JP6348803B2 - 超音波霧化装置 - Google Patents
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Description
(超音波霧化装置1について)
超音波霧化装置1は、水や薬液等の液体を超音波振動によって霧化する装置であって、霧化部30を備えた装置本体10と、装置本体10に着脱自在に収容、装着される液体容器20とを備える。ここで、以下の説明では、液体は、水または殺虫剤、殺菌剤、香料等の薬液であるものとして説明する。
装置本体10は、霧化部30を備えるとともに、着脱自在に液体容器20を収容する。霧化部30は、図2に示すように、通電によって超音波振動を生じる圧電振動子31と、圧電振動子31の振動によって薬液を霧化する振動板32と、圧電振動子31の上面及び振動板32の下面にそれぞれに添わせた円環状の弾性部材としての一対の弾性リング33と、この一対の弾性リング33を介して圧電振動子31及び振動板32を弾性的に挟み込んで保持するケーシング34とを備える。
液体容器20は、容器本体21と、吸液芯22と、吸収体23とを備え、装置本体10に着脱自在に収容される。
次に、吸液芯22および吸収体23の一体化構造の実施例を図3、図4により説明する。図3および図4は、吸液芯22および吸収体23の一体化構造の実施例を示す。このうち、図3(a)はキャップ構造を示し、図3(b)は綿棒構造を示し、図3(c)は差込構造を示し、図3(d)は芯構造を示す。また、図4(a)は2芯綿棒構造を示し、図4(b)は接着構造を示し、図4(c)はストロー型接着構造を示し、図4(d)はストロー型綿棒構造を示す。
以下、実施例によって本発明をさらに詳しく説明するが、本発明は、これらに限定されるものではない。
以下の仕様の超音波霧化装置を作製した。
(1)圧電振動子31:外径15mm、内径5mm、厚さ0.4mmの圧電セラミックス(2)振動板32:凸型振動板
(3)印加電圧:30Vp−p
(4)圧電振動子31(超音波励振機)の周波数:110kHz
(二芯一体化構造芯の作製)
以下の仕様の二芯一体化構造芯を作製した。
本効果確認試験で用いた二芯一体化構造芯は、図3(a)に示すキャップ構造に対応する。
(1)吸液芯22:内径4.5mmのポリプロピレン樹脂繊維及びポリエチレン樹脂繊維集合体
(2)吸収体23:木材パルプと合成繊維の集合体(製品名:AY−80(王子キノクロス社製))
(3)一体化構造:吸液芯22に吸収体23を被せ、シールチューブで挟持
(二芯一体化構造芯B)
本効果確認試験で用いた二芯一体化構造芯は、図3(b)に示す綿棒構造に対応する。
(1)吸液芯22:内径3.5mmのポリプロピレン樹脂繊維及びポリエチレン樹脂繊維集合体
(2)吸収体23:木材パルプと合成繊維の集合体
(3)一体化構造:吸液芯22に吸収体23を巻きつけて保持
(二芯一体化構造芯C)
本効果確認試験で用いた二芯一体化構造芯は、図4(d)に示すストロー型綿棒構造に対応する。
(1)吸液芯22:内径3.5mmのポリプロピレン樹脂繊維及びポリエチレン樹脂繊維集合体
(2)筒25:内径3.5mm、外径4.5mmのポリプロピレン製筒
(3)吸収体23:木材パルプと合成繊維の集合体(製品名:ベンコット M−3II(旭化成社製))
(4)一体化構造:吸液芯22を筒25に挿入し、吸収体23を巻きつけて保持
(実施例1)
薬液(エクソールD110(エクソンモービル社製))を充填した容器本体21に上記の二芯一体化構造芯Aを中栓で挟持し、超音波霧化装置1を用いて薬液を1秒間噴霧させた。10回噴霧させた後、噴霧前後の重量変化から1回噴霧当りの噴霧量を算出した。また、4反復の試験結果から相対標準偏差を算出した。その結果、噴霧量は13.0mg/sprayであり、相対標準偏差は0.6%であった。
薬液(エクソールD110(エクソンモービル社製))を充填した容器本体21に上記の二芯一体化構造芯Bを中栓で挟持し、超音波霧化装置1を用いて薬液を1秒間噴霧させた。10回噴霧させた後、噴霧前後の重量変化から1回噴霧当りの噴霧量を算出した。また、4反復の試験結果から相対標準偏差を算出した。その結果、噴霧量は11.9mg/sprayであり、相対標準偏差は1.0%であった。
薬液(エクソールD110(エクソンモービル社製))を充填した容器本体21に上記の二芯一体化構造芯Cを中栓で挟持し、超音波霧化装置1を用いて薬液を1秒間噴霧させた。10回噴霧させた後、噴霧前後の重量変化から1回噴霧当りの噴霧量を算出した。また、4反復の試験結果から相対標準偏差を算出した。その結果、噴霧量は9.3mg/sprayであり、相対標準偏差は3.1%であった。
薬液(エクソールD110)を充填した容器本体21に吸液芯22を中栓で挟持し、超音波霧化装置を用いて薬液を1秒間で噴霧させた。10回噴霧させた後、噴霧前後の重量変化から1回噴霧当りの噴霧量を算出した。また、4反復の試験結果から相対標準偏差を算出した。その結果、噴霧量は8.7mg/sprayであり、相対標準偏差は5.0%であった。
薬液(エクソールD110)を充填した容器本体21に筒25に挿入した吸液芯22を中栓で挟持し、超音波霧化装置を用いて薬液を1秒間で噴霧させた。10回噴霧させた後、噴霧前後の重量変化から1回噴霧当りの噴霧量を算出した。また、4反復の試験結果から相対標準偏差を算出した。その結果、噴霧量は5.1mg/sprayであり、相対標準偏差は12.4%であった。
薬液(エクソールD110)を充填した容器本体21に吸液芯22を中栓で挟持し、振動板32側に吸収体23を配置した(以下、この構造を二芯分割型構造芯と称する)。超音波霧化装置を用いて薬液を1秒間噴霧させ、10回噴霧させた後、噴霧前後の重量変化から1回噴霧当りの噴霧量を算出した。また、4反復の試験結果から相対標準偏差を算出した。その結果、噴霧量は13.4mg/sprayであり、相対標準偏差は0.7%であった。
薬液(エクソールD110(エクソンモービル社製))を充填した容器本体21に上記の二芯一体化構造芯Aを中栓で挟持し、超音波霧化装置1を用いて薬液を1秒間噴霧させた。10回噴霧させた後、噴霧前後の重量変化から1回噴霧当りの噴霧量を算出した。さらに、二芯一体化構造芯Aを中栓で挟持した容器本体21を超音波霧化装置1から取り外し、7日間放置した。7日後、二芯一体化構造芯Aを中栓で挟持した容器本体21を、超音波霧化装置1に再度設置し薬液を1秒間噴霧させた。10回噴霧させた後、噴霧前後の重量変化から1回噴霧当りの噴霧量を算出した。その結果、初期の噴霧量は12.9mg/sprayであり、7日間放置後の噴霧量は13.1mg/sprayであった。
薬液(エクソールD110)を充填した容器本体21に吸液芯22を中栓で挟持し、振動板32側に吸収体23を配置した。超音波霧化装置1を用いて薬液を1秒間噴霧させ、10回噴霧させた後、噴霧前後の重量変化から1回噴霧当りの噴霧量を算出した。さらに、吸液芯22を中栓で挟持した容器本体21を超音波霧化装置1から取り外し、吸収体23は振動板32に配置した状態で7日間放置した。7日後、吸液芯22を中栓で挟持した容器本体21を、超音波霧化装置1に再度設置し薬液を1秒間噴霧させた。10回噴霧させた後、噴霧前後の重量変化から1回噴霧当りの噴霧量を算出した。その結果、初期の噴霧量は13.2mg/sprayであり、7日間放置後の噴霧量は9.8mg/sprayであった。
次に、吸液芯22の吸液速度(mm/s)および吸収体23の保液重量(mg)が超音波霧化装置1の噴霧安定性に及ぼす影響を図5により説明する。図5は、吸液芯22の吸液速度(mm/s)および吸収体23の保液重量(mg)が超音波霧化装置1の噴霧安定性に及ぼす影響を示す表である。
吸液芯の吸液速度の測定方法
a) 吸液芯を64mm(φ3.5mm)に切断する。
図5では、1.78mm/s、0.91mm/s・・・0.24mm/sと、9種類の異なる吸液速度を有する吸液芯を用いて、試験を行っている。
吸収体の保液重量の測定方法
a)シート状の吸収体をポンチにて、直径6mm・高さ2mmの円柱形状に打ち抜く。
図5では、22mg、31mg、・・・90mgと、6種類の異なる保液重量を有する吸収体を用いて、試験を行っている。
(二芯一体化構造芯の作成)
保液重量の異なる吸収体(直径6mm・高さ2mmの円柱形状)の各々と、吸液速度の異なる吸液芯の各々とを用いて、図3(a)に示すキャップ構造の二芯一体化構造吸液芯を作製した。
図5に記載のデータは、気温26℃、湿度50%、パラフィン系溶剤の液温24℃という条件で取得されたデータである。また、超音波霧化装置1の噴霧設定は、1.0秒ON(運転)、29.0秒(停止)という30秒サイクルのON・OFF運転であった。振動板32は、φ8.5μmのメッシュであり、その形状は円錐台状であった。
吸収体の保液量(mg)は、超音波霧化装置1が噴霧の安定性を保つ範囲内に収まることが好ましい。この点、吸収体の保液重量(mg)が54mg以上、かつ、86mg以下に収まると、超音波霧化装置1の噴霧量が吸液芯の吸液速度に拠らず安定することが分かった。
(本実施の形態の別表現)
本実施の形態に係る超音波霧化装置は、次のように表現することもできる。
10 装置本体
20 液体容器
21 容器本体
22、22a〜22c 吸液芯
23、23a〜23f 吸収体
24 開口部
25 筒
30 霧化部
31 圧電振動子
32 振動板
33 弾性リング
34 ケーシング
35 開口部
36 微細孔
37 凸状部
Claims (6)
- 自装置に着脱自在に装着される液体容器内の液体を霧化噴霧するために圧電振動子によって振動する振動板を備えた超音波霧化装置であって、
上記液体容器には、当該液体容器内の液体を吸液する、当該液体容器に固定された吸液芯と、
上記吸液芯が吸液した上記液体を上記振動板に供給する吸収体と、が備えられており
上記吸収体は、上記液体容器が自装置に着脱されるときに、上記液体容器とともに上記超音波霧化装置に着脱され、
上記振動板が振動することにより、上記吸収体によって供給された液体が霧化噴霧され、
上記吸収体は、直径6mm、高さ2mmの円柱形状に相当する体積あたりに保持できる炭素数12のノルマルパラフィンの保液重量が、54mg以上、かつ、86mg以下であることを特徴とする超音波霧化装置。 - 上記吸液芯は、炭素数12のノルマルパラフィンを使用したときの吸液速度が0.24mm/秒以上、かつ、1.78mm/秒以下であることを特徴とする請求項1に記載の超音波霧化装置。
- 上記吸収体は、上記振動板との接触面が、当該吸収体と接触する上記振動板の接触面に対応する形状であることを特徴とする請求項1または2に記載の超音波霧化装置。
- 上記吸液芯は、柱状又は筒状であることを特徴とする請求項1から3の何れか1項に記載の超音波霧化装置。
- 上記振動板は、上記吸収体に近接又は接触するように弾性保持されていることを特徴とする請求項1から4の何れか1項に記載の超音波霧化装置。
- 上記振動板及び上記吸収体は、それぞれ凸状であることを特徴とする請求項1から5の何れか1項に記載の超音波霧化装置。
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