JPWO2013125555A1 - 液体霧化装置 - Google Patents

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Abstract

電源を使用せず、携帯できかつ低エネルギーで液体を霧化させることができる液体霧化装置を提供することを目的とする。液体霧化装置は、液体オリフィス部（１５）と、液体を内部に収納する筒状の液体収納部（１０）と、前記液体を霧化するための気体流を生じさせるための手動式、フット式、機械式または吹き込み式の気体圧力源と、前記気体圧力源から送られた気体を２つの気体流として噴射するための第１気体オリフィス部（２１）および第２気体オリフィス部（２２）と、前記第１気体オリフィス部（２１）から噴射された第１気体流と、前記第２気体オリフィス部（２２）から噴射された第２気体流と、前記液体オリフィス部（１５）から出る前記液体とを衝突させて当該液体を霧化させるエリアである気液混合エリア部（Ｍ）とを有する。

Description

本発明は、液体を霧化するための液体霧化装置に関する。
従来から、先端に噴霧ノズルを備えたシリンダとこのシリンダ内に挿入されるピストンを有するインジェクター型アトマイザーが知られている（例えば、特許文献１参照）。この噴霧ノズルは、一流体噴霧ノズルであるため、噴霧される平均粒子径も２５〜４０μｍ程度と大きいものであった。このインジェクター型アトマイザーは、主に、鼻口内粘膜に薬剤、ワクチンなどを噴霧して投与する目的に用いられている。
上記のような噴霧して薬剤を投与する方法は、噴霧の粒子径が大きいために使用用途に制限があった。例えば、上記インジェクター型アトマイザーでは、噴霧の粒子径が大きく、体内奥の目的部位まで噴霧された薬液を到達させることができない。そこで、噴霧粒子の粒子径を小さくすることで、鼻口内粘膜の部位よりも奥の目的部位、例えば食道、気管などに薬剤を到達させたいという要求がある。
また、医療機器（例えば、吸入機）、美容用薬液噴霧器、保湿用薬液噴霧器等の分野では、電源を使用せず、携帯できかつ低エネルギーで液体を霧化させたいとの要求がある。
特許第２９３０５２６号
本発明者は、従来の一般的な二流体ノズルの原理（気体と液体とを同一噴射方向で噴射させて気液の随伴流によるせん断効果で液体を微細化する）とは異なる新たな微細化原理を用いて、電源を使用せず、携帯できかつ低エネルギーで液体を霧化させることができる液体霧化装置を提供することを目的とする。
液体オリフィス部と、
液体を内部に収納する筒状の液体収納部と、
前記液体を霧化するための気体流を生じさせるための手動式、フット式、機械式または吹き込み式の気体圧力源と、
前記気体圧力源から送られた気体を２つの気体流として噴射するための第1気体オリフィス部および第２気体オリフィス部と、
前記第１気体オリフィス部から噴射された第１気体流と、前記第２気体オリフィス部から噴射された第２気体流と、前記液体オリフィス部から出る前記液体とを衝突させて当該液体を霧化させるエリアである気液混合エリア部と、を有する。
この構成によれば、気体圧力源を手動式、機械式、フット式、吹き込み式（吐息を含む）にしているので、携帯が可能であり、場所を選ばず使用できる。コンプレッサーや電源を用いないため装置構成を簡単にし、機器コストを低減できる。
本発明の一実施形態として、前記液体霧化装置は、
前記液体霧化装置は、
前記液体収納部内を可動するピストン部と、
前記気体圧力源からの気体の一部が分岐して流れる気体通路部と、をさらに有し、
前記気体圧力源は、前記ピストン部の後方から気体圧力を作用させて、当該ピストン部を前記液体収納部の前記液体オリフィス部へ押し出すことで、前記液体を当該液体オリフィス部から噴射し、
前記第１、第２気体オリフィス部は、前記気体通路部から流れてきた気体をそれぞれの気体流として前記気液混合エリア部へ噴射し、第１気体流と第２気体流とを衝突させる。
この構成によれば、単一の気体圧力源からの気体作用で液体収納部内の液体を噴射し、かつその気体圧力源からの気体流を対向する２方向から噴射して当該液体に衝突させて当該液体を霧化（微細化）させることができる。得られた噴霧粒子は、従来技術よりも粒子径が小さいため、例えば体内奥の方にまで噴霧粒子を到達させることが可能になる。
まず、本発明の霧化原理について図１Ａ〜１Ｃを参照しながら説明する。図１Ａは、液体オリフィス部６の先端出口６ａを正面視した図である。対向する左右から、中心の液体オリフィス部６の先端出口６ａに向かって第１、第２気体オリフィス部１、２が伸びる。液体収容部内の液体６１がピストン部によって押し出されて液体オリフィス部６から噴射される。一方、第１、第２気体オリフィス部１、２からそれぞれ気体流Ｇ１，Ｇ２が噴射される。図１Ｂは、図１ＡのＡ−Ａ断面の拡大図である。図１Ｃは、図１ＡのＢ−Ｂ断面の拡大図である。噴射された気体流同士Ｇ１、Ｇ２が衝突して、衝突部Ｗが形成される。この衝突部Ｗを含む部分を衝突壁と呼ぶ。この衝突壁（衝突部Ｗ）に向かって、液体オリフィス部６から液体Ｌが噴射される。この衝突壁に液体Ｌが衝突することで、液体Ｌが粉砕（霧化）され霧Ｆとなる。気体流Ｇ１，Ｇ２と液体流Ｌが衝突し、霧Ｆが発生するエリアを気液混合エリア部Ｍとして破線で示す。図１Ａ〜Ｃにおいて、気液混合エリア部Ｍは、噴霧出口部３の内部に設けられ、凹部を形成しているが、本発明は、特にこれに制限されず、噴霧出口部３の先端位置が衝突部Ｗの位置より突設していなくてもよい（引っ込んでいてもよい）。すなわち、本発明において、凹形状の気液混合エリア部内における気液の内部混合であってもよく、気液の外部混合でもよい。この気液混合エリア部Ｍで気体流同士Ｇ１、Ｇ２が衝突した後に、気体は、開放空間の外部へ噴霧出口部３の先端部から流れ出る。一方、液体収容部内の液体６１がピストン部によって押し出されて液体オリフィス部６から噴射され、上記気体流と衝突する。符号３ａは、噴霧出口部３の外側表面部を示す。
霧Ｆは、噴霧出口部３の先端から広角に広がって（扇状に広がって）噴霧される。霧の噴霧パターンとして、例えば、幅広の扇状に形成され、その断面形状は楕円状または長円状となる。気体流同士が衝突した衝突面に平行に（衝突面が拡張する方向に）、衝突した（衝突後の）気体が拡散し、この方向に霧Ｆが扇状に広がって噴出される。噴霧パターンにおける長径方向の角γが７０°〜１２０°の広角噴霧が可能になる。また、７０°〜１２０°の広角噴霧パターンだけでなく、７０°以下の噴霧角γが可能であり、例えば、２０°〜４０°にすることもできる。
本発明の一実施形態として、前記液体収納部は、前記液体を注入するための注入口が形成されている。
本発明の一実施形態として、前記第１、第２気体オリフィス部から噴射された第１、第２気体流によるサイフォン作用によって、前記液体オリフィス部から前記液体が出る。
この構成によれば、単一の気体圧力源から２つの気体流を生成し、かつ２つの気体流のサイフォン作用によって、液体を噴射させることができる。上記のピストン部に相当する部材を省略でき、部材構成をより簡単にできる。
本発明の一実施形態として、前記液体収納部は、装置本体内に着脱可能なカートリッジで構成されてもよい。この構成によれば、注入口を形成する必要がなく、使い切りのカートリッジを装置本体に装着するだけでよい。ここで、カートリッジを装着する形態、方法は特に制限されない。
本発明の一実施形態として、前記気体圧力源は、シリンジと、前記シリンジ内を可動して、シリンジ内部の気体を外部に押し出すプランジャーとを有する。この場合、ディスポーザブルの注射器（シリンジ、プランジャ）を用いることができるため、より低コスト化が可能になる。注射器と液体霧化装置との連結部（方法）は特に制限されず、例えば、チューブ、コネクタ、ルアーテーパー（Ｌｕｅｒ Ｔａｐｅｒ）などを用いてもよい。
また、他の実施形態として前記気体圧力源は、バルーン式ポンプまたは携帯式空気入れで構成される。バルーン式ポンプや携帯式空気入れは、上記シリンジの入り口に連結してもよく、上記シリンジを無くして、直接に上記、液体収納部や気体通路部に連結される構造でもよい。この場合、市販のものを使用できるため、低コスト化が可能になる。携帯式空気入れは、例えば、自転車の空気入れ、風船の空気入れが挙げられる。
また、本発明の一実施形態として、前記気液混合エリア部において、前記液体オリフィス部先端部から噴射された液体に対し、前記第１気体オリフィス部から噴射された第１気体流と前記第２気体オリフィス部から噴射された第２気体流とを衝突させて２本の液柱を形成し、かつ当該液体を霧化させる。
この構成によって低速噴霧が可能になる。この構成の作用効果を図３Ａ〜３Ｅを参照しながら説明する。液体オリフィス部６から噴射された液体流Ｌに対し、第１、第２気体オリフィス部１、２から噴射した気体流Ｇ１、Ｇ２を衝突させることで、２本の液柱Ｌ１、Ｌ２が形成され、かつ霧Ｆが発生する（図３Ａ、３Ｂ）。この液柱が形成されるメカニズムは以下の通りである。図３Ｃに、液体流Ｌのみを噴射した状態の１本の液柱を示す。この状態において、互いに衝突しあう２本の気体流を液柱に衝突させる。このとき、２本の気体流の衝突の衝撃により、１本の液柱がセパレート（縦割り）されて２本の液柱Ｌ１、Ｌ２が形成され、かつ液柱中央部分の液体が微細化されて霧Ｆとなる（図３Ａ、３Ｄ）。これは、１本の液柱を２本の気体流が挟んで、液柱をスプリット（分裂）し、液柱の中央部に液膜を発生させる。しかしこの液膜は破れて微細化される。そして、１本の液柱を小径とすれば、液膜も薄くなり、液膜破断後の粒子も微細になる。この霧化原理によれば、従来技術の高速空気流のせん断力による微細化原理とは異なり、低エネルギー（低圧、低流量）の気体流で、薄膜形成でき、薄膜の微細粒子化をアシストし、大気中に霧を低速噴霧させられる。
上記実施形態おいて、気体流Ｇ１、Ｇ２がそれぞれ衝突する液体流Ｌの幅ｄ１が、その気体流の幅ｄ２より小さいまたは同じであることが好ましい。例えば、気体流と衝突しない部分（図３Ｅでは、２つのはみ出し部分Ｌｂ、Ｌｃ）がある。液体流Ｌの幅ｄ１（あるいは直径）に対し、気体流Ｇ１，Ｇ２の幅ｄ２（あるいは直径）（ｄ２／ｄ１）は、例えば、０．１〜０．９の範囲であり、好ましくは、０．３〜０．８であり、より好ましくは、０．４〜０．７である。また、液体流の幅ｄ１が小さいほど、液膜が薄くなるため、微細化効果が高くなる。
また、図３Ａにおいて、気液混合エリア部Ｍを破線で示す。霧Ｆは、その周囲を囲む噴霧出口部３によって噴霧方向が規制される。噴霧出口部３は、気体オリフィスを形成するための部材（気体オリフィス部１、２）と一体に形成されていてもよく、別部材で形成していてもよい。また、霧の噴霧パターンとして、例えば、幅広の扇状に形成され、その断面形状は楕円状または長円状となる。気体流同士が衝突した衝突面に平行に（衝突面が拡張する方向に）、衝突した（衝突後の）気体が拡散し、この方向に霧Ｆが扇状に広がって噴出される。本発明において、霧Ｆの噴霧角γは、例えば２０°〜９０°である（図３Ｂ）。
また、本発明の一実施形態として、前記液体オリフィス部が、直列に２つまたは３つ形成され、
前記第１気体オリフィス部から噴射された第１気体流と前記第２気体オリフィス部から噴射された第２気体流とが、直列に配置された前記液体オリフィス部の直列両端から挟み込むように、前記液体オリフィス部から出た液体に衝突し、当該液体を霧化する。
この構成により、液体オリフィス部の孔数が１つより２つ、２つより３つ設けたほうが、微細化効果が高くなり好ましい。また、液体オリフィス部の孔数を２つまたは３つにした場合に、そのオリフィス断面サイズ（断面径）を小さくしてサイフォン効果を高めると共に、全体の吸い上げる液体量を増加させることができる。
また、後述する微細化促進部を設けない場合に、これによって、霧の平均粒子径をコントロールすることが可能になる。また、本発明では液体オリフィス部の孔を４つ以上を設けることも可能である。しかしながら、孔を多く設けるほど気体流の圧力を大きくする必要があり、かつその加工精度も要求されるため、平均粒子径を微調整する構成としては、１つ、２つまたは３つまでの構造が適している。また、オリフィス孔の形状は、例えば、断面が円、楕円、矩形、角丸長方形、角丸正方形などが例示される。
また、本発明の一実施形態として、複数の液体オリフィス部の孔径は、異なっていてもよく、同じでもよいが、加工、成形性の観点では同じであることが好ましい。
また、本発明の一実施形態として、前記液体オリフィス部が、３、４、５または６つ形成されている。直列配置されていてもよいが、配置したときの外観形状が多角形を形成するように配置されていてもよい。液体オリフィス部の全断面サイズを大きくするに比例して、気体流同士の衝突サイズ（あるいは気体流同士と液体との衝突サイズ）が大きくなる。そのため、装置自体のサイズも大きくなる。
また、本発明の一実施形態として、前記液体霧化装置は、前記気液混合エリア部から出る霧の噴霧方向に設けられ、前記内部空間を有し、当該内部空間において霧をさらに微細化する微細化促進部をさらに有する。
この構成により、発生した霧をより微細化させることができるので好ましい。内部空間を有する微細化促進部の形状としては、例えば、筒形状、ラッパ形状、Ｌ字形状などが挙げられる。
また、本発明において、気体圧力源は、電気駆動されるものではく、例えば、手動式、フット式または機械式で気体圧（気体流）を発生させる構成であり、かかる場合の気体圧力源の気体圧Ｐａ（ＭＰａ）は、例えば、０．００５〜０．４０の範囲が例示され、好ましくは０．０１〜０．３０、より好ましくは０．０３〜０．１である。本発明では、このように低い気体エネルギーのみで液体を霧化できる。また、気体圧力源がシリンジおよびプランジャータイプの場合には、気体圧Ｐａ（ＭＰａ）は、例えば、０．１０〜０．４０の範囲が例示される。
２本の気体流の圧力は、同じまたは略同じに設定することが好ましく、その流量も、同じまたは略同じに設定することが好ましい。また、気体オリフィス部から噴射される気体流の断面形状は、特に制限されず、例えば、円状、楕円状、矩形状、多角形状が挙げられる。気体流の断面形状は、気体オリフィス部のオリフィス断面に依存する。
また、上記液体オリフィス部の断面形状は、特に制限されない。断面円状の場合、加工性がよい。
また、霧Ｆは、その周囲を囲む噴霧出口部３によって噴霧方向が規制される。噴霧出口部３は、気体オリフィス部を形成するための部材（気体オリフィス部１、２）と一体に形成されていてもよく、別部材で形成していてもよい。
また、液体霧化装置をディスポーザブルにしてもよく、各構成パーツを着脱可能にして洗浄できるように再利用できるようにしてもよい。また、液体霧化装置は、携帯性優れたコンパクト性を有していることが好ましい。また、液体霧化装置の全パーツまたは一部のパーツ同士を接着剤で結合してもよい。
上記発明の一実施形態として、前記第１気体オリフィス部の噴射方向軸と前記第２気体オリフィス部の噴射方向軸との交差角度が９０°〜１８０°の範囲であることが好ましい。第１気体オリフィス部１および第２気体オリフィス部２のそれぞれの噴射方向軸が交差する角度範囲は、第１気体オリフィス部１から噴射された気体と第２気体オリフィス部２から噴射された気体流の衝突角に相当する。図２に衝突角αを示す。例えば、「衝突角α」は、８０°〜２２０°であり、好ましくは８０°〜１８０°であり、より好ましくは９０°〜１５０°であり、特に好ましくは１００°〜１３０°である。
２本の気体オリフィス部は、気体流の流れ方向で上流側の空間（例えば、断面矩形のサイズ、断面円のサイズなど）が大きく、下流にいくほど空間が小さくなる構造が好ましい。この空間は、例えば、外部材の内壁面と内部材の外壁面とで形成される隙間であってもよい。
上記気体としては、特に制限されないが、例えば、空気、清浄空気（クリーンエア）、窒素、不活性ガス、燃料混合エア、酸素等が挙げられ、使用目的に応じて適宜設定可能である。
上記液体としては、特に制限されないが、低粘度の液体が好ましく、例えば、水、イオン化水、保湿液、美用水、化粧水等の化粧薬液、医薬液、殺菌液、除菌液等の薬液、塗料、燃料油、コーティング剤、溶剤、樹脂等が挙げられる。
噴霧出口部を正面視した図である。 図１ＡのＡ−Ａ断面の拡大図である。 図１ＡのＢ−Ｂ断面の拡大図である。 ２つの気体噴射軸で形成される交差角度を説明するための模式図である。 別実施形態の噴霧出口部周辺の断面の一例を説明するための模式図である。 図３Ａの側面からみた模式図である。 霧化メカニズムを説明するための説明図である。 霧化メカニズムを説明するための説明図である。 液体流の幅ｄ１と気体流の幅ｄ２について説明するための説明図である。 実施形態１の液体霧化装置の全体の断面模式図である。 実施形態１の液体霧化装置を拡大した図である。 実施形態１の液体霧化装置の噴霧動作を説明するための図である。 実施形態２の液体霧化装置の全体の断面模式図である。 実施形態２の液体霧化装置を拡大した図である。 別実施形態のシリンジとノズル本体部との連結構造を示す図である。 実施形態３の液体霧化装置の全体の断面模式図である。 実施形態３の液体霧化装置のＡ−Ａ断面模式図である。 実施形態３の液体霧化装置の先端Ｂ部を拡大した図である。 ２つの気体オリフィス部の噴射方向軸の交差角度（衝突角）を説明するための図である。
（実施形態１）
本実施形態の液体霧化装置１００を図面を参照しながら説明する。図４は、液体霧化装置１００の全体の断面模式図である。図５は、液体霧化装置１００のノズル本体部分を拡大した図である。液体霧化装置１００は、シリンジ１３１と、プランジャー１３２とを有する気体圧力源１３０を有する。シリンジ１３１は、その先端側にメスルアーロック継手１３１ａが形成されている。シリンジ１３１は、ノズル本体部３０と連結される。このノズル本体部３０は、オスルアーロック継手３０ａが設けられていて、シリンジ１３１のメスルアーロック継手１３１ａと連結される。
ノズル本体部３０は、断面筒状であり、その内部に断面筒状の液体収納部１０を設けている。液体収納部１０の外壁面と、ノズル本体部３０の内壁面との間に空間を設けている。この空間が気体通路部Ｒ１であり、液体収納部１０の内部空間と、液体収納部１０の後方（液体オリフィス部側を前方とする）に設けられた開口部１１、１２を介して通じており、気体圧力源１３０からの気体の一部がこの開口部１１、１２で液体収納部１０内から分岐され気体通路部Ｒ１、Ｒ２へ流入する。
液体収納部１０をノズル本体部３０の内部に配置し、ノズル先端部２０でそれらを固定する。ノズル先端部２０は、その後方部に雌ネジ部２０ａを有する。ノズル先端部２０は、液体収納部１０の先端部の外壁面を覆い被せるようにして抑えこまれ、この雌ネジ部２０ａとノズル本体部３０の雄ネジ部３０ｂとがネジ止め固定される。ノズル先端部２０とノズル本体部３０との接触端部同士にはシール部材としてパッキン６０が設けられる。
気体通路部Ｒ１、Ｒ２を通じて流れてきた気体は、上記ノズル先端部２０の内壁面と液体収納部１０の外壁面との空間で形成した第１気体オリフィス部２１および第２気体オリフィス部２２に流れ、第１気体オリフィス部２１および第２気体オリフィス部２２から２つの気体流として噴射される。ここで、液体収納部１０の外壁面には、２つの凹溝が形成されていて、ノズル先端部２０の内壁面でそれに蓋をすることで各気体オリフィス部が形成されている。図４では、第１、第２気体オリフィス部の噴射方向軸の交差角度（衝突角α)は、９０°である。別実施形態として、衝突角αは、８０°〜１８０°の範囲である。
液体収納部１０の内部には、その内部を可動するピストン部５０が配置される。ピストン部５０の先端にはゴム栓４０が形成されている。液体収納部１０は、その先端方向に液体収納部１０の径よりも径小の液体オリフィス部１５を有する。ピストン部５０の後方から気体圧力を作用させることで、ピストン部５０（ゴム栓４０）が前方へ動き、液体収納部１０前方方向の液体オリフィス部１５へ押し出される。
以下に霧化までの動作説明をする。図５において、液体収納部１０に所定量の液体Ｌが収納される。なお、液体Ｌを液体収納部１０に収納させる方法は特に問わない。ピストン部５０を外して液体Ｌを注入してもよく、ピストン部５０を先端位置から後方に引くことで液体Ｌを液体オリフィス部１５から吸い上げてもよい。後述する実施形態３のように、横穴を設けて注入口を形成してもよい。
プランジャー１３２がシリンジ１３１内の所定位置に待機している。この状態から、プランジャー１３２をシリンジ１３１先端（前方）に押し込む。これによって、シリンジ１３１内の気体が液体収納部１０へ流入する。この流入した気体の気体圧がゴム栓４０に作用し、ゴム栓４０が液体収納部１０の先端方向へ押し込まれる。これと同時に、液体収納部１０の開放部１１、１２を通じて気体通路部Ｒ１、Ｒ２に気体が流入する。この気体は気体通路部Ｒ１、Ｒ２を通り、第１気体オリフィス部２１と、第２気体オリフィス部２２へ流れ、それら先端から噴射される。このように、液体オリフィス部１５から噴射された液体Ｌに対し、第１気体オリフィス部２１から噴射された気体と第２気体オリフィス部２２から噴射された気体とを衝突させて、液体Ｌを霧化させ、噴霧Ｆを発生させる。図６は、ゴム栓４０が液体収納部１０の先端まで達して停止した状態を示す。図６では、２つの気体流と液体とを衝突させて霧化を行うエリアである気液混合エリア部Ｍが、液体オリフィス部１５のオリフィス軸の前方に位置している。
噴霧動作終了後、シリンジ１３１からノズル本体部３０を取り外し、ピストン部５０を後方に引くことで、再び液体を液体収納部１０に注入することができる。
また、第１、第２気体オリフィス部２１、２２の構成は、上記構成に制限されない。ノズル先端部２０の内壁面側に溝を形成し、液体収納部１０の外壁面で蓋をして形成してもよい。
また、各部材同士の連結方法は、特に制限されず、着脱自在に構成してもよく、例えば、ネジ式結合、嵌め合わせで結合してもよく、接着剤で接着してもよい。また、各部材同士の連結に際し、パッキンなどのシール部材を介在させてもよい。
また、上記実施形態において、前記液体霧化装置は、ノズル先端部２０の前方に、気液混合エリア部Ｍから出る霧の噴霧方向に設けられ、Ｌ字形状の内部空間を有し、当該内部空間において霧をさらに微細化する微細化促進部をさらに設けられていてもよい。
（実施形態２）
本実施形態２の液体霧化装置を図面を参照しながら説明する。図７は、液体霧化装置の全体の断面模式図である。図８は、液体霧化装置の先端側を拡大した図である。本実施形態では、ノズル本体部３０とノズル先端部２０の外側にカバー部７０を設けた構成である。カバー部７０の前方部は、ノズル先端部２０よりも前方（噴霧方向前方）へ突設している。液体オリフィス部１５からカバー部７０の先端開口部７１まで所定の空間を設けている。この空間に気液混合エリア部が形成される。カバー部７０の先端開口部７１は、前方に径大に傾斜した形状を有し、これが噴霧出口部に相当する。
（別実施形態）
上記実施形態では、シリンジとノズル本体部との連結をルアーロック継手で行っていたが、本発明は、これに制限されない。例えば、図９に示すように、シリンジ１３１の先端部に嵌めこまれるフランジ部３５が形成されたノズル本体部３０によって、シリンジ１３１とノズル本体部３０とを連結することができる。
また、実施形態として、ピストン部５０およびゴム栓４０を設けない構成がある。液体収納部１０の液体を、ピストン部５０およびゴム栓４０を介在させずに、気体圧のみで押し出すことができる。液体収納部１０の内部直径が小さいほど表面張力によって注入された液が内部に保持されるためゴム栓が無くてもよい。
また、シリンジおよびプランジャーの代わりに、バルーン式ポンプまたは携帯式空気入れを用いることができる。かかる場合に、連結部材は特に制限されず、コネクタ、チューブなどで連結することができる。
（実施形態３）
本実施形態３の液体霧化装置３００を図面を参照しながら説明する。図１０Ａは、液体霧化装置３００の全体の断面模式図である。図１０Ｂは、液体霧化装置３００のＡ−Ａ断面模式図である。図１０Ｃは、液体霧化装置３００のノズル先端Ｂ部を拡大した図である。
液体霧化装置３００は、不図示のシリンジと、プランジャーとを有する気体圧力源を有する。シリンジは、その先端側にメスルアーロック継手が形成されている。シリンジは、ノズル本体部３３０と連結される。このノズル本体部３３０は、オスルアーロック継手３１０が設けられていて、シリンジのメスルアーロック継手と連結される。
ノズル本体部３３０は、断面筒状であり、中心軸Ｘに沿って液体収納部３４０が配置されるスペースを設けている。図１０Ａでは、ノズル本体３３０の中心軸Ｘに沿って液体収納部３４０がすでに配置されている。この液体収納部３４０は注入口３４１が形成され、ノズル本体３３０の開口部３３０ａと通じ、当該開口部３３０ａから液体を注入し、注入口３４１を介して液体収納部３４０へ液体を収納できるように構成されている。開口部３３０ａを塞ぐ蓋あるいは栓(不図示)が設けられている。また、別実施形態として、液体収納部３４０に注入口３４１が形成されておらず、液体収納部３４０がノズル本体３３０に対して着脱自在に構成されていてもよい。
ノズル本体部３３０は、中心軸Ｘに沿って液体収納部３４０の周りに４本の気体通路部３３１、３３２、３３３、３３４が形成されている（図１０Ｂ、１０Ｃ参照）。これら気体通路部は、不図示の気体圧力源からの気体が分岐して流れるエリアである。気体通路部は、４本に限定されず、１、２、３、４本以上でもよい。
図１０Ｃに示すように、液体収納部３４０の先端に、３つのオリフィス孔３５１、３５２、３５３が直列に形成された液体オリフィス部３５０が設けられる。液体オリフィス部３５０の外壁に２つの凹溝３５５ａ、３５５ｂが形成されている。直列に配置されたオリフィス孔の直列両端から挟み込むように、２つの凹溝３５５ａ、３５５ｂが形成されている。
図１０Ｃに示すように、ノズル本体部３３０には、噴霧出口部３６２が形成されたキャップ３６０がパッキン３７０を介在させ、ネジ式で連結されている。キャップ３６０の内壁面３６１と液体オリフィス部３５０の外壁面３５７とが、噴霧出口部３６２の開口に至る位置までに接触し、２つの凹溝３５５ａ、３５５ｂによって２つの気体流Ｒ１、Ｒ２を生成する。この２つの凹溝３５５ａ、３５５ｂは、それぞれ第１、第２気体オリフィス部に相当する。気体通路部３３１、３３２、３３３、３３４を通じて流れる気体が、ノズル本体３３０先端からキャップ３６０の側面内壁との空間Ｅで合流し、２つの凹溝３５５ａ、３５５ｂによって２つの気体流Ｒ１、Ｒ２が生成される。２つの気体流同士が気液混合エリアＭで衝突し、衝突した気体流が噴霧出口部３６２を通って外部へ噴射される。この気体流の噴射作用で、気液混合エリアＭ内部が負圧になり、サイフォン作用によって、液体オリフィス部３５０の３つのオリフィス孔３５１、３５２、３５３から液体が吸い上げられ、この液体が２つの気体流Ｒ１，Ｒ２と衝突し、この液体が霧化（微細化）され、噴霧出口部３６２から外部へ霧が噴霧される。
図１０Ｄに示すとおり、凹溝３５５ａ、３５５ｂによって生成された２つの気体流の噴射方向軸の交差角度（衝突角α１)は、１１０°である。キャップ３６０の内壁面３６１によって形成される角度α２（断面角度）は、１２０°である。実施形態１では、衝突角αとノズル先端部２０の内壁面で形成される角度は同じであったが、実施形態３では、それらが異なる角度である。異なる角度同士の組み合わせの場合、２本の気体オリフィス部は、気体流の流れ方向で上流側の空間が大きく、下流にいくほど空間が小さくなる構造である。効果的なサイフォン作用を得るための衝突角α１と角度α２との組み合わせとしては、例えば、α１＜α２であって、α１＝６０°〜１４０°、α２＝６１°〜１５０°の範囲が挙げられる。また、α２は、例えばα１＋５°〜２０°の範囲であることが好ましい。このように、衝突角α１とキャップ３６０の内壁面３６１によって形成される角度α２との組み合わせを変えることで、噴霧量を増加させ、かつ微細化作用を低下させることがない。α１とα２とが同じである場合には、エア量を増加させることでサイフォン作用が強くなり噴霧量を増加させることができるが、霧の平均粒子径が大きくなる傾向である。一方、α１＜α２にすることで、エア量一定のまま、噴霧量を増加させ、かつ微細化作用も低下させることがなく、霧の平均粒子径を維持あるいは小さくできる。
また、各部材同士の連結方法は、特に制限されず、着脱自在に構成してもよく、例えば、ネジ式結合、嵌め合わせで結合してもよく、接着剤で接着してもよい。また、各部材同士の連結に際し、パッキンなどのシール部材を介在させてもよい。
また、別実施形態として、液体収納部３４０と液体オリフィス部３５０とが一体に構成されていてもよい。また、ノズル本体部３３０とキャップ３６０が一体に設けられていてもよい。
また、上記実施形態において、前記液体霧化装置は、キャップ３６０の前方に、直線状またはＬ字形状の内部空間を有し、当該内部空間において霧をさらに微細化する微細化促進部をさらに設けられていてもよい。
＜実施例＞
実施形態２に示す構成の液体霧化装置（カバー部付）を用いて噴霧特性を評価した。液体収納部への水の注水量は、０．１２ｍｌである。液体オリフィス部１５の断面直径がφ０．１ｍｍ、第１、第２気体オリフィス部の凹部（断面矩形）は深さ０．３ｍｍ、スリット幅が０．１ｍｍである。気体として空気を用いた。
プランジャーを一気にシリンジ先端まで押しこんだ（１プッシュ）。そのときの噴霧量は０．１２ｍｌであり、全量が押し出され噴霧された。また、噴霧状態は良好であり、低速噴霧であった。噴霧された霧粒子の平均粒子径（ＳＭＤ）は、６．４３μｍであった。平均粒子径（ＳＭＤ）はレーザー回折法の計測装置により測定した。測定位置は、液体オリフィス部から１００ｍｍの位置とした。
また、シリンジとプランジャーに代わり、市販のバルーン式ポンプ（手動式）と、携帯式空気入れ（ａｉｒｂｏｎｅ社製、ミニポンプ）で同様に行った。その結果も良好な噴霧状態を確認できた。
１ 第１気体オリフィス部
２ 第２気体オリフィス部
６ 液体オリフィス部
１０ 液体収納部
１１、１２ 開口部
１５ 液体オリフィス部
２０ ノズル先端部
２１ 第１気体オリフィス部
２２ 第２気体オリフィス部
３０ ノズル本体部
４０ ゴム栓
５０ ピストン部
６０ パッキン
７０ カバー部
１３０ 空気圧源
１３１ シリンジ
１３２ プランジャー
Ｌ 液体
Ｍ 気液混合エリア部
Ｒ１，Ｒ２ 気体通路部
Ｆ 霧

Claims (8)

  1. 液体オリフィス部と、
    液体を内部に収納する筒状の液体収納部と、
    前記液体を霧化するための気体流を生じさせるための手動式、フット式、機械式または吹き込み式の気体圧力源と、
    前記気体圧力源から送られた気体を２つの気体流として噴射するための第1気体オリフィス部および第２気体オリフィス部と、
    前記第１気体オリフィス部から噴射された第１気体流と、前記第２気体オリフィス部から噴射された第２気体流と、前記液体オリフィス部から出る前記液体とを衝突させて当該液体を霧化させるエリアである気液混合エリア部と、を有する液体霧化装置。
  2. 前記液体霧化装置は、
    前記液体収納部内を可動するピストン部と、
    前記気体圧力源からの気体の一部が分岐して流れる気体通路部と、をさらに有し、
    前記気体圧力源は、前記ピストン部の後方から気体圧力を作用させて、当該ピストン部を前記液体収納部の前記液体オリフィス部へ押し出すことで、前記液体を当該液体オリフィス部から噴射し、
    前記第１、第２気体オリフィス部は、前記気体通路部から流れてきた気体をそれぞれの気体流として前記気液混合エリア部へ噴射し、第１気体流と第２気体流とを衝突させる、請求項１に記載の液体霧化装置。
  3. 前記第１、第２気体オリフィス部から噴射された第１、第２気体流によるサイフォン作用によって、前記液体オリフィス部から前記液体が出ることを特徴とする請求項１に記載の液体霧化装置。
  4. 前記気体圧力源は、
    シリンジと、
    前記シリンジ内を可動して、シリンジ内部の気体をシリンジ先端から押し出すプランジャーと、を有して構成される、請求項１から３のいずれか１項に記載の液体霧化装置。
  5. 前記気体圧力源は、
    バルーン式ポンプまたは携帯式空気入れである、請求項１から４のいずれか１項に記載の液体霧化装置。
  6. 前記気液混合エリア部において、前記液体オリフィス部先端部から噴射された液体に対し、前記第１気体オリフィス部から噴射された第１気体流と前記第２気体オリフィス部から噴射された第２気体流とを衝突させて２本の液柱を形成し、かつ当該液体を霧化させる、ことを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載の液体霧化装置。
  7. 前記液体オリフィス部が、直列に２つまたは３つ形成され、
    前記第１気体オリフィス部から噴射された第１気体流と前記第２気体オリフィス部から噴射された第２気体流とが、直列に配置された前記液体オリフィス部の直列両端から挟み込むように、前記液体オリフィス部から出た液体に衝突し、当該液体を霧化する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の液体霧化装置。
  8. 前記液体霧化装置は、
    前記気液混合エリア部から出る霧の噴霧方向に設けられ、前記内部空間を有し、当該内部空間において霧をさらに微細化する微細化促進部をさらに有する請求項１〜７のいずれか１項に記載の液体霧化装置。
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