JP2011169574A

JP2011169574A - 静電霧化装置

Info

Publication number: JP2011169574A
Application number: JP2011028644A
Authority: JP
Inventors: Tomohiro Yamaguchi; 友宏山口
Original assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2011-02-14
Filing date: 2011-02-14
Publication date: 2011-09-01
Anticipated expiration: 2027-03-27
Also published as: JP5238047B2

Abstract

【課題】加湿空気に加えて帯電微粒子水を放出して人体に潤いを与えると共に消臭、除菌効果が期待できる。帯電微粒子水の生成が安定して効果的にできる。
【解決手段】静電霧化装置４は、放電電極３と、冷却部５及び放熱部９を備えた熱交換部７と、前記冷却部５により空気中の水分を結露させて、前記放電電極３に供給された水に高電圧を印加する高電圧印加部１６と、を備える。静電霧化装置４は、加湿空気を生成する加湿手段２をさらに備え、前記放電電極３及び前記放熱部９を、当該加湿空気が流れる加湿空間８に配置した。
【選択図】図１

Description

本発明は、静電霧化現象を利用して帯電微粒子水を生成する静電霧化装置に関するものである。

従来から、マイクロサイズの大径のミストと、静電霧化装置を用いたナノサイズの小径のミスト（帯電微粒子水）とを同時に放出するようにした加湿機が特許文献１により知られている。

上記特許文献１に示された従来例においては、大径ミスト吐出口と小径ミスト吐出口とをそれぞれ別々に設け、加湿機本体内に設けた釜を加熱することで、大径ミストを発生させ、この大径ミストを大径ミスト吐出口から外部に吐出するようになっており、また静電霧化装置で発生させた小径のミストを小径ミスト吐出口から外部に吐出するようになっている。そして、加湿機内に備えられた静電霧化装置は、上記大径ミストの一部が供給されて大径ミストを凝集する水凝集部と、水凝集部で生成した凝集水を水搬送部を介して放電電極に供給し、放電電極に高電圧を印加することで放電電極に供給された水を静電霧化して小径ミストを生成して上記のように小径ミスト吐出口から外部に放出するようになっている。

しかしながら、上記従来例にあっては、凝集部で生成した水を水搬送部を介して放電電極の先端部まで搬送する必要があり、長期間使用していくと水搬送部や放電電極が目詰まりしたりして放電電極の先端への水の供給が十分行われなくなる可能性がある。また、放電電極も水搬送部で放電電極の後端に搬送された水を放電電極の先端部まで毛細管現象などを利用して送る必要があるため、多孔質材料で形成したり、細孔を形成したりする必要があり、このため、放電電極を形成するための材料の制約や、孔明け加工が必要となる。

特開２００４−３６１００９号公報

本発明は上記の従来の問題点に鑑みて発明したものであって、加湿空気に加えて帯電微粒子水を放出して人体に潤いを与えると共に消臭、除菌効果が期待でき、しかも、帯電微粒子水の生成が安定して効果的にできる静電霧化装置を提供することを課題とするものである。

上記課題を解決するために本発明に係る静電霧化装置は、放電電極３と、冷却部５及び放熱部９を備えた熱交換部７と、前記冷却部５により空気中の水分を結露させて、前記放電電極３に供給された水に高電圧を印加する高電圧印加部１６と、を備えた静電霧化装置４において、加湿空気を生成する加湿手段２をさらに備え、前記放電電極３及び前記放熱部９を、当該加湿空気が流れる加湿空間８に配置したことを特徴とするものである。

このような構成とすることで、放電電極３を冷却して加湿空間８内の加湿空気を放電電極３に結露水として生成させるので、安定して確実に放電電極３に水を供給してナノサイズの帯電微粒子水を生成して加湿手段２で生成した大径のマイクロサイズのミストである加湿空気と共に放出できる。この場合、帯電微粒子水はナノサイズなので人体に潤いを与え、また、ラジカルを含んでいるので、消臭、除菌効果を発揮する。しかも、このように放電電極３を冷却して放電電極３に空気中の水分を結露させることで水を供給するものにおいて、本発明においては、冷却部５側に放電電極３を設けて放電電極３を冷却して空気中の水分を結露させるための熱交換部７を設け、熱交換部７の放熱部９も加湿空間８に配置するので、放熱部９における放熱が加湿空気の吸熱効果で向上し、この結果、放電電極３の冷却効率が向上し、効率的に放電電極３に結露水を生成することができる。

また、共通の加湿空間８内に放電電極３と、熱交換部７の放熱部９を配置することが好ましい。

このように放電電極３と、熱交換部７の放熱部９を配置する加湿空間８が共通となっていることで、静電霧化装置４の構造が簡単となる。

また、異なる加湿空間８ａ、８ｂ内にそれぞれ放電電極３と熱交換部７の放熱部９を配置し、放電電極３を配置した加湿空間８ａよりも、熱交換部７の放熱部９を配置する加湿空間８ｂの温度を低くすることが好ましい。

このような構成とすることで、放熱部９における放熱がより効果的に行える。

本発明の静電霧化装置は、安定して結露水を生成でき、帯電微粒子水を安定して生成することができるものであって、加湿空気に加えて帯電微粒子水を放出して人体に潤いを与えると共に消臭、除菌効果が期待でき、しかも、熱交換部の放熱部も加湿空間に配置するので、上記帯電微粒子水の生成が安定して効果的にできる。

本発明の静電霧化装置の一使用例の断面図である。同上の全体斜視図である。本発明の静電霧化装置の概略構成図である。本発明の静電霧化装置の他の使用例の断面図である。同上の要部拡大断面図である。

以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基いて説明する。

図１には本発明の一実施形態が示してある。加湿機本体１には一端部が吸い込み口１０となり、他端部が吐出口１１となった流路１２が設けてあり、該流路１２の途中にファン１３と、加湿空気を生成するための加湿手段２が設けてある。

図１に示す実施形態では加湿機本体１内に設けた水貯蔵部１４内の水を加湿手段２により加湿して流路１２内に加湿空気を発生させ、ファン１３の運転により生じる流路１２を流れる空気流に乗って加湿空気として吐出口１１から吐出されるようになっている。

なお、水貯蔵部１４の水が消費されるとその分だけ水タンク１５から水が補給されるようになっている。

上記流路１２の加湿手段２よりも下流側は加湿空気が流れる部分、つまり加湿空間８となっている。

この加湿空間８には放電電極３に供給された水を静電霧化することで帯電微粒子水を生成する静電霧化装置４が配置してある。

静電霧化装置４は空気中の水分を結露させて放電電極３に水を供給し、高電圧印加部１６により高電圧を印加して放電電極３に供給された水を静電霧化することで帯電微粒子水を生成するようになっている。ここで、静電霧化装置４には冷却部５と放熱部９とを備えたペルチェユニットのような熱交換部７を設け、熱交換部７の冷却部５を放電電極３側に設け、冷却部５で放電電極３を冷却することで空気中の水分を結露させて放電電極３に結露水を生成させるようになっている。

図３には本発明に用いる静電霧化装置４の概略構成図が示してある。

熱交換部７であるペルチェユニットは、熱伝導性の高いアルミナや窒化アルミニウムからなる絶縁板の片面側に回路を形成してある一対のペルチェ回路板２７を、互いの回路が向き合うように対向させ、多数列設してあるＢｉＴｅ系の熱電素子２８を両ペルチェ回路板２７間で挟持すると共に隣接する熱電素子２８同士を両側の回路で電気的に接続させ、ペルチェ入力リード線２９を介してなされる熱電素子２８への通電により一方のペルチェ回路板２７側から他方のペルチェ回路板２７側に向けて熱が移動するように構成したものである。更に、上記一方の側のペルチェ回路板２７の外側には冷却部５を接続してあり、また、上記他方の側のペルチェ回路板２７の外側には放熱部９が接続してあり、実施形態では放熱部９として放熱フィンの例が示してある。ペルチェユニットの冷却部５には放電電極３の後端部が接続してある。

放電電極３は絶縁材料からなる筒体３０で囲まれており、筒体３０の周壁には筒体３０内外を連通する窓３０ａが設けてある。また、筒体３０の先端開口部にリング状をした対向電極２５が配設され、放電電極３の軸心の延長線上にリング状の対向電極２５のリングの中心が位置するように放電電極３と対向電極２５とが対向していて筒体３０内が霧化空間となっている。

上記静電霧化装置４は、ペルチェユニットに通電することで、冷却部５が冷却され、冷却部５が冷却されることで放電電極３が冷却され、空気中の水分を結露して放電電極３に水（結露水）を供給するようになっている。

このように放電電極３に水が供給された状態で上記放電電極３と対向電極２５との間に高電圧を印加すると、放電電極３と対向電極２５との間にかけられた高電圧により放電電極３の先端部に供給された水と対向電極２５との間にクーロン力が働いて、水の液面が局所的に錐状に盛り上がり（テーラーコーン）が形成される。このようにテーラーコーンが形成されると、該テーラーコーンの先端に電荷が集中してこの部分における電界強度が大きくなって、これによりこの部分に生じるクーロン力が大きくなり、更にテーラーコーンを成長させる。このようにテーラーコーンが成長し該テーラーコーンの先端に電荷が集中して電荷の密度が高密度となると、テーラーコーンの先端部分の水が大きなエネルギー（高密度となった電荷の反発力）を受け、表面張力を超えて分裂・飛散（レイリー分裂）を繰り返してマイナスに帯電したナノメータサイズの帯電微粒子水を大量に生成される。

生成された帯電微粒子水は流路１２を流れる加湿空気の流れに乗って吐出口１１から加湿対象空間に吐出される。

加湿対象空間に放出された帯電微粒子水を含む加湿空気は、加湿対象空間の加湿をすると共に、帯電微粒子水はナノメータサイズのミストであるため非常に小さく、また、活性種を有しているため、加湿対象空間を浮遊して加湿対象空間内の隅々まで飛翔し、加湿対象空間内の臭いの成分やアレルゲン物質、ウイルスや菌を効果的に分解、不活性化あるいは抑制あるいは除菌する。特に、帯電微粒子水はナノメータサイズの水粒子であるため、水の浸透により、加湿対象空間の壁面や加湿対象空間内に存在する物の内部に浸透して壁や物の内部に蓄積している臭い成分やアレルゲン物質等の分解、不活性化、あるいはウイルスや菌の抑制あるいは除菌ができる。

ここで、本発明においては、放電電極３及び放熱部９を加湿機本体１内の加湿空間８に配置してあるので、放電電極３を冷却して加湿空間８内の加湿空気を放電電極３に結露水として生成させることになり、安定して確実に放電電極３に水を供給してナノサイズの帯電微粒子水を生成して加湿手段２で生成した大径のマイクロサイズのミストである加湿空気と共に放出して室内を加湿でき、この場合、帯電微粒子水はナノサイズなので人の肌や喉に潤いを与え、また、ラジカルを含んでいるので、消臭、除菌効果を発揮するものであり、特に、ナノサイズの帯電微粒子水は遠くまで飛翔し、壁やカーテンの奥深くまで浸透し、壁やカーテンに染み込んだ臭いも確実に脱臭することができる。また、ペルチェユニットよりなる熱交換部７の放熱部９も加湿空間８に配置するので、放熱部９における放熱が加湿空気の吸熱効果で向上し、この結果、冷却部５の冷却効率が向上し、放電電極３の冷却効率が向上することになる。したがって、必要な量の結露水を生成するに当って省エネルギーが図れることになる。

次に、図４、図５に基づいて本発明の他の実施形態につき説明する。

加湿機本体１には釜４０とヒータ４１とよりなる加湿手段２が設けてあり、ヒータ４１で釜４０を加熱することで、釜４０内の水を加熱蒸発させて水蒸気を発生させようになっている。図中４２は釜４０内の水を加熱蒸発することで発生させた高温の水蒸気が流れるための流路であり、一端部が釜４０の上面部に連通し且つ他端部が合流室４３となり、合流室４３の下流側が加湿機本体１の外面に開口した吐出口４４となっている。

加湿機本体１にはファン４５により送られる風が流れる送風路４６が設けてあり、送風路４６の先端部の送風口４６ａが合流室４３内に開口している。送風口４６ａは合流室４３内において合流室４３の下流側（つまり吐出口４４側）に向けて横向きに開口している。

加湿機本体１には更に静電霧化装置４の放電電極３を配置する静電霧化空間４７と、静電霧化装置４に設けた熱交換部７の放熱部９を配置する放熱部配置空間４８とが設けてある。

放電電極３を配置する静電霧化空間４７は上記合流室４３に連通しており、更に、静電霧化空間４７は加湿機本体１に開口する帯電微粒子水放出口５３を介して外部と連通している。

なお、静電霧化装置４は前述の実施形態と同様の構造であるので、詳細な説明は省略する。

流路４２には放熱部配置空間４８と連通する連通部４９が設けてある。また、送風路４６から分岐流路５０が分岐してあり、分岐流路５０の先端開口５１が放熱部配置空間４８に連通している。これら連通部４９、先端開口５１はいずれも放熱部配置空間４８内において放熱部９よりも上流側に位置している。また、図に示す実施形態では連通部４９が先端開口５１よりも上流側に位置している。放熱部配置空間４８は加湿機本体１に開口する出口用開口５２を介して外部と連通している。

また、静電霧化空間４７と放熱部配置空間４８とは仕切りにより仕切られているが、図４、図５に示す実施形態では静電霧化装置の筒体３０が仕切りとなっており、また、この実施形態では、筒体３０の周壁に設けた窓３０ａを介して静電霧化空間４７と合流室４３とが連通している。

釜４０内の水を加熱することで水蒸気が発生すると、高温の水蒸気は流路４２を通って合流室４３に流れ、一方、ファン４５を運転することで送風路４６を経て送風口４６ａから合流室４３内に流れ、合流室４３内で上記高温の水蒸気と送風口４６ａから送風された空気流とが合流し、吐出口４４から外部に向けて吐出される。このようにして吐出口４４から加湿対象空間に吐出される水蒸気はマイクロサイズのミストであるため、加湿対象空間を効果的に加湿することができる。

上記合流室４３において空気流と合流した高温の水蒸気の一部は静電霧化空間４７に流れ込む。このように水蒸気が流れ込むことで静電霧化空間４７は加湿空間８（８ａ）となる。つまり、放電電極３は加湿空間８ａ内に配置されていることになる。したがって、冷却部５を冷却して放電電極３を冷却すると、静電霧化空間４７内に流れ込んだ水蒸気を結露させて結露水を生成することで放電電極３に安定して水を供給することができる。このように放電電極３に水が供給された状態で高電圧を印加することで、静電霧化によりナノメータサイズの帯電微粒子水を生成する。生成された帯電微粒子水は帯電微粒子水放出口５３から加湿対象空間に放出される。

一方、流路４２を流れる高温の水蒸気の大部分は上記のように合流室４３に流れるが一部は連通部４９から放熱部配置空間４８に流れ込み（したがって、放熱部配置空間４８は加湿空間８（８ｂとなる））、更に、送風路４６から分岐流路５０を通って先端開口５１から放熱部配置空間４８に空気流が流れ込み、該空気流により流路４２から入った水蒸気が冷やされ、放熱部９と熱交換をして放熱部９を冷却し、出口用開口５２から加湿対象空間に排出される。

ここで、本実施形態においては、放電電極３を配置した加湿空間８ａよりも、熱交換部７の放熱部９を配置する加湿空間８ｂの温度を低くなるように設定してある。すなわち、放電電極３を配置した加湿空間８ａよりも、熱交換部７の放熱部９を配置する加湿空間８ｂの温度を低くなるように、連通部４９から放熱部配置空間４８に流れ込む高温の水蒸気と、分岐流路５０を経て放熱部配置空間４８に流れ込む空気流との混合割合、合流室４３における高温の水蒸気と空気流の混合割合の関係をあらかじめ設定してある。

これにより放熱部９を加湿空間８ｂに配置することで加湿空気の吸熱効果により放熱部９による放熱を効果的に行うと共に加湿空気の温度を低下させることで放熱部９における放熱がより効果的に行えることになる。

なお、添付図面に示す実施形態では放電電極と対向電極との間に高電圧を印加して帯電微粒子水を生成する静電霧化装置４の例を示したが、対向電極を設けない場合であってもよい。

２加湿手段
３放電電極
４静電霧化装置
５冷却部
７熱交換部
８加湿空間
８ａ加湿空間
８ｂ加湿空間
９放熱部

Claims

放電電極と、冷却部及び放熱部を備えた熱交換部と、前記冷却部により空気中の水分を結露させて、前記放電電極に供給された水に高電圧を印加する高電圧印加部と、を備えた静電霧化装置において、加湿空気を生成する加湿手段をさらに備え、前記放電電極及び前記放熱部を、当該加湿空気が流れる加湿空間に配置したことを特徴とする静電霧化装置。
共通の加湿空間に放電電極と、熱交換部の放熱部を配置して成ることを特徴とする請求項１記載の静電霧化装置。
異なる加湿空間内にそれぞれ放電電極と熱交換部の放熱部を配置し、放電電極を配置した加湿空間よりも、熱交換部の放熱部を配置する加湿空間の温度を低くして成ることを特徴とする請求項１記載の静電霧化装置。