JP2019027676A

JP2019027676A - 液体微細化装置およびそれを用いた空気清浄機または空気調和機

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Publication number: JP2019027676A
Application number: JP2017147427A
Authority: JP
Inventors: 洋祐浜田; Yosuke Hamada; 広幸近藤; Hiroyuki Kondo; 辰乙郁; Shinitsu Iku; 彬松本; Akira Matsumoto
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2017-07-31
Filing date: 2017-07-31
Publication date: 2019-02-21
Anticipated expiration: 2037-07-31
Also published as: JP6931768B2

Abstract

【課題】本発明は、液体微細化装置において、揚水管の水を吸い上げる力を高めることで、揚水管の小径化を可能とし、小型の液体微細化装置を提供することを目的とする。【解決手段】送風機４と揚水管９、貯水部１０とを備え、揚水管９が回転することで、貯水部１０の水を吸上げて、遠心方向に放出し、放出された水が衝突壁８に衝突することで微細化される液体微細化装置であって、揚水管９内部にらせん形状の溝１５を備えたことを特徴とする液体微細化装置。【選択図】図１

Description

本発明は、液体微細化装置およびそれを用いた空気清浄機または空気調和機に関するものである。

例えば、液体微細化装置の構成は、以下のような構成となっていた。

すなわち、図４に示すように、液体微細化装置１０１は送風機により外気が通過する処理室１０２と、給水管からの給水を所定量貯水する貯水部１０３と、貯水部１０３に下部を水没させ上方に向かって径が拡大するすり鉢状の回転体１０４と、回転体１０４とともに回転し、回転体１０４の回転による遠心力で飛散された水および空気が通過可能な円筒状の多孔体１０５を備え、回転体１０４の回転による遠心力で、貯水部１０３から水が吸い上げられ、回転体１０４から外部に向けて飛散された水が多孔体１０５を通じて周辺部に衝突し、水が微細化されるようになっている。

特開２００９−２７９５１４号公報

このような従来の液体微細化装置は、遠心力によって貯水部の水を揚水し、回転体に空いた細孔から揚水した水を飛散させる。この原理では、貯水部の水を揚水するエネルギや揚水した水滴を細孔から飛散させるエネルギを得るために回転体の径を大型化して遠心力を確保する必要があり、結果として回転体が大型化するという課題があった。また、このような液体微細化装置を水以外の液体、例えば次亜塩素酸を含む殺菌水に適応する場合、液体の粘度が水よりも増大するため、細孔から液体が飛散されにくく、さらに大型の回転体が必要になるという課題があった。さらに、液体微細化装置が大型化することで、それを用いた空気清浄機または空気調和機も大型になるという課題があった。

そこで本発明は上記従来の課題を解決するものであり、遠心力による揚水効率を向上した、空気清浄機または空気調和機に適した小型の液体微細化装置を提供することを目的とする。

そして、この目的を達成するために、本発明は、吸気口と吹出口とを有する本体ケースと、本体ケース内の吸気口と吹出口とを結ぶ風路に設けた送風機と、送風機と吹出口との間の風路内に設けた液体微細化室を備え、液体微細化室は、上方開口部および下方開口部を有する衝突壁と、衝突壁内に設けた回転装置と、衝突壁の下部に貯水部とを有し、回転装置は、垂直方向に向けて配置した回転軸と、回転軸を回転させる回転モータと、回転軸に固定される筒状の揚水管と、揚水管の外面から突出して回転軸の軸方向に所定の間隔で設けられた複数の回転板とを有し、揚水管は、回転板に接する揚水管の面に開口を有し、揚水管内面の下部から上部にわたって連続するらせん形状の溝または突片を設けたことを特徴とするものであり、これにより所期の目的を達成するものである。

以上のように、本発明は、揚水管内部にらせん形状の溝または突片を備えることによって、揚水管の内壁面と揚水管によって揚水される水との摩擦力を利用した揚水力を発生させることができ、揚水管の揚水量を増加させるができる。また、必要量揚水するための遠心力を抑えることができるため、揚水管の径を縮小することや揚水管の回転数を減少させることができ、空気清浄機または空気調和機に適したより小型で省エネルギの液体微細化装置を提供するものである。

本実施の形態１にかかる液体微細化装置の概略断面図本実施の形態１にかかる溝と揚水管に備えられた開口の拡大図本実施の形態１にかかる突片と揚水管に備えられた開口の拡大図従来の液体微細化装置の断面を示す断面図

本発明の請求項１記載の液体微細化装置は、吸気口と吹出口とを有する本体ケースと、本体ケース内の吸気口と前記吹出口とを結ぶ風路に設けた送風機と、送風機と吹出口との間の風路内に設けた液体微細化室とを備え、液体微細化室は、上方開口部および下方開口部を有する衝突壁と、衝突壁内に設けた回転装置と、衝突壁の下部に貯水部とを有し、回転装置は、垂直方向に向けて配置した回転軸と、回転軸を回転させる回転モータと、回転軸に固定される筒状の揚水管と、揚水管の外面から突出して回転軸の軸方向に所定の間隔で設けられた複数の回転板とを有し、揚水管は、回転板に接する揚水管の面に開口を有し、揚水管内面の下部から上部にわたって連続するらせん形状の溝または突片を設けた構成を有する。

揚水管内部の水は揚水管の回転によって回転し、揚水管の回転軸から離れる方向へ遠心力を受ける。遠心力と、揚水管表面からの反作用による力を受けた水は、揚水管内壁に沿って、回転軸鉛直上方へ吸上げられる。さらに、揚水管の内面の下部から上部にわたって連続するらせん形状の溝または突片が備えられているため、らせん形状の溝または突片が回転することで貯水部から水が汲み上げることができ、揚水量を向上することができる。

すなわち、本発明によれば、揚水管の揚水量を増加させることができる。また、必要量揚水するための遠心力を抑えることができるため、揚水管の径を縮小することや揚水管の回転数を減少させることができる。

また、揚水管の溝または突片は、揚水管の回転方向に沿って揚水管の下部から上部へ向かうらせん形状で揚水管の内面に設けられた構成としてもよい。

この構成により、回転方向とらせん形状を合わせることにより、溝または突片が回転に合わせて水を汲み上げることができるため、効率良く揚水管の揚水量を増加させることができる。

また、揚水管の面に備えた開口は、らせん形状の溝または突片に接するように設けられた構成としてもよい。

この構成により、揚水管の内面に沿って汲み上げられた水を、らせん形状の溝または突片によって開口へ誘導し、より効率良く揚水管より水を飛散させることができる。さらに、効率良く揚水管より水を飛散させることができる為、必要量揚水するための遠心力を抑えることができる。

また、揚水管の面に備えた開口の開口幅は、溝または突片の幅よりも大きいことを特徴とする構成としてもよい。

この構成により、溝または突片に沿って汲み上げられた水が、揚水管の面に備えた開口の開口幅よりも細い線状となって開口に供給されるため、開口を通過する水が開口付近で溜まることを抑制し、開口を通過する水の通過抵抗を低減することができる。この結果、水を開口部から放出するための遠心力を抑えることができ効率良く水を放出できる。

また、液体微細化装置を備えた空気清浄機としてもよい。

空気清浄機の機能の一つとして、加湿目的での水気化装置や、殺菌目的での次亜塩素酸気化装置といった液体を気化させる装置が組み込まれている。これらの液体を気化させるための機構として液体微細化装置を用いることで、より小型でエネルギ効率の良い気化装置を得ることができる。

また、液体微細化装置を備えた空気調和機としてもよい。

空気調和機の機能の一つとして、加湿目的での水気化装置や、殺菌目的での次亜塩素酸気化装置といった液体を気化させる装置が組み込まれている。これらの液体を気化させるための機構として前記液体微細化装置を用いることで、より小型でエネルギ効率の良い空気調和機を得ることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態における液体微細化装置の概略断面図である。本体ケース１は、空気を取り込む吸気口２と、本体ケース内に送風するための送風機４、送風機４の送風口に接続される液体微細化室５、液体微細化室５と連通するように設けられた空気を排出する吹出口３が設けられている。本体ケース１の内部を通る空気は、空気を取り込む吸気口２と、本体ケース内に送風するための送風機４、送風機４の送風口に接続される液体微細化室５、液体微細化室５と連通するように設けられた空気を排出する吹出口３の順に移動する。

液体微細化室５内には、上方開口部６および下方開口部７を有する衝突壁８を備えている。衝突壁８は液体微細化室５の内壁に固定されることで設けられている。（図示せず）
液体微細化室５に設けられた衝突壁８に囲まれた内側において、回転しながら水を汲み上げる筒状の揚水管９が備えられている。揚水管９は逆円錐形の中空構造となっており、逆円錐形状の天面中心に回転軸１２が固定されている。回転軸１２が、液体微細化室５の外面に備えられた回転モータ１１と接続することで、回転モータ１１の回転運動が回転軸１２を通じて揚水管９に伝導され、揚水管９を回転させる。

図１に示すように、液体微細化室５の下部には、水を貯める貯水部１０を備えている。貯水部１０の水面面積は下方開口部７の開口面積よりも大きく備えられており、揚水管９の下部の一部、例えば揚水管９の円錐高さの三分の一から百分の一程度の長さが浸るように深さがとられている。この深さは必要な揚水量に合わせて設計できる。

貯水部１０への給水方法は既知の手法を用いることができ、例えば水道から水圧調整弁を通じて、給水管により直接給水する方法や、あらかじめ液体微細化室５外に備えられた水タンクからサイフォンの原理で必要な水量のみ汲みあげる方法等があげられる。（図示せず）
図１に示すように、揚水管９は、揚水管９の外面から外側に突出するように形成された回転板１３を複数備えている。複数の回転板１３は、回転軸１２の軸方向に所定間隔を設けて、揚水管９の外面から外側に突出するように形成されている。回転板１３は揚水管９とともに回転するため、回転軸１２と同軸の水平な円盤形状が好ましい。回転板１３から飛散した水滴は、衝突壁８に囲まれた空間を飛翔し、衝突壁８に衝突する。それとともに、液体微細化室５を通過する気体も上方開口部６から衝突壁８内部へ移動し、衝突壁８によって破砕された水滴を含みながら下方開口部７から衝突壁８外部へ移動する。

回転板１３から飛散した水の運動エネルギは衝突壁８内部の空気との摩擦により減衰するため、回転板１３はなるべく衝突壁８に近づけたほうが好ましい。一方で、衝突壁８と回転板１３を近づけるほど、衝突壁８内部を通過する風量が減少するため、距離の下限値は衝突壁８内部を通過する圧力損失と風量で任意に決まる。

また、図１に示すように、揚水管９の壁面には、揚水管９の壁面を貫通する開口１４を備えている。揚水管９の開口１４は、揚水管９の外面から外側に突出するように形成された回転板１３と連通する位置に設けられている。開口１４の径方向の大きさは、揚水管９の開口１４が備えられた部位の外径に合わせてそれぞれ設計する必要があり、例えば揚水管９の外径の５％から５０％に相当する径、より好ましくは、揚水管９の５％から２０％に相当する径が挙げられる。なお、上記範囲内において、各開口１４の寸法を同一のものとしてもよい。

図１の破線に示すように、筒状の揚水管９は、揚水管９の内面にらせん形状の溝１５を備えている。らせん形状としては、既知の技術を用いることができ、例えばアルキメディアン・スクリューと呼ばれるスクリューポンプに用いられるらせん形状をとることができる。

図２に揚水管９の開口１４とらせん形状の溝１５とは連結するように設けられている状態を図示した。開口１４とらせん形状の溝１５とは連結されることで、らせん形状の溝１５によって揚水された水が効率よく開口１４から放出することができる。このため、回転板１３に接する開口１４のうち、少なくとも一つは図２のようにらせん形状の溝１５と連結するように備えたほうが好ましい。ただし、らせん形状の溝１５によらず、揚水管９の内壁面を揚水される水量もあるため、すべての開口１４がらせん形状の溝１５と連結する必要はなく、必要揚水量に合わせて適宜設計することができる。

図１に示すように、本実施の形態では、揚水管９の回転方向１６と同一の方向に沿って揚水管９の下部から上部に向かうらせん形状である構成を例示している。このような構成によって、揚水管９の回転によって、らせん形状の溝１５が揚水管９の回転方向１６に回転し、らせん形状の溝１５にある水を上方へ効率良く運搬することができる。この効果により、従来の揚水管９よりも多い量の水を揚水管９の上部へ汲み上げることができる。そのため必要量揚水するための遠心力を抑えることができ、揚水管９の径を縮小することや揚水管９の回転数を減少させることができる。

図２は開口１４周辺の拡大斜視図である。回転により揚水管９の内面およびらせん形状の溝１５に沿って汲み上げられた水の一部は、開口１４より揚水管９の外部へ放出され、回転板１３の表面上に拡散する。開口１４を通過した水は、線状もしくは水滴状態で回転板１３に放出される。さらに、回転板１３に放出された水は、回転板１３との摩擦力よりも回転板１３が回転することで生じる水にかかる力のモーメントの方が大きくなることで、より細かな水滴となって回転板１３から遠心方向に放出される。放出された水滴は衝突壁８（図２には図示せず）に衝突することで、さらに破壊され、微細化された水滴を得ることができる。

また、図２に例示したように、らせん形状の溝１５の幅Aよりも、開口１４の幅Bをより大きな幅とすることにより、らせん形状の溝１５によって誘導された水が、開口１４付近に溜まることを抑制し、開口１４を通過する水の通過抵抗を低減することができ、効率良く揚水管９の開口１４から水滴を放出することができる。

なお、らせん形状の溝１５の代わりに、図３に図示したようならせん形状の突片１７を設けてもよい。この場合であっても、らせん形状の構造体による揚水効果を得ることができ、開口１４への水の誘導効果も得ることができる。この場合、らせん形状の突片１７の幅よりも開口１４の幅を大きくとることで、効率良く揚水管９の開口１４から水滴を放出することができる。すなわち、らせん形状の突片１７を用いた場合は、らせん形状の突片１７の幅Cは開口１４の幅Bによらず適宜必要な幅を設計することができる。

なお、回転板１３の枚数は図１では２枚として図示したが、目標とする性能に合わせて変更することができ、揚水管９の寸法に応じて適宜枚数を増減してもよい。

なお、らせん形状の溝１５あるいはらせん形状の突片１７のらせんは、等間隔である必要はなく、例えば揚水管９の上下方向において、貯水部１０に近い下部を細かい間隔とし、上部に行くほどらせん間の間隔を広くしてもよい。その場合、貯水部１０に浸る揚水管９の長さを短くすることができ、より好適である。

なお、破砕する液体は水以外でも良く、例えば殺菌性を備えた次亜塩素酸水等の液体にも適用することができる。さらに、次亜塩素酸水等の水よりも粘度の高い液体の場合、従来の構成では水よりも揚水が困難であったが、本発明の構成を用いることで、粘度の高い液体を開口１４から容易に放出することを可能とすることができる。

本発明の液体微細化装置は、貯水部に下部を浸漬している揚水管を回転させることで貯水部から水を吸上げる方式であって、揚水管内部にらせん形状の溝を備えることによって、揚水管の揚水効率を高めることができる。これにより、水を吸上げるために必要な遠心力を少なくすることができるため、揚水管の径を縮小することが可能となり、小型の液体微細化装置を提供することができるという効果を奏するものである。

したがって、例えば空気清浄機や空気調和機のほか、加湿装置や、サウナ装置への活用が期待される。また、必要な遠心力を抑えることが出来るため、水よりも大きな遠心力が必要となる粘度の高い液体、例えば、次亜塩素酸水や油エマルジョン等のその他の液体の微細化装置にも利用することが可能である。

１本体ケース
２吸気口
３吹出口
４送風機
５液体微細化室
６上方開口部
７下方開口部
８衝突壁
９揚水管
１０貯水部
１１回転モータ
１２回転軸
１３回転板
１４開口
１５らせん形状の溝
１６回転方向
１７らせん形状の突片
１０１液体微細化装置
１０２処理室
１０３貯水部
１０４回転体
１０５多孔体

Claims

吸気口と吹出口とを有する本体ケースと、前記本体ケース内の前記吸気口と前記吹出口とを結ぶ風路に設けた送風機と、前記送風機と前記吹出口との間の風路内に設けた液体微細化室とを備え、前記液体微細化室は、上方開口部および下方開口部を有する衝突壁と、前記衝突壁内に設けた回転装置と、前記衝突壁の下部に貯水部とを有し、前記回転装置は、垂直方向に向けて配置した回転軸と、前記回転軸を回転させる回転モータと、前記回転軸に固定される筒状の揚水管と、前記揚水管の外面から突出して前記回転軸の軸方向に所定の間隔で設けられた複数の回転板とを有し、前記揚水管は、前記回転板に接する前記揚水管の面に開口を有し、前記揚水管内面の下部から上部にわたって連続するらせん形状の溝または突片を設けた構成を特徴とする液体微細化装置。
前記揚水管の前記溝または前記突片は、前記揚水管の回転方向に沿って前記揚水管の下部から上部へ向かうらせん形状で前記揚水管の内面に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の液体微細化装置。
前記揚水管の面に備えた前記開口は、前記らせん形状の前記溝または前記突片に接するように設けられたことを特徴とする請求項１または２に記載の液体微細化装置。
前記揚水管の面に備えた前記開口の開口幅は、前記溝または前記突片の幅よりも大きいことを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の液体微細化装置。
請求項１から請求項４のいずれか一つに記載の前記液体微細化装置を備えたことを特徴とする空気清浄機。
請求項１から請求項４のいずれか一つに記載の前記液体微細化装置を備えたことを特徴とする空気調和機。