JP5963820B2 - 外部からの電力供給不要な除電除塵装置 - Google Patents
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Description
第1の問題点:この除電除塵装置においては、発電機とバルブとノズルとを単一の流路で接続して発電用に用いたエアーをそのまま除塵用のエアーとして用いているために、発電機とノズルとに同じ流量のエアーが流れる。変動量が少なく回転フィンが過回転にならない発電に好適なエアー流量と、除塵対象によって流量が変動する除塵に好適なエアー流量と、求められる流量特性が異なるにもかかわらず、発電機とノズルとに同じ流量のエアーが流れるために、安定した発電量の確保および/または除塵するために必要十分な流量の確保が難しく、満足できる除電効果および/または除塵効果を発現することが困難である。
である。
本発明は、このような問題点に鑑み、外部からの電力供給が不要な除電除塵装置であって、除電機能および除塵機能を十分に発揮するとともに、小型で低コストで操作性の良好な除電除塵装置を提供することを目的とする。
すなわち、本発明に係る除電除塵装置は、外部からの電力供給が不要な除電除塵装置である。この除電除塵装置は、外部から供給された圧縮エアーを用いて発電する発電ユニットと、発電した電力を電極に印加することにより発生したコロナ放電を用いてエアーをイオン化する放電ユニットと、除電および除塵するためにイオン化したエアーを噴射するノズルユニットとを含む。この除電除塵装置において、外部から供給された圧縮エアーを、前記発電ユニットへ供給される第一圧縮エアーと前記発電ユニットを介さないで前記ノズルユニットへ供給される第二圧縮エアーとに分割したことを特徴とする。
さらに好ましくは、前記第一圧縮エアーの変動量は、前記第二圧縮エアーの変動量よりも小さいように構成することができる。
[除電除塵装置の全体構造]
まず、本発明の実施の形態に係る除電除塵装置1000の全体構造について、図1および図2に示すこの除電除塵装置1000の斜視図、図3および図4に示すこの除電除塵装置1000の三面図ならびに図5に示すこの除電除塵装置1000の機能ブロック図を参照して説明する。この除電除塵装置1000は、操作性および可搬性が良好な小型のガン型の除電除塵装置であるが、本発明は、据え置き型(ガン型ではないノズル型およびバー型)の除電除塵装置であって、たとえば除電除塵装置1000の外部に本実施の形態に係るバルブユニット1100を有するものであっても構わない。
この除電除塵装置1000は、外部からの電力供給が不要な除電除塵装置であって、大略的には、外部から供給された圧縮エアーを用いて発電する発電ユニット1200と、発電した電力を電極(放電針1430)に印加することにより発生したコロナ放電を用いてエアーをイオン化する放電ユニット1400と、除電および除塵するためにイオン化したエアーを噴射するノズルユニット1300とを含む。この除電除塵装置1000においては、外部から供給された圧縮エアーを、発電前エアー配管1020を流れて発電ユニット1200へ供給される第一圧縮エアーとダスター用エアー配管1030を流れて発電ユニット1200を介さないでノズルユニット1300へ供給される第二圧縮エアーとに分割していることを特徴とする。
一エアー配管(発電前エアー配管1020および発電後エアー配管1040)と、第二圧縮エアーが流れる第二エアー配管(ダスター用エアー配管1030)とをさらに含み、発電ユニット1200よりも圧縮エアーの上流側において、第一エアー配管と前記第二エアー配管とがバルブユニット1100において分岐され、発電ユニット1200よりも圧縮エアーの下流側のノズルユニット1300において、第一エアー配管と第二エアー配管とが合流される。
以下において、このような特徴を備えた除電除塵装置1000の詳細な構造(要素技術)について、バルブユニット1100、発電ユニット1200、ノズルユニット1300および放電ユニット1400に分けて説明する。
次に、この除電除塵装置1000のバルブユニット1100の構造について、図1〜図5に加えて、図6に示す二連バルブ1120の断面図および図7に示す二連バルブ1120の動作を説明するための図を参照して説明する。これらの図に示すように、このバルブユニット1100は、大略的には、1入力2出力の二連バルブ1120と、この二連バルブ1120を操作する操作部1110とから構成されており、操作部1110はユーザが操作するダブルアクションの引金(外側の第一引金1112、内側の第二引金1114)で構成されている。
そして、この二連バルブ1120は、入力ポート1024に接続された入力管路1124と、第一出力ポート1026に接続された第一出力管路1126と、第二出力ポート1028に接続された第二出力管路1128と、ユーザの操作により入力管路1124と第一出力管路1126とを連通および遮断する第一弁体1150と、第一弁体1150により入力管路1124と第一出力管路1126とが遮断された状態から連通された状態へ遷移した後において、ユーザの操作による操作量に連動した流量が流れるように入力管路1124と第二出力管路1128とを連通および遮断する第二弁体1160とを含むことを特徴とする。
さらに、特徴的であるのは、この二連バルブ1120は、ユーザの操作により第二出力管路1128における流量が増加するときに第一出力管路1126における流量が減少しないように、第一弁体1150を通過する流量を増加させて第一出力管路1126における流量の変動量を抑制する調整機構としてのニードルピストン1140をさらに含む。ここで、ユーザの操作により第二出力管路1128における流量が増加するときに第一出力管路1126における流量が減少するという現象が想定できる一例としては、第一出力管路1126の管径および第二出力管路1128の管径に対して入力管路1124の管径が十分に大きくない場合であって、操作性と可搬性とを向上させるために小型化を図るこのような除電除塵装置1000においては、通常発生する現象である。
このような特徴を備えたバルブユニット1100の詳細について、以下に説明する。
バルブユニット1100の操作部1110は、ダブルアクションの引金(外側の第一引金1112、内側の第二引金1114)で構成され、第一引金1112を引くことにより、二連バルブ1120の第一弁体1150により入力管路1124と第一出力管路1126とが遮断された状態から連通された状態へ遷移する。さらに、第一引金1112とともに第二引金1114を引くことにより(このとき第一引金1112と第二引金1114とが重なり合い一体化する)、二連バルブ1120の第二弁体1160により、入力管路1124と第二出力管路1128とが遮断された状態からユーザの操作による操作量に連動した流量が流れるように連通された状態へ遷移する。
この二連バルブ1120の入力ポート1024には、エアー配管接続口1012に接続されたエアーホース1010から所定の圧力(0.1〜1.2MPa程度、好ましくは、0.2〜0.6MPa程度)の圧縮エアーが供給される。第一出力ポート1026には発電前エアー配管1020が接続され、第二出力ポート1028にはダスター用エアー配管1030が接続される。
第二弁体1160は、首部1165により連結された先端部1162と後端部1164
とで構成され、首部1165のテーパ側壁1166は、圧縮エアーを漏洩することなく、この二連バルブ1120の内壁を摺動して、第二弁体1160が図6上における左右方向へ移動可能となっている。そして、図7(B)に示すように、第二弁体1160が図6上で右方向へ移動すると、首部1165のテーパ側壁1166と二連バルブ1120のテーパ内壁1180との間に間隙が形成されて、第二弁体1160が開状態になる。
第一弁体1150の先端と第二弁体1160の後端との間隙は、操作部1110が操作されていない状態(すなわち第一弁体1150が閉状態)で、図6に示すように距離Dだけ開いており、この距離Dは、操作部1110であるダブルアクションの引金(第一引金1112、第二引金1114)において、第一引金1112を引いて第二引金1114に当接する(外側の第一引金1112と内側の第二引金1114とが重なり合い一体化する)距離と対応させている。すなわち、外側の第一引金1112を引くことにより、二連バルブ1120の第一弁体1150が図6上の右方向へ移動して、外側の第一引金1112が内側の第二引金1114に当接したときに、二連バルブ1120の第一弁体1150の先端と第二弁体1160の後端とが当接する(距離D=0)。
次に、図7(B)のように第二弁体1160が開状態の場合において、第二出力管路1128における流量が増加するときに第一出力管路1126における流量が減少しないように、第一弁体1150を通過する流量を増加させて第一出力管路1126における流量の変動量を抑制する調整機構としてのニードルピストン1140について説明する。
第一連通管路1122における圧縮エアーの圧力が下がると第一スプリング1136および第二スプリング1138による押し上げ力に抗して、図7(C)に示すように、ニードルピストン1140が図6上において下方へ移動する。
このニードルピストン1140の先端テーパ部1148は、第三連通管路1132の構造(こちらはテーパ形状でない)と相俟って、図6上において、ニードルピストン1140が下方向に移動すればするほど先端テーパ部1148と第三連通管路1132との間隙が広がり、ニードルピストン1140が上方向に移動すればするほど先端テーパ部1148と第三連通管路1132との間隙が狭まる。
第一スプリング1136は、第一連通管路1122における圧縮エアーの圧力低下によりニードルピストン1140を押し下げる力とバランスさせるために、ニードルピストン1140を押し上げる力を発生させて、第一連通管路1122における圧縮エアーの圧力変動に対するニードルピストン1140の上下方向移動量を調整している。
このような構成を備える、バルブユニット1100の二連バルブ1120は、図6に示す第一弁体1150および第二弁体1160が閉状態、図7(A)に示す第一弁体1150が開状態および第二弁体1160が閉状態、図7(B)に示す第一弁体1150および第二弁体1160が開状態、図7(C)に示す第一弁体1150および第二弁体1160が開状態で、第一連通管路1122における圧縮エアーの圧力が下がってニードルピストン1140が下がりニードルピストン1140および第一弁体1150を通過する圧縮エアー流量が増加したり、第一連通管路1122における圧縮エアーの圧力が回復して(上がって)ニードルピストン1140が上がりニードルピストン1140および第一弁体1150を通過する圧縮エアー流量が増加しなくなったりする状態、の4つの態様で動作する。
次に、この除電除塵装置1000の発電ユニット1200の構造について、図1〜図5に加えて、図8に示す発電ユニット1200の側面図、図9に示す回転翼の三面図および図10〜図12に示す他の回転翼の図を参照して説明する。これらの図に示すように、こ
の発電ユニット1200は、大略的には、発電前エアー配管1020と発電後エアー配管1040とに接続されたハウジングケース1210に収納された回転翼1220と、発電機ケース1280に収納された回転電機である発電機1290とから構成されている。
(1)入力ポート1214側から流入してきた圧縮エアーが略90度流れ方向を変更されて出力ポート1218側へ流出し、
(2)圧縮エアーの流れ方向に対して回転軸が垂直であるように構成されることを特徴とする。
さらに、特徴的であるのは、この発電ユニット1200における周速比(回転翼1220の先端速度である周速/圧縮エアーの流速)が2を超えない。
さらに、特徴的であるのは、この発電ユニット1200においては、圧縮エアーの圧力が0.1〜1.2MPaで流量が50〜600リットル/分、かつ、回転円板の半径が5〜50mmである場合に、回転軸の回転数が50000rpm以下である。
この発電ユニット1200は、高圧の圧縮エアーを用いて小型の回転翼を、過回転を抑制しつつ、かつ、回転効率を低下させないこと等を目的として、上述した(1)および(2)の特徴を備える。
入力ポート1214側から流入してきたエアーが略90度流れ方向を変更されて出力ポート1218側へ流出することにより、図8の領域1212において圧縮エアーの運動エネルギーを回転翼1220のブレード1222が受けて回転翼1220の回転エネルギーへエネルギー変換される。
図8に示すように、この発電ユニット1200においては、小さいハウジングケース1210および回転翼1220へ高圧の圧縮エアー(比較的高圧な1.2MPa程度までの圧縮エアー)を流入させると、図8に斜線で示す回転翼1220内の領域1213に想定外の乱流が発生し、その乱流が下流側へ流れ乱流Tが発生する。この乱流Tにより、この発電ユニット1200における本来の流れ(入力ポート1214から出力ポート1218へ向かう主流)とは逆方向の矢示Aで示すエアーAおよび矢示Bで示すエアーBが発生する。回転効率を低下させず逆回転を抑制するためには、好ましくは、流入させた圧縮エアー(主流)の圧力>エアーBの圧力>>>エアーAの圧力である。図8に示す構成におい
ては、複数の回転翼1220の中の1/4が逆回転方向の力が作用して、他の3/4が順回転方向の力が作用する。エアーBが作用している領域においては、回転翼1220を通過した後に発生したエアーBが、入力ポート1214から流入してくる入力エアー(主流)と合流することにより、さらに順回転方向の回転を強化する。
さらに、ハウジングケース1210のハウジング内壁1216(上側)と回転翼1220のブレード1222の先端部とにより、入力ポート1214側と出力ポート1218側とが遮断され、出力ポート1218側から入力ポート1214側への逆流(エアーA)を抑制できて、逆回転抑制に貢献している。
図9に示す回転翼1220、図10に示す回転翼1240、図11に示す回転翼1250、および、図12に示す回転翼1260のいずれも、回転軸と垂直な平面を備えた回転円板1224に、曲面形状を備えた複数のブレードが立設され、上述した(1)および(2)の特徴を備える。なお、回転円板1224は回転軸と垂直な平面を備えたものに限定
されるものではない。
そして、いずれの回転翼を用いた場合であっても、この発電ユニット1200における周速比が2を超えることはなく、圧縮エアーの圧力が0.1〜1.2MPaで流量が50〜600リットル/分、かつ、回転円板の半径が5〜50mmである場合に、回転軸の回転数が50000rpm以下である。
次に、この除電除塵装置1000の放電ユニット1400の構造について、図5を参照して説明する。なお、放電ユニット1400の放電針1430の支持構造についてはノズルユニット1300の構造において後述する。
放電ユニット1400は、発電後エアー配管1040を通ってきた圧縮エアーをイオン化する。放電ユニット1400は、発電機1290に接続され発電された電力の供給を受ける制御基板1410と、制御基板1410に接続され発電機1290により発電された電力に基づいて高圧電力を発生させる高圧電力発生基板1420と、高圧電力発生基板1420に接続され高圧電力が印加されることによりコロナ放電を発生させる放電針1430とにより構成される。
[ノズルユニットの構造]
次に、この除電除塵装置1000のノズルユニット1300の構造について、図1〜図5に加えて、図13に示すノズルユニット1300の断面図、図14に示すノズルユニット1300の部分的な斜視図、図15に示すノズルユニット1300の部分的な三面図、図16に示すノズルユニット1300のさらに部分的な断面図および拡大図、ならびに、図17に示すキャップ1370の三面図および断面図を参照して説明する。
ている。
このように、第一管路である非直管部1330は非直管形状であって、第二管路1316は直管形状である。
このノズルユニット1300においては、第一入力孔1334には発電後エアー配管1040が、第二入力孔1318にはダスター用エアー配管1030が、それぞれ接続される。
まず、図13を参照して、上述した放電ユニット1400の放電針1430の支持構造について説明する。放電針1430は、放電針支持体1360により支持され、放電針支持体1360は、セラミック製の筒体(セラミック筒)1364と、その筒体1364の外周の中央付近に嵌着された金属製の筒体(金属筒)1362とから構成される。セラミック筒1364の上流側に放電針1430の保持体1432を嵌合することにより支持され、セラミック筒1364の下流側は、非直管部開孔1332からの圧縮エアーが放電針1430側へ流れるように、接続孔1326へ嵌入される。
図14に、整流板1310における第一圧縮エアー(発電側)および第二圧縮エアー(ダスター側)の流れを矢示で示す。この整流板1310における、第一圧縮エアーの流れは、G(1)からG(2)へ流れ、第二圧縮エアーの流れはD(1)からD(2)へ流れる。
このように、整流板1310においては、第一圧縮エアーは、流れの方向が変化されて第一ノズル(先端部1313)へ向かうのに対して、第二圧縮エアーは、流れの方向が変化されることなく第二ノズル1340へ向かう。
図15(A)および図16(C)に示すように、第二ノズル1340は、中心部1380を点対称の中心として、複数(ここでは6個)のノズル孔1342が設けられ、ノズル孔1342の間にはノズル孔1342の数に対応した負圧溝1346が設けられている。高圧高速でノズル孔1342から噴出される第二圧縮エアーにより発生する負圧をこの負圧溝1346により整流してこの負圧溝1346に沿った負圧により第一ノズル(先端部1313)から噴出される第一圧縮エアーを効率的に吸引する。
以上のような構造を備えた、本実施の形態に係る除電除塵装置1000の作業動作について、図18および図19に示すこの除電除塵装置1000の動作を説明するための図(および図7)を参照して、説明する。
図18に示すように、ユーザがこの除電除塵装置1000を手に取って、除電除塵対象物へ除電除塵装置1000の先端(第二ノズル1340)を向けて、時刻t(1)において、ユーザが外側の第一引金1112を引くと、二連バルブ1120が図6に示す状態から図7(A)に示す状態へ移行して、発電ユニット1200へ第一圧縮エアーが流れ始める。
作を発現する除電除塵装置に限定されるものではない。
時刻t(11)で除塵のために第二圧縮エアーの噴出流量を増加させている途中の時刻t(12)において、第二引金1114を急激に開くと、第一連通管路1122における圧縮エアーの圧力が下がる。このため、時刻t(12)において、第一スプリング1136および第二スプリング1138による押し上げ力に抗して、図7(C)に示すように、ニードルピストン1140が図6上において下方へ移動する。ニードルピストン1140が下方向に移動すればするほど先端テーパ部1148と第三連通管路1132との間隙が広がり第一弁体1150を通って発電ユニット1200へ供給される第一圧縮エアーが減少しないように調整される。
[作用効果]
以上のようにして、本実施の形態に係る除電除塵装置1000によると、
第1の特徴として、発電用に用いる圧縮エアーと除塵用の圧縮エアーとを分割して、
第2の特徴として、エアー流路を2系統に分割するためにバルブユニットとして調整機構を備えたバルブユニットを採用して、
第3の特徴として、高圧圧縮エアーをエネルギー源とした小型の発電ユニットを採用して、
第4の特徴として、流速が異なる2系統以上の圧縮エアーを合流させて噴出するノズルユニットを採用して、
外部からの電力供給が不要な除電除塵装置を実現したので、除電機能および除塵機能を十分に発揮するとともに、小型で低コストで操作性の良好な除電除塵装置を提供することができる。
図される。
1100 バルブユニット
1110 操作部(第一引金1112、第二引金1114)
1120 二連バルブ
1122 第一連通管路
1124 入力管路
1126 第一出力管路
1128 第二出力管路
1130 第二連通管路
1132 第三連通管路
1140 ニードルピストン(調整機構)
1200 発電ユニット
1210 ハウジングケース
1216 ハウジング内壁
1220、1240、1250、1260 回転翼
1224 回転円板
1280 発電機ケース
1290 発電機
1300 ノズルユニット
1310 整流板
1313 先端部(第一ノズル)
1316 直管路(第二管路)
1320 支持円板
1330 非直管部(第一管路)
1340 第二ノズル
1360 放電針支持体
1370 キャップ
1380 溝
1390 ノズルケース
1400 放電ユニット
1410 制御基板
1420 高圧電力発生基板
1430 放電針
Claims (5)
- 外部からの電力供給が不要な除電除塵装置であって、
除電除塵装置は、
外部から供給された圧縮エアーを用いて発電する発電ユニットと、
発電した電力を電極に印加することにより発生したコロナ放電を用いてエアーをイオン化する放電ユニットと、
除電および除塵するためにイオン化したエアーを噴射するノズルユニットとを含み、
除電除塵装置において、外部から供給された圧縮エアーを、発電ユニットへ供給される第一圧縮エアーと発電ユニットを介さないでノズルユニットへ供給される第二圧縮エアーとに分割し、発電ユニットよりも圧縮エアーの下流側において、第一圧縮エアーと第二圧縮エアーとが合流されることを特徴とする、除電除塵装置。 - 除電除塵装置は、第一圧縮エアーが流れる第一エアー配管と、第二圧縮エアーが流れる第二エアー配管とをさらに含み、
発電ユニットよりも圧縮エアーの上流側において、第一エアー配管と第二エアー配管とが分岐され、
発電ユニットよりも圧縮エアーの下流側において、第一エアー配管と第二エアー配管とが合流されることを特徴とする、請求項1に記載の除電除塵装置。 - 第一エアー配管と第二エアー配管とが合流するよりも圧縮エアーの上流側において、放電ユニットにより第一圧縮エアーおよび第二圧縮エアーの少なくともいずれかがイオン化されることを特徴とする、請求項2に記載の除電除塵装置。
- 第一圧縮エアーの変動量は、第二圧縮エアーの変動量よりも小さいことを特徴とする、請求項1〜請求項3のいずれかに記載の除電除塵装置。
- 第二圧縮エアーの流量は、ユーザの操作量に応じて変化することを特徴とする、請求項1〜請求項4のいずれかに記載の除電除塵装置。
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- 2015-06-11 KR KR1020150082432A patent/KR20160026657A/ko unknown
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