JP2019084506A - 超音波霧化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 装置全体に揺れ、上下振動、傾きが生じても霧化できる簡単な装置構成を提供すること。【解決手段】 この超音波噴霧器１００では、タンク１内には振動子ガイド１０が設けられる。振動子ガイド１０は、全体が略筒状であって、側面視にて円錐台形状で上下開口しており且つこの上開口部の高さは後記仕切板２０より高く、超音波振動子２の直上に設けられる。また、タンクには噴霧液をタンクに供給するための液流入穴１１が設けられる。タンク１内には、板状であり且つ前記振動子ガイド１０の一部が貫通する穴２１を有する仕切板２０が配置されている。仕切板２０は略矩形であり、噴霧に適した所定の水位と同じ高さに配置される。仕切板２０によりタンク１内は貯留部２２と噴霧空間２３に仕切られる。穴２１は振動子ガイド１０の頂部近傍が貫通した状態で当該頂部近傍側面との間で所定の隙間を液通路２４として形成する。【選択図】 図１

Description

本発明は、トラック等への搭載に適した超音波霧化装置に関するものである。

生鮮食品の鮮度を保つため超音波加湿器を輸送コンテナに設置することがある。また、家畜や競走馬の輸送中における感染防止のため、除菌液を噴霧液とした超音波噴霧器をトラックに設置されることがある。超音波加湿器等の霧化能力は超音波振動子から液面までの距離により変動するところ、超音波加湿器等を輸送コンテナやトラックに設置すると超音波噴霧器等の輸送中の傾きや揺れにより、超音波振動子から液面までの距離が変動し、霧化能力に影響を及ぼす。また、輸送中の揺れや上下動により液面に発生した波が、超音波振動子によって形成された水柱の上に落下すると霧が発生しなくなることがある。

係る課題に対する従来技術として、特許文献１に記載されているような超音波加湿器が知られている。図１１は、従来の超音波加湿器の一例を示す構成図である。この超音波加湿器５００は、ケース５０１内に貯水槽５０２が配置された構成である。貯水槽５０２の上部には、複数の噴霧ノズル５０３が設けられている。貯水槽５０２の下部にはオーバフロー管５０４が鉛直方向に設けられ、その一端５０４ａが当該貯水槽５０２の所定位置で開口している。当該オーバフロー管５０４の他端は、リザーバ用のウォータータンクに接続される。また、貯水槽５０２には給水管５０５が接続される。また、貯水槽５０２の底面には超音波振動子５０６が前記各噴霧ノズル５０３に対面してそれぞれ設けられる。ケース５０１には、ファン５０７が設けられている。

給水管５０５を介してウォータータンクから水が貯水槽５０２に送られ、前記超音波振動子５０６により貯水槽５０２内の水が霧化されて、その生成霧が噴霧ノズル５０３から吐出される。貯水槽５０２で余剰となった水はオーバフロー管５０４から排出され、前記ウォータータンクに戻される。超音波加湿器５００が傾いた場合、オーバフロー管５０４の開口５０４ａより上方に位置する水はオーバフロー管５０４により排出され、貯水槽５０２内の水位は最適的位置に維持される。このため、超音波加湿器５００が傾くことに伴う噴霧能力の低下を防止できる。

特許第２６６５５１４号公報

しかしながら、上記従来の超音波加湿器５００では、傾いたときに貯水槽５０２の水位を適切に維持して噴霧能力の低下を防止するため、オーバフロー管５０４と当該オーバフロー管５０４からあふれた水をウォータータンクに戻す配管が必要であることから、超音波加湿器５００の装置構成が複雑になるという問題点があった。本発明は、係る問題点を解決するためになされたものである。

本発明に係る超音波噴霧器は、底面に超音波振動子を有する噴霧液のタンクと、前記噴霧液をタンク内に供給する液流入口を有すると共に全体が略筒状であり且つ前記超音波振動子の直上に設けた振動子ガイドと、前記タンクを貯留側と噴霧空間とに分離すると共に噴霧に適した所定水位の高さに配置され且つ前記貯留側と噴霧空間とを連通する液通路を有し、前記振動子ガイドの前記上開口が貫通して噴霧空間に開口させる仕切板と、を有し、前記振動子ガイドの上開口が前記仕切板より高い位置となることを特徴とする。

上記構成において、前記仕切板に穴が設けられ、この穴に対して前記振動子ガイドの上開口付近を貫通させると共に、前記穴と振動子ガイドとの間に隙間を設け、当該隙間を前記液通路とするのが好ましい。また、前記仕切板は、着脱可能な構造とするのが好ましい。

また、本発明に係る超音波噴霧器用の仕切板は、底面に超音波振動子を有する噴霧液のタンクと、前記噴霧液をタンク内に供給する液流入口を有すると共に全体が略筒状であり且つ前記超音波振動子の直上に設けた振動子ガイドとを有する超音波噴霧器に対して装着するものであり、前記タンクを貯留側と噴霧空間とに分離すると共に噴霧に適した所定水位の高さに配置され且つ前記貯留側と噴霧空間とを連通する液通路を有し、前記振動子ガイドの前記上開口が貫通して噴霧空間に開口させ、当該上開口が配置高さよりも高い位置になることを特徴とする。

本発明の実施の形態に係る超音波噴霧器を示す構成図である。 図１に示した超音波噴霧器のＡ−Ａ断面図である。 図１に示した超音波噴霧器のＢ−Ｂ断面図である。 この超音波噴霧器の動作を示す説明図である。 この超音波噴霧器の動作を示す説明図である。 仕切板及び振動子ガイドの変形例を示す説明図である。 仕切板及び振動子ガイドの変形例を示す説明図である。 仕切板及び振動子ガイドの変形例を示す説明図である。 振動子ガイドの変形例を示す説明図である。 板状体を汎用的に使用する場合の一例を示す平面図である。 従来の超音波加湿器の一例を示す構成図である。

図１は、本発明の実施の形態に係る超音波噴霧器を示す構成図である。図２は、図１に示した超音波噴霧器のＡ−Ａ断面図である。図３は、図１に示した超音波噴霧器のＢ−Ｂ断面図である。この超音波噴霧器１００は、噴霧液を貯留するタンク１と、当該タンク１の底面に配置された超音波振動子２と、タンク１の上部に設けた噴霧ノズル３と、当該タンク１の側面に設けたファン４とを有する。超音波振動子２は、所定周波数の電力を供給する駆動装置に接続される（図示省略）。また、タンク１の下部には、給水口５が接続される。給水口５はポンプ６を介して噴霧液タンク（図示省略）に接続される。

タンク１内には振動子ガイド１０が設けられる。振動子ガイド１０は、全体が略筒状であり、側面視にて円錐台形状で上下開口しており且つ前記超音波振動子２の直上に設けられる。振動子ガイド１０は、金属製でも樹脂製でも良い。振動子ガイド１０は、下部に液流入穴１１が設けられており、当該液流入穴１１を介してタンク１内の噴霧液が振動子ガイド１０内に供給される。なお、液流入穴１１を下部、少なくとも半分以下の高さに設けることで、噴霧液が減少した場合や超音波噴霧器１００が大きく傾いた際にも噴霧液の液面より下に位置する可能性が高くなるため、安定した噴霧に寄与するものとなる。また、液流入穴１１の数や形状は同図に示したものに限定されない。例えば、円形や矩形の穴でも良い。或いは、タンク１底面と振動子ガイド１０の下端に僅かな隙間を設け、当該隙間を前記液流入穴１１として機能させても良い。振動子ガイド１０が円錐台形状となっているのは、超音波振動子２による振動エネルギーが上方に向けて集約されるようにするためである。

また、タンク１内には、フロートスイッチ３０が設けられる。フロートスイッチ３０は、タンク１内の噴霧液の液量を所定量に維持するためのものである。当該フロートスイッチ３０は、前記ポンプの駆動回路に接続される。なお、フロートスイッチ３０は、説明のためにタンク１の端に図示したが、中央付近に配置するのが好ましい。また、前記フロートスイッチ３０を高さをずらして２つ設け、タンク１内の液量を所定の範囲内に維持する構成にしてもよい（図示省略）。具体的には、上側のフロートスイッチ３０により噴霧液の供給上限となる液面を規定して噴霧液が当該上限値を超えて供給されないようにする。また、下側のフロートスイッチ３０により液面の噴霧液の供給下限となる液面を規定してタンク１内の噴霧液が当該下限値を下回ることがないようにする。これにより噴霧液の供給動作の回数を減らすことができると共にタンク１内の液量を一定に保持しやすくできる。

タンク１内には、板状であり且つ前記振動子ガイド１０の一部が貫通する穴２１を有する仕切板２０が配置されている。仕切板２０は、タンク１の内形状に合わせた略矩形であり、タンク１の液面を全て覆うように設けられる。また、仕切板２０は、噴霧に適した所定の水位と同じ高さに配置される（配置高さ）。仕切板２０によりタンク１内は貯留部２２と噴霧空間２３に仕切られる。前記穴２１は、前記振動子ガイド１０と同軸になるように設けられ、且つ、当該振動子ガイド１０の頂部近傍が貫通した状態で当該頂部近傍側面との間で所定の隙間が形成される。

この隙間は、液通路２４として機能する。液通路２４が狭すぎると、超音波噴霧器１００の揺れや上下振動により貯留部２２から噴霧空間２３に溢れた噴霧液が、前記噴霧空間２３から貯留部２２に戻り難くなる。液通路２４が大きすぎると、超音波噴霧器１００の揺れや上下振動により貯留部２２から噴霧空間２３に噴霧液が移動しやすくなる。このため、超音波噴霧器１００の傾き、揺れ、上下振動等を考慮して最適な面積や形状とする。また、前記振動子ガイド１０の上開口１２は、前記噴霧空間２３に対して開口する。更に、仕切板２０は、タンク１内に着脱自在とする（図示省略）。例えば、フック等により簡単に固定できるようにしても良いし、ネジ等により固定するようにしても良い。着脱構造は公知の構造であればどのようなものでも採用できる。仕切板２０を着脱できれば、内部の掃除等の際に便利である。

図４及び図５は、この超音波噴霧器１００の動作を示す説明図である。タンク１内の液面は、前記フロートスイッチ３０の出力信号に基づいて液面が一定に制御される。噴霧液は、振動子ガイド１０の液流入穴１１を介して内部に入り、外部と同水位となる。この状態で超音波振動子２を駆動すると、図４に示すように、超音波の振動により振動子ガイド１０内の液面から水柱Ｗが立って噴霧液が霧化される。霧は、噴霧空間２３に発生充満する。噴霧空間２３はファン４により加圧されているため、発生した霧は、タンク１の上部に設けた前記噴霧ノズル３から外部に噴射される。

超音波噴霧器１００では、図５（ａ）に示すように、超音波噴霧器１００が傾いたり、あるいは揺れたり上下に振動したときであっても仕切板２０によりタンク１内の液面が揺れ難く、水位の急激な変動を抑えられる。このため、振動子ガイド１０の内部の水位の急激な変動を抑えられるので、超音波振動子２と液面の間隔が安定し霧化量の低下や不能を防ぐことができる。即ち、超音波噴霧器１００の全体が傾いても、前記噴霧液は当該液流入穴１１を介して振動子ガイド１０内に入らなければならないことから、この液流入穴１１で噴霧液の移動が制限され、その結果、傾きによる外部の液面上下変動の影響を受け難くなる。

更に、輸送中に超音波噴霧器１００の揺れや上下振動により貯留部２２の噴霧液が前記液流入穴２１を通して噴霧空間２３に溢れると、この溢れた噴霧液が塊となって超音波振動子１１の上面に形成された水柱の真上に落下し、当該水柱が崩れて霧が発生しなくなるか或いは霧の発生量が低下してしまう。これに対し、この超音波噴霧器１００では、上開口１２を仕切板２０より上に設定した振動子ガイド１０により、前記噴霧液の塊が水柱に落下するのを防止できる。これにより、前記霧の不発生や発生量の低下を抑制し、安定した霧化ができるようになる。

また、図５（ｂ）に示すように、超音波振動子２及び振動子ガイド１０の組がタンク１内に複数設けられている場合において、装置全体が傾いたとき、傾いた低い方の振動子ガイド１０の中に噴霧液が多量に流入してその内部水位が上昇する恐れがあるが、前記液通路２４から噴霧液を仕切板２０の上側の噴霧空間２３に逃がすことができるので、振動子ガイド１０内の急な水位上昇を抑制できる。このため、超音波振動子２と液面との距離の変動が抑えられ、安定した噴霧を可能にできる。一方、装置全体が傾いたときの高い方の振動子ガイド１０では、当該振動子ガイド１０の内部の噴霧液が低い方に流れるように作用するため、内部の液面が低下する恐れがあるが、噴霧液は振動子ガイド１０の液流入穴１１を通じて外部に移動することになるため、急な液面の変動は抑制できる。

次に、仕切板２０が噴霧に適した所定の液面高さに設けられていることから、装置全体の傾きや揺れに起因したタンク１内の液面変動や波打ちが防止される。例えば、装置全体の傾きや揺れが生じた場合でも、図５（ａ）に示すように、噴霧液は仕切板２０の貯留部２２に留まり、一部が液通路２４から噴霧空間２３にあふれるとしても、それによる液面の変動は仕切板２０がない場合に比べて僅かである。また、あふれた噴霧液は、装置全体が略傾きがない状態に戻ったときに液通路２４から貯留部２２に戻る。

更に、噴霧中に噴霧空間２３内の霧が結露して仕切板２０の上部に噴霧液が溜まることになるが、これらの噴霧液は上記同様に前記液通路２４から貯留部２２に戻る。

以上、本発明の超音波噴霧器１００によれば、装置全体が傾いても又は揺れても安定的に噴霧液の霧化ができる。このため、従来の超音波加湿器のようにオーバフロー管や当該オーバフロー管から溢れた液をウォータータンクに戻す配管
が不要である。

また、上記構成において、前記液通路２４は、図６に示すように、仕切板２０から振動子ガイド１０の中心軸に向かって延出した四つの支持部２０１が当該振動子ガイド１０に結合してその間に形成された４分割構造にしても良い。また、図７に示すように、仕切板２０と振動子ガイド１０の穴との間の空間をなくしてこれらを結合し、平面視で振動子ガイド１０の周囲に４分割した略円環状の液通路２０２を形成しても良い。更に、図８に示すように、仕切板２０と振動子ガイド１０の穴との間の空間をなくしてこれらを結合し、平面視で振動子ガイド１０から離れた位置に液通路２０３を設けても良い。係る構造において、仕切板２０に液通路２４に液が集まるように僅かな傾斜を設けても良い。これらのいずれの構成においても、上記液通路２４と同様の作用・効果が得られる。

また、液流入口１１は、振動子ガイド１０内の水面の上下変動を抑制する観点から、外部からの噴霧液の流入は許可し、内部から外部への噴霧液の流出は抑制するのが好ましい。即ち、装置全外が傾いたり、タンク１内部の噴霧液が動くことで、振動子ガイド１０の内部に前記液流入口１１を介して噴霧液が出入りすると、振動子ガイド１０の内部で水位が変動する。このため、外部の変動が内部に影響し難いようにするのが好ましい。また、内部の噴霧液を霧化することで振動子ガイド１０内の噴霧液が減少するため、前記液流入口１１から噴霧液を必要量導入する必要があり、一方で全体が傾いた場合、振動子ガイド１０（特に、傾いたときに高くなる側に設けた振動子ガイド１０）内の噴霧液が流出しないようにするのが好ましい。

このため、液流入口１１は、図９に示すように、小さい穴２０４を複数設けた構成にしても良い。このようにすれば、超音波振動子２の駆動による霧化で振動子ガイド１０の内部の噴霧液が減ってきても、必要量の噴霧液を比較的短時間で振動子ガイド１０内に導入できる。装置本体が急に傾いた場合でも、液流入口１１の穴２０４の流量が制限されているので、当該外部の変動が内部に影響し難い。また、装置全体に傾きが生じても振動子ガイド１０の内部の液面はゆっくりと変動することになる。ゆっくりと変動しているうちに装置全体の傾きが元に戻るので、振動子ガイド１０内の液面変動は極めて少なくなる。また、装置全体が傾いた際に高い方に位置する振動子ガイド１０では、内部の噴霧液が液流入口１１から流出するのに時間がかかるため、同様に液面の上下変動が抑制される。

なお、図示しないが、図１に示した液流入口１１に不可逆性の弁を設けて、噴霧液の出入りを振動子ガイド１０の外部から内部への一方通行にしても良い。

また、上記実施の形態において、仕切板２０は金属や樹脂製の比較的剛性が高いものを採用したが、これに限定されない。例えば、シリコン等の柔かい素材で構成しても良い。更に、仕切板２０はフロート状にしても良い。具体的には、仕切板２０を発泡性の樹脂で形成し、タンク１内の液面に応じて上下動するようにしても良い。この場合、前記穴２１の径は、所定水位の噴霧液がタンク１内に貯留されている際に、適切な液通路２４を形成するように設定する。

図１０は、上記仕切板２０を汎用的に使用する場合の一例を示す平面図である。仕切板２０は上記実施の形態ではタンク１内に固定したものとしたが、様々な超音波噴霧器１００に適用するため、仕切板２０に前記振動子ガイド１０に相当する位置に穴を形成した構造としても良い。このとき、仕切板２０の穴の内側に振動子ガイド１０に接触して固定すると共に当該振動子ガイド１０の外面との間に液通路２４として隙間を形成できるように支持部を設けても良い（図６参照）。

また、振動子ガイド１０が設けられていない超音波噴霧器１００に対しては、上記仕切板２０に予め振動子ガイド１０を設けた構造の振動子ガイド１０と仕切板２０との組を構成し、これをタンク１内に設置するようにしても良い。

上記噴霧液は、水の他、次亜塩素酸水等を使用できる。

１００ 超音波噴霧器
１ タンク
２ 超音波振動子
３ 噴霧ノズル
４ ファン
１０ 振動子ガイド
１１ 液流入穴
１２ 上開口
２０ 仕切板
２２ 貯留部
２３ 噴霧空間
２４ 液通路

Claims (4)

1. 底面に超音波振動子を有する噴霧液のタンクと、
   前記噴霧液をタンク内に供給する液流入口を有すると共に全体が略筒状であり且つ前記超音波振動子の直上に設けた振動子ガイドと、
   前記タンクを貯留側と噴霧空間とに分離すると共に噴霧に適した所定水位の高さに配置され且つ前記貯留側と噴霧空間とを連通する液通路を有し、前記振動子ガイドの前記上開口が貫通して噴霧空間に開口させる仕切板と、を有し、
   前記振動子ガイドの上開口が前記仕切板より高い位置となることを特徴とする超音波噴霧器。
2. 前記仕切板に穴が設けられ、この穴に対して前記振動子ガイドの上開口付近を貫通させると共に、前記穴と振動子ガイドとの間に隙間を設け、当該隙間を前記液通路としたことを特徴とする請求項１に記載の超音波噴霧器。
3. 前記仕切板は、着脱可能な構造としたことを特徴とする請求項１又は２に記載の超音波噴霧器。
4. 底面に超音波振動子を有する噴霧液のタンクと、前記噴霧液をタンク内に供給する液流入口を有すると共に全体が略筒状であり且つ前記超音波振動子の直上に設けた振動子ガイドとを有する超音波噴霧器に対して装着するものであり、
   前記タンクを貯留側と噴霧空間とに分離すると共に噴霧に適した所定水位の高さに配置され且つ前記貯留側と噴霧空間とを連通する液通路を有し、前記振動子ガイドの前記上開口が貫通して噴霧空間に開口させ、当該上開口が配置高さよりも高い位置になることを特徴とする超音波噴霧器用の仕切板。
   

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