JP5592689B2 - 静電霧化装置 - Google Patents

Description

本発明は、静電霧化装置に関するものである。

従来から、特許文献１等により、霧化電極に供給された水に高電圧を印加してマイナスに帯電した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が知られている。

この静電霧化装置で発生させた帯電微粒子水は、放出空間に放出される。放出された帯電微粒子水は放出空間内を漂いながら浮遊する。そして、放出空間内を浮遊する帯電微粒子水は、放出空間内を浮遊している臭気成分や細菌やアレルゲン物質等に接触することで付着したり、放出空間内に存在する物や放出空間の内面に接触することで付着する。

このようにして帯電微粒子水が付着対象物に付着することで、帯電微粒子水に含まれるラジカルにより脱臭、除菌、アレルゲン物質の不活性化等を行うようになっている。

特開２００６−６８７１１号公報

しかし、従来は、放出空間に放出されて浮遊している無数の帯電微粒子水のごく一部が偶然、放出空間内を浮遊している臭気成分や細菌やアレルゲン物質、放出空間内に存在する物や放出空間の内面に接触することで付着するにすぎない。

更に、臭気成分や細菌やアレルゲン物質、あるいは、放出空間内に存在する物や放出空間の内面等が、プラスあるいはマイナスに帯電している場合がある。しかし、マイナスに帯電している帯電微粒子水では、プラスに帯電している臭気成分や細菌やアレルゲン物質等に対しては電気的吸引力の作用で吸着するが、マイナスに帯電しているものについては電気的に反発して付着できない。

したがって、従来は、放出空間内に放出された帯電微粒子水のうち、放出空間内を浮遊している臭気成分や細菌やアレルゲン物質等に付着したり、放出空間内に存在する物に付着したり、放出空間の内面に付着する帯電微粒子水の割合が少ないという問題がある。

本発明は、上記の問題点に鑑みて発明したもので、帯電微粒子水を、放出空間を浮遊する臭い成分や細菌やアレルゲン物質、あるいは、放出空間内に存在する物や放出空間の内面に効果的に付着させることができる静電霧化装置を提供することを目的としている。

本発明の静電霧化装置は、霧化電極に供給された水に高電圧を印加してマイナスに帯電した帯電微粒子水を発生させる静電霧化部と、プラスイオンを発生させるプラスイオン発生部と、静電霧化部における帯電微粒子水の発生のオン、オフを行うための第１のスイッチと、プラスイオン発生部におけるプラスイオンの発生のオン、オフを行うための第２のスイッチと、第１のスイッチと第２のスイッチを制御する制御部とを備え、この制御部は、静電霧化部の運転に先立って、まず第２のスイッチをオンにしてプラスイオンを発生させ、所定時間経過後に第２のスイッチをオフにし、これと同時に又は一定時間後に第１のスイッチをオンにして、静電霧化部での帯電微粒子水の発生を開始させることを特徴とする。

また、前記静電霧化部を、水が供給される霧化電極と、この霧化電極に対向する霧化用対向電極とで構成し、前記霧化電極を高圧電源の低電位側に接続すると共に、前記霧化用対向電極を前記高圧電源の高電位側に接続し、前記プラスイオン発生部の放電用電極に前記高圧電源の高電位側を接続することが好ましい。

また、放出空間内における埃、アレルゲン、臭気などの不活性化対象物質を検出するための検出センサを設け、検出センサにより検出した放出空間内の汚れの程度に対応して、プラスイオン発生部によるプラスイオンの発生量、静電霧化部によるマイナスに帯電した帯電微粒子水の発生量を変化させるように制御することが好ましい。

また、人体検知センサを備え、人体検知センサで人体を検知しない状態では、プラスイオン発生部によるプラスイオンの発生の後で、静電霧化部で帯電微粒子水を発生させ、人体検知センサで人体を検知した状態ではプラスイオン発生部をオフにすると共に静電霧化部で帯電微粒子水を発生させることが好ましい。

本発明は、プラスイオン発生部によるプラスイオンの発生の後で、静電霧化部でマイナスに帯電した帯電微粒子水を発生させるので、マイナスに帯電した帯電微粒子水を、プラスに帯電された対象物に対して効果的に付着させることができる。

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。

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。

図１には静電霧化装置Ａの概略構成図を示している。静電霧化装置Ａは、霧化電極１に供給された水に高電圧を印加してマイナスに帯電した帯電微粒子水を発生させる静電霧化部２と、プラスイオンを発生させるプラスイオン発生部３とを備えている。

静電霧化部２は、霧化電極１と、霧化電極１の先端部に水を供給するための水供給手段１０と、霧化電極１の先端に供給された水に高電圧を印加するための高圧電源５とを備えている。

水供給手段１０は、例えば、空気中の水分を冷却手段で冷却して結露水を霧化電極１の先端部に供給したり、水溜め部に溜めた水を毛細管現象や加圧により霧化電極１の先端部に供給したり、重力を利用して流下又は滴下することで水を供給したりすることで構成する。

図１の実施形態においては、水供給手段１０を、ペルチェユニット１１のような冷却手段で構成した例を示している。

絶縁性を有する略筒状をした本体ケース１２の内部を仕切りで仕切り、本体ケース１２内の仕切りで仕切った片側半分に水供給手段であるペルチェユニット１１を内装し、本体ケース１２内の他の片側半分が静電霧化室となっている。

ペルチェユニット１１は、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、多数列設してある熱電素子を両ペルチェ回路板間で挟持すると共に隣接する熱電素子同士を両側の回路で電気的に接続している。そして、ペルチェ入力リード線を介して熱電素子に通電すると、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構成している。

一方の側のペルチェ回路板の外側には冷却部１３を接続している。また、他方の側のペルチェ回路板の外側には放熱部１４を接続しており、実施形態では放熱部１４として放熱フィンの例を示している。

ペルチェユニット１１の冷却部１３側に霧化電極１の後端部を接続し、霧化電極１を本体ケース１２内の仕切りに設けた孔を貫通して静電霧化室内に突出している。

筒状をした本体ケース１２の先端開口部に環状をした霧化用対向電極４を設けている。

霧化電極１を高圧電源５の低電位側に接続すると共に、霧化用対向電極４を高圧電源５の高電位側に接続している。

上記構成の静電霧化部２には第１のスイッチ６を設けている。この第１のスイッチ６をオンにすると、霧化電極１と霧化用対向電極４との間に高電圧が印加され、霧化電極１の先端に供給された水を静電霧化してマイナスに帯電した帯電微粒子水を発生させるようになっている。

つまり、ペルチェユニット１１に通電されて冷却部１３が冷却され、冷却部１３が冷却されることで霧化電極１が冷却され、空気中の水分を結露して霧化電極１の先端部に水（結露水）を供給する。そして、第１のスイッチ６がオンになると、霧化電極１の先端部に供給された水に高電圧が印加されて、該高電圧により霧化電極１に供給された水の水面が局所的に錐状に盛り上がり、テーラーコーンが形成される。テーラーコーンが形成されると、該テーラーコーンの先端に電荷が集中してこの部分における電界強度が大きくなって、更にテーラーコーンを成長させる。テーラーコーンが成長し該テーラーコーンの先端に電荷が集中して電荷の密度が高密度となると、テーラーコーンの先端部分の水が大きなエネルギー（高密度となった電荷の反発力）を受ける。このように、テーラーコーンの先端部分の水が大きなエネルギーを受けると、表面張力を超えて分裂・飛散（レイリー分裂）を繰り返してマイナスに帯電したナノメータサイズの帯電微粒子水を大量に発生する。この帯電微粒子水にはＯＨラジカル（ヒドロキシラジカル）のようなラジカル（活性種）を含んでいる。

プラスイオン発生部３は、放電用電極９と、この放電用電極９に対向する放電用対向電極１５と、高圧電源を備えており、このプラスイオン発生部３における高圧電源は、静電霧化部２における高圧電源５を共用している。つまり、一つの高圧電源５が静電霧化部２とプラスイオン発生部３との各高圧電源を兼用して装置全体をコンパクト化している。

そして、プラスイオン発生部３の放電用電極９に高圧電源５の高電位側を接続し、放電用対向電極１５に高圧電源５の低電位側を接続している。

上記構成のプラスイオン発生部３には第２のスイッチ７を設けている。この第２のスイッチ７をオンにすると、放電用電極９と放電用対向電極１５との間に高電圧が印加されて空気放電がなされ、プラスイオンが発生するようになっている。

第１のスイッチ６と第２のスイッチ７は制御部１６により制御される。制御部１６による制御は、第２のスイッチ７をオンにしてプラスイオンを発生して放出空間に放出し、所定時間経過後に、第２のスイッチ７をオフにし、同時に又は一定時間後に第１のスイッチ６をオンにしてナノメータサイズのマイナスに帯電した帯電微粒子水を発生して放出空間に放出するように制御する。ここで、第１のスイッチ６はオンの後、所定時間後に自動的にオフにするように制御したり、あるいは、手動でオフにする。

なお、プラスイオン発生部３と静電霧化部２を交互に運転するように制御して、プラスイオンの発生、放出空間への放出と、マイナスに帯電した帯電微粒子水の発生、放出空間への放出を交互に行うようにしてもよい。

上記のように、静電霧化部２の運転に先立って、プラスイオン発生部３を運転するように制御することで、以下に述べるように、静電霧化部２の運転で発生させるラジカルを含むナノメータサイズの帯電微粒子水の付着効率を向上させることができる。

すなわち、まず、第２のスイッチ７をオンにしてプラスイオン発生部３を運転するように制御することで、プラスイオンを発生し、プラスイオンが放出空間に放出されて放出空間内を浮遊する。

放出空間を浮遊しているプラスイオンのうち一部のプラスイオンは、放出空間内を浮遊している臭成分、細菌、アレルゲン物質等に付着してこれらの臭成分、細菌、アレルゲン物質等をプラスの帯電状態にする。同時に、放出空間内を浮遊する一部のプラスイオンは、放出空間内に存在する物や放出空間の内面（壁面、天井面、床面等）に付着してこの部分を正の帯電状態とする。

ここで、プラスイオンを放出空間に放出するに当たり、放出空間内を浮遊している臭成分、細菌、アレルゲン物質、放出空間内の物や放出空間の内面がプラスやマイナスに帯電している場合がある。

しかし、放出空間にプラスイオンを放出するので、放出空間内を浮遊している臭成分、細菌、アレルゲン物質、放出空間内の物や放出空間の内面のうち、プラスに帯電しているものに対しては、放出されたプラスイオンが反発して付着しないけれども、元々プラスに帯電しているのでプラスに帯電した状態が維持される。

また、放出空間内を浮遊している臭成分、細菌、アレルゲン物質、放出空間内の物や放出空間の内面のうち、マイナスに帯電しているものに対しては、放出されたプラスイオンが吸引されることで、マイナスの帯電が弱まるか、あるいは、中性、あるいは、プラスに帯電した状態になる。

したがって、放出空間内を浮遊している臭成分、細菌、アレルゲン物質、放出空間内の物や放出空間の内面がプラスやマイナスに帯電しているものがあっても、放出空間にプラスのイオンを放出することで、放出空間内をプラスに帯電した環境、あるいは、マイナスの帯電微粒子が反発しない環境にすることができる。

上記のようにしてプラスイオン発生部３の運転開始から所定時間経過後すると、第２のスイッチ７をオフにしてプラスイオン発生部３の運転を停止するように制御する。第２のスイッチ７の停止と同時又は一定時間後に第１のスイッチ６をオンにして静電霧化部２の運転を開始するように制御し、マイナスに帯電した帯電微粒子水を発生して放出空間に放出する。

マイナスに帯電した帯電微粒子水をプラスの帯電状態となった環境下の放出空間に放出すると、マイナスの帯電微粒子水が、プラスの帯電状態となった環境下の放出空間内を浮遊する。

放出空間内を浮遊するマイナスに帯電した帯電微粒子水の一部が、放出空間内を浮遊するプラスの帯電状態の臭成分、細菌、アレルゲン物質等に電気的吸引力により付着する。また、放出空間内を浮遊するマイナスに帯電した帯電微粒子水の他の一部が、放出空間内に存在するプラスの帯電状態の物や放出空間の内面に電気的吸引力により付着する。このように、ラジカルを含むマイナスに帯電したナノメータサイズの帯電微粒子水が、浮遊する細菌、臭い成分、アレルゲン物質等や放出空間内に存在する物や内面に対して電気的吸引力により付着することになる。

これに加え、放出空間内を浮遊する更に他のマイナスに帯電した帯電微粒子水は、放出空間内を浮遊しているプラスイオンに吸引されてラジカルを含む中性の微粒子水に変化する。しかし、このラジカルを含む中性の微粒子水は放出空間中の浮遊を継続し、放出空間内を浮遊している臭成分、細菌、アレルゲン物質等に付着したり、放出空間内に存在する物や放出空間の内面に付着する。

上記のように、放出空間に放出されたマイナスに帯電した帯電微粒子水は、一部が中性化したのち放出空間内を浮遊しながら付着するものがあるといえども、中性化することなく電気的吸引力により付着するものが多くあるので、全体としての付着効率が向上する。

したがって、静電霧化部２で発生させるラジカルを含むナノメータサイズの帯電微粒子水による、除菌、脱臭、アレルゲン物質等の不活性化の効果が向上することになる。

次に、他の実施形態につき図２に基づいて説明する。

本実施形態では、図２に示すように、放出空間内における埃、アレルゲン、臭気などの不活性化対象物質を検出するための検出センサ２０（例えば、埃検出センサ、アレルゲン検出センサ、あるいは、臭気検出センサ等）を設けている。他の構成は図１に示す実施形態と同様であるから説明を省略する。

本実施形態では、検出センサ２０により検出した放出空間内の汚れに関する情報を制御部１６に入力し、放出空間内の汚れの程度に応じて、プラスイオンの発生量、マイナスに帯電した帯電微粒子水の発生量を変化させるように制御部１６により制御する。

すなわち、放出空間内の汚れの程度が高い場合は、プラスイオン発生部３によるプラスイオンの発生量、静電霧化部２によるマイナスに帯電した帯電微粒子水の発生量を増やすように制御する。一方、放出空間内の汚れの程度が低い場合は、プラスイオン発生部３によるプラスイオンの発生量、静電霧化部２によるマイナスに帯電した帯電微粒子水の発生量を減少させるように制御する。

プラスイオンの発生量、マイナスに帯電した帯電微粒子水の発生量の増減は、従来から公知の方法で行えばよいが、一例を挙げると、それぞれの高電圧の印加時間を調整することで、それぞれの発生量の増減ができる。

これにより、放出空間内の汚れの程度に応じて、埃、アレルゲン、臭気などの不活性化対象物質を、帯電微粒子水に含まれるラジカルで効果的に不活性化できる。

次に、更に他の実施形態につき説明する。

本実施形態では、図３、図４に示すように、放出空間内に人がいるか否かを検出するための人体検知センサ８を備え、人体検知センサ８による人の検知の有無の情報を制御部１６に入力するようになっている。

そして、人体検知センサ８で人体を検知しない状態では、前述の各実施形態と同様に、プラスイオン発生部３によるプラスイオンの発生の後で、静電霧化部２でマイナスに帯電した帯電微粒子水を発生させるように制御部１６により制御する。

一方、人体検知センサで人体を検知した状態では、プラスイオン発生部３をオフにすると共に静電霧化部２を運転してマイナスに帯電した帯電微粒子水を発生して、放出空間に放出するように制御する。

人が居る時にプラスイオンを放出すると、人に対してストレスを与えるといわれている。しかし、上記のように、放出空間に人が居る時は、帯電微粒子水のみを発生して放出空間に放出し、プラスイオンを放出しないので、人にストレスを与えることなく、放出空間内の除菌や脱臭やアレルゲン等の不活性化ができる。

１ 霧化電極
２ 静電霧化部
３ プラスイオン発生部
４ 霧化用対向電極
５ 高圧電源
６ 第１のスイッチ
７ 第２のスイッチ
８ 人体検知センサ
９ 放電用電極
２０ 検出センサ

Claims (4)

1. 霧化電極に供給された水に高電圧を印加してマイナスに帯電した帯電微粒子水を発生させる静電霧化部と、プラスイオンを発生させるプラスイオン発生部と、静電霧化部における帯電微粒子水の発生のオン、オフを行うための第１のスイッチと、プラスイオン発生部におけるプラスイオンの発生のオン、オフを行うための第２のスイッチと、第１のスイッチと第２のスイッチを制御する制御部とを備え、この制御部は、静電霧化部の運転に先立って、まず第２のスイッチをオンにしてプラスイオンを発生させ、所定時間経過後に第２のスイッチをオフにし、これと同時に又は一定時間後に第１のスイッチをオンにして、静電霧化部での帯電微粒子水の発生を開始させることを特徴とする静電霧化装置。
2. 前記静電霧化部を、水が供給される霧化電極と、この霧化電極に対向する霧化用対向電極とで構成し、前記霧化電極を高圧電源の低電位側に接続すると共に、前記霧化用対向電極を前記高圧電源の高電位側に接続し、前記プラスイオン発生部の放電用電極に前記高圧電源の高電位側を接続したことを特徴とする請求項１記載の静電霧化装置。
3. 放出空間内における埃、アレルゲン、臭気などの不活性化対象物質を検出するための検出センサを設け、検出センサにより検出した放出空間内の汚れの程度に対応して、プラスイオン発生部によるプラスイオンの発生量、静電霧化部によるマイナスに帯電した帯電微粒子水の発生量を変化させるように制御することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の静電霧化装置。
4. 人体検知センサを備え、人体検知センサで人体を検知しない状態では、プラスイオン発生部によるプラスイオンの発生の後で、静電霧化部で帯電微粒子水を発生させ、人体検知センサで人体を検知した状態ではプラスイオン発生部をオフにすると共に静電霧化部で帯電微粒子水を発生させることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の静電霧化装置。

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