(57)【要約】【課題】  噴霧器による薬液の噴霧量を増加させて治療効率を向上させるために最適な形状の貫通孔を有する吸入器用メッシュノズル、およびこのメッシュノズルを備えることにより高い治療効果を有する吸入器を提供する。【解決手段】  薬液を霧化するために使用され、かつ複数個の貫通孔を有する噴霧器用メッシュノズルの貫通孔８０は、出口面１３Ａ側が狭くなるテーパ形状であり、出口面１３Ａ側のテーパ角度は４０度以上である。これにより、貫通孔１つあたりの噴霧量が増加する。【選択図】        図３
2006297226.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
薬液を霧化して噴出するための噴霧器において前記薬液を霧化するために使用され、かつ複数個の貫通孔を有する噴霧器用メッシュノズルであって、
前記貫通孔は、前記メッシュノズルの出口面側において狭くなるテーパ形状を有しており、
前記出口面側における前記貫通孔のテーパ角度は４０度以上である、噴霧器用メッシュノズル。
【請求項２】
薬液を霧化して噴出するための噴霧器において前記薬液を霧化するために使用され、かつ複数個の貫通孔を有する噴霧器用メッシュノズルであって、
前記貫通孔は角錐状の形状を有している、噴霧器用メッシュノズル。
【請求項３】
薬液を霧化して噴出するための噴霧器において前記薬液を霧化するために使用され、かつ複数個の貫通孔を有する噴霧器用メッシュノズルであって、
前記貫通孔は前記メッシュノズルの出口面側において狭くなるテーパ形状を有しており、
前記貫通孔は前記出口面側において第１のテーパ角度を有し、かつ前記メッシュノズルの入口面側において前記第１のテーパ角度より小さい第２のテーパ角度を有する中折れした形状を有している、噴霧器用メッシュノズル。
【請求項４】
前記貫通孔は中折れした円錐状の形状を有している、請求項３に記載の噴霧器用メッシュノズル。
【請求項５】
前記貫通孔は中折れした角錐状の形状を有している、請求項３に記載の噴霧器用メッシュノズル。
【請求項６】
前記貫通孔は前記第２のテーパ角度を有する部分において円柱状で、前記第１のテーパ角度を有する部分において円錐状の形状を有している、請求項３に記載の噴霧器用メッシュノズル。
【請求項７】
前記貫通孔は前記第２のテーパ角度を有する部分において角柱状で、前記第１のテーパ角度を有する部分において角錐状の形状を有している、請求項３に記載の噴霧器用メッシュノズル。
【請求項８】
前記メッシュノズルの出口面側における前記貫通孔のテーパ角度は４０度以上である、請求項２〜７のいずれかに記載の噴霧器用メッシュノズル。
【請求項９】
前記メッシュノズルは格子状の補強構造を有している、請求項１〜８のいずれかに記載の噴霧器用メッシュノズル。
【請求項１０】
薬液を霧化して噴出するための噴霧器において前記薬液を霧化するために使用され、かつ複数個の貫通孔を有する噴霧器用メッシュノズルであって、
前記メッシュノズルは格子状の補強構造を有している、噴霧器用メッシュノズル。
【請求項１１】
耐摩耗性の高い樹脂を材料とする、請求項１〜１０のいずれかに記載の噴霧器用メッシュノズル。
【請求項１２】
樹脂成形により製造された構成を有している、請求項１１に記載の噴霧器用メッシュノズル。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれかに記載の噴霧器用メッシュノズルを有する、噴霧器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は噴霧器用メッシュノズルおよび噴霧器に関し、より特定的には、薬液を霧化して噴出するための噴霧器において薬液を霧化するために使用され、かつ複数個の貫通孔を有する噴霧器用メッシュノズルおよびそのメッシュノズルを有する噴霧器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
呼吸器系疾患の治療に使用される噴霧器には、治療効果の向上のため、薬液を目的の患部まで効率よく到達させる性能が要求される。噴霧された薬液の粒子はその粒子径が小さくなれば気管支、その奥の細気管支、さらには肺胞へと到達することが可能となる。また、十分な噴霧量を確保することで、治療効果を高めることができる。したがって、噴霧器の性能を向上させるためには、噴霧粒子径を小さくし、かつ噴霧量を多くすることが必要である。
【０００３】
メッシュノズルを有する噴霧器においては、薬液はメッシュノズルを通して噴霧される。したがって、メッシュノズルは噴霧される薬液の粒子径、噴霧量に大きな影響を与える重要な部材である。噴霧粒子径を小さくするためには、メッシュノズルの出口径を小さくすることが有効である。しかし、単に出口径を小さくするのみでは薬液の吐出に対する抵抗（以下、吐出抵抗という）が大きくなるため噴霧量が低下し、全体として治療効果が低下するおそれがある。したがって、メッシュノズルの噴霧特性を向上させるためにはメッシュノズルの出口径を小さくするだけでなく、同時に孔の形状を最適化し、十分な噴霧量を維持する必要がある。一方、メッシュノズルを薄くすれば吐出抵抗は小さくなり、噴霧量を増加させることができる。しかし、その場合メッシュノズルが十分な剛性を有さなければメッシュノズルそのものがたわんでしまうため、それぞれの孔を満たす薬液に十分な圧力をかけることができず、噴霧量が低下するおそれがある。したがって、メッシュノズルの剛性の確保も、メッシュノズルの噴霧特性を向上させるための課題の一つとなっている。
【０００４】
メッシュノズルの貫通孔の断面形状としては、たとえば放物線状のものが提案されている。これにより、流体抵抗を小さくすることができ、噴霧効率が向上する（たとえば、非特許文献１参照）。また、メッシュノズルの両面側からそれぞれ厚みの中心部に向かって先細な断面テーパもしくは階段状の断面形状のものが提案されている。これにより、異物が孔に詰まっても、メッシュノズルをさかさまにして使用すれば異物が吹き飛ばされるため、容易に目詰まりを解消できる。（たとえば、特許文献１参照）。また、レーザー照射により、孔の断面形状を階段状、または滑らかなテーパ状とするメッシュ孔の加工方法が提案されている（たとえば、特許文献２、非特許文献２）。
【特許文献１】特許第２７９００１４号公報
【特許文献２】特開平７−１１７２号公報
【非特許文献１】田中伸哉、外２名、「超小型メッシュ式ネブライザ」、ＯＭＲＯＮ  ＴＥＣＨＮＩＣＳ、２００２年、Ｖｏｌ.４２  Ｎｏ.２、p171-174
【非特許文献２】中村和人、「エキシマレーザによるセラミックス材料の超微細穴加工」、電気学会論文誌Ｅ、平成９年、１１７巻１号、p15-19
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記の文献において提案されたメッシュノズルの貫通孔の形状は、噴霧量を向上させるために最適な形状を詳細に検討した結果提案されたものではない。したがって、噴霧器による薬液の噴霧量を増加させて治療効果を向上させるためには、貫通孔の形状についてさらなる検討が必要であった。
【０００６】
また、メッシュノズルを有する噴霧器は医療器具であり、そのメッシュノズルは薬液に直接触れるという性質上、短期で取り替えられて清潔に保たれることが望ましい。したがって、短期交換を可能にするため、メッシュノズルを低価格化することも課題となっている。
【０００７】
また、吐出抵抗を小さくするためにはメッシュノズルの厚さを小さくする対策がとられる。しかし、厚さの小さいメッシュノズルは剛性が不十分となりやすく、剛性が不足するとメッシュノズルそのものがたわんでしまうため、それぞれの孔を満たす薬液に十分な圧力をかけることができず、噴霧量が低下する。したがって、メッシュノズルの剛性を確保するための構造を検討する必要があった。特に、低価格化が可能な樹脂製のメッシュノズルは、一般に用いられている金属製のメッシュノズルと比較して剛性が低くなるため、剛性の確保が問題となっていた。
【０００８】
そこで、本発明の一の目的は、薬液の噴霧量増加のために最適な貫通孔の形状を有することにより治療効果を向上させることができる噴霧器用メッシュノズルを提供することである。
【０００９】
本発明の他の目的は、噴霧器用メッシュノズルの製造コストを低減することで短期での交換を可能とし、メッシュノズルを清潔に保つことができる噴霧器用メッシュノズルを提供することである。
【００１０】
本発明のさらに他の目的は、メッシュノズルを薄くした場合でも十分な剛性を確保可能な構造を有することにより噴霧器による薬液の噴霧量を増加させ、治療効果を向上させることを可能とする噴霧器用メッシュノズルを提供することである。
【００１１】
本発明のさらに他の目的は上記メッシュノズルを有することにより治療効果を向上させた噴霧器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一の局面における噴霧器用メッシュノズルは、薬液を霧化して噴出するための噴霧器において薬液を霧化するために使用され、かつ複数個の貫通孔を有する噴霧器用メッシュノズルであって、貫通孔はメッシュノズルの出口面側において狭くなるテーパ形状を有している。出口面側における貫通孔のテーパ角度は４０度以上である。
【００１３】
本発明者はメッシュノズルの貫通孔の形状について鋭意検討した結果、貫通孔の出口面側におけるテーパ角度を大きくすることで貫通孔１つあたりの噴霧量が増加すること、ならびにテーパ角度を４０度以上とすると噴霧量が急激に増加することを見出し、本発明に想到したものである。よって、本発明の一の局面における噴霧器用メッシュノズルによれば、貫通孔１つあたりの噴霧量を多くすることができる。これにより、呼吸器系疾患の患者などの患部に薬液を効率よく到達させることが可能となり、治療効果を向上させることができる。
【００１４】
また、本発明の他の局面における噴霧器用メッシュノズルは、薬液を霧化して噴出するための噴霧器において薬液を霧化するために使用され、かつ複数個の貫通孔を有する噴霧器用メッシュノズルであって、貫通孔は角錐状の形状を有している。
【００１５】
円錐状のような曲面を含む形状の貫通孔を有するメッシュノズルと比較して、平面のみで構成される角錐状の形状の貫通孔を有するメッシュノズルは金型の作製等が容易である。そのため、本発明の他の局面におけるメッシュノズルによれば、メッシュノズルの製造コストを低下させることができる。このため、本発明の他の局面におけるメッシュノズルは短期での交換に適しており、メッシュノズルを清潔に保つことができるため、患者が安心して使用することができる。メッシュノズルを有する噴霧器は医療器具であり、そのメッシュノズルは薬液に直接触れるという性質上、短期で取り替えられることはきわめて望ましい。
【００１６】
また、円錐に比べて角錐は体積あたりの表面積が大きい。したがって、摩擦による吐出圧力の損失を小さくするため、一般的にはメッシュノズルの貫通孔の形状は角錐状ではなく円錐状にすべきであると考えられる。しかし、本発明者は角錐状の貫通孔と円錐状の貫通孔とを比較する検討を詳細に行った結果、角錐状の貫通孔を有しているメッシュノズルにおける流体の吐出圧力は円錐状の貫通孔を有しているメッシュノズルにおける吐出圧力と比較して、ほとんど遜色ないことを見出した。よって、本発明の他の局面におけるメッシュノズルによれば、円錐状の形状の貫通孔を有するメッシュノズルと遜色ない噴霧量を確保できる安価なメッシュノズルを提供することができる。これにより、上述のように、メッシュノズルを短期で交換可能として、メッシュノズルを清潔に保つことができる。
【００１７】
また、本発明のさらに他の局面における噴霧器用メッシュノズルは薬液を霧化して噴出するための噴霧器において薬液を霧化するために使用され、かつ複数個の貫通孔を有する噴霧器用メッシュノズルであって、貫通孔はメッシュノズルの出口面側において狭くなるテーパ形状を有している。貫通孔は出口面側において第１のテーパ角度を有し、かつメッシュノズルの入口面側において第１のテーパ角度より小さい第２のテーパ角度を有する中折れした形状を有している。
【００１８】
本発明者は貫通孔の断面形状について詳細に検討した結果、噴霧量は貫通孔の出口面側におけるテーパ角度に依存し、入口面側におけるテーパ角度を小さくしてもほとんど変化しないことを見出した。よって、本発明のさらに他の局面における噴霧器用メッシュノズルによれば、貫通孔の出口面側におけるテーパ角度を十分に確保しながら貫通孔の入口径を小さくすることができるため、貫通孔同士のピッチを小さくすることができ、全体として噴霧量を増加させることが可能となる。これにより、呼吸器系疾患の患者などの患部に薬液を効率よく到達させることが可能となり、治療効果を向上させることができる。
【００１９】
上記さらに他の局面における噴霧器用メッシュノズルにおいて好ましくは、貫通孔は中折れした円錐状の形状を有している。
【００２０】
これにより、円錐状の貫通孔は表面積が小さいため、摩擦による吐出圧力の損失を小さくすることが可能である。
【００２１】
上記さらに他の局面における噴霧器用メッシュノズルにおいて好ましくは、貫通孔は中折れした角錐状の形状を有している。
【００２２】
これにより、噴霧器用メッシュノズルの製造コストを低下させながら、円錐状とほとんど遜色ない噴霧量を確保することができる。
【００２３】
上記さらに他の局面における噴霧器用メッシュノズルにおいて好ましくは、貫通孔は第２のテーパ角度を有する部分において円柱状で、第１のテーパ角度を有する部分において円錐状の形状を有している。
【００２４】
これにより、噴霧器用メッシュノズルの貫通孔の表面積を小さくすることができるため、摩擦による吐出圧力の損失を小さくすることが可能である。また、円柱部分においては吐出方向とメッシュノズルの貫通孔側壁が平行となり、摩擦による吐出圧力の損失を小さくすることができる。
【００２５】
上記さらに他の局面における噴霧器用メッシュノズルにおいて好ましくは、貫通孔は第２のテーパ角度を有する部分において角柱状で、第１のテーパ角度を有する部分において角錐状の形状を有している。
【００２６】
これにより、噴霧器用メッシュノズルの製造コストを低下させながら、入口面側が円柱状で、出口面側が円錐状の場合とほとんど遜色ない噴霧特性を確保することができる。また、角柱部分においては吐出方向とメッシュノズルの貫通孔側壁が平行となり、摩擦による吐出圧力の損失を小さくすることができる。
【００２７】
上記他の局面およびさらに他の局面における噴霧器用メッシュノズルにおいて好ましくは、メッシュノズルの出口面側における貫通孔のテーパ角度は４０度以上である。
【００２８】
これにより、貫通孔１つあたりの噴霧量を多くすることができる。
【００２９】
上述の各局面における噴霧器用メッシュノズルにおいて好ましくは、メッシュノズルは格子状の補強構造を有している。
【００３０】
吐出抵抗を小さくするためにはメッシュノズルの厚さを薄くする対策がとられる。しかし、厚さの薄いメッシュノズルは剛性が不十分となりやすく、剛性が不足するとメッシュノズルそのものがたわんでしまうため、それぞれの孔を満たす薬液に十分な圧力をかけることができず、噴霧量が低下する。本発明者は鋭意検討の結果、メッシュノズルに格子状の補強構造を付加することで、メッシュノズルの厚さを増加させることなく、剛性を向上させ、噴霧量を増加させることができることを見出し、本発明に想到したものである。よって、この噴霧器用メッシュノズルによれば、噴霧量を多くすることができる。これにより、呼吸器系疾患の患者などの患部に薬液を効率よく到達させることが可能となり、治療効果を向上させることができる。
【００３１】
本発明のさらに他の局面における噴霧器用メッシュノズルは、薬液を霧化して噴出するための噴霧器において薬液を霧化するために使用され、かつ複数個の貫通孔を有する噴霧器用メッシュノズルであって、格子状の補強構造を有している。
【００３２】
これにより、上述と同様、噴霧器用メッシュノズルの剛性が向上し、噴霧量を増加させることができる。
【００３３】
上述の各局面における噴霧器用メッシュノズルにおいて好ましくは、メッシュノズルは耐摩耗性の高い樹脂を材料とする。
【００３４】
これにより、一般に使用されている金属製のメッシュノズルに比べて、製造コストを低く抑えることができる。そのため、安価なメッシュノズルを提供することができる。その結果、メッシュノズルを短期で交換可能として、メッシュノズルを清潔に保つことができる。また、噴霧器用のメッシュノズルは、振動体に接触する。そのため、耐摩耗性が低い場合メッシュノズルは摩耗し、その削れ屑が薬液に混入するおそれがある。この削れ屑が薬液とともに噴霧され、噴霧器の使用者がこれを吸入することは好ましくない。さらに、この削れ屑はメッシュノズルを詰まらせる原因となり得る。これに対し、耐摩耗性の高い樹脂材料を使用することで、この問題が解決される。
【００３５】
ここで、耐摩耗性の高い樹脂としては、たとえばポリアミド系樹脂、ポリエステル、シンジオ型ポリスチレン、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ＰＰＳ（poly(phenylene sulfide)）、エポキシ、フェノール、ポリイミドなどが挙げられる。
【００３６】
上述の各局面における噴霧器用メッシュノズルにおいて好ましくは、メッシュノズルは樹脂成形により製造された構成を有している。
【００３７】
これにより、メッシュノズルを低コストで製造することが可能となり、安価なメッシュノズルを提供することができる。
【００３８】
なお、樹脂成形における加工性の観点から、耐摩耗性の高い樹脂の中でも、たとえばポリサルフォン、ポリエーテルエーテルケトン、ＰＰＳ（poly(phenylene sulfide)）を材料とすることが好ましい。
【００３９】
本発明の噴霧器は、上記噴霧器用メッシュノズルを有する噴霧器である。
【００４０】
本発明の噴霧器によれば、噴霧される薬液の粒子径を小さくするためにメッシュノズルの貫通孔の出口径を小さくしても、十分な噴霧量が確保できる。したがって、薬液に含まれる有効成分を目的の患部まで効率よく到達させることができ、治療効果を向上させることが可能となる。また、本発明の噴霧器によればメッシュノズルの製造コストを低く抑えることができる。したがって、メッシュノズルを短期で交換することが可能となり、メッシュノズルを清潔に保つことができる。
【発明の効果】
【００４１】
以上の説明から明らかなように、本発明の噴霧器用メッシュノズルによれば、薬液の噴霧量増加のために最適な貫通孔の形状を有することにより治療効果を向上させることが可能な噴霧器用メッシュノズルを提供することができる。また、本発明の噴霧器用メッシュノズルによれば、噴霧器用メッシュノズルの製造コストを低減することで短期での交換を可能とし、メッシュノズルを清潔に保つことができる噴霧器用メッシュノズルを提供することができる。さらに、十分な剛性を確保可能な構造を有することにより噴霧器による薬液の噴霧量を増加させ、治療効果を向上させることを可能とする噴霧器用メッシュノズルを提供することができる。さらに、上記メッシュノズルを有することにより治療効果を向上させた噴霧器を提供することができる。さらに、上記メッシュノズルを有することによりメッシュノズルを清潔に保つことが可能な噴霧器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
以下、本発明の実施の形態について、図に基づいて説明する。
【００４３】
図１は本発明の一実施の形態における噴霧器の構成を示す概略断面図である。図１を参照して、本実施の形態の噴霧器１は、霧化手段１０と、流路手段２０と、給液手段３０と、送液手段４０とを有している。霧化手段１０と給液手段３０とは流路手段２０によって連結されている。また、送液手段４０は給液手段３０に作用して、給液手段３０に貯液される薬液を流路手段２０に押し出すことができるように配置されている。
【００４４】
送液手段４０は、モータ４１と、第１のスクリューギア４２と、第２のスクリューギア４３と、押えレバー４４とを有している。
【００４５】
第１のスクリューギア４２はモータ４１の回転軸に取り付けられ、かつシャフト状の第２のスクリューギア４３に噛み合っている。押えレバー４４は第２のスクリューギア４３の軸方向に移動可能なように噛み合っている。
【００４６】
給液手段３０は、貯液タンク３１と、ピストン部材３２とを有している。また、ピストン部材３２は流路部分３２Ａを有している。
【００４７】
貯液タンク３１は貯液タンク３１の外壁３１Ａが押えレバー４４と接触するように配置されている。また、ピストン部材３２は貯液タンク３１の内壁３１Ｂに接触するように嵌めこまれ、貯液タンク３１がピストン部材３２に対して相対的に移動可能となるように設置されている。
【００４８】
流路手段２０は給液パイプ２１を有している。また、給液パイプ２１は給液部分２１Ａを有している。
【００４９】
給液パイプ２１は一端においてピストン部材３２の流路部分３２Ａと連結されている。
【００５０】
霧化手段１０は振動子１１と、振動体１２と、メッシュノズル１３と、メッシュノズル押え１４と、バネ１５とを有している。
【００５１】
振動体１２の一端には振動子１１が配置され、他端の霧化面１２Ａに接触するようにメッシュノズル１３が配置されている。霧化面１２Ａとメッシュノズル１３とが接触する領域は給液パイプ２１の給液部分２１Ａから給液可能な位置に配置されている。バネ１５はメッシュノズル１３を振動体１２の霧化面１２Ａに軽く接触させるように押圧している。これにより、メッシュノズル１３の入口面１３Ｂが振動体１２の霧化面１２Ａに接触している。また、メッシュノズル押え１４はバネ１５を保持している。
【００５２】
次に、噴霧器１の動作について説明する。
【００５３】
モータ４１が作動すると第１のスクリューギア４２が回転し、これに伴い第２のスクリューギア４３が回転する。押えレバー４４は第２のスクリューギア４３の軸方向に沿って移動し、貯液タンク３１の外壁３１Ａを押す。これにより、貯液タンク３１はピストン部材３２に対して相対的に移動し、貯液タンク３１の容量が小さくなる。このため、貯液タンク３１内部の薬液はピストン部材３２の流路部分３２Ａから給液パイプ２１に流入する。流入した薬液は、給液パイプ２１の給液部分２１Ａを通じて振動体１２の霧化面１２Ａと、メッシュノズル１３の入口面１３Ｂとが接触している領域に供給される。供給された薬液は、振動体１２の振動とメッシュノズル１３の相乗効果により霧化され、メッシュノズル１３の出口面１３Ａから霧化部開口１６を通じて噴出される。
【００５４】
次に、図１の噴霧器１に用いられる本実施の形態のメッシュノズルについて説明する。
【００５５】
図２は本実施の形態のメッシュノズル１３の外観を示す斜視図（ａ）および部分拡大図（ｂ）である。図２（ａ）を参照して、本実施の形態のメッシュノズル１３は板状の外形を有している。また、図２（ｂ）を参照して、本実施の形態のメッシュノズル１３は複数の貫通孔８０を有している。
【００５６】
図３はメッシュノズルの貫通孔の出口を通り、吐出方向に平行な断面を示す概略部分断面図である。また、図４および図５は貫通孔の形状を示した概略斜視図である。
【００５７】
図３を参照して、本発明のメッシュノズル１３の貫通孔８０はメッシュノズルの出口面１３Ａ側において狭くなるテーパ形状を有している。貫通孔８０の出口面１３Ａ側におけるテーパ角度θ１は４０度以上である。貫通孔８０の形状はたとえば図４に示すように円錐状の形状とすることができる。これにより、貫通孔８０において１つあたりの噴霧量を多くすることができ、治療効果を向上させることができる。
【００５８】
貫通孔８０の形状は、図５に示すように角錐状であってもよい。これにより、メッシュノズル１３の製造コストを低下させることができ、メッシュノズル１３の短期交換が可能となる。なお、図５の貫通孔８０は入口径Ｌ１、出口径Ｌ２を有する。また、出口面１３Ａ側におけるテーパ角度θ１は底面の向い合う辺の中点をそれぞれａおよびｂとし、頂点をＰとして∠ａＰｂである。図５は入口および出口が正方形の場合について示しているが、一般的な多角形においては多角形の重心を通り、重心と重心に最も近い辺の中点とを通る直線が多角形の辺と交わる２点間の距離でＬ１およびＬ２は定義される。また、テーパ角度θ１は上記の直線が多角形の辺と交わる２点を上記ａおよびｂとし、頂点をＰとして∠ａＰｂで定義される。
【００５９】
図６はメッシュノズルの貫通孔の出口を通り、吐出方向に平行な断面を示す概略部分断面図である。また、図７〜１０は貫通孔の形状を示した概略斜視図である。
【００６０】
図３ではメッシュノズルの貫通孔の壁面が入口から出口まで直線状である場合について説明したが、図６に示すように貫通孔の断面形状は出口面１３Ａ側において第１のテーパ角度θ１を有し、かつメッシュノズルの入口面１３Ｂ側において第１のテーパ角度θ１より小さい第２のテーパ角度θ２を有する中折れした形状を有していてもよい。これにより、貫通孔同士のピッチを小さくすることができ、その結果メッシュノズル表面の単位面積当たりの貫通孔の開口の数を増やすことが可能となり、噴霧量を増加させることができる。
【００６１】
この中折れした貫通孔８０の形状は図７に示すように中折れした円錐状であってもよい。つまり、第１のテーパ角度θ１を有する部分と第２のテーパ角度θ２を有する部分との双方が円錐状である。これにより、摩擦による吐出圧力の損失を小さくすることができる。また、中折れした貫通孔８０の形状は、図８に示すように中折れした角錐状であってもよい。つまり、第１のテーパ角度θ１を有する部分と第２のテーパ角度θ２を有する部分との双方が角錐状である。これにより、メッシュノズルの製造コストを低下させながら、円錐状とほとんど遜色ない噴霧量を確保することができる。
【００６２】
さらに、この中折れした貫通孔８０の形状は図９に示すように第２のテーパ角度を有する部分において円柱状で、かつ第１のテーパ角度を有する部分において円錐状の形状を有していてもよいし、図１０に示すように第２のテーパ角度を有する部分において角柱状で、かつ第１のテーパ角度を有する部分において角錐状の形状を有していてもよい。これにより、円柱または角柱の部分において、吐出方向と貫通孔８０の壁面が平行となり、摩擦による吐出圧力の損失を小さくすることができる。上記の図５〜図１０に示す各貫通孔８０におけるテーパ角度θ１は適宜選択することができるが、４０度以上であることが好ましい。なお、図８および図１０に示す貫通孔８０の角錐部の入口径および出口径の各々は図５と同様、図中の寸法Ｌ１およびＬ２により決定される。また、図８に示す貫通孔８０のテーパ角度θ１、θ２と図１０に示す貫通孔８０のテーパ角度θ１とは、図５と同様、底面の向い合う辺の中点をそれぞれａおよびｂとし、頂点をＰとしたとき、∠ａＰｂで決定される。
【００６３】
上記のようなメッシュノズルにおいて、以下に説明するような補強構造を設けてもよい。図１１はメッシュノズルの概略平面図である。また、図１２は図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿うメッシュノズルの概略断面図である。図１１および図１２を参照して、本実施の形態のメッシュノズル１３は、複数個の貫通孔（図示せず）を有するたとえば円盤状のメッシュ部１３Ｃと、補強構造１３Ｄとを有している。補強構造１３Ｄはメッシュノズル１３の入口面１３Ｂ側において外縁に沿って形成されたリブ１３Ｄ１と、格子状に配置されたリブ１３Ｄ２とを有している。メッシュノズル１３のメッシュ部１３Ｃと補強構造１３Ｄとは一体に作製されてもよいし、別個に作製して貼り合わせられてもよい。また、上記補強構造は必ずしも必要なものではなく、メッシュノズルの剛性が不足する場合に必要に応じて設けることができる。
【００６４】
また、本実施の形態のメッシュノズルは耐摩耗性の高い樹脂を材料としており、たとえばポリイミド樹脂を材料として作製されている。ただし、メッシュノズルはポリアミド系樹脂、ポリエステル、シンジオ型ポリスチレン、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ＰＰＳ（poly(phenylene sulfide)）、エポキシ、フェノールなどの耐摩耗性の高い樹脂を材料として作製してもよい。
【００６５】
また、本実施の形態のメッシュノズルは樹脂成形により製造された構成を有している。
【実施例１】
【００６６】
以下、本発明の実施例１について説明する。
【００６７】
樹脂板に多数の貫通孔を形成してメッシュノズルを作製し、貫通孔のテーパ角度と噴霧量との関係を調べる実験を行った。
【００６８】
エキシマレーザ加工（波長３４８ｎｍ）により厚さ５０μｍのポリイミド樹脂板に円錐状の貫通孔を形成し、メッシュノズルを作製した。メッシュノズルは貫通孔の出口径が３μｍで、テーパ角度のみが異なる４種類とした。
【００６９】
図１３（ａ）〜（ｄ）は上記により作製したテーパ角度が異なる４種類のメッシュノズルの貫通孔部分を示す写真であり、特に貫通孔の出口を通り吐出方向に平行なメッシュノズルの断面の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。図１３（ａ）〜（ｄ）を参照して、（ａ）〜（ｄ）のメッシュノズルにはテーパ角度がそれぞれ２２、３０、４３、７０度である円錐状の貫通孔が形成されていた。
【００７０】
作製したメッシュノズルの入口面側を振動体の霧化面に接触させ、振動体をホーン振動子により振動させた。また、振動体とメッシュノズルとが接触している領域に水を供給して霧化させ、噴霧粒子数を測定した。
【００７１】
図１４は上記実験の結果得られた、貫通孔のテーパ角度と噴霧粒子数との関係を示す図である。図１４を参照して、貫通孔のテーパ角度が大きくなると、貫通孔１つあたりにおける一秒あたりの噴霧粒子数が多くなる傾向があった。また、特に４０度付近において急激に噴霧粒子数が多くなった。
【００７２】
このことから、貫通孔１つあたりの噴霧粒子数を多くするためには、貫通孔のテーパ角度を大きくすることが有効であり、特に４０度以上とすることが有効であることが分かる。
【００７３】
一方、形状の異なる円錐状の貫通孔について、入口に一定圧力で水を供給した場合の吐出圧力についてシミュレーションを行った。
【００７４】
図１５はシミュレーションの対象とした貫通孔の出口を通り吐出方向に平行な貫通孔の断面の形状を示す概略部分断面図である。また、図１６はシミュレーションの結果得られた、貫通孔の出口面側におけるテーパ角度と吐出圧力との関係を示す図である。
【００７５】
図１５を参照して、（ａ）〜（ｅ）に示す円錐状または中折れした円錐状の貫通孔を想定し、それぞれの貫通孔の入口に水圧５０ＭＰａを負荷した場合の吐出圧力についてシミュレーションを行った。
【００７６】
その結果、図１６を参照して、貫通孔の出口面側におけるテーパ角度が大きくなると貫通孔の出口における吐出圧力は大きくなることが分かった。これは上述の実験の結果と一致するものである。また、吐出圧力は貫通孔の出口面側におけるテーパ角度にのみ依存し、貫通孔の入口の大きさや入口面側におけるテーパ角度には依存しないとの結果が得られた。
【００７７】
以上より、貫通孔の入口面側におけるテーパ角度を出口面側におけるテーパ角度よりも小さくすることで、吐出圧力を保持しながら貫通孔の入口を小さくすることができることが分かった。これにより、貫通孔１つあたりの噴霧量を維持しながらメッシュノズル表面における貫通孔の開口の数を増やし、全体の噴霧量を大きくすることが可能なことが分かる。
【実施例２】
【００７８】
以下、本発明の実施例２について説明する。
【００７９】
四角錐状の貫通孔を有するメッシュノズルと円錐状の貫通孔を有するメッシュノズルとを作製し、噴霧量を比較する実験を行った。
【００８０】
実施例１と同様の方法でポリイミド樹脂板に、多数の四角錐状の貫通孔を形成したメッシュノズルと、多数の円錐状の貫通孔を形成したメッシュノズルとを作製した。この２種類のメッシュノズルに形成された貫通孔の入口径、出口径およびテーパ角度はそれぞれ同一である。作製したメッシュノズルの入口面側を振動体の霧化面に接触させ、振動体をホーン振動子により振動させた。また、振動体とメッシュノズルとが接触している領域に水を供給して霧化させ、噴霧量を測定した。
【００８１】
その結果、四角錐状の貫通孔を有するメッシュノズルの噴霧量は円錐状の貫通孔を有するメッシュノズルの噴霧量の約９２％であった。このことから、四角錐状の貫通孔を有するメッシュノズルは円錐状の貫通孔を有するメッシュノズルと比較して、ほとんど遜色ない噴霧特性を有することがわかった。
【００８２】
ここで図５を参照して、四角錐状の貫通孔における入口径および出口径はそれぞれ貫通孔の入口および出口の開口となる正方形の一辺の長さＬ１およびＬ２と定義する。また、四角錐状の貫通孔におけるテーパ角度は底面の向かい合う辺の中点をａおよびｂとし、頂点をＰとして∠ａＰｂと定義する。
【００８３】
次に、入口径と、出口径と、テーパ角度とが同一の四角錐状の貫通孔と円錐状の貫通孔の入口に、一定圧力で水を供給した場合の吐出圧力および吐出流速について比較するシミュレーションを行った。
【００８４】
図１７はシミュレーションの結果得られた、円錐状の貫通孔を１００とした場合の四角錐状の貫通孔の吐出圧力および吐出流速の大きさを示す図である。図１７を参照して、円錐状の貫通孔に対する四角錐状の貫通孔の吐出圧力および吐出流速はそれぞれ９０％および９５％であった。以上より、四角錐状の貫通孔を有するメッシュノズルは円錐状の貫通孔を有するメッシュノズルと比較して、ほとんど遜色ない噴霧特性を有するという上記実験の結果がこのシミュレーション結果により確認された。
【００８５】
一方、ポリサルフォン樹脂を材料として樹脂成形によりメッシュノズルを作製し、噴霧特性を調べる実験を行った。
【００８６】
図１８は作製されたメッシュノズルの外観を示す走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。図１８を参照して、メッシュノズルの厚みは７０μｍ、貫通孔は出口が４μｍ角、入口が８０μｍ角の四角錐状の形状を有している。なお、写真の上側がメッシュノズルの貫通孔の入口面側、下側が出口面側である。
【００８７】
作製したメッシュノズルの入口面側を振動体の霧化面に接触させ、振動体をホーン振動子により振動させた。また、振動体とメッシュノズルとが接触している領域に水を供給して霧化させ、噴霧粒子径および噴霧量を測定した。
【００８８】
その結果、平均粒子径は７μｍ、噴霧量は０．２５ｍｌ／分であった。一般的な噴霧器の噴霧粒子の平均径は５μｍ程度、噴霧量は０．３５ｍｌ／分程度であることから、角錐状の貫通孔を有するメッシュノズルでも十分な噴霧特性が得られることがわかった。
【実施例３】
【００８９】
以下、本発明の実施例３について説明する。
【００９０】
円錐状の貫通孔を有するメッシュノズルと、中折れした円錐状の貫通孔を有するメッシュノズルとを作製し、噴霧量を比較する実験を行った。
【００９１】
図１９は作製されたメッシュノズルの貫通孔の出口を通り、吐出方向に平行な断面の形状を示す概略部分断面図である。また、図２０はメッシュノズルの入口面における貫通孔の開口の配置を示す図である。
【００９２】
図１９を参照して、双方の貫通孔とも、貫通孔の出口径は３μｍ、出口面側におけるテーパ角度は７２度、メッシュノズルの厚さは５０μｍである。そして、円錐状の貫通孔は７５μｍの入口径を有している。一方、中折れした円錐状の貫通孔は貫通孔出口面側から厚み２０μｍの位置でテーパ角度が変えられており、５５μｍの入口径を有している。
【００９３】
図２０を参照して、隣接する貫通孔の入口の縁同士の最短距離を５μｍとして貫通孔は形成されている。その結果、入口面における貫通孔の開口の中心同士の距離（ピッチ）は円錐状の貫通孔では８０μｍ、中折れした円錐状の貫通孔では６０μｍとなった。
【００９４】
上記メッシュノズルの入口面側を振動体の霧化面に接触させ、振動体をホーン振動子により振動させた。また、振動体とメッシュノズルとが接触している領域に水を供給して霧化させ、噴霧量を測定した。
【００９５】
その結果、中折れした円錐状の形状の貫通孔を有するメッシュノズルは、円錐状の形状の貫通孔を有するメッシュノズルに対して、噴霧量が７０％多かった。ここで、貫通孔のピッチの違いに起因して、メッシュノズル表面の単位面積当たりの貫通孔の開口の数は約７８％多くなっている。したがって、貫通孔の数の比率に対応して、噴霧量は多くなったものと考えられる。このことから、貫通孔を中折れ形状として貫通孔の数を増やすことは、噴霧量の増加に有効であることが確認された。
【実施例４】
【００９６】
以下、本発明の実施例４について説明する。
【００９７】
入口面側が円柱状で、出口面側が円錐状の形状を有している貫通孔を有するメッシュノズルと、円錐状の貫通孔を有しているメッシュノズルとを作製し、噴霧量を比較する実験を行った。
【００９８】
図２１は作製されたメッシュノズルの貫通孔の出口を通り、吐出方向に平行な断面の形状を示す概略部分断面図である。図２１を参照して、入口面側が円柱状で、出口面側が円錐状の形状である貫通孔を有するメッシュノズル（ｂ）は、円錐状の貫通孔を有するメッシュノズル（ａ）に同一の厚さの円柱状の貫通孔を有するメッシュノズルを組み合わせた構成となっている。なお、メッシュノズルはポリサルフォン樹脂を材料として作製されている。
【００９９】
上記のメッシュノズルの入口面側を振動体の霧化面に接触させ、振動体をホーン振動子により振動させた。また、振動体とメッシュノズルとが接触している領域に水を供給して霧化させ、噴霧量を測定した。
【０１００】
その結果、入口面側が円柱状で、出口面側が円錐状の形状である貫通孔を有するメッシュノズル（ｂ）の噴霧量は円錐状の貫通孔を有するメッシュノズル（ａ）の３倍となった。これは厚みが増加して吐出抵抗が大きくなった効果よりも、メッシュノズルの剛性が向上した効果の方が大きいことを示している。このことから、メッシュノズルの剛性の向上を目的として厚みを大きくする場合、貫通孔の形状は出口面側が狭くなるテーパ形状で中折れした形状、望ましくは入口面側が円柱状で、出口面側が円錐状とすることで、噴霧量の増加が期待できることが分かる。
【実施例５】
【０１０１】
以下、本発明の実施例５について説明する。
【０１０２】
格子状の補強構造を有するメッシュノズルと、有さないメッシュノズルとを作製し、噴霧量を比較する実験を行った。
【０１０３】
図２２（ａ）（ｂ）は実験に供したメッシュノズルの概略平面図である。また、図２３（ａ）（ｂ）は図２２（ａ）（ｂ）のＸＸＩＩＩ−ＸＸＩＩＩに沿うメッシュノズルの概略断面図である。図２２、２３を参照して、補強部材を有するメッシュノズル（ａ）は入口面の縁を取り囲むリブと、格子状のリブとを有している。双方のメッシュノズルとも一辺４．３ｍｍ角の正方形の形状を有しており、メッシュ部分の厚さは５０μｍである。また、リブの幅は１００μｍ、厚さは２００μｍである。
【０１０４】
上記のメッシュノズルの入口面側を振動体の霧化面に接触させ、振動体をホーン振動子により振動させた。また、振動体とメッシュノズルとが接触している領域に水を供給して霧化させ、噴霧量を測定した。
【０１０５】
その結果、補強構造を有するメッシュノズルの噴霧量は、補強構造を有さないメッシュノズルの噴霧量の３倍となった。ここで、補強構造を有するメッシュノズルの剛性は補強構造を有さないメッシュノズルの１０倍となっている。したがって、補強構造による剛性の向上に起因して、噴霧量が増加したものと考えられえる。
【０１０６】
なお、本実施の形態および実施例においては、樹脂製のメッシュノズルについて説明したが、本発明のメッシュノズルはこれに限定されるものではなく、たとえば金属製、セラミック製であってもよい。
【０１０７】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０１０８】
本発明の噴霧器用メッシュノズルおよび噴霧器は、薬液を霧化して噴出するための噴霧器において薬液を霧化するために使用され、かつ複数個の貫通孔を有する噴霧器用メッシュノズル、およびこのメッシュノズルを有する噴霧器に特に有利に適用され得る。
【図面の簡単な説明】
【０１０９】
【図１】本発明の一実施の形態における噴霧器の構成を示す概略断面図である。
【図２】本実施の形態におけるメッシュノズルの外観を示す斜視図（ａ）および部分拡大図（ｂ）である。
【図３】メッシュノズルの貫通孔の出口を通り、吐出方向に平行な断面を示す概略部分断面図である。
【図４】貫通孔の形状を示した概略斜視図である。
【図５】貫通孔の形状を示した概略斜視図である。
【図６】メッシュノズルの貫通孔の出口を通り、吐出方向に平行な断面を示す概略部分断面図である。
【図７】貫通孔の形状を示した概略斜視図である。
【図８】貫通孔の形状を示した概略斜視図である。
【図９】貫通孔の形状を示した概略斜視図である。
【図１０】貫通孔の形状を示した概略斜視図である。
【図１１】メッシュノズルの概略平面図である。
【図１２】図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿うメッシュノズルの概略断面図である。
【図１３】貫通孔の出口を通り吐出方向に平行なメッシュノズルの断面の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。
【図１４】貫通孔のテーパ角度と噴霧粒子数との関係を示す図である。
【図１５】シミュレーションの対象とした貫通孔の出口を通り噴霧方向に平行な貫通孔の断面の形状を示す概略部分断面図である。
【図１６】シミュレーションの結果得られた、貫通孔の出口面側におけるテーパ角度と吐出圧力との関係を示す図である。
【図１７】シミュレーションの結果得られた、円錐状の貫通孔を１００とした場合の四角錐状の貫通孔の吐出圧力および吐出流速の大きさを示す図である。
【図１８】作製されたメッシュノズルの外観を示す走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。
【図１９】作製されたメッシュノズルの貫通孔の出口を通り、吐出方向に平行な断面の形状を示す概略部分断面図である。
【図２０】メッシュノズルの入口面における貫通孔の開口の配置を示す図である。
【図２１】作製されたメッシュノズルの貫通孔の出口を通り、吐出方向に平行な断面の形状を示す概略部分断面図である。
【図２２】実験に供したメッシュノズルの概略平面図である。
【図２３】図２２（ａ）（ｂ）のＸＸＩＩＩ−ＸＸＩＩＩに沿うメッシュノズルの概略断面図である。
【符号の説明】
【０１１０】
１  噴霧器、１０  霧化手段、１１  振動子、１２  振動体、１３  メッシュノズル、１３Ａ  メッシュノズル出口面、１３Ｂ  メッシュノズル入口面、１３Ｃ  メッシュ部、１３Ｄ  補強構造、１３Ｄ１  外縁に沿って形成されたリブ、１３Ｄ２  格子状に配置されたリブ、１４  メッシュノズル押え、１５  バネ、１６  霧化部開口、２０  流路手段、２１  給液パイプ、２１Ａ  給液パイプ給液部分、３０  給液手段、３１  貯液タンク、３１Ａ  貯液タンク外壁、３１Ｂ  貯液タンク内壁、３２  ピストン部材、３２Ａ  ピストン部材流路部分、４０  送液手段、４１  モータ、４２  第１のスクリューギア、４３  第２のスクリューギア、４４  押えレバー、８０  貫通孔。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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