JP2006300485A - 静電霧化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 水補給の手間を無くすとともに不純物が含まない水が得られるようにし、しかも特別に装置を大型化せずとも、効率的に水を生成し、且つ帯電微粒子水を遠くにまで行き渡らせることが可能な静電霧化装置を提供する。
【解決手段】 放電極１と対向電極２との間に高電圧を印加することで放電極１に保持される水１７を霧化させて帯電微粒子水２０を放出させる静電霧化装置において、吸熱面４と放熱面５を有するとともに該吸熱面４上で空気中の水分を基に水１７を生成する熱交換部３を備え、流路Ｒ中に送風用のファン６を備えるとともに、上記流路Ｒ中のファン６よりも下流側に、熱交換部３の放熱面５と、帯電微粒子水２０を外部に吐出させる吐出口１５とを位置させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、放電極と対向電極との間に高電圧を印加することで、放電極に保持される水を霧化させる静電霧化装置に関するものである。

従来から、図４に示すような静電霧化装置が知られている（特許文献１参照）。この静電霧化装置は、水を溜めておく給水タンク３０内に多孔質セラミック製の放電極３１の基端部側を挿入し、毛細管現象により放電極３１の先端部側にまで給水タンク３０内の水を搬送するように設けるとともに、この放電極３１の先端部と対向する位置に対向電極３２を備え、放電極３１と対向電極３２との間に高電圧を印加することで放電極３１の先端部に保持される水を対向電極３２に向けて霧化させ、ナノメータサイズで強い電荷を持つ帯電微粒子水２０を発生させるものである。帯電微粒子水２０は、吐出後２０分程度空気中に漂う性質を有しているので、帯電微粒子水２０の暴露による高い保湿効果や脱臭効果等の多様な効果を得ることができる。

しかしながら、上記した従来の静電霧化装置は、放電極３１に水を供給する水供給手段として給水タンク３０を備えた構造であることから、給水タンク３０内に水が所定量以上満たされるように水を補給し続ける必要があり、使用者には継続的な水補給の手間が要求されるものであった。また、従来の静電霧化装置においては、給水タンク３０に補給する水が、水道水のようなＣａ，Ｍｇ等の不純物を含む水であった場合には、この不純物が空気中のＣＯ_２と反応して放電極３１の先端部にＣａＣＯ_３やＭｇＯ等を析出付着させ、帯電微粒子水２０の発生を妨げることがあった。

これに対して、本出願人はまず、水供給手段として吸熱面と放熱面とを有する熱交換部を備え、該熱交換部の吸熱面にて空気中の水分を基に水を得るといった手段を考え付いた。上記手段を用いることで、水補給の手間が不要になるとともに得られる水には水道水のような不純物が含まれないという利点がある。

ところが、上記手段を用いた場合には、熱交換部の放熱面を効率的に冷却しないと水を効率的に生成することができないという問題がある。他方、このような静電霧化装置においては、帯電微粒子水２０が放電極３１から対向電極３２に向けて放出されるものの、これだけでは帯電微粒子水２０を遠くまで行き渡らせるには不充分であるという問題がある。そこで、上記各問題を解決することが望まれるのだが、放熱面を冷却する為の構成と、帯電微粒子水２０を遠くに飛ばす為の構成とをそれぞれ別個に備えたのでは、装置全体が大型化し、またコスト高になるといった問題が生じてしまう。
特開２００４−３５１２７６号公報

本発明は上記問題点に鑑みて発明したものであって、水供給手段として熱交換部を用いて水補給の手間を無くすとともに不純物が含まない水が得られるようにし、しかも特別に装置を大型化せずとも、効率的に水を生成し、且つ帯電微粒子水を遠くにまで行き渡らせることが可能な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本発明を、放電極１と、放電極１に対向して位置する対向電極２と、放電極１に水を供給する水供給手段とを備え、放電極１と対向電極２との間に高電圧を印加することで放電極１に保持される水１７を霧化させ、放電極１から対向電極２に向けて帯電微粒子水２０を放出させる静電霧化装置において、上記水供給手段を、吸熱面４と放熱面５を有するとともに該吸熱面４上で空気中の水分を基に水１７を生成する熱交換部３を用いたものとし、両端が外部に開放するように設けた流路Ｒ中に送風用のファン６を備え、上記流路Ｒ中のファン６よりも下流側に、熱交換部３の放熱面５と、放電極１から対向電極２に向けて放出される帯電微粒子水２０を外部に吐出させる吐出口１５とを位置させたことを、特徴としたものとする。

上記構成の静電霧化装置とすることで、熱交換部３を駆動させておけば吸熱面４上にて空気中の水分を基に水１７が生成されるので、水補給の手間が無くなるとともに、ここで得られる水１７は水道水のような不純物を含まないものとなる。加えて、ファン６を駆動させることで流路Ｒ中に吸入された空気が下流側の放熱面５や吐出口１５へと送り込まれ、放熱面５での放熱効率を向上させて熱交換部３の吸熱面４側での吸熱率、延いては水１７の生成効率を向上させるとともに、ファン６により送り込まれて吐出口１５から外部に吐出される空気が帯電微粒子水２０を強く誘引して遠くまで飛散させることとなる。そして、このようにする為に、流路Ｒ中にファン６を一つ備えて放熱面５側への送風用と吐出口１５側への送風用とで兼用するシンプルな構成を用いることから、装置全体の大型化が防止されるものである。

また、上記構成の静電霧化装置において、上記水供給手段として、上記熱交換部３の吸熱面４上で生成される水１７を放電極１内に引き上げるように、該放電極１を毛細管現象を生じ得る水搬送体として形成し、該放電極１を上記流路Ｒ中に位置させることも好適である。このようにすることで、ファン６を駆動させることで流路Ｒ中に吸入された空気が放電極１に当って該放電極１の毛細管現象を促進するように働き、放電極１の先端部にて静電霧化に供される水１７の供給効率を高めるものである。

また、上記構成の静電霧化装置においては、上記流路Ｒ中のファン６よりも上流側にフィルタ部７を配することも好適である。このようにすることで、放熱面５等に空気中の埃や微粒子が付着するといった問題や、静電霧化に共される水１７に空気中の臭気成分が溶存するといった問題が解消されるものである。

本発明は、水供給手段として熱交換部を用いることで水補給の手間を無くすとともに不純物が含まない水が得られるようにし、しかも特別に装置を大型化せずとも、効率的に水を生成し、且つ帯電微粒子水を遠くにまで行き渡らせることが可能になるという効果を奏する。

以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基いて説明する。図１には、本発明の実施の形態における一例の静電霧化装置を示している。本例の静電霧化装置の外殻を成す本体ケース８内には、熱交換部３を固定させている。上記熱交換部３はペルチェユニットであり、半導体電子熱交換素子であるペルチェ素子９の吸熱側に受皿形状の吸熱部１０を接続させて備えるとともに該ペルチェ素子９の放熱側にはフィン形状の放熱部１１を接続させて備えている。上記吸熱部１０の空気と接触する側の外表面が、空気中の水分を基に水１７を生じる吸熱面４となり、放熱部１１の空気と接触する側の外表面が放熱面５となっている。上記の吸熱部１０や放熱部１１は熱伝導性の高い材料を用いて形成したものである。

本体ケース８内にて、吸熱部１０の吸熱面４の中央の平坦部分には放電極１を立設させている。放電極１は、セラミック等の毛細管現象を生じ得る多孔質材を用いて形成される部材であり、先端部１ａ側の尖った円錐形状となっている。本体ケース８内の、放電極１の先端部１ａとの対向部分には、リング状の対向電極２を位置させている。この対向電極２と放電極１とは高電圧印加部１２を介して電気的に接続させており、毛細管現象によって放電極１の先端部１ａにまで水１７が搬送される状態において、該放電極１の先端部１ａと対向電極２との間に、放電極１の先端部１ａ側がマイナス電極となるように高電圧を印加するものである。

本体ケース８内には、その両端（即ち、後述の吸入口１４及び吐出口１５）が外部に開放される流路Ｒを設けるとともに、この流路Ｒの上流側に送風用のファン６を位置させている。上記した熱交換部３の放熱部１１は、流路Ｒ中であり且つファン６よりも下流側の個所に露出させており、ファン６から送り込まれる送風が放熱部１１の放熱面５を冷却する冷却風として機能する構造になっている。また、流路Ｒは、該流路Ｒ中の放熱部１１が露出する部分よりも下流側の部分において吸熱面４や放電極１及び対向電極２が露出し、且つ最下流部に吐出口１５が位置する構造である。上記吐出口１５は、対向電極２に対して放電極１が位置する方向と逆側の方向において、対向電極２と対向するように本体ケース８に開口させたものであり、後述のようにして生じる帯電微粒子水２０が吐出口１５を通じて本体ケース８外に吐出される仕組みである。また、流路Ｒの最上流部においては、吸入口１４を本体ケース８に開口させている。

しかして、上記した静電霧化装置において、電源制御部（図示せず）により熱交換部３のペルチェ素子９にＤＣ電源を供給すると、ペルチェ素子９内において熱の移動が生じ、吸熱側に接続させてある吸熱部１０の吸熱面４上にて空気が冷却され、結露により水１７を生じる。吸熱部１０は、その周縁部が上方に持ち上がった受皿形状を有しているので、上方を向く吸熱面４の中央に備えてある放電極１の基端部１ｂには、吸熱面４上を滑ることで効率良く水１７が送り込まれる。

放電極１の基端部１ｂにまで送り込まれた水１７は、毛細管現象によって放電極１内に引き上げられ、放電極１の先端部１ａにまで搬送される。このように放電極１が先端部１ａにまで水１７を搬送した状態で、高電圧印加部１２により放電極１の先端部１ａ側がマイナス電極となって電荷が集中するように高電圧を印加すると、先端部１ａに保持される水１７が大きなエネルギを受けてレイリー分裂を繰り返し、帯電微粒子水２０を大量に発生させる。帯電微粒子水２０は、放電極１と対向して位置する対向電極２側に向けて放出され、吐出口１５を通じて本体ケース８の外部へと吐出される。

ここで、電源制御部によりペルチェ素子９への通電と連動してファン６を回転駆動させると、吸入口１４から吸入された外気が流路Ｒ中を通過した後に吐出口１５から外部に吐出されるといった空気の流れ（図中の矢印参照）が生じる。上記流路Ｒは、特にその上流側部分において冷却用流路Ｒ１として機能し、下流側部分において外部誘引用流路Ｒ２として機能するものである。上流側の冷却用流路Ｒ１にあっては、ファン６から送り込まれる空気が放熱部１１の放熱面５に当る冷却風となり、この冷却風によって放熱面５での放熱が効率的に行われることで、熱交換部３の吸熱面４での吸熱も効率的に行われ、したがって吸熱面４において水１７が効率的に生成されることとなる。

下流側の外部誘引用流路Ｒ２にあっては、ファン６から送り込まれて放熱部１１を通過した空気が、吐出口１５を通じて外部に勢い良く吐出される。このとき、放電極１から対向電極２側に向けて放出された帯電微粒子水２０は、ファン６からの送風に乗って吐出口１５から外部へと勢い良く誘引され、外部空間の遠方の箇所にまで到達することとなる。

また、流路Ｒ中には吸熱部１０の吸熱面４を露出させているので、該吸熱面４に常に新しい空気を送り込んで水１７を継続的に生成することが可能となっている。加えて、流路Ｒ中に放電極１及び対向電極２も露出するように設けているので、ファン６により送り込まれて上流側の放電極１から下流側の対向電極２へと向かう送風が、放電極１に当って該放電極１の毛細管現象を促進するように働き、放電極１の先端部１ａにて静電霧化に供される水１７の供給効率を高めるように機能するものである。

つまり、本例にあっては一本の流路Ｒが、放熱面５を冷却する為の冷却用流路Ｒ１と、帯電微粒子水２０を外部に勢い良く誘引させる為の外部誘引用流路Ｒ２とを兼ねる構造であり、ファン６から送り込まれる送風が上流側の冷却用流路Ｒ１にて冷却風として機能した後に、下流側の外部誘引用流路Ｒ２にて誘引風として機能するものであるから、上記の如く流路Ｒを一本形成してファン６を共用として備えたシンプルな構造によって、特別に装置を大型化せずとも、熱交換部３により効率的に水１７を生成し、且つ帯電微粒子水２０を遠くにまで行き渡らせることができる。

また、水供給手段として熱交換部３を用いており、空気中の水分を基にして放電極１に水１７を供給することができるので、従来のような水補給の手間を無くすことができるとともに、水道水のような不純物を含まない水１７を静電霧化に供することができる。

なお、本例においては放電極１の先端部１ａに水１７を供給する為の手段として上記の通りに、放電極１自体を水搬送部として熱交換部３の吸熱面４で生成した水１７を放電極１内の毛細管現象で先端部１ａにまで搬送する構造としているが、例えば放電極１をアルミニウム等の熱伝導率が高く且つ電気伝導率が高い材料で形成し、熱交換部３により放電極１自体を冷却して該放電極１（特に先端部１ａ）の表面上に水１７が直接生成する構造であってもよい。

次に、本発明の実施形態における他例の静電霧化装置について、図２に基づいて説明する。なお、上記した一例と同様の構成については同一符号を付して詳細な説明は省略し、一例とは相違する特徴的な構成についてのみ以下に詳述する。

本例の静電霧化装置にあっては、最上流部に吸入口１４を開口させてある流路Ｒをファン６よりも下流側にて二手に分岐させ、分岐した一方の側においては、熱交換部３の放熱部１１の放熱面５を露出させるとともに最下流部に排気口１６を開口させ、分岐した他方の側においては、吸熱面４や放電極１及び対向電極２を露出させるとともに最下流部に吐出口１５を開口させている。

ここで、熱交換部３の運転と連動してファン６を回転駆動させると、吸入口１４から吸入された外気は流路Ｒの分岐点から下流側に二手に分かれ、分岐した一方の側においてはファン６から送り込まれた空気が放熱部１１の放熱面５に当って該放熱面５を冷却させた後に排気口１６から外部へと吐出される。また、流路Ｒの分岐した他方の側においては、ファン６から送り込まれた空気が吐出口１５を通じて外部に勢い良く吐出されるものであり、この気流が、放電極１から対向電極２側に放出される帯電微粒子水２０を吐出口１５から外部空間へと勢い良く飛び出させる。

つまり、本例の流路Ｒは、二手に分岐した一方の側が冷却用流路Ｒ１として機能し、分岐した他方の側が外部誘引用流路Ｒ２として機能するものであり、送風用のファン６を流路Ｒの分岐点よりも上流側の個所に配することで、共用のファン６を用いて送り込む空気が冷却用流路Ｒ１にあっては放熱部１１の放熱面５に当る冷却風となり、外部誘引用流路Ｒ２にあっては誘引風となる構造である。そして、上記のシンプルな構造によって、特別に装置を大型化せずとも、熱交換部３により効率的に水１７を生成し、且つ帯電微粒子水２０を遠くにまで行き渡らせることができるのは勿論、冷却用流路Ｒ１と外部誘引用流路Ｒ２とを分岐させて形成したことで、冷却風と誘引風とを別々の風量に設定することが可能になっている。

次に、本発明の実施形態における更に他例の静電霧化装置について、図３に基づいて説明する。なお、上記した一例と同様の構成については同一符号を付して詳細な説明は省略し、一例とは相違する特徴的な構成についてのみ以下に詳述する。

本例の静電霧化装置にあっては、流路Ｒ中のファン６よりも上流側の箇所に、空気浄化用のフィルタ部７を配している。上記フィルタ部７は、上流側に配される微細網目構造の集塵フィルタ１８と、下流側に配される活性炭若しくは酸化触媒を用いた脱臭フィルタ１９とから成り、ファン６を回転駆動させて吸入口１４から流路Ｒ内に導入した空気中の埃や微粒子を集塵フィルタ１８で除去した後に、不快な臭気成分を脱臭フィルタ１９で分解除去し、このフィルタ部７を介して浄化した空気を下流側の冷却用流路Ｒ１及び外部誘引用流路Ｒ２に送り出すようになっている。

そして、上記フィルタ部７を設けることで、放熱面５や吸熱面４、及び放電極１や対向電極２に空気中の埃や微粒子が付着することを防止するという効果や、吸熱面４にて生成されて静電霧化に共される水１７に、空気中の臭気成分が溶存することを防止するという効果が得られる。なお、上記フィルタ部７を他例の静電霧化装置に設けた場合にも同様の効果が得られることは勿論である。

以上説明してきた各例の静電霧化装置は、加湿器やエステスチーマーや空気清浄機等に備えることが可能であることは勿論、例えばヘアドライヤー、髪質改善器具等の手持ち式電気器具や、室内照明器具、スタンド照明器具等の多様な室内常設器具等に装備させて付加価値を得ることも容易である。

本発明の実施形態における一例の静電霧化装置の概略説明図であり、（ａ）は装置全体、（ｂ）は（ａ）のＡ部の詳細を示している。 同上の他例の静電霧化装置の概略説明図である。 同上の他例の静電霧化装置の概略説明図である。 従来の静電霧化装置の概略説明図である。

符号の説明

１ 放電極
２ 対向電極
３ 熱交換部
４ 吸熱面
５ 放熱面
６ ファン
７ フィルタ部
１０ 吸熱部
１１ 放熱部
１５ 吐出口
１７ 水
２０ 帯電微粒子水
Ｒ 流路

Claims (3)

1. 放電極と、放電極に対向して位置する対向電極と、放電極に水を供給する水供給手段とを備え、放電極と対向電極との間に高電圧を印加することで放電極に保持される水を霧化させ、放電極から対向電極に向けて帯電微粒子水を放出させる静電霧化装置において、上記水供給手段を、吸熱面と放熱面を有するとともに該吸熱面上で空気中の水分を基に水を生成する熱交換部を用いたものとし、両端が外部に開放するように設けた流路中に送風用のファンを備え、上記流路中のファンよりも下流側に、熱交換部の放熱面と、放電極から対向電極に向けて放出される帯電微粒子水を外部に吐出させる吐出口とを位置させることを特徴とする静電霧化装置。
2. 上記水供給手段として、上記熱交換部の吸熱面上で生成される水を放電極内に引き上げるように、該放電極を毛細管現象を生じ得る水搬送体として形成し、該放電極を上記流路中に位置させることを特徴とする請求項１に記載の静電霧化装置。
3. 上記流路中のファンよりも上流側にフィルタ部を配す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。

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