JP2010099640A - 静電霧化装置 - Google Patents
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Abstract
【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
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。
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。
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。
(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。
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。
(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。
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。
(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。
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。
(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。
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。
(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。
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。
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 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。
Claims (9)
- 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。 - 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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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