(57)【要約】【課題】複数種の放電作用を利用して、有効な微粒子成分を生成するための技術を提供することを目的とする。【解決手段】本出願は、電圧を印加する印加部と、前記電圧によって放電する放電部を有する放電電極と、前記放電部に液体を供給し、該液体を用いて前記放電部を部分的に覆う液供給部と、を備える静電霧化装置を開示する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電圧を印加する印加部と、
前記電圧によって放電する放電部を有する放電電極と、
前記放電部に液体を供給し、該液体を用いて前記放電部を部分的に覆う液供給部と、を備えることを特徴とする静電霧化装置。
【請求項２】
前記印加部が前記電圧を印加している間、前記液供給部は、前記液体によって覆われた第１領域と、前記液体から露出した第２領域と、を、前記放電部に作り出す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】
前記印加部は、前記電圧を印加し、前記第１領域からの第１放電と、前記第２領域からの第２放電と、を引き起こすことを特徴とする請求項２に記載の静電霧化装置。
【請求項４】
前記印加部は、前記第１放電と前記第２放電とを同時に引き起こすことを特徴とする請求項３に記載の静電霧化装置。
【請求項５】
前記放電電極は、前記放電部に連なる主部を含み、
前記放電部は、前記主部よりも細い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】
前記主部は、前記放電部に接続される端部を含み、
前記放電部は、前記端部に接続された基端部と、該基端部とは反対側の先端部と、を含み、
該先端部は、前記基端部より狭いことを特徴とする請求項５に記載の静電霧化装置。
【請求項７】
前記放電部は、前記基端部から前記先端部に向かって狭まる錐体であることを特徴とする請求項６に記載の静電霧化装置。
【請求項８】
前記先端部は、頂角を形成することを特徴とする請求項７に記載の静電霧化装置。
【請求項９】
前記印加部は、前記電圧として、交流電圧を印加することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の静電霧化装置。
【請求項１０】
電圧によって放電部から放電を生じさせる静電霧化方法であって、
前記放電部に液体を供給し、該液体を用いて、前記放電部を部分的に覆う段階と、
前記放電部に前記電圧を印加し、前記液体に覆われた領域と、前記液体から露出した領域と、から前記放電を生じさせる段階と、を備えることを特徴とする静電霧化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、帯電微粒子ミストを生成するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
帯電した微粒子ミストは、健康を目的とした用途や美容を目的とした用途といった様々な用途に広く利用されている。特許文献１は、帯電微粒子ミストを生成するための静電霧化装置を開示する。
【０００３】
上述の静電霧化装置は、放電電極と、放電電極に対向する対向電極と、放電電極に直流電圧を印加する印加装置と、放電電極に液体を供給する液供給装置と、を備える。印加装置が、直流電圧を印加すると、放電電極上の液体は、対向電極に向けて引っ張られ、テイラーコーンを形成する。その後の放電によって、帯電微粒子ミストが生成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−４５８１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の技術によれば、テイラーコーンの形成によって、放電電極の先端部は、液体によって完全に覆われる。したがって、従来の静電霧化装置は、液体を介した放電のみによって、健康を目的とした用途や美容を目的とした用途において有効な微粒子成分を生成している。
【０００６】
本発明は、複数種の放電作用を利用して、有効な微粒子成分を生成するための技術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】
【０００７】
本発明の一局面に係る静電霧化装置は、電圧を印加する印加部と、前記電圧によって放電する放電部を有する放電電極と、前記放電部に液体を供給し、該液体を用いて前記放電部を部分的に覆う液供給部と、を備える。
【０００８】
上記構成によれば、液供給部は、放電部に液体を供給し、液体を用いて放電部を部分的に覆う。したがって、放電部には、液体によって覆われた領域及び液体から露出した領域が形成される。印加部が電圧を印加すると、液体によって覆われた領域では、液体を介した放電が発生する。また、液体から露出した領域では、空気放電が発生する。空気放電は、ラジカルや酸性成分を主に発生させる。液体を介した放電は、ラジカルや酸性成分あるいはそれらを含んだ帯電微粒子水を発生させる。複数種の放電が発生するので、液体を介した放電によって発生した帯電微粒子水の量と、両放電によって発生したラジカルや酸性成分等の有効成分の量との間の割合を適宜調整することができるようになる。
【０００９】
上記構成において、前記印加部が前記電圧を印加している間、前記液供給部は、前記液体によって覆われた第１領域と、前記液体から露出した第２領域と、を、前記放電部に作り出してもよい。
【００１０】
上記構成によれば、印加部が電圧を印加している間、液供給部は、液体によって覆われた第１領域と、液体から露出した第２領域と、を、放電部に作り出すので、第１領域では、液体を介した放電が発生する一方で、第２領域では、空気放電が発生する。複数種の放電が発生するので、空気放電によって発生した成分と空気中に放出される液体との間の割合は適切に調整される。
【００１１】
上記構成において、前記印加部は、前記電圧を印加し、前記第１領域からの第１放電と、前記第２領域からの第２放電と、を引き起こしてもよい。
【００１２】
上記構成によれば、第１領域は、液体によって覆われるので、第１放電は、液体を介した放電になる。第２領域は、液体から露出するので、第２放電は、空気放電になる。複数種の放電が発生するので、空気放電によって発生した成分と空気中に放出される液体との間の割合は適切に調整される。
【００１３】
上記構成において、前記印加部は、前記第１放電と前記第２放電とを同時に引き起こしてもよい。
【００１４】
上記構成によれば、第１放電及び第２放電が同時に発生するので、様々な種類の帯電微粒子ミストが効率的に生成される。
【００１５】
上記構成において、前記放電電極は、前記放電部に連なる主部を含んでもよい。前記放電部は、前記主部よりも細くてもよい。
【００１６】
上記構成によれば、放電部は、主部よりも細いので、液体によって覆われた領域及び液体から露出した領域は容易に形成される。
【００１７】
上記構成において、前記主部は、前記放電部に接続される端部を含んでもよい。前記放電部は、前記端部に接続された基端部と、該基端部とは反対側の先端部と、を含んでもよい。該先端部は、前記基端部より狭くてもよい。
【００１８】
上記構成によれば、先端部は、基端部より狭いので、先端部は、液体から露出しやすくなる。
【００１９】
上記構成において、前記放電部は、前記基端部から前記先端部に向かって狭まる錐体であってもよい。
【００２０】
上記構成によれば、放電部は、前記基端部から前記先端部に向かって狭まる錐体であるので、先端部は、液体から露出しやすくなる。
【００２１】
上記構成において、前記先端部は、頂角を形成してもよい。
【００２２】
上記構成によれば、先端部は、頂角を形成するので、電界集中が生じやすくなる。したがって、空気放電が適切に行われることになる。
【００２３】
上記構成において、前記印加部は、前記電圧として、交流電圧を印加してもよい。
【００２４】
上記構成によれば、印加部は、電圧として、交流電圧を印加するので、直流電圧の印加の条件と比較して、液体に作用する誘引力は小さくなる。したがって、液体によって覆われた領域及び液体から露出した領域が形成されやすくなる。
【００２５】
本発明の他の局面に係る静電霧化方法は、電圧によって放電部から放電を生じさせるために用いられる。静電霧化方法は、前記放電部に液体を供給し、該液体を用いて、前記放電部を部分的に覆う段階と、前記放電部に電圧を印加し、前記液体に覆われた領域と、前記液体から露出した領域と、から前記放電を生じさせる段階と、を備える。
【００２６】
上記構成によれば、放電部は、液体によって部分的に覆われる。したがって、放電部には、液体によって覆われた領域及び液体から露出した領域が形成される。電圧の印加下において、液体によって覆われた領域では、液体を介した放電が発生する。また、液体から露出した領域では、空気放電が発生する。複数種の放電が発生するので、空気放電によって発生した成分と空気中に放出される液体との間の割合は適切に調整される。
【発明の効果】
【００２７】
本発明に係る静電霧化技術は、空気放電によって発生した成分と空気中に放出される液体との間の割合を適切に調整することを可能にする。液体を介した放電によって発生した帯電微粒子水の量と、両放電によって発生したラジカルや酸性成分等の有効成分の量との間の割合を適宜調整することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】例示的な静電霧化装置の概略図である。
【図２】図１に示される静電霧化装置の放電部の周囲における放電電極の概略的な拡大図である。
【図３】図１に示される静電霧化装置の交流電源が印加する電圧の例示的な印加パターンを表す概略的なグラフである。
【図４】図１に示される静電霧化装置の交流電源が印加する電圧の他の印加パターンを表す概略的なグラフである。
【図５Ａ】図２に示される放電電極に代えて利用可能な他の放電電極の概略的な斜視図である。
【図５Ｂ】図２に示される放電電極に代えて利用可能な更に他の放電電極の概略的な斜視図である。
【図６】静電霧化方法の概略的なフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
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」などの方向を表す用語は、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。
【００３０】
図１は、例示的な静電霧化装置１００の概略図である。図１を参照して、静電霧化装置１００が説明される。
【００３１】
静電霧化装置１００は、交流電源１１０と、放電電極１２０と、ペルチエ素子１３０と、対向電極１４０と、を備える。
【００３２】
交流電源１１０は、放電電極１２０に交流電圧を印加する。交流電源１１０は、圧電素子を利用した電圧印加回路であってもよい。本実施形態において、交流電源１１０は、印加部として例示される。
【００３３】
放電電極１２０は、交流電源１１０の電圧印加下において、対向電極１４０に向けて放電する放電部１２１と、放電部１２１に連なり、交流電源１１０に電気的に接続される主部１２２と、を含む。本実施形態において、放電電極１２０は、棒体である。代替的に、放電電極は、他の形状を有してもよい。
【００３４】
ペルチエ素子１３０は、放電電極１２０を冷却する。この結果、放電電極１２０の表面上で結露が生ずる。図１には、結露に起因して生じた液膜ＬＭが示されている。液膜ＬＭは、放電部１２１を部分的に覆っている。本実施形態において、ペルチエ素子１３０は、液供給部として例示される。代替的に、放電部に液体を供給することができる他の装置や部品が、液供給部として利用されてもよい。例えば、放電部に液体を供給する不織布や放電部に液体を滴下する滴下装置が、液供給部として用いられてもよい。
【００３５】
従来技術のように、高い直流電圧が印加されるならば、放電部上の液膜には、対向電極に向かう大きな誘引力が作用する。この結果、放電部上でテイラーコーンが形成される。テイラーコーンは放電部を全体的に覆うので、水を介した放電のみが生ずることになる。
【００３６】
本実施形態において、放電電極１２０には、交流電圧が印加される。交流電圧の印加下において、液膜ＬＭに作用する誘引力は、比較的小さくなる。したがって、完全なテイラーコーンは、放電部１２１上で形成されにくい。この結果、交流電源１１０が、交流電圧を印加している間においても、放電部１２１上には、液膜ＬＭによって覆われた被覆領域１２３及び液膜ＬＭから露出した露出領域１２４が形成されることになる。本実施形態において、被覆領域１２３は、第１領域として例示される。露出領域１２４は、第２領域として例示される。
【００３７】
上述の如く、本実施形態において、交流電源１１０が、印加部として例示される。代替的に、液膜に比較的低い誘引力を生じさせるように調整された直流電源が、印加部として利用されてもよい。電圧印加の間、液膜によって覆われた領域及び液膜から露出した領域を放電部の表面に形成することができる様々な電圧印加装置が、印加部として利用可能である。
【００３８】
図１には、棒状の放電電極１２０の中心に沿って延びる中心線ＣＬが示されている。対向電極１４０は、接地されている。対向電極１４０は、中心線ＣＬを取り囲むように形成される。対向電極１４０の略中心に形成された開口領域ＯＡと、放電部１２１と、の間の空間は、放電領域ＳＡとして利用される。
【００３９】
上述の如く、放電部１２１には、被覆領域１２３及び露出領域１２４が形成される。したがって、交流電源１１０が交流電圧を放電電極１２０に印加すると、被覆領域１２３からは液膜ＬＭを介した放電が生ずる一方で、露出領域１２４からは空気放電が生ずる。被覆領域１２３からの液膜ＬＭを介した放電及び露出領域１２４からの空気放電は、略同時に発生する。本実施形態において、被覆領域１２３からの液膜ＬＭを介した放電は、第１放電として例示される。露出領域１２４からの空気放電は、第２放電として例示される。
【００４０】
上述の如く、本実施形態において、液膜ＬＭを介した放電及び空気放電が発生する。この結果、ヒドロキシラジカル、オゾン、酸性成分（例えば、硝酸）や水分といった機能成分が放電領域ＳＡに効率的に発生することになる。
【００４１】
本実施形態において、液供給部としてペルチエ素子１３０が利用される。ペルチエ素子１３０に供給される電力が大きいならば、放電電極１２０は大幅に冷却される。この結果、放電部１２１上の液膜ＬＭの水分量も増大する。一方、ペルチエ素子１３０に供給される電力が小さいならば、放電電極１２０に対する冷却量は少なくなる。この結果、放電部１２１上の液膜ＬＭの水分量は低減する。したがって、放電部１２１上に被覆領域１２３及び露出領域１２４がともに形成されるように、ペルチエ素子１３０への電力供給量は制御される。
【００４２】
ペルチエ素子１３０が、放電電極１２０の広い面を冷却するならば、放電電極１２０は、大幅に冷却される。この結果、放電部１２１上の液膜ＬＭの水分量も増大する。ペルチエ素子１３０が、放電電極１２０の狭い面を冷却するならば、放電電極１２０に対する冷却量は少なくなる。この結果、放電部１２１上の液膜ＬＭの水分量は低減する。したがって、放電部１２１上に被覆領域１２３及び露出領域１２４がともに形成されるように、ペルチエ素子１３０によって冷却される放電電極１２０の面積は設計される。例えば、ペルチエ素子１３０によって冷却される領域が、導電性材料と非導電性材料とによって形成されるならば、導電性材料によって形成される領域の面積と非導電性材料によって形成される領域の面積との割合が適切に調整される。
【００４３】
図２は、放電部１２１の周囲における放電電極１２０の概略的な拡大図である。図２を参照して、放電電極１２０が説明される。
【００４４】
図２には、放電部１２１と主部１２２との間の境界線ＢＬが示されている。放電部１２１は、境界線ＢＬよりも上方に描かれた部分である。主部１２２は、境界線ＢＬよりも下方に描かれた部分である。放電部１２１は、主部１２２よりも全体的に細い。
【００４５】
主部１２２は、放電部１２１に接続される端部１２５を含む。放電部１２１は、端部１２５に接続された基端部１２６と、基端部１２６とは反対側の先端部１２７と、を含む。本実施形態において、放電部１２１は、基端部１２６から先端部１２７に向かって狭まる円錐体である。代替的に、放電部は、他の錐体であってもよい。
【００４６】
本実施形態において、先端部１２７は、頂角を形成している。代替的に、先端部は、曲面を形成してもよい。
【００４７】
図２には、境界線ＢＬと先端部１２７との間の距離が記号「Ｌ」を用いて表されている。境界線ＢＬと先端部１２７との間の距離「Ｌ」の値が十分に大きく設定されているならば、液膜ＬＭに対する誘引力の作用下においても、先端部１２７は、液膜ＬＭから露出することができる。したがって、先端部１２７から、空気放電が適切に行われる。空気放電は、ラジカルや酸性成分（例えば、硝酸）を主に発生させる。
【００４８】
先端部１２７を含む露出領域１２４と境界線ＢＬとの間の被覆領域１２３は、放電部１２１のテーパ形状によって、帯電微粒子ミストを発生させるのに十分な水量を保持することができる。したがって、被覆領域１２３からの液膜ＬＭを介した放電は、露出領域１２４からの空気放電と略同時に発生する。被覆領域１２３からの液膜ＬＭを介した放電は、空中に水分を放出する。したがって、水分は、ラジカルや酸性成分とは略独立して調整される。
【００４９】
図３は、交流電源１１０が印加する電圧の例示的な印加パターンを表す概略的なグラフである。図１及び図３を参照して、電圧印加パターンが説明される。
【００５０】
上述の如く、交流電源１１０は、放電電極１２０に交流電圧を印加する。交流電圧の周波数は、例えば、３０ｋＨｚ以上１０００ｋＨｚ以下に設定されてもよい。本実施形態において、交流電圧の周波数は、７０ｋＨｚ以上１６０ｋＨｚ以下の範囲に設定されている。
【００５１】
図３において、交流電圧の振幅（ピーク−ピーク）は、記号「ＶＡＰ」によって表されている。振幅「ＶＡＰ」は、３ｋＶ以上７ｋＶ以下に設定されてもよい。本実施形態において、振幅「ＶＡＰ」は、５ｋＶに設定されている。
【００５２】
図４は、交流電源１１０が印加する電圧の他の印加パターンを表す概略的なグラフである。図１及び図４を参照して、他の電圧印加パターンが説明される。
【００５３】
図４に示される如く、交流電源１１０は、直流成分を含む交流電圧を印加してもよい。本実施形態において、交流電源１１０は、空気放電と液膜ＬＭを介した放電とを生じさせることができる様々な電圧印加パターンの下、放電電極１２０に電圧を印加してもよい。
【００５４】
図５Ａは、放電電極１２０に代えて利用可能な他の放電電極１２０Ａの概略的な斜視図である。図５Ｂは、放電電極１２０に代えて利用可能な更に他の放電電極１２０Ｂの概略的な斜視図である。図２、図５Ａ及び図５Ｂを参照して、放電電極１２０Ａ，１２０Ｂが説明される。
【００５５】
放電電極１２０Ａは、放電電極１２０と同様に、主部１２２を含む。放電電極１２０Ａは、放電部１２１Ａを更に含む。放電電極１２０の放電部１２１とは異なり、放電部１２１Ａは、主部１２２よりも細い円柱形状である。
【００５６】
放電電極１２０Ｂは、放電電極１２０とは異なり、複数の放電部１２１Ｂを備える。放電電極１２０Ｂは、これらの放電部１２１Ｂを支持する基部１２２Ｂを更に備える。基部１２２Ｂは、棒部１２９と、棒部１２９と放電部１２１Ｂとの間の台部１２８と、を含む。台部１２８は、各放電部１２１Ｂよりも広く形成される。放電部１２１Ｂは、台部１２８から上方に突出する。
【００５７】
上述の如く、本実施形態の原理は、放電電極の形状及び数に何ら限定されない。したがって、本実施形態の原理の下、様々な静電霧化装置が設計されてもよい。
【００５８】
図６は、静電霧化方法の概略的なフローチャートである。図１及び図６を参照して、静電霧化方法が説明される。
【００５９】
（ステップＳ１１０）
ステップＳ１１０において、ペルチエ素子１３０は、放電電極１２０を冷却する。上述の如く、ペルチエ素子１３０へ供給される電力量は、放電部１２１に被覆領域１２３及び露出領域１２４がともに形成されるように調整される。液膜ＬＭの形成の後、ステップＳ１２０が実行される。
【００６０】
（ステップＳ１２０）
ステップＳ１２０において、交流電源１１０は、交流電圧を放電電極１２０に印加する。この結果、液膜ＬＭを介した放電及び空気放電が略同時に発生する。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本実施形態の原理は、帯電微粒子ミストを生成するための装置に好適に利用される。
【符号の説明】
【００６２】
１００・・・・・・・・・・・・・・・静電霧化装置
１１０・・・・・・・・・・・・・・・交流電源
１２０，１２０Ａ，１２０Ｂ・・・・・放電電極
１２１，１２１Ａ，１２１Ｂ・・・・・放電部
１２２・・・・・・・・・・・・・・・主部
１２３・・・・・・・・・・・・・・・被覆領域
１２４・・・・・・・・・・・・・・・露出領域
１２５・・・・・・・・・・・・・・・端部
１２６・・・・・・・・・・・・・・・基端部
１２７・・・・・・・・・・・・・・・先端部
１３０・・・・・・・・・・・・・・・ペルチエ素子
【図１】
2014151229.tif 000003
【図２】
2014151229.tif 000004
【図３】
2014151229.tif 000005
【図４】
2014151229.tif 000006
【図５Ａ】
2014151229.tif 000007
【図５Ｂ】
2014151229.tif 000008
【図６】
2014151229.tif 000009