JP2007313463A

JP2007313463A - 静電霧化装置

Info

Publication number: JP2007313463A
Application number: JP2006147384A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Maekawa; 哲也前川; Yukiyasu Asano; 幸康浅野; Hiroshi Suda; 洋須田; Yoshio Mitsutake; 義雄光武
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2006-05-26
Filing date: 2006-05-26
Publication date: 2007-12-06
Anticipated expiration: 2026-05-26
Also published as: JP4645528B2

Abstract

【課題】オゾン発生量を抑えながら安定的に帯電液体微粒子の発生量を増やす。
【解決手段】高電圧発生回路で発生させた高電圧が印加される霧化電極６と、霧化電極と対向する対向電極７と、霧化電極に霧化させるべき液体を供給する液体供結手段とを備えて、霧化電極上の液体を霧化電極と対向電極との間の放電によって霧化させることで帯電液体微粒子を発生させるものにおいて、上記高電圧発生回路が直流一定電圧にパルス電圧を重畳した高電圧を霧化電極に印加するものである。パルス電圧の重畳によってオゾン量を抑えながら安定的に帯電液体微粒子を発生させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は液体に高電圧を印加して帯電液体微粒子を発生させる静電霧化装置に関するものである。

高電圧発生回路と、高電圧発生回路で発生させた高電圧が印加される霧化電極と、霧化電極と対向する対向電極と、霧化電極に霧化させるべき液体を供給する液体供結手段とからなり、霧化電極上の液体（水）を霧化電極と対向電極との間の放電によって霧化させることで帯電液体微粒子を発生させる静電霧化装置があるが、ナノメータサイズの帯電液体微粒子を発生させる静電霧化装置では、得られた帯電液体微粒子にスーパーオキサイドラジカルやヒドロキシラジカルが含まれていて、脱臭効果や、除菌効果、アレルゲン不活化効果、農薬分解効果があることから近年注目されている。

この静電霧化装置において帯電液体微粒子の発生量を増やすには、高電圧発生回路で発生させて霧化電極に印加する直流高電圧の電圧値を高くしていたが、この場合、アーク放電や短絡が生じる可能性が高くなって帯電液体微粒子を安定的に発生させることができない上に、オゾンの発生量が多くなってしまうという問題があった。
特開２００６−０２６６２９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、オゾン発生量を抑えながら安定的に帯電液体微粒子の発生量を増やす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本発明に係る静電電化装置は、高電圧発生回路と、高電圧発生回路で発生させた高電圧が印加される霧化電極と、霧化電極と対向する対向電極と、霧化電極に霧化させるべき液体を供給する液体供結手段とからなり、霧化電極上の液体を霧化電極と対向電極との間の放電によって霧化させることで帯電液体微粒子を発生させるものにおいて、上記高電圧発生回路が直流一定電圧にパルス電圧を重畳した高電圧を霧化電極に印加するものであることに特徴を有している。パルス電圧の重畳によってオゾン量を抑えながら安定的に帯電液体微粒子を発生させることができる。

上記パルス電圧の周波数は静電霧化の発生周波数以上であることが、パルスによって与えるエネルギーをより効率よく利用することができることになるために、安定的な帯電液体微粒子の発生に効果的である。

また、上記直流一定電圧は放電を開始させるに足る電圧値であることが望ましい。この場合、オゾン発生量を抑えながら帯電液体微粒子の発生量を最大にすることが可能となる。印加する直流一定電圧は、霧化電極の構造、霧化電極と対向電極との間の距離、供給される液体の量によってことなるが、±２ｋＶ〜５ｋＶ程度が好適である。この範囲より低くなると帯電液体微粒子の発生量が減少し、高くなるとパルス電圧を重畳しない場合と同様にオゾンの発生量が多くなる。

上記パルス電圧のパルス幅はパルスの発生周期の１０〜５０％が、オゾン量を抑えながら帯電微粒子の発生量を増やす点において好適である。より具体的には１０〜３０％に設定することが望ましいが、特に限定するものではない。

また、高電圧発生回路は、高電圧発生回路と霧化電極と対向電極とからなる回路内の電気的な変位によりパルス電圧の周波数を変化させるものであると、安定的に霧化を持続させることが可能となるとともに帯電液体微粒子の発生量を調整することも可能となる。

高電圧発生回路は、環境変化を検知するセンサーの出力に応じてパルス電圧のの周波数を変化させるものであってもよく、この場合、周りの環境変化に応じて霧化量を調整することができ、安定的に霧化を持続させることが可能となる。上記センサーとしては、温度検知センサー、湿度検知センサー、ガス検知センサー、霧化させるべき液体量の検知センサー等を用いることができるが、霧化電極を冷却して空気中の液体分を結露させて液体を供給するような場合には、外部の温度及び湿度を検知してパルス電圧の周波数を制御すると特に有効である。

本発明においては、直流一定高電圧にパルス電圧を重畳した高電圧を霧化電極に印加するために、帯電液体微粒子の発生量を増やすことができると同時にオゾン発生量の増加を抑えることができ、このために帯電液体微粒子によるところの前述の効果が向上する。

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と、図２において１は熱交換部であり、半導体電子熱交換素子であるペルチェ素子２の吸熱側に平板上の冷却部３を接続させるとともにペルチェ素子２の放熱側にフィン形状の放熱部４を接続させたものとして構成されている。上記放熱部４は熱伝導率が高い材料(本例はアルミニウム)で，上記冷却部３は熱伝導率が高く且つ電気伝導率が低い(絶縁性)材料で形成されている。

上記冷却部３の中央に円錐台状に隆起させてある基台部５に霧化電極６の基端部６ｂを埋設させることで、霧化電極６を冷却部３上に立設させている。霧化電極６は、熱伝導率が高く且つ電気伝導率が高い材料(本側では銅)を用いて形成される円柱状の部材であり、その先端部６ａは、鋭利な円錐状となっている。

霧化電極６の先端部６ａとの対向側にリング状の対向電極７を筐体８で保持することで位置させている。この対向電極７と上記霧化電極６とは一定高電圧印加部９及びパルス電圧印加部１０を備える高電圧発生回路に接続されており、該高電圧発生回路によって霧化電極６の先端部６ａ側がマイナス電極となるように高電圧が霧化電極６の先端部６ａと対向電極７とに印加される。

このものでは、冷却制御部１１によって熱交換部１のペルチェ素子２に直流電源を供給すると、ペルチェ素子２内において熱の移動が生じ、吸熱側に接続させてある冷却部３を介して霧化電極６が冷却され．霧化電極６の周囲の空気が冷却されて結露点以下に至ることで霧化電極６の表面上に結露液体が生じる。

この霧化電極６上に生成された結露液体は、霧化電極６に印加された高電圧、殊に直流一定高電圧によってその先端６ａに集まり、重畳されたパルス電圧を契機にする放電によって、レイリ一分裂を繰り返してナノメータサイズの帯電液体微粒子が生成される。

この時、図１に示すように、上記直流一定高電圧Ｖｄは、放電を開始させるに足る電圧値Ｖｈとし、パルス電圧Ｖｐが重畳されることで、更に高い電圧が霧化電極６に印加されるようにしておくことで、図１下段の静電霧化放電波形で示される放電が生じるとともに、帯電液体微粒子の発生量を多く、且つオゾンの発生量を少なくすることができる。なお、帯電液体微粒子の発生量は、放電電流値が高くなるほど多くなる。ちなみに図７は従来の直流一定高電圧のみで静電霧化を行う場合を示しており、この場合、パルス電圧を重畳するものと比較した場合、同じ帯電液体微粒子を得られるようにすると、オゾン発生量がかなり多くなる。

図３は上記直流一定高電圧Ｖｄを上記電圧値Ｖｈよりも高くした場合を示しており、この時には帯電液体微粒子の発生量が多いと同時にオゾン発生量も多くなってしまう。逆に図４に示すように上記直流一定高電圧Ｖｄを上記電圧値Ｖｈよりも低くした時には帯電液体微粒子の発生量もオゾン発生量も少なくなることから、直流一定高電圧Ｖｄは、放電を開始させるに足る電圧値Ｖｈにほぼ等しくしておくことが好ましい。

パルス電圧Ｖｐの周波数は静電霧化の発生周波数以上としておくことが望ましい。パルスによって与えるエネルギーをより効率よく利用することができるからである。静電霧化の発生周波数が１ＭＨｚの場合、パルス電圧の周波数は１〜１０ＭＨｚとするのが望ましい。パルス電圧印加部１０がパルス電圧の周波数を変更することができるものであってもよく、この場合、この周波数の変更で帯電液体微粒子の発生量を制御することができる。

また、パルス電圧Ｖｐのパルス幅Ｗはパルスの発生周期の１０〜５０％としておくとよい。好ましくは１０〜３０％である。オゾン量を抑えながら帯電微粒子の発生量を増やすことができる。ちなみに５０％以上になると急激にオゾン発生量が増加して図５に示すように［帯電液体微粒子の発生量／オゾン量］の値が低下する。

対向電極７と高電圧発生回路との間に設置した電流計１２によって放電電流値を検出し、検出した放電電流値に応じて制御回路１３がパルス電圧印加部１０で発生するパルス電圧の周波数を変更するようにしてもよく、この時には霧化の安定的持続を図ることができる。

また、外部環境に設置された温度センサー１４、湿度センサー１５、ガスセンサー１６によって外部温度や外部湿度、ガスの有無等を検出し、これらの値やガスの有無等に応じて制御回路１３によりパルス電圧印加部１０から出力されるパルス電圧の周波数を制御することで、さらに安定的に霧化を持続させることができるとともに帯電液体微粒子の発生量を調整することができる。

図３に示した静電霧化装置では、霧化電極６を冷却する熱交換部１が液体供給手段を構成しているが、液体供給手段としては、図６に示すように、液体を収納するタンク等で構成されて該液体を霧化電極６に供給するものを用いてもよい。この場合、霧化電極６には中空もしくは多孔質の材料を使用して、霧化電極６の先端６ａに液体を送り込めるようにする。

本発明の実施の形態の一例における動作説明図である。同上のブロック図である。同上の他例の動作説明図である。同上の更に他例の動作説明図である。同上の説明図である。他例のブロック図である。従来例の動作説明図である。

符号の説明

１熱交換部
６霧化電極
７対向電極
１０一定高電圧印加部
１１パルス電圧印加部

Claims

高電圧発生回路と、高電圧発生回路で発生させた高電圧が印加される霧化電極と、霧化電極と対向する対向電極と、霧化電極に霧化させるべき液体を供給する液体供結手段とからなり、霧化電極上の液体（水）を霧化電極と対向電極との間の放電によって霧化させることで帯電液体微粒子を発生させる静電霧化装置であって、上記高電圧発生回路は直流一定電圧にパルス電圧を重畳した高電圧を霧化電極に印加するものであることを特徴とする静電霧化装置。
上記パルス電圧の周波数が静電霧化の発生周波数以上であることを特徴とする請求項１記載の静電霧化装置。
上記直流一定電圧は放電を開始させるに足る電圧値であることを特徴とする請求項１または２記載の静電霧化装置。
上記パルス電圧のパルス幅がパルスの発生周期の１０〜５０％であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の静電霧化装置。
高電圧発生回路は、高電圧発生回路と霧化電極と対向電極とからなる回路内の電気的な変位によりパルス電圧の周波数を変化させるものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の静電霧化装置。
高電圧発生回路は、環境変化を検知するセンサーの出力に応じてパルス電圧のの周波数を変化させるものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の静電霧化装置。