JP2015157275A - 2つの気室を備えた全密封式圧電霧化モジュール - Google Patents

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Abstract

【課題】2つの気室を備えた全密封式圧電霧化モジュールを提供すること。【解決手段】第1ケーシングと、第2ケーシングと、圧電霧化モジュールと、を備える。圧電霧化モジュールを締結及び接着シールなどの方式によって、その間に挟み込むことによって、第1ケーシングと第2ケーシングの内部空間に2つの独立した気室を形成する。本発明は、圧電霧化モジュールの周縁部にパッケージすることによって、振動エネルギーを軽減すると共に、振動波の伝達効率は吸収または抑制されることを少なくすると共に、良好な支え効果と自由な振動空間を提供し噴霧効率を向上できる。このほかに、2つの独立した気室によって、二重バリアのようなシール隔離効果を発揮し、圧電霧化モジュールの侵食または破損の恐れを大幅に軽減できる。【選択図】図3

Description

本発明は電子式霧化器に関し、特に圧電霧化モジュールを全密封ケーシングの内部にパッケージさせ、独立した2つの気室を形成することによって、噴霧及び保護効果を確保できる、2つの気室を備えた全密封式圧電霧化モジュールに関する。
市販されている一般の噴霧モジュールは、圧電気部材の圧電アクチュエータ(または振動素子という)と、霧化素子と、構造シートより構成されている。霧化される液体に接触すると、圧電アクチュエータが駆動し霧化される液体を圧縮することによって、霧化される液体を霧化素子の微小穴から噴霧させる。しかし、この種の圧電アクチュエータを構成する部材には往々にして重金属(例えば、鉛など)が含まれているため、液体と反応し析出され、使用時に霧化される液体に接触して、圧電アクチュエータから重金属に汚染された液体が噴出しまい、使用者が吸入または接触する恐れがある。さらに、前述圧電アクチュエータ、霧化素子及び構造シートは、一般として溶接または硬化構造シール材を用いて接合されている。しかし、前述いずれかの手段を用いた接合は、霧化される液体、特に薬液に塩素イオン、強酸化剤または腐食成分を含むときは、接合面の溶接部材または硬化構造シール材と液体との接触によって、化学反応が腐食破壊や構造接着力の低下を引き起こし、霧化器構造全体が分解し使用寿命に影響する。
米国特許US 7,771,642 B2号 米国特許US 7,891,352 B2号
前述課題を解決するため、この種の圧電霧化モジュールは弾性体(例えば、Oリング)を仕切り機構とするものや、または弾性体とその他の構成品との組みあわせによる圧迫仕切りなどの方式を採用し霧化される液体と圧電アクチュエータとの接触を少なくさせるか、またはその接触面積を少なくさせる手段が採られている。
図1、米国特許US 7,771,642 B2号(特許文献1)の構造態様図を参照する。図に示すように、米国特許US 7,771,642 B2号(特許文献1)「Methods of making an apparatus for providing aerosol for medical treatment(医療に提供するエアゾール装置の製造方法)」によれば、ゴムまたは弾性体から形成する密封部材1 (a sealing member)を霧化素子11 (an aerosolization element)と、振動素子12 (a vibratory element)と、アクチュエータ13 (the actuator)に完全密着させ、前記密封部材1によって、前記振動素子12に防水及び仕切り効果を提供し流体による侵食を避ける。しかし、この種の霧化器を使用するときは、密封部材1を振動素子12に密着させた設計によって、振動素子12の振動区域が制限されるほかに、完全に密着させた設計が振動素子12から発生する振動エネルギーがゴムまたは弾性体から形成された密封部材1によって吸収及び抑制されてしまうため、噴霧効率を低下させる。
引き続き図2A、米国特許US 7,891,352 B2号(特許文献2)の構造態様図を参照する。図に示すものは、米国特許US 7,891,352 B2号(特許文献2)「Aerosol generating means for inhalation therapy devices」(吸入治療装置の噴霧発生手段)によれば、封入チャンバー2(an encapsulating)には、2つの弾性密封リップ21(two flexible sealing lips)と封入チャンバー2の内部に固設された振動組立品3(oscillatable assembly)とが付属しており、封入チャンバー2と弾性密封リップ21とを合わせて、前記振動組立品の高周波振動の空間を提供するとともに、霧化される液体が直接に前記振動組立品と接触するのを防止する仕切り壁を形成し、前記振動組立品3は隔膜31(membrane)と、環状振動発生器32 (an annular oscillation generator)と、環状基板33 (an annular substrate)と、を含む。この種の霧化器は、環状振動発器32の振動移動空間として、弾性体からなる密封材1を覆い被せる代わりに、弾性密封リップ21と、封入チャンバー2によって、仕切り壁が形成されているが、しかし、使用するときは、以下の解決すべき欠点がなお残されている。
引き続き図2B、米国特許US 7,891,352 B2号(特許文献2)の作動振動波の伝達態様図を参照する。図に示すように、振動組立品3の固定と密封機能がすべて係る2つの弾性密封リップ21に依存するため、相当な支え作用力を加えないと、使用のときに振動組立品3が抜けてしまうか、または漏れ問題が引き起こされる。さらに、振動組立品3が高周波振動によって水分子を霧化するときは、前述した相当な挟持力量が振動組立品3の構造に作用して抑制働きを引き起こしてしまい、振動エネルギーを低下させるばかりでなく、ひいては霧化効果が影響される。
また、係る2つの弾性密封リップ21が力を受けると、振動組立品3と封入チャンバー2など、境界場所の構造に隙間ができてしまい、汚染物を堆積して、霧化される液体または噴出されたエアゾールが汚染される。このほかに、係る封入チャンバー2と2つの弾性密封リップ21によって、一つの空間を形成し外部の霧化される液体が仕切られているが、しかし、弾性密封リップ21が弾性疲労して密着度が低下し、または浸食により漏れを発生すると、霧化される液体が直接その空間に流れて環状振動発生器32を浸食し、霧化される液体または環状振動発生器32の損傷を引き起こす。
さらに、2つの弾性密封リップ21を振動組立品3の環状基板33または環状振動発生器32に設置しなければならない。しかし、隔膜31と環状基板33または環状振動発生器32との接合面の硬化構造シール材または溶接材が外部に露出されるため、液体に接触した後に化学反応を引き起こし腐食破壊及び構造接着力が低下した結果、霧化器全体の構造が分解してしまい、使用寿命に影響を与える。
前述とおり、公知技術には霧化器の仕切り方式が多く提供されているが、残念ながら、霧化器の振動を抑制することができないばかりでなく、液体または薬液と霧化器の接合場所、または圧電アクチュエータとの接触を避けることができないため、汚染または破壊の恐れがあるため、これを改善する必要がある。
そのため、本発明の一目的は、2つの気室を備えた全密封式圧電霧化モジュールを提供する。第1ケーシングに内設する複数の第1位置決めバンプ(bump)と、第2ケーシングの内部に内設する複数の第2位置決めバンプ(bump)とを互いに組み込み、圧電式噴霧モジュールをその内部に組み込んで接着し、その内部をそれぞれ独立した第1気室と、第2気室とに仕切ることによって、振動時のエネルギー相殺または振動波の伝達効果の吸収及び抑制を軽減できるほか、優れた支え効果と自由振動の空間を提供して、噴霧効率を向上できる。さらに、第1気室と第2気室をそれぞれ独立させた設計は、二重バリアのようなシール隔離効果を有しており、圧電式噴霧モジュールが浸食または破壊される可能性が大幅に軽減される。このほかに、完全密封の設計によって、より良い防護効果が提供されると共に、その後の組立作業も極めて便利に行える。
前述目的を達成するため、本発明の2つの気室を備えた全密封式圧電霧化モジュールは、中心部に第1とおり穴を設け、内部に第1環状シール材通路を設けていて、かつ第1環状シール通路に少なくとも一つの第1位置決めバンプを設ける第1ケーシングと、中心部に第2とおり穴を設け、内部に第2環状シール材通路を設けていて、係る第2環状シール通路にて少なくとも一つの第2位置決めバンプを設ける第2ケーシングと、シール材を面一に注入する技術を用いてシール材を第1環状シール材通路と第2環状シール材通路に塗布し、周縁部をそれぞれ第1位置決めバンプと第2位置決めバンプに組み込んで接着固定することによって、第1ケーシングと、第2ケーシングを密閉したシール状態を形成すると共に、第1ケーシング、第2ケーシングを第1気室と、第2気室に仕切る圧電霧化モジュールと、を備える。
本発明は、第1位置決めバンプと第2位置決めバンプの設計によって、内部空間が第1気室と第2気室に仕切られ、圧電式霧化モジュールを第1ケーシングと第2ケーシングとの間に組み込み接着固定することによって、圧電式霧化モジュールが第1ケーシングと第2ケーシングとの接触機会を軽減し、圧電式霧化モジュールの作動に対する抑制及び振動エネルギーが吸収されることを避けられるほか、第1気室と第2気室によって、圧電式霧化モジュールに独立な振動空間を提供することができる。このほかに、たとえ第1ケーシングが長期に霧化される液体と接触していて、浸食または漏れの恐れがあるときは、本発明の独特な2つの独立した気室によって、漏れだした霧化される液体を第1気室に阻止しておき、圧電式霧化モジュールの圧電アクチュエータと使用されている硬化構造シール材または溶接材等が第2気室に設けられているため、霧化される液体と接触し化学反応を引き起こし、腐食破壊と構造の接着力低下を引き起こして、圧電式霧化モジュール構造全体の分解による、機能と寿命への影響を避けられると共に、噴出された霧化液体の汚染を避けられる。
このほかに、第1環状シール材通路と第2環状シール材通路によって、シール材の分布範囲が制限され、第1位置決めバンプと第2位置決めバンプの取付位置の高さと合わせて、シール材注入の厚みを制御できるほか、圧電式霧化モジュールの振動エネルギーの抑制または振動の伝達効果に影響し、噴霧の効果に影響することを避けられる。
一実施例において、組立便利性の向上と組立後の安定性を図るため、第1ケーシングの外壁表面に少なくとも一つの嵌め溝を凹設すると共に、第2ケーシングの外壁表面は、これらの嵌め溝に対応して少なくとも一つの係着部が延在され、第2ケーシングは係着部によって、第1ケーシングの嵌め溝に係着固定しておく。
一実施例において、第1ケーシングの表面に第1チェック穴を設けるか、または第2ケーシングの表面に第2チェック穴を設けるか、或いは第1ケーシングの表面に第1チェック穴を設けていて、かつ第2ケーシングの表面に第2チェック穴が設けられている。圧電式霧化モジュールを係る2つの気室を備えた全密封式圧電霧化モジュールの内部にシールするときは、第1気室と第2気室のシールの完全性をチェックする手段として、所定の気圧を加えるなど、シール効果を確保する。
さらに、第1ケーシング及び/または第2ケーシングの強度向上を図るため、第1ケーシングの内部に複数の第1肋材を設けるか、または第2ケーシングの内部に複数の第2肋材を設けるか、或いは第1ケーシングの内部に複数の第1肋材を設けるほかに第2ケーシングの内部にも複数の第2肋材を設けることができる。さらに、前述第1肋材及び/または第2肋材はそれぞれ第1とおり穴または第2とおり穴の円心を中心として、等間隔な放射状に分布させて設置することもできる。
一実施例において、第1ケーシングの外面は第1とおり穴に隣接する場所にアーチ面の構造を形成していて、かつ第2ケーシングの外面は第2とおり穴に隣接する場所にアーチ面の構造を形成して、噴霧及び液体伝搬の流暢性を向上できると共に、抵抗力を軽減し霧化効果を向上できる。
さらに、圧電式霧化モジュールと、第1とおり穴との間に使用するシール材及び圧電式霧化モジュールと、第2とおり穴との間に使用するシール材の両表面とも、外部に延在するアーチデザインを形成しているため、霧化液体がこの場所に蓄積されず、使用後の清掃作業に便利である。
米国特許US 7,771,642 B2号(特許文献1)の構造態様図 である。 米国特許US 7,891,352 B2号(特許文献2)の構造態様 図である。 米国特許US 7,891,352 B2号(特許文献2)作動時の振 動波の伝達態様図である。 本発明の第1実施例における取り付け態様図である。 本発明の第1実施例における立体分解図(その1)である。 本発明の第1実施例における立体分解図(その2)である。 本発明の第1実施例における組立後の断面視図である。 本発明の第2実施例における立体分解図(その1)である。 本発明の第2実施例における立体分解図(その2)である。 本発明の第2実施例における組立後の断面図である。 本発明の第2実施例における組立後の外観図である。 本発明の第2実施例における取り付け後のもう一つの外観態様図であ る。 本発明の第2実施例における作動時の振動波の伝達態様図である。
審査官の方々が本発明の内容のさらなる理解を図るため、以下にて図面と合わせて説明する。ご参照ください。
図3ないし6、本発明の第1実施例における取り付け態様図と、各視角による立体分解図と、組み立て後の断面図とを参照する。図に示すように、本発明の2つの気室を備えた全密封式圧電霧化モジュール4を霧化器5に取り付けて、霧化される液体6を霧化して噴出させる。2つの気室を備えた全密封式圧電霧化モジュール4は第1ケーシング41と、第2ケーシング42と、圧電霧化モジュール43と、を備える。
そのうち、第1ケーシング41は環状構造体を形成し、霧化器5の液体噴出場所(または液体出口)に対応して固設され、第1ケーシング41の円心部に第1とおり穴411を有しており、第1ケーシング41の内部に第1シール材通路412を設けていて、かつ第1シール材通路412にて複数の第1位置決め突起ブロック413を設けている。
第2ケーシング42は第1ケーシング41と同じく環状の構造体を形成していて、かつ第2ケーシング42の円心部に第2とおり穴421が設けられ、第2ケーシング42の内部に第2環状通路422を有し、第2環状通路422にて複数の第2位置決めバンプ423が設けられている。
係る圧電式霧化モジュール43は、よく見かける市販の2片式圧電式霧化モジュール43または3片式圧電式霧化モジュール43から選択できる。図に示すように、本実施例において3片式圧電式霧化モジュール43が選択されている。圧電式霧化モジュール43は、圧電アクチュエータ431と、霧化素子432と、構造シート433から構成されている。そのうち、圧電アクチュエータ431はチタン酸塩部材からなる圧電セラミックを仕上げた環状構造体である。霧化素子432は例えば、ポリイミド(Polyimide)、ポリエチレン(Polyethylene, PE)、ポリプロピレン(Polypropylene, PP)及びポリエーテルエーテルケトン(Polyetheretherketone, PEEK)またはいずれかの高性能エンジニアリングプラスチック、あるいは金属部材から仕上げられたディスク状構造体から選択される。さらに、霧化素子432の中央部は圧電アクチュエータ431中心の貫通孔(符号をつけていない)に対応して、複数の噴霧穴が設けられている。構造シート433は耐食部材から仕上げられたディスク状構造体であり、かつ構造シート433の寸法が圧電アクチュエータ431よりやや大きく、圧電アクチュエータ431は構造シート433が霧化器5の液体出口の反対側と整合して固設していて、通電後に振動エネルギーを発生し、霧化素子432によって、霧化液体6を霧化したうえ噴出させる。
本発明を組み立てるときは、面一に注入する技術を用いてシール材44を第1環状シール材通路412と、第2環状シール材通路422の内部に塗布し、圧電式霧化モジュール43(本実施例において、特に構造シート433を指す。)の周縁部を第1位置決めバンプ413と、第2位置決めバンプ423と互いに組み合わせた後、シール材44によって接着固定する。同時に、第1ケーシング41と第2ケーシング42とも同じく係るシール材44を用いて接着し、密閉したシール状態を形成する。よって、本発明は圧電式霧化モジュール43によって、第1ケーシング41と第2ケーシング42が結合された空間に第1気室7と、第2気室8が仕切られる。本発明は第1位置決めバンプ413と第2位置決めバンプ423を上下両面から圧電式霧化モジュール43の周縁部に組み込むことによって、第1ケーシング41と第2ケーシング42が圧電式霧化モジュール43に直接接触する面積を少なくし、圧電式霧化モジュール43の作動が抑制されることと、振動エネルギーが吸収されることを避ける。さらに、第2気室8によって、圧電アクチュエータ431に独立な振動空間を与えられている。さらに、第2ケーシング42と圧電式霧化モジュール43との接合場所も同じくシール材44によって接着密封しておき、霧化液体6が第1ケーシング41または第2ケーシング42の内部に流入されることを有効に阻止できる。外部の力を第1ケーシング41と第2ケーシング42に加えたときは、その大部分の作用力は第1ケーシング41と第2ケーシング42の側壁に導かれる。さらに、第1実施例において、第2ケーシング42は薄いケーシングで設計しており、構想が不十分過ぎて、支持と保護効果が提供できない対策として、第2ケーシング42の内部に複数の第2肋材426を設け、これらの第2肋材426が第2とおり穴421の円心を中心として、等間隔に放射状に分布して設置されているため、作用力が第2ケーシング42から圧電式霧化モジュール43に伝達されることを有効に避けることができる。
図7ないし9、本発明の第2実施例の各角度による立体分解図と組立後の断面図を参照する。図に示す本発明の第2実施例の構成品及び構造が第1実施例とほぼ同じのため、重複するものは、ここでの説明を省略する。第2実施例において、2つの気室を備えた全密封式圧電霧化モジュール4の組立後の安定性をさらに向上させるため、第1ケーシング41の外壁表面に複数の嵌め溝414を凹設していて、かつ第2ケーシング42の外壁表面にて、それらの嵌め溝414に対応して複数の係着部424を延設し、第2ケーシング42はそれらの係着部424によって、第1ケーシング41の嵌め溝414に係着固定させ、接合場所は同じくシール材44を用いて接着固定して置く。
引き続き、以上の図面をそれぞれ参照する。気圧測定に備えた第1ケーシング41の表面に第1チェック穴415が設けられ、第2ケーシング42の表面に第2チェック穴425が設けられている。特に注意したいことは、パッケージ完了後、第1チェック穴415と第2チェック穴425とは密閉状態を形成する。
そのうち、第1ケーシング41の外面には、第1とおり穴411と隣接する場所にテーパー状の円弧デザインのアーチ面構造が形成され、入口のところに液体交換の気泡がたまる現象を軽減し、液体のスムーズな噴出に便利である。このほかに、第2ケーシング42の外面には、第2とおり穴421に隣接する場所にテーパー状の弧面デザインを施して、霧化液体6がケーシングの壁面にへばりつかずスムーズに噴出でき、霧化効果が向上する。このほかに、圧電式霧化モジュール43と第1とおり穴411との間に使用するシール材44及び圧電式霧化モジュール43と第2とおり穴412との間に使用するシール材44の両表面とも、外部に延在するアーチデザインを形成しており、霧化液体がこの場所に蓄積されず、使用後の清掃作業に便利できる。
引き続き、図10Aと図10B、本発明の第2実施例における取り付け後の外観態様図を参照する。図に示すように、第1ケーシング41と第2ケーシング43が環状構造体を形成しているが、ただし、環状構造体に限られず、さらに、第1ケーシング41と第2ケーシング43とを釣り合わない外形に仕上げることもできる。その外形は例えば三角形、矩形、対称の多辺形または霧化器5の液体出口に合わせた外形であっても良い。内部に圧電式霧化モジュール43を設けて、本発明の特許効果を達成できるものであれば、すべて本発明の実用新案登録の範囲に含めるべきである。
引き続き図11、本発明の第2実施例における作動時の振動波伝達態様図を参照する。図に示すとおり、本発明の主な特徴は第1ケーシング41と、第2ケーシング42と、圧電式霧化モジュール43から構成される。内部に独立した中空状の第1気室7と第2気室8とを仕切ると同時に、圧電アクチュエータ431が第2気室8の内部に隔離されている。弾性を有するシール材44と、第1位置決めバンプ413と、第2位置決めバンプ423とを用いて、圧電式霧化モジュール5をその内部に固定して置き、圧電式霧化モジュール431が第1位置決めバンプ413と、第2位置決めバンプ423のみに組み込まれているため、高周波振動のときの余計な構造によって、挟持力を軽減するか、または振動エネルギーの伝達効果を吸収することを軽減し、霧化効率を維持できる。さらに、第1ケーシング41が霧化液体6に長時間接触されるため、浸食により漏れの恐れがある。そのため、本発明で採用された独立した2つの気室の設計は、漏れ出した霧化液体6を第1気室7の内部に隔離して置き、圧電アクチュエータ431及びこれに使用された固化構造または溶接部材などを第2気室8内部に隔離しているため、浸食されることなく汚染または破損などの問題も発生せず、機能と使用寿命が確保される。
1 密封部材
11 霧化素子
12 振動素子
13 アクチュエータ
2 密封チャンバー
21 弾性密封リップ
31 隔膜
32 環状振動発生器
33 環状基板
4 2つの気室を備えた全密封式圧電霧化モジュール
41 第1ケーシング
411 第1とおり穴
412 第1環状シール材通路
413 第1位置決めバンプ
414 嵌め溝
415 第1チェック穴
416 第1肋材
42 第2ケーシング
421 第2とおり穴
422 第2環状シール材通路
423 第2位置決めバンプ
424 係着部
425 第2チェック穴
426 第2肋材
43 圧電霧化モジュール
431 圧電アクチュエータ
432 霧化素子
4321 噴霧穴
433 構造シート
44 シール材
5 霧化器
6 霧化される液体
7 第1気室
8 第2気室

Claims (6)

  1. 2つの気室を備えた全密封式圧電霧化モジュールであって、
    中心部に第1とおり穴を設け、内部に第1環状シール材通路を設け、前記第1環状シール材通路にて、少なくとも一つの第1位置決めバンプを設ける第1ケーシングと、
    中心部に第2とおり穴を設け、内部に第2環状シール材通路を設け、前記第2環状シール材通路にて、少なくとも一つの第2位置決めバンプを設ける第2ケーシングと、
    面一に注入する技術を用いてシール材を前記第1環状シール材通路と前記第2環状シール材通路に塗布し、周縁部をそれぞれ前記第1位置決めバンプと前記第2位置決めバンプに組み込んで接着固定することによって、前記第1ケーシングと、前記第2ケーシングを密閉したシール状態に形成すると共に、前記第1ケーシングと、前記第2ケーシングを第1気室と第2気室に仕切る圧電霧化モジュールと、を備えることを特徴とする、2つの気室を備えた全密封式圧電霧化モジュール。
  2. 前記第1ケーシングの外壁表面にて少なくとも一つの嵌め溝を凹設すると共に、前記第2ケーシングの外壁表面はこれらの前記嵌め溝に対応して、少なくとも一つの係着部が延設され、前記第2ケーシングは前記係着部によって、前記第1ケーシングの前記嵌め溝に係着固定することを特徴とする、請求項1記載の2つの気室を備えた全密封式圧電霧化モジュール。
  3. 前記第1ケーシングの表面に第1チェック穴を設け、前記第2ケーシングの表面に第2チェック穴を設けることを特徴とする、請求項1記載の2つの気室を備えた全密封式圧電霧化モジュール。
  4. 前記第1ケーシングの内部に複数の第1肋材を設けていて、かつ前記第1とおり穴の円心を中心として等間隔の放射状分布に設置し、前記第2ケーシングの内部に複数の第2肋材を設けていて、かつ前記第2とおり穴の円心を中心として等間隔の放射状分布に設置する、請求項1記載の2つの気室を備えた全密封式圧電霧化モジュール。
  5. 前記第1ケーシングが前記第1とおり穴との隣接場所にアーチ面デザインを形成していて、かつ前記第2ケーシングの外面が前記第2とおり穴に隣接する場所もアーチ面デザインを形成することを特徴とする、請求項1記載の2つの気室を備えた全密封式圧電霧化モジュール。
  6. 前記圧電式霧化モジュールと前記第1とおり穴との間に使用される密封シール材と、前記圧電式霧化モジュールと前記第2とおり穴との間で使用されるシール材の両表面とも外側に延在したアーチ面を形成することを特徴とする、請求項1記載の2つの気室を備えた全密封式圧電霧化モジュール。
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