JP4300919B2

JP4300919B2 - マイナスイオン発生機能付き静電霧化装置及びこれを備えた空気調和機

Info

Publication number: JP4300919B2
Application number: JP2003272581A
Authority: JP
Inventors: 健二小幡; 貞彦若葉; 茂和小豆沢; 洋須田
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2003-07-09
Filing date: 2003-07-09
Publication date: 2009-07-22
Anticipated expiration: 2023-07-09
Also published as: JP2005028325A

Description

本発明は、マイナスイオンの発生機能を備えた静電霧化装置及びこれを備えた空気調和機に関する。

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）に示されているような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圧発生回路とからなり、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。

また、マイナスイオンを発生させるマイナスイオン発生装置も良く知られている。これは対向電極と対向する針状電極であるイオン化針に高圧の負電圧を印加させてコロナ放電を行わせることでマイナスイオンを発生させるものである。
特許第３２６０１５０号公報

ここにおいて、上記静電霧化装置における対向電極に、印加電極に接続された吸水体の針状霧化部に加えてイオン化針も対向させ、対向電極を接地し、印加電極及びイオン化針に負の高電圧を単一の高電圧回路によって加えるならば、マイナスイオンの発生機能を備えた静電霧化装置を少ない部品数で得ることができる。

しかし、マイナスイオンを発生させるの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、静電霧化を行う時にはマイナスイオンを発生させる時よりも高い電圧を供給しなくてはならない。そして、イオン化針と対向電極との間に必要以上の高電圧を印加すると、オゾンの発生を招いてしまう。

ここにおいて、静電霧化の発生と、マイナスイオンの発生とをスイッチで選択できるようにして、この選択操作に応じて上記電圧を変更すればよいのであるが、静電霧化のために用いている吸水体は、上述のように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ものであり、従って水タンクに水を補給した直後に静電霧化のためのスイッチを入れて、静電霧化用の高電圧を供給しても、この時点では吸水体に水が十分に吸い上げられていないことから、静電霧化機能が働かず、イオン化針と対向電極との間に必要以上の高電圧が供給されてオゾンを発生させてしまうことになる。

また、水タンク内の水がなくなるとともに吸水体が保持している水が無くなった時にも同様の事態を招く。

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、静電霧化とマイナスイオンの発生とについての部品の共用化を図りつつ、静電霧化とマイナスイオンの発生のいずれの動作も適切に行わせることができるマイナスイオン発生機能付き静電霧化装置及びこれを備えた空気調和機を提供することを課題とするものである。

本発明にかかるマイナスイオン発生機能付き静電霧化装置は、水保持部に負電圧を印加する印加電極と、接地されている対向電極と、上記水に接触しているとともに上記対向電極に先端の針状霧化部を対向させて水保持部から吸い上げた水を静電霧化させる吸水体と、上記印加電極に接続されて上記対向電極との間のコロナ放電でマイナスイオンを発生させるイオン化針と、印加電極及びイオン化針と対向電極との間に高電圧を供給する高電圧回路とを備え、上記印加電極とイオン化針とに同じ電圧を印加するとともにその電圧をマイナスイオン発生用の電圧と、静電霧化用で且つマイナスイオン発生用の電圧よりも高い電圧とに変更可能な上記高電圧回路は、静電霧化機能のオン操作に対して所定時間だけ上記電圧を低く保ち、その後、静電霧化に必要な値とするものであることに特徴を有して、水の関係で静電霧化を行えない状況下ではマイナスイオン発生に適した電圧を供給するようにしたものである。

また本発明は、水保持部に負電圧を印加する印加電極と、接地されている対向電極と、上記水に接触しているとともに上記対向電極に先端の針状霧化部を対向させて水保持部から吸い上げた水を静電霧化させる吸水体と、上記印加電極に接続されて上記対向電極との間のコロナ放電でマイナスイオンを発生させるイオン化針と、印加電極及びイオン化針と対向電極との間に高電圧を供給する高電圧回路と、静電霧化に供する水の有無を検知する検知手段とを備え、上記印加電極とイオン化針とに同じ電圧を印加するとともにその電圧をマイナスイオン発生用の電圧と、静電霧化用で且つマイナスイオン発生用の電圧よりも高い電圧とに変更可能な上記高電圧回路は、上記検知手段の出力に応じて印加電極及びイオン化針に供給する電圧を変更するものであることに他の特徴を有している。このものにおいても、水の関係で静電霧化を行えない状況下ではマイナスイオン発生に適した電圧を供給するようにしたものである。

そして本発明に係る空気調和機は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の静電霧化装置を加湿用のミスト発生手段として備えていることに特徴を有している。

本発明におけるマイナスイオン発生機能付き静電霧化装置においては、静電霧化とマイナスイオン発生とに高電圧回路と対向電極とを共用することができるために、マイナスイオンの発生機能を備えたものを少ない部品数で得ることができるものであり、しかも水が吸水体に達していない状況下ではマイナスイオン発生に適した電圧が供給されるために、オゾンの発生を招いてしまうようなことがないものである。

また、本発明に係る空気調和機においては、マイナスイオン発生機能と静電霧化によるミストの発生機能を備えたものとなる上に、これら両機能が適切に働くものとなる。

以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基いて説明すると、図２〜図４に静電霧化装置３１の一例を、図５〜図７に上記静電霧化装置３１を加湿用のミスト発生手段として備えた空気調和機（加湿機）１を示している。

上記静電霧化装置３１は、多孔質体から成る複数本の棒状部材であり毛細管現象によって基端側から先端側へと水を搬送する吸水体４０と、この吸水体４０を保持し且つ該吸水体４０が搬送する水に対して電圧を印加する印加電極４１と、複数本の吸水体４０の先端部と対向して位置する対向電極４２と、印加電極４１と対向電極４２との間に高電圧を印加する高電圧回路（図示せず）と、印加電極４１や対向電極４２や吸水体４０を内部に保持した筒状部材であり吸水体４０の先端側前方にミスト吐出口１８を開口させてある筐体部４３とを備えている。

上記静電霧化装置３１において、吸水体４０に水を保持させた状態で高電圧回路により印加電極４１に高電圧を印加すると、吸水体４０に保持された水には該吸水体４０の先端の針状霧化部と対向電極４２との間に発生する高電圧の電界により、静電霧化現象が生じる。即ち、吸水体４０に保持される水は高帯電のミストとして対向電極４２側に向けて放出され、ミスト吐出口１８から外部に吐出されることとなる。なお、図２中の４９はイオン化針で吸水体４０と同じく印加電極４１によって保持されており、印加電極４１を通じて高電圧が印加された時、対向電極４２との間でのコロナ放電によりマイナスイオンを発生させる。

上記筐体部４３の内部空間は、印加電極４１を挟んで吸水体４０の基端側の部分（即ち、吸水体４０の上流側周辺部分）である結露空間４５と、吸水体４０の先端側の部分（即ち、吸水体４０の下流側周辺部分）である霧化空間４６とに大別される。上記筐体部４３には、結露空間４５と連通した蒸気導入パイプ４７を外方に延設しており、この蒸気導入パイプ４７の先端を蒸気発生部４４に接続することで、該蒸気発生部４４から発生した蒸気を蒸気導入パイプ４７を介して結露空間４５内に供給するようになっている。結露空間４５は、該結露空間４５内に供給された蒸気が環流される間に冷却され凝縮して水に戻るような環流空間５０となっており、ここで得られた水が吸水体４０の基端側に供給されるものである。

また、本例においては、筐体部４３の結露空間４５内に、保水性があり毛細管現象を生じ得る吸水体３９を吸水体４０の基端側部分（即ち上流側部分）と接触するように設けており、結露空間４５内で蒸気の凝縮により得られた水を吸水体３９の毛細管現象により効率的に吸水体４０に供給するようになっている。

また、上記筐体部４３には、霧化空間４６を外部に開放する通風接続口４８を吸水体４０の側方にて開口するように設けている。更に、筐体部４３の外部には、通風接続口４８を介して筐体部４３内に空気を送り込む送風部２９を設けており、筐体部４３には、送風部２９から通風接続口４８を介して送り込まれる空気を吸水体４０と対向電極４２との隙間に導く送風経路３８を形成しているので、図２中の矢印で示すように、該通風接続口４８から導入した空気は吸水体４０の先端部前方へと送り込まれ、ミスト吐出口１８から吐出されるようになっている。この空気の流れに乗せて、静電霧化で生じた高帯電のミストをミスト吐出口１８から外部に広範囲に拡散させることができる。

なお、送風経路３８中には、通路接続口４８と吸水体４０との間に遮蔽板３７を設けて、送風部２９から送り込まれた空気が吸水体４０に直接当ることなく迂回して吸水体４０の先端部前方へと送り込まれるようにしているので、吸水体４０からの自然蒸発による水の流出は防止されるものである。

次に、上記静電霧化装置３１を加湿用のミスト発生手段として備えた空気調和機１の構造について詳述する。空気調和機１のハウジング２０には、正面に水位パネル２４と操作部２３とを設けており、両側面には可倒式の取っ手２５を接続させており、また、背面には空気浄化用フィルタを内蔵したフィルタケースを設けている。空気調和機１の内部には、シャーシ４をハウジング２０と接続させて設けている。

シャーシ４には、釜６を下側に保持した釜固定リング７をパッキン５を介在させてねじ固定しており、釜６の外周面にはヒータ１９を配置している。上記釜６及びヒータ１９が蒸気発生部４４となっており、この蒸気発生部４４において釜６内に貯まった水をヒータ１９への通電により加熱蒸発させて、粒径が数μｍ以上の蒸気を発生させるようになっている。

蒸気発生部４４の斜め上方には、給水タンク８を着脱自在に装着しており、給水タンク８の下方には、給水タンク８を所定箇所に装着した状態で該給水タンク８と接続されるように、貯水部（図示せず）をシャーシ４に支持させて設けている。貯水部と釜６とは連通パイプ１０により連通接続されており、給水タンク８に充填された水は、一旦貯水部９に貯められた後に連通パイプ１０を通って釜６内に供給される。

蒸気発生部４４の上方には、下方の開口した蒸気誘導筒１４がシャーシ４に立設した状態で保持されている。蒸気誘導筒１４の上部側面には接続口１４ａを開口させており、この接続口１４ａには、両端が開口した筒状の吐出パイプ１６の一端１６ａ側を連通接続させている。吐出パイプ１６の他端１６ｂ側はハウジング２０の正面から外部に突出させており、この外部に突出した他端１６ｂ側の開口が、空気調和機１の正面方向に開口する第二ミスト吐出口１５となっている。

しかして、蒸気発生部４４にて発生させた蒸気は、上記の蒸気誘導筒１４と吐出パイプ１６とから成る蒸気供給経路２２を介して、空気調和機１の正面に設けた第二ミスト吐出口１５から加湿用のミストとして正面方向に吐出される。

上記吐出パイプ１６は略水平に設置されたものであり、吐出パイプ１６の流路途中には、シャーシ４に支持される送風パイプ１７を下方から上方へと貫通させている。送風パイプ１７の吐出パイプ１６内に位置する貫入部分１７ａの側面には、第二ミスト吐出口１５側に向けてスリット状に開口する送風口１１を設けており、また、送風パイプ１７の上端部１７ｂには、送風口１２を上方に開口させ設けている。加えて、送風パイプ１７の上記貫入部分１７ａより下側の部分には、該送風パイプ１７とフィルタケースとを連通させる風路１３を接続しており、送風パイプ１７の下端開口には、上方に向けて送風を行うモータファン２を接続させているので、モータファン２を稼動させることで、フィルタケースから吸入された空気が空気浄化用フィルタにより浄化されたうえで、風路１３及び送風パイプ１７を通り、送風口１１と送風口１２の両側から吐出されるようになっている。

ここで、前記した静電霧化装置３１は、筐体部４３の通風接続口４８内に送風パイプ１７の上端部１７ｂが挿入されるように、吐出パイプ１６の上方に設置されているので、モータファン２により送られる空気の一部が、送風パイプ１７の上端部１７ｂの送風口１２側を通って筐体部４３内に導入され、送風経路３８を通って吸水体４０の先端部前方に送り込まれて、ミスト吐出口１８から吐出される。このように、本例の空気調和機１においては、上記のモータファン２が、静電霧化装置３１の筒体部４３内に空気を送り込む送風部２９となっている。静電霧化装置３１は、筐体部４３のミスト吐出口１８を開口させてある先端部をハウジング２０から外部に僅かに突出させて設置しているので、ミスト吐出口１８から吐出される空気は、空気調和機１の外部へと吐出されるようになっている。また、送風口１１側から吐出された空気は、吐出パイプ１６を通過し第二ミスト吐出口１５から外部に吐出されるものである。

また、静電霧化装置３１は、吐出パイプ１６の上方に設置された状態で、筐体部４３の蒸気導入パイプ４７の下端開口部が吐出パイプ１６内に挿入されるようになっていることから、蒸気発生部４４で発生させた蒸気の一部が、蒸気導入パイプ４７を介して結露空間４５内にまで供給される。

上記構成の空気調和機１において、給水タンク８内に水を充填した状態で、蒸気発生部４４と静電霧化装置３１とを稼動させた場合（送風部２９は非稼動状態）には、給水タンク８から蒸気発生部４４に供給された水が加熱蒸発されて粒径が数μｍ以上の蒸気を発生させ、この蒸気を蒸気供給経路２２（即ち蒸気誘導筒１４及び吐出パイプ１６）を通じて、空気調和機１の正面に設けた第二ミスト吐出口１５から加湿用のミストとして正面方向に吐出させる。同時に、静電霧化装置３１においては、蒸気発生部４４にて生じた蒸気の一部を蒸気供給経路２２の経路途中から蒸気導入パイプ４７を介して導入し、この蒸気を筐体部４３内の結露空間４５内にて凝集して得た水を基に、上述した静電霧化現象により高帯電であり粒径が１〜数十ｎｍのミストを発生させて空気調和機１の正面に設けたミスト吐出口１８から正面方向に吐出させる。

本例の空気調和機１の静電霧化装置３１から発生するミストは、粒径が１〜数十ｎｍであるから、室内の循環気流に乗って遠方にまで行き届くとともに、人体の角質層表面の隙間の奥にまで充分に水が供給されるものである。また、高帯電であることから皮膚への付着性能にも優れている。加えて、本例の空気調和機１においては、蒸気発生部４４から発生する蒸気の一部も加湿用のミストとして直接外部に吐出されるので、部屋全体を短時間で所望の湿度にまで上昇させ且つ維持することが容易である。つまり、本例の空気調和機１は、蒸気発生部４４から発生する蒸気の一部を粒径が数μｍ以上である比較的大径のミストとして直接暴露させ、これにより人体の肌や喉に対して短時間で飽和近くまで水を供給したうえで、蒸気発生部４４から発生する蒸気の一部を結露させて得た水を基に静電霧化装置３１で発生させた粒径が１〜数十ｎｍの比較的小径である高帯電のミストを暴露させ、これにより人体の肌や喉の水分量を更に上昇させていくことができるものである。

次に、上記空気調和機１において、蒸気発生部４４及び静電霧化装置３１の稼動と共に、送風部２９（即ちモータファン２）を稼動させた場合について述べる。この場合、既述したように、フィルタケースから吸入されて浄化された空気が送風パイプ１７の送風口１１と送風口１２の両側から吐出され、送風口１１から吐出された空気が吐出パイプ１６を通過して第二ミスト吐出口１５から外部に吐出され、また、送風口１２から吐出された空気が静電霧化装置３１の筐体部４３内に送り込まれてミスト吐出口１８から外部に吐出される。そして、この送風部２９の稼動により第二ミスト吐出口１５から外部に吐出される空気の流れが、同じく第二ミスト吐出口１５から吐出されるミストを外方に向けて強力に誘引し、また、送風部２９によりミスト吐出口１８から外部に吐出される空気の流れが、同じくミスト吐出口１８から吐出されるミストを外方に向けて強力に誘引するものである。

ところで、前述のように吸水体４０が水を吸い上げて先端の針状霧化部にまで水を行き渡らせるまでには時間がかかる上に、上述のように、この静電霧化装置３１を備えた空気調和機１では、蒸気発生部４４での加熱蒸発により発生させた蒸気を静電霧化装置３１への水供給用として用いていることから、静電霧化機能を働かせるスイッチを投入しても、実際に静電霧化がなされるまではかなりの時間（たとえば１５分程度）かかるものであり、従って静電霧化のためのスイッチの投入直後から静電霧化に必要な高電圧を印加電極４１に加えた場合、静電霧化がなされないだけでなく、前記イオン化針４９と対向電極４２との間にマイナスイオン発生には高すぎる電圧が印加されてオゾンが発生してしまうことになる。

このために、ここでは図１に示すように、静電霧化のためのスイッチをオンにしても吸水体４０に霧化用の水が行き渡るのに必要な時間が経過するまでは印加電極４１への供給電圧をマイナスイオン発生に適した電圧Ｖ１に抑制し、上記時間が経過すれば、静電霧化に適した高電圧Ｖ２を印加電極４１に供給するようにしているとともに、給水タンク８もしくは蒸気発生部４４に設けた水検知手段（もしくは静電霧化装置１内に設けた水分センサー）が水を検知しなくなれば、印加電極４１に供給する電圧を再度マイナスイオン発生用の電圧Ｖ１に下げるようにしている。

つまり、静電霧化によるミスト発生が可能な状態では静電霧化用の電圧Ｖ２を印加電極４１に供給し、静電霧化によるミスト発生ができない状態の時には、マイナスイオン発生用の電圧Ｖ１を印加電極４１に供給することで、イオン化針４９と対向電極４２との間のコロナ放電によるマイナスイオン発生を行わせるようにしているものである。従って、静電霧化の発生とマイナスイオン発生とをいずれも適切に行わせることができる。

なお、蒸気発生部４４で発生させた蒸気を静電霧化用の水として利用するのではなく、静電霧化用の水を収容した水タンクから水を吸水体４０で吸い上げて霧化を行うものにおいても本発明を適用することができるのはもちろんである。

本発明の実施の形態の一例の動作の概略を示すフローチャートである。同上の静電霧化装置の一例を示す説明図である。同上の斜視図である。 (a)は平面図、(b)は正面図、(c)は側面図である。同上の静電霧化装置を備えた加湿装置を示しており、(a)は斜視図、(b)は平面図である。図５(b)のＡ−Ａ線断面図である。図５(b)のＢ−Ｂ線断面図である。

符号の説明

１空気調和機
３１静電霧化装置
４０吸水体
４１印加電極
４２対向電極
４４蒸気発生部
４５結露空間

Claims

水保持部に負電圧を印加する印加電極と、接地されている対向電極と、上記水に接触しているとともに上記対向電極に先端の針状霧化部を対向させて水保持部から吸い上げた水を静電霧化させる吸水体と、上記印加電極に接続されて上記対向電極との間のコロナ放電でマイナスイオンを発生させるイオン化針と、印加電極及びイオン化針と対向電極との間に高電圧を供給する高電圧回路とを備え、上記印加電極とイオン化針とに同じ電圧を印加するとともにその電圧をマイナスイオン発生用の電圧と、静電霧化用で且つマイナスイオン発生用の電圧よりも高い電圧とに変更可能な上記高電圧回路は、静電霧化機能のオン操作に対して所定時間だけ上記電圧を低く保ち、その後、静電霧化に必要な値とするものであることを特徴とするマイナスイオン発生機能付き静電霧化装置。
水保持部に負電圧を印加する印加電極と、接地されている対向電極と、上記水に接触しているとともに上記対向電極に先端の針状霧化部を対向させて水保持部から吸い上げた水を静電霧化させる吸水体と、上記印加電極に接続されて上記対向電極との間のコロナ放電でマイナスイオンを発生させるイオン化針と、印加電極及びイオン化針と対向電極との間に高電圧を供給する高電圧回路と、静電霧化に供する水の有無を検知する検知手段とを備え、上記印加電極とイオン化針とに同じ電圧を印加するとともにその電圧をマイナスイオン発生用の電圧と、静電霧化用で且つマイナスイオン発生用の電圧よりも高い電圧とに変更可能な上記高電圧回路は、上記検知手段の出力に応じて印加電極及びイオン化針に供給する電圧を変更するものであることを特徴とするマイナスイオン発生機能付き静電霧化装置。
請求項１または２に記載の静電霧化装置を加湿用のミスト発生手段として備えたことを特徴とする空気調和機。