JP2022120332A - 噴霧器 - Google Patents

Abstract

【課題】使い勝手のよい噴霧器を提供する。【解決手段】水を蓄えるタンク３と、タンク３の水を噴出する噴出部７と、タンク３と噴出部７との間に配置され、金属で構成された少なくとも２枚の電極からなる電解部１１と、電解部１１に電気的に接続され、電解部１１を制御する制御部１３とを備えた噴霧器１において、電解部１１が、水を制御部１３の制御によって電気分解し、抗菌性を有する金属イオンを放出し、噴出部７が、金属イオンを含む水を噴出するようにした。【選択図】図１

Description

本開示は、噴霧器に関する。

従来、噴霧器としては、噴射される水に、抗菌剤や消臭剤を混ぜて同時に噴射させるスチームアイロンが知られている（特許文献１参照）。この噴霧器は、水を蓄えるタンクと、タンクの水を噴出させる噴出部としてのスチーム噴出盤とを備えている。このような噴霧器では、アイロンでしわを伸ばす作業と同時に、スチーム噴出盤から噴出するスチームに菌処理剤を混入することで、衣類などに付着する臭いや菌類を取り除き、かつ菌類が付着することを防止している。

特許第３３７１７００号

ところで、上記特許文献１の噴霧器では、タンク内に抗菌剤や消臭剤を収容し、タンク内で水に溶解させている。しかしながら、抗菌剤や消臭剤を水に混合する徐放方式では、抗菌剤や消臭剤が水に溶解するのに一定時間必要であった。このため、溶解するまでの待機時間が必要であり、使い勝手が悪いものであった。

本開示は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものである。そして、本開示の目的は、使い勝手のよい噴霧器を提供することにある。

本開示の態様に係る噴霧器は、水を蓄えるタンクと、前記タンクの水を噴出する噴出部と、前記タンクと前記噴出部との間に配置され、金属で構成された少なくとも２枚の電極からなる電解部と、前記電解部に電気的に接続され、前記電解部を制御する制御部と、を備え、前記電解部は、水を前記制御部の制御によって電気分解し、抗菌性を有する金属イオンを放出し、前記噴出部は、金属イオンを含む水を噴出する。

本開示によれば、使い勝手のよい噴霧器を提供することができる。

本実施の形態に係る噴霧器の内部を透過した斜視図である。 本実施の形態に係る噴霧器の電解部の斜視図である。 第１実施形態に係る噴霧器の電解部に印可する電圧と銀の溶出濃度を示す相関図である。 第２実施形態に係る噴霧器の導電率の違いによる銀の溶出濃度を示す相関図である。 第２実施形態に係る噴霧器の導電率の違いによる電解部に流れる電流波形を示す図である。 第２実施形態に係る噴霧器の水の導電率とピーク電流値の関係を示す図である。

以下、図面を参照しながら実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明、または、実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。

なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図していない。

（第１実施形態）
図１～図３を用いて第１実施形態について説明する。

図１に示すように、本実施形態に係る噴霧器１は、例えば、タンク３と、気化室５と、噴出部７と、ポンプ９と、電解部１１と、制御部１３とを備えている。

タンク３は、例えば、筐体１５の内部に配置され、内部に水を蓄える。タンク３は、流路を介して電解部１１と連通されている。タンク３内の水は、電解部１１を介して気化室５に供給される。なお、タンク３と気化室５とを、直接、流路を介して連通させてもよい。

気化室５は、例えば、筐体１５の内部でタンク３の下部に配置されている。気化室５には、筐体１５の内部において、ヒータ１７が隣接して配置されている。気化室５に流入した水は、ヒータ１７の加熱によって気化される。

噴出部７は、例えば、筐体１５において、気化室５の下部に配置されている。噴出部７には、気化室５と筐体１５の外部とを連通する複数の孔（不図示）が設けられている。噴出部７は、気化室５で発生されたスチームを複数の孔から筐体１５の外部に噴出させる。

ポンプ９は、例えば、筐体１５の内部でタンク３に隣接して配置されている。ポンプ９は、タンク３と噴出部７との間の流路に対して圧力を付与し、タンク３から噴出部７への水の供給を制御する。

電解部１１は、例えば、筐体１５の内部でタンク３とポンプ９との間に配置されている。電解部１１は、タンク３とポンプ９との間を流れる水を電気分解し、抗菌性を有する金属イオンを生成する。ここで、電解部１１を、ポンプ９と気化室５との間に設けると、電解部１１の両側に位置するポンプ９と気化室５から加圧されることになる。このため、電解部１１の耐久性や電気分解効率が低減してしまう。そこで、電解部１１をポンプ９の上流側に配置することにより、ポンプ９と気化室５からの加圧を低減でき、耐久性や電気分解効率を保持することができる。なお、電解部１１は、気化室５とポンプ９との間に配置されてもよい。

制御部１３は、例えば、筐体１５の内部に配置され、電源（不図示）に電気的に接続されている。制御部１３は、電解部１１の電極１９，２１に対して、例えば、ファストン端子などを介して電気的に接続されている。制御部１３は、電解部１１に電流や電圧を印加し、電解部１１を制御する。

このような噴霧器１において、電解部１１は、図２に示すように、電極１９，２１と、ハウジング２３とを備えている。

電極１９，２１は、抗菌性を有する金属イオンとして銀イオンを生成可能な純度９９．９％の銀電極となっている。抗菌性を有する金属イオンを生成可能な電極としては、銅や亜鉛などがあるが、最も抗菌性が高い銀を選定している。電極１９，２１の厚みは、薄いほど低コストになるが、耐久性や電極間距離確保の安定性、組立やすさの観点から、ここでは、０．５ｍｍの厚みとしている。電極１９，２１間の距離は、スケール詰まりなどの耐久性を考慮し、６ｍｍとしている。なお、銀電極は、柔らかく、組立時に曲がりが発生する可能性があるので、厚みや電極間距離は上記の値に限らず、適宜設定することができる。

ハウジング２３は、電極１９，２１を収容し、電極１９，２１が電気分解時に金属イオンを有効に生成可能とする水を収容可能な所定の容積を有する。ハウジング２３には、タンク３内の水が流入される流入部２５と、ハウジング２３内の水を流出させる流出部２７とが設けられている。流入部２５は、ハウジング２３の下部に設けられている。流出部２７は、ハウジング２３の上部に設けられている。流出部２７をハウジング２３の上部に設けることにより、ハウジング２３の下部の流入部２５から流入された水を、気泡と共にハウジング２３の上部の流出部２７から放出させることができる。このため、電気分解時に発生する酸素や水素などの気泡がハウジング２３の上部に溜まることを抑制することができる。

流出部２７は、ハウジング２３の上部において、電極１９，２１が電気分解に作用する有効面積（有効高さ）より上部に配置されている。このため、電極１９，２１の電気分解に作用する有効部分は、ハウジング２３内に流入する水量が低減しても、常に水に浸漬されている。従って、電極１９，２１の電気分解に作用する有効面積は、変動することがなく、安定して金属イオンを溶出することができる。加えて、電極１９，２１の消耗も水量に影響することがなく、一定に保つことができる。

なお、タンク３内に電極１９，２１を収容し、この電極１９，２１を電解部１１としてもよいが、常に水で満たされるハウジング２３に電極１９，２１を収容することで電解部１１を構成することが好ましい。タンク３内では、水量が変動してしまうため、電気分解によって生成される銀イオン濃度も変動してしまう。これに対して、ハウジング２３に電極１９，２１を収容することにより、使用したい水量を連続的に電気分解することができ、安定した銀イオン濃度の水を生成することができる。

このような電解部１１では、タンク３内の水がポンプ９によって、ハウジング２３の下部の流入部２５からハウジング２３の内部に流入される。ハウジング２３の内部に流入された水は、所定の速度でハウジング２３の上部の流出部２７からハウジング２３の外部に流出される。水がハウジング２３の内部を流通する間に、電極１９，２１は、制御部１３から電圧もしくは電流が印加されることで銀イオンを連続的に溶出する。溶出された銀イオンは、水に溶け込み、所定の銀イオン濃度の水となり、流出部２７から放出される。

ここで、図３に、本実施形態における制御部１３が電極１９，２１に印加した電圧と流出部２７から流出した水の銀イオン濃度の関係を示す。なお、ここでは、水量を８ｍｌ／分とし、電極１９，２１の有効面積を２ｃｍ^２とした。図３に示すように、電圧が低いと銀イオンは溶出せず、約０．７Ｖから印加電圧の増加と共に溶出濃度も上昇し、飽和溶解濃度あたりで飽和することがわかる。

このため、電気分解によって銀イオンを溶出するためには、標準電極電位以上の電圧を印加する必要がある。銀の標準電極電位は、約０．８Ｖであり、電極自身の分極抵抗、電極間の溶液抵抗もあり、電気分解時の印加電圧は各々の影響因子全て含めた電圧を印加する必要がある。そこで、電気分解時の印加電圧は、１．５Ｖ、望ましくは２Ｖ以上が好ましい。

ここで、上記電圧を印可するため、印可電流を上げると、銀イオンの溶出量が高くなる、あるいは水量が少ないと、銀イオンの溶出量が高くなる可能性がある。銀イオン濃度が高くなると、黒ずみや人体への安全に留意する必要がある。このため、水量が少ない場合や溶出する銀イオン濃度が高い場合は、制御部１３から印加する電圧もしくは電流をパルス印加することで、所定の銀イオン濃度に調整することが可能となる。

例えば、２．２Ｖの印加時の銀イオン濃度は、１．２ｐｐｍであったが、水量を４ｍｌ／分に変更すると、２．４ｐｐｍの濃度となる。このため、制御部１３による印加電圧２．２ＶをＯＮ－ＯＦＦ制御することによって、流出部２７から流出される銀イオン濃度を１．２ｐｐｍに低減することが可能である。安定した銀イオンを溶出可能な電圧を印加したうえで、印加電流や電圧を供給しないＯＦＦ時間を有するパルス制御を行うことによって、得たい銀イオン濃度に制御することが可能となる。

ここで、電圧および電流を印加する時間と、印加しない時間との比率を１：１とした場合の周波数を検討した。結果、周波数が低いと、銀イオンの混合率が低下してしまい、銀イオン濃度の高い水と、低い水とが連続的に生成されてしまい抗菌性を均一に保つことが困難であった。

一方、周波数が高いと、電極１９，２１への電流および電圧の印加とＯＦＦ時間とが追随しなくなり印加できない、電極表面に付着した気泡が転極することで離脱しにくくなるなどの影響で、銀イオンの生成効率が低下するなどの影響があった。そこで、これらの影響を排除し、安定した銀イオンの溶出および均一な混合を実現するために、周波数は０．２Ｈｚ～５Ｈｚとすることが好ましい。

このような噴霧器１は、電解部１１によって所定濃度に生成された銀イオン水を、噴出部７から対象物に向けて噴出することによって、対象物に抗菌性を付与することが可能となる。この噴出部７からの銀イオン水の噴出においては、電解部１１で生成した銀イオン水を、そのままポンプ９を介して噴出部７からミスト状に噴出してもよい。あるいは、タンク３の水を気化室５で気化し、スチーム状になった水に電解部１１からの銀イオン水をミスト状にして混合し、噴出部７から噴出させてもよい。さらには、電解部１１からの銀イオン水を気化室５で気化し、スチーム状になった銀イオン水を噴出部７から噴出させてもよい。

なお、電解部１１は、タンク３内に配置されてもよい。タンク３内に配置された電解部１１は、タンク３内の水を電気分解し、タンク３内で銀イオン水を生成し、噴出部７から噴出させる。あるいは、電解部１１は、気化室５内に配置されてもよい。気化室５内に配置された電解部１１は、気化室５に供給された水を電気分解し、生成された銀イオン水を気化室５で気化させ、噴出部７から噴出させる。あるいは、気化室５内に配置された電解部１１は、タンク３から供給された水を電気分解し、生成された銀イオン水と気化室５に供給された水とを混合し、気化室５で気化させ、噴出部７から噴出させる。さらには、電解部１１は、気化室５と噴出部７との間に配置されてもよい。気化室５と噴出部７との間に配置された電解部１１は、タンク３から供給された水を電気分解し、生成された銀イオン水と気化室５で気化された水とを混合し、噴出部７から噴出させる。

このような噴霧器１では、電解部１１が、水を制御部１３の制御によって電気分解し、抗菌性を有する金属イオンを放出し、噴出部７が、金属イオンを含む水を噴出する。このため、噴出部７から噴出される水は、タンク３から噴出部７を流通する間に、電解部１１によって抗菌性が付与されている。従って、このような噴霧器１では、水が抗菌性を有するまでの待機時間がなく、使い勝手をよくすることができる。

また、電解部１１の電極１９，２１は、銀電極である。このため、噴出部７から噴出される水に高い抗菌性を付与することができる。

さらに、制御部１３は、電解部１１における通電をパルス通電とする。このため、電解部１１で安定した濃度の金属イオンを生成することができ、安定した抗菌性を保持することができる。

また、制御部１３によるパルス通電は、周期を０．２～５Ｈｚとする。このため、電解部１１で安定した濃度の金属イオンを生成し、水と金属イオンとの混合を均一化し、安定した抗菌性を保持することができる。

さらに、タンク３と噴出部７との間には、タンク３の水を噴出部７へ供給するポンプ９が配置されている。そして、電解部１１は、タンク３とポンプ９との間に配置されている。このため、電解部１１をポンプ９の上流側に配置することで、ポンプ９による電解部１１への加圧を低減でき、電解部１１の耐久性や電気分解効率を保持することができる。

また、電解部１１は、電極１９，２１が収容されるハウジング２３を有する。さらに、ハウジング２３の下部には、水をハウジング２３の内部に流入させる流入部２５が設けられている。そして、ハウジング２３の上部には、ハウジング２３の内部の水をハウジング２３の外部に流出させる流出部２７が設けられている。このため、ハウジング２３の下部の流入部２５から流入された水を、気泡と共にハウジング２３の上部の流出部２７から放出させることができる。従って、電気分解時に発生する酸素や水素などの気泡がハウジング２３の上部に溜まることを抑制することができる。

（第２実施形態）
図１～図６を用いて第２実施形態について説明する。

本実施形態に係る噴霧器１は、制御部１３が、水の導電率を検出する検出部２９を有し、検出部２９の出力に応じて電解部１１に対する通電を制御する。

また、検出部２９は、電解部１１への通電開始時における電極１９，２１間に流れるピーク電流を検出し、検出したピーク電流の値に基づいて水の導電率を検出する。

さらに、検出部２９は、電解部１１に水が流れているときの電極１９，２１間に流れるピーク電流を検出する。

なお、第１実施形態と同様の構成には、同一の記号を記して構成及び機能説明は第１実施形態を参照するものとし省略するが、第１実施形態と同一の構成であるので、得られる効果は同一である。

通常、制御部１３から電解部１１に印加される電流は、水の導電率によって影響を受ける。これは、電極１９，２１の間に存在する溶液抵抗が導電率に依存するためである。このため、一般的に制御部１３は、電極１９，２１に一定電流を印加し、金属イオンを溶出することで、導電率の影響を受けにくくしている。しかしながら、少量の水量を処理する場合や金属イオン濃度を低くしたい場合には、電極１９，２１に一定電流を印加しても、印加電流が低いため、金属イオンを溶出するために必要な電圧の影響を受けてしまう。このため、金属イオンの溶出量が導電率によって変化してしまうことがある。

図４に水量８ｍｌ／分で０．４ｍＡを印加した際の導電率と銀イオン濃度の関係を示す。図４に示すように、電解部１１によって溶出される銀イオンは、水の導電率によって影響を受ける。導電率が高くなると、印加される電圧が低くなり、銀イオンを溶出するのに必要な標準電位まで上がらず、図３に示す印加電圧と銀イオン濃度の関係と同じ結果である。

そこで、制御部１３は、水の導電率を検出する検出部２９を有する。制御部１３が検出部２９を有することにより、水の導電率を検出し、印加する電流を可変制御することで、導電率に影響なく一定の金属イオンの溶出量を保つことができる。なお、検出部２９は、タンク３内、流路、もしくは電解部１１など、電解部１１に供給される水の導電率を検出できる箇所であれば、どのような箇所に設けてもよい。本実施形態においては、小型化および低コスト化を実現するために、検出部２９としてシャント抵抗やホール素子を用い、電極１９，２１に流れるピーク電流を検出する構成としている。

図５に導電率の違いによる電解部１１に設けられた電極１９，２１に流れる電流波形を示す。図５に示すように、導電率が高いと、通電開始時のピーク電流値が大きくなり（図５に示す電流値Ｂ）、導電率が低いと、通電開始時のピーク電流値が小さくなる（図５に示す電流値Ｃ）。また、水温によっても導電率が異なるため、通電開始直後のピーク電流値の大きさに違いが生じる。このため、検出部２９は、通電開始直後から時間Ａ経過後の電解部１１に流れるピーク電流値を検出する。

ここで、制御部１３は、電解部１１に水が流れていない場合、電解部１１に通電しない。電解部１１に水が流れていないときに通電してしまうと、ハウジング２３内に滞留された水の金属イオン濃度が上昇してしまい、所定の金属イオン濃度の水を得ることができない。このため、検出部２９は、電解部１１に水が流れているときのピーク電流値を検出する。加えて、水が滞留しているときのピーク電流を検出すると、水量に対してピーク電流が影響する可能性がある。このため、流水では、一定量の水が流れているので、水量に影響することがなく、安定した導電率の検出を可能とすることができる。

図６にタンク３内の水の導電率とピーク電流値の関係を示す。図６に示すように、導電率とピーク電流値とは、直線関係が得られている。このため、検出部２９によって、ピーク電流を検出することで導電率を算出することが可能となる。タンク３内の水の導電率がわかれば、その水質に応じた印加電圧あるいは電流を制御部１３で制御することができる。従って、検出部２９を有する制御部１３を備えた噴霧器１では、水質によらず安定した金属イオン濃度の水を得ることができる。

このような噴霧器１では、制御部１３が、水の導電率を検出する検出部２９を有し、検出部２９の出力に応じて電解部１１に対する通電を制御する。このため、電解部１１において、水質によらず安定した金属イオンを溶出させることができる。

また、検出部２９は、電解部１１への通電開始時における電極１９，２１間に流れるピーク電流を検出し、検出したピーク電流の値に基づいて水の導電率を検出する。このため、検出部２９が大型化や高コスト化することなく、水の導電率を検出することができる。

さらに、検出部２９は、電解部１１に水が流れているときの電極１９，２１間に流れるピーク電流を検出する。このため、検出部２９が正確な水の導電率を検出でき、制御部１３による電解部１１の制御を安定化することができる。

なお、噴霧器としては、水を蓄えるタンクと、タンクの水を電気分解し、抗菌性を有する金属イオンを生成する電解部と、金属イオンを含む水を噴出する噴出部と、を備える噴霧器としてもよい。また、電解部は、タンクと噴出部との間の流路に配置されていることが好ましい。さらに、電解部は、貴金属で構成された少なくとも２枚の電極を有し、電極は、電気分解により銀イオンを生成することが好ましい。

なお、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。例えば、第１実施形態と第２実施形態で示した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。

本実施の形態においては、電解部の電極が２枚であるが、これに限らず、電極を３枚以上としてもよい。また、電極は、銀電極を用いているが、これに限らず、抗菌性を有する金属イオンを溶出するものであれば、電極はどのような電極を用いてもよい。

本実施の形態においては、検出部が、電極に流れるピーク電流を検出しているが、これに限らず、タンク内や流路などに配置され、導電率を検出可能な新たなデバイスやセンサなどを検出部としてもよい。この場合には、検出部と制御部とを電気的に接続し、制御部を介して電極に印加する電流や電圧を制御すればよい。

本開示は、抗菌性を有する水を生成しスチームもしくはミストとして噴霧する装置に適用可能である。具体的には、衣類スチーマ、スチームアイロン、美顔器、加湿器、抗菌スプレなどに、本開示は適用可能である。

１ 噴霧器
３ タンク
７ 噴出部
９ ポンプ
１１ 電解部
１３ 制御部
１９，２１ 電極
２３ ハウジング
２５ 流入部
２７ 流出部
２９ 検出部

Claims (9)

1. 水を蓄えるタンクと、
   前記タンクの水を噴出する噴出部と、
   前記タンクと前記噴出部との間に配置され、金属で構成された少なくとも２枚の電極からなる電解部と、
   前記電解部に電気的に接続され、前記電解部を制御する制御部と、
   を備え、
   前記電解部は、水を前記制御部の制御によって電気分解し、抗菌性を有する金属イオンを放出し、
   前記噴出部は、金属イオンを含む水を噴出する噴霧器。
2. 前記電解部の電極は、銀電極である請求項１に記載の噴霧器。
3. 前記制御部は、前記電解部における通電をパルス通電とする請求項１または２に記載の噴霧器。
4. 前記制御部によるパルス通電は、周期を０．２～５Ｈｚとする請求項３に記載の噴霧器。
5. 前記タンクと前記噴出部との間には、前記タンクの水を前記噴出部へ供給するポンプが配置され、
   前記電解部は、前記タンクと前記ポンプとの間に配置されている請求項１から４のいずれか１項に記載の噴霧器。
6. 前記電解部は、前記電極が収容されるハウジングを有し、
   前記ハウジングの下部には、水を前記ハウジングの内部に流入させる流入部が設けられ、
   前記ハウジングの上部には、前記ハウジングの内部の水を前記ハウジングの外部に流出させる流出部が設けられている請求項１から５のいずれか１項に記載の噴霧器。
7. 前記制御部は、水の導電率を検出する検出部を有し、前記検出部の出力に応じて前記電解部に対する通電を制御する請求項１から６のいずれか１項に記載の噴霧器。
8. 前記検出部は、前記電解部への通電開始時における前記電極間に流れるピーク電流を検出し、検出したピーク電流の値に基づいて水の導電率を検出する請求項７に記載の噴霧器。
9. 前記検出部は、前記電解部に水が流れているときの前記電極間に流れるピーク電流を検出する請求項８に記載の噴霧器。

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