JP2006198502A

JP2006198502A - 静電霧化装置

Info

Publication number: JP2006198502A
Application number: JP2005012080A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Miyata; ▲隆▼弘宮田
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2005-01-19
Filing date: 2005-01-19
Publication date: 2006-08-03
Anticipated expiration: 2025-01-19
Also published as: JP4645204B2

Abstract

【課題】水を静電霧化してイオンミストを生成する際に発生するオゾンを分解することができる静電霧化装置を提供する。
【解決手段】水を保持すると共にこの水を静電霧化させる電極部１と、前記電極部１と対向するように設置された対向電極２と、電極部１と対向電極２との間に高電圧を印加する電圧印加部３とで構成され、電極部１にて水を静電霧化させてイオンミストを対向電極２の方へ飛散させる静電霧化装置において、水を静電霧化させる際に発するオゾンを分解するためのオゾン分解触媒４を電極部１より飛散方向側に配設した。
【選択図】図１

Description

本発明は、イオンミストを噴霧させる静電霧化装置に関するものである。

従来から静電霧化装置として、水溜部と、水溜部から水を吸い上げて保持すると共にこの水を静電霧化させる電極部と、電極部と対向するように設置された対向電極と、電極部と対向電極との間に高電圧を印加する電圧印加部とで構成され、電極部にて水を静電霧化させてイオンミストを生成する静電霧化装置が知られている（例えば特許文献１参照）。

この静電霧化装置では、電圧印加部により電極部と対向電極との間に高電圧を印加することで、電極部に保持されている水が高電圧により大きなエネルギーを受けて表面張力を超えて分裂を繰り返すレイリー分裂を起こして、反応性に富む活性種を持ったナノメータサイズのイオンミストが電極部から対向電極の方へと飛散する静電霧化がなされ、これによって室内空気、室内壁面等の付着物の脱臭を行うものである。

ところで上記のような静電霧化装置にあっては、ナノサイズのイオンミストが生成する際にオゾンが発生してしまうものである。一般的なオゾンの発生は、

で表される。但し、ｅは電子、Ｏ・は酸素ラジカル、Ｍ_１はＯ・又はＯ_２又はＯ_３を表す。

オゾンは、その濃度が高くなると人体に悪影響を及ぼすものであり、室内のオゾン濃度は環境基準値の０．０６ｐｐｍ以下に抑えるように定められているため、ファンによる希釈を行っている。しかし、ファンによる希釈は根本的な解決とはならず、長時間使用するとオゾン濃度が０．０２ｐｐｍ以上となって不快感を与えてしまう惧れがあるため、オゾンを分解してオゾン濃度を低減することが必要となっていた。
特許第３２６０１５０号公報

本発明は上記の従来の問題点に鑑みて発明したものであって、その目的とするところは、水を静電霧化してイオンミストを生成する際に発生するオゾンを分解することができる静電霧化装置を提供することを課題とするものである。

上記課題を解決するために請求項１に係る静電霧化装置にあっては、水を保持すると共にこの水を静電霧化させる電極部１と、前記電極部１と対向するように設置された対向電極２と、電極部１と対向電極２との間に高電圧を印加する電圧印加部３とで構成され、電極部１にて水を静電霧化させてイオンミストを対向電極２の方へ飛散させる静電霧化装置において、水を静電霧化させる際に発生するオゾンを分解するためのオゾン分解触媒４を電極部１より飛散方向側に配設して成ることを特徴とするものである。このような構成とすることで、水を静電霧化させる際に発生するオゾンをオゾン分解触媒４によって分解することが可能となる。

また、請求項２の発明は、請求項１の発明において、オゾン分解触媒４として疎水性の金属材料を設けて成ることを特徴とするものである。このような構成とすることで、オゾン分解触媒４の表面に静電霧化によって生成したイオンミストが吸着するのを抑え、室内空気、室内壁面等の付着物の脱臭に寄与する有効なイオンミストが減少するのを抑えることが可能となる。

また、請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、オゾン分解触媒４をハニカム形状又はパンチングメタル状又は金網状に形成するか、あるいはハニカム形状又はパンチングメタル状又は金網状の基材の表面にオゾン分解触媒４を添着して成ることを特徴とするものである。このような構成とすることで、オゾン分解触媒４の露出面積が大きくなって触媒機能が向上するものである。

また、請求項４の発明は、請求項１又は２の発明において、オゾン分解触媒４を対向電極２の表面に添着して成ることを特徴とするものである。このような構成とすることで、部品点数を増やすことなく静電霧化装置を構成することが可能となる。

本発明にあっては、水を静電霧化させてイオンミストを生成する際に発生するオゾンをオゾン分解触媒によって分解することが可能となり、室内で長時間にわたって静電霧化を行ってもオゾン濃度を低減することができるものである。

以下、本発明を添付図面に基いて説明する。まず、静電霧化装置の基本構成と動作について説明する。

静電霧化装置は、図１等に示すように、静電霧化する水Ｗを溜める水溜部Ｔと、水溜部Ｔの水Ｗを吸い上げて保持すると共に先端にて水Ｗを静電霧化させる電極部１と、電極部１と対向するように設置された対向電極２と、電極部１と対向電極２との間に高電圧を印加する電圧印加部３とで主体が構成される。

水溜部Ｔは、φ６０ｍｍ×６０ｍｍのタンクからなるものである。電極部１は、多孔質セラミック等の多孔質材や細孔を有する部材からなる先端が尖った棒状をしたもので、下端部より水溜部Ｔの水Ｗを吸い上げて毛細管現象により先端部に水Ｗを搬送すると共に、内部に水Ｗを保持するものである。電極部１は、水溜部Ｔの中央に一本配置してもよいし、水溜部Ｔの中央を中心とする同心円上に複数（例えば六本）等間隔に配置してもよい。なお、電極部１は本実施形態では内部に水Ｗを保持すると共に先端の尖った部分に搬送することができるようにしてあるが、電極部１をペルチエ素子等を利用した冷却装置によって冷却して空気中の水分を結露させて水を供給するようにしてもよい。対向電極２は、カーボンのような導電材を混入した合成樹脂やＳＵＳのような金属からなるもので、本実施形態では環状をしており、環状をした対向電極２の各部分が電極部１の先端の尖った部分から等しい距離となるよう対向した状態で配置される。

電極部１内に水Ｗが保持された状態で、電極部１と対向電極２との間に電圧印加部３によって高電圧（例えば６ｋＶ）を印加すると、電極部１の先端の尖った部分の水Ｗが高電圧により大きなエネルギーを受けて表面張力を超えて分裂を繰り返すというレイリー分裂を起こし、ナノメータサイズの粒子径のイオンミスト（例えば１０〜３０ｎｍ）を発生させる静電霧化がなされ、この時、同時に生成された反応性に富む活性種（ヒドロキシラジカル、スーパーオキサイド等の脱臭・除菌の源となる物質）が、分裂したイオンミストに含まれ飛散されるが、電極部１の先端の尖った部分と対向電極２との間には高電圧がかかっており、生成したイオンミストは電極部１の先端の尖った部分から対向電極２へと向かう電気力線に概ね沿った状態で飛散される。

このようにして生成されたイオンミストは、上記のように非常に反応性に富む活性種を含むため、室内空気、室内壁面等の付着物の脱臭を行うものである。

そして本発明では、上記のように水Ｗが静電霧化される際に発生するオゾンを分解するべく、オゾン分解触媒４を電極部１より飛散方向側（即ち対向電極２側）に配設するものである。

オゾン分解触媒４の材質としては、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、銀（Ａｇ）、ロジウム（Ｒｈ）、イリジウム（Ｉｒ）、オスミウム（Ｏｓ）等の貴金属や、鉄（Ｆｅ）、マンガン（Ｍｎ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、クロム（Ｃｒ）等の卑金属等が挙げられるが、特に限定されない。

オゾン分解触媒４によるオゾンの分解は、

や、

や、

で表される。但し、Ｍ_２はオゾン分解触媒４を表す。

オゾン分解触媒４の形状としては、図１に示すハニカム形状のオゾン分解触媒４ａや、図２に示すパンチングメタル状のオゾン分解触媒４ｂや、図３に示す金網状のオゾン分解触媒４ｃや、あるいは、図１乃至図３に示す形状をした基材の表面にオゾン分解触媒４を添着したものでもよい。基材の表面にオゾン分解触媒４を添着してハニカム形状とする場合の基材としては、コージライト等の耐熱性無機酸化物からなるモノリス担体基材やメタル担体基材に、アルミナ、シリカ、ジルコニア、チタニア、シリカ−アルミナ、ゼオライト等のうちの一種又は複数種からなる触媒担持層を担持したものが用いられる、この時、触媒担持層に疎水性材料を用いると、イオンミストの吸着による触媒劣化を防止することができる。

上記のような形状にオゾン分解触媒４を形成することで、オゾン分解触媒４の露出面積が大きくなって触媒機能が向上するものである。

また、オゾン分解触媒４を対向電極２の表面に添着してもよい。図４に示すように、環状の板状をした対向電極２の片面にオゾン分解触媒４を添着したり、あるいはその両面にオゾン分解触媒４を添着してもよく、これによりオゾン分解触媒４と対向電極２とを一部品として形成することができて、部品点数を増やすことなく静電霧化装置を構成することが可能となる。

また、上述したようなオゾン分解触媒４に用いる金属は疎水性を有するため、静電霧化により生成したイオンミストがオゾン分解触媒４の表面に吸着するのを抑えることができ、室内空気、室内壁面等の付着物の脱臭に寄与する有効なイオンミストが減少するのを抑えることができる。

以下に、図１に示すような静電霧化装置を用いて行った比較実験について説明する。なお電極部１は、水溜部Ｔの中央を中心とする同心円上に六本等間隔に配置してある。

比較実験は、（Ａ）オゾン分解触媒を用いないもの、（Ｂ）オゾン分解触媒４ａとしてφ７０ｍｍ×１０ｍｍＬ（２００セル／インチ）のハニカム形状のマンガン系触媒を用いたもの、（Ｃ）オゾン分解触媒４ａとして５３ｍｍ×５６ｍｍ×２８ｍｍＬ（３００セル／インチ）のＳＵＳからなるハニカム基材に白金を４ｇ／Ｌ担持したもの、の三通りについて行った。そして、それぞれの場合について、静電霧化装置の対向電極２から５ｍｍ下流側の位置におけるオゾン濃度を測定すると共に、生成されるイオンミストの粒径−個数の分布をＤＭＡ装置（微分型電気移動度測定装置）によって測定した。

この結果、（Ａ）のオゾン分解触媒を用いない場合には、オゾン濃度が０．２０〜０．２５ｐｐｍであったのに対し、（Ｂ）のマンガン系触媒を用いたものの場合には０．０１ｐｐｍ未満、（Ｃ）の白金触媒を用いたものの場合には０．００５〜０．０１５ｐｐｍとなり、オゾン濃度が低減しているのが確認できた。

また、生成されるイオンミストの粒径−個数の分布は、図５に示すような分布であった。図中のＡは（Ａ）における分布、Ｂは（Ｂ）における分布、Ｃは（Ｃ）における分布を示す。

この分布より、（Ｂ）のマンガン系触媒を用いた場合にイオンミストの個数が減少しているのが分かるが、これは、オゾン分解触媒４ａの通気性が悪いためであると考えられる。（Ａ）のオゾン分解触媒を用いない場合と（Ｃ）の白金触媒を用いた場合には、粒径１５〜１６ｎｍをピークに良好な分布となっている。

また、（Ｃ）の白金触媒を用いた場合は（Ａ）の用いない場合と比べてイオンミストの個数が多いが、これは（Ｃ）の白金触媒を対向電極２と接触するように配置したことでイオンミストが白金触媒に引っ張られたためと考えられる。

本発明の静電霧化装置の一例の構成図である。本発明の静電霧化装置の他例の構成図である。本発明の静電霧化装置の更に他例の構成図である。本発明の静電霧化装置の更に他例の構成図である。比較実験における生成されるイオンミストの粒径−個数の分布である。

符号の説明

１電極部
２対向電極
３電圧印加部
４オゾン分解触媒
Ｔ水溜部
Ｗ水

Claims

水を保持すると共にこの水を静電霧化させる電極部と、前記電極部と対向するように設置された対向電極と、電極部と対向電極との間に高電圧を印加する電圧印加部とで構成され、電極部にて水を静電霧化させてイオンミストを対向電極の方へ飛散させる静電霧化装置において、水を静電霧化させる際に発生するオゾンを分解するためのオゾン分解触媒を電極部より飛散方向側に配設して成ることを特徴とする静電霧化装置。
オゾン分解触媒として疎水性の金属材料を設けて成ることを特徴とする請求項１記載の静電霧化装置。
オゾン分解触媒をハニカム形状又はパンチングメタル状又は金網状に形成するか、あるいはハニカム形状又はパンチングメタル状又は金網状の基材の表面にオゾン分解触媒を添着して成ることを特徴とする請求項１又は２に記載の静電霧化装置。
オゾン分解触媒を対向電極の表面に添着して成ることを特徴とする請求項１又は２に記載の静電霧化装置。