WO2006112357A1

WO2006112357A1 - 噴霧器用メッシュノズルおよび噴霧器

Info

Publication number: WO2006112357A1
Application number: PCT/JP2006/307838
Authority: WO
Inventors: Yoshihiro Hirata; Yasuhiro Okuda; Kei Asai; Shinichi Ito
Original assignee: Omron Healthcare Co Ltd; Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Omron Healthcare Co Ltd; Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2005-04-18
Filing date: 2006-04-13
Publication date: 2006-10-26
Anticipated expiration: 2007-10-18
Also published as: JP2006297226A

Abstract

　噴霧器による薬液の噴霧量を増加させて治療効率を向上させるために最適な形状の貫通孔（８０）を有する吸入器用メッシュノズル（１３）は、薬液を霧化するために使用され、かつ複数個の貫通孔（８０）を有する。噴霧器用メッシュノズル（１３）の貫通孔（８０）は、出口面（１３Ａ）側が狭くなるテーパ形状であり、出口面（１３Ａ）側のテーパ角度（θ１）は４０度以上である。

Description

明細書

噴霧器用メッシュノズルおよび噴霧器

技術分野

[0001] 本発明は噴霧器用メッシュノズルおよび噴霧器に関し、より特定的には、薬液を霧化して噴出するための噴霧器において薬液を霧化するために使用され、かつ複数個の貫通孔を有する噴霧器用メッシュノズルおよびそのメッシュノズルを有する噴霧器に関するものである。

背景技術

[0002] 呼吸器系疾患の治療に使用される噴霧器には、治療効果の向上のため、薬液を目的の患部まで効率よく到達させる性能が要求される。噴霧された薬液の粒子はその粒子径が小さくなれば気管支、その奥の細気管支、さらには肺胞へと到達することが可能となる。また、十分な噴霧量を確保することで、治療効果を高めることができる。したがって、噴霧器の性能を向上させるためには、噴霧粒子径を小さくし、かつ噴霧量を多くすることが必要である。

[0003] メッシュノズルを有する噴霧器においては、薬液はメッシュノズルを通して噴霧される。したがって、メッシュノズルは噴霧される薬液の粒子径、噴霧量に大きな影響を与える重要な部材である。噴霧粒子径を小さくするためには、メッシュノズルの出口径を小さくすることが有効である。しかし、単に出口径を小さくするのみでは薬液の吐出に対する抵抗 (以下、吐出抵抗という）が大きくなるため噴霧量が低下し、全体として治療効果が低下するおそれがある。したがって、メッシュノズルの噴霧特性を向上させるためにはメッシュノズルの出口径を小さくするだけでなぐ同時に孔の形状を最適化し、十分な噴霧量を維持する必要がある。一方、メッシュノズルを薄くすれば吐出抵抗は小さくなり、噴霧量を増加させることができる。しかし、その場合メッシュノズルが十分な剛性を有さなければメッシュノズルそのものがたわんでしまうため、それぞれの孔を満たす薬液に十分な圧力をかけることができず、噴霧量が低下するおそれがある。したがって、メッシュノズルの剛性の確保も、メッシュノズルの噴霧特性を向上させるための課題の一つとなっている。 [0004] メッシュノズルの貫通孔の断面形状としては、たとえば放物線状のものが提案されている。これにより、流体抵抗を小さくすることができ、噴霧効率が向上する（田中伸哉、外 2名、「超小型メッシュ式ネブライザ」、 OMRON TECHNICS, 2002年、 Vo 1.42 No.2、 pl71-174 (非特許文献 1) )。また、メッシュノズルの両面側からそれぞれ厚みの中心部に向かって先細な断面テーパもしくは階段状の断面形状のものが提案されている。これにより、異物が孔に詰まっても、メッシュノズルをさ力さまにして使用すれば異物が吹き飛ばされるため、容易に目詰まりを解消できる（特許第 279001 4号公報 (特開平 7— 80369号公報 (特許文献 1) ) )。また、レーザー照射により、孔の断面形状を階段状、または滑らかなテーパ状とするメッシュ孔の加工方法が提案されている（特開平 7— 1172号公報 (特許文献 2)、中村和人、「エキシマレーザによるセラミックス材料の超微細穴加工」、電気学会論文誌 E、平成 9年、 117卷 1号、 pl5- 19 (非特許文献 2) )。

特許文献 1 :特許第 2790014号公報 (特開平 7— 80369号公報）

特許文献 2：特開平 7— 1172号公報

非特許文献 1 :田中伸哉、外 2名、「超小型メッシュ式ネブライザ」、 OMRON TEC HNICS、 2002年、 Vol.42 No.2、 pl71-174

非特許文献 2 :中村和人、「エキシマレーザによるセラミックス材料の超微細穴加工」、電気学会論文誌 E、平成 9年、 117卷1号、 pl5- 19

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0005] しかし、上記の文献において提案されたメッシュノズルの貫通孔の形状は、噴霧量を向上させるために最適な形状を詳細に検討した結果提案されたものではな、。したがって、噴霧器による薬液の噴霧量を増加させて治療効果を向上させるためには

、貫通孔の形状についてさらなる検討が必要であった。

[0006] また、メッシュノズルを有する噴霧器は医療器具であり、そのメッシュノズルは薬液に直接触れるという性質上、短期で取り替えられて清潔に保たれることが望ましい。したがって、短期交換を可能にするため、メッシュノズルを低価格ィ匕することも課題となつている。 [0007] また、吐出抵抗を小さくするためにはメッシュノズルの厚さを小さくする対策がとられる。しかし、厚さの小さいメッシュノズルは剛性が不十分となりやすぐ剛性が不足するとメッシュノズルそのものがたわんでしまうため、それぞれの孔を満たす薬液に十分な圧力をかけることができず、噴霧量が低下する。したがって、メッシュノズルの剛性を確保するための構造を検討する必要があった。特に、低価格ィ匕が可能な榭脂製のメッシュノズルは、一般に用いられて、る金属製のメッシュノズルと比較して剛性が低くなるため、剛'性の確保が問題となっていた。

[0008] そこで、本発明の一の目的は、薬液の噴霧量増加のために最適な貫通孔の形状を有することにより治療効果を向上させることができる噴霧器用メッシュノズルを提供することである。

[0009] 本発明の他の目的は、噴霧器用メッシュノズルの製造コストを低減することで短期での交換を可能とし、メッシュノズルを清潔に保つことができる噴霧器用メッシュノズルを提供することである。

[0010] 本発明のさらに他の目的は、メッシュノズルを薄くした場合でも十分な剛性を確保可能な構造を有することにより噴霧器による薬液の噴霧量を増加させ、治療効果を向上させることを可能とする噴霧器用メッシュノズルを提供することである。

[0011] 本発明のさらに他の目的は上記メッシュノズルを有することにより治療効果を向上させた噴霧器を提供することである。

課題を解決するための手段

[0012] 本発明の一の局面における噴霧器用メッシュノズルは、薬液を霧化して噴出するための噴霧器において薬液を霧化するために使用され、かつ複数個の貫通孔を有する噴霧器用メッシュノズルであって、貫通孔はメッシュノズルの出口面側において狭くなるテーパ形状を有している。出口面側における貫通孔のテーパ角度は 40度以上である。

[0013] 本発明者はメッシュノズルの貫通孔の形状について鋭意検討した結果、貫通孔の出口面側におけるテーパ角度を大きくすることで貫通孔 1つあたりの噴霧量が増加すること、ならびにテーパ角度を 40度以上とすると噴霧量が急激に増加することを見出し、本発明に想到した。よって、本発明の一の局面における噴霧器用メッシュノズルによれば、貫通孔 1つあたりの噴霧量を多くすることができる。これにより、呼吸器系疾患の患者などの患部に薬液を効率よく到達させることが可能となり、治療効果を向上させることができる。

[0014] また、本発明の他の局面における噴霧器用メッシュノズルは、薬液を霧化して噴出するための噴霧器において薬液を霧化するために使用され、かつ複数個の貫通孔を有する噴霧器用メッシュノズルであって、貫通孔は角錐状の形状を有して、る。

[0015] 円錐状のような曲面を含む形状の貫通孔を有するメッシュノズルと比較して、平面のみで構成される角錐状の形状の貫通孔を有するメッシュノズルは金型の作製等が容易である。そのため、本発明の他の局面におけるメッシュノズルによれば、メッシュノズルの製造コストを低下させることができる。このため、本発明の他の局面におけるメッシュノズルは短期での交換に適しており、メッシュノズルを清潔に保つことができるため、患者が安心して使用することができる。メッシュノズルを有する噴霧器は医療器具であり、そのメッシュノズルは薬液に直接触れるという性質上、短期で取り替えられることはきわめて望ましい。

[0016] また、円錐に比べて角錐は体積あたりの表面積が大きい。したがって、摩擦による吐出圧力の損失を小さくするため、一般的にはメッシュノズルの貫通孔の形状は角錐状ではなく円錐状にすべきであると考えられる。しかし、本発明者は角錐状の貫通孔と円錐状の貫通孔とを比較する検討を詳細に行った結果、角錐状の貫通孔を有しているメッシュノズルにおける流体の吐出圧力は、円錐状の貫通孔を有しているメッシュノズルにおける吐出圧力と比較して、ほとんど遜色ないことを見出した。よって、本発明の他の局面におけるメッシュノズルによれば、円錐状の形状の貫通孔を有するメッシュノズルと遜色ない噴霧量を確保できる安価なメッシュノズルを提供することができる。これにより、上述のように、メッシュノズルを短期で交換可能として、メッシュノズルを清潔に保つことができる。

[0017] また、本発明のさらに他の局面における噴霧器用メッシュノズルは、薬液を霧化して噴出するための噴霧器において薬液を霧化するために使用され、かつ複数個の貫通孔を有する噴霧器用メッシュノズルである。そして、貫通孔はメッシュノズルの出口面側において狭くなるテーパ形状を有している。さらに、貫通孔は出口面側において第 1のテーパ角度を有し、かつメッシュノズルの入口面側において第 1のテーパ角度より小さ、第 2のテーパ角度を有する中折れした形状を有して!/、る。

[0018] 本発明者は貫通孔の断面形状について詳細に検討した結果、噴霧量は、貫通孔の出口面側におけるテーパ角度に依存し、入口面側におけるテーパ角度を小さくしてもほとんど変化しないことを見出した。よって、本発明のさらに他の局面における噴霧器用メッシュノズルによれば、貫通孔の出口面側におけるテーパ角度を十分に確保しながら貫通孔の入口径を小さくすることができるため、貫通孔同士のピッチを小さくすることができ、全体として噴霧量を増加させることが可能となる。これにより、呼吸器系疾患の患者などの患部に薬液を効率よく到達させることが可能となり、治療効果を向上させることができる。

[0019] 上記さらに他の局面における噴霧器用メッシュノズルにおいて好ましくは、貫通孔は中折れした円錐状の形状を有して!/、る。

[0020] これにより、円錐状の貫通孔は表面積が小さいため、摩擦による吐出圧力の損失を小さくすることが可能である。

[0021] 上記さらに他の局面における噴霧器用メッシュノズルにおいて好ましくは、貫通孔は中折れした角錐状の形状を有している。

[0022] これにより、噴霧器用メッシュノズルの製造コストを低下させながら、円錐状とほとんど遜色な!/、噴霧量を確保することができる。

[0023] 上記さらに他の局面における噴霧器用メッシュノズルにおいて好ましくは、貫通孔は第 2のテーパ角度を有する部分にお!、て円柱状で、第 1のテーパ角度を有する部分にお!、て円錐状の形状を有して!/、る。

[0024] これにより、噴霧器用メッシュノズルの貫通孔の表面積を小さくすることができるため、摩擦による吐出圧力の損失を小さくすることが可能である。また、円柱部分においては、薬液の吐出方向とメッシュノズルの貫通孔側壁とが平行となり、摩擦による吐出圧力の損失を小さくすることができる。

[0025] 上記さらに他の局面における噴霧器用メッシュノズルにおいて好ましくは、貫通孔は第 2のテーパ角度を有する部分において角柱状で、第 1のテーパ角度を有する部分にお 1、て角錐状の形状を有して!、る。 [0026] これにより、噴霧器用メッシュノズルの製造コストを低下させながら、入口面側が円柱状で、出口面側が円錐状の場合とほとんど遜色ない噴霧特性を確保することができる。また、角柱部分においては、薬液の吐出方向とメッシュノズルの貫通孔側壁とが平行となり、摩擦による吐出圧力の損失を小さくすることができる。

[0027] 上記他の局面およびさらに他の局面における噴霧器用メッシュノズルにおいて好ましくは、メッシュノズルの出口面側における貫通孔のテーパ角度は 40度以上である。これにより、貫通孔 1つあたりの噴霧量を多くすることができる。

[0028] 上述の各局面における噴霧器用メッシュノズルにぉ、て好ましくは、メッシュノズルは格子状の補強構造を有して、る。

[0029] 吐出抵抗を小さくするためにはメッシュノズルの厚さを薄くする対策がとられる。しかし、厚さの薄いメッシュノズルは剛性が不十分となりやすぐ剛性が不足するとメッシュノズルそのものがたわんでしまう。そのため、それぞれの孔を満たす薬液に十分な圧力をかけることができず、噴霧量が低下する。本発明者は鋭意検討の結果、メッシュノズルに格子状の補強構造を付加することで、メッシュノズルの厚さを増加させることなぐ剛性を向上させ、噴霧量を増加させることができることを見出し、本発明に想到した。よって、この噴霧器用メッシュノズルによれば、噴霧量を多くすることができる。これにより、呼吸器系疾患の患者などの患部に薬液を効率よく到達させることが可能となり、治療効果を向上させることができる。

[0030] 本発明のさらに他の局面における噴霧器用メッシュノズルは、薬液を霧化して噴出するための噴霧器において薬液を霧化するために使用され、かつ複数個の貫通孔を有する噴霧器用メッシュノズルであって、格子状の補強構造を有して、る。

[0031] これにより、上述と同様に、噴霧器用メッシュノズルの剛性が向上し、噴霧量を増加させることがでさる。

[0032] 上述の各局面における噴霧器用メッシュノズルにぉ、て好ましくは、メッシュノズルは耐摩耗性の高!、榭脂を材料とする。

[0033] これにより、一般に使用されている金属製のメッシュノズルに比べて、製造コストを低く抑えることができる。そのため、安価なメッシュノズルを提供することができる。その結果、メッシュノズルを短期で交換可能として、メッシュノズルを清潔に保つことができる。また、噴霧器用のメッシュノズルは、振動体に接触する。そのため、耐摩耗性が低い場合メッシュノズルは摩耗し、その削れ屑が薬液に混入するおそれがある。この削れ屑が薬液とともに噴霧され、噴霧器の使用者力 Sこれを吸入することは好ましくない。さらに、この削れ屑はメッシュノズルを詰まらせる原因となり得る。これに対し、耐摩耗性の高!ヽ榭脂材料を使用することで、この問題が解決される。

[0034] ここで、耐摩耗性の高ヽ榭脂としては、たとえばポリアミド系榭脂、ポリエステル、シンジォ型ポリスチレン、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、 PPS (poly(phenylene sulfide)

)、エポキシ、フエノール、ポリイミドなどが挙げられる。

[0035] 上述の各局面における噴霧器用メッシュノズルにぉ、て好ましくは、メッシュノズルは榭脂成形により製造された構成を有してヽる。

[0036] これにより、メッシュノズルを低コストで製造することが可能となり、安価なメッシュノズルを提供することができる。

[0037] なお、榭脂成形における加工性の観点から、耐摩耗性の高!ヽ榭脂の中でも、たとえばポリサルフォン、ポリエーテルエーテルケトン、 PPS (poly(phenylene sulfide))を材料とすることが好ましい。

[0038] 本発明の噴霧器は、上記噴霧器用メッシュノズルを有する噴霧器である。

本発明の噴霧器によれば、噴霧される薬液の粒子径を小さくするため〖こメッシュノズルの貫通孔の出口径を小さくしても、十分な噴霧量が確保できる。したがって、薬液に含まれる有効成分を目的の患部まで効率よく到達させることができ、治療効果を向上させることが可能となる。また、本発明の噴霧器によればメッシュノズルの製造コストを低く抑えることができる。したがって、メッシュノズルを短期で交換することが可能となり、メッシュノズルを清潔に保つことができる。

発明の効果

[0039] 以上の説明から明らかなように、本発明の噴霧器用メッシュノズルによれば、薬液の噴霧量増加のために最適な貫通孔の形状を有することにより、治療効果を向上させることが可能な噴霧器用メッシュノズルを提供することができる。また、本発明の噴霧器用メッシュノズルによれば、噴霧器用メッシュノズルの製造コストを低減することで短期での交換を可能とし、メッシュノズルを清潔に保つことができる噴霧器用メッシュノズルを提供することができる。さらに、十分な剛性を確保可能な構造を有することにより、噴霧器による薬液の噴霧量を増加させ、治療効果を向上させることを可能とする噴霧器用メッシュノズルを提供することができる。さらに、本発明の噴霧器によれば、上記メッシュノズルを有することにより、治療効果を向上させた噴霧器を提供することができる。さらに、上記メッシュノズルを有することにより、メッシュノズルを清潔に保つことが可能な噴霧器を提供することができる。

図面の簡単な説明

[図 1]本発明の一実施の形態における噴霧器の構成を示す概略断面図である。

[図 2]本実施の形態におけるメッシュノズルの外観を示す斜視図（a)および部分拡大図（b)である。

[図 3]メッシュノズルの貫通孔の出口を通り、吐出方向に平行な断面を示す概略部分断面図である。

[図 4]貫通孔の形状を示した概略斜視図である。

[図 5]貫通孔の形状を示した概略斜視図である。

[図 6]メッシュノズルの貫通孔の出口を通り、吐出方向に平行な断面を示す概略部分断面図である。

[図 7]貫通孔の形状を示した概略斜視図である。

[図 8]貫通孔の形状を示した概略斜視図である。

[図 9]貫通孔の形状を示した概略斜視図である。

[図 10]貫通孔の形状を示した概略斜視図である。

[図 11]メッシュノズルの概略平面図である。

[図 12]図 11の XII— XII線に沿うメッシュノズルの概略断面図である。

[図 13]貫通孔の出口を通り吐出方向に平行なメッシュノズルの断面の走査型電子顕微鏡 (SEM)写真である。

[図 14]貫通孔のテーパ角度と噴霧粒子数との関係を示す図である。

[図 15]シミュレーションの対象とした貫通孔の出口を通り噴霧方向に平行な貫通孔の断面の形状を示す概略部分断面図である。 [図 16]シミュレーションの結果得られた、貫通孔の出口面側におけるテーパ角度と吐出圧力との関係を示す図である。

[図 17]シミュレーションの結果得られた、円錐状の貫通孔を 100とした場合の四角錐状の貫通孔の吐出圧力および吐出流速の大きさを示す図である。

[図 18]作製されたメッシュノズルの外観を示す走査型電子顕微鏡 (SEM)写真である

[図 19]作製されたメッシュノズルの貫通孔の出口を通り、吐出方向に平行な断面の形状を示す概略部分断面図である。

[図 20]メッシュノズルの入口面における貫通孔の開口の配置を示す図である。

[図 21]作製されたメッシュノズルの貫通孔の出口を通り、吐出方向に平行な断面の形状を示す概略部分断面図である。

[図 22]実験に供したメッシュノズルの概略平面図である。

[図 23]図 22 (a)、 (b)の ΧΧΙΠ— ΧΧΙΠに沿うメッシュノズルの概略断面図である。符号の説明

[0041] 1 噴霧器、 10 霧化部材、 11 振動子、 12 振動体、 13 メッシュノズル、 13A メッシュノズル出口面、 13B メッシュノズル入口面、 13C メッシュ部、 13D 補強構造、 13D 外縁に沿って形成されたリブ、 13D 格子状に配置されたリブ、 14 メッ

1 2

シュノズル押え、 15 パネ、 16 霧化部開口、 20 流路部材、 21 給液パイプ、 21A 給液パイプ給液部分、 30 給液部材、 31 貯液タンク、 31A 貯液タンク外壁、 31 Β 貯液タンク内壁、 32 ピストン部材、 32Α ピストン部材流路部分、 40 送液部材、41 モータ、 42 第 1のスクリューギア、 43 第 2のスクリューギア、 44 押えレバー、80 貫通孔。

発明を実施するための最良の形態

[0042] 以下、本発明の実施の形態について、図に基づいて説明する。

図 1を参照して、本実施の形態の噴霧器 1は、霧化部材 10と、流路部材 20と、給液部材 30と、送液部材 40とを有している。霧化部材 10と給液部材 30とは流路部材 20 によって連結されている。また、送液部材 40は給液部材 30に作用して、給液部材 30 に貯液される薬液を流路部材 20に押し出すことができるように配置されている。 [0043] 送液部材 40は、モータ 41と、第 1のスクリューギア 42と、第 2のスクリューギア 43と、押えレバー 44とを有して!/、る。

[0044] 第 1のスクリューギア 42は、モータ 41の回転軸に取り付けられ、かつシャフト状の第

2のスクリューギア 43に嚙み合っている。押えレバー 44は第 2のスクリューギア 43の軸方向に移動可能なように、第 2のスクリューギア 43に嚙み合って、る。

[0045] 給液部材 30は、貯液タンク 31と、ピストン部材 32とを有してヽる。また、ピストン部材 32は流路部分 32Aを有して、る。

[0046] 貯液タンク 31は、貯液タンク 31の外壁 31Aが押えレバー 44と接触するように配置されている。また、ピストン部材 32は貯液タンク 31の内壁 31Bに接触するように嵌めこまれ、貯液タンク 31がピストン部材 32に対して相対的に移動可能となるように設置されている。

[0047] 流路部材 20は、給液パイプ 21を有して、る。また、給液パイプ 21は、一方の端部に給液部分 21Aを有しており、給液部分 21Aは、霧化部材 10に連結されている。さらに、給液パイプ 21は他方の端部においてピストン部材 32の流路部分 32Aと連結されている。霧化部材 10は振動子 11と、振動体 12と、メッシュノズル 13と、メッシュノズル押え 14と、パネ 15とを有している。

[0048] 振動体 12の一端には振動子 11が配置され、他端の霧化面 12Aに接触するようにメッシュノズル 13が配置されて、る。霧化面 12Aとメッシュノズル 13とが接触する領域は、給液パイプ 21の給液部分 21 Aから給液可能な位置に配置されている。パネ 1 5は、メッシュノズル 13を振動体 12の霧化面 12Aに軽く接触させるように押圧している。これにより、メッシュノズル 13の入口面 13Bが振動体 12の霧化面 12Aに接触している。また、メッシュノズル押え 14はパネ 15を保持している。

[0049] 次に、噴霧器 1の動作について説明する。モータ 41が作動すると第 1のスクリューギァ 42が回転し、これに伴い第 2のスクリューギア 43が回転する。押えレバー 44は、第 2のスクリューギア 43の軸方向に沿って移動し、貯液タンク 31の外壁 31Aを押す。これにより、貯液タンク 31はピストン部材 32に対して相対的に移動し、貯液タンク 31の容量が小さくなる。このため、貯液タンク 31内部の薬液はピストン部材 32の流路部分 32Aから給液パイプ 21に流入する。流入した薬液は、給液パイプ 21の給液部分 21 Aを通じて振動体 12の霧化面 12Aと、メッシュノズル 13の入口面 13Bとが接触している領域に供給される。供給された薬液は、振動体 12の振動とメッシュノズル 13の相乗効果により霧化され、メッシュノズル 13の出口面 13Aから霧化部開口 16を通じて噴出される。

[0050] 次に、図 1の噴霧器 1に用いられる本実施の形態のメッシュノズルについて説明する。図 2 (a)を参照して、本実施の形態のメッシュノズル 13は板状の外形を有している。また、図 2 (b)を参照して、本実施の形態のメッシュノズル 13は複数の貫通孔 80を有している。

[0051] 図 3を参照して、本発明のメッシュノズル 13の貫通孔 80はメッシュノズルの出口面 1 3A側において狭くなるテーパ形状を有している。貫通孔 80の出口面 13A側におけるテーパ角度 Θ は、 40度以上である。貫通孔 80の形状は、たとえば図 4に示すように円錐状の形状とすることができる。これにより、貫通孔 80において 1つあたりの噴霧量を多くすることができ、治療効果を向上させることができる。

[0052] 貫通孔 80の形状は、図 5に示すように角錐状であってもよい。これにより、メッシュノズル 13の製造コストを低下させることができ、メッシュノズル 13の短期交換が可能となる。なお、図 5の貫通孔 80は入口径 Ll、出口径 L2を有する。また、出口面 13A側におけるテーパ角度 Θ は、底面の向い合う辺の中点をそれぞれ aおよび bとし、頂点を Pとして ZaPbである。図 5は入口および出口が正方形の場合について示しているが、一般的な多角形においては多角形の重心を通り、重心と重心に最も近い辺の中点とを通る直線が多角形の辺と交わる 2点間の距離で L1および L2は定義される。また、テーパ角度 _θ は、上記の直線が多角形の辺と交わる 2点を上記 aおよび bとし、頂点を Pとして aPbで定義される。

[0053] 図 3ではメッシュノズルの貫通孔の壁面が入ロカら出口まで直線状である場合について説明したが、図 6に示すように貫通孔の断面形状は出口面 13A側において第 1 のテーパ角度 Q を有し、かつメッシュノズルの入口面 13B側において第 1のテーパ角度 0 より小さい第 2のテーパ角度 0 を有する中折れした形状を有していてもよい

1 2

。これにより、貫通孔同士のピッチを小さくすることができる。その結果、メッシュノズル表面の単位面積当たりの貫通孔の開口の数を増やすことが可能となり、噴霧量を増カロさせることができる。

[0054] この中折れした貫通孔 80の形状は、図 7に示すように中折れした円錐状であってもよい。つまり、第 1のテーパ角度 0 を有する部分と第 2のテーパ角度 0 を有する部

1 2

分との双方が円錐状である。これにより、摩擦による吐出圧力の損失を小さくすることができる。また、中折れした貫通孔 80の形状は、図 8に示すように中折れした角錐状であってもよい。つまり、第 1のテーパ角度 0 を有する部分と第 2のテーパ角度 0 を

1 2 有する部分との双方が角錐状である。これにより、メッシュノズルの製造コストを低下させながら、円錐状とほとんど遜色ない噴霧量を確保することができる。

[0055] さらに、この中折れした貫通孔 80の形状は、図 9に示すように第 2のテーパ角度を有する部分において円柱状で、かつ第 1のテーパ角度を有する部分において円錐状の形状を有して、てもよ、し、図 10に示すように第 2のテーパ角度を有する部分において角柱状で、かつ第 1のテーパ角度を有する部分にお!、て角錐状の形状を有していてもよい。これにより、円柱または角柱の部分において、吐出方向と貫通孔 80の壁面が平行となり、摩擦による吐出圧力の損失を小さくすることができる。上記の図 5 〜図 10に示す各貫通孔 80におけるテーパ角度 Θ は適宜選択することができるが、 40度以上であることが好ましい。なお、図 8および図 10に示す貫通孔 80の角錐部の入口径および出口径の各々は図 5と同様、図中の寸法 L1および L2により決定される。また、図 8に示す貫通孔 80のテーパ角度 0 、 Θ と図 10に示す貫通孔 80のテー

1 2

パ角度 Θ とは、図 5と同様、底面の向い合う辺の中点をそれぞれ aおよび bとし、頂点を Pとしたとき、 ZaPbで決定される。

[0056] 上記のようなメッシュノズルにおいて、以下に説明するような補強構造を設けてもよい。図 11および図 12を参照して、本実施の形態のメッシュノズル 13は、複数個の貫通孔（図示せず)を有するたとえば円盤状のメッシュ部 13Cと、補強構造 13Dとを有して、る。補強構造 13Dはメッシュノズル 13の入口面 13B側にぉ、て外縁に沿って形成されたリブ 13Dと、格子状に配置されたリブ 13Dとを有している。メッシュノズル

1 2

13のメッシュ部 13Cと補強構造 13Dとは一体に作製されてもよ!、し、別個に作製して貼り合わせられてもよい。また、上記補強構造は必ずしも必要なものではなぐメッシュノズルの剛性が不足する場合に必要に応じて設けることができる。 [0057] また、本実施の形態のメッシュノズルは耐摩耗性の高ヽ榭脂を材料としており、たとえばポリイミド榭脂を材料として作製されている。ただし、メッシュノズルはポリアミド系榭脂、ポリエステル、シンジォ型ポリスチレン、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、 PPS (poly(phen ylene sulfide))、エポキシ、フエノールなどの耐摩耗性の高い榭脂を材料として作製してもよい。

[0058] また、本実施の形態のメッシュノズルは、榭脂成形により製造された構成を有してヽる。

[0059] (実施例 1)

以下、本発明の実施例 1について説明する。榭脂板に多数の貫通孔を形成してメッシュノズルを作製し、貫通孔のテーパ角度と噴霧量との関係を調べる実験を行った

[0060] エキシマレーザカ卩ェ（波長 348nm)により厚さ 50 mのポリイミド榭脂板に円錐状の貫通孔を形成し、メッシュノズルを作製した。メッシュノズルは貫通孔の出口径が 3 μ mで、テーパ角度のみが異なる 4種類とした。

[0061] 図 13 (a)〜（d)を参照して、作製された (a)〜（d)のメッシュノズノレにはテーパ角度がそれぞれ 22、 30、 43、 70度である円錐状の貫通孔（出口径が 3 /z m)が形成されていた。

[0062] 作製したメッシュノズルの入口面側を振動体の霧化面に接触させ、振動体をホーン振動子により振動させた。また、振動体とメッシュノズルとが接触している領域に水を供給して霧化させ、噴霧粒子数を測定した。

[0063] 図 14を参照して、貫通孔のテーパ角度が大きくなると、貫通孔 1つあたりにおける一秒あたりの噴霧粒子数が多くなる傾向があった。また、特に 40度付近において急激に噴霧粒子数が多くなつた。

[0064] このことから、貫通孔 1つあたりの噴霧粒子数を多くするためには、貫通孔のテーパ角度を大きくすることが有効であり、特に 40度以上とすることが有効であることが分かる。

[0065] 一方、形状の異なる円錐状の貫通孔について、入口に一定圧力で水を供給した場合の吐出圧力につ、てシミュレーションを行った。

[0066] 図 15を参照して、（a)〜(e)に示す円錐状または中折れした円錐状の貫通孔を想定し、それぞれの貫通孔の入口に水圧 50MPaを負荷した場合の吐出圧力についてシミュレーションを行つた。

[0067] その結果、図 16を参照して、貫通孔の出口面側におけるテーパ角度が大きくなると貫通孔の出口における吐出圧力は大きくなることが分力つた。これは上述の実験の結果と一致するものである。また、吐出圧力は貫通孔の出口面側におけるテーパ角度にのみ依存し、貫通孔の入口の大きさや入口面側におけるテーパ角度には依存しな、との結果が得られた。

[0068] 以上より、貫通孔の入口面側におけるテーパ角度を出口面側におけるテーパ角度よりも小さくすることで、吐出圧力を保持しながら貫通孔の入口を小さくすることができることが分力つた。これにより、貫通孔 1つあたりの噴霧量を維持しながらメッシュノズル表面における貫通孔の開口の数を増やし、全体の噴霧量を大きくすることが可能なことが分かる。

[0069] (実施例 2)

以下、本発明の実施例 2について説明する。四角錐状の貫通孔を有するメッシュノズルと円錐状の貫通孔を有するメッシュノズルとを作製し、噴霧量を比較する実験を行った。

[0070] 実施例 1と同様の方法でポリイミド榭脂板に、多数の四角錐状の貫通孔を形成したメッシュノズルと、多数の円錐状の貫通孔を形成したメッシュノズルとを作製した。この 2種類のメッシュノズルに形成された貫通孔の入口径、出口径およびテーパ角度はそれぞれ同一である。作製したメッシュノズルの入口面側を振動体の霧化面に接触させ、振動体をホーン振動子により振動させた。また、振動体とメッシュノズルとが接触して、る領域に水を供給して霧化させ、噴霧量を測定した。

[0071] その結果、四角錐状の貫通孔を有するメッシュノズルの噴霧量は、円錐状の貫通孔を有するメッシュノズルの噴霧量の約 92%であった。このことから、四角錐状の貫通孔を有するメッシュノズルは、円錐状の貫通孔を有するメッシュノズルと比較して、ほとんど遜色ない噴霧特性を有することがわかった。 [0072] ここで図 5を参照して、四角錐状の貫通孔における入口径および出口径はそれぞれ貫通孔の入口および出口の開口となる正方形の一辺の長さ L1および L2と定義する。また、四角錐状の貫通孔におけるテーパ角度は底面の向かい合う辺の中点を a および bとし、頂点を Pとして ZaPbと定義する。

[0073] 次に、入口径と、出口径と、テーパ角度とが同一の四角錐状の貫通孔と円錐状の貫通孔との入口に、一定圧力で水を供給した場合の吐出圧力および吐出流速につ V、て比較するシミュレーションを行った。

[0074] 図 17を参照して、円錐状の貫通孔に対する四角錐状の貫通孔の吐出圧力および吐出流速はそれぞれ 90%および 95%であった。以上より、四角錐状の貫通孔を有するメッシュノズルは、円錐状の貫通孔を有するメッシュノズルと比較して、ほとんど遜色ない噴霧特性を有するという上記実験の結果が、このシミュレーション結果により確 f*i¾ れ。

[0075] 一方、ポリサルフォン榭脂を材料として榭脂成形によりメッシュノズルを作製し、噴霧特性を調べる実験を行った。

[0076] 図 18を参照して、メッシュノズルの厚みは 63 m、貫通孔は出口が 4 m角、入口力 S73 m角の四角錐状の形状を有している。なお、写真の上側カ^ッシュノズルの貫通孔の入口面側、下側が出口面側である。

[0077] 作製したメッシュノズルの入口面側を振動体の霧化面に接触させ、振動体をホーン振動子により振動させた。また、振動体とメッシュノズルとが接触している領域に水を供給して霧化させ、噴霧粒子径および噴霧量を測定した。

[0078] その結果、平均粒子径は 7 μ m、噴霧量は 0. 25mlZ分であった。一般的な噴霧器の噴霧粒子の平均径は 5 m程度、噴霧量は 0. 35mlZ分程度であることから、角錐状の貫通孔を有するメッシュノズルでも十分な噴霧特性が得られることがわかつた。

[0079] (実施例 3)

以下、本発明の実施例 3について説明する。円錐状の貫通孔を有するメッシュノズルと、中折れした円錐状の貫通孔を有するメッシュノズルとを作製し、噴霧量を比較する実験を行った。 [0080] 図 19を参照して、双方の貫通孔とも、貫通孔の出口径は 3 m、出口面側におけるテーパ角度は ₇₂度、メッシュノズルの厚さは ₅₀ である。そして、円錐状の貫通孔は 75 mの入口径を有している。一方、中折れした円錐状の貫通孔は貫通孔出口面側力も厚み 20 μ mの位置でテーパ角度が変えられており、 55 μ mの入口径を有している。

[0081] 図 20を参照して、隣接する貫通孔の入口の縁同士の最短距離を 5 μ mとして貫通孔は形成されている。その結果、入口面における貫通孔の開口の中心同士の距離（ピッチ）は円錐状の貫通孔では 80 μ m、中折れした円錐状の貫通孔では 60 μ mとなつた o

[0082] 上記メッシュノズルの入口面側を振動体の霧化面に接触させ、振動体をホーン振動子により振動させた。また、振動体とメッシュノズルとが接触している領域に水を供給して霧化させ、噴霧量を測定した。

[0083] その結果、中折れした円錐状の形状の貫通孔を有するメッシュノズルは、円錐状の形状の貫通孔を有するメッシュノズルに対して、噴霧量が 70%多力つた。ここで、貫通孔のピッチの違いに起因して、メッシュノズル表面の単位面積当たりの貫通孔の開口の数は約 78%多くなつている。したがって、貫通孔の数の比率に対応して、噴霧量は多くなつたものと考えられる。このことから、貫通孔を中折れ形状として貫通孔の数を増やすことは、噴霧量の増加に有効であることが確認された。

[0084] (実施例 4)

以下、本発明の実施例 4について説明する。入口面側が円柱状で、出口面側が円錐状の形状を有して、る貫通孔を有するメッシュノズルと、円錐状の貫通孔を有して V、るメッシュノズルとを作製し、噴霧量を比較する実験を行った。

[0085] 図 21を参照して、入口面側が円柱状で、出口面側が円錐状の形状である貫通孔を有するメッシュノズル (b)は、円錐状の貫通孔を有するメッシュノズル (a)に同一の厚さの円柱状の貫通孔を有するメッシュノズルを組み合わせた構成となって、る。なお、メッシュノズルはポリサルフォン榭脂を材料として作製されて、る。

[0086] 上記のメッシュノズルの入口面側を振動体の霧化面に接触させ、振動体をホーン振動子により振動させた。また、振動体とメッシュノズルとが接触している領域に水を供給して霧化させ、噴霧量を測定した。

[0087] その結果、入口面側が円柱状で、出口面側が円錐状の形状である貫通孔を有するメッシュノズル (b)の噴霧量は円錐状の貫通孔を有するメッシュノズル (a)の 3倍となつた。これは厚みが増加して吐出抵抗が大きくなつた効果よりも、メッシュノズルの剛性が向上した効果の方が大きいことを示している。このことから、メッシュノズルの剛性の向上を目的として厚みを大きくする場合、貫通孔の形状は出口面側が狭くなるテーパ形状で中折れした形状、望ましくは入口面側が円柱状で、出口面側が円錐状とすることで、噴霧量の増加が期待できることが分力る。

[0088] (実施例 5)

以下、本発明の実施例 5について説明する。格子状の補強構造を有するメッシュノズルと、有さないメッシュノズルとを作製し、噴霧量を比較する実験を行った。

[0089] 図 22、 23を参照して、補強部材を有するメッシュノズル (a)は入口面の縁を取り囲むリブと、格子状のリブとを有している。双方のメッシュノズルとも一辺 4. 3mm角の正方形の形状を有しており、メッシュ部分の厚さは 50 mである。また、リブの幅は 100 μ m、厚さは 200 μ mである。

[0090] 上記のメッシュノズルの入口面側を振動体の霧化面に接触させ、振動体をホーン振動子により振動させた。また、振動体とメッシュノズルとが接触している領域に水を供給して霧化させ、噴霧量を測定した。

[0091] その結果、補強構造を有するメッシュノズルの噴霧量は、補強構造を有さな、メッシュノズルの噴霧量の 3倍となった。ここで、補強構造を有するメッシュノズルの剛性は補強構造を有さないメッシュノズルの 10倍となっている。したがって、補強構造による剛性の向上に起因して、噴霧量が増加したものと考えられえる。

[0092] なお、本実施の形態および実施例にお!、ては、榭脂製のメッシュノズルにっ、て説明したが、本発明のメッシュノズルはこれに限定されるものではなぐたとえば金属製、セラミック製であってもよい。

[0093] 今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

産業上の利用可能性

本発明の噴霧器用メッシュノズルおよび噴霧器は、薬液を霧化して噴出するための噴霧器において薬液を霧化するために使用され、かつ複数個の貫通孔を有する噴霧器用メッシュノズル、およびこのメッシュノズルを有する噴霧器に特に有利に適用され得る。

Claims

請求の範囲

[I] 薬液を霧化して噴出するための噴霧器（1)において前記薬液を霧化するために使用され、かつ複数個の貫通孔（80)を有する噴霧器用メッシュノズル（13)であって、前記貫通孔（80)は、前記メッシュノズル（ 13)の出口面（ 13A)側にお、て狭くなるテーパ形状を有しており、

前記出口面（13A)側における前記貫通孔（80)のテーパ角度（ Θ )は 40度以上である、噴霧器用メッシュノズル（13)。

[2] 格子状の補強構造（13D)を有している、請求項 1に記載の噴霧器用メッシュノズル

(13)。

[3] 耐摩耗性の高い榭脂を材料とする、請求項 1に記載の噴霧器用メッシュノズル（13

) o

[4] 榭脂成形により製造された構成を有している、請求項 3に記載の噴霧器用メッシュノズル（13)。

[5] 請求項 1に記載の噴霧器用メッシュノズル（13)を有する、噴霧器（1)。

[6] 薬液を霧化して噴出するための噴霧器（1)にお、て前記薬液を霧化するために使用され、かつ複数個の貫通孔（80)を有する噴霧器用メッシュノズル（13)であって、前記貫通孔（80)は角錐状の形状を有している、噴霧器用メッシュノズル（13)。

[7] 前記メッシュノズル（13)の出口面（13A)側における前記貫通孔（80)のテーパ角度（ 0 )は 40度以上である、請求項 6に記載の噴霧器用メッシュノズル（13)。

[8] 格子状の補強構造（13D)を有してヽる、請求項 6に記載の噴霧器用メッシュノズル

(13)。

[9] 耐摩耗性の高い榭脂を材料とする、請求項 6に記載の噴霧器用メッシュノズル（13

) o

[10] 榭脂成形により製造された構成を有している、請求項 9に記載の噴霧器用メッシュノズル（13)。

[II] 請求項 6に記載の噴霧器用メッシュノズル（13)を有する、噴霧器（1)。

[12] 薬液を霧化して噴出するための噴霧器（1)において前記薬液を霧化するために使用され、かつ複数個の貫通孔（80)を有する噴霧器用メッシュノズル（13)であって、前記貫通孔（80)は前記メッシュノズル（ 13)の出口面（ 13A)側にお、て狭くなるテーパ形状を有しており、

前記貫通孔（80)は前記出口面（13A)側において第 1のテーパ角度（ Θ )を有し、かつ前記メッシュノズル（ 13)の入口面（ 13B)側にお、て前記第 1のテーパ角度（ Θ )より小さい第 2のテーパ角度（Θ )を有する中折れした形状を有している、噴霧器用

2

メッシュノズル（13)。

[13] 前記貫通孔（80)は中折れした円錐状の形状を有している、請求項 12に記載の噴霧器用メッシュノズル（13)。

[14] 前記貫通孔（80)は中折れした角錐状の形状を有している、請求項 12に記載の噴霧器用メッシュノズル（13)。

[15] 前記貫通孔（80)は前記第 2のテーパ角度（Θ )を有する部分において円柱状で、

2

前記第 1のテーパ角度（ 0 )を有する部分において円錐状の形状を有している、請求項 12に記載の噴霧器用メッシュノズル（13)。

[16] 前記貫通孔 (80)は前記第 2のテーパ角度（ Θ )を有する部分において角柱状で、

2

前記第 1のテーパ角度（ 0 )を有する部分において角錐状の形状を有している、請求項 12に記載の噴霧器用メッシュノズル（13)。

[17] 前記メッシュノズル（13)の出口面（13A)側における前記貫通孔（80)のテーパ角度（ 0 )は 40度以上である、請求項 12に記載の噴霧器用メッシュノズル（13)。

[18] 格子状の補強構造（13D)を有している、請求項 12に記載の噴霧器用メッシュノズル（13)。

[19] 耐摩耗性の高い榭脂を材料とする、請求項 12に記載の噴霧器用メッシュノズル（1 3)。

[20] 榭脂成形により製造された構成を有している、請求項 19に記載の噴霧器用メッシュノズル（13)。

[21] 請求項 12に記載の噴霧器用メッシュノズル（13)を有する、噴霧器（1)。

[22] 薬液を霧化して噴出するための噴霧器（1)において前記薬液を霧化するために使用され、かつ複数個の貫通孔（80)を有する噴霧器用メッシュノズル（13)であって、格子状の補強構造（ 13D)を有してヽる、噴霧器用メッシュノズル（13)。

[23] 耐摩耗性の高い榭脂を材料とする、請求項 22に記載の噴霧器用メッシュノズル（1 3)。

[24] 榭脂成形により製造された構成を有している、請求項 23に記載の噴霧器用メッシュノズル（13)。

[25] 請求項 22に記載の噴霧器用メッシュノズル（13)を有する、噴霧器（1)。