(57)【要約】      （修正有）【課題】幾何立体噴霧プレートを備える液体霧化モジュールを提供する。【解決手段】作動リング１１と、幾何立体噴霧プレート１２と、圧電リング１３と、を備える。この幾何立体噴霧プレートは、全体に複数の噴霧孔１２２が設けられ、作動リングと圧電リングとの間に挟んで設けられ、幾何立体噴霧プレートには少なくとも一つの幾何立体状の補強部１２３が設けられ、少なくとも一つの補強部は幾何立体噴霧プレートの中心を基準として、途切れなく突起し少なくとも一つのリング体を形成される。これにより、構造強度が向上すると共に、振動エネルギーの伝達経路を妨げることなく、幾何立体噴霧プレートの最大の霧化面積を充分に利用でき、柔らかくて厚みの薄い部材に適用すれば、振動の消費パワーを軽減し、省エネ効果を達成できる。【選択図】図２Ｂ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
幾何立体噴霧プレートを備える液体霧化モジュールであって、作動リングと、幾何立体噴霧プレートと、圧電リングと、を備え、
前記幾何立体噴霧プレートは、全体に複数の噴霧孔が設けられ、その周縁に取付部を形成して前記作動リングと前記圧電リングとの間に挟んで設けられ、
前記幾何立体噴霧プレートは、少なくとも一つの幾何立体状の補強部が設けられ、前記少なくとも一つの補強部は、前記幾何立体噴霧プレートの中心点を基準とし途切れなく突起していて、少なくとも一つのリング体を形成しており、使用するときは、前記圧電リングの振動エネルギーを幾何立体噴霧プレートの中心部に集中させることなく、振動エネルギーを均一に前記幾何立体噴霧プレートの隅々に分布させ、霧化区域の面積を拡大できることを特徴とする、液体霧化モジュール。
【請求項２】
前記補強部が複数設けられており、前記補強部のそれぞれは、矩形状に形成され、側面が隣り合うように連結してリング体を形成し、前記取付部と前記噴霧孔との間に配置されていることを特徴とする、請求項１記載の液体霧化モジュール。
【請求項３】
前記補強部が複数設けられており、前記補強部のそれぞれは、矩形状に形成され、その側面が隣り合うように連結して前記リング体を形成し、前記取付部と前記噴霧孔との間に配置されていることを特徴とする、請求項２記載の液体霧化モジュール。
【請求項４】
前記補強部が複数設けられており、前記補強部のそれぞれは、矩形状に形成され、所定の角度をずらしながら側面が隣り合うように連結してリング体を形成し、前記取付部と前記噴霧孔との間に配置されていることを特徴とする、請求項２記載の液体霧化モジュール。
【請求項５】
前記補強部が複数設けられており、前記補強部のそれぞれは、矩形状に形成され、所定の角度をずらしながら側面の一部が重ね合わされるように連結してリング体を形成し、前記取付部と前記噴霧孔との間に配置されていることを特徴とする、請求項２記載の液体霧化モジュール。
【請求項６】
前記補強部が複数設けられており、前記補強部のそれぞれは、三角形状に形成され、所定の角度をずらしてから鋭角を重ね合わせるように連結してリング体を形成し、前記取付部と前記噴霧孔との間に配置されていることを特徴とする、請求項２記載の液体霧化モジュール。
【請求項７】
前記補強部が複数設けられており、前記補強部のそれぞれは、リング状の突起部と重なるように複数の楕円形状に形成され、かつ楕円形状の一端は幾何立体噴霧プレートの中心に向かい、他端は外部に向かうように配置して放射状のリング体を形成し、前記取付部と前記噴霧孔との間に配置されていることを特徴とする、請求項２記載の液体霧化モジュール。
【請求項８】
前記補強部が複数設けられており、前記補強部のそれぞれは、円形状に形成され、かつ隣り合わせて連結してリング体を形成し、前記取付部と前記噴霧孔との間に配置されていることを特徴とする、請求項２記載の液体霧化モジュール。
【請求項９】
前記補強部の断面形状は、三角形、半円形、矩形のいずれかの一つであることを特徴とする、請求項２記載の液体霧化モジュール。
【請求項１０】
前記補強部は前記幾何立体噴霧プレートの一表面に隆起していて、かつ前記幾何立体噴霧プレートは平面であることを特徴とする、請求項２記載の液体霧化モジュール。
【請求項１１】
前記補強部は前記幾何立体噴霧プレートの一表面に隆起していて、かつ前記幾何立体噴霧プレートの他面は前記補強部に対応して凹面を形成していることを特徴とする、請求項２記載の液体霧化モジュール。
【請求項１２】
エネルギー伝導素子をさらに有し、その中心部に前記作動リングと前記圧電リングとの間に位置するとおり穴を設けることによって、前記幾何立体噴霧プレートを前記エネルギー伝導素子と前記作動リングとの間に挟んで設けることを特徴とする、請求項２記載の液体霧化モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は霧化装置に関し、特に幾何立体噴霧プレートを備える液体霧化モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
液体霧化装置は、芳香及び噴霧を提供する機能があるため、近年は医療保健と美容などの分野へ大量に応用されている。そのほか、気候が乾燥している地域には環境を加湿して環境湿度をバランスさせることができる。液体霧化装置に使用し、かつ一般に良く見かける液体霧化モジュールは、圧力装置による加圧と、超音波素子による高周波振動と、圧電素子による高周波振動の３つの種類がある。そのうち、圧電素子による霧化の手段は主に圧電リングの逆圧電効果によって、電気を振動エネルギーに置き換えて、高周波の微小振動を発生させ、ベクトルの水霧を形成して、ブラウン運動効果によって、空気中に芳香剤を噴霧する。
【０００３】
図１、公知の圧電リングを備える霧化装置の概略図を参照する。図１に示すように、一般に圧電リングを適用された霧化装置は、噴霧プレートＰ１１と、作動リングＰ１２と、圧電リングＰ１３と、を備える。噴霧プレートＰ１１は金属部材からなり、作動リングＰ１２は噴霧プレートＰ１１を載置し固定され、圧電リングＰ１３は作動リングＰ１２の一側に取り付けられている。使用するときは、圧電リングＰ１３に電場を印加し、圧電リングＰ１３に高周波の振動が発生すると、噴霧プレートＰ１１が圧電リングＰ１３の連動によって、曲げ変形の振動を発生され、液体の分子構造をバラバラにして、霧化効果を形成して噴霧される。
【０００４】
さらに、現在の市場で良く見かける噴霧プレートＰ１１は、プレート式の噴霧プレートと、複数の隆起部（突起部）を有する噴霧プレートの２種類に分けられる。プレート式の噴霧プレートは、圧電リングＰ１３が振動するときに、圧電リングＰ１３の振動エネルギーの伝達方向は外縁部から噴霧プレートＰ１１の中心部に伝達されるが、この種のプレート式噴霧プレートの振動エネルギーの伝達効率が良くないため、噴霧プレートＰ１１中心部のごく一部しか霧化区域を形成できない。よって、噴霧プレートＰ１１はほとんど剛性の強い部材を選択するかまたはその厚みを増やせるなどにして、振動エネルギーを噴霧プレートＰ１１の中心部に伝達させ、霧化区域の面積の拡大を図る。よって、圧電リングＰ１３の消費エネルギーを増大しなければならず、より多くのエネルギー消費となっている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一方、複数の隆起部を設けた噴霧プレートは、隆起部に良い霧化効果が与えられ、霧化区域の面積を増やすことができる。しかし、実際に実験を実施した結果、圧電リングＰ１３の振動エネルギーを伝達する過程において、隆起部以外の平面の部位にはその振動エネルギーを伝達させることができないことから、振動エネルギーのムラが形成され、霧化が不均一になるという問題が残る。よって、このような隆起部とその形状がかえって振動エネルギーの伝達経路の妨げになり、霧化区域が有効に利用されないことから、これを改良する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一目的は、少なくとも一つの補強部を設けることによって、構造が補強されるほか、振動エネルギーの伝達経路を妨げることなく、霧化区域の面積を有効拡大できる幾何立体噴霧プレートを備える液体霧化モジュールを提供することである。
【０００７】
本発明の他の目的は、比較的柔らかく、かつ薄い部材に適用でき、振動の伝達能力を向上させるとともに、振動伝達の消費パワー軽減し、省エネ効果を有する霧化区域の面積を有効に拡大できる幾何立体噴霧プレートを備える液体霧化モジュールを提供することである。
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の幾何立体噴霧プレートを備える液体霧化モジュールは、作動リングと、幾何立体噴霧プレートと、圧電リングと、を備える。作動リングは圧電リングの一側に取り付けられている。特徴として、幾何立体噴霧プレートは、全体に複数の噴霧孔を設け、作動リングと圧電リングとの間に挟んで設けられ、幾何立体噴霧プレートの断面形状と外観形状が三角形、半円形、矩形などそのうちいずれかの幾何立体構造の少なくとも一つの補強体を形成し、このうち少なくとも一つの補強部は、幾何立体噴霧プレートの中心を基準点として、途切れなく突起状のリング体が形成されている。使用するときは、圧電リングの振動エネルギーは補強部によって、幾何立体噴霧プレートの中心部に集中することなく、振動エネルギーを均一に幾何立体噴霧プレートの隅々に分布し、霧化区域の面積を拡大する。特に注意したいことは、振動エネルギーを均一に幾何立体噴霧プレートの隅々に分布させ、霧化区域の面積の拡大に役立つことができるのであれば、リング体は例えば突起状のリング体または凹状のリング体あるいは突起状のリング体と凹状リング体であっても良い。
【０００９】
さらに、補強部は幾何立体噴霧プレートの一表面に隆起していて、かつかかる幾何立体噴霧プレートの他面は補強部に対応して凹面を形成され、補強部の断面は三角形、半円形、矩形のいずれかから選択されたものである。
【００１０】
本発明の幾何立体噴霧プレートを備える液体霧化モジュールはエネルギー伝導素子をさらに有し、その中心部に作動リングと前記圧電リングとの間に位置する「とおり穴」を設けることによって、幾何立体噴霧プレートをエネルギー伝動素子と作動リングとの間に挟んで設けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】公知の圧電リングを備える霧化装置の概略図である。
【図２Ａ】本発明の第１実施例による幾何立体噴霧プレートを備える液体霧化モジュールの上面図である。
【図２Ｂ】本発明の第１実施例による幾何立体噴霧プレートを備える液体霧化モジュールの側断面図である。
【図３Ａ】本発明のそれぞれの形状の幾何立体リングによる側断面を示す図である。
【図３Ｂ】本発明のそれぞれの形状の幾何立体リングによる側断面を示す図である。
【図３Ｃ】本発明のそれぞれの形状の幾何立体リングによる側断面を示す図である。
【図３Ｄ】本発明のそれぞれの形状の幾何立体リングによる側断面を示す図である。
【図４Ａ】本発明のフィルムによる様々態様の側断面を示す図である。
【図４Ｂ】本発明のフィルムによる様々態様の側断面を示す図である。
【図４Ｃ】本発明のフィルムによる様々態様の側断面を示す図である。
【図４Ｄ】本発明のフィルムによる様々態様の側断面を示す図である。
【図５】本発明の第２実施例による幾何立体噴霧プレートを備える液体霧化モジュールの態様図である。
【図６Ａ】本発明のフィルムによる様々態様の鳥瞰を示す図である。
【図６Ｂ】本発明のフィルムによる様々態様の鳥瞰を示す図である。
【図６Ｃ】本発明のフィルムによる様々態様の鳥瞰を示す図である。
【図６Ｄ】本発明のフィルムによる様々態様の鳥瞰を示す図である。
【図６Ｅ】本発明のフィルムによる様々態様の鳥瞰を示す図である。
【図６Ｆ】本発明のフィルムによる様々態様の鳥瞰を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
審査官の方々が本発明の内容のさらなる理解を図るため、以下にて図面と合わせて説明する。ご参照ください。
【実施例１】
【００１３】
図２Ａ、図２Ｂは、本発明の第１実施例による幾何立体噴霧プレートを備える液体霧化モジュールの上面図と、本発明の第１実施例による幾何立体噴霧プレートを備える液体霧化モジュールの上面図側断面である。図に示すように、本発明の液体霧化モジュール１は、作動リング１１と、幾何立体噴霧プレート１２と、圧電リング１３と、を備える。この液体霧化モジュールは、チャンバー（図示しない）の開口部に取り付けられる。
【００１４】
そのうち、作動リング１１は薄く平らなリング体１２５を形成していて、かつ中心部に第１とおり穴１１１が設けられている。
【００１５】
幾何立体噴霧プレート１２は、ポリイミド（Ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）、ポリエチレン（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ，  ＰＥ）、ポリプロピレン（Ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ，  ＰＰ）、ポリエーテルエーテルケトン（Ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｅｔｈｅｒｋｅｔｏｎｅ，  ＰＥＥＫ）またはいずれかのハイレベルエンジニアリング・プラスチックなど非金属部材のいずれか、あるいは、金属部材などから仕上げられた、ディスク状の構造体を選択し、作動リング１１と圧電リング１３との間に挟んで設けられる。幾何立体噴霧プレート１２は、その周縁部に取付部１２１が設けられ、全体に複数の噴霧孔１２２が設けられる。幾何立体噴霧プレート１２は補強部１２３を有する。補強部１２３は単純なリング体１２５である。そのため、補強部１２３にも噴霧孔１２２が設けられており、幾何立体噴霧プレート１２の中心を基準点として、途切れなく突起して少なくとも一つのリング体１２５が形成される。
引き続き、図２Ｂを参照する。補強部１２３は圧電リング１３の方向に向かって隆起し、幾何立体噴霧プレート１２の一表面に突き出しており、その厚みは周りの平面より高いため、周りの平面に比べて、補強部１２３は有効に構造強度を向上しており、リング体１２５は途切れがないため、振動エネルギーの伝達経路を妨げないことから、幾何立体噴霧プレート１２の最大の霧化面積を充分に利用できる。幾何立体噴霧プレート１２の外観形状は円形、矩形及び多辺形のいずれかを選択できる。取付部１２１は作動リング１１と圧電リング１３によって挟み込まれているため、固定されているとともに、補強部１２３と噴霧孔１２２の一表面は第１とおり穴１１１の内部に露出される。このほか、補強部１２３の分布面積は幾何立体噴霧プレート１２の合計面積の３％〜９０％を占められている。
【００１６】
さらに、圧電リング１３はジルコン酸チタン酸鉛材料から構成される圧電セラミックスを仕上げたものであり、作動リング１１の一側に取り付けられている。圧電リング１３中心の穴部（図示しない）は第１とおり穴１１１に対応していて、かつ補強部１２３と噴霧孔１２２の他面は穴部の内部に露出されている。
【００１７】
図３Ａ〜３Ｄは、本発明のそれぞれの形状の幾何立体リングによる側断面を示す図である。図に示すように、補強部１２３は幾何立体噴霧プレート１２の一部を隆起して形成した隆起部である。すなわち、補強部１２３の断面形状は例えば半円形（図３Ａ）、矩形（図３Ｂ）、三角形（図３Ｃ）及び半楕円形（図３Ｄ）などに形成すればよく、幾何立体噴霧プレート１２の他方の面は平面に形成する。さらに、幾何立体噴霧プレート１２の噴霧孔１２２に対応する位置は、補強部１２３の反対方向に突起面１２４を隆起させていてもよい。
【００１８】
使用するときは、電圧を圧電リング１３に印加し、圧電リング１３に反復性の伸縮変形を形成して、波形状態によってエネルギーを幾何立体噴霧プレート１２に伝達し、幾何立体噴霧プレート１２を振動させる。本発明の幾何立体噴霧プレート１２によれば、幾何立体噴霧プレート１２が補強部１２３を有するため、従来の平面構造の平板型噴霧プレートに比べて剛性が向上すると共に、低周波域の周波数応答が打ち消されることで低周波振動によるエネルギー損失が無くなり、幾何立体噴霧プレート１２に効率よく高周波振動が伝達され、その結果、圧電リング１３の振動エネルギーが効率よく高周波噴出エネルギーに変換される。さらに、補強部１２３は立体型補強構造を形成しており、これはあたかも人間の骨格のような支持効果を担っていて、比較的柔らかくかつ厚みの薄い（約２０μｍ〜１２５μｍ）部材を適用することで、圧電リング１３の振動エネルギーが簡単、かつ均一に幾何立体噴霧プレート１２の隅々まで伝達し、振動エネルギーの伝達経路を妨げないため、幾何立体噴霧プレート１２の噴霧孔１２２を充分に利用し、霧化面積及び噴霧範囲を有効に拡大させると共に、均一な霧化効果を得ることができる。このほか、幾何立体噴霧プレート１２の霧化効果に影響する一因は、高周波振動であり、特に噴霧孔１２２が位置する場所の上下移動の距離で発生しやすい。従来の平板型噴霧プレートに比べて、高周波振動において、本発明の幾何立体噴霧プレート１２はより適切に噴霧孔１２２が位置する場所の上下移動に必要な変形量を提供し、振動幅が向上し、顕著でかつ優れた霧化効果が得られる。
【００１９】
引き続き図４Ａ〜図４Ｄを参照して、本発明の幾何立体噴霧プレートの様々な態様の側断面図について説明する。図４Ａに示すように、補強部１２３が幾何立体噴霧プレート１２の一表面に隆起していて、かつ幾何立体噴霧プレート１２の他面は補強部１２３に対応して凹面を形成しており、補強部１２３のタイプは異なるものの、振動パワーの伝達を助けることができる。図４Ｂに示す補強部１２３のタイプは、図４Ａと同じであるが、隆起方向と突起面１２４の隆起方向は同じ方向となるように設けられている。さらに、図４Ｃに示すように補強部１２３は複数設けることができる。図４Ｃでは、２つの補強部１２３を有し、隆起方向も同じであるが、特に注意したいことは、補強部１２３の高さと幅は必要に応じて調節できることである。続いて、図４Ｄに示すものは、図４Ｃに示す補強部１２３の隆起方向を反対方向に置き換えることによって、隆起方向が突起面１２４の隆起方向と同じ方向にしている。
【実施例２】
【００２０】
次に、図５を参照して本発明の第２実施例による幾何立体噴霧プレートを備える液体霧化モジュールの態様図について説明する。ただし、図１を合わせて参照したい。図５に示すように、第２実施例において、主な素子は第１実施例と同じであり、異なる点は幾何立体噴霧プレート１２を備える液体霧化モジュール１はエネルギー伝導素子１４をさらに含み、中心部は作動リング１１と圧電リング１３との間に第２とおり穴１４１を設けることで幾何立体噴霧プレート１２をエネルギー伝導素子１４と作動リング１１との間に挟んで配置している点にある。このような構成によって、エネルギー伝導素子１４を用いて圧電リング１３による振動パワーの伝動効果を強化できると共に、幾何立体噴霧プレート１２の位置をより安定に固定することができる。さらに、補強部１２３が複数設けられている。図に示すように、補強部１２３は２つのリング体１２５であり、この２つのリング体１２５は同心に設けられ、霧化効果を高め、霧化区域の面積を有効に拡大することができる。
【００２１】
次に図６Ａ〜６Ｆを参照して本発明の立体リングによる様々な態様について説明する。それぞれの図に示すように、幾何立体噴霧プレート１２の補強部１２３は様々なタイプの配列形状を有していてもよく、補強部１２３同士が隣り合って途切れなくリング体１２５を形成している。図６Ａでは、補強部１２３のそれぞれは矩形状に形成され、側面が隣り合うように連結してリング体１２５を形成し、取付部１２１及び噴霧孔１２２との間に補強部１２３が配置されている。図６Ｂでは、補強部１２３のそれぞれは矩形状に形成され、所定の角度をずらしながら側面が隣り合うように連結してリング体１２５を形成し、取付部１２１と噴霧孔１２２との間に補強部１２３が配置されている。図６Ｃでは、補強部１２３のそれぞれは矩形状に形成され、所定の角度をずらしながら側面の一部が重ね合わされるように連結してリング体１２５を形成し、取付部１２１と噴霧孔１２２との間に補強部１２３が配置されている。図６Ｄでは、補強部１２３のそれぞれは三角形状に形成され、所定の角度をずらしてから鋭角を重ね合わせるように連結してリング体１２５を形成し、取付部１２１と噴霧孔１２２との間に補強部１２３が配置されている。図６Ｅでは、補強部１２３のそれぞれはリング状の突起部と重なるように複数の楕円形状に形成され、かつ楕円形状の一端は幾何立体噴霧プレート１２の中心に向かい、他端は外部に向かうように配置して放射状のリング体１２５を形成し、取付部１２１と噴霧孔１２２との間に補強部１２３が配置されている。図６Ｆでは、補強部１２３のそれぞれは円形状に形成され、かつ隣り合わせて連結してリング体１２５を形成し、取付部１２１と噴霧孔１２２との間に補強部１２３が配置されている。
【符号の説明】
【００２２】
１ 幾何立体噴霧プレートを備える液体霧化モジュール
１１ 作動リング
１１１ 第１とおり穴
１２ 幾何立体噴霧プレート
１２１ 取付部
１２２ 噴霧孔
１２３ 補強部
１２４ 突起面
１２５ リング体
１３ 圧電リング
１４ エネルギー伝導素子
１４１ 第２とおり穴
【図１】
2014159025.tif 000003
【図２Ａ】
2014159025.tif 000004
【図２Ｂ】
2014159025.tif 000005
【図３Ａ】
2014159025.tif 000006
【図３Ｂ】
2014159025.tif 000007
【図３Ｃ】
2014159025.tif 000008
【図３Ｄ】
2014159025.tif 000009
【図４Ａ】
2014159025.tif 000010
【図４Ｂ】
2014159025.tif 000011
【図４Ｃ】
2014159025.tif 000012
【図４Ｄ】
2014159025.tif 000013
【図５】
2014159025.tif 000014
【図６Ａ】
2014159025.tif 000015
【図６Ｂ】
2014159025.tif 000016
【図６Ｃ】
2014159025.tif 000017
【図６Ｄ】
2014159025.tif 000018
【図６Ｅ】
2014159025.tif 000019
【図６Ｆ】
2014159025.tif 000020