JP4410310B2 - ヘアードライヤー - Google Patents

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Description

本発明は、電子を放出する放電部と冷却部を備えているイオン発生装置を有するヘアードライヤーに関する。
本発明に関するヘアードライヤーは、例えば特許文献1に公知である。そこでは、漏斗状の導風筒に電極ホルダーを固定し、電極ホルダーに固定した誘電筒の内外に中央電極と周囲電極とを配置し、両電極の間にコロナ放電を生じさせ、空気中に放出された電子が酸素分子や水分子と結合することでマイナスイオンを生成し、生成されたマイナスイオンを乾燥風とともに髪に送給できるようにしている。本発明のイオン発生装置に関して、空気中に含まれる水分をペルチェ素子の冷却作用で結露させ、この結露水をペルチェ素子で加熱蒸発させながら、コロナ放電を行ってマイナスイオンを生成し、人体へ向かって送給できるようにすることが提案されている(特許文献2参照)。
特許第3591723号公報(段落番号0031、図4) 特開2003−338355号公報(段落番号0009、図1)
特許文献1のヘアードライヤーでは、生成したイオンを乾燥風と共に送給するので、イオンの質量が小さく送給する水分量が少ない。特許文献2のイオン発生装置では、ペルチェ素子の冷却作用によって結露水を生成し、さらに結露水を蒸散させて得られる水分子に放出電子を結合させてマイナスイオンを生成するので、周囲の環境や季節の違いなどとは無関係にマイナスイオンを生成できる。しかし、ペルチェ素子の冷却作用による結露と、ペルチェ素子の加熱作用による蒸発とを交互に行ってマイナスイオンを生成するので、マイナスイオンを連続して供給できず、必要時にマイナスイオンを送給できない不利がある。
本発明の目的は、髪等の送給対象に到達する水分量を向上できるイオン発生装置を有するヘアードライヤーを提供することにある。
本発明のヘアードライヤーは、前端に吹出口74、後端に吸込口72を有する本体ケース70の内部に通風路78を設け、通風路78に送風ファン79とヒーターユニット81を有する。 周辺空気を冷却する冷却部2と、電子を放出する放電部3とを備えている。冷却部2と放電部3とがフレーム11に組み付けられており、冷却部2は、吸熱部分を含み、放電部3は、その先端が尖っている放電電極42を含んでいる。フレーム11の前方で冷却部2の吸熱部分を露出させ、冷却部2の吸熱部分より後方のフレーム11に放電電極42が組み付けられている。放電部3から冷却部2の吸熱部分で冷却された空気に向けて電子を放出してイオンを生成するイオン発生装置を有する。通風路78を乾燥風が流れ、その乾燥風の一部によってイオン発生装置で生成されたイオンを搬送することを特徴とする。
放電部3と冷却部2とがフレーム11に組み付けられて1個のユニットとしてまとめられており、放電部3の放電空間Sに冷却部2の吸熱部分が臨ませてあることを特徴とする。
冷却部2が、熱電変換素子30と、熱電変換素子30の吸熱面の側に配置される伝板32と、放熱面の側に配置される放熱用のヒートシンク31とを含んでいる。通風路78と区分され、かつ乾燥風の一部が入り込む副通風路82に、ヒートシンク31を臨ませていることを特徴とする。
本発明では、周辺空気を冷却する冷却部2と、電子を放出する放電部3とを備えており、放電部3から冷却部2で冷却された空気に向けて電子を放出してイオンを生成することにより、周辺空気を冷却部2で強制的に冷却して塊状の水分子を生成し、これを放電部3で生成された電子と結合した酸素分子などのイオン種と結合させて、大質量のマイナスイオンを生成できるようにした。例えば、このような大質量のイオンを人体に向かって送給すると、毛髪や頭皮あるいは肌面に対する水分子の供給効率を向上し、送給対象を潤いのある状態に保持できる。また、放電部3と冷却部2の周辺空気との間で大質量ではないイオンが生成されることもあるが、その場合であっても、そのイオンを強制的に冷却できるため、イオンの熱運動エネルギーを低い状態に維持できる。そのため、イオンが髪などの送給対象に到達する過程で、イオンを構成する水分子が離散するのを防止して送給対象に到達する水分量が向上する。
また、乾燥風の一部によってイオン発生装置で生成されたイオンを搬送することにより、生成されたイオンを乾燥風とともに送給対象へ向かって送給できる。
放電部3と冷却部2とをフレーム11に組み付けて1個のユニットとしてまとめ、放電部3の放電空間Sに冷却部2の吸熱部分を臨ませるようにしたイオン発生装置によれば、放電部3と冷却部2との位置関係を常に一定にできるので、冷却部2で生成した塊状の水分子と、放電部3で生成されたイオン種との結合を促進して、大質量のイオンを効果的に生成できる。また、放電部3および冷却部2をフレーム11と一体化して1個のユニットとしてまとめることにより、例えば放電部3と冷却部2との構成部品を取付対象に対して個別に組む場合に比べて、組立作業を簡便にしかも正確に行える。各部品をフレーム11に組み込んだ状態で動作確認テストを行って、各構成部品の動作不良を早期に発見できるので、不良発生時の以後の対応を簡素化できる。
冷却部2が、熱電変換素子30と、熱電変換素子30の吸熱面の側に配置される伝板32と、放熱面の側に配置される放熱用のヒートシンク31とを含み、通風路78と区分され、かつ乾燥風の一部が入り込む副通風路82に、ヒートシンク31を臨ませていることにより、乾燥風の一部によりヒートシンク31を冷却できる。
イオン発生装置の縦断側面図である。 イオン発生装置の概略を示すブロック図である。 イオン発生装置の分解斜視図である。 図1におけるA−A線断面図である。 図4におけるB−B線断面図である。 放電部の分解斜視図である。 イオン発生装置をヘアードライヤーに適用した状態の縦断側面図である。 図7要部の拡大断面図である。 図7におけるC−C線断面図である。 副通風路の内部構造を示す横断平面図である。
(実施例) 図1ないし図6は本発明に係るイオン発生装置の実施例を示す。図2においてイオン発生装置は、電源部1と、冷却部2および放電部3を備えた駆動ユニット4とで構成する。電源部1は、冷却部2用の駆動回路5と、放電部3に高圧のパルス電流を供給する高電圧発生回路6との二つの系統で構成してある。
図1および図3において駆動ユニット4は、フレーム11を基体にして、前側の第1装着部12に冷却部2を装着し、後側の第2装着部13に放電部3を装着して構成する。第1装着部12は四角枠状に形成してあり、その中央部に冷却部2の構成部品を収容するための凹部15を有し、凹部15の底壁に冷却口16を開口し、冷却口16の上開口を囲む状態でシール溝17が凹み形成してある。凹部15の上縁左右には、後述するヒートシンク31を締結するための4個のねじボス18と、駆動ユニット4を固定するための2個の締結座19とが膨出形成してある。先の冷却口16の下面側は、第1装着部12から第2装着部13に達する左右一対の側壁20と、両側壁20を繋ぐ第1装着部12の底壁21とで覆われている。
第2装着部13は、先の両側壁20と、両側壁20の後端および後部寄り下面側を覆う湾曲壁23とで、上面および前面が開口するポケット状に形成してある。図5に示すように湾曲壁23は先の側壁20より下方に膨出されて遮風カバーを兼ねており、両側壁20と底壁21、および湾曲壁23の三者によって、前方および下方のみが解放する放電空間Sが区画してある(図1参照)。この放電空間Sに臨む状態で冷却部2の吸熱面を配置する。第2装着部13に臨む両側壁20の上縁には、リード線を導入するための切欠24が形成してある。
図3に示すように冷却部2は、四角形状のペルチェ素子(熱電変換素子)30と、ヒートシンク(放熱体)31および伝熱板32と、ペルチェ素子30を保持する素子ホルダー36などを主な構成部材にして構成する。ヒートシンク31は、上面に6個の放熱フィン33を備えたアルミニウム条材からなり、左右側面の前寄りに前後一対ずつ締結座34が形成してある。ヒートシンク31の下面側は平坦に形成してある。伝熱板32は、アルミニウム板材を打抜いて形成してあり、ペルチェ素子30の冷熱をより広い面積にわたって伝導するために設けてある。この実施例では、伝熱板32が冷却部2の吸熱部分となるが、伝熱板32を省略する場合には、ペルチェ素子30の吸熱面が吸熱部分となる。
ペルチェ素子30は市販品からなり、その上面側が放熱面となり、下面側が吸熱面となる状態で四角枠状の素子ホルダー36に組み付けたのち、放熱面と吸熱面のそれぞれに伝熱シート37が貼り付けられる。伝熱シート37は、アルミニウムシートの表裏のそれぞれにシリコンをコーティングして形成してあり、熱伝導性と電気絶縁性とを兼ね備えている。第1装着部12のシール溝17に四角枠状のシールゴム38を嵌め込んだ後、凹部15内に伝熱板32と、伝熱シート37を含む素子ホルダー36を装填し、さらにヒートシンク31をフレーム11に4個のビス39で締結することにより、各構成部品がフレーム11と一体化される(図5参照)。
上記のように、シールゴム38を介して各部材をビス39で締結すると、シールゴム38が弾性変形することで、各部材の寸法誤差や、ビス39による締結力の誤差を吸収して、各伝熱部材間の密着度を向上できる。伝熱シート37および伝熱板32は、冷却面積を拡大するために設けてある。符号29はペルチェ素子30に接続したリード線である。
放電部3は、絶縁性プラスチック材で形成される電極ホルダー41と、電極ホルダー41に組み付けられる放電電極42および対向電極43などで構成する。図1に示すように電極ホルダー41は、階段状の上壁45と、上壁45の段部下面に設けられる縦壁46と、縦壁46の前面および後面に突設される左右一対ずつの筒壁47・48を一体に備えている。放電電極42は、先端が針状に尖らせてある金属線材からなり、先の縦壁46を前後に貫通する状態で前面側の筒壁47の筒底中央に配置されて、先端が筒壁47内に位置させてある。
図6に示すように対向電極43は、銅板または鋼板を素材とするプレス成形品からなり、前側の左右の筒壁47の周面基端に装着する。対向電極43の筒壁前縁には、コロナ放電を安定した状態で持続させるために、一群の先鋭突起44が形成してある。放電電極42および対向電極43には、それぞれリード線49・50を接続するが、異常放電を避けるために、放電電極42とリード線49との接続部分は後側の筒壁48に収容されて、絶縁性シール材51で封止してある(図1参照)。
以上のように構成した放電部3は、第2装着部13に上方から嵌め込み装着されてフレーム11と一体化される。フレーム11と一体化された放電部3は、ヒートシンク31がフレーム11へ取り付けられると、ヒートシンク31の後方部の下面と電極ホルダー41の上面とが当接した状態となるため、フレーム11に対して分離不能に固定保持される。この組み付け状態において、上壁45の前部は第1装着部12の底壁21に連続しており、前方の筒壁47は冷却口16の直下の放電空間Sに臨んでいる。したがって、放電電極42と対向電極43の間に高圧電流が供給されると、コロナ放電によって電子が放電空間Sに放出される。放電空間Sに存在する酸素分子は電子と結合してイオン種(負電荷を帯びた分子種)となる。このとき、イオン種が結合する水分子を塊状に生成して大質量のマイナスイオンを生成するために、冷却部2の伝熱板32を放電空間Sに臨ませている。
図2において、冷却部2用の駆動回路5は、商用交流電流を全波整流する整流回路54と、整流電流を平滑化する平滑回路55と、平滑回路55で平滑化された直流電流(100V)を3V(1A)の直流電流に調整するDC−DCコンバータ回路56などで構成してある。
高電圧発生回路6は、商用交流電流(100V)を半波整流する整流回路58と、整流後の電流をパルス電流に変換するパルス発生回路59と、パルス電流を高電圧のパルスとするトランス60と、トランス60と放電部3との間に設けられるダイオード61などで構成する。整流回路58、パルス発生回路59、トランス60、およびダイオード61は、樹脂モールド62内に埋設されて1個のユニットとしてまとめてある。なお、ダイオード61を反転した回路構成とすればプラスイオンを生成できる。
以上のように構成したイオン発生装置は、例えば図7ないし図10に示すようにヘアードライヤーに組み込まれて、髪乾燥時や整髪時にマイナスイオンを乾燥風と共に送給する。図7においてヘアードライヤーは、左右に長い中空筒状の本体ケース(送風ケース)70と、本体ケース70の下面後側に設けたグリップ71とを有し、本体ケース70の後端の吸込口72に吸込グリル73を設け、本体ケース70の前端の吹出口74に吹出グリル75を設けてなる。本体ケース70の内部には通風路78が設けられ、その内部に軸流型の送風ファン(送風装置)79と、送風ファン79用のモーター80と、ヒーターユニット81が収容してある。送風ファン79によって生起された風が、髪の乾燥に用いられる乾燥風となり、その一部が冷却部2の周辺空気と放電部3との間で生成されるマイナスイオンの搬送風となっている。
通風路78の上部には副通風路82が設けてあり、副通風路82と通風路78とは隔壁83で区分されている。副通風路82の内部には、送風ファン79から送給される常温の乾燥風の一部が通口84から導入され、前部上面の排風口85からケース外へ排出される。隔壁83にイオン発生装置の駆動ユニット4を組み付けることにより、ヒートシンク31を副通風路82に臨ませ、放電空間Sを通風路78の吹出口74側に区画したイオン通路86に臨ませている。駆動ユニット4は、図9に示すように、フレーム11の左右の締結座19をビス26で隔壁83に締結することにより本体ケース70と一体化される。
グリップ71の前後面には、送風ファン79およびヒーターユニット81の運転状態を切り換える第1・第2のスイッチノブ89・90が配置してある。第1スイッチノブ89は下端のオフ位置から、冷風、弱温風、強温風の順に上方へ三段階にスライド切り換でき、第2スイッチノブ90は、下方のオフ位置と上方のターボ位置とに切り換えることができる。先に説明した整流回路54と平滑回路55とはグリップ71に組み込まれ、DC−DCコンバータ回路56と樹脂モールド62は、本体ケース70の後部上面に組み込んである。イオン発生装置とヒーターユニット81との間には熱遮断板92を配置している。このように、熱遮断板92を設けることにより、ヒーターユニット81から放射される輻射熱を熱遮断板92で遮断できる。
図8および図9においてヒーターユニット81は、十文字状に組まれた絶縁板製のヒーター基板94と、ヒーター基板94に螺旋状に巻装されるニクロム線からなるヒーター線95と、ヒーター基板94およびヒーター線95の周囲を覆うヒーター筒96と、ヒーター基板94の板面に装着される制御抵抗などで構成してある。ヒーター筒96は、内面の絶縁筒と、絶縁筒の外面を覆う薄鋼板製の補強筒とで前すぼまりテーパー筒状に構成され、その上面前部にイオン発生装置を組み付けるための開口97が切り欠き形成され、上面の後部に先の通口84が開口してある。
イオン発生装置で生成されたマイナスイオンが、ヒーターユニット81の熱で加熱されるのを極力避けるために、ヒーター巻装中心Qを、通風路78の通路中心Pよりも下方へ位置ずれするように偏寄配置している(図9参照)。また、ヒーター基板94の上半部におけるヒーター線95の巻回数を、ヒーター基板94の下半部におけるヒーター線95の巻回数より少なくしている。
図8に示すように、この実施例ではヒーター線95が嵌め込まれる保持溝99の溝深さを、垂直のヒーター基板94の上半部側で深く、下半部側で浅く形成して、ヒーター巻装中心Qが通風路78の通路中心Pよりも下方へずれるようにし、上半部側に露出するヒーター線95の全長が、下半部側に露出するヒーター線95の全長より短くなるようにした。また、垂直のヒーター基板94の上半部側のヒーター線95の巻回数を6とするとき、下半部側のヒーター線95の巻回数を7とした。つまり、ヒーターユニット81の上半部側のヒーター線95の巻回数を、下半部側ヒーター線95の巻回数より小さくして、ヒーターユニット81の上半部の発生熱量および輻射熱量を、下半部の発生熱量および輻射熱量に比べて抑止できるようにした。
熱遮断板92はマイカ板で形成してあり、図9に示すように垂直のヒーター基板94と直交する状態でヒーター線95の螺旋外郭線に沿って配置され、その前後端がL字状の固定金具100を介して前記ヒーター基板94に固定してある。熱遮断板92の左右幅寸法は、フレーム11の左右幅とほぼ同じで、ヒーター線95の螺旋直径より小さく設定してある。このように、熱遮断板92は通風路78の空間の一部を上下に仕切っているにすぎず、通路を隔離区分する区分壁の機能は備えていない。
上記のヒーター構造を採ることにより、ヒーターユニット81から最も離れた通風路78の内部に、イオン発生装置の放電部3と冷却部2とを位置させて、放電部3および冷却部2に沿って流れる乾燥風の温度を、他の部位に沿って流れる乾燥風の温度に比べて低温に維持することができる。
使用時には、第1スイッチノブ89を冷風、弱温風、強温風のいずれかにスライド操作して、モーター80を起動し送風ファン79を回転駆動する。弱温風、および強温風モードでは、ヒーター線95に通電して送風ファン79から送給される乾燥風を加熱する。同時にイオン発生装置および冷却装置が起動されて、マイナスイオンを生成しペルチェ素子30によって冷熱が放出される。実際には、周辺部分の空気の熱をペルチェ素子30で吸熱する。
通風路78内を流れる乾燥風の主流は、ヒーターユニット81で加熱されて吹出口74から吹き出されるが、乾燥風の一部は通口84から副通風路82内へ入り込み、ヒートシンク31の放熱フィン33と接触して、ヒートシンク31を冷却する。乾燥風の一部は、冷却部2の周辺空気と放電部3との間で生成されたマイナスイオンとともにイオン通路86を介して吹き出される。このとき、放電部3の風上側を湾曲壁23で覆っているので、乾燥風は湾曲壁23および放電部3を回り込みながらイオン通路86へ流入する以外になく、したがって、湾曲壁23より下流側の放電空間Sに滞留する空気、特に伝熱板32に近接した冷却口16内空間の空気を伝熱板32で効果的に冷却して、伝熱板32の周辺空気に大きな塊状の水分子を生成できる。この伝熱板32の周辺空気に向けて放電部3から電子が放出される。
詳しくは、ペルチェ素子30の冷熱によって放電空間Sに滞留する空気の飽和水蒸気量を小さくし、同時に熱運動エネルギーを低い状態に維持して、水分子を大きな塊とすることができる。この塊状態の水分子は、放電部3で生成された電子と結合した酸素分子などのイオン種と結合して大質量のマイナスイオンとなる。このマイナスイオンは、イオン種の周りに水分子がブドウの房状に結合した状態の水分子の数が多いマイナスイオンであり、通常の冷却部を備えていないイオン発生装置によって生成されたマイナスイオンに比べ質量が大きい。つまり、生成されたマイナスイオンは、イオン通路86を介して送出されるが、通常のマイナスイオンに比べてイオン種の結合相手が塊状の水分子であるため、寿命が長く空気中で消散しにくく、したがって髪に到達できるイオン量を向上し、毛髪を潤いのある状態に維持できることとなる。また、伝熱板32の吸熱作用で周辺空気を強制的に冷却するので、周囲の温度状況とは無関係に、連続してマイナスイオンを生成できる。冷却部2の駆動中に放電部3および送風ファン(送風装置)79を駆動しているため、質量の大きい或いは冷却されたイオンを連続的に生成し送給対象に送給できる。なお、大きな塊の水分子は気体であって、ミスト状の液滴とは異なる。
放電部3を冷却部2の風上側の接近した位置に配置し、冷却部2で冷却されて大きな塊になった水分子と、放電部3で生成した電子と結合したイオン種とを結合させるので、放電部3と冷却部2とが逆に配置してある場合に比べて、イオン種と水分子との接触機会が増え、その分だけ生成できるイオン量を増加できる。冷却部2の周辺空気は冷却されることで相対湿度が上昇していることから、より一層イオン種と水分子との接触機会が増えている。なお、放電部3と冷却部2の周辺空気との間で大質量ではないイオンが生成されることもあるが、その場合であっても、そのイオンを強制的に冷却できるため、イオンの熱運動エネルギーを低い状態に維持できる。そのため、イオンが髪などの送給対象に到達する過程で、イオンを構成する水分子が離散するのを防止して送給対象に到達する水分量が向上する。
ヒートシンク31は、実施例で説明したアルミニウム条材で形成する必要はなく、銅製の条材で構成することができる。また、ヒートシンク31の放熱部はフィン構造とする必要はなく、とくに、冷却専用の送風ファンを併用して強制的に放熱を行う場合には、さらに単純な凹凸体で熱交換部を構成することができる。熱交換部はフィン構造に変えて、ハニカム構造とすることができる。熱電変換素子の代表例としてペルチェ素子30があるが、ペルチェ素子に換えて「希土類充填スクッテルダイト」を適用することができる。希土類充填スクッテルダイトは、12個のアンチモン原子で構成されるカゴの中に、1個のサマリウム原子が閉じ込められた構造の人工化合物からなる。
本発明のイオン発生装置は、グリップを兼ねる本体ケースの吹出口にヘアーブラシが装着してあるヘアーブロッサーや、ストレーターなどの髪処理装置や、ペット用ドライヤー、スキンケア機器にも適用することができる。また、放電部3の構造は実施例で説明した構造である必要はなく、一対の針状電極を対向配置するなど、必要に応じて種々に変更できる。
上記の実施例におけるヒーター基板94は、2枚の基板を十文字状に組んで構成する必要はなく、3枚の基板を米字状に組んで構成することができる。上記の実施例では、ヒーター線95がヒーター巻線中心Qの回りに真円を描くように配置したが、その必要はない。例えば、ヒーター線95の上半部の湾曲半径を、下半部湾曲半径より小さくして、ヒーターユニット81で加熱される乾燥風の領域を通風路78の下半側に集約して、熱電変換素子55による冷却効果を向上することができる。楕円長軸が左右に延びる状態で楕円を描くようにヒーター線95を配置し、そのヒーター巻線中心Qを通風路78の通路中心Pより下方に位置させることができる。
2 冷却部
3 放電部
5 駆動回路
6 高電圧発生回路
11 フレーム
12 第1装着部
13 第2装着部
30 熱電変換素子
31 ヒートシンク
32 伝導板
38 シールゴム
41 電極ホルダー
42 放電電極
43 対向電極
44 先鋭突起
47 電極ホルダーの筒壁
70 送風ケース
72 吸込口
74 吹出口
79 送風装置
S 放電部の放電空間

Claims (4)

  1. 前端に吹出口(74)、後端に吸込口(72)を有する本体ケース(70)の内部に通風路(78)を設け、通風路(78)に送風ファン(79)とヒーターユニット(81)を有するヘアードライヤーであって、
    周辺空気を冷却する冷却部(2)と、電子を放出する放電部(3)とを備えており、
    冷却部(2)と放電部(3)とがフレーム(11)に組み付けられており、
    冷却部(2)は、吸熱部分を含み、
    放電部(3)は、その先端が尖っている放電電極(42)を含み、
    フレーム(11)の前方で冷却部(2)の吸熱部分を露出させ、冷却部(2)の吸熱部分より後方のフレーム(11)に放電電極(42)が組み付けられており、
    放電部(3)から冷却部(2)の吸熱部分で冷却された空気に向けて電子を放出してイオンを生成するイオン発生装置を有することを特徴とするヘアードライヤー。
  2. 通風路(78)を乾燥風が流れ、その乾燥風の一部によってイオン発生装置で生成されたイオンを搬送することを特徴とする請求項1に記載のヘアードライヤー。
  3. 放電部(3)と冷却部(2)とがフレーム(11)に組み付けられて1個のユニットとしてまとめられており、
    放電部(3)の放電空間(S)に冷却部(2)の吸熱部分が臨ませてあることを特徴とする請求項1または2に記載のヘアードライヤー。
  4. 冷却部(2)が、熱電変換素子(30)と、熱電変換素子(30)の吸熱面の側に配置される伝熱板(32)と、放熱面の側に配置される放熱用のヒートシンク(31)とを含み、
    通風路(78)と区分され、かつ乾燥風の一部が入り込む副通風路(82)に、ヒートシンク(31)を臨ませていることを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載のヘアードライヤー。
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