(57)【要約】      （修正有）【課題】多量の帯電微粒子水を効率的に発生させることができる静電霧化装置を提供する。【解決手段】静電霧化装置１００は液体を貯留する貯水皿１１０と、前記貯水皿に対向する放電電極１２０と、前記放電電極に電圧を印加し、液面ＷＳと前記放電電極との間で放電を生じさせる電源１３０と、を備え、前記液面と前記放電電極との間に気体を送り込む送風ファン１４０、前記貯水皿に前記液体を供給する冷却モジュール１５０を更に備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を貯留する貯液部と、
該貯液部に対向する放電部と、
該放電部に電圧を印加し、前記貯液部と前記放電部との間で放電を生じさせる印加部と、を備えることを特徴とする静電霧化装置。
【請求項２】
前記貯液部と前記放電部との間に気体を送り込む送気部を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の静電霧化装置。
【請求項３】
前記貯液部に前記液体を供給する給液部を更に備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の静電霧化装置。
【請求項４】
前記電圧は、交流電圧であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の静電霧化装置。
【請求項５】
前記放電部は、複数の放電電極を含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の静電霧化装置。
【請求項６】
前記貯液部は、前記放電部に対向する液面を形成するように前記液体を保持することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の静電霧化装置。
【請求項７】
前記液面が前記放電部から離間するように、前記貯液部は、前記液体を保持することを特徴とする請求項６に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、ラジカルを含有する帯電微粒子水を発生させる静電霧化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、ラジカルを含有する帯電微粒子水を発生させる静電霧化装置を開示する。特許文献１の静電霧化装置は、霧化電極と、対向電極と、液供給部と、を備える。液供給部は、霧化電極の先端に液体を供給する。静電霧化装置は、霧化電極と対向電極との間で放電を生じさせる。放電の結果、霧化電極に供給された液体が霧化する。霧化した液体は、ラジカルを包含した帯電微粒子水になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３１３４６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
帯電微粒子水の発生量は、放電に利用されるエネルギに依存する。したがって、多量の帯電微粒子水が必要とされるならば、霧化電極と対向電極との間の放電に利用されるエネルギも増大する。
【０００５】
液供給部からの液体の供給量が、不十分であるならば、放電のためのエネルギは、非効率に消費される。霧化電極に液体が十分に供給されていない間の放電は、帯電微粒子水の発生に十分に寄与しないことになる。
【０００６】
放電のために高いエネルギが供給されるならば、霧化電極は、高温になりやすい。霧化電極の高い温度は、液体の蒸発に帰結する。温度に起因する液体の蒸発も、帯電微粒子水の発生にほとんど寄与しない。
【０００７】
上述の如く、従来の技術は、多量の帯電微粒子水を発生させるために改善の余地があるものであった。
【０００８】
本発明は、多量の帯電微粒子水を効率的に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目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一局面に係る静電霧化装置は、液体を貯留する貯液部と、該貯液部に対向する放電部と、該放電部に電圧を印加し、前記貯液部と前記放電部との間で放電を生じさせる印加部と、を備える。
【００１０】
上記構成によれば、印加部は、放電部と貯液部との間で放電を発生させ、帯電した微粒子液を発生させる。貯液部は、液体を貯留しているので、放電に利用されたエネルギは、多量の微粒子液の発生に効率的に利用される。
【００１１】
上記構成において、静電霧化装置は、前記貯液部と前記放電部との間に気体を送り込む送気部を更に備えてもよい。
【００１２】
上記構成によれば、送気部は、貯液部と放電部との間に気体を送り込むので、微粒子液は、適切に搬送される。
【００１３】
上記構成において、静電霧化装置は、前記貯液部に前記液体を供給する給液部を更に備えてもよい。
【００１４】
上記構成によれば、給液部は、貯液部に液体を供給するので、静電霧化装置は、微粒子液を連続的に生成することができる。
【００１５】
上記構成において、電圧は、交流電圧であってもよい。
【００１６】
上記構成によれば、電圧は、交流電圧であるので、放電によって生じたイオンやラジカルは、放電部と貯液部との間で往復運動する。この結果、放電部と貯液部との間のプラズマ密度は増大する。増大されたプラズマ密度の結果、微粒子液は、効率的に生成される。
【００１７】
上記構成において、前記放電部は、複数の放電電極を含んでもよい。
【００１８】
上記構成によれば、放電部は、複数の放電電極を含むので、所定の量の微粒子液を生成するために必要とされるエネルギは、各放電電極に分散される。この結果、放電電極は、昇温しにくくなる。液体の蒸発量は少なくなるので、微粒子液は効率的に生成される。
【００１９】
上記構成において、前記貯液部は、前記放電部に対向する液面を形成するように前記液体を保持してもよい。
【００２０】
上記構成によれば、貯液部は、放電部に対向する液面を形成するように液体を保持するので、放電部からの電気エネルギは、液面に衝突する。液面から微細な液体粒子が飛散するので、微粒子液は適切に生成される。
【００２１】
上記構成において、液面が放電部から離間するように、貯液部は、液体を保持するので、放電部からの電気エネルギは、液面に衝突する。液面から微細な液体粒子が飛散するので、微粒子液は適切に生成される。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係る静電霧化装置は、多量の帯電微粒子水を効率的に発生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第１実施形態の静電霧化装置の概略的な断面図である。
【図２】第２実施形態の静電霧化装置の概略的な断面図である。
【図３】図２に示される静電霧化装置の放電部の概略的な平面図である。
【図４】従来技術に基づいて設計された静電霧化装置の概略図である。
【図５】従来の静電霧化装置と第１実施形態及び第２実施形態の静電霧化装置とを比較するグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照しつつ、例示的な静電霧化装置が説明される。尚、以下の説明で用いられる「上」、「下」、「左」や「右」といった方向を表す用語は、単に、説明の明瞭化を目的とする。したがって、これらの用語は、静電霧化装置の原理を何ら限定しない。
【００２５】
＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態の静電霧化装置１００の概略的な断面図である。図１を参照して、静電霧化装置１００が説明される。
【００２６】
静電霧化装置１００は、貯水皿１１０と、放電電極１２０と、電源１３０と、送風ファン１４０と、冷却モジュール１５０と、放熱フィン１６０と、を備える。冷却モジュール１５０は、貯水皿１１０を冷却する。貯水皿１１０は、冷却によって結露するので、結露水ＣＷは、貯水皿１１０に蓄えられる。放熱フィン１６０は、冷却モジュール１５０から発生した熱の放出を促す。
【００２７】
本実施形態において、冷却モジュール１５０は、給液部として例示される。代替的に、貯水皿１１０へ液体を供給することができる他の装置（例えば、液体を蓄えるタンクと、タンクから貯水皿１１０へ液体を送り出すポンプと、の組み合わせ）が給液部として用いられてもよい。
【００２８】
貯水皿１１０は、高い熱伝導率を有する底板１１１と、底板１１１から立設された周板１１２と、を備える。底板１１１と周板１１２とによって囲まれた空間に結露水ＣＷが蓄えられる。
【００２９】
冷却モジュール１５０は、上ペルチエモジュール１５１と、下ペルチエモジュール１５２と、を含む。上ペルチエモジュール１５１は、アルミナや窒化アルミニウムといった高い熱伝導率を有する絶縁板を用いて形成される。絶縁板の下面には、ペルチエ回路が形成されている。下ペルチエモジュール１５２も、アルミナや窒化アルミニウムといった高い熱伝導率を有する絶縁板を用いて形成される。絶縁板の上面には、ペルチエ回路が形成されている。下ペルチエモジュール１５２のペルチエ回路は、上ペルチエモジュール１５１のペルチエ回路に対向する。
【００３０】
冷却モジュール１５０は、多数の熱電素子１５３を更に備える。熱電素子１５３は、ＢｉＴｅといった材料から形成される。熱電素子１５３は、上ペルチエモジュール１５１と、下ペルチエモジュール１５２と、の間に配置される。熱電素子１５３は、下ペルチエモジュール１５２のペルチエ回路と、上ペルチエモジュール１５１のペルチエ回路と、に電気的に接続される。熱電素子１５３への電力の供給の結果、上ペルチエモジュール１５１から下ペルチエモジュール１５２への熱の移動が発生する。
【００３１】
貯水皿１１０の底板１１１は、上ペルチエモジュール１５１に接触する。上ペルチエモジュール１５１から下ペルチエモジュール１５２への熱の移動によって、上ペルチエモジュール１５１の温度は低下するので、底板１１１の温度も下がる。したがって、底板１１１上に結露水ＣＷが溜まることになる。
【００３２】
下ペルチエモジュール１５２は、放熱フィン１６０に接触する。下ペルチエモジュール１５２に伝達された熱は、放熱フィン１６０を通じて、効率的に放出される。
【００３３】
放電電極１２０は、貯水皿１１０の上方に配置される。放電電極１２０は、電源１３０に電気的に接続された基端部１２１と、基端部１２１とは反対側の先端部１２２と、を含む。鋭利な先端部１２２は、貯水皿１１０に蓄えられた結露水ＣＷによって形成された液面ＷＳに対向する。本実施形態において、貯水皿１１０は、貯液部として例示される。代替的に、貯液部は、放電電極１２０に対向する液面を形成する液体を保持するように設計された他の容器であってもよい。したがって、貯水皿１１０の形状は、本実施形態の原理を何ら限定しない。
【００３４】
電源１３０は、放電電極１２０に電圧を印加する。放電電極１２０の先端部１２２は、尖っているので、電界は、先端部１２２に集中する。この結果、先端部１２２からコロナ放電が発生する。本実施形態において、電源１３０は、印加部として例示される。
【００３５】
電源１３０が印加する電圧は、交流であってもよく、或いは、直流であってもよい。本実施形態において、電源１３０は、交流電圧を放電電極１２０に印加する。
【００３６】
導電性の貯水皿１１０は、接地されている。したがって、電源１３０が放電電極１２０に電圧を印加すると、貯水皿１１０に貯留された結露水ＣＷと放電電極１２０との間に電位差が発生する。放電電極１２０の先端部１２２で生じたコロナ放電のエネルギは、貯水皿１１０によって保持された結露水ＣＷの液面ＷＳに向かう。放電電極１２０から放出された放電エネルギは、先端部１２２から離間した液面ＷＳに衝突し、微細な水の粒子が、先端部１２２と液面ＷＳとの間の空間に飛散する。先端部１２２と液面ＷＳとの間の空間において、コロナ放電によって、多数のラジカルが発生される。放電エネルギと液面ＷＳとの間の衝突及び微細な水の粒子の飛散によって、ラジカルを内包する多数の微粒子水（帯電微粒子水）が生成されることになる。本実施形態において、放電電極１２０は、放電部として例示される。
【００３７】
上述の如く、電源１３０は、交流電圧を放電電極１２０に印加するので、コロナ放電によって生じたラジカルは、放電電極１２０と液面ＷＳとの間で往復移動する。この結果、放電電極１２０と液面ＷＳとの間の空間におけるプラズマ密度は高くなる。したがって、静電霧化装置１００は、帯電微粒子水を効率的に生成することができる。
【００３８】
送風ファン１４０は、放電電極１２０と貯水皿１１０との間に空気を送り込む。この結果、先端部１２２と液面ＷＳとの間で発生した帯電微粒子水は、所望の方向に搬送されることになる。本実施形態において、送風ファン１４０は、送気部として例示される。代替的に、放電電極１２０と貯水皿１１０との間に空気を送り込む他の装置（例えば、送風ポンプ）が送気部として利用されてもよい。
【００３９】
＜第２実施形態＞
図１を参照して説明された静電霧化装置１００は、単数の放電電極１２０を備える。この場合、電源１３０は、帯電微粒子水の発生量に関する目標値に応じた電気エネルギを放電電極１２０に集中的に投入する必要がある。目標値が高く設定されるならば、放電電極１２０へ投入される電気エネルギも大きくなる。
【００４０】
一般的に、単一の電極に高い電気エネルギが供給されるならば、当該電極からの放電によって発生するオゾンの量は、増大する。オゾンは、多くの用途において、好ましくない物質となる。したがって、オゾンの発生量の低減及び帯電微粒子水の発生量の増大が要求される用途において、第１実施形態の静電霧化装置１００は、不向きなこともある。
【００４１】
帯電微粒子水の発生量に関する高い目標値が設定されるならば、放電電極１２０からの放電は、コロナ放電からアーク放電に移行することもある。アーク放電は、高い熱エネルギを発生させるので、放電電極１２０からの熱は、貯水皿１１０に貯留された水を蒸発させることもある。加えて、アーク放電は、放電電極１２０を摩耗させる。
【００４２】
第２実施形態の技術は、第１実施形態の静電霧化装置１００が直面し得る上述の課題を適切に解消する。
【００４３】
図２は、第２実施形態の静電霧化装置１００Ａの概略図である。図２を参照して、静電霧化装置１００Ａが説明される。尚、第１実施形態と同一の要素に対して、同一の符号が付されている。同一の符号が付された要素に対して、第１実施形態の説明が援用される。
【００４４】
第１実施形態と同様に、静電霧化装置１００Ａは、貯水皿１１０と、電源１３０と、送風ファン１４０と、冷却モジュール１５０と、放熱フィン１６０と、を備える。静電霧化装置１００Ａは、放電部２００を更に備える。
【００４５】
図３は、放電部２００の概略的な平面図である。図２及び図３を参照して、放電部２００が説明される。
【００４６】
放電部２００は、複数の放電電極１２０を備える。各放電電極１２０は、電源１３０に接続される。第１実施形態と同様に、各放電電極１２０は、液面ＷＳ上で保持される。本実施形態において、放電部２００は、６つの放電電極１２０を備える。放電部が有する放電電極の数は、帯電微粒子水の発生量の目標値に応じて定められてもよい。放電電極の数が多いならば、電源１３０は、小さな電気エネルギを各放電電極に供給し、多量の帯電微粒子水を生成することができる。したがって、アーク放電は生じにくくなる。
【００４７】
＜従来技術との比較＞
図４は、従来技術に基づいて設計された静電霧化装置９００の概略図である。図１及び図４を参照して、静電霧化装置９００が説明される。
【００４８】
静電霧化装置９００は、霧化電極９１０と、対向電極９２０と、電源９３０と、冷却モジュール９５０と、放熱フィン９６０と、を備える。冷却モジュール９５０は、霧化電極９１０を冷却する。冷却モジュール９５０は、図１を参照して説明された冷却モジュール１５０と同等の冷却能力を有する。放熱フィン９６０は、冷却モジュール９５０からの放熱を促す。放熱フィン９６０は、図１を参照して説明された放熱フィン１６０と同等の放熱能力を有する。
【００４９】
霧化電極９１０は、冷却モジュール９５０に接続された胴部９１１と、胴部９１１に接続された頭部９１２と、を含む。冷却モジュール９５０によって冷却された霧化電極９１０は、結露する。この結果、胴部９１１及び頭部９１２に水が付着する。
【００５０】
電源９３０は、霧化電極９１０に電圧を印加する。この結果、霧化電極９１０に付着した水は、クーロン力によって、頭部９１２に集結される。したがって、頭部９１２上でテイラーコーンＴＣが形成される。
【００５１】
霧化電極９１０に対向する対向電極９２０は、接地されている。電源９３０からの電圧の印加によって、霧化電極９１０と対向電極９２０との間で放電が生ずる。放電の結果、テイラーコーンＴＣから帯電微粒子水が生成される。
【００５２】
対向電極９２０には、霧化電極９１０に対向する放出口９２１が形成される。帯電微粒子水は、放出口９２１を通じて、放出される。
【００５３】
図５は、従来の静電霧化装置９００と上述の実施形態に関連して説明された静電霧化装置１００，１００Ａとを比較するグラフである。図１、図２、図４及び図５を参照して、静電霧化装置９００及び静電霧化装置１００，１００Ａが比較される。
【００５４】
図５のグラフの縦軸は、静電霧化装置９００が生成するラジカルの量が「１」の値で表現されたときにおける静電霧化装置１００，１００Ａのラジカルの発生量を表す。左の棒は、第１実施形態の静電霧化装置１００のラジカルの発生量を表す。右の棒は、第２実施形態の静電霧化装置１００Ａのラジカルの発生量を表す。
【００５５】
静電霧化装置１００に関して、電源１３０から放電電極１２０へ供給される電気エネルギは、電源９３０から霧化電極９１０へ供給される電気エネルギに等しく設定されている。静電霧化装置１００Ａに関して、電源１３０から各放電電極１２０へ供給される電気エネルギは、電源９３０から霧化電極９１０へ供給される電気エネルギに等しく設定されている。放出口９２１からのラジカルの放出速度を模するために、静電霧化装置１００，１００Ａの送風ファン１４０の送気速度は、「５Ｌ／ｍｉｎ」に設定されている。
【００５６】
第１実施形態の静電霧化装置１００は、従来の静電霧化装置９００よりも約３倍の量のラジカルを生成することができる。第２実施形態の静電霧化装置１００Ａは、従来の静電霧化装置９００よりも約１０倍の量のラジカルを生成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本実施形態の原理は、ラジカルを利用して、脱臭や殺菌といった有益な効果を生じさせる装置に好適に利用される。
【符号の説明】
【００５８】
１００，１００Ａ・・・・・静電霧化装置
１１０・・・・・・・・・・貯水皿
１２０・・・・・・・・・・放電電極
１３０・・・・・・・・・・電源
１４０・・・・・・・・・・送風ファン
１５０・・・・・・・・・・冷却モジュール
２００・・・・・・・・・・放電部
ＣＷ・・・・・・・・・・・結露水
ＷＳ・・・・・・・・・・・液面
【図１】
2014171995.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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