JP2008279322A - 静電噴霧装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ノズル部（20）の先端部に電界を形成することによってノズル部（20）の先端から液体を噴霧する静電噴霧装置（10）において、噴霧する液体が無駄に消費されることを防止する。
【解決手段】ノズル部（20）の先端部に電界を形成することによってノズル部（20）の先端から液体を噴霧する静電噴霧装置（10）に対して、ノズル部（20）から噴霧された液体が到達する噴霧対象領域での人間の存否を検知する人検知手段（26）と、人検知手段（26）が人間の不在を検知する状態では、人検知手段（26）が人間の存在を検知する状態に比べてノズル部（20）からの液体の噴霧量を少なくする制御手段（27）とを設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、ノズル部の先端部に電界を形成することによってノズル部の先端から液体を噴霧する静電噴霧装置に関するものである。

従来より、電気流体力学（ＥＨＤ：Electro Hydrodynamics）により液体を霧化して噴霧する静電噴霧装置が知られている。この種の静電噴霧装置は、ノズル部の先端部に電界を形成し、その電界の不平等性を用いてノズル部の先端の液体を霧化して噴霧するように構成されている。この種の静電噴霧装置が特許文献１に開示されている。

具体的に、特許文献１の静電噴霧装置は、溶液タンクと噴霧ノズルとリング電極とを備えている。溶液タンクには、例えばアミノ酸の一種であるテアニンの水溶液が貯留されている。噴霧ノズルは、溶液タンクの内部空間に連通している。リング電極は、噴霧ノズルから電気的に絶縁されている。この静電噴霧装置では、電源をオンにすると、リング電極と噴霧ノズルとの間に電位差が与えられ、噴霧ノズルの先端部に電界が形成されることによって噴霧ノズルの先端から液体が噴霧される。
特開２００６−２３１２３７号公報

ところで、従来の静電噴霧装置では、使用者自らが、例えば噴霧の実行や噴霧の停止などの噴霧状態の操作を行わなければならない。しかし、噴霧状態の操作は使用者にとって手間になる場合があるので、ノズル部から噴霧された液体が到達する噴霧対象領域から使用者が離れるときに、液体が無駄に消費されないように使用者が噴霧状態を操作しない場合がある。このような場合は、使用者が噴霧対象領域にいないのに、使用者に液体を供給するときの噴霧量で液体が噴霧され続けて、無駄に液体が消費されてしまう。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ノズル部（20）の先端部に電界を形成することによってノズル部（20）の先端から液体を噴霧する静電噴霧装置において、噴霧する液体が無駄に消費されることを防止することにある。

第１の発明は、液体を貯留する容器部（15）と、上記容器部（15）内に連通するノズル部（20）と、電圧が印加されることによって上記ノズル部（20）の先端部に電界を形成する電界形成部（31）とを備え、上記電界形成部（31）によって上記ノズル部（20）の先端部に電界を形成することによって該ノズル部（20）の先端から液体を噴霧する静電噴霧装置（10）を対象とする。そして、この静電噴霧装置（10）は、上記ノズル部（20）から噴霧された液体が到達する噴霧対象領域での人間の存否を検知する人検知手段（26）と、上記人検知手段（26）が人間の不在を検知する状態では、該人検知手段（26）が人間の存在を検知する状態に比べて上記ノズル部（20）からの液体の噴霧量を少なくする制御手段（27）とを備えている。

第１の発明では、噴霧対象領域に人間がいるか否かが、人検知手段（26）によって検知される。そして、制御手段（27）は、人検知手段（26）が人間の不在を検知する状態では、人検知手段（26）が人間の存在を検知する状態に比べてノズル部（20）からの液体の噴霧量を少なくする。すなわち、この第１の発明では、噴霧対象領域に人間がいなくなると、噴霧対象領域に人間が存在している場合に比べてノズル部（20）からの液体の噴霧量が低減される。

第２の発明は、上記第１の発明において、上記制御手段（27）が、上記人検知手段（26）が人間の不在を検知すると上記ノズル部（20）からの液体の噴霧を停止させる。

第２の発明では、人検知手段（26）が人間の不在を検知すると、制御手段（27）が、ノズル部（20）からの液体の噴霧を停止させる動作を行う。すなわち、この第２の発明では、噴霧対象領域に人間がいない場合には、ノズル部（20）からの液体の噴霧が停止される。

第３の発明は、上記第１又は第２の発明において、上記人検知手段（26）が、赤外線センサを備え、該赤外線センサの出力に基づいて上記噴霧対象領域での人間の存否を検知するように構成されている。

第３の発明では、人検知手段（26）が赤外線センサを備えている。噴霧対象領域での人間の存否は、人間が発する赤外線の有無を検知する赤外線センサの出力に基づいて検知される。

第４の発明は、液体を貯留する容器部（15）と、上記容器部（15）内に連通するノズル部（20）と、電圧が印加されることによって上記ノズル部（20）の先端部に電界を形成する電界形成部（31）とを備え、上記電界形成部（31）によって上記ノズル部（20）の先端部に電界を形成することによって該ノズル部（20）の先端から液体を噴霧する静電噴霧装置（10）を対象とする。そして、この静電噴霧装置（10）は、上記ノズル部（20）から噴霧された液体が到達する噴霧対象領域での人間の存否を検知する処理をパーソナルコンピュータ（16）に行わせるための処理用手段と、上記噴霧対象領域に人間が不在であるという検知結果を上記パーソナルコンピュータ（16）から取得する状態では、該噴霧対象領域に人間が存在しているという検知結果を該パーソナルコンピュータ（16）から取得する状態に比べて上記ノズル部（20）からの液体の噴霧量を減少させる制御手段（27）とを備えている。

第４の発明では、静電噴霧装置（10）が、ノズル部（20）から噴霧された液体が到達する噴霧対象領域での人間の存否を検知する処理をパーソナルコンピュータ（16）にさせるための処理用手段を備えている。噴霧対象領域での人間の存否の検知は、パーソナルコンピュータ（16）で行われる。

本発明では、噴霧対象領域に人間がいなくなると、噴霧対象領域に人間が存在している場合に比べてノズル部（20）からの液体の噴霧量が低減される。つまり、使用者が噴霧対象領域にいないのに、噴霧対象領域の人間に所望の液体が供給されるような噴霧量でノズル部（20）から液体が噴霧されることがない。従って、噴霧対象領域の人間に所望の液体が供給されるように液体を噴霧する動作を使用者がいるときだけ行うことができるので、液体が無駄に消費されることを防止することができる。

また、上記第４の発明では、噴霧対象領域での人間の存否の検知が、パーソナルコンピュータ（16）で行われる。このため、噴霧対象領域での人間の存否を検知するための構成を静電噴霧装置（10）に設ける必要がないので、静電噴霧装置（10）の構成を簡素化することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

本実施形態は、本発明に係る静電噴霧装置（10）である。この静電噴霧装置（10）は、化粧用の液体を使用者の顔面に供給するためのものである。この静電噴霧装置（10）は、電界による吸引力のみで使用者に液滴を到達させることができる位置に設置された状態で使用される。

この静電噴霧装置（10）は、図１に示すように、箱状のケーシング（11）を備えている。ケーシング（11）は、直方体状に形成されている。ケーシング（11）には、容器部（15）と噴霧ノズル（20）と液搬送部（22）と電源部（25）と人検知部（26）と制御部（27）とが設けられている。

容器部（15）は、噴霧する液体を貯留するためものである。容器部（15）は、円筒状に形成されている。容器部（15）の一端には接続管（13）を接続するための貫通孔が形成され、容器部（15）の他端には後述する液搬送部（22）のロッドを挿入するための貫通孔が形成されている。容器部（15）には、噴霧する液体として、保湿成分や抗酸化成分を含んだ化粧用の液体（例えばヒアルロン酸を含む溶液）が貯留されている。この化粧用の液体は、電気抵抗率が１．０×１０^４Ωｃｍ以上１．０×１０^７Ωｃｍ以下の範囲の値になるように濃度が調整されている。

噴霧ノズル（20）は、液体を噴霧するためのノズル部（20）であって、ステンレス製の円管として構成されている。噴霧ノズル（20）には、内径が０．２ｍｍのものが用いられている。噴霧ノズル（20）の先端部（20a）は、先端ほど外径が小さくなるように形成されている。先端部（20a）の外周面は、頂角が２０度の円錐面になっている。噴霧ノズル（20）は、基端がケーシング（11）の前面に接合されている。噴霧ノズル（20）は、接続管（13）を介して容器部（15）の内部に連通している。

液搬送部（22）は、いわゆるシリンジポンプである。液搬送部（22）は、容器部（15）内を加圧するためのピストン部（23）と、ピストン部（23）を移動させるためのモータ部（24）とを備えている。ピストン部（23）は、円板状に形成されており、外周が容器部（15）の内周面に密着する状態で容器部（15）内に設けられている。容器部（15）内は、ピストン部（23）よりも前面側が液体で満たされている。ピストン部（23）の背面は、ロッドを介してモータ部（24）に接続されている。

液搬送部（22）では、モータ部（24）が駆動すると、ピストン部（23）が少しずつ前方に移動する。ピストン部（23）が前方に移動すると、容器部（15）内の液体が押し出されて噴霧ノズル（20）に供給される。液搬送部（22）は、例えば毎秒１．５μＬの液体を噴霧ノズル（20）に供給するように構成されている。液搬送部（22）が噴霧ノズル（20）に供給する液体の量は、噴霧ノズル（20）における液体の噴霧量に等しくなる。なお、液搬送部（22）は、噴霧ノズル（20）への液体の供給量が毎秒０．１μＬ以上毎秒１．５μＬ以下の値になるように構成されていればよい。

電源部（25）は、電源プラグを有する電源コード（29）に接続されている。電源部（25）は、電源プラグがコンセントに差し込まれた状態で電源コード（29）を通じて供給される電力を、モータ部（24）及び制御部（27）に供給するように構成されている。また、電源部（25）は、電源コード（29）から供給された電流の電圧（１００Ｖ）を、例えば６ｋＶの高電圧に変換して噴霧ノズル（20）に印加するように構成されている。なお、電源部（25）は、電源コード（29）から供給された電流の電圧を、５ｋＶ以上１１ｋＶ以下の値に電圧を変換するように構成されていればよい。

人検知部（26）は、噴霧ノズル（20）から噴霧された液体が到達する噴霧対象領域に人間がいるか否かを検知するためのものである。人検知部（26）は、赤外線センサを備える人検知センサとして構成されている。人検知部（26）は、赤外線センサの出力に基づいて噴霧対象領域での人間の存否を検出するように構成されている。

人検知部（26）は、赤外線検出素子に赤外線を受光させるための窓部（26a）がケーシング（11）の前方を向く姿勢で、ケーシング（11）の上面の前面側に取り付けられている。人検知部（26）には、例えば検知距離が６０ｃｍ程度の近距離型のもので、例えば検知角度が水平方向４５度（左右それぞれ２２．５度）のものを使用する。人検知部（26）は、制御部（27）に接続されている。人検知部（26）は、噴霧対象領域に人間がいるか否かの検知結果を制御部（27）に入力する。

制御部（27）は、人検知部（26）の検知結果を用いて静電噴霧装置（10）の運転動作を制御するように構成されている。具体的に、制御部（27）は、電源がオン状態になっている場合に、噴霧対象領域の人間に液滴を供給するための通常動作と、液体が無駄に消費されることを防止するための節約動作との何れかを、静電噴霧装置（10）の運転動作として実行させる。制御部（27）は、人検知部（26）が噴霧対象領域に人間がいることを検知した場合には通常動作を実行させ、人検知部（26）が噴霧対象領域に人間がいないことを検知した場合には節約動作を実行させる。

通常動作を実行させるにあたって、制御部（27）は、液搬送部（22）のモータ部（24）を駆動させると共に、噴霧ノズル（20）に電圧を印加するように電源部（25）に指令を出す。節約動作を実行させるにあたって、制御部（27）は、液搬送部（22）のモータ部（24）の駆動を停止させると共に、噴霧ノズル（20）に電圧を印加することを停止するように電源部（25）に指令を出す。

−運転動作−
本実施形態の静電噴霧装置（10）の運転動作について説明する。この静電噴霧装置（10）は、図２に示すように、例えばパーソナルコンピュータ（16）のディスプレイ（18）の上に設置された状態で使用される。なお、ケーシング（11）に、ディスプレイ（18）に固定するための固定部材を設けてもよい。また、静電噴霧装置（10）はパーソナルコンピュータ（16）の本体（17）に設置した状態で使用してもよい。

静電噴霧装置（10）の電源がＯＮ状態に設定されると、人検知部（26）が、ケーシング（11）の前面の噴霧対象領域に人間がいるか否かの検知を行う。人検知部（26）の検知結果は、制御部（27）に入力される。

制御部（27）は、人検知部（26）が噴霧対象領域に人間がいることを検知した場合には、運転動作として通常動作を実行させる。制御部（27）は、通常動作を実行させるにあたって、液搬送部（22）のモータ部（24）を駆動させると共に、噴霧ノズル（20）に電圧を印加するように電源部（25）に指令を出す。電源部（25）は、制御部（27）からの指令を受けると、噴霧ノズル（20）に電圧を印加する。噴霧ノズル（20）に電圧を印加されると、噴霧ノズル（20）の先端部に電界が形成される。この実施形態では、噴霧ノズル（20）自らが電界形成部（31）を構成している。

モータ部（24）が駆動すると、ピストン部（23）が容器部（15）内を少しずつ前方に移動し、容器部（15）内の液体が押し出されて噴霧ノズル（20）に供給される。噴霧ノズル（20）には、毎秒１．５μＬの液体が供給される。噴霧ノズル（20）の先端には電界が形成されているので、噴霧ノズル（20）内の液体が分極し、噴霧ノズル（20）の先端の気液界面近傍に＋（プラス）の電荷が集まる。そして、噴霧ノズル（20）の先端では、気液界面が引き延ばされて円錐状となり、この円錐状となった気液界面の頂部から一部の水溶液が引きちぎられて液滴化する。噴霧ノズル（20）からは、容器部（15）からの供給量に等しい量（毎秒１．５μＬ）の液体が噴霧される。

この実施形態の印加電圧の大きさ、及び液体の電気抵抗率であれば、噴霧ノズル（20）から飛散する液滴の大きさは、概ね５０μｍから２００μｍの範囲の大きさになる。噴霧ノズル（20）から飛散した液体は、噴霧ノズル（20）の先端から４０から６０ｃｍ程度離れた使用者（P）に向かって飛散し、使用者（P）の顔面に付着する。

一方、制御部（27）は、人検知部（26）が噴霧対象領域に人間がいないことを検知した場合には、運転動作として節約動作を実行させる。通常動作から節約動作に切り換える場合には、制御部（27）は、液搬送部（22）のモータ部（24）の駆動を停止させると共に、噴霧ノズル（20）に電圧を印加することを停止するように電源部（25）に指令を出す。電源部（25）は、制御部（27）からの指令を受けると、噴霧ノズル（20）への電圧の印加を停止する。モータ部（24）の駆動が停止されると共に、噴霧ノズル（20）への電圧の印加が停止されると、噴霧ノズル（20）からの液体の噴霧が停止される。

−実施形態の効果−
本実施形態では、通常動作中に噴霧対象領域に人間がいなくなると、噴霧ノズル（20）からの液体の噴霧を停止させる節約動作が実行される。つまり、使用者が噴霧対象領域にいないのに、噴霧対象領域の人間に液体を供給するための通常動作が行われることがない。従って、通常動作を使用者がいるときだけ行うことができるので、液体が無駄に消費されることを防止することができる。

−実施形態の変形例−
実施形態の変形例について説明する。この変形例の静電噴霧装置（10）は、噴霧対象領域に人間がいるか否かを検知する処理を、静電噴霧装置（10）が接続されるパーソナルコンピュータ（16）に行わせるものである。

この静電噴霧装置（10）が接続されるパーソナルコンピュータ（16）は、図３に示すように、ＣＣＤカメラ（42）を備えている。また、このパーソナルコンピュータ（16）には、ＣＣＤカメラ（42）の画像データに人間の顔面が含まれているか否かを検出する処理をパーソナルコンピュータ（16）に行わせるためのプログラムが、処理用手段としてインストールされている。プログラムは、顔面抽出処理とデータ出力処理とをパーソナルコンピュータ（16）に行わせるように構成されている。

顔面抽出処理は、ＣＣＤカメラ（42）の画像データを取り込み、その画像データに人間の顔面が含まれているか否かを判断する処理である。この顔面抽出処理には、顔画像抽出用のアルゴリズムが用いられている。顔画像抽出用のアルゴリズムは、例えば画像データに対して特徴点を抽出して、その特徴点に基づいてパターンマッチングを行うことによって人間の顔面を認識するように構成されている。

データ出力処理は、ＣＣＤカメラ（42）の画像データに基づいて噴霧対象領域に人間がいるか否かの信号を静電噴霧装置（10）に出力する処理である。データ出力処理では、画像データに人間の顔面が含まれていれば噴霧対象領域に人間がいるという内容の人検知信号が出力され、画像データに人間の顔面が含まれていなければ噴霧対象領域に人間がいないという内容の非検知信号が出力される。

静電噴霧装置（10）の制御部（27）は、接続コード（28）を介して、パーソナルコンピュータ（16）と通信可能に構成されている。静電噴霧装置（10）には、パーソナルコンピュータ（16）の接続端子（例えばＵＳＢポート）に接続された接続コード（28）（例えばＵＳＢコード）を接続するための接続端子（38）が設けられている。接続端子（38）は、制御部（27）に接続されている。なお、制御部（27）は、無線によってパーソナルコンピュータ（16）と通信可能に構成されていてもよい。

制御部（27）は、噴霧対象領域に人間がいるか否かの信号をパーソナルコンピュータ（16）から受信して、受信した信号に基づいて通常動作と節約動作との何れかを静電噴霧装置（10）の運転動作として実行させるように構成されている。具体的に、制御部（27）は、噴霧対象領域に人間がいるという内容の人検知信号を受信した場合には通常動作を実行させ、噴霧対象領域に人間がいないという内容の非検知信号を受信した場合には節約動作を実行させる。

この変形例では、噴霧対象領域に人間がいるか否かを検知するための処理が、パーソナルコンピュータ（16）で行われる。このため、噴霧対象領域に人間がいるか否かを検知するための構成を静電噴霧装置（10）に設ける必要がないので、静電噴霧装置（10）の構成を簡素化することができる。

なお、使用者がＣＣＤカメラ（42）の方を向いている場合にのみ、液体の噴霧が行われるように、パーソナルコンピュータ（16）にインストールするプログラムを構成してもよい。このプログラムでは、ＣＣＤカメラ（42）の画像データの人間がＣＣＤカメラ（42）の方を向いているか否かを判定することが可能なアルゴリズムが用いられる。

また、噴霧対象領域に人間がいるか否かを検知する処理を、他の方法でパーソナルコンピュータ（16）に実行させることも可能である。例えば、使用者のキーボードの入力状態に基づいて使用者の有無を検知してその検知結果を静電噴霧装置（10）に出力するプログラムを使用してもよい。この場合、例えばキーボードの最後の入力から所定時間が経過した場合に、噴霧対象領域に人間がいないと判断され、液体の噴霧が停止される。

《その他の実施形態》
上記実施形態については、以下のような構成としてもよい。

上記実施形態について、制御部（27）が、節約動作において、液体の噴霧を停止させるのではなく、液体の噴霧量を通常動作に比べて少ない微量にするように構成されていてもよい。この場合、制御部（27）は、節約動作を実行するにあたって、液搬送部（22）にモータ部（24）の回転速度を通常動作に比べて低減させるように指令を出す。

また、上記実施形態について、噴霧する液体として点眼用の液体を用いてもよい。この場合、静電噴霧装置（10）はドライアイを緩和させるために用いられる。静電噴霧装置（10）は、涙に含まれる有用な物質が眼球に付着した液体と共に流れないように、噴霧ノズル（20）からの噴霧量が毎秒０．１μＬ以上１．０μＬ以下の範囲の値になるように構成されている。

また、上記実施形態について、噴霧する液体が、のど粘膜の保護成分を含む溶液であってもよい。

また、上記実施形態について、静電噴霧装置（10）が、パーソナルコンピュータ（16）から電力を得るために、パーソナルコンピュータ（16）の本体（17）おける電力を供給可能な接続端子（例えば、ＵＳＢポート、ＩＥＥＥ１３９４）に接続可能に構成されていてもよい。この場合、使用者はコンセントを準備する必要がないので、静電噴霧装置（10）の使いやすさを向上させることができる。

また、上記実施形態について、電界形成部（31）が、２つの電極から構成されていてもよい。この場合、２つの電極のうち一方が噴霧ノズル（20）内の液体に接触し、他方が噴霧ノズル（20）内の液体から絶縁される。電源部（25）によってこれらの電極間に電位差が与えられると、噴霧ノズル（20）の先端部に電界が形成される。

また、上記実施形態について、人検知部（26）は、赤外線センサの代わりに超音波センサや圧力センサを備えていてもよい。

また、上記実施形態について、静電噴霧装置（10）が、使用者が手に持った状態で使用する携帯式に構成されていてもよい。この場合、使用者が噴霧ノズル（20）の先端をその使用者に向けた状態では液体の噴霧が行われ、使用者が噴霧ノズル（20）の先端をその使用者に向けない状態では液体の噴霧が停止されるように、静電噴霧装置（10）を構成する。

なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。

以上説明したように、本発明は、ノズル部の先端部に電界を形成することによってノズル部の先端から液体を噴霧する静電噴霧装置について有用である。

図１は、本発明の実施形態に係る静電噴霧装置の概略構成図である。 図２は、本発明の実施形態に係る静電噴霧装置の利用状態を示すための模式図である。 図３は、本発明の実施形態の変形例に係る静電噴霧装置の概略構成図である。

符号の説明

10 静電噴霧装置
15 容器部
16 パーソナルコンピュータ
20 ノズル部（噴霧ノズル）
26 人検知部（人検知手段）
27 制御部（制御手段）
31 電界形成部

Claims (4)

1. 液体を貯留する容器部（15）と、
   上記容器部（15）内に連通するノズル部（20）と、
   電圧が印加されることによって上記ノズル部（20）の先端部に電界を形成する電界形成部（31）とを備え、
   上記電界形成部（31）によって上記ノズル部（20）の先端部に電界を形成することによって該ノズル部（20）の先端から液体を噴霧する静電噴霧装置であって、
   上記ノズル部（20）から噴霧された液体が到達する噴霧対象領域での人間の存否を検知する人検知手段（26）と、
   上記人検知手段（26）が人間の不在を検知する状態では、該人検知手段（26）が人間の存在を検知する状態に比べて上記ノズル部（20）からの液体の噴霧量を少なくする制御手段（27）とを備えていることを特徴とする静電噴霧装置。
2. 請求項１において、
   上記制御手段（27）は、上記人検知手段（26）が人間の不在を検知すると上記ノズル部（20）からの液体の噴霧を停止させることを特徴とする静電噴霧装置。
3. 請求項１又は２において、
   上記人検知手段（26）は、赤外線センサを備え、該赤外線センサの出力に基づいて上記噴霧対象領域での人間の存否を検知するように構成されていることを特徴とする静電噴霧装置。
4. 液体を貯留する容器部（15）と、
   上記容器部（15）内に連通するノズル部（20）と、
   電圧が印加されることによって上記ノズル部（20）の先端部に電界を形成する電界形成部（31）とを備え、
   上記電界形成部（31）によって上記ノズル部（20）の先端部に電界を形成することによって該ノズル部（20）の先端から液体を噴霧する静電噴霧装置であって、
   上記ノズル部（20）から噴霧された液体が到達する噴霧対象領域での人間の存否を検知する処理をパーソナルコンピュータ（16）に行わせるための処理用手段と、
   上記噴霧対象領域に人間が不在であるという検知結果を上記パーソナルコンピュータ（16）から取得する状態では、該噴霧対象領域に人間が存在しているという検知結果を該パーソナルコンピュータ（16）から取得する状態に比べて上記ノズル部（20）からの液体の噴霧量を減少させる制御手段（27）とを備えていることを特徴とする静電噴霧装置。

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