JP2010099640A - 静電霧化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】大量かつ安定してラジカルを有する帯電微粒子ミストを生成することができる静電霧化装置を提供する。
【解決手段】超音波振動子７は電力供給部１０と電気的に接続されるとともに、電力供給部１０により超音波振動子７に交流電圧が印加される。また、ホーン８は高電圧印加部２０と電気的に接続されるとともに、高電圧印加部２０により液体霧化作用面８ａに高電圧が印加されるようになっている。液体霧化作用面８ａは高電圧が発生しているため、液体溜り部６に貯留された液体に高電圧が印加される。また、超音波振動子７は、電力供給部１０より交流電圧が印加されると機械振動が発生する。この機械振動は、ホーン８を通して液体溜り部６に貯留された液体の液面に伝達されるようになっている。よって、帯電した液体に対して静電霧化が行われるとともに電気分解が行われ、ミストがラジカル状態となり、ラジカルを有する帯電微粒子ミストが生成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、ナノメータサイズの帯電微粒子ミストを生成するための静電霧化装置に関する。

従来から、例えば特許文献１のように、高電圧印加部と、高電圧印加部で発生させた高電圧が印加される放電電極と、放電電極に対向する対向電極と、放電電極に霧化させるべき液体を供給する液体供給手段とを備え、放電電極に高電圧を印加させるとともに、供給した液体を霧化させる静電霧化装置が知られている。

上記のような従来例において、静電霧化装置によるナノメータサイズの帯電微粒子ミストを発生させるメカニズムは、まず、放電電極と対向電極との間にかけられた電圧により放電電極の先端部に供給された液体が帯電するとともに、帯電した液体にクーロン力が作用する。さらに、放電電極の先端に供給保持された液体の液面が、局所的に先端が尖った錐状に盛り上がってテーラーコーンとなり、このテーラーコーンの先端部に電荷が集中して高密度化されるとともに、高密度化された電荷の反発力による液体の分裂・飛散（レイリー分裂）を繰り返して静電霧化が行われる。そして、電気分解によりラジカルを有するナノメータサイズの帯電微粒子ミスト（マイナスイオンミスト）が生成される。

上記帯電微粒子ミストは、帯電により被対象物に引き寄せられる付着機能のほかに、脱臭、除菌などの効果を有している。この脱臭、除菌などの発現は、帯電微粒子ミスト中に含まれるラジカルが主な効果要因として作用していると考えられている。
特開２００７−３１３４６０号公報

しかしながら、特許文献１の静電霧化装置では、放電電極の先端部に供給された液体の量しか霧化させることができず、ラジカルを有するナノメータサイズの帯電微粒子ミストの量が充分に確保できないという問題があった。

また、超音波を利用してミストを発生させるミスト発生装置として、液体を満たした容器の底面を超音波振動子によって振動させるものが知られている。ミストを発生させる原理としては、まず、液体中の超音波振動を強力にして音の放射圧を高め、高い周波数の指向性により音圧を中心付近に集中させることで液体を押し上げて液柱をつくる。そして、この液柱の表面で発生した表面波が干渉を起こし、液体を衝突及び引きちぎり合わせるとともに、発生するエネルギーが表面張力に打ち勝つことにより、液体を微粒子化して空中に飛散させる。しかしながら、このようなミスト発生装置では、大量に液体を霧化させることができる利点を持つものの、単に液体を吹き飛ばしたミストに過ぎず、帯電微粒子ミストのような付着機能や脱臭、除菌などの効果を有したミストを発生させることができなかった。

本発明の目的は、大量かつ安定してラジカルを有する帯電微粒子ミストを生成することができる静電霧化装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、液体霧化作用面を有する電極と一体に設けられる超音波振動子と、前記液体霧化作用面側に液体を供給する液体供給手段と、前記超音波振動子に電力を供給する電力供給手段と、前記液体霧化作用面に高電圧を印加する高電圧印加手段とから構成される静電霧化装置において、前記液体霧化作用面側に供給された液体に前記高電圧印加手段を通じて高電圧を印加するとともに、帯電した液体を前記超音波振動子の超音波振動により霧化させることを要旨とする。

この発明によれば、超音波振動子における液体霧化作用面側に供給された液体に高電圧を印加することで液体に電荷を与えるとともに、液体を帯電させることができ、帯電した液体にクーロン力が作用するようになる。そして、超音波振動子からの超音波振動により液体中の超音波振動を強力にして音の放射圧を高め、高い周波数の指向性により音圧を中心付近に集中させることで液体を押し上げて液柱をつくる。そして、この液柱の表面で発生した表面波が干渉を起こし、液体を衝突及び引きちぎり合わせるとともに、発生するエネルギーが表面張力に打ち勝つことにより、液体を微粒子化して空中に飛散させ、静電霧化が行われる。さらに、静電霧化されたミストにおいて電気分解が行われ、ミストがラジカル状態となる。よって、ラジカルを有するナノメータサイズの帯電微粒子ミストを大量かつ安定して生成することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記超音波振動子は複数方向に分極され、その少なくとも一つの電極を前記液体霧化作用面とするとともに、少なくとも一つの電極を電力供給面とし、前記電力供給面を構成する分極厚みは、前記液体霧化作用面を構成する分極厚みよりも短く構成することで、前記電力供給手段から供給される電圧を増幅させて前記液体霧化作用面から高電圧を出力可能とし、前記液体霧化作用面に供給された液体に前記高電圧を印加するとともに超音波振動を付与することを要旨とする。

この発明によれば、液体霧化作用面を構成する電極では、圧電効果による電荷が発生するとともに、電力供給手段から電力供給面へ印加された電圧よりも昇圧された高電圧が発生する。昇圧された電極における液体霧化作用面においても同様に昇圧された高電圧が発生している。昇圧された電極における液体霧化作用面によって、液体供給手段から液体霧化作用面側へ供給された液体に高電圧が印加され、電荷を与えるとともに液体を帯電させることができる。よって、高電圧印加手段を別途設けることなく液体霧化作用面に高電圧を印加することができ、液体霧化作用面側へ供給された液体に高電圧が印加され、電荷を与えるとともに液体を帯電させることができる。そして、帯電された液体の先端部に電荷が集中して電荷の反発力による静電霧化とともに、超音波振動によって液面を振動させることで帯電した液体が微粒子化して空中に飛散する。さらに、静電霧化されたミストにおいて電気分解が行われ、ミストがラジカル状態となる。よって、ラジカルを有するナノメータサイズの帯電微粒子ミストを大量かつ安定して生成することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記液体霧化作用面から霧化されたミストを移送させるための風を送る送風手段を有することを要旨とする。

この発明によれば、送風手段を設けない構成と比べて、生成された帯電微粒子ミストを効率良く移送させ、被対象物に効率良く帯電微粒子ミストを付着させることができ、脱臭、除菌などの効果を効率良く得ることができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の発明において、前記液体霧化作用面から霧化されたミストに帯電する電荷を放電させる放電部を有することを要旨とする。

この発明によれば、液体霧化作用面から霧化されたミストに帯電している電荷が、放電部によって放電されることによって、ミストにラジカルがさらに積極的に生成され、さらに多くのラジカルを有した帯電微粒子ミストを生成することができる。したがって、被対象物に対して、さらに多くのラジカルを有した帯電微粒子ミストを付着させることができ、脱臭、除菌などの効果をさらに効率良く得ることができる。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、前記放電部は網目状に構成されていることを要旨とする。
この発明によれば、放電部が網目状になっていることで、液体霧化作用面から霧化されたミストの大部分が放電部を通過することができ、ミストに帯電している電荷が放電されやすくなる。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の発明において、前記超音波振動子は、超音波振動の節となる位置から前記液体霧化作用面にかけて断面積が小さくなっていることを要旨とする。

この発明によれば、超音波振動子における長手方向にさらに強い機械振動を生じさせることができるとともに、液体霧化作用面に向けて機械振動を集中させることができる。したがって、液体霧化作用面側へ供給された液体中における超音波振動、及び電力集中がさらに強力となって、ラジカルを有するナノメータサイズの帯電微粒子ミストをさらに大量に生成することができる。

請求項７に記載の発明は、請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の発明において、前記超音波振動子において、超音波振動の節となる位置には、前記超音波振動子を保持する保持部が設けられていることを要旨とする。

この発明によれば、超音波振動子に機械振動が生じたとしても、超音波振動子を保持する保持部によって超音波振動子の節に引張・圧縮応力が集中することを抑制することができる。したがって、超音波振動の節となる位置での超音波振動子の破断を回避することができる。

請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の発明において、前記超音波振動子において、超音波振動の節となる位置が複数存在するとともに、前記保持部が設けられている節となる位置以外の節となる位置には、前記超音波振動子を保護する保護部が設けられていることを要旨とする。

この発明によれば、超音波振動子に機械振動が生じたとしても、超音波振動子を保持する保持部及び保護部によって複数存在する超音波振動の節に引張・圧縮応力が集中することを抑制することができる。したがって、複数存在する超音波振動の節となる位置での超音波振動子の破断を回避することができる。

請求項９に記載の発明は、請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載の発明において、前記液体霧化作用面には保護材が設けられていることを要旨とする。
この発明によれば、酸や高電圧、強い機械振動にも耐久できる強い液体霧化作用面を実現することができる。

この発明によれば、大量かつ安定してラジカルを有する帯電微粒子ミストを生成することができる。

（第１の実施形態）
以下、本発明を具体化した第１の実施形態を図１にしたがって説明する。
図１に示すように、静電霧化装置１の本体ケース２には、タンクホルダ３が設けられている。このタンクホルダ３には、水などの液体を供給するタンク４が着脱可能に設けられている。タンク４は、図示しない止水ピンにより給水用の開口部が閉止されるとともに、その開口部が下側となるように配設されている。タンクホルダ３には、タンク４の開口部に対応する位置に液体供給路５が設けられている。

タンクホルダ３は、液体供給路５を介して、本体ケース２内の下部に形成された液体溜り部６と接続されている。液体溜り部６には、液体供給路５を介してタンク４内の液体が供給され、貯留されるようになっている。すなわち、タンク４及び液体供給路５は、液体溜り部６に液体を供給する液体供給手段を構成する。液体溜り部６の中央部には、超音波振動を発生させる円板状の超音波振動子７が設けられている。超音波振動子７は、チタン酸ジルコン酸鉛系材料（ＰＺＴ）からなるとともに、超音波振動子７の振動を妨げないように設計された共鳴体である電極としてのキャップ状のホーン８に装着され、一体となっている。ホーン８は、液体霧化作用面８ａを有するとともに金属製からなり、支持部材９を介して液体溜り部６の中央部に液体霧化作用面８ａが露出するように固定されている。

超音波振動子７は図示しない電極を有しており、この電極は超音波振動子７に電力（交流電圧）を供給する電力供給手段としての電力供給部１０と電気的に接続されるとともに、電力供給部１０により超音波振動子７に交流電圧が印加されるようになっている。また、ホーン８は、液体霧化作用面８ａに高電圧を印加する高電圧印加手段としての高電圧印加部２０と電気的に接続されるとともに、高電圧印加部２０により液体霧化作用面８ａに高電圧が印加されるようになっている。よって、この液体霧化作用面８ａに発生する高電圧が、液体溜り部６に貯留された液体に印加されることとなる。

また、超音波振動子７は、電力供給部１０より交流電圧が印加されると、超音波振動子７における寸法（厚み）が変化するとともに伸縮運動を起こして、機械振動が発生するようになっている。この機械振動は、ホーン８を通して液体溜り部６に貯留された液体の液面に伝達されるようになっている。

また、液体溜り部６に貯留される液体の水位を一定に保つために水位センサ１１が液体溜り部６内に設けられている。水位センサ１１は、水位検知回路１２と電気的に接続されるとともに水位検知回路１２によって検知した値を図示しない制御部へ送ることで、制御部が液体溜り部６の液体の水位を一定に保つように制御するようになっている。また、本体ケース２には、霧化されたミストを本体ケース２外へ移送させるための風を送る送風手段としてのファン１３が設けられている。

液体溜り部６に貯留された液体に高電圧を印加することで液体に電荷を与えて同液体を帯電させることができ、帯電した液体にクーロン力が作用するようになる。また、超音波振動子７から発生した超音波振動は、ホーン８を伝達するとともに液体溜り部６に貯留された液体の液面へ到達し、同液面を振動させる。そして、液体中における超音波振動が強力となって音の放射圧が高まり、高い周波数の指向性により音圧を中心付近に集中させることで液体を押し上げて液柱をつくる。そして、この液柱の表面で発生した表面波が干渉を起こし、液体を衝突及び引きちぎり合わせるとともに、発生するエネルギーが表面張力に打ち勝つことにより、液体を微粒子化して空中に飛散させ、静電霧化が行われる。さらに、静電霧化されたミストにおいて電気分解が行われ、ミストがラジカル状態となる。よって、ラジカルを有するナノメータサイズの帯電微粒子ミスト（マイナスイオンミスト）を大量かつ安定して生成することができる。生成された帯電微粒子ミストは、ファン１３によって本体ケース２外へ移送される。

帯電微粒子ミストは、帯電により被対象物に引き寄せられる付着機能のほかに、脱臭、除菌などの効果を有している。この脱臭、除菌などの発現は、帯電微粒子ミスト中に含まれるラジカルが主な効果要因として作用していると考えられている。

被対象物に対して脱臭、除菌の効果を得るためには、より多くの帯電微粒子ミストを被対象物に付着させることが望ましい。このため、本実施形態の静電霧化装置１によれば、液体溜り部６に貯留された液体に電荷を与えることができるとともに、超音波振動によって液面を振動させることで帯電した液体を微粒子化して空中に飛散させ、静電霧化が行われる。さらに、静電霧化されたミストにおいて電気分解が行われ、ミストがラジカル状態となる。よって、ラジカルを有するナノメータサイズの帯電微粒子ミストを大量かつ安定して生成することができる。そして、生成された帯電微粒子ミストをファン１３によって効率良く本体ケース２外へ移送させ、被対象物に効率良く帯電微粒子ミストを付着させることができ、脱臭、除菌などの効果を効率良く得ることができる。

上記実施形態では以下の効果を得ることができる。
（１）上記構成の静電霧化装置１によれば、液体溜り部６に貯留された液体に電荷を与えることができるとともに、超音波振動によって液面を振動させることで帯電した液体を微粒子化して空中に飛散させ、静電霧化が行われる。さらに、静電霧化されたミストにおいて電気分解が行われ、ミストがラジカル状態となる。よって、ラジカルを有するナノメータサイズの帯電微粒子ミストを大量かつ安定して生成することができる。

（２）本体ケース２に、霧化されたミストを本体ケース２外へ移送させるための風を送るファン１３を設けた。よって、ファン１３を設けない構成と比べて、生成された帯電微粒子ミストを効率良く本体ケース２外へ移送させ、被対象物に効率良く帯電微粒子ミストを付着させることができ、脱臭、除菌などの効果を効率良く得ることができる。

（第２の実施形態）
以下、本発明を具体化した第２の実施形態を図２及び図３にしたがって説明する。なお、図２は、第２の実施形態の静電霧化装置３０において、帯電微粒子ミストを生成するためのメカニズムを説明する上で必要な構成のみを図示した静電霧化装置３０の模式図となっており、静電霧化装置３０におけるその他の構成については図示及び説明を省略している。また、以下に説明する実施形態では、既に説明した実施形態と同一構成について同一符号を付すなどして、その重複する説明を省略又は簡略化する。

図２に示すように、静電霧化装置３０には図示しないタンクホルダにタンク４が着脱可能に設けられている。タンク４内の液体は、液体供給路５上に配設された給水ポンプＰによって、液体供給路５を介して液体霧化作用面３２ａ側へ供給されるようになっている。また、静電霧化装置３０にはファン１３が設けられている。

図３（ａ），（ｂ）に示すように、超音波振動子３１は複数方向（本実施形態においては超音波振動子３１における厚み方向と長手方向の二方向）に分極されている。超音波振動子３１の長手方向（図３に示す矢印Ｘの方向）における一方の端面側に液体霧化作用面３２ａを有する電極３２が設けられている。また、超音波振動子３１の長手方向における他方側であって、超音波振動子３１の厚み方向（図３に示す矢印Ｙの方向）における両面には電力供給面を構成する電極３３，３４がそれぞれ設けられている。電力供給のための分極厚みは、液体霧化作用面３２ａを構成する分極厚みよりも短くなっている。ここで、「電力供給のための分極厚み」とは、本実施形態における電極３３，３４に挟まれた超音波振動子３１の厚み方向の厚みのことをいう。また、「液体霧化作用面３２ａを構成する分極厚み」とは、本実施形態における電極３３，３４から電極３２までの超音波振動子３１の長手方向の長さのことをいう。図２に示すように、電極３３，３４は電力供給部１０と電気的に接続されるとともに、電力供給部１０により超音波振動子３１の長手方向の長さに対応した共振周波数の交流電圧が電極３３，３４へ印加されるようになっている。

電力供給部１０より電極３３，３４へ交流電圧が印加されると、超音波振動子３１の長手方向に強い機械振動が生じるとともに、図２に二点鎖線で示す波長１／２λを形成する定在波Ｗ１モードで振動する。なお、本来、定在波Ｗ１は縦波の振動であるが、図２においては説明の都合上、横波で図示している。この機械振動により電極３２では、圧電効果による電荷が発生するとともに、電力供給部１０から電極３３，３４へ印加された電圧よりも昇圧された高電圧が発生する。昇圧された電極３２における液体霧化作用面３２ａにおいても同様に昇圧された高電圧が発生している。ここで、本実施形態では、電力供給部１０から電極３３，３４へ印加されることで圧電効果による電荷が発生するとともに、電力供給部１０から電極３３，３４へ印加された電圧よりも昇圧された電圧が液体霧化作用面３２ａに印加される工程が高電圧印加手段となっている。

昇圧された電極３２における液体霧化作用面３２ａによって、タンク４から液体供給路５を介して超音波振動子３１における液体霧化作用面３２ａ側へ供給された液体に高電圧が印加され、電荷を与えるとともに液体を帯電させることができる。また、超音波振動子３１の長手方向に強い機械振動が生じているため、液体霧化作用面３２ａ側へ供給された液体中における超音波振動が強力となって音の放射圧が高まり、高い周波数の指向性により音圧を中心付近に集中させることで液体を押し上げて液柱をつくる。そして、この液柱の表面で発生した表面波が干渉を起こし、液体を衝突及び引きちぎり合わせるとともに、発生するエネルギーが表面張力に打ち勝つことにより、液体を微粒子化して空中に飛散させ、超音波霧化、及び静電霧化が行われる。さらに、静電霧化されたミストにおいて電気分解が行われ、ミストがラジカル状態となる。よって、ラジカルを有するナノメータサイズの帯電微粒子ミストを大量かつ安定して生成することができる。生成された帯電微粒子ミストは、ファン１３によって被対象物に向かって移送される。

したがって、本実施形態によれば、第１の実施形態の効果（１）及び（２）と同様の効果に加えて、以下に示す効果を得ることができる。
（３）上記構成の静電霧化装置３０によれば、超音波振動子３１における機械振動により電極３２では、圧電効果による電荷が発生するとともに、電力供給部１０から電極３３，３４へ印加された電圧よりも昇圧された高電圧が電極３２に発生する。この電極３２における液体霧化作用面３２ａにおいても同様に昇圧された高電圧が発生する。そして、この液体霧化作用面３２ａによって、タンク４から液体供給路５を介して超音波振動子３１における液体霧化作用面３２ａ側へ供給された液体に高電圧が印加され、電荷を与えるとともに液体を帯電させることができる。よって、第１の実施形態で用いた高電圧印加部２０を設けることなく液体霧化作用面３２ａに高電圧を印加することができ、液体霧化作用面３２ａ側へ供給された液体に高電圧が印加され、電荷を与えるとともに液体を帯電させることができる。そして、帯電された液体の先端部に電荷が集中して電荷の反発力による静電霧化とともに、超音波振動によって液面を振動させることで帯電した液体が微粒子化して空中に飛散する。さらに、静電霧化されたミストにおいて電気分解が行われ、ミストがラジカル状態となる。よって、ラジカルを有するナノメータサイズの帯電微粒子ミストを大量かつ安定して生成することができる。

（第３の実施形態）
以下、本発明を具体化した第３の実施形態を図４にしたがって説明する。
図４（ａ）に示すように、静電霧化装置３０において、ファン１３によって移送される帯電微粒子ミストの移送方向（図４（ａ）に示す矢印Ｘ１の方向）側には、帯電微粒子ミスト中に帯電している電荷を放電させる放電部としての放電部材４０が設けられている。放電部材４０は、液体霧化作用面３２ａ近傍であるとともに帯電微粒子ミスト雰囲気に位置するように設けられている。図４（ｂ）に示すように、放電部材４０は、平面視すると、矩形状の複数の孔４０ａが形成された網目状になっているとともに、帯電微粒子ミストの大部分が通過できるようになっている。

第２の実施形態と同様に液体霧化作用面３２ａから生成された帯電微粒子ミストは、ファン１３によって放電部材４０側へ移送されるとともに、放電部材４０を通過することで、帯電している電荷が放電される。電荷が放電することによって、帯電微粒子ミストにはラジカルがさらに積極的に生成され、さらに多くのラジカルを有した帯電微粒子ミストを生成することができる。

したがって、本実施形態によれば、第１の実施形態の効果（１）及び（２）、第２の実施形態の効果（３）と同様の効果に加えて、以下に示す効果を得ることができる。
（４）静電霧化装置３０において、ファン１３によって移送される帯電微粒子ミストの移送方向側には、帯電微粒子ミスト中に帯電している電荷を放電させる放電部材４０が設けられている。よって、ファン１３によって放電部材４０側へ移送された帯電微粒子ミストは、放電部材４０を通過することで、帯電している電荷が放電される。電荷が放電することによって、帯電微粒子ミストにはラジカルがさらに積極的に生成され、さらに多くのラジカルを有した帯電微粒子ミストを生成することができる。したがって、被対象物に対して、さらに多くのラジカルを有した帯電微粒子ミストを付着させることができ、脱臭、除菌などの効果をさらに効率良く得ることができる。

（５）放電部材４０は、矩形状の複数の孔４０ａが形成された網目状になっている。よって、ファン１３によって放電部材４０側へ移送された帯電微粒子ミストの大部分が通過することができ、帯電微粒子ミストに帯電している電荷が放電されやすくなる。

（第４の実施形態）
以下、本発明を具体化した第４の実施形態を図５にしたがって説明する。
図５に示すように、超音波振動子３１は、超音波振動子３１における定在波Ｗ１の節Ｆ１（図２又は図４参照）から液体霧化作用面３２ａに向かうにつれて断面積が小さくなっている。超音波振動子３１の長手方向において、定在波Ｗ１の節Ｆ１から液体霧化作用面３２ａにかけての両側面３１ｂ，３１ｃは、液体霧化作用面３２ａ側へ向かうにつれて縮幅する平面視湾曲状になっている。液体霧化作用面３２ａ側の超音波振動子３１の短手方向の幅Ｈ１は、定在波Ｗ１の節Ｆ１にあたる超音波振動子３１の短手方向の幅Ｈ２よりも短くなっている。

上記構成の超音波振動子３１によれば、電力供給部１０より電極３３，３４へ印加される交流電圧の量が第２の実施形態と同じ量であったとしても、超音波振動子３１の長手方向にさらに強い機械振動を生じさせることができるとともに、液体霧化作用面３２ａに向けて機械振動を集中させることができる。よって、液体霧化作用面３２ａ側へ供給された液体中における超音波振動がさらに強力となって、ラジカルを有するナノメータサイズの帯電微粒子ミストをさらに大量に生成することができる。

したがって、本実施形態によれば、第１の実施形態の効果（１）及び（２）、第２の実施形態の効果（３）と同様の効果に加えて、以下に示す効果を得ることができる。
（６）液体霧化作用面３２ａ側の超音波振動子３１の短手方向の幅Ｈ１は、定在波Ｗ１の節Ｆ１にあたる超音波振動子３１の短手方向の幅Ｈ２よりも短くなっている。よって、電力供給部１０より電極３３，３４へ印加される交流電圧の量が第２の実施形態と同じ量であったとしても、超音波振動子３１の長手方向にさらに強い機械振動を生じさせることができる。そして、液体霧化作用面３２ａに向けて機械振動を集中させることができるとともに、振動の増幅で電圧も増幅されるため、電荷の集中による静電霧化も増加させることができる。したがって、液体霧化作用面３２ａ側へ供給された液体中における超音波振動、及び電荷の集中がさらに強力となって、ラジカルを有するナノメータサイズの帯電微粒子ミストをさらに大量に生成することができる。

（第５の実施形態）
以下、本発明を具体化した第５の実施形態を図６にしたがって説明する。
図６に示すように、超音波振動子３１における定在波Ｗ１の節Ｆ１となる位置には、超音波振動子３１を保持する保持部としての保持部材５０が、超音波振動子３１を厚み方向に挟むように設けられている。保持部材５０は弾性体からなり、超音波振動子３１に対して図示しないボルトによって共締めされるとともに、静電霧化装置３０における図示しない支持部に支持されている。

上記構成の超音波振動子３１によれば、超音波振動子３１において長手方向に機械振動が生じたとしても、超音波振動子３１を挟持する保持部材５０が、超音波振動子３１における定在波Ｗ１の節Ｆ１となる位置に設けられていることで、その節Ｆ１に引張・圧縮応力が集中することを抑制することができる。

したがって、本実施形態によれば、第１の実施形態の効果（１）及び（２）、第２の実施形態の効果（３）と同様の効果に加えて、以下に示す効果を得ることができる。
（７）超音波振動子３１における定在波Ｗ１の節Ｆ１となる位置には、超音波振動子３１を挟持する二つの保持部材５０が、超音波振動子３１を厚み方向に挟むようにそれぞれ設けられている。よって、超音波振動子３１において長手方向に機械振動が生じたとしても、超音波振動子３１を挟持する保持部材５０によって定在波Ｗ１の節Ｆ１に引張・圧縮応力が集中することを抑制することができる。したがって、定在波Ｗ１の節Ｆ１となる位置での超音波振動子３１の破断を回避することができる。

（第６の実施形態）
以下、本発明を具体化した第６の実施形態を図７にしたがって説明する。
図７に示すように、電力供給部１０より電極３３，３４へ交流電圧が印加されると、超音波振動子３１の長手方向に強い機械振動が生じるとともに、図７に二点鎖線で示す波長１λを形成する定在波Ｗ２モードで振動する。このように、定在波Ｗ２が波長１λを形成する定在波Ｗ２モードであった場合、定在波Ｗ２における節が図７に示すように二箇所（節Ｆ１，Ｆ２）存在することになる。本実施形態では、第５の実施形態において、超音波振動子３１における節Ｆ１の位置に設けた保持部材５０に加えて、超音波振動子３１における節Ｆ２の位置に、超音波振動子３１を保護する保護部としての保護部材６０が設けられている。保護部材６０は、超音波振動子３１を厚み方向に挟むように設けられている。保護部材６０は弾性体からなり、超音波振動子３１に対して図示しないボルトによって共締めされるとともに、静電霧化装置３０における図示しない支持部に支持されている。

上記構成の超音波振動子３１によれば、超音波振動子３１において長手方向に機械振動が生じ、定在波Ｗ２の節Ｆ１，Ｆ２に引張・圧縮応力が集中したとしても、超音波振動子３１を挟持する保持部材５０及び保護部材６０が、定在波Ｗ２の節Ｆ１，Ｆ２に集中する引張・圧縮応力を抑制することができる。

したがって、本実施形態によれば、第５の実施形態の効果（７）と同様の効果を得ることができる。
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。

○ 図８（ａ）に示すように、超音波振動子３１の長手方向における定在波Ｗ１の節Ｆ１から液体霧化作用面３２ａにかけての両側面３１ｂ，３１ｃは、液体霧化作用面３２ａ側へ向かうにつれて縮幅する平面視直線状のテーパ形状になっていてもよい。液体霧化作用面３２ａ側の超音波振動子３１の短手方向の幅Ｈ１は、定在波Ｗ１の節Ｆ１にあたる超音波振動子３１の短手方向の幅Ｈ２よりも短くなっている。

○ 図８（ｂ）に示すように、超音波振動子３１の長手方向における定在波Ｗ１の節Ｆ１から液体霧化作用面３２ａにかけての両側面３１ｂ，３１ｃは、超音波振動子３１の短手方向内側に向かって湾曲するとともに、液体霧化作用面３２ａに向かって直線状に延びるような形状になっていてもよい。液体霧化作用面３２ａ側の超音波振動子３１の短手方向の幅Ｈ１は、定在波Ｗ１の節Ｆ１にあたる超音波振動子３１の短手方向の幅Ｈ２よりも短くなっている。

○ 上記各実施形態において、液体霧化作用面８ａ，３２ａに保護材としての耐酸性材料からなる金メッキなどのコーティングを施してもよいし、電極材料は無く、振動子材質のままでもよい。これによれば、酸や高電圧、強い機械振動にも耐久できる強い液体霧化作用面８ａ，３２ａを実現することができる。

○ 上記各実施形態において、液体供給手段として、毛細管現象により液溜め部に溜めた液体を液体霧化作用面８ａ，３２ａに供給するようにしたものや、空気中の水分をペルチェユニットなどにより冷却して結露水として生成することで、当該結露水を液体霧化作用面８ａ，３２ａに供給するようにしたものであってもよい。

○ 第１の実施形態において、ホーン８の代わりに、超音波振動子７に金属製の薄板を貼り付けてもよい。
○ 第１の実施形態において、超音波振動子７自身を腐食防止コーティングしたものを使用すれば、ホーン８を用いなくてもよい。

第１の実施形態における静電霧化装置の縦断面図。 第２の実施形態における静電霧化装置の縦断面図。 （ａ）は超音波振動子の断面図、（ｂ）は超音波振動子の斜視図。 （ａ）第３の実施形態における静電霧化装置の縦断面図、（ｂ）は放電部材の一部平面図。 第４の実施形態における超音波振動子の斜視図。 第５の実施形態における静電霧化装置の縦断面図。 第６の実施形態における静電霧化装置の縦断面図。 （ａ）は別の実施形態における超音波振動子の断面図、（ｂ）は別の実施形態における超音波振動子の断面図。

符号の説明

１，３０…静電霧化装置、４…液体供給手段を構成するタンク、５…液体供給手段を構成する液体供給路、７，３１…超音波振動子、８…液体霧化作用面を有する電極としてのホーン、８ａ，３２ａ…液体霧化作用面、１０…電力供給手段としての電力供給部、１３…送風手段としてのファン、２０…高電圧印加手段としての高電圧印加部、３２…液体霧化作用面を有する電極、３３，３４…電力供給面を構成する電極、４０…放電部としての放電部材、５０…保持部としての保持部材、６０…保護部としての保護部材、Ｆ１，Ｆ２…節。

Claims (9)

1. 液体霧化作用面を有する電極と一体に設けられる超音波振動子と、前記液体霧化作用面側に液体を供給する液体供給手段と、前記超音波振動子に電力を供給する電力供給手段と、前記液体霧化作用面に高電圧を印加する高電圧印加手段とから構成される静電霧化装置において、
   前記液体霧化作用面側に供給された液体に前記高電圧印加手段を通じて高電圧を印加するとともに、帯電した液体を前記超音波振動子の超音波振動により霧化させることを特徴とする静電霧化装置。
2. 前記超音波振動子は複数方向に分極され、その少なくとも一つの電極を前記液体霧化作用面とするとともに、少なくとも一つの電極を電力供給面とし、
   前記電力供給面を構成する分極厚みは、前記液体霧化作用面を構成する分極厚みよりも短く構成することで、前記電力供給手段から供給される電圧を増幅させて前記液体霧化作用面から高電圧を出力可能とし、前記液体霧化作用面に供給された液体に前記高電圧を印加するとともに超音波振動を付与する請求項１に記載の静電霧化装置。
3. 前記液体霧化作用面から霧化されたミストを移送させるための風を送る送風手段を有する請求項１又は請求項２に記載の静電霧化装置。
4. 前記液体霧化作用面から霧化されたミストに帯電する電荷を放電させる放電部を有する請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の静電霧化装置。
5. 前記放電部は網目状に構成されている請求項４に記載の静電霧化装置。
6. 前記超音波振動子は、超音波振動の節となる位置から前記液体霧化作用面にかけて断面積が小さくなっている請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の静電霧化装置。
7. 前記超音波振動子において、超音波振動の節となる位置には、前記超音波振動子を保持する保持部が設けられている請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の静電霧化装置。
8. 前記超音波振動子において、超音波振動の節となる位置が複数存在するとともに、前記保持部が設けられている節となる位置以外の節となる位置には、前記超音波振動子を保護する保護部が設けられている請求項７に記載の静電霧化装置。
9. 前記液体霧化作用面には保護材が設けられている請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載の静電霧化装置。

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