JP6513673B2 - 静電噴霧装置 - Google Patents

Description

本発明は、静電噴霧装置に関し、特に、機能性成分を含む液体が多孔性電極と接地リングとの電位差によってミストとして噴霧される静電噴霧装置に関する。

一般に、静電噴霧装置は、液体を霧化させ得る霧化装置であり、電極と帯電電極に高電圧を印加して液体を霧化させる装置である。

静電噴霧装置は、液体が収容される容器と、容器から液体を吸い込む電極と、電極と電位差を形成するための接地電極と、電極と接地電極との間に高電圧を印加する高電圧電源と、を備えることができる。

静電噴霧装置は、液体が毛細管現象によって電極に吸い込まれ、高電圧電源から高電圧が印加されると、液体の表面張力に比べてより高い電気力が生成され、電極と接地電極との電位差によって液体の液滴が微粒化され、ミスト（Ｍｉｓｔ）として液体を噴霧することができる。

静電噴霧装置は、容器に収容される液体の電気伝導度が様々でありうるが、電気伝導度の低い機能性液体が容器に収容される場合、電気力による電荷分離が難しいため、液滴の微粒化が容易でなく、噴霧性能が低下しうるという問題点があった。

本発明は、機能性液体の電気伝導度が低い場合にも電気力による電荷分離が容易であり、噴霧性能を向上させることができる静電噴霧装置を提供することにその目的がある。

上記の課題を解決するための本発明に係る静電噴霧装置は、機能性液体が収容される容器と、前記容器に配置されており、前記機能性液体が毛細管現象によって上昇する多孔性電極と、前記多孔性電極と電位差を発生させる接地リングと、高電圧発生器で発生した高電圧を前記機能性液体に印加する高電圧印加端子とを備え、前記高電圧印加端子は、下部に尖った端部が形成されている。

上記の課題を解決するための本発明に係る静電噴霧装置は、機能性液体を噴霧する静電噴霧カプセルと、前記静電噴霧カプセルが出入りする出入口が形成されたハウジングと、前記ハウジングに設けられており、前記静電噴霧カプセルが着脱される静電噴霧カプセルホルダーと、前記ハウジングに設置された高電圧発生器とを備え、前記静電噴霧カプセルは、前記機能性液体が収容される容器と、前記容器に配置されており、前記機能性液体が毛細管現象によって上昇し、尖った上端が形成されている多孔性電極と、前記多孔性電極と電位差を発生させる接地リングと、前記高電圧発生器で発生した高電圧を前記機能性液体に印加する高電圧印加端子とを有し、前記高電圧印加端子は、下部に尖った端部が形成されている。

前記尖った端部は、前記容器の下板と向かい合っていてもよい。

前記尖った端部は、前記容器の下板と離隔していてもよい。

前記高電圧印加端子は、前記容器の内部に配置され、前記尖った端部が形成されているインナー端子部を有することができる。

前記インナー端子部は、前記多孔性電極と並んで配置されていてもよい。

前記高電圧印加端子は、前記容器を貫通する容器貫通部と、前記容器の外部に位置するアウター端子部とをさらに有することができる。

前記インナー端子部の高さは、前記アウター端子部の高さよりも高くなっていてもよい。

前記容器には前記多孔性電極の下部を支持する電極サポータが設けられていてもよい。

前記尖った端部は、前記容器の下板と離隔していてもよく、前記尖った端部と前記容器の下板との間の隙間は、前記電極サポータの高さよりも低くなっていてもよい。

本発明は、高電圧印加端子の尖った端部に電場が集中して電気力による電荷分離が容易であり、噴霧性能を高めることができるという利点がある。

また、機能性液体中に強制的に電荷を印加して流体を荷電させた後、電位差によって噴霧することができるという利点がある。

また、機能性液体の量が減っても効率的に噴霧を実現することができるという利点がある。

また、車両や空気清浄機などの空気調和機に装着でき、小型化が可能であるという利点がある。

本発明に係る静電噴霧装置の一実施例を示す斜視図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 図１のＢ−Ｂ線断面図である。 本発明に係る静電噴霧装置の一実施例における接地リングを拡大して示す斜視図である。 本発明に係る静電噴霧装置の一実施例における高電圧印加端子を拡大して示す斜視図である。 本発明に係る静電噴霧装置の一実施例において静電噴霧カプセルが静電噴霧カプセルホルダーに設置された様子を示す斜視図である。 本発明に係る静電噴霧装置の一実施例における静電噴霧カプセルが静電噴霧カプセルホルダーから分離された様子を示す斜視図である。

以下、本発明の実施例を、添付の図面を参照して詳しく説明する。

図１は、本発明に係る静電噴霧装置の一実施例を示す斜視図であり、図２は、図１のＡ−Ａ線断面図であり、図３は、図１のＢ−Ｂ線断面図であり、図４は、本発明に係る静電噴霧装置の一実施例における接地リングを拡大して示す斜視図であり、図５は、本発明に係る静電噴霧装置の一実施例における高電圧印加端子を拡大して示す斜視図である。

本実施例の静電噴霧装置は、機能性液体Ａが収容される容器２と、容器２に配置され、機能性液体Ａが毛細管現象によって上昇する多孔性電極４と、多孔性電極４と電位差を発生させる接地リング６と、高電圧発生器（図示せず）で発生した高電圧を機能性液体Ａに印加する高電圧印加端子１０とを備えている。

機能性液体Ａは、人体の頭脳活動を活性化するなどの特別な目的のために使用することができ、液体状態で容器２に入れることができる。機能性液体Ａは、ローズマイルアロマオイル、ペパーミントアロマオイル、レモンアロマオイル、バージルアロマオイルなどのアロマオイルであってもよい。静電噴霧装置は、機能性液体Ａの種類によって電気伝導度が異なることもあり、電気伝導度の低い物質が容器２に含まれることもある。

容器２には、多孔性電極４を支持する電極サポータ１１が設けられている。容器２には、接地リング６が貫通する接地リング貫通孔１２が形成されている。容器２には、高電圧印加端子１０が貫通する高電圧印加端子貫通孔１３が形成されている。容器２には、内部で発生したミストが排出される排出孔１４が形成されている。排出孔１４は、上部の開口面積が下部の開口面積よりも大きく形成されている。排出孔１４は、上部に向かって面積が順次拡張されるように形成されてもよい。排出孔１４は、漏斗状に形成されてもよい。排出孔１４は、外部から機能性液体Ａが流入する時、機能性液体Ａが容器２の内部に容易に流入するように助けることができる。

容器２は、上面が開放され、内部に機能性液体Ａが収容される空間が形成されたボディー１５と、ボディー１５の上面を覆う蓋１６とを備えている。

容器２は、ボディー１５に、電極サポータ１１、接地リング貫通孔１２及び高電圧印加端子貫通孔１３が設けられており、蓋１６に排出孔１４が形成されている。

ボディー１５は、中空筒１７、及び中空筒１７の下部を閉鎖する下板１８を備えている。

電極サポータ１１は多孔性電極４の下部を支持するように容器２に設けられている。電極サポータ１１は、容器２の内部に位置するように容器２から一体に突出されてもよい。電極サポータ１１はボディー１５に設けられてもよい。電極サポータ１１は、下板１８の上面から上方に突出して形成されてもよい。電極サポータ１１は、複数個が離隔して設けられてもよい。機能性液体Ａは、複数個の電極サポータ１１間の空間を通って多孔性電極Ａへ流動することができる。

接地リング貫通孔１２は、中空筒１７に形成されており、高電圧印加端子貫通孔１３と離隔した箇所に形成されている。接地リング貫通孔１２は、中空筒１７に少なくとも一つが形成されればよく、２個が向かい合って形成されてもよい。

高電圧印加端子貫通孔１３は、中空筒１７に形成されている。高電圧印加端子貫通孔１３と接地リング貫通孔１２は、中空筒１７の異なる高さＨ１，Ｈ２に形成されている。下板１８から高電圧印加端子貫通孔１３の高さＨ１は、下板１８から接地リング貫通孔１２の高さＨ２よりも低くなっている。

蓋１６は、下面が開放されたシリンダー状に形成されている。排出孔１４は、蓋１６に形成されており、蓋１６において多孔性電極４の上側に対応する位置に形成されている。排出孔１４は、蓋１６でボディー１５の上面を覆ったとき、接地リング６のうち、容器２の内部に位置する部分が排出孔１４から見えない大きさに形成することができる。蓋１６は、上板１６Ａ及び中空筒１６Ｂから構成されている。蓋１６の上板１６Ａには排出孔１４が形成されている。蓋１６の中空筒１６Ｂは、ボディー１５の中空筒１７の一部を取り囲むことができる。蓋１６の中空筒１６Ｂは、接地リング６の後述する垂直突出部６６を取り囲むことができる。蓋１６の中空筒１６Ｂには、接地リング６の後述する露出端子部６７が貫通する貫通溝１６Ｃが形成されている。

多孔性電極４は、容器２の内部に収容されるように設けられている。多孔性電極４は、下部が容器２に固定され、上部が接地リング６に近接するように配置されている。静電噴霧装置は、多孔性電極４と接地リング６との間で発生した電位差によって噴霧を実現することができる。

多孔性電極４は、ポリエステル、アクリル、炭素ファイバなどの不導体材質で構成することができる。容器２中の液状機能性液体Ａは、毛細管現象によって多孔性電極４の上部に移動することができる。静電噴霧は様々な噴霧モードを有するが、コーン状のコーンジェットモードの噴霧が最も安定的である。一方、機能性液体Ａが無極性流体である場合には、低い電気伝導度によってコーンジェット（ｃｏｎｅ−ｊｅｔ）の形成が難しいため、人為的に上端をコーン状（Ｃｏｎｅ ｔｙｐｅ）に製作し、無極性流体の安定した噴霧を誘導してもよい。多孔性電極４は、上下方向に長い針状になっており、多孔性電極４の上部はコーン状に尖っている。すなわち、多孔性電極４は尖っている上端を有することができる。多孔性電極４は、高電圧が印加された時、尖っている上端４２から強い電場を発現することができ、この時に発生した単極電荷は機能性物質Ａ内に浸透して単極荷電を容易にさせることができる。

接地リング６は、リング部６２と、リング部６２から突出した突出部６４とを備えている。リング部６２の内径Ｄ１は排出孔１４の直径Ｄ２よりも大きく形成されている。ここで、排出孔１４の直径Ｄ２は、排出孔１４の直径が最も大きい部分の直径であってもよく、リング部６２の内径Ｄ１は、排出孔１４のうち直径Ｄ２が最も大きい部分の直径よりも大きくてもよい。突出部６４は、リング部６２から突出した水平突出部６５と、水平突出部６５から直交するように突出した垂直突出部６６とを有することができる。水平突出部６５は、リング部６２から半径方向に突出して形成されている。垂直突出部６６は、水平突出部６５から下方に突出して形成されている。接地リング６は、容器２に装着された時、容器２の外部に露出される露出端子部６７をさらに有してもよい。露出端子部６７は、突出部６４、特に、垂直突出部６６の下部から突出して形成されている。

高電圧印加端子１０は、機能性液体Ａの荷電、及び多孔性電極４と接地リング６間の電位差の形成を助ける。機能性液体Ａは、アロマオイルのように、電気伝導度の著しく低いものが使用されてもよく、この場合、高電圧によって電気力が印加されると、自由電荷による電荷分離が難しく、液滴を微粒化して噴霧することに限界がある。高電圧印加端子１０は、電気伝導度の低い機能性液体Ａを効率的に噴霧できる形状にすることが好ましい。高電圧印加端子１０は、下部に尖った端部１０２を有することができる。尖った端部１０２は、断面積が順次減少する形状にすることができる。尖った端部１０２は容器２の下板１８と向かい合って位置することができる。尖った端部１０２は容器２の下板１８と離隔して位置することができる。尖った端部１０２と容器２の下板１８との間の隙間Ｇは、電極サポータ１１の高さＨ３よりも低くなっている。

高電圧印加端子１０は、容器２の内部に配置され、尖った端部１０２が形成されたインナー端子部１０４を有することができる。高電圧印加端子１０は、容器２を貫通する容器貫通部１０６と、容器２の外部に位置するアウター端子部１０８とをさらに有することができる。

インナー端子部１０４は、多孔性電極４と並んで配置されている。インナー端子部１０４は、容器２の内部に上下方向に長く配置されている。インナー端子部１０４の下端である尖った端部１０２は、容器２の下板１８と接触しないように容器２の下板１８から離隔している。高電圧印加端子１０の尖った端部１０２は、多孔性電極４の尖った上端４２と反対方向に尖っている。

容器貫通部１０６は、容器２の高電圧印加端子貫通孔１３が貫通するように配置されている。容器貫通部１０６は、インナー端子部１０４の上端で水平に形成されている。

アウター端子部１０８は、容器貫通部１０６から下方に垂直に形成されている。アウター端子部１０８は、少なくとも一部が容器２の外部に露出されてもよい。インナー端子部１０８の高さＨ４は、アウター端子部１０８の高さＨ５よりも高くなっている。アウター端子部１０８は、容器２に装着された時、容器２の外部に露出される露出端子部１０９をさらに有することができる。露出端子部１０９は、アウター端子部１０８の下部に形成されている。

静電噴霧装置は、高電圧印加端子１０に尖った端部１０２が形成されていない場合、電気伝導度の低い機能性液体から発生したミストの粒径が０〜５０μｍ範囲となり得るが、高電圧印加端子１０に尖った端部１０２が形成されると、電気伝導度の低い機能性液体から発生したミストの粒径は０〜２０μｍ範囲となり得、略０〜１０μｍ範囲となり得る。

静電噴霧装置は、容器２、多孔性電極４、接地リング６、及び高電圧印加端子１０が静電噴霧カプセル１１０を構成することができる。静電噴霧装置は、静電噴霧カプセル１１０が着脱される静電噴霧カプセルホルダーをさらに備えることができる。

図６は、本発明に係る静電噴霧装置の一実施例において静電噴霧カプセルが静電噴霧カプセルホルダーに設置されたときの斜視図であり、図７は、本発明に係る静電噴霧装置の一実施例において静電噴霧カプセルが静電噴霧カプセルホルダーから分離されたときの斜視図である。

静電噴霧装置は、静電噴霧カプセル１１０が出入りする出入口１１８が形成されたハウジング１２０と、ハウジング１２０に設けられており、静電噴霧カプセル１１０が着脱される静電噴霧カプセルホルダー１３０と、ハウジング１２０に設置された高電圧発生器１４０とを備えている。

ハウジング１２０は、静電噴霧カプセルホルダー１３０を保護するアッパーハウジング１２２と、高電圧発生器１４０を保護するローアーハウジング１２４とを備えている。アッパーハウジング１２２は、静電噴霧カプセルホルダー１３０よりも大きく形成されている。アッパーハウジング１２２は、上板１２３に出入口１１８が形成されている。アッパーハウジング１２２は、ローアーハウジング１２４の上側に位置するようにローアーハウジング１２４に設置されている。アッパーハウジング１２２をローアーハウジング１２４にフックなどの係止手段で結合したり、スクリューなどの締付け部材で結合することができる。出入口１１８は、アッパーハウジング１２２の上板１２３に上下方向に開口するように形成されている。出入口１１８は、面積が静電噴霧カプセルホルダーよりも小さく、静電噴霧カプセル１１０よりも大きく形成されている。静電噴霧カプセル１１０を出入口１１８の上側から出入口１１８を通して静電噴霧カプセルホルダー１３０に挿入して静電噴霧カプセルホルダー１３０に着座させることができる。ローアーハウジング１２４は、高電圧発生器１４０よりも大きく形成されている。ハウジング１２０は内部を上下に区画する区画板１２６をさらに備えている。静電噴霧カプセルホルダー１３０は区画板１２６上に配置されており、高電圧発生器１４０は区画板１２６の下に配置されている。

静電噴霧カプセルホルダー１３０は、ハウジング１２０と別体として製作されてハウジング１２０に設置されてもよく、ハウジング１２０の製作時にハウジング１２０と一体として形成されてもよい。静電噴霧カプセルホルダー１３０は、静電噴霧カプセル１１０が挿入されて収容される静電噴霧カプセル収容部であってもよい。

静電噴霧カプセルホルダー１３０は、前、後、左、右の４面のうち、向かい合う２面は閉じており、残りの面に開口部が形成される構造とすることができる。例えば、静電噴霧カプセルホルダー１３０が左側面及び右側面が閉じた形状を有する場合、静電噴霧カプセルホルダー１３０の前面及び静電噴霧カプセルホルダー１３０の背面のそれぞれに開口部を形成することができる。逆に、静電噴霧カプセルホルダー１３０が前面及び背面が閉じた形状を有する場合、静電噴霧カプセルホルダー１３０の左側面及び静電噴霧カプセルホルダー１３０の右側面のそれぞれに開口部を形成することができる。ユーザ又は作業者（以下、ユーザという。）は、静電噴霧カプセル１１０の着脱時に開口部から指を入れ、静電噴霧カプセル１１０を容易に着脱させることができる。

高電圧発生器１４０は、別の連結端子を介して静電噴霧カプセル１１０と電気的に連結されてもよく、リード線を介して静電噴霧カプセル１１０と直接電気的に連結されてもよい。高電圧発生器１４０は、安定した噴霧のために、６〜８ｋｖの高電圧を発生し、静電噴霧カプセル１１０に直接印加したり、後述する連結端子に印加することが好ましい。

静電噴霧カプセルホルダー１３０は、高電圧発生器１４０と電気的に連結されて高電圧を静電噴霧カプセル１１０に印加する連結端子を備えることができる。

連結端子は、静電噴霧カプセル１１０を静電噴霧カプセルホルダー１３０に装着した時に接地リング６と接触する接地リング連結端子１３２を有することができる。接地リング連結端子１３２は、接地リング６の露出端子部６７と接触することができる。

連結端子は、静電噴霧カプセル１１０を静電噴霧カプセルホルダー１３０に装着した時に高電圧印加端子１０と接触する高電圧印加端子連結端子１３４を有することができる。高電圧印加端子連結端子１３４は、高電圧印加端子１０の露出端子部１０９と接触することができる。高電圧発生器１４０を接地リング連結端子１３２とリード線で連結することができる。高電圧発生器１４０を高電圧印加端子連結端子１３４とリード線で連結することができる。

静電噴霧装置は、空気清浄機、冷房機、暖房機などの空気調和機や自動車に設置して使用することができ、静電噴霧カプセル１１０は交換又はサービスされてもよい。静電噴霧装置は、ハウジング１２０が空気清浄機、冷房機、暖房機などの空気調和機や自動車に固定して又は移動可能に設置され、静電噴霧カプセル１１０が静電噴霧カプセルホルダー１３０に装着されることで使用可能となる。ユーザは、機能性液体Ａが尽きると、静電噴霧カプセル１１０を静電噴霧カプセルホルダー１３０から分離し、機能性液体Ａを補充して再び使用することができる。一方、ユーザは、機能性液体の種類は異なるが、構造は同一である他の静電噴霧カプセルを静電噴霧カプセルホルダー１３０に装着して使用することもできる。

以下、上記のように構成された本発明の作用について説明する。

まず、容器２に収容された機能性液体Ａは毛細管現象によって多孔性電極４の上端まで移動する。

高電圧発生器１４０がオンとなって高電圧発生器１４０から高電圧が発生すると、高電圧は、高電圧印加端子連結端子１３４を介して静電噴霧カプセル１１０に印加されてもよく、静電噴霧カプセル１１０に直接印加されてもよい。

高電圧は高電圧印加端子１０に印加され、尖った端部１０２に電場が集中してもよい。高電圧印加端子１０の尖った端部１０２には電荷が集中し、自由電荷による電荷分離が容易となり得る。

一方、高電圧印加端子１０から印加された高電圧によって、多孔性電極４と接地リング６間に電位差が発生し、このような電位差による電場によって機能性液体Ａの液滴が微粒化してミストＭに分裂され、機能性液体Ａが噴霧される。

Claims (16)

1. 機能性液体が収容される容器と、
   前記容器に配置され、前記機能性液体が毛細管現象によって上昇する多孔性電極と、
   前記多孔性電極と電位差を発生させる接地リングと、
   高電圧発生器で発生した高電圧を前記機能性液体に印加する高電圧印加端子と、
   を備え、
   前記高電圧印加端子は、下部に尖った端部を備え、
   前記多孔性電極の下部を支持する電極サポータが前記容器に設けられている、静電噴霧装置。
2. 前記尖った端部は、前記容器の下板と向かい合っている、請求項１に記載の静電噴霧装置。
3. 前記尖った端部は、前記容器の下板から離隔している、請求項１に記載の静電噴霧装置。
4. 前記高電圧印加端子は、前記容器の内部に配置され、前記尖った端部を備えるインナー端子部を有する、請求項１に記載の静電噴霧装置。
5. 前記インナー端子部は、針状で垂直方向に形成された前記多孔性電極と並行に配置されている、請求項４に記載の静電噴霧装置。
6. 前記高電圧印加端子は、
   前記容器を貫通する容器貫通部と、
   前記容器の外部に位置するアウター端子部とをさらに有する、請求項４に記載の静電噴霧装置。
7. 前記容器貫通部から垂直下方に形成された前記インナー端子部の長さは、前記容器貫通部から垂直下方に形成された前記アウター端子部の長さよりも長い、請求項６に記載の静電噴霧装置。
8. 前記尖った端部は、前記容器の下板と離隔しており、
   前記尖った端部と前記容器の下板との間の隙間の長さは、前記電極サポータの長さより短い、請求項１に記載の静電噴霧装置。
9. 機能性液体を噴霧する静電噴霧カプセルと、
   前記静電噴霧カプセルが出入りする出入口が形成されたハウジングと、
   前記ハウジングに設けられ、前記静電噴霧カプセルが着脱される静電噴霧カプセルホルダーと、
   前記ハウジングに設置された高電圧発生器と、
   を備え、
   前記静電噴霧カプセルは、
   前記機能性液体が収容される容器と、
   前記容器に配置され、前記機能性液体が毛細管現象によって上昇し、尖った上端を有する多孔性電極と、
   前記多孔性電極と電位差を発生させる接地リングと、
   前記高電圧発生器で発生した高電圧を前記機能性液体に印加する高電圧印加端子とを有し、
   前記高電圧印加端子は、下部に尖った端部を備え、
   前記多孔性電極の下部を支持する電極サポータが前記容器に設けられている、静電噴霧装置。
10. 前記尖った端部は、前記容器の下板と向かい合っている、請求項９に記載の静電噴霧装置。
11. 前記尖った端部は、前記容器の下板と離隔している、請求項１０に記載の静電噴霧装置。
12. 前記高電圧印加端子は、前記容器の内部に配置され、前記尖った端部を備えるインナー端子部を有する、請求項９に記載の静電噴霧装置。
13. 前記インナー端子部は、針状で垂直方向に形成された前記多孔性電極と並行に配置されている、請求項１２に記載の静電噴霧装置。
14. 前記高電圧印加端子は、
    前記容器を貫通する容器貫通部と、
    前記容器の外部に配置するアウター端子部とをさらに有する、請求項１２に記載の静電噴霧装置。
15. 前記容器貫通部から垂直下方に形成された前記インナー端子部の長さは、前記容器貫通部から垂直下方に形成された前記アウター端子部の長さよりも長い、請求項１４に記載の静電噴霧装置。
16. 前記尖った端部は、前記容器の下板と離隔されており、
    前記尖った端部と前記容器の下板との間の隙間の長さは、前記電極サポータの長さより短い、請求項９に記載の静電噴霧装置。

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