WO2019198162A1 - 霧化ユニット - Google Patents

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WO2019198162A1
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comb
hole
liquid
piezoelectric element
element substrate
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優紀 俵家
貴久 工藤
道弘 稲垣
アダム ギールナート
フランク ルビコニ
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日本たばこ産業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an atomization unit.
  • a first feature is an atomization unit, which includes a piezoelectric element substrate having an IDT configured by a pair of comb-shaped electrodes, and a liquid supply unit configured to supply liquid to be atomized to the piezoelectric element substrate.
  • the piezoelectric element substrate is configured to atomize the liquid by a surface acoustic wave generated by applying a voltage at a high frequency (resonance frequency) to the comb-shaped electrode pair.
  • the gist of the invention is to have the number of comb electrode pairs determined based on the desired aerosol atomized by the surface acoustic wave.
  • the second feature is that, in the first feature, the piezoelectric element substrate includes a surface on which the comb-shaped electrode pair is disposed, a back surface provided on the opposite side of the surface, and a through-hole penetrating from the back surface to the surface.
  • the liquid supply part is provided on the back surface side, and is configured to supply the liquid to the front surface through the through hole.
  • the gist of the third feature is that, in the second feature, the atomization unit includes a heat dissipation mechanism configured to take away heat generated by the piezoelectric element substrate.
  • the heat dissipation mechanism includes at least one of a heat dissipation layer and a Peltier element made of a material having thermal conductivity higher than that of the piezoelectric element substrate. Including.
  • a fifth feature is any one of the first feature to the fourth feature, wherein the atomization unit includes a coating layer that covers a part or all of the piezoelectric element substrate in the flow path through which the liquid passes. This is the gist.
  • the sixth feature is summarized in that, in the fifth feature that cites the second feature, the coating layer is provided at least inside the through hole.
  • a seventh feature is any one of the first feature to the sixth feature, wherein the piezoelectric element substrate has an arrangement portion on which the comb-shaped electrode pair is provided, and the atomizing unit comprises the liquid and A partition wall separating the arrangement portion is provided.
  • the eighth feature is summarized in that, in the seventh feature, the partition wall covers the entire arrangement portion.
  • the ninth feature is summarized in that, in the seventh feature or the eighth feature, the partition is provided on the surface so as to be in contact with the surface between the arrangement portion and the through hole.
  • the tenth feature is summarized in that, in the seventh feature or the eighth feature, the partition is provided on the surface so as not to contact the surface between the arrangement portion and the through hole.
  • An eleventh feature is that, in any one of the first to tenth features, the number of the comb-shaped electrode pairs is determined based on an atomization efficiency of the aerosol atomized by the surface acoustic wave.
  • a twelfth feature is any one of the first feature to the eleventh feature, and is included in the comb electrode pair, wherein an interval between adjacent electrodes is a desired particle diameter of the aerosol atomized by the surface acoustic wave.
  • the gist is to be determined according to the frequency set based on the above.
  • the thirteenth feature is any one of the third feature to the twelfth feature that cites the second feature and the second feature, wherein the through-hole is the surface in a plan view as viewed from the surface side. It has a maximum width in the traveling direction of the elastic wave and a maximum length in a direction orthogonal to the traveling direction of the surface acoustic wave, and the maximum length is larger than the maximum width.
  • a fourteenth feature is any one of the third feature to the thirteenth feature that cites the second feature and the second feature, wherein the through hole is a reflected wave of the surface acoustic wave reflected by the through hole. And the surface acoustic wave generated by the comb-shaped electrode pair.
  • the fifteenth feature is any one of the third feature to the fourteenth feature that cites the second feature and the second feature, wherein the through-hole has at least two through-holes sandwiching the comb-shaped electrode pair. Inclusion is included.
  • a sixteenth feature is any one of the third feature to the fifteenth feature that cites the second feature and the second feature, and is continuous with the through hole between the comb electrode pair and the through hole.
  • the gist is that a hydrophilic layer is provided on the surface.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating the atomization unit 100 according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a plan view of the SAW module 30 as viewed from the front surface side of the piezoelectric element substrate 31.
  • FIG. 4 is a view showing a cross section of the SAW module 30.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining an aerosol generation mechanism.
  • FIG. 6 is a view for explaining the through hole 34 according to the first modification.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining the partition wall 37 according to the second modification.
  • FIG. 8 is a view for explaining the partition wall 37 according to the second modification.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining the hydrophilic layer 38 according to the third modification.
  • FIG. 10 is a diagram showing the results of the first experiment.
  • FIG. 11 is a diagram showing the results of the second experiment.
  • FIG. 12 is a diagram showing the results of the third experiment.
  • the atomization unit includes a piezoelectric element substrate having an IDT constituted by comb-shaped electrode pairs, and a liquid supply unit configured to supply a liquid to be atomized to the piezoelectric element substrate.
  • the piezoelectric element substrate is configured to atomize the liquid by a surface acoustic wave generated by applying a voltage to the comb electrode pair at a high frequency (resonance frequency).
  • the piezoelectric element substrate has the number of comb-shaped electrode pairs determined based on a desired aerosol atomized by the surface acoustic wave.
  • the number of comb electrode pairs is determined based on the desired aerosol. Therefore, in an atomization unit in which the electric power that can be supplied to the comb electrode pair is limited, an appropriate atomization unit can be provided by improving the atomization efficiency of the liquid.
  • FIG. 1 is a figure showing flavor suction device 1 concerning an embodiment.
  • the flavor inhaler 1 includes an atomization unit 100, a liquid storage unit 200, a sensor 300, a control unit 400, and a power source 500.
  • the flavor inhaler 1 has a housing 1X that houses an atomization unit 100, a liquid storage unit 200, a sensor 300, a control unit 400, and a power source 500.
  • the housing 1X may have a rectangular box shape as shown in FIG. 1, or may have a cylindrical shape.
  • the flavor inhaler 1 has a chamber 1C that communicates from the inlet 1A to the outlet 1B.
  • the outlet 1B may be provided with a mouthpiece 1D.
  • the mouthpiece 1D may be integrated with the housing 1X or may be separate from the housing 1X.
  • the mouthpiece 1D may have a filter.
  • the atomization unit 100 atomizes the liquid to be atomized supplied from the liquid storage unit 200.
  • the atomization unit 100 atomizes a liquid using a surface acoustic wave (SAW; Surface Acoustic Wave).
  • SAW Surface Acoustic Wave
  • the atomization unit 100 may be a cartridge configured to be detachable. Details of the atomization unit 100 will be described later.
  • Liquid storage unit 200 stores a liquid.
  • the liquid storage unit 200 may be a cartridge configured to be detachable.
  • the liquid storage unit 200 may be integrated with the atomization unit 100.
  • the liquid may contain a solvent such as water, glycerin, propylene glycol, and ethanol.
  • the liquid may include a solute (flavoring component) that contributes to at least one of fragrance and taste.
  • the flavor component may include a volatile component and a non-volatile component.
  • a volatile component should just be a component generally used as a fragrance
  • the volatile component may be a plant-derived component or a synthetic component.
  • volatile components are menthol, limonene, linalool, vanillin, tobacco extract and the like.
  • the non-volatile component may be a component that contributes to taste.
  • the non-volatile components are sugars such as glucose, fructose, sucrose and lactose, bitter substances such as tannin, catechin and naringin, acids such as malic acid and citric acid, salts and the like.
  • the liquid may be emulsified with an emulsifier or suspended with a dispersant.
  • the liquid may contain a water-soluble fragrance and an ionic substance that are insoluble in glycerin and propylene glycol and are soluble in water.
  • the liquid storage unit 200 When the liquid storage unit 200 is a cartridge and the SAW module described later has two or more through-holes, the liquid may be supplied from one cartridge to two or more through-holes. Liquid may be supplied to the above through holes. If more than one cartridge is provided, each cartridge may store a different type of liquid. For example, the first cartridge may store volatile components and the second cartridge may store non-volatile components.
  • the cartridge may include the above-described mouthpiece 1D as an integral unit. According to such a configuration, since the mouthpiece 1D is also exchanged with the exchange of the cartridge, the mouthpiece 1D is maintained in a sanitary manner.
  • the cartridge may be a disposable type or a refill type.
  • the refill type is a type in which a user refills a cartridge with a favorite liquid.
  • Sensor 300 detects a user's puffing action.
  • the sensor 300 detects the flow of gas passing through the chamber 1C.
  • the sensor 300 is a flow sensor.
  • the flow sensor includes an orifice disposed in the chamber 1C. The flow sensor monitors the differential pressure between the upstream side of the orifice and the downstream side of the orifice, and detects the air flow based on the monitored differential pressure.
  • the control unit 400 includes a processor and a memory, and controls each component provided in the flavor inhaler 1.
  • the control unit 400 may be an article configured to be detachable.
  • the control unit 400 specifies the start of the puff operation based on the detection result of the sensor 300.
  • the control unit 400 may start the atomization operation of the atomization unit 100 in response to the start of the puff operation.
  • the control unit 400 may specify the stop of the puff operation based on the detection result of the sensor 300.
  • the control unit 400 may stop the atomization operation of the atomization unit 100 in response to the stop of the puff operation.
  • the control unit 400 may stop the atomization operation of the atomization unit 100 when a certain period has elapsed since the start of the puff operation.
  • control unit 400 may include a voltage / frequency control circuit that controls a SAW module to be described later.
  • the voltage / frequency adjustment circuit controls the frequency and magnitude of power (for example, AC voltage) supplied to the SAW module 30 as the atomization operation of the atomization unit 100.
  • the voltage / frequency adjusting circuit may be provided on the drive circuit board 20.
  • the power source 500 supplies power for driving the flavor inhaler 1.
  • the power source 500 may be a primary battery such as manganese, alkali, oxyride, nickel, nickel manganese, or lithium, or may be a secondary battery such as a nickel cadmium battery, a nickel metal hydride battery, or a lithium battery.
  • the power source 500 may be an article configured to be detachable.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating the atomization unit 100 according to the embodiment.
  • the atomization unit 100 includes a housing 10, a drive circuit board 20, a SAW module 30, a sealing plate 40, and a top cover 50.
  • the housing 10 accommodates the drive circuit board 20, the SAW module 30, and the sealing plate 40.
  • the housing 10 may store a container that stores the liquid to be atomized, or may store a liquid supply unit (for example, a syringe pump) that supplies the liquid to the SAW module 30.
  • a liquid supply unit for example, a syringe pump
  • the drive circuit board 20 has a drive circuit that drives the SAW module 30.
  • the drive circuit board 20 may be considered to include a part of the control unit 400 described above (for example, a voltage / frequency control circuit). Alternatively, it may be considered that the drive circuit board 20 is a part of the control unit 400.
  • the drive circuit drives the SAW module 30 using electric power supplied from the power supply 500.
  • the drive circuit controls the frequency and magnitude of power (for example, AC voltage) supplied to the SAW module 30.
  • the drive circuit may control the amount of liquid supplied to the SAW module 30.
  • the SAW module 30 has a piezoelectric element substrate having an IDT composed of at least one comb-shaped electrode pair, as will be described later. Details of the SAW module 30 will be described later (see FIGS. 3 and 4).
  • the sealing plate 40 is a plate-like member disposed on the drive circuit board 20 and the SAW module 30.
  • the drive circuit board 20 and the SAW module 30 are disposed between the housing 10 and the sealing plate 40.
  • the sealing plate 40 has an opening 41 that exposes at least the piezoelectric element substrate.
  • the sealing plate 40 is made of stainless steel.
  • the top cover 50 is disposed on the sealing plate 40.
  • the top cover 50 has an inlet 51 and an outlet 52, and has an air flow path from the inlet 51 to the outlet 52.
  • the aerosol atomized by the SAW module 30 is led out from the outlet 52 together with the air introduced from the inlet 51.
  • the top cover 50 may have an O-ring 53 that improves the air tightness of the air flow path.
  • the top cover 50 may be made of a resin such as polycarbonate having heat resistance, and the O-ring 53 may be made of a resin such as silicon having elasticity.
  • the position of the outlet 52 is arbitrary, it may be provided immediately above the opening 41 of the sealing plate 40. According to such a configuration, it is possible to efficiently guide the aerosol generated directly from the SAW module 30 and shorten the flow path of the aerosol.
  • the outlet 52 may have a filter.
  • FIG. 3 is a plan view of the SAW module 30 as viewed from the front surface side of the piezoelectric element substrate 31.
  • FIG. 4 is a view showing a cross section of the SAW module 30.
  • the SAW module 30 includes a piezoelectric element substrate 31, an electrode (IDT configured by the main body portion 32 and the comb electrode pair 33), a through hole 34, and a heat dissipation mechanism 35. .
  • the piezoelectric element substrate 31 is configured to atomize a liquid by SAW generated by applying a voltage to the comb-shaped electrode pair 33 at a high frequency (resonance frequency).
  • the piezoelectric element substrate 31 has a front surface 31F on which the main body portion 32 and the comb electrode pair 33 are disposed, and a back surface 31B provided on the opposite side of the front surface 31F.
  • the piezoelectric element substrate 31 includes a piezoelectric body that expands and contracts when a voltage is applied.
  • a portion where the comb-shaped electrode pair 33 is disposed may be referred to as an arrangement portion 30 ⁇ / b> A.
  • the piezoelectric body should just comprise the surface 31F at least.
  • a known piezoelectric body made of ceramic such as quartz, barium titanate, lithium niobate, or the like can be used.
  • the main body portion 32 is electrically connected to the power source 500.
  • the main body portion 32 includes a first main body portion 32A that is integral with the first comb-shaped electrode 33A that is one of the comb-shaped electrode pairs 33, and a second main body portion that is integral with the second comb-shaped electrode 33B that is the other of the comb-shaped electrode pairs 33. 32B.
  • the first main body portion 32A and the second main body portion 32B are arranged across the arrangement region 30A in the direction B orthogonal to the traveling direction A of the SAW.
  • the electric power output from the battery is supplied to the comb-shaped electrode pair 33 through the main body portion 32.
  • the comb electrode pair 33 includes a first comb electrode 33A and a second comb electrode 33B.
  • the first comb electrodes 33A and the second comb electrodes 33B are alternately arranged in the SAW traveling direction A.
  • the first comb electrode 33A has a shape extending along the orthogonal direction B from the first body portion 32A.
  • the second comb electrode 33B has a shape extending along the orthogonal direction B from the second main body portion 32B.
  • the comb-shaped electrode pair 33 is made of a metal plated with gold.
  • the through hole 34 is a hole that penetrates the piezoelectric element substrate 31 from the back surface 31B to the front surface 31F.
  • the through hole 34 forms a flow path that guides the liquid from the back surface 31B to the front surface 31F.
  • the through-hole 34 has a maximum width W MAX in the SAW traveling direction A and a maximum length L MAX in the orthogonal direction B in a plan view as viewed from the surface 31F.
  • the maximum length L MAX is larger than the maximum width W MAX .
  • the through hole 34 has a shape that is long in the orthogonal direction B (for example, an elliptical shape or a rectangular shape).
  • the longitudinal axis of the through hole 34 only needs to be along the orthogonal direction B.
  • To be along the orthogonal direction B is sufficient if the longitudinal axis of the through hole 34 has an inclination of 45 ° or less with respect to the orthogonal direction B.
  • the maximum length L MAX is preferably larger than the length of the arrangement region 30A in the orthogonal direction B (for example, the overlapping portion of the first comb electrode 33A and the second comb electrode 33B).
  • the through hole 34 preferably includes at least two through holes with the comb-shaped electrode pair 33 interposed therebetween.
  • the heat dissipation mechanism 35 is a mechanism configured to take away heat generated by the piezoelectric element substrate 31.
  • the heat dissipation mechanism 35 includes at least one of a heat dissipation layer and a Peltier element that are made of a material having thermal conductivity higher than that of the piezoelectric element substrate 31.
  • the heat dissipation mechanism 35 has a through hole 35 ⁇ / b> A that is continuous with the through hole 34.
  • the through hole 35 ⁇ / b> A is a hole for guiding the liquid to the surface 31 ⁇ / b> F of the piezoelectric element substrate 31. In the example shown in FIG.
  • the heat dissipation mechanism 35 is a heat dissipation layer disposed on the back surface 31 ⁇ / b> B of the piezoelectric element substrate 31.
  • the embodiment is not limited to this.
  • the heat dissipation mechanism 35 only needs to be in contact with the piezoelectric element substrate 31 and may be disposed on the surface 31F of the piezoelectric element substrate 31.
  • the heat dissipation mechanism 35 may be a Peltier element.
  • the heat dissipation mechanism 35 may include both a heat dissipation layer and a Peltier element.
  • a metal such as aluminum, copper, or iron may be used, and carbon, aluminum nitride, or ceramic may be used.
  • the Peltier element may be bonded to the piezoelectric element substrate 31 with an adhesive (grease, epoxy resin, metal paste).
  • the thermal conductivity of the adhesive is preferably higher than 0.1 W / m / K.
  • a thin adhesive layer is desirable, and a thin adhesive layer can be realized by screen printing.
  • a liquid supply unit 60 configured to supply liquid to the piezoelectric element substrate 31 is provided on the back surface 31 ⁇ / b> B side of the piezoelectric element substrate 31.
  • the liquid supply unit 60 supplies liquid to the surface 31F of the piezoelectric element substrate 31 through the through hole 34 and the through hole 35A.
  • the liquid supply unit 60 is a syringe pump.
  • the through hole 34 and the through hole 35A constitute a liquid flow path.
  • the syringe pump may be a manual type or an electric type.
  • FIG. 3 illustrates a case where the liquid supply unit 60 is a syringe pump, but the embodiment is not limited thereto.
  • the liquid supply unit 60 may be a member that supplies liquid by capillary action.
  • the liquid supply unit 60 includes a capillary member that sucks up the liquid, and the through hole 34 and the through hole 35A constitute a hole through which the capillary member passes.
  • the first end of the capillary member reaches at least the liquid storage unit 200, and the second end of the capillary member reaches the SAW module 30.
  • the capillary member is disposed in at least a part of the cross section in the cross section of the through hole 34 and the through hole 35A.
  • the capillary member may be composed of at least one of a naturally derived fibrous material, a plant derived fiber material, and a synthetic fiber material.
  • the naturally-derived fibrous material is at least one of a plant dried product, a plant dried product cut, a leaf tobacco cut product, a fruit dried product, a fruit dried product cut product, a vegetable dried product, and a vegetable dried product cut product. It may be one.
  • the plant-derived fiber material may be at least one of absorbent cotton and hemp fiber.
  • the capillary member may be a cut product of a dried plant material formed into a sheet shape, for example, a cut product of a filter paper or a tobacco sheet.
  • the liquid supply unit 60 may be a combination of a syringe pump and a capillary member.
  • the liquid When the remaining amount of liquid stored in the liquid storage unit 200 is greater than or equal to the threshold, the liquid may be supplied by the capillary member, and when the remaining amount of liquid is less than the threshold, the liquid may be supplied by the syringe pump.
  • a syringe pump and a capillary member may be selectively used by the control unit 400 based on a predetermined standard.
  • the liquid supply unit 60 may automatically supply the liquid to the SAW module 30 according to the mounting of the cartridge.
  • the liquid supply unit 60 may automatically supply the liquid to the SAW module 30 when the power switch is turned on.
  • the SAW module 30 may include a coating layer 36.
  • the coating layer 36 may cover the entire piezoelectric element substrate 31 or may cover a part of the piezoelectric element substrate 31.
  • the coating layer 36 may be provided inside the through hole 34. According to such a configuration, the contact of the liquid with the piezoelectric element substrate 31 can be suppressed.
  • the coating layer 36 may be provided inside the through hole 35 ⁇ / b> A in addition to the inside of the through hole 34. According to such a configuration, liquid contact with the piezoelectric element substrate 31 can be further suppressed.
  • the coating layer 36 only needs to be made of a material that suppresses the denaturation of the piezoelectric element substrate 31 due to liquid adhesion or the like.
  • the coating layer 36 may be made of a polymer material such as polypropylene and polyethylene.
  • the coating layer 36 may be made of metal, carbon, Teflon (registered trademark), glass, parylene, silicon dioxide, titanium dioxide, or the like.
  • the piezoelectric element substrate 31 has the number of comb-shaped electrode pairs 33 determined based on the desired aerosol atomized by the SAW. Specifically, the number of the comb-shaped electrode pairs 33 is determined based on the atomization efficiency of the aerosol atomized by the SAW. The distance between adjacent electrodes included in the comb-shaped electrode pair 33 and the width of the electrodes in the traveling direction are determined according to the frequency set based on the desired particle size of the aerosol atomized by the SAW.
  • the desired aerosol is an aerosol containing an aerosol having a desired particle diameter as a number concentration peak.
  • the atomization efficiency is the height of the aerosol number concentration when the electric power supplied to the comb-shaped electrode pair 33 is constant.
  • the number concentration is the number of aerosol particles contained per unit volume. For example, the number concentration is 10 8 pieces / cm 3 or more.
  • the power supplied to the comb-shaped electrode pair 33 is provided by a battery included in the flavor inhaler having the atomizing unit 100.
  • the power supplied to the comb-shaped electrode pair 33 is preferably 3 W or more. When the electric power is 3 W or more, atomization of the liquid appropriately occurs.
  • the power supplied to the comb-shaped electrode pair 33 is preferably 10 W or less. The power supplied to the comb-shaped electrode pair 33 while suppressing overheating of the comb-shaped electrode pair 33, the piezoelectric element substrate and the liquid under the restrictions such as the power that can be supplied by the battery and the capacity because the power is 10 W or less. Can be controlled appropriately.
  • a decrease in the power supplied to the comb-shaped electrode pair 33 can suppress overheating of the SAW module 30, but also causes a decrease in the amount of aerosol.
  • the amount of power supplied to the comb electrode pair 33 may be controlled by PWM (Pulse Width Modulation). According to such a configuration, overheating of the SAW module 30 can be suppressed by PWM while suppressing a decrease in the amount of aerosol caused by SAW.
  • the number of comb-shaped electrode pairs 33 is preferably 10 or more. According to such a configuration, the liquid can be atomized with high atomization efficiency. On the other hand, the number of comb electrode pairs 33 is preferably 80 or less. According to such a configuration, the frequency band is not too narrow, and appropriate atomization can be realized even when manufacturing variation of the atomization unit 100 is taken into consideration.
  • the interval between the electrodes adjacent to each other and the width of the electrode in the traveling direction are inevitably determined by the frequency of the power supplied to the comb-shaped electrode pair 33.
  • the higher the frequency the narrower the spacing between adjacent electrodes and the smaller the aerosol particle size.
  • the desired particle size having the peak number concentration may be 0.2 ⁇ m to 1.0 ⁇ m.
  • the frequency is preferably 20 MHz or higher. According to such a configuration, the particle size having the peak number concentration can be within the range of the desired particle size.
  • the frequency is preferably 200 MHz or less. According to such a configuration, it is possible to reduce the possibility that the distance between the electrodes becomes too narrow and the electrodes are short-circuited.
  • the inventors have determined that the number of comb electrode pairs 33 is determined based on the atomization efficiency of the aerosol under the condition that the power that can be supplied to the comb electrode pairs 33 is restricted as a result of intensive studies. It should be noted that new knowledge was obtained. It should also be noted that the inventors have obtained the finding that the electrode spacing (ie, frequency) is determined according to the frequency set based on the desired particle size of the aerosol. Furthermore, the inventors have newly decided that the number of comb-shaped electrode pairs 33 is determined based on the desired aerosol based on the knowledge that the atomization efficiency can be changed according to the distance between the electrodes (that is, the frequency or the desired particle size). It should be noted that new knowledge was obtained.
  • the desired aerosol is an aerosol containing an aerosol having a desired particle size in a desired distribution.
  • R the ratio between the length of the comb electrode pair 33 (hereinafter referred to as H) and the SAW wavelength (hereinafter referred to as ⁇ 0 ) is within a predetermined range.
  • R the ratio between the length of the comb electrode pair 33 (hereinafter referred to as H) and the SAW wavelength (hereinafter referred to as ⁇ 0 ) is within a predetermined range.
  • R the ratio between the length of the comb electrode pair 33 (hereinafter referred to as H) and the SAW wavelength (hereinafter referred to as ⁇ 0 ) is within a predetermined range.
  • R is preferably 10 or more, and preferably 150 or less. Further, R is preferably 50 or less.
  • ⁇ 0 is represented by the ratio (f / v) between the frequency of power supplied to the comb-shaped electrode pair 33 (hereinafter, f) and the SAW propagation speed (hereinafter, v).
  • f has a correlation with the distance between the electrodes and the width of the electrode in the traveling direction
  • v has a correlation with the type (characteristic) of the piezoelectric element substrate on which the comb electrode pair 33 is provided.
  • the length of the comb-shaped electrode pair 33, the distance between the electrodes, and the type of the piezoelectric element substrate are preferably determined so that the relationship of 10 ⁇ R ⁇ 150 is satisfied. According to such a structure, the atomization unit 100 with high atomization efficiency of aerosol can be provided.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining an aerosol generation mechanism.
  • the portion of the liquid exposed from the through hole 34 that is relatively close to the portion in contact with the SAW constitutes a thin film portion 71.
  • a portion relatively far from the portion in contact with the SAW constitutes a thick film portion 72.
  • the particle size of the aerosol 81 atomized from the thin film portion 71 is smaller than the particle size of the aerosol 82 atomized from the thick film portion 72. Accordingly, when the desired particle size is a relatively small particle size (for example, 0.2 ⁇ m to 1.0 ⁇ m), the area of the thin film portion 71 in the plan view when the piezoelectric element substrate 31 is viewed from the surface 31F side. It is effective to increase. From such a viewpoint, it is preferable that the through hole 34 has a shape in which the maximum length L MAX is larger than the maximum width W MAX .
  • the through hole 34 has a shape in which the maximum length L MAX is larger than the maximum width W MAX .
  • the number of comb-shaped electrode pairs 33 is determined based on the desired aerosol. Therefore, in the atomization unit 100 in which the power that can be supplied to the comb-shaped electrode pair 33 is limited, an appropriate atomization unit can be provided by improving the atomization efficiency of the liquid.
  • the through hole 34 has a shape in which the maximum length L MAX is larger than the maximum width W MAX as in the embodiment.
  • the through hole 34 is provided so as to reduce interference between the reflected wave of the SAW reflected by the through hole 34 and the SAW generated by the comb electrode pair 33.
  • the longitudinal axis of the through hole 34 is preferably inclined with respect to the orthogonal direction B.
  • the longitudinal axis of the through hole 34 may have an inclination of 30 ° or more and 45 ° or less with respect to the orthogonal direction B.
  • the shape of the through hole 34 is not limited to the elliptical shape shown in FIG. 6 and may be a rectangular shape.
  • the through hole 34 may have a shape other than an elliptical shape and a rectangular shape. Even in such a case, the interference between the reflected wave of the SAW reflected by the through hole 34 and the SAW generated by the comb electrode pair 33 is reduced.
  • at least a part of the through hole 34 is defined by an edge line where the through hole 34 and the SAW are in contact with each other, and the edge line has an inclination with respect to a direction B orthogonal to the traveling direction A of the SAW.
  • the edge line may have a portion parallel to the orthogonal direction B. However, it is preferable that at least half of the edge line has an inclination with respect to the orthogonal direction B.
  • the edge line has an inclination of 30 ° or more and 45 ° or less with respect to the orthogonal direction B.
  • the longitudinal axis of the through hole 34 may have an inclination of 30 ° or more and 45 ° or less with respect to the orthogonal direction B.
  • the SAW generated by applying a voltage to the comb-shaped electrode pair 33 at a high frequency (resonance frequency) is not easily interfered with by the reflected wave of the SAW reflected by the through hole 34. Therefore, the durability of the piezoelectric element substrate 31 is improved, and the atomization efficiency of the aerosol is also improved.
  • the SAW module 30 includes a partition wall 37 that separates the liquid exposed from the through hole 34 from the arrangement portion 30A.
  • the partition wall 37 preferably covers the entire arrangement portion 30A.
  • the partition wall 37 may be configured to separate the air flow path from the inlet 51 to the outlet 52 from the arrangement portion 30A. According to such a configuration, it is possible to suppress deterioration of the comb-shaped electrode pair 33 due to liquid adhesion and air collision introduced from the inlet 51.
  • the partition wall 37 may be provided on the surface 31 ⁇ / b> F so as to contact the surface 31 ⁇ / b> F of the piezoelectric element substrate 31 between the arrangement portion 30 ⁇ / b> A and the through hole 34. According to such a configuration, it is possible to reliably suppress the deterioration of the comb-shaped electrode pair 33 due to the adhesion of liquid or the like.
  • the partition wall 37 may be provided on the surface 31F so as not to contact the surface 31F of the piezoelectric element substrate 31 between the arrangement portion 30A and the through hole 34. While avoiding the situation where the propagation of the SAW is hindered by the partition wall 37, the deterioration of the comb-shaped electrode pair 33 due to the adhesion of the liquid or the like can be suppressed to some extent. Further, the gap between the partition wall 37 provided for SAW propagation and the surface 31F may be about several microns. With such a gap, the deterioration of the comb electrode pair 33 can be sufficiently suppressed.
  • a hydrophilic layer 38 continuous with the through hole 34 is provided on the surface 31 ⁇ / b> F of the piezoelectric element substrate 31 between the comb-shaped electrode pair 33 and the through hole 34.
  • the hydrophilic layer 38 is made of Teflon (registered trademark) resin, glass fiber, or the like.
  • the hydrophilic layer 38 can be formed by a generally known hydrophilic treatment technique.
  • the hydrophilic treatment technique may be formation of a hydrophilic polymer film such as acetate, diamond-like carbon film formation treatment, plasma treatment, surface unevenness treatment, or a combination thereof.
  • the liquid exposed from the through hole 34 easily moves to the hydrophilic layer 38, and a liquid thin film is easily formed on the hydrophilic layer 38. Therefore, an aerosol having a small particle diameter can be generated from the thin film formed on the hydrophilic layer 38.
  • the desired particle size is a relatively small particle size (for example, 0.2 ⁇ m to 1.0 ⁇ m)
  • the hydrophilic layer 38 is preferably provided.
  • a display device for displaying the state of the flavor inhaler 1 is provided.
  • the display device may be provided on the outer surface of the housing 1 ⁇ / b> X of the flavor inhaler 1, or may be provided separately from the flavor inhaler 1.
  • the display device has a function of communicating with the flavor inhaler 1.
  • the display device includes a display such as a liquid crystal or an organic EL. The display device may display the remaining amount of liquid stored in the liquid storage unit 200 or may display the number of puff operations performed by the user.
  • the number of the comb-shaped electrode pairs 33 is 20, and power of 9.5 W was applied to the comb-shaped electrode pairs 33 at a frequency of 46.09 MHz.
  • the number of the comb electrode pairs 33 is 40, and power of 9.0 W was applied to the comb electrode pairs 33 at a frequency of 46.42 MHz.
  • the number of the comb electrode pairs 33 is 80, and power of 8.0 W was applied to the comb electrode pairs 33 at a frequency of 46.505 MHz.
  • FIG. 11 shows the results of the second experiment.
  • N is the number of comb-shaped electrode pairs 33.
  • Frequency is the frequency of the AC voltage applied to the comb-shaped electrode pair 33.
  • NBW is a frequency band centered on the resonance frequency of SAW in which the degree of SAW power reflection coefficient is smaller than a threshold value. A small degree of SAW power reflection coefficient means that much power energy has been converted to mechanical energy. That is, the maximum energy conversion is achieved in the NBW, which is a frequency band centered on the SAW resonance frequency.
  • the atomization efficiency is improved as the number of the comb-shaped electrode pairs 33 increases, if the number of the comb-shaped electrode pairs 33 is too large from the result of the second experiment. On the other hand, it was confirmed that the atomization efficiency was lowered. That is, from the results of the first experiment and the second experiment, it was confirmed that it is preferable to determine the number of comb electrode pairs 33 based on the atomization efficiency of the aerosol. In other words, it was confirmed that the number of the comb-shaped electrode pairs 33 is preferably determined so as to satisfy the condition that the NBW does not fall below a predetermined width and the amount of aerosol is equal to or greater than the threshold value.
  • FIG. 12 shows the results of the third experiment.
  • “Straight IDT ⁇ 2.25 mm” is a sample having a linear comb electrode pair 33 having a length of 2.25 mm.
  • “Stright IDT-4.5 mm” is a sample having a linear comb-shaped electrode pair 33 having a length of 4.5 mm.
  • “Focused IDT-50 °” is a sample having a fan-shaped comb-shaped electrode pair 33 having a length of 2.25 mm and a central angle of 50 °.
  • the average volume diameter (Dv50) decreased with increasing frequency regardless of the design of the comb-shaped electrode pair 33. According to such a result, it was confirmed that the distance between the electrodes and the width (that is, the frequency) of the electrodes may be determined based on the desired particle diameter of the aerosol.
  • the liquid supply unit 60 is provided on the back surface 31 ⁇ / b> B side of the piezoelectric element substrate 31.
  • the embodiment is not limited to this.
  • the liquid supply unit 60 may be provided on the surface 31F side of the piezoelectric element substrate 31. In such a case, the liquid supply unit 60 may drop the liquid on the surface 31F of the piezoelectric element substrate 31.
  • the piezoelectric element substrate 31 may not have the through hole 34.
  • the comb-shaped electrode pair 33 has a linear shape.
  • the embodiment is not limited to this.
  • the comb electrode pair 33 may have a fan shape.
  • the number of comb electrode pairs 33 is determined based on the atomization efficiency of the aerosol atomized by the SAW.
  • the embodiment is not limited to this.
  • the number of the comb-shaped electrode pairs 33 may be determined based on the magnitude of electric power that can be supplied to the comb-shaped electrode pairs 33.
  • the number of comb-shaped electrode pairs 33 may be determined based on the type of solute or solvent constituting the liquid.
  • the number of comb-shaped electrode pairs 33 may be determined based on the supply method and supply speed of the liquid supplied to the SAW module.
  • the flavor inhaler 1 has an inlet 1A.
  • the flavor inhaler 1 may not have the inlet 1A. In such a case, the user sucks the aerosol flowing out from the mouthpiece 1D together with the outside air without holding the mouthpiece 1D.
  • the amount of aerosol sucked by the user may be settable by the user.
  • the flavor inhaler 1 may adjust the voltage applied to the SAW module 30 based on the amount of aerosol set by the user, and adjust the amount of liquid supplied from the liquid supply unit 60 to the SAW module 30. May be.
  • the flavor inhaler 1 has one SAW module 30 .
  • the embodiment is not limited to this.
  • the flavor suction device 1 may have two or more SAW modules 30.
  • the flavor inhaler 1 may have a power switch.
  • the flavor inhaler 1 may operate in the drive mode by turning on the power switch.
  • the drive mode is a mode in which power is supplied to each component provided in the flavor inhaler 1, and is a mode in which the atomization operation of the atomization unit 100 can be started, for example.
  • the flavor inhaler 1 may operate in a standby mode in a state where the power switch is off.
  • the standby mode is a mode that operates with standby power that can detect that the power switch is turned on.
  • the flavor inhaler 1 may have a temperature sensor that detects the temperature of the flavor inhaler 1 (for example, the atmospheric temperature).
  • the flavor inhaler 1 may have a function of not performing the liquid atomization operation when the temperature of the flavor inhaler 1 is lower than the lower limit temperature.
  • the flavor inhaler 1 may have a function of not performing the liquid atomization operation when the temperature of the flavor inhaler 1 exceeds the upper limit temperature.
  • the flavor inhaler 1 may have a remaining amount sensor for detecting the remaining amount of liquid.
  • the remaining amount sensor may be provided in the through hole 34 and may detect the surface water level of the liquid in the through hole 34.
  • the surface level of the liquid may be controlled by the detection result of the remaining amount sensor.
  • the flavor inhaler 1 may have a sensor for detecting the presence or absence of the cartridge.
  • the flavor inhaler 1 may have a function of not performing the liquid atomization operation.
  • the flavor inhaler 1 has a sensor 300.
  • the flavor inhaler 1 may have a drive switch used for driving the atomization unit 100 instead of the sensor 300.
  • the flavor suction device 1 may start the atomization operation of the atomization unit 100 in response to turning on of the drive switch.
  • the flavor inhaler 1 may stop the atomization operation of the atomization unit 100 according to turning off of the drive switch.
  • the flavor suction device 1 may stop the atomization operation of the atomization unit 100 when a certain period of time has elapsed since the drive switch was turned on.
  • the switch provided in the flavor inhaler 1 may be a switch other than the power switch and the drive switch described above.
  • the switch may be a switch that switches between two or more operation modes of the flavor inhaler 1.
  • the switch provided in the flavor inhaler 1 may be a mechanical switch or a touch panel.
  • the flavor inhaler 1 has a function of returning unused liquid in a pipe for supplying a liquid from the liquid storage unit 200 to the atomization unit 100 to the liquid storage unit 200.
  • the flavor suction device 1 may have a mechanism for preventing unused liquid from flowing out through the mouthpiece 1D and reusing unused liquid, such as a liquid storage mechanism for storing unused liquid.
  • an atomization unit capable of improving the atomization efficiency of the liquid can be provided.

Abstract

霧化ユニットは、櫛形電極対を有する圧電素子基板と、霧化すべき液体を前記圧電素子基板に供給するように構成された液供給部とを備える。前記圧電素子基板は、前記櫛形電極対に高周波数で電圧を印加することによって生じる表面弾性波によって前記液体を霧化するように構成されており、前記圧電素子基板は、前記表面弾性波によって霧化される所望エアロゾルに基づいて定められる数の前記櫛形電極対を有する。

Description

霧化ユニット
 本発明は、霧化ユニットに関する。
 従来、櫛形電極対によって構成されるIDT(Interditital Transducer)を有する圧電素子基板を用いてSAW(Surface Acoustic Wave)を発生させることによって液体を霧化する霧化ユニットが知られている(例えば、特許文献1-2)。また、このような霧化ユニットを香味吸引器に用いる技術も提案されている(例えば、特許文献3)。
特開2012-24646号公報 特表2016-513992号公報 米国特許2017/0280771号明細書
 第1の特徴は、霧化ユニットであって、櫛形電極対によって構成されるIDTを有する圧電素子基板と、霧化すべき液体を前記圧電素子基板に供給するように構成された液供給部とを備え、前記圧電素子基板は、前記櫛形電極対に高周波数(共振周波数)で電圧を印加することによって生じる表面弾性波によって前記液体を霧化するように構成されており、前記圧電素子基板は、前記表面弾性波によって霧化される所望エアロゾルに基づいて定められる数の前記櫛形電極対を有することを要旨とする。
 第2の特徴は、第1の特徴において、前記圧電素子基板は、前記櫛形電極対が配置される表面と、前記表面の反対側に設けられる裏面と、前記裏面から前記表面まで貫通する貫通孔とを有しており、前記液供給部は、前記裏面の側に設けられており、前記貫通孔を介して前記表面に前記液体を供給するように構成されることを要旨とする。
 第3の特徴は、第2の特徴において、前記霧化ユニットは、前記圧電素子基板によって生じる熱を奪うように構成された放熱機構を備えることを要旨とする。
 第4の特徴は、第3の特徴において、前記放熱機構は、前記圧電素子基板の熱伝導性よりも高い熱伝導性を有する材料によって構成される放熱層及びペルチェ素子の少なくともいずれか1つを含む。
 第5の特徴は、第1の特徴乃至第4の特徴のいずれかにおいて、前記霧化ユニットは、前記液体が通る流路において、前記圧電素子基板の一部又は全部を被覆するコーティング層を備えることを要旨とする。
 第6の特徴は、第2の特徴を引用する第5の特徴において、前記コーティング層は、少なくとも前記貫通孔の内側に設けられることを要旨とする。
 第7の特徴は、第1の特徴乃至第6の特徴のいずれかにおいて、前記圧電素子基板は、前記櫛形電極対が設けられる配置部分を有しており、前記霧化ユニットは、前記液体と前記配置部分とを隔てる隔壁を備えることを特徴とする。
 第8の特徴は、第7の特徴において、前記隔壁は、前記配置部分の全体を覆っていることを要旨とする。
 第9の特徴は、第7の特徴又は第8の特徴において、前記隔壁は、前記配置部分と前記貫通孔との間において前記表面と接触するように前記表面に設けられることを要旨とする。
 第10の特徴は、第7の特徴又は第8の特徴において、前記隔壁は、前記配置部分と前記貫通孔との間において前記表面と接触しないように前記表面に設けられることを要旨とする。
 第11の特徴は、第1の特徴乃至第10の特徴のいずれかにおいて、前記櫛形電極対の数は、前記表面弾性波によって霧化されるエアロゾルの霧化効率に基づいて定められることを要旨とする。
 第12の特徴は、第1の特徴乃至第11の特徴のいずれかにおいて、前記櫛形電極対に含まれ、互いに隣接する電極の間隔は、前記表面弾性波によって霧化されるエアロゾルの所望粒径に基づいて設定される周波数に応じて定められることを要旨とする。
 第13の特徴は、第2の特徴及び第2の特徴を引用する第3の特徴乃至第12の特徴のいずれかにおいて、前記貫通孔は、前記表面の側から見た平面視において、前記表面弾性波の進行方向における最大幅と、前記表面弾性波の進行方向に対する直交方向における最大長とを有しており、前記最大長は、前記最大幅よりも大きいことを要旨とする。
 第14の特徴は、第2の特徴及び第2の特徴を引用する第3の特徴乃至第13の特徴のいずれかにおいて、前記貫通孔は、前記貫通孔によって反射する前記表面弾性波の反射波と前記櫛形電極対により生成される前記表面弾性波との干渉が低減するように設けられることを要旨とする。
 第15の特徴は、第2の特徴及び第2の特徴を引用する第3の特徴乃至第14の特徴のいずれかにおいて、前記貫通孔は、前記櫛形電極対を挟んで少なくとも2つの貫通孔を含むことを要旨とする。
 第16の特徴は、第2の特徴及び第2の特徴を引用する第3の特徴乃至第15の特徴のいずれかにおいて、前記櫛形電極対と前記貫通孔との間において、前記貫通孔に連続する親水性層が前記表面に設けられていることを要旨とする。
図1は、実施形態に係る香味吸引器1を示す図である。 図2は、実施形態に係る霧化ユニット100を示す図である。 図3は、SAWモジュール30を圧電素子基板31の表面側から見た平面視を示す図である。 図4は、SAWモジュール30の断面を示す図である。 図5は、エアロゾルの発生メカニズムについて説明するための図である。 図6は、変更例1に係る貫通孔34を説明するための図である。 図7は、変更例2に係る隔壁37を説明するための図である。 図8は、変更例2に係る隔壁37を説明するための図である。 図9は、変更例3に係る親水性層38を説明するための図である。 図10は、第1実験の結果を示す図である。 図11は、第2実験の結果を示す図である。 図12は、第3実験の結果を示す図である。
 以下において、実施形態について説明する。なお、以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。但し、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なる場合があることに留意すべきである。
 従って、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれる場合があることは勿論である。
 [開示の概要]
 背景技術で説明したように、圧電素子基板を用いる霧化ユニットを香味吸引器に用いる技術が提案されている。発明者等は、鋭意検討の結果、香味吸引器に用いる霧化ユニットにおいて圧電素子基板を用いる場合には、様々な工夫が必要であることを見出した。
 開示の概要に係る霧化ユニットは、櫛形電極対によって構成されるIDTを有する圧電素子基板と、霧化すべき液体を前記圧電素子基板に供給するように構成された液供給部とを備える。前記圧電素子基板は、前記櫛形電極対に高周波数(共振周波数)で電圧を印加することによって生じる表面弾性波によって前記液体を霧化するように構成されている。前記圧電素子基板は、前記表面弾性波によって霧化される所望エアロゾルに基づいて定められる数の前記櫛形電極対を有する。
 開示の概要によれば、櫛形電極対の数は、所望エアロゾルに基づいて定められる。従って、櫛形電極対に供給可能な電力が限られる霧化ユニットにおいて、液体の霧化効率の向上によって適切な霧化ユニットを提供することができる。
 [実施形態]
 (香味吸引器)
 以下において、実施形態に係る香味吸引器について説明する。図1は、実施形態に係る香味吸引器1を示す図である。
 図1に示すように、香味吸引器1は、霧化ユニット100と、液貯蔵部200と、センサ300と、制御部400と、電源500とを有する。香味吸引器1は、霧化ユニット100、液貯蔵部200、センサ300、制御部400及び電源500を収容するハウジング1Xを有する。ハウジング1Xは、図1に示すように矩形のボックス形状を有していてもよく、円筒形状を有していてもよい。香味吸引器1は、インレット1Aからアウトレット1Bまで連通するチャンバ1Cを有する。アウトレット1Bには、マウスピース1Dが設けられていてもよい。マウスピース1Dは、ハウジング1Xと一体であってもよく、ハウジング1Xと別体であってもよい。マウスピース1Dはフィルタを有していてもよい。
 霧化ユニット100は、液貯蔵部200から供給される霧化すべき液体を霧化する。霧化ユニット100は、表面弾性波(SAW;Surface Acoustic Wave)を用いて液体を霧化する。霧化ユニット100は、着脱可能に構成されたカートリッジであってもよい。霧化ユニット100の詳細については後述する。
 液貯蔵部200は、液体を収容する。液貯蔵部200は、着脱可能に構成されたカートリッジであってもよい。液貯蔵部200は、霧化ユニット100と一体構造となっていてもよい。液体は、水、グリセリン、プロピレングリコール、エタノールなどの溶媒を含んでもよい。液体は、香り及び味の少なくともいずれか一方に寄与する溶質(香味成分)を含んでもよい。香味成分は、揮発性成分及び不揮発性成分を含んでもよい。揮発性成分は、一般的に香料として使用される成分であればよい。揮発性成分は、植物由来成分であってもよく、合成成分であってもよい。例えば、揮発性成分は、メントール、リモネン、リナロール、バニリン、たばこ抽出物などである。不揮発性成分は、味覚に寄与する成分であってもよい。例えば、不揮発性成分は、グルコース、フルクトース、スクロース及びラクトースなどの糖類、タンニン、カテキン及びナリンジンなどの苦味物質、リンゴ酸、クエン酸などの酸類、塩類などである。液体は、乳化剤によって乳化された状態であってもよく、分散剤によって懸濁された状態であってもよい。液体は、グリセリン及びプロピレングリコールに不溶で、かつ、水に可溶な水溶性香料及びイオン性物質を含んでもよい。
 液貯蔵部200がカートリッジであり、後述するSAWモジュールが2以上の貫通孔を有する場合において、1つのカートリッジから2以上の貫通孔に液体が供給されてもよく、2以上のカートリッジから個別に2以上の貫通孔に液体が供給されてもよい。2以上のカートリッジが設けられる場合には、各カートリッジは、異なる種類の液体を貯蔵してもよい。例えば、第1カートリッジが揮発性成分を貯蔵し、第2カートリッジが不揮発性成分を貯蔵してもよい。
 液貯蔵部200がカートリッジである場合に、カートリッジは上述したマウスピース1Dを一体として含んでもよい。このような構成によれば、カートリッジの交換に伴ってマウスピース1Dも交換されるため、マウスピース1Dが衛生的に維持される。
 液貯蔵部200がカートリッジである場合に、カートリッジは、使い捨てタイプであってもよく、リフィルタイプでもよい。リフィルタイプとは、好みの液体をカートリッジにユーザが再充填するタイプである。
 センサ300は、ユーザのパフ動作を検出する。例えば、センサ300は、チャンバ1Cを通過する気体の流れを検知する。例えば、センサ300は流量センサである。流量センサは、チャンバ1C内に配置されたオリフィスを含む。流量センサは、オリフィスの上流とオリフィスの下流との間の差圧を監視し、監視された差圧によって空気の流れを検知する。
 制御部400は、プロセッサ及びメモリなどによって構成されており、香味吸引器1に設けられる各構成を制御する。制御部400は、着脱可能に構成された物品であってもよい。例えば、制御部400は、センサ300の検出結果によってパフ動作の開始を特定する。制御部400は、パフ動作の開始に応じて霧化ユニット100の霧化動作を開始してもよい。制御部400は、センサ300の検出結果によってパフ動作の停止を特定してもよい。制御部400は、パフ動作の停止に応じて霧化ユニット100の霧化動作を停止してもよい。制御部400は、パフ動作の開始から一定期間が経過した場合に霧化ユニット100の霧化動作を停止してもよい。
 実施形態では、制御部400は、後述するSAWモジュールを制御する電圧・周波数制御回路を含んでもよい。電圧・周波数調整回路は、霧化ユニット100の霧化動作として、SAWモジュール30に供給される電力(例えば、交流電圧)の周波数及び大きさを制御する。但し、後述するように、電圧・周波数調整回路は駆動回路基板20に設けられていてもよい。
 電源500は、香味吸引器1を駆動する電力を供給する。電源500は、マンガン、アルカリ、オキシライド、ニッケル、ニッケルマンガン、リチウムなどの一次電池であってもよく、ニッカド電池、ニッケル水素電池、リチウム電池などの二次電池であってもよい。電源500は、着脱可能に構成された物品であってもよい。
 (霧化ユニット)
 以下において、実施形態に係る霧化ユニットについて説明する。図2は、実施形態に係る霧化ユニット100を示す図である。
 図2に示すように、霧化ユニット100は、ハウジング10と、駆動回路基板20と、SAWモジュール30と、シーリング板40と、トップカバー50とを有する。
 ハウジング10は、駆動回路基板20、SAWモジュール30及びシーリング板40を収容する。ハウジング10は、霧化すべき液体を収容する収容体を収容してもよく、液体をSAWモジュール30に供給する液供給部(例えば、シリンジポンプ)を収容してもよい。
 駆動回路基板20は、SAWモジュール30を駆動する駆動回路を有する。駆動回路基板20は、上述した制御部400の一部(例えば、電圧・周波数制御回路)を含むと考えてもよい。或いは、駆動回路基板20が制御部400の一部であると考えてもよい。例えば、駆動回路は、電源500から供給される電力を用いてSAWモジュール30を駆動する。駆動回路は、SAWモジュール30に供給される電力(例えば、交流電圧)の周波数及び大きさを制御する。駆動回路は、SAWモジュール30に供給される液体の量を制御してもよい。
 SAWモジュール30は、後述するように、少なくとも1つの櫛形電極対によって構成されるIDTを有する圧電素子基板を有する。SAWモジュール30の詳細については後述する(図3及び図4を参照)。
 シーリング板40は、駆動回路基板20及びSAWモジュール30の上に配置される板状部材である。駆動回路基板20及びSAWモジュール30は、ハウジング10とシーリング板40との間に配置される。シーリング板40は、少なくとも圧電素子基板を露出させる開口41を有する。例えば、シーリング板40は、ステンレスによって構成される。
 トップカバー50は、シーリング板40の上に配置される。トップカバー50は、インレット51及びアウトレット52を有しており、インレット51からアウトレット52までの空気流路を有する。SAWモジュール30によって霧化されるエアロゾルは、インレット51から導入される空気とともにアウトレット52から導出される。トップカバー50は、空気流路の気密性を高めるOリング53を有してよい。例えば、トップカバー50は、耐熱性を有するポリカーボネートなどの樹脂によって構成されており、Oリング53は、弾性を有するシリコンなどの樹脂によって構成されてもよい。アウトレット52の位置は任意であるが、シーリング板40の開口41の直上に設けられていてもよい。このような構成によれば、SAWモジュール30から直上に向かって生じるエアロゾルを効率的に導くことができ、エアロゾルの流路を短縮することができる。アウトレット52はフィルタを有していてもよい。
 (SAWモジュール)
 以下において、実施形態に係るSAWモジュールについて説明する。図3は、SAWモジュール30を圧電素子基板31の表面側から見た平面視を示す図である。図4は、SAWモジュール30の断面を示す図である。
 図3及び図4に示すように、SAWモジュール30は、圧電素子基板31と、電極(本体部分32及び櫛形電極対33によって構成されるIDT)と、貫通孔34と、放熱機構35とを有する。圧電素子基板31は、櫛形電極対33に高周波数(共振周波数)で電圧を印加することによって生じるSAWによって液体を霧化するように構成される。
 圧電素子基板31は、本体部分32及び櫛形電極対33が配置される表面31Fと、表面31Fの反対側に設けられる裏面31Bとを有する。圧電素子基板31は、電圧の印加によって伸縮する圧電体を含む。圧電素子基板31のうち、櫛形電極対33が配置される部分を配置部分30Aと称することもある。圧電体は、少なくとも表面31Fを構成していればよい。圧電体としては、石英、チタン酸バリウム、ニオブ酸リチウムなどのセラミックなどによって構成される既知の圧電体を用いることができる。
 本体部分32は、電源500と電気的に接続される。本体部分32は、櫛形電極対33の一方である第1櫛形電極33Aと一体である第1本体部分32Aと、櫛形電極対33の他方である第2櫛形電極33Bと一体である第2本体部分32Bとを有する。第1本体部分32A及び第2本体部分32Bは、SAWの進行方向Aに対する直交方向Bにおいて配置領域30Aを挟んで配置される。電池から出力される電力は、本体部分32を通じて櫛形電極対33に供給される。
 櫛形電極対33は、第1櫛形電極33A及び第2櫛形電極33Bを有する。第1櫛形電極33A及び第2櫛形電極33Bは、SAWの進行方向Aにおいて交互に配置される。第1櫛形電極33Aは、第1本体部分32Aから直交方向Bに沿って延びる形状を有する。第2櫛形電極33Bは、第2本体部分32Bから直交方向Bに沿って延びる形状を有する。例えば、櫛形電極対33は、金メッキが施された金属などによって構成される。
 貫通孔34は、裏面31Bから表面31Fまで圧電素子基板31を貫通する孔である。貫通孔34は、液体を裏面31Bから表面31Fに導く流路を形成する。貫通孔34は、表面31Fの側から見た平面視において、SAWの進行方向Aにおける最大幅WMAXと、直交方向Bにおける最大長LMAXとを有する。最大長LMAXは、最大幅WMAXよりも大きい。言い換えると、貫通孔34は、直交方向Bに長い形状(例えば、楕円形状又は長方形状)を有する。貫通孔34が楕円形状又は長方形状である場合には、貫通孔34の長手軸が直交方向Bに沿っていればよい。直交方向Bに沿っているとは、貫通孔34の長手軸が直交方向Bに対して45°以下の傾きを有していればよい。最大長LMAXは、直交方向Bにおける配置領域30A(例えば、第1櫛形電極33A及び第2櫛形電極33Bのオーバーラップ部分)の長さよりも大きいことが好ましい。図3に示すように、貫通孔34は、櫛形電極対33を挟んで少なくとも2つの貫通孔を含むことが好ましい。
 放熱機構35は、圧電素子基板31によって生じる熱を奪うように構成された機構である。放熱機構35は、圧電素子基板31の熱伝導性よりも高い熱伝導性を有する材料によって構成される放熱層及びペルチェ素子の少なくともいずれか1つを含む。放熱機構35は、貫通孔34に連続する貫通孔35Aを有する。貫通孔35Aは、液体を圧電素子基板31の表面31Fに導くための孔である。図4に示す例では、放熱機構35は、圧電素子基板31の裏面31Bに配置される放熱層である。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、放熱機構35は、圧電素子基板31と接触していればよく、圧電素子基板31の表面31Fに配置されてもよい。放熱機構35は、ペルチェ素子であってもよい。放熱機構35は、放熱層及びペルチェ素子の双方を含んでもよい。例えば、放熱層としては、アルミニウム、銅、鉄などの金属が用いられてもよく、カーボン、窒化アルミニウム、セラミックが用いられてもよい。例えば、ペルチェ素子は、接着剤(グリース、エポキシ樹脂、金属ペースト)によって圧電素子基板31に貼り合わされてもよい。接着剤の熱伝導性は0.1W/m/Kよりも高いことが好ましい。接着層は薄い方が望ましく、薄い接着層はスクリーン印刷によって実現可能である。
 図4に示すように、圧電素子基板31の裏面31Bの側には、液体を圧電素子基板31に供給するように構成された液供給部60が設けられる。液供給部60は、貫通孔34及び貫通孔35Aを介して液体を圧電素子基板31の表面31Fに供給する。
 例えば、液供給部60はシリンジポンプである。このようなケースにおいて、貫通孔34及び貫通孔35Aは液体の流路を構成する。シリンジポンプは、手動式であってもよく、電動式であってもよい。
 図3では、液供給部60がシリンジポンプであるケースが例示されているが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、液供給部60は毛管現象によって液体を供給する部材であってもよい。このようなケースにおいて、液供給部60は液体を吸い上げる毛管部材を含み、貫通孔34及び貫通孔35Aは毛管部材を通すための孔を構成する。毛管部材の第1端は、少なくとも液貯蔵部200に達しており、毛管部材の第2端は、SAWモジュール30に達している。毛管部材は、貫通孔34及び貫通孔35Aの断面において、断面の少なくとも一部に配置される。毛管部材は、天然由来の繊維質材料、植物由来繊維材料、合成繊維材料の少なくともいずれか1つによって構成されてもよい。例えば、天然由来の繊維質材料は、植物乾燥物、植物乾燥物の裁断物、葉たばこの裁断物、果実乾燥物、果実乾燥物の裁断物、野菜乾燥物、野菜乾燥物の裁断物の少なくともいずれか1つであってもよい。例えば、植物由来繊維材料は、脱脂綿、麻繊維の少なくともいずれか1つであってもよい。毛管部材は、シート状に成形された植物乾燥物の裁断物、例えば、濾紙やたばこシートの裁断物などであってもよい。
 さらに、液供給部60は、シリンジポンプ及び毛管部材の組合せであってもよい。液貯蔵部200に貯蔵される液体の残量が閾値以上である場合に、毛管部材によって液体が供給され、液体の残量が閾値未満である場合に、シリンジポンプによって液体が供給されてもよい。所定基準に基づいてシリンジポンプ及び毛管部材が制御部400によって使い分けられてもよい。
 液供給部60は、液貯蔵部200がカートリッジである場合には、カートリッジの装着に応じて自動的に液体をSAWモジュール30に供給してもよい。液供給部60は、香味吸引器1を駆動するための電源スイッチが設けられる場合には、電源スイッチのオンに応じて自動的に液体をSAWモジュール30に供給してもよい。
 図4に示すように、SAWモジュール30は、コーティング層36を含んでもよい。コーティング層36は、圧電素子基板31の全部を被覆していてもよく、圧電素子基板31の一部を被覆していてもよい。コーティング層36は、貫通孔34の内側に設けられてもよい。このような構成によれば、圧電素子基板31への液体の接触を抑制することができる。さらには、コーティング層36は、貫通孔34の内側に加えて、貫通孔35Aの内側に設けられてもよい。このような構成によれば、圧電素子基板31への液体の接触をさらに抑制することができる。
 コーティング層36は、液体の付着等に伴う圧電素子基板31の変性を抑制する材料によって構成されていればよい。例えば、コーティング層36は、ポリプロピレン及びポリエチレンなどの高分子材料によって構成されていてもよい。コーティング層36は、金属、カーボン、テフロン(登録商標)、ガラス、パリレン、二酸化ケイ素、二酸化チタンなどによって構成されてもよい。
 このような前提下において、圧電素子基板31は、SAWによって霧化される所望エアロゾルに基づいて定められる数の櫛形電極対33を有する。具体的には、櫛形電極対33の数は、SAWによって霧化されるエアロゾルの霧化効率に基づいて定められる。櫛形電極対33に含まれ、互いに隣接する電極の間隔及び進行方向における電極の幅は、SAWによって霧化されるエアロゾルの所望粒径に基づいて設定される周波数に応じて定められる。
 ここで、所望エアロゾルとは、所望粒径のエアロゾルを個数濃度のピークとして含むエアロゾルである。霧化効率とは、櫛形電極対33に供給される電力が一定である場合において、エアロゾルの個数濃度の高さである。個数濃度は、単位体積当たりに含まれるエアロゾルの粒子の数である。例えば、個数濃度は、108個/cm3以上である。
 実施形態では、櫛形電極対33に供給される電力は、霧化ユニット100を有する香味吸引器が備える電池によって賄われる。このような環境下において、櫛形電極対33に供給される電力は、3W以上であることが好ましい。電力が3W以上であることによって、液体の霧化が適切に生じる。一方で、櫛形電極対33に供給される電力は、10W以下であることが好ましい。電力が10W以下であることによって、電池の供給可能電力及び容量などの制約下において、櫛形電極対33、圧電素子基板及び液体の過加熱などを抑制しながら、櫛形電極対33に供給される電力を適切に制御することができる。
 一般的には、櫛形電極対33に供給される電力の減少は、SAWモジュール30の過加熱を抑制することができるが、エアロゾル量の減少をも引き起こす。このような前提下において、SAWモジュール30の過加熱を抑制する観点では、櫛形電極対33に供給される電力の量は、PWM(Pulse Width Modulation)によって制御されてもよい。このような構成によれば、SAWによって生じるエアロゾル量の減少を抑制しながらも、PWMによってSAWモジュール30の過加熱を抑制することができる。
 このような電力の制約下において、櫛形電極対33の数は、10以上であることが好ましい。このような構成によれば、高い霧化効率で液体を霧化することができる。一方で、櫛形電極対33の数は、80以下であることが好ましい。このような構成によれば、周波数帯が狭くなり過ぎず、霧化ユニット100の製造バラツキを考慮しても、適切な霧化を実現することができる。
 互いに隣接する電極の間隔及び進行方向における電極の幅は、櫛形電極対33に供給される電力の周波数によって必然的に定まる。周波数が高いほど、互いに隣接する電極の間隔が狭くなり、エアロゾルの粒径が小さくなる。このような関係下において、例えば、ピークの個数濃度を有する所望粒径は、0.2μm~1.0μmであってもよい。このようなケースにおいて、周波数は、20MHz以上であることが好ましい。このような構成によれば、ピークの個数濃度を有する粒径を所望粒径の範囲に収めることができる。一方で、周波数は、200MHz以下であることが好ましい。このような構成によれば、電極の間隔が狭くなり過ぎ、電極のショートが生じる可能性を軽減することができる。
 上述したように、発明者等は、鋭意検討の結果、櫛形電極対33に供給可能な電力が制約される条件下において、エアロゾルの霧化効率に基づいて櫛形電極対33の数を定めるという新たな知見を得たことに留意すべきである。発明者等は、エアロゾルの所望粒径に基づいて設定される周波数に応じて電極の間隔(すなわち、周波数)を定めるという知見を得たことにも留意すべきである。さらには、発明者等は、電極の間隔(すなわち、周波数或いは所望粒径)に応じて霧化効率が変わり得るという知見に基づいて、所望エアロゾルに基づいて櫛形電極対33の数を定めるという新たな知見を得たことに留意すべきである。所望エアロゾルは、所望粒径のエアロゾルが所望分布で含まれるエアロゾルである。
 さらに、発明者等は、鋭意検討の結果、櫛形電極対33の長さ(以下、H)とSAWの波長(以下、λ0)との比率(以下、R)が所定範囲である場合に、エアロゾルの霧化効率が高いという新たな知見を得た。R(=H/λ0)は、10以上であることが好ましく、150以下であることが好ましい。さらに、Rは、50以下であることが好ましい。ここで、λ0は、櫛形電極対33に供給される電力の周波数(以下、f)とSAWの伝搬速度(以下、v)との比率(f/v)によって表される。fは、電極の間隔及び進行方向における電極の幅と相関を有しており、vは、櫛形電極対33が設けられる圧電素子基板の種類(特性)と相関を有する。言い換えると、櫛形電極対33の長さ、電極の間隔及び圧電素子基板の種類は、10≦R≦150の関係が満たされるように定められることが好ましい。このような構成によれば、エアロゾルの霧化効率の高い霧化ユニット100を提供することができる。
 (貫通孔の形状)
 以下において、実施形態に係る貫通孔の形状について説明する。図5は、エアロゾルの発生メカニズムについて説明するための図である。
 図5に示すように、貫通孔34から露出する液体のうち、SAWと接触する部分に相対的に近い部分は薄膜部分71を構成する。貫通孔34から露出する液体のうち、SAWと接触する部分から相対的に遠い部分は厚膜部分72を構成する。薄膜部分71から霧化するエアロゾル81の粒径は、厚膜部分72から霧化するエアロゾル82の粒径よりも小さい。従って、所望粒径が比較的に小さい粒径(例えば、0.2μm~1.0μm)である場合には、圧電素子基板31を表面31Fの側から見た平面視において、薄膜部分71の面積を大きくすることが有効である。このような観点から、最大長LMAXが最大幅WMAXよりも大きい形状を貫通孔34が有することが好ましい。
 さらには、最大長LMAXに相当する直径を有する円形状を有する貫通孔を想定すると、貫通孔から露出する液体の面積が大きくなり過ぎ、ユーザが香味吸引器1を斜めに傾けた場合に、液体が圧電素子基板31上に流れ出る可能性もある。このような観点からも、最大長LMAXが最大幅WMAXよりも大きい形状を貫通孔34が有することが好ましい。
 (作用及び効果)
 実施形態によれば、櫛形電極対33の数は、所望エアロゾルに基づいて定められる。従って、櫛形電極対33に供給可能な電力が限られる霧化ユニット100において、液体の霧化効率の向上によって適切な霧化ユニットを提供することができる。
 [変更例1]
 以下において、実施形態の変更例1について説明する。以下においては、実施形態に対する相違点について主として説明する。
 変更例1において、貫通孔34は、実施形態と同様に、最大長LMAXが最大幅WMAXよりも大きい形状を有する。このような前提下において、図6に示すように、貫通孔34は、貫通孔34によって反射するSAWの反射波と櫛形電極対33により生成されるSAWとの干渉が低減するように設けられる。具体的には、貫通孔34の長手軸は、直交方向Bに対して傾きを有することが好ましい。貫通孔34の長手軸が直交方向Bに対して30°以上かつ45°以下の傾きを有していてもよい。なお、貫通孔34の形状は、図6に示す楕円形状に限定されるものではなく、矩形形状であってもよい。
 さらに、貫通孔34は、楕円形状及び矩形形状以外の形状を有しておいてもよい。このようなケースであっても、貫通孔34によって反射するSAWの反射波と櫛形電極対33により生成されるSAWとの干渉が低減するように設けられる。例えば、貫通孔34の少なくとも一部は、貫通孔34とSAWが接触するエッジラインによって区画されており、エッジラインは、SAWの進行方向Aに対する直交方向Bに対して傾きを有する。ここで、エッジラインは、直交方向Bと平行な部分を有していてもよい。但し、エッジラインの少なくとも半分以上の部分は直交方向Bに対して傾きを有することが好ましい。エッジラインの少なくとも半分以上の部分は、直交方向Bに対して30°以上かつ45°以下の傾きを有することが好ましい。貫通孔34が楕円形状又は長方形状である場合には、貫通孔34の長手軸が直交方向Bに対して30°以上かつ45°以下の傾きを有していてもよい。
 このような構成によれば、櫛形電極対33に高周波数(共振周波数)で電圧を印加することによって生じるSAWが貫通孔34で反射するSAWの反射波によって干渉されにくい。従って、圧電素子基板31の耐久性が向上し、エアロゾルの霧化効率も向上する。
 [変更例2]
 以下において、実施形態の変更例2について説明する。以下においては、実施形態に対する相違点について主として説明する。
 変更例2において、SAWモジュール30は、貫通孔34から露出する液体と配置部分30Aとを隔てる隔壁37を有する。隔壁37は、配置部分30Aの全体を覆っていることが好ましい。さらに、隔壁37は、インレット51からアウトレット52までの空気流路と配置部分30Aとを隔てるように構成されてもよい。このような構成によれば、液体の付着及びインレット51から導入される空気の衝突に伴う櫛形電極対33の劣化を抑制することができる。
 図7に示すように、隔壁37は、配置部分30Aと貫通孔34との間において圧電素子基板31の表面31Fと接触するように表面31Fに設けられてもよい。このような構成によれば、液体の付着等に伴う櫛形電極対33の劣化を確実に抑制することができる。
 図8に示すように、隔壁37は、配置部分30Aと貫通孔34との間において圧電素子基板31の表面31Fと接触しないように表面31Fに設けられてもよい。SAWの伝搬が隔壁37によって妨げられる事態を回避しながらも、液体の付着等に伴う櫛形電極対33の劣化をある程度抑制することができる。さらに、SAWの伝搬のために設けられる隔壁37と表面31Fとの間の間隙は数ミクロン程度であってもよい。このような間隙であれば、櫛形電極対33の劣化を十分に抑制することができる。
 [変更例3]
 以下において、実施形態の変更例3について説明する。以下においては、実施形態に対する相違点について主として説明する。
 変更例3において、図9に示すように、櫛形電極対33と貫通孔34との間において、貫通孔34に連続する親水性層38が圧電素子基板31の表面31Fに設けられる。例えば、親水性層38は、テフロン(登録商標)樹脂、ガラス繊維などによって構成される。親水性層38は、一般的に知られている親水化処理技術によって形成可能である。例えば、親水化処理技術は、アセテートなどの親水性高分子膜の形成、ダイアモンドライクカーボン成膜処理、プラズマ処理、表面凹凸処理、又は、これらの組合せなどであってもよい。このような構成によれば、貫通孔34から露出する液体が親水性層38に移動しやすく、親水性層38上に液体の薄膜が形成されやすい。従って、親水性層38上に形成される薄膜から小さい粒径のエアロゾルを発生することができる。例えば、所望粒径が比較的に小さい粒径(例えば、0.2μm~1.0μm)である場合に、親水性層38が設けられることが好ましい。
 [変更例4]
 以下において、実施形態の変更例4について説明する。以下においては、実施形態に対する相違点について主として説明する。
 変更例4において、香味吸引器1の状態を表示する表示装置が設けられる。表示装置は、香味吸引器1のハウジング1Xの外面に設けられてもよく、香味吸引器1とは別体で設けられてもよい。表示装置が香味吸引器1と別体である場合には、表示装置は香味吸引器1と通信を行う機能を有する。表示装置は、液晶又は有機ELなどのディスプレイを含む。表示装置は、液貯蔵部200に貯蔵される液体の残量を表示してもよく、ユーザによって実行されたパフ動作の回数を表示してもよい。
 [実験結果]
 (第1実験)
 以下において、第1実験について説明する。第1実験では、櫛形電極対33の数を変更することによって、エアロゾルの霧化状態を目視で確認した。図10は第1実験の結果を示す図である。
 N=20のサンプルでは、櫛形電極対33の数が20であり、9.5Wの電力を46.09MHzの周波数で櫛形電極対33に印加した。N=40のサンプルでは、櫛形電極対33の数が40であり、9.0Wの電力を46.42MHzの周波数で櫛形電極対33に印加した。N=80のサンプルでは、櫛形電極対33の数が80であり、8.0Wの電力を46.505MHzの周波数で櫛形電極対33に印加した。
 図10に示すように、N=20のサンプルのエアロゾル量よりもN=40のサンプルのエアロゾル量が多く、N=40のサンプルのエアロゾル量よりもN=80のサンプルのエアロゾル量が多いことが確認された。このような実験結果から、櫛形電極対33の数が多いほど霧化効率が高いことが目視で確認された。
 なお、櫛形電極対33の数が160であるサンプルについても実験を行ったが、このようなサンプルでは霧化が生じないことが確認された。このような結果は、第2実験で説明するように、NBWが狭くなり過ぎて使用可能な周波数が狭くなり過ぎたため、適切な霧化が生じなかったためであると考えられる。
 (第2実験)
 以下において、第2実験について説明する。第2実験では、櫛形電極対33の数を変更することによって、NBWを確認した。図11は第2実験の結果を示す図である。図11において、“N”は、櫛形電極対33の数である。“Frequency”は、櫛形電極対33に印加される交流電圧の周波数である。“NBW”は、SAWのパワー反射係数の度合いが閾値よりも小さいSAWの共振周波数を中心とする周波数帯である。小さい度合いのSAWのパワー反射係数は、多くの電力エネルギーが機械エネルギーに変換されたことを意味する。すなわち、SAWの共振周波数を中心とする周波数帯であるNBWにおいて、最大のエネルギー変換が達成される。
 図11に示すように、櫛形電極対33の数の増大に伴ってNBW(Null Bandwidth)が狭くなることが確認された。上述したように、N=160のサンプルについては、NBWが狭くなり過ぎて使用可能な周波数が狭くなり過ぎたため、適切な霧化が生じないと推定されることが確認された。
 このように、第1実験の結果から櫛形電極対33の数の増大に伴って霧化効率が向上することが確認されたものの、第2実験の結果から櫛形電極対33の数が多すぎると却って霧化効率が低下することが確認された。すなわち、第1実験及び第2実験の結果から、エアロゾルの霧化効率に基づいて櫛形電極対33の数を定めることが好ましいとことが確認された。言い換えると、櫛形電極対33の数は、NBWが所定幅を下回らないように、かつ、エアロゾル量が閾値以上であるという条件を満たすように定められることが好ましいことが確認された。
 (第3実験)
 以下において、第3実験について説明する。3つのサンプルについて、平均体積径(Dv50)に係る周波数の効果を確認した。図12は第3実験の結果を示す図である。
 「Straight IDT-2.25mm」は、2.25mmの長さを有する直線形状の櫛形電極対33を有するサンプルである。「Straight IDT-4.5mm」は、4.5mmの長さを有する直線形状の櫛形電極対33を有するサンプルである。「Focussed IDT-50°」は、2.25mmの長さを有しており、50°の中心角を有する扇形形状の櫛形電極対33を有するサンプルである。
 図12に示すように、櫛形電極対33のデザインによらずに、周波数の増加に伴って平均体積径(Dv50)が小さくなることが確認された。このような結果によれば、エアロゾルの所望粒径に基づいて電極の間隔及び電極の幅(すなわち、周波数)を定めればよいことが確認された。
 [その他の実施形態]
 本発明は上述した実施形態によって説明したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、この発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
 実施形態では、液供給部60は、圧電素子基板31の裏面31Bの側に設けられる。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、液供給部60は、圧電素子基板31の表面31Fの側に設けられてもよい。このようなケースにおいて、液供給部60は、圧電素子基板31の表面31Fに液体を滴下してもよい。また、圧電素子基板31は、貫通孔34を有していなくてもよい。
 実施形態では、櫛形電極対33は、直線形状を有する。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、櫛形電極対33は、扇形形状を有していてもよい。
 実施形態では、櫛形電極対33の数は、SAWによって霧化されるエアロゾルの霧化効率に基づいて定められる。しかしながら、実施形態は、これに限定されるものではない。例えば、櫛形電極対33の数は、櫛形電極対33に供給可能な電力の大きさに基づいて定められてもよい。櫛形電極対33の数は、液体を構成する溶質又は溶媒の種類に基づいて定められてもよい。櫛形電極対33の数は、SAWモジュールに供給される液体の供給方法及び供給速度に基づいて定められてもよい。
 実施形態では、香味吸引器1は、インレット1Aを有する。しかしながら、実施形態は、これに限定されるものではない。香味吸引器1は、インレット1Aを有していなくてもよい。このようなケースにおいて、ユーザは、マウスピース1Dを咥えずに、マウスピース1Dから流出されるエアロゾルを外気とともに吸い込む。
 実施形態では特にふれていないが、ユーザが吸引するエアロゾルの量は、ユーザによって設定可能であってもよい。香味吸引器1は、ユーザによって設定されたエアロゾルの量に基づいて、SAWモジュール30に印加される電圧を調整してもよく、液供給部60からSAWモジュール30に供給される液体の量を調整してもよい。
 実施形態では、香味吸引器1が1つのSAWモジュール30を有するケースを例示した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではない。香味吸引器1は、2以上のSAWモジュール30を有していてもよい。
 実施形態では特に触れていないが、香味吸引器1は、電源スイッチを有していてもよい。香味吸引器1は、電源スイッチのオンによって駆動モードで動作してもよい。駆動モードは、香味吸引器1に設けられる各構成に電力が供給されるモードであり、例えば、霧化ユニット100の霧化動作を開始可能なモードである。香味吸引器1は、電源スイッチがオフである状態において待機モードで動作してもよい。待機モードは、電源スイッチのオンを検出可能な待機電力で動作するモードである。
 実施形態では特に触れていないが、香味吸引器1は、香味吸引器1の温度(例えば、大気温度)を検出する温度センサを有していてもよい。香味吸引器1は、香味吸引器1の温度が下限温度を下回る場合に、液体の霧化動作を行わない機能を有していていもよい。香味吸引器1は、香味吸引器1の温度が上限温度を上回る場合に、液体の霧化動作を行わない機能を有していていもよい。
 実施形態では特に触れていないが、香味吸引器1は、液体の残量を検出する残量センサを有していてもよい。残量センサは、貫通孔34内に設けられてもよく、貫通孔34内の液体の表面水位を検出してもよい。残量センサの検出結果によって液体の表面水位が制御されてもよい。霧化ユニット100及び液貯蔵部200の少なくともいずれかがカートリッジである場合には、香味吸引器1は、カートリッジの有無を検出する感知センサを有していてもよい。カートリッジが存在していない場合に、香味吸引器1は、液体の霧化動作を行わない機能を有していていもよい。
 実施形態では、香味吸引器1は、センサ300を有する。しかしながら、実施形態は、これに限定されるものではない。香味吸引器1は、センサ300に代えて、霧化ユニット100の駆動に用いる駆動スイッチを有していてもよい。香味吸引器1は、駆動スイッチのオンに応じて霧化ユニット100の霧化動作を開始してもよい。香味吸引器1は、駆動スイッチのオフに応じて霧化ユニット100の霧化動作を停止してもよい。香味吸引器1は、駆動スイッチのオンから一定期間が経過した場合に霧化ユニット100の霧化動作を停止してもよい。
 実施形態では特に触れていないが、香味吸引器1に設けられるスイッチは、上述した電源スイッチ及び駆動スイッチ以外のスイッチでもよい。例えば、スイッチは、香味吸引器1が有する2以上の動作モードを切り替えるスイッチでもよい。香味吸引器1に設けられるスイッチは、メカニカルスイッチであってもよく、タッチパネルであってもよい。
 実施形態では特に触れていないが、香味吸引器1は、液貯蔵部200から霧化ユニット100に液体を供給するための配管の未使用液体を液貯蔵部200に戻す機能を有していてもよい。香味吸引器1は、未使用液体を溜める液溜め機構など、未使用液体がマウスピース1Dを介して流出するのを防ぎ、未使用液体を再利用する機構を有していてもよい。
 実施形態によれば、液体の霧化効率を向上することが可能な霧化ユニットを提供することができる。

Claims (16)

  1.  櫛形電極対によって構成されるIDTを有する圧電素子基板と、
     霧化すべき液体を前記圧電素子基板に供給するように構成された液供給部とを備え、
     前記圧電素子基板は、前記櫛形電極対に高周波で電圧を印加することによって生じる表面弾性波によって前記液体を霧化するように構成されており、
     前記圧電素子基板は、前記表面弾性波によって霧化される所望エアロゾルに基づいて定められる数の前記櫛形電極対を有することを特徴とする、霧化ユニット。
  2.  前記圧電素子基板は、前記櫛形電極対が配置される表面と、前記表面の反対側に設けられる裏面と、前記裏面から前記表面まで貫通する貫通孔とを有しており、
     前記液供給部は、前記裏面の側に設けられており、前記貫通孔を介して前記表面に前記液体を供給するように構成される、請求項1に記載の霧化ユニット。
  3.  前記圧電素子基板によって生じる熱を奪うように構成された放熱機構を備える、請求項2に記載の霧化ユニット。
  4.  前記放熱機構は、前記圧電素子基板の熱伝導性よりも高い熱伝導性を有する材料によって構成される放熱層及びペルチェ素子の少なくともいずれか1つを含む、請求項3に記載の霧化ユニット。
  5.  前記液体が通る流路において、前記圧電素子基板の一部又は全部を被覆するコーティング層を備える、請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の霧化ユニット。
  6.  前記コーティング層は、少なくとも前記貫通孔の内側に設けられる、請求項2を引用する請求項5に記載の霧化ユニット。
  7.  前記圧電素子基板は、前記櫛形電極対が設けられる配置部分を有しており、
     前記液体と前記配置部分とを隔てる隔壁を備える、請求項1乃至請求項6のいずれかに記載の霧化ユニット。
  8.  前記隔壁は、前記配置部分の全体を覆っている、請求項7に記載の霧化ユニット。
  9.  前記隔壁は、前記配置部分と前記貫通孔との間において前記表面と接触するように前記表面に設けられる、請求項2を引用する請求項7又は請求項8に記載の霧化ユニット。
  10.  前記隔壁は、前記配置部分と前記貫通孔との間において前記表面と接触しないように前記表面に設けられる、請求項2を引用する請求項7又は請求項8に記載の霧化ユニット。
  11.  前記櫛形電極対の数は、前記表面弾性波によって霧化されるエアロゾルの霧化効率に基づいて定められる、請求項1乃至請求項10のいずれかに記載の霧化ユニット。
  12.  前記櫛形電極対に含まれ、互いに隣接する電極の間隔は、前記表面弾性波によって霧化されるエアロゾルの所望粒径に基づいて設定される周波数に応じて定められる、請求項1乃至請求項11のいずれかに記載の霧化ユニット。
  13.  前記貫通孔は、前記表面の側から見た平面視において、前記表面弾性波の進行方向における最大幅と、前記表面弾性波の進行方向に対する直交方向における最大長とを有しており、
     前記最大長は、前記最大幅よりも大きい、請求項2及び請求項2を引用する請求項3乃至請求項12のいずれかに記載の霧化ユニット。
  14.  前記貫通孔は、前記貫通孔によって反射する前記表面弾性波の反射波と前記櫛形電極対により生成される前記表面弾性波との干渉が低減するように設けられる、請求項2及び請求項2を引用する請求項3乃至請求項13のいずれかに記載の霧化ユニット。
  15.  前記貫通孔は、前記櫛形電極対を挟んで少なくとも2つの貫通孔を含む、請求項2及び請求項2を引用する請求項3乃至請求項14のいずれかに記載の霧化ユニット。
  16.  前記櫛形電極対と前記貫通孔との間において、前記貫通孔に連続する親水性層が前記表面に設けられている、請求項2及び請求項2を引用する請求項3乃至請求項15のいずれかに記載の霧化ユニット。
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