JP4371173B2 - Electrostatic atomizer - Google Patents
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Description
本発明は、静電霧化現象によりナノメータサイズの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。 The present invention relates to an electrostatic atomizer that generates nanometer-sized ion mist by an electrostatic atomization phenomenon.
静電霧化装置とは、先端が放電部となった放電電極(水搬送部)と、放電電極に水を供給する供給手段とを備え、放電電極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メータサイズで強い電荷を持つイオンミスト(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、特許文献2、特許文献3参照)。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、広範囲に飛散し、滞留時間が長く、壁面などの内部にも浸透し、高い脱臭効果や殺菌効果を発揮することができ、また、皮膚に対しては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、また、毛髪の保湿効果等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。
The electrostatic atomizer includes a discharge electrode tip becomes the discharge unit (water conveying unit), and a supply means for supplying water to the discharge electrode, the discharge electrode by applying a high voltage to the discharge electrode The water to be retained is atomized to generate nanometer-sized ion mist having a strong charge (hereinafter referred to as nano-ion mist) (see
上記特許文献1に示された従来の静電霧化装置は、空気中の水分を冷却して結露水を放電電極に供給するようにしたもので、ペルチェモジュールの冷却部に放電電極の後端部を当接することで、放電電極を冷却し、このように放電電極を冷却することで空気中の水分を結露させることで放電電極に結露水を生成するようになっている。
The conventional electrostatic atomizer shown in the above-mentioned
また、特許文献2に示された従来の静電霧化装置は、ペルチェモジュールの冷却部に冷却板を接続すると共に冷却板に放電電極の後端部を接続し、冷却板を冷却することで空気中の水分を結露させ、冷却板に付着した結露水を冷却板に接続した放電電極に供給するようになっている。
Moreover, the conventional electrostatic atomizer shown by
また、特許文献3に示された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先端の放電部に搬送する水搬送部を備えたものである。
Moreover, the conventional electrostatic atomizer shown in
上記特許文献1、2にあっては、いずれも、放電電極と水供給手段を構成するペルチェモジュールの冷却部が直接又は冷却板を介して接触しているため、放電電極側から水供給手段を構成するペルチェモジュール側への漏電防止のために放電電極とペルチェモジュールとの絶縁封止が必要となり、装置の小型化に制約があるという問題があり、また、放電電極を、ペルチェモジュールの冷却部に直接又は冷却板を介して接続してあるので、放電電極とペルチェモジュールとの位置固定自由度が低く、機器組み込み設計の自由度が低く、機器の小型化に制約があるという問題がある。
In the
また、特許文献3に示された従来例にあっては、水タンクに水を継続的に補給する必要があるが、この水の補給に当っては、必ず静電霧化装置の運転を停止した状態(つまり、放電電極への高電圧の印加を停止した状態)で行わなければならず、このように静電霧化運転中に水タンクへの水の補給ができないので、きわめて不便である。また、この従来例にあっても、放電電極と水タンクとの位置固定自由度が低く、機器組み込み設計の自由度が低く、機器の小型化に制約があるという問題がある。
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、放電部側と水供給部側とを完全に電気的に縁をきることができ、また、機器組み込み設計の自由度が可能で機器の小型化が可能とな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。 The present invention has been invented in view of the above-mentioned conventional problems, and can completely separate the discharge part side and the water supply part side, and has a high degree of freedom in designing a device to be incorporated. It is an object of the present invention to provide an electrostatic atomizer that can be downsized.
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、先端が尖った棒状の水搬送部4と、ペルチェモジュール13の冷却側に接続され、表面に生成された結露水を該水搬送部4へ供給する冷却板14と、該水搬送部4の水に高電圧を印加する高電圧印加手段3とを備えた静電霧化装置において、前記冷却板14の下端部は、重力により該冷却板14の表面に沿って流下した結露水を集水して下方に滴下させる集水滴下部14aからなる一方、前記水搬送部4は、該冷却板14から滴下された結露水を受け取る水受け取り部5が設けられ、該集水滴下部14aと該水受け取り部5とは、空間6を介して非接触として成り、前記水受け取り部5は、当該水搬送部4自体又は水搬送部4と接続された多孔質体であることを特徴とするものである。
In order to solve the above-mentioned problems, the electrostatic atomizer according to the present invention is connected to the cooling water side of the Peltier
このような構成とすることで、ペルチェモジュール13の冷却側に接続した結露水を生成する冷却板14と、水搬送部4自体又は水搬送部4と接続された多孔質体よりなる水受け取り部5とを空間6を介して非接触として、水搬送部4側とペルチェモジュール13に接続した冷却板14側とを電気的に縁を切ることができる。また、冷却板14の下端部の集水滴下部14と、水搬送部4自体又は水搬送部4と接続された多孔質体よりなる水受け取り部5とが、空間6を介して非接触としてあって、水搬送部4側と冷却板14側とが接続してないので、機器組み込み設計の自由度が可能で機器の小型化が可能となる。そして、このように冷却板14と水受け取り部5とを空間6を介して非接触とするものにおいて、冷却板14の下端部が重力により該冷却板14の表面に沿って流下した結露水を集水して下方に滴下させる集水滴下部14aとなっているので、ペルチェモジュール13により冷却される冷却板14の表面に結露した結露水を重力によって冷却板14の表面を沿って下方に流し、これを冷却板14の下端部の集水滴下部14aで効果的に集水して効果的に下方に滴下させ、空間6を介して下方に位置する水搬送部4自体又は水搬送部4と接続された多孔質体よりなる水受け取り部5に供給し、多孔質体で保水して、水搬送部4に継続して安定して供給できる。
By adopting such a configuration, a
また、冷却板14から供給される水を水受け取り部5にガイドするためのガイド部8を設けてなることが好ましい。
Further, it is preferable to provide a guide portion 8 for guiding water supplied from the
このような構成とすることで、冷却板14から供給される水をガイド部8でガイドして水受け取り部5にガイドすることができる。
With this configuration, the water supplied from the
また、前記水搬送部4は高電圧印加板18が接続される一方、該水搬送部4の先端から一定の距離をおいて対向電極19を設け、高電圧印加板18と対向電極19は高電圧印加手段3に接続されて、該高電圧印加手段3から水搬送部4に供給された水と対向電極19との間に高電圧を印加することも好ましい。
The
本発明は、上記のように、ペルチェモジュールの冷却側に接続した結露水を生成する冷却板と、水搬送部自体又は水搬送部と接続された多孔質体よりなる水受け取り部とが、空間を介して非接触としてあるので、冷却板を接続したペルチェモジュール側と水搬送部側とを完全に電気的に縁をきることができて、漏電等の心配がなくて安全であり、また、冷却板側と水搬送部自体又は水搬送部と接続された多孔質体よりなる水受け取り部側とを空間を介して非接触としてあるので、機器組み込み設計の自由度が可能で機器の小型化が可能となる。更に、このように、ペルチェモジュールに接続した冷却板側と水搬送部側とを空間を介して非接触としたものにおいて、冷却板の下端部は、重力により該冷却板の表面に沿って流下した結露水を集水して下方に滴下させる集水滴下部からなる一方、冷却板から滴下された結露水を受け取る水受け取り部が、水搬送部自体又は水搬送部と接続された多孔質体よりなり、該集水滴下部と該水受け取り部とは、空間を介して非接触としてあるので、ペルチェユニットにより冷却された冷却板の表面に結露した結露水を重力によって冷却板の表面を沿って下方に流して、これを効果的に集水滴下部で集水して、効果的に滴下させて、空間を介して下方に位置する水搬送部自体又は水搬送部と接続された多孔質体よりなる水受け取り部に滴下し、多孔質体で保水して、水搬送部に継続して安定して供給できる。 In the present invention, as described above, the cooling plate that generates the condensed water connected to the cooling side of the Peltier module, and the water receiving unit made of the porous body connected to the water transfer unit itself or the water transfer unit are a space. Since the Peltier module side connected to the cooling plate and the water conveyance part side can be completely electrically disconnected, there is no worry about leakage etc. Since the cooling plate side and the water receiving part side made of a porous body connected to the water conveying part itself or the water conveying part are not in contact with each other through a space, the degree of freedom in designing the equipment can be designed and the equipment can be downsized. Is possible. Further, in this way, in the case where the cooling plate side connected to the Peltier module is not in contact with the water conveyance portion side through the space, the lower end portion of the cooling plate flows down along the surface of the cooling plate by gravity. The water receiving part that receives the condensed water dripped from the cooling plate is made up of a water conveying part itself or a porous body connected to the water conveying part. Since the water collecting and dripping portion and the water receiving portion are not in contact with each other through the space, the condensed water condensed on the surface of the cooling plate cooled by the Peltier unit is lowered along the surface of the cooling plate by gravity. It is made of a porous body connected to the water conveyance part itself or the water conveyance part located below through the space by effectively collecting water at the water collection and dripping part and effectively dripping it. was added dropwise to water receiving portion, the porous In and water retention, it can be stably supplied continuously to the water transport.
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。 Hereinafter, the present invention will be described based on embodiments shown in the accompanying drawings.
ペルチェモジュール13の冷却部に接続した冷却板14が水供給部2を構成している。図中15はペルチェモジュールの放熱部に接続されるフィンのような放熱部材である。
The
ペルチェモジュール13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ペルチェ回路板を、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系の熱電素子を両ペ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、熱電素子への通電により一方のペルチェ回路板側から他方のペ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13の一方の側が冷却側、他方の側が放熱側となっている。なお、このペルチェモジュール13は防湿のためにシールしてある方が好ましい。
The Peltier
ペルチェモジュール13の冷却部と冷却板14との間には熱伝導性グリース等を介在させて接触熱抵抗を下げてあり、また、ペルチェモジュール13の放熱部と放熱部材15との間には熱伝導性グリース等を介在させて接触熱抵抗を下げてある。
Thermally conductive grease or the like is interposed between the cooling part of the Peltier
冷却板14はアルミ、銅、又はそれらの合金により形成してあり、防錆処理をおこなうのが好ましい。また、親水処理を行い、結露水を滴下し易くするのが好ましい。
The
また、放熱部材15はアルミ、銅、又はそれらの合金により形成してある。
The
ペルチェモジュール13に通電すると、冷却板14が冷やされ、これにより、空気中の水分が冷やされて冷却板14の表面に結露水が生成するように構成してある。
When the Peltier
この水供給部2である冷却板14に生成した結露水は冷却板14から重力あるいは他の移動手段により移動して後述の放電部1側に設けた水受け取り部5に水を供給するようになっている。なお、添付図面において矢印イは重力方向を示している。
The condensed water generated on the
放電部1側には水受け取り部5が設けてある。図1乃至図4に示す実施形態においては、先端部が放電部1となった水搬送部4自体に水受け取り部5を設けた例であり、図5乃至図7に示す実施形態において、放電部1に水溜め部7を接続し、該水溜め部7が水供給部2側から供給される水を受け取る水受け取り部5となっている例である。
A
いずれの実施形態においても、水供給部2の下方に空間6を介して先端部が放電部1の水受け取り部5を位置させるようになっている。このように、水供給部2の下方に空間6を介して水受け取り部5を位置させることで、水供給部2と水受け取り部5とは非接触、つまり、電気的に縁が切れた状態となっている。
Also in any embodiment, the front-end | tip part positions the
これらの実施形態においては先端が鋭角に尖った錘状となった棒状の水搬送部4を横向きに配置したものであり、水搬送部4の錘状となった先端が放電部1となっている。この先端部が放電部1となった棒状の水搬送部4は例えば多孔質セラミック、多孔質金属、フェルト等の多孔質体12で構成してあり、本実施形態では上方に位置する水供給部2から滴下する水を多孔質体12よりなる水搬送部4で受け取るようになっており、したがって、多孔質体12よりなる水搬送部4自体が水受け取り部5となっている。
In these embodiments, the rod-shaped
図1の実施形態では、水供給部2である冷却板14を垂直に設置し、冷却板14の表面に結露した結露水を重力により表面に沿って流下させて、冷却板14の下端部から下方に滴下させ、この滴下する水を多孔質体12よりなる水搬送部4の水受け取り部5である上面部で受け取るようになっている。
In the embodiment of FIG. 1, the cooling
また、図2の実施形態では、水供給部2である冷却板14を横向き(実施例では重力方向に対して垂直)に設置し、冷却板14の表面に結露した結露水を重力により下方に滴下させ、水供給部2から滴下する水を多孔質体12よりなる水搬送部4の長手方向の広範な領域の水受け取り部5である上面部で受け取るようになっている。この図2の実施形態は水供給部2における結露水の生成から水受け取り部5への水の供給が早くでき、これにより運転開始から静電霧化の発生開始までに要する時間が短くなる。
In the embodiment of FIG. 2, the cooling
また、図3の実施形態では、水供給部2から滴下する水を多孔質体12よりなる水搬送部4の先端部で受け取るようになっている。このものも、運転開始から静電霧化の発生開始までに要する時間が短くなる。
In the embodiment of FIG. 3, the water dripped from the
図1、図2に示す実施形態においては、水受け取り部5で受け取られた水は水搬送部4が多孔質体12であるため多孔質体12に保水されると共に毛細管現象により水搬送部4の先端の放電部1に供給される。
In the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the water received by the
また、図3に示す実施形態においては、多孔質体12よりなる水搬送部4の先端部に供給された水は多孔質体12の先端の放電部1に供給されると共に水の一部は毛細管現象により多孔質体12の先端部以外の部位である多孔質体12の長手方向の中央部や後部にも保水されることになる。
In the embodiment shown in FIG. 3, the water supplied to the tip of the
また、図4に示す実施形態においては、横向きとなった棒状の水搬送部4の上面部に長手方向にわたって凹部16を形成して該凹部16を水受け取り部5としたもので、水供給部2から滴下する水を空間6を介して凹部16よりなる水受け取り部5で受け取り、この水受け取り部5で受け取った水を凹部16を通じて先端部の放電部1に供給するようになっている。この実施形態では水搬送部4が多孔質体でなくてもよい。
Further, in the embodiment shown in FIG. 4, the
また、図5、図6に示す実施形態においては、放電部1に水溜め部7を接続してあり、この水溜め部7が水供給部2側から供給される水を受け取る水受け取り部5となっている例である。すなわち、実施形態では水溜め部7は上方が開口しており、水供給部2の下方に空間6を介して上記水溜め部7の上開口部が位置するように配置してある。
In the embodiment shown in FIGS. 5 and 6 , a water reservoir 7 is connected to the
この図5、図6に示す実施形態においては、水溜め部7に溜まった水を水搬送部4を介して水搬送部4の先端部の放電部1に供給するようになっている。ここで、水搬送部4の後端部を直接水溜め部7に連通接続してもよく、あるいは、水溜め部7と水搬送部4の後端部とを通水用接続部17を介して連通接続してもよい。また、図5、図6に示す実施形態においては、水搬送部4としては前述の実施形態同様多孔質体12で構成してもよく、あるいは、後端部から先端部の放電部1にかけて連続する通水孔を形成したものであってもよい。また、通水用接続部17も多孔質体12で構成したり、あるいは前後端にかけて連通する通水孔を形成したものであってもよい。
In the embodiment shown in FIGS. 5 and 6 , the water accumulated in the water reservoir 7 is supplied to the
また、図6の実施形態においては、水溜め部7の上開口にガイド部8を設けてある。このガイド部8は一部(実施形態では中央部に)に孔を設けてあって、この孔が最も低くなるように上面部が下り傾斜しており、水供給部2から重力で滴下した水をガイド部8の下り傾斜した上面部で受けて最下端の孔側にガイドして水溜め部7に流すようになっている。図6において8aは空気抜き孔であって、ガイド部8に設けてある。
In the embodiment of FIG. 6 , a guide portion 8 is provided in the upper opening of the water reservoir portion 7. The guide portion 8 has a hole in a part (in the central portion in the embodiment), and the upper surface portion is inclined downward so that the hole is the lowest, and water dropped from the
また、水受け取り部5を構成する水溜め部7内に多孔質体12を充填してあり、多孔質体12が水供給部2から供給される水を受け取ると同時に保水するようにしており、このように一旦保水した水を水搬送部4を介して水搬送部4の先端部の放電部1に供給するようにしてある。
Further, the water reservoir 7 constituting the
水搬送部4の先端部に設けた放電部1の先端から一定の距離をおいて対向電極19が設けてある。また、水搬送部4には高電圧印加板18が接続してあり、該高電圧印加板18と対向電極19とは高電圧印加手段3にそれぞれ高圧リード線を介して接続してあり、高電圧印加手段3から放電部1に供給された水と対向電極19との間に高電圧が印加されるようになっている。
A
上記の構成の静電霧化装置は、ペルチェモジュール13の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、ペルチェモジュール13の冷却部が冷却されて冷却板14が冷やされ、これにより、空気中の水分が冷やされて冷却板14の表面に結露水が生成する。冷却板14の表面に生成された結露水は、冷却板14から重力により滴下し、空間6を介して下方に位置する放電部1側に設けた水受け取り部5に供給され、水受け取り部5に供給された水は放電部1に供給される。
In the electrostatic atomizer having the above configuration, when the thermoelectric elements of the
このように放電部1に水が供給された状態で、高電圧印加手段3により放電部1に供給された水に負又は正の3〜10kV程度の高電圧を印加すると、放電部1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に盛り上がってテイラーコーンが形成され、このテイラーコーンの先端に電荷が集中して電荷の密度が高密度となり、テイラーコーンの先端部分の水が大きなエネルギー(高密度となった電荷の反発力)を受けて表面張力を超えてはじけるようにして水が分裂・飛散(レイリー分裂)を繰り返して静電霧化を行い、活性種(ラジカル)を含むナノメータサイズの帯電微粒子水が発生する。ナノメータサイズの帯電微粒子水は放電部1と対向して位置する対向電極19に向けて移動し、静電霧化装置の外部へと放出される。
When water is supplied to the
このナノメータサイズの帯電微粒子水はナノメータサイズと極めて小さいために空気中に長時間浮遊すると共に拡散性が高いため、霧化対象空間内の隅々まで浮遊して、霧化対象空間の内面や霧化対象空間内に収納した収納物に付着するものであり、しかも、ナノメータサイズの帯電微粒子水は活性種が水分子に包み込まれるようにして存在するため脱臭効果、カビや菌の除菌や繁殖の抑制効果があり、また、活性種が水分子に包み込まれるようにして存在するナノメータサイズの帯電微粒子水は遊離基単独で存在する場合より寿命が長いため、上記拡散性、脱臭効果、カビや菌の除菌や繁殖の抑制効果がより向上することになる。また、ナノメータサイズの帯電微粒子水は保湿効果があるため、保湿する効果がある。 Since this nanometer-sized charged fine particle water is extremely small as nanometer size, it floats in the air for a long time and has high diffusivity, so it floats to every corner of the atomization target space, The nanometer-sized charged fine particle water is present in such a way that the active species are encapsulated in water molecules, and thus deodorizing effect, mold and fungus sterilization and propagation In addition, the nanometer-sized charged fine particle water that exists in such a manner that the active species is encapsulated in water molecules has a longer life than the case where it exists as a free radical alone, so that the diffusibility, deodorizing effect, mold and The sterilization effect of bacteria and the suppression effect of reproduction will be further improved. In addition, since nanometer-sized charged fine particle water has a moisturizing effect, it has an effect of moisturizing.
ところで、本発明においては、水供給部2と、放電部1側に設けた水受け取り部5とを空間6を介して非接触としてあるので、放電部1側と水供給部2側とが電気的に縁を切った状態となり、この結果、水供給部2側に帯電微粒子水を生成するための静電霧化のために印加する高電圧がかからず、したがって、水供給部2側における高電圧によるトラブルが発生しない。したがって、上記実施形態のように、水供給部2がペルチェモジュール13を用いて空気中の水分を結露させて生成した水を供給するものにおいては、漏電防止のために放電部1とペルチェモジュール13との絶縁封止を行う必要がない。また、放電部1側と水供給部2側とが接続してなくて非接触であるので、機器組み込み設計の自由度が可能で機器の小型化が可能となる。
By the way, in this invention, since the
なお、上記各実施形態において、水供給部2から供給された水のうち、水受け取り部5で受け取れなかった水は水受け取り部5の下方に空間を介して水を回収する回収部を設けてここで溜めて自然乾燥により乾燥したり、あるいは、ドレインを設けて排出するようにしてもよい。
In each of the above embodiments, the water that was not received by the
ここで、本発明においては、上記各実施形態において、図7に示すように冷却板14の下端に先端が尖った三角形をした集水滴下部14aを設けることを特徴としており、冷却板14の表面に生成した結露水を三角形となった集水滴下部14aに効果的に集水して下端の尖った部分から効果的に水を滴下できる。
Here, in the present invention, in each of the above embodiments, as shown in FIG. 7 , the cooling
なお、上記各実施形態において、各部材はそれぞれハウジング等に適宜固定される。 In each of the above embodiments, each member is appropriately fixed to a housing or the like.
なお、添付図面において符号Wは水を示している。 In the attached drawings, the symbol W indicates water.
上記各実施形態では対向電極を設けて静電霧化をする例で説明したが、対向電極を設けないものであってもよい。 In each of the above-described embodiments, the example in which the counter electrode is provided and electrostatic atomization is described, but the counter electrode may not be provided.
3 高電圧印加手段
4 水搬送部
5 水受け取り部
6 空間
7 水溜め部
8 ガイド部
12 多孔質体
14 冷却板
14a 集水滴下部
3 High
Claims (3)
前記冷却板の下端部は、重力により該冷却板の表面に沿って流下した結露水を集水して下方に滴下させる集水滴下部からなる一方、前記水搬送部は、該冷却板から滴下された結露水を受け取る水受け取り部が設けられ、該集水滴下部と該水受け取り部とは、空間を介して非接触として成り、前記水受け取り部は、当該水搬送部自体又は水搬送部と接続された多孔質体であることを特徴とする静電霧化装置。 A rod-shaped water conveyance part with a sharp tip, a cooling plate connected to the cooling side of the Peltier module and supplying condensed water generated on the surface to the water conveyance part, and applying a high voltage to the water in the water conveyance part In an electrostatic atomizer provided with a high voltage applying means
The lower end portion of the cooling plate is composed of a water collection dropping portion that collects condensed water that has flowed down along the surface of the cooling plate due to gravity and drops the condensed water downward, while the water transport portion is dropped from the cooling plate. water receiving portion for receiving the dew condensation water is provided with, the said population water drop lower and the water receiving portion, Ri formed as the non-contact with the air, the water receiving portion, and the water transport unit itself or the water transport unit the electrostatic atomization device according to claim connected porous body der Rukoto.
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