JP2019126747A - 霧化装置、及びヘアドライヤー - Google Patents

Abstract

【課題】静電霧化した液滴を効率的に生成することが可能な霧化装置を提供することである。【解決手段】本発明の一態様にかかる霧化装置１３０は、結露面１５０を冷却して空気中に含まれる水分を結露させる結露部と、結露面１５０を接地電極として放電を発生させることで、結露面１５０において結露している結露水を静電霧化する放電電極１３４と、を備える。結露面１５０は、当該結露面１５０に付着した結露水の接触角を小さくするための処理が施されている。【選択図】図４

Description

本発明は霧化装置、及びヘアドライヤーに関し、特に結露水を静電霧化して液滴を生成する霧化装置、及びヘアドライヤーに関する。

コラーゲンなどの美容成分を空気流に乗せて毛髪に放散するヘアドライヤーが知られている（例えば、特許文献１参照）。当該美容成分は、交換式カートリッジ等の美容成分保持部材に保持されており、空気流に含まれるミストと結合して運ばれる。美容成分を運ぶミストは、ヘアドライヤーに備えられた霧化装置によって生成される。

特開２０１５−１９８５４号公報

特許文献１に開示されているヘアドライヤーでは、霧化装置で生成されたミスト（液滴）を用いて美容成分を運んでいる。このとき運ばれる美容成分の量は霧化装置で生成されるミストの量に依存する。このため、運ばれる美容成分の量を増加させるためには、霧化装置で生成されるミストの量を増加させる必要がある。

本発明はこのような問題を解決するためになされたものであり、静電霧化した液滴を効率的に生成することが可能な霧化装置、及びヘアドライヤーを提供するものである。

本発明の一態様にかかる霧化装置は、結露面を冷却して空気中に含まれる水分を結露させる結露部と、結露面を接地電極として放電を発生させることで、結露面において結露している結露水を静電霧化する放電電極と、を備える。結露面は、当該結露面に付着した結露水の接触角を小さくするための処理が施されている。

本発明の一態様にかかるヘアドライヤーは、吸入口から吹出口へ向かう空気流を生成するファンと、空気流に静電霧化された液滴を付与する上述の霧化装置と、保持する美容成分を空気流に含まれる液滴を媒体として空気流に放出する美容成分保持部材と、を備える。

本発明により、静電霧化した液滴を効率的に生成することが可能な霧化装置、及びヘアドライヤーを提供することができる。

実施の形態に係るヘアドライヤーの全体斜視図である。 カートリッジを装着する様子を示す部分拡大図である。 ハウジングの中央断面の様子を模式的に示す図である。 実施の形態に係る霧化装置の底面図である。 実施の形態に係る霧化装置の背面図である。 ヘアドライヤーのシステム構成を示すブロック図である。 図４の切断線ＶＩＩ−ＶＩＩにおける断面図であり、霧化装置が備える結露面の構成例を示す断面図である。 霧化装置が備える結露面の他の構成例を示す断面図である。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、特許請求の範囲に係る発明を以下の実施の形態に限定するものではない。また、実施の形態で説明する構成の全てが課題を解決するための手段として必須であるとは限らない。

図１は、本実施の形態に係るヘアドライヤー１００の全体斜視図である。ヘアドライヤー１００は、主に、温風や冷風を発生させる本体ユニット１１０と、ユーザが把持するグリップユニット１８０と、を備える。ヘアドライヤー１００は、ＡＣ電源から供給される電力によって、熱や空気流を発生させる。

本体ユニット１１０は、筐体であるハウジング１１６が外周を取り囲んで円筒形状を成し、一端側の開口である吸入口１１１から外気を取り入れ、他端側の開口である吹出口１１２から調整された空気流を吹き出す。吹出口１１２は、２つに分かれており、相対的に大量の空気流を吹き出す第１吹出口１１３と、第１吹出口よりは吐き出す空気流が少ない第２吹出口１１４とによって構成されている。なお、以降の説明においては、吸入口１１１側を上流側と称し、吹出口１１２側を下流側と称する。

本体ユニット１１０は、グリップユニット１８０と接続する端部を有する。当該端部近傍には、トグル式のモードスイッチ１１５が設けられている。モードスイッチ１１５は、吹き出す空気流に美容成分を放出させる美容モードと放出させない非美容モードとを切り替える。ユーザは、モードスイッチ１１５を操作して希望するモードに切り替える。

グリップユニット１８０は、一端側が本体ユニット１１０と回動可能に接続されており、ユーザは、グリップユニット１８０を本体ユニット１１０に対して使用時においては直立させ、収容時においては並行にして折り畳む。グリップユニット１８０は、把持部の中央付近にオンオフスイッチ１８１を有する。ユーザは、オンオフスイッチ１８１を３つのポジションのいずれかにスライドさせることができる。それぞれのポジションは、１つがオフポジション、１つが後述するヒータへの通電を遮断して冷風を送出させる冷風ポジション、１つが電熱線に通電して温風を送出させる温風ポジションである。

ユーザがモードスイッチ１１５を操作して美容モードに切り替えると、美容成分が混入した空気流が第２吹出口１１４から吹き出される。美容成分は、美容成分保持部材としてのカートリッジ１４０（図２参照）に吸着保持されている。カートリッジ１４０は、本体ユニット１１０に対して交換可能に装着される。すなわち、美容成分を放出し尽くしたカートリッジ１４０は、新たなカートリッジ１４０に取り替えられる。これにより、ヘアドライヤー１００は、美容成分の放散を継続的に維持することができる。図２は、本体ユニット１１０がカートリッジ１４０を装着する様子を示す部分拡大図である。

図２に示すように、ハウジング１１６の一部には開口部が設けられており、開口部は、通常の使用時には収容蓋１１７で覆われている。収容蓋１１７は、一端側に設けられたヒンジによりハウジング１１６に枢設されており、ユーザは、カートリッジ１４０の交換時に収容蓋１１７の他端側を持ち上げて開口部を開く。開口部の奥には装着部１１８が設けられており、ユーザはカートリッジ１４０を装着部１１８へ装着することができる。カートリッジ１４０を装着して収容蓋１１７を閉じれば、ユーザは、ヘアドライヤー１００の美容モードを機能させることができる。なお、カートリッジ１４０が装着されていない状態ではモードスイッチ１１５を美容モードに切り替えられないように、モードスイッチ１１５にロック機構を設けても良い。

図３は、図１の座標系で示すｘｚ平面と平行な断面で切断した、ハウジング１１６の中央断面の様子を模式的に示す図である。図は、主要な構成要素に限って表している。具体的には、ハウジング１１６内に配設されたヒータ１２１、モータ１２２、ファン１２３、霧化装置１３０、及び装着部１１８に装着されたカートリッジ１４０を表している。

ファン１２３は、モータ１２２によって回転され、吸入口１１１から外気を取り込んで、吹出口１１２へ向けて空気流を発生させる。モータ１２２は、例えば直流モータであり、ファン１２３と共に送風装置として機能する。ヒータ１２１は、通電されることにより熱を発生し、ファン１２３で発生された空気流を加熱して温風に変換する。ヒータ１２１は、例えば電熱線であり、絶縁板に巻回されるなどしてハウジング１１６の中空部に位置するように固定されている。

ハウジング１１６の内部空間は、吸入口１１１から取り込まれた外気がファン１２３よりも下流側で二手に分流するように、内壁１１９によって２つに分割されている。すなわち、ファン１２３によって生成される空気流は、この内壁１１９によって、第１吹出口１１３へ向かう空気流Ｂ０と、第２吹出口１１４へ向かう空気流Ｂ１とに分かれる。ヒータ１２１は、空気流Ｂ０を温めるように、空気流Ｂ０の流路中に配設されている。したがって、ユーザがオンオフスイッチ１８１を温風ポジションに設定していれば、通電されたヒータ１２１が空気流Ｂ０を温める。また、空気流Ｂ１は、霧化装置１３０、及びカートリッジ１４０を通過して第２吹出口１１４へと向かう。

霧化装置１３０は、空気流Ｂ１の流路中に配設されている。霧化装置１３０は、周辺空気に含まれる水分を結露させ、結露した水分をミスト化（霧化）して空気流Ｂ１に付与する装置である。すなわち、霧化装置１３０は、空気中の水分を凝縮してミスト（霧化された液滴）を生成する装置であり、本実施の形態においては、直径が十〜数百ナノメートルの液滴を生成する。

図３に示す断面図に加えて、図４に示す底面図（つまり、霧化装置１３０をｚ軸方向マイナス側から見た図）、及び図５に示す背面図（つまり、霧化装置１３０をｘ軸方向マイナス側から見た図）を用いて、霧化装置１３０の構成について説明する。霧化装置１３０は、主に、ペルチェ素子１３１、冷却板１３２、金属板１３３、放電電極１３４、及び放熱手段１３５を含む。ペルチェ素子１３１の吸熱面側には導電性の冷却板１３２が貼り合わされており、冷却板１３２は、ペルチェ素子１３１によって冷却される（図３参照）。冷却板１３２のうち空気流と触れる側の面である結露面１５０は、空気中に含まれる水分を結露させ、液滴が付着する。すなわち、冷却板１３２は、ペルチェ素子１３１と協働して結露部として機能する。また、冷却板１３２は、放電電極１３４に対して対向電極として機能する。このため、冷却板１３２は接地電位に接続されている。例えば、冷却板１３２はステンレス材料を用いて構成することができる。

図３、図５に示すように、ペルチェ素子１３１の発熱面側には金属板１３３が設けられている。例えば、金属板１３３はステンレス材料を用いて構成することができる。金属板１３３には、放熱のための放熱手段１３５が貼り合わされている。つまり、ペルチェ素子１３１の発熱面側で発生した熱は、金属板１３３を介して放熱手段１３５に伝わり、放熱手段１３５から放出される。放熱手段１３５から放出された熱は、空気流Ｂ１の一部に乗って第２吹出口１１４から外部に吐き出される。図５に示すように、放熱手段１３５には放熱を促進させるための放熱フィン１３９が設けられている。放熱手段１３５および放熱フィン１３９は、熱伝導率の高い材料を用いて構成することが好ましく、例えば、銅やステンレス材料等の金属材料を用いて構成することができる。

放電電極１３４は、後述する電極回路に接続されており、冷却板１３２を接地電極として放電が発生するように、冷却板１３２から所定量離間して配置されている。放電電極１３４に高圧の負パルスが印加されると、放電電極１３４の先端部と冷却板１３２との間で放電が起こり、冷却板１３２の結露面１５０に結露していた結露水が、レイリー分裂により、マイナスイオンに帯電したミストとなって飛散する。すなわち、霧化装置１３０は、マイナスイオンに帯電したミスト（静電霧化した液滴）を、空気流Ｂ１に付与する。

なお、霧化装置１３０のうち、結露部は直接的に空気流Ｂ１の流路中に配設されていなくても良い。結露面１５０で結露した結露水が放電によりミスト化した場合に、当該ミストが空気流Ｂ１に誘引されるのであれば、空気流Ｂ１に直接晒されない箇所に配設することも可能である。結露面１５０が直接的に空気流Ｂ１に晒されないのであれば、比較的大きな結露水を生成することも可能であり、放電によって生成するミストの大きさをコントロールしやすい。

また、本実施の形態に係る霧化装置１３０では、結露面１５０は、当該結露面１５０に付着した結露水の接触角を小さくするための処理が施されている。付着した結露水の接触角を小さくするための処理の詳細については後述する。

図３に示すように、カートリッジ１４０は、霧化装置１３０よりも下流側に設けられた装着部１１８に装着されている。マイナスイオンに帯電したミストがカートリッジ１４０の内部を通過すると、カートリッジ１４０に吸着保持された美容成分がミストに溶出し、第２吹出口１１４から吐出される空気流Ｂ１は、当該美容成分を適度に含んだ状態でユーザの毛髪へ到達する。

カートリッジ１４０に吸着保持する美容成分は、例えば保湿性を有するものとして、タンパク質、ムコ多糖、コラーゲン、エラスチン、ケラチン、ビタミン類等が挙げられる。なお、美容成分としては、上記した以外のものも任意に選択して用いることができるが、毛髪等における保湿性等を向上させてキューティクルの痛みを回復させる等の観点から、美容成分としてはコラーゲンを含むことが好ましい。

また、例えばコラーゲンなどに担持させるなどの態様により、金属微粒子を美容成分として採用することもできる。美容成分となり得る金属としては、金、銀、銅、白金、亜鉛、チタンが候補として挙げられる。このような金属微粒子は、毛髪に付着して抗菌作用や抗酸化作用を生じさせることができる。特に白金の微粒子は、抗酸化作用が極めて高いことが知られており、美容成分として採用すると良い。

図６は、ヘアドライヤー１００のシステム構成図である。ヘアドライヤー１００は、例えばマイクロプロセッサで構成された制御部１９０によって電気系統の全体が制御される。オンオフスイッチ１８１のスイッチ状態、およびモードスイッチ１１５のスイッチ状態は、電気的に検出されて制御部１９０へ伝達される。制御部１９０は、これらのスイッチ状態に応じて各回路を制御する。制御対象は、主に、ヒータ回路１９１、モータ回路１９２、ペルチェ回路１９３および電極回路１９４である。

ヒータ回路１９１は、ヒータ１２１に通電して一定の発熱状態を保つ回路である。制御部１９０は、オンオフスイッチ１８１が温風ポジションであるときに、ヒータ回路１９１が機能するように制御する。モータ回路１９２は、モータ１２２に通電してファン１２３を一定の回転速度で回転させる回路である。制御部１９０は、オンオフスイッチ１８１が冷風ポジションまたは温風ポジションであるときに、モータ回路１９２が機能するように制御する。

ペルチェ回路１９３は、ペルチェ素子１３１を駆動して吸熱面から発熱面へ熱移動させる回路である。制御部１９０は、モードスイッチ１１５が美容モードに設定されているときに、ペルチェ回路１９３が機能するように制御する。電極回路１９４は、放電電極１３４に高圧の負パルスを印加して、放電電極１３４と冷却板１３２の間で周期的に放電を発生させる回路である。制御部１９０は、モードスイッチ１１５が美容モードに設定されているときに、電極回路１９４が機能するように制御する。

つまり、モードスイッチ１１５が美容モードに設定されているときに、霧化装置１３０が液滴を生成するモードになる。したがって、モードスイッチ１１５は、霧化装置１３０が液滴を生成するモードと生成しないモードとを切り替える切替部に対応している。

次に、結露面１５０に付着した結露水の接触角を小さくするための処理について詳細に説明する。本実施の形態に係る霧化装置１３０では、結露面１５０は、当該結露面１５０に付着した結露水の接触角を小さくするための処理が施されている。例えば、図４に示した例では、結露面１５０のうち放電電極１３４と対向する位置１５１に接触角を小さくするための処理が施されている。以降、接触角を小さくするための処理が施されている位置１５１を処理面１５１と記載する場合もある。

なお、図４に示した例では、結露面１５０のうちの一部に接触角を小さくするための処理を施した場合を示したが、本実施の形態に係る霧化装置１３０では、結露面１５０の全体に接触角を小さくするための処理を施してもよい。また、「結露面１５０に付着した結露水の接触角を小さくするための処理」は、「結露面１５０に付着した結露水の表面張力を低下させるための処理」や「結露面１５０のぬれ性を高める処理」と表現することもできる。

接触角を小さくするための処理としては、結露面１５０に親水性官能基を形成する処理や結露面１５０を粗くする粗面化処理が挙げられる。

結露面１５０に親水性官能基を形成した場合は、親水性官能基は結露水との親和性が高いため、結露面１５０に付着した結露水の表面張力が低下する。よって、結露面１５０に付着した結露水の接触角を小さくすることができる。

親水性官能基を形成するための処理としては、例えば、紫外線照射処理、エキシマ照射処理、プラズマ処理、コロナ処理等が挙げられる。例えば、紫外線照射処理を実施した場合は、紫外線を照射することで活性酸素が生成される。この生成された活性酸素は、結露面１５０の表面に衝突して表面層の分子鎖を切断し、切断された分子と反応して新たな官能基を生成する。このとき生成される官能基は、例えば、水酸基（ＯＨ）、アルデヒド基（ＣＨＯ）、カルボキシ基（ＣＯＯＨ）等であり、これらの官能基は親水性が高い。よって、結露面１５０に付着した結露水の接触角を小さくすることができる。

なお、本実施の形態において親水性官能基を形成するための処理は上述の処理に限定されることはなく、他の任意の処理を用いてもよい。

また、結露面１５０に粗面化処理を施した場合は、結露面１５０が粗くなり、表面に凹凸が形成される。結露面１５０の表面に凹凸が形成されると、結露面１５０に付着した結露水がこの凹凸に引っかかり、結露面１５０と結露水との付着力が高まる。この結果、結露面１５０に付着した結露水の接触角が小さくなる。

粗面化処理は、例えば、ウエットエッチング、ドライエッチング、電解処理などを用いて実施することができる。例えば、冷却板１３２がステンレス材料である場合は、シュウ酸イオンとフッ素化合物イオンとを含む水溶液に浸漬してウエットエッチング処理を実施することで粗面化処理を施すことができる。また、例えば反応性イオンエッチング等のドライエッチング技術を用いて粗面化処理を施すことができる。また、電解処理を用いる場合は、例えば硝酸等を含む水溶液中で冷却板１３２（ステンレス材料）を陽極電解処理することで粗面化処理を施すことができる。

なお、本実施の形態において粗面化処理は上述の処理に限定されることはなく、他の任意の処理を用いてもよい。

図７は、図４の切断線ＶＩＩ−ＶＩＩにおける断面図であり、霧化装置１３０が備える結露面１５０の構成例を示す断面図である。なお、図７では冷却板１３２のみの断面図を示している。図７に示すように、結露面１５０の処理面１５１に粗面化処理を施した場合は、粗面化処理を施していない非処理面１５２と比べて、処理面１５１の表面が粗くなる。

この処理面１５１の表面には凹凸が形成されているので、結露水１６１が付着すると、結露水１６１が処理面１５１の凹凸の内部に入り込み、処理面１５１と結露水１６１との付着力が高まる。この結果、処理面１５１に付着している結露水１６１の接触角は、非処理面１５２に付着している結露水１６２の接触角よりも小さくなる。このように、処理面１５１に付着している結露水１６１の接触角を小さくすることで、結露面１５０の処理面１５１の表面を覆う結露水の量を多くすることができる。よって、放電電極１３４と結露面１５０との間で放電が起こった際に発生する液滴の量を増加させることができる。したがって、静電霧化した液滴を効率的に生成することが可能な霧化装置、及びヘアドライヤーを提供することができる。

なお、図７では、結露面１５０の処理面１５１に粗面化処理を施した場合を示したが、結露面１５０の処理面１５１に親水性官能基を形成した場合も同様に、結露面１５０の処理面１５１の表面を覆う結露水の量を多くすることができる。よって、親水性官能基を形成した場合も同様に、放電電極１３４と結露面１５０との間で放電が起こった際に発生する液滴の量を増加させることができる。

また、本実施の形態では、霧化装置１３０の冷却板１３８を図８に示すように構成してもよい。すなわち、図８に示す構成では、結露面１５５は、突出面１５６と傾斜面１５７ａ、１５７ｂとを備える。突出面１５６は、放電電極１３４（図５参照）と対向している位置において重力方向下側（ｚ軸方向マイナス側）に突出している。また、突出面１５６には、結露水の接触角を小さくするための処理が施されている。

傾斜面１５７ａ、１５７ｂは、結露面１５５の端部から突出面１５６に向かって傾斜している。ここで、傾斜面１５７ａ、１５７ｂには、結露水の接触角を小さくするための処理が施されていない。よって、傾斜面１５７ａ、１５７ｂに付着した結露水１６７ａ、１６７ｂの接触角は、突出面１５６に付着した結露水１６６の接触角よりも大きい。

図８に示した構成では、結露面１５５が傾斜面１５７ａ、１５７ｂを備えており、更に傾斜面１５７ａ、１５７ｂに付着した結露水１６７ａ、１６７ｂの接触角は、突出面１５６に付着した結露水１６６の接触角よりも大きくなるように構成されている。よって、傾斜面１５７ａ、１５７ｂに付着した結露水１６７ａ、１６７ｂが突出面１５６に向かって流れ易くすることができるので、突出面１５６における結露水１６６の量を更に多くすることができる。よって、放電電極１３４と結露面１５０との間で放電が起こった際に発生する液滴の量を更に増加させることができる。

以上、本発明を上記実施の形態に即して説明したが、本発明は上記実施の形態の構成にのみ限定されるものではなく、本願特許請求の範囲の請求項の発明の範囲内で当業者であればなし得る各種変形、修正、組み合わせを含むことは勿論である。例えば、本実施の形態に係るヘアドライヤー１００は、放電電極１３４に負のパルスを印加してマイナスイオンを発生させたが、正のパルスを印加してプラスイオンを発生させても良い。正のパルスを印加して放電を発生させると、プラスイオンに帯電したミストが発生する。この場合は、プラスイオンがユーザの毛髪に到達し、プラスイオンによる抗菌効果などが期待できる。また、放電電極１３４に印加するパルスの極性を変化させることにより、マイナスイオンとプラスイオンをシーケンシャルに発生させても良い。また、放電電極１３４を複数設けて、プラスイオンとマイナスイオンを同時に発生させるようにしても良い。

１００ ヘアドライヤー、１１０ 本体ユニット、１１１ 吸入口、１１２ 吹出口、１１３ 第１吹出口、１１４ 第２吹出口、１１５ モードスイッチ、１１６ ハウジング、１１７ 収容蓋、１１８ 装着部、１１９ 内壁、１２１ ヒータ、１２２ モータ、１２３ ファン、１３０ 霧化装置、１３１ ペルチェ素子、１３２ 冷却板、１３３ 金属板、１３４ 放電電極、１３５ 放熱手段、１３９ 放熱フィン、１４０ カートリッジ、１５０ 結露面、１５１ 処理面、１５２ 非処理面、１５６ 突出面、１５７ａ、１５７ｂ 傾斜面、１６１、１６２、１６７ａ、１６７ｂ 結露水、１８０ グリップユニット、１８１ オンオフスイッチ、１９０ 制御部、１９１ ヒータ回路、１９２ モータ回路、１９３ ペルチェ回路、１９４ 電極回路

Claims (6)

1. 結露面を冷却して空気中に含まれる水分を結露させる結露部と、
   前記結露面を接地電極として放電を発生させることで、前記結露面において結露している結露水を静電霧化する放電電極と、を備え、
   前記結露面は、当該結露面に付着した結露水の接触角を小さくするための処理が施されている、
   霧化装置。
2. 前記結露面には、当該結露面に付着した結露水の接触角を小さくするための親水性官能基が形成されている、請求項１に記載の霧化装置。
3. 前記結露面は、粗面化処理が施されている、請求項１に記載の霧化装置。
4. 前記接触角を小さくするための処理は、前記結露面の前記放電電極と対向する位置に施されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の霧化装置。
5. 前記結露面は、
   前記接触角を小さくするための処理が施され、前記放電電極と対向している位置において重力方向下側に突出している突出面と、
   前記結露面の端部から前記突出面に向かって傾斜している傾斜面と、を備え、
   前記傾斜面に付着した結露水の接触角は、前記突出面に付着した結露水の接触角よりも大きい、
   請求項４に記載の霧化装置。
6. 吸入口から吹出口へ向かう空気流を生成するファンと、
   前記空気流に前記静電霧化された液滴を付与する請求項１〜５のいずれか一項に記載の霧化装置と、
   保持する美容成分を前記空気流に含まれる前記液滴を媒体として前記空気流に放出する美容成分保持部材と、を備える、
   ヘアドライヤー。

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