JP2010136759A - ミスト生成装置及びミスト生成方法 - Google Patents
ミスト生成装置及びミスト生成方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010136759A JP2010136759A JP2008313359A JP2008313359A JP2010136759A JP 2010136759 A JP2010136759 A JP 2010136759A JP 2008313359 A JP2008313359 A JP 2008313359A JP 2008313359 A JP2008313359 A JP 2008313359A JP 2010136759 A JP2010136759 A JP 2010136759A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mist
- mist generating
- dielectric
- water
- electrode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Disinfection, Sterilisation Or Deodorisation Of Air (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
【課題】装置の大型化、装置のメンテナンス性、性能劣化のしやすいといった問題を解決するためになされたもので、酸化力・殺菌力のある活性種を含むミストを生成し、装置構成が簡単で性能低下の起こりにくいミスト生成装置及びミスト生成方法を提供する。
【解決手段】パルス電源101と、前記パルス電源の端部に接続された一対の電極102,103とを有し、前記電極のうち一方の電極の少なくとも一部の領域が誘電体105で覆われてなるミスト生成装置100であって、前記誘電体と前記他方の電極との間に、前記誘電体に液面が接するように液体を介在させ、前記一対の電極間に、パルス電圧を印加し、前記パルス電圧の極性が、正または負の直流であることを特徴とする、ミスト生成装置。
【選択図】図1
【解決手段】パルス電源101と、前記パルス電源の端部に接続された一対の電極102,103とを有し、前記電極のうち一方の電極の少なくとも一部の領域が誘電体105で覆われてなるミスト生成装置100であって、前記誘電体と前記他方の電極との間に、前記誘電体に液面が接するように液体を介在させ、前記一対の電極間に、パルス電圧を印加し、前記パルス電圧の極性が、正または負の直流であることを特徴とする、ミスト生成装置。
【選択図】図1
Description
本発明は、液相と誘電体(固相)との間の気相で放電を発生させて、酸化種を含んだミストを生成可能としたミスト生成装置及び方法に関する発明である。
従来から高電圧を電極間に印加して、水中で発生させた放電を利用する技術が知られている(例えば、特許文献1)。
特許文献1に記載のミスト生成装置は、水中での放電によりこの水を改質するようになっており、その具体的な構成として、放電容器内の水に非接触状態で対向配置された電極に正負反転の非対称な波形を有する交流パルス電圧を印加し、電位反転の際に誘起されて放電容器内に発生する電場により水中放電を行うようになっている。そして、この構成によって水の改質を行うようになっている。
また、従来から酸化種を含んだミストを利用して、空間の殺菌を行なう技術が知られている(例えば、特許文献2乃至特許文献4参照。)。
かかる特許文献2に記載のミスト生成装置は、空気から酸化種を生成するための沿面放電素子と、ミストを混入するための噴霧ノズルとで構成されている。そして、この2つの素子によって、酸化種を含むミストを噴霧し、空間の殺菌を可能としている。
かかる特許文献2に記載のミスト生成装置は、空気から酸化種を生成するための沿面放電素子と、ミストを混入するための噴霧ノズルとで構成されている。そして、この2つの素子によって、酸化種を含むミストを噴霧し、空間の殺菌を可能としている。
また、特許文献3に記載のミスト生成装置は、電極を針状の多孔質吸水体として、毛細管現象を用いることにより、水を針電極の先端に輸送させ、放電させながら静電霧化させる。これにより、1つのデバイスで酸化種を含んだミストの生成を可能としている。
また、特許文献4に記載のミスト生成装置は、電極を針状の金属として、電極の冷却によって結露した水を用いて放電させる。これにより、1つのデバイスで酸化種を含んだミストを給水不要で生成可能としている。
また、特許文献4に記載のミスト生成装置は、電極を針状の金属として、電極の冷却によって結露した水を用いて放電させる。これにより、1つのデバイスで酸化種を含んだミストを給水不要で生成可能としている。
特許文献1に記載の発明では、放電容器内の水に非接触状態で対向配置された電極に正負反転の非対称な波形を有する交流パルス電圧を印加することが記載されている。
しかし、その様に特異な波形のパルス電圧を発生させるには、電源装置が複雑化、大型化するといった問題点があった。また、水中での放電を利用した水の改質を目的とした発明であり、酸化種を含むミストの生成を積極的に行うものではない。
しかし、その様に特異な波形のパルス電圧を発生させるには、電源装置が複雑化、大型化するといった問題点があった。また、水中での放電を利用した水の改質を目的とした発明であり、酸化種を含むミストの生成を積極的に行うものではない。
特許文献2に記載の発明では、沿面放電素子と噴霧ノズルの2つのデバイスによって構成されており、部品点数が多いため機械的劣化が生じやすく、装置形状が複雑で大型化する。
特許文献3に記載の発明では、電極は多孔質吸水体と複雑な形状の電極を作成する必要がある。また、電極が多孔質であるために防汚性及び清掃性が低い。
特許文献4に記載の発明では、電極は金属塊であるため、放電による金属酸化が生じ、酸化種生成能及びミスト生成能の低下が生じる。
本発明は装置の大型化、装置のメンテナンス性、性能劣化のしやすいといった問題を解決するためになされたもので、本発明の目的は、酸化力・殺菌力のある活性種を含むミストを生成し、装置構成が簡単で性能低下の起こりにくいミスト生成装置及びミスト生成方法を提供することにある。
上記目的を達成するために請求項1記載の発明によれば、パルス電源と、前記パルス電源の端部に接続された一対の電極とを有し、前記電極のうち一方の電極の少なくとも一部の領域が誘電体で覆われてなるミスト生成装置であって、前記誘電体と前記他方の電極との間に、誘電体に液面が接するように液体を介在させ、前記一対の電極間に、パルス電圧を印加し、前記パルス電圧の極性が、正または負の直流であることを特徴としている。
また、ミスト生成方法は、パルス電源と、前記パルス電源の端部に接続された一対の電極とを有し、前記電極のうち一方の電極の少なくとも一部の領域が誘電体で覆われてなるミスト生成装置を用いたミスト生成方法であって、前記誘電体と前記他方の電極との間に、誘電体に液面が接するように液体を介在させ、前記一対の電極間に、正または負の直流であるパルス電圧を印加することを特徴としている。
本発明によれば、1つのデバイスで酸化力・殺菌力のある活性種を含むミストを生成し、装置構成が簡単で性能低下が起こりにくいミスト生成装置を提供するミスト生成装置及びミスト生成方法を提供することができる。
以下、本発明の各実施形態及びその実施例に係るミスト生成装置及びミスト生成方法について図面に基づいて説明する。ここで、図1は、本発明の第1の実施形態に係るミスト生成装置の概略的な構成を示す概念図であり、図2は図1に示したミスト生成装置の作用を説明するための概念図である。なお、これらの図においては、構成の理解の容易化を図るために断面ハッチングを省略している(以下、他の図も同様とする)。
本発明の第1の実施形態に係るミスト生成装置100は、パルス電源101と、パルス電源101の各端部に接続された電極102,103とを有し、これら電極102,103のうち、一方の電極102が誘電体105で覆われ、この誘電体105と他方の電極103との間に液体として水Wが介在している。そして、パルス電源101を介して各電極102,103に印加される電圧によって、水Wが電極103と同電位になり、電極102との間に電位差が生じるため、誘電体105と水Wの水面とが接する部分において誘電体105と水Wとの間をその周囲の空気Aを介して放電させるようになっている(図1の点線で示す放電AD(Atmospheric discharge)参照)。なお、パルス電源101には、高圧パルス電源が用いられている。
誘電体に覆われていない電極103は、水Wと少なくとも一部が接していれば、どのような形態でも良い。
水Wは純水に限らず、水道水、汚水等どのような水でも良い。また、水以外の液体でも良い。空気Aも同様に、純空気に限らず、臭気物質や汚染物質、水蒸気を含んだ空気でも良く、また、空気以外の気体でも良い。なお、図1及び図2は本発明の本質的構成を示す概念図であるため、一方の電極102を覆う誘電体105と他方の電極103との間に水Wを図示するように介在させる具体的手段については示していないが、これを具体化した態様については第1の実施形態の後述する変形例で明らかにする。
続いて、このような構成を有するミスト生成装置100を用いたミスト生成方法について説明する。このミスト生成方法を実施するに当って、最初にミスト生成装置100のパルス電源101を介して各電極間にパルス電圧を印加する。これによって、一方の電極102を覆った誘電体105と水Wの水面とが接する部分において、図2に示すようにこの接する部分の周囲の空気Aを介して放電が生じる(図2の点線で示す放電AD参照)。この放電により、ヒドロキシラジカル(・OH)や過酸化水素(H2O2)等の活性種を含むミストが生成される(図2の点線で示す放電AD部の周辺参照)。それらのミストが気相を漂うことにより、気相の黴菌が殺菌される。また、ミストが活性種を含むため、気相の臭気物質も変質されると考えられる。
また、ミスト生成装置100のその他の効果として、例えば気体が空気や酸素の場合、酸素の一部がオゾン(O3)や酸素原子(O)、スーパーオキサイドアニオン(O2 −)等反応性に富んだ物質(活性種と呼ぶ)になる。また、液体が水の場合、それらの活性種が水と反応したり、或いは水分子が直接放電の作用を受け、活性種も生成される。それらの活性種は気相に漂ったり、液相に溶け込んだりして、気相、液相の物質を酸化(分解)や殺菌をし、気相、液相の浄化、改質が可能となると考えられる。特に、誘電体(固相)が放電の作用を直接受けたり、気相や液相で生成した活性種により、付着している物質(例えば汚れ)が除去(浄化)されたり、表面が親水化等の改質をされると考えられる。また、気相や液相に含まれている臭気物質や汚染物質、黴菌が放電の作用を直接受け、他の物質に変化したり、殺菌をし、気相、液相の浄化、改質が行われることもあると考えられる。
また、気体が空気の場合、放電により窒素酸化物(NOx)が生成し、それらが液(水)に溶け込むことで硝酸(HNO3)になり、水が酸性水になる(水のpHが下がる)効果も期待できる。
また、気相が空気、液相が水以外の場合でも、それらを形成する分子が放電により解離され、反応性に富んだ物質(例えばラジカル)となり、気相、液相の浄化、改質が可能となる。
また、水に浸した電極103から放電することはないので、電極表面の腐食や消耗、それに伴う液体への溶解(液体の汚染)を避けることができる。
このように、一般的な殺菌水をミスト化する装置に比べ、1つのデバイスで活性種を生成し、ミストとして飛散させることができるため、装置の小型化が可能になり、部品点数が少なくて済むため、メンテナンス性も向上する。
さらに、電極や誘電体の形状が単純で良いため、防汚性及び清掃性が高い。
また、電極の表面を誘電体で被覆するため、放電による電極の劣化が生じず、殺菌ミスト生成能力の劣化が生じない。
さらに、電極や誘電体の形状が単純で良いため、防汚性及び清掃性が高い。
また、電極の表面を誘電体で被覆するため、放電による電極の劣化が生じず、殺菌ミスト生成能力の劣化が生じない。
続いて、上述した第1の実施形態に係るミスト生成装置100の第1変形例について説明する。図3は、図1に示したミスト生成装置100の第1変形例に係るミスト生成装置110を概略的に示す概念図である。なお、上述の第1の実施形態に係るミスト生成装置100と同等の構成については、対応する符号を付して詳細な説明を省略する。また、この変形例に係るミスト生成装置110の各構成要素の材質等については、上述の第1の実施形態に係るミスト生成装置100と同様であるので、その詳細な説明を省略する。
この第1変形例に係るミスト生成装置110は、第1の実施形態に係るミスト生成装置100とは異なり、一方の電極112が誘電体115で全体的に覆われておらず、他方の電極113と対向する面であってその両端部を除く領域のみが誘電体115で覆われている。そして、この一方の電極112の誘電体115と他方の電極113との間に水Wが介在している。なお、この変形例においても水Wを電極間に介在させる具体的手段については図示省略する。
このような一方の電極112を全て誘電体115で覆わない簡単な構成によっても第1の実施形態に係るミスト生成装置100と同等の作用効果を生じる。
具体的には、高圧パルス電源からなるパルス電源111を介してミスト生成装置110の各電極112,113にパルス電圧を印加することで、一方の電極112の一部を覆う誘電体115と水Wの水面とが接する部分において誘電体115との水Wとの間に空気Aを介して放電を生じさせ(図3における点線で示す放電AD参照)、第一の実施形態と同様の効果を得ることができる。
続いて、本発明の第1の実施形態の第2変形例について説明する。図4は図1に示したミスト生成装置100の第2変形例に係るミスト生成装置120を概略的に示す側方断面図であり、図1に比べてより実際の使用形態に近づけた構成を示している。なお、上述の第1の実施形態及びその第1変形例に係るミスト生成装置100,110と同等の構成については対応する符号を付して詳細な説明を省略する。
この第2変形例に係るミスト生成装置120は、第1の実施形態に係るミスト生成装置100をより実際の使用態様に適した形で具現化した変形例である。この第2変形例に係るミスト生成装置120は、水Wが容器124内に溜められ、誘電体125で覆われた一方の電極122の一部と、誘電体で周囲が覆われていない他方の電極123の一部が水Wに浸されている。第2変形例に係るミスト生成装置120がこのような構成を有していても、上述した第1の実施形態及びその第1の変形例と同等の作用効果を発揮することができる。
具体的には、高圧パルス電源からなるパルス電源121を介して各電極122,123にパルス電圧を印加することで、一方の電極122の一部を覆う誘電体125と水Wの水面とが接する部分において誘電体125との水Wとの間に空気Aを介して放電を生じさせる(図4における点線で示す放電AD参照)。この放電によって、第一の実施形態と同様の効果を得ることができる。
また、このような作用効果に加えて、水面に接した空気Aに漂っている活性種によって容器124の水面から突出した容器内壁124aの酸化や殺菌が行われ、容器内壁124aを浄化や改質することができる。また、水中に溶け込んだ活性種やHNO3により水中の容器内壁124bを酸化や殺菌して、容器内壁124bも浄化や改質をされることが期待できる。その結果、この変形例によるミスト生成装置120を用いることで、容器内124の水Wや空気A、誘電体125の改質や浄化を行うだけでなく、容器内壁124a,124bの容器内壁の浄化も期待できる。
続いて、本発明の第1の実施形態の第3変形例について説明する。図5は、図1に示したミスト生成装置の第3変形例を概略的に示すミスト生成装置130で、図5(a)は装置上面図、図5(b)は装置側方断面図であり、図1に比べてより実際の使用形態に近づけた構成を示している。なお、上述の実施形態及びその各種変形例と同等の構成については対応する符号を付して詳細な説明を省略する。
この第3変形例に係るミスト生成装置130は、上述の第2変形例に係るミスト生成装置120と類似しているが、水Wを溜める容器134それ自体が誘電体からなり、高圧パルス電源からなるパルス電源131に接続された一方の電極132の一部が容器130に溜まった水Wに浸されると共に、容器134の側壁外周に他方の電極133が備わっている。第3変形例に係るミスト生成装置130がこのような構成を有することで、容器134が電極133に密着した誘電体としての役目を果たし、第一の実施形態と同様の効果を得ることが出来る。
また、このような作用効果に加えて、水面に接した空気Aに漂っている活性種によって容器124の水面から突出した容器内壁124aの酸化や殺菌が行なわれ、容器内壁124aを浄化や改質することができる。また、水中に溶け込んだHNO3により水中の容器内壁124bを酸化や殺菌して、容器内壁124bも浄化や改質をされることが期待できる。その結果、この変形例によるミスト生成装置120を用いることで、気相の黴菌や臭気物質の殺菌や改質が行なわれるだけでなく、容器内壁124a、124bの浄化も期待できる。
続いて、本発明の第2の実施形態に係るミスト生成装置について説明する。図6は、本発明の第2の実施形態に係るミスト生成装置200の概略的な構成を示す概念図である。なお、上述の実施形態及びその各変形例と同等の構成については、対応する符号を付して詳細な説明を省略する。この第2の実施形態に係るミスト生成装置200は、図1に示した第1の実施形態に係るミスト生成装置100と基本的構成が共通するが、高圧パルス電源からなるパルス電源201の両端に接続された電極202,203の双方が誘電体205,206で完全に覆われている点で構成が異なっている。なお、図6は本発明の本質的構成を示す概念図であるため、誘電体205と誘電体206との間に水Wを図示するように介在させる具体的手段については示していないが、これを具体化した態様については第2の実施形態の後述する変形例で明らかにする。
このように電極202,203をそれぞれ誘電体205,206で覆うことで、パルス電源201の両端に接続された各電極202,203にパルス電圧を印加すると、水Wの電位が電極202と203の間の電位となり、電極202と水Wとの間、及び電極203と水Wとの間に電位差が生じるため、各誘電体205,206と水Wの水面とが接する部分において誘電体205,206と水Wとの間で空気Aを介して放電を生じさせる(図6の点線で示す放電AD参照)。
第2の実施形態に係るミスト生成装置200がこのような構成を有することで、水Wと誘電体205,206との間であって空気Aを介して生じる放電の箇所をより増やすことができ、短時間の放電によってより多くのミストを発生させ、気相の黴菌の殺菌や臭気物質の改質をより効率良く進めることができる。 また、それらにより、或いは放電により直接、液相、気相、固相の浄化、改質を行うことができ、より効率良く浄化、改質を進めることができる。
このように、第1の実施形態と同様に装置の小型化が可能となり、メンテナンス性、性能持続性が高い。さらに、第2の実施形態では片側の電極のみ誘電体で被覆するのでなく、両側の電極が誘電体で被覆されるため、水Wの水質変化による電極の劣化が、片側だけでなく、両側で生じない。
続いて、第2の実施形態の第1変形例に係るミスト生成装置について説明する。図7は、図6に示したミスト生成装置200の第1変形例に係るミスト生成装置210を概略的に示す概念図である。なお、上述の第1及び第2の実施形態並びに第1の実施形態の各種変形例に係るミスト生成装置と同等の構成については対応する符号を付して詳細な説明を省略する。また、この変形例においても水Wを電極間に介在させる具体的手段については図示省略する。
この第1変形例に係るミスト生成装置210は、図3に示す第1の実施形態の第1変形例に係るミスト生成装置110に対応した構成を有しているが、双方の電極212,213の一部にそれぞれ誘電体215,216が密着した状態で備わり、各誘電体間に水Wが介在する構成を有することで第1の実施形態の第1変形例110と構成が異なっている。この第1変形例に係るミスト生成装置210によっても、上述した第2の実施形態に係るミスト生成装置200と同様に2つの誘電体215,216と水Wの水面とが接する部分で両者間に空気Aを介してより広い領域で放電(図7の点線で示す放電AD参照)を生じさせることができるので、気相の黴菌の殺菌や臭気物質の改質をより効率良く進めることができる。また、液相、気相、固相の浄化、改質をより効率良く進めることができる。
続いて、第2の実施形態の第2変形例に係るミスト生成装置について説明する。図8は、図6に示したミスト生成装置200の第2変形例に係るミスト生成装置220を示す側方断面図であり、図6に比べてより実際の使用形態に近づけた構成を示している。なお、この変形例に係るミスト生成装置220は、上述の第1の実施形態の第2変形例に係るミスト生成装置120に対応した構成を有しているので、同等の構成については対応する符号を付して詳細な説明を省略する。
この第2の実施形態の第2変形例に係るミスト生成装置220は、第1の実施形態の第2変形例に係るミスト生成装置120とは異なり、双方の電極222,223が誘電体225,226で覆われ、この双方の誘電体225,226の一部がそれぞれ容器224に溜まった水Wに浸されている。この第2変形例に係るミスト生成装置220がこのような構成を有することで、上述の第2の実施形態及びその第1変形例に係るミスト生成装置200,210と同様に、誘電体225,226と水Wの水面とが接する部分で空気Aを介して生じさせる放電の領域を広めることができ(図8における点線で示す放電AD参照)、第1の実施形態の第2変形例に係るミスト生成装置120に比べて気相の黴菌の殺菌や臭気物質の改質をより効率良く進めることができる。また、液相、気相、固相の浄化、改質をより効率良く進めることができる。
続いて、第2の実施形態の第3変形例に係るミスト生成装置について説明する。図9は、図6に示したミスト生成装置200の第3変形例230を示す図であり、図6に比べてより実際の使用形態に近づけた構成を示している。そして、図9(a)が装置上面図、図9(b)が装置側方断面図である。なお、上述の第1、第2実施形態及びその各種変形例と同等の構成については、対応する符号を付して詳細な説明を省略する。
この第3変形例に係るミスト生成装置230は、図9(b)に示すように高圧パルス電源からなるパルス電源231の両端に接続された電極232,233が、誘電体からなる容器234の側壁外側であって周方向に端部232a,233a(図9(a)参照)が互いに若干離間した位置に密着させて取り付けられている。端部232aと233aの間は、電極232と233の間で沿面放電が発生するのを防ぐために、絶縁体236で絶縁している。なお、端部232aと233aが十分離れている場合等、電極232と233の間で沿面放電が起こらない場合は、絶縁体236は必ずしも必要ではない。また、人等が電極に接触する危険を防ぐために、電極232と233の外周全体を絶縁体で覆っても良い。
この第3変形例に係るミスト生成装置230の各電極232,233が容器周方向をそれぞれ略半分程度覆う構成を有することで、図9(a)の放電ADに示すように容器内壁234aの水Wの水面とが接する部分全体に亘って放電を生じさせることができるようになる。これによって、容器内の広い領域に亘って放電を生じさせることができるようになるので、気相の黴菌の殺菌や臭気物質の改質をより効率良く進めることができる。また、液相、気相、固相、即ち反応容器内部の浄化、改質をより効率良く進めることができる。
続いて、上述した第2の実施形態の第3変形例の更なる変形例について説明する。なお、この第3変形例と同等の構成については、対応する符号を付して詳細な説明を省略する。この更なる変形例に係るミスト生成装置230’は、上述した図9に示す第3変形例のミスト生成装置230と基本的構成が共通するが、ここでは詳細には示さない傾斜アクチュエータを特別に有しており、図10(b)に示すように一方の電極232’に対応する容器内壁部の接水面積が他方の電極233’に対応する容器内壁部の接水面積より小さくなるようにしている。
本発明では液相を電極とみなすことができ、液相と電極の間の誘電体をコンデンサとみなすことができる。図10のように容器234’を積極的に傾けることで、一方の電極232’と水Wとの間で形成されるコンデンサの静電容量が、他方の電極233’と水Wとの間で形成されるコンデンサの静電容量よりも小さくなる。これによって、静電容量の小さい一方の電極232’側で水Wとの電位差を大きくできるので、電極232’側で容器内壁と水Wの接触する部分の近傍であって容器234’と水Wの水面とが接する部分に空気Aを介して放電を生じさせることができる(図10(a),(b)の放電AD参照)。
その結果、各電極232’,233’が接続されるパルス電源231’の電圧を上述した第2の実施形態及びその変形例のように高くしなくて済む。即ち、第1の実施形態及びその各変形例に係るミスト生成装置のパルス電源と同程度のパルス電源で放電を生じさせることができるようになる。
続いて、上述した第2の実施形態の第4変形例について説明する。図11は、図6に示したミスト生成装置200の第4変形例に係るミスト生成装置240を示し、図11(a)がミスト生成装置240の管路長手方向から見た端面図、図11(b)がミスト生成装置240の斜視図である。なお、上述した各実施形態及びその各種変形例と同等の構成については、対応する符号を付して詳細な説明を省略する。
この第4変形例に係るミスト生成装置240は、上述した各ミスト生成装置とは異なり、誘電体でできた管路244と、管路244の側方外周壁244aであって管路半径方向にそれぞれ対向して密着状態で取り付けられた2つの電極242,243と、電極242,243にパルス電圧を印加する高圧パルス電源からなるパルス電源241を備えている。そして、パルス電源241を介して電極242,243にパルス電圧を印加することで、図11(a)に示すように各電極242,243に対応する管路244と流れている水Wの水面とが接する部分に空気Aを介して放電を生じさせる(図10(a)における放電AD参照)。
誘電体からなる管路244は、図11(b)に示すように、一方から水Wが流入し、他方に水Wが流出するようになっているので、この放電によって生じるミストによって、流水中でも気相の黴菌の殺菌や臭気物質の改質を行なうことができる。また、この放電によって生じる活性種によって、或いは放電により直接、流れている液相、気相、固相即ち管路244の内壁の浄化、改質をすることができる。
続いて、上述した第2の実施形態の第4変形例に係るミスト生成装置240の更なる変形例に係るミスト生成装置240’について説明する。図12は、図11に示した第4変形例の更なる変形例に係るミスト生成装置240’を示す図11(a)に対応する端面図である。この更なる変形例に係るミスト生成装置240’について第4の実施形態に係るミスト生成装置240と同等の構成については、対応する符号を付して詳細な説明を省略する。
この更なる変形例に係るミスト生成装置240’は、図10に示した第3変形例に係るミスト生成装置240と基本的に同等の構成を有するが、図10に示す第3変形例の更なる変形例と同様に特別なアクチュエータを備えている。このアクチュエータは、図12では詳細には示さないが、管路244’を軸線廻りに回転させる回転アクチュエータであり、この回転アクチュエータで管路244’の外周壁に密着した一方の電極242’に対応する管路244’の接水面積を他方の電極243’に対応する管路244’の接水面積よりも小さくさせる。
この回転アクチュエータの作用によって、一方の電極242’と水Wとの間に形成されるコンデンサの静電容量が他方の電極243’と水Wとの間で形成されるコンデンサの静電容量よりもかなり小さくなる。これによって、一方の電極242’と水Wとの電位差を大きくできるので、電極242’に対応する管路244’と水Wの水面とが接する部分において空気Aを介して放電が起こり易くなる(図12における放電AD参照)。
この更なる変形例がこのような構成を有することで、上述した第2の実施形態の第3変形例の更なる変形例と同様に第1の実施形態及びその変形例に用いたパルス電源と同程度の小型のパルス電源で放電を効率的に起こさせることができる。
なお、上述した各実施形態及びその変形例で使用する電極の材料は、導体であれば何れでも良く、例えば金属であれば銅、銀、アルミニウム、チタンやそれらの合金等の何れも使用でき、非金属であっても、使用する液体よりも電気伝導度が低いものであれば、例えば導電性のセラミックスや樹脂等でも使用可能である。
また、上述した各実施形態及びその変形例で使用する誘電体としての材料として、アルミナ等の非導電性のセラミックス、又はガラス、樹脂等の材料を使用しても良い。
誘電体の厚さは、用いる材料やパルス電源の電圧にもよるが、0.1μmから10mmが良い。
液体の容器又は流路は全体を誘電体で構成されても良く、或いは容器又は流路の少なくとも一部、即ち液面近傍を誘電体で構成されても良い。
また、上述した各実施形態及びその変形例で使用する、安全面や電極間での放電を防止するために用いる絶縁体の材料としては、樹脂や絶縁性のセラミックス、ガラス等絶縁性を有していればどのような材料でも使用可能である。
また、本発明における液体の種類としては、上述した実施形態では液体として水を用いたが、純水や水道水や汚水等の水の他、有機溶媒や油等、どのような液体を用いても良い。
上述した各実施形態及びその変形例では気体として通常の空気を用いたが、臭気物質等不純物を含んだ空気や、空気に限らず、酸素、窒素、水蒸気、ヘリウム等如何なる気体であっても良い。
また、第2の実施形態の第2変形例、第3変形例の更なる変形例のような特別なアクチュエータを備えることなく、単に一方の電極側の静電容量を他方の電極側の静電容量より小さくしても、一方の電極側においてのみ放電を生じさせることができ、小型のパルス電源を用いた簡単な構成のミスト生成装置とすることが可能となる。この場合の電極と液体との間に生じる電位差の変化のさせ方は、2つのコンデンサを構成する、各電極に対応する誘電体と水との接触面積をそれぞれ異なるようにしたり、各誘電体の誘電率をそれぞれ異なるようにしたり、各誘電体の厚みをそれぞれ異なるようにしたり何れの方法をとることも可能である。
本発明で使用するパルス電圧に関する語句の説明を行う。
(パルス電圧)
ある一定パルス周期をもって変化する電圧であり、その波形は、図13から図17に示すように、正弦波、ノコギリ波、矩形波も含む。一定電圧を保持する時間が存在しても良く、パルス上昇時間T1とパルス下降時間T2が同じでも、異なっていても良い。
パルス周波数は、電圧や誘電体の材質、厚さにもよるが、50Hzから1MHzが良く、好ましくは100Hzから500kHz、より好ましくは1kHzから100kHzが良い。
(パルス電圧)
ある一定パルス周期をもって変化する電圧であり、その波形は、図13から図17に示すように、正弦波、ノコギリ波、矩形波も含む。一定電圧を保持する時間が存在しても良く、パルス上昇時間T1とパルス下降時間T2が同じでも、異なっていても良い。
パルス周波数は、電圧や誘電体の材質、厚さにもよるが、50Hzから1MHzが良く、好ましくは100Hzから500kHz、より好ましくは1kHzから100kHzが良い。
(パルス電源)
パルス電圧を発生することができる電源。
(パルス電圧値Vp−p)
パルス電圧における最大電位と最小電位との電位差である。
電極に印加するパルス電圧値Vp−pは、誘電体の材質、厚さにもよるが、300Vp−pから300kVp−pが良く、好ましくは1kVp−pから100kVp−p、より好ましくは3kVp−pから30kVp−pが良い。
パルス電圧を発生することができる電源。
(パルス電圧値Vp−p)
パルス電圧における最大電位と最小電位との電位差である。
電極に印加するパルス電圧値Vp−pは、誘電体の材質、厚さにもよるが、300Vp−pから300kVp−pが良く、好ましくは1kVp−pから100kVp−p、より好ましくは3kVp−pから30kVp−pが良い。
(パルス上昇時間T1)
パルス電圧が連続して増加している時間のことを指し、電圧が増加に転ずる変曲点から、極大点までの時間である。
パルス上昇時間T1は、電圧や誘電体の材質、厚さにもよるが、
5ナノ秒から10ミリ秒が良く、
好ましくは、0.1マイクロ秒から5ミリ秒、
より好ましくは、5マイクロ秒から0.5ミリ秒が良い。
パルス電圧が連続して増加している時間のことを指し、電圧が増加に転ずる変曲点から、極大点までの時間である。
パルス上昇時間T1は、電圧や誘電体の材質、厚さにもよるが、
5ナノ秒から10ミリ秒が良く、
好ましくは、0.1マイクロ秒から5ミリ秒、
より好ましくは、5マイクロ秒から0.5ミリ秒が良い。
(パルス下降時間T2)
パルス電圧が連続して減少している時間のことを指し、電圧が減少に転ずる変曲点から次の極小点までの時間である。
パルス下降時間T2は、電圧や誘電体の材質、厚さにもよるが、
5ナノ秒から10ミリ秒が良く、
好ましくは、0.1マイクロ秒から5ミリ秒、
より好ましくは、5マイクロ秒から0.5ミリ秒が良い。
パルス電圧が連続して減少している時間のことを指し、電圧が減少に転ずる変曲点から次の極小点までの時間である。
パルス下降時間T2は、電圧や誘電体の材質、厚さにもよるが、
5ナノ秒から10ミリ秒が良く、
好ましくは、0.1マイクロ秒から5ミリ秒、
より好ましくは、5マイクロ秒から0.5ミリ秒が良い。
(パルス周期T3)
パルス電圧の最大値から次の最大値までの時間である。
(パルス周波数)
パルス周期T3の逆数である。
パルス電圧の最大値から次の最大値までの時間である。
(パルス周波数)
パルス周期T3の逆数である。
続いて、上述した実施形態及びその各種変形例に関連して本発明の有用性を立証する評価試験を行ったので、その評価試験結果を説明する。
この評価試験の条件としては、図4の容器124に相当する容器に0.1mol/LのKI水溶液200mlを入れ、パルス電圧を印加した。
パルス電圧印加中、水溶液は撹拌子を用いて撹拌した。酸化した量は、生成物のI3 −の濃度を可視紫外分光光度計(測定波長355nm)で測定して把握した。なお、ミスト生成装置の概略スペックとしては、誘電体として厚さ2mmのアクリルを用い、放電部をなす電極の長さを30mmとし、印加したパルス電圧は、パルス周波数を1kHz、パルス電圧値Vp−pを18kVp−pとした。
印加したパルス電圧は3通りで、図18に示すGND接地を中心に正負に極性が反転する正負反転交流正弦波、図19に示す正極性直流正弦波、図20に示す負極性直流正弦波である。
パルス電圧印加中、水溶液は撹拌子を用いて撹拌した。酸化した量は、生成物のI3 −の濃度を可視紫外分光光度計(測定波長355nm)で測定して把握した。なお、ミスト生成装置の概略スペックとしては、誘電体として厚さ2mmのアクリルを用い、放電部をなす電極の長さを30mmとし、印加したパルス電圧は、パルス周波数を1kHz、パルス電圧値Vp−pを18kVp−pとした。
印加したパルス電圧は3通りで、図18に示すGND接地を中心に正負に極性が反転する正負反転交流正弦波、図19に示す正極性直流正弦波、図20に示す負極性直流正弦波である。
図21示す評価試験結果から分かるように、電極に、極性が正極性の直流パルス電圧もしくは負極性の直流パルス電圧を印加しても、ヨウ化カリウムの酸化反応が経時的に進み、本発明のミスト生成装置によって液相での物質の酸化が可能なことが立証できた。
また、この評価試験において、極性が正極性の直流パルス電圧もしくは負極性の直流パルス電圧を印加しても、放電が発生していることから、活性種を含むミストが生成されており、それらのミストが気相を漂うことにより、気相の黴菌が殺菌される。また、ミストが活性種を含むため、気相の臭気物質も変質されると考えられる。
また、この評価試験において、パルス電圧印加中に、誘電体の表面とKI水溶液の液面が接する部分の水位(すなわち喫水線)が、約3mm上昇することが確認された。これは、放電により水酸基が誘電体表面に生成されて誘電体表面が改質されたことや、誘電体表面に付着していた有機物が除去されたことにより、濡れ性が向上したためと考えられる。
以上説明したように、本発明によると、簡易の構成で液相と誘電体(固相)との間の気相で放電を発生させて、ミストを発生させ、そのミストによって気相を漂う黴菌を殺菌することができる。また、ミストは活性種を含むため、気相の臭気物質の改質もできると考えられる。
また、その他の作用効果として、気相、液相、固相の浄化、改質を可能としたミスト生成装置及びミスト発生方法を提供することができる。特に、汚れなどが付着しやすい配管や排水口の内面と液面とが接する部分の浄化や改質を可能としたミスト生成装置及びミスト生成方法を提供することができる。
本発明は、黴菌汚れが顕著な空間や無菌状態にしたい空間(例えばトイレ、ハンドドライヤー)等の殺菌や、汚れなどが付着しやすい配管や排水口の内面と液面とが接する部分の浄化や改質、水処理プラントや水処理装置等における浄水処理や排水処理、液体の工業的な製造、脱臭や気体清浄機、気体の工業的な製造等に利用することができる。
100 ミスト生成装置
101 パルス電源
102,103 電極
105 誘電体
110 第1の実施形態の第1変形例に係るミスト生成装置
111 パルス電源
112,113 電極
115 誘電体
120 第1の実施形態の第2変形例に係るミスト生成装置
121 パルス電源
122,123 電極
124 容器
124a,124b 容器内壁
125 誘電体
130 第1の実施形態の第3変形例に係るミスト生成装置
131 パルス電源
132,133 電極
134 容器
200 第2の実施形態に係るミスト生成装置
201 パルス電源
202,203電極
205,206 誘電体
210 第2の実施形態の第1変形例に係るミスト生成装置
212,213 電極
215,216 誘電体
220 第2の実施形態の第2変形例に係るミスト生成装置
221 パルス電源
222,223 電極
224 容器
225,226 誘電体
230 第2の実施形態の第3変形例に係るミスト生成装置
231 パルス電源
232,233 電極
232a,233a 端部
234 容器
234a 容器内壁
236 絶縁体
230’ 第2の実施形態の第3変形例の更なる変形例
231’ パルス電源
232’,233’ 電極
234’ 容器
236’ 絶縁体
240 第2の実施形態の第4変形例に係るミスト生成装置
241 パルス電源
242,243 電極
244 管路
244a 側方外周壁
244b 管路内壁
240’ 第2の実施形態の第4変形例の更なる変形例に係るミスト生成装置
241’ パルス電源
242’,243’ 電極
244’ 管路
A 空気
W 水
AD 空中放電
T1 パルス上昇時間
T2 パルス下降時間
T3 パルス周期
Vp−p パルス電圧値
GND 接地
101 パルス電源
102,103 電極
105 誘電体
110 第1の実施形態の第1変形例に係るミスト生成装置
111 パルス電源
112,113 電極
115 誘電体
120 第1の実施形態の第2変形例に係るミスト生成装置
121 パルス電源
122,123 電極
124 容器
124a,124b 容器内壁
125 誘電体
130 第1の実施形態の第3変形例に係るミスト生成装置
131 パルス電源
132,133 電極
134 容器
200 第2の実施形態に係るミスト生成装置
201 パルス電源
202,203電極
205,206 誘電体
210 第2の実施形態の第1変形例に係るミスト生成装置
212,213 電極
215,216 誘電体
220 第2の実施形態の第2変形例に係るミスト生成装置
221 パルス電源
222,223 電極
224 容器
225,226 誘電体
230 第2の実施形態の第3変形例に係るミスト生成装置
231 パルス電源
232,233 電極
232a,233a 端部
234 容器
234a 容器内壁
236 絶縁体
230’ 第2の実施形態の第3変形例の更なる変形例
231’ パルス電源
232’,233’ 電極
234’ 容器
236’ 絶縁体
240 第2の実施形態の第4変形例に係るミスト生成装置
241 パルス電源
242,243 電極
244 管路
244a 側方外周壁
244b 管路内壁
240’ 第2の実施形態の第4変形例の更なる変形例に係るミスト生成装置
241’ パルス電源
242’,243’ 電極
244’ 管路
A 空気
W 水
AD 空中放電
T1 パルス上昇時間
T2 パルス下降時間
T3 パルス周期
Vp−p パルス電圧値
GND 接地
Claims (4)
- パルス電源と、
前記パルス電源の端部に接続された一対の電極とを有し、
前記電極のうち一方の電極の少なくとも一部の領域が誘電体で覆われてなるミスト生成装置であって、
前記誘電体と前記他方の電極との間に、前記誘電体に液面が接するように液体を介在させ、
前記一対の電極間に、パルス電圧を印加し、
前記パルス電圧の極性が、正または負の直流であることを特徴とする、
ミスト生成装置。 - パルス電源と、
前記パルス電源の端部に接続された一対の電極とを有し、
前記双方の電極の少なくとも一部の領域がそれぞれ誘電体で覆われてなるミスト生成装置であって、
前記誘電体同士の間に、前記誘電体に液面が接するように液体を介在させ、
前記一対の電極間に、パルス電圧を印加し、
前記パルス電圧の極性が、正または負の直流であることを特徴とする、
ミスト生成装置。 - パルス電源と、
前記パルス電源の端部に接続された一対の電極とを有し、
前記電極のうち一方の電極の少なくとも一部の領域が誘電体で覆われてなるミスト生成装置を用いたミスト生成方法であって、
前記誘電体と前記他方の電極との間に、前記誘電体に液面が接するように液体を介在させ、
前記一対の電極間に、正または負の直流であるパルス電圧を印加することを特徴とする、
ミスト生成方法。 - パルス電源と、
前記パルス電源の端部に接続された一対の電極とを有し、
前記双方の電極の少なくとも一部の領域がそれぞれ誘電体で覆われてなるミスト生成装置を用いたミスト生成方法であって、
前記誘電体同士の間に、前記誘電体に液面が接するように液体を介在させ、
前記一対の電極間に、正または負の直流であるパルス電圧を印加することを特徴とする、
ミスト生成方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008313359A JP2010136759A (ja) | 2008-12-09 | 2008-12-09 | ミスト生成装置及びミスト生成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008313359A JP2010136759A (ja) | 2008-12-09 | 2008-12-09 | ミスト生成装置及びミスト生成方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010136759A true JP2010136759A (ja) | 2010-06-24 |
Family
ID=42347404
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008313359A Pending JP2010136759A (ja) | 2008-12-09 | 2008-12-09 | ミスト生成装置及びミスト生成方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2010136759A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012040532A (ja) * | 2010-08-23 | 2012-03-01 | Toto Ltd | 放電装置 |
-
2008
- 2008-12-09 JP JP2008313359A patent/JP2010136759A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012040532A (ja) * | 2010-08-23 | 2012-03-01 | Toto Ltd | 放電装置 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5067802B2 (ja) | プラズマ発生装置、ラジカル生成方法および洗浄浄化装置 | |
JP6004613B2 (ja) | 均一電場誘電体放電反応器 | |
ES2539433T3 (es) | Método de esterilización, esterilizador y acondicionador de aire, secador de manos, y humidificador que usan el esterilizador | |
JP2009241017A (ja) | 放電装置及び放電方法 | |
JP4947302B2 (ja) | 放電装置及び放電方法 | |
EP2716606B1 (en) | Underwater capillary plasma device | |
KR20170121425A (ko) | 플라즈마 수처리 장치 | |
JP2009160494A (ja) | 還元水生成装置および還元水生成方法 | |
JP2010137212A (ja) | プラズマ発生装置 | |
JP2013049015A (ja) | 水処理装置 | |
KR20130022246A (ko) | 수중 방전 전극 및 이를 포함하는 수중 모세관 플라즈마 방전 장치 | |
JP2006198029A (ja) | 空気浄化装置 | |
JP2009241016A (ja) | 放電装置及び放電方法 | |
JP2010136759A (ja) | ミスト生成装置及びミスト生成方法 | |
JP2010167352A (ja) | ミスト生成装置及びミスト生成方法 | |
JP2010137126A (ja) | ミスト生成装置及びミスト生成方法 | |
JP2010167012A (ja) | ミスト生成装置及びミスト生成方法 | |
JP2010167011A (ja) | ミスト生成装置及びミスト生成方法 | |
JP2010149071A (ja) | 放電装置及び放電方法 | |
JP2010148755A (ja) | ミスト生成装置及びミスト生成方法 | |
JP2012196621A (ja) | 水滅菌装置及び水滅菌方法 | |
JP2010167348A (ja) | 放電装置及び放電方法 | |
JP2010167346A (ja) | ミスト生成装置及びミスト生成方法 | |
JP2010167347A (ja) | 放電装置及び放電方法 | |
JP5672526B2 (ja) | 放電装置 |