JP2012066220A - 静電霧化装置 - Google Patents

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１２を熱電素子１３にて冷却することにより霧化電極１２の表面に結露水を生成し、霧化電極１２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１０であって、霧化電極１２の基端部１２ｃ側に溜まった水（結露水）を排出する排出路２２，２４が備えられる。
【選択図】図１

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、ペルチェユニット等の冷却部を用いて放電電極を冷却することで、放電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

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、前記霧化電極の基端部側に溜まった水を排出する排出路を備えたこと特徴とする。

また上記構成において、霧化電極の基端部から延出する柱状の電極本体部は、貫通孔を有する仕切り板の前記貫通孔に挿通され、前記仕切り板は、前記基端部と対向した際に間隙を有する態様で配置され、前記排出路は前記間隙に溜まった結露水を排出す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、間隙は、前記貫通孔に前記電極本体部を挿通した状態で前記貫通孔と連通す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、冷却部は、熱電素子で構成され、前記熱電素子を収容するための収容壁部が前記仕切り板から前記基端部側に延設され、前記排出路は、前記収容壁部内部に溜まった水を外部に排出するよう構成されることが好ましい。

また上記構成において、排出路は、前記排出路の下流側に該排出路を通る結露水を乾燥させる乾燥部を有することが好ましい。

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。 別例における静電霧化装置の概略構成図である。 別例における静電霧化装置の概略構成図である。 別例における静電霧化装置の概略構成図である。 別例における静電霧化装置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、仕切り板としての支持部１１を備える。この支持部１１は略円盤状を成し、その略中央部に霧化電極１２を挿通可能な貫通孔１１ａが形成されるとともに、この貫通孔１１ａよりも径方向外側において支持部１１の一面（図１において下面）側から延出する略筒状の筒状壁部１１ｂが形成されている。

前記霧化電極１２は、略円柱状の電極本体部１２ａと、この電極本体部１２ａの先端側において略球状をなす球状放電部１２ｂと、電極本体部１２ａの基端側に径方向外側に延設された略円環状の基端部１２ｃとを有する。なお、霧化電極１２は、前記支持部１１の貫通孔１１ａに電極本体部１２ａが挿通された状態で保持されるようになっている。

霧化電極１２の基端部１２ｃには、Ｐ型熱電素子及びＮ型熱電素子で対をなす熱電素子１３の吸熱側が機械的かつ電気的に接続されるように配置されている。この熱電素子１３としては例えばＢｉＴｅ系の熱電素子を用いることができる。

また、熱電素子１３の放熱側には、導電性および熱伝導性の高い材料（例えば真鍮、アルミニウム、銅等）からなる放熱用通電部材１４が接続されている。この放熱用通電部材１４には、前記熱電素子１３に対して電流を供給する電流供給部１５とリード線１６を介して電気的に接続される。

また、前記熱電素子１３は、前記霧化電極１２の基端部１２ｃに取付けられた状態で前記筒状壁部１１ｂ内に収容され、筒状壁部１１ｂと基端部１２ｃ及び熱電素子１３との間には、例えば熱硬化タイプまたはＵＶ硬化タイプの接着部材からなる封止部材１７が導入される。この封止部材１７によって熱電素子１３が筒状壁部１１ｂ内に封止される。このとき、支持部１１と霧化電極１２の基端部１２ｃとが対向する部位には封止部材１７は導入されずに所定の間隙Ｓが設けられる。またこの間隙Ｓは前記支持部１１の貫通孔１１ａと連通されるようになっている。

上述したように封止部材１７によって熱電素子１３が筒状壁部１１ｂ内に収容されることで、おのずと熱電素子１３の一端側と接続された霧化電極１２が支持部１１の貫通孔１１ａに電極本体部１２ａが挿通された状態で保持される。そして、この霧化電極１２の先端側にはこの霧化電極１２と対向配置されるリング状の対向電極１８が設けられている。この対向電極１８の中央部の開口は、ミスト吐出口１８ａとなっている。そして、この対向電極１８には、プラスの高電圧を印加するように高電圧印加部１９と電気的に接続されている。なお、対向電極１８はリング状に限定されず、霧化電極１２の先端側において霧化電極１２の形状に倣ったドーム型等の他の形状に適宜変更してもよい。

ここで、本実施形態の静電霧化装置１０の特徴部位である霧化電極１２供給される結露水が過剰となった場合（過剰結露水が発生した場合）においてその過剰となった水を排出する構成について説明する。

本実施形態の静電霧化装置１０は、支持部１１の上面１１ｃ側に貫通孔１１ａを閉塞する態様で略柱状の電極本体部１２ａの外周を覆う環状フェルト部２１と、フェルト部２１と接続されてフェルト部２１から水の流入（排出）が可能な第１排出路２２とを有している。更に、静電霧化装置１０は、霧化電極１２の基端部１２ｃの外周側には筒状壁部１１ｂの延出方向の直交方向に沿って形成される貫通孔１１ｄに挿通されたフェルト部２３と、フェルト部２３と接続されてフェルト部２３から水の流入が可能な第２排出路２４とを有している。そして、前記第１排出路２２及び第２排出路２４は、ファンからなる乾燥部２５が設けられる共通排出路２６と連通されるようになっている。このファンは図示しない駆動源によって例えば電流供給部１５によって熱電素子１３に電流を供給すると同時、若しくは、電流供給して一定時間経過した後に駆動されるようになっている。

上記のように構成された静電霧化装置１０では、電流供給部１５から熱電素子１３に電力（電流）が供給されることで、熱電素子１３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１２が冷却され、空気中の水分が結露して霧化電極１２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１２の球状放電部１２ｂに結露水が供給された状態において、高電圧印加部１９により霧化電極１２（球状放電部１２ｂ）の結露水と対向電極１８との間にかけられた高電圧により結露水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１８のミスト吐出口１８ａ側に向かって外部に放出される。

また、ここで熱電素子１３によって霧化電極１２を冷却することで、霧化電極１２全体が冷却されるため、霧化電極１２の基端部１２ｃ側においても過剰となる結露水が供給されてしまう。ここで、前述したように本実施形態の静電霧化装置１０のように霧化電極１２において基端部１２ｃ側となる位置に設けられる各フェルト部２１，２３及び各排出路２２，２４によりその基端部１２ｃ側に溜まった水を排出できるようになっている。このため、従来の静電霧化装置のように球状放電部１２ｂに供給された結露水と前記基端部１２ｃ側の結露水が合わさって球状放電部１２ｂと対向電極１８との間の放電が不安定化するといったことを抑えることができる。この結果、本実施形態の静電霧化装置１０ではより好適に静電微粒子水を発生させることができるようになっている。

また、静電霧化装置１０では、霧化電極１２の基端部１２ｃと仕切り板としての支持部１１（ハウジング）との間に間隙Ｓが設けられているため、霧化電極１２の基端部１２ｃと支持部１１との熱移動が間隙Ｓによって遮られることとなる。このため、霧化電極１２の熱電素子１３による冷却効率を高めることができる。

また、第１及び第２排出路２２，２４を霧化電極１２の基端部１２ｃ側に設けたため、熱電素子１３、電流供給部１５や高電圧印加部１９等の電気的接続が必要となる部位への水の浸入を抑制され、この結果錆び等の発生も抑えることができるようになっている。

また、ここで例えば間隙Ｓを含む筒状壁部１１ｂの収容空間内の一方のフェルト部２３だけでは水を第２排出路２４側に排出できない場合、間隙Ｓと連通される支持部１１の貫通孔１１ａから流水する虞がある。この問題を踏まえ、本実施形態では支持部１１の貫通孔１１ａを閉塞するようにフェルト部２１を設けること支持部１１の貫通孔１１ａからの意図しない流水を抑えることが可能となっている。

次に、本実施形態の特徴的な作用効果を記載する。
（１）本実施形態では、霧化電極１２の基端部１２ｃ側に溜まった水（結露水）を排出する排出路２２，２４が備えられため、霧化電極１２の基端部１２ｃ側の水を排出することができる。これにより、霧化電極１２の先端側の球状放電部１２ｂに供給される結露水と基端部１２ｃ側の結露水とが合わさってしまうことを抑えることができるため、球状放電部１２ｂ側における対向電極１８との放電を安定して行うことができる。

（２）本実施形態では、電極本体部１２ａは、略柱状を成し、貫通孔１１ａを有する仕切り板としての支持部１１の貫通孔１１ａに挿通される。そして、この支持部１１は、基端部１２ｃと対向した際に間隙Ｓを有する態様で配置されるとともに、排出路２２，２４は間隙Ｓに溜まった結露水をフェルト部２１，２３を介して排出するように構成される。このような構成とすることで間隙Ｓにより支持部１１と霧化電極１２（基端部１２ｃ）との機械的な接続を防止することができるため、霧化電極１２の冷却効率を向上させることが可能となる。

（３）本実施形態では、前記間隙Ｓは、貫通孔１１ａに電極本体部１２ａを挿通した状態で貫通孔１１ａと連通するように構成される。このような構成とすることで、貫通孔１１ａと電極本体部１２ａとの径方向において離間させることができるため、支持部１１と霧化電極１２（電極本体部１２ａ）との機械的な接続を防止できる。この結果、霧化電極１２の冷却効率を更に向上させることが可能となる。このように、貫通孔１１ａに電極本体部１２ａを挿通させた状態で貫通孔１１ａと間隙Ｓとを連通させる場合には、間隙Ｓ側から見て貫通孔１１ａの外部に結露水が流出する虞がある。このため、本実施形態では、この貫通孔１１ａを閉塞する位置にフェルト部２１及びこのフェルト部２１に接続される第１排出路２２を設け、間隙Ｓ側から見て貫通孔１１ａの外部に結露水が流出することが抑えられている。これによって、より確実に基端部１２ｃ側の結露水が球状放電部１２ｂ側の結露水と合わさることが抑制されるため、球状放電部１２ｂ側の結露水及び対向電極１８間でより安定的に放電を行うことができる。

（４）熱電素子１３にて冷却部が構成され、熱電素子１３を収容する収容壁部としての筒状壁部１１ｂが仕切り板としての支持部１１から基端部１２ｃ側に延設されるとともに、排出路２４は筒状壁部１１ｂ内部に溜まった水を外部に排出するよう構成される。このような構成とすることで、筒状壁部１１ｂ内の間隙Ｓを含む収容空間内の水を外部に排出することができる。

（５）本実施形態では、第１及び第２排出路２２，２４には、各排出路２２，２４の下流側である共通排出路２６に各排出路２２，２４を通る結露水を乾燥させる乾燥部２５が備えられる。このような構成とすることで、各排出路２２，２４を通った結露水を乾燥させることができる。これにより、過剰となった結露水をより多く排出することができる。

（６）本実施形態では、排出路２２，２４には、その少なくとも上流側に霧化電極１２の基端部１２ｃ側に溜まった結露水を下流側に吸水する吸水部材としてのフェルト部２１，２３が設けられる。このような構成とすることで、霧化電極１２の基端部１２ｃに溜まった結露水を排出路の２２，２４の下流側に吸水することができるため、霧化電極１２の基端部１２ｃに水が過剰に生成されることを抑えることができる。

（７）本実施形態では、対向電極１８を設けることで、対向電極１８及び霧化電極１２間での放電を安定させることができるため、より安定して静電微粒子水を発生させることが可能となる。

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、第１及び第２排出路２２，２４の上流側に、前記基端部１２ｃに生成された過剰な結露水を吸水する吸水部材としてのフェルト部２１，２３を設ける構成を採用したが、これに限らない。例えば吸水部材（フェルト部２１，２３）を省略した構成、つまり単に排出路２２，２４のみを設ける構成を採用してもよい。また、フェルト部２１，２３以外に、例えば多孔質のセラミック、樹脂、毛細管が生じる孔を押出し成形したキャピラリーなどの他の吸水部材を設ける構成を採用してもよい。

・上記実施形態では、吸水部材としてのフェルト部２１，２３にて吸水可能に構成したが、これに限らず、所謂霧吹きなどで知られるベンチュリ効果を利用して排出路２２，２４の下流側に水を吸水（供給）する構成を採用してもよい。また、ポンプ等を利用して水を排出路から汲み上げる（排出する）構成を採用してもよい。

・上記実施形態では、排出路２２，２４の下流側である排出路２６において排出された水を乾燥させる乾燥部２５をファンにて構成したが、例えばヒータ等のその他の乾燥手段にて乾燥部２５を構成してもよい。

・上記実施形態では、排出路２２，２４の下流側である排出路２６において前記排出された水を乾燥させる乾燥手段としてのファンからなる乾燥部２５を設ける構成としたが、この乾燥部２５を省略した構成を採用してもよい。

・上記実施形態では、基端部１２ｃと仕切り板としての支持部１１との間に間隙Ｓを設ける構成としたが、例えば図２に示すように、霧化電極１２の基端部１２ｃと仕切り板としての支持枠３１の隔壁３２とを当接させる構成を採用してもよい。ここで、支持枠３１の隔壁３２上面には、上記実施形態の前記フェルト部２１，２３よりも吸水量の多い体積の大きなフェルト部３３が隔壁３２の貫通孔３２ａを閉塞する態様で配置されている。これは、隔壁３２と霧化電極１２の基端部１２ｃとの間に前記間隙Ｓが無いため、基端部１２ｃで生じる結露水が上記実施形態と比較してすぐに貫通孔３２ａを介して隔壁３２上面側に多量に生成されるためである。このため、前述したように上記実施形態のフェルト部２１，２３よりも吸水量の多い体積の大きなフェルト部３３を設けることが好適である。

・上記実施形態では、各フェルト部２１，２３に対応するように複数（上記実施形態では２つ）の排出路２２，２４を設ける構成としたが、これに限らない。例えば図３に示すように、２つのフェルト部３５ａ，３５ｂが１つの排出路３６と接続される構成を採用してもよい。具体的には、電極本体部１２ａの径方向外側において周方向に沿って覆った状態で貫通孔１１ａに配置されるフェルト部３５ａと基端部１２ｃの径方向外側に配置されるフェルト部３５ｂとが同種のフェルト状連結部３５ｃにて連結される。そして、一方のフェルト部３５ｂが排出路３６と接続される。このような構成とすることで排出路３６の数を減らすことができる。

・上記実施形態では、仕切り板としての支持部１１を前記霧化電極１２の長手方向と直交する略平板（円板）状としたが、これに限らない。例えば図４に示すように支持部１１に霧化電極１２の長手方向と直交する方向において傾斜されるように勾配をつけて霧化電極１２の側に向かって水が流れる（溜まる）態様の構成を採用してもよい。また、図５に示すように、仕切り板としての隔壁３２の上面に例えば有底筒状の水溜め壁部４０を設けて霧化電極１２側で水が溜まる態様の構成を採用してもよい。このような構成とすることで、排出路２２から効率よく過剰な結露水を排出することが可能となる。

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１〜５のいずれか一項に記載の静電霧化装置において、
前記排出路には、その少なくとも上流側に前記霧化電極の基端部側に溜まった水を下流側に吸水する吸水部材が設けられたことを特徴とする静電霧化装置。

これにより、霧化電極の基端部に溜まった水を排出路の下流側に吸水することができるため、霧化電極の基端部に水が過剰に生成されることを抑えることができる。
（ロ） 請求項１〜５及び前記（イ）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、１１…仕切り板としての支持部、１１ａ，３２ａ…貫通孔、１１ｂ…収容壁部としての筒状壁部、１２…霧化電極、１２ａ…電極本体部、１２ｃ…基端部、１３…冷却部としての熱電素子、２２，２４，２６，３６…排出路、２５…乾燥部、２１，２３，３３，３５ａ，３５ｂ…排出路を構成する吸水部材としてのフェルト部、３２…仕切り板としての隔壁、Ｓ…間隙。

Claims (5)

1. 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、
   前記霧化電極の基端部側に溜まった結露水を排出する排出路を備えたことを特徴とする静電霧化装置。
2. 請求項１に記載の静電霧化装置において、
   前記霧化電極の基端部から延出する柱状の電極本体部は、貫通孔を有する仕切り板の前記貫通孔に挿通され、
   前記仕切り板は、前記基端部と対向した際に間隙を有する態様で配置され、
   前記排出路は前記間隙に溜まった結露水を排出するように構成されたことを特徴とする静電霧化装置。
3. 請求項２に記載の静電霧化装置において、
   前記間隙は、前記貫通孔に前記電極本体部を挿通した状態で前記貫通孔と連通するように構成されたことを特徴とする静電霧化装置。
4. 請求項２又は３に記載の静電霧化装置において、
   前記冷却部は、熱電素子で構成され、
   前記熱電素子を収容するための収容壁部が前記仕切り板から前記基端部側に延設され、
   前記排出路は、前記収容壁部内部に溜まった水を外部に排出するよう構成されたことを特徴とする静電霧化装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の静電霧化装置において、
   前記排出路は、前記排出路の下流側に該排出路を通る結露水を乾燥させる乾燥部を有することを特徴とする静電霧化装置。

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