JP4349468B2 - 静電霧化装置 - Google Patents

Description

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に関するものである。

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。

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。

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。
特開２００２−２０３６５７号公報

ところが、従来の霧化発生部を内蔵した空気清浄機においては、静電霧化により微細化されたミストを連続的に室内に放出しつづけるには、空気清浄機の使用者が定期的に水の補給を行わなければならず、煩わしいものであった。

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、霧化発生部の水溜め部への水補給のわずらわしい作業を容易にせしめることができると共に霧化発生部の洗浄や水補給部への水補給の際に安全性を確保できる静電霧化装置を提供することにある。

前記の課題を解決するために、請求項１に係る発明は、以下の構成を特徴としている。

水溜め部９より水を搬送してなり、針状部側にある開口部３１に被せられた保護カバー１６によって手指等が接触することが防止されてなる搬送部４Ａと、搬送部４Ａの水に高電圧を印加する印加電極２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、前記水溜め部９に水を補給する水補給部６を霧化発生部８に対して着脱可能とし、前記霧化発生部８と前記水補給部６と前記水溜め部９とを一体に収納する本体ケース３９を備え、前記水補給部６を収納する収納凹所７３から水補給部６を外部に取り出すための取り出し用開口部５０を設け、当該取り出し用開口部５０を開閉可能な蓋５１にて覆うと共に、蓋５１の開閉操作時に霧化発生部８への高電圧の印加を停止させるためのスイッチ手段５３を設け、前記水補給部６は、水タンク６ａと、水タンク６ａの開口に着脱可能なキャップ６ｂとで構成され、前記水溜め部９は、当該キャップ６ｂを嵌め込んで当該水補給部６を保持するためのタンク受け部９ｃを備えている。

このような構成とすることで、水補給部６を霧化発生部８から取り外して水補給部６に水を入れ、霧化発生部８に装着することで、水補給部６から水溜め部９に水の補給ができるようになるので、水補給のわずらわしい作業を容易に行なえるものである。さらに取り出し用開口部５０を開閉可能な蓋５１にて覆うことにより、霧化発生部８の洗浄や水補給部６への水補給の際に、高電圧部に触れることができないようになる。さらに、蓋５１の開閉操作時にはスイッチ手段５３により霧化発生部８への高電圧の印加を停止させるので、蓋５１を開いて、水補給部６への水の補給や霧化発生部８の洗浄などのメンテナンスを行なう際の使用者の安全性を確保できるものである。

本発明の静電霧化装置は、水補給部を霧化発生部から取り外して水補給部に水を入れ、霧化発生部に装着することで、水補給のわずらわしい作業を容易に行なえるものである。また、取り出し用開口部を開閉可能な蓋にて覆うことにより、高電圧部に触れることができないものであり、さらに蓋を開いて水の補給や霧化発生部の洗浄などのメンテナンスを行なう際の使用者の安全性を確保できるものである。

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。

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１に示す静電霧化装置１は、水に高電圧を印加して活性種を含んだナノメータサイズのミストを発生させる霧化発生部８と、霧化させることになる水を補給する水補給部６とが、水溜め部９を介して連通している。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やアミノ酸などの有用成分の入った水、アロマオイルや芳香剤や消臭剤などが入った水などがあげられる。なお図１中の３９は霧化発生部８と水補給部６と水溜め部９とを収納する本体ケース、７３は本体ケース３９を収納する収納凹所を示している。

先ず、霧化発生部８は、円筒状で且つ周面に通風孔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とで構成されている。棒状吸水体４は、水溜め部９内の水を霧化発生部８に搬送する搬送部４Ａとしての機能を有している。印加電極２は、棒状吸水体４中の水に高電圧を印加する機能に加えて、棒状吸水体４を機械的に保持・固定する搬送保持としての機能を有している。図１中の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、上記複数本の棒状吸水体４の外側を囲んでいるとともに、スカート２２の下端は水溜め部９の内側壁に設けたスカート受け部９ｂにて支持されるようになっている。

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はその外周面に形成された接点接触部３０の外面に接触するＧＮＤ接点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点接触部２０の外面に接触する高圧接点７２を介して高電圧発生源に接続される。ここで各接点接触部２０、３０は導電性プラスチックやステンレスなどの金属材科など導電性の材質で構成されている。

前記棒状吸水体４は、多孔質セラミックなどの多孔質の材質や繊維質の材質で構成され、放電現象が起こりやすいように、つまり電界強度の集中が起こりやすいように、先端が例えば、φ０．２５以下の鋭角形状に形成されている。本例では、複数本、例えば図２に示す６本の棒状吸水体４が印加電極２に取り付けられている。これら棒状吸水体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水溜め部９の底部９ａに接触しており、水溜め部９に入れられた水と接触している。

前記ホルダー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２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、複数本の棒状吸水体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、棒状吸水体４が毛細管現象で水を吸い上げている時、棒状吸水体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の円弧Ｒが実質的な電極として機能するものである。なお、前記開口部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や棒状吸水体４に手指などが容易に接触することが防止されている。

前記霧化発生部８及び水補給部６は、水溜め部９を介して連通している。水溜め部９は、図１に示すように、水受け可能な横長状の容器形状をしており、その片側に霧化発生部８の装着部が設けられ、他の片側に水補給部６の装着部が設けられている。水溜め部９の底部９ａは水補給部６側では高く、霧化発生部８に向かうにつれて徐々に下り傾斜して、霧化発生部８側で最も低くなっている。霧化発生部８の装着部は、平面から見てリング状をしたスカート受け部９ｂで構成されている。このスカート受け部９ｂは印加電極２のスカート２２と同心円状をしていると共に、上向きフック状の断面形状をしており、印加電極２のスカート２２の下端を上方からスカート受け部９ｂに引っ掛けて支持することで、棒状吸水体４の下端部を水溜め部９の底部に接触させた状態で保持できるようになっている。これにより霧化発生部８をスカート受け部９ｂに装着した状態で霧化発生部８に対して高電圧が印加可能となり、またホルダー１０を引き上げることで印加電極２、対向電極３を含む霧化発生部８全体を本体ケース３９から取り外し可能となっている。

一方、水補給部６の装着部は、平面から見てリング状をしたタンク受け部９ｃで構成されている。このタンク受け部９ｃは後述する水補給部６のキャップ６ｂと同心円状をしており、水補給部６の水タンク６ａを逆さにしてその下端外周をタンク受け部９ｃに載置する支持することで、水タンク６ａのキャップ６ｂがタンク受け部９ｃの内側に入り込み、水タンク６ａを逆さ状態で保持できるようになっている。

ここで、水補給部６は、水タンク６ａと、水タンク６ａの開口に着脱可能なキャップ６ｂとで構成されている。キャップ６ｂの外周面は滑り止め用の凹凸形状となっている。キャップ６ｂには水流出孔６ｃと、この水流出孔６ｃを開閉する開閉弁６ｄとが設けられている。開閉弁６ｄは、上下に移動可能な弁棒６ｅと、一端がキャップ６ｂ側に支持され他端が弁棒６ｅに支持されるバネ６ｆと、弁棒６ｅの先端に取り付けられてタンク開口６ｉを開閉可能に閉塞する弁体６ｇとからなる。一方、水溜め部９の底部９ａからは弁棒６ｅを押して水流出孔６ｃを開く弁解放用の突起６ｈが突設されている。この突起６ｈは水流出孔６ｃに挿入可能な形状とされている。水タンク６ａに水を入れ、逆さにしてキャップ６ｂをタンク受け部９ｃに嵌め込むと、水タンク６ａの重量によって弁棒６ｅが突起６ｈにより押し上げられ、これにより弁体６ｇが開いてタンク開口６ｉから水が流出し、さらにキャップ６ｂの水流出孔６ｃから外部に流出して水溜め部９内に補給されるようになっている。このように水補給部６は、本体ケース３９のタンク受け部９ｃに着脱可能に装着できる構造であると共に、本体ケース３９への装着状態では水補給部６と霧化発生部８とが開閉弁６ｄを介して連通可能となっている。なお、リング状のタンク受け部９ｃは水タンク６ａと本体ケース３９間を密閉状態に保持するため、水タンク６ａ内への空気の侵入が防がれ、これにより水溜め部９内の水位が常に一定に保たれることとなる。

今、水を入れた水補給部６を装着することで、水補給部６から水溜め部９に水が補給される。これにより、棒状吸水体４の下部に水を接触させて毛細管現象で水を吸い上げさせることができ、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、棒状吸水体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。

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、ここでは棒状吸水体４の上端の針状部から対向電極３までの距離Ｌ１（図２）よりも、イオン化針５から対向電極３までの距離Ｌ２（図２）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９内の水が無くなるとともに棒状吸水体４で保持している水も霧化されてなくなれば、マイナスイオンの発生のみが継続して行われる。

しかして、上記水補給部６をタンク受け部９ｃに対して着脱可能であり、これにより水補給部６は霧化発生部８に対して着脱可能な構成となる。従って、水補給部６を霧化発生部８から取り外して水補給部６に水を入れ、霧化発生部８に装着することで、水補給部６から水溜め部９に水の補給ができるようになるので、水補給のわずらわしい作業を容易にせしめるものである。また、霧化発生部８に補給される水には、カルシウムやナトリウムなど不純物が含まれていることが多く、静電霧化現象により、その不純物が全て飛んでいく訳ではなく、霧化発生部８には不純物が残ってしまい、安定した静電霧化現象を継続することができなくなってしまい、霧化発生部８を洗浄する必要が生じる。そこで、霧化発生部８を本体ケース３９のスカート受け部９ｂに対して着脱可能な構成とすることにより、霧化発生部８の洗浄作業が容易となり、結果、霧化発生部８のメンテナンス作業を容易にせしめるものである。

また、水補給部６及び霧化発生部８の装着部を水受け可能な容器形状に形成してあるので、水補給部６への水補給や霧化発生部８の洗浄の際に使用者が誤って水をこぼしてしまった場合でも、本体内部の充電部やモータ部に水がかかり破損してしまう恐れがなくなる。従って、内部回路やモータ部の破損が起こりにくいような構成とすることができ、本体の破損を防止することが可能となる。

なお前記実施形態では、霧化発生部８の一側方に寄せて接点接触部２０と接点接触部３０とを配置しているため、霧化発生部８の洗浄のために取り外すと高圧接点７２とＧＮＤ接点７１とが図１の実線で示すように突出した状態となり、この状態では高圧接点７２とＧＮＤ接点７１の接点の押し力により霧化発生部８が装着しづらくなるという問題や、高電圧部とＧＮＤ部の距離が近くなり、接点部での異常放電が起こってしまうという問題がある。そこで、霧化発生部８の対角の位置に、高圧接点７２に接触する印加電極２の接点接触部２０とＧＮＤ接点７１に接触する対向電極３の接点接触部３０とを配置するのが望ましい。つまり、霧化発生部８の一側方に印加電極２の接点接触部２０を配置し、反対側に対向電極３の接点接触部３０を配置することで、高圧接点７２とＧＮＤ接点７１とが霧化発生部８を挟んでその両側に位置するようになり、これにより高圧接点７２とＧＮＤ接点７１の押し力が打ち消しあい、霧化発生部８の装着がしやすくなるという利点があり、さらに、霧化発生部８の対角位置に配置することで高電圧とＧＮＤの絶縁のための距離を長くとることもでき、絶縁不足による異常放電を防止することができるという利点がある。

図３は、印加電極２の接点接触部２０の幅面積を高圧接点７２の幅面積よりも幅広とし、且つ対向電極３の接点接触部３０の幅面積をＧＮＤ接点７１の幅面積よりも幅広とした場合の一例を示している。図３はＧＮＤ接点７１と接点接触部３０との幅面積の関係を示しているが、高圧接点７２と接点接触部２０との幅面積の関係も同様である。図３において、Ａは例えば２２ｍｍ、Ｂは例えば２８ｍｍとされている。ところで、Ａ＞Ｂの場合、霧化発生部８を着脱操作する際に、接点（高圧接点７２、ＧＮＤ接点７１）のエッジが接点接触部２０、３０を削ってしまうことが考えられる。特に霧化発生部８の着脱操作の繰り返しにより、各接点接触部２０，３０が磨耗により削れやすくなる。そこで、図３において、Ａ＜Ｂとすることで、接点のエッジが各接点接触部２０、３０を削ってしまう可能性が低くなり、結果、接点による磨耗を減少させることができるものである。

図４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、送風機における風洞７０内で且つ吹き出し口７７の近傍位置に静電霧化装置１が配設されている。

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。

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、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。

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。本実施形態のフィルター部８１は、図５に示すように、極細の繊維が配合されたろ材で形成された集塵部４０と、この集塵部４０の下流側に活性炭などからなる脱臭剤４１、集塵部４０と脱臭部を分離するための中敷きシート４２、脱臭剤４１を充填によるバラツキ、移動、偏りを防止するためめハニカムコア４３、不織布で形成されるカバーリング材４４で構成されている。

上記集塵部４０には、微細粒子化された微細脱臭剤４５がバインダにより接着されており、捕集した臭いを脱臭・分解する働きがある。また、上記カバーリング材４４は、フィルター部８１の最下流部に配置され、ハニカムコア４３に熱溶着されている。このハニカムコア４３とカバーリング材４４は、脱臭剤４１の漏れ、バラツキ、移動、偏りを防止する働きを持っている。

また上記フィルター部８１の下流側には、図４に示す送風部９３が設けられており、そこにはモータ８３が設置されると共に、シロッコファン８２が配置してある。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４１（図５）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。

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点接触部２０と、ステンレス材などで板バネ形状に成形された高圧接点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ＧＮＤ接点７１を介して、導電材料で構成された接点接触部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の接点接触部２０に高電圧が印加され、対向電極３の接点接触部３０が電気的に接地されると、接点接触部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。

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、ＧＮＤ接点７１と接点接触部３０、高圧接点７２と接点接触部２０との接触をそれぞれ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のホルダー１０における通風孔を通じて、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霧化装置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。

また本例では、霧化発生部８と水補給部６と水溜め部９とは本体ケース３９に一体に収納されており、本体ケース３９の両端のフランジ４０ａを手で持って静電霧化装置１を空気清浄機７の収納凹所７３に容易にセットできるようになっている。さらに本例では吹き出し口７７の一部に、図６に示すように、水補給部６又は霧化発生部８を外部に取り出すための取り出し用開口部５０が設けられ、この取り出し用開口部５０が開閉可能な蓋５１にて覆われている。これにより、霧化発生部８の洗浄や水補給部６への水補給の際に、高電圧部に触れることができないようにしながら、霧化発生部８又は水補給部６の取り外しが可能となっている。さらに、蓋５１の開閉操作時には霧化発生部８への高電圧の印加を停止させるためのスイッチ手段５３が設けられている。ここでは、図７〜図９に示すように、蓋５１の一端から押圧片５８が突設されており、一方、空気清浄機７側には押圧片５８が挿入される挿入凹所５９が設けられ、挿入凹所５９内に押圧片５８にて押圧されるスイッチ部５３が設けられており、蓋５１の着脱操作により高電圧のＯＮ−ＯＦＦ制御を行えるようになっている。これにより蓋５１を開いて、水補給部６への水の補給や霧化発生部８の洗浄などのメンテナンスを行なう際の使用者の安全性を確保できるものである。

本発明の一実施形態の静電霧化装置を説明する断面図である。 同上の平面図である。 同上の霧化発生部側の接点接触部と高圧接点又はＧＮＤ接点との寸法関係の説明図である。 同上の静電霧化装置を用いた空気清浄機の断面図である。 同上のフィルター部の説明図である。 同上の高電圧発生源の取りだし用開口部を説明する平面図であある。 （ａ）は同上の蓋の正面図、（ｂ）は側面図である。 同上のスイッチ手段が設けられる挿入凹所の説明図である。 図８のＣ−Ｃ線断面図である。

符号の説明

１ 静電霧化装置
２ 印加電極
４Ａ 搬送部
６ 水補給部
８ 霧化発生部
９ 水溜め部
５０ 取り出し用開口部
５１ 蓋
５３ スイッチ手段

Claims (2)

1. 水溜め部より水を搬送してなり、針状部側にある開口部に被せられた保護カバーによって手指等が接触することが防止されてなる搬送部と、搬送部の水に高電圧を印加する印加電極とで、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、前記水溜め部に水を補給する水補給部を霧化発生部に対して着脱可能とし、前記霧化発生部と前記水補給部と前記水溜め部とを一体に収納する本体ケースを備え、前記水補給部を収納する収納凹所から水補給部を外部に取り出すための取り出し用開口部を設け、当該取り出し用開口部を開閉可能な蓋にて覆うと共に、蓋の開閉操作時に霧化発生部への高電圧の印加を停止させるためのスイッチ手段を設け、前記水補給部は、水タンクと、水タンクの開口に着脱可能なキャップとで構成され、前記水溜め部は、当該キャップを嵌め込んで当該水補給部を保持するためのタンク受け部を備えていることを特徴とする静電霧化装置。
2. 前記キャップの外周面は、滑り止め用の凹凸形状を有することを特徴とする請求項１記載の静電霧化装置。

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