JP5091924B2 - 霧化装置 - Google Patents

Description

本発明は、一種の霧化装置に係わり、特に一種の液滴搬送管を設けて、該液滴搬送管と霧化シートとの間に表面張力により、互いに吸着し合って、曲面水膜を形成し、作業液体を安定に霧化できる霧化装置に係わる。

振動原理を利用した液体を霧状態漂流する手段は、薬剤または芳香剤の散布作用に広く用いられている。主に圧電セラミックス振動子により表面にトリガ孔を備えた振動板と連動し、高周波低振幅の振動波の動作によって、液体表面を分解させ、ベクトル特性を持って撃ちだした微小粒状水霧分子を形成し、ブラウン運動効果により空気に香精を混入させ、空気性質の改変または薬性水霧を生成して、吸入式物理治療に提供されている。また、芳香と噴霧薬剤の用途を達しているほかに、気候がより乾燥している地域や国などでは、室内の加湿に使用されていることも活用している。

図１は、先行技術による圧電式液体霧化装置の断面図を示す。この図において、圧電式液体霧化装置は、主に圧電セラミックス駆動具１１、円形微細孔シート１２、水案内用繊維１３と、容器１４とを含める。駆動具１１の内部に貫通孔１１１を有し、微細孔シート１２の中央部に半球面１２１を設け、かつ半球面１２１に複数の撃ちだし孔１２２を設けられている。

この種の霧化装置の稼働原理は、水案内用繊維１３の底部より容器１４内部に延ばして毛細管作用によって、容器１４内部に収容された作業液体を汲み出す。さらに、水案内用繊維１３の上端には表面張力により水膜１３１を形成し、該水膜１３１は、半球面１２１に吸着される。よって、駆動具１１が通電して、振動を開始すると、微細孔シート１２の撃ちだし孔１２２を連動して、水膜１３１を撃ちだして気体状態になる。

中華民国特許 第Ｉ２５２１３０号

しかしながら、水案内用繊維１３は変形による膨張吸収体であるため、吸収液体の飽和度合いにより、相応した変形量を生成し、水膜１３１の変形により、半球面との親和力が不均衡となり、霧化の撃ちだし量にムラが出てしまう。

そのほか、水案内用繊維１３が膨張した後に、微細孔シート１２に圧迫する大部分の振動波エネルギーは、水案内用繊維１３に吸収されて、損減になってしまう。さらに、微細孔シート１２は、水案内用繊維１３に圧迫されることにより、微細孔シート１２が破損になり易く、霧化装置の稼働寿命を短縮させてしまう。

一方、水案内用繊維１３は毛細管作用によって水を汲んでいることから、液面の高さにより、水案内効率に影響を与える。霧化速率が時間によって変動しやすくなる。

そこで、霧化装置は医療用のため、薬物を作業液体に混入して、薬物の比重と作業液体が釣り合わない場合には、薬物が作業液体に浮遊または沈殿してしまい、混合作用が顕著されていなくて、薬物と溶剤をうまく混合できないため、撃ちだされた霧化気体にムラを形成し、医療効果に影響を与えてしまう。

さらに、水案内用繊維１３の水案内効率と薬剤の吸収付着率が釣り合わないことにより、濾過現象を引き起こし、撃ちだされた霧化気体には、薬剤が水案内用繊維１３によって濾過されて、作業液体内部に取り残して、薬剤含量に不足を引き起こしてしまう。

さらに、中華民国特許第Ｉ２５２１３０号において、一種の高周波霧化装置の喫水構造が開示されている。図２は、先行技術によるもう一つの霧化装置の断面図を示す。この図において、トリガ装置２１は、微細孔シート２１１を有し、かつ該トリガ装置２１は、フロートユニット２２のフロート具２２１に結合し、水平方向に平行する。フロート具２２１は、容器２４内部の作業液体２３の液面２３１に浮遊しており、微細孔シート２１１を液面２３１の水平位置に近づけさせる。その稼働原理は、電気によりトリガ装置２１を駆動し、微細孔シート２１１に高周波振動を液面に作用させることにより、液面の水膜が振動エネルギーを吸収して、分解により霧化気体に形成する。

しかしながら、この種の霧化装置の欠点として、微細孔シート２１１が液面に近づいているため、微細孔シート２１１と液面との間に表面張力が形成してしまい。微細孔シート２１１は、表面張力の吸収付着により、トリガ装置２１が微細孔シート２１１に伝送した大部分の振動エネルギーが液面に吸収されて、霧化効率が悪く、霧化効果がなくなってしまう。

このほか、微細孔シート２１１と液面との間の表面張力により、微細孔シート２１１の表面に水膜が載されてしまい、該水膜は微細孔シート２１１の正常稼働に干渉し、高周波振動の稼働効果を低下させる。

前記した先行技術の課題に鑑みて、先行技術の水案内用繊維による水吸収付着方式は、水案内用繊維の構造設計により、水膜と霧化シートとの間に親和力が距離によって、霧化の撃ちだし量にムラを形成する課題を解決できる、一種の霧化装置を提供することを本発明の主な目的である。

本発明の目的により、提供される一種の霧化装置は、主に霧化シート、圧電駆動素子、液滴搬送管、水タンクと、主動型水供給素子とを含める。圧電駆動素子は、霧化シートと結合して、霧化シートを連動させて振動する。液滴搬送管は、管開口部を有し、霧化シートの下部に設け、水タンクに収容し、かつその管開口部の軸方向は霧化シートに向けて垂直するように設置する。水タンクには作業液体と、液滴搬送管とを収容する。主動型水供給素子は、液滴搬送管と水タンクに連結する。主動型水供給素子は、作業液体を液滴搬送管に供給し、管開口部と霧化シートとの間に曲面水膜を形成させ、該作業液体は、霧化シートによって霧化させる。

前記の発明において、作業液体は、管開口部にて一つの液滴に集合させ、該液滴は表面張力の吸着働きにより、霧化シートに付着されて曲面水膜を形成する。

本発明もう一つの目的により、提供される一種の霧化装置は、主に霧化シート、圧電駆動素子、液滴搬送管、水タンク、受動型水供給素子と、ケーシングとを含める。圧電駆動素子は、霧化シートと結合して、霧化シートを連動させて振動する。液滴搬送管は、管開口部を有し、霧化シートの下部に設け、水タンクに収容し、かつその管開口部の軸方向は霧化シートに向けて垂直するように設置する。水タンクには、作業液体と、液滴搬送管とを収容する。受動型水供給素子は、水タンクを移動させることにより、作業液体を液滴搬送管へ流動し、管開口部と霧化シートとの間に曲面水膜を形成させ、該作業液体は、霧化シートによって霧化させる。ケーシングは、受動型水供給素子と、水タンクとを収容する。

前記の発明において、受動型水供給素子はバネ機構を含め、該バネ機構は、水タンクの底部に当接しながら該ケーシングと連接し、水タンクの垂直方向への移動を制御し、作業液体の液面と液滴搬送管の管開口部との段差を維持する。

また、水タンクの上端には、さらに複数の微細通気孔を設けて、空気を微細通気孔を介して、水タンクに流入して、該水タンクの気圧を安定させる。

前記説明のとおり、本発明による霧化装置は、以下に示す一つまたは複数の長所を有する。

（イ）本発明による霧化装置は、作業液体が液滴搬送管の開口部にて、一つの液滴に集合し、液滴は、表面張力の吸着により霧化シートに付着されて、曲面水膜を形成する。これにより、先行技術の霧化装置による水案内用繊維または毛細管の水案内に利用し、水案内用繊維または毛細管の変形になったことで、水膜が拡張し、霧化シート上に余分な作業液体がたまって、霧化の撃ちだし量のムラ現象を避けることができる。

（ロ）本発明による霧化装置は、主動型水供給素子または受動型水供給素子を設けることによって、液面と管開口部との段差が維持されているため、安定な噴霧効率が得られる。

（ハ）本発明による霧化装置の液滴搬送管は、濾過作用を生成しない。よって、医療用途に使用された際、霧気の薬性を均一に維持でき、正常な医療効果が得られる。

（ニ）本発明による霧化装置の液滴搬送管は、膨張による変形で霧化シートに当接することがなく、霧化シートの劣化による破損で稼働寿命短縮してしまうことを避けられる。

先行技術による圧電式液体霧化装置の断面図。 先行技術によるもう一つの霧化装置の断面図。 本発明の霧化装置の第１実施例による断面図。 本発明の霧化装置の第１実施例による作動フロー態様図であり、液滴が表面張力により管開口部に形成する説明に用いる。 本発明の霧化装置の第１実施例による管開口部の断面幾何形状態様図。 本発明の霧化装置の第１実施例による態様図であり、霧化装置に作業液体を補給するための水補給タンクが増設されている。 本発明の霧化装置の第２実施例による断面図。 本発明の霧化装置に適する圧電駆動素子の一態様を示す図。

図３は、本発明の霧化装置の第１実施例による断面図を示す。この図において、霧化装置は、霧化シート片３１、圧電駆動素子３２、液滴搬送管３３、水タンク３４と、主動型水供給素子３５とを含める。圧電駆動素子３２は、ガラスまたはセラミックス材料からなる。通電した後に高周波振動を起こり出して、霧化シート３１と連動振動をさせる。液滴搬送管３３は、管開口部３３１を有し、霧化シート３１の下部に設け、水タンク３４に収容し、かつ管開口部３３１の軸方向は霧化シート３１に向けて垂直するように設置する。水タンク３４には、作業液体３４１を収容し、作業液体３４１は曲面水膜３４３を形成する。主動型水供給素子３５は、液滴搬送管３３と水タンク３４とそれぞれを連接する。

図４は、本発明の液滴搬送管の第１実施例による作動フロー図を示す。作業液体３４１が、管開口部３３１から緩やかに流れ出してくると、表面張力により自然に管開口部３３１にて、半球形の液滴３４４を形成する。霧化シート３１と管開口部３３１との距離は半球形の液滴３４４の半分以上の高さ（例えば、５０％〜８０％の範囲）を有するため、流れ出す液滴３４４が所定の大きさになると、液滴３４４の一端は、表面張力により、霧化シート片３１に吸収付着されて、自然に曲面水膜３４３を形成する。このほか、液滴搬送管３３の管開口部３３１の断面体は、霧化シート３１の作動面積により、図５に示すような矩形、円形、星型、楕円形の幾何図形またはそのいずれの配列による幾何図形の組合にあっても良い。

主動型水供給素子３５は、一つポンプ（あるいは、モーター）３５１、二つ連結ポンプ３５１に連接する２本の連結管３５３、及び液滴搬送管３３と水タンク３４とそれぞれを接続する２本の排出管３５４とを含める。排出管３５４の一端は、連結管３５３に連接し、ポンプ３５１が連結管３５３と排出管３５４とを介して、水を液滴搬送管３３に供給できる。ポンプ３５１の供給の水量が表面張力の吸着力を超えたとき、管開口部３３１から溢れ出した液体を水タンク３４に戻されることにより、曲面水膜３４３は変形することなく、所定の外形が維持できる。よって、霧化シート３１の表面には、作業液体３４１の余分な残留を載せられず、霧化シート３１の振動エネルギーが残留された作業液体３４１に吸収されて、霧化効果に影響を与えてしまう現象を避けられる。水タンクに戻された作業液体３４１は、排出管３５４と連結管３５３の案内に従い、ポンプ３５１へ循環流動されて、リサイクルの使用に生かすことができる。

また、本発明による霧化装置は、さらに図６に示すような水補給タンク３６を追加することによって、水タンク３４とポンプ３５１とそれぞれを連結することにより、作業液体３４１の供給をより一層安定できるか、またはさまざまな設計要求に対応できる。そのうち、作業液体３４１は薬液、芳香精油または室内の加湿水であっても良い。

そのうち、異なる使用需要に適するために、霧化装置の圧電駆動素子３２は、正方形、矩形、円形、楕円形、円環状を有する圧電シートであるのみならず、多角形や任意な枠状を有する圧電シートでも可能である。前記多角形は三角形、四角形、五角形…等を含める。そして、霧化シート３１は、圧電駆動素子３２の外形に合わせ、正方形、矩形、円形、楕円形、または任意な圧電駆動素子３２の外形に合わせる形状を有する霧化シートである。

図７は、本発明の霧化装置の第２実施例による断面図を示す。この図において、霧化装置は、霧化シート片４１、圧電駆動素子４２、液滴搬送管４３、水タンク４４、受動型水供給素子４５と、ケーシングとを含める。作業液体４４１は、水タンク４４に収容されて、液面４４２を形成する。液滴搬送管４３は、管開口部４３１を有し、かつ管開口部４３１の軸方向は霧化シート４１に向けて垂直するように設置する。水タンク４４と液滴搬送管４３は、連結管４７によって連接される。そのうち、霧化シート４１、圧電駆動素子４２、液滴搬送管４３と水タンク４４の構造並びに機能は、第１実施例と同様であるため、ここでの詳細説明を省略する。

本実施例と第１実施例との相異点は、受動型水供給素子４５がバネ機構４５１と、複数のスライドレール４５２とを含める。水タンク４４、バネ機構４５１とスライドレール４５２は、ケーシング４６の内部に設ける。バネ機構４５１の一端は、水タンク４４の底部に当接して、他端は、ケーシング４６と当接しておく、水タンク４４の重量変化によって、バネ機構４５１は、水タンク４４を垂直方向へ移動するように制御し、液面４４２と液滴搬送管４３の管開口部４３１との段差を維持することにより、水位と液圧差を維持させ、作業液体４４１を管開口部４３１から安定に流出させる。作業液体４４１が管開口部４３１より溢れ出すと、作業液体４４１と管開口部４３１との間の表面張力作用によって、管開口部４３１にて液滴４３２が集合される。管開口部４３１と霧化シート４１が隣り合っているため、液滴４３２が所定の大きさになると、霧化シート４１に吸収付着されて、曲面水膜４３３を形成する。

スライドレール４５２は、水タンク４４の両側に設け、バネ機構４５１の作動により、水タンク４４を垂直方向へ移動する際に、水タンク４４をより円滑平順な移動ができるようにケーシング４６内に支承されている。

一例として、霧化装置は、作業液体４４１を霧化し続けると、水タンク４４内部の作業液体４４１が減少につれて、水タンク４４の重量が軽くなると、バネ機構４５１の弾力により、水タンク４４を当接し、上に持ち上げて、重力と弾力の釣り合いが維持される。これにより、液面４４２と管開口部４３１との間の段差が維持され、作業液体４４１の増減によって変化しない。バネ機構４５１はさらに、水タンク４４の大きさに従い、さまざまな弾性係数を選択することができる。

水タンク４４の上端はさらに、複数の微細通気孔４４３を設け、孔径は、約略１μｍから２００μｍ前後とする。微細通気孔４４３は、外部空気が水タンク４４への進気量を制限し、水タンク４４内部の空気圧力を安定させ、作業液体が管開口部からの溢出量を制御する。それに伴い、霧化装置を安定に微量な出水流を供給できる。

そのうち、異なる使用需要に適するために、霧化装置の圧電駆動素子４２は、正方形、矩形、円形、楕円形、円環状を有する圧電シートであるのみならず、多角形や任意な枠状を有する圧電シートでも可能である。前記多角形は三角形、四角形、五角形…等を含める。そして、霧化シート４１は、圧電駆動素子４２の外形に合わせ、正方形、矩形、円形、楕円形、または任意な圧電駆動素子４２の外形に合わせる形状を有する霧化シートである。この実施例において、図８に示すように圧電駆動素子４２は円環状圧電シートで実施され、霧化シート４１が圧電駆動素子４２に合わせるため、円形で実施されるが、この限りでない。

以上は実施例の列挙であり、本発明になんらの制限を加わるものではない。本発明の精神と範囲を逸脱しない限り、その等効果修正又は変更は、なお、本明細書の特許請求範囲に含まれるものとする。

本発明は霧化の撃ちだし量にムラを形成する課題を解決できる一種の霧化装置を提供するため、霧化装置の製造、販売に寄与するので、産業上の利用可能性を有する。

１１ 駆動具
１１１ 貫通孔
１２、２１１ 微細孔シート
１２１ 半球面
１２２ 撃ちだし孔
１３ 水案内用繊維
１４、２４ 容器
２１ トリガ装置
２２ フロートユニット
２２１ フロート具
２３、３４１、４４１ 作業液体
２３１、３４２、４４２ 液面
３１、４１ 霧化シート
３２、４２ 圧電駆動素子
３３、４３ 液滴搬送管
３３１、４３１ 管開口部
３４、４４ 水タンク
３４３ 曲面水膜
３４４ 液滴
３５ 主動型水供給素子
３５１ ポンプ
３５３、４７ 連結管
３５４ 排出管
３６ 水補給タンク
４４３ 微細通気孔
４５ 受動型水供給素子
４５１ バネ機構
４５２ スライドレール
４６ ケーシング

Claims (15)

1. 霧化シート、圧電駆動素子、液滴搬送管、水タンク、と主動型水供給素子とを含め一種の霧化装置において、
   前記霧化シートは、多角形であり、
   前記圧電駆動素子は、霧化シートと結合して、前記霧化シートを連動させて振動し、
   前記液滴搬送管は、管開口部を有し、前記液滴搬送管は前記霧化シートの下部に設け、かつ前記管開口部の軸方向は前記霧化シートに向けて垂直するように設置し、
   前記水タンクは、前記液滴搬送管と、作業液体とを収容し、
   前記主動型水供給素子は、前記液滴搬送管と前記水タンクと連接し、前記作業液体を前記液滴搬送管に供給し、前記管開口部と前記霧化シートとの間に曲面水膜を形成させ、前記作業液体は前記霧化シートによって霧化させることを特徴とする霧化装置。
2. 前記作業液体は、前記管開口部に集合し、液滴を形成すると、前記液滴は表面張力作用によって、前記霧化シートに吸収付着されて、前記曲面水膜を形成することを特徴とする請求項１記載の霧化装置。
3. 前記主動型水供給素子は、モーターまたはポンプであることを特徴とする請求項１記載の霧化装置。
4. さらに水補給タンクを含め、前記水補給タンクは前記主動型水供給素子と前記水タンクとそれぞれを連接し、前記作業液体が霧化シートの霧化による損減量を補うことを特徴とする請求項３記載の霧化装置。
5. 前記管開口部の断面は実質上（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ）矩形、円形、星型、または楕円形であることを特徴とする請求項１記載の霧化装置。
6. 前記作業液体は、薬液、芳香精油、または水であることを特徴とする請求項１記載の霧化装置。
7. 前記圧電駆動素子は、少なくとも多角形、円形、枠状および円環状のいずれかの形状を有する圧電シートであることを特徴とする請求項１記載の霧化装置。
8. 霧化シート、圧電駆動素子、液滴搬送管、水タンク、受動型水供給素子、とケーシングとを含め一種の霧化装置において、
   前記霧化シートは、多角形であり、
   前記圧電駆動素子は、前記霧化シートと結合して、前記霧化シートを連動させて振動し、
   前記液滴搬送管は、管開口部を有し、前記液滴搬送管は前記霧化シートの下部に設け、かつ前記管開口部の軸方向は前記霧化シートに向けて垂直するように設置し、
   前記水タンクは、前記作業液体を収容し、前記液滴搬送管と連接し、
   受動型水供給素子は、水タンクを移動制御することにより、前記作業液体を前記液滴搬送管に供給し、前記管開口部と前記霧化シートとの間に曲面水膜を形成させ、前記作業液体は前記霧化シートによって霧化させ、
   前記ケーシングは、受動型水供給素子と、水タンクとを収容することを特徴とする霧化装置。
9. 前記作業液体は、前記管開口部に集合し、液滴を形成すると、前記液滴は表面張力作用によって、前記霧化シートに吸収付着されて、前記曲面水膜を形成することを特徴とする請求項８記載の霧化装置。
10. 前記受動型水供給素子は、バネ機構を含め、前記バネ機構は前記水タンクの底部に当接しながら前記ケーシングに連接し、前記水タンクの垂直方向への移動を制御し、前記作業液体の液面と前記液滴搬送管の前記管開口部との段差を維持することを特徴とする請求項８記載の霧化装置。
11. 前記受動型水供給素子はさらに、複数のスライドレールを含め、前記複数のスライドレールは前記水タンクの両側に設け、前記バネ機構の作動することにより、前記水タンクを垂直方向へ円滑平順な移動できることを特徴とする請求項１０記載の霧化装置。
12. 前記水タンクの上端はさらに、複数の微細通気孔を設け、空気を前記複数の微細通気孔を介して、前記水タンクに流入させ、前記水タンクの気圧を安定させることを特徴とする請求項８記載の霧化装置。
13. 前記管開口部の断面は実質上矩形、円形、星型、または楕円形であることを特徴とする請求項８記載の霧化装置。
14. 前記作業液体は、薬液、芳香精油、または水であることを特徴とする請求項８記載の霧化装置。
15. 前記圧電駆動素子は、少なくとも多角形、円形、枠状および円環状のいずれかの形状を有する圧電シートであることを特徴とする請求項８記載の霧化装置。

Images