(57)【要約】      （修正有）【課題】超音波振動子の周囲に気泡が形成されることを防止する霧化装置を提供。【解決手段】液体を収容可能な構造を有する容器１０と、霧化機構１２とを備え、容器１０に収容される液体に対して、開口部１０ａを通じて容器１０の深さ方向下方側から深さ方向上方側へ向かって超音波振動を与えることにより、液体を霧化するものであり、霧化機構１２は、超音波振動子１３と、接触部１４と、筐体１８とを少なくとも備え、接触部１４は、自身を一方向へ貫通する孔部１４１を有する円盤部材１４２で構成され、円盤部材１４２の表面１４３が容器１０の深さ方向上方を向き、円盤部材１４２の裏面１４４が超音波振動子１３の円盤表面１３１と接触するよう配設される霧化装置。【選択図】図１
2018069138.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波振動子と、
自身を一方向へ貫通する孔部を有し、少なくとも前記孔部の一方の開口の縁近傍が前記超音波振動子の表面に接触するよう配設される接触部と、
を備え、
前記超音波振動子が発振する超音波振動を、前記孔部を通じて液体に与えることによりその液体を霧化することを特徴とする、
霧化機構。
【請求項２】
前記超音波振動子は、プレート形状に形成され、
前記接触部は、プレート形状の板部材により構成され、
前記孔部は、前記板部材を厚み方向に貫通し、前記板部材の底面側の輪郭形状が略円形であることを特徴とする、
請求項１に記載の霧化機構。
【請求項３】
前記孔部は、前記孔部の一方の開口から貫通方向に沿って少なくとも途中まで拡開するよう形成されることを特徴とする、
請求項１または２に記載の霧化機構。
【請求項４】
前記接触部における前記開口の周辺が、前記超音波振動子の略表面全体に接触することを特徴とする、
請求項１〜３のいずれかに記載の霧化機構。
【請求項５】
前記超音波振動子の径に対する前記孔部の一方の開口の径の比率が、略７５％以下であることを特徴とする、
請求項１〜４に記載の霧化機構。
【請求項６】
前記超音波振動子の径に対する前記孔部の一方の開口の径の比率が、略５０％以下であることを特徴とする、
請求項１〜５に記載の霧化機構。
【請求項７】
前記接触部は、放熱性または耐熱性を有する材料により形成されることを特徴とする、
請求項１〜６のいずれかに記載の霧化機構。
【請求項８】
前記接触部は、異なる材料から成る複数の板状部材が板厚方向へ積層されて成り、前記超音波振動子の表面と接触する前記板状部材が放熱性を有する材料により形成されることを特徴とする、
請求項１〜７のいずれかに記載の霧化機構。
【請求項９】
環状の密封部材と、
開口を有し、該開口付近において前記密封部材を載置可能な環状の載置面を有する筐体と、
を備え、
前記超音波振動子および前記接触部は、前記筐体の前記開口を閉じる位置に配置され、
前記密封部材は、前記超音波振動子の裏面の外縁付近と前記載置面との間で挟持されるよう配置されることを特徴とする、
請求項１〜８のいずれかに記載の霧化機構。
【請求項１０】
容器と、
請求項１〜９のいずれかに記載の霧化機構と、
を備え、
前記霧化機構は、前記容器内の液体を霧化することを特徴とする、
霧化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、容器内の液体を霧化する霧化機構、および、霧化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、容器内の液体に超音波振動を与えて液面に液柱を形成させて、液柱の液体を霧化させる超音波霧化装置が知られている。消費電力の低減させることにより発熱を抑え、効率良く容器内の液体を霧化させるため、様々な超音波霧化装置が提案されている。そのような超音波霧化装置として、例えば、図１１に示すような、超音波霧化装置９００が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
超音波霧化装置９００は、図１１（ａ）に示すように、容器９１０と、くぼみ部９２０と、超音波振動子９３０と、座金状部材９４０とを備える。くぼみ部９２０は、容器９１０の底部に設けられる。また、超音波振動子９３０は、そのくぼみ部９２０の底に配置される。また、座金状部材９４０は、その中心に開口部９４１を有しており、くぼみ部９２０を覆って上から蓋をする状態で配置される。これにより、くぼみ部９２０と座金状部材９４０とで囲われた空間が形成される。超音波振動子９３０によって発生した超音波振動は、この囲われた空間の中でくぼみ部９２０の壁と座金状部材９４０で繰り返して反射されて、超音波エネルギーが増強される。この増強された超音波エネルギーが座金状部材９４０の開口部９４１を通って容器９１０内の液体の中に放出される。超音波エネルギーによって容器９１０内の液面に液柱が形成される。液柱の表面では表面波が発生し、キャピラリー波が形成されて、液柱の液体が霧化される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１６３３９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記超音波霧化装置９００の超音波振動子９３０が動作を行う際に、図１１（ａ）に示すように、開口部９４１の壁面９４５や、座金状部材９４０のくぼみ部９２０内部側の周面９４２に気泡９４３が溜まることが本発明者によって確認された。時間が経過するにつれて、気泡はどんどん成長していく。そして、所定時間経過後に、図１１（ｂ）に示すように、くぼみ部９２０内部において超音波振動子９３０まで達する大きな気泡の塊９４４が形成される。気泡の塊９４４が超音波振動子９３０まで達するため、超音波振動子９３０は無負荷で振動することになる。その結果、超音波振動子９３０は壊れてしまう。
【０００６】
本発明は、斯かる実情に鑑み、超音波振動子の表面に気泡が形成されることを防止する霧化機構、および、霧化装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は上記課題を解決するためのものであり、本発明の霧化機構は、超音波振動子と、自身を一方向へ貫通する孔部を有し、少なくとも上記孔部の一方の開口の縁近傍が上記超音波振動子の表面に接触するよう配設される接触部と、を備え、上記超音波振動子が発振する超音波振動を、上記孔部を通じて液体に与えることによりその液体を霧化することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の霧化機構において、上記超音波振動子は、プレート形状に形成され、上記接触部は、プレート形状の板部材により構成され、上記孔部は、上記板部材を厚み方向に貫通し、上記板部材の底面側の輪郭形状が略円形であることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の霧化機構において、上記孔部は、上記孔部の一方の開口から貫通方向に沿って少なくとも途中まで拡開するよう形成されることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の霧化機構において、上記接触部における上記開口の周辺が、上記超音波振動子の略表面全体に接触することを特徴とする
【００１１】
また、本発明の霧化機構において、上記超音波振動子の径に対する上記孔部の一方の開口の径の比率が、略７５％以下であることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の霧化機構において、上記超音波振動子の径に対する上記孔部の一方の開口の径の比率が、略５０％以下であることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の霧化機構において、上記接触部は、放熱性または耐熱性を有する材料により形成されることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の霧化機構において、上記接触部は、異なる材料から成る複数の板状部材が板厚方向へ積層されて成り、上記超音波振動子の表面と接触する上記板状部材が放熱性を有する材料により形成されることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の霧化機構において、環状の密封部材と、開口を有し、該開口付近において上記密封部材を載置可能な環状の載置面を有する筐体と、を備え、上記超音波振動子および上記接触部は、上記筐体の上記開口を閉じる位置に配置され、上記密封部材は、上記超音波振動子の裏面の外縁付近と上記載置面との間で挟持されるよう配置されることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の霧化装置は、容器と、上記に記載の霧化機構と、を備え、上記霧化機構は、上記容器内の液体を霧化することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の霧化機構、および、霧化装置によれば、超音波振動子の表面に気泡が形成されることを防止することができるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施形態における霧化装置の断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態における霧化装置における霧化機構を示す図である。（ａ）は、本発明の第１の実施形態における霧化装置の接触部の斜視図であり、（ｂ）は、本発明の第２の実施形態における霧化機構の断面図および超音波振動子および接触部の平面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態における霧化装置における霧化機構を示す図である。（ａ）は、本発明の第２の実施形態における霧化装置の接触部の斜視図であり、（ｂ）は、本発明の第２の実施形態における霧化機構の断面図および超音波振動子および接触部の平面図である。
【図４】本発明の第３，４の実施形態における霧化装置における霧化機構を示す図である。（ａ）は、本発明の第３の実施形態における霧化機構の断面図であり、（ｂ）は、本発明の第４の実施形態における霧化機構の断面図である。
【図５】本発明の第５，６の実施形態における霧化装置における霧化機構を示す図である。（ａ）は、本発明の第５の実施形態における霧化機構の断面図、および接触部の斜視図であり、（ｂ）は本発明の第６の実施形態における霧化機構の断面図である。
【図６】本発明の第７，８の実施形態における霧化装置における霧化機構を示す図である。（ａ）は、本発明の第７の実施形態における霧化機構の断面図であり、（ｂ）は、本発明の第８の実施形態における霧化機構の断面図である。
【図７】本発明の霧化装置における霧化量の測定に関する実験装置の断面図である。
【図８】本発明の霧化装置における霧化量の測定に関する測定結果を示す表である。
【図９】本発明の霧化装置における接触部の開口の径と霧化量の関係を表す図である。
【図１０】本発明の霧化装置における液深と霧化量との関係を接触部の開口の径毎に表す図である。
【図１１】従来の霧化装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
【００２０】
＜１．第１の実施形態＞
＜１−１．全体構成＞
まず、図１を参照して、本発明の実施形態における霧化装置１について説明する。霧化装置１は、液体を収容可能な構造を有する容器１０と、霧化機構１２とを備える。
【００２１】
容器１０には、その深さ方向下端部に開口部１０ａが設けられる。また、開口部１０ａには、自身を塞ぐよう霧化機構１２が配設される。また、容器１０の深さ方向上端部中央領域には開口部１０ｂが設けられる。また、開口部１０ｂを塞ぐようして、開口部１０ｂの開口面に沿って多孔板１１が配設される。多孔板１１は、板厚方向を貫通する微細な貫通孔を多数有する。
【００２２】
霧化機構１２は、容器１０に収容される液体に対して、開口部１０ａを通じて容器１０の深さ方向下方側から深さ方向上方側へ向かって超音波振動を与えることにより、液体を霧化するものである。霧化機構１２は、例えば、図１に示すように、超音波振動子１３と、接触部１４と、密封部材１５と、電線１６ａ，１６ｂと、駆動回路１７と、筐体１８とを備える。
【００２３】
筐体１８の高さ方向一端は、図１に示すように、開口している（以下、その開口部分を開口部１８１と呼ぶ。）。筐体１８の内部空間１８２は、開口部１８１から自身の高さ方向に延びるように形成される。そして、筐体１８は、自身の高さ方向と容器１０の深さ方向が一致するよう配設される。また、筐体１８は、自身の上端面１８３が、容器１０の下端面１０１と接触するよう配設される。なお、上端面１８３は、筐体１８の開口部１８１側の端面を指す。また、下端面１０１は、容器１０の開口部１０ａ側の端面を指す。
【００２４】
また、筐体１８の内部空間１８２には、筐体１８の高さ方向に沿って上端面１８３側から順に、超音波振動子１３、密封部材１５、電線１６ａ，１６ｂ、駆動回路１７が配設される。また、接触部１４は、筐体１８の外部側から超音波振動子１３に接触するよう配設される。
【００２５】
筐体１８内部の開口部１８１付近には、筐体１８の上端面１８３と略平行となる環状の載置面１８５が形成されている。載置面１８５に密封部材１５が載置される。なお、環状の載置面１８５は、例えば、筐体１８の内壁の環状の階段の一部に形成される。そして、密封部材１５の上に超音波振動子１３が配置される。結果、超音波振動子１３と載置面１８５との間で、密封部材１５は挟持される。
【００２６】
超音波振動子１３は、例えば、プレート形状の圧電セラミックスとすることが一例として挙げられるが、これに限定されるものではなく、その他の種類のものであってもよい。なお、本実施例では、超音波振動子１３として、円盤形状に形成される圧電セラミックスを用いるものとして以下説明する。なお、超音波振動子１３の形状は、円盤形状に限定されるものではない。
【００２７】
超音波振動子１３には、表裏両面に（図示しない）電極が設けられる。したがって、超音波振動子１３は、自身の厚み方向へ伸縮するよう変位して振動する。（図示しない）電極には、電線１６ａ，１６ｂが接続される。駆動回路１７は、超音波振動子１３を駆動させるものである。具体的に駆動回路１７は、（図示しない）電源に接続されており、（図示しない）電源スイッチがオンにされると、電線１６ａ，１６ｂを通じて超音波振動子１３に高周波電圧を印加する。これにより、超音波振動子１３は、板厚方向（円盤の厚み方向）へ伸縮して、超音波振動が発振される。
【００２８】
また、超音波振動子１３は、図１に示すように、自身の円盤表面１３１が筐体１８の開口部１８１の開口面と略一致するように配設される。したがって、超音波振動子１３による超音波振動は、開口部１８１を通じて容器１０の深さ方向上方へ向かって発振される。
【００２９】
接触部１４は、例えば、自身を一方向へ貫通する孔部１４１を有するプレート状の円盤部材１４２で構成される。円盤部材１４２の表面１４３は、容器１０の深さ方向上方を向く。円盤部材１４２の裏面１４４は、超音波振動子１３の円盤表面１３１と接触する。そして、円盤部材１４２は、例えば、ネジ部材１４６により筐体１８の上端面１８３に固定される。その他の接触部１４の詳細については後述する。なお、ここでは接触部１４の外形は円形としたが、その形状は様々に選択できる。
【００３０】
密封部材１５は、超音波振動子１３の裏面１３２の外縁付近領域１３５と筐体１８の載置面１８５との間で挟持されるよう配置される。これにより、密封部材１５の外側から内側へ、即ち、筐体１８の下流側への液体の流入を遮断する。結果、内部空間１８２へ液体は流入しない。上記のような密封部材１５として、例えば、ゴムや樹脂等の材料で形成される環状のパッキンが挙げられる。密封部材１５は、挟持される際に自信が弾性変形可能な材料が好ましい。
【００３１】
以上のように、超音波振動子１３の裏面１３２の外縁付近領域１３５に沿って密封部材１５を環状に配置すれば、筐体１８の内部空間１８２を広く取ることができる。これにより、筐体１８に、多くの部材、または、専有体積の大きなものを容易に収容することができる。一方で、超音波振動子１３の円盤表面１３１の全体を、接触部１４側に露呈させることが可能となる。
【００３２】
次に、以上のような構成の霧化装置１の動作を説明する。駆動回路１７により超音波振動子１３に高周波電圧が印加されると、円盤部材１４２の孔部１４１を通じて容器１０の深さ方向上方へ向かって超音波振動子１３から超音波振動が発振される。
【００３３】
この超音波振動が発振され続けて、各所で反射が繰り返されると、次第に容器の液体内を伝搬する超音波エネルギーは強まる。結果、図１に示すように、液面１０２の中央領域１０３付近が隆起して液柱１０４が形成される。液柱１０４の表面では表面波が発生し、キャピラリー波が形成されて、液柱の液体が霧化される。この霧化された液体は、多孔板１１の微細な貫通孔から勢いよく噴出する。
【００３４】
＜１−２．接触部＞
次に、図２を参照して、接触部１４についてより詳細に説明する。接触部１４は、図２（ａ）に示すように、プレート状となる円盤部材１４２により構成される。この円盤部材１４２の中央領域には、自身の厚み方向へ貫通する孔部１４１が形成される。円盤部材１４２は、図２（ｂ）に示すように、円盤部材１４２の裏面１４４が超音波振動子１３の円盤表面１３１に接触するように配設される。そして、円盤部材１４２は、孔部１４１の中心１４５が超音波振動子１３の円盤中心１３３と一致するよう配置される。
【００３５】
更に、超音波振動子１３の外径に対する孔部１４１の一方の開口の径の比率が、略７５％以下となっており、より具体的には５０％以下となる。つまり、接触部１４は、超音波振動子１３の半径方向中央側と積極的に当接する構造となっている。
【００３６】
従来は、超音波振動子１３と円盤部材１４２とが所定距離離れて配置されていた。それが原因で、超音波振動子１３と円盤部材１４２との間の空間に超音波振動子１３に達する大きな気泡が形成されていた。結果、超音波振動子９３０は無負荷で振動して壊れてしまっていた。
【００３７】
本実施例では、超音波振動子１３と円盤部材１４２との間に空間が設けられないように両者は接触している。これにより、超音波振動子１３と円盤部材１４２との間に上記のような大きな気泡が形成されることが防止される。
【００３８】
また、本実施例では、超音波振動子１３は、自身の厚み方向へ伸縮するよう変位して振動する。また、超音波振動子１３は、円盤部材１４２（接触部１４）と密封部材１５とで挟持されるため、変位の範囲は、円盤部材１４２および密封部材１５が変形する範囲に限定される。特に、ここでは、接触部１４が、超音波振動子１３の中心を基準として、直径の７５％以下の範囲内、より好ましくは直径の５０％以下の範囲内に当接する。
【００３９】
なお、超音波振動子１３を動作させると、超音波振動子１３は発熱する。円盤部材１４２は、上記説明したように、超音波振動子１３の円盤表面１３１に接触する。このため、円盤部材１４２は、放熱性の良い材料、または、耐熱性を有する材料により形成されることが好ましい。放熱性の良い材料、または、耐熱性を有する材料として、例えば、ステンレス等の合金、その他の金属が一例として挙げられるが、これに限定されるものではなく、その他の放熱性の良い材料、または、耐熱性を有する材料であってもよい。
【００４０】
＜２．第２の実施形態＞
次に、図３を参照して、本発明の第２の実施形態における霧化装置２について説明する。霧化装置２は、霧化装置１と略同様の構成をしているが、接触部の構造が異なる。なお、霧化装置２において、接触部以外の構成部分は、第１の実施形態における霧化装置１と同様であり、同様のものについては同様の符号を付すものとする。
【００４１】
霧化装置２における接触部２４は、図３（ａ）に示すように、中央領域に自身を一方向へ貫通する孔部２４１を有する円盤部材２４２により構成される。孔部２４１は、図３（ｂ）に示すように、円盤部材２４２の裏面２４３から表面２４４に向かって、自身の厚み方向（超音波振動の発振方向）に沿って断面の径が拡開するよう形成される。この場合、孔部２４１を構成する壁面２４６は、円盤部材２４２の裏面２４３から表面２４４へ向かって、半径方向外側に次第に広がる様に傾斜するテーパ状（テーパ面）となる。結果、孔部２４１は、全体として略円錐台形状に形成される。なお、円錐台に限られず、多角錐台形状や楕円錐台形状であっても良い。
【００４２】
円盤部材２４２は、円盤部材２４２の裏面２４３が超音波振動子１３の円盤表面１３１に接触するように配設される。そして、円盤部材２４２は、図３（ｂ）に示すように、孔部２４１の中心２４５が超音波振動子１３の円盤中心１３３と一致するよう配置される。
【００４３】
上記のように、孔部２４１が円盤部材２４２の厚み方向（超音波振動の発振方向）へ拡開するように形成されると、孔部２４１を構成する壁面２４６に気泡が付着し難いことが本発明者によって確認された。したがって、孔部を構成する壁面に気泡が付着しないようにするには、第１の実施形態の円盤部材１４２の孔部１４１の構造よりも本実施形態の円盤部材２４２の孔部２４１の構造の方が好ましい。これにより、孔部２４１を構成する壁面２４６に付着する気泡が成長することを防止することができる。結果、超音波振動子１３の表面が成長した気泡で覆われないため、超音波振動子１３は、効率良く超音波振動を液体に伝達することができる。
【００４４】
＜３．第３，４の実施形態＞
次に、図４を参照して、本発明の第３，４の実施形態における霧化装置に備えられる霧化機構３，４について説明する。本発明の第３，４の実施形態における霧化装置は、霧化装置１と略同様の構成をしているが、霧化機構における接触部の構造が異なる。なお、霧化機構３，４において、接触部以外の構成部分は、第１の実施形態における霧化装置１と同様であり、同様のものについては同様の符号を付すものとする。
【００４５】
霧化機構３における接触部３４は、中央領域に自身を一方向へ貫通する孔部３４１を有する円盤部材３４２により構成される。孔部３４１は、図４（ａ）に示すように、円盤部材３４２の裏面３４３から表面３４４に向かって、自身の厚み方向（超音波振動の発振方向：矢印Ａ方向）に沿って途中（途中地点Ｂ）まで径が拡開するよう形成される。この場合、孔部３４１を構成する壁面３４６は、円盤部材３４２の裏面３４３から表面３４４へ向かって、途中（途中地点Ｂ）まで、半径方向外側に次第に広がる様に傾斜するテーパ状（テーパ面）となる。結果、孔部３４１は、全体として略円錐台の面積が大きい方の底面に略円柱の底面が結合して一体化された形状に形成される。
【００４６】
これにより、孔部３４１を構成する壁面３４６に付着する気泡が成長することをより確実に防止することができると共に、孔部３４１の表面３４４側の開口の径が大きくなることを抑えることができる。結果、超音波振動子１３の表面が成長した気泡で覆われないため、超音波振動子１３は、効率良く超音波振動を液体に伝達することができる。
【００４７】
霧化機構４における接触部４４は、図４（ｂ）に示すように、接触部３４における円盤部材３４２が２つの円盤部材４４２ａ，４４２ｂで構成されたものである。円盤部材４４２ａは、本発明の第１の実施形態における円盤部材１４２と同様の構造を有する。また、円盤部材４４２ｂは、本発明の第２の実施形態における円盤部材２４２と同様の構造を有する。円盤部材４４２ａ，４４２ｂそれぞれが有する孔部の配置を一致させて円盤部材３４２と同様の形状になるよう、円盤部材４４２ａ，４４２ｂは、自身の厚み方向（超音波振動の発振方向：矢印Ｃ方向）に沿って層状に重ねられる。
【００４８】
なお、円盤部材４４２ｂは、超音波振動子１３と直接接触するため、放熱性の良い材料、または、耐熱性を有する材料で形成されることが好ましい。結果、金属材料が望ましい。一方、円盤部材４４２ａは、超音波振動子１３と直接接触しないため、例えば、ＡＢＳ樹脂等の材料で形成されてもよい。
【００４９】
また、円盤部材を含む板状部材の孔部は、特に、超音波振動子１３の円盤表面１３１と接触する側の一方の面の上記孔部の縁から板厚方向（超音波振動の発振方向）に沿って、他方の面に達する位置まで、開口の大きさが拡開されるよう形成されることが好ましい。
【００５０】
＜４．第５，６の実施形態＞
次に、図５を参照して、本発明の第５，６の実施形態における霧化装置に備えられる霧化機構５，６について説明する。第５の実施形態に係る霧化機構５は、第１の実施形態に係る霧化機構１と略同様の構成をしているが、接触部材５４を構成する円盤部材５４２の構造が相違する。円盤部材５４２は、図５（ａ）に示すように、自身の一方側の面５４４に円環状の溝５４３が設けられる。
【００５１】
面５４４が超音波振動子１３の円盤表面１３１に接触し、溝５４３が円盤表面１３１上に配置されるよう円盤部材５４２は配置される。すなわち、超音波振動子１３と円盤部材５４２との接触面の一部に１つの空間が形成される場合も本発明に含まれる。
【００５２】
また、第６の実施形態に係る霧化機構６は、図５（ｂ）に示すように、第５の実施形態に係る霧化機構５と略同様の構成をしている。相違点は、円盤部材に設けられる溝の数である。第６の実施形態に係る霧化機構６では、接触部６４を構成する円盤部材６４２に円環状の溝（溝６４３ａ，６４３ｂ）が２つ設けられる。
【００５３】
円盤部材に設けられる溝の数は、３つ以上あってもよい。また、円環状の溝に代わりに、不規則に配置される（図示しない）凹部が円盤部材の一方の表面に設けられてもよい。円盤部材が以上のような構造であれば、円盤部材の少なくとも一方の表面には、凹凸が設けられ、超音波振動子１３と円盤部材とが接触する部分は、厳密には超音波振動子１３の表面全体（孔部に相当する部分を除く）とならない。しかしながら、本発明において超音波振動子と円盤部材との接触面積（例えば、図５（ａ）に示す開口面積Ｆ１，Ｆ２参照）が、円盤部材に設けられる凹部（溝も含む）全体の開口面積（例えば、図５（ａ）に示す開口面積Ｅ１参照）の略２倍以上あれば、超音波振動子１３と円盤部材とが接触する部分は、超音波振動子１３の略表面全体（孔部に相当する部分を除く）の範囲に含まれると見做せる。このような態様も本発明の範囲に含まれる。
【００５４】
一方、円盤部材の少なくとも一方の表面における凹部（溝も含む）全体の開口面積を大きくした結果、超音波振動子と円盤部材との接触面積が小さくなると、超音波振動子の円盤部材との接触部分にかかる力が大きくなり、超音波振動子が故障する要因となる。したがって、超音波振動子と円盤部材との接触面積は、なるべく大きい方が好ましく、凹部（溝も含む）全体の開口面積よりも大きいことが好ましい。また、凹部（溝も含む）は、円盤部材の少なくとも一方の表面の少なくとも一部の領域において、略均一または略等間隔に配置されるよう形成されることが好ましい。凹部（溝も含む）が上記のような態様であれば、超音波振動子の円盤部材との接触部分にかかる力が分散され、力が超音波振動子の一部分に集中することを防止することができる。
【００５５】
以上のような場合でも、少なくとも円盤部材における孔部の一方の開口の縁近傍が超音波振動子１３の表面に接触することが必要である。例えば、円盤部材５４２，６４２の孔部５４１，６４１の壁面５４６，６４６付近から成長する気泡が溝５４３，６４３ａ，６４３ｂ、または、（図示しない）凹部に侵入することを防止するためである。また、超音波振動子１３における外縁も円盤部材と接触することが好ましい。例えば、超音波振動子１３における外縁１３６側から気泡が溝５４３，６４３ａ，６４３ｂ、または、（図示しない）凹部に侵入することを防止するためである。
【００５６】
また、第５，６の実施形態に係る霧化機構５，６の溝、凹部等の要素を、第２〜４の実施形態に係る霧化機構２〜４に適宜適用したものも本発明の範囲に含まれる。
【００５７】
＜５．第７，８の実施形態＞
次に、図６を参照して、本発明の第７，８の実施形態における霧化装置に備えられる霧化機構７，８について説明する。本発明の第７，８の実施形態における霧化装置は、霧化装置１と略同様の構成をしているが、接触部または密封部材の構造が異なる。なお、霧化機構７，８において、密封部材以外の構成部分は、第１の実施形態における霧化装置１と同様であり、同様のものについては同様の符号を付すものとする。
【００５８】
第７実施形態に係る霧化機構７における密封部材７５は、図６（ａ）に示すように、超音波振動子１３の外縁付近を板厚方向上下側から環状に挟持可能な構造を有する。具体的に密封部材７５は、環状に形成され、自身の厚み方向中央に超音波振動子１３の外縁１３ｃを保持可能な溝７６が形成されている。溝７６に超音波振動子１３を嵌合させると、超音波振動子１３は密封部材７５に保持される。
【００５９】
密封部材７５は、以上のような構造であるため、円盤表面１３１側に突出する。この場合、接触部７４は、密封部材７５の内径と略一致するような断面Ｌ字型の環状の段部Ｄを有する円盤部材７４２により形成される。なお、接触部７４となる円盤部材７４２は、超音波振動子１３の表面に自重によって載置されているだけでも良い。以上のように、接触部７４は、筐体１８内での超音波振動子１３の配置場所に応じて様々な形状をとってもよい。
【００６０】
第８実施形態に係る霧化機構８における密封部材８５は、図６（ｂ）に示すように、密封部材７５と同様の構造を有する。霧化機構８では、接触部８４を構成する円盤部材８４２は、接触部１４における円盤部材１４２と同様の構造を有する。円盤部材８４２は、図６（ｂ）に示すように、超音波振動子１３と共に、互いが層状に重なりあった状態で、密封部材８５に形成される溝８６に嵌合されて、密封部材８５に保持される。
【００６１】
なお、霧化機構７，８における接触部７４，８４の孔部７４１，８４１の壁面７４６，８４６に、第２，３，４の実施形態の接触部の形状を適用したものも本発明に含まれる。
【００６２】
＜６．その他の実施形態＞
上記において、接触部１４〜８４は、霧化装置における容器１０とは別部材として、説明したが、これに限定されるものではない。例えば、接触部１４〜８４が容器１０の深さ方向下端部の下端面１０１と一体となって容器１０の一部として構成されるものであってもよい。また、接触部は、筐体１８に取り付けられる態様に限るものではなく、筐体と一体となって設けられるものであってもよい。
【００６３】
また、筐体１８は、容器１０とは別部材として説明したが、これに限定されるものではない。例えば、筐体１８が容器１０の深さ方向下端部の下端面１０１と一体となって容器の一部として構成されるものであってもよい。また、筐体１８は、容器１０の外部側に配置する態様に限定されるものではなく、容器１０の内部に配置される態様であってもよい。つまり、容器１０内に沈降させるように独立して配置する構造も可能である。
【００６４】
以上のように、容器１０、接触部１４〜８４、筐体１８は、それぞれ分離可能な独立した別部材として構成されてもよいし、容器１０および接触部１４〜８４が一体となった構成であってもよいし、容器１０および筐体１８が一体となった構成であってもよいし、接触部１４〜６４および筐体１８が一体となった構成であってもよいし、容器１０、接触部１４〜６４、筐体１８の全てが一体となった構成であってもよい。
【００６５】
また、接触部１４〜８４、筐体１８の容器１０に対する位置は、超音波振動子１３が以上において説明したように接触部１４〜８４と接触されていれば、限定されるものではない。
【００６６】
＜７．霧化機構における霧化量に関する実験＞
＜７−１．実験概要＞
【００６７】
本願発明者は、霧化機構における霧化量に関する実験を図７に示す実験装置９を用いて行った。実験装置９は、霧化装置９０と、重さ測定装置９１とで構成される。霧化装置９０は、第２の実施形態における霧化装置２と略同様の構成である。そして、超音波振動子９３は、径Ｒが２０（ｍｍ）の円盤形状の圧電セラミックス９５を用いた。また、接触部９４として、厚み方向へ沿って径が拡開する孔部９６を有する円盤部材９７を用いた。そして、圧電セラミックス９５の円盤中心と円盤部材９７の孔部中心とが一致した状態で互いに接触するよう円盤部材９７と圧電セラミックス９５を配置させた。
【００６８】
また、実験において、圧電セラミックス９５と接触する側の孔部９６の径Ｒｘが異なる円盤部材９７を６種類用意した。６種類の円盤部材９７それぞれの孔部９６の径Ｒｘは、５．５（ｍｍ）、６．０（ｍｍ）、６．５（ｍｍ）、７．５（ｍｍ）、１０．０（ｍｍ）、１５．０（ｍｍ）である。また、６種類の円盤部材９７は、ＡＢＳ樹脂により作製した。
【００６９】
実験では、６種類の円盤部材９７それぞれを霧化装置９０に取り付け、霧化装置９０を１回につき５分間運転させて、６種類の円盤部材９７毎に霧化量の測定を行った。この際、霧化した液体が容器内に戻ることを抑制する為に、特に図示しないファンで、容器外に霧化した液滴を遠くに飛ばすようにした。なお、霧化量の測定は、重さ測定装置９１を用いて行った。本実験において、霧化装置９０の動作前後における重さの変化量を５分間における総霧化量と見做した。以上のことを、容器９２の液深Ｄを１０（ｍｍ）にした場合、１５（ｍｍ）にした場合、２０（ｍｍ）にした場合、２５（ｍｍ）にした場合のそれぞれ毎に各３回行った。
＜６−２．実験結果＞
【００７０】
その測定結果を、図８に示す。その測定結果に基づいて、円盤部材９７の孔部９６の径と霧化量との関係を表したグラフを図９に示す。図９のグラフにおいて、６種類の各円盤部材９７毎の最大値を運転時間で除したものを霧化量として採用した。グラフによると、従来の超音波振動子９３の保持構造、即ち、接触部９４を有しない保持構造と比較して、全ての霧化量が高い値となる。そして、開口の径が１０（ｍｍ）まで小さくなると、霧化量が約１．９８（ｇ／ｍｉｎ）とかなり高い値となり、更に、開口の径が５．５（ｍｍ）〜６．５（ｍｍ）付近になると霧化量が更に増大する。一方で、開口の径が５．５（ｍｍ）より小さくなると、霧化量が下がっていく。
【００７１】
また、以上の測定結果に基づいて、容器９２の液深Ｄと霧化量との関係を表したグラフを図１０に示す。図１０のグラフにおいて、６種類の各円盤部材９７毎に、液深Ｄを１０（ｍｍ）にした場合、１５（ｍｍ）にした場合、２０（ｍｍ）にした場合、２５（ｍｍ）にした場合のそれぞれ毎の霧化量を採用した。
【００７２】
グラフによると、孔部９６の径Ｒｘが５．５（ｍｍ）の場合、液深Ｄが１０（ｍｍ）〜２０（ｍｍ）の間は霧化量が約２．５〜３．１４（ｇ）という高い値をキープしている。また、孔部９６の径Ｒｘが６．５（ｍｍ）の場合、液深Ｄが１０（ｍｍ）〜２５（ｍｍ）全体にわたって霧化量が約２．４９〜３．４３（ｇ）という高い値をキープしている。
【００７３】
また、孔部９６の径Ｒｘが７．５（ｍｍ）の場合、孔部９６の径が６．５（ｍｍ）の場合と比較すると全体的に霧化量が下がっているが、それでも依然として液深Ｄが１０（ｍｍ）〜２５（ｍｍ）全体にわたって霧化量が約１．６９〜２．６２（ｇ）という高い値をキープしている。
【００７４】
また、孔部９６の径Ｒｘが１０（ｍｍ）の場合、液深Ｄが１０（ｍｍ）〜１５（ｍｍ）までは、霧化量が約１（ｇ）近傍と比較的低い値をキープしている。しかし、液深Ｄが１５（ｍｍ）を超えると液深Ｄが２０（ｍｍ）まで霧化量が約１．６９（ｇ）まで上昇する。そして、液深Ｄが２０（ｍｍ）を超えても霧化量は、約１．５（ｇ）近傍という比較的高い値をキープする。
【００７５】
一方で、孔部９６の径Ｒｘが１５（ｍｍ）の場合、他の開口の径の場合と比較すると全体的に霧化量が下がっており、液深Ｄが１０（ｍｍ）〜２５（ｍｍ）全体にわたって霧化量が約０．６５（ｇ）近傍と比較的低い値をキープしている。
【００７６】
以上からして、孔部９６の径Ｒｘが大きくなるに従って霧化量は増大していき、孔部９６の径Ｒｘが６．５（ｍｍ）で霧化量が最大になると見做せる。そして、孔部９６の径Ｒｘが６．５（ｍｍ）を超えると、霧化量が減少していくが、それでもなお、孔部９６の径Ｒｘが１０．０（ｍｍ）付近では依然として、従来よりも霧化量が高い値になっていると言える。また、孔部９６の径Ｒｘが１５．０（ｍｍ）になっても、超音波振動子９３の表面が成長した気泡で覆われない状態で、依然として容器９２内の液体を霧化可能である。
【００７７】
以上は、径Ｒが２０（ｍｍ）の円盤形状の圧電セラミックス９５に対して行った実験結果に対するものであるが、その他の径Ｒの圧電セラミックスでも同様の結果が得られると考えられる。圧電セラミックスの径Ｒが変わっても、圧電セラミックスの径Ｒに対する開口部の径Ｒｘの比率である径比率Ｒｘ／Ｒが同じであれば、上記と同様の結果が得られると考えられる。
【００７８】
以上のことを径比率Ｒｘ／Ｒに換算して考えると、少なくとも開口の径Ｒｘが１５．０（ｍｍ）あれば、容器９２内の液体を霧化させることができる。開口の径Ｒｘが１５．０（ｍｍ）は、径Ｒが２０（ｍｍ）の圧電セラミックス９５に対する径比率が７５％である。したがって、径比率が略７５％以下であれば、本発明の霧化装置は、超音波振動子の表面が成長した気泡で覆われない状態で、容器内の液体を霧化することができると考えられる。このため、上記径比率が略７５％以下である構成は好ましい。
【００７９】
また、霧化量が比較的高い値をキープしている開口の径Ｒｘが１０．０（ｍｍ）は、径Ｒが２０（ｍｍ）の圧電セラミックス９５に対する径比率が５０％である。したがって、径比率が略５０％以下であれば、本発明の霧化装置の霧化量は、比較的高い値をキープ可能であると考えられる。このため、上記径比率が略５０％以下である構成は上記より好ましい。
【００８０】
また、霧化量が高い値をキープしている開口の径Ｒｘが７．５（ｍｍ）は、径Ｒが２０（ｍｍ）の圧電セラミックス９５に対する径比率が略３７％である。したがって、径比率が略３７％以下であれば、本発明の霧化装置の霧化量は、高い値をキープ可能であると考えられる。このため、上記径比率が略３７％以下である構成は上記よりさらに好ましい。
【００８１】
また、霧化量が最大値をキープしている開口の径Ｒｘが６．５（ｍｍ）は、径Ｒが２０（ｍｍ）の圧電セラミックス９５に対する径比率が略３３％である。したがって、径比率が略３３％以下であれば、本発明の霧化装置の霧化量は、かなり高い値をキープ可能であると考えられる。このため、上記径比率が略３３％以下である構成は上記よりさらに好ましい。しかし、開口が小さすぎると振動が伝播しないので、径Ｒに対する開口径Ｒｘの比率が略１０％以上であることが好ましい。
【００８２】
以上において説明した第１〜８の実施形態、その他の実施形態における霧化機構、霧化装置の特徴を適宜組み合わせて設けられる霧化機構、霧化装置も本発明の範囲に含まれる。
【００８３】
尚、本発明の霧化機構および霧化装置は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００８４】
１，２，９０  霧化装置
３，４，５，６，１２  霧化機構
１０，９２  容器
１０ａ  開口部
１０ｂ  開口部
１１  多孔板
１３，９３  超音波振動子
１４，２４，３４，４４，５４，６４，７４，８４，９４  接触部
１５  密封部材
１６ａ，１６ｂ  電線
１７  駆動回路
１８  筐体
９３  超音波振動子
９４  接触部
９５  圧電セラミックス
９６，１４１，２４１，３４１，５４１，６４１，７４１，８４１  孔部
９７，１４２，２４２，３４２，４４２，４４２ａ，４４２ｂ，５４２，６４２，７４２，８４２  円盤部材
１０３  中央領域
１３１  円盤表面
１３２  円盤裏面
１３３  円盤中心
１３５  外縁付近領域
１８１  開口部
１８２  内部空間
１８３  上端面
１８５  載置面
２４６，３４６，６４６，７４６，８４６  壁面
【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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