JP5265998B2

JP5265998B2 - 静電霧化装置

Info

Publication number: JP5265998B2
Application number: JP2008235497A
Authority: JP
Inventors: 修今堀; 英聖上垣; 竜彦慶秀; 健二小幡; 一敬鈴木; 篤井坂
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2008-09-12
Filing date: 2008-09-12
Publication date: 2013-08-14
Anticipated expiration: 2028-09-12
Also published as: JP2010064055A

Description

本発明は、高電圧の印加によって発生させた高電界で水を静電霧化させる静電霧化装置に関するものである。

霧化電極と、前記霧化電極に水を供給する水供給手段と、前記霧化電極に高電圧を印加する高電圧発生回路とを備えて、前記霧化電極に供給された水を前記高電圧の印加によって発生する高電界で静電霧化させる静電霧化装置が知られており、特に上記水供給手段として、霧化電極を冷却して空気中の水分を霧化電極上に結露させることで水の供給を行うものが特許文献１などで知られている。

特に上記の静電霧化装置では、霧化電極に供給された水にレイリー分裂を生じさせて霧化させることでナノメーターサイズの帯電微粒子水（ナノサイズミスト）を生成するものであり、特許文献１に示したヘアードライヤーに搭載されたものは好評を得ている。

また上記帯電微粒子水は、ＯＨラジカルを含んでいると共に長寿命であり、このために壁面、衣服、カーテンなどに付着した悪臭成分に効果的に作用して脱臭に有効であることから、上記静電霧化装置の空気調和機などへの搭載が検討されている。

しかし、このような用途ではヘアードライヤーでは問題にならなかったことが問題となる。それは霧化電極上に水滴のない初期状態での高電圧印加によって生じるマイナスイオン放電（空放電）が、前記脱臭には効果がない上に、マイナスイオン放電は霧化電極にダメージを与えてしまうということである。

脱臭に効果が無くても前記霧化電極に水が供給されて静電霧化放電が開始されるまでの過渡段階としてマイナスイオン放電を行うと、ヘアードライヤーに比べて極めて長時間使用される空気調和機では、マイナスイオン放電による霧化電極の損耗が機器の寿命を左右する問題となってしまう。

また、静電霧化放電に早期に移行させて前記脱臭の効果を得たいという要望がある。
特開２００８―７３２９１号公報

本発明は上記の従来の問題点に鑑みて発明したものであって、霧化電極にダメージを与えることになるマイナスイオン放電（空放電）を抑制して長寿命化を図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発明に係る静電霧化装置は、霧化電極と、前記霧化電極に水を供給する水供給手段と、前記霧化電極に高電圧を印加する高電圧発生回路とを備え、前記霧化電極に供給された水を前記高電圧の印加によって発生させた高電界で静電霧化させるものにおいて、静電霧化を伴う放電か静電霧化を伴わない放電であるかを放電電流値に基づいて検出する放電状態検出手段を備えており、上記水供給手段は上記放電状態検出手段で静電霧化を伴わない放電が検出されれば強制動作し、静電霧化を伴う放電が検出されれば強制動作が解除されるものであり、前記放電状態検出手段は、放電電流値が静電霧化を伴わない放電時の値から下降後に上昇した時に静電霧化を伴う放電状態になったと判断するものであることに特徴を有している。霧化電極上に水が供給されて静電霧化が開始されるまでは水供給手段を強制動作させることで静電霧化が開始されるまでのマイナスイオン放電の時間を短縮したものである。

前記放電状態検出手段としては、静電霧化を伴わない放電時の放電電流値に基づいた閾値を決定するとともに、放電電流値が上記閾値以下となった後に放電電流値の上昇を検知した時に静電霧化を伴う放電状態にあると判断するものを好適に用いることができ、また、高電圧発生回路で霧化電極に印加した高電圧が所定電圧範囲になった時点から後に放電状態検出を行うものを好適に用いることができる。

前記水供給手段としては、放電状態検出手段で静電霧化を伴わない放電が検出されている間の水供給速度を、静電霧化を伴う放電が検出されている間の水供給速度よりも大としているものが早期に静電霧化放電に移行させることができる点で好ましい。

また、前記制御手段は、放電状態検出手段で静電霧化を伴わない放電が検出されている状態が予め定めた所定時間継続する時、高電圧発生回路による高電圧の印加と水供給手段による水供給とを停止させるものであることが、条件的に静電霧化を行うことができない時の策として好ましい。

本発明は、霧化電極上に水が供給されて静電霧化がなされている放電状態に移行するまでは水供給手段を強制動作させるために静電霧化がなされている放電状態への移行あるいは復帰を早く行うことができるものであり、結果的にマイナスイオン放電（空放電）状態の時間が短くなり、霧化電極の損傷を抑えて長寿命化を図ることができる。

以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて説明すると、この静電霧化装置は、図２に示すように、霧化電極１１と、霧化電極１１に対向する対向電極１７とを備えており、霧化電極１１には高電圧発生回路１２が接続されている。また、上記霧化電極１１に水を供給する水供給手段として、該霧化電極１１を冷却して空気中の水分を霧化電極１１上に結露させることで霧化電極１１に対して水を供給するペルチェ素子１３及びペルチェ用電源１４を備えている。

図中２は上記ペルチェ用電源１４及び高電圧発生回路１２を制御するためのマイクロコンピュータからなる制御回路であり、高電圧検出回路１５及び放電電流検出回路１６からの高電圧信号及び放電電流信号に応じて、ペルチェ１１の冷却具合や高電圧発生回路１２が霧化電極１１に印加する電圧を制御する。この時、制御回路２による高電圧発生回路１２の制御は、基本的に予め設定された目標範囲内の高電圧が霧化電極１１に印加されるように制御するフィードバック制御であるとともにＰＷＭ制御によるデューティ比の変更で高電圧値を変更する。

ここにおいて、上記放電電流検出回路１６で検出した放電電流値を取り込む制御回路２は、上記放電電流値及びその変化から、現在の放電が静電霧化を伴う放電か静電霧化を伴わないマイナスイオン放電（空放電）であるかを検出する放電状態検出手段を含んだものであり、該放電状態検出手段による検出結果を基に、高電圧発生回路１２並びにペルチェ電源１４を介したペルチェ素子１３の動作を制御する。

すなわち、図１に示すように、制御回路２は高電圧発生回路１２に高電圧制御信号を出力して高電圧を発生させるとともにこの高電圧の電圧値を目標値に保てば、放電電流検出回路１６からの放電電流の取り込みを行い、該放電電流が所定値未満であれば（静電霧化がなされている放電状態であれば）通常制御に入るものの、放電電流が所定値以上であれば（マイナスイオン放電（空放電）がなされている状態であれば）、その放電電流値Ｉｎに応じた閾値ＩＬを設定するとともに、いったん霧化電極１１への高電圧印加をオフとする。

上記閾値ＩＬは、静電霧化がなされている放電状態であるかどうかを判断するためのものであり、上記の時点での放電電流値ＩｎがたとえばＩ₁以下であれば閾値ＩＬはＩａ、放電電流値ＩｎがＩ₁超Ｉ₂以下であれば閾値ＩＬはＩｂ、放電電流値ＩｎがＩ₂超であれば閾値ＩＬはＩｃと設定する。なお、Ｉ₁＜Ｉ₂、Ｉａ＜Ｉｂ＜Ｉｃである。このような閾値ＩＬの決定により、霧化電極１１と対向電極１７との距離のばらつきなどに対応することができる。

そしてマイナスイオン放電は、霧化電極１１上に水が生成されていない状態であるためになされるものであることに鑑み、ペルチェ素子１３に印加する電圧を通常時よりも高く且つ一定の割合で上昇させる強制動作モードとすることで、霧化電極１１上に水が早期に生成されるようにし、次いで再度霧化電極１１に高電圧を印加して放電電流Ｉの読込を行って前記の閾値ＩＬと比較し、放電電流が閾値ＩＬを越えておれば、マイナスイオン放電状態が続いているとして、再度霧化電極１１の高電圧印加をオフとし、所定時間（たとえば１秒）後にペルチェ素子１３への冷却能を更に高くした上で霧化電極１１への高電圧印加をオンとして放電電流Ｉを読み込んで閾値ＩＬと比較することを繰り返す。

ただし、上記繰り返し動作は最初の放電電流読込から所定の時間（霧化電極１１上に結露水を確保するのに要する時間を見込んだ時間）が経過しても放電電流が閾値ＩＬ以下とならない時には、温湿度などとの関係で結露水を確保できない状態であるとして高電圧印加及びペルチェ素子１３をオフとし、一定時間後にスタートに戻る。

一方、読み込んだ放電電流Ｉが閾値ＩＬ以下となっておれば、ペルチェ素子１３に印加する電圧を強制動作モードではなく通常動作モードでの電圧とするとともに一定割合で上げて放電電流Ｉｎを読み込み、該放電電流Ｉｎが２回連続で上昇したならば、霧化電極１１上に水が安定確保されたものとして通常制御に移行する。

放電電流値Ｉｎの２回連続の上昇が認められない時には、たとえば１秒毎に高電圧印加のオンオフを行うとともに、図１中の破線内のステップを繰り返す。

安定した静電霧化がなされる放電状態になっていると判断されるまでは、高電圧印加を断続的に行うものであり、水供給手段４であるペルチェ素子１３を強制動作させて霧化電極１１への水供給が早くなされるようにしていることと併せて、霧化電極１１に損傷を与えることになるマイナスイオン放電（空放電）の状態は、実際上、短時間しか行われないものである。

本発明の実施の形態の一例の動作を示すフローチャートである。同上のブロック回路図である。

符号の説明

２制御回路（放電状態検出手段）
１１霧化電極
１２高電圧発生回路
１６放電電流検出回路

Claims

霧化電極と、前記霧化電極に水を供給する水供給手段と、前記霧化電極に高電圧を印加する高電圧発生回路とを備え、前記霧化電極に供給された水を前記高電圧の印加によって発生させた高電界で静電霧化させる静電霧化装置において、
静電霧化を伴う放電か静電霧化を伴わない放電であるかを放電電流値に基づいて検出する放電状態検出手段を備えており、
上記水供給手段は上記放電状態検出手段で静電霧化を伴わない放電が検出されれば強制動作し、静電霧化を伴う放電が検出されれば強制動作が解除されるものであり、
前記放電状態検出手段は、放電電流値が静電霧化を伴わない放電時の値から下降後に上昇した時に静電霧化を伴う放電状態になったと判断するものであることを特徴とする静電霧化装置。
前記放電状態検出手段は、静電霧化を伴わない放電時の放電電流値に基づいた閾値を決定するとともに、放電電流値が上記閾値以下となった後に放電電流値の上昇を検知した時に静電霧化を伴う放電状態になったと判断するものであることを特徴とする請求項１記載の静電霧化装置。
前記放電状態検出手段は、高電圧発生回路で霧化電極に印加した高電圧が所定電圧範囲になった時点から後に放電状態検出を行うものであることを特徴とする請求項１または２記載の静電霧化装置。
前記水供給手段は、放電状態検出手段で静電霧化を伴わない放電が検出されている間の水供給速度を、静電霧化を伴う放電が検出されている間の水供給速度よりも大としていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の静電霧化装置。
高電圧電源回路による霧化電極への高電圧印加を制御する制御手段を備えているとともに、該制御手段は、放電状態検出手段で静電霧化を伴わない放電が検出されている状態が予め定めた所定時間継続する時、高電圧発生回路による高電圧の印加と水供給手段による水供給とを停止させるものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の静電霧化装置。