１０３０が充電池からなる場合、充電は家庭用コンセントによって行っても良く、太陽光によって行っても良い。また充電池等を用いない場合には、例えばＡＣアダプタなどを介してコンセントに接続し、直接に電力を供給しても構わない。

入力部１０４０は、制御部１０５０を介して、電源部１０３０から液体カートリッジ１００の振動付与部１０２０へ加わる電力をオンオフするものであり、例えば公知の電源スイッチからなっている。

制御部１０５０は、振動付与部１０２０に接続されており、電源部１０３０からの電力を振動付与部１０２０に供給することにより、メッシュ部材１２０に超音波振動を発生させる役割を果たす。本実施の形態において、後述するように、制御部１０５０は、振動付与部１０２０が、その超音波振動の周波数が所定の第１周波数ｆ_１をもつ低周波段階Ｓ_１と、その超音波振動の周波数が第２周波数ｆ_２をもつ高周波段階Ｓ_２とを交互に実行するように、振動付与部１０２０に対して電力を供給するものである。

図１に示すように、制御部１０５０は、電源部１０３０に接続された発振回路１０５１と、発振回路１０５１に接続されたマイクロプロセッサ１０５２と、マイクロプロセッサ１０５２に接続された駆動回路１０５３とを有している。このうち発振回路１０５１は、所定の周波数の信号を出力し、これをマイクロプロセッサ１０５２に送信するものである。マイクロプロセッサ１０５２は、振動付与部１０２０が低周波段階Ｓ_１と高周波段階Ｓ_２とを交互に実行するための駆動信号を作成して、これを駆動回路１０５３に出力するものである。駆動回路１０５３は、マイクロプロセッサ１０５２からの駆動信号に基づき、振動付与部１０２０を振動させるための電力（信号）を出力するものである。なお、制御部１０５０としては、公知のパルスジェネレータを用いても良い。

次に、図１及び図２（Ａ）〜（Ｄ）を参照して、噴霧デバイス１０００のミスト発生機構について説明を行う。図２（Ａ）〜（Ｄ）は、噴霧デバイス１０００のミスト発生機構の一例を説明するための模式図である。図２（Ａ）〜（Ｄ）において、メッシュ部材１２０のうち容器部１１０に固定された位置よりも内側であって、液体１３０の反対側に、圧電素子などの振動付与部１０２０が設けられている。

図２（Ａ）は、メッシュ部材１２０に振動を付与していない状態を示す図であり、液体１３０の表面張力によりメッシュ部材１２０に液体１３０が接触している。筐体１０１０に設けられたスイッチなどの入力部１０４０を使用者が押すと、「ＯＮ」の信号が制御部１０５０に送信される。制御部１０５０では入力部１０４０からの「ＯＮ」の信号によって電源部１０３０から振動付与部１０２０へと電源を供給する。これにより、振動付与部１０２０が振動を始める。

図２（Ｂ）〜（Ｄ）は、振動付与部１０２０によりメッシュ部材１２０に振動を付与した状態を示す図である。図２（Ｂ）では、メッシュ部材１２０が外側へ変位し、それに伴って表面張力により液体１３０が外側へ引っ張られる。図２（Ｃ）では、メッシュ部材１２０が再び変位がない状態に変位し、それに伴って液体収容部１１２の内圧が高まり、液体１３０が外側へ押し出される。図２（Ｄ）では、メッシュ部材１２０が内側へ変位し、押し出された液体１３０は表面張力により球形になり噴出される。圧電素子等の振動付与部１０２０によりメッシュ部材１２０に繰返し振動を付与することで、連続的にミストを発生させることができる。

（メッシュ付容器）
次に、噴霧デバイスに装着される液体カートリッジを構成するメッシュ付容器について、図３を用いて説明する。

図３に示すように、メッシュ付容器１０は、少なくとも容器部１１０と、メッシュ部材１２０とにより構成されている。より詳細には、メッシュ付容器１０は、一端が開口する液体収容部１１２を有する容器部１１０と、液体収容部１１２の開口を覆うように容器部１１０の一端側に配設され、複数の貫通孔１２２が形成されたメッシュ部材１２０とを備えている。また、メッシュ部材１２０の複数の貫通孔１２２は、液体収容部１１２の開口が存在する領域（開口領域１１３）に位置している。

Ａ．容器部
容器部１１０は、液体１３０を収容可能な内室である液体収容部１１２を備える。液体収容部１１２は一端が開口し、液体収容部１１２で保持された液体１３０が該開口を通じて容器部１１０外に導かれる。また、容器部１１０は、液体収容部１１２の外周に設けられたフランジ部１１４を有しており、このフランジ部１１４を介して容器部１１０とメッシュ部材１２０が接合されている。容器部１１０の材質に制限はないが、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリスチレン（ＰＳ）などの樹脂、ガラス、シリコンなどの半導体、アルミニウムなどの金属等、又はこれらの積層体などを用いることができる。材質が樹脂である場合には、射出成形、熱成形などの公知の手法で作製可能であり、また材質がガラス、半導体、又は金属等である場合には、機械加工、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）加工技術などの公知の手法で作製可能である。なかでも、使い捨て利用する場合には、コスト及び生産性の観点から樹脂を用いることが好ましい。

Ｂ．メッシュ部材
メッシュ部材１２０は、液体収容部１１２の開口を覆うように容器部１１０の一端側に配設される。メッシュ部材１２０には多数の貫通孔１２２が形成されており、多数の貫通孔１２２は液体収容部１１２の開口が存在する領域（開口領域１１３）に位置する。メッシュ部材１２０の材質に制限はないが、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリプロプレン（ＰＰ）の単層又はこれら積層体とすることができる。メッシュ部材１２０の厚さに制限はなく、材質に応じて適切な剛性を得られるように設定するとよい。具体的な数値を挙げると、例えば、１０μｍ〜１０ｍｍの範囲で設定するとよい。

貫通孔１２２の開口の大きさは、分級する程度に応じて適宜設定することができるが、例えば、１〜５０μｍの範囲とするとよい。例えば、化粧水を霧化してミストとして放散する場合には、上記数値範囲とすることで、肌への浸透効果を高めることができるからである。貫通孔１２２は、その孔の大きさが均一に揃えられていてもよいし、孔の大きさが不均一であってもよい。貫通孔１２２の個数及びその存在密度には制限はないが、例えば１０〜５００個／ｍｍ^２の範囲とするとよい。なお、貫通孔１２２の平面形状は、円のほか、多角形又は楕円等としても良い。また、メッシュ部材１２０の表面と裏面とで、貫通孔１２２の開口の大きさが同一であってもよいし、互いに異なっていても良い。

メッシュ部材１２０の材料、厚み、その貫通孔１２２の形状等は、液体収容部１１２に収容される液体１３０の粘度によって定められていても良い。例えば、液体１３０の粘度が高い場合、液体１３０の粘度が低い場合と比べて、メッシュ部材１２０の材料を軟らかくし、厚みを薄くし、および／または貫通孔１２２の径を大きくすることが好ましい。ただし材料が柔らかくなることで、メッシュでの振動が低減されやすくなる、または貫通孔１２２の径が、本発明によるメッシュ部材１２０の固定によって広がってしまうなどの可能性がある。このため、貫通孔１２２の径は、例えばメッシュ部材１２０の破断伸度（引張り伸び）を目安とした場合にその１１０〜２７０％、より好ましくは１１０〜２２０％の範囲で設定することが好ましい。

以上説明したメッシュ部材１２０と容器部１１０とは、例えば、直接接合又は接着剤による接合により一体化することができる。直接接合においては、例えば、メッシュ部材１２０と容器部１１０とを同一材質の樹脂により構成する場合には、超音波融着法を用いて両者を接合することができる。接着剤による接合においては、メッシュ部材１２０の材質と容器部１１０の材質とを考慮して適切な接着剤を用いるとよい。例えば、加熱により溶融し、冷却することで固化するヒートシール剤を用いても良い。

あるいは、容器部１１０とメッシュ部材１２０とを予め別体に構成しておき、容器部１１０とメッシュ部材１２０とを噴霧デバイス１０００に装着する際に、これらを接合しても良い。この場合、例えば噴霧デバイス１０００側の図示しない固定部材により、容器部１１０のフランジ部１１４およびメッシュ部材１２０の外周を接合するようにしても良い。

なお、本明細書において、メッシュ部材１２０のうち、液体１３０が噴霧される側の面（図３の上面）を表面といい、容器部１１０側の面（図３の下面）を裏面という。

メッシュ部材１２０は均一な厚みを有しているが、これに限られるものではない。例えば、メッシュ部材１２０のうち、振動付与部１０２０が接触する領域より径方向内側の領域を薄肉領域とし、振動付与部１０２０が接触する領域より径方向外側の領域を厚肉領域としても良い。

なお、本実施の形態において、振動付与部１０２０は噴霧デバイス１０００側に設けられているが、これに限られるものではなく、メッシュ付容器１０（液体カートリッジ１００）側に設けられていても良い。例えば接着剤により、振動付与部１０２０をメッシュ部材１２０に取り付け、メッシュ部材１２０および振動付与部１０２０を一体として交換可能としても良い。

（液体カートリッジ）
上記メッシュ付容器の液体収容部に液体が充填されることにより、液体カートリッジが構成される。以下では、図４を参照して液体カートリッジについて説明を行う。

図４において、液体カートリッジ１００は、上述したメッシュ付容器１０の液体収容部１１２に液体１３０を充填することにより構成される。このような液体カートリッジ１００は、液体収容部１１２を有する容器部１１０と、液体収容部１１２の開口を覆うように設けられたメッシュ部材１２０とを備えている。また、液体収容部１１２には液体１３０が格納されている。なお、容器部１１０及びメッシュ部材１２０の構成については、既に説明したので、ここでは詳細な説明を省略する。

このような液体カートリッジ１００は、図５に示すように、充填された液体１３０の劣化や外部への液漏れを防ぐために、メッシュ部材１２０上に液体１３０を封止するシール部材１５０を更に備えることが好ましい。このシール部材１５０は、メッシュ部材１２０の表面に貫通孔１２２を覆うように設けられている。

このシール部材１５０は、例えば、接着層を介してメッシュ部材１２０に固定されている。シール部材１５０の材質には、制限がないが、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ナイロン等の樹脂、アルミなどの金属、又はこれらの積層体を用いることができる。シール部材１５０の厚さに制限はなく、例えば、１０μｍ〜１ｍｍの範囲としてもよい。シール部材１５０は、メッシュ部材１２０から剥離可能に配設されることが好ましい。シール部材１５０をメッシュ部材１２０に接合する方法としては、弱粘着性の接着剤を用いてシール部材１５０をメッシュ部材１２０に接合する方法、ヒートシール剤などの接着剤によりシール部材１５０とメッシュ部材１２０が部分的に接着されるように接着面積を制御する方法を挙げることができる。

メッシュ付容器１０の液体収容部１１２へ液体１３０を充填する方法は種々考えられる。例えば、液体収容部１１２に液体１３０を注入した後で、メッシュ部材１２０を容器部１１０に接合する方法か、あるいは、メッシュ部材１２０を容器部１１０に接合した後で容器部１１０の他端（底面側）の注入孔（図示せず）から液体１３０を注入し、この注入孔を封止する方法などが考えられる。なお、メッシュ付容器１０の液体収容部１１２に充填される液体１３０は、使用時において液体状態であるものであれば特に限定されないが、例えば、化粧水、薬剤、芳香剤を挙げることができる。

（本実施の形態の作用）
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。

まず、使用者は、図示しない液体カートリッジ用のパッケージを開封して、液体カートリッジ１００を取り出す。次に、液体カートリッジ１００のシール部材１５０（図５）をメッシュ部材１２０から剥離除去する。これにより、液体カートリッジ１００のメッシュ部材１２０が外方に露出する。

続いて、使用者は、噴霧デバイス１０００の筐体１０１０内に、液体カートリッジ１００を装着する（図１参照）。このとき、液体カートリッジ１００は、筐体１０１０の挿入口（図示せず）から挿入される。また、液体カートリッジ１００のメッシュ部材１２０が、筐体１０１０の噴霧口１０１５に対応する位置に配置され、メッシュ部材１２０が振動付与部１０２０に接触するようにする。

次に、使用者がスイッチなどの入力部１０４０をオンにすると、制御部１０５０は、電源部１０３０からの電力を振動付与部１０２０へ向けて供給する。これにより、振動付与部１０２０が振動を始める。この際、上述したように（図２（Ａ）〜（Ｄ））、振動付与部１０２０によってメッシュ部材１２０が振動され、メッシュ部材１２０の貫通孔１２２からミスト状の液体１３０が噴霧される。

この間、制御部１０５０は、図６（Ａ）に示すように、低周波段階Ｓ_１と高周波段階Ｓ_２とを交互に実行するように、振動付与部１０２０に電力を供給する。なお、図６（Ａ）は、低周波段階Ｓ_１と高周波段階Ｓ_２とを交互に実行する際の、振動付与部１０２０の超音波振動を示す概略図である。図６（Ａ）において、縦軸は振動付与部１０２０の振幅を示し、横軸は時間を示している。

このうち低周波段階Ｓ_１は、主として液体１３０が高粘度（例えば２０〜３０℃の室温近傍において１．５×１０^−３〜３．０×１０^−３Ｐａ・ｓ）である場合に、貫通孔１２２から液体１３０を噴霧するステップである。この低周波段階Ｓ_１では、振動付与部１０２０が所定の第１周波数ｆ_１で超音波振動するように、振動付与部１０２０が制御される。

一方、高周波段階Ｓ_２は、主として液体１３０が低粘度（例えば２０〜３０℃の室温近傍において０．８×１０^−３〜１．５×１０^−３Ｐａ・ｓ）である場合に、貫通孔１２２から液体１３０を噴霧するステップである。この高周波段階Ｓ_２では、振動付与部１０２０が所定の第２周波数ｆ_２（＞ｆ_１）で超音波振動するように、振動付与部１０２０が制御される。

なお、低周波段階Ｓ_１と高周波段階Ｓ_２との両方において、振動付与部１０２０によってメッシュ部材１２０が振動される周波数は、振動付与部１０２０自体が超音波振動する周波数と略同一となる。

例えば、液体１３０が高粘度である場合、低周波段階Ｓ_１においては、振動付与部１０２０によってメッシュ部材１２０が振動され、貫通孔１２２からミスト状の液体１３０が噴霧される。一方、高周波段階Ｓ_２においては、液体１３０の粘度が高いため、液体１３０は噴霧されにくいが、この間、貫通孔１２２の裏面に液体１３０が確実に補充される（図７の矢印参照）。したがって、その次の低周波段階Ｓ_１の際、貫通孔１２２から液体１３０をスムーズに噴霧することができる。

これに対して、液体１３０が低粘度である場合、高周波段階Ｓ_２においては、振動付与部１０２０によってメッシュ部材１２０が振動され、貫通孔１２２からミスト状の液体１３０が噴霧される。一方、低周波段階Ｓ_１においては、液体１３０の粘度が低いため、液体１３０は噴霧されにくいが、この間、貫通孔１２２の裏面に液体１３０が確実に補充される（図７の矢印参照）。したがって、その次の高周波段階Ｓ_２の際、貫通孔１２２から液体１３０をスムーズに噴霧することができる。

なお、第１周波数ｆ_１は５０ｋＨｚ〜１４０ｋＨｚの範囲に含まれる一定値とすることが好ましい。とりわけ、第１周波数ｆ_１は高粘度の液体１３０に対応する所定のメッシュ部材１２０の共振周波数に一致させることが好ましい。また、第２周波数ｆ_２は１１０ｋＨｚ〜２００ｋＨｚの範囲に含まれる一定値とすることが好ましい。とりわけ、第２周波数ｆ_２は低粘度の液体１３０に対応する所定のメッシュ部材１２０の共振周波数に一致させることが好ましい。

また、上記では、第１周波数ｆ_１と第２周波数ｆ_２がとりうる範囲は重複しているように見えるが、異なる粘度の液体を用いるためにも、周波数は重複させない。メッシュ部材１２０の材質や貫通孔１２２の径にもよるが、第２周波数ｆ_２は第１周波数ｆ_１より１ｋＨｚ以上高いことが好ましく、１０ｋＨｚ以上高いことが更に好ましい。例えば、第１周波数ｆ_１が１３０ｋＨｚであるときには第２周波数ｆ_２は１３１ｋＨｚ以上、より好ましくは１４０ｋＨｚ以上の値をとる。このように、第２周波数ｆ_２と第１周波数ｆ_１との差を大きくすることにより、液体カートリッジ１００に収容される液体１３０として、様々な粘度の液体を用いることが可能となる。

さらに、図６（Ａ）に示すように、各低周波段階Ｓ_１はそれぞれ一定時間Ｔ_１ずつ実行され、各高周波段階Ｓ_２はそれぞれ一定時間Ｔ_２ずつ実行される。このとき、各低周波段階Ｓ_１が実行される時間Ｔ_１の長さは、各高周波段階Ｓ_２が実行される時間Ｔ_２の長さ以下（Ｔ_１≦Ｔ_２）であることが好ましい。この理由は以下の通りである。すなわち、低粘度の液体１３０と高粘度の液体１３０とを比較すると、同じ空間に充填されるまでに要する時間は低粘度の液体１３０の方が短い。また、上述したように、低周波段階Ｓ_１の際、低粘度の液体１３０が貫通孔１２２の裏面に充填され、高周波段階Ｓ_２の際、高粘度の液体１３０が貫通孔１２２の裏面に充填される。したがって、低周波段階Ｓ_１の時間Ｔ_１を高周波段階Ｓ_２の時間Ｔ_２より短くすることにより、液体１３０が高粘度であっても低粘度であっても、貫通孔１２２の裏面に液体１３０を適切に充填することができるからである。

また、低周波段階Ｓ_１で制御部１０５０から振動付与部１０２０に供給される電力の電圧Ｖ_１と、高周波段階Ｓ_２で制御部１０５０から振動付与部１０２０に供給される電力の電圧Ｖ_２とを異ならせても良い。

例えば、低周波段階Ｓ_１における電圧Ｖ_１を高周波段階Ｓ_２における電圧Ｖ_２より高くしても良い。この場合、低周波段階Ｓ_１における振動付与部１０２０の振幅は、高周波段階Ｓ_２における振動付与部１０２０の振幅より大きくなる。これにより、低周波段階Ｓ_１において、メッシュ部材１２０が大きく振られるので、高粘度の液体１３０をより噴霧させやすくすることができる。また、高周波段階Ｓ_２において、メッシュ部材１２０が小さく振られるので、低粘度の液体１３０をより噴霧させやすくすることができる。この場合、電圧Ｖ_１を例えば５Ｖ〜１０Ｖとし、電圧Ｖ_２は例えば３Ｖ〜８Ｖとすることが好ましい。

あるいは、低周波段階Ｓ_１における電圧Ｖ_１を高周波段階Ｓ_２における電圧Ｖ_２よりも低くしても良い。この場合、低周波段階Ｓ_１における振動付与部１０２０の振幅は、高周波段階Ｓ_２における振動付与部１０２０の振幅より小さくなる。これにより、低周波段階Ｓ_１において、メッシュ部材１２０が小さく振られるので、低粘度の液体１３０を貫通孔１２２の裏面に充填させやすくなる。また、高周波段階Ｓ_２において、メッシュ部材１２０が大きく振られるので、高粘度の液体１３０を貫通孔１２２の裏面に充填させやすくなる。この場合、電圧Ｖ_１を例えば３Ｖ〜８Ｖとし、電圧Ｖ_２は例えば１Ｖ〜５Ｖとすることが好ましい。

周波数のときと同様、電圧もまたとりうる範囲が重複しているが、異なる粘度の液体を用いるためにも、重複することは無い。上記それぞれの場合において、電圧Ｖ_１と電圧Ｖ_２との差が１Ｖ以上であることが好ましい。このように、電圧Ｖ_１と電圧Ｖ_２との差を大きくすることにより、様々な粘度の液体１３０を効果的に噴霧することが可能となる。

なお、図６（Ａ）において、振動付与部１０２０が２つの異なる周波数を交互に用いて超音波振動するようにしているが、これに限らず、３つ以上の異なる周波数を繰り返し用いても良い。

また、図６（Ｂ）に示すように、低周波段階Ｓ_１と高周波段階Ｓ_２との間に、制御部１０５０から振動付与部１０２０に電力を供給しないゼロ周波段階Ｓ_０が設けられていてもよい。このゼロ周波段階Ｓ_０において、振動付与部１０２０からメッシュ部材１２０に超音波振動は付与されない。また、各ゼロ周波段階Ｓ_０は一定時間Ｔ_０ずつ実行される。この時間Ｔ_０の長さは、各低周波段階Ｓ_１が実行される時間Ｔ_１の長さより短く（Ｔ_０＜Ｔ_１）、かつ各高周波段階Ｓ_２が実行される時間Ｔ_２の長さより短い（Ｔ_０＜Ｔ_２）ことが好ましい。この場合、ゼロ周波段階Ｓ_０において液体１３０を貫通孔１２２の裏面に確実に充填させることができるので、その後の低周波段階Ｓ_１または高周波段階Ｓ_２において、貫通孔１２２から液体１３０をスムーズに噴霧させることができる。なお、ゼロ周波段階Ｓ_０では、制御部１０５０から振動付与部１０２０に対して、低周波段階Ｓ_１及び高周波段階Ｓ_２で供給する電力よりも小さく、かつメッシュ部材１２０が適当に振動しない程度の電力を供給してもよいものとする。

このようにしてメッシュ部材１２０の貫通孔１２２から液体１３０が噴霧された後、液体収容部１１２の液体１３０が空になった場合、使用者は、入力部１０４０をオフにする。これにより電源部１０３０から振動付与部１０２０へ供給される電源が停止して、メッシュ部材１２０の振動が停止する。なお、使用者が入力部１０４０へオフの信号を伝えずに、噴霧デバイス１０００に内蔵されたタイマー機構により、所定時間経過後に運転が停止するものであってもよい。

次に使用者は、空の液体カートリッジ１００（メッシュ付容器１０）を噴霧デバイス１０００の筐体１０１０内から取り出して、廃棄する。続いて、使用者は、必要に応じて新しい液体カートリッジ１００（例えば、収容された液体１３０の粘度が異なる液体カートリッジ１００）を噴霧デバイス１０００の筐体１０１０内に装着し、噴霧デバイス１０００を引き続き使用する。

このように本実施の形態によれば、制御部１０５０は、振動付与部１０２０が、振動付与部１０２０の超音波振動の周波数が所定の第１周波数ｆ_１をもつ低周波段階Ｓ_１と、振動付与部１０２０の超音波振動の周波数が第２周波数ｆ_２（＞ｆ_１）をもつ高周波段階Ｓ_２とを交互に実行するように、振動付与部１０２０に対して電力を供給する。これにより、メッシュ部材１２０（液体カートリッジ１００）を異なる種類のものに交換した場合であっても、液体１３０を確実に噴霧することができるため、利便性が高められる。

とりわけ、液体収容部１１２に収容された液体１３０の粘度が異なる場合であっても、噴霧デバイス１０００側の各種設定値等を調整することなく、そのまま噴霧デバイス１０００を使用することができる。したがって、噴霧デバイス１０００の構成が複雑になるおそれがなく、噴霧デバイス１０００のコスト上昇が抑えられる。また、噴霧デバイス１０００を交換した際、使用者が噴霧デバイス１０００に対して煩雑な操作を行う必要もない。

１０ メッシュ付容器
１００ 液体カートリッジ
１１０ 容器部
１１２ 液体収容部
１２０ メッシュ部材
１２２ 貫通孔
１３０ 液体
１５０ シール部材
１０００ 噴霧デバイス
１０１０ 筐体
１０１５ 噴霧口
１０２０ 振動付与部
１０３０ 電源部
１０４０ 入力部
１０５０ 制御部
１０６０ 配線部

Claims (8)

1. 噴霧デバイスであって、
   噴霧口を有する筐体と、
   前記筐体内に配置された液体カートリッジであって、一端が開口する液体収容部を有する容器部と、前記液体収容部の開口を覆うように前記容器部の一端側に配設され、複数の貫通孔を含むメッシュ部材とを有する、液体カートリッジと、
   前記液体カートリッジの前記メッシュ部材に超音波振動を付与することにより、前記液体収容部内に収容された液体を霧化する振動付与部と、
   前記振動付与部に接続され、前記振動付与部に電力を供給することにより、前記振動付与部を用いて前記メッシュ部材に超音波振動を発生させる制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記振動付与部が、前記振動付与部の超音波振動の周波数が所定の第１周波数ｆ_１をもつ低周波段階と、前記振動付与部の超音波振動の周波数が前記第１周波数ｆ_１より高い第２周波数ｆ_２をもつ高周波段階とを交互に実行するように、前記振動付与部に電力を供給することを特徴とする噴霧デバイス。
2. 前記第２周波数ｆ_２は、前記第１周波数ｆ_１より１ｋＨｚ以上高いことを特徴とする請求項１記載の噴霧デバイス。
3. 前記低周波段階で前記制御部から前記振動付与部に供給される電力の電圧Ｖ_１と、前記高周波段階で前記制御部から前記振動付与部に供給される電力の電圧Ｖ_２とが異なることを特徴とする請求項１又は２記載の噴霧デバイス。
4. 前記電圧Ｖ_１と前記電圧Ｖ_２との差が１Ｖ以上であることを特徴とする請求項３記載の噴霧デバイス。
5. 各前記低周波段階は一定時間Ｔ_１実行され、各前記高周波段階は一定時間Ｔ_２実行され、前記時間Ｔ_１の長さは前記時間Ｔ_２の長さ以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の噴霧デバイス。
6. 各前記低周波段階と各前記高周波段階との間に、前記制御部から前記振動付与部に電力を供給しないゼロ周波段階が設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載の噴霧デバイス。
7. 各前記ゼロ周波段階は一定時間Ｔ_０実行され、前記時間Ｔ_０の長さは、前記時間Ｔ_１の長さより短く、かつ前記時間Ｔ_２の長さより短いことを特徴とする請求項６記載の噴霧デバイス。
8. 噴霧デバイスの使用方法であって、
   前記噴霧デバイスは、
   噴霧口を有する筐体と、
   前記筐体内に配置された液体カートリッジであって、一端が開口する液体収容部を有する容器部と、前記液体収容部の開口を覆うように前記容器部の一端側に配設され、複数の貫通孔を含むメッシュ部材とを有する、液体カートリッジと、
   前記液体カートリッジの前記メッシュ部材に超音波振動を付与することにより、前記液体収容部内に収容された液体を霧化する振動付与部とを有し、
   前記噴霧デバイスの使用方法は、
   前記振動付与部を、所定の第１周波数ｆ_１をもつように超音波振動させる低周波段階と、
   前記振動付与部を、前記第１周波数ｆ_１より高い第２周波数ｆ_２をもつように超音波振動させる高周波段階とを備え、
   前記低周波段階と前記高周波段階とは交互に実行されることを特徴とする噴霧デバイスの使用方法。