JP7166576B1 - 噴霧装置 - Google Patents

Abstract

【課題】安定してブラウン運動を起こすことができる程度の微粒子を大量に生成することが可能な噴霧装置を提供する。【解決手段】装置は、霧化タンクと、霧化デバイスと、搬送エアを霧化タンクの内部に設けられた送風口１１ｂから吐出する送風機と、送出口１１ｃと、第一バッフルプレート１４ａ及び第二バッフルプレート１４ｂを備える。第一バッフルプレートは、霧化タンクの幅方向一端側に向けて斜め下方に傾斜して配設され、第二バッフルプレートは、霧化タンクの幅方向他端側に向けて斜め下方に傾斜して配設されるとともに、霧化タンクにおける幅方向他端側の側面と所定の間隔を隔てて当該側面に向けて配置される第二エッジ部１４ｂｅと、霧化タンクの天面の内側に接続される第二接続部１４ｂｃを備え、送風口は第二エッジ部よりも霧化タンクの幅方向一端側寄りに配設されるとともに送出口は第二接続部よりも霧化タンクの幅方向他端側寄りに配設される。【選択図】図３

Description

本発明は、液剤を空間に噴霧する噴霧装置において、微粒子を生成するための技術に関する。

水や所定の効果を奏する液剤を霧化して、空間に噴霧する種々の噴霧装置が開発されている。

このような噴霧装置において、噴霧された微粒子を隅々まで、かつ均等に空間内に拡散するためには、所望の粒径、特に、微粒子が空気中でブラウン運動を起こすことができる程度に小さな粒径を有する微粒子を安定して生成することが要求される。

このような噴霧装置の一例として、例えば、コンサートホール、ライブハウス、劇場ないしは映画館などの広いスペースにおいて、除菌作用を有する液剤を大量に噴霧する必要が生じる場合がある。そのような場合において、粒子の粒径が大きいと空間の隅々まで至る前に床面に落下してしまうとともに、床面や壁面、各種電気機器を湿らせてしまうこととなり、滑りやカビ、機器の故障の原因となるため好ましくない。そのため、空気中を長時間浮遊して除菌効果を発揮するよう、ブラウン運動を起こすことができる程度の小さな粒径を有する微粒子を発生させる必要がある。

一般的に、液剤を霧化して噴霧するためには、液剤が貯留されている霧化ユニットにおいて、超音波振動子等の振動子を用いて発生させた液柱をセパレータに衝突させて大きな液滴と小さな霧滴とに分離し、霧滴のみを送風機などから供給される搬送媒体を用いて搬送して空気中に拡散する技術が採用されている。（特許文献１、特許文献２）

特開平８－３０９２４８号公報 実開昭６０－５０７２８号公報

特許文献１や特許文献２に開示された技術によると、液滴から分離された霧滴を選択的に噴霧することが可能な噴霧装置を得ることができる。しかしながら、特許文献１や特許文献２に開示された技術は、セパレータで液柱が衝突する領域に直接的にエアを供給するため、エアによって流れが乱され、粒径が比較的大きな粒子もエアに巻き込まれて搬送される。そのため、エアに搬送され噴霧される微粒子の粒径は１０μｍのオーダーであり、ブラウン運動を起こすことができる程度に小さな微粒子（粒径０．１～２μｍ程度）を生成することは難しい。

また、広いスペースに対し均等に微粒子を行き渡らせるためには、微粒子を搬送するための搬送エアを大量に供給する必要があるが、その場合、粒径の小さな微粒子だけでなく粒径の大きな粒子をも搬送することになり、ブラウン運動を起こすことができる程度に小さな微粒子のみを搬送することは難しい。

小さな微粒子のみを生成・搬送するためには、振動子への印加電圧や送風機の回転数を同時に精度よく制御することが必要となり、専門知識が無ければ難しい。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、作業が不慣れな人材であっても、高価な制御装置を用いて複雑な制御をせずとも、安定してブラウン運動を起こすことができる程度の微細な粒径を有する微粒子を大量に生成することが可能な噴霧装置を提供することを目的とする。

本願発明の発明者らは、霧化ユニット内の特定の位置に送風機、超音波振動子、バッフルプレート及びセパレータを配設することで、ブラウン運動を起こすことができる程度の微細な粒径を有する微粒子を大量に生成することができることを見い出し、本願発明に至った。

本発明では、以下のような解決手段を提供する。

第１の特徴に係る噴霧装置は、所定の幅を有し液剤を貯留可能な霧化タンクと、霧化タンク内において液剤を霧化して微粒子を生成する超音波振動子が配設された霧化デバイスと、所定の回転数を保持可能な送風部材を備え、液剤の微粒子を搬送するための搬送エアを、霧化タンクの内部に設けられた送風口から吐出する送風機と、霧化タンクに設けられ、微粒子を搬送エアとともに送出する送出口と、超音波振動子の上方において霧化タンクの幅方向に並設される第一バッフルプレート及び第二バッフルプレートを備え、第一バッフルプレートは、霧化タンクの幅方向一端側に向けて斜め下方に傾斜して配設されるとともに、霧化タンクにおける幅方向一端側の側面と所定の間隔を隔てて当該側面に向けて配置される第一エッジ部と、霧化タンクの天面の内側に接続される第一接続部を備え、第二バッフルプレートは、霧化タンクの幅方向他端側に向けて斜め下方に傾斜して配設されるとともに、霧化タンクにおける幅方向他端側の側面と所定の間隔を隔てて当該側面に向けて配置される第二エッジ部と、霧化タンクの天面の内側に接続される第二接続部を備え、送風口は第二エッジ部よりも霧化タンクの幅方向一端側寄りに配設されるとともに送出口は第二接続部よりも霧化タンクの幅方向他端側寄りに配設される。

第１の特徴に係る発明によれば、超音波振動子の上方に配設される第一バッフルプレートと第二バッフルプレートとを備えるため、超音波振動子の上方に配設されたバッフルプレートに液柱が接触することにより、液柱に含まれる粒径の大きな液滴がバッフルプレートに接触して下方に流れ、貯留されている液層に還流するとともに、粒径の小さな霧滴のみが空中に大量に浮遊して搬送エアに搬送される。

このとき、第一バッフルプレートと第二バッフルプレートの間に、霧化デバイスを笠状に覆いかぶさる領域が形成され、当該領域において所定の向きの旋回流が発生し、旋回流による遠心分離の効果によって粒径の大きな粒子をバッフルプレートに当接させ、液層に落下させることができる。また、霧化タンクの内部に設けられた送風口から吐出される搬送エアの流れにおいて、第一エッジ部と霧化タンクの底面との間に形成される間隙の通過後の膨張、及び／又は、第二エッジ部と霧化タンク他端側側面との間に形成される間隙の通過後の膨張により、搬送エアの搬送圧力が低下するため、粒径の極めて小さな微粒子しか搬送できない状態となり、ブラウン運動を起こすことができる程度に微細な微粒子のみを搬送して送出口から送出することができる。

第２の特徴に係る噴霧装置は、第１の特徴に係る噴霧装置であって、送風口は霧化タンクの壁面に対向して配設される。

第２の特徴に係る発明によれば、搬送エアは霧化タンク内に設けられた送風口から霧化タンクの壁面に向けて吐出されるため、壁面との接触によって大きな圧力損失が発生する。搬送エアは壁面との接触による大きな圧力損失に伴い搬送圧力が低下するため、浮遊する粒子を搬送する力が弱くなる。そのため、二枚のバッフルプレートの下面を流通する際に、微細な粒径を有する微粒子のみを搬送することになる。

第３の特徴に係る噴霧装置は、第１の特徴に係る噴霧装置であって、霧化タンクが平面視略円形状に形成されるとともに、送風口が霧化タンクの壁面の接線方向に沿う向きに配設される。

第３の特徴に係る発明によれば、霧化タンクの内壁面に沿って旋回流を形成することができ、また、バッフルプレートとバッフルプレートの間の領域における旋回流も形成され、旋回流による遠心分離の効果によって、ブラウン運動を起こすことができる程度に小さな微粒子のみを選別して噴霧することができる。

本発明によれば、作業が不慣れな人材であっても、高価な制御装置を用いて複雑な制御をせずとも、安定してブラウン運動を起こすことができる程度の微細な粒径を有する微粒子を大量に生成することが可能な噴霧装置を提供できる。

図１は、本実施形態に係る噴霧装置１の全体構成を示す模式図である。 図２は、本実施形態に係る霧化ユニット１０の部分拡大斜視図である。 図３は、本実施形態に係る霧化ユニット１０の使用時の状態における模式図である。 図４は、本実施形態に係る噴霧装置１を使用した液剤の霧化方法のフローチャートである。 図５は、第一の変形例に係る霧化ユニット１０の使用時の状態における模式図である。 図６は、第二の変形例に係る霧化ユニット１０の使用時の状態における模式図である。図６（ａ）は正面図、図６（ｂ）は平面図を示す。

以下、本発明を実施するための形態について図を参照しながら説明する。なお、これはあくまでも一例であって、本発明の技術的範囲はこれに限られるものではない。

［噴霧装置の全体構成］
図１を用いて、本実施形態に係る噴霧装置１の全体構成を説明する。

図１に示すように、本実施形態に係る噴霧装置１は、水や液剤を霧化して微粒子を生成し搬送する霧化ユニット１０と、霧化ユニットに供給するための液剤を貯留するタンクユニット２０と、霧化ユニット１０で生成された微粒子を吹き出す吹き出しユニット３０とによって構成される。また、本実施形態に係る噴霧装置１はまた、霧化ユニット１０で生成された微粒子の送出及び霧化ユニット１０への液剤の供給を行う図示しない供給ユニットと、各機器の制御を行う図示しない制御ユニットと、それぞれのユニット同士を固定する図示しない据付ユニットと、各機器に電力を供給する図示しない電源ユニットと、それぞれのユニットを覆う図示しないカバー部材によって構成される。

噴霧装置１は、全体がカバー部材で覆われたものであり、形状は円筒形状や台状のものなど、様々な形状のものであって構わない。また、吹き出しユニット３０は、上方ないし斜め上方を向く噴霧ノズルのようなものが使用されるが、それに限ったものではない。吹き出しユニット３０が配設される位置も、噴霧装置１の最上部だけでなく、高さ方向の中間部分に設けられることもある。また、タンクユニット２０も、霧化ユニット１０の上方に設けられ重力によって液剤を霧化ユニット１０に供給するものも考えられるが、霧化ユニット１０の下方からポンプなどの動力を用いて霧化ユニット１０に供給するものであっても構わない。

また、本実施形態においては、液剤として、除菌効果のある亜塩素酸水溶液を使用することを想定し、噴霧装置１は、空気中に浮遊するウィルスや細菌を死滅させる除菌装置として使用される。

［霧化ユニット１０の構成］
図２～３を使用して、本実施形態に係る霧化ユニット１０について説明する。図２は霧化ユニット１０の部分拡大斜視図を示し、図３は霧化ユニット１０の使用時の様子を示す模式図である。なお、幅方向とは図３において紙面に向かって左右方向を指し、幅方向一端側とは紙面に向かって左側、幅方向他端側とは紙面に向かって右側を指す。

図２に示すように、霧化ユニット１０は、所定の幅を有し液剤を貯留可能な霧化タンク１１と、霧化タンク１１内において液剤を霧化して微粒子を生成する超音波振動子１２ａ、１２ｂ、１２ｃ・・・が幅方向及び奥行き方向に複数配設された霧化デバイス１２と、所定の回転数を保持可能な図示しない送風部材を備え、液剤の微粒子を搬送するための搬送エアを、霧化タンク１１の内部に設けられた送風口１１ｂから霧化タンク１１の壁面に向けて押し出して供給する送風機１３と、超音波振動子１２ａ、１２ｂ、１２ｃ・・・の上方において超音波振動子１２ａ、１２ｂ、１２ｃ・・・によって発生する液剤の液柱を受けるよう配設される二枚のバッフルプレート１４ａ、１４ｂと、霧化タンク１１内の液位を検知する液位センサ１５とを備える。

霧化タンク１１は、タンクユニット２０から供給される液剤を貯留して霧化するためのものであり、所定の幅を有する略直方体の形状を呈する。霧化タンク１１の天面１１ｄには供給口１１ａが形成されており、供給ユニットに設けられる液剤供給ポンプを介してタンクユニット２０から供給された液剤が供給口１１ａを介して霧化タンク１１内に流入する。

また、霧化タンク１１の内部において、後述するバッフルプレート１４ｂのエッジ部１４ｂｅよりも幅方向一端部側には送風口１１ｂが形成されており、送風機１３から供給される搬送エアが送風口１１ｂを通じて霧化タンク１１内に流入する。本実施形態においては、送風機１３に連通し霧化タンク１１の底面から鉛直上方に突出する送風ポートが設けられており、送風ポートの側面に霧化タンク１１の幅方向一端側側面に対向する送風口１１ｂが設けられている。すなわち、本実施形態に係る送風口１１ｂは、霧化タンク１１の内側から霧化タンクの壁面に向けて搬送エアを吐出する。なお、特に本実施形態においては、後述するバッフルプレート１４ａのエッジ部１４ａｅよりも幅方向一端部側に送風口１１ｂが形成されている。

さらに、霧化タンク１１の天面１１ｄには送出口１１ｃが形成されており、霧化タンク１１内で霧化された微粒子が搬送エアとともに送出口１１ｃから送出される。霧化タンク１１は図示しない据付ユニットに、例えばねじ止めなどの周知の手段によって固定される。なお、霧化タンク１１はポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）によって形成される。また、本実施形態においては、霧化タンク１１の天面１１ｄは、霧化タンク１１の本体部分に装着される天面部材によって形成される。

また、霧化タンク１１は図示しないドレン排出機構を備える。ドレン排出機構は、霧化タンク１１の側面下部に穿設された排出口と、排出口に接続されるとともに略下方に屈曲した流路と、流路途中に設けられる排出弁とによって構成される。通常の使用時においては排出弁を閉として締め切っているが、排出弁を開として解放することで、霧化タンク１１内に残留する液剤を流路を経由して排出することができる。なお、霧化タンク１１に接続される流路は、図示しないカバー部材を貫通するよう構成し、流路の略下方に屈曲した部位と排出弁をカバー部材の外方に位置させるようにしてもよい。このようにすれば、カバー部材を取り外すことなく、残留した液剤の排出作業を行うことができる。

霧化デバイス１２は霧化タンク１１内の底部に配設された複数の超音波振動子１２ａ、１２ｂ、１２ｃ・・・を備えるデバイスであり、図示しない電源ユニットから供給される電力によって作動して超音波を発する。本実施形態に係る霧化デバイス１２は、霧化タンク１１の奥行き方向にわたって２列、幅方向にわたって３列の超音波振動子１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ、１２ｆが平面状に配設されており、霧化タンク１１内の広範囲にわたって液剤を霧化して微粒子を発生させる。霧化デバイス１２を作動させると、液面からは配列された超音波振動子１２ａ、１２ｂ、１２ｃ・・・ごとに、それぞれの超音波振動子１２ａ、１２ｂ、１２ｃ・・・の上方に向けて液柱が発生する。

送風機１３は、図示しない制御ユニットからの信号に応じて回転数を制御可能な図示しない送風部材を備えており、霧化された液剤を搬送するための搬送エアを送風口１１ｂを通じて霧化タンク１１内に供給するものであり、搬送エアを吐出する図示しない吐出口が霧化タンク１１の底面から突出する送風ポートに接続され、送風ポートに設けられた送風口１１ｂから霧化タンク１１の内部に送風可能に配設される。本実施形態において、送風機１３は電源ユニットから供給される電力によって駆動され、制御ユニットからの信号に応じて印加電圧を変化させることで回転数を制御する。

また、このとき、送風部材の回転軸に直交する吸い込み面を持ち略水平方向に空気を吸い込む吸込口にＨＥＰＡフィルタ１３ｆが装着されているため、ＨＥＰＡフィルタ１３ｆの設置面積を広く取ることができ、効果的に空気中の細菌や雑菌を捕捉することが可能となる。しかも、本実施形態における送風機１３は送風部材の回転軸の軸方向から吸い込み径方向から吐出する遠心ファンの形式を有し吸引力が強いため、吸引したエアに含まれる細菌類を確実にＨＥＰＡフィルタで捕捉することができる。

また、同じ細菌の除去効率を発揮するにしても、ＨＥＰＡフィルタ１３ｆの設置面積を広く取ることによって少ない圧力損失で効果を発揮することができるため、過大な送風機を設置する必要はない。特に、本発明の噴霧装置においては、後述するように、霧化タンク１１に吹き込む搬送エアを霧化タンク１１の壁面に衝突させることで霧化タンク１１内で圧力損失を引き起こし、ブラウン運動をすることができる小さな微粒子のみを搬送するものであるから、霧化タンク１１内に供給されるよりも前に大きな圧力損失が発生することは避けなければならない。

なお、吸込口に装着するＨＥＰＡフィルタ１３ｆは着脱可能に形成し、定期的に洗浄できるようにすることが好ましい。

次に、図３を用いて二枚のバッフルプレート１４ａ、１４ｂについて説明する。バッフルプレート１４ａ、１４ｂはステンレス鋼によって形成された平板状の部材であり、その基本的機能は、霧化デバイス１２の超音波振動によって発生した液滴を大きな液滴と小さな微粒子とに分けることである。つまり、それぞれの超音波振動子１２ａ、１２ｂ、１２ｃ・・・の上方に液柱が発生すると、液柱に含まれる粒径の大きな液滴はバッフルプレート１４ａ、１４ｂに衝突して下方に流れ霧化タンク１１に貯留される液層に還流する。一方、液柱に含まれる粒径の小さな霧滴は、バッフルプレート１４ａ、１４ｂ近傍に浮遊した状態となり、送風機１３によって供給される搬送エアに伴い送出口１１ｃへ搬送される。このように、バッフルプレート１４ａ、１４ｂの働きによって、超音波振動によって発生した粒径の大きな液滴と粒径の小さな霧滴とを分離することができる。

このような基本的機能に加え、本実施形態に係るバッフルプレート１４ａ、１４ｂは、さらに、後述する機能を発揮できるよう、下記のように配設される。

本実施形態に係るバッフルプレート１４ａ（本発明における第一バッフルプレート）は、超音波振動子のうち霧化タンク１１の幅方向一端側に配設された超音波振動子１２ａ、１２ｄの上方に配設される。

また、バッフルプレート１４ａは、一端が霧化タンク１１の天面１１ｄに接続される接続部１４ａｃ（本発明における第一接続部）を有するとともに、他端が霧化タンク１１の幅方向一端側の側面と所定の間隔を隔てて当該側面に向けて配設されるエッジ部１４ａｅ（本発明における第一エッジ部）を有するよう、霧化タンク１１の幅方向一端側に向けて斜め下方に傾斜して配設される。

バッフルプレート１４ｂ（本発明における第二バッフルプレート）は、供給口１１ａ及び送出口１１ｃの下方であって、超音波振動子のうち霧化タンク１１の幅方向他端側に配設された超音波振動子１２ｃ、１２ｆの上方に配設される。

また、バッフルプレート１４ｂは、一端が霧化タンク１１の天面に接続される接続部１４ｂｃ（本発明における第二接続部）を有するとともに、他端が霧化タンク１１の幅方向他端側、つまり、バッフルプレート１４ａが配設される側とは逆側の側面と所定の間隔を隔てて当該他端側の側面に向けて配設されるエッジ部１４ｂｅ（本発明における第二エッジ部）を有するよう、バッフルプレート１４ａとは逆方向、つまり、霧化タンク１１の幅方向他端側に向けて斜め下方に傾斜して配設される。

つまり、バッフルプレート１４ａの端部は霧化タンク１１の幅方向一端側の側面に向けて所定の間隔を隔てるよう配設され、バッフルプレート１４ｂの端部は霧化タンク１１の幅方向他端側の側面に向けて所定の間隔を隔てるよう配設される。

そして、送風口１１ｂはバッフルプレート１４ｂのエッジ部１４ｂｅよりも幅方向一端側に設けられるとともに、送出口１１ｃはバッフルプレート１４ｂの接続部１４ｂｃよりも幅方向他端側に設けられる。特に、本実施形態においては、送風口１１ｂはバッフルプレート１４ａのエッジ部１４ａｅよりも幅方向一端側に設けられる。

液位センサ１５は霧化タンク１１内に貯留されている液剤の液位を検知するためのものであり、本実施形態においては噴霧装置１の運転を強制的に停止することを判別するための液位を検知するものである。また、図示は省略するが、液位を計測するものとして、霧化タンク１１の外部に配設されたフロート式のフロートセンサが別途設けられている。この場合、霧化タンク１１には、適宜の高さに図示しない流通孔が設けられており、流通孔を通じてフロートセンサに液剤が流入する。流通孔を通じて接続された霧化タンク１１とフロートセンサは同じ圧力下におかれるため、フロートセンサ内の液位と霧化タンク１１内の液位は同じ値となる。このようにして、外付けのフロートセンサによって霧化タンク１１の液位が検知されるが、液位を計測できるものであればこれに限ったものではない。本実施形態におけるフロートセンサは、所定の第一液位ｈ１、及び、第一液位ｈ１よりも高い第二液位ｈ２を検知するために使用される

［噴霧装置１を使用した噴霧方法］
次に、図４に示すフローチャートを用いて、本実施形態に係る霧化装置１を使用した液剤の霧化方法について説明する。

〔ステップＳ１００：液剤の補給〕
まず、霧化装置１を始動するに先立ち、タンクユニット２０に液剤を補給する（ステップＳ１００）。

〔ステップＳ１１０：液剤の供給開始〕
ステップＳ１００においてタンクユニット２０に液剤が補給されると、ユーザは電源ユニットを構成する図示しない電源コードを一般家庭用又は商業用の電源に接続した上で、同様に電源ユニットを構成する電源スイッチを入れる。電源スイッチを入れると、制御ユニットは図示しない液剤供給ポンプを作動し、タンクユニット２０に投入された液剤の、霧化タンク１１への供給を開始する（ステップＳ１１０）。液剤供給ポンプによって駆動された液剤は霧化タンク１１の上面に形成された供給口１１ａから霧化タンク１１内に流入する。

〔ステップＳ１２０～Ｓ１３０：第二液位の判定～液剤の供給停止〕
ステップＳ１１０において液剤の供給が開始されると同時に、制御ユニットはフロートセンサによる液位の判定を開始し、霧化タンク１１内の液位が所定の第二液位ｈ２に達したかを判定する（ステップＳ１２０）。

フロートセンサによって検知した液位が第二液位ｈ２に達しない場合、すなわちステップＳ１２０においてＮの場合、制御ユニットは液剤供給ポンプによる供給を継続し、第二液位ｈ２に達した場合、すなわちステップＳ１２０においてＹになると、制御ユニットは液剤供給ポンプによる供給を停止する（ステップＳ１３０）。

〔ステップＳ１４０：液剤の霧化〕
ステップＳ１３０において液剤の供給が停止されると、制御ユニットは霧化ユニット１０における液剤の霧化を開始する（ステップＳ１４０）。なお、ステップＳ１４０における霧化運転の開始は、フロートセンサによって検知した液位が第一液位ｈ１に達したことをトリガーとして行うよう制御しても構わない。その場合、霧化運転と液剤の供給が同時に行われることとなるが、早期に霧化運転を開始することができて好ましい。

霧化ユニット１０において液剤の霧化を行うに際し、制御ユニットは送風機１３による搬送エアの送風を開始するとともに、霧化デバイス１２による液剤の霧化を開始する。

霧化デバイス１２の作動に伴い、図３に示すように、各超音波振動子１２ａ、１２ｂ、１２ｃ・・・の上方には液柱が立ち上がる。液柱には大小様々な粒径を有する粒子が含まれるが、超音波振動子の上方において斜め下方に傾斜して配設されたバッフルプレート１４ａ、１４ｂに対し、液柱に含まれる粒径の大きな液滴が接触して下方に流れ、貯留されている液層に還流するとともに、粒径の小さな霧滴のみが空中に浮遊する。

また、送風機１３の作動に伴い、搬送エアが送風ポートの側面に設けられた送風口１１ｂから霧化タンク１１の壁面に向けて供給され、空中に浮遊する粒径の小さな霧滴を搬送して、送出口１１ｃから送出させる。

このとき、二枚のバッフルプレート１４ａ、１４ｂを配設する向き、送風口１１ｂを配設する位置、及び、送出口１１ｃを配設する位置によって、霧化タンク１１内における二枚のバッフルプレート１４ａ、１４ｂの間の領域に旋回流を発生させ、バッフルプレート１４ａ、１４ｂによる液滴の分離能力を強化することができる。

すなわち、本実施形態においては、バッフルプレート１４ａは霧化タンク１１の幅方向一端側の側面に向けて斜め下方に傾斜しており、バッフルプレート１４ｂは霧化タンク１１の幅方向他端側の側面に向けて斜め下方に傾斜している。そのため、霧化タンク１１内において霧化デバイス１２を笠状に覆いかぶさる領域が形成される。

また、送風口１１ｂはバッフルプレート１４ｂのエッジ部１４ｂｅよりも幅方向一端側に配設されるとともに送出口１１ｃはバッフルプレートの接続部１４ｂｃよりも幅方向他端側に配設される。そのため、送風口１１ｂから霧化タンク１１内に流入した搬送エアは幅方向他端側に向かう流れを形成する。

ここで、バッフルプレート１４ｂのエッジ部１４ｂｅは霧化タンク１１の幅方向他端側の側面に近接して対向するように形成されているため、幅方向他端側に向かう搬送エアの流れは、エッジ部１４ｂｅと霧化タンク１１の他端側側面との間に形成される間隙に阻まれ、バッフルプレート１４ｂの配設される向きに沿った形で幅方向一端側の斜め上方に向けて反転する。そして、バッフルプレート１４ａの配設される向きに沿って幅方向一端側の斜め下方に方向転換したのち、幅方向一端側の壁面によって幅方向他端側に向けて反転する。

このようにして、霧化タンク１１内における二枚のバッフルプレート１４ａ、１４ｂの間の領域において、所定の向き（図３においては紙面に対して反時計回りの方向）の旋回流を発生させ、旋回流による遠心分離の効果によって粒径の大きな粒子をバッフルプレート１４ａ、１４ｂに当接させ、液層に落下させることができる。その結果、ブラウン運動を起こす程度に粒径の小さな微粒子のみを搬送エアで搬送して送出口１１ｃから送出することができる。

また、本実施形態においては、送風口１１ｂが霧化タンク１１の幅方向一端側壁面に対向して配設されており、送風口１１ｂから吐出された搬送エアは、霧化タンク１１の壁面に衝突するため、その際に圧力損失が発生し、粒子を搬送するための圧力が低下する。搬送エアの圧力が低下するため、バッフルプレート１４ａ、１４ｂに衝突することで液滴と小さな粒子とに分離された液剤から、通常搬送できる程度の大きさの粒子よりもさらに小さな微粒子のみが搬送エアによって搬送される。

また、本実施形態においては、バッフルプレート１４ａは、一端が霧化タンク１１の天面に接続される接続部１４ａｃ（第一接続部）を有するとともに、他端が霧化タンク１１の幅方向一端側の側面と所定の間隔を隔て当該一端側の側面に向けたエッジ部１４ａｅ（第一エッジ部）を備えるよう、斜め下方に向けて配設される。

ここで、本実施形態においては、送風口１１ｂがバッフルプレート１４ａのエッジ部１４ａｅよりも幅方向一端側寄り設けられており、送風口１１ｂから霧化タンク１１内に流入した搬送エアは、エッジ部１４ａｅと霧化タンク１１の底面との間に形成される間隙を通過してバッフルプレート１４ａの下方に流入するが、バッフルプレート１４ａが斜め下方に傾斜して配設されているため、搬送エアはエッジ部１４ａｅと霧化タンク１１の底面との間に形成されている間隙を通過する際に膨張する。膨張の結果、搬送エアの搬送圧力は小さくなり、粒径の大きな粒子は搬送することができず、液層に落下することとなる。

また、本実施形態においては、バッフルプレート１４ｂは、一端が霧化タンク１１の天面に接続される接続部１４ｂｃ（第二接続部）を有するとともに、他端が霧化タンク１１の幅方向他端側、つまり、バッフルプレート１４ａが配設される側とは逆側の側面と所定の間隔を隔て当該他端側側面に向けたエッジ部１４ｂｅ（第二エッジ部）を備えるよう、バッフルプレート１４ａとは逆方向の斜め下方に向けて配設される。

そして、搬送エアの圧力は霧化タンク１１の壁面との接触によって低下しており、かつ、バッフルプレート１４ａの下面での膨張により低下しているため、通常搬送できる程度の大きさの粒子よりもさらに小さな微粒子のみが搬送エアによって搬送される。このようにして、バッフルプレート１４ａ近傍で発生した粒子に関しても、粒径の小さな微粒子のみを選別して搬送することができる。

また、バッフルプレート１４ｂが霧化タンク１１の幅方向他端側に向けて斜め下方に傾斜して設けられエッジ部１４ｂｃが他端側側面に向けて形成されており、しかも、送出口１１ｃはバッフルプレート１４ｂの接続部１４ｂｃよりも幅方向他端側に設けられることにより、エッジ部１４ｂｅを通過した後の搬送エアは膨張し、バッフルプレート１４ｂの上面側においてさらに搬送圧力が低下することになる。

このように、送風口１１ｂから吐出された搬送エアは、壁面との接触による圧力損失、バッフルプレート１４ａのエッジ部１４ａｅと霧化タンク１１底面との間に形成される間隙の通過後の膨張、及び、バッフルプレート１４ｂのエッジ部１４ｂｅと霧化タンク１１他端側側面との間に形成される間隙の通過後の膨張により、搬送圧力が低下するため、粒径の極めて小さな微粒子しか搬送できない状態となり、ブラウン運動を起こすことができる程度に微細な微粒子のみを搬送して送出口１１ｃから送出することができる。

さらに、本実施形態においては、送風口１１ｂは霧化タンク１１の壁面に対向して配設されているため、送風機１３から供給される搬送エアが直接液面や液柱に到達することが防止されるとともに、液面から立ち上がる液柱や液滴が送風口１１ｂから流入し直接送風機１３に到達することが防止される。そのため、液剤の霧化や搬送エアの供給がお互いを妨げることなく機能し、それにより、粒子の粒径の選別の性能が担保される。

〔ステップＳ１５０～Ｓ１６０：第一液位の判定～液剤の補充開始〕
図４のフローチャートに戻る。ステップＳ１４０において液剤の霧化が開始されると、制御ユニットはフロートセンサによる液位の判定を開始し、霧化タンク１１内の液位が、第一液位ｈ１を下回ったかどうかを判定する（ステップＳ１５０）。

フロートセンサによって検知した液位が第一液位ｈ１を確保できている場合、すなわちステップＳ１５０においてＮの場合、制御ユニット５０はそのまま霧化を継続し、第一液位ｈ１を下回った場合、すなわちステップＳ１５０においてＹになると、制御ユニットは液剤供給ポンプによる液剤の補充を開始する（ステップＳ１６０）。

ステップＳ１６０における液剤の補充は、ステップＳ１１０と同様に、液剤供給ポンプを作動することによって行われる。この場合、霧化運転を継続しながら、液剤供給ポンプによる液剤の霧化タンク１１への補充を同時に行うことができる。

特に、供給口１１ａがバッフルプレート１１ｂの上方に形成されているため、供給口１１ａから供給される液剤はバッフルプレート１１ｂを伝って液体の状態で霧化タンク１１内に貯留される液層に落下する。つまり、供給口１１ａから供給される液剤は超音波振動の影響を受けることなく、液層に補充される。そのため、本実施形態における微粒子の選別性能に影響を与えることなく、液剤を補充することができる。

〔ステップＳ１７０～Ｓ１８０：第二液位の判定～液剤の供給停止〕
ステップＳ１６０において液剤の補充が開始されると同時に、制御ユニットはフロートセンサによる液位の判定を開始し、霧化タンク１１内の液位が所定の第一液位ｈ１よりも高い第二液位ｈ２に達したかを判定する（ステップＳ１７０）。

フロートセンサによって検知した液位が第二液位ｈ２に達しない場合、すなわちステップＳ１７０においてＮの場合、制御ユニットは液剤供給ポンプによる供給を継続し、第二液位ｈ２に達した場合、すなわちステップＳ１７０においてＹの場合、制御ユニットは液剤供給ポンプによる供給を停止する（ステップＳ１８０）。

その後は、ユーザにより電源スイッチが切られるまで、再びステップＳ１５０に戻り、第一液位の判定から液剤の供給までを繰り返し行うよう制御してもよい。

このようにすることで、霧化タンク１１内の液剤の液位を第一液位ｈ１と第二液位ｈ２の間に保持することができ、ユーザが液位の増減を気にすることなく、自動で長時間にわたって運転を継続することができる。

また、制御ユニットは常時、液位センサ１５を用いて、第一液位ｈ１よりも低い第３液位ｈ３を下回ったかどうかを判定するよう構成してもよい。液位センサ１５が第３液位ｈ３を下回ったことを検知した場合、制御ユニットは送風機１３及び霧化デバイス１２の動作を直ちに停止する。

このようにすることで、液剤が極端に少ない状況における霧化デバイス１２の作動を抑制し、いわゆる空焚きを防止することができる。

また、このとき、制御ユニットは運転を停止すると同時に、警報音を鳴らすか、あるいは、警告灯を点灯させることで、ユーザに空焚き状態となったことを通知させるよう構成してもよい。このようにすることで、ユーザは空焚き状態になったことを認知することができる。

［噴霧装置１を使用した粒径の調整］
次に、本実施形態における噴霧装置１を使用して噴霧する微粒子の粒径を所望の値に調整する方法について説明する。

上述の通り、制御ユニットは送風機１３に印加する電圧を制御することによって、送風機１３の送風部材の回転数を制御することができる。そして、送風部材の回転数を上げることで、噴霧される微粒子の粒径を小さくすることができる。逆に、送風部材の回転数を下げることで、噴霧される微粒子の粒径を大きくすることができる。この送風部材の回転数変化に伴って噴霧される粒子の粒径を変化させることができるメカニズムについて、以下に説明する。

一般には、送風部材の回転数を制御すると、回転数の変化に伴って風量が変化する。例えば、送風部材の回転数を上げると風量が増加し、回転数を下げると風量が減少する。しかしながら、風圧自体は変化しないため、搬送エアによる搬送の能力は変化せず、回転数を変化させることにより搬送可能な粒子の粒径を変化させることはできない。

一方、本発明においては、送風機１３から供給される搬送空気の送風口１１ｂが霧化タンク１１の一端側の側面に対向して配設されているため、送風口１１ｂから供給される搬送エアが当該側面に衝突し、圧力損失が生じる。

搬送エアの圧力損失を引き起こした状態で送風部材の回転数を制御すると、搬送エアの風量変化に対して風圧の変化を大きくすることができる。例えば、送風部材の回転数を上げると、搬送エアの風量が増加することで、バッフルプレート１４ａへの接触に伴って発生する圧力損失が増加するため、搬送エアの圧力が低下し、粒子を搬送する能力が低減する。そのため、回転数を変化させる前と比して、粒径の小さな粒子を搬送することとなる。

逆に、送風部材の回転数を下げると、搬送エアの風量は減少し、バッフルプレート１４ａへの接触に伴って発生する圧力損失が減少するため、搬送エアの圧力が上昇し、粒子を搬送する能力が向上する。そのため、回転数を変化させる前と比して、粒径の大きな粒子を搬送することとなる。

このようにして、圧力損失の増減を利用して、搬送できる粒子の粒径を変化させることができる。

また、上述の通り、本実施形態においては、搬送エアはバッフルプレート１４ａのエッジ部１４ａｅと霧化タンク１１との間に形成される間隔を通った後、バッフルプレート１４ａとバッフルプレート１４ｂとの間に形成される領域において旋回流を形成する。

そして、送風部材の回転数を制御することによって、風量が変化するため、霧化された粒子に印加する遠心力が変化し、つまり、搬送可能な粒子の粒径を変化させることができる。例えば、送風部材の回転数を上げると、搬送エアの風量が増加することで、旋回流に随伴される粒子に印加される遠心力が増加し、粒径の比較的小さな粒子が分離されるため、粒径の非常に小さな粒子のみを搬送することとなる。

逆に、送風部材の回転数を下げると、搬送エアの風量は減少し、旋回流に随伴される粒子に印加される遠心力が低下するため、粒子を分離する能力が弱まり、粒径の大きな粒子も搬送できるようになる。

このようにして、制御ユニットによって送風機１３の送風部材の回転数を制御することで、所望の粒径の微粒子を噴霧することが可能となる。

＜変形例＞
図５及び図６を用いて、霧化ユニット１０の構成の変形例について説明する。図５は第一の変形例を示す模式図であり、図６は第二の変形例を示す模式図である。図６（ａ）は正面図であり、図６（ｂ）は平面図である。

図５に示すように、送風口１１ｂを備えた送風ポートをバッフルプレート１４ｂの下方に配置し、送風口１１ｂがバッフルプレート１４ｂの下面に対向するよう配設することで、バッフルプレート１４ｂの下面を利用して搬送エアの圧力損失を引き起こすことができる。また、バッフルプレート１４ａとバッフルプレート１４ｂの間の領域における旋回流も形成され、圧力損失による搬送圧力の低下と旋回流による遠心分離の効果によって、ブラウン運動を起こすことができる程度に小さな微粒子のみを選別して噴霧することができる。

また、図６に示すように、霧化タンク１１の平面視形状を略円形状とし、送風口１１ｂを内壁面の接線方向に向くよう配設することで、図６（ｂ）に示すような霧化タンク１１の内壁面に沿う旋回流を形成することができる。このとき、バッフルプレート１４ａとバッフルプレート１４ｂの間の領域における旋回流も形成され、旋回流による遠心分離の効果によって、ブラウン運動を起こすことができる程度に小さな微粒子のみを選別して噴霧することができる。

また、図示は省略するが、図３や図６において、送風口１１ｂをバッフルプレート１４ａのエッジ部１４ａｅよりも高い位置に配設しても構わない。その場合、送風口１１ｂから吐出された搬送エアがバッフルプレート１４ａのエッジ部１４ａｅと霧化タンク１１の壁面との間に形成される間隙を通過する際の膨張により負圧が発生して、バッフルプレート１４ａの下面における分離能力が強化され、より粒径の小さな微粒子のみを噴霧することができる。

以上説明された本発明の効果についてまとめると、以下のようになる。

本発明の噴霧装置１は、所定の幅を有し液剤を貯留可能な霧化タンク１１と、霧化タンク１１内において液剤を霧化して微粒子を生成する超音波振動子１２ａ、１２ｂ、１２ｃ・・・が配設された霧化デバイス１２と、所定の回転数を保持可能な送風部材を備え、液剤の微粒子を搬送するための搬送エアを、霧化タンクの内部に設けられた送風口１１ｂから吐出する送風機１３と、霧化タンク１１に設けられ、微粒子を搬送エアとともに送出する送出口１１ｃと、超音波振動子によって発生する液剤の液柱を受けるよう霧化タンク１１の幅方向に並設される第一バッフルプレート１４ａ及び第二バッフルプレート１４ｂを備え、第一バッフルプレート１４ａは、霧化タンクの幅方向一端側に向けて斜め下方に傾斜して配設されるとともに、霧化タンクにおける幅方向一端側の側面と所定の間隔を隔てて当該側面に向けて配置される第一エッジ部１４ａｅと、霧化タンク１１の天面１１ｄの内側に接続される第一接続部１４ａｃを備え、第二バッフルプレート１４ｂは、霧化タンク１１の幅方向他端側に向けて斜め下方に傾斜して配設されるとともに、霧化タンクにおける幅方向他端側の側面と所定の間隔を隔てて当該側面に向けて配置される第二エッジ部１４ｂｅと、霧化タンク１１の天面１１ｃの内側に接続される第二接続部１４ｂｃを備え、送風口１１ｂは第二エッジ部１４ｂｅよりも霧化タンク１１の幅方向一端側寄りに配設されるとともに送出口１１ｃは第二接続部１４ｂｃよりも霧化タンク１１の幅方向他端側寄りに配設される。

本発明によれば、超音波振動子によって発生する液剤の液柱を受けるよう配設される第一バッフルプレート１４ａと第二バッフルプレート１４ｂとを備えるため、超音波振動子の上方に配設されたバッフルプレートに液柱が接触することにより、液柱に含まれる粒径の大きな液滴がバッフルプレートに接触して下方に流れ、貯留されている液層に還流するとともに、粒径の小さな霧滴のみが空中に大量に浮遊して搬送エアに搬送される。

このとき、第一バッフルプレート１４ａと第二バッフルプレート１４ｂの間に、霧化デバイス１２を笠状に覆いかぶさる領域が形成され、当該領域において所定の向きの旋回流が発生し、旋回流による遠心分離の効果によって粒径の大きな粒子をバッフルプレート１４ａ、１４ｂに当接させ、液層に落下させることができる。また、バッフルプレート１４ａのエッジ部１４ａｅと霧化タンク１１底面との間に形成される間隙の通過後の膨張、及び／又は、バッフルプレート１４ｂのエッジ部１４ｂｅと霧化タンク１１他端側側面との間に形成される間隙の通過後の膨張により、搬送エアの搬送圧力が低下するため、粒径の極めて小さな微粒子しか搬送できない状態となり、ブラウン運動を起こすことができる程度に微細な微粒子のみを搬送して送出口１１ｃから送出することができる。

また、本発明においては、送風口１１ｂは霧化タンク１１の壁面に対向して設けられる。

上記事項によれば、搬送エアは霧化タンク１１内に設けられた送風口１１ｂから霧化タンク１１の壁面に向けて吐出されるため、壁面との接触によって大きな圧力損失が発生する。搬送エアは壁面との接触による大きな圧力損失に伴い搬送圧力が低下するため、浮遊する粒子を搬送する力が弱くなる。そのため、二枚のバッフルプレートの下面を流通する際に、微細な粒径を有する微粒子のみを搬送することになる。

または、本発明においては、霧化タンク１１が平面視略円形状に形成されるとともに、送風口１１ｂが霧化タンク１１の壁面の接線方向に沿う向きに配設される。

上記事項によれば、霧化タンク１１の内壁面に沿って旋回流を形成することができ、また、バッフルプレート１４ａとバッフルプレート１４ｂの間の領域における旋回流も形成され、旋回流による遠心分離の効果によって、ブラウン運動を起こすことができる程度に小さな微粒子のみを選別して噴霧することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述したこれらの実施形態に限るものではない。また、本発明の実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施形態に記載されたものに限定されるものではない。

また、上記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。

この発明の噴霧装置は、様々な種類の液体を噴霧する、種々の噴霧装置に適用することができる。

１ 噴霧装置
１０ 霧化ユニット
１１ 霧化タンク
１１ａ 流入口
１１ｂ 送風口
１１ｃ 送出口
１１ｄ 天面
１２ 霧化デバイス
１２ａ、ｂ 超音波振動子
１３ 送風機
１３ｆ ＨＥＰＡフィルタ
１４ａ、ｂ バッフルプレート
１５ 液位センサ
２０ タンクユニット
３０ 吹き出しユニット

Claims (4)

1. 所定の幅を有し液剤を貯留可能な霧化タンクと、
   前記霧化タンク内において前記液剤を霧化して微粒子を生成する超音波振動子が配設された霧化デバイスと、
   所定の回転数を保持可能な送風部材を備え、前記液剤の微粒子を搬送するための搬送エアを、前記霧化タンクの内部に設けられた送風口から吐出する送風機と、
   前記霧化タンクに設けられ、前記微粒子を前記搬送エアとともに送出する送出口と、
   前記超音波振動子の上方において前記霧化タンクの幅方向に並設される第一バッフルプレート及び第二バッフルプレートを備え、
   前記第一バッフルプレートは、前記霧化タンクの幅方向一端側に向けて斜め下方に傾斜して配設されるとともに、前記霧化タンクにおける幅方向一端側の側面と所定の間隔を隔てて当該側面に向けて配置される第一エッジ部と、前記霧化タンクの天面の内側に接続される第一接続部を備え、
   前記第二バッフルプレートは、前記霧化タンクの幅方向他端側に向けて斜め下方に傾斜して配設されるとともに、前記霧化タンクにおける幅方向他端側の側面と所定の間隔を隔てて当該側面に向けて配置される第二エッジ部と、前記霧化タンクの天面の内側に接続される第二接続部を備え、
   前記送風口は、前記霧化タンクの内部において前記第一エッジ部よりも前記霧化タンクの幅方向一端側寄りで、かつ、前記第一エッジ部よりも重力方向下方に配設されるとともに前記送出口は前記第二接続部よりも前記霧化タンクの幅方向他端側寄りに配設される、
   噴霧装置。
2. 前記送風口は前記霧化タンクの壁面に対向して配設される、
   請求項１に記載の噴霧装置。
3. 前記霧化タンクが平面視略円形状に形成されるとともに、前記送風口が前記霧化タンクの壁面の接線方向に沿う向きに配設される、
   請求項１に記載の噴霧装置。
4. 所定の幅を有し液剤を貯留可能な霧化タンクと、
   前記霧化タンク内において前記液剤を霧化して微粒子を生成する超音波振動子が配設された霧化デバイスと、
   所定の回転数を保持可能な送風部材を備え、前記液剤の微粒子を搬送するための搬送エアを、前記霧化タンクの内部に設けられた送風口から吐出する送風機と、
   前記霧化タンクに設けられ、前記微粒子を前記搬送エアとともに送出する送出口と、
   前記超音波振動子の上方において前記霧化タンクの幅方向に並設される第一バッフルプレート及び第二バッフルプレートを備え、
   前記第一バッフルプレートは、前記霧化タンクの幅方向一端側に向けて斜め下方に傾斜して配設されるとともに、前記霧化タンクにおける幅方向一端側の側面と所定の間隔を隔てて当該側面に向けて配置される第一エッジ部と、前記霧化タンクの天面の内側に接続される第一接続部を備え、
   前記第二バッフルプレートは、前記霧化タンクの幅方向他端側に向けて斜め下方に傾斜して配設されるとともに、前記霧化タンクにおける幅方向他端側の側面と所定の間隔を隔てて当該側面に向けて配置される第二エッジ部と、前記霧化タンクの天面の内側に接続される第二接続部を備え、
   前記送風口は前記第二バッフルプレートの重力方向下方において、前記第二バッフルプレートの下面に対向するよう配設されるとともに前記送出口は前記第二接続部よりも前記霧化タンクの幅方向他端側よりに配設される、
   噴霧装置。

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