特開 2021-171686 噴霧装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2021-171686(P2021-171686A)

(43)【公開日】2021年11月1日

(54)【発明の名称】噴霧装置

(51)【国際特許分類】

   B05B 17/06 20060101AFI20211004BHJP

   A61L 9/14 20060101ALN20211004BHJP

【ＦＩ】

   B05B17/06

   A61L9/14

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2020-76233(P2020-76233)

(22)【出願日】2020年4月22日

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用申請有り 令和２年２月２５日から株式会社トーヨーアサノ 東京工場に貸与

(71)【出願人】

【識別番号】502210116

【氏名又は名称】奥多摩建設工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100096714

【弁理士】

【氏名又は名称】本多 一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100124121

【弁理士】

【氏名又は名称】杉本 由美子

(74)【代理人】

【識別番号】100176566

【弁理士】

【氏名又は名称】渡耒 巧

(74)【代理人】

【識別番号】100180253

【弁理士】

【氏名又は名称】大田黒 隆

(74)【代理人】

【識別番号】100169236

【弁理士】

【氏名又は名称】藤村 貴史

(72)【発明者】

【氏名】横倉 実

【テーマコード（参考）】

4C180

4D074

【Ｆターム（参考）】

4C180AA07

4C180AA16

4C180CB01

4C180EA06X

4C180EA58X

4C180GG08

4C180HH05

4C180LL06

4D074AA10

4D074BB06

4D074DD03

4D074DD11

4D074DD12

4D074DD13

4D074DD17

4D074DD32

4D074DD64

(57)【要約】

【課題】所望の微細な霧化粒子を安定して大量に発生させることができる噴霧装置を提供する。
【解決手段】噴霧装置１は、空気の導入口３ｄ及び排出口３ｃを有し、水溶液を収容可能な霧化容器３と、霧化容器３内に設けられ、水溶液に超音波振動を加えて霧化する超音波霧化ユニット５と、霧化容器３の導入口３ｄに空気を供給する送風機７と、霧化容器３に供給する水溶液を貯蔵するタンク４と、タンク４から水溶液を霧化容器３に連続的に供給するポンプ８と、霧化容器３からタンク４に水溶液を還流させるパイプ１１と、を備える。パイプ１１の先端が霧化容器３の内側の底面から上方に突出し、霧化容器３内でオーバーフローした水溶液をパイプ１１に流入させるようにして霧化容器３内の液面高さを一定に維持するとともに、液面高さを調節可能とした。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

空気の導入口及び排出口を有し、水溶液を収容可能な霧化容器と、
前記霧化容器内に設けられ、前記水溶液に超音波振動を加えて霧化する超音波霧化ユニットと、
前記霧化容器の導入口に空気を供給する送風機と、
前記霧化容器に供給する前記水溶液を貯蔵するタンクと、
前記タンクから前記水溶液を前記霧化容器に連続的に供給するポンプと、
前記霧化容器から前記タンクに前記水溶液を還流させるパイプと、
を備え、
前記パイプの先端が前記霧化容器の内側の底面から上方に突出し、前記霧化容器内でオーバーフローした前記水溶液を前記パイプに流入させるようにして前記霧化容器内の液面高さを一定に維持するとともに、前記液面高さを調節可能としたことを特徴とする噴霧装置。

【請求項2】

前記パイプの先端にねじ山及びねじ溝が形成され、前記ねじ山及びねじ溝にねじ結合するパイプ部材を備え、前記パイプ部材により前記液面高さを調節可能とした請求項１記載の噴霧装置。

【請求項3】

前記霧化容器に空気の整流板を備える請求項１又は２記載の噴霧装置。

【請求項4】

前記水溶液が次亜塩素酸水である請求項１〜３のいずれか一項に記載の噴霧装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は水溶液を霧化して放出することができる噴霧装置に関する。

【背景技術】

【0002】

室内の湿度を加えるための加湿器には気化式や蒸気式の他に、超音波式のものがある。近年は、空間除菌、空間殺菌の考え方が広まりつつある。空間除菌、空間殺菌のための装置として、空間を除菌、殺菌し得る水溶液、例えば次亜塩素酸水や銀イオン水等を霧化して室内空間に放出する噴霧装置について技術開発が行われるようになってきた。かかる噴霧装置には、上述した加湿器にも用いられる超音波式のものの他に、スプレーノズルを用いるもの等がある。しかし、スプレーノズルによる水溶液の噴霧粒径は１０μｍ程度であり、粒径が大きいことから空間中に浮遊していた粒子が次第に落下し、空間の床面、壁面、その他空間内に存在する物の表面に濡れが生じるおそれがあった。

【0003】

これに対し、超音波式の噴霧装置は、スプレーノズルを用いるものよりも噴霧粒径が小さい、例えば粒径４μｍ程度の粒子を発生させることができ、空間を濡らさない、いわゆるドライミストを発生させることができる。超音波式の噴霧装置に関し、タンク形状を工夫することで粒径の小さい粒子を効率よく発生させる装置がある（特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１９−１８７８７４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

従来の噴霧装置では、霧化粒子の粒径が噴霧運転中に変動したり、所望の粒径の霧化粒子の発生効率が低下したりするおそれがあった。また、所望の粒径の霧化粒子を所望の範囲にまで放出するための調整が難しい場合があった。

【0006】

そこで本発明の目的は、所望の微細な粒子を安定して大量に発生させることができ、ひいては所望の粒径の霧化粒子を所望の範囲にまで放出するための調整を容易に行うことができる噴霧装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の噴霧装置は、空気の導入口及び排出口を有し、水溶液を収容可能な霧化容器と、
前記霧化容器内に設けられ、前記水溶液に超音波振動を加えて霧化する超音波霧化ユニットと、
前記霧化容器の導入口に空気を供給する送風機と、
前記霧化容器に供給する水溶液を貯蔵するタンクと、
前記タンクから前記水溶液を前記霧化容器に連続的に供給するポンプと、
前記霧化容器から前記タンクに前記水溶液を還流させるパイプと、
を備え、
前記パイプの先端が前記霧化容器の内側の底面から上方に突出し、前記霧化容器内でオーバーフローした前記水溶液を前記パイプに流入させるようにして前記霧化容器内の液面高さを一定に維持するとともに、前記液面高さを調節可能としたことを特徴とするものである。

【0008】

本発明の噴霧装置においては、前記パイプの先端にねじ山及びねじ溝が形成され、前記ねじ山及びねじ溝にねじ結合するパイプ部材を備え、前記パイプ部材により前記液面高さを調節可能としたことが好ましく、また、前記霧化容器に空気の整流板を備えることが好ましく、さらに、前記水溶液が次亜塩素酸水であることが好ましい。

【発明の効果】

【0009】

本発明の噴霧装置によれば、所定の微細な粒子の霧を安定して大量に発生させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の一実施形態の噴霧装置の正面図である。

【図2】図１の噴霧装置の右側面図である。

【図3】図１の噴霧装置のパイプ先端近傍の拡大図である。

【図4】本発明の別の実施形態の噴霧装置の正面図である。

【図5】図４の噴霧装置の右側面図である。

【図6】図４の噴霧装置の左側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

本発明の噴霧装置の実施形態を、図面を用いてより具体的に説明する。なお、以下の説明において上下方向は鉛直方向を指している。

【0012】

図１に本発明の一実施形態の噴霧装置１の正面図を示す。図２に噴霧装置１の側面図を示す。図１、図２において、噴霧装置１は、フレーム２の上段に霧化容器３が固定され、下段に霧化容器３に供給する水溶液を貯蔵するタンクとしての給水タンク４が載置されている。霧化容器３は、上端に開口を有する容器本体３ａと、容器本体３ａの上端の開口を密閉可能な蓋３ｂを有している。噴霧装置１の運転時には上記容器本体３ａの開口は蓋３ｂで閉じられており、メンテナンス時には、蓋３ｂは必要に応じて開けられる。

【0013】

容器本体３ａの内側の底面には、超音波霧化ユニット５が固定されている。超音波霧化ユニット５は、一例では複数の超音波振動子が平面的に並列に配置されたものである。噴霧装置１の運転時には超音波霧化ユニット５は、容器本体３ａに供給された水溶液中に浸漬され、この水溶液に超音波振動を加えることにより霧化させる。超音波霧化ユニット５の出力（電圧）は、後述する電源ボックス１２により可変となっている。これにより噴霧粒径を調節することができる。

【0014】

蓋３ｂに排出口３ｃが形成されている。排出口３ｃの位置は、例えば超音波霧化ユニット５のほぼ直上の位置とすることができる。この排出口３ｃにダクト１６が取り付けられて、霧化粒子を排出させる。ダクト１６が蛇腹などで可撓性を有することにより、噴霧方向を自在に設定することができる。
ダクト１６の先端に、必要に応じて着脱可能なノズル１７を設けることができる。ノズル１７は、先すぼまりの形状を有する中空な円筒状であり、例えばプラスチックからなる。ノズル１７の先端を、はさみやカッター等で切除することによりノズル１７の先端の開口径を変更することができ、これにより希望する範囲まで霧化粒子を到達させることができる。ノズル１７の先端の開口径は、開口径の異なる複数のノズル１７を用意しておき、所望の開口径のノズル１７に交換することによっても変更することができる。
また、霧化粒子を小さくするために、風量を少なくすると、ダクト１６における風量が低下し、霧化粒子を遠くまで飛ばすことが難しくなるところ、ノズル１７の開口径の調節により、これを補うことができる。

【0015】

容器本体３ａの側面に、空気の導入口３ｄが形成されている。この導入口３ｄにホース６の一端が接続されている。ホース６の他端は、フレーム２の下段に設けられた送風機７に接続されている。この送風機７により容器本体３ａ内にホース６を通して空気を連続的に供給できるようにしている。ホース６の途中に風量調節ダンパ１８が設けられ、容器本体３ａ内に供給する風量を調節できるようにしている。風量調節は、風量調節ダンパ１８の他、送風機のモータにインバータ等を設けて回転数を変更することによっても可能である。もっとも、機械式の風量調節ダンパ１８を用いることにより、故障の少ない運転ができるので好ましい。

【0016】

容器本体３ａ内において、導入口３ｄと対向する位置に、垂直方向の板と、その垂直方向の板の下端に接続して水平方向に延びる板とを有し、図１の正面図からみてＬ字形の断面をなす整流板３ｅが設けられている。送風機７から導入口３ｄを通して容器本体３ａに導入された空気は、整流板３ｅにより図面中矢印で示す方向に整流されて超音波霧化ユニット５の上方の液面近傍を通過し、ダクト１６に向かう。このように空気が整流されることにより、適切な粒径の噴霧粒子を効率よく生じさせることができる。整流板３ｅと超音波霧化ユニット５との位置関係は、整流板３ｅの垂直方向の板からみて、導入口３ｄに対向する側とは反対側の空間の底面に超音波霧化ユニット５が配置させるのが好ましい。

【0017】

フレーム２の下段で送風機７近傍にポンプ８が設けられている。ポンプ８に給水ホース９、１０の一端がそれぞれ接続されている。給水ホース９の他端は給水タンク４内に挿入され、給水ホース１０の他端は容器本体３ａの例えば側面に接続され、ポンプ８の動作により給水タンク４内の水溶液を容器本体３ａ内に連続的に供給できるようになっている。ポンプ８は一例としてチューブポンプを用いることができる。もっとも、チューブポンプに限定されず、他の種類のポンプを用いることもできる。

【0018】

給水タンク４は、水位スイッチ１５を備えることができ、例えば、給水タンク４内の水位が所定基準よりも下がったら、噴霧装置１の電源をオフにするようなスイッチとすることができる。

【0019】

水溶液を容器本体３ａから給水タンク４に還流させるために、パイプ１１が容器本体３ａと給水タンク４とを接続して設けられている。パイプ１１の容器本体３ａ側の先端部は、容器本体３ａの底面に取り付けられて、容器本体３ａの内側で更に上方に突出している。容器本体３ａの内側からパイプ１１の先端が突出している高さが、容器本体３ａにおける水溶液の液面高さとなる。つまり、容器本体３ａに供給された水溶液のうちパイプ１１の先端から溢れた分はパイプ１１内に流入してパイプ１１を通して給水タンク４に戻される。したがって、ポンプ８により連続的に水溶液が容器本体３ａに供給されていても、容器本体３ａ内の水溶液の液面高さは一定に維持される。

【0020】

容器本体３ａ内の水溶液の液面高さは、少なくとも超音波霧化ユニット５が水溶液に浸漬される高さである。また、後で詳述するようにパイプ１１の先端までの高さを調節可能とすることにより、液面高さを調節可能としている。

【0021】

超音波霧化ユニット５、送風機７及びポンプ８を動作させるための電源ボックス１２がフレーム２に取り付けられている。なお、図２では、噴霧装置１の構造の理解を容易にするために、電源ボックス１２を取り外した状態を示している。また、給水タンク４の水位スイッチ１５も電源ボックス１２に接続される。電源ボックス１２は、超音波霧化ユニット５の印加電圧を調節することにより、出力を調節することができるようになっている。電源ボックス１２は、コネクタを介して超音波霧化ユニット５、送風機７及びポンプ８の各電源ケーブルと接続されており、電源ボックス１２がフレーム２から着脱可能になっている。電源ボックス１２が着脱可能であることは、ひいては電源ボックス内の部品が故障しても、電源ボックス１２の交換により容易に修理できることを意味する。

【0022】

フレーム２の下部にはキャスター１３が取り付けられていて噴霧装置１を自在に移動可能としている。また、図には示していないが、フレーム２に装飾用のパネルを取り付けて、美観を向上させることができる。

【0023】

噴霧装置１は、電源ボックス１２の動作スイッチをオンにすることにより、超音波霧化ユニット５、送風機７及びポンプ８が動作する。給水タンク４内の水溶液がポンプ８により給水ホース９、１０を通して容器本体３ａに連続的に供給される。容器本体３ａ内で、供給された水溶液は、超音波霧化ユニット５を浸漬させ、パイプ１１の先端の高さまで水位が上昇する。パイプ１１の先端の高さから溢れた水溶液は、パイプ１１を通して給水タンク４に還流する。水溶液に浸漬された超音波霧化ユニット５が超音波振動により水溶液の微小な粒子を生じさせ、送風機７による空気の流れに乗せて噴霧粒子をダクト１６から吐出させる。このとき電源ボックス１２により超音波霧化ユニット５の電圧を調整して、噴霧粒子の粒径を調整することができる。

【0024】

噴霧装置１に用いられる水溶液は、空間除菌、空間殺菌に利用される水溶液を用いることができ、例えば、次亜塩素酸水や銀イオン水等を用いることができる。次亜塩素酸水は、例えばＪＩＳ Ｂ８７０１に規定された次亜塩素酸水生成装置やそれに準拠した次亜塩素酸水生成装置により製造された次亜塩素酸水を用いることができる。

【0025】

本実施形態の噴霧装置１の作用効果について以下説明する。
超音波霧化ユニット５の超音波振動子に加える印加電圧を変更することにより噴霧粒径を調節することができる。具体的に、電圧を高くすると粒径の大きなものの割合が増加する。電圧を低くすると粒径の大きなものの割合が減少する。もっとも、印加電圧を変更すると時間当たりの噴霧能力が変わる。

【0026】

また、送風機７の送風量を変更することにより、噴霧粒径を調節することができる。具体的に、風量を増加させると系内の流速が上昇することで、大きな粒径のものも、霧化容器から外部に放出される。風量を減少させると、大きな粒径のものは、霧化容器内で自重により落下するので、霧化容器から外に放出されず、その結果、空間への噴霧粒径は小さくなる。もっとも、送風量を変更すると、噴霧された粒子の到達領域が変わる。

【0027】

一般に、噴霧装置は、設置施設、設置環境、設置用途などによって、噴霧能力や噴霧領域は適切な条件が存在するところ、噴霧能力や噴霧範囲を適切に定めようとすると、適切な粒径の噴霧粒子を生じさせることが難しい場合があった。逆に、適切な粒径の粒子を生じさせる条件では、時間当たりの噴霧能力や送風量に制約がある場合があった。

【0028】

ここに、本発明者は、霧化容器３内における液面高さが、噴霧粒径に影響を及ぼすことから、液面高さの調整を、上述した印加電圧や送風量と組み合わせて噴霧粒径を調整する本発明を創案するに至った。超音波霧化ユニット５が浸漬された水溶液の、超音波霧化ユニット５から液面までの高さが高いほど大きな粒径の粒子の割合が減少し、逆に低いほど大きな粒径の粒子の割合が増加する。適切な液面高さを確保することで、細かな所望の噴霧粒子を得ることができる。したがって、液面高さの調整により、時間当たりの噴霧能力や送風量を最適化したうえで、さらに適切な粒径になるように容易に調整することができる。

【0029】

また、従来の噴霧装置では運転中に液面高さが次第に低下することにより、霧化粒子の粒径が変動したり、所望の粒径の霧化粒子の発生効率が低下したりすることがあったのに対して、本実施形態の噴霧装置１では、液面高さは、常に一定に維持することができるので、運転中に、霧化粒子の粒径が変動したり、所望の粒径の霧化粒子の発生効率が低下し
たりするおそれはない。

【0030】

本発明でいう液面高さは、霧化の原理からすると、上述したとおり超音波霧化ユニット５の超音波振動子の表面から液面までの高さのことであるが、超音波霧化ユニット５は、容器本体３ａの内側の底面に固定されているので、液面高さを、容器本体３ａの内側の底面から液面までの高さと定義しても、液面高さを調整することにより、噴霧粒子の粒径を調整できることには変わりがない。

【0031】

液面高さの調整は、例えば、以下のようにして実施される。前述したように、容器本体３ａに供給された水溶液を給水タンク４に還流させるためのパイプ１１の先端部は、容器本体３ａの底面に取り付けられて、容器本体３ａの内側で更に上方に突出している。このパイプ１１の先端部の、容器本体３ａの底面からの高さを調整することで、液面高さを調整することができる。より具体的には、図３に、噴霧装置１のパイプ１１先端近傍の拡大図を示すように、パイプ１１の先端部に雄ねじのねじ山及びねじ溝を形成しておき、このねじ山及びねじ溝にねじ結合する雌ねじを有するパイプ部材１４を用意する。所定の長さのものを用意してもよく、長さの異なるパイプ部材を複数用意してもよい。パイプ１１先端に対してねじ結合するパイプ部材１４の長さと、パイプ部材１４を回転させることにより、パイプ１１のねじのピッチに従ってパイプ部材１４が軸線方向に移動する距離により、パイプ１１の先端部の、容器本体３ａの底面からの高さを調整することができる。

【0032】

本実施形態の噴霧装置１は、容器本体３ａから給水タンク４に、オーバーフローした分の水溶液を還流させるためのパイプ１１の先端に工夫を加えたシンプルな構造により液面高さを調整することができる。かかる態様によれば、液面高さを調節する手段が安価であり、故障が少ない。

【0033】

液面高さを調節する手段は、上述したパイプ部材１４を用いるものに限られない。もっとも、噴霧粒子の粒径は、設置施設、設置環境、設置用途などによって変わり、液面高さの調整を、噴霧能力の調整や噴霧領域の調整と共に実施して適切な噴霧粒子の粒径とするが、噴霧装置１が特定の施設等に設置され、噴霧粒子の粒径が、いったん適切に調整された後は、大幅に液面高さを変更することは特に必要がない。よって、液面高さの調整手段として、運転中に随時可変にできるような手段としての、水位センサやパイプの昇降装置や位置制御装置などを必ずしも用いなくても済む。

【0034】

本実施形態の噴霧装置は、（１）液面レベルの連続調整、（２）超音波霧化ユニット５の印加電圧調整、（３）霧化粒子を置換させる風量の調整、の３つの組み合わせを適宜調整することで、ユーザーの使用環境に合わせた、霧化粒径と噴霧能力を得ることができる。さらに、霧化粒子の置換風量を少なくすると、霧化粒径は小さくなるが、反面、吹き出しノズル出口における吹き出し風量が低下してしまい、霧化粒子を遠くまで飛ばすことが難しくなるのに対して、本実施形態の噴霧装置１は、ダクト１６の先端にテーパーコーン状のノズル１７を取り付けることにより、所望の小さな霧化粒子を、遠くまで飛ばすことができる。

【0035】

次に本発明の別の実施形態について図４〜６を用いて説明する。図４に、本発明の別の実施形態の噴霧装置２０の正面図を示し、図５に、噴霧装置２０の右側面図を示し、図６に、噴霧装置２０の左側面図を示す。なお、図６においては、噴霧装置２０の構造の理解を容易にするためフレーム２の一部の記載を省略している。
なお、図４〜６の噴霧装置２０において、図１〜３を用いて説明した噴霧装置１と同一の部材については、図１〜３と同じ符号を付しており、以下では重複する説明を省略する。

【0036】

図４〜６の噴霧装置２０の、図１〜３に記載された噴霧装置１との相違点は、送風機７からダクト１６に接続するダクトホース２１を備え、送風機７から容器本体３ａに導入する風量と、送風機７からダクト１６に導入する風量とを、風量調節ダンパ１８及び風量調節ダンパ２２により調整することができるようにしている点である。ダクトホース２１は図４の紙面でみて霧化容器３の背後に設けられている。前述したように、送風機７から容器本体３ａに導入する風量を調節することにより、噴霧粒子の粒径を調節することができる。もっとも、風量により噴霧粒子の粒径を調節すると、ダクト１６内の流速が低下して、噴霧粒子がダクト１６から設置空間に拡散し難くなる場合があり得る。そこで、本実施形態の噴霧装置２０は、ダクトホース２１を備えて送風機７の風量の一部を、容器本体３ａを通ることなく、ダクト１６の出口近傍からキャリア空気として吹き出すことができるようにしている。これにより、上述したダクト１６内の流速が低下して、噴霧粒子がダクト１６から設置空間に拡散し難くなるおそれはない。すなわち、本実施形態の噴霧装置２０は、図１〜３に示した噴霧装置１が有するノズル１７の代わりに、ダクトホース２１を備えることにより所望の小さな霧化粒子を、遠くまで飛ばすことができる。もっとも、本実施形態の噴霧装置２０は、更にノズル１７を備えることもできる。

【0037】

ダクトホース２１は、必要に応じてサイレンサー２３を中間に備え、騒音を低下させることができる。サイレンサー２３は、図４〜６に示す例では円筒型を有している。

【0038】

以上、本発明の噴霧装置の実施形態を、図面を用いて説明したが、本発明の噴霧装置は、これまで説明した実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない限り、幾多の変形が可能であることは言うまでもない。

【符号の説明】

【0039】

１ 噴霧装置
２ フレーム
３ 霧化容器
３ａ 容器本体
３ｂ 蓋
３ｃ 排出口
３ｄ 導入口
３ｅ 整流板
４ タンク（給水タンク）
５ 超音波霧化ユニット
６ ホース
７ 送風機
８ ポンプ
９、１０ 給水ホース
１１ パイプ
１２ 電源ボックス
１３ キャスター
１４ パイプ部材
１５ 水位スイッチ
１６ ダクト
１７ ノズル
１８ 風量調節ダンパ
２０ 噴霧装置
２１ ダクトホース
２２ 風量調節ダンパ
２３ サイレンサー

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】