CN103781555A

CN103781555A - 静电雾化装置

Info

Publication number: CN103781555A
Application number: CN201280043149.7A
Authority: CN
Inventors: 小村泰浩; 浅野幸康; 须田洋; 大江纯平; 町昌治; 住元彩香
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2011-09-30
Filing date: 2012-09-10
Publication date: 2014-05-07
Also published as: JP2013075265A; EP2762236A1; EP2762236A4; US20140209710A1; WO2013047168A1

Abstract

本发明所涉及的静电雾化装置具备：电极(放电电极(1)和对置电极(2))，其用于对液体(10)施以电场；以及电压施加单元(4)，其对上述电极(放电电极(1)和对置电极(2))施加驱动电压以对上述液体(10)施以电场来使其静电雾化。上述驱动电压是以规定频率振动的电压。作为上述驱动电压的振动的基准的基准值为负。

Description

静电雾化装置

技术领域

本发明涉及一种产生带电微粒子水的静电雾化装置。

背景技术

文献1(日本公开特许公报第2006-272092号)中公开了一种静电雾化装置。该静电雾化装置具备雾化电极、与雾化电极对置的对置电极以及将液体输送到雾化电极的前端的输送供给体，通过在雾化电极的前端与对置电极之间施加电压来使输送到雾化电极的前端的液体静电雾化以生成带电微粒子水。

另外，在文献1所示的静电雾化装置中，为了产生大量的带电微粒子水，想到了增大在雾化电极的前端与对置电极之间施加的电压以对液体施以大的能量，但是在这种情况下，担心会发生电弧放电。当这样转变为电弧放电时，能量被白白消耗，结果是无法大量产生带电微粒子水，另外，还担心无法进行放电控制或者发生响声。

发明内容

本发明是鉴于上述情况而完成的，其课题在于提供一种能够在抑制电弧放电发生的同时增加带电微粒子水的量的静电雾化装置。

本发明所涉及的第1方式的静电雾化装置具备：电极部，其用于对液体施以电场；以及电压施加单元，其对上述电极部施加驱动电压以对上述液体施以电场来使其静电雾化。上述驱动电压是以规定频率振动的电压。作为上述驱动电压的振动的基准的基准值为负。

在本发明所涉及的第2方式的静电雾化装置中，是在第1方式中，上述基准值是上述驱动电压的振动的中心值或者上述驱动电压的一周期的平均值。

在本发明所涉及的第3方式的静电雾化装置中，是在第1或第2方式中，上述驱动电压的最大值为0以上。

在本发明所涉及的第4方式的静电雾化装置中，是在第1或第2方式中，上述驱动电压是交流电压。

在本发明所涉及的第5方式的静电雾化装置中，是在第1或第2方式中，上述驱动电压的最大值为负。

在本发明所涉及的第6方式的静电雾化装置中，是在第1～第5方式的任一方式中，上述驱动电压的最大值大于放电开始电压，该放电开始电压是开始上述液体的静电雾化的负的电压。

在本发明所涉及的第7方式的静电雾化装置中，是在第1～第6方式的任一方式中，上述电极部具备保持上述液体的放电电极。上述电压施加单元构成为对上述放电电极施加上述驱动电压。

在本发明所涉及的第8方式的静电雾化装置中，是在第7方式中，上述电极部具备与上述放电电极对置配置的对置电极。上述对置电极具有使由于上述液体的静电雾化而产生的雾通过的开口。上述驱动电压是以上述对置电极的电位为基准的电压。

在本发明所涉及的第9方式的静电雾化装置中，是在第1～第6方式的任一方式中，上述电极部具备：放电电极，其保持上述液体；以及对置电极，其与上述放电电极对置配置。上述对置电极具有使由于上述液体的静电雾化而产生的雾通过的开口。上述电压施加单元构成为对上述对置电极施加上述驱动电压。上述驱动电压是以上述放电电极的电位为基准的电压。

在本发明所涉及的第10方式的静电雾化装置中，是在第1～第9方式的任一方式中，上述规定频率是高频。

在本发明所涉及的第11方式的静电雾化装置中，是在第10方式中，上述规定频率为50kHz～250kHz。

在本发明所涉及的第12方式的静电雾化装置中，是在第1～第11方式的任一方式中，上述电压施加单元使用了压电元件。

在本发明所涉及的第13方式的静电雾化装置中，是在第1～第12方式的任一方式中，还具备对上述放电电极供给上述液体的液供给单元。

附图说明

图1是本发明的一个实施方式的静电雾化装置的概要图。

图2是表示在上述静电雾化装置中由电压施加单元对放电电极施加的驱动电压的图表。

图3是表示第一变形例的上述驱动电压的图表。

图4是表示第二变形例的上述驱动电压的图表。

图5是表示第二变形例的上述驱动电压与放电开始电压之间的关系的图表。

图6是表示第二变形例的上述驱动电压与放电开始电压之间的关系的图表。

图7是表示上述静电雾化装置的帕尔帖单元的截面图。

图8是表示在上述静电雾化装置的比较例中由电压施加单元对放电电极施加的驱动电压的图表。

具体实施方式

图1表示本发明的一个实施方式的静电雾化装置。图1所示的本实施方式的静电雾化装置具备用于对液体10施以电场的电极部。电极部具备放电电极1以及与放电电极1对置的对置电极2。另外，静电雾化装置具备：由帕尔帖单元(Peltier Unit)7构成的液供给单元，其对放电电极1供给液体10；以及电压施加单元4，其对供给到放电电极1的液体施加电压以使其发生静电雾化。

放电电极1被用于保持液体10。例如，放电电极1通过导电性材料形成为棒状。放电电极1的前端部被用作用于使液体10静电雾化的雾化部。即，放电电极1形成为棒状而其前端部成为雾化部。

对置电极2通过导电性材料形成为板状。对置电极2具有使由于液体10的静电雾化而产生的雾通过的开口21。对置电极2与放电电极1对置配置。在本实施方式中，对置电极2接地。因而，对置电极2的电位为0V。即，对置电极2形成为圆环状，设置于与放电电极1的前端对置的位置并接地。

构成液供给单元的帕尔帖单元7中设置有构成冷却部的绝缘板5和构成散热部的散热片6。

如图7所示，帕尔帖单元7由一对帕尔帖电路板8以及被两个帕尔帖电路板8所夹持的BiTe系的热电元件9构成。

各帕尔帖电路板8是在由热传导性高的氧化铝或氮化铝形成的绝缘板的单面侧形成电路而得到的，两个帕尔帖电路板8以电路彼此相对的方式对置。

在两个帕尔帖电路板8之间大量地排列设置热电元件9，邻接的热电元件9之间通过两侧的帕尔帖电路板8所具有的电路电连接。

一方的帕尔帖电路板8的外侧连接有绝缘板5，另一方的帕尔帖电路板8的外侧连接有散热片6。

如图1所示，在绝缘板5的与帕尔帖单元7相反侧的面上竖立设置有放电电极1，该放电电极1通过绝缘板5与上述一方的帕尔帖电路板8热连接。

当经由未图示的帕尔帖输入引线对帕尔帖单元7的热电元件9通电时，热从设置了绝缘板5的一方的帕尔帖电路板8侧向设置了散热片6的另一方的帕尔帖电路板8侧移动，由此对绝缘板5进行冷却。然后，通过像这样对绝缘板5进行冷却来对放电电极1进行冷却，由此空气中的水蒸气在放电电极1的前端部凝结而水(凝结水)附着于放电电极1。这样，对放电电极1供给液体10。

电压施加单元4例如由使用了压电元件的振荡电路等构成。电压施加单元4连接于放电电极1。由电压施加单元4对放电电极1施加的电压(驱动电压)是在频率为50kHz～250kHz的范围内设定的高频的电压，如图2所示那样中心值为负。

这样，电压施加单元4构成为对电极部施加驱动电压以对液体10施以电场来使其静电雾化。

如图2所示，在本实施方式中，驱动电压是以规定频率振动的电压。作为驱动电压的振动的基准的基准值为负。

驱动电压的波形是正弦波。驱动电压的规定频率是高频，例如为50kHz～250kHz。基准值是成为驱动电压的振动的基准的值(电压)，在本实施方式中为驱动电压的振动的中心值(-5kV)。驱动电压的振幅为5kV。因而，驱动电压的最大值为0kV，驱动电压的最小值为-10kV。因此，驱动电压的最大值为0[kV]以上。

在本实施方式中，对置电极2接地。因而，电压施加单元4对放电电极1施以电位(负的电位)以使放电电极1与对置电极2之间产生驱动电压。

另外，驱动电压的基准值例如也可以为驱动电压的一周期的平均值。另外，施加电压(驱动电压)只要是高频即可，其波形并不限定于正弦波。例如，驱动电压的波形也可以是锯齿波、矩形波、三角波等。

为了使用本实施方式的静电雾化装置来产生静电雾化，首先，驱动帕尔帖单元7来如前所述那样对放电电极1的前端部供给凝结水(液体10)。另外，由电压施加单元4对放电电极1施加上述高频的电压(驱动电压)。

这样，由于在放电电极1与对置电极2之间施加的高频的电压(驱动电压)，库伦力作用于放电电极1的前端部处保持的水(液体10)与对置电极2之间，水的液面局部形成锥状隆起(泰勒锥(Taylor cone))。

在该泰勒锥的前端处电荷集中而该部分的电场强度变大，从而该部分处产生的库伦力变大，使泰勒锥进一步生长。

然后，当像这样泰勒锥生长而电荷集中于泰勒锥的前端时，泰勒锥的前端部分的水(液体10)承受大能量(已成为高密度的电荷的推斥力)，超过表面张力而反复分裂、飞散。

由此产生带负电的纳米大小的带电微粒子水。

这样生成的带电微粒子水是纳米大小的雾，非常小，因此长时间地浮游而且扩散性高。

另外，该带电微粒子水中具有羟基自由基、过氧化物等活性种，因此能够将臭的成分或变应原物质高效地分解、去活性化，或者对病毒或细菌进行抑制或除菌。

如以上所叙述的那样，本实施方式的静电雾化装置具备放电电极1、对该放电电极1供给液体10的液供给单元(帕尔帖单元7)、以及对供给到放电电极1的液体10施加电压来使其发生静电雾化的电压施加单元4，该静电雾化装置的电压施加单元4对液体10施加高频且中心值为负的电压。

换言之，本实施方式的静电雾化装置具备用于对液体10施以电场的电极部、以及对电极部施加驱动电压以对液体10施以电场来使其静电雾化的电压施加单元4。驱动电压是以规定频率振动的电压。作为驱动电压的振动的基准的基准值为负。

特别是，在本实施方式的静电雾化装置中，基准值是驱动电压的振动的中心值。

特别是，在本实施方式的静电雾化装置中，驱动电压的最大值为0以上。

特别是，在本实施方式的静电雾化装置中，电极部具备保持液体10的放电电极1。电压施加单元4构成为对放电电极1施加驱动电压。

特别是，在本实施方式的静电雾化装置中，规定频率(驱动电压的规定频率)是高频。

特别是，在本实施方式的静电雾化装置中，还具备对放电电极1供给液体10的液供给单元(在本实施方式中是帕尔帖单元7)。

在此，在本实施方式中，在要产生上述静电雾化时，电压施加单元4对放电电极1施加上述高频且基准值(在本实施方式中为中心值)为负的电压，因此能够抑制电弧放电的发生。

即，当对放电电极1施加的电压(驱动电压)如图2所示那样高频且正向的最大值为0V时，施加电压(驱动电压)的绝对值会暂时低于放电开始电压(开始液体10的静电雾化的负的电压)Vd的绝对值。因此，静电雾化会被暂时中止。其结果，防止持续发生电弧放电。

另外，像这样难以发生电弧放电，因此能够将能量用于带电微粒子水的生成，能够增加所生成的带电微粒子水的量。

此外，当由电压施加单元4对放电电极1施加的高频的电压(驱动电压)是如图8那样基准值(在本实施方式中为中心值)为0V的电压时，难以形成前述的泰勒锥。因此，为了增加所生成的带电微粒子水的量，优选的是上述高频的施加电压(驱动电压)的基准值(在本实施方式中为中心值)为负。

如以上所叙述的那样，根据本实施方式的静电雾化装置，能够在抑制电弧放电的发生的同时增加所生成的带电微粒子水的量。

驱动电压并不限定于图2所示的例子(基本例)。例如，在本实施方式的静电雾化装置的第一变形例中，电压施加单元4也可以构成为生成图3所示的驱动电压。

第一变形例的驱动电压主要是基准值与基本例的驱动电压(参照图2)不同。即，第一变形例的驱动电压的基准值(中心值)为-2kV。因而，第一变形例的驱动电压的最大值为3kV，最小值为-7kV。因此，第一变形例的驱动电压的最大值为正。换言之，驱动电压是交流电压。

这样，第一变形例的施加电压(驱动电压)是如图3所示那样正负反复交换的交流电压。即，在本实施方式的静电雾化装置中，由电压施加单元4对液体10施加的电压为交流。

在这种情况下，利用施加电压时产生的电场的静电力来捕捉放电电极1附近的空气离子，因此能够生成包含大量活性种的带电微粒子水。

当像这样对放电电极1施加的电压(驱动电压)如图3所示那样高频且正向的最大值为正(即交流电压)时，施加电压(驱动电压)的绝对值会暂时低于放电开始电压的绝对值，因此防止持续发生电弧放电。

另外，在本实施方式的静电雾化装置的第二变形例中，电压施加单元4也可以构成为生成图4所示的驱动电压。

第二变形例的驱动电压主要是基准值与基本例的驱动电压不同。即，第二变形例的驱动电压的基准值(中心值)为-10kV。因而，第二变形例的驱动电压的最大值为-5kV，最小值为-15kV。因此，第二变形例的驱动电压的最大值为负。

即，驱动电压也可以如图4那样被设定为正向的最大值为负。

这样，在对放电电极1施加的电压(放电电压)如图4所示那样始终为负的情况下也能够抑制放电转变为电弧放电。

例如，在如图5所示那样放电开始电压Vd处于施加电压(驱动电压)的最大值与最小值之间的情况下，与上述图2、图3所示的例子同样地，施加电压(驱动电压)的绝对值会暂时低于放电开始电压Vd的绝对值。因此，静电雾化会被暂时中止。其结果，防止持续发生电弧放电。

即，优选的是，驱动电压的最大值大于放电开始电压Vd，该放电开始电压Vd是液体10开始静电雾化的负的电压。

另外，即使如图6那样施加电压(驱动电压)的绝对值大于放电开始电压Vd的绝对值，也由于以下的理由而难以持续发生电弧放电。

即，当施加电压为直流电压时，电极间距最小处即为最小，因此仅在这1点进行放电。但是，当施加电压为高频的电压时，不仅要考虑电极间的电阻值还要考虑电容器容量等，在电极间距稍微不同的情况下阻抗(电阻)不会出现不同而在大量的点产生放电。因此，当施加电压为高频的电压时，难以转变为电弧放电。

另外，在本实施方式的静电雾化装置中，由电压施加单元3对液体10施加的电压的频率为50kHz～250kHz。即，规定频率为50kHz～250kHz。

因此，能够在抑制电压施加单元3的成本和尺寸的状态下生成大量的酸性成分。

另外，在本实施方式的静电雾化装置中，电压施加单元4使用了压电元件。

因此，能够抑制电压施加单元4的成本和尺寸。

另外，本实施方式的静电雾化装置具备与放电电极1对置的对置电极2。换言之，在本实施方式的静电雾化装置中，电极部具备与放电电极1对置配置的对置电极2。对置电极2具有使由于液体的静电雾化而产生的雾(带电微粒子水)通过的开口21。驱动电压是以对置电极2的电位(在本实施方式中为0V)为基准的电压。

因此，根据本实施方式的静电雾化装置，能够提高放电电极1与对置电极2之间产生的电场强度，能够增加带电微粒子水的量。

此外，本实施方式的对置电极2是为了提高与放电电极1之间的电场强度来大量产生带电微粒子水而设置的，能够省略。

另外，在本实施方式中，从电压施加单元4对放电电极1施加高频的电压，但是也可以对对置电极2施加电压以使与上述实施方式同样的高频的电压作用于供给到放电电极1的液体10。即，电压施加单元4只要对供给到放电电极1的液体10施加上述高频的电压即可。

更详细地说明，在本实施方式的静电雾化装置的另一例中，电极部具备保持液体的放电电极1以及与放电电极1对置配置的对置电极2。对置电极2具有使由于液体的静电雾化而产生的雾(带电微粒子水)通过的开口21。电压施加单元4构成为对对置电极2施加驱动电压。驱动电压是以放电电极1的电位为基准的电压。在该例子中，放电电极1例如接地，具有0V的电位。

另外，在上述实施方式中由电压施加单元4对放电电极1或对置电极2施加的电压的频率也可以为50kHz～250kHz的范围外的高频。

另外，液供给单元并不限定于帕尔帖单元7，也可以使用以下等的公知技术：利用毛细管等从由罐等构成的积水部向放电电极1供给水。另外，由液供给单元对放电电极1供给的液体10并不限定于水。

Claims

1.一种静电雾化装置，其特征在于，具备：

电极部，其用于对液体施以电场；以及

电压施加单元，其对上述电极部施加驱动电压以对上述液体施以电场来使其静电雾化，

其中，上述驱动电压是以规定频率振动的电压，

作为上述驱动电压的振动的基准的基准值为负。

2.根据权利要求1所述的静电雾化装置，其特征在于，

上述基准值是上述驱动电压的振动的中心值或者上述驱动电压的一周期的平均值。

3.根据权利要求1所述的静电雾化装置，其特征在于，

上述驱动电压的最大值为0以上。

4.根据权利要求3所述的静电雾化装置，其特征在于，

上述驱动电压是交流电压。

5.根据权利要求1所述的静电雾化装置，其特征在于，

上述驱动电压的最大值为负。

6.根据权利要求1所述的静电雾化装置，其特征在于，

上述驱动电压的最大值大于放电开始电压，该放电开始电压是开始上述液体的静电雾化的负的电压。

7.根据权利要求1所述的静电雾化装置，其特征在于，

上述电极部具备保持上述液体的放电电极，

上述电压施加单元构成为对上述放电电极施加上述驱动电压。

8.根据权利要求7所述的静电雾化装置，其特征在于，

上述电极部具备与上述放电电极对置配置的对置电极，

上述对置电极具有使由于上述液体的静电雾化而产生的雾通过的开口，

上述驱动电压是以上述对置电极的电位为基准的电压。

9.根据权利要求1所述的静电雾化装置，其特征在于，

上述电极部具备：

放电电极，其保持上述液体；以及

对置电极，其与上述放电电极对置配置，

上述电压施加单元构成为对上述对置电极施加上述驱动电压，

上述驱动电压是以上述放电电极的电位为基准的电压。

10.根据权利要求1所述的静电雾化装置，其特征在于，

上述规定频率是高频。

11.根据权利要求10所述的静电雾化装置，其特征在于，

上述规定频率为50kHz～250kHz。

12.根据权利要求1所述的静电雾化装置，其特征在于，

上述电压施加单元使用了压电元件。

13.根据权利要求1所述的静电雾化装置，其特征在于，

还具备对上述放电电极供给上述液体的液供给单元。