JP2014121688A - Atomizer - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、超音波を利用して薬液や水等の液体を霧化する霧化装置に関する。 The present invention relates to an atomization apparatus that atomizes a liquid such as a chemical solution or water using ultrasonic waves.
従来、超音波を利用して薬液や水等の液体を霧化する霧化装置として、例えば、特許文献1に示されるように、複数個の微小孔を有する振動板が振動して液体を霧化する構成が知られている。すなわち、特許文献1に開示された超音波噴霧装置は、複数個の微小孔を有する振動板と、該振動板を振動させる圧電振動板と、を有し、圧電振動板の中心部に形成された開孔を覆う位置に振動板が一体的に取り付けられた超音波霧化ユニットを備えている。
Conventionally, as an atomizing device that atomizes a liquid such as a chemical solution or water using ultrasonic waves, for example, as shown in
また、特許文献2には、超音波ホーンを介して振動子の振動を増幅し、増幅された振動を吸液性の緩衝体に伝え、振動子とは別体であってメッシュ構造を有する多孔板を通じて、液体を霧化するタイプの霧化装置が開示されている。
Further, in
特許文献1に開示された超音波噴霧装置では、振動板に形成されている微小孔メッシュの開口径が非常に小さいために、長時間にわたる使用により、振動板に形成された微小孔が目詰まりを起こすことがある。また、使用する薬液の種類に応じて、微小孔の最適な開口径が異なるために、振動板の交換が必要になる場合もある。このような場合、特許文献1の超音波噴霧装置では、振動板が圧電振動板に対して一体的に取り付けられているため、振動板及び圧電振動板をセットで交換しなければならず、交換作業が煩雑であり、交換費用が高価になるという問題がある。
In the ultrasonic spray device disclosed in
また、特許文献2のように、メッシュ構造を有する多孔板と振動子との間に超音波ホーンを備える構成では、装置が大型化し且つ高価になるという問題がある。なお、特許文献2において超音波ホーンを単に省略すると、振動子の振動が増幅されない。このため、霧化を生じさせるためには、振動子を大きな電力(例えば、12Vで数百mA)で駆動しなければならず、非効率的である。
Further, as in
そこで、この発明の課題は、メッシュ機能を持った構成要素単独での交換を可能にするとともに、低電力で駆動でき、小型且つ安価に構成可能な霧化装置を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an atomizing device that can be replaced by a single component having a mesh function, can be driven with low power, and can be configured in a small size and at low cost.
上記課題を解決するため、この発明の霧化装置は、平坦な円環形状の外形形状をしていて、超音波周波数で径方向に伸縮振動する径方向振動子と、実質的に板状であって、前記径方向振動子の円環部分で囲まれた孔を塞ぐように前記径方向振動子に取り付けられ、前記径方向振動子の振動に伴って前記径方向振動子の振動方向に対して垂直である縦方向に振動する縦方向振動要素と、実質的に板状の外形形状をしていて、前記縦方向振動要素に対向して離間配置されるメッシュ要素と、を備える、超音波によって液体を霧化する霧化装置であって、前記メッシュ要素は、前記縦方向に沿って貫通する貫通孔を複数個有し、前記縦方向振動要素と前記メッシュ要素との間に存在する液体が、前記縦方向振動要素の振動に伴って、前記貫通孔を通過することによって霧化することを特徴とする。 In order to solve the above problems, an atomizing device of the present invention has a flat annular outer shape, a radial vibrator that expands and contracts in a radial direction at an ultrasonic frequency, and a substantially plate-like shape. And attached to the radial vibrator so as to close a hole surrounded by an annular portion of the radial vibrator, and with respect to the vibration direction of the radial vibrator along with the vibration of the radial vibrator. And a vertical vibration element that vibrates in a vertical direction that is vertical and a mesh element that has a substantially plate-like outer shape and is spaced apart from the vertical vibration element. In which the mesh element has a plurality of through holes penetrating along the longitudinal direction, and the liquid exists between the longitudinal vibration element and the mesh element. However, the vibration of the longitudinal vibration element causes the through hole to pass through. It characterized by atomization by.
この発明の霧化装置では、径方向振動子による径方向の振動が、縦方向振動要素における縦方向の振動に変換されて、縦方向の振動が液体に伝えられる。これにより、径方向振動子の振動エネルギが、液体に対して効率良く与えられて、低電力で効率良く霧化を生じさせることができる。 In the atomization apparatus of the present invention, the radial vibration by the radial vibrator is converted into the vertical vibration in the vertical vibration element, and the vertical vibration is transmitted to the liquid. Thereby, the vibration energy of the radial vibrator is efficiently applied to the liquid, and atomization can be efficiently generated with low power.
この発明の霧化装置では、メッシュ要素が、縦方向振動要素に対して別体で単独に構成されているので、メッシュ要素単独での交換が可能である。したがって、この発明の霧化装置は、径方向振動子と縦方向振動要素とメッシュ要素との三者をセットで交換する必要が無くなり、交換作業が容易になり、交換費用が安価になる。さらに、メッシュ要素を洗浄して再利用する場合、メッシュ要素だけを縦方向振動要素(及び径方向振動子)から分離して、メッシュ要素のみを洗浄でき、洗浄作業が容易である。 In the atomization device of the present invention, since the mesh element is configured separately from the longitudinal vibration element, the mesh element can be replaced alone. Therefore, in the atomization apparatus of the present invention, it is not necessary to replace the three elements of the radial vibrator, the longitudinal vibration element, and the mesh element as a set, the replacement work is facilitated, and the replacement cost is reduced. Further, when the mesh element is cleaned and reused, only the mesh element is separated from the longitudinal vibration element (and the radial vibrator), and only the mesh element can be cleaned, and the cleaning operation is easy.
また、メッシュ構造を有する多孔板と振動子との間に超音波ホーンを有する従来技術の霧化装置と比較して、この発明の霧化装置では、メッシュ要素と縦方向振動要素(及び径方向振動子)との間に実質的に液体のみが存在する配置が可能になる。したがって、この霧化装置が小型に構成される。また、超音波ホーンが省略されているので、この霧化装置が安価に構成される。 Compared with the prior art atomizing device having an ultrasonic horn between a perforated plate having a mesh structure and a vibrator, the atomizing device of the present invention has a mesh element and a longitudinal vibration element (and radial direction). An arrangement in which only liquid is substantially present with respect to the (vibrator) becomes possible. Therefore, this atomization device is configured in a small size. Further, since the ultrasonic horn is omitted, this atomization device is configured at low cost.
一実施形態の霧化装置では、前記縦方向振動要素が、円板形状をしていることを特徴とする。 In the atomization apparatus of one embodiment, the longitudinal vibration element has a disk shape.
この一実施形態の霧化装置では、縦方向振動要素の振動モードが均一化されるので、縦方向振動要素の振動エネルギを効率良く液体に伝えることができる。 In the atomization apparatus of this embodiment, the vibration mode of the longitudinal vibration element is made uniform, so that the vibration energy of the longitudinal vibration element can be efficiently transmitted to the liquid.
一実施形態の霧化装置では、前記縦方向振動要素は、前記径方向振動子に対して略同心で重なって配置され、前記縦方向振動要素が前記径方向振動子に重なった領域のうち、前記縦方向振動要素の外周縁部が前記径方向振動子に対して固着されていることを特徴とする。 In the atomization device according to one embodiment, the longitudinal vibration element is disposed substantially concentrically with respect to the radial vibrator, and the longitudinal vibration element is overlapped with the radial vibrator, An outer peripheral edge portion of the longitudinal vibration element is fixed to the radial vibrator.
この一実施形態の霧化装置では、縦方向振動要素においてできるだけ広い振動領域を確保することができるとともに縦方向振動要素においてより大きな振幅量を確保することができるので、霧化の効率を高めることができる。また、霧化装置の小型化に寄与することができる。 In the atomization apparatus according to this embodiment, since the vibration region as large as possible can be secured in the longitudinal vibration element and a larger amplitude amount can be secured in the longitudinal vibration element, the efficiency of atomization can be increased. Can do. Moreover, it can contribute to size reduction of the atomization apparatus.
一実施形態の霧化装置では、縦方向振動要素が、金属材料、樹脂材料又はガラス材料から構成されていることを特徴とする。 In the atomization device of one embodiment, the longitudinal vibration element is made of a metal material, a resin material, or a glass material.
この一実施形態の霧化装置では、縦方向振動要素を幅広い選択肢の中から選択できるので、低コスト化を図ることができる。 In the atomization apparatus according to this embodiment, the longitudinal vibration element can be selected from a wide range of options, so that the cost can be reduced.
一実施形態の霧化装置では、前記メッシュ要素が、金属材料、樹脂材料又はガラス材料から構成されていることを特徴とする。 In the atomization apparatus of one embodiment, the mesh element is made of a metal material, a resin material, or a glass material.
この一実施形態の霧化装置では、メッシュ要素を幅広い選択肢の中から選択できるので、低コスト化を図ることができる。 In the atomization apparatus according to this embodiment, since the mesh element can be selected from a wide range of options, the cost can be reduced.
一実施形態の霧化装置では、前記縦方向振動要素と前記メッシュ要素との間の離間距離が、0.01mm乃至5mmであることを特徴とする。 In an atomization apparatus according to an embodiment, a separation distance between the longitudinal vibration element and the mesh element is 0.01 mm to 5 mm.
この一実施形態の霧化装置では、縦方向振動要素の振動が高い効率で液体に伝えられるので、液体の霧化効率が向上する。 In the atomization apparatus of this embodiment, the vibration of the longitudinal vibration element is transmitted to the liquid with high efficiency, so that the liquid atomization efficiency is improved.
一実施形態の霧化装置では、前記液体が薬液であることを特徴とする。 In the atomization apparatus of one embodiment, the liquid is a chemical solution.
この一実施形態の霧化装置では、薬液の特性や薬液を使用する患者の状態に合わせて、メッシュ要素の交換を容易に且つ低コストで行うことができる。 In the atomization apparatus according to this embodiment, the mesh elements can be easily replaced at low cost in accordance with the characteristics of the chemical solution and the condition of the patient who uses the chemical solution.
以上より明らかなように、この発明の霧化装置は、径方向振動子と縦方向振動要素とメッシュ要素とをセットで交換する必要が無くなり、交換作業が容易になり、交換費用が安価になる。しかも、この発明の霧化装置は、低電力で駆動され、小型且つ安価に構成される。 As is clear from the above, the atomizing device of the present invention eliminates the need to exchange the radial vibrator, the longitudinal vibratory element, and the mesh element as a set, facilitates the work of replacement, and reduces the cost of replacement. . Moreover, the atomizing device of the present invention is driven with low power and is configured to be small and inexpensive.
以下、この発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、この発明の一実施形態における霧化装置1を側面から見た概略構成図である。図1に基づいて、霧化装置1の構成について説明する。霧化装置1は、霧化部5によって超音波を発生することにより、水や薬剤等の液体8を霧化させるものである。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an
図1に示すように、霧化装置1は、筐体3と、台座4と、蓋6とが、順に積層された構成をしている。この霧化装置1は、超音波によって霧化した微粒子(以下、霧化粒子38といい、図3に示す。)を、蓋6に取り付けられたメッシュ要素30の霧噴出面30b(図3に図示)から噴出させるものである。つまり、霧化装置1の霧化部5は、径方向振動子20と、径方向振動子20に取り付けられた縦方向振動要素25と、縦方向振動要素25に対して離間して対向配置されたメッシュ要素30と、から構成されて、複数個の貫通孔31(図2及び3に図示)を有するメッシュ要素30を通じて、微小な霧化粒子38(例えば粒子径が2μm乃至10μm)を噴出するように構成されている。
As shown in FIG. 1, the
筐体3の内部には、径方向振動子20を振動させるための制御部11及び発振回路12等(図2に図示)を備える制御基板10と、駆動電源としての電池18と、が取り付けられている。台座4は、筐体3の一方の側(図1の上部分)に着脱可能に取り付けられている。台座4は、側壁部4cに対して直交し且つ中心部に向けて延びる底壁支持部4aを有し、底壁支持部4aから中心部にかけて、凹部4bが形成されている。凹部4bを囲むように径方向振動子20の外周縁部が底壁支持部4aの上面の内周縁部に重ねられて、径方向振動子20の外周縁部が底壁支持部4aの内周縁部に対して例えば接着剤を用いた接着あるいは半田付けを用いた溶着によって固着されている。その結果、径方向振動子20が台座4の底壁支持部4aに対して液密に固着されている。
Inside the
蓋6は、台座4の側壁部4cの上端部4dに対して、蓋6の外周部6aに形成された凹部6bが液密で嵌合するとともに、蓋6が台座4に対して着脱可能に取り付けられるように構成されている。蓋6は、外周部6aから中央に向けて下向きに延びるメッシュ支持部6cを有する。メッシュ支持部6cの中央部分には凹部6dが形成されていて、メッシュ要素30の外周縁部30cが蓋6の凹部6dで支持されている。そして、メッシュ要素30が蓋6に対して液密であり且つ着脱可能に取り付けられている。縦方向振動要素25の上面25cとメッシュ要素30の液接触面30aとは、図3に示すように、或る離間距離dで離間するように構成されている。
The
台座4の底壁支持部4a(図1に図示)の上面及び側壁部4c(図1に図示)の内側面と、台座4に取り付けられた径方向振動子20(図1に図示)の上面及び縦方向振動要素25の上面25c(図3に図示)と、蓋6のメッシュ支持部6c(図1に図示)の下面と、蓋6に取り付けられたメッシュ要素30の液接触面30a(図3に図示)とは、水や薬剤等の液体8を液密で貯蔵するための空間、すなわち貯液部7(図1に図示)を構成している。
The upper surface of the bottom
図2に示すように、霧化部5の径方向振動子20は、制御基板10から延びるリード線16,17を介して、制御基板10の発振回路12に接続されている。制御基板10は、電源スイッチ14に加えて、電源回路13、制御部11及び発振回路12を含む。
As shown in FIG. 2, the
図2において、電源回路13は、図1で示した電池18(例えば、DC3Vの充放電可能な二次電池)を含み、制御基板10の各部に電力を供給する。制御部11は、CPU(Central Processing Unit;中央演算処理装置)及びその補助回路を含み、制御基板10の各部を制御する。発振回路12は、制御部11からの制御信号に基づいて、交流駆動電圧を霧化部5の径方向振動子20に印加する。交流駆動電圧は、たとえば、電源スイッチ14が押下されてから或る出力時間にわたって出力される。出力時間の計測は、図示しないタイマによって行なうこともできる。
In FIG. 2, the
径方向振動子20は、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛からなる圧電素子であり、平面視で円環形状をしている。図3に示すように、径方向振動子20の円環部分20aの中央には貫通した孔23が形成されている。図3において、径方向振動子20の円環形状の中心をCとしている。径方向振動子20の厚さ方向で対面する平坦な上面及び下面のそれぞれには、第1電極21及び第2電極22が形成されている。第1電極21及び第2電極22は、半田や金のような導電性材料からなり、径方向振動子20の円環部分20aの外形形状よりも若干小さめの円環形状に形成されている。図1に示すように、第1電極21にはリード線17が接続され、第2電極22に対してリード線16が接続されている。
The
発振回路12からの交流駆動電圧が第1電極21及び第2電極22に印加されると、径方向振動子20は、図3に示すように、径方向Rの伸縮振動(すなわち、図3に示す左右の円環部分20a,20aが、互いに径方向Rに離れる拡張と、互いに径方向Rに接近する収縮と、を繰り返す振動)を行う。例えば、所定の超音波周波数(例えば100kHz乃至200kHz)の交流駆動電圧が径方向振動子20に印加されることによって、径方向振動子20は、超音波を発生する超音波振動子として働く。なお、この実施形態では1つの径方向振動子20を備える霧化装置1を例示しているが、複数の径方向振動子20が重ね合わされたバイモルフ構造を霧化装置1に設けるようにしてもよい。径方向振動子20をバイモルフ構造とすることで、径方向振動子20に対してさらに強力な発振を行わせることが可能になる。
When the AC drive voltage from the
縦方向振動要素25は、平面視で円形状の薄板ダイアフラムである。図3において、縦方向振動要素25の円形状の中心をC’としている。縦方向振動要素25は、例えばニッケル合金やステンレス等の金属材料、ポリサルフォン樹脂やポリカーボネート樹脂等の樹脂材料、ガラスやシリコン等のセラミック材料等からなる弾性を持った板状体である。縦方向振動要素25は、径方向振動子20の円環部分20aで囲まれた孔23を塞ぐとともに径方向振動子20と略同心である(径方向振動子20のCと縦方向振動要素25のC’とが、径方向Rに略一致する)ように、縦方向振動要素25の外周縁部25aの下面を径方向振動子20の内周縁部の上面に重ねて径方向振動子20に固着される。つまり、縦方向振動要素25の下面25bは、例えば接着剤を用いた接着あるいは半田付けを用いた溶着等の固着層26を介して、径方向振動子20の上面に固着されている。このように、縦方向振動要素25において径方向Rの最も外側に位置する外周縁部25aを縦方向振動要素25の側の固着部とすることにより、縦方向振動要素25においてできるだけ広い振動領域を確保することができるとともに縦方向振動要素25においてより大きな振幅量を確保することができるので、霧化の効率を高めることができる。霧化装置1の小型化に寄与することができる。
The
図3に示すように、径方向振動子20が径方向Rに振動すると、縦方向振動要素25が縦方向Zに振動(たわみ変形)する。したがって、径方向振動子20で支持された縦方向振動要素25は、径方向振動子20の径方向Rの伸縮振動を縦方向振動要素25の縦方向Zの振動(たわみ変形)に変換する。そして、縦方向振動要素25が縦方向振動要素25の縦方向Zに振動(たわみ変形)することによって、縦方向振動要素25とメッシュ要素30との間に存在する液体8が、メッシュ要素30の貫通孔31を通過することで霧化される。なお、図2及び3では、貯液部7に貯蔵された液体8のうち、縦方向振動要素25とメッシュ要素30との間に存在する液体8が、部分的に取り出されて、誇張して図示されている。
As shown in FIG. 3, when the
メッシュ要素30が、縦方向振動要素25に対して離間して対向配置されている。メッシュ要素30は、例えば、平面視で円形状又は矩形形状の外形形状をした薄い板状体あるいはフィルム状体である。縦方向振動要素25が径方向振動子20で支持されているために、縦方向振動要素25における有効振動領域が縦方向振動要素25の外形寸法よりも小さくなっている。そこで、メッシュ要素30の外形寸法は、少なくとも縦方向振動要素25の有効振動領域がメッシュ要素30の外形形状と重なるように構成されている。また、メッシュ要素30は、例えばニッケル合金やステンレス等の金属材料、ポリサルフォン樹脂やポリカーボネート樹脂等の樹脂材料、ガラスやシリコン等のセラミック材料等からなる。なお、メッシュ要素30は、微細な貫通孔31の加工のしやすさの面、あるいは耐食性や耐薬品性の面から、樹脂材料からなることが好ましい。
The
メッシュ要素30と縦方向振動要素25との間の離間距離dは、液体8の粘度等に応じて設定され、例えば、0.01mm乃至5mmである。離間距離dを当該数値範囲に設定することで、縦方向振動要素25の縦方向Zに振動する縦方向振動要素25がメッシュ要素30と干渉することが防止されるとともに、縦方向振動要素25の縦方向Zの振動が高い効率で液体8に伝えられるので、液体8の霧化効率が向上する。メッシュ要素30には、メッシュ要素30の縦方向Zに沿って貫通する微細な貫通孔31が複数個(多数個)形成されている。これらの貫通孔31は、霧噴出面30bの側の開口径が、縦方向振動要素25の上面25cに対向する液接触面30aの側の開口径より小さい、断面が先細であるテーパー形状になっている。なお、図1では貫通孔31の図示が省略されているとともに、図2及び3では貫通孔31のサイズが誇張して図示されている。例えば、メッシュ要素30の厚さは、30μm乃至100μmである。例えば、貫通孔31において、霧噴出面30bの側の開口径が2μm乃至10μmであり、液接触面30aの側の開口径が20μm乃至100μmである。
The separation distance d between the
厚みの薄いメッシュ要素30は、貫通孔31の加工性が良好であるものの、剛性が不足するためにメッシュ要素30の支持が難しくなる。したがって、メッシュ要素30の剛性をアップさせるために、メッシュ要素30の外周縁部30cを別部材の円環形状補強部材に固着して補強部材で支持する構成とすることができる。あるいは、メッシュ要素30を別部材の格子状補強部材で支持する構成とすることもできる。また、メッシュ要素30の貫通孔31は、同じ穴径のものを略全面にわたって形成した態様、大きな穴径のものを横方向に単列で配置するとともに小さな穴径のものを横方向と直交する方向に複数列配置した態様、あるいは、大きな穴径のものを中心部分に配置するとともに小さな穴径のものを周囲部分に配置した態様等で形成することができる。
Although the
交流駆動電圧を径方向振動子20に印加することにより、径方向振動子20が径方向Rに振動して、当該径方向振動子20の振動に伴って縦方向振動要素25が縦方向Zに振動する(たわみ変形する)。縦方向振動要素25の縦方向Zの振動により、貯液部7に貯えられた液体8のうち、縦方向振動要素25とメッシュ要素30との間に存在する液体8が、貫通孔31の液接触面30aの側から貫通孔31の中に入る。そして、貫通孔31の中に入った液体8が、貫通孔31を通過して貫通孔31の霧噴出面30bの側から出て行く際に、液体8が微小な霧化粒子38になって霧化される。その結果、霧化粒子38がメッシュ要素30の霧噴出面30bから噴出される。特に、この例では、縦方向振動要素25の振動モードが均一化されるので、縦方向振動要素25の振動エネルギを効率良く液体8に伝えることができる。また、縦方向振動要素25において、できるだけ広い振動領域を確保して、より大きな振幅量を確保しているので、さらに霧化の効率を高めることができる。この結果、低電力(例えば、3Vで数十mA)での駆動が可能になる。なお、霧化粒子38を作り出すために使用された液体8に相当する量の液体8が、霧化部5の周囲に存在する液体8から順次補給されるので、液体8の霧化が継続される。
By applying an AC drive voltage to the
メッシュ要素30に形成されている貫通孔31の開口径が上述したように非常に小さいため、長時間にわたる使用の間に、メッシュ要素30の貫通孔31において目詰まりを起こすことがある。また、使用する薬液の種類によって粘性や表面張力が異なり、薬液が貫通孔31を通過するのに最適な開口径が異なるために、メッシュ要素30の交換が必要になることもある。また、霧化装置1を使用する使用者に応じて、必要とされる霧化粒子38の粒子径や噴出量が異なるために、適切なメッシュ要素30への交換が必要になることもある。メッシュ要素30だけを洗浄して再利用する場合もある。これらの場合、この霧化装置1では、蓋6からメッシュ要素30だけを交換したり、メッシュ要素30と一緒に蓋6を交換したりすることができる。したがって、この霧化装置1は、径方向振動子20と縦方向振動要素25とメッシュ要素30とをセットで交換する必要が無くなり、交換作業が容易になり、交換費用が安価になる。なお、霧化装置1の事業者は、交換部品としてメッシュ要素30の単独の態様で、あるいは、使用する薬液の入ったアンプルと当該薬液に適したメッシュ要素30とをセットにした態様で、メッシュ要素30を使用者に供給することができる。
Since the opening diameter of the through
このように、この実施形態の霧化装置1では、貫通孔31を介して液体8を霧化させるメッシュ要素30が、径方向振動子20の振動で振動する縦方向振動要素25とは別体で単独に構成されているので、交換作業が容易になり、交換費用が安価になるという効果を奏する。また、この霧化装置1は、従来技術で説明したような超音波ホーンを使用しない構成であるので、小型且つ安価に構成されるという効果を奏する。
Thus, in the
次に、図4を参照しながら、図1に示した霧化装置1の第1変形例について説明する。当該第1変形例に係る霧化装置1の基本的な構成は、図1に示した霧化装置1と同じであるので、図1に示した霧化装置1との相違点を中心にして以下に説明する。
Next, a first modification of the
図4に示すように、第1変形例の霧化装置1では、筐体3に内蔵された制御基板10に電力を供給する電源として働くACアダプタ19が、筐体3に対して外付けされている。図4に示した霧化装置1は、ACアダプタ19を設置場所の周りに設置されたコンセントに差し込むことで、必要且つ十分な電力が制御基板10に供給されるので、霧化装置1を長時間にわたって使用する場合に適している。
As shown in FIG. 4, in the
さらに、図5及び6を参照しながら、霧化装置1の第2及び第3変形例について説明する。当該第2及び第3変形例に係る霧化装置1の基本的な構成は、図1に示した霧化装置1と同じであるので、図1に示した霧化装置1との相違点を中心にして以下に説明する。
Furthermore, the 2nd and 3rd modification of the
図5に示すように、第2変形例の霧化装置1では、縦方向振動要素25は、凹部25dが縦方向振動要素25の上面25cに形成された実質的に板状体である。縦方向振動要素25の凹部25dは、液体8が溜まる液溜まりとして働く。したがって、第2変形例の霧化装置1は、僅かに残った液体8でも使い切ることを可能にして、液体8の有効利用を可能にするという効果を奏する。
As shown in FIG. 5, in the
また、図6に示すように、第3変形例の霧化装置1では、縦方向振動要素25は、縦方向振動要素25の上面25cからメッシュ要素30の液接触面30aに向けて突出する凸部25eが、縦方向振動要素25の上面25cに形成された実質的に板状体である。縦方向振動要素25の凸部25eは、メッシュ要素30と縦方向振動要素25との間の離間距離d’を小さくして、毛細管現象による液体8の吸い上げ作用を生じさせ易くなる。したがって、第3変形例の霧化装置1は、縦方向振動要素25の凸部25eを設けたことによる毛細管現象が加えられることで、液体8の供給がさらに容易になるという効果を奏する。
Further, as shown in FIG. 6, in the
さらに、図7乃至9を参照しながら、霧化装置1の第4乃至第6変形例について説明する。当該第4乃至第6変形例に係る霧化装置1の基本的な構成は、図1に示した霧化装置1と同じであるので、図1に示した霧化装置1との相違点を中心にして以下に説明する。
Furthermore, the 4th thru | or 6th modification of the
図7に示すように、第4変形例の霧化装置1では、縦方向振動要素25の上面25cに対して第2の縦方向振動要素40が固着されていて、第2の縦方向振動要素40の縦方向の振動によって第2の縦方向振動要素40とメッシュ要素30との間に存在する液体8を霧化するとともに、第2の縦方向振動要素40の外周領域にシール構造が配設されていることを特徴としている。
As shown in FIG. 7, in the
第2の縦方向振動要素40は、例えばニッケル合金やステンレス等の金属材料、ポリサルフォン樹脂やポリカーボネート樹脂等の樹脂材料、ガラスやシリコン等のセラミック材料等からなる弾性を持った平面視で円形状の薄板ダイアフラムである。第2の縦方向振動要素40は、縦方向振動要素25と略同心であるように、第2の縦方向振動要素40の中央部分の下面を縦方向振動要素25の上面25cに重ねて縦方向振動要素25に固着される。つまり、第2の縦方向振動要素40の下面25bは、例えば接着剤を用いた接着あるいは半田付けを用いた溶着等の固着層(図示しない)を介して、縦方向振動要素25の上面25cに固着されている。その結果、第2の縦方向振動要素40と縦方向振動要素25とは、径方向振動子20の径方向の振動に伴って、一体的に縦方向に振動する。
The second
第2の縦方向振動要素40の外形サイズは、縦方向振動要素25の外形サイズよりも大きく、且つ、さらに径方向振動子20の外形サイズよりも大きいように構成されている。径方向振動子20の上面及び下面のそれぞれに形成された電極(図示しない)に対して電気的に接続されたリード線17,16が下方に延びており、リード線17,16と上側のパッキン部材41及び下側のパッキン部材42とが干渉しないように寸法構成されている。
The external size of the second
台座4は、側壁部4cと、底壁支持部4aという別体の2部品から構成されている。そして、底壁支持部4aは、側壁部4cの底面部側から側壁部4cに対して着脱可能に構成されている。側壁部4cは、蓋6が着脱可能に取り付けられる上端部4dと、平面視で円環形状をしていて中心に向けて横方向(左右方向)に突出する側方突出部4eと、を有する。底壁支持部4aは、平面視で円環形状をしていて上向きに突出する上方突出部4fを有する。
The
第2の縦方向振動要素40の外周領域が、平面視で円環形状をした上側のパッキン部材41及び下側のパッキン部材42でシールされている。すなわち、上側のパッキン部材41が、側方突出部4eの下面と第2の縦方向振動要素40の上面との間に介在配置されている。また、下側のパッキン部材42が、上方突出部4fの上面と第2の縦方向振動要素40の下面との間に介在配置されている。上側のパッキン部材41及び下側のパッキン部材42は、実質的に同じサイズであり、例えば、ゴムやポリウレタンのような弾性的に変形可能な材料からなる。第2の縦方向振動要素40は、押し潰されて圧縮状態にある上側のパッキン部材41及び下側のパッキン部材42を介して、側方突出部4e及び上方突出部4fでそれぞれ支持されている。上側のパッキン部材41及び下側のパッキン部材42は、上下方向に重なるように並列配置されている。なお、上側のパッキン部材41及び下側のパッキン部材42の着座を安定させるために、上方突出部4fの上面及び側方突出部4eの下面において、上側のパッキン部材41及び下側のパッキン部材42の一部分を受け入れる凹部を設けることができる。
The outer peripheral region of the second
当該構成によれば、図7に示すように、台座4の側壁部4cの内側面と、蓋6のメッシュ支持部6cの下面と、第2の縦方向振動要素40の上面と、蓋6に取り付けられたメッシュ要素30の液接触面(図2,3において30aとして図示)と、上側のパッキン部材41とは、液体8を液密で貯蔵するための空間、すなわち貯液部7を構成している。したがって、第2の縦方向振動要素40の上面が液体8と接触するものの、少なくとも上側のパッキン部材41によって液体8の浸み出しが防止されるので、リード線17,16が液体8と接触することがブロックされる。その結果、液体8に対するリード線17,16の防滴性が確保されるという効果を奏する。
According to the configuration, as shown in FIG. 7, the inner surface of the
図8に示すように、第5変形例の霧化装置1では、縦方向振動要素25の外形サイズが、径方向振動子20の外形サイズよりも大きく構成されるとともに、縦方向振動要素25の外周領域にシール構造が配設されていることを特徴としている。
As shown in FIG. 8, in the
図8において、縦方向振動要素25の外形サイズは、径方向振動子20の外形サイズよりも大きく構成されている。径方向振動子20の下面に形成された電極(図示しない)に対して電気的に接続されたリード線16が下方に延びている。例えば導電性接着剤や半田のような電気的接続固着部(図示しない)によって、径方向振動子20の上面に形成された電極(図示しない)に対して、縦方向振動要素25の下面に形成された電極(図示しない)が、電気的に接続されているとともに、縦方向振動要素25が径方向振動子20に固着されている。そして、縦方向振動要素25の下面であって径方向振動子20の外側部分に形成された電極(図示しない)に対して電気的に接続されたリード線17が下方に延びている。
In FIG. 8, the outer size of the
台座4は、側壁部4cと、底壁支持部4aという別体の2部品から構成されている。そして、底壁支持部4aは、側壁部4cの底面部側から側壁部4cに対して着脱可能に構成されている。側壁部4cは、蓋6が着脱可能に取り付けられる上端部4dと、平面視で円環形状をしていて中心に向けて横方向(左右方向)に突出する側方突出部4eと、を有する。底壁支持部4aは、平面視で円環形状をしていて上向きに突出する上方突出部4fを有する。
The
縦方向振動要素25の外周領域が、平面視で円環形状をした上側のパッキン部材41及び下側のパッキン部材42でシールされている。すなわち、上側のパッキン部材41が、側方突出部4eの下面と縦方向振動要素25の上面25cとの間に介在配置されている。また、下側のパッキン部材42が、上方突出部4fの上面と縦方向振動要素25の下面25bとの間に介在配置されている。上側のパッキン部材41及び下側のパッキン部材42は、実質的に同じサイズであり、例えば、ゴムやポリウレタンのような弾性的に変形可能な材料からなる。縦方向振動要素25は、押し潰されて圧縮状態にある上側のパッキン部材41及び下側のパッキン部材42を介して、側方突出部4e及び上方突出部4fでそれぞれ支持されている。上側のパッキン部材41及び下側のパッキン部材42は、上下方向に重なるように並列配置されている。なお、上側のパッキン部材41及び下側のパッキン部材42の着座を安定させるために、上方突出部4fの上面及び側方突出部4eの下面において、上側のパッキン部材41及び下側のパッキン部材42の一部分を受け入れる凹部を設けることができる。
The outer peripheral region of the
当該構成によれば、図8に示すように、台座4の側壁部4cの内側面と、蓋6のメッシュ支持部6cの下面と、縦方向振動要素25の上面25cと、蓋6に取り付けられたメッシュ要素30の液接触面(図2,3において30aとして図示)と、上側のパッキン部材41と、は、液体8を液密で貯蔵するための空間、すなわち貯液部7を構成している。したがって、縦方向振動要素25の上面25cが液体8と接触するものの、少なくとも上側のパッキン部材41によって液体8の浸み出しが防止されるので、リード線17,16が液体8と接触することがブロックされる。その結果、液体8に対するリード線17,16の防滴性が確保されるという効果を奏する。
According to this configuration, as shown in FIG. 8, the inner surface of the
図9に示すように、第6変形例の霧化装置1では、縦方向振動要素25の外形サイズが、径方向振動子20の外形サイズよりも小さく構成されているとともに、縦方向振動要素25の外周領域にシール構造が配設されていることを特徴としている。
As shown in FIG. 9, in the
図9において、縦方向振動要素25の外形サイズは、径方向振動子20の外形サイズよりも小さく構成されている。径方向振動子20の下面の外周領域に形成された電極(図示しない)に対して電気的に接続されたリード線16が下方に延びている。そして、径方向振動子20の上面の外周領域に形成された電極(図示しない)に対して電気的に接続されたリード線17が下方に延びている。
In FIG. 9, the external size of the
台座4は、側壁部4cと、底壁支持部4aという別体の2部品から構成されている。そして、底壁支持部4aは、側壁部4cの底面部側から側壁部4cに対して着脱可能に構成されている。側壁部4cは、蓋6が着脱可能に取り付けられる上端部4dと、平面視で円環形状をしていて中心に向けて横方向(左右方向)に突出する側方突出部4eと、を有する。底壁支持部4aは、平面視で円環形状をしていて上向きに突出する上方突出部4fを有する。
The
縦方向振動要素25の上面25cの外周領域及び径方向振動子20の下面の外寄り部分が、平面視で円環形状をした上側のパッキン部材41及び下側のパッキン部材42でそれぞれシールされている。すなわち、上側のパッキン部材41が、側方突出部4eの下面と縦方向振動要素25の上面25cとの間に介在配置されている。また、下側のパッキン部材42が、上方突出部4fの上面と径方向振動子20の下面との間に介在配置されている。上側のパッキン部材41及び下側のパッキン部材42は、実質的に同じサイズであり、例えば、ゴムやポリウレタンのような弾性的に変形可能な材料からなる。縦方向振動要素25及び径方向振動子20は、押し潰されて圧縮状態にある上側のパッキン部材41及び下側のパッキン部材42を介して、側方突出部4e及び上方突出部4fでそれぞれ支持されている。上側のパッキン部材41及び下側のパッキン部材42は、上下方向に重なるように並列配置されている。なお、上側のパッキン部材41及び下側のパッキン部材42の着座を安定させるために、上方突出部4fの上面及び側方突出部4eの下面において、上側のパッキン部材41及び下側のパッキン部材42の一部分を受け入れる凹部を設けることができる。
The outer peripheral portion of the
当該構成によれば、図9に示すように、台座4の側壁部4cの内側面と、蓋6のメッシュ支持部6cの下面と、縦方向振動要素25の上面25cと、蓋6に取り付けられたメッシュ要素30の液接触面(図2,3において30aとして図示)と、上側のパッキン部材41と、は、液体8を液密で貯蔵するための空間、すなわち貯液部7を構成している。したがって、縦方向振動要素25の上面25cが液体8と接触するものの、少なくとも上側のパッキン部材41によって液体8の浸み出しが防止されるので、リード線17,16が液体8と接触することがブロックされる。その結果、液体8に対するリード線17,16の防滴性が確保されるという効果を奏する。
According to this configuration, as shown in FIG. 9, the inner surface of the
さらに、図10乃至13を参照しながら、霧化装置1の第7乃至第10変形例について説明する。当該第7乃至第10変形例に係る霧化装置1の基本的な構成は、図1に示した霧化装置1と同じであるので、図1に示した霧化装置1との相違点を中心にして以下に説明する。
Further, seventh to tenth modification examples of the
図10に示す第7変形例の霧化装置1では、縦方向振動要素25の上面25cと、メッシュ要素30の液接触面30aとの間に、左右一対の円柱状のリブ50を配設していることを特徴としている。
In the
リブ50は、図10(A)の断面図に示すように縦方向振動要素25の縦方向Zに延びる左右一対の円柱状の部材から構成されており、メッシュ要素30の液接触面30aの外側領域近傍に配置されている。リブ50は、縦方向振動要素25の上面25c及び/又はメッシュ要素30の液接触面30aに対して、例えば接着剤を用いた接着あるいは半田付けを用いた溶着等によって固着されている。このようなリブ50は、メッシュ要素30を支持する支持部材として働くとともに、メッシュ要素30と縦方向振動要素25との間の離間距離dを一定に保つスペーサとして働く。液体8は、互いに離間したリブ50,50の間を通して、側方からメッシュ要素30と縦方向振動要素25との間に供給される。
The
縦方向振動要素25とメッシュ要素30との間にリブ50を設けることにより、メッシュ要素30がリブ50で支持されるので、メッシュ要素30と縦方向振動要素25との間の離間距離dが安定的に維持され、液体8の霧化が安定的に行われる。なお、図10に示した円柱状のリブ50は、角柱状にすることもできる。また、リブ50の数は3個以上にしてもよい。
By providing the
図11に示す第8変形例の霧化装置1では、縦方向振動要素25の上面25cと、メッシュ要素30の液接触面30aとの間に、縦方向振動要素25及びメッシュ要素30の面方向に延びる左右一対の角棒状のリブ50を配設していることを特徴としている。
In the
図11(B)の平面図に示すように、左右一対のリブ50は、上下方向に略平行に延びており、左右方向に離間配置されている。リブ50は、縦方向振動要素25の上面25c及び/又はメッシュ要素30の液接触面30aに対して、例えば接着剤を用いた接着あるいは半田付けを用いた溶着等によって固着されている。このようなリブ50は、メッシュ要素30を支持する支持部材として働くとともに、メッシュ要素30と縦方向振動要素25との間の離間距離dを一定に保つスペーサとして働く。液体8は、互いに離間したリブ50,50の間を通して、側方からメッシュ要素30と縦方向振動要素25との間に供給される。
As shown in the plan view of FIG. 11B, the pair of left and
縦方向振動要素25とメッシュ要素30との間にリブ50を設けることにより、メッシュ要素30がリブ50で支持されるので、メッシュ要素30と縦方向振動要素25との間の離間距離dが安定的に維持され、液体8の霧化が安定的に行われる。なお、図11(A)において角棒状に示したリブ50は、丸棒状にすることもできる。
By providing the
図12に示す第9変形例の霧化装置1では、縦方向振動要素25の上面25cと、メッシュ要素30の液接触面30aとの間に、4個の円弧状断面を有する柱状のリブ50を配設していることを特徴としている。
In the
図12(B)の平面図に示すように、4個の円弧状のリブ50は、周方向に90度の角度ピッチで略均等に離間するように配置されている。リブ50は、縦方向振動要素25の上面25c及び/又はメッシュ要素30の液接触面30aに対して、例えば接着剤を用いた接着あるいは半田付けを用いた溶着等によって固着されている。このようなリブ50は、メッシュ要素30を支持する支持部材として働くとともに、メッシュ要素30と縦方向振動要素25との間の離間距離dを一定に保つスペーサとして働く。液体8は、互いに離間した隣り合うリブ50,50の間を通して、側方からメッシュ要素30と縦方向振動要素25との間に供給される。
As shown in the plan view of FIG. 12B, the four arc-shaped
縦方向振動要素25とメッシュ要素30との間にリブ50を設けることにより、メッシュ要素30がリブ50で支持されるので、メッシュ要素30と縦方向振動要素25との間の離間距離dが安定的に維持され、液体8の霧化が安定的に行われる。なお、図12(B)において平面視で円弧状の断面を持つ柱状のリブ50のそれぞれは、細長い矩形の断面を持つこともできる。また、リブ50の数は、2個、3個又は5個以上にしてもよい。
By providing the
図13に示す第10変形例の霧化装置1では、縦方向振動要素25の上面25cと、メッシュ要素30の液接触面30aとの間に、4個の半球状のリブ50を配設していることを特徴としている。
In the
図13(B)の平面図に示すように、4個の半球状のリブ50は、周方向に90度の角度ピッチで略均等に離間するように配置されている。リブ50は、この例では下向きに凸2になるように、メッシュ要素30の液接触面30aに対して、例えば接着剤を用いた接着あるいは半田付けを用いた溶着等によって固着されている。このようなリブ50は、メッシュ要素30を支持する支持部材として働くとともに、メッシュ要素30と縦方向振動要素25との間の離間距離dを一定に保つスペーサとして働く。液体8は、互いに離間した隣り合うリブ50,50の間を通して、側方からメッシュ要素30と縦方向振動要素25との間に供給される。
As shown in the plan view of FIG. 13B, the four
縦方向振動要素25とメッシュ要素30との間にリブ50を設けることにより、メッシュ要素30がリブ50で支持されるので、メッシュ要素30と縦方向振動要素25との間の離間距離dが安定的に維持され、液体8の霧化が安定的に行われる。なお、図13(A)において半球状のリブ50のそれぞれは、球状にすることもできる。また、リブ50の数は、2個、3個又は5個以上にしてもよい。
By providing the
なお、この霧化装置1は、薬剤や消毒液を霧化する医療用途(例えば、薬剤を経口吸入するためのネブライザ(吸入器))、あるいは、水分を霧化して室内や庫内における空気を加湿する空調用途等に用いられる。
In addition, this
また、霧化装置1は、図2に示さない表示部、外部機器接続部、及び、記憶部をさらに備えることができる。すなわち、霧化装置1は、薬液に関する情報(薬液の種類)や霧化に関する情報(メッシュ要素30の開口径、噴霧量、噴霧時間等)を表示する表示部と、外部機器とのデータのやりとりを行う外部機器接続部と、薬液や霧化に関するデータや制御プログラムを記憶する記憶部と、をさらに備えて、外部の医療機関とのデータのやりとりを行うことができるように構成してもよい。この場合、有線又は無線で外部との通信を可能にする外部機器接続部を介して、霧化装置1を外部の医療機関サーバにネットワーク接続して、霧化装置1と医療機関サーバとの間で薬液の霧化動作を遠隔で制御する霧化システムを構築することができる。当該霧化システムにより、霧化データのやりとりや霧化の遠隔制御が可能になるので、高度な在宅医療や遠隔医療を提供することができる。
Moreover, the
上記実施の形態においては、径方向振動子20及び縦方向振動要素25が、平面視で、それぞれ円環形状及び円形状となっているが、当該形状に限定されるものではなく、円環形状及び円形状に近似されうる多角形状(例えば、正多角形や楕円形状)であってもよい。
In the above-described embodiment, the
径方向径方向振動子20や縦方向振動要素25やメッシュ要素30やリード線17において、水や薬剤等の液体8に接触する部分に対しては、耐食性や耐薬品性のある保護材料(例えば、ポリテトラフルオロエチレン)をコーティングすることが好ましい。
In the radial
上述した実施形態及びその変形例は、この発明の理解を容易にするための例示であり、限定的に解釈するべきではない。この発明の技術的範囲は、特許請求の範囲によって画定されるべきである。 The above-described embodiments and modifications thereof are examples for facilitating the understanding of the present invention, and should not be interpreted in a limited manner. The technical scope of the present invention should be defined by the claims.
1 霧化装置
3 筐体
4 台座
5 霧化部
6 蓋
8 液体
10 制御基板
18 電池
20 径方向振動子
25 縦方向振動要素
30 メッシュ要素
31 貫通孔
38 霧化粒子
40 第2の縦方向振動要素
DESCRIPTION OF
Claims (7)
実質的に板状であって、前記径方向振動子の円環部分で囲まれた孔を塞ぐように前記径方向振動子に取り付けられ、前記径方向振動子の振動に伴って前記径方向振動子の振動方向に対して垂直である縦方向に振動する縦方向振動要素と、
実質的に板状の外形形状をしていて、前記縦方向振動要素に対向して離間配置されるメッシュ要素と、を備える、超音波によって液体を霧化する霧化装置であって、
前記メッシュ要素は、前記縦方向に沿って貫通する貫通孔を複数個有し、
前記縦方向振動要素と前記メッシュ要素との間に存在する液体が、前記縦方向振動要素の振動に伴って、前記貫通孔を通過することによって霧化する、霧化装置。 A radial vibrator having a flat annular outer shape and extending and contracting in the radial direction at an ultrasonic frequency;
It is substantially plate-shaped and is attached to the radial vibrator so as to close a hole surrounded by an annular portion of the radial vibrator, and the radial vibration is accompanied by vibration of the radial vibrator. A longitudinal vibration element that vibrates in a longitudinal direction perpendicular to the vibration direction of the child;
An atomizing device for atomizing a liquid by ultrasonic waves, comprising a mesh element having a substantially plate-like outer shape and spaced apart from the longitudinal vibration element,
The mesh element has a plurality of through holes penetrating along the longitudinal direction,
An atomizing device in which liquid existing between the longitudinal vibration element and the mesh element is atomized by passing through the through-hole in accordance with vibration of the longitudinal vibration element.
前記縦方向振動要素が、円板形状をしている、霧化装置。 The atomization device according to claim 1,
The atomizing device, wherein the longitudinal vibration element has a disk shape.
前記縦方向振動要素は、前記径方向振動子に対して略同心で重なって配置され、
前記縦方向振動要素が前記径方向振動子に重なった領域のうち、前記縦方向振動要素の外周縁部が前記径方向振動子に対して固着されている、霧化装置。 The atomization device according to claim 2,
The longitudinal vibration element is disposed substantially concentrically with respect to the radial vibrator,
An atomization device in which an outer peripheral edge of the longitudinal vibration element is fixed to the radial vibrator in a region where the longitudinal vibration element overlaps the radial vibrator.
前記縦方向振動要素が、金属材料、樹脂材料又はガラス材料から構成されている、霧化装置。 In the atomization apparatus as described in any one of Claims 1 thru | or 3,
The atomizing device, wherein the longitudinal vibration element is made of a metal material, a resin material, or a glass material.
前記メッシュ要素が、金属材料、樹脂材料又はガラス材料から構成されている、霧化装置。 In the atomization apparatus as described in any one of Claims 1 thru | or 4,
The atomization apparatus in which the mesh element is made of a metal material, a resin material, or a glass material.
前記縦方向振動要素と前記メッシュ要素との間の離間距離が、0.01mm乃至5mmである、霧化装置。 In the atomization apparatus as described in any one of Claims 1 thru | or 5,
The atomization device, wherein a separation distance between the longitudinal vibration element and the mesh element is 0.01 mm to 5 mm.
前記液体が薬液である、霧化装置。 In the atomization apparatus as described in any one of Claims 1 thru | or 6,
An atomization device, wherein the liquid is a chemical solution.
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