JP2012066216A

JP2012066216A - 静電霧化装置

Info

Publication number: JP2012066216A
Application number: JP2010215175A
Authority: JP
Inventors: Takeyuki Imai; 健之今井; Kentaro Kobayashi; 健太郎小林; Takayuki Nakada; 隆行中田; Takashi Omori; 崇史大森; Yusuke Yamada; 雄輔山田
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2010-09-27
Filing date: 2010-09-27
Publication date: 2012-04-05
Anticipated expiration: 2030-09-27
Also published as: WO2012043389A1; US20130146683A1; CN103079710A; EP2623210A1; JP5508207B2

Abstract

【課題】より好適に帯電微粒子水を発生させることができる静電霧化装置を提供する。
【解決手段】霧化電極１３は、放電部としての上側球状部１３ｅとは逆側の霧化電極１３の基台部１３ｃ側にかけてこの基台部１３ｃよりも大径の大径部１３ｆを備える。霧化電極１３の大径部１３ｆは、前記基台部１３ｃを支持する冷却用絶縁板１５よりも大径となるように構成される。
【選択図】図２

Description

本発明は、帯電微粒子水を発生させる静電霧化装置に関するものである。

例えば特許文献１に記載されているように、霧化電極（特許文献１では放電電極）を冷却することで同電極の表面に結露水を生成し、霧化電極に保持された結露水を霧化電極で霧化させて弱酸性で電荷を持つ帯電微粒子水を発生させる静電霧化装置が知られている。この帯電微粒子水は、皮膚や毛髪の保湿、空間や物の脱臭等に貢献するため、静電霧化装置を様々な商品に搭載することで多様な効果を得ることができる。

また、特許文献１の静電霧化装置では、ペルチェモジュール等の冷却部を用いて霧化電極を冷却することで、霧化電極の表面に結露水を生成するように構成されている。

特開２００６−０００８２６号公報

ところで、上記のような静電霧化装置では、例えば霧化電極がペルチェモジュール等の冷却部により冷却されることで霧化電極の表面に結露した水（結露水）が供給されるようになっている。しかしながら、ペルチェモジュール等の冷却部を用いると霧化電極全体に結露水が生じてしまう。このため霧化電極全体が結露水で覆われてしまうなどの過剰結露が発生すると、霧化電極の先端側の放電部で放電を行って結露水を霧化させる際にその放電が不安定となって帯電微粒子水の発生が不安定となってしまう虞があった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、より好適に帯電微粒子水を発生させ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、本発明の静電霧化装置は、霧化電極を冷却部にて冷却することにより前記霧化電極の表面に結露水を生成し、前記霧化電極の先端側に設けられる放電部に保持された結露水に電圧を印加することで帯電微粒子水を発生させる静電霧化装置であって、前記霧化電極は、前記放電部とは逆側の前記霧化電極の基台部側にかけて該基台部よりも大径の大径部を備えたこと特徴とする。

また上記構成において、霧化電極は、その基台部が前記霧化電極を支持する支持部を介して前記冷却部と熱伝達可能に構成されるとともに、前記大径部は前記支持部よりも大径となるように構成されることが好ましい。

また上記構成において、霧化電極の放電部は、その先端側から基端側にかけて徐々に拡径されるものであり、前記大径部は、前記放電部の基端側と同径とされるとともに、前記大径部の基端から前記基台部の先端側にかけて連続するように構成されることが好ましい。

本発明によれば、より好適に帯電微粒子水を発生させることができる静電霧化装置を提供することができる。

本実施形態における静電霧化装置の概略構成図である。同上における霧化電極周囲の結露水供給量について説明するための説明図であり、（ａ）は結露水供給量適正状態を示す説明図であり、（ｂ）は結露水供給量過剰状態を説明するための説明図である。別例における霧化電極について説明するための概略構成図である。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１は、静電霧化装置の概略構成図を示す。本実施形態の静電霧化装置１０は、ＰＢＴ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ＰＰＳ樹脂等の絶縁性樹脂材料を用いて形成される支持枠１１を備えるとともに、この支持枠１１は略円筒状の筒部１１ａにて主体が構成されている。そして、筒部１１ａの基端部（図１において下端部）には、外周側に突出する円環状の固定フランジ部１１ｂが一体に形成されている。また、筒部１１ａの内周面には、支持枠１１の内部空間を霧化空間Ｓ１と密閉空間Ｓ２とに分割する隔壁１１ｃが一体に形成されている。また、筒部１１ａの先端面（図１において上端面）には、リング状の対向電極１２が設けられている。この対向電極１２の中央部の開口は、ミスト吐出口１２ａとなっている。

筒部１１ａの内部には、導電性を有する金属製の霧化電極１３が配置されている。霧化電極１３は、筒部１１ａの軸方向に沿って延びる略円柱状の電極本体部１３ａと、この電極本体部１３ａの先端側において略球状の球状放電部１３ｂと、電極本体部１３ａの基端側に径方向外側に延設された略円環状の基台部１３ｃとを有する。球状放電部１３ｂは、前記電極本体部１３ａら連続するとともに先端側ほど拡径される略半球状の下側球状部１３ｄと、この下側球状部１３ｄから連続するとともに先端側ほど縮径される略半球状の放電部としての上側球状部１３ｅとを有している。

また、霧化電極１３は、放電部としての上側球状部１３ｅとは逆側の前記霧化電極１３の基台部１３ｃ側にかけてこの基台部１３ｃよりも大径の大径部１３ｆを有している。ちなみに、本実施形態では、球状放電部１３ｂにおいて最も径方向外側に広がる部位（下側及び上側球状部１３ｄ，１３ｅの境界部位）で大径部１３ｆが構成される。

そして、霧化電極１３は、少なくとも先端部の上側球状部１３ｅが霧化空間Ｓ１内に配置されるように筒部１１ａの内部に配置されている。このように配置された霧化電極１３と前記対向電極１２との間には間隔が設けられている。また、霧化電極１３は、高電圧を印加するための高圧電源回路Ｃと接続されている。

前記密閉空間Ｓ２内には、霧化電極１３の基台部１３ｃの基端面（図１では下面）と当接するように冷却用絶縁板１５が収容されている。冷却用絶縁板１５は、熱伝導性及び耐電性の高いアルミナや窒化アルミニウム等にて形成されている。ちなみにこの冷却用絶縁板１５にて基台部１３ｃを支持する支持部が構成されており、この冷却用絶縁板１５の直径は前記基台部１３ｃよりも大径で前記大径部１３ｆよりも小径となるような大きさに設定されている。

また、密閉空間Ｓ２内には、霧化電極１３との間に冷却用絶縁板１５が介在されるようにペルチェモジュール１６が配置されている。ペルチェモジュール１６は、厚さ方向に互いに対向して配置される一対の回路基板１７，１８間にＢｉＴｅ系の複数の熱電素子１９を配置して構成されている。回路基板１７，１８は、熱伝導性の高い絶縁板（例えばアルミナ、窒化アルミニウム等）に回路が形成されたプリント基板であり、前記回路は一対の回路基板１７，１８の互いに対向する面にそれぞれ形成されている。また、この回路によって複数の熱電素子１９が電気的に接続されている。更に、熱電素子１９は、ペルチェ入力リード線Ｌを介して前記制御部（図示略）に接続されている。この制御部は、ペルチェ入力リード線Ｌを介して熱電素子１９への通電を制御する。そして、このようなペルチェモジュール１６は、ペルチェ入力リード線Ｌを介して複数の熱電素子１９に通電されると、冷却用絶縁板１５に当接された一方の回路基板１７から、他方の回路基板１８に向けて熱が移動するようになっている。

また、回路基板１８の裏面（回路が形成されていない面）には放熱部２０（例えば放熱フィン）が接続されている。また放熱部２０は、前記支持枠１１のフランジ部１１ｂとねじ固定され、前記回路基板１８の熱を効率よく放熱できるよう前記回路基板１８の表面積より大きい表面積を有するように構成されている。

上記のように構成された静電霧化装置１０では、図示しない電源からペルチェ入力リード線Ｌを介してペルチェモジュール１６に電力が供給されることで、ペルチェモジュール１６の一面（図１では上面）側が冷却される。そして、このように冷却されることで霧化電極が冷却され、空気中の水分が結露して霧化電極に水（結露水）が供給されるようになっている。

そして、上述のように霧化電極１３の上側球状部１３ｅに結露水Ｍ１（図２（ａ）（ｂ）参照）が供給された状態において、高圧電源回路Ｃにより霧化電極１３と対向電極１２との間にかけられた高電圧により結露水Ｍ１がレイリー分裂し静電霧化して、帯電微粒子化された液体としての活性種を含んだナノメータサイズの帯電微粒子水となる。そして生成された帯電微粒子水は、対向電極１２のミスト吐出口１２ａ側に向かって筒部１１ａ内を通過して筒部１１ａの外部に放出される。

また、本実施形態の静電霧化装置１０の霧化電極１３は、図２（ａ）（ｂ）に示すようにその大径部１３ｆの直径Ｄ１が基台部１３ｃの直径Ｄ２及びこの基台部１３ｃの裏面に接続される支持部としての冷却用絶縁板１５の直径Ｄ３よりも大径とされる。このため、霧化電極１３の基台部１３ｃ及び冷却用絶縁板１５側に蓄積される過剰結露水Ｍ２が図２（ａ）に示す適正状態から図２（ｂ）に示す過剰状態となるように徐々に増えても、過剰結露水Ｍ２が上側球状部１３ｅの結露水Ｍ１と合わさることを抑制できる。これにより、各電極１２，１３間に高電圧を印加しても過剰結露水Ｍ２の放電への影響を抑えることができるため、帯電微粒子水を安定して発生させることができるようになっている。

ここで、過剰結露水Ｍ２と結露水Ｍ１とを分離するために、霧化電極１３とは別体の仕切り板等を基台部１３ｃと上側球状部１３ｅとの間に介在する構成も有効である。しかしながら本実施形態では、この仕切り板を省略した状態でも前記大径部１３ｆにより過剰結露水Ｍ２と結露水Ｍ１とを分離した状態で維持することができるため、仕切り板を設ける構成と比較して部品点数及び組付け工数の面で好適な構成となっている。

次に、本実施形態の特徴的な作用効果を記載する。
（１）霧化電極１３は、放電部としての上側球状部１３ｅとは逆側の霧化電極１３の基台部１３ｃ側にかけてこの基台部１３ｃよりも大径の大径部１３ｆを備える。これにより、上側球状部１３ｅの結露水Ｍ１と基台部１３ｃ側の過剰結露水Ｍ２とを分離した状態に維持できるため、上側球状部１３ｅの放電をより好適に安定させて帯電微粒子をより安定して発生させることができる。

（２）霧化電極１３は、その基台部１３ｃが霧化電極１３を支持する支持部としての冷却用絶縁板１５を介して冷却部としてのペルチェモジュール１６と熱伝達可能に構成されるとともに、大径部１３ｆは冷却用絶縁板１５よりも大径となるように構成される。このような構成とすることで、基台部１３ｃに加えて冷却用絶縁板１５の上面に蓄積される過剰結露水Ｍ２を上側球状部１３ｅの結露水Ｍ１と分離した状態に維持できる。これにより、上側球状部１３ｅの放電をより好適に安定させて帯電微粒子をより確実かつ安定して発生させることができる。

尚、本発明の実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、霧化電極１３の放電部としての上側球状部１３ｅの基端側にある大径部１３ｆと霧化電極１３の基台部１３ｃとの間に各部１３ｅ，１３ｃよりも小径の電極本体部１３ａを設ける構成を採用した。しかしながら、例えば図３に示すように小径の電極本体部１３ａを省略して上側球状部１３ｅの基端側と略同径の大径部１３ｆの基端から前記基台部１３ｃが連続するような構成を採用してもよい。このような構成とすることで、霧化電極１３の形状を単純な形状とすることができる。このため霧化電極１３の小型化を図る（全長を短くする）ことができ、ペルチェモジュール１６による冷却効率を向上させることができる。またペルチェモジュール１６による冷却効率を向上させることができるため、ペルチェモジュール１６の小型化にも寄与することができる。

・上記実施形態では、霧化電極１３の先端側に設けられる球面状の上側球状部１３ｅにて放電部を構成したが、例えば先端部をより鋭角な錐状として放電部を構成してもよい。
・上記実施形態では、大径部１３ｆの直径Ｄ１が基台部１３ｃの直径Ｄ２及び支持部としての冷却用絶縁板１５の直径Ｄ３よりも大径とされる構成としたが、これに限らず、少なくとも基台部１３ｃの直径Ｄ２よりも大径の大径部１３ｆであればよい。

・上記実施形態では、霧化電極１３の基台部１３ｃがペルチェモジュール１６と冷却用絶縁板１５を介して接続される構成としたが、例えば冷却用絶縁板１５を省略した構成を採用してもよい。

・上記実施形態では、霧化電極１３とこの霧化電極１３と対向して配置された対向電極１２との間に高電圧が印加されるように構成されている。しかしながら、例えば対向電極１２を省略した構成とし、霧化電極１３に高電圧が印加される構成であってもよい。

次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想を以下に追記する。
（イ）請求項１〜３のいずれか一項に記載の静電霧化装置において、
前記霧化電極と対向する位置に対向電極が設けられたことを特徴とする静電霧化装置。

このように対向電極を設けることで、対向電極及び霧化電極間での放電を安定させることができるため、安定して静電微粒子水を発生させることが可能となる。

１０…静電霧化装置、１３…霧化電極、１３ｃ…基台部、１３ｅ…放電部としての上側球状部、１３ｆ…大径部、１５…支持部としての冷却用絶縁板、Ｍ１…結露水。

Claims

霧化電極を冷却部にて冷却することにより前記霧化電極の表面に結露水を生成し、前記霧化電極の先端側に設けられる放電部に保持された結露水に電圧を印加することで帯電微粒子水を発生させる静電霧化装置であって、
前記霧化電極は、前記放電部とは逆側の前記霧化電極の基台部側にかけて該基台部よりも大径の大径部を備えたことを特徴とする静電霧化装置。
請求項１に記載の静電霧化装置において、
前記霧化電極は、その基台部が前記霧化電極を支持する支持部を介して前記冷却部と熱伝達可能に構成されるとともに、前記大径部は前記支持部よりも大径となるように構成されたことを特徴とする静電霧化装置。
請求項１又は２に記載の静電霧化装置において、
前記霧化電極の放電部は、その先端側から基端側にかけて徐々に拡径されるものであり、
前記大径部は、前記放電部の基端側と同径とされるとともに、前記大径部の基端から前記基台部の先端側にかけて連続するように構成されたことを特徴とする静電霧化装置。