JP4069806B2 - 静電霧化装置及びこれを用いた空気清浄機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水に高電圧を印加して微細化されたミストを発生させる静電霧化装置及びこれを用いた空気清浄機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、家庭内で発生する粉塵及び臭気分を捕集、脱臭するための空気清浄機としては種々のものが提供されており、これらの空気清浄機の除塵方法には、大きく分けてファイバーフィルター等を用いる機械式と、電気集塵式及びその両方の機能を兼ね備えたものとがある。
【０００３】
また、シロッコファンなどで構成される送風部と、空気中の汚れの粒子やニオイ成分を清浄化するための清浄フィルターとからなり、清浄フィルターにより清浄された空気を吐出口から吹き出す空気清浄機が知られている。
【０００４】
さらに、上記空気清浄機の他例として、霧化発生部を空気清浄機内部に内蔵し、電界により微細化されたミストが室内に飛び出すようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。このミストは、活性種を含んでおり室内に浮遊したホコリやニオイを分解・除去することが可能である。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−２０３６５７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の霧化発生部の構造は、印加電極と対向電極を支持している筐体部が別の部品から構成されていたり、イオン風を利用して霧化量を促進させる構造のものがなかった。このため、装置の大型化をきたし、そのうえ静電霧化により発生したミストを装置外部へ搬送できないという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記の従来例の問題点に鑑みて発明したものであって、その目的とするところは、静電霧化を促進させることができると共に、放電で生じるイオン風を利用して静電霧化により発生したミストを効率良く装置外部へ搬送することが可能であり、しかもコンパクト化を容易に図ることができる静電霧化装置及びこれを用いた空気清浄機を提供することにあり、他の目的とするところは、イオン風の流れを層流にでき、しかも安全性に優れたものとなり、さらに霧化発生部の汚れ防止を図ることができる静電霧化装置及びこれを用いた空気清浄機を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明に係る静電霧化装置は、水溜め部６より水を搬送する吸水体からなる搬送部４Ａと、上記搬送部４Ａを支持し且つ上記搬送部４Ａの水に高電圧を印加する印加電極２と、上記搬送部４Ａの先端に間隔をあけて対向配置された対向電極３とで、静電霧化によりミストを発生させる霧化発生部８が構成され、筐体部１０の上部にて上記対向電極３を保持すると共に下部内側にて上記搬送部４Ａを支持した印加電極２を保持し、上記搬送部４Ａの上部が印加電極２よりも上方に突出しており、対向電極３と印加電極２とが対向配置されると共に対向電極３と印加電極２との間における筐体部１０の周面に霧化促進用の通風孔１１を穿孔したことを特徴としている。
【０００９】
このような構成とすることで、放電で生じるイオン風の供給を、対向電極３側からではなく、通風孔１１を通して印加電極２側から行なえるようになり、イオン風の流れが対向電極３側に向かうようになる。このイオン風の流れを利用して静電霧化が促進され、霧化量が増大すると共に、静電霧化により生じたミストをイオン風によって効率良く装置外部へ搬送できるようになる。しかも、搬送部４Ａを支持する印加電極２と対向電極３とが筐体部１０の上下２箇所で保持されているので、筐体部１０を１つの部品で構成でき、コンパクトに静電霧化装置１を構成することが可能となる。
【００１０】
また、上記筐体部１０を格子状に形成するのが好ましい。
【００１１】
このような構成とすることで、イオン風の流れが層流となり、つまり乱流によるイオン風の減少を防止できるようになり、結果、静電霧化によって生じたミストを効率良く装置外部へ搬送できるようになる。また、格子のピッチｄを指の入らない寸法にすることによって、安全に静電霧化装置１を構成できるものである。
【００１２】
また、上記筐体部１０の格子の断面形状をベルマウス状とするのが好ましい。
【００１３】
このような構成とすることで、イオン風の流れを格子によって整流でき、静電霧化によって生じたミストをより効率良く且つスムーズに装置外部へ搬送することが可能となる。
【００１４】
また、本発明に係る空気清浄機は、上記静電霧化装置１と、空気中の粉塵及び臭気分を捕集、脱臭するためのフィルター部８１と、集塵部に空気を送る送風手段とを備え、静電霧化装置１をフィルター部８１の下流側に配置したことを特徴としている。
【００１５】
このような構成とすることで、静電霧化装置１により微細化されたミストを効率よく発生させることができると共に、静電霧化装置１付近を通過する空気はフィルター部８１で濾過された清浄な空気であるため、霧化発生部８の汚れ防止を図ることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下本発明を実施の形態の一例に基づいて詳述すると、図示例の静電霧化装置１は霧化させることになる水を収容した水溜め部６を下部に備えたもので、図１〜図３に示すように、円筒状で且つ周面に通風孔１１が開口する筐体部１０と、該筐体部１０の上部に配された対向電極３と、筐体部１０の下部に嵌め込まれて水に対する電圧印加を担う印加電極２と、この印加電極２によって保持されている複数本の棒状吸水体４と、同じく印加電極２によって保持されているイオン化針５とで構成されており、カップ状に形成されている上記水溜め部６は、その上端開口縁の外面の突起６０が上記筐体部１０の下部に装着されている印加電極２の外周フランジ部２１に設けられている係合凹所２９にバヨネット係合することで取り付けられている。上記棒状吸水体４は、水溜め部６より水を搬送する搬送部４Ａとしての機能を有している。本例では、棒状吸水体４は、多孔体で構成され、多孔質セラミックなどが好ましい。なお、使用する水は、水道水、地下水、電解水、ｐＨ調整水、ミネラルウォーター、ビタミンＣ・アミノ酸等の有用成分が入った水、アロマオイル・芳香剤・消臭剤等が入った水が想定される。
【００１７】
対向電極３と印加電極２は共にカーボンのような導電材を混入した合成樹脂やＳＵＳのような金属で形成されることで導電性を有しているもので、筐体部１０の上部に被せられる対向電極３はその外周面に形成された接続用突部３０の外面に接触する接地用接触板７１を通じて接地される。筐体部１０の下部内に嵌め込み固定されて筐体部１０内面のリブ１２で押さえ固定されている印加電極２も同じく外周面に形成された接続用突部２０の外面に接触する接触板７２を介して高電圧発生源に接続される。
【００１８】
前記棒状吸水体４は、多孔質セラミックで形成されてその上端が針状に尖ったもので、複数本、図示例では６本の吸水体４が印加電極２に取り付けられている。これら吸水体４は印加電極２の中央に配されたイオン化針５を中心とする同心円上に等間隔で配置されて、上部が印加電極２よりも上方に突出し、下部は下方に突出して上記水溜め部６内に入れられた水と接触する。
【００１９】
図３中２２は印加電極２から下方に突出している円筒状のスカートで、上記複数本の吸水体４の外側を囲んでいるとともに、その下端は吸水体４の下端よりも下方に位置し、下端開口には格子状の格子状保護カバー１７が被せられている。印加電極２における該スカート２２は、水溜め部６内に入れられた水と接触することで水に高電圧を印加すると同時に、上記格子状保護カバー１７と共にセラミックで形成されている吸水体４の保護を行うものである。
【００２０】
ここで、印加電極２は、水溜め部６が連結された時、水溜め部６の上面開口を略密閉してしまうことで、傾いた時にも水溜め部６内の水が漏れ出ることがないようにしており、この関係で上記スカート２２の周方向の一部にはスカート２２の上下方向全長にわたるスリット２３を設けて、水を入れた水溜め部６の装着時に上記スリット２３によってスカート２２で囲まれた空間内の空気を抜いてスカート２２内への水の流入を許すようにしている。
【００２１】
筐体部１０の上面開口を閉じるように装着された対向電極３は、図４に示すように中央に開口部３１を有するとともに、この開口部３１の縁は上方から見た時、前記複数本の吸水体４の上端の針状部を中心とする複数の同一径の円弧Ｒを他の円弧ｒで滑らかにつないだものとなっている。対向電極３を接地し、印加電極２に高電圧発生源を接続するとともに、吸水体４が毛細管現象で水を吸い上げている時、吸水体４の上端の針状部が印加電極２側の実質的な電極として機能すると同時に、対向電極３の上記円弧Ｒが実質的な電極として機能するものである。なお上記開口部３１には格子状保護カバー１６が被せられることで、開口部３１を通じてイオン化針５や吸水体４に手指などが接触することが防止されている。
【００２２】
今、図５に示すように水を入れた水溜め部６を装着して、印加電極２のスカート２２に水を接触させると同時に、吸水体４に毛細管現象で水を吸い上げさせ、さらに対向電極３を接地するとともに印加電極２に高電圧発生源を接続して、印加電極２にマイナスの電圧を印加した時、この電圧が水にレイリー分裂を起こさせることができる高電圧であれば、吸水体４の上端の針状部に達した水はここでレイリー分裂を起こしてナノメータサイズの粒子径の霧化を生じさせる静電霧化がなされる。
【００２３】
またこの静電霧化装置１では、イオン化針５にも高い負電圧が同時に印加され、対向電極３との間でのコロナ放電によってマイナスイオンの発生もなされる。この時、電極２，３間の距離が同じであればマイナスイオン発生のために必要な電圧よりも静電霧化に必要な電圧の方が高いことから、ここでは吸水体４の上端の針状部から対向電極３までの距離Ｌ１（図４）よりも、イオン化針５から対向電極３までの距離Ｌ２（図４）をかなり長くすることで静電霧化の方を生じやすくしている。もっとも、水溜め部６内の水が無くなるとともに吸水体４で保持している水も霧化されてなくなれば、上記マイナスイオンの発生のみが継続して行われる。
【００２４】
また、上記のように印加電極２及び対向電極３を保持する筐体部１０は、図１、図２、図６に示すように、上下に開口した円筒状に形成され、上部両側に把手１０ａの両端部が取り付けられていると共に、筐体部１０の上部に対向電極３が嵌め込まれて保持され、下部内側に搬送部４Ａを支持した印加電極２が保持されている。印加電極２のスカート２２は筐体部１０の下方に突出して水溜め部６の底付近まで達している。
【００２５】
また筐体部１０の周面には、その周方向に間隔をあけた複数箇所に霧化促進用の通風孔１１が穿孔されている。本例では、筐体部１０の周面は格子状に形成されており、各通風孔１１は対向電極３よりも印加電極２に近い位置に位置している。通風孔１１は、電極２，３間の放電によって発生するイオン風を対向電極３側に向かって流すと共に、霧化されたミストを伴って対向電極３側から装置外部へ搬送する働きをする。イオン風の発生のメカニズムを説明すると、電極２，３間のコロナ放電によって発生した空気中のイオンが対向電極３に引き寄せられて移動する際に、中性の空気分子に次々と衝突し、これらの空気分子に運動エネルギーを与える。この結果、放電によって放電電流の流れる方向に流れるイオン風が発生する。ここでは、印加電極２が対向電極３よりも下側に設けられていることから、対向電極３から上方に向けてイオン風が発生すると共に、筐体部１０の周面に開口した通風孔１１によって、イオン風は対向電極３側に向けて移動できるようになっている。
【００２６】
しかして、上記構成の静電霧化装置１にあっては、搬送部４Ａを支持する印加電極２と対向電極３とを保持する筐体部１０の周面に霧化促進用の通風孔１１を設けたので、放電で生じるイオン風の供給を、対向電極３側からではなく、通風孔１１を通して印加電極２側から行なえるようになり、イオン風の流れが対向電極３側に向かうようになる。このイオン風の流れを利用して静電霧化が促進され、霧化量が増大すると共に、静電霧化により生じたミストをイオン風によって効率良く装置外部へ搬送できるようになる。さらに騒音が殆ど発生しないイオン風を利用することで、騒音による不快感を与えることなく、ミストを大量に放出できるものである。そのうえ、搬送部４Ａは印加電極２にて支持され、この印加電極２と対向電極３とが筐体部１０の上下２箇所で保持されているので、筐体部１０を１つの部品で構成でき、コンパクトに静電霧化装置１を構成できるという利点もある。
【００２７】
しかも、上記筐体部１０は格子状に形成されているので、同じ開口面積の通風孔１１が周方向に均一に配置されることとなり、イオン風の流れが層流となる。つまり、乱流によるイオン風の減少という問題をなくすことができ、結果、静電霧化によって生じたミストを効率良く装置外部へ搬送できるようになる。また格子のピッチｄ（図６）を指の入らない寸法にすることによって、安全に静電霧化装置１を構成することができる。さらに、格子の断面形状を例えば、ベルマウス状のような整流路の形状とした場合は、イオン風の流れを格子によって整流でき、静電霧化によって生じたミストをより効率良く且つよりスムーズに装置外部へ搬送できるという利点がある。
【００２８】
図７及び図８は上記構成の静電霧化装置１を備えた空気清浄機７を示している。モータ８３によって駆動されるファン８２と風洞７０とからなる送風機を備えて、前面の吸い込み口７６から吸い込んだ空気をフィルター部８１で濾過した後、吹き出し口７７から外部に放出するのであるが、この空気清浄機７における吸い込み口７６から吹き出し口７７に至るまでの空気流路のうち、上記送風機における風洞７０内で且つ吹き出し口７７の近傍位置に上記静電霧化装置１が配設されている。
【００２９】
ここでは、前面が開口する箱状のハウジング９１と、このハウジング９１内に収納配置されて、比較的大きな粉塵を捕集するプレフィルター９２、吸い込まれたホコリやニオイを機械的に集塵・脱臭するフィルター部８１と、静電霧化装置１とで主体が構成されており、プレフィルター９２やフィルター部８１の着脱・洗浄などの際に前面パネル９０が開閉できるようになっている。
【００３０】
ハウジング９１内に室内の空気を送るための送風部としては、例えばシロッコファン８２が用いられるものであり、この送風部はハウジング９１内において、上記フィルター部８１の下流側に配置されている。
【００３１】
ハウジング９１の内部は、本体背面側の送風部９３と本体手前側のフィルター部８１とに大別されている。ここでは、ハウジング９１の手前側にフィルター部８１が収納され、その手前にプレフィルター９２が収納されている。フィルター部８１は、前面パネル９０を取り外した状態で、手前に取り出すことができるように着脱自在に取り付けられている。またハウジング９１の天面部には、吹き出し口７７が設けられている。したがって、シロッコファン８２が回転すると、前面パネル９０とハウジング９１の周囲の吸込口から空気が吸い込まれ、プレフィルター９２で大きな粉塵が捕集され、フィルター部８１で集塵・脱臭する。フィルター部８１で集塵・脱臭された空気は、その下流にある脱臭剤（図示せず）で臭気を除去され、浄化・無臭化された空気がシロッコファン８２を経て吹き出し口７７から上方に排出される。
【００３２】
ここで上記構成の静電霧化装置１を空気清浄機７に組み込んだ状態にあたっては、図１のように、高電圧発生源（図示せず）で発生した高電圧（約−４〜−５ｋＶ）が導電材料で構成された接続用突部２０と、ステンレス材などで板バネ形状に成形された接触板７２を介して、印加電極２に供給されている。また、高電圧発生源の接地（ＧＮＤ）側は、ステンレス材などで板バネ形状に成形された接地用接触板７１を介して、導電材料で構成された接続用突部３０と電気的に接続されている。そして、前述のように水補給部６から水溜め部９に補給された水が棒状吸水体４に毛細管現象により吸上げられ、印加電極２の接続用突部２０に高電圧が印加され、対向電極３の接続用突部３０が電気的に接地されると、接続用突部２０に印加された高電圧が棒状吸水体４に吸上げられた水に印加され、放電現象が発生する。放電現象により水溜め部９の水は、微細化された活性種を含むミストに分裂し、室内に飛散する。このとき、送風部９３によって起こされた風に乗り、微細化ミストは室内のすみずみまでいきわたることになる。
【００３３】
つまり、静電霧化で生じたナノメータサイズの粒子径のミストであるナノサイズミストは拡散性が元々高いが、送風機による送風に乗って広がるためにさらに拡散性が良好になっているものであり、このためにナノサイズミストが有している活性種によるところの室内空気中の臭気成分や室内壁面への付着物についての脱臭機能を有効に利用することができる。特に図示例のものでは、風洞７０の一部に設けた収納凹所７３内に静電霧化装置１を配置した時、接触板７１，７２と前記接続用突部２０，３０との接触を可能とするために収納凹所７３の壁面に明けた開口部７４と静電霧化装置１の筐体部１０における通風孔１１を通じて、静電霧化装置１の内部に一部の風が流入するために、霧化が促進されて霧化量が増大するとともにミストが風に乗って飛散しやすくなっている。
【００３４】
また、風洞７０内に静電霧化装置１が配されているものの、静電霧化装置１付近を通過する空気はフィルター部８１で濾過された清浄な空気であり、このために霧化発生部８が汚れることはなく、上述のように一部の風が霧化発生部８内に入るものの、汚れが原因で静電霧化が生じにくくなることが殆どないものである。
【００３５】
【発明の効果】
上述のように本発明の静電霧化装置は、放電で生じるイオン風の供給を、対向電極側からではなく、通風孔を通して印加電極側から行なえるので、イオン風の流れを利用して静電霧化が促進され、霧化量が増大すると共に、静電霧化により生じたミストをイオン風によって効率良く装置外部へ搬送できるようになる。さらに筐体部を１つの部品で構成できるので、コンパクトに静電霧化装置を構成することが可能となる。
【００３６】
また、本発明の空気清浄機は、上記静電霧化により発生する多量のミストをイオン風を利用して効率良く装置外部へ搬送することができ、しかもコンパクトな静電霧化装置を備えているので、空気清浄機からの微細化したミストの放出量を増加させることができると共に空気清浄機のコンパクト化を図ることができ、さらに静電霧化装置付近を通過する空気はフィルター部で濾過された清浄な空気であるため、霧化発生部の汚れ防止を図ることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の静電霧化装置の側面図である。
【図２】同上の対向電極の保護カバーを取り除いた静電霧化装置の平面図である。
【図３】同上の静電霧化装置の断面図である。
【図４】同上の霧化発生部の平面図である。
【図５】同上の霧化発生部の断面図である。
【図６】同上の筐体部の斜視図である。
【図７】同上の静電霧化装置を用いた空気清浄機の側面断面図である。
【図８】同上の空気清浄機の正面断面図である。
【符号の説明】
１ 静電霧化装置
２ 印加電極
３ 対向電極
４Ａ 搬送部
６ 水溜め部
７ 空気清浄機
８ 霧化発生部
１０ 筐体部
１１ 通風孔
８１ フィルター部

Claims (4)

1. 水溜め部より水を搬送する吸水体からなる搬送部と、上記搬送部を支持し且つ上記搬送部の水に高電圧を印加する印加電極と、上記搬送部の先端に間隔をあけて対向配置された対向電極とで、静電霧化によりミストを発生させる霧化発生部が構成され、筐体部の上部にて上記対向電極を保持すると共に下部内側にて上記搬送部を支持した印加電極を保持し、上記搬送部の上部が印加電極よりも上方に突出しており、対向電極と印加電極とが対向配置されると共に対向電極と印加電極との間における筐体部の周面に霧化促進用の通風孔を穿孔したことを特徴とする静電霧化装置。
2. 上記筐体部を格子状に形成したことを特徴とする請求項１記載の静電霧化装置。
3. 上記筐体部の格子の断面形状をベルマウス状としたことを特徴とする請求項２記載の静電霧化装置。
4. 上記請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の静電霧化装置と、空気中の粉塵及び臭気分を捕集、脱臭するためのフィルター部と、集塵部に空気を送る送風手段とを備え、静電霧化装置をフィルター部の下流側に配置してなることを特徴とする空気清浄機。

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