JP2004105511A

JP2004105511A - 乾燥機

Info

Publication number: JP2004105511A
Application number: JP2002273066A
Authority: JP
Inventors: Masao Akiyoshi; 秋吉　雅夫; Shoji Yamada; 山田　彰二; Keiji Kameishi; 亀石　圭司; Atsushi Nakamura; 中村　淳
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2002-09-19
Filing date: 2002-09-19
Publication date: 2004-04-08
Anticipated expiration: 2022-09-19
Also published as: JP3969261B2

Abstract

【課題】ノズル部の構成を特に複雑化したり、新たなエネルギーロスを生じたり、また、風切り音を発生させたりすることなく騒音を抑制することのできる乾燥機を提供する。
【解決手段】、送風ファンと、送風ファンの駆動源と、送風ファンに連結され送風ファンにより生成される空気流を噴出させるノズルを備えた乾燥機において、ノズルの先端部に空気流との接触面にて平滑面を有した多孔質体にて構成される騒音抑制手段とを備えることにより、層流空気流（主流）がノズル外部の静止状態との空気層との間に形成するせん断流を抑制することにより、噴流騒音、渦放出音（渦流騒音）を低減させる。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、乾燥機に関し、ことに、ノズルから噴き出される高圧空気流により洗浄後の濡れた手を乾燥させる乾燥機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
洗浄後の濡れた手を乾燥させる、いわゆるハンドドライヤーは、送風ファンにより空気流を生成した後、吹出し口から空気流を吹出し、吹出された空気流により濡れた手から水分を除去するものである。ハンドドライヤーは、いわゆるペーパータオルやレンタルタオルと比べ、ランニングコストが安い上、非接触で使用できる衛生性や省メンテナンス性などの特長と、ごみ削減運動、森林資源保護などの高まりからデパートやオフィス、ホテルなどを中心に利用範囲が拡大しつつある。殊に、近年、従来の温風乾燥を利用したハンドドライヤーに代わり、高速空気流による水分除去により乾燥時間の短縮を可能としたハンドドライヤーが開発されたことから急激な普及が図られつつある。
【０００３】
ハンドドライヤーは、通常、ファンにより生成される空気流を吹出し口から噴出させるものであるが、近年の空気流の高速化に伴い、ノズルから吹き出される空気流が生成する騒音レベルの増大が避けられず、この騒音抑制が普及のための大きなポイントとなってきている。ノズルから吹き出される空気流が生成する騒音の抑制については、様々な提案がなされている。図７は、特開平５−２６７６２号公報に開示された従来の低騒音風洞用ノズルである。従来の低騒音風洞用ノズル１１は、ノズル吹出し口近傍の直ダクト１３に境界層制御機構１７を設け、ノズル内面を流れる空気流の層流境界層を乱流境界層に変え、ノズル先端部５から吹き出される空気流によりノズル外部の静止状態の空気層との間に形成されるせん断流の強さを弱め、このせん断流の強さに比例する噴流騒音や渦放出音（渦流騒音）を抑制し、騒音レベルを低減させるものである。この境界層制御機構１７の具体例としては、ノズル１１の直ダクト１３の外側に設けられた、超音波を照射する機構、若しくは、熱エネルギーを加える機構、または、ノズル吹出し口先端近傍の内面に設けられた、空気の流れ方向と平行な縞状の表面粗さが大きい部分、若しくは、風切り音が発生しない程度の複数本の細い線材状の突起物、等が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の低騒音風洞用ノズルは、外部から超音波振動や熱エネルギーを与えたり、ノズル内部に溝や線状突起物を設けることにより、ノズル内面を流れる層流境界層を乱流境界層に変えるものである。しかしながら、外部から数１０ｍ／ｓを越える流速を有する空気流の層流境界層を乱流境界層に変えることができるエネルギーを与えるには境界層制御機構が大きくなり、また、エネルギー消費量が大きくなるという問題があった。さらに、数１０ｍ／ｓを越える流速を有する空気流の層流境界層を乱流境界層に変えるためにノズル内部に溝や線状突起物を設けると、かえってこれら境界層制御機構が風切り音の発生源になるため、十分な騒音抑制の効果が得られないという問題があった。
【０００５】
本発明はかかる課題を解決することを目的とし、ノズル部の構成を特に複雑化したり、新たなエネルギーロスを生じたり、また、風切り音を発生させたりすることなく騒音を抑制することのできる乾燥機を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明にかかる乾燥機は、送風ファンと、送風ファンの駆動源と、送風ファンに連結され送風ファンにより生成される空気流を噴出させるノズルと、ノズルの先端部に空気流との接触面が多孔質体にて構成される騒音抑制手段とを備えたものである。
【０００７】
また、多孔質体を構成する空孔の径が０．３ｍｍ以下であってもよく、多孔質体を粒子状の有機物の焼結体にて構成してもよい。さらに、かかる有機物はポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン若しくはＡＢＳ樹脂又はこれらの混合物にて構成してもよい。
【０００８】
また、騒音抑制手段を、ノズルと一体にて形成してもよい。
【０００９】
また、ノズルから放出される空気流の最大速さは２０ｍ／ｓから１５０ｍ／ｓであってもよい。
【００１０】
また、多孔質体が、先端部の外周縁にて不規則な凹凸を有していてもよい。
【００１１】
また、ノズルが、箱体の正面及び側面に開口し、手を収納できる広さを有する手挿入部に、高速空気流を噴出させるよう、手挿入部の互いに対向した２面にそれぞれ配置することもできる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をより詳細に説明するために、添付の図面に基づいてこれを説明する。
実施の形態１
図１は、本発明にかかる乾燥機の外観を示す斜視図で、かかる乾燥機２０は手挿入部２１の入口に相対配置された２つの吹出ノズル３８（上吹出ノズル）、３９（下吹出ノズル）から、送風ファンにより生成された空気流が、２０〜１５０ｍ／ｓ程度の吹出速度を有した高速空気流として噴出されることにより、濡れた手から水分を飛散除去するものであり、２つの吹出ノズル３８（上吹出ノズル）、３９（下吹出ノズル）の先端部に騒音抑制手段１０４が設けられている。
【００１３】
図２は、本発明にかかる乾燥機の構成の一例を示す断面図である。図に従い、かかる乾燥機の動作に付き説明する。まずはじめ、装置下部に配置された吸引口２７から、フィルタ３４を介して外部の空気が装置内に取り込まれる。取り込まれた空気は、ダクト２９を通り、送風ファンと送風ファンの駆動源により構成される高圧空気流発生装置２３へと導かれ、高圧空気流となってダクト３６、３７へと放出される。ダクト３６、３７を通過した高圧空気流は、吹出口が小さく絞られた２つの吹出ノズル３８（上吹出ノズル）、３９（下吹出ノズル）に導かれ、高速高圧の空気流となり手挿入部２１に噴出される。そして、この高速高圧の空気流が濡れた手に吹き付けられることにより水分が除去され、濡れた手が乾燥することになる。
【００１４】
この時、上吹出ノズル３８と下吹出ノズル３９から噴出される空気流は高速高圧であるため、手挿入部に存在する静止状態の空気との間にせん断流を生成することにより騒音を発生するが、上述の通り、上吹出ノズル３８と下吹出ノズル３９の先端部には騒音抑制手段１０４が設けられており騒音発生は抑制される。なお、濡れた手より除去された水分は排水口２５よりドレンホース４２を通り、ドレンタンク４１に蓄えられ、適宜廃棄されることになる。また、高圧空気流発生装置２３の下部には吸音パッド３１が設置され、高圧空気流発生装置２３が発生させる騒音を吸収している。
【００１５】
図３は本発明にかかる乾燥機のノズル部の構成を説明する図で、１０１はノズル、１０２は吹出口、１０３はノズル先端、１０４は騒音抑制手段を示している。本発明の乾燥機においては、スリット状のノズル１０１の先端部１０３に厚さ１ｍｍ、幅２ｍｍの多孔質体にて構成された騒音抑制手段１０４を設けている。なお、騒音抑制手段１０４の表面とノズル１０１の壁面との境界はほとんど段差が無く、平滑となるように構成されている。また、ノズル１０１は、ノズル１０１の入口で剥離が発生し、騒音源とならないようにノズル１０１の内側（装置側）から外側（ノズル先端部側）にかけて、流速が徐々に大きくなるような絞り形状を有している。
【００１６】
図４は、かかる騒音抑制手段１０４の断面図である。騒音抑制手段１０４は、例えば、径０．０５ｍｍ〜０．１ｍｍのポリプロピレンの粒子を焼結し、径０．０５ｍｍ以下の空隙を多数有したもので、表面だけが平らになるようにその焼結において、初期段階で温度を高く設定し、その後温度を下げて全体を焼結させたものである。焼結後の測定結果より、空隙率が３０〜４０％であることが判明している。
【００１７】
図５は、騒音抑制手段１０４の空隙径とノズル１０１の入口と騒音レベルとの関係を示す図である。騒音抑制手段１０４の空隙径は上述のポリプロピレンの粒子の大きさを調合することにより調整した。得られた空隙径（平均）は、各々０．０５ｍｍ、０．０７ｍｍ、０．１ｍｍ、０．２ｍｍ、０．３ｍｍであり、空隙率は、各場合とも３０〜４０％程度であった。各データと空隙径の対応関係は図右側に示した通りである。図より、孔径を０．１ｍｍ〜０．３ｍｍとした場合（白抜き△◇□のデータ）、通常のＡＢＳ樹脂面の場合（Ｎｏｒｍａｌ）と比べると騒音レベルは３〜７ｄＢ小さくなることが分かる。この時、その孔径の範囲では、孔径の大きさによる影響はほとんど認められなかった。また、孔径を０．１ｍｍより小さくすると（黒塗り◆▲のデータ）、通常のＡＢＳ面の場合（Ｎｏｒｍａｌ）と比べると６〜１０ｄＢ小さくなり、０．１ｍｍ〜０．０３ｍｍの場合より更に騒音レベルが小さくなり、さらに大きな騒音抑制効果が得られることが判明した。
【００１８】
なお、騒音抑制手段１０４を構成する多孔質体は、耐食性、防水性、撥水性を備えた材料であれば特に制限されず、上述のポリプロピレンの他、ポリエチレン、ポリスチレン若しくはＡＢＳ樹脂又はこれらの混合物のような有機物にて構成することができ、さらに騒音抑制手段１０４を構成する多孔質体を上述の有機物に代えて、鋳物のような金属やセラミックスのような無機物にても構成することができ、作製された多孔質体の空隙率、空孔径が上記と同様であれば、ほぼ同様の効果が得られることはいうまでもない。
【００１９】
また、上記実施の形態においては、２つのノズルが対向配置された、両側吹き出し型の乾燥機について説明したが、本発明は、かかる両側吹き出し型の乾燥機に限定されることなく、ノズルが１つの片側吹き出し型の乾燥機に用いても同様の効果が得られることはいうまでもない。
【００２０】
かかる騒音抑制効果が得られる理由は以下のように考えられている。
図６は、本発明にかかる乾燥機のノズル先端部を模式的に描いたもので、２００はノズル、２０１は多孔質体、実線で表された２０２はノズルを流れる層流空気流（主流）、点線で表された２０３ｃはノズル表面を流れ、多孔質体を通過してノズル外部に放出される空気流、２０４はノズル外部の静止状態の空気層、２０５は層流空気流２０２と空気流２０３ｃの速度差により発生する弱いせん断流、２０６は空気流２０３ｃと静止状態の空気層２０４との空気流の速度差により発生する弱いせん断流を表している。
また、図中、矢印は、各空気流の流れの方向を示している。
【００２１】
すなわち、ノズル２００の先端に表面が平らな多孔質体２０１を設けたことにより、境界層を流れる空気流のごく一部（２０３ａ）が、ノズル先端部において多孔質体の孔内に流入する（２０３ｂ）。また、多孔質体２０１がノズル２００の先端部に設けられたことから、ノズル２００の外部と接する面（端面）の一部も多孔質体２０１にて構成されることになるが、ノズル２００の内面の孔とノズル２００の端部の孔の一部は空間的に繋がった構造を有している。そのため、多孔質体２０１の孔内に流入した空気流の一部２０３ｂは、多孔質体２０１を通過し、ノズル２００の端面より、外部放出されることになる（２０３ｃ）。
【００２２】
この多孔質体２０１を通過して外部放出される空気流２０３ｃは、ノズル２００から放出される噴流空気流（主流）２０２の速度の数分の１から十分の１程度の速度を有するものであり、ノズル２００から放出される空気流に起因した騒音の低減に寄与する。すなわち、通常は、層流空気流２０２がノズル２００の端部から外部放出されると、ノズル２００の外部の静止状態の空気層２０４と層流空気流２０２との間で強いせん断流が生じ、この強いせん断流のせん断作用により引き起こされる空気層の不安定性に起因して大きな噴流騒音が発生するとともに、この強いせん断流にて渦が生成されることに伴い渦放出騒音（渦流騒音）が発生する。しかしながら、層流空気流２０２と静止状態の空気層２０４の間に中間的な流速の空気流２０３ｃが存在すると、層流空気流２０２と静止状態の空気層２０４間に生じるような大きな空気流の速度差が生じることがなく、層流空気流２０２と中間的な流速の空気流２０３ｃとの間、あるいは、中間的な流速の空気流２０３ｃと静止状態の空気層２０４との間に生じるせん断力が弱くなり、各々の間にて発生するせん断流の強さ（流速の変化率）も抑制されることになる。その結果、せん断流の強さに比例して発生する噴流騒音や、渦流騒音が低減されることになる。
【００２３】
なお、上述の実験にて得られた、多孔質体の空隙径が小さいほど、大きな騒音抑制の効果が得られることについては、以下のように推定される。すなわち、多孔質体の空隙率が同じであれば、空隙径が小さいほど、多孔質体を通過してノズル外部に放出される中間的な速さを有する空気流の各々の束が細くなり、また放出される空気流の束の数が多くなるため、層流空気流と静止状態の空気層との間をこの空気流の束が隙間なく埋めることができるために強いせん断流の発生が効果的に抑制されること、及び、以下に述べる、多孔質体先端の周縁部における無秩序な凹凸の存在に起因する渦の位相の変調により騒音が抑制されること、の相乗効果によるものではないかと思われる。
【００２４】
すなわち、騒音抑制手段は多孔質体であるためノズル先端の内周全体に亙って、周縁部が無秩序な凹凸を有した構造となっている。そのため、せん断流の発生に伴いノズル先端から放出される各々の渦は、ノズル先端の周縁部に存在する無秩序な凹凸により外部放出のタイミングがずれ、渦放出の位相が揃うことがないため、渦を形成する波は増幅されず、その結果、渦放出音（渦流騒音）が抑制されることになる。
【００２５】
なお、この時、ノズルの内面には風切り音を発生させる障害物が存在しないため、上述の騒音低減効果が効果的に発現する。また、多孔質体の孔内に流入した空気流のごく一部は多孔質体の孔内から流出し、ノズル内面を流れる空気流に合流するが、騒音抑制手段を構成する多孔質体の空孔径は〜０．３ｍｍ程度であり、多孔質体の孔内から流出しノズル内面を流れる空気流と合流する空気流によってノズル内面を流れる空気流の流れが乱されることもほとんどなく、多孔質体の孔内から流出しノズル内面を流れる空気流と合流する空気流によって騒音が増大することもない。
【００２６】
【発明の効果】
以上、本発明にかかる乾燥機によれば、送風ファンと、送風ファンの駆動源と、送風ファンに連結され送風ファンにより生成される空気流を噴出させるノズルと、ノズルの先端部に空気流との接触面が多孔質体にて構成される騒音抑制手段とを備えているため、ノズル部の構成を複雑化したり、新たなエネルギーロスを生じたり、また、風切り音を発生させたりすることなく騒音を抑制することのできる乾燥機が実現される。
【００２７】
なお、多孔質体を構成する空孔の径が０．３ｍｍ以下である場合には、騒音抑制効果が顕著であり好適である。また、多孔質体が粒子状の有機物の焼結体にて構成された場合には、製造が容易で、低コストにて騒音抑制効果が得られ好適である。さらに、有機物がポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン若しくはＡＢＳ樹脂又はこれらの混合物にて構成された場合には、市販の安価な材料を使用することができ好適である。
【００２８】
また、騒音抑制手段が、ノズルと一体にて形成された場合には、ノズル部の構成がさらに簡略化され、好適である。さらに、ノズルから放出される空気流の最大速さが２０ｍ／ｓから１５０ｍ／ｓである場合には、騒音抑制効果が顕著であり、好適である。
【００２９】
また、多孔質体が、先端部の外周縁にて不規則な凹凸を有した場合には、層流空気流がノズル端部から放出される際に発生させる渦流空気流を構成する渦の位相を変調することにより、渦流騒音をも抑制することができ、好適である。
【００３０】
かかる乾燥機が、ノズルが、箱体の正面及び側面に開口し、手を収納できる広さを有する手挿入部に、高速空気流を噴出させるよう、手挿入部の互いに対向した２面にそれぞれ配置された場合には、濡れた手を高速に乾燥させることができる乾燥機において、ノズル部の構成を複雑化したり、新たなエネルギーロスを生じたり、また、風切り音を発生させたりすることなく騒音抑制が達成され、好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる乾燥機の外観を示す斜視図である。
【図２】本発明にかかる乾燥機を説明する断面図である。
【図３】本発明にかかる乾燥機のノズル部を説明する斜視図である。
【図４】本発明にかかる乾燥機のノズル部の断面図である。
【図５】本発明にかかる乾燥機のノズル部の空孔径と騒音レベルの関係を説明する断面図である。
【図６】本発明にかかる乾燥機のノズル部の効果を説明する図である。
【図７】従来の低騒音風洞用ノズルを説明する断面図である。
【符号の説明】
５　ノズル先端部、１１　ノズル、１３　直ダクト、１７　境界層制御機構、
２０　乾燥機、２１　手挿入部、２２　箱体、２３　高圧空気流発生装置、
２４　フレーム、２５　排水口、２６　吸込口、２７　吸込口、
２８　吸気ボックス、２９　ダクト、３０　チャンバ、３１　吸音パッド、
３２　樹脂枠、３３　濾過材、３４　フィルタ、３５　芳香付加要素、
３６　上エアーダクト、３７　下エアーダクト、３８　上吹出ノズル、
３９　下吹出ノズル、４０　回路ボックス、４１　ドレンタンク、
４２　ドレンホース、１０１　ノズル、１０２　吹出口、１０３　ノズル先端、
１０４　騒音抑制手段、２００　ノズル、２０１　多孔質体、
２０２　層流空気流、２０３　ノズル表面を流れる空気流、
２０４　ノズル外部の静止状態の空気層、２０５せん断流、２０６　せん断流。

Claims

送風ファンと、この送風ファンの駆動源と、前記送風ファンに連結され前記送風ファンにより生成される空気流を噴出させるノズルと、このノズルの先端部に前記空気流との接触面が多孔質体にて構成される騒音抑制手段とを備えてなる乾燥機。
前記多孔質体を構成する空孔の径が０．３ｍｍ以下である請求項１に記載の乾燥機。
前記多孔質体が粒子状の有機物の焼結体にて構成されてなる請求項１または２に記載の乾燥機。
前記有機物がポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン若しくはＡＢＳ樹脂又はこれらの混合物にて構成されてなる請求項３に記載の乾燥機。
前記騒音抑制手段が、前記ノズルと一体にて形成されてなる請求項１から４のいずれかに記載の乾燥機。
前記ノズルから放出される空気流の最大速さが２０ｍ／ｓから１５０ｍ／ｓである請求項１から５のいずれかに記載の乾燥機。
前記多孔質体が、先端部の外周縁にて不規則な凹凸を有してなる請求項１から６のいずれかに記載の乾燥機。
前記ノズルが、箱体の正面及び側面に開口し、手を収納できる広さを有する手挿入部に、高速空気流を噴出させるよう、前記手挿入部の互いに対向した２面にそれぞれ配置されてなる請求項１から７のいずれかに記載の乾燥機。