JP5649241B2 - 放出ピン部材、ミスト発生部材及びそれを用いた静電霧化装置 - Google Patents
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Description
しかしながら、従来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等のミネラル成分を含む水であった場合には、このミネラル成分が空気中のCO2と反応して吸水体の霧化部にCaCO3やMgO等を析出付着させ、ミストの発生を妨げることがあった。
この問題点に対し、水搬送経路中にミネラル成分を除去するためのイオン交換部を設けることで、尖った霧化部において空気中のCO2との反応によりCaCO3やMgO等の析出付着が防止され、定期的なメンテナンスを行わずとも継続的に使用することが可能な静電霧化装置が記載されている(例えば特許文献1)。
そこで、本発明は、ミスト放出のための放出ピン部材に着目し鋭意検討を行った結果、放出ピン部材にカーボン材料を担持させることで、必要以上の高電圧を印加することなく多量のミストを放出することが可能な放出ピン部材、その放出ピン部材及び保水部材と組み合わせて用いるミスト発生部材、それを用いた静電霧化部材を提供することを目的とする。
[2]本発明に係る放出ピン部材は、前記[1]において、下方部においてその側面に水溶液吸収用の貫通孔が形成されていることを特徴とする。
[3]本発明に係るミスト発生部材は、前記[1]又は[2]の放出ピン部材と、該放出ピン部材を上部に突設するための保水部材と、からなり、該保水部材は、その上面において該放出ピン部材を嵌合するための凹部が設けられており、その下面において導電層を有しており、前記放出ピン部材を該凹部に嵌合させて、前記放出ピン部材の底面部周縁部の導電性グラファイト配合材と該保水部材下面に設けられた導電層とが通電性を有するようにしたことを特徴とする。
[4]本発明に係る静電霧化装置は、前記[3]のミスト発生部材を備え、該ミスト発生部材の保水部材に水溶液を供給する貯水部と、前記放出ピン部材に電圧を印加する印加電極と、を備えることを特徴とする。
また、下方部においてその側面に水溶液吸収用の貫通孔を形成することで、保水部材から放出ピン部材の下方側面の貫通孔を通して芯部に容易に水溶液を吸収させることができる。
さらに、保水部材下面に設けられた導電層と接触させて通電性を有するようにしたことで、保水部材に印加電極の給電端子を接合させて放出ピン部材を安定的にイオン化させて静電霧化が行うことができる。
このうち、放出ピン部材は、保水部部材に突設され、保水部部材に保持された水や機能性成分を含む水(本明細書において、水と併せて水溶液という)を吸い上げ、その先端部からミストを外部に放出する役割を果たす。したがって、放出ピン部材は高い吸水力及び保水力を備えることが必要となる。これは、水溶液を保水部部材に留まらせることなく効率的に放出ピン部材に吸い上げ、ミストを外部に放出させるためである。
中空繊維に使用する原材料は、中空繊維に加工可能なものであれば、有機材料、無機材料のいずれでも良く、例えば、ナイロン6(登録商標)、ナイロン66(登録商標)、芳香族ポリアミド等のポリアミド系の各種繊維、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリカーボネート等のポリエステル系の各種繊維、ポリアクリロニトリル等のアクリル系の各種繊維、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン系の各種繊維、ポリメタクリル酸メチル等のポリメタクリレート系の各種繊維、ポリビニルアルコール系の各種繊維、ポリ塩化ビニリデン系の各種繊維、ポリ塩化ビニル系繊維、ポリウレタン系の各種繊維、フェノール系繊維、ポリフッ化ビニリデンやポリテトラフルオロエチレン等からなるフッ素系繊維、カーボンナノチューブ等の炭素系繊維等の材料が挙げられる。
すなわち、放出ピン部材の底面部の中心部においては吸水のために導電性グラファイト配合材が除去されているが、底面部の周縁部においては放出ピン部材の芯部の周りに形成された導電性グラファイト配合材が、その底面での剥離を防止するために、底面部の中心方向に廻り込んで形成されている。
放出ピン部材を突設する保水部材は、放出ピン部材の芯部と同様、セラミック材料、金属材料、合成樹脂材料、天然樹脂材料の1種類または2種類以上を複合化して形成される多孔質体又は繊維成型体からなり、形状は特に限定されるものではないが、所定の厚みを有する矩形状とすることが静電霧化装置全体の構成からすると好ましい。
なお、保水部材は放出ピン部材と比較し低い吸水力及び保水力を有することで足り、保水材に吸水した水溶液を保水部材に留まらせることなく、放出ピン部材へと吸い上げさせ、外部にミストを放出させる。
凹部は、単数又は複数設けられており、その配列は、一列や円周状など、静電装置の設計上適宜決められる。
放出ピン部材に電圧を印加する印加電極は、例えば、4〜10kV程度のDCマイナス電圧を発生させる電源であり、その負極が導線を介して保水部材の下面の導電層に接続され、水溶液を保持する保水材部を負に帯電させている。したがって、保水部材と放出ピン部材とを通電性を持たせて接続することにより負の電流は放出ピン部材へと集まり、自然放電現象により放出ピン部材から外部へ負の電荷を有したミストを放出させることができる。
<実施例1>
図1は、本発明に係る静電霧化装置10の実施の一形態を示す概略図である。図において、静電霧化装置10は、貯水部12と、貯水部12から吸水し水溶液を保持する保水部材13と、保水部材13の上面に突設されたミストを外部に放出する放出ピン部材11と、放出ピン部材11に高電圧を印加する印加電極15とを備えている。
また、放出ピン部材11は、保水部材13の上面に設けられた凹部13bに嵌合されて突設され、電源部14の印加電極15が保水部材13の下面に形成された導電層13aに接続されて放出ピン部材11の底面部11b周縁部11eの導電性グラファイト配合材と保水部材下面に設けられた導電層13aとが通電性を有している。導電層13aは、不織布を、放出ピン部材の芯部の廻りに形成した導電性グラファイト配合材を浸漬して導電性グラファイトを浸透したものを用い、保水部材13の下面に積層した。
これにより、放出ピン部材11がマイナスに帯電するとともに、放出ピン部材11の底面部11bから水溶液16を吸い上げ、放出ピン部材11の先端部11aからマイナスに帯電したミスト17を外部に放出するようになっている。
図示するように、ポリエチレン繊維を束ねた直径約5mm、高さ約30mmの芯部11cの廻りに導電性グラファイト配合材11dが形成されている。また、放出ピン部材11の底面部11bにおいては、その周縁部11e(約0.1〜0.5mmの幅)を残して、導電性グラファイト配合材が除去されており、放出ピン部材11を保水部材13の上面に突設したときに、その底面部11bにおいて隙間を形成してそこに水溶液を貯留する貯水部12を形成するようになっている。
ここで、保水部材13に突設された放出ピン部材11の底面部11bからは毛細管現象により吸水を行わさせるため、導電性グラファイト配合材の底面部11bの周縁部11eを残して、底面部11bの中心部にマスキングしてスプレーした。したがって、放出ピン部材11の底面部11bは、その中心部においては導電性グラファイト配合材が除去されており、その周囲においては導電性グラファイト配合材が周縁部11eとして形成されている。
図4は、実施例2の放出ピン部材の構造を示す説明図であり、(a)は縦断面図であり、(b)は底面図であり、(c)は(a)の一部拡大図である。図5は、実施例2の放出ピン部材を保水部材に突設した状態を示す説明図である。図示するように、実施例2の放出ピン部材21は、ポリエチレン繊維を束ねた芯部21cの廻りに導電性グラファイト配合材21dが形成されており、放出ピン部材21の底面部21bにおいては、その周縁部21eを残して、導電性グラファイト配合材が除去されており、放出ピン部材21を保水部材23の上面の凹部23bに突設したときに、その底面部21bにおいて隙間を形成してそこに水溶液を貯留する貯水部22を形成する点では、実施例1の放出ピン部材と同様であるが、下方部においてその側面周囲に水溶液吸収用の貫通孔21fが形成されている点で異なる。
実施例2の放出ピン部材21は、下方部においてその側面に水溶液吸収用の貫通孔21fを形成したので、放出ピン部材の下方側面の貫通孔21fを通して保水部材23から芯部21cに容易に水溶液を吸収させることができる。なお、貫通孔21fは、芯部21cの廻りに導電性グラファイト配合材21dを形成させた後、細い針を突き刺すなどして形成することができる。貫通孔21fの直径や数は、水溶液が通過する大きさであれば十分でありミストの霧化量に応じて適宜決定されるものである。
11 実施例1の放出ピン部材
11a 先端部
11b 底面部
11c 芯部
11d 導電性グラファイト配合材
11e 周縁部
12 貯水部
13 保水部材
13a 導電層
13b 凹部
14 電源部
15 印加電極
16 水溶液
17 ミスト
21 実施例2の放出ピン部材
21b 底面部
21c 芯部
21d 導電性グラファイト配合材
21e 周縁部
21f 貫通孔
22 貯水部
23 保水部材
23b 凹部
Claims (4)
- ミストを外部に放出する静電霧化装置に用いる部材であって、
多孔質体又は繊維成型体の芯部と、
該芯部を覆うように形成された導電性グラファイト配合材と、からなり、
導電性グラファイト配合材は、
放出ピン部材の底面部において、
その底面部周縁部を残してその中心部が除去されていることを特徴とする放出ピン部材。 - 下方部においてその側面に水溶液吸収用の貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の放出ピン部材。
- 請求項1又は2の放出ピン部材と、該放出ピン部材を上部に突設するための保水部材と、からなり、
該保水部材は、
その上面において該放出ピン部材を嵌合するための凹部が設けられており、
その下面において導電層を有しており、
前記放出ピン部材を該凹部に嵌合させて、
前記放出ピン部材の底面部周縁部の導電性グラファイト配合材と該保水部材下面に設けられた導電層とが通電性を有するようにしたことを特徴とするミスト発生部材。 - 前記請求項3のミスト発生部材を備え、
該ミスト発生部材の保水部材に水溶液を供給する貯水部と、
前記放出ピン部材に電圧を印加する印加電極と
を備えることを特徴とする静電霧化装置。
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