JP4779939B2 - 静電霧化装置及び静電霧化システム - Google Patents

Description

本発明は、霧化液を保持する放電極と対向電極との間に高電圧を印加することで帯電微粒子液を生成する静電霧化装置及び静電霧化システムに関するものである。

従来から、放電極の表面に霧化液を供給するとともに、この放電極と対向して位置する対向電極との間に高電圧を印加することで、放電極上に保持される霧化液を静電霧化させて活性種（ラジカル）を有するナノメータサイズの帯電微粒子液（帯電微粒子ミスト）を生成し、放電極から対向電極に向けて生じるイオン風にこの帯電微粒子液を乗せて外部に放出する構成の静電霧化装置が知られている（例えば特許文献１参照）。

上記静電霧化装置にあっては帯電微粒子液を発生させる際に騒音が生じるという問題がある。ここで、一般的には騒音を低減させる為に騒音発生源をハウジングで囲んでしまうといった方策が考えられる。しかし、静電霧化装置における騒音発生源は放電極と対向電極との間の部分であり、ここから帯電微粒子液やこれを運ぶイオン風が発生する構成であることから、該騒音発生源をハウジングにより完全に囲むことはできない。したがって上記の方策により騒音を低減させることは困難である。
特開２００５−１３１５４９号公報

本発明は上記問題点に鑑みて発明したものであって、運転時の騒音を低減することができ、且つイオン風の流れを阻害することなく帯電微粒子液を放出することが可能な静電霧化装置及び静電霧化システムを提供することを課題とするものである。

上記課題を解決するために本発明は、放電極２と、放電極２へ液体を供給する液体供給手段１と、放電極２に対向して配置された対向電極４と、放電極２を内部に納め且つ対向電極を支持して内部に放電空間Ｓ１を備えた筐体３と、放電極２と対向電極４との間に高電圧を印加する電圧印加部５とで構成され、放電空間Ｓ１内において高電圧によって放電極２の先端部に供給された液体を静電霧化することで作り出した帯電微粒子液Ｍを、対向電極４を通過させて筐体３外に放出するための開口部３ａを筐体３に備え、筐体３の開口部３ａに吸音部６を備えた消音ダクト７の上流側端部が連通され、筐体３の放電空間Ｓ１内で作り出された帯電微粒子液Ｗを対向電極４を通して筐体３の開口部３ａから消音ダクト７に導入して消音ダクト７を通して外部に放出することを特徴とするものである。

このような構成とすることで、筐体３の放電空間Ｓ１内で作り出した帯電微粒子液Ｍを含むイオン風を対向電極４を通して筐体３の開口部３ａからから下流側に向けて消音ダクト７内を通過させる際に、帯電微粒子液Ｍ発生時に生じた騒音を低減させることができる。このときイオン風の流れを阻害するどころか、消音ダクト７通過時にイオン風を効果的に整流させて通常は拡散してしまう帯電微粒子液Ｍを下流側の所定方向に向けて円滑に放出させることが可能となる。

また、筐体３には外部空気を内部に導入する空気導入用の窓部２２が形成され、筐体３に筐体３とは別体の消音ダクト７が取付けてあることが好ましい。

このような構成とすることで、放電極２と対向電極４とを内部に納める筐体３に別体の消音ダクト７を取付けるだけで簡単に消音ができ、また、筐体３に設けた窓部２２から外部空気を筐体３内に流入させ、発生した帯電微粒子液を流入した空気流により対向電極４を通過させて消音ダクト７を通して外部に放出することができる。

また、消音ダクト７は外筒８と孔あきの内筒９とを備え、吸音部６は上記外筒８と内筒９との間に保持された吸音材１０であることが好ましい。

このような構成とすることで、消音ダクト７の内筒９の貫通穴９ａから音が入って内筒９と外筒８との間に保持された吸音材１０により効果的に消音できる。

また、吸音材１０の内部に音の反射体３４が形成されたことが好ましい。このような構成とすることで、吸音材１０内で乱反射させて騒音を効果的に低減させることができる。

また、吸音材と外筒８又は内筒９との界面に空隙３２が形成されたことが好ましい。これにより、吸音効果が向上する。

ここで、空隙３２は消音ダクト７の軸方向に沿って延出し且つ周方向に沿って並ぶ複数の溝であることが好ましい。

このような構成とすることで、消音ダクト７の軸方向及び周方向のほぼ全域にわたって吸音効果を高めることができる。

また、吸音材１０の内部に空隙３２が形成されたことが好ましい。

このように空隙３２を形成することで、空隙３２の界面において音波を繰り返し反射し、吸音して騒音を効果的に低減させることができる。

また、吸音材１０は、吸音シートを筒状に巻き付けて構成されたことが好ましい。

このような構成とすることで、型抜きによって吸音材１０を筒状に形成することに比べて材料取りが有利となり、コスト削減に効果がある。またこの吸音材１０に多数の穴を穿設した場合には、巻き付けた際に各穴の層を成す配置が複雑となって吸音性が向上するものである。

また、吸音材１０は、吸音する音の周波数帯域が互いに異なる複数種類の吸音部材３５で構成されたことが好ましい。

このような構成とすることで、例えば吸音部材３５として低周波領域に吸音率のピークを持つものと、高周波領域に吸音率のピークを持つものとを組み合わせて広い周波数帯域にわたって騒音を効果的に低減させることや、更に吸音部材３５として耐オゾン性の高いものや耐水性の高いものを適宜組み合わせて静電霧化装置特有の各種問題を同時に解決することができる。

また、消音ダクト７の一部が筐体３の外周の一部に重複することが好ましい。

このような構成とすることで、帯電微粒子液Ｍ発生時に生じた騒音を、騒音の発生源である放電極２と対向電極４とを内装した筐体３部分において消音ダクト７の後部により消音すると共に、引き続き帯電微粒子液Ｍを含むイオン風が筐体３に内装した対向電極４から下流側に流れる際に消音ダクト７により消音できて、消音ダクト７により消音するに当って、消音ダクト７の筐体３よりも下流側の部分の長さを短くすることが可能となり、装置の小型化が図れる。

また、対向電極４は上記放電極２の先端の放電端と同軸のリング形状であり、放電極２の先端と対向電極４とが筐体３の軸方向に並んで、放電端から放出される帯電微粒子液Ｍが筐体３の軸方向によって規定される吐出経路１２に沿って対向電極４の内部を通る形で上記消音ダクト７内に流れ、消音ダクト７には上記吐出経路１２と交差する放出経路１３が形成されたことが好ましい。

このような構成とすることで、消音ダクト７内を通過する際に騒音を効果的に低減させることができる。

また、筐体３は筒状をしていてその軸方向に沿って一様な内径を有し、筐体３の前端に結合される消音ダクト７の後端部に筒状の筐体３より大きな径の導入口１５が形成され、消音ダクト７の内径がこの導入口１５から上記消音ダクト７の先端の吐出口１６に向けて次第に小さくなったことが好ましい。

このような構成とすることで、発生した帯電微粒子液Ｍが流路内壁に衝突して失われることを最小限に留めながらも、騒音を効果的に低減させることができる。

また、吸音部６は、消音ダクト７の長手方向の中間部に形成された大径の膨張室１８であることが好ましい。

このように消音ダクト７の長手方向の中間部に大径の膨張室１８を形成することで、効果的に消音することができる。

また、吸音部６は、上記消音ダクト７の長手方向の中間部に形成された共鳴室１１であることが好ましい。

このような構成とすることで、共鳴を利用して効果的に吸音を図ることができる。

また、本発明の静電霧化システムは、上記の静電霧化装置１４がハウジング５０内に収められ、ハウジング５０には強制空気流を作り出すファン３０が備えられると共に、この強制空気流を流す直線状の送風路１９が形成され、静電霧化装置１４が送風路１９内に配置され、静電霧化装置１４の消音ダクト７は帯電微粒子液Ｍを流す直線状の放出経路１３を有し、この放出経路１３が送風路１９に対して傾斜していることを特徴とするものである。

このような構成とすることで、ファン３０により帯電微粒子液Ｍを使用環境への向けて確実に送り出すことができるのはもちろん、帯電微粒子液Ｍ発生時に生じた騒音を静電霧化装置１４に備えた消音ダクト７を通過させることで低減させると共に、消音ダクト７から放出された騒音のうち特に高周波領域のものは指向特性を有するので、上記のように、静電霧化装置１４の放出経路１３が送風路１９に対して傾斜するように静電霧化装置１４を送風路１９内に配置することで、使用環境にて受け取る騒音を更に低減することができる。

また、本発明の静電霧化システムは、上記の静電霧化装置１４がハウジング５０内に収められ、ハウジング５０には強制空気流を作り出すファン３０が備えられると共に、この強制空気流を流す直線状の送風路１９が形成され、静電霧化装置１４の消音ダクト７は帯電微粒子液Ｍを流す直線状の放出経路１３を有し、この放出経路１３が上記送風路１９に交差する形で連通したことを特徴とするものであってもよい。

このような構成とすることで、静電霧化装置１４の消音ダクト７から放出された帯電微粒子液Ｍはファン３０により送風路１９内を流れる風により誘引されて使用環境に放出及び拡散され、また、帯電微粒子液Ｍ発生時に生じた騒音を静電霧化装置１４に備えた消音ダクト７を通過させることで低減させると共に、消音ダクト７から放出された騒音のうち特に高周波領域のものは指向特性を有するので、上記のように、放出経路１３が上記送風路１９に交差する形で連通することで、使用環境にて受け取る騒音を更に低減することができる。

なお、以上述べた各構成は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜組合せ可能である。

本発明は、運転時の騒音を低減することができ、且つイオン風の流れを阻害することなく帯電微粒子液を放出することができるという効果を奏する。

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。

本発明は静電霧化装置１４に吸音部６を備えた消音ダクト７を設けたものである。

静電霧化装置１４は、放電極２と、放電極２へ液体を供給する液体供給手段１と、放電極２に対向して配置された対向電極４と、放電極２を内部に納め、対向電極４を支持する筐体３と、放電極２と対向電極４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、高電圧によって放電極２に供給された液体を放電極２の先端において静電霧化させて帯電微粒子液Ｍを作り出すようになっている。

放電極２へ液体を供給する液体供給手段１としては、例えば、放電極２を冷却することで空気中の水分を該放電極２の表面に霧化液となる結露水を直接生成させることで放電極２へ液体を供給したり、あるいは、貯液部１ａに溜めた水のような液体を毛細管現象、あるいは加圧手段等により放電極２の先端に液体を供給する等が考えられる。

図１乃至図４には液体供給手段１を、放電極２を冷却することで空気中の水分を該放電極２の表面に霧化液となる結露水を直接生成することにより構成した例を示している。

図中２０はペルチェユニットから成る熱交換部で、この熱交換部２０の冷却部を構成する吸熱面２０ａ上に放電極２を立設するとともに熱交換部２０の放熱面２０ｂ側を放熱板２１と接続させ、この放熱板２１上に、外気導入用の窓部２２を複数開口させてある筐体３を放電極２を囲むように立設させる。

筐体３はＰＢＴ樹脂やポリカーボネート樹脂やＰＰＳ樹脂等の絶縁材料を用いて両端が開口した筒状に形成したものであり、一端側の開口部の外周縁にはその全周に亘って連結用のフランジ部３ｂを突設するとともに、他端側の開口部３ａにはインサート成形等により一体成形したリング状の対向電極４を位置させている。上記フランジ部３ｂに設けた孔を介してフランジ部３ｂを放熱板２１にねじ止めすることで筐体３をペルチェユニットよりなる熱交換部２０に連結させている。

筒状をした筐体３の内部空間は隔壁３ｃにより放電空間Ｓ１と封止空間Ｓ２とに二分割してあり、隔壁３ｃの中央には両空間Ｓ１、Ｓ２を連通する連通孔３ｄが設けてある。

放電極２はペルチェユニットからなる熱交換部２０の冷却部に設けられるのであるが、添付図面に示す実施形態においては、筐体３を熱交換部２０に連結する際に、上記放電極２を筐体３に設けた隔壁３ｃの連通孔３ｄに嵌め込んで放電極２の先端側を放電空間Ｓ１内に位置させると共に、放電極２の後端部の大径となった部分を封止空間Ｓ２内に位置させ、更に、封止空間Ｓ２内に熱交換部２０を構成するペルチェユニットを収納してペルチェユニットの放熱面２０ｂを放電極２の後端部に押し付け、この状態で上記のように筐体３を放熱板２１に固着することで、隔壁３ｃと放熱板２１とで放電極２の後端部の大径となった部分とペルチェユニットとを挟持して保持するようになっており、この挟み込みによって放電極２がペルチェユニットの吸熱面２０ａに押圧されて接続状態となる。この場合、封止空間Ｓ２内に水が浸入しないように連通孔３ｄと放電極２との間のクリアランスは封止材により封止される。

上記ペルチェユニットはリード線２５を介して冷却用電源２６に接続してある。

上記のように筐体３を放熱板２１に取付けることで、放電極２の後端部を除いた部分が筒状をした筐体３の放電空間Ｓ１内に位置するように保持される。放電極２の中心軸は筒状の筐体３の中心軸と略一致しており、また、筒状の筐体３の先端部に設けたリング形状をした対向電極４は放電極２の中心軸と直交し且つ放電極２の中心軸はリング形状をした対向電極４の中心軸と略一致している。

なお図示例では放電極２を１本だけ備えているが、複数本備えてあっても構わない。この場合は、筒状の筐体３の中心軸上に複数の放電極２間の中心が位置するようにする。

筐体３に複数設けた外気導入用の窓部２２は放電空間Ｓ１と外部空間とを連通している。

図中２７は、筐体３の放電空間Ｓ１内において一端側が放電極２に接続されるとともに他端側が筐体３外に引き出されて電圧印加部５に接続される高圧リード線であり、この高圧リード線２７を介して放電極２と電気的に接続された電圧印加部５を更に対向電極４と電気的に接続させることで放電極２と対向電極４との間に高電圧を印加するようになっている。

筐体３の先端部には吸音部６を備え且つ内部が放出経路１３となった筒状の消音ダクト７が形成される。

添付図面に示す実施形態では筐体３の先端部に筐体３とは別体の消音ダクト７を形成した例が示してある。

本実施形態における消音ダクト７はいずれも両端が開口した筒状を成す外筒８と内筒９とから成る二重筒構造であるとともに、内筒９にはパンチング加工により穿設した微小な貫通穴９ａや、スリット加工その他の方法により形成した貫通穴９ａを多数穿設してあり（図２においてはスリット状をした貫通穴９ａの例が示してあり、図５にはパンチング加工により多数の貫通穴９ａを形成した例を示している）、この内筒９と外筒８との間の空間内にウレタン等の吸音材１０を充填して保持させた構造であり、外筒８の前端縁と内筒９の前端縁との間を前板で遮蔽すると共に外筒８の後端縁と内筒９の後端縁との間を後板で遮蔽してある。

内筒９の後端部は筒状をした取付け部９ｃが設けてあり、該取付け部９ｃを筒状をした筐体３に被嵌すると共に取付け部９ｃに設けた被係止部９ｂを筐体３に設けた係止部３ｅに係止することで消音ダクト７を筐体３の先端部から突出するように取付ける。

そして上記筐体３の対向電極４を位置させてある開口部３ａの開口縁部分には、両端の開口した筒状を成す消音ダクト７を連通接続させている。

しかして上記構成の静電霧化装置１４において、熱交換部２０を構成するペルチェユニットに通電を行うと、ペルチェユニットの各熱電素子内において同一方向への熱の移動が生じ、この熱移動の冷却側に接続される冷却部を構成する吸熱面２０ａを介して放電極２が冷却され、放電極２の周囲の空気が冷却されることで、空気中の水分が結露して液化されて放電極２の表面に水（結露水）が生成される。そして、放電極２の先端部の放電部に水が生成され且つ保持された状態で、電圧印加部５により放電極２の先端部側がマイナス電極となって電荷が集中するように該放電極２と対向電極４との間に高電圧を印加すると、放電極２と対向電極４との間にかけられた高電圧により放電極２の先端部に供給された水と対向電極４との間にクーロン力が働いて、水の液面が局所的に錐状に盛り上がり（テーラーコーン）が形成される。このようにテーラーコーンが形成されると、該テーラーコーンの先端に電荷が集中してこの部分における電界強度が大きくなって、これによりこの部分に生じるクーロン力が大きくなり、更にテーラーコーンを成長させる。このようにテーラーコーンが成長し該テー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ると、テー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、表面張力を超えて分裂・飛散（レイリー分裂）を繰り返してマイナスに帯電した帯電微粒子液Ｍを大量に生成させる。ここでの帯電微粒子液Ｍとは、ナノメータサイズの粒径のものを含む帯電状態の微粒子液であり、空気中にミスト状態で浮遊可能なものである。

ここで発生した帯電微粒子液Ｍは、放電極２と対向電極４との間の放電により生じるイオン風に乗って効率良く送り出され、リング状を成す対向電極４の中央穴を通過して消音ダクト７内（即ち内筒９内）に至る。つまり、放電端から放出される帯電微粒子液Ｍが筐体３の軸方向によって規定される吐出経路１２に沿って対向電極４の内部を通る形で上記消音ダクト７内に流れる。そして消音ダクト７内の放出経路１３を通過した後に静電霧化装置の外部へと放出されるものである。ここでのイオン風は、放電電流の流れる方向（即ち、放電極２から対向電極４に向かう方向）に生じる空気の流れであり、放電により生じた空気中のイオンが対向電極４に引き付けられる際に周囲の空気分子と衝突することにより発生する。

上記消音ダクト７は、帯電微粒子液Ｍを含むイオン風を対向電極４から下流側に向けて通過させる際に、帯電微粒子液Ｍの発生時に生じた騒音を低減させるものである。加えて消音ダクト７は、イオン風を整流させて通常は拡散してしまう帯電微粒子液Ｍを所定方向に向けて、実用可能な濃度で放出させるものである。

なお、ここでの騒音低減は、外筒８と穴あきの内筒９との間に挟む形で配される吸音材１０によって騒音を吸収し、且つ外筒８によって更に遮音することで実現される。即ち上記内筒９は、吸音材１０の形状を保持し且つ貫通穴９ａを通じて該吸音材１０にまで騒音を透過させる為のものである。

また帯電微粒子液Ｍを含むイオン風の整流は、消音ダクト７がイオン風の流れをガイドするような筒形状であることに加えて、このイオン風が消音ダクト７内を流れることで内筒９や吸音材１０が帯電し、帯電微粒子液Ｍがこの帯電した内筒９や吸音材１０と反発することで該帯電微粒子液Ｍの飛散が抑制されることにより実現されると考えられる。

なお、図示例にあっては二重筒構造を成す消音ダクト７を断面円形状としているが、これに限定されるわけではなく断面矩形状や断面楕円形状等の他の形状であってもよい。

ここで、図６、図７に示すように、外筒８と穴あきの内筒９との間に形成される断面リング状の空間内に吸音材１０を介在させると共に、吸音材１０中に反射体３４を配することが好ましい。このように吸音材１０中に反射体３４を配することで吸音効果を向上させ、騒音を更に低減させることができる。上記反射体３４はポリカーボネートやＡＤＳを用いて、消音ダクト７の軸方向と平行に伸びる柱形状に形成されており、この柱状を成す反射体３４が周方向及び径方向にそれぞれ複数配置してあり、径方向に配置された複数列の反射体３４はそれぞれの列において周方向に等間隔を隔てて配置されており、また、径方向における複数列の反射体３４は周方向においてずれていて径方向に重複しないようになっており、この反射体３４により、より消音ダクト７の軸方向及び周方向の各部位において効果的に騒音の低減ができる。

また、図８、図９には消音ダクト７における消音性能を向上させるための他の実施形態が示してある。

図８に示す実施形態においては、吸音材１０と外筒８又は穴あきの内筒９との界面に空隙３２を形成してある。

すなわち、消音ダクト７は前述のような二重筒構造であって、外筒８と穴あきの内筒９との間に形成される断面リング状の空間内に吸音材１０を介在させた構成になっており、筒状を成す吸音材１０の内筒９と対向する内周面側に楔状の凹凸３１を周方向に連続形成することで吸音材１０の消音ダクト７の軸方向に沿って延出し且つ周方向に沿って並ぶ複数の溝を形成し、該溝により吸音材１０の内周面と穴あきの内筒９との界面に空隙３２を形成してある。このように吸音材１０の内周面を楔状に仕上げて吸音材１０と穴あきの内筒９との界面に空隙３２を形成することで、吸音の効果が増し、騒音を更に低減させることができる。

また、図９（ａ）（ｂ）には筒状を成す吸音材１０の外筒８と対向する外周面側に楔状の凹凸３１を周方向に連続形成することで吸音材１０の消音ダクト７の軸方向に沿って延出し且つ周方向に沿って並ぶ複数の溝を形成し、該溝により吸音材１０の内周面と外筒８との界面に空隙３２を形成してある。このように吸音材１０の外周面を楔状に仕上げて吸音材１０と外筒８との界面に空隙３２を形成することで、吸音の効果が増し、騒音を更に低減させることができる。

なお、上記楔状の凹凸３１の形状は種々設計変更可能である。

また、筒状の吸音材１０の内周面及び外周面に前述のような凹凸３１を形成してもよい。

また、図１０乃至図１３には本発明の更に他の実施形態が示してあり、本実施形態においては、吸音材１０の内部に空隙３２を形成することで、空隙３２の界面において音波を繰り返し反射し、吸音して騒音を効果的に低減させるようになっている。

ここで、図１０に示すように上記空隙３２は断面リング状であり、このリング状の空隙３２を介して吸音材１０は内周側部分と外周側部分とに分断されている。

また図１１に示すものにあっては、空隙３２は消音ダクト７の軸方向と平行に伸びる柱形状に形成されており、この柱状を成す複数の空隙３２が周方向に等間隔を隔てて形成されている。

図１２に示すものにあっては、空隙３２は消音ダクト７の径方向と平行に伸びる柱形状に形成されており、この柱状を成す複数の空隙３２が等間隔を隔てて放射状に形成されている。

図１３に示すものにあっては、内筒９と外筒８の間の空間内に多数の球状吸音部材３３を充填させることで吸音材１０を形成しており、隣接する球状吸音部材３３間の各隙間が空隙３２を形成するようになっている。球状吸音部材３３の材質としては、ウール状の金属やグラスウール、ポリエーテル系のウレタンフォーム等が適当である。

図１４には、本発明の実施形態における更に他例の静電霧化装置を示している。更に他例の消音ダクト７は、前述のような二重筒構造であって、外筒８とパンチングパイプのような穴あきの内筒９との間に形成される断面リング状の空間内に吸音材１０を介在させた構成になっている。そしてこの消音ダクト７にあっては、消音ダクト７内の流路（即ち内筒９内の流路）の下流端に形成される出口径ｄ２が、流路上流端に形成される入口径ｄ１よりも小さくなるように、内筒９をその下流側に行くほど径が漸次小さくなるよう傾斜した両端の開口した円錐台形状に設けている。このようにすることで、発生した帯電微粒子液Ｍが内筒９に衝突して失われることを最小限に留めながらも、騒音が更に低減するようになっている。上記円錐台形状の中心軸に対する傾斜角度は２０〜３０度程度が適当である。なお、消音ダクト７を短い筒形状でしか構成できない場合には挿入可能な吸音材１０の量も少なくなって騒音低減効果が少なくなるが、その場合には出口径ｄ２を小さくすることで、帯電微粒子液Ｍが内筒９に衝突して失われることを最小限に留めながらも騒音低減効果を向上させることが好適である。なお、帯電微粒子液の放出を妨げないよう、出口径ｄ２は、対向電極４の内径と略同一径以上とすることが好ましい。

図１５には、本発明の実施形態における更に他例の静電霧化装置を示している。更に他例の消音ダクト７は、前述のような二重筒構造であって、外筒８とパンチングパイプのような穴あきの内筒９との間に形成される断面リング状の空間内に吸音材１０を介在させた構成になっている。そしてこの消音ダクト７にあっては吸音材１０を、複数種の吸音部材３５（３５ａ、３５ｂ）を組み合わせることで形成している。図示例においては、同一形状である二種の吸音部材３５ａ、３５ｂを軸方向に連設させている。図１７に示してあるように消音ダクト７を備えない場合に発生する騒音は広域帯の周波数特性を持つものであるが、各吸音部材３５ａ、３５ｂとして吸音率の高い周波数領域が互いに相違するものを用いることで、広い周波数領域の騒音に対する騒音低減が可能となる。

また図１６に示すものは変形例であって、径が異なる二種の吸音部材３５（３５ａ、３５ｂ）を径方向に連設させている。内筒９と対向する内側の吸音部材３５ａには、耐オゾン性が良好な例えばＥＰＤＭ系の連続発泡樹脂製のものを用い、且つ外筒８と対向する外側の吸音部材３５ｂには、耐オゾン性は良好でないが吸音率の高い例えばウレタン系の連続発泡樹脂製のものを用いる。放電により生じるオゾンは内側の吸音部材３５ａに触れることとなるので、このように配置することで耐オゾン性の向上と騒音レベルの低減とを共に図ることができる。

この他、耐オゾン性を有する吸音部材３５の材質としてはウール状の金属やグラスウールが挙げられる。また耐水性を有する吸音部材３５の材質としてはウール状の金属、ポリエーテル系のウレタンフォーム、グラスウール等があり、調湿性を有する吸音部材３５の材質としては珪藻土等があるが、これら各種類の吸音部材３５を適宜箇所に配して組み合わせることで、吸音材１０がオゾン劣化を生じるといった問題や、吸音材１０が加水分解等の影響を受けるといった問題や、周囲環境の湿度が極端に低下すると静電霧化用の結露水を生じ難くなるといった問題を、同時に解決することが可能である。

図１８には、本発明の実施形態における更に他例の静電霧化装置を示している。更に他例の消音ダクト７は、前述のような二重筒構造であって、パンチングパイプのような穴あきの内筒９と外筒８との間に形成される断面リング状の空間内に吸音材１０を介在させた構成になっている。そしてこの消音ダクト７にあっては筒状を成す吸音材１０を、長板状であり且つ柔軟性を有する吸音部材３６を幾重かに巻き付けることで形成している。図示例にあっては、この吸音部材３６に多数の穴３７を等間隔を隔てて穿設してあり、上記の如く巻き付けて吸音材１０を形成した時点でこれらの穴３７が該吸音材１０内に放射状に配置される各空隙３２となるようにしている。ここで、図１２にて示したものと比較すれば、本例にあっては各層の空隙３２が径方向に不連続に形成されて吸音性は更に向上するものである。また、このような長板状の吸音部材３６を形成した後に巻き付けて筒状にするほうが、型抜きによって筒状の吸音材１０を形成するよりも材料取りがよく、コスト削減に効果的である。

また、上記した各例において、限られたスペース内で更に騒音低減効果を向上させるためには、対向電極４を支持する部分に至るまでの領域を、吸音材１０を備える消音ダクト７として構成することも好適である。

図１９、図２０にはその一実施形態が示してあり、消音ダクト７の一部（添付図面では後端部）を筐体３の外周の一部に重複してある。すなわち、本実施形態では内筒９の後端部に被係止部９ｂを有する複数の取付け部９ｃを突設してあるが、断面リング状をした吸音材１０及び外筒８の後端部は内筒９の後端部よりも後方に突出し、取付け部９ｃに設けた被係止部９ｂを筐体３に設けた係止部３ｅに係止することで消音ダクト７を筐体３の先端部から突出するように取付けた状態で、筐体３の係止部３ｅよりも後方の部位まで吸音材１０及び外筒８により覆ってある。これにより筐体３における放電空間Ｓ１に対応する部分の外周に消音ダクト７の後端部を重複して覆うことになり、放電空間Ｓ１において帯電微粒子液Ｍ発生時に生じた騒音を、騒音の発生源である筐体３の放電空間Ｓ１の外側部分において消音ダクト７の後部により消音すると共に、引き続き帯電微粒子液Ｍを含むイオン風が筐体３に内装した対向電極４から下流側に流れる際に消音ダクト７により消音できて、消音ダクト７により消音するに当って、消音ダクト７の筐体３よりも下流側の部分の長さを短くすることが可能となり、装置のコンパクト化が図れることになる。

上記いずれの実施形態においても、放電極２の先端と対向電極４とが筐体３の軸方向に並んで、放電端から放出される帯電微粒子液Ｍが筐体３の軸方向によって規定される吐出経路１２に沿ってリング状をした対向電極４の内部を通る形で上記消音ダクト７内に流れるようにしたものにおいて、消音ダクト７の放出経路１３の中心軸と吐出経路１２の中心軸とが略一致している例となっているが、図２１のように、消音ダクト７の放出経路１３の中心軸が吐出経路１２の中心軸と交差するように構成してもよい。これにより、消音ダクト７内を通過して装置外部に吐出される方向が上記吐出経路１２からの放出方向に対して傾斜した状態となっており、消音ダクト７内を通過する際に騒音が内筒９に効果的に当たって低減されるようになっている。

また、消音ダクト７は図２２（ａ）〜（ｅ）に示すような構造であってもよい。図２２（ａ）に示すものは単一の筒から成る消音ダクト７の内壁に吸音材１０を内貼りした構造であり、図２２（ｂ）に示すものは消音ダクト７をクランク状に屈曲させるとともに吸音材１０を内貼りすることで吸音を図る屈曲型構造である。図２２（ｃ）、（ｄ）に示すものは共に消音ダクト７の上流側部分７ａ及び下流側部分７ｂの径を膨張室１８となる中央部分７ｃの径よりも小径として断面積を変化させることで吸音を図る膨張型構造であり、図２２（ｃ）にあっては更に消音ダクト７の内壁に吸音材１０を内貼りしている。また図２２（ｅ）に示すものは消音ダクト７の経路途中に連通する共鳴室１１を形成して該共鳴室１１内での共鳴を利用して吸音を図る共鳴型構造である。更に上記した各構造を組合せた消音ダクト７とすることも好適であり、例えば図２２（ｂ）の屈曲型構造と図２２（ｃ）、（ｄ）の膨張型構造とを組合せた複合型とすることが考えられる。

また、対向電極４を支持するとともに放電極２を収納する上記筐体３においても、その放電極２を囲む内壁に消音用の凹凸を設けるといった消音構造を設け、これを上流側の消音ダクト７’として配する構成であってもよい（なお、上流側の消音ダクト７’は下記に説明する図２３の実施形態で示している）。この場合、筐体３から成る上流側の消音ダクト７’と下流側の消音ダクト７とが連結されることで、対向電極４を挟む上流側から下流側に至るまでの領域を囲む消音ダクト部を形成する。そして、この消音ダクト部内に放電極２及び対向電極４を収納するとともに該対向電極４から下流側に向けてイオン風を通過させる構造となる。

上記構造により騒音低減効果が更に向上するので、同程度の騒音低減効果を実現可能な静電霧化装置１４としては更なる小型化が可能である。

次に、液体供給手段１が貯液部１ａに溜めた水のような液体を毛細管現象で放電極２の先端に液体を供給する静電霧化装置１４の例を図２３において模式的に示す。

本実施形態における静電霧化装置１４は、水道水等の霧化液を貯める貯液部１ａと、この貯液部１ａに基端側を挿通させて支持される棒状の放電極２と、貯液部１ａ及び放電極２を収容するとともに放電極２の先端と対向する個所に開口部３ａを形成してある筐体３と、この開口部３ａ内に位置するように筐体３に嵌め込み支持させてあるリング状の対向電極４と、放電極２と対向電極４との間に高電圧を印加する電圧印加部５とを具備している。

上記放電極２は、先端が針状に尖るように多孔質セラミック等の多孔質体を用いて形成したもので、基端側は貯液部１ａ内の霧化液と接触してこれを毛細管現象により先端側に向けて搬送する構造になっている。なお、貯液部１ａ内の霧化液は給液パイプ１７を通じて供給される。また図示例では放電極２を１本だけ備えているが、複数本備えてあっても構わない。

筒状の筐体３内に配置した放電極２とリング状をした対向電極４と筒状をした筐体３との位置関係については前述の実施形態と同様であるので重複する説明は省略する。筒状をした筐体３の対向電極４を位置させてある開口部３ａの開口縁部分には、吸音部６を備えた筒状を成す消音ダクト７が連通接続させてある。この消音ダクト７は前述の各実施形態と同様のものを使用できる。

しかして上記構成の静電霧化装置１４の貯液部１ａ内に霧化液を充填させると、貯液部１ａ内の霧化液は放電極２の毛細管現象により基端側から先端側に向けて吸上げられる。このとき放電極２側がマイナス電極となって電荷が集中するように電圧印加部５によって放電極２と対向電極４との間に高電圧を印加させることで、放電極２内に吸上げられて保持される霧化液を更に先端側に引き寄せるとともに先端部分で静電霧化現象により霧化させ、高い電荷を持つ帯電微粒子液Ｍを発生させることができる。なお、ここでの帯電微粒子液Ｍとは、ナノメータサイズの粒径のものを含む帯電状態の微粒子液であり、空気中にミスト状態で浮遊可能なものである。

そして、本実施形態においても、吸音部６を備えた消音ダクト７を筐体３の先端部に形成することで、前述の各実施形態と同様に消音できる。

上記各実施形態に示す静電霧化装置１４は単独でも使用可能であるが、静電霧化装置１４を空気清浄機等の送風装置４０のハウジング５０内に収めてもよい。

図２４にはその一実施形態が示してあり、送風装置４０のハウジング５０内に強制空気流を作り出すファン３０を内装すると共に、この強制空気流を流す直線状の送風路１９が形成してある。送風路１９にはファン３０の下流側にフィルタ４１が配置され、更に、送風路１９内のフィルタ４１よりも下流側に前述の静電霧化装置１４が配置してあり、消音ダクト７から静電霧化装置１４外部に吐出される帯電微粒子液Ｍが風により誘引され、所定の使用環境に向けて放出及び拡散される構造である。

ここで、静電霧化装置１４の消音ダクト７に設けた帯電微粒子液Ｍを流す直線状の放出経路１３が送風路１９に交差するように静電霧化装置１４を送風路１９内に内装して放出経路１３の先端開口を送風路１９に連通させるように構成するのが好ましい。図２４に示す実施形態では静電霧化装置１４の筒状の筐体３の先端部に形成した消音ダクト７の放出経路１３が筐体３の吐出経路１２と交差し、更に、放出経路１３が送風路１９に対して交差するように傾斜させた例が示してあるが、吐出経路１２の中心軸と放出経路１３の中心軸とを一致させた場合は、静電霧化装置１４を送風路１９の送風方向に対して傾斜させることで放出経路１３を送風路１９に対して交差させることができる。

本実施形態においては、静電霧化装置１４の消音ダクト７から放出された帯電微粒子液Ｍはファン３０により送風路１９内を流れる風により誘引されて使用環境に放出及び拡散されるのであるが、帯電微粒子液Ｍ発生時に生じた騒音を静電霧化装置１４に備えた消音ダクト７を通過させることで低減させると共に、消音ダクト７から放出された騒音のうち特に高周波領域のものは指向特性を有するので、上記のように、放出経路１３が上記送風路１９に交差する形で連通させることで、使用環境にて受け取る騒音を更に低減することができる。

上記実施形態においては静電霧化装置１４の消音ダクト７に設けた放出経路１３が送風路１９に交差するように静電霧化装置１４を送風路１９内に内装した例を示したが、図２５のように、送風装置４０のハウジング５０内に強制空気流を作り出すファン３０を内装すると共に、この強制空気流を流す直線状の送風路１９を形成し、ハウジング５０内において静電霧化装置１４を送風路１９外に配置し、静電霧化装置１４に設けた消音ダクト７の放出経路１３の先端開口を送風路１９に連通するように開口させてある。そして、本実施形態においては消音ダクト７の放出経路１３が送風路１９に対して交差している。図２５に示す実施形態では消音ダクト７の放出経路１３が送風路１９に対して直交しているが、交差するものであれは放出経路１３が送風路１９のなす角度が９０度以外であってもよい。

この場合にあっても、消音ダクト７から静電霧化装置１４の外部に吐出される帯電微粒子液Ｍは風により誘引されて使用環境に放出及び拡散されるとともに、使用環境にて受け取る騒音はその指向特性により低減されるようになっている。

図２６には、空気清浄機に静電霧化装置を装着し静電霧化システムにおける送風路の方向に対する消音ダクトの方向の傾斜角度［°］と、正面３０ｃｍの位置で計測される騒音レベルの低減量［ｄｂ（Ａ）］との関係を示している。これは、消音ダクト７として直径２０ｍｍ、長さ２０ｍｍのスリットを有する内筒９と、直径４０ｍｍ、長さ２０ｍｍの外筒８と、ＥＰＤＭ系連続発泡樹脂から成る吸音材１０とを具備するものを用いた場合の結果である。この条件下においては、図示の如く角度が４０〜９０°の範囲内で騒音レベルの低減が確認されるが、どの角度に設定したときに騒音レベルがどの程度低減されるかは、これら各種条件に拠る。

また上記した各例の構成が、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜組合せ可能であることは勿論である。

本発明の一実施形態の分解斜視図である。 同上の一部切欠き分解斜視図である。 同上の正面図である。 同上の上面図である。 同上に用いる消音ダクトを示し、（ａ）は概略斜視図であり、（ｂ）は縦断面図であり、（ｃ）は側断面図である。 同上の消音ダクトの一実施形態の縦断面図である。 同上の図６のＸ−Ｘ線の断面図である。 同上の消音ダクトの他の実施形態を示し、（ａ）縦断面図であり、（ｂ）は側断面図である。 同上の消音ダクトの更に他の実施形態を示し、（ａ）縦断面図であり、（ｂ）は側断面図である。 同上の消音ダクトの更に他の実施形態を示し、（ａ）縦断面図であり、（ｂ）は側断面図である。 同上の消音ダクトの更に他の実施形態を示し、（ａ）縦断面図であり、（ｂ）は側断面図である。 同上の消音ダクトの更に他の実施形態を示し、（ａ）縦断面図であり、（ｂ）は側断面図である。 同上の消音ダクトの更に他の実施形態を示し、（ａ）縦断面図であり、（ｂ）は側断面図である。 同上の消音ダクトの更に他の実施形態を示し、（ａ）縦断面図であり、（ｂ）は側面図である。 同上の消音ダクトの更に他の実施形態を示し、（ａ）縦断面図であり、（ｂ）は側断面図である。 同上の消音ダクトの更に他の実施形態を示し、（ａ）縦断面図であり、（ｂ）は側断面図である。 消音ダクトを備えない場合に生じる騒音の周波数分析結果を示すグラフ図である。 同上の消音ダクトの更に他の実施形態を示し、（ａ）縦断面図であり、（ｂ）は側断面図であり、（ｃ）は同上に用いる吸音シートの一実施形態を示す斜視図である。 同上の消音ダクトの一部が筐体の外周の一部に重複した例を示す正面見た縦断面図である。 同上の側面から見た縦断面図である。 同上の消音ダクトの更に他の実施形態を示し、（ａ）縦断面図であり、（ｂ）は側断面図である。 （ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）は同上の消音ダクトの更に他の実施形態を示す概略断面図である。 本発明の静電霧化装置の他の実施形態の概略構成図である。 本発明の静電霧化装置を組み込んだ静電霧化システムの概略図である。 本発明の静電霧化装置を組み込んだ静電霧化システムの他の実施形態の概略図である。 同上の静電霧化システムにおける送風路の方向に対する消音ダクトの方向の傾斜角度と騒音レベル低減量との関係を示す概略図である。

符号の説明

２ 放電極
３ 筐体
４ 対向電極
５ 電圧印加部
７ 消音ダクト
８ 外筒
９ 内筒
１０ 吸音材
３１ 凹凸
３２ 空隙部
３４ 反射体
３５ 吸音部材
３６ 板状の吸音部材
ｄ１ 入口径
ｄ２ 出口径
Ｍ 帯電微粒子液

Claims (16)

1. 放電極と、
   上記放電極へ液体を供給する液体供給手段と、
   上記放電極に対向して配置された対向電極と、
   上記放電極を内部に納め且つ対向電極を支持して内部に放電空間を備えた筐体と、
   上記放電極と対向電極との間に高電圧を印加する電圧印加部とで構成され、
   上記放電空間内において上記高電圧によって放電極の先端部に供給された液体を静電霧化することで作り出した帯電微粒子液を、対向電極を通過させて筐体外に放出するための開口部を筐体に備え、
   上記筐体の開口部に吸音部を備えた消音ダクトの上流側端部が連通され、上記筐体の放電空間内で作り出された帯電微粒子液を対向電極を通して筐体の開口部から消音ダクトに導入して消音ダクトを通して外部に放出することを特徴とする静電霧化装置。
2. 上記筐体には外部空気を内部に導入する空気導入用の窓部が形成され、上記筐体に筐体とは別体の消音ダクトが取付けてあることを特徴とする請求項１記載の静電霧化装置。
3. 上記消音ダクトは外筒と孔あきの内筒とを備え、上記吸音部は上記外筒と内筒との間に保持された吸音材であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の静電霧化装置。
4. 上記吸音材の内部に音の反射体が形成されたことを特徴とする請求項３記載の静電霧化装置。
5. 上記吸音材と上記外筒又は上記内筒との界面に空隙が形成されたことを特徴とする請求項３記載の静電霧化装置。
6. 上記吸音材の内部に空隙が形成されたことを特徴とする請求項３記載の静電霧化装置。
7. 上記空隙は消音ダクトの軸方向に沿って延出し且つ周方向に沿って並ぶ複数の溝であることを特徴とする請求項５又は請求項６記載の静電霧化装置。
8. 上記吸音材は、吸音シートを筒状に巻き付けて構成されたことを特徴とする請求項３乃至請求項７のいずれか一項に記載の静電霧化装置。
9. 上記吸音材は、吸音する音の周波数帯域が互いに異なる複数種類の吸音部材で構成されたことを特徴とする請求項３乃至請求項８のいずれか一項に記載の静電霧化装置。
10. 上記消音ダクトの一部が上記筐体の外周の一部に重複することを特徴とする請求項３記載の静電霧化装置。
11. 上記対向電極は上記放電極の先端の放電端と同軸のリング形状であり、上記放電極の先端と上記対向電極とが筐体の軸方向に並んで、上記放電端から放出される帯電微粒子液が上記筐体の軸方向によって規定される吐出経路に沿って上記対向電極の内部を通る形で上記消音ダクト内に流れ、
    上記消音ダクトには上記吐出経路と交差する放出経路が形成されたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の静電霧化装置。
12. 上記筐体は筒状をしていてその軸方向に沿って一様な内径を有し、上記筐体の前端に結合される消音ダクトの後端部に上記筒状の筐体より大きな径の導入口が形成され、上記消音ダクトの内径がこの導入口から上記消音ダクトの先端の吐出口に向けて次第に小さくなったことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の静電霧化装置。
13. 上記吸音部は、上記消音ダクトの長手方向の中間部に形成された大径の膨張室であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の静電霧化装置。
14. 上記吸音部は、上記消音ダクトの長手方向の中間部に形成された共鳴室であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の静電霧化装置。
15. 上記請求項１乃至請求項１４のいずれか一項に記載の静電霧化装置がハウジング内に収められ、上記ハウジングには強制空気流を作り出すファンが備えられると共に、この強制空気流を流す直線状の送風路が形成され、
    上記静電霧化装置が送風路内に配置され、
    上記静電霧化装置の上記消音ダクトは上記帯電微粒子液を流す直線状の放出経路を有し、この放出経路が上記送風路に対して傾斜していることを特徴とする静電霧化システム。
16. 上記請求項１乃至請求項１４のいずれか一項に記載の静電霧化装置がハウジング内に収められ、上記ハウジングには強制空気流を作り出すファンが備えられると共に、この強制空気流を流す直線状の送風路が形成され、
    上記静電霧化装置の上記消音ダクトは上記帯電微粒子液を流す直線状の放出経路を有し、この放出経路が上記送風路に交差する形で連通したことを特徴とする静電霧化システム。

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