JP4300918B2 - 静電霧化装置及びこれを備えた空気調和機 - Google Patents

Description

本発明は液体（水）の霧化を行う静電霧化装置及びこれを備えた空気調和機に関するものである。

水を霧化させてミストを発生させる霧化装置として、特許第３２６０１５０号公報（特許文献１）に示されている静電霧化装置がある。これは水を収容した水タンクと、水タンク内の水を毛細管現象で吸い上げて先端の針状霧化部に導く吸水体と、吸水体の針状霧化部に対向する対向電極と、水タンク内の水もしくは吸水体で保持されている水に印加電極を介して電圧を印加する高電圧回路とからなり、対向電極との間の放電箇所となる吸水体の針状霧化部に存在する水にレイリー分裂を起こさせて霧化することでミストを発生させるものである。
特許第３２６０１５０号公報

従来の静電霧化装置では、単位時間あたりの霧化量は一定であったことから、広大な部屋でミストを隅々まで行き渡らせるには長時間が必要であったり行き渡らせることができない場合があり、また水の消費量も一定であることから、霧化量を抑制して水の消費を抑えるということもできなかった。

本発明はこのような点に鑑みなされたものであって、その目的とするところは状況に応じて単位時間あたりの霧化量を変更することができる静電霧化装置及びこれを備えた空気調和機を提供するにある。

本発明にかかる静電霧化装置は、霧化させるための水を保持する水保持部と、上記水に電圧を印加する印加電極と、上記水に接触しているとともに一端に霧化部を備えている吸水体とを備えて、吸水体の霧化部において水を静電霧化させる静電霧化装置において、送風量を可変とした送風用のファンと、印加電極に高電圧を供給する高電圧回路の出力電圧を変更して単位時間あたりの霧化量を変更する制御部とを備え、該制御部は上記ファンによる送風量に応じて上記高電圧回路の出力の変更により単位時間当たりの霧化量を変更するものであることに特徴を有して、単位時間あたりの霧化量を送風量に応じて変更することができるようにしたものである。

この場合の制御部は印加電極と吸水体と対向電極とからなる静電霧化部を複数備え、制御部は複数の静電霧化部のオンオフにより霧化量を変更させてもよい。

また、空気の汚れを検出する汚れセンサを備えたものにおいては、制御部は汚れセンサで検出される汚れレベルに応じて霧化量を変更したり、汚れセンサで検出される汚れレベルが所定値を越える時、霧化量を最大に変更するもの、汚れセンサで検出される汚れレベルが所定値を越える時、制御部はそれまでの霧化量を引き上げるものなどを好適に用いることができる。

そして本発明に係る空気調和機は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の静電霧化装置を備えていることに特徴を有している。

本発明に係る静電霧化装置においては、送風量に応じて霧化量を多くしたり、少なくしたりすることができるものであり、このために大きな部屋内にミストを早期に行き渡らせたり、必要とするミストが少ない場合の水の消費用の削減を行ったりすることができる。

そして本発明に係る空気調和機においては、静電霧化によるミストを発生させることができるものであり、しかもミストの発生量を状況に応じて変更することができる。

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２，図３に示す静電霧化装置１は、静電霧化機能に加えて、マイナスイオン発生機能も備えたもので、円筒状で且つ周面に通風孔１２が開口するホルダー１０と、該ホルダー１０の上部に配された対向電極３と、ホルダー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、霧化させることになる水を収容した水タンク６とで構成されており、カップ状に形成されて水保持部を構成する上記水タンク６は、その上端開口縁の外面の突起６０が上記ホルダー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。

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、ホルダー１０の上部に被せられる対向電極３は、図４に示すように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。ホルダー１０の下部内に嵌め込み固定されてホルダー１０内面のリブ１１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。

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針状霧化部となっているもので、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タンク６内に入れられた水と接触する。

図中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、水タンク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。

ここで、印加電極２は、水タンク６が連結された時、水タンク６の上面開口を略密閉してしまうことで、傾いた時にも水タンク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、水を入れた水タンク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。

ホルダー１０の上面開口を閉じるように装着されたる対向電極３は、図３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の上端の針状霧化部が印加電極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。

今、水を入れた水タンク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に負電圧を印加した時、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の上端の針状霧化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。

また、この静電霧化装置１では印加電極２によって保持されているイオン化針５にも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よりも、イオン化針５から対向電極３までの距離Ｌ２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、水タンク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。

図５及び図６は上記静電霧化装置１を備えた空気調和機（空気清浄機）７を示している。モータ８３に寄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。

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（図４参照）と静電霧化装置１のホルダー１０における通風孔１２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。

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、このために静電霧化装置１が汚れることはなく、上述のように一部の風が静電濾過装置１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。

ここにおいて、上記静電霧化装置１は、単位時間あたりの静電霧化量（ミスト発生量）を変更することができるようになっている。図１は該静電霧化装置１のブロック回路図を示しており、図中ＶＣは電源部、ＨＶは印加電極２と対向電極３とからなる静電霧化部に高電圧を印加する高電圧回路、Ｃは高電圧回路ＨＶで発生させる高電圧を制御する制御信号を送る制御部であり、上記高電圧回路Ｈは制御部Ｃから送られてくる制御信号Ｖ_PLSに応じて静電霧化部に供給する高電圧のデューティ比を変更して霧化量を変更する。

高電圧回路Ｈの一例を図７に、その動作を図８に示す。図７中のＴは昇圧トランス、Ｈ１は倍電圧整流回路、Ｖ_Hは印加電極２に印加される高電圧（負電圧）、Ｑはスイッチング素子である。制御信号Ｖ_PLSのハイ・ローによって自励回路ブロックＨ２の発振とその停止を行わせることでスイッチング素子Ｑを介してデューティ制御を行う。なお、ここのでのデューティ制御は、静電霧化の停止状態を４分間連続させるというような長周期の場合も含むものとしている。

図９に示すように、自励回路ブロックＨ２を使わずに制御信号Ｖ_PLSで直接出力電圧の間欠出力の制御を行うようにしてもよい。

また、図１０及び図１１に示すように、抵抗Ｒ１，Ｒ２のうちの抵抗Ｒ２をバイパスするか否かを制御部Ｃから送られる制御信号Ｖ_PLSによって制御することで、高電圧回路ＨＶからの出力電圧Ｖ_Hの値を変更して霧化量を変更するようにしてもよい。

このほか、図１２に示すように、複数の静電霧化部を設けておき、霧化量を多くしたい時には両静電霧化部に高電圧を供給し、霧化量を少なくしたい時にはいずれか一方の静電霧化部にのみ高電圧を供給するようにしてもよく、特に複数の静電霧化部に単位時間当たりの霧化量が異なるものを用いておけば、静電霧化部が２つであっても、多段階の霧化量の調整を行うことができるものとなる。

そして、制御部Ｃから制御信号を送ることによる霧化量の変更は、使用者の霧化量変更用のスイッチ操作に基づいて行うことのほか、図１３に示すように空気中の汚れを検出するセンサＳを設けて、該センサＳの出力に応じて行うようにしてもよい。

図１４はこの場合の制御の一例を示しており、汚れ検出に関する２つのしきい値Ａ，Ｂに応じて霧化量（静電霧化発生量）を停止（ゼロ）から２段階で多くしている。

このほか、図１５に示すように、少しでも汚れが検出されたならば、霧化量を最大にする制御を行うようにしてもよい。煙草に起因する汚れである場合、このような制御を行うことで、汚れが部屋に広がることを抑えることができる。また、図１６あるいは図１７に示すように、最小霧化量での静電霧化を常時行って残臭の除去などを行えるようにしておき、汚れが検出されたならば霧化量を多くするようにしてもよい。

いずれにしても汚れレベルに対するしきい値は多いほどよく、霧化量の変更も無段階で変更できる方がより効果的である。

上記センサＳは汚れではなく、ダストを検出するものや、ガスを検出するもの、人を検知するものなどであってもよい。ダストあるいはガスを検出すれば、静電霧化量を多くすることで、快適な空間を演出することができる。また、人の動きによって床等に落ちていた花粉や黴の胞子等のアレルゲンが舞い上がっても、人を熱などによって検知して静電霧化量を多くすることで、アレルゲンに起因する問題を抑制することができる。

さらには、送風量を可変とした送風用のファンを備えたもの（空気調和機に静電霧化装置１を組み込んだものに相当）においては、上記ファンによる送風量に応じて霧化量を変更する制御を行うようにしてもよい。図１８〜図２０に送風量の変更に対する霧化量の変更に関する複数の例を示す。

本発明の実施の形態の一例のブロック回路図である。 同上の断面図である。 同上の格子状カバーを外した状態の平面図である。 同上の断面図である。 本発明に係る空気調和機の一例の縦断面図である。 同上の横断面図である。 同上の高電圧回路の一例の概略図である。 同上の動作説明図である。 同上の高電圧回路の他例の概略図である。 同上の高電圧回路の更に他例の概略図である。 同上の動作説明図である。 別の例のブロック回路図である。 更に別の例のブロック回路図である。 同上の動作の一例の説明図である。 同上の動作の他例の説明図である。 同上の動作の更に他例の説明図である。 同上の動作の別の例の説明図である。 同上の動作の他の一例の説明図である。 同上の動作の他例の説明図である。 同上の動作の更に他例の説明図である。

１ 静電霧化装置
２ 印加電極
３ 対向電極
４ 吸水体
６ 水タンク
Ｃ 制御回路
ＨＶ 高電圧回路

Claims (6)

1. 霧化させるための水を保持する水保持部と、上記水に電圧を印加する印加電極と、上記水に接触しているとともに一端に霧化部を備えている吸水体とを備えて、吸水体の霧化部において水を静電霧化させる静電霧化装置において、送風量を可変とした送風用のファンと、印加電極に高電圧を供給する高電圧回路の出力電圧を変更して単位時間あたりの霧化量を変更する制御部とを備え、該制御部は上記ファンによる送風量に応じて上記高電圧回路の出力の変更により単位時間当たりの霧化量を変更するものであることを特徴とする静電霧化装置。
2. 印加電極を有する静電霧化部を複数備えており、制御部は複数の静電霧化部のオンオフにより霧化量を変更するものであることを特徴とする請求項１記載の静電霧化装置。
3. 空気の汚れを検出する汚れセンサを備えて、制御部は汚れセンサで検出される汚れレベルに応じて霧化量を変更するものであることを特徴とする請求項１または２に記載の静電霧化装置。
4. 空気の汚れを検出する汚れセンサを備えて、該汚れセンサで検出される汚れレベルが所定値を越える時、制御部は霧化量を最大に変更するものであることを特徴とする請求項１または２に記載の静電霧化装置。
5. 空気の汚れを検出する汚れセンサを備えて、該汚れセンサで検出される汚れレベルが所定値を越える時、制御部はそれまでの霧化量を引き上げるものであることを特徴とする請求項１または２に記載の静電霧化装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の静電霧化装置を備えていることを特徴とする空気調和機。

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