WO2019155851A1 - 液体霧化装置 - Google Patents

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WO2019155851A1
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gas
atomizing
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main body
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智一 江田
藤井　照久
加藤　仁史
友佑 清水
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株式会社ノリタケカンパニーリミテド
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    • B05B7/2491—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas with means, e.g. a container, for supplying liquid or other fluent material to a discharge device an atomising fluid, e.g. a gas, being supplied to the discharge device characterised by the means for producing or supplying the atomising fluid, e.g. air hoses, air pumps, gas containers, compressors, fans, ventilators, their drives
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    • F24F6/04—Air-humidification, e.g. cooling by humidification by evaporation of water in the air using stationary unheated wet elements

Definitions

  • the present invention relates to a liquid atomizing apparatus that atomizes and discharges a liquid such as water.
  • Air atomizers such as humidifiers, beauty and health promotion devices such as facial instruments and saunas, chemical spraying devices such as agricultural chemical spraying tools, medical devices such as chemical inhalers, coating devices that apply mist-like paint, etc. Many devices are used.
  • a method for atomizing the liquid for example, a method in which the pressurized liquid is sprayed from a nozzle to atomize, or a method in which water in contact with the rotating body is scattered by centrifugal force using a rotating body (Patent Literature). 1), a technique of atomizing a liquid by generating cavitation in the liquid by an ultrasonic vibrator is known.
  • the device such as a mechanism for rotating the rotating body has to be complicated.
  • the technique using the ultrasonic transducer also requires an electric circuit for driving the ultrasonic transducer.
  • variation in the particle size of the atomized droplets is likely to occur.
  • the present invention has been made in view of such a problem, and provides a liquid atomizing apparatus capable of atomizing a liquid with a simple configuration.
  • One aspect of the present invention for solving the above problems is a porous body having fine pores connected in a three-dimensional network, part of the surface is a gas injection surface, and the other part of the surface is An atomizing main body member that is a gas discharge surface, a liquid supply unit that supplies liquid to be infiltrated into the fine pores of the atomizing main body member, and the gas discharge surface of the atomizing main body member.
  • the gas injection surface is set to a high atmospheric pressure, gas is injected into the fine pores of the atomizing body member from the gas injection surface, and soaked into the fine pores together with the gas from the gas discharge surface.
  • a gas supply unit that discharges the liquid mist.
  • the gas is injected from the gas injection surface of the atomization main body member made of a porous body, the gas is released from the gas discharge surface, and the gas is injected into the atomization main body member (porous body).
  • the liquid can be atomized by discharging the liquid mist. That is, the liquid can be atomized in the gas with a simple configuration.
  • the material of the porous body that forms the atomizing body member is a porous material made of oxide ceramics such as alumina, titania, zirconia, mullite, and silica, nitride ceramics such as silicon nitride, and carbide ceramics such as silicon carbide. Ceramic and porous glass. Also mentioned are porous metals made of stainless steel, titanium, titanium alloys, nickel, nickel alloys, copper, copper alloys, aluminum, etc., fluororesins such as PTFE, and porous resins made of resins such as polyethylene, polypropylene, polymethyl methacrylate, etc. It is done.
  • a part of the atomizing main body member is a gas injection surface, and the other part is a gas discharge surface.
  • the form of the atomizing main body member for example, one main surface of the surface of the atomizing main body member in a plate shape (flat plate shape, concave plate shape, convex plate shape, hemispherical shell shape, spherical shell shape) is gas.
  • the press-fitting surface is used, and the other main surface facing the one main surface (gas press-fitting surface) in the thickness direction is a gas discharge surface.
  • a tubular shape (a rectangular tube shape, a cylindrical shape) or a bottomed cylindrical shape (a bottomed rectangular tube shape, a bottomed cylindrical shape) whose one end is closed with a porous body or a dense member is also available.
  • the inner surface may be a gas press-fitting surface and the outer surface may be a gas discharge surface, but the reverse is also possible.
  • liquid to be atomized examples include water (drinking water, tap water, distilled water, ion exchange water, pure water, etc.), and alcohols such as methanol, ethanol, and IPA. Also, alcohols such as methanol, acids such as hydrochloric acid and acetic acid, sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium hydrogen carbonate (sodium bicarbonate), alkalis such as ammonia, fragrances, aqueous solutions containing various water-soluble components, various culture solutions, etc. Can be mentioned. Moreover, organic solvents, such as toluene and xylene, oils, such as gasoline and kerosene, etc. are mentioned.
  • Examples of the gas that is injected from the gas injection surface into the atomizing main body member include various gases such as air, hydrogen, nitrogen, oxygen, carbon dioxide, carbon monoxide, methane, and propane.
  • the liquid soaked in the path is interposed in consideration of the path through which the gas flows through the fine pores from the gas injection surface to the gas discharge surface.
  • a site for supplying the liquid for example, on part or all of the gas discharge surface, part or all of the gas injection surface, or a surface different from the gas discharge surface and the gas injection surface, Liquid can be supplied.
  • the liquid supply unit may be a liquid atomizing apparatus that is a discharge surface liquid supply unit that supplies the liquid to at least a part of the gas discharge surface.
  • the discharge surface liquid supply unit supplies the liquid to at least a part of the gas discharge surface, and therefore it is sufficient to supply the atomizing liquid to the gas discharge surface facing the outside of the atomization main body member.
  • a liquid atomizing device having a simple structure can be obtained.
  • the portion of the gas discharge surface where the liquid supplied to the gas discharge surface by the discharge surface liquid supply unit flows as a liquid film (hereinafter also referred to as a liquid supply surface) is upward. It has a slope. For this reason, compared with the case where the gas discharge surface is a horizontal plane, the liquid film of the supplied liquid spreads quickly and over a wide area on the liquid supply surface of the gas discharge surface. The liquid can be quickly soaked into the fine pores of the atomizing body member. Thus, it is possible to prevent liquid from accumulating on the gas discharge surface or flowing from the gas discharge surface to the outside of the atomizing main body member to waste the liquid, and to appropriately generate liquid mist.
  • the liquid atomizing device is a liquid atomizing device in which the normal of the upward slope has an elevation angle of 45 degrees or less.
  • the normal of the liquid supply surface portion where the liquid flows out of the gas discharge surface
  • the liquid supply surface has a steep slope. I am doing.
  • the liquid supplied by the discharge surface liquid supply part flows and spreads over a particularly wide range (to a wide liquid supply surface)
  • the liquid is supplied from the liquid supply surface into the fine pores of the atomizing main body member. Can be impregnated quickly, and the liquid can be reliably misted.
  • the liquid supply unit moves at least one of the liquid container that stores the liquid and the liquid container and the atomization main body member, and the fog A contact state in which at least a part of the atomizing main body member is brought into contact with the stored liquid, which is the liquid stored in the liquid container, and the liquid is infiltrated into the fine pores of the atomizing main body member; and the atomizing main body member A moving mechanism having a configuration that realizes a separated state that is separated from the stored liquid, and the gas supply unit has a structure that realizes the separated state when the moving mechanism realizes the separated state. It is preferable to use a liquid atomizing apparatus in which the gas injection surface has a high pressure compared to the gas discharge surface.
  • this liquid atomizing apparatus at least one of the liquid container and the atomizing main body member is moved by the moving mechanism in the liquid supply unit to realize the contact state and the separation state, and the gas supply unit realizes the separation state.
  • the gas injection surface is set to a high atmospheric pressure as compared with the gas discharge surface of the atomizing body member.
  • this liquid atomization apparatus after setting it as a contact state, if gas is supplied by a gas supply part as a separated state, the mist of a liquid can be discharge
  • a part or all of the surface of the atomizing body member is brought into contact with the liquid level of the containing liquid, and the atomizing body is passed through the surface
  • An example is a form in which liquid is sucked into the fine pores of the member.
  • a part or all of the atomizing main body member is immersed in the containing liquid, and the liquid is soaked into the fine pores of the atomizing main body member from the portion of the surface of the atomizing main body member that is in contact with the containing liquid.
  • the form to make is also mentioned.
  • FIG. 1 It is explanatory drawing which shows the structure of the liquid atomization apparatus which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is explanatory drawing which shows the structure of the liquid atomization apparatus which concerns on Embodiment 2.
  • FIG. It is explanatory drawing which concerns on Embodiment 3 and shows a structure of the liquid atomization apparatus when a separation state is implement
  • FIG. 1 is an explanatory diagram schematically showing the configuration of the liquid atomizing apparatus 1 according to the first embodiment.
  • the liquid atomization apparatus 1 of Embodiment 1 includes an atomization unit 10 that generates a mist LQM of a liquid LQ, a gas supply unit 20 that supplies a gas AR to the atomization unit 10, and an atomization main body of the atomization unit 10.
  • the liquid supply part 30 which supplies the liquid LQ to the member 11 is provided.
  • the atomization part 10 consists of the disk-shaped atomization main body member 11 and the holding member 12 holding this atomization main body member 11.
  • the atomizing main body member 11 is made of an alumina ceramic porous body having fine pores 11P connected in a three-dimensional network.
  • the main surface facing the outside is defined as a gas discharge surface 11a, and the other main surface facing the back surface of the gas discharge surface 11a, that is, the thickness direction, is gas.
  • the press-fitting surface 11b is used.
  • the atomizing main body member 11 has a thickness of 1.5 mm, and has fine pores 11P having a pore size distribution of 0.4 to 2.0 ⁇ m and an average pore size of 1.3 ⁇ m, and the porosity is 40%.
  • the holding member 12 has a bottomed cylindrical shape having a columnar concave portion 12H, and holds the side surface 11e of the surface 11s of the atomizing main body member 11 with a holding opening 12M located at the upper portion of the concave portion 12H.
  • a gas introduction part 12I for introducing the gas AR is provided on the side part of the holding member 12. In this Embodiment 1, the atomization part 10 is hold
  • the gas AR introduced from the gas introduction part 12I is introduced into the enclosed space 10S surrounded by the atomization main body member 11 and the recess 12H of the holding member 12, and as shown by arrows in FIG. Due to the pressure difference between the gas injection surface 11b and the gas discharge surface 11a, the gas is injected into the fine pores 11P of the atomization main body member 11 from the gas injection surface 11b of the atomization main body member 11, and the gas is released through the fine pores 11P. It is discharged outward from the surface 11a.
  • ⁇ is the surface tension of the liquid
  • ⁇ is the contact angle of the liquid LQ
  • D is the average pore diameter of the porous body.
  • the gas supply unit 20 supplies the gas AR toward the gas introduction unit 12I of the atomization unit 10, and includes a cylinder 21 that stores the gas AR, a gas pipe 22 that delivers the gas AR from the cylinder 21, and a gas.
  • a valve 23 that opens and closes the circulation of the AR, and a pressure gauge 24 that is located downstream of the valve 23 and detects the pressure of the gas AR supplied to the atomization unit 10 are included.
  • the valve 23 may be manually operated, or an electrically controllable valve such as an electromagnetic valve may be used.
  • compressed air is used as the gas AR. Therefore, instead of the cylinder 21, compressed air may be generated by a compressor or the like and sent to the gas pipe 22.
  • the liquid supply unit 30 supplies the liquid LQ to the atomization main body member 11 of the atomization unit 10, and includes a liquid container 31 that stores the storage liquid LQS (liquid LQ), and a liquid pipe 32 that distributes the liquid LQ.
  • a droplet generating unit 33 that is disposed above the UD of the atomizing main body member 11 and generates the liquid droplet LQP of the liquid LQ that drops intermittently toward the gas discharge surface 11a of the atomizing main body member 11.
  • the liquid supply unit 30 of the first embodiment is a discharge surface liquid supply unit that supplies the liquid LQ to a part of the gas discharge surface 11a as described above. In the first embodiment, water is used as the liquid LQ.
  • the droplet LQP is dropped from the droplet generation unit 33 toward the gas discharge surface 11a of the atomizing main body member 11.
  • the liquid LQ becomes a circular liquid film LQF on the gas discharge surface 11a, spreads over a part of the gas discharge surface 11a (this portion is referred to as a discharge surface liquid supply surface 11c), and then the atomization body It penetrates into the fine pores 11P of the member 11.
  • the liquid LQ soaked in the fine pores 11P as the droplet LQP is discharged from the gas discharge surface 11a as the mist LQM together with the gas AR discharged from the gas discharge surface 11a. Accordingly, by intermittently dropping the droplets LQP from the droplet generation unit 33 toward the gas discharge surface 11a of the atomizing main body member 11, mist LQM of the liquid LQ can be generated one after another. .
  • generation part 33, and the dripping amount per unit time the dripped droplet LQP is mist LQM. It is preferable to select the size of the droplet LQP and the droplet amount per unit time so that the next droplet LQP is supplied after the entire amount has been released from the gas discharge surface 11a.
  • the particle diameter of the mist LQM is distributed in the range of 0.17 to 2.0 ⁇ m, and has a particle diameter of approximately 1 ⁇ m or less with a mode particle diameter of 0.25 ⁇ m and an average particle diameter of 0.35 ⁇ m.
  • Mist LQM was able to be generated at a density of 250 / cc (measuring instrument: aerosol spectrometer “welas” digital 3000 manufactured by PALAS).
  • liquid LQ can be atomized by releasing the mist LQM of the liquid LQ soaked in the atomizing main body member 11. That is, the liquid LQ can be atomized in the gas AR with a simple configuration.
  • the liquid supply unit 30 (droplet generation unit 33) supplies the liquid LQ to the discharge surface liquid supplied surface 11c that is a part of the gas discharge surface 11a. That is, the liquid LQ to be atomized may be supplied to the gas discharge surface 11a facing outward in the atomizing main body member 11, and the liquid atomizing apparatus 1 having a particularly simple structure can be obtained.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram schematically showing the configuration of the liquid atomizing apparatus 101 according to the second embodiment.
  • release surface 11a of the atomization main body member 11 was made horizontal, and the droplet LQP was dripped at this gas discharge
  • the liquid atomizing apparatus 101 according to the second embodiment is different in that the gas discharge surface 111a of the plate-like atomizing main body member 111 is held obliquely. Therefore, in the following, different parts will be mainly described, and the same parts are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted or simplified.
  • the liquid atomization apparatus 101 of Embodiment 2 includes an atomization unit 110 that generates a mist LQM of a liquid LQ, a gas supply unit 20 that supplies a gas AR to the atomization unit 110, and an atomization main body of the atomization unit 110.
  • the liquid supply part 30 which supplies the liquid LQ to the member 111 is provided.
  • the gas supply part 20 is the same as that of Embodiment 1, description is abbreviate
  • the atomizing section 110 of the liquid atomizing apparatus 101 includes a rectangular plate-shaped atomizing main body member 111 and a holding member 112 that holds the atomizing main body member 111.
  • the atomizing body member 111 is made of an alumina-based ceramic porous body having fine pores 111P, like the atomizing body member 11 of the first embodiment.
  • the main surface facing the outside is a gas discharge surface 111a, and the back surface of the gas discharge surface 111a, that is, the other main surface facing the thickness direction.
  • the gas press-fitting surface 111b is used.
  • the atomizing main body member 111 also has a fine pore 111P having a thickness of 1.5 mm, a pore diameter distribution of 0.4 to 2.0 ⁇ m, and an average pore diameter of 1.3 ⁇ m, and the porosity is 40%.
  • the holding member 112 has an L-shaped cross section surrounding the concave section 112H having a triangular cross section, and the side surface of the surface 111s of the atomizing body member 111 is held by the holding opening 112M located on the upper left side of the concave section 112H. 111e is held.
  • a gas introduction part 112I for introducing the gas AR from the gas supply part 20 is provided on the side part of the holding member 112.
  • the atomization part 110 is hold
  • the gas AR introduced from the gas introduction unit 112I is introduced into the enclosed space 110S surrounded by the atomization main body member 111 and the recess 112H of the holding member 112.
  • the gas injection of the atomization main body member 111 is caused by the pressure difference between the gas injection surface 111b (inner surface) and the gas discharge surface 111a (outer surface) of the atomization main body member 111.
  • the surface 111b is press-fitted into the fine pores 111P of the atomizing main body member 111, and is discharged to the outside from the gas discharge surface 111a through the fine pores 111P.
  • the liquid supply unit 30 supplies the liquid LQ to the atomization main body member 111 of the atomization unit 110.
  • the liquid container 31 that stores the storage liquid LQS (liquid LQ), which is the same as in the first embodiment, and the liquid LQ.
  • LQS liquid LQ
  • a liquid droplet LQP of the liquid LQ that is intermittently dropped toward the gas discharge surface 111a of the atomizing main body member 111 is generated above the UD of the atomizing main body member 111.
  • a droplet generation unit 33 is also a discharge surface liquid supply unit that supplies the liquid LQ to a part of the gas discharge surface 111a. Also in the second embodiment, water is used as the liquid LQ.
  • an appropriate amount of liquid LQ is supplied in the form of droplets LQP from the droplet generator 33 toward the gas discharge surface 111a of the atomizing body member 111.
  • the liquid LQ becomes a liquid film LQF on the gas discharge surface 111a, spreads to a part of the gas discharge surface 111a (this portion is referred to as a discharge surface liquid supply surface 111c), and the fine pores of the atomization main body member 111 Soak into 111P.
  • the mist LQM of the liquid LQ is discharged from the gas discharge surface 111a together with the gas AR.
  • the gas discharge surface 111a in particular, the gas discharge surface 111a, and thus the discharge surface liquid supply surface 111c is directed obliquely in the upper left direction in the drawing.
  • the supplied liquid LQ is discharged from the gas discharge surface 111a as a mist LQM. Choose an amount that balances the amount you can. Thereby, a part of the supplied liquid LQ can be prevented from spilling out of the atomizing main body member 111 without being soaked into the fine pores 111 ⁇ / b> P of the atomizing main body member 111.
  • the gas AR is injected from the gas injection surface 111b of the atomization main body member 111 made of a porous body, and the gas AR is released from the gas discharge surface 111a.
  • the liquid supply unit 30 (droplet generation unit 33) supplies the liquid LQ to the discharge surface liquid supply surface 111c that is a part of the gas discharge surface 111a. That is, the liquid LQ to be atomized may be supplied to the gas discharge surface 111a facing obliquely upward in the atomizing main body member 111, and the liquid atomizing apparatus 101 having a particularly simple structure can be obtained.
  • the liquid LQ supplied to the gas discharge surface 111a by the liquid supply unit 30 becomes a liquid film LQF, and the discharge surface liquid supplied surface 111c spreads.
  • it has an upward slope. Therefore, the liquid film LQF of the supplied liquid LQ spreads quickly and over a wide range on the gas discharge surface 111a as compared with the case where the gas discharge surface 111a is a horizontal plane, and from the discharge surface liquid supplied surface 111c.
  • the liquid LQ can be quickly infiltrated into the fine pores 111P of the atomizing main body member 111.
  • the discharge surface liquid supply surface 111c forms a steep slope.
  • FIGS. 3 and 4 are explanatory views schematically showing the configuration of the liquid atomizing apparatus 201 according to the third embodiment.
  • FIG. 3 realizes the following separated state by the moving mechanism 240.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram showing a state in which a gas AR is supplied to the atomization unit 210 to generate a mist LQM of the liquid LQ from the atomization main body member 211.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram showing a state in which a gas AR is supplied to the atomization unit 210 to generate a mist LQM of the liquid LQ from the atomization main body member 211.
  • the liquid atomization apparatus 201 includes an atomization unit 210 that generates a mist LQM of a liquid LQ, a gas supply unit 220 that supplies a gas AR to the atomization unit 210, and an atomization main body of the atomization unit 210.
  • the liquid supply part 230 which supplies the liquid LQ to the member 211 is provided.
  • the atomizing section 210 of the liquid atomizing apparatus 201 holds the atomizing main body member 211 having a U-shaped cross section with a tip end (lower end in the figure) closed in a hemispherical shape and a bottomed cylindrical shape, and the atomizing main body member 211. And holding member 212 to be used.
  • the atomizing body member 211 is made of an alumina-based ceramic porous body having fine pores 211P, like the atomizing body members 11 and 111 of the first and second embodiments.
  • the atomizing main body member 211 also has fine pores 211P having a thickness of 1.5 mm, a pore size distribution of 0.4 to 2.0 ⁇ m, and an average pore size of 1.3 ⁇ m, and the porosity is 40%.
  • the holding member 212 has a ring shape, and holds the opening side (upward in the drawing) of the atomizing main body member 211.
  • a gas introduction part 212 ⁇ / b> I for introducing the gas AR from the gas supply part 220 is provided at the upper end of the holding member 212.
  • a part of the lower part of the atomizing main body member 211 is a liquid soaking part 211J that soaks the liquid LQ.
  • the gas AR introduced from the gas introduction part 212I is introduced into the enclosed space 210S in the atomization main body member 211 through the holding member 212, and as shown by an arrow in FIG. 3, the gas injection surface 211b of the atomization main body member 211. Due to the pressure difference between the (inner surface) and the gas discharge surface 211a (outer surface), the fine pores 211P of the atomization main body member 211 are pressed into the fine pores 211P from the gas injection surface 211b of the atomization main body member 211. Through the gas discharge surface 211a.
  • the gas supply unit 220 supplies the gas AR toward the gas introduction unit 212I of the atomization unit 210.
  • the gas supply unit 220 stores the gas AR
  • the gas pipe 222 delivers the gas AR from the cylinder 21, and the gas.
  • It has a valve 223 that opens and closes the flow of AR, and a pressure gauge 24 that is located downstream of the valve 223 and detects the pressure of the gas AR supplied to the atomization unit 210.
  • the valve 223 includes an electromagnetic valve 223A that opens and closes the gas AR that flows through the gas pipe 222, and a valve drive circuit 223B that opens and closes the electromagnetic valve 223A.
  • the valve drive circuit 223B of the valve 223 is electrically controlled by a control device 250 including a sequencer.
  • the control device 250 functions as the valve control unit 225 and forms a part of the gas supply unit 220. Yes.
  • compressed air is used as the gas AR. Therefore, as in the first and second embodiments, instead of the cylinder 21, compressed air may be generated by a compressor or the like and sent to the gas pipe 222.
  • the liquid supply unit 230 supplies the liquid LQ to the liquid soaking part 211J of the atomizing main body member 211, and moves the liquid container 231 that stores the storage liquid LQS, and the liquid container 231 to the upper UD and the lower DD.
  • a moving mechanism 240 is provided.
  • the liquid container 231 has a form in which the upper UD is opened, and is a liquid container that stores the stored liquid LQS.
  • the moving mechanism 240 has a holding base part 241 on which the liquid container 231 is mounted and held, and a lift part which is configured to be extendable and supports the holding base part 241 so as to be movable upward and downward DD together with the liquid container 231.
  • 242 and a drive motor 243 that drives the lift part 242 to move the holding base part 241 together with the liquid container 231 to the upper UD and the lower DD.
  • the drive motor 243 is electrically controlled by a control device 250 including a sequencer.
  • the control device 250 functions as a moving mechanism control unit 244 and forms a part of the liquid supply unit 230.
  • the control device 250 drives the valve driving circuit 223B to close the electromagnetic valve 223A so that the gas AR is not supplied to the atomizing unit 210.
  • the drive motor 243 is driven by the control device 250 (moving mechanism control unit 244) to extend the lift unit 242, and the liquid container 231 is lifted upward UD.
  • a part of the liquid container 231 is immersed in the contained liquid LQS (contact state). In this contact state, out of the gas discharge surface 211a which is the outer surface of the atomizing main body member 211, the discharge surface liquid supply surface 211c below the liquid level LQH is in contact with the stored liquid LQS (liquid LQ).
  • the liquid supply unit 230 of the third embodiment is also a discharge surface liquid supply unit that supplies the liquid LQ to the discharge surface liquid supplied surface 211c that is a part of the gas discharge surface 211a. Also in the third embodiment, water is used as the liquid LQ.
  • the drive motor 243 is driven by the control device 250 (movement mechanism control unit 244), the lift unit 242 is contracted, the liquid container 231 is lowered to the lower DD, and as shown in FIG. It is assumed that the container 231 is separated from the stored liquid LQS (separated state).
  • the control device 250 (valve control unit 225) drives the valve drive circuit 223B to open the electromagnetic valve 223A, and supplies the gas AR having an atmospheric pressure of 0.17 MPa in the pressure gauge 24 to the atomization unit 210.
  • the gas injection surface 211b becomes a high atmospheric pressure compared with the gas discharge surface 211a of the atomization main body member 211, the gas AR is discharged from the gas discharge surface 211a, and from the liquid soaked portion 211J of the atomization main body member 211, The mist LQM of the liquid LQ is released together with the gas AR.
  • the gas AR is pressed from the gas press-fitting surface 211b of the atomizing main body member 211 made of a porous body, and the gas AR is released from the gas discharge surface 211a.
  • the liquid LQ can be atomized by discharging the mist LQM of the liquid LQ soaked in advance into the liquid soaking part 211J of the atomizing body member 211. That is, the liquid LQ can be atomized in the gas AR with a simple configuration.
  • the liquid supply unit 230 (liquid container 231) supplies the liquid LQ to the discharge surface liquid supplied surface 211c which is a part of the gas discharge surface 211a. That is, the liquid LQ to be atomized may be supplied to the discharge surface liquid supply surface 211c on the outer surface of the atomizing main body member 211, and the liquid atomizing device 201 having a particularly simple structure can be obtained.
  • the liquid atomizing apparatus 201 at least one of the liquid container 231 and the atomizing main body member 211 (the liquid container 231 in the third embodiment) is moved by the moving mechanism 240 in the liquid supply unit 230 to be in a contact state.
  • the gas supply unit 220 sets the gas press-fitting surface 211b to a high atmospheric pressure as compared with the gas discharge surface 211a of the atomizing main body member 211.
  • the mist LQM of the liquid LQ can be discharged. Therefore, the mist LQM can be generated intermittently with a simple configuration that alternately realizes the contact state and the separated state.
  • a part of the atomizing main body member 211 is immersed in the accommodation liquid LQS, and the discharge surface liquid supply is a portion of the surface 211s of the atomization main body member 211 that is in contact with the accommodation liquid LQS.
  • the liquid LQ is infiltrated into the fine pores 211P of the atomizing main body member 211 from the surface 211c.
  • the entire atomizing main body member 211 may be immersed in the containing liquid LQS. Further, the atomizing main body member 211 is not immersed in the stored liquid LQS, and only the lower end portion of the gas discharge surface 211a which is the outer surface of the atomizing main body member 211 is brought into contact with the liquid level of the stored liquid LQS, thereby The liquid LQ may be sucked into the fine pores 211P of the member 211.
  • the present invention has been described with reference to the first to third embodiments.
  • the present invention is not limited to the first to third embodiments, and can be appropriately modified and applied without departing from the gist thereof. Needless to say.
  • the atomizing section 10 is configured in a form in which the gas discharge surface 11a is an upward horizontal surface, and the droplet LQP is dropped from the upper UD toward the gas discharge surface 11a.
  • a part was used as a discharge surface liquid supplied surface (liquid supplied surface) 11 c for supplying the liquid LQ to the atomizing main body member 11.
  • a part of the gas injection surface can be configured as the liquid supply surface.
  • the gas discharge surface may be a downward surface
  • the liquid LQ may be dropped on a part of the gas injection surface facing upward
  • the mist LQM of the liquid LQ may be discharged together with the gas AR toward the lower DD. good.
  • Liquid atomization device 10 110, 210 Atomization part 11, 111, 211 Atomization main body member 11s, 111s, 211s (surface of atomization main body member) 11a, 111a, 211a Gas discharge surface 11b, 111b , 211b Gas injection surface 11c, 111c, 211c Discharge surface Liquid supply surface (liquid supply surface) 111cn (liquid supply surface) normal ⁇ g (the liquid supply surface normal) elevation angle 11e, 111e (atomization body member) side surface 11P, 111P, 211P fine pores 211J (atomization body member) liquid Soaking part 20, 220 Gas supply part 30, 230 Liquid supply part (discharge surface liquid supply part, liquid supply part) 31,231 Liquid container 33 Droplet generation unit 240 Moving mechanism UD Upper DD Lower AR Gas LQ Liquid LQP Droplet LQF Liquid film LQM (Liquid) mist LQS (Accommodated in liquid container)

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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

液体霧化装置
　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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