JP2015084286A - 有効成分発生装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】簡素化された製造技術の下で製造可能な有効成分発生装置を提供することを目的とする。【解決手段】本出願は、電極棒と、前記電極棒からの放電を引き起こす放電生成部と、を備える有効成分発生装置を開示する。前記電極棒は、板形状である。前記電極棒は、平坦な第1面と、前記第1面とは反対側の平坦な第2面と、前記第1面と前記第2面との間に形成された先端面と、を含んでもよい。前記放電生成部は、前記放電を、前記先端面から生じさせてもよい。【選択図】図1

Description

本発明は、脱臭や除菌といった効果を有する有効成分を発生させる装置に関する。
特許文献1は、有効成分発生装置として利用される静電霧化装置を開示する。静電霧化装置は、放電電極と、環状の対向電極と、電圧印加部と、熱交換器と、を備える。対向電極は、放電電極に対向する。熱交換器は、放電電極上で結露を生じさせる。電圧印加部は、放電電極と対向電極との間で放電を生じさせる。放電電極と対向電極との間で生じた放電によって、ラジカルを含有する水の微粒子(帯電微粒子水)が生成される。
放電電極は、対向電極の中心を通過する軸線に沿って延びる略円柱体である。したがって、放電電極と対向電極との間の距離は、位置的に略一定である。
特開2006−68711号公報
円柱形状の放電電極は、切削加工や転造加工を必要とする。これらの製造技術は、放電電極を大量に生産するには不向きである。
本発明は、簡素化された製造技術の下で製造可能な有効成分発生装置を提供することを目的とする。
本発明の一局面に係る有効成分発生装置は、電極棒と、前記電極棒からの放電を引き起こす放電生成部と、を備える。前記電極棒は、板形状である。
上記構成によれば、電極棒は、板形状であるので、電極棒は、容易に作成される。したがって、有効成分発生装置の製造も簡素化される。
上記構成において、前記電極棒は、平坦な第1面と、前記第1面とは反対側の平坦な第2面と、前記第1面と前記第2面との間に形成された先端面と、を含んでもよい。前記放電生成部は、前記放電を、前記先端面から生じさせてもよい。
上記構成によれば、先端面の厚さは、第1面と第2面との間の距離によって決定されるので、先端面からの放電の特性は、先端面の厚さの設計によって適切に調整される。
上記構成において、有効成分発生装置は、前記電極棒を冷却し、前記電極棒上で結露を生じさせる冷却部を更に備えてもよい。前記冷却部は、前記第1面及び前記第2面のうち少なくとも一方に面接触する冷却面を含んでもよい。
上記構成によれば、第1面及び第2面は、平坦であるので、冷却面は、第1面及び第2面のうち少なくとも一方に容易に面接触することができる。冷却面の面接触の結果、冷却部は、電極棒上で結露を効率的に生じさせることができる。したがって、有効成分発生装置は、帯電微粒子水を効率的に発生させることができる。
上記構成において、前記電極棒は、鍍金皮膜に覆われた第1部分と、前記鍍金皮膜から露出した第2部分と、を含んでもよい。前記第1部分は、前記冷却面に接触してもよい。前記第2部分は、前記先端面を含んでもよい。
上記構成によれば、電極棒は、板形状であるので、第1部分及び第2面は、容易に形成される。第1部分は、鍍金皮膜に覆われているので、電極棒は冷却部に容易に固定される。第2部分は、鍍金皮膜から露出しているので、先端面からの放電は、鍍金皮膜を損傷させない。したがって、帯電微粒子水は、鍍金皮膜の成分を含有しにくくなる。
上記構成において、前記先端面は、前記結露に起因して生じた結露水を保持してもよい。
上記構成によれば、先端面は、結露水を保持するので、有効成分発生装置は、帯電微粒子水を効率的に発生させることができる。
上記構成において、有効成分発生装置は、前記電極棒から所定距離だけ離間した対向電極を更に備えてもよい。前記先端面は、前記結露水によって覆われた第1領域と、前記結露水から露出した第2領域と、を含んでもよい。前記第1領域から放出される放電エネルギが前記第2領域から放出される放電エネルギよりも大きくなるように、前記所定距離は設定されてもよい。
上記構成によれば、第1領域から放出される放電エネルギが第2領域から放出される放電エネルギよりも大きくなるように、電極棒と対向電極との間の距離は設定されるので、有効成分発生装置は、帯電微粒子水を効率的に発生させることができる。
上記構成において、前記所定距離は、0.5mm以上100mm以下の値に設定されてもよい。前記放電生成部は、前記電極棒と前記対向電極との間に、1kV以上10kV以下の電圧を印加してもよい。
上記構成によれば、電極棒と対向電極との間の距離は、0.5mm以上100mm以下の値に設定され、且つ、放電生成部は、1kV以上10kV以下の電圧を印加するので、有効成分発生装置は、帯電微粒子水を効率的に発生させることができる。
上記構成において、前記第2面は、前記第1面から0.3mm以上10mm以下だけ離間してもよい。
上記構成によれば、第2面は、第1面から0.3mm以上離間するので、先端面は、結露水を適切に保持することができる。第2面は、第1面から10mm以下だけ離間するので、先端面の縁部は、対向電極に過度に近接しない。したがって、第2領域からの放電は生じにくくなる。
本発明に係る有効成分発生装置は、簡素化された製造技術の下で製造される。
第1実施形態の有効成分発生装置の概略的なブロック図である。 図1に示される有効成分発生装置の電極棒として例示される放電電極の概略的な正面図である。 図2に示される放電電極の概略的な側面図である。 放電電極の製造工程を表す概略的なフローチャートである(第2実施形態)。 図4に示される放電電極の製造工程の概略図である。 図4に示される放電電極の製造工程の概略図である。 図4に示される放電電極の製造工程の概略図である。 図4に示される放電電極の製造工程の概略図である。 図4に示される製造工程によって得られた放電電極の概略的な正面図である。 図6Aに示される放電電極の概略的な側面図である。 第3実施形態の静電霧化装置の概略図である。 図7に示される静電霧化装置のペルチエ素子モジュールに接続された放電電極の概略的な斜視図である。 0.3mm未満の厚さ(T1)の金属平板から作成された放電電極の概略的な側面図である。 10mmを超える厚さ(T2)の金属平板から作成された放電電極の概略的な側面図である。
添付の図面を参照して、有効成分発生装置に関する様々な実施形態が以下に説明される。有効成分発生装置は、以下の説明によって、明確に理解可能である。「上」、「下」、「左」や「右」といった方向を表す用語は、単に、説明の明瞭化を目的とする。したがって、これらの用語は、限定的に解釈されるべきものではない。
<第1実施形態>
図1は、第1実施形態の有効成分発生装置100の概略的なブロック図である。図1を参照して、有効成分発生装置100が説明される。
有効成分発生装置100は、電極棒110と、放電生成部120と、を備える。放電生成部120は、電極棒110に電気エネルギを供給する。この結果、電極棒110から放電が生ずる。
電極棒110は、板形状である。したがって、平板に対する打抜加工によって、電極棒110は、容易に且つ大量に作成される。尚、電極棒110の作成技術は、本実施形態の原理を何ら限定しない。
図2は、電極棒110として例示される放電電極200の概略的な正面図である。図1及び図2を参照して、放電電極200が説明される。
放電電極200は、基台部210と、基台部210から上方に延出する細長いロッド部220と、基台部210とは反対側の頭部230と、を含む。基台部210は、安定的な固定のために最も幅広である。頭部230は、ロッド部220の上端に接続される。頭部230の下部は、ロッド部220よりも幅広である。頭部230は、上方に向けて狭まる湾曲した正面形状を有する。尚、放電電極200の正面形状は、本実施形態の原理を何ら限定しない。電極棒110の正面形状は、放電が得られるように適切に決定される。上述の如く、電極棒110は、平板に対する打抜加工によって簡便に作成されるので、電極棒110は、複雑な正面形状を有してもよい。
図3は、放電電極200の概略的な側面図である。図1及び図3を参照して、放電電極200が更に説明される。
放電電極200は、平坦な第1面241と、第1面241とは反対側の平坦な第2面242と、を含む。第1面241及び第2面242の平面度は、一般的な金属平板の平面度と同レベルであってもよい。
頭部230は、第1面241と第2面242との間の湾曲面231を含む。放電生成部120が電気エネルギを供給すると、放電は、湾曲面231から発生する。本実施形態において、湾曲面231は、先端面として例示される。
<第2実施形態>
電極棒は、電気的な接続及び/又は機械的な接続のために半田付されることもある。したがって、電極棒の表面は、鍍金皮膜によって覆われることが好ましい。しかしながら、電極棒の表面が全体的に鍍金皮膜によって覆われるならば、電極棒からの放電は、鍍金皮膜の成分の空中への飛散を引き起こすこともある。第1実施形態に関連して説明された電極棒の形状は、部分的な鍍金処理を容易にする。第2実施形態において、鍍金部分を含む電極棒の作成技術が説明される。
図4は、第1実施形態の電極棒として利用可能な放電電極の製造工程を表す概略的なフローチャートである。図4を参照して、放電電極の製造工程が説明される。
(ステップS110)
ステップS110において、金属平板が用意される。
(ステップS120)
ステップS120において、鍍金処理が、金属平板に対して部分的に施与される。
(ステップS130)
ステップS130において、抜打加工が金属平板に対して施与される。この結果、多数の放電電極が、同時に作成される。
従来の放電電極の製造技術は、切削加工や転造加工である。これらの従来の製造技術は、多数の放電電極を同時に作成することには不向きである。一方、本実施形態の製造原理は、多数の放電電極を同時に作成することを許容するので、従来技術と較べて、放電電極は、短時間且つ低コストで作成される。
従来技術によれば、放電電極に対する鍍金処理は、切削加工や転造加工の後に行われる。したがって、従来技術によれば、鍍金処理は、放電電極毎に行われる。一方、本実施形態の製造原理は、多数の放電電極に対する同時の鍍金処理を可能にする。したがって、本実施形態の製造原理によれば、従来技術と較べて、放電電極は、短時間且つ低コストで作成される。
図5A乃至図5Dは、放電電極の製造工程の概略図である。図4乃至図5Dを参照して、放電電極の製造工程が更に説明される。
図5Aは、ステップS110において用意される金属平板MPの概略的な斜視図である。金属平板MPは、上面USと、上面USとは反対側の下面LSと、上面US及び下面LSの輪郭を規定する縁面PSと、を含む。
図5Bに示される如く、ステップS120において、上面US及び下面LSは、マスキング材MKによって部分的に被覆される。その後、鍍金処理が、金属平板MPに対して施与される。この結果、図5Cに示される如く、マスキング材MKから露出した領域は、鍍金皮膜によって覆われる(鍍金領域)。一方、マスキング材MKによって覆われた領域は、鍍金皮膜から露出する(非鍍金領域)。
図5Dに示される如く、ステップS130において、鍍金領域と非鍍金領域との間の境界を跨ぐように、多数の放電電極は、金属平板MPから抜き打ちされる。
本実施形態において、鍍金処理は、上面USと下面LSとに施与される。代替的に、鍍金処理は、上面US及び下面LSのうち一方に施与されてもよい。
図6Aは、上述の製造技術によって得られた放電電極200Aの概略的な正面図である。図6Bは、図6Aに示される放電電極200Aの側面図である。図6A及び図6Bを参照して、放電電極200Aが説明される。第1実施形態と第2実施形態との間で共通して用いられる符号は、当該共通の符号が付された要素が、第1実施形態と同一の機能を有することを意味する。したがって、第1実施形態の説明は、これらの要素に援用される。
第1実施形態と同様に、放電電極200Aは、頭部230を含む。放電電極200Aは、基台部210Aと、ロッド部220Aと、を更に含む。放電電極200Aは、第1実施形態と形状的に同一であってもよい。
放電電極200Aは、平坦な第1面241Aと、第1面241Aとは反対側の平坦な第2面242Aと、を含む。第1面241Aは、鍍金皮膜に覆われた第1鍍金面251と、鍍金皮膜から露出した第1露出面261と、を含む。第2面242Aは、鍍金皮膜に覆われた第2鍍金面252と、鍍金皮膜から露出した第2露出面262と、を含む。本実施形態において、第1鍍金面251及び第2鍍金面252は、第1部分として例示される。第1露出面261及び第2露出面262は、第2部分として例示される。
基台部210Aは、第1鍍金面251の一部と、第2鍍金面252の一部と、を含む。ロッド部220Aは、第1鍍金面251の一部と、第2鍍金面252の一部と、第1露出面261の一部と、第2露出面262の一部と、を含む。頭部230は、第1露出面261の一部と、第2露出面262の一部と、を含む。放電が生ずる湾曲面231を含む頭部230は、非鍍金領域内で形成されるので、放電下においても鍍金皮膜の成分は、空中にほとんど飛散しない。
<第3実施形態>
第1実施形態に関連して説明された有効成分発生装置の設計原理に基づいて、帯電微粒子水を有効成分として生成することができる静電霧化装置が構築される。第3実施形態において、静電霧化装置が説明される。
図7は、有効成分発生装置として例示される静電霧化装置300の概略図である。図6A乃至図7を参照して、静電霧化装置300が説明される。第1実施形態乃至第3実施形態の間で共通して用いられる符号は、当該共通の符号が付された要素が、第1実施形態及び/又は第2実施形態と同一の機能を有することを意味する。したがって、第1実施形態及び/又は第2実施形態の説明は、これらの要素に援用される。
静電霧化装置300は、第2実施形態に関連して説明された放電電極200Aを備える。静電霧化装置300は、放電生成部120Aと、対向電極400と、ペルチエ素子モジュール500と、を更に備える。ペルチエ素子モジュール500は、放電電極200Aを冷却する。この結果、放電電極200A上で結露が生ずる。本実施形態において、ペルチエ素子モジュール500は、冷却部として例示される。尚、放電電極200A上で結露が生ずるならば、冷却部として、他の冷却装置が用いられてもよい。
本実施形態において、放電電極200Aは、接地されている。対向電極400は、放電電極200Aから所定距離だけ離間している。放電生成部120Aは、放電電極200Aと、放電電極200Aに対向する対向電極400と、の間に電圧を印加する。本実施形態において、電圧は、1kV以上10kV以下の範囲に設定される。
図6A乃至図7は、放電電極200Aの中心軸CL並びに湾曲面231と中心軸CLとの交点IPを示す。放電生成部120Aが、放電電極200Aと対向電極400との間に電圧を印加すると、結露水は、静電気力によって、交点IPに向けて移動し、テイラーコーンを形成する。
頭部230は、第1面241A及び第2面242Aを2等分する平面に向けて狭まるので、電界は、交点IPの周囲で形成されたテイラーコーンの周りで集中する。電界の集中の結果、テイラーコーンを通じた放電が発生する。したがって、静電霧化装置300は、帯電微粒子水を生成することができる。
図8は、ペルチエ素子モジュール500に接続された放電電極200Aの概略的な斜視図である。図7及び図8を参照して、放電電極200Aとペルチエ素子モジュール500との間の接続構造が説明される。
ペルチエ素子モジュール500は、第1冷却面510と、第2冷却面520と、を含む。第1冷却面510は、第1鍍金面251に面接触する。第2冷却面520は、第2鍍金面252に面接触する。放電電極200Aは、第1冷却面510及び第2冷却面520によって、効率的に冷却される。本実施形態において、第1冷却面510及び第2冷却面520は、冷却面として例示される。
本実施形態において、第1鍍金面251及び第2鍍金面252がペルチエ素子モジュール500に接触する。代替的に、第1鍍金面251及び第2鍍金面252のうち一方が冷却部に接触してもよい。
図9は、0.3mm未満の厚さ(T1)の金属平板から作成された放電電極201の概略的な側面図である。図7及び図9を参照して、放電電極200Aの厚さ(T)の設定が説明される。尚、放電電極201は、厚さ寸法を除いて、図7を参照して説明された放電電極200Aと同一である。放電電極201と放電電極200Aとの間で共通して用いられる符号は、当該共通の符号が付された要素が、放電電極200Aと同一であることを意味する。したがって、放電電極200Aに関する説明は、これらの要素に援用される。
ペルチエ素子モジュール500は、湾曲面231に結露水を付着させる。しかしながら、第1面241Aと第2面242Aとの間の距離(即ち、放電電極200A,201の厚さ)が短すぎるならば、湾曲面231は、十分な量の結露水を保持することができない。不十分な量の結露水を保持する湾曲面231からの放電により生ずる静電気力が結露水の表面張力を上回るので、結露水全てが放電電極200A,201から飛散することもある。本発明者等によれば、放電電極200Aが、0.3mm以上の厚さ(T)の金属平板から作成されるならば、十分な量の結露水が、湾曲面231によって保持される。放電電極201は、0.3mm未満の厚さ(T1)を有するので、湾曲面231は、十分な量の結露水を保持できない。したがって、放電電極201の使用の下では、十分な量の帯電微粒子水は生成されない。
図10は、10mmを超える厚さ(T2)の金属平板から作成された放電電極202の概略的な側面図である。図7及び図10を参照して、放電電極200Aの厚さ(T)の設定が説明される。尚、放電電極202は、厚さ寸法を除いて、図7を参照して説明された放電電極200Aと同一である。放電電極202と放電電極200Aとの間で共通して用いられる符号は、当該共通の符号が付された要素が、放電電極200Aと同一であることを意味する。したがって、放電電極200Aに関する説明は、これらの要素に援用される。
ペルチエ素子モジュール500は、湾曲面231に結露水CWを付着させる。この結果、湾曲面231は、結露水CWによって覆われた第1領域271と、結露水CWから露出した第2領域272と、を含むことになる。第2領域272からの放電は、帯電微粒子水の生成にほとんど寄与しない一方で、オゾンを多く発生させる。第2領域272からアーク放電が生ずるならば、放電電極200A,202の摩耗を引き起こすこともある。本実施形態において、第1面241Aと第2面242Aとの間の距離(即ち、放電電極200Aの厚さ(T))は、湾曲面231の面積に対する第1領域271の比率が大きくなるように設定される。放電電極200Aの厚さ(T)は、ペルチエ素子モジュール500の冷却能力や静電霧化装置300の使用環境の湿度といった因子に応じて決定されてもよい。本発明者等によれば、放電電極200Aが、10mm以下の厚さの金属平板から作成されるならば、湾曲面231の面積に対する第1領域271の比率が大きくなり、帯電微粒子水は効率的に生成される。
本実施形態において、対向電極400は、環状の下面410を含む。下面410は、中心軸CLを中心とする円形の開口部401を規定する内縁411を含む。
第1面241Aと湾曲面231との間の境界線と内縁411との間の最短距離及び/又は第2面242Aと湾曲面231との間の境界線と内縁411との間の最短距離は、以下の説明において、「電極間距離D」と称される。
放電生成部120Aが、対向電極400と放電電極200Aとの間に電圧を印加すると、上述の如く、結露水CWは、交点IPの周りでテイラーコーンを形成するので、第1面241Aと湾曲面231との間の境界及び/又は第2面242Aと湾曲面231との間の境界は、第2領域272になりやすい。
電極間距離Dが、過度に短いならば、第1面241Aと湾曲面231との間の境界及び/又は第2面242Aと湾曲面231との間の境界での電界集中が、テイラーコーンでの電界集中より大きくなるので、これらの境界からの放電が生じやすくなる。すなわち、第2領域272からの放電が生じやすくなる。本実施形態において、電極間距離Dは、第1領域271から放出される放電エネルギが、第2領域272から放出される放電エネルギよりも大きくなるように設定される。本発明者等によれば、電極間距離Dが、0.5mm以上であるならば、第1面241Aと湾曲面231との間の境界及び/又は第2面242Aと湾曲面231との間の境界からの放電は生じにくくなる。
電極間距離Dが、過度に長いならば、対向電極400と放電電極200Aとの間の放電が生じにくくなる。本発明者等によれば、電極間距離Dが、100mm以下であるならば、対向電極400と放電電極200Aとの間で適切な放電が生じやすくなる。本実施形態において、電極間距離Dは、所定距離として例示される。
上述の様々な知見から、以下の表に示される設計値が、静電霧化装置300の設計に利用されてもよい。
Figure 2015084286
本実施形態の原理は、放電を利用して、脱臭や殺菌といった有益な効果を生じさせる装置に好適に利用される。
100・・・・・・・・・・・・・・・・有効成分発生装置
110・・・・・・・・・・・・・・・・電極棒
120,120A・・・・・・・・・・・放電生成部
200,200A・・・・・・・・・・・放電電極
231・・・・・・・・・・・・・・・・湾曲面
241,241A・・・・・・・・・・・第1面
242,242A・・・・・・・・・・・第2面
251・・・・・・・・・・・・・・・・第1鍍金面
252・・・・・・・・・・・・・・・・第2鍍金面
261・・・・・・・・・・・・・・・・第1露出面
262・・・・・・・・・・・・・・・・第2露出面
271・・・・・・・・・・・・・・・・第1領域
272・・・・・・・・・・・・・・・・第2領域
300・・・・・・・・・・・・・・・・静電霧化装置
400・・・・・・・・・・・・・・・・対向電極
500・・・・・・・・・・・・・・・・ペルチエ素子モジュール
510・・・・・・・・・・・・・・・・第1冷却面
520・・・・・・・・・・・・・・・・第2冷却面
CW・・・・・・・・・・・・・・・・・結露水

Claims (8)

  1. 電極棒と、
    前記電極棒からの放電を引き起こす放電生成部と、を備え、
    前記電極棒は、板形状であることを特徴とする有効成分発生装置。
  2. 前記電極棒は、平坦な第1面と、前記第1面とは反対側の平坦な第2面と、前記第1面と前記第2面との間に形成された先端面と、を含み、
    前記放電生成部は、前記放電を、前記先端面から生じさせることを特徴とする請求項1に記載の有効成分発生装置。
  3. 前記電極棒を冷却し、前記電極棒上で結露を生じさせる冷却部を更に備え、
    前記冷却部は、前記第1面及び前記第2面のうち少なくとも一方に面接触する冷却面を含むことを特徴とする請求項2に記載の有効成分発生装置。
  4. 前記電極棒は、鍍金皮膜に覆われた第1部分と、前記鍍金皮膜から露出した第2部分と、を含み、
    前記第1部分は、前記冷却面に接触し、
    前記第2部分は、前記先端面を含むことを特徴とする請求項3に記載の有効成分発生装置。
  5. 前記先端面は、前記結露に起因して生じた結露水を保持することを特徴とする請求項3又は4に記載の有効成分発生装置。
  6. 前記電極棒から所定距離だけ離間した対向電極を更に備え、
    前記先端面は、前記結露水によって覆われた第1領域と、前記結露水から露出した第2領域と、を含み、
    前記第1領域から放出される放電エネルギが前記第2領域から放出される放電エネルギよりも大きくなるように、前記所定距離は設定されることを特徴とする請求項5に記載の有効成分発生装置。
  7. 前記所定距離は、0.5mm以上100mm以下の値に設定され、
    前記放電生成部は、前記電極棒と前記対向電極との間に、1kV以上10kV以下の電圧を印加することを特徴とする請求項6に記載の有効成分発生装置。
  8. 前記第2面は、前記第1面から0.3mm以上10mm以下だけ離間していることを特徴とする請求項7に記載の有効成分発生装置。
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