WO2019198275A1 - 霧化ユニット - Google Patents
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Definitions
- 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 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 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.
- 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 heat dissipation mechanism 35 is a mechanism configured to take away heat generated by reflection of surface acoustic waves at the end of 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 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.
- the periodic amplitude of the high-frequency voltage may draw a sine wave shape, a rectangular wave shape, a triangular wave shape, or a sawtooth wave shape. May be.
- a detector for detecting the aerosol state is provided.
- the control unit 400 may feed back an error such as an aerosol generation failure based on the detection result of the detector.
- the detector may be a microphone sensor that detects weak noise generated by aerosol generation.
- the detector 39 may be provided on the surface 31 ⁇ / b> F of the piezoelectric element substrate 31.
- the detector 39 may be provided next to the liquid in the Q direction orthogonal to the P direction.
- the detector 39 is preferably not in contact with the liquid.
- the SAW module 30 includes a detector 81, a sensor 82, and a depth sensor 83.
- Modified Example 13 a method of supplying a liquid to the surface 31F of the piezoelectric element substrate 31 will be described. Specifically, as shown in FIG. 29, a hydrophilic layer 38E and a member 84 are provided on the surface 31F of the piezoelectric element substrate 31. Furthermore, a liquid storage unit 200 and a motor 61 are provided on the surface 31F of the piezoelectric element substrate 31.
- the liquid storage unit 200 and the drive unit 61 constitute a device that drops liquid in the vicinity of the hydrophilic layer 38E.
- the liquid storage unit 200 may store a liquid and have a nozzle that drops the liquid.
- the driving unit 61 may be a member (for example, a motor) that generates a driving force for dropping the liquid from the nozzle.
- the chamfering of the edge portion may be a straight chamfering as shown in FIG. 35, or a round chamfering as shown in FIG.
- the edge portion may be an edge portion of the through hole 34.
- the SAW module 30 is bonded to the thermal conductive member 653 and the circuit board 654 via the adhesive layer 652 as shown in FIG.
- the heat conductive member 653 is made of a heat conductive member such as metal, and includes a columnar portion 653A and a plate portion 653B.
- the columnar portion 653A passes through the circuit board 654, and the plate portion 653B is disposed on the back surface of the circuit board 654.
- the circuit board 654 is configured by a member that is easily bonded to the adhesive layer 652, and has a through hole through which the columnar member 653A passes.
- the liquid supply unit 60 includes a housing 671 and a bag 672.
- the housing 671 has an inlet 671A that houses the bag 672 and the air 676 and supplies the air 676 into the housing 671.
- the bag 672 has a discharge port 672A that stores the liquid 677 that generates aerosol and discharges the liquid 677.
- the discharge port 672A may be integrated with the housing 671.
- leakage of the first liquid and the second liquid may be suppressed by a sealing member such as an O-ring and packing.
- 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 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.
- an atomization unit capable of improving the atomization efficiency of the liquid can be provided.
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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
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)。
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、前記圧電素子基板の端部における前記表面弾性波の反射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。
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。
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。
(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出する。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出する。
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。
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。エアロゾルは、インレット51からアウトレット52への空気流によって、SAWモジュール30からアウトレット52に導出される。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。
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。このような構成によれば、SAWと液体との相互作用が増大し、同じ電力で霧化される液体の量が増大する。
放熱機構35は、圧電素子基板31の端部における表面弾性波の反射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。さらには、接着剤の熱伝導性は0.5W/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、コーティング材料を適切に堆積することによって、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、又は、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、酸化アルミナのようなセラミック材料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、サブミクロンの液滴の個数濃度は、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の製造バラツキ及び異なる条件(温度、圧力、湿度など)における共振周波数の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、最小電力(例えば、3W)よりも高い電力における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の重複部分の長さ(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、70未満であることが好ましく、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(v/f)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の重複部分の長さ、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。
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。
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。
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。
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。隔壁37は、圧電素子基板31の全体を被覆しなくてもよい。典型的には、隔壁37は、圧電素子基板31の端部から0.5mm(典型的な薄膜の幅)だけ離れた位置に設けられてもよい。
このようなケースにおいて、貫通孔34よりも櫛形電極対33側に霧化ゾーンが設けられる場合に、隔壁37は、配置部分30Aと霧化ゾーン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。
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。
このようなケースにおいて、貫通孔34よりも櫛形電極対33側に霧化ゾーンが設けられる場合に、隔壁37は、配置部分30Aと霧化ゾーン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。
[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。
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。
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。
(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同様の電力で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、最も効率的な周波数で常に装置を駆動する技術的な困難性に起因して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。
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。
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。
[変更例5]
以下において、実施形態の変更例5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。
以下において、実施形態の変更例5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5では、櫛形電極対33に印加する高周波数の電圧の振幅について説明する。
具体的には、変更例5では、制御部400は、櫛形電極対33に印加する高周波数の電圧の振幅を周期的に変更する。このような構成によれば、圧電素子基板31の表面31Fに導かれる液体から液滴が飛散することを抑制することができる。これによって、液体を有効に利用することができ、安定的なエアロゾルの霧化を実現することができる。詳細には、高電圧印加時において、櫛形電極対33に近い側の液体(薄膜部分)でエアロゾルが霧化され、低電圧印加時において、霧化によって減少する液体の供給が促進される。これらの現象が周期的に繰り返されることによって、粗大粒子の生成が抑制されるとともに、微粒子の霧化量を増大させることができる。なお、100Hz程度の周期で高電圧・低電圧を繰り返すことが好ましい。
例えば、図13に示すように、高周波の電圧の周期的な振幅は、サイン波形状を描いてもよく、矩形波形状を描いてもよく、三角波形状を描いてもよく、のこぎり波形状を描いてもよい。特に、高周波数の電圧の周期的な振幅が矩形波形状を描くように高周波数の電圧を印加することが好ましい。
[変更例6]
以下において、実施形態の変更例6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。
以下において、実施形態の変更例6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6では、櫛形電極対33に印加する電圧の最適周波数のプロファイルについて説明する。最適周波数とは、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(例えば、上述したNBWの中心周波数)である。
第1に、圧電素子基板31の表面31Fに導かれる液体の液供給速度(μl/sec)と時間との関係で最適周波数が変化する点について説明する。具体的には、図14に示すように、液供給速度が異なるサンプル(図14では、12のサンプル)を準備して、櫛形電極対33に電圧を印加する時間と最適周波数との関係を確認した。但し、櫛形電極対33の幅は一定であるものとする。このような確認結果によれば、時間の経過とともに最適周波数が変化することが読み取れ、このような変化が液供給速度によって異なることも読み取れる。従って、制御部400は、液供給速度及び時間経過に応じて変化する最適周波数を監視するとともに、監視された最適周波数で電力を供給することによって、エアロゾルの霧化効率を向上することができる。
第2に、櫛形電極対33に高周波数で電圧を印加することよって生じるSAWの出力(W)と時間との関係で最適周波数が変化する点について説明する。具体的には、図15に示すように、SAWの出力が異なるサンプル(図15では、5のサンプル)を準備して、櫛形電極対33に電圧を印加する時間と最適周波数との関係を確認した。但し、櫛形電極対33の幅は一定であるものとする。このような確認結果によれば、時間の経過とともに最適周波数が変化することが読み取れ、このような変化がSAWの出力によって異なることも読み取れる。従って、制御部400は、SAWの出力及び時間経過に応じて変化する最適周波数を監視するとともに、監視された最適周波数で電力を供給することによって、エアロゾルの霧化効率を向上することができる。
[変更例7]
以下において、実施形態の変更例7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。
以下において、実施形態の変更例7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7では、圧電素子基板31の表面31Fに導かれる液体の液供給速度(μl/sec)と櫛形電極対33に高周波数で電圧を印加することよって生じるSAWの出力(W)との関係について説明する。
第1に、図16に示すように、制御部400は、時刻t2でSAWの出力が所望レベルに達するように、時刻tStartから徐々にSAWの出力を増大する。制御部400は、時刻tEndでSAWの出力をゼロにする。一方で、制御部400は、時刻t1で所望レベルまで液供給速度を増大する。制御部400は、時刻tEndで液供給速度をゼロにする。時刻t1は、時刻tStartと時刻t2との間であってもよい。
第2に、図17に示すように、制御部400は、時刻t2でSAWの出力が所望レベルに達するように、時刻tStartから徐々にSAWの出力を増大する。制御部400は、時刻tEndでSAWの出力をゼロにする。一方で、制御部400は、時刻t3で液供給速度が所望レベルに達するように、時刻t1から徐々に液供給速度を増大する。制御部400は、時刻tEndで液供給速度をゼロにする。時刻t1は、時刻tStartと時刻t2との間であってもよい。時刻t3は、時刻t2の後であってもよい。
なお、時刻tStartは、パフ動作の開始がセンサ300によって検出されたタイミングでもよく、パフ動作を行うためのボタンが押下されたタイミングでもよい。時刻tEndは、パフ動作の終了がセンサ300によって検出されたタイミングでもよく、パフ動作を行うためのボタンが押下されなくなったタイミングでもよい。
図16及び図17に示すように、SAWの出力が時刻tStartから徐々に増大し、かつ、時刻tStartよりも後の時刻t1で液供給速度の増大を開始するため、SAWの出力(W)を増大する初期段階において、圧電素子基板31の表面31Fに導かれる液体から大粒径の液滴が飛散することを抑制することができる。さらに、図17に示すように、液供給速度を徐々に増大することによって、大粒径の液滴の飛散を抑制することができる。
[変更例8]
以下において、実施形態の変更例8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。
以下において、実施形態の変更例8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8では、エアロゾルの状態を検出する検出器が設けられる。例えば、制御部400は、検出器の検出結果に基づいて、エアロゾルの生成不良などのエラーをフィードバックしてもよい。検出器は、エアロゾルの生成で生じる微弱ノイズを検出するマイクロフォンセンサであってもよい。
図18に示すように、検出器39は、圧電素子基板31の裏面31Bに設けられてもよい。検出器39は、圧電素子基板31を挟んで液体の反対側に設けられることが好ましい。
図19に示すように、検出器39は、圧電素子基板31の表面31Fに設けられてもよい。SAWの進行方向をP方向とした場合に、検出器39は、P方向に直交するQ方向において液体の隣に設けられてもよい。検出器39は、液体に接触しないことが好ましい。
図20に示すように、検出器39は、圧電素子基板31の表面31F上において、圧電素子基板31の表面31Fから離れた位置に設けられてもよい。検出器39とエアロゾルとの接触を抑制するために、検出器39とエアロゾルとの間にシールド39Aが設けられることが好ましい。
[変更例9]
以下において、実施形態の変更例9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。
以下において、実施形態の変更例9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9では、貫通孔34から露出する液体を検出するセンサが設けられる。例えば、制御部400は、センサの検出結果に基づいて、液供給部60(液供給速度など)を制御してもよい。このような構成によれば、正確なポンプ制御によって霧化液体の霧化部への過剰供給と霧化部での液体の枯渇を防ぐことができ、エアロゾルの霧化の安定性が向上する。
図21に示すように、センサ71は、1対の先端(例えば、先端71A、71B)を有する電気伝導度センサであってもよい。1対の先端は、貫通孔34に隣接しており、貫通孔34から露出する液体によって電気的に接続される。センサ71は、1対の先端間の電気信号の伝導度によって液体の存在を検出する。
図22に示すように、センサ72は、2対の以上の先端(例えば、先端72A、72Bなど)を有する電気伝導度センサであってもよい。2対以上の先端は、貫通孔34に隣接しており、貫通孔34から露出する液体によって電気的に接続される。但し、先端対が設けられる位置は互いに異なっている。先端対間の電気信号の伝導度によって薄膜の均一性を監視することができ、センサ72を用いることによって先端対が設けられる位置において液体の存在を検出することができる。
図23に示すように、センサ73は、所定信号を出力するエミッタ(例えば、エミッタ73A)と所定信号を受信するレシーバ(例えば、レシーバ73B)とを有するセンサであってもよい。エミッタ73A及びレシーバ73Bは、貫通孔34を挟んで配置されており、センサ73は、所定信号の伝達度合いによって液体の存在を検出する。エミッタ73A及びレシーバ73Bは薄膜固体パッドによって構成されてもよい。
図24に示すように、センサ74は、SAWを出力するエミッタ(例えば、エミッタ74A)とSAWを受信するレシーバ(例えば、レシーバ74B)とを有するSAWセンサであってもよい。エミッタ74A及びレシーバ74Bは、貫通孔34を挟んで配置されており、センサ74は、SAWの伝達度合いによって液体の存在を検出する。エミッタ74A及びレシーバ74Bは薄膜IDTによって構成されてもよい。
図25(a)及び図25(b)に示すように、センサ75は、1対以上の電極(例えば、先端75A、75Bなど)を有する静電容量センサであってもよい。このようなケースにおいて、1対以上の電極は、霧化ゾーンに配置される液体を跨がるように配置される。センサ75は、液体の有無によって生じる静電容量の違いによって、液体が存在しているか否かを検出する。このようなケースにおいて、貫通孔34が設けられていなくてもよい。
[変更例10]
以下において、実施形態の変更例10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。
以下において、実施形態の変更例10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10では、変更例8及び変更例9の組合せ例について説明する。図26に示すように、SAWモジュール30は、検出器81と、センサ82と、深度センサ83とを有する。
検出器81は、変更例8で説明した検出器39と同様に、エアロゾルの状態を検出する。センサ82は、変更例9で説明した電気伝導度センサ又はSAWセンサと同様に、貫通孔34から露出する液体を検出する。深度センサ83は、貫通孔34の液体の深度(液体の表面水位)を検出する。深度センサ83は、電気信号の伝導度によって液体の存在を検出する電気伝導度センサであってもよい。
このような構成において、制御部400は、エアロゾルの霧化前後においては、図26の上段に示すように、深度センサ83の検出結果に基づいて、液供給部60(液供給速度など)を制御する。例えば、制御部400は、液体が所望深度に維持されるように液供給部60を制御する。このような構成によれば、エアロゾルの霧化の応答性が向上する。
制御部400は、エアロゾルの霧化中においては、図26の下段に示すように、検出器81の検出結果に基づいて、エアロゾルの生成不良などのエラーをフィードバックする。制御部400は、エラーをユーザに通知してもよく、香味吸引器1(例えば、霧化ユニット100)の動作を停止してもよい。さらに、制御部400は、センサ82の検出結果に基づいて、液供給部60(液供給速度など)を制御する。このような構成によれば、エアロゾルの霧化の安定性が向上する。
また、深度センサ83によって霧化中の液体量を制御することも可能である。深度センサ83によって液体の量の減少を検出した場合に、制御部400は、深度センサ83の検出結果に基づいて、液供給部60(液供給速度など)を制御する。このような構成によれば、霧化中においても液体の量が適量に制御されるため、エアロゾルの霧化の安定性が向上する。
さらに、図示していないが、深度センサ83としては、検出可能な深度の異なる2以上の深度センサが設けられてもよい。このような場合には、検出可能な深度の異なる深度センサの範囲内で溶液量を適正に制御することが容易となる。例えば、第1深度の液体を検出可能な深度センサで液体を検出し、第1深度よりも浅い第2深度の液体を検出可能な深度センサで液体を検出しない場合に、液体の深度が第1深度と第2深度との間であることを検出することができる。
[変更例11]
以下において、実施形態の変更例11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。
以下において、実施形態の変更例11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11では、圧電素子基板31の表面31Fで液体をガイドする方法について説明する。具体的には、図27に示すように、圧電素子基板31の表面31Fには、供給ポート34X、親水性層38A、疎水性層38B及び疎水性層38Cが設けられる。
供給ポート34Xは、液体が供給されるポイントである。供給ポート34Xは、SAWの進路外に設けられる。従って、供給ポート34Xは、上述した貫通孔34である必要はなく、圧電素子基板31の表面31F側から液体が供給されるポイントであってもよい。
親水性層38Aは、供給ポート34Xに連続しており、SAWの進路内に液体を導くパターンを有する。疎水性層38Bは、親水性層38Aと比べて櫛形電極対33に近い側に設けられており、親水性層38Aから離間して設けられる。疎水性層38Cは、親水性層38Aと比べて櫛形電極対33から遠い側に設けられており、親水性層38Aから離間して設けられる。疎水性層38B及び疎水性層38Cによって、親水性層38Aからの液体の移動が制限され、液体に対するSAWの接触角度を小さくすることができ、エアロゾルの霧化効率が向上する。
このような構成によれば、貫通孔34を設ける必要がないため、圧電素子基板31を被覆するコーティング層36を設けることが容易である。
[変更例12]
以下において、実施形態の変更例12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。
以下において、実施形態の変更例12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12では、圧電素子基板31の表面31Fに液体を供給する方法について説明する。具体的には、図28に示すように、圧電素子基板31の表面31Fには、親水性層38D及びウイック90が設けられる。
親水性層38Dは、SAWの進路上に設けられる。親水性層38Dは、長さL及び幅Wを有しており、エアロゾルを霧化する霧化ゾーンを構成する。ウィック90は、親水性層38Dに連続しており、液体を親水性層38Dに供給する。ウィック90は、ウィック90の形状を維持するウィックコア91と、液体を保持する保持層92とを有していてもよい。圧電素子基板31の表面31Fに接触するウィックコア91は、圧電素子基板31を伝達するSAWをウィックコア91で反射可能な硬度を有する金属又はプラスチックによって構成されることが好ましい。保持層92は、毛管現象によって液体を供給する毛管部材によって構成されてもよい。
このような構成によれば、貫通孔34を設ける必要がないため、圧電素子基板31を被覆するコーティング層36を設けることが容易である。
[変更例13]
以下において、実施形態の変更例13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。
以下において、実施形態の変更例13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13では、圧電素子基板31の表面31Fに液体を供給する方法について説明する。具体的には、図29に示すように、圧電素子基板31の表面31Fには、親水性層38E及び部材84が設けられる。さらに、圧電素子基板31の表面31F上には、液貯蔵部200及びモータ61が設けられる。
親水性層38Eは、SAWの進路上に設けられており、エアロゾルを霧化する霧化ゾーンを構成する。部材84は、液体の存在を検出するセンサであってもよく、エアロゾルの状態を検出する検出器であってもよい。
液貯蔵部200及び駆動部61は、親水性層38Eの近傍に液体を滴下する装置を構成する。例えば、液貯蔵部200は、液体を貯蔵するとともに、液体を滴下するノズルを有していてもよい。駆動部61は、ノズルから液体を滴下する駆動力を生じる部材(例えば、モータ)であってもよい。
このような構成によれば、貫通孔34を設ける必要がないため、圧電素子基板31を被覆するコーティング層36を設けることが容易である。
[変更例14]
以下において、実施形態の変更例14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。
以下において、実施形態の変更例14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14では、圧電素子基板31の表面31Fに液体を供給する方法について説明する。具体的には、図30及び図31に示すように、SAWモジュール30は、液体をガイドするガイド部材610を有する。圧電素子基板31は、コーティング層36によって被覆されている。
ガイド部材610は、圧電素子基板31のエッジ部分において圧電素子基板31の表面31Fに設けられている。ガイド部材610は、圧電素子基板31の表面31Fから所定高さを有する形状を有する。ガイド部材610は、高い熱伝導性を有する材料(例えば、金属やセラミック)によって構成されてもよい。ガイド部材610は、流路611と、一時貯蔵部612と、ガイドスリット613とを有する。流路611は、液体の流路を構成する。一時貯蔵部612は、流路611を介して供給される液体を一時的に貯留する。ガイドスリット613は、圧電素子基板31の表面31Fに対して傾斜を有する。ガイドスリット613は、一時貯蔵部612から溢れる液体を圧電素子基板31の表面31Fに自重及び/又は毛管力によって導く。ガイドスリット613として2以上のガイドスリットが設けられてもよい。
このような構成によれば、圧電素子基板31のエッジ部分に設けられるガイド部材610によって、圧電素子基板31のエッジ部分から離れた位置に霧化ゾーンを配置することができ、エッジ部分におけるコーティング層36の剥離を抑制することができる。さらに、貫通孔34を設ける必要がないため、圧電素子基板31を被覆するコーティング層36を設けることが容易である。
変更例14では、圧電素子基板31の裏面31Bから液体を供給するケースを例示しているが、変更例14はこれに限定されるものではない。液体は、ガイド部材610の横から供給されてもよく、ガイド部材610の上から供給されてもよい。液体がガイド部材610の上から供給される場合には、上述した流路611が設けられなくてもよい。
或いは、液体は、貫通孔34を介して供給されてもよい。このようなケースにおいて、ガイド部材610は、流路611が貫通孔34と連通するように設けられ、貫通孔34のエッジ部分から離れた位置に霧化ゾーンを配置することができ、エッジ部分におけるコーティング層36の剥離を抑制することができる。
或いは、図32に示すように、SAWモジュール30は、液体をガイドするガイド部材610Aを有してもよい。ガイド部材610Aは、内部に微小な流路を有するプラスチック又は金属などの部材によって構成されており、圧電素子基板31の表面31Fに設けられる。ガイド部材610Aは、圧電素子基板31の表面31Fとガイド部材610Aとの間の微小空間に、ガイド部材610Aに含浸される液体を導く。ガイド部材610Aは、微小空間から液体を圧電素子基板31の表面31F上に導く。
或いは、図33に示すように、SAWモジュール30は、液体をガイドするガイド部材610Bを有してもよい。ガイド部材610Bは、内部に微小な流路を有するプラスチック又は金属などの部材によって構成されており、圧電素子基板31の表面31Fに設けられる。ガイド部材610Bは、ガイド部材610Bに含浸される液体をガイド部材610Bの斜面613Bに沿って圧電素子基板31の表面31F上に導く。
図32又は図33に示す構成によれば、図30及び図31に示す構成と同様に、圧電素子基板31のエッジ部分から離れた位置に霧化ゾーンを配置することができ、エッジ部分におけるコーティング層36の剥離を抑制することができる。
[変更例15]
以下において、実施形態の変更例15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。
以下において、実施形態の変更例15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15では、SAWモジュール30の基板構成のバリエーションについて説明する。具体的には、図34に示すように、SAWモジュール30は、圧電素子基板621と、プレート622と、バッファ623と、霧化表面層624とを有する。図34では、基板構成以外の構成(例えば、櫛形電極対33)は省略されている。
圧電素子基板621は、上述した圧電素子基板31と同様である。プレート622は、圧電素子基板31と異なる基板であり、例えば、アルミプレートである。バッファ623は、圧電素子基板621の表面及び側面に位置しており、圧電素子基板621から生じるSAWを霧化表面層624に伝達させる緩衝液体によって構成される。例えば、緩衝液体は、グリセリンである。霧化表面層624は、バッファ623及びプレート622上に設けられ、エアロゾルを霧化する霧化ゾーンが設けられる。例えば、霧化表面層624は、ステンレスプレートによって構成される。このようなケースにおいて、霧化表面層624の表面側から液体が供給されてもよい。
このような構成によれば、圧電素子基板621とは異なる霧化表面層624にSAWを伝達することができ、圧電素子基板621への液体(香料溶液)の接触を避けることができる。例えば、上述した貫通孔34に相当する貫通孔は、プレート622に設けられてもよい。
[変更例16]
以下において、実施形態の変更例16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。
以下において、実施形態の変更例16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16では、圧電素子基板31の裏面31Bから液体を供給するケースにおいて、圧電素子基板31のエッジ部分の形状のバリエーションについて説明する。エッジ部分とは、霧化ゾーンに隣接する部分である。エッジ部分には面取り加工が施されている。このような構成によれば、霧化ゾーンのエネルギー密度を低減させることで、エッジ部分のコーティング層36の剥離を抑制することができる。
ここで、エッジ部分の面取り加工は、図35に示すように、直線状の面取り加工であってもよく、図36に示すように、ラウンド状の面取り加工であってもよい。エッジ部分は、貫通孔34のエッジ部分であってもよい。
[変更例17]
以下において、実施形態の変更例17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。
以下において、実施形態の変更例17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17では、霧化ゾーンのバリエーションについて説明する。具体的には、図37に示すように、SAWモジュール30は、2以上の狭い溝631(ここでは、溝631A~溝631D)を霧化ゾーンとして有する。各溝631は、SAWの進行方向に対する直交方向に延びる形状を有する。各溝631には液体が供給される。各溝631に供給される液体の量は、櫛形電極対33に近いほど多くてもよい。図37では省略されているが、圧電素子基板31はコーティング層36によって被覆される。
このような構成によれば、2以上の溝によってSAWのエネルギーが分散されるため、霧化ゾーンにおけるコーティング部材36の剥離が抑制され、端部における適切なコーティングの強固さが増大する。
[変更例18]
以下において、実施形態の変更例18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。
以下において、実施形態の変更例18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18では、圧電素子基板31の表面31Fで液体をガイドする方法について説明する。具体的には、図38に示すように、SAWモジュール30は、プリント電極641~プリント電極643を有する。2つの液貯蔵部200(液貯蔵部200A及び液貯蔵部200B)が設けられる。液貯蔵部200Aに貯蔵される液体は、液貯蔵部200Bに貯蔵される液体と異なってもよい。
プリント電極641~プリント電極643は、互いに隣接するプリント電極の電圧差を利用して液体を搬送する。例えば、プリント電極641Aは、液貯蔵部200Aに貯蔵される液体を搬送し、プリント電極641Bは、液貯蔵部200Bに貯蔵される液体を搬送する。プリント電極642は、プリント電極641A及びプリント電極641Bから供給される液体の混合物を搬送する。プリント電極643A及びプリント電極643Bは、プリント電極642から供給される液体の混合物を搬送する。プリント電極643Aの一部及びプリント電極643Bの一部のそれぞれは霧化ゾーンを構成する。
霧化ゾーンを構成するプリント電極の幅は、霧化ゾーンを構成しないプリント電極(例えば、プリント電極642)の幅よりも大きくてもよく、液体の塊を2以上の方向に同時に引きつけるように特定の方法で駆動されてもよい。このような構成によれば、霧化ゾーンを構成しないプリント電極の幅が小さいため、霧化ゾーンを構成しないプリント電極の省スペース化を図ることができる。液体の塊を2以上の方向に同時に引きつけるように駆動されるため、霧化ゾーンにおける液体を平坦にすることができ、液体に対するSAWの接触角度を小さくすることができる。
[変更例19]
以下において、実施形態の変更例19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。
以下において、実施形態の変更例19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19では、放熱機構のバリエーションについて説明する。具体的には、図39~図41に示すように、SAWモジュール30の裏面には、コーティング層651及び接着層652が設けられる。コーティング層651は、金属によって構成されてもよい。接着層652は、はんだによって構成されてもよい。
このような前提下において、図39に示すように、SAWモジュール30は、接着層652を介して熱導電部材653及び回路基板654に接着される。熱導電部材653は、金属などの熱伝導部材によって構成されており、柱状部分653A及びプレート部分653Bを有する。柱状部分653Aは、回路基板654を貫通しており、プレート部分653Bは、回路基板654の裏面に配置される。回路基板654は、接着層652に接着しやすい部材によって構成されており、柱状部材653Aを通す貫通孔を有する。
或いは、図40に示すように、SAWモジュール30は、接着層652を介してヒートシンク655に接着される。ヒートシンク655は、金属などの熱伝導部材によって構成される。
或いは、図41に示すように、SAWモジュール30は、接着層652を介して熱導電部材653及び回路基板654に接着された上で、プレート部分653Bにヒートシンク655が接着されてもよい(図39及び図40の組合せ)。
[変更例20]
以下において、実施形態の変更例20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。
以下において、実施形態の変更例20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20では、液供給部のバリエーションについて説明する。ここでは、液供給部が液貯蔵部を有するケースについて例示する。
第1に、図42に示すように、液供給部60は、ハウジング661と、ポンプ662と、ピストン663とを有してもよい。ハウジング661は、ピストン663を駆動する液体666及びエアロゾルを生成する液体667を有する。液体666及び液体667は、ピストン663によって仕切られる。ハウジング661は、ハウジング661とポンプ662とを連通する流路661Aと、ハウジング661とポンプ662とを連通する流路661Bとを有する。ハウジング661は、液体667を吐出する吐出口661Cを有する。
ここで、ポンプ662は、液体666の還流によってピストン663を移動させる。例えば、ポンプ662は、流路661Aを介して液体666を吸い上げるとともに、流路661Bを介して液体666をハウジング661に戻すことによって、ピストン663を前進させる。これによって、ポンプ662は、吐出口661Cから液体667を吐出することができる。ポンプ662は、ピエゾポンプであってもよい。
このような構成によれば、液体667の吐出に用いる液体666が液体667と混合しないため、液体667に不純物が混ざる可能性を低減することができる。また、エアロゾルを生成する液体667がポンプ662を通らないため、液体667の変質を抑制することができる。さらに、液体666の還流量によってピストン663の移動量を特定することが可能であり、ピストン663の移動量によって液体667の残量を特定することが可能である。
図42では、ピストン663を駆動する媒体として液体666を例示しているが、液体666に代えて気体を用いてもよい。
ここで、液供給部60は、図43に示すように、図42に示す構成に加えて、ポンプ668を有してもよい。ポンプ668は、液体666の還流によってピストン663を移動させる。ポンプ668は、流路669Aを介して液体666を吸い上げるとともに、流路669Bを介して液体666をハウジング661に戻すことによって、ピストン663を後退させる。ポンプ668は、ピエゾポンプであってもよい。
第2に、図44に示すように、液供給部60は、ハウジング671と、バッグ672とを有する。ハウジング671は、バッグ672及び空気676を収容するとともに、ハウジング671内に空気676を供給するインレット671Aを有する。バッグ672は、エアロゾルを生成する液体677を収容するとともに、液体677を吐出する吐出口672Aを有する。吐出口672Aは、ハウジング671と一体となっていてもよい。
ここで、バッグ672は、可撓性を有する部材によって構成される。これによって、インレット671Aからハウジング671内に空気676が供給されると、バッグ672は、空気676の圧力によって液体677を吐出することができる。
このような構成によれば、液体677の吐出に用いる空気676が液体677と混合しないため、液体677に不純物が混ざる可能性を低減することができる。
図44では、バッグ672を加圧する媒体として空気676を例示しているが、空気676に代えて液体を用いてもよい。
[変更例21]
以下において、実施形態の変更例21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。
以下において、実施形態の変更例21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。
実施形態では特に触れていないが、圧電素子基板31は、レーザカットによって切り出されてもよい。このような構成によれば、圧電素子基板31のエッジ部分が滑らかになるため、圧電素子基板31の耐久性及びコーティング層36の接着性が向上する。
[変更例22]
以下において、実施形態の変更例22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。
以下において、実施形態の変更例22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22では、図45に示すように、霧化ユニット100は、トップカバー710と、ガイド壁711と、センサ712とを有する。霧化ユニット100は、実施形態と同様に、圧電素子基板31及び櫛形電極対33を有する。
トップカバー710は、SAWによって霧化されるエアロゾルの側方及び上方を覆うように設けられる。トップカバー710の上端には、エアロゾルを排出する開口710Aが設けられる。
ガイド壁711は、トップカバー710の内壁と隙間を許容せずにトップカバー710の内壁と接触するよに設けられる。ガイド壁711は、圧電素子基板31と離間して配置されており、圧電素子基板31とガイド壁711との間に貫通孔34が設けられる。図45では、ガイド壁711としてガイド壁711A及びガイド壁711Bが設けられる。
圧電素子基板31とガイド壁711Aとの間に設けられる貫通孔34Aには、液供給部(例えば、シリンジポンプ)から第1液体が供給される。同様に、圧電素子基板31とガイド壁711Bとの間に設けられる貫通孔34Bには、液供給部(例えば、シリンジポンプ)から第2液体が供給される。第1液体及び第2液体は、同じ種類の液体であってもよく、異なる種類の液体であってもよい。
センサ712は、変更例9など同様に、貫通孔34から露出する液体を検出する。センサ712の検出結果に基づいて、液供給部60(液供給速度など)を制御してもよい。図45では、センサ712として、貫通孔34Aから露出する第1液体を検出するセンサ712A及び貫通孔34Bから露出する第2液体を検出するセンサ712Bが設けられる。
図45では省略されているが、Oリング及びパッキンなどのシール部材によって、第1液体及び第2液体の漏れが抑制されてもよい。
[変更例23]
以下において、実施形態の変更例23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。
以下において、実施形態の変更例23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23では、図46に示すように、霧化ユニット100は、図45に示す構成に加えて、衝突板721及び分離体722を有する。
衝突板721は、第1液体の霧化ゾーンを覆うように配置される。衝突板721は、第1液体から生じるエアロゾルに含まれる粗大粒子(例えば、10ミクロン程度)を慣性衝突によって捕集する機能を有する。エアロゾルに含まれる微粒子は、衝突板721で捕集されずに、衝突板721と圧電素子基板33との間の隙間から開口710A(すなわち、ユーザの口腔)に導かれる。
衝突板721で捕集される粗大粒子は、霧化ゾーンに戻されてもよい。霧化ゾーンに戻される粗大粒子は再び霧化されてもよい。或いは、衝突板721で捕集される粗大粒子は、霧化に再利用されることなく、多孔質吸収部材又はリザーバなどの回収部材を用いて回収されてもよい。
図46では、第2液体の霧化ゾーンを覆う衝突板が設けられていないが、第2液体の霧化ゾーンを覆う衝突板が設けられてもよい。第1液体及び第2液体は、同じ種類の液体であってもよく、異なる種類の液体であってもよい。衝突板の有無によって所望粒径の粒子を含むエアロゾルを供給することができる。
図46では、第1液体及び第2液体が別々に霧化されるケースを例示しているが、第1液体及び第2液体が混合された後に霧化されてもよい。衝突板721は、混合液の霧化ゾーンを覆うように配置されてもよく、吸口に設けられてもよい。
分離体722は、第1液体の霧化ゾーンと第2液体の霧化ゾーンとの間に設けられる。分離体722は、エアロゾルが開口710Aから排出されるまで、第1液体から生じるエアロゾルと第2液体から生じるエアロゾルとの混合を抑制する。このような構成によれば、第1液体及び第2液体が異なる種類の液体である場合に、異なる液体から生じるエアロゾルの混合を抑制することができる。特に、各液体から生じるエアロゾルに含まれる粗大粒子を再利用するケースにおいて、異なる液体から生じるエアロゾルの混合を抑制することが好ましい。
さらには、衝突板721で捕集される粗大粒子よりも大きい特大粒子(例えば、100ミクロン程度)を分離体722で捕集することも可能である。なお、衝突板721を用いない場合でも、例えば、100ミクロン程度の特大粒子を分離体722で捕集することも可能である。
分離体722で捕集される特大粒子は、霧化ゾーンに戻されてもよい。霧化ゾーンに戻される特大粒子は再び霧化されてもよい。或いは、分離体722で捕集される粗大粒子は、霧化に再利用されることなく、多孔質吸収部材又はリザーバなどの回収部材を用いて回収されてもよい。
図46では、衝突板721が設けられているが、図47に示すように、衝突板721に代えてフィルター725が設けられてもよい。フィルター725は、トップカバー710内の任意の位置に設けられる繊維層フィルター又は粒子充填層フィルターである。フィルター725の繊維径、粒子径、充填率、充填長を変更することで、粗大粒子の捕集効率を最適に設計することが可能である。
トップカバー710は、インレット726を有していてもよい。インレット726から開口710までの空気又はエアロゾルの流路がトップカバー710内に形成される。このよな構成によれば、トップカバー710内のエアロゾルの滞留が抑制され、口腔に供給されるエアロゾルの量を最適化することができる。インレット726は、図45及び図46のトップカバー710に設けられてもよい。
[実験結果]
以下において、実験結果について説明する。実験では、液体として蒸留水を用いて、櫛形電極対に印加される電圧の周波数として50MHzを用いた。実験では、エアロゾルに含まれる粒子の粒径分布を確認した。実験結果は図48に示す通りである。
以下において、実験結果について説明する。実験では、液体として蒸留水を用いて、櫛形電極対に印加される電圧の周波数として50MHzを用いた。実験では、エアロゾルに含まれる粒子の粒径分布を確認した。実験結果は図48に示す通りである。
図48では、粒子の個数を基準として確認された粒径分布及び粒子の体積を基準として確認された粒径分布が示されている。粒子の個数については、粒径分布が単一のピークを有することが確認されたが、粒子の体積については、粒径分布が2つのピーク(約0.6ミクロン及び約8ミクロン)を有することが確認された。
このようなケースにおいて、変更例23(図46又は図47を参照)で説明した衝突板721又はフィルター725を用いることによって、約8ミクロンの粒子を選択的に捕集することによって、粒子の体積を基準とした粒径分布が単一ピーク(約0.6ミクロン)を持つように調整することができる。
[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。
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)
- 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。 - 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。 - 前記圧電素子基板の端部における前記表面弾性波の反射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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。 - 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。
- 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。
- 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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