JP4645502B2 - Electrostatic atomizer - Google Patents
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Description
本発明は、対象空間内に帯電微粒子ミストを放出するに際して、対象空間側のマイナス帯電の影響を受けることなく帯電微粒子ミストを長時間に亘って安定的に生じさせるための技術に関するものである。 The present invention relates to a technique for stably generating charged fine particle mist over a long period of time without being affected by negative charge on the target space side when discharging the charged fine particle mist into the target space.
従来から静電霧化装置として、例えば特許文献1が知られている。この特許文献1に示された従来例にあっては、液溜め部の液体を毛細管現象により放電電極の先端に搬送し、このように毛細管現象により放電電極の先端部に供給された液体を放電電極の先端部に表面張力により保持し、この放電電極の先端部に表面張力により保持された液体に高電圧を印加することで静電霧化して活性種(ラジカル)を含むナノメータサイズの帯電微粒子ミストを発生するようになっている。 For example, Patent Document 1 is known as an electrostatic atomizer. In the conventional example shown in Patent Document 1, the liquid in the liquid reservoir is conveyed to the tip of the discharge electrode by capillary action, and the liquid supplied to the tip of the discharge electrode by capillary action is discharged as described above. Nanometer-sized charged fine particles containing active species (radicals) by electrostatic atomization by applying a high voltage to the liquid held by the surface tension at the tip of the discharge electrode. Mist is generated.
この帯電微粒子ミストは活性種(ラジカル)を含み且つ極めて小さな粒径を有しているので、外部に放出された後は外部空間内の隅々まで飛散して殺菌、脱臭を行なうと共に、外部空間内に存在する物体に付着浸透して効果的に殺菌、脱臭を行なうことができる。 Since this charged fine particle mist contains active species (radicals) and has an extremely small particle size, it is sterilized and deodorized by being scattered to every corner in the external space after being released to the outside. It can be effectively sterilized and deodorized by adhering to and penetrating objects existing inside.
ところが、この静電霧化装置を例えば食品保管庫の庫内空間といった狭い対象空間内に設置し、該対象空間内に帯電微粒子ミストを長時間に亘って放出させようとするような場合には、対象空間を形成するハウジングの内壁や収納物体の表面に帯電微粒子ミストが付着して強くマイナス帯電し、このマイナス帯電の影響を受けて帯電微粒子ミストが安定的に生成され難くなるといった問題が生じる。 However, when this electrostatic atomizer is installed in a narrow target space such as a storage space of a food storage, for example, the charged fine particle mist is to be discharged into the target space for a long time. The charged fine particle mist adheres to the inner wall of the housing that forms the target space and the surface of the stored object and is strongly negatively charged. Due to the negative charge, the charged fine particle mist is difficult to be stably generated. .
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、対象空間内に帯電微粒子ミストを放出するに際して、対象空間側のマイナス帯電の影響を受けることなく帯電微粒子ミストを長時間に亘って安定的に生じさせることの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。 The present invention has been invented in view of the above-described conventional problems, and when discharging charged fine particle mist into the target space, the charged fine particle mist is not affected by negative charging on the target space side for a long time. It is an object of the present invention to provide an electrostatic atomizer that can be stably generated.
上記課題を解決するために本発明を、放電電極3と、放電電極3に液体Wを供給する液供給手段と、放電電極3に高電圧を印加する高電圧印加手段と、放電電極3に近接して位置するハウジング10とを備え、放電電極3が保持する液体Wに高電圧を印加して生成される帯電微粒子ミストを、ハウジング10が形成する対象空間S内に放出する静電霧化装置1において、上記高電圧印加手段が、放電電極3に高電圧を印加する運転モードと、放電電極3への高電圧印加を休止する休止モードとを、交互に切り替えるものであり、該休止モードは、自然放電によりハウジング10を除電するために設定した休止時間T2を有することを特徴としたものとする。
In order to solve the above problems, the present invention is based on the
このようにすることで、対象空間Sを形成するハウジング10の内面や、対象空間S内に収納される物体の表面に帯電微粒子ミストが付着してマイナス帯電する場合であっても、休止モードの休止時間T2中にこのハウジング10や収納物体からは自然放電がなされるので強くマイナス帯電することがない。したがって、放電電極3に保持される液体Wはこのハウジング10や収納物体のマイナス帯電の影響を受けずに安定的に静電霧化されて帯電微粒子ミストを生成するものである。
In this way, even when the charged fine particle mist adheres to the inner surface of the
上記構成の静電霧化装置1にあっては、対象空間S内の絶対湿度を検出する湿度検出手段11を備え、該湿度検出手段11の検出結果に応じて運転モードの運転時間T1と休止モードの休止時間T2を設定することが好適である。対象空間S内の空気中に存在する水分はハウジング10のマイナス帯電を奪う性質を有し、したがって一定時間当りの自然放電量は絶対湿度に応じて変化するので、このように設定することで休止モードの休止時間T2を必要且つ十分な分だけ設定することが可能となる。このとき、休止モードの休止時間T2を、絶対湿度が高くなるほど短く設定されるように制御する。
The electrostatic atomizer 1 having the above-described configuration includes the
また、ハウジング10の体積固有抵抗が10Further, the volume resistivity of the
本発明は、対象空間内に帯電微粒子ミストを放出するに際して、対象空間側のマイナス帯電の影響を受けることなく帯電微粒子ミストを長時間に亘って安定的に生じさせることができるという効果を奏する。 The present invention produces an effect that, when discharging charged fine particle mist into the target space, the charged fine particle mist can be stably generated over a long period of time without being affected by negative charging on the target space side.
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3には、本発明の実施形態における一例の静電霧化装置1を示している。本例の静電霧化装置1は、霧化用の液体Wを搬送するための液体搬送部2と、液体搬送部2の先端部である放電電極3と、放電電極3の先端と対向して位置する対向電極14と、液体Wに圧力を作用させて液体搬送部2の先端部に設けた放電電極3先端に液体Wを供給する加圧手段4と、放電電極3と対向電極14との間に高電圧を印加する電圧印加部5とを備えたものである。なお、以下の説明では液体Wが水の例で説明するので、液体Wは水Wとして表す。
Hereinafter, the present invention will be described based on embodiments shown in the accompanying drawings. 1 to 3 show an example of an electrostatic atomizer 1 according to an embodiment of the present invention. The electrostatic atomizer 1 of this example is opposed to the
図1に示すように本例にあっては加圧手段4として、水頭圧により水Wに圧力を作用させて放電電極3の先端に水Wを供給するようになっている。液体搬送部2は図示例では筒状をしており、この液体搬送部2の内部の孔13部分の内径が先端の放電電極3部分を除いて毛細管現象が発生しない大きさの孔部13aとなっている。孔13の先端部は、先端が細径となるように孔径が次第に細くなっており、内部の水Wに圧力が作用しても孔13の最先端においては水Wが表面張力により液玉状態を保持し、孔13の最先端から水Wが垂れ流しされないような孔径としてある。
As shown in FIG. 1, in this example, as the pressurizing means 4, water W is supplied to the tip of the
液体搬送部2の後端部には、水頭圧調整部となる液体溜め部6を連通させてある。図中の符号7は液体補給用のタンクであり、マイクロポンプ等のポンプ15によりタンク7内に溜まっている水Wを液体溜め部6に補給して、液体溜め部6の水位(液位)を放電電極3の先端よりも高い所定設定水位に保つようにしている。具体的には、液体溜め部6内に水位センサ16が設けてあり、水位センサ16により液体溜め部6内の水位を検知するとともに、液体溜め部6内の水位が放電電極3の先端よりも高い所定設定水位よりも下がるとこれを検知し、制御部17からの制御によりポンプ15を駆動して液体溜め部6内の水位が所定水位に復帰するようにタンク7内の水を供給するようになっている。したがって、液体搬送部2の先端部の放電電極3の先端に表面張力により形成される液玉W1には常に決められた一定の水頭圧が作用するものである。この水頭圧は、放電電極3の最先端に表面張力により液玉W1が形成されることを阻害しない程度のものになるよう予め設定してある。
A
図2、図3には、上記静電霧化装置1の概略斜視図が示してある。液体溜め部6やタンク7等はベース26に取付けてあり、このベース26にカバー27を取付けて液溜め部6やタンク7を覆うことで、ユニット化されてコンパクトとなった静電霧化装置1が構成される。図示例ではカバー27に設けた孔28から液体搬送部2先端の放電電極3が突出しており、カバー27に設けた対向電極14が上記放電電極3の先端の前方位置に配置してある。タンク7は透明又は半透明の材料で形成してあり、カバー27に水位窓29が設けてあってタンク7内の水位の確認ができるとともに、タンク7内の水位が低くなるとタンク7上部の給水口30から給水するようになっている。
2 and 3 are schematic perspective views of the electrostatic atomizer 1. The
上記構成から成る静電霧化装置1にあっては、液体搬送部2先端の放電電極3に水Wが供給されて表面張力により液玉W1が形成される状態で、適宜箇所に備えてある操作部9を操作して帯電微粒子ミストの生成をオンに設定すれば、このオン指令を受けた制御部17によって制御される電圧印加部5が、放電電極3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3と対向電極14との間に高電圧(8kV程度)を印加し、ナノメータサイズの帯電微粒子ミストと、ミクロンサイズの帯電微粒子ミストとを同時に生成させる。
In the electrostatic atomizer 1 having the above-described configuration, water W is supplied to the
上記ナノメータサイズの帯電微粒子ミストとミクロンサイズの帯電微粒子ミストとが同時に生成される理由は、下記の通りであると考えられる。即ち、液体搬送部2先端の放電電極3に表面張力により液玉W1が形成された状態で、電圧印加部5により高電圧を印加すると、放電電極3の先端に表面張力により液玉状に保持された水Wが帯電し、帯電した水にクーロン力が働くことで液玉W1が局所的に円錐形状(テイラーコーン)に盛り上がる。そして円錐形状となった水Wの最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最先端の水Wが分裂・飛散(レーリー分裂)を繰り返して静電霧化を行い、主としてナノメータサイズの帯電微粒子ミストを大量に発生させる。加えて、テイラーコーンとなった液玉W1には前述のように加圧手段4による加圧力が作用していることで、液玉W1の表面は表面張力により保たれる液玉状態が僅かな力でも破れ得る不安定な状態となっており、このため、最先端のように電荷が集中する箇所ではない液玉W1の最先端以外の表面部分においても、高電圧の印加により液玉W1から表面の一部が千切れて分裂・飛散するものである。この部分においては、電荷が最先端ほど集中しておらず水Wを分裂させるエネルギーも小さいので、主としてミクロンサイズの帯電微粒子ミストが生成されるのである。
The reason why the nanometer-sized charged fine particle mist and the micron-sized charged fine particle mist are simultaneously generated is considered as follows. That is, when a high voltage is applied by the
上記のようにしてナノメータサイズの帯電微粒子ミスト、及びミクロンサイズの帯電微粒子ミストが生成されると水が消費されてゆくが、放電電極3の先端には絶えず表面張力で液玉W1が形成されるように加圧手段4により水Wが供給されるので、継続してナノメータサイズの帯電微粒子ミスト、及びミクロンサイズの帯電微粒子ミストが生成され続けることになる。上記のようにして生成されるナノメータサイズの帯電微粒子ミストとミクロンサイズの帯電微粒子ミストには、活性種(ラジカル)が含まれる。
When nanometer-sized charged fine particle mist and micron-sized charged fine particle mist are generated as described above, water is consumed, but a liquid ball W1 is constantly formed at the tip of the
このように同時生成されたナノメータサイズの帯電微粒子ミストとミクロンサイズの帯電微粒子ミストは、放電電極3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10に囲まれて形成される所定の対象空間S内に放出される。対象空間S内に放出されたナノメータサイズの帯電微粒子ミストは対象空間S内の隅々まで飛散し、この帯電微粒子ミストに含まれる活性種(ラジカル)によって対象空間S内の殺菌、脱臭、有害物質の分解等を行うとともに、この帯電微粒子ミストが対象空間S内に位置する物体に付着浸透することで、該物体の殺菌、脱臭、有害物質の分解等を行なうことができる。上記ナノメータサイズの帯電微粒子ミストだけでは粒径が極めて小さいので、対象空間Sやこの対象空間S内の物体の加湿には十分でないが、本発明においては同時にミクロンサイズの帯電微粒子ミストを放出するので、これらの加湿を十分に行なえる。
The nanometer-sized charged fine particle mist and the micron-sized charged fine particle mist generated simultaneously as described above move toward the
そして、本例の静電霧化装置1の制御部17にあっては図4に示すように、操作部9のスイッチを操作して帯電微粒子ミストの生成をオンに設定してある間には、電圧印加部5が放電電極3と対向電極14との間に高電圧を一定時間(以下これを「運転時間T1」という)だけ印加させて実際に帯電微粒子ミストを生成させる運転モードと、電圧印加部5が放電電極3と対向電極14との間の高電圧印加を一定時間(以下これを「休止時間T2」という)だけ休止させて帯電微粒子ミストの生成を一旦休止させる休止モードとを、交互に切り替えながら帯電微粒子ミストの生成を継続していくようになっている。
And in the
ここで、静電霧化装置1で生成される帯電微粒子ミストが対象空間Sを形成するハウジング10の内壁に大量に付着して該ハウジング10全体が強くマイナス帯電してしまうと、放電電極3先端の液玉W1の上記テイラーコーンが、近接して位置するハウジング10内壁のマイナス帯電の影響を受けて安定したコーン形状に形成され難くなる。これに対して本例にあっては上記の如く帯電微粒子ミストの生成がオンとなっている間に、放電電極3への高電圧印加を休止する休止モードが、放電電極3に高電圧を印加する運転モードと一定周期で交互に切り替わるように制御されるので、この休止モード中にハウジング10からの自然放電がなされてハウジング10が強くマイナス帯電されることがない。したがって帯電微粒子ミストを長時間に亘って放出させる場合であっても、放電電極3先端の液玉W1の上記テイラーコーンは安定的したコーン形状に形成され、帯電微粒子ミストが安定的に生成されるようになっている。
Here, when a large amount of charged fine particle mist generated by the electrostatic atomizer 1 adheres to the inner wall of the
運転モードの運転時間T1と休止モードの休止時間T2は、休止モード中の自然放電によりハウジング10のマイナス帯電が液玉W1のコーン形状に影響を与えない程度にまで除電されるよう適宜設定するのであるが、例えば体積固有抵抗が1016〜1020(Ω・cm)のポリスチレン製のハウジング10を用いて容積70Lの対象空間Sを形成してある場合には、少なくともT1:T2=6:1となる程度の運転時間T1及び休止時間T2を設定することが好ましい。加えて、運転モード及び休止モードが繰り返される周期は1時間以内であることが好ましい。
The operation time T1 in the operation mode and the operation stop time T2 in the operation mode are appropriately set so that the negative charge of the
また、図5の変形例に示すように、帯電微粒子ミストを放出させる対象空間S内の絶対湿度を検出する湿度検出手段11を備えておき、この湿度検出手段11を用いて検出される絶対湿度に応じて運転モードと休止モードの各継続時間(即ち上記の運転時間T1及び休止時間T2)を設定するよう制御部17を設けることが好適である。これは、対象空間S内の空気中に存在する水分がハウジング10のマイナス帯電を奪う性質を有し、したがって絶対湿度が高くなるほどハウジング10からの単位時間当たりの自然放電量が増加するからであって、検出される絶対湿度が高くなるほどに休止時間T2が短く設定されるようにすることで、必要十分な休止時間T2を挟んで帯電微粒子ミストを安定的に且つ大量に放出することが可能となる。具体的には、湿度検出手段11により検出される絶対湿度が予め設けてある所定の閾値を超えれば、休止時間T2が短く変更されるようにすればよい。
Further, as shown in the modification of FIG. 5, a
湿度検出手段11としては、対象空間S内の温度と相対湿度から絶対温度を検出するものを用いてもよいし、対象空間S内が略一定の湿度に保持される条件下であれば温度のみから絶対温度を検出するものであってもよいし、また対象空間S内が略一定の温度に保持される条件下であれば相対温度のみから絶対温度を検出するものであってもよい。 As the humidity detection means 11, a device that detects the absolute temperature from the temperature in the target space S and the relative humidity may be used, or only the temperature if the target space S is maintained at a substantially constant humidity. The absolute temperature may be detected from the absolute temperature, or the absolute temperature may be detected only from the relative temperature as long as the target space S is maintained at a substantially constant temperature.
上記構成から成る本例の静電霧化装置1は、様々な対象空間Sに帯電微粒子ミストを供給する装置として使用することができる。 The electrostatic atomizer 1 of the present example configured as described above can be used as an apparatus for supplying charged fine particle mist to various target spaces S.
例えば図6には、本例の静電霧化装置1を食品保管庫12に備えた場合を示している。食品保管庫12は、その庫内空間に食品を収納させておく食品収納部22と、食品収納部22内の温度を目的とする温度にするための冷却部又は加熱部よりなる温度調整部23とを備えたものである。食品収納部22の開口部には開閉蓋(図示せず)が設けてある。また、食品保管庫12には更に電源スイッチ24、温度調整の操作を行うための温度調整操作部25が設けてある。そして、食品収納部22の庫内空間に食品を収納し、温度調整操作部25を操作して収納する食品の保存に最適の温度に調整し、電源スイッチ24をオンにすると、食品収納部22内が温度調整操作部25で設定された設定温度に温度制御されるとともに、電源スイッチ24のオンと連動して静電霧化装置1においては帯電微粒子ミスト生成がオンとなり、食品収納部22内にナノメータサイズの帯電微粒子ミストとミクロンサイズの帯電微粒子ミストとが、運転モードと休止モードを繰り返しながら放出されるようになっている。
For example, FIG. 6 shows a case where the
つまり、この場合にあっては食品保管庫12の電源スイッチ24が静電霧化装置1の操作部9を兼ねるものであり、また食品収納部22の庫内空間が帯電微粒子ミストを放出する対象空間Sとなっている。
That is, in this case, the
食品収納部22内の対象空間Sにナノメータサイズの帯電微粒子ミストとミクロンサイズの帯電微粒子ミストとを放出すると、放出されたナノメータサイズの帯電微粒子ミストは対象空間S内の隅々まで飛散し、該帯電微粒子ミストに含まれる活性種(ラジカル)により対象空間S内の殺菌、脱臭、有害物質の分解等を行なうとともに、対象空間S内に位置する物体(この場合は食品収納部22内に保管している食品)に付着浸透して殺菌、脱臭、有害物質の分解等を行なう。また、放出されたミクロンサイズの帯電微粒子ミストにより対象空間S内の加湿、及び対象空間S内の物体への加湿が十分に行なわれる。食品収納部22内の対象空間Sには種々の食品を保管することができるが、特に葉野菜を保管する場合に効果がある。
When nanometer-sized charged fine particle mist and micron-sized charged fine particle mist are discharged into the target space S in the
そして、このように帯電微粒子ミストを放出する対象空間Sが食品収納部22の庫内空間である場合においても、図4に基づいて既述したように放電電極3に高電圧を印加する運転モードと、放電電極3への高電圧印加を休止する休止モードとを一定周期で交互に切り替えるようにしてあることで、食品収納部22の対象空間Sを形成するハウジング10からの自然放電が休止モード中になされ、ハウジング10が強くマイナス帯電することが防止される。
Even when the target space S from which the charged fine particle mist is discharged is the interior space of the
加えて、特に対象空間S内に収納される物体がラップに包まれる野菜等である場合にはラップ部分に帯電微粒子ミストが付着して強くマイナス帯電され易くなるのだが、休止モード中にはこの収納物体のマイナス帯電も自然放電されることとなる。 In addition, especially when the object stored in the target space S is a vegetable or the like wrapped in a wrap, the charged fine particle mist adheres to the wrap portion and is likely to be strongly negatively charged. The negative charge of the stored object is also naturally discharged.
したがって、本例の静電霧化装置1を備えた食品保管庫12にあっては、放電電極3先端の液玉W1の上記テイラーコーンが安定的したコーン形状に形成されるとともに、帯電微粒子ミストが安定的に生成されることとなる。
Therefore, in the
また、このように対象空間Sが食品収納部22の庫内空間である場合においても、図5に基づいて上記したように対象空間S内の絶対湿度を検出する湿度検出手段11を備え、該湿度検出手段11の検出結果に応じて運転時間T1と休止時間T2を設定することが好ましいことは勿論である。特に本例の食品保管庫12が冷蔵庫である場合には対象空間S内の湿度は略一定に保持されるので、上記湿度検出手段11として温度計を備えてこの温度計の検出結果から推定される絶対湿度に基づいて運転時間T1及び休止時間T2を設定してもよい。
In addition, even when the target space S is the internal space of the
また特に図示はしないが、本例の静電霧化装置1を設置して帯電微粒子ミストを放出させる対象空間Sとしては、図6に示した食品収納部22のような収納庫の庫内空間に限定されず、例えば洗濯機において洗濯対象物を収納する洗濯籠内の空間や、衣類乾燥機、食器乾燥機等において乾燥対象物を収納する乾燥籠内の空間といったように、ハウジング10により囲まれて形成される限定された庫内空間であって該ハウジング10のマイナス帯電や収納物体のマイナス帯電が放電電極3先端の液玉W1のコーン形状に影響を及ぼすようなものであれば、同様の構成が適用可能であることは勿論である。
Further, although not particularly illustrated, the target space S in which the electrostatic atomizer 1 of the present example is installed to discharge the charged fine particle mist is an internal space of a storage such as the
なお、本例にあってはナノメータサイズの帯電微粒子ミストとミクロンサイズの帯電微粒子ミストを生成するようにしているが、これに限定される訳ではなく、ナノメータサイズの帯電微粒子ミストのみを生成するものであっても構わない。液供給手段も、放電電極3に液体Wを供給するものであれば他の構成であってもよい。また、放電電極3に高電圧を印加する高電圧印加手段においても図示例には限定されず、例えば対向電極14を備えずに放電電極3に高電圧を印加させるような構成であってもよい。更に、静電霧化する液体Wも水には限定されず、例えば抗菌剤や殺菌剤から成る液体Wを放電電極3に供給するようにしてもよい。
In this example, nanometer-sized charged fine particle mist and micron-sized charged fine particle mist are generated. However, the present invention is not limited to this, and only nanometer-sized charged fine particle mist is generated. It does not matter. The liquid supply means may have another configuration as long as it supplies the liquid W to the
1 静電霧化装置
3 放電電極
11 湿度検出手段
S 対象空間
W 液体
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