(57)【要約】【課題】  耳障りな音を低減させることができる。消費電力を低減し、静電微粒子水が発生しなくなるという現象を解消する。【解決手段】  静電霧化装置４は、放電電極１と、放電電極１に液を供給する液供給手段２と、放電電極１に高電圧を印加する高電圧印加手段３とを備え、高電圧を印加して放電電極１に供給した液を静電霧化を行うものである。本発明はこの静電霧化装置４において、静電霧化が非周期的に発生し、放電が停止しない電位を放電電極１に与える。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電電極と、放電電極に液を供給する液供給手段と、放電電極に高電圧を印加する高電圧印加手段とを備え、高電圧を印加して放電電極に供給した液を静電霧化を行う静電霧化装置において、静電霧化が非周期的に発生し、放電が停止しない電位を放電電極に与えることを特徴とする静電霧化装置。
【請求項２】
放電電極に高電圧を印加する回路に４０ＭΩ〜１５０ＭΩの抵抗を直列に接続し、静電霧化発生時のトリチェルパルス周波数ばらつきを０．１７ｋＨｚ以上とすることを特徴とする請求項１記載の静電霧化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電霧化現象によりナノメータサイズの帯電微粒子液を発生させて霧化対象空間に供給するようにした静電霧化装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、霧化電極と、該霧化電極を冷却して空気中の水分を結露水として生成することで霧化電極に供給し、高圧電源回路により霧化電極に供給された水に高電圧を印加して静電霧化することで帯電微粒子水を生成する静電霧化装置が特許文献１などにより知られている。
【０００３】
静電霧化装置における静電霧化の生成は、静電霧化装置の運転始動により始動電圧を印加すると、霧化電極の先端部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り（テイラーコーン）が形成される。このようにテイラーコーンが形成されると、該テイ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、これによりこの部分に生じるクーロン力が大きくなり、更にテイラーコーンを成長させる。このようにテイラーコーンが成長し該テイ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、テイ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（レイリー分裂）し放電することでナノメータサイズの帯電微粒子水を生成するものである。
【０００４】
そして、上記のように、テイラーコーンの先端部の水が、高密度となった電荷の反発力を受けて分裂・飛散し放電する静電霧化の際に騒音が発生する。
【０００５】
ところで、従来にあっては、トリチェルパルスの周波数ばらつきが少なく、静電霧化がほぼ周期的に発生していた。このため、特定周波数の音が際立って、耳障りな音となるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１３１５４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記の従来例の問題点に鑑みて発明したものであって、耳障りな音を低減させることができ、また、消費電力を低減し、静電微粒子水が発生しなくなるという現象を解消できる静電霧化装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は、以下のような構成になっている。
【０００９】
本発明の静電霧化装置４は、放電電極１と、放電電極１に液を供給する液供給手段２と、放電電極１に高電圧を印加する高電圧印加手段３とを備え、高電圧を印加して放電電極１に供給した液の静電霧化を行うものである。本発明はこの静電霧化装置４において、静電霧化が非周期的に発生し、放電が停止しない電位を放電電極１に与えることを特徴とする。
【００１０】
このような構成とすることで、特定周波数の音を低減し、人が雑音と感じる音を低減させることができる。
【００１１】
また、放電電極１に高電圧を印加する回路に４０ＭΩ〜１５０ＭΩの抵抗Ｒを直列に接続し、静電霧化発生時のトリチェルパルス周波数ばらつきを０．１７ｋＨｚ以上とすることが好ましい。
【００１２】
このような構成とすることで、特定周波数の音を低減し、人が騒音と感じる音を低減させることができ、また、消費電力を低減すると共に、帯電微粒子水を継続的に発生することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、上記のように、静電霧化が非周期的に発生し、放電が停止しない電位を放電電極に与えるものであるから、特定周波数の音を低減することができて、耳障りな音を低減させることができる。
【００１４】
また、放電電極に高電圧を印加する回路に４０ＭΩ〜１５０ＭΩの抵抗を介在し、静電霧化発生時のトリチェルパルス周波数ばらつきを０．１７ｋＨｚ以上とすることで、特定周波数の音を低減して耳障りな音を低減させることができ、また、消費電力を低減すると共に、帯電微粒子水を継続的に発生することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の静電霧化装置の概略構成図である。
【図２】抵抗値と尖頭電流値の関係を示すグラフである。
【図３】抵抗値と周波数（トリチェルパルス周波数）の関係を示すグラフである。
【図４】抵抗値と周波数ばらつき（トリチェルパルス周波数ばらつき）の関係を示すグラフである。
【図５】（ａ）はサンプル１における放電電流波形を示すグラフであり、（ｂ）はサンプル３における放電電流波形を示すグラフである。
【図６】サンプル１とサンプル３における抵抗値による音圧の周波数特性を示すグラフである。
【図７】（ａ）は７５ＭΩの抵抗を接続した場合における放電電極の電圧の変化を示すグラフであり、（ｂ）は１７０ＭΩの抵抗を接続した場合における放電電極の電圧の変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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。
【００１７】
図１には静電霧化装置４の概略構成図が示してあり、静電霧化装置４には少なくとも、放電電極１と、放電電極１に液を供給する液供給手段２と、放電電極１に供給された液に高電圧を印加する高電圧印加手段３とを備えている。
【００１８】
図１には静電霧化装置４の概略構成図が示してある。図１に示す実施形態では液供給手段２として放電電極１を冷却して空気中の水分を該放電電極１に結露させることにより放電電極１に水を供給する冷却手段の例が示してあり、実施例としては冷却手段をペルチェユニット６により構成してある。
【００１９】
液供給手段２である冷却手段を構成するペルチェユニット６は、熱伝導性の高いアルミナや窒化アルミニウムから成る絶縁板の片面側に回路を形成した一対のぺルチェ回路板１０を、互いの回路側が向い合うように対向させ、多数列設してある熱電素子１１を両ぺルチェ回路板１０間で挟持するとともに隣接する熱電素子１１同士を両側の回路で電気的に接続させ、ぺルチェ入力リード線１２を介して為される熱電素子１１への通電により一方のぺルチェ回路板１０側から他方のぺルチェ回路板１０側に向けて熱が移動するように構成したものである。
【００２０】
図１の実施形態では上記ペルチェユニット６の一方の側（冷却側）のぺルチェ回路板１０の外側には更にアルミナや窒化アルミニウム等から成る高熱伝導性及び高耐電性の高い冷却用絶縁板１３を接続してペルチェ回路板１０の主体を構成する絶縁板、冷却用絶縁板１３で冷却部７を構成し、他方の側（放熱側）のぺルチェ回路板１０の外側にアルミニウム等の金属から成る高熱伝導性の放熱部１４を接続している。
【００２１】
ハウジング８は、ＰＢＴ樹脂やポリカーボネートやＰＰＳ樹脂等の絶縁材料を用いて両端が開口した筒状に形成すると共に、略中間部分に仕切り部１５を設けて背方に開口した収納室９と、前方に開口した放電室１６とに仕切ってある。また、ハウジング８の収納室９の開口である背方側開口の縁部にはその全周に亘って連結用のフランジ部２２を突設するとともに、放電室１６の前方側開口にはリング状の対向電極１７を配設している。
【００２２】
ペルチェユニット６の放熱部１４を除く部分を収納室９に収納し、この状態で上記放熱部１４の周縁部をフランジ部２２に固定して密封することで、ハウジング８にぺルチェユニット６を取付ける。
【００２３】
上記のようにハウジング８をぺルチェユニット６に取付ける際に、上記放電電極１を仕切り部１５に設けた孔１８に嵌め込んで放電電極１の後端部以外の部分を放電室１６内に位置させ、放電電極１の後端部の大径となった部分を収納室９内に位置させることで、ハウジング８の仕切り部１５とペルチェユニット６の冷却部７とで放電電極１の後端部の大径となった部分を挟み込むものであり、この挟み込みによって放電電極１がぺルチェユニット６の冷却部７側に押圧されて接続状態となっている。なお、ペルチェユニット６の冷却部７と放電電極１の後端部とは熱伝導性に優れた接着剤により接着してもよい。上記放電電極１を嵌め込んだ孔１８は封止材１９により密封される。
【００２４】
ペルチェユニット６の冷却部７に接続された放電電極１は、熱伝導性及び導電性の高い材料を用いて略棒状に形成してあって、ペルチェユニット６により冷されて結露水を生成するようになっている。
【００２５】
放電電極１の先端の延長線上に上記対向電極１７のリング状の中心が位置するようになっている。
【００２６】
高電圧印加板５は図１に示すようにハウジング８を貫通して収納室９内に配置してあり、高電圧印加板５の一端部が収納室９内において放電電極１の後端部付近に接続してあり、この高電圧印加板５のハウジング８の外部に突出した他端部が高電圧印加手段３に高圧リード線２１を介して接続して放電電極１に高電圧を印加するようになっている。添付図面に示す実施形態では、対向電極１７も高電圧印加手段３に接続してあり、高電圧印加手段３から放電電極１と対向電極１７との間に高電圧が印加されるようになっている。
【００２７】
本発明においては、上記放電電極１に高電圧を印加する回路には４０ＭΩ〜１５０ＭΩの抵抗Ｒを直列に接続してある。
【００２８】
上記の構成の静電霧化装置４は、熱電素子１１に対して通電を行うと、各熱電素子１１内において同一方向への熱の移動が生じ、ペルチェユニット６の冷却部７が冷却される。冷却部７が冷却されることで冷却部７に接続した放電電極１が冷却され、放電電極１の周囲の空気が冷却されることで、空気中の水分が結露等により液化されて放電電極１の先端部に結露水が生成される。
【００２９】
高電圧印加手段３による高電圧の印加、ペルチェユニット６への通電等は制御部により制御するようになっている。
【００３０】
上記のようにして放電電極１を冷却して放電電極１の先端部に結露水が保持された状態で、放電電極１の先端部に保持されている水に高電圧印加手段３により高電圧を印加すると、放電電極１の先端部に保持される水が帯電し、帯電した水にクーロン力が働き、該水の液面が局所的に円錐形状（テイラーコーン）に盛り上がり、円錐形状となった水の先端に電荷が集中して電荷の密度が高密度となり、高密度の電荷の反発力ではじけるようにして水が分裂・飛散（レーリー分裂）して静電霧化を行い、ラジカルを有するナノメータサイズの帯電微粒子ミスト（マイナスイオンミスト）を発生させる。
【００３１】
ここで、本発明においては、上記のように放電電極１に高電圧を印加する回路には４０ＭΩ〜１５０ＭΩの抵抗Ｒを直列に接続してある。
【００３２】
下記の表１には、抵抗Ｒの値を変えて、音圧、放電電極１の尖頭電流値、周波数（トリチェルパルス周波数）、周波数ばらつき（トリチェルパルス周波数ばらつき）を測定した結果を示している。
【００３３】
【表１】
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【００３４】
また、上記の表１の測定結果に基づき、抵抗値と尖頭電流値の関係を示すグラフを図２に示す。また、上記の表１の測定結果に基づき、抵抗値と周波数（トリチェルパルス周波数）の関係を示すグラフを図３に示す。更に、上記の表１の測定結果に基づき、抵抗値と周波数ばらつき（トリチェルパルス周波数ばらつき）の関係を示すグラフを図４に示す。
【００３５】
上記図２、図３、図４から明らかなように、抵抗値を大きくすることで、尖頭電流値、トリチェルパルス周波数、トリチェルパルス周波数ばらつきが大きくなることが判る。また、抵抗値を大きくすることで音圧が大きくなり、トリチェルパルス周波数特性もブロードになることが判る。
【００３６】
図５（ａ）（ｂ）には、上記表１に示すサンプル１とサンプル３における放電電流波形を示している。すなわち、図５（ａ）には放電電極１に高電圧を印加する回路に、放電電極１側抵抗７５ＭΩ、グランド側抵抗１３ＭΩの抵抗Ｒを直列に接続した場合における放電電流波形を示しており、図５（ｂ）には放電電極１に高電圧を印加する回路に、放電電極側抵抗３ＭΩ（グランド側抵抗無し）の抵抗Ｒを直列に接続した場合における放電電流波形を示している。この図（ａ）（ｂ）から明らかなように、放電電極１に高電圧を印加する回路に直列に接続する抵抗Ｒが大きいほど放電電流波形が非周期的となることが判る。
【００３７】
また、図６にはサンプル１とサンプル３における抵抗値による音圧の周波数特性を示すグラフが示してあり、抵抗値が小さいと特定周波数の音が大きくなるが、抵抗値が大きいと、特定周波数の音が低減されることが判る。
【００３８】
上記のように、放電電極１に高電圧を印加する回路に直列に接続する抵抗Ｒが大きくなるに従いトリチェルパルス周波数ばらつきが大きくなるのは以下の理由であると考えられる。
【００３９】
すなわち、放電電極１に高電圧を印加する回路に抵抗Ｒを直列に接続すると抵抗値が高くなるほど放電に必要な電荷がたまる時間（充電時間）が短くなる。したがって抵抗Ｒを大きくして充電時間を短くすると、テイラーコーンが一定の長さまで成長していない場合（テイラーコーンの先端から対向電極１７までの距離が長い場合）であっても、放電が必要な電荷がたまって放電が可能な状態となるため、放電して静電霧化がなされる。つまり、充電時間が短いため、テイラーコーンの成長のある段階で、当該段階のテイラーコーンの先端から放電してレイリー分裂させることを可能とする電位となるように充電がなされる場合が生じ、テイラーコーンの成長の途中であっても、成長の途中のある段階で放電可能な状態に充電されるとその段階で放電して静電霧化がなされることが生じる。このように、テイラーコーンの成長の不特定の段階で、放電に必要な電荷がたまっていれば、その不特定の段階で放電して静電霧化がなされることになり、このため、放電開始時のテイラーコーンの大きさにばらつきが生じ、テイラーコーンの動きが非周期的となり、静電霧化を行う放電電流波形が非周期的となる。
【００４０】
このように、静電霧化が非周期的に発生することで、静電霧化の際に発生する特定周波数の音を低減し、人が雑音と感じる音を低減させることができる。
【００４１】
上記静電霧化の際に発生する特定周波数の音を低減し、人が雑音と感じる音を低減させることができるのは、およそトリチェルばらつきが０．１７ｋＨｚ以上であるが、図４からトリチェルばらつきが０．１７ｋＨｚ以上となるに、放電電極１に高電圧を印加する回路に直列に接続する抵抗Ｒは４０ＭΩ以上となる。
【００４２】
ところで、上記のように、放電電極１に高電圧を印加する回路に直列に接続する抵抗Ｒが大きくなって充電時間を短くなると、静電霧化が発生する程度にテイラーコーンが成長しきらない時でも空放電するおそれがあり、また、テイラーコーンが成長した段階で放電した場合は、テイラーコーンを引っ張る力が強すぎて、一気に放電停止になってしまい、停電微粒子水を継続的に発生できなくなる。
【００４３】
図７（ａ）には７５ＭΩの抵抗Ｒを接続した場合における放電電極１の電圧の変化を示すグラフを示し、図７（ｂ）には１７０ＭΩの抵抗Ｒを接続した場合における放電電極１の電圧の変化を示すグラフを示しており、それぞれ縦軸が電圧、横軸が時間を示している。
【００４４】
この図７から明らかなように、１７０ＭΩの抵抗Ｒを接続した場合は、テイラーコーンを引っ張る力が強すぎるため一気に放電停止になることが判る。
【００４５】
このような一気に放電停止になるのは抵抗Ｒがほぼ１５０ＭΩ以上である。
【００４６】
したがって、本発明においては、静電霧化を非周期的に発生させ、放電が停止しない電位を放電電極１に与えるため、放電電極１に高電圧を印加する回路に４０ＭΩ〜１５０ＭΩの抵抗Ｒを直列に接続し、静電霧化発生時のトリチェルパルス周波数ばらつきを０．１７ｋＨｚ以上としたものであり、これにより静電霧化を非周期的に発生させて、特定周波数の音を低減することができて、耳障りな音を低減させることができ、また、消費電力を低減すると共に、帯電微粒子水を継続的に発生することができる。
【００４７】
なお、本発明の静電霧化装置４において、対向電極１７を設けない場合であってもよいのはもちろんである。
【符号の説明】
【００４８】
１  放電電極
２  液供給手段
３  高電圧印加手段
４  静電霧化装置
Ｒ  抵抗
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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