匂い発生装置
【課題】低揮発性香気成分を含む広範囲の匂いを提示することが可能な匂い発生装置を提供する。
【解決手段】匂い発生装置１Ａは、揮発性香気成分を含有する液体が貯蔵される貯蔵部と、多孔質材に電圧が印加されることによって、貯蔵部に貯蔵された液体を多孔質材を介して外部へ排出する出口部と、を備える電気浸透流ポンプ１０Ｘ，１０Ｙ，１０Ｚと、出口部から排出された液体を霧化するＳＡＷ素子７０Ａと、を備える。
【解決手段】匂い発生装置１Ａは、揮発性香気成分を含有する液体が貯蔵される貯蔵部と、多孔質材に電圧が印加されることによって、貯蔵部に貯蔵された液体を多孔質材を介して外部へ排出する出口部と、を備える電気浸透流ポンプ１０Ｘ，１０Ｙ，１０Ｚと、出口部から排出された液体を霧化するＳＡＷ素子７０Ａと、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、匂い発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、バーチャルリアリティの分野において、ユーザに嗅覚情報を提示する試みが始まっている。特許文献１には、要素臭ガスを供給する要素臭容器を複数用意し、要素臭容器に接続された配管に設けられた電磁弁を開閉制御することによって、所望の量の要素臭ガスを調合し、所望の匂いを生成する匂い調合装置（嗅覚ディスプレイ）が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２００７／１２２８７９号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、かかる匂い調合装置は、低揮発性香気成分をユーザに提示するのに十分な性能を有していないものであった。かかる低揮発性香気成分は、低濃度でもユーザが感知することができる匂いであるため、嗅覚ディスプレイには必須な成分である。
【０００５】
本発明は、前記した事情に鑑みて創案されたものであり、低揮発性香気成分を含む広範囲の匂いを提示することが可能な匂い発生装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するため、本発明の匂い発生装置は、揮発性香気成分を含有する液体が貯蔵される貯蔵部と、多孔質材に電圧が印加されることによって、前記貯蔵部に貯蔵された前記液体を前記多孔質材を介して外部へ排出する出口部と、を有する電気浸透流ポンプと、前記出口部から排出された前記液体を霧化又は気化する霧化又は気化部と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
かかる構成によると、霧化又は気化部が揮発性香気成分を強制的に揮発させるので、自然に揮発した香気成分を用いる従来技術と比べて、ユーザに対して低揮発性香気成分を容易に提示することができる。また、貯蔵部が一体化された電気浸透流ポンプを用いるので、小型化が可能であり、液体に気泡が発生した場合であっても駆動可能であり、さらには、液体回路を容易に構成することができる。
【０００８】
また、前記霧化又は気化部は、前記出口部から排出された前記液体を霧化する弾性表面波素子又は超音波振動子であってもよく、前記出口部から排出された前記液体を加熱することによって気化するヒータであってもよい。
【０００９】
また、匂い発生装置は、異なる揮発性香気成分を含有する液体が前記貯蔵部に貯蔵された複数の前記電気浸透流ポンプを備え、複数の前記電気浸透流ポンプの駆動を制御する制御部をさらに備える構成であってもよい。さらに、匂い発生装置は、複数の前記電気浸透流ポンプの前記出口部にそれぞれ接続されて前記液体が流通する複数の配管と、前記複数の配管と接続されて前記液体が合流して流通し、当該液体を前記霧化又は気化部へ排出する合流配管と、複数の前記電気浸透流ポンプのそれぞれから排出されて複数の前記配管のそれぞれを流通する前記液体の量を検出する複数の液体量センサをさらに備え、前記制御部は、複数の前記液体量センサの検出結果に基づいて、複数の前記電気浸透流ポンプの駆動をフィードバック制御する構成であってもよい。
【００１０】
また、匂い発生装置は、揮発性香気成分を含有する液体又は固体が貯蔵される第二の貯蔵部と、前記第二の貯蔵部に空気を供給するポンプと、前記第二の貯蔵部に接続されて前記第二の貯蔵部内の気体が流通する第二の配管と、前記第二の配管に設けられ、前記気体を前記霧化又は気化部によって霧化又は気化された前記液体と合流する位置へ排出する第一の状態と、前記気体をバイパスへ排気する第二の状態と、を切換可能な三方弁と、をさらに備える構成であってもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、低揮発性香気成分を含む広範囲の匂いを提示することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】（ａ）は本発明の第一の実施形態に係る匂い発生装置を示す模式図であり、（ｂ）は合流配管を示す断面図である。
【図２】図１の電気浸透流ポンプを示す断面図である。
【図３】本発明の第一の実施形態に係る匂い発生装置によって発生した匂いを水晶振動子ガスセンサによって検出した例を示すグラフである。
【図４】本発明の第一の実施形態に係る匂い発生装置によって発生した匂い、及び、比較例に係る匂い発生装置によって発生した匂いを水晶振動子ガスセンサによって検出した例を示すグラフである。
【図５】（ａ）は本発明の第二の実施形態に係る匂い発生装置を示す模式図であり、（ｂ）は合流配管を示す断面図である。
【図６】（ａ）は本発明の第三の実施形態に係る匂い発生装置を示す模式図であり、（ｂ）は合流配管を示す断面図である。
【図７】本発明の第三の実施形態に係る匂い発生装置によって発生した匂いを水晶振動子ガスセンサによって検出した例を示すグラフである。
【図８】本発明の第三の実施形態に係る匂い発生装置の電気浸透流ポンプの駆動時間とセンサ応答との関係を示すグラフである。
【図９】本発明の第三の実施形態に係る匂い発生装置を示す模式図である。
【図１０】本発明の第四の実施形態に係る匂い発生装置を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら説明する。同様の部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１４】
＜第一の実施形態＞
まず、本発明の第一の実施形態に係る匂い発生装置について、図１及び図２を参照して説明する。図１（ａ）は、本発明の第一の実施形態に係る匂い発生装置を示す模式図であり、図１（ｂ）は、合流配管を示す断面図である。図２は、図１の電気浸透流ポンプを示す断面図である。
【００１５】
図１（ａ）に示すように、本発明の第一の実施形態に係る匂い発生装置１Ａは、複数の電気浸透流ポンプ１０（１０Ｘ，１０Ｙ，１０Ｚ）と、複数の配管２０Ｘ，２０Ｙ，２０Ｚと、合流配管３０と、複数の液体量センサ４０Ｘ，４０Ｙ，４０Ｚと、電源部５０と、スイッチ部６０と、表面弾性波（ＳＡＷ：Surface Acoustic Wave）素子７０Ａと、ＲＦ（Radio Frequency）増幅器８０と、送風部９０と、制御部１００と、を備える。
【００１６】
複数の電気浸透流ポンプ１０Ｘ，１０Ｙ，１０Ｚは、電気浸透流現象を利用して液体を排出する直径７［ｍｍ］程度の小さいポンプであり、小さい駆動電圧（例えば、２〜２４［Ｖ］）で、大きい排出圧力（１００［ｋＰａ］以上）を実現することができる。本実施形態において、複数の電気浸透流ポンプ１０Ｘ，１０Ｙ，１０Ｚは、制御部１１０による制御によって、揮発性香気成分を含有する液体をＳＡＷ素子７０Ａ上へ供給する。
【００１７】
図２（ａ）に示すように、電気浸透流ポンプ１０は、貯蔵部１１と、多孔質材１２ａ及び電極１２ｂ，１２ｃを有する出口部１２と、を備える。貯蔵部１１には、揮発性香気成分を含有する液体Ｌが貯蔵される。出口部１２の多孔質材１２ａは、貯蔵部１１の下方に設けられており、電極１２ｂ，１２ｃに電圧が印加されると、図２（ｂ）に示すように電界が発生し、図２（ｃ）に示すように、多孔質材１２ａ内の孔部（空隙）に液体Ｌの流れが生じ、液体Ｌが出口部１２から排出されるように構成されている。
【００１８】
図１（ａ）に戻り、複数の配管２０Ｘ，２０Ｙ，２０Ｚは、複数の電気浸透流ポンプ１０Ｘ，１０Ｙ，１０Ｚとそれぞれ液体流通可能に接続されている。
【００１９】
合流配管３０は、複数の配管２０Ｘ，２０Ｙ，２０Ｚと液体流通可能に接続されている。これら複数の配管２０Ｘ，２０Ｙ，２０Ｚ及び合流配管３０は、例えば、内径１００［μｍ］程度のステンレス製チューブで構成される。また、図１（ｂ）に示すように、合流配管３０は、その先端部に設けられたオリフィス３１を備えており、液体Ｌを液滴として排出するように構成されている。
【００２０】
複数の液体量センサ４０Ｘ，４０Ｙ，４０Ｚは、複数の配管２０Ｘ，２０Ｙ，２０Ｚにそれぞれ設けられており、配管２０Ｘ，２０Ｙ，２０Ｚを流通する液体量を検出し、検出結果を制御装置１１０へ出力する。
【００２１】
電源部５０は、複数の電気浸透流ポンプ１０Ｘ，１０Ｙ，１０Ｚへ電力を供給する直流電源である。
【００２２】
スイッチ部６０は、複数の電気浸透流ポンプ１０Ｘ，１０Ｙ，１０Ｚ及び電源部５０間の電気的接続状態を切り替えるためのスイッチである。
【００２３】
ＳＡＷ素子７０Ａは、霧化又は気化部の一例であり、表面の液体に弾性表面波を伝搬することによって、液体中に縦波を生じさせ、液体を霧化する。本実施形態に係るＳＡＷ素子７０Ａは、制御部１００による制御によって、複数の電気浸透流ポンプ１０Ｘ，１０Ｙ，１０ＺからＳＡＷ素子７０Ａの表面に排出された液体Ｌを霧化する。
【００２４】
ＲＦ増幅器８０は、制御部１１０から出力された交流電圧（ＲＦバースト波）を増幅してＳＡＷ素子７０Ａへ印加するためのアンプである。
【００２５】
送風部９０は、霧化した液体Ｌから揮発して放出された揮発性香気成分をユーザＰに届けるための風を発生するファンである。
【００２６】
制御部１００は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory、ＲＯＭ（Read-Only Memory）及び入出力回路から構成されたＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）であり、スイッチ部６０の電気的接続状態を切り替えることによって、複数の電気浸透流ポンプ１０Ｘ，１０Ｙ，１０Ｚの駆動を制御したり、ＲＦ増幅器８０を介してＳＡＷ素子７０Ａに交流電圧を印加したり、送風部１００の駆動を制御したりする。かかる制御部１００は、ユーザＰによるキーボード、マウス、ボタン等からなる入力部の操作によって生成されて制御部１００に入力される信号や、外部装置から出力されて制御部１００に入力される信号に基づいて、複数の電気浸透流ポンプ１０Ｘ，１０Ｙ，１０Ｚ、ＳＡＷ素子７０Ａ及び送風部１００の駆動を制御することができる。
【００２７】
本発明の第一の実施形態に係る匂い発生装置１Ａにおいて、制御部１００は、所望の匂いを発生してユーザＰに提示するため、スイッチ部６０を駆動して複数の電気浸透流ポンプ１０Ｘ，１０Ｙ，１０Ｚのそれぞれの電極に印加される電圧のデューティ比を制御し、複数の電気浸透流ポンプ１０Ｘ，１０Ｙ，１０Ｚから排出されてＳＡＷ素子７０Ａの表面に供給される液体の比率を調節することによって、所望の匂いを発生してユーザＰに提示することができる。
また、制御部１００は、スイッチ部６０に設けられた可変抵抗（図示せず）を制御して、複数の電気浸透流ポンプ１０Ｘ，１０Ｙ，１０Ｚのそれぞれの電極に印加される電圧の大きさを制御し、複数の電気浸透流ポンプ１０Ｘ，１０Ｙ，１０Ｚから排出される液体の比率を調節することによって、所望の匂いを発生してユーザＰに提示することができる。
【００２８】
なお、複数の電気浸透流ポンプ１０Ｘ，１０Ｙ，１０Ｚに代えて複数のインクジェットを用いることも考えられるが、この場合には、液体圧力を細かく調節する必要があり、また、吐出した後に複数の液体Ｌから気化した揮発性香気成分が混合することになるので、匂いが一様にならないおそれがある。また、インクジェットを用いる場合には、インクジェットの先端部まで液体Ｌを満たしておく必要があり、気泡があると液体を吐出することができない。これに対し、本発明の第一の実施形態に係る匂い発生装置１Ａは、合流配管３０で複数の液体Ｌが混合されるので、一様となった匂いをユーザＰに提示することができる。さらに、本発明の第一の実施形態に係る匂い発生装置１Ａは、呼び水が不要であり、電気浸透流ポンプ１０の内部に気泡がある場合であっても液体Ｌを吐出することができる。
【００２９】
また、制御部１００は、液体量センサ４０Ｘ，４０Ｙ，４０Ｚの検出結果に基づいて、複数の電気浸透流ポンプ１０Ｘ，１０Ｙ，１０Ｚの駆動をフィードバック制御する。このようにすることで、一の電気浸透流ポンプ１０からの液体Ｌの流れで生じる負圧による、他の電気浸透流ポンプ１０から排出される液体Ｌの量への影響を抑えることができる。
【００３０】
本発明の第一の実施形態に係る匂い発生装置１Ａの動作結果について、図３を参照して説明する。図３は、本発明の第一の実施形態に係る匂い発生装置によって発生した匂いを水晶振動子ガスセンサによって検出した例を示すグラフである。図３の例は、一の電気浸透流ポンプ１０から排出された液体を霧化した場合を示す例であり、電気浸透流ポンプ１０の駆動電圧は８［Ｖ］、電気浸透流ポンプ１０のデューティ比は２０［％］、ＳＡＷ素子７０Ａの弾性表面波の周波数は６１．４［ＭＨｚ］、送風部９０の駆動電圧は１．４［Ｖ］であり、低揮発性香気成分であるβ−ｉｏｎｏｎｅを液体Ｌであるエタノールを用いて体積比で１０［％］となるように希釈したしたものを用いた。制御部１００は、１５，１０５，１９４，２８４，３６４［ｓ］の時点の前に１０［ｓ］間電気浸透流ポンプ１０を駆動することによって、１５，１０５，１９４，２８４，３６４［ｓ］の時点で液体Ｌを液滴としてＳＡＷ素子７０Ａ上へ排出して霧化させた。水晶振動子ガスセンサは、ＡＴ−ＣＵＴ、２０［ＭＨｚ］の水晶振動子及びセンサ感応膜としてＴＣＰ（Tricresyl Phosphate）を採用したセンサである。
【００３１】
図３に示すように、本発明の第一の実施形態に係る匂い発生装置１Ａは、低揮発性香気成分を用いる場合であっても、液体Ｌの排出後速やかに匂いを発生することができる。また、液体Ｌの排出停止後速やかに匂いの発生を停止することができる。
【００３２】
ここで、比較例に係る匂い発生装置の動作結果について、図４を参照して説明する。図４は、本発明の第一の実施形態に係る匂い発生装置によって発生した匂い、及び、比較例に係る匂い発生装置によって発生した匂いを水晶振動子ガスセンサによって検出した例を示すグラフである。図４の第一の実施形態の動作結果は、図３と同様の条件によるものであり、図４の比較例の動作結果は、特許文献１に記載された匂い調合装置を用いてβ−ｉｏｎｏｎｅを提示した場合を示すものである。水晶振動子ガスセンサは、図３の動作結果と同様、ＡＴ−ＣＵＴ、２０［ＭＨｚ］の水晶振動子及びセンサ感応膜としてＴＣＰを採用したセンサである。図４の動作結果において、第一の実施形態に係る匂い発生装置１Ａは、２０［ｓ］の時点の前に１０［ｓ］間電気浸透流ポンプ１０を駆動することによって、２０［ｓ］の時点で液体Ｌを液滴としてＳＡＷ素子７０Ａ上へ排出して霧化させた。また、図４の動作結果において、比較例に係る匂い発生装置は、２０［ｓ］の時点で１０［ｓ］間電磁弁を開弁することによって、要素臭容器内で揮発したβ−ｉｏｎｏｎｅを水晶振動子ガスセンサへ向けて排出した。
【００３３】
図４に示すように、比較例に係る匂い発生装置は、低揮発性香気成分の匂いを提示し始めてから（水晶振動子ガスセンサが匂いを検出し始めてから）ピークに達するまでに時間がかかり、また、一旦提示した匂いが消えるのにも時間がかかるため、低揮発性香気成分の場合には実用に適さないものであることがわかる。
【００３４】
本発明の第一の実施形態に係る匂い発生装置１Ａは、ＳＡＷ素子７０Ａが低揮発性香気成分を強制的に揮発させるので、自然に揮発した香気成分を用いる従来技術と比べて、ユーザＰに対して低揮発性香気成分を容易に提示することができる。
また、本発明の第一の実施形態に係る匂い発生装置１Ａは、貯蔵部１１が一体化された電気浸透流ポンプ１０を用いるので、ユーザＰの鼻元に設置するように小型化が可能であり、液体Ｌに気泡が発生した場合であっても駆動可能であり、さらには、液体回路を容易に構成することができる。
また、本発明の第一の実施形態に係る匂い発生装置１Ａは、低揮発性香気成分を用いる場合であっても、液体Ｌの排出後速やかに匂いを発生することができる。また、液体Ｌの排出停止後速やかに匂いの発生を停止することができる。
また、本発明の第一の実施形態に係る匂い発生装置１Ａは、ＳＡＷ素子７０Ａを用いて液体Ｌを霧化するので、後記するようにヒータを用いて液体Ｌを気化する場合（加熱に時間を要する）と比べて、消費電力を抑えるとともに、早期に液体Ｌを霧化して匂いを発生することができる。
また、本発明の第一の実施形態に係る匂い発生装置１Ａは、ＳＡＷ素子７０Ａを用いて液体Ｌを霧化するので、周囲に熱の影響を及ぼすことなく、ＳＡＷ素子７０Ａの表面の液体Ｌのみを好適に霧化することができる。
【００３５】
＜第二の実施形態＞
続いて、本発明の第二の実施形態に係る匂い装置について、図５を参照して、第一の実施形態に係る匂い発生装置１Ａとの相違点を中心に説明する。図５（ａ）は、本発明の第二の実施形態に係る匂い発生装置を示す模式図であり、図５（ｂ）は、合流配管を示す断面図である。
【００３６】
図５（ａ）に示すように、本発明の第二の実施形態に係る匂い発生装置１Ｂは、ＳＡＷ素子７０Ａに代えて、超音波振動子７０Ｂを備える。
【００３７】
超音波振動子７０Ｂは、霧化又は気化部の一例であり、表面の液体に超音波を伝搬することによって、液体中に振動を生じさせ、液体を霧化する。本実施形態に係る超音波振動子７０Ｂは、制御部１００による制御によって、複数の電気浸透流ポンプ１０Ｘ，１０Ｙ，１０Ｚから超音波振動子７０Ｂの表面に排出された液体Ｌを霧化する。気化した液体Ｌから揮発して放出された揮発性香気成分は、送風部９０によって発生された風によってユーザＰに届けられる。
【００３８】
本発明の第二の実施形態に係る匂い発生装置１Ｂは、第一の実施形態に係る匂い発生装置１Ａと同様の作用効果を奏することができる。
【００３９】
＜第三の実施形態＞
続いて、本発明の第三の実施形態に係る匂い発生装置について、図６を参照して、第一の実施形態に係る匂い発生装置１Ａとの相違点を中心に説明する。図６（ａ）は、本発明の第三の実施形態に係る匂い発生装置を示す模式図であり、図６（ｂ）は、合流配管を示す断面図である。
【００４０】
図６（ａ）に示すように、本発明の第三の実施形態に係る匂い発生装置１Ｃは、ＳＡＷ素子７０Ａに代えて、ヒータ７０Ｃを備える。
【００４１】
ヒータ７０Ｃは、霧化又は気化部の一例であり、表面の液体を加熱することによって、液体を気化する。本実施形態に係るヒータ７０Ｃは、制御部１００による制御によって、複数の電気浸透流ポンプ１０Ｘ，１０Ｙ，１０Ｚからヒータ７０Ｃの表面に排出された液体Ｌを気化する。気化した液体Ｌから揮発して放出された揮発性香気成分は、送風部９０によって発生された風によってユーザＰに届けられる。
【００４２】
本発明の第三の実施形態に係る匂い発生装置１Ｃの動作結果について、図７及び図８を参照して説明する。図７は、本発明の第二の実施形態に係る匂い発生装置によって発生した匂いを水晶振動子ガスセンサによって検出した例を示すグラフである。図７の例は、一の電気浸透流ポンプ１０から排出された液体を気化した場合を示す例であり、電気浸透流ポンプ１０の駆動電圧は２４［Ｖ］、電気浸透流ポンプ１０のデューティ比は１００［％］、ヒータ７０Ｂの温度は１３０［℃］、送風部９０の駆動電圧は４．５［Ｖ］であり、であり、低揮発性香気成分であるβ−ｉｏｎｏｎｅを液体Ｌであるエタノールを用いて体積比で５［％］となるように希釈したしたものを用いた。制御部１００は、７０，３７０，６７０，９７０，１２７０［ｓ］の時点の前に１０［ｓ］間電気浸透流ポンプ１０を駆動することによって、７０，３７０，６７０，９７０，１２７０［ｓ］の時点で液体Ｌを液滴としてヒータ７０Ｃ上へ排出させた。水晶振動子ガスセンサは、ＡＴ−ＣＵＴ、２０［ＭＨｚ］の水晶振動子及びセンサ感応膜としてＴＣＰを採用したセンサである。また、図８は、本発明の第三の実施形態に係る匂い発生装置の電気浸透流ポンプの駆動時間とセンサ応答との関係を示すグラフである。図８の例において、電気浸透流ポンプ１０の駆動時間以外の条件は、図７の例における条件と同一である。
【００４３】
図７に示すように、本発明の第三の実施形態に係る匂い発生装置１Ｃは、低揮発性香気成分を用いる場合であっても、液体Ｌの排出後速やかに匂いを発生することができる。また、液体Ｌの排出停止後速やかに匂いの発生を停止することができる。
【００４４】
また、図８に示すように、本発明の第三の実施形態に係る匂い発生装置１Ｃは、電気浸透流ポンプ１０の駆動時間とセンサ応答の絶対値との間に比例関係が成立しており、電気浸透流ポンプ１０の駆動時間を調節することによって、ユーザＰに提示される匂いの濃度を調節することができる。
【００４５】
＜第四の実施形態＞
続いて、本発明の第四の実施形態に係る匂い発生装置について、図９を参照して、第一の実施形態に係る匂い発生装置１Ａとの相違点を中心に説明する。図９は、本発明の第四の実施形態に係る匂い発生装置を示す模式図である。
【００４６】
図９に示すように、本発明の第四の実施形態に係る匂い発生装置１Ｄは、合流配管３０及び複数の液体量センサ４０Ｘ，４０Ｙ，４０Ｚを備えておらず、複数の配管２０Ｘ，２０Ｙ，２０Ｚから排出された液体が直接ＳＡＷ素子７０Ａの表面に供給される。ここで、複数の配管２０Ｘ，２０Ｙ，２０Ｚは、図１（ｂ）に示す合流配管３０と同様、その先端部に設けられたオリフィスを備えており、液体Ｌを液滴として排出するように構成されている。
【００４７】
本発明の第四の実施形態に係る匂い発生装置１Ｄは、第一の実施形態に係る匂い発生装置１Ａと同様の作用効果を奏することができる。
また、本発明の第四の実施形態に係る匂い発生装置１Ｄは、複数の液体量センサ４０Ｘ，４０Ｙ，４０Ｚを省略するとともに、制御部１００によるフィードバック制御を省略することができる。
【００４８】
＜第五の実施形態＞
続いて、本発明の第五の実施形態に係る匂い発生装置について、図１０を参照して、第一の実施形態に係る匂い発生装置１Ａとの相違点を中心に説明する。図１０（ａ）は、本発明の第五の実施形態に係る匂い発生装置を示す模式図であり、図１０（ｂ）は、合流配管を示す断面図である。なお、図１０（ａ）において、電源部５０、スイッチ部６０及び制御部１００は省略されている。
【００４９】
図１０（ａ）に示すように、本発明の第五の実施形態に係る匂い発生装置１Ｅは、複数の第二の貯蔵部１１０Ｘ，１１０Ｙ，１１０Ｚ，１１０Ｗと、複数の第二の配管１２０Ｘ，１２０Ｙ，１２０Ｚ，１２０Ｗと、第二の合流配管１３０と、複数の三方弁１４０Ｘ，１４０Ｙ，１４０Ｚ，１４０Ｗと、複数のバイパス配管１５０Ｘ，１５０Ｙ，１５０Ｚ，１５０Ｗと、合流バイパス配管１６０と、バルブ付流量センサ１７０，１８０と、フィルタ１９０と、ポンプ２００と、上流配管２１０と、をさらに備える。
【００５０】
複数の第二の貯蔵部１１０Ｘ，１１０Ｙ，１１０Ｚには、それぞれ異なる揮発性香気成分を含有する液体又は固体が貯蔵されており、揮発性香気成分は、複数の第二の貯蔵部１１０Ｘ，１１０Ｙ，１１０Ｚ内で揮発している。第二の貯蔵部１１０Ｗには、揮発性香気成分を含有する液体又は固体は貯蔵されていない。かかる第二の貯蔵部１１０Ｗは、ユーザＰへ提示される揮発性香気成分を希釈するためのものである。
【００５１】
複数の第二の配管１２０Ｘ，１２０Ｙ，１２０Ｚ，１２０Ｗは、複数の第二の貯蔵部１１０Ｘ，１１０Ｙ，１１０Ｚ，１１０Ｗとそれぞれ気体流通可能に接続されている。
【００５２】
合流ガス配管１３０は、複数のガス配管１２０Ｘ，１２０Ｙ，１２０Ｚ，１２０Ｗと気体流通可能に接続されている。合流ガス配管１３０の先端部は、霧化した液体Ｌと合流する位置であるＳＡＷ素子７０Ａの上方へ揮発性香気成分を含む気体を排出可能に設けられている。
【００５３】
複数の三方弁１４０Ｘ，１４０Ｙ，１４０Ｚ，１４０Ｗは、複数の第二の配管１２０Ｘ，１２０Ｙ，１２０Ｚ，１２０Ｗにそれぞれ設けられており、制御部１００（図１（ａ）参照）の制御によって、気体をＳＡＷ素子７０Ａによって霧化された液体と合流する位置へ排出する第一の状態（第二の配管：開、バイパス配管：閉）と、気体をバイパス配管１５０Ｘ，１５０Ｙ，１５０Ｚ，１５０Ｗへそれぞれ排気する第二の状態（第二の配管：閉、バイパス配管：開）と、を切換可能な電磁弁である。
【００５４】
複数のバイパス配管１５０Ｘ，１５０Ｙ，１５０Ｚ，１５０Ｗは、複数の三方弁１４０Ｘ，１４０Ｙ，１４０Ｚ，１４０Ｗとそれぞれ気体流通可能に接続されている。かかる複数のバイパス配管１５０Ｘ，１５０Ｙ，１５０Ｚ，１５０Ｗは、複数の第二の貯蔵部１１０Ｘ，１１０Ｙ，１１０Ｚ，１１０Ｗの内部に空気を通気することによって、複数の第二の貯蔵部１１０Ｘ，１１０Ｙ，１１０Ｚ，１１０Ｗの内部の気体の濃度変更を防ぐために用いられる。
【００５５】
合流バイパス配管１６０は、複数のバイパス配管１５０Ｘ，１５０Ｙ，１５０Ｚ，１５０Ｗと気体流通可能に接続されている。
【００５６】
バルブ付流量センサ１７０は、第二の合流配管１３０に設けられており、第二の合流配管１７０を流通する気体の流量を検出して表示するセンサと、手動によって気体の流量を調節するためのニードルバルブと、を備える。
【００５７】
バルブ付流量センサ１８０は、合流バイパス配管１６０に設けられており、合流バイパス配管１６０を流通する気体の流量を検出して表示するセンサと、手動によって気体の流量を調節するためのニードルバルブと、を備える。
【００５８】
フィルタ１９０は、合流バイパス配管１６０に設けられており、合流バイパス配管１６０を流通する匂いを除去して排気するための活性炭等を備える。
【００５９】
ポンプ２００は、制御部１００（図１（ａ）参照）の制御によって、上流配管２１０を介して空気を複数の第二の貯蔵部１１０Ｘ，１１０Ｙ，１１０Ｚ，１１０Ｗへ供給する。複数の第二の配管１２０Ｘ，１２０Ｙ，１２０Ｚ及び上流配管２１０は、複数の第二の貯蔵部１１０Ｘ，１１０Ｙ，１１０Ｚの上部にそれぞれ気体流通可能に接続されており、複数の第二の貯蔵部１１０Ｘ，１１０Ｙ，１１０Ｚ内で揮発した揮発性香気成分のガスは、上流配管２１０によって第二の貯蔵部１１０Ｘ，１１０Ｙ，１１０Ｚ内へ供給された空気に乗って、それぞれ複数の第二の配管１２０Ｘ，１２０Ｙ，１２０Ｚに導入される。
【００６０】
これら複数の第二の貯蔵部１１０Ｘ，１１０Ｙ，１１０Ｚ，１１０Ｗないし上流配管２１０を用いた匂いの提示は、多数成分（〜数十成分）の香気成分を混合（調合）するのに好適である。
【００６１】
本発明の第五の実施形態に係る匂い発生装置１Ｅにおいて、制御部１００は、所望の匂いを発生してユーザＰに提示するため、複数の三方弁１４０Ｘ，１４０Ｙ，１４０Ｚ，１４０Ｗを制御し、複数の第二の配管１２０Ｘ，１２０Ｙ，１２０Ｚ，１２０Ｗの開時間の割合（デューティ比）を調節することによって複数の第二の配管１２０Ｘ，１２０Ｙ，１２０Ｚ，１２０Ｗを流通する気体の量を調節し、第二の合流配管１３０を介して霧化又は気化部の一例であるＳＡＷ素子７０Ａによって霧化された液体Ｌと合流する揮発性香気成分の比率を調節することによって、所望の匂いを発生してユーザＰに提示することができる。
【００６２】
本発明の第五の実施形態に係る匂い発生装置１Ｅは、中〜高揮発性香気成分に関しては揮発した香気成分ガスとして複数の第二の貯蔵部１１０Ｘ，１１０Ｙ，１１０Ｚ内で揮発したものを用いるとともに、低揮発性香気成分に関しては液体として複数の電気浸透流ポンプ１０Ｘ，１０Ｙ，１０Ｚに貯蔵されたものを用いて、所望の匂いを生成してユーザＰに提示することができる。
【００６３】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更可能である。例えば、第五の実施形態に係る匂い発生装置１Ｅにおいて、電気浸透流ポンプ及び第二の貯蔵部の少なくとも一方は、一つのみである構成であってもよい。また、第一ないし第五の実施形態に係る匂い発生装置１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅの霧化又は気化部の種類、配管及び合流配管の構造等を適宜組み合わせた匂い発生装置を構成することもできる。
【符号の説明】
【００６４】
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ 匂い発生装置
１０（１０Ｘ，１０Ｙ，１０Ｚ） 電気浸透流ポンプ
１１ 貯蔵部
１２ 出口部
１２ａ 多孔質材
４０Ｘ，４０Ｙ，４０Ｚ 液体量センサ
７０Ａ ＳＡＷ素子（霧化又は気化部）
７０Ｂ 超音波振動子（霧化又は気化部）
７０Ｃ ヒータ（霧化又は気化部）
１００ 制御部
１１０Ｘ，１１０Ｙ，１１０Ｚ，１１０Ｗ 第二の貯蔵部
１２０Ｘ，１２０Ｙ，１２０Ｚ，１２０Ｗ 第二の配管
１３０ 第二の合流配管
１４０Ｘ，１４０Ｙ，１４０Ｚ，１４０Ｗ 三方弁
【技術分野】
【０００１】
本発明は、匂い発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、バーチャルリアリティの分野において、ユーザに嗅覚情報を提示する試みが始まっている。特許文献１には、要素臭ガスを供給する要素臭容器を複数用意し、要素臭容器に接続された配管に設けられた電磁弁を開閉制御することによって、所望の量の要素臭ガスを調合し、所望の匂いを生成する匂い調合装置（嗅覚ディスプレイ）が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２００７／１２２８７９号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、かかる匂い調合装置は、低揮発性香気成分をユーザに提示するのに十分な性能を有していないものであった。かかる低揮発性香気成分は、低濃度でもユーザが感知することができる匂いであるため、嗅覚ディスプレイには必須な成分である。
【０００５】
本発明は、前記した事情に鑑みて創案されたものであり、低揮発性香気成分を含む広範囲の匂いを提示することが可能な匂い発生装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するため、本発明の匂い発生装置は、揮発性香気成分を含有する液体が貯蔵される貯蔵部と、多孔質材に電圧が印加されることによって、前記貯蔵部に貯蔵された前記液体を前記多孔質材を介して外部へ排出する出口部と、を有する電気浸透流ポンプと、前記出口部から排出された前記液体を霧化又は気化する霧化又は気化部と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
かかる構成によると、霧化又は気化部が揮発性香気成分を強制的に揮発させるので、自然に揮発した香気成分を用いる従来技術と比べて、ユーザに対して低揮発性香気成分を容易に提示することができる。また、貯蔵部が一体化された電気浸透流ポンプを用いるので、小型化が可能であり、液体に気泡が発生した場合であっても駆動可能であり、さらには、液体回路を容易に構成することができる。
【０００８】
また、前記霧化又は気化部は、前記出口部から排出された前記液体を霧化する弾性表面波素子又は超音波振動子であってもよく、前記出口部から排出された前記液体を加熱することによって気化するヒータであってもよい。
【０００９】
また、匂い発生装置は、異なる揮発性香気成分を含有する液体が前記貯蔵部に貯蔵された複数の前記電気浸透流ポンプを備え、複数の前記電気浸透流ポンプの駆動を制御する制御部をさらに備える構成であってもよい。さらに、匂い発生装置は、複数の前記電気浸透流ポンプの前記出口部にそれぞれ接続されて前記液体が流通する複数の配管と、前記複数の配管と接続されて前記液体が合流して流通し、当該液体を前記霧化又は気化部へ排出する合流配管と、複数の前記電気浸透流ポンプのそれぞれから排出されて複数の前記配管のそれぞれを流通する前記液体の量を検出する複数の液体量センサをさらに備え、前記制御部は、複数の前記液体量センサの検出結果に基づいて、複数の前記電気浸透流ポンプの駆動をフィードバック制御する構成であってもよい。
【００１０】
また、匂い発生装置は、揮発性香気成分を含有する液体又は固体が貯蔵される第二の貯蔵部と、前記第二の貯蔵部に空気を供給するポンプと、前記第二の貯蔵部に接続されて前記第二の貯蔵部内の気体が流通する第二の配管と、前記第二の配管に設けられ、前記気体を前記霧化又は気化部によって霧化又は気化された前記液体と合流する位置へ排出する第一の状態と、前記気体をバイパスへ排気する第二の状態と、を切換可能な三方弁と、をさらに備える構成であってもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、低揮発性香気成分を含む広範囲の匂いを提示することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】（ａ）は本発明の第一の実施形態に係る匂い発生装置を示す模式図であり、（ｂ）は合流配管を示す断面図である。
【図２】図１の電気浸透流ポンプを示す断面図である。
【図３】本発明の第一の実施形態に係る匂い発生装置によって発生した匂いを水晶振動子ガスセンサによって検出した例を示すグラフである。
【図４】本発明の第一の実施形態に係る匂い発生装置によって発生した匂い、及び、比較例に係る匂い発生装置によって発生した匂いを水晶振動子ガスセンサによって検出した例を示すグラフである。
【図５】（ａ）は本発明の第二の実施形態に係る匂い発生装置を示す模式図であり、（ｂ）は合流配管を示す断面図である。
【図６】（ａ）は本発明の第三の実施形態に係る匂い発生装置を示す模式図であり、（ｂ）は合流配管を示す断面図である。
【図７】本発明の第三の実施形態に係る匂い発生装置によって発生した匂いを水晶振動子ガスセンサによって検出した例を示すグラフである。
【図８】本発明の第三の実施形態に係る匂い発生装置の電気浸透流ポンプの駆動時間とセンサ応答との関係を示すグラフである。
【図９】本発明の第三の実施形態に係る匂い発生装置を示す模式図である。
【図１０】本発明の第四の実施形態に係る匂い発生装置を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら説明する。同様の部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１４】
＜第一の実施形態＞
まず、本発明の第一の実施形態に係る匂い発生装置について、図１及び図２を参照して説明する。図１（ａ）は、本発明の第一の実施形態に係る匂い発生装置を示す模式図であり、図１（ｂ）は、合流配管を示す断面図である。図２は、図１の電気浸透流ポンプを示す断面図である。
【００１５】
図１（ａ）に示すように、本発明の第一の実施形態に係る匂い発生装置１Ａは、複数の電気浸透流ポンプ１０（１０Ｘ，１０Ｙ，１０Ｚ）と、複数の配管２０Ｘ，２０Ｙ，２０Ｚと、合流配管３０と、複数の液体量センサ４０Ｘ，４０Ｙ，４０Ｚと、電源部５０と、スイッチ部６０と、表面弾性波（ＳＡＷ：Surface Acoustic Wave）素子７０Ａと、ＲＦ（Radio Frequency）増幅器８０と、送風部９０と、制御部１００と、を備える。
【００１６】
複数の電気浸透流ポンプ１０Ｘ，１０Ｙ，１０Ｚは、電気浸透流現象を利用して液体を排出する直径７［ｍｍ］程度の小さいポンプであり、小さい駆動電圧（例えば、２〜２４［Ｖ］）で、大きい排出圧力（１００［ｋＰａ］以上）を実現することができる。本実施形態において、複数の電気浸透流ポンプ１０Ｘ，１０Ｙ，１０Ｚは、制御部１１０による制御によって、揮発性香気成分を含有する液体をＳＡＷ素子７０Ａ上へ供給する。
【００１７】
図２（ａ）に示すように、電気浸透流ポンプ１０は、貯蔵部１１と、多孔質材１２ａ及び電極１２ｂ，１２ｃを有する出口部１２と、を備える。貯蔵部１１には、揮発性香気成分を含有する液体Ｌが貯蔵される。出口部１２の多孔質材１２ａは、貯蔵部１１の下方に設けられており、電極１２ｂ，１２ｃに電圧が印加されると、図２（ｂ）に示すように電界が発生し、図２（ｃ）に示すように、多孔質材１２ａ内の孔部（空隙）に液体Ｌの流れが生じ、液体Ｌが出口部１２から排出されるように構成されている。
【００１８】
図１（ａ）に戻り、複数の配管２０Ｘ，２０Ｙ，２０Ｚは、複数の電気浸透流ポンプ１０Ｘ，１０Ｙ，１０Ｚとそれぞれ液体流通可能に接続されている。
【００１９】
合流配管３０は、複数の配管２０Ｘ，２０Ｙ，２０Ｚと液体流通可能に接続されている。これら複数の配管２０Ｘ，２０Ｙ，２０Ｚ及び合流配管３０は、例えば、内径１００［μｍ］程度のステンレス製チューブで構成される。また、図１（ｂ）に示すように、合流配管３０は、その先端部に設けられたオリフィス３１を備えており、液体Ｌを液滴として排出するように構成されている。
【００２０】
複数の液体量センサ４０Ｘ，４０Ｙ，４０Ｚは、複数の配管２０Ｘ，２０Ｙ，２０Ｚにそれぞれ設けられており、配管２０Ｘ，２０Ｙ，２０Ｚを流通する液体量を検出し、検出結果を制御装置１１０へ出力する。
【００２１】
電源部５０は、複数の電気浸透流ポンプ１０Ｘ，１０Ｙ，１０Ｚへ電力を供給する直流電源である。
【００２２】
スイッチ部６０は、複数の電気浸透流ポンプ１０Ｘ，１０Ｙ，１０Ｚ及び電源部５０間の電気的接続状態を切り替えるためのスイッチである。
【００２３】
ＳＡＷ素子７０Ａは、霧化又は気化部の一例であり、表面の液体に弾性表面波を伝搬することによって、液体中に縦波を生じさせ、液体を霧化する。本実施形態に係るＳＡＷ素子７０Ａは、制御部１００による制御によって、複数の電気浸透流ポンプ１０Ｘ，１０Ｙ，１０ＺからＳＡＷ素子７０Ａの表面に排出された液体Ｌを霧化する。
【００２４】
ＲＦ増幅器８０は、制御部１１０から出力された交流電圧（ＲＦバースト波）を増幅してＳＡＷ素子７０Ａへ印加するためのアンプである。
【００２５】
送風部９０は、霧化した液体Ｌから揮発して放出された揮発性香気成分をユーザＰに届けるための風を発生するファンである。
【００２６】
制御部１００は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory、ＲＯＭ（Read-Only Memory）及び入出力回路から構成されたＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）であり、スイッチ部６０の電気的接続状態を切り替えることによって、複数の電気浸透流ポンプ１０Ｘ，１０Ｙ，１０Ｚの駆動を制御したり、ＲＦ増幅器８０を介してＳＡＷ素子７０Ａに交流電圧を印加したり、送風部１００の駆動を制御したりする。かかる制御部１００は、ユーザＰによるキーボード、マウス、ボタン等からなる入力部の操作によって生成されて制御部１００に入力される信号や、外部装置から出力されて制御部１００に入力される信号に基づいて、複数の電気浸透流ポンプ１０Ｘ，１０Ｙ，１０Ｚ、ＳＡＷ素子７０Ａ及び送風部１００の駆動を制御することができる。
【００２７】
本発明の第一の実施形態に係る匂い発生装置１Ａにおいて、制御部１００は、所望の匂いを発生してユーザＰに提示するため、スイッチ部６０を駆動して複数の電気浸透流ポンプ１０Ｘ，１０Ｙ，１０Ｚのそれぞれの電極に印加される電圧のデューティ比を制御し、複数の電気浸透流ポンプ１０Ｘ，１０Ｙ，１０Ｚから排出されてＳＡＷ素子７０Ａの表面に供給される液体の比率を調節することによって、所望の匂いを発生してユーザＰに提示することができる。
また、制御部１００は、スイッチ部６０に設けられた可変抵抗（図示せず）を制御して、複数の電気浸透流ポンプ１０Ｘ，１０Ｙ，１０Ｚのそれぞれの電極に印加される電圧の大きさを制御し、複数の電気浸透流ポンプ１０Ｘ，１０Ｙ，１０Ｚから排出される液体の比率を調節することによって、所望の匂いを発生してユーザＰに提示することができる。
【００２８】
なお、複数の電気浸透流ポンプ１０Ｘ，１０Ｙ，１０Ｚに代えて複数のインクジェットを用いることも考えられるが、この場合には、液体圧力を細かく調節する必要があり、また、吐出した後に複数の液体Ｌから気化した揮発性香気成分が混合することになるので、匂いが一様にならないおそれがある。また、インクジェットを用いる場合には、インクジェットの先端部まで液体Ｌを満たしておく必要があり、気泡があると液体を吐出することができない。これに対し、本発明の第一の実施形態に係る匂い発生装置１Ａは、合流配管３０で複数の液体Ｌが混合されるので、一様となった匂いをユーザＰに提示することができる。さらに、本発明の第一の実施形態に係る匂い発生装置１Ａは、呼び水が不要であり、電気浸透流ポンプ１０の内部に気泡がある場合であっても液体Ｌを吐出することができる。
【００２９】
また、制御部１００は、液体量センサ４０Ｘ，４０Ｙ，４０Ｚの検出結果に基づいて、複数の電気浸透流ポンプ１０Ｘ，１０Ｙ，１０Ｚの駆動をフィードバック制御する。このようにすることで、一の電気浸透流ポンプ１０からの液体Ｌの流れで生じる負圧による、他の電気浸透流ポンプ１０から排出される液体Ｌの量への影響を抑えることができる。
【００３０】
本発明の第一の実施形態に係る匂い発生装置１Ａの動作結果について、図３を参照して説明する。図３は、本発明の第一の実施形態に係る匂い発生装置によって発生した匂いを水晶振動子ガスセンサによって検出した例を示すグラフである。図３の例は、一の電気浸透流ポンプ１０から排出された液体を霧化した場合を示す例であり、電気浸透流ポンプ１０の駆動電圧は８［Ｖ］、電気浸透流ポンプ１０のデューティ比は２０［％］、ＳＡＷ素子７０Ａの弾性表面波の周波数は６１．４［ＭＨｚ］、送風部９０の駆動電圧は１．４［Ｖ］であり、低揮発性香気成分であるβ−ｉｏｎｏｎｅを液体Ｌであるエタノールを用いて体積比で１０［％］となるように希釈したしたものを用いた。制御部１００は、１５，１０５，１９４，２８４，３６４［ｓ］の時点の前に１０［ｓ］間電気浸透流ポンプ１０を駆動することによって、１５，１０５，１９４，２８４，３６４［ｓ］の時点で液体Ｌを液滴としてＳＡＷ素子７０Ａ上へ排出して霧化させた。水晶振動子ガスセンサは、ＡＴ−ＣＵＴ、２０［ＭＨｚ］の水晶振動子及びセンサ感応膜としてＴＣＰ（Tricresyl Phosphate）を採用したセンサである。
【００３１】
図３に示すように、本発明の第一の実施形態に係る匂い発生装置１Ａは、低揮発性香気成分を用いる場合であっても、液体Ｌの排出後速やかに匂いを発生することができる。また、液体Ｌの排出停止後速やかに匂いの発生を停止することができる。
【００３２】
ここで、比較例に係る匂い発生装置の動作結果について、図４を参照して説明する。図４は、本発明の第一の実施形態に係る匂い発生装置によって発生した匂い、及び、比較例に係る匂い発生装置によって発生した匂いを水晶振動子ガスセンサによって検出した例を示すグラフである。図４の第一の実施形態の動作結果は、図３と同様の条件によるものであり、図４の比較例の動作結果は、特許文献１に記載された匂い調合装置を用いてβ−ｉｏｎｏｎｅを提示した場合を示すものである。水晶振動子ガスセンサは、図３の動作結果と同様、ＡＴ−ＣＵＴ、２０［ＭＨｚ］の水晶振動子及びセンサ感応膜としてＴＣＰを採用したセンサである。図４の動作結果において、第一の実施形態に係る匂い発生装置１Ａは、２０［ｓ］の時点の前に１０［ｓ］間電気浸透流ポンプ１０を駆動することによって、２０［ｓ］の時点で液体Ｌを液滴としてＳＡＷ素子７０Ａ上へ排出して霧化させた。また、図４の動作結果において、比較例に係る匂い発生装置は、２０［ｓ］の時点で１０［ｓ］間電磁弁を開弁することによって、要素臭容器内で揮発したβ−ｉｏｎｏｎｅを水晶振動子ガスセンサへ向けて排出した。
【００３３】
図４に示すように、比較例に係る匂い発生装置は、低揮発性香気成分の匂いを提示し始めてから（水晶振動子ガスセンサが匂いを検出し始めてから）ピークに達するまでに時間がかかり、また、一旦提示した匂いが消えるのにも時間がかかるため、低揮発性香気成分の場合には実用に適さないものであることがわかる。
【００３４】
本発明の第一の実施形態に係る匂い発生装置１Ａは、ＳＡＷ素子７０Ａが低揮発性香気成分を強制的に揮発させるので、自然に揮発した香気成分を用いる従来技術と比べて、ユーザＰに対して低揮発性香気成分を容易に提示することができる。
また、本発明の第一の実施形態に係る匂い発生装置１Ａは、貯蔵部１１が一体化された電気浸透流ポンプ１０を用いるので、ユーザＰの鼻元に設置するように小型化が可能であり、液体Ｌに気泡が発生した場合であっても駆動可能であり、さらには、液体回路を容易に構成することができる。
また、本発明の第一の実施形態に係る匂い発生装置１Ａは、低揮発性香気成分を用いる場合であっても、液体Ｌの排出後速やかに匂いを発生することができる。また、液体Ｌの排出停止後速やかに匂いの発生を停止することができる。
また、本発明の第一の実施形態に係る匂い発生装置１Ａは、ＳＡＷ素子７０Ａを用いて液体Ｌを霧化するので、後記するようにヒータを用いて液体Ｌを気化する場合（加熱に時間を要する）と比べて、消費電力を抑えるとともに、早期に液体Ｌを霧化して匂いを発生することができる。
また、本発明の第一の実施形態に係る匂い発生装置１Ａは、ＳＡＷ素子７０Ａを用いて液体Ｌを霧化するので、周囲に熱の影響を及ぼすことなく、ＳＡＷ素子７０Ａの表面の液体Ｌのみを好適に霧化することができる。
【００３５】
＜第二の実施形態＞
続いて、本発明の第二の実施形態に係る匂い装置について、図５を参照して、第一の実施形態に係る匂い発生装置１Ａとの相違点を中心に説明する。図５（ａ）は、本発明の第二の実施形態に係る匂い発生装置を示す模式図であり、図５（ｂ）は、合流配管を示す断面図である。
【００３６】
図５（ａ）に示すように、本発明の第二の実施形態に係る匂い発生装置１Ｂは、ＳＡＷ素子７０Ａに代えて、超音波振動子７０Ｂを備える。
【００３７】
超音波振動子７０Ｂは、霧化又は気化部の一例であり、表面の液体に超音波を伝搬することによって、液体中に振動を生じさせ、液体を霧化する。本実施形態に係る超音波振動子７０Ｂは、制御部１００による制御によって、複数の電気浸透流ポンプ１０Ｘ，１０Ｙ，１０Ｚから超音波振動子７０Ｂの表面に排出された液体Ｌを霧化する。気化した液体Ｌから揮発して放出された揮発性香気成分は、送風部９０によって発生された風によってユーザＰに届けられる。
【００３８】
本発明の第二の実施形態に係る匂い発生装置１Ｂは、第一の実施形態に係る匂い発生装置１Ａと同様の作用効果を奏することができる。
【００３９】
＜第三の実施形態＞
続いて、本発明の第三の実施形態に係る匂い発生装置について、図６を参照して、第一の実施形態に係る匂い発生装置１Ａとの相違点を中心に説明する。図６（ａ）は、本発明の第三の実施形態に係る匂い発生装置を示す模式図であり、図６（ｂ）は、合流配管を示す断面図である。
【００４０】
図６（ａ）に示すように、本発明の第三の実施形態に係る匂い発生装置１Ｃは、ＳＡＷ素子７０Ａに代えて、ヒータ７０Ｃを備える。
【００４１】
ヒータ７０Ｃは、霧化又は気化部の一例であり、表面の液体を加熱することによって、液体を気化する。本実施形態に係るヒータ７０Ｃは、制御部１００による制御によって、複数の電気浸透流ポンプ１０Ｘ，１０Ｙ，１０Ｚからヒータ７０Ｃの表面に排出された液体Ｌを気化する。気化した液体Ｌから揮発して放出された揮発性香気成分は、送風部９０によって発生された風によってユーザＰに届けられる。
【００４２】
本発明の第三の実施形態に係る匂い発生装置１Ｃの動作結果について、図７及び図８を参照して説明する。図７は、本発明の第二の実施形態に係る匂い発生装置によって発生した匂いを水晶振動子ガスセンサによって検出した例を示すグラフである。図７の例は、一の電気浸透流ポンプ１０から排出された液体を気化した場合を示す例であり、電気浸透流ポンプ１０の駆動電圧は２４［Ｖ］、電気浸透流ポンプ１０のデューティ比は１００［％］、ヒータ７０Ｂの温度は１３０［℃］、送風部９０の駆動電圧は４．５［Ｖ］であり、であり、低揮発性香気成分であるβ−ｉｏｎｏｎｅを液体Ｌであるエタノールを用いて体積比で５［％］となるように希釈したしたものを用いた。制御部１００は、７０，３７０，６７０，９７０，１２７０［ｓ］の時点の前に１０［ｓ］間電気浸透流ポンプ１０を駆動することによって、７０，３７０，６７０，９７０，１２７０［ｓ］の時点で液体Ｌを液滴としてヒータ７０Ｃ上へ排出させた。水晶振動子ガスセンサは、ＡＴ−ＣＵＴ、２０［ＭＨｚ］の水晶振動子及びセンサ感応膜としてＴＣＰを採用したセンサである。また、図８は、本発明の第三の実施形態に係る匂い発生装置の電気浸透流ポンプの駆動時間とセンサ応答との関係を示すグラフである。図８の例において、電気浸透流ポンプ１０の駆動時間以外の条件は、図７の例における条件と同一である。
【００４３】
図７に示すように、本発明の第三の実施形態に係る匂い発生装置１Ｃは、低揮発性香気成分を用いる場合であっても、液体Ｌの排出後速やかに匂いを発生することができる。また、液体Ｌの排出停止後速やかに匂いの発生を停止することができる。
【００４４】
また、図８に示すように、本発明の第三の実施形態に係る匂い発生装置１Ｃは、電気浸透流ポンプ１０の駆動時間とセンサ応答の絶対値との間に比例関係が成立しており、電気浸透流ポンプ１０の駆動時間を調節することによって、ユーザＰに提示される匂いの濃度を調節することができる。
【００４５】
＜第四の実施形態＞
続いて、本発明の第四の実施形態に係る匂い発生装置について、図９を参照して、第一の実施形態に係る匂い発生装置１Ａとの相違点を中心に説明する。図９は、本発明の第四の実施形態に係る匂い発生装置を示す模式図である。
【００４６】
図９に示すように、本発明の第四の実施形態に係る匂い発生装置１Ｄは、合流配管３０及び複数の液体量センサ４０Ｘ，４０Ｙ，４０Ｚを備えておらず、複数の配管２０Ｘ，２０Ｙ，２０Ｚから排出された液体が直接ＳＡＷ素子７０Ａの表面に供給される。ここで、複数の配管２０Ｘ，２０Ｙ，２０Ｚは、図１（ｂ）に示す合流配管３０と同様、その先端部に設けられたオリフィスを備えており、液体Ｌを液滴として排出するように構成されている。
【００４７】
本発明の第四の実施形態に係る匂い発生装置１Ｄは、第一の実施形態に係る匂い発生装置１Ａと同様の作用効果を奏することができる。
また、本発明の第四の実施形態に係る匂い発生装置１Ｄは、複数の液体量センサ４０Ｘ，４０Ｙ，４０Ｚを省略するとともに、制御部１００によるフィードバック制御を省略することができる。
【００４８】
＜第五の実施形態＞
続いて、本発明の第五の実施形態に係る匂い発生装置について、図１０を参照して、第一の実施形態に係る匂い発生装置１Ａとの相違点を中心に説明する。図１０（ａ）は、本発明の第五の実施形態に係る匂い発生装置を示す模式図であり、図１０（ｂ）は、合流配管を示す断面図である。なお、図１０（ａ）において、電源部５０、スイッチ部６０及び制御部１００は省略されている。
【００４９】
図１０（ａ）に示すように、本発明の第五の実施形態に係る匂い発生装置１Ｅは、複数の第二の貯蔵部１１０Ｘ，１１０Ｙ，１１０Ｚ，１１０Ｗと、複数の第二の配管１２０Ｘ，１２０Ｙ，１２０Ｚ，１２０Ｗと、第二の合流配管１３０と、複数の三方弁１４０Ｘ，１４０Ｙ，１４０Ｚ，１４０Ｗと、複数のバイパス配管１５０Ｘ，１５０Ｙ，１５０Ｚ，１５０Ｗと、合流バイパス配管１６０と、バルブ付流量センサ１７０，１８０と、フィルタ１９０と、ポンプ２００と、上流配管２１０と、をさらに備える。
【００５０】
複数の第二の貯蔵部１１０Ｘ，１１０Ｙ，１１０Ｚには、それぞれ異なる揮発性香気成分を含有する液体又は固体が貯蔵されており、揮発性香気成分は、複数の第二の貯蔵部１１０Ｘ，１１０Ｙ，１１０Ｚ内で揮発している。第二の貯蔵部１１０Ｗには、揮発性香気成分を含有する液体又は固体は貯蔵されていない。かかる第二の貯蔵部１１０Ｗは、ユーザＰへ提示される揮発性香気成分を希釈するためのものである。
【００５１】
複数の第二の配管１２０Ｘ，１２０Ｙ，１２０Ｚ，１２０Ｗは、複数の第二の貯蔵部１１０Ｘ，１１０Ｙ，１１０Ｚ，１１０Ｗとそれぞれ気体流通可能に接続されている。
【００５２】
合流ガス配管１３０は、複数のガス配管１２０Ｘ，１２０Ｙ，１２０Ｚ，１２０Ｗと気体流通可能に接続されている。合流ガス配管１３０の先端部は、霧化した液体Ｌと合流する位置であるＳＡＷ素子７０Ａの上方へ揮発性香気成分を含む気体を排出可能に設けられている。
【００５３】
複数の三方弁１４０Ｘ，１４０Ｙ，１４０Ｚ，１４０Ｗは、複数の第二の配管１２０Ｘ，１２０Ｙ，１２０Ｚ，１２０Ｗにそれぞれ設けられており、制御部１００（図１（ａ）参照）の制御によって、気体をＳＡＷ素子７０Ａによって霧化された液体と合流する位置へ排出する第一の状態（第二の配管：開、バイパス配管：閉）と、気体をバイパス配管１５０Ｘ，１５０Ｙ，１５０Ｚ，１５０Ｗへそれぞれ排気する第二の状態（第二の配管：閉、バイパス配管：開）と、を切換可能な電磁弁である。
【００５４】
複数のバイパス配管１５０Ｘ，１５０Ｙ，１５０Ｚ，１５０Ｗは、複数の三方弁１４０Ｘ，１４０Ｙ，１４０Ｚ，１４０Ｗとそれぞれ気体流通可能に接続されている。かかる複数のバイパス配管１５０Ｘ，１５０Ｙ，１５０Ｚ，１５０Ｗは、複数の第二の貯蔵部１１０Ｘ，１１０Ｙ，１１０Ｚ，１１０Ｗの内部に空気を通気することによって、複数の第二の貯蔵部１１０Ｘ，１１０Ｙ，１１０Ｚ，１１０Ｗの内部の気体の濃度変更を防ぐために用いられる。
【００５５】
合流バイパス配管１６０は、複数のバイパス配管１５０Ｘ，１５０Ｙ，１５０Ｚ，１５０Ｗと気体流通可能に接続されている。
【００５６】
バルブ付流量センサ１７０は、第二の合流配管１３０に設けられており、第二の合流配管１７０を流通する気体の流量を検出して表示するセンサと、手動によって気体の流量を調節するためのニードルバルブと、を備える。
【００５７】
バルブ付流量センサ１８０は、合流バイパス配管１６０に設けられており、合流バイパス配管１６０を流通する気体の流量を検出して表示するセンサと、手動によって気体の流量を調節するためのニードルバルブと、を備える。
【００５８】
フィルタ１９０は、合流バイパス配管１６０に設けられており、合流バイパス配管１６０を流通する匂いを除去して排気するための活性炭等を備える。
【００５９】
ポンプ２００は、制御部１００（図１（ａ）参照）の制御によって、上流配管２１０を介して空気を複数の第二の貯蔵部１１０Ｘ，１１０Ｙ，１１０Ｚ，１１０Ｗへ供給する。複数の第二の配管１２０Ｘ，１２０Ｙ，１２０Ｚ及び上流配管２１０は、複数の第二の貯蔵部１１０Ｘ，１１０Ｙ，１１０Ｚの上部にそれぞれ気体流通可能に接続されており、複数の第二の貯蔵部１１０Ｘ，１１０Ｙ，１１０Ｚ内で揮発した揮発性香気成分のガスは、上流配管２１０によって第二の貯蔵部１１０Ｘ，１１０Ｙ，１１０Ｚ内へ供給された空気に乗って、それぞれ複数の第二の配管１２０Ｘ，１２０Ｙ，１２０Ｚに導入される。
【００６０】
これら複数の第二の貯蔵部１１０Ｘ，１１０Ｙ，１１０Ｚ，１１０Ｗないし上流配管２１０を用いた匂いの提示は、多数成分（〜数十成分）の香気成分を混合（調合）するのに好適である。
【００６１】
本発明の第五の実施形態に係る匂い発生装置１Ｅにおいて、制御部１００は、所望の匂いを発生してユーザＰに提示するため、複数の三方弁１４０Ｘ，１４０Ｙ，１４０Ｚ，１４０Ｗを制御し、複数の第二の配管１２０Ｘ，１２０Ｙ，１２０Ｚ，１２０Ｗの開時間の割合（デューティ比）を調節することによって複数の第二の配管１２０Ｘ，１２０Ｙ，１２０Ｚ，１２０Ｗを流通する気体の量を調節し、第二の合流配管１３０を介して霧化又は気化部の一例であるＳＡＷ素子７０Ａによって霧化された液体Ｌと合流する揮発性香気成分の比率を調節することによって、所望の匂いを発生してユーザＰに提示することができる。
【００６２】
本発明の第五の実施形態に係る匂い発生装置１Ｅは、中〜高揮発性香気成分に関しては揮発した香気成分ガスとして複数の第二の貯蔵部１１０Ｘ，１１０Ｙ，１１０Ｚ内で揮発したものを用いるとともに、低揮発性香気成分に関しては液体として複数の電気浸透流ポンプ１０Ｘ，１０Ｙ，１０Ｚに貯蔵されたものを用いて、所望の匂いを生成してユーザＰに提示することができる。
【００６３】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更可能である。例えば、第五の実施形態に係る匂い発生装置１Ｅにおいて、電気浸透流ポンプ及び第二の貯蔵部の少なくとも一方は、一つのみである構成であってもよい。また、第一ないし第五の実施形態に係る匂い発生装置１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅの霧化又は気化部の種類、配管及び合流配管の構造等を適宜組み合わせた匂い発生装置を構成することもできる。
【符号の説明】
【００６４】
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ 匂い発生装置
１０（１０Ｘ，１０Ｙ，１０Ｚ） 電気浸透流ポンプ
１１ 貯蔵部
１２ 出口部
１２ａ 多孔質材
４０Ｘ，４０Ｙ，４０Ｚ 液体量センサ
７０Ａ ＳＡＷ素子（霧化又は気化部）
７０Ｂ 超音波振動子（霧化又は気化部）
７０Ｃ ヒータ（霧化又は気化部）
１００ 制御部
１１０Ｘ，１１０Ｙ，１１０Ｚ，１１０Ｗ 第二の貯蔵部
１２０Ｘ，１２０Ｙ，１２０Ｚ，１２０Ｗ 第二の配管
１３０ 第二の合流配管
１４０Ｘ，１４０Ｙ，１４０Ｚ，１４０Ｗ 三方弁
【特許請求の範囲】
【請求項１】
揮発性香気成分を含有する液体が貯蔵される貯蔵部と、多孔質材に電圧が印加されることによって、前記貯蔵部に貯蔵された前記液体を前記多孔質材を介して外部へ排出する出口部と、を有する電気浸透流ポンプと、
前記出口部から排出された前記液体を霧化又は気化する霧化又は気化部と、
を備えることを特徴とする匂い発生装置。
【請求項２】
前記霧化又は気化部は、前記出口部から排出された前記液体を霧化する弾性表面波素子又は超音波振動子である
ことを特徴とする請求項１に記載の匂い発生装置。
【請求項３】
前記霧化又は気化部は、前記出口部から排出された前記液体を加熱することによって気化するヒータである
ことを特徴とする請求項１に記載の匂い発生装置。
【請求項４】
異なる揮発性香気成分を含有する液体が前記貯蔵部に貯蔵された複数の前記電気浸透流ポンプを備える請求項１に記載の匂い発生装置であって、
複数の前記電気浸透流ポンプの駆動を制御する制御部をさらに備える
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の匂い発生装置。
【請求項５】
複数の前記電気浸透流ポンプの前記出口部にそれぞれ接続されて前記液体が流通する複数の配管と、
前記複数の配管と接続されて前記液体が合流して流通し、当該液体を前記霧化又は気化部へ排出する合流配管と、
複数の前記電気浸透流ポンプのそれぞれから排出されて複数の前記配管をそれぞれ流通する前記液体の量を検出する複数の液体量センサをさらに備え、
前記制御部は、複数の前記液体量センサの検出結果に基づいて、複数の前記電気浸透流ポンプの駆動をフィードバック制御する
ことを特徴とする請求項４に記載の匂い発生装置。
【請求項６】
揮発性香気成分を含有する液体又は固体が貯蔵される第二の貯蔵部と、
前記第二の貯蔵部に空気を供給するポンプと、
前記第二の貯蔵部に接続されて前記第二の貯蔵部内の気体が流通する第二の配管と、
前記第二の配管に設けられ、前記気体を前記霧化又は気化部によって霧化又は気化された前記液体と合流する位置へ排出する第一の状態と、前記気体をバイパスへ排気する第二の状態と、を切換可能な三方弁と、
を備えることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の匂い発生装置。
【請求項１】
揮発性香気成分を含有する液体が貯蔵される貯蔵部と、多孔質材に電圧が印加されることによって、前記貯蔵部に貯蔵された前記液体を前記多孔質材を介して外部へ排出する出口部と、を有する電気浸透流ポンプと、
前記出口部から排出された前記液体を霧化又は気化する霧化又は気化部と、
を備えることを特徴とする匂い発生装置。
【請求項２】
前記霧化又は気化部は、前記出口部から排出された前記液体を霧化する弾性表面波素子又は超音波振動子である
ことを特徴とする請求項１に記載の匂い発生装置。
【請求項３】
前記霧化又は気化部は、前記出口部から排出された前記液体を加熱することによって気化するヒータである
ことを特徴とする請求項１に記載の匂い発生装置。
【請求項４】
異なる揮発性香気成分を含有する液体が前記貯蔵部に貯蔵された複数の前記電気浸透流ポンプを備える請求項１に記載の匂い発生装置であって、
複数の前記電気浸透流ポンプの駆動を制御する制御部をさらに備える
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の匂い発生装置。
【請求項５】
複数の前記電気浸透流ポンプの前記出口部にそれぞれ接続されて前記液体が流通する複数の配管と、
前記複数の配管と接続されて前記液体が合流して流通し、当該液体を前記霧化又は気化部へ排出する合流配管と、
複数の前記電気浸透流ポンプのそれぞれから排出されて複数の前記配管をそれぞれ流通する前記液体の量を検出する複数の液体量センサをさらに備え、
前記制御部は、複数の前記液体量センサの検出結果に基づいて、複数の前記電気浸透流ポンプの駆動をフィードバック制御する
ことを特徴とする請求項４に記載の匂い発生装置。
【請求項６】
揮発性香気成分を含有する液体又は固体が貯蔵される第二の貯蔵部と、
前記第二の貯蔵部に空気を供給するポンプと、
前記第二の貯蔵部に接続されて前記第二の貯蔵部内の気体が流通する第二の配管と、
前記第二の配管に設けられ、前記気体を前記霧化又は気化部によって霧化又は気化された前記液体と合流する位置へ排出する第一の状態と、前記気体をバイパスへ排気する第二の状態と、を切換可能な三方弁と、
を備えることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の匂い発生装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−１８４４８６（Ｐ２０１１−１８４４８６Ａ）
【公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−４８３６５（Ｐ２０１０−４８３６５）
【出願日】平成２２年３月４日（２０１０．３．４）
【出願人】（３０４０２１４１７）国立大学法人東京工業大学 (1,821)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月４日（２０１０．３．４）
【出願人】（３０４０２１４１７）国立大学法人東京工業大学 (1,821)
【Ｆターム（参考）】
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