JP2008183484A - 静電霧化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】放電電極と対向電極を接近させて配した場合であっても、対向電極にて放電を生じることがなく、したがって帯電微粒子液の発生量を減少させることがなく両電極間の印加電圧の低電圧化を図ることができる静電霧化装置を提供する。
【解決手段】放電電極１と、放出孔２０を有する対向電極２と、放電電極１に液体を供給する液供給手段３と、放電電極１と対向電極２の間に電圧を印加する電圧印加部４とを具備する静電霧化装置において、上記対向電極２の放出孔２０の内側面２０ａには、少なくとも放電電極１に近い側の端部に放電防止用の凸曲面を設ける。
【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、電極間の印加電圧を低電圧化するための技術に関する。

特許文献１等には、図４に示すような構成の静電霧化装置が開示されている。この静電霧化装置は、放電電極１と、放電電極１から距離を隔てて位置する対向電極２と、放電電極１に液体を供給する液供給手段３と、放電電極１と対向電極２の間に電圧を印加する電圧印加部４とを具備するものである。上記静電霧化装置の対向電極２は、断面円形状の放出孔２０を中央に貫設してリング状に形成したものであり、上記放出孔２０は放電電極１の先端部１ａと対向させている。

上記静電霧化装置において、電圧印加部４によって放電電極１と対向電極２との間に電界を発生させると、放電電極１が保持する液体にマイナス電荷が集中することで、液体が分裂、飛散（所謂レイリー分裂）を繰り返す静電霧化現象を発生させ、この静電霧化現象によって、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生成される。ここで生じた帯電微粒子液は、対向電極２が有する放出孔２０を通じて装置外の空間に放出され、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発揮する。

ここで、電圧印加部４による印加電圧は低電圧化されることが望ましく、この低電圧化を実現するためには、放電電極１と対向電極２との間の距離を短く設けることが考えられる。これにより、低電圧であっても放電電極１の先端部１ａに静電霧化現象を生じさせるだけの電界の集中を発生させることができる。

しかし、上記放出孔２０の内側面２０ａの端部は略直角を成すように形成されるので、上記の如く放電電極１と対向電極２との間の距離を短くした場合には、放出孔２０の内側面２０ｂの端部に対して電界が集中し、この端部において放電現象を生じる恐れがある。この対向電極２での放電現象は、帯電微粒子液とは逆極性のプラスイオンを放出するものであり、このために帯電微粒子液が中和されて発生量が著しく減少するといった問題がある。
特開２００５−１３１５４９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、放電電極と対向電極を接近させて配した場合であっても対向電極にて放電を生じることがなく、したがって帯電微粒子液の発生量を減少させることなく両電極間の印加電圧の低電圧化を図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。

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から距離を隔てて位置するとともに該放電電極１と対向する放出孔２０を有する対向電極２と、放電電極１に液体を供給する液供給手段３と、放電電極１と対向電極２の間に電圧を印加する電圧印加部４とを具備し、放電電極１が保持する液体に電圧を印加して生成される帯電微粒子液を対向電極２の放出孔２０を通じて放出する静電霧化装置であって、上記対向電極２の放出孔２０の内側面２０ａには、放電電極１に近い側の端部に放電防止用の凸曲面３０を設けたものとする。

対向電極２が有する放出孔２０の内側面２０ａの端部のうち、特に放電電極１に近い側の端部は最も放電を生じ易い部分であるが、このような放電防止用の凸曲面３０を設けることで、放電電極１と対向電極２との間の距離を短く設けた場合であっても放電の発生が防止される。したがって、対向電極２の放電により帯電微粒子液の発生量を減少させるといったことなく、両電極１，２間の距離を短く設けて印加電圧の低電圧化を図ることができる。

更に、上記対向電極２の放出孔２０の内側面２０ａには、放電電極１に近い側及び該放電電極１から離れた側の両側の端部に、放電防止用の凸曲面３０，３１を設けていることが好適である。このようにすることで、放出孔２０の内側面２０ａの両側の端部において放電を確実に防止することができる。

また、上記対向電極２の厚みｔを、放出孔２０の内側面２０ａの放電電極１から離れた側の端部における放電発生を防止する所定厚みｔ１に設けることも好適である。このようにすることで、放出孔２０の内側面２０ａの両側の端部において放電を確実に防止することができる。また、放電電極１から離れた側の端部においては特に角を丸める等の加工を加える必要がないので、加工プロセスが簡略化される。

請求項１に係る発明は、放電電極と対向電極を接近させて配した場合であっても、対向電極にて放電を生じることがなく、したがって帯電微粒子液の発生量を減少させることなく両電極間の印加電圧の低電圧化を図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、放出孔の内側面の両側の端部において放電を確実に防止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１に係る発明の効果に加えて、放出孔の内側面の両側の端部において放電を確実に防止することができるという効果や、放電電極から離れた側の端部においては特に角を丸める等の加工を加える必要がないので、加工プロセスが簡略化され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一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から距離を隔てて位置するとともに放出孔２０を中央に有するリング状の対向電極２と、この放電電極１の先鋭形状を成す先端部１ａにまで水等の静電霧化用の液体（図示せず）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て両電極１，２間に電圧を印加する電圧印加部４とを具備している。

本例にあっては上記液供給手段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の基端部を、ペルチェユニット５の冷却部５ａ側に接続させてある。これにより、ペルチェユニット５により放電電極１自体を冷却して該放電電極１の表面上に結露水を生成させ、この結露水を静電霧化用の液体として用いる構造である。本発明において液供給手段３は特に限定されず、例えば放電電極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の基端部側を、液タンク内に貯蔵してある液体内に浸すといった構成であってもよい。

そして本例にあっては、放電電極１の先端部１ａと距離を隔てて位置する上記対向電極２の放出孔２０の内側面２０ａを、図２に拡大して示すような形状に設けている。即ち、上記放出孔２０の内側面２０ａにおいて、放電電極１に近い側の端部には、図示のように放電電極１の先端部１ａに向けて凸状に形成される凸曲面３０が設けてある。この凸曲面３０により放電電極１に最も近い端部の角を丸め、該端部での放電防止を図ることができる。上記対向電極２は導電性物質を用いて形成するものであり、通常はＳＵＳ等の金属を切削、曲げ加工して形成することが好適であるが、導電性樹脂を用いてコストを抑制することもできる。

上記構成の静電霧化装置において、液供給手段３により放電電極１の先端部１ａに液体を供給して保持させ、この状態で電圧印加部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に保持される液体が帯電し、帯電した液体にクーロン力が働き、液体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（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大量に生成され、イオン風に乗って放出孔２０から装置外へと放出される。

ここで、本例にあっては上記した通り、対向電極２において放出孔２０の内側面２０ａの放電電極１側の端部に凸曲面３０を形成して、角に丸みを設けているので、対向電極２と放電電極１とを近接して配置しても対向電極２の放出孔２０の角に電界が集中して放電を生じることが防止される。

例えば、図４に示す従来例のように角に丸みを設けない場合には、放出孔２０の角で放電を生じないようにしながら放電電極１で静電霧化現象を発生させるには、対向電極２と放電電極１の間の電極間距離（即ち、対向電極２の放出孔２０の内側面２０ａの放電電極１に近い側の端部と、放電電極１の先端部１ａとの間の距離）ｄを５ｍｍとしたうえで、５ｋＶ程度の電圧を印加する必要がある。これに対して、対向電極２の放出孔２０の角に本例の凸曲面３０を約０．３ｍｍの曲率半径で形成した場合、放出孔２０の角で放電を生じないようにしながら放電電極１で静電霧化現象を発生させるには、電極間距離ｄを２．５ｍｍとしたうえで３ｋＶ程度の電圧を印加すればよいことになる。

つまり、上記凸曲面３０を設けたことで、対向電極２を放電電極１に対して従来の半分の電極間距離ｄにまで近接させた状態において、対向電極２での放電を防止しながら、放電電極１にて大量の帯電微粒子液を発生させることができる。これにより、印加電圧の低電圧化が図られる。

なお、本例にあっては、放出孔２０の放電電極１と離れた側の端部についても電界が集中して放電を生じることを防止するため、対向電極２の厚みｔを、電極間距離ｄ以上（即ち、２．５ｍｍ以上）の所定の厚みｔ１に設けてある。これにより、放出孔２０の両側の端部において放電の発生を確実に防止する。

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３に基づいて説明するが、本例の構成のうち上記した一例と同様の構成については説明を省略する。本例の対向電極２の放出孔２０の内側面２０ａにあっては、放電電極１に近い側の端部に凸曲面３０を設けることに加えて、放電電極１から離れた側の端部においても同様の放電防止用の凸曲面３１を設けている。

これにより、対向電極２の放出孔２０の放電電極１に近い側の端部において放電の発生が防止されることは勿論、該放出孔２０の放電電極１から離れた側の端部においても放電が確実に防止される。したがって、例えば電極間距離ｄを２．５ｍｍと短く設けたうえで３ｋＶ程度の電圧を印加すれば、放出孔２０の角で放電を生じないようにしながら放電電極１で静電霧化現象を発生させ、帯電微粒子液を装置外に向けて大量に放出することができる。なお、本例において対向電極２の厚みｔは１．０ｍｍとしている。

本発明の実施形態における一例の静電霧化装置の説明図である。 図１の主要部拡大図である。 本発明の実施形態における他例の静電霧化装置の主要部説明図である。 従来の静電霧化装置の説明図である。

符号の説明

１ 放電電極
１ａ 先端部
２ 対向電極
３ 液供給手段
４ 電圧印加部
２０ 放出孔
２０ａ 内側面
３０ 凸曲面
３１ 凸曲面
ｄ 距離
ｔ 厚み
ｔ１ 所定の厚み

Claims (3)

1. 放電電極と、放電電極から距離を隔てて位置するとともに該放電電極と対向する放出孔を有する対向電極と、放電電極に液体を供給する液供給手段と、放電電極と対向電極の間に電圧を印加する電圧印加部とを具備し、放電電極が保持する液体に電圧を印加して生成される帯電微粒子液を対向電極の放出孔を通じて放出する静電霧化装置であって、上記対向電極の放出孔の内側面には、放電電極に近い側の端部に放電防止用の凸曲面を設けていることを特徴とする静電霧化装置。
2. 上記対向電極の放出孔の内側面には、放電電極に近い側及び該放電電極から離れた側の両側の端部に、放電防止用の凸曲面を設けていることを特徴とする請求項１に記載の静電霧化装置。
3. 上記対向電極の厚みを、放出孔の内側面の放電電極から離れた側の端部における放電発生を防止する所定厚みに設けることを特徴とする請求項１に記載の静電霧化装置。

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