JP7627845B2 - Liquid atomization system, mist generating system, and liquid atomization method - Google Patents
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Description
本開示は、一般に、液体霧化システム、ミスト発生システム、及び液体霧化方法に関し、より詳細には、液体を霧化する液体霧化システム、その液体霧化システムを備えるミスト発生システム、及び液体霧化方法に関する。The present disclosure relates generally to a liquid atomization system, a mist generating system, and a liquid atomization method, and more specifically to a liquid atomization system that atomizes a liquid, a mist generating system including the liquid atomization system, and a liquid atomization method.
特許文献1には、SAWデバイスを備え、SAWデバイスの表面に供給された液体を弾性表面波によって霧化させる液体霧化装置が記載されている。特許文献1に開示された液体霧化装置におけるSAWデバイスは、圧電セラミック材料よりなる基板の表面に一組の櫛形電極が形成されている。
特許文献1に開示された液体霧化装置では、SAWデバイスの一組の櫛形電極の近傍位置であって、弾性表面波の伝搬領域には、一組の櫛形電極の重なり幅(交差幅)の範囲内に、表面と裏面とを貫通する複数の液体供給孔(貫通孔)が弾性表面波の伝搬方向に対して横切るように列設されている。In the liquid atomization device disclosed in
特許文献1に開示された液体霧化装置では、弾性表面波の一部が隣り合う2つの液体供給孔の間の部分を伝搬してしまうので、弾性表面波のエネルギロスが発生しやすい。また、特許文献1に開示された液体霧化装置では、液体供給孔が円形状であり、弾性表面波が伝搬領域の外側へ向かって反射されやすく、弾性表面波のエネルギロスが発生しやすい。また、特許文献1に開示された液体霧化装置では、SAWデバイスの表面に供給された液体の液膜厚が不安定となり、ナノメートルサイズの粒径を有する液滴粒子を安定して発生させることが難しかった。ここにおいて、「ナノメートルサイズ」とは、1nm~999nmである。In the liquid atomization device disclosed in
本開示の目的は、ナノメートルサイズの粒径を有する液滴粒子を、より安定して発生させることが可能な液体霧化システム、ミスト発生システム及び液体霧化方法を提供することにある。The object of the present disclosure is to provide a liquid atomization system, a mist generating system, and a liquid atomization method that are capable of more stably generating droplet particles having nanometer-sized particle sizes.
本開示に係る一態様の液体霧化システムは、SAWデバイスを備え、前記SAWデバイスに供給された液体を表面弾性波によって霧化する。前記SAWデバイスは、基板と、IDT電極と、反射器と、を含む。前記基板は、表面及び裏面を有し、圧電性を有する。前記IDT電極は、前記基板の前記表面上に設けられている一対の櫛形電極を有する。前記IDT電極は、前記基板に前記表面弾性波を発生させる。前記反射器は、前記基板の前記表面上に設けられている。前記基板は、貫通孔を有する。前記貫通孔は、前記基板の厚さ方向に貫通している。前記貫通孔には、前記液体が供給される。前記厚さ方向から見て、前記貫通孔は、前記表面弾性波の伝搬方向において、前記一対の櫛形電極の交差領域に並んでいる。前記厚さ方向から見て、前記貫通孔は、前記表面弾性波の伝搬方向に直交する方向において少なくとも前記交差領域の両端間にわたって形成されている。前記基板は、前記厚さ方向から見て、前記伝搬方向において前記貫通孔と前記IDT電極の前記交差領域との間に位置する、前記表面における前記貫通孔の周縁を有する。前記液体霧化システムは、前記液体のうち少なくともはみ出し部を前記表面弾性波によって霧化する。前記はみ出し部は、前記液体のうち前記貫通孔から前記周縁を越えて前記基板における前記表面弾性波の伝搬領域上にはみ出した部分である。前記厚さ方向から見て、前記反射器、前記IDT電極、前記伝搬領域及び前記貫通孔が、前記反射器、前記IDT電極、前記伝搬領域及び前記貫通孔の順に並んでいる。前記反射器は、前記IDT電極により発生され前記伝搬領域側とは反対側へ伝搬する前記表面弾性波を反射する。前記周縁は、前記伝搬方向に直交する方向の両端である第1端及び第2端を有する。前記伝搬方向に直交し前記第1端と前記第2端との少なくとも一方を通る仮想直線に対する前記周縁の傾斜角が、前記仮想直線を基準として前記IDT電極側をプラス、前記IDT電極側とは反対側をマイナスとしたとき、-90度以上45度以下である。前記基板において前記周縁に隣接する前記貫通孔の内側面は、テーパ面を含む。 A liquid atomization system according to one aspect of the present disclosure includes a SAW device, and atomizes a liquid supplied to the SAW device by surface acoustic waves. The SAW device includes a substrate, an IDT electrode, and a reflector. The substrate has a front surface and a back surface, and is piezoelectric. The IDT electrode has a pair of comb electrodes provided on the front surface of the substrate. The IDT electrode generates the surface acoustic wave in the substrate. The reflector is provided on the front surface of the substrate. The substrate has a through hole. The through hole penetrates the substrate in a thickness direction. The liquid is supplied to the through hole. When viewed from the thickness direction, the through hole is aligned with an intersection region of the pair of comb electrodes in the propagation direction of the surface acoustic wave. When viewed from the thickness direction, the through hole is formed at least between both ends of the intersection region in a direction perpendicular to the propagation direction of the surface acoustic wave. The substrate has a periphery of the through hole on the surface, which is located between the through hole and the intersection region of the IDT electrode in the propagation direction, as viewed from the thickness direction. The liquid atomization system atomizes at least an overflowing portion of the liquid by the surface acoustic wave. The overflowing portion is a portion of the liquid that overflows from the through hole beyond the periphery onto the propagation region of the surface acoustic wave on the substrate. As viewed from the thickness direction, the reflector, the IDT electrode, the propagation region, and the through hole are arranged in the order of the reflector, the IDT electrode, the propagation region, and the through hole. The reflector reflects the surface acoustic wave generated by the IDT electrode and propagating to the opposite side to the propagation region. The periphery has a first end and a second end, which are both ends in a direction perpendicular to the propagation direction. The inclination angle of the peripheral edge with respect to a virtual line that is orthogonal to the propagation direction and passes through at least one of the first end and the second end is −90 degrees or more and 45 degrees or less, when the IDT electrode side is taken as plus and the opposite side to the IDT electrode side is taken as minus with respect to the virtual line.
本開示に係る一態様のミスト発生システムは、前記液体霧化システムと、液体供給部と、を備える。前記液体供給部は、前記SAWデバイスの前記基板の前記裏面側から前記貫通孔へ前記液体を供給する。A mist generating system according to one aspect of the present disclosure includes the liquid atomization system and a liquid supply unit. The liquid supply unit supplies the liquid to the through hole from the back side of the substrate of the SAW device.
本開示に係る一態様の液体霧化方法では、前記液体霧化システムによって液体を霧化する。In one aspect of the liquid atomization method according to the present disclosure, liquid is atomized using the liquid atomization system.
下記の実施形態1~3等において説明する図1~14は、模式的な図であり、図中の各構成要素の大きさや厚さそれぞれの比が、必ずしも実際の寸法比を反映しているとは限らない。
Figures 1 to 14 described in the following
(実施形態1)
以下では、実施形態1に係る液体霧化システム1について図1~3に基づいて説明する。
(Embodiment 1)
Hereinafter, a
(1)概要
実施形態1に係る液体霧化システム1は、SAW(Surface Acoustic Wave)デバイス5を備え、SAWデバイス5で発生させる表面弾性波のエネルギを液体100(図3参照)に与えて液体100を霧化する。液体霧化システム1では、液体100を霧化することによって液滴粒子103(図3参照)を発生させる。ここにおいて、SAWデバイス5は、基板2と、IDT(Interdigital Transducer)電極3と、を備える。基板2は、圧電性を有する。IDT電極3は、基板2に表面弾性波を発生させる。液体霧化システム1では、基板2の有する貫通孔25に液体100(図2及び3参照)が供給される。液体100は、例えば、アロマオイルであるが、これに限らず、水、美容用の液体、医療用の液体等であってもよい。液体霧化システム1は、例えば、ミストディフューザに適用することができる。
(1) Overview The
(2)液体霧化システムの詳細
液体霧化システム1は、図1~3に示すように、基板2と、IDT電極3と、を備える。
(2) Details of the Liquid Atomization System As shown in FIGS. 1 to 3, the
基板2は、表面21及び裏面22を有する。表面21及び裏面22は、基板2の厚さ方向D0において離れており、基板2の厚さ方向D0に交差する。基板2の表面21及び裏面22は、例えば、基板2の厚さ方向D0に直交している。基板2の厚さ方向D0から見て、基板2の外周形状は、例えば、長方形状である。The
基板2は、上述のように圧電性を有する。基板2は、圧電基板であり、一例として、128°YカットLiNbO3単結晶基板である。基板2の材料は、LiNbO3に限らず、例えば、LiTaO3等でもよい。基板2のカット角は、128°に限らず、128°以外のカット角であってもよい。基板2の厚さは、例えば、0.5mmであるが、これに限らない。
The
IDT電極3は、基板2の表面21上に設けられており、基板2に表面弾性波を発生させる。ここで、IDT電極3は、基板2の表面21上に直接設けられている。The
IDT電極3は、一対の櫛形電極として、第1櫛形電極31と、第2櫛形電極32と、を有する。第1櫛形電極31及び第2櫛形電極32の各々は、基板2の厚さ方向D0から見て、櫛形状である。第1櫛形電極31は、複数の第1電極指311を含む。第1櫛形電極31は、複数の第1電極指311がつながっている第1導電部312を更に含む。第2櫛形電極32は、複数の第2電極指321を含む。第2櫛形電極32は、複数の第2電極指321がつながっている第2導電部322を更に含む。The
IDT電極3の材料は、例えば、アルミニウムであるが、これに限らず、他の金属又は合金等であってもよい。また、IDT電極3は、単層構造に限らず積層構造を有していてもよい。The material of the
以下では、説明の便宜上、基板2の厚さ方向D0を第1方向D1とし、第1櫛形電極31の第1電極指311の並んでいる方向を第2方向D2とし、第1方向D1と第2方向D2とに直交する方向を第3方向D3として説明することもある。
In the following, for ease of explanation, the thickness direction D0 of the
IDT電極3では、複数の第1電極指311と複数の第2電極指321とが、第2方向D2において1つずつ交互に並んでいる。第2方向D2において隣り合う第1電極指311と第2電極指321とは互いに離れている。図示例では、図1~3等はあくまで模式図であり、IDT電極3における第1電極指311及び第2電極指321の数を実際の数よりも少なく描いてある。In the
IDT電極3では、第1導電部312と第2導電部322とが第3方向D3において互いに対向している。複数の第1電極指311は、第1導電部312につながっており、第2導電部322側に延びている。第3方向D3において、複数の第1電極指311の長さは、互いに同じである。ここにおいて、「同じ」とは、厳密に同じである場合のみに限定されず、略同じ(例えば、複数の第1電極指311の長さの平均値±5%の範囲内で同じ)でもよい。複数の第1電極指311の先端は、第3方向D3において第2導電部322から離れている。第3方向D3において、複数の第2電極指321の長さは、互いに同じである。ここにおいて、「同じ」とは、厳密に同じである場合のみに限定されず、略同じ(例えば、複数の第2電極指321の長さの平均値±5%の範囲内で同じ)でもよい。複数の第2電極指321の先端は、第3方向D3において第1導電部312から離れている。In the
IDT電極3は、複数の第1電極指311と複数の第2電極指321とで決まる交差領域33を有する。交差領域33は、複数の第1電極指311の先端の第1包絡線と複数の第2電極指321の先端の第2包絡線との間の領域である。交差領域33の外周線は、第1包絡線及び第2包絡線を含む。見方を変えれば、交差領域33は、第2方向D2から見て、複数の第1電極指311と複数の第2電極指321とが重なる領域である。なお、図1では、交差領域33を見やすくするために、交差領域33の外周線を、複数の第1電極指311の先端及び複数の第2電極指321の先端から僅かに離してある。同様に、図1では、交差領域33を見やすくするために、交差領域33の外周線を、図1における左端の第1電極指311及び右端の第2電極指321から僅かに離してある。The
基板2とIDT電極3とを含むSAWデバイス5は、IDT電極3により表面弾性波を発生させる。より詳細には、SAWデバイス5は、第1櫛形電極31と第2櫛形電極32との間に例えば高周波電源から高周波電圧が印加されることにより、表面弾性波を発生させる。高周波電圧の周波数は、例えば、数MHz~数百MHzであり、一例として40MHzであるが、これに限らない。液滴粒子103の粒径を小さくする観点からは、高周波電圧の周波数が高いほうが好ましい。The
SAWデバイス5では、IDT電極3は、交差領域33において、基板2に表面弾性波を励振させる。表面弾性波は、基板2において少なくとも伝搬領域23を伝搬する。ここで、伝搬領域23は、交差領域33を第2方向D2に延長した延長領域に基板2の厚さ方向D0で重複する領域である。In the
伝搬領域23の幅L1(以下、伝搬幅L1ともいう)は、第3方向D3における交差領域33の幅(以下、交差幅L0ともいう)と同じである。伝搬幅L1は、例えば、0.5mm~10mmである。The width L1 of the propagation region 23 (hereinafter also referred to as the propagation width L1) is the same as the width of the
SAWデバイス5は、反射器4を更に含んでいる。反射器4は、基板2の表面21上に設けられている。反射器4は、第2方向D2においてIDT電極3と並んでいる。SAWデバイス5では、反射器4、IDT電極3、伝搬領域23及び貫通孔25が、反射器4、IDT電極3、伝搬領域23及び貫通孔25の順に並んでいる。したがって、基板2の厚さ方向D0から見て、伝搬領域23は、IDT電極3を基準として反射器4側とは反対側にある。反射器4は、IDT電極3により発生され第2方向D2において伝搬領域23側とは反対側へ伝搬する表面弾性波を反射する。The
反射器4は、第1電極41と、第2電極42と、を有している。第1電極41及び第2電極42の各々は、基板2の厚さ方向D0から見てIDT電極3と同様に櫛形状である。反射器4の材料は、例えば、アルミニウムであるが、これに限らず、他の金属又は合金等であってもよい。The
反射器4は、第1電極41及び第2電極42を有する形状に限らず、例えば、短絡グレーティング又は開放グレーティングであってもよい。The
ナノメートルサイズの液滴粒子103を得るためには、基板2の表面21上の液体100の液膜厚は、薄いほうが好ましい。ここにおいて、「ナノメートルサイズ」とは、1nm~999nmである。In order to obtain
貫通孔25は、基板2を基板2の厚さ方向D0に貫通している。貫通孔25は、基板2の裏面22側から表面21側へ液体100を供給するための孔である。貫通孔25は、基板2の厚さ方向D0から見て、表面弾性波の伝搬方向D4においてIDT電極3に並んでいる。ここでいう表面弾性波の伝搬方向D4は、全ての表面弾性波の伝搬方向ではなく、第2方向D2に沿った方向(第2方向D2に平行な方向)である。ここで、貫通孔25とIDT電極3とは第2方向D2において並んでいる。貫通孔25とIDT電極3とは、第2方向D2において離れている。The through
基板2の厚さ方向D0から見て、貫通孔25は、伝搬方向D4に直交する方向を長手方向とするスリット状である。言い換えれば、基板2の厚さ方向D0から見て、貫通孔25は、第2方向D2に直交する方向を長手方向とするスリット状である。本明細書では、「基板2の厚さ方向D0から見て伝搬方向D4に直交する方向」と、「基板2の厚さ方向D0から見て第2方向D2に直交する方向」とは、同じ方向である。ここにおいて、基板2の厚さ方向D0から見て、貫通孔25の開口形状は、例えば、長方形状である。基板2の厚さ方向D0から見て、貫通孔25は、貫通孔25の長手方向を第3方向D3に揃え、貫通孔25の短手方向を第2方向D2に揃えるように形成されている。第3方向D3における貫通孔25の幅H3は、第3方向D3における伝搬領域23の伝搬幅L1よりも長い。第3方向D3における貫通孔25の幅H3は、第2方向D2における貫通孔25の幅H2よりも長い。基板2の厚さ方向D0から見て、伝搬領域23は、第3方向D3において貫通孔25の両端よりも内側に位置している。基板2の厚さ方向D0から見て、貫通孔25は、伝搬領域23の中心線を基準として線対称であるのが好ましいが、必ずしも線対称である必要はない。第3方向D3における貫通孔25の幅H3は、第3方向D3における伝搬領域23の伝搬幅L1よりも長い場合のみに限らず、第3方向D3における伝搬領域23の伝搬幅L1以上であればよい。つまり、基板2の厚さ方向D0から見て、第3方向D3において伝搬領域23は貫通孔25と同じ範囲であってもよい。When viewed from the thickness direction D0 of the
厚さ方向D0から見て、貫通孔25は、表面弾性波の伝搬方向D4に直交する方向において少なくとも交差領域33の両端にわたって形成されている。ここにおいて、実施形態1に係る液体霧化システム1では、厚さ方向D0から見て、貫通孔25は、交差領域33の交差幅L0よりも大きな幅で形成されている。一実施例では、交差幅L0が2mmの場合、貫通孔25では、幅H3が3mm、幅H2が1mmである。これらの数値は、あくまで一例であり、これらの数値に限定されない。また、厚さ方向D0から見て、貫通孔25は、交差領域33の交差幅L0よりも大きな幅で形成されている場合のみに限らず、交差幅L0以上の幅であればよい。
When viewed from the thickness direction D0, the through
液体霧化システム1では、基板2は、厚さ方向D0から見て、伝搬方向D4において、貫通孔25とIDT電極3の交差領域33との間に位置する、表面21における貫通孔25の周縁(エッジ)251を有する。液体霧化システム1では、基板2の厚さ方向D0から見て、液体100のうち少なくともはみ出し部102(図3参照)の霧化によって液滴粒子103が発生する。はみ出し部102は、液体100のうち貫通孔25の周縁251を越えてIDT電極3側で基板2の表面21上にはみ出した部分である。液体霧化システム1では、液体100のうち貫通孔25の周縁251を覆っている部分の、表面弾性波による霧化によっても液滴粒子103が発生する。厚さ方向D0から見て、貫通孔25の周縁251は、伝搬方向D4に直交する方向の両端である第1端2511及び第2端2512を有する。実施形態1に係る液体霧化システム1では、周縁251は、伝搬方向D4に直交し第1端2511と第2端2512との少なくとも一方を通る仮想直線VL1に沿った直線である。実施形態1に係る液体霧化システム1では、仮想直線VL1は、周縁251の第1端2511と第2端2512との両方を通る。本明細書では、仮想直線VLに対する周縁251の傾斜角について、仮想直線VL1を基準としてIDT電極3側をプラス、IDT電極3側とは反対側をマイナスとする。実施形態1に係る液体霧化システム1では、傾斜角は、0度である。In the
実施形態1に係る液体霧化システム1は、液体100のうち少なくともはみ出し部102を表面弾性波によって霧化する。ナノメートルサイズの液滴粒子103を発生させる観点から、液体100を霧化するときには、はみ出し部102の液膜厚は、薄いほうが好ましい。これにより、液体100を霧化することによって形成される液滴粒子103の粒径をナノメートルサイズとすることができる。実施形態1に係る液体霧化システム1では、液滴粒子103の粒径がナノメートルサイズである。液体霧化システム1では、例えば、液体100がアロマオイルの場合、液体100を霧化するときに貫通孔25内の液体100の液面101が基板2の表面21よりも低い位置にある。The
液体100を霧化することによって形成された液滴粒子103の粒径は、例えば、レーザ回折法により測定した値である。より詳細には、液滴粒子103の粒径は、レーザ回折式の粒度分布測定装置を用いて測定した値である。レーザ回折式の粒度分布測定装置は、例えば、Malvern Panalytical社のスプレーテック(商品名)である。スプレーテックは、例えば、レーザ光が、スプレーを通過するときに散乱した光のパターンから粒度分布を測定し、その後、散乱パターンを解析し、液滴径を計算することができる装置である。液体100を霧化することによって形成された液滴粒子103の粒径は、メディアン径(d50)である。
The particle size of the
液体霧化システム1を備えるミスト発生システム200は、図3に示すように、液体霧化システム1と、液体供給部201と、を備える。液体供給部201は、液体霧化システム1における貫通孔25へ液体100を供給する。ミスト発生システム200は、ナノメートルサイズの液滴粒子103を含むミストM1を発生させる。図3では、液体100にドットのハッチングを付してある。また、図3では、表面弾性波を波線矢印で模式的に示してある。
As shown in Figure 3, the
液体供給部201は、例えば、液体100を貫通孔25へ供給するための供給管2012と、供給管2012とSAWデバイス5とを接続する冶具2014と、供給管2012内の液体100を貫通孔25へ送り出すためのポンプ2013と、を有する。The
実施形態1に係る液体霧化システム1では、例えば、交差幅L0、IDT電極3の駆動電圧の周波数、IDT電極3への入力電力、液体100の種類等の種々のパラメータに応じて貫通孔25の各幅H2,H3を適宜決めればよい。In the
(3)効果
実施形態1に係る液体霧化システム1では、基板2の厚さ方向D0から見て、貫通孔25は、表面弾性波の伝搬方向D4に直交する方向において少なくとも交差領域33の両端にわたって形成されている。基板2は、厚さ方向D0から見て、伝搬方向D4において貫通孔25とIDT電極3の交差領域33との間に位置する、表面21における貫通孔25の周縁251を有する。液体霧化システム1は、液体100のうち少なくともははみ出し部102を表面弾性波によって霧化する。はみ出し部102は、液体100のうち貫通孔25から周縁251を越えて基板2における表面弾性波の伝搬領域23上にはみ出した部分である。周縁251は、伝搬方向D4に直交する方向の両端である第1端2511及び第2端2512を有する。伝搬方向D4に直交し第1端2511と第2端2512との少なくとも一方を通る仮想直線VL1に対する周縁251の傾斜角が0度である。
(3) Effects In the
実施形態1に係る液体霧化システム1では、ナノメートルサイズの粒径を有する液滴粒子103を、より安定して発生させることが可能となる。In the
(4)変形例
(4.1)変形例1
以下では、実施形態1の変形例1に係る液体霧化システム1aについて、図4に基づいて説明する。変形例1に係る液体霧化システム1aに関し、実施形態1に係る液体霧化システム1と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
(4) Modifications (4.1)
In the following, a
変形例1に係る液体霧化システム1aは、貫通孔25の周縁251が曲線状である点で、実施形態1に係る液体霧化システム1と相違する。The
変形例1に係る液体霧化システム1aでは、基板2の厚さ方向D0(図2参照)から見て、周縁251は、IDT電極3(図1参照)から離れる向きに凹となる凹曲線である。ここにおいて、周縁251は、交差幅L0(図1参照)の2分の1よりも大きな曲率半径を有する凹曲線である。In the
変形例1に係る液体霧化システム1aでは、周縁251は、例えば、仮想直線VL1に対する傾斜角θ1,θ2が-10度である。ここにおいて、傾斜角θ1,θ2は、仮想直線VL1を基準としてIDT電極3側をプラス、IDT電極3側とは反対側をマイナスとしている。実施形態1に係る液体霧化システム1では、傾斜角θ1,θ2は、いずれも0度である。In the
変形例1に係る液体霧化システム1aでは、実施形態1に係る液体霧化システム1と同様、スリット状の貫通孔25を有し、基板2の厚さ方向D0から見て、貫通孔25が、表面弾性波の伝搬方向D4(図1参照)に直交する方向において少なくとも交差領域33の両端にわたって形成されている。ここで、変形例1に係る液体霧化システム1aでは、基板2の厚さ方向D0から見て、貫通孔25が、表面弾性波の伝搬方向D4に直交する方向において交差幅L0よりも大きな幅で形成されている。また、周縁251は、伝搬方向D4に直交し第1端2511と第2端2512との少なくとも一方を通る仮想直線VL1に対する傾斜角が-10度である。液体霧化システム1aは、液体100のうち少なくともはみ出し部102を表面弾性波によって霧化する。はみ出し部102は、液体100のうち貫通孔25から周縁251を越えて基板2における表面弾性波の伝搬領域23上にはみ出した部分である。変形例1に係る液体霧化システム1aでは、実施形態1に係る液体霧化システム1と同様、ナノメートルサイズの粒径を有する液滴粒子103(図3参照)を、より安定して発生させることが可能となる。In the
(4.2)変形例2
以下では、実施形態1の変形例2に係る液体霧化システム1bについて、図5に基づいて説明する。変形例2に係る液体霧化システム1bに関し、実施形態1に係る液体霧化システム1と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
(4.2)
In the following, a
変形例2に係る液体霧化システム1bでは、周縁251は、交差幅L0の2分の1の曲率半径を有する凹曲線である。In the
変形例2に係る液体霧化システム1bでは、周縁251は、仮想直線VL1に対する傾斜角θ1,θ2が-90度である。ここにおいて、傾斜角θ1,θ2は、変形例1に係る液体霧化システム1aと同様、仮想直線VL1を基準としてIDT電極3側をプラス、IDT電極3側とは反対側をマイナスとしている。In the
変形例2に係る液体霧化システム1bでは、実施形態1に係る液体霧化システム1と同様、スリット状の貫通孔25を有し、基板2の厚さ方向D0(図2参照)から見て、貫通孔25が、表面弾性波の伝搬方向D4(図1参照)に直交する方向において少なくとも交差領域33(図1参照)の両端にわたって形成されている。ここで変形例2に係る液体霧化システム1bでは、基板2の厚さ方向D0から見て、貫通孔25は、表面弾性波の伝搬方向D4に直交する方向において交差幅L0(図1参照)以上の幅で形成されている。また、周縁251は、伝搬方向D4に直交し第1端2511と第2端2512との少なくとも一方を通る仮想直線VL1に対してIDT電極3側への傾斜角が-90度である。液体霧化システム1aは、液体100のうち少なくともはみ出し部102を表面弾性波によって霧化する。はみ出し部102は、液体100のうち貫通孔25から周縁251を越えて基板2における表面弾性波の伝搬領域23上にはみ出した部分である。変形例2に係る液体霧化システム1bでは、実施形態1に係る液体霧化システム1と同様、ナノメートルサイズの粒径を有する液滴粒子103(図3参照)を、より安定して発生させることが可能となる。In the
(4.3)変形例3
以下では、実施形態1の変形例3に係る液体霧化システム1cについて、図6に基づいて説明する。変形例3に係る液体霧化システム1cに関し、実施形態1に係る液体霧化システム1と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
(4.3)
In the following, a
基板2の厚さ方向D0(図2参照)から見て、周縁251は、曲線状であって、IDT電極3(図1参照)に近づく向きに凸となる凸曲線である。ここにおいて、周縁251は、交差幅L0の2分の1よりも大きな曲率半径を有する凸曲線である。When viewed from the thickness direction D0 (see FIG. 2) of the
変形例3に係る液体霧化システム1cでは、実施形態1に係る液体霧化システム1と同様、スリット状の貫通孔25を有し、基板2の厚さ方向D0から見て、貫通孔25が、表面弾性波の伝搬方向D4(図2参照)に直交する方向において少なくとも交差領域33の両端にわたって形成されている。変形例3に係る液体霧化システム1cでは、貫通孔25が、表面弾性波の伝搬方向D4に直交する方向において交差幅L0(図1参照)よりも大きな幅で形成されている。変形例3に係る液体霧化システム1cでは、周縁251は、例えば、仮想直線VL1に対する傾斜角θ1,θ2が10度である。ここにおいて、周縁251は、仮想直線VL1に対する傾斜角θ1,θ2が45度以下であればよい。これにより、液体霧化システム1cでは、傾斜角θ1,θ2が45度よりも大きい場合と比べて、表面弾性波が伝搬領域23の外側へ向かって反射されにくくなり、表面弾性波のエネルギロスが発生しにくくなる。これにより、変形例3に係る液体霧化システム1cでは、実施形態1に係る液体霧化システム1と同様、はみ出し部102(図3参照)の液膜厚の安定化を図ることができ、ナノメートルサイズの粒径を有する液滴粒子103(図3参照)を、より安定して発生させることが可能となる。In the
(4.4)変形例4
以下では、実施形態1の変形例4に係る液体霧化システム1dについて、図7~9に基づいて説明する。変形例4に係る液体霧化システム1dに関し、実施形態1に係る液体霧化システム1と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
(4.4)
In the following, a
変形例4に係る液体霧化システム1dでは、基板2において周縁251に隣接する貫通孔25の内側面253が、テーパ面を含む。ここにおいて、変形例4に係る液体霧化システム1dでは、第2方向D2(図1参照)における貫通孔25の幅H2が、基板2の表面21と裏面22とで異なっている。これにより、貫通孔25では、基板2の表面21での開口面積が、基板2の裏面22での開口面積よりも大きくなっている。貫通孔25では、基板2の裏面22での開口形状が、基板2の表面21での開口形状よりも短手方向の長さの短い長方形状となっている。In the
変形例4に係る液体霧化システム1dでは、実施形態1に係る液体霧化システム1と同様、周縁251は、伝搬方向D4(図1参照)に直交し第1端2511と第2端2512との少なくとも一方を通る仮想直線VL1に対する傾斜角が0度である。液体霧化システム1dは、液体100のうち少なくともはみ出し部102(図9参照)を表面弾性波によって霧化する。はみ出し部102は、液体100のうち貫通孔25から周縁251を越えて基板2における表面弾性波の伝搬領域23上にはみ出した部分である。変形例4に係る液体霧化システム1dでは、ナノメートルサイズの粒径を有する液滴粒子103を、より安定して発生させることが可能となる。In the
また、変形例4に係る液体霧化システム1dでは、液体100の基板2に対する濡れ性が高いと、図9に示すように、液体100が毛細管現象によって貫通孔25の内側面253に沿って這い上がることが可能となる場合がある。この場合、液体霧化システム1dでは、貫通孔25の内側面253上の液体100の液膜厚を薄くすることが可能となって、液体100のうち貫通孔25の内側面253上の部分からもナノメートルサイズの粒径を有する液滴粒子103を、安定して発生させることが可能となる。In addition, in the
(4.5)変形例5
以下では、実施形態1の変形例5に係る液体霧化システム1eについて、図10に基づいて説明する。変形例5に係る液体霧化システム1eに関し、変形例4に係る液体霧化システム1dと同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
(4.5)
Hereinafter, a
変形例5に係る液体霧化システム1eでは、貫通孔25の内側面253が平面ではなく、曲面であり、基板2の裏面22において貫通孔25の開口形状が長方形ではない点で、変形例4に係る液体霧化システム1dと相違する。The
変形例5に係る液体霧化システム1eでは、変形例4に係る液体霧化システム1dと同様、ナノメートルサイズの粒径を有する液滴粒子103を、より安定して発生させることが可能となる。In the
(4.6)変形例6
以下では、実施形態1の変形例6に係る液体霧化システム1fについて、図11に基づいて説明する。変形例6に係る液体霧化システム1fに関し、実施形態1に係る液体霧化システム1と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
(4.6) Modification 6
In the following, a
変形例6に係る液体霧化システム1fでは、貫通孔25の開口形状が長方形ではなく、第3方向D3の両端にアール(丸み)をもたせてある点で、実施形態1に係る液体霧化システム1と相違する。ただし、貫通孔25の周縁251は、直線状である。The
変形例6に係る液体霧化システム1fでは、実施形態1に係る液体霧化システム1と同様、ナノメートルサイズの粒径を有する液滴粒子103を、より安定して発生させることが可能となる。In the
(4.7)ミスト発生システムの変形例
以下では、実施形態1に係る液体霧化システム1を備えるミスト発生システム200の変形例に係るミスト発生システム200aについて、図12に基づいて説明する。
(4.7) Modification of Mist Generation System A mist generation system 200a according to a modification of the
変形例に係るミスト発生システム200aは、液体霧化システム1と、液体供給部201と、を備える。液体供給部201は、液体霧化システム1における貫通孔25へ液体100を供給する。ミスト発生システム200aは、ナノメートルサイズの液滴粒子103(図3参照)を含むミストM1(図3参照)を発生させる。The mist generating system 200a according to the modified example includes a
液体供給部201は、液体100が入れられた槽2011と、槽2011内の液体100を毛細管現象により基板2の貫通孔25内へ供給する毛細管部2015と、を含む。液体供給部201は、例えば、液体100のうち液体霧化システム1の基板2の表面21上にはみ出すはみ出し部102を発生させるように貫通孔25へ液体100を供給する。毛細管部2015は、多孔質体を含んでもよい。多孔質体の材料は、液体100に対して耐食性を有する材料であればよい。多孔質体の材料は、例えば、ガラス、セラミック、ポリマー、繊維等がある。The
変形例に係るミスト発生システム200aは、ミスト発生システム200と同様、ナノメートルサイズの粒径を有する液滴粒子103を、より安定して発生させることが可能となる。The mist generating system 200a of the modified example is capable of more stably generating
(実施形態2)
以下、実施形態2に係る液体霧化システム1g及びそれを備えるミスト発生システム200bについて、図13に基づいて説明する。実施形態2に係る液体霧化システム1gに関し、実施形態1に係る液体霧化システム1と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
(Embodiment 2)
Hereinafter, a
ミスト発生システム200bは、液体霧化システム1gと、液体供給部201と、を備える。液体供給部201は、液体霧化システム1gにおける基板2の貫通孔25へ液体100を供給する。ここにおいて、液体霧化システム1gでは、実施形態1に係る液体霧化システム1と同様、SAWデバイス5が、基板2と、IDT電極3と、を含んでいる。The
液体供給部201は、液体100が入れられた槽2011と、槽2011と基板2の裏面22における貫通孔25の周辺部とをつないでいる供給管2012と、を含む。The
ミスト発生システム200bは、IDT電極3と貫通孔25と液体供給部201とのセットを複数(例えば、2つ)有する。The
液体霧化システム1gでは、SAWデバイス5において、2つのIDT電極3が1つの基板2の表面21上に設けられている。また、液体霧化システム1gでは、SAWデバイス5において、2つのIDT電極3それぞれに一対一に対応するように2つの貫通孔25が1つの基板2に形成されている。つまり、1つの基板2が、2つの貫通孔25を有している。In the
複数のセットの各々では、液体100として互いに異なる成分を含む液体が液体供給部201から貫通孔25へ供給される。ミスト発生システム200bは、混合器202を更に備えていてもよい。混合器202は、複数のセットそれぞれの貫通孔25の周縁25近傍で少なくとも基板2の表面21上のはみ出し部102(図3参照)から放出された液滴粒子103(図3参照)を含むミストM1を混合させる。混合器202は、混合されたミストが噴出する噴出口を有する。In each of the multiple sets, liquid containing different components as
ミスト発生システム200bは、液体霧化システム1gと、液体供給部201と、を備えるので、ミスト発生システム200と同様、ナノメートルサイズの粒径を有する液滴粒子103を含むミストを発生させることが可能となる。The
液体霧化システム1gでは、SAWデバイス5において、2つのIDT電極3が1つの基板2の表面21上に設けられているが、これに限らない。例えば、液体霧化システム1gは、1つのIDT電極3が1つの基板2の表面21上に設けられているSAWデバイス5を複数備えていてもよい。In the
(実施形態3)
以下、実施形態3に係るミスト発生システム200cについて、図14に基づいて説明する。
(Embodiment 3)
A
ミスト発生システム200cは、実施形態1の液体霧化システム1と、液体供給部201と、を備える。ここにおいて、液体霧化システム1は、実施形態1において説明したように、基板2とIDT電極3とを含むSAWデバイス5を備える。また、基板2は、貫通孔25を有する。液体供給部201は、液体霧化システム1における貫通孔25へ液体100(図2参照)を供給する。The
したがって、ミスト発生システム200cは、ナノメートルサイズの粒径を有する液滴粒子103(図3参照)を安定して放出させることが可能となる。Therefore, the
実施形態3に係るミスト発生システム200cは、複数種の液体から液体100を調合する調合部203を更に備える。液体供給部201は、調合部203で調合された液体100を貫通孔25へ供給する。The
実施形態3に係るミスト発生システム200cでは、調合部203及び液体供給部201は、例えば、マイクロ流路形成基板206に形成されている。マイクロ流路形成基板206は、例えば、2枚のシリコン基板を利用して形成されている。より詳細には、マイクロ流路形成基板206は、2枚のシリコン基板のうち少なくとも一方のシリコン基板に、第1凹部と、第2凹部と、複数(3つ)の第3凹部と、を設けて2枚のシリコン基板を接合することによって形成されている。第1凹部は、液体供給部201を形成するための凹部である。第2凹部は、調合部203を形成するための凹部である。複数(3つ)の第3凹部は、調合部203に互いに異なる液体を供給する複数(3つ)のマイクロ流路205を形成するための凹部である。また、マイクロ流路形成基板206は、複数のマイクロ流路205に一対一につながっている複数の液体注入孔204を有する。In the
実施形態3に係るミスト発生システム200cでは、調合部203で調合された液体100を霧化させることによってナノメートルサイズの粒径を有する液滴粒子103(図3参照)を含むミストを発生させることが可能となる。In the
上記の実施形態1~3等は、本開示の様々な実施形態の一つに過ぎない。上記の実施形態1~3等は、本開示の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。The above-mentioned
例えば、液体霧化システム1~1gは、基板2の表面21のうち基板2の厚さ方向D0から見て第3方向D3において伝搬領域23の両側にある領域に、液体100に対する撥液性を有する撥液部を設けてあってもよい。For example, the
基板2の厚さ方向D0から見て、貫通孔25は、表面弾性波の伝搬方向D4に直交する方向において少なくとも交差領域33の両端にわたって形成されていればよく、交差領域33の交差幅L0よりも大きな幅で形成されている場合に限らず、交差領域33の交差幅L0と同じ幅で形成されていてもよい。When viewed from the thickness direction D0 of the
また、貫通孔25の周縁251は、直線、凹曲線、凸曲線に限らず、自由曲線であってもよい。いずれにしても、表面弾性波を伝搬領域23の外側へ反射されにくくするという観点から、貫通孔25の周縁251のすべての部分において、仮想直線VL1に平行な直線に対する周縁251の傾斜角が、-90度以上45度以下であるのが好ましい。
The
また、液体霧化システム1では、液体100を霧化するときには、貫通孔25内の液体100の液面101が基板2の表面21よりも低い位置にある場合に限らず、基板2の表面21と同じ高さ位置にあってもよいし、基板2の表面21よりも高い位置にあってもよい。
In addition, in the
また、液体霧化システム1d,1eでは、基板2において周縁251に隣接する貫通孔25内側面253の全域がテーパ面であるが、これに限らず、テーパ面を含んでいればよい。
In addition, in the
また、基板2上に2つのIDT電極3を互いの伝搬領域23が一直線上に並ぶように設けて、基板2の厚さ方向D0から見て、2つのIDT電極3の間に2つの貫通孔25が位置していてもよい。この場合、基板2の厚さ方向D0から見て、2つの貫通孔25は、2つのIDT電極3に一対一に対応し、対応するIDT電極3の少なくとも交差領域33の両端にわたって形成されていればよい。また、この場合、液体霧化システムは、2つのIDT電極3に一対一に対応する2つの反射器4を備えていてもよい。ここにおいて、2つの反射器4の各々は、2つのIDT電極3のうち対応するIDT電極3から見て貫通孔25側とは反対側に位置していればよい。In addition, two
また、基板2の中央部上にIDT電極3を設けて、反射器4を無くすことで、IDT電極3の両側に伝搬領域23を設けて、2つの伝搬領域23に一対一に対応する2つの貫通孔25を設けてもよい。
In addition, by providing an
また、基板2は、圧電性を有していればよく、圧電基板に限らず、例えば、支持基板上に圧電体層(LiNbO3単結晶基板)が設けられた構成でもよい。
Furthermore, the
また、液体霧化システム1~1fにおいて基板2の貫通孔25に供給される液体100の供給量は、液体100の供給量を制御する制御部によって制御されるのが好ましい。制御部は、例えば、マイクロポンプ、マイクロバルブ、毛細管などであるが、これらに限らない。
In addition, in the
(態様)
以上説明した実施形態等から本明細書には以下の態様が開示されている。
(Aspects)
From the above-described embodiments, the present specification discloses the following aspects.
第1の態様に係る液体霧化システム(1;1a;1b;1c;1d;1e;1f;1g)は、SAWデバイス(5)を備え、SAWデバイス(5)に供給された液体(100)を表面弾性波によって霧化する。SAWデバイス(5)は、基板(2)と、IDT電極(3)と、を含む。基板(2)は、表面(21)及び裏面(22)を有し、圧電性を有する。IDT電極(3)は、基板(2)の表面(21)上に設けられている一対の櫛形電極(第1櫛形電極31、第2櫛形電極32)を有する。IDT電極(3)は、基板(2)に表面弾性波を発生させる。基板(2)は、貫通孔(25)を有する。貫通孔(25)は、基板(2)の厚さ方向(D0)に貫通している。貫通孔(25)には、液体(100)が供給される。厚さ方向(D0)から見て、貫通孔(25)は、表面弾性波の伝搬方向(D4)において、一対の櫛形電極(第1櫛形電極31、第2櫛形電極32)の交差領域(33)に並んでいる。厚さ方向(D0)から見て、貫通孔(25)は、表面弾性波の伝搬方向(D4)に直交する方向において少なくとも交差領域(33)の両端にわたって形成されている。基板(2)は、厚さ方向(D0)から見て、伝搬方向(D4)において貫通孔(25)とIDT電極(3)の交差領域(33)との間に位置する、表面(21)における貫通孔(25)の周縁(251)を有する。液体霧化システム(1;1a;1b;1c;1d;1e;1f;1g)は、液体(100)のうち少なくともはみ出し部(102)を表面弾性波によって霧化する。はみ出し部(102)は、液体(100)のうち貫通孔(25)から周縁(251)を越えて基板(2)における表面弾性波の伝搬領域(23)上にはみ出した部分である。周縁(251)は、伝搬方向(D4)に直交する方向の両端である第1端(2511)及び第2端(2512)を有する。伝搬方向(D4)に直交し第1端(2511)と第2端(2512)との少なくとも一方を通る仮想直線(VL1)に対する周縁(251)の傾斜角(θ1,θ2)が、仮想直線(VL1)を基準としてIDT電極(3)側をプラス、IDT電極(3)側とは反対側をマイナスとしたときに、-90度以上45度以下である。A liquid atomization system (1; 1a; 1b; 1c; 1d; 1e; 1f; 1g) according to a first aspect includes a SAW device (5) and atomizes a liquid (100) supplied to the SAW device (5) by surface acoustic waves. The SAW device (5) includes a substrate (2) and an IDT electrode (3). The substrate (2) has a front surface (21) and a back surface (22) and has piezoelectricity. The IDT electrode (3) has a pair of comb electrodes (
第1の態様に係る液体霧化システム(1;1a;1b;1c;1d;1e;1f;1g)では、ナノメートルサイズの粒径を有する液滴粒子(103)を、より安定して発生させることが可能となる。The liquid atomization system (1; 1a; 1b; 1c; 1d; 1e; 1f; 1g) relating to the first aspect makes it possible to more stably generate droplet particles (103) having a nanometer-sized particle size.
第2の態様に係る液体霧化システム(1;1d;1e;1f;1g)では、第1の態様において、厚さ方向(D0)から見て、周縁(251)は、仮想直線(VL1)に沿った直線である。In the liquid atomization system (1; 1d; 1e; 1f; 1g) relating to the second aspect, in the first aspect, when viewed from the thickness direction (D0), the peripheral edge (251) is a straight line along the imaginary straight line (VL1).
第2の態様に係る液体霧化システム(1;1d;1e;1f;1g)では、ナノメートルサイズの粒径を有する液滴粒子(103)を、より安定して発生させることが可能となる。The liquid atomization system (1; 1d; 1e; 1f; 1g) relating to the second aspect makes it possible to more stably generate droplet particles (103) having nanometer-sized particle sizes.
第3の態様に係る液体霧化システム(1a;1b;1c)では、第1の態様において、厚さ方向(D0)から見て、周縁(251)は、曲線である。In the liquid atomization system (1a; 1b; 1c) relating to the third aspect, in the first aspect, the peripheral edge (251) is curved when viewed from the thickness direction (D0).
第4の態様に係る液体霧化システム(1b;1c)では、第3の態様において、厚さ方向(D0)から見て、周縁(251)は、IDT電極(3)から離れる向きに凹となる凹曲線である。In the liquid atomization system (1b; 1c) relating to the fourth aspect, in the third aspect, when viewed from the thickness direction (D0), the peripheral edge (251) is a concave curve that is concave in the direction away from the IDT electrode (3).
第5の態様に係る液体霧化システム(1c)は、第3の態様において、厚さ方向(D0)から見て、周縁(251)は、IDT電極(3)に近づく向きに凸となる凸曲線である。The liquid atomization system (1c) of the fifth aspect is the third aspect, in which, when viewed from the thickness direction (D0), the peripheral edge (251) is a convex curve that is convex in the direction approaching the IDT electrode (3).
第6の態様に係る液体霧化システム(1;1a;1b;1c;1d;1e;1f;1g)は、第1~5の態様のいずれか一つにおいて、液体(100)を霧化するときに貫通孔(25)内の液体(100)の液面(101)が基板(2)の表面(21)よりも低い位置にある。The liquid atomization system (1; 1a; 1b; 1c; 1d; 1e; 1f; 1g) of the sixth aspect is any one of the first to fifth aspects, in which, when the liquid (100) is atomized, the liquid level (101) of the liquid (100) in the through hole (25) is at a position lower than the surface (21) of the substrate (2).
第6の態様に係る液体霧化システム(1;1a;1b;1c;1d;1e;1f;1g)では、基板(2)に対して水よりも高い濡れ性を有する液体(100)からナノメートルサイズの粒径を有する液滴粒子(103)が形成されやすくなる。In the liquid atomization system (1; 1a; 1b; 1c; 1d; 1e; 1f; 1g) relating to the sixth aspect, droplet particles (103) having a nanometer-sized particle size are easily formed from a liquid (100) that has a higher wettability than water with respect to a substrate (2).
第7の態様に係る液体霧化システム(1d;1e)では、第1~6の態様のいずれか一つにおいて、基板(2)において周縁(251)に隣接する貫通孔(25)の内側面(253)は、テーパ面を含む。In the liquid atomization system (1d; 1e) relating to the seventh aspect, in any one of the first to sixth aspects, the inner surface (253) of the through hole (25) adjacent to the periphery (251) in the substrate (2) includes a tapered surface.
第8の態様に係る液体霧化システム(1;1a;1b;1c;1d;1e;1f;1g)では、第1~7の態様のいずれか一つにおいて、貫通孔(25)は、スリット状であり、仮想直線(VL1)に沿った方向の幅(H3)が伝搬方向(D4)における幅(H2)よりも大きい。In the liquid atomization system (1; 1a; 1b; 1c; 1d; 1e; 1f; 1g) relating to the eighth aspect, in any one of the first to seventh aspects, the through hole (25) is slit-shaped and the width (H3) in the direction along the imaginary straight line (VL1) is greater than the width (H2) in the propagation direction (D4).
第8の態様に係る液体霧化システム(1;1a;1b;1c;1d;1e;1f;1g)では、基板(2)の表面(21)における貫通孔(25)の開口面積が大きくなりすぎるのを抑制できる。これにより、第8の態様に係る液体霧化システム(1;1a;1b;1c;1d;1e;1f;1g)では、表面弾性波のエネルギロスを抑制でき、ナノメートルサイズの粒径を有する液滴粒子(103)をより安定して形成することが可能となる。In the liquid atomization system (1; 1a; 1b; 1c; 1d; 1e; 1f; 1g) according to the eighth aspect, the opening area of the through hole (25) in the surface (21) of the substrate (2) can be prevented from becoming too large. As a result, in the liquid atomization system (1; 1a; 1b; 1c; 1d; 1e; 1f; 1g) according to the eighth aspect, the energy loss of the surface acoustic wave can be suppressed, and the droplet particles (103) having a nanometer-sized particle size can be more stably formed.
第9の態様に係るミスト発生システム(200;200a;200b;200c)は、第1~8の態様のいずれか一つの液体霧化システム(1;1a;1b;1c;1d;1e;1f;1g)と、液体供給部(201)と、を備える。液体供給部(201)は、SAWデバイス(5)の基板(2)の裏面(22)側から貫通孔(25)へ液体(100)を供給する。A mist generating system (200; 200a; 200b; 200c) according to a ninth aspect includes a liquid atomization system (1; 1a; 1b; 1c; 1d; 1e; 1f; 1g) according to any one of the first to eighth aspects, and a liquid supply unit (201). The liquid supply unit (201) supplies liquid (100) from the back surface (22) side of the substrate (2) of the SAW device (5) to the through hole (25).
第9の態様に係るミスト発生システム(200;200a;200b;200c)では、ナノメートルサイズの粒径を有する液滴粒子(103)を、より安定して発生させることが可能となる。The mist generating system (200; 200a; 200b; 200c) of the ninth aspect makes it possible to more stably generate droplet particles (103) having nanometer-sized particle sizes.
第10の態様に係るミスト発生システム(200a)では、第9の態様において、液体供給部(201)は、液体(100)を毛細管現象により貫通孔(25)へ供給する。In the mist generating system (200a) relating to the tenth aspect, in the ninth aspect, the liquid supply section (201) supplies the liquid (100) to the through hole (25) by capillary action.
第11の態様に係るミスト発生システム(200c)では、第9又は10の態様において、液体供給部(201)は、液体(100)を調合する調合部(203)を更に備える。液体供給部(201)は、調合部(203)で調合した液体(100)を貫通孔(25)へ供給する。In the mist generating system (200c) according to the eleventh aspect, in the ninth or tenth aspect, the liquid supply unit (201) further includes a blending unit (203) that blends the liquid (100). The liquid supply unit (201) supplies the liquid (100) blended in the blending unit (203) to the through hole (25).
第12の態様に係る液体霧化方法は、第1~8の態様のいずれか一つの液体霧化システム(1;1a;1b;1c;1d;1e;1f;1g)によって液体(100)を霧化する。The liquid atomization method of the 12th aspect comprises atomizing a liquid (100) using a liquid atomization system (1; 1a; 1b; 1c; 1d; 1e; 1f; 1g) of any one of the first to eighth aspects.
第12の態様に係る液体霧化方法では、ナノメートルサイズの粒径を有する液滴粒子(103)を、より安定して発生させることが可能となる。The liquid atomization method according to the twelfth aspect makes it possible to more stably generate droplet particles (103) having nanometer-sized particle sizes.
第13の態様に係る液体霧化システム(1;1a;1b;1c;1d;1e;1f;1g)は、SAWデバイス(5)を備え、SAWデバイス(5)に供給された液体(100)を表面弾性波によって霧化する。SAWデバイス(5)は、基板(2)と、IDT電極(3)と、を含む。基板(2)は、表面(21)及び裏面(22)を有し、圧電性を有する。IDT電極(3)は、基板(2)の表面(21)上に設けられている第1櫛形電極(31)及び第2櫛形電極(32)を有する。第1櫛形電極(31)は、櫛形状である。第1櫛形電極(31)は、複数の第1電極指(311)を含む。第2櫛形電極(32)は、櫛形状である。第2櫛形電極(32)は、複数の第2電極指(321)を含む。IDT電極(3)は、基板(2)に表面弾性波を発生させる。基板(2)は、貫通孔(25)を有する。貫通孔(25)は、基板(2)の厚さ方向(D0)に貫通している。貫通孔(25)には、液体(100)が供給される。厚さ方向(D0)から見て、貫通孔(25)は、複数の第1電極指(311)及び複数の第2電極指(321)の並んでいる所定方向(第2方向D2)において、IDT電極(3)における複数の第1電極指(311)と複数の第2電極指(321)との交差領域(33)に並んでいる。厚さ方向(D0)から見て、貫通孔(25)は、所定方向(第2方向D2)に直交する方向において、少なくとも、交差領域(33)の所定方向(第2方向D2)への延長領域(伝搬領域23)の両端にわたって形成されている。基板(2)は、厚さ方向(D0)から見て、所定方向(第2方向D2)において貫通孔(25)とIDT電極(3)の交差領域(33)との間に位置する、表面(21)における貫通孔(25)の周縁(251)を有する。液体霧化システム(1;1a;1b;1c;1d;1e;1f)は、液体(100)のうち少なくともはみ出し部(102)を表面弾性波によって霧化する。はみ出し部(102)は、液体(100)のうち貫通孔(25)から周縁(251)を越えて基板(2)における延長領域(伝搬領域23)上にはみ出した部分である。周縁(251)は、所定方向(第2方向D2)に直交する方向の両端である第1端(2511)及び第2端(2512)を有する。所定方向(第2方向D2)に直交し第1端(2511)と第2端(2512)との少なくとも一方を通る仮想直線(VL1)に対する周縁(251)の傾斜角(θ1,θ2)が、仮想直線(VL1)を基準としてIDT電極(3)側をプラス、IDT電極(3)側とは反対側をマイナスとしたときに、-90度以上45度以下である。A liquid atomization system (1; 1a; 1b; 1c; 1d; 1e; 1f; 1g) according to a thirteenth aspect includes a SAW device (5) and atomizes a liquid (100) supplied to the SAW device (5) by surface acoustic waves. The SAW device (5) includes a substrate (2) and an IDT electrode (3). The substrate (2) has a front surface (21) and a back surface (22) and has piezoelectricity. The IDT electrode (3) includes a first comb electrode (31) and a second comb electrode (32) provided on the front surface (21) of the substrate (2). The first comb electrode (31) is comb-shaped. The first comb electrode (31) includes a plurality of first electrode fingers (311). The second comb electrode (32) is comb-shaped. The second comb electrode (32) includes a plurality of second electrode fingers (321). The IDT electrode (3) generates a surface acoustic wave in the substrate (2). The substrate (2) has a through hole (25). The through hole (25) penetrates the substrate (2) in a thickness direction (D0). A liquid (100) is supplied to the through hole (25). When viewed from the thickness direction (D0), the through hole (25) is arranged in a predetermined direction (second direction D2) in which the first electrode fingers (311) and the second electrode fingers (321) are arranged, in an intersection region (33) between the first electrode fingers (311) and the second electrode fingers (321) in the IDT electrode (3). When viewed from the thickness direction (D0), the through hole (25) is formed in a direction perpendicular to the predetermined direction (second direction D2) at least across both ends of an extension region (propagation region 23) in the predetermined direction (second direction D2) of the intersection region (33). The substrate (2) has a periphery (251) of the through hole (25) on the surface (21) located between the through hole (25) and the intersection region (33) of the IDT electrode (3) in a predetermined direction (second direction D2) when viewed from the thickness direction (D0). The liquid atomization system (1; 1a; 1b; 1c; 1d; 1e; 1f) atomizes at least the protruding portion (102) of the liquid (100) by surface acoustic waves. The protruding portion (102) is a portion of the liquid (100) that protrudes from the through hole (25) beyond the periphery (251) onto the extension region (propagation region 23) of the substrate (2). The periphery (251) has a first end (2511) and a second end (2512) that are both ends in a direction perpendicular to the predetermined direction (second direction D2). The inclination angle (θ1, θ2) of the peripheral edge (251) with respect to a virtual straight line (VL1) that is perpendicular to a predetermined direction (second direction D2) and passes through at least one of the first end (2511) and the second end (2512) is greater than or equal to -90 degrees and less than or equal to 45 degrees, when the IDT electrode (3) side is taken as positive and the opposite side to the IDT electrode (3) side is taken as negative, with respect to the virtual straight line (VL1).
第13の態様に係る液体霧化システム(1;1a;1b;1c;1d;1e;1f;1g)では、ナノメートルサイズの粒径を有する液滴粒子(103)を、より安定して発生させることが可能となる。The liquid atomization system (1; 1a; 1b; 1c; 1d; 1e; 1f; 1g) relating to the thirteenth aspect makes it possible to more stably generate droplet particles (103) having a nanometer-sized particle size.
1、1a、1b、1c、1d、1e、1f、1g 液体霧化システム
2 基板
21 表面
22 裏面
23 伝搬領域
25 貫通孔
251 周縁
2511 第1端
2512 第2端
253 内側面
3 IDT電極
31 第1櫛形電極
311 第1電極指
32 第2櫛形電極
321 第2電極指
33 交差領域
5 SAWデバイス
100 液体
101 液面
102 はみ出し部
103 液滴粒子
200、200a、200b、200c ミスト発生システム
201 液体供給部
203 調合部
D0 厚さ方向
D4 伝搬方向
H1 幅
H2 幅
VL1 仮想直線
θ1、θ2 傾斜角
1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g
Claims (11)
前記SAWデバイスは、
表面及び裏面を有し、圧電性を有する基板と、
前記基板の前記表面上に設けられている一対の櫛形電極を有し、前記基板に前記表面弾性波を発生させるIDT電極と、
前記基板の前記表面上に設けられている反射器と、を含み、
前記基板は、前記基板の厚さ方向に貫通し前記液体が供給される貫通孔を有し、
前記厚さ方向から見て、前記貫通孔は、前記表面弾性波の伝搬方向において、前記一対の櫛形電極の交差領域に並んでおり、
前記厚さ方向から見て、前記貫通孔は、前記表面弾性波の伝搬方向に直交する方向において少なくとも前記交差領域の両端間にわたって形成されており、
前記基板は、前記厚さ方向から見て、前記伝搬方向において前記貫通孔と前記IDT電極の前記交差領域との間に位置する、前記表面における前記貫通孔の周縁を有し、
前記液体のうち少なくともはみ出し部を前記表面弾性波によって霧化し、
前記はみ出し部は、前記液体のうち前記貫通孔から前記周縁を越えて前記基板における前記表面弾性波の伝搬領域上にはみ出した部分であり、
前記厚さ方向から見て、前記反射器、前記IDT電極、前記伝搬領域及び前記貫通孔が、前記反射器、前記IDT電極、前記伝搬領域及び前記貫通孔の順に並んでおり、
前記反射器は、前記IDT電極により発生され前記伝搬領域側とは反対側へ伝搬する前記表面弾性波を反射し、
前記周縁は、
前記伝搬方向に直交する方向の両端である第1端及び第2端を有し、
前記伝搬方向に直交し前記第1端と前記第2端との少なくとも一方を通る仮想直線に対する前記周縁の傾斜角が、前記仮想直線を基準として前記IDT電極側をプラス、前記IDT電極側とは反対側をマイナスとしたときに、-90度以上45度以下であり、
前記基板において前記周縁に隣接する前記貫通孔の内側面は、テーパ面を含む、
液体霧化システム。 A liquid atomization system including a SAW device, the liquid being supplied to the SAW device being atomized by surface acoustic waves,
The SAW device is
A substrate having a front surface and a back surface and having piezoelectricity;
an IDT electrode having a pair of comb-shaped electrodes provided on the surface of the substrate, the IDT electrode generating the surface acoustic wave on the substrate;
a reflector disposed on the surface of the substrate;
the substrate has a through hole penetrating in a thickness direction of the substrate and through which the liquid is supplied,
When viewed from the thickness direction, the through holes are aligned in an intersection region of the pair of comb electrodes in a propagation direction of the surface acoustic wave,
When viewed from the thickness direction, the through hole is formed across at least both ends of the intersection region in a direction perpendicular to a propagation direction of the surface acoustic wave,
the substrate has a periphery of the through hole on the surface, the periphery being located between the through hole and the intersection region of the IDT electrodes in the propagation direction when viewed from the thickness direction,
Atomizing at least the protruding portion of the liquid by the surface acoustic wave;
the protruding portion is a portion of the liquid that protrudes from the through hole beyond the periphery onto a propagation region of the surface acoustic wave on the substrate,
the reflector, the IDT electrode, the propagation region, and the through hole are arranged in this order as viewed from the thickness direction,
the reflector reflects the surface acoustic wave generated by the IDT electrode and propagating toward an opposite side to the propagation region;
The periphery is
a first end and a second end which are both ends in a direction perpendicular to the propagation direction;
an inclination angle of the periphery with respect to a virtual line that is perpendicular to the propagation direction and passes through at least one of the first end and the second end is greater than or equal to −90 degrees and less than or equal to 45 degrees, when the IDT electrode side is set to be positive and the opposite side to the IDT electrode side is set to be negative with respect to the virtual line;
An inner surface of the through hole adjacent to the periphery of the substrate includes a tapered surface.
Liquid atomization system.
請求項1に記載の液体霧化システム。 When viewed from the thickness direction, the periphery is a straight line along the imaginary straight line.
The liquid atomization system of claim 1 .
請求項1に記載の液体霧化システム。 When viewed in the thickness direction, the periphery is a curved line.
The liquid atomization system of claim 1 .
請求項3に記載の液体霧化システム。 When viewed from the thickness direction, the peripheral edge is a concave curve that is concave in a direction away from the IDT electrode.
The liquid atomization system of claim 3.
請求項3に記載の液体霧化システム。 When viewed from the thickness direction, the peripheral edge is a convex curve that is convex toward the IDT electrode.
The liquid atomization system of claim 3.
請求項1~5のいずれか一項に記載の液体霧化システム。 when the liquid is atomized, a liquid level of the liquid in the through hole is at a position lower than the surface of the substrate;
The liquid atomization system according to any one of claims 1 to 5.
請求項1~6のいずれか一項に記載の液体霧化システム。A liquid atomization system according to any one of claims 1 to 6.
前記SAWデバイスの前記基板の前記裏面側から前記貫通孔へ前記液体を供給する液体供給部と、を備える、a liquid supply unit that supplies the liquid to the through hole from the back surface side of the substrate of the SAW device,
ミスト発生システム。Mist generating system.
請求項8に記載のミスト発生システム。9. The mist generating system of claim 8.
前記液体供給部は、前記調合部で調合した前記液体を前記貫通孔へ供給する、The liquid supply unit supplies the liquid prepared in the preparation unit to the through hole.
請求項8又は9に記載のミスト発生システム。10. A mist generating system according to claim 8 or 9.
液体霧化方法。Liquid atomization method.
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