JP2008183480A - 静電霧化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】帯電微粒子液を装置外に放出しながらも、このとき生じるオゾンの装置外への放出は抑制することのできる静電霧化装置を提供する。
【解決手段】放電電極１と、放電電極１に液体Ｗを供給する液供給手段３と、放電電極１に高電圧を印加する高電圧印加部４とを具備し、放電電極１が保持する液体Ｗに高電圧を印加して生成される帯電微粒子液を放出する静電霧化装置において、帯電微粒子液の生成時に生じるオゾンを該帯電微粒子液の放出方向とは別方向に誘導する気流を発生させる気流発生部６を具備する。
【選択図】図１

Description

本発明は、帯電微粒子液を生成する静電霧化装置に関し、詳しくはオゾンの放出を抑制するための技術に関する。

従来から、放電電極と、放電電極に水等の液体を供給する液供給手段と、放電電極に高電圧を印加する高電圧印加部とを具備する静電霧化装置が知られている（特許文献１参照）。この静電霧化装置においては、放電電極が保持する液体に高電圧を印加することで、所謂レイリー分裂により該液体から帯電微粒子液を生成し、装置外の空間に向けて放出するようになっている。ここで放出される帯電微粒子液はラジカル（活性種）を含むナノメータサイズのミストであり、装置外の空間内にて保湿効果、脱臭効果、及びアレルゲン物質の不活性化効果等の多様な効果を発揮する。

しかし上記静電霧化装置においては、帯電微粒子液を生成する際にオゾンも生成される。したがって、帯電微粒子液を大量に生成して装置外に放出させようとした場合には同時にオゾンが装置外に大量に放出されてしまい、異臭等の原因になるという問題がある。
特許第３２６０１５０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、帯電微粒子液を生成して装置外に放出しながらも、このとき生じるオゾンの装置外への放出は抑制することの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を、放電電極１と、放電電極１に液体Ｗを供給する液供給手段３と、放電電極１に高電圧を印加する高電圧印加部４とを具備し、放電電極１が保持する液体Ｗに高電圧を印加して生成される帯電微粒子液を放出する静電霧化装置において、帯電微粒子液の生成時に生じるオゾンを該帯電微粒子液の放出方向とは別方向に誘導する気流を発生させる気流発生部６を具備したものとする。

ここで、帯電微粒子液は帯電しているのに対して、オゾンは帯電していない。したがって、上記構成の静電霧化装置においては、静電気力の影響を強く受ける帯電微粒子液は、電界により加速されるため気流発生部６の気流により殆ど流されることなく装置外に放出される一方で、静電気力の影響を受けずに浮遊するオゾンは気流発生部６の気流により帯電微粒子液と別方向に流されることとなる。即ち、帯電微粒子液とオゾンの電気的性質に着目した上記構成により、帯電微粒子液の装置外への放出量を確保して高い保湿効果、脱臭効果、及びダニや花粉等のアレルゲン物質の不活性化効果等を十分に発揮させながら、装置外に放出されるオゾン量は効果的に抑制することができる。

上記構成の静電霧化装置においては、気流発生部６により発生させる気流の下流側にオゾン確保部８を具備することが好適である。このようにすることで、オゾンを下流側のオゾン確保部８に確保させ、装置外に放出されるオゾン量を更に効果的に抑制することができる。

上記オゾン確保部８は、壁状に形成されていることが好適である。このようにすることで、オゾン確保部８にオゾンを付着させて確保し易くなる。

また上記気流発生部６は、オゾン確保部８に向けてオゾンを吸入するものであることが好適である。このようにすることで、オゾン確保部８に向けてオゾンを効率的に誘導することができる。

更に、上記オゾン確保部８で確保したオゾンを分解する触媒部１５や、オゾン確保部８で確保したオゾンを加熱分解するヒータ部１６や、オゾン確保部８で確保したオゾンに紫外線を照射して消滅させる紫外線照射部１７を具備することも好適である。このようにすることで、オゾン確保部８に確保されるオゾンを分解して速やかに無害化することができる。

更に、上記構成の静電霧化装置においては、気流発生部６により生じる気流の流速を制御する流速制御部１９を具備することも好適である。このようにすることで、気流の流速を任意に変更することができ、状況に応じた流速に設定して、帯電微粒子液は装置外に効率的に放出しながらもオゾンの装置外への放出は抑制することができる。

このとき、発生するオゾン量を計測するオゾン量計測部１８を具備し、且つ流速制御部１９は、オゾン量計測部１８の計測結果に応じて流速を制御するものであることが好適である。このようにすることで、例えばオゾン量が増加したと計測される場合には気流の流速を増加させ、オゾン量が減少したと計測される場合には気流の流速を減少させるといったように、計測されるオゾン量に応じて流速を適宜制御することが可能となる。したがって、気流発生部６の消費電力を抑制しながらオゾンを効率的に確保することができる。また、発生させる気流が帯電微粒子液の放出に及ぼす影響も極力抑制される。

更に、上記構成の静電霧化装置においては、気流発生部６による気流の流れとは逆方向に帯電微粒子液を誘導する電界を発生させる電界発生部２０を具備することも好適である。このようにすることで、帯電微粒子液が気流から受ける影響を、電界発生部２０から受ける静電気力により相殺させることができ、帯電微粒子液を装置外に効率的に、また遠くにまで飛散させることが可能となる。

このとき、電界発生部２０で発生させる電界の強さを制御する電界強度制御部２１を具備することが好適である。このようにすることで、状況に応じた電界強度に設定して帯電微粒子液を更に効率的に装置外に放出することが可能になる。

そして上記電界強度制御部２１は、気流発生部６で発生させる気流の流速に応じて電界の強さを制御するものであることが好適である。このようにすることで、例えば気流発生部６が気流の流速を増加させる場合には電界を強くし、また気流発生部６が気流の流速を減少させる場合には電界を弱めるといったように、流速に応じた電界強度に設定して帯電微粒子液を更に効率的に装置外に放出することが可能になる。

なお、以上述べた各構成は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜組合せ可能である。

請求項１に係る発明は、帯電微粒子液を生成して装置外に放出し、高い保湿効果、脱臭効果、及びダニや花粉等のアレルゲン物質の不活性化効果等を十分に発揮させながらも、このとき生じるオゾンの装置外への放出は抑制することができるという効果を奏する。

また請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明の効果に加えて、オゾンを下流側のオゾン確保部に確保させ、装置外に放出されるオゾン量を更に効果的に抑制することができるという効果を奏する。

また請求項３に係る発明は、請求項２に係る発明の効果に加えて、オゾン確保部にオゾンを付着させて確保し易くなるという効果を奏する。

また請求項４に係る発明は、請求項２又は３に係る発明の効果に加えて、オゾン確保部に向けてオゾンを効率的に誘導することができるという効果を奏する。

また請求項５に係る発明は、請求項２〜４のいずれか一項に係る発明の効果に加えて、オゾン確保部に確保されるオゾンを触媒部により分解して速やかに無害化することができるという効果を奏する。

また請求項６に係る発明は、請求項２〜５のいずれか一項に係る発明の効果に加えて、オゾン確保部に確保されるオゾンをヒータ部の加熱により分解して速やかに無害化することができるという効果を奏する。

また請求項７に係る発明は、請求項２〜６のいずれか一項に係る発明の効果に加えて、オゾン確保部に確保されるオゾンを紫外線照射部からの紫外線照射により分解して速やかに無害化することができるという効果を奏する。

また請求項８に係る発明は、請求項１〜７のいずれか一項に係る発明の効果に加えて、気流の流速を任意に変更することができ、状況に応じた流速に設定することで、帯電微粒子液は装置外に効率的に放出しながらもオゾンの装置外への放出は抑制することができるという効果を奏する。

また請求項９に係る発明は、請求項８に係る発明の効果に加えて、気流発生部の消費電力を抑制しながらオゾンを効率的に確保することができ、また、発生させる気流が帯電微粒子液の放出に及ぼす影響も極力抑制されるという効果を奏する。

また請求項１０に係る発明は、請求項１〜９のいずれか一項に係る発明の効果に加えて、帯電微粒子液が気流から受ける影響を、電界発生部から受ける静電気力により相殺させ、帯電微粒子液を装置外に効率的に、また遠くにまで飛散させることが可能になるという効果を奏する。

また請求項１１に係る発明は、請求項１０に係る発明の効果に加えて、状況に応じた電界強度に設定して帯電微粒子液を更に効率的に装置外に放出することが可能になるという効果を奏する。

また請求項１２に係る発明は、請求項１１に係る発明の効果に加えて、流速に応じた電界強度に設定して帯電微粒子液を更に効率的に装置外に放出す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づいて説明する。図１には、本発明の実施形態における第１例の静電霧化装置を概略的に示している。この静電霧化装置は、棒状を成す放電電極１と、この放電電極１の先端部１ａと対向する箇所に配置してあるリング状の対向電極２と、この放電電極１の先端部１ａにまで静電霧化用の水等の液体Ｗを供給する液供給手段３と、放電電極１及び対向電極２に電気的に接続されるとともに両電極１，２間に高電圧を印加する高電圧印加部４とを具備している。図示例では放電電極１の先端部１ａを先鋭形状としているが、先端部が丸まった形状であってもよい（図２参照）。

本例にあっては液供給手段３として、放電電極１を多孔質セラミック等の多孔質材や細孔を有する材質で構成し、この放電電極１の基端部１ｂ側を、液タンク５内に貯蔵してある液体Ｗ内に浸してある。これにより、放電電極１の毛細管現象によって該放電電極１の基端部１ｂ側から先端部１ａ側にまで液体Ｗが供給される構造である。

上記液供給手段３により放電電極１の先端部１ａに液体Ｗを供給して保持させ、この状態で高電圧印加部４によって、放電電極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該放電電極１と対向電極２との間に５ｋＶ程度の高電圧を印加すると、放電電極１の先端部１ａに保持される液体Ｗが帯電し、帯電した液体Ｗにクーロン力が働き、液体Ｗの液面が局所的に円錐形状に盛り上がる。この円錐形状となった液体Ｗ（テイラーコーン）の先端に電荷が集中して電荷の密度が高密度となり、高密度の電荷の反発力で弾けるようにして液体Ｗが分裂、飛散（所謂レイリー分裂）を繰り返して静電霧化を生じる。この静電霧化現象により、活性種（ラジカル）を含むナノメータサイズの帯電微粒子液が液体Ｗから大量に生成される。

リング状を成す対向電極２の中央開口２ａは、その開口中心を放電電極１の中心軸Ａが通過するように位置しており、マイナス帯電の帯電微粒子液は静電気力により中心軸Ａに沿って対向電極２に向けて勢い良く加速され、対向電極２の中央開口２ａを通過するとそのまま装置外に放出されることとなる。

このとき、放電電極１からはオゾンも同時に発生するので、帯電微粒子液と共にオゾンが装置外に向けて大量に放出されれば、異臭等の発生原因となる。これに対して、本例にあっては特徴的な構成として、この帯電微粒子液の生成時に生じるオゾンを、帯電微粒子液の放出方向（図中の上方向）とは別方向（図中の左方向）に誘導する気流を発生させる気流発生部６と、この気流発生部６により発生させる気流の下流側に位置するオゾン確保部８とを具備することで、オゾンの装置外への放出を抑制している。

気流発生部６は、送風用のファン部９と、このファン部９を回転駆動するための電源部１０とから成る。また、オゾン確保部８は表面積の大きな壁状を成すものであり、オゾンを吸着する適宜の吸着剤（図示せず）を設けてあることが望ましい。上記のファン部９とオゾン確保部８は共に、対向電極２を挟んで放電電極１とは逆側の領域（図中上側の領域）に設置されるものであり、更にこの逆側の領域内において、ファン部９とオゾン確保部８は放電電極１の中心軸Ａを挟んで逆側に位置するように所定距離を隔てて設置している。

ここで、既述のように帯電微粒子液は帯電しているのに対して、オゾンは帯電していない。したがって、気流発生部６のファン部９からオゾン確保部８に向けて中心軸Ａと交わる方向に気流を発生させたときに、静電気力の影響を強く受けて電界により加速される帯電微粒子液は気流により殆ど流されることなく装置外に放出される一方で、静電気力の影響を受けないオゾンは気流により側方に流されて下流側のオゾン確保部８に付着することになる。

即ち、帯電微粒子液とオゾンの電気的性質に着目した上記構成により、帯電微粒子液の装置外への放出量を確保して高い保湿効果、脱臭効果、及びダニや花粉等のアレルゲン物質の不活性化効果等を十分に発揮させながら、装置外に放出されるオゾン量は効果的に抑制することができる。なお、オゾンを気流により誘導する方向は、帯電微粒子液の放出方向と別方向でさえあれば他の方向であっても構わない。

図２には、上記液供給手段３の変形例を示している。この変形例にあっては液供給手段３として、放電電極１をアルミニウム等の熱伝導率の高い材質で形成するとともに、この放電電極１の基端部１ｂを、ペルチェユニット１１の冷却部１１ａ側に接続させてある。これにより、ペルチェユニット１１により放電電極１自体を冷却して該放電電極１の表面上に結露水（図示せず）を生成させ、この結露水を静電霧化用の液体Ｗとして用いる構造である。本発明において液供給手段３は特に限定されないので、図１の構成であっても図２の構成であっても構わない。

次に、本発明の実施形態における第２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、上記した第１例と同様の構成については同一符号を付すに留め、本例の特徴的な構成についてのみ異符合を付して以下に詳述する。

本例にあっては特徴的な構成として、気流発生部６を、吸気用のファン部１２と、このファン部１２を回転駆動するための電源部１３と、対向電極２周辺に浮遊するオゾンをオゾン確保部８にまでファン部１２を介して吸入するダクト部１４とで構成している。ダクト部１４は、対向電極２を挟んで放電電極１とは逆側の領域において該対向電極２の近傍をぐるりと囲む箇所に吸気口（図示せず）を有しており、ファン部１２の回転駆動によりオゾンを吸引する気流を発生させると、静電気力の影響を受けずに浮遊しているオゾンはこの気流に乗ってオゾン確保部８に向けて吸入される。なお、ダクト部１４は図示例以外の構成であってもよいし、またダクト部１４を備えない構成であってもよい。

また、本例にあっては別の特徴的な構成として、オゾン確保部８に付着させて確保したオゾンを分解するための触媒部１５が備えてある。この触媒部１５を形成する触媒材料としては、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）等の卑金属が挙げられるが、特に限定される訳ではない。図示例ではオゾン確保部８に上記触媒材料を添着して触媒部１５を形成しているが、オゾン確保部８自体を上記触媒材料で形成することで触媒部１５を形成しても構わない。オゾン確保部８がこのような触媒部１５を有することで、オゾン確保部８に付着させたオゾンを分解して速やかに無害化することができる。

次に、本発明の実施形態における第３例の静電霧化装置について図４に基づいて説明する。なお、上記した第１例と同様の構成については同一符号を付すに留め、第１例とは相違する特徴的な構成についてのみ異符合を付して以下に詳述する。

本例にあっては特徴的な構成として、オゾン確保部８に付着させて確保したオゾンを加熱分解するためのヒータ部１６を具備している。このヒータ部１６は、オゾン確保部８に近接して設置されたコイルヒータであって、オゾン確保部８に付着したオゾンを加熱分解して速やかに無害化することが可能になっている。なお、第２例のような触媒部１５を備えたものにおいて更にヒータ部１６を備えた場合には、ヒータ部１６により触媒部１５を加熱し、触媒によるイオンの分解効率を向上させることができる。

次に、本発明の実施形態における第４例の静電霧化装置について図５に基づいて説明する。なお、上記した第１例と同様の構成については同一符号を付すに留め、第１例とは相違する特徴的な構成についてのみ異符合を付して以下に詳述する。

本例にあっては特徴的な構成として、オゾン確保部８に付着させて確保したオゾンに向けて紫外線を照射し、オゾンを熱分解して消滅させる紫外線照射部１７を具備している。この紫外線照射部１７を備えることで、オゾン確保部８に付着したオゾンを加熱分解して速やかに無害化することが可能になっているが、第３例に示したようなヒータ部１６を併せて具備した場合には、オゾンの分解効率を更に向上させることができる。

次に、本発明の実施形態における第５例の静電霧化装置について図６に基づいて説明する。なお、上記した第１例と同様の構成については同一符号を付すに留め、本例の特徴的な構成についてのみ異符合を付して以下に詳述する。

本例にあっては特徴的な構成として、帯電微粒子液の生成時に発生して浮遊するオゾン量を計測するオゾン量計測部１８と、このオゾン量計測部１８の計測結果に応じて気流発生部６を制御する流速制御部１９とを具備している。オゾン量計測部１８は紫外線吸収式が好適に用いられるものであり、対向電極２を挟んで放電電極１とは逆側の領域における該対向電極２近傍の箇所に配するとともに、流速制御部１９に接続させてある。

これにより、オゾン量計測部１８がオゾンの発生量が増加したことを計測した場合には気流発生部６のファン部９の回転数を上げて気流の流速を増加させ、またオゾンの発生量が減少したことを計測した場合には気流発生部６のファン部９の回転数を下げて気流の流速を減少させるといったように、計測されるオゾン量に応じて気流発生部６を適宜制御することが可能である。したがって、気流発生部６の消費電力を抑制しながらオゾンを効率的に確保することができ、また、発生させる気流が帯電微粒子液の放出に及ぼす影響も極力抑制される。

次に、本発明の実施形態における第６例の静電霧化装置について図７に基づいて説明する。なお、上記した第５例と同様の構成については同一符号を付すに留め、本例の特徴的な構成についてのみ異符合を付して以下に詳述する。

本例にあっては特徴的な構成として、気流発生部６により発生させる気流の流れ方向とは逆方向（図中の右方向）に向けて帯電微粒子液を誘導するための電界を発生させる電界発生部２０と、この電界発生部２０で発生させる電界の強さを気流発生部６で発生させる気流の流速に応じて制御する電界強度制御部２１とを具備している。

電界発生部２０は、対向電極２近傍の箇所を挟んで気流の上流側に位置する上流側電極板２２と、該気流の下流側に位置する下流側電極板２３と、上流側電極板２２がプラス電極となり下流側電極板２３がマイナス電極となるように両電極板２２，２３間に電圧を印加する電圧印加部２４とで構成される。また電界強度制御部２１は、上記電界発生部２０の電圧印加部２４と、流速制御部１９とに接続されている。これにより、マイナス帯電した帯電微粒子液が気流内を通過する際に、通過中の帯電微粒子液に対してこの気流の流れと逆らう方向に静電気力を働かせ、気流により帯電微粒子液が受ける影響を相殺することができる。したがって、帯電微粒子液を放電電極１の中心軸Ａに沿って概ね真っ直ぐ放出させることができ、帯電微粒子液を装置外に効率的に、また遠くにまで飛散させることが可能となる。

ここで、本例にあっては計測されるオゾン量に応じて気流の流速を変化させる構成であるから、このオゾン量の変化に応じて電界の強度を変化させるようにしている。即ち、オゾン量計測部１８によるオゾン量の増加計測に基づいて気流発生部６が気流の流速を増加させる場合には、電界強度制御部２１は電圧印加部２４により両電極板２２，２３間の電界を強めるように動作し、オゾン量計測部１８によるオゾン量の減少計測に基づいて気流発生部６が気流の流速を減少させる場合には、電界強度制御部２１は電圧印加部２４により両電極板２２，２３間の電界を弱めるように動作する。これにより、気流の流速が増減しても常に帯電微粒子液を放電電極１の中心軸Ａに沿って概ね真っ直ぐ放出することができる。

上記した第１例〜第６例の構成は、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で適宜設計変更可能であり、また各例の構成を適宜組み合わせることも可能である。なお、各例において特に述べなかったが、オゾン確保部８を帯電微粒子液と同一極性に帯電（即ちマイナス帯電）させておく帯電手段を備えることも好適である。これにより、オゾン確保部８に帯電微粒子液が付着することを確実に防止して、装置外での帯電微粒子液の飛散率を更に向上させることができる。

本発明の実施形態における第１例の静電霧化装置を概略的に示す説明図である。 同上の液供給手段の変形例を示す説明図である。 本発明の実施形態における第２例の静電霧化装置を概略的に示す説明図である。 本発明の実施形態における第３例の静電霧化装置を概略的に示す説明図である。 本発明の実施形態における第４例の静電霧化装置を概略的に示す説明図である。 本発明の実施形態における第５例の静電霧化装置を概略的に示す説明図である。 本発明の実施形態における第６例の静電霧化装置を概略的に示す説明図である。

符号の説明

１ 放電電極
３ 液供給手段
４ 高電圧印加部
６ 気流発生部
８ オゾン確保部
１５ 触媒部
１６ オゾン量計測部
１７ 流速制御部
１８ ヒータ部
１９ 紫外線照射部
２０ 電界発生部
２１ 電界強度制御部
Ｗ 液体

Claims (12)

1. 放電電極と、放電電極に液体を供給する液供給手段と、放電電極に高電圧を印加する高電圧印加部とを具備し、放電電極が保持する液体に高電圧を印加して生成される帯電微粒子液を放出する静電霧化装置において、帯電微粒子液の生成時に生じるオゾンを該帯電微粒子液の放出方向とは別方向に誘導する気流を発生させる気流発生部を具備することを特徴とする静電霧化装置。
2. 気流発生部により発生させる気流の下流側にオゾン確保部を具備することを特徴とする請求項１に記載の静電霧化装置。
3. オゾン確保部は、壁状に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の静電霧化装置。
4. 気流発生部は、オゾン確保部に向けてオゾンを吸入するものであることを特徴とする請求項に記載２又は３に記載の静電霧化装置。
5. オゾン確保部で確保したオゾンを分解する触媒部を具備することを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項に記載の静電霧化装置。
6. オゾン確保部で確保したオゾンを加熱分解するヒータ部を具備することを特徴とする請求項２〜５のいずれか一項に記載の静電霧化装置。
7. オゾン確保部で確保したオゾンに紫外線を照射して消滅させる紫外線照射部を具備することを特徴とする請求項２〜６のいずれか一項に記載の静電霧化装置。
8. 気流発生部により生じる気流の流速を制御する流速制御部を具備することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の静電霧化装置。
9. 発生するオゾン量を計測するオゾン量計測部を具備し、且つ流速制御部は、オゾン量計測部の計測結果に応じて流速を制御するものであることを特徴とする請求項８に記載の静電霧化装置。
10. 気流発生部による気流の流れとは逆方向に帯電微粒子液を誘導する電界を発生させる電界発生部を具備することを特徴とする１〜９のいずれか一項に記載の静電霧化装置。
11. 電界発生部で発生させる電界の強さを制御する電界強度制御部を具備することを特徴とする請求項１０に記載の静電霧化装置。
12. 電界強度制御部は、気流発生部で発生させる気流の流速に応じて電界の強さを制御するものであることを特徴とする請求項１１に記載の静電霧化装置。
    
    
    

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