(57)【要約】【課題】簡単な構造の超音波霧化器であっても、低消費電力で連続した霧を発生できる効率の良い駆動方法を提供する。【解決手段】超音波霧化器１００は、超音波を発生する超音波振動部２０を有し、超音波振動部に直接接触する液体を霧化する。超音波霧化器１００の駆動方法は、霧化を発生させることのできる電力で超音波振動部２０を駆動するＯＮ期間と、霧化を発生することのできない電力で超音波振動部２０を駆動するＯＦＦ期間と、を有し、ＯＮ期間で発生した霧化状態が、ＯＦＦ期間において消滅する前に、次のＯＮ期間が開始される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波を発生する超音波振動部を有し、前記超音波振動部に直接接触する液体を霧化する超音波霧化器の駆動方法であって、
前記霧化を発生させることのできる電力で前記超音波振動部を駆動するＯＮ期間と、
前記霧化を発生することのできない電力で前記超音波振動部を駆動するＯＦＦ期間と、を有し、
前記ＯＮ期間で発生した霧化状態が、前記ＯＦＦ期間において消滅する前に、次のＯＮ期間が開始される、超音波霧化器の駆動方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記ＯＮ期間において、単位時間当たりの霧の発生量が飽和状態となるまで電圧を与え続ける、超音波霧化器の駆動方法。
【請求項３】
超音波を発生する超音波振動部を有し、前記超音波振動部に直接接触する液体を霧化する超音波霧化器の駆動方法であって、
前記液体の液柱を発生させることのできる電力で前記超音波振動部を駆動するＯＮ期間と、
前記ＯＮ期間で発生した前記液柱を維持することのできない電力で前記超音波振動部を駆動するＯＦＦ期間と、
を有し、
前記ＯＮ期間で発生した前記液柱が、前記ＯＦＦ期間において消滅する前に、次のＯＮ期間が開始される、超音波霧化器の駆動方法。
【請求項４】
請求項１又は請求項２において、
前記ＯＦＦ期間が、３００ｍｓ以下である、超音波霧化器の駆動方法。
【請求項５】
請求項３において、
前記ＯＦＦ期間が、３０ｍｓ以下である、超音波霧化器の駆動方法。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか一項において、
前記ＯＮ期間が、３００ｍｓ以下である、超音波霧化器の駆動方法。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか一項において、
前記超音波振動部の駆動周波数が３．２ＭＨｚ以上である、超音波霧化器の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波霧化器の駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波振動によって水等の液体を霧化して加湿器や吸入器等として使用する超音波霧化器が知られている。一般に超音波霧化器は、液体を収容する容器と、液体に超音波振動を与える超音波振動子を備えている。
【０００３】
一般に超音波霧化器では、超音波振動子に高周波の電圧が印加されると、容器内の液体に超音波振動が伝わり、液面が隆起した液柱が形成される。液体の表面張力によって保たれる液柱の表面が、超音波振動によって破られることにより霧化粒子（霧）が発生する。
【０００４】
従来から超音波霧化器では、超音波振動子に入力されたエネルギーの全てを霧化に充てることは難しく、エネルギー効率を高める試みが為されてきた。例えば、特許文献１では、超音波液体霧化装置の超音波振動子への電圧の入力をパルス状として間欠的に電力を入力することや、パルス間の電圧をゼロではなく低値とすることで突入電流を減少させることで、消費電力を低減できる旨の記載がある。
【０００５】
また、特許文献２には、アロマディフューザーの超音波振動子で生じる振動を座金部材を介して液体に伝えることにより、液体の表面の形状を変化させ、小さい電力で効果的に霧化を発生できる旨の記載がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭５５−０９４６６５号公報
【特許文献２】特開２０１６−１５３１１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の超音波液体霧化装置では、超音波振動子が間欠的なパルス状の電圧によって駆動制御されるが、電圧の入力のないパルス間で霧化できない期間が生じるため、連続した霧化を得ることは難しい。また、同文献には超音波振動子への突入電流を抑制するためにパルス間の電圧をゼロではなく低値とすることが提案されているが、低値とした期間の消費電力が突入電流に要する電力よりも大きくなると考えられ、必ずしも消費電力が抑えられるとは言えない。
【０００８】
また、特許文献２に記載のアロマディフューザーでは、座金部材等の機構部品を霧化器本体に追加することで、効率的な霧の発生や、消費電力の低減を実現しているが、製造コストの増大や、ユーザーが振動子表面を掃除しにくいといった問題があった。
【０００９】
本発明に係る課題の一つは、簡単な構造の超音波霧化器であっても、低消費電力で連続した霧を発生できる効率の良い超音波霧化器の駆動方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
［１］本発明に係る超音波霧化器の駆動方法の一態様は、
超音波を発生する超音波振動部を有し、前記超音波振動部に直接接触する液体を霧化する超音波霧化器の駆動方法であって、
前記霧化を発生させることのできる電力で前記超音波振動部を駆動するＯＮ期間と、
前記霧化を発生することのできない電力で前記超音波振動部を駆動するＯＦＦ期間と、を有し、
前記ＯＮ期間で発生した霧化状態が、前記ＯＦＦ期間において消滅する前に、次のＯＮ期間が開始される。
【００１１】
［２］上記［１］の態様において、
前記ＯＮ期間において、単位時間当たりの霧の発生量が飽和状態となるまで電圧を与え続けてもよい。
【００１２】
［３］本発明に係る超音波霧化器の駆動方法の一態様は、
超音波を発生する超音波振動部を有し、前記超音波振動部に直接接触する液体を霧化する超音波霧化器の駆動方法であって、
前記液体の液柱を発生させることのできる電力で前記超音波振動部を駆動するＯＮ期間と、
前記ＯＮ期間で発生した前記液柱を維持することのできない電力で前記超音波振動部を駆動するＯＦＦ期間と、
を有し、
前記ＯＮ期間で発生した前記液柱が、前記ＯＦＦ期間において消滅する前に、次のＯＮ期間が開始される。
【００１３】
［４］上記［１］又は［２］の態様において、
前記ＯＦＦ期間が、３００ｍｓ以下であってもよい。
【００１４】
［５］上記［３］の態様において、
前記ＯＦＦ期間が、３０ｍｓ以下であってもよい。
【００１５】
［６］上記［１］ないし［５］のいずれかの態様において、
前記ＯＮ期間が、３００ｍｓ以下であってもよい。
【００１６】
［７］上記［１］ないし［６］のいずれかの態様において、
前記超音波振動部の駆動周波数が３．２ＭＨｚ以上であってもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る超音波霧化器の駆動方法によれば、簡単な構造で、かつ低消費電力で連続した霧を発生させることができるため、超音波霧化器を効率良く駆動することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】超音波霧化器における霧化状態を示す模式図。
【図２】超音波振動子により発生した液柱の様子を時系列で並べた連続写真。
【図３】連続的に電圧を印加した場合の霧化能力の時間変化を模式的に示すグラフ。
【図４】連続的に電圧を印加した場合の霧化能力の時間変化を模式的に示すグラフ。
【図５】ＯＮ−Ｄｕｔｙを一定とした場合の、異なる駆動電力におけるＯＮ期間に対する霧化能力の推移を模式的に示すグラフ。
【図６】ＯＮ−Ｄｕｔｙに対する霧化能力の変化を模式的に示すグラフ。
【図７】駆動電圧を間欠的に印加した場合の霧化能力の推移を模式的に示すグラフ。
【図８】駆動電力と霧化量との関係を示すプロット。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に本発明のいくつかの実施形態について説明する。以下に説明する実施形態は、本
発明の一例を説明するものである。本発明は以下の実施形態になんら限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において実施される各種の変形形態も含む。なお以下で説明される構成の全てが本発明の必須の構成であるとは限らない。
【００２０】
１．超音波霧化器の概要
図１を用いて本発明の駆動方法を適用できる超音波霧化器１００の概要を説明する。図１は、超音波霧化器１００の概略を示す模式図である。図１における各部材の縮尺や相対的な寸法は、説明の便宜のために簡略化しており、必ずしも正確ではない。
【００２１】
超音波霧化器１００は、少なくとも容器１０と、超音波振動部２０と、制御部３０と、を有する。
【００２２】
容器１０は、超音波霧化器１００によって霧化される水、水溶液等の液体Ｆを収容する。容器１０の底面には、超音波振動部２０が固定される。
【００２３】
容器１０は、例えばＡＢＳ樹脂等の高分子材料によって形成される。また、図示しないが容器１０は、上部を覆う蓋体、容器１０に液体Ｆを補充する給水タンク、霧化して浮遊した霧Ｍを外部に噴出する噴出口及び噴出口へ霧Ｍを導くための送風機等を有してもよい。
【００２４】
超音波振動部２０は、液体Ｆが容器１０に収容された状態で、液体Ｆに接触する。超音波振動部２０は、典型的には容器１０の底面に設けられる開口内に配置される。容器１０の開口には例えばリング状のゴムが固定され、超音波振動部２０は当該ゴムによりシールされた状態で容器１０に固定される。また、超音波振動部２０は、図１に示すように容器１０の底面に配置されることが好ましい。これにより、液体Ｆの液柱をより形成しやすくなる。
【００２５】
超音波振動部２０は、液体Ｆに直接接触する。ここで「超音波振動部２０が液体Ｆに直接接触する」とは、超音波振動部２０の構成のうち少なくとも超音波振動子が容器１０内の液体Ｆに直接接触することをいう。超音波振動子は、電気エネルギーによって振動する部材である。すなわち「超音波振動部２０が液体Ｆに直接接触する」とは、超音波振動子と液体Ｆとの間に超音波振動により発生する反射波を増幅する特許文献２の座金状部材のような部材がないことをいう。本実施形態では、超音波振動部２０の超音波エネルギーは液体Ｆに直接作用するので効率が良く、しかも超音波振動部２０を掃除しやすい。
【００２６】
超音波振動部２０は、超音波振動子を含んで構成される。超音波振動子は、例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）等の圧電セラミックス、水晶等の圧電体を含む圧電素子に高周波電圧を印加することよって振動する。すなわち超音波振動子は、入力される電気エネルギーを機械的振動エネルギーに変換する素子である。
【００２７】
また、超音波振動子は、その材質や形状に依存する共振周波数を有し、その共振周波数近傍（以下、駆動周波数と呼ぶ）の電圧を印加することにより、効率よく振動することができる。
【００２８】
ここで、駆動周波数は、例えば、０．８ＭＨｚ以上１０．０ＭＨｚ以下、より好ましくは１．５ＭＨｚ以上６．０ＭＨｚ以下である。こうすることで、効率的に霧を発生させることができる。また、霧化能力が飽和状態（霧化能力が１００％）に至るまでの時間を短くする観点から、駆動周波数は、３．０ＭＨｚ以上であることが好ましい。
【００２９】
制御部３０は、発振回路を備えている。発振回路から超音波振動部２０に高周波電圧を
印加することにより、超音波振動子が駆動周波数で振動し、その振動が容器１０内の液体Ｆに直接作用する。制御部３０における超音波振動子の駆動電力は、例えば、１．０Ｗ以上３．５Ｗ以下である。
【００３０】
２．霧化現象
図１に示すように超音波霧化器１００は、制御部３０から超音波振動部２０に高周波電圧が印加されて超音波振動子が振動すると、超音波が液体Ｆ中で伝播し、振動エネルギーが液面に集中して液柱Ｒが立つ。霧化とは、液柱Ｒの表面が壊れることにより、液体Ｆが飛散して霧Ｍが発生することである。霧化が一旦発生すると、超音波振動子が停止した後、わずかな期間、例えば数十ミリ秒の間は液柱Ｒが維持される。液柱Ｒが消滅した後も、液柱Ｒがあった付近の液面の揺動は収まらず、超音波振動子が停止した後、例えば数百ミリ秒の間は霧化状態が維持される。
【００３１】
ここで「霧化状態」とは、目視観察で霧Ｍが存在している状態をいう。霧Ｍは、例えば、図示しない送風機の風により、例えば、噴出口に誘導される。超音波振動子の振動が停止すると、液柱Ｒは消失して液面が揺動する状態を経て水平面となる。
【００３２】
図２は、超音波振動子により発生した液柱の様子を左から右へ時系列で並べた連続写真（ａ）〜（ｊ）である。写真（ａ）は、霧化を発生させることができない第２電圧を超音波振動部２０に与えるＯＦＦ期間における液体Ｆの様子を示す。
【００３３】
なお、ＯＦＦ期間とは、霧化を発生することのできない電力で超音波振動部を駆動する期間、又は、ＯＮ期間で発生した液柱を維持することのできない電力で超音波振動部を駆動する期間である。以下では電圧による制御を行うので、ＯＦＦ期間の電力を第２電圧として説明する。また、ＯＮ期間とは、霧化又は液柱を発生させることのできる電力で超音波振動部を駆動する期間であり、以下では同様に、ＯＮ期間の電力を第１電圧として説明する。
【００３４】
そして写真（ｂ）〜写真（ｆ）の間は、霧化を発生させることができる第１電圧を超音波振動部２０に与えるＯＮ期間における液柱Ｒの様子を示す。実際には第１電圧を超音波振動部２０に印加し始めてすぐに霧化が発生するのではなく、第１電圧の印加から霧化発生までには第１遅延時間が存在する。すなわち、写真（ａ）及び写真（ｂ）の間で第１電圧が超音波振動部２０に印加されて超音波振動子の振動が開始していることを示している。写真（ｇ）〜写真（ｊ）の間は、第２電圧を超音波振動部２０に与えるＯＦＦ期間における液柱Ｒの様子を示す。実際には超音波振動部２０に印加する電圧を第１電圧から第２電圧に切り替えた直後に霧化が停止するのではなく、第１電圧から第２電圧への切り替えから霧化の停止までには第２遅延時間が存在する。すなわち、写真（ｆ）及び写真（ｇ）の間で超音波振動部２０に印加する電圧が第１電圧から第２電圧に切り替えられている。
【００３５】
また、写真（ｂ）〜写真（ｄ）に示すように、第１電圧が超音波振動部２０に印加されると、液柱が徐々に成長する。そして、写真（ｄ）〜写真（ｆ）に示すように、第１電圧が超音波振動部２０に印加され続けても、液柱の大きさは変化しなくなり、すなわち単位時間当たりの霧の発生量が一定となって飽和状態となる。
【００３６】
さらに、写真（ｇ）〜写真（ｊ）に示すように、第１電圧から第２電圧に切り替えると、液柱が徐々に縮小する。加えて、写真（ｆ）及び写真（ｇ）の間で第１電圧から第２電圧に切り替えても、第２遅延時間により写真（ｉ）まで霧化が発生し続ける。
【００３７】
３．超音波霧化器の駆動方法
本実施形態の駆動方法は、超音波振動部に直接接触する液体を霧化する超音波霧化器の
駆動方法であって、第１電圧を超音波振動部に与えるＯＮ期間と、第２電圧を超音波振動部に与えるＯＦＦ期間と、を有し、ＯＮ期間で発生した霧化状態が、ＯＦＦ期間において消滅する前に、次のＯＮ期間が開始される。
【００３８】
第１電圧は霧化を発生させることのできる電圧であり、第２電圧は霧化を発生することのできない電圧であるが、上記液柱と霧化の関係を踏まえると、第１電圧は液体の液柱を発生させることのできる電圧、第２電圧はＯＮ期間で発生した液柱を維持することのできない電圧としてもよい。その場合には、ＯＮ期間で発生した液柱が、ＯＦＦ期間において消滅する前に、次のＯＮ期間が開始される。
【００３９】
３．１．ＯＮ期間
「ＯＮ期間」における「第１電圧」とは、当該電圧の高周波信号を超音波振動部に与え続けた場合に、霧化、液柱又はその両者が発生する電圧であればよい。第１電圧は、例えば、実効電圧として、７．０Ｖ以上である。なお、７．０Ｖの時の消費電力は、１．０Ｗ相当である。
【００４０】
ＯＮ期間の長さは、液体の霧化又は液柱を発生できる範囲で任意であるが、ＯＮ期間の割合がＯＦＦ期間に対して短いほど消費電力を低減する効果が大きくなる。また、ＯＮ期間の長さは、少なくとも単位時間当たりの霧の発生量が飽和状態（以下、単に「飽和状態」という）となるまで電圧を与え続けることが好ましい。ＯＮ期間を少なくとも飽和状態になる時間に設定することにより、当該ＯＮ期間の次のＯＦＦ期間において霧が消滅するまでの時間が最も長くなるので、ＯＦＦ期間をより長くすることができる。ＯＦＦ期間が長くできれば、電力消費も抑えることができる。
【００４１】
ＯＮ期間の上限の具体値としては、３００ｍｓ以下である。ＯＮ期間の下限の具体値としては、１ｍｓ以上である。
【００４２】
３．２．ＯＦＦ期間
「ＯＦＦ期間」における「第２電圧」とは、当該電圧を超音波振動部に与え続けても霧化や液柱が発生しない電圧であって、例えば０．０Ｖである。また第２電圧は、実効電圧として、５.０Ｖ以下である。なお、５.０Ｖの時の消費電力は、０．６Ｗ相当である。
【００４３】
ＯＦＦ期間の長さは、当該ＯＦＦ期間の直前のＯＮ期間で発生した霧化状態が、当該ＯＦＦ期間において消滅する前までであれば任意である。霧化状態が消滅する前にＯＮ期間が開始すれば、連続した霧の発生が得られるため好ましい。消費電力の抑制の面からは、ＯＦＦ期間が長いことが好ましいが、超音波霧化器としての要求性能の面からは連続した霧の発生が好ましいためである。
【００４４】
ＯＦＦ期間の長さは、当該ＯＦＦ期間の直前のＯＮ期間で発生した液柱が、当該ＯＦＦ期間において消滅する前までの間で設定してもよい。霧化状態は液柱が消滅した後もわずかな時間維持されるため、液柱が消滅する前に次のＯＮ期間を開始することにより、より確実に連続した霧の発生が得られるからである。ＯＦＦ期間の長さは、ＯＮ期間における霧化又は液柱の状態、後述するＯＮ−Ｄｕｔｙ等を考慮して設定される。
【００４５】
ＯＦＦ期間の上限の具体値としては、霧化状態が消滅する前にＯＮ期間を開始するように設定した場合には３００ｍｓ以下であり、ＯＦＦ期間の下限の具体値としては、９ｍｓ以上とすることができる。また、液柱が消滅する前にＯＮ期間を開始するように設定した場合のＯＦＦ期間の上限としては、好ましくは３０ｍｓ以下であり、ＯＦＦ期間の下限の具体値としては、９ｍｓ以上である。
【００４６】
３．３．ＯＮ期間、ＯＦＦ期間の繰り返しによる駆動
本実施形態の駆動方法では、ＯＮ期間及びＯＦＦ期間が交互に繰り返される間欠駆動である。すなわち、ＯＦＦ期間の終了時には、霧化状態は消滅していないので、この状態で次のＯＮ期間が開始することにより、ＯＦＦ期間による消費電力の抑制を行いながら、連続した霧を発生させることができる。
【００４７】
また、本実施形態の駆動方法では、複数のＯＮ期間の長さは互いに同じであっても異なってもよい。同様に本実施形態の駆動方法では、ＯＦＦ期間の終了時に霧化状態又は液柱が消滅しないかぎり、複数のＯＦＦ期間の長さは互いに同じであっても異なってもよい。
【００４８】
４．実験例
以下、本発明の実施形態を実験例によってさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実験例に限定されるものではない。
【００４９】
４．１．実験例１：霧化能力とＯＮ期間との関係
図３は、連続的に電圧を印加した場合の霧化能力の時間変化を模式的に示すグラフである。本実験例では、液体として水道水を用い、駆動電力を２．０Ｗ（電圧９．５Ｖ、駆動周波数を４．５ＭＨｚ、ＯＮ−Ｄｕｔｙ値４０％、ＯＮ期間を３０ｍｓとした。
【００５０】
ここで、霧化能力とは、連続駆動時あるいはＯＮ-Ｄuｔｙ駆動時における電力の総和（使われる全てのエネルギー）が霧を発生させるために、どの程度使われているかを示すものであり、この電力の総和が１００％霧発生のために使われる場合を霧化能力１００％（飽和状態）とした。
【００５１】
図３には、第１電圧が印加される状態を「ＯＮ」と表示し、第２電圧が印加される状態を「ＯＦＦ」と表示したグラフを、霧化能力の時間変化を表すグラフと横軸を揃えて表示してある（以下図４、５、７において同じ）。
【００５２】
図３のグラフに示されるように、所定電圧をＯＮにして（すなわち「第２電圧から第１電圧に切り替えたとき」であり、以下同じ）ＯＮ期間が始まると霧化能力が増加し始め、約１０ｍｓ後に霧化能力が１００％（飽和状態）になった。また、３０ｍｓ継続したＯＮ期間の後、ＯＦＦにして（すなわち「第１電圧から第２電圧に切り替える」ことであり、以下同じ）ＯＦＦ期間に入ると、霧化能力は次第に減少して約１０ｍｓ後にゼロ％になった。
【００５３】
図３のＯＮ期間におけるグラフの推移は、図２の液柱の挙動と類似しており、液柱の高さと霧化能力とが相関していることが分かった。
【００５４】
４．２．実験例２：霧化能力とＯＮ期間との関係
図４は、実験例１よりもＯＮ期間を短くした場合の霧化能力の時間変化を模式的に示すグラフである。本実験例では、液体として水道水を用い、駆動電力を２．０Ｗ（電圧９．５Ｖ）、駆動周波数を４．５ＭＨｚ、ＯＮ−Ｄｕｔｙ値４０％、ＯＮ期間を１０ｍｓとした。また、グラフの縦軸及び横軸は、実験例１と同様である。
【００５５】
図４のグラフに示されるように、実験例１と同様に約１０ｍｓ後に霧化能力が１００％（飽和状態）に達し、飽和状態に達した直後にＯＦＦにしてＯＦＦ期間としても、霧化能力は次第に減少して実施例１と同じく約１０ｍｓ後にゼロ％になった。このことから、ＯＮ期間で飽和状態になれば、ＯＮ期間の終了後の霧化能力の減少挙動はＯＮ期間の長短に影響されないことが分かった。
【００５６】
４．３．実験例３：駆動電力と飽和状態との関係
図５は、ＯＮ−Ｄｕｔｙ値を４０％とした場合の、異なる駆動電力におけるＯＮ期間に対する霧化能力の推移を模式的に示すグラフである。同グラフには、駆動電力を３．０Ｗ、２．０Ｗ及び１．５Ｗ（連続駆動時）とした場合をプロットした。縦軸の霧化能力は、実験例１と同様であり、液体として水道水を用い、駆動周波数を４．５ＭＨｚとした。なお、連続駆動とは、ＯＮ−ＯＦＦを繰り返さずに、常に同じ駆動電力を超音波振動部２０に供給した場合の電力を示す。
【００５７】
図５をみると、駆動電力が大きいほど短いＯＮ期間で霧化能力が１００％に達する（飽和状態）ことが分かった。すなわちＯＮ−Ｄｕｔｙ値が４０％の条件では、駆動電力が３．０Ｗで数ｍｓ、２．０Ｗで約１０ｍｓ、１．５Ｗで約１００ｍｓで飽和状態に到達できることが分かった。
【００５８】
４．４．実験例４：ＯＮ期間の長さ及びＯＮ−Ｄｕｔｙ値の霧化能力への影響
次に霧化能力とＯＮ−Ｄｕｔｙ値の関係を調べた。図６は、ＯＮ−Ｄｕｔｙ値に対する霧化能力の変化を模式的に示すグラフである。本実験例では、液体として水道水を用い、駆動電力を３．０Ｗ（電圧１２Ｖ）、駆動周波数を４．５ＭＨｚ（プロット（ａ）〜プロット（ｃ））、２．５ＭＨｚ（プロット（ｄ））とした。また、グラフの縦軸は、実験例１と同様である。
【００５９】
図６において、プロット（ａ）はＯＮ期間が３０．０ｍｓ、プロット（ｂ）はＯＮ期間が７．０ｍｓ、プロット（ｃ）はＯＮ期間が０．９ｍｓ、プロット（ｄ）はＯＮ期間が１０．０ｍｓである。またＯＮ−Ｄｕｔｙ値は、ＯＦＦ期間の長さをそれぞれ変更することにより調節した。
【００６０】
図６をみると、駆動周波数４．５ＭＨｚ、駆動電力３．０Ｗの条件下では、７．０ｍｓ程度の非常に短いＯＮ期間（図中（ｂ））であっても、ＯＮ−Ｄｕｔｙ値が４０％程度であれば、霧化能力が１００％（飽和状態）になることが分かった。
【００６１】
また、駆動周波数２．５ＭＨｚ、駆動電力３．０Ｗの条件下では、１０．０ｍｓ程度のＯＮ期間（図中（ｄ））であると、霧化能力を１００％（飽和状態）とするためには、ＯＮ−Ｄｕｔｙ値として１００％に近い値が必要であることが分かった。
【００６２】
４．５．実験例５：駆動周波数の霧化能力への影響
図７は、駆動電圧を間欠的に印加した場合の霧化能力の推移を模式的に示すグラフである。本実験例では、液体として水道水を用い、駆動電力を２．０Ｗ（電圧９．５Ｖ）とした。霧化能力の測定は実験例１と同様とした。また本実験例では、ＯＮ期間を３０．０ｍｓとし、ＯＦＦ期間を１５．０ｍｓとして、間欠的に電圧を印加した。したがって本実験例では、ＯＮ−Ｄｕｔｙ値は６６％である。本実験例では、駆動周波数を２．５ＭＨｚ（実線）及び４．５ＭＨｚ（破線）の２水準で実験した。なお、図７の破線（４．５ＭＨｚ）は、ＯＮ期間を３０．０ｍｓとし、ＯＦＦ期間を１５．０ｍｓとして、ＯＮ−Ｄｕｔｙ値を６６％としたものに相当する。
【００６３】
図７のグラフに示されるように、駆動周波数が２．５ＭＨｚの場合よりも、４．５ＭＨｚの場合のほうが、ＯＮ期間でより早期に霧化能力が１００％（飽和状態）に達することが分かった。また、駆動周波数が高い方が、駆動電力が同じであっても、図７のグラフ中の破線と実線で囲まれた領域に相当する霧化量の分だけ霧化能力が高まることが分かった。
【００６４】
４．６．実験例６：間欠駆動と連続駆動との比較
図１に示した超音波霧化器１００を用いて、水道水の霧化を行った。
間欠駆動の試験は、駆動電力：３．４Ｗ（連続駆動時）、ＯＮ期間を２０ｍｓで固定、ＯＦＦ期間を調整してＯＮ−Ｄｕｔｙ値を調整し、駆動周波数は４．３ＭＨｚとした。そして、ＯＮ−Ｄｕｔｙ値が、１００％、６６％、３３％となる条件でそれぞれ試験した。また、間欠運転のＯＮ−Ｄｕｔｙ値が３３％の場合であっても、霧が連続的に発生していることを目視で確認している。
【００６５】
連続運転は、駆動周波数は４．３ＭＨｚとし、駆動電力を０．７Ｗ〜３．５Ｗの間で調節して試験した。なお、連続運転は、ＯＮ−ＯＦＦを繰り返さずに、常に同じ駆動電力を超音波振動部２０に供給する運転である。
【００６６】
各条件にてそれぞれ約５分間運転し、初期の水道水の量と、霧化されずに容器に残った水道水の量とを計測し、単位時間当たりの霧化量（ｃｃ／ｈ）を求めた。
【００６７】
実験例６で得られた結果を基に、縦軸に単位時間当たりの霧化量（ｃｃ／ｈ）、横軸に駆動電力（Ｗ）をとってグラフ化したものを図８に示す。
【００６８】
図８をみると、例えば、連続運転では、２．０Ｗ（２．０Ｗｈ相当）にて１２ｃｃ／ｈの霧化量となっている。しかし、間欠運転において、同様の１２ｃｃ／ｈの霧化量を得るためには、３．４ＷにてＯＮ−Ｄｕｔｙ値を３３％（１．１３Ｗｈ相当）とすれば足りることが分かる。すなわち、間欠運転とすることにより、少ない消費電力で連続運転と同じ霧化量を得ることができることが分かった。これは、駆動電力と液柱の高さには相関があり、液柱の高さが高くなると、液中の表面積が２次関数的に増加するため、霧化する部位の増加により霧化量も２次関数的に増加することが一因であると考えられる。
【００６９】
４．７．実験例７：液柱及び液柱周辺の揺動並びに霧の発生の確認
図１に示した超音波霧化器を用いて、ＯＮ期間を一定とし、ＯＦＦ期間を変えて、（１）運転中の霧の発生の連続感、（２）ＯＦＦ期間における液柱の有無、及び、（３）ＯＦＦ期間における液柱周辺の液体の揺動、の各項目を目視にて評価した。
【００７０】
液体としては水道水を用い、ＯＮ期間を３０ｍｓとし、駆動電力を２．０Ｗ、駆動周波数を４．５ＭＨｚとした。ＯＦＦ期間の長さを表１に示す値とした場合の上記各項目につき、以下の評価基準で評価した結果を表１に記載する。
【００７１】
（１）運転中の霧の発生の連続感
Ａ：連続的に霧が発生している。
Ｂ：霧は連続して発生しているが、発生している霧に強弱がみられる。
Ｃ：霧が間欠的に発生している。
（２）ＯＦＦ期間における液柱の有無
Ａ：液柱を確認できる。
Ｂ：液柱を確認できない。
（３）ＯＦＦ期間における液柱周辺の液体の揺動
Ａ：液柱周辺の水の搖動が大きい。
Ｂ：液柱周辺の水の搖動が小さい。
【００７２】
【表１】
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【００７３】
表１をみると、ＯＦＦ期間が３００ｍｓ以下であれば、運転中の霧の連続感が十分に得られることが分かった。また、ＯＦＦ期間が３００ｍｓ以下であれば、ＯＦＦ期間における水面の揺動が大きかったことから、次のＯＮ期間で霧化能力の飽和状態への移行が容易になっていると考えられる。
【００７４】
また、表１をみると、ＯＦＦ期間が３０ｍｓ以下であれば、ＯＦＦ期間において液柱が消滅しておらず、次のＯＮ期間で霧化能力の飽和状態への移行が容易となっていると考えられる。
【００７５】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【符号の説明】
【００７６】
１０…容器、２０…超音波振動部、３０…制御部、１００…超音波霧化器、Ｆ…液体、Ｓ…超音波、Ｒ…液柱、Ｍ…霧
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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