JP7437857B2 - 液体霧化装置及び液体霧化装置用の気泡発生装置 - Google Patents

液体霧化装置及び液体霧化装置用の気泡発生装置 Download PDF

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Description

本発明は、水などの液体を霧化して放出する液体霧化装置、及び液体霧化装置用の気泡発生装置に関する。
加湿器などの空調装置、美顔器やサウナなどの美容健康促進装置、農薬散布具など薬剤の散布装置、薬液吸入器などの医療装置、ミスト状の塗料を塗布するコーティング装置，半導体ウェハなどの洗浄装置など、液体を霧化して用いる装置が多数用いられている。
液体を霧化する手法としては、例えば、ノズルから加圧した液体を噴射させて霧化する手法や、回転体を用いて、この回転体に接した水などの液体を遠心力で飛散させる手法（特許文献１参照）、超音波振動子によって液中にキャビテーションを生じさせて液体を霧化する手法などが知られている。
特許第５０３２３８９号公報
しかしながら、特許文献１に記載の手法では、回転体を回転させる機構などを要し装置が複雑にならざるを得ない。また、超音波振動子を用いた手法も、超音波振動子を駆動する電気回路などを要する。ノズルを用いる場合には、霧化した液滴のミスト径にばらつきが生じ易い。
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであって、簡単な構成で、連続して液体のミストが得られる液体霧化装置、及びこれに用いる気泡発生装置を提供する。
上記課題を解決するための本発明の一態様は、液体を貯留する液体貯留部と、三次元網目状に連結した微細気孔を有する多孔質体からなる気泡発生部材であって、表面の一部が気体を上記微細気孔内に圧入する気体圧入面であり、上記表面の他の一部が、上記液体貯留部に貯留された上記液体に接して、上記液体中に上記気体からなる気泡を放出する気泡放出面である、気泡発生部材と、上記気体を上記気体圧入面に供給する気体供給部と、を備え、上記液体中に放出された上記気泡の破泡によって、上記液体のミストを生成させる液体霧化装置であって、 前記気泡発生部材は、平均細孔径が０．５～４μｍの前記多孔質体からなり、前記気体供給部は、上記気泡発生部材の臨界圧力Ｐｃ以上で、かつ、Ｐ≧１．６０・Ｐｃ－６．７５［ｋＰａ］の圧力範囲内の印加ガス圧Ｐを有する前記気体を前記気体圧入面に供給する液体霧化装置である。
第２の態様は、液体を貯留する液体貯留部と、三次元網目状に連結した微細気孔を有する多孔質体からなる気泡発生部材であって、表面の一部が気体を上記微細気孔内に圧入する気体圧入面であり、上記表面の他の一部が、上記液体貯留部に貯留された上記液体に接して、上記液体中に上記気体からなる気泡を放出する気泡放出面である、気泡発生部材と、上記気体を上記気体圧入面に供給する気体供給部と、を備え、上記液体中に放出された上記気泡の破泡によって、上記液体のミストを生成させる液体霧化装置であって、前記気泡発生部材は、平均細孔径ＡＤが０．５～１１μｍの前記多孔質体からなり、前記気体供給部は、上記気泡発生部材の臨界圧力Ｐｃ以上で、かつ、Ｐ＝３９１・ＡＤ -1 －０．２［ｋＰａ］～８１１・ＡＤ -1 ＋４６［ｋＰａ］の圧力範囲内の印加ガス圧Ｐを有する前記気体を前記気体圧入面に供給する液体霧化装置である。
第３の態様は、液体を貯留する液体貯留部と、三次元網目状に連結した微細気孔を有する多孔質体からなる気泡発生部材であって、表面の一部が気体を上記微細気孔内に圧入する気体圧入面であり、上記表面の他の一部が、上記液体貯留部に貯留された上記液体に接して、上記液体中に上記気体からなる気泡を放出する気泡放出面である、気泡発生部材と、上記気体を上記気体圧入面に供給する気体供給部と、を備え、上記液体中に放出された上記気泡の破泡によって、上記液体のミストを生成させる液体霧化装置であって、前記気泡発生部材は、平均細孔径ＡＤが０．５～２．０μｍの前記多孔質体からなり、前記気体供給部は、上記気泡発生部材の臨界圧力Ｐｃ以上で、かつ、Ｐ＝３９０・ＡＤ -1 －１１４［ｋＰａ］～９４４・ＡＤ -1 ＋９９［ｋＰａ］の圧力範囲内の印加ガス圧Ｐを有する前記気体を前記気体圧入面に供給する液体霧化装置である。
本発明の液体霧化装置は、気泡発生部材の気泡放出面から液中に放出した気泡が液面で破泡する際に、液体のミストを発生することを利用した液体霧化装置である。この液体霧化装置では、微細気孔を有する多孔質体からなる気泡発生部材を用いるので、気泡放出面から液中に放出される気泡が、微細かつ気泡径が揃った気泡となる。このため、破泡によって生成されるミストを、微細で大きさの揃ったミストとすることができ、しかも連続してミストを得ることができる。
しかも第１の態様の液体霧化装置用では、気泡発生部材は平均細孔径が０．５～４μｍの微細な細孔を有する多孔質体であり、気体供給部は臨界圧力Ｐｃ以上で、かつ、Ｐ≧１．６０・Ｐｃ－６．７５［ｋＰａ］の圧力範囲の印加ガス圧Ｐの気体を供給する。このため、気泡放出面から微細な気泡を放出させることができる。このため、微細な気泡が破泡することにより、微細なミストを生成することができる。具体的に、液体が水であり気体が空気である場合には、φ１．０μｍ以下のミスト（以下、「ナノミスト」という）を含むミストが得られる。
なお、気体供給部で供給する気体の印加ガス圧Ｐは、Ｐ≦１０００ｋＰａ（＝１ＭＰａ）とすると良い。印加ガス圧Ｐが１０００ｋＰａ（＝１ＭＰａ）以下の気体を用いる場合には 高圧ガス保安法などの規制を受けず、取り扱いが容易である。
ここで、臨界圧力Ｐｃとは、多孔質体からなる気泡発生部材において、微細気孔内に染み込んだ液体を、圧入した気体の圧力で押し出すことができる最低の圧力（気圧）を指す。臨界圧力Ｐｃは、Ｐｃ＝４γcosθ／ＡＤで与えられる。ここで、γは液体の表面張力、θは液体の接触角、ＡＤは気泡発生部材をなす多孔質体の平均細孔径である。
また第２の態様の液体霧化装置では、気泡発生部材は、平均細孔径ＡＤが０．５～１１μｍの、より小さな微細気孔を有する多孔質体からなる。このため、液体として水を、気体として空気（大気）を用い、平均細孔径ＡＤの大きさに応じた、気泡発生部材の臨界圧力Ｐｃ以上で、かつ、Ｐ＝３９１・ＡＤ -1 －０．２［ｋＰａ］～８１１・ＡＤ -1 ＋４６［ｋＰａ］の圧力範囲内で、平均体積ミスト径Ｄ５０が２．０μｍ以下の微細なミストを多く含むミストを効率よく生成することができる。
或いは第３の態様では、気泡発生部材は、平均細孔径ＡＤが０．５～２．０μｍの、さらに小さな微細気孔を有する多孔質体からなる。このため、液体として水を、気体として空気（大気）を用いた場合、平均細孔径ＡＤの大きさに応じた、気泡発生部材の臨界圧力Ｐｃ以上で、かつ、Ｐ＝３９０／ＡＤ -1 －１１４［ｋＰａ］～９４４・ＡＤ -1 ＋９９［ｋＰａ］の圧力範囲内で、平均体積ミスト径Ｄ５０が１．０μｍ以下の、過半のミストが「ナノミスト」である微細な水のミストを効率よく生成することができる。
なお、気泡発生部材をなす多孔質体の材質としては、アルミナ、チタニア、ジルコニア、ムライト、シリカなどの酸化物セラミックスや、窒化ケイ素などの窒化物セラミックス、炭化ケイ素などの炭化物セラミックスなどからなる多孔質セラミック、多孔質ガラスが挙げられる。また、ステンレス、チタン、チタン合金、ニッケル、ニッケル合金、銅、銅合金、アルミニウムなどからなる多孔質金属、ＰＴＦＥなどのフッ素樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルメタクリレートなどの樹脂からなる多孔質樹脂も挙げられる。
気泡発生部材は、その表面のうち、一部が気体圧入面であり、他の一部が気泡放出面である。この気泡発生部材の形態としては、例えば、板状（平板状、凹板状、凸板状、半球殻状、球殻状）の気泡発生部材の表面のうち、一方の主面の主面の全部または一部を気体圧入面とし、この一方の主面（気体圧入面）と厚み方向に対向する他方の主面の全部または一部を気泡放出面とする形態が挙げられる。また、筒状（角筒状、円筒状）や、一方の端部が多孔質体あるいは緻密質の部材で閉じられた有底筒状（有底角筒状、有底円筒状）の形態の気泡発生部材も挙げられる。このような筒状、有底筒状の気泡発生部材では、例えば、内表面の主面の全部または一部を気体圧入面とし、外表面の全部または一部を気泡放出面とすると良い。また、逆に、外表面の主面の全部または一部を気体圧入面とし、内表面の全部または一部を気泡放出面としても良い。
また、気泡発生部材の気泡放出面に接する液体を貯留する液体貯留部としては、例えば、気泡発生部材とは別体とした、液体を貯留する液体容器であって、気泡発生部材の一部または全部が液中に没入して、気泡発生部材の気泡放出面に液体が接する大きさや形態とした液体容器が挙げられる。また、気泡発生部材の気泡放出面が、貯留した液体に接する接液面の一部または全部をなす液体容器も挙げられる。即ち、気泡発生部材に凹部を形成し、この凹部を液体貯留部とするなど、液体貯留部を気泡発生部材で構成しても、あるいは気泡発生部材をその一部として液体貯留部を構成してもよい。
液体霧化装置で霧化させる液体としては、例えば、水(飲料水、水道水、蒸留水、イオン交換水、純水など)のほか、メタノール、エタノール、ＩＰＡなどのアルコールが挙げられる。また、塩酸、酢酸などの酸、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸水素ナトリウム(重曹)、アンモニアなどのアルカリ、香料、各種の水溶成分を含む水溶液、各種の培養液なども挙げられる。また、トルエン、キシレンなどの有機溶媒や、ガソリン、灯油などの油類なども挙げられる。
気体圧入面から気泡発生部材に圧入する気体としては、例えば、空気、水素、窒素、酸素、二酸化炭素、一酸化炭素、メタン、プロパン、窒素と酸素の混合ガスなど各種の気体が挙げられる。
上述の液体霧化装置であって、前記液体貯留部は、前記液体を貯留する液体容器であり、上記液体霧化装置は、少なくとも一部が、前記気泡発生部材で構成され、上記液体容器内に配置されて、貯留された上記液体中に前記気泡を発生させる容器内配置部を備える液体霧化装置とすると良い。
この液体霧化装置では、液体容器（液体貯留部）内に容器内配置部を配置しているので、気体供給部から気体を供給することで、液体容器内で、容易に、液体のミストを得ることができる。
さらに上述の液体霧化装置であって、前記容器内配置部は、筒状で、内周面が前記気体圧入面であり、外周面が前記気泡放出面である前記気泡発生部材を含む液体霧化装置とすると良い。
この液体霧化装置では、液体容器（液体貯留部）内に、筒状の気泡発生部材を含む容器内配置部を配置しているので、比較的小さな体積でありながら広い気泡放出面を確保することができる。このため、コンパクトでありながら、気体供給部から気体を供給することで、気泡発生部材の外周面（気泡放出面）から多くの気泡を発生させ、気泡の破泡によって、多くの液体のミストを得ることができる。
あるいは前々項に記載の液体霧化装置であって、前記容器内配置部は、上面の少なくとも一部が板状の前記気泡発生部材で構成された箱状で、上記気泡発生部材の外側面が前記気泡放出面であり、内側面が前記気体圧入面である液体霧化装置とすると良い。
この液体霧化装置では、液体容器（液体貯留部）内に、上面の少なくとも一部が板状の気泡発生部材で構成された箱状の気泡発生部を配置している。このため、気体供給部から気体を供給することで、筒状の気泡発生部材などを用いた場合とは異なり、気泡発生部材から放出した気泡が回り込みなどを生じないでそのまま上方に向けて上昇するので、効率よく、気泡の破泡によって液体のミストを得ることができる。
あるいは当初の三項に記載の液体霧化装置であって、前記液体貯留部は、前記気泡発生部材の前記気泡放出面を、貯留した前記液体が接する接液面の一部または全部としてなる液体霧化装置とすると良い。
この液体霧化装置では、気泡発生部材の気泡放出面が、液体貯留部の接液面の一部または全部となっている。このため、液体霧化装置をコンパクトにできるほか、液体貯留部に貯留した液体中に気泡を放出させて、液面で気泡を破泡させることができるので、効率よくミストを生成できる。
気泡発生部材の気泡放出面を、液体容器の接液面の一部とする形態としては、例えば、液体容器の側面のうち接液面の全部あるいは一部を、気泡発生部材の気泡放出面で構成した液体容器が挙げられる。液体容器の底部の全部または一部を気泡発生部材の気泡放出面で構成した液体容器も挙げられる。
さらに他の課題を解決するための本発明の一態様は、三次元網目状に連結した微細気孔を有する多孔質体からなる気泡発生部材であって、表面の一部が気体を上記微細気孔内に圧入する気体圧入面であり、上記表面の他の一部が、貯留された液体に接して、上記液体中に上記気体からなる気泡を放出する気泡放出面である、気泡発生部材と、上記気体を上記気体圧入面に供給する気体供給部と、を備え、前記気泡発生部材は、平均細孔径が０．５～４μｍの前記多孔質体からなり、前記気体供給部は、上記気泡発生部材の臨界圧力Ｐｃ以上で、かつ、Ｐ≧１．６０・Ｐｃ－６．７５［ｋＰａ］の圧力範囲内の印加ガス圧Ｐを有する前記気体を前記気体圧入面に供給し、上記液体中に放出された上記気泡の破泡によって、上記液体のミストを生成させる液体霧化装置用の気泡発生装置である。
この気泡発生装置の気泡発生部材を、液体容器に貯留した液体中に投入し、気体供給部から気体を供給することで、液体霧化装置とすることができ、容易に、液体のミストを生成することができる。しかも、この液体霧化装置用の気泡発生装置では、気泡発生部材は平均細孔径が０．５～４μｍの微細な細孔を有する多孔質体であり、気体供給部は臨界圧力Ｐｃ以上で、かつ、Ｐ≧１．６０・Ｐｃ－６．７５［ｋＰａ］の圧力範囲内の印加ガス圧Ｐの気体を供給する。このため、気泡放出面から微細な気泡を放出させることができ、これにより、液体が水であり気体が空気である場合には、φ１．０μｍ以下の「ナノミスト」を含むミストが得られる。
なお、気体供給部で供給する気体の印加ガス圧Ｐは、Ｐ＜１ＭＰａとすると良い。印加ガス圧Ｐが１ＭＰａ以下の気体を用いる場合には 高圧ガス保安法などの規制を受けず、取り扱いが容易である。
あるいは、三次元網目状に連結した微細気孔を有する多孔質体からなる気泡発生部材であって、表面の一部が気体を上記微細気孔内に圧入する気体圧入面であり、上記表面の他の一部が、貯留された液体に接して、上記液体中に上記気体からなる気泡を放出する気泡放出面である、気泡発生部材と、上記気体を上記気体圧入面に供給する気体供給部と、を備え、前記気泡発生部材は、平均細孔径ＡＤが０．５～１１μｍの前記多孔質体からなり、前記気体供給部は、上記気泡発生部材の臨界圧力Ｐｃ以上で、かつ、Ｐ＝３９１・ＡＤ-1－０．２［ｋＰａ］～８１１・ＡＤ-1＋４６［ｋＰａ］の圧力範囲内の印加ガス圧Ｐを有する前記気体を前記気体圧入面に供給し、上記液体中に放出された上記気泡の破泡によって、上記液体のミストを生成させる液体霧化装置とすると良い。
この気泡発生装置の気泡発生部材を、液体容器に貯留した液体中に投入し、気体供給部から気体を供給することで、液体霧化装置とすることができ、容易に、液体のミストを生成することができる。しかも、この液体霧化装置用の気泡発生装置では、気泡発生部材をなす多孔質体として、前述の平均細孔径が０．５～１１μｍの、より微細な細孔を有する多孔質体を用いている。このため、液体として水を、気体として空気（大気）を用い、平均細孔径ＡＤの大きさに応じた、気泡発生部材の臨界圧力Ｐｃ以上で、かつ、印加ガス圧Ｐ＝３９１・ＡＤ-1－０．２［ｋＰａ］～８１１・ＡＤ-1＋４６［ｋＰａ］の圧力範囲内で、平均体積ミスト径Ｄ５０が２．０μｍ以下の微細なミストを多く含むミストを効率よく生成することができる。
あるいは、三次元網目状に連結した微細気孔を有する多孔質体からなる気泡発生部材であって、表面の一部が気体を上記微細気孔内に圧入する気体圧入面であり、上記表面の他の一部が、貯留された液体に接して、上記液体中に上記気体からなる気泡を放出する気泡放出面である、気泡発生部材と、上記気体を上記気体圧入面に供給する気体供給部と、を備え、前記気泡発生部材は、平均細孔径ＡＤが０．５～２．０μｍの前記多孔質体からなり、前記気体供給部は、上記気泡発生部材の臨界圧力Ｐｃ以上で、かつ、Ｐ＝３９０・ＡＤ-1－１１４［ｋＰａ］～９４４・ＡＤ-1＋９９［ｋＰａ］の圧力範囲内の印加ガス圧Ｐを有する前記気体を前記気体圧入面に供給し、上記液体中に放出された上記気泡の破泡によって、上記液体のミストを生成させる液体霧化装置とすると良い。
この気泡発生装置の気泡発生部材を、液体容器に貯留した液体中に投入し、気体供給部から気体を供給することで、液体霧化装置とすることができ、容易に、液体のミストを生成することができる。しかも、この液体霧化装置用の気泡発生装置では、気泡発生部材をなす多孔質体として、前述の平均細孔径が０．５～２．０μｍの、さらに微細な細孔を有する多孔質体を用いている。このため、液体として水を、気体として空気（大気）を用い、平均細孔径ＡＤの大きさに応じた、気泡発生部材の臨界圧力Ｐｃ以上で、かつ、Ｐ＝３９０・ＡＤ-1－１１４［ｋＰａ］～９４４・ＡＤ-1＋９９［ｋＰａ］の圧力範囲内で、平均体積ミスト径Ｄ５０が１．０μｍ以下の、過半のミストが「ナノミスト」である微細なミストを効率よく生成することができる。
実施形態１に係る液体霧化装置の構成を示す説明図である。 実施形態１に係る液体霧化装置にさらにミスト用開口を有する蓋体を設けた構成を示す説明図である。 実施形態１に係る液体霧化装置において、実施例１の平均細孔径ＡＤ＝３７．９μｍの多孔質体を用いた場合の、印加ガス圧Ｐと生成されたミストにおけるφ１μｍ以下のミストの割合Ｒ(１μｍ)との関係を示すグラフである。 実施形態１に係る液体霧化装置において、実施例１の平均細孔径ＡＤ＝３７．９μｍの多孔質体を用いた場合の、印加ガス圧Ｐと、生成されたミストの１０％体積ミスト径Ｄ１０〔μｍ〕、平均体積ミスト径Ｄ５０〔μｍ〕、及び９０％体積ミスト径Ｄ９０〔μｍ〕との関係を示すグラフである。 実施形態１に係る液体霧化装置において、実施例２の平均細孔径ＡＤ＝１０．４μｍの多孔質体を用いた場合の、印加ガス圧Ｐと生成されたミストにおけるφ１μｍ以下のミストの割合Ｒ(１μｍ)との関係を示すグラフである。 実施形態１に係る液体霧化装置において、実施例２の平均細孔径ＡＤ＝１０．４μｍの多孔質体を用いた場合の、印加ガス圧Ｐと、生成されたミストの１０％体積ミスト径Ｄ１０〔μｍ〕、平均体積ミスト径Ｄ５０〔μｍ〕、及び９０％体積ミスト径Ｄ９０〔μｍ〕との関係を示すグラフである。 実施形態１に係る液体霧化装置において、実施例３の平均細孔径ＡＤ＝３．４μｍの多孔質体を用いた場合の、印加ガス圧Ｐと生成されたミストにおけるφ１μｍ以下のミストの割合Ｒ(１μｍ)との関係を示すグラフである。 実施形態１に係る液体霧化装置において、実施例３の平均細孔径ＡＤ＝３．４μｍの多孔質体を用いた場合の、印加ガス圧Ｐと、生成されたミストの１０％体積ミスト径Ｄ１０〔μｍ〕、平均体積ミスト径Ｄ５０〔μｍ〕、及び９０％体積ミスト径Ｄ９０〔μｍ〕との関係を示すグラフである。 実施形態１に係る液体霧化装置において、実施例４の平均細孔径ＡＤ＝２．３μｍの多孔質体を用いた場合の、印加ガス圧Ｐと生成されたミストにおけるφ１μｍ以下のミストの割合Ｒ(１μｍ)との関係を示すグラフである。 実施形態１に係る液体霧化装置において、実施例４の平均細孔径ＡＤ＝２．３μｍの多孔質体を用いた場合の、印加ガス圧Ｐと、生成されたミストの１０％体積ミスト径Ｄ１０〔μｍ〕、平均体積ミスト径Ｄ５０〔μｍ〕、及び９０％体積ミスト径Ｄ９０〔μｍ〕との関係を示すグラフである。 実施形態１に係る液体霧化装置において、実施例５の平均細孔径ＡＤ＝１．７μｍの多孔質体を用いた場合の、印加ガス圧Ｐと生成されたミストにおけるφ１μｍ以下のミストの割合Ｒ(１μｍ)との関係を示すグラフである。 実施形態１に係る液体霧化装置において、実施例５の平均細孔径ＡＤ＝１．７μｍの多孔質体を用いた場合の、印加ガス圧Ｐと、生成されたミストの１０％体積ミスト径Ｄ１０〔μｍ〕、平均体積ミスト径Ｄ５０〔μｍ〕、及び９０％体積ミスト径Ｄ９０〔μｍ〕との関係を示すグラフである。 実施形態１に係る液体霧化装置において、実施例６の平均細孔径ＡＤ＝１．３μｍの多孔質体を用いた場合の、印加ガス圧Ｐと生成されたミストにおけるφ１μｍ以下のミストの割合Ｒ(１μｍ)との関係を示すグラフである。 実施形態１に係る液体霧化装置において、実施例６の平均細孔径ＡＤ＝１．３μｍの多孔質体を用いた場合の、印加ガス圧Ｐと、生成されたミストの１０％体積ミスト径Ｄ１０〔μｍ〕、平均体積ミスト径Ｄ５０〔μｍ〕、及び９０％体積ミスト径Ｄ９０〔μｍ〕との関係を示すグラフである。 実施形態１に係る液体霧化装置において、実施例７の平均細孔径ＡＤ＝０．９１μｍの多孔質体を用いた場合の、印加ガス圧Ｐと生成されたミストにおけるφ１μｍ以下のミストの割合Ｒ(１μｍ)との関係を示すグラフである。 実施形態１に係る液体霧化装置において、実施例７の平均細孔径ＡＤ＝０．９１μｍの多孔質体を用いた場合の、印加ガス圧Ｐと、生成されたミストの１０％体積ミスト径Ｄ１０〔μｍ〕、平均体積ミスト径Ｄ５０〔μｍ〕、及び９０％体積ミスト径Ｄ９０〔μｍ〕との関係を示すグラフである。 実施形態１に係る液体霧化装置において、実施例８の平均細孔径ＡＤ＝０．７７μｍの多孔質体を用いた場合の、印加ガス圧Ｐと生成されたミストにおけるφ１μｍ以下のミストの割合Ｒ(１μｍ)との関係を示すグラフである。 実施形態１に係る液体霧化装置において、実施例８の平均細孔径ＡＤ＝０．７７μｍの多孔質体を用いた場合の、印加ガス圧Ｐと、生成されたミストの１０％体積ミスト径Ｄ１０〔μｍ〕、平均体積ミスト径Ｄ５０〔μｍ〕、及び９０％体積ミスト径Ｄ９０〔μｍ〕との関係を示すグラフである。 実施形態１に係る液体霧化装置において、実施例９の平均細孔径ＡＤ＝０．５５μｍの多孔質体を用いた場合の、印加ガス圧Ｐと生成されたミストにおけるφ１μｍ以下のミストの割合Ｒ(１μｍ)との関係を示すグラフである。 実施形態１に係る液体霧化装置において、実施例９の平均細孔径ＡＤ＝０．５５μｍの多孔質体を用いた場合の、印加ガス圧Ｐと、生成されたミストの１０％体積ミスト径Ｄ１０〔μｍ〕、平均体積ミスト径Ｄ５０〔μｍ〕、及び９０％体積ミスト径Ｄ９０〔μｍ〕との関係を示すグラフである。 実施形態１(実施例３～９）に係り、臨界圧力Ｐｃと、φ１μｍ以下のナノミストが発生する最低圧力との関係を示すグラフである。 実施形態１に係り、平均細孔径ＡＤの逆数と、平均体積ミスト径Ｄ５０≦２μｍとなる印加ガス圧Ｐの上限値及び下限値との関係を示すグラフである。 実施形態１に係り、平均細孔径ＡＤの逆数と、平均体積ミスト径Ｄ５０≦１μｍとなる印加ガス圧Ｐの上限値及び下限値との関係を示すグラフである。 実施形態１に係り、平均細孔径ＡＤ＝１．３μｍの多孔質体を用いた液体霧化装置において、多孔質体の浸漬深さを変化させた場合の、印加ガス圧Ｐと生成されたミストにおけるφ１μｍ以下のミストの割合Ｒ(１μｍ)との関係を示すグラフである。 実施形態１に係り、平均細孔径ＡＤ＝１．３μｍの多孔質体を用いた液体霧化装置において、多孔質体の浸漬深さを変化させた場合の、印加ガス圧Ｐと、生成されたミストの平均体積ミスト径Ｄ５０〔μｍ〕との関係を示すグラフである。 実施形態２に係る液体霧化装置の構成を示す説明図である。 実施形態３に係る液体霧化装置の構成を示す説明図である。
(実施形態１）
第１の実施形態に掛かる液体霧化装置１を、図１～図２０を参照して説明する。図１は、本実施形態１に係る液体霧化装置１の構成を模式的に示す説明図である。また、図２は、図１の液体霧化装置１の液体容器３０に蓋体５０を被せた液体霧化装置１Ａである。
本実施形態１の液体霧化装置１は、貯留液体ＬＱＳ中に気泡ＢＱを放出する発泡部１０と、発泡部１０に気体ＡＲを供給する気体供給部２０と、発泡部１０及び気体供給部２０とは別体で、貯留液体ＬＱＳを貯留する液体容器３０（液体貯留部）とを備える。なお、発泡部１０及び気体供給部２０は、これらで、液体霧化装置用の気泡発生装置４０をなしている。また、図２の液体霧化装置１Ａの蓋体５０には、ミスト用開口５１が開口している。
このうち、発泡部１０は、円筒状の多孔質体からなる気泡発生部材１１と、この気泡発生部材１１の両端を図示しないＯリングを介してシールしつつ保持する保持部材１２とからなる。このうち、気泡発生部材１１は、三次元網目状に連結した微細気孔１１Ｐを有するアルミナ系セラミックの多孔質体である。円筒状の気泡発生部材１１の表面１１ｓのうち、内周面１１ｓ１を気体圧入面１１ｂとする。一方、この気体圧入面１１ｂと径方向に対向する外周面１１ｓ２を気泡放出面１１ａとする。なお後述するように、気泡放出面１１ａは貯留された貯留液体ＬＱＳに接する。この気泡発生部材１１は、内径９ｍｍ、外径１２ｍｍ、肉厚１．５ｍｍで、長さ５０ｍｍ（気泡有効発生長４０ｍｍ）の寸法を有する。
一方、保持部材１２は、一対の第１保持部材１２Ａ及び第２保持部材１２Ｂからなる。このうち、第１保持部材１２Ａは、円筒状の気泡発生部材１１の一方側（図１右側）の端部１１Ｆを液密に収容する保持孔１２ＡＨを有し、気泡発生部材１１と連通する筒形状であり、気体ＡＲを気泡発生部材１１内に導入する気体導入部１２Ｉが設けられている。また、第２保持部材１２Ｂは、気泡発生部材１１の他方側（図１左側）の端部１１Ｇを液密に収容する保持孔１２ＢＨを有し、気泡発生部材１１の端部１１Ｇを閉塞している。
本実施形態１では、発泡部１０（容器内配置部）は、後述する液体容器３０内で、気泡発生部材１１が水平方向（図１において左右方向）に延びる形態で、底部３０Ｓ上に配置される。
気体供給部２０は、発泡部１０の気体導入部１２Ｉに向けて気体ＡＲを供給するものであり、気体ＡＲを貯留するボンベ２１と、ボンベ２１から気体ＡＲを配送する気体配管２２と、気体ＡＲの流通を開閉するバルブ２３と、バルブ２３の下流側に位置して発泡部１０に供給される気体ＡＲの圧力（印加ガス圧Ｐ）を検知する圧力計２４を有する。なお、バルブ２３は、手動でも良いが、電磁バルブなど電気的に制御可能なバルブを用いても良い。また、本実施形態１では、気体ＡＲとして圧縮空気を用いている。従って、ボンベ２１に代えて、コンプレッサ等によって圧縮空気を生成して、気体配管２２に送るようにしても良い。
本実施形態１では、液体容器３０は、底部３０Ｓが平坦な有底矩形筒状で、貯留液体ＬＱＳ（液体ＬＱ）を貯留する液体貯留部である。図１に示すように、液体容器３０内で底部３０Ｓ上に発泡部１０を配置し、貯留液体ＬＱＳ中に没入させる。このため、気泡発生部材１１の外周面１１ｓ２である気泡放出面１１ａに貯留液体ＬＱＳが接して、気泡発生部材１１の微細気孔１１Ｐ内に染み込む。この状態で、気体供給部２０のバルブ２３を開放して、圧力計２４の示す印加ガス圧Ｐが前述の臨界圧力Ｐｃ以上（Ｐ≧Ｐｃ）である気体ＡＲを発泡部１０に供給すると、気泡発生部材１１の気体圧入面１１ｂから、気体ＡＲが微細気孔１１Ｐ内に圧入され、さらに気泡放出面１１ａから気体ＡＲからなる気泡ＢＱとして放出される。なお、後述する実施例１～９では、気泡発生部材１１の浸漬深さＦ（貯留液体ＬＱＳの液面ＬＬから気泡発生部材１１までの液体ＬＱの深さ）をいずれもＦ＝３ｃｍとした。また、実施例１０，６，１１，１２では、浸漬深さＦを、それぞれＦ＝１，３，９，１５ｃｍとした。
なお前述のように、この気泡発生部材１１において、微細気孔１１Ｐ内に染み込んだ液体ＬＱを気体ＡＲの印加ガス圧Ｐで押し出す臨界圧力Ｐｃ（気圧差）は、Ｐｃ＝４γcosθ／ＡＤで与えられる。ここで、γは液体ＬＱの表面張力、θは液体ＬＱの接触角、ＡＤは多孔質体の平均細孔径である。例えば、本実施形態１のうち後述する実施例６では、平均細孔径ＡＤ＝１．３μｍの気泡発生部材１１を用いており、臨界圧力Ｐｃ＝１６０ｋＰａであった。本実施形態１では、液体ＬＱとして水（水道水）を用いている。
気泡発生部材（多孔質体）１１の平均細孔径ＡＤは、水銀ポロシメーター（マイクロメトリックス製AutoPore IV 9500）を用いた水銀圧入法によって測定した。また、気泡発生部材（多孔質体）１１の臨界圧力Ｐｃは、以下の手法で測定した。まず、円筒状の気泡発生部材（多孔質体）１１のうち、一方の端部１１Ｇをステンレス製の治具（図示しない）で封止し、他方の端部１１Ｆにはガスを流通（吹き込み）可能とする吹き込み孔付きのステンレス製治具（図示しない）を取り付ける。この状態で液体ＬＱ中（例えば、水中）に浸漬して、気泡発生部材（多孔質体）１１の微細気孔１１Ｐ内が液体ＬＱで満たされるまで（例えば１０分間）放置する。次いで、他方側のステンレス製治具のノズルに気体供給配管を取り付け、気泡発生部材１１の内側に気体ＡＲを供給できるようにする。気体ＡＲの印加ガス圧Ｐを徐々に上昇させ、気泡発生部材１１の外周面１１ｓ２（気泡放出面１１ａ）から気体ＡＲの気泡が放出されるのが観察される最低の印加ガス圧Ｐを臨界圧力Ｐｃとした。
貯留液体ＬＱＳ中に放出された気泡ＢＱは、貯留液体ＬＱＳ中を徐々に上昇し、液面ＬＬ付近で破泡する。即ち気泡ＢＱが潰れて消える。この際、液体ＬＱのミストＬＱＭが生成される。このミストＬＱＭは、気泡ＢＱをなしていた液体ＬＱの膜の一部が、破泡の際にはじけ飛んで形成されたと考えられる。そして、気体ＡＲを連続して供給することにより、気泡ＢＱが連続して放出されるので、ミストＬＱＭも連続して生成される。
本実施形態１の気泡発生装置４０及びこの気泡発生装置４０の気泡発生部材１１を液体容器３０に貯留した貯留液体ＬＱＳ中に投入した液体霧化装置１では、微細気孔１１Ｐを有する気泡発生部材１１を用いるので、その気泡放出面１１ａから液体ＬＱ中に放出される気泡ＢＱが、微細で気泡径が揃った気泡ＢＱとなる。このため、破泡によって生成される液体ＬＱのミストＬＱＭを、微細で大きさの揃ったミストＬＱＭとすることができる。しかも連続してミストＬＱＭを得ることができる。
しかもこの液体霧化装置１では、液体容器３０内に、気泡発生部材１１を含む発泡部１０（容器内配置部）を配置しているので、気体供給部２０から気体ＡＲを供給することで、液体容器３０内で、容易に、液体ＬＱのミストＬＱＭを得ることができる。
加えて、この液体霧化装置１では、液体容器３０内に、筒状の気泡発生部材１１を含む発泡部１０を配置しているので、比較的小さな体積でありながら広い気泡放出面１１ａを確保することができる。このため、コンパクトでありながら、気体供給部２０から気体ＡＲを供給することで、気泡発生部材１１の外周面１１ｓ２である気泡放出面１１ａから多くの気泡ＢＱを発生させ、気泡ＢＱの破泡によって、多くの液体ＬＱのミストＬＱＭを得ることができる。
なお、図１には示していないが、ミストＬＱＭの発生により貯留液体ＬＱＳの量が減少しても、液体容器３０に貯留した貯留液体ＬＱＳの液面ＬＬの高さ（収容量）が概ね一定になるように、別途、液体容器３０への液体ＬＱの供給を制御すると良い。また、図２に示すように、発生したミストＬＱＭを整流して放出するため、本実施形態１の液体霧化装置１のうち、液体容器３０に蓋体５０を被せ、この蓋体５０のミスト用開口５１（例えば、縦２０ｍｍ×横４０ｍｍの長方形の開口）からミストＬＱＭを放出させるようにした、液体霧化装置１Ａとしても良い。
(実施例１～９）
次いで、実施形態１の液体霧化装置１のうち、気泡発生部材１１（気泡発生部材）の平均細孔径ＡＤ[μｍ]の大きさを変化させた場合（実施例１～９）において、圧力計２４で測定される気泡発生部材１１に加える気体ＡＲの印加ガス圧Ｐ[ｋＰａ]と、生成されるミストＬＱＭのミスト径との関係を調査した。即ち、平均細孔径ＡＤが３７．９μｍ，１０．４μｍ，３．４μｍ，２．３μｍ, １．７μｍ，１．３μｍ，０．９１μｍ，０．７７μｍ，０．５５μｍである実施例１～９の気泡発生部材１１を作製し、実施形態１の液体霧化装置１を製造した。そして、気泡発生部材１１に加える気体ＡＲの印加ガス圧Ｐ[ｋＰａ]を変化させ、各印加ガス圧Ｐにおいて生成されたミストＬＱＭについて、ミスト径がφ１μｍ以下のミストの割合Ｒ(１μｍ)[％]、及び、平均体積ミスト径Ｄ５０[μｍ]を測定した。
なお、本実施例１～５では、気体ＡＲとして空気を、液体ＬＱとして水（水道水）を用いた。
また、ミストＬＱＭのミスト径やその分布を、マルバーン製レーザー回折式粒度分布測定装置スプレーテックにより測定した（測定範囲：φ０．１１７～１０００μｍ）。スプレーテックにおけるミストの解析条件としては、使用検出器として、低角度側に検出器「１０」を、高角度側に検出器「Ｌａｓｔ」を用いた。検出閾値は「４」とした。照明等の外光によるノイズの影響緩和のためである。測定サンプリング数は２０回（測定間隔１秒毎）として１つの測定値を得た。各実施例では、得られた２０個の測定値の平均値を記載した。
なお、各実施例においては、用いる気泡発生部材（多孔質体）１１の臨界圧力Ｐｃが異なるので、印加ガス圧Ｐの範囲が、互いに異なる範囲となっている。
（実施例１）
平均細孔径ＡＤ＝３７．９μｍの多孔質体からなる気泡発生部材１１を製造した。なお、この平均細孔径ＡＤ＝３７．９μｍの気泡発生部材１１の臨界圧力Ｐｃは、Ｐｃ＝６ｋＰａであった。この気泡発生部材１１を用いた液体霧化装置１について、この気泡発生部材１１を用いた実施形態１の液体霧化装置１について、気泡発生部材１１の位置が液面ＬＬからの浸漬深さＦが、Ｆ＝３ｃｍとなるように貯留液体ＬＱＳの量を調整し、気泡発生部材１１が完全に水に浸漬されている状態とした。次いで、印加ガス圧ＰをＰ＝２０～１００ｋＰａの範囲で変化させてミストＬＱＭを発生させ、各印加ガス圧Ｐ[ｋＰａ]と、生成されたミストＬＱＭにおけるφ１μｍ以下のミストの割合Ｒ(１μｍ)[％]との関係を調査した。また、各印加ガス圧Ｐ[ｋＰａ]と、生成されたミストの１０％体積ミスト径Ｄ１０[μｍ]、平均体積ミスト径Ｄ５０[μｍ]、及び９０％体積ミスト径Ｄ９０[μｍ]との関係も調査した．これらの結果を、図３、図４に示す。
図４から判るように、平均細孔径ＡＤ＝３７．９μｍの気泡発生部材１１を用いた本実施例１の液体霧化装置１では、臨界圧力Ｐｃ＝６ｋＰａを越えた印加ガス圧Ｐ＝２０～１００ｋＰａの範囲で、Ｄ９０＝４．５～１１μｍ、Ｄ５０＝２．０～３．６μｍ、Ｄ１０＝１．１～１．５μｍのミストＬＱＭを発生させることができたことが判る。加えて、図３から判るように、印加ガス圧Ｐ＝２０～１００ｋＰａの全範囲内で最大７％の割合Ｒ(１μｍ)で、ミスト径φ１μｍ以下の大きさの「ナノミスト」を生成できることも判る。即ち本実施例１では、印加ガス圧Ｐ＝２０ｋＰａ（臨界圧力Ｐｃ＝６ｋＰａの３．３倍）以上の印加ガス圧Ｐの気体ＡＲを供給すれば、「ナノミスト」を生成できることが判る。
（実施例２）
平均細孔径ＡＤ＝１０．４μｍの多孔質体からなる気泡発生部材１１を製造した。なお、この平均細孔径ＡＤ＝１０．４μｍの気泡発生部材１１の臨界圧力Ｐｃは、Ｐｃ＝２０ｋＰａであった。この気泡発生部材１１を用いた液体霧化装置１について、浸漬深さＦ＝３ｃｍとし、印加ガス圧ＰをＰ＝４０～２５０ｋＰａの範囲で変化させてミストＬＱＭを発生させ、各印加ガス圧Ｐと割合Ｒ(１μｍ)[％]との関係、及び、各印加ガス圧Ｐと、１０％体積ミスト径Ｄ１０、平均体積ミスト径Ｄ５０、及び９０％体積ミスト径Ｄ９０との関係を調査した。これらの結果を、図５及び図６のグラフに示す。
図６から判るように、平均細孔径ＡＤ＝１０．４μｍの気泡発生部材１１を用いた本実施例２の液体霧化装置１では、臨界圧力Ｐｃ＝２０ｋＰａを越えた印加ガス圧Ｐ＝４０～２５０ｋＰａの範囲で、Ｄ９０＝４～２３μｍ、Ｄ５０＝１．８～３．６μｍ、Ｄ１０＝０．３９～１．２μｍのミストＬＱＭを発生させることができた。このうち、印加ガス圧Ｐ＝４０～２１０ｋＰａの範囲で、Ｄ５０≦２．５μｍのミストＬＱＭを発生させることができる。また、印加ガス圧Ｐ＝５２～１６０ｋＰａの範囲で、Ｄ５０≦２．０μｍのミストＬＱＭを発生させることができる。
加えて、図５から判るように、本実施例２では、割合Ｒ(１μｍ)の大きさは変化するが、印加ガス圧Ｐ＝４０ｋＰａ（臨界圧力Ｐｃ＝２０ｋＰａの２．０倍）～２５０ｋＰａ超の範囲内の印加ガス圧Ｐの気体ＡＲを供給すれば、「ナノミスト」を生成できることが判る。また、印加ガス圧Ｐ＝１００～２４０ｋＰａの範囲では、高い割合（Ｒ(１μｍ)≧２５％の割合）で、「ナノミスト」を生成できることが判る。さらに、印加ガス圧Ｐ＝１２０～１７０ｋＰａの範囲では、さらに高い割合（Ｒ(１μｍ)≧３０％の割合）で、「ナノミスト」を効率よく生成できることが判る。一方、概ね印加ガス圧Ｐ＝１４０～１７０ｋＰａで、割合Ｒ(１μｍ)はピークとなり、Ｐ＝１７０ｋＰａを越えると、割合Ｒ(１μｍ)が徐々に低下する。
（実施例３）
次いで、平均細孔径ＡＤ＝３．４μｍの多孔質体からなる気泡発生部材１１を製造した。この平均細孔径ＡＤ＝３．４μｍの気泡発生部材１１の臨界圧力ＰｃはＰｃ＝６０ｋＰａであった。この気泡発生部材１１を用いた実施形態１の液体霧化装置１について、浸漬深さＦ＝３ｃｍとし、印加ガス圧Ｐ＝８０～３００ｋＰａの範囲で印加ガス圧Ｐを変化させてミストＬＱＭを発生させ、実施例１等と同様、各印加ガス圧Ｐと割合Ｒ(１μｍ)との関係、及び、各印加ガス圧Ｐと、１０％体積ミスト径Ｄ１０、平均体積ミスト径Ｄ５０、及び９０％体積ミスト径Ｄ９０との関係を調査した。それらの結果を、図７及び図８のグラフに示す。
図８から判るように、平均細孔径ＡＤ＝３．４μｍの気泡発生部材１１を用いた本実施例３の液体霧化装置１では、臨界圧力Ｐｃ＝６０ｋＰａを越えた印加ガス圧Ｐ＝８０～３００ｋＰａの範囲で、Ｄ９０＝２．８～１５μｍ、Ｄ５０＝１．６～３．７μｍ、Ｄ１０＝０．５９～１．３μｍのミストＬＱＭを発生させることができた。このうち、印加ガス圧Ｐ＝１００～２４０ｋＰａの範囲で、Ｄ５０≦２．０μｍのミストＬＱＭを発生させることができる。また、印加ガス圧Ｐ＝１２０～２８０ｋＰａの範囲で、Ｄ１０≦１．０μｍのミストＬＱＭを発生させることができる。
加えて、図７から判るように、本実施例３では、印加ガス圧Ｐ＝８０ｋＰａ（臨界圧力Ｐｃ＝６０ｋＰａの１．３倍）～３００ｋＰａ超の範囲内の印加ガス圧Ｐの気体ＡＲを供給すれば、「ナノミスト」を生成できることが判る。中でも、印加ガス圧Ｐ＝１８０～２２０ｋＰａの範囲では、Ｒ(１μｍ)≧２５％以上の割合で「ナノミスト」を生成できることも判る。一方、概ね印加ガス圧Ｐ＝１９０～２１０ｋＰａで、割合Ｒ(１μｍ)はピークとなり、Ｐ＝２１０ｋＰａを越えると、割合Ｒ(１μｍ)が徐々に低下する。
（実施例４）
次いで、平均細孔径ＡＤ＝２．３μｍの多孔質体からなる気泡発生部材１１を製造した。この平均細孔径ＡＤ＝２．３μｍの気泡発生部材１１の臨界圧力ＰｃはＰｃ＝９０ｋＰａであった。この気泡発生部材１１を用いた実施形態１の液体霧化装置１について、浸漬深さＦ＝３ｃｍとし、印加ガス圧Ｐ＝１１０～４２０ｋＰａの範囲で印加ガス圧Ｐを変化させてミストＬＱＭを発生させ、実施例１等と同様、各印加ガス圧Ｐと割合Ｒ(１μｍ)との関係、及び、各印加ガス圧Ｐと、１０％体積ミスト径Ｄ１０、平均体積ミスト径Ｄ５０、及び９０％体積ミスト径Ｄ９０との関係を調査した。それらの結果を、図９及び図１０のグラフに示す。
図１０から判るように、平均細孔径ＡＤ＝２．３μｍの気泡発生部材１１を用いた本実施例４の液体霧化装置１では、臨界圧力Ｐｃ＝９０ｋＰａを越えた印加ガス圧Ｐ＝１１０～４２０ｋＰａの範囲で、Ｄ９０＝２．５～２１μｍ、Ｄ５０＝１．２～３．５μｍ、Ｄ１０＝０．３２～２．１μｍのミストＬＱＭを発生させることができた。このうち、印加ガス圧Ｐ＝１５０～３８０ｋＰａの範囲で、Ｄ５０≦２．０μｍのミストＬＱＭを発生させることができる。また、印加ガス圧Ｐ＝１５０～３９０ｋＰａの範囲で、Ｄ１０≦１．０μｍのミストＬＱＭを発生させることができる。
加えて図９から判るように、本実施例４では、印加ガス圧Ｐ＝１３０ｋＰａ（臨界圧力Ｐｃ＝９０ｋＰａの１．４倍）～４２０ｋＰａの範囲内の印加ガス圧Ｐの気体ＡＲを供給すれば、「ナノミスト」を生成できることが判る。また、印加ガス圧Ｐ＝２３０～３９０ｋＰａの範囲では、Ｒ(１μｍ)≧２５％以上の割合で「ナノミスト」を生成でき、中でも、印加ガス圧Ｐ＝２５０～２９０ｋＰａの範囲では、Ｒ(１μｍ)≧４０％以上の高い割合で「ナノミスト」を生成できることも判る。一方、概ね印加ガス圧Ｐ＝３３０ｋＰａで、割合Ｒ(１μｍ)はピークとなり、Ｐ＝３３０ｋＰａを越えると、割合Ｒ(１μｍ)が徐々に低下する。
（実施例５）
次いで、平均細孔径ＡＤ＝１．７μｍの多孔質体からなる気泡発生部材１１を製造した。この平均細孔径ＡＤ＝１．７μｍの気泡発生部材１１の臨界圧力ＰｃはＰｃ＝１３０ｋＰａであった。この気泡発生部材１１を用いた実施形態１の液体霧化装置１について、浸漬深さＦ＝３ｃｍとし、印加ガス圧Ｐ＝１８０～５６０ｋＰａの範囲で印加ガス圧Ｐを変化させてミストＬＱＭを発生させ、実施例１等と同様、各印加ガス圧Ｐと割合Ｒ(１μｍ)との関係、及び、各印加ガス圧Ｐと、１０％体積ミスト径Ｄ１０、平均体積ミスト径Ｄ５０、及び９０％体積ミスト径Ｄ９０との関係を調査した。それらの結果を、図１１及び図１２のグラフに示す。
図１２から判るように、平均細孔径ＡＤ＝１．７μｍの気泡発生部材１１を用いた本実施例５の液体霧化装置１では、臨界圧力Ｐｃ＝１３０ｋＰａを越えた印加ガス圧Ｐ＝１８０～５６０ｋＰａの範囲で、Ｄ９０＝２．１～２５μｍ、Ｄ５０＝０．８～３．４μｍ、Ｄ１０＝０．２４～２．０μｍのミストＬＱＭを発生させることができた。このうち、印加ガス圧Ｐ＝２４０～５４０ｋＰａの範囲で、Ｄ５０≦２．０μｍのミストＬＱＭを発生させることができる。また、印加ガス圧Ｐ＝３００～４６０ｋＰａの範囲で、Ｄ５０≦１．０μｍのミストＬＱＭを発生させることができる。また、印加ガス圧Ｐ＝２４０～５６０ｋＰａの範囲で、Ｄ１０≦１．０μｍ以下のミストＬＱＭを発生させることができる。
加えて図１１から判るように、本実施例５では、印加ガス圧Ｐ＝２００ｋＰａ（臨界圧力Ｐｃ＝１３０ｋＰａの１．５倍）～５６０ｋＰａ超の範囲内の印加ガス圧Ｐの気体ＡＲを供給すれば、「ナノミスト」を生成できることが判る。また、印加ガス圧Ｐ＝２６０～５４０ｋＰａの範囲では、Ｒ(１μｍ)≧２５％以上の割合で「ナノミスト」を生成でき、中でも、印加ガス圧Ｐ＝２８０～４８０ｋＰａの範囲では、Ｒ(１μｍ)≧４０％以上の高い割合で「ナノミスト」を生成できる。さらに印加ガス圧Ｐ＝３４０～３６０ｋＰａの範囲では、Ｒ(１μｍ)≧６０％以上の特に高い割合で「ナノミスト」を生成できることも判る。一方、印加ガス圧Ｐ＝３４０ｋＰａで割合Ｒ(１μｍ)はピークとなり、Ｐ＝３４０ｋＰａを越えると、割合Ｒ(１μｍ)が徐々に低下する。
（実施例６）
次いで、平均細孔径ＡＤ＝１．３μｍの多孔質体からなる気泡発生部材１１を製造した。この平均細孔径ＡＤ＝１．３μｍの気泡発生部材１１の臨界圧力ＰｃはＰｃ＝１６０ｋＰａであった。この気泡発生部材１１を用いた実施形態１の液体霧化装置１について、浸漬深さＦ＝３ｃｍとし、印加ガス圧Ｐ＝２００～７００ｋＰａの範囲で印加ガス圧Ｐを変化させてミストＬＱＭを発生させ、実施例１等と同様、各印加ガス圧Ｐと割合Ｒ(１μｍ)との関係、及び、各印加ガス圧Ｐと、１０％体積ミスト径Ｄ１０、平均体積ミスト径Ｄ５０、及び９０％体積ミスト径Ｄ９０との関係を調査した。それらの結果を、図１３及び図１４のグラフに示す。
図１４から判るように、平均細孔径ＡＤ＝１．３μｍの気泡発生部材１１を用いた本実施例６の液体霧化装置１では、臨界圧力Ｐｃ＝１６０ｋＰａより高い印加ガス圧Ｐ＝２００～７００ｋＰａの範囲で、Ｄ９０＝２．０～３２μｍ、Ｄ５０＝０．６～３．８μｍ、Ｄ１０＝０．２１～２．１μｍのミストＬＱＭを発生させることができた。このうち、印加ガス圧Ｐ＝３００～６８０ｋＰａの範囲では、Ｄ５０≦２．０μｍのミストＬＱＭを発生させることができる。また、印加ガス圧Ｐ＝４００～６００ｋＰａの範囲で、Ｄ５０≦１．０μｍのミストＬＱＭを発生させることができる。また、印加ガス圧Ｐ＝３００～７００ｋＰａの範囲で、Ｄ１０≦１．０μｍのミストＬＱＭを発生させることができる。
加えて図１３から判るように、本実施例６では、印加ガス圧Ｐ＝２６０ｋＰａ（臨界圧力Ｐｃ＝１６０ｋＰａの１．６倍）～７００ｋＰａ超の範囲内の印加ガス圧Ｐの気体ＡＲを供給すれば、「ナノミスト」を生成できることが判る。また、印加ガス圧Ｐ＝３４０～６４０ｋＰａの範囲では、Ｒ(１μｍ)≧２５％以上の割合で「ナノミスト」を生成でき、中でも、印加ガス圧Ｐ＝３６０～６６０ｋＰａの範囲では、Ｒ(１μｍ)≧４０％以上の高い割合で「ナノミスト」を生成できる。さらに印加ガス圧Ｐ＝４４０～６００ｋＰａの範囲では、Ｒ(１μｍ)≧６０％以上の特に高い割合で「ナノミスト」を生成できることも判る。このように、「ナノミスト」を含むミストＬＱＭを、気泡放出面１１ａから効率良く生成することができることも判る。一方、概ね、印加ガス圧Ｐ＝５２０ｋＰａで、割合Ｒ(１μｍ)はピークとなり、Ｐ＝５２０ｋＰａを越えると、割合Ｒ(１μｍ)が徐々に低下する。
（実施例７）
次いで、平均細孔径ＡＤ＝０．９１μｍの多孔質体からなる気泡発生部材１１を製造した。この平均細孔径ＡＤ＝０．９１μｍの気泡発生部材１１の臨界圧力ＰｃはＰｃ＝２４０ｋＰａであった。この気泡発生部材１１を用いた実施形態１の液体霧化装置１について、浸漬深さＦ＝３ｃｍとし、印加ガス圧Ｐ＝３００～９８０ｋＰａの範囲で印加ガス圧Ｐを変化させてミストＬＱＭを発生させ、実施例１等と同様、各印加ガス圧Ｐと割合Ｒ(１μｍ)との関係、及び、各印加ガス圧Ｐと、１０％体積ミスト径Ｄ１０、平均体積ミスト径Ｄ５０、及び９０％体積ミスト径Ｄ９０との関係を調査した。それらの結果を、図１５及び図１６のグラフに示す。
図１６から判るように、平均細孔径ＡＤ＝０．９１μｍの気泡発生部材１１を用いた本実施例７の液体霧化装置１では、臨界圧力Ｐｃ＝２４０ｋＰａを越えた印加ガス圧Ｐ＝３００～９８０ｋＰａの範囲で、ミストＬＱＭを発生させることができた。このうち、印加ガス圧Ｐ＝４４０～９８０ｋＰａの範囲（さらには、９８０ｋＰａ超の範囲）で、Ｄ５０≦２．０μｍのミストＬＱＭを発生させることができる。また、印加ガス圧Ｐ＝６２０～９４０ｋＰａの範囲で、Ｄ５０≦１．０μｍのミストＬＱＭを発生させることができる。また、印加ガス圧Ｐ＝４４０～９８０ｋＰａの範囲（さらには、９８０ｋＰａ超の範囲）で、Ｄ１０≦１．０μｍのミストＬＱＭを発生させることができる。
加えて図１５から判るように、本実施例７では、印加ガス圧Ｐ＝５８０ｋＰａ（臨界圧力Ｐｃ＝３７０ｋＰａの１．６倍）～９８０ｋＰａ超の範囲内の印加ガス圧Ｐの気体ＡＲを供給すれば、「ナノミスト」を生成できることが判る。また、印加ガス圧Ｐ＝５２０～９８０ｋＰａの範囲（さらには、９８０ｋＰａ超の範囲）で、Ｒ(１μｍ)≧２５％以上の割合で「ナノミスト」を生成でき、中でも、印加ガス圧Ｐ＝６００～９８０ｋＰａの範囲（さらには、９８０ｋＰａ超の範囲）で、Ｒ(１μｍ)≧４０％以上の高い割合で「ナノミスト」を生成できる。さらに印加ガス圧Ｐ＝６８０～８４０ｋＰａの範囲で、Ｒ(１μｍ)≧６０％以上の特に高い割合で「ナノミスト」を生成できることも判る。一方、本実施例７では、概ね印加ガス圧Ｐ＝７００～７８０ｋＰａで、割合Ｒ(１μｍ)はピークとなり、印加ガス圧Ｐ＝７８０ｋＰａを越えると、割合Ｒ(１μｍ)が徐々に低下する。
（実施例８）
次いで、平均細孔径ＡＤ＝０．７７μｍの多孔質体からなる気泡発生部材１１を製造した。なお、この平均細孔径ＡＤ＝０．７７μｍの気泡発生部材１１の臨界圧力ＰｃはＰｃ＝２８０ｋＰａであった。この気泡発生部材１１を用いた実施形態１の液体霧化装置１について、浸漬深さＦ＝３ｃｍとし、印加ガス圧Ｐ＝３８０～９８０ｋＰａの範囲で印加ガス圧Ｐを変化させてミストＬＱＭを発生させ、実施例１等と同様、各印加ガス圧Ｐと割合Ｒ(１μｍ)との関係、及び、各印加ガス圧Ｐと、１０％体積ミスト径Ｄ１０、平均体積ミスト径Ｄ５０、及び９０％体積ミスト径Ｄ９０との関係も調査した。それらの結果を、図１７及び図１８のグラフに示す。
図１８から判るように、平均細孔径ＡＤ＝０．７７μｍの気泡発生部材１１を用いた本実施例８の液体霧化装置１では、臨界圧力Ｐｃ＝２８０ｋＰａより高い印加ガス圧Ｐ＝３８０～９８０ｋＰａの範囲で、Ｄ９０＝２．０～４．９μｍ、Ｄ５０＝０．７～３．１μｍ、Ｄ１０＝０．２１～２．０μｍのミストＬＱＭを発生させることができた。このうち、印加ガス圧Ｐ＝５２０～９８０ｋＰａの範囲（さらには、９８０ｋＰａ超の範囲）で、Ｄ５０≦２．０μｍのミストＬＱＭを発生させることができる。また、印加ガス圧Ｐ＝６４０～９８０ｋＰａの範囲（さらには、９８０ｋＰａ超の範囲）で、Ｄ５０≦１．０μｍのミストＬＱＭを発生させることができる。また、印加ガス圧Ｐ＝５４０～９８０ｋＰａの範囲（さらには、９８０ｋＰａ超の範囲）で、Ｄ１０≦１．０μｍのミストＬＱＭを発生させることができる。
加えて図１７から判るように、本実施例８では、印加ガス圧Ｐ＝４４０ｋＰａ（臨界圧力Ｐｃ＝９０ｋＰａの１．６倍）～９８０ｋＰａ超の範囲内の印加ガス圧Ｐの気体ＡＲを供給すれば、「ナノミスト」を生成できることが判る。印加ガス圧Ｐ＝５８０～９８０ｋＰａの範囲（さらには、９８０ｋＰａ超の範囲）で、Ｒ(１μｍ)≧２５％以上の割合で「ナノミスト」を生成でき、中でも、印加ガス圧Ｐ＝６２０～９８０ｋＰａの範囲で、Ｒ(１μｍ)≧４０％以上の高い割合で「ナノミスト」を生成できることも判る。さらに印加ガス圧Ｐ＝７２０～９８０ｋＰａの範囲（さらには、９８０ｋＰａ超の範囲）で、Ｒ(１μｍ)≧６０％以上の特に高い割合で「ナノミスト」を生成できることも判る。一方、概ね印加ガス圧Ｐ＝７８０～９８０ｋＰａで、割合Ｒ(１μｍ)はピークとなっていると解され、Ｐ＝９８０ｋＰａを越えると、割合Ｒ(１μｍ)が徐々に低下すると見込まれる。
（実施例９）
次いで、平均細孔径ＡＤ＝０．５５μｍの多孔質体からなる気泡発生部材１１を製造した。なお、この平均細孔径ＡＤ＝０．５５μｍの気泡発生部材１１の臨界圧力ＰｃはＰｃ＝３７０ｋＰａであった。この気泡発生部材１１を用いた実施形態１の液体霧化装置１について、浸漬深さＦ＝３ｃｍとし、印加ガス圧Ｐ＝４８０～１０００ｋＰａの範囲で印加ガス圧Ｐを変化させてミストＬＱＭを発生させ、実施例１等と同様、各印加ガス圧Ｐと割合Ｒ(１μｍ)との関係、及び、各印加ガス圧Ｐと、１０％体積ミスト径Ｄ１０、平均体積ミスト径Ｄ５０、及び９０％体積ミスト径Ｄ９０との関係を調査した。それらの結果を、図１９及び図２０のグラフに示す。
図２０から判るように、平均細孔径ＡＤ＝０．５５μｍの気泡発生部材１１を用いた本実施例９の液体霧化装置１では、臨界圧力Ｐｃ＝３７０ｋＰａ以上の印加ガス圧Ｐ＝４８０～１０００ｋＰａの範囲で、Ｄ９０＝１．８～５．８μｍ、Ｄ５０＝０．６～３．４μｍ、Ｄ１０＝０．２１～２．０μｍのミストＬＱＭを発生させることができた。このうち、印加ガス圧Ｐ＝７００～１０００ｋＰａの範囲（さらには、１０００ｋＰａ超の範囲）で、Ｄ５０≦２．０μｍのミストＬＱＭを発生させることができる。また、印加ガス圧Ｐ＝７８０～１０００ｋＰａの範囲（さらには、１０００ｋＰａ超の範囲）で、Ｄ５０≦１．０μｍ以下のミストＬＱＭを発生させることができる。また、印加ガス圧Ｐ＝７００～１０００ｋＰａの範囲（さらには、１０００ｋＰａ超の範囲）で、Ｄ１０≦１．０μｍのミストＬＱＭを発生させることができる。
加えて図１９から判るように、また本実施例９では、印加ガス圧Ｐ＝５８０ｋＰａ（臨界圧力Ｐｃ＝３７０ｋＰａの１．６倍）～１０００ｋＰａ超の範囲内の印加ガス圧Ｐの気体ＡＲを供給すれば、「ナノミスト」を生成できることが判る。また、印加ガス圧Ｐ＝７４０～１０００ｋＰａの範囲（さらには、１０００ｋＰａ超の範囲）で、Ｒ(１μｍ)≧２５％以上の割合で「ナノミスト」を生成でき、中でも、印加ガス圧Ｐ＝７６０～１０００ｋＰａ以上の範囲（さらには、１０００ｋＰａ超の範囲）で、Ｒ(１μｍ)≧４０％以上の高い割合で「ナノミスト」を生成できることも判る。さらに印加ガス圧Ｐ＝８６０～１０００ｋＰａの範囲（さらには、１０００ｋＰａ超の範囲）で、Ｒ(１μｍ)≧６０％以上の特に高い割合で「ナノミスト」を生成できることも判る。
一方、本実施例９の液体霧化装置１においては、印加ガス圧Ｐ＝１０００ｋＰａよりも高い印加ガス圧Ｐに、割合Ｒ(１μｍ)のピークがあると予測される。但し、本実施例９では、印加ガス圧Ｐの範囲を、１０００ｋＰａ（＝１ＭＰａ）以下とした。印加ガス圧ＰをＰ＝１０００ｋＰａ（＝１ＭＰａ）を越えると、高圧ガス保安法による規制を受けるなど、高圧ガスの使用に対する安全性の考慮が必要となり、気体配管２２やボンベ２１など、液体霧化装置１，１Ａを耐圧構造とする必要が生じたり、このためにコストアップとなる。そこで、本実施例９を含む本実施形態１の液体霧化装置１，１Ａは、印加ガス圧Ｐを１０００ｋＰａ以下としている。
（実施例１～９の検討）
以上のように、本実施形態１の液体霧化装置１，１Ａでは、気泡発生部材１１として多孔質体を用いたので、臨界圧力Ｐｃ以上の印加ガス圧Ｐの気体ＡＲ（各実施例では空気）を気体圧入面１１ｂから圧入することで、気泡放出面１１ａから気泡ＢＱを貯留液体ＬＱＳ中に放出し、さらにこの気泡ＢＱの破泡により、液体ＬＱ（各実施例では水）のミストＬＱＭを生成することができることが判る。
特に、平均細孔径ＡＤ＝０．５５～３７．９μｍの範囲の、従って概ねＡＤ＝０．５～３８μｍの多孔質体からなる気泡発生部材１１を用いた実施例１～９の気泡発生装置４０、さらにはこれを用いた液体霧化装置１，１Ａにおいて、気体供給部２０は、臨界圧力Ｐｃ以上の印加ガス圧Ｐの気体ＡＲを供給する。すると、気泡放出面１１ａから微細な気泡ＢＱを放出させることができる。このため、微細な気泡が破泡することにより、微細なミストＬＱＭを生成することができる。具体的には、液体ＬＱが水であり気体ＡＲが空気である場合には、１．０μｍφ以下の「ナノミスト」を含むミストが得られる。
次いで、実施例１～９で用いた気泡発生部材１１の臨界圧力Ｐｃ[ｋＰａ]と、「ナノミスト」が発生する最低の印加ガス圧Ｐ[ｋＰａ]との関係について検討する。既に説明したように、実施例３～９では、「ナノミスト」が発生する最低の印加ガス圧Ｐを得ている。図２１では、横軸を各実施例で用いた気泡発生部材１１の臨界圧力Ｐｃとし、縦軸を「ナノミスト」が得られた最低の印加ガス圧Ｐ〔ｋＰａ〕としたグラフにプロットした。図２１によれば、実施例３～９の範囲、即ち、気泡発生部材１１をなす多孔質体の平均細孔径ＡＤが、ＡＤ＝０．５５～３．４μｍの範囲、従って、概ね、ＡＤ＝０．５～４μｍの範囲において、気泡発生部材１１の臨界圧力Ｐｃと、「ナノミスト」が発生する最低の印加ガス圧Ｐとは、極めて高い相関を示すことが判る。そこで、さらに近似直線を描いた。この近似直線の式は、Ｐ＝１．６０・Ｐｃ－６．７５であるから、ミストＬＱＭに「ナノミスト」が含まれるようにするには、印加ガス圧Ｐを、Ｐ≧１．６０・Ｐｃ－６．７５とすること、即ち、概ね気体ＡＲの印加ガス圧Ｐを、臨界圧力Ｐｃの１．６倍以上とすることが求められることが判る。
このような関係となるのは、以下の理由であると推測される。即ち、気泡発生部材１１の気体圧入面１１ｂに、臨界圧力Ｐｃを僅かに越える印加ガス圧Ｐの気体ＡＲを供給した場合、気泡発生部材１１の気泡放出面１１ａで気泡ＢＱは発生するが、各気泡ＢＱの成長速度は遅い。このように気泡ＢＱがゆっくり成長するため、個々の気泡ＢＱの大きさは大きくなりがちであり、このために、気泡ＢＱが破泡した際に生じるミストＬＱＭの大きさも大きくなると考えられる。
これに対し、気泡発生部材１１の気体圧入面１１ｂに、（臨界圧力Ｐｃの１．６倍以上の）臨界圧力Ｐｃよりも十分高い印加ガス圧Ｐの気体ＡＲを供給した場合には、気泡放出面１１ａで気泡ＢＱが素早く成長し、次々に連続して勢いよく気泡ＢＱが貯留液体ＬＱＳ中に放出される。このため、個々の気泡ＢＱの大きさは小さくなりがちであり、このために、気泡ＢＱが破泡した際に生じるミストＬＱＭの大きさも小さくなり、ミストＬＱＭ中に「ナノミスト」が含まれやすくなると考えられる。
なお、気泡発生部材１１から気泡ＢＱを発生させ、その気泡ＢＱを破泡させてミストＬＱＭを得るのであるから、気泡発生部材１１に供給する気体ＡＲの印加ガス圧Ｐを、気泡発生部材１１の臨界圧力Ｐｃ以上とするのは当然である。
かくして、上述のように、平均細孔径ＡＤが、概ね、ＡＤ＝０．５～４μｍの範囲において、概ね臨界圧力Ｐｃの１．６倍以上の高い印加ガス圧Ｐの気体ＡＲを気泡発生部材１１に気体圧入面１１ｂに供給すると、液体が水であり気体が空気である場合には、φ１．０μｍ以下の「ナノミスト」を含むミストが得られる。
次いで、実施例１～９で用いた気泡発生部材１１の平均細孔径ＡＤと、液体霧化装置１で得られたミストＬＱＭの平均体積ミスト径Ｄ５０が、Ｄ５０≦２．０μｍとなる印加ガス圧Ｐの範囲との関係、即ち、平均体積ミスト径Ｄ５０≦２．０μｍが得られる印加ガス圧Ｐの範囲について検討する。既に説明したように、実施例２～９では、得られたミストＬＱＭの平均体積ミスト径Ｄ５０が、Ｄ５０≦２．０μｍとなる印加ガス圧Ｐの範囲（上限値及び下限値、あるいは下限値のみ）が得られている。図２２では、得られた結果を、横軸を気泡発生部材１１の平均細孔径ＡＤの逆数（ＡＤ-1〔μｍ-1〕）とし、縦軸を印加ガス圧Ｐ〔ｋＰａ〕の上限値あるいは下限値としたグラフにプロットし、さらにそれぞれの近似直線を描いた。
図２２によれば、気泡発生部材１１の平均細孔径ＡＤの逆数ＡＤ-1と、ミストＬＱＭの平均体積ミスト径Ｄ５０が、Ｄ５０≦２．０μｍとなる印加ガス圧Ｐの上限値あるいは下限値とは、極めて高い相関を示すことが判る。即ち、気泡発生部材１１をなす多孔質体の平均細孔径ＡＤが、ＡＤ＝０．５５～１０．４μｍの範囲において、従って、概ね、ＡＤ＝０．５～１１μｍの範囲において、気泡発生部材１１に供給される気体（空気）ＡＲの印加ガス圧Ｐを、気泡発生部材１１の臨界圧力Ｐｃ以上で、かつ、下限を示すＰ＝３９１・ＡＤ-1－０．２〔ｋＰａ〕の直線と、上限を示すＰ＝８１１・ＡＤ-1＋４６〔ｋＰａ〕の直線とに挟まれた印加ガス圧Ｐの範囲内とすることで、液体霧化装置１により、平均体積ミスト径Ｄ５０が２．０μｍ以下である液体（水）ＬＱのミストＬＱＭを発生させ得ることが判る。即ち、印加ガス圧Ｐ＝３９１・ＡＤ-1－０．２［ｋＰａ］～８２４・ＡＤ-1＋３９［ｋＰａ］の印加ガス圧Ｐの範囲内で、平均体積ミスト径Ｄ５０が２．０μｍ以下の、微細なミストを多く含むミストＬＱＭを効率よく生成できることが判る。
さらに、実施例１～９で用いた気泡発生部材１１の平均細孔径ＡＤと、液体霧化装置１で得られたミストＬＱＭの平均体積ミスト径Ｄ５０が、Ｄ５０≦１．０μｍとなる印加ガス圧Ｐの範囲との関係、即ち、平均体積ミスト径Ｄ５０≦１．０μｍが得られる印加ガス圧Ｐの範囲について検討する。実施例５～９では、得られたミストＬＱＭの平均体積ミスト径Ｄ５０が、Ｄ５０≦１．０μｍとなる印加ガス圧Ｐの範囲（上限値及び下限値、あるいは下限値のみ）が得られている。図２３では、前述の図２２と同様、横軸を平均細孔径ＡＤの逆数とし、縦軸を印加ガス圧Ｐの上限値あるいは下限値としたグラフにプロットし、さらにそれぞれの近似直線を描いた。
図２３においても、気泡発生部材１１の平均細孔径ＡＤの逆数ＡＤ-1と、ミストＬＱＭの平均体積ミスト径Ｄ５０が、Ｄ５０≦１．０μｍとなる印加ガス圧Ｐの上限値あるいは下限値とは、極めて高い相関を示すことが判る。即ち、気泡発生部材１１の平均細孔径ＡＤが、ＡＤ＝０．５５～１．７μｍの範囲において、従って、概ね、ＡＤ＝０．５～２．０μｍの範囲において、気泡発生部材１１に供給される気体（空気）ＡＲの印加ガス圧Ｐを、気泡発生部材１１の臨界圧力Ｐｃ以上で、かつ、下限を示すＰ＝３９０・ＡＤ-1－１１４〔ｋＰａ〕の直線と、上限を示すＰ＝９４４・ＡＤ-1＋９９〔ｋＰａ〕の直線とに挟まれた印加ガス圧Ｐの範囲内とすることで、液体霧化装置１により、平均体積ミスト径Ｄ５０が２．０μｍ以下である液体（水）ＬＱのミストＬＱＭを発生させ得ることが判る。即ち、印加ガス圧Ｐ＝３９０・ＡＤ-1－１１４［ｋＰａ］～９４４・ＡＤ-1＋９９［ｋＰａ］の印加ガス圧Ｐの範囲内で、平均体積ミスト径Ｄ５０が１．０μｍ以下の、微細なミストを多く含むミストＬＱＭを効率よく生成できることが判る。
（実施例６，１０～１２）
前述の実施例１～９の気泡発生部材１１を用いた液体霧化装置１では、いずれも気泡発生部材１１の浸漬深さＦ＝３ｃｍとした。これに対し、実施例１０～１２の液体霧化装置１は、実施例６で用いた平均細孔径ＡＤ＝１．３μｍの気泡発生部材１１（臨界圧力Ｐｃ＝１６０ｋＰａ）の液体霧化装置１において、気泡発生部材１１の浸漬深さＦを、Ｆ＝１ｃｍ（実施例１０）、Ｆ＝９ｃｍ（実施例１１）、Ｆ＝１５ｃｍ（実施例１２）とし、印加ガス圧Ｐ＝２４０～６４０ｋＰａの範囲で印加ガス圧Ｐを変化させてミストＬＱＭを発生させ、実施例３と同様、各印加ガス圧Ｐと割合Ｒ(１μｍ)との関係、及び、各印加ガス圧Ｐと平均体積ミスト径Ｄ５０[μｍ]との関係を調査した。それらの結果を、図２４及び図２５のグラフに示す。
図２４は、平均細孔径ＡＤ＝１．３μｍの気泡発生部材１１を用いた各実施例６，１０～１２の液体霧化装置１において、浸漬深さＦをパラメータとした、印加ガス圧Ｐ〔ｋＰａ〕と、ミストＬＱＭにおけるφ１μｍ以下のミストの割合Ｒ(１μｍ)〔％〕との関係を示す。図２４によれば、実施例６，１０～１２のいずれの場合も、即ち、浸漬深さＦをＦ＝１ｃｍ～１５ｃｍまで変化させた場合でも、概ね近似した、４００～５５０ｋＰａに割合Ｒ(１μｍ)の最大値を有する、上に凸のグラフ形状となることが判る。
また、図２５は、平均細孔径ＡＤ＝１．３μｍの気泡発生部材１１を用いた各実施例６，１０～１２の液体霧化装置１において、浸漬深さＦをパラメータとした、印加ガス圧Ｐ〔ｋＰａ〕と、ミストＬＱＭにおける平均体積ミスト径Ｄ５０[μｍ]との関係を示す。図２５によれば、実施例６，１０～１２のいずれの場合も、即ち、浸漬深さＦをＦ＝１ｃｍ～１５ｃｍまで変化させた場合でも、概ね近似した、４５０～５５０ｋＰａに、平均体積ミスト径Ｄ５０に最小値を有する、下に凸のグラフ形状となることが判る。
これら図２４，図２５の結果から、気泡発生部材１１の液体（水）ＬＱ中への浸漬深さＦがＦ＝１～１５ｃｍの間で変化させても、つまり、貯留液体ＬＱＳの量が変化し、液面ＬＬの高さが変化しても、液体霧化装置１におけるミストＬＱＭの発生状況には概ね変化がないことが判る。これは、液面ＬＬの高さの変化に対し、ミストＬＱＭの発生状況は鈍感であり、貯留液体ＬＱＳの量について、厳密な調整が不要であることを示しており、液面ＬＬの簡易な制御で足りることを示している。
（実施形態２）
第２の実施形態に掛かる液体霧化装置１０１を、図２６を参照して説明する。図２６は、本実施形態２に係る液体霧化装置１０１の構成を模式的に示す説明図である。前述の実施形態１の液体霧化装置１では、発泡部１０に円筒状の気泡発生部材１１を用いて、気泡ＢＱを放出させ、液体ＬＱのミストＬＱＭを生成した。これに対し、本実施形態２の液体霧化装置１０１では、上面１１０Ｕに板状の気泡発生部材１１１を保持させた矩形箱状（直方体状）の発泡部１１０を用いた点で異なる。そこで以下では、実施形態１の液体霧化装置１とは異なる部分を中心に説明し、同様の部分は、同一の符号を付すほか、説明を省略あるいは簡略化する。
本実施形態２の液体霧化装置１０１は、貯留液体ＬＱＳ中に気泡ＢＱを放出する発泡部１１０と、発泡部１１０に気体ＡＲを供給する気体供給部２０と、発泡部１１０及び気体供給部２０とは別体で、貯留液体ＬＱＳを貯留する液体容器３０（液体貯留部）とを備える。なお、発泡部１１０及び気体供給部２０は、これらで、液体霧化装置用の気泡発生装置１４０をなしている。また、気体供給部２０及び液体容器３０は、実施形態１と同様であるので、説明を省略する。
液体霧化装置１０１のうち、発泡部１１０は、上面１１０Ｕの一部をなす矩形平板状の気泡発生部材１１１と、この気泡発生部材１１１を囲んで保持する保持部材１１２とからなる矩形箱状（直方体状）の形態を有する。このうち気泡発生部材１１１も、実施形態１の気泡発生部材１１と同じく、三次元網目状に連結した微細気孔１１１Ｐを有するアルミナ系セラミックの多孔質体である。矩形平板状の気泡発生部材１１１の表面１１１ｓのうち、下方ＤＤの主面である内側面１１１ｓ１を気体圧入面１１１ｂとする。一方、この気体圧入面１１１ｂと厚み方向に対向し、上方ＵＤの主面である外側面１１１ｓ２（上面）を気泡放出面１１１ａとする。
一方、保持部材１１２は、四角柱状の凹部１１２Ｈを有する上方ＵＤが開口した有底四角筒形状（直方体状）であり、この凹部１１２Ｈの上方ＵＤに位置する保持開口１１２Ｍで気泡発生部材１１１の表面１１１ｓのうち側面１１１ｅを液密に保持している。また、保持部材１１２の側部には、気体ＡＲを導入する気体導入部１１２Ｉが設けられている。本実施形態２では、発泡部１１０は、液体容器３０内で、気泡発生部材１１１の外側面１１１ｓ２が水平になる形態で、底部３０Ｓ上に配置し、貯留液体ＬＱＳ中に没入させる。
気体ＡＲは、気体供給部２０から気体導入部１１２Ｉを通じて、気泡発生部材１１１と保持部材１１２の凹部１１２Ｈに囲まれた包囲空間１１０Ｓに導入される。そして図２６において破線の矢印で示すように、印加ガス圧Ｐにより、気泡発生部材１１１の気体圧入面１１１ｂから、気泡発生部材１１１の微細気孔１１１Ｐに圧入され、この微細気孔１１１Ｐを通じて、気泡放出面１１１ａから上方ＵＤの貯留液体ＬＱＳ中に気泡ＢＱとして放出される。この気泡発生部材１１１においても、気泡発生部材１１１内に導入される気体ＡＲの印加ガス圧Ｐ（気圧差）を、臨界圧力Ｐｃ以上とすることで、微細気孔１１１Ｐ内を通じて気体ＡＲを気泡ＢＱとして放出することができる。
貯留液体ＬＱＳ中に放出された気泡ＢＱは、貯留液体ＬＱＳ中を徐々に上昇し、液面ＬＬ付近で破泡する。この際、液体ＬＱのミストＬＱＭが生成される。そして、気体ＡＲを連続して供給することにより、気泡ＢＱが連続して放出されるので、ミストＬＱＭも連続して生成される。
本実施形態２の気泡発生装置１４０およびこの気泡発生装置１４０の気泡発生部材１１を液体容器３０に貯留した貯留液体ＬＱＳ中に投入した液体霧化装置１０１でも、微細気孔１１１Ｐを有する気泡発生部材１１１を用いるので、その気泡放出面１１１ａから液体ＬＱ中に放出される気泡ＢＱが、微細で気泡径が揃った気泡ＢＱとなる。このため、破泡によって生成される液体ＬＱのミストＬＱＭを、微細で大きさの揃ったミストＬＱＭとすることができる。しかも連続してミストＬＱＭを得ることができる。
しかもこの液体霧化装置１０１では、液体容器３０内に、気泡発生部材１１１を含む発泡部１１０（容器内配置部）を配置しているので、気体供給部２０から気体ＡＲを供給することで、液体容器３０内で、容易に、液体ＬＱのミストＬＱＭを得ることができる。
加えてこの液体霧化装置１０１では、液体容器３０内に、一部が板状の気泡発生部材１１１で構成された上面１１０Ｕに有する箱状の発泡部１１０を配置している。このため、気体供給部２０から気体ＡＲを供給することで、実施形態１で筒状の気泡発生部材１１などを用いた場合とは異なり、気泡発生部材１１１から気泡ＢＱを、回り込みなどを生じさせずそのまま上方ＵＤに向けて放出させ、効率よく、気泡ＢＱの破泡によって液体ＬＱのミストＬＱＭを得ることができる。
また、実施形態１の液体霧化装置１と同様、実施形態２の液体霧化装置１０１において、平均細孔径ＡＤの大きさが異なる気泡発生部材１１１を用いる場合でも、それぞれの臨界圧力Ｐｃ以上の印加ガス圧Ｐを気泡発生部材１１１に導入することで、液体ＬＱのミストＬＱＭを得ることができる。
(実施形態３）
第３の実施形態に掛かる液体霧化装置２０１を、図２７を参照して説明する。図２７は、本実施形態３に係る液体霧化装置２０１の構成を模式的に示す説明図である。
実施形態１，２の液体霧化装置１，１０１では、発泡部１０，１１０と液体容器（液体貯留部）３０とは別体とし、液体容器３０内に発泡部１０，１１０を配置した。これに対し、本実施形態３の液体霧化装置２０１では、気泡発生部材２１１の気泡放出面２１１ａを、貯留した液体ＬＱが接する接液面２３２の一部とした液体貯留部２３０とする。具体的には、矩形板状の気泡発生部材２１１を液体貯留部２３０の底部２３０Ｓの一部（中央部分）に用い、発泡部２１０に液体貯留部２３０を一体に設けた液体霧化装置２０１とする点で異なる。そこで以下では、実施形態１，２の液体霧化装置１，１０１とは異なる部分を中心に説明し、同様の部分は、同一の符号を付すほか、説明を省略あるいは簡略化する。
本実施形態３の液体霧化装置２０１は、貯留液体ＬＱＳ中に気泡ＢＱを放出する発泡部２１０と、発泡部２１０に気体ＡＲを供給する気体供給部２０と、発泡部２１０に一体に設けられ貯留液体ＬＱＳを貯留する液体貯留部２３０とを備える。なお、気体供給部２０は、実施形態１，２と同様であるので、説明を省略する。
液体霧化装置２０１の発泡部２１０は、実施形態２の発泡部１１０と同様、矩形平板状の気泡発生部材２１１と、この気泡発生部材２１１を保持する保持部材２１２とからなる。気泡発生部材２１１は、実施形態１，２の気泡発生部材１１，１１１と同じく、三次元網目状に連結した微細気孔２１１Ｐを有するアルミナ系セラミックの多孔質体である。矩形平板状の気泡発生部材２１１の表面２１１ｓのうち、下方ＤＤの主面である内側面２１１ｓ１を気体圧入面２１１ｂとする。一方、この気体圧入面２１１ｂと厚み方向に対向し、上方ＵＤの主面である外側面２１１ｓ２を気泡放出面２１１ａとする。
一方、保持部材２１２は、概ね、実施形態２の保持部材１１２の上方ＵＤに、液体貯留部２３０を構成する容器周壁部２１２Ｗを延ばした形態を有する。即ち、本実施形態３の保持部材２１２は、有底四角筒状で、内部に、内側に向けて突出して保持開口２１２Ｍをなす内側突出部２１２Ｔを有する。このため、凹部２１２Ｈは、保持開口２１２Ｍよりも下方ＤＤの下部凹部２１２ＡＨと、保持開口２１２Ｍよりも上方ＵＤの上部凹部２１２ＢＨとに分けられる。保持開口２１２Ｍは、気泡発生部材２１１の表面２１１ｓのうち側面２１１ｅを液密に保持している。これにより、気泡発生部材２１１と保持部材２１２とで囲まれる包囲空間２１０Ｓが構成される。これと同時に、保持部材２１２のうち内側突出部２１２Ｔよりも上方ＵＤの容器周壁部２１２Ｗと気泡発生部材２１１とは、貯留液体ＬＱＳを貯留する液体貯留部２３０を構成する。これにより、容器周壁部２１２Ｗの内周面２１２Ｗｎの下部及び気泡発生部材２１１の表面２１１ｓのうち外側面２１１ｓ２（気泡放出面２１１ａ）は、貯留液体ＬＱＳに接する接液面２３２をなす。また、保持部材２１２の側部には、包囲空間２１０Ｓに気体ＡＲを導入する気体導入部２１２Ｉが設けられている。本実施形態３では、発泡部２１０のうち、気泡発生部材２１１の外側面２１１ｓ２（上面）が水平になる形態に配置され、液体貯留部２３０内に貯留液体ＬＱＳが注入される。
気体ＡＲは、気体供給部２０から気体導入部２１２Ｉを通じて、包囲空間２１０Ｓに導入される。そして図２７において破線の矢印で示すように、印加ガス圧Ｐにより、気泡発生部材２１１の気体圧入面２１１ｂから、気泡発生部材２１１の微細気孔２１１Ｐに圧入され、この微細気孔２１１Ｐを通じて、気泡放出面２１１ａから上方の貯留液体ＬＱＳ中に気泡ＢＱとして放出される。この気泡発生部材２１１においても、気泡発生部材２１１内に導入される気体ＡＲの印加ガス圧Ｐ（気圧差）を、臨界圧力Ｐｃ以上とすることで、微細気孔２１１Ｐ内を通じて気体ＡＲを気泡ＢＱとして放出することができる。
貯留液体ＬＱＳ中に放出された気泡ＢＱは、貯留液体ＬＱＳ中を徐々に上昇し、液面ＬＬ付近で破泡する。この際、液体ＬＱのミストＬＱＭが生成される。そして、気体ＡＲを連続して供給することにより、気泡ＢＱが連続して放出されるので、ミストＬＱＭも連続して生成される。
本実施形態３の液体霧化装置２０１でも、微細気孔２１１Ｐを有する気泡発生部材２１１を用いるので、その気泡放出面２１１ａから液体ＬＱ中に放出される気泡ＢＱが、微細で気泡径が揃った気泡ＢＱとなる。このため、破泡によって生成される液体ＬＱのミストＬＱＭを、微細で大きさの揃ったミストＬＱＭとすることができる。しかも連続してミストＬＱＭを得ることができる。
しかもこの液体霧化装置２０１では、気泡発生部材２１１の気泡放出面２１１ａが、液体貯留部２３０の接液面２３２の一部となっている。このため、液体霧化装置２０１をコンパクトにできるほか、液体貯留部２３０に貯留した液体ＬＱ中に効率よく気泡ＢＱを放出させて、液面ＬＬで気泡ＢＱを破泡させることができるので、効率よくミストＬＱＭを生成できる。
また、液体霧化装置２０１でも、気泡発生部材２１１から気泡ＢＱを回り込みなどを生じさせずそのまま上方ＵＤに向けて放出させるので、効率よく、気泡ＢＱの破泡によって液体ＬＱのミストＬＱＭを得ることができる。
さらに、実施形態１，２の液体霧化装置１，１０１と同様、実施形態３の液体霧化装置２０１において、平均細孔径ＡＤの大きさが異なる気泡発生部材２１１を用いる場合でも、それぞれの臨界圧力Ｐｃ以上の印加ガス圧Ｐを気泡発生部材２１１に導入することで、液体ＬＱのミストＬＱＭを得ることができる。
以上において、本発明を実施形態１～３，実施例１～１２に即して説明したが、本発明は上記実施形態１～３等に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
実施形態１，２の液体霧化装置１，１０１では、液体容器３０内に別体の発泡部１０，１１０を配置したが、液体容器３０に発泡部１０，１１０を取り付けて固定しても良い。
また実施形態３の液体霧化装置２０１では、液体貯留部２３０の底部を板状の気泡発生部材２１１で構成し、気泡発生部材２１１の気泡放出面２１１ａを、貯留液体ＬＱＳが接する接液面２３２の一部とした。しかし、例えば、多孔質体を凹形状とし、内側の気泡放出面を、貯留液体ＬＱＳが接する接液面の全部とするように液体霧化装置を構成しても良い。
１，１Ａ，１０１，２０１ 液体霧化装置
１０，１１０ 発泡部（容器内配置部）
２１０ 発泡部
１１０Ｕ （発泡部の）上面
１１，１１１，２１１ 気泡発生部材
１１ｓ，１１１ｓ，２１１ｓ （気泡発生部材の）表面
１１ｓ１ （気泡発生部材の表面のうち）内周面
１１１ｓ１，２１１ｓ１ （気泡発生部材の表面のうち）内側面
１１ｓ２ （気泡発生部材の表面のうち）外周面
１１１ｓ２，２１１ｓ２ （気泡発生部材の表面のうち）外側面
１１ａ，１１１ａ，２１１ａ 気泡放出面（接液面）
１１ｂ，１１１ｂ，２１１ｂ 気体圧入面
１１１ｅ，２１１ｅ （気泡発生部材の）側面
１１Ｆ，１１Ｇ （気泡発生部材の）端部
１１Ｐ，１１１Ｐ，２１１Ｐ 微細気孔
Ｆ （気泡発生部材の）浸漬深さ
２１２Ｔ 内側突出部
２１２Ｗ 容器周壁部
２１２Ｗｎ （容器周壁部の）内周面
２１２ＡＨ 下部凹部
２１２ＢＨ 上部凹部
２０ 気体供給部
３０ 液体容器（液体貯留部）
２３０ 液体貯留部
３０Ｓ，２３０Ｓ （液体容器，液体貯留部の）底部
２３２ 接液面
４０，１４０ 液体霧化装置用の気泡発生装置
５０ 蓋体
５１ ミスト用開口
ＵＤ 上方
ＤＤ 下方
ＡＲ 気体
ＬＱ 液体
ＢＱ 気泡
ＬＱＭ （液体の）ミスト
ＬＬ 液面
ＡＤ 平均細孔径
Ｐｃ 臨界圧力
Ｐ 印加ガス圧（気圧）
Ｒ(１μｍ) ミストにおけるφ１ｕｍ以下のミストの割合
Ｄ５０ 平均体積ミスト径

Claims (10)

  1. 液体を貯留する液体貯留部と、
    三次元網目状に連結した微細気孔を有する多孔質体からなる気泡発生部材であって、
    表面の一部が気体を上記微細気孔内に圧入する気体圧入面であり、
    上記表面の他の一部が、上記液体貯留部に貯留された上記液体に接して、上記液体中に上記気体からなる気泡を放出する気泡放出面である、
    気泡発生部材と、
    上記気体を上記気体圧入面に供給する
    気体供給部と、を備え、
    上記液体中に放出された上記気泡の破泡によって、上記液体のミストを生成させる
    液体霧化装置であって、
    前記気泡発生部材は、
    平均細孔径が０．５～４μｍの前記多孔質体からなり、
    前記気体供給部は、
    上記気泡発生部材の臨界圧力Ｐｃ以上で、かつ、Ｐ≧１．６０・Ｐｃ－６．７５［ｋＰａ］の圧力範囲内の印加ガス圧Ｐを有する前記気体を前記気体圧入面に供給する
    液体霧化装置。
  2. 液体を貯留する液体貯留部と、
    三次元網目状に連結した微細気孔を有する多孔質体からなる気泡発生部材であって、
    表面の一部が気体を上記微細気孔内に圧入する気体圧入面であり、
    上記表面の他の一部が、上記液体貯留部に貯留された上記液体に接して、上記液体中に上記気体からなる気泡を放出する気泡放出面である、
    気泡発生部材と、
    上記気体を上記気体圧入面に供給する
    気体供給部と、を備え、
    上記液体中に放出された上記気泡の破泡によって、上記液体のミストを生成させる
    液体霧化装置であって、
    前記気泡発生部材は、
    平均細孔径ＡＤが０．５～１１μｍの前記多孔質体からなり、
    前記気体供給部は、
    上記気泡発生部材の臨界圧力Ｐｃ以上で、かつ、Ｐ＝３９１・ＡＤ -1 －０．２［ｋＰａ］～８１１・ＡＤ -1 ＋４６［ｋＰａ］の圧力範囲内の印加ガス圧Ｐを有する前記気体を前記気体圧入面に供給する
    液体霧化装置。
  3. 液体を貯留する液体貯留部と、
    三次元網目状に連結した微細気孔を有する多孔質体からなる気泡発生部材であって、
    表面の一部が気体を上記微細気孔内に圧入する気体圧入面であり、
    上記表面の他の一部が、上記液体貯留部に貯留された上記液体に接して、上記液体中に上記気体からなる気泡を放出する気泡放出面である、
    気泡発生部材と、
    上記気体を上記気体圧入面に供給する
    気体供給部と、を備え、
    上記液体中に放出された上記気泡の破泡によって、上記液体のミストを生成させる
    液体霧化装置であって、
    前記気泡発生部材は、
    平均細孔径ＡＤが０．５～２．０μｍの前記多孔質体からなり、
    前記気体供給部は、
    上記気泡発生部材の臨界圧力Ｐｃ以上で、かつ、Ｐ＝３９０・ＡＤ -1 －１１４［ｋＰａ］～９４４・ＡＤ -1 ＋９９［ｋＰａ］の圧力範囲内の印加ガス圧Ｐを有する前記気体を前記気体圧入面に供給する
    液体霧化装置。
  4. 請求項１～３のいずれか１項に記載の液体霧化装置であって、
    前記液体貯留部は、
    前記液体を貯留する液体容器であり、
    上記液体霧化装置は、
    少なくとも一部が、前記気泡発生部材で構成され、
    上記液体容器内に配置されて、貯留された上記液体中に前記気泡を発生させる
    容器内配置部を備える
    液体霧化装置。
  5. 請求項４に記載の液体霧化装置であって、
    前記容器内配置部は、
    筒状で、内周面が前記気体圧入面であり、外周面が前記気泡放出面である前記気泡発生部材を含む
    液体霧化装置。
  6. 請求項４に記載の液体霧化装置であって、
    前記容器内配置部は、
    上面の少なくとも一部が板状の前記気泡発生部材で構成された箱状で、
    上記気泡発生部材の外側面が前記気泡放出面であり、内側面が前記気体圧入面である
    液体霧化装置。
  7. 請求項１～３のいずれか１項に記載の液体霧化装置であって、
    前記液体貯留部は、
    前記気泡発生部材の前記気泡放出面を、貯留した前記液体が接する接液面の一部または全部としてなる
    液体霧化装置。
  8. 三次元網目状に連結した微細気孔を有する多孔質体からなる気泡発生部材であって、
    表面の一部が気体を上記微細気孔内に圧入する気体圧入面であり、
    上記表面の他の一部が、貯留された液体に接して、上記液体中に上記気体からなる気泡を放出する気泡放出面である、
    気泡発生部材と、
    上記気体を上記気体圧入面に供給する
    気体供給部と、を備え、
    前記気泡発生部材は、
    平均細孔径が０．５～４μｍの前記多孔質体からなり、
    前記気体供給部は、
    上記気泡発生部材の臨界圧力Ｐｃ以上で、かつ、Ｐ≧１．６０・Ｐｃ－６．７５［ｋＰａ］の圧力範囲内の印加ガス圧Ｐを有する前記気体を前記気体圧入面に供給し、
    上記液体中に放出された上記気泡の破泡によって、上記液体のミストを生成させる
    液体霧化装置用の気泡発生装置。
  9. 三次元網目状に連結した微細気孔を有する多孔質体からなる気泡発生部材であって、
    表面の一部が気体を上記微細気孔内に圧入する気体圧入面であり、
    上記表面の他の一部が、貯留された液体に接して、上記液体中に上記気体からなる気泡を放出する気泡放出面である、
    気泡発生部材と、
    上記気体を上記気体圧入面に供給する
    気体供給部と、を備え、
    前記気泡発生部材は、
    平均細孔径ＡＤが０．５～１１μｍの前記多孔質体からなり、
    前記気体供給部は、
    上記気泡発生部材の臨界圧力Ｐｃ以上で、かつ、Ｐ＝３９１・ＡＤ-1－０．２［ｋＰａ］～８１１・ＡＤ-1＋４６［ｋＰａ］の圧力範囲内の印加ガス圧Ｐを有する前記気体を前記気体圧入面に供給し、
    上記液体中に放出された上記気泡の破泡によって、上記液体のミストを生成させる
    液体霧化装置用の気泡発生装置。
  10. 三次元網目状に連結した微細気孔を有する多孔質体からなる気泡発生部材であって、
    表面の一部が気体を上記微細気孔内に圧入する気体圧入面であり、
    上記表面の他の一部が、貯留された液体に接して、上記液体中に上記気体からなる気泡を放出する気泡放出面である、
    気泡発生部材と、
    上記気体を上記気体圧入面に供給する
    気体供給部と、を備え、
    前記気泡発生部材は、
    平均細孔径ＡＤが０．５～２．０μｍの前記多孔質体からなり、
    前記気体供給部は、
    上記気泡発生部材の臨界圧力Ｐｃ以上で、かつ、Ｐ＝３９０・ＡＤ-1－１１４［ｋＰａ］～９４４・ＡＤ-1＋９９［ｋＰａ］の圧力範囲内の印加ガス圧Ｐを有する前記気体を前記気体圧入面に供給し、
    上記液体中に放出された上記気泡の破泡によって、上記液体のミストを生成させる
    液体霧化装置用の気泡発生装置。
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