JPWO2019155851A1 - 液体霧化装置 - Google Patents

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Abstract

液体霧化装置（1,101,201）は、三次元網目状に連結した微細気孔（11P,111P,211P）を有する多孔質体からなり、表面（11s,111s,211s）の一部が気体圧入面（11b,111b,211b）であり、表面の他の一部が気体放出面（11a,111a,211a）である霧化本体部材（11,111,211）と、霧化本体部材の微細気孔内に染み込ませる液体（LQ）を、霧化本体部材に供給する液体供給部（30,230）と、霧化本体部材の気体放出面に比して気体圧入面を高気圧として、気体圧入面から、霧化本体部材の微細気孔内に気体（AR）を圧入し、気体放出面から、気体と共に、微細気孔内に染み込ませた液体のミスト（LQM）を放出させる気体供給部（20,220）と、を備える。

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、霧化した液滴の粒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、液体を霧化できる液体霧化装置を提供する。
上記課題を解決するための本発明の一態様は、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り、表面の一部が気体圧入面であり、上記表面の他の一部が気体放出面である霧化本体部材と、上記霧化本体部材の上記微細気孔内に染み込ませる液体を上記霧化本体部材に供給する液体供給部と、上記霧化本体部材の上記気体放出面に比して上記気体圧入面を高気圧として、上記気体圧入面から、上記霧化本体部材の上記微細気孔内に気体を圧入し、上記気体放出面から、上記気体と共に、上記微細気孔内に染み込ませた上記液体のミストを放出させる気体供給部と、を備える液体霧化装置である。
本発明の液体霧化装置では、多孔質体からなる霧化本体部材の気体圧入面から気体を圧入し、気体放出面から気体を放出させると共に、霧化本体部材(多孔質体)内に染み込ませた液体のミストを放出させることにより、液体を霧化することができる。即ち、簡単な構成で、気体中に液体を霧化させることができる。
なお、霧化本体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。
霧化本体部材は、その表面のうち、一部が気体圧入面であり、他の一部が気体放出面である。この霧化本体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）の霧化本体部材の表面のうち、一方の主面を気体圧入面とし、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を気体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）の形態も挙げられる。筒状、有底筒状の霧化本体部材では、内表面を気体圧入面とし、外表面を気体放出面とすると良いが、逆としても良い。
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、メタノールなどのアルコール、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。
気体圧入面から霧化本体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、プロパンなど各種の気体が挙げられる。
また、霧化本体部材の表面のどこに液体を供給するかについては、気体圧入面から気体放出面まで、微細気孔を気体が流通する経路を考慮して、その経路中に染み込んだ液体が介在するように、液体を供給する部位を選択すると良く、例えば、気体放出面の一部または全部に、気体圧入面の一部または全部に、あるいは、気体放出面及び気体圧入面とは異なる表面に、液体を供給することができる。また、霧化本体部材の一部または全部を、一旦液中に浸漬して、液体に接する表面から霧化本体部材の微細気孔中に液体を染み込ませた後に引き上げる手法も挙げられる。
上述の液体霧化装置であって、前記液体供給部は、前記気体放出面の少なくとも一部に前記液体を供給する放出面液体供給部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、放出面液体供給部が、気体放出面の少なくとも一部に液体を供給するので、霧化する液体を霧化本体部材のうち外側を向く気体放出面に供給すれば良く、特に簡単な構造の液体霧化装置とできる。
また上述の液体霧化装置であって、前記気体放出面のうち、前記放出面液体供給部により供給された前記液体が流れ拡がる部位が、斜め上方を向く上向き斜面をなす液体霧化装置とすると良い。
この液体霧化装置では、放出面液体供給部により気体放出面に供給された液体が、気体放出面のうち、液膜となって流れ拡がる部位（以下、液体被供給面ともいう）が、上向き斜面をなしている。このため、気体放出面を水平面とした場合に比して、供給された液体の液膜が、気体放出面のうち液体被供給面上を速やかに且つ広い範囲に拡がり、この液体被供給面から、霧化本体部材の微細気孔内に液体を速やかに染み込ませることができる。かくして、液体が気体放出面上に溜まったり、気体放出面から霧化本体部材外に流れ落ちて液体が無駄になることを抑制し、適切に液体のミストを発生させることができる。
さらに上述の液体霧化装置であって、前記上向き斜面の法線が、４５度以下の仰角をなす液体霧化装置とすると良い。
この液体霧化装置では、上向き斜面である液体被供給面（気体放出面のうち液体が流れ拡がる部位）の法線が４５度以下の仰角をなす、即ち、液体被供給面が急勾配の斜面をなしている。このため、放出面液体供給部により供給された液体が、特に広い範囲に亘って（広い液体被供給面に）流れ拡がるので、この液体被供給面から、霧化本体部材の微細気孔内に液体を速やかに染み込ませることができ、確実に液体をミスト化することができる。
あるいは、当初に記載の液体霧化装置であって、前記液体供給部は、前記液体を収容する液体容器、及び、上記液体容器と前記霧化本体部材の少なくともいずれかを移動させて、上記霧化本体部材の少なくとも一部を上記液体容器に収容した上記液体である収容液体に接触させて、上記液体を上記霧化本体部材の上記微細気孔内に染み込ませる接触状態と、上記霧化本体部材を上記収容液体とは離間した離間状態と、を実現する構成を有する移動機構を有し、前記気体供給部は、上記移動機構が上記離間状態を実現しているときに、上記霧化本体部材の前記気体放出面に比して前記気体圧入面を高気圧とする液体霧化装置とすると良い。
この液体霧化装置では、液体供給部のうち、移動機構で液体容器及び霧化本体部材の少なくともいずれかを移動させて、接触状態と離間状態を実現し、気体供給部は、離間状態を実現しているときに、霧化本体部材の気体放出面に比して気体圧入面を高気圧とする。このため、この液体霧化装置では、接触状態とした後、離間状態として気体供給部により気体を供給すると、液体のミストを放出できる。従って、接触状態と離間状態とを交互に実現することで、間欠的にミストを生成できる。
霧化本体部材の少なくとも一部を収容液体に接触させる形態としては、例えば、霧化本体部材の表面のうち一部または全部を、収容液体の液面に接触させて、表面を通じて、霧化本体部材の微細気孔内に液体を吸い上げる形態が挙げられる。また、霧化本体部材の一部または全部を収容液体中に浸漬して、霧化本体部材の表面のうち収容液体に接触している部分から、霧化本体部材の微細気孔内に液体を染み込ませる形態も挙げられる。
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に係り、移動機構で離間状態を実現したときの液体霧化装置の構成を示す説明図である。 実施形態３に係り、移動機構で接触状態を実現したときの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。
本実施形態１の液体霧化装置１は、液体ＬＱのミストＬＱＭを発生する霧化部１０と、霧化部１０に気体ＡＲを供給する気体供給部２０と、霧化部１０の霧化本体部材１１に液体ＬＱを供給する液体供給部３０とを備える。
このうち、霧化部１０は、円板状の霧化本体部材１１と、この霧化本体部材１１を保持する保持部材１２とからなる。霧化本体部材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からなる。円板状の霧化本体部材１１の表面１１ｓのうち、外側（上方ＵＤ）を向く主面を気体放出面１１ａとし、この気体放出面１１ａの裏面即ち厚み方向に対向する他方の主面を気体圧入面１１ｂとする。この霧化本体部材１１は、厚さ１．５ｍｍで、細孔径分布０．４〜２．０μｍ、平均細孔径１．３μｍ、の微細気孔１１Ｐを有しており、気孔率は４０％である。一方、保持部材１２は、円柱状の凹部１２Ｈを有する有底円筒形状であり、この凹部１２Ｈの上部に位置する保持開口１２Ｍで霧化本体部材１１の表面１１ｓのうち側面１１ｅを保持している。また、保持部材１２の側部には、気体ＡＲを導入する気体導入部１２Ｉが設けられている。本実施形態１では、霧化部１０は、霧化本体部材１１の気体放出面１１ａが水平になる形態に保持される。
気体導入部１２Ｉから導入された気体ＡＲは、霧化本体部材１１と保持部材１２の凹部１２Ｈに囲まれた包囲空間１０Ｓに導入され、図１において矢印で示すように、霧化本体部材１１の気体圧入面１１ｂと気体放出面１１ａとの間の気圧差により、霧化本体部材１１の気体圧入面１１ｂから、霧化本体部材１１の微細気孔１１Ｐに圧入され、この微細気孔１１Ｐを通じて、気体放出面１１ａから外側に放出される。なお、この霧化本体部材１１において、微細気孔１１Ｐにしみこんだ液体ＬＱを気体の圧力で押し出す臨界圧力ΔＰｃは、ΔＰｃ＝４γcosθ／Ｄで与えられる。ここで、γは液体の表面張力、θは液体ＬＱの接触角、Ｄは多孔質体の平均細孔径である。本実施形態では、平均細孔径Ｄ＝１．３μｍの多孔質体を用いており、およそ、臨界圧力ΔＰｃ＝０．１６ＭＰａとなる。
気体供給部２０は、霧化部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霧化部１０に供給される気体ＡＲの圧力を検知する圧力計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。なお、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。
液体供給部３０は、霧化部１０の霧化本体部材１１に液体ＬＱを供給するものであり、収容液体ＬＱＳ（液体ＬＱ）を収容する液体容器３１と、液体ＬＱを配送する液配管３２と、霧化本体部材１１の上方ＵＤに配置され、この霧化本体部材１１の気体放出面１１ａに向けて、間欠的に滴下する液体ＬＱの液滴ＬＱＰを生成する液滴生成部３３と、を有する。なお、本実施形態１の液体供給部３０は、上述したように、気体放出面１１ａの一部に液体ＬＱを供給する放出面液体供給部となっている。また、本実施形態１では、液体ＬＱとして水を用いている。
気体供給部２０のバルブ２３を開放し、圧力計２４における気圧０．１７ＭＰａの気体ＡＲを霧化部１０に供給し、霧化本体部材１１の気体放出面１１ａから気体ＡＲが放出されている状態で、液滴生成部３３から霧化本体部材１１の気体放出面１１ａに向けて、液滴ＬＱＰを滴下する。すると、液体ＬＱは気体放出面１１ａ上で円形状の液膜ＬＱＦとなって、気体放出面１１ａの一部（この部分を放出面液体被供給面１１ｃとする）に拡がり、次いで、霧化本体部材１１の微細気孔１１Ｐ内に染み込む。
液滴ＬＱＰとして微細気孔１１Ｐ内に染み込んだ液体ＬＱは、図１に示すように、気体放出面１１ａから放出される気体ＡＲと共に、ミストＬＱＭとして気体放出面１１ａから放出される。従って、液滴生成部３３から霧化本体部材１１の気体放出面１１ａに向けて、間欠的に液滴ＬＱＰを滴下することで、間欠的に液体ＬＱのミストＬＱＭを次々に発生させることができる。なお、液滴生成部３３から気体放出面１１ａ（放出面液体被供給面１１ｃ）に向けて滴下する液滴ＬＱＰの大きさ及び単位時間当たりの滴下量としては、滴下した液滴ＬＱＰがミストＬＱＭとして気体放出面１１ａから全量放出できた以降に、次の液滴ＬＱＰが供給されるように、液滴ＬＱＰの大きさ及び単位時間当たりの滴下量を選択すると良い。
本実施形態では、ミストＬＱＭの粒径は、０．１７〜２．０μｍの範囲で分布しており、最頻粒径０．２５μｍ、平均粒径０．３５μｍの概ね１μｍ以下の粒径を有するミストＬＱＭを、２５０ヶ／ｃｃの密度で発生させることができた(測定機器：ＰＡＬＡＳ社製エアロゾルスペクトロメーター welas digital 3000）。
このように、本実施形態１の液体霧化装置１では、多孔質体からなる霧化本体部材１１の気体圧入面１１ｂから気体ＡＲを圧入して、気体放出面１１ａから気体ＡＲを放出させると共に、霧化本体部材１１内に染み込ませた液体ＬＱのミストＬＱＭを放出させることにより、液体ＬＱを霧化することができる。即ち、簡単な構成で、気体ＡＲ中に液体ＬＱを霧化させることができる。しかも，本実施形態１の液体霧化装置１では、液体供給部３０（液滴生成部３３）は、気体放出面１１ａの一部である放出面液体被供給面１１ｃに液体ＬＱを供給する。つまり、霧化する液体ＬＱを、霧化本体部材１１のうち、外側を向く気体放出面１１ａに供給すれば良く、特に簡単な構造の液体霧化装置１とできる。
（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２を参照して説明する。図２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。
実施形態１の液体霧化装置１では、霧化本体部材１１の気体放出面１１ａを水平とし、この気体放出面１１ａに液滴ＬＱＰを滴下した。これに対し、本実施形態２の液体霧化装置１０１では、板状の霧化本体部材１１１の気体放出面１１１ａを斜めに保持した点で異なる。そこで以下では、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、液体ＬＱのミストＬＱＭを発生する霧化部１１０と、霧化部１１０に気体ＡＲを供給する気体供給部２０と、霧化部１１０の霧化本体部材１１１に液体ＬＱを供給する液体供給部３０とを備える。なお、気体供給部２０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の霧化部１１０は、矩形板状の霧化本体部材１１１と、この霧化本体部材１１１を保持する保持部材１１２とからなる。霧化本体部材１１１は、実施形態１の霧化本体部材１１と同じく、微細気孔１１１Ｐを有するアルミナ系セラミックの多孔質体からなる。霧化本体部材１１１の表面１１１ｓのうち、外側(図中、斜め左上方向)を向く主面を気体放出面１１１ａとし、この気体放出面１１１ａの裏面、即ち厚み方向に対向する他方の主面を気体圧入面１１１ｂとする。この霧化本体部材１１１も、厚さ１．５ｍｍで、細孔径分布０．４〜２．０μｍ、平均細孔径１．３μｍ、の微細気孔１１１Ｐを有しており、気孔率は４０％である。一方、保持部材１１２は、断面三角形状の凹部１１２Ｈを包囲する断面Ｌ字状であり、この凹部１１２Ｈの図中斜め左上側に位置する保持開口１１２Ｍで霧化本体部材１１１の表面１１１ｓのうち側面１１１ｅを保持している。また、保持部材１１２の側部には、気体供給部２０からの気体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、霧化部１１０は、霧化本体部材１１１の気体放出面１１１ａが図中、斜め左上向きになる形態に保持される。
実施形態１と同じく、本実施形態２の霧化部１１０でも、気体導入部１１２Ｉから導入された気体ＡＲは、霧化本体部材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、図２において矢印で示すように、霧化本体部材１１１の気体圧入面１１１ｂ（内側面）と気体放出面１１１ａ（外側面）との間の気圧差により、霧化本体部材１１１の気体圧入面１１１ｂから、霧化本体部材１１１の微細気孔１１１Ｐに圧入され、この微細気孔１１１Ｐを通じて、気体放出面１１１ａから外側に放出される。
液体供給部３０は、霧化部１１０の霧化本体部材１１１に液体ＬＱを供給するものであり、実施形態１と同様の、収容液体ＬＱＳ（液体ＬＱ）を収容する液体容器３１と、液体ＬＱを配送する液配管３２のほか、霧化本体部材１１１の上方ＵＤに配置され、この霧化本体部材１１１の気体放出面１１１ａに向けて、間欠的に滴下する液体ＬＱの液滴ＬＱＰを生成する液滴生成部３３と、を有する。なお、本実施形態２の液体供給部３０も、気体放出面１１１ａの一部に液体ＬＱを供給する放出面液体供給部となっている。また、本実施形態２でも、液体ＬＱとして水を用いている。
気体供給部２０のバルブ２３を開放し、圧力計２４における気圧０．１７ＭＰａの気体ＡＲを霧化部１１０に供給し、霧化本体部材１１１の気体放出面１１１ａから気体ＡＲが放出されている状態で、液滴生成部３３から霧化本体部材１１１の気体放出面１１１ａに向けて、適切な量の液体ＬＱを、液滴ＬＱＰの形態として供給する。すると、液体ＬＱは気体放出面１１１ａ上で液膜ＬＱＦとなって、気体放出面１１１ａの一部（この部分を放出面液体被供給面１１１ｃとする）に拡がり、霧化本体部材１１１の微細気孔１１１Ｐ内に染み込む。これと共に、気体放出面１１１ａからは気体ＡＲと共に、液体ＬＱのミストＬＱＭが放出される。
なお、本実施形態２では、特に気体放出面１１１ａが、従って、放出面液体被供給面１１１ｃが、図中、斜め左上方向を向いている。具体的には、放出面液体被供給面１１１ｃの法線１１１ｃｎが、４５度以下の仰角θｇ、本実施形態２では３０度の仰角(θｇ＝３０度)をなす、急傾斜の形態に、霧化本体部材１１１が配置されている。このため、気体放出面１１１ａに液滴ＬＱＰとして供給された液体ＬＱは、気体放出面１１１ａ上で下方に延びる楕円形状の液膜ＬＱＦとなって、気体放出面を水平にした場合(実施形態１参照)に比して、速やかに且つ広い範囲（放出面液体被供給面１１１ｃ）に流れ拡がる。このため、本実施形態２では、霧化本体部材１１１の微細気孔１１１Ｐ内に、液体ＬＱを広い面積に亘って染み込ませることができる。
液滴生成部３３から気体放出面１１１ａ（放出面液体被供給面１１１ｃ）に向けて供給する液体ＬＱの単位時間当たりの供給量としては、供給した液体ＬＱがミストＬＱＭとして気体放出面１１１ａから放出できる量とバランスする量を選択すると良い。これにより、供給された液体ＬＱの一部を、霧化本体部材１１１の微細気孔１１１Ｐ内に染み込ませられずに、霧化本体部材１１１外にこぼれ落ちることが防止できる。
本実施形態２の液体霧化装置１０１でも、多孔質体からなる霧化本体部材１１１の気体圧入面１１１ｂから気体ＡＲを圧入して、気体放出面１１１ａから気体ＡＲを放出させると共に、霧化本体部材１１１内に染み込ませた液体ＬＱのミストＬＱＭを放出させることにより、液体ＬＱを霧化することができる。即ち、簡単な構成で、気体ＡＲ中に液体ＬＱを霧化させることができる。しかも，本実施形態２の液体霧化装置１０１でも、液体供給部３０（液滴生成部３３）が、気体放出面１１１ａの一部である放出面液体被供給面１１１ｃに液体ＬＱを供給する。つまり、霧化する液体ＬＱを、霧化本体部材１１１のうち、斜め上方を向く気体放出面１１１ａに供給すれば良く、特に簡単な構造の液体霧化装置１０１とできる。
本実施形態２の液体霧化装置１０１では、気体放出面１１１ａのうち、液体供給部３０により気体放出面１１１ａに供給された液体ＬＱが液膜ＬＱＦとなって流れ拡がる放出面液体被供給面１１１ｃが、上向き斜面をなしている。このため、気体放出面１１１ａを水平面にした場合に比して、供給された液体ＬＱの液膜ＬＱＦが気体放出面１１１ａ上を速やかに且つ広い範囲に拡がり、この放出面液体被供給面１１１ｃから、霧化本体部材１１１の微細気孔１１１Ｐ内に液体ＬＱを速やかに染み込ませることができる。かくして、液体ＬＱが気体放出面１１１ａ上に溜まったり、気体放出面１１１ａから霧化本体部材１１１外に流れ落ちて液体ＬＱが無駄になることを抑制し、適切に液体ＬＱのミストＬＱＭを発生させることができる。
特にこの液体霧化装置１０１では、上向き斜面である放出面液体被供給面１１１ｃ（気体放出面１１１ａのうち液体が流れる部位）の法線１１１ｃｎが４５度以下の仰角θｇ、具体的には仰角θｇ＝３０度をなしている。即ち、放出面液体被供給面１１１ｃが急勾配の斜面をなしている。このため、液体供給部３０により供給された液体ＬＱが、特に広い範囲に亘って（広い放出面液体被供給面１１１ｃに）流れ拡がるので、この放出面液体被供給面１１１ｃから、霧化本体部材１１１の微細気孔１１１Ｐ内に液体ＬＱを速やかに染み込ませることができ、確実に液体ＬＱをミスト化することができる。
（実施形態３）
次いで、第３の実施形態に掛かる液体霧化装置２０１を、図３，図４を参照して説明する。図３，図４は、いずれも本実施形態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が、このうちでも図３は、移動機構２４０で下記する離間状態を実現し、霧化部２１０に気体ＡＲを供給して、霧化本体部材２１１から液体ＬＱのミストＬＱＭを発生させている様子を示す説明図である。一方、図４は、移動機構２４０で下記する接触状態を実現し、霧化本体部材２１１を収容液体ＬＱＳ中に浸漬して、霧化本体部材２１１中に液体ＬＱを染み込ませている様子を示す説明図である。
本実施形態３の液体霧化装置２０１は、液体ＬＱのミストＬＱＭを発生する霧化部２１０と、霧化部２１０に気体ＡＲを供給する気体供給部２２０と、霧化部２１０の霧化本体部材２１１に液体ＬＱを供給する液体供給部２３０とを備える。
液体霧化装置２０１の霧化部２１０は、先端（図中下端）が半球状に閉じられた断面Ｕ字形状で有底円筒状の霧化本体部材２１１と、この霧化本体部材２１１を保持する保持部材２１２とからなる。霧化本体部材２１１は、実施形態１，２の霧化本体部材１１，１１１と同じく、微細気孔２１１Ｐを有するアルミナ系セラミックの多孔質体からなる。霧化本体部材２１１の表面２１１ｓのうち、外側を向く外表面を気体放出面２１１ａとし、この気体放出面２１１ａの裏面、即ち厚み方向に対向し、内側を向く内表面を気体圧入面２１１ｂとする。この霧化本体部材２１１も、厚さ１．５ｍｍで、細孔径分布０．４〜２．０μｍ、平均細孔径１．３μｍ、の微細気孔２１１Ｐを有しており、気孔率は４０％である。一方、保持部材２１２は、リング状であり、霧化本体部材２１１の開口側（図中、上方）を保持している。また、保持部材２１２の上側端部には、気体供給部２２０からの気体ＡＲを導入する気体導入部２１２Ｉが設けられている。なお、本実施形態３では、霧化本体部材２１１のうち下方の一部が、液体ＬＱを染み込ませる液染み込み部２１１Ｊとされる。
気体導入部２１２Ｉから導入された気体ＡＲは、保持部材２１２を通じて、霧化本体部材２１１内の包囲空間２１０Ｓに導入され、図３において矢印で示すように、霧化本体部材２１１の気体圧入面２１１ｂ（内表面）と気体放出面２１１ａ（外表面）との間の気圧差により、霧化本体部材２１１の気体圧入面２１１ｂから、霧化本体部材２１１の微細気孔２１１Ｐに圧入され、この微細気孔２１１Ｐを通じて、気体放出面２１１ａから外側に放出される。
気体供給部２２０は、霧化部２１０の気体導入部２１２Ｉ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２２２と、気体ＡＲの流通を開閉するバルブ２２３と、バルブ２２３の下流側に位置して霧化部２１０に供給される気体ＡＲの圧力を検知する圧力計２４とを有する。なお、バルブ２２３は、気体配管２２２を流通する気体ＡＲを開閉する電磁バルブ２２３Ａと、この電磁バルブ２２３Ａの開閉駆動を行うバルブ駆動回路２２３Ｂとからなる。また、バルブ２２３のバルブ駆動回路２２３Ｂは、シーケンサからなる制御装置２５０によって電気的に制御されており、この制御装置２５０はバルブ制御部２２５として機能して、気体供給部２２０の一部をなしている。なお、本実施形態３でも、気体ＡＲとして圧縮空気を用いている。従って、実施形態１，２と同じく、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２２２に送るようにしても良い。
液体供給部２３０は、霧化本体部材２１１の液染み込み部２１１Ｊに液体ＬＱを供給するものであり、収容液体ＬＱＳを収容する液体容器２３１と、この液体容器２３１を上方ＵＤ及び下方ＤＤに移動させる移動機構２４０と、を有する。
液体容器２３１は、上方ＵＤが開口した形態を有し、収容液体ＬＱＳを貯留する液体容器である。一方、移動機構２４０は、液体容器２３１を搭載し保持する保持台部２４１と、自身が伸縮可能に構成され、液体容器２３１と共に保持台部２４１を上方ＵＤ及び下方ＤＤに移動可能に支えるリフト部２４２と、リフト部２４２を駆動して、保持台部２４１を液体容器２３１と共に上方ＵＤ及び下方ＤＤに移動させる駆動モータ２４３と、を有する。駆動モータ２４３は、シーケンサからなる制御装置２５０によって電気的に制御されており、この制御装置２５０は移動機構制御部２４４として機能して、液体供給部２３０の一部をなしている。
この液体霧化装置２０１は、まず、制御装置２５０（バルブ制御部２２５）により、バルブ駆動回路２２３Ｂを駆動し電磁バルブ２２３Ａを閉じ、気体ＡＲを霧化部２１０に供給しないようにする。その上で、制御装置２５０（移動機構制御部２４４）により駆動モータ２４３を駆動しリフト部２４２を伸ばし、液体容器２３１を上方ＵＤに持ち上げて、図４に示すように、霧化本体部材２１１の一部が、液体容器２３１内の収容液体ＬＱＳに浸漬された状態（接触状態）とする。この接触状態では、霧化本体部材２１１の外表面である気体放出面２１１ａのうち、液面ＬＱＨよりも下方ＤＤの放出面液体被供給面２１１ｃが収容液体ＬＱＳ（液体ＬＱ）に接触する。このため、霧化本体部材２１１のうち下方の液染み込み部２１１Ｊでは、微細気孔２１１Ｐ内に液体ＬＱが染み込む。なお、本実施形態３の液体供給部２３０も、気体放出面２１１ａの一部である放出面液体被供給面２１１ｃに液体ＬＱを供給する放出面液体供給部となっている。また、本実施形態３でも、液体ＬＱとして水を用いている。
その後、制御装置２５０（移動機構制御部２４４）により駆動モータ２４３を駆動しリフト部２４２を縮め、液体容器２３１を下方ＤＤに下げて、図３に示すように、霧化本体部材２１１を、液体容器２３１内の収容液体ＬＱＳから離間した状態（離間状態）とする。その上で、制御装置２５０（バルブ制御部２２５）により、バルブ駆動回路２２３Ｂを駆動し電磁バルブ２２３Ａを開け、圧力計２４における気圧０．１７ＭＰａの気体ＡＲを霧化部２１０に供給する。これにより、霧化本体部材２１１の気体放出面２１１ａに比して気体圧入面２１１ｂが高気圧となり、気体放出面２１１ａから気体ＡＲが放出されると共に、霧化本体部材２１１の液染み込み部２１１Ｊから、気体ＡＲと共に液体ＬＱのミストＬＱＭが放出される。
このように、本実施形態３の液体霧化装置２０１では、多孔質体からなる霧化本体部材２１１の気体圧入面２１１ｂから気体ＡＲを圧入して、気体放出面２１１ａから気体ＡＲを放出させると共に、霧化本体部材２１１の液染み込み部２１１Ｊ内に予め染み込ませた液体ＬＱのミストＬＱＭを放出させることにより、液体ＬＱを霧化することができる。即ち、簡単な構成で、気体ＡＲ中に液体ＬＱを霧化させることができる。しかも，本実施形態３の液体霧化装置２０１でも、液体供給部２３０（液体容器２３１）で、気体放出面２１１ａの一部である放出面液体被供給面２１１ｃに液体ＬＱを供給する。つまり、霧化する液体ＬＱを、霧化本体部材２１１のうち、外表面の放出面液体被供給面２１１ｃに供給すれば良く、特に簡単な構造の液体霧化装置２０１とできる。
しかもこの液体霧化装置２０１では、液体供給部２３０のうち、移動機構２４０で液体容器２３１及び霧化本体部材２１１の少なくともいずれか（本実施形態３では液体容器２３１）を移動させて、接触状態と離間状態を実現し、気体供給部２２０は、離間状態を実現しているときに、霧化本体部材２１１の気体放出面２１１ａに比して気体圧入面２１１ｂを高気圧とする。
このため、この液体霧化装置２０１では、接触状態とした後、離間状態として気体供給部２２０により気体ＡＲを供給すると、液体ＬＱのミストＬＱＭを放出できる。従って、接触状態と離間状態とを交互に実現する簡易な構成で、間欠的にミストＬＱＭを生成できる。
本実施形態３では、霧化本体部材２１１の一部を収容液体ＬＱＳ中に浸漬して、霧化本体部材２１１の表面２１１ｓのうち収容液体ＬＱＳに接触している部分である放出面液体被供給面２１１ｃから、霧化本体部材２１１の微細気孔２１１Ｐ内に液体ＬＱを染み込ませる形態とした。
しかし、霧化本体部材２１１の全部を収容液体ＬＱＳ中に浸漬しても良い。また、霧化本体部材２１１を収容液体ＬＱＳに浸漬せず、霧化本体部材２１１の外側面である気体放出面２１１ａのうち下端部分のみを収容液体ＬＱＳの液面に接触させて、霧化本体部材２１１の微細気孔２１１Ｐ内に液体ＬＱを吸い上げるようにしても良い。
以上において、本発明を実施形態１〜３に即して説明したが、本発明は上記実施形態１〜３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では、霧化部１０を気体放出面１１ａが上向きの水平面となる形態に構成し、この気体放出面１１ａに向けて、上方ＵＤから液滴ＬＱＰを滴下した、この気体放出面１１ａの一部を、霧化本体部材１１に液体ＬＱを供給する放出面液体被供給面（液体被供給面）１１ｃとした。しかし、気体放出面ではなく、気体圧入面の一部を液体被供給面として構成することもできる。例えば、気体放出面を下向き面とし、上を向く気体圧入面の一部に液体ＬＱを滴下するようにし、下方ＤＤに向けて、気体ＡＲと共に、液体ＬＱのミストＬＱＭを放出させるようにしても良い。
１，１０１，２０１ 液体霧化装置
１０，１１０，２１０ 霧化部
１１，１１１，２１１ 霧化本体部材
１１ｓ，１１１ｓ，２１１ｓ （霧化本体部材の）表面
１１ａ，１１１ａ，２１１ａ 気体放出面
１１ｂ，１１１ｂ，２１１ｂ 気体圧入面
１１ｃ，１１１ｃ，２１１ｃ 放出面液体被供給面（液体被供給面）
１１１ｃｎ （液体被供給面の）法線
θｇ （液体被供給面の法線がなす）仰角
１１ｅ，１１１ｅ （霧化本体部材の）側面
１１Ｐ，１１１Ｐ，２１１Ｐ 微細気孔
２１１Ｊ （霧化本体部材の）液染み込み部
２０，２２０ 気体供給部
３０，２３０ 液体供給部（放出面液体供給部，液体供給部）
３１，２３１ 液体容器
３３ 液滴生成部
２４０ 移動機構
ＵＤ 上方
ＤＤ 下方
ＡＲ 気体
ＬＱ 液体
ＬＱＰ 液滴
ＬＱＦ 液膜
ＬＱＭ （液体の）ミスト
ＬＱＳ （液体容器に収容された）収容液体

Claims (5)

  1. 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り、
    表面の一部が気体圧入面であり、
    上記表面の他の一部が気体放出面である
    霧化本体部材と、
    上記霧化本体部材の上記微細気孔内に染み込ませる液体を上記霧化本体部材に供給する液体供給部と、
    上記霧化本体部材の上記気体放出面に比して上記気体圧入面を高気圧として、
    上記気体圧入面から、上記霧化本体部材の上記微細気孔内に気体を圧入し、
    上記気体放出面から、上記気体と共に、上記微細気孔内に染み込ませた上記液体のミストを放出させる
    気体供給部と、を備える
    液体霧化装置。
  2. 請求項１に記載の液体霧化装置であって、
    前記液体供給部は、
    前記気体放出面の少なくとも一部に前記液体を供給する放出面液体供給部である
    液体霧化装置。
  3. 請求項２に記載の液体霧化装置であって、
    前記気体放出面のうち、前記放出面液体供給部により供給された前記液体が流れ拡がる部位が、斜め上方を向く上向き斜面をなす
    液体霧化装置。
  4. 請求項３に記載の液体霧化装置であって、
    前記上向き斜面の法線が、４５度以下の仰角をなす
    液体霧化装置。
  5. 請求項１に記載の液体霧化装置であって、
    前記液体供給部は、
    前記液体を収容する液体容器、及び、
    上記液体容器と前記霧化本体部材の少なくともいずれかを移動させて、
    上記霧化本体部材の少なくとも一部を上記液体容器に収容した上記液体である収容液体に接触させて、上記液体を上記霧化本体部材の前記微細気孔内に染み込ませる接触状態と、
    上記霧化本体部材を上記収容液体とは離間した離間状態と、
    を実現する構成を有する移動機構を有し、
    前記気体供給部は、
    上記移動機構が上記離間状態を実現しているときに、上記霧化本体部材の前記気体放出面に比して前記気体圧入面を高気圧とする
    液体霧化装置。
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