(第1の実施形態)
 以下、本発明の実施形態に係る弾性表面波� ��化装置について図面を参照して説明する。� ��1(a)(b)、図2は第1の実施形態に係る弾性表面� ��霧化装置を示す。弾性表面波霧化装置1は、 高周波電圧の印加によって弾性表面波Wを励� �するパターン電極2を表面Sに有する圧電基板 3と、圧電基板3の表面Sにおける霧化領域30に� ��体Mを供給するための液供給部材4と、パタ� �ン電極2に電圧を印加するための電極ピン51� �有してパターン電極2の上方から圧電基板3上 に装着される接点治具5と、圧電基板3を下方� ��ら支持する基礎部材である支持プレート6と 、を備え、液供給部材4によって圧電基板3の� ��面Sに供給される液体Mを表面Sに生成される� ��性表面波Wによって霧化する。液供給部材4� �、不図示の液体容器などと共に液体供給手� �を構成する。液供給部材4は、毛細管現象に� ��って液体Mを保持して誘導する部材間ギャッ プを圧電基板3の表面Sに形成して液体Mを霧化 領域30に供給する。以下、各構成を詳細説明� ��る。

 パターン電極2は、圧電基板3の表面Sに2つ の櫛形の電極を互いに噛み合わせて形成した 電極(交差指電極、IDT:インター・ディジタル� ��トランスジューサ)である。パターン電極2� �互いに隣り合う櫛の歯は互いに異なる電極� �属し、励振する弾性表面波Wの波長の半分の� ��さのピッチで配列されている。パターン電� ��2の2つの櫛形電極に高周波電圧印加用の電� �回路Eから高周波(例えば、MHz帯)電圧を印加� �ることにより、櫛形電極によって電気的エ� �ルギが波の機械的エネルギに変換されて、� �電基板3の表面Sにレイリー波と呼ばれる弾性 表面波Wが励振される。励振された弾性表面� �Wの振幅は、パターン電極2に印加する電圧の 大きさで決まる。励振された弾性表面波Wの� �束の長さは、電圧の印加時間の長さに対応� �る。パターン電極2によって励振された弾性� ��面波Wは、一対の櫛形電極の歯が交差した幅 に対応する幅の波となって、櫛の歯に垂直な 方向xに伝搬する。このような弾性表面波Wは� ��表面Sに存在する液体に対して、弾性表面波 Wの伝搬方向に移動させるような力を及ぼす� �質がある。また、櫛形電極は、方向xの正負� ��方向に伝搬する弾性表面波を生成するので� ��負方向に向かう弾性表面波を全反射させて� ��効利用する反射器を備えてもよい。

 圧電基板3は、例えば、LiNbO3(ニオブ酸リ� �ウム)のような圧電体そのものからなる基板� ��ある。また、圧電基板3は、非圧電基板の表 面に圧電薄膜、例えば、PZT薄膜(鉛、ジルコ� �ューム、チタン合金薄膜)を形成したもので� ��よい。その表面の圧電体薄膜の表面部分に� ��いて、弾性表面波Wが励振される。従って、 圧電基板3は、弾性表面波が励振される圧電� �部分を表面に備えた基板であればよい。

 本実施形態における圧電基板3は、長方形 の板状に形成されている。圧電基板3の長手� �向の一端側(図の右方側)にパターン電極2が� �成され、他端側から方向yに沿って中央に向� ��て液体Mが誘導される。圧電基板3の中央部� �近に液体Mが微粒子となって飛散する霧化領� ��30が設定されている。つまり、圧電基板3上� ��おける液体Mの供給位置および霧化領域30は� ��弾性表面波Wを励振するパターン電極2の位� �から弾性表面波Wの伝搬方向(方向x)側に離間� ��た位置に設定されている。また、圧電基板3 は、支持プレート6に形成された凹部に、互� �の表面が面一となるように載置されている� �載置された圧電基板3は、2本のネジ(不図示)� ��用いて支持プレート6に固定された接点治具 5によって、支持プレート6に固定されている� ��接点治具5の圧電基板3との対向面には、弾� �表面波Wの励振と伝搬を妨げないように凹部5 0が形成されている。

 液供給部材4は、略直方体の部材であって 、圧電基板3の上方から圧電基板3の表面Sに対 向して配置され、2本のネジ(不図示)を用いて 支持プレート6に固定されている。液供給部� �4の下面40(圧電基板3に対する対向面)には、� �電基板3の長手方向(方向y)に沿った2本の溝部 42が形成され、その溝部42に挟まれた領域の� �41は、下面40よりも後退した面とされている� ��このような液供給部材4が支持プレート6に� �置されることにより、面41と圧電基板3の表� �Sとによって微小ギャップ11が形成され、溝� �42と圧電基板3の表面Sとによって大きいギャ� ��プ12が形成される。圧電基板3の表面Sにおけ る微小ギャップ11が形成される領域A1(図2)は� �液体Mを保持して誘導する領域であり、大き� ��ギャップ12が形成される領域A2は、液体Mを� �導させない領域である。微小ギャップ11は、 例えば、0.1~0.3μm程度の間隙である。また、� �きいギャップ12は、例えば、300~500μm程度の� �隙である。

 領域A1に対する液体Mの供給は、領域A1の� �向y側とは反対側の端部Pから行われる。端部 Pへの液体Mの供給は、液体Mの滴下や、別途の 部材により形成した微小隙間や多孔質材材料 や繊維材料などによる毛細管現象により行う ことができる。

 上述の液供給部材4は、言い換えると、液 体Mを保持して誘導したい領域には微小ギャ� �プ11を設け、液体Mを供給したくない領域に� �大きいギャップ12を設け、部材間ギャップの 大小による液体Mの表面張力差を利用して液� �Mを圧電基板3の表面Sにおけるパターン電極2� ��ら離間した領域にある霧化領域30に供給す� �ものである。領域A1の方向y側の端部に液体M� ��出てくることになり、その方向yの前方領域 が霧化領域30となる。液体Mは、領域A1の前周� ��に表面張力によって形を保持して液面を露� ��させるが、霧化領域30側においては霧化に� �って消費されるので、次々と液体Mが供給さ� ��ることになる。

 本実施形態の弾性表面波霧化装置1によれ ば、微小ギャップ11における表面張力による� ��ぼ一定の保持力によって液体を圧電基板表� ��Sの霧化領域30まで一定量ずつ安定に搬送す� ��と共に、大きいギャップ12によって圧電基� �表面Sにおける液体Mの分布を制限することが でき、安定で効率の良い霧化および交差指電 極等の劣化抑制を実現できる。なお、圧電基 板表面Sに霧化されない液体Mが液滴などのよ� ��に存在すると、大電力による霧化の場合は� ��もかく、低電力による霧化の場合に、液滴� ��よって弾性表面波Wのエネルギが吸収されて 霧化が停止するか不安定な動作となる。本実 施形態の弾性表面波霧化装置1は、微小ギャ� �プ11の効果により液滴発生が防止され、低電 力であっても安定に霧化することができる。 微小ギャップ11による液体Mの保持と誘導は、 高周波電気回路におけるマイクロストリップ 線路による導波路の概念に通じるものがある 。つまり、圧電基板3の表面Sに微小ギャップ1 1による線路(領域A1による線路)を所望の形状� ��形成することにより、液体Mを線路から漏洩 させることなく所望の位置に誘導することが できる。

 図3は、本実施形態の弾性表面波霧化装置 1の変形例を示す。この変形例においては、� �電基板3は、そのパターン電極2側の部分が支 持プレート6における凹部に載置して固定さ� �、微小ギャップ11が形成されている側の端部 が支持プレート6から片持ち梁状に突出され� �状態とされている。従って、微小ギャップ11 が形成されている領域(不図示、後述する図8( b)における領域A1参照)には、部材間の接合線( 部材間隙間)が存在しない構造となっている� �ここで、部材間の接合線とは、例えば、図2� ��おける圧電基板3の領域A1側端部面と支持プ� ��ート6における凹部の開口壁面との接合面が 露出して成る線である。図2の構造では、領� �A1がこの接合線を通過しており、この接合線 における部材間の間隙に液体Mが入り込むこ� �になる。その点、本変形例の弾性表面波霧� �装置1では、液体Mを誘導する領域に接合線が なく、圧電基板3の裏面に液体が回り込むこ� �が抑制されている。

 また、このような部材間隙間における液� ��Mの回り込み(入り込み)の防止は、例えば、� ��1(a)や図3に示されている大きなギャップ12に よっても行われている。ここで、一般的な部 材間隙間における液体の入り込みとの関連に ついて説明する。一般に、部材間には隙間が あり、その隙間に液体が接触すると、隙間へ の液体の入り込みが顕著に発生する。この液 体の入り込みを構造によって防止するには、 「隙間をゼロにする」か、「液体に発生する 表面張力を小さくする」という手段がある。 しかしながら、隙間をゼロにすることは、寸 法精度や構造上の観点から困難である。そこ で、本実施形態においては、液体Mを誘導す� �領域A1と入り込みを防止したい部分との間に 溝部42によって大きなギャップ12を設けて、� �面張力が小さくなる部分を配置し、部材間� �接合線(部材間隙間)に液体が入り込まないよ うにしている。また、この図3の変形例にお� �ては、液供給部材4の霧化領域30側の端面に� �面が形成されている。この斜面は、霧化領� �30において霧化された液体粒子の飛行や付着 を妨げないように設けられている。

 弾性表面波霧化装置1は、例えば、小電力 の乾電池によって駆動する医療用の吸霧器と して用いられる。この場合、霧化される液体 Mは、水や、水に薬品を溶かした薬液などで� �る。また、弾性表面波霧化装置1を比較的大� ��力で駆動する場合は、例えば、乾燥防止用� ��湿度調整装置として用いられる。

 (第2の実施形態)
 図4により第2の実施形態に係る弾性表面波� �化装置を説明する。本実施形態の弾性表
面波霧化装置1は、第1の実施形態とは、微小� ��ャップ11の形成方法が相違し、他の点は同� �である。すなわち、液供給部材4の下面40に� �ける2本の溝部42に挟まれた領域の面41は、下 面40よりも後退した面が形成される代わりに� ��下面40を粗化して成る凹凸が形成されてい� �。このような粗化による凹凸が形成された� �41は、圧電基板3の表面Sに接面することによ� ��、上述の微小ギャップ11と同等の効果を奏� �る。

 上述した第1の実施形態における微小ギャ ップ11は、0.1~0.3μm程度と微細であるため、加 工精度や取り付け誤差の影響を受けることが ある。また、2つの部材をネジによって固定� �た場合に、部材の対向面の表面粗さの存在� �より部材間の隙間に液体が入り込むことが� �られている。本実施形態の液供給部材4は、� ��のような背景に基づいて構成されている。

 本実施形態の弾性表面波霧化装置1によれ ば、微小ギャップ11の形成は液供給部材4の表 面を粗化すればよく、大きいギャップは十分 大きくすればよいので、液供給部材4の加工� �要求される寸法精度が緩和される。すなわ� �、液体Mを誘導するにあたり、精度の高い加� ��を行って微小ギャップ11を形成する必要は� �く、表面粗さを利用して誘導したい場所に� �体Mを誘導することができる。この場合、液� ��Mを誘導する線路の両側には、液体Mを誘導� �せないための溝部42を形成しておく。また、 粗化による凹凸は、面41だけに限らず、下面4 0の全面に形成してもよく、誘導用の線路は� �部42によって設定することができる。

 (第3の実施形態)
 図5、図6は第3の実施形態に係る弾性表面波� ��化装置を示す。本実施形態の弾性表面波霧� ��装置1は、第1および第2の実施形態とは、圧� ��基板3上における微小ギャップ11の形成場所� ��相違し、他の点は同様である。すなわち、� ��小ギャップ11は、圧電基板3の表面であって� ��性表面波Wが励振されない領域に形成されて いる。圧電基板3の長手方向に沿った中央の� �域31は、弾性表面波Wが伝搬する領域であり� �領域31の両側の領域には弾性表面波Wは存在� �ない。この弾性表面波Wが存在しない片側の� ��域に、液体Mを保持して誘導する領域A1が形� ��されている。また、液供給部材4における霧 化領域30側の端部には、圧電基板3の中心線に 向かう突出部が形成されており、その突出部 の下面に微小ギャップ11が連続して形成され� ��いる。つまり、微小ギャップ11は、霧化領� �30の近傍においてのみ、弾性表面波Wが伝搬� �る領域に形成されている。なお、図6(a)には� ��液体容器7が図示されている。液供給部材4� �端部P側から垂下する部材によって、液体容� ��7から領域A1に液体Mが供給される。

 本実施形態の弾性表面波霧化装置1によれ ば、液体Mを押し戻そうとする弾性表面波Wか� ��の抵抗を受けることなく計算どおりに液体M を霧化領域30に誘導できる。前述したように� ��弾性表面波Wは、表面に存在する液体に対し て、弾性表面波Wの伝搬方向に移動させるよ� �な力を及ぼすところ、本実施形態の微小ギ� �ップ11によれば、効率良く液体Mを霧化領域30 に誘導でき、また、霧化領域30を局在させる� ��とができる。逆に、液供給部材4における圧 電基板3の中心線に向かう突出部を、圧電基� �3の長手方向に複数設けることにより、霧化� ��域30を複数、分布させることもできる。ま� �、本実施形態においては、液供給部材4を圧� ��基板3の片側に配置した例を示したが、液供 給部材4を圧電基板3の両側に配置するように� ��てもよい。

 (第4の実施形態)
 図7、図8は第4の実施形態に係る弾性表面波� ��化装置を示す。本実施形態の弾性表面波霧� ��装置1は、第1乃至第3の実施形態とは、支持� ��レート6の構造が相違し、他の点は同様であ る。すなわち、本実施形態の支持プレート6� �、圧電基板3の表面におけるパターン電極2が 形成されている領域と部材間ギャップが形成 されている領域A1,A2とを互いに離間させる領� ��の裏面に間隙60を形成するように設けられ� �いる。間隙60は、支持プレート6に形成した� �61によって形成される。

 本実施形態の弾性表面波霧化装置1によれ ば、圧電基板3の裏面の間隙60が毛細管現象に よる液体の誘導を遮断するので、圧電基板3� �裏面に液体Mが漏れ込んだとしても、液体Mが 裏面を伝ってパターン電極2が形成されてい� �領域に達するということがなく、パターン� �極2のショートや劣化などの不具合を防止で� ��る。

 (第5の実施形態)
 図9、図10は第5の実施形態に係る弾性表面波 霧化装置を示す。本実施形態の弾性表面波霧 化装置1は、第1乃至第4の実施形態とは、接点 治具5の構造が相違し、他の点は同様である� �すなわち、本実施形態の接点治具5は、圧電� ��板3の表面に対してパターン電極2側から見� �パターン電極2に近い側に大きいギャップ53� �遠い側に小さいギャップ52が形成されるよう に構成され、これらのギャップ52,53によって� ��ターン電極2と霧化領域30とを離間させてい� ��。

 本実施形態の弾性表面波霧化装置1によれ ば、パターン電極2の霧化領域30側の大小のギ ャップ52,53によって、パターン電極2への液体 の接近を防止できるので、パターン電極2の� �ョートや劣化などの不具合を防止できる。

 以上、各実施形態を説明したが、本発明� ��、上記構成に限られることなく種々の変形� ��可能である。例えば、上述した各実施形態� ��構成を互いに組み合わせた構成とすること� ��できる。