JP4805421B2 - Electrostatic atomizer and air conditioner - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、静電霧化現象によりナノメータサイズのミスト(微粒子水)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-size mist (particulate water) by an electrostatic atomization phenomenon.
従来、水を搬送するセラミック多孔質体を水溜め部に直立させ、毛細管現象により水溜め部の水をその上端まで吸い上げさせ、そのセラミック多孔質体に高電圧を印加することで、針状に尖る上端にて、吸い上げた水を破砕して空気中に放出する静電霧化装置が提案されており、水溜め部にはユーザの給水が必要なものであった(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, a ceramic porous body that transports water is placed upright in a water reservoir, the water in the water reservoir is sucked up to its upper end by capillary action, and a high voltage is applied to the ceramic porous body to form a needle shape. There has been proposed an electrostatic atomizer that crushes sucked water at the sharp upper end and discharges it into the air, and the water reservoir needs to be supplied by the user (for example, see Patent Document 1). ).
また、金属棒自体を冷却して、空気中の水分を金属棒表面に直接結露させ、その金属棒に高電圧を印加することで、金属棒の先端に結露して付着している水を破砕して空気中に放出する、ユーザによる給水が不要な静電霧化装置が提案されている(例えば、特許文献2参照)。 In addition, the metal rod itself is cooled, moisture in the air is directly condensed on the surface of the metal rod, and high voltage is applied to the metal rod to crush the water adhering to the tip of the metal rod. And the electrostatic atomizer which discharges in air and does not require the water supply by the user is proposed (for example, refer patent document 2).
さらに、上記特許文献2と同様に水供給部として冷却面(熱交換面)を備え、この冷却面上で結露して生成された結露水を直接多孔質体に滴下して、毛細管現象で先端まで搬送させてミスト化する静電霧化装置が提案されている(例えば、特許文献3参照)。
Further, similarly to the above-mentioned
水を高電圧によって破砕して生成されたミストは、粒径が3〜50nm(ナノメートル=10−9メートル)程度で、人体の角質細胞の大きさより小さいため、人体の角質に浸透して肌に保湿効果を付与するものであり、さらに肌表面を親水化する作用も有している。また、高電圧によりミストは帯電しているため、電位差を生じる人に寄りやすくなっている。 Mist produced by crushing water with high voltage has a particle size of about 3 to 50 nm (nanometer = 10-9 meters) and is smaller than the size of the horny cells of the human body. Moisturizing effect is imparted to the skin, and the skin surface is also made hydrophilic. Further, since the mist is charged by a high voltage, it is easy to approach a person who generates a potential difference.
従来の静電霧化装置としては、特許文献1に記載されているように、水溜め部に溜めた水をセラミック多孔質体で上端まで吸い上げさせていたが、セラミックは、内部の気孔率が低く、また気孔の径が小さいので、多孔質体ではあるが、内部は比較的目が詰まっている材料であるため、上端まで霧化する水を搬送するのに時間がかかり、静電霧化装置の運転開始からミスト発生までに時間がかかる、という課題があった。
As a conventional electrostatic atomizer, as described in
また、特許文献2で開示されているようなユーザの給水の手間が不要な静電霧化装置にあっては、金属棒が、セラミック多孔質体のような細孔を有していないため、吸水作用も搬送作用も備えておらず、金属棒先端表面に結露する水分付着量だけでは、霧化量(発生するミスト量)が少量しか得られない、またミストの発生が安定的でない、という課題があった。
In addition, in an electrostatic atomizer that does not require the user's water supply work as disclosed in
また、特許文献3に開示されている静電霧化装置では、冷却面で得られた結露水が余剰に取れると、水印加電極から漏れ出た高電圧を帯びた水滴によって対向電極と気中で不要な放電(トラッキング)を起こしてしまい、ミストの発生が安定的に行われない、という課題があった。また、結露水からの水印加電極への滴下位置が先端霧化部に近いと、滴下された水滴の勢いによるポンプ作用によって、水が先端霧化部近傍から漏れ出し、対向電極と気中で不要な放電を起こしてしまい、ミストの発生が安定的に行われない、という課題があった。
In addition, in the electrostatic atomizer disclosed in
また、いずれの特許文献においても、水溜め部や金属棒もしくは冷却面といった水供給部を含めると、静電霧化装置全体の奥行き幅(断面厚み、もしくは厚さ)が大きくなってしまい、奥行き幅の小さい(薄い)スペースに静電霧化装置を搭載することが困難であった。 In any patent document, including a water supply unit such as a water reservoir, a metal rod, or a cooling surface increases the depth width (cross-sectional thickness or thickness) of the entire electrostatic atomizer, resulting in a depth. It was difficult to mount an electrostatic atomizer in a small (thin) space.
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、水供給部から供給された水を早く確実に水印加電極の先端霧化部に導くことができ、安定して多くの量の静電ミストが得られるとともに、長期に渡ってミスト発生以外の不要な気中放電を起こさず安全な静電霧化装置を提供する。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and can quickly and reliably guide the water supplied from the water supply unit to the tip atomization unit of the water application electrode. Provided is an electrostatic atomizer that is capable of obtaining an amount of electrostatic mist and that does not cause unnecessary air discharge other than mist generation over a long period of time.
この発明に係る静電霧化装置は、
水供給部と、胴部と先端霧化部から成り、前記水供給部から前記胴部に重力により滴下された水を前記先端霧化部に搬送し、電圧が印加されることで、この水を前記先端霧化部で霧化させる水印加電極と、を有し静電ミストを発生させる静電霧化装置であって、
前記水印加電極から漏れ出た余剰水が存在もしくは移動する水流出エリアと、
前記静電ミストが前記先端霧化部から発生するミスト発生エリアと、
前記水印加電極を水平方向に下方から保持するとともに、前記水供給部からの過度な水を下方へ排出する開口が形成された箱型形状の電極保持枠と、
前記胴部と前記先端霧化部の間で前記水印加電極に接触するように前記電極保持枠に設けられ、前記水流出エリアと前記ミスト発生エリアの間を電気的に絶縁する遮断壁と、
を備え、
前記水印加電極は、前記遮断壁から前記ミスト発生エリアに前記先端霧化部が突出しているとともに、
前記水供給部から前記水印加電極の胴部への水の滴下位置が、前記先端霧化部から離れた前記水流出エリア側にある前記胴部上であることを特徴とする。
The electrostatic atomizer according to the present invention is:
It consists of a water supply part, a body part, and a tip atomization part. The water dropped by gravity from the water supply part to the body part is conveyed to the tip atomization part, and this water is applied by applying a voltage. A water applying electrode that atomizes the tip atomizing portion, and an electrostatic atomizing device that generates electrostatic mist,
A water outflow area where surplus water leaked from the water application electrode exists or moves; and
A mist generation area in which the electrostatic mist is generated from the tip atomization unit;
While holding the water application electrode in the horizontal direction from below, a box-shaped electrode holding frame formed with an opening for discharging the excessive water from the water supply unit downward ,
A blocking wall that is provided on the electrode holding frame so as to be in contact with the water application electrode between the body portion and the tip atomizing portion, and electrically insulates between the water outflow area and the mist generation area;
With
The water application electrode has the tip atomization portion protruding from the blocking wall to the mist generation area,
The dropping position of water from the water supply unit to the body part of the water application electrode is on the body part on the water outflow area side away from the tip atomization part.
この発明に係る静電霧化装置は、電極保持枠と遮断壁を備えることにより、水供給部から滴下された水を早く確実に水印加電極の先端霧化部に導くことができ、長期に渡って不要な放電を起こさず静電ミストを安定して安全に発生させることができるとともに奥行き幅を小さくして少ないスペースに設置できるという効果を有する。 The electrostatic atomizing device according to the present invention includes the electrode holding frame and the blocking wall, and thereby can quickly and surely guide the water dropped from the water supply unit to the tip atomizing unit of the water application electrode. There is an effect that the electrostatic mist can be stably generated safely without causing unnecessary discharge, and can be installed in a small space by reducing the depth width.
実施の形態1.
図1乃至図35は実施の形態1を示す図であり、まず、図1乃至図4により、静電霧化装置100の構成を説明する。
FIGS. 1 to 35 are diagrams showing the first embodiment. First, the configuration of the
図1乃至図4は実施の形態1を示す図で、図1は静電霧化装置100の概略構成図、図2は静電霧化装置100の側面図、図3は水供給部の冷却部8の概略構成図、図4は水印加電極2の概略構成図である。
1 to 4 are
本実施の形態の静電霧化装置100は、図1に示すように、ナノメータ(10−9m)サイズの静電ミスト1を発生するために、水印加電極2と対向電極3とを備えている。
As shown in FIG. 1, the
水印加電極2は、ともに板状の胴部28と先端霧化部29から成り、胴部28に供給された水を先端霧化部29に移動(搬送)する。先端霧化部29の先端29a(突端)が、対向電極3に向くように配置される。水印加電極2は材料に多孔質体が用いられるが、ここでは特に三次元網目状構造を有する金属多孔質体である発泡金属を用いている。これについては詳細を後述する。
The
水印加電極2と対向電極3との間には、高電圧電源部4から供給される約4〜6kVの高電圧が、給電端子25(例えば、図9参照)を介して印加される。ここでは、対向電極3がグランド極となって電位0Vであり、水印加電極2に、−4〜−6kVのマイナスの直流電圧が印加される。
A high voltage of about 4 to 6 kV supplied from the high voltage
水印加電極2の胴部28の形状は略矩形であり、その胴部28の上方には、所定の距離L1(図2参照)の隙間を空けて水供給部の一部であるペルチェユニット6の冷却面に接する冷却部8の複数の冷却フィン8bが略水平方向に積層された状態で位置している。胴部28は、冷却フィン8bの積層方向に長辺方向幅(長手方向の幅)を伸ばして形成されている。すなわち、略矩形の胴部28の長辺方向(長手方向)が冷却部8の冷却フィン8bの積層方向に略一致している。
The shape of the
水印加電極2は、冷却フィン8bの下方に所定の距離L1の隙間を空けて位置し、冷却フィン8bの積層方向に長手方向(長辺方向)の幅を伸ばす平板状の胴部28を有している。そして、胴部28の短辺方向が冷却フィン8bの突出方向に略一致している。胴部28は、長辺方向の幅が短辺方向の幅の3倍以上ある細長い形状である。そして板状の水印加電極2は、その板厚が胴部28の短辺方向幅よりも小さいものである。
The
なお、胴部28の形状は略矩形と説明しているが、長辺と短辺のなす角度が直角である完全なる長方形に限定されるものではなく、短辺の長辺に対する角度が鋭角や鈍角である、すなわち、互いが平行な二辺の長辺に対して短辺が直角に接続しない平行四辺形や台形であってもよく、胴部28の形状の略矩形には、長方形だけでなく、このような平行四辺形や台形も含まれるものである。 In addition, although the shape of the trunk | drum 28 is demonstrated as a substantially rectangular shape, it is not limited to the complete rectangle whose angle which a long side and a short side make is a right angle, The angle with respect to the long side of a short side is an acute angle or It may be an obtuse angle, that is, a parallelogram or a trapezoid in which the short side is not connected to the long side of the two sides parallel to each other. Such parallelograms and trapezoids are also included.
さらに水印加電極2は、図1に示すように胴部28の長辺方向(長手方向)側面の途中に、その側面から突出するように先端霧化部29が形成されている。先端霧化部29は胴部28に連続する同じ厚さの板状突起で、その形状は上面視で三角形状である。三角形状の先端霧化部29は、底辺の面が胴部28の長辺方向側面につながり、頂点である先端29a(突端)が、対向電極3に向いている。この先端29aが対向電極3との放電部となる。なお、図1乃至図4においては、先端霧化部29である突起が一つの場合を示したが、突起が複数であってもよい。
Further, as shown in FIG. 1, the
図5は実施の形態1を示す図で、水印加電極2の変形例の概略構成図である。
FIG. 5 shows the first embodiment, and is a schematic configuration diagram of a modified example of the
また、先端霧化部29である突起の形状は、図5に示すように、胴部28につながる四角形状部分と、その四角形状部分に底辺の面がつながる三角形状部分とから成る、所謂、ホームベース形状であってもよく、その三角形状部分の頂点である先端29a(突端)を対向電極3に向けるようにしてもよい。
Further, as shown in FIG. 5, the shape of the projection that is the
水印加電極2の先端霧化部29は、上面視で図1のような三角形状であっても、図5のホームベース形状であっても、胴部28と同様に、板状で厚さを有し、胴部28と一体的に形成されており、対向電極3に向かう先端29aにも厚みがあり先端29aは線状に尖っている。先端29aは線状に尖っているので、その上端と下端に二つの角部が形成されている。
The
先端霧化部29は、平板状の胴部28の長辺方向(長手方向)となる冷却フィン8bの積層方向に伸びる側面途中に胴部28と連続的に形成され、胴部28の長辺方向側面から対向電極3に向かって突出する板状突起であって、その形状は先端29aに向かうほど突起幅が細くなる形状で、先端29aは線状に尖った状態、もしくは線状に尖った状態に近しいくらいまで細い状態となっている。
The
対向電極3は、導電性のある金属もしくは樹脂にて板状に成形されたもので、略中央に開口3aを有している。この開口3aが水印加電極2の先端霧化部29と対向するように、対向電極3は、先端霧化部29の先端29aと一定の距離を隔てて位置している。
The
次に水印加電極2よりも上方に位置する水供給部について説明する。図1に示す静電霧化装置100は、ペルチェユニット6と、そのペルチェユニット6の放熱面に接する放熱部7と、放熱面の反対側に位置する冷却面に接する冷却部8で構成される水供給部を有する。そしてこの水供給部で生成した水を水印加電極2の胴部28上面に重力により滴下させて供給する。
Next, the water supply part located above the
放熱部7も冷却部8もそれぞれペルチェユニット6と接するベース板とそのベース板の反ペルチェユニット側の面に略垂直に立設する複数のフィンを有する。放熱部7と冷却部8の複数のフィンは、各々のフィンが通過する空気流と略平行となるように通過する空気流と略直交する方向に積層される。ここでは、空気流が概ね重力方向であるため、放熱部7と冷却部8のそれぞれのフィンは、重力方向とほぼ直交する方向となる略水平方向に積層される。なお、冷却部8を効率よく冷却するために、放熱部7の方が冷却部8よりもフィンの表面積が大きく構成されている。
Each of the
図3は冷却部8の概略構成図であるが、冷却部8は、ペルチェユニット6と接するベース板8aとそのベース板8aの反ペルチェユニット側の面に略垂直に立設する複数の冷却フィン8bを有している。複数の冷却フィン8bは上記のとおり略水平方向に積層される。図3に示すL2は、冷却フィン8bのその積層方向の幅であり、積層方向の一方の端に位置する冷却フィン8bの外側面から他方の端に位置する冷却フィン8bの外側面までの距離である。両端の冷却フィン8bを含み幅L2の範囲内に位置する複数の冷却フィン8bは、すべて空気中に露出されている。
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of the
また、図3に示すL4は、冷却フィン8bの突出高さであり、ベース板8a上の基端から突端までの距離、すなわちベース板8aの反ペルチェユニット側の面から冷却フィン8b突端までの距離である。ここにおいて、複数の冷却フィン8bの下端面は全面が、水印加電極2の胴部28上面と所定の距離L1を空けて対向するように露出している。
Further, L4 shown in FIG. 3 is the protruding height of the cooling fin 8b, and the distance from the base end to the protruding end on the
もし、冷却部8を固定する保持枠などによって上記する冷却フィン8bの下端面の基端近傍が部分的に覆われるようであれば、距離L4は、その覆われた距離の分だけマイナスしたものとする。このような場合では、距離L4は、冷却フィン8bの下端面の突出方向の露出長さとなる。
If the vicinity of the base end of the lower end surface of the cooling fin 8b described above is partially covered by a holding frame or the like that fixes the
ペルチェユニット6内部には、複数のP型N型半導体が交互に直列に接続されている。低電圧電源部5から1〜5V程度の直流電圧がペルチェユニット6に印加されると、一方向に電流が流れ、ペルチェ効果によって放熱面の熱量が増え、冷却面では吸熱がなされる。これにより、放熱部7は暖められ、冷却部8は冷却される。
A plurality of P-type N-type semiconductors are alternately connected in series inside the
ペルチェユニット6によって、冷却部8の温度が通過する空気の露点以下まで冷やされると、冷却部8の冷却フィン8bの表面にはその空気中の水分が結露した結露水10が生成される。生成された結露水10は、重力により冷却フィン8bの下端に向けて冷却フィン8bの表面を伝って落下し、下端まで伝った後で冷却フィン8bから重力により下方へ滴下される。通過する空気の流れは、重力方向とほぼ同じであるため、結露水10は、冷却フィン8bの上部側の表面に生成されやすく、下流に進むにしたがって空気中の水分がなくなっていくため、結露し難くなる。冷却フィン8bの下端面ではほとんど結露しない。
When the temperature of the
放熱部7および冷却部8は、アルミニウムを材料として形成されている。アルミニウム製のフィンの一般的な水との接触角は50〜70度であるが、ここでは、少なくとも冷却フィン8bに、接触角が90度以上になるように撥水化処理を施すか、もしくは接触角が30度以下になるように親水処理を施して、生成された結露水10が冷却フィン8bの表面上を重力方向に移動しやすくし、生成された結露水10を素早く冷却フィン8bから滴下するようにしている。
The
なお、水の接触角とは、固体表面上に水滴を乗せ、平衡になったときの水滴表面と固体表面のなす角度であり、水滴が冷却フィン8b表面に接触している接触点において、水滴が形成する接線と冷却フィン8b表面とがなす角度のことである。 The contact angle of water is an angle formed between the surface of the water droplet and the solid surface when the water droplet is placed on the solid surface and reaches equilibrium, and at the contact point where the water droplet contacts the surface of the cooling fin 8b. Is an angle formed by the tangent line formed by the surface and the surface of the cooling fin 8b.
ここで冷却部8の重力方向下方には、この冷却フィン8bの下端とは図2に示すように所定長さL1の空間を介して水印加電極2が配置されている。冷却部8と水印加電極2は、互いが直接的に接触する部分を有していない。冷却フィン8bの下端から滴下された結露水10は、水印加電極2の胴部28上面に落下する。すなわち、水印加電極2の略矩形の胴部28が、冷却フィン8bの積層方向に長辺方向を伸ばし、かつ冷却フィン8bの真下(直下)に距離L1の空間を隔てて配置されているのである。
Here, below the
胴部28の上面に重力落下した結露水10は、金属多孔質体の水印加電極2内部に吸水され、内部の互いが三次元的につながる空隙内を表面拡散により移動する。結露水10は、このような表面拡散現象により、水印加電極2の内部にて胴部28から先端霧化部29へと搬送される。
水印加電極2の先端霧化部29の先端29a近傍まで水(結露水10)が搬送されると、グランド極である対向電極3に対して水印加電極2には、−4〜−6kVのマイナス高電圧が印加されているので、先端29a近傍の水にその高電圧がかかり、水印加電極2と同電位、すなわちマイナスの高電圧に帯電している。そのため、帯電している水は、静電界中のクーロン力の作用によって、先端29aから局所的に水印加電極2の外部へ引っ張られテーラーコーンと呼ばれる盛り上がりを形成する。このときテーラーコーンを形成している水は、水印加電極2に付いているので、引き続き帯電している。そして、作用するクーロン力が水の表面張力を超えることで、テーラーコーンを形成していた水が飛び出し、はじけるように分裂(この分裂はレイリー分裂と呼ばれている)を繰り返し、ナノメータサイズの帯電した静電ミスト1が生成される。静電ミスト1は対向電極3に向かって移動し、対向電極3の開口3aから外部へと放出される。
When water (condensation water 10) is transported to the vicinity of the
ここで、帯電した水を先端霧化部29の先端29aから飛び出させるためには、電界の集中が必要である。この水印加電極2は、先端霧化部29が板状で形成されていて、放電部である先端29aが線状に尖っているので、少なくとも先端29aの上端と下端の2ヶ所の角部に電界を集中させることができる。
Here, in order for the charged water to jump out from the
このため、先端近傍を錘状(角錐や円錐)に形成して放電部となる先端を針状に尖らしたものでは、その針状尖端の1ヶ所でしか水のテーラーコーンが形成されないのに対して、線状に尖る先端29aでは、少なくとも上端と下端の角部2ヶ所で水のテーラーコーンを形成することができ、放電部を針状尖端とするものに比べて、静電ミスト1を効率よく多量に発生させることができる。なお、先端29aは線状に尖っているので、上端や下端の角部ほどではないが電界は集中するので、上下の角部の間であっても、水のテーラーコーンが形成されることもあり、静電ミスト1が効率よく多量に生成される。
For this reason, in the case where the vicinity of the tip is formed in a pyramid shape (a pyramid or a cone) and the tip serving as a discharge portion is pointed like a needle, a tailor cone of water is formed only at one point of the needle-like tip. Thus, the
製造上においても、先端29aを錘状(角錐や円錐)に形成する場合には、胴部28および先端霧化部29の切り出し方向と違う方向の切断加工が必要になる。詳細には水印加電極の厚みL7(図4参照)を縮める方向の追加加工によって、水印加電極2の方向を変えるか、切断具の方向を変えるかする作業時間とスペースおよび先端の加工時間が必要になり、加工コストが多くかかる。それに対して、厚みが胴部28の厚みと同じであって、角部を二つ有して線状に尖る先端29aとした場合には、シート状の材料を胴部28の切り出し工程と同じ方向に切断具を動かす1回の工程で形成することができ、加工時間を短縮できる上に無駄をだすことなく製造できるという利点がある。
Also in manufacturing, when the
電界を集中しやすくするために、先端霧化部29は、対向電極3に向かう上面視で三角形状の頂点部分の角度α(図4に示す)を鋭角に形成するのがよく、望ましくは60°以下がよい。上面視で三角形状の先端霧化部29の胴部28から最も離れた頂点部分の角度が角度αである。また、水印加電極2の製造工程や配送工程において、先端霧化部29が細長く突出していると、破損する恐れがあるので、破損を回避するために、先端霧化部29の突出高さL6(図4に示す)は、胴部28の短辺方向幅と同等以下とするのが好ましく、頂点部分の角度αも15°以上がよい。
In order to make it easy to concentrate the electric field, the
このように生成された静電ミスト1は、単にミストや微粒子水と呼ばれたり、帯電していることから、帯電ミストや帯電微粒子水と呼ばれたりすることがある。また、大きさがナノメータサイズであることから、ナノミストと呼ばれることもある。いずれであっても、水に高電圧をかけ、レイリー分裂により微細化させ生成する帯電したナノメータサイズのミスト(微粒子水)であり、ここでは、このようにして生成されたミストのことを静電ミスト1と呼ぶこととする。また、このように静電ミスト1を生成することを静電霧化と呼び、霧化するとは水をミスト化することである。そして、霧化量とは、静電ミスト1の生成量(発生量)のことである。
The
図4は水印加電極2の概略構成図であるが、この図で示すL3は、上方に位置する冷却フィン8bと対向して露出される胴部28上面の長辺方向(長手方向)の幅で、冷却フィン8bの積層方向と同方向の幅である。
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of the
例えば、胴部28の長辺方向の一端に高電圧電源部4との給電端子25(図9)が装着され、その給電端子25により、もしくはその給電端子25を保護するために設置された別体のカバーにより、胴部28のその一端部分の上面が、冷却フィン8bに向かって露出されていない場合には、その一端部分は上記の幅L3には含まれない。幅L3は単に胴部28の長辺方向の長さではなく、上方に位置する冷却フィン8bと対向して露出される胴部28上面の長辺方向の幅であり、上方に露出をしていない部分は、幅L3には含めない。
For example, the power supply terminal 25 (FIG. 9) with the high-voltage
また図4に示すL5は、L3と直交する方向の幅であり、冷却フィン8bと対向して露出されている胴部28上面の短辺方向の幅で、冷却フィン8bの突出方向と同方向の幅である。
Further, L5 shown in FIG. 4 is a width in a direction orthogonal to L3, and is a width in a short side direction of the upper surface of the
ここで、この水印加電極2は、胴部28の幅L3が、上記した冷却フィン8bの積層方向幅L2と同等もしくは幅L2よりも大きくなるように形成されている。すなわち、幅L3≧幅L2となっている。また、胴部28の幅L5が、上記した冷却フィン8bの突出高さL4と同等もしくはL4よりも大きくなるように形成されている。すなわち、幅L5≧L4としている。
Here, the
さらに、水印加電極2の胴部28に冷却フィン8b全体を重力方向に投影したときに、積層方向幅L2が胴部28の長辺方向幅L3と略一致するか、もしくは幅L3内に収まるように、また、高さL4が胴部28の短辺方向幅L5と略一致するか、もしくは幅L5内に収まるように、水印加電極2の胴部28は、冷却フィン8bに対して配置されている。
Further, when the entire cooling fin 8b is projected onto the
上方に位置する複数の冷却フィン8bと、その下方に隙間L1を介して冷却部8とは非接触に位置する水印加電極2の胴部28とは、このような位置関係にあるので、重力により複数の冷却フィン8bの下端から積層方向に幅広く滴下される多くの結露水10を、胴部28の上面が水受け取り面となって、無駄なく確実に受け取ることができ、それらを先端霧化部29に搬送できるので、安定して多くの量の静電ミスト1を発生させることができる。
Since the plurality of cooling fins 8b positioned above and the
また、冷却フィン8bの突出方向に対しても、高さL4の範囲を有する冷却フィン8b下端のいずれの突出方向位置から滴下された場合でも、胴部28の上面が水受け取り面となって、無駄なく確実に受け取ることができ、安定して多くの量の静電ミスト1を発生させることができる。
In addition, even if the cooling fin 8b is dropped from any position in the protruding direction at the lower end of the cooling fin 8b having a range of the height L4, the upper surface of the
特に、冷却部8にて多くの結露水10を得るために、空気流と略直交する水平方向に冷却フィン8bを積層させ、水印加電極2の胴部28を平板状として、その積層方向に長辺方向の幅を伸ばすように形成していることにより、冷却フィン8bで効率よく多量に結露させた結露水10を胴部28の上面で無駄なく確実に受け取るので、静電ミスト1の発生が安定して継続される。
In particular, in order to obtain a large amount of condensed
なお、水供給部の冷却部8は、必ずしも冷却フィン8bを備えていなくてもよく、冷却フィン8bを有している場合と比べれば、生成される結露水10の量は減少するが、平板状のベース板8aだけがペルチェユニット6の冷却面に接している構成であってもよい。この場合には、ベース板8aが冷却板となって、ベース板8aのペルチェユニット6と接する面の反対側の面(冷却フィン8bを備える場合であれば、複数の冷却フィン8bが突出する面)上に、結露水10が生成され、重力により下端に向けてその面上を伝って落下し、下端まで伝った後でベース板8aから重力により下方へ滴下される。
The
冷却部8が冷却フィン8bを持たずに冷却板となる平板状のベース板8aのみを有する上記のような構成である場合には、ベース板8aの水平方向の幅(長さ)に対して、水印加電極2の胴部28の幅L3を、同等もしくはそれより大きくなるように形成すればよい。すなわち、幅L3≧ベース板8aの水平方向の幅となっている。そして、水印加電極2の胴部28にベース板8aを重力方向に投影したときに、ベース板8aの水平方向の幅が胴部28の長辺方向幅L3と略一致するか、もしくは幅L3内に収まるように、水印加電極2の胴部28を、冷却部8に対して配置する。もちろん、ベース板8aの下方に距離L1の隙間を介して胴部28が位置し、冷却部8と水印加電極2は非接触である。
In the case where the
このような位置関係とすることで、重力により冷却板となるベース板8aの下端から水平方向に幅広く滴下される結露水10を、胴部28の上面が水受け取り面となって、無駄なく確実に受け取ることができ、それらを先端霧化部29に搬送できるので、安定して多くの量の静電ミスト1を発生させることができる。
By adopting such a positional relationship, the
すなわち、冷却フィン8bの有無に関わらず、水印加電極2の胴部28の幅L3を、冷却部8の水平方向幅と同等もしくはそれよりも大きくなるように形成し、すなわち、幅L3≧冷却部8の水平方向幅として、さらに水印加電極2の胴部28に冷却部8を重力方向に投影したときに、冷却部8の水平向幅が胴部28の長辺方向幅L3と略一致するか、もしくは幅L3内に収まるように配置することにより、重力により冷却部8から水平方向に幅広く滴下される結露水10を、胴部28の上面が水受け取り面となって、無駄なく確実に受け取ることができ、それらを先端霧化部29に搬送できるので、安定して多くの量の静電ミスト1を発生させることができる。
That is, regardless of the presence or absence of the cooling fin 8b, the width L3 of the
図3に示す冷却部8では、ベース板8aの左右端からも冷却フィン8bが突設しており、積層方向の幅L2が冷却部8の水平方向幅に該当する。ベース板8aは一般的に矩形状に形成され、その長手方向が通過する空気流の方向と直交するように配置される。冷却部8での結露水10の生成は、多くが冷却部8の(通過する空気流の)上流部で生じるため、そのように配置した方が、水分を多く含んだ空気流と接するベース板8a(のペルチェユニット6と接する面の反対側の面)の面積を稼げるからである。そのため、冷却部8で生成された結露水10は、水平方向に幅広く滴下されることになる。
In the
また、先端霧化部29を胴部28の長辺方向側面の途中に形成しているので、短辺方向側面に設けるのに比べて、胴部28で受け取った結露水10を素早く先端霧化部29に搬送できる。このため、結露水10が水印加電極2へ至るまでの経路が、重力による胴部28への直接的な滴下であることと相まって、この静電霧化装置100の運転開始から短時間で静電ミスト1を発生させることができる。各冷却フィン8bから同量の結露水10が滴下されるものとして、先端霧化部29が一つだけの場合には、胴部28の長辺方向側面にあって、冷却フィン8bの積層方向幅L2の中央に相当する位置に配置させるのが、水の搬送の安定度から最も好ましい。
Moreover, since the front
なお、水印加電極2は、その周囲に冷却部8から滴下供給された結露水10を溜めないように構成されている。水印加電極2を固定する保持枠は水が溜まることがないように容器とはしないで、例えば、水印加電極2の下面(冷却部8と対向する上面の反対側の面)を含む周囲には下方への開口26(例えば、図13、図14参照)を設け、水印加電極2の保持枠70(例えば、図9参照)からは不要な水は開口26を通して排水させ、水印加電極2の周囲に水を溜めさせない。
In addition, the
水印加電極2の周りに水を溜めない理由は、以下のとおりである。
(1)水印加電極2の上に水が溜まってくると、上に溜まった水の介在により水印加電極2(特に胴部28)と冷却部8(特に冷却フィン8b)との距離が短くなり、高電位である水印加電極2から冷却部8へ放電現象が発生する恐れがある。水印加電極2と冷却部8との間で放電現象が発生すると、水印加電極2と対向電極3との間での放電が不安定となり、正確な静電ミスト1の発生が阻害される。また、信頼性の点からも好ましくない。
The reason why water is not collected around the
(1) When water accumulates on the
(2)水印加電極2は多孔質体で構成されるが、水印加電極2内の水分量が多いと、テーラーコーンを形成した水の表面張力に対してクーロン力が勝てずに、水が先端霧化部29の先端29aから離れにくくなり、すなわち、先端29aからなかなか飛び出さないことになって、静電ミスト1の発生が阻害される。水印加電極2は、内部の空隙(気孔)を水で飽和させない方が静電ミスト1の発生効率がよい。
(2) Although the
(3)ペルチェユニット6が水に浸かると、信頼性の点で不具合が生じる。ペルチェユニット6は、P型N型半導体が直列接続された構成であり、P型N型半導体のいずれかが水の侵入により故障すると使用不能となる。
これらの理由から、水印加電極2の周囲には、水を溜めない構成が必要なのである。
(3) When the
For these reasons, it is necessary to have a structure that does not collect water around the
なお、対向電極3は、水印加電極2との電位差を一定に保つために設置しているが、対向電極3を設置しないで気中との放電(気中の浮遊電位との放電)で静電ミスト1を発生させるようにしてもよい。また、この静電霧化装置100を搭載する機器のあらかじめ電位が0V近辺にある部材(例えば、空気調和機の室内機に搭載するとして、室内機内部に設置される室内熱交換器)を対向電極3の代替として用いて、水印加電極2との電位差を保つようにして静電ミスト1を生成するようにしてもよい。
The
この静電霧化装置100では、放熱部7および冷却部8に重力方向、すなわち上方から下方への空気流が通過するが、冷却部8における吸熱量低下を防止して効率よく冷却フィン8bの温度を下げるために、冷却部8への通風量(通過する空気流の量)は、放熱部7に比べて少なくしている。その実現手段としては、放熱部7はその上流側を開放状態にして放熱部7を通過する空気流に通風抵抗を与えないが、冷却部8側では、上流側に囲いやリブなどを設けて流入口の開口を制限して通風量を下げる。このように通風量を下げて冷却部8を通過する空気流の流速を0.1m/s程度の微風状態まで小さくし、空気流が冷却熱を奪って流出してしまうことを避けている。この結果、冷却フィン8bを効率よく冷却できる。
In this
そして流速はたいへん小さいが、冷却部8には空気流が存在するので、水分を含んだ新しい空気が入れ替わるように流入することになり、冷却部8周囲の空気が乾燥してしまうことがなく、効率よく冷却された冷却フィン8bの表面には、結露水10が安定して生成される。
And although the flow velocity is very small, since there is an air flow in the
水印加電極2は金属多孔質体から成るものなので、胴部28の上面のどこに結露水10が滴下されても、受け取った水を先端霧化部29に搬送する性質を持っている。
Since the
すなわち、水印加電極2自身が、水受け取り部であり、水搬送手段であり、かつ霧化部(静電ミスト1の発生部)である、というように、三つの機能を備えているのである。このため、素早く水を先端霧化部29に集めて、効率よく正確に安定して静電霧化させることができる、という効果を有するのである。
That is, the
この静電霧化装置100では、図2に示すように、水印加電極2の胴部28が、ペルチェユニット6の冷却面に接する冷却部8の重力方向下方に、冷却部8とは直接に接することのない離れた位置で、所定の距離L1の隙間を空けて設置される。
In this
ここで所定の隙間L1は、水印加電極2と冷却部8とが電気的につながらない距離が必要となる。高電位にある胴部28から冷却部8への放電を起こさないために、胴部28の冷却フィン8bに対向して露出される上面には、先端霧化部29のような電界を集中させてしまう突起を設けずに平坦状に形成する。そして、胴部28と冷却部8間の空間の絶縁破壊を回避するために、距離L1は最低でも3mm必要となる。
Here, the predetermined gap L1 requires a distance that the
さらに、結露水10を冷却フィン8bから胴部28へと滴下するようにしているため、冷却フィン8bの下端から落下する直前の水滴の長さが、冷却フィン8bと胴部28との絶縁距離を実質的に短くしてしまうことになるので、その分も考慮すると、距離L1は、少なくとも5mmは必要であり、冷却フィン8bの下端から5mm以上の隙間L1を空けて胴部28を設置するのがよい。
Furthermore, since the
これに加えて、水印加電極2や冷却部8をそれぞれ保持する周囲の部材への沿面放電なども考慮して放電に対する信頼性を満足する隙間L1を適宜設定すればよい。
In addition to this, the gap L1 that satisfies the reliability of discharge may be set as appropriate in consideration of creeping discharge to surrounding members that respectively hold the
この静電霧化装置100では、冷却部8と、冷却部8に向かって露出している胴部28の上面との間には、空間以外に、冷却部8から滴下する水を集める集水部材や滴下する水を胴部28に案内するガイド部材、また、滴下する水を胴部28に至る前に一時的に溜めておく保水部材などを介在させず、直接的に重力により結露水10を胴部28上面に滴下する。冷却部8から胴部28への水の移動を妨げる要素は何もない。これにより、冷却部8にて生成された結露水10を、短時間で素早く確実に水印加電極2へと供給することができる。
In this
そして、水印加電極2と冷却部8とが非接触であることにより、ペルチェユニット6に高電圧がかかって、ペルチェユニット6が壊れてしまう心配がない。このように、高電圧が印加される部位が水印加電極2に限定される。
And since the
また、水印加電極2の材料として金属多孔質体(詳細は後述する)を用いることで、胴部28の一部に水が供給されれば、内部の空隙を表面拡散により進み、先端霧化部29まで素早く搬送することができ、運転開始から静電ミスト1の発生までの時間を短くできる。
In addition, by using a metal porous body (details will be described later) as the material for the
三角形の先端霧化部29が胴部28の長辺に備えられた場合に、最も使用する材料を少なくして、歩留まりをよくする製造方法を説明する。
A manufacturing method for improving the yield by reducing the most used material when the triangular
図6は実施の形態1を示す図で、三角形の先端霧化部29が胴部28の長辺に備えられた場合に、最も使用する材料を少なくして歩留まりをよくする製造方法を示す平面図である。
FIG. 6 is a diagram showing the first embodiment, and is a plan view showing a manufacturing method in which the most used material is reduced and the yield is improved when the triangular
図6に示すように、先端霧化部29の突出高さL6(図4に示す)を、胴部28の短辺方向幅L5と同じ長さにすると共に、胴部28の短辺二つを両方とも角度α/2となるように斜めにカットする。こうすることで、ある水印加電極2の先端霧化部29が有する三角辺が別の隣接する水印加電極2の胴部28の斜めにカットされた部分と同じ形になるため、シート状材料から材料の無駄を出すことなく、水印加電極2を互い違いに切り出すことができる。先端霧化部29の三角辺と胴部28の短辺の長さおよび傾斜角度は等しくなる。先端霧化部29が二等辺三角形であれば、胴部28の短辺は角度α/2になるが、先端霧化部29が三角辺の長さが異なる三角形の場合には、胴部28の短辺二つの斜めにカットする角度の合計がαになるようにすればよい。先端霧化部29は、胴部28の長辺の中央にある必要はなく、長辺のどこにあってもよい。
As shown in FIG. 6, the protrusion height L6 (shown in FIG. 4) of the
次に、実施の形態1のいくつかの変形例について説明する。変形例1の静電霧化装置150が、例えば、空気調和機に搭載した場合に特に好適であるので、変形例1の静電霧化装置150について詳細に説明する。
Next, some modifications of the first embodiment will be described. For example, the
図7乃至図16は実施の形態1を示す図で、図7は変形例1の静電霧化装置150を示す縦断面図、図8は図7のミスト発生部付近の拡大図、図9は静電霧化装置150の分解斜視図、図10は水供給部保持枠60の斜視図、図11は風防止壁30の斜視図、図12は保持枠70の斜視図、図13は保持枠70に水印加電極2と対向電極3とを取り付けた状態を示す斜視図、図14は保持枠70に水印加電極2と対向電極3とを取り付けた状態を示す図((a)は上面図、(b)は正面図)、図15は冷却部保持枠63及び水供給部の斜視図、図16は水供給部を水供給部保持枠60及び抑え枠90で保持した状態を示す図((a)は上面図、(b)は斜視図)である。
FIGS. 7 to 16 are diagrams showing the first embodiment, FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing an
図1の静電霧化装置100においては、水印加電極2の先端霧化部29が、胴部28の長辺方向側面上に冷却フィン8bの突出方向と同方向に突出していた。
In the
図7乃至図16で示す静電霧化装置150では、水印加電極2の先端霧化部29を、冷却フィン8bの突出方向の面とは反対側の長辺方向側面上に、すなわち放熱部7のフィン突出方向に突出するように設けている。対向電極3もその時の先端霧化部29に対向するように放熱部7側に設けられる。このような配置にすると、冷却部8に比べて流量が大きい放熱部7を通過する空気流にのせて対向電極3の開口から放出された静電ミスト1を広く拡散させることができる効果が追加される。
In the
静電霧化装置150を構成する主要な要素は、以下に示す通りである。夫々の要素は、既に詳しく説明したものもあるし、未だ説明されていないものについては追って詳細を説明するので、ここでは簡単に述べる(主に、図9の分解斜視図を参照のこと)。
The main elements constituting the
(1)水供給部:水供給部は、既に説明したペルチェユニット6と、そのペルチェユニット6の放熱面に接する放熱部7と、放熱面の反対側に位置する冷却面に接する冷却部8で構成される。ペルチェユニット6は、低電圧電源部5(図1のものと同じ)に電気的に接続するリード線6aを有する。
(1) Water supply unit: The water supply unit includes the
(2)冷却部保持枠63:冷却部保持枠63は、樹脂製であり、水供給部の冷却部8を放熱部7に係合により固定する。詳細は後述する。
(2) Cooling unit holding frame 63: The cooling unit holding frame 63 is made of resin, and fixes the
(3)水供給部保持枠60:水供給部保持枠60は、冷却部8が冷却部保持枠63で放熱部7に固定された水供給部を、冷却部8側から保持する。冷却部8が冷却部収納部60aに収納される。また、放熱部7が放熱部収納部60bに収納される。冷却部8は、空気流の上流側が水供給部保持枠60で覆われ、幅方向に複数設けられた空気量調整穴61(空気量調整部)によって通過風速および通過風量が制御される。さらに、水供給部保持枠60は、ペルチェユニット6のリード線6a及び水印加電極2に給電端子25を介して接続するリード線25aを口出しするリード線口出し部60cを備える(図10参照)。
(3) Water supply unit holding frame 60: The water supply
(4)水供給部抑え枠90:水供給部抑え枠90は、冷却部保持枠63と同様樹脂製であり、冷却部保持枠63との間に水供給部を挟持する。水供給部抑え枠90と冷却部保持枠63との係合は、爪と孔とで行う。また、水供給部抑え枠90は、冷却部保持枠63と同様にペルチェユニット6のリード線6a及び水印加電極2のリード線25aを口出しするリード線口出し部90aを備える。水供給部保持枠60のリード線口出し部60cと水供給部抑え枠90のリード線口出し部90aとで、ペルチェユニット6のリード線6a及び水印加電極2のリード線25aを挟持する。
(4) Water supply unit holding frame 90: The water supply
(5)水印加電極2:既に説明済みの図1の静電霧化装置100の水印加電極2と同じものである。但し、静電霧化装置150では、水印加電極2の先端霧化部29が、冷却フィン8bの突出方向の面とは反対側の長辺方向側面上に、すなわち放熱部7のフィン突出方向に突出するように配置されている。水印加電極2には、給電端子25を介してリード線25aが接続される。
(5) Water application electrode 2: The same as the
(6)保持枠70:保持枠70は、水印加電極2を下方から保持する部材である。詳細は後述するが、保持枠70は外周と胴部28の短辺方向の格子70aを有して、大きな四角形状の開口26を持った箱型形状をしている。短辺方向に伸びた格子70aは水印加電極2の胴部28を支えるが、胴部28の幅L3より充分に短い幅をしている。また、保持枠70の下部には、対向電極3を保持する対向電極保持部70bが形成されている。
(6) Holding frame 70: The holding
(7)対向電極3:既に説明済みの図1の静電霧化装置100の対向電極3と同じものである。対向電極3は、保持枠70の対向電極保持部70bにネジ3cにより固定される。また、対向電極3には接地用のリード線3bが接続される。
(7) Counter electrode 3: This is the same as the
(8)風防止壁30:風防止壁30は、保持枠70の上部に係合して、水印加電極2を保持枠70とで挟持する。風防止壁30は、水印加電極2の先端霧化部29及び対向電極3を覆う庇30aと、先端霧化部29の胴部28に対する付け根部分および胴部28の長辺を上方から抑えながら天面方向に向かって伸びて形成されている壁30b(第一の壁)とを備える。
(8) Wind prevention wall 30: The
以下、静電霧化装置150について、さらに詳しく説明する。図7、図16(a)に示すように、水供給部の放熱部7は、風がよく通るように空気中に露出している。
Hereinafter, the
水供給部の冷却部8は、過度の空気流入による冷却フィン8bの温度上昇を防止するために水供給部保持枠60で覆われ、幅方向に複数設けられた空気量調整穴61(図10、図16)によって通過風速および通過風量が制御されている。
The
冷却フィン8bの下方には、空間のみを介して水印加電極2の胴部28が設けられている。冷却フィン8bから滴下した水滴(結露水10)は、樹脂枠(風防止壁30)などに触れることなく直接胴部28に滴下される。
Below the cooling fin 8b, the trunk | drum 28 of the
これは、樹脂枠の水の接触角が70〜80度前後と水滴を保持しやすい性質を持つために、樹脂枠などガイドを介して水滴を胴部28に移動させようとしても、例え傾斜があったとしても水滴は滴下地点から動き出さずに移動しがたい傾向にある。従って、ガイドを介さずに直接水滴を滴下できるように、冷却フィン8bの滴下面高さL4(図3)を短辺方向幅L5(図4)より小さくしている。
This is because the water contact angle of the resin frame is around 70 to 80 degrees and it is easy to hold water droplets. Therefore, even if an attempt is made to move the water droplets to the
水印加電極2は、胴部28の長辺方向(長手方向)側面の途中に、その側面から突出するように三角形状の先端霧化部29が形成されている。水印加電極2は胴部の長さL5(図4)と先端霧化部の長さL6(図4)は、ほぼ等しい長さで成形されている(図6)。
In the
また、胴部28を冷却部8の重力方向下方に配置し、一方先端霧化部29をペルチェユニット6もしくは放熱部7の重力方向下方に設けている。
In addition, the
また、先端霧化部29と所定の距離を介して対向電極3が、放熱部7の下方に設けられる。
Further, the
水印加電極2は、先端霧化部29の根元部分(胴部28に接続する部分)を保持枠70と、風防止壁30の壁30bとで挟持されて位置決めされている。
The
保持枠70は、外周と水印加電極2の胴部28の短辺方向の複数の格子70aを有する、大きな四角形状の開口26(図13、図14)を備える箱型形状をしている。
The holding
水印加電極2の胴部28の短辺方向に伸びる格子70aは、水印加電極2の胴部28を支える。格子70aの長さは、胴部28の幅L3(図4)より充分に短い。
A
保持枠70は、格子70a以外の水印加電極2の周囲が大きな開口26(図13、図14)となっており、水を溜めることなく過度な水を排出できるようになっている。
The holding
冷却部8を通過した冷たい空気は、水印加電極2近傍で滞留したり、冷却部8に逆流したりすることなく速やかに下方に抜けていくため、水供給部保持枠60の表面に結露を起こす恐れが少ない。
Since the cold air that has passed through the
水印加電極2の胴部28の短辺と平行に配置されて水印加電極2を支える保持枠70の格子70aを、狭い間隔で2本以上設けた場合、格子70aと格子70aとの間で余剰に排出された水滴がブリッジして大玉になって保持される。
When two or
水滴が大玉になると、対向電極3と水滴が経路を作って繋げてしまったり、風で飛散した場合に対向電極3に付着したりする可能性があり危険である。
If the water droplets become large balls, there is a possibility that the
水滴はブリッジすることなく、下方のドレンパン40(図27)に向かってスムーズに流れたほうが好ましい。そのため、保持枠70の外周を除く格子70aの間隔は10mm以上空けるが好ましい。別の表現をすると、格子70aの間隔は、水印加電極2の先端霧化部29から見た対向電極3の露出部の左右方向の幅と同等以上とするのが好ましい。すると、水滴が保持されずにスムーズに落下する。
It is preferable that the water droplets smoothly flow toward the lower drain pan 40 (FIG. 27) without bridging. Therefore, it is preferable that the interval between the
また、胴部28から滴下した水滴が、保持枠70を伝って落ちる場合、対向電極3の中央に面した部分から滴下される、または風で飛散した場合に、対向電極3に付着する可能性があり危険である。
In addition, when water droplets dropped from the
そこで、保持枠70の下端部(水印加電極2の先端霧化部29を支持する部分)は、対向電極3の中心部分に対向する位置を頂点凸部として左右方向に向かって半円を描くように円弧70c(図12)状に伸びるとともに、円弧70c端部を角部として更に左右方向に伸ばして形成した(図12の左右延伸部70d)。
Therefore, the lower end portion of the holding frame 70 (the portion that supports the
このように構成することで、胴部28から滴下した水滴は、対向電極3の中心部分に対向する位置から滴下されることがなく、樹脂(保持枠70)を伝って左右方向に誘導されて円弧70c端部から滴下されるので、例えブリッジした水滴が飛散しても対向電極3に付着しにくい。円弧70c端部幅はなるべく左右方向に広げる方がよく、水印加電極2の先端霧化部29から見た対向電極3の露出部の左右方向の幅と同等以上とするのが好ましい。
With this configuration, water droplets dripped from the
このように、冷却部8の下方に胴部28を配置して、ペルチェユニット6から放熱部7に渡る部分の下方に対向電極3を配置することで、図1に示すような冷却部8の下方に胴部28を設け、更に対向電極3を冷却フィン8bが突出する方向であって、胴部28よりも冷却フィン8bから遠い場所に配置する場合に比べて、デバイス全体の断面厚み(図7に示す)を小さくすることができるという効果を有する。なお、断面厚みは、奥行き方向の幅、もしくは厚さと言ってもよい。
Thus, by disposing the
つまり、静電霧化装置150は、冷却部8とペルチェユニット6と放熱部7とから構成される水供給部に要する断面厚みと、水印加電極2と対向電極3とから構成されるミスト発生部の断面厚みがほぼ同じになる。そのため、断面厚み方向(装置の奥行き方向)に無駄がなく、空気調和機の室内機などスペースの小さい部分にも搭載することができる。
That is, the
また、幅方向(図9参照)に関しても、水印加電極2の幅は、冷却フィン8bより幅の大きな放熱部7の幅より小さいので、放熱部7のサイズ内で収まり幅方向にもコンパクトである。
Also, with respect to the width direction (see FIG. 9), the width of the
加えて、冷却部8に比べて流量が大きい放熱部7を通過する空気流(放熱側、図7)にのせて、対向電極3の開口3aから放出された静電ミスト1を広く拡散させることができる効果や水滴が直接水印加電極2の胴部28に滴下されることで素早く確実に水を搬送して静電ミスト1を発生できるという効果も有している。
In addition, the
保持枠70は、水を溜めることなく過度な水を排出できるように大きな開口26を持った格子形状となっている。この形状の別の効果として、冷却部8を通過した冷たい空気が水印加電極2近傍で回流して再び水供給部保持枠60近傍に移動することがなく、水供給部保持枠60が冷やされて水供給部保持枠60の表面が結露することが無い、という効果がある。
The holding
水供給部保持枠60が結露すると、静電霧化装置150の外に水滴が滴下する可能性や、高電圧が印加される水印加電極2と水滴が経路を作って高電圧部分が全体に広がるために異常放電や感電が起こる懸念が広がる。
When the water supply
また、水供給部保持枠60を結露させないために、水供給部保持枠60と冷却フィン8bはぎりぎりまで近づけるのではなく充分距離を離すのが好ましい。冷却フィン8b近傍の水供給部保持枠60を、4mm以上(図7のd)盛り上げて離して配置する。そうすることで、例え、冷却フィン8bが0℃近傍まで冷却されても結露することがない。
Further, in order to prevent the water supply
この時、水印加電極2の先端霧化部29の先端29aは、長期信頼性から汚れ付着を防止するのが好ましい。先端29aに汚れが付着すると、放電力が低下して静電ミスト1の発生量が低下したり、発生が不安定になったりする。そのために先端29aにはなるべく風を通さず、移動してきた空気に触れさせないようにするとよい。
At this time, it is preferable that the
そこで、本実施の形態においては、庇30aと壁30bとを有する風防止壁30を、水供給部とミスト発生部との間に設けた(図7、図9、図11など)。
Therefore, in the present embodiment, the
図7に示すように、風防止壁30の庇30aは、水印加電極2の先端霧化部29の先端29aの上方に位置し、水供給部の放熱部7のフィンが突出する方向に伸びて設けられる。それにより、水供給部の放熱部7を通過してくる風が水印加電極2の先端霧化部29の先端29aに流入してくるのを防止する。
As shown in FIG. 7, the flange 30a of the
このように構成することで、水印加電極2の先端霧化部29の先端29aは、汚れが通過しないため汚れにくくなり、長期に渡って静電ミスト1を安定して発生することができる。
With this configuration, the
また、通過する流量の大なる空気流が過度に水印加電極2の先端霧化部29の先端29aに触れることによって、水のテーラーコーン形成やレイリー分裂が阻害され、正確で安定した静電ミスト1の発生が損なわれる懸念もなくなる。
Further, when the air flow having a large flow rate passes excessively on the
この時、庇30aは、水印加電極2の先端霧化部29の先端29aから最も距離の近い対向電極3の部分を越えて、対向電極3を覆うように放熱部7のフィンが突出する方向に伸びている。
At this time, the ridge 30a extends beyond the portion of the
このように構成することで、対向電極3の水印加電極2の先端霧化部29の先端29aに近い部分に風が流入するのを抑制して、対向電極3への汚れの付着を防止できるという新たな効果を得ることができる。
By comprising in this way, it can suppress that a wind flows into the part near the front-end |
また、樹脂で作られた庇30aおよび壁30bが帯電すると、電界形成が損なわれて静電ミスト1の発生を妨害するので、庇30aと対向電極3とはお互いに触れないように配置した。これにより、庇30aが帯電することによって静電ミスト1の発生を妨害することがなくなる。
In addition, if the ridge 30a and the
壁30bは、先端霧化部29の胴部28に対する付け根部分および胴部28の長辺を上方から抑えながら天面方向に向かって伸びて配置されている。
The
水供給部の冷却部8を通過した風は、放熱部7を通過した風に比べて風速が遅いため、放熱部7側に引き寄せられやすい。しかし、壁30bが水印加電極2に確実に接触して配置されることで、冷却部8を通過してくる風が水印加電極2の先端霧化部29の先端29aに流入してくるのを防止する。
The wind that has passed through the
このように構成することで、風が水印加電極2の先端霧化部29の先端29aは、風が通過しないために汚れにくくなり、長期に渡って静電ミスト1を安定して出すことができる。
With this configuration, the
冷却部8を通過した風は、水印加電極2の先端霧化部29の先端29aを通過しないので、水印加電極2の周囲に設けられた複数の開口26を通って下方に通り抜けていく。
Since the wind that has passed through the
壁30bは、抑えによる水印加電極2の位置決めと、水印加電極2の先端霧化部29の先端29aの汚れ防止の二つの効果を備える。
The
水印加電極2の先端霧化部29の先端29aの位置を決めて、水印加電極2の先端霧化部29の先端29aが上下に動かないようにすることで、先端29aと対向電極3との距離が一定に保たれる。それにより、近づきすぎによる異常放電の発生や、遠すぎによる静電ミスト1発生用電界が低下する懸念がなくなるという効果がある。
By determining the position of the
水印加電極2の先端霧化部29の周囲に位置する樹脂部材の壁30b、庇30aおよび保持枠70が帯電してしまうと、水印加電極2の先端霧化部29の先端29aと対向電極3とで形成されるべき電界が低下して静電ミスト1を引っ張る力が弱くなる。そのため、静電ミスト1の発生量が減少したり、不安定になったりするか、もしくはより大きな電気を与えないと静電ミスト1が放出されなくなる。
When the
ここでは、対向電極3がグランド極となって電位0Vであり、水印加電極2に−4〜−6kVのマイナスの直流電圧が印加される。例えば、水印加電極2に−5.8kVの直流電圧を加えた場合に周囲の樹脂が−3〜−4kV程度に帯電されると影響が大きく、帯電量を−2kV以下にすると影響が小さい。また、帯電している樹脂を水印加電極2の先端霧化部29の先端29aから離すことも有効である。
Here, the
そこで、本実施の形態においては、上下方向から水印加電極2を抑えて位置を固定している壁30bおよび保持枠70を、水印加電極2の先端霧化部29の先端29aからなるべく離すために、水印加電極2の先端霧化部29の先端29aの方向に傾斜させることなく、水印加電極2と接触している位置から水印加電極2の設置面と垂直な方向に伸ばして配置した。
Therefore, in the present embodiment, the
更に、壁30bの長さh1(図8)を、水印加電極2の先端霧化部29の先端29aに備えた最も電気が集まる角部と対向電極3の最も近い点を結んだ距離r1(図8)以上とした。
Further, the length h1 (FIG. 8) of the
そして、壁30bの端部を庇30aの起点とし、水印加電極2の先端霧化部29の先端29aに備えた最も電気が集まる角部(図8の先端29aの上部の角)と、対向電極3の最も近い点を結ぶ距離r1(図8)を半径とした円弧(図8に示す半径r1の円弧)線上に庇30aがかからないように、半径r1の円弧線の外に風防止壁30を配置した。これにより、樹脂の帯電影響を−0.5kV前後抑制することができる。
And the edge part of the
また、保持枠70は外周と、水印加電極2の胴部28の短辺方向の格子70aを1本または複数本とを有し、大きな四角形状の開口26を備える。従って、保持枠70と水印加電極2との接触場所は、外周と格子70aに限定されるので、保持枠70の帯電量は少なくなる。
The holding
具体的には、水印加電極2と保持枠70との接触面積を水印加電極2の胴部28の下面面積全体の50%以下とすると、樹脂の帯電影響を抑制することができる。
Specifically, if the contact area between the
水印加電極2と保持枠70との接触面積は小さいほどよく、30%以下とすると顕著に帯電影響が抑制できる。これにより、樹脂の帯電影響を−0.5kV前後抑制することができる。
The smaller the contact area between the
先に述べたように、庇30aと対向電極3はお互いに触れないように配置したが、対向電極3の固定の仕方を詳細に述べる。
As described above, the heel 30a and the
対向電極3は部品点数を減らすために、水印加電極2を保持している保持枠70を延長した対向電極保持部70b(図12)で保持する。
In order to reduce the number of parts, the
先端霧化部29と保持枠70の接点から対向電極3へと直接つながることなく、保持枠70を一度横方向(左右)に伸ばしてから(図14(a)の矢印)、コの字型(図14(a)のコの字)に折り返した対向電極保持部70bで対向電極3を保持している。
After the holding
対向電極3は、コの字型に折り返された後に合流してつながった対向電極保持部70bにネジ3cで止めてもよいし、乗り越えリブにはめてもよい。
The
また、保持枠70は複数パーツで構成しても良い。この時、先端霧化部29と保持枠70の接点の重力方向下方のコの字にくりぬかれた部分は開口27(図14(a))となっており、例え、先端霧化部29から余剰の水が流れ出してきても、樹脂が橋渡しとなって対向電極3に水が流れ込むことはない。
The holding
また、先端霧化部29と保持枠70の接点から対向電極3までの距離は沿面距離の観点から30mm以上とするのが好ましく、横方向に伸びて折り返した分だけ距離をかせぐことができる。これにより、樹脂の帯電影響を−0.5kV前後抑制することができる。
In addition, the distance from the contact point between the
一方、先端霧化部29と保持枠70との接点から対向電極3に直接つなぐ場合は、水の通路を作ってしまう以外にも、距離が非常に短くなり、帯電の影響やトラッキングの懸念が出てくる。
On the other hand, when connecting directly from the contact point between the
対向電極3は横方向からのみ保持され、上方および下方からは保持しないことで効果が顕著になる。また、上下方向は対向電極保持部70bと対向電極3とが非接触であり空間になっているので、上下方向に沿面距離をとる長く必要が無く、上下方向の省スペース化が期待できる。
The
これらの施策により、例えば、水印加電極2に−5.8kVの直流電圧を加えた場合の壁30b、庇30aおよび保持枠70の帯電量が−3kVから−1.5kVに軽減される。そのため、静電ミスト1への帯電の影響を最小レベルに抑制することができ、所望の電圧で安定して静電ミスト1が放出されるという効果を得ることができた。
By these measures, for example, when the DC voltage of −5.8 kV is applied to the
水印加電極2の設置方法について述べる。水印加電極2の胴部28の短辺方向の幅と保持枠70の幅(図14(a))とをほぼ等しくしているので、短辺方向に公差より大きな隙間がなく、水印加電極2がむやみに動くことが無いようにした。
A method for installing the
従って、水印加電極2と対向電極3との極間距離が変わることがなく所望の特性をばらつきなく得ることができる。
Therefore, the distance between the electrodes of the
この時、上下方向の位置は、壁30bと保持枠70の外周といった二つの絶縁物によって位置が決められている。壁30bは、胴部28の長辺をわずかに覆うように長辺近傍を0.5〜1.0mm程度だけおさえて、長辺の角部が露出しないように覆うとよい。
At this time, the position in the vertical direction is determined by two insulators such as the outer periphery of the
電気が集中する尖った角部があると、沿面距離を大きくとっていても不要な放電を起こす可能性がある。 If there is a sharp corner where electricity concentrates, unnecessary discharge may occur even if the creepage distance is large.
壁30bが胴部28の長辺の角部を露出しないように覆うことで、胴部28の長辺を形成する角部から冷却フィン8bなどへ不要な放電を起こすことを防止できる。また、胴部28には充分な露出面が残るので、滴下された水滴は壁30bに当たることなく、速やかに胴部28に吸い込まれる。他部位への不要な放電を起こさないので、安定して静電ミスト1を発生することができる。
By covering the
水印加電極2の材料として、セラミックをはじめとした多孔質体を用いることができるが、本実施の形態では三次元網目構造の金属多孔質体(詳細は後述する)を用いる。
As a material for the
多孔質体は、金属スラリーを泡立たせて金属の穴を作ったところで焼結するため、製造時の下面側の孔径を小さく、泡が大きく広がる上面側の孔径を大きくすることができる。孔径とは穴の直径の平均値である。 Since the porous body is sintered when the metal slurry is made by bubbling the metal slurry, the hole diameter on the lower surface side during the production can be reduced, and the hole diameter on the upper surface side where the bubbles can be greatly expanded can be increased. The hole diameter is an average value of the diameters of the holes.
同様に穴の面積合計を開口面積で割った開口率も、製造時の下面側が小さく、上面側を大きくできる。孔径が小さいほど水滴が入りにくいが抜けにくく、孔径が大きいほど水滴が入りやすいが抜けやすい。 Similarly, the aperture ratio obtained by dividing the total area of the holes by the aperture area is small on the lower surface side at the time of manufacture, and the upper surface side can be increased. The smaller the hole diameter, the more difficult it is for water droplets to enter but the more difficult it is to remove.
本実施の形態においては、水印加電極2の設置方向として、保持枠70に設置する下面側を孔径が小さい面、上面側を孔径の大きい面とした。つまり、上面側の孔径を下面側の孔径より大きくした。
In the present embodiment, as the installation direction of the
具体的には、上面側の孔径は下面側に比べて2倍くらい大きく、上面が200μm程度であれば、下面は100μm程度が好ましい。少なくとも、上面側の孔径または開口率を下面側に対して、1.5倍以上とすると効果がある。 Specifically, the hole diameter on the upper surface side is about twice as large as that on the lower surface side, and if the upper surface is about 200 μm, the lower surface is preferably about 100 μm. At least, it is effective that the hole diameter or the aperture ratio on the upper surface side is 1.5 times or more with respect to the lower surface side.
これによって、冷却フィン8bから滴下された水滴は、孔径の大きな面に滴下されるため、速やかに水印加電極2内部に吸い込まれる。
As a result, the water droplets dripped from the cooling fins 8b are dripped onto the surface having a large hole diameter, so that they are quickly sucked into the
また、下面の方が孔径の小さな面であるため、水印加電極2から下面方向に抜けて排出されにくくなり、より先端霧化部29の方に移動しやすくなるという効果を有する。
Further, since the lower surface is a surface having a smaller hole diameter, it is less likely to be discharged from the
セラミックを水印加電極2に使用する場合には、孔径や空隙率の違うものを別々に作成してから上下に貼り合わせても同様の効果を得られる。
When ceramic is used for the
また、金属多孔質体は原料である金属が硬く、かつある程度の厚みを有するために、切断(レーザーカット)する際には長辺方向および短辺方向の片面に必ずバリ29b(図4)が生じる。 In addition, since the metal porous body is made of a hard metal and has a certain thickness, when cutting (laser cutting), there is always a burr 29b (FIG. 4) on one side in the long side direction and the short side direction. Arise.
バリ29bが下面にきてしまうと、保持枠70にバリ29bがひっかかってはまりにくいばかりでなく、無理やり入れることで水印加電極2が破損したり、保持枠70が破損したりしてしまう恐れがある。
If the burr 29b comes to the lower surface, the burr 29b is not easily caught on the holding
本実施の形態においては、バリ29bの方向が常に上面方向になるようにすることで、バリ29bを下面に出さないようにした。 In the present embodiment, the burr 29b is not exposed on the lower surface by always making the direction of the burr 29b the upper surface.
この時、上面側のバリ29b近傍は、バリ29bの大きさ分だけ空間を空けておけばひっかかることはない。 At this time, if the space near the burr 29b on the upper surface side is left as much as the size of the burr 29b, it will not be caught.
また、切断加工時にバリ29bを抑えるなどして、天面方向ではなく横方向にでるようにすれば、壁30bなど抑える側の樹脂がひっかかることもない。
In addition, if the burr 29b is suppressed during the cutting process so that it appears in the lateral direction instead of the top surface direction, the resin on the suppressing side such as the
保持枠70を水印加電極2の下面側から上面側に向かって傾斜しながら広げていくか、または水印加電極2の上面側と保持枠70との間に隙間を空けることで、下面側はバリ29bを気にすることなく確実に固定でき、上面側はバリ29bが周囲の樹脂に触れることが無いので、組み付けが容易である。
By extending the holding
バリ29bを上面にだし、かつ孔径の大きな面を上面にするために、金属多孔質体を切断(レーザーカット)する際には、加工によりバリ29bが出る面と孔径の大きな面を合わせる必要がある。これによって、組み付け易さと水滴の取得しやすさ、移動しやすさの複数の効果が得られる。 When cutting the metal porous body (laser cut) so that the burr 29b is on the top surface and the surface having a large hole diameter is the top surface, it is necessary to match the surface where the burr 29b is produced and the surface having a large hole diameter by processing. is there. Thus, a plurality of effects such as ease of assembly, easy acquisition of water droplets, and ease of movement can be obtained.
次に、変形例2の静電霧化装置200について説明する。
Next, the
図17は実施の形態1を示す図で、変形例2の静電霧化装置200の概略構成図である。
FIG. 17 is a diagram showing the first embodiment, and is a schematic configuration diagram of an
胴部28から滴下した水滴は、高電圧を帯びている。高電圧を帯びて帯電した水滴10bが、対向電極3に近づくと帯電した水滴10bと対向電極3の間で放電が起こり、トラッキングを起こす危険がある。特に、水印加電極2の対向電極3に面した部分から水滴が下方に滴下した場合には、帯電した水滴10bは対向電極3にただちに引き寄せられ、帯電した水滴10bが対向電極3に付着しなくとも気中で不要な電流が流れてしまう。トラッキングが起こると通常基板側の保護機能によって機能を停止させるが、最悪の場合は火災に発展してしまうので未然に防止する必要がある。
The water droplets dripped from the
先ず、変形例2の静電霧化装置200の主な特徴について、説明する。
First, main features of the
即ち、変形例2の静電霧化装置200は、変形例1の静電霧化装置150に、以下の要素を追加したものである。また、変形例2の静電霧化装置200は、変形例1の静電霧化装置150の構成を以下に示すように変更したものである。
(1)胴部28の下方の余剰水を排水する水流出エリア91と対向電極3を含むミスト発生エリア92の間に電気的に絶縁するための遮断壁72(第二の壁)を設けた。
(2)水流出エリア91に面している部分であって、対向電極3の金属部分が露出している部分に対向電極露出部カバー73を設けた。
(3)水印加電極2を遮断壁72と壁30bとで隙間の無いように挟み込んで固定する。(4)水滴(結露水10)の水印加電極2への滴下位置は、胴部28上とする。
That is, the
(1) A blocking wall 72 (second wall) is provided between the water outflow area 91 for draining excess water below the
(2) The counter electrode exposed portion cover 73 is provided in a portion facing the water outflow area 91 and where the metal portion of the
(3) The
本実施の形態1の静電霧化装置は、水印加電極2の胴部28から先端霧化部29にミスト発生に必要な水を搬送し、更にその先に配置された対向電極3に向かって静電ミスト1が放出される。
The electrostatic atomizer of the first embodiment conveys water necessary for mist generation from the
また、水印加電極2の周囲に複数の開口26(例えば、図13、図14参照)を設けて、余剰水を胴部28の下方に確実に流すことで、水印加電極2近傍で高電圧を帯びた水が溜まって周囲と不要な放電を起こすのを防止するとともに、前方の対向電極3方向に水が溢れ出すのを防止している。
Further, a plurality of openings 26 (for example, see FIGS. 13 and 14) are provided around the
図17に示す構成では、胴部28の下方の余剰水を排水する水流出エリア91と対向電極3を含むミスト発生エリア92が空間を介して連続している。ここで、余剰水を排水する水流出エリア91は、上部から供給した余剰水でなくとも、下方から多孔体の搬送能力によって吸い上げた場合にも適用され、水印加電極から漏れ出て電気を帯びた水が存在または移動するエリアすべてを指す。
In the configuration shown in FIG. 17, a water outflow area 91 for draining excess water below the
帯電した水滴10bは、余剰水を排水する水流出エリア91を落下または停止している際に、接地されている対向電極3に引き寄せられやすい。そこで、胴部28の下方の余剰水を排水する水流出エリア91と対向電極3を含むミスト発生エリア92の間に電気的に絶縁するための遮断壁72を設けた。
The charged water droplet 10b is easily attracted to the grounded
遮断壁72を設けたことによって、電気的に両エリアを分けることができるので、気中で帯電した水滴10bと対向電極3による余分な放電電流を流すことが無く、安定して静電霧化装置200を制御することができる。
By providing the blocking wall 72, the two areas can be electrically separated, so that an excessive discharge current due to the water droplet 10b and the
この時、水流出エリア91とミスト発生エリア92の間に設けられる遮断壁72は、水印加電極2に接触させて、胴部28と先端霧化部29の間に設けると、空間がすべて遮断壁72で埋まるため、確実に気中放電を防止することができるという効果がある。
At this time, if the blocking wall 72 provided between the water outflow area 91 and the
もう一つ大きな課題として、胴部28に滴下された水が、滴下された時の勢いで先端霧化部29からミスト発生エリア92に漏れでて、先にある対向電極3に電界によって引っ張り出されて不要な放電を起こすことである。
Another major problem is that the water dripped onto the
そこで、水印加電極2を、下方から水印加電極2に接触する遮断壁72で支え、且つ上方から水印加電極2に接触する壁30bで押さえ、水印加電極2を遮断壁72と壁30bで挟み込んで固定した。
Therefore, the
水印加電極2は遮断壁72に設置され、遮断壁72上部に設けられたコの字形状の隙間70e(図12参照)から先端霧化部29および先端霧化部29が接続された胴部28の一部が対向電極3側に突出するように配置されている。
The
隙間70eの形は、図12では四角形であるが、水印加電極2が円柱であれば円となる。
The shape of the gap 70e is a quadrangle in FIG. 12, but if the
水印加電極2を遮断壁72と壁30bとで隙間の無いように挟み込んで固定したので、胴部28に滴下された水が、滴下された時の勢いで先端霧化部29からミスト発生エリア92に漏れでて、対向電極3と不要な放電を起こすことが無い。遮断壁72と壁30bとは一体の部品でも絶縁する効果はあるが、別々の部品で構成して上下方向から力を加えて固定すれば、水が対向電極3方向に漏れ出にくくなる。
Since the
遮断壁72と壁30bとは、電気的に絶縁する必要があるため、絶縁性のある樹脂部材で構成する必要がある。
Since the blocking wall 72 and the
水印加電極2は、水平方向横向きに設置することで、上方から滴下される水滴を効率よく集めることができて、コンパクトに構成できる。先端霧化部29の先端を0〜45°の範囲で斜め上方に傾けて設置するとさらによい。水印加電極2の胴部28から先端霧化部29へ向かって天面方向に傾斜させることで、多孔体の先端霧化部29から余剰な水が漏れ出すことが無く、胴部28側から余剰な水滴は落ちていくので、気中で対向電極3と不要な放電を起こすことが無く、先端霧化部29から安定してミストを発生することができる。
By installing the
逆に、水印加電極2の先端霧化部29を重力方向に向けて設置すると、先端霧化部29から容易に余剰水が漏れでてしまうとともに、先にある対向電極3に向けて落下すると水滴と対向電極3の間で異常な放電を起こしてしまう。また、天面方向に向けて設置すると上下方向に対するスペース性が著しく悪い。
On the contrary, if the
別の言い方をすると、ミスト発生エリア92から余剰な水が漏れ出すことが無く、水流出エリア91から余剰な水滴は落ちていくので、気中で対向電極3と不要な放電を起こすことが無く、先端霧化部29から安定してミストを発生することができる。
In other words, excess water does not leak from the
遮断壁72を設ける構成や、水印加電極2の先端霧化部29を斜め上方に向ける構成による効果は、ペルチェ素子を用いて水印加電極2の上方から水滴を滴下する場合以外にも、水印加電極2に搬送体から水を移動供給する場合や水溜め部から吸い上げる場合にも、同様に対向電極3とミスト発生以外の不要な放電を防止するために有効な方法である。
The effect of the configuration in which the blocking wall 72 is provided and the configuration in which the
さらに、水流出エリア91に面している部分であって、対向電極3の金属部分が露出している部分に対向電極露出部カバー73を設けた。
Further, a counter electrode exposed portion cover 73 is provided in a portion facing the water outflow area 91 and a portion where the metal portion of the
対向電極露出部カバー73は、ネジ部の背面や対向電極3の端部の背面、および下方など、水流出エリア91から見た場合に金属が露出する部分がなくなるように設けた。
The counter electrode exposed portion cover 73 is provided such that there are no portions where the metal is exposed when viewed from the water outflow area 91, such as the back surface of the screw portion, the back surface of the end portion of the
また、対向電極3の下方には、沿面からのトラッキングを防止するために対向電極3の下方端部から前方に突出するように対向電極露出部カバー73を設けた。これによって、気中で帯電した水滴10bと対向電極3による余分な放電電流を流すことが無く、安定してミスト発生装置を制御することができる。
Further, a counter electrode exposed portion cover 73 is provided below the
また、ペルチェユニット6の冷却部8から重力により下方に配置された多孔質の水印加電極2にガイドなどを介さずに直接結露水10を滴下することで、素早く先端霧化部29に水を搬送することができるので、素早くミストを生成することができる。水印加電極2の胴部28および先端霧化部29は水平方向に向けて設けることで上下方向にコンパクトに構成することができる。
In addition, the
この時、冷却部8からの水印加電極2への水滴滴下位置を先端霧化部29自身とすれば、最も早く先端霧化部29でミストを生成することができるが、先端霧化部29は接地極である対向電極3に近いために先端霧化部29近傍を水滴が通ると、対向電極3に水滴が付着する可能性があり、異常な放電が起きるため危険である。
At this time, if the water droplet dropping position from the
また、先端霧化部29で受け切れなかった水滴が先端霧化部29近傍に高電圧を帯びて付着することで、水滴と対向電極3が不要な放電をするため危険である。従って、水滴の水印加電極2への滴下位置は、胴部28上とするのが好ましい。
Further, the water droplets that could not be received by the
更に、胴部28の搬送速度が速く、水滴の滴下位置が先端霧化部29に近い場合には、滴下された勢いがポンプのように働き、先端霧化部29の保持力を上回って、水が先端霧化部29から漏れ出す可能性があり、水滴と対向電極3間で異常な放電がおこるため危険である。
Furthermore, when the conveyance speed of the
特に大きな課題として、先端霧化部29から目に見えて余剰水が漏れ出しそうな状態であれば、通常は表面張力によって保持される水滴が、高電圧がかかっているために対向電極3に向かって電界で引き寄せられてしまうので危険である。
As a particularly big problem, if the excess water is visibly leaked from the
したがって、水滴の水印加電極2への滴下位置は、胴部28の先端霧化部29から離れた方向の端部28aまたは端部28aに備えられた吸水体(図示せず)に限定して好適である。
Therefore, the dropping position of the water droplet on the
この時、胴部28の先端霧化部29から離れた方向の端部28aまたは端部28aに備えられた吸水体を、ペルチェユニット6から空間を介して重力によって水が直接滴下されて吸い込むことができる位置に配置すると、樹脂製のガイド部などで水が停滞することなく、先端へ速やかに水が移動するので、静電ミスト1がすばやく連続的に生成できる効果がある。
At this time, water is directly dropped from the
また、水印加電極2は、胴部28の幅L3(図4参照)が、冷却フィン8bの積層方向幅L2(図3参照)と同等もしくは幅L2よりも大きくなるように形成されていて、広い面積で水を受けられるとともに、先端霧化部29を胴部28の長辺方向側面の途中に形成しているので、静電霧化装置200の厚みを薄くできる。
The
この場合も、水滴の水印加電極2への滴下位置を、胴部28の先端霧化部29が形成されている部分ではなく、胴部28の幅方向の先端霧化部29から離れた位置として好適である。
Also in this case, the position at which the water droplet is dropped onto the
水滴の滴下位置を、先端霧化部29が形成されていない長辺部分にしても水印加電極2が持つ搬送能力によって、速やかに先端霧化部29に水が供給され、水が滴下された時の勢いによって先端霧化部29から水が漏れ出して異常放電が起こることを防止できる。
Even if the dropping position of the water droplet is set to the long side portion where the
別の課題として、高電圧により周囲の部材が帯電している影響で、ペルチェユニット6から滴下された水滴の滴下方向がまっすぐに滴下されずに曲がってしまう場合がある。この時、水印加電極2の上方に水印加電極2に接触する壁30bを胴部28上に設けることで、例え、先端霧化部29の方向に水が曲がって滴下される場合にも、先端霧化部29自身又はその近傍に水が滴下されるのを防止することができるので、水が先端霧化部29から漏れ出して対向電極3との間で不要な気中放電をすることがない。
As another problem, the dropping direction of the water droplets dropped from the
また、対向電極3に水滴が飛散付着して異常放電が起こることも無く、電源部に負荷を与えることなく安定してミストを発生することができる。
In addition, water droplets are scattered and adhered to the
また、壁30bによって上部から水印加電極2を押さえているので、滴下された水滴の先端霧化部29方向への勢いを抑制できる。
Moreover, since the
壁30bに水滴が落ちてしまうと、水滴が樹脂でできた壁30b上に留まってしまい、水滴が水印加電極2に中々吸収されないので、水滴の水印加電極2への滴下位置は、壁30bから先端霧化部29と反対方向に離れた胴部28上として好適である。直接胴部28に水が滴下されることで素早くミストが生成できる。
If the water droplet falls on the
次に、変形例3の静電霧化装置300について説明する。
Next, the
図18は実施の形態1を示す図で、変形例3の静電霧化装置300の概略構成図である。
FIG. 18 is a diagram illustrating the first embodiment, and is a schematic configuration diagram of an
変形例3の静電霧化装置300が、変形例2の静電霧化装置200と異なる点は、以下に示すとおりである。
(1)胴部28の下方の余剰水を排水する水流出エリア91と対向電極3とを含むミスト発生エリア92の下方が樹脂製の下枠93である。
(2)胴部28の上方に上枠94がある。
The
(1) A resin lower frame 93 is below the
(2) There is an
図18に示すように、胴部28の下方の余剰水を排水する水流出エリア91と対向電極3とを含むミスト発生エリア92の下方が樹脂製の下枠93である場合には、両エリアに胴部28と下枠93の両方に接する遮断壁72を設けることで、滴下された水滴が下方の下枠93に溜まっても、水滴が対向電極3を含むミスト発生エリア92に流れ込むのを防止できるという効果を有し、余分な放電を防止できる。
As shown in FIG. 18, when the lower part of the
また、胴部28の上方に上枠94がある場合には、両エリアに胴部28と上枠94との両方に接する壁30bを設けることで、空間が完全に離別できるという効果があり、余分な放電を防止できる。
In addition, when the
次に、変形例4の静電霧化装置400について説明する。
Next, the
図19、図20は実施の形態1を示す図で、図19は変形例4の静電霧化装置400の縦断面図、図20は変形例4の静電霧化装置400の斜視図である。
19 and 20 show the first embodiment. FIG. 19 is a longitudinal sectional view of the
変形例4の静電霧化装置400は、変形例1の静電霧化装置150に、以下の要素を追加したものである。
(1)対向電極3に面する水印加電極2の重力方向下方に、水印加電極2から見た場合の対向電極3の金属面露出幅と同等またはそれより長い幅の誘導壁71を設けた。
(2)対向電極3の金属部分が露出している部分に対向電極露出部カバー73を設けた。
The
(1) An induction wall 71 having a width equal to or longer than the exposed width of the metal surface of the
(2) A counter electrode exposed portion cover 73 is provided in a portion where the metal portion of the
変形例2,3のような遮断壁72を設けにくい場合は、別の方法として、図19、図20示すように、対向電極3に面する水印加電極2の重力方向下方に、水印加電極2から見た場合の対向電極3の金属面露出幅と同等またはそれより長い幅の誘導壁71を設けるとよい。
When it is difficult to provide the blocking wall 72 as in the modified examples 2 and 3, as another method, as shown in FIGS. 19 and 20, the water application electrode is provided below the
誘導壁71は、対向電極3と反対側に傾斜している。誘導壁71の対向電極3と反対側が、誘導壁71の対向電極3側に対して低くなっている。
The induction wall 71 is inclined to the opposite side to the
これによって、水印加電極2から滴下された帯電した水滴10bは、ただちに左右方向(対向電極3と反対側)に誘導され、対向電極3の背面を通ることなく、水印加電極2の左右端(対向電極3と反対側)近傍から排水される。
As a result, the charged water droplet 10b dropped from the
従って、帯電した水滴10bと対向電極3との空間距離を多くとることができ、帯電した水滴10bが水流出エリア91を落下している際に、接地されている対向電極3に引き寄せられにくくなる。よって、気中で余分な放電電流を流すことが無いので、電源側に瞬時的に異常な電流が流れることが無く、安定して静電霧化装置400を制御することができる。
Accordingly, it is possible to increase the spatial distance between the charged water droplet 10b and the
誘導壁71は、一様に水平に形成してもよいが、水印加電極2幅の左右端(対向電極3と反対側)に向かって下り傾斜にすれば、より水滴が左右に移動しやすく、コンパクトな構成で、対向電極3と不要な気中放電を起こすことがないので、安定して静電霧化装置400を制御することができる。
The guide wall 71 may be formed uniformly and horizontally, but if it is inclined downward toward the left and right ends of the width of the water application electrode 2 (on the side opposite to the counter electrode 3), water droplets can move more easily to the left and right. The
また、変形例2,3と同様に、水流出エリア91に面している部分であって、対向電極3の金属部分が露出している部分に対向電極露出部カバー73を設けた。
Further, similarly to the second and third modifications, the counter electrode exposed portion cover 73 is provided in a portion facing the water outflow area 91 and a portion where the metal portion of the
対向電極露出部カバー73は、ネジ部の背面や対向電極3の端部の背面、および下方など、水流出エリア91から見た場合に金属が露出する部分がなくなるように設けた。
The counter electrode exposed portion cover 73 is provided such that there are no portions where the metal is exposed when viewed from the water outflow area 91, such as the back surface of the screw portion, the back surface of the end portion of the
また、対向電極3の下方には、沿面からのトラッキングを防止するために対向電極3の下方端部から前方に突出するように対向電極露出部カバー73を設けた。これによって、気中で帯電した水滴10bと対向電極3による余分な放電電流を流すことが無く、安定して静電霧化装置400を制御することができる。
Further, a counter electrode exposed portion cover 73 is provided below the
次に、変形例5の静電霧化装置500について説明する。
Next, the
図21、図22は実施の形態1を示す図で、図21は変形例5の静電霧化装置500の側面図、図22は変形例5の静電霧化装置500に用いる水印加電極2の上面図である。
FIGS. 21 and 22 are diagrams showing the first embodiment, FIG. 21 is a side view of an
変形例5の静電霧化装置500は、先端霧化部29の胴部28に対する位置が、図1に示した静電霧化装置100のように先端霧化部29の突起位置が胴部28の長辺方向側面上ではなく、胴部28の一方の端部(短辺方向側面上)に設けられる。
In the
この場合も、静電霧化装置100と同様に、胴部28を結露水10が滴下される複数の冷却フィン8bの積層方向に一致する方向に長辺方向を伸ばして設置する。
Also in this case, like the
図22は変形例5の静電霧化装置500に用いる水印加電極2の上面図であり、この図に示す寸法L3とL5は、静電霧化装置100における水印加電極2のL3とL5(図4参照)と同じ寸法を表しており、冷却フィン8bの寸法L2、L4(図3参照)との位置関係も静電霧化装置100と同様である。これにより、複数の冷却フィン8bから滴下する結露水10を直接胴部28上面で無駄なく確実に受け取ることができる。
FIG. 22 is a top view of the
先端霧化部29である突起は、冷却フィン8bの積層方向に突出するため、突出した先端霧化部29の前方に対向電極3を設ける。
Since the protrusion that is the
変形例5の静電霧化装置500も、水印加電極2自身が、水受け取り部であり、水搬送手段であり、かつ霧化部(静電ミスト1発生部)である、というように、三つの機能を備えており、効率的に水を先端霧化部29に集めて、効率よく安定して静電霧化させることができるとともに、長辺方向の途中に突起が存在しないため、水印加電極2の配送作業が容易となって配送作業の信頼性が増す効果が得られる。
In the
図23は実施の形態1を示す図で、変形例6の静電霧化装置600の側面図である。図1の静電霧化装置100との差異は、水印加電極2(先端霧化部29および胴部28)の設置角度である。
FIG. 23 shows the first embodiment and is a side view of an
静電霧化装置100では、水印加電極2は、水平に設置され、冷却部8も、冷却フィン8bの積層方向および突出高さ方向ともに水平となっており、冷却フィン8bの下端面と水印加電極2の上面は、冷却フィン8bの積層方向にも突出高さ方向にも平行であった。
In the
しかし、図23に示す変形例6の静電霧化装置600では、冷却部8は静電霧化装置100と同じく水平のままであるが、水印加電極2を、胴部28から先端霧化部29(胴部28の長辺方向側面に突設)に向かって重力方向に角度θ1(図19参照)だけ傾斜させて設置している。角度θ1の大きさは、5〜30°程度である。
However, in the
このように水印加電極2を設置した静電霧化装置600では、胴部28から先端霧化部29への水の搬送に、内部空隙の表面拡散による移動だけでなく、重力を利用できることになり、例えば、冷却部8で生成される結露水10が少ない場合でも、胴部28で受け取った結露水10を素早く先端霧化部29へ搬送できる効果を有する。
Thus, in the
次に、図24は実施の形態1を示す図で、変形例7の静電霧化装置700の側面図である。図23の静電霧化装置600とは、水印加電極2(先端霧化部29および胴部28)の傾斜方向が逆となっている点が異なる。
Next, FIG. 24 is a diagram illustrating the first embodiment, and is a side view of an
図24に示す変形例7の静電霧化装置700では、冷却部8は静電霧化装置600と同様に水平のままであるが、水印加電極2を、胴部28から先端霧化部29(胴部28の長辺方向側面に突設)に向かって反重力方向に角度θ2(図24参照)だけ傾斜させて設置している。角度θ2の大きさは、5〜30°程度である。
In the
このように水印加電極2を設置した静電霧化装置700では、例えば冷却部8に供給される空気の湿度が高く、結露水10が過剰に胴部28へ滴下される場合に、余剰水分を先端霧化部29の突出方向と反対方向へと排水させることができる。
In the
この静電霧化装置700では、余剰水分を先端霧化部29とは反対側から排水することにより、余剰水分が先端霧化部29の先端29aへ流れ込まないので、余剰水分により静電ミスト1の発生が阻害されることがなく、正確に安定して静電ミスト1を発生させることができる。
In this
なお、胴部28から先端霧化部29に向かって反重力方向に傾斜させて設置しても、水印加電極2は金属多孔質体から成るので、内部が水で飽和していなければ、内部の空隙(気孔)を表面拡散により、重力に逆らって水を先端霧化部29に搬送することができる。
Even if the
次に、図25は実施の形態1を示す図で、変形例8の静電霧化装置800の側面図である。図1の静電霧化装置100との差異は、冷却部8の設置角度である。
Next, FIG. 25 is a diagram showing the first embodiment, and is a side view of an
図25に示す変形例8の静電霧化装置800では、冷却部8を、ペルチェユニット6側であるベース板8a(冷却フィン8bの基端)から冷却フィン8bの突端に向かって重力方向に角度θ3(図25参照)だけ傾斜させて設置している。角度θ3の大きさは、10〜30°程度である。
In the
このように冷却部8を設置した静電霧化装置800では、冷却フィン8bの表面に結露した水は、重力により冷却フィン8bの突端側へと導かれながら、下端へと伝っていくことになる。このため、冷却フィン8bの下端から滴下される水の滴下位置を、冷却フィン8bの突端側の狭い範囲に限定することができる。
In the
図1の静電霧化装置100では、冷却フィン8bの突出高さL4(図3)の範囲がすべて滴下位置であったが、この静電霧化装置800においては、結露水10の滴下位置の範囲をL4(図3)よりも狭くすることができる。このため、水印加電極2の胴部28の短辺方向幅をL4よりも小さくすることが可能となる。
In the
すなわち、静電霧化装置100に比べて胴部28の短辺方向幅を小さくすることができる。冷却フィン8bと対向して露出されている胴部28上面の短辺方向の幅L5(図4参照)を、この静電霧化装置800は、静電霧化装置100よりも小さくできるのである。
That is, the width in the short side direction of the
これにより、先端霧化部29への胴部28短辺方向の搬送距離が短くなるので、この静電霧化装置800は、胴部28で受け取った結露水10の先端霧化部29への搬送を、図1の静電霧化装置100よりもさらに素早く行うことができるようになり、運転開始から静電ミスト1が発生するまでの時間をより短縮することができる、という効果が得られる。
Thereby, since the conveyance distance of the trunk | drum 28 short side direction to the front-
また、水印加電極2の体積を減少させることができ、省資源化、低コスト化も図ることができる。なお、図25に示す静電霧化装置800の水印加電極2の設置角度は、図1の静電霧化装置100と同じく水平のままであるが、図23の変形例6や図24の変形例7のように傾斜させてもよく、そのように傾斜させれば、変形例6や変形例7の効果を合わせて奏することができる。
Moreover, the volume of the
なお、先に述べたが、水印加電極2内の水分量が多いと、テーラーコーンを形成した水の表面張力に対してクーロン力が勝てずに、水が先端霧化部29の先端29aから離れにくくなり、すなわち、先端29aからなかなか飛び出さないことになって、静電ミスト1の発生が阻害されることがあるので、水印加電極2は、内部の空隙(気孔)を水で飽和させない方が静電ミスト1の発生効率がよい。そのため、ペルチェユニット6への通電を制御して、水印加電極2が水で飽和しないように、結露水10の生成量をコントロールするのがよい。
As described above, when the amount of water in the
これまでは、複数の変形例を含め、静電霧化装置100〜800の構造、特に水印加電極2の形状や設置構成について説明してきたが、ここからは、水印加電極2の構造について詳細に説明する。ここまで説明してきたこの実施の形態における静電霧化装置100〜800のすべてにおいて、水印加電極2はその材料として金属多孔質体である発泡金属を用いて形成されている。
So far, the structure of the
従来の静電霧化装置では、水の搬送と放電を兼ねる多孔質体材料として、チタニア、ムライト、シリカ、アルミナなどのセラミックが使用されていた(例えば特許文献1)。セラミックは毛細管現象で水の搬送ができ、また加工性がよい、高電圧からの耐摩耗性にも優れるなどの利点を有している。 In conventional electrostatic atomizers, ceramics such as titania, mullite, silica, and alumina have been used as a porous material that also serves as water transport and discharge (for example, Patent Document 1). Ceramics have the advantages of being able to transport water by capillary action, having good workability, and excellent wear resistance from high voltages.
しかしながら、セラミックは、内部の気孔率(気孔の含有割合)が10〜50%程度、気孔の孔径(呼び孔径)が0.1〜1.0μm、大きくても3.0μmと、多孔質体ではあるが、内部は比較的目が詰まった材料であり、先端の放電部まで霧化する水を毛細管現象で搬送するのに時間がかかり、運転開始からミスト発生までに時間がかかる。また、不純物により気孔が目詰まりしたり、水がブリッジしたりして、長期間に渡って、吸水性や搬送性能を高く維持できない、という欠点があった。さらに、セラミックは体積抵抗率(電気抵抗率)が高いため、霧化させる水に、セラミックに印加した高電圧が十分に作用せず、霧化が起こりにくく、充分な量のミストが得られないという課題もあった。 However, ceramic has an internal porosity (pore content ratio) of about 10 to 50% and a pore diameter (nominal pore diameter) of 0.1 to 1.0 μm, at most 3.0 μm. However, the inside is a relatively clogged material, and it takes time to transport the atomized water to the discharge part at the tip by capillary action, and it takes time from the start of operation to the occurrence of mist. In addition, the pores are clogged by the impurities or the water bridges, so that there is a drawback that the water absorption and the conveyance performance cannot be maintained high over a long period of time. Furthermore, since ceramic has a high volume resistivity (electrical resistivity), the high voltage applied to the ceramic does not sufficiently act on the water to be atomized, the atomization hardly occurs, and a sufficient amount of mist cannot be obtained. There was also a problem.
また、放電側の電極として、多孔質材料でなく金属棒を使用する場合では、金属棒は内部に気孔が存在しないため、放電部となる先端まで水を搬送することができない。そのため、金属棒そのものを冷却して先端表面に直接結露水を生成させる場合もあるが、金属棒の先端表面で結露する水だけでは、水分量が少なく、充分な量のミストが得られないという課題があった。 Further, when a metal rod is used instead of a porous material as an electrode on the discharge side, since the metal rod has no pores inside, water cannot be transported to the tip serving as a discharge portion. For this reason, the metal rod itself may be cooled to generate dew condensation water directly on the tip surface, but with only the water condensed on the tip surface of the metal rod, the amount of moisture is small and a sufficient amount of mist cannot be obtained. There was a problem.
そこで、本実施の形態では、充分な吸水性能、搬送性能を持ちながら、低い電気抵抗率(体積低効率)、高い電気伝導性を有して、霧化する水に効率よく電気を伝えて帯電させることができる材料として、金属多孔質体である発泡金属を、水印加電極2の材料として用いるに至った。
Therefore, in this embodiment, while having sufficient water absorption performance and conveyance performance, it has a low electrical resistivity (volume low efficiency) and high electrical conductivity, and efficiently transmits electricity to the atomized water for charging. As a material that can be made, a metal foam, which is a metal porous body, has been used as a material for the
ここで発泡金属とは、三次元網目状構造を持つ金属多孔質体と定義する。三次元網目状構造は、スポンジに代表される樹脂発泡体として知られており、これと同じ構造である。金属多孔質体としては、焼結金属がよく知られているが、発泡金属が焼結金属と相違する点は、三次元網目構造により、気孔率が高いこととその気孔の孔径が大きいことである。 Here, the foam metal is defined as a porous metal body having a three-dimensional network structure. The three-dimensional network structure is known as a resin foam typified by sponge and has the same structure. Sintered metal is well known as a porous metal body. The difference between foam metal and sintered metal is that the porosity is high and the pore diameter is large due to the three-dimensional network structure. is there.
発泡金属は、スラリーと呼ばれる金属を含有する液体の混合物中に、発泡剤を投入してこれを発泡させた状態で、非常に高い温度で焼結して作られる。これにより、各種金属や合金を素材とした発泡体を作ることができる。このように製作した発泡金属は、連続気孔構造を有する。これまでは、主にフィルター、触媒担持体、燃料電池用ガス拡散層などに使用されていたが、今回、静電霧化装置の電極材料として優れた特性を有することを見出した。 The foam metal is made by sintering at a very high temperature in a state where a foaming agent is introduced into a liquid mixture containing a metal called a slurry and foamed. Thereby, the foam made from various metals and alloys can be made. The foam metal thus produced has a continuous pore structure. So far, it has been mainly used for filters, catalyst carriers, gas diffusion layers for fuel cells, etc., but now it has been found that it has excellent characteristics as an electrode material for electrostatic atomizers.
発泡金属の最も顕著な特徴は、高い気孔率にある。気孔率とは、空隙率ともいい、気孔の含有割合を示すもので、発泡金属内部にどれだけ吸水できるかを調べることで評価できる。この評価方法は、液体中の物体が排除した液体の重さに等しい浮力を受けるというアルキメデスの原理に従っている。 The most prominent feature of the foam metal is its high porosity. Porosity is also referred to as porosity and indicates the content ratio of pores, and can be evaluated by examining how much water can be absorbed inside the foam metal. This evaluation method follows Archimedes' principle that an object in the liquid is subjected to buoyancy equal to the weight of the excluded liquid.
本実施の形態の水印加電極2に使用する発泡金属では、三次元網目状構造により、その気孔率を60〜98%と非常に高く設定することが可能である。したがって、発泡金属内部に、すなわち水印加電極2がたくさん吸水することができる。しかし、あまり気孔率が大きすぎると、吸水力を大きくできても、吸水した水が漏れ出す恐れがあるので、水印加電極2としては、気孔率を60〜90%に設定するのがよい。
In the foam metal used for the
一方、多孔質体として従来から用いられてきたチタニアやムライトなどのセラミックでは、気孔率は10〜50%程度、多くは35%前後であることが多い。また、発泡金属ではない一般的な焼結金属の場合も気孔率は高いものでも50%程度であり、発泡金属の気孔率は明らかに高いものである。 On the other hand, in ceramics such as titania and mullite that have been conventionally used as a porous body, the porosity is about 10 to 50%, and often around 35%. Also, in the case of a general sintered metal that is not a foam metal, even if the porosity is high, it is about 50%, and the porosity of the foam metal is clearly high.
また、発泡金属の他の大きな特徴として、気孔径が大きいことが挙げられる。 Another major feature of the foam metal is a large pore diameter.
図26は実施の形態1を示す図で、水印加電極2に用いる発泡金属の説明用拡大概念図である。
FIG. 26 is a diagram showing the first embodiment, and is an enlarged conceptual diagram for explaining the foam metal used for the
図26は、平面(二次元)状で示しているため、各々の気孔が独立しているように見えるが、実際の発泡金属は、三次元的に気孔が連続している連続気孔構造体である。図26に示すように、本実施の形態の静電霧化装置100〜800にて水印加電極2として用いられる発泡金属は、焼き固まった金属部22と空隙部となる気孔21で構成される。ここで、気孔21の直径を孔径と定義する。孔径は、電子顕微鏡で撮影される画像により、その大きさを判断することができる。また、水銀圧入式ポロシメータやガス吸着測定装置を使って、孔径だけでなく、気孔の分布状態を測定することも可能である。
Since FIG. 26 shows a plane (two-dimensional) shape, each pore appears to be independent, but an actual foam metal is a continuous pore structure in which pores are three-dimensionally continuous. is there. As shown in FIG. 26, the foam metal used as the
水印加電極2の発泡金属の孔径は10〜1000μmが妥当であるが、孔径が50〜600μmの発泡金属が、吸水性や目詰まり防止の観点から好適であり、さらに剛性や生産性(加工性)を考慮すると150〜300μmが最適である。
The pore diameter of the foam metal of the
セラミックのように孔径が10μm未満であると、孔径が細かくなり過ぎて(小さ過ぎて)目詰まりする危険性が高いし、吸水量も小さい。また、気孔21の大きさを安定して小さく揃えることは発泡金属の製造上、困難なものである。逆に、孔径が1000μmを超えると、連続する気孔21を通して吸水した水が漏れ出しやすくなり、水を胴部28から先端霧化部29へと搬送しがたくなる。
When the pore diameter is less than 10 μm like ceramic, the pore diameter becomes too fine (too small) and there is a high risk of clogging, and the amount of water absorption is also small. In addition, it is difficult to stably arrange the pores 21 in a small size in the production of foam metal. On the other hand, when the pore diameter exceeds 1000 μm, the water absorbed through the continuous pores 21 is likely to leak, making it difficult to transport the water from the
ここで、水印加電極2に使用している発泡金属と、従来から放電側の電極に使用されていたセラミック多孔質体との吸水量の比較を行う。図27にその結果を図示する。
Here, the water absorption of the foam metal used for the
図27は実施の形態1を示す図で、発泡金属と比較例との吸水量を比較した図である。 FIG. 27 is a diagram showing the first embodiment, and is a diagram comparing the water absorption amounts of the foam metal and the comparative example.
オーステナイト系ステンレスのSUS316を素材とした発泡金属である実施例1では、吸水量が約0.5g/cm3であり、チタンを素材とした発泡金属である実施例2では、約0.4g/cm3である。一方、セラミック材では、比較例1のムライト、比較例2のチタニアともに、約0.2g/cm3であり、発泡金属が、セラミックの2倍の吸水性能を有していることがわかる。 In Example 1, which is a foam metal made of SUS316 of austenitic stainless steel, the water absorption is about 0.5 g / cm 3 , and in Example 2, which is a foam metal made of titanium, about 0.4 g / cm 3 . On the other hand, in the ceramic material, the mullite of Comparative Example 1 and the titania of Comparative Example 2 are both about 0.2 g / cm 3 , and it can be seen that the foam metal has a water absorption performance twice that of ceramic.
高い気孔率と大きい孔径を内部に持つ発泡金属は、図27に示すようにセラミックに比べて高い吸水性能を有する。吸水性能が高い(言い方を変えれば吸水量が多い)ということは、内部を水が移動できる量および移動速度も大きいことを意味する、すなわち搬送性能も高いことになる。そのため、発泡金属から成る水印加電極2は、セラミックで形成する場合よりも先端霧化部29に素早く水を移動でき、かつ吸水量が多いことで、静電霧化装置100〜800の運転開始から静電霧化が始まるまでの時間が短くできるとともに、胴部28から先端霧化部29への水の搬送が一時的に途絶えて、静電霧化が途切れてしまうような事態を防止して、正確に安定して静電ミスト1を発生させることができる。
As shown in FIG. 27, the foam metal having a high porosity and a large pore diameter has higher water absorption performance than ceramic. High water absorption performance (in other words, a large amount of water absorption) means that the amount of water that can move inside and the moving speed are large, that is, the conveyance performance is also high. Therefore, the
また、発泡金属は内部の三次元的に連続した気孔21を主として表面拡散により水が移動するので、水印加電極2の設置方向は、重力方向とは無関係に先端霧化部29を天井方向に向けたり、水平に向けたりして使用できる。そして、連続気孔構造であり、その気孔21の孔径が大きいので、長期に渡って目詰まりすることなく、安定して水を先端霧化部29へと搬送できる。
Further, since the metal moves mainly by surface diffusion through the three-dimensionally continuous pores 21 inside the foam metal, the installation direction of the
続いて、図28に発泡金属と他の多孔質体との電気抵抗率を比較した結果を、図29に発泡金属から成るこの実施の形態の水印加電極2と、この水印加電極2と同一形状でセラミックにて形成した水印加電極との静電霧化量を比較した結果を示す。
Next, FIG. 28 shows the result of comparison of the electrical resistivity between the foam metal and another porous body. FIG. 29 shows the
図28、図29は実施の形態1を示す図で、図28は発泡金属と比較例との電気抵抗率を比較した図、図29は発泡金属と比較例との静電霧化量を比較した図である。 28 and 29 show the first embodiment, FIG. 28 is a diagram comparing the electrical resistivity of the foam metal and the comparative example, and FIG. 29 is a comparison of the amount of electrostatic atomization between the foam metal and the comparative example. FIG.
ここで、静電霧化量とは、ミスト発生量であり、上記の水印加電極を用いて静電霧化装置が単位時間当たりに生成した(水印加電極から飛び出した)静電ミスト1の重量を示すもので、規定容積箱内部の湿度上昇度から試算することができる。なお、図29において、高電圧電源部4の供給電圧は同一としている。
Here, the electrostatic atomization amount is the amount of mist generated, and the electrostatic atomizer generated by the electrostatic atomization device per unit time using the above-described water application electrode (jumped out from the water application electrode). This indicates the weight and can be calculated from the degree of increase in humidity inside the specified volume box. In FIG. 29, the supply voltage of the high voltage
静電霧化装置100〜800では、水印加電極2の先端霧化部29の水に高電圧が作用し、高電圧の印加により作られるクーロン力が、水の表面張力を上回ることで、先端29aから帯電している水が飛び出し、次々と破砕(レイリー分裂)して静電ミスト1として対向電極3の開口から気中に放出される。従って、水印加電極2に存在する水に効率よく電気をかけることが重要である。すなわち、高電圧電源部4から供給された高電位を、ロスをいかに少なくして水印加電極2に存在する水(冷却フィン8bから滴下された結露水10)に伝えて水を帯電させられるかが重要であり、そのためには、水印加電極2自身が有する電気抵抗が小さいほどその抵抗で消費されるロスを小さくでき、電気伝導性が高まって効率よく水を帯電できる。そして、水印加電極2の電気抵抗は、その材料によって特定されることが多い。
In the
発泡金属の電気抵抗率は、発泡体であるとは言えあくまで金属であって導体であるので、素材がステンレス鋼であるSUS316の実施例1でも、チタンの実施例2であっても、1×10−7Ω・m程度と電気抵抗が非常に小さく、電気を良く通す、すなわち電流によるロスを小さくして効率よく水に電気を流して帯電させることができる。一方で、セラミック材の電気抵抗率は、比較例1に示すムライトで1×1014Ω・m、比較例2に示すチタニアで1×1012Ω・mと電気抵抗は大きく、セラミック材は、導体とは言えず、半導体から絶縁体の間である。比較例3の樹脂発泡体であるスポンジと同程度の高い電気抵抗率を示す。 The electrical resistivity of the foam metal is a metal, although it is a foam, and is a conductor. Therefore, even in Example 1 of SUS316, which is made of stainless steel, or in Example 2 of titanium, 1 × The electric resistance is as small as about 10 −7 Ω · m, and it can conduct electricity well, that is, it can be charged efficiently by flowing electricity through water with reduced loss due to current. On the other hand, the electrical resistivity of the ceramic material is 1 × 10 14 Ω · m for mullite shown in Comparative Example 1 and 1 × 10 12 Ω · m for titania shown in Comparative Example 2, and the ceramic material is large. It is not a conductor but between the semiconductor and the insulator. A high electrical resistivity equivalent to that of the sponge, which is the resin foam of Comparative Example 3, is exhibited.
このように、発泡金属を材料として水印加電極2を形成することで、セラミックを材料とするものよりも効率よく水を帯電させることができる。すなわち、高電圧電源部4が供給する高電圧が同じ大きさであれば、発泡金属を材料として形成されているこの実施の形態における水印加電極2を用いた方が、セラミックを材料とする場合よりも、水に電流が伝わりやすく、効率よく水を帯電することができる。発泡金属を材料として水印加電極2を形成することで、電気抵抗が小さくなるので、静電霧化で消費される電力を、セラミックを材料とするものよりも小さくすることができ、省エネルギー化に貢献できる。
Thus, by forming the
また図29により、水印加電極2を同一形状にして、高電圧電源部4の供給電圧を同一とした場合の静電霧化量を比較すると、発泡金属を材料として形成した水印加電極2の静電霧化量は、発泡金属の素材がSUS316の実施例1、チタンの実施例2ともに、水印加電極2の1本あたり約0.15cc/hrであった。一方、セラミック材では、それが比較例1に示すムライトで0.06cc/hrで、比較例2に示すチタニアで0.08cc/hrであり、発泡金属の実施例よりも少なかった。
29, when the amount of electrostatic atomization is compared when the
同じセラミックであっても、チタニアの方がムライトよりも静電霧化量が多いが、図28から、チタニアの電気抵抗率が、ムライトよりも2桁低いことがわかる。図28、図29において、セラミック同士、すなわち比較例1と比較例2を比べることでもわかるが、水印加電極が電気を通しやすい(電気抵抗率が小さい)方が水に効率よく電気をかけられ帯電でき、先端霧化部29の先端29aに形成された水のテーラーコーンがクーロン力によって飛び出しやすくなって、静電霧化量が増加するといえる。これらの結果から、導体であり電気抵抗率が低い発泡金属を静電霧化装置100〜800の水印加電極2に用いた場合、従来のセラミック材に比べて、霧化する水に高電圧を効率よく印加でき(帯電させることができ)、高電圧電源部4の供給電圧が同じ大きさであれば、静電霧化量(静電ミスト1の発生量)を増やすことができる。
Even with the same ceramic, titania has a larger amount of electrostatic atomization than mullite, but FIG. 28 shows that the electrical resistivity of titania is two orders of magnitude lower than that of mullite. In FIG. 28 and FIG. 29, it can also be seen by comparing ceramics, that is, Comparative Example 1 and Comparative Example 2, but the water-applying electrode is more likely to conduct electricity (smaller electrical resistivity), so that electricity can be efficiently applied to water. It can be said that the tailor cone of water formed at the
なお、発泡金属の水印加電極2は、厚みが0.5mm〜5.0mm程度の大きなシート状発泡金属体を作成し、それから所望の形状(連続する胴部28と先端霧化部29)に切り出して製作する。シート状発泡金属体を板厚方向に複数枚積み重ねて、複数枚を同時に切り出すことで大量生産が可能である。切り出しは、ワイヤーカットやレーザーカットにより行われる。その他トムソン刃やプレスによる打ち抜き、機械切削による削り出し、手切断、曲げ加工など各種の加工方法を用いて、所望の形状に加工することができる。この水印加電極2では利用することはないが、発泡金属は、溶接やロウ付による接合も可能である。
In addition, the
次に、図30に発泡金属の素材(材質)の違いによるオゾン発生量の比較結果を示す。 Next, FIG. 30 shows a comparison result of the amount of ozone generated due to the difference in the material (material) of the foam metal.
図30は実施の形態1を示す図で、発泡金属の素材の違いによるオゾン発生量を比較した図である。 FIG. 30 is a diagram showing the first embodiment, and is a diagram comparing ozone generation amounts due to differences in foam metal materials.
水印加電極2から対向電極3に向かって放電が起こる場合、放電に伴ってオゾンが生成される。オゾンは、適量であればその殺菌作用を利用することにより有益であるが、生成量が過多となると、その青臭い臭気から人間にとっては異臭と感じられたり、酸化作用や腐食作用を人間や周囲の物質に及ぼしたりすることもある。従って、静電ミスト1を放出するための静電霧化装置100〜800においては、放電により生成されるオゾンの発生量をできるだけ抑えたい。
When a discharge occurs from the
そこで発泡金属により形成された水印加電極2におけるオゾンの発生量を実験により調査した。実験内容は、水印加電極2に所定の同じ大きさの高電圧を付与した場合に、42L(リットル)箱(42L槽)内部のオゾン濃度の定常値を調査するものである。
Therefore, the amount of ozone generated in the
図30において、比較例4に示す発泡金属は、オーステナイト系ステンレスとして一般的によく知られているSUS304(ニッケル含有量8〜10.5%、クロム含有量18〜20%)であるが、この場合のオゾン発生量として、42L槽内部のオゾン濃度が1.2ppmとなった。一方、同じオーストナイト系ステンレスであるが、ニッケル含有量が11〜15%、クロム含有量が16〜20%で、かつモリブデンが1〜4%含有されたSUS316を用いた実施例1の場合では、42L槽のオゾン濃度は、比較例1のSUS304に比べ約60%の0.7ppmとなった。 In FIG. 30, the foam metal shown in Comparative Example 4 is SUS304 (nickel content: 8 to 10.5%, chromium content: 18 to 20%), which is generally well known as an austenitic stainless steel. As the amount of ozone generated in this case, the ozone concentration inside the 42L tank was 1.2 ppm. On the other hand, in the case of Example 1 using SUS316 which is the same austenitic stainless steel but has a nickel content of 11 to 15%, a chromium content of 16 to 20% and a molybdenum content of 1 to 4%. The ozone concentration in the 42 L tank was about 60% 0.7 ppm compared to SUS304 of Comparative Example 1.
同じオーステナイト系ステンレスであっても、ニッケルの含有量が多く、また、モリブデンが数%含有されている方が、オゾン発生量が少ないことがわかった。そのため、ステンレスを素材とする発泡金属により水印加電極2を形成する場合では、ニッケルの含有量が11%以上で、モリブデンが1〜4%含有されたオーステナイト系ステンレスを素材とするのがよい。実施例1のSUS316以外でも、SUS316L、SUS317が、ニッケルの含有量が11%以上で、モリブデンを含有しており、オゾン発生量をSUS304に比べて少なくできる。
It was found that even if the same austenitic stainless steel was used, the amount of ozone generation was smaller when the nickel content was higher and the molybdenum content was several percent. Therefore, when the
図30において実施例2で示すチタンが素材の発泡金属で形成されたものが、オゾン発生量が最も少なく、42L槽のオゾン濃度が0.03ppmで、比較例4(SUS304)の1/40、実施例1(SUS316)の1/23と、大幅にオゾン発生量を抑制できることがわかった。また、実施例3で示すニッケルを素材とした発泡金属を用いた場合では42L槽内部のオゾン濃度は0.3ppmとなり、実施例2(チタン)ほどのオゾン発生の抑制効果は得られないが、実施例1(SUS316)よりもオゾン発生の抑制効果が大きい。 In FIG. 30, the titanium shown in Example 2 formed of a foam metal is the smallest amount of ozone generated, the ozone concentration in the 42 L tank is 0.03 ppm, 1/40 of Comparative Example 4 (SUS304), It was 1/23 of Example 1 (SUS316), and it was found that the amount of generated ozone can be significantly suppressed. Moreover, in the case of using a foam metal made of nickel as shown in Example 3, the ozone concentration inside the 42L tank is 0.3 ppm, and the ozone generation suppression effect as in Example 2 (titanium) cannot be obtained. The effect of suppressing ozone generation is greater than in Example 1 (SUS316).
このようなオゾン発生抑制効果は、発泡金属の素材が還元作用を及ぼすことで、生成されたオゾンが分解されるためと考えられる。すなわち、水印加電極2の材料として、還元作用のある金属を素材とすることで、オゾン発生量を抑制できる。そして、図30の実施例においては、チタンがオゾンの還元作用が最も強く働くものと考察される。チタンほどではないが、実施例3の結果からニッケルも還元作用が働くものといえる。そのため、オーステナイト系ステンレスにおいては、ニッケルの含有量が多いSUS316の方がオゾン発生量を抑制できると考えられ、モリブデンもオゾンを還元する作用を及ぼしていると考えられる。また、水印加電極2の材料として発泡金属を使用することにより、水を効率よく帯電させられるので、オゾンそのものの生成が少ないということも考えられる。
Such an ozone generation suppression effect is considered to be because the generated ozone is decomposed by the reducing action of the foam metal material. That is, the amount of ozone generated can be suppressed by using a metal having a reducing action as the material of the
また、水印加電極2から対向電極3へ放電が起こる場合、放電に伴ってヒドロキシルラジカルやスーパーオキサイドといったラジカル(活性種)が生成されることもあるが、このようなラジカルは、化学的に反応性が極めて高く、活性であるが故に非常に不安定な物質であり、酸素や窒素など空気中の分子とすぐに反応するので、空気中で極めて短寿命であり、生成されてもほぼ瞬時に消滅してしまうため、たとえラジカルが生成されたとしても、それらが静電ミスト1とともに放出されることはないし、静電ミスト1がラジカルを含むこともない。
In addition, when a discharge occurs from the
以上の結果から、水印加電極2として最も好ましい材料は、チタンを素材とした発泡金属であると言える。また、SUS316、チタン、ニッケルを素材として用いた発泡金属では、高電圧を印加することによる電気腐食や電気摩耗も防ぐことができ、長期に渡って水印加電極2の形状、特に先端霧化部29の尖り形状を保持することができる。そのため、静電霧化を長期に渡って安定して実施することができる、という効果も得られる。この効果においても、特にチタンを素材とするものが材料の特性から顕著である。
From the above results, it can be said that the most preferable material for the
これまで、発泡金属は、高い気孔率と大きい孔径の三次元網目構造を有するので、高い吸水性と搬送性(水の移動速度が速い性質)を持つことを説明してきた。また、このような性質を利用して、本実施の形態に示す静電霧化装置の水印加電極2の材料として発泡金属が好適であることを説明してきた。ここで更に、発泡金属を酸化処理することにより、内部の気孔21表面の親水性が向上し、水印加電極2の吸水性と搬送性が高まることを見出した。酸化処理は、発泡金属を酸素雰囲気に曝すことでなし得る。
So far, foam metal has been described as having high water absorption and transportability (property of water movement speed) because it has a three-dimensional network structure with high porosity and large pore diameter. Moreover, it has been described that a metal foam is suitable as a material for the
酸化処理による親水性向上は、素材がチタンである場合に特に顕著である。チタンを酸化処理すると、表面層は酸化チタンに近い性質となる。酸化チタンは紫外線などのエネルギーを受けると周りにある水と反応して最表面に水酸基(OH基)を作るため、水と非常になじみやすい性質(高い親水性)を有するようになる。このため、水が表面拡散で移動する際に、水が止まることなく広がって進むので、発泡金属の内部で水を効率よく素早く移動させることができる。素材がチタンの発泡金属では、酸化処理を行ったものが、酸化処理を行っていないものに比べて水の移動速度が5倍程度速くなるという結果が得られている。 The hydrophilicity improvement by the oxidation treatment is particularly remarkable when the material is titanium. When titanium is oxidized, the surface layer becomes close to titanium oxide. When titanium oxide receives energy such as ultraviolet rays, it reacts with surrounding water to form a hydroxyl group (OH group) on the outermost surface, and thus has a property (high hydrophilicity) that is very compatible with water. For this reason, when water moves by surface diffusion, since water spreads and advances without stopping, water can be efficiently moved quickly inside the foam metal. In the case of a foam metal made of titanium, the result of the oxidation treatment is about 5 times faster when the oxidation treatment is performed than when the oxidation treatment is not performed.
素材がチタン以外のニッケルなど他の金属材料を素材とする発泡金属の場合でも、酸化処理の際に表面に親和性を有する層を作るので、水へのなじみ性(親水性)が向上する。ただし、素材がチタンである発泡金属を酸化処理した場合の親水性の向上効果が顕著であり、水の移動速度が速くなって、水印加電極2における吸水性と搬送性の向上効果が高い。酸素雰囲気に曝す酸化処理では、発泡金属で形成された水印加電極2の外表面のみではなく、高い気孔率と大きな孔径を備えた連続気孔構造により、連続気孔を通過して内部の気孔21に面する表面にも酸化処理がなされ、気孔21に臨む内表面も含めた金属部22のすべての表面に対して親水性が向上し、水の移動速度を高めることができる。このため、静電霧化装置100〜800の運転開始から静電ミスト1の放出までの時間を短くできる。
Even when the material is a foam metal made of another metal material such as nickel other than titanium, a layer having an affinity for the surface is formed during the oxidation treatment, so that the compatibility with water (hydrophilicity) is improved. However, the effect of improving the hydrophilicity is remarkable when the metal foam is made of titanium, and the effect of improving water absorption and transportability in the
以上のように、本実施の形態に係る静電霧化装置100〜800の水印加電極2は、三次元網目構造を有する発泡金属を材料に用いて形成されていることを特徴の一つとしている。このため、吸水量が多く、水の移動速度が速いので、静電霧化装置100〜800の運転開始から霧化が始まる(静電ミスト1が放出される)までの時間が早い。そして、発泡金属は、電気抵抗率が低くて電気伝導性に優れているため、霧化する水に効率よく電気をかけられ帯電でき、霧化量が増加する、という効果を有する。
As described above, the
また、電気腐食や電気摩耗を防止でき、長期に渡って水印加電極2の形状、特に先端霧化部29の尖り形状を保持することができる。そのため、静電霧化を長期に渡って安定して実施することができる、という効果を有する。
In addition, electric corrosion and electric wear can be prevented, and the shape of the
また、高い気孔率のために多量の水を吸水することができるとともに、孔径が大きいために、長期に渡って目詰まりすることなく長期に渡って安定した高い吸水性と搬送性を維持でき、静電霧化を長期に渡って安定して実施できる、という効果を有する。 In addition, it can absorb a large amount of water because of its high porosity, and because of its large pore size, it can maintain a stable high water absorption and transportability for a long time without clogging for a long time, It has the effect that electrostatic atomization can be carried out stably over a long period of time.
また、発泡金属の素材に、還元作用のある金属である、チタンやニッケル、また、ニッケルを11%以上、かつモリブデンを数%含有するオースナイト系ステンレスのいずれかを用いることで、放電によって生成されるオゾンの発生量を抑制できる、という効果を有する。この効果は、特にチタンを素材とした発泡金属で水印加電極2を形成した場合に顕著である。
In addition, the material of the foam metal is titanium or nickel, which is a metal having a reducing action, and is generated by electric discharge by using any of austenitic stainless steel containing 11% or more of nickel and several percent of molybdenum. The amount of generated ozone can be suppressed. This effect is particularly remarkable when the
また、発泡金属の表面を、焼結後に酸化処理したものを材料として水印加電極2を形成すれば、内部表面の親水性が高まり、水の移動速度が更に向上する、という効果を有する。
Further, if the
また、長期視点からは、ドライプロセスである金属電極焼結後に、ウエットプロセスによって、水酸基(−OH)を有したシリカ(SiO2)を発泡金属の表面に微量塗布したものを水印加電極2として用いれば、内部表面の水移動速度を長期に渡って維持することができる。金属表面の性状は周囲の環境によって変質しやすい。環境化学物質はケトン基などほとんどが疎水性を示す。これらが金属電極周囲に付着した場合には、疎水性物質が中々はずれにくいため、表面が撥水化する可能性がある。
From a long-term viewpoint, the
表面に水酸基を有したシリカを添着しておくことで、水酸基の効果によって水との親和性が大幅に増し、ペルチェユニット6から提供される水によって、表面に付着した疎水性物質を置換することが可能となる。疎水性物質が原料水によってはずされるので、撥水化のリスクを低減できる。したがって、先端霧化部29への水移動速度が長期的に安定し、胴部28で受けた水が先端霧化部29へ搬送されないためにミスト発生が阻害されるなどの課題を回避することができる。
By attaching silica having a hydroxyl group on the surface, the affinity with water is greatly increased by the effect of the hydroxyl group, and the hydrophobic substance adhering to the surface is replaced with water provided from the
水酸基(−ОH)を有したシリカ(二酸化珪素:SiO2)を発泡金属の表面に微量塗布する別の効果として、水印加電極2に水が無い場合のミスト発生時間がある。静電霧化装置は、原料である水がなければ静電ミスト1を生成することができないので、ペルチェ素子を動作させて水が得られるまで静電ミスト1を生成できない課題があるが、水印加電極2が周囲空気から得て表面に保持する水分量で水がなくとも数分間静電ミスト1を発生できる。
Another effect of applying a small amount of silica (silicon dioxide: SiO 2) having a hydroxyl group (—OH) to the surface of the foam metal is mist generation time when there is no water in the
水酸基を有したシリカは、ケイ酸骨格の水酸基などに水素結合で強力に水分子を吸着(結合)しており最表面が薄い水分子膜で覆われている。水印加電極2を金属のみで形成した場合は、原料水がなければ2〜3分しか静電ミスト1を生成できないが、水酸基を有したシリカを発泡金属の表面に微量塗布すれば10分以上原料水ができなくても静電ミスト1を生成することが可能である。
Silica having a hydroxyl group strongly adsorbs (bonds) water molecules to hydroxyl groups of a silicate skeleton by hydrogen bonds, and the outermost surface is covered with a thin water molecule film. When the
親水処理の方法としては、粒径がナノレベルと小さいコロイダルシリカを固形分濃度2.0%以下の希釈率の高い溶液を用いて塗布すれば使用量を少なくして、膜厚を非常に薄くすることができる。塗布量が多いほど長期に渡って効果を発揮できるが、シリカ塗布量は主基材である金属の重量濃度より十分小さい1.0wt%以下の微量として十分に効果が発揮され好適である。電極に用いた発泡金属の特長である、電気抵抗率が低くて電気伝導性に優れ、霧化する水に効率よく電気をかける効果や高い気孔率のために多量の水を吸水することができるとともに、孔径が大きいために、長期に渡って目詰まりすることなく長期に渡って安定した高い吸水性と搬送性を維持できる効果を損なわないために、膜厚はなるべく薄く形成してチタンなどの金属表面近傍のみとした方がよい。 As a hydrophilic treatment method, if the colloidal silica having a small particle size of nanometer level is applied using a solution having a solid content concentration of 2.0% or less and a high dilution rate, the amount used is reduced and the film thickness is very thin. can do. The larger the coating amount, the better the effect can be obtained over a long period of time. However, the silica coating amount is preferably sufficiently effective as a trace amount of 1.0 wt% or less that is sufficiently smaller than the weight concentration of the metal that is the main substrate. Features of the metal foam used for the electrode, low electrical resistivity, excellent electrical conductivity, can absorb a large amount of water due to the effect of efficiently applying electricity to the atomized water and high porosity In addition, since the pore diameter is large, the film thickness is made as thin as possible in order not to impair the effect of maintaining stable high water absorption and transportability for a long time without clogging for a long time. It is better to use only near the metal surface.
親水材料としては、アクリル系樹脂など様々存在するが、シリカを用いた場合、金属との相性がいいために塗布時のバインダーが必要ではないこと、疎水性物質の水置換性がよく撥水化を回避できること、などの特有の利点がある。また、突起先端部に塗布されることが重要であるため、あらかじめ塗布するのではなく、突起形状加工後の後加工で塗布する必要がある。 There are various hydrophilic materials such as acrylic resin, but when silica is used, it is compatible with metal, so a binder at the time of application is not required, and water substitution of hydrophobic substances is good and water repellency is good. There are unique advantages such as being able to avoid the problem. In addition, since it is important that it is applied to the tip of the protrusion, it is necessary to apply it by post-processing after the protrusion shape processing, instead of applying in advance.
なお、ここまで説明してきた三次元網目構造を有する発泡金属は、その高い吸水性と搬送性から、本実施の形態で示す静電霧化装置100〜800の水印加電極2に限らず、他の形態の静電霧化装置であっても、放電部までの水搬送を兼ねる電極に用いれば、本実施の形態の水印加電極2と同様な効果を得ることができる。例えば特許文献1の静電霧化装置では、水供給部となる水溜め部の水をセラミック多孔質体からなる直立した搬送体に毛細管現象でその上端まで搬送させ、針状に尖る上端に水のテーラーコーンを形成させてミストを生成するが、この搬送体(水印加電極2に相当するものである)を、セラミックではなく、ここまで説明した発泡金属で形成すれば、水の搬送速度が著しく上昇し、セラミックで形成する場合よりも運転開始から静電霧化までの時間が短縮できるし、また、放電部となる針状に尖った上端が、電気腐食や電気摩耗することを防止でき、長期に渡って尖り形状を維持でき、セラミックで形成する場合よりも静電霧化を長期に渡って安定して実施できるようになる。
In addition, the foam metal which has the three-dimensional network structure demonstrated so far is not restricted to the
これより、本実施の形態の静電霧化装置100〜800のいずれかを、空気調和機50の内部に搭載した場合について説明する。
From this, the case where any of the electrostatic atomizers 100-800 of this Embodiment is mounted in the inside of the
図31乃至図35は実施の形態1を示す図で、図31は静電霧化装置100〜800のいずれかを備えた空気調和機50の縦断面図、図32は空気調和機50の部分縦断面図、図33は空気調和機50の外観斜視図、図34はセンサー80とサーモパイル81を示す図、図35はセンサー80付近の斜視図((a)はセンサー80が右端端部へ可動した状態、(b)はセンサー80が中央部へ可動した状態、(c)はセンサー80が左端端部へ可動した状態)である。
FIGS. 31 to 35 are diagrams showing the first embodiment. FIG. 31 is a longitudinal sectional view of the
図31乃至図35に示す空気調和機50は、一般的な壁掛け型のものである。
The
空気調和機50は、室内空気を吸い込む吸い込み口41と、調和空気を室内へ吹き出す吹き出し口42と、室内空気から調和空気を生成する逆V字型の熱交換器51(前面上部熱交換器51a、前面下部熱交換器51b、背面熱交換器51cからなる)と、熱交換器51で結露した水を受けるドレンパン40(二箇所)と、送風ファン43とを備えている。空気調和機50本体の上方に位置する吸い込み口41から送風ファン43の回転によって流入した室内空気は、熱交換器51を通過する際に冷凍サイクルの冷媒と熱交換されて温度湿度が調節されて、送風ファン43を通過して、下方に位置する吹き出し口42から調和空気となって室内に吹き出される。
The
吹き出し口42には、吹き出される調和空気の風向を変更できる左右風向板44と上下風向板45が設置されていて、吹き出し流の吹き出し方向が調整されている。吹き出し流の左右方向の風向を変更可能な左右風向板44が、吹き出し流の上下方向の風向を変更可能な上下風向板45の上流側に位置している。また、ドレンパン40で回収した熱交換器51の結露水は、図示しないドレンホースを通って、屋外に排出される。
A left and right
ここで、この空気調和機50では、静電霧化装置100〜800のいずれかを、前面下部熱交換器51bの風上側(上流側)、もしくは背面熱交換器51cの風上側(上流側)のいずれかであって、ドレンパン40の上方に設置している。ドレンパン40の上方に静電霧化装置100〜800のいずれかを設置すれば、冷却部8の結露水10が多量であって余剰水分が生じた場合であっても、ドレンパン40がそのような余剰水分を受け取って、熱交換器51の結露水といっしょに屋外へ排出するので、設置した静電霧化装置100〜800のいずれかの余剰水分が室内へ漏れ出す恐れがない。
Here, in this
空気調和機50に、静電霧化装置100〜800のいずれかを設置することにより、静電霧化装置から放出された多量の静電ミスト1を、吸い込み口41から吸い込まれた室内空気といっしょに熱交換器51を通過させ、吹き出し口42から調和空気ととともに、室内へ放出させることができる。送風ファン43の回転によって生成される調和空気の吹き出し流に乗って、調和空気とともに静電ミスト1も室内へと放出されるのである。
By installing any one of the
空気調和機50には、人の位置を見分けることができるセンサー80(例えば、赤外線センサー)が搭載されている。センサー80は、ユニット(室内機で、ここでは空気調和機50のこと)中央部で前面パネルに設置されるか(図33の例)、ユニット右端部(空気調和機50を正面から見る場合)の電気品に近い部分に設置される。
The
センサー80は、縦方向に並べた複数のサーモパイル81(図34)を用いて横方向に動かしてスキャニングすることにより(図35)、複数の熱画像を取得することで、背景との温度差から人間の存在有無を検出するものであり、肌が露出されているほど検出が容易である。
The
また、画素数が多いほど検出精度が高く、明確に人の位置および空気調和機50からの距離を、空気調和機50が把握することができる。画素数としては700画素もあれば充分に室内の人の位置を把握できる。当然、サーモパイル81でなくとも人の位置を見分けるためにカメラなど画素数の高いものを用いても良い。また、検出精度は下がるが、フレネルレンズを用いた焦電センサーによって、人のいるエリアや人のいる位置(横方向、奥行き)を見分けても良い。
Further, the greater the number of pixels, the higher the detection accuracy, and the
空気調和機50には、自動で方向を変更できる左右風向板44と上下風向板45が備えられている。上下風向板45は、中央で2枚に分割されており、手前と奥など室内の任意の奥行き方向2箇所に風を届けることができる。
The
また、左右風向板44も中央を境に左部分と右部分でそれぞれ独立したモーター(例えば、ステッピングモータ)により駆動されて、室内の任意の左右方向二箇所に風を届けることができる。また、これらを同時に組み合わせることで、複数の風を作りだすことができる。
The left and right
センサー80を用いると人の位置を詳細に判別することができるので、左右風向板44と上下風向板45を使用することにより、人に向けて風を当てる運転(以下、風あて運転と呼ぶ)をすることもできるし、人を避けて風を送る運転(以下、風よけ運転と呼ぶ)をすることもできる。
Since the position of the person can be determined in detail by using the
人の位置は、人として判別させても良いし、あるエリアごとに人の存在エリアとして割り当てて、そのエリアに対して風あて運転または風よけ運転を行うこともできる。 The position of the person may be determined as a person, or it may be assigned as a person existing area for each area, and wind driving or windbreak operation may be performed on the area.
人は、風を受けると蒸発速度が上がり肌表皮から水分が失われて乾燥してしまう。風を直接当てた場合(風速約1.0m/s)と当てない場合(風速約0.1〜0.3m/s)の肌乾燥速度の差はおよそ3倍にもなる。 When a person receives wind, the evaporation rate is increased and moisture is lost from the skin epidermis, resulting in drying. The difference in skin drying speed between when the wind is directly applied (wind speed of about 1.0 m / s) and when the wind is not applied (wind speed of about 0.1 to 0.3 m / s) is about three times.
風を直接当てた場合は乾燥が速く、乾燥感を感じてしまう。その時の肌の水分量は15%程度異なり、風を直接当てた場合の方が肌の水分量は少ない。 When the wind is applied directly, the drying is fast and a dry feeling is felt. The moisture content of the skin at that time differs by about 15%, and the moisture content of the skin is less when the wind is directly applied.
主流が作り出す乾燥領域は、空気調和機の吹き出し口42の幅に相当し、およそ人間の肩幅に相当する。従って、肌水分量にとっては風を直接当てない方がよいが、風を人から大きく避けて運転すると充分な暖房の暖かさや冷房の冷たさを感じることができない。また、空気調和機を使用すると乾燥してしまう、または乾燥感を与えてしまうことが大きな課題であった。 The dry region created by the mainstream corresponds to the width of the air outlet 42 of the air conditioner, and roughly corresponds to the width of a human shoulder. Therefore, it is better not to apply wind directly to the skin moisture content, but if the driver is operated avoiding the wind greatly, it will not be possible to feel the warmth of the heating or cooling. Moreover, when an air conditioner is used, it is a big subject to dry or give a dry feeling.
そこで、本実施の形態の空気調和機50は静電霧化装置100〜800のいずれかを備えている。空気調和機50の吹き出し口42から調和空気とともに、室内へ静電霧化装置100〜800のいずれかで生成された多量のナノメータサイズの静電ミスト1が放出される。静電ミスト1はマイナスに帯電しているので、電位差のある人体へ寄りやすく、そして、静電ミスト1の大きさは人体の角質細胞より小さいため、顔や首など露出している肌に浸透して、ユーザに保湿効果を付与する。また、肌を親水化する作用を示し、低湿度時に周囲の水分を取り込めない状況にあっても、周囲の水分との馴染みをよくして水分を取り込む接着剤効果を示すので、静電ミスト1が少量であっても保湿効果を付与できる。また、静電ミスト1は液体を原料としているため、N、C、H、Oなど空気原料で構成されるマイナスイオン等に比べて寿命が長く、数分間浮遊することができる。
Then, the
これにより、以下の効果が得られる。
(1)暖房運転時のユーザの肌保湿効果が高まる(肌の水分量が増加する)。
(2)肌の水分量が増加することで、ユーザの体感温度は高まる。
(3)その分、暖房時の設定室温を下げることができ、その分空気調和機50の消費電力量が低下し、省エネルギー化に貢献(寄与)する。
Thereby, the following effects are acquired.
(1) The user's skin moisturizing effect during heating operation increases (the amount of moisture in the skin increases).
(2) The user's perceived temperature increases as the amount of moisture in the skin increases.
(3) The set room temperature at the time of heating can be lowered correspondingly, and the power consumption of the
暖房運転時に使用者の顔や首など露出している部分の肌の水分量が25%増加すると、室内湿度が約20%RH増加したことに相当する。そして、室内湿度の約20%RHの増加は、人の体感温度が約1deg上昇することに相当する。暖房運転時に設定温度を1deg下げれば、空気調和機50の消費電力量を約10%削減することができる。
When the moisture content of the exposed skin such as the user's face and neck during the heating operation increases by 25%, this corresponds to an increase in indoor humidity by about 20% RH. An increase of about 20% RH in indoor humidity corresponds to an increase in the human sensible temperature by about 1 deg. If the set temperature is lowered by 1 deg during the heating operation, the power consumption of the
ナノメータサイズの静電ミスト1が保湿効果を与えることで、空気調和機50を使用した場合に乾燥感を低減することができる。
When the nanometer-sized
更に、センサー80を用いて人の位置を判別し、人を中心として風よけ運転を行うことで、人が直接風を受けないので、乾燥感を低減することができる。
Further, by determining the position of the person using the
避ける幅としては、少なくとも空気調和機50の吹き出し口42の幅以上に風を避けて運転すると効果が得られる。
As the width to be avoided, an effect can be obtained by operating while avoiding wind at least beyond the width of the outlet 42 of the
また、風よけ運転を行いながら、静電ミスト1を放出する併用運転を行った場合、人が直風を受けることがないので乾燥感を感じることがないとともに、静電ミスト1は直接人に向かって提供されなくても、マイナスに帯電しているので、電位差のある人体へ寄っていくので、ユーザに保湿効果を付与することができる。従って、風よけ運転によって乾燥を抑制する効果と、静電ミスト1によって得られる保湿効果の二つの相乗効果を得ることができる。
In addition, when the combined operation for discharging the
センサー80によって、人のいる位置を判別し、エリアごとに人の存在エリアとして割り当てる場合には、人のいるエリアの隣のエリアに静電ミスト1を含んだ風を吹けばよい。
When the position where a person is located is determined by the
また、独立駆動できる左右風向板44および分割された上下風向板45を用いて、人のいるエリアの両隣に静電ミスト1を含んだ風を吹いてもよい。
Moreover, you may blow the wind containing the
左右に避けられない場合には、人のいるエリアの手前に静電ミスト1を含んだ風を吹いてもよい。
When it is unavoidable to the left and right, a wind including the
人のいるエリアのすぐ隣のエリアに静電ミスト1を含んだ風を吹く理由としては、避けすぎた場合には暖房感や冷房感を損なうためである。
The reason why the wind including the
人のいるエリアは細かく分割するほど、暖かさと冷たさを損なうことなく、肌を保湿することができる。少なくとも室内を縦、横ともに5分割以上のエリアに区切ると良い。 The more people are divided, the more moisturized the skin can be without loss of warmth and coldness. It is advisable to divide at least the room into 5 or more divided areas both vertically and horizontally.
静電霧化装置100〜800のいずれかを備えた空気調和機50について、更に詳細に述べる。
The
ペルチェユニット6の両面には、放熱部7と冷却部8を備えるが、冷却部8は放熱部7よりも容量が充分に小さい。放熱部7は放熱量が増えるのでスペースが許す限り大きくするのがよいが、冷却部8は小さくしすぎると表面温度は下がるものの、通過する風量が少なくなるために除湿量(結露量)が低下する。逆に、大きすぎると通過風量が多くなり除湿量(結露量)が増えるものの、通過する空気に吸熱能力を持っていかれてしまうため、表面の温度が充分に下がらない。必要な除湿量に応じて、冷却部8の容量を決めればよいが、冬場(暖房時)の絶対湿度は非常に低く、露点温度は概ね10℃以下であり、相対湿度30%〜35%RHの悪条件では2〜5℃程度である。従って、冷却フィン8bの温度を0℃近傍まで下げないと静電ミスト1の原料となる結露水を得ることはできないため、冷却フィン8bの容量は放熱部7に比べて充分に小さくするのが好ましい。
Although both sides of the
冷却部8を効率よく冷やすために、冷却部8の大きさとペルチェユニット6の大きさを略等しくするとよいが、冷却部8が小さいために、その上部および左右には放熱露出部7a(図15、図16(b))が露出する。
In order to cool the
放熱露出部7aは、放熱部7のフィンを有しない面であって、ペルチェユニット6を有する面のペルチェユニット6から露出している部分である。
The heat radiation exposed portion 7 a is a surface that does not have the fins of the
放熱露出部7aを流れた空気が冷却部8に混ざると、放熱した暖かい空気が冷却部8の吸熱を妨げてしまう。そこで、冷却部8に放熱露出部7aが通過した風が来ないように、冷却部8の左右に遮断壁62(図12、図15、図16(b))を設けた。
When the air that has flowed through the heat radiation exposed portion 7 a is mixed with the cooling
冷却部8の左右の遮断壁62により、放熱露出部7aを通過した空気は冷却部8に触れることなく下方に流れていく。
Due to the left and right blocking walls 62 of the
遮断壁62は、水供給部保持枠60に冷却フィン8bと平行に水供給部保持枠60から、放熱部7側に突出している。
The blocking wall 62 protrudes from the water supply
また、冷却部8の上部にある放熱露出部7aには、樹脂(冷却部保持枠63)でカバーをして熱交換を抑制することで、放熱露出部7aを通過した暖かい空気を冷却部8に流さないようにした。詳細は後述する冷却部保持枠63(図9、図15)を、熱交換を抑制するカバーに流用した。
Further, the heat radiation exposed portion 7a at the upper part of the cooling
冷却部8は、ペルチェユニット6にシリコンやエポキシなどを原料とした水密防止の効果を持った接着剤によって保持されている。
The
同様に放熱部7も、接着剤を用いてペルチェユニット6に固定されている。
Similarly, the
接着剤は、温度が低い冷却の繰り返しや10年以上といった長期使用による劣化によって剥がれる懸念がある。そこで、仮に接着剤の効力が低くなった場合でも、冷却部8が落下することなく、継続してペルチェユニット6に確実に接して、冷却フィン8bの温度を低下できるようにするために、冷却部保持枠63(図9、図15)を設けて冷却部を放熱部に固定した。
There is a concern that the adhesive may be peeled off due to repeated cooling at a low temperature or deterioration due to long-term use such as 10 years or longer. Therefore, even if the effectiveness of the adhesive is lowered, the
樹脂製の冷却部保持枠63は、上部に爪64を二つ備えて放熱部7のフィン上面とベース板で形成される隙間にひっかけることができる。
The resin-made cooling part holding frame 63 has two claws 64 at the upper part and can be caught in a gap formed by the fin upper surface of the
また、冷却部保持枠63は、冷却部8の一部であって冷却フィン8bが無いベース板8aの左右端をおさえる。
The cooling unit holding frame 63 holds the left and right ends of the
また、冷却部保持枠63は、下部に爪64を二つ備えて放熱部7のフィン下面とベース板で形成される隙間にひっかけることができる。
Moreover, the cooling part holding frame 63 has two claws 64 at the lower part and can be caught in a gap formed by the fin lower surface of the
従って、冷却部8は冷却部保持枠63を介して放熱部7に背負われて、上下左右で固定される。そのため、接着剤強度に関係なく、落下することも、また位置がずれることもなく、長期に渡って性能を発揮することができる。
Therefore, the
また、ネジなどで固定する場合に比べて、冷却部保持枠63は熱伝導性が悪いので、放熱部7の熱が冷却部8に伝わり難く、吸熱性能を著しく落とすことがない。
Further, since the cooling unit holding frame 63 has poor thermal conductivity as compared with the case where it is fixed with screws or the like, the heat of the
別の方法として、水供給部保持枠60から水平方向に突出した棒または板を冷却部保持枠63として冷却部8の下部まで延ばして設置しても良いし、水印加電極保持枠70から垂直方向に突出した棒または板を冷却部保持枠63として冷却部8の下部まで延ばして設置しても良い。
As another method, a bar or plate protruding in the horizontal direction from the water supply
また、水供給部保持枠60から突出した棒または板で冷却部8のベース板などの端部を応力によって押さえ込んでも良い。冷却部8の冷却フィン8bが水平方向に突出しておらず、重力方向に突出している場合には、下方から延出した棒または板によって支えても良い。冷却部8に対向する樹脂部材から突出する棒状または板状の枠を、冷却部8の一部に当てることで、冷却部8が水印加電極2側に落下するリスクを抑制でき、異常な放電を回避しながら、長期に渡って水を得ることができる。
Further, the end of the
なお、熱交換器51の風上側に静電霧化装置100〜800のいずれかを設置するにあたって、いずれの場合であっても、冷却フィン8bや放熱部7のフィンの積層方向が空気調和機50本体の左右方向となるように配置するのがよい。これにより吸い込み口41からの吸い込み空気流が、フィン(冷却フィン8bや放熱部7のフィン)に沿って流れるようになって放熱部7の放熱が促進され、冷却部8へスムーズに風が流れて冷却フィン8b上で結露量が増加する。
In any case, when installing any of the
また、フィン容積を増加する場合には、幅方向(図9)に伸ばせばよく、製造が容易な短いフィン高さのまま実現することができ、全体の奥行きを増やすことなく少ないスペースに設置できる。 In addition, when the fin volume is increased, it may be extended in the width direction (FIG. 9), and can be realized with a short fin height that is easy to manufacture, and can be installed in a small space without increasing the overall depth. .
放熱部7は、熱交換器51に対向した位置に略平行に配置される。この時、所定の隙間L8(図32参照)を空けることで、放熱部7に対する熱交換器51の暖房時に起こる熱影響を少なくすることができる。熱影響を受けると放熱部7での放熱がされにくくなり、冷却部8での冷却能力が下がってしまう。
The
また、所定の隙間L8を空けることで、対向電極3から熱交換器51に対して、異常な放電が起こることも無い。熱交換器51に略平行に配置することで、局所的な影響を受けにくくなる。所定の距離L8は、少なくとも4mm以上として好適であり距離が大きいほど影響は少ないが、スペース性を考慮して決定する。
Further, by providing the predetermined gap L8, abnormal discharge does not occur from the
吸い込み口41からの吸い込み空気流は、熱交換器51に近いほど風速が早い。前面下部熱交換器51bの風上側に、厚み10〜30mm前後の静電霧化装置100〜800のいずれかを前面下部熱交換器51bと4〜10mm程度の距離をおいて設置した場合、前面下部熱交換器51bの近傍の風速は、前面パネル46に近い側に比べて2倍程度早い。
The closer to the
また、背面熱交換器51cの風上側に設置した場合も同様に、背面熱交換器51cの近傍の風速は、背面カバー47に近い側に比べて2倍程度早い。
Similarly, when installed on the windward side of the back heat exchanger 51 c, the wind speed in the vicinity of the back heat exchanger 51 c is about twice as fast as that on the side near the
放熱部7が熱交換器51と向き合うように配置した方が、放熱部7を通過する空気(室内吸い込み空気)流の流量が多くなり、放熱がより促進されてよい。
If the
また、冷却部8が熱交換器51から遠く、前面パネル46または背面カバー47に近い側に配置された方が、冷却部8を通過する空気(室内吸い込み空気)流の流量を放熱部7に比べて抑制することができ、吸熱能力を冷却部8の通過風が奪うことなく、冷却フィン8bの温度を露点以下まで下げることができる。
Further, when the
更に、放熱部7は風がよく通るように空気中に露出していて、冷却部8は過度の空気流入を防止するために水供給部保持枠60で覆われ、冷却フィン8bの風上にあって幅方向に一つまたは複数個設けられた空気量調整穴61によって通過風速および通過風量を制御している。
Furthermore, the
このように構成することで、放熱部7の容積を抑えて省スペース性を損なわずに、充分に放熱することができ、冷却部8の温度を充分に低下させて暖房時のような乾燥条件でも結露水を得ることができる。
By constituting in this way, it is possible to sufficiently dissipate heat without reducing the volume of the
この効果は、前面上部熱交換器51aの風上側に静電霧化装置100〜800のいずれかを設置した場合にも得ることができるが、前面上部熱交換器51aの風上側では冷却部8を通過する風が速いため、より空気量調整穴61の開口を小さくする必要がある。空気量の調整は、風速を低下させて風量を低下させることが目的であるので、空気量調整穴61である必要はなく、邪魔となるリブなどを設けて空気量を調整しても良い。
This effect can be obtained also when any of the
これまで、多孔質体からなる水印加電極2は、水を受け取るための胴部28と、胴部28に接続される先端霧化部29とで構成されることを説明してきたが、胴部28と先端霧化部29を一体に同じ材質で形成した方が水の移動が円滑であるが、一体である必要はなく、胴部28を水を受けるための保水部として、保水部に複数の先端霧化部29を差し込むなど接続して使用しても、先端霧化部29が水搬送能を有していれば問題はなく、本実施の形態で説明してきた種々の効果を得ることができる。
Up to now, it has been explained that the
また、静電霧化装置100〜800の天面方向にブラシやパッドを設けた自動フィルター清掃装置(図示せず)、もしくは自動フィルター清掃装置によって掻き取られたホコリを収納するダストボックス(図示せず)がある場合には、静電霧化装置100〜800にホコリが重力落下してしまう可能性があるため、静電霧化装置100〜800の天面に水供給部(放熱部7、ペルチェユニット6、冷却部8)を覆うようにホコリ受けを設けると良い。
Moreover, the automatic filter cleaning apparatus (not shown) which provided the brush and the pad in the top | upper surface direction of the electrostatic atomizer 100-800, or the dust box (not shown) which accommodates the dust scraped off by the automatic filter cleaning apparatus ), There is a possibility of dust falling on the
また、放熱部7を熱交換器51と向き合わせて配置する場合、静電霧化装置100、静電霧化装置600(変形例6)、静電霧化装置700(変形例7)、静電霧化装置800(変形例8)のいずれかであれば、図7に示す静電霧化装置150(変形例1)、図17に示す静電霧化装置200(変形例2)、図18に示す静電霧化装置300(変形例3)、及び図19、図20に示す静電霧化装置400(変形例4)と同様に、先端霧化部29を胴部28の放熱部7側の長辺方向側面上に、冷却フィン8bの突出方向とは反対方向に突出するように設ければ、放熱部7を通過する流量の多い空気流にのせて静電ミスト1を吹き出し口42まで素早く確実に導くことができる。
Moreover, when arrange | positioning the
それにより、吹き出し口42からの多くの静電ミスト1の放出を、空気調和機50の運転開始から短時間で実施できる。なお、この場合静電ミスト1の生成部分の上方には、図6に示すように庇30aを設置して、静電ミスト1の生成部分への放熱部7を通った空気流の通過を抑制した方がよい。また、壁30bを設置して、静電ミスト1の生成部分への冷却部8を通った空気流の通過を抑制した方がよい。
Thereby, many
そして、水印加電極2を還元性のある金属、特にチタンを素材とする発泡金属で形成することにより、放電により生成されるオゾンの発生量を抑制できるので、吹き出し口42から調和空気とともにオゾンが吹き出され、ユーザが異臭と感じたり、保湿効果を要求するユーザの人体に酸化作用を及ぼしたりすることがない。
Since the
また、上記したように、放電に伴ってラジカル(活性種)が生成されたとしても、短寿命であって消滅してしまうので、吹き出し口42からラジカルが吹き出されることはなく、吹き出される静電ミスト1にラジカルが含まれることもないので、保湿効果を要求するユーザの人体にラジカルが酸化作用を及ぼすことはない。帯電してはいるが、ナノメータサイズの純粋な水が、ユーザの肌に浸透するので、肌に悪影響を与えることなく、保湿効果を高められる。
In addition, as described above, even if radicals (active species) are generated along with discharge, they are short-lived and disappear, so that radicals are not blown out from the blowout opening 42 but are blown out. Since radicals are not included in the
また、静電霧化装置100〜800のいずれかにより生成される静電ミスト1は、この静電霧化装置が搭載される空気調和機50が設置される室内の空気中の水分を原料としているので、すなわち、室内空気中の水分を結露させ、それを霧化して室内に放出しているものであるので、室内の絶対湿度が上昇することがない。そのため、室内の壁や窓に放出された静電ミスト1に起因した結露が生じることがない。よって、結露による室内の壁等のカビの発生を回避しながら、人の肌水分の蒸発を抑制し、肌表皮水分量を増加させることが可能となる。
Moreover, the
また、空気調和機50の送風ファン43を用いて、水供給部のペルチェユニット6に室内空気を供給し、そこで静電ミスト1となる結露水を得るとともに、かつ吹き出し口42からの調和空気の吹き出し流に搬送させて、室内に静電ミスト1を提供(放出)するので、静電霧化装置専用のファンを別途に設ける必要がなく、静電霧化装置の構造をシンプル化し、少スペースにも設置できる静電霧化装置とすることができる。
In addition, indoor air is supplied to the
本実施の形態の静電霧化装置100〜800を搭載した空気調和機50においては、内部クリーンモードを備えている。内部クリーンモードは、空気調和機50に停止信号が入った場合に移行するモードである。停止直前の動作が冷房または除湿で運転され、かつ一定時間以上運転が継続されたと判断した場合に、空気調和機50は内部クリーンモードに移行し、送風ファン43を停止した上で、上下風向板45を閉塞状態またはショートサイクルを起こす程度にほぼ閉塞状態にし、内部でのカビの成長を抑制するために空気調和機50内部にオゾンを充満させてオゾン処理を実施する。停止直後の空気調和機50内部は高湿度な状態のため、カビ胞子の外郭がやわらかくなっており0.050ppm程度の低濃度であっても抑制効果を出すことができる。
The
本実施の形態の静電霧化装置100〜800は、水の供給有無によってオゾン発生装置としても活用できる。
The
ペルチェユニット6から水を提供した場合には、ミスト発生モードとして作用し、ペルチェユニット6から水の提供を停止した場合には、オゾン発生モードとして作用する。水の提供を停止するとは、ペルチェユニット6への通電をゼロにすることで実行できる。ペルチェユニット6への電源供給を停止すれば、結露水10が冷却部8で得られないため、静電ミスト1を生成する原料である水が得られない。
When water is supplied from the
ミスト発生とオゾンの発生は、同様に高電圧を加えることで実現されるが、前者は加えた電界が水の表面張力に打ち勝つことで水粒子が空気中に引っ張り出された後にレイリー分裂によって微粒化する静電霧化現象である。また、後者は空気を原料としてN、O、H、Cなどの原子分子がエネルギーを得ることで生まれる放電現象であり、それぞれ生成原理が異なる。 Mist generation and ozone generation are similarly achieved by applying a high voltage. In the former, fine particles are formed by Rayleigh splitting after water particles are pulled into the air by the applied electric field overcoming the surface tension of water. This is an electrostatic atomization phenomenon. The latter is a discharge phenomenon that occurs when atomic molecules such as N, O, H, and C obtain energy using air as a raw material.
水印加電極2は先端が尖った突起形状をしているため、十分に電気が集まりやすく、両方の現象を起こすことができる。水が水印加電極2の先端霧化部29に十分にある場合には、水が原料であるミストが優先的に生成され、放電現象が起こりにくくなる。対して、水が無い場合には、すべてのエネルギーが放電現象に向けられて、オゾンが生成される。
Since the
具体的には、水印加電極2と対向電極3の間に流れる電流を3マイクロアンペア程度に規制すれば、水が無い場合にはオゾンが0.2mg/hr程度生成されるが、ミストは生成されない。逆に、水がある場合は、ミストのみ生成されて、オゾンは観測できない。水印加電極2と対向電極3の間に流れる電流を10〜15マイクロアンペア程度に規制すれば、水が無い場合にはオゾンが0.5mg/hr程度生成される。逆に水がある場合は、ミストが主体に生成されてオゾン発生量は0.2mg/hr程度と半分以下に抑制される。これは、水およびミストが存在することでオゾンが生成されにくい効果、またはオゾンが生成されても水およびミストとの反応によりオゾンが消滅してしまう効果によるものである。
Specifically, if the current flowing between the
このように、空気調和機50においては、オゾン等の放電生成物が必要でなく、肌への保湿効果が必要な通常運転シーンでは、ペルチェユニット6によって、連続的に水を供給することで、放電生成物の無い、または放電生成物の少ないミスト発生モードで使用することができる。対して、除菌・防カビ作用が必要な内部クリーンモードのような使用シーンでは、ペルチェユニット6の運転を停止することで、オゾン生成を一時的に促し、空気調和機50内部の除菌・防カビ作用を高めることができる。
In this way, in the
従って、一つのデバイスを使用して、ペルチェユニット6への電源供給のON/OFFのみでミスト発生とオゾン発生という二つの作用効果を得ることができる。
Therefore, using one device, it is possible to obtain two effects of mist generation and ozone generation only by turning on / off the power supply to the
なお、静電霧化装置100〜800において、水印加電極2の材料として三次元網目構造を有する発泡金属を用いてきたが、例えば、水を毛細管現象で搬送するセラミックや非発泡の一般的な焼結金属、樹脂発泡体など他の多孔質体を用いて水印加電極2を形成しても、発泡金属を用いることによる種々の効果は得られないが、上記した水印加電極2(胴部28と先端霧化部29)の形状や構成、冷却部8(水供給部)と水印加電極2との位置関係、水印加電極2の設置角度や冷却部8の設置角度による、冷却部8で生成された水を無駄なく素早く先端霧化部29へ導き、安定して多くの量の静電ミスト1を発生させることができる、という効果は得ることができる。
In the
以上のように、この実施の形態に係る静電霧化装置100〜800は、ペルチェユニット6と、そのペルチェユニット6の放熱面に接する放熱部7と、放熱面の反対側に位置する冷却面に接する冷却部8で構成される水供給部と、多孔質体から形成され、水供給部から供給された水を受け取り、高電圧が印加されることで水を先端霧化部29で霧化させる水印加電極2と、水印加電極2の先端霧化部29の先に配置された対向電極3とを備え、水印加電極2は、略水平方向に設置され、水供給部から水を受け取って、水を先端霧化部29に搬送する胴部28と、胴部28に接続される突起である先端霧化部29とを有し、胴部28の途中であって、かつ胴部28の水受け取り位置よりも先端霧化部29に近い位置に、胴部28に接する絶縁性の壁30bおよび遮断壁72を胴部28の上方および下方に備えたので、水供給部から滴下された水を早く確実に水印加電極2の先端霧化部29に導くことができ、長期に渡って不要な気中放電を起こさず(トラッキングを起こさず)静電ミスト1を安定して安全に発生させることができるという効果を有する。
As described above, the
1 静電ミスト、2 水印加電極、3 対向電極、3a 開口、3b リード線、3c ネジ、4 高電圧電源部、5 低電圧電源部、6 ペルチェユニット、6a リード線、7 放熱部、7a 放熱露出部、8 冷却部、8a ベース板、8b 冷却フィン、10 結露水、10b 帯電した水滴、21 気孔、22 金属部、25 給電端子、25a リード線、26 開口、27 開口、28 胴部、29 先端霧化部、29a 先端、29b バリ、30 風防止壁、30a 庇、30b 壁、40 ドレンパン、41 吸い込み口、42 吹き出し口、43 送風ファン、44 左右風向板、45 上下風向板、46 前面パネル、47 背面カバー、50 空気調和機、51 熱交換器、51a 前面上部熱交換器、51b 前面下部熱交換器、51c 背面熱交換器、60 水供給部保持枠、60a 冷却部収納部、60b 放熱部収納部、60c リード線口出し部、61 空気量調整穴、62 遮断壁、63 冷却部保持枠、64 爪、70 保持枠、70a 格子、70b 対向電極保持部、70c 円弧、70d 左右延伸部、70e 隙間、71 誘導壁、72 遮断壁、73 対向電極露出部カバー、80 センサー、81 サーモパイル、91 水流出エリア、92 ミスト発生エリア、93 下枠、94 上枠、100 静電霧化装置、150 静電霧化装置、200 静電霧化装置、300 静電霧化装置、400 静電霧化装置、500 静電霧化装置、600 静電霧化装置、700 静電霧化装置、800 静電霧化装置。 1 Electrostatic mist, 2 water application electrode, 3 counter electrode, 3a opening, 3b lead wire, 3c screw, 4 high voltage power supply unit, 5 low voltage power supply unit, 6 Peltier unit, 6a lead wire, 7 heat dissipation unit, 7a heat dissipation Exposed portion, 8 cooling portion, 8a base plate, 8b cooling fin, 10 condensed water, 10b charged water droplet, 21 pore, 22 metal portion, 25 power supply terminal, 25a lead wire, 26 opening, 27 opening, 28 trunk, 29 Tip atomization part, 29a Tip, 29b Burr, 30 Wind prevention wall, 30a Hail, 30b Wall, 40 Drain pan, 41 Suction port, 42 Air outlet, 43 Blower fan, 44 Left and right wind direction plate, 45 Vertical wind direction plate, 46 Front panel 47 Back cover, 50 Air conditioner, 51 Heat exchanger, 51a Front upper heat exchanger, 51b Front lower heat exchanger, 51c Back Heat exchanger, 60 water supply unit holding frame, 60a cooling unit storage unit, 60b heat radiation unit storage unit, 60c lead wire lead-out unit, 61 air amount adjustment hole, 62 blocking wall, 63 cooling unit holding frame, 64 claws, 70 holding Frame, 70a Grid, 70b Counter electrode holding part, 70c Arc, 70d Left and right extension part, 70e Gap, 71 Guide wall, 72 Barrier wall, 73 Counter electrode exposed part cover, 80 Sensor, 81 Thermopile, 91 Water outflow area, 92 Mist Generation area, 93 lower frame, 94 upper frame, 100 electrostatic atomizer, 150 electrostatic atomizer, 200 electrostatic atomizer, 300 electrostatic atomizer, 400 electrostatic atomizer, 500 electrostatic atomizer Device, 600 electrostatic atomizer, 700 electrostatic atomizer, 800 electrostatic atomizer.
Claims (6)
前記水印加電極から漏れ出た余剰水が存在もしくは移動する水流出エリアと、
前記静電ミストが前記先端霧化部から発生するミスト発生エリアと、
前記水印加電極を水平方向に下方から保持するとともに、前記水供給部からの過度な水を下方へ排出する開口が形成された箱型形状の電極保持枠と、
前記胴部と前記先端霧化部の間で前記水印加電極に接触するように前記電極保持枠に設けられ、前記水流出エリアと前記ミスト発生エリアの間を電気的に絶縁する遮断壁と、
を備え、
前記水印加電極は、前記遮断壁から前記ミスト発生エリアに前記先端霧化部が突出しているとともに、
前記水供給部から前記水印加電極の胴部への水の滴下位置が、前記先端霧化部から離れた前記水流出エリア側にある前記胴部上であることを特徴とする静電霧化装置。 It consists of a water supply part, a body part, and a tip atomization part. A water applying electrode that atomizes the tip atomizing portion, and an electrostatic atomizing device that generates electrostatic mist,
A water outflow area where surplus water leaked from the water application electrode exists or moves; and
A mist generation area in which the electrostatic mist is generated from the tip atomization unit;
While holding the water application electrode in the horizontal direction from below, a box-shaped electrode holding frame formed with an opening for discharging the excessive water from the water supply unit downward ,
A blocking wall that is provided on the electrode holding frame so as to be in contact with the water application electrode between the body portion and the tip atomizing portion, and electrically insulates between the water outflow area and the mist generation area;
With
The water application electrode has the tip atomization portion protruding from the blocking wall to the mist generation area,
The electrostatic atomization characterized in that the dropping position of water from the water supply part to the body part of the water application electrode is on the body part on the water outflow area side away from the tip atomization part. apparatus.
を備え
前記遮断壁が、前記上枠と前記下枠の両方に接して設けられていることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の静電霧化装置。 An upper frame located above the body of the water application electrode, a lower frame located below the body and the mist generation area,
The electrostatic atomizer according to any one of claims 1 to 4, wherein the blocking wall is provided in contact with both the upper frame and the lower frame.
この吸い込み口から吸い込まれた室内空気と冷凍サイクルの冷媒とを熱交換させ、室内空気から調和空気を生成する熱交換器と、
前記調和空気を室内へ吹き出す吹き出し口と、
前記熱交換器で結露した水を受けるドレンパンと、
前記吸い込み口の下流側であって、前記熱交換器の上流側に、かつ前記ドレンパンの上方に設置された請求項1〜5のいずれかに記載の静電霧化装置と、
を備え、
前記静電霧化装置が生成した静電ミストを、前記吹き出し口から前記調和空気とともに室内に放出することを特徴とする空気調和機。 A suction port for breathing indoor air,
A heat exchanger that exchanges heat between the indoor air sucked from the suction port and the refrigerant of the refrigeration cycle, and generates conditioned air from the indoor air;
A blowout port for blowing the conditioned air into the room;
A drain pan for receiving water condensed in the heat exchanger;
The electrostatic atomizer according to any one of claims 1 to 5, wherein the electrostatic atomizer is installed downstream of the suction port, upstream of the heat exchanger, and above the drain pan.
With
An air conditioner that discharges the electrostatic mist generated by the electrostatic atomizer into the room together with the conditioned air from the outlet.
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