JP6535334B2 - ナノミスト発生装置の回転体構造 - Google Patents
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Description
本発明におけるナノミスト発生装置は、図5に示すように、回転体の回転による遠心力加速度αに起因する水の壁面上昇加速度α1(回転体の内壁面を上昇する水の加速度)を判断基準として側面平均角度θ1を設定する。本発明におけるナノミスト発生装置は、回転体の遠心力加速度αを利用して水を汲み上げるため、壁面上昇加速度α1を極大にすることで、水の汲み上げ量を極大にしてナノミストおよび負イオンの発生量を極大にすることができる。壁面上昇加速度α1は、回転体の内壁半径Rと壁面角度θ、および角速度ωから求めることができる。
壁面上昇加速度α1=Rω2cosθ
下部半径R2=R1−H/tanθ と表すことができる。
R2cosθ=R1cosθ−Hcos2θ/sinθ
f(θ)=R1cosθ−Hcos2θ/sinθ と置く。
この式は、上部半径R1と汲み上げ高さHをデザイン性や設計仕様等の別の考え方により既知とすると、θに関する1変数関数とみなすことができる。
f′(θ)=−R1sinθ−H(−2cosθsin2θ+cos3θ)/sin2θより、
−R1sin3θ+2Hcosθsin2θ+Hcos3θ=0
この式を側面角度に関する基本構造方程式という。
ナノミスト発生装置10Aは、図1に示すように、下部よりも上部が拡径された擂り鉢状をなした回転体2Aと、回転体2Aを回転させるモータ3と、回転体2Aで汲みあげる水Wを貯めた貯水槽4(図2参照)と、を備え、回転体2Aを回転させてナノミストと負イオンを発生させる。ナノミスト発生装置10Aは、極めて微小なミストを生成することで爽やかさを保ちながら保湿し、負イオンによって除菌効果やリラックス効果があるので、健康増進のために愛用される。
−R1sin3θ+2Hcosθsin2θ+Hcos3θ=0
である基本構造方程式を満たすθに対して、側面平均角度θ1をθ±5%以内に設定すれば、水の汲み上げ量を極大にする側面平均角度θ1を適正に設定することができるため、ナノミストと負イオンの発生量を極大化することができる。
ここで、側面平均角度とは、図3に示すように、喫水線Lと内壁21(図2を併せて参照)との交点を下部内壁点51とし、汲み上げ高さHにおける内壁21との交点を上部内壁点と52したときに、下部内壁点51と上部内壁点52とを結ぶ直線5が水平線(例えば、喫水線L)とのなす角度をいう。
基本構造方程式において、喫水線Lの高さとは、貯水槽4に貯えられた水Wの高さをいう。喫水線Lの高さは、回転体2によって水Wが汲み上げられると水位も変化するが、ナノミスト発生装置10の用途や仕様によって略一定の高さに制御される水位固定タイプ(図8(a)参照)と、上限水位と下限水位の間で水位が変動しながら制御される水位変動タイプ(図8(b)参照)と、に分類される。
水位固定タイプでは、ナノミスト発生装置10の大きさや既知である回転体2の形状等から設定される汲み上げ高さHと喫水線Lの高さとが一致するよう回転体2を貯水槽4内に配置する。
ここで、下限水位L1と上限水位L2との差は小さく設定されていることが好ましい。
第2の実施形態に係る回転体2Bは、内壁21Bが正面断面視で外側に膨らんだ曲面形状をなしている点で、内壁21Aが直線状に延びるテーパ形状からなる第1の実施形態に係る回転体2Aと相違するが、その他の構成は第1の実施形態に係るナノミスト供給装置10Aと同様であるので、同様である構成は同じ符号を付して詳細な説明は省略する。
第2の実施形態に係る回転体2Bは、上部半径R1、汲み上げ高さH、側面平均角度θ1を第1の実施形態に係る回転体2Aと同じに構成している。
参照する図6は、ナノミストの発生量と正の相関関係がある加湿量(ml/h)について、回転体の形状(テーパ形状の回転体2A、曲面形状の回転体2B)や側面平均角度θ1(68度、75度)がどのように影響を及ぼすかを実験して確認したものであり、(a)はテーパ形状の回転体2Aにした場合、(b)は曲面形状の回転体2Bにした場合である。
また、この場合において、ミスト飛散口22の全体の総開口面積(穴総面積mm2)の影響を確認するため、穴総面積が90mm2の場合と130mm2の場合の2種類を対比した。
また、側面平均角度θ1が75度において、図6(a)に示すように、テーパ形状の回転体2A(図2参照)では66〜70ml/hであるのに対し、図6(b)に示すように、曲面形状の回転体2B(図4参照)では61ml/hであるから、テーパ形状の回転体2A(図2参照)の方が曲面形状の回転体2B(図4参照)よりも優れている。
2,2A,2B 回転体
3 モータ
4 貯水槽
10,10A,10Bナノミスト発生装置
21,21A,21B 内壁
22 ミスト飛散口
23 多孔体
41 水タンク
42 タンクキャップ
42a 供給穴
42b フロートセンサ
42c 上限水位設定手段
51 下部内壁点
52 上部内壁点
L 喫水線
L1 下限水位
L2 上限水位
R 内壁半径
R1 上部半径
R2 下部半径
W 水
Claims (6)
- 下部よりも上部が拡径された擂り鉢状をなした回転体を回転させてナノミストを発生させるナノミスト発生装置の回転体構造であって、
前記回転体は、前記下部が貯水槽の水に浸漬され、前記上部にミスト飛散口が配設され、
前記ナノミスト発生装置は、前記回転体を回転させて当該回転体の内壁に沿って前記水を汲みあげて前記ミスト飛散口から飛散してナノミストを発生させ、
前記ミスト飛散口の上端高さにおける内壁半径を上部半径R1とし、
前記貯水槽の水に浸漬された喫水線の高さから前記ミスト飛散口の上端高さまでの高さを汲み上げ高さHとし、
この汲み上げ高さHの範囲内において前記内壁が水平線とのなす平均角度を側面平均角度θ1として、
−R1sin3θ+2Hcosθsin2θ+Hcos3θ=0
である基本構造方程式を満たすθに対して、
前記側面平均角度θ1がθ±5%以内に設定されていることを特徴とするナノミスト発生装置の回転体構造。 - 前記側面平均角度θ1は、前記喫水線と前記内壁との交点を下部内壁点とし、前記上端高さにおける内壁点を上部内壁点とし、
前記下部内壁点と前記上部内壁点とを結ぶ直線が水平線とのなす角度とすること、
を特徴とする請求項1に記載のナノミスト発生装置の回転体構造。 - 前記側面平均角度θ1が50度≦θ<80度の範囲に設定されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のナノミスト発生装置の回転体構造。
- 前記内壁は、正面断面視で直線状に延びるテーパ形状からなることを特徴とする請求項1に記載のナノミスト発生装置の回転体構造。
- 前記内壁は、正面断面視で外側に膨らんだ曲面形状をなしていることを特徴とする請求項1に記載のナノミスト発生装置の回転体構造。
- 前記喫水線の高さが予め設定された下限値と上限値の間で変動するように制御されている場合には、前記下限値以上で前記上限値以下の数値を前記喫水線の高さとすること、
を特徴とする請求項1に記載のナノミスト発生装置の回転体構造。
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