JP4649846B2 - 静電霧化装置及びこれを備えた空気清浄機 - 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ための静電霧化装置及びこれを備えた空気清浄機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成分を捕集、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。このような空気清浄機Ｂとしては、図８に示すように、空気中の粉塵（汚れの粒子など）及び臭気成分を捕集して脱臭して空気を清浄化するためのフィルタ部（清浄フィルタ）１１と、吸引口３４から本体ケース３０内に空気を吸引すると共にこの空気をフィルタ部１１に通過させるように流動させるためのシロッコファンなどファン３２を備えた送風手段１２とを、本体ケース３０に内蔵したものが本出願人等によって提案されており、清浄化された空気は本体ケース３０の上面に設けた吐出口３１から吹き出すようにしている。

また、上記の空気清浄機に静電霧化装置を内蔵させることが考えられている。静電霧化装置は電界により微細化されたミストを発生させるものであり（例えば、特許文献１参照）、静電霧化装置を空気清浄機に内蔵させることによって、清浄化された空気と共にミストが室内に放出され、ミストに含まれている活性種（例えば、スーパーオキサイドなどのラジカルを含む微粒子水）が室内に浮遊した粉塵や臭気成分を分解・除去することができるのである。

ところで、静電霧化装置は水を消費するために、静電霧化により微細化されたミストを連続的に放出し続けるためには空気清浄機の使用者が定期的に水を補給する必要があるが、空気清浄機の本体ケースに特許文献１の静電霧化装置を内蔵させると、本体ケースを開けてカートリッジを取り出して水を補給しなければならなず、煩わしい作業を伴うという問題があった。
特許第３２６０１５０号公報

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、煩わしい作業を伴うことなく簡単に水の補給を行うことができる静電霧化装置及びこれを用いた空気清浄機を提供することを目的とするものである。

本発明の静電霧化装置は、水溜め部１より水２を吸収するための吸水体１３と、吸水体１３に吸収された水２に高電圧を印加するための印加電極３と、接地された電極と、印加電極３に電気的に接続され、この印加電極３に高電圧を印加する高電圧発生源とを備えて静電霧化によりミストを発生させるための静電霧化装置Ａであって、水補給口５を有する連通部６を水溜め部１に接続して設け、水溜め部１、連通部６、水補給口５の少なくともいずれか一つに逆止弁７を設けると共に、水溜め部１、連通部６、水補給口５の少なくともいずれか一つに、カルシウムイオン及びナトリウムイオンを取り除く不純物除去部１０を、前記水補給口５の開口からみて前記逆止弁７、不純物除去部１０の順になるように設けて成ることを特徴とするものである。

本発明では、水補給口５から連通部６を通じて水溜め部１に水２を補給することができ、カートリッジ式のものに比べて水２を補給する際にカートリッジを取り外すなどの作業が不要となり、煩わしい作業を伴うことなく簡単に水の補給を行うことができるものである。

また、逆止弁７により水溜部１に供給した水２が連通部６や水補給口５に逆流しないようにすることができ、静電霧化が起こらなくなることを防止することができるものである。
また、不純物除去部１０により水溜め部１に溜められた水２に不純物が含まれにくくすることができ、不純物による吸水体１３の目詰まりで吸水不良や水の搬送不良が生じるのを防止することができるものである。

また、本発明は、水補給口５の蓋体８にシール部９を設けるのが好ましい。

この場合、シール部９を設けた蓋体８で水補給口５を密閉することができ、使用者が誤って転倒させた場合であっても、水補給口５からの水漏れを防止することができるものである。

また、本発明は、連通部６をパイプ状に形成するのが好ましい。

また、本発明は、連通部６を水溜め部１の下部側面に接続するのが好ましい。

本発明の空気清浄機Ｂは、請求項１乃至４のいずれかに記載の静電霧化装置Ａと、空気中の粉塵及び臭気成分を捕集して脱臭するためのフィルタ部１１と、フィルタ部１１に空気を通過させるための送風手段１２とを備え、送風手段１２による空気の流通方向においてフィルタ部１１よりも下流側に上記静電霧化装置Ａを配置して成ることを特徴とするものである。

この場合、清浄化された空気と共に静電霧化装置Ａで発生させたミストを室内に放出することができ、ミストに含まれている活性種が室内に浮遊した粉塵や臭気成分を分解・除去することができて空気の清浄化効率を高めることができるものである。

本発明では、水補給口から連通部を通じて水溜め部に水を補給することができ、カートリッジ式のものに比べて水を補給する際にカートリッジを取り外すなどの作業が不要となり、煩わしい作業を伴うことなく簡単に水の補給を行うことができるものである。

以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。

図１に示すように本発明の空気清浄機Ｂは、合成樹脂の成形品である本体ケース３０にフィルタ部１１と送風手段１２及び静電霧化装置Ａを内蔵して形成されている。本体ケース３０の正面には吸引口３４が設けられていると共に本体ケース３０の上面には複数の吐出口３１が形成されている。送風手段１２はシロッコファンなどのファン３２とこれを回転駆動するためのモータ等の駆動機３３とで構成されており、上記吸引口３４の背方で且つ吐出口３１の下方に送風手段１２が配設されている。フィルタ部１１は不織布などで形成されるものであって、上記吸引口３４と送風手段１２との間に設けられている。また、静電霧化装置Ａは送風手段１２と吐出口３１との間に設けられている。

このような空気清浄機Ｂは、送風手段１２により図１に示す矢印の方向に空気を流通させて空気を清浄化するものである。すなわち、駆動機３３によりファン３２を回転させることによって吸引口３４から室内の空気を吸引し、フィルタ部１１を通過させるように吸引した空気を流通させる。これにより、吸引した空気中の粉塵及び臭気成分をフィルタ部１１で捕集して脱臭することができ、空気を清浄化することができる。この後、清浄化された空気はファン３２の内部を通って吐出口３１の方（上方）に流動され、静電霧化装置Ａの近傍を通過した後、吐出口３１から排出される。そして、本発明の空気清浄機Ｂでは、フィルタ部１１よりも下流側に静電霧化装置Ａが設置されているために、フィルタ部１１で清浄化された空気と共に静電霧化装置Ａで発生させたミストを吐出口３１から室内に放出することができ、ミストに含まれている活性種が室内に浮遊した粉塵や臭気成分を分解・除去することができて空気の清浄化効率を高めることができる。また、フィルタ部１１で清浄化された空気が静電霧化装置Ａの近傍を流通するために、後述の静電霧化装置Ａの霧化発生部２０に粉塵等が付着するのを少なくすることができ、安定した静電霧化現象を継続することができる。

本発明の静電霧化装置Ａは、水２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ための霧化発生部２０と水溜め部１とが連通しており、霧化させることになる水２を補給するための水補給口５を有する連通部６が水溜め部１に接続されている。尚、本発明で使用する水２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を含有した水、アロマオイルや芳香剤や消臭剤などを含有した水などを例示することができるが、これらに限定されるものではない。

上記の霧化発生部２０は、図２に示すような円筒状でかつ周面に通孔２４が開口するホルダー２１と、該ホルダー２１の上部に配設された対向電極４と、ホルダー２１の下部に嵌め込まれた印加電極３と、この印加電極３によって起立保持されている複数本の棒状の吸水体１３とを備えて形成されている。印加電極３は吸水体１３が吸収した水２に対する高電圧の印加を担うものである。吸水体１３は水溜め部１に溜められた水２を吸い上げて霧化発生部２０の対向電極４の近傍にまで搬送する搬送部として機能を有するものである。また、印加電極３は上記のように吸水体１３中の水２に高電圧を印加する機能に加えて、棒状の吸水体１３を厚み方向に貫通させることにより吸水体１３を機械的に保持・固定する搬送保持としての機能も有している。図３において、２２は印加電極３から下方に突出している円筒状のスカート部であって、このスカート部２２で複数本の吸水体１３の外側を囲んで保護する構造としている。

対向電極４及び印加電極３は、共にカーボンのような導電性材料を混入した合成樹脂やＳＵＳ（ステンレス鋼）のような金属で形成することで導電性を有するものであり、ホルダー２１の上部に被せられる対向電極４は、その外周面に形成された接点接触部１５の外面に接するグランド接点（ＧＮＤ接点、図示せず）を通じて接地されている。また、ホルダー２１の下部内に嵌め込み固定されてホルダー２１の内面で押さえて固定されている印加電極３も、同じくその外周面に形成された接点接触部１６の外面に接触する高圧接点（図示省略）を介して高電圧発生源（図示省略）に接続されている。ここで、上記の接点接触部１５，１６は導電性プラスチックやＳＵＳなどの金属材料などの導電性材質で形成されている。

吸水体１３はコーディライトに代表される多孔質セラミックなどの多孔質材料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、つまり電解集中が起こりやすいように、先端が例えば直径Φ０．２５ｍｍ以下の鋭角形状の針状部１３ａに形成されている。図２に示す例では、複数本（例えば６本）の棒状の吸水体１３が印加電極３に取り付けられている。これらの吸水体１３は印加電極３の略中央部を中心として平面視で略円形となるように等間隔で配置され、上部が印加電極３よりも上方に突出し、下部は印加電極３の下方に突出してその下端は水溜め部１の底部近くまで達しており、水溜め部１に溜められた水２に吸水体１３の下部が接触している。

前記ホルダー２１の上面開口を閉じるように装着された対向電極４は、その中央部に凹所４ａが設けられており、凹所４ａの底面には厚み方向に貫通する開口部２３が形成されている。この開口部２３の縁部は平面視において、図４に示すように、各吸水体１３の上端の針状部１３ａを中心とする複数の同一径の円弧Ｒが他の円弧ｒで滑らかにつながった形状となっている。上記のように対向電極４を接地し、印加電極３に高電圧発生源を接続すると共に、棒状の吸水体１３が毛細管現象で水２を吸い上げている時に、吸水体１３の上端の針状部１３ａが印加電極３側の実質的な電極として機能すると同時に、対向電極４の開口部２３の縁部が実質的な電極として機能するものである。

前記霧化発生部２０と水補給口５とは連通部６及び水溜め部１を介して連通している。水溜め部１は図３に示すように、水受け可能な容器形状に形成されている。連通部６はパイプ状に形成されており、その一端が水溜め部１の下部側面に接続されていると共に他端は空気清浄機Ｂの本体ケース３０の上板部３０ａに接続されている。そして、上板部３０ａに接続された方の連通部６の端部が水補給口５として形成されており、この水補給口５が本体ケース３０の上面に開口されている。また、連通部６を上板部３０ａに接続することにより静電霧化装置Ａが本体ケース３０に一体的に連結保持されている。尚、水溜め部１と連通部６は本体ケース３０と共に合成樹脂などで一体的に成形することができる。また、ホルダー２１も水溜め部１や本体ケース３０とは別体の合成樹脂の成形品などを用いて形成することができる。

上記のような静電霧化装置Ａでは以下のようにしてミストを発生させることができる。まず、水補給口５から水２を注ぐことにより、連通部６を通じて水溜め部１に水２を補給する。このように水溜め部１に水２を補給すると、棒状の吸水体１３の下部が水２に浸漬されて接触することになり、これにより、水２が毛細管現象で吸水体１３に吸い上げられる。次に、対向電極４を接地すると共に印加電極３に高電圧発生源に電気的に接続することによって、印加電極３にマイナスの電圧を印加する。この電圧が水にレイリー分裂を起させることができる程の高電圧であれば、吸水体１３に吸水されて上端の針状部１３ａにまで達した水２がここでレイリー分裂を起すことになり、ナノメートルサイズの粒子径のミスト（霧化）を生じさせる静電霧化を行うことができる。

そして、本発明では、本体ケース３０の外面である上面に水補給口５を開口させるので、水補給口５から連通部６を通じて水溜め部１に水２を直接補給することができ、カートリッジ式の場合のように水２を補給する際にカートリッジを取り外す作業が不要となり、また、静電霧化装置Ａを取り出して水２を補給する必要もなく、煩わしい作業を伴うことなく簡単に水２の補給を行うことができるものであり、しかも、静電霧化装置Ａを取り出して持ち運ぶことがないので、静電霧化装置Ａの落下等による破損を防止することができるものである。

上記の静電霧化装置Ａにおいては、連通部６の途中に逆止弁７が設けられており、これにより、水溜め部１から水補給口５への水２の逆流を防止することができ、例えば、空気清浄機Ｂが転倒したとしても静電霧化装置Ａに溜められた水２が水補給口５から水漏れするのを防ぐことができる。尚、逆止弁７は水溜め部１や水補給口５に設けても良く、また、水溜め部１、連通部６、水補給口５の複数の箇所に設けても良い。

また、上記の水補給口５には蓋体８を着脱自在に設けるのが好ましく、これにより、水補給口５から不用意にゴミなどが入り込むのを防止することができる。蓋体８は合成樹脂の成形品などで略円盤状に形成することができる。また、図５（ａ）（ｂ）に示すように、蓋体８の周面には全周に亘って溝部８ａが形成されていると共に溝部８ａにはゴム製のＯリングなどを嵌着することによりシール部９が形成されている。さらに蓋体８の上面には二箇所の凹部８ｃが設けられており、凹部８ｃに挟まれた部分がツマミ部８ｂとして形成されている。そして、図５（ｃ）に示しように、この蓋体８は水補給口５に圧入して水補給口５を閉塞するものであり、シール部９が水補給口５を構成する連通部６の内周面に密着して連通部６を密閉することができるものである。

図６には蓋体８の他例を示す。この蓋体８は合成樹脂の成形品などで略円盤状に形成されているが、凹部８ｃは設けられておらず、ツマミ部８ｂが蓋体８の上面に突設されている。また、水補給口５を構成する連通部６の内周面には規制リブ６ａが突設されている。その他の構成は上記の蓋体８と同様である。そして、この蓋体８ではツマミ部８ｂが上面に突出しているので、蓋体８の着脱の際にツマミ部８ｂが摘みやすくなり、蓋体８の着脱を容易に行うことができるものである。また、蓋体８を水補給口５に嵌着した際に規制リブ６ａに当たって蓋体８が連通部６に入りすぎないようにすることができるものである。

図７には蓋体８の他例を示す。この蓋体８は合成樹脂の成形品などで略円盤状に形成されているが、凹部８ｃは設けられておらず、ツマミ部８ｂが蓋体８の上面に突設されている。また、溝部８ａよりも下部の外面には雄ネジ８ｄが設けられている。さらに、水補給口５を構成する連通部６の内周面には雌ネジ６ｂが設けられている。その他の構成は上記の蓋体８と同様である。そして、この蓋体８ではツマミ部８ｂを摘みながら蓋体８を回転させて雄ネジ８ｄと雌ネジ６ｂとを螺合させることができ、蓋体８を水補給口５に強固に取り付けることができる。

また、上記の静電霧化装置Ａにおいては、連通部６の途中に不純物除去部１０が設けられており、これにより、水補給口５から水溜め部１へ供給される水２に含まれている不純物、例えばカルシウムイオンやナトリウムイオンなどの不純物を不純物除去部１０で取り除くことができ、霧化発生部２０不純物が析出して残存するのを防いで安定した静電霧化現象を継続することができる。不純物除去部１０は不純物の種類によって適宜使い分けることができ、比較的大きな不純物であれば不織布などを用いることができ、不純物がイオンであればこれを捕捉するイオン交換樹脂などを用いることができる。もちろん、二種類以上の材料を用いて不純物除去部１０を形成してもよい。また、不純物除去部１０は水溜め部１や水補給口５に設けても良く、また、水溜め部１、連通部６、水補給口５の複数の箇所に設けても良い。

本発明の空気清浄機の実施の形態の一例を示す断面図である。 本発明の静電霧化装置の実施の形態の一例を示す一部の斜視図である。 本発明の静電霧化装置の実施の形態の一例を示す断面図である。 同上の平面図である。 同上の蓋体の一例を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は蓋体を取り付けた状態を示す断面図である。 同上の蓋体の他例を示し、蓋体を取り付けた状態を示す断面図である。 同上の蓋体の他例を示し、蓋体を取り付けた状態を示す断面図である。 従来例の空気清浄機を示す断面図である。

符号の説明

１ 水溜め部
２ 水
３ 印加電極
４ 対向電極
５ 水補給口
６ 連通部
７ 逆止弁
８ 蓋体
９ シール部
１０ 不純物除去部
１１ フィルタ部
１２ 送風手段
１３ 吸水体

Claims (5)

1. 水溜め部より水を吸収するための吸水体と、吸水体に吸収された水に高電圧を印加するための印加電極と、接地された電極と、印加電極に電気的に接続され、この印加電極に高電圧を印加する高電圧発生源とを備えて静電霧化によりミストを発生させるための静電霧化装置であって、水補給口を有する連通部を水溜め部に接続して設け、水溜め部、連通部、水補給口の少なくともいずれか一つに逆止弁を設けると共に、水溜め部、連通部、水補給口の少なくともいずれか一つに、カルシウムイオン及びナトリウムイオンを取り除く不純物除去部を、前記水補給口の開口からみて前記逆止弁、不純物除去部の順になるように設けて成ることを特徴とする静電霧化装置。
2. 水補給口の蓋体にシール部を設けて成ることを特徴とする請求項１に記載の静電霧化装置。
3. 連通部をパイプ状に形成して成ることを特徴とする請求項１又は２に記載の静電霧化装置。
4. 連通部を水溜め部の下部側面に接続して成ることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の静電霧化装置。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載の静電霧化装置と、空気中の粉塵及び臭気成分を捕集して脱臭するためのフィルタ部と、フィルタ部に空気を通過させるための送風手段とを備え、送風手段による空気の流通方向においてフィルタ部よりも下流側に上記静電霧化装置を配置して成ることを特徴とする空気清浄機。

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