JP4243618B2 - 超音波式加湿器用噴霧装置 - Google Patents

Description

本発明は、振動により水を霧化する超音波式加湿器用振動子が結合されるヒートシンク（heat sink）をニッケルメッキされた黄銅で製作し、その上面に水位感知センサーを結合して一体化することによって、ヒートシンクの耐腐食性を向上させると共に、加湿器を小型化できるようにした、超音波式加湿器用噴霧装置に関する。

加湿器は特に、冬季に温度が高くて乾燥した室内空気を加湿して室内環境が快適に維持できるようにするための家電製品であって、加湿する方式によって加熱式、超音波式、ファン（fan）式及びこれらのそれぞれの長所を集合した複合式などが知られている。

即ち、加熱式加湿器は水をヒーターや電極棒により加熱させて蒸気を発生させ、超音波式加湿器は電気回路を通じて発生する特定周波数の電気信号により水中に位置した振動子を超音波振動させて水を霧化させ、ファン式加湿器は水面上に設けられたファンを高速で回転させて発生する風により水を粒子化する等、各加湿器はそれぞれの特定の方式で空気中に水分を供給することになる。

前記のような多様な方式で空気を加湿する各種加湿器の中、従来の超音波式加湿器に対して図１、２に基づいて考察すると次の通りである。

図１はカバーが分離された一般的な超音波式加湿器の平面図であり、図２は図１の超音波式加湿器に装着された噴霧装置の部分概略断面図である。

図示されたように、従来の超音波式加湿器では、水供給部１０の水桶（図示していない）に詰められた水が配管を通じて水槽部２０と噴霧装置３０の上側に流入し、噴霧装置３０の上部に流入した水は、前述したように、振動子３１により霧化された後、空気中に供給される方式で加湿がなされることになる。

上記のように、水を霧化させる噴霧装置３０は、中央部に上向き開放型凹溝が形成され、水槽部２０底板と加湿器の外部の底板との間の空間に位置するヒートシンクホルダー３３と、
前記ヒートシンクホルダー３３の上面に積層された状態でボルトのような固定手段３７によりヒートシンクホルダー３３と固定結合され、その上面が水槽部２０の底板の底面に密着され、ヒートシンクホルダー３３の凹溝と中心が一致する貫通孔が中央部に貫通形成されたヒートシンク３４と、
上・下に積層結合されたヒートシンクホルダー３３とヒートシンク３４の内径の境界部に固定結合されたガイドリング３２と、
前記ガイドリング３２に外周縁部が固定結合された円板状の振動子３１及び振動子３１と超音波発振回路（図示していない）を連結する接続端子３６から構成される。

上記のように構成された噴霧装置が作動することになれば、ヒートシンクホルダー３３の直下に装着された超音波発振回路のトランジスタから熱が発生することになるところ、この熱はヒートシンクホルダー３３と固定手段３７等を通じてヒートシンク３４に伝えられた後、外部、即ち、水に発散される。

上記のように超音波発振回路から発生した熱を外部に発散する最終の熱伝逹媒体としての役割をすることになるヒートシンクを、従来にはテフロンがコーティングされたアルミニウム合金で製造したところ、振動子の性能が速いうちに落ちる等のいろいろな問題があった。

即ち、加湿器の動作中には振動子だけでなく、ヒートシンクの表面でも気泡が発生することになるところ、この気泡によりアルミニウム材質のヒートシンクの表面が容易に腐食されるだけでなく、その表面から剥離されるアルミニウムチップが水中に含まれた各種成分と共にスケール化されながら振動子の表面に固着されることによって振動子の性能が落ちることになったり損傷されることは勿論、微細なアルミニウムチップが噴霧ノズルを通じて水分と共に排出することによって人体にも有害な影響を及ぼすことになる。

そして、ヒートシンクと振動子の表面に続けて累積されるスケールにより振動子結合部を通じた超音波発振回路側への漏水が発生することによって、水による電気的な短絡を招くことができ、その結果、全体噴霧装置が故障を起こすことができる。

また、消耗品である振動子が、ヒートシンクとヒートシンクホルダーの内径の境界部に固定されたガイドリングに結合されているので、振動子を入替えるためには加湿器の外部の底板の全体を分離した後、ヒートシンクとヒートシンクホルダーまでも分解しなければならない面倒さがある。

その他、従来の超音波式加湿器は、噴霧装置と水位感知センサーが各々分離された状態で設けられるので、部品数が増加して製造費用を上昇させることは勿論、噴霧装置と水位感知センサーの設置面積が必要以上に拡大されて加湿器自体の小型化が困難な実情である。

本発明は、従来の超音波式加湿器が有している諸問題を解決するために案出したものであって、耐腐蝕性が向上したヒートシンクを採用することは勿論、水位感知センサーをヒートシンクと一体化することにより、ヒートシンクと振動子の寿命延長と共に超音波式加湿器の小型化が可能で、かつ、振動子の入替が簡便な超音波式加湿器用噴霧装置を提供することをその目的とする。

また、本発明の他の目的は、ヒートシンクの上面にＬＥＤを装着し、このＬＥＤの光が透明または半透明カバーを通じて外部に発散できるようにすることによって、外観上の美麗さを揃えることができる超音波式加湿器用噴霧装置を提供することにある。

本発明の前記の目的は、ヒートシンクホルダーの上段部に備えられた結合用フランジと、ヒートシンクの材質である黄銅及びヒートシンクと水位感知センサーの一体化構造により達成される。

本発明の超音波式加湿器用噴霧装置は、噴霧装置を構成する要素中の一つであるヒートシンクをニッケルメッキされた黄銅で製作して耐腐蝕性を向上させ、かつ、掃除を容易にし、ヒートシンク装着用ホルダーの上段部に水槽部結合用フランジを備えてヒートシンクの上面が外部に完全に露出できるようにすることによって、ヒートシンクの上面に水位感知センサーやＬＥＤなどを容易に結合できるようにし、振動子が結合された振動子ガイドをヒートシンクに挿入式で結合することによって、加湿器の底板を分離しなくても水槽部を通じて振動子を簡便に分解、入替できるようにした構造に技術的特徴がある。

前記のような本発明の超音波式加湿器用噴霧装置は、水槽部の底板、即ち、加湿器の内部の底板の一側に結合されるフランジが上段部に備えられ、上向き開放型の円柱形内部空間を有する円筒形ヒートシンクホルダーと、
前記ヒートシンクホルダーの上段部に積層結合され、上面中央部に挿入溝が備えられた円形の平面形状を有するヒートシンクと、
前記ヒートシンクの底面の直下、即ち、ヒートシンクホルダーの内部空間に位置するようにボルトのような結合部材によりヒートシンクの底面に一側が結合され、超音波発振回路が備えられたＰＣＢと、
外周面が前記ヒートシンクの挿入溝の内周面に密着されるように挿入結合され、上・下両方向に貫通された円筒形振動子ガイドと、
前記振動子ガイドの内周面に沿って全体外周縁部が挿入結合され、ＰＣＢと電気的に連結された円板状の振動子と、
前記振動子ガイドの上段面に底面が密着され、外周面はヒートシンクの挿入溝の上部の内周面に密着するように挿入結合されたガイド固定リングと、
２つに分かれた両側下段部がヒートシンクの上面に挿入結合され、前記ＰＣＢに電気的に連結され、銅線または黄銅線の表面にエナメルのような絶縁物が被覆されたコ字形水位感知センサーから構成される。

上記のように構成される本発明の噴霧装置は、ＰＣＢに内蔵された超音波発振回路から発生した超音波信号が接続線により振動子に伝えられることによって、振動子が振動しながら水を霧化させることになるが、超音波信号を発生する過程でＰＣＢのトランジスタから熱が発生することになる。

したがって、ＰＣＢから発生する熱を外部に発散させてＰＣＢが熱により損傷することを防止しなければならないところ、そのような役割をすることがヒートシンクであって、ヒートシンクは、熱伝逹が迅速になされるようにすると共に、水と気泡及び水中に含まれることができる各種不純物などに対して耐腐蝕性を有することができるように、前述したように、黄銅で製作されることが良いし、加湿器の使用時間の増加によってヒートシンクの表面に付くことになる付着物を容易に除去できるように、その表面に滑らかなニッケルメッキ層を被覆することも好ましい。

そして、外部に露出するヒートシンクの上面に少なくとも一つ以上のＬＥＤを結合し、加湿器の外部カバーを透明または半透明材質で製作することによって、ヒートシンクの上面に結合されたＬＥＤから発散する光を加湿器の外部から見ることができるようにすることも加湿器の美観の改善に好ましい。

また、本発明の噴霧装置は、振動子ガイドがヒートシンクの挿入溝に挿入された後、ガイド固定リングにより固定されるところ、加湿器の底板を分離した後、ヒートシンクとヒートシンクホルダーを追加に分解しなければならない従来の加湿器とは異に、加湿器の底板を分離しなくて水槽部でガイド固定リングをヒートシンクからそのまま分離でき、それによって、振動子が結合された振動子ガイドをヒートシンクから容易に分離することができる。

その他、本発明の噴霧装置は、水位感知センサーがヒートシンクに一体結合されることにもう一つの構造的特徴があるところ、ヒートシンクの上面に結合された下向き開放型のコ字形、即ち、門形状の水位感知センサーは、水位感知センサーが浸った程度によって変化することになる静電容量をＰＣＢから感知する方式により水の水位を感知することになるが、水位感知センサーの一定部分以下に水位が落ちることになれば、その感知信号がヒートシンクホルダー内に位置したＰＣＢの発振回路を停止させることによって振動子が停止するようにすると共に、加湿器の外面部のＬＥＤを点滅させて水不足信号を表示する役割をする。

以上、考察したように、本発明の超音波式加湿器用噴霧装置は、ＰＣＢを冷却させるためのヒートシンクが黄銅で製作された後、その表面に滑らかなニッケルメッキ層が被覆されるので、ヒートシンクの放熱性及び耐腐蝕性が向上して寿命が格段に延長されるだけでなく、腐蝕副産物により振動子の表面に固着するスケール量が格段に減少することによって、振動子の入替周期が長くなって、メーンテナンス費用が低減される利点がある。

そして、加湿器のカバーを透明または半透明材質で作る場合、ヒートシンクの上面に結合されたＬＥＤによる間接照明によりインテリアーの１つの小品として利用することができる。

前記本発明の目的と技術的構成を始めとするそれによる作用効果に関する詳細な事項は本発明の好ましい実施形態を図示している図面を参照した下記の説明により明確に分かるはずである。

図３に本発明一実施形態の噴霧装置が結合された超音波式加湿器の部分切欠斜視図を、図４に本発明の一実施形態の噴霧装置の斜視図を、図５に本発明の一実施形態の噴霧装置の分解斜視図を、図６に本発明の一実施形態の噴霧装置の断面図を図示した。

図示されたように、本発明の噴霧発振装置は、加湿器１００の噴霧ノズル１２０の直下の内部の底板の一側に安着結合できるように多数の結合孔２１２を有するフランジ２１１が上段部に備えられ、上向き開放型内部空間Ｒが形成された円筒形状のヒートシンクホルダー２１０と、
前記ヒートシンクホルダー２１０の上段部に積層結合され、上面中央部に挿入溝２３２が備えられたヒートシンク２３０と、
前記ヒートシンクホルダー２１０の内部空間Ｒに位置するようにボルトのような結合部材Ｆによりその一側がヒートシンク２３０底面に固定結合され、超音波発振回路２２１が備えられたＰＣＢ２２０と、
外周面が前記ヒートシンク２３０の挿入溝２３２の内周面に密着するように挿入結合され、内周面に沿って振動子挿入溝２５１が備えられ、上・下両方向に貫通された円筒形振動子ガイド２５０と、
前記振動子ガイド２５０の内周面に備えられた振動子挿入溝２５１に全体外周縁部が密着するように挿入結合された円板状振動子２７０と、
前記振動子ガイド２７０の上段面に底面が密着し、外周面がヒートシンク２３０の挿入溝２３２の上部内周面に密着するように挿入結合されたガイド固定リング２８０と、
前記ヒートシンク２３０の上面に備えられた一対のセンサー挿入溝２３１に２つに分かれた両側下段部が各々挿入結合されて直立した門形状の水位感知センサー２６０から構成される。

この際、前記ヒートシンクホルダー２１０とヒートシンク２３０の積層結合が安定的になされるようにするために、ヒートシンクホルダー２１０の内部空間Ｒの上段縁部とヒートシンク２３０の下段部の各々には互いに型合される段部２１１ａ、２３０ａを形成させることが好ましい。

そして、ヒートシンク２３０の挿入溝２３２の内周面の上部とガイド固定リング２８０の外周面をねじ結合させると共に、ガイド固定リング２８０の上面に一つ以上の分離溝２８１を形成させることによって、振動子２７０を入替しようとする際、この分離溝２８１を利用してガイド固定リング２８０を単純回転させる方法でヒートシンク２３０の挿入溝２３２からガイド固定リング２８０を分離できるようにすることも好ましい。

また、前記ヒートシンク２３０の上面に一つ以上のＬＥＤ２４０を装着し、加湿器１００のカバー１１０を透明または半透明材質で製作することによって、カバー１１０を通じてＬＥＤ２４０の光が外部に発散するようにすることができる。

前記の他に、振動子ガイド２５０の場合、その外周面がヒートシンク２３０の挿入溝２３２の内周面と完全に密着するようにすることは勿論、振動子挿入溝２５１と振動子２７０の外周縁部やはり密着した状態で水密性が保障され、かつ、振動子の分離及び入替が容易になされることができるようにすることが好ましいところ、振動子ガイド２５０を適切な強度と共に弾性を有する材質、即ち、表面密着力が優れる高弾性ゴム等で作ることが好ましい。

上記のように構成される本発明の噴霧装置が動作する方法を考察すると次の通りである。

水が水槽に詰められた状態で加湿器に電源を印加すれば、ＰＣＢ２２０の超音波発振回路２２１から超音波信号を発生することになり、この超音波信号がＰＣＢ２２０と振動子２７０を連結する接続線（図示していない）を通じて振動子２７０に伝えられ、この信号により振動子２７０が秒当たり百万回以上振動しながら超音波を発生することになり、このような振動子と接触した水が霧化しながら空気中に分散される。

そして、噴霧装置が続けて作動しながら水槽の水位が低くなって水位感知センサーの特定の位置以下の水位以下に落ちることになれば、水位感知センサー２６０による静電容量の変化を感知したＰＣＢ２２０が超音波発振回路２２１を停止させて振動子２７０の動作を停止させることになる。

カバーが分離された一般的な超音波式加湿器の平面図である。 図１の超音波式加湿器に装着された噴霧装置の部分概略断面図である。 本発明の一実施形態の超音波式加湿器用噴霧装置が結合された加湿器の部分切欠斜視図である。 本発明の一実施形態の超音波式加湿器用噴霧装置の斜視図である。 本発明の一実施形態の超音波式加湿器用噴霧装置の分解斜視図である。 本発明の一実施形態の超音波式加湿器用噴霧装置の断面図である。

符号の説明

２１０ ヒートシンクホルダー
２２０ ＰＣＢ
２３０ ヒートシンク
２５０ 振動子ガイド
２６０ 水位感知センサー
２７０ 振動子
２８０ ガイド固定リング

Claims (7)

1. ヒートシンクと、ヒートシンクホルダーと、振動子及び超音波発振回路を備えたＰＣＢを含んで構成された超音波式加湿器用噴霧装置において、
   前記ヒートシンクホルダーは、上向き開放型の内部空間が形成された円筒形状のヒートシンクホルダーであって、当該ヒートシンクホルダーの上段部は、加湿器の水槽部の底板の一側に結合できるように複数の結合孔を有するフランジを備えており、
   前記ＰＣＢは、前記ヒートシンクホルダーの内部空間に位置するように一側がヒートシンクの底面に固定結合されており、
   前記ヒートシンクは、前記水槽部の底板に結合された前記ヒートシンクホルダーの上段部に積層結合されることで、前記ヒートシンクの上面は加湿器の水槽部に露出しており、前記ヒートシンクの前記上面には、当該上面に両側下段部が各々結合されて直立してなる水位感知センサーと、一つ以上のＬＥＤと、が設けてあり、
   前記ヒートシンクの前記上面の中央部には振動子ガイド用挿入溝が形成されており、外周面と内周面とを有する円筒形振動子ガイドは、その外周面が前記振動子ガイド用挿入溝の内周面に密着するように前記振動子ガイド用挿入溝に挿入結合されていると共に、その内周面には振動子挿入溝が形成されており、
   前記振動子は、前記振動子挿入溝に外周縁部が挿入結合された円板状振動子であり、
   前記円筒形振動子ガイドは、当該円筒形振動子ガイドの上段面と前記ヒートシンクの振動子ガイド用挿入溝の上部内周面に底面と外周面が各々密着挿入結合されたガイド固定リングによって前記ヒートシンクの前記振動子ガイド用挿入溝内に固定されており、前記ガイド固定リングは前記水槽部を通じて前記ヒートシンクの前記振動子ガイド用挿入溝から分離可能であり、前記円板状振動子が結合された前記円筒形振動子ガイドは、前記ガイド固定リングを分離することで、前記水槽部を通じて前記ヒートシンクから分離可能であることを特徴とする超音波式加湿器用噴霧装置。
2. 前記ヒートシンクホルダーの内部空間の上段縁部とヒートシンクの下段部には、各々互いに型合される段部が備えられたことを特徴とする請求項１に記載の超音波式加湿器用噴霧装置。
3. 前記ヒートシンクは、表面にニッケルメッキ層が被覆された黄銅であることを特徴とする請求項１に記載の超音波式加湿器用噴霧装置。
4. 前記円筒形振動子ガイドはゴムであることを特徴とする請求項１に記載の超音波式加湿器用噴霧装置。
5. 前記ガイド固定リングの上面には、一つ以上の分離溝が備えられたことを特徴とする請求項１に記載の超音波式加湿器用噴霧装置。
6. 前記水位感知センサーは、銅線または黄銅線の中のいずれか一つに絶縁層が被覆され、門形状であることを特徴とする請求項１に記載の超音波式加湿器用噴霧装置。
7. 加湿器の外部カバーを透明または半透明材質で製作し、ヒートシンクの上面に設けた前記ＬＥＤから発散する光を加湿器の外部から見ることができるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の超音波式加湿器用噴霧装置。

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