(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体の輸送を行う気体輸送装置において、
前記気体の放出口と前記気体を囲う壁部とを有し、前記壁部の内側に、前記放出口とつながる加圧室が形成された筐体と、
振動可能な振動部と前記振動部を振動させる振動発生器とを有する振動装置と、
前記加圧室と前記振動装置との間に前記振動装置から離隔して配置され、前記筐体の前記壁部に接続された外周部を有し、前記筐体に弛み無く設置された弾力を有する薄膜の弾性膜と、を備え、
前記筐体の内部において、前記振動装置が有する前記振動部と、前記振動装置とは異なり前記筐体の前記壁部に接続された前記弾性膜との間には、前記壁部と、前記振動装置が有する前記振動部と、前記弾性膜とにより囲まれ、密閉された振動伝達室が形成され、
前記振動部と前記弾性膜の前記外周部との間に位置する前記筐体の前記壁部に、閉状態において前記振動伝達室の内部の圧力を一定に保持する弁を備える
気体輸送装置。
【請求項２】
前記振動発生器と信号線を介して接続され、前記振動発生器を駆動する駆動回路と、
前記駆動回路を制御する制御部と、を備え、
前記駆動回路は、
信号を発生させる信号発生器と、
前記信号発生器により発生した前記信号を増幅させる電力増幅器と、を含むものであり、
前記振動発生器は、前記信号の電気エネルギーを機械エネルギーに変換するものである
請求項１に記載の気体輸送装置。
【請求項３】
前記制御部に情報を入力する入力部を備える
請求項２に記載の気体輸送装置。
【請求項４】
前記振動伝達室は、前記筐体の周囲の気圧よりも高い圧力に保持されている
請求項３に記載の気体輸送装置。
【請求項５】
前記振動伝達室の圧力、温度及び湿度のうち少なくとも一つを検知する第１の状態検知器を備える
請求項３又は４に記載の気体輸送装置。
【請求項６】
前記加圧室の圧力、温度及び湿度のうち少なくとも一つを検知する第２の状態検知器を備える
請求項５に記載の気体輸送装置。
【請求項７】
前記筐体の前記放出口に設けられ、開口面積を調整する開口調整器を有する
請求項１〜６のいずれか一項に記載の気体輸送装置。
【請求項８】
前記筐体の前記加圧室に接続され、輸送の対象となる前記気体を前記加圧室に供給する気体供給部を備える
請求項１〜７のいずれか一項に記載の気体輸送装置。
【請求項９】
前記筐体の前記加圧室と前記気体供給部との間に配置され、前記気体供給部から前記加圧室へ供給される前記気体の成分、前記気体の物性値及び前記気体の流量のうち少なくとも一つを検知する検知器と、を有する
請求項８に記載の気体輸送装置。
【請求項１０】
前記筐体は、前記加圧室と前記気体供給部とを接続する筒状の接続壁を有し、
前記検知器は、前記接続壁に配置されている
請求項９に記載の気体輸送装置。
【請求項１１】
前記気体供給部は、前記気体供給部から前記加圧室へ供給される前記気体の加湿を行う加湿部を有する
請求項８〜１０のいずれか一項に記載の気体輸送装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の気体輸送装置の製造方法であって、
前記弾性膜の前記外周部を、接着剤で前記筐体の前記壁部の内面と接続する
気体輸送装置の製造方法。
【請求項１３】
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の気体輸送装置を用いて前記気体を輸送する気体輸送方法において、
前記振動発生器を駆動することにより前記振動部を振動させる振動工程と、
前記振動部の前記振動により前記振動伝達室を介して前記弾性膜を伸縮させ、前記振動を、前記放出口とつながる前記加圧室に伝達する振動伝達工程と、
前記弾性膜の伸縮により、前記加圧室内に存する前記気体を加圧する加圧工程と、
前記弾性膜によって加圧された前記気体を前記放出口を介して外部に放出する放出工程と、
前記振動部と前記弾性膜の前記外周部との間に位置する前記筐体の前記壁部に位置する前記弁を用いて前記閉状態において前記振動伝達室の内部の圧力を一定に保持する制御工程とを備える
気体輸送方法。
【請求項１４】
前記振動伝達室の内部の圧力を調整する圧力調整工程を更に備える
請求項１３に記載の気体輸送方法。
【請求項１５】
前記筐体の前記放出口の開口面積を調整する開口調整工程を更に備える
請求項１３又は１４に記載の気体輸送方法。
【請求項１６】
輸送の対象となる前記気体を前記加圧室に供給する気体供給工程を更に備える
請求項１３〜１５のいずれか一項に記載の気体輸送方法。
【請求項１７】
前記気体供給工程で前記加圧室に供給する前記気体に加湿を行う加湿工程を更に備える
請求項１６に記載の気体輸送方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、振動部を有する気体輸送装置、その製造方法及び気体輸送方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、健康環境性能等から建物を評価するＬＥＥＤ（Ｌｅａｄｅｒｓｈｉｐ  ｉｎ  Ｅｎｅｒｇｙ  ａｎｄ  Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ  Ｄｅｓｉｇｎ）認証、及びヒトの快適性と健康とから建物を評価するＷＥＬＬ認証等の認証制度が注目されている。一般的に快適性は、温度と湿度とからＰＭＶ（Ｐｒｅｄｉｃｔｅｄ  Ｍｅａｎ  Ｖｏｔｅ：予測温冷感申告）を算出する方法で評価される。また一般的には、快適であるとされるＰＭＶの規定値となるように、建物内の温度及び湿度が調整されるが、個人の嗜好は考慮されていない。そのため、建物内の環境が、快適とされるＰＭＶ値と一致する場合であっても、個人によっては不快と感じることもある。例えば、冬場において乾燥の感じ方には個人差があるので、室内を加湿する際に、気化式、蒸気式あるいは水噴霧式といった従来の加湿方法が用いられると、水分が拡散して室内の湿度が均一となり、室内にいる複数の人の快適性を満たすことができない。このような課題を解決する方法として、水分を含む気体を渦輪として各個人が居る局所空間へ搬送する方法がある（例えば、特許文献１参照）。渦輪は、内部に回転する流体を閉じ込めたまま移動し、搬送中に気体が周囲へ拡散にくい。特許文献１には、このような指向性を有する渦輪を形成することにより、室内の局所空間に気体を輸送する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−０２４４８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１では、渦輪吹出口とつながる加圧室の内部の圧力を加圧室と面した振動板により直接変動させて渦輪を生成し、気体を輸送する構成とされている。このため、気体輸送装置で輸送される気体が、水分を多く含む加湿空気である場合、特許文献１に開示された装置では、加圧室内の加湿空気が振動板に直接触れる構成とされているので、加湿空気が結露して水滴が振動板に付着し易くなる。そして、振動板に水滴が付着すると、振動が妨げられて意図した加圧室の加圧が行われず、良好な渦輪が形成できないので、安定した気体の輸送ができない。【０００５】
本開示は、上記のような課題を解決するためになされたもので、安定した気体の輸送ができる気体輸送装置、気体輸送装置の製造方法及び気体輸送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】
【０００６】
本開示に係る気体輸送装置は、気体の輸送を行う気体輸送装置において、前記気体の放出口と前記気体を囲う壁部とを有し、前記壁部の内側に、前記放出口とつながる加圧室が形成された筐体と、振動可能な振動部と前記振動部を振動させる振動発生器とを有する振動装置と、前記加圧室と前記振動装置との間に前記振動装置から離隔して配置され、前記筐体の前記壁部に接続された外周部を有し、前記筐体に弛み無く設置された弾力を有する薄膜の弾性膜と、を備え、前記筐体の内部において、前記振動装置が有する前記振動部と、前記振動装置とは異なり前記筐体の前記壁部に接続された前記弾性膜との間には、前記壁部と、前記振動装置が有する前記振動部と、前記弾性膜とにより囲まれ、密閉された振動伝達室が形成され、前記振動部と前記弾性膜の前記外周部との間に位置する前記筐体の前記壁部に、閉状態において前記振動伝達室の内部の圧力を一定に保持する弁を備えるものである。
また、本開示に係る気体輸送装置の製造方法は、上記の気体輸送装置の製造方法であって、前記弾性膜の前記外周部を、接着剤で前記筐体の前記壁部の内面と接続するものである。
また、本開示に係る気体輸送方法は、上記の気体輸送装置を用いて前記気体を輸送する気体輸送方法において、前記振動発生器を駆動することにより前記振動部を振動させる振動工程と、前記振動部の前記振動により前記振動伝達室を介して前記弾性膜を伸縮させ、前記振動を、前記放出口とつながる前記加圧室に伝達する振動伝達工程と、前記弾性膜の伸縮により、前記加圧室内に存する前記気体を加圧する加圧工程と、前記弾性膜によって加圧された前記気体を前記放出口を介して外部に放出する放出工程と、前記振動部と前記弾性膜の前記外周部との間に位置する前記筐体の前記壁部に位置する前記弁を用いて前記閉状態において前記振動伝達室の内部の圧力を一定に保持する制御工程とを備えるものである。
【発明の効果】
【０００７】
本開示によれば、加圧室と振動部との間に弾性膜が設けられ、振動部と弾性膜との間には密閉された振動伝達室が形成されているので、加圧室の加湿空気の結露による水滴が振動装置の振動部に付着せず、振動効率の低下が抑制でき、安定した気体の輸送ができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１に係る気体輸送装置の構成を示す概略図である。
【図２】実施の形態１に係る気体輸送装置の渦輪の発生原理を示す説明図である。
【図３】実施の形態１に係る気体輸送装置を用いた気体輸送方法を示す説明図である。
【図４】実施の形態２に係る気体輸送装置の構成を示す概略図である。
【図５】実施の形態３に係る気体輸送装置の構成を示す概略図である。
【図６】実施の形態４に係る気体輸送装置の構成を示す概略図である。
【図７】実施の形態５に係る気体輸送装置の構成を示す概略図である。
【図８】実施の形態６に係る気体輸送装置の構成を示す概略図である。
【図９】実施の形態７に係る気体輸送装置の構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本開示の実施の形態に係る気体輸送装置、その製造方法、及び気体輸送装置について図面を参照しながら説明する。なお、図１を含む以下の図面では、各構成部材の相対的な寸法の関係及び形状等が実際のものとは異なる場合がある。また、以下の図面において、同一の符号を付したものは、同一又はこれに相当するものであり、このことは明細書の全文において共通することとする。また、理解を容易にするために方向を表す用語（例えば「上」、「下」、「右」、「左」、「前」及び「後」等）を適宜用いるが、それらの表記は、説明の便宜上、そのように記載しているだけであって、装置あるいは部品の配置及び向きを限定するものではない。
【００１０】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る気体輸送装置の構成を示す概略図である。気体輸送装置１００は、対象空間の特定の領域に気体を輸送するものである。図中、気体輸送装置１００の奥行方向は矢印Ｙ方向で表され、気体輸送装置１００の高さ方向は矢印Ｚ方向で表される。
【００１１】
図１に示されるように、気体輸送装置１００は、筐体１４と、振動装置１０と、振動装置１０の駆動回路２０と、気体供給部５０と、制御部３１と、筐体１４内に設けられた弾性膜１３とを有している。
【００１２】
気体供給部５０は、筐体１４に接続されており、輸送の対象となる気体を筐体１４に供給するものである。筐体１４は、前壁１４１と、前壁１４１の外周端から後方へ延びる周壁部１４２と、周壁部１４２の下部に形成され、周壁部１４２を気体供給部５０と接続する筒状の接続壁１４３と、を有している。前壁１４１には開口部１５が形成されている。図１及び後述する図２に示される例では、開口部１５は前壁１４１の略中央に形成されているが、開口部１５は前壁１４１の任意の位置に形成することができる。筐体１４には、前壁１４１と、後述する弾性膜１３と、周壁部１４２において弾性膜１３の外周部と前壁１４１の外周部とを接続する前方部分と、により囲まれる加圧室１６が形成されている。また気体供給部５０は、加圧室１６へ供給される気体の加湿を行う加湿部５１を備えている。
【００１３】
駆動回路２０は、信号を発生させる信号発生器２２と、信号発生器２２により発生した信号を増幅させる電力増幅器２３とを有する。信号発生器２２と電力増幅器２３とは、信号線２４により接続されている。また電力増幅器２３は、信号線２４により振動装置１０と接続されている。振動装置１０は、弾性膜１３と対向するように筐体１４の後端部に設置された振動部１２と、電力増幅器２３から信号を受信して振動部１２を振動させる振動発生器１１とを有している。
【００１４】
筐体１４内に設けられた弾性膜１３と、筐体１４に設置された振動装置１０の振動部１２との間には、密閉した振動伝達室１７が形成されている。弾性膜１３と振動部１２とは直接接触しておらず、弾性膜１３と振動部１２とは離間して配置されている。すなわち、振動伝達室１７は、弾性膜１３と、弾性膜１３と対向する振動部１２と、筐体１４の周壁において弾性膜１３の外周部と振動部１２の外周部とを接続する後方部分と、により形成されている。つまり、筐体１４において、弾性膜１３の前方には開口部１５により対象空間の雰囲気に開放された加圧室１６が形成され、弾性膜１３の後方には密閉された振動伝達室１７が形成されている。振動伝達室１７の内部圧力は、装置周囲の環境圧（気圧）よりも高い圧力とされていることが望ましい。筐体１４において、上述した接続壁１４３は、周壁部１４２における弾性膜１３よりも前方部分の下部につながっており、気体供給部５０と加圧室１６とを連通する構成とされる。
【００１５】
制御部３１は、信号発生器２２、電力増幅器２３及び気体供給部５０のそれぞれと、制御線３２により接続されている。制御部３１は、信号発生器２２の信号及び電力増幅器２３の電力増幅量を制御することにより、振動部１２の振動を制御する。具体的には、制御部３１は、信号発生器２２で発生する信号の波形、大きさ及び周波数等を制御する。また制御部３１は、気体供給部５０から加圧室１６に供給される気体の供給量を制御することにより、対象空間へ輸送する気体の量を制御する。
【００１６】
制御部３１は、メモリ等の記憶機能を有する装置、ＣＰＵ等の計算機能を有する装置、又はマイクロコンピューター等の記憶機能と計算機能の双方を有する装置を用いることができる。制御部３１には、各機器の動作を予め決めたプログラムを記憶しておくこともできる。また制御部３１には、各種パラメータを変えて予め行った測定の評価結果に基づく関係式又はデータテーブル等が記憶されている。ここでパラメータとは、例えば、輸送する気体の物性、周囲環境、開口部１５の大きさ、各機器の設定、気体を輸送する領域、気体の輸送量等である。また各機器の設定とは、例えば、信号発生器２２で発生する信号、電力増幅器２３の増幅量、及び気体供給部５０の気体供給量等である。
【００１７】
なお、制御部３１には、例えばキーボード等のヒューマンインターフェース機器が接続され、ヒューマンインターフェース機器を介して制御部３１にプログラム及び設定値等の入力及び変更がされる構成としてもよい。
【００１８】
図１を参照して気体輸送装置１００が行う一連の動作について説明する。まず、信号発生器２２により発生した信号が電力増幅器２３に送られる。電力増幅器２３で増幅された信号は、振動装置１０の振動発生器１１に送られ、振動発生器１１により発生した振動で振動部１２が変位する。振動装置１０の振動部１２の振動は、密閉された振動伝達室１７を介して弾性膜１３に伝わる。弾性膜１３は、外周部１３ａ（後述する図２参照）が筐体１４に支持されつつ伸縮して変位する。弾性膜１３の中央部を含む部分が加圧室１６側に変位することにより、加圧室１６が加圧され、気体供給部５０から供給された加圧室１６内の気体が開口部１５から渦輪となって放出され、気体が輸送される。このとき、信号発生器２２の信号及び電力増幅器２３の電力増幅量が制御部３１により制御され、振動部１２の振動による変位量が制御される。また制御部３１により、気体供給部５０から加圧室１６に供給される気体の供給量が制御される。
【００１９】
次に、気体輸送装置１００の構成について、詳しく説明する。信号発生器２２では、任意の波形の信号を生成することができる。信号波形は、矩形状のパルス波であることが望ましい。また、信号波形の周波数は、気体輸送装置１００に組み込まれた状態における振動発生器１１の共振周波数、あるいは、気体輸送装置１００に組み込まれていない状態、すなわち、振動発生器１１単体の共振周波数に設定されることが望ましい。あるいは、気体輸送装置１００に組み込まれた状態における振動発生器１１のインピーダンスの極大値又は極小値の周波数の成分が多く含まれるように設定されることが望ましい。あるいは、気体輸送装置１００に組み込まれていない状態である振動発生器１１単体のインピーダンスの極大値又は極小値における共振周波数の成分が多く含まれるように設定されることが望ましい。
【００２０】
振動装置１０は、電気信号の電気エネルギーを機械エネルギーである振動に変換する電気機械変換器が用いられる。電気機械変換器の代表例として、音響機器のスピーカが挙げられる。スピーカは、コイルに流れる電流と磁石の作用を用い、電気信号を機械振動に変換する。一般にスピーカは、例えばコーン型又はホーン型の振動板と、振動板が接着されたコイル部と、バネを介してコイル部を支持する支持部と、支持部に設置された磁石等とにより構成される。コイルに電流が流れると磁界が生じ、生じた磁界と磁石の磁場とによりコイルに力が作用してコイルが振動し、コイルに接着された振動板が振動する。振動装置にスピーカを用いる場合、コイルが振動発生器１１であり、振動板が振動部１２を構成する。一般に、スピーカの振動板には、金属、高分子素材、セラミックス、又は紙といった多種多様な材質が用いられる。振動装置１０として、スピーカの代わりに、電気機械変換器の一つである圧電素子を用いることもできる。一般に圧電素子は、圧電セラミックと、圧電セラミックに設けられた電極と、圧電セラミックと接着された金属板とを有し、圧電セラミックに電圧を印加することで、金属板を振動させる構成とされる。
【００２１】
電力増幅器２３は、信号発生器２２から出力された信号を増幅する。増幅量は任意であるが、振動発生器１１の許容入力電力以下となるように調整されることが望ましい。
【００２２】
弾性膜１３は、弛み無く筐体１４に接続され、厚みが１ｍｍ以下の伸縮性と弾力性とがある薄膜であることが望ましい。弾性膜１３の材質としては、例えば、フィルム状の高分子化合物の薄膜等が挙げられる。
【００２３】
図２は、実施の形態１に係る気体輸送装置の渦輪の発生原理を示す説明図である。図中、気体輸送装置１００の幅方向は矢印Ｘ方向で表される。振動伝達室１７は密閉構造となっている。振動伝達室１７を密閉するために、振動部１２と筐体１４の任意の面との境界部分、及び、弾性膜１３と筐体１４の周壁部１４２との境界部分はそれぞれ、境界部分の全周にわたって、例えば樹脂製の接着剤等で密着し、固定されている。すなわち、弾性膜１３の外周部１３ａを、接着剤等で筐体１４の内面と接続することにより、密閉された振動伝達室１７を有する気体輸送装置１００を製造することができる。なお、接着剤が用いられる場合について説明したが、弾性膜１３の外周部１３ａと筐体１４の内面とを密着させ、加圧室１６と振動伝達室１７との間の気体の出入りを阻止する構成であれば接着剤に限定されない。
【００２４】
これにより、例えば加湿部５１を用いる等して水分を含む気体を輸送する場合、振動部１２に水分を含む気体が接触しないので、振動部１２の表面における結露等による水分の付着が抑制される。したがって、振動部１２の振動が妨げられず、振動部１２の振動効率が低下することなく、安定して加圧室１６に圧力変動が与えられ、安定した気体の輸送が可能となる。また、このような弾性膜１３を筐体１４に設けることで振動部１２に水滴が付着することを防止できるので、振動部１２に特殊な防水加工を施す場合と比べて、機器の高価格化を抑制することもできる。
【００２５】
振動部１２の振動は、振動部１２の面全体の振動が振動伝達室１７の圧力変動に変換される。つまり、振動部１２の面全体の振動が、弾性膜１３の中心部に集約される。筐体１４の周壁部１４２の内面に外周部１３ａにおいて固定されて弛みなく設けられた弾性膜１３の中心部に、振動部１２の振動により圧力が集中してかかることで、弾性膜１３は中心部を振動変位のピークとして容易に伸縮する。よって、弾性膜１３の中心部における振動変位すなわち振動により往復する距離は、振動部１２の振動面の任意の点における振動変位よりも大きくなる。そのため、上述した振動伝達室１７及び弾性膜１３を有することで、開口部１５から所望の気体を放出させる加圧室１６の内部の圧力変動を発生させるために必要な振動発生器１１への信号のエネルギーが削減でき、省エネルギー効果が得られる。
【００２６】
気体供給部５０は、搬送する気体を筐体１４の加圧室１６に供給する。例えば、水分を含む気体を輸送する場合は、気体供給部５０に超音波式又は加熱式等の加湿装置を用いる。また、乾燥した気体を輸送する場合は、気体供給部５０にコンプレッサー式又はデシカント式等の除湿装置を用いる。また、酸素などの特定気体を輸送する場合は、気体供給部５０にその特定気体を発生させる装置を用いる。
【００２７】
筐体１４は加圧室１６を構成し、任意の材質を用いることができる。筐体１４の材質は、輸送する気体に対して、耐性を有する材質であることが望ましく、搬送気体に電荷を保持、あるいは、消失させる機能を有する材質など、加圧室１６側の表面を薄膜等によりコーティングしたものを用いることもできる。また、筐体１４に、振動装置１０の振動部１２、及び弾性膜１３等により生じる騒音を軽減する材質を用いることもできる。
【００２８】
開口部１５は、加圧室１６の気体を渦輪として放出するため、筐体１４に開けられた、任意の形状、任意の大きさの穴である。開口部１５の形状によらず、放出された渦輪は、時間経過とともに円形状になるため、開口部１５の形状は、後述する図２に示されるように円形であることが望ましい。開口部１５の大きさは、弾性膜１３の振動変位、すなわち、加圧室１６の圧力変動量と、気体の輸送距離と、輸送する気体の粘性等とにより決定される。
【００２９】
図２は、実施の形態１に係る気体輸送装置の渦輪の発生原理を示説明図である。図２を参照して、渦輪の生成と気体輸送の原理について説明する。簡略化のため、開口部１５は直径Ｄで面積Ｓの円形状を有し、弾性膜１３は面積Ａの四角形状を有するものとし、弾性膜１３は面内一様に変位すると仮定する。
【００３０】
図２において、振動装置１０の振動発生器１１に電気信号が入力されると、振動部１２に力Ｆ０が印加されて変位する。振動伝達室１７は密閉されているので、振動部１２が弾性膜１３側へ変位すると振動伝達室１７の容積が小さくなることにより振動伝達室１７が加圧され、弾性膜１３が力Ｆを受けて前方へ変位し、加圧室１６の容積が小さくなることにより加圧室１６が加圧される。そして、開口部１５から加圧室１６の内部の気体が放出される。
【００３１】
加圧室１６の圧力が変化する時間ΔＴは、１秒以内の短い時間で行われる。図２に示されるように、奥行方向（矢印Ｙ方向）における弾性膜１３の変位量をΔＹとすると、加圧室１６における体積変化量ΔＶは、ΔＶ＝ＡΔＹとなる。また、開口部１５から気体５９が放出される速度をＬ／ΔＴとすると、底面積がＳ、かつ底面からの高さがＬの円柱状の気体５９の塊が開口部１５から放出され、その体積はＳＬとなる。開口部１５から放出された円柱状の気体の塊は、受ける力により形状が変化し、開口部１５から放出された後、円環状（ドーナツ状、あるいは、トーラス状ともいう）となって並進運動する。以降の説明において、このように並進運動する円環状の気体の塊を、渦輪と称する場合がある。ここで、渦輪の生成状況は、搬送する気体の粘性等の物性、及び周囲の温度といった環境等の要因によって変化するので、予め実験等により渦輪の生成状況を確認し、渦輪が生成されるように、開口部１５の直径Ｄ、力Ｆ、及び力Ｆ０等の値を決定しておく。
【００３２】
開口部１５から放出された渦輪の運動状態は、開口部１５の直径Ｄが小さく、かつ、弾性膜１３に加わる力Ｆが大きく、かつ、ΔＴが小さいほど、渦輪の進行速度が大きくなる。空間に放出された渦輪は、空気抵抗等を受けて減速し、やがて静止し、渦輪を構成する気体は周囲の空間に拡散して、渦輪が消滅する。渦輪は、内部において回転する流体を閉じ込めたまま放出された方向へ移動するので、内側と外側とで速度が均一な気体の塊と比べて、移動中に気体が周囲へ拡散しにくく、遠方まで到達することができる。
【００３３】
以上より、予め、開口部１５の直径Ｄ及び振動部１２に加わる力Ｆ０等のパラメータを設定することで、特定の領域に特定の気体を輸送することが可能となる。開口部１５の直径Ｄ、振動伝達室１７を介して弾性膜１３を振動させるために必要な振動部１２に加わる力Ｆ０、信号発生器２２で発生する信号の波形、電力及び周波数、電力増幅器２３の増幅量、並びに気体供給部５０の気体の供給量等は、予め決定しておく。これらの値は、対象空間に輸送対象の気体の輸送を実験等により行って、実験結果に基づいて予め設定しておくことが望ましい。
【００３４】
以上のように、実施の形態１の気体輸送装置１００は、気体の放出口（開口部１５）を有し、内部に、放出口とつながる加圧室１６が形成された筐体１４と、振動装置１０と、弾性膜１３と、を備える。振動装置１０は、振動する振動部１２と振動部１２を振動させる振動発生器１１とを有し、加圧室１６を介して振動部１２が筐体１４の任意の位置に設置されている。弾性膜１３は、加圧室１６と振動部１２との間に配置され、筐体１４の内面に接続された外周部１３ａを有する。そして、筐体１４の内部において振動部１２と弾性膜１３との間には、筐体１４における振動部１２と弾性膜１３の外周部１３ａとの間の壁部と、振動部１２と、弾性膜１３とにより囲まれ、密閉された振動伝達室１７が形成されている。
【００３５】
これにより、加圧室１６の加湿空気の結露による水滴が振動装置１０の振動部１２に付着せず、振動効率の低下が抑制でき、良好な渦輪による安定した気体の輸送が行える。また、水滴による振動装置１０の振動部１２の劣化を防止できる。よって、振動装置１０に防水加工を施す必要がなく、一般的なスピーカ等を振動装置１０として使用でき、気体輸送装置１００の低価格化が可能である。更に、振動装置１０の振動部１２全面の振動が振動伝達室１７を介して弾性膜１３の中央部に集約されるので、振動装置１０の振動部１２よりも増大した振幅を有する弾性膜１３を介して加圧室１６の気体が加圧されることにより、省エネルギー効果が得られる。
【００３６】
実際に、発明者等が、上記のように設計した気体輸送装置を製作し、超音波加湿器で生成された加湿空気を特定の気体として、加湿空気の飛距離を目視確認したところ、渦輪が１メートル以上並進運動し、特定領域に水分を輸送し、加湿できることを確認した。また発明者は、密閉された振動伝達室１７により加湿空気を振動部１２に接触させない構成とした気体輸送装置１００において、振動部１２の振動効率が低下せず、低エネルギーで安定した気体の輸送ができること、及び振動部１２の劣化が抑制できること確認した。
【００３７】
また実施の形態１の気体輸送装置１００は、振動発生器１１と信号線２４を介して接続され、振動発生器１１を駆動する駆動回路２０と、駆動回路２０を制御する制御部３１と、を備える。駆動回路２０は、信号を発生させる信号発生器２２と、信号発生器２２により発生した信号を増幅させる電力増幅器２３と、を含むものである。振動発生器１１は、駆動回路２０から入力される信号の電気エネルギーを機械エネルギーに変換するものである。
【００３８】
これにより、振動部１２の振動を制御することにより、放出される気体が渦輪を形成するように加圧室１６の気体にかかる圧力を調整することができる。また、振動装置１０として、一般的な圧電素子及びスピーカといった電気機械変換器を用いることができ、気体輸送装置１００の低価格化が可能である。
【００３９】
信号発生器２２では、正弦状又は矩形状等の任意の波形を連続して発生させることで、繰り返し、振動部１２を振動させ、伝達室を介して繰り返し、弾性膜１３を振動させ、ほぼ連続して気体を対象空間に輸送することができる。また、信号発生器２２では、正弦状又は矩形状等の任意の波形を断続的あるいは間欠的して発生させると、意図した時間間隔で振動部１２を振動させ、伝達室を介して弾性膜１３を振動させ、断続的あるいは間欠的に気体を対象空間に輸送することができる。このとき、波形のＯＮとＯＦＦの長さ（いわゆる、デューティー比）を制御することで、気体の輸送量を調整することができる。
【００４０】
気体輸送装置１００において、気体供給部５０から加圧室１６への気体の供給量が、弾性膜１３の振動による加圧室１６の圧力変動により開口部１５から気体を放出する能力を超えると、開口部１５から気体が渦輪を形成せずに外部に流出する。また、波形がＯＦＦである時に、気体供給部５０から気体が加圧室１６に供給され続けると、開口部１５から気体が渦輪を形成せずに外部に流出する。渦輪を形成せずに開口部１５から流出した気体は、渦輪よりも拡散しやすく、到達距離が短くなる。開口部１５から気体が渦輪を形成せずに外部に流出する状況は、信号発生器２２と電力増幅器２３と気体供給部５０とが互いに連動するように制御部３１によってこれらの機器の動作を制御することにより、防ぐことができる。
【００４１】
また、制御部３１は記憶機能を有しているので、予め、気体を輸送する領域、輸送する気体の量、温度等の周辺環境、及び輸送する気体等についてそれぞれ複数の状態における最適な機器構成を決めて関係式等で記憶しておくことで、変更に対応することができる。例えば、気体を輸送する領域を変更する、又は輸送する気体の量を変更する場合に、輸送する気体の物性若しくは周囲環境の変化に応じて、予め記憶された関係式を用いて各機器の設定を随時変更し、気体を輸送する領域及び気体の輸送量等を変更することもできる。具体的には、信号発生器２２で発生する信号、電力増幅器２３の増幅量、及び気体供給部５０の気体供給量が随時変更される。更に、開口部１５の大きさを変更し、気体を輸送する範囲又は輸送する気体の量を変更することもできる。
【００４２】
図３は、実施の形態１に係る気体輸送装置を用いた気体輸送方法を示す説明図である。図３を参照して、気体輸送装置１００を用いて気体を輸送する気体輸送方法について説明する。気体輸送方法は、供給する気体を加湿する加湿工程と、輸送の対象となる気体を供給する気体供給工程とを有する。また気体輸送方法は、信号を処理する信号処理工程と、振動を発生させる振動工程と、振動を伝達する振動伝達工程と、加圧工程と、気体を放出する放出工程とを有する。
【００４３】
加湿工程において、加湿部５１により、加圧室１６へ供給される気体に加湿が行われる（ステップＳＴ１０１）。気体供給工程において、気体供給部５０により、予め決められた量の気体が加圧室１６へ供給される（ステップＳＴ１０２）。
【００４４】
信号処理工程において、駆動回路２０により、振動発生器１１を駆動するための信号の処理が行われる（ステップＳＴ１０３）。具体的には、まず、信号発生器２２により信号を発生する信号発生工程が行われ、次に、電力増幅器２３により信号を増幅させる信号増幅工程が行われる。信号処理工程で処理された信号は、振動発生器１１に入力される。
【００４５】
振動工程において、振動発生器１１が駆動され、振動部１２が振動する（ステップＳＴ１０４）。具体的には、振動発生器１１により、駆動回路２０から入力された信号の電力が機械エネルギーに変換されて振動を発生し、発生した振動により振動部１２を振動させる。
【００４６】
振動伝達工程において、振動部１２の振動により、密閉された振動伝達室１７を介して弾性膜１３を伸縮させ、振動を、放出口（開口部１５）とつながる加圧室１６に伝達する（ステップＳＴ１０５）。加圧工程において、弾性膜１３の伸縮により、加圧室１６内の加湿気体を加圧する（ステップＳＴ１０６）。放出工程において、弾性膜１３によって加圧された加湿気体が、筐体１４の放出口から外部に放出する（ステップＳＴ１０７）。
【００４７】
なお、本実施の形態では、気体輸送装置１００が水分又は酸素を含む気体等を搬送する場合について説明したが、気体輸送装置１００は、香り成分（匂い成分）を含む気体、あるいは粉体等を含む気体等、あらゆる気体を輸送することができる。
【００４８】
実施の形態２．
図４は、実施の形態２に係る気体輸送装置の構成を示す概略図である。実施の形態２の気体輸送装置２００は、筐体１４において振動伝達室１７を形成する部分に設置された弁２０１と、弁２０１と制御部３１とを接続する制御線３２と、を備える点で実施の形態１の気体輸送装置と異なる。以下、実施の形態２において、実施の形態１に示した構成と異なる構成について説明し、実施の形態１に示した構成と同一の機器については同一の符号を付し、同一の機器の説明は省略する。
【００４９】
筐体１４の周壁部１４２において振動伝達室１７を形成する部分、すなわち、周壁部１４２において弾性膜１３と振動部１２との間に位置する部分には、振動伝達室１７と筐体１４の外部とを連通する穴１４ａが形成されている。
【００５０】
弁２０１は、筐体１４に形成された穴１４ａに嵌め込まれており、開状態において、振動伝達室１７の内部の圧力を調整し、閉状態において、振動伝達室１７の内部を一定の圧力に保持するものである。制御部３１は、振動伝達室１７の内部圧力が予め決められた圧力となるように弁２０１の開閉を制御する。この場合において、例えば、振動伝達室１７の圧力を検知する第１圧力センサと装置周囲の圧力を検知する第２圧力センサとを設け、制御部３１は、第１圧力センサの値が第２圧力センサの値より大きくなるように弁の開度を制御する構成とできる。このような構成により、振動伝達室１７の内部は、効率的に振動が伝達される圧力に調整され保持されている。なお、筐体１４に設置された弁２０１に更に、弁２０１を介して振動伝達室１７に空気を送り、弁２０１を介して振動伝達室１７から空気を抜く機能を有する、エアーコンプレッサ等の圧力調節器を接続することもできる。この場合、弁２０１及び圧力調節器の動作を制御部３１により制御することで、振動伝達室１７の内部の圧力を調整する構成とされる。
【００５１】
実施の形態２の気体輸送装置２００が行う動作について説明する。気体輸送装置２００において、気体を搬送する動作、すなわち、気体供給部５０、信号発生器２２、電力増幅器２３及び振動発生器１１の動作は、実施の形態１の場合と同じであるため、ここでは説明を省略する。実施の形態２の気体輸送装置２００では、制御部３１により弁２０１の開閉が制御され、振動伝達室１７の内部圧力が調整される。このとき、振動伝達室１７の内部圧力は、装置周囲の環境圧（気圧）よりも高くなるように調整されることが望ましい。
【００５２】
装置周囲の環境圧等を含む情報は、例えば、上述したヒューマンインターフェース機器を介して利用者により制御部３１に手動で入力される。なお、周囲環境の情報は、センサ等により取得して制御部３１に自動で入力される構成とすることもできる。ヒューマンインターフェース機器又はセンサ等から入力された情報は、制御部３１に記憶される。
【００５３】
制御部３１は、記憶されている情報に基づいて、弁２０１の開閉を調整し、振動伝達室１７の内部圧力を調整する。このような、弁２０１により内部圧力を調整する動作は、気体供給部５０等により気体を搬送する動作を開始する前に実行され、気体を搬送する動作が行われている間、振動伝達室１７の内部圧力は調整後の圧力に保持される。また制御部３１は、気体を搬送する動作が行われている間において装置周囲の環境圧が変化した場合に、随時、弁２０１を動作させて振動伝達室１７の内部圧力を自動で調整する構成としてもよい。気体を搬送する動作の終了後、制御部３１は弁２０１を開状態とし、振動伝達室１７の内部圧力が環境圧と同じ圧力になるように調整することが望ましい。これにより、弾性膜１３に張力が過剰に印加されるのを回避でき、弾性膜１３の劣化を防ぐことができる。
【００５４】
制御部３１における弁２０１のプログラムは、予め記憶させておくことが望ましい。実施の形態２の気体輸送装置２００を用いて気体を輸送する気体輸送方法は、実施の形態１の場合とほぼ同じであるが、弁２０１の開閉により振動伝達室１７の内部の圧力を調整する圧力調整工程を更に有する。
【００５５】
以上のように、実施の形態２の気体輸送装置２００においても、実施の形態１の場合と同様に、加圧室１６と振動部１２との間に弾性膜１３が設けられ、振動部１２と弾性膜１３との間には密閉された振動伝達室１７が形成されている。よって、実施の形態２においても、実施の形態１の場合と同様に、加圧室１６に存する加湿空気の水滴が振動装置１０の振動部１２に付着せず、振動効率の低下が抑制でき、安定した気体の輸送ができる。
【００５６】
また実施の形態２の気体輸送装置２００は、弁２０１を備えており、弁２０１は、筐体１４における、振動部１２と弾性膜１３の外周部１３ａとの間の壁部に設けられ、閉状態において振動伝達室１７の内部の圧力を一定に保持する。これにより、弁２０１を開いて振動伝達室１７の内部の圧力を調整し、弁２０１を閉じて調整後の圧力を維持することができるので、圧力の変更により、振動伝達の制御の自由度が増す。よって、より安定した気体の輸送が可能となる。
【００５７】
また、振動伝達室１７は、筐体１４の周囲の気圧よりも高い圧力に保持されている。これにより、筐体１４内において加圧室１６と密閉された振動伝達室１７との間に配置された弾性膜１３を、振動部１２の振動により加圧室１６側へ変位し易い構成とでき、加圧室１６内の気体を効率的に加圧できる。
【００５８】
実施の形態３．
図５は、実施の形態３における気体輸送装置の構成を示す概略図である。実施の形態３の気体輸送装置３００は、筐体１４の開口部１５の大きさを変化させる開口調整器３０１と、開口調整器３０１と制御部３１とを接続する制御線３２と、を備える点で実施の形態１の気体輸送装置と異なる。以下、実施の形態３において、実施の形態１に示した構成と異なる構成について説明し、実施の形態１に示した構成と同一の機器については同一の符号を付し、同一の機器の説明は省略する。
【００５９】
開口調整器３０１は、筐体１４において開口部１５の縁部に設けられ、開口部１５の大きさを変更するものである。開口調整器３０１は、例えば、複数の板状の部材から成るアイリス絞りにより構成される。制御部３１は、筐体１４の開口部１５の大きさが予め決められた大きさとなるように開口調整器３０１の動作を制御する。このような構成により、円環形状が崩れにくい安定した渦輪を生成でき、また、気体の輸送距離を制御することができる。
【００６０】
実施の形態３の気体輸送装置３００が行う動作について説明する。気体輸送装置３００において、気体供給部５０、信号発生器２２、電力増幅器２３及び振動発生器１１の動作は、実施の形態１の場合と同じであるため、ここでは説明を省略する。実施の形態３の気体輸送装置３００では、制御部３１により開口調整器３０１の動作が制御されることで、開口部１５の大きさが調整される。具体的には、制御部３１は、振動発生器１１の入力信号の電力に応じて、開口調整器３０１を制御し、開口部１５の大きさを調整する。これにより、弾性膜１３の振動振幅に適した開口部１５の大きさに変更して安定した渦輪を生成でき、また、気体の輸送距離が調整できる。
【００６１】
制御部３１は、振動発生器１１の入力信号の電力及び装置の周囲環境に応じて、開口調整器３０１を制御し、開口部１５の大きさを調整する構成とされてもよい。周囲環境の情報には、例えば温度又は湿度等の情報が含まれ、周囲環境の情報は、例えば、上述したヒューマンインターフェース機器を介して利用者により制御部３１に手動で入力される。なお、気体輸送装置３００は、温度及び湿度といった周囲環境の情報を取得するセンサ等を備える構成とされ、周囲環境の情報は、センサ等により取得して制御部３１に自動で入力される構成とすることもできる。ヒューマンインターフェース機器又はセンサ等から入力された情報は、制御部３１に記憶される。
【００６２】
制御部３１は、振動発生器１１の入力信号の電力、及び記憶されている周囲環境の情報に応じて、開口調整器３０１を制御し、開口部１５の大きさを調整する。このような、開口調整器３０１により開口部１５の大きさを調整する動作は、例えば、気体輸送装置３００が動作を開始する際において、振動発生器１１へ信号が最初に入力されたときに実行される。また制御部３１は、気体を搬送する動作が行われている間において周囲環境が変化した場合に、随時、開口調整器３０１を動作させて開口部１５の大きさを自動で調整する構成としてもよい。この場合、周囲環境が変化しても、円環形状が崩れにくい安定した渦輪を発生させるとともに、気体の輸送距離を自動で調整することができる。制御部３１における開口調整器３０１のプログラムは、予め記憶させておくことが望ましい。
【００６３】
実施の形態３の気体輸送装置３００を用いて気体を輸送する気体輸送方法は、実施の形態１の場合とほぼ同じだが、開口調整器３０１により、筐体１４の放出口（開口部１５）における開口面積を調整する開口調整工程を更に有する。
【００６４】
以上のように、実施の形態３の気体輸送装置３００においても、実施の形態１の場合と同様に、加圧室１６と振動部１２との間に弾性膜１３が設けられ、振動部１２と弾性膜１３との間には密閉された振動伝達室１７が形成されている。よって、実施の形態３においても、実施の形態１の場合と同様に、加圧室１６に存する加湿空気の水滴が振動装置の振動部に付着せず、振動効率の低下が抑制でき、安定した気体の輸送ができる。
【００６５】
また実施の形態３の気体輸送装置３００は、筐体１４の放出口（開口部１５）に設けられ、開口面積を調整する開口調整器３０１を有する。これにより、安定した気体の輸送と、気体の輸送距離の変更を行うことができる。
【００６６】
なお、これまで、実施の形態１の気体輸送装置１００に開口調整器３０１を設ける場合について説明したが、実施の形態２の気体輸送装置３００に、上述した開口調整器３０１を設け、開口部１５の大きさを調整する構成としてもよい。
【００６７】
実施の形態４．
図６は、実施の形態４における気体輸送装置の構成を示す概略図である。実施の形態４の気体輸送装置４００は、気体供給部５０と筐体１４の加圧室１６との間に設けられた検知器４０１と、検知器４０１と制御部３１とを接続する制御線３２と、を備える点で実施の形態１の気体輸送装置と異なる。以下、実施の形態４において、実施の形態１に示した構成と異なる構成について説明し、実施の形態１に示した構成と同一の機器については同一の符号を付し、同一の機器の説明は省略する。
【００６８】
図６に示されるように、検知器４０１は、気体供給部５０と筐体１４の加圧室１６とを連通させる筐体１４の接続壁１４３に設けられ、気体供給部５０から加圧室１６へ供給される気体の成分、物性値又は流量等を検知するものである。ここで、物性値とは、例えば、気体の温度、湿度、又は導電率等を指す。検知器４０１は複数の物性値を検知するものでもよい。また検知器４０１は、気体の成分、物性値及び流量のうち二以上を検知するものでもよい。検知器４０１は、検知した気体の成分、物性値又は流量といった検知値Ｋを、制御線３２を介して制御部３１に送信する。制御部３１は、検知器４０１により検知された検知値Ｋに基づいて気体供給部５０による加圧室１６への気体の供給を調整する。
【００６９】
実施の形態４の気体輸送装置４００が行う動作について説明する。実施の形態４において気体輸送装置４００の各機器が行う動作は、実施の形態１の場合とほぼ同じである。ただし、実施の形態４の気体輸送装置４００では、気体供給部５０から筐体１４の加圧室１６へ供給される気体における気体の成分、物性及び流量等が調整される。
【００７０】
具体的には、気体供給部５０から加圧室１６へ供給される気体の成分、物性値又は流量の検知値Ｋが、繰り返し、検知器４０１により検知され、制御部３１へ送信される。検知器４０１により検知される検知値Ｋ１が、予め設定された設定値Ｋｓ１となるように、気体供給部５０から加圧室１６へ供給される気体が調整される。具体的には、気体供給部５０から加圧室１６へ供給される気体の量あるいは特定成分の量等が調整される。設定値Ｋｓ１は、気体の搬送が意図される対象空間の領域において、所望の気体の量、所望の特定成分の量、あるいは所望の気体の状態（例えば、温度、湿度又は導電率）となるように決定され、制御部３１に記憶されている。
【００７１】
このような構成により、意図した対象空間の領域に過不足なく気体あるいは気体の特定成分（例えば、水分又は酸素）等を輸送できる。また制御部３１は、加圧室１６への気体の供給が調整される際、意図する対象空間の領域へ気体が最も効率よく輸送されるように、検知された検知値Ｋ１に応じて気体供給部５０と、信号発生器２２と、電力増幅器２３等とを制御する構成とされてもよい。
【００７２】
また、検知器４０１を設置することで、気体輸送装置４００において気体供給部５０を別の新たな気体供給部に変更する場合でも、同一の検知器４０１を使用することができ、気体輸送装置４００の構成を簡素化できる。このように気体供給部５０が変更された場合、検知器４０１は、新たな気体供給部から供給される気体の成分、物性値、又は流量等を検知する。制御部３１は、新たな気体供給部から供給される気体について、検知された検知値Ｋ２が、その気体について予め設定されている設定値Ｋｓ２となるように、気体供給部５０等を制御することができる。また制御部３１は、検知された検知値Ｋ２に基づいて演算を行い、演算結果に基づいて気体輸送装置４００の各機器の動作を制御するように構成されてもよい。
【００７３】
制御部３１において、検知値Ｋ１、Ｋ２、設定値Ｋｓ１、Ｋｓ２を用いた判断プログラムは、予め記憶させておくことが望ましい。
【００７４】
以上のように、実施の形態４の気体輸送装置４００においても、実施の形態１の場合と同様に、加圧室１６と振動部１２との間に弾性膜１３が設けられ、振動部１２と弾性膜１３との間には密閉された振動伝達室１７が形成されている。よって、実施の形態４においても、実施の形態１の場合と同様に、加圧室１６に存する加湿空気の水滴が振動装置の振動部に付着せず、振動効率の低下が抑制でき、安定した気体の輸送ができる。
【００７５】
また実施の形態４の気体輸送装置４００は、検知器４０１を備え、検知器４０１は、筐体１４の加圧室１６と気体供給部５０との間に配置され、気体供給部５０から加圧室１６へ供給される気体の成分、気体の物性値及び気体の流量のうち少なくとも一つを検知する。これにより、検知器４０１により検知された気体に関する情報に基づいて、輸送する気体に応じた制御を行うことができる。
【００７６】
また、筐体１４は、加圧室１６と気体供給部５０とを接続する筒状の接続壁１４３を有し、上記の検知器４０１は、接続壁１４３に配置されている。これにより、気体供給部５０を別の気体供給部に取り替えた場合でも、筐体１４の接続壁１４３に配置された同一の検知器４０１を用いることができ、構成を簡素化できる。
【００７７】
なお、これまで、実施の形態１の気体輸送装置１００に検知器４０１を設ける場合について説明したが、実施の形態２の気体輸送装置２００又は実施の形態３の気体輸送装置３００に検知器４０１を設け、検知値に基づいて気体の供給量を調整する構成としてもよい。
【００７８】
実施の形態５．
図７は、実施の形態５における気体輸送装置の構成を示す概略図である。実施の形態５の気体輸送装置５００は、筐体１４に設けられた２つの状態検知器（第１の状態検知器５０１及び第２の状態検知器５０２）と、２つの状態検知器それぞれを制御部３１と接続する制御線３２を備える点で実施の形態２の気体輸送装置２００と異なる。以下、実施の形態５において、実施の形態２に示した構成と異なる構成について説明し、実施の形態２に示した構成と同一の機器については同一の符号を付し、同一の機器の説明は省略する。
【００７９】
筐体１４の周壁部１４２において振動伝達室１７を形成する部分、すなわち、周壁１４２部において弾性膜１３と振動部１２との間に位置する部分には、振動伝達室１７と筐体１４の外部とを連通する第１の設置孔１４ｂが形成されている。第１の設置孔１４ｂは、弁２０１が嵌め込まれる穴１４ａとは別に設けられている。また筐体１４の周壁部１４２において加圧室１６を形成する部分、すなわち、周壁部１４２において弾性膜１３と前壁１４１との間に位置する部分には、加圧室１６と筐体１４の外部とを連通する第２の設置孔１４ｃが形成されている。
【００８０】
第１の状態検知器５０１は、筐体１４に形成された第１の設置孔１４ｂに嵌め込まれ、振動伝達室１７の圧力、温度及び湿度のうち少なくとも一つを検知する。第１の状態検知器５０１は、例えば、圧力センサ及び温湿度センサ等で構成される。第２の状態検知器５０２は、筐体１４に形成された第２の設置孔１４ｃに嵌め込まれ、加圧室１６の圧力、温度及び湿度のうち少なくとも一つを検知する。第２の状態検知器５０２は、例えば、圧力センサ及び温湿度センサ等で構成される。なお、気体輸送装置５００において、第２の状態検知器５０２を省略し、第１の状態検知器５０１のみを備える構成としてもよい。
【００８１】
ここでは、圧力が検知されるものとして説明する。つまり、第１の状態検知器５０１及び第２の状態検知器５０２により、筐体１４内における弾性膜１３の両側の位置の圧力が検知される。第２の状態検知器５０２が嵌め込まれる第２の設置孔１４ｃは、筐体１４の周壁部１４２において加圧室１６を形成する部分のうち、開口部１５からできるだけ遠く、且つ弾性膜１３の動きを阻害しない程度に弾性膜１３から離れた部位に形成されることが望ましい。
【００８２】
実施の形態５の気体輸送装置５００が行う動作について説明する。実施の形態５において気体輸送装置５００の各機器が行う動作は、実施の形態２の場合とほぼ同じである。ただし、実施の形態５の気体輸送装置５００では、第１の状態検知器５０１により検知された検知値Ｐ１及び第２の状態検知器５０２により検知された検知値Ｐ２に基づいて各機器の制御がされる。
【００８３】
第１の状態検知器５０１により連続的に振動伝達室１７の圧力が検知され、検知された検知値Ｐ１は、制御線３２を介して制御部３１に送信される。第２の状態検知器５０２により連続的に加圧室１６の圧力が検知され、検知された検知値Ｐ２は、制御線３２を介して制御部３１に送信される。制御部３１は、検知値Ｐ１と検知値Ｐ２とを比較し、意図する対象空間の領域へ気体が最も効率よく輸送されるように、信号発生器２２と、電力増幅器２３と、気体供給部５０と、弁２０１等とを制御する。
【００８４】
制御部３１における検知値Ｐ１、Ｐ２を用いた判断プログラム、及び弁２０１のプログラムは、予め記憶させておくことが望ましい。また気体輸送装置５００において気体を搬送する動作が行われているとき、環境圧が変化した場合に、随時、弁２０１の開閉を制御して振動伝達室１７の内部圧力を自動で調整するように制御部３１を構成することもできる。
【００８５】
以上のように、実施の形態５の気体輸送装置５００においても、実施の形態１の場合と同様に、加圧室１６と振動部１２との間に弾性膜１３が設けられ、振動部１２と弾性膜１３との間には密閉された振動伝達室１７が形成されている。よって、実施の形態５においても、実施の形態１の場合と同様に、加圧室１６に存する加湿空気の水滴が振動装置の振動部に付着せず、振動効率の低下が抑制でき、安定した気体の輸送ができる。
【００８６】
また実施の形態５の気体輸送装置５００は、振動伝達室１７の圧力、温度及び湿度のうち少なくとも一つを検知する第１の状態検知器５０１を備える。これにより、第１の状態検知器５０１で検知された検知値Ｐ１に応じて各機器を制御でき、制御の自由度が増す。例えば、第１の状態検知器５０１が振動伝達室１７の圧力を検知する場合、検知された圧力に応じて各機器を制御し、加圧室１６の圧力の変動量、加圧室１６へ供給する気体の量、あるいは、振動伝達室１７の圧力等を変更することができる。結果、より安定した気体の輸送が可能となる。
【００８７】
また気体輸送装置５００は、加圧室１６の圧力、温度及び湿度のうち少なくとも一つを検知する第２の状態検知器５０２を備える。これにより、第２の状態検知器５０２で検知された検知値Ｐ２に応じて各機器を制御でき、制御の自由度が増す。結果、より安定した気体の輸送が可能となる。
【００８８】
実施の形態６．
図８は、実施の形態６における気体輸送装置の構成を示す概略図である。実施の形態６の気体輸送装置６００は、実施の形態５に示された気体輸送装置５００に、実施の形態３に示された開口調整器３０１、及び開口調整器３０１と制御部３１とを接続する制御線３２が追加された構成とされている。以下、実施の形態６において、実施の形態５に示した構成と異なる構成について説明し、実施の形態５に示した構成と同一の機器については同一の符号を付し、同一の機器の説明は省略する。
【００８９】
開口調整器３０１は、筐体１４において開口部１５の縁部に設けられ、開口部１５の大きさを変更するものである。開口調整器３０１は、例えば、複数の板状の部材から成るアイリス絞りにより構成される。
【００９０】
実施の形態６の気体輸送装置６００が行う動作について説明する。実施の形態６において、信号発生器２２と、電力増幅器２３と、気体供給部５０と、弁２０１との動作は実施の形態５の場合とほぼ同じである。また実施の形態６において、開口調整器３０１の動作は実施の形態３の場合とほぼ同じである。制御部３１は、筐体１４の開口部１５の大きさが予め決められた大きさとなるように開口調整器３０１の動作を制御する。
【００９１】
ただし、実施の形態６の気体輸送装置６００では、制御部３１は、第１の状態検知器５０１により検知した検知値Ｐ１及び第２の状態検知器５０２により検知した検知値Ｐ２に基づいて開口調整器３０１により開口部１５の大きさを調整するように構成されている。このような構成により、開口部１５から放出される渦輪を安定化することができる。
【００９２】
また制御部３１は、意図する対象空間の領域へ気体が最も効率よく輸送されるように、検知された検知値Ｐ１及び検知値Ｐ２に応じて、信号発生器２２と、電力増幅器２３と、気体供給部５０と、弁２０１と、開口調整器３０１等とを制御する構成とされてもよい。
【００９３】
制御部３１における検知値Ｐ１、Ｐ２を用いた判断プログラム及び弁２０１のプログラムは、予め記憶させておくことが望ましい。また気体輸送装置５００において気体を搬送する動作が行われているとき、環境圧が変化した場合に、随時、弁２０１の開閉を制御して振動伝達室１７の内部圧力を自動で調整するように制御部３１を構成することもできる。
【００９４】
また、本実施の形態の気体輸送装置６００において、実施の形態４の検知器４０１を設け、気体供給部５０から加圧室１６へ供給される気体の成分、物性値又は流量等に応じて気体の供給を調整する制御を組み合わせて行う構成としてもよい。この場合、制御部３１における検知値Ｐ１、検知値Ｐ２、検知値Ｋ１、Ｋ２、設定値Ｋｓ１、Ｋｓ２等を用いた判断プログラムは、予め記憶させておくことが望ましい。
【００９５】
以上のように、実施の形態６の気体輸送装置６００においても、実施の形態１の場合と同様に、加圧室１６と振動部１２との間に弾性膜１３が設けられ、振動部１２と弾性膜１３との間には密閉された振動伝達室１７が形成されている。よって、実施の形態６においても、実施の形態１の場合と同様に、加圧室１６に存する加湿空気の水滴が振動装置の振動部に付着せず、振動効率の低下が抑制でき、安定した気体の輸送ができる。
【００９６】
実施の形態７．
図９は、実施の形態７における気体輸送装置の構成を示す概略図である。実施の形態７の気体輸送装置７００は、実施の形態６に示された気体輸送装置６００に、入力部７０１、及び入力部７０１と制御部３１とを接続する制御線３２が追加された構成とされている。以下、実施の形態７において、実施の形態６に示した構成と異なる構成について説明し、実施の形態６に示した構成と同一の機器については同一の符号を付し、同一の機器の説明は省略する。
【００９７】
入力部７０１は、制御部３１に、プログラム及び設定値等の入力及びこれらの変更を行うためのものであり、例えば、利用者により操作されるキーボード等のヒューマンインターフェース機器で構成される。このような構成により、気体輸送装置７００の各機器を手動で制御可能となり、各個人の好みに合わせた気体の輸送を行うこともできる。
【００９８】
実施の形態７の気体輸送装置７００が行う動作について説明する。実施の形態７において気体輸送装置７００の各機器が行う動作は、実施の形態６の場合とほぼ同じである。ただし、実施の形態７の気体輸送装置７００において、制御部３１は、入力部７０１から入力された入力値Ｉに応じて、信号発生器２２と、電力増幅器２３と、気体供給部５０と、弁２０１と、開口調整器３０１等を制御する。
【００９９】
制御部３１における検知値Ｐ１、検知値Ｐ２、入力値Ｉを用いた判断プログラム及び弁２０１のプログラムは、予め記憶させておくことが望ましい。また気体輸送装置５００において気体を搬送する動作が行われているとき、環境圧が変化した場合に、随時、弁２０１の開閉を制御して振動伝達室１７の内部圧力を自動で調整するように制御部３１を構成することもできる。また、実施の形態４で示した検知器４０１を設置することもでき、この場合、制御部３１における検知値Ｐ１、検知値Ｐ２、検知値Ｋ１、Ｋ２、設定値Ｋｓ１、Ｋｓ２を用いた判断プログラムは、予め記憶させておくことが望ましい。
【０１００】
なお、入力部７０１は、利用者が手動で入力するものに限らず、各種センサからの情報が直接入力される構成とすることもできる。例えば、水分を含む気体を室内の特定の領域に輸送する場合、室内に設置した湿度センサの情報が入力部７０１に入力される構成とすることで、室内における特定の領域の湿度を自動で制御するシステムを構築することができる。また、室内における各個人の快適性をセンシングする検知器の情報が入力部７０１に入力される構成とすることで、局所空間の空気質を制御することができ、各個人に対応した空調制御が可能となる。
【０１０１】
以上のように、実施の形態７の気体輸送装置７００においても、実施の形態１の場合と同様に、加圧室１６と振動部１２との間に弾性膜１３が設けられ、振動部１２と弾性膜１３との間には密閉された振動伝達室１７が形成されている。よって、実施の形態７においても、実施の形態１の場合と同様に、加圧室１６に存する加湿空気の水滴が振動装置の振動部に付着せず、振動効率の低下が抑制でき、安定した気体の輸送ができる。
【０１０２】
また実施の形態７の気体輸送装置７００は、制御部３１に情報を入力する入力部７０１を備える。これにより、入力部７０１を介して、気体輸送装置７００の周囲環境又は個人の好み等に合わせて制御の変更を行うことができ、快適性を向上させることができる。
【符号の説明】
【０１０３】
１０  振動装置、１１  振動発生器、１２  振動部、１３  弾性膜、１３ａ  外周部、１４  筐体、１４ａ  穴、１４ｂ  第１の設置孔、１４ｃ  第２の設置孔、１５  開口部、１６  加圧室、１７  振動伝達室、２０  駆動回路、２２  信号発生器、２３  電力増幅器、２４  信号線、３１  制御部、３２  制御線、５０  気体供給部、５１  加湿部、５９  気体、１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００  気体輸送装置、１４１  前壁、１４２  周壁部、１４３  接続壁、２０１  弁、３０１  開口調整器、４０１  検知器、５０１  第１の状態検知器、５０２  第２の状態検知器、７０１  入力部、Ａ  面積、Ｆ、Ｆ０  力、Ｉ  入力値、Ｋ、Ｋ１、Ｋ２  検知値、Ｋｓ１、Ｋｓ２  設定値、Ｐ１、Ｐ２  検知値、Ｓ  面積、ΔＶ  体積変化量。
【要約】
気体輸送装置は、気体の輸送を行う気体輸送装置において、気体の放出口を有し、内部に、放出口とつながる加圧室が形成された筐体と、振動する振動部と振動部を振動させる振動発生器とを有し、加圧室を介して振動部が筐体の任意の位置に設置された振動装置と、加圧室と振動部との間に配置され、筐体の内面に接続された外周部を有する弾性膜と、を備え、筐体の内部において振動部と弾性膜との間には、筐体における振動部と弾性膜の外周部との間の壁部と、振動部と、弾性膜とにより囲まれ、密閉された振動伝達室が形成されている。【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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