(57)【要約】【課題】霧化器に供給した匂い成分が霧化器に残留することを低減することができる香り発生装置を提供すること。【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１つ以上の射出部と、射出部から射出された液体を霧化する霧化部と、霧化部の表面に形成された撥水撥油性を有するコーティング層と、射出部の電磁弁を間欠的に開閉させて液体を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１つ以上の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、
前記霧化部の表面に形成された撥水撥油性を有するコーティング層と、
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】
前記コーティング層は、非晶質フッ化化合物により形成されている、
請求項１に記載の香り発生装置。
【請求項３】
前記コーティング層は、シランカップリング処理された前記非晶質フッ化化合物により形成されている、
請求項２に記載の香り発生装置。
【請求項４】
前記コーティング層が形成された前記霧化部は、前記液体を所定方向に飛散させる、
請求項１から３のうちいずれか１項に記載の香り発生装置。
【請求項５】
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から４のうちいずれか１項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】
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６のいずれか１項に記載の香り発生装置。
【請求項８】
液体を供給するための供給口が形成された圧力容器を備え、前記液体を保持する前記圧力容器の内部空間が加圧部により加圧されることにより前記供給口から前記液体を外部に供給する液溜め部と、
前記液溜め部から供給される液体を射出する１つ以上の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、
前記霧化部の表面に形成された撥水撥油性を有するコーティング層と、
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。
【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に関する。
【背景技術】
【０００２】
現実の空間を疑似的に再現する仮想空間が研究されている。仮想空間において、ディスプレイに表示された視覚情報である映像に連動して嗅覚情報を提供することが研究されている。嗅覚情報を提供することに関連する技術として、例えば、匂い成分を含む液体を霧化させる装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。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ＳＡＷ（Surface Acoustic Wave）デバイスを用いている。低揮発性の匂い成分が含まれる液体は、濃度が低くても霧化された場合に人間は敏感に匂いを感じる性質がある。低揮発性の匂い成分が含まれる液体には、例えば、粘性が高いものがあり、溶媒で希釈しても霧化後の霧化部に匂い成分が残留する場合がある。このような低揮発性の匂い成分をＳＡＷデバイスが用いられた霧化部において繰り返し使用した場合、異なる匂い成分が混合する可能性がある。
【０００５】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、霧化器に供給された匂い成分が霧化器に残留することを低減することができる香り発生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】
【０００６】
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１つ以上の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、前記霧化部の表面に形成された撥水撥油性を有するコーティング層と、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。
【０００７】
本発明はこのような構成により、射出された微量の液体の霧化を促進させると共に、霧化部に残留する液体を低減することができる。
【０００８】
本発明は更に、前記コーティング層は、非晶質フッ化化合物により形成されているものであってもよい。
【０００９】
本発明はこのような構成により、射出された微量の液体を液滴の状態に保つことができる。
【００１０】
本発明は更に、前記コーティング層は、シランカップリング処理された前記非晶質フッ化化合物により形成されているものであってもよい。
【００１１】
本発明はこのような構成により、コーティング層を強化すると共に、コーティング層が霧化部から剥離することを防止することができる。
【００１２】
本発明は更に、前記コーティング層が形成された前記霧化部は、前記液体を所定方向に飛散させるものであってもよい。
【００１３】
本発明はこのような構成により、霧化部に滴下された液体の飛散方向を調整することができる。
【００１４】
本発明は更に、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ものであってもよい。
【００１５】
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。
【００１６】
本発明は更に、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ものである。
【００１７】
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。
【００１８】
本発明は更に、前記霧化部は、弾性表面波を発生させるＳＡＷデバイスを備えるものである。
【００１９】
本発明は、本発明はこのような構成により、加熱することなく弾性表面波によって液体を霧化することができる。
【００２０】
本発明に係る香り発生装置は、液体を供給するための供給口が形成された圧力容器を備え、前記液体を保持する前記圧力容器の内部空間が加圧されることにより前記供給口から前記液体を外部に供給する液溜め部と、前記液溜め部から供給される液体を射出する１つ以上の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、前記霧化部の表面に形成された撥水撥油性を有するコーティング層と、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。
【００２１】
本発明はこのような構成により、液溜め部の配置を自由に変更でき、霧化部に液体がこぼれて匂いの残留が生じることを防止することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係る香り発生装置によると、霧化器に供給した匂い成分が霧化器に残留することを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【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】コーティング層が形成された霧化部の断面図である。
【図３】射出部の構成を示す断面図である。
【図４】射出部の電磁弁の動作を示す断面図である。
【図５】香り発生装置の構成を示すブロック図である。
【図６】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７】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８】駆動回路の構成を示す図である。
【図９】駆動回路に入力される信号を示す表である。
【図１０】駆動回路に入力される信号を示すグラフである。
【図１１】電極部で生成される弾性表面波で液体を霧化する状態を示す図である。
【図１２】液体試料の特性と希釈率との関係を示す図である。
【図１３】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１４】霧化部に入力される間欠的な正弦波の入力電力を示す図である。
【図１５】所定の繰り返し周期により霧化部において霧化される水の霧化現象を示す図である。
【図１６】所定の繰り返し周期により霧化部において霧化される水の霧化現象を示す図である。
【図１７】所定の繰り返し周期により霧化部において霧化される水の霧化現象を示す図である。
【図１８】所定の繰り返し周期により霧化部において霧化される水の霧化現象を示す図である。
【図１９】比較例のコーティング層が形成されていない圧電基板の特性を示す図である。
【図２０】コーティング層が形成された圧電基板の特性を示す図である。
【図２１】コーティング層が形成された圧電基板の特性を示す図である。
【図２２】コーティング層が形成された圧電基板の特性を示す図である。
【図２３】比較例のコーティング層が形成されていない圧電基板における霧化現象を示す図である。
【図２４】コーティング層が形成された圧電基板における霧化現象を示す図である。
【図２５】親水性の圧電基板および疎水性の圧電基板上のラベンダーの霧化現象の比較結果である。
【図２６】異なる種類の液体サンプルについて測定された残留時間を示す図である。
【図２７】液体サンプルの希釈率と残留時間との関係を示すグラフである。
【図２８】コーティング層が形成された霧化部によって生成されたオレンジの匂い強度分布を示す図である。
【図２９】コーティング層が形成された霧化部によって生成されたラベンダーの匂い強度分布を示す図である。
【図３０】コーティング層が形成された霧化部によって生成されたベータヨノンの匂い強度分布を示す図である。
【図３１】コーティング層が形成された霧化部上におけるオレンジの霧化後の匂いの残留強度分布を示す図である。
【図３２】コーティング層が形成された霧化部上におけるラベンダーの霧化後の匂いの残留強度分布を示す図である。
【図３３】コーティング層が形成された霧化部上におけるベータヨノンの霧化後の匂いの残留強度分布を示す図である。
【図３４】コーティング層が形成された霧化部とコーティング層が形成されていない霧化部とのオレンジの匂い残留性の差異を示す図である。
【図３５】コーティング層が形成された霧化部とコーティング層が形成されていない霧化部とのラベンダーの匂い残留性の差異を示す図である。
【図３６】コーティング層が形成された霧化部とコーティング層が形成されていない霧化部とのベータヨノンの匂い残留性の差異を示す図である。
【図３７】第２実施形態の香り発生装置の射出部の構成を示す断面図である。
【図３８】香り発生装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
［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。
【００２５】
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。
【００２６】
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、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。
【００２７】
圧電基板３１は、ニオブ酸リチウム単結晶（ＬｉＮｂＯ３）等の圧電性材料によって形成されている。圧電基板３１の端部には、例えば、弾性表面波を発生した場合に反射波が重ね合わされて定在波が発生することを防止するために、シリコーンゲルや弾性樹脂などの吸音材（不図示）が貼り付けられる。圧電基板３１の下面側には、例えばアルミ基板（不図示）が配置される。アルミ基板は、霧化部３０で発生する熱を放熱する。圧電基板３１の上面３１ｃ側の霧化領域には、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。
【００２８】
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。櫛形電極３３ａ，３３ｂは、互いの複数の櫛歯状の電極（例えば２１個）が交互に噛み合うように配列されている。
【００２９】
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、一対の櫛形電極３５ａ，３５ｂ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。
【００３０】
図２に示されるように、圧電基板３１の上面３１ｃ側には、撥水撥油性を備えたコーティング層Ｐが形成されている。コーティング層Ｐは、載置された液体Ｑが霧化後に圧電基板３１上に残留することを低減させる。コーティング層Ｐは、例えば、非晶質フッ化化合物の有機ポリマー（例えば、Ｃｙｔｏｐ：登録商標）で形成された膜である。コーティング層Ｐの形成において、例えば、アミノ基を有するシランカップリング剤を用いて下処理が行われる。シランカップリング処理を行わない場合、コーティング層Ｐは、弾性表面波が発生した圧電基板３１から容易に剥離するからである。
【００３１】
下処理は、例えば、圧電基板３１の上面３１ｃに化学的処理によりシランカップリング剤からなる被覆を形成する。下処理において、例えば、シランカップリング剤が０．５［％］の割合で十分に加水分解された水溶液が生成される。その後、生成された水溶液に圧電基板３１を５分間浸し、速度１．７［ｍｍ／ｓ］で圧電基板３１を引き上げて、圧電基板３１の霧化領域にシランカップリング剤の被覆を形成する。その後、シランカップリング処理が施された圧電基板３１の表面を脱イオン水で洗浄する。
【００３２】
その後、３％濃度の非晶質フッ化化合物溶液にシランカップリング処理が施された圧電基板３１を２回、連続的に浸して圧電基板３１を引き上げ、圧電基板３１の表面に非晶質フッ化化合物溶液を塗布する。その後、表面に非晶質フッ化化合物溶液が塗布された圧電基板３１を室温で３０分放置した後、最終的に約１５０［℃］の雰囲気で６０分間加熱し、非晶質フッ化化合物溶液を硬化させコーティング層Ｐを形成する。このような処理を行うことにより、コーティング層Ｐは、圧電基板３１上に均一に形成される。
【００３３】
コーティング層Ｐの厚さは、例えば、４００［ｎｍ］である。この厚さは、例えば、ＱＣＭ（Quartz Crystal Microbalance：水晶振動子マイクロバランス）法によって推定される。ＱＣＭ法とは、同じ条件下で、コーティング前とコーティング後の金電極のそれぞれの周波数を測定し、周波数のシフトに基づいてコーティング層Ｐの厚さを推定するものである。
【００３４】
このように、圧電基板３１上に施されたシランカップリング処理により、圧電基板３１とコーティング層Ｐとが化学的に結合する。シランカップリング処理が施されると、コーティング層Ｐが強化されると共に、弾性表面波が発生した圧電基板３１からコーティング層Ｐが剥離することが防止される。
【００３５】
図３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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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の外部に突出している。管路１８ｄの上端１８ｅは、配管１４の下流側の他端１４ｂに接続されている。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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）。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
図４（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。
【００４７】
図４（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。
【００４８】
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。
【００４９】
図４（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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
図５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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
図６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。
【００５８】
図７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。
【００５９】
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。
【００６０】
図８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。
【００６１】
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。
【００６２】
図９及び図１０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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
次に、霧化部３０を制御するための構成について説明する。
【００６６】
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５参照）。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。
【００６７】
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。
【００６８】
図１１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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。霧化部３０において、レイリー角
θＲ＝ｓｉｎ−１（ｃｆ／ｃｓａｗ）
に基づく散乱角において大量のミストを生成することができる。ここで、ｃｆは液体の縦波速度であり、とｃＳＡＷは、ＳＡＷデバイスの基板上のＳＡＷ速度である。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。
【００７１】
高粘度のアルコールおよび香水の一部については、エタノールによる希釈が実施された。図１２は、液体試料の特性と希釈率との関係を示す図である。
【００７２】
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。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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
図１３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）。
【００７６】
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）。
【００７７】
次に、香り発生装置１を用いた実験について説明する。
【００７８】
図１４に示されるように、霧化部３０には、正弦波の入力電力が一定周期で間欠的に入力される。このように電力を入力すると、一定の繰り返し周期で連続的な正弦波を入力する場合に比して、霧化部３０に供給される入力電力を低く抑えることができ、霧化部３０が加熱によって損傷することを防止することができる。入力される正弦波に関連する変数は、例えば、ピーク間電圧（駆動電圧）Ｖｐｐ、デューティサイクルｃ＝ＴＨ／Ｔｒ、繰り返し周期Ｔｒと設定される。最適な駆動電圧Ｖｐｐと噴霧速度との関係は、実験的に求められる。
【００７９】
図１５から図１８に示されるように、香り発生装置１において、６００［ｎＬ］の水を異なる繰返し周期Ｔｒで霧化する実験が行われた。図示されるように、香り発生装置１による霧化実験を異なる繰り返し周期Ｔｒで行い、時間的に連続した写真が撮像された。実験において、駆動電圧Ｖｐｐは約８５［Ｖ］、デューティサイクルは１０［％］に設定された。霧化部３０によって消費される有効電力は約１．８［Ｗ］と計算された。
【００８０】
図１５に示されるように、繰り返し周期Ｔｒ＝１［ｍｓ］の場合、ＳＡＷストリーミングによる霧化は３３［ｍｓ］で現れた。その後、液体が全て霧化されるまで、細くて細いミストが生成された。液体が霧化されるまでのプロセス全体は１秒未満であった。
【００８１】
図１６に示されるように、繰り返し周期Ｔｒが１０［ｍｓ］のとき、図１５と同様の処理が行われた。生成されたミストは、繰り返し周期Ｔｒが１［ｍｓ］の場合よりも集中的であり、より高い霧化効率が示された。
【００８２】
図１７に示されるように、繰り返し周期Ｔｒが１００［ｍｓ］の場合、２つの連続する反復サイクル間において、１つのサイクルが中断することが明らかに見て取れる。サイン信号（図１４参照）が１０［ｍｓ］の間持続したため、最初の繰り返しサイクルは３３ｍｓで開始し、次のフレーム（６７［ｍｓ］）で停止した（繰り返しサイクル１００［ｍｓ］×デューティサイクル１０［％］）。１３３［ｍｓ］経過後、２回目のサイクルに近づき、ミストが再び生成された。その後、霧化は、合計で約１７サイクル繰り返された。１．６［ｓ］の時点で、すべての液体が霧化された。
【００８３】
図１８に示されるように、繰り返し周期Ｔｒが１［ｓ］程度の場合、１サイクルにおける霧化は１００［ｍｓ］持続し、他のどの繰り返し周期による霧化の場合よりもはるかに劇的になった。そして、すべての液体を霧化するためには、３サイクルが必要であった。
【００８４】
上記の香り発生装置１による異なる繰り返し周期Ｔｒのそれぞれの霧化実験において、平均電力はいずれの場合も同じであったにもかかわらず、霧化は繰り返し周期Ｔｒ＝１［ｓ］の場合に最も高い強度を示した。繰り返し周期Ｔｒ＝１［ｓ］の場合、大きな瞬時的な電力が１［ｓ］周期で１００［ｍｓ］にわたって持続的に供給されるためである。繰り返し周期Ｔｒが１［ｍｓ］と１０［ｍｓ］とのようにあまりにも小さすぎる場合、トータルパワーが時間領域で多数のサイクルに平均化されるため、噴霧強度が緩和された。
【００８５】
繰り返し周期Ｔｒが１［ｓ］以上で行われる反復サイクルでは、１サイクルにおいて繰り返し周期Ｔｒが１［ｓ］の場合よりもより多くの液体を霧化することができたが、連続した霧化の間の時間間隔も増加させた。
【００８６】
以上の結果より、香り発生装置１において、特に繰り返し周期Ｔｒが１００［ｍｓ］から１［ｓ］の間の条件が、匂いの迅速かつ時間的な強度変化が必要とされるような瞬時かつ劇的な霧化に適しているといえる。さらに、図１５から図１８の最後の画像に示されるように、大きな直径を有する多数の霧状粒子が霧化部３０の表面上に戻ってくることが観察された。これらの粒子の２回目の霧化は観察されなかった。繰り返し周期Ｔｒが１［ｓ］の場合、大きな直径を有する霧状粒子の量は最小であった。
【００８７】
大規模な粒子の生成は、霧化の初期段階での音響放射の漏れによる液滴の形成された頂点に発生したピンチオフ現象に起因し、且つ、後の段階で微小な粒子の生成に不可欠となることが知られている。上記実験においては、異なる各繰り返しサイクルで大規模な粒子が生成されたことを示している。
【００８８】
したがって、各分配および霧化のための液体量は、生成される多数の霧状粒子の量を最小限に抑えつつ、液体を１回の繰り返し周期Ｔｒ＝１［ｓ］で完全に霧化できることを確認するために、２００［ｎＬ］以内に制限された。
【００８９】
次に、コーティング層Ｐの表面における霧化現象について説明する。
【００９０】
図１９に示されるように、コーティング層Ｐが形成されていない圧電基板３１上に、射出部１０によってエタノール１［μＬ］が射出されると、液体が親水性により薄膜状に広がった。コーティング層Ｐが形成されていない圧電基板３１上に、液体香料が射出された場合、高揮発性の溶媒は急速に蒸発し、圧電基板３１の表面に溶質が残留した。これに対し、４００［ｎｍ］厚のコーティング層Ｐが形成された圧電基板３１上に、射出部１０によってエタノール１［μＬ］が射出されると、疎水性により液体の広がりが妨げられた。
【００９１】
図２０に示されるように、コーティング層Ｐが形成された圧電基板３１上のエタノール１［μＬ］は、球形の液滴となり、その形状は、約４０°の接触角で維持された。
【００９２】
図２１及び図２２に示されるように、水の場合、コーティング層Ｐが形成された圧電基板３１上において、液滴の形状は、接触角が約５０°から１１０°の範囲となるように増加した。
【００９３】
図２３には、比較例として、コーティング層Ｐが形成されていない親水性の圧電基板３１Ａ上に２００［ｎＬ］のラベンダーの香料が含まれる液体を射出した後に霧化する状態が示されている。液体には、例えば、エタノールの溶媒を用いて５０倍に希釈されたラベンダーの香料が含まれている（図１２参照）。図示されるように、コーティング層Ｐが形成されていない親水性の圧電基板３１Ａ上では、液体は、射出された直後（図２３の０［ｓ］の画像）に広い領域で薄膜状に広がった。その後（図２３の１７［ｍｓ］の画像）、霧化部３０Ａに駆動電力が与えられると、液体の自由表面に沿って霧化が発生した。
【００９４】
３３［ｍｓ］の時点では、液体の中心で霧化が強く発生した。図２３の３３［ｍｓ］の画像において丸で囲まれた領域に示されるように、ミストが液体の上方だけでなく斜め上方向にも飛散した。１００［ｍｓ］の時点において、霧化が停止した。また、液体の薄膜が圧電基板３１Ａ上に残留した。残った液体が一定の厚さよりも薄いと推定される薄膜の状態では、液体に表面張力波Ｃが励振されず、液体が二次的に霧化されずに圧電基板３１Ａ上に残留する。溶媒が急速に蒸発するにつれて、圧電基板３１Ａ上には依然として部分的にラベンダーの溶質が残留し、霧化部３０Ａの周囲の空間に深刻なにおいの残留をもたらした。
【００９５】
図２４には、コーティング層Ｐが形成されている疎水性の圧電基板３１上に２００［ｎＬ］のラベンダーの香料が含まれる液体を射出した後に霧化する状態が示されている。対照的に、コーティング層Ｐが形成されている圧電基板３１上では、球形の液滴の形状が最初に維持されていた（図２４の０［ｓ］の画像）。その後（図２４の１７［ｍｓ］の画像）、霧化部３０に第２駆動部３４によって駆動電力が与えられると、液体に表面張力波Ｃが励振されて液滴の自由表面が不安定になり、大量の粒子が放出され、上方に向かってより集中したミストが発生した。
【００９６】
図２４の３３［ｍｓ］の画像に示されるように、図２３の３３［ｍｓ］の画像に比して、コーティング層Ｐが形成された霧化部３０は、液体を上方に所定角度で飛散させた。親水性の圧電基板３１Ａ上に残っている液体と比較して、図２４の６００［ｍｓ］の画像に示されるように、疎水性基板の方がより小さな領域により少ない液体が残留した。
【００９７】
上記の比較実験によって、親水性の圧電基板３１Ａ上における霧化は、非常に不安定であることが見出された。親水性の圧電基板３１Ａ上においては、噴霧強度に対する霧化の一貫性は、複数回の試行によっては保証されなかった。これは、親水性の圧電基板３１Ａ上の液体の香料の初期状態を各投与において同一に保つことが困難であり、このことが液体を霧化する際に、液体の拡散速度および蒸発速度に影響を与えたためである。
【００９８】
一方、疎水性の圧電基板３１上に射出された液体は、一定の接触角が形成された液滴となり、液体を霧化する際に、複数回の試行において液滴が同一の初期形状を維持しようとするのが観察された。疎水性の圧電基板３１上において、液体−固体界面において低摩擦力により液滴が移動しやすくなることに関して、ラベンダーの香料が含まれる液体の液量が５００［ｎＬ］未満のときには、霧化する前に液滴の移動が発生しないことが判明した。
【００９９】
図２５は、親水性の圧電基板３１Ａおよび疎水性の圧電基板３１上の２００［ｎＬ］のラベンダーの霧化現象の比較結果である。上記と同様の現象は、オレンジおよびベータヨノンの香料が含まれる液体の霧化についても観察された。
【０１００】
次に霧化部３０に射出された液体の霧化後の残留時間について説明する。実験において、霧化された液体の粒子のサイズは数マイクロメートル以内に均一に分布することができないことが実証されている。霧化部３０において霧化時のピンチオフ段階での大規模な粒子の生成は、霧化後の霧化部３０の表面上に残留する少量の粒子をもたらす可能性がある。これらの粒子は、液体の揮発性に応じて数秒または数十秒以内に蒸発する。
【０１０１】
従って、液体の霧化が終了した時点から霧化部３０上の液体の完全な消滅までの時間として残留時間を定義した。将来的な嗅覚ディスプレイに要求される性能を満たすために、残留時間は、１つの匂いが次の匂いの放出を妨害ように５秒未満であることが望ましい。
【０１０２】
図２６は、異なる種類の液体サンプルについて測定された残留時間を示す図である。液体量は、例えば、２００［ｎＬ］である。全ての液体試料について、液体香料の揮発性が高いため、残留時間は、１〜３秒の範囲であった。
【０１０３】
図２７に示されるように、ある液体については、残留時間は希釈率に関係している。液体の希釈率をより高めると、エタノールのように液体の揮発性が高くなることが予測される。このため、希釈された１−オクタノール（１：４００）とベータヨノン（１：５００）が最も迅速に蒸発し、ほぼ残留時間が１．３秒になったのはこのためでである（図２６参照）。
【０１０４】
次に匂い残留強度に関する官能検査について説明する。官能検査の準備段階として、提供された香りの匂い強度および匂いの残留を評価するために、１５人の被験者が官能試験に参加し、匂いの強さを評価した。官能検査では、以下のように５段階の匂い強度Ｗを定義する。Ｗ＝０は、匂いが嗅がれていないことを表す。Ｗ＝５は、試薬ボトルで１［ｍＬ］の液体香料を嗅いだ場合の最高強度である。
【０１０５】
電磁弁１５が制御されることによって射出される各液体の容積は約１００［ｎＬ］である。試験では、ＤＣファンを使用して弱い風を発生させ、生成された香りの拡散および提供をスピードアップする。霧化部３０の匂い源から被験者の鼻までの距離は約５０［ｍｍ］であった。霧化後の匂いの残留を評価するために、香り発生装置１を直ちに試験臭のない別の空間に移動させた。被験者は香り発生装置１の霧化部３０に残留した匂いを嗅ぐように求められた。
【０１０６】
図２８から図３０は、コーティング層Ｐが形成された霧化部３０によって生成された３つの液体香料の匂い強度分布を示す図である。オレンジとラベンダーの場合、１５人の被験者のうち１２人以上が強度３以上を選択した（図２８および図２９参照）。これは１００［ｎＬ］の液体香水の霧化ミストが強い匂いをユーザに与えることを意味する。この他、匂いに時間的な強度変化があることが判明した。
【０１０７】
図３０に示されるように、ベータヨノンについては、強度２および４に２つのピークがあり、強度５は選択されなかった。匂いの残留の評価のために、香り発生装置１の実際の使用における２回の連続した霧化の間に数秒の間隔があったが、意図的に匂いの残留を高めるために、より厳しい条件（５回の反復サイクル）が実験に設定された。
【０１０８】
図３１から図３３は、コーティング層Ｐが形成された霧化部３０上における５回の反復サイクルの霧化後の匂いの残留の強度分布を示す図である。オレンジとラベンダーの場合、強度は主に１−３の範囲に分布していた。ベータヨノンについては、被験者の大部分は匂いを感じなかった。これは、臭気強度が比較的弱く、ベータヨノンの希釈率が高いために生じたものである。匂いの残留は、主に噴霧中に大規模な粒子が生成されたことに起因する。
【０１０９】
図３４から図３６は、コーティング層Ｐが形成された霧化部３０の匂い残留性の差異を示す図である。図において、コーティング層Ｐが形成されていない霧化部３０Ａの匂い強度Ｗuncoatedとコーティング層Ｐが形成された霧化部３０の匂い強度Ｗcoatedとの差が示されている。
Ｗuncoated−Ｗcoated＞０
となる場合、コーティング層Ｐが形成された霧化部３０の匂いの残留は、コーティング層Ｐが形成されていない霧化部３０Ａと比較して改善されたことを示している。
【０１１０】
図３４に示されるように、オレンジに関して、コーティング層Ｐが形成された霧化部３０に残留する匂いは、１５人の被験者のうち９人が低強度であると評価した。
【０１１１】
図３５に示されるように、ラベンダーに関して、コーティング層Ｐが形成された霧化部３０に残留する匂いは、２人の被験者がより強い匂いを嗅ぎ取ったため、ラベンダーの匂いの残留の改善がより重要となる。
【０１１２】
図３６に示されるように、ベータヨノンに関して、対照的に、霧化部３０および霧化部３０Ａの両方で匂いの残留が弱かったため、ほとんどの被験者は、匂いの残留の違いを区別することができなかった。しかし、図３６に示されるように、霧化部３０にいて残留する匂いの強度は減少したという傾向が見られる。
【０１１３】
上述したように、香り発生装置１によると、霧化効率の改善のためにコーティング層Ｐが形成された霧化部３０は、コーティング層Ｐが形成されていない霧化部よりも霧化効率を向上することができる。コーティング層Ｐが形成された霧化部３０により、香り発生装置１は、液体香料の飛沫が拡散を防ぐと共に、液滴により大きな接触角を形成することにより安定した液体状態を維持することができる。コーティング層Ｐが形成された霧化部３０により、香り発生装置１は、霧化部３０に残留する液体を大幅に減少させることができる。香り発生装置１によると、霧化効率の改善のためにコーティング層Ｐが形成された霧化部３０は、コーティング層Ｐが形成されていない霧化部よりも霧化効率を向上することができる。
【０１１４】
［第２実施形態］
第１実施形態では、射出部１０において液溜め部１１は、電磁弁１５の上方に配置され、液体Ｑを落下させて電磁弁１５内に液体Ｑを供給していた。液溜め部１１の本体部１２に液体を注入する際に、液体Ｑが霧化部３０にこぼれないようにするために、電磁弁１５の配置に制約が生じていた。液体Ｑが霧化部３０にこぼれると、匂いの残留の原因となるため、液溜め部１１の配置の変更が必要な場合がある。さらに、液溜め部１１と電磁弁１５との間の流路に気泡があると、液体が電磁弁１５に引き込まれずに射出を開始することができない。第２実施形態では、液溜め部が電磁弁１５と別体として配置される構成を例示する。以下の説明では、第１実施形態と同一の構成については同一の名称、符号を用い、重複する説明については適宜省略する。
【０１１５】
図３７に示されるように、香り発生装置１Ａの射出部１０Ａにおいて、液溜め部１１Ａは、電磁弁１５と別体に配置されている。液溜め部１１Ａと電磁弁１５とは、可撓性を有する配管１４Ａを介して接続されている。液溜め部１１Ａには、更に、液溜め部１１Ａに気体を供給するためのポンプ（加圧部）Ｋが可撓性を有する配管１４Ｂを介して接続されている。ポンプＫは、例えば、モータで駆動されるエアポンプである。ポンプＫには、この他、コンプレッサーやボンベが用いられてもよく、気体が供給されるものであればどのようなものを用いてもよい。
【０１１６】
配管１４Ａ，１４Ｂは、例えばフッ素樹脂（PolyTetraFluoroEthylene：ＰＴＦＥ）チューブである。液溜め部１１Ａは、円形の開口部１２Ｂが形成された瓶状の本体部１２Ａと、開口部１２Ｂを塞ぐための蓋部Ｈとを備える。
【０１１７】
本体部１２Ａは、例えばバイアル瓶である。本体部１２Ａの頂部には円形の開口部１１Ａが形成されている。本体部１２Ａの内部には、液体Ｑが注がれて、本体部１２Ａの内部に保持される。液体Ｑが容器本体１２Ａに溜められた状態で、開口部１２Ｂが円形の蓋Ｈにより塞がれる。
【０１１８】
蓋Ｈは、例えばゴム等の弾性体で形成されている。蓋Ｈは、開口部１２Ｂを覆うキャップ状に形成されていてもよい。蓋Ｈが開口部１２Ｂを塞いだ際、開口部１２Ｂの内壁と蓋Ｈの端部が密着する。蓋Ｈには、２個の貫通孔Ｇ１，Ｇ２が形成されている。貫通孔Ｇ１には、本体部１２Ａに溜められた液体Ｑを外部に供給するための供給管Ｌ１が隙間なく挿通されている。供給管Ｌ１は、例えばステンレス鋼のパイプで形成されている。
【０１１９】
供給管Ｌ１の下端Ｌ１ａは、液面Ｑ１から下方の位置で、且つ、容器本体１２Ａの底部１２Ｄから上方に離間する位置に位置決めされている。供給管Ｌ１の下端Ｌ１ａは、本体部１２Ａ内の液体Ｑに浸かっている。供給管Ｌ１の上端Ｌ１ｂは、蓋Ｈから上方に突出する位置に位置決めされている。このような構成により、供給管Ｌ１の上端Ｌ１ｂは、本体部１２Ａの内部から液体Ｑを外部に供給するための供給口となる。供給管Ｌ１の上端Ｌ１ｂには、電磁弁１５と液溜め部１１Ａとを接続する配管１４Ａの上流側の一端１４ｃが被せられて接続されている。
【０１２０】
配管１４Ａの下流側の他端１４ｄは、電磁弁１５の管路１８ｄの上端１８ｅに被せて接続されている。配管１４Ａは、例えば、液溜め部１１Ａと電磁弁１５とをサイフォン状に接続している。
【０１２１】
貫通孔Ｇ２には、本体部１２Ａ内に気体を供給するための吸気管Ｌ２が隙間なく挿通されている。吸気管Ｌ２は、例えば、ステンレス鋼のパイプで形成されている。吸気管Ｌ２の下端Ｌ２ａは、液面Ｑ１から上方の位置で位置決めされている。吸気管Ｌ２の上端Ｌ２ｂは、蓋Ｈから上方に突出する位置に位置決めされている。吸気管Ｌ２の上端Ｌ２ｂには、ポンプＫと液溜め部１１Ａとを接続する配管１４Ｂの下流側の一端１４ｆが被せられて接続されている。
【０１２２】
配管１４Ｂの上流側の他端１４ｅは、ポンプＫに接続されている。配管１４Ａは、電磁弁１５と接続しているため、本体部１２Ａは、密閉容器（圧力容器）となる。そして、本体部１２Ａ内には液面Ｑ１より上方に気室（内部空間）Ｕが形成される。このような構成により、液溜め部１１Ａは、電磁弁１５から離間して自由に配置される。液溜め部１１Ａは、液面Ｑ１の高さが電磁弁１５の吐出口２０ｂの高さより上方になるように配置されることが望ましいが、後述の理由により、そうでなくてもよい。
【０１２３】
次に、香り発生装置１Ａの使用方法について説明する。
【０１２４】
作業者は、本体部１２Ａに液体Ｑを注入した後、配管１４Ａ，１４１Ｂが電磁弁１５とポンプＫとに接続された状態の蓋Ｈを本体部１２Ａの開口部１２Ｂに嵌め込む。この状態では、供給管Ｌ１、配管１４Ａ、および電磁弁１５のそれぞれの内部の流路には空気が残留している。ここで、作業者は、ポンプＫを作動させると共に、電磁弁１５を作動させる。
【０１２５】
そうすると、配管１４Ｂを介して本体部１２Ａの気室ＵにポンプＫから供給された空気が流入して加圧されると共に、電磁弁１５の吐出口２０ｂから空気が排出される。このとき、気室Ｕに流入する空気の量は、電磁弁１５から排出される空気の量より大きいため、気室Ｕの気圧が大気圧より高くなる。この状態で、電磁弁１５を作動させ続けると、供給管Ｌ１、配管１４Ａ、および電磁弁１５のそれぞれの内部の流路に残留した空気が吐出口２０ｂから排出され続け、液体Ｑが供給管Ｌ１、配管１４Ａ、および電磁弁１５のそれぞれの内部の流路に流入する。そして、空気が全て排出された後、液体Ｑが吐出口２０ｂから吐出される。
【０１２６】
作業者は、液体Ｑが吐出口２０ｂから吐出されたのを確認した後、ポンプＫを停止させる。つまり、香り発生装置１Ａでは、ポンプＫを作動させることにより、供給管Ｌ１、配管１４Ａ、および電磁弁１５のそれぞれの内部の流路に残留した空気を排出（以下、電磁弁１５のエア抜きという）することができる。
【０１２７】
気室Ｕの圧力が大気圧より高まっているので、その後は電磁弁１５を作動させると吐出口２０ｂから液体Ｑが吐出され続ける。配管１４Ａ，１４Ｂが接続された状態でポンプＫを停止した状態では、ポンプＫに空気は逆流せず、気室Ｕの気密性は保たれている。気室Ｕの圧力が大気圧より高まった状態で、ポンプＫを停止させた後に電磁弁１５を作動させ続けると、液面Ｑ１が低下する。
【０１２８】
液面Ｑ１が低下した状態でも、気室Ｕの気圧は大気圧よりも高い状態になるように予め加圧されている。従って、液溜め部１１Ａは、必ずしも液面Ｑ１の高さが電磁弁１５の吐出口２０ｂの高さより上方に位置するように配置されていなくてもよい。気室Ｕの圧力が高まった状態で電磁弁１５を作動させると、気室Ｕが大気圧である場合に比して、液体の吐出量が増加するが、その増加量は、実用上無視できるほど小さい。
【０１２９】
図３８に示されるように、香り発生装置１Ａにおいて、ポンプＫは、制御部５０により制御されてもよい。制御部５０は、香り発生装置１Ａの使用開始時において、ポンプＫと電磁弁１５を作動させ、ポンプＫを所定時間の間作動させる。所定時間は、電磁弁１５の作動開始から電磁弁１５のエア抜きが終了するまでの時間を計測して設定されてもよいし、パルスカウンタ２８のカウント数に基づいて、設定されてもよい。
【０１３０】
上述した様に、香り発生装置１Ａによると、電磁弁１５のエア抜きをすることができる。香り発生装置１Ａによると、液溜め部１１Ａの配置を自由に変更でき、霧化部３０に液体Ｑがこぼれて匂いの残留が生じることを防止することができる。
【０１３１】
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。
【０１３２】
例えば、上記実施形態では、霧化部３０に形成されたコーティング層Ｐにシランカップリング処理が施された非晶質フッ化化合物の有機ポリマーを用いているが、（１）霧化部３０の表面に均一に形成できること、（２）撥水撥油性を有すること、（３）霧化部３０と剥離しないこと、（４）霧化部３０で発生する弾性表面波で破壊されないこと、の上記（１）から（４）の各条件を満たすものであれば他のものを用いてもよい。
【０１３３】
その他、上記の電磁弁１５を含む射出部１０は、１つ以上備えられていてもよい。この場合、制御部５０は、複数の電磁弁１５を制御し、異なる液体を電磁弁１５に射出させるように構成されていてもよい。
【符号の説明】
【０１３４】
１、１Ａ…香り発生装置、１０、１０Ａ…射出部、１１、１１Ａ…液溜め部、１２、１２Ａ…本体部、１２Ｂ…開口部、１２ａ…吐出口、１４、１４Ａ、１４Ｂ…配管、１４ａ、１４ｃ…一端、１４ｂ、１４ｄ…他端、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、３５ｂ…櫛形電極、３８…アンプ、３９…信号発生器、５０…制御部、６０…入力部、１００…サイクル、ｃ…デューティサイクル、Ｆ…流路、Ｇ１、Ｇ２…貫通孔、Ｈ…蓋、Ｋ…ポンプ、Ｌ１…供給管、Ｌ２…吸気管、Ｍ…微小液滴、Ｐ…コーティング層、Ｒ…収容空間、Ｓ…隙間、Ｔ１…トランジスタ、Ｔ２…トランジスタ、Ｔ３…トランジスタ、Ｕ…気室
【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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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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