JPH05223688A - 煙発生装置 - Google Patents

煙発生装置

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JPH05223688A
JPH05223688A JP5951992A JP5951992A JPH05223688A JP H05223688 A JPH05223688 A JP H05223688A JP 5951992 A JP5951992 A JP 5951992A JP 5951992 A JP5951992 A JP 5951992A JP H05223688 A JPH05223688 A JP H05223688A
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JP
Japan
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liquid
smoke
supply unit
signal generator
smoke generating
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Application number
JP5951992A
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English (en)
Inventor
Eiko Suzuki
栄子 鈴木
Hiroko Oshima
裕子 大島
Yoshio Watanabe
好夫 渡邉
Kenji Okada
健二 岡田
Akira Oyamaguchi
章 大山口
Masafumi Kadonaga
雅史 門永
Yoshio Ishii
良夫 石井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 加熱手段を必要とせずに、煙を同じ濃度で連
続的に発生させること。 【構成】 液体保持部2から供給された液体3に、超音
波信号発生器4により振動する振動体5のエネルギーが
振動拡大子6を介して伝えられ、液体を霧状にする。フ
ローポンプ7を作動させて煙発生部8に空気を送り込
み、該煙発生部8の上部より霧状の液体である煙9を出
す。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【技術分野】本発明は、煙発生装置に関する。例えば、
流れの可視化実験装置に適用されるものである。
【0002】
【従来技術】近年、いわゆる一般的な電子機器において
は全体が小型化されているが、それにともない内部で発
生した熱を除去するのに、自然対流ではまかないきれな
い状態で、強制空冷のファンが取り付けられるようにな
っている。自然対流の場合には、発熱体の配置が放熱の
効果を変化させ、また強制対流の場合には、ファンの設
置場所やその容量によって放熱の効果を著しく変化させ
る。そのため熱収支を考慮するばかりでなく、流れの効
果を考慮した熱設計が重要視されている。
【0003】流れはわずかの境界条件によってその様相
が著しく変わるので、3次元でしかも種々の要素が複雑
に設置されている筐体内では、実態を知るのに煙を注入
してその動きを知り、ファンなどの効果を目で見るのが
確実な方法である。煙の発生源としては、一般にタバコ
や線香等が使われるが、連続的に、しかも多量に煙を発
生するものではない。そこで多量に連続的に煙を発生さ
せ、しかも使用目的によって煙の流量や濃度を制御可能
な煙発生装置を開発する必要があった。流体力学の可視
化の実験においては、従来、煙がよく用いられる。この
とき液体を霧状にして煙を作るが、全体として一つのコ
ンパクトな形でなく変圧器などの機器を組み合わせて行
っているのが一般的である。
【0004】
【目的】本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされた
もので、加熱手段を必要とせずに、粒径が良く揃った煙
を同じ濃度でしかも低温で連続的に発生させることを可
能とする煙発生装置を提供することを目的としてなされ
たものである。
【0005】
【構成】本発明は、上記目的を達成するために、(1)
液体保持部と、該液体保持部からの液体が液体供給部に
より供給され、超音波信号発生器により振動する振動体
のエネルギーが振動拡大子を介して前記液体に伝達さ
れ、該液体を霧状にする煙発生部と、該煙発生部により
霧状となった液体である煙を外部に送り出すための空気
供給部とから成ること、或いは、(2)液体保持部と、
該液体保持部からの液体が液体供給部により供給され、
超音波信号発生器により振動する振動体のエネルギーが
振動拡大子を介して前記液体に伝達され、該液体を霧状
にする煙発生部と、該煙発生部により霧状となった液体
である煙を外部に送り出すための空気供給部とから成
り、前記液体供給部と前記超音波信号発生器と前記空気
供給部とを連動させてスイッチをオン・オフさせ、煙の
供給と停止を行うこと、更には、(3)前記(1)又は
(2)において、前記液体供給部が液体供給量の制御手
段を有すること、更には、(4)前記(1),(2)又
は(3)のいずれかにおいて、前記超音波信号発生器が
超音波振動周波数の制御手段を有すること、更には、
(5)前記(1),(2),(3)又は(4)のいずれか
において、前記空気供給部が送風量の制御手段を有する
こと、更には、(6)前記(1),(2),(3),
(4)又は(5)のいずれかにおいて、煙の原料となる
液体として室温での飽和蒸気圧が20mmHg以下の液
体、あるいは蒸気圧が20mmHg以下の液体の溶液を使
用すること、更には、(7)前記(1),(2),
(3),(4)又は(5)のいずれかにおいて、煙の原
料となる液体として固体の溶液を使用すること、更に
は、(8)前記(1),(2),(3),(4)又は
(5)のいずれかにおいて、前記超音波信号発生器から
の超音波発生信号の振動周波数を10KHz以上とした
ことを特徴としたものである。以下、本発明の実施例に
基づいて説明する。
【0006】図1は、本発明による煙発生装置の一実施
例を説明するための構成図で、図中、1はパワースイッ
チ、2は液槽(液体保持部)、3は原液、4は超音波信
号発生器、5は振動体、6は水槽(振動拡大子)、7は
フローポンプ(空気供給部)、8は煙発生部、9は煙、
10は液体供給コントローラ(液体供給部)、11は周
波数コントローラ、12はフローコントローラ(送風量
制御手段)である。
【0007】パワースイッチ1を入れると、液槽2から
供給された液体3に、超音波信号発生器4により振動す
る振動体5のエネルギーが振幅拡大子6を介して伝えら
れ、前記液体を霧状にする。同時に、フローポンプ7を
作動させて煙発生部8に空気を送り込み、該煙発生部8
の上部より霧状の液体である煙9を出す。本発明の実施
例では液体供給コントローラ10、超音波発生信号の周
波数コントローラ11、フローコントローラ12の3種
類のコントローラを有している。液体供給コントローラ
10により供給液体量を制御し、振動拡大子6上に液体
を薄膜状に供給できるため、効率のよい煙発生ができ
る。また、周波数コントローラ11により、後述するよ
うに液体の物性や流れ場の速度に応じて超音波信号の周
波数を調整し、希望の粒径の煙を得ることができる。ま
た、フローコントローラ12により、可視化する領域や
条件等に応じて空気の供給量を調整することができる。
【0008】これらのコントローラは3種類取付けるこ
とによって様々な条件の液体を霧化し、様々な対象の可
視化を実現できるが、液体の種類や可視化する対象の限
定などの使用条件によって1種類あるいは2種類だけ取
付けてもよいし、あるいは全く使用しなくてもよい。停
止の際はパワースイッチ1をオフするだけで、超音波信
号発生、液体供給、フローポンプが同時に停止するの
で、煙の発生も止まる。本発明の実施例では、振動体と
してPZTを用い、また、振幅拡大子として水槽を用い
たが、その他に、振動体としては水晶振動子やフェライ
ト振動子等を用い、振幅拡大子としてはホーンやコーン
等を用いてもよい。
【0009】煙を流れの可視化実験に使用する場合、霧
化した液滴は可視化したい領域を流れる間、気化して消
滅してしまうことなく、液体あるいは固体のまま保たれ
なければならない。そのため発煙原料である液体は、蒸
気圧が低い液体、あるいはその液体の溶液、あるいは固
体の溶液を使用する。蒸気圧の低い液体としては、室温
での蒸気圧が数mmHg以下である灯油、グリセリン、フ
タル酸ジブチル、フタル酸ジオクチル、リノール酸など
が適している。また、20℃での蒸気圧が17mmHgで
ある水もある程度の可視化はできる。しかし、20℃で
の蒸気圧が44mmHgであるエタノールはすぐに気化し
てしまい、可視化実験には使用できなかった。また、グ
リセリンは原液では粘性が高く、液体供給がしにくいな
どの欠点があるが、水やエタノールに容易に溶けるの
で、水溶液やエタノール溶液としても使用できる。エタ
ノール溶液として使用した場合には、前述のようにエタ
ノールはすぐに気化してしまうがグリセリンは気化せず
に残るので可視化実験に使用できる。オレイン酸、ステ
アリン酸、ウラニン(フルオレセインナトリウム)、メ
チレンブルーなどの固体を各々の性質に応じてエタノー
ルや水などの溶媒に溶かした溶液を用いてもよい。グリ
セリンの場合と同様に、溶媒が気化しても溶質(固体)
が残るため、可視化実験に使用できる。
【0010】超音波振動により発生する液滴の粒径は良
く揃い、また振動周波数を変えることにより希望する粒
径を得ることが出来るという特徴がある。粒径は可視化
する領域の流速を考慮し、重力の影響が無視できるほど
小さくなければならない。ストークスの法則から、粘性
率ηの流体の中を半径aの球が速度uで動くとき、球に
かかる力Fuは Fu=6πμua 密度ρの球に働く重力Fgは、重力加速度をgとする
と、
【0011】
【数1】
【0012】重力の影響を無視するためにはFu>Fg
より
【0013】
【数2】
【0014】本発明の煙発生装置の使用例としてOA器
機設計のための機器内部の流れの可視化が挙げられる
が、OA器機内部の流速は数十cm/s以下であるので、
今、仮りに10cm/sとし、空気の粘性率18.2×1
-6Pa・s(25℃)、上述した煙の原料となる液体
の密度約0.8〜1.3g/cm3を(1)式に代入すると a<26〜32μm 一方、振動周波数f(Hz)と液滴の直径D(=2a)(c
m)との関係は次式で与えられる。
【0015】
【数3】
【0016】γは液の表面張力(dyn/cm)、ρは密度
(g/cm3)である。上述した煙の原料となる液体の表
面張力は約22〜73dyn/cm(20℃)であるのでa
<26〜32μmの液滴を発生させるには(2)式か
ら、fは次の条件を満たせばよい。 f>10〜20kHz なお、前述した本発明の煙発生装置は、電子機器内の流
れを見るばかりでなく、流体力学での実験においても利
用できるものである。
【0017】
【効果】以上の説明から明らかなように、本発明による
と、以下のような効果がある。 (1)請求項1に対応する効果:超音波信号発生器によ
り振動する振動体のエネルギーを振動拡大子を介して液
体に伝達する構成としているため、粒径が良く揃った煙
を同じ濃度でしかも低温で連続的に発生させることが可
能である。また、加熱手段を必要としないので安全性が
高い。 (2)請求項2に対応する効果:液体供給部と超音波信
号発生器と空気供給部とを連動させるスイッチを設けて
いるので、取扱が容易であり、必要に応じて迅速に煙の
供給と停止が行える。 (3)請求項3に対応する効果:液体供給量の制御手段
を設けているので、振幅拡大子上に液体を薄膜状に供給
できるため、効率のよい煙発生ができる。 (4)構成4に対応する効果:超音波振動周波数の制御
手段を設けているので、振動周波数を制御でき、希望す
る煙の粒径を容易に取ることができる。 (5)構成5に対応する効果:送風量の制御手段を設け
ているので、可視化する領域や条件等に応じて空気の供
給量を調整することができる。 (6)構成6に対応する効果:煙原料となる液体とし
て、特定の飽和蒸気圧や蒸気圧の溶液を使用しているの
で、一度霧化した液体は、容易に気化しないので可視化
実験に適している。 (7)構成7に対応する効果:煙の原料となる液体とし
て、固体の溶液を使用しているので、一度霧化した液体
は、溶媒が気化しても溶質(固体)が残るため、可視化
実験に適している。 (8)構成8に対応する効果:超音波発生信号の振動周
波数を10kH8以上としたので、流速が数cm/sである
OA器機内部の流れの可視化に適した煙を発生させるこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明による煙発生装置の一実施例を説明す
るための構成図である。
【符号の説明】
1…パワースイッチ、2…液槽(液体保持部)、3…原
液、4…超音波信号発生器、5…振動体、6…水槽(振
動拡大子)、7…フローポンプ(空気供給部)、8…煙
発生部、9…煙、10…液体供給コントローラ(液体供
給部)、11…周波数コントローラ、12…フローコン
トローラ(送風量制御手段)。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡田 健二 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株式 会社リコー内 (72)発明者 大山口 章 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株式 会社リコー内 (72)発明者 門永 雅史 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株式 会社リコー内 (72)発明者 石井 良夫 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株式 会社リコー内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 液体保持部と、該液体保持部からの液体
    が液体供給部により供給され、超音波信号発生器により
    振動する振動体のエネルギーが振動拡大子を介して前記
    液体に伝達され、該液体を霧状にする煙発生部と、該煙
    発生部により霧状となった液体である煙を外部に送り出
    すための空気供給部とから成ることを特徴とする煙発生
    装置。
  2. 【請求項2】 液体保持部と、該液体保持部からの液体
    が液体供給部により供給され、超音波信号発生器により
    振動する振動体のエネルギーが振動拡大子を介して前記
    液体に伝達され、該液体を霧状にする煙発生部と、該煙
    発生部により霧状となった液体である煙を外部に送り出
    すための空気供給部とから成り、前記液体供給部と前記
    超音波信号発生器と前記空気供給部とを連動させてスイ
    ッチをオン・オフさせ、煙の供給と停止を行うことを特
    徴とする煙発生装置。
  3. 【請求項3】 前記液体供給部が液体供給量の制御手段
    を有することを特徴とする請求項1又は2記載の煙発生
    装置。
JP5951992A 1992-02-13 1992-02-13 煙発生装置 Pending JPH05223688A (ja)

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JP5951992A JPH05223688A (ja) 1992-02-13 1992-02-13 煙発生装置

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JP5951992A JPH05223688A (ja) 1992-02-13 1992-02-13 煙発生装置

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ID=13115599

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JP5951992A Pending JPH05223688A (ja) 1992-02-13 1992-02-13 煙発生装置

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113848033A (zh) * 2021-09-24 2021-12-28 哈尔滨工程大学 一种用于小型可视化风洞试验台的烟雾连续发生装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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