JP4821579B2 - 静電霧化装置 - Google Patents

Description

本願発明は、静電霧化現象によりナノメータサイズの帯電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。

従来から帯電微粒子水を発生させるための静電霧化装置として特許文献１に示されている発明が知られている。この従来の静電霧化装置２は、図９に示すように、放電電極１と、放電電極１に対向して位置する対向電極４と、放電電極１に水を供給する水供給手段とを備え、放電電極１と対向電極４との間に高電圧を印加することで放電電極１に保持される水を霧化させ、帯電微粒子水を発生させるようになっている。放電電極１に水を供給する水供給手段としては、吸熱体により放電電極１を冷却して空気中の水分を放電電極１に結露させることにより放電電極１に結露水を生成させるものである。

ハウジング１４は、ハウジング本体部１４ａと保持部１４ｂとで構成されている。ハウジング本体部１４ａには、下面が開口した凹部が形成されており、この凹部が吸熱体を収容する吸熱体収容部となっている。さらに、凹部の底部の中央には放電電極１を挿通するための孔が設けられている。吸熱体は、吸熱体収容部３１に収容され、放電電極１は、基端部１ｂを、吸熱体の冷却側に設けた冷却用絶縁板に面接触させ、孔に挿入して固定されている。

さらに、ハウジング１４には放電電極１の側方を囲む保持部１４ｂが一体に形成してあり、保持部１４ｂに対向電極４を設けて、対向電極４を放電電極１の先端と対向させるようになっている。

さらに、保持部１４ｂの側面には、発生した帯電微粒子水をイオン風により効率よく且つ広範囲に放出するために、空気孔１８が設けてある。
特開２００６−２０５０１３号公報

放電電極に結露水が生成されていることを確認する手段として、結露水が霧化される放電電極の放電部に結露水が供給されていることを外部より視認して行うことが考えられる。しかし、上記の従来例において、保持部１４ｂは、外部からハウジング１４内に流入する空気流を、対向電極４の開口部１７へ向かって整流するために、放電電極１の側方を囲むように形成されている。このことにより、静電霧化装置２は、外部より放電部１ａの結露水の供給状態を容易に視認することができないものである。

本願発明は、上記背景技術に鑑みて発明されたものであり、その目的は、対向電極の開口部へ向かう空気流の整流を妨げることなく、放電電極の結露水が霧化される放電部に結露水が供給されていることを外部より容易に視認することができる静電霧化装置を提供することを課題とするものである。

上記課題を解決するために、本願請求項１記載の発明では、所定位置に放電部を有する放電電極と、放電電極の側方を囲むように形成されているハウジングと、放電電極と対向して位置するように設置される対向電極と、放電電極を冷却して空気中の水分を放電電極に結露させることにより放電部に水を供給する水供給手段とを備え、放電部に供給される結露水を放電電極と対向電極の間に高電圧を印加することによって放電部で霧化させる静電霧化装置において、前記ハウジングには、前記放電部と同じ高さの位置よりも下方の位置に空気孔が設けられるとともに、前記放電部と同じ高さの位置に視認用開口部が設けられ、前記視認用開口部の幅は、前記放電電極の径よりも大きく、前記空気孔の幅よりも小さいことを特徴としている。

本願請求項２記載の発明では、上記請求項１記載の静電霧化装置において、視認用開口部を閉塞するための蓋部が開閉可能に設けられていることを特徴としている。
本願請求項３記載の発明では、上記請求項１記載の静電霧化装置において、前記ハウジングの内側面には、前記空気孔と前記視認用開口部との間に凸型状の整流片が設けられていることを特徴としている。

本願請求項１記載の発明の静電霧化装置においては、ハウジングに、結露水が放電部に供給されることを外部より視認できる視認用開口部を設けている。ここで、前記ハウジングには、前記放電部と同じ高さの位置に視認用開口部が設けられるとともに、前記放電部と同じ高さの位置よりも下方の位置に空気孔が設けられ、前記視認用開口部の幅は、前記放電電極の径よりも大きく、前記空気孔の幅よりも小さい。このことによって、静電霧化装置を製造する際の検査工程時や商品に組み込んで使用される際においても、放電部への結露水の供給が行われていること及び放電部において結露水が霧化されていることを、空気孔から対向電極の開口部へ向かう空気流の整流を妨げることなく、視認することができるので、容易に性能確認及び動作確認を行うことができる。

本願請求項２記載の発明の静電霧化装置においては、特に、視認用開口部が開閉可能で
あることによって、結露水が放電部に供給されることを外部より視認しない場合には、視
認用開口部を閉塞することができる。このことによって、放電部の結露水の供給状態を視
認しない場合には、視認用開口部から流入する空気流を確実に遮断することができ、対向
電極の開口部へ向かって流れる空気流を整流する性能を向上させることができる。
本願請求項３記載の発明の静電霧化装置においては、整流片を設けることにより、空気孔より流入した空気流が、視認用開口部へ流れていくことを防ぐことができる。

図１〜図６は、本願発明の第１の実施形態である静電霧化装置を示している。

図１〜図４に示すように、所定位置（本実施形態では先端部）に放電部１ａを有する放電電極１と、放電電極１の側方を囲むように形成されているハウジング１４と、放電電極１と対向して位置するように設置される対向電極４と、放電電極１を冷却して空気中の水分を放電電極１に結露させることにより放電部１ａに水を供給する水供給手段と、放電部１ａに供給される結露水を放電電極１と対向電極４の間に高電圧を印加することによって放電部１ａで霧化させる静電霧化装置２において、放電部１ａにおける結露水の供給状態及び霧化状態を外部より視認できる視認用開口部１９をハウジング１４に設けてある。

以下、この実施形態の静電霧化装置を、より具体的詳細に説明する。

図１〜図４に示すように、静電霧化装置２は、放電電極１と、この放電電極１を冷却するための吸熱体３と、対向電極４と、ハウジング１４で構成してある。放電電極１を冷却するための吸熱体３としては、ペルチェモジュール１０を使用している。

ペルチェモジュール１０は、例えば熱伝導性の高いアルミナや窒化アルミニウムからなる絶縁板の片面側に回路を形成してある一対のペルチェ回路板を、互いの回路が向き合うように対向させ、多数列設してあるＢｉＴｅ系やＳｂＴｅ系のＰ型及びｎ型の熱電素子を両ペルチェ回路板間で挟持することで隣接するＰ型及びｎ型の熱電素子同士を両側の回路で電気的に直列に接続させている。ペルチェモジュール１０は、接続されるペルチェ入力リード線（図示せず）を介してなされる熱電素子への通電により、一方のペルチェ回路板側から他方のペルチェ回路板側に向けて熱が移動するように設けたものである。

上記ペルチェモジュール１０の冷却側のペルチェ回路板の外側には、セラミック、アルミナや窒化アルミニウム等からなる高熱伝導性及び電気的絶縁性の高い冷却用絶縁板１２が接続してあり、また、上記他方の側（以下、放熱側という）のペルチェ回路板の外側には、アルミニウム等からなる高熱伝導性の放熱部１３が接続してある。放熱部１３に放熱フィン１３ａが設けてあって、放電電極１の冷却を効率よく行えるようにしてある。なお、冷却用絶縁板１２とペルチェモジュール１０、あるいは放熱部１３とペルチェモジュール１０の間には、熱伝導材料（図示せず）が介在していることが望ましい。

放電電極１は、冷却用絶縁板１２上に立設された円柱形状の部材であり、熱伝導率が高く且つ電気伝導率の高い材料で構成されていることが望ましく、例えば、銅、アルミニウム、銀、あるいはそれらの合金などがよい。また、放電電極１の先端の放電部１ａは、球状となるように形成されている。なお、放電部１ａは、鋭利な円錐状となるように形成されていてもよい。

対向電極４は、放電電極１の先端から適当な距離をおいて帯電微粒子水放出用の開口部１７を設けてハウジング１４の保持部１４ｂに固定されており、放電電極１と対向電極４との間で高電圧を印加して、放電電極１の先端の放電部１ａより放電するものである。なお、対向電極４は、電気伝導性を有する材質であることが必要で、電気伝導性を示す金属、樹脂が良い。

ハウジング１４は、ハウジング本体部１４ａと保持部１４ｂとにより構成されている。

ハウジング本体部１４ａには、下面が開口した凹部３１ａが形成されており、この凹部３１ａが吸熱体３であるペルチェモジュール１０を収容する吸熱体収容部３１となっている。さらに、凹部３１ａの底部の中央には放電電極１を挿通するための孔３２が設けられている。ペルチェモジュール１０は、吸熱体収容部３１に収容され、放電電極１は、基端部１ｂを、ペルチェモジュール１０の冷却側に設けた冷却用絶縁板１２に面接触させ、孔３２に挿入して固定されている。

保持部１４ｂは、筒状部４１の下部両側に下方に向けてＬ状をした一対の脚部４２が垂設してあり、一対の脚部４２には固着具４６を挿入する挿入孔４２ａが形成されている。保持部１４ｂは、放電電極１の側方を囲むように形成されており、保持部１４ｂの上端部には、対向電極４が放電電極１と対向するように保持されている。さらに、保持部１４ｂは、筒状部４１の両脚部４２間のそれぞれに空気孔１８を設け、さらに、筒状部４１に視認用開口部１９を設けている。

保持部１４ｂは、挿入孔４２ａに固着具４６を挿入して、放熱部１３に固着される。ハウジング本体部１４ａは、保持部１４ｂと放熱部１３とで挟持することで、ハウジング本体部１４ａと保持部１４ｂとが組み合わせて結合されることになる。

なお、ハウジング１４は、絶縁性を有する材質で、且つ熱損失を防ぐために熱伝導率が低い材質であることが望ましく、例えば、ＡＢＳ、ＰＰＳ、ＰＢＴなどの樹脂がよい。

また、図示を省略しているが、放電電極１側に高電圧を印加する場合、冷却用絶縁板１２と放電電極１の周囲を絶縁性の樹脂で封止する必要がある。すなわち、このように絶縁性の樹脂で封止することで、高電圧印加時に、放電電極１に結露した水によって、ペルチェモジュール１０や放熱フィン１３ａへの漏電を防ぐようになっている。なお、封止樹脂としては、エポキシ系樹脂、ポリアミド系樹脂、ウレタン系樹脂等が有効である。

帯電微粒子水を発生させる原理は以下の通りである。まず、ペルチェモジュール１０に通電を行い、冷却用絶縁板１２と共に放電電極１を冷却する。放電電極１が露点温度よりも下回ると空気中の水分が放電電極１に結露し始める。このようにして放電電極１に結露水が十分に生成されると、放電電極１と対向電極４との間に高電圧を印加する。放電電極１と対向電極４との間に高電圧を印加すると、放電電極１の先端の放電部１ａに生成された結露水が帯電し、この帯電した結露水にクーロン力が働き、この結露水が先端の尖った錐状に盛り上がる（テイラーコーン）。この時印加される電圧が水の表面張力を超えて分裂、飛散（レイリー分裂）を起こさせることができる高電圧であれば、放電部１ａに生成した結露水はテイラーコーン形状となってレイリー分裂を起こしてナノメータサイズの帯電微粒子水が発生するという静電霧化がなされ、大気中に放出される。

このようにして発生したナノメータサイズの帯電微粒子水は活性種（ヒドロキシラジカル、スパーオキサイド等）を持ったナノメータサイズの帯電微粒子水であるため、これを室内に放出することで、室内の空気の脱臭のみならず、室内壁面や衣類等に付着して壁面や衣類等に付着した臭いを除去することができ、また、このような付着脱臭性能に加え、更に、アレルゲン除去性能、除菌性能等がある。

この場合、マイナスイオンを含んだミストを放出させるには、対向電極４を接地し、放電電極１に負の高電圧を印加するか、あるいは、対向電極４に正の高電圧を印加し、放電電極１を接地すればよい。また、プラスイオンを含んだミストを放出させるには、対向電極４を接地し、放電電極１に正の高電圧を印加するか、あるいは、対向電極４に負の高電圧を印加し、放電電極１を接地すればよい。

次に、空気孔１８及び視認用開口部１９について図１〜図４に基づいて説明する。

帯電微粒子水は、放電電極１と対向電極４の間に高電圧を印加して、放電部１ａに供給される結露水を霧化することによって発生される。この場合に、放電電極１から対向電極４へ向けてイオン風が生じ、この発生したイオン風によって保持部１４ｂ内に放電電極１から対向電極４へ向けた方向への空気流が生じる。ここで、図４に示すように、保持部１４ｂの筒状部４１に空気孔１８を設けることによって、外部の空気を流入させて保持部１４ｂ内に発生した空気流を整流することができる。帯電微粒子水は、整流された空気流によって、対向電極４の開口部１７から外部に効率的に飛散させて放出される。

ここで、空気孔１８の開口面積は、対向電極４の開口の面積と同等か又はそれ以上であることが望ましく、これにより、流入する空気流と排出する空気流との不整合をなくし、帯電微粒子水を効率よく外部に放出することができる。また、放電電極１から対向電極４へ向けた方向へ空気流を整流するために、空気孔１８は、放電電極１の先端部よりも下方に設けることが好ましく、このため、保持部１４ｂの下部に設けられている。

さらに、放電電極１の先端部にある放電部１ａに結露水が供給されていることを、外部から視認できるように、保持部１４ｂの筒状部４１に視認用開口部１９が設けられている。この視認用開口部１９は、保持部１４ｂの側方より視認しやすいように、放電電極１の先端部の放電部１ａと同じ高さに位置するように配設されていることが望ましい。本実施形態では、視認用開口部１９は、空気孔１８の上縁中央に連続して開口するように設けられている。視認用開口部１９の幅は、放電電極１の径よりも大きく、視認用開口部１９の上端は、放電電極１の先端の放電部１ａと同じ高さよりも対向電極４側、すなわち放電部１ａより高い位置まで開口されている。

なお、本実施形態の視認用開口部１９は、空気孔１８の上縁中央に設けられているが、視認される状況に応じて配置位置は必ずしも中央でなくてもよく、流入する空気流の外乱とならない程度に、複数個所に設けてもよい。また、本実施形態の視認用開口部１９の上端の形状は、円弧状であるが、これに限定されるものではない。

図５及び図６は、本実施形態の変形例を示している。

図５及び図６に示すように、視認用開口部１９は、保持部１４ｂの筒状部４１であって、空気孔１８より対向電極４側に離れた位置に設けられている。空気孔１８と視認用開口部１９の間の保持部１４ｂの内側面には、空気孔１８より流入する空気流を整流するための整流片２０が形成されている。この整流片２０は、空気孔１８側にテーパ部２０ａを有した凸形状となっている。

このことによって、整流片２０は、空気孔１８より保持部１４ｂ内へ流入した空気流が、視認用開口部１９へ流れていくことを防ぐと共に、整流片２０のテーパ部２０ａによって、空気流を対向電極４の開口部１７へ整流させることができる。

したがって、ハウジング１４に、結露水が放電部１ａに供給されることを外部より視認できる視認用開口部１９を設けることによって、静電霧化装置２を製造する際の検査工程時や商品に組み込んで使用される際においても、放電部１ａへの結露水の供給が行われていること及び放電部１ａにおいて結露水が霧化されていることを、対向電極４の開口部１７へ向かう空気流の整流を妨げることなく、視認することができるので、容易に性能確認及び動作確認を行うことができる。

図７は、本願発明の第２の実施形態である静電霧化装置を示している。ここでは、上記第１の実施形態と相違する事項についてのみ説明し、その他の事項（構成、作用効果等）については、上記第１の実施形態と同様であるのでその説明を省略する。

図７に示すように、保持部１４ｂの外側面又は内側面に、蓋部２１ａが設けられている。この蓋部２１ａは、矢印の方向にスライド可能に形成されたものであり、放電電極１の先端の放電部１ａへの結露水の供給状況を視認する場合には、蓋部２１ａを視認用開口部１９が開口する位置に動かすことができる。また、視認しない場合には、蓋部２１ａを視認用開口部１９を閉塞する位置に動かすことができる。

このことによって、放電部１ａの結露水の供給状態を視認しない場合に、蓋部２１ａは、視認用開口部１９を閉塞することができるので、視認用開口部１９より流入する空気流を確実に遮断することができる。

図８は、本実施形態の変形例を示している。

図８に示すように、蓋部２１ｂは、視認用開口部１９を開閉することができるように、矢印の方向に可動なものである。放電電極１の先端の放電部１ａへの結露水の供給状況を視認する場合には、蓋部２１ｂを視認用開口部１９が開口する位置に動かすことができる。すなわち、蓋部２１ｂは、保持部１４ｂの内面より突出した状態となる。さらに、蓋部２１ｂは、視認用開口部１９が開口する位置において、空気孔１８側にテーパ部２１０を有するように形成されている。

このことより、蓋部２１ｂは、空気孔１８より保持部１４ｂ内へ流入した空気流が、視認用開口部１９へ流れていくことを防ぐと共に、蓋部２１ｂのテーパ部２１０によって、空気流を対向電極４の開口部１７へ整流させることができる。

また、視認しない場合には、蓋部２１ｂを、視認用開口部１９が閉塞される位置に動かすことができる。このことによって、放電部１ａの結露水の供給状態を視認しない場合に、蓋部２１ｂは、視認用開口部１９を閉塞することができるので、視認用開口部１９より流入する空気流を確実に遮断することができ、さらに空気流を整流する性能を向上させることができる。

したがって、視認用開口部１９が開閉可能であることによって、結露水が放電部１ａに供給されることを外部より視認しない場合には、視認用開口部１９を閉塞することができる。このことによって、放電部１ａの結露水の供給状態を視認しない場合には、視認用開口部１９から流入する空気流を確実に遮断することができ、対向電極４の開口部１７へ向かって流れる空気流を整流する性能を向上させることができる。

本願発明の第１の実施形態である静電霧化装置の斜視図である。 同静電霧化装置の上面図である。 同静電霧化装置の図２のＡ−Ａ線の断面図である。 同静電霧化装置の図２のＢ−Ｂ線の断面図である。 本願発明の第１の実施形態の変形例である静電霧化装置の断面図である。 同静電霧化装置の断面図である。 本願発明の第２の実施形態である静電霧化装置の断面図である。 本願発明の第２の実施形態の変形例である静電霧化装置の断面図である。 従来例である静電霧化装置の斜視図である。

符号の説明

１ 放電電極
１ａ 放電部
２ 静電霧化装置
３ 吸熱体
４ 対向電極
１０ ペルチェモジュール
１２ 冷却用絶縁板
１３ 放熱部
１３ａ 放熱フィン
１４ ハウジング
１４ａ ハウジング本体部
１４ｂ 保持部
１７ 開口部
１９ 視認用開口部
２０ 整流片
２１ 蓋部

Claims (3)

1. 所定位置に放電部を有する放電電極と、放電電極の側方を囲むように形成されているハウジングと、放電電極と対向して位置するように設置される対向電極と、放電電極を冷却して空気中の水分を放電電極に結露させることにより放電部に水を供給する水供給手段とを備え、放電部に供給される結露水を放電電極と対向電極の間に高電圧を印加することによって放電部で霧化させる静電霧化装置において、前記ハウジングには、前記放電部と同じ高さの位置よりも下方の位置に空気孔が設けられるとともに、前記放電部と同じ高さの位置に視認用開口部が設けられ、前記視認用開口部の幅は、前記放電電極の径よりも大きく、前記空気孔の幅よりも小さいことを特徴とする静電霧化装置。
2. 視認用開口部を閉塞するための蓋部が開閉可能に設けられていることを特徴とする請求項１記載の静電霧化装置。
3. 前記ハウジングの内側面には、前記空気孔と前記視認用開口部との間に凸型状の整流片が設けられていることを特徴とする請求項１記載の静電霧化装置。
   
   

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