JP2010136759A - ミスト生成装置及びミスト生成方法 - Google Patents

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

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。

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。

特表２００１−５０７２７４号公報 特開２００６−１０９９２４号公報 特開２００４−３５８３５８号公報 特開２００８−１５５１４５号公報

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。

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（Ｈ_２Ｏ_２）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（Ｏ_３）や酸素原子（Ｏ）、スーパーオキサイドアニオン（Ｏ_２ ⁻）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（ＨＮＯ_３）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。

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ＨＮＯ_３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。

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Ｉ_３ ⁻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。

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る。 図１に示したミスト生成装置の作用を説明する概念図である。 図１に示したミスト生成装置の第１変形例を示す図１に対応する概念図である。 図１に示したミスト生成装置の第２変形例を示す図１に対応する側方断面図であり、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。 図１に示したミスト生成装置の第３変形例を示す図１に対応する平面図（図５（ａ））及び側方断面図（図５（ｂ））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。 本発明の第２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る。 図６に示したミスト生成装置の第１変形例を示す概念図である。 図６に示したミスト生成装置の第２変形例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。 図６に示したミスト生成装置の第３変形例を示す平面図（図９（ａ））及び側方断面図（図９（ｂ））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。 図９に示した第３変形例の更なる変形例であり、図１０（ａ）が図９（ａ）に対応する平面図で、図１０（ｂ）が図９（ｂ）に対応する側方断面図である。 図６に示したミスト生成装置の第４変形例を示し、図１１（ａ）が装置の管路長手方向から見た端面図、図１１（ｂ）がミスト生成装置の斜視図である。 図１１に示した第４変形例の更なる変形例を示す図１１（ａ）に対応する端面図である。 パルス電圧の一例を示す図である。 パルス電圧の別の一例を示す図である。 パルス電圧の別の一例を示す図である。 パルス電圧の別の一例を示す図である。 パルス電圧の別の一例を示す図である。 正負反転交流正弦波を示す図である。 正極性直流正弦波を示す図である。 負極性直流正弦波を示す図である。 本発明の有用性を立証するための第１変形例の評価試験結果である。

符号の説明

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

Claims (4)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
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。

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