JP4229074B2 - 静電噴霧装置 - Google Patents

Description

本発明は、静電噴霧装置に関し、特に、噴霧量の安定化対策に係るものである。

従来より、電気流体力学（ＥＨＤ：Electro Hydrodynamic）により液体を霧化して噴霧する静電噴霧装置が知られている。この静電噴霧装置は、例えば細径管の開口端の近傍に電界を形成し、その電界の不平等性を用いて細径管内の液体を霧化して噴霧するものである。

例えば、特許文献１や特許文献２には、静電噴霧装置で構成された吸入器が開示されている。この吸入器は、例えば喘息や気管支炎等の治療薬を霧化し、微細な液滴状になった薬剤を鼻から吸入させるために用いられる。また、特許文献３には、静電噴霧装置で構成された手持ち式のスプレー装置が開示されている。このスプレー装置は、液状のファンデーションや香水等の化粧品を霧化し、微細な液滴状になった化粧品を肌に付着させるために用いられる。

これらの特許文献に開示された吸入器やスプレー装置では、ノズルの先端近傍に電界が形成され、ノズルの先端に存在する液体が霧化されて放出される。その際、これらの吸入器やスプレー装置において、液体の霧化が行われるノズルの先端へは、ポンプやモータを用いた押し出し機構を利用して霧化対象の液体が供給される。
特開昭６２−１９７０７１号公報 特表２００２−５３２１６３号公報 特表２００３−５０７１６６号公報

しかしながら、上述した従来の静電噴霧装置では、細径管やノズルの先端に液体を供給する手段としてポンプやモータを用いているため、装置の構成の複雑化や製造コストの上昇を招くという問題があった。また、これらポンプやモータ等が故障すると液体を噴霧できなくなるため、装置の信頼性が損なわれるという問題もあった。

そこで、噴霧させる液体を貯留した容器に、先端が容器の液面よりも低くなるように細径管やノズルを直接取り付ける構成が考えられる。つまり、ポンプやモータ等を用いずに、容器内における液面と細径管等の先端との間に生じるヘッド差によって容器内の液体を細径管等の先端へ供給する方法が考えられる。

しかしながら、上記の供給方法では、容器における液体の貯留量の減少に伴ってその液体のヘッド差が減少する。これにより、細径管等の先端における液圧が漸次減少するので、噴霧量が減少して安定しなくなるという問題が生じる。

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、容器に貯留された液体のヘッド差によってその液体をノズルの先端まで送るように構成された静電噴霧装置において、ノズル等からの液体の噴霧量を一定量に安定させることである。

第１の発明は、液体を貯留する容器（20）と、該容器（20）内に連通し且つ先端が該容器（20）内の液面より低く位置し、上記容器（20）内の液面と上記先端とのヘッド差により上記容器（20）内の液体が上記先端に供給されるノズル（31）と、電圧が印加されて上記ノズル（31）の先端部に電界を形成する電界形成手段（31,35）とを備え、上記電界形成手段（31,35）によって電界が形成されるとノズル（31）の先端から液体が霧化状態で噴霧される静電噴霧装置を前提としている。そして、本発明は、上記液体の噴霧量を上記容器（20）における液体貯留量が変動しても一定に維持する噴霧量一定手段（55）を備えている。さらに、本発明は、上記電界形成手段（31,35）の印加電圧のオンオフを繰り返す印加手段（17）を備えている。一方、上記噴霧量一定手段（55）は、上記印加手段（17）のオンする印可電圧の強さを容器（20）内の液面高さが低下するに従って漸次増大させるように構成されている。

上記の発明では、容器（20）内の液面とノズル（31）の先端とのヘッド差により、容器（20）内の液体がノズル（31）の先端まで供給される。この状態では、ノズル（31）の先端に形成された気液界面にそれぞれ作用する液圧と表面張力とが均衡しているので、ノズル（31）の先端から液体は流出しない。しかし、上記電界形成手段（31,35）に電圧が印可されてノズル（31）の先端部に電界が形成されると、該電界力によってノズル（31）の先端部の液体が外部へ引っ張られ、微細な液滴となってノズル（31）の先端から噴霧される。

ここで、液体が噴霧されるに従って、容器（20）内の液体貯留量が減少して液面が低下する。これにより、容器（20）内の液面とノズル（31）の先端とのヘッド差が次第に小さくなり、ノズル（31）先端の気液界面に作用する液圧が減少するので、ノズル（31）先端から噴霧される液体の噴霧量が漸次減少する。ところが、本発明では、容器（20）における液体貯留量が変動しても噴霧量一定手段（55）によって液体の噴霧量が一定に維持される。

具体的に、上記の発明では、印加手段（17）をオンすると、ノズル（31）の先端部に電界が形成されて該ノズル（31）先端から液体が噴霧され、印加手段（17）をオフすると、ノズル（31）の先端部に電界が形成されないため該ノズル（31）先端で液体が噴霧されずに留まる。そして、上記印加手段（17）のオンオフが繰り返されることにより、液体が間欠的に噴霧される。

ここで、本発明では、容器（20）内の液面高さが低下するに従って、印加手段（17）のオンする印加電圧の強さが漸次増大するように調節される。これにより、ノズル（31）の先端部に形成される電界の強さが確実に増大するので、容器（20）内の液体貯留量が減少しても液体の噴霧量が確実に一定量で維持される。つまり、上記噴霧量一定手段（55）は、容器（20）内の液面高さに応じてノズル（31）の先端部に形成される電界の強さを調節するように構成されている。

また、第２の発明は、液体を貯留する容器（20）と、該容器（20）内に連通し且つ先端が該容器（20）内の液面より低く位置し、上記容器（20）内の液面と上記先端とのヘッド差により上記容器（20）内の液体が上記先端に供給されるノズル（31）と、電圧が印加されて上記ノズル（31）の先端部に電界を形成する電界形成手段（31,35）とを備え、上記電界形成手段（31,35）によって電界が形成されるとノズル（31）の先端から液体が霧化状態で噴霧される静電噴霧装置を前提としている。そして、本発明は、上記液体の噴霧量を上記容器（20）における液体貯留量が変動しても一定に維持する噴霧量一定手段（55）を備えている。さらに、本発明は、上記電界形成手段（31,35）の印加電圧のオンオフを繰り返す印加手段（17）を備えている。一方、上記噴霧量一定手段（55）は、上記印加手段（17）の単位時間当たりのオン時間を容器（20）内の液面高さが低下するに従って漸次増大させるように構成されている。

上記の発明では、第１の発明と同様に、印加手段（17）をオンすると、ノズル（31）先端から液体が噴霧され、印加手段（17）をオフすると、ノズル（31）先端で液体が噴霧されずに留まり、この印加手段（17）のオンオフを繰り返すことによって液体が間欠的に噴霧される。

ここで、本発明では、容器（20）内の液面高さが低くなるに従って、印加手段（17）の単位時間当たりのオン時間が漸次増大するように調節される。つまり、例えば印加手段（17）のオンオフが一定のサイクル周期で繰り返される場合、噴霧量一定手段（55）によって各サイクル周期におけるオン時間が漸次長くなる。または、上記噴霧量一定手段（55）によって印加手段（17）のオンオフのサイクル周期が次第に短くなる。これにより、ノズル（31）先端部における単位時間当たりの電界形成時間が確実に長くなるので、容器（20）内の液体貯留量が減少しても単位時間当たりの液体の噴霧量が確実に一定量で維持される。

したがって、本発明によれば、容器（20）内の液面とノズル（31）の先端とのヘッド差によってのみ容器（20）内の液体をノズル（31）先端まで供給する静電噴霧装置において、容器（20）内の液体貯留量の変動しても噴霧量を一定に維持する噴霧量一定手段（55）を設けるようにしたので、噴霧を続けることにより上記のヘッド差が減少しても、噴霧量が減少することはない。したがって、ノズル（31）先端に液体を強制的に供給するポンプ等を用いなくても、液体の噴霧量を一定量で安定させることができるので装置の信頼性を向上させることができる。

特に、本発明によれば、印加手段（17）のオンする印加電圧の強さを容器（20）内の液面高さに応じて調節するようにしたので、液面低下によるその液面とノズル（31）先端とのヘッド差が減少した分だけ、ノズル（31）先端部に形成する電界の強さを確実に増大させることができる。したがって、簡易に噴霧量を一定に維持することができる。

また、第２の発明によれば、印加手段（17）の単位時間当たりのオン時間を容器（20）内の液面高さに応じて調節するようにしたので、液面低下によるその液面とノズル（31）先端とのヘッド差が減少した分だけ、ノズル（31）先端部における電界の形成時間を長くすることできる。したがって、噴霧時間全体として噴霧量を確実に一定に維持することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

《発明の実施形態》
図１に示すように、本実施形態の静電噴霧装置（10）は、噴霧カートリッジ（15）と電源（16）と制御器（17）とを備えている。

上記噴霧カートリッジ（15）は、図２および図３に示すように、タンクである溶液タンク（20）と、ノズルユニット（30）と、電極ホルダー（40）と、リング電極（35）とを備えている。

上記溶液タンク（20）のタンク本体（21）は、やや扁平な直方体状に形成された中空の容器である。該タンク本体（21）の天板には、空気抜き孔（25）が形成されている。上記タンク本体（21）の底面（22）は、タンク本体（21）の背面（図１における右側面）から前面（図１における左側面）へ向かって傾斜し、タンク本体（21）は、その背面側より前面側の方が深くなっている。

上記タンク本体（21）の前面には、管部（23）が設けられている。該管部（23）は、比較的短い円管状に形成され、タンク本体（21）の前面から概ね水平方向に突出している。上記管部（23）は、タンク本体（21）の前面の下側寄りで、且つ該前面の幅方向の概ね中央に配置されている。また、上記タンク本体（21）の前面を形成する壁には貫通孔（24）が形成され、該貫通孔（24）を介してタンク本体（21）の内部空間と管部（23）とが連通している。

上記ノズルユニット（30）は、図３および図４に示すように、ノズルである噴霧ノズル（31）とノズルホルダー（32）とを備えている。

上記噴霧ノズル（31）は、ステンレス製の円管により構成されている。上記ノズルホルダー（32）は、円筒型で有底のキャップ状に形成されている。上記ノズルホルダー（32）は、内径が管部（23）の外径と概ね等しく、溶液タンク（20）の管部（23）が挿入されている。さらに、上記ノズルホルダー（32）には、噴霧ノズル（31）の基端部が挿入されている。そして、上記溶液タンク（20）にノズルユニット（30）を取り付けると、噴霧ノズル（31）がタンク本体（21）の前面から概ね水平方向へ突出し、さらに、噴霧ノズル（31）が管部（23）および貫通孔（24）を介してタンク本体（21）の内部空間に連通する。

上記ノズルホルダー（32）には、端子部（33）が設けられている。この端子部（33）は、ノズルホルダー（32）の外周面から突出し、ノズルホルダー（32）の開口端側（図３における奥側）に位置している。上記ノズルホルダー（32）は、端子部（33）を含む全体が樹脂等の導電性材料によって構成されている。そして、上記噴霧ノズル（31）は、ノズルホルダー（32）と電気的に接続されている。

上記電極ホルダー（40）は、内筒部（41）と外筒部（42）とを備えている。この内筒部（41）と外筒部（42）とは、共に円筒状に形成されている。そして、上記内筒部（41）および外筒部（42）は、互いに同軸に配置され、基端側で互いに連結されて一体化されている。上記内筒部（41）の内径は、ノズルホルダー（32）の外径と概ね等しくなっている。上記電極ホルダー（40）は、内筒部（41）および外筒部（42）の基端側をタンク本体（21）に向けて内筒部（41）をノズルホルダー（32）に嵌め込み、該ノズルホルダー（32）に取り付けられている。この電極ホルダー（40）は、全体が樹脂等の非導電性材料により構成されている。

上記リング電極（35）は、円環状に形成され、端子部（36）が設けられている。この端子部（36）は、リング電極（35）の外周からその径方向外方へ突出している。上記リング電極（35）は、端子部（36）を含む全体が導電性樹脂によって構成され、第２電極を構成している。このリング電極（35）は、電極ホルダー（40）における外筒部（42）の先端側（図４における左端側）の外周縁部に嵌め込まれている。上記リング電極（35）は、電極ホルダー（40）が非導電性材料であるので、噴霧ノズル（31）から電気的に絶縁されている。

上記タンク本体（21）内には、人体に有益な物質の水溶液、例えばアミノ酸の一種であるテアニンの水溶液が貯留されている。このタンク本体（21）内における液面（51）の位置は、タンク本体（21）の下部から水平方向に延びる噴霧ノズル（31）の先端よりも高くなっている。したがって、上記タンク本体（21）内の液面（51）と噴霧ノズル（31）の先端との間にはヘッド差があり、このヘッド差によってタンク本体（21）内の水溶液（50）が噴霧ノズル（31）の先端へ供給される。

上記噴霧ノズル（31）の詳細な形状や、該噴霧ノズル（31）とリング電極（35）との詳細な位置関係について、図４および図５を参照しながら説明する。

上記噴霧ノズル（31）の外径は、０.７ｍｍであり、内径(Ｄ)は、０.４ｍｍである。上記噴霧ノズル（31）の肉厚(ｔ)は、０.１５ｍｍであり、全長に亘って一定である。上記リング電極（35）の内周面と噴霧ノズル（31）の外周面との距離、すなわち半径方向における噴霧ノズル（31）とリング電極（35）との距離は、５.０ｍｍである。また、上記リング電極（35）は、噴霧ノズル（31）の先端よりもタンク本体（21）寄りに位置している。上記噴霧ノズル（31）の先端面とリング電極（35）の前面との距離、すなわち水平方向における噴霧ノズル（31）の先端とリング電極（35）との距離は、５.０ｍｍである。

上記電源（16）は、直流高電圧電源である。この電源（16）は、正極端子がノズルホルダー（32）の端子部（33）を介して噴霧ノズル（31）に電気的に接続され、負極端子がリング電極（35）の端子部（36）に電気的に接続されている。上記電源（16）の負極端子は、接地（アース）されている。上記電源（16）をオンすると、噴霧ノズル（31）とリング電極（35）との間に６ｋＶ程度の電圧が印加され、噴霧ノズル（31）の先端部に電界が形成される。つまり、上記噴霧ノズル（31）とリング電極（35）は、電界形成手段を構成している。

また、上記静電噴霧装置（10）は、図６に示すように、例えば空気清浄機（90）に設けられている。この場合、静電噴霧装置（10）の電源（16）と制御器（17）は、空気清浄機（90）のケーシング（91）内に収納される。一方、上記静電噴霧装置（10）の噴霧カートリッジ（15）は、空気清浄機（90）のケーシング（91）に対して着脱自在となっている。上記空気清浄機（90）のケーシング（91）に噴霧カートリッジ（15）を取り付けると、噴霧ノズル（31）の先端が空気清浄機（90）の吹出口（92）の上方に位置する。そして、この噴霧ノズル（31）の先端から噴霧された水溶液（50）の液滴は、空気清浄機（90）の吹出空気と共に室内へ供給される。なお、上記溶液タンク（20）が空（カラ）になった場合には、噴霧カートリッジ（15）が新しいものに交換される。

なお、上記静電噴霧装置（10）は、空気清浄機（90）の他、空調機に設けられていてもよいことは勿論である。

上記制御器（17）は、電源（16）のスイッチングを行うものである。つまり、この制御器（17）は、噴霧ノズル（31）およびリング電極（35）への印加電圧のオン／オフを所定のサイクル周期で繰り返す印加手段を構成している。

上記制御器（17）は、本発明の特徴として、電圧制御部（55）が設けられている。この電圧制御部（55）は、制御器（17）の単位時間当たりのオン時間をタンク本体（21）内の液面（51）の高さに応じて調節する噴霧量一定手段を構成している。すなわち、この電圧制御部（55）は、制御器（17）のオン時間とオフ時間の比率、いわゆるデューティー比を調節することにより、噴霧ノズル（31）からの噴霧量を一定に維持する。

−運転動作−
次に、上述した静電噴霧装置（10）の運転動作について説明する。この静電噴霧装置（10）は、いわゆるコーンジェットモードのＥＨＤ噴霧が行われる。

上述したように、噴霧カートリッジ（15）では、溶液タンク（20）内の液面（51）が噴霧ノズル（31）の先端よりも高く位置しており、タンク本体（21）内の液面（51）と噴霧ノズル（31）の先端との間にヘッド差が生ずる。このため、噴霧ノズル（31）の先端に形成される気液界面（52）には、ヘッド差に起因する液圧が作用している。

上記電源（16）がオフの状態、すなわち噴霧ノズル（31）とリング電極（35）とが同電位となって噴霧ノズル（31）の先端部には電界が形成されない。この状態において、噴霧ノズル（31）の先端に形成された気液界面（52）では、図５に示すように、表面張力とヘッド差に起因する液圧とが均衡した状態となり、噴霧ノズル（31）の先端から水溶液（50）が流出することはない。また、内径が０.４ｍｍの噴霧ノズル（31）を用いる本実施形態の静電噴霧装置（10）において、テアニン水溶液の濃度が１０質量％である場合は、噴霧ノズル（31）の先端の気液界面（52）に２０ｍｍＨ_２Ｏの液圧が作用しても、噴霧ノズル（31）の先端からの水溶液の漏洩が阻止される。

上記電源（16）がオンの状態、すなわち噴霧ノズル（31）とリング電極（35）との間に電位差がある状態では、噴霧ノズル（31）の先端部に電界が形成される。また、上記噴霧ノズル（31）内の水溶液（50）が分極し、噴霧ノズル（31）の先端の気液界面（52）近傍に＋（プラス）の電荷が集まる。そして、上記噴霧ノズル（31）の先端では、気液界面（52）が引き延ばされて円錐状となり、この円錐状となった気液界面（52）の頂部から一部の水溶液（50）が引きちぎられるようにして液滴化する。

上記噴霧ノズル（31）の先端からは、テアニン水溶液の微細な液滴が放出され、この液滴が室内の空気中へ供給される。在室者は、呼吸する際に空気中の液滴を空気と共に吸い込む。在室者に吸い込まれた液滴は、肺胞の粘膜に付着する。液滴に含まれるテアニンは、肺胞の粘膜を通って在室者の体内に取り込まれる。なお、テアニンは、興奮を抑えてリラックスさせる作用があるといわれている。

ここで、吸気中に含まれる液滴を在室者の肺胞へ到達させるには、液滴の直径を所定の範囲内にすることが必要である。つまり、液滴の直径が大きすぎると、在室者に吸い込まれた液滴は、気道の粘膜に捕捉されてしまって肺胞まで到達しない。逆に、液滴の直径が小さすぎると、在室者に吸い込まれた液滴は、肺胞の粘膜に捕捉されずに呼気と共に排出されてしまう。これらの事情を考慮すると、上記静電噴霧装置（10）から噴霧される液滴の直径は、１０ｎｍ以上５μｍ以下であるのが望ましく、更には５０ｎｍ以上２μｍ以下であるのが一層望ましい。

次に、上記制御器（17）の電圧制御部（55）の制御について、図７および図８を参照しながら説明する。

先ず、上記制御器（17）は、電源（16）のオン／オフを一定のサイクル周期（Ｔ）で繰り返す。ここで、噴霧カートリッジ（15）において水溶液（50）が噴霧されるに従って、タンク本体（21）内の水溶液（50）の貯留量が減少し、液面（51）が次第に低下する。これにより、タンク本体（21）内の液面（51）と噴霧ノズル（31）の先端とのヘッド差が徐々に小さくなり、噴霧ノズル（31）先端における液圧が漸次低下する（図８(Ａ)参照）。

ところが、本実施形態では、電圧制御部（55）によりタンク本体（21）内の液面（51）の高さに応じて各サイクル周期（Ｔ）における電源（16）のオン時間が調節される。具体的に、図７に示すように、タンク本体（21）内の液面（51）が低下するに従って、各サイクル周期（Ｔ）における電源（16）のオン時間がｔ１からｔ２、ｔ１からｔ３（＞ｔ２）、・・・と徐々に長くなる。すなわち、噴霧時間の経過と共に、噴霧ノズル（31）の先端の液圧は徐々に減少するが、電源（16）のオン時間のＤｕｔｙ比が徐々に増大する（図８(Ｃ)参照）。これにより、噴霧ノズル（31）の先端部において電界の形成時間が徐々に長くなる。したがって、タンク本体（21）内の液体貯留量が減少しても、噴霧カートリッジ（15）における単位時間当たりの噴霧量が一定となり、噴霧時間に亘って噴霧量が一定量で安定する（図８(Ｂ)参照）。

なお、本実施形態では、電源（16）のオン／オフを一定のサイクル周期（Ｔ）で繰り返し、その各サイクル周期（Ｔ）における電源（16）のオン時間を噴霧時間の経過と共に長くするようにしたが、これに代えて、噴霧時間の経過と共にサイクル周期自体を徐々に短くして単位時間当たりの電源（16）のオン時間を長くするようにしてもよい。

−実施形態の効果−
以上のように、本実施形態によれば、溶液タンク（20）内の液面（51）と噴霧ノズル（31）の先端とのヘッド差によって溶液タンク（20）内の水溶液（50）を噴霧ノズル（31）の先端まで供給する構成において、溶液タンク（20）内の液体貯留量が変動しても噴霧ノズル（31）からの噴霧量を一定にする噴霧量一定手段である電圧制御部（55）を設けるようにしたので、水溶液（50）を噴霧ノズル（31）先端に供給するためのポンプ（23）等を用いなくても、噴霧量を一定量で安定させることができる。したがって、装置の簡素化や製造コストの低減を図れる上に、信頼性の向上を図ることができる。

特に、上記電圧制御部（55）により、噴霧中において、溶液タンク（20）内の液面（51）が低下するに従って、電源（16）のオン／オフの各サイクル周期（Ｔ）におけるオン時間を長くするようにしたので、噴霧ノズル（31）の先端部における電界形成時間を長くすることができる。したがって、単位時間当たりの噴霧量を確実に一定量で維持することができ、噴霧時間中に亘って噴霧量を安定させることができる。

−実施形態の変形例−
この変形例は、上記実施形態における電圧制御部（55）の制御方法を変更したものである。つまり、この変形例では、電源（16）のオン／オフが一定のサイクル周期で繰り返されるが、その各サイクル周期においてオンする印可電圧の強さをタンク本体（21）内の液面（51）の高さに応じて調節するようにしたものである。

具体的に、上記電圧制御部（55）は、タンク本体（21）内の液面（51）が低下するに従って、すなわち噴霧時間が経過するに従って、各サイクル周期におけるオンする印加電圧の強さを漸次増大させる。これにより、噴霧ノズル（31）先端における液圧は徐々に低下するが、その分噴霧ノズル（31）の先端部に形成される電界の強さが徐々に増大する。したがって、上記噴霧ノズル（31）からの水溶液（50）の噴霧量を確実に一定量で維持することができる。その他の構成、作用および効果は実施形態と同様である。

《参考形態１》
本参考形態１の静電噴霧装置（10）は、噴霧ノズル（31）先端からの噴霧量を一定に維持する噴霧量一定手段として上記実施形態とは異なる構成を用いたものである。すなわち、上記実施形態が電圧制御部（55）によって電源（16）のオン時間を調節して噴霧量を一定に維持するようにしたが、本実施形態は、噴霧ノズル（31）先端における液圧を一定に維持することにより噴霧量を安定させるようにしたものである。

図９に示すように、本参考形態１の静電噴霧装置（10）は、上記実施形態とは異なり噴霧量一定手段（55）が容器可動手段（60）を備えている。この容器可動手段（60）は、支持座（61）とコイルバネ（64）（本参考形態１では、例えば３個）とを備えている。 上記支持座（61）は、水平板（62）と縦板（63）とにより構成されている。上記水平板（62）は、溶液タンク（20）や電極ホルダー（40）の下方に位置し、タンク本体（21）の底面（22）と並行に配置されている。なお、上記タンク本体（21）の底面（22）は、実施形態と異なり水平に形成されている。上記縦板（63）は、水平板（62）の長さよりも短く形成され、該水平板（62）における電極ホルダー（40）側の端辺に沿って立設され、支持座（61）全体がＬ字形に形成されている。そして、この縦板（63）は、先端が電極ホルダー（40）まで延びて該電極ホルダー（40）を固定支持している。なお、本参考形態１において、溶液タンク（20）の管部（23）は、例えばフレキシブルチューブで構成され、タンク本体（21）が電極ホルダー（40）や噴霧ノズル（31）とは別個に少なくとも上下方向に可動するように構成されている。

上記各コイルバネ（64）は、水平板（62）とタンク本体（21）の底面（22）との間に接続され、タンク本体（21）を弾性支持している。そして、このコイルバネ（64）は、タンク本体（21）内の液面（51）の高さが低下すると、その低下した分だけ伸長する弾性性能を有している。つまり、上記容器可動手段（60）は、タンク本体（21）内の液体貯留量が減少しても、タンク本体（21）内の液面（51）と噴霧ノズル（31）の先端とのヘッド差（高低差）が常に一定となるように、コイルバネ（64）によりタンク本体（21）を上方に可動させて該タンク本体（21）内の液面高さを調節するように構成されている。

具体的に、噴霧初期時において、タンク本体（21）内における液面（51）の高さがＬ１、タンク本体（21）内の液面（51）と噴霧ノズル（31）の先端とのヘッド差がΔＬの状態（図９(Ａ)参照）となり、コイルバネ（64）は収縮し、溶液タンク（20）自体が低くなっている。この状態から噴霧し続けて、例えばタンク本体（21）内における液面（51）の高さがＬ２まで低下すると、コイルバネ（64）が液面（51）の低下分（Ｌ１−Ｌ２）だけ伸長してタンク本体（21）が上昇し、タンク本体（21）内の液面（51）と噴霧ノズル（31）の先端とのヘッド差が噴霧初期時のヘッド差ΔＬのまま維持される（図９(Ｂ)参照）。このように、本参考形態１では、噴霧中にタンク本体（21）内の液体貯留量が減少して液面（51）が低下しても、タンク本体（21）内の液面（51）と噴霧ノズル（31）の先端とのヘッド差が噴霧初期時から変動しないので、噴霧ノズル（31）の先端における液圧を常に一定に維持することができる。この結果、噴霧量を一定量に保つことができる。その他の構成、作用および効果は実施形態と同様である。

《参考形態２》
本参考形態２の静電噴霧装置（10）は、上記実施形態２における容器可動手段（60）がタンク本体（21）を上下方向に可動させて噴霧ノズル（31）の先端における液圧を一定に維持するようにしたのに代えて、容器可動手段（60）がタンク本体（21）を起伏動、つまり起立および倒伏させて噴霧ノズル（31）の先端における液圧を一定に維持するようにしたものである。

図１０に示すように、本参考形態２の静電噴霧装置（10）は、タンク本体（21）が参考形態１とは異なる形状を有している。このタンク本体（21）は、倒伏時において、横長に延びて且つ縦断面形状が管部（23）側（図１０(Ａ)における右側）に向かって漸次細くなっている。また、このタンク本体（21）の縦断面形状は、幅方向（図１０における紙面垂直方向）に亘って同一となっている。そして、上記タンク本体（21）は、管部（23）との接続部を中心として起立および倒伏自在に可動するように構成されている。

上記容器可動手段（60）は、支持座（61）と、参考形態１のコイルバネに代わるピエゾ素子（64）（本参考形態２では、例えば１個）とを備えている。上記支持座（61）の縦板（63）は、電極ホルダー（40）やその付近の管部（23）を固定支持している。上記ピエゾ素子（64）は、支持座（61）の水平板（62）とタンク本体（21）の底面（22）との間に接続され、電流を流すことによって少なくとも上下方向に伸縮する電歪素子を構成している。このピエゾ素子（64）が伸長すると、タンク本体（21）が起立する。

上記ピエゾ素子（64）は、タンク本体（21）内の液面（51）の高さが低下すると、その液面（51）が元の高さに戻るようにタンク本体（21）を起立させる。つまり、上記容器可動手段（60）は、タンク本体（21）内の液体貯留量が減少しても、タンク本体（21）内の液面（51）と噴霧ノズル（31）の先端とのヘッド差（高低差）が常に一定となるように、ピエゾ素子（64）の伸長によりタンク本体（21）を起立させて該タンク本体（21）内の液面（51）の高さを調節するように構成されている。

具体的に、噴霧初期時においてタンク本体（21）は転倒した状態にあり、タンク本体（21）内における液面（51）の高さがＬ１、タンク本体（21）内の液面（51）と噴霧ノズル（31）の先端とのヘッド差がΔＬの状態（図１０(Ａ)参照）となっている。この状態から噴霧し続けると、タンク本体（21）内における液面（51）の高さが初期時のＬ１で維持されるようにピエゾ素子（64）が通電によって伸長してタンク本体（21）を起立させる。これにより、タンク本体（21）内の液面（51）と噴霧ノズル（31）の先端とのヘッド差が初期時のΔＬのままで維持される（図１０(Ｂ)参照）。したがって、上記噴霧ノズル（31）の先端の液圧が常に一定となり、噴霧量を一定量で安定させることができる。その他の構成、作用および効果は実施形態と同様である。

なお、本参考形態２では、ピエゾ素子（64）以外の電歪素子を用いるようにしてもよいし、また磁力によって少なくとも上下方向に伸縮する磁歪素子を用いるようにしてもよい。つまり、本発明は、少なくとも上下方向に伸縮可能で、且つ、その伸縮長さを制御可能な部材であればよい。

《参考形態３》
本参考形態３の静電噴霧装置（10）は、図１１に示すように、上記参考形態１における容器可動手段（60）に代えて、別の方法で噴霧ノズル（31）の先端の液圧を一定に維持するようにしたものである。

具体的に、上記タンク本体（21）内には、多孔質部材であるスポンジ（66）が設けられている。このスポンジ（66）は、全体が矩形体に形成され、タンク本体（21）内の幅方向（図１１における紙面垂直方向）に亘って延びている。また、このスポンジ（66）は、タンク本体（21）内における管部（23）側の隅角部に配置され、２つの面がそれぞれタンク本体（21）の前面（図１１における右側面）と底面（22）とに接触して貫通孔（24）を覆っている。つまり、上記タンク本体（21）内において、水溶液（50）が主としてスポンジ（66）の背面側（図１１における左側面）に貯留されている。

上記タンク本体（21）内には、仕切板（67）が設けられている。この仕切板（67）は、底面（22）に立設され、タンク本体（21）内の幅方向に亘って設けられている。また、このスポンジ（66）は、スポンジ（66）内におけるタンク本体（21）の背面（図１１における左側面）寄りに位置し、高さがスポンジ（66）よりも低く且つ液面（51）よりも高くなるように形成されている。

本参考形態３では、上記スポンジ（66）および仕切板（67）が噴霧量一定手段（55）を構成し、噴霧ノズル（31）先端における液圧を一定に維持する。具体的に、上記タンク本体（21）内において、貯留された水溶液（50）は、スポンジ（66）全体に染み込んで貫通孔（24）まで供給される。一方、上記スポンジ（66）の背面に作用する水溶液（50）の液圧は、仕切板（67）の存在によって該仕切板（67）から貫通孔（24）側へは殆ど作用しない。したがって、上記噴霧ノズル（31）の先端には、スポンジ（66）の上面と噴霧ノズル（31）の先端との高低差によって生じる液圧が作用する。この高低差は常に一定なので、噴霧中に液面（51）が低下しても、噴霧ノズル（31）の先端における液圧を一定に維持することができる。この結果、簡易な方法で噴霧量を一定量に維持することができる。その他の構成、作用および効果は実施形態と同様である。

《その他の実施形態》
例えば、噴霧する液体として、アミノ酸の一種であるγ−アミノ酪酸(ＧＡＢＡ)の水溶液を用いてもよい。このγ−アミノ酪酸は、神経伝達物質の一種であり、精神安定作用があると言われている。また、カテキンやプロアントシアニジン等の抗酸化剤の水溶液を用いてもよい。また、微生物の繁殖を抑制したり微生物を死滅させる機能の有る物質を含んだ液体を用いてもよい。また、空気中の臭気分子を中和などによる化学変化で無臭化する物質を含んだ液体を用いてもよい。また、アレルゲンとなるタンパク質の抗原部位を化学的に変化させる物質を含んだ液体を用いてもよい。また、空気中の有害成分を化学変化によって無害化する物質を含んだ液体を用いてもよい。また、各種の香料や害虫の忌避剤等をを含んだ液体を用いてもよい。

なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。

以上説明したように、本発明は、ヘッド差を利用して容器からノズル先端へ供給された液体を電気流体力学により霧化して噴霧する静電噴霧装置について有用である。

実施形態に係る静電噴霧装置を示す概略構成図である。 実施形態に係る噴霧カートリッジを示す斜視図である。 実施形態に係る噴霧カートリッジを示す分解斜視図である。 実施形態に係る噴霧カートリッジの要部を示す断面図である。 噴霧中の噴霧ノズルの先端部を示す断面図である。 実施形態に係る静電噴霧装置が取り付けられる空気清浄機を示す概略斜視図である。 実施形態に係る電源のオンオフのサイクルを示すグラフである。 （Ａ）は噴霧時間と噴霧ノズル先端の液圧との関係を、（Ｂ）は噴霧時間と噴霧量との関係を、（Ｃ）は噴霧時間と電圧印加のＤｕｔｙ比との関係をそれぞれ示すグラフである。 参考形態１に係る静電噴霧装置を示す概略構成図である。 参考形態２に係る静電噴霧装置を示す概略構成図である。 参考形態３に係る静電噴霧装置を示す概略構成図である。

符号の説明

10 静電噴霧装置
17 制御器（印加手段）
20 溶液タンク（容器）
31 噴霧ノズル、（ノズル、電界形成手段）
35 リング電極（電界形成手段）
55 噴霧量一定手段
60 容器可動手段

Claims (2)

1. 液体を貯留する容器（20）と、該容器（20）内に連通し且つ先端が該容器（20）内の液面より低く位置し、上記容器（20）内の液面と上記先端とのヘッド差により上記容器（20）内の液体が上記先端に供給されるノズル（31）と、電圧が印加されて上記ノズル（31）の先端部に電界を形成する電界形成手段（31,35）とを備え、
   上記電界形成手段（31,35）によって電界が形成されるとノズル（31）の先端から液体が霧化状態で噴霧される静電噴霧装置であって、
   上記液体の噴霧量を上記容器（20）における液体貯留量が変動しても一定に維持する噴霧量一定手段（55）を備え、
   上記電界形成手段（31,35）の印加電圧のオンオフを繰り返す印加手段（17）を備える一方、
   上記噴霧量一定手段（55）は、上記印加手段（17）のオンする印可電圧の強さを容器（20）内の液面高さが低下するに従って漸次増大させるように構成されている
   ことを特徴とする静電噴霧装置。
2. 液体を貯留する容器（20）と、該容器（20）内に連通し且つ先端が該容器（20）内の液面より低く位置し、上記容器（20）内の液面と上記先端とのヘッド差により上記容器（20）内の液体が上記先端に供給されるノズル（31）と、電圧が印加されて上記ノズル（31）の先端部に電界を形成する電界形成手段（31,35）とを備え、
   上記電界形成手段（31,35）によって電界が形成されるとノズル（31）の先端から液体が霧化状態で噴霧される静電噴霧装置であって、
   上記液体の噴霧量を上記容器（20）における液体貯留量が変動しても一定に維持する噴霧量一定手段（55）を備え、
   上記電界形成手段（31,35）の印加電圧のオンオフを繰り返す印加手段（17）を備える一方、
   上記噴霧量一定手段（55）は、上記印加手段（17）の単位時間当たりのオン時間を容器（20）内の液面高さが低下するに従って漸次増大させるように構成されている
   ことを特徴とする静電噴霧装置。

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