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JP7599098B2 - Atomization device - Google Patents
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JP7599098B2 - Atomization device - Google Patents

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Description

本開示は、霧化装置に関する。 The present disclosure relates to a nebulization device.

従来、除菌、脱臭等に用いられるミストを発生させる霧化装置がある(例えば、特許文献1参照)。特許文献1には、超音波発生器を用いて液体を霧化させる装置が開示されている。Conventionally, there are atomization devices that generate mist for use in sterilization, deodorization, etc. (See, for example, Patent Document 1). Patent Document 1 discloses a device that atomizes liquid using an ultrasonic generator.

特表平6-507836号公報Special Publication No. 6-507836

超音波振動子から発せられる超音波振動が液体に与えられると、振動エネルギーを受けた液体の水面から液柱が隆起する。液柱の表面にはキャピラリー波と呼ばれる微細な波が発生し、波の振幅が臨界点を超えたときに波の頭頂部が破断してミストが発生すると考えられている。When ultrasonic vibrations emitted from an ultrasonic transducer are applied to a liquid, a liquid column rises from the surface of the liquid that has received the vibration energy. Microscopic waves called capillary waves are generated on the surface of the liquid column, and it is thought that when the amplitude of the waves exceeds a critical point, the top of the wave breaks off, generating mist.

ここで、超音波振動を用いた液体の霧化では、液体に与えられる振動の周波数が高い程、液柱から発生するミストのサイズが小さくなる。Here, when atomizing a liquid using ultrasonic vibrations, the higher the frequency of the vibrations applied to the liquid, the smaller the size of the mist generated from the liquid column.

例えば、除菌、脱臭等に用いられるミストには、効果の観点から、粒径がナノメートルオーダからマイクロメートルオーダであることが求められる。微細化されたミストであれば、空間に噴霧されることで、ミストの空間に位置する菌及び悪臭ガス等との衝突確率及びミストの拡散性が向上され得る。For example, from the perspective of effectiveness, mist used for sterilization, deodorization, etc. is required to have a particle size on the order of nanometers to micrometers. If the mist is finely divided and sprayed into space, the probability of collision with bacteria, foul-smelling gases, etc. present in the space and the diffusion of the mist can be improved.

しかしながら、超音波振動子が動作する固有周波数(基本共振周波数)を高くするためには、超音波振動子の厚みを薄くすることが必要となる。そのため、超音波振動子が動作する基本共振周波数を高くしようとする程、超音波振動子の製造が困難となる。これにより、超音波振動子を用いた液体の霧化では、ミストのサイズを小さくすることが難しい。However, in order to increase the natural frequency (fundamental resonant frequency) at which an ultrasonic transducer operates, it is necessary to reduce the thickness of the ultrasonic transducer. Therefore, the higher the fundamental resonant frequency at which an ultrasonic transducer operates, the more difficult it becomes to manufacture the ultrasonic transducer. This makes it difficult to reduce the size of the mist when atomizing liquids using an ultrasonic transducer.

また、液体に与える振動の周波数を高くした場合、ミストの発生量が著しく低下してしまうことが知られている。 It is also known that if the frequency of vibration applied to the liquid is increased, the amount of mist generated decreases significantly.

本開示は、ミストの粒径を適切なサイズに制御でき、且つ、ミストの発生量の低下を抑制できる霧化装置を提供する。 The present disclosure provides a nebulization device that can control the particle size of the mist to an appropriate size and suppress a decrease in the amount of mist generated.

本開示の一態様に係る霧化装置は、複数の共振点を有する超音波振動子と、超音波振動子を発振動作させる駆動制御部と、超音波振動子が発する音波、及び、音波を伝搬する液体が通過し、液体を柱状に噴出するための噴出口を有する貫通孔が設けられた部材と、を備え、駆動制御部は、超音波振動子の1次の共振周波数よりも高次の共振周波数で超音波振動子を発振動作させる。 The atomization device according to one aspect of the present disclosure comprises an ultrasonic vibrator having multiple resonance points, a drive control unit that causes the ultrasonic vibrator to oscillate, and a member having a through hole through which the sound waves emitted by the ultrasonic vibrator and the liquid propagating the sound waves pass and which has an outlet for ejecting the liquid in a columnar form, and the drive control unit causes the ultrasonic vibrator to oscillate at a higher resonance frequency than the first resonance frequency of the ultrasonic vibrator.

本開示によれば、ミストの粒径を適切なサイズに制御でき、且つ、ミストの発生量の低下を抑制できる霧化装置を提供できる。 According to the present disclosure, it is possible to provide a nebulization device that can control the particle size of the mist to an appropriate size and suppress a decrease in the amount of mist generated.

図1は、実施の形態1に係る霧化装置の構成を示す概略断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the atomization device according to the first embodiment. 図2は、実施の形態1に係る霧化装置が備える部材を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing members included in the atomization device according to the first embodiment. 図3は、超音波振動子のインピーダンス特性の一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an example of the impedance characteristics of an ultrasonic transducer. 図4は、液体に印加される振動周波数に対するミストの粒径を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the particle size of the mist relative to the vibration frequency applied to the liquid. 図5は、実施の形態1の変形例に係る霧化装置の構成を示す概略断面図である。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a spray device according to a modified example of the first embodiment. 図6は、実施の形態2に係る霧化装置の構成を示す概略断面図である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the atomization device according to the second embodiment. 図7は、噴出口の径とビーム径との関係を説明するための図である。FIG. 7 is a diagram for explaining the relationship between the nozzle diameter and the beam diameter. 図8は、実施の形態3に係る霧化装置の構成を示す概略断面図である。FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the atomization device according to the third embodiment.

以下では、本開示の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本開示の一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置及び接続形態、ステップ、ステップの順序等は、一例であり、本開示を限定する趣旨ではない。 Below, the embodiments of the present disclosure are described in detail with reference to the drawings. Note that each of the embodiments described below shows a specific example of the present disclosure. Therefore, the numerical values, shapes, materials, components, arrangement and connection of the components, steps, order of steps, etc. shown in the following embodiments are merely examples and are not intended to limit the present disclosure.

また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。したがって、例えば、各図において縮尺等は必ずしも一致しない。また、各図において、実質的に同一の構成については同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する場合がある。In addition, each figure is a schematic diagram and is not necessarily an exact illustration. Therefore, for example, the scale and the like do not necessarily match in each figure. In addition, in each figure, substantially the same configuration is given the same symbol, and duplicate explanations may be omitted or simplified.

また、本明細書及び図面において、X軸、Y軸及びZ軸は、三次元直交座標系の三軸を示している。各実施の形態では、Z軸方向を鉛直方向とし、Z軸に垂直な方向(XY平面に平行な方向)を水平方向としている。なお、各実施の形態では、Z軸正方向を鉛直上方として説明する。In addition, in this specification and the drawings, the X-axis, Y-axis, and Z-axis refer to the three axes of a three-dimensional Cartesian coordinate system. In each embodiment, the Z-axis direction is the vertical direction, and the direction perpendicular to the Z-axis (parallel to the XY plane) is the horizontal direction. Note that in each embodiment, the positive direction of the Z-axis is described as being vertically upward.

(実施の形態1)
[構成]
図1は、実施の形態1に係る霧化装置100の構成を示す概略断面図である。図2は、実施の形態1に係る霧化装置100が備える部材130を示す斜視図である。なお、図1においては、制御部150を機能的なブロックとして図示している。制御部150は、超音波振動子120及び供給部140と制御線等により制御可能に接続されており、各装置を制御する。制御部150は、例えば、マイコン(マイクロコントローラ)等で実現され、霧化装置100の図示しない外殻筐体の内部に配置されている。制御部150は、例えば、図示しない外郭筐体の外側に取り付けられていてもよい。
(Embodiment 1)
[composition]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the atomizing device 100 according to the first embodiment. FIG. 2 is a perspective view showing a member 130 included in the atomizing device 100 according to the first embodiment. In FIG. 1, the control unit 150 is illustrated as a functional block. The control unit 150 is controllably connected to the ultrasonic transducer 120 and the supply unit 140 by a control line or the like, and controls each device. The control unit 150 is realized, for example, by a microcomputer (microcontroller) or the like, and is disposed inside an outer shell housing (not shown) of the atomizing device 100. The control unit 150 may be attached, for example, to the outside of the outer shell housing (not shown).

霧化装置100は、液体200をミスト化(霧化)して、大気中で浮遊する浮遊性を有するミスト220を発生するミスト発生装置である。例えば、霧化装置100は、超音波振動子120が超音波振動することにより超音波振動子120から発せられる音波(以下、ビーム230と呼称する)を用いて、部材130に設けられた(形成された)噴出口132から液体200からなる液柱210を噴出させる。噴出口132から噴出された液柱210の表面からは、無数のミスト220が発せられる。これにより、霧化装置100は、ミスト220を発生させる。The mist generating device 100 is a mist generating device that turns (atoms) the liquid 200 into mist and generates the mist 220 that has buoyancy and floats in the atmosphere. For example, the mist generating device 100 uses sound waves (hereinafter referred to as beam 230) emitted from the ultrasonic vibrator 120 when the ultrasonic vibrator 120 vibrates ultrasonically to eject a liquid column 210 made of the liquid 200 from a nozzle 132 provided (formed) in a member 130. Countless mist particles 220 are emitted from the surface of the liquid column 210 ejected from the nozzle 132. In this way, the mist generating device 100 generates the mist 220.

ミスト220は、液体200がミスト化された複数の液体粒子のうちの1つである。霧化装置100は、例えば、加湿装置、脱臭装置、又は、殺菌装置等に利用される。The mist 220 is one of multiple liquid particles formed by misting the liquid 200. The misting device 100 is used, for example, in a humidifier, a deodorizer, or a sterilizer.

液体200は、水であるが、油等の任意の液体が用いられてもよい。また、液体200には、香料成分又は殺菌成分等が含まれていてもよい。例えば、液体200が香料成分を含む場合には、霧化装置100は、香料成分を含むミスト220を発生する香り発生器である。或いは、例えば、液体200が次亜塩素酸等の殺菌成分を含む場合には、霧化装置100は、殺菌装置である。The liquid 200 is water, but any liquid such as oil may be used. The liquid 200 may also contain a fragrance component or a sterilizing component. For example, if the liquid 200 contains a fragrance component, the mist generation device 100 is a fragrance generator that generates a mist 220 containing the fragrance component. Alternatively, for example, if the liquid 200 contains a sterilizing component such as hypochlorous acid, the mist generation device 100 is a sterilizing device.

ミスト220は、例えば、マイクロメートルオーダの径の微細な液体粒子であり、大気中で浮遊する浮遊性を有する。例えば、ミスト220の個数平均径は、数μm程度である。例えば、ミスト220の個数平均径は、1.5μm以下である。The mist 220 is, for example, fine liquid particles having a diameter on the order of micrometers, and has the ability to float in the air. For example, the number-average diameter of the mist 220 is about several μm. For example, the number-average diameter of the mist 220 is 1.5 μm or less.

霧化装置100は、収容体110と、超音波振動子120と、部材130と、供給部140と、制御部150と、を備える。The nebulization device 100 comprises a container 110, an ultrasonic vibrator 120, a member 130, a supply unit 140, and a control unit 150.

収容体110は、液体200を収容し、上方が開口している容器である。本実施の形態では、収容体110は、超音波振動子120及び部材130を支持している。収容体110に採用される材料は、例えば、樹脂材料であるが、特に限定されない。収容体110には、例えば、液体200が収容される液相部111と、液体200が収容されない気相部112と、が設けられている。The container 110 is a container that contains the liquid 200 and is open at the top. In this embodiment, the container 110 supports the ultrasonic transducer 120 and the member 130. The material used for the container 110 is, for example, a resin material, but is not particularly limited. The container 110 is provided with, for example, a liquid phase section 111 in which the liquid 200 is contained, and a gas phase section 112 in which the liquid 200 is not contained.

超音波振動子120は、液体200に超音波振動を印加するための振動子である。超音波振動子120は、複数の共振点(共振周波数)を有する。具体的には、超音波振動子120は、基本共振周波数(1次の共振周波数)の他に、当該基本共振周波数よりも高次の共振周波数で振動する共振点を有する。The ultrasonic vibrator 120 is a vibrator for applying ultrasonic vibrations to the liquid 200. The ultrasonic vibrator 120 has multiple resonance points (resonance frequencies). Specifically, in addition to the fundamental resonance frequency (first-order resonance frequency), the ultrasonic vibrator 120 has a resonance point that vibrates at a higher-order resonance frequency than the fundamental resonance frequency.

超音波振動子120は、制御部150(より具体的には、駆動制御部152)に電圧を印加されることで、超音波振動する。超音波振動子120は、例えば、圧電素子である。本実施の形態では、超音波振動子120は、Z軸方向に振動することで、Z軸正方向にビーム230を発するように収容体110の底部に配置されている。超音波振動子120からビーム230が発せられる向き(本実施の形態では、超音波振動子120のZ軸正方向側)には、部材130が配置されている。The ultrasonic transducer 120 vibrates ultrasonically when a voltage is applied to the control unit 150 (more specifically, the drive control unit 152). The ultrasonic transducer 120 is, for example, a piezoelectric element. In this embodiment, the ultrasonic transducer 120 is arranged at the bottom of the container 110 so as to vibrate in the Z-axis direction to emit a beam 230 in the positive direction of the Z-axis. A member 130 is arranged in the direction in which the beam 230 is emitted from the ultrasonic transducer 120 (in this embodiment, on the positive Z-axis side of the ultrasonic transducer 120).

部材130は、超音波振動子120が発するビーム230、及び、ビーム230を伝搬する液体200が通過し、液体200を柱状に噴出するための噴出口132を有する貫通孔131が設けられた有孔体である。貫通孔131は、超音波振動子120が発するビーム230が伝搬する方向に延在するように部材130に設けられている。噴出口132は、貫通孔131を通過した、超音波振動子120が発するビーム230を伝搬する液体200からなる液柱210を噴出する。本実施の形態では、部材130は、筒状、より具体的には、中心に貫通孔131及び噴出口132を有する角状(ホーン状)である。The member 130 is a porous body provided with a through hole 131 having a nozzle 132 through which the beam 230 emitted by the ultrasonic transducer 120 and the liquid 200 propagating the beam 230 pass and which ejects the liquid 200 in a columnar shape. The through hole 131 is provided in the member 130 so as to extend in the direction in which the beam 230 emitted by the ultrasonic transducer 120 propagates. The nozzle 132 ejects a liquid column 210 made of the liquid 200 propagating the beam 230 emitted by the ultrasonic transducer 120 that has passed through the through hole 131. In this embodiment, the member 130 is cylindrical, more specifically, angular (horn-shaped) having the through hole 131 and the nozzle 132 in the center.

貫通孔131は、超音波振動子120がビーム230を発する側(本実施の形態では、Z軸正方向側)に向けて孔径が漸次縮径している。このように、部材130の内壁134(内面又は壁部ともいう)は、例えば、超音波振動子120がビーム230を発する方向(本実施の形態では、Z軸方向)に対して傾斜したテーパ状の面である傾斜部となっている。これにより、ビーム230は、部材130の内面で反射されて噴出口132の近傍で集束(集音)される。The through hole 131 has a gradually narrowing diameter toward the side where the ultrasonic transducer 120 emits the beam 230 (the positive Z-axis direction in this embodiment). In this way, the inner wall 134 (also called the inner surface or wall portion) of the member 130 is, for example, an inclined portion that is a tapered surface inclined with respect to the direction where the ultrasonic transducer 120 emits the beam 230 (the Z-axis direction in this embodiment). As a result, the beam 230 is reflected by the inner surface of the member 130 and focused (collected) near the nozzle 132.

噴出口132は、液柱210を形成するように液体200を噴出するための開口である。The nozzle 132 is an opening for ejecting liquid 200 to form a liquid column 210.

なお、貫通孔131における下側の孔径(液体200が貫通孔131に導入される側の開口部)と、貫通孔131における上側の孔径(つまり、噴出口132の孔径)との比率は、特に限定されない。噴出口132の孔径が1mm程度の場合、液柱210の幅(液柱210の延在方向に直交する方向の長さ)は、1mm程度となる。The ratio between the lower hole diameter of the through-hole 131 (the opening on the side where the liquid 200 is introduced into the through-hole 131) and the upper hole diameter of the through-hole 131 (i.e., the hole diameter of the ejection port 132) is not particularly limited. When the hole diameter of the ejection port 132 is about 1 mm, the width of the liquid column 210 (the length in the direction perpendicular to the extension direction of the liquid column 210) is about 1 mm.

また、貫通孔131及び噴出口132の開口の形状は、例えば、円形であるが、正方形、長方形、又は、楕円形等でもよい。 In addition, the shape of the opening of the through hole 131 and the nozzle 132 is, for example, circular, but may also be square, rectangular, elliptical, etc.

部材130の噴出口132が設けられた側の端部133(より具体的には、端面)は、例えば、撥水性となっている。言い換えると、部材130における噴出口132の周囲の端部133は、撥水性となっている。例えば、端部133に撥水性を有する膜等のフッ化物等の材料が設けられてもよいし、部材130の端部133の表面が撥水性を有するように加工されていてもよい。或いは、部材130が撥水性を有するフッ化物等の材料で実現されてもよい。このように、部材130における噴出口132の周囲に位置する端部133は、撥水性を有する。つまり、部材130は、例えば、少なくとも部材130における噴出口132が形成されている側の端部133が撥水性を有する。The end 133 (more specifically, the end surface) of the member 130 on the side where the nozzle 132 is provided is, for example, water-repellent. In other words, the end 133 around the nozzle 132 in the member 130 is water-repellent. For example, a material such as a fluoride having a water-repellent film may be provided on the end 133, or the surface of the end 133 of the member 130 may be processed to have water-repellency. Alternatively, the member 130 may be realized with a material such as a fluoride having water-repellency. In this way, the end 133 located around the nozzle 132 in the member 130 is water-repellent. In other words, the member 130 has, for example, at least the end 133 on the side where the nozzle 132 is formed in the member 130 is water-repellent.

また、例えば、部材130は、噴出口132の周囲に位置する端部133が気相部112に位置するように配置されている。つまり、部材130における噴出口132が形成されている側の端部133は、収容体110の気相部112に位置する。例えば、後述する供給部140は、端部133が液体200に浸らないように、液体200を収容体110に供給する。或いは、収容体110の上方に位置する開口よりも上部に端部133が位置するように部材130が収容体110に配置されていてもよい。 Also, for example, the member 130 is arranged such that the end 133 located around the nozzle 132 is located in the gas phase section 112. In other words, the end 133 of the member 130 on the side where the nozzle 132 is formed is located in the gas phase section 112 of the container 110. For example, the supply section 140 described below supplies the liquid 200 to the container 110 so that the end 133 is not immersed in the liquid 200. Alternatively, the member 130 may be arranged in the container 110 such that the end 133 is located above an opening located above the container 110.

部材130に採用される材料は、特に限定されない。例えば、部材130に採用される材料は、樹脂材料である。なお、部材130に採用される材料として、ビーム230を反射する反射性材料が採用されてもよい。The material used for member 130 is not particularly limited. For example, the material used for member 130 is a resin material. Note that the material used for member 130 may be a reflective material that reflects beam 230.

供給部140は、液体200を収容体110に供給する給水部である。供給部140は、例えば、液体200の収容体110への供給/非供給を切り替えるための電磁バルブと、液体200が内部を通過する配管と、を備える。供給部140(より具体的には、供給部140が備える電磁バルブ)は、例えば、制御部150(より具体的には、供給制御部151)に制御されることで、上記した供給/非供給が切り替えられる。供給部140は、例えば、霧化装置100から噴霧されるミスト220の元となる液体200が貯蔵される図示しないタンク等と接続され、当該タンク等から供給される液体200を、供給制御部151に制御されて収容体110に供給/非供給を切り替え可能に供給する。The supply unit 140 is a water supply unit that supplies the liquid 200 to the container 110. The supply unit 140 includes, for example, an electromagnetic valve for switching between supplying and not supplying the liquid 200 to the container 110, and a pipe through which the liquid 200 passes. The supply unit 140 (more specifically, the electromagnetic valve included in the supply unit 140) is controlled by, for example, the control unit 150 (more specifically, the supply control unit 151) to switch between supply and non-supply as described above. The supply unit 140 is connected to, for example, a tank (not shown) in which the liquid 200 that is the source of the mist 220 sprayed from the atomization device 100 is stored, and the liquid 200 supplied from the tank is supplied to the container 110 in a manner that allows switching between supply and non-supply under the control of the supply control unit 151.

制御部150は、霧化装置100の全体的な動作を制御する制御装置である。具体的には、制御部150は、超音波振動子120及び供給部140の動作を制御する。The control unit 150 is a control device that controls the overall operation of the atomization device 100. Specifically, the control unit 150 controls the operation of the ultrasonic vibrator 120 and the supply unit 140.

制御部150は、供給制御部151と、駆動制御部152と、を備える。The control unit 150 includes a supply control unit 151 and a drive control unit 152.

供給制御部151は、供給部140の動作を制御するための処理部である。例えば、供給制御部151は、供給部140が備える電磁バルブを制御することで、供給部140に液体200を収容体110に供給させる。霧化装置100は、供給部140に液体200に供給させる液体200の供給量を制御するために、時間を計測するためにRTC(Real Time Clock)等の計時部、収容体110に収容されている液体200の量を測定するための水位センサ、又は、供給部140を流れる液体200の液量を測定するための流量計等の計測装置を備えてもよい。供給制御部151は、当該計測装置の計測結果に基づいて、供給部140を制御してもよい。例えば、供給制御部151は、端部133が液体200に浸らないように、供給部140に液体200を収容体110に供給させる。The supply control unit 151 is a processing unit for controlling the operation of the supply unit 140. For example, the supply control unit 151 controls an electromagnetic valve provided in the supply unit 140 to cause the supply unit 140 to supply the liquid 200 to the container 110. In order to control the amount of liquid 200 supplied to the liquid 200 by the supply unit 140, the atomization device 100 may be provided with a measuring device such as a timekeeping unit such as an RTC (Real Time Clock) for measuring time, a water level sensor for measuring the amount of liquid 200 contained in the container 110, or a flow meter for measuring the amount of liquid 200 flowing through the supply unit 140. The supply control unit 151 may control the supply unit 140 based on the measurement result of the measuring device. For example, the supply control unit 151 causes the supply unit 140 to supply the liquid 200 to the container 110 so that the end 133 is not immersed in the liquid 200.

駆動制御部152は、超音波振動子120を発振動作(駆動)させる処理部である。具体的には、駆動制御部152は、超音波振動子120の1次の共振周波数よりも高次の共振周波数で超音波振動子120を発振動作させる。例えば、駆動制御部152は、超音波振動子120に電圧を印加するタイミング、電圧の大きさ、及び、周波数等を制御する。The drive control unit 152 is a processing unit that causes the ultrasonic transducer 120 to oscillate (drive). Specifically, the drive control unit 152 causes the ultrasonic transducer 120 to oscillate at a higher resonant frequency than the first resonant frequency of the ultrasonic transducer 120. For example, the drive control unit 152 controls the timing of applying a voltage to the ultrasonic transducer 120, the magnitude of the voltage, the frequency, etc.

図3は、超音波振動子120のインピーダンス特性の一例を示す図である。例えば、図3に示すグラフの横軸は超音波振動子120に印加される電圧(例えば、交流電圧)の周波数であり、縦軸は印加された電圧の周波数における超音波振動子120のインピーダンスである。 Figure 3 is a diagram showing an example of the impedance characteristics of the ultrasonic transducer 120. For example, the horizontal axis of the graph shown in Figure 3 is the frequency of the voltage (e.g., AC voltage) applied to the ultrasonic transducer 120, and the vertical axis is the impedance of the ultrasonic transducer 120 at the frequency of the applied voltage.

図3に示すように、例えば、超音波振動子120の1次の共振周波数は、2.5MHzである。また、例えば、超音波振動子120の3次の共振周波数は、8.2MHzである。また、例えば、超音波振動子120の5次の共振周波数は、13.7MHzである。このように、超音波振動子120は、複数の共振点を有する。 As shown in FIG. 3, for example, the first-order resonant frequency of the ultrasonic transducer 120 is 2.5 MHz. Also, for example, the third-order resonant frequency of the ultrasonic transducer 120 is 8.2 MHz. Also, for example, the fifth-order resonant frequency of the ultrasonic transducer 120 is 13.7 MHz. In this way, the ultrasonic transducer 120 has multiple resonant points.

図4は、液体200に印加される振動周波数に対するミスト220の粒径を示す図である。 Figure 4 shows the particle size of mist 220 versus the vibration frequency applied to liquid 200.

一般に、液体200に印加される振動周波数に対するミスト220の粒径は、下記の式(1)に示すLangの式で表される。Generally, the particle size of the mist 220 relative to the vibration frequency applied to the liquid 200 is expressed by Lang's equation shown in the following equation (1).

Figure 0007599098000001
Figure 0007599098000001

なお、上記した式(1)において、dはミスト220の粒径であり、kは実験的に求められる比例係数であり、ρは液体200の密度であり、fは液体200に与えられる振動周波数であり、σは液体200の表面張力である。図4に示すグラフは、液体200が水である場合において、Langの式を用いたときにおける、液体200に与える周波数に対するミスト220の粒径を示す。 In the above formula (1), dp is the particle diameter of the mist 220, k is a proportionality coefficient obtained experimentally, ρ is the density of the liquid 200, f is the vibration frequency applied to the liquid 200, and σ is the surface tension of the liquid 200. The graph shown in Fig. 4 shows the particle diameter of the mist 220 versus the frequency applied to the liquid 200 when the Lang formula is used in a case where the liquid 200 is water.

図4に示すように、例えば、ミスト220の粒径を1.5μm以下とするためには、5MHz程度の周波数の振動を液体200に与える必要がある。そのため、例えば、駆動制御部152は、5MHzを超える高次の共振周波数で超音波振動子120を発振動作させる。 As shown in Figure 4, for example, in order to make the particle size of the mist 220 1.5 μm or less, it is necessary to apply vibrations of a frequency of about 5 MHz to the liquid 200. Therefore, for example, the drive control unit 152 causes the ultrasonic transducer 120 to oscillate at a high-order resonant frequency exceeding 5 MHz.

これにより、駆動制御部152は、超音波振動子120を制御することで、液柱210を発生させて液柱210から粒径が1.5μm以下のミスト220を発生させることができる。As a result, the drive control unit 152 can control the ultrasonic vibrator 120 to generate a liquid column 210 and generate mist 220 having a particle size of 1.5 μm or less from the liquid column 210.

また、例えば、1μmの粒径のミスト220を発生させるには、液体200に8.5MHz程度の周波数の振動を与える必要がある。そこで、駆動制御部152は、超音波振動子120の1次の共振周波数よりも高次(本実施の形態では、3次)の共振周波数で超音波振動子120を発振動作させる。具体的には、駆動制御部152は、超音波振動子120と部材130との並び方向に振動させる高次の共振周波数の電圧を超音波振動子120に印加することで、高次の共振周波数で超音波振動子120を振動させる。Also, for example, to generate mist 220 with a particle size of 1 μm, it is necessary to apply vibrations of about 8.5 MHz to the liquid 200. Therefore, the drive control unit 152 causes the ultrasonic transducer 120 to oscillate at a higher resonant frequency (third in this embodiment) than the first resonant frequency of the ultrasonic transducer 120. Specifically, the drive control unit 152 applies a voltage of a higher resonant frequency to the ultrasonic transducer 120, which causes the ultrasonic transducer 120 to vibrate in the direction of arrangement of the ultrasonic transducer 120 and the member 130, thereby vibrating the ultrasonic transducer 120 at the higher resonant frequency.

このように、駆動制御部152は、超音波振動子120を制御することで、液柱210を発生させて液柱210から粒径が1μm程度のミスト220を発生させる。In this way, the drive control unit 152 controls the ultrasonic vibrator 120 to generate a liquid column 210 and generate mist 220 with a particle size of approximately 1 μm from the liquid column 210.

制御部150は、例えば、マイクロコントローラ等で実現される。具体的には、制御部150は、超音波振動子120及び供給部140と通信するための通信インターフェース、プログラムが格納された不揮発性メモリ、プログラムを実行するための一時的な記憶領域である揮発性メモリ、入出力ポート、プログラムを実行するプロセッサ等で実現される。制御部150は、各動作を実行する専用の電子回路で実現されてもよい。また、制御部150は、例えば、コンバータ等を含む昇圧電源回路を備えてもよい。例えば、駆動制御部152は、商用電源等の図示しない外部電源から受けた電力に基づいて上記した超音波振動子120の高次の共振周波数の電圧を生成して、生成した電圧を超音波振動子120に印加することで、超音波振動子120を高次の共振周波数で振動させる。The control unit 150 is realized, for example, by a microcontroller or the like. Specifically, the control unit 150 is realized by a communication interface for communicating with the ultrasonic transducer 120 and the supply unit 140, a non-volatile memory in which a program is stored, a volatile memory which is a temporary storage area for executing the program, an input/output port, a processor for executing the program, and the like. The control unit 150 may be realized by a dedicated electronic circuit for executing each operation. The control unit 150 may also include, for example, a boost power supply circuit including a converter or the like. For example, the drive control unit 152 generates a voltage of a high-order resonant frequency of the ultrasonic transducer 120 based on power received from an external power source (not shown), such as a commercial power source, and applies the generated voltage to the ultrasonic transducer 120 to vibrate the ultrasonic transducer 120 at the high-order resonant frequency.

なお、霧化装置100は、さらに、ミスト220を空間に搬送する送風部を備えてもよい。送風部は、例えば、DC(Direct Current)ファン等の扇風機である。送風部は、収容体110の外方に向けて気流を発生させることで液柱210から発せられるミスト220を収容体110から離れる方向に搬送する。送風部が配置される位置は、収容体110の内部でもよいし収容体110の外部でもよく、特に限定されない。The atomizing device 100 may further include a blower that transports the mist 220 into space. The blower is, for example, a DC (Direct Current) fan or other electric fan. The blower generates an airflow toward the outside of the container 110, thereby transporting the mist 220 emitted from the liquid column 210 in a direction away from the container 110. The position where the blower is disposed may be inside the container 110 or outside the container 110, and is not particularly limited.

[効果等]
以上説明したように、実施の形態1に係る霧化装置100は、複数の共振点を有する超音波振動子120と、超音波振動子120を発振動作させる駆動制御部152と、超音波振動子120が発するビーム230、及び、ビーム230を伝搬する液体200が通過し、液体200を柱状に噴出するための噴出口132を有する貫通孔131が設けられた部材130と、を備える。駆動制御部152は、超音波振動子120の1次の共振周波数よりも高次の共振周波数で超音波振動子120を発振動作させる。
[Effects, etc.]
As described above, the atomization device 100 according to the first embodiment includes the ultrasonic transducer 120 having a plurality of resonance points, the drive control unit 152 that causes the ultrasonic transducer 120 to oscillate, and the member 130 provided with the through hole 131 through which the beam 230 emitted by the ultrasonic transducer 120 and the liquid 200 propagating through the beam 230 pass and which has the ejection port 132 for ejecting the liquid 200 in a columnar shape. The drive control unit 152 causes the ultrasonic transducer 120 to oscillate at a higher-order resonance frequency than the first-order resonance frequency of the ultrasonic transducer 120.

これによれば、駆動制御部152は、超音波振動子120が有する複数の共振点のうち高次の共振点、つまり、高次の共振周波数で超音波振動子120を発振動作させる。そのため、駆動制御部152は、例えば、ミスト220の粒径を1μm程度にするために要求される周波数で超音波振動子120を振動させることができる。また、部材130によれば、噴出口132のサイズを適切に設定することで、適切な径の液柱210が噴出される。部材130が設けられていないと、径の大きい液柱210が発生される。液柱210の径が大きくなると、液柱210内の単位体積当たりの振動エネルギーが小さくなる。これにより、ミスト220の発生量が著しく低下する、又は、液柱210からミスト220が発せられなくなる。そこで、部材130によって適切な径の液柱210が噴出口132から噴出されるようにすることで、液柱210の表面まで伝わる振動エネルギーを大きくする。これにより、ミスト220の発生量の低下が抑制される。以上のことから、霧化装置100によれば、ミスト220の粒径を適切なサイズに制御でき、且つ、ミスト220の発生量の低下を抑制できる。 According to this, the drive control unit 152 oscillates the ultrasonic vibrator 120 at a higher resonance point among the multiple resonance points that the ultrasonic vibrator 120 has, that is, at a higher resonance frequency. Therefore, the drive control unit 152 can vibrate the ultrasonic vibrator 120 at a frequency required to make the particle size of the mist 220 about 1 μm, for example. In addition, according to the member 130, by appropriately setting the size of the nozzle 132, a liquid column 210 with an appropriate diameter is ejected. If the member 130 is not provided, a liquid column 210 with a large diameter is generated. If the diameter of the liquid column 210 becomes large, the vibration energy per unit volume in the liquid column 210 becomes small. As a result, the amount of mist 220 generated is significantly reduced, or the mist 220 is not emitted from the liquid column 210. Therefore, by making the member 130 eject the liquid column 210 with an appropriate diameter from the nozzle 132, the vibration energy transmitted to the surface of the liquid column 210 is increased. This suppresses a decrease in the amount of mist 220 generated. From the above, according to the atomization device 100, it is possible to control the particle size of the mist 220 to an appropriate size, and also to suppress a decrease in the amount of mist 220 generated.

また、例えば、駆動制御部152は、5MHzを超える高次の共振周波数で超音波振動子120を発振動作させる。 For example, the drive control unit 152 causes the ultrasonic transducer 120 to oscillate at a high-order resonant frequency exceeding 5 MHz.

これによれば、例えば、液体200が水又は水溶液等であれば、図4に示すように、ミスト220の粒径を1μm程度に微細化できる。そのため、例えば、ミスト220の粒径が10μm以上である場合と比較して、ミスト220の拡散性を向上させることができ、また、空間に位置する菌及び悪臭ガス等との衝突確率を向上させることができる。According to this, for example, if the liquid 200 is water or an aqueous solution, the particle size of the mist 220 can be reduced to about 1 μm as shown in Figure 4. Therefore, for example, compared to when the particle size of the mist 220 is 10 μm or more, the diffusibility of the mist 220 can be improved, and the probability of collision with bacteria, odorous gases, etc. present in the space can be improved.

また、例えば、霧化装置100は、さらに、液体200が収容される液相部111と、液体200が収容されない気相部112と、が設けられた収容体110を備える。例えば、部材130は、噴出口132の周囲に位置する端部133が気相部112に位置するように配置されている。For example, the atomization device 100 further includes a container 110 having a liquid phase section 111 in which the liquid 200 is contained and a gas phase section 112 in which the liquid 200 is not contained. For example, the member 130 is arranged such that an end 133 located around the nozzle 132 is located in the gas phase section 112.

これによれば、噴出口132から噴出された直後に液柱210が収容体110に収容されている液体200と接触することを防ぐことができるため、液柱210の径を適切なサイズにさらに設定しやすくできる。This prevents the liquid column 210 from coming into contact with the liquid 200 contained in the container 110 immediately after being ejected from the nozzle 132, making it easier to set the diameter of the liquid column 210 to an appropriate size.

また、例えば、部材130における噴出口132の周囲に位置する端部133は、撥水性を有する。 For example, the end 133 located around the nozzle 132 in the member 130 has water repellency.

これによれば、霧化装置100がミスト220を発生させ続けても、端部133に液体200が付着することを抑制できる。端部133で液体200の付着(濡れ)が生じると、液柱210の直径が大きくなったり、液柱210の生成が不安定になる虞がある。これでは、ミスト220の発生量が低下する虞がある。そこで、端部133が撥水性を有することで、液柱210の径を安定化させることができるため、ミスト220の発生量が低下することをさらに抑制できる。 This makes it possible to prevent the liquid 200 from adhering to the end 133 even if the atomizing device 100 continues to generate the mist 220. If the liquid 200 adheres (wets) to the end 133, the diameter of the liquid column 210 may increase, or the generation of the liquid column 210 may become unstable. This may result in a decrease in the amount of mist 220 generated. Therefore, by making the end 133 water-repellent, the diameter of the liquid column 210 can be stabilized, and the decrease in the amount of mist 220 generated can be further prevented.

[変形例]
続いて、実施の形態1に係る霧化装置の変形例について説明する。なお、以下で説明する変形例においては、実施の形態1に係る霧化装置100との差異点を中心に説明する。変形例の説明においては、実施の形態1に係る霧化装置100と実質的に同様の構成については、同様の符号を付し、説明を一部簡略化又は省略する場合がある。
[Modification]
Next, a modified example of the atomization device according to the embodiment 1 will be described. In the modified example described below, differences from the atomization device 100 according to the embodiment 1 will be mainly described. In the description of the modified example, the same reference numerals will be used for the substantially same configuration as the atomization device 100 according to the embodiment 1, and the description may be partially simplified or omitted.

図5は、実施の形態1の変形例に係る霧化装置100aの構成を示す概略断面図である。 Figure 5 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of a nebulization device 100a relating to a modified example of embodiment 1.

霧化装置100aは、収容体110と、超音波振動子120と、部材130と、供給部140と、制御部150と、を備える。The nebulization device 100a comprises a container 110, an ultrasonic vibrator 120, a member 130, a supply unit 140, and a control unit 150.

霧化装置100aでは、霧化装置100と異なり、部材130が傾いている。具体的には、部材130は、噴出口132の孔軸(本変形例では、貫通孔131の延在方向であって、貫通孔131の孔軸に平行な軸)が鉛直方向(本実施の形態では、Z軸方向)と交差するように、収容体110に配置されている。これにより、噴出口132から噴出される液柱210の延在方向は、鉛直方向と交差する。つまり、噴出口132は、液柱210の延在方向が鉛直方向と交差するように、部材130に設けられている。言い換えると、噴出口132は、噴出口132から噴出される柱状の液体200である液柱210の延在方向が鉛直方向と交差するように、部材130に設けられている。In the atomization device 100a, unlike the atomization device 100, the member 130 is inclined. Specifically, the member 130 is arranged in the container 110 so that the hole axis of the ejection port 132 (in this modified example, the extension direction of the through hole 131, an axis parallel to the hole axis of the through hole 131) intersects the vertical direction (in this embodiment, the Z-axis direction). As a result, the extension direction of the liquid column 210 ejected from the ejection port 132 intersects the vertical direction. In other words, the ejection port 132 is provided in the member 130 so that the extension direction of the liquid column 210, which is the columnar liquid 200 ejected from the ejection port 132, intersects the vertical direction. In other words, the ejection port 132 is provided in the member 130 so that the extension direction of the liquid column 210, which is the columnar liquid 200 ejected from the ejection port 132, intersects the vertical direction.

これによれば、液柱210には、液柱の210の自重がかかりにくくなる。例えば、液柱210の延在方向が鉛直方向に平行な方向であるとすると、液柱210における下側部分には、液柱210における上側部分重みが加わる。そのため、液柱210の延在方向が鉛直方向に平行な方向であるとすると、液柱210の自重によって液柱210が形成されにくくなる。このように、噴出口132から噴出された直後の勢いを失った液柱210が、自重、落下等のために元の噴出口132の付近に返ってくるため、液柱210の径性が不安定となり液柱210における霧化量が低下する。そこで、噴出口132を、液柱210の延在方向が鉛直方向と交差するように、部材130に設けることで、液柱210に液柱210の自重が加わりにくくできる。これにより、液柱210が形成されやすくなる。 This makes it difficult for the liquid column 210 to be subjected to its own weight. For example, if the extension direction of the liquid column 210 is parallel to the vertical direction, the weight of the upper part of the liquid column 210 is added to the lower part of the liquid column 210. Therefore, if the extension direction of the liquid column 210 is parallel to the vertical direction, the liquid column 210 is difficult to form due to the weight of the liquid column 210. In this way, the liquid column 210 that has lost momentum immediately after being ejected from the ejection port 132 returns to the vicinity of the original ejection port 132 due to its own weight, falling, etc., so that the diameter of the liquid column 210 becomes unstable and the amount of atomization in the liquid column 210 decreases. Therefore, by providing the ejection port 132 in the member 130 so that the extension direction of the liquid column 210 intersects the vertical direction, the weight of the liquid column 210 is difficult to be applied to the liquid column 210. This makes it easier to form the liquid column 210.

なお、本変形例では、部材130が実施の形態1に係る霧化装置100に対して傾けられて収容体110に配置されているが、噴出口132が、液柱210の延在方向が鉛直方向と交差するように、部材130に設けられていればよい。例えば、部材は、孔軸が鉛直方向と平行である貫通孔と、当該貫通孔と連通し且つ孔軸が鉛直方向と交差する噴出口と、を有してもよい。具体的には、部材は、実施の形態1に係る部材130の姿勢において、噴出口132の孔軸が貫通孔131の孔軸に対して交差するように形成されていてもよい。In this modified example, the member 130 is arranged in the container 110 at an angle relative to the atomization device 100 according to embodiment 1, but the nozzle 132 may be provided in the member 130 such that the extension direction of the liquid column 210 intersects with the vertical direction. For example, the member may have a through hole whose hole axis is parallel to the vertical direction, and a nozzle that communicates with the through hole and whose hole axis intersects with the vertical direction. Specifically, the member may be formed such that the hole axis of the nozzle 132 intersects with the hole axis of the through hole 131 in the attitude of the member 130 according to embodiment 1.

(実施の形態2)
続いて、実施の形態2に係る霧化装置について説明する。なお、以下で説明する実施の形態2においては、実施の形態1に係る霧化装置100との差異点を中心に説明する。実施の形態2の説明においては、実施の形態1に係る霧化装置100と実質的に同様の構成については、同様の符号を付し、説明を一部簡略化又は省略する場合がある。
(Embodiment 2)
Next, the atomization device according to the embodiment 2 will be described. In the following description of the embodiment 2, differences from the atomization device 100 according to the embodiment 1 will be mainly described. In the description of the embodiment 2, the configurations substantially similar to those of the atomization device 100 according to the embodiment 1 will be denoted by the same reference numerals, and the description may be partially simplified or omitted.

[構成]
図6は、実施の形態2に係る霧化装置101の構成を示す概略断面図である。
[composition]
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of an atomization device 101 according to the second embodiment.

霧化装置101は、収容体110と、超音波振動子120と、部材130と、供給部140と、制御部150と、集音部160と、を備える。このように、霧化装置101は、霧化装置100の構成に加えて、さらに、集音部160を備える。The nebulization device 101 includes a container 110, an ultrasonic vibrator 120, a member 130, a supply unit 140, a control unit 150, and a sound collection unit 160. In this way, the nebulization device 101 includes the configuration of the nebulization device 100, and further includes the sound collection unit 160.

集音部160は、超音波振動子120が発した音波(ビーム230)が入射され、入射されたビーム230を、貫通孔131を通過させて所定の焦点240に集束させる音響レンズである。つまり、所定の焦点240は、集音部160の焦点である。The sound collection unit 160 is an acoustic lens that receives the sound waves (beam 230) emitted by the ultrasonic transducer 120 and focuses the incident beam 230 through the through hole 131 to a predetermined focal point 240. In other words, the predetermined focal point 240 is the focal point of the sound collection unit 160.

ここで、所定の焦点240は、(i)噴出口132に位置する、又は、(ii)集音部160から見て噴出口132よりも遠方に位置する。Here, the predetermined focus 240 is (i) located at the nozzle 132, or (ii) located farther away than the nozzle 132 from the sound collection section 160.

本実施の形態では、集音部160は、超音波振動子120と部材130との間に位置し、入射されたビーム230を透過して出射する透過型の音響レンズである。集音部160におけるビーム230を出射する出射面170は、凹状である。出射面170と対向する位置に、部材130が配置されている。In this embodiment, the sound collecting unit 160 is a transparent acoustic lens located between the ultrasonic transducer 120 and the member 130, which transmits and emits the incident beam 230. The exit surface 170 of the sound collecting unit 160, which emits the beam 230, is concave. The member 130 is disposed at a position opposite to the exit surface 170.

本実施の形態では、集音部160においてビーム230が入射される入射面は、超音波振動子120と接触して配置されている。これにより、超音波振動子120と集音部160との間でビーム230の干渉による減衰、及び、キャビテーションによって生じる微細な気泡の発生を抑制できる。In this embodiment, the incident surface of the sound collecting section 160 where the beam 230 is incident is arranged in contact with the ultrasonic transducer 120. This makes it possible to suppress attenuation due to interference of the beam 230 between the ultrasonic transducer 120 and the sound collecting section 160, and the generation of fine bubbles caused by cavitation.

集音部160のサイズは、任意でよい。例えば、集音部160は、超音波振動子120から出射されたビーム230の進行方向に沿ってみた場合に、超音波振動子120を覆い、且つ、超音波振動子120と同サイズ又は超音波振動子120より大きい。The size of the sound collecting section 160 may be any size. For example, when viewed along the direction of travel of the beam 230 emitted from the ultrasonic transducer 120, the sound collecting section 160 covers the ultrasonic transducer 120 and is the same size as or larger than the ultrasonic transducer 120.

図7は、噴出口132の径W1とビーム径W2との関係を説明するための図である。 Figure 7 is a diagram illustrating the relationship between the diameter W1 of the nozzle 132 and the beam diameter W2.

噴出口132の径W1は、集音部160に集束されたビーム230のビーム径W2よりも大きい。具体的には、噴出口132の径W1は、集音部160に集束されたビーム230の所定の焦点240におけるビーム径W2よりも大きい。つまり、所定の焦点240では、ビーム230は、噴出口132の径W1よりビーム径W2が小さくなるように集束される。言い換えると、集音部160は、ビーム230の所定の焦点240におけるビーム径W2が噴出口132の径W1よりも小さくなるように形成されている。なお、ビーム径W2は、W2=a×λ/D×Fで算出される。aは任意の数値である比例係数であり、λはビーム230の波長であり、Dは超音波振動子120の直径であり、Fは集音部160の焦点距離である。The diameter W1 of the nozzle 132 is larger than the beam diameter W2 of the beam 230 focused on the sound collecting unit 160. Specifically, the diameter W1 of the nozzle 132 is larger than the beam diameter W2 at the predetermined focal point 240 of the beam 230 focused on the sound collecting unit 160. In other words, at the predetermined focal point 240, the beam 230 is focused so that the beam diameter W2 is smaller than the diameter W1 of the nozzle 132. In other words, the sound collecting unit 160 is formed so that the beam diameter W2 at the predetermined focal point 240 of the beam 230 is smaller than the diameter W1 of the nozzle 132. The beam diameter W2 is calculated as W2 = a x λ / D x F. a is a proportionality coefficient that is an arbitrary value, λ is the wavelength of the beam 230, D is the diameter of the ultrasonic transducer 120, and F is the focal length of the sound collecting unit 160.

また、例えば、噴出口132の径W1は、ビーム径W2の10倍以下である。具体的には、例えば、噴出口132の径W1は、ビーム径W2よりも大きく、且つ、ビーム径W2の10倍以下である。より具体的には、噴出口132の径W1は、所定の焦点240において、ビーム径W2よりも大きく、且つ、ビーム径W2の10倍以下である。Also, for example, the diameter W1 of the nozzle 132 is 10 times or less than the beam diameter W2. Specifically, for example, the diameter W1 of the nozzle 132 is larger than the beam diameter W2 and is 10 times or less than the beam diameter W2. More specifically, the diameter W1 of the nozzle 132 is larger than the beam diameter W2 at the predetermined focal point 240 and is 10 times or less than the beam diameter W2.

また、例えば、部材130は、部材130の内壁134が、言い換えると、部材130における貫通孔131を形成する内壁134が、集音部160におけるビーム230を出射する表面(つまり、出射面170)から、所定の焦点240に至るまでに集束するビーム230の経路外に位置するように配置されている。つまり、超音波振動子120、部材130、及び、集音部160は、集音部160におけるビーム230を出射する出射面170から、所定の焦点240に至るまで、ビーム230が部材130に接触しないように、形状及び配置等が設定されている。Also, for example, the member 130 is arranged so that the inner wall 134 of the member 130, in other words, the inner wall 134 forming the through hole 131 in the member 130, is located outside the path of the beam 230 that converges from the surface (i.e., the exit surface 170) that emits the beam 230 in the sound collecting unit 160 to the predetermined focal point 240. In other words, the ultrasonic transducer 120, the member 130, and the sound collecting unit 160 are shaped and arranged so that the beam 230 does not come into contact with the member 130 from the exit surface 170 that emits the beam 230 in the sound collecting unit 160 to the predetermined focal point 240.

例えば、駆動制御部152は、超音波振動子120と集音部160との並び方向に振動させる高次の共振周波数の電圧を超音波振動子120に印加することで、高次の共振周波数で超音波振動子120を振動させる。これにより、超音波振動子120からは、集音部160に向けてビーム230が発せられる。超音波振動子120から発せられたビーム230は、所定の焦点240で集束されるように、集音部160を透過して出射される。集音部160から出射されたビーム230は、部材130の内壁134に接触しないように、貫通孔131及び噴出口132を通過する。これにより、液柱210には、部材130の内壁134で反射することによる振動エネルギーの損失が抑制され、且つ、集音部160によって集音されたビーム230が伝達される。For example, the drive control unit 152 applies a voltage of a high-order resonant frequency to the ultrasonic transducer 120, which vibrates the ultrasonic transducer 120 in the direction of alignment of the ultrasonic transducer 120 and the sound collecting unit 160, thereby vibrating the ultrasonic transducer 120 at a high-order resonant frequency. As a result, a beam 230 is emitted from the ultrasonic transducer 120 toward the sound collecting unit 160. The beam 230 emitted from the ultrasonic transducer 120 passes through the sound collecting unit 160 and is emitted so as to be focused at a predetermined focal point 240. The beam 230 emitted from the sound collecting unit 160 passes through the through hole 131 and the nozzle 132 so as not to come into contact with the inner wall 134 of the member 130. As a result, the loss of vibration energy due to reflection on the inner wall 134 of the member 130 is suppressed in the liquid column 210, and the beam 230 collected by the sound collecting unit 160 is transmitted.

集音部160に採用される材料は、ビーム230に対して透過性(例えば、ビーム230を70%以上透過する性質)を有していればよく、特に限定されない。集音部160に採用される材料は、例えば、ポリカーボネート等の樹脂材料である。The material used for the sound collecting section 160 is not particularly limited as long as it has transparency to the beam 230 (for example, the property of transmitting 70% or more of the beam 230). The material used for the sound collecting section 160 is, for example, a resin material such as polycarbonate.

[効果等]
以上説明したように、実施の形態2に係る霧化装置101は、実施の形態1に係る霧化装置100と同様に、超音波振動子120と、駆動制御部152と、噴出口132を有する貫通孔131が設けられた部材130と、を備える。また、霧化装置101は、さらに、超音波振動子120が発したビーム230が入射され、貫通孔131を通過させて所定の焦点240に集束させるように、入射されたビーム230を出射する集音部160を備える。所定の焦点240は、(i)噴出口132に位置する、又は、(ii)集音部160から見て噴出口132よりも遠方に位置する。
[Effects, etc.]
As described above, the atomization device 101 according to the second embodiment includes the ultrasonic vibrator 120, the drive control unit 152, and the member 130 provided with the through-hole 131 having the nozzle 132, similar to the atomization device 100 according to the first embodiment. The atomization device 101 further includes a sound collecting unit 160 that receives the beam 230 emitted by the ultrasonic vibrator 120, passes through the through-hole 131, and emits the beam 230 so as to be focused on a predetermined focal point 240. The predetermined focal point 240 is (i) located at the nozzle 132, or (ii) located farther away from the sound collecting unit 160 than the nozzle 132.

これによれば、超音波振動子120から発せられたビーム230は、液柱210が形成される位置で集束される。これにより、ビーム230の振動エネルギーを適切に液柱210に伝達できる。そのため、液柱210からミスト220をさらに発生させやすくできる。According to this, the beam 230 emitted from the ultrasonic transducer 120 is focused at the position where the liquid column 210 is formed. This allows the vibration energy of the beam 230 to be appropriately transmitted to the liquid column 210. This makes it even easier to generate mist 220 from the liquid column 210.

また、例えば、集音部160は、超音波振動子120と部材130との間に位置し、入射されたビーム230を透過して出射する。 For example, the sound collecting unit 160 is located between the ultrasonic transducer 120 and the member 130, and transmits the incident beam 230 and emits it.

このように、集音部160は、ビーム230を透過して集束させる透過型の音響レンズで実現されてもよい。これによれば、集音部160は、簡便な構成でビーム230を集束させることができる。In this way, the sound collecting unit 160 may be realized by a transparent acoustic lens that transmits and focuses the beam 230. In this way, the sound collecting unit 160 can focus the beam 230 with a simple configuration.

また、例えば、集音部160におけるビーム230を出射する出射面170は、凹状である。 Also, for example, the exit surface 170 from which the beam 230 is emitted in the sound collecting section 160 is concave.

これによれば、集音部160における超音波振動子120と対向する面がビーム230の進行方向に対して直交するように、集音部160を配置しても、ビーム230を集束させることができる。本実施の形態では、集音部160は、集音部160における超音波振動子120と対向する面がビーム230の進行方向に対して直交するように、超音波振動子120と接触するように配置されている。これにより、超音波振動子120と集音部160との間でのビーム230の干渉が抑制される。そのため、ビーム230の干渉による気泡の発生等による、ビーム230の振動エネルギーの低下が抑制される。 Accordingly, even if the sound collecting section 160 is arranged so that the surface of the sound collecting section 160 facing the ultrasonic transducer 120 is perpendicular to the traveling direction of the beam 230, the beam 230 can be focused. In this embodiment, the sound collecting section 160 is arranged so as to be in contact with the ultrasonic transducer 120 so that the surface of the sound collecting section 160 facing the ultrasonic transducer 120 is perpendicular to the traveling direction of the beam 230. This suppresses interference of the beam 230 between the ultrasonic transducer 120 and the sound collecting section 160. Therefore, a decrease in the vibration energy of the beam 230 due to the generation of bubbles due to the interference of the beam 230 is suppressed.

また、例えば、噴出口132の径W1は、集音部160に集束されたビーム230のビーム径W2よりも大きい。 Also, for example, the diameter W1 of the nozzle 132 is larger than the beam diameter W2 of the beam 230 focused on the sound collecting section 160.

これによれば、ビーム230を部材130と接触させずに部材130に設けられた貫通孔131及び噴出口132を通過させることができる。そのため、部材130によってビーム230の振動エネルギーを低下させることなく、ビーム230の振動エネルギーを液柱210に伝達させることができる。This allows the beam 230 to pass through the through hole 131 and the nozzle 132 provided in the member 130 without contacting the member 130. Therefore, the vibration energy of the beam 230 can be transmitted to the liquid column 210 without being reduced by the member 130.

また、例えば、噴出口132の径W1は、集音部160に集束されたビーム230のビーム径W2の10倍以下である。 Also, for example, the diameter W1 of the nozzle 132 is less than 10 times the beam diameter W2 of the beam 230 focused on the sound collecting section 160.

液柱210の径は、噴出口132の径W1に依存する。例えば、噴出口132の径W1を大きくすると、液柱210の径も大きくなる。ここで、噴出口132の径W1がビーム径W2よりも大きすぎると、ビーム230の振動エネルギーが液柱210(より具体的には、液柱210の表面)に伝達しにくい。そこで、噴出口132の径W1をビーム径W2の10倍以下にすることで、ビーム230の振動エネルギーを適切に液柱210に伝達させることができる。The diameter of the liquid column 210 depends on the diameter W1 of the nozzle 132. For example, when the diameter W1 of the nozzle 132 is increased, the diameter of the liquid column 210 also increases. Here, if the diameter W1 of the nozzle 132 is too large compared to the beam diameter W2, the vibrational energy of the beam 230 is not easily transmitted to the liquid column 210 (more specifically, to the surface of the liquid column 210). Therefore, by making the diameter W1 of the nozzle 132 10 times or less the beam diameter W2, the vibrational energy of the beam 230 can be appropriately transmitted to the liquid column 210.

また、例えば、部材130は、部材130の内壁134が、集音部160におけるビーム230を出射する表面(出射面170)から、所定の焦点240に至るまでに集束するビーム230の経路外に位置するように配置されている。 Also, for example, member 130 is positioned so that inner wall 134 of member 130 is located outside the path of beam 230 converging from the surface (exit surface 170) in sound collecting section 160 that emits beam 230 to a predetermined focal point 240.

これによれば、ビーム230を部材130と接触させずに部材130に設けられた貫通孔131及び噴出口132を通過させることができる。そのため、部材130によってビーム230の振動エネルギーを低下させることなく、ビーム230の振動エネルギーを液柱210に伝達させることができる。This allows the beam 230 to pass through the through hole 131 and the nozzle 132 provided in the member 130 without contacting the member 130. Therefore, the vibration energy of the beam 230 can be transmitted to the liquid column 210 without being reduced by the member 130.

(実施の形態3)
続いて、実施の形態3に係る霧化装置について説明する。なお、以下で説明する実施の形態3においては、実施の形態1に係る霧化装置100又は実施の形態2に係る霧化装置101との差異点を中心に説明する。実施の形態3の説明においては、実施の形態1に係る霧化装置100又は実施の形態2に係る霧化装置101と実質的に同様の構成については、同様の符号を付し、説明を一部簡略化又は省略する場合がある。
(Embodiment 3)
Next, the atomization device according to the embodiment 3 will be described. In the following description of the embodiment 3, the differences from the atomization device 100 according to the embodiment 1 or the atomization device 101 according to the embodiment 2 will be mainly described. In the description of the embodiment 3, the configurations substantially similar to those of the atomization device 100 according to the embodiment 1 or the atomization device 101 according to the embodiment 2 will be denoted by the same reference numerals, and the description may be partially simplified or omitted.

[構成]
図8は、実施の形態3に係る霧化装置102の構成を示す概略断面図である。
[composition]
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of an atomization device 102 according to the third embodiment.

霧化装置102は、収容体110と、超音波振動子120と、部材130と、供給部140と、制御部150と、集音部161と、を備える。このように、霧化装置102は、霧化装置100の構成に加えて、さらに、集音部161を備える。The nebulizer 102 includes a container 110, an ultrasonic vibrator 120, a member 130, a supply unit 140, a control unit 150, and a sound collector 161. In this way, the nebulizer 102 includes the configuration of the nebulizer 100, and further includes a sound collector 161.

集音部161は、超音波振動子120が発した音波(ビーム230)が入射され、入射されたビーム230を、貫通孔131を通過させて所定の焦点240に集束させる音響レンズである。つまり、所定の焦点240は、集音部161の焦点である。The sound collecting unit 161 is an acoustic lens that receives the sound waves (beam 230) emitted by the ultrasonic transducer 120 and focuses the incident beam 230 through the through hole 131 to a predetermined focal point 240. In other words, the predetermined focal point 240 is the focal point of the sound collecting unit 161.

ここで、所定の焦点240は、(i)噴出口132に位置する、又は、(ii)集音部161から見て噴出口132よりも遠方に位置する。Here, the predetermined focus 240 is (i) located at the nozzle 132, or (ii) located farther away than the nozzle 132 when viewed from the sound collecting section 161.

本実施の形態では、集音部161は、入射されたビーム230を反射することで出射するビーム230に対する反射性を有する部材(つまり、反射型の音響レンズ)である。集音部161におけるビーム230を反射する反射面171は、放物面(放物面状)である。In this embodiment, the sound collecting unit 161 is a member (i.e., a reflective acoustic lens) that has reflectivity for the outgoing beam 230 by reflecting the incident beam 230. The reflecting surface 171 in the sound collecting unit 161 that reflects the beam 230 is a parabolic surface (parabolic surface-shaped).

以下、図8とともに図7もあわせて参照しながら、噴出口132の径W1とビーム径W2との関係について説明する。 Below, we will explain the relationship between the diameter W1 of the nozzle 132 and the beam diameter W2, referring to Figure 8 as well as Figure 7.

噴出口132の径W1は、集音部161に集束されたビーム230のビーム径W2よりも大きい。具体的には、噴出口132の径W1は、集音部161に集束されたビーム230の所定の焦点240におけるビーム径W2よりも大きい。つまり、所定の焦点240では、ビーム230は、噴出口132の径W1よりビーム径W2が小さくなるように集束される。言い換えると、集音部161は、ビーム230の所定の焦点240におけるビーム径W2が噴出口132の径W1よりも小さくなるように形成されている。なお、ビーム径W2は、W2=a×λ/D×Fで算出される。aは任意の数値である比例係数であり、λはビーム230の波長であり、Dは超音波振動子120の直径であり、Fは集音部161の焦点距離である。The diameter W1 of the nozzle 132 is larger than the beam diameter W2 of the beam 230 focused on the sound collecting unit 161. Specifically, the diameter W1 of the nozzle 132 is larger than the beam diameter W2 at the predetermined focal point 240 of the beam 230 focused on the sound collecting unit 161. In other words, at the predetermined focal point 240, the beam 230 is focused so that the beam diameter W2 is smaller than the diameter W1 of the nozzle 132. In other words, the sound collecting unit 161 is formed so that the beam diameter W2 at the predetermined focal point 240 of the beam 230 is smaller than the diameter W1 of the nozzle 132. The beam diameter W2 is calculated by W2 = a x λ / D x F. a is a proportionality coefficient that is an arbitrary value, λ is the wavelength of the beam 230, D is the diameter of the ultrasonic transducer 120, and F is the focal length of the sound collecting unit 161.

また、例えば、噴出口132の径W1は、ビーム径W2の10倍以下である。具体的には、例えば、噴出口132の径W1は、ビーム径W2よりも大きく、且つ、ビーム径W2の10倍以下である。より具体的には、噴出口132の径W1は、所定の焦点240において、ビーム径W2よりも大きく、且つ、ビーム径W2の10倍以下である。Also, for example, the diameter W1 of the nozzle 132 is 10 times or less than the beam diameter W2. Specifically, for example, the diameter W1 of the nozzle 132 is larger than the beam diameter W2 and is 10 times or less than the beam diameter W2. More specifically, the diameter W1 of the nozzle 132 is larger than the beam diameter W2 at the predetermined focal point 240 and is 10 times or less than the beam diameter W2.

また、例えば、部材130は、部材130の内壁134が、言い換えると、部材130における貫通孔131を形成する内壁134が、集音部161におけるビーム230を出射する表面(つまり、反射面171)から、所定の焦点240に至るまでに集束するビーム230の経路外に位置するように配置されている。つまり、超音波振動子120、部材130、及び、集音部161は、集音部161におけるビーム230を反射する反射面171から、所定の焦点240に至るまで、ビーム230が部材130に接触しないように、形状及び配置等が設定されている。Also, for example, member 130 is arranged so that inner wall 134 of member 130, in other words, inner wall 134 forming through hole 131 in member 130, is located outside the path of beam 230 that converges from the surface that emits beam 230 in sound collecting section 161 (i.e., reflecting surface 171) to the predetermined focal point 240. In other words, the ultrasonic transducer 120, member 130, and sound collecting section 161 are shaped and arranged so that beam 230 does not come into contact with member 130 from reflecting surface 171 that reflects beam 230 in sound collecting section 161 to the predetermined focal point 240.

例えば、駆動制御部152は、超音波振動子120と集音部161との並び方向に振動させる高次の共振周波数の電圧を超音波振動子120に印加することで、高次の共振周波数で超音波振動子120を振動させる。これにより、超音波振動子120からは、集音部161に向けてビーム230が発せられる。超音波振動子120から発せられたビーム230は、所定の焦点240で集束されるように、集音部161で反射されることで集音部161から出射される。集音部161から出射されたビーム230は、部材130の内壁134に接触しないように、貫通孔131及び噴出口132を通過する。これにより、液柱210には、部材130の内壁134で反射することによる振動エネルギーの損失が抑制され、且つ、集音部161によって集音されたビーム230が伝達される。For example, the drive control unit 152 applies a voltage of a high-order resonant frequency to the ultrasonic transducer 120, which vibrates the ultrasonic transducer 120 in the direction of alignment of the ultrasonic transducer 120 and the sound collecting unit 161, thereby vibrating the ultrasonic transducer 120 at a high-order resonant frequency. As a result, a beam 230 is emitted from the ultrasonic transducer 120 toward the sound collecting unit 161. The beam 230 emitted from the ultrasonic transducer 120 is reflected by the sound collecting unit 161 and emitted from the sound collecting unit 161 so as to be focused at a predetermined focal point 240. The beam 230 emitted from the sound collecting unit 161 passes through the through hole 131 and the nozzle 132 so as not to come into contact with the inner wall 134 of the member 130. As a result, the loss of vibration energy due to reflection on the inner wall 134 of the member 130 is suppressed, and the beam 230 collected by the sound collecting unit 161 is transmitted to the liquid column 210.

集音部161に採用される材料は、ビーム230に対して反射性(例えば、ビーム230を90%以上反射する性質)を有していればよく、特に限定されない。集音部161に採用される材料は、例えば、ステンレス鋼(stainless steel/SUS)等の金属材料であるが、特に限定されない。The material used for the sound collecting unit 161 is not particularly limited as long as it has reflectivity to the beam 230 (e.g., the property of reflecting the beam 230 by 90% or more). The material used for the sound collecting unit 161 is, for example, a metallic material such as stainless steel (stainless steel/SUS), but is not particularly limited.

[効果等]
以上説明したように、実施の形態3に係る霧化装置102は、実施の形態1に係る霧化装置100と同様に、超音波振動子120と、駆動制御部152と、噴出口132を有する貫通孔131が設けられた部材130と、を備える。また、霧化装置102は、さらに、超音波振動子120が発したビーム230が入射され、貫通孔131を通過させて所定の焦点240に集束させるように、入射されたビーム230を出射する集音部161を備える。所定の焦点240は、(i)噴出口132に位置する、又は、(ii)集音部161から見て噴出口132よりも遠方に位置する。
[Effects, etc.]
As described above, the atomization device 102 according to the third embodiment includes the ultrasonic vibrator 120, the drive control unit 152, and the member 130 provided with the through-hole 131 having the nozzle 132, similar to the atomization device 100 according to the first embodiment. The atomization device 102 further includes a sound collecting unit 161 that receives the beam 230 emitted from the ultrasonic vibrator 120 and emits the beam 230 so that the beam 230 passes through the through-hole 131 and is focused on a predetermined focal point 240. The predetermined focal point 240 is (i) located at the nozzle 132, or (ii) located farther away from the sound collecting unit 161 than the nozzle 132.

これによれば、超音波振動子120から発せられたビーム230は、液柱210が形成される位置で集束される。これにより、ビーム230の振動エネルギーを適切に液柱210に伝達できる。そのため、液柱210からミスト220をさらに発生させやすくできる。According to this, the beam 230 emitted from the ultrasonic transducer 120 is focused at the position where the liquid column 210 is formed. This allows the vibration energy of the beam 230 to be appropriately transmitted to the liquid column 210. This makes it even easier to generate mist 220 from the liquid column 210.

また、例えば、集音部161は、入射されたビーム230を反射することで出射する。 For example, the sound collecting unit 161 outputs the incident beam 230 by reflecting it.

このように、集音部161は、ビーム230を反射して集束させる反射型の音響レンズで実現されてもよい。これによれば、集音部161は、簡便な構成でビーム230を集束させることができる。In this way, the sound collecting unit 161 may be realized by a reflective acoustic lens that reflects and focuses the beam 230. In this way, the sound collecting unit 161 can focus the beam 230 with a simple configuration.

また、例えば、集音部161における入射されたビーム230を反射する反射面171は、放物面である。 Also, for example, the reflecting surface 171 that reflects the incident beam 230 in the sound collecting section 161 is a paraboloid.

これによれば、集音部161における超音波振動子120と対向する面がビーム230の進行方向に対して直交するように、集音部161を配置しても、ビーム230を集束させることができる。本実施の形態では、集音部161は、集音部161における超音波振動子120と対向する面がビーム230の進行方向に対して直交するように、超音波振動子120と接触するように配置されている。これにより、超音波振動子120と集音部161との間でのビーム230の干渉が抑制される。そのため、ビーム230の干渉による気泡の発生等による、ビーム230の振動エネルギーの低下が抑制される。 Accordingly, even if the sound collecting unit 161 is arranged so that the surface of the sound collecting unit 161 facing the ultrasonic transducer 120 is perpendicular to the traveling direction of the beam 230, the beam 230 can be focused. In this embodiment, the sound collecting unit 161 is arranged so as to be in contact with the ultrasonic transducer 120 so that the surface of the sound collecting unit 161 facing the ultrasonic transducer 120 is perpendicular to the traveling direction of the beam 230. This suppresses interference of the beam 230 between the ultrasonic transducer 120 and the sound collecting unit 161. Therefore, a decrease in the vibration energy of the beam 230 due to the generation of bubbles due to the interference of the beam 230 is suppressed.

また、例えば、噴出口132の径W1は、集音部161に集束されたビーム230のビーム径W2よりも大きい。 Also, for example, the diameter W1 of the nozzle 132 is larger than the beam diameter W2 of the beam 230 focused on the sound collecting section 161.

これによれば、ビーム230を部材130と接触させずに部材130に設けられた貫通孔131及び噴出口132を通過させることができる。そのため、部材130によってビーム230の振動エネルギーを低下させることなく、ビーム230の振動エネルギーを液柱210に伝達させることができる。This allows the beam 230 to pass through the through hole 131 and the nozzle 132 provided in the member 130 without contacting the member 130. Therefore, the vibration energy of the beam 230 can be transmitted to the liquid column 210 without being reduced by the member 130.

また、例えば、噴出口132の径W1は、集音部161に集束されたビーム230のビーム径W2の10倍以下である。 Furthermore, for example, the diameter W1 of the nozzle 132 is less than 10 times the beam diameter W2 of the beam 230 focused on the sound collecting section 161.

液柱210の径は、噴出口132の径W1に依存する。例えば、噴出口132の径を大きくすると、液柱210の径も大きくなる。ここで、噴出口132の径W1がビーム径W2よりも大きすぎると、ビーム230の振動エネルギーが液柱210(より具体的には、液柱210の表面)に伝達しにくい。そこで、噴出口132の径W1をビーム径W2の10倍以下にすることで、ビーム230の振動エネルギーを適切に液柱210に伝達させることができる。The diameter of the liquid column 210 depends on the diameter W1 of the nozzle 132. For example, when the diameter of the nozzle 132 is increased, the diameter of the liquid column 210 also increases. Here, if the diameter W1 of the nozzle 132 is too large compared to the beam diameter W2, the vibrational energy of the beam 230 is not easily transmitted to the liquid column 210 (more specifically, to the surface of the liquid column 210). Therefore, by making the diameter W1 of the nozzle 132 10 times or less the beam diameter W2, the vibrational energy of the beam 230 can be appropriately transmitted to the liquid column 210.

また、例えば、部材130は、部材130の内壁134が、集音部161におけるビーム230を出射する表面(反射面171)から、所定の焦点240に至るまでに集束するビーム230の経路外に位置するように配置されている。 For example, the member 130 is positioned such that the inner wall 134 of the member 130 is located outside the path of the beam 230 that converges from the surface (reflecting surface 171) that emits the beam 230 in the sound collecting section 161 to the predetermined focal point 240.

これによれば、ビーム230を部材130と接触させずに部材130に設けられた貫通孔131及び噴出口132を通過させることができる。そのため、部材130によってビーム230の振動エネルギーを低下させることなく、ビーム230の振動エネルギーを液柱210に伝達させることができる。This allows the beam 230 to pass through the through hole 131 and the nozzle 132 provided in the member 130 without contacting the member 130. Therefore, the vibration energy of the beam 230 can be transmitted to the liquid column 210 without being reduced by the member 130.

(その他の実施の形態)
以上、本開示に係る霧化装置について、上記の各実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、上記の各実施の形態に限定されるものではない。
Other Embodiments
Although the atomization device according to the present disclosure has been described based on the above-mentioned embodiments, the present disclosure is not limited to the above-mentioned embodiments.

例えば、上記の各実施の形態では、部材130の外観形状は、筒状であるが、これに限定されない。部材130は、貫通孔131及び噴出口132が設けられていればよく、外観形状が板状等、任意の形状でよい。For example, in each of the above embodiments, the external shape of the member 130 is cylindrical, but is not limited to this. The member 130 only needs to have the through hole 131 and the ejection port 132, and the external shape may be any shape, such as a plate shape.

また、例えば、液体200は、加湿又は冷却するための水道水でもよいし、殺菌等の効果を有する次亜塩素酸を含む水性の液体でもよいし、香料等を含む油性の液体等でもよい。 For example, the liquid 200 may be tap water for humidification or cooling, or may be an aqueous liquid containing hypochlorous acid having a sterilizing effect, or may be an oil-based liquid containing fragrances, etc.

また、例えば、制御部150は、RTC等の時間を計測するための計時部をさらに備えてもよい。例えば、制御部150は、予め任意に定められた時刻に、ミスト220を発生させてもよい。For example, the control unit 150 may further include a clock unit for measuring time such as an RTC. For example, the control unit 150 may generate the mist 220 at a time that is arbitrarily determined in advance.

また、例えば、実施の形態2に係る霧化装置101又は実施の形態3に係る霧化装置102の変形例として、実施の形態1の変形例に係る霧化装置100aのように、部材130を傾くようにしてもよい。具体的には、実施の形態2に係る霧化装置101又は実施の形態3に係る霧化装置102の構成において、さらに、部材130を、噴出口132の孔軸が鉛直方向と交差するように、収容体110に配置してもよい。これにより、液柱210が形成されやすくなるという効果をさらに享受することができる。 In addition, for example, as a modified example of the atomization device 101 according to embodiment 2 or the atomization device 102 according to embodiment 3, the member 130 may be tilted as in the atomization device 100a according to the modified example of embodiment 1. Specifically, in the configuration of the atomization device 101 according to embodiment 2 or the atomization device 102 according to embodiment 3, the member 130 may be further disposed in the container 110 so that the hole axis of the nozzle 132 intersects with the vertical direction. This further provides the effect of making it easier to form the liquid column 210.

また、上記の各実施の形態において、供給制御部151及び駆動制御部152等の制御部150の構成要素の全部又は一部は、専用のハードウェアで構成されてもよく、或いは、各構成要素に適したソフトウェアプログラムを実行することによって実現されてもよい。各構成要素は、CPU(Central Processing Unit)又はプロセッサ等のプログラム実行部が、HDD(Hard Disk Drive)又は半導体メモリ等の記録媒体に記録されたソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。In addition, in each of the above embodiments, all or part of the components of the control unit 150, such as the supply control unit 151 and the drive control unit 152, may be configured with dedicated hardware, or may be realized by executing a software program suitable for each component. Each component may be realized by a program execution unit, such as a CPU (Central Processing Unit) or a processor, reading and executing a software program recorded on a recording medium, such as a HDD (Hard Disk Drive) or a semiconductor memory.

また、制御部150の構成要素は、1つ又は複数の電子回路で構成されてもよい。1つ又は複数の電子回路は、それぞれ、汎用的な回路でもよいし、専用の回路でもよい。In addition, the components of the control unit 150 may be configured with one or more electronic circuits. Each of the one or more electronic circuits may be a general-purpose circuit or a dedicated circuit.

1つ又は複数の電子回路には、例えば、半導体装置、IC(Integrated Circuit)又はLSI(Large Scale Integration)等が含まれてもよい。IC又はLSIは、1つのチップに集積されてもよく、複数のチップに集積されてもよい。ここでは、IC又はLSIと呼んでいるが、集積の度合いによって呼び方が変わり、システムLSI、VLSI(Very Large Scale Integration)、又は、ULSI(Ultra Large Scale Integration)と呼ばれるかもしれない。また、LSIの製造後にプログラムされるFPGA(Field Programmable Gate Array)も同じ目的で使うことができる。The one or more electronic circuits may include, for example, a semiconductor device, an integrated circuit (IC), or a large scale integration (LSI). The IC or LSI may be integrated into one chip or into multiple chips. Here, we refer to it as an IC or an LSI, but depending on the degree of integration, it may be called a system LSI, a very large scale integration (VLSI), or an ultra large scale integration (ULSI). Also, a field programmable gate array (FPGA) that is programmed after the LSI is manufactured can be used for the same purpose.

また、本開示の全般的又は具体的な態様は、システム、装置、方法、集積回路又はコンピュータプログラムで実現されてもよい。或いは、当該コンピュータプログラムが記憶された光学ディスク、HDD若しくは半導体メモリ等のコンピュータ読み取り可能な非一時的記録媒体で実現されてもよい。また、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラム及び記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。In addition, the general or specific aspects of the present disclosure may be realized as a system, an apparatus, a method, an integrated circuit, or a computer program. Alternatively, the present disclosure may be realized as a computer-readable non-transitory recording medium, such as an optical disk, a HDD, or a semiconductor memory, on which the computer program is stored. The present disclosure may also be realized as any combination of a system, an apparatus, a method, an integrated circuit, a computer program, and a recording medium.

その他、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本開示に含まれる。In addition, this disclosure also includes forms obtained by applying various modifications to each embodiment that may occur to a person skilled in the art, and forms realized by arbitrarily combining the components and functions of each embodiment without departing from the spirit of this disclosure.

100、100a、101、102 霧化装置
110 収容体
111 液相部
112 気相部
120 超音波振動子
130 部材
131 貫通孔
132 噴出口
133 端部
134 内壁
152 駆動制御部
160、161 集音部
170 出射面
171 反射面
200 液体
210 液柱
220 ミスト
230 ビーム
240 所定の焦点
W1 径
W2 ビーム径
100, 100a, 101, 102 Atomization device 110 Container 111 Liquid phase section 112 Gas phase section 120 Ultrasonic transducer 130 Member 131 Through hole 132 Spout 133 End 134 Inner wall 152 Drive control section 160, 161 Sound collection section 170 Emission surface 171 Reflection surface 200 Liquid 210 Liquid column 220 Mist 230 Beam 240 Predetermined focus W1 Diameter W2 Beam diameter

Claims (13)

複数の共振点を有する超音波振動子と、
前記超音波振動子を発振動作させる駆動制御部と、
前記超音波振動子が発する音波、及び、当該音波を伝搬する液体が通過し、前記液体を柱状に噴出するための噴出口を有する貫通孔が設けられた部材と、
前記超音波振動子が発した音波が入射され、前記貫通孔を通過させて所定の焦点に集束させるように、入射された音波を出射する集音部と、を備え、
前記駆動制御部は、前記超音波振動子の1次の共振周波数よりも高次の共振周波数で前記超音波振動子を発振動作させ
前記所定の焦点は、前記集音部から見て前記噴出口よりも遠方に位置する
霧化装置。
An ultrasonic transducer having a plurality of resonance points;
A drive control unit that causes the ultrasonic transducer to oscillate;
a member provided with a through hole through which the sound waves generated by the ultrasonic transducer and a liquid that propagates the sound waves pass and which has an ejection port for ejecting the liquid in a columnar shape;
a sound collecting unit that receives sound waves emitted by the ultrasonic transducer, passes through the through hole, and emits the incident sound waves so as to be focused at a predetermined focal point;
The drive control unit causes the ultrasonic transducer to oscillate at a resonance frequency higher than a first resonance frequency of the ultrasonic transducer ,
The predetermined focus is located farther from the sound collecting unit than the outlet.
Atomization device.
前記集音部は、前記超音波振動子と前記部材との間に位置し、入射された音波を透過して出射する
請求項に記載の霧化装置。
The atomization device according to claim 1 , wherein the sound collector is located between the ultrasonic transducer and the member, and transmits and emits incident sound waves.
前記集音部における音波を出射する出射面は、凹状である
請求項に記載の霧化装置。
The atomization device according to claim 2 , wherein an emission surface of the sound collecting part from which the sound waves are emitted is concave.
前記集音部は、入射された音波を反射することで出射する
請求項に記載の霧化装置。
The atomization device according to claim 1 , wherein the sound collector emits the incident sound waves by reflecting them.
前記集音部における入射された音波を反射する反射面は、放物面である
請求項に記載の霧化装置。
The atomization device according to claim 4 , wherein a reflection surface of the sound collecting part that reflects the incident sound wave is a parabolic surface.
前記噴出口の径は、前記集音部に集束された音波のビーム径よりも大きい
請求項1~5のいずれか1項に記載の霧化装置。
The atomization device according to any one of claims 1 to 5 , wherein a diameter of the nozzle is larger than a beam diameter of the sound waves focused on the sound collecting portion.
前記噴出口の径は、前記ビーム径の10倍以下である
請求項に記載の霧化装置。
The atomization device according to claim 6 , wherein the diameter of the nozzle is 10 times or less the beam diameter.
前記部材は、前記部材の内壁が、前記集音部における音波を出射する表面から、前記所定の焦点に至るまでに集束する音波の経路外に位置するように配置されている
請求項1~7のいずれか1項に記載の霧化装置。
The atomization device according to any one of claims 1 to 7 , wherein the member is arranged such that an inner wall of the member is positioned outside the path of the sound waves that converge from the surface that emits the sound waves in the sound collecting section to the predetermined focal point.
前記駆動制御部は、5MHzを超える高次の共振周波数で前記超音波振動子を発振動作させる
請求項1~8のいずれか1項に記載の霧化装置。
The atomization device according to any one of claims 1 to 8 , wherein the drive control unit causes the ultrasonic transducer to oscillate at a high-order resonance frequency exceeding 5 MHz.
さらに、前記液体が収容される液相部と、前記液体が収容されない気相部と、が設けられた収容体を備え、
前記部材は、前記噴出口の周囲に位置する端部が前記気相部に位置するように配置されている
請求項1~9のいずれか1項に記載の霧化装置。
The liquid storage device further includes a container having a liquid phase portion in which the liquid is stored and a gas phase portion in which the liquid is not stored,
The atomization device according to any one of claims 1 to 9 , wherein the member is disposed such that an end portion thereof located around the nozzle hole is located in the gas phase portion.
前記部材における前記噴出口の周囲に位置する端部は、撥水性を有する
請求項1~10のいずれか1項に記載の霧化装置。
The atomization device according to any one of claims 1 to 10 , wherein an end portion of the member located around the nozzle has water repellency.
前記噴出口は、前記噴出口から噴出される柱状の前記液体である液柱の延在方向が鉛直方向と交差するように、前記部材に設けられている
請求項1~11のいずれか1項に記載の霧化装置。
The atomization device according to any one of claims 1 to 11 , wherein the nozzle is provided in the member such that an extension direction of a column of the liquid ejected from the nozzle intersects with a vertical direction.
前記液体に殺菌成分を含むThe liquid contains a sterilizing component.
請求項1~12のいずれか1項に記載の霧化装置。The atomization device according to any one of claims 1 to 12.
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