JP2019072657A

JP2019072657A - 超音波噴霧装置

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Publication number: JP2019072657A
Application number: JP2017199171A
Authority: JP
Inventors: 貴史佐藤; Takashi Sato; 正洋西浦; Masahiro Nishiura
Original assignee: Sunstar Inc
Current assignee: Sunstar Inc
Priority date: 2017-10-13
Filing date: 2017-10-13
Publication date: 2019-05-16
Anticipated expiration: 2037-10-13
Also published as: JP7015669B2

Abstract

【課題】ベッドやソファ、カーテン、自動車内、衣類など、広い範囲に噴霧するのに好適であり、使用勝手の良い超音波噴霧装置を提供せんとする。【解決手段】２つ以上の噴霧部３０が所定間隔をあけて配置され、且つ、各噴霧部３０の噴霧角が１５〜２５°に設定される。噴霧部３０間の前記所定間隔は３０〜１５０ｍｍに設定され、液体を貯留する貯留室は、噴霧部に対応させて２つ以上設けられ、各貯留室内の液体が各々対応する噴霧部により外部に噴霧される。【選択図】図３

Description

本発明は、超音波振動により液体を噴霧する噴霧部を備える超音波噴霧装置に関する。

この種の超音波噴霧装置として、従来、液体が貯留される貯留室と、複数の微細孔を有する振動板、及び中央部に所定の大きさの液体通過孔を有する振動子を備え、該振動子により前記振動板を超音波振動させることにより、前記貯留室内の液体を前記微細孔を通じて外部に噴霧する噴霧部とを備える超音波噴霧装置が提供されている（例えば、特許文献１参照。）。このような従来の超音波噴霧装置は、集中的に噴霧することが可能であるが、ベッドやソファ、カーテン、自動車内、衣類など、広い範囲に噴霧する必要のある対象物に対しては不向きで、使用勝手が悪かった。

特開２００９−２７４０２２号公報

そこで、本発明が前述の状況に鑑み、解決しようとするところは、ベッドやソファ、カーテン、自動車内、衣類など、広い範囲に噴霧することを必要とする対象物であっても噴霧するのに好適であり、使用勝手の良い超音波噴霧装置を提供する点にある。

本発明は、以下の発明を包含する。
（１）超音波振動により液体を噴霧する噴霧部を備える超音波噴霧装置であって、２つ以上の噴霧部が、所定間隔をあけて配置され、且つ、各噴霧部の噴霧角が、１５〜２５°、より好ましくは１７〜２３°に設定された超音波噴霧装置。

（２）噴霧部間の前記所定間隔が、３０〜１５０ｍｍに設定された（１）記載の超音波噴霧装置。

（３）液体を貯留する貯留室が、噴霧部に対応させて２つ以上設けられ、各貯留室内の液体が各々対応する噴霧部により外部に噴霧される（１）又は（２）記載の超音波噴霧装置。

以上にしてなる本願発明に係る超音波噴霧装置によれば、２つ以上の噴霧部が、所定間隔をあけて配置されるので、噴霧しながら前記噴霧部が配置される方向に交差する方向に移動させることで、ベッドやソファ、カーテン、自動車内、衣類など、広い範囲に噴霧する必要のある対象物に対して、広範囲に効率よく噴霧することができ、使用勝手が向上し、さらに、各噴霧部の噴霧角が１５〜２５°に設定されることで、広い噴霧範囲に噴霧する場合でも全体に均一的にムラなく液体を効率よく噴霧することができる。

特に、噴霧部間の前記所定間隔が３０〜１５０ｍｍに設定されることで、より均一的にムラなく効率よく噴霧することができる。

また、液体を貯留する貯留室が、噴霧部に対応させて２つ以上設けられ、各貯留室内の液体が各々対応する噴霧部により外部に噴霧される構造であれば、それぞれ独立した貯留室から各噴霧部に液体が安定供給され、各噴霧部からの噴霧量を安定して均一化することができ、よりムラなく効率よく広範囲に噴霧することができる。

超音波噴霧装置の斜視図。超音波噴霧装置の底面図。超音波噴霧装置の縦断面図。ノーズ部の先端側部分の縦断面図。上部ケースを除去した状態でのノーズ部の平面図。図４のVI-VI線断面図。噴霧部の分解斜視図。液体を貯留室へ充填するときの説明図。ノーズ部を水平にして液体を噴霧するときの説明図。ノーズ部を上側へ向けて液体を噴霧するときの説明図。ノーズ部を下側へ向けて液体を噴霧するときの説明図。

次に、本発明の実施形態を添付図面に基づき詳細に説明する。図１〜図６に示すように、本発明の一実施形態にかかる超音波噴霧装置１は、本体部１１と、本体部１１に設けたハンドル部１２と、本体部１１から延びる、内部に液体供給路１３を形成した細長いノーズ部１４とを有する本体ケース２と、本体部１１に着脱自在に取り付けた液体タンク３と、ノーズ部１４の長さ方向に間隔をあけてノーズ部１４内に設けた複数の噴霧ユニット４とを備えている。

複数の噴霧ユニット４は、連通孔２３を介して液体供給路１３に連通された貯留室２１と、連通孔２３を開閉して、貯留室２１における液体Ｗの充填量を調整可能な複数の調整機構２４と、貯留室２１内の液体Ｗを外部へ噴霧する噴霧部３０とをそれぞれ備えており、これにより超音波噴霧装置１には、２つ以上の噴霧部３０が所定間隔をあけて直線状に配置されている。

液体タンク３は、本体部１１に対して着脱可能に設けることが好ましいが、着脱不能に本体部１１に一体的に設けることもできる。着脱可能に構成する場合には、液体タンク３は、内容物の使用後は使い捨てとすることもできるし、詰め換え用の液体を液体タンク３に移し替えることで、繰り返して使用できるように構成することもできる。また、本実施の形態では、４つの噴霧ユニット４を設けたが、それ以外の複数個の噴霧ユニット４をノーズ部１４の長さ方向に間隔をあけて設けることができる。また、噴霧ユニット４は、一つの貯留室２１に対して一つの噴霧部３０が設けられているが、一つの貯留室２１に複数の噴霧部３０を設けたものでもよい。

液体タンク３には、水、芳香剤を添加した溶液、抗アレルギー性や除菌・殺菌効果や脱臭効果などの効能を有する薬液、美容液など、任意の成分の液体Ｗを充填することができる。液体Ｗの表面張力は、特に限定しないが、後述するように噴霧部３０からの液漏れを防止する観点から、２６〜４０ｍＮｍの表面張力の液体Ｗを採用することが好ましい。

ノーズ部１４は、その長さ方向と直交方向の断面が半円状の細長い上部カバー１５と、上部カバー１５の開口面側を閉塞する細長い仕切部材１６と、上部カバー１５と仕切部材１６の外周部間に介装したパッキン１７と、上部カバー１５および仕切部材１６を覆うように上部カバー１５の開口面側を閉塞する上部カバー１５に固定した細長い平板状の下面板１８とを備えている。

仕切部材１６と上部カバー１５間にはノーズ部１４の長さ方向に沿ってノーズ部１４の略全長にわたって液体供給路１３が形成されている。仕切部材１６には、ノーズ部１４の長さ方向に沿って細長い、液体供給路に対して開放した４つの凹部１９が、ノーズ部１４の長さ方向に間隔をあけて形成され、仕切部材１６には凹部１９の液体供給路側の面を閉塞する４つの蓋部材２０が固定され、蓋部材２０と凹部１９とでノーズ部１４の長さ方向に細長い４つの貯留室２１が形成されている。

本体部１１内には液体タンク３の先端部と液体供給路１３の基端部とを接続する接続管２２が設けられ、図３に示すように、地面方向に噴霧面を向けた場合、ハンドル部１２を液体供給路より上側に配置するとともにノーズ部１４を地面に対して略水平に配置し、液体タンク３及び接続管２２が地面の水平方向に対して先端側下がりに傾斜するように配置されて、液体タンク３内の液体Ｗが、接続管２２を通じて液体供給路１３に充填されるように構成されている。

蓋部材２０におけるノーズ部１４の先端側には液体供給路１３と貯留室２１とを連通する連通孔２３が形成され、貯留室２１内には連通孔２３を開閉可能な調整機構２４を構成する球形のフロート２５が設けられ、この調整機構２４により、貯留室２１に充填される液体Ｗの最大容量が規制されるように構成されている。ただし、調整機構２４として、フロート２５に代えて、連通孔２３を開閉する電磁弁を設けて、貯留室２１内の液体Ｗの最大容量が規制されるように電磁弁を開閉制御するように構成することも可能である。

連通孔２３の貯留室２１側の口径は、フロート２５にて連通孔２３を開閉できるようにフロート２５の直径よりも小さく設定され、連通孔２３の貯留室２１側の端部と貯留室２１の底面間の距離はフロート２５の直径よりも小さく設定され、フロート２５は、連通孔２３の口縁と貯留室２１の底面間において、連通孔２３を開閉し得るように遊動自在に保持されている。ただし、蓋部材２０及び／又は凹部１９に、連通孔２３の開閉方向にフロート２５を移動自在に案内する案内部を設けることもできる。

フロート２５の比重は、噴霧する液体Ｗの比重よりも小さく設定され、例えば図８に示すように、ノーズ部１４を地面に対して略水平方向に配置させた状態で、貯留室２１内の液体Ｗ量が規定値以下の場合には、液体供給路１３内の液体Ｗが貯留室２１内に流入するが、図９に示すように、貯留室２１内に充填された液体Ｗ上にフロート２５が浮かんで、貯留室２１内に規定値の液体Ｗが充填されたときには、フロート２５がその浮力Ｆにより連通孔２３の貯留室２１側の開口縁に圧接されて連通孔２３が閉塞され、液体供給路１３内の液体Ｗが貯留室２１内にそれ以上流入しないように構成されている。

貯留室２１の噴霧側である底壁部におけるノーズ部１４の基部側には噴霧ユニットに通じる液供給孔２６が形成され、底壁部の噴霧部側の面には液供給孔２６を閉塞するように噴霧部３０が設けられ、下面板１８には噴霧部３０に対応させて噴霧孔２７が形成され、貯留室２１内の液体Ｗは、噴霧部３０により霧化されて、噴霧孔２７から外部へ噴霧されるように構成されている。

噴霧部３０は、図７に示すように、貫通孔３１を有するベース板３２と、貫通孔３１を閉塞するようにベース板３２に積層状に設けた、複数の微細孔３３を有する振動板３４と、振動板３４をベース板３２とともに超音波振動させる圧電素子３５とを備えている。

振動板３４は、ポリイミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエーテルエーテルケトンなどの合成樹脂シート材、またはステンレスなどの金属薄板で構成できる。振動板３４に形成する微細孔３３の直径は、特に限定しないが、微細孔３３からの液漏れを防止するため、８μｍ〜１２μｍに設定できる。

圧電素子３５として、ジルコン酸塩（ＰＺＴ）、メタニオブ酸（ＰＮ）、チタン酸バリウム又は酸化亜鉛などのセラミック材料などからなる圧電材料を、図示外の電極板間に配置した、周知の構成のものである。本実施例では、圧電素子３５を環状に構成し、中央部に挿通孔３６を形成したが、それ以外の形状のものを採用することもできる。

ベース板３２は、振動板３４を保形するためのもので、ステンレスなどからなる金属板で構成されている。ただし、振動板３４をステンレスなどの金属板で構成する場合には、このベース板３２は省略することもできる。

ノーズ部１４の下面板１８には、各噴霧部３０に対応させて各噴霧部３０よりもノーズ部１４の基部側に１対の発光ダイオード３７がそれぞれ設けられ、発光ダイオード３７からの光を、噴霧部３０から噴霧される霧に対して照射することで、噴霧状態を目視できるように構成されている。

ハンドル部１２にはリチウムイオン電池などの二次電池４０が内装され、本体部１１には圧電素子３５及び発光ダイオード３７を制御するための制御部４１が設けられ、圧電素子３５は、制御部４１から供給される交流電圧により、所望の振幅及び振動数で振動するように構成されている。

圧電素子３５を振動させていない状態において、噴霧部３０の微細孔３３を通じて貯留室２１内の液体Ｗが漏洩することを極力防止するため、振動板３４の微細孔３３の孔径は、８〜１２μｍに設定され、図１０に示すように、超音波噴霧装置１を姿勢変化させた場合における、貯留室２１内の液体Ｗの、液体Ｗが流通可能な最も下側の微細孔３３の下端位置からの水位の最大値Ｈ１が、５０ｍｍ以下になるように設定され、液体Ｗとして、表面張力が２６〜４０ｍＮ／ｍ、より好ましくは２６〜３２ｍＮ／ｍである液体Ｗを採用することができる。このように構成することで、圧電素子３５を振動させている場合と、圧電素子３５への通電を一時的に停止した場合は云うまでもなく、図示外のスタンドに対して超音波噴霧装置１を、ノーズ部１４を上側にして縦向きにセットして保管した場合であっても、貯留室２１内の液体Ｗが噴霧部３０から漏洩しない構成されている。なお、最大値Ｈ１は、貯留室２１の内容量を十分に確保できるように、３０ｍｍ以上に設定することになる。

また、超音波噴霧装置１を住宅の室内や自動車の車内などで使用すること考慮すると、図３に示すように、噴霧部３０から噴霧対象物までの距離Ｈ２は、例えば１００ｍｍ〜３００ｍｍ程度であるので、例えばノズル部をその長さ方向と直交方向へ移動させて、広い面を一度にムラなく噴霧できるように、噴霧部３０からの噴霧角θは、１５〜２５°、より好ましくは１７〜２３°に設定されている。また、隣接する噴霧部３０間の距離Ｌは、想定する噴霧対象物までの距離Ｈ２に応じて、隣接する噴霧部３０から噴霧される霧が、噴霧対象物において一部重複するように３０ｍｍ〜１５０ｍｍに設定されている。

具体的には、噴霧対象が布製品であると、対象物との距離（Ｈ２）は、１００ｍｍ（衣類、自動車内など）、２００ｍｍ（ベッド、ソファ、カーテンなど）、３００ｍｍ（カーテン上部など）が多くなり、各距離ごとに、上記噴霧部３０の噴霧角を２０度とし、且つ対象物上で各噴霧部から噴霧される液体が約１０%オーバーラップする場合の噴霧部間の距離Ｌを算出すると、下記表１のようになる。

この表１から、隣接する噴霧部３０間の距離Ｌは、想定する噴霧対象物までの距離Ｈ２に応じて、隣接する噴霧部３０から噴霧される霧が、噴霧対象物において一部重複するように３０ｍｍ〜１５０ｍｍ、より好ましくは３０ｍｍ〜１００ｍｍに設定すればよいことが分かる。

この超音波噴霧装置１を使用する際には、先ずノーズ部１４を地面に対して略水平にしたり、ノーズ部１４の先端を地面の方向へ向けたりすることで、図８、図９に示すように、液体タンク３内の液体Ｗを液体供給路１３へ供給して、液体供給路１３から複数の貯留室２１内へ連通孔２３を通じて、フロート２５の浮力により決定される規定量の液体Ｗを充填することになる。次に、圧電素子３５により振動板３４を超音波振動させて、貯留室２１内の液体Ｗを振動板３４の複数の微細孔３３から霧状にして噴霧するとともに、ハンドル部１２を保持して超音波噴霧装置１を操作し、ノーズ部１４に設けた複数の噴霧部３０を所望の方向へ向けて、室内のカーテンや絨毯や布団や衣類、自動車のシートバックやシートクッションなど所望の噴霧対象物に対して液体Ｗを噴霧することになる。このとき、図１０に示すように、ノーズ部１４の先端側を上側へ向けると、貯留室２１内の液体Ｗが順次噴霧され、貯留室２１内の液体Ｗが空になって、液体Ｗが噴霧されなくなったときには、ノーズ部１４を再び地面に対し略水平にしたり、ノーズ部１４の先端を地面の方向へ向けたりすることで、前述と同様にして、液体タンク３内の液体Ｗを貯留室２１に充填することになる。また、図１１に示すように、ノーズ部１４の先端側を地面の方向へ向けると、貯留室２１内の液体Ｗが順次噴霧されるとともに、液体タンク３から貯留室２１へ液体Ｗが順次補給されることになる。

このように、この超音波噴霧装置１では、電動ポンプを使用せず噴霧する液体Ｗを供給したり、超音波振動を利用して液体Ｗを噴霧したりするので、装置を小型軽量に構成できるとともに、装置の静粛性を向上できる。また、ノーズ部１４の長さ方向に間隔をあけて設けた複数の噴霧部３０から液体Ｗを霧状にして噴霧するので、噴霧する対象が広い面積を有していても効率良く噴霧できる。更に、貯留室２１と液体供給路１３との連通孔２３を開閉可能な調整機構２４を設けて、大容量の液体タンク３から小容量の貯留室２１へ液体Ｗを小分けにして供給するので、噴霧部３０に作用する液圧を小さくして、噴霧を停止させたときだけでなく、噴霧時、特に液体タンク３よりも下方向へ向けて噴霧するときにおける、振動板３４の微細孔３３からの液漏れを防止できる。また、噴霧部３０からの液体Ｗの噴霧は、鉛直方向の真上側以外であれば、上側方向、下側方向、水平方向などの任意の方向に噴霧することができるので、装置の噴霧姿勢に対する自由度を大幅に拡大できる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲においてその構成を変更し得ることは勿論である。

１：超音波噴霧装置
２：本体ケース
３：液体タンク
４：噴霧ユニット
１１：本体部
１２：ハンドル部
１３：液体供給路
１４：ノーズ部
１５：上部カバー
１６：仕切部材
１７：パッキン
１８：下面板
１９：凹部
２０：蓋部材
２１：貯留室
２２：接続管
２３：連通孔
２４：調整機構
２５：フロート
２６：液供給孔
２７：噴霧孔
３０：噴霧部
３１：貫通孔
３２：ベース板
３３：微細孔
３４：振動板
３５：圧電素子
３６：挿通孔
３７：発光ダイオード
４０：二次電池
４１：制御部

Claims

超音波振動により液体を噴霧する噴霧部を備える超音波噴霧装置であって、
２つ以上の噴霧部が、所定間隔をあけて配置され、
且つ、各噴霧部の噴霧角が、１５〜２５°に設定された超音波噴霧装置。
噴霧部間の前記所定間隔が、３０〜１５０ｍｍに設定された請求項１記載の超音波噴霧装置。
液体を貯留する貯留室が、噴霧部に対応させて２つ以上設けられ、各貯留室内の液体が各々対応する噴霧部により外部に噴霧される請求項１又は２記載の超音波噴霧装置。