JP2015200454A - 霧発生装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】リング状の霧を放出できる霧発生装置を供給する。【解決手段】加湿機能を含む霧発生装置1は、複数の供給口31が周囲に均等な間隔で設けられ、霧を出力する開口32が中央に設けられた霧化室30と、複数の供給口31から同期して断続的に霧化室30に空気19を供給する複数の第1の加圧ユニット10と、複数の第1の加圧ユニット10を介して霧化室30に連続して空気29を供給する第2の加圧ユニット20とを有する。【選択図】図2
Description
本発明は、霧を発生する装置に関するものである。
特許文献1には、より大きく、より霧の濃度の高い渦輪を形成できる渦輪発生装置を提供することが記載されている。渦輪発生装置は、水を入れると内部に水面が形成される容器と、水面の上で、この水面の全体を覆うように容器の側壁内面に沿って上下する蓋であって、渦輪を放出する開口を備えた蓋と、蓋を上下に駆動する駆動ユニットと、水面に浮いて水を霧化し、水面と蓋との間の空間に霧を充満させる超音波振動子とを有する。
霧をリング状の塊(以下、渦輪と呼ぶことがある)として放出する装置は、リング状の霧が飛び出して消滅する様子を見て楽しむことができるとともに、加湿器としての機能を得ることができる。このような霧をリング状にして出力する装置において、より径の大きな渦輪を安定して出力できる装置が要望されている。
本発明の一態様は、複数の供給口が周囲に均等な間隔で設けられ、霧を出力する開口が中央に設けられた霧化室と、複数の供給口から同期して断続的に霧化室に空気を供給する複数の第1の加圧ユニットとを有する霧発生装置である。複数の供給口から同期して断続的に霧化室に空気を供給して霧化室を断続的に加圧することにより中央の開口からリング状の霧を放出できる。
霧発生装置は、複数の第1の加圧ユニットを介して霧化室に連続して空気を供給する第2の加圧ユニットを有することが望ましい。霧化室で生成される霧をリング状に出力するとともに連続して出力することができ、加湿器としての性能を向上できる。また、霧化室から第1の加圧ユニットを通って霧が外界に出力することも抑制できる。
複数の供給口のぞれぞれは、中央の開口に対して下向きに空気を吹き出す手段を含むことが望ましい。複数の供給口から供給される空気が霧化室で互いに衝突して乱流化することを抑制でき、リング状の霧を生成しやすい。
複数の第1の加圧ユニットのそれぞれは、対応する供給口に空気を供給するように往復動するフィンを含み、複数の第1の加圧ユニットのフィンを同期して駆動する駆動ユニットを有することが望ましい。複数の第1の加圧ユニットに分散配置された複数のフィンを同期して駆動する方法は、霧化室を断続的に加圧するのに適している。
さらに、霧発生装置は、中央の開口に一方の端部が繋がる筒状部材を有し、筒状部材は、同心円状に配置された内筒部と外筒部とを含み、内筒部は、霧化室から出力された霧が通過し、外筒部と内筒部との間に霧化室に供給される液体が蓄積される液タンクを含むことが望ましい。液タンクの内側を、霧を通過させて外界に出力させることができる。
筒状部材の他方の端部は、内筒部の端の開口径を縮めるオリフィスと、内筒部から出力された霧が液化した液体を受けて霧化室に戻す受け皿とを含んでもよい。オリフィスを設けることにより差圧を発生させることでリング状の霧をさらに安定して出力でき、その際に液化した液体を回収できる。
図1に霧を発生して周囲を加湿する加湿器(霧発生装置)の外観を示している。この加湿器1は、霧化室を内蔵した本体2と、本体2の上に搭載され円筒状の給水タンク3とを有し、給水タンク3の内部を通過して外界に霧9を出力する。加湿器1はさらに、円筒状の給水タンク3の内部を通して断続的にリング状の霧(渦輪)8を出力する。
図2に、加湿器1の概略構成を断面図により示している。図3に、加湿器1の本体2のさらに詳しい構成を、斜視図を用いて示している。また、図4に、加湿器1をいくつかの構成要素に展開した様子を示している。
本体2は、壺状で、中央に霧化室30を含み、その周囲に、複数、本例では6つの第1の加圧ユニット10が配置されている。本体2は、複数の供給口31が周囲に均等な間隔で設けられ、霧を出力する開口32が中央に設けられた霧化室30と、複数の供給口31から同期して断続的に霧化室30に空気19を供給する複数の第1の加圧ユニット10と、複数の第1の加圧ユニット10を介して霧化室30に連続して空気29を供給する第2の加圧ユニット20とを有する。
霧化室30は、上方が開口32となった円筒状の周壁33を含み、下部が水室34であり、水室34の下側に設けられた超音波振動子36により霧化された霧が上部の貯霧室35に蓄積される。周壁33の貯霧部35の下側に等間隔で6つの供給口31が設けられており、貯霧部35の霧が供給口31から供給される空気19および29により押し上げられて開口32から出力される。開口32には、水滴受け用の板39が配置されており、超音波振動子36により水が開口32を超えて吹き上がるのを抑制している。
それぞれの第1の加圧ユニット10は、対応する供給口31に空気19を断続的に供給するように往復動するフィン(扇)12を含む。本体2の霧化室30の下方に、フィン12を同期して駆動する駆動ユニット40が配置されている。なお、本例では、6つの供給口31が60度ピッチで配置され、6つの第1の加圧ユニット10を備えた加湿器1を例に説明しているが、供給口31は霧化室30に対し複数個所から均等に空気を供給できるように配置されていればよく、供給口31および第1の加圧ユニット10の数は6つに限定されず、7つ以上であってもよく、5つ以下であってもよい。
第2の加圧ユニット20は、本体2の底面(底板)5に搭載されたファン22を含み、底面5に設けられた吸引口5aを介して外気を吸引して霧化室30に供給し、霧化室30を連続的に加圧する。
本体2の上に搭載された給水タンク3は、上下方向に延びた透光性の円筒状パーツ50であり、同心円状に配置された内筒部51と外筒部52とを含む。内筒部51は中空で、霧化室30の中央の開口32と一方の端(下端)58が繋がり、霧化室30から出力された霧8および9が内筒部51の内部の吐出路55を通過して他方の端(上端)59から出力される。外筒部52と内筒部51との間の空間が霧化室30に供給される液体、本例では水が蓄積される液タンク(給水タンク、貯水タンク)3となっている。
加湿器1は、さらに、給水タンク3の上に取り付けられた霧受皿60を含む。霧受皿60は上方が広いコーン状の皿であり、給水タンク3の内部の吐出路55の上端59に繋がり、加湿器1から出力された霧9が液化した水を吐出路55を通して霧化室30に戻す。霧受皿60で受けた水は給水タンク3に戻してもよい。
霧受皿60の内部には、吐出路55の内径よりも若干径が小さい霧径制御穴62を備えたオリフィス(絞り)64が配置されている。霧径制御穴62が加湿器1の最終の吐出口となっており、吐出口62の径を若干絞って吐出口62の内外で若干の差圧を発生させることによりリング状(ドーナッツ状)の霧8にリングの断面方向の回転を与えやすく、より安定したリング状の霧8を放出できる。吐出口62のサイズはたとえば20〜100mmであり、加湿器1は、リング径が20〜100mmの比較的大きなリング状の霧8を出力できる。この加湿器1は、特にリング径が30〜100mm、さらに好ましくは50〜100mmのリング状の霧8を出力するのに適している。
加湿器1においては、給水タンク3に蓄えられた水7が給水タンク3の下端に設けられた給水口(サイフォンキャップ)57を介して霧化室30の下側の水室34に供給される。水室34の水7は超音波振動子36により霧化され霧化室30の上部の貯霧部(貯霧室)35に蓄積される。貯霧部35の霧6は、複数の供給口31から連続的に供給される空気29により連続的に上部の開口32から吐出路55に放出される。連続して供給される空気29により吐出路55を押し上げられる霧9は、上部の吐出口62から外界(外部、室内)に連続的に放出され、吐出口62の近傍で気化して、加湿器1が設置された室内を加湿する。
空気29は、本体2の底面5に取り付けられた第2の加圧ユニット20であるファン22により外界から本体2の内部に吸引され、第1の加圧ユニット10の内部を通って供給口31から霧化室30に連続して供給される。
貯霧部35の霧6は、複数の供給口31から同期して断続的に供給される空気19により、定期的に塊となって上部の開口32から吐出路55に放出される。霧の塊8は、吐出口62からリング状の霧8となって外界に放出され、数10cmまたは数m程度上昇した後に、加湿器1が設置された室内を加湿する。したがって、加湿器1は、加湿器1の近傍のみならず、加湿器1から離れたところに霧を塊8の状態で届けることが可能であり、設置された室内の広い範囲の湿度を積極的に上げることができる。また、リング状の霧8が加湿器1から放出されて蒸発して消滅する現象を楽しむことができる。
図4に展開して示すように、複数の供給口31から同期して断続的に空気19を供給する第1の加圧ユニット10のそれぞれは、対応する供給口31に向かって前後に往復動するフィン(送風フィン)12と、フィン12が内部で往復動するフィンケース11と、フィンケース11にフィン12を回転可能に取り付ける回転軸13と、フィン12が回転軸13の周りに供給口31の方向(前方)に回転するように押圧するコイルバネ14とを含む。
フィン12は回転軸13の周りに回転するアーム15の一方(上側)に取り付けられている。フィン12は、紙、布、樹脂薄膜あるいは薄板などの軽量でありながら、空気を供給口31に向かって加圧できる部材により形成されている。フィン12はフィンケース11の内部で前後に動くように、フィン12とフィンケース11との間に適当な隙間が確保されるように収納される。フィンケース11は下側が本体2に開放されており、ファン22から供給された空気29がフィン12とフィンケース11との隙間を通って連続的に供給口31から霧化室30に供給される。
フィン12は、アーム15を介して、本体2に収納された駆動ユニット40により駆動される。駆動ユニット40は、カム41と、カム41と繋がったギア42と、ギア42を回転するモーター43と、回路基板49とを含む。カム41は周方向に突き出た6つの爪45を含み、爪45の進行方向(本例では時計方向)の面45aは湾曲して徐々に外側に突き出てカム41が回転するとアーム15の上側を外側へ押し、爪45の反進行方向(本例では反時計方向)の面45bは半径方向に延びてカム41が回転するとアーム15を一気に開放するようになっている。
アーム15の上側がカム41により押されると、フィン12は後方へ徐々に旋回し、アーム15がカム41から解放されると、コイルバネ14によりフィン12は前方(供給口31の方向)へ一気に旋回する。したがって、フィン12により加圧された空気19が一気に霧化室30に供給される。カム41の6つの爪45により6つの第1の加圧ユニット10のフィン12がそれぞれ同期して上記のように駆動される。したがって、6つの第1の加圧ユニット10から6つの供給口31を介して、同期して断続的に空気19が霧化室30に供給される。
フィン12が後方に旋回する際に供給口31が負圧になり霧化室30から第1の加圧ユニット10に霧が逆流する可能性がある。加湿器1においては、第2の加圧ユニット20により第1の加圧ユニット10の内部が加圧されており、連続的に空気29が供給口31から霧化室30に供給される。したがって、霧が逆流し、本体2の底面5などから外に霧が漏れ出すことがない。
霧化室30の周壁33に設けられた供給口31は円形である。このため、第1の加圧ユニット10から供給口31を通って霧化室30に断続的に供給される空気19により霧化室30の内部で、個々の供給口31に対応して小さなリング状の霧が同期して形成され、上部の開口32から出る際に、これらの小さなリング状の霧が合体して大きくなる現象がみられる。したがって、供給口31は円形、楕円形などであることが望ましく、供給口31の縁や角で断続的に供給される空気19の流速が変化したり、乱流となった空気19が霧化室30に供給されることは好ましくない。
供給口31の霧化室30の側には、空気19を開口32に対して下向きに吹き出す(偏向する)ガイド38が設けられている。6方向に均等に設けられた供給口31から同期して、霧化室30の中心に向けて供給される空気19を下側に偏向することにより、霧化室30の内部で空気19が衝突し、あるいは干渉して霧化室30で乱流が発生することを抑制できる。
リング状の霧、特に、径が50mm前後あるいはそれ以上の比較的大きなリング状の霧8を出力するためには、霧化室30を均等に加圧することが望ましく、空気を供給して加圧する際には、乱流ではなく、層流または静圧に近い状態で、比較的短時間に空気を供給して霧化室30を加圧することが要求される。このため、霧化室30の周囲に連続した一枚もののフィンを配置して上下等に動かすことが検討された。しかしながら、サイズの大きなリング状の霧を出力するためには霧化室30も大型となり、その周囲に一枚ものの大きなフィンを配置して均等に駆動することは難しく、そのようなフィンを製造することもコスト的に難しい。
この加湿器1においては、発想を変え、霧化室30の周囲に複数の第1の加圧ユニット10を分割して配置し、それらを同期して駆動することにより、フィン12を小型化するとともに、霧化室30に均等に圧力を加えられるようにしている。フィン12を分割して小型化することにより、個々のフィン12で風を安定して発生させることができ、複数の供給口31から均等な量の空気19を断続的に霧化室30に対し乱流化させずに供給できる。また、フィン12を小型化することにより、アーム15に布等を貼るような簡易な構成でフィン12を提供でき、低コストで加湿器1を供給できる。
供給口31の霧化室30の側に設けられたガイド(偏向板)38は上側が固定され、下側が開放された薄膜であってもよく、空気19または29により薄膜が押されて、それらの空気が下向きに霧化室30に供給されるようにしてもよい。薄膜は弁(一方向弁)としても機能するので、霧化室30から霧が第1の加圧ユニット10の側に逆流することを防止できる。
なお、この加湿器1においては、本体2の上に円筒状で透明な給水タンク3を取り付け、給水タンク3の中を霧8および9を通過させて給水タンク3の上から外界に霧8および9が放出されるようにしている。透明な給水タンク3を介して内部を通過する霧の動きを見ることが可能であり、LED照明などを給水タンク3に配置して、霧の動きをさらに見やすくすることも可能である。また、給水タンク3には色つきの水を入れたり、香りがついた水を入れたり、殺菌効果を含む成分を含む水を入れることができる。
給水タンク3は、本体2の下部、本体2の内部あるいは本体2から分離して設けることも可能であり、本体2の上部の開口32から霧8および9を放出するようにしてもよい。
また上記では霧を発生することにより周囲あるいは装置が設置された室内を加湿する加湿器により本発明を説明しているが、加湿機能とともに、あるいはそのような機能より、リング状の霧の動きを楽しむ装飾具、インテリア、オブジェとして使用することも可能である。
1 加湿器、 2 本体、 3 給水タンク
Claims (6)
- 複数の供給口が周囲に均等な間隔で設けられ、霧を出力する開口が中央に設けられた霧化室と、
前記複数の供給口から同期して断続的に前記霧化室に空気を供給する複数の第1の加圧ユニットとを有する霧発生装置。 - 請求項1において、前記複数の第1の加圧ユニットを介して前記霧化室に連続して空気を供給する第2の加圧ユニットを有する霧発生装置。
- 請求項1または2において、前記複数の供給口のぞれぞれは、前記開口に対して下向きに空気を吹き出す手段を含む、霧発生装置。
- 請求項1ないし3のいずれかにおいて、前記複数の第1の加圧ユニットのそれぞれは、対応する供給口に空気を供給するように往復動するフィンを含み、
前記複数の第1の加圧ユニットのフィンを同期して駆動する駆動ユニットを有する、霧発生装置。 - 請求項1ないし4のいずれかにおいて、前記開口に一方の端部が繋がる筒状部材を有し、
前記筒状部材は、同心円状に配置された内筒部と外筒部とを含み、
前記内筒部は、前記霧化室から出力された霧が通過し、
前記外筒部と前記内筒部との間に前記霧化室に供給される液体が蓄積される液タンクを含む、霧発生装置。 - 請求項5において、前記筒状部材の他方の端部は、前記内筒部の端の開口径を縮めるオリフィスと、前記内筒部から出力された霧が液化した液体を受けて前記霧化室に戻す受け皿とを含む、霧発生装置。
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