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技術 乾燥機

出願人 三菱電機株式会社
発明者 秋吉雅夫山田彰二亀石圭司中村淳
出願日 2002年9月19日 (17年1ヶ月経過) 出願番号 2002-273066
公開日 2004年4月8日 (15年6ヶ月経過) 公開番号 2004-105511
状態 特許登録済
技術分野 トイレットペーパー・同用具 整流装置 固体の乾燥
主要キーワード 線材状 放出音 層流空気流 層流境界層 付加要素 騒音抑制効果 高速高圧 吹出速度
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2004年4月8日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (8)

課題

ノズル部の構成を特に複雑化したり、新たなエネルギーロスを生じたり、また、風切り音を発生させたりすることなく騒音を抑制することのできる乾燥機を提供する。

解決手段

送風ファンと、送風ファンの駆動源と、送風ファンに連結され送風ファンにより生成される空気流噴出させるノズルを備えた乾燥機において、ノズルの先端部に空気流との接触面にて平滑面を有した多孔質体にて構成される騒音抑制手段とを備えることにより、層流空気流(主流)がノズル外部の静止状態との空気層との間に形成するせん断流を抑制することにより、噴流騒音、渦放出音渦流騒音)を低減させる。

概要

背景

洗浄後の濡れた手を乾燥させる、いわゆるハンドドライヤーは、送風ファンにより空気流を生成した後、吹出し口から空気流を吹出し、吹出された空気流により濡れた手から水分を除去するものである。ハンドドライヤーは、いわゆるペーパータオルレンタルタオルと比べ、ランニングコストが安い上、非接触で使用できる衛生性や省メンテナンス性などの特長と、ごみ削減運動森林資源保護などの高まりからデパートオフィスホテルなどを中心に利用範囲が拡大しつつある。殊に、近年、従来の温風乾燥を利用したハンドドライヤーに代わり、高速空気流による水分除去により乾燥時間の短縮を可能としたハンドドライヤーが開発されたことから急激な普及が図られつつある。

概要

ノズル部の構成を特に複雑化したり、新たなエネルギーロスを生じたり、また、風切り音を発生させたりすることなく騒音を抑制することのできる乾燥機を提供する。、送風ファンと、送風ファンの駆動源と、送風ファンに連結され送風ファンにより生成される空気流を噴出させるノズルを備えた乾燥機において、ノズルの先端部に空気流との接触面にて平滑面を有した多孔質体にて構成される騒音抑制手段とを備えることにより、層流空気流(主流)がノズル外部の静止状態との空気層との間に形成するせん断流を抑制することにより、噴流騒音、渦放出音渦流騒音)を低減させる。   

目的

本発明はかかる課題を解決することを目的とし、ノズル部の構成を特に複雑化したり、新たなエネルギーロスを生じたり、また、風切り音を発生させたりすることなく騒音を抑制することのできる乾燥機を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
8件

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請求項1

送風ファンと、この送風ファンの駆動源と、前記送風ファンに連結され前記送風ファンにより生成される空気流噴出させるノズルと、このノズルの先端部に前記空気流との接触面が多孔質体にて構成される騒音抑制手段とを備えてなる乾燥機

請求項2

前記多孔質体を構成する空孔の径が0.3mm以下である請求項1に記載の乾燥機。

請求項3

前記多孔質体が粒子状有機物焼結体にて構成されてなる請求項1または2に記載の乾燥機。

請求項4

前記有機物がポリプロピレンポリエチレンポリスチレン若しくはABS樹脂又はこれらの混合物にて構成されてなる請求項3に記載の乾燥機。

請求項5

前記騒音抑制手段が、前記ノズルと一体にて形成されてなる請求項1から4のいずれかに記載の乾燥機。

請求項6

前記ノズルから放出される空気流の最大速さが20m/sから150m/sである請求項1から5のいずれかに記載の乾燥機。

請求項7

前記多孔質体が、先端部の外周縁にて不規則凹凸を有してなる請求項1から6のいずれかに記載の乾燥機。

請求項8

前記ノズルが、箱体の正面及び側面に開口し、手を収納できる広さを有する手挿入部に、高速空気流を噴出させるよう、前記手挿入部の互いに対向した2面にそれぞれ配置されてなる請求項1から7のいずれかに記載の乾燥機。

技術分野

0001

本発明は、乾燥機に関し、ことに、ノズルから噴き出される高圧空気流により洗浄後の濡れた手を乾燥させる乾燥機に関するものである。

0002

洗浄後の濡れた手を乾燥させる、いわゆるハンドドライヤーは、送風ファンにより空気流を生成した後、吹出し口から空気流を吹出し、吹出された空気流により濡れた手から水分を除去するものである。ハンドドライヤーは、いわゆるペーパータオルレンタルタオルと比べ、ランニングコストが安い上、非接触で使用できる衛生性や省メンテナンス性などの特長と、ごみ削減運動森林資源保護などの高まりからデパートオフィスホテルなどを中心に利用範囲が拡大しつつある。殊に、近年、従来の温風乾燥を利用したハンドドライヤーに代わり、高速空気流による水分除去により乾燥時間の短縮を可能としたハンドドライヤーが開発されたことから急激な普及が図られつつある。

背景技術

0003

ハンドドライヤーは、通常、ファンにより生成される空気流を吹出し口から噴出させるものであるが、近年の空気流の高速化に伴い、ノズルから吹き出される空気流が生成する騒音レベルの増大が避けられず、この騒音抑制が普及のための大きなポイントとなってきている。ノズルから吹き出される空気流が生成する騒音の抑制については、様々な提案がなされている。図7は、特開平5−26762号公報に開示された従来の低騒音風洞用ノズルである。従来の低騒音風洞用ノズル11は、ノズル吹出し口近傍の直ダクト13に境界層制御機構17を設け、ノズル内面を流れる空気流の層流境界層乱流境界層に変え、ノズル先端部5から吹き出される空気流によりノズル外部の静止状態空気層との間に形成されるせん断流の強さを弱め、このせん断流の強さに比例する噴流騒音や渦放出音渦流騒音)を抑制し、騒音レベルを低減させるものである。この境界層制御機構17の具体例としては、ノズル11の直ダクト13の外側に設けられた、超音波照射する機構、若しくは、熱エネルギーを加える機構、または、ノズル吹出し口先端近傍の内面に設けられた、空気の流れ方向と平行な状の表面粗さが大きい部分、若しくは、風切り音が発生しない程度の複数本の細い線材状突起物、等が開示されている。

0004

従来の低騒音風洞用ノズルは、外部から超音波振動や熱エネルギーを与えたり、ノズル内部に溝や線状突起物を設けることにより、ノズル内面を流れる層流境界層を乱流境界層に変えるものである。しかしながら、外部から数10m/sを越える流速を有する空気流の層流境界層を乱流境界層に変えることができるエネルギーを与えるには境界層制御機構が大きくなり、また、エネルギー消費量が大きくなるという問題があった。さらに、数10m/sを越える流速を有する空気流の層流境界層を乱流境界層に変えるためにノズル内部に溝や線状突起物を設けると、かえってこれら境界層制御機構が風切り音の発生源になるため、十分な騒音抑制の効果が得られないという問題があった。

発明が解決しようとする課題

0005

本発明はかかる課題を解決することを目的とし、ノズル部の構成を特に複雑化したり、新たなエネルギーロスを生じたり、また、風切り音を発生させたりすることなく騒音を抑制することのできる乾燥機を提供するものである。

0006

この発明にかかる乾燥機は、送風ファンと、送風ファンの駆動源と、送風ファンに連結され送風ファンにより生成される空気流を噴出させるノズルと、ノズルの先端部に空気流との接触面が多孔質体にて構成される騒音抑制手段とを備えたものである。

0007

また、多孔質体を構成する空孔の径が0.3mm以下であってもよく、多孔質体を粒子状有機物焼結体にて構成してもよい。さらに、かかる有機物はポリプロピレンポリエチレンポリスチレン若しくはABS樹脂又はこれらの混合物にて構成してもよい。

0008

また、騒音抑制手段を、ノズルと一体にて形成してもよい。

0009

また、ノズルから放出される空気流の最大速さは20m/sから150m/sであってもよい。

0010

また、多孔質体が、先端部の外周縁にて不規則凹凸を有していてもよい。

課題を解決するための手段

0011

また、ノズルが、箱体の正面及び側面に開口し、手を収納できる広さを有する手挿入部に、高速空気流を噴出させるよう、手挿入部の互いに対向した2面にそれぞれ配置することもできる。

0012

以下、本発明をより詳細に説明するために、添付の図面に基づいてこれを説明する。
実施の形態1
図1は、本発明にかかる乾燥機の外観を示す斜視図で、かかる乾燥機20は手挿入部21の入口に相対配置された2つの吹出ノズル38(上吹出ノズル)、39(下吹出ノズル)から、送風ファンにより生成された空気流が、20〜150m/s程度の吹出速度を有した高速空気流として噴出されることにより、濡れた手から水分を飛散除去するものであり、2つの吹出ノズル38(上吹出ノズル)、39(下吹出ノズル)の先端部に騒音抑制手段104が設けられている。

0013

図2は、本発明にかかる乾燥機の構成の一例を示す断面図である。図に従い、かかる乾燥機の動作に付き説明する。まずはじめ、装置下部に配置された吸引口27から、フィルタ34を介して外部の空気が装置内に取り込まれる。取り込まれた空気は、ダクト29を通り、送風ファンと送風ファンの駆動源により構成される高圧空気流発生装置23へと導かれ、高圧空気流となってダクト36、37へと放出される。ダクト36、37を通過した高圧空気流は、吹出口が小さく絞られた2つの吹出ノズル38(上吹出ノズル)、39(下吹出ノズル)に導かれ、高速高圧の空気流となり手挿入部21に噴出される。そして、この高速高圧の空気流が濡れた手に吹き付けられることにより水分が除去され、濡れた手が乾燥することになる。

0014

この時、上吹出ノズル38と下吹出ノズル39から噴出される空気流は高速高圧であるため、手挿入部に存在する静止状態の空気との間にせん断流を生成することにより騒音を発生するが、上述の通り、上吹出ノズル38と下吹出ノズル39の先端部には騒音抑制手段104が設けられており騒音発生は抑制される。なお、濡れた手より除去された水分は排水口25よりドレンホース42を通り、ドレンタンク41に蓄えられ、適宜廃棄されることになる。また、高圧空気流発生装置23の下部には吸音パッド31が設置され、高圧空気流発生装置23が発生させる騒音を吸収している。

0015

図3は本発明にかかる乾燥機のノズル部の構成を説明する図で、101はノズル、102は吹出口、103はノズル先端、104は騒音抑制手段を示している。本発明の乾燥機においては、スリット状のノズル101の先端部103に厚さ1mm、幅2mmの多孔質体にて構成された騒音抑制手段104を設けている。なお、騒音抑制手段104の表面とノズル101の壁面との境界はほとんど段差が無く、平滑となるように構成されている。また、ノズル101は、ノズル101の入口で剥離が発生し、騒音源とならないようにノズル101の内側(装置側)から外側(ノズル先端部側)にかけて、流速が徐々に大きくなるような絞り形状を有している。

0016

図4は、かかる騒音抑制手段104の断面図である。騒音抑制手段104は、例えば、径0.05mm〜0.1mmのポリプロピレンの粒子焼結し、径0.05mm以下の空隙を多数有したもので、表面だけが平らになるようにその焼結において、初期段階で温度を高く設定し、その後温度を下げて全体を焼結させたものである。焼結後の測定結果より、空隙率が30〜40%であることが判明している。

0017

図5は、騒音抑制手段104の空隙径とノズル101の入口と騒音レベルとの関係を示す図である。騒音抑制手段104の空隙径は上述のポリプロピレンの粒子の大きさを調合することにより調整した。得られた空隙径(平均)は、各々0.05mm、0.07mm、0.1mm、0.2mm、0.3mmであり、空隙率は、各場合とも30〜40%程度であった。各データと空隙径の対応関係は図右側に示した通りである。図より、孔径を0.1mm〜0.3mmとした場合(白抜き△◇□のデータ)、通常のABS樹脂面の場合(Normal)と比べると騒音レベルは3〜7dB小さくなることが分かる。この時、その孔径の範囲では、孔径の大きさによる影響はほとんど認められなかった。また、孔径を0.1mmより小さくすると(黒塗り◆▲のデータ)、通常のABS面の場合(Normal)と比べると6〜10dB小さくなり、0.1mm〜0.03mmの場合より更に騒音レベルが小さくなり、さらに大きな騒音抑制効果が得られることが判明した。

0018

なお、騒音抑制手段104を構成する多孔質体は、耐食性防水性撥水性を備えた材料であれば特に制限されず、上述のポリプロピレンの他、ポリエチレン、ポリスチレン若しくはABS樹脂又はこれらの混合物のような有機物にて構成することができ、さらに騒音抑制手段104を構成する多孔質体を上述の有機物に代えて、鋳物のような金属やセラミックスのような無機物にても構成することができ、作製された多孔質体の空隙率、空孔径が上記と同様であれば、ほぼ同様の効果が得られることはいうまでもない。

0019

また、上記実施の形態においては、2つのノズルが対向配置された、両側吹き出し型の乾燥機について説明したが、本発明は、かかる両側吹き出し型の乾燥機に限定されることなく、ノズルが1つの片側吹き出し型の乾燥機に用いても同様の効果が得られることはいうまでもない。

0020

かかる騒音抑制効果が得られる理由は以下のように考えられている。
図6は、本発明にかかる乾燥機のノズル先端部を模式的に描いたもので、200はノズル、201は多孔質体、実線で表された202はノズルを流れる層流空気流(主流)、点線で表された203cはノズル表面を流れ、多孔質体を通過してノズル外部に放出される空気流、204はノズル外部の静止状態の空気層、205は層流空気流202と空気流203cの速度差により発生する弱いせん断流、206は空気流203cと静止状態の空気層204との空気流の速度差により発生する弱いせん断流を表している。
また、図中、矢印は、各空気流の流れの方向を示している。

0021

すなわち、ノズル200の先端に表面が平らな多孔質体201を設けたことにより、境界層を流れる空気流のごく一部(203a)が、ノズル先端部において多孔質体の孔内に流入する(203b)。また、多孔質体201がノズル200の先端部に設けられたことから、ノズル200の外部と接する面(端面)の一部も多孔質体201にて構成されることになるが、ノズル200の内面の孔とノズル200の端部の孔の一部は空間的に繋がった構造を有している。そのため、多孔質体201の孔内に流入した空気流の一部203bは、多孔質体201を通過し、ノズル200の端面より、外部放出されることになる(203c)。

0022

この多孔質体201を通過して外部放出される空気流203cは、ノズル200から放出される噴流空気流(主流)202の速度の数分の1から十分の1程度の速度を有するものであり、ノズル200から放出される空気流に起因した騒音の低減に寄与する。すなわち、通常は、層流空気流202がノズル200の端部から外部放出されると、ノズル200の外部の静止状態の空気層204と層流空気流202との間で強いせん断流が生じ、この強いせん断流のせん断作用により引き起こされる空気層の不安定性に起因して大きな噴流騒音が発生するとともに、この強いせん断流にて渦が生成されることに伴い渦放出騒音(渦流騒音)が発生する。しかしながら、層流空気流202と静止状態の空気層204の間に中間的な流速の空気流203cが存在すると、層流空気流202と静止状態の空気層204間に生じるような大きな空気流の速度差が生じることがなく、層流空気流202と中間的な流速の空気流203cとの間、あるいは、中間的な流速の空気流203cと静止状態の空気層204との間に生じるせん断力が弱くなり、各々の間にて発生するせん断流の強さ(流速の変化率)も抑制されることになる。その結果、せん断流の強さに比例して発生する噴流騒音や、渦流騒音が低減されることになる。

0023

なお、上述の実験にて得られた、多孔質体の空隙径が小さいほど、大きな騒音抑制の効果が得られることについては、以下のように推定される。すなわち、多孔質体の空隙率が同じであれば、空隙径が小さいほど、多孔質体を通過してノズル外部に放出される中間的な速さを有する空気流の各々の束が細くなり、また放出される空気流の束の数が多くなるため、層流空気流と静止状態の空気層との間をこの空気流の束が隙間なく埋めることができるために強いせん断流の発生が効果的に抑制されること、及び、以下に述べる、多孔質体先端の周縁部における無秩序な凹凸の存在に起因する渦の位相変調により騒音が抑制されること、の相乗効果によるものではないかと思われる。

0024

すなわち、騒音抑制手段は多孔質体であるためノズル先端の内周全体に亙って、周縁部が無秩序な凹凸を有した構造となっている。そのため、せん断流の発生に伴いノズル先端から放出される各々の渦は、ノズル先端の周縁部に存在する無秩序な凹凸により外部放出のタイミングがずれ、渦放出の位相が揃うことがないため、渦を形成する波は増幅されず、その結果、渦放出音(渦流騒音)が抑制されることになる。

発明を実施するための最良の形態

0025

なお、この時、ノズルの内面には風切り音を発生させる障害物が存在しないため、上述の騒音低減効果が効果的に発現する。また、多孔質体の孔内に流入した空気流のごく一部は多孔質体の孔内から流出し、ノズル内面を流れる空気流に合流するが、騒音抑制手段を構成する多孔質体の空孔径は〜0.3mm程度であり、多孔質体の孔内から流出しノズル内面を流れる空気流と合流する空気流によってノズル内面を流れる空気流の流れが乱されることもほとんどなく、多孔質体の孔内から流出しノズル内面を流れる空気流と合流する空気流によって騒音が増大することもない。

0026

以上、本発明にかかる乾燥機によれば、送風ファンと、送風ファンの駆動源と、送風ファンに連結され送風ファンにより生成される空気流を噴出させるノズルと、ノズルの先端部に空気流との接触面が多孔質体にて構成される騒音抑制手段とを備えているため、ノズル部の構成を複雑化したり、新たなエネルギーロスを生じたり、また、風切り音を発生させたりすることなく騒音を抑制することのできる乾燥機が実現される。

0027

なお、多孔質体を構成する空孔の径が0.3mm以下である場合には、騒音抑制効果が顕著であり好適である。また、多孔質体が粒子状の有機物の焼結体にて構成された場合には、製造が容易で、低コストにて騒音抑制効果が得られ好適である。さらに、有機物がポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン若しくはABS樹脂又はこれらの混合物にて構成された場合には、市販の安価な材料を使用することができ好適である。

0028

また、騒音抑制手段が、ノズルと一体にて形成された場合には、ノズル部の構成がさらに簡略化され、好適である。さらに、ノズルから放出される空気流の最大速さが20m/sから150m/sである場合には、騒音抑制効果が顕著であり、好適である。

発明の効果

0029

また、多孔質体が、先端部の外周縁にて不規則な凹凸を有した場合には、層流空気流がノズル端部から放出される際に発生させる渦流空気流を構成する渦の位相を変調することにより、渦流騒音をも抑制することができ、好適である。

図面の簡単な説明

0030

かかる乾燥機が、ノズルが、箱体の正面及び側面に開口し、手を収納できる広さを有する手挿入部に、高速空気流を噴出させるよう、手挿入部の互いに対向した2面にそれぞれ配置された場合には、濡れた手を高速に乾燥させることができる乾燥機において、ノズル部の構成を複雑化したり、新たなエネルギーロスを生じたり、また、風切り音を発生させたりすることなく騒音抑制が達成され、好適である。

図1
本発明にかかる乾燥機の外観を示す斜視図である。
図2
本発明にかかる乾燥機を説明する断面図である。
図3
本発明にかかる乾燥機のノズル部を説明する斜視図である。
図4
本発明にかかる乾燥機のノズル部の断面図である。
図5
本発明にかかる乾燥機のノズル部の空孔径と騒音レベルの関係を説明する断面図である。
図6
本発明にかかる乾燥機のノズル部の効果を説明する図である。
図7
従来の低騒音風洞用ノズルを説明する断面図である。
【符号の説明】
5 ノズル先端部、11 ノズル、13 直ダクト、17 境界層制御機構、
20 乾燥機、21 手挿入部、22 箱体、23 高圧空気流発生装置、
24 フレーム、25 排水口、26 吸込口、27 吸込口、
28 吸気ボックス、29 ダクト、30 チャンバ、31 吸音パッド、
32 樹脂枠、33 濾過材、34 フィルタ、35 芳香付加要素
36 上エアーダクト、37 下エアーダクト、38 上吹出ノズル、
39 下吹出ノズル、40 回路ボックス、41 ドレンタンク、
42 ドレンホース、101 ノズル、102 吹出口、103 ノズル先端、
104 騒音抑制手段、200 ノズル、201 多孔質体、
202 層流空気流、203 ノズル表面を流れる空気流、
204 ノズル外部の静止状態の空気層、205せん断流、206 せん断流。

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