(57)【要約】【課題】微量の液体を射出制御することで任意の体積の液体を霧化器に供給することができる香り発生装置及び香り発生装置の制御方法を提供する。【解決手段】本発明に係る香り発生装置は、液体を溜める液溜め部から供給される液体を射出する電磁弁を備える射出部と、前記射出部から射出された前記液体を霧化する霧化部と、前記射出部の前記電磁弁を間欠的に開閉させて前記液体を前記霧化部に供給させる制御部と、を備えるものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を溜める液溜め部から供給される液体を射出する電磁弁を備える射出部と、
前記射出部から射出された前記液体を霧化する霧化部と、
前記射出部の前記電磁弁を間欠的に開閉させて前記液体を前記霧化部に供給させる制御部と、を備える、
香り発生装置。
【請求項２】
前記電磁弁は、１回の開閉で所定量の前記液体を射出し、
前記制御部は、任意の周波数、デューティー比及び回数で前記電磁弁を開閉させ、前記電磁弁から任意の体積の前記液体を射出する、
請求項１に記載の香り発生装置。
【請求項３】
液体を溜める液溜め部から供給される液体を射出する電磁弁を複数個備える射出部と、
それぞれの前記射出部から射出された異なる種類のそれぞれの前記液体を霧化する霧化部と、
前記射出部のそれぞれの前記電磁弁を間欠的に開閉させて異なる種類のそれぞれの前記液体を前記霧化部に供給させる制御部と、を備える、
香り発生装置。
【請求項４】
前記電磁弁は、１回の開閉で所定量の前記液体を射出し、
前記制御部は、任意の周波数、デューティー比及び回数でぞれぞれの前記電磁弁を開閉させ、ぞれぞれの前記電磁弁から任意の体積の、異なる種類のそれぞれの前記液体を射出する、
請求項３に記載の香り発生装置。
【請求項５】
前記霧化部は、前記射出部から射出された前記液体を流動させる機能を更に備え、
前記制御部は、それぞれの前記霧化部を制御して、それぞれの前記射出部によって供給された異なる種類のそれぞれの前記液体を含む液滴を流動混合させた後、前記液滴を霧化する、
請求項３または４に記載の香り発生装置。
【請求項６】
前記制御部は、第１電圧の第１矩形波と、前記第１電圧より低い電圧の第２電圧の第２矩形波との合成波形を任意の周波数で発生させて前記電磁弁を制御する、
請求項１から５のいずれか１項に記載の香り発生装置。
【請求項７】
複数の前記電磁弁のそれぞれから射出され、前記霧化部によって霧化された状態の、異なる種類のそれぞれの前記液体の成分を検出する検出部をさらに備え、
前記制御部は、前記複数の検出部の検出結果に基づいて異なる種類の前記液体の混合比を演算し、前記演算の結果に基づいて前記複数の電磁弁をフィードバック制御する、
請求項３から６のいずれか１項に記載の香り発生装置。
【請求項８】
前記霧化部は、弾性表面波を発生させるＳＡＷデバイスを備える、
請求項１から７のいずれか１項に記載の香り発生装置。
【請求項９】
液体を溜める液溜め部から供給される液体を射出する電磁弁を備える射出部と、前記射出部から射出された前記液体を霧化する霧化部と、を備える香り発生装置の制御方法であって、
コンピュータに、
前記電磁弁を間欠的に開閉させて前記液体を前記霧化部に供給させる、
香り発生装置の制御方法。
【請求項１０】
液体を溜める液溜め部から供給される液体を射出する電磁弁を複数個備える射出部と、それぞれの前記射出部から射出された異なる種類のそれぞれの前記液体を霧化する霧化部と、を備える香り発生装置の制御方法であって、
コンピュータに、
前記射出部のそれぞれの前記電磁弁を間欠的に開閉させて異なる種類のそれぞれの前記液体を前記霧化部に供給させる、
香り発生装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体を霧化させるための香り発生装置及び香り発生装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
映像等と連動して匂い成分を拡散する嗅覚ディスプレイは、医療検診、ＶＲ（Virtual Reality）等への用途があり、高い需要が見込まれている。これに関連する技術として、例えば検体の匂い成分を含む液体を霧化させる、特許文献１に記載された装置がある。この装置は、液体を滴下するマイクロポンプと、滴下された液体を霧化する霧化部と、を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５４２９９９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載された装置は、霧化部に用いられるＳＡＷ（Surface Acoustic Wave）デバイスに液体を供給するためにマイクロポンプを用いている。ＳＡＷデバイスは、単位時間当たりに溶液を霧化することができる量に限界がある。特許文献１に記載された装置によると、ＳＡＷデバイスの霧化できる限界量を超える液体量をマイクロポンプを用いてＳＡＷデバイスに滴下した場合、単位時間当たりの液体の滴下量と霧化される液体の量に差が生じる可能性がある。
本発明は、微量の液体を射出制御することで任意の体積の液体を霧化器に供給することができる香り発生装置及び香り発生装置の制御方法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】
【０００５】
本発明に係る香り発生装置は、液体を溜める液溜め部から供給される液体を射出する電磁弁を備える射出部と、前記射出部から射出された前記液体を霧化する霧化部と、前記射出部の前記電磁弁を間欠的に開閉させて前記液体を前記霧化部に供給させる制御部と、を備えるものである。
【０００６】
本発明はこのような構成により、液体の供給に電磁弁を用いることにより、微量の液体を射出制御することができる。
【０００７】
本発明は更に、前記電磁弁が１回の開閉で所定量の前記液体を射出し、前記制御部は、任意の周波数、デューティー比及び回数で前記電磁弁を開閉させ、前記電磁弁から任意の体積の前記液体を射出するものであってもよい。
【０００８】
本発明はこのような構成により、電磁弁を任意の制御態様で制御することができるため、任意の体積の液体を霧化部に供給することができる。
【０００９】
本発明に係る香り発生装置は、液体を溜める液溜め部から供給される液体を射出する電磁弁を複数個備える射出部と、それぞれの前記射出部から射出された異なる種類のそれぞれの前記液体を霧化する霧化部と、前記射出部のそれぞれの前記電磁弁を間欠的に開閉させて異なる種類のそれぞれの前記液体を前記霧化部に供給させる制御部と、を備えるものである。
【００１０】
本発明はこのような構成により、複数の電磁弁から異なる種類の液体をそれぞれ霧化部に射出することで、霧化された複数の液体を成分とする混合気体を生成することができる。
【００１１】
本発明は更に、前記電磁弁が１回の開閉で所定量の前記液体を射出し、前記制御部は、任意の周波数、デューティー比及び回数でぞれぞれの前記電磁弁を開閉させ、ぞれぞれの前記電磁弁から任意の体積の、異なる種類のそれぞれの前記液体を射出するものであってもよい。
【００１２】
本発明はこのような構成により、複数の電磁弁を任意の制御態様でそれぞれ制御することができるため、任意の体積の異なる種類の液体を霧化部にそれぞれ供給することができる。
【００１３】
本発明は更に、前記霧化部が前記射出部から射出された前記液体を流動させる機能を更に備え、前記制御部は、それぞれの前記霧化部を制御して、それぞれの前記射出部によって供給された異なる種類のそれぞれの前記液体を含む液滴を流動混合させた後、前記液滴を霧化するものであってもよい。
【００１４】
本発明はこのような構成により、霧化部上に供給された異なる種類のそれぞれの前記液体を含む液滴を霧化部で流動させることによって液滴を混合することができ、複数の液体を成分とする混合気体の生成を簡便にすることができる。
【００１５】
本発明は更に、前記制御部が第１電圧の第１矩形波と、前記第１電圧より低い電圧の第２電圧の第２矩形波との合成波形を任意の周波数で発生させて前記電磁弁を制御するものであってもよい。
【００１６】
本発明はこのような構成により、第１電圧の第１矩形波と、前記第１電圧より低い電圧の第２電圧の第２矩形波との合成波形を電磁弁の制御に用いることで、第１電圧の第１矩形波を用いる場合と同等の電磁弁の制御結果を実現しつつ、電磁弁の消費電力及び電磁弁に発生する熱を低減することができる。
【００１７】
本発明は更に、複数の前記電磁弁のそれぞれから射出され、前記霧化部によって霧化された状態の、異なる種類のそれぞれの前記液体の成分を検出する検出部をさらに備え、前記制御部が前記複数の検出部の検出結果に基づいて異なる種類の前記液体の混合比を演算し、前記演算の結果に基づいて前記複数の電磁弁をフィードバック制御するものであってもよい。
【００１８】
本発明はこのような構成により、複数の異なる種類の液体を成分とする混合気体の気体成分を検出部で検出することにより、複数の電磁弁の制御をキャリブレーションし、混合比を調整することができる。
【００１９】
本発明は更に、前記霧化部が弾性表面波を発生させるＳＡＷデバイスを備えるものであってもよい。
【００２０】
本発明は、弾性表面波を発生させるＳＡＷデバイスによって液体を流動混合または霧化することができる。
【００２１】
本発明に係る香り発生装置の制御方法は、液体を溜める液溜め部から供給される液体を射出する電磁弁を備える射出部と、前記射出部から射出された前記液体を霧化する霧化部と、を備える香り発生装置の制御方法であって、コンピュータに、前記電磁弁を間欠的に開閉させて前記液体を前記霧化部に供給させるものである。
【００２２】
本発明はこのような構成により、液体の供給に電磁弁を用いることにより、微量の液体を射出制御することができる。
【００２３】
本発明に係る香り発生装置の制御方法は、液体を溜める液溜め部から供給される液体を射出する電磁弁を複数個備える射出部と、それぞれの前記射出部から射出された異なる種類のそれぞれの前記液体を霧化する霧化部と、を備える香り発生装置の制御方法であって、コンピュータに、前記射出部のそれぞれの前記電磁弁を間欠的に開閉させて異なる種類のそれぞれの前記液体を前記霧化部に供給させるものである。
【００２４】
本発明はこのような構成により、複数の電磁弁から異なる種類の液体をそれぞれ霧化部に射出することで、霧化された複数の液体を成分とする混合気体を生成することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明に係る香り発生装置及び香り発生装置の制御方法によると、微量の液体を射出制御することで任意の体積の液体を霧化器に供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】第１実施形態の香り発生装置の構成を示す図である。
【図２】射出部の構成を示す図である。
【図３】電磁弁の動作を示す図である。
【図４】香り発生装置の構成を示すブロック図である。
【図５】電磁弁に矩形波を入力した場合の電磁弁の動作を示すグラフである。
【図６】電磁弁にｈ形波形を入力した場合の電磁弁の動作を示すグラフである。
【図７】駆動回路の構成を示す図である。
【図８】駆動回路に入力される信号を示す表である。
【図９】駆動回路に入力される信号を示すグラフである。
【図１０】電極部で生成される弾性表面波Ｗで液体を霧化する状態を示す図である。
【図１１】香り発生装置の性能試験の結果を示すグラフである。
【図１２】香り発生装置による液体の霧化方法の処理の流れを示すフローチャートである。
【図１３】第２実施形態の香り発生装置の構成を示す図である。
【図１４】香り発生装置の構成を示すブロック図である。
【図１５】香り発生装置による液体の霧化方法の処理の流れを示すフローチャートである。
【図１６】第３実施形態の香り発生装置の構成を示すブロック図である。
【図１７】香り発生装置による液体の霧化方法の処理の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
［第１実施形態］
以下、図面を参照しつつ、本発明の第１実施形態に係る香り発生装置１について説明する。
【００２８】
図１に示されるように香り発生装置１は、例えば匂い成分を有する液体を霧化し、匂い成分を含む気体を生成するための装置である。香り発生装置１は、液体Ｑを射出するための射出部１０と、射出部１０から射出された液体Ｑを霧化する霧化部３０と、を備える。射出部１０は、霧化部３０の上方に配置されている。射出部１０及び霧化部３０は、後述の制御部５０によって制御されている。射出部１０は、制御部５０の制御により、所定量の液体Ｑ（微小液滴Ｍ）を先端から間欠的に射出し、霧化部３０上に微小液滴Ｍを載置させる。
【００２９】
図２に示されるように射出部１０は、液体Ｑを溜める液溜め部１１と、液溜め部１１から供給される液体Ｑを射出する電磁弁１５とを有する。液溜め部１１は、例えばシリンジの容器である。液溜め部１１は、液体Ｑを電磁弁１５に供給するよう例えば鉛直に配置されている。液溜め部１１は、液体Ｑの容器となる円筒形の本体部１２を有する。
【００３０】
本体部１２には、液体Ｑが充填される。本体部１２の容量は例えば数十［ｍｌ］程度である。本体部１２の下端には、液体Ｑを吐出するための円筒形の吐出口１２ａが形成されている。液面Ｑ１の高さから生じる液体Ｑの水頭圧によって吐出口１２ａから液体Ｑが吐出される。吐出口１２ａには、電磁弁１５と液溜め部１１とを接続する配管１４の上流側の一端１４ａが接続されている。
【００３１】
電磁弁１５は、例えば円柱状のＤＣソレノイドバルブである。電磁弁１５は、液体Ｑを下方に射出するよう鉛直に配置されている。電磁弁１５は、内部に液体Ｑの流路Ｆが形成された筐体１６と、筐体１６を覆う円筒形の外筒１７と、筐体１６の流路Ｆの上流側に挿入された円柱状の磁心１８と、筐体１６の流路Ｆの下流側で摺動する円柱状のプランジャ１９と、筐体１６の下端１６ａに設けられた円板状の射出部材２０と、プランジャ１９を射出部材２０に対して付勢するバネ２１と、磁心１８の周囲に設けられたコイル２２とコイル２２に接続された電極２３と、を備える。
【００３２】
筐体１６は、円筒形に形成された部材である。筐体１６は、例えば樹脂で成型されている。筐体１６には、コイルを形成するための段差１６ｃが形成されている。段差１６ｃは、筐体１６の外形が径方向に縮小するように形成されている。段差１６ｃの周囲には、複数の層を形成するように銅線が巻かれ、コイル２２が形成されている。筐体１６の内部には、貫通孔となる流路Ｆが形成されている。
【００３３】
流路Ｆの上流側には、磁心１８が挿入され、筐体１６の上端１６ｂにおいて流路Ｆの上流側を塞いでいる。磁心１８の直径は、流路Ｆの直径よりも小さくなるように形成されている。これにより、筐体１６と磁心１８との間には隙間Ｓが生じている。磁心１８の周囲に位置するように、コイル２２が配置されている。磁心１８は、例えばステンレス鋼で形成され、コイル２２が通電された際、磁化される。磁心１８の上端１８ａには、管路１８ｄが形成されている。管路１８ｄは、筐体１６の外部に突出しており、配管１４の下流側に接続されている。
【００３４】
管路１８ｄの内部には液体Ｑの流路１８ｃが形成されている。流路１８ｃは、管路１８ｄの上端１８ｅから磁心１８の中心軸線に沿って磁心１８の途中まで延在し、磁心１８の途中で曲げられて側方に向かって貫通するよう形成されている。これにより、流路１８ｃは、流路Ｆと連続し、液体Ｑの通り道が確保される。
【００３５】
筐体１６の流路Ｆの下流側には、流路Ｆの径より広い径のプランジャ１９の収容空間Ｒが形成されている。収容空間Ｒには、プランジャ１９が挿入されている。プランジャ１９は、例えばステンレス鋼で形成されている。プランジャ１９の先端部１９ｂは尖形に形成されている。プランジャ１９の外周面の一部には、プランジャ１９の径方向に突出し、周方向に延在する円環状のバネ台座１９ｃが形成されている。バネ台座１９ｃには、プランジャ１９の周囲を巻くように配置されたコイル状のバネ２１の下端２１ａが載置されている。
【００３６】
バネ２１の上端２１ｂは、収容空間Ｒと流路Ｆの径の差によって形成された段差に引っ掛かっている。バネ２１は、プランジャ１９を下方に付勢している。これによりプランジャ１９は、収容空間Ｒ内を上下に摺動自在となる。コイル２２が通電されると、磁心１８が磁化されてプランジャ１９が磁気吸引されて上方に摺動する。プランジャ１９が上方に摺動すると、プランジャ１９の上端１９ａが磁心１８の下端１８ｂに当接する。この位置がプランジャ１９の上死点となる（図３参照）。
【００３７】
筐体１６の下端１６ａには、射出部材２０が配置され、流路Ｆの下流側を塞いでいる。射出部材２０は、例えばサファイアで形成されている。射出部材２０には、プランジャ１９の先端部１９ｂの形状に合致するようにすり鉢状に凹んだオリフィス２０ａが形成されている。オリフィス２０ａの中央には外部空間に対して貫通している射出口２０ｂが形成されている。射出口２０ｂの径は、例えば０．０７６［ｍｍ］である。ここで、オリフィス２０ａは、射出口２０ｂが形成されている簡易な構成を備えているため、液体Ｑが高粘度であっても液体Ｑは、オリフィス２０ａを通過することができる。
【００３８】
コイル２２が通電されていない状態では、オリフィス２０ａに、バネ２１で付勢されたプランジャ１９の先端部１９ｂが密着する。従って、プランジャ１９の先端部１９ｂがオリフィス２０ａに当接する位置がプランジャ１９の下死点となる。プランジャ１９の先端部１９ｂがオリフィス２０ａに当接している状態では、液体Ｑが外部空間に漏れることはない。
【００３９】
コイル２２に通電され、プランジャ１９が上方に摺動し、その後、コイル２２への通電が停止してプランジャ１９が下方に摺動してプランジャ１９の先端部１９ｂが再びオリフィス２０ａに当接するという１サイクルが行われた場合、射出口２０ｂから液体Ｑの微小液滴Ｍが射出される。微小液滴Ｍの射出量は、例えば３［ｎｌ］〜４［ｎｌ］の微小量である。微小液滴Ｍの射出量は、これに限らずプランジャ１９移動ストロークや射出口２０ｂの径の変更等の電磁弁１５の構成の変更によって異なる値となり得る。
【００４０】
図３（Ａ）に示されるように、電磁弁１５のコイル２２に通電されていない状態では、プランジャ１９は、バネ２１の付勢力によって先端部１９ｂがオリフィス２０ａに密着している。電磁弁１５のコイル２２に通電して電圧を加えると、コイルに発生する磁界によって磁心１８が磁化される。そうすると、磁化された磁心１８の磁界によってプランジャ１９には上方に向かう磁気吸引力が作用する。
【００４１】
図３（Ｂ）に示されるように、コイル２２の磁界が更に強まると、プランジャ１９に加わっているバネ２１の付勢力に対してプランジャ１９に作用する磁化された磁心１８の磁界の磁気吸引力の方が強くなり、プランジャ１９は、上方に摺動する。このとき、プランジャ１９の上端１９ａと磁心１８の下端１８ｂとの間の空間を満たしていた液体Ｑは、プランジャ１９の上方への移動によってできるプランジャ１９の先端部１９ｂの下方の空間に移動する。
【００４２】
プランジャ１９が上方へ移動する際において、上方から液体Ｑには液溜め部１１に溜められた液体Ｑの水頭圧によって生じる圧力が加わっているため、液体Ｑは上方に逆流しない。そして、プランジャ１９が上方へ移動する際において、オリフィス２０ａの射出口２０ｂの径が微小（＝０．０７６［ｍｍ］）であり、かつ、収容空間Ｒ内に移動した液体Ｑの圧力が外部空間の大気圧に対して高い状態となっているため、射出口２０ｂから収容空間Ｒに空気が逆流することはない。
【００４３】
図３（Ｃ）に示されるように、コイル２２への通電が停止されると、コイル２２の磁界が無くなると共に磁心１８の磁界が消磁する。その後、バネ２１の付勢力によってプランジャ１９は、下方に移動し先端部１９ｂがオリフィス２０ａに再び密着する。このとき、収容空間Ｒ内に移動した液体Ｑは、プランジャ１９に押圧されることによって圧力が高められる。この圧力は、外部空間の大気圧に対して高い状態となっているので、射出口２０ｂから液体Ｑの微小液滴Ｍが射出される。プランジャ１９が下死点に移動する際、プランジャ１９の上端１９ａには負圧が生じ、射出された微小液滴Ｍの体積分の液体Ｑが上方から供給される。
【００４４】
ここで、液溜め部１１に充填された液体Ｑの位置水頭が変化すると、流路Ｆ内の圧力が変化して、上方から供給される液体Ｑの量が変化し得る。しかし、本実施形態で消費する液体Ｑの量は例えば１．５［ｍｌ］以下であり、１．５［ｍｌ］の液体Ｑの減少分で生じる液溜め部１１の位置水頭の変化で生じる圧力の変化の影響は無視できるほど小さいことが実験的に分かっている。
【００４５】
上記の通り、コイル２２に対して通電と切断とを連続的に繰り返すことにより、射出部１０から液体Ｑの微小液滴Ｍが間欠的に射出される。
【００４６】
射出された微小液滴Ｍは、霧化部３０上で受け止められる（図１参照）。射出部１０と霧化部３０との間の距離は、例えば１０ｍｍ程度である。微小液滴Ｍが間欠的に射出され続けると、微小液滴Ｍが霧化部３０上で順次霧化され大気中に拡散される。
【００４７】
霧化部３０は、例えば弾性表面波（Surface Acoustic Wave：ＳＡＷ）を発生させるＳＡＷデバイスである。霧化部３０は、例えばアルミ基板（不図示）上に形成される。アルミ基板は、霧化部３０で発生する熱を放熱する。霧化部３０は、矩形の板状体の圧電基板３１と、圧電基板３１上に形成された電極部３３と、電極部３３に隣接して圧電基板３１上に形成された反射部３５と、を備える。圧電基板３１は、圧電性材料によって形成されている。圧電基板３１の上面３１ｃ側には、液体Ｑが載置される。液体Ｑは、例えば匂い成分を含んでいる。
【００４８】
電極部３３は、圧電基板３１の一端３１ａ側に設けられている。電極部３３は、上面３１ｃ側に設けられた一対の櫛歯状の電極（Inter Digital Transducer：ＩＤＴ）からなる櫛形電極３３ａ，３３ｂを有する。一対の櫛形電極３３ａ，３３ｂと、圧電基板３１と、によって生じる圧電効果により、弾性表面波が圧電基板３１上に発生する。反射部３５は、櫛形電極３５ａを備え、発生する弾性表面波を伝搬方向と反対側の方向に反射する。これにより、霧化部３０は、後述のように液体Ｑを上面３１ｃで移動させたり霧化させたりすることができる。
【００４９】
次に香り発生装置１を制御するための構成について説明する。
【００５０】
図４に示されるように、香り発生装置１において制御部５０は、入力部６０で入力された情報に基づいて射出部１０と霧化部３０とを制御する。制御部５０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサがプログラムを実行することにより実現される。また、制御部５０の機能部のうち一部または全部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）などのハードウェアによって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアが協働するものであってもよい。
【００５１】
先ず、射出部１０の構成について説明する。射出部１０において電磁弁１５は、第１駆動部２５によって駆動される。第１駆動部２５は、制御部５０によって制御される。第１駆動部２５は、電磁弁１５を駆動する駆動回路２６と、駆動回路２６を動作させるためのパルス信号を発生させる信号発生器２７と、パルス信号のパルスを計測するパルスカウンタ２８と、を備える。
【００５２】
制御部５０は、操作者が入力部６０で入力した情報に基づいて、信号発生器２７を制御して任意の周波数及び任意のデューティー（ｄｕｔｙ）比でパルス信号を発生させる。駆動回路２６は、信号発生器２７が出力したパルス信号に基づいて矩形波を発生する。電磁弁１５は、駆動回路２６から出力された矩形波によって間欠的に動作する。矩形波の電圧は、例えば２４［Ｖ］である。
【００５３】
図５に示されるように、２４［Ｖ］の電圧の矩形波を電磁弁１５に与えた場合、電圧が立ち上がった後、プランジャ１９は、上昇して上死点で停止する（図３参照）。そして、電圧が立ち下がった後、プランジャ１９は、下降して下死点で停止する（図３参照）。プランジャ１９が上死点で停止している間、コイル２２には電力が供給され続け、電力を消費すると共に熱を発生させる。熱が発生するとコイル２２の抵抗値が増加し、コイル２２から発生する磁界が減少し、電磁弁１５の駆動力が低下する場合がある。
【００５４】
図６に示されるように、プランジャ１９が上死点で停止している間に電磁弁１５に与える電圧を下げて、消費電力を低下させると共に、コイル２２から発生する熱を低減させる制御を行う。電磁弁１５の１サイクルの制御において、プランジャ１９を最初に上昇させる第１電圧をコイル２２に与え、プランジャ１９を上死点まで到達させる。その後、プランジャ１９が上死点で停止している間は、プランジャ１９を上死点に留めておくだけの第２電圧をコイル２２に与えておけばよい。
【００５５】
ここで、第１電圧Ｖ１は、例えば２４［Ｖ］であり、第２電圧Ｖ２は例えば５［Ｖ］である。このようなｈ形波形を入力する制御をおこなっても、電磁弁１５の動作を２４［Ｖ］の電圧の矩形波を電磁弁１５に与えた場合と比して同じにすることができる。
【００５６】
図７に示されるように、駆動回路２６は、信号が入力される２つの入力Ｓ１，Ｓ２を有し、２つの入力Ｓ１，Ｓ２に入力される信号の入力態様によって０，Ｖ１，Ｖ２の３通りの電圧を選択的に出力する。駆動回路２６は、例えばバイポーラトランジスタを用いたスイッチング回路であり、２つの入力Ｓ１，Ｓ２のＯｎ／Ｏｆｆによって回路を切り替えることができる。駆動回路２６の構成は１例であり、同様の電圧の出力形態を備えていれば他の回路を用いてもよい。
【００５７】
例えば、信号の入力態様は、以下のように設定される。
（１）入力Ｓ１：Ｏｎかつ入力Ｓ２：Ｏｎ
入力Ｓ１に第１信号を入力し、かつ、入力Ｓ２に第２信号を入力した場合、駆動回路２６における全てのトランジスタＴ１〜Ｔ３がＯｎとなり、駆動回路２６は、電磁弁１５に対して第１電圧Ｖ１を出力する。第１信号及び第２信号は、例えば２．５［Ｖ］〜５［Ｖ］の矩形波が用いられる。
（２）入力Ｓ１：Ｏｎかつ入力Ｓ２：Ｏｆｆ
入力Ｓ１に第１信号を入力し、かつ、入力Ｓ２に第２信号を入力しない場合、トランジスタＴ３のみがＯｎとなり、駆動回路２６は、電磁弁１５に対して第２電圧Ｖ２を出力する。
（３）入力Ｓ１：Ｏｆｆ
入力Ｓ１に第１信号を入力しない場合、トランジスタＴ３がＯｆｆとなり、入力Ｓ２への信号入力にかかわらず、駆動回路２６は、電磁弁１５に対して０［Ｖ］を出力する。
【００５８】
図８及び図９に示されるように、駆動回路２６は、２つの入力Ｓ１，Ｓ２に入力される、周期が等しく、かつ、デューティー比（矩形波のパルス幅と周期との比）が異なる矩形波からなる信号によって、第１電圧Ｖ１と第２電圧Ｖ２とを有する矩形波の合成波形からなる任意のｈ形波形を出力することができる。例えば、入力Ｓ１に矩形波からなる第１信号を入力する。そして、同時に入力Ｓ２に矩形波からなる第２信号を入力する。
【００５９】
このとき、第２信号の周期を第１信号と等しくし、かつ、矩形波の幅を第１信号よりも狭く設定すると、駆動回路２６は、階段状のｈ形波形を出力することができる。駆動回路２６に対してこのような制御を行うことによって、電磁弁１５の消費電力を低減すると共に、熱の発生を低減することができる。
【００６０】
第１信号及び第２信号の矩形波の周期及びパルス幅は、電磁弁１５から射出する液体Ｑの粘度に基づいて適宜変更してもよい。第１信号及び第２信号の矩形波の周期及びパルス幅は、液体Ｑの粘度の違いによって行われる実験で得られる実験データに基づいて設定される。例えば、第１信号のパルス幅をプランジャ１９が上昇するのに必要な０．５［ｍｓ］と設定し、第２信号のパルス幅を液体Ｑの粘度上昇に従って拡げる制御を行ってもよい。即ち、制御部５０は、任意の周波数、回数、及びデューティー比によって電磁弁１５を開閉させ、電磁弁１５から任意の量の液体Ｑを射出することができる。
【００６１】
次に、霧化部３０を制御するための構成について説明する。
【００６２】
霧化部３０は、電極部３３と、電極部を駆動するための第２駆動部３４とを備える（図４参照）。第２駆動部３４は、制御部５０によって制御される。第２駆動部３４は、電極部３３を駆動するための信号電圧を発生するＲＦアンプ３８と、ＲＦアンプ３８にパルス信号を供給する信号発生器３９と、を備える。
【００６３】
ＲＦアンプ３８は、信号発生器３９から出力された所定の周期とパルス幅を有するパルス信号を増幅して、所定の周期とパルス幅を有する駆動電力を発生する。霧化部３０は、第２駆動部３４によって駆動電力が与えられることにより液体Ｑの移動や霧化を行う。ここで、駆動電力は、例えば信号発生器３９で生成される１０ＭＨｚのＲＦ信号が用いられる。
【００６４】
図１０に示されるように、圧電性材料からなる圧電基板３１は、外部から電界を与えられると歪む性質がある。一対の櫛形電極３３ａ，３３ｂに駆動電力を与えると圧電効果により、隣り合う櫛形電極３３ａ，３３ｂ間の圧電基板３１にひずみが生じ圧電基板３１の上面３１ｃ上に弾性表面波Ｗが励振される。駆動電力の強度を変化させると弾性表面波Ｗの振幅が変化し、所定の振幅に対して上面３１ｃに載置された液体Ｑ（Ｍ）が上面３１ｃを流動したり霧化されたりする現象が生じる。
【００６５】
所定の振幅において液体Ｑにおいて表面張力波Ｃが励振され、液体Ｑは、細かい粒Ｄとなって大気中に飛散して霧化される。液体Ｑが弾性表面波Ｗによって流動したり霧化されたりする現象をアコースティックストリーミング現象という。即ち、所定の駆動電力を電極部３３に与えることにより、所定の振幅を有する弾性表面波Ｗを圧電基板３１に発生させると、弾性表面波Ｗが伝搬した液体Ｑに表面張力波Ｃが励振され、液体Ｑは流動したり霧化されたりする。本実施形態では、反射部３５で反射された弾性表面波Ｗの反射波が液体Ｑに伝搬する弾性表面波Ｗにさらに加わる。
【００６６】
例えば、電極部３３が液体Ｑに第１振幅の弾性表面波Ｗを与えると液体Ｑは、上面３１ｃで電極部３３から離間する方向に移動する。そして、電極部３３に入力される駆動電力が上げられて、液体Ｑに第２振幅の弾性表面波Ｗを与えると液体Ｑに表面張力波Ｃが励振され、上面３１ｃで霧化される。電極部３３に与えられる駆動電力の値は、液体Ｑの種類に応じて予め実験等により取得しておけばよい。霧化部３０で液体Ｑを霧化する場合、滴下される液体Ｑの液滴の体積が小さいほど霧化が起こりやすい傾向がある。
【００６７】
理想的には、滴下される液体Ｑの液滴が１滴ごとに霧化が完了してから次の液体Ｑの滴下が開始される方法がよい。このため、液体Ｑの種類の違いに応じて最適な電磁弁１５のパルスの周波数［Ｈｚ］と、パルス回数と、デューティー比との関連性を測定によって予め定めておけばよい。従って、香り発生装置１では、滴下される液体Ｑの種類の違いによって電磁弁１５のパルスの周波数［Ｈｚ］と、パルス回数と、デューティー比とを任意に調整できるため、液体Ｑの霧化を効率的に行うことができる。
【００６８】
上述した霧化部３０は、制御部５０で制御される場合を例示したが、予め決定された所定の駆動電力で電極部３３を駆動した状態の霧化部３０に対して、電磁弁１５を制御して液体Ｑを射出してもよい。
【００６９】
次に、香り発生装置１の性能実験について説明する。香り発生装置１を用いて、所定の体積の液体を滴下させ、電磁弁１５の駆動周波数を調整し、液体Ｑが霧化される現象にどのような影響が現れるのか試験した。使用した液体Ｑは、β-iononeを1-ethanolで500倍に希釈した溶液である。（これは実用において香りの強度の調整のために実際に使われる可能性のある比率である。）β-iononeは低揮発性であること、高粘度であることなどから霧化が難しいとされていた。
【００７０】
図１１に示されるように、香り発生装置１によると、２．５ｓ以内で液体Ｑが全て霧化されたことが確認された。また、香り発生装置１によると、低周波数駆動において液体Ｑの霧化に要する時間が短縮されており、周波数を下げて射出間隔を広げることで霧化性能を向上させることができることが確認された。
【００７１】
次に、香り発生装置１による液体Ｑの霧化方法について説明する。図１２は、香り発生装置１による液体Ｑの霧化方法の処理の流れを示すフローチャートである。制御部５０は、液体Ｑの種類に応じて決定されている所定のパルスの周波数［Ｈｚ］と、パルス回数と、デューティー比を有する所定の信号を信号発生器２７で発生させる。駆動回路２６は、信号発生器２７が出力した所定の信号に基づいて電磁弁１５を間欠的に開閉させて液体Ｑを霧化部３０上に射出する（ステップＳ１００）。
【００７２】
制御部５０は、信号発生器３９を制御してパルス信号を発生させる。ＲＦアンプ３８は、信号発生器３９から入力されたパルス信号を増幅して所定の周期とパルス幅を有する駆動電力を発生し、電極部３３を駆動する。電極部３３は、駆動電力に基づいて弾性表面波Ｗを発生し、射出された液体Ｑを霧化する（ステップＳ１１０）。
【００７３】
上述したように第１実施形態の香り発生装置１によると、電磁弁１５を開閉させて液体Ｑを射出することで、微小量の液体Ｑを霧化部３０上に射出することができる。そして、香り発生装置１によると、電磁弁１５を任意の回数で間欠的に開閉させて微小量の液体Ｑを間欠的に射出することで任意の体積の液体Ｑを霧化部３０上に生成することができる。更に、香り発生装置１によると、霧化部３０の霧化性能に応じて任意の体積の液体Ｑを霧化部３０上に生成することができる。
【００７４】
また、香り発生装置１によると、任意の開閉状態で電磁弁１５の開閉を制御することで液体Ｑの性質に応じて液体Ｑを射出することができる。香り発生装置１によると、更にまた、第１電圧Ｖ１と第２電圧Ｖ２とを有する矩形波の合成波形からなる任意のｈ形波形を用いて電磁弁１５を制御することで、電磁弁１５の消費電力を低減すると共に電磁弁で発生する熱を低減することができる。その他、香り発生装置１によると、液体Ｑを電磁弁１５の開閉によって射出する構成のため、液体Ｑが高粘度で低揮発性のものであっても安定して霧化部３０に液体を供給することができる。
【００７５】
［第２実施形態］
第１実施形態の香り発生装置１は、１種類の液体Ｑを霧化するものであった。第２実施形態の香り発生装置２は、複数の異なる種類の液体Ｑを霧化するものである。以下の説明で第１実施形態の構成と同一のものは同一の名称、符号を用い、同様の説明については適宜省略する。
【００７６】
図１３に示されるように、香り発生装置２は、複数の種類の液体Ｑを射出する射出部７０と、射出された複数の液体Ｑを霧化する霧化部８０とを備える。射出部７０は、第１実施形態の射出部１０を複数個備える。それぞれの射出部１０は、異なる種類の液体Ｑをそれぞれ射出する。それぞれの射出部１０は、異なる種類の液体Ｑを霧化部８０の上面８１ｃにそれぞれ射出する。
【００７７】
射出されたそれぞれの異なる種類の液体Ｑが霧化部８０の上面８１ｃの特定位置に集合するように、それぞれの射出部１０の射出方向が調整されている。射出部１０の射出方向は、射出部１０の取り付け角度を調整してもよいし、オリフィス２０ａの射出口２０ｂの方向を調整してもよい。それぞれの射出部１０は、後述の制御部９０によってそれぞれ制御される。
【００７８】
霧化部８０は、長方形の圧電基板８１と、一対の電極部８２，８３と、一対の反射部８４，８５と、を備える。一対の反射部８４，８５は、圧電基板８１の上面８１ｃ上の長手方向の軸線沿って圧電基板８１の両端側にて対向して形成されている。一対の反射部８４，８５の間には一対の電極部８２，８３が隣接して配置されている。
【００７９】
一対の電極部８２，８３は、圧電基板８１の上面８１ｃ上の長手方向の軸線沿って対向して形成されている。一対の電極部８２は、１対の櫛形電極８２ａ，８２ｂを備える。一対の電極部８３は、１対の櫛形電極８３ａ，８３ｂを備える。一対の電極部８２，８３は、後述の制御部９０によってそれぞれ制御される。
【００８０】
霧化部８０において射出された液体Ｑは、一対の電極部８２，８３が交互に制御されることにより、圧電基板８１の長手方向の軸線方向に沿って往復して移動することができる。
【００８１】
次に香り発生装置２を制御するための構成について説明する。
【００８２】
図１４に示されるように、香り発生装置２は、入力部１００で入力された情報に基づいて射出部７０と霧化部８０とが制御部９０によって制御される。制御部９０は、射出部７０において複数の射出部１０を別個に制御する。制御部９０は、それぞれの射出部１０において、任意の周波数、回数、及びデューティー比でぞれぞれの電磁弁１５を間欠的に開閉させ、ぞれぞれの電磁弁１５から任意の量の液体Ｑをそれぞれ射出する。これにより、香り発生装置２は、異なる種類の液体Ｑを成分とする任意の混合比の混合気体を生成する。
【００８３】
制御部９０は、霧化部８０において第２駆動部８７を介して電極部８３を制御すると共に、第２駆動部８６を介して電極部８２を制御する。第２駆動部８６，８７の構成は第２駆動部３４の構成と同一である。制御部９０は、電極部８３及び電極部８２を制御して異なる種類の液体Ｑを成分とする液体Ｑｍを往復して流動させて、液体Ｑｍを混合する。その後、制御部９０は、電極部８３及び電極部８２を制御して、混合された液体Ｑｍを霧化する。
【００８４】
混合気体を生成する際、流動混合された液体Ｑｍを霧化する方法の他、異なる種類の液体Ｑを順次それぞれの電磁弁１５から霧化部８０に射出し、霧化部８０で順次それぞれの種類の液体Ｑが霧化されてもよい。即ち、１種類の液体Ｑを１つの電磁弁１５から射出して霧化部８０で霧化した後、他の種類の液体Ｑを他の電磁弁１５から射出して霧化部８０で霧化して混合気体が生成されてもよい。
【００８５】
次に、香り発生装置２による液体Ｑの霧化方法について説明する。図１５は、香り発生装置１による液体Ｑの霧化方法の処理の流れを示すフローチャートである。制御部９０は、液体Ｑの種類に応じて決定されている所定のパルスの周波数［Ｈｚ］と、パルス回数と、デューティー比を有する所定の信号を複数の射出部１０のそれぞれの信号発生器２７で発生させる。複数の射出部１０のそれぞれの駆動回路２６は、それぞれの信号発生器２７が出力した所定の信号に基づいて電磁弁１５を間欠的に開閉させて複数の種類の液体Ｑを霧化部３０上に射出する（ステップＳ２００）。
【００８６】
制御部９０は、一対の第２駆動部８６，８７のそれぞれの信号発生器８６ｂ，８７ｂを制御してパルス信号を発生させる。それぞれのＲＦアンプ８６ａ，８７ａは、それぞれの信号発生器８６ｂ，８７ｂから入力されたパルス信号をそれぞれ増幅して所定の周期とパルス幅を有する駆動電力をそれぞれ発生し、電極部８２，８３をそれぞれ駆動する。電極部８２，８３は、それぞれの駆動電力に基づいて弾性表面波Ｗをそれぞれ発生し、射出された複数の種類の液体Ｑを往復させて流動混合させる（ステップＳ２１０）。
【００８７】
制御部９０は、一対の第２駆動部８６，８７のそれぞれの信号発生器８６ｂ，８７ｂを制御してパルス信号を発生させる。それぞれのＲＦアンプ８６ａ，８７ａは、それぞれの信号発生器８６ｂ，８７ｂから入力されたパルス信号をそれぞれ増幅して所定の周期とパルス幅を有する駆動電力をそれぞれ発生し、電極部８２，８３をそれぞれ駆動する。電極部８２，８３は、それぞれの駆動電力に基づいて弾性表面波Ｗをそれぞれ発生し、流動して混合された複数の種類の液体Ｑを霧化する（ステップＳ２２０）。
【００８８】
上述したように第２実施形態の香り発生装置２によると、異なる種類の液体Ｑを成分とする任意の混合比の混合気体を生成することができる。香り発生装置２によると、異なる種類の液体Ｑを成分とする液体Ｑｍを往復、流動させて、液体Ｑｍを混合することができ、混合気体の生成を容易にすることができる。
【００８９】
［第３実施形態］
第２実施形態の香り発生装置２は、複数の異なる種類の液体Ｑを霧化するものである。第３実施形態の香り発生装置３では、香り発生装置２に霧化された複数の異なる種類の液体Ｑを検出してフィードバック制御する。
【００９０】
図１６に示されるように、香り発生装置３は、香り発生装置２の構成に霧化された複数の異なる種類の液体Ｑを検出する検出部１１０を更に備える。検出部１１０は、混合気体の気体成分を検出する例えばガスセンサである。制御部９０は、検出結果に基づいて霧化された複数の異なる種類の液体Ｑの相対的な混合比を演算する。制御部９０は、演算結果に基づいて、複数の異なる種類の液体Ｑを射出するそれぞれの電磁弁１５の制御をキャリブレーションする。
【００９１】
次に、香り発生装置３による液体Ｑの霧化方法について説明する。図１７は、香り発生装置３による液体Ｑの霧化方法の処理の流れを示すフローチャートである。ステップＳ３００〜Ｓ３２０までは、第２実施形態のステップＳ２００〜Ｓ２２０と同一である。検出部１１０は、霧化された複数の液体Ｑを成分とする混合気体のそれぞれの気体成分を検出する（ステップＳ３３０）。制御部９０は、検出結果に基づいて霧化された複数の異なる種類の液体Ｑの相対的な混合比を演算する（ステップＳ３４０）。
【００９２】
制御部９０は、演算結果に基づいて、霧化された複数の異なる種類の液体Ｑの相対的な混合比に変化があったと判断した場合（ステップＳ３５０：Ｙｅｓ）、複数の異なる種類の液体Ｑを射出するそれぞれの電磁弁１５の制御をキャリブレーションし、混合比を調整する（ステップＳ３６０）。ステップＳ３５０で否定的な結果となった場合、制御部９０は、現状の制御を維持する。
【００９３】
香り発生装置３によると、検出部１１０を備えることにより、検出結果に基づいて、複数の電磁弁１５をフィードバック制御することができる。
【００９４】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【００９５】
例えば、上記実施形態では電磁弁１５にＤＣソレノイドバルブを用いたが、圧電素子を用いてバルブの開閉動作を行うピエゾバルブを用いてもよい。また、上記実施形態では電磁弁１５にＤＣソレノイドバルブを用いたが、ＡＣソレノイドバルブを用いてもよい。その他、上記実施形態では液体Ｑは匂い成分を含むものを例示したが、これに限らず香り発生装置は例えばネブライザ等の薬品を噴霧するものに適用してもよい。
【符号の説明】
【００９６】
１…香り発生装置、２…香り発生装置、３…香り発生装置、１０…射出部、１１…部、１２…本体部、１２ａ…吐出口、１４…配管、１４ａ…一端、１５…電磁弁、１６…筐体、１６ａ…下端、１６ｂ…上端、１６ｃ…段差、１７…外筒、１８…磁心、１８ａ…上端、１８ｂ…下端、１８ｃ…流路、１８ｄ…管路、１８ｅ…上端、１９…プランジャ、１９ａ…上端、１９ｂ…先端部、１９ｃ…バネ台座、２０…射出部材、２０ａ…オリフィス、２０ｂ…射出口、２１…バネ、２１ａ…下端、２１ｂ…上端、２２…コイル、２３…電極、２５…第１駆動部、２６…駆動回路、２７…信号発生器、２８…パルスカウンタ、３０…霧化部、３１…圧電基板、３１ａ…一端、３１ｃ…上面、３３…電極部、３３ａ…櫛形電極、３３ｂ…櫛形電極、３４…第２駆動部、３５…反射部、３５ａ…櫛形電極、３８…アンプ、３９…信号発生器、５０…制御部、６０…入力部、７０…射出部、８０…霧化部、８１…圧電基板、８１ｃ…上面、８２…電極部、８２ａ…櫛形電極、８２ｂ…櫛形電極、８３…電極部、８３ａ…櫛形電極、８３ｂ…櫛形電極、８４…反射部、８５…反射部、８６…第２駆動部、８６ａ…アンプ、８６ｂ…信号発生器、８７…第２駆動部、８７ａ…アンプ、８７ｂ…信号発生器、９０…制御部、１００…入力部、１１０…検出部、Ｒ…収容空間、Ｓ…隙間、Ｓ１…入力、Ｓ２…入力、Ｔ１…トランジスタ、Ｔ２…トランジスタ、Ｔ３…トランジスタ、Ｗ…弾性表面波
【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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