JP7090225B2 - 液体微細化装置およびそれを用いた換気装置、空気清浄機、空気調和機 - Google Patents

Description

本発明は、液体微細化装置およびそれを用いた換気装置、空気清浄機、空気調和機に関するものである。

例えば、液体微細化装置の構成は、以下のような構成となっていた。

図４に示すように、液体微細化装置１０１は送風機により外気が通過する処理室１０２と、給水管からの給水を所定量貯水する貯水部１０３とを備えている。また、貯水部１０３に下部を水没させ上方に向かって径が拡大するすり鉢状の回転体１０４と、回転体１０４とともに回転し、回転体１０４の回転による遠心力で飛散した水および空気が通過可能な円筒状の多孔体１０５を備えている。また、回転体１０４の回転による遠心力で、貯水部１０３から水が吸い上げられ、回転体１０４から外部に向けて飛散した水が多孔体１０５を通じて周辺部に衝突し、水が微細化されるようになっている。

特開２００９－２７９５１４号公報

このような従来の液体微細化装置は、遠心力によって貯水部の水を揚水し、回転体に設けられた細孔から揚水した水が飛散する。このとき、飛散した水滴の一部が十分に気化されず、その一部が送風される空気と共に装置外へ放出され、使用者の快適性を損なうという課題があった。

そこで本発明は、上記課題を解決するものであり、水滴の蒸発を促進し、また、水滴の分離性能を向上させ、使用者の快適性を向上させることができる、液体微細化装置及び液体微細化装置を用いた換気装置、空気清浄機、空気調和機を提供することを目的とする。

そして、この目的を達成するために、本発明は、空気を取り込む吸込口および当該空気を排出する吹出口を備えた液体微細化装置において、液体微細化装置内には、貯水部と、中空形状の内筒に覆われるように配置され、貯水部の液体を微細化する液体微細化手段と、内筒の下端から貯水部に至る複数の導水リブと、を備える。導水リブのそれぞれは、下方に向かうにしたがって、液体微細化装置の中央に集まっていくように設けられる。液体微細化装置を通過する空気は、吸込口、内筒において吸込口に連通する内筒風路、内筒風路に設けられた液体微細化手段、内筒風路と内筒風路の外周に設けられた外筒風路とを連通する通風口、隣接する導水リブ間、外筒風路、外筒風路に連通する吹出口の順に通過する。外筒風路を通過する空気の送風方向は、通風口を通過する空気の送風方向と対向する向きに変化していることを特徴とするものであり、これにより所期の目的を達成するものである。

この構成によって、液体微細化手段によって発生した水滴の気化を促進させ、また、水滴分離性能を向上することができる。その結果、装置全体の大型を図ることなく、使用者の快適性を向上させることができる。

本発明の実施の形態１に係る液体微細化装置の概略斜視図。 図１における破線で囲まれた面Ａで同実施の形態に係る液体微細化装置を切断した断面図。 同実施の形態に係る液体微細化装置の一部を拡大した概略断面図。 従来の液体微細化装置の断面を示す断面図。

本発明の項目１に記載の液体微細化装置は、吸込口および吹出口を備えた液体微細化装置において、液体微細化装置内には、貯水部と、貯水部の液体を微細化する液体微細化手段と、を備え、液体微細化装置を通過する空気は、吸込口、吸込口に連通する内筒風路、内筒風路に設けられた液体微細化手段、内筒風路と内筒風路の外周に設けられた外筒風路とを連通する通風口、外筒風路、外筒風路に連通する吹出口の順に通過し、さらに、鉛直方向上方より、吸込口、液体微細化手段、通風口の順に配置されており、外筒風路内を通過する空気は、鉛直方向上方に向かって送風され、液体微細化手段は、内筒風路を形成する中空形状の内筒に覆われるように配置されていることを特徴とするものである。

この構成によって、吸込口から吸いこまれた空気は、内筒内に送風され、中空形状の内筒に覆われるように配置された液体微細化手段の周囲を通過し、液体微細化手段の下方に配置された通風口を通過して外筒風路に至るようにすることができる。これにより、吸込口から吸いこまれた空気と液体微細化手段で発生させた水滴との接触効率を向上させることができ、水滴の気化効率を向上させることができる。また、吸込口から吸いこまれた空気を、内筒風路を鉛直方向下向きに通過させたのち、通風口を通過して外筒風路を鉛直方向上向きに通過させ、気化しにくい大粒の水滴を分離することができる。すなわち、液体微細化手段で発生させた水滴は、内筒風路内を下方に流れる空気とともに下向きに飛散し、通風口において下向きに吹出される。ここで、空気は通風口を通過すると外筒風路内を通過する空気は鉛直方向上方に向かって送風されるため、送風方向が対向する向きに変わる。その際に、水滴は、重量による慣性によって外筒風路の壁面に衝突し捕集される。このようにして、気化しにくい大粒の水滴を外筒風路の壁面に捕集することができ、分離することができる。また、液体微細化手段を内筒で覆われるように配置したことにより、液体微細化手段で発生した水滴を内筒の内側表面に付着させ、内筒外への飛散を抑制できるので、内筒の通風口から風圧によって水滴が再飛散することを抑制することができる。結果として、液体微細化手段によって発生した水滴が、居室へ放出されることを抑制できるものである。

また、本発明の項目２に記載の液体微細化装置の吹出口は、吸込口の鉛直方向上方に配置されているものとしてもよい。

この構成によって、液体微細化手段で発生した水滴を含む空気が外筒風路を通過する際に、水滴が気化するための距離を十分にとることができる。それにより、水滴の気化効率を向上させ、居室への水滴の放出を抑制することができる。

また、本発明の項目３に記載の液体微細化装置の外筒風路は、通風口から内筒風路の鉛直方向上方に亘って形成されており、外筒風路の鉛直方向上方に外筒風路よりも風路が大きい風路拡大部が設けられ、風路拡大部の鉛直方向上方に吹出口が形成されているものとしてもよい。

この構成によって、液体微細化手段で発生した水滴を含む空気が内筒風路から外筒風路を通過する際に風速を減少させ、重力による水滴の分離を促進させることができる。また、外筒風路から風路が大きい風路拡大部風路へ急拡大するため、気流の渦が生じ、水滴と空気との混合を促進させることで水滴の気化効率を向上させることができる。

また、本発明の項目４に記載の液体微細化装置の液体微細化手段は、回転により貯水部の液体を微細化して内筒風路内に向けて放出する回転板を備え、回転板は、内筒の下端近傍に配置されているものとしてもよい。

この構成によって、液体微細化手段の回転板から放出され気化せずに内筒壁面に付着する水の量を最小限に抑制することができる。これにより、内筒の内壁に付着した水が、内筒から通風口を通過して外筒に流れる空気の風圧によって再度大粒の水滴として飛散してしまう量を低減することができる。

また、本発明の項目５に記載の液体微細化装置の液体微細化手段は、内筒の下端から貯水部に至る複数の導水リブを備えているものとしてもよい。

この構成によって、内筒の内壁に付着し落下する水を導水リブにそって貯水部に落下させることができる。それにより、内筒の内壁に付着した水が、内筒から通風口を通過して外筒に流れる空気の風圧により、内筒の下端から再度大粒の水滴として飛散してしまうのを抑制することができる。

また、本発明の項目６において、項目１～５のいずれかに記載の液体微細化装置を備えた換気装置としてもよい。

換気装置の機能の一つとして、加湿目的での液体微細化装置が組み込まれている。これらの水滴を気化させるための機構として上記の液体微細化装置を用いることで、水滴が居室内に放出されるのを抑制し、より居住者の快適性を向上させた換気装置を提供することができる。

また、本発明の項目７において、項目１～５のいずれかに記載の液体微細化装置を備えた空気清浄機としてもよい。

空気清浄機の機能の一つとして、加湿目的での液体微細化装置や殺菌を目的とした例えば次亜塩素酸発生装置といった水滴を気化させる装置が組み込まれている。これらの水滴を気化させるための機構として上記の液体微細化装置を用いることで、水滴を居室内に放出するのを抑制し、より居住者の快適性を向上させた空気清浄機を提供することができる。

また、本発明の項目８において、項目１～５のいずれかに記載の液体微細化装置を備えた空気調和機としてもよい。

空気調和機の機能の一つとして、加湿目的での液体微細化装置や殺菌を目的とした例えば次亜塩素酸発生装置といった水滴を気化させる装置が組み込まれている。これらの水滴を気化させるための機構として液体微細化装置を用いることで、水滴を居室内に放出するのを抑制し、より居住者の快適性を向上させた空気調和機を提供できる。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。なお、以下の実施の形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。また、全図面を通して、同一の部位については同一の符号を付して説明を省略している。さらに、本発明に直接には関係しない各部の詳細については重複を避けるために、図面ごとの説明は省略している。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における液体微細化装置の斜視図である。図２は、液体微細化装置の概略断面図を示したものである。図３は、液体微細化装置の液体微細化手段１７周辺を拡大した概略断面図である。液体微細化装置１は、円柱状の容器として構成されており、空気を取り込む吸込口２と、空気を排出する吹出口３を備えている。空気を取り込む吸込口２は、液体微細化装置１の側面に設けられている。また、空気を排出する吹出口３は、液体微細化装置１の上面に設けられている。実施例においては、吸込口２の開口断面積は、およそ２２０ｃｍ２程度としている。また、吹出口３は、複数の居室に空気を供給することを想定し、複数個の吹出口を備えている。実施例では６個の吹出口を備えている。ただし、これらの吸込口２および吹出口３の開口断面積や吹出口３の個数は適用する居室数や必要な風量に応じて変更することが可能である。

また、内筒風路４は図２の実線矢符で示す風路であり、後述する内筒５、内筒天面板６、吸込連通風路７と、を備えている。

図２に示すように、内筒５は、液体微細化装置１内部の中央付近に配置され、略鉛直方向下方に向けて開口した中空円筒形状に形成されている。そして、内筒５の上部には傾斜した内筒天面板６が設けられている。そして、内筒風路４の内筒天面板６近傍には、吸込口２と内筒とを連通するダクト形状の吸込連通風路７が設けられ、吸込口２から吸いこまれた空気は、吸込連通風路７を介して内筒５内部に至る構成となっている。

内筒風路４は、内筒５の下端に、下方に向かって開口した通風口８を介して、内筒５の外側に設けられた外筒風路９（図２の破線矢符で示す風路）と連通している。

また、液体微細化装置１は、円筒形状に形成された外筒１０を備えており、外筒１０は、内筒５を内包するように配置されている。この、内筒５と外筒１０と間に、外筒風路９が形成されている。

また、液体微細化装置１の下部には、液体を貯留する貯液部１１が備えられている。

貯液部１１は、内筒５の通風口８の下方に設けられ、略すり鉢形状に形成されて、貯液部１１の側壁は、外筒１０の下端と接続されて一体化している。実施例では、貯液部１１に貯留する液体を水とし、連続的に水を微細化させるために、液体微細化装置１には、水を貯液部１１へ給水する給水口１２と、貯液部１１より水を排出する排水口１３が備えられている。給水口１２は、外筒１０に設けられており、水は図３に示す水面（破線２３）まで貯水される。また、排水口１３は貯液部１１の下部であるすり鉢形状の貯液部底面１４に設けられている。給水口１２は図示しない給水管と接続されており、給水管は、電磁弁等の開閉手段を介して、例えば、住宅や施設の上水道や給水ポンプなどの給水設備に接続されている。また、排水口１３は、図示しない排水管を介して、住宅や施設に設けられている排水口などの排水設備に接続されている。

また、通風口８の開口断面積の大きさは、送風量や液体微細化手段の加湿量等に応じて設定される。実施例においては、通風口８の開口断面積の大きさは３０ｃｍ２程度であるが、この大きさに限定するものでは無い。

外筒１０の鉛直方向上方には、中空の円筒形状で、その直径が外筒１０の直径よりも大きく形成された風路拡大部１５が設けられている。そして、風路拡大部１５の上方には、風路拡大部１５を閉じる風路拡大部天面板１６が設けられ、風路拡大部天面板１６には吹出口３が設けられている。吹出口３の位置は、吸込口２よりも上方に設けられている。

図３に示すように、液体微細化手段１７は、回転により貯液部１１から水を吸い上げる吸上管１８と、吸上管１８による吸い上がった水を回転面方向に放出する回転板１９と、吸上管１８および回転板１９を回転させるモータ２０を備えている。

吸上管１８は中空の円錐台形状に形成され、直径の小さい側の先端が貯液部１１に貯水された水の水面以下になるように設けられている。また、回転板１９は中央が開口したドーナツ状の円板形状に形成され、吸上管１８の直径の大きい側の周囲に配置されている。吸上管１８の直径の大きい側には、その側面に複数の開口が設けられており、吸上げた水が開口を通過して回転板１９に供給されるようになっている。

そして、液体微細化手段１７は、内筒５の内部の、内筒５に覆われる位置に設けられている。実施例では、液体微細化手段１７の回転板１９を、内筒５の下端近傍に配置している。

また、内筒５下端の下方には、通風口８と接続され、通風口８から向かって下方に突出する柱状の導水リブ２１が設けられている。導水リブ２１は、複数本設けられ、導水リブ２１の端部は、通風口８の外縁に設けられている。そして、導水リブ２１は下方に向かうに従って、通風口８の外縁から液体微細化装置に中央に向かうように形成されている。また、導水リブ２１は、その下端が貯液部１１に貯水された水面以下となるように設けられている。

以下、その動作について説明する。

初めに、図示しない給水設備より水が給水口１２から貯液部１１に供給され、貯液部１１に水が貯水される。そして、図示しない送風装置によって吸込口２から液体微細化装置１内部に吸い込まれた空気は、内筒風路４、液体微細化手段１７、通風口８、外筒風路９、風路拡大部１５、の順に通過し、吹出口から外部例えば居室に向けて吹出される。このとき、液体微細化手段１７によって発生した水滴と空気とが接触し、水滴が気化することにより空気を加湿することができる。また、貯液部１１に貯水された水は、所定時間が経過したのち排水口１３から排出される。

その詳細な動作を説明する。吸込口２から吸込連通風路７を介して内筒風路４の内筒５に取り込まれた空気は、内筒５に覆われる位置に設けられた液体微細化手段１７を通過する。液体微細化手段１７がモータ２０の動作により回転すると、回転により貯液部１１に貯水された水が吸上管１８の内壁面を伝って上昇する。上昇した水は、回転板１９の表面を伝って引き伸ばされ、回転板１９の外周端から回転面方向に向かって微細な水滴として放出される。放出された水滴は内筒５の内壁面に衝突して破砕され、さらに微細な水滴となる。この回転板１９から放出された水滴と、内筒５の内壁面に衝突し破砕された水滴とが内筒５を通過する空気と接触し、水滴が気化して空気の加湿が行われる。また、発生した水滴の一部は気化しないが、液体微細化手段１７を内筒５で覆われるように配置しているので、気化しなかった水滴は内筒５の内側表面に付着して落下する。

そして、この水滴を含んだ空気は、内筒５の下端に設けられた通風口８から下方に設けられた貯液部１１に向けて吹出される。そして、通風口８から吹出された空気は、内筒５と外筒１０との間に形成された外筒風路９に向かって流れ、外筒風路９内を通過する空気は鉛直方向上方に向かって送風されるため、内筒風路４内を下方に流れる空気と送風方向が対向する向きに変わる。

そのとき、通風口８から空気とともに吹出された水滴はその慣性により空気の流れに追従できず、貯液部１１の水面もしくは外筒１０の内側壁面に付着する。この作用は水滴の重量が大きいほど作用が大きく、すなわち、気化しにくい直径の大きな水滴ほど作用が大きいため、これにより大粒の水滴を流れる空気から分離することができる。

そして、内筒風路４から通風口８を介して外筒風路９に流入した空気は、外筒風路９を通って上向きに流れる。そして、風路拡大部１５に流入する。

風路拡大部１５に流入した空気は、図２中の点線矢符２４に示すように風路の急拡大および風路拡大部１５の風路拡大部天面板１６に衝突して風速が急激に低下する。また一部の空気は風路拡大部１５の内部を渦を巻くように流れる。

このとき、風速の急激な低下や気流の渦によって水滴の一部は重力により落下し、また一部は内筒天面板６の上面側に付着し、また一部は風路拡大部１５の壁面もしくは底面に付着する。そして、内筒天面板６に付着した水滴は、内筒天面板６の傾斜にそって流れ、内筒５の外側壁面を伝って貯液部１１へ落下する。また、風路拡大部１５の壁面に付着した水滴は重力によって風路拡大部１５の底面に流れ、そして風路拡大部１５の底面の傾斜に沿って流れ、外筒１０の内壁面にそって下方へ流れ、貯液部１１に落下する。

そして、風路拡大部１５における風速の低下や気流の渦によって水滴と空気との混合が促進され、水滴の気化が進む。そして、水滴が気化した空気は、風路拡大部１５の風路拡大部天面板１６に設けられた吹出口３を通過して、装置の外部例えば居室に向けて吹出される。

また、液体微細化手段１７を内筒５で覆われる位置に配置しているので、内筒５の内側表面に付着した水滴が、内筒の通風口８から風圧によって水滴が再飛散することを抑制できる。

さらに、液体微細化手段１７の回転板１９を、内筒５の下端近傍に配置しているので、回転板１９から放出され気化せずに内筒５に付着する水の量を最小限に抑制することができる。例えば、風量が大きく通風口８を通過する風速が速くなっても、内筒５の内壁を伝って落下し、通過する空気の風圧によって通風口８から再度大粒の水滴として飛散する水滴の量を低減させることができる。

また、導水リブ２１を設けているので、内筒５の内壁を伝って落下する水を導水リブ２１の表面を伝わせて水面２３に落下させることができるので、風圧による水滴の再飛散を抑制することができる。また、導水リブ２１を下方に向かうにしたがって液体微細化装置の中央に集まっていくように設けているので、外筒風路よりも遠く、風速の小さい箇所に向けて導水することができるので、導水リブ２１からの水滴の飛散を抑制することができる。

なお、風路拡大部１５の内部空間に通過する空気から水滴を分離するエリミネータ２２を備えてもよい。これにより、風量や液体微細化手段１７により発生した水滴の量が一時的に大きくなった場合においても、エリミネータ２２の作用により吹出口３からの水滴放出を抑制することができる。

以上述べたようにして、本発明の液体微細化装置は、液体微細化手段１７によって発生した水滴の気化を促進させ、また、水滴分離性能を向上することができるものである。

また、本発明の液体微細化装置を用いた換気装置、空気清浄機及び空気調和機を構成することができる。図示はしないが、換気装置、空気清浄機及び空気調和機に内蔵し、その風路の一部に本発明の液体微細化装置を設けることで、加湿機能を有する換気装置、空気清浄機及び空気調和機を実現することができる。

本発明の液体微細化装置は、例えば換気装置、空気清浄機や空気調和機のほか、加湿装置や、サウナ装置への活用が期待される。

１ 液体微細化装置
２ 吸込口
３ 吹出口
４ 内筒風路
５ 内筒
６ 内筒天面板
７ 吸込連通風路
８ 通風口
９ 外筒風路
１０ 外筒
１１ 貯液部
１２ 給水口
１３ 排水口
１４ 貯液部底面
１５ 風路拡大部
１６ 風路拡大部天面板
１７ 液体微細化手段
１８ 吸上管
１９ 回転板
２０ モータ
２１ 導水リブ
２２ エリミネータ
２３ 水面
２４ 点線矢符
１０１ 液体微細化装置
１０２ 処理室
１０３ 貯水部
１０４ 回転体
１０５ 多孔体

Claims (5)

1. 空気を取り込む吸込口および当該空気を排出する吹出口を備えた液体微細化装置において、
   前記液体微細化装置内には、
   貯水部と、
   中空形状の内筒に覆われるように配置され、前記貯水部の液体を微細化する液体微細化手段と、
   前記内筒の下端から前記貯水部に至る複数の導水リブと、を備え、
   前記導水リブのそれぞれは、下方に向かうにしたがって、前記液体微細化装置の中央に集まっていくように設けられ、
   前記液体微細化装置を通過する前記空気は、前記吸込口、前記内筒において前記吸込口に連通する内筒風路、前記内筒風路に設けられた前記液体微細化手段、前記内筒風路と前記内筒風路の外周に設けられた外筒風路とを連通する通風口、隣接する前記導水リブ間、前記外筒風路、前記外筒風路に連通する前記吹出口の順に通過し、
   前記外筒風路を通過する前記空気の送風方向は、前記通風口を通過する前記空気の送風方向と対向する向きに変化していることを特徴とする液体微細化装置。
2. 前記導水リブは、前記内筒の内壁面を伝わって落下する液体を、前記導水リブの表面を伝わせて前記貯水部に落下させることを特徴とする請求項１に記載の液体微細化装置。
3. 請求項１または２に記載の液体微細化装置を備えた換気装置。
4. 請求項１または２の液体微細化装置を備えた空気清浄機。
5. 請求項１または２に記載の液体微細化装置を備えた空気調和機。

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