JP5677888B2

JP5677888B2 - 加湿装置

Info

Publication number: JP5677888B2
Application number: JP2011098367A
Authority: JP
Inventors: 寧森園; 雅靖西之園
Original assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Current assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Priority date: 2011-04-26
Filing date: 2011-04-26
Publication date: 2015-02-25
Anticipated expiration: 2031-04-26
Also published as: JP2012229855A

Description

本発明の実施形態は、２流体ノズル手段（気液混合ノズル手段）を利用した加湿装置に関する。

例えば、半導体製造工場のクリーンルームにおいて、冬場の導入外気加湿用に設置される水噴霧式加湿装置として望ましい条件は、第１の条件は霧化体の粒子径が小さいこと、第２の条件は霧化体の飛距離が短いこと、第３の条件は周囲の空気との攪拌量が多いことである。

特開平７−３０１４４２号公報特開平７−３０１４４３号公報特開２０１０−２４７１０６号公報特開昭５９−２０５５３５号公報特開平１１−３０４２０３号公報

上記の３条件を、構成が簡単な手段で満足ができる加湿装置の開発が望まれている。

本実施形態は、霧化体の粒子径が小さいこと、霧化体の飛距離が短いこと、空気の拡散が多いことを満足できる加湿装置を得ることを目的とする。

本実施形態の代表例は、加湿すべき空間を形成する空間形成手段と、前記空間内において所定方向の風を発生させる風発生手段と、前記空間内であって、前記風発生手段からの風の方向に対して板面が直交するように配設し、前記風発生手段からの風が交差又は接触する領域で前記風を拡散させる断面山高帽状の拡散手段と、前記拡散手段の凹状部の底面に貫通固定され、前記空間内であって前記風発生手段からの風と同じ方向に、前記空間内に空気と液体の２流体を噴霧して霧化する２流体ノズル手段とを具備したものである。

本実施形態の代表例によれば、霧化体の粒子径が小さいこと、霧化体の飛距離が短いこと、周囲の空気との攪拌量が多いことを満足できる加湿装置を得ることができる。

実施の形態１を説明するための斜視図。図１の縦断面図。図１の横断面図。実施の形態１の基本原理を説明するための立体図。図４の縦断面図。図４の横断面図。実施の形態２を説明するための横断面図。実施の形態３を説明するための斜視図。実施の形態３を原理を説明するための立体図。図８の動作を説明するための縦断面図。実施の形態４を説明するための横断面図。実施の形態５を説明するための横断面図。実施の形態６を説明するための図。

以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。始めに、この発明の実施の形態１を図１〜図６に基づいて説明する。加湿すべき空間１Ａを形成する空間形成手段例えばダクト（風洞）１と、空間１Ａ内の所定方向に空気と液体の２流体を噴霧して霧化する２流体ノズル手段例えばノズル２と、空間１Ａ内においてノズル２からの２流体の噴霧方向に逆らうように例えば風速が１〜５ｍ／ｓの風を発生させるための風発生手段例えばファン４と、ダクト１の空間１Ａ内に配設し、ファン４からの風の風下側に乱流を発生させるための乱流発生手段例えば拡散手段、具体的には拡散板３を備えている。

この場合、ノズル２の噴射中心線に対して拡散板３に有する対向する板面のうちの一方の板面が直交するように配置すると共に、ノズル２の噴射中心線上に、拡散板３に有する対向する板面のうちの一方の板面の中心が一致するように配置してある。

空間１Ａ内であって、ノズル２の下流側には、スチールウール、化学繊維等でできたエリミネ―タ５が設置され、エリミネ―タ５に風を通すと水分を含んだ霧は大きいものだけがぶっかってここで水になってしまうので、エリミネ―タ５の下流側に濡れが生じなくなる。

ここで使用するノズル２は、従来の二流体ノズルと比較して、気水比（空気の体積と液体の体積比）が１／１０程度、噴霧距離（飛距離）が１／５程度のものを使用する。この結果、従来のノズルに比べて設備がコンパクトで、安価となる。

なお、ノズル２と拡散板３の間隔は０．５（ｍ）ぐらいで、拡散板３とエリミネ―タ５の間隔は１（ｍ）程度となっている。ダクト１は、断面四角形状で一端部の断面寸法が例えば０．８（ｍ）×０．８（ｍ）となっている。

ここで用いた拡散板３は、例えば０．０８ｍ×０．４ｍ×０．０００３ｍの大きさである。

以上のように構成された実施形態１の動作について説明する。その説明の前に、予め次のように定義しておき、この定義をもとに説明する。ファン４の回転により生ずる風（図５の太い矢印）により、拡散板３の周りから下流側（ノズル２が配置されている方向）とノズル２から噴霧される霧と接触する領域に発生する渦（カルマン渦）を第一渦と呼ぶ。ノズル２から噴霧される霧と接触する領域とノズル２の間に発生する渦（カルマン渦）を第二渦と呼ぶ。ノズル２の周りに発生する渦（カルマン渦）を第三渦と呼ぶ。以下、ノズル２の下流側に向かって発生する渦（カルマン渦）を順次、第四渦、第五渦…第Ｎ渦と呼ぶ。

第一渦と第二渦の間には、ファン４の回転により発生する風（図５の右から左方向に向かう風）と、ノズル２からの噴霧流体（図５の左から右方向に向かう流体）とがぶっかり合うので、この空間において進行方向逆向きの強い風が発生する渦流発生領域が形成される。なお、図４、図５においてＳは強い渦流発生領域を示し、Ｆは噴霧した霧を示している。

ノズル２から渦流発生領域を目掛けて順次に噴霧する。これにより、渦流発生領域の空間において生成されるカルマン渦に噴霧した霧が吸込まれ、素早く広い範囲に霧を拡散することができる。

なお、実験によれば渦は全て一定の渦流が発生しているのではなく、特に拡散板３にもっとも近い位置で発生する第１渦及びそれより少し離れている第２渦がファン４からの風を大きく巻き込むため、第２渦が発生する付近までの領域にノズルからの霧を吹き込めば、拡散板３側に霧が吸込まれることがわかった。

図６の横断面図を見た場合、ノズル２の噴射中心線上に、拡散板３に有する対向する板面のうちの一方の板面の中心が一致するように配置してあるので、強い渦流発生領域が拡散板に対し水平に広く広がっており、この領域に万遍なく霧を拡散させて気化させることができる。

このように拡散板３をファン４とノズル２の間に設けるだけの簡単な構成で上記の３条件、すなわち霧化体の粒子径が小さいこと、霧化体の飛距離が短いこと、周囲の空気との攪拌量が多いことを満足できる加湿装置を提供できる。

図７は、この発明の実施の形態２を説明するための図１の横断面図である。この実施の形態３は、２流体ノズル手段例えばノズル２の設置位置を、次のようにしたものである。すなわち、図に示す霧の淵の角度を、飛んでくる霧の背後から反れた位置に配置したものである。このようにすることで、前述の実施の形態１の効果に加えて、舞い戻って霧がノズル２に衝突して発生する濡れを抑制することもできる。

図８〜図１０は、この発明の実施の形態３を説明するためのもので、前述したノズル２と同様なノズル２１、２２…２Ｎを複数段毎にそれぞれ複数個（ここでは３個）配設すると共に、各段毎に複数の拡散板３１、３２…３Ｎをそれぞれ配設したものである。

このように、実施の形態１の基本原理を応用して、例えば空調機内部等の広い空間に、垂直方向（縦方向）に適度な距離を確保しながら、複数個の拡散板３１…３Ｎと複数個のノズル２１…２Ｎを設置したものである。

図１１は、実施の形態４を説明するためのもので、実施の形態３の複数個の拡散板３１…３Ｎの代りに、１枚の共通の拡散板３０を用いた点以外は、実施の形態４と同一である。

以上述べた実施の形態３、４のいずれも前述の実施の形態１と同様な作用効果が得られる。

図１２は、この発明の実施の形態５を説明するためのもので、前述の実施の形態１における空間１Ａ内であって、拡散手段例えば拡散板３と風発生手段例えばファン４の間に、ファン４からの風を層流にする整流体例えばアルミハニカム等の整流板７を配設したものである。ここで層流は、時間的にも空間的にも規則な変動を伴う流れのことを指している。

以上述べた実施の形態５のように整流板７を配設することで、拡散板３に均一な層流の気流が当り安定したカルマン渦を発生させることができる。

次に、この発明の実施の形態６について図１３（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。実施の形態６は、加湿すべき空間１Ａを形成する空間形成手段例えばダクト（風洞）１と、空間１Ａ内において所定方向の風を発生させる風発生手段例えばファン４とを備えていることは、前述の実施の形態１と同じである。前述の実施の形態１とは異なるのは、拡散手段と２流体ノズル手段である。具体的には、拡散手段例えば渦発生板６は空間１Ａ内であって、ファン４からの風の方向に対して板面が直交するように配設し、ファン４からの風が交差（接触）する領域で風を拡散させるもので、図１３（ａ）に示すように薄板を断面山高帽状に成形したものである。

そして、ノズル２は渦発生板６の凹状部６Ａの底面に貫通固定され、空間１Ａ内であってファン４からの風に逆らうように設けられ、空間１Ａ内に空気と液体（水）の２流体を噴霧して霧化するようになっている。

渦発生板６は、図１３（ａ）のＸ１の寸法及びＸ２の寸法は、いずれも薄いほど効果がある。すなわち、渦発生板６をこのように構成することで、ノズル開口端部（ノズル本体）が濡れず、渦流の渦の中に霧を吹くことができる。また、Ｘ１の寸法及びＸ２の寸法を薄くすることで、図１３（ｂ）に示すように渦発生板６の風下側でその空間１Ａにおいてより大きな渦が発生し、攪拌性が上がる。

前述した乱流発生手段又は拡散手段は、板体、メッシュ体、多孔質体の何れか、又はこれらの組合わせたもので構成する。

１…ダクト、１Ａ…空間、２、２１、２２…２Ｎ…ノズル、３、３１、３２…３Ｎ、３０…拡散板、４…ファン、５…エリミネータ、６…渦発生板、７…整流板。

Claims

加湿すべき空間を形成する空間形成手段と、
前記空間内において所定方向の風を発生させる風発生手段と、
前記空間内であって、前記風発生手段からの風の方向に対して板面が直交するように配設し、前記風発生手段からの風が交差又は接触する領域で前記風を拡散させる断面山高帽状の拡散手段と、
前記拡散手段の凹状部の底面に貫通固定され、前記空間内であって前記風発生手段からの風と同じ方向に、前記空間内に空気と液体の２流体を噴霧して霧化する２流体ノズル手段と、
を具備したことを特徴とする加湿装置。
前記拡散手段は、板体、メッシュ体、多孔質体の何れか、又はこれらの組合わせたものであることを特徴とする請求項１に記載の加湿装置。
前記空間内であって、前記拡散手段と前記風発生手段の間に、前記風発生手段からの風を層流にする整流体を配設したことを特徴とする請求項１に記載の加湿装置。