WO2013047028A1 - 静電霧化装置 - Google Patents

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electric field
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liquid
voltage application
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純平 大江
浅野　幸康
泰浩 小村
彩香 住元
須田　洋
昌治 町
智博 泉
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パナソニック株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B5/00—Electrostatic spraying apparatus; Spraying apparatus with means for charging the spray electrically; Apparatus for spraying liquids or other fluent materials by other electric means
    • B05B5/025—Discharge apparatus, e.g. electrostatic spray guns
    • B05B5/053—Arrangements for supplying power, e.g. charging power
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B5/00—Electrostatic spraying apparatus; Spraying apparatus with means for charging the spray electrically; Apparatus for spraying liquids or other fluent materials by other electric means
    • B05B5/025—Discharge apparatus, e.g. electrostatic spray guns
    • B05B5/057—Arrangements for discharging liquids or other fluent material without using a gun or nozzle

Definitions

  • the present invention relates to an electrostatic atomizer that generates charged fine particle water.
  • Japanese Patent Publication No. 2006-272092 discloses an electrostatic atomizer.
  • This electrostatic atomizer includes an atomizing electrode, a counter electrode facing the atomizing electrode, and a transport supply body that transports liquid to the tip of the atomizing electrode, and between the tip of the atomizing electrode and the counter electrode. By applying a voltage, the liquid transported to the tip of the atomizing electrode is electrostatically atomized to generate charged fine particle water.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an electrostatic atomizer capable of generating a large amount of charged fine particle water while suppressing the generation of ozone.
  • an electrostatic atomizer includes a discharge electrode, liquid supply means for supplying a liquid to the discharge electrode, and a voltage applied to the liquid supplied to the discharge electrode.
  • An electrostatic atomizing device including a voltage applying unit that generates electrostatic atomization by applying an electric field that periodically changes the intensity of the electric field generated by the voltage application when the voltage is applied by the voltage applying unit.
  • An intensity control means is provided.
  • the electric field intensity control means sets the electric field intensity generated by the voltage application to 0.1 to 10 Hz.
  • the frequency is periodically changed at a predetermined frequency within the range.
  • the electrostatic atomizer of the first or second aspect includes a counter electrode facing the discharge electrode.
  • the electric field intensity control means is applied to the liquid by the voltage application means.
  • the applied voltage is periodically changed to periodically change the intensity of the electric field generated by the voltage application.
  • the electric field intensity control means varies the interval between the discharge electrode and the counter electrode, and The intensity of the electric field generated by applying the voltage is periodically changed.
  • the electric field intensity control means maintains the polarity of the discharge electrode. The intensity of the electric field is changed periodically.
  • a large amount of charged fine particle water can be generated while suppressing the generation of ozone.
  • the electrostatic atomizer of the first embodiment shown in FIG. 1 is a liquid supply comprising a discharge electrode 1, a counter electrode 2 facing the discharge electrode 1, and a Peltier unit 7 that supplies a liquid 13 to the discharge electrode 1. And a voltage applying means 4 for applying a voltage to the liquid 13 supplied to the discharge electrode 1 to cause electrostatic atomization.
  • the discharge electrode 1 is formed in a rod shape, and its tip portion becomes an atomization portion.
  • the counter electrode 2 is formed in an annular shape, is provided at a position facing the tip of the discharge electrode 1, and is grounded.
  • the Peltier unit 7 that constitutes the liquid supply means is provided with an insulating plate 5 that constitutes a cooling part and a radiation fin 6 that constitutes a radiation part.
  • the Peltier unit 7 is sandwiched between a pair of Peltier circuit boards 8 and 8 (first Peltier circuit board 8A and second Peltier circuit board 8B) and both Peltier circuit boards 8 and 8. It is composed of a BiTe thermoelectric element 9.
  • Each Peltier circuit board 8 is a circuit formed on one side of an insulating plate made of alumina or aluminum nitride having high thermal conductivity, and the two Peltier circuit boards 8 and 8 face each other so that their circuits face each other. Yes.
  • a large number of thermoelectric elements 9 are arranged side by side between the two Peltier circuit boards 8, 8, and the adjacent thermoelectric elements 9 are electrically connected by the circuits of the Peltier circuit boards 8 on both sides.
  • the insulating plate 5 is connected to the outside of the first Peltier circuit board 8A, and the radiating fins 6 are connected to the outside of the second Peltier circuit board 8B. As shown in FIG. 1, a discharge electrode 1 is erected on the surface of the insulating plate 5 opposite to the Peltier unit 7, and the discharge electrode 1 heats the first Peltier circuit board 8 A via the insulating plate 5. Connected.
  • thermoelectric element 9 of the Peltier unit 7 When the thermoelectric element 9 of the Peltier unit 7 is energized through a Peltier input lead wire (not shown), the second radiating fin 6 is provided from the first Peltier circuit board 8A side where the insulating plate 5 is provided. Heat moves toward the Peltier circuit board 8B, and the insulating plate 5 is thereby cooled. The insulating plate 5 is cooled in this manner, whereby the discharge electrode 1 is cooled. As a result, water vapor in the air condenses on the tip of the discharge electrode 1 and water (condensation water) adheres to the discharge electrode 1. .
  • the voltage applying means 4 is electrically connected to the discharge electrode 1.
  • a negative voltage is applied to the discharge electrode 1 from the voltage applying means 4.
  • This applied voltage changes periodically as shown in FIG. 3, and its frequency depends on the natural frequency of the liquid (water) supplied to the discharge electrode 1 (the density, volume, viscosity, etc. of the liquid). Determined).
  • the natural frequency varies depending on the volume of the liquid or the like. For example, when the liquid is water, the natural frequency becomes a value within a range of 0.1 to 10 Hz. In the example of FIG. 3, the frequency of the applied voltage is set to 1 Hz.
  • the maximum value in the positive direction ( ⁇ 3 kV) is set negative, but the maximum value in the positive direction may be 0 V as in the example of FIG.
  • the voltage application unit 4 periodically changes the applied voltage so that the direction of the electric field applied to the liquid 13 is not reversed.
  • the central value of the voltage applied by the voltage applying unit 4 is set to a negative value.
  • the voltage application unit 4 periodically changes the applied voltage while maintaining the polarity of the discharge electrode 1 negative.
  • the waveform of the applied voltage is not limited to a sine wave.
  • the waveform of the applied voltage may be a triangular wave.
  • voltage application means while driving the Peltier unit 7 and supplying condensed water to the tip of the discharge electrode 1 as described above.
  • the voltage is applied to the discharge electrode 1 by 4.
  • the voltage applied between the discharge electrode 1 and the counter electrode 2 causes a Coulomb force between the water held at the tip of the discharge electrode 1 and the counter electrode 2, and the liquid level of the water is localized.
  • a tailor cone is formed. Electric charges concentrate on the tip of the tailor cone, and the electric field strength in this portion increases, and the Coulomb force generated in the portion increases, and the tailor cone is further grown.
  • the tailor cone grows in this way and the charge concentrates on the tip of the tailor cone, the water at the tip of the tailor cone receives a large amount of energy (repulsive force of high density charge) and exceeds the surface tension. Repeat splitting and scattering. As a result, negatively charged nanometer-sized charged fine particle water is generated.
  • the charged fine particle water generated in this way is a nanometer-sized mist that is very small, so it floats for a long time and has high diffusibility.
  • this charged fine particle water has active species such as hydroxy radicals and superoxide, it can effectively decompose, inactivate, suppress or disinfect odor components, allergen substances, viruses and fungi. it can.
  • the voltage application unit 4 when the electrostatic atomization is caused, applies a voltage that periodically changes to the discharge electrode 1.
  • the intensity of the generated electric field also changes periodically. That is, in this embodiment, the voltage application means 4 constitutes an electric field strength control means for periodically changing the strength of the electric field generated when the voltage is applied.
  • the water held at the tip of the discharge electrode 1 expands and contracts greatly in the longitudinal direction of the discharge electrode 1 in accordance with the periodically changing electric field strength, and electrostatic atomization occurs when contracted.
  • the tailor cone is torn off by the action of an electric field, and a large amount of charged fine particle water is generated.
  • the voltage applying unit 4 periodically changes the applied voltage so that the direction of the electric field applied to the liquid 13 is not reversed. That is, the electric field strength control means periodically changes the strength of the electric field while maintaining the polarity of the discharge electrode 1 (negative).
  • FIG. 5 is a graph showing temporal changes in the generation amount of charged fine particle water.
  • a broken line L1 in the figure shows a case where the periodic voltage shown in FIG. L2 shows the time when the same DC voltage ( ⁇ 4 kV) as the central value of the voltage shown in FIG.
  • the amount of charged fine particle water generated decreases when the absolute value of the applied voltage is small.
  • the absolute value of is large, the charged fine particle water is generated up to about four times as compared with the case where the direct current is applied. Further, even when viewed as a whole, when the voltage shown in FIG. 3 is applied, more charged fine particle water is generated than when a DC voltage is applied.
  • FIG. 7 shows a graph comparing the ozone concentration when a DC voltage is applied and the ozone concentration when a voltage whose intensity changes periodically is applied.
  • Graph A on the left side in FIG. 7 shows the ozone concentration when the same DC voltage ( ⁇ 4 kV) as the central value of the voltage shown in FIG.
  • a graph B on the right side in FIG. 7 shows the ozone concentration when a voltage ( ⁇ 4 kV ⁇ 1 kV, 1 Hz) that periodically fluctuates around the DC voltage is applied to the discharge electrode 1. Note that the vertical axis of the graph of FIG. 7 is normalized by setting the ozone concentration (graph A) when a DC voltage is applied to “1”.
  • the amount of ozone generated can be reduced compared to when a DC voltage is applied. That is, in the present embodiment, the energy applied to the liquid 13 held on the discharge electrode 1 from the voltage application means 4 is used for generating a large amount of charged fine particle water. For this reason, the generation amount of ozone can be suppressed.
  • the voltage application unit 4 electric field intensity control unit of the present embodiment periodically changes the applied voltage so that the absolute value of the applied voltage is lower than the arc discharge start voltage. For this reason, it is possible to prevent the discharge control from being disabled or the generation of a sound when a voltage is applied.
  • the electric field strength control means is such that the minimum value of the electric field strength applied to the liquid 13 is lower than the discharge electric field strength, and the maximum electric field strength applied to the liquid 13 is the discharge electric field strength.
  • the intensity of the electric field is periodically changed so as to exceed the intensity (see FIG. 5).
  • the discharge electric field strength is defined as an absolute value of the electric field strength necessary for electrostatic atomization of the liquid 13. In this case, a large amount of charged fine particle water can be generated as shown in FIG.
  • the discharge electric field strength is determined by the distance between the discharge electrode 1 and the counter electrode 3, the material and shape of the discharge electrode 1, and the like.
  • the discharge electric field strength is not particularly limited, but is exemplified as 500 V / mm.
  • the intensity of the electric field generated by voltage application is periodically changed, and the period of the intensity change is set to a predetermined value within the range of 0.1 to 10 Hz. For this reason, the water retained at the tip of the discharge electrode 1 can be deformed more greatly, and more charged fine particle water can be generated.
  • the counter electrode 2 of this embodiment is provided to increase the electric field strength between the discharge electrode 1 and generate a large amount of charged fine particle water, and can be omitted.
  • the counter electrode 2 is grounded, and a voltage is applied from the voltage application means 4 to the discharge electrode 1.
  • a voltage having the same frequency as that of the above embodiment is applied to the liquid 13 supplied to the discharge electrode 1.
  • a voltage may be applied from the voltage applying means 4 to the counter electrode 2. That is, the voltage applying unit 4 may be any unit that applies a voltage whose intensity periodically changes to the liquid 13 supplied to the discharge electrode 1.
  • the electrostatic atomizer of this embodiment shown in FIG. 6 is configured to change the electric field strength periodically by changing the interval between the discharge electrode 1 and the counter electrode 2.
  • the counter electrode 2 of the electrostatic atomizer is held by being held by the holding unit 11 by being connected to the holding unit 11 via the spring 10 and can be moved in the longitudinal direction of the discharge electrode 1. ing.
  • a through hole (not shown) is formed in the center of the holding portion 11.
  • An electromagnet 12 is provided at a position facing the central portion of the counter electrode 2 on the lower surface of the holding unit 11 positioned on the opposite side of the counter electrode 2 from the discharge electrode 1.
  • a through hole (not shown) is formed in the center of the electromagnet 12.
  • the electromagnet 12 generates a magnetic force in a direction in which the counter electrode 2, which is a magnetic body, is attracted when energized.
  • the energization amount to the electromagnet 12 is controlled by a control means (not shown). That is, when the electromagnet 12 is energized, the counter electrode 2 moves away from the tip of the discharge electrode 1 against the elastic force of the spring 10 by the magnetic force of the electromagnet 12. Further, when the energization to the electromagnet 12 is stopped or the energization amount is reduced from this energized state, the magnetic force of the electromagnet 12 is eliminated or reduced, whereby the counter electrode 2 has its tip and the distal end portion of the discharge electrode 1 due to the elastic force of the spring 10. Move in the direction approaching.
  • the voltage applying means 4 applies a negative DC voltage to the discharge electrode 1 instead of a periodically changing voltage.
  • electrostatic atomization is caused by driving the Peltier unit 7 and supplying condensed water to the tip of the discharge electrode 1 as in the first embodiment, while the voltage applying means 4 is used to discharge the discharge electrode. 1 is applied with the DC voltage.
  • a control means (not shown) periodically changes the amount of current supplied to the electromagnet 12 to vibrate the counter electrode 2 in the longitudinal direction of the discharge electrode 1.
  • the control means is set so that the vibration frequency of the counter electrode 2 becomes a predetermined value within a range of 0.1 to 10 Hz which is a natural frequency of water supplied to the discharge electrode 1.
  • an electric field intensity control means for periodically changing the electric field intensity is constituted by the electromagnet 12 that varies the distance between the discharge electrode 1 and the counter electrode 2.
  • the electric field strength control means periodically changes the strength of the electric field so that the direction of the electric field applied to the liquid 13 is not reversed. Further, the electric field strength control means is arranged such that the minimum value of the electric field strength applied to the liquid 13 is less than the discharge electric field strength, and the maximum value of the electric field strength applied to the liquid 13 exceeds the discharge electric field strength. In addition, the intensity of the electric field is periodically changed.
  • the electric field strength is periodically changed at a predetermined frequency within the range of 0.1 to 10 Hz.
  • this frequency may be outside the above range.
  • the liquid supply means is not limited to the Peltier unit 7, and a known technique such as supplying water from a water reservoir constituted by a tank or the like to the discharge electrode 1 using a capillary tube or the like may be used.
  • the liquid 13 supplied to the discharge electrode 1 by the liquid supply means is not limited to water.

Landscapes

  • Electrostatic Spraying Apparatus (AREA)
  • Disinfection, Sterilisation Or Deodorisation Of Air (AREA)

Abstract

放電電極（１）と、液体供給手段（５－９）と、電圧印加手段（４）とを備える静電霧化装置において、電圧印加手段（４）により印加される電圧を周期的に変化させる電界強度制御手段、又は、放電電極（１）と対向電極（２）の間隔を変動させる電界強度制御手段（１０－１２）を備え、電圧印加手段（４）による電圧印加時において、電界の強度を周期的に変化させるものである。当該構成により、オゾンの発生を抑制しつつ、多量の帯電微粒子水を発生させることができる。

Description

静電霧化装置
　本発明は、帯電微粒子水を発生させる静電霧化装置に関する。
　日本国特許公開２００６－２７２０９２号公報には、静電霧化装置が開示されている。この静電霧化装置は、霧化電極と、霧化電極に対向する対向電極と、霧化電極の先端に液体を搬送する搬送供給体を備え、霧化電極の先端と対向電極の間に電圧を印加することで、霧化電極の先端に搬送された液体を静電霧化して帯電微粒子水を生成する。
　ところで、特許文献１に示す静電霧化装置において、多量の帯電微粒子水を発生させるには、液体に大きなエネルギーを与えるために霧化電極の先端と対向電極の間に印加される電圧を大きくすることが考えられる。しかし、このように印加電圧を大きくすると、静電霧化現象と共に生じる放電現象によってオゾンが多く発生し、帯電微粒子水と共に外部に放出されることが懸念される。
　本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、オゾンの発生を抑制しつつ、多量の帯電微粒子水を発生させ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。
　上記課題を解決するために本発明の第１の形態の静電霧化装置は、放電電極と、この放電電極に液体を供給する液体供給手段と、前記放電電極に供給された液体に電圧を印加して静電霧化を生じさせる電圧印加手段を備えた静電霧化装置であって、前記電圧印加手段による電圧印加時において、前記電圧印加によって生じる電界の強度を周期的に変化させる電界強度制御手段を備えたことを特徴とする。
　本発明の第２の形態の静電霧化装置では、上記第１の形態の静電霧化装置において、前記電界強度制御手段が、前記電圧印加によって生じる電界の強度を、０．１～１０Ｈｚの範囲内の所定の周波数で周期的に変化させる。
　本発明の第３の形態の静電霧化装置では、上記第１または第２の形態の静電霧化装置において、前記放電電極に対向する対向電極を備える。
　本発明の第４の形態の静電霧化装置では、上記第１～第３のいずれかの形態の静電霧化装置において、前記電界強度制御手段が、前記電圧印加手段により前記液体に印加される電圧を周期的に変化させて、前記電圧印加によって生じる電界の強度を周期的に変化させる。
　本発明の第５の形態の静電霧化装置では、上記第３の形態の静電霧化装置において、前記電界強度制御手段が、前記放電電極と前記対向電極の間隔を変動させて、前記電圧印加によって生じる電界の強度を周期的に変化させる。
　本発明の第６の形態の静電霧化装置では、上記第１～第５のいずれかの形態の静電霧化装置において、前記電界強度制御手段は、前記放電電極の極性を維持しながら、電界の強度を周期的に変化させる。
　本発明にあっては、オゾンの発生を抑制しつつ、多量の帯電微粒子水を発生させることができる。
第一実施形態の静電霧化装置を示す説明図である。 同上のペルチェユニットを示す断面図である。 電圧印加手段によって印加される電圧を正方向の最大値が負となるものとしたときの電圧波形を示すグラフである。 電圧印加手段によって印加される電圧を正方向の最大値が０Ｖとなるものとしたときの電圧波形を示すグラフである。 第一実施形態及び比較例の帯電微粒子水の発生量の経時的変化を示すグラフである。 第二実施形態の静電霧化装置を示す説明図である。 直流電圧を印加したときのオゾン濃度と周期的に変化する電圧を印加したときのオゾン濃度とを比較したグラフである。
　以下、本発明を添付図面に基づいて説明する。
　（第一実施形態）
　図１に示す第一実施形態の静電霧化装置は、放電電極１と、放電電極１に対向する対向電極２と、放電電極１に液体１３を供給するペルチェユニット７で構成された液体供給手段と、放電電極１に供給された液体１３に電圧を印加して静電霧化を生じさせる電圧印加手段４を備えている。
　放電電極１は棒状に形成されてその先端部が霧化部となる。対向電極２は円環状に形成され、放電電極１の先端に対向する位置に設けられており、接地されている。
　液体供給手段を構成するペルチェユニット７には、冷却部を構成する絶縁板５と、放熱部を構成する放熱フィン６が設けられている。
　ペルチェユニット７は、図２に示すように、一対のペルチェ回路板８，８（第１のペルチェ回路板８Ａ，第２のペルチェ回路板８Ｂ）と、両ペルチェ回路板８，８で挟持されたＢｉＴｅ系の熱電素子９とで構成されている。各ペルチェ回路板８は、熱伝導性の高いアルミナや窒化アルミニウムからなる絶縁板の片面側に回路を形成したものであり、両ペルチェ回路板８，８は互いの回路が向き合うように対向している。熱電素子９は両ペルチェ回路板８，８の間において多数並べて設けられており、隣接する熱電素子９同士は両側の前記ペルチェ回路板８の回路で電気的に接続されている。
　第１のペルチェ回路板８Ａの外側には絶縁板５が接続され、第２のペルチェ回路板８Ｂの外側には放熱フィン６が接続されている。図１に示すように、絶縁板５のペルチェユニット７と反対側の面には放電電極１が立設され、この放電電極１は絶縁板５を介して前記第１のペルチェ回路板８Ａに熱的に接続されている。
　ペルチェユニット７の熱電素子９に、図示しないペルチェ入力リード線を介して通電がなされると、絶縁板５が設けられた第１のペルチェ回路板８Ａ側から放熱フィン６が設けられた第２のペルチェ回路板８Ｂ側に向けて熱が移動し、これによって絶縁板５が冷却される。そして、このように絶縁板５が冷却されることで放電電極１が冷却され、これにより空気中の水蒸気が放電電極１の先端部に結露して放電電極１に水（結露水）が付着する。
　電圧印加手段４は放電電極１に電気的に接続されている。放電電極１には電圧印加手段４から負の電圧が印加される。この印加電圧は、図３に示すように周期的に変化するものであって、その周波数は前記放電電極１に供給される液体（水）の固有振動数（液体の密度や体積、粘性などによって決まる）に設定される。固有振動数は液体の体積などによって変化するが、例えば液体が水の場合、０．１～１０Ｈｚの範囲内の値となる。図３の例では、印加電圧の周波数は、１Ｈｚに設定されている。なお、図３の例では正方向の最大値（－３ｋＶ）が負に設定されているが、図４の例のように正方向の最大値が０Ｖであってもよい。つまり電圧印加手段４は、液体１３に印加される電界の向きが反転しないように、印加電圧を周期的に変化させる。本実施形態では、電圧印加手段４によって印加される電圧の中心値は、負の値に設定されている。電圧印加手段４は、放電電極１の極性を負に維持しながら、印加電圧を周期的に変化させる。また、前記印加電圧の波形は正弦波に限定されるものではない。例えば、印加電圧の波形は三角波などであってもよい。
　本実施形態の静電霧化装置を用いて静電霧化を生じさせるには、ペルチェユニット７を駆動して前述のように放電電極１の先端部に結露水を供給しつつ、電圧印加手段４によって放電電極１に前記電圧を印加する。すると、放電電極１と対向電極２との間に印加された電圧により、放電電極１の先端部に保持された水と対向電極２との間にクーロン力が働き、水の液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。このテーラーコーンの先端には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、当該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を成長させる。そして、このようにテーラーコーンが成長してテーラーコーンの先端に電荷が集中すると、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、表面張力を超えて分裂・飛散を繰り返す。これにより負に帯電したナノメータサイズの帯電微粒子水が発生する。
　このように生成された帯電微粒子水はナノメータサイズのミストであって非常に小さいため、長時間浮遊し、また、拡散性も高い。また、この帯電微粒子水はヒドロキシラジカルやスーパーオキサイド等の活性種を有しているため、臭いの成分やアレルゲン物質、ウイルスや菌を効果的に分解、不活性化あるいは抑制あるいは除菌することができる。
　ここで、本実施形態では、前記静電霧化を生じさせるにあたって、電圧印加手段４が放電電極１に対して周期的に変化する電圧を印加しているため、これに応じて前記電圧印加によって生じる電界の強度も周期的に変化する。すなわち、本実施形態では、電圧印加手段４が、前記電圧印加時に生じる電界の強度を周期的に変化させる電界強度制御手段を構成している。この構成により、前記放電電極１の先端部に保持される水は周期的に変化する電界強度の変化に応じてその全体が放電電極１の長手方向に大きく伸縮し、収縮時には静電霧化現象が生じ難くなるが、伸長時にはテーラーコーンが電界の作用によって引きちぎられて多量の帯電微粒子水が発生するようになる。なお、上記のように本実施形態では、電圧印加手段４は、液体１３に印加される電界の向きが反転しないように、印加電圧を周期的に変化させている。つまり、電界強度制御手段は、放電電極１の極性を（負に）維持しながら、電界の強度を周期的に変化させている。
　図５は帯電微粒子水の発生量の時間的変化を示すグラフであり、図における破線Ｌ１は、電圧印加手段４によって放電電極１に図３に示す周期的な電圧を印加したときを示し、実線Ｌ２は放電電極１に図３に示す電圧の中心値と同じ直流電圧（－４ｋＶ）を印加したときを示している。図からも明らかなように、本実施形態において放電電極１に図３に示す周期的な電圧を印加した場合、印加電圧の絶対値が小さいときには帯電微粒子水の発生量が少なくなるものの、印加電圧の絶対値が大きいときには、帯電微粒子水は、上記の直流電流を印加する場合に比べて最大で４倍程度発生する。また、総体的に見ても図３に示す電圧を印加する場合、直流電圧を印加する場合よりも多くの帯電微粒子水が発生する。
　また、図７は、直流電圧を印加したときのオゾン濃度と周期的に強度変化する電圧を印加したときのオゾン濃度とを比較したグラフを示す。図７における左側のグラフＡは、放電電極１に図３に示す電圧の中心値と同じ直流電圧（－４ｋＶ）を印加したときのオゾン濃度を示す。図７における右側のグラフＢは、放電電極１に、上記直流電圧を中心として周期的に変動する電圧（－４ｋＶ±１ｋＶ，１Ｈｚ）を印加したときの、オゾン濃度を示す。なお、図７のグラフの縦軸は、直流電圧を印加したときのオゾン濃度（グラフＡ）を“１”として、規格化してある。図からも明らかなように、放電電極１に周期的な電圧を印加した場合には、直流電圧を印加したときに比べて、オゾンの発生量を低減することができる。すなわち本実施形態では、電圧印加手段４から放電電極１に保持された液体１３にかかるエネルギーは、多量の帯電微粒子水の発生に用いられる。このため、オゾンの発生量を抑えることができる。
　また、放電電極１に印加される電圧が周期的に変化して、放電電極１に保持された液体１３に印加される電圧は一時的にアーク放電開始電圧を下回るため、アーク放電が継続して生じることが防止される。すなわち、本実施形態の電圧印加手段４（電界強度制御手段）は、印加電圧の絶対値の最小値がアーク放電開始電圧を下回るように、印加電圧を周期的に変化させる。このため、電圧印加時に放電の制御が不能になったり、音鳴りが生じたりすることも防止できる。
　また本実施形態では、電界強度制御手段は、液体１３に印加される電界強度の大きさの最小値が放電電界強度を下回り、液体１３に印加される電界強度の大きさの最大値が放電電界強度を上回るように、電界の強度を周期的に変化させる（図５参照）。ここで放電電界強度は、液体１３を静電霧化させるのに必要な電界強度の絶対値として規定される。この場合、図５に示すように、多くの帯電微粒子水を発生させることができる。なお、放電電界強度は、放電電極１と対向電極３との間隔や、放電電極１の材質・形状などによって決定される。放電電界強度は、特に限定されないが、５００Ｖ／ｍｍとして例示される。
　また、本実施形態では、電圧印加によって生じる電界の強度を周期的に変化させ、この強度変化の周期を０．１～１０Ｈｚの範囲内の所定値に設定している。このため、前記放電電極１の先端部に保持される水をより大きく変形させることができ、帯電微粒子水をより多く発生させることができる。
　なお、本実施形態の対向電極２は放電電極１との間の電界強度を高めて帯電微粒子水を多量に発生させるために設けたものであり、省略可能である。
　また、本実施形態では、対向電極２を接地し、電圧印加手段４から放電電極１に電圧を印加したが、上記実施形態と同様の周波数の電圧が放電電極１に供給された液体１３にかかるように、電圧印加手段４から対向電極２に電圧を印加しても構わない。すなわち、電圧印加手段４は放電電極１に供給された液体１３に、周期的に強度変化する電圧を印加するものであればよい。
　（第二実施形態）
　次に第二実施形態について説明する。なお、以下の説明では第一実施形態と同一の構成については同一の番号を付与し、重複する説明は省略する。
　図６に示す本実施形態の静電霧化装置は、放電電極１と対向電極２の間隔を変動させて、前記電界強度を周期的に変化させるようにしてある。
　この静電霧化装置の対向電極２は、ばね１０を介して保持部１１に接続されることで保持部１１に吊り下げられて保持されており、放電電極１の長手方向に移動可能となっている。保持部１１の中央には、図示しない貫通孔が形成されている。対向電極２に対して放電電極１と反対側に位置する保持部１１の下面において、対向電極２の中央部に対向する位置には電磁石１２が設けられている。電磁石１２の中央には、図示しない貫通孔が形成されている。
　電磁石１２は、通電がなされると磁性体である対向電極２を引き寄せる方向に磁力を発生させる。この電磁石１２への通電量は図示しない制御手段により制御されるようになっている。すなわち、電磁石１２に通電がなされると、対向電極２は電磁石１２の磁力によりばね１０の弾性力に抗って放電電極１の先端部から離れる方向に移動する。また、この通電状態から電磁石１２への通電を停止あるいは通電量を小さくすると、電磁石１２の磁力が無くなる又は小さくなり、これにより対向電極２は自重及びばね１０の弾性力により放電電極１の先端部に近づく方向に移動する。
　また、電圧印加手段４は放電電極１に対して周期的に変化する電圧ではなく負の直流電圧を印加する。
　本実施形態において、静電霧化を生じさせるには、第一実施形態と同様にペルチェユニット７を駆動して放電電極１の先端部に結露水を供給しつつ、電圧印加手段４によって放電電極１に前記直流電圧を印加する。また、このとき、図示しない制御手段が電磁石１２への通電量を周期的に変化させて対向電極２を放電電極１の長手方向に振動させる。具体的に制御手段は、前記対向電極２の振動周波数が放電電極１に供給される水の固有振動数である０．１～１０Ｈｚの範囲内の所定値になるように設定されている。
　上記のように対向電極２が振動すると、放電電極１と対向電極２の間隔が周期的に変化し、これにより放電電極１と対向電極２の間に形成される電界の強度は、０．１～１０Ｈｚの範囲内の周波数で周期的に変化する。すなわち、本実施形態では、前記放電電極１と対向電極２の間隔を変動させる電磁石１２によって、電界強度を周期的に変化させる電界強度制御手段が構成されている。
　本実施形態でも、電界強度制御手段は、液体１３に印加される電界の向きが反転しないように、電界の強度を周期的に変化させる。また、電界強度制御手段は、液体１３に印加される電界強度の大きさの最小値が放電電界強度を下回り、液体１３に印加される電界強度の大きさの最大値が放電電界強度を上回るように、電界の強度を周期的に変化させる。
　このように本実施形態でも、放電電極１と対向電極２の間に形成される電界の強度を周期的に変化させることができるので、第一実施形態と同様に多くの帯電微粒子水を発生させることができる。
　なお、放電電極１と対向電極２の間隔を変動させる手段としては電磁石１２以外のものを用いてもよい。
　また、前記各実施形態では、電界強度を０．１～１０Ｈｚの範囲内の所定の周波数で周期的に変化させたが、この周波数は前記範囲外であってもよい。また、液体供給手段はペルチェユニット７に限定されるものではなく、タンク等で構成される水溜部から放電電極１に毛細管等を利用して水を供給する等の公知の技術を用いてもよい。また、液体供給手段によって放電電極１に供給される液体１３は水に限定されない。

Claims (6)

  1. 　放電電極と、この放電電極に液体を供給する液体供給手段と、前記放電電極に供給された液体に電圧を印加して静電霧化を生じさせる電圧印加手段を備えた静電霧化装置であって、
    　前記電圧印加手段による電圧印加時において、前記電圧印加によって生じる電界の強度を周期的に変化させる電界強度制御手段を備えたことを特徴とする静電霧化装置。
  2. 　前記電界強度制御手段が、前記電圧印加によって生じる電界の強度を、０．１～１０Ｈｚの範囲内の所定の周波数で周期的に変化させることを特徴とする請求項１に記載の静電霧化装置。
  3. 　前記放電電極に対向する対向電極を備えたことを特徴とする請求項１に記載の静電霧化装置。
  4. 　前記電界強度制御手段が、前記電圧印加手段により前記液体に印加される電圧を周期的に変化させて、前記電圧印加によって生じる電界の強度を周期的に変化させることを特徴とする請求項１に記載の静電霧化装置。
  5. 　前記電界強度制御手段が、前記放電電極と前記対向電極の間隔を変動させて、前記電圧印加によって生じる電界の強度を周期的に変化させることを特徴とする請求項３に記載の静電霧化装置。
  6. 　前記電界強度制御手段は、前記放電電極の極性を維持しながら、電界の強度を周期的に変化させることを特徴とする請求項１に記載の静電霧化装置。
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