霧化装置
【課題】長時間あるいは長期に亘る使用においても安定した水の供給が行われ、部材の交換又は保守点検が不要あるいはほとんど不要である霧化装置を提供する。
【解決手段】霧化装置１Ａは、圧電振動子１０において圧電素子１１の振動によって振動部１２を振動させ、振動部１２の先端面１２Ｆに付着した液体Ｗを霧化する。液体Ｗは、液体供給用容器２０に溜められて振動部１２に向けて流出し、振動部１２の先端面１２Ｆを流れることによって、先端面１２Ｆに付着する。
【解決手段】霧化装置１Ａは、圧電振動子１０において圧電素子１１の振動によって振動部１２を振動させ、振動部１２の先端面１２Ｆに付着した液体Ｗを霧化する。液体Ｗは、液体供給用容器２０に溜められて振動部１２に向けて流出し、振動部１２の先端面１２Ｆを流れることによって、先端面１２Ｆに付着する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電振動子において圧電素子で振動部を振動させて、液体を霧化する霧化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波振動子を用いて霧を発生させる超音波加湿器は実用化されている。
図１２は振動子を用いて超音波により水から霧を発生させる（霧化する）一例としての方法を図解した図である。
圧電振動子１００は、圧電素子１０１と、振動部１０２と、固定部（又は基部）１０３とを有する。圧電素子１０１と振動部１０２とは固定部１０３を介して接続されている。
振動部１０２は、図解の例示において、断面が湾曲している湾曲部１０２Ａと、断面が平坦な円柱状部１０２Ｂとを有する。円柱状部１０２Ｂの先端面１０２ＦをＹ方向から見たとき、円柱状部１０２Ｂの形状は断面積が一定の円であり、湾曲部１０２Ａの断面形状は固定部１０３から円柱状部１０２Ｂに向かって断面積が減少する円である。
圧電素子１０１は、例えば、圧電セラミックであり、圧電素子１０１に励起電圧が印加されると矢印Ａ１で示した方向に振動子の固有振動数で振動部１０２を伸縮振動させる。
【０００３】
振動部１０２の円柱状部１０２Ｂの先端面１０２Ｆに霧化のための水を提供するため、先端面１０２Ｆの下部には円柱形の水供給用綿１５０が接触している（特許文献１参照）。水供給用綿１５０は底部が図示しない貯水部に浸漬しており、綿の毛細管現象により水供給用綿１５０の頂面まで水Ｗを吸い上げる。水供給用綿１５０の頂部に吸い上げられた水Ｗが、圧電振動子１００の励起に伴う振動部１０２の円柱状部１０２Ｂの振動により、円柱状部１０２Ｂの先端面１０２Ｆの面に沿って上昇し、さらに、円柱状部１０２Ｂの先端面１０２Ｆの面に付着した水Ｗは、振動部１０２の高速な振動に伴う円柱状部１０２Ｂの矢印Ａ２で示す方向の高速振動によって霧化され、矢印１６０方向へ噴射される。
【０００４】
上述した霧化方法に従って製造された、超音波霧化装置、超音波攪拌装置、超音波洗浄器などの装置が実用化されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実用新案登録第２，５４４，６３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
毛細管現象を利用した水供給用綿１５０によって振動部１０２の円柱状部１０２Ｂの先端面１０２Ｆに霧化の対象となる水を導く霧化装置において、長期間連続運転すると、高速に振動する振動部１０２の円柱状部１０２Ｂと接触している水供給用綿１５０が磨耗及び／又は変形し、円柱状部１０２Ｂと水供給用綿１５０の接触が少なくなり、水供給用綿１５０による円柱状部１０２Ｂの先端面１０２Ｆの面への給水性が低下する。その結果、振動部１０２で発生される霧の量が低下する、すなわち、霧化性能が低下する。
さらに水供給用綿１５０の磨耗及び／又は変形が進んで円柱状部１０２Ｂと水供給用綿１５０の接触が完全に無くなると水供給用綿１５０による円柱状部１０２Ｂの先端面１０２Ｆの面への給水が停止し、霧化による霧の発生が停止する。
【０００７】
したがって、振動部の先端面に霧化の対象となる水を導く霧化装置において、長時間、あるいは長期に亘る使用においても安定した水の供給が行われ、さらには、長時間あるいは長期間にわたって連続運転しても、霧化装置に用いる部材の交換又は保守点検が不要あるいはほとんど不要（メンテナンス・フリー）である霧化装置が要望されている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、圧電素子と当該圧電素子に接続された振動部とを有し、前記振動部の先端面に付着した液体を霧化する圧電振動子と、前記振動部の前記先端面に前記液体を流して供給する液体供給手段とを有する霧化装置である。
【０００９】
好ましくは、前記液体供給手段は、前記液体を溜めて前記振動部に向けて流出する液体供給用容器である。
【００１０】
好ましくは、前記液体供給手段は、前記振動部の下方に設けられた前記液体を溜める液体貯留用容器と、前記液体を吸入して前記振動部に向けて流出するポンプとを有する。
【００１１】
好ましくは、前記液体供給手段は、前記振動部の上方に設けられた結露部を有し、前記結露部に結露した前記液体を前記振動部に向けて流出するように構成される。
【００１２】
好ましくは、上記霧化装置において、前記圧電振動子には貫通孔が形成され、前記貫通孔の一端は前記振動部の前記先端面に形成され、前記液体供給手段から流出した前記液体を前記貫通孔の他端から前記貫通孔に流すように構成される。
【００１３】
好ましくは、上記霧化装置は、前記振動部の上方に設けられて、前記液体供給手段から流出した前記液体を集めて前記振動部の前記先端面に流す液体供給補助部を有する。
【００１４】
また、本発明は圧電素子と当該圧電素子に接続された振動部とを有し、前記振動部の先端面に付着した液体を霧化する圧電振動子と、前記振動部を冷却して前記振動部に前記液体を結露させる冷却手段とを有し、前記振動部に結露した前記液体が前記振動部の前記先端面に付着して霧化するように構成される霧化装置である。
【００１５】
好ましくは、前記冷却手段は、前記振動部へ送風する送風装置である。
好ましくは、前記冷却手段は、前記振動部から吸熱するようにして設けられたペルチェ素子である。
好ましくは、前記冷却手段は、冷却された媒体を前記振動部に供給する熱交換器である。
【００１６】
好ましくは、上記霧化装置において、前記振動部の上面に前記先端面まで達する液体誘導溝が形成される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の霧化装置においては、上述した水供給用綿などのように磨耗／変形する消耗部材を用いていないため、磨耗／変形に伴う給水機能の停止といった不都合が解消でき、長時間、あるいは長期に亘る使用においても安定した水の供給を行うことができる。
さらに、上述の如く、消耗部材の交換が不要であり、保守もほとんど不要（メンテナンス・フリー）である。
また、本発明の霧化装置は、基本的に保守・交換部材がないので、霧化装置の周囲に部品交換を見込んだスペースを必要とせず、任意の位置に配設することができ、コンパクトに構成することができる。
さらに、本発明の霧化装置は、振動部の先端面に供給された過剰な液体は下方に流れ落ちるため、液体の過剰供給による霧（ミスト）の生成不良が抑制され、安定して適正な霧（ミスト）を発生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１（Ａ）は本発明の第１実施の形態における霧化装置の側面図であり、図１（Ｂ）は図１（Ａ）の霧化装置における圧電振動子と液体供給用容器との配置の一例を示す部分拡大図である。
【図２】霧化対象液体を水とした場合の、圧電振動子における振動部の先端の面に付着する水滴の粒子径と、霧化される量の累積体積との関係を示すグラフである。
【図３】図３（Ａ）は本発明の第１実施の形態の第１変形態様における霧化装置の側面図であり、図３（Ｂ）は振動部に形成された導水溝の一例を図示した圧電振動子の上面図であり、図３（Ｃ）は導水溝の他の一例を図示した圧電振動子の上面図である。
【図４】本発明の第２実施の形態における霧化装置の側面図である。
【図５】本発明の第２実施の形態の第１変形態様における霧化装置の側面図である。
【図６】図６（Ａ）は本発明の第３実施の形態における霧化装置の側面図であり、図６（Ｂ）は図６（Ａ）に示す霧化装置における結露板の正面図である。
【図７】図７（Ａ）は本発明の第４実施の形態における霧化装置の側面図であり、図７（Ｂ）は振動部に設けられた貫通孔の他の形態を示す圧電振動子の側面図である。
【図８】図８（Ａ）は本発明の第５実施の形態における霧化装置の側面図であり、図８（Ｂ）は図８（Ａ）に示す霧化装置における圧電振動子の正面図である。
【図９】本発明の第６実施の形態における霧化装置の側面図である。
【図１０】本発明の第７実施の形態における霧化装置の中心軸を通る面における断面図である。
【図１１】本発明の第８実施の形態における霧化装置を模式的に示す図である。
【図１２】従来の霧化装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の霧化装置における好適な実施の形態について添付図面を参照して述べる。なお、本発明の一例として霧化の対象とする液体を水として説明するが、本発明はこれに限定されない。
【００２０】
（第１実施の形態）
図１を参照して、本発明の霧化装置における第１実施の形態である霧化装置１Ａについて述べる。図１（Ａ）は、霧化装置１Ａの側面図である。図１（Ｂ）は、図１（Ａ）における圧電振動子１０と液体供給用容器２０との配置の一例を示す部分拡大図である。
【００２１】
霧化装置１Ａは、圧電振動子１０及び液体供給用容器２０を有する。
圧電振動子１０は、例えば、図１に示すように、圧電素子１１と振動部１２とを有する。
圧電素子１１は、励起電圧が印加されると変形する圧電体であり、例えば、圧電セラミックである。圧電素子１１は、中心軸Ｘの方向に沿って分極されて図示省略する電極が設けられ、この電極に図示省略する励起回路が接続される。これにより、励起回路によって電極を介して圧電素子１１に励起電圧を印加することで、圧電素子１１は、中心軸Ｘと同一方向である矢印Ａ１の方向に振動する。
圧電素子１１は、図１の例示では円柱形であり、中心軸Ｘに直交する方向における断面が円形である。
【００２２】
振動部１２は、図１の例示では、湾曲部１２ａの一端に先端面１２Ｆが形成され、他端に固定部（又は基部。以下同じ。）１２ｂが一体に設けられる。固定部１２ｂ側の端面１２ｃ（先端面１２Ｆと反対側の平面）には、圧電素子１１が結合される。
湾曲部１２ａは、中心軸Ｘに直交する方向における断面が円形であり、中心軸Ｘに沿って固定部１２ｂから先端面１２Ｆ側に離れるにつれて、側面が湾曲するように断面の直径が小さくなる。これにより、振動部１２は、先端面１２Ｆ側が細くなったホーンの形状になっている。
【００２３】
先端面１２Ｆの表面は、水Ｗが可能な限り広がって付着するように、例えば、平坦に形成されている。
固定部１２ｂは、圧電振動子１０を固定する部分である。例えば、圧電振動子１０は、固定部１２ｂによって、図示省略する緩衝部材やシール部材を介して機械製品の壁体（図示省略）などに固定される。なお、固定部１２ｂは、湾曲部１２ａと別に製造されて、結合されてもよい。
ここでは、圧電振動子１０をその中心軸Ｘが水平方向となるようにして固定しているが、中心軸を水平方向に対して傾斜させて固定しても良い。また、圧電振動子１０を固定した壁体などの角度を調節可能とすることで、圧電振動子１０の上下又は左右方向の向きを変えることもできる。
【００２４】
液体供給用容器２０について説明する。
液体供給用容器２０は、貯水部２１及び流出部２２を有する。
貯水部２１は、円錐台の底面側を上側に、上面側を下側にして配置された中空の円錐台である。貯水部２１には上部（円錐台の底面に相当する部分）及び下部（円錐台の上面に相当する部分）を開口した空間２１ａが内部に形成される。
空間２１ａには、図示しない補水装置により、上部の開口部から補水される。補水装置は、例えば、空間２１ａに設けられた水位検出センサからの出力に基づき、補水用ポンプにより水Ｗを供給する構成にすることができる。
【００２５】
流出部２２は、内部を貫通する流体供給孔２２ａが形成された管状部材である。流出部２２は、長手方向を上下方向にして配置され、流体供給孔２２ａと貯水部２１の空間２１ａとを連続させて、上端が貯水部２１の下端と結合される。これにより、貯水部２１に溜められた水Ｗが、流体供給孔２２ａを通って下部に流出するようになっている。
霧化装置１Ａでは、流体供給孔２２ａは、断面が一定の円形で形成されている。流体供給孔２２ａの内径Ｄは、振動部１２の先端面１２Ｆの直径ｄ以下とすることが好ましい。これによれば、振動部１２に過剰な水Ｗが流出して、水Ｗによる振動部１２の振動に対する抵抗が増大することが防止される。
なお、流体供給孔２２ａ及び／又は振動部１２の先端面１２Ｆの形状が円形以外の場合には、流出部２２の流体供給孔２２ａの断面積が振動部１２の先端面１２Ｆの面積以下となるようにすることで、同様の効果を得ることが可能である。
【００２６】
流体供給孔２２ａには、内径Ｄの大きさを変更するなど、流量を調節可能にする絞りが設けられていることが好ましい。これによれば、絞りを調節することによって流出部２２における水Ｗの流量が変化して、振動部１２の先端面１２Ｆに供給される水量が変わるため、霧化装置１Ａにおける霧の発生量を調節することができる。
【００２７】
液体供給用容器２０は、流体供給孔２２ａの内径Ｄの寸法設定又は内径Ｄの絞りによる調節によって、流出部２２から流出する水Ｗを水滴として滴下させることが好ましい。これによれば、振動部１２の振動の伝播が水滴に限定され、液体供給用容器２０の水Ｗに伝播しない。そのため、振動部１２の振動に対する水Ｗによる抵抗を抑制することができる。
【００２８】
液体供給用容器２０は、流出部２２から流出した水Ｗが圧電振動子１０の振動部１２の先端面１２Ｆを流れるように配置されて、霧化装置１Ａを備える機械製品などに取り付けられる。
液体供給用容器２０は、好ましくは圧電振動子１０における振動部１２の先端面１２Ｆ近傍上方に配置される。より好ましくは、図１（Ａ）に二点鎖線で示すとおり、液体供給用容器２０の流出部２２を圧電振動子１０の振動部１２の先端に合わせて配置する。これによれば、液体供給用容器２０から流出した水Ｗが、先端面１２Ｆ直近の振動部１２で受けられて先端面１２Ｆに多く流れるため、十分な水量を先端面１２Ｆに供給することが可能である。
【００２９】
なお、圧電振動子１０が水平方向に対して傾けられている場合には、液体供給用容器２０は、振動部１２の上方に、振動部１２の先端となる先端面１２Ｆの上端又は下端に流出部２２（滴下位置）を合わせて配置される。また、圧電振動子１０の傾きが上下方向に調節可能な場合には、液体供給用容器２０の位置は、圧電振動子１０の傾きに連動して、流出部２２が振動部１２の先端に配置されるようにして調節されることが好ましい。
【００３０】
霧化装置１Ａの寸法の一例を示す。
図１（Ｂ）に示す液体供給用容器２０の流出部２２の下端と振動部１２の先端面１２Ｆの上端との距離Ｌは、振動部１２の先端面１２Ｆの直径ｄが３ｍｍである圧電振動子１０では、１０ｍｍ程度とすることが好ましい。これによれば、液体供給用容器２０から水Ｗを水滴にして滴下させる場合に、流出部２２から滴下する前の水滴が圧電振動子１０の振動部１２に接触しないため、水滴の生成が可能である。また、この高さであれば、水滴又は流出した水が振動部１２で飛散することが抑制される。そのため、振動部１２の先端面１２Ｆに水Ｗを良好に供給することができる。
【００３１】
霧化装置１Ａの作動について説明する。
霧化装置１Ａでは、液体供給用容器２０の貯水部２１に図示しない補水装置から補水することで、貯水部２１に水Ｗが溜められる。貯水部２１の水量は、補水装置の制御により所定量に保たれる。
貯水部２１に溜められた水Ｗは、流出部２２の流体供給孔２２ａを通って振動部１２に流出して先端面１２Ｆを流れ、先端面１２Ｆに付着する。これにより、振動部１２の先端面１２Ｆに、霧化の対象となる水Ｗが供給される。なお、先端面１２Ｆに付着しない水Ｗは、下方に落下する。
【００３２】
この状態で図示しない励起回路によって圧電素子１１に励起電圧を印加すると、圧電素子１１が矢印Ａ１方向に振動して、振動部１２を圧電振動子１０の中心軸Ｘと同一方向である矢印Ａ２方向に、圧電振動子１０の固有振動数で高速に振動させる。これにより、振動部１２の先端面１２Ｆに付着した水Ｗは、圧電振動子１０の中心軸Ｘと同一方向である矢印Ａ３を中心にして、先端面１２Ｆから前方に飛ばされて霧化し、霧（ミスト）となる。
【００３３】
この霧化は、振動部１２の先端面１２Ｆに水Ｗが付着している限り連続して行われる。そのため、貯水部２１の貯水を維持することで、液体供給用容器２０から絶えず水Ｗが振動部１２の先端面１２Ｆに供給されて付着し、長時間あるいは長期に亘る霧化発生が連続かつ安定して行える。
【００３４】
本実施の形態においては、例えば、図１２に例示した水供給用綿１５０のような振動部１２に水Ｗを提供する手段として、振動部１２と接触し、振動部１２の高速振動による磨耗及び／又は劣化する部材を用いていないので、そのような部材の交換作業が不要となり、基本的に保守作業の要らないメンテナンス・フリーの霧化装置を提供できる。
また、上述した霧化装置１Ａにおいては、例えば、水供給用綿１５０の交換作業のためのスペースあるいは構成が不要であり、霧化装置１Ａを小型かつ簡易な構成にできる。さらに、例えば、霧化装置１Ａの周囲に水供給用綿１５０の交換作業のためのスペースを確保する必要がなく、このことは、霧化装置１Ａを設置する設置場所において制約を受けることが少ないという利点を有する。
さらに、霧化装置１Ａでは、振動部１２の先端面１２Ｆに過剰な水Ｗが流れた場合であっても、先端面１２Ｆに付着可能な水量以上の水Ｗは落下するため、霧（ミスト）の生成不良が抑制され、安定して適正な霧（ミスト）を発生させることができる。
【００３５】
図２は、霧化装置１Ａにおいて霧化対象液体を水Ｗとした場合の、振動部１２における先端面１２Ｆの表面から霧化される霧の粒子径と累積体積及び体積頻度との関係を示すグラフである。
圧電振動子１０の振動条件、能力、性能及び周辺の湿度などにも依存するが、圧電振動子１０の振動周波数を約２００ＫＨｚとした場合、通常１０〜２０μｍ程度の粒子径（直径）の水の粒（ミスト）が一番多く生成されることが確認できた。そのような霧は指向性が強く、図１において矢印Ａ３で示す如く振動部１２の中心軸Ｘに沿うようにしながら前方に多く進む。換言すると、最適な粒子径の霧は、到達距離が長く、加えて振動部１２を若干上方（略５°程度）に傾斜させることによってその到達距離をさらに長くすることができる。
【００３６】
（第１実施の形態の第１変形態様）
図３（Ａ）〜（Ｃ）を参照して本発明の第１実施の形態の第１変形態様である霧化装置１Ｂについて、図１に示した第１実施の形態の霧化装置１Ａとの相違を中心に述べる。
図３（Ａ）は、霧化装置１Ｂの側面図である。図３（Ｂ）は、振動部１２に形成された導水溝１２ｄの一例を図示した圧電振動子１０の上面図である。図３（Ｃ）は、導水溝１２ｄの他の一例を図示した圧電振動子１０の上面図である。
【００３７】
霧化装置１Ｂは、圧電振動子１０及び液体供給用容器２０を有する。
圧電振動子１０は、例えば、図３（Ａ）に示すように、圧電素子１１と振動部１２とを有する。圧電素子１１については、上述した第１実施の形態の霧化装置１Ａと同一の構成であるため、説明を省略する。
【００３８】
振動部１２は、上述した第１実施の形態の霧化装置１Ａでの構成に加えて、上面に導水溝１２ｄが形成されている。ここで、導水溝１２ｄは、本発明における液体誘導溝の一例であり、液体供給用容器２０から振動部１２に流出した水Ｗを振動部１２の先端面１２Ｆに導く部分である。
導水溝１２ｄとしては、所定の幅及び深さで一つ又は複数の溝が、振動部１２の表面に沿って固定部１２ｂ又は固定部１２ｂと先端面１２Ｆとの間から先端面１２Ｆまで形成される。
【００３９】
例えば、図３（Ｂ）に示すように、導水溝１２ｄとして一つの溝を固定部１２ｂから先端面１２Ｆまで形成する。この場合、導水溝１２ｄに滞留している空気の抵抗、導水溝１２ｄの底面との摩擦抵抗などにより、導水溝１２ｄにおける水Ｗの流量が低減される。そのため、導水溝１２ｄは、必要な水量が流れる大きさに設定される。例えば、実験によれば、振動部１２の先端面１２Ｆの直径ｄが３ｍｍである圧電振動子１０では、幅２ｍｍ以上の導水溝１２ｄを形成することで、導水溝１２ｄを通って十分な水Ｗを先端面１２Ｆに導くことができる。必要に応じて、導水溝１２ｄの表面に加工を施し、水Ｗの流れがより円滑となるようにすることもできる。
【００４０】
又は、図３（Ｃ）に示すように、導水溝１２ｄとして細い溝（以下「毛細管」という。）を先端面１２Ｆまで形成し、毛細管現象を利用して水Ｗを先端面１２Ｆに導く。図３（Ｃ）の例示では、導水溝１２ｄは、液体供給用容器２０から水Ｗが流出する部分に形成された水Ｗを受ける凹部と、凹部から先端面１２Ｆまで形成された３本の毛細管からなる。水Ｗは、一部が凹部から毛細管現象により毛細管を通って、先端面１２Ｆに到達する。残りの水Ｗは、毛細管を通った水Ｗに導かれて、振動部１２の表面を凹部から先端面１２Ｆに流れる。
【００４１】
液体供給用容器２０は、上述した第１実施の形態の霧化装置１Ａと同一の形状であり、貯水部２１及び流出部２２を有するが、霧化装置１Ａと異なり、振動部１２の先端面１２Ｆから離れて、振動部１２に形成された導水溝１２ｄの上方に配置される。
【００４２】
霧化装置１Ｂの作動について説明する。
液体供給用容器２０は、図示しない補水装置から貯水部２１に補水され、溜められた水Ｗが流出部２２の流体供給孔２２ａから振動部１２に向けて流出する。流出した水Ｗは、振動部１２に形成された導水溝１２ｄに到達し、導水溝１２ｄを通って先端面１２Ｆに流れて、先端面１２Ｆに付着する。これにより、振動部１２の先端面１２Ｆに、霧化の対象となる水Ｗが供給される。なお、先端面１２Ｆに付着しない水Ｗは、下方に落下する。
【００４３】
この状態で図示しない励起回路によって圧電素子１１に励起電圧を印加すると、圧電素子１１は矢印Ａ１方向に振動して、振動部１２を矢印Ａ２方向に振動させる。これにより、振動部１２の先端面１２Ｆに付着した水Ｗは、先端面１２Ｆから矢印Ａ３を中心にして前方に飛ばされて霧化し、霧（ミスト）となる。
【００４４】
このように、振動部１２に導水溝１２ｄを形成することによって、水Ｗが導水溝１２ｄによって先端面１２Ｆに導かれるため、水Ｗが先端面１２Ｆを通らずに振動部１２の側面（先端面１２Ｆに隣接する面）から下方に流出することが抑制される。したがって、振動部１２の先端面１２Ｆに水Ｗを効率良く供給することができる。
また、導水溝１２ｄの上方であれば、液体供給用容器２０を振動部１２の先端面１２Ｆから離して配置することができる。そのため、霧化装置１Ｂの配置に関して設計の自由度が向上する。
【００４５】
（第２実施の形態）
図４を参照して本発明の第２実施の形態である霧化装置１Ｃについて、図１に示した第１実施の形態の霧化装置１Ａとの相違を中心に述べる。
図４は、霧化装置１Ｃの側面図である。
霧化装置１Ｃは、圧電振動子１０、容器３１及びポンプ３２を有する。ここで、容器３１は、本発明における液体貯留用容器の一例である。
圧電振動子１０は、例えば、図４に示すように、圧電素子１１と振動部１２とを有する。これらについては、上述した第１実施の形態の霧化装置１Ａと同一の構成であるため、説明を省略する。
【００４６】
容器３１は、底面３１ａ及び側面３１ｂにより上部が開口された空間３１ｃが内部に形成される。容器３１は、図示しない補水装置により上部の開口部から空間３１ｃに補水されて、水Ｗが溜められる。補水装置は、例えば、空間３１ｃに設けられた水位検出センサからの出力に基づき、補水用ポンプにより水Ｗを供給する構成にすることができる。
容器３１は、圧電振動子１０の振動部１２の下方に配置される。
【００４７】
ポンプ３２は、吸入口（図示省略）を容器３１に溜められた水Ｗに浸漬し、吐出口３２ａを上方に向けて容器３１に設けられる。ポンプ３２は、水Ｗを圧電振動子１０の振動部１２に流出し、この水Ｗが振動部１２の先端面１２Ｆを流れるようにして配置される。
【００４８】
霧化装置１Ｃの作動について説明する。
容器３１は、図示しない補水装置から空間３１ｃに補水されて、所定量の水Ｗが溜められる。ポンプ３２は、作動して容器３１に溜められた水Ｗを吸水し、吐出口３２ａから振動部１２に水Ｗを流出する。流出された水Ｗは、先端面１２Ｆに直接到達し、又は振動部１２を流れて先端面１２Ｆに到達して先端面１２Ｆを流れ、先端面１２Ｆに付着する。これにより振動部１２の先端面１２Ｆに、霧化の対象となる水Ｗが供給される。なお、先端面１２Ｆに付着しない水Ｗは下方に落下し、再び容器３１に溜められる。
【００４９】
この状態で図示しない励起回路によって圧電素子１１に励起電圧を印加すると、圧電素子１１は矢印Ａ１方向に振動して、振動部１２を矢印Ａ２方向に振動させる。これにより、振動部１２の先端面１２Ｆに付着した水Ｗは、先端面１２Ｆから矢印Ａ３を中心にして前方に飛ばされて霧化し、霧（ミスト）となる。
【００５０】
このように、霧化装置１Ｃは、圧電振動子１０の振動部１２の下方に容器３１を有することによって、霧化されなかった水Ｗが容器３１で回収され、ポンプ３２により再度振動部１２に流出されるため、水Ｗを効率良く用いることができる。
【００５１】
霧化装置１Ｃは、振動部１２の先端面１２Ｆに供給する水量の調節手段を有することが好ましい。この調節手段としては、例えば、ポンプ３２の吐出量を調節可能にする。これによれば、振動部１２の先端面１２Ｆに供給する水量を調節することで、霧化装置１Ｃにおける霧（ミスト）の発生量を調節することができる。
さらに、水量調節の一つとして、ポンプ３２を断続運転することも好ましい。かかる場合は、連続給水状態と異なって先端面１２Ｆに水Ｗが付着した状態が得られ、霧（ミスト）を遠くに噴出させることができる。つまり、連続給水状態では、常に先端面１２Ｆおよびその周囲に必要以上の水Ｗが存在することになり、その結果、振動部１２に必要以上の負荷がかかり、霧（ミスト）の噴出作用を阻害してしまうことがあるが、断続運転であれば、かかる弊害も抑制できる。
また、断続運転とする制御回路は、タイマー機能を具備する回路などによって容易に実施することができる。
さらに、ポンプ３２の動作と振動部１２の動作を連動させ、ポンプ３２の停止時に振動部１２が振動するように制御することにより、動作効率が向上し、消費電力の抑制に供することができる。
【００５２】
（第２実施の形態の第１変形態様）
図５を参照して本発明の第２実施の形態の第１変形態様である霧化装置１Ｄについて、図４に示した第２実施の形態の霧化装置１Ｃとの相違を中心に述べる。
図５は、霧化装置１Ｄの側面図である。
霧化装置１Ｄは、圧電振動子１０、容器３１及びポンプ３３を有する。
圧電振動子１０は、例えば、図５に示すように、圧電素子１１と振動部１２とを有する。これらについては、上述した第２実施の形態の霧化装置１Ｃと同一の構成であるため、説明を省略する。なお、振動部１２には、第１実施の形態の第１変形態様である霧化装置１Ｂにおける振動部１２と同様に、導水溝１２ｄが形成されている。
また、容器３１は、上述した第２実施の形態の霧化装置１Ｃと同一の構成であるため、説明を省略する。
【００５３】
ポンプ３３は、吸入口（図示省略）を容器３１に溜められた水Ｗに浸漬し、配管３３ａを取り回して、吐出口３３ｂを圧電振動子１０の振動部１２の上方において下方に向けて配置して容器３１に設けられる。
なお、ポンプ３３は、例えば吸入口にホースを接続し、ホース先端を容器３１に溜められた水Ｗを吸入するようにして容器３１に配置することで、容器３１の外部に設けることも可能である。
【００５４】
霧化装置１Ｄの作動について説明する。
容器３１は、図示しない補水装置から空間３１ｃに補水されて、所定量の水Ｗが溜められる。ポンプ３３は、作動して容器３１に溜められた水Ｗを吸水し、吐出口３３ｂから下方に水Ｗを流出する。流出された水Ｗは、振動部１２の導水溝１２ｄによって先端面１２Ｆに導かれて先端面１２Ｆを流れて、先端面１２Ｆに付着する。これにより、振動部１２の先端面１２Ｆに、霧化の対象となる水Ｗが供給される。なお、先端面１２Ｆに付着しない水Ｗは下方に落下し、再び容器３１に溜められる。
【００５５】
この状態で図示しない励起回路によって圧電素子１１に励起電圧を印加すると、圧電素子１１は矢印Ａ１方向に振動して、振動部１２を矢印Ａ２方向に振動させる。これにより、振動部１２の先端面１２Ｆに付着した水Ｗは、先端面１２Ｆから矢印Ａ３を中心にして前方に飛ばされて霧化し、霧（ミスト）となる。
【００５６】
このように、霧化装置１Ｄは、圧電振動子１０の下方に容器３１を有し、ポンプ３３で上方から振動部１２の先端面１２Ｆに水Ｗを供給することによって、霧化されなかった水Ｗが容器３１で回収されるため水Ｗを効率良く用いることができるとともに、水Ｗの供給が少量であっても重力により先端面１２Ｆに水Ｗを供給することが可能である。
【００５７】
また、圧電振動子１０の振動部１２に導水溝１２ｄを設けることで、本発明の第１実施の形態の第１変形態様における霧化装置１Ｂと同様に、先端面１２Ｆに効率良く水Ｗが供給される。
なお、霧化装置１Ｄにおいても、上述した第２実施の形態の霧化装置１Ｃと同様に、例えば、ポンプ３３の吐出量を調節可能にして、振動部１２の先端面１２Ｆに供給する水Ｗの量を調節することによって、霧化装置１Ｄにおける霧（ミスト）の発生量を調節することができる。
また、ポンプ３３は、吐出量を調節することによって、吐出口３３ｂから流出する水Ｗを水滴として滴下させることが好ましい。これによれば、振動部１２の振動の伝播が水滴に限定されるため、振動部１２の振動に対する水Ｗによる抵抗を抑制することができる。
【００５８】
（第３実施の形態）
図６を参照して本発明の第３実施の形態である霧化装置１Ｅについて述べる。
図６（Ａ）は、霧化装置１Ｅの側面図である。図６（Ｂ）は、霧化装置１Ｅにおける結露板４１の正面図である。なお、図６（Ｂ）では、結露板４１に結露した水Ｗを省略して示す。
【００５９】
霧化装置１Ｅは、圧電振動子１０及び結露板４１を有する。ここで、結露板４１は、本発明における結露部の一例である。
圧電振動子１０は、例えば、図６に示すように、圧電素子１１と振動部１２とを有する。圧電振動子１０については、上述した第１実施の形態の霧化装置１Ａと同一の構成であるため、説明を省略する。
【００６０】
結露板４１は、平板形状であり、霧化装置１Ｅでは平面４１ａを正面側に向けて配置される。平面４１ａは、図６（Ｂ）に示すように、下端において中央部が下方に突出した突出部４１ｂを有する。結露板４１は、表面積によって結露する水量が変化する。そのため、表面積、特に平面４１ａの面積によって、振動部１２の先端面１２Ｆへ供給される水量を調節することができる。
【００６１】
結露板４１は、表面に結露した水Ｗが下方に流出して、圧電振動子１０の振動部１２の先端面１２Ｆを流れる位置で、霧化装置１Ｅを備える機械製品などに取り付けられる。
結露板４１は、好ましくは、図６（Ａ）に二点鎖線で示すとおり、平面４１ａを圧電振動子１０の振動部１２の先端に合わせて配置する。これによれば、結露板４１から流出した水Ｗが、先端面１２Ｆ直近の振動部１２で受けられて先端面１２Ｆに多く流れるため、十分な水量を先端面１２Ｆに供給することが可能である。
結露板４１の材料は、例えば表面が滑らかに加工され、ステンレス鋼やアルミニウムなどの金属あるいは熱伝導性が高く、表面が滑らかな樹脂材料が好ましい。また、必要に応じて、結露板４１に表面処理を施すこともできる。例えば、結露板４１の表面に撥水処理を施すことで、結露板４１に結露した水Ｗの流出をより円滑にすることができる。また、結露板４１の表面に防錆及び／又は防食処理を施すことで、結露板４１の耐久性を向上させるとともに、水Ｗへ錆等による不純物が混入して霧（ミスト）の質が低下することを抑制することができる。
【００６２】
霧化装置１Ｅの作動について説明する。
結露板４１は、霧化装置１Ｅにおける空気の温度及び湿度によって、表面に水Ｗが結露する。結露した水Ｗは、重力により結露板４１から振動部１２に流出して先端面１２Ｆを流れて、先端面１２Ｆに付着する。これにより振動部１２の先端面１２Ｆに、霧化の対象となる水Ｗが供給される。なお、先端面１２Ｆに付着しない水Ｗは、下方に落下する。
【００６３】
この状態で図示しない励起回路によって圧電素子１１に励起電圧を印加すると、圧電素子１１は矢印Ａ１方向に振動して、振動部１２を矢印Ａ２方向に振動させる。これにより、振動部１２の先端面１２Ｆに付着した水Ｗは、先端面１２Ｆから矢印Ａ３を中心にして前方に飛ばされて霧化し、霧（ミスト）となる。
【００６４】
このように、霧化装置１Ｅでは、液体供給手段として結露板４１を用いることで、水Ｗの補給装置が不要となる。そのため、霧化装置１Ｅの部品点数が削減されて、生産価格を低減することができる。
また、結露した水Ｗを用いることで、水Ｗに不純物が含まれないため、良質な霧（ミスト）を発生させることができる。
【００６５】
特に、結露板４１に突出部４１ｂを設けることで、結露した水Ｗが突出部４１ｂの下端に集まって流出する。したがって、水Ｗを振動部１２の所望の位置に供給することができるため、振動部１２の先端面１２Ｆに効率的に水Ｗが供給される。
【００６６】
なお、霧化装置１Ｅに結露板４１の冷却手段を設けることで、結露板４１へ水Ｗを効率的に結露させることができる。冷却手段としては、例えば、送風装置や冷風装置などによる冷却、ペルチェ素子による電気的な冷却、熱交換機で冷却された媒体を供給することによる冷却などである。これらの例示については、後述する実施の形態と同様にして行うことができる。
また、これらの冷却手段では、冷却の調節手段を有することで、結露板４１に結露する水量が調節されて、振動部１２の先端面１２Ｆに供給される水量が調節されるため、霧化装置１Ｅにおいて霧（ミスト）を所望の量で発生させることができる。
霧化装置１Ｅでは、温度、湿度又は冷却手段を調節することによって、結露板４１から流出する水Ｗを水滴として滴下させることが好ましい。これによれば、振動部１２の振動の伝播が水滴に限定されるため、振動部１２の振動に対する水Ｗによる抵抗を抑制することができる。
【００６７】
（第４実施の形態）
図７を参照して本発明の第４実施の形態である霧化装置１Ｆについて述べる。
図７（Ａ）は、霧化装置１Ｆの側面図である。図７（Ｂ）は、振動部１２に設けられた貫通孔１２ｅの他の形態を示す圧電振動子１０の側面図である。
【００６８】
図７（Ａ）に示す霧化装置１Ｆの構成について説明する。
霧化装置１Ｆは、圧電振動子１０、液体供給用容器２０及び配管４２を有する。
圧電振動子１０は、例えば、圧電素子１１及び振動部１２を有する。
振動部１２は、上述した第１実施の形態の霧化装置１Ａでの構成に加えて、貫通孔１２ｅが形成されている。貫通孔１２ｅは、一端が先端面１２Ｆに、他端が固定部１２ｂの端面１２ｃに開口されて、振動部１２の振動方向Ａ２に沿って振動部１２の中心に直線的に形成される。
【００６９】
圧電素子１１は、上述した第１実施の形態の霧化装置１Ａでの構成に加えて、振動部１２の貫通孔１２ｅと連続する貫通孔１１ａが形成されている。貫通孔１１ａは、例えば図７（Ａ）に示すように、圧電素子１１に形成された貫通孔に、貫通孔１１ａが形成された管状部材４３が挿入されることで形成される。管状部材４３は、圧電素子１１から振動部１２が配置される側と反対側に突出する突出部４３ａを有する。
【００７０】
液体供給用容器２０は、上述した第１実施の形態の霧化装置１Ａと同一の形状であり、貯水部２１及び流出部２２を有する。しかし、霧化装置１Ａと異なり、配管４２によって流出部２２の下端と管状部材４３の突出部４３ａとが結合されている。これにより、液体供給用容器２０の流体供給孔２２ａは、配管４２及び圧電素子１１の貫通孔１１ａを介して、振動部１２の貫通孔１２ｅの他端と連結されている。
【００７１】
配管４２は、可撓性の材料で製造される。これにより、配管４２が撓むことで、液体供給用容器２０に対する圧電振動子１０の振動による変位が吸収され、液体供給用容器２０及び圧電振動子１０に、圧電振動子１０の振動によって負荷が生じないようになっている。
【００７２】
霧化装置１Ｆの作動について説明する。
霧化装置１Ｆは、液体供給用容器２０の貯水部２１に図示しない補水装置から補水することで、貯水部２１に水Ｗが溜められる。貯水部２１に溜められた水Ｗは、流出部２２の流体供給孔２２ａ、配管４２、圧電素子１１の貫通孔１１ａ及び振動部１２の貫通孔１２ｅを通って振動部１２の先端面１２Ｆから流出し、先端面１２Ｆを流れて先端面１２Ｆに付着する。これにより、振動部１２の先端面１２Ｆに、霧化の対象となる水Ｗが供給される。なお、先端面１２Ｆに付着しない水Ｗは、下方に落下する。
【００７３】
この状態で図示しない励起回路によって圧電素子１１に励起電圧を印加すると、圧電素子１１は矢印Ａ１方向に振動して、振動部１２を矢印Ａ２方向に振動させる。これにより、振動部１２の先端面１２Ｆに付着した水Ｗは、先端面１２Ｆから矢印Ａ３を中心にして前方に飛ばされて霧化し、霧（ミスト）となる。
【００７４】
なお、霧化装置１Ｆにおける液体供給用容器２０に代えて、上述した第２実施の形態におけるポンプ３２、又は第２実施の形態の第１変形態様におけるポンプ３３を用いることも可能である。
【００７５】
また、図７（Ｂ）に示すように、貫通孔１２ｅを振動部１２の内部で曲げることなどにより、貫通孔１２ｅの他端１２ｇを振動部１２の上面に開口することもできる。これによれば、例えば、上述した実施の形態の液体供給手段における液体供給用容器２０、ポンプ３２、３３及び結露板４１によって、貫通孔１２ｅの他端１２ｇから水Ｗを流すことで、水Ｗは貫通孔１２ｅを通って振動部１２の先端面１２Ｆから流出し、先端面１２Ｆを流れて先端面１２Ｆに付着する。
この場合には、液体供給用容器２０などと振動部１２の貫通孔１２ｅとを、配管４２で結合しなくても良く、また圧電素子１１を加工する必要がないため、霧化装置１Ｆの生産価格を低減することができる。
好ましくは、図７（Ｂ）に示すように、水Ｗが貫通孔１２ｅに流れ易くするために、貫通孔１２ｅの他端１２ｇを広く形成する。
【００７６】
このように、液体供給手段から振動部１２に形成された貫通孔１２ｅの他端に水Ｗを流すことで、振動部１２の先端面１２Ｆに水Ｗが確実に供給されるため、先端面１２Ｆに効率的に水Ｗを供給することが可能である。
【００７７】
（第５実施の形態）
図８を参照して本発明の第５実施の形態である霧化装置１Ｇについて述べる。
図８（Ａ）は、霧化装置１Ｇの側面図である。図８（Ｂ）は、霧化装置１Ｇにおける圧電振動子１０の正面図である。なお、図８（Ｂ）には、液体供給用容器２０の一部を図示する。
霧化装置１Ｇは、圧電振動子１０及び液体供給用容器２０を有する。
圧電振動子１０は、例えば、図８に示すように、圧電素子１１及び振動部１２を有する。圧電素子１１は、上述した第１実施の形態の霧化装置１Ａでの構成と同一であるため、説明を省略する。
振動部１２は、上述した第１実施の形態の霧化装置１Ａでの構成に加えて、液体供給補助部４４を有する。液体供給補助部４４は、振動部１２の上側において、先端面１２Ｆから振動部１２の所定の範囲に設けられて、液体供給用容器２０の流出部２２から流出した水Ｗを集めて、振動部１２の先端面１２Ｆに流す部分である。
したがって、液体供給補助部４４は、振動部１２に流出した水Ｗが液体供給補助部４４によって集められるように、先端面１２Ｆから少なくとも液体供給用容器２０の下方まで設けられる。
【００７８】
液体供給補助部４４は、底部４４ａ及び側部４４ｂを有する。
底部４４ａは、振動部１２の上面に設けられる板状部材である。底部４４ａは、振動部１２の振動方向Ａ２において、水平又は先端面１２Ｆに向かって下方に傾斜して設けられ、幅方向（図８（Ｂ）における紙面左右方向。以下同じ。）において、略水平に設けられる。底部４４ａの幅方向の大きさは、振動部１２の先端において先端面１２Ｆの直径と略同一である。なお、底部４４ａの幅は、振動部１２の先端から離れるにつれて、水Ｗが集まり易いように大きくしても良い。
【００７９】
側部４４ｂは、底部４４ａの幅方向における両側面に設けられる。側部４４ｂ同士の間隔は、図８（Ｂ）に示すように、上方になるにつれて広くすることが好ましい。これによれば、液体供給補助部４４によって、水Ｗを集めることができる範囲を広くすることができる。
【００８０】
液体供給用容器２０は、貯水部２１及び流出部２２を有する。これらについては、上述した第１実施の形態の霧化装置１Ａと同一の構成であるため、説明を省略する。
【００８１】
霧化装置１Ｇの作動について説明する。
霧化装置１Ｇは、図示しない補水装置から液体供給用容器２０の貯水部２１に補水され、溜められた水Ｗが流出部２２から振動部１２に向けて流出する。流出した水Ｗは、液体供給補助部４４で集められ、液体供給補助部４４を流れて、振動部１２の先端において液体供給補助部４４から流出することで、振動部の先端面１２Ｆを流れて、先端面１２Ｆに付着する。これにより、振動部１２の先端面１２Ｆに、霧化の対象となる水Ｗが供給される。なお、先端面１２Ｆに付着しない水Ｗは、下方に落下する。
【００８２】
この状態で図示しない励起回路によって圧電素子１１に励起電圧を印加すると、圧電素子１１は矢印Ａ１方向に振動して、振動部１２を矢印Ａ２方向に振動させる。これにより、振動部１２の先端面１２Ｆに付着した水Ｗは、先端面１２Ｆから矢印Ａ３を中心にして前方に飛ばされて霧化し、霧（ミスト）となる。
【００８３】
このように、霧化装置１Ｇでは、液体供給補助部４４で液体供給用容器２０から流出した水Ｗを集めて振動部１２の先端面１２Ｆに流すため、振動部１２の先端面１２Ｆに効率的に水Ｗを供給することが可能である。
【００８４】
なお、霧化装置１Ｇにおける液体供給用容器２０に代えて、上述した実施の形態におけるポンプ３２、３３又は結露板４１を用いることも可能である。
【００８５】
（第６実施の形態）
図９を参照して本発明の第６実施の形態である霧化装置１Ｈについて述べる。
図９は、霧化装置１Ｈの側面図である。
霧化装置１Ｈは、圧電振動子１０及び送風装置５１を有する。
圧電振動子１０は、例えば、図９に示すように、圧電素子１１と振動部１２とを有する。圧電振動子１０については、上述した第１実施の形態の霧化装置１Ａと同一の構成であるため、説明を省略する。
【００８６】
送風装置５１は、例えば、送風ファンであり、圧電振動子１０の振動部１２に向けて送風するようにして配置される。好ましくは、送風装置５１は冷風装置である。これによれば、送風ファンで霧化装置１Ｈの空気を送風する場合に比べ、冷風を用いることで振動部１２を早く冷却することができる。
【００８７】
また、送風装置５１は、好ましくは、振動部１２の固定部１２ｂに向けて送風するようにして配置される。これによれば、送風装置５１からの送風によって、先端面１２Ｆに付着した水Ｗが飛ばされたり、先端面１２Ｆに向かう水Ｗの流れを阻害したりすることが防止される。
【００８８】
霧化装置１Ｈの作動について説明する。
霧化装置１Ｈは、送風装置５１から圧電振動子１０の振動部１２に向けて送風すると、振動部１２が送風による熱伝達によって冷却される。ここで、上述したように、送風装置５１が振動部１２の固定部１２ｂに向けて送風するようにして配置された場合には、振動部１２の固定部１２ｂ周辺が送風によって冷却され、先端面１２Ｆなどのその他の部分は、熱伝導により送風によって冷却された部分に熱が移動することで冷却される。
これにより、振動部１２は、周囲の温度より低温となって、空気中の水蒸気が振動部１２に結露する。そして、先端面１２Ｆに水Ｗが結露し、又は先端面１２Ｆ以外に結露した水Ｗが振動部１２から先端面１２Ｆに流れることによって、先端面１２Ｆに水Ｗが付着する。これにより、振動部１２の先端面１２Ｆに、霧化の対象となる水Ｗが供給される。なお、先端面１２Ｆに付着しない水Ｗは、下方に落下する。
【００８９】
この状態で図示しない励起回路によって圧電素子１１に励起電圧を印加すると、圧電素子１１は矢印Ａ１方向に振動して、振動部１２を矢印Ａ２方向に振動させる。これにより、振動部１２の先端面１２Ｆに付着した水Ｗは、先端面１２Ｆから矢印Ａ３を中心にして前方に飛ばされて霧化し、霧（ミスト）となる。
【００９０】
このように、霧化装置１Ｈは、送風装置５１のような冷却手段によって冷却されることで、振動部１２に水Ｗが結露するため、上述した実施の形態のように、液体供給手段による振動部１２への水Ｗの供給が不要となる。これにより、霧化装置１Ｈでは部品点数が削減されるため、生産価格を低減することができる。
【００９１】
特に、冷却手段に送風装置５１を用いることで冷却手段の構造が簡単となるため、霧化装置１Ｈでは生産価格をより低減することができる。また、送風装置５１からの送風量を調節することで振動部１２の温度制御が可能であるため、霧（ミスト）の生成量の調節が容易である。
【００９２】
（第７実施の形態）
図１０を参照して本発明の第７実施の形態の霧化装置１Ｊについて述べる。
図１０は、霧化装置１Ｊの中心軸Ｘを通る面における断面図である。
霧化装置１Ｊは、圧電振動子１０及びペルチェ素子５２を有する。
圧電振動子１０は、例えば、図１０に示すように、圧電素子１１と振動部１２とを有する。
圧電素子１１は、上述した第１実施の形態の霧化装置１Ａにおける構成に加えて、圧電素子１１の振動方向Ａ１に沿って、貫通孔１１ｂが圧電素子１１の中心に形成される。
振動部１２は、上述した第１実施の形態の霧化装置１Ａでの構成に加えて、挿入穴１２ｈが形成されている。挿入穴１２ｈは、振動部１２の振動方向Ａ２に沿って、固定部１２ｂの端面１２ｃの中心から振動部１２の内部に形成される。
振動部１２の固定部１２ｂの端面１２ｃには、挿入穴１２ｈに貫通孔１１ｂを連続させて圧電素子１１が結合される。
【００９３】
ペルチェ素子５２は、接合された２種類の金属に電流を流すことで一方の金属から他方の金属に熱が移動するペルチェ効果を利用して対象物を冷却する素子である。金属としては、Ｎ型半導体及びＰ型半導体が多く用いられる。
霧化装置１Ｊでは、ペルチェ素子５２は、圧電素子１１の振動部１２側と反対側の端面と対向して配置される。ペルチェ素子５２は、図示しない電気回路が接続され、通電されることで圧電素子１１側から反対側に熱が移動する。
【００９４】
ペルチェ素子５２には、熱の移動元（圧電素子１１側）に熱伝導体の冷却部５３が熱的に接触して設けられる。冷却部５３は、圧電素子１１の貫通孔１１ｂを通って振動部１２の挿入穴１２ｈに挿入され、振動部１２と熱的に接触して結合される。
【００９５】
ペルチェ素子５２及び冷却部５３と圧電素子１１との間には、断熱材５４が設けられる。圧電素子１１は、振動のために励起電圧が印加されることで発熱するため、断熱材５４を設けて圧電素子１１とペルチェ素子５２とを断熱することで、ペルチェ素子５２が振動部１２を効率的に冷却できるようになっている。
また、断熱材５４によって、圧電素子１１の振動によるペルチェ素子５２への衝撃が緩和されている。
【００９６】
霧化装置１Ｊの作動について説明する。
霧化装置１Ｊにおいて、ペルチェ素子５２を図示省略する電気回路によって通電すると、ペルチェ素子５２において圧電素子１１側から反対側に熱が移動する。そのため、熱伝導によって、振動部１２の熱が冷却部５３を通ってペルチェ素子５２に移動して、振動部１２が冷却される。すなわち、ペルチェ素子５２は、冷却部５３を介して振動部１２から吸熱する。
これにより、振動部１２は、周囲の温度より低温となって、空気中の水蒸気が振動部１２に結露する。そして、先端面１２Ｆに水Ｗが結露し、又は先端面１２Ｆ以外に結露した水Ｗが振動部１２から先端面１２Ｆに流れることによって、先端面１２Ｆに水Ｗが付着する。これにより、振動部１２の先端面１２Ｆに、霧化の対象となる水Ｗが供給される。なお、先端面１２Ｆに付着しない水Ｗは、下方に落下する。
【００９７】
この状態で図示しない励起回路によって圧電素子１１に励起電圧を印加すると、圧電素子１１は矢印Ａ１方向に振動して、振動部１２を矢印Ａ２方向に振動させる。これにより、振動部１２の先端面１２Ｆに付着した水Ｗは、先端面１２Ｆから矢印Ａ３を中心にして前方に飛ばされて霧化し、霧（ミスト）となる。
なお、ペルチェ素子５２は、冷却部５３を介して振動部１２と結合されているため、振動部１２と一緒に振動する。
【００９８】
このように、冷却手段としてペルチェ素子５２を用いることによって、ペルチェ素子５２は電流によって冷却能力が調節されるため、電気的に振動部１２の温度を制御することができる。したがって、霧化装置１Ｊでの霧（ミスト）の生成量を精度良く調節することが可能である。
【００９９】
なお、上記では振動部１２と冷却部５３とを接触させたが、これらを接触させずに、輻射熱によりペルチェ素子５２が冷却部５３を介して振動部１２から吸熱することで、振動部１２を冷却するようにしても良い。
【０１００】
（第８実施の形態）
図１１を参照して本発明の第８実施の形態の霧化装置１Ｋについて述べる。
図１１は、霧化装置１Ｋを模式的に示す図である。
霧化装置１Ｋは、圧電振動子１０及び熱交換器５５を有する。
圧電振動子１０は、例えば、図１１に示すように、圧電素子１１と振動部１２とを有する。圧電振動子１０は、上述した第１実施の形態の霧化装置１Ａにおける構成に加えて、振動部１２に熱交換器５５の媒体が循環する媒体循環配管５６が通されている。
【０１０１】
熱交換器５５は、媒体循環配管５６によって振動部１２に冷却された冷媒やブラインなどの媒体を供給することで、振動部１２を冷却する部分である。
熱交換器５５は、例えば、冷媒が循環するヒートポンプである。ヒートポンプでは、図示省略する圧縮機で冷媒を圧縮して高温高圧とした後に、冷媒を放熱及び膨張させることで冷却する。この冷却した冷媒を媒体循環配管５６によって振動部１２に供給することで、冷媒は振動部１２から吸熱して振動部１２を冷却する。そして、再び圧縮機で冷媒を圧縮することによって、冷媒は高温高圧になって吸熱した熱を周囲に放熱する。このようにして、ヒートポンプは、熱を低温部から高温部に移動させることで振動部１２を冷却することができる。
又は、熱交換器５５は、上記ヒートポンプにおいて、冷却された冷媒によってブラインを冷却し、冷却したブラインを媒体循環配管５６によって振動部１２に供給する。これにより、ブラインは振動部１２から吸熱して、振動部１２を冷却する。
【０１０２】
霧化装置１Ｋの作動について説明する。
霧化装置１Ｋでは、熱交換器５５から媒体循環配管５６によって冷却した冷媒又はブラインを振動部１２に供給することによって、熱伝導によって熱が振動部１２から冷媒又はブラインに移動して、振動部１２が冷却される。
これにより、振動部１２は、周囲の温度より低温となって、空気中の水蒸気が振動部１２に結露する。そして、先端面１２Ｆに水Ｗが結露し、又は先端面１２Ｆ以外に結露した水Ｗが振動部１２から先端面１２Ｆに流れることによって、先端面１２Ｆに水Ｗが供給される。
【０１０３】
この状態で図示しない励起回路によって圧電素子１１に励起電圧を印加すると、圧電素子１１は矢印Ａ１方向に振動して、振動部１２を矢印Ａ２方向に振動させる。これにより、振動部１２の先端面１２Ｆに付着した水Ｗは、先端面１２Ｆから矢印Ａ３を中心にして前方に飛ばされて霧化し、霧（ミスト）となる。
このように、冷却手段として熱交換器５５を用いることによって、振動部１２を冷却することが可能である。
特に、かかる構成の場合は、熱交換器５５を圧電素子１１から離れた箇所に配置し、媒体循環配管５６を介して冷却熱を圧電素子１１に伝達することができるため、圧電素子１１の取り付け箇所が特定されることも少なくなり、設計の自由度を向上させることができる。
また、一般的に熱交換器を用いると冷却効率が良いので、省電力での温度調整が可能になる。
【０１０４】
以上、本発明の実施の形態について述べたが、上述した霧化装置１Ｃ、１Ｅ、１Ｈ、１Ｊ及び１Ｋについても、霧化装置１Ｂと同様に、圧電振動子１０の振動部１２に導水溝１２ｄを設けることが可能である。これによれば、導水溝１２ｄによって効率良く先端面１２Ｆに水Ｗを供給することができるとともに、機械製品などへの霧化装置の配置に関して設計の自由度を向上させることができる。
【０１０５】
また、上記実施の形態では、振動部１２が湾曲部１２ａを有するホーン形状の場合について説明したが、本発明の振動部１２の形状はこれに限定されず、例えば、円柱形、直方体、角錐台及びその他特殊な形状であっても、本発明の適用が可能である。
【０１０６】
本発明の霧化装置の用途例を例示する。
本発明の霧化装置では、霧化される対象の液体は上述した水Ｗに限らない。本実施の形態において霧を発生させる対象の液体としては、振動部１２の先端面１２Ｆの表面に付着し、振動部１２の振動によって霧になる各種の液体、例えば、水、香料が含まれる水、化粧水などの液体、液体薬品、液体肥料、液体塗料の他に、油、ガソリンなどの燃焼系液体など、比較的粘度が低い液体が対象となる。
【０１０７】
例えば、水から霧を発生させた場合、本発明の霧化装置を加湿器などに使用できる。加湿器としては、住宅の居室内の加湿、あるいは、冷蔵庫内の野菜など生鮮食品の保湿などに使用することもできる。
また、本実施の形態の霧化装置を、超音波振動を利用する種々の装置、例えば、超音波霧化装置、超音波攪拌装置、超音波洗浄器などとして使用することもできる。
【符号の説明】
【０１０８】
Ｗ…水
１Ａ〜１Ｈ、１Ｊ、１Ｋ…霧化装置
１０…圧電振動子、１１…圧電素子、１２…振動部、１２ｄ…導水溝、１２ｅ…貫通孔
１２Ｆ…先端面
２０…液体供給用容器
３１…容器、３２、３３…ポンプ、
４１…結露板、４４…液体供給補助部
５１…送風装置、５２…ペルチェ素子、５５…熱交換器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電振動子において圧電素子で振動部を振動させて、液体を霧化する霧化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波振動子を用いて霧を発生させる超音波加湿器は実用化されている。
図１２は振動子を用いて超音波により水から霧を発生させる（霧化する）一例としての方法を図解した図である。
圧電振動子１００は、圧電素子１０１と、振動部１０２と、固定部（又は基部）１０３とを有する。圧電素子１０１と振動部１０２とは固定部１０３を介して接続されている。
振動部１０２は、図解の例示において、断面が湾曲している湾曲部１０２Ａと、断面が平坦な円柱状部１０２Ｂとを有する。円柱状部１０２Ｂの先端面１０２ＦをＹ方向から見たとき、円柱状部１０２Ｂの形状は断面積が一定の円であり、湾曲部１０２Ａの断面形状は固定部１０３から円柱状部１０２Ｂに向かって断面積が減少する円である。
圧電素子１０１は、例えば、圧電セラミックであり、圧電素子１０１に励起電圧が印加されると矢印Ａ１で示した方向に振動子の固有振動数で振動部１０２を伸縮振動させる。
【０００３】
振動部１０２の円柱状部１０２Ｂの先端面１０２Ｆに霧化のための水を提供するため、先端面１０２Ｆの下部には円柱形の水供給用綿１５０が接触している（特許文献１参照）。水供給用綿１５０は底部が図示しない貯水部に浸漬しており、綿の毛細管現象により水供給用綿１５０の頂面まで水Ｗを吸い上げる。水供給用綿１５０の頂部に吸い上げられた水Ｗが、圧電振動子１００の励起に伴う振動部１０２の円柱状部１０２Ｂの振動により、円柱状部１０２Ｂの先端面１０２Ｆの面に沿って上昇し、さらに、円柱状部１０２Ｂの先端面１０２Ｆの面に付着した水Ｗは、振動部１０２の高速な振動に伴う円柱状部１０２Ｂの矢印Ａ２で示す方向の高速振動によって霧化され、矢印１６０方向へ噴射される。
【０００４】
上述した霧化方法に従って製造された、超音波霧化装置、超音波攪拌装置、超音波洗浄器などの装置が実用化されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実用新案登録第２，５４４，６３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
毛細管現象を利用した水供給用綿１５０によって振動部１０２の円柱状部１０２Ｂの先端面１０２Ｆに霧化の対象となる水を導く霧化装置において、長期間連続運転すると、高速に振動する振動部１０２の円柱状部１０２Ｂと接触している水供給用綿１５０が磨耗及び／又は変形し、円柱状部１０２Ｂと水供給用綿１５０の接触が少なくなり、水供給用綿１５０による円柱状部１０２Ｂの先端面１０２Ｆの面への給水性が低下する。その結果、振動部１０２で発生される霧の量が低下する、すなわち、霧化性能が低下する。
さらに水供給用綿１５０の磨耗及び／又は変形が進んで円柱状部１０２Ｂと水供給用綿１５０の接触が完全に無くなると水供給用綿１５０による円柱状部１０２Ｂの先端面１０２Ｆの面への給水が停止し、霧化による霧の発生が停止する。
【０００７】
したがって、振動部の先端面に霧化の対象となる水を導く霧化装置において、長時間、あるいは長期に亘る使用においても安定した水の供給が行われ、さらには、長時間あるいは長期間にわたって連続運転しても、霧化装置に用いる部材の交換又は保守点検が不要あるいはほとんど不要（メンテナンス・フリー）である霧化装置が要望されている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、圧電素子と当該圧電素子に接続された振動部とを有し、前記振動部の先端面に付着した液体を霧化する圧電振動子と、前記振動部の前記先端面に前記液体を流して供給する液体供給手段とを有する霧化装置である。
【０００９】
好ましくは、前記液体供給手段は、前記液体を溜めて前記振動部に向けて流出する液体供給用容器である。
【００１０】
好ましくは、前記液体供給手段は、前記振動部の下方に設けられた前記液体を溜める液体貯留用容器と、前記液体を吸入して前記振動部に向けて流出するポンプとを有する。
【００１１】
好ましくは、前記液体供給手段は、前記振動部の上方に設けられた結露部を有し、前記結露部に結露した前記液体を前記振動部に向けて流出するように構成される。
【００１２】
好ましくは、上記霧化装置において、前記圧電振動子には貫通孔が形成され、前記貫通孔の一端は前記振動部の前記先端面に形成され、前記液体供給手段から流出した前記液体を前記貫通孔の他端から前記貫通孔に流すように構成される。
【００１３】
好ましくは、上記霧化装置は、前記振動部の上方に設けられて、前記液体供給手段から流出した前記液体を集めて前記振動部の前記先端面に流す液体供給補助部を有する。
【００１４】
また、本発明は圧電素子と当該圧電素子に接続された振動部とを有し、前記振動部の先端面に付着した液体を霧化する圧電振動子と、前記振動部を冷却して前記振動部に前記液体を結露させる冷却手段とを有し、前記振動部に結露した前記液体が前記振動部の前記先端面に付着して霧化するように構成される霧化装置である。
【００１５】
好ましくは、前記冷却手段は、前記振動部へ送風する送風装置である。
好ましくは、前記冷却手段は、前記振動部から吸熱するようにして設けられたペルチェ素子である。
好ましくは、前記冷却手段は、冷却された媒体を前記振動部に供給する熱交換器である。
【００１６】
好ましくは、上記霧化装置において、前記振動部の上面に前記先端面まで達する液体誘導溝が形成される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の霧化装置においては、上述した水供給用綿などのように磨耗／変形する消耗部材を用いていないため、磨耗／変形に伴う給水機能の停止といった不都合が解消でき、長時間、あるいは長期に亘る使用においても安定した水の供給を行うことができる。
さらに、上述の如く、消耗部材の交換が不要であり、保守もほとんど不要（メンテナンス・フリー）である。
また、本発明の霧化装置は、基本的に保守・交換部材がないので、霧化装置の周囲に部品交換を見込んだスペースを必要とせず、任意の位置に配設することができ、コンパクトに構成することができる。
さらに、本発明の霧化装置は、振動部の先端面に供給された過剰な液体は下方に流れ落ちるため、液体の過剰供給による霧（ミスト）の生成不良が抑制され、安定して適正な霧（ミスト）を発生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１（Ａ）は本発明の第１実施の形態における霧化装置の側面図であり、図１（Ｂ）は図１（Ａ）の霧化装置における圧電振動子と液体供給用容器との配置の一例を示す部分拡大図である。
【図２】霧化対象液体を水とした場合の、圧電振動子における振動部の先端の面に付着する水滴の粒子径と、霧化される量の累積体積との関係を示すグラフである。
【図３】図３（Ａ）は本発明の第１実施の形態の第１変形態様における霧化装置の側面図であり、図３（Ｂ）は振動部に形成された導水溝の一例を図示した圧電振動子の上面図であり、図３（Ｃ）は導水溝の他の一例を図示した圧電振動子の上面図である。
【図４】本発明の第２実施の形態における霧化装置の側面図である。
【図５】本発明の第２実施の形態の第１変形態様における霧化装置の側面図である。
【図６】図６（Ａ）は本発明の第３実施の形態における霧化装置の側面図であり、図６（Ｂ）は図６（Ａ）に示す霧化装置における結露板の正面図である。
【図７】図７（Ａ）は本発明の第４実施の形態における霧化装置の側面図であり、図７（Ｂ）は振動部に設けられた貫通孔の他の形態を示す圧電振動子の側面図である。
【図８】図８（Ａ）は本発明の第５実施の形態における霧化装置の側面図であり、図８（Ｂ）は図８（Ａ）に示す霧化装置における圧電振動子の正面図である。
【図９】本発明の第６実施の形態における霧化装置の側面図である。
【図１０】本発明の第７実施の形態における霧化装置の中心軸を通る面における断面図である。
【図１１】本発明の第８実施の形態における霧化装置を模式的に示す図である。
【図１２】従来の霧化装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の霧化装置における好適な実施の形態について添付図面を参照して述べる。なお、本発明の一例として霧化の対象とする液体を水として説明するが、本発明はこれに限定されない。
【００２０】
（第１実施の形態）
図１を参照して、本発明の霧化装置における第１実施の形態である霧化装置１Ａについて述べる。図１（Ａ）は、霧化装置１Ａの側面図である。図１（Ｂ）は、図１（Ａ）における圧電振動子１０と液体供給用容器２０との配置の一例を示す部分拡大図である。
【００２１】
霧化装置１Ａは、圧電振動子１０及び液体供給用容器２０を有する。
圧電振動子１０は、例えば、図１に示すように、圧電素子１１と振動部１２とを有する。
圧電素子１１は、励起電圧が印加されると変形する圧電体であり、例えば、圧電セラミックである。圧電素子１１は、中心軸Ｘの方向に沿って分極されて図示省略する電極が設けられ、この電極に図示省略する励起回路が接続される。これにより、励起回路によって電極を介して圧電素子１１に励起電圧を印加することで、圧電素子１１は、中心軸Ｘと同一方向である矢印Ａ１の方向に振動する。
圧電素子１１は、図１の例示では円柱形であり、中心軸Ｘに直交する方向における断面が円形である。
【００２２】
振動部１２は、図１の例示では、湾曲部１２ａの一端に先端面１２Ｆが形成され、他端に固定部（又は基部。以下同じ。）１２ｂが一体に設けられる。固定部１２ｂ側の端面１２ｃ（先端面１２Ｆと反対側の平面）には、圧電素子１１が結合される。
湾曲部１２ａは、中心軸Ｘに直交する方向における断面が円形であり、中心軸Ｘに沿って固定部１２ｂから先端面１２Ｆ側に離れるにつれて、側面が湾曲するように断面の直径が小さくなる。これにより、振動部１２は、先端面１２Ｆ側が細くなったホーンの形状になっている。
【００２３】
先端面１２Ｆの表面は、水Ｗが可能な限り広がって付着するように、例えば、平坦に形成されている。
固定部１２ｂは、圧電振動子１０を固定する部分である。例えば、圧電振動子１０は、固定部１２ｂによって、図示省略する緩衝部材やシール部材を介して機械製品の壁体（図示省略）などに固定される。なお、固定部１２ｂは、湾曲部１２ａと別に製造されて、結合されてもよい。
ここでは、圧電振動子１０をその中心軸Ｘが水平方向となるようにして固定しているが、中心軸を水平方向に対して傾斜させて固定しても良い。また、圧電振動子１０を固定した壁体などの角度を調節可能とすることで、圧電振動子１０の上下又は左右方向の向きを変えることもできる。
【００２４】
液体供給用容器２０について説明する。
液体供給用容器２０は、貯水部２１及び流出部２２を有する。
貯水部２１は、円錐台の底面側を上側に、上面側を下側にして配置された中空の円錐台である。貯水部２１には上部（円錐台の底面に相当する部分）及び下部（円錐台の上面に相当する部分）を開口した空間２１ａが内部に形成される。
空間２１ａには、図示しない補水装置により、上部の開口部から補水される。補水装置は、例えば、空間２１ａに設けられた水位検出センサからの出力に基づき、補水用ポンプにより水Ｗを供給する構成にすることができる。
【００２５】
流出部２２は、内部を貫通する流体供給孔２２ａが形成された管状部材である。流出部２２は、長手方向を上下方向にして配置され、流体供給孔２２ａと貯水部２１の空間２１ａとを連続させて、上端が貯水部２１の下端と結合される。これにより、貯水部２１に溜められた水Ｗが、流体供給孔２２ａを通って下部に流出するようになっている。
霧化装置１Ａでは、流体供給孔２２ａは、断面が一定の円形で形成されている。流体供給孔２２ａの内径Ｄは、振動部１２の先端面１２Ｆの直径ｄ以下とすることが好ましい。これによれば、振動部１２に過剰な水Ｗが流出して、水Ｗによる振動部１２の振動に対する抵抗が増大することが防止される。
なお、流体供給孔２２ａ及び／又は振動部１２の先端面１２Ｆの形状が円形以外の場合には、流出部２２の流体供給孔２２ａの断面積が振動部１２の先端面１２Ｆの面積以下となるようにすることで、同様の効果を得ることが可能である。
【００２６】
流体供給孔２２ａには、内径Ｄの大きさを変更するなど、流量を調節可能にする絞りが設けられていることが好ましい。これによれば、絞りを調節することによって流出部２２における水Ｗの流量が変化して、振動部１２の先端面１２Ｆに供給される水量が変わるため、霧化装置１Ａにおける霧の発生量を調節することができる。
【００２７】
液体供給用容器２０は、流体供給孔２２ａの内径Ｄの寸法設定又は内径Ｄの絞りによる調節によって、流出部２２から流出する水Ｗを水滴として滴下させることが好ましい。これによれば、振動部１２の振動の伝播が水滴に限定され、液体供給用容器２０の水Ｗに伝播しない。そのため、振動部１２の振動に対する水Ｗによる抵抗を抑制することができる。
【００２８】
液体供給用容器２０は、流出部２２から流出した水Ｗが圧電振動子１０の振動部１２の先端面１２Ｆを流れるように配置されて、霧化装置１Ａを備える機械製品などに取り付けられる。
液体供給用容器２０は、好ましくは圧電振動子１０における振動部１２の先端面１２Ｆ近傍上方に配置される。より好ましくは、図１（Ａ）に二点鎖線で示すとおり、液体供給用容器２０の流出部２２を圧電振動子１０の振動部１２の先端に合わせて配置する。これによれば、液体供給用容器２０から流出した水Ｗが、先端面１２Ｆ直近の振動部１２で受けられて先端面１２Ｆに多く流れるため、十分な水量を先端面１２Ｆに供給することが可能である。
【００２９】
なお、圧電振動子１０が水平方向に対して傾けられている場合には、液体供給用容器２０は、振動部１２の上方に、振動部１２の先端となる先端面１２Ｆの上端又は下端に流出部２２（滴下位置）を合わせて配置される。また、圧電振動子１０の傾きが上下方向に調節可能な場合には、液体供給用容器２０の位置は、圧電振動子１０の傾きに連動して、流出部２２が振動部１２の先端に配置されるようにして調節されることが好ましい。
【００３０】
霧化装置１Ａの寸法の一例を示す。
図１（Ｂ）に示す液体供給用容器２０の流出部２２の下端と振動部１２の先端面１２Ｆの上端との距離Ｌは、振動部１２の先端面１２Ｆの直径ｄが３ｍｍである圧電振動子１０では、１０ｍｍ程度とすることが好ましい。これによれば、液体供給用容器２０から水Ｗを水滴にして滴下させる場合に、流出部２２から滴下する前の水滴が圧電振動子１０の振動部１２に接触しないため、水滴の生成が可能である。また、この高さであれば、水滴又は流出した水が振動部１２で飛散することが抑制される。そのため、振動部１２の先端面１２Ｆに水Ｗを良好に供給することができる。
【００３１】
霧化装置１Ａの作動について説明する。
霧化装置１Ａでは、液体供給用容器２０の貯水部２１に図示しない補水装置から補水することで、貯水部２１に水Ｗが溜められる。貯水部２１の水量は、補水装置の制御により所定量に保たれる。
貯水部２１に溜められた水Ｗは、流出部２２の流体供給孔２２ａを通って振動部１２に流出して先端面１２Ｆを流れ、先端面１２Ｆに付着する。これにより、振動部１２の先端面１２Ｆに、霧化の対象となる水Ｗが供給される。なお、先端面１２Ｆに付着しない水Ｗは、下方に落下する。
【００３２】
この状態で図示しない励起回路によって圧電素子１１に励起電圧を印加すると、圧電素子１１が矢印Ａ１方向に振動して、振動部１２を圧電振動子１０の中心軸Ｘと同一方向である矢印Ａ２方向に、圧電振動子１０の固有振動数で高速に振動させる。これにより、振動部１２の先端面１２Ｆに付着した水Ｗは、圧電振動子１０の中心軸Ｘと同一方向である矢印Ａ３を中心にして、先端面１２Ｆから前方に飛ばされて霧化し、霧（ミスト）となる。
【００３３】
この霧化は、振動部１２の先端面１２Ｆに水Ｗが付着している限り連続して行われる。そのため、貯水部２１の貯水を維持することで、液体供給用容器２０から絶えず水Ｗが振動部１２の先端面１２Ｆに供給されて付着し、長時間あるいは長期に亘る霧化発生が連続かつ安定して行える。
【００３４】
本実施の形態においては、例えば、図１２に例示した水供給用綿１５０のような振動部１２に水Ｗを提供する手段として、振動部１２と接触し、振動部１２の高速振動による磨耗及び／又は劣化する部材を用いていないので、そのような部材の交換作業が不要となり、基本的に保守作業の要らないメンテナンス・フリーの霧化装置を提供できる。
また、上述した霧化装置１Ａにおいては、例えば、水供給用綿１５０の交換作業のためのスペースあるいは構成が不要であり、霧化装置１Ａを小型かつ簡易な構成にできる。さらに、例えば、霧化装置１Ａの周囲に水供給用綿１５０の交換作業のためのスペースを確保する必要がなく、このことは、霧化装置１Ａを設置する設置場所において制約を受けることが少ないという利点を有する。
さらに、霧化装置１Ａでは、振動部１２の先端面１２Ｆに過剰な水Ｗが流れた場合であっても、先端面１２Ｆに付着可能な水量以上の水Ｗは落下するため、霧（ミスト）の生成不良が抑制され、安定して適正な霧（ミスト）を発生させることができる。
【００３５】
図２は、霧化装置１Ａにおいて霧化対象液体を水Ｗとした場合の、振動部１２における先端面１２Ｆの表面から霧化される霧の粒子径と累積体積及び体積頻度との関係を示すグラフである。
圧電振動子１０の振動条件、能力、性能及び周辺の湿度などにも依存するが、圧電振動子１０の振動周波数を約２００ＫＨｚとした場合、通常１０〜２０μｍ程度の粒子径（直径）の水の粒（ミスト）が一番多く生成されることが確認できた。そのような霧は指向性が強く、図１において矢印Ａ３で示す如く振動部１２の中心軸Ｘに沿うようにしながら前方に多く進む。換言すると、最適な粒子径の霧は、到達距離が長く、加えて振動部１２を若干上方（略５°程度）に傾斜させることによってその到達距離をさらに長くすることができる。
【００３６】
（第１実施の形態の第１変形態様）
図３（Ａ）〜（Ｃ）を参照して本発明の第１実施の形態の第１変形態様である霧化装置１Ｂについて、図１に示した第１実施の形態の霧化装置１Ａとの相違を中心に述べる。
図３（Ａ）は、霧化装置１Ｂの側面図である。図３（Ｂ）は、振動部１２に形成された導水溝１２ｄの一例を図示した圧電振動子１０の上面図である。図３（Ｃ）は、導水溝１２ｄの他の一例を図示した圧電振動子１０の上面図である。
【００３７】
霧化装置１Ｂは、圧電振動子１０及び液体供給用容器２０を有する。
圧電振動子１０は、例えば、図３（Ａ）に示すように、圧電素子１１と振動部１２とを有する。圧電素子１１については、上述した第１実施の形態の霧化装置１Ａと同一の構成であるため、説明を省略する。
【００３８】
振動部１２は、上述した第１実施の形態の霧化装置１Ａでの構成に加えて、上面に導水溝１２ｄが形成されている。ここで、導水溝１２ｄは、本発明における液体誘導溝の一例であり、液体供給用容器２０から振動部１２に流出した水Ｗを振動部１２の先端面１２Ｆに導く部分である。
導水溝１２ｄとしては、所定の幅及び深さで一つ又は複数の溝が、振動部１２の表面に沿って固定部１２ｂ又は固定部１２ｂと先端面１２Ｆとの間から先端面１２Ｆまで形成される。
【００３９】
例えば、図３（Ｂ）に示すように、導水溝１２ｄとして一つの溝を固定部１２ｂから先端面１２Ｆまで形成する。この場合、導水溝１２ｄに滞留している空気の抵抗、導水溝１２ｄの底面との摩擦抵抗などにより、導水溝１２ｄにおける水Ｗの流量が低減される。そのため、導水溝１２ｄは、必要な水量が流れる大きさに設定される。例えば、実験によれば、振動部１２の先端面１２Ｆの直径ｄが３ｍｍである圧電振動子１０では、幅２ｍｍ以上の導水溝１２ｄを形成することで、導水溝１２ｄを通って十分な水Ｗを先端面１２Ｆに導くことができる。必要に応じて、導水溝１２ｄの表面に加工を施し、水Ｗの流れがより円滑となるようにすることもできる。
【００４０】
又は、図３（Ｃ）に示すように、導水溝１２ｄとして細い溝（以下「毛細管」という。）を先端面１２Ｆまで形成し、毛細管現象を利用して水Ｗを先端面１２Ｆに導く。図３（Ｃ）の例示では、導水溝１２ｄは、液体供給用容器２０から水Ｗが流出する部分に形成された水Ｗを受ける凹部と、凹部から先端面１２Ｆまで形成された３本の毛細管からなる。水Ｗは、一部が凹部から毛細管現象により毛細管を通って、先端面１２Ｆに到達する。残りの水Ｗは、毛細管を通った水Ｗに導かれて、振動部１２の表面を凹部から先端面１２Ｆに流れる。
【００４１】
液体供給用容器２０は、上述した第１実施の形態の霧化装置１Ａと同一の形状であり、貯水部２１及び流出部２２を有するが、霧化装置１Ａと異なり、振動部１２の先端面１２Ｆから離れて、振動部１２に形成された導水溝１２ｄの上方に配置される。
【００４２】
霧化装置１Ｂの作動について説明する。
液体供給用容器２０は、図示しない補水装置から貯水部２１に補水され、溜められた水Ｗが流出部２２の流体供給孔２２ａから振動部１２に向けて流出する。流出した水Ｗは、振動部１２に形成された導水溝１２ｄに到達し、導水溝１２ｄを通って先端面１２Ｆに流れて、先端面１２Ｆに付着する。これにより、振動部１２の先端面１２Ｆに、霧化の対象となる水Ｗが供給される。なお、先端面１２Ｆに付着しない水Ｗは、下方に落下する。
【００４３】
この状態で図示しない励起回路によって圧電素子１１に励起電圧を印加すると、圧電素子１１は矢印Ａ１方向に振動して、振動部１２を矢印Ａ２方向に振動させる。これにより、振動部１２の先端面１２Ｆに付着した水Ｗは、先端面１２Ｆから矢印Ａ３を中心にして前方に飛ばされて霧化し、霧（ミスト）となる。
【００４４】
このように、振動部１２に導水溝１２ｄを形成することによって、水Ｗが導水溝１２ｄによって先端面１２Ｆに導かれるため、水Ｗが先端面１２Ｆを通らずに振動部１２の側面（先端面１２Ｆに隣接する面）から下方に流出することが抑制される。したがって、振動部１２の先端面１２Ｆに水Ｗを効率良く供給することができる。
また、導水溝１２ｄの上方であれば、液体供給用容器２０を振動部１２の先端面１２Ｆから離して配置することができる。そのため、霧化装置１Ｂの配置に関して設計の自由度が向上する。
【００４５】
（第２実施の形態）
図４を参照して本発明の第２実施の形態である霧化装置１Ｃについて、図１に示した第１実施の形態の霧化装置１Ａとの相違を中心に述べる。
図４は、霧化装置１Ｃの側面図である。
霧化装置１Ｃは、圧電振動子１０、容器３１及びポンプ３２を有する。ここで、容器３１は、本発明における液体貯留用容器の一例である。
圧電振動子１０は、例えば、図４に示すように、圧電素子１１と振動部１２とを有する。これらについては、上述した第１実施の形態の霧化装置１Ａと同一の構成であるため、説明を省略する。
【００４６】
容器３１は、底面３１ａ及び側面３１ｂにより上部が開口された空間３１ｃが内部に形成される。容器３１は、図示しない補水装置により上部の開口部から空間３１ｃに補水されて、水Ｗが溜められる。補水装置は、例えば、空間３１ｃに設けられた水位検出センサからの出力に基づき、補水用ポンプにより水Ｗを供給する構成にすることができる。
容器３１は、圧電振動子１０の振動部１２の下方に配置される。
【００４７】
ポンプ３２は、吸入口（図示省略）を容器３１に溜められた水Ｗに浸漬し、吐出口３２ａを上方に向けて容器３１に設けられる。ポンプ３２は、水Ｗを圧電振動子１０の振動部１２に流出し、この水Ｗが振動部１２の先端面１２Ｆを流れるようにして配置される。
【００４８】
霧化装置１Ｃの作動について説明する。
容器３１は、図示しない補水装置から空間３１ｃに補水されて、所定量の水Ｗが溜められる。ポンプ３２は、作動して容器３１に溜められた水Ｗを吸水し、吐出口３２ａから振動部１２に水Ｗを流出する。流出された水Ｗは、先端面１２Ｆに直接到達し、又は振動部１２を流れて先端面１２Ｆに到達して先端面１２Ｆを流れ、先端面１２Ｆに付着する。これにより振動部１２の先端面１２Ｆに、霧化の対象となる水Ｗが供給される。なお、先端面１２Ｆに付着しない水Ｗは下方に落下し、再び容器３１に溜められる。
【００４９】
この状態で図示しない励起回路によって圧電素子１１に励起電圧を印加すると、圧電素子１１は矢印Ａ１方向に振動して、振動部１２を矢印Ａ２方向に振動させる。これにより、振動部１２の先端面１２Ｆに付着した水Ｗは、先端面１２Ｆから矢印Ａ３を中心にして前方に飛ばされて霧化し、霧（ミスト）となる。
【００５０】
このように、霧化装置１Ｃは、圧電振動子１０の振動部１２の下方に容器３１を有することによって、霧化されなかった水Ｗが容器３１で回収され、ポンプ３２により再度振動部１２に流出されるため、水Ｗを効率良く用いることができる。
【００５１】
霧化装置１Ｃは、振動部１２の先端面１２Ｆに供給する水量の調節手段を有することが好ましい。この調節手段としては、例えば、ポンプ３２の吐出量を調節可能にする。これによれば、振動部１２の先端面１２Ｆに供給する水量を調節することで、霧化装置１Ｃにおける霧（ミスト）の発生量を調節することができる。
さらに、水量調節の一つとして、ポンプ３２を断続運転することも好ましい。かかる場合は、連続給水状態と異なって先端面１２Ｆに水Ｗが付着した状態が得られ、霧（ミスト）を遠くに噴出させることができる。つまり、連続給水状態では、常に先端面１２Ｆおよびその周囲に必要以上の水Ｗが存在することになり、その結果、振動部１２に必要以上の負荷がかかり、霧（ミスト）の噴出作用を阻害してしまうことがあるが、断続運転であれば、かかる弊害も抑制できる。
また、断続運転とする制御回路は、タイマー機能を具備する回路などによって容易に実施することができる。
さらに、ポンプ３２の動作と振動部１２の動作を連動させ、ポンプ３２の停止時に振動部１２が振動するように制御することにより、動作効率が向上し、消費電力の抑制に供することができる。
【００５２】
（第２実施の形態の第１変形態様）
図５を参照して本発明の第２実施の形態の第１変形態様である霧化装置１Ｄについて、図４に示した第２実施の形態の霧化装置１Ｃとの相違を中心に述べる。
図５は、霧化装置１Ｄの側面図である。
霧化装置１Ｄは、圧電振動子１０、容器３１及びポンプ３３を有する。
圧電振動子１０は、例えば、図５に示すように、圧電素子１１と振動部１２とを有する。これらについては、上述した第２実施の形態の霧化装置１Ｃと同一の構成であるため、説明を省略する。なお、振動部１２には、第１実施の形態の第１変形態様である霧化装置１Ｂにおける振動部１２と同様に、導水溝１２ｄが形成されている。
また、容器３１は、上述した第２実施の形態の霧化装置１Ｃと同一の構成であるため、説明を省略する。
【００５３】
ポンプ３３は、吸入口（図示省略）を容器３１に溜められた水Ｗに浸漬し、配管３３ａを取り回して、吐出口３３ｂを圧電振動子１０の振動部１２の上方において下方に向けて配置して容器３１に設けられる。
なお、ポンプ３３は、例えば吸入口にホースを接続し、ホース先端を容器３１に溜められた水Ｗを吸入するようにして容器３１に配置することで、容器３１の外部に設けることも可能である。
【００５４】
霧化装置１Ｄの作動について説明する。
容器３１は、図示しない補水装置から空間３１ｃに補水されて、所定量の水Ｗが溜められる。ポンプ３３は、作動して容器３１に溜められた水Ｗを吸水し、吐出口３３ｂから下方に水Ｗを流出する。流出された水Ｗは、振動部１２の導水溝１２ｄによって先端面１２Ｆに導かれて先端面１２Ｆを流れて、先端面１２Ｆに付着する。これにより、振動部１２の先端面１２Ｆに、霧化の対象となる水Ｗが供給される。なお、先端面１２Ｆに付着しない水Ｗは下方に落下し、再び容器３１に溜められる。
【００５５】
この状態で図示しない励起回路によって圧電素子１１に励起電圧を印加すると、圧電素子１１は矢印Ａ１方向に振動して、振動部１２を矢印Ａ２方向に振動させる。これにより、振動部１２の先端面１２Ｆに付着した水Ｗは、先端面１２Ｆから矢印Ａ３を中心にして前方に飛ばされて霧化し、霧（ミスト）となる。
【００５６】
このように、霧化装置１Ｄは、圧電振動子１０の下方に容器３１を有し、ポンプ３３で上方から振動部１２の先端面１２Ｆに水Ｗを供給することによって、霧化されなかった水Ｗが容器３１で回収されるため水Ｗを効率良く用いることができるとともに、水Ｗの供給が少量であっても重力により先端面１２Ｆに水Ｗを供給することが可能である。
【００５７】
また、圧電振動子１０の振動部１２に導水溝１２ｄを設けることで、本発明の第１実施の形態の第１変形態様における霧化装置１Ｂと同様に、先端面１２Ｆに効率良く水Ｗが供給される。
なお、霧化装置１Ｄにおいても、上述した第２実施の形態の霧化装置１Ｃと同様に、例えば、ポンプ３３の吐出量を調節可能にして、振動部１２の先端面１２Ｆに供給する水Ｗの量を調節することによって、霧化装置１Ｄにおける霧（ミスト）の発生量を調節することができる。
また、ポンプ３３は、吐出量を調節することによって、吐出口３３ｂから流出する水Ｗを水滴として滴下させることが好ましい。これによれば、振動部１２の振動の伝播が水滴に限定されるため、振動部１２の振動に対する水Ｗによる抵抗を抑制することができる。
【００５８】
（第３実施の形態）
図６を参照して本発明の第３実施の形態である霧化装置１Ｅについて述べる。
図６（Ａ）は、霧化装置１Ｅの側面図である。図６（Ｂ）は、霧化装置１Ｅにおける結露板４１の正面図である。なお、図６（Ｂ）では、結露板４１に結露した水Ｗを省略して示す。
【００５９】
霧化装置１Ｅは、圧電振動子１０及び結露板４１を有する。ここで、結露板４１は、本発明における結露部の一例である。
圧電振動子１０は、例えば、図６に示すように、圧電素子１１と振動部１２とを有する。圧電振動子１０については、上述した第１実施の形態の霧化装置１Ａと同一の構成であるため、説明を省略する。
【００６０】
結露板４１は、平板形状であり、霧化装置１Ｅでは平面４１ａを正面側に向けて配置される。平面４１ａは、図６（Ｂ）に示すように、下端において中央部が下方に突出した突出部４１ｂを有する。結露板４１は、表面積によって結露する水量が変化する。そのため、表面積、特に平面４１ａの面積によって、振動部１２の先端面１２Ｆへ供給される水量を調節することができる。
【００６１】
結露板４１は、表面に結露した水Ｗが下方に流出して、圧電振動子１０の振動部１２の先端面１２Ｆを流れる位置で、霧化装置１Ｅを備える機械製品などに取り付けられる。
結露板４１は、好ましくは、図６（Ａ）に二点鎖線で示すとおり、平面４１ａを圧電振動子１０の振動部１２の先端に合わせて配置する。これによれば、結露板４１から流出した水Ｗが、先端面１２Ｆ直近の振動部１２で受けられて先端面１２Ｆに多く流れるため、十分な水量を先端面１２Ｆに供給することが可能である。
結露板４１の材料は、例えば表面が滑らかに加工され、ステンレス鋼やアルミニウムなどの金属あるいは熱伝導性が高く、表面が滑らかな樹脂材料が好ましい。また、必要に応じて、結露板４１に表面処理を施すこともできる。例えば、結露板４１の表面に撥水処理を施すことで、結露板４１に結露した水Ｗの流出をより円滑にすることができる。また、結露板４１の表面に防錆及び／又は防食処理を施すことで、結露板４１の耐久性を向上させるとともに、水Ｗへ錆等による不純物が混入して霧（ミスト）の質が低下することを抑制することができる。
【００６２】
霧化装置１Ｅの作動について説明する。
結露板４１は、霧化装置１Ｅにおける空気の温度及び湿度によって、表面に水Ｗが結露する。結露した水Ｗは、重力により結露板４１から振動部１２に流出して先端面１２Ｆを流れて、先端面１２Ｆに付着する。これにより振動部１２の先端面１２Ｆに、霧化の対象となる水Ｗが供給される。なお、先端面１２Ｆに付着しない水Ｗは、下方に落下する。
【００６３】
この状態で図示しない励起回路によって圧電素子１１に励起電圧を印加すると、圧電素子１１は矢印Ａ１方向に振動して、振動部１２を矢印Ａ２方向に振動させる。これにより、振動部１２の先端面１２Ｆに付着した水Ｗは、先端面１２Ｆから矢印Ａ３を中心にして前方に飛ばされて霧化し、霧（ミスト）となる。
【００６４】
このように、霧化装置１Ｅでは、液体供給手段として結露板４１を用いることで、水Ｗの補給装置が不要となる。そのため、霧化装置１Ｅの部品点数が削減されて、生産価格を低減することができる。
また、結露した水Ｗを用いることで、水Ｗに不純物が含まれないため、良質な霧（ミスト）を発生させることができる。
【００６５】
特に、結露板４１に突出部４１ｂを設けることで、結露した水Ｗが突出部４１ｂの下端に集まって流出する。したがって、水Ｗを振動部１２の所望の位置に供給することができるため、振動部１２の先端面１２Ｆに効率的に水Ｗが供給される。
【００６６】
なお、霧化装置１Ｅに結露板４１の冷却手段を設けることで、結露板４１へ水Ｗを効率的に結露させることができる。冷却手段としては、例えば、送風装置や冷風装置などによる冷却、ペルチェ素子による電気的な冷却、熱交換機で冷却された媒体を供給することによる冷却などである。これらの例示については、後述する実施の形態と同様にして行うことができる。
また、これらの冷却手段では、冷却の調節手段を有することで、結露板４１に結露する水量が調節されて、振動部１２の先端面１２Ｆに供給される水量が調節されるため、霧化装置１Ｅにおいて霧（ミスト）を所望の量で発生させることができる。
霧化装置１Ｅでは、温度、湿度又は冷却手段を調節することによって、結露板４１から流出する水Ｗを水滴として滴下させることが好ましい。これによれば、振動部１２の振動の伝播が水滴に限定されるため、振動部１２の振動に対する水Ｗによる抵抗を抑制することができる。
【００６７】
（第４実施の形態）
図７を参照して本発明の第４実施の形態である霧化装置１Ｆについて述べる。
図７（Ａ）は、霧化装置１Ｆの側面図である。図７（Ｂ）は、振動部１２に設けられた貫通孔１２ｅの他の形態を示す圧電振動子１０の側面図である。
【００６８】
図７（Ａ）に示す霧化装置１Ｆの構成について説明する。
霧化装置１Ｆは、圧電振動子１０、液体供給用容器２０及び配管４２を有する。
圧電振動子１０は、例えば、圧電素子１１及び振動部１２を有する。
振動部１２は、上述した第１実施の形態の霧化装置１Ａでの構成に加えて、貫通孔１２ｅが形成されている。貫通孔１２ｅは、一端が先端面１２Ｆに、他端が固定部１２ｂの端面１２ｃに開口されて、振動部１２の振動方向Ａ２に沿って振動部１２の中心に直線的に形成される。
【００６９】
圧電素子１１は、上述した第１実施の形態の霧化装置１Ａでの構成に加えて、振動部１２の貫通孔１２ｅと連続する貫通孔１１ａが形成されている。貫通孔１１ａは、例えば図７（Ａ）に示すように、圧電素子１１に形成された貫通孔に、貫通孔１１ａが形成された管状部材４３が挿入されることで形成される。管状部材４３は、圧電素子１１から振動部１２が配置される側と反対側に突出する突出部４３ａを有する。
【００７０】
液体供給用容器２０は、上述した第１実施の形態の霧化装置１Ａと同一の形状であり、貯水部２１及び流出部２２を有する。しかし、霧化装置１Ａと異なり、配管４２によって流出部２２の下端と管状部材４３の突出部４３ａとが結合されている。これにより、液体供給用容器２０の流体供給孔２２ａは、配管４２及び圧電素子１１の貫通孔１１ａを介して、振動部１２の貫通孔１２ｅの他端と連結されている。
【００７１】
配管４２は、可撓性の材料で製造される。これにより、配管４２が撓むことで、液体供給用容器２０に対する圧電振動子１０の振動による変位が吸収され、液体供給用容器２０及び圧電振動子１０に、圧電振動子１０の振動によって負荷が生じないようになっている。
【００７２】
霧化装置１Ｆの作動について説明する。
霧化装置１Ｆは、液体供給用容器２０の貯水部２１に図示しない補水装置から補水することで、貯水部２１に水Ｗが溜められる。貯水部２１に溜められた水Ｗは、流出部２２の流体供給孔２２ａ、配管４２、圧電素子１１の貫通孔１１ａ及び振動部１２の貫通孔１２ｅを通って振動部１２の先端面１２Ｆから流出し、先端面１２Ｆを流れて先端面１２Ｆに付着する。これにより、振動部１２の先端面１２Ｆに、霧化の対象となる水Ｗが供給される。なお、先端面１２Ｆに付着しない水Ｗは、下方に落下する。
【００７３】
この状態で図示しない励起回路によって圧電素子１１に励起電圧を印加すると、圧電素子１１は矢印Ａ１方向に振動して、振動部１２を矢印Ａ２方向に振動させる。これにより、振動部１２の先端面１２Ｆに付着した水Ｗは、先端面１２Ｆから矢印Ａ３を中心にして前方に飛ばされて霧化し、霧（ミスト）となる。
【００７４】
なお、霧化装置１Ｆにおける液体供給用容器２０に代えて、上述した第２実施の形態におけるポンプ３２、又は第２実施の形態の第１変形態様におけるポンプ３３を用いることも可能である。
【００７５】
また、図７（Ｂ）に示すように、貫通孔１２ｅを振動部１２の内部で曲げることなどにより、貫通孔１２ｅの他端１２ｇを振動部１２の上面に開口することもできる。これによれば、例えば、上述した実施の形態の液体供給手段における液体供給用容器２０、ポンプ３２、３３及び結露板４１によって、貫通孔１２ｅの他端１２ｇから水Ｗを流すことで、水Ｗは貫通孔１２ｅを通って振動部１２の先端面１２Ｆから流出し、先端面１２Ｆを流れて先端面１２Ｆに付着する。
この場合には、液体供給用容器２０などと振動部１２の貫通孔１２ｅとを、配管４２で結合しなくても良く、また圧電素子１１を加工する必要がないため、霧化装置１Ｆの生産価格を低減することができる。
好ましくは、図７（Ｂ）に示すように、水Ｗが貫通孔１２ｅに流れ易くするために、貫通孔１２ｅの他端１２ｇを広く形成する。
【００７６】
このように、液体供給手段から振動部１２に形成された貫通孔１２ｅの他端に水Ｗを流すことで、振動部１２の先端面１２Ｆに水Ｗが確実に供給されるため、先端面１２Ｆに効率的に水Ｗを供給することが可能である。
【００７７】
（第５実施の形態）
図８を参照して本発明の第５実施の形態である霧化装置１Ｇについて述べる。
図８（Ａ）は、霧化装置１Ｇの側面図である。図８（Ｂ）は、霧化装置１Ｇにおける圧電振動子１０の正面図である。なお、図８（Ｂ）には、液体供給用容器２０の一部を図示する。
霧化装置１Ｇは、圧電振動子１０及び液体供給用容器２０を有する。
圧電振動子１０は、例えば、図８に示すように、圧電素子１１及び振動部１２を有する。圧電素子１１は、上述した第１実施の形態の霧化装置１Ａでの構成と同一であるため、説明を省略する。
振動部１２は、上述した第１実施の形態の霧化装置１Ａでの構成に加えて、液体供給補助部４４を有する。液体供給補助部４４は、振動部１２の上側において、先端面１２Ｆから振動部１２の所定の範囲に設けられて、液体供給用容器２０の流出部２２から流出した水Ｗを集めて、振動部１２の先端面１２Ｆに流す部分である。
したがって、液体供給補助部４４は、振動部１２に流出した水Ｗが液体供給補助部４４によって集められるように、先端面１２Ｆから少なくとも液体供給用容器２０の下方まで設けられる。
【００７８】
液体供給補助部４４は、底部４４ａ及び側部４４ｂを有する。
底部４４ａは、振動部１２の上面に設けられる板状部材である。底部４４ａは、振動部１２の振動方向Ａ２において、水平又は先端面１２Ｆに向かって下方に傾斜して設けられ、幅方向（図８（Ｂ）における紙面左右方向。以下同じ。）において、略水平に設けられる。底部４４ａの幅方向の大きさは、振動部１２の先端において先端面１２Ｆの直径と略同一である。なお、底部４４ａの幅は、振動部１２の先端から離れるにつれて、水Ｗが集まり易いように大きくしても良い。
【００７９】
側部４４ｂは、底部４４ａの幅方向における両側面に設けられる。側部４４ｂ同士の間隔は、図８（Ｂ）に示すように、上方になるにつれて広くすることが好ましい。これによれば、液体供給補助部４４によって、水Ｗを集めることができる範囲を広くすることができる。
【００８０】
液体供給用容器２０は、貯水部２１及び流出部２２を有する。これらについては、上述した第１実施の形態の霧化装置１Ａと同一の構成であるため、説明を省略する。
【００８１】
霧化装置１Ｇの作動について説明する。
霧化装置１Ｇは、図示しない補水装置から液体供給用容器２０の貯水部２１に補水され、溜められた水Ｗが流出部２２から振動部１２に向けて流出する。流出した水Ｗは、液体供給補助部４４で集められ、液体供給補助部４４を流れて、振動部１２の先端において液体供給補助部４４から流出することで、振動部の先端面１２Ｆを流れて、先端面１２Ｆに付着する。これにより、振動部１２の先端面１２Ｆに、霧化の対象となる水Ｗが供給される。なお、先端面１２Ｆに付着しない水Ｗは、下方に落下する。
【００８２】
この状態で図示しない励起回路によって圧電素子１１に励起電圧を印加すると、圧電素子１１は矢印Ａ１方向に振動して、振動部１２を矢印Ａ２方向に振動させる。これにより、振動部１２の先端面１２Ｆに付着した水Ｗは、先端面１２Ｆから矢印Ａ３を中心にして前方に飛ばされて霧化し、霧（ミスト）となる。
【００８３】
このように、霧化装置１Ｇでは、液体供給補助部４４で液体供給用容器２０から流出した水Ｗを集めて振動部１２の先端面１２Ｆに流すため、振動部１２の先端面１２Ｆに効率的に水Ｗを供給することが可能である。
【００８４】
なお、霧化装置１Ｇにおける液体供給用容器２０に代えて、上述した実施の形態におけるポンプ３２、３３又は結露板４１を用いることも可能である。
【００８５】
（第６実施の形態）
図９を参照して本発明の第６実施の形態である霧化装置１Ｈについて述べる。
図９は、霧化装置１Ｈの側面図である。
霧化装置１Ｈは、圧電振動子１０及び送風装置５１を有する。
圧電振動子１０は、例えば、図９に示すように、圧電素子１１と振動部１２とを有する。圧電振動子１０については、上述した第１実施の形態の霧化装置１Ａと同一の構成であるため、説明を省略する。
【００８６】
送風装置５１は、例えば、送風ファンであり、圧電振動子１０の振動部１２に向けて送風するようにして配置される。好ましくは、送風装置５１は冷風装置である。これによれば、送風ファンで霧化装置１Ｈの空気を送風する場合に比べ、冷風を用いることで振動部１２を早く冷却することができる。
【００８７】
また、送風装置５１は、好ましくは、振動部１２の固定部１２ｂに向けて送風するようにして配置される。これによれば、送風装置５１からの送風によって、先端面１２Ｆに付着した水Ｗが飛ばされたり、先端面１２Ｆに向かう水Ｗの流れを阻害したりすることが防止される。
【００８８】
霧化装置１Ｈの作動について説明する。
霧化装置１Ｈは、送風装置５１から圧電振動子１０の振動部１２に向けて送風すると、振動部１２が送風による熱伝達によって冷却される。ここで、上述したように、送風装置５１が振動部１２の固定部１２ｂに向けて送風するようにして配置された場合には、振動部１２の固定部１２ｂ周辺が送風によって冷却され、先端面１２Ｆなどのその他の部分は、熱伝導により送風によって冷却された部分に熱が移動することで冷却される。
これにより、振動部１２は、周囲の温度より低温となって、空気中の水蒸気が振動部１２に結露する。そして、先端面１２Ｆに水Ｗが結露し、又は先端面１２Ｆ以外に結露した水Ｗが振動部１２から先端面１２Ｆに流れることによって、先端面１２Ｆに水Ｗが付着する。これにより、振動部１２の先端面１２Ｆに、霧化の対象となる水Ｗが供給される。なお、先端面１２Ｆに付着しない水Ｗは、下方に落下する。
【００８９】
この状態で図示しない励起回路によって圧電素子１１に励起電圧を印加すると、圧電素子１１は矢印Ａ１方向に振動して、振動部１２を矢印Ａ２方向に振動させる。これにより、振動部１２の先端面１２Ｆに付着した水Ｗは、先端面１２Ｆから矢印Ａ３を中心にして前方に飛ばされて霧化し、霧（ミスト）となる。
【００９０】
このように、霧化装置１Ｈは、送風装置５１のような冷却手段によって冷却されることで、振動部１２に水Ｗが結露するため、上述した実施の形態のように、液体供給手段による振動部１２への水Ｗの供給が不要となる。これにより、霧化装置１Ｈでは部品点数が削減されるため、生産価格を低減することができる。
【００９１】
特に、冷却手段に送風装置５１を用いることで冷却手段の構造が簡単となるため、霧化装置１Ｈでは生産価格をより低減することができる。また、送風装置５１からの送風量を調節することで振動部１２の温度制御が可能であるため、霧（ミスト）の生成量の調節が容易である。
【００９２】
（第７実施の形態）
図１０を参照して本発明の第７実施の形態の霧化装置１Ｊについて述べる。
図１０は、霧化装置１Ｊの中心軸Ｘを通る面における断面図である。
霧化装置１Ｊは、圧電振動子１０及びペルチェ素子５２を有する。
圧電振動子１０は、例えば、図１０に示すように、圧電素子１１と振動部１２とを有する。
圧電素子１１は、上述した第１実施の形態の霧化装置１Ａにおける構成に加えて、圧電素子１１の振動方向Ａ１に沿って、貫通孔１１ｂが圧電素子１１の中心に形成される。
振動部１２は、上述した第１実施の形態の霧化装置１Ａでの構成に加えて、挿入穴１２ｈが形成されている。挿入穴１２ｈは、振動部１２の振動方向Ａ２に沿って、固定部１２ｂの端面１２ｃの中心から振動部１２の内部に形成される。
振動部１２の固定部１２ｂの端面１２ｃには、挿入穴１２ｈに貫通孔１１ｂを連続させて圧電素子１１が結合される。
【００９３】
ペルチェ素子５２は、接合された２種類の金属に電流を流すことで一方の金属から他方の金属に熱が移動するペルチェ効果を利用して対象物を冷却する素子である。金属としては、Ｎ型半導体及びＰ型半導体が多く用いられる。
霧化装置１Ｊでは、ペルチェ素子５２は、圧電素子１１の振動部１２側と反対側の端面と対向して配置される。ペルチェ素子５２は、図示しない電気回路が接続され、通電されることで圧電素子１１側から反対側に熱が移動する。
【００９４】
ペルチェ素子５２には、熱の移動元（圧電素子１１側）に熱伝導体の冷却部５３が熱的に接触して設けられる。冷却部５３は、圧電素子１１の貫通孔１１ｂを通って振動部１２の挿入穴１２ｈに挿入され、振動部１２と熱的に接触して結合される。
【００９５】
ペルチェ素子５２及び冷却部５３と圧電素子１１との間には、断熱材５４が設けられる。圧電素子１１は、振動のために励起電圧が印加されることで発熱するため、断熱材５４を設けて圧電素子１１とペルチェ素子５２とを断熱することで、ペルチェ素子５２が振動部１２を効率的に冷却できるようになっている。
また、断熱材５４によって、圧電素子１１の振動によるペルチェ素子５２への衝撃が緩和されている。
【００９６】
霧化装置１Ｊの作動について説明する。
霧化装置１Ｊにおいて、ペルチェ素子５２を図示省略する電気回路によって通電すると、ペルチェ素子５２において圧電素子１１側から反対側に熱が移動する。そのため、熱伝導によって、振動部１２の熱が冷却部５３を通ってペルチェ素子５２に移動して、振動部１２が冷却される。すなわち、ペルチェ素子５２は、冷却部５３を介して振動部１２から吸熱する。
これにより、振動部１２は、周囲の温度より低温となって、空気中の水蒸気が振動部１２に結露する。そして、先端面１２Ｆに水Ｗが結露し、又は先端面１２Ｆ以外に結露した水Ｗが振動部１２から先端面１２Ｆに流れることによって、先端面１２Ｆに水Ｗが付着する。これにより、振動部１２の先端面１２Ｆに、霧化の対象となる水Ｗが供給される。なお、先端面１２Ｆに付着しない水Ｗは、下方に落下する。
【００９７】
この状態で図示しない励起回路によって圧電素子１１に励起電圧を印加すると、圧電素子１１は矢印Ａ１方向に振動して、振動部１２を矢印Ａ２方向に振動させる。これにより、振動部１２の先端面１２Ｆに付着した水Ｗは、先端面１２Ｆから矢印Ａ３を中心にして前方に飛ばされて霧化し、霧（ミスト）となる。
なお、ペルチェ素子５２は、冷却部５３を介して振動部１２と結合されているため、振動部１２と一緒に振動する。
【００９８】
このように、冷却手段としてペルチェ素子５２を用いることによって、ペルチェ素子５２は電流によって冷却能力が調節されるため、電気的に振動部１２の温度を制御することができる。したがって、霧化装置１Ｊでの霧（ミスト）の生成量を精度良く調節することが可能である。
【００９９】
なお、上記では振動部１２と冷却部５３とを接触させたが、これらを接触させずに、輻射熱によりペルチェ素子５２が冷却部５３を介して振動部１２から吸熱することで、振動部１２を冷却するようにしても良い。
【０１００】
（第８実施の形態）
図１１を参照して本発明の第８実施の形態の霧化装置１Ｋについて述べる。
図１１は、霧化装置１Ｋを模式的に示す図である。
霧化装置１Ｋは、圧電振動子１０及び熱交換器５５を有する。
圧電振動子１０は、例えば、図１１に示すように、圧電素子１１と振動部１２とを有する。圧電振動子１０は、上述した第１実施の形態の霧化装置１Ａにおける構成に加えて、振動部１２に熱交換器５５の媒体が循環する媒体循環配管５６が通されている。
【０１０１】
熱交換器５５は、媒体循環配管５６によって振動部１２に冷却された冷媒やブラインなどの媒体を供給することで、振動部１２を冷却する部分である。
熱交換器５５は、例えば、冷媒が循環するヒートポンプである。ヒートポンプでは、図示省略する圧縮機で冷媒を圧縮して高温高圧とした後に、冷媒を放熱及び膨張させることで冷却する。この冷却した冷媒を媒体循環配管５６によって振動部１２に供給することで、冷媒は振動部１２から吸熱して振動部１２を冷却する。そして、再び圧縮機で冷媒を圧縮することによって、冷媒は高温高圧になって吸熱した熱を周囲に放熱する。このようにして、ヒートポンプは、熱を低温部から高温部に移動させることで振動部１２を冷却することができる。
又は、熱交換器５５は、上記ヒートポンプにおいて、冷却された冷媒によってブラインを冷却し、冷却したブラインを媒体循環配管５６によって振動部１２に供給する。これにより、ブラインは振動部１２から吸熱して、振動部１２を冷却する。
【０１０２】
霧化装置１Ｋの作動について説明する。
霧化装置１Ｋでは、熱交換器５５から媒体循環配管５６によって冷却した冷媒又はブラインを振動部１２に供給することによって、熱伝導によって熱が振動部１２から冷媒又はブラインに移動して、振動部１２が冷却される。
これにより、振動部１２は、周囲の温度より低温となって、空気中の水蒸気が振動部１２に結露する。そして、先端面１２Ｆに水Ｗが結露し、又は先端面１２Ｆ以外に結露した水Ｗが振動部１２から先端面１２Ｆに流れることによって、先端面１２Ｆに水Ｗが供給される。
【０１０３】
この状態で図示しない励起回路によって圧電素子１１に励起電圧を印加すると、圧電素子１１は矢印Ａ１方向に振動して、振動部１２を矢印Ａ２方向に振動させる。これにより、振動部１２の先端面１２Ｆに付着した水Ｗは、先端面１２Ｆから矢印Ａ３を中心にして前方に飛ばされて霧化し、霧（ミスト）となる。
このように、冷却手段として熱交換器５５を用いることによって、振動部１２を冷却することが可能である。
特に、かかる構成の場合は、熱交換器５５を圧電素子１１から離れた箇所に配置し、媒体循環配管５６を介して冷却熱を圧電素子１１に伝達することができるため、圧電素子１１の取り付け箇所が特定されることも少なくなり、設計の自由度を向上させることができる。
また、一般的に熱交換器を用いると冷却効率が良いので、省電力での温度調整が可能になる。
【０１０４】
以上、本発明の実施の形態について述べたが、上述した霧化装置１Ｃ、１Ｅ、１Ｈ、１Ｊ及び１Ｋについても、霧化装置１Ｂと同様に、圧電振動子１０の振動部１２に導水溝１２ｄを設けることが可能である。これによれば、導水溝１２ｄによって効率良く先端面１２Ｆに水Ｗを供給することができるとともに、機械製品などへの霧化装置の配置に関して設計の自由度を向上させることができる。
【０１０５】
また、上記実施の形態では、振動部１２が湾曲部１２ａを有するホーン形状の場合について説明したが、本発明の振動部１２の形状はこれに限定されず、例えば、円柱形、直方体、角錐台及びその他特殊な形状であっても、本発明の適用が可能である。
【０１０６】
本発明の霧化装置の用途例を例示する。
本発明の霧化装置では、霧化される対象の液体は上述した水Ｗに限らない。本実施の形態において霧を発生させる対象の液体としては、振動部１２の先端面１２Ｆの表面に付着し、振動部１２の振動によって霧になる各種の液体、例えば、水、香料が含まれる水、化粧水などの液体、液体薬品、液体肥料、液体塗料の他に、油、ガソリンなどの燃焼系液体など、比較的粘度が低い液体が対象となる。
【０１０７】
例えば、水から霧を発生させた場合、本発明の霧化装置を加湿器などに使用できる。加湿器としては、住宅の居室内の加湿、あるいは、冷蔵庫内の野菜など生鮮食品の保湿などに使用することもできる。
また、本実施の形態の霧化装置を、超音波振動を利用する種々の装置、例えば、超音波霧化装置、超音波攪拌装置、超音波洗浄器などとして使用することもできる。
【符号の説明】
【０１０８】
Ｗ…水
１Ａ〜１Ｈ、１Ｊ、１Ｋ…霧化装置
１０…圧電振動子、１１…圧電素子、１２…振動部、１２ｄ…導水溝、１２ｅ…貫通孔
１２Ｆ…先端面
２０…液体供給用容器
３１…容器、３２、３３…ポンプ、
４１…結露板、４４…液体供給補助部
５１…送風装置、５２…ペルチェ素子、５５…熱交換器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電素子と当該圧電素子に接続された振動部とを有し、前記振動部の先端面に付着した液体を霧化する圧電振動子と、
前記振動部の前記先端面に前記液体を流して供給する液体供給手段と
を有する霧化装置。
【請求項２】
前記液体供給手段は、前記液体を溜めて前記振動部に向けて流出する液体供給用容器である
請求項１に記載の霧化装置。
【請求項３】
前記液体供給手段は、
前記振動部の下方に設けられた前記液体を溜める液体貯留用容器と、
前記液体を吸入して前記振動部に向けて流出するポンプと
を有する
請求項１に記載の霧化装置。
【請求項４】
前記液体供給手段は、前記振動部の上方に設けられた結露部を有し、
前記結露部に結露した前記液体を前記振動部に向けて流出するように構成される
請求項１に記載の霧化装置。
【請求項５】
前記圧電振動子には貫通孔が形成され、前記貫通孔の一端は前記振動部の前記先端面に形成され、前記液体供給手段から流出した前記液体を前記貫通孔の他端から前記貫通孔に流すように構成される
請求項１〜４のいずれか一項に記載の霧化装置。
【請求項６】
前記振動部の上方に設けられて、前記液体供給手段から流出した前記液体を集めて前記振動部の前記先端面に流す液体供給補助部を有する
請求項１〜４のいずれか一項に記載の霧化装置。
【請求項７】
圧電素子と当該圧電素子に接続された振動部とを有し、前記振動部の先端面に付着した液体を霧化する圧電振動子と、
前記振動部を冷却して前記振動部に前記液体を結露させる冷却手段と
を有し、
前記振動部に結露した前記液体が前記振動部の前記先端面に付着して霧化するように構成される
霧化装置。
【請求項８】
前記冷却手段は、前記振動部へ送風する送風装置である
請求項７に記載の霧化装置。
【請求項９】
前記冷却手段は、前記振動部から吸熱するようにして設けられたペルチェ素子である
請求項７に記載の霧化装置。
【請求項１０】
前記冷却手段は、冷却された媒体を前記振動部に供給する熱交換器である
請求項７に記載の霧化装置。
【請求項１１】
前記振動部の上面に前記先端面まで達する液体誘導溝が形成された
請求項１〜４及び７〜１０のいずれか一項に記載の霧化装置。
【請求項１】
圧電素子と当該圧電素子に接続された振動部とを有し、前記振動部の先端面に付着した液体を霧化する圧電振動子と、
前記振動部の前記先端面に前記液体を流して供給する液体供給手段と
を有する霧化装置。
【請求項２】
前記液体供給手段は、前記液体を溜めて前記振動部に向けて流出する液体供給用容器である
請求項１に記載の霧化装置。
【請求項３】
前記液体供給手段は、
前記振動部の下方に設けられた前記液体を溜める液体貯留用容器と、
前記液体を吸入して前記振動部に向けて流出するポンプと
を有する
請求項１に記載の霧化装置。
【請求項４】
前記液体供給手段は、前記振動部の上方に設けられた結露部を有し、
前記結露部に結露した前記液体を前記振動部に向けて流出するように構成される
請求項１に記載の霧化装置。
【請求項５】
前記圧電振動子には貫通孔が形成され、前記貫通孔の一端は前記振動部の前記先端面に形成され、前記液体供給手段から流出した前記液体を前記貫通孔の他端から前記貫通孔に流すように構成される
請求項１〜４のいずれか一項に記載の霧化装置。
【請求項６】
前記振動部の上方に設けられて、前記液体供給手段から流出した前記液体を集めて前記振動部の前記先端面に流す液体供給補助部を有する
請求項１〜４のいずれか一項に記載の霧化装置。
【請求項７】
圧電素子と当該圧電素子に接続された振動部とを有し、前記振動部の先端面に付着した液体を霧化する圧電振動子と、
前記振動部を冷却して前記振動部に前記液体を結露させる冷却手段と
を有し、
前記振動部に結露した前記液体が前記振動部の前記先端面に付着して霧化するように構成される
霧化装置。
【請求項８】
前記冷却手段は、前記振動部へ送風する送風装置である
請求項７に記載の霧化装置。
【請求項９】
前記冷却手段は、前記振動部から吸熱するようにして設けられたペルチェ素子である
請求項７に記載の霧化装置。
【請求項１０】
前記冷却手段は、冷却された媒体を前記振動部に供給する熱交換器である
請求項７に記載の霧化装置。
【請求項１１】
前記振動部の上面に前記先端面まで達する液体誘導溝が形成された
請求項１〜４及び７〜１０のいずれか一項に記載の霧化装置。
【図１】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【公開番号】特開２０１０−２３０３８（Ｐ２０１０−２３０３８Ａ）
【公開日】平成２２年２月４日（２０１０．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２５１２７８（Ｐ２００９−２５１２７８）
【出願日】平成２１年１０月３０日（２００９．１０．３０）
【分割の表示】特願２００７−１６５４５６（Ｐ２００７−１６５４５６）の分割
【原出願日】平成１９年６月２２日（２００７．６．２２）
【出願人】（３９０００５２２３）株式会社タムラ製作所 (526)
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月４日（２０１０．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１０月３０日（２００９．１０．３０）
【分割の表示】特願２００７−１６５４５６（Ｐ２００７−１６５４５６）の分割
【原出願日】平成１９年６月２２日（２００７．６．２２）
【出願人】（３９０００５２２３）株式会社タムラ製作所 (526)
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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