JP6082724B2 - スプレーノズルおよび該スプレーノズルを備えた加湿器 - Google Patents

Description

本発明は、スプレーノズルおよび該スプレーノズルを備えた加湿器に関し、水に空気を混合噴射して霧を発生させるスプレーノズルにおいて、少ない空気量で微細な霧を大量に発生させると共に、噴口に水滴が付着するのを防止し水垂れが発生しないスプレーノズルとするものである。

従来より、工業用、農業用を含めてあらゆる分野において、所要の湿度に保持するために加湿器が用いられ、該加湿器に装備したスプレーノズル（以下、ノズルと略称する）から噴霧して湿度を保つようにしている。該加湿用のノズルからは、圧力空気からなる気体と水からなる液体とを混合した気液混合液を所要圧力で噴霧し、噴霧する水滴を微粒化している。このように、ノズルからの噴霧を微粒化すると共に噴霧範囲を広げるためには、圧力空気を供給する必要があるためエネルギーを消費し、該エネルギーの消費量を抑制することが求められている。かつ、噴口から噴射する水滴が噴口周縁に付着して水垂れが生じるのを防止することも求められている。

この種の加湿器として、本出願人は特開平５−７９６６４号公報において、加湿器の貯水室に溜めておく水を可能な限り少なくし、常時、水道管より新鮮な水を供給することで、細菌の発生、増殖を１００％抑えることができる加湿器を提供している。
該加湿器には、図１０に示すように、対向配置した一対の噴口１００と１０１を備えたスプレーノズルノズル１１０を装着し、前記対向配置した噴口１００と１０１から噴射する霧同士を衝突させて、水滴を微粒化している。

この加湿器は種々の利点を有するものであるが、改良の余地がある。即ち、噴口１００と１０１とから気液混合液を噴霧する際、供給する圧力空気量を低減してエネルギー消費量を減少すると、霧が粗くなり噴口周辺に水滴が付着しやすくなる。この噴口１００、１０１の周縁に付着した水滴を除去せずに付着した状態のままにすると、水滴がボタ落ちする問題が発生する。

特開平５−７９６６４号公報

本発明は、前記問題を解消せんとするもので、圧力空気の供給量を低減しながら微細な霧を大量に発生できるようにして省エネルギー化を図ると共に、噴口周縁に水滴が付着しにくくし、噴口周縁から水垂れを発生させないスプレーノズル、および該スプレーノズルを備えた加湿器を提供することを課題としている。

前記課題を解決するため、第一の発明として、
ノズル本体の中心軸線上の噴射側先端に配置する第一噴口を備え、該第一噴口を設けた前記ノズル本体の噴射側端面の両側より噴射側へ外拡がり傾斜して突出した分岐路を備え、該分岐路の先端に前記中心軸線の延長線に向けて互いに向き合うように逆方向へ傾斜させた屈折部を備え、これら屈折部の先端に対向配置する第二噴口と第三噴口を備え、
前記第二噴口および第三噴口は円形とし、該第二噴口および第三噴口から水と空気との気液混合流体を噴射させる一方、前記第一噴口は長円または楕円形状とし、該長円または楕円形状は前記対向配置する前記第二噴口と第三噴口とを結ぶ直線方向と直交する方向を長寸とし、該第一噴口から空気のみを噴射させ、
前記第一噴口から噴射する空気を前記中心軸線上で前記第二噴口および第三噴口から噴射する気液混合流体と衝突させて水滴を微粒化し、かつ、前記第二、第三噴口から噴射する水滴を前記第一噴口から噴射する空気で吹き飛ばす構成としていることを特徴とするスプレーノズルを提供している。

本発明では、対向配置する第二、第三噴口から噴射する水と圧力空気とを混合した気液混合流体の霧を、第一噴口から噴射する圧力空気と衝突させ、該衝突時により超音波を発生させて微細な霧を大量に発生させている。かつ、第一噴口を長円形状または楕円形状の噴口として、該第一噴口から噴射する圧力空気により第二、第三噴口から噴射される水滴を噴霧方向と直交方向に吹き飛ばし、該第二、第三噴口の周縁から離れる方向に水滴を吹き飛ばしている。このように、第二、第三噴口から噴射する水滴が噴口周縁に付着するのを第一噴口から噴射する圧力空気で防止でき、第二、第三噴口周縁からの水垂れ発生を防止できる。

前記従来例の図１０に示す従来の対向配置する２つの噴口から噴射する霧を衝突させる場合と比較して、ノズル本体の中心軸線に位置する第一噴口から噴射する圧力空気を前記衝突する第二、第三噴口からの霧と一点で衝突させることで、前記従来例より水滴をより微粒化でき、大量に霧を発生させることができる。言い換えれば、第一〜第三噴口から噴射する圧力空気の圧力を上げたり、圧力空気の噴射量を増大させることなく、圧力空気を三方から衝突させることで、超音波振動で微細な霧を大量に発生させることができる。その結果、供給する圧力空気量を低減でき、エネルギーの消費量を低減でき、かつ、前記のように水を噴射する第二、第三噴口周縁の水滴付着を防止できる。

前記第二、第三噴口はいずれも円形の中央水噴口から噴射する水の回りに、前記中央水噴口を囲む円環状空気噴口から噴射する圧力空気を外部混合し、
かつ、前記第二噴口および第三噴口から噴射する空気量は同量とし、かつ、該第二噴口および第三噴口から噴射する空気量が１０ＮＬ／ｍｉｎ未満であると、該第二噴口および第三噴口から噴射する空気量より前記第一噴口から噴射する空気量を多くしていることが好ましい。
一方、前記第二噴口および第三噴口から噴射する空気量が１０ＮＬ／ｍｉｎ以上であると、前記第一噴口から噴射する空気量は前記第二噴口および第三噴口から噴射する空気量以下とすることが好ましい。
また、前記のように、第一噴口は、対向配置する前記第二噴口と第三噴口とを結ぶ直線方向と直交する方向を長寸とした長円または楕円形状としている。
このように、第一噴口はノズル本体の中心軸線の延長方向、即ち、第二噴口および第三噴口の噴射方向と直交方向を長寸とする長円または楕円形状としている。

前記のように、水と圧力空気とからなる気液混合流体、即ち、霧を噴射する第二、第三噴口では、水と圧力空気とを外部混合して、噴口での目詰まり発生を抑制している。かつ、圧力空気のみを噴射する長円または楕円形状の第一噴口では、前記のように、その長寸方向を対向配置する第二、第三噴口を結ぶ直線に対して直交方向、即ち、第二、第三噴口からの噴射方向と直交方向としている。これにより、第一噴口からの圧力空気により、第二、第三噴口から噴射する水滴が該第二、第三噴口の周縁に吹き返されて周縁に付着するのを防止し、第二、第三噴口の周縁から水滴を離れる方向に吹き飛ばして水滴の付着を確実に防止している。

前記第一噴口の長寸方向の孔長（ＨＬ）と短寸方向の孔幅（ＨＷ）との関係を、孔長／孔幅（ＨＬ／ＨＷ）を１．２以上２．０未満とし、かつ、
前記第一、第二、第三噴口は前記ノズル本体に設けた各円錐状噴射部の頂面部分に設け、前記第一噴口は前記第二噴口と第三噴口の円錐状噴射部の基端部を結ぶ直線より前記衝突点側へ突出していることが好ましい。
このように、第一噴口を第二、第三噴口に対して近接配置すると、対向する２方向からの噴霧の中心に圧力空気を強く衝突させて効果的に超音波を発生させ、微粒化を促進して大量に霧を発生させることができることを、本発明者は実験より知見した。

また、前記衝突点を支点として前記第一噴口の中心線と第二噴口の中心線とが成す角度と、前記第一噴口の中心線と第三噴口の中心線とが成す角度とは同等とすると共、該角度θ１を９０°〜４０°、好ましくは７０°〜６０°としてる。
前記第二、第三噴口と前記衝突点までの距離Ｌ１は同等とすると共に、前記第一噴口から前記衝突点間での距離Ｌ２はＬ１×１．０〜２．０としていることが好ましい。

第二噴口と第三噴口から噴射する噴霧を前記角度で衝突させ、かつ、第二噴口と第三噴口と等角度間隔の前記第一噴口から衝突点に向けて圧力空気を噴射して衝突させると、第二、第三噴口から噴射した霧と第一噴口からの圧力空気を均等に衝突させることができ、噴霧中の水滴の微粒化を均等に行うことができる。かつ、前記角度で二方向からの噴霧と中央の一方向からの圧力空気とを１点で衝突させることにより、衝突時に超音波を発生させて水滴の更なる微粒化が図れることを、本発明者は実験により知見した。
特に、前記第二、第三の噴口からノズル本体の中心軸線に向けて角度９０゜〜４０°で噴霧し、その中心の中心軸線上に第一噴口から噴射する圧力空気を衝突させることで、衝突時に発生する超音波により微粒化が促進し、大量の霧を発生できることを本発明者は実験により知見した。
前記第二、第三の噴口からの噴霧がなす角度が大きくなると、噴霧の飛距離が短くなり、噴口周縁への水滴が付着しやすくなるが、第一噴口を長円または楕円とし、第二、第三噴口からの水滴が第一噴口から噴射する圧力空気で第二、第三噴口側に吹き返されず、離れた方向に吹き飛ばしているため、第二、第三噴口の周縁に水滴が付着するのを防止できる。

前記第二、第三噴口から噴射する気液混合流体は、水圧を０〜０．５ＭＰａ、空気圧を０〜１．０ＭＰａの範囲とし、前記第二、第三噴口から噴射する気液混合流体の気水比（空気／水）を２００〜２０００とすることが好ましい。
また、前記のように、第二、第三噴口から噴射する空気供給量が１０ＮＬ／ｍｉｎ未満であると、該第二、第三噴口からの空気供給量より前記第一噴口からの空気供給量を多くし、
前記第二、第三噴口から噴射する空気供給量が１０ＮＬ／ｍｉｎ以上であると、前記第一噴口からの空気供給量を前記第二、第三噴口からの空気供給量以下とすることが好ましい。

本発明のスプレーノズルでは、ノズル本体に設ける１本の主気体通路を噴射側で３本の分岐気体通路に分岐して前記第一、第二、第三噴口へ流通させ、ノズル本体に設ける２本の液体通路または１本の主液体通路を噴射側で２本に分岐した分岐液体通路を前記第二、第三噴口に流通させている。
気体通路に供給する圧力空気はコンプレッサーから供給し、液体通路に供給する水は水道水または純水が好ましい。

前記のように、第二、第三噴口から噴射する空気供給量が１０ＮＬ／ｍｉｎ以上で噴霧量が多いスプレーノズルの場合には、第二、第三噴口周縁に水滴が付着しにくく、かつ、第一噴口から噴射する空気供給量を少なくしても、衝突点での霧の発生量が多いため、第一噴口より噴射する圧力空気量を第二、第三噴口から噴射する圧力空気量より少なくして、消費エネルギーおよびコストの低減を図ることが好ましい。
一方、第二、第三噴口から噴射する空気供給量が１０ＮＬ／ｍｉｎ未満と少ない小型のスプレーノズルの場合には、第二、第三噴口周縁に水滴が付着しやすくなり、かつ、第一噴口から噴射する空気供給量を多くして衝突点での霧の発生量を多くすることが好ましいため、第一噴口より噴射する圧力空気量を第二、第三噴口から噴射する圧力空気量より多くすることが好ましい。
上記第一、第二、第三噴口への供給空気量の調整は、例えば、大型のスプレーノズルと小型のスプレーノズルとで、第一噴口へ連通させる分岐気体通路、第一、第二、第三噴口の断面積を相違させている。

第二の発明として、前記第一の発明のスプレーノズルを備えた加湿器を提供している。 該加湿器は、貯水室を形成しているケーシング内にフロートを収容すると共に、該ケーシングの開口を閉鎖する蓋材の外周に間隔をあけて複数個の前記スプレーノズルを着脱自在に取り付け、該蓋材に前記各スプレーノズルに空気を供給する気体通路と水を供給する液体通路を設けている。また、前記蓋材には、前記フロートの昇降に応じて開閉する止水レバーに連結した止水弁を取り付け、該止水弁は半球状としたゴム部品で半球状の弁座を開閉する構成としていることが好ましい。

前述したように、第一の発明のスプレーノズルでは、第二、第三噴口から噴射する水と空気からなる気液混合流体の霧を、圧力空気を噴射する第一噴口の中心軸線の延長線上の１つの衝突点で衝突させることにより、超音波で噴霧中の水滴を微粒化して、大量の霧を発生させることができる。このように、霧を大量に発生させるため、圧力空気量を減少させることができ、省エネルギー化を図ることができる。
かつ、圧力空気を噴射する第一噴口は長円または楕円形状としているため、第二、第三噴口から噴射する水滴を吹き返さず、該第二、第三噴口の周縁に水滴が付着するのを防止して、第二、第三噴口周縁からの水垂れ発生を防止できる。

また、第二の発明の加湿器は、前記第一の発明のスプレーノズルを装着しているため、加湿器の運転に要するエネルギーを低減でき、ランニングコストが低減された加湿器とすることができる。かつ、該加湿器はノズルの噴口からの水垂れを確実に防止することができる。

第一の発明のスプレーノズルの平面図である。 前記スプレーノズルの正面図である。 前記スプレーノズルの底面図である。 前記スプレーノズルの側面図である。 （Ａ）は前記スプレーノズルの寸法および角度を示す正面図、（Ｂ）は前記スプレーノズルの気体通路と液体通路を示す概略断面図である。 前記スプレーノズルの第一噴口を設けるインサートスリーブを示し、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図、（Ｃ）は（Ａ）の左側面図である。 前記スプレーノズルの実施例の各部の数値を示す表である。 第二の発明の加湿器を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は断面図、（Ｃ）は第一、第二、第三噴口からの流体の噴射状態を示す図面である。 前記加湿器の使用例を示す斜視図である。 従来例を示す図面である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳述する。
図１乃至図６に第一実施形態のスプレーノズルを示す。
スプレーノズル１（以下、ノズル１と略称する）は、樹脂成形品からなるノズル本体２の中心軸線（Ｓ１）上の噴射側先端に第一噴口３を設け、該第一噴口３を挟むと共に第一噴口３より噴射側（Ｘ）に突出する位置に第二噴口４と第三噴口５とを設けている。該第二噴口４と第三噴口５とは中心軸線（Ｓ１）を支軸として左右対称としている。

詳しくは、ノズル本体２の噴射側端面２ｓの両側から噴射側へ外拡がりに突出させた分岐部２ｄ、２ｅを設け、各分岐部２ｄ、２ｅの先端に前記中心軸線（Ｓ１）の延長線上に向けて逆方向の縮径方向へ屈折させた屈折部２ｆ、２ｇを設けている。該屈折部２ｆ、２ｇの噴射側先端に円錐部２ｆ１、２ｇ１を設け、一方の屈折部２ｆの先端に前記第二噴口４を設け、他方の屈折部２ｇの先端に前記第三噴口５を設けている。

図５（Ｂ）に示すように、ノズル本体２内に水を流通する２本の液体通路７Ａ、７Ｂと圧力空気を流通する気体通路８を設けている。２本の液体通路７Ａ、７Ｂはそれぞれノズル本体２の基端面２ｋに開口する液体供給口７ａに連通し、液体通路７Ａは分岐部２ｄから屈折部２ｆを通り第二噴口４に達している。液体通路７Ｂは分岐部２ｅから屈折部２ｇを通り第三噴口５に達している。
気体通路８は気体供給口８ａと連通させた主気体流入路８ｂを３方向に分岐させ、第一噴口３に連通する分岐通路８ｃ、第二噴口４に連通する分岐通路８ｄ、第三噴口５に連通する分岐通路８ｅを設けている。また、図３に示すように、気体供給口８ａはノズル本体２の基端面２ｋの中心に位置しフィルタ９を取り付けている。
前記第二噴口４と第三噴口５からは、それぞれ液体通路７と気体通路８とから供給される水と圧力空気とを、水を中心として圧力空気を外周から噴射して外部混合し、気液混合流体（霧）として噴射している。

詳細には、ノズル本体２の噴射側中央部に設けた外筒部２ｈに、図６に示すインサートスリーブ１０を嵌合し、該インサートスリーブ１０の第一噴口３を設けた先端部分を外筒部２ｈより突出させ、該第一噴口３から圧力空気を噴射している。
また、前記屈折部２ｆ、２ｇからなる外筒部に図８（Ｂ）（Ｃ）に示すインサートスリーブ１１、１２を挿入し、該インサートスリーブ１１、１２の先端に第二噴口４、第三噴口５の中央に開口する水噴射口４ａ、５ａを設けている。該インサートスリーブ１１、１２の外周面と屈折部２ｆ、２ｇの内周面との間に圧力空気通路を設け、第二噴口４、第三噴口５の中央に開口する水噴射口４ａ、５ａの外周に圧力空気噴射口４ｂ、５ｂを設けている。該構成として、第二、第三噴口４、５からは、水と圧力空気とを混合せずに噴射して図８（Ｃ）に示すように外部混合して、気液混合流体の霧Ｋ１、Ｋ２としている。

前記圧力空気を噴射する第一噴口３を設けているインサートスリーブ１０は、細長い円筒形状とし、ノズル本体２の分岐通路８ｃに連通する中央気体流路１０ａを設けている。該インサートスリーブ１０の噴射側に先端を円弧面とした円錐状噴射側部１０ｂを設け、該円錐状噴射側部１０ｂの先端に直径方向の溝１０ｃを切り欠き、溝１０ｃの中央部分を中央気体流路１０ａと連通させて図６（Ｃ）に示す長円形状とした第一噴口３を設けている。

前記長円形状とした第一噴口３は、図１に示すように、対向配置する第二噴口４と第三噴口５とを結ぶ直線方向Ｙ１と直交する方向Ｙ２を長寸とした長円としている。なお、長円に代えて楕円形状としてもよい。
また、図２に示すように、第二噴口４を頂面部分に設ける円錐部２ｆ１と、第三噴口５を頂面部分に設ける円錐部２ｇ１の基端部を結ぶ直線Ｌ５より、第一噴口３を衝突点（Ｐ）側へ突出させている。

また、図６（Ｃ）に示すように、長円形状の第一噴口３の長寸方向の孔長（ＨＬ）と短寸方向の孔幅（ＨＷ）との関係は、孔長／孔幅（ＨＬ／ＨＷ）を１．２以上２．０未満としている。

図５ならびに図８（Ｃ）に示すように、第二噴口４と第三噴口５から対向噴射する霧Ｋ１、Ｋ２をノズル本体２の中心軸線（Ｓ１）の延長線上の衝突点（Ｐ）で衝突させている。かつ、中心軸線（Ｓ１）に位置する第一噴口３から噴射する圧力空気を前記衝突点（Ｐ）で対向噴射する霧Ｋ１、Ｋ２の中央部で衝突させている。

第二噴口４の中心軸線（Ｓ２）と第三噴口５の中心軸線（Ｓ３）は、ノズル本体２の中心軸線（Ｓ１）の噴射側（Ｘ）の延長線に向けて傾斜させ、第二噴口４、第三噴口５から対向噴射する霧Ｋ１、Ｋ２をノズル本体２の中心軸線（Ｓ１）の延長線上の衝突点（Ｐ）で衝突させている。該衝突点（Ｐ）で第一噴口３からの噴射する圧力空気を、前記第二噴口４および第三噴口５から噴射する気液混合流体の霧Ｋ１、Ｋ２と衝突させている。

前記中心軸線（Ｓ１）と第二噴口４の中心軸線（Ｓ２）とが衝突点（Ｐ）を支点としてなす角度θ１は４０゜〜９０゜としている。前記中心軸線（Ｓ１）と第三噴口５の中心軸線（Ｓ３）とが衝突点（Ｐ）を支点としてなす角度は前記角度θ１と同等としている。よって、中心軸線（Ｓ２）と（Ｓ３）とがなす角度θ２を８０°〜１８０°としている。

また、第二、第三噴口４、５の先端点から衝突点（Ｐ）までの距離Ｌ１は第一噴口３の先端点から衝突点（Ｐ）までの距離Ｌ２よりも短くしている。該距離Ｌ１とＬ２の関係は、距離Ｌ２＝Ｌ１×１．０〜２．０の範囲としている。

前記ノズル１では、第二、第三噴口４、５から噴射する気液混合流体は水圧を０〜０．５ＭＰａ、圧力空気を０〜１．０ＭＰａとし、第二、第三噴口４、５から噴射する気液混合流体（霧Ｋ１、Ｋ２）の気水比（空気／水）を２００〜２０００としている。

前記構成からなる本発明のノズル１では、第一噴口３から噴射する圧力空気と、第二、第三噴口４、５から噴射する気液混合流体（霧Ｋ１、Ｋ２）が、ノズル本体２および第一噴口３の中心軸線（Ｓ１）の延長線上の１つの衝突点（Ｐ）で衝突する。第二、第三噴口４、５の対向方向からの霧を衝突させ、該衝突部の中心へ第一噴口３からの圧力空気を噴射して衝突させることで、衝突点（Ｐ）で超音波振動が発生し、該超音波振動により混合した霧中の水滴を更に微粒化でき、大量に霧を発生させることができる。
また、圧力空気を噴射する第一噴口３を長円形状として、第二噴口４および第三噴口５から噴射する水滴を噴射方向と直交方向に吹き飛ばしているため、第一噴口３からの圧力空気との衝突で第二、第三噴口４、５から噴射した水滴が吹き返されて第二、第三噴口４、５の周縁に付着するのを防止できる。

このように、長円形状とした第一噴口３から圧力空気のみを、第二、第三噴口から噴射する霧Ｋ１、Ｋ２の衝突点に向けて噴射することで、衝突混合する霧Ｋ１、Ｋ２を第一噴口３からの圧力空気と混合して霧の水滴を微粒化して霧の発生量を増大できると共に、水滴を噴射する第二、第三噴口４、５の周縁に水滴が付着するのを確実に防止できる。

本発明の前記ノズル１は、大量の霧を発生させる大型ノズル、該大型ノズルより霧の発生量を少なくした中型ノズル、小型ノズルを設けている。
第二、第三噴口４、５からそれぞれ噴射する圧力空気量が１０ＮＬ／ｍｉｎ未満を小型ノズル、１０〜２０ＮＬ／ｍｉｎを中型ノズル、２０ＮＬ／ｍｉｎ以上を大型ノズルとしている。

前記小型ノズルは、ノズル１への圧力空気供給量の総量を３０ＮＬ／ｍｉｎ未満、水供給量の総量を３．３Ｌ／ｈｒ未満としている。該小型ノズルでは、第二噴口４から噴射する圧力空気量Ｑａ１および第三噴口５から噴射する圧力空気量Ｑａ２より第一噴口３から噴射する圧力空気量Ｑａ３を多くしている。
前記中型ノズルは、ノズル１への圧力空気供給量の総量を３０ＮＬ／ｍｉｎ以上４０ＮＬ／ｍｉｎ未満、水供給量の総量を２．５Ｌ／ｈｒ以上４Ｌ／ｈｒ未満としている。該中型ノズルでは第一、第二、第三噴口３、４、５からそれぞれ噴射する圧力空気量Ｑａ３、Ｑａ１、Ｑａ２は略同量としている。
前記大型ノズルは、ノズル１への圧力空気供給量の総量を４０ＮＬ／ｍｉｎ以上、水供給量の総量を４Ｌ／ｈｒ以上としている。該大型ノズルでは第二噴口４から噴射する圧力空気量Ｑａ１、第三噴口５から噴射する圧力空気量Ｑａ２より第一噴口３から噴射する圧力空気量Ｑａ３を少なくしている。

具体的には、図７の表に示すように、小型ノズル、中型ノズル、大型ノズルで供給する圧力空気量、水量を相違させている。
図７の設定としたノズルを作成して噴霧実験した結果、衝突点（Ｐ）における霧の発生量を所要量に確保でき、かつ、第二、第三噴口４、５の周縁への水滴の付着を確実に防止することができた。

即ち、小型ノズルでは、第二、第三噴口４、５からの圧力空気の噴射量より第一噴口３からの圧力空気の噴射量を多くすることで、衝突部における霧の発生を増大でき、かつ、第二、第三噴口４、５への水滴の付着を第一噴口３から噴射する圧力空気により確実に防止できることが確認できた。
一方、大型ノズルでは、第二、第三噴口４、５からの圧力空気の噴射量が多いため、第一噴口３からの圧力空気の噴射量を第二、第三噴口４、５より少なくしても、衝突部における霧の発生量を増大できると共に、第二、第三噴口４、５の周縁への水滴の付着を阻止できることが確認できた。特に、第一噴口３からの圧力空気の噴射量を低減することでトータルの圧力空気量が過大にならず、エネルギーコストを抑制できた。

図８および図９に前記ノズル１を備えた加湿器２０の実施形態を示す。
なお、加湿器の構造は前記実施形態に限定されず、第一の発明のノズル１を備えておればよい。

前記加湿器２０はケーシング２１、蓋材２２と、該蓋材２２に着脱装着するノズル１を備えている。該ノズル１は前記第一実施形態のノズルを用いているため、ノズルの構造の説明は省略する。

加湿器２０は、ケーシング２１の上面開口を閉鎖する蓋材２２を備え、該蓋材２２の外周に９０度間隔をあけて前記ノズル１を４つ取り付けている。なお、加湿器に取り付けるノズルの個数は限定されず、１個でも良い。
ケーシング２１は内部にフロート２５を収容した略円筒型であり、その上面開口を前記蓋材２２で閉鎖している。

前記ケーシング２１は周壁２１ａを底壁２１ｂに向かって縮径方向に傾斜させ、かつ底壁２１ｂの内面は中央に向けて下方傾斜させ、中央部の最下端部に液溜まり２６を設けている。また、周壁２１ａの内面には周方向にあけてリブ２１ｄを突設し、該リブ２１ｄの内周面に沿ってフロート２５が昇降するようにしている。

前記フロート２５は、前記リブ２１ｄと底壁２１ｂとに僅かな隙間をあけて沿う形状とし、最下端部の液溜まり２６と対応するフロート２５の中心部に上下に開口する貫通孔２５ａを設けている。
蓋材２２の中心部に下方へ突出する吸液管２２ｅを突設し、該吸液管２２ｅをフロート２５の貫通孔２５ａに貫通させ、下端を液溜まり２６に開口させ、液溜まり２６より液を吸引している。該吸液管２２ｅの上端は４方向に分岐させ、該分岐通路２２ｆをノズル１の液体通路７に連通している。
該蓋材２２の中央部には、前記吸液管２２ｅと対応する上側に気体供給管連結部２２ｇを設け、その下端を４方向に分岐させ、該分岐通路２２ｈをノズル１の気体通路８に連通している。

蓋材２２の一側部に水供給管４０を連結する水供給管連結部２２ｉを設け、該水供給管連結部２２ｉの下部に、止水弁２９の収容部２２ｊを設けている。前記水供給管連結部２２ｉと収容部２２ｊとの間に半球状の弁座２２ｋを設けている。なお、前記水供給管連結部２２ｉにストレーナを介在させてもよい。
前記収容部２２ｊに収容する止水弁２９は前記弁座２２ｋを開閉するゴム製の半球状の弁体２９ａを備え、該止水弁２９の下端を止水レバー３０に固定させている。

止水レバー３０は真っすぐな形状のレバーとし、その一端の支点３０ａを収容部２２ｊの下端部に回転自在に軸着し、該支点３０ａに近接して上向きに設けた突出部３０ｂを前記止水弁２９の下端に接触させている。該止水レバー３０の中央部に前記吸液管２２ｅを貫通させる穴３０ｃを設け、止水レバー３０をフロート２５の上面に沿って配置し、止水レバー３０の突出端に下向きに設けた接触部３０ｄを設けている。

前記止水レバー３０の下向きの接触部３０ｄはフロート２５の上面に当接し、この状態で止水レバー３０に下端を固定した止水弁２９は下降し、弁座２２ｋを開いて給水状態となる。貯水室３２内に定量の給水が成され、フロート２５が上昇し、接触部３０ｄが押し上げられると、止水弁２９も上昇して弁座２２ｋを閉じて給水を停止している。其の際、テコの原理により、止水弁２９の押し上げ力を強めている。
噴霧作動時、吸液管２２ｅから水が吸い上げられ、貯水室３２内の水の量が減少するとフロート２５は下降し、止水弁２９も下降して、弁座２２ｋを開き、貯水室３２内に液を供給している。このように、貯水室３２に溜める液体（水）は少量とし、常時新鮮な水を供給する構成としている。

蓋材２２の中央に気体供給管５０と連通させる前記気体供給管連結部２２ｇを設け、その下端を４方に分岐して、分岐通路２２ｈを設け、該分岐通路２２ｈをノズル本体２の前記気体通路８と連通している。

前記ノズル１を９０度間隔をあけて取り付けた加湿器２０を図９に示すように、気体供給管５０を圧力空気導入管５１に所要間隔をあけて吊り下げている。また、水供給管４０を水導入管４１に所要間隔をあけて吊り下げている。

次に、前記加湿器２０の噴霧作動を以下に説明する。
蓋材２２に設けた圧力空気の分岐通路２２ｈに供給される圧力空気が、ノズル１の気体通路８に流入する。一方、前記分岐通路２２ｈに流入する圧力空気の負圧を分岐通路２２ｆに導入し、吸液管２２ｅにより貯水室３２の底部中心より水を吸い上げ、分岐通路２２ｆを通してノズル１の液体通路７に液体を流入させる。

ノズル１では、前記のように、第二、第三噴口４、５の中心から噴射する液を外周から圧力空気を噴射して外部混合し、圧力空気の剪断作用により微霧化して噴射する一方、第一噴口３から圧力空気を噴射している。このように３方向から噴射する流体を外部の衝突点（Ｐ）で衝突させて超音波を発生して液滴をさらに超微粒化および均質化し、霧を大量に発生させている。尚、圧力空気圧は０〜１ＭＰａ、水圧は０〜０．５ＭＰａの範囲に設定している。

前記のように、噴霧時において、水を貯水室３２の底部中心の液溜まり２６より吸い上げていく。水はフロート２５の外周よりテーパをかけた底部中心に向かって流れてくるため、古い液から順次噴霧していくこととなる。貯水室３２内に溜まっている液量が減少してフロート２５が下降すると、止水レバー３０が下降して止水弁２９を下降させ、弁座２２ｋが開いて貯水室３２内に水を導入する。
貯水室３２内へ水が導入されてフロート２５が上昇すると、前記のように止水レバー３０の先端が押し上げられ、止水弁２９が上昇して弁座２２ｋを閉じる。このように貯水量を少量としているため、噴霧時に絶えずフロート２５が昇降して止水レバー３０、止水弁２９を作動して水の供給を断続し、新しい水を貯水室３２に供給している。
また、上記フロート２５、止水レバー３０および止水弁２９の作動は安定かつ正確に為される。即ち、フロート２５は中央を吸液管２２ｅにより、外周がケーシングのガイドリブ２１ｄによりガイドされて真っすぐに昇降する。

このように、加湿器２０は常に新鮮な水を噴霧できると共に、ノズル１を装着していることにより供給する圧力空気量を低減しても大量の霧を発生させることができ、ランニングコストの軽減を図ることができる。

１ ノズル
２ ノズル本体
３ 第一噴口
４ 第二噴口
５ 第三噴口
７ 液体通路
８ 気体通路
２０ 加湿器
Ｐ 衝突点

Claims (6)

1. ノズル本体の中心軸線上の噴射側先端に配置する第一噴口を備え、該第一噴口を設けた前記ノズル本体の噴射側端面の両側より噴射側へ外拡がり傾斜して突出した分岐路を備え、該分岐路の先端に前記中心軸線の延長線に向けて互いに向き合うように逆方向へ傾斜させた屈折部を備え、これら屈折部の先端に対向配置する第二噴口と第三噴口を備え、
   前記第二噴口および第三噴口は円形とし、該第二噴口および第三噴口から水と空気との気液混合流体を噴射させる一方、前記第一噴口は長円または楕円形状とし、該長円または楕円形状は前記対向配置する前記第二噴口と第三噴口とを結ぶ直線方向と直交する方向を長寸とし、該第一噴口から空気のみを噴射させ、
   前記第一噴口から噴射する空気を前記中心軸線上で前記第二噴口および第三噴口から噴射する気液混合流体と衝突させて水滴を微粒化し、かつ、前記第二、第三噴口から噴射する水滴を前記第一噴口から噴射する空気で吹き飛ばす構成としていることを特徴とするスプレーノズル。
2. 前記第二、第三噴口はいずれも円形の中央水噴口から噴射する水の回りに、前記中央水噴口を囲む円環状空気噴口から噴射する空気を外部混合し、
   前記第二噴口および第三噴口から噴射する空気量は同量とし、かつ、該第二噴口および第三噴口から噴射する空気量が１０ＮＬ／ｍｉｎ未満であると、該第二噴口および第三噴口から噴射する空気量より前記第一噴口から噴射する空気量を多くしている請求項１に記載のスプレーノズル。
3. 前記第二噴口および第三噴口から噴射する空気量は同量とし、該第二噴口および第三噴口から噴射する空気量が１０ＮＬ／ｍｉｎ以上であると、前記第一噴口から噴射する空気量は前記第二噴口および第三噴口から噴射する空気量以下とし、かつ、
   前記第一噴口の長寸方向の孔長（ＨＬ）と短寸方向の孔幅（ＨＷ）との関係を、孔長／孔幅（ＨＬ／ＨＷ）を１．２以上２．０未満とし、かつ、
   前記第一、第二、第三噴口は前記ノズル本体に設けた各円錐状噴射部の頂面部分に設け、前記第一噴口は前記第二噴口と第三噴口の円錐状噴射部の基端部を結ぶ直線より前記衝突点側へ突出している請求項１または請求項２に記載のスプレーノズル。
4. 前記衝突点を支点として前記第一噴口の中心線と第二噴口の中心線とが成す角度と、前記第一噴口の中心線と第三噴口の中心線とが成す角度とは同等とすると共、該角度θ１を９０°〜４０°とし、
   前記第二、第三噴口と前記衝突点までの距離Ｌ１は同等とすると共に、前記第一噴口から前記衝突点間での距離Ｌ２はＬ１×１．０〜２．０としている請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のスプレーノズル。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のスプレーノズルを備えた加湿器。
6. 貯水室を形成しているケーシング内にフロートを収容すると共に、該ケーシングの開口を閉鎖する蓋材の外周に間隔をあけて複数個の前記スプレーノズルを着脱自在に取り付け、該蓋材に前記各スプレーノズルに空気を供給する気体通路と水を供給する液体通路を設けている請求項５に記載の加湿器。

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