(57)【要約】【課題】基板上に供給された液体を基板上に薄く延ばすことができ、なおかつ、別部材を必要とせず装置の小型化に対応可能な弾性表面波霧化装置を提供すること。【解決手段】弾性表面波を生成する基板部を備え、基板部に供給される液体を弾性表面波によって霧化する弾性表面波霧化装置であって、基板部表面には、液体の大きさが供給されたときよりも小さくなるように基板部の素地とは親水性の程度が異なる多数の領域部が形成されている構成とする。【選択図】図１
2010253346.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性表面波を生成する基板部を備え、
前記基板部に供給される液体を弾性表面波によって霧化する弾性表面波霧化装置であって、
前記基板部表面には、前記液体の大きさが供給されたときよりも小さくなるように前記基板部の素地とは親水性の程度が異なる多数の領域部が形成されていることを特徴とする弾性表面波霧化装置。
【請求項２】
前記領域部は、隣接する領域部とは親水性の程度が異なるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の弾性表面波霧化装置。
【請求項３】
前記領域部は、同心状に形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項２いずれかに記載の弾性表面波霧化装置。
【請求項４】
前記領域部をパターニングにより形成することを特徴とする請求項１乃至請求項３いずれかに記載の弾性表面波霧化装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾性表面波を用いた霧化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
弾性表面波は、通常、圧電材料などからなる基板上に設けた交差指電極（Interdigital Transducer：ＩＤＴ）に高周波電圧が印加されることによって、その基板表面に生成される。弾性表面波が伝搬している基板の表面に液体を供給すると、液体は弾性表面波のエネルギを受け取って振動しつつ流動し微小粒子となって飛翔する。従来、この現象により液体を霧化する弾性表面波霧化装置が知られている。
【０００３】
弾性表面波霧化装置において、安定した霧化を効率的に行うには、液体供給量と噴霧量とのバランスを良好に保つと共に、液体を基板上に薄く延ばすことが必要である。そこで、弾性表面波が伝搬する振動面の一部に振動面との間に隙間を形成するカバーを設けた霧化装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−２３２１１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の霧化装置は、基板上に液体を薄く延ばすことができるものの、カバーという部材が必要となり装置の構成が煩雑となる。また、装置の小型化という点からも更なる改良が求められる。
【０００６】
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、基板上に供給された液体を基板上に薄く延ばすことができ、なおかつ、別部材を必要とせず装置の小型化に対応可能な弾性表面波霧化装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、弾性表面波を生成する基板部を備え、基板部に供給される液体を弾性表面波によって霧化する弾性表面波霧化装置であって、基板部表面には、供給される液体の大きさが供給されたときよりも小さくなるように基板部の素地とは親水性の程度が異なる多数の領域部が形成されている構成とする。
【０００８】
また、本発明の弾性表面波霧化装置において、領域部は、隣接する領域部とは親水性の程度が異なるように形成されていることが好ましい。
【０００９】
また、本発明の弾性表面波霧化装置において、領域部は、同心状に形成されていることが好ましい。
【００１０】
また、本発明の弾性表面波霧化装置において、領域部をパターニングにより形成することが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の弾性表面波霧化装置は、基板部表面には、供給される液体の大きさが供給されたときよりも小さくなるように基板部の素地とは親水性の程度が異なる多数の領域部が形成されている構成とすることで、別部材を必要しないため装置を大型にすることなく、供給された液体を基板上に薄く延ばすことができ効率よく霧化することができる。
【００１２】
また、本発明の弾性表面波霧化装置において、多数の領域部は隣接する領域部とは親水性の程度が異なるように形成されていることで、隣接する領域部にて供給された液体は細分化されやすくなり供給された液体を薄く延ばすことができる。
【００１３】
また、本発明の弾性表面波霧化装置において、多数の領域部は同心状に形成されていることで、形成した同心状領域部にて供給された液体は分裂しやすくなり基板部上に液体を薄く延ばすことができる。
【００１４】
また、本発明の弾性表面波霧化装置において、領域部をパターニングにより形成することで、基板部に精度よく親水性の程度が異なる領域を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る弾性表面波霧化装置の斜視図である。
【図２】接触角を説明するための対象物上の液滴の断面形状図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る弾性表面波霧化装置の斜視図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る他の例の弾性表面波霧化装置の斜視図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る弾性表面波霧化装置の斜視図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る他の例の弾性表面波霧化装置の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態に係る弾性表面波霧化装置を、図面を参照して説明する。
【００１７】
（第１の実施形態）
図１は第１の実施形態に係る弾性表面波霧化装置１を示す。
【００１８】
弾性表面波霧化装置１は、基板部１２を備える。基板部１２は、高周波電圧の印加によって弾性表面波を励振する交差指電極１１を有する。そして、図示しない液体供給部によって基板部１２表面に供給される液体１３を基板部１２表面に生成される弾性表面波によって霧化する。以下、各構成を詳細に説明する。
【００１９】
交差指電極１１は、それぞれ互いに異なる電極に属している櫛形電極１１ａ、１１ｂから構成されている。櫛形電極１１ａ、１１ｂの歯のそれぞれのピッチは励振する弾性表面波の波長の大きさに等しく、櫛形電極１１ａ、１１ｂを互いに噛み合わせて配置されている。
【００２０】
交差指電極１１が高周波電圧印加用の電源１４から高周波（例えば、ＭＨｚ帯）電圧を印加されることにより、交差指電極１１によって電気的エネルギが波の機械的エネルギに変換されて、基板部１２の表面にレイリー波と呼ばれる弾性表面波が励振される。励振された弾性表面波の振幅は、交差指電極１１に印加する電圧の大きさで決まる。また、励振された弾性表面波の波束の長さは、電圧の印加時間の長さに対応する。
【００２１】
交差指電極１１によって励振された弾性表面波は櫛形電極１１ａ、１１ｂの歯に垂直な方向（方向ｘ）に伝搬する。弾性表面波は、基板部１２の表面に存在する液体に対して、弾性表面波の伝搬方向に移動させるような力を及ぼす性質がある。
【００２２】
基板部１２は、例えば、ＬｉＮｂＯ3（ニオブ酸リチウム）のような圧電体からなる基板であり、平面視が長方形の板状である。また、基板部１２は、基板部１２の長手方向の一端側（図１の左方側）に交差指電極１１を備えている。
【００２３】
基板部１２には、基板部１２の素地よりも親水性の大きな多数の領域部２１ａが略等間隔に形成されている。このため、基板部１２表面には、基板部１２の素地よりも親水性の大きな領域部２１ａと基板部１２そのもので基板部１２と親水性の程度が同じである基板領域部が存在することになる。また、領域部２１ａは、基板部１２の周辺を残し中程に形成されている。
【００２４】
一般に親水性の程度は、対象物５１の接触角θを測定することにより求めることができる。接触角θとは図２で示すように、対象物５１に液体を滴下したときの、液滴５２の対象物５１表面との接線５３と対象物５１とのなす角度をいう。図２（ａ）のように接触角θが小さいほど親水性の程度は大きくなり、図２（ｂ）のように接触角θが大きいほど親水性の程度は小さくなる。また、一般に接触角θは、液体と対象物の馴染みやすさの指標として用いられる。接触角θが小さいときは液体と対象物は馴染みやすいといえ、接触角θが大きいときは液体と対象物は馴染みにくいといえる。
【００２５】
図１における領域部２１ａは、光官能層の成膜、レジスト塗布、露光、現像、エッチング、剥離、洗浄の工程を経て、パターニングにより形成されている。パターニングにより形成されたひとつひとつの領域部２１ａは、形状が円状で大きさが略同等である。
【００２６】
液体供給部は、例えば、液体容器などのような液体供給手段を構成したものや、フェルト、紙、多孔質材料などからなる液体を含浸することができるものなどから構成される。このような液体供給部から基板部１２に液体が供給される。
【００２７】
基板部１２に液体（例えば、水のような親水性の大きな液体）を供給すると、領域部２１ａと隣接して存在する基板領域部とでは供給された液体に対する表面張力が異なるため、基板部１２に供給された液体は、親水性の大きな領域部２１ａへ移動しやすくなる。そして、領域部２１ａは多数形成されているため、液体は領域部２１ａと基板領域部において分裂されることになる。
【００２８】
分裂された液体は、供給された直後の液体と比べひとつひとつの液体の大きさが小さくなり、液体表面から基板部１２までの距離が短くなる。このため、弾性表面波が液体表面まで作用するようになり、液体全体に弾性表面波が作用しやすくなる。このため、液体を基板上に薄く延ばすことができ効率よく霧化することができる。隣接する領域における表面張力が異なることで液体を分裂する効果が生じるため、領域部は、液体を分裂させることができる程度の数を要する。供給した液体の分裂する確率を増やしひとつひとつの液体をより小さくするためには、領域部が多ければ多いほど好ましい。
【００２９】
そして、基板部１２に形成する領域部２１ａの配置方法を変更しているだけで別部材を必要としないため、装置を大型にすることなく、供給される液体を基板部１２に薄く延ばすことができる。
【００３０】
また、領域部２１ａは、基板部１２表面において周辺を残し中程に形成されていることで、基板部１２に広がりやすくなった液体の広がる範囲を限定することができる。このため、供給された液体が基板外に漏れることを防ぐことができる。よって、供給した液体を損失することなく効率的に霧化することができる。
【００３１】
また、親水性の程度が異なる領域をパターニングにより形成することで、基板部１２に精度よく親水性の程度が異なる領域を形成することができる。
【００３２】
領域部２１ａは、図１のように略等間隔に形成するだけでなく、例えば、交差指電極１１側から他端側に向かうにつれて領域部２１ａの基板部１２に対する存在割合を小さくなるように形成したり、領域部２１ａの基板部１２に対する存在割合を基板部１２の中央を大きくし両側に向かうにつれて小さくするように形成したりしてもよい。このときは、供給された液体を存在割合に沿って移動させることができ、供給された液体は移動するにつれ徐々に基板部１２に広げられていくことになる。このため、効率よく基板部１２に液体を薄く延ばすことができる。
【００３３】
なお、図１では、領域部２１ａはそれぞれ形状が円で大きさが略同等のものを示したが、これに限られることなく、例えば、格子形状やひし形や三角形などのその他の形状であってもよいし、異なる大きさの領域部２１ａを設けてもよい。
【００３４】
（第２の実施形態）
以下に述べる各実施形態は、上述した第１の実施形態と同様の構成については同一符号を付して詳しい説明を省略し、相違する構成について詳述する。
【００３５】
図３は第２の実施形態に係る弾性表面波霧化装置１を示す。
【００３６】
弾性表面波霧化装置１の基板部１２には、基板部１２の素地よりも親水性の大きな格子状の格子状領域部２１ｂ、２１ｃが基板部１２に敷き詰められたように形成されている。隣接する格子状領域部２１ｂと格子状領域部２１ｃとでは親水性の程度が異なる。このため、基板部１２表面には、格子状領域部２１ｂ、２１ｃと基板部１２そのもので基板部１２と親水性の程度が同じである基板領域部が存在することになる。格子状領域部２１ｂ、２１ｃはそれぞれアルミニウム、フッ素樹脂を真空蒸着することにより形成されている。
【００３７】
図３のように、格子状領域部２１ｂ、２１ｃを敷き詰められたように並んだ配置とすることで、隣接する格子状領域部２１ｂ、２１ｃのそれぞれにおいて液体に対する表面張力に差が生じるため、液体が細分化される。また、格子状領域部２１ｂ、２１ｃは基板部１２の素地よりも親水性が大きいため格子状領域部２１ｂ、２１ｃに働く表面張力が基板部１２に働く表面張力よりも小さくなる。このため、液体は基板部１２に広がりやすくなり液体を基板部１２に薄く延ばすことができる。この結果、液体を効率よく霧化することができる。また、格子状領域部２１ｂ、２１ｃを多数形成することにより、供給した液体が細分化される確率が増えひとつひとつの液体の大きさがより小さくなり霧化されやすくなる。
【００３８】
また、格子状領域部２１ｂ、２１ｃを形成することにより、基板部１２に液体が広がる範囲を限定することができる。図３では、格子状領域部２１ｂ、２１ｃは、基板部１２の周辺を残し中程に形成されている。このため、格子状領域部２１ｂ、２１ｃを形成した位置に液体を集めることができる。このため、供給された液体が基板外に漏れることを防ぐことができ、供給した液体を損失することなく効率的に霧化することができる。
【００３９】
また、図４のように基板部１２の素地よりも親水性の大きな格子領域部２１ｄが間隔をもって設けられていてもよい。このとき、親水性の程度が異なる格子領域部２１ｄと基板領域部１２ａは交互に配置されることになる。
【００４０】
格子状領域部２１ｄと基板領域部１２ａが交互に形成されている場合にも、隣接する格子状領域部２１ｄは基板領域部１２ａに供給された液体に働く表面張力に差が生じるため、供給された液体は細分化され霧化されやすくなる。
【００４１】
図３および図４では、格子状領域部２１ｂ、２１ｃ、２１ｄのそれぞれは親水性の程度が同一のものを示したが、これに限られることなく、親水性の程度がそれぞれで異なっていてもよい。
【００４２】
また、図３および図４では、格子状領域部２１ｂ、２１ｃ、２１ｄのそれぞれの大きさは全て略同等であるが、これに限られることはなく、例えば、大きさが異なる格子状領域部を配列してもよい。また、図３および図４では、基板部１２と親水性の程度が異なる領域部として形状は格子状であるものを示したが、例えば、ひし形や三角形などのその他の形状であってもよいし、異なる形状の領域部をランダムに設けてもよい。
【００４３】
（第３の実施形態）
図５は第３の実施形態に係る弾性表面波霧化装置１を示す。
【００４４】
弾性表面波霧化装置１の基板部１２には、点１５を中心とした同心状に基板部１２の素地よりも親水性の大きな多数の同心状領域部２１ｅが設けられている。
【００４５】
同心状領域部２１ｅにおいて、点１５を含む同心状領域部２１ｅは円状となっており、点１５を含まない同心状領域部２１ｅは環状となっている。また、基板部１２には、同心状領域部２１ｅと交互になるように、基板部１２の素地よりも親水性の程度が大きく同心状領域部２１ｅとは親水性の程度が異なる同心状領域部２１ｆが設けられている。このため、基板部１２表面には、同心状領域部２１ｅ、２１ｆと基板部１２そのもので基板部１２と親水性の程度が同じである基板領域部が存在することになる。
【００４６】
点１５に液体（例えば、水のような親水性の大きな液体）が供給されると、隣接する同心状領域部２１ｅ、２１ｆそれぞれの液体に対する表面張力に差が生じるため、液体が一定の位置に留まらず移動しやすくなる。移動しやすくなった液体は、同心状領域部２１ｅ、２１ｆにおいて分裂されることになる。
【００４７】
分裂された液体は、供給された直後の液体と比べひとつひとつの液体の大きさが小さくなり、液体表面から基板部１２までの距離が短くなる。このため、弾性表面波が液体表面まで作用するようになり、液体全体に弾性表面波が作用しやすくなる。このため、液体を効率よく霧化することができる。また、同心状領域部２１ｅ、２１ｆを数多く形成することにより、供給した液体が分裂する確率が増えひとつひとつの液体がより小さくなり霧化されやすくなる。
【００４８】
また、同心状領域部２１ｅ、２１ｆを形成することにより、基板部１２に液体が広がる範囲を限定することができる。図５では、同心状領域部２１ｅ、２１ｆは、基板部１２の周辺を残し中程に形成されている。このため、同心状領域部２１ｅ、２１ｆを形成した位置に液体を集めることができる。このため、供給された液体が基板外に漏れることを防ぐことができ、供給した液体を損失することなく効率的に霧化することができる。
【００４９】
また、点１５を中心とし基板部１２の素地よりも親水性の大きな同心状領域部２１ｇは、図６のように間隔をもって設けられていてもよい。このとき、同心状領域部２１ｇは、基板領域部１２ｂと交互に配置されることになる。同心状領域部２１ｇと基板領域部１２ｂが交互に設けられている場合にも、隣接する同心状領域部２１ｇと基板領域部１２ｂに供給された液体に働く表面張力に差が生じるため、供給された液体は分裂され霧化されやすくなる。
【００５０】
図５および図６では、同心状領域部２１ｅ、２１ｆ、２１ｇのそれぞれは親水性の程度が同一のものを示したが、これに限られることなく、親水性の程度がそれぞれで異なっていてもよい。
【００５１】
また、図５および図６では、基板部１２と親水性の程度が異なる領域部として形状が円の環状であるものを示したが、この形状に限られることなく、同心である形状であればよく、例えば、正方形の環状や長方形の環状などのその他の形状であってもよい。
【００５２】
（他の実施形態）
上記各実施形態では、基板部１２の素地よりも親水性の程度が異なる領域部をアルミニウムなどで形成したが、例えば、その他の金、白金などのような金属からなる薄膜や、ポリエチレングリコールのような有機物からなる薄膜などで形成することもできる。また、基板部１２を脱酸素処理することや、基板部１２に金属イオンを注入することによりも形成することができる。
【００５３】
また、上記各実施形態では、基板部１２の素地よりも親水性の程度が異なる領域部として親水性の大きな領域部を基板部１２に形成したが、これに限られず、親水性の小さな領域部を形成することも可能である。基板部１２の素地よりも親水性の小さな領域部を形成することによって、霧化対象である液体が、例えば、トルエンやヘキサンなどの有機溶剤を含むときなどに、本実施形態にて述べた効果を得ることができる。つまり、基板部１２と親水性の程度が異なる領域部は、供給する液体に対して馴染みがよければよい。
【００５４】
また、上記各実施形態では、基板部１２はＬｉＮｂＯ3（ニオブ酸リチウム）のような圧電体からなる基板であったが、これに限られることなく、非圧電基板の表面に圧電薄膜、例えば、ＰＺＴ薄膜（鉛、ジルコニウム、チタン合金薄膜）を形成したものでもよい。このとき、非圧電基板の表面に形成された圧電体薄膜の表面部分において、弾性表面波が励振される。従って、基板部１２は、弾性表面波が励振される圧電体部分を表面に備えた基板であればよい。
【００５５】
以上、各実施形態を説明したが、本発明は、上記構成に限られることなく発明の要旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。
【符号の説明】
【００５６】
１  弾性表面波霧化装置
１１  交差指電極
１２  基板部
１４  電源
１５  点
５１  対象物
５２  液滴
５３  接線
ｘ  弾性表面波の伝搬方向
【図１】
2010253346.tif 000003
【図２】
2010253346.tif 000004
【図３】
2010253346.tif 000005
【図４】
2010253346.tif 000006
【図５】
2010253346.tif 000007
【図６】
2010253346.tif 000008