JP2013119062A - 静電霧化装置 - Google Patents

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Yutaka Uratani
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祐花里 中野
Hidekiyo Uegaki
英聖 上垣
Akihide Sugawa
晃秀 須川
Kenji Obata
健二 小幡
Masayuki Suzuki
誠之 鈴木
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Abstract

【課題】吸入口側から外部に音が漏れるのを抑制できる。
【解決手段】空気中の水分が冷却されることで放電極1に水が供給され且つこの放電極1に供給された水に高電圧が印加されることで静電霧化がなされる静電霧化部2が、ケース3内に内装された静電霧化装置4である。前記ケース3に前記静電霧化部2に空気を供給するための空気が吸入される吸入口5と、前記静電霧化部2で生成された帯電微粒子水が放出される放出部6が設けられる。前記吸入口5に消音器7が設けられる。
【選択図】図1

Description

本発明は、静電霧化装置に関するものである。
従来から、静電霧化装置において、生成された帯電微粒子水を放出する放出部に消音器を備えるものが特許文献1により知られている。
特開2007−289918号公報
ところで、静電霧化装置は、一般的に電気機器内に組み込まれたり、あるいは、自動車の車室外に配置され、帯電微粒子水が放出部から放出空間に放出されるようになっている。このため、放出空間側に連通する放出部に消音器を設けることで、静電霧化の際に発生する騒音が放出部側から放出空間に漏れるのを抑制するようになっている。
一方、静電霧化装置に空気を吸入する吸入口側からの音漏れに対しては、前記のように、静電霧化装置が、電気機器内に組み込まれたり、あるいは、自動車の車室外に配置されるため、放出空間側に対する吸入口側からの音漏れはほとんど問題にされなかった。
しかし、例えば、静電霧化装置を自動車に搭載した場合、ガソリン車は、静電霧化装置の吸入口側から車室内に僅かに音が漏れてもエンジン音に消されるため問題はないが、ハイブリッド車やEV車においては、人によって僅かな音漏れでも気になる場合がある。
本発明は上記の点に鑑みて発明したもので、吸入口側から外部に音が漏れるのを抑制できる静電霧化装置を提供することを課題とする。
本発明の静電霧化装置は、空気中の水分が冷却されることで放電極に水が供給され且つこの放電極に供給された水に高電圧が印加されることで静電霧化がなされる静電霧化部が、ケース内に内装された静電霧化装置であって、前記ケースに前記静電霧化部に空気を供給するための空気が吸入される吸入口と、前記静電霧化部で生成された帯電微粒子水が放出される放出部が設けられ、前記吸入口に消音器が設けられることを特徴とする。
また、前記吸入口と前記放出部にそれぞれ消音器が設けられることが好ましい。
また、前記吸入口と前記静電霧化部との間に送風部が形成されて、送風部による送風で前記吸入口、前記送風部、前記静電霧化部、前記放出部の順に空気が流れる送風経路が形成され、前記吸入口に設けられた前記消音器と、前記放出部に設けられた前記消音器で異なる周波数域の消音が行われることが好ましい。
また、前記吸入口に設けられた消音器は、両端が開口部となった直線状の流入路の周囲に吸音部が備えられ、前記流入路の前記後端の開口部が前記吸入口に連通され、前記直線状の流入路が前記吸入口の開口方向と同方向とされていることが好ましい。
また、前記両端の開口部の大きさ、前記流入路の断面の大きさが、前記吸入口より大きいことが好ましい。
また、前記吸入口が複数のスリット状吸入孔により構成され、前記消音器の前記前端の開口部が複数のスリット状入口孔により構成され、前記複数のスリット状入口孔が、それぞれ前記複数のスリット状吸入孔に対向することが好ましい。
また、前記消音器が前記ケースに対して着脱自在に取付けられることが好ましい。
本発明は、吸入口に消音器が設けられるので、静電霧化装置内で発生する音が吸入口側から外部に漏れるのが抑制される。
本発明の静電霧化装置の一実施形態を示し、(a)は側面図であり、(b)は断面図であり、(c)は吸入口への消音器の取付け部分の拡大断面図である。 同上の斜視図である。 同上の吸入口に消音器を取付ける前の状態を示す分解斜視図である。 同上の静電霧化装置における静電霧化部を示し、(a)は静電霧化部、送風部、カバーが回路基板に保持されている状態の断面図であり、(b)は静電霧化部の斜視図であり、(c)は静電霧化部の断面図である。 (a)(b)(c)(d)は同上の静電霧化装置の吸入口、放出部にそれぞれ消音器を選択的に取付ける場合と取付けない場合との各例を示す斜視図である。 同上の他の実施形態を示し、(a)は吸入口に消音器を取付ける前の状態を示す分解斜視図であり、(b)は消音器の取付け状態を示す斜視図であり、(c)は断面図である。 同上の他の実施形態を示し、(a)は吸入口に消音器を取付ける前の状態を示す分解斜視図であり、(b)は消音器の取付け状態を示す斜視図であり、(c)は断面図である。 同上の更に他の実施形態を示す断面図である。 同上の静電霧化装置を自動車に車載する例を示す概略説明図である。
以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて説明する。
図1〜図5には静電霧化装置4の一実施形態が示され、図6、図7、図8にはそれぞれ他の実施形態が示され、図9には静電霧化装置4が自動車に車載された例が示されている。
静電霧化装置4は、外郭となるケース3内に静電霧化部2、高電圧印加部15、制御回路部(図示せず)等を内装して構成される。
ケース3内には図1、図6、図7に示されるようにファンよりなる送風部8が内装される場合と、図8に示されるように送風部8が内装されない場合がある。以下の実施形態では送風部8が内装される場合を中心に説明する。
ケース3には静電霧化部2側に空気を吸入れるための吸入口5が設けられ、更に、静電霧化部2で発生した帯電微粒子水を外部に放出するための放出部6が設けられる。
添付図面に示す実施形態においては、ケース3の側面の略中央部に吸入口5が設けられ、ケース3の前面に放出部6が設けられた例が示されている。
静電霧化部2は図4に示されるように、霧化ケーシング17に、放電極1と、水供給手段18である熱交換手段19が組み込まれて一つのブロックとして構成されている。
霧化ケーシング17は合成樹脂により構成され、図4の実施形態では、対向電極20を備えている例が示されている。
対向電極20は、環状に形成されていて、環状の中心が放電極1の軸芯の延長線上に位置している。
熱交換手段19は、複数の熱電素子21を備えている。図4(c)においては、熱電素子21としてはP型のペルチェ素子とN型のペルチェ素子が用いられる。そしてP型のペルチェ素子の端部と、N型のペルチェ素子の端部が、板状の導電材よりなる連結部22の裏面に固着してあり、ペルチェ素子の連結部22側の端部が冷却側となり、ペルチェ素子の連結部22と反対側の端部が放熱側となる。
連結部22の表面側には先端が尖った放電極1が突設してあり、熱交換手段19の冷却側が冷却されることで放電極1が冷却される。
P型とN型で対をなす熱電素子21の放熱側の端部には、それぞれ通電と熱を放熱する放熱用通電部23が接合してあり、図1(b)、図4(b)(c)、図6(c)、図7(c)、図8に示されるように放熱用通電部23が霧化ケーシング17の外側に突出している。
放熱用通電部23は、放熱の機能と、熱電素子21への通電の機能を備えている。
実施形態において放熱用通電部23が霧化ケーシング17の側面からL状に突設されていて、側面からの側方への突出長をできるだけ短くしながら放熱面積を広く確保できるようにしている。この放熱用通電部23の先端部は接続用端子部26となっている。
霧化ケーシング17は、対向電極20が位置する側の端部が開口し、また、上面に空気流入用開口27が設けられる。ここで、L状をした放熱用通電部23の先端部側を下、放熱用通電部23の突出基部側を上と定義して、霧化ケーシング17の下面、上面を規定している。
図1(b)、図4(a)、図6(b)、図7(b)に示されるように、放電極1、熱交換手段19を備えた静電霧化部2は回路基板28に保持され、この回路基板28には送風部8が保持される。更に、図1(b)、図6(b)、図7(b)に示されるように高電圧印加部15も同じ回路基板28に保持される。
前記回路基板28には合成樹脂製の電気的絶縁性を有するカバー30が保持される(図4(a)参照)。回路基板28に保持されたカバー30は、放電極1と熱交換手段19を備えた静電霧化部2を覆う。
カバー30は、後端面に空気取入れ口31が開口しており、前端面に筒部60が設けられる。
このようにしてカバー30を回路基板28に保持させることで、カバー30と回路基板28で囲まれた空間33が空気取入れ口31と放出部6を除いて略密閉され、静電霧化部2はこの空間33内に配置される。
図1(b)、図4(a)、図6(b)、図7(b)に示されるように、カバー30の後面が送風部9の前面に当接状態で対向しており、空気取入れ口31が送風部9と対向している。
前記のように回路基板28に、静電霧化部2、高電圧印加部15、送風部9、カバー30等が保持されて一つのユニットとして構成される。
この静電霧化部2、高電圧印加部15、送風部9、カバー30等を保持した回路基板28はケース3内に内装される。回路基板28をケース3に内装した状態で、カバー30に設けた筒部60がケース3の前面に突出される。
図1(b)、図3、図6、図7、図8に示される実施形態では、このカバー30の前面に突出する筒部60で帯電微粒子水を放出するための放出部6が構成される。
前記構成の静電霧化装置4は、熱電素子21に対し通電すると、各熱電素子21内において同一方向への熱の移動が生じ、熱電素子21の冷却部側が冷却されて放電極1が冷却され、放熱側が高温となって放熱用通電部23が高温となる。
放電極1が冷却されると放電極1の周囲の空気が冷却され、空気中の水分が結露等により液化されて放電極1の先端部に結露水が生成される。
上記のようにして放電極1を冷却して放電極1の先端部に結露水が保持された状態で、高電圧印加部15により高電圧を印加して、放電極1の周りに強電界を発生させる。これにより放電極1の先端部に保持されている水がマイナス又はプラスに帯電し、帯電した水にクーロン力が働き、該水の液面が局所的に円錐形状に盛り上がってテイラーコーンが形成される。すると、円錐形状となった水の先端に電荷が集中して電荷の密度が高密度となり、高密度の電荷の反発力ではじけるようにして水が分裂・飛散(レーリー分裂)して静電霧化を行い、ラジカルを有するナノメータサイズの帯電微粒子水を発生させる。
一方、放熱用通電部23から熱が放電される。
ここで、熱電素子21への通電と同時に送風部9に通電され、送風部9が運転されると、ケース3に設けられた吸入口5から外部の空気がケース3内に吸入され、送風部9を経て空気取入れ口31から、静電霧化部2が配置された空間33内に空気流が送り込まれる。
空間33内に流入した空気流は、霧化ケーシング17とカバー30側面及び上面との間の隙間を流れ、放熱用通電部23に当って、放熱用通電部23を冷却して放熱を促進させ、放出部6から前方に流出する。
つまり、送風部8が駆動されると、送風部8による送風で吸入口5、送風部8、静電霧化部2、放出部6の順に図1(b)の矢印のように空気が流れる送風経路9が形成される。
そして霧化ケーシング17内で静電霧化により生成された帯電微粒子水は静電霧化時に発生するイオン風、及び、空気流入用開口27から霧化ケーシング17内に流れ込む少量の空気の流れにより、霧化ケーシング17の前面開口の外に運ばれる。霧化ケーシング17の前面開口の外に運ばれた帯電微粒子水は霧化ケーシング17とカバー30側面及び上面との間の隙間を通過した空気流と合流して、放出部6から前方に放出される。これにより、帯電微粒子水を遠くまで飛ばすことが可能となる。
前記構成の静電霧化装置4は、放電極1と水供給手段18を備えた静電霧化部2、高電圧印加部15、送風部9、カバー30等を回路基板28に保持して一つのユニットとして構成してあるので、構成が簡略化され、小型化が可能となる。
しかも、水供給手段18を熱交換手段19で構成し、熱交換手段19への通電と熱を放熱する機能を有する放熱用通電部23を備えるので、熱交換手段19への通電と放熱を別部材で構成する必要がなく、構成が簡略化し、この点でも静電霧化装置4の小型化が可能となる。
ケース3に設けられた吸入口5には消音器7が設けられる。以下、後述の放出部6側の消音器7と区別するために放出部6に設けられる消音器7を消音器70と称する。
添付図面には、消音器70が着脱自在に取付けられる例が示されている。以下着脱自在の例で説明するが、消音器70がケース3に固定的に取付けられるものでもよい。
ケース3には吸入口5の近傍に係止部34が形成され、消音器70の後端に被係止部35が形成される。
係止部34、被係止部35は、例えばいずれか一方が係止孔、いずれか他方が係止爪となっていて着脱自在に係止する構成となっている。もちろん、係止部34、被係止部35は、係止孔、係止爪以外の他の係止構成であってもよい。
吸入口5は、図1(b)(c)、図3、図5、図6、図8に示されるように複数のスリット状吸入孔13を並設することで構成される。
スリット状吸込孔13は縦又は横又は斜めに細長くなったもので、スリット幅は、ドライバーなどの先端部が挿入できない寸法となっており、このように幅を狭くしても、スリット状とすることで、広い開口面積が確保され空気流入量が確保される。
消音器70は、両端が開口部10となった直線状の流入路11の周囲に吸音部12が備えられることで構成される。
ここで、両端の開口部10、流入路11の断面が、吸入口5より大きく設定されており、これにより、開口部10、流入路11、開口部10を経て吸入口5からケース3内に吸入される空気量が、消音器70を取付けない場合の吸入口5からの吸入量と略同じになる。
また、複数のスリット状入口孔14が、それぞれ複数のスリット状吸入孔13に対して各スリット状吸入孔13の開口方向と同一方向で対向するように位置させてある。
これより、各スリット状入口孔14と対向する各スリット状吸入孔13が最短距離の直線上で対向することになり、途中における流路抵抗を少なくし、各スリット状吸入孔13からの吸入量を確保できるように構成されている。
消音器70には、1乃至複数の流入路11が設けられる。
図1(b)(c)、図8には消音器70に複数の流入路11が設けられた例が示されており、図6、図7には消音器70に1つの流入路11が設けられた例が示されている。
図1(b)(c)、図8の実施形態は、一端部に複数のスリット状入口孔14よりなる開口部10を形成した筒状の外郭36内に、吸音部12が配置され、この吸音部12に複数の貫通孔よりなる複数の流入路11が設けられている。
複数の貫通孔よりなる流入路11の前端がそれぞれ各スリット状入口孔14に連通されており、消音器70がケース3に取付けられた状態で、複数の流入路11の後端がそれぞれ各スリット状吸入孔13に連通される。
本実施形態では、複数のスリット状入口孔14が前端の開口部10、複数の流入路11の後端部が後端の開口部10となる。
そして、本実施形態において、スリット状入口孔14と流入路11の断面は、大きさ及び形状が同じで、しかも、スリット状入口孔14と流入路11の断面は、連通するスリット状吸入孔13と相似形で且つスリット状吸入孔13よりも大きい。
図6、図7の実施形態は、消音器70に1つの流入路11が設けられた例であり、外郭36内に消音部12が配置され、この消音部12に1つの流入路11が形成されている。この1つの流入路11は、外郭36の正面から見て複数のスリット状入口孔14を囲む領域と同じ大きさに形成される。
図6の実施形態では、1つの貫通孔よりなる流入路11の前端が複数のスリット状入口孔14に連通されており、消音器70がケース3に取付けられた状態で、1つの流入路11の後端がそれぞれ各スリット状吸入孔13に連通される。
図6の実施形態では、複数のスリット状入口孔14が前端の開口部10、1つの流入路11の後端部が後端の開口部10となる。
上記実施形態は、1つの流入路11の前端を複数のスリット状入口孔14に連通させた例が示されているが、図7のように消音器70に1つの貫通孔よりなる流入路11を設け、この1つの流入路11の前端に1つの開口部10を連通させてもよい。
放出部6には、別の消音器7が設けられる。以下、吸入口5側の消音器7と区別するために放出部6に設けられる消音器7を消音器71と称する。消音器71は、筒状外郭50内周部に吸音部51を設けて構成される。
図1、図2、図6、図7、図8に示される実施形態においては、前述のようにケース3の前面に設けた筒部60で放出部6が構成された例が示されていて、この放出部6を構成する筒部60に消音器71が取付けられる。本実施形態は、帯電微粒子水の放出空間が、静電霧化装置4の設置位置から離れていない場合に有効である。
一方、静電霧化装置4から帯電微粒子水の放出空間が離れている場合は、図9のように筒部60に導出管61を接続し、導出管61の先端から帯電微粒子水が放出されるように構成する。この実施形態では、筒部60、導出管61により放出部6が構成され、放出部6の長手方向の一部に消音器71が設けられる。
吸入口5側の消音器70における消音と、放出部6側の消音器71における消音は、異なる周波数域の消音が行われる。
つまり、吸入口5側において漏れる音は、主として送風部8の駆動音の音であり、したがって、吸入口5側の消音器70としては、送風部8の駆動音である約5kHzを中心とした周波数帯域の消音機能を有するものが採用される。
一方、放出部6側において漏れる音は、主として放電極1に高電圧を印加して静電霧化する際に発生する音であり、したがって、放出部6側の消音器71としては、静電霧化の際に発生する約10kHzを中心とした周波数帯域の消音機能を有するものが採用される。
このため、吸音部12は、約5kHzを中心とした周波数帯域に対し高い消音機能を有する吸音材により構成され、吸音部51は、約10kHzを中心とした周波数帯域に対し高い消音機能を有する吸音材により構成される。
勿論、約5kHzを中心とした周波数帯域、約10kHzを中心とした周波数帯域のいずれにおいても高い消音機能を有する吸音材であれば、吸音部12、吸音部51として、同一種類の吸音材を用いることが可能である。
これにより、吸入口5、放出部6の各々において、各々の音漏れの原因音源に対応した効果的な消音がなされる。
図8には送風部8を設けない例が示されている。
この例の場合、吸入口5と静電霧化部2との間に送風部8が存在しないので、静電霧化部2で発生した音が送風部8で遮られずに直接吸入口5から外部に漏れるおそれがある。したがって、送風部8を設けない場合も吸入口5に消音器70を設けて吸入口5から外部への音漏れを抑制する。
この実施形態の場合、吸入口5から外部に漏れる音は、静電霧化する際に発生する音であり、したがって、消音器70は、消音器71と同様に、静電霧化の際に発生する約10kHzを中心とした周波数帯域の消音機能を有するものが採用される。
ところで、消音器70が吸入口5に対し着脱自在で、消音器71が放出部6に対し着脱自在とすることで、静電霧化装置4を共通化し、共通化した静電霧化装置4に、消音器70、消音器71を選択的に取付け、又は、取付けないことで多様な使用形態に対応できる。
図5(a)は、消音器70、71のいずれも取付けることなく共通化した静電霧化装置4単独で使用する場合であり、吸入口5、放出部6からの音漏れが問題とされない場合に使用され、消音器70、71を用いないので、コストが安価となる。
図5(b)は、共通化した静電霧化装置4に消音器70、71のいずれも取付けた場合であり、この場合は、吸入口5、放出部6のいずれの音漏れも問題とされる静寂さが求められる場合に使用される。
図5(c)には、共通化した静電霧化装置4の吸入口5にのみ消音器70を取付けた場合であり、この場合は、帯電微粒子の放出空間側では音漏れが問題とされないが、吸入口5側では音漏れが問題とされる場合に使用される。
図5(d)には、共通化した静電霧化装置4に消音器71のみを取付けた場合であり、この場合は、帯電微粒子の放出空間側では音漏れが問題とされるが、吸入口5側では音漏れが問題とされない場合に使用される。
このように、共通の静電霧化装置4で前記のような多様な使用形態に対応できるので、コストが安価となる。
前記いずれの場合も、吸入口5がスリット状吸入孔13で構成されるため、ドライバー等の治具がケース3内に差し込まれるのを防止することが可能となり、治具の差込みによる電気的トラブル等が抑制される。
また、開口部10がスリット状入口孔14であると、図5(a)(d)に示されるように、消音器70を取付けた際に、ドライバー等の治具が消音器70内に差し込まれるのを防止することが可能となる。これにより、消音器70内の消音部12が治具で損傷されるのを防止可能となる。この場合、更に、図5(b)(c)に示されるように開口部10がスリット状入口孔14で構成された消音器70を取付けると、静電霧化装置4内に外部から治具が差し込まれるのを、スリット状入口孔14と、スリット状吸入孔13で2重に抑制可能となる。
図9には静電霧化装置4を自動車に車載する例が示されている。静電霧化装置4は自動車に装備される空調装置の送風ダクト64の外側に取付けられ、吸入口5に取付ける消音器70が送風ダクト64の外側に配置され、送風ダクト64外の空気が消音器70、吸入口5を介して静電霧化装置4内に吸入される。放出部6を構成する導出管61は、送風ダクト64内に導入され、導出管61の先端が送風ダクト64の吹出口65の近傍に開口し、静電霧化装置4で生成された帯電微粒子水が放出部6を構成する導出管61の先端から放出されて吹出口65から車室62内に放出される。図9の実施形態において、消音器71は導出管61の送風ダクト64内に導入した部分に設けられる。なお、図9中符号63はインストルメントパネルを示す。
本実施形態では、帯電微粒子水が車室62に放出される際、放出部6から車室62内に音が漏れるのを放出部6に設ける消音器7で消音することが可能となる。また、吸入口5は送風ダクト64の外に位置し、且つ、インストルメントパネル63により車室62から隔離されているので、車室62には吸入口5から漏れる音は殆んど聞こえない。
このため、自動車がガソリン車の場合は、吸入口5からインストルメントパネル63を越えて車室62内に僅かな音漏れがあってもエンジン音に消されるため問題はないため、吸入口5に消音器70を取付けない。
一方、ハイブリッド車やEV車においては、人によっては僅かな音漏れでも気になる場合があるので、吸入口5に消音器70を取付けて吸入口5からの音漏れを抑制し、車室62において音漏れが気にならないようにする。
1 放電極
2 静電霧化部
3 ケース
4 静電霧化装置
5 吸入口
6 放出部
7 消音器
8 送風部
9 送風経路
10 開口部
11 流入路
12 吸音部
13 スリット状吸入孔
14 スリット状入口孔

Claims (7)

  1. 空気中の水分が冷却されることで放電極に水が供給され且つこの放電極に供給された水に高電圧が印加されることで静電霧化がなされる静電霧化部が、ケース内に内装された静電霧化装置であって、
    前記ケースに前記静電霧化部に空気を供給するための空気が吸入される吸入口と、前記静電霧化部で生成された帯電微粒子水が放出される放出部が設けられ、
    前記吸入口に消音器が設けられることを特徴とする静電霧化装置。
  2. 前記吸入口と前記放出部にそれぞれ消音器が設けられることを特徴とする請求項1記載の静電霧化装置。
  3. 前記吸入口と前記静電霧化部との間に送風部が形成されて、送風部による送風で前記吸入口、前記送風部、前記静電霧化部、前記放出部の順に空気が流れる送風経路が形成され、前記吸入口に設けられた前記消音器と、前記放出部に設けられた前記消音器で異なる周波数域の消音が行われることを特徴とする請求項2記載の静電霧化装置。
  4. 前記吸入口に設けられた消音器は、両端が開口部となった直線状の流入路の周囲に吸音部が備えられ、前記流入路の前記後端の開口部が前記吸入口に連通され、前記直線状の流入路が前記吸入口の開口方向と同方向とされていることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の静電霧化装置。
  5. 前記両端の開口部の大きさ、前記流入路の断面の大きさが、前記吸入口より大きいことを特徴とする請求項4記載の静電霧化装置。
  6. 前記吸入口が複数のスリット状吸入孔により構成され、前記消音器の前記前端の開口部が複数のスリット状入口孔により構成され、前記複数のスリット状入口孔が、それぞれ前記複数のスリット状吸入孔に対向することを特徴とする請求項3乃至請求項5のいずれか一項に記載の静電霧化装置。
  7. 前記消音器が前記ケースに対して着脱自在に取付けられることを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか一項に記載の静電霧化装置。
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