JP4329725B2

JP4329725B2 - 静電霧化装置

Info

Publication number: JP4329725B2
Application number: JP2005145955A
Authority: JP
Inventors: 勉夏原; 慎也村瀬; 篤井坂
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2005-05-18
Filing date: 2005-05-18
Publication date: 2009-09-09
Anticipated expiration: 2025-05-18
Also published as: JP2006320834A

Description

本発明は、静電霧化現象によりナノサイズのマイナスイオンミストを発生させる静電霧化装置に関するものである。

静電霧化装置とは、放電電極と、放電電極に対向して位置する対向電極と、放電電極に水を供給する供給手段とを備え、放電電極と対向電極との間に高電圧を印加することで放電電極に保持される水を霧化させてナノサイズで強い電荷を持つマイナスイオンミスト（以下、これをナノイオンミストという）を発生させるものである（特許文献１参照）。ナノイオンミストの粒径は３〜数十ｎｍ程度であって、人体の角質細胞の大きさである７０ｎｍよりも小さな粒径であるため、このナノイオンミストの暴露により角質層表面の奥までも水分が十分に補給されて、高い保湿効果が得られるようになっている。また、脱臭効果や毛髪の保湿効果等の他の効果も得られるようになっているので、多様な商品に備えることで多様な効果が得られるものである。

しかし、上記特許文献１に示されたような従来の静電霧化装置は、水の供給手段として、水が充填される水タンクと、水タンク内の水を毛細管現象により放電電極にまで搬送する水搬送部を備えた構造であることから、使用者は水タンク内に継続的に水を補給する必要があり、面倒な水補給の手間が強いられるという問題があった。また、上記の静電霧化装置においては、水タンクに補給する水が水道水のようなＣａ，Ｍｇ等の不純物を含む水であった場合には、この不純物が空気中のＣＯ_２と反応して水搬送部の先端部にＣａＣＯ_３やＭｇＯ等を析出付着させ、ナノイオンミストの発生を妨げるという問題があった。
特許第３２６０１５０号公報

本発明は上記の従来の問題点に鑑みて発明したものであって、水の補給の手間がかからず、しかもＣａＣＯ_３やＭｇＯ等を析出付着させ、ナノイオンミストの発生を妨げるという現象もなく、更に、放電電極の必要な箇所にだけ結露水を生成させて必要以上の余剰結露水を生成しないようにでき、余浄結露水により短絡が生じたり、冷却手段の冷却能力の低下が生じたりしないようにできる静電霧化装置を提供することを課題とするものである。

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、先端に放電部４を有する放電電極１と、該放電電極１を冷却して空気中の水分を結露させて放電電極１に結露水を供給するための冷却手段２と、放電電極１に生成した上記結露水を静電霧化するために放電電極１に高電圧を印加するための高電圧印加部３とを備え、当該放電電極１の放電部４を除く周りに断熱部材５を設けて成ることを特徴とするものである。

このような構成とすることで、放電電極１には空気中の水分を基にして水が供給されるので水を補給する必要がなく、しかも生成される水には不純物が含まれないので付着物除去の手間も不要な静電霧化装置となる。加えて、放電電極１に直接水が生成される構造なので冷却を開始してから素早い時間でミストを発生させることが可能であり、例えばヘアドライヤ等の短時間だけ使用する商品に備えるにも適したものとなる。そして、放電電極１の放電部４を除く周りに断熱部材５を設けてあるので、放電電極１を冷却手段２で冷却して空気中の水分を放電電極１に結露させるに当たって放電電極１の放電部４部分に結露水が生成され、他の部分には結露水が生成せず、これにより余剰な結露水が生成せずに、結露水が多過ぎて放電が停止したり、余剰結露水が外に漏れ出て短絡したり、あるいは例えば冷却手段２としてペルチェユニット６を用いたものの場合、余剰結露水がペルチェユニット６に浸入してペルチェユニット６の冷却能力を低下させたりするといった現象が生じないようにできる。

また、断熱部材５が樹脂成形品であることが好ましい。

このような構成とすることで、放電部４を除いて放電電極１の周りに断熱部材５を設けるに当たって、あらかじめ形成した樹脂成形品を放電電極１に圧入して設けたり、あるいは、放電電極１に同時成形により設けることができ、簡単に放電電極１の周りに断熱部材５を設けることができ、また、合成樹脂成形品であるため結露水が浸透し難く、短絡等に対して効果的である。

また、樹脂成形品が発泡樹脂成形品であることが好ましい。

このような構成とすることで、高い断熱性能の断熱部材５とすることができる。

また、冷却手段２がペルチェユニット６であり、ペルチェユニット６の冷却側に放電電極１を固着し、ペルチェユニット６を放電電極１に対してエポキシ樹脂よりなる封止材７により封止し、断熱部材５を封止材７に密着させ、上記発泡樹脂の材料がポリアミドであることが好ましい。

このような構成とすることで、封止材７により水がペルチェユニット６側に浸入するのを防止して短絡やペルチェユニット６の冷却能力の低下を招くことがなく、しかも、ポリアミドはエポキシ樹脂との密着性が良いので断熱部材５と封止材７との密着面から水が浸入せず、よりいっそう水がペルチェユニット６側に浸入しないようにできる。

また、発泡樹脂に混合するガスが水との反応性が悪い不活性ガスであることが好ましい。

このような構成とすることで、発泡樹脂に混合するガスと水とが反応して断熱部材５の断熱性の低下を起こすというような現象が生じないようにできる。

また、断熱部材５が断熱塗料であることが好ましい。

このような構成とすることで、放電電極１に断熱塗料を塗布するだけで簡単に放電電極１の放電部４を除く部分の周りに断熱部材５を形成することができる。

また、断熱部材５の先端をテーパ形状とすることが好ましい。

このような構成とすることで、断熱部材５の先端に水が溜まり難い構造にできて、放電電極１の放電部４側に必要以上に結露水が供給されないようにできる。

本発明は、放電電極を冷却手段で冷却して放電電極に結露水を生成させるので水の補給の手間がかからず、水道水を毛細管現象で放電電極の先端に供給するもののようにＣａＣＯ_３やＭｇＯ等が析出付着してナノイオンミストの発生を妨げるという現象もなく、更に、放電電極の放電部を除く周りに設けた断熱部材の存在により必要以上の余剰結露水が生成しないようにでき、余浄結露水により短絡が生じたり、冷却手段の冷却能力の低下が生じたりしないようにできて安定して静電霧化ができる。

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。

図１、図２には発明の静電霧化装置の一実施例を示している。本例の静電霧化装置は、放電電極１と、該放電電極１を冷却して空気中の水分を結露させて放電電極１に結露水を供給するための冷却手段２と、放電電極１に生成した上記結露水を静電霧化するために放電電極１に高電圧を印加するための高電圧印加部３とを備えて構成してある。

冷却手段２は熱交換器により構成してあって実施例ではペルチェユニット６を用いてある。ペルチェユニット６は、熱伝導性の高いアルミナや窒化アルミニウムから成る絶縁板の片面側に回路を形成してある一対のぺルチェ回路板を、互いの回路側が向い合うように対向させ、多数列設してあるＢｉＴｅ系の熱電素子を両ぺルチェ回路板間で挟持するとともに隣接する熱電素子同士を両側の回路で電気的に接続させてペルチェモジュール８を構成し、ぺルチェ入力リード線を介して為される熱電素子への通電により一方のぺルチェ回路板側から他方のぺルチェ回路板側に向けて熱が移動するように設けたものであり、上記ペルチェモジュール８の一方の側が冷却側、他方の側が放熱側となっている。

ペルチェモジュール８の冷却側のぺルチェ回路板の外側にはセラミック、アルミナや窒化アルミニウム等から成り高熱伝導性及び電気的絶縁性の高い冷却用絶縁板９を接続させており、上記他方の側（以下、放熱側という）のぺルチェ回路板の外側にはアルミニウム等の金属から成る高熱伝導性の放熱板１０を接続させている。なお、上記ぺルチェ回路板としてはエポキシ樹脂やポリイミド樹脂から成る絶縁板に回路を形成したものであってもよいし、これら樹脂に熱伝導性の高いフィラーを含有させたものであってもよい。

放電電極１は銅や銅合金等の熱伝導性のよい材料により形成してあり、先端が放電部４となったもので後端をペルチェユニット６の冷却側、図１の実施形態では冷却用絶縁板９に接続してある。先端の放電部４は図１に示すように先端が尖った錘状となっている。

上記ペルチェモジュール８は冷却用絶縁板９及び冷却用絶縁板９と放電電極１の後端の接続部を含めて樹脂製のハウジング１１の下部の凹部１２を被せることで覆ってあり、このハウジング１１の下部は放熱板１０に固着してある。ハウジング１１の凹部１２の上底部には孔１３が設けてあり、この孔１３から放電電極１が突出してハウジング１１の内部の放電用空所内に位置している。

また、ハウジング１１には高電圧印加板１５が装着してあり、金属製の高電圧印加板１５を放電電極１に圧入して高電圧印加板１５と放電電極１とを機械的、電気的に接続してある。

ハウジング１１の凹部１２内には上記放電電極１を突出させた孔１３内を含めてエポキシ樹脂のような封止材７が充填してあってペルチェモジュール８側に水が浸入しないようにしてある。

ハウジング１１の上部には上記放電電極１の先端の放電部４から一定の距離をおいて対向電極１４が設けてあり、この対向電極１４はＳＵＳなどの腐蝕に強い材料により形成してある。

上記高電圧印加板１５と対向電極１４とは高電圧印加部３にそれぞれ高圧リード線を介して接続してあり、高電圧印加部３から放電電極１と対向電極１４との間に高電圧が印加されるようになっている。

ハウジング１１の凹部１２の上底部の孔１３からハウジング１１の放電用空所内に突出した放電電極１は先端の放電部４を除く部分の周りに断熱部材５を設けて、放電電極１の放電部４以外の部分に結露が発生しないようにしてある。

上記の構成の静電霧化装置は、熱電素子に対して通電を行うと、各熱電素子内において同一方向への熱の移動が生じ、ペルチェユニット６の片面側が冷却される。このペルチェユニット６の片面の冷却側に設けた冷却用絶縁板９を介して放電電極１が冷却され、放電電極１の周囲の空気が冷却されることで、空気中の水分が結露等により液化されて放電電極１表面に水が生成される。そして、放電電極１の放電部４に水が生成され且つ保持された状態で、高電圧印加部３により放電電極１の放電部４側がマイナス電極となって電荷が集中するように該放電電極１と対向電極１４との間に５ｋＶ程度の高電圧を印加すると、放電部４に保持される水が帯電し、帯電した水にクーロン力が働き、水の液面が局所的に円錐形状（テイラーコーン）に盛り上がり、円錐形状となった水の先端に電荷が集中して電荷の密度が高密度となり、高密度の電荷の反発力ではじけるようにして水が分裂・飛散（レーリー分裂）を繰り返して静電霧化を行い、ナノイオンミストを大量に発生させる。ナノイオンミストは放電電極１と対向して位置する対向電極１４に向けて移動し、ハウジング１１の開口内に固定される対向電極１４の中央穴を通過して静電霧化装置の外部へと放出される。

このように放電電極１を冷却手段２であるペルチェユニット６により冷却して放電電極１の先端の放電部４に空気中の水分を結露させて水を生成させ、この生成した水を放電霧化するすることで、従来のように水を補給する手間が必要でなく、また、空気中の水分を結露させて水を放電電極１の先端部の放電部４に生成させるので水道水のように不純物を含まないので付着物除去の手間が不要となり、更に、放電電極１に直接水が生成される構造なので冷却を開始してから素早い時間でミストを発生させることが可能であり、例えばヘアドライヤ等の短時間だけ使用する商品に備えるにも適したものとなる。

しかも、上記のように、放電電極１を冷却して結露水を生成させるものであるにもかかわらず、放電電極１の放電部４を除く周りに断熱部材５を設けたので、放電電極１を冷却手段２で冷却して空気中の水分を放電電極１に結露させるに当たって放電電極１の放電部４部分に結露水が生成され、他の部分には結露水が生成しない、または抑制されることなる。したがって、本発明によれば、放電電極１に余剰な結露水が生成せずに、結露水が多過ぎて放電が停止したり、余剰結露水が外に漏れ出て短絡したり、あるいは冷却手段２がペルチェユニット６を用いたものの場合、余剰結露水がペルチェユニット６に浸入してペルチェユニット６の冷却能力を低下させたりするといった現象が生じないようにできることになる。

ここで、放電電極１の放電部４を除く周りに設ける断熱部材５は、例えば、樹脂成形品である。樹脂成形品の場合、放電部４を除いて放電電極１の周りに断熱部材５を設けるに当たって、あらかじめ形成した樹脂成形品を放電電極１に圧入して設けたり、あるいは、放電電極１に同時成形により設けることができ、簡単に放電電極１の周りに断熱部材５を設けることができ、また、合成樹脂成形品であるため結露水が浸透し難く、短絡等に対して効果的である。

樹脂成形品としては発泡樹脂成形品であることが好ましく、例えば、発泡樹脂成形品の材料としてはポリアミドが用いられる。ポリアミドは封止材７の材料であるエポキシとの密着性が良く、断熱部材５と封止材７との密着面から水が浸入せず、よりいっそう水がペルチェユニット６側に浸入しないようにできることになる。また、ポリアミドは難燃性であるため、この点でも有利である。

断熱部材５を発泡樹脂成形品で形成する場合、図３に示すように外周部に凹凸のないスキン層２０を形成することで、スキン層２０により発泡による凹凸が外面に露出せず、結露水が溜まらないようにできる。

また、発泡樹脂成形品を成形する際に発泡樹脂に混合するガスとしては窒素ガスやアルゴンガスのように水との反応性の悪い不活性ガスを用いるものであり、発泡樹脂に混合するガスが水とが反応して断熱部材５の断熱性の低下を起こすというような現象が生じないようにできる。

発泡成形は低圧で発泡成形を行う、型内が大気圧で成形することにより高発泡倍率を得ることができる。

また、断熱部材５を断熱塗料で形成してもよい。この場合、吹き付けや刷毛塗り等により簡単に放電電極１の放電部４を除く部分の周りに断熱部材５を形成することができることになる。

上記のような断熱部材５の先端部は図１に示すように先端が先細りとなるようなテーパ形状となっており、より水が溜まり難い構造となっている。

なお、上記実施形態では対向電極１４を設けて放電電極１と対向電極１４との間に高電圧を印加することで放電電極１の放電部４に生成した水を静電霧化する例につき説明したが、対向電極１４を設けないものにおいても放電電極１に高電圧を印加して上記のようにして放電部４に生成した水を静電霧化するようにするものであってもよい。

本発明の静電霧化装置の断面図である。（ａ）は同上の平面図であり、（ｂ）は同上の正面図である。同上の断熱部材の一例の断面図である。

符号の説明

１放電電極
２冷却手段
３高電圧印加部
４放電部
５断熱部材
６ペルチェユニット
７封止材

Claims

先端に放電部を有する放電電極と、該放電電極を冷却して空気中の水分を結露させて放電電極に結露水を供給するための冷却手段と、放電電極に生成した上記結露水を静電霧化するために放電電極に高電圧を印加するための高電圧印加部とを備え、当該放電電極の放電部を除く周りに断熱部材を設けて成ることを特徴とする静電霧化装置。
断熱部材が樹脂成形品であることを特徴とする請求項１記載の静電霧化装置。
樹脂成形品が発泡樹脂成形品であることを特徴とする請求項２記載の静電霧化装置。
冷却手段がペルチェユニットであり、ペルチェユニットの冷却側に放電電極を接続し、ペルチェユニットを放電電極に対してエポキシ樹脂よりなる封止材により封止し、断熱部材を封止材に密着させ、上記発泡樹脂の材料がポリアミドであることを特徴とする請求項３記載の静電霧化装置。
発泡樹脂に混合するガスが水との反応性が悪い不活性ガスであることを特徴とする請求項３又は請求項４記載の静電霧化装置。
断熱部材が断熱塗料であることを特徴とする請求項１記載の静電霧化装置。
断熱部材の先端をテーパ形状としたことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の静電霧化装置。