JP2016200344A - ミスト発生装置、ミスト発生機構及びミスト発生方法 - Google Patents
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Abstract
Description
特許文献3のノズルは、本体の筒部内に装填したアダプタに筒状のストレーナースクリーンを設け、これにより流体中の異物がノズルチップの噴射穴および本体の噴口に流入する前に除去され、噴射穴および噴口の異物による目詰まりが防止できるというものである。
また、特許文献2の冷却構造に係る噴霧器は、可動機構等を用いているため構造が複雑化し、また動作の安定性にも欠け、また特許文献3のノズルは、ストレーナの維持、管理が面倒であるなどの問題がある。
本件出願人は、先に特許文献4に係るミスト発生装置等を出願したが、このミスト発生装置に関して、塵の処理、或いは装置に付着する水滴の処理等に対する対策が望まれていた。
さらに、上記ミスト発生装置でミスト化する際に生じた余剰水を、上記粉砕部材8内に収容し、これを排水ポンプで吸引し排水路を経由させて上記貯留タンク62に戻し、この水を、上記給水ポンプ64を介して再度上記水供給路4へ供給し、水を循環させることもできる。
図1は、実施の形態に係るミスト発生装置2を示したものである。このミスト発生装置2は、水供給路として、水道水等が流通し或いは給水ポンプにより水を供給する給水管4に取り付けて使用される。
水噴出器6は、導入口14から供給された水を導入する内筒部材16、及びこの内筒部材16の外側に設けられる外筒部材18を有し、内筒部材16と外筒部材18との間の隙間(空間部)には、ドーナツ状の回転室20が形成されている。
内筒部材16には回転室20に水を注入する注入孔22、外筒部材18には回転室20の水を噴出する噴出孔24が設けられている。
注入孔22は、内筒部材16の筒部の周囲及び上下に所定間隔をおいて設けられる。内筒部材16は、導入口14から内部に導入した水を、注入孔22から回転室20内に注入する。
即ち、注入孔22は、水の注入角度が半径方向から接線方向(回転方向)に偏った方向に向けて形成されている。そして、注入孔22から回転室20内に水を注入し、また注入された水とともに回転室20内の水を回転させ回転水流28を発生させる。
また、注入孔22の孔の形状は円形で、その径(注入方向と直交する向きの径)をここでは0.30mmとしている。この注入孔22の径は、0.15mm〜0.40mmの範囲が適当である。注入孔22の数は、ここでは筒(軸)方向に3箇所、それぞれ筒の周囲に2箇所、計6箇所設けている。注入孔22の孔の形状は、他に楕円形、多角形等とすることができる。
また、注入孔22(及び噴出孔24)には、水が通過する孔近傍の表面に光触媒を塗布するのがよい。この光触媒塗布により、孔の表面が親水状態となり表面張力が低下し、注入孔22における水の流通抵抗が軽減される。
外筒部材18の周囲には噴出孔24が設けられており、この噴出孔24は、噴出孔の噴出方向を接線方向から法線方向に傾けて水を噴出する。噴出孔24は、回転室20内を回転する水を噴出し、この噴出水25を粉砕部材8に衝突させる。
さらに、水噴出器6の外筒部材18には、円形の異物排出孔26が設けられている。異物排出孔26の排出孔径は、噴出孔24の噴出孔径よりも大きく(排出孔径>噴出孔径)形成されている。異物排出孔26は、噴出孔24を通過できない異物を回転室20内の水とともに排出する。
被覆部材30は、筒形状でありその一部に噴出孔24及び異物排出孔26のための窓部31が形成されている。被覆部材30は、合成樹脂或いは金属(軽金属)等からなる。
外筒部材18の径(内径)は、内筒部材16の径(外径)より大きく、ここでは外筒部材18の内径は13mmであり、また内筒部材16の外径は6mmとしている。このため、回転室20の幅(半径方向の差)は3.5mmである。
また、回転室20の壁面部付近は、摩擦により角速度が多少減衰するが、この減衰を最小にするため(水流抵抗を下げる)、撥水作用のある塗料(油性塗料)を回転室20の壁面部、具体的には外筒部材18の内周面、又は/及び内筒部材16の外周面に塗布することが有効である。
外筒部材18における噴出孔24の噴出角度(δ)は、接線方向から50度以上の範囲、好ましくは60度〜70度の範囲、法線方向に偏らせるのが適当である。ここでは、噴出角度(δ)は、接線方向から63度としている。
噴出孔24の径が、上記範囲より小さいと、目詰まりが起こり易くなり、また水の粘性摩擦及び機械工作精度による影響により、噴出水25の水流の方向が一様な直線状とならず又水流同士の干渉等を起こし好ましくない。噴出孔24の径が上記範囲より大きいと、噴出水25による水滴の直径が大きくなり、このため粉砕後のミスト7の粒径も大きくなって好ましくない。
噴出孔24の数の上限は、近接する他の噴出孔24との間に乱流による干渉を生じない範囲が適当である。
また、噴出孔24には、水が通過する孔近傍の表面に光触媒を塗布するのがよい。この光触媒塗布により、孔の表面が親水状態となり表面張力が低下し、噴出孔24における水噴出の流通抵抗が軽減される。
異物排出孔26は、噴出孔24を通過できない大きさの異物を水とともに通過させ、回転室20内から排出する。このため、噴出孔24における異物による目詰まり等が有効に防止できる。異物排出孔26は、外筒部材18の筒部に1個或いは複数個設ける。
異物排出孔26を上記外筒部材18の下部(近傍)及び/又は上部(近傍)の各箇所に設けたのは、通常、回転室20の下部には砂等の重い異物が溜まり、回転室20の上部には糸屑、藻等の軽い異物が溜まることから、それらを効果的に排出するためである。
なお、異物の種類等により、異物排出孔26は、外筒部材18の下部、上部、或いはこれらの中間部等の何れの箇所に設けても、またそれぞれの箇所に1又は複数設けるようにしても、異物排出の効果は得られる。
また、外筒部材18における異物排出孔26の排出角度は、上記噴出孔24の噴出角度と同様に形成してもよく、この場合、異物のスムーズな排出が期待できる。
異物排出孔26の径は、噴出孔24を通過できない或いは通過困難な異物を排出することから、噴出孔24より径を大きく形成している。
この回収部材38の受け面部は、異物排出孔26の前方、約2mm〜10mmの間に配置する。この位置に回収部材38を配置した場合、異物排出孔26から噴出された排出水はミストにならずに水滴化して落下する。このように、回収部材38は、異物排出孔26からの排出水を受け面部に当てて水滴化(大粒で下方に落下する水滴)し、この水滴を下方に落下させて排出する。
この回収部材40は、被覆部材11の表面に、縦に長い樋形状(但し上下部は開口)の部材を、開口側を被覆部材11に取り付ける状態で被せ、外筒部材18の上部及び下部に設けた異物排出孔26の前方を被う形態である。
そして、各異物排出孔26から噴出された排出水は、それぞれ回収部材40の受け面部(内面部)に当たって水滴化するが、これらは回収部材40内に閉じ込められ、さらに下部の開口から放出し下方に流れて回収される。また、排出水の一部は、回収部材40の上部の開口から放出され、さらに下方に流れて回収される。上記排出水は、水噴出器6を配置した粉砕部材8の底面部42に回収収容される。
なお、回収部材40の上部の開口については、これを閉塞し、下部の開口からのみ排出水を放出するようにしてもよい。また、上下部の異物排出孔26の平面位置が異なる場合には、別の回収部材40を取り付け、それぞれの異物排出孔26からの排出水を回収するようにしてもよい。
ここでは、粉砕部材8として、底面部42と曲面状又は筒状の粉砕面部10からなり上部に開口部44が形成され、内部に水噴出器6が配置される容器状(或いは半球面状)の部材を用いた。粉砕部材8は、金属(軽金属、ステンレス等)或いは合成樹脂材等の硬質材で形成する。
他に粉砕部材の形状として、板状、半球面状(部分球面状)、或いは筒状のものを用いることができる。また粉砕部材8の粉砕面部10は、噴出水25が当たる位置により、ミスト7の流れ方向が変わるように凹凸状に形成し、ミストを各方向に拡散させるようにしてもよい。
筒状の粉砕部材を用いる場合、筒の断面を円形とし且つ上部を開口し、下部を閉塞して容器状とし、この筒の中心軸に沿う状態に水噴出器6を配置する。そして、この筒状の粉砕部材の筒内面を粉砕面部として使用し、底面部に余剰水を溜めるようにする。
粉砕部材8は、支柱の上部に固定するか、或いはワイヤ等を用い天井等に吊るして使用する。
噴出水25が粉砕面部10に当たる角度は、この粉砕面部10の面に対して50度〜90度の範囲が良好である。また粉砕部材8は、噴出水流を衝突させる粉砕面部10に撥水加工を施すことにより、ミストの発生効率が高められる(余剰水が減少)。
このため、噴出孔24から粉砕部材8までの距離(噴出水の飛行距離)は、噴出水25の水滴への分離及び水流の勢い等を考慮すれば、15mm以上が良好であり、好ましくは20mm以上150mm以下の範囲、より好ましくは25mm以上80mmの範囲が望ましい。たとえば、ミスト発生装置において、噴出孔24から粉砕部材8までの距離を50mmとする。
なお、上記排水ポンプ46に替えて、粉砕部材8の底面部42に孔部を設け、この孔部に排水管を下方向き連結し、排水管を介して地面等に排水する形態を採用することも可能である。
図7は、水滴滴下の防止手段の説明図である。この手段は、粉砕部材8の容器(上部が開口)の上部の周囲に、外側斜め上方に向かうフランジ状で、全体が環状の受け面部100を形成し、さらに、受け面部100の上方に少し隙間部101を設けて翼部材102を配置したものである。翼部材102は、断面が外側斜め上方に向かう形状(或いは次第により上方に向かう反った形状)で、外周部109が高い環状(鍔状)の部材である。
上記受け面部100と翼部材102の裏面部103との間の隙間部101の間隔は0.3mm〜5.0mmの範囲、好ましくは0.5mm〜3.0mmの範囲である。
通常、翼部材102の外周部109を受け面部100の外周部108より、3mm以上(半径の寸法)、好ましくは5mm以上(半径の寸法)、平面で見て大きく形成するのが好適である。なお、翼部材102の大きさに制限はないが、実用上、受け面部100の外周部より10mm(半径の寸法)大きい程度とするのがよい。
翼部材102の内周部110は、受け面部100の内側部位の上方、或いはさらに内側の粉砕部材8の中心寄りの部位の上方に配置できるようにする。
翼部材102は、例えば受け面部100の上部の複数個所に小突起等を設け、この上部に固定して取り付ける。これにより、翼部材102と受け面部100間に隙間部101(小突起に対応する)が形成される。
そして、上記ミスト7の上昇、拡散及び下降の際、一部のミスト7は、翼部材102の外周部109(縁部或いは縁部近傍)等に付着する。この場合、受け面部100の外周部108にはミスト7は付着しない(径が小さいため)。そして、翼部材102の外周部109に付着したミスト7は、成長して水滴化(結露)する。
このため、粉砕部材8自体の周囲部にミスト7が付着し水滴化することが防止され、また水滴となって落下(滴下)することもなく、下方を濡らすことが防止できる。
なお、受け面部100の外周部108の表面に撥水性材をコーティングしておくことで、翼部材102からの水滴106を受け面部100で正確に受けることができる。他に、受け面部100の外周部108を少し上方に立ち上げた形状にすることでも、同様に、水滴106を受け面部100で正確に受けることができる。
このため、翼部材102を設けることで、強制的にミスト7を翼部材102の外周部109に付着させて水滴化し、これを粉砕部材8の受け面部100で受け、粉砕部材8内に取り込むこととした。
なお、ミスト発生装置の粉砕部材8で発生したミスト7が部材等に付着(下方に落下)するのは、主に翼部材102の外周部109に付着したものが水滴化するものであり、これ以外の箇所にはほとんど付着しない。もっとも、翼部材102(粉砕部材8)の表面側に付着したミスト7は、水滴化しても全て粉砕部材8の底面部42に収容されるので落下の問題にはならない。
このため、受け面部100を設けない形態の場合であっても、翼部材102の裏面部103を伝う水滴106を翼部材102の内周部110まで送り、ここから粉砕部材8の内部に落下させて取り込むことができる。
翼部材102の内周部110は、粉砕部材8の周囲部112の上方より、粉砕部材8の中心寄りに配置する。
また、翼部材102として、断面で見た斜め上方に向かう傾斜角度を大きくすることで、水滴106が裏面部103を伝う流れが良くなる。他に、翼部材102の裏面部103の該当箇所に親水性材のコーティング等を行い、或いは裏面部103の該当箇所の面を凸凹に形成することで、水滴106が裏面部103を伝う流れが良くなる。
この形態においても、粉砕面部10で発生させたミストが上昇、拡散及び下降の際、翼部材102の外周部109に付着して水滴化され、この水滴は翼部材102の裏面部103を伝い隙間部位114を通過し、粉砕部材8の内部に滴下し内部に収容される。
図9は、この水噴出器82の説明図である。この水噴出器82の回転室84は、円筒状の筒部材86内に断面円形の回転空間部が形成された形状である。このため、回転室84の形状は、円形状である。筒部材86には、一方側に注入孔88が形成され、また他方側には噴出孔90が形成されている。ここでは、回転室84の内径は13mmである。
注入孔88の外側には、注入口部92が向かい合う状態で取り付けられている。注入口部92は、給水管4と連通し水の供給を受ける。
また、筒部材86の外側は、一部(窓部)を残して被覆部材で被われ、回転室84の上部及び下部は、それぞれ蓋部材によって閉塞されている(図示せず)。
また、注入孔88は円形で、その径(注入方向と直交する向きの径)等は、上記水噴出器6の注入孔22の場合と同様であり、また注入孔88の数及び形状についても同様である。
噴出孔90は、注入孔88とは回転室84の中心対称な位置から、少し回転の上流寄りの位置に設けられている。噴出孔90からの噴出水25の噴出角度(δ)等は、上記水噴出器6の噴出孔24の場合と同様であり、噴出孔90の大きさ、数、形状についても同様である。
異物排出孔96を筒部材86に設ける位置、孔の数、大きさ、形状等は、上記水噴出器6における異物排出孔26を外筒部材18に設ける場合と同様である。また、異物排出孔96の径は、噴出孔90を通過できない或いは通過困難な異物を排出することから、噴出孔90より径を大きく形成する。
一方、ミスト発生装置2の粉砕部材8内に溜められた余剰水、異物排出孔からの排出水、及び翼部材により滴下された水等は、排水ポンプ46で吸引し排水管48を介して貯留タンク62に戻される。そして、貯留タンク62に収容され溜められた水は、給水ポンプ64によって給水管4に送られ、再び循環され再利用される。貯留タンク62には、水道栓61の補給制御等により逐次水が補給される。なお、補給する水は、公共の水道等の他にも、井戸水や雨水などの利用が可能である。
このように、濾過器66で濾過されなかった塵、或いは濾過器66の下流側で発生した微細な塵、藻などの異物は、ミスト発生装置2の水噴出器6に設けた異物排出孔26から排出され、排水管48を通じて貯留タンク62に戻される。これにより、ミスト発生装置における異物等の目詰まりが効果的に防止できる。
ミスト発生機構60によれば、農業用(農業ハウス等)の空調、ビルのオフイス等の空調、広場の空調、園芸用等、小規模から大規模まで多岐にわたって利用することができて利用価値が高く、広範囲にミストの噴霧による冷却、保湿が可能である。
ミスト発生装置2を取り付けた給水管4から供給される水は、大気圧以上の水圧が加わっており、ミスト発生装置の水噴出器6の導入口14を通過し、内筒部材16の筒部に設けた注入孔22から回転室20内に注入される。
この回転室20では、注入孔22によりその法線方向から接線方向へ偏った方向(水の回転方向)に水を注入し、この水圧の勢いにより注入された水とともに回転室20内の水を回転させる。
そして、異物排出孔26から噴出された排出水は、回収部材38(40)により水滴化され、下方に落下し粉砕部材8の底面部42に収容され溜められる。
また、上記角速度に関し、回転室が水で満たされ角速度が一定の安定状態では、角運動量は角速度に比例するため、噴出量はこの角速度による慣性が作用しているとも考えられる。さらに、回転流により放射方向に働く遠心力による圧力も加わる。
上記噴出孔24から噴出された高速の噴出水25は、その前方の粉砕部材8に当てられ粉砕されてミスト7(霧)を発生させる。
水噴出器6からの噴出水25が粉砕面部10で粉砕されミスト化する際、ミスト化されない余剰水が発生する。余剰水は、噴出水25の量の数割程度発生する。そして、このような余剰水は粉砕面部10の下方に流れて粉砕部材8の底面部42に収容される。
また、ミスト発生装置2によれば、通常の水道水の水圧程度の条件下で、噴出水25による水滴は、粉砕部材8に高速度で衝突しドライミストと呼ばれる直径10−30ミクロン程度のミストの生成が確認されている。なお、一般的な噴霧装置でドライミストを発生させるものもあるが、この装置では、水を加圧するための特別な高圧ポンプを必要とし、またミスト発生の構造も複雑なものとなっている。
また、水を回転させない場合には、水の速度成分にばらつき(直進方向と垂直な成分の発生)が生じるが、これは回転室内の水流に乱流が発生しやすく、その結果、初速度の分布が広がるためである。一方、水を回転させた場合には、噴出水流の直進性が高まり水の速度成分のばらつきも少なくなる。これは、回転水流により乱流が発生し難くなり、噴出水流の初速の分布の範囲が狭くなるためである。
これらより、回転室において水を回転させた場合には、回転させない場合と比べて、水の回転による噴出水流の初速度を加速し高める効果は得られていると考えられ、また初速度の絶対値のみではなく、その分布におけるピークの出現、さらには放出角度を狭める効果も同時に得られている。
6,82 水噴出器
8 粉砕部材
10 粉砕面部
16 内筒部材
18 外筒部材
20,84 回転室
22,88 注入孔
24,90 噴出孔
26,96 異物排出孔
86 筒部材
100 受け面部
102 翼部材
Claims (7)
- 水供給路に取り付けられ、この水供給路から供給された水を導入する内筒部材、及びこの内筒部材の外側に設けられる外筒部材を有し、これら両筒部材間にドーナツ状の回転室が形成された水噴出器と、
上記内筒部材に設けられ、上記回転室に対して水を回転させる方向へ偏った向きに水を注入し、上記回転室内に回転水流を発生させる1個又は複数個の注入孔と、
上記外筒部材に設けられ、上記回転室内を回転する水を噴出する1個又は複数個の噴出孔と、
上記水噴出器の周辺に配置され、この水噴出器の上記噴出孔から噴出する水を粉砕面部に衝突させて粉砕し、ミストを発生させる粉砕部材と、を有し、
上記粉砕部材を、底面部と曲面状又は筒状の上記粉砕面部からなり、上部が開口し、内部に上記水噴出器が配置され、底部に水を収容することができる容器状に形成し、
上記粉砕部材の周囲部の上方に配置され、断面が上記周囲部の内側から外側に向けて且つ斜め上方に傾斜した形状の翼部材を用い、
上記翼部材の外周部を上記粉砕部材の周囲部よりも拡径した形状とし、
上記翼部材を、上記粉砕部材の周囲部との間に隙間部位を設けて配置し、
上記粉砕面部で発生させたミストが上昇、拡散及び下降の際、上記翼部材の外周部に付着して水滴化された水滴を、上記翼部材の裏面部を伝い上記隙間部位を通過させ、上記粉砕部材の内部に滴下させて内部に収容することを特徴とするミスト発生装置。 - 水供給路に取り付けられ、この水供給路から供給された水を導入する筒部材を有し、この筒部材内に回転室が形成された水噴出器と、
上記筒部材に設けられ、上記回転室に対して水を回転させる方向へ偏った向きに水を注入し、上記回転室内に回転水流を発生させる1個又は複数個の注入孔と、
上記筒部材に設けられ、上記回転室内を回転する水を噴出する1個又は複数個の噴出孔と、
上記水噴出器の周辺に配置され、この水噴出器の上記噴出孔から噴出する水を粉砕面部に衝突させて粉砕し、ミストを発生させる粉砕部材と、を有し、
上記粉砕部材を、底面部と曲面状又は筒状の上記粉砕面部からなり、上部が開口し、内部に上記水噴出器が配置され、底部に水を収容することができる容器状に形成し、
上記粉砕部材の周囲部の上方に配置され、断面が上記周囲部の内側から外側に向けて且つ斜め上方に傾斜した形状の翼部材を用い、
上記翼部材の外周部を上記粉砕部材の周囲部よりも拡径した形状とし、
上記翼部材を、上記粉砕部材の周囲部との間に隙間部位を設けて配置し、
上記粉砕面部で発生させたミストが上昇、拡散及び下降の際、上記翼部材の外周部に付着して水滴化された水滴を、上記翼部材の裏面部を伝い上記隙間部位を通過させ、上記粉砕部材の内部に滴下させて内部に収容することを特徴とするミスト発生装置。 - 上記粉砕部材の周囲部に、断面が上記周囲部から外側に向けて且つ斜め上方に傾斜した受け面部を、フランジ状に形成し、
上記受け面部の上方に、上記受け面部との間に隙間部を設けて上記翼部材を配置し、この翼部材の外周部を上記受け面部の外周部よりも拡径した形状とし、
上記粉砕面部で発生させたミストが上昇、拡散及び下降の際、上記翼部材の外周部に付着して水滴化された水滴を、上記翼部材の裏面部を伝い上記隙間部を伝って通過させ、上記粉砕部材の内部に滴下させて収容することを特徴とする請求項1又は請求項2記載のミスト発生装置。 - 上記噴出孔の径を0.10mm〜0.40mmの範囲、好ましくは0.10mm〜0.20mmの範囲、より好ましくは0.10mm〜0.15mmの範囲としたことを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載のミスト発生装置。
- 上記噴出孔から上記粉砕面部までの噴出水の飛行距離を15mm以上、好ましくは20mm〜150mmの範囲、より好ましくは25mm〜80mmの範囲としたことを特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載のミスト発生装置。
- 請求項1乃至5の何れかに記載のミスト発生装置を、複数、上記水供給路に連結し、貯留タンクの水を給水ポンプの稼働により吸引し、濾過した後上記水供給路に供給し、上記ミスト発生装置によりミスト化し、ミストを発生させることを特徴とするミスト発生機構。
- 水供給路に、この水供給路から供給された水を導入する内筒部材、及びこの内筒部材の外側に設けられる外筒部材を有し、これら両筒部材間にドーナツ状の回転室が形成された水噴出器を取り付け、
上記内筒部材に、上記回転室に対して水を回転させる方向へ偏った向きに水を注入し、上記回転室内に回転水流を発生させる1個又は複数個の注入孔を設け、
上記外筒部材に、上記回転室内を回転する水を噴出する1個又は複数個の噴出孔を設け、
上記水噴出器の上記噴出孔から噴出する水を粉砕面部に衝突させて粉砕し、ミストを発生させる粉砕部材を、上記水噴出器の周辺に配置し、
上記粉砕部材を、底面部と曲面状又は筒状の上記粉砕面部からなり上部が開口し、内部に上記水噴出器が配置され、底部に水を収容することができる容器状に形成し、
上記粉砕部材の周囲部の上方に配置され、断面が上記周囲部の内側から外側に向けて且つ斜め上方に傾斜した形状の翼部材を用い、
上記粉砕部材の周囲部に、断面が上記周囲部から外側に向けて且つ斜め上方に傾斜した受け面部を、フランジ状に形成し、
上記受け面部の上方に、上記受け面部との間に隙間部を設けて上記翼部材を配置し、この翼部材の外周部を上記受け面部の外周部よりも拡径した形状とし、
上記粉砕面部で発生させたミストが上昇、拡散及び下降の際、上記翼部材の外周部に付着して水滴化された水滴を、上記翼部材の裏面部を伝い上記隙間部を伝って通過させ、上記粉砕部材の内部に滴下させて収容することを特徴とするミスト発生方法。
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DE112018002419B4 (de) | 2017-05-10 | 2023-06-22 | Panasonic intellectual property Management co., Ltd | Anzeigevorrichtung und Anzeigesteuerverfahren |
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JP2009097737A (ja) * | 2007-10-12 | 2009-05-07 | Noritz Corp | ミスト発生装置を備えた浴室空調システム |
JP2013228151A (ja) * | 2012-04-26 | 2013-11-07 | Tatsuya Uetake | ミスト発生装置及びミスト発生機構 |
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2015
- 2015-04-13 JP JP2015081613A patent/JP6580858B2/ja active Active
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