JP5330738B2

JP5330738B2 - 静電霧化装置

Info

Publication number: JP5330738B2
Application number: JP2008138654A
Authority: JP
Inventors: 武志矢野
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2008-05-27
Filing date: 2008-05-27
Publication date: 2013-10-30
Anticipated expiration: 2028-05-27
Also published as: JP2009285538A

Description

本発明は、静電霧化現象を利用して帯電微粒子水を生成する静電霧化装置に関するものである。

従来から、タンクに水道水などを溜め、このタンクに溜めた水を水搬送部で搬送し、水搬送部で搬送する水に対して高電圧を印加することで水搬送部の先端部で水を静電霧化して帯電微粒子水を発生させる静電霧化装置が特許文献１により知られている。

しかし、上記特許文献１に示されたような従来の静電霧化装置は、水道水などの水を水タンクに入れて溜め、これを使用して静電霧化するものであるから、使用者は水タンク内に継続的に水を補給する必要があり、面倒な水補給の手間が強いられるという問題があった。また、上記の静電霧化装置においては、水タンクに補給する水が水道水のようなＣａ，Ｍｇ等の不純物を含む水であった場合には、この不純物が空気中のＣＯ_２と反応して水搬送部の先端部にＣａＣＯ_３やＭｇＯ等を析出付着させ、帯電微粒子水の安定した発生の妨げになるという問題があった。

そこで、水を補給する手間をかける必要のないものとして、ペルチェユニットの冷却部に放電電極の基部を接続して放電電極を冷却することで、空気中の水分を放電電極に結露水として生成させ、この放電電極に生成した結露水を静電霧化するようにしたものも知られている（特許文献２参照）。

このペルチェユニットを用いて放電電極を冷却して空気中の水分を結露水として生成するものは、水道水のようにＣａ，Ｍｇ等の不純物がＣａＣＯ_３やＭｇＯ等となって析出付着するという現象が生じないようにできるが、ペルチェユニットを使用するため、コスト高になるという問題がある。
特許第３２６０１５０号公報特開２００６−８２６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、水を補給する手間が必要でなく、しかも、ペルチェユニットのような高価な機器が必要でなく、空気中の水分を静電霧化用の水として有効に利用できる安価で簡単な構成の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、空気中の水分を吸着する吸着体１と、吸着体１で吸着した水分を脱離させるための脱離手段２を構成するヒータ２ａと、吸着体１から脱離させた水を毛細管現象により搬送する水搬送部３と、水搬送部３で搬送する水に対して高電圧を印加することで水搬送部３の先端部で水を静電霧化する高電圧印加部４とを備えて成ることを特徴とするものである。

このような構成とすることで、空気中の水分を吸着体１で吸着し、吸着体１に吸収した水分をヒータ２ａにより脱離させ、この脱離させた水を水搬送部３で搬送し、高電圧印加部４により水に高電圧を印加して水搬送部３の先端部で水を静電霧化して帯電微粒子水を生成することができる。このようにして生成した帯電微粒子水は、空気中の水分を利用しているので、水道水のようにＣａ，Ｍｇ等の不純物が含まれず、ＣａＣＯ３やＭｇＯ等となって析出付着して水搬送部３を目詰まりさせるというような現象が生じないようにできる。また、空気中の水分を利用して水搬送部３の先端に供給するための水を生成するに当たって、空気中の水分を吸着体１で吸着し、吸着体１に吸収した水分をヒータ２ａにより脱離させることで生成するので、従来のようにペルチェユニットを用いることなく、簡単な構成で空気中の水分から水を生成できる。

また、水溜め部５の上開口９を吸着体１で閉塞して吸着体１の表面を空気中に露出させると共に吸着体１の裏面側を水溜め部に臨ませることが好ましい。

このような構成とすることで、吸着体１で吸着した空気中の水分をヒータ２ａで加熱することで水として脱離させて水溜め部５内に溜め、この水溜め部５に溜めた水を利用して静電霧化して帯電微粒子水を生成するので、安定して帯電微粒子水を生成できる。

また、上部に放出口６と通気開口７とを有するハウジング８内の下部に水溜め部５を設け、該水溜め部５の上開口９を吸着体１で閉塞して吸着体１の表面をハウジング８内に臨ませ、吸着体１を貫通して下端部が水溜め部５内に位置し且つ上端部がハウジング８内の上部に位置する水搬送部３を設けることが好ましい。

このような構成とすることで、簡単な構成で吸着体１、脱離手段２、水溜め部５、水搬送部３を備えた静電霧化装置を形成できる。

また、下部に放出口６と通気開口７とを有するハウジング８内の上部に水溜め部５を設け、該水溜め部５の上開口９を吸着体１で閉塞して吸着体１の表面をハウジング８の外部に露出させ、吸着体１を貫通して上端部が水溜め部５内に位置し且つ下端部がハウジング８内に位置する水搬送部３を設けることが好ましい。

また、空間を高湿側空間１９と低湿側空間２０に仕切る仕切り部１８に対して貫通して取り付けられ、前記吸着体１を当該高湿側空間１９に配置する一方、前記水搬送部３を当該低湿側空間２０に配置することが好ましい。

このような構成とすることで、放電側の環境にかかわらず、高湿側空間１９側の空気中に含まれる水分を吸着体１で十分に吸着して、これを脱離手段２で脱離して、必要な水分を長時間にわたって安定して水搬送部３の先端に供給して、安定して静電霧化をして帯電微粒子水を生成することができる。

本発明は、空気中の水分を吸着する吸着体と、吸着体で吸着した水分を脱離させるための脱離手段と、吸着体から脱離させた水を毛細管現象により搬送する水搬送部と、高電圧を印加して水搬送部の先端部で水を静電霧化する高電圧印加部とを備えているので、水を補給する手間が必要でないと共に水搬送部の目詰まりが無く安定して静電霧化により帯電微粒子水を生成でき、しかも、ペルチェユニットのような高価な機器が必要でなく、空気中の水分を静電霧化用の水として有効に利用できる安価で簡単な構成の静電霧化装置を提供することができる。

以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基いて説明する。

本発明の静電霧化装置１０は、空気中の水分を吸着する吸着体１と、吸着体１で吸着した水分を脱離させるための脱離手段２と、吸着体１から脱離させた水を毛細管現象により搬送する水搬送部３と、水搬送部３で搬送する水に対して高電圧を印加することで水搬送部３の先端部で水を静電霧化する高電圧印加部４とを備えている。

図１には本発明の一実施形態が示してあり、ハウジング８内の下部に水溜め部５が設けてあり、ハウジング８内の下部に水溜め部５が設けてあり、水溜め部５はポリプロピレン製等の硬質素材からなり、この水溜め部５の上開口９を吸着体１で閉塞して吸着体１の表面をハウジング８内に臨ませてある。

吸着体１は主体となるシリカゲル等の吸着材１１と、裏面側に配設する網等の通水性の硬質の裏板１２と、表面側に配設する透湿性且つ非透水性のフィルム１３とで構成してあり、水溜め部５の上開口９に設けた受け部２４に裏板１２を支持させ、裏板１２上に吸着材１１を充填し、上開口９の上端を上記透湿性且つ非透水性のフィルム１３でシールしてある。

また、図１の実施形態では吸着体１内にヒータ２ａを設けてあり、このヒータ２ａが吸着体１で吸着した水分を脱離させるための脱離手段２を構成している。

上記の構成の水溜め部５の上開口９に設けた吸着体１には水搬送部３が嵌挿してあり、該水搬送部３の下端部が水溜め部５内の下部に位置しており、水搬送部３上端部がハウジング８の上部内に位置している。水搬送部３は棒状をしていて水溜め部５に溜まった水を先端（上端）に毛細管現象で搬送するための細い孔を形成したもの又は多孔質の材料で形成してあり、該水搬送部３が導電性材料で形成してあって放電極１４となっている。

この水搬送部３の上端部が位置するハウジング８の上部の内部は静電霧化室１５となっている。ハウジング８の上部の壁部には通気開口７が設けてあり、更に、ハウジング８の上端面には放出口６が設けてある。

図１の実施形態ではハウジング８の上端開口にリング状をした対向電極１６が設けてあり、対向電極１６の中央の孔が放出口６となっている。

放電極１４を構成する水搬送部３と対向電極１６とに高電圧印加部４が接続してある。

上記の構成の静電霧化装置１０においては、静電霧化する空間と同じ空間に吸着体１の表面側が位置して（実施形態では水搬送部３の先端部が突出する側に吸着体１の表面側が露出して位置して）該空間の水分を吸着するようになっている。

このような構成の静電霧化装置１０において、空気中の水分が破線矢印で示すように、透湿性且つ非透水性のフィルム１３を介して吸着体１の主体となるシリカゲル等の吸着材１１に吸着（吸水）される。吸着材１１に一定程度水が吸着されると、脱離手段２を構成するヒータ２ａに通電して吸着材１１に吸着されている水を放出して脱離させる。吸着材１１から脱離された水は網等の通水性の硬質の裏板１２から水溜め部５内に流れて溜まる。

ヒータ２ａへ一定時間通電すると再びヒータ２ａへの通電を停止する。このようにして脱離手段２により吸着材１１から水を脱離させることで、吸着材１１の吸着能が再生されることになる。

上記ヒータ２ａへの通電時間はあらかじめ設定された一定時間通電するものであり、また、前回の通電終了から次回の通電開始まではあらかじめ設定された所定時間が経過したら自動的に通電開始するようになっている。

水溜め部５に溜まった水は毛細管現象を利用して水搬送部３で先端側に搬送される。ここで、高電圧印加部４により高電圧を印加すると、放電極１４である水搬送部３の先端に供給された水にクーロン力が働いて、水の液面が局所的に錐状に盛り上がってテーラーコーンＴが形成される。

このようにテーラーコーンＴが形成されると、該テーラーコーンＴの先端に電荷が集中してこの部分における電界強度が大きくなって、これによりこの部分に生じるクーロン力が大きくなり、更にテーラーコーンＴを成長させる。テーラーコーンＴが成長し該テーラーコーンＴの先端に電荷が集中して電荷の密度が高密度となると、テーラーコーンＴの先端部分の溶液が大きなエネルギー（高密度となった電荷の反発力）を受け、表面張力を超えて分裂・飛散（レイリー分裂）を繰り返してナノメータサイズの帯電微粒子水Ｍを大量に生成させ、生成された帯電微粒子水Ｍはハウジング８の上部の内部の静電霧化室１５の先端の放出口６から外部に放出されるようになっている。

本実施形態においては、水溜め部５の上開口９を透湿性且つ非透水性のフィルム１３でシールしてあるので、静電霧化装置１０が転倒しても、外部に水がこぼれ落ちないようになっている。

また、図１のように、水溜め部５内にスポンジのような多孔質材１７を設けるようにしてもよい。このように水溜め部５内にスポンジのような多孔質材１７を設けると、水溜め部５内に流入した水が多孔質材１７に吸水されて蒸発しにくく、長時間水溜め部５内に水を保持でき、また、静電霧化装置１０が転倒しても、再びシリカゲル等の吸着材１１に水が流れ込むのを抑制できる。

勿論、本発明においては多孔質材１７を設けない場合であってもよい。

図２には本発明の他の実施形態が示してある。本実施形態ではハウジング８内の上部に水溜め部５が設けてあり、水溜め部５はポリプロピレン製等の硬質素材からなり、この水溜め部５の上開口９を棒状をした吸着体１で閉塞して吸着体１の表面をハウジング８内に臨ませてある。

吸着体１は前述の実施形態と同様に、主体となるシリカゲル等の吸着材１１と、網等の通水性の硬質の裏板１２と、透湿性且つ非透水性のフィルム１３とで構成してあり、水溜め部５の上開口９に設けた受け部１３に裏板１２を支持させ、裏板１２上に吸着材１１を充填し、上開口９の上端を上記透湿性且つ非透水性のフィルム１３でシールしてある。

また、吸着体１内にヒータ２ａを設けてあり、このヒータ２ａが吸着体１で吸着した水分を脱離させるための脱離手段２を構成している。

水搬送部３の下端部が位置するハウジング８の下部の内部が静電霧化室１５となっている。ハウジング８の下部の壁部には通気開口７が設けてあり、更に、ハウジング８の下端面には放出口６が設けてある。

図２の実施形態ではハウジング８の下端開口にリング状をした対向電極１６が設けてあり、対向電極１６の中央の孔が放出口６となっている。

上記の構成の静電霧化装置１０においては、水搬送部３の先端部が突出する側と反対側に吸着体１の表面側が露出している。

上記のような構成の静電霧化装置１０において、空気中の水分が破線矢印で示すように、透湿性且つ非透水性のフィルム１３を介して吸着体１の主体となるシリカゲル等の吸着材１１に吸着（吸水）される。吸着材１１に一定程度水が吸着されると、脱離手段２を構成するヒータ２ａに通電して吸着材１１に吸着されている水を放出して脱離させる。吸着材１１から脱離された水は網等の通水性の硬質の裏板１２から水溜め部５内に流れて溜まる。

この水溜め部５内に溜まった水は毛細管現象を利用して水搬送部３で先端（下端）側に搬送される。ここで、高電圧印加部４により高電圧を印加すると、前述の実施形態とどうようにして静電霧化がなされてナノメータサイズの帯電微粒子水Ｍが生成され、放出口６から外部に放出される。

ここで、本実施形態においては、前述のように水搬送部３の先端部が突出する側と反対側に吸着体１の表面側が露出している構成となっているので、空間を仕切り部１８により湿度の高い高湿側空間１９と、高湿側空間１９よりも湿度の低い低湿側空間２０とに仕切り（高湿側空間１９が上側、低湿側空間２０が下側となるように仕切る）、該仕切り部１８に静電霧化装置１０を図２のように貫通して取付け、低湿側空間２０に吸着体１の表面の透湿性且つ非透水性のフィルム１３を位置させると共にハウジング８の下部の水搬送部３の下端が位置する静電霧化室１５を低湿側空間２０に位置させる。

このようにすると、放電側の環境にかかわらず、高湿側空間１９側の空気中に含まれる水分を吸着体１で十分に吸着して、これを脱離手段２で脱離して水溜め部５に十分に溜めて、必要な水分を長時間にわたって安定して水搬送部３の先端に供給して、安定して静電霧化をして帯電微粒子水を生成することができる。

また、本実施形態においても、図１に示すように、水溜め部５内にスポンジのような多孔質材１７を設けるようにしてもよい。このように水溜め部５内にスポンジのような多孔質材１７を設けると、水溜め部５内に流入した水が多孔質材１７に吸水されて蒸発しにくく、長時間水溜め部５内に水を保持でき、また、静電霧化装置１０が転倒しても、再びシリカゲル等の吸着材１１に水が流れ込むのを抑制できる。

図３、図４には本発明の更に他の実施形態が示してある。すなわち、前述の図１、図２に示す実施形態はそれぞれ吸着体１内にヒータ２ａを設けて脱離手段２を構成した例を示したが、図３、図４は吸着体１内に温風を供給することで吸着体１で吸着した水分を脱離させるための脱離手段２を構成している。図３に示す実施形態は脱離手段２が異なるのみで脱離手段２以外の構成は前述の図１の実施形態と同様であり、また、図４に示す実施形態は脱離手段２が異なるのみで脱離手段２以外の構成は前述の図２の実施形態と同様であり、したがって、脱離手段２以外の構成については説明を省略する。

図３、図４に示す脱離手段２は、ハウジング８の壁部に吸着体１の吸着材１１を充填した部分に開口する孔部２１を形成し、該孔部２１に送風管２２を接続し、送風管２２にヒータ２ａ、送風装置２ｂを設け、更に、孔部２１内又は送風管２２に透湿性且つ非透水性の遮蔽部２３を設けて構成してある。

そして、ヒータ２ａ、送風装置２ｂをオンにすることで、透湿性且つ非透水性の遮蔽部２３を介して温風が吸着体１の吸着材１１を充填した部分に供給され、吸着材１１を加熱して吸着材１１に吸着されている水を放出して脱離させて水溜め部５内に溜めるようになっている。また、このようにして脱離手段２により吸着材１１から水を脱離させることで、吸着材１１の吸着能が再生されることになる。

上記各実施形態において静電霧化により生成される帯電微粒子水Ｍは、ナノメータサイズと極めて小さいために空気中に長時間浮遊すると共に拡散性が高いため、霧化対象空間内の隅々まで浮遊して、霧化対象空間の内面や霧化対象空間内に収納した収納物に付着するものであり、しかも、ナノメータサイズの帯電微粒子水活性種が水分子に包み込まれるようにして存在するため脱臭効果、カビや菌の除菌や繁殖の抑制効果があり、霧化対象空間内の内面や霧化対象空間内に入れた収納物に付着して脱臭効果、カビや菌の除菌や繁殖の抑制効果を発揮することになる。

しかも、静電霧化のために供給される水として前述のように空気中の水分を吸着体１で吸着し、この吸着体１で吸着した水分を脱離手段２で脱離して生成した水を用いているので、水道水のようにＣａ，Ｍｇ等の不純物が含まれず、ＣａＣＯ_３やＭｇＯ等となって析出付着して水搬送部３を目詰まりさせるというような現象が生じないようにでき、したがって、水を水搬送部３の先端に安定して供給して、静電霧化を行って安定して帯電微粒子水Ｍを生成することができる。

また、空気中の水分を利用して水搬送部３の先端に供給するための水を生成するに当たって、空気中の水分を吸着体１で吸着し、吸着体１に吸収した水分を脱離手段２により脱離させることで生成するので、従来のようにペルチェユニットを用いることなく、簡単な構成で空気中の水分から水を生成できる。

もちろん、従来のように水道水の補給をするといった作業も必要ではない。

なお、上記各実施形態においては、水搬送部３が導電性材料で形成してあって放電極１４を構成した例を示しているが、水搬送部３が非導電性材料の場合には、水溜め部５内に溜められた水又は水搬送部３内を搬送される水に高電圧を印加することで、水搬送部３の先端に供給された水を静電霧化することができる。

また、上記各実施形態においては、対向電極１６を設けた例を示したが、対向電極１６がないものであってもよい。

本発明の一実施形態の概略構成図である。同上の他の実施形態の概略構成図である。同上の更に他の実施形態の概略構成図である。同上の更に他の実施形態の概略構成図である。

符号の説明

１吸着体
２脱離手段
２ａヒータ
３水搬送部
４高電圧印加部
５水溜め部
６放出口
７通気開口
８ハウジング
９上開口

Claims

空気中の水分を吸着する吸着体と、吸着体で吸着した水分を脱離させるための脱離手段を構成するヒータと、吸着体から脱離させた水を毛細管現象により搬送する水搬送部と、水搬送部で搬送する水に対して高電圧を印加することで水搬送部の先端部で水を静電霧化する高電圧印加部とを備えて成ることを特徴とする静電霧化装置。
水溜め部の上開口を吸着体で閉塞して吸着体の表面を空気中に露出させると共に吸着体の裏面側を水溜め部に臨ませることを特徴とする請求項１記載の静電霧化装置。
上部に放出口と通気開口とを有するハウジング内の下部に水溜め部を設け、該水溜め部の上開口を吸着体で閉塞して吸着体の表面をハウジング内に臨ませ、吸着体を貫通して下端部が水溜め部内に位置し且つ上端部がハウジング内の上部に位置する水搬送部を設けて成ることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の静電霧化装置。
下部に放出口と通気開口とを有するハウジング内の上部に水溜め部を設け、該水溜め部の上開口を吸着体で閉塞して吸着体の表面をハウジングの外部に露出させ、吸着体を貫通して上端部が水溜め部内に位置し且つ下端部がハウジング内に位置する水搬送部を設けて成ることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の静電霧化装置。
空間を高湿側空間と低湿側空間に仕切る仕切り部に対して貫通して取り付けられ、前記吸着体を当該高湿側空間に配置する一方、前記水搬送部を当該低湿側空間に配置したことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の静電霧化装置。