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1の全体構成]
図1~4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は本実施形態に係る噴霧装置1の全体構成を示す斜視図であり、図2は噴霧装置1の正面断面図であり、図3は噴霧装置1の側断面図であり、図4は噴霧装置1の内部構造を分解して示す模式図である。
図1~4に示すように、本実施形態の噴霧装置1は、液体を霧化して微粒子を生成し搬送する霧化ユニット100と、霧化ユニット100に供給するための液体を貯留するタンクユニット200と、霧化ユニット100で生成された微粒子を吹き出す吹き出しユニット300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を覆うカバー部材400によって構成される。
また、本実施形態においては、液体として水、又は、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は加湿器として、又は、空気中に浮遊するウィルスや細菌を減少させる除菌装置として使用される。
このように構成された噴霧装置1においては、タンクユニット200から供給された液体が霧化ユニット100において霧化され、吹き出しユニット300から噴霧される。
[霧化ユニット100の構成]
図2~図10を使用して、本実施形態に係る霧化ユニット100について説明する。図5は霧化タンク110の分解状態を示す模式図であり、図6は霧化タンク110の分解状態を示す正面断面図であり、図7は霧化タンク110の分解状態を示す側面縦断面図である。図8は第一霧化タンク部材111の詳細について示す模式図であり、図8(a)は上方から見た斜視図であり、図8(b)は下方から見た斜視図であり、図8(c)は平面図であり、図8(d)は底面図であり、図8(e)は側面断面図であり、図8(f)は正面断面図である。図9は第二霧化タンク部材112の詳細について示す模式図であり、図9(a)は上方から見た斜視図であり、図9(b)は下方から見た斜視図であり、図9(c)は立面図であり、図9(d)は平面図である。図10は第三霧化タンク部材113の詳細について示す模式図であり、図10(a)は平面図であり、図10(b)は側面断面図であり、図10(c)は正面断面図である。
図2に示すように、霧化ユニット100は、液体を貯留可能で周囲を壁面で覆われた平面視略矩形状の霧化タンク110と、霧化タンク110の底部に配設され液体を霧化して微粒子を生成する超音波振動子120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、液体の微粒子を搬送するための搬送エアを霧化タンク110内に吐出する送風機130と、霧化タンク110内における霧化デバイス120の上方において、壁面のうち少なくとも一の壁面に向かって傾斜する傾斜面を備えるセパレータ140(第一セパレータ141及び第二セパレータ142)と、庇部材150とを備える。なお、本発明においては、図2における左右方向を霧化タンク110の幅方向と称し、左方を幅方向一端側、右方を幅方向他端側と呼ぶ。
霧化タンク110は、タンクユニット200から供給される液体を貯留して霧化するためのものであり、平面視略矩形状で略直方体の形状を呈する。
図4~図7に示すように、本実施形態に係る噴霧装置の霧化タンク110は、三つの部材を組み合わせることによって構成される。霧化タンク110を構成する部材のうち、霧化タンク110の幅方向端部側における天面、前面の上部及び側壁面の上部を形成する中間部材となるのが第一霧化タンク部材111であり、幅方向中心側における天面及び後壁面の上部を形成する蓋部材となるのが第二タンク部材112であり、霧化タンク110の底面、前面の下部、側壁面の下部及び後壁面の下部を形成する土台となるのが第三霧化タンク部材113である。また、霧化タンク110の内部において、第一霧化タンク部材111は、本発明におけるセパレータ140として機能する第一下方セパレータ部材114及び第二下方セパレータ部材115が取り付けられる。
後述するように、中間部材となる第一霧化タンク部材111は、土台となる第三霧化タンク部材113の上方から、霧化タンク110の壁部を形成する下部突出壁部113bと上部突出壁部111bが合わさるよう、第三霧化タンク部材113に嵌め込まれ、図示しない締結部材によって接続される。
蓋部材となる第二霧化タンク部材112は、第一霧化タンク部材111の上方から第一霧化タンク部材111に嵌め込まれることで接続されるよう構成されており、第一霧化タンク部材111に対して着脱自在となる。つまり、図8に示すように、第一霧化タンク部材111は幅方向端部側の天面を画定する平面視略円形状のフランジ部111aを有しており、フランジ部111aの略中央には第二霧化タンク部材112が上方から挿入される取付孔111dが形成される。
図8に示すように、第一霧化タンク部材111は、霧化タンク110の幅方向端部側における天面、前壁面の上部及び側壁面の上部を形成する中間部材となる部材であり、平面視略円形状のフランジ部111aと、フランジ部111aから略鉛直下方に突設され、霧化タンク110の前壁上部、側壁上部及び後壁上部を構成する上部突出壁111bとを備える。上部突出壁111bは、後壁上部の一部が後方に膨出する上部膨出壁部111cを備える。また、フランジ部111aの略中央には第二霧化タンク部材112が上方から挿入される取付孔111dが形成される。また、フランジ部111aの幅方向一端側には、送風口111eが形成されており、送風口111eの上方に配設される送風機130から吐出された搬送エアが送風口111eを通じて霧化タンク110内に流入する。また、フランジ部111aの幅方向他端側には送出口111fが形成されており、霧化タンク110内で霧化された微粒子が搬送エアとともに送出口111fから送出される。
上部膨出壁部111c及び上部突出壁111bの下縁は、後述する第三霧化タンク部材113の下部膨出壁部112c及び下部突出壁112bの上縁に嵌合するよう形成されており、第一霧化タンク部材111と第三霧化タンク部材113を組み合わせることで、後壁の一部を除いた霧化タンク110が形成されるようになっている。なお、第一霧化タンク部材111と第三霧化タンク部材113は、上部突出壁111b及び上部膨出壁部111cと下部突出壁113b及び下部膨出壁部113cとを嵌合させたのち、図示しない締結具によって締結することで接続される。
なお、図8(b)及び図8(f)に示すように、フランジ部111aの下面であって、送風口111e及び送出口111fの下方に対応する位置、すなわち、霧化タンク110の幅方向両端部には、後述する第一下方セパレータ部材114及び第二下方セパレータ部材115を設置可能なセパレータ設置部111gが形成されている。セパレータ設置部111gは下端部に雄ネジが形成された複数の棒状部材からなり、第一下方セパレータ部材114及び第二下方セパレータ部材115に形成された設置孔114g、115gを棒状部材に貫通させた状態でネジ止めすることで、第一霧化タンク部材111に下方から第一下方セパレータ部材114及び第二下方セパレータ部材115を設置することができる。
図9に示すように、第二霧化タンク部材112は、幅方向中心側における天面及び後壁面の上部を形成する蓋部材となる部材であり、第一霧化タンク部材111の取付孔111dを覆う平面視略矩形状に形成された上方蓋部112aと、上方蓋部112aに隣接する後方下部において膨出壁部111cによって形成される膨出部と略同一の平面形状に形成された平板状の下方蓋部112bと、上方蓋部112aと下方蓋部112bを接続する鉛直壁112cとを備える。鉛直壁112cは、霧化タンク110における後壁面の上部を構成する。上方蓋部112aの下面には、それぞれ第一セパレータ141及び第二セパレータ142の一部となる第一上方セパレータ部材112d及び第二上方セパレータ部材112eを備える。第一上方セパレータ部材112d及び第二上方セパレータ部材112eは、幅方向の略中央部を起点として、幅方向に向けて下方に傾斜する。第一上方セパレータ部材112d及び第二上方セパレータ部材112eの下面がそれぞれ、本発明における第一傾斜面部及び第二傾斜面部として機能する。上方蓋部112aの上面における幅方向略中央部には、上方に突出する突状部112fを備える。また、下方蓋部112bの幅方向略中央部には、タンクユニット200のキャップ部材220が挿通する挿通孔112gが設けられる。第二霧化タンク部材112は第一霧化タンク部材111に対して、ねじなどの締結具を用いず上方からの取付孔111dへの嵌合のみによって、第一霧化タンク部材111に着脱可能に接続される。
図10に示すように、第三霧化タンク部材113は、霧化タンク110の底面、前壁面の下部、側壁面の下部及び後壁面の下部を形成する土台となる部材であり、平面視略円形状のベース部113aと、ベース部から略鉛直上方に突設され、霧化タンク110の前壁下部、側壁下部及び後壁下部を構成する下部突出壁113bとを備える。図10(a)に示すように、下部突出壁113bは、後壁下部の一部が膨出する下部膨出壁部113cを備える。下部膨出壁部113cによって形成される領域には、後述するタンクユニット200の突出部212が挿入される。また、下部膨出壁部113cによって形成される領域には、タンクユニット200の下端に位置するキャップ部材220が備える弁体221に対して下方から当接されることでタンクユニット200から液体を霧化タンク110内に供給せしめる略棒状の押圧部113dが鉛直上方に突設される。また、下部突出壁113bの下部には、霧化タンク110内と連通して霧化タンク110内の液体を排出せしめるドレン配管113eが儲けられる。さらに、第三霧化タンク部材113の底部には超音波振動子120を配設するためのスペースが設けられる。
超音波振動子120は霧化タンク110の底部、具体的には第三霧化タンク部材113の底部に複数配設され、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。本実施形態に係る超音波振動子120は、霧化タンク110の幅方向に2個の超音波振動子120が並設されており、霧化タンク110内の広範囲にわたって液体を霧化して微粒子を発生させる。超音波振動子120を作動させると、それぞれの超音波振動子120の上方に向けて液柱が発生する。
送風機130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、霧化された液体を搬送するための搬送エアを送風口111eを通じて霧化タンク110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110の送風口111eに接続され、下方に向けて送風可能に配設される。本実施形態において、送風機130は図示しない電源ユニットから供給される電力によって駆動され、図示しない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。
次に、図11~図13を用いて、本発明におけるセパレータ140として機能する二枚の第一下方セパレータ部材114及び第二下方セパレータ部材115について説明する。図11はセパレータ140の全体構成について示す模式図であり、図11(a)は霧化タンク110内部を底面側から見た模式図であり、図11(b)はセパレータ140の正面断面図である。図12は第一下方セパレータ部材114の詳細について示す模式図であり、図12(a)は上方から見た斜視図であり、図12(b)は下方から見た斜視図であり、図12(c)は底面図である。図13は第二下方セパレータ部材115の詳細について示す模式図であり、図13(a)は上方から見た斜視図であり、図13(b)は下方から見た斜視図であり、図13(c)は底面図である。
セパレータ140は、霧化タンク110の幅方向に互いに逆方向に傾斜する第一セパレータ141と第二セパレータ142とを含み、第一セパレータ141は上部部材となる第一上方セパレータ部材113dと下部部材となる第一下方セパレータ部材114によって構成され、第二セパレータ142は上部部材となる第二上方セパレータ部材113eと下部部材となる第二下方セパレータ部材115によって構成される。
第一下方セパレータ部材114及び第二下方セパレータ部材115はポリエチレンテレフタレート(PET)などの樹脂によって形成された平面視略矩形状に形成された平板状の部材であり、その基本的機能は、第二霧化タンク部材112における第一上方セパレータ部材112d及び第二上方セパレータ部材112eと協働してセパレータ140として機能することで、超音波振動子120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120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セパレータ140に衝突して下方に流れ霧化タンク110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、セパレータ140近傍に浮遊した状態となり、送風機130によって供給される搬送エアに伴い送出口112fへ搬送される。このように、セパレータ140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。
そして、第一下方セパレータ部材114及び第二下方セパレータ部材115は、第一上方セパレータ部材112d及び第二上方セパレータ部材112eと協働してセパレータ140として機能するべく、それぞれ、第一上方セパレータ部材112d及び第二上方セパレータ部材112eの下縁と隙間が形成されないよう、第一霧化タンク部材111のセパレータ設置部111gに配設される。
図11(a)及び図11(b)に示すように、第一下方セパレータ部材114及び第二下方セパレータ部材115の下面には、第一下方セパレータ部材114及び第二下方セパレータ部材115がセパレータ設置部112gに設置された際に水平方向に対する傾斜面を成す第一下方傾斜面部114a及び第二下方傾斜面部115aが形成される。第一下方傾斜面部114a及び第二下方傾斜面部115aはそれぞれ、本発明における第一傾斜面部及び第二傾斜面部として機能する。
本実施形態において、第一下方セパレータ部材114及び第二下方セパレータ部材115は、傾斜面部114a、115aの下縁部の一部が霧化タンク110の側壁に当接する当接部114b、115bを備える。図11(a)に示すように、当接部114b、115bは傾斜面部114a、115aの下縁部の両端部に形成される。両端部に設けられる当接部114b、115bの間には、傾斜面部114a、115aの一部を切り欠いた切り欠き部114c、115cが設けられており、切り欠き部114c、115cは、それぞれ、第一下方セパレータ部材114及び第二下方セパレータ部材115がセパレータ設置部111gに設置された際に壁面と傾斜面部114a、115a端部との間に形成される第一間隙部及び第二間隙部となる。このように、切り欠き部114c、115cを形成したことにより、傾斜面部114a、115aの下縁部であって、一対の当接部114b、115bの間の部位は、第一下方セパレータ部材114及び第二下方セパレータ部材115を第一霧化タンク部材111に設置した際に霧化タンク110の側壁と所定間隔を隔てるエッジ部114e、115eとなる。
特に、霧化タンク110の幅方向一端側に設置される第一下方セパレータ部材114は送風機130の下方に位置するよう配設されており、第一下方セパレータ部材114における切り欠き部114c(本発明における第一間隙部)は、第下方一セパレータ部材114がセパレータ設置部111gに設置された際には、霧化タンク110の送風口111eの直下に位置し、搬送エアが流入する際の入口となる。
また、霧化タンク110の幅方向他端側に設置される第二下方セパレータ部材115は送出口111fの下方に位置するよう配設されており、第二下方セパレータ部材115における切り欠き115c(本発明における第二間隙部)は、第二下方セパレータ部材115がセパレータ設置部111gに設置された際には、霧化タンク110の送出口111fの直下に位置し、搬送エア及び霧化された微粒子が流出する際の出口となる。
また、第一下方セパレータ部材114及び第二下方セパレータ部材115には、それぞれの傾斜面部114a、115aから下方に向けて所定の高さだけ突出するとともに、当接部114b、115bよりも上部側から当接部114b、115bに向けて延設される案内部114d、115dが設けられている。
本実施形態においては、図12(c)及び図13(c)に示すように、案内部114d、115dが傾斜面部114a、115aのそれぞれの中心線に平行な軸線114p、115pに対して傾斜面部114a、115a上において所定角度θa、θb傾斜した向きに配設されている。
また、案内部114d、115dの端部は、それぞれの当接部114b、115bにまで到達している。
特に、本実施形態における案内部114d、115dは、図11(c)及び図12(c)に示すように、傾斜面部114a、115aの法線方向から見て略V字状の形状を呈するよう形成され、案内部114d、115dにおける下部側の端部が二か所の当接部114b、115bの両方に当接する。
なお、第一下方セパレータ部材114及び第二下方セパレータ部材115には、第一霧化タンク部材111のセパレータ設置部111gと係合する設置孔114g、115gが形成される。設置孔114g、115gにセパレータ設置部111gを係合させ図示しない締結具で締結するにより、第一下方セパレータ部材114及び第二下方セパレータ部材115を第一霧化タンク部材111に設置することができる。
このように形成された第一下方セパレータ部材114が、第二霧化タンク部材112の第一上方セパレータ部材112dと協働することで、本発明におけるセパレータ140を構成する第一セパレータ141となる。
同様に、第二下方セパレータ部材115が、第二霧化タンク部材112の第二傾斜上方セパレータ部材112eと協働することで、本発明におけるセパレータ140を構成する第二セパレータ142となる。
本実施形態に係る第一セパレータ141及び第二セパレータ142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。
本実施形態に係る第一セパレータ141は、送風口111eの下方であって、超音波振動子120のうち霧化タンク110の幅方向一端側に配設された超音波振動子120の上方に配設される。
また、図11(a)及び図11(b)に示すように、第一セパレータ141は、一端が霧化タンク110の天面に接続される基端部141a(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110における幅方向一端側の側面との間に第一間隙部を形成するよう所定の間隔を隔てて配置されるエッジ部114e(本発明における第一エッジ部)を有するよう、霧化タンク110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。
第二セパレータ142は、送出口111fの下方であって、超音波振動子120のうち霧化タンク110の幅方向他端側に配設された超音波振動子120の上方に配設される。
また、図11(a)及び図11(b)に示すように、第二セパレータ142は、一端が霧化タンク110の天面に接続される基端部142a(本発明における第二接続部)を有するとともに、他端が霧化タンクにおける幅方向他端側の側面との間に第二間隙部を形成するよう所定の間隔を隔てて配置されるエッジ部115e(本発明における第二エッジ部)を有するよう、第一セパレータ141とは逆方向、つまり、霧化タンク110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、第一セパレータ141の端部の一部(第一エッジ部)が霧化タンク110の幅方向一端側の側面との間に第一間隙部を形成するよう一端側の側面から所定の間隔を隔てて配設され、第二セパレータ142の端部の一部(第二エッジ部)が霧化タンク110の幅方向他端側の側面との間に第二間隙部を形成するよう他端側の側面から所定の間隔を隔てて配設される。
そして、送風口111eは第一セパレータ141の基端部141a(本発明における第一接続部)よりも幅方向一端側に設けられるとともに、送出口111fは第二セパレータ142の基端部142a(本発明における第一接続部)よりも幅方向他端側に設けられる。
また、図2に示すように、本実施形態において、第二セパレータ142の端部と霧化タンク110の幅方向他端側の側面との間に形成される第二間隙部と送出口111fの間には蛇行経路MPが形成される。蛇行経路MPは、第二間隙部の上方かつ送出口111fの下方において、霧化タンクの幅方向他端部から幅方向一端側に向けて略水平に配設される庇部材150によって形成される。さらに、庇部材150の端部が第二セパレータ142のエッジ部115e(第二エッジ部)よりも霧化タンク110の幅方向一端側に位置するとともに、送出口111fは、庇部材150の端部よりも霧化タンク110の幅方向他端側に位置する。このようにして、第二間隙部と送出口111fの間に蛇行経路が形成される。
また、本実施形態においては、図11(a)に示すように、霧化タンク110が平面視略矩形状の形状を呈し、第一セパレータ141及び第二セパレータ142が、ともに、平面視略矩形状に形成され、霧化タンク110は第一間隙及び第二間隙を除いて上方から前記第一セパレータ141及び第二セパレータ142に覆われる。
[タンクユニット200の構成]
図14を用いて、タンクユニット200について説明する。図14はタンクユニット200の詳細について示す模式図であり、図14(a)はタンク本体210の側面図であり、図14(b)はタンク本体210を下方から見た斜視図であり、図14(c)はキャップ部材220を分解状態を示す斜視図であり、図14(d)はキャップ本体221の正面断面図であり、図14(e)は軸部材222の斜視図であり、図14(f)は弁部材223の正面図であり、図14(g)は弁部材223の斜視図であり、図14(h)はタンク本体210の開口部213とキャップ部材220の内部機構を示す断面図である。
タンクユニット200は、霧化タンク110に供給する液体を一時的に貯留するとともに、霧化ユニット110に液体を供給するためのものであり、霧化ユニット100の上方に配置される。本実施形態において、タンクユニット200はタンク本体210とキャップ部材220を備える。
図14(a)及び図14(b)に示すように、タンク本体210は、下方に縮径する筒状の形状を呈し液体を貯留させる貯留部211と、貯留部211の下端の一部から下方に向けて所定の長さだけ突出する突出部212と、突出部212の下端に形成され液体の出入り口となる略円筒形状の開口部213を有する。開口部213には外周に雄ネジ213aが設けられており、雌ネジ221bが設けられたキャップ部材220が螺着可能となる。
図14(c)及び図14(d)に示すように、キャップ部材220は、略円筒状に形成され円筒の中心部に液体の流出入口221aを備えるキャップ本体221と、キャップ本体221に対して長手方向に往復動可能に取り付けられる軸体222と、軸体222と一体に接続され流出入口221aを開閉可能とする弁体223と、を含む。
図14(d)に示すように、キャップ本体221は上半分が二重円筒に形成されており、内筒内の中心部に液体の流出入口221aが形成される。また、外筒の内側には、タンク本体210の開口部213に形成された雄ネジ部213aに螺着可能な雌ネジ部221bが形成される。
図14(e)に示すように、軸体222は、キャップ本体221の流出入口221a内に挿通される略棒状の部材であり、下端には、流出入口221aからの抜け止め防止の機能と押圧部に対する当接の機能を持つ拡径部222aを備える。また、軸体222の上部には弁体223が係合される段部222bが形成される。段部222bに弁体223が嵌合することにより、軸体222と弁体223が一体となって作動する。
図14(f)及び図14(g)に示すように、弁体223は、略円錐状に形成された弁座部223aを備える。また、弁体223の中心部に形成された挿通孔223bに軸体222の段部222bが係合する。挿通孔223bに段部222bを係合させるために、弁体223を伸縮可能な可撓性を有する樹脂によって形成してもよいし、弁体223を半割れの二つの部材によって形成してもよい。
このように構成されたキャップ部材220によって、キャップ部材220をタンク本体210に螺着させた状態において、軸体222と弁体223が、軸体222の軸方向に往復動可能となる。
図14(h)に示すように、弁体223がタンク本体210の内方側(第一位置)に位置するときには、弁座部223aが流出入口221aを開放するため、タンク本体210の中に貯留された液体が流出可能となり、弁体223がタンク本体210の外方側(第二位置)に位置するときには、弁座部223aが流出入口221aを閉塞するため、液体は流出不能となる。
つまり、タンク本体210に液体が貯留されキャップ部材220が螺着された状態でタンク本体210の開口部213を下に向けたとしても、軸体222と弁体223が第二位置に移動して弁座部223aが流出入口221aを閉塞するため、液体がタンクユニット200から漏れ出ることはない。一方、液体がタンク本体210内に貯留されキャップ部材220が螺着された状態で、タンクユニット200を噴霧装置1本体内に設置すると、図14(h)に示すように、第三霧化タンク部材113の押圧部113dに軸体222の拡径部222aが当接して軸体222及び弁体223が第一位置まで押し上げられ、タンク本体210内に貯留された液体が流出入口221aを介して霧化タンク110内に供給される。
このように形成されたタンクユニット200が噴霧装置1に組み付けられるに際しては、第2霧化タンク部材112が第一霧化タンク部材111に嵌合され霧化ユニット100が組みあがった状態でタンクユニットを設置する。その際、タンク本体210の突出部212を上部膨出壁部111c及び下部膨出壁部113cによって形成される領域に挿入し、第二霧化タンク部材112の挿通孔112gにキャップ部材220を挿通させる。すると、第三霧化タンク部材113の押圧部113dに軸体222の拡径部222aが当接して、上述したとおり、軸体222及び弁体223が第一位置まで押し上げられ、タンク本体210内に貯留された液体が流出入口221aを介して霧化タンク110内に供給される。
[吹き出しユニット300の構成]
図2を用いて、吹き出しユニット300について説明する。
吹き出しユニット300は、霧化ユニット100で生成された微粒子を搬送エアとともに吹き出すためのものであり、噴霧装置1の天面に形成される噴霧口310と、霧化タンク110の送出口111fと噴霧口310を連通する連通パイプ320によって構成される。
連通パイプ320は、第一霧化タンク部材111のフランジ部111aに平面視略矩形状に形成された送出口111fに接続され、筐体内の幅狭の空間を通ることができるよう、断面が扁平形状に形成されたパイプである。
送出口111fから送出された微粒子及び搬送エアは、連通パイプ320を通り噴霧口310から空間に噴霧される。
[カバー部材400の構成]
カバー部材400は、図1に示すように、全体として略円筒状に形成される噴霧装置1の側面を覆う周壁410と、噴霧装置1の天面の中央部に着脱可能に配設される略円形状の平板部材である蓋部材420と、蓋部材420の外周部を覆う天面壁430とによって構成される。
図1に示すように、周壁410には、噴霧装置1を持ち運ぶ材に手をかける部位となるハンドル部411、噴霧装置1の運転状態と停止状態を切り替える電源スイッチ412、図示しないACアダプタのプラグが挿し込まれるDCジャック413、及び、霧化タンク110の内部と連通するドレン配管113eを開閉するドレンキャップ414が設けられる。
蓋部材420は略円形状の平板部材であり、噴霧装置1の天面の外周部を覆う天面壁430の内側に着脱可能に載置される。蓋部材420を天面から取り外すことで、タンクユニット200の着脱が可能となる。
天面壁430には、吹き出しユニット300として機能する噴霧口310が形成される。
[制御ユニットの構成]
制御ユニットは、送風機130の駆動や超音波振動子120の動作を制御するものであり、周知の回路やスイッチ等によって構成される。
[噴霧装置1の運転方法]
このように構成された噴霧装置1を運転する方法について説明する。
まず、蓋部材420を噴霧装置1の天面から取り外し、タンクユニット200を噴霧装置1本体内部から取り出す。次に、タンクユニット200の底部に設けられたキャップ部材420を取り外し、タンク本体410内に液体を充填する。液体の充填が完了したら再びキャップ部材420を取り付け、タンクユニット200を噴霧装置1本体内部に設置する。
このとき、タンクユニット200の底部に設けられたキャップ部材220の軸体222の拡径部222aが第三霧化タンク部材113の押圧部113dに当接して軸体222及び弁体223が第一位置まで押し上げられ、流出入口221aが開放状態となる。その結果、タンク本体210内に貯留された液体が流出入口221aを介して霧化タンク110内に供給される。なお、霧化タンク110内に供給される液体の量は、フロート式などの液位調整手段によって、所定の液位を保持するよう調整される。
霧化タンク110内に液体が供給された状態で電源スイッチ412を操作して運転状態とすると、超音波振動子120及び送風機130が作動する。
超音波振動子120の作動に伴い、各超音波振動子120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、液柱が接触するように超音波振動子120の上方において斜め下方に傾斜して配設されたセパレータ140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130の作動に伴い、搬送エアが送風口111eから下方に向けて供給され、空中に浮遊する粒径の小さな霧滴を搬送して、送出口111fから送出させる。
このとき、霧化タンク110の幅方向一端側に設けられた第一セパレータ141は、送風口111eの下方で、かつ、幅方向一端側の超音波振動子120の上方に配設されているため、送風機130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111eから流入し直接送風機130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。
また、送風機130から供給された搬送エアは第一セパレータ141の一側の面に衝突し、第一セパレータ141の一側の面に沿って流動するため、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、第一セパレータ141及び第二セパレータ142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、第一セパレータ141の一側の面に沿って流動した搬送エアが、エッジ部114eと霧化タンク110の一端側の側面との間の第一間隙部から流出する際に、第一セパレータ141の他側の面、つまり液柱が接触する領域には負圧の領域が形成されるが、その負圧領域においては搬送エアの圧力が一層低下するため、粒径の非常に小さな微粒子以外は搬送することができず、下方の液面に落下することになる。そのため、ブラウン運動を起こすことができる程度に粒径の小さな微粒子のみが搬送エアによって下流側に搬送される。
このようなメカニズムによって、単にセパレータで液柱を受けるよりも微細な粒子を搬送エアによって搬送することができ、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択的に噴霧することが可能な噴霧装置を提供することができる。
また、第一セパレータ141は、一端が霧化タンク110の天面に接続される基端部141a(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110における幅方向一端側の側面との間に第一間隙部を形成するよう所定の間隔を隔てて配置されるエッジ部114e(第一エッジ部)を有するよう、斜め下方に傾斜して配設される。そして、送風機130から供給される搬送エアを霧化タンク110内の外周側を通過させるべく、内方から外方に向けて突出して配設されている。
第一セパレータ141のこのような構造により、送風口111eから下向きに供給された搬送エアは、第一セパレータ141の配設方向にしたがって流れの向きを斜め下方に変化させ、霧化タンク110の幅方向一端側の側面と第一セパレータ141のエッジ部114eとの間に形成される第一間隙部を通過して霧化タンク110の液層付近の底部に至る。底部に至った搬送エアは他端側の側面に向かって方向を転換し、液面近傍を霧化タンク110の他端側の側面に向かって流通する。そして、霧化タンク110の他端側の側面近傍で向きを上方に転換し、天面に形成された送出口111fに向けて流れる。また、一部の搬送エアは、霧化タンク110の一端側の側面と第一セパレータ141の他端部との間に形成される第一間隙部を通過した後、第一セパレータ141の液柱を受ける側の面に回り込んでから、霧化タンク110内に旋回流を形成し、送出口111fから流出する。
このようにして、送風口111eから下向きに供給された搬送エアは、第一セパレータ141の配設方向にしたがって霧化タンク110の内部でゆるやかな旋回流を形成し、一部は液柱を受ける側の面に回り込んでから、一部は霧化タンク110内の外周側を通過したうえで、送出口111fから送出される。
そして、送風口111eから供給された搬送エアが霧化タンク110内の外周側を通過してゆるやかな旋回流を形成するため、旋回流の発生に伴う遠心力の効果によって、微細な粒子とさらに微細な微粒子とに分離され、微粒子のみが搬送エアに搬送される。
さらに、本実施形態においては、送風口111eと送出口111fとが、霧化タンク110の天面110aであって第一セパレータ141を挟んで互いに逆側における箇所に設けられる。
そのため、第一セパレータ141を挟んだ旋回流を形成することができ、旋回流による遠心分離の効果を高めることができる
このようにして、本実施形態における霧化ユニット100は、送風機130と第一セパレータ141が協働することによって、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択的に生成して送出することができる。
また、本実施形態においては、第二セパレータ142は、一端が霧化タンク110の天面に接続される基端部141a(第二接続部)を有するとともに、他端が霧化タンク110の幅方向他端側、つまり、第一セパレータ141が配設される側とは逆側の側面との間に第二間隙部を形成するよう所定の間隔を隔てて配置されるエッジ部115e(第二エッジ部)を備えるよう、第一セパレータ141とは逆方向の斜め下方に向けて配設される。
そして、第二セパレータ142は送出口111fの下方で、かつ、幅方向他端側の超音波振動子120の上方に配設されている。そのため、超音波振動子120によって発生した液柱に含まれる粒径の大きな液滴が第二セパレータ142の下面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浮遊する。
このとき、搬送エアの圧力は第一セパレータ141との接触によって低下しているため、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、第二セパレータ142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、送風口111eは霧化タンク110の天面110aにおいて第一セパレータ141の基端部141aよりも幅方向一端側に設けられるとともに、送出口111fは第二セパレータ142の基端部142aよりも幅方向他端側に設けられることにより、霧化タンク110内に形成される旋回流は第一セパレータ141及び第二セパレータ142を挟んで霧化タンク110内全体にわたり幅方向一端側から他端側に向けて形成される大きなものとなり、第二間隙部を介して送出口111fに至る。そのため、搬送エアの遠心力による微粒子の選定がより強化され、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確実に選別して噴霧することができる。
特に、本発明によれば、第二間隙部と送出口111fとの間に蛇行経路MPが形成されるため、セパレータ140自体の分離能力と霧化タンク110内に形成される旋回流で分離しきれなかった粒子を蛇行経路MP上でさらに選別することができ、送出される粒子のうち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割合を高めることができる。
そして蛇行経路MPが、第二間隙部の上方かつ送出口111fの下方において、霧化タンク110の幅方向他端部から幅方向一端側に向けて略水平に配設される庇部材150によって形成されるため、流路自体の構造に変更を加えることなく、微細な微粒子の割合を高めることが可能な蛇行経路MPを形成することができる。
さらに、庇部材150の端部が第二エッジ部よりも霧化タンク110の幅方向一端側に位置するため、第二間隙を通過した微粒子及び搬送エアは、庇部材150の下面に沿って霧化タンク110の幅方向一端側に流れる。そのため、霧化タンク110の下部において幅方向他端側に向けて形成された大きな旋回流を反転させるこができ、セパレータ140及び旋回流により分離しきれなかった粒子を分離することができる。さらに、送出口112fが庇部材150の端部よりも霧化タンク110の幅方向他端側に位置するため、庇部材150の端部を通過した微粒子及び搬送エアは、再び霧化タンク110の幅方向他端側に流れ、送出口111fから送出される。そのため、端部の位置を工夫するだけで流れに二度の反転を起こさせることができ、簡単な構成でも分離機能を強化して微細な微粒子の割合を高めることが可能な蛇行経路MPを形成することができる。
また、霧化タンク110が平面視略矩形状の形状を呈し、第一セパレータ141及び第二セパレータ142が、ともに、平面視略矩形状に形成され、霧化タンク110は第一間隙及び第二間隙を除いて上方から第一セパレータ141及び第二セパレータ142に覆われるため、超音波振動子120によって霧化された粒子はほぼ例外なく第一セパレータ141及び第二セパレータ142により大きな粒子と微粒子に分離される。また、搬送エアは第一間隙から第一セパレータ141の下方領域に流入して第二間隙から第二セパレータ142の上方領域に流出するほか、ショートパスが形成されないため、霧化タンク110内に形成される旋回流の強さを保持することができ、微粒子の分離機能を強化することができる。
また、本発明によれば、霧化タンク110の底部において液体を霧化して微粒子を生成する超音波振動子120と、所定の回転数を保持可能な送風部材を備え、液体の微粒子を搬送するための搬送エアを、霧化タンクに設けられた送風口111eから霧化タンク110内に吐出する送風機130と、霧化タンク110に設けられ、微粒子を搬送エアとともに送出する送出口111fと、霧化タンク110内における超音波振動子120の上方において、壁面のうち少なくとも一の壁面に向かって傾斜する傾斜面113d、113e、114a、115aを備えるセパレータ140を備えるため、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生成することができる。
また、セパレータ140は、傾斜面114a、115aの一部を壁面のいずれかに当接させる当接部114b、115bと、傾斜面114a、115aから下方に向けて所定高さだけ突出するとともに、当接部114b、115bよりも上部側から当接部114b、115bに向けて延設される案内部114d、115dを備えるため、セパレータ140の下面に衝突した粒子は、案内部114d、115dに沿って当接部114b、115bに向かって流れ、当接部114b、115bから壁面を流下して液溜まりに還流される。そのため、セパレータ140で分離されなかった液体が直接液溜まりに落下することが抑制され、液溜まりに落下する際の騒音を抑制することができる。
また、案内部114d、115dが傾斜面114a、115aの傾斜軸114p、115pに対して傾斜面114a、115a上において所定角度θa、θb傾斜した向きに配設されるため、傾斜軸114p、115pに平行に配設された場合と比して傾斜面114a、115aの広い領域において付着する液体を案内面に沿って当接部に向かって流すことができる。
また、案内部114d、115dの端部が当接部114b、115bに到達するため、案内部114d、115dを伝う液体が案内部114d、115dの端部から当接部114b、115bを介して壁面に流れることができ、傾斜面114a、115aから液溜まりへの落下を確実に防止することができる。
また、当接部114b、115bが傾斜面114a、115aの下縁部に設けられるため、案内部114d、115dが傾斜面114a、115aの傾斜に沿って下縁部まで延設される。そのため、傾斜面114a、115aを傾斜に沿って伝う液体の多くを案内部114d、115dを用いて当接部114b、115bに至らせることができる。
また、当接部114b、115bが傾斜面下縁部の両端部に形成され、二か所の当接部114b、115bの間に空隙が形成されるため、搬送エアや微粒子が空隙を通過することができる。そのため、他の箇所に搬送エアや微粒子が通過可能な流路を設ける必要がなく、平面視で略全面にセパレータの傾斜面114a、115aを配することができ、霧化された粒子の選別機能を損なうことなく、液滴の落下に伴う騒音を防止することができる。
また、案内部114d、115dが傾斜面114a、115aの法線方向から見て略V字状の形状を呈するよう形成され、案内部114d、115dにおける下部側の端部が二か所の当接部114b、115bの両方に当接するため、傾斜面114a、115aのほぼ全面域において付着する液体を当接部に流下させることができ、液的な落下に伴う騒音をほぼ確実に防止することができる。
そして、第一霧化タンク部材111の天面には第二霧化タンク部材112が嵌合される取付孔111dが設けられるため、第一霧化タンク部材111から第二霧化タンク部材112を容易に着脱することができる。このとき、霧化タンク110は、霧化タンク110の天面の一部を画定するとともにセパレータ140の下部部材となる下方セパレータ部材114、115を備える第一霧化タンク部材111と、霧化タンク110の天面の他部を画定するとともに下方セパレータ部材114、115と協働してセパレータ140を形成する上方セパレータ部材112d、112eを備える第二霧化タンク112とを備えるため、第二霧化タンク部材112を第一霧化タンク部材111から取り外すことにより、霧化タンク110の一部が開放され、開放された下方セパレータ部材114、115回りを容易に清掃することができる。また、第二霧化タンク部材112は取り外すことができるため、第二霧化タンク部材112に形成された上方セパレータ部材112d、112eも容易に清掃することができる。
また、霧化タンク110の底面を含む土台となる第三霧化タンク部材113が第一霧化タンク部材111と締結手段を用いて接続されるため、霧化タンク110の下部においては気密は保持しつつ、天面においては第二霧化タンク部材112を第一霧化タンク部材111から容易に着脱することができ、気密性と清掃の容易性を両立させることができる。
特に、第一霧化タンク部材111の上部突出壁111b下縁と第三霧化タンク部材113の下部突出壁113b上縁を嵌合させたうえで締結手段によって接続するため、霧化タンク110の壁面の気密を保持することができる。
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。