TW201943341A - 霧化單元 - Google Patents

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工藤貴久
稲垣道弘
亞當 格爾納特
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日商日本煙草產業股份有限公司
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Abstract

霧化單元具備：具有梳狀電極對之壓電元件基板；以及以將欲霧化之液體供應到前述壓電元件基板之方式所構成之液體供應部。前述壓電元件基板係以藉由表面彈性波來霧化前述液體之方式所構成，而該表面彈性波係藉由以高頻率施加電壓到前述梳狀電極對而產生者，前述壓電元件基板係具有根據由前述表面彈性波所霧化之所期望的霧氣而決定之數目的前述梳狀電極對。

Description

霧化單元
本發明係有關霧化單元。
以往，有一種霧化單元(例如，專利文獻1-2)為人熟知，該霧化單元係藉由使用具有由梳狀電極對所構成之IDT(Interdigital Transducer，數位間轉換器，又稱叉指狀電極轉換器)之壓電元件基板產生SAW(surface acoustic wave，表面聲波)而將液體予以霧化。此外，亦提出一個技術，其係將此種霧化單元使用於香味吸引器之技術(例如，專利文獻3)。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2012-24646號公報
[專利文獻2]日本特表2016-513992號公報
[專利文獻3]美國專利2017/0280771號說明書
第1特徴係霧化單元，係具備：壓電元件 基板，係具有由梳狀電極對所構成的數位轉換器(IDT)；以及以將欲霧化之液體供應到前述壓電元件基板之方式所構成之液體供應部，前述壓電元件基板係以藉由表面彈性波來霧化前述液體之方式所構成，而該表面彈性波係藉由以高頻率(共振頻率)施加電壓到前述梳狀電極對而產生者，前述壓電元件基板係具有根據藉由前述表面彈性波所霧化之所期望的霧氣(aerosol，又稱氣溶膠)而決定之數目的前述梳狀電極對。
第2特徴係在第1特徴中，前述壓電元件基板具有：供前述梳狀電極對配置之表面；設置在前述表面的相反側之背面；以及從前述背面貫穿至前述表面之貫穿孔，而前述液體供應部係設置在前述背面之側，且以經由前述貫穿孔而供應前述液體到前述表面之方式所構成。
第3特徴係在第2特徴中，前述霧化單元具備散熱機構，該散熱機構係以奪取由前述壓電元件基板所產生的熱之方式所構成。
第4特徴係在第3特徴中，前述散熱機構包含由具有比前述壓電元件基板的導熱性更高的導熱性之材料所構成之散熱層及帕爾帖(Peltier)元件的至少其中一者。
第5特徴係在第1特徴至第4特徴之任一者中，前述霧化單元在前述液體會通過之流路中，具備覆蓋前述壓電元件基板的一部分或全部之塗層。
第6特徴係在引用第2特徴之第5特徴中， 前述塗層至少設置在前述貫穿孔的內側。
第7特徴係在第1特徴至第6特徴之任一者中，前述壓電元件基板具有供前述梳狀電極對設置之配置部分，而前述霧化單元具備隔開前述液體與前述配置部分的隔板。
第8特徴係在第7特徴中，前述隔板覆蓋整個前述配置部分。
第9特徴係在第7特徴或第8特徴中，前述隔板係在前述配置部分與前述貫穿孔之間以與前述表面接觸之方式設置在前述表面。
第10特徴係在第7特徴或第8特徴中，前述隔板在前述配置部分與前述貫穿孔之間以與前述表面不接觸之方式設置在前述表面。
第11特徴係在第1特徴至第10特徴之任一者中，前述梳狀電極對的數目係根據由前述表面彈性波所霧化之霧氣的霧化效率而決定。
第12特徴係在第1特徴至第11特徴之任一者中，包含在前述梳狀電極對且相互鄰接之電極的間隔係按照頻率而決定，而該頻率係根據由前述表面彈性波所霧化之霧氣之所期望的粒徑而設定者。
第13特徴係第2特徴及引用第2特徴之第3特徴至第12特徴之任一者中，前述貫穿孔係在從前述表面之側所看到的俯視圖中，具有在前述表面彈性波之前進方向的最大寬度、及在相對於前述表面彈性波的前進方向 的正交方向之最大長度，且前述最大長度比前述最大寬度還大。
第14特徴係在第2特徴及引用第2特徴之第3特徴至第13特徴之任一者中，前述貫穿孔係以由前述貫穿孔所反射之前述表面彈性波的反射波與由前述梳狀電極對所產生之前述表面彈性波之干涉會減低之方式而設置。
第15特徴係第2特徴及引用第2特徴之第3特徴至第14特徴之任一者中，前述貫穿孔係包夾前述梳狀電極對而至少包含2個貫穿孔。
第16特徴係在第2特徴及引用第2特徴之第3特徴至第15特徴之任一者中，在前述梳狀電極對與前述貫穿孔之間，接續於前述貫穿孔之親水性層設置在前述表面。
1‧‧‧香味吸引器
1A‧‧‧入口
1B‧‧‧出口
1C‧‧‧腔體
1D‧‧‧吹口
1X‧‧‧機殼
10‧‧‧機殼
20‧‧‧驅動電路基板
30‧‧‧SAW模組
30A‧‧‧配置部分
31‧‧‧壓電元件基板
31B‧‧‧背面
31F‧‧‧表面
32‧‧‧本體部分
32A‧‧‧第一本體部分
32B‧‧‧第二本體部分
33‧‧‧梳狀電極對
33A‧‧‧第一梳狀電極
33B‧‧‧第二梳狀電極
34‧‧‧貫穿孔
35‧‧‧散熱機構
35A‧‧‧貫穿孔
36‧‧‧塗層
37‧‧‧隔板
38‧‧‧親水性層
40‧‧‧密封板
41‧‧‧開口
50‧‧‧頂蓋
51‧‧‧入口
52‧‧‧出口
53‧‧‧O型環
60‧‧‧液體供應部
71‧‧‧薄膜部分
72‧‧‧厚膜部分
81‧‧‧霧氣
82‧‧‧霧氣
100‧‧‧霧化單元
200‧‧‧液體儲藏部
300‧‧‧感測器
400‧‧‧控制部
500‧‧‧電源
A‧‧‧前進方向
B‧‧‧正交方向
SAW‧‧‧表面彈性波
第1圖係表示實施形態之香味吸引器1之圖。
第2圖係表示實施形態之霧化單元100之圖。
第3圖係表示從壓電元件基板31的表面側看到的SAW模組30之俯視圖。
第4圖係表示SAW模組30的剖面之圖。
第5圖係用以就霧氣的產生機制說明之圖。
第6圖係用以說明第1變更例的貫穿孔34之圖。
第7圖係用以說明第2變更例的隔板37之圖。
第8圖係用以說明第2變更例的隔板37之圖。
第9圖係用以說明第3變更例的親水性層38之圖。
第10圖係表示第1實驗的結果之圖。
第11圖係表示第2實驗的結果之圖。
第12圖係表示第3實驗的結果之圖。
以下，就實施形態加以說明。此外，在以下的圖示之記載中，於相同或類似的部分，標示相同或類似的符號。但是，圖示係示意性者，應留意各尺寸的比率等與實際者不同的情況。
因此，具體的尺寸等應參照以下的說明來判斷。此外，圖式相互間理應亦有包含相互的尺寸之關係與比率不同部分的情況。
〔揭示內容之概要〕
如在先前技術所作的說明，吾人已提出有一種技術，其係將使用壓電元件基板之霧化單元使用於香味吸引器之技術。發明人等精心檢討的結果，看出在使用於香味吸引器之霧化單元中使用壓電元件基板時，需要種種苦思。
揭示內容的概要之霧化單元具備：壓電元件基板，係具有由梳狀電極對所構成的IDT；以及液體供應部，係以將欲霧化之液體供應到前述壓電元件基板之方式所構成。前述壓電元件基板係以藉由表面彈性波來霧化前述液體之方式所構成，而該表面彈性波係藉由以高頻率(共振頻率)施加電壓到前述梳狀電極對而產生者。前述壓 電元件基板係具有根據由前述表面彈性波所霧化之所期望的霧氣而決定之數目的前述梳狀電極對。
依據揭示內容的概要，梳狀電極對的數目係根據所期望的霧氣而決定。因此，在可供應到梳狀電極對之電力有限的霧化單元中，可透過液體之霧化效率的提高來提供適當的霧化單元。
〔實施形態〕
(香味吸引器)
以下，就實施形態之香味吸引器加以說明。第1圖係表示實施形態之香味吸引器1的圖。
如第1圖所示，香味吸引器1具有霧化單元100、液體儲藏部200、感測器300、控制部400、電源500。香味吸引器1具有收容霧化單元100、液體儲藏部200、感測器300、控制部400及電源500之機殼1X。機殼1X如第1圖所示亦可具有矩形之盒子形狀，或亦可具有圓筒形狀。香味吸引器1具有從入口1A到出口1B相通之腔體1C。在出口1B，亦可設置有吹口1D。吹口1D亦可與機殼1X形成為一體，也可與機殼1X為不同個體。吹口1D亦可不具有過濾器。
霧化單元100將從液體儲藏部200所供應之欲霧化的液體予以霧化。霧化單元100使用表面彈性波(SAW；Surface Acoustic Wave)將液體予以霧化。霧化單元100亦可為以可裝卸之方式所構成之卡匣。關於霧化單元100的詳細情況後述之。
液體儲藏部200收容液體。液體儲藏部200亦可為以可裝卸之方式所構成之卡匣。液體儲藏部200亦可與霧化單元100形成為一體構造。液體亦可含有水、丙三醇、丙二醇、乙醇等溶媒。液體亦可含有有助於香味及味道之至少其中之一的溶質(香味成分)。香味成分亦可含有揮發性成分及非揮發性成分。揮發性成分一般而言亦可為作為香料使用之成分。揮發性成分亦可為來自植物之成分，或可為合成成分。例如，揮發性成分為薄荷醇、檸檬烯、芳樟醇、香草醛、煙草萃取物等。非揮發性成分亦可為有助於味覺之成分。例如，非揮發性成分為葡萄糖、果糖、蔗糖和乳糖等糖類、單寧、兒茶素和柚苷等苦味物質、蘋果酸、檸檬酸等酸類、鹽類等。液體亦可為由乳化劑所乳化後的狀態，亦可為透過分散劑而呈懸浮之狀態。液體亦可含有不溶於丙三醇及丙二醇，且可溶於水之水溶性香料及離子性物質。
液體儲藏部200為卡匣，且後述之SAW模組具有2個以上的貫穿孔時，亦可將液體從1個卡匣供應到2個以上的貫穿孔，或亦可將液體從2個以上的卡匣各別供應到2個以上的貫穿孔。設置2個以上的卡匣時，各卡匣亦可儲藏不同種類的液體。例如，亦可第1卡匣儲藏揮發性成分，而第2卡匣儲藏非揮發性成分。
液體儲藏部200為卡匣時，卡匣亦可包含上述吹口1D而形成為一體。依據此種構成，伴隨卡匣的更換亦更換吹口1D，故將吹口1D維持衛生。
液體儲藏部200為卡匣時，卡匣亦可為拋棄式或亦可為再填充式。所謂再填充式係指使用者將喜歡的液體再填充到卡匣之樣式。
感測器300檢測使用者的抽吸動作。例如，感測器300檢測通過腔體1C之氣體的流動。例如，感測器300為流量感測器。流量感測器包含配置在腔體1C內之孔口。流量感測器監視孔口的上游與孔口的下游之間的差壓，透過所監視到的差壓來檢知空氣的流動。
控制部400係由處理器及記憶體等所構成，控制設置在香味吸引器1之各構成。控制部400亦可為以可裝卸之方式所構成之物品。例如，控制部400透過感測器300的檢測結果來指定抽吸動作的開始。控制部400亦可因應抽吸動作的開始來開始進行霧化單元100的霧化動作。控制部400亦可透過感測器300的檢測結果來指定抽吸動作的停止。控制部400亦可因應抽吸動作的停止來停止霧化單元100的霧化動作。控制部400亦可從抽吸動作的開始經過一定期間時停止霧化單元100的霧化動作。
在實施形態中，控制部400亦可包含後述之控制SAW模組的電壓‧頻率控制電路。電壓‧頻率調整電路係控制被供應到SAW模組30之電力(例如，交流電壓)的頻率及大小作為霧化單元100的霧化動作。但是，如後述，亦可將電壓‧頻率調整電路設置在驅動電路基板20。
電源500供應驅動香味吸引器1之電力。電源500亦可為錳、鹼、氧化物、鎳、鎳錳、鋰等的一次 電池，或亦可為鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰電池等的二次電池。電源500亦可為以可裝卸之方式所構成的物品。
(霧化單元)
以下，就實施形態之霧化單元加以說明。第2圖係表示實施形態的霧化單元100之圖。
如第2圖所示，霧化單元100具有機殼10、驅動電路基板20、SAW模組30、密封板40及頂蓋50。
機殼10收容驅動電路基板20、SAW模組30及密封板40。機殼10亦可收容欲霧化的液體之收容體，亦可收容供應液體到SAW模組30之液體供應部(例如，注射泵)。
驅動電路基板20具有驅動SAW模組30之驅動電路。驅動電路基板20亦可包含上述控制部400的一部分(例如，電壓‧頻率控制電路)。或者，驅動電路基板20亦可為控制部400的一部分。例如，驅動電路使用由電源500所供應的電力來驅動SAW模組30。驅動電路控制被供應到SAW模組30之電力(例如，交流電壓)的頻率及大小。驅動電路亦可控制被供應到SAW模組30之液體的量。
SAW模組30如後述具有壓電元件基板，該壓電元件基板係具有至少由1個梳狀電極對所構成之IDT。有關SAW模組30之詳細情況後述之(參照第3圖及第4圖)。
密封板40為配置在驅動電路基板20及 SAW模組30之上的板狀構件。驅動電路基板20及SAW模組30係配置在機殼10與密封板40之間。密封板40具有至少使壓電元件基板露出之開口41。例如，密封板40係由不鏽鋼所構成。
頂蓋50配置在密封板40之上。頂蓋50具有入口51及出口52，且具有從入口51到出口52為止之空氣流路。由SAW模組30所霧化之霧氣與從入口51被導入之空氣一齊從出口52被導出。頂蓋50可具有提高空氣流路的氣密性之O型環53。例如，頂蓋50可由具有耐熱性之聚碳酸酯等脂所構成，O型環53可由具有彈性之矽等樹脂所構成。出口52的位置為任意，而亦可設置在密封板40的開口41的正上方。依據此種構成，可有效地引導從SAW模組30朝正上方產生之霧氣，且可短縮霧氣的流路。出口52亦可具有過濾器。
(SAW模組)
以下，就實施形態之SAW模組加以說明。第3圖係表示從壓電元件基板31的表面側看到的SAW模組30的俯視圖。第4圖係表示SAW模組30的剖面之圖。
如第3圖及第4圖所示，SAW模組30具有壓電元件基板31、電極(由本體部分32及梳狀電極對33所構成之IDT)、貫穿孔34及散熱機構35。壓電元件基板31係以藉由SAW來霧化液體之方式所構成，而該SAW係藉由以高頻率(共振頻率)施加電壓到梳狀電極對33而產生者。
壓電元件基板31具有本體部分32及配置梳狀電極對33之表面31F以及設置在表面31F的相反側之背面31B。壓電元件基板31包含透過電壓的施加而伸縮之壓電體。在壓電元件基板31中，亦可將配置梳狀電極對33的部分稱為配置部分30A。壓電體係至少可構成表面31F即可。可使用由石英、鈦酸鋇、鈮酸鋰等陶瓷等所構成之既有的壓電體作為壓電體。
本體部分32係與電源500電性連接。本體部分32具有與梳狀電極對33的一方之第1梳狀電極33A形成為一體之第1本體部分32A、以及與梳狀電極對33的另一方之第2梳狀電極33B形成為一體之第2本體部分32B。第1本體部分32A及第2本體部分32B係在與SAW的前進方向A呈正交方向B上以包夾配置區域30A之方式而配置。從電池所輸出的電力通過本體部分32被供應到梳狀電極對33。
梳狀電極對33具有第1梳狀電極33A及第2梳狀電極33B。第1梳狀電極33A及第2梳狀電極33B在SAW之前進方向A上交互配置。第1梳狀電極33A具有從第1本體部分32A沿著正交方向B延伸之形狀。第2梳狀電極33B具有從第2本體部分32B沿著正交方向B延伸之形狀。例如，梳狀電極對33係由施加有鍍金之金屬等所構成。
貫穿孔34係從背面31B到表面31F貫穿壓電元件基板31的孔。貫穿孔34形成從背面31B引導液體 到表面31F之流路。貫穿孔34係在從表面31F之側所看的平視圖上，具有在SAW的前進方向A之最大寬度WMAX以及在正交方向B之最大長度LMAX。最大長度LMAX比最大寬度WMAX還大。換言之，貫穿孔34具有在正交方向B較長的形狀(例如，橢圓形狀或長方形狀)。貫穿孔34為橢圓形狀或長方形狀時，貫穿孔34的長邊軸沿著正交方向B即可。所謂沿著正交方向B，係指貫穿孔34的長邊軸對正交方向B具有45°以下的傾斜即可。最大長度LMAX最好比正交方向B之配置區域30A(例如，第1梳狀電極33A及第2梳狀電極33B的重疊部分)的長度還大。如第3圖所示，貫穿孔34最好以包夾梳狀電極對33之方式包含至少2個貫穿孔。
散熱機構35係以奪取由壓電元件基板31所產生的熱之方式所構成的機構。散熱機構35係包含具有比壓電元件基板31的導熱性更高的導熱性之材料所構成的散熱層及帕爾帖元件之至少其中一者。散熱機構35具有接續於貫穿孔34之貫穿孔35A。貫穿孔35A係用以將液體引導到壓電元件基板31的表面31F之孔。在第4圖所示之例中，散熱機構35係配置在壓電元件基板31的背面31B之散熱層。但是，實施形態不限定於此。例如，散熱機構35可與壓電元件基板31接觸，或可配置在壓電元件基板31的表面31F。散熱機構35亦可為帕爾帖元件。散熱機構35亦可包含散熱層及帕爾帖元件雙方。例如，作為散熱層而言，可使用鋁、銅、鐵等金屬，亦可使用碳、氮 化鋁、陶瓷。例如，帕爾帖元件亦可利用接著劑(潤滑脂、環氧樹脂、金屬膏)貼合於壓電元件基板31。接著劑的導熱性最好比0.1W/m/K還高。接著層係以薄的較好，且薄的接著層可利用網版印刷來達成。
如第4圖所示，在壓電元件基板31的背面31B之側，設置有以將液體供應到壓電元件基板31之方式所構成之液體供應部60。液體供應部60經由貫穿孔34及貫穿孔35A將液體供應到壓電元件基板31的表面31F。
例如，液體供應部60為注射泵。在此種情況下，貫穿孔34及貫穿孔35A構成液體的流路。注射泵亦可為手動式，或亦可為電動式。
在第3圖中，例示有液體供應部60為注射泵之情況，但實施形態不限定於此。例如，液體供應部60亦可為透過毛細管現象供應液體之構件。在此種情況下，液體供應部60包含吸取液體之毛細管構件，貫穿孔34及貫穿孔35A構成用以通過毛細管構件的孔。毛細管構件的第1端至少到達液體儲藏部200，且毛細管構件的第2端到達SAW模組30。毛細管構件係在貫穿孔34及貫穿孔35A的剖面上，配置在剖面的至少一部分。毛細管構件亦可由來自天然的纖維質材料、來自植物纖維材料、合成纖維材料至少其中一者所構成。例如，來自天然的纖維質材料亦可為植物乾燥物、植物乾燥物的切片、葉煙草的切片、果實乾燥物、果實乾燥物的切片、蔬菜乾燥物、蔬菜乾燥物的切片之至少其中一個。例如，來自植物之纖維材料亦可 為脫脂棉、麻纖維之至少其中之一者。毛細管構件亦可為形成為片狀之植物乾燥物的切片，例如亦可為濾紙與菸草片的切片等。
並且，液體供應部60亦可為注射泵及毛細管構件的組合。儲藏在液體儲藏部200之液體的剩餘量為閾值以上時，透過毛細管構件供應液體，液體的剩餘量未達閾值時，亦可透過注射泵來供應液體。亦可根據預定基準且透過控制部400分開使用注射泵及毛細管構件。
液體供應部60於液體儲藏部200為卡匣時，亦可按照卡匣的安裝自動地將液體供應到SAW模組30。液體供應部60係於設置用以驅動香味吸引器1之電源開關時，亦可按照電源開關的導通(ON)自動地將液體供應到SAW模組30。
如第4圖所示，SAW模組30亦可包含塗層36。塗層36亦可覆蓋壓電元件基板31的全部，或亦可覆蓋壓電元件基板31的一部分。塗層36亦可設置在貫穿孔34的內側。依據此種構成，可抑制液體接觸到壓電元件基板31。並且，塗層36係除了貫穿孔34的內側之外，亦可設置在貫穿孔35A的內側。依據此種構成，可更加抑制液體接觸到壓電元件基板31。
塗層36由可抑制因液體的附著等而產生之壓電元件基板31的改變之材料所構成即可。例如，塗層36亦可由聚丙烯及聚乙烯等高分子材料所構成。塗層36亦可由金屬、碳、鐵氟龍(註冊商標)、玻璃、聚對二甲苯、 二氧化矽、二氧化鈦等所構成。
在此種前提下，壓電元件基板31具有根據由SAW所霧化之所期望的霧氣而決定之數目的梳狀電極對33。具體而言，梳狀電極對33的數目係根據由SAW所霧化之霧氣的霧化效率而決定。包含在梳狀電極對33，相互鄰接之電極的間隔及在前進方向之電極的寬度係按照頻率而決定，而該頻率係根據由SAW所霧化之霧氣之所期望的粒徑而設定。
在此，所謂所期望的霧氣，係指將所期望的粒徑之霧氣設為個數濃度的峰值(peak)所含之霧氣。所謂霧化效率係指被供應到梳狀電極對33之電力為一定時，霧氣的個數濃度之高度。個數濃度係每單位體積所含之霧氣的粒子之數目。例如，個數濃度為108個/cm3以上。
在實施形態中，被供應到梳狀電極對33之電力係由具有霧化單元100之香味吸引器所具備之電池所供應。在此種環境下，被供應到梳狀電極對33之電力最好在3W以上。藉由電力為3W以上，使液體的霧化適當地產生。另一方面，被供應到梳狀電極對33之電力最好在10W以下。藉由電力為10W以下，使得在電池之可供應的電力及容量等的限制下，能夠一邊抑制梳狀電極對33、壓電元件基板及液體之過度加熱等，且一邊適當地控制被供應到梳狀電極對33之電力。
一般而言，被供應到梳狀電極對33之電力 的減少雖可抑制SAW模組30之過度加熱，但亦會引起霧氣量的減少。在此種前提下，從抑制SAW模組30的過度加熱之觀點而言，被供應到梳狀電極對33之電力的量亦可藉由PWM(Pulse Width Modulation，脈波寬度調變)來控制。依據此種構成，可一邊抑制因SAW而產生之霧氣量的減少，一邊藉由PWM來抑制SAW模組30的過度加熱。
在此種電力之限制下，梳狀電極對33之數目最好在10以上。依據此種構成，可利用高的霧化效率來霧化液體。另一方面，梳狀電極對33之數目最好為80以下。依據此種構成，即使考慮頻帶太狹窄、霧化單元100之製造的參差不齊，亦可達成適當的霧化。
相互鄰接的電極之間隔及在前進方向之電極的寬度，必然地藉由被供應到梳狀電極對33之電力的頻率而決定。頻率愈高，相互鄰接之電極的間隔變愈窄，且霧氣的粒徑變愈小。在此種關係下，例如，具有峰值的個數濃度之所期望的粒徑亦可為0.2μm至1.0μm。在此種情況下，頻率最好為20MHz以上。依據此種構成，可將具有峰值的個數濃度之粒徑收斂在所期望的粒徑之範圍。另一方面，頻率最好為200MHz以下。依據此種構成，可減少電極的間隔變得太窄，因而產生電極的短路之可能性。
如上述，應留意，發明人等係在精心檢討後得到下述新的知識，亦即在可供應到梳狀電極對33之電力被限制之條件下，根據霧氣的霧化效率來決定梳狀電極對33的數目。應留意發明人等也得到下述的知識，亦即按 照頻率來決定電極的間隔(亦即，頻率)，而該頻率係根據霧氣之所期望的粒徑而設定者。並且，應留意發明人等得到下述新的知識，亦即根據按照電極的間隔(亦即，頻率或者所期望的粒徑)可使霧化效率產生變化之知識，根據所期望的霧氣來決定梳狀電極對33的數目。所期望的霧氣係所期望的粒徑之霧氣在所期望的分布下所包含之霧氣。
並且，發明人等精心檢討的結果，得到下述新的知識，亦即梳狀電極對33的長度(以下，設為H)與SAW的波長(以下，設為λ0)之比率(以下，設為R)為預定範圍時，霧氣的霧化效率高。R(=H/λ0)最好為10以上，且最好在150以下。並且，R最好在50以下。在此，λ0係以被供應到梳狀電極對33的電力之頻率(以下，設為f)與SAW的傳輸速度(以下，設為v)之比率(f/v)來表示。f與電極的間隔及在前進方向之電極的寬度具有相關性，v與設置梳狀電極對33之壓電元件基板的種類(特性)具有相關性。換言之，梳狀電極對33的長度、電極之間隔及壓電元件基板的種類最好以滿足10≦R≦150的關係之方式來決定。依據此種構成，可提供霧氣的霧化效率高的霧化單元100。
(貫穿孔的形狀)
以下，就實施形態之貫穿孔的形狀加以說明。第5圖係用以就霧氣的產生機制加以說明之圖。
如第5圖所示，從貫穿孔34露出之液體中，與SAW接觸之部分相對地較近的部分係構成薄膜部分 71。從貫穿孔34露出之液體中，與SAW接觸之部分相對地較遠的部分係構成厚膜部分72。從薄膜部分71霧化之霧氣81的粒徑比從厚膜部分72霧化之霧氣82的粒徑還小。因此，所期望的粒徑為較小的粒徑(例如，0.2μm至1.0μm)時，在從表面31F側看到的壓電元件基板31之俯視圖中，加大薄膜部分71的面積係有效。從此種觀點，最好貫穿孔34具有最大長度LMAX比最大寬度WMAX還大的形狀。
並且，設想成具有相當於最大長度LMAX的直徑之圓形狀之貫穿孔時，從貫穿孔露出之液體的面積變得太大，使用者使香味吸引器1傾斜時，液體亦可能流出到壓電元件基板31上。從此種觀點而言，最好貫穿孔34具有最大長度LMAX比最大寬度WMAX還大的形狀。
(作用及效果)
依據實施形態，梳狀電極對33之數目係根據所期望的霧氣而決定。因此，在可供應到梳狀電極對33之電力有限之霧化單元100中，可透過液體之霧化效率的提高來提供適當的霧化單元。
〔第1變更例〕
以下，就實施形態之第1變更例加以說明。以下，主要針對與實施形態之不同點加以說明。
在第1變更例中，與實施形態相同的是貫穿孔34具有最大長度LMAX比最大寬度WMAX還大的形狀。在此種前提下，如第6圖所示，貫穿孔34係以由貫穿 孔34反射之SAW的反射波與依據梳狀電極對33所產生之SAW的干涉減低之方式而設置。具體而言，貫穿孔34的長邊軸最好相對於正交方向B呈傾斜。貫穿孔34的長邊軸最好相對於正交方向B呈30°以上且45°以下的傾斜。此外，貫穿孔34的形狀不限定於第6圖所示之橢圓形狀，亦可為矩形形狀。
並且，貫穿孔34亦可具有橢圓形狀及矩形形狀以外的形狀。在此種情況下，以由貫穿孔34反射之SAW的反射波與依據梳狀電極對33產生之SAW的干涉減低之方式而設置。例如，貫穿孔34之至少一部分係由貫穿孔34與SAW接觸之邊線所區隔，而邊線係朝著相對於SAW的前進方向A呈正交方向B呈傾斜。在此，邊線亦可具有與正交方向B平行的部分。但是，邊線之至少一半以上的部分最好相對於正交方向B呈傾斜。邊線之至少一半以上的部分最好相對於正交方向B呈30°以上且45°以下的傾斜。貫穿孔34為橢圓形狀或長方形狀時，貫穿孔34的長邊軸亦可朝著正交方向B呈30°以上且45°以下的傾斜。
依據此種構成，藉由以高頻率(共振頻率)施加電壓到梳狀電極對33而產生之SAW不易受到透過貫穿孔34反射之SAW的反射波的干涉。因此，壓電元件基板31的耐久性提高，且霧氣的霧化效率亦提高。
〔第2變更例〕
以下，就實施形態之第2變更例加以說明。以下，主 要針對與實施形態之不同點加以說明。
在第2變更例中，SAW模組30具有隔開從貫穿孔34露出之液體與配置部分30A之隔板37。隔板37最好覆蓋整個配置部分30A。並且，隔板37亦可依隔開從入口51到出口52之空氣流路與配置部分30A之方式來構成。依據此種構成，可抑制伴隨著液體的附著以及從入口51所導入之空氣的衝突所引起之梳狀電極對33的劣化。
如第7圖所示，隔板37亦可在配置部分30A與貫穿孔34之間以與壓電元件基板31的表面31F接觸之方式設置在表面31F。依據此種構成，可確實地抑制伴隨著液體的附著等而引起之梳狀電極對33的劣化。
如第8圖所示，隔板37亦可在配置部分30A與貫穿孔34之間以與壓電元件基板31的表面31F不接觸之方式而設置在表面31F。能夠一邊避免SAW的傳輸因隔板37而被妨礙之事態，且一邊可某些程度抑制伴隨液體的附著等引起梳狀電極對33的劣化。並且，用以傳輸SAW而設置之隔板37與表面31F之間的間隙亦可為數微米程度。若為此種間隙，可充分抑制梳狀電極對33的劣化。
〔第3變更例〕
以下，就實施形態的第3變更例加以說明。以下，主要針對與實施形態之不同點加以說明。
在第3變更例中，如第9圖所示，在梳狀電極對33與貫穿孔34之間，接續於貫穿孔34之親水性層38設置於壓電元件基板31的表面31F。例如，親水性層 38由鐵氟龍(登録商標)樹脂、玻璃纖維等所構成。親水性層38可透過一般為人所知的親水化處理技術來形成。例如，親水化處理技術亦可為醋酸鹽等親水性高分子膜的形成、類金剛石碳成膜處理、電漿處理、表面凹凸處理或上述組合等。依據此種構成，從貫穿孔34露出之液體容易移動到親水性層38，且液體的薄膜容易形成在親水性層38上。因此，可從形成在親水性層38上的薄膜產生小的粒徑之霧氣。例如，所期望的粒徑為較小的粒徑(例如，0.2μm至1.0μm)時，最好設置親水性層38。
〔第4變更例〕
以下，就實施形態的第4變更例加以說明。以下，主要針對與實施形態之不同點加以說明。
在第4變更例中，設置顯示香味吸引器1的狀態之顯示裝置。顯示裝置亦可設置在香味吸引器1的機殼1X之外表面，亦可與香味吸引器1以不同個體來設置。顯示裝置與香味吸引器1為不同個體時，顯示裝置具有與香味吸引器1進行通訊之功能。顯示裝置包含液晶或有機電激發光(Organic Electroluminescence，OEL)等的顯示器。顯示裝置亦可顯示儲藏在液體儲藏部200之液體的剩餘量，亦可顯示由使用者所執行之抽吸動作的次數。
〔實驗結果〕
(第1實驗)
以下，就第1實驗加以說明。在第1實驗中，藉由變更梳狀電極對33的數目，以目視確認霧氣的霧化狀態。第 10圖係表示第1實驗的結果之圖。
在N=20之樣本中，梳狀電極對33的數目為20，以46.09MHz的頻率將9.5W的電力施加到梳狀電極對33。在N=40的樣本中，梳狀電極對33的數目為40，以46.42MHz的頻率將9.0W的電力施加到梳狀電極對33。在N=80的樣本中，梳狀電極對33的數目為80，以46.505MHz的頻率將8.0W的電力施加到梳狀電極對33。
如第10圖所示，確認到N=40之樣本的霧氣量比N=20的樣本之霧氣量還多，且N=80的樣本之霧氣量比N=40的樣本之霧氣量還多。從此種實驗的結果，以目視確認到梳狀電極對33的數目愈多則霧化效率愈高。
此外，就梳狀電極對33的數目為160之樣本進行了實驗，在此種樣本中確認到不會產生霧化。此種結果如在第2實驗所做的說明，可能因NBW變得太窄而可使用的頻率變得太窄，故不會產生適當的霧化。
(第2實驗)
以下，就第2實驗加以說明。在第2實驗中，藉由變更梳狀電極對33的數目，確認到NBW。第11圖係表示第2實驗的結果之圖。在第11圖中，“N”為梳狀電極對33之數目。“頻率”係施加在梳狀電極對33之交流電壓的頻率。“NBW”係以SAW的功率反射係數的程度比閾值還小的SAW之共振頻率為中心之頻帶。較小的程度的SAW之功率反射係數係指多的電能轉換為機械能之意思。亦即，在以SAW的共振頻率為中心的頻帶之NBW中，達成最大的 能源轉換。
如第11圖所示，確認到隨著梳狀電極對33的數目之增大，NBW(Null Bandwidth，零點頻寬)變窄。如上述，就N=160的樣本而言，確認到所假設之NBW變得太窄而可使用之頻率變得太窄，故不會產生適當的霧化。
如此，從第1實驗的結果，雖確認到隨著梳狀電極對33的數目之增大，霧化效率提高，而從第2實驗的結果，確認到梳狀電極對33的數目太多，反而使霧化效率降低。亦即，從第1實驗及第2實驗的結果，確認到最好根據霧氣的霧化效率而決定梳狀電極對33的數目。換言之，確認到最好梳狀電極對33之數目以NBW不低於預定寬度之方式，且以滿足霧氣量為閾值以上的條件之方式來決定。
(第3實驗)
以下，就第3實驗加以說明。針對3個樣本，確認到體積平均直徑(Dv50)之頻率的效果。第12圖係表示第3實驗的結果之圖。
「Straight IDT-2.25mm」係具有直線形狀的梳狀電極對33之樣本，該直線形狀的梳狀電極對33具有2.25mm的長度。「Straight IDT-4.5mm」係具有直線形狀的梳狀電極對33之樣本，該直線形狀的梳狀電極對33具有4.5mm的長度。「Focussed IDT-50°」係具有2.25mm的長度，其具有扇形形狀的梳狀電極對33之樣本，該扇形形狀的梳狀電極對33具有50°的中心角。
如第12圖所示，確認到不論梳狀電極對33的設計如何，隨著頻率的增加，體積平均直徑(Dv50)變小。依據此種結果，確認到可根據霧氣之所期望的粒徑來決定電極的間隔及電極的寬度(亦即，頻率)。
〔其他實施形態〕
本發明依據上述實施形態作了說明，而形成此揭示內容的一部分之論述及圖示不應解釋為限定本發明。所屬技術領域中具有通常知識者從此開示可清楚明白種種替代實施形態、實施例以及運用技術。
在實施形態中，液體供應部60設置在壓電元件基板31的背面31B之側。但是，實施形態不限定於此。例如，液體供應部60亦可設置在壓電元件基板31的表面31F之側。在此種情況下，液體供應部60亦可將液體滴下到壓電元件基板31的表面31F。再者，壓電元件基板31亦可不具有貫穿孔34。
在實施形態中，梳狀電極對33具有直線形狀。但是，實施形態不限定於此。例如，梳狀電極對33亦可具有扇形形狀。
在實施形態中，梳狀電極對33之數目係根據由SAW所霧化之霧氣的霧化效率而決定。但是，實施形態不限定於此。例如，梳狀電極對33之數目亦可根據可供應到梳狀電極對33之電力的大小來決定。梳狀電極對33之數目亦可根據構成液體之溶質或溶媒的種類來決定。梳狀電極對33之數目亦可根據被供應到SAW模組之液體的 供應方法及供應速度來決定。
在實施形態中，香味吸引器1具有入口1A。但是，實施形態不限定於此。香味吸引器1亦可不具有入口1A。在此種情況下，使用者的嘴不含著吹口1D，而係與外氣一起將從吹口1D流出之霧氣予以吸進。
雖然在實施形態中未特別提到，然而使用者吸引之霧氣的量亦可依使用者而設定。香味吸引器1亦可根據由使用者所設定之霧氣的量，來調整被施加到SAW模組30之電壓，或調整從液體供應部60被供應到SAW模組30之液體的量。
在實施形態中，例示有香味吸引器1具有1個SAW模組30的情況。但是，實施形態不限定於此。香味吸引器1亦可具有2個以上的SAW模組30。
雖然在實施形態中未特別提到，然而香味吸引器1亦可具有電源開關。香味吸引器1亦可透過電源開關的導通且以驅動模式來進行動作。驅動模式係電力被供應到設置在香味吸引器1之各構成的模式，例如，可開始進行霧化單元100的霧化動作之模式。香味吸引器1亦可在電源開關為關斷之狀態下以待機模式進行動作。待機模式係以可檢測電源開關的導通之待機電力來進行動作之模式。
雖然在實施形態中未特別提到，然而香味吸引器1亦可具有檢測香味吸引器1的溫度(例如，大氣溫度)之溫度感測器。香味吸引器1亦可具有於香味吸引器1 的溫度低於下限溫度時不進行液體的霧化動作之功能。香味吸引器1亦可具有於香味吸引器1的溫度高於上限溫度時不進行液體的霧化動作之功能。
雖然在實施形態中未特別提到，然而香味吸引器1亦可具有檢測液體的剩餘量之剩餘量感測器。剩餘量感測器亦可設置在貫穿孔34內，或亦可檢測貫穿孔34內之液體的表面水位。亦可依據剩餘量感測器的檢測結果來控制液體的表面水位。霧化單元100及液體儲藏部200之至少任一者為卡匣時，香味吸引器1亦可具有檢測卡匣的有無之感測器。香味吸引器1亦可具有在卡匣不存在時不進行液體的霧化動作之功能。
在實施形態中，香味吸引器1具有感測器300。但是，實施形態不限定於此。香味吸引器1亦可具有使用於霧化單元100的驅動之驅動開關來取代感測器300。香味吸引器1亦可按照驅動開關的導通而開始進行霧化單元100的霧化動作。香味吸引器1亦可按照驅動開關的關斷來停止霧化單元100的霧化動作。香味吸引器1亦可從驅動開關的導通經過一定期間時停止霧化單元100的霧化動作。
雖然在實施形態中沒特別提到，然而設置在香味吸引器1之開關亦可為上述電源開關以及驅動開關以外的開關。例如，開關亦可為切換香味吸引器1所具有2個以上的動作模式之開關。設置在香味吸引器1的開關亦可為機械開關，或亦可為觸控面板。
雖然在實施形態中沒特別提到，然而香味吸引器1亦可具有一種功能，該功能係將用以從液體儲藏部200供應液體到霧化單元100之配管的未使用液體送回到液體儲藏部200。香味吸引器1亦可具有儲存未使用液體之液體儲存機構等，如防止未使用的液體經由吹口1D流出，且回收利用未使用的液體之機構。
[產業上之可利用性]
依據實施形態，可提供可提高液體的霧化效率之霧化單元。

Claims (16)

  1. 一種霧化單元，係具備：具有由梳狀電極對所構成的數位間轉換器(IDT)之壓電元件基板；以及以將欲霧化之液體供應到前述壓電元件基板之方式所構成之液體供應部，前述壓電元件基板係以藉由表面彈性波來霧化前述液體之方式所構成，而該表面彈性波係藉由以高頻率施加電壓到前述梳狀電極對而產生者，而前述壓電元件基板係具有根據藉由前述表面彈性波所霧化之所期望的霧氣而決定之數目的前述梳狀電極對。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之霧化單元，其中，前述壓電元件基板具有：供前述梳狀電極對配置之表面；設置在前述表面的相反側之背面；以及從前述背面貫穿至前述表面之貫穿孔，而前述液體供應部係設置在前述背面之側，且以經由前述貫穿孔而供應前述液體到前述表面之方式所構成。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之霧化單元，前述霧化單元具備散熱機構，該散熱機構係以奪取由前述壓電元件基板所產生的熱之方式所構成。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之霧化單元，其中，前述散熱機構包含由具有比前述壓電元件基板的導熱性更 高的導熱性之材料所構成之散熱層及帕爾帖元件的至少其中一者。
  5. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述之霧化單元，前述霧化單元在前述液體會通過之流路中，具備覆蓋前述壓電元件基板的一部分或全部之塗層。
  6. 如引用申請專利範圍第2項之申請專利範圍第5項所述之霧化單元，其中，前述塗層至少設置在前述貫穿孔的內側。
  7. 如申請專利範圍第1項至第6項中任一項所述之霧化單元，其中，前述壓電元件基板具有供前述梳狀電極對設置之配置部分，而前述霧化單元具備隔開前述液體與前述配置部分的隔板。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之霧化單元，其中，前述隔板覆蓋整個前述配置部分。
  9. 如引用申請專利範圍第2項之申請專利範圍第7項或第8項所述之霧化單元，其中，前述隔板係在前述配置部分與前述貫穿孔之間以與前述表面接觸之方式設置在前述表面。
  10. 如引用申請專利範圍第2項之申請專利範圍第7項或第8項所述之霧化單元，其中，前述隔板在前述配置部分與前述貫穿孔之間以與前述表面不接觸之方式設置在前述表面。
  11. 如申請專利範圍第1項至第10項中任一項所述之霧化單元，其中，前述梳狀電極對的數目係根據由前述表 面彈性波所霧化之霧氣的霧化效率而決定。
  12. 如申請專利範圍第1項至第11項中任一項所述之霧化單元，其中，包含在前述梳狀電極對且相互鄰接之電極的間隔係按照頻率而決定，而該頻率係根據由前述表面彈性波所霧化之霧氣之所期望的粒徑而設定者。
  13. 如申請專利範圍第2項及引用申請專利範圍第2項之申請專利範圍第3項至第12項中任一項所述之霧化單元，其中，前述貫穿孔係在從前述表面之側所看到的俯視圖中，具有在前述表面彈性波之前進方向的最大寬度、及在相對於前述表面彈性波的前進方向的正交方向之最大長度，且前述最大長度比前述最大寬度還大。
  14. 如申請專利範圍第2項及引用申請專利範圍第2項之申請專利範圍第3項至第13項中任一項所述之霧化單元，其中，前述貫穿孔係以由前述貫穿孔所反射之前述表面彈性波的反射波與由前述梳狀電極對所產生之前述表面彈性波之干涉會減低之方式而設置。
  15. 如申請專利範圍第2項及引用申請專利範圍第2項之申請專利範圍第3項至第14項中任一項所述之霧化單元，其中，前述貫穿孔係包夾前述梳狀電極對而至少包含2個貫穿孔。
  16. 如申請專利範圍第2項及引用申請專利範圍第2項之申請專利範圍第3項至第15項中任一項所述之霧化單元，其中，在前述梳狀電極對與前述貫穿孔之間，接續於前述貫穿孔之親水性層設置在前述表面。
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