JP2006136841A

JP2006136841A - 液体噴霧装置

Info

Publication number: JP2006136841A
Application number: JP2004330248A
Authority: JP
Inventors: Makoto Nakamura; 誠中村
Original assignee: Sanden Corp
Current assignee: Sanden Corp
Priority date: 2004-11-15
Filing date: 2004-11-15
Publication date: 2006-06-01

Abstract

【課題】蒸気が噴霧される際に生成される空気イオン（特に空気負イオン）の数量と濃度を任意に制御し、空気イオン（特に空気負イオン）を効率良く豊富に生成することが可能な液体噴霧装置を提供する。
【解決手段】液体噴霧装置１は、第１ノズルから噴出された蒸気と第２液体とが衝突した際に生成される微粒子の粒子径は、蒸気噴出速度に依存するので、１回に噴霧される蒸気に含まれる空気負イオンの数量と濃度は、蒸気噴出速度を上昇させて生成される微粒子の粒子径を小さくすれば増加し、蒸気噴出速度を減少させて微粒子の粒子径を大きくすれば低下する。つまり、蒸気噴出速度制御手段によって、蒸気噴出速度を常温時の音速以上の所定速度に制御することにより、空気イオン（特に空気負イオン）を効率良く豊富に生成することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、液体を加熱気化して噴霧する液体噴霧装置に関する。

従来より、消臭、消毒等の液体薬剤の微粒子を空気中に放出する液体噴霧装置が知られている（例えば、特許文献１）。この種の液体噴霧装置を図５に示す。液体噴霧装置４０は、二流体噴霧装置と称されるもので、気化液（水等の気化可能な液体）を収容した第１タンク（図示しない）と、第１タンク内に一端を差し込まれた気化液管路４１と、気化液管路４１の他端が入口に接続された気化器４２と、気化器の出口に接続された第１ノズル４３と、噴霧液（消臭、消毒等の液体薬剤）を収容した第２タンク（図示しない）と、第２タンク内に一端を差し込まれた噴霧液管路４４と、噴霧液管路４４の他端に接続された第２ノズル４５と、両ノズルを直交向きで保持するノズルホルダ４６と、から構成されている。

この液体噴霧装置４０は、以下のようにして噴霧液の噴霧を行う。即ち、ポンプ（図示しない）を作動させて第１タンク内の気化液を加熱状態にある気化器４２内の多孔質素子に送り込むと、該気化液が加熱気化してその蒸気が第１ノズル４３の先端から噴出される。また、該噴出蒸気によって第２タンク内の噴霧液が第２ノズル４５の先端に吸い上げられ、更に吸い上げられた噴霧液が噴出蒸気と衝突して霧化され前方へと吹き出される。
特開平７−６０１６６号公報

しかしながら、上述した液体噴霧装置４０では、生成する微粒子の粒子径をコントロールできないという問題があった。この結果、１回に噴霧される蒸気に含まれる微粒子の粒子径が大きい程、生成される空気イオン（特に空気負イオン）の量は減少する。つまり、生成する粒子径の大きさをコントロールできないために、所望の数量と濃度の空気イオン（特に空気負イオン）を生成することが困難であった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、蒸気が噴霧される際に生成される空気イオン（特に空気負イオン）の数量と濃度を任意に制御し、空気イオン（特に空気負イオン）を効率良く豊富に生成することが可能な液体噴霧装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の液体噴霧装置は、第１液体を貯留する第１タンクと、第１液体を加熱して蒸気を生成する気化器と、第１タンク内の第１液体を気化器に導く第１管路と、第１タンク内の第１液体を第１管路を通じて気化器に給送するポンプ手段と、気化器に連通し、気化器で生成した蒸気を噴出する第１ノズルと、第２液体を貯留する第２タンクと、第１ノズルに近接して直交するように配置した第２ノズルと、第２タンク内の第２液体を第２ノズルに導く第２管路と、第１ノズルから噴出される蒸気の噴出速度を常温時の音速以上の所定速度に制御する蒸気噴出速度制御手段と、を有する構成となっている。

請求項１の発明によれば、第１タンクから第１管路を通して吸い上げられた第１液体が気化器で加熱され、蒸気が生成される。この蒸気が第１ノズルから噴出する際の蒸気噴出速度は、蒸気噴出速度制御手段によって常温時の音速以上の所定速度に制御される。そして、常温時の音速以上の所定速度に制御された蒸気噴出速度で第１ノズルから噴出した蒸気と、第２ノズルの先端に吸い上げられた第２液体とが衝突する。このとき、衝突後に生成される微粒子の粒子径は、所定速度に制御した蒸気噴出速度に依存し、任意の粒子径となる。また、第１液体の蒸気と第２液体とが衝突した際に大きな衝突エネルギーを生じ、第１液体の蒸気と第２液体には急激な状態変化が起こる。これにより、第１液体の蒸気と第２液体の表面エネルギーが変化し、この任意の粒子径となった微粒子は帯電（特にマイナス）状態になり易くなる。

尚、請求項１に記載の液体噴霧装置において、蒸気噴出速度制御手段は、ポンプ手段の供給圧力を制御する圧力調整手段、内径寸法を可変可能とした第１ノズル、又は、第１管路内の第１液体の流量を調節する流量調節手段のいずれで構成されていても良い（請求項２乃至請求項４）。

また、請求項４記載の液体噴霧装置において、流量調節手段は、第１ノズルから蒸気を間欠的に噴出するために、第１管路に間欠的な運転が可能な開閉弁を有するようにしても良い（請求項５）。これにより、請求項４の作用に加え、液体噴霧装置は、必要量の空気負イオンが生成されると開閉弁を閉じ、空気負イオンが減少してきたら開閉弁を開くといった間欠運転することによって第１管路内の第１液体の流量を調節することができる。したがって、常時噴霧する状態と比較してランニングコストを抑制することができる。なお、請求項５記載の液体噴霧装置は、開閉弁が開いている時間をＴ１、開閉弁が閉じている時間をＴ２としたときに、
Ｔ１≦Ｔ２
の条件を満足することが好ましい（請求項６）。

本発明の液体噴霧装置によれば、第１ノズルから噴出された蒸気と第２液体とが衝突した際に生成される微粒子の粒子径は、蒸気噴出速度に依存する。これにより、１回に噴霧される蒸気に含まれる空気負イオンの数量と濃度は、蒸気噴出速度を上昇させて生成される微粒子の粒子径を小さくすれば増加し、蒸気噴出速度を減少させて微粒子の粒子径を大きくすれば低下する。つまり、蒸気噴出速度制御手段によって、蒸気噴出速度を常温時の音速以上の所定速度に制御することにより、空気イオン（特に空気負イオン）を効率良く豊富に生成することができる。

図１乃至図４は本発明の第１実施形態を示すもので、図１は液体噴霧装置の全体概略図、図２は第１実施形態に係る気化器を示す概略断面図、図３は第１実施形態の実験例に係る空気負イオン数を示すグラフ、図４は第１実施形態の実験例に係る空気負イオン数を示すグラフを示す。

まず、液体噴霧装置の全体構造を図１を参照して説明する。本発明の液体噴霧装置１は、図１に示すように、水等の気化液１１（第１液体）を貯蔵した気化液タンク１０（第１タンク）と、気化液タンク１０内に一端を差し込まれた第１管路１２と、第１管路１２に介装されたポンプ１３と、第１管路１２の他端にその入口を接続された気化器２０と、気化器２０の出口に接続された第１ノズル２８と、消毒液等の噴霧液３１（第２液体）を貯蔵した噴霧液タンク３０（第２タンク）と、噴霧液タンク３０内に一端を差し込まれた第２管路３２と、第２管路３２の他端に接続された第２ノズル３３と、から構成されている。また、両ノズル２８，３３は小径の金属管であって、共にノズルホルダ３４によって直交向きに保持されている。

気化液タンク１０に貯蔵された気化液１１は、図１の矢印に示すように、ポンプ１３の作動で気化液タンク１０から第１管路１２を通じて吸い上げが可能である。ポンプ１３の吐出側は第１管路１２を通して気化器２０に接続され、ポンプ１３の作動で気化液１１を汲み上げて気化器２０に給送するようになっている。また、第１管路１２には電磁式開閉弁１４が設けられ、電磁式開閉弁１４を開くことで気化器２０に気化液１１を供給することができる。また、ポンプ１３と電磁式開閉弁１４は、制御装置１５によって制御されている。

気化器２０は、図２に示すように、金属製のハウジング２１内部が気化室２２となっていて、この気化室２２には導入口２３及び導出口２４が設けられている。導入口２３には、第１管路１２が接続されている。気化室２２内には金属焼結体等を利用した気化素子２５が充填され、第１管路１２から気化室２２内に導入された気化液１１の気化を促進するようになっている。また、ハウジング２１には、パネル状のヒータ２６が組み込まれ、このヒータ２６への通電で気化室２２内の気化液１１を加熱する。さらに、ハウジング２１の好適部位には例えばサーミスタ等による温度センサ２７が配置され、気化室２２内の温度が加熱により気化液１１の気化が瞬時に可能な設定温度Ｔ℃になったときに、これを検出して制御装置（図示せず）に検出信号を送出するようになっている。そして、気化室２２で気化した気化液１１の蒸気を導出口２４に接続された第１ノズル２８から噴出する。

第１ノズル２８から気化液１１の蒸気が噴出する際の蒸気噴出速度は、蒸気噴出速度制御手段によって常温時の音速以上になるように制御されている。この蒸気噴出速度制御手段として、ポンプ１３の供給圧力特性を調整する圧力調整手段が挙げられる。この圧力調整手段は、例えば、制御装置１５によってポンプ１３のプランジャーのストローク幅を任意に調整したり、ポンプ１３への周波数を変化させたりすることによってポンプ１３の供給圧力特性を制御することができる。これにより、気化器２０に供給する気化液１１の供給圧力を任意に変化させることが可能となるので、任意の供給圧力に応じた常温時の音速以上の蒸気噴出速度を設定することができる。

また、蒸気噴出速度制御手段として、第１管路１２内の気化液１１の流量を調節する流量調節手段が挙げられる。この流量調節手段は、例えば、制御装置１５によって電磁式開閉弁１４の開閉を制御することによって気化液１１の流量を任意に調整することができる。これにより、電磁式開閉弁１４を任意に開閉することによって、間欠的に第１ノズル２８から気化液１１の蒸気を噴出させることが可能となった。なお、電磁式開閉弁１４が開いている時間をＴ１、電磁式開閉弁１４が閉じている時間をＴ２としたときに、
Ｔ１≦Ｔ２
の条件を満足することが好ましい。

また、液体噴霧装置１に備えられた噴霧液タンク３０には、噴霧液３１が貯蔵されている。この噴霧液３１は、第２管路３２を通して第２ノズル３３の先端に吸い上げられる。

上記のように構成された液体噴霧装置１は二流体噴霧装置と称されるもので、以下のようにして噴霧液３１の噴霧が行われる。即ち、ポンプ１３を作動させて気化液タンク１０内の気化液１１を加熱状態にある気化器２０内の気化素子２５に送り込むと、気化液１１が加熱気化してその蒸気が第１ノズル２８の先端から噴出される。

このとき、ポンプ１３の供給圧力特性や電磁式開閉弁１４の開閉を制御装置１５によって制御することにより、第１ノズル２８の先端から噴出する気化液１１の蒸気噴出速度が常温時の音速以上となる。そして、常温時の音速以上の所定速度で噴出された蒸気によって、第２ノズル３３の先端周辺に負圧が生じ、この負圧を利用して噴霧液タンク３０内の噴霧液３１が第２ノズル３３の先端に吸い上げられる。そして、吸い上げられた噴出蒸気と衝突して霧化され前方へと吹き出される。

そして、任意の速度に設定された蒸気噴出速度で第１ノズル２８から噴出した蒸気と噴霧液３１とが衝突すると、生成された微粒子は任意の粒子径となる。この任意の粒子径となった微粒子は、衝突時の衝突エネルギーによって帯電（特にマイナス）状態になる。したがって、蒸気噴出速度を常温時の音速以上の範囲で上昇させれば、微粒子の粒子径は小さくなり、１回に噴霧される蒸気に含まれる空気負イオンの数量と濃度は増加する。また、蒸気噴出速度を常温時の音速以上の範囲で減少させれば、微粒子の粒子径は大きくなり、１回に噴霧される蒸気に含まれる空気負イオンの数量と濃度は減少する。

ここで、ポンプ１３の供給圧力特性を制御することにより、蒸気噴出速度を常温時の音速以上の所定速度になるように設定した際に生成した空気負イオン数を比較した一例を図３に示す。図３に示す蒸気噴出速度は、ポンプ１３のプランジャーのストローク幅を制御装置１５によって制御することにより、常温時の音速以上の所定速度になるように設定した。尚、図３に示す蒸気噴出速度の単位Ｍとは、マッハのことである。また、空気負イオン数とは、空気１ｍｌ当たりに含まれる空気負イオンの個数を示している。

図３に示すように、ポンプ１３のプランジャーのストローク幅が大きい幅となるように制御すると、つまり、ポンプ１３の供給圧力が高くなり蒸気噴出速度が速くなるほど、生成される空気負イオン数が多くなることが分かった。

また、空気負イオン数が空気１ｍｌ当たり３０００個以上含まれていれば、空気負イオン効果を発揮することが従来より分かっている。本実験例によれば、蒸気噴出速度をマッハ１以上に設定して、第１ノズル２８から蒸気を５秒間以上噴出すれば、図３の点線で示すように、空気１ｍｌ当たり空気負イオン数３０００個以上を含むことが分かった。

さらに、電磁式開閉弁１４の開閉によって第１ノズル２８からの蒸気噴出を間欠運転させた際に生成した空気負イオン数を比較した一例を図４に示す。この実験は、一定の蒸気噴出速度（３．９８Ｍ）において測定した。また、空気１ｍｌ当たりに含まれる空気負イオン数の測定箇所は、液体噴霧装置１の対面１ｍ、対面２ｍ、対面３ｍ、液体噴霧装置１の対角３．５ｍ、そして、液体噴霧装置１の背面にて行った。また、この実験は、電磁式開閉弁１４が開いている時間をＴ１、電磁式開閉弁１４が閉じている時間をＴ２としたときに、Ｔ１及びＴ２をいずれも５分間に設定した。

本実験例において、液体噴霧装置１の対面、対角、及び背面の全ての測定箇所において、図４の点線で示すように、１ｍｌ当たり３０００個以上の空気負イオン数を測定できた。これは、本発明の液体噴霧装置１によって、広範囲に亘って有効数の空気負イオンが噴霧することが可能であることを示す。

また、蒸気噴出を間欠運転した場合であっても、有効数の空気負イオン数を効率的に維持することができる。したがって、電磁式開閉弁１４の開閉によって第１ノズル２８からの蒸気噴出を間欠運転させることにより、蒸気を常時噴霧させる場合と比較して、ランニングコストを抑制することができる。

以上のように、本実施形態に係る液体噴霧装置１によれば、蒸気噴出速度制御手段によって、蒸気噴出速度を常温時の音速以上の所定速度に制御することにより、空気イオン（特に空気負イオン）を効率良く豊富に生成することができる。

尚、本実施形態は、蒸気噴出速度を調整する手段として、ポンプ１３の供給圧力特性と電磁式開閉弁１４の開閉を制御したが、これに限られない。例えば、図２に示すように、第１ノズル２８の蒸気噴出内径寸法ｋを０．３ｍｍ〜０．７ｍｍに変化させて噴出圧力を調節することにより、蒸気噴出速度を常温時の音速以上の所定速度になるようにしても良い。

また、本実施形態の第１ノズルから噴出される蒸気蒸気噴出速度は、１Ｍ（マッハ）以上が好ましく、より好ましくは１．５Ｍ〜４Ｍの範囲である。

さらに、噴霧液３１は、消毒液、消臭液等の水溶液以外に水道水、精製水、蒸留水、井戸水等の水を選択しても良い。噴霧液３１として水を選択した場合には、液体噴霧装置１は加湿機能を有する空気負イオン発生装置となる。

本発明の第１実施形態に係る液体噴霧装置の全体概略図第１実施形態に係る気化器を示す概略断面図本発明の実施例に係る空気負イオン数を示すグラフ本発明の実施例に係る空気負イオン数を示すグラフ本発明の従来例に係る斜視図

符号の説明

１…液体噴霧装置、１０…気化液タンク、１１…気化液、１２…第１管路、１３…ポンプ、１４…電磁式開閉弁、１５…制御装置、２０…気化器、２８…第１ノズル、３０…噴霧液タンク、３１…噴霧液、３２…第２管路、３３…第２ノズル。

Claims

第１液体を貯留する第１タンクと、
前記第１液体を加熱して蒸気を生成する気化器と、
前記第１タンク内の前記第１液体を前記気化器に導く第１管路と、
前記第１タンク内の前記第１液体を前記第１管路を通じて前記気化器に給送するポンプ手段と、
前記気化器に連通し、該気化器で生成した蒸気を噴出する第１ノズルと、
第２液体を貯留する第２タンクと、
前記第１ノズルに近接して直交するように配置した第２ノズルと、
前記第２タンク内の前記第２液体を前記第２ノズルに導く第２管路と、
前記第１ノズルから噴出される蒸気の噴出速度を常温時の音速以上の所定速度に制御する蒸気噴出速度制御手段と、を有する
ことを特徴とする液体噴霧装置。
前記蒸気噴出速度制御手段は、前記ポンプ手段の供給圧力を制御する圧力調整手段で構成された
ことを特徴とする請求項１記載の液体噴霧装置。
前記蒸気噴出速度制御手段は、内径寸法を可変可能とした前記第１ノズルで構成された
ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の液体噴霧装置。
前記蒸気噴出速度制御手段は、前記第１管路内の前記第１液体の流量を調節する流量調節手段で構成された
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項記載の液体噴霧装置。
前記流量調節手段は、前記第１ノズルから蒸気を間欠的に噴出するために、前記第１管路に間欠的な運転が可能な開閉弁を有する
ことを特徴とする請求項４記載の液体噴霧装置。
前記開閉弁が開いている時間をＴ１、該開閉弁が閉じている時間をＴ２としたときに、
Ｔ１≦Ｔ２
の条件を満足する
ことを特徴とする請求項５記載の液体噴霧装置。