JP2015200454A - 霧発生装置 - Google Patents

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。

特開２０１２−１０２９７３号公報

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。

加湿器の外観を示す側面図。 加湿器の概略構成を示す断面図。 加湿器の本体の一部を欠いて示す斜視図。 加湿器の構成を展開して示す展開斜視図。

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)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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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