(57)【要約】【課題】加湿量を向上させることが出来る加湿装置を得る。【解決手段】液体１を溜める液体溜部２と、液体溜部２に連通するノズル３と、ノズル３と空間を隔てて対向する対向電極４とを備え、ノズル３と対向電極４との間に電界が形成されるとノズル３から液体１が噴霧される加湿装置６であって、対向電極４は、多孔質体により形成された。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を溜める液体溜部と、前記液体溜部に連通するノズルと、前記ノズルと空間を隔てて対向する対向電極とを備え、前記ノズルと前記対向電極との間に電界が形成されると前記ノズルから前記液体が噴霧される加湿装置であって、
前記対向電極は、多孔質体により形成された
ことを特徴とする加湿装置。
【請求項２】
液体を溜める液体溜部と、前記液体溜部に連通するノズルと、前記ノズルと空間を隔てて対向する対向電極とを備え、前記ノズルと前記対向電極との間に電界が形成されると前記ノズルから前記液体が噴霧される加湿装置であって、
前記対向電極は、導電性を有し、多数の細孔が形成された基材にオゾンを分解する触媒を担持したオゾン分解触媒である
ことを特徴とする加湿装置。
【請求項３】
前記多数の細孔は、ハニカム状またはコルゲート状に形成された
ことを特徴とする請求項２記載の加湿装置。
【請求項４】
前記ノズルに正極性の直流電圧を印加し、前記対向電極を接地し、前記ノズルと前記対向電極との間に電界を形成する高電圧電源を備えた
ことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の加湿装置。
【請求項５】
前記ノズルは、前記液体溜部の液面高さ方向に複数設置され、
前記各ノズルの内径を、設置された高さに応じて変化させた
ことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の加湿装置。
【請求項６】
前記ノズルの内径は、
前記各ノズルに供給される前記液体の供給量が略均一となるように、前記液体溜部の底面からの距離に比例して大きくした
ことを特徴とする請求項５記載の加湿装置。
【請求項７】
前記ノズルと前記対向電極との間の放電電流値を検知する電流検知器と、
前記液体溜部に前記液体を供給する量を制御する液体供給制御器と
を備え、
前記液体供給制御器は、
前記ノズルと前記対向電極との間に印加された電圧と、前記放電電流値との関係に応じて、前記液体の供給量を制御する
ことを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の加湿装置。
【請求項８】
前記液体供給制御器は、
前記放電電流値が、前記電圧に応じて設定された所定値より大きいとき、前記液体を前記液体溜部に供給する
ことを特徴とする請求項７記載の加湿装置。
【請求項９】
前記ノズルの内部の少なくとも一部に、多孔質体を充填した
ことを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の加湿装置。
【請求項１０】
前記ノズルの先端部の下方に配置され、前記ノズルから落下した前記液体を受ける水受け部を備え、
前記対向電極の一部が、前記水受け部に溜まった前記液体と接するように配置された
ことを特徴とする請求項１、４〜９の何れか１項に記載の加湿装置。
【請求項１１】
前記対向電極である多孔質体の材料成分は、
ニッケル、チタン、金、銀、白金、ステンレス鋼、またはニッケル合金である
ことを特徴とする請求項１、４〜１０の何れか１項に記載の加湿装置。
【請求項１２】
前記対向電極である多孔質体の材料成分は、
アルミナ、コージェライト、酸化チタン、ムライト、ステアタイト、またはジルコニアである
ことを特徴とする請求項１０記載の加湿装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電噴霧現象を利用した加湿装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
３０００ｍ2以上の商業施設・事務所などの特定建築物は、ビル衛生管理法により空気環境の管理基準値として温度１７〜２８℃、相対湿度４０〜７０％に保つことが定められている。エアコンの普及に伴い、室内温度は比較的容易に管理される。しかし、相対湿度は十分に管理されているとは言い難く、特に冬場の加湿量不足が問題となっている。
【０００３】
従来の室内加湿方法として気化式、蒸気式、水噴霧式などがある。気化式は吸水性能を有するフィルタに通風することにより、含有する水分を気流と熱交換により気化蒸発し、室内の加湿を行う。蒸気式は貯水槽内に設置した加熱コイルに通電することにより水分を蒸発気化して室内の加湿を行う。水噴霧式は、水分を加圧することにより微細化し、微細化した水分が気流との熱交換により室内の加湿を行う。
【０００４】
また、静電噴霧現象を利用した噴霧装置として、特許文献１には、液体を貯留する容器と、容器内に連通する管状のノズルと、ノズル内の液体に接する第１電極と、ノズル内の液体から絶縁された第２電極とを備え、両電極間に電圧が印可されて電気力線が第１電極から第２電極へ向かうように電界が形成されるとノズルの先端から液体が噴霧される静電噴霧装置が開示されている。
【０００５】
また、特許文献２には、筒状の霧化ノズルの後端部に液体溜め部を連通させ、液体溜め部内に液体を補給する液体補給部を設け、第１運転モードの設定時に液体溜め部の液位が霧化ノズルの先端部のレベルとほぼ同じ位置を保つように液体補給部から液体を供給する手段を設けると共に、第２運転モードの設定時に液体溜め部の液位が霧化ノズルの先端部のレベルよりも所定高さ高い位置を保つように液体補給部から液体を供給する手段を設ける静電霧化装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２４７４５４号公報（請求項１）
【特許文献２】特開２００７−２６０６２５号公報（請求項２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載の静電噴霧装置は、ミストを噴霧する第１電極と対向する第２電極を備え、両電極間に電圧が印加されて電気力線が第１電極から第２電極へ向かうように電界を形成するように構成し、第２電極である対向電極への噴霧液付着を抑制している。しかし、この電極構成の場合、噴霧液の噴霧方向と電界ベクトルが異なるため、空間への噴霧量が小さく微細ミストが一様に拡散しない、という問題点があった。さらに、液体の噴霧方向と電界ベクトルとが異なるようにしても、対向電極への噴霧液付着を完全には抑えることが出来ず、空間への噴霧量が少なくなる、という問題点があった。
【０００８】
特許文献２に記載の静電噴霧装置は、筒状の霧化ノズルに対して液面高さを変化させることにより、活性種を含んだナノメータサイズの帯電微粒子ミストとミクロンサイズの帯電微粒子ミストを別々に発生させている。しかし、空間への加湿を考慮した場合、ナノメータサイズの帯電微粒子ミストを噴霧した場合は噴霧量が少なく、空間の加湿は難しい、という問題点があった。
また、特許文献２に記載の静電噴霧装置は、空間加湿を実現するために霧化ノズル高さより液溜め部の液位を上げて、ミクロンサイズ以上の帯電微粒子ミストを生成させている。しかし、この場合生成されるミスト粒径を制御することが難しく、微粒子ミストの一部は加湿に寄与されるが、それ以外の微粒子ミストは水滴として空間に放出されてしまう（いわゆる露飛びの発生）、という問題点があった。
【０００９】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、加湿量を向上させることが出来る加湿装置を得るものである。
また、露飛びの発生を抑制することが出来る加湿装置を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る加湿装置は、液体を溜める液体溜部と、前記液体溜部に連通するノズルと、前記ノズルと空間を隔てて対向する対向電極とを備え、前記ノズルと前記対向電極との間に電界が形成されると前記ノズルから前記液体が噴霧される加湿装置であって、前記対向電極は、多孔質体により形成されたものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、対向電極を多孔質体により形成したことにより、加湿量を向上させることが出来る。また、露飛びの発生を抑制することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態１に係る加湿装置の構成図である。
【図２】水質による加湿量を比較した図である。
【図３】ノズル内径による加湿量を比較した図である。
【図４】ノズルと対向電極との直線距離による加湿量を比較した図である。
【図５】ノズルと対向電極との直線距離による印加電圧と放電電流値の関係図である。
【図６】電圧印加方法による加湿量を比較した図である。
【図７】電圧印加方法によるオゾン発生量を比較した図である。
【図８】実施の形態２に係る加湿装置の構成図である。
【図９】実施の形態３に係る加湿装置の構成図である。
【図１０】実施の形態４に係る加湿装置の構成図である。
【図１１】水質による印加電圧と放電電流値の関係図である。
【図１２】実施の形態５に係る加湿装置の構成図である。
【図１３】実施の形態６に係る加湿装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態に係る加湿装置の構成と動作について、図を参照しながら説明する。
【００１４】
実施の形態１．
図１は実施の形態１に係る加湿装置の構成図である。また、図１（ａ）は加湿装置の全体構成図であり、図１（ｂ）はノズルの断面図である。図１（ａ）に示すように、空間の加湿を行う加湿装置６は、噴霧する液体１を溜める液体溜部２と、液体溜部２に連通するノズル３と、ノズル３と空間を隔てて対向する対向電極４と、ノズル３と対向電極４に電界を形成する高電圧電源５とを備えている。本実施の形態１における対向電極４は、多孔質体により形成されている。詳細は後述する。また、図１（ｂ）に示すように、ノズル３は、例えば中空管により構成され、導電性を有する電極である。ノズル３は、その内部に液体１が供給された際、表面張力により液体１が自由落下しない内径としている。詳細は後述する。
この加湿装置６は、ノズル３と対向電極４との間に電界が形成されるとノズル３の先端部から液体１を噴霧して、気流（空気）との熱交換により液体１を気化させて空間を加湿する静電噴霧現象を利用した加湿装置である。
【００１５】
次に、実施の形態１に係る加湿装置６の動作について図１を参照して説明する。
水道水に準ずる液体１が液体溜部２へ供給されると、液圧により液体溜部２に連通されたノズル３内へ液体１が供給される。この時、ノズル３と対向電極４との間に高電圧電源５から電圧を供給するとノズル３の先端部に電荷が移動し、対向電極４との間に電界が形成される。ノズル３の先端部に移動した電荷は液体１に誘導帯電して、液体１からなる三角錐形状のテーラーコーンが形成される。このテーラーコーンは液体１が電界から受けるクーロン力と表面張力との釣り合いによって三角錐形状に保たれる。しかし、高電圧電源５からの電圧値を上げ、電界強度を増加させると、クーロン力が液体１の表面張力を越える。この時、ノズル３の先端部の液体１はレイリー分裂を起し、微細化した液体１（以下「微細ミスト」という。）として空間中に放出される。放出された微細ミストは、気流との熱交換により蒸発し、空間を加湿することが出来る。
しかし、微細ミストは電荷を帯びているため、電気力線に従い対向電極４の方角へ進行し、一部が対向電極４に付着する。そして、付着した微細ミストは電荷を失い、対向電極４に残留する。
【００１６】
従来の技術では、微細ミストは対向電極４に玉状に付着するため空間の加湿にはほとんど寄与しない。また、従来の技術では、気化されずに対向電極４に残留した液体１が、水滴として空間に放出される場合があった（露飛びの発生）。
【００１７】
一方、本実施の形態１における対向電極４は、多孔質体により形成されている。このため、微細ミストが対向電極４に付着した場合、液体１は多孔質体の微細孔を毛細管現象により移動し、多孔質体の表面および内部へ一様に拡散する。よって、液体１と気相面との接触面積が増加する。このため、対向電極４に付着した液体１と気流との熱交換を促し、空間を加湿することが出来る。また、対向電極４の表面に玉状の液体１が残留することがなく、露飛びの発生を抑制することが出来る。
【００１８】
次に、微細ミストの大きさ（ミスト径）について説明する。
静電噴霧現象で生成される微細ミストのミスト径Ｄdについては、式（１）のような推算式が知られている。
【００１９】
【数１】
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【００２０】
ここで、Ｄd［ｍ］はミスト径、Ｑ［Ｌ／ｓ］は流体流量、εは液体の誘電率、ε0は真空の誘電率［８．８５４Ｅ−12  Ｆ／ｍ］、Ｋは液体の導電率［Ｓ／ｍ］を示す。また、Ｇ（ε）は液体粘度により僅かに変化するが、液体誘電率εに依存する。
【００２１】
式（１）において、ミスト径Ｄdは、電極構成、電界強度とはほぼ無関係であり、流体流量Ｑと電気的物性値とによって決定される。電気的特性は液体１の成分に依存する。よって、同一の液体１を使用する場合には、ミスト径Ｄdは流体流量Ｑのみに依存する。
従って、ノズル３に対する液圧を一定に保たない場合には、ノズル３に供給される流体流量Ｑが変化するため、ノズル３で生成される微細ミストの径が変化する。
【００２２】
このようにノズル３に対する液圧によりミスト径が異なる場合、ミスト径がナノメータサイズであれば、気相との接触面積（体積当たりの表面積）が大きく、気流との熱交換がしやすいが、空間に噴霧される液体１の絶対量が少なく、空間の加湿を十分に出来ない。従って、空間を十分に加湿するには、微細ミストのミスト径をミクロンサイズ、またはそれ以上のサイズとして、空間に噴霧される液体１の絶対量を確保する必要がある。
しかし、ミスト径がミクロンサイズ、またはそれ以上の場合には、気相との接触面積（体積当たりの表面積）が小さくなり、熱交換率が低下するため、十分な加湿が出来ない。また、ミスト径がミクロンサイズ、またはそれ以上の場合には、微細ミストの帯電電荷量が多くなり対向電極４に付着し易い。さらに微細ミストのサイズによっては、気化せずに水滴が空間に放出されて露飛びが発生する場合がある。
【００２３】
上述したように、本実施の形態１における対向電極４は、多孔質体により形成されている。したがって、空間に噴霧される液体１の絶対量を確保するために微細ミストのミスト径をミクロンサイズ、またはそれ以上とした場合でも、ミスト径が大きく帯電電荷量が多い微細ミストは、クーロン力により対向電極４へ引き寄せられるため、空間への露飛びを抑制することができる。また、対向電極４に付着した微細ミストは、多孔質体の細孔により細かく出来るため、露飛びの発生を抑制することが出来る。また、対向電極４に付着した液体１を、多孔質体の細孔で毛細管現象により拡散して、対向電極４に付着した液体１と気流との熱交換を促し、空間の加湿に寄与させることが出来る。よって、加湿量を向上させることが出来る。
【００２４】
次に、加湿装置６の細部について説明する。
［液体１］
液体１は空間の加湿を目的とした場合、純水、水道水、軟水、硬水の何れを使用してもかまわない。
【００２５】
ここで、液体１の水質による加湿量を調べた結果を述べる。
評価条件として、開口部１０ｍｍのリング状の対向電極４の中心点から５ｍｍ離した位置に、外径０．４６ｍｍ、内径０．２ｍｍのノズル３を設けた。ノズル３には負極性直流電圧を印加し、対向電極４は接地した。ノズル３には一定の液圧により液体１を供給した。なお、ノズル３内の液体１は表面張力との釣り合いにより自由落下を起さない範囲で行った。これらの評価装置を４２Ｌアクリルチャンバー内に設けた。
【００２６】
図２は水質による加湿量を比較した図である。図２において、導電率が０．２ｍＳ／ｍの純水２０１、導電率が１９．１ｍＳ／ｍの水道水２０２、導電率が８４ｍＳ／ｍの高導電水２０３を液体１として供給し、１０分間のチャンバー内の温度、湿度変化量よりノズル１本あたりの加湿量を評価した結果を示す。なお、図２は接地電極に流れる放電電流値で表す。
図２から、液体１の導電率が低いほど高い加湿量であり、放電電流値に比例することなく飽和する。液体１の導電率により加湿量が異なる原因を以下に推測する。実験を目視すると液体１の導電率が高いほどテーラーコーンの高さが低いことが分かった。液体１の表面張力を一定と仮定すると、液体１の導電率が高いほどテーラーコーン先端部の電荷密度が高く、レイリー分裂が促進されると考えられる。即ち、レイリー分裂が頻繁に起ると液体１は微細化し、小さなミストが発生する。粒径が小さいミストは表面積が多くなるため、気相に蒸発されやすくなり加湿量が増加すると考えられる。しかし、比較試験の結果を考慮すると液体１の導電率により噴霧周波数が異なるため、加湿量が変化したと考えられる。
【００２７】
従って、使用する液体１はミネラル分が少ない液体１が好ましい。なお、ミネラル分が多い液体１を使用する場合は溶液中のイオン分と二酸化炭素が反応して固形物が生成され、多孔質体の細孔部、配管内を閉塞させる可能性がある。このため、陽イオン、陰イオン用イオン交換膜などを使用してイオン分を取り除いた液体１を使用しても良い。
【００２８】
［液体溜部２］
液体溜部２は、液体１を一次的に溜める貯水槽であって、液体溜部２の側面に単数のノズル３、または複数のノズル３が連通されて固定され、ノズル３には液面高さに応じた液体１が供給される。なお、液体溜部２への液体１の補給方法は重力、圧力を利用した液体搬送方法でも良く、これに限定されるものではない。
【００２９】
［ノズル３］
ノズル３は金属中空管により構成される。ノズル３は対向電極４との間に電界を形成し、ノズル３の先端部から微細ミストを放出させる電極である。
ノズル３の先端部の形状は三角錐形状、円管形状、四角管形状の何れの形状でも良いが、先端部が三角錐形状の場合、先端部からの電子放出が起り易いため、液体１が微細化し難い。また、四角管形状の場合、対向電極４との電界分布が不均一になり、液体１に誘導帯電し難くなる。このため、先端部の形状として円管形状が好ましく、この形状であると液体１に対して均一な誘導帯電をさせることが出来るので液体１を微細化できる。
ノズル３は導電性を有する金属中空管であれば良く、材質としてステンレス、タングステン、チタン、銀、銅などが挙げられるが、これに限られるものではない。
【００３０】
次にノズル３の内径による加湿量の検討を行った結果を述べる。
評価条件として、開口部１０ｍｍのリング状の対向電極４の中心点から５ｍｍ離した位置にノズル３の先端部を設けた。ノズル３には負極性直流電圧を印加し、対向電極４は接地した。ノズル３には一定の液圧により０．２ｍＳ／ｍの導電率を有する液体１を供給した。なお、ノズル３内の液体１は表面張力との釣り合いにより自由落下を起さない範囲で行った。これらの評価装置を４２Ｌアクリルチャンバー内に設けた。
【００３１】
図３はノズル内径による加湿量を比較した図である。図３において、外径０．３ｍｍ、内径０．１ｍｍのノズル３０１、外径０．３５ｍｍ、内径０．１５ｍｍのノズル３０２、外径０．４２ｍｍ、内径０．２ｍｍのノズル３０３を用いて、１０分間のチャンバー内の温度、湿度変化量よりノズル１本あたりの加湿量を評価した結果を示す。なお、図３は接地電極に流れる放電電流値で表す。
図３から、外径０．３ｍｍ、内径０．１ｍｍのノズル３０１はほとんど加湿できない。一方、内径を０．１５ｍｍ程度にすると加湿量は増加し、さらに内径を大きくすると加湿量が増加する。これは内径が大きいほど一定の圧力下では供給流量が多くなるため加湿量が増加したと考えられる。従って、ノズル内径として少なくとも０．１５ｍｍ以上は必要である。
【００３２】
［対向電極４］
対向電極４に用いる多孔質体は、ノズル３との間に電界を形成させるため、導電性を有する材質が好ましい。例えば、ニッケル、チタン、金、銀、白金からなる純金属、ステンレス鋼、ニッケル合金からなる合金属などが挙げられるが、導電性を有する材質であればこれに限定されるものではない。なお、対向電極４に用いる多孔質体の気孔率、呼び孔径は適宜決定すれば良い。
【００３３】
また、対向電極４は、板状の多孔質体をノズル３の先端断面に対して一定間隔隔てて平行方向に設ける。これにより誘導帯電された液体１のテーラーコーン先端部との間に不平等電界を形成でき、噴霧された液体１を外部に放出することを抑制でき、露飛びを抑制することが出来る。
【００３４】
次にノズル３（先端部）と対向電極４との直線距離による加湿量の検討を行った結果を述べる。
評価条件として、開口部１０ｍｍのリング状の対向電極４の中心線上に外径０．４２ｍｍ、内径０．２ｍｍのノズル３の先端部を設けた。ノズル３には負極性直流電圧を印加し、対向電極４は接地した。ノズル３には一定の液圧により０．２ｍＳ／ｍの導電率を有する液体１を供給した。なお、ノズル３内の液体１は表面張力との釣り合いにより自由落下を起さない範囲で行った。これらの評価装置を４２Ｌアクリルチャンバー内に設けた。
【００３５】
図４はノズルと対向電極との直線距離による加湿量を比較した図である。図４において、ノズル３と対向電極４の直線距離を３ｍｍ（４０１）、５ｍｍ（４０２）、７ｍｍ（４０３）とした場合の、１０分間のチャンバー内の温度、湿度変化量よりノズル１本あたりの加湿量を評価した結果を示す。なお、図４は対向電極４に流れる放電電流値で表す。
図４から、ノズル３と対向電極４との直線距離による加湿量の依存性は見られなかった。従って、静電噴霧現象による加湿量は、飽和するものの放電電流値により決定される。
【００３６】
図５はノズルと対向電極との直線距離による印加電圧と放電電流値の関係図である。図５に示すように、ノズル３と対向電極４の直線距離による印加電圧と放電電流値の関係を調べたところ、ある一定の放電電流値を満たすためには直線距離が長いほど、ノズル３へ印加する電圧が高くなる。印加電圧が高くなると高電圧電源５の負荷が大きくなり、また加湿装置６の絶縁設計を困難にする。従って、ノズル３と対向電極４の距離は出来るだけ短いほうが良いが、短すぎると微細化された液体１が全て対向電極４に付着するため、少なくとも３ｍｍ程度の間隔を設けたほうが良い。
【００３７】
［高電圧電源５］
ノズル３へ高電圧を供給する高電圧電源５は、直流・交流どちらでも構わない。本実施の形態１では直流電圧を印加する場合を説明する。
なお、直流電圧の場合は、同一極の微細ミストが連続的に供給されるため、加湿装置６近傍では帯電した微細ミストによる空間電荷が形成され、電界強度が緩和されて加湿量が低下すると考えられる。このため、ノズル３に交流電圧を印加して両極性の微細ミストを生成することにより、空間電荷の形成を抑制できるので、交流電圧を印加しても良い。
【００３８】
次にノズル３、および対向電極４への印加する電圧極性について述べる。これまで主にノズル３に直流負極性電圧を印加して、対向電極４を接地した例を説明した。しかしながら、液体１がカルシウムイオンやマグネシウムイオンなどのミネラル分を含む場合、ノズル３に直流負極性電圧を印加するとノズル３の内壁面にスケールが蓄積し、ノズル３先端部への水搬送を妨げるため加湿量が低下する可能性がある。一方、直流正極性の場合、電気腐食によりノズル３を劣化させる可能性がある。
【００３９】
このため、ノズル３に直流負極性電圧を印加して対向電極４を接地するケース６０１と、ノズル３に直流正極性電圧を印加して対向電極４を接地するケース６０２とについて加湿量の比較を行った。ノズル３に負極性を印加した場合は負に帯電したミストが、ノズル３に正極性を印加した場合は正に帯電したミストが噴霧される。
評価条件として、開口部１０ｍｍのリング状の対向電極４の中心線上に外径０．４２ｍｍ、内径０．２ｍｍのノズル３の先端部を設け、ノズル３には一定の液圧により０．２ｍＳ／ｍの導電率を有する液体１を供給した。なお、ノズル３内の液体１は表面張力との釣り合いにより自由落下を起さない範囲で行った。これらの評価装置を４２Ｌアクリルチャンバー内に設けた。
【００４０】
図６は電圧印加方法による加湿量を比較した図である。図６において、ノズル３に直流負極性電圧を印加して対向電極４を接地するケース６０１と、ノズル３に直流正極性電圧を印加して対向電極４を接地するケース６０２とした場合の、１０分間のチャンバー内の温度、湿度変化量よりノズル１本あたりの加湿量を評価した結果を示す。なお、図６は対向電極４に流れる放電電流値で表す。
図６から、ノズル３に直流負極性電圧を印加して対向電極４を接地するケース６０１と、ノズル３に直流正極性電圧を印加して対向電極４を接地するケース６０２との加湿量の違いはほとんどない。従って、ノズル３に印加する電圧極性として正極性、負極性どちらでも構わない。
【００４１】
静電噴霧現象は放電現象を伴うため、オゾンの発生が確認される。ここで室内に排出されるオゾン濃度に関して明確な環境基準値は制定されていないが、日本空気清浄協会が室内使用機器の暫定的な設計基準値としてオゾン濃度を最高０．１ｐｐｍ、平均０．０５ｐｐｍにするように定めている。従って、静電噴霧現象により生成するオゾン発生量を抑制する必要がある。このため、ノズル３および対向電極４へ印加する電圧極性によるオゾン発生量の比較を行った。
評価条件として、開口部１０ｍｍのリング状の対向電極４の中心線上に外径０．４２ｍｍ、内径０．２ｍｍのノズル３の先端部を設け、ノズル３には一定の液圧により０．２ｍＳ／ｍの導電率を有する液体１を供給した。なお、ノズル３内の液体１は表面張力との釣り合いにより自由落下を起さない範囲で行った。これらの評価装置を４２Ｌアクリルチャンバー内に設けた。
【００４２】
図７は電圧印加方法によるオゾン発生量を比較した図である。図７において、ノズル３に直流負極性電圧を印加して対向電極４を接地するケース６０１と、ノズル３に直流正極性電圧を印加して対向電極４を接地するケース６０２とした場合の、１０分間のチャンバー内のオゾン濃度変化量によりノズル１本あたりのオゾン発生量を評価した結果を示す。なお、図７は対向電極４に流れる放電電流値で表す。
図７から、ノズル３に直流正極性電圧を印加して対向電極４を接地するケース６０２の方が、放電電流値に対するオゾン発生量が少ない。
【００４３】
以上より、本実施の形態１の高電圧電源５は、ノズル３に直流正極性電圧を印加し、対向電極４を接地し、ノズル３と対向電極４との間に電界を形成する構成が望ましい。これにより、放電現象によるオゾン発生量を抑制することができる。
【００４４】
実施の形態２．
図８は実施の形態２に係る加湿装置の構成図である。図８において、本実施の形態２の対向電極４は、導電性を有し、多数の細孔が形成された基材にオゾンを分解する触媒を担持したオゾン分解触媒である。
なお、その他の構成は上記実施の形態１と同様であり、同一部分には同一の符号を付する。
【００４５】
実施の形態２に係る加湿装置６について図８を参照して説明する。
ノズル３には液面高さに応じて水圧がかかり、ノズル３の内部に液体１が供給される。この時、ノズル３と対向電極４の間に高電圧電源５から電圧を供給すると静電噴霧現象により液体１は微細化し、空間へ噴霧される。
しかし、静電噴霧現象は放電現象を伴うため、オゾンが発生する。ここで室内に排出されるオゾン濃度に関して明確な環境基準値は制定されていないが、日本空気清浄協会が室内使用機器の暫定的な設計基準値としてオゾン濃度を最高０．１ｐｐｍ、平均０．０５ｐｐｍにするように定めている。従って、静電噴霧現象により生成されるオゾンの発生量を抑制する必要がある。
【００４６】
このため、本実施の形態２の対向電極４は、導電性を有し、多数の細孔が形成された基材にオゾンを分解する触媒を担持したオゾン分解触媒により構成することで、静電噴霧現象より発生したオゾンを分解し、空間への放出を低減させるようにする。
【００４７】
オゾン分解触媒によるオゾン分解は一例として、
Ｏ３  ＋  −Ｍ−  →  −Ｍ−Ｏ  ＋  Ｏ２で表される。
ただし、−Ｍ−はオゾン分解触媒を示す。
【００４８】
オゾン分解触媒に接触したオゾンはオゾン分解触媒上で、酸素原子と酸素分子に分解される。酸素分子は空間中に放出され、酸素原子はオゾン分解触媒上に留まる。酸素原子は新たに生成した酸素原子との結合により酸素分子として空間に放出される。このようにオゾン分解触媒でオゾンを分解することが出来る。
【００４９】
かかる導電性を有するオゾン分解触媒は、例えば、触媒を担持するハニカム状のオゾン分解触媒からなる。オゾン分解触媒は、例えば、１ｃｍ2あたり１６〜１５５個のハニカムもしくはコルゲート形状のセルを持つセラミック基台に、マンガン（Ｍｎ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、亜鉛（Ｚｎ）、鉄（Ｆｅ）、チタン（Ｔｉ）、コバルト（Ｃｏ）から選ばれる少なくとも１種類以上の金属やこれらの酸化物である二酸化マンガン（ＭｎＯ2）、酸化銅（ＣｕＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、二酸化チタン（ＴｉＯ2）が添加されたＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3からなるＦＡＵ構造やＭＦＩ構造をもつゼオライトなどの吸着剤が添着されたものである。ここで、ＦＡＵ、ＭＦＩは国際ゼオライト学会（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｚｅｏｌｉｔｅ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ：ＩＺＡ）で決定された構造コードである。また、ＦＡＵはフォージャサイトとも呼ばれ、細孔径１．２ｎｍ程度の比較的大きな細孔を持つ１２員環のゼオライトである。また、ＭＦＩ構造はＺＳＭ５ともよばれ１０員環、細孔０．５〜０．６ｎｍの細孔を持つゼオライトである。このように、導電性を有する母材（基材）に金属、金属酸化物を担持することにより、前記触媒はオゾンを低温で分解する作用を有する。上記金属を複数種類、添加することは触媒被毒に耐性を持たせ、長時間分解性能を維持させる上で望ましい。
【００５０】
なお、対向電極４であるオゾン分解触媒としては、ゼオライトの粉末と粘土やアルミナなどのつなぎ（バインダー）でハニカムやコルゲート状に押し出し成型後、焼成したものを基台として、これにマンガン、銅、ニッケル、亜鉛、鉄、チタン、コバルトから選ばれる少なくとも１種類以上の金属やこれらの酸化物やその複合体からなる触媒をイオン交換や含浸により添着したものであってもよい。一般的にゼオライトなどの吸着剤はポーラスであるため、空気中の水分を吸着して導電性を持つ。しかし、疎水性ゼオライトにイオン交換により触媒を添着した場合には、吸湿性が低いため導電性が低くなるので、金属粒子をハニカム基台に混ぜる、もしくは、金属基台に吸着剤を添着させることによって導電性を持たせることができる。さらに、金属粒子に粒径数ナノメートルの粒子を利用する、あるいは、チタン、亜鉛、白金、金、銀などの貴金属で基台を作ることによりに金属自体に触媒作用を持たせることもできる。
【００５１】
以上のように本実施の形態において、対向電極４は、導電性を有し、オゾンを分解する触媒を担持したオゾン分解触媒である。このため、静電噴霧現象より発生したオゾンを分解し、空間への放出を低減することが出来る。
また、対向電極４であるオゾン分解触媒には多数の細孔が形成されているため、上記実施の形態１と同様に、微細ミストが対向電極４に付着した場合、液体１はオゾン分解触媒の表面で拡散し、対向電極４に付着した液体１と気流との熱交換を促し、空間の加湿に寄与させることが出来る。また、上記実施の形態１と同様に、露飛びの発生を抑制することが出来る。
【００５２】
実施の形態３．
図９は実施の形態３に係る加湿装置の構成図である。また、図９（ａ）は加湿装置の全体構成を示す図であり、図９（ｂ）はノズル３の要部拡大図である。
図９（ａ）および（ｂ）に示すように、本実施の形態３のノズル３は、液体溜部２の液面高さ方向に複数設置される。また、各ノズル３の内径を、設置された高さに応じて変化させている。
なお、その他の構成は上記実施の形態１と同様であり、同一部分には同一の符号を付する。
【００５３】
実施の形態３に係る加湿装置６について図９を参照して説明する。
ノズル３には液面高さに応じて水圧がかかり、ノズル３の内部に液体１が供給される。この時、ノズル３と対向電極４の間に高電圧電源５から電圧を供給すると静電噴霧現象により液体１は微細化し、空間へ噴霧される。
【００５４】
ここで、ノズル３の１本あたりの加湿量には限度があるため、加湿量を多くするにはノズル３の本数を複数本化するのが望まれる。
例えば、上記実施の形態１の図２の条件では、ノズル３の１本あたりの加湿量は最大で１．４ｃｃ／ｈであった。しかし、空間を加湿するためには５００〜１０００ｃｃ／ｈ程度の加湿量が望まれるため、この例の場合にはノズル３の複数本化が必要となる。
【００５５】
ノズル３を複数本設ける場合、液体溜部２の側面側に重力方向（液面高さ方向）に対しての配置が想定される。ベルヌーイの定理から液面からある一定の位置での水圧は液面からの距離に比例して大きくなる。従って、内径が同じノズル３を配列した場合、各ノズル３に供給される液体供給量が異なる。このため、式（１）でも示されるように、各ノズル３から噴霧される微細ミストの粒径が異なることになる。この場合、加湿量の安定化を図ることができず、効率的に加湿できない可能性がある。
【００５６】
このため、本実施の形態３においては、液面高さに応じてノズル３へ供給される液体供給量を略均一にするため、各ノズル３の内径を、設置された液面高さに応じて変化させる。
具体的には、水圧は液面からの距離に比例して増加するため、ノズル３の内径は液面からの深さ方向に対して比例的に小さくすると良い。つまり、液体溜部２の底面を基準とすると、底面からの距離に比例して、ノズル３の内径を大きくすると良い。
例えば図９（ｂ）に示すように、ノズル３ａ〜３ｃに供給される液体１の供給量が略均一となるように、ノズル３ａ、３ｂ、３ｃの順で内径が小さくなるようにする。
【００５７】
上記のようにノズル３の内径を液面の高さに応じて変化させることにより、微細ミストの大きさの均一化を図ることが出来、効率的に加湿できる。
さらに、対向電極４に多孔質体を用いることにより、上記実施の形態１と同様に、対向電極４に付着し、加湿に寄与しない液体分を加湿することが出来る。なお、上記実施の形態２と同様に、対向電極４に導電性を有するオゾン分解触媒を用いても良い。
【００５８】
実施の形態４．
図１０は実施の形態４に係る加湿装置の構成図である。図１０に示すように、本実施の形態４における加湿装置６は、上記実施の形態１の構成（図１）に加え、ノズル３と対向電極４との間の放電電流値を検知する電流検知器７と、液体溜部２に液体１を供給する量を制御する液体供給制御器８と、液体供給制御器８からの信号に応じて液体１を供給する液体供給部９とを備えている。
なお、その他の構成は上記実施の形態１と同様であり、同一部分には同一の符号を付する。
【００５９】
実施の形態４に係る加湿装置６について図１０を参照して説明する。
ノズル３には液面高さに応じて水圧がかかり、ノズル３の内部に液体１が供給される。この時、ノズル３と対向電極４の間に高電圧電源５から電圧を供給すると静電噴霧現象により液体１は微細化し、空間へ噴霧される。しかし、静電噴霧現象により液体１を噴霧し続けると液体溜部２の貯水量は徐々に減少する。液体１の液面がノズル３よりも低くなるとノズル３へ液体１の供給が停止し、加湿が出来なくなる。このため、液体供給部９から液体溜部２への液体１の供給量を制御する必要がある。
【００６０】
ここで水質による印加電圧と放電電流の関係を調べた結果を図１１に示す。
評価条件として、開口部１０ｍｍのリング状の対向電極４の中心点から５ｍｍ離した位置に外径０．４６ｍｍ、内径０．２ｍｍのノズル３を設けた。ノズル３には負極性直流電圧を印加し、対向電極４は接地し、ノズル３には一定の液圧により液体１を供給した。なお、ノズル３内の液体１は表面張力との釣り合いにより自由落下を起さない範囲で行った。これらの評価装置を４２Ｌアクリルチャンバー内に設けた。
【００６１】
図１１は水質による印加電圧と放電電流値の関係図である。図１１において、導電率が０．２ｍＳ／ｍの純水１００１、導電率が１９．１ｍＳ／ｍの水道水１００２、導電率が８４ｍＳ／ｍの高導電水１００３を、ノズル３に液体１として供給した場合と、ノズル３へ全く供給しない場合（１００４）とにおける印加電圧と放電電流値の関係を調べた。
この結果、ノズル３に液体１として純水１００１、水道水１００２、または高導電水１００３を供給した場合、印加電圧に対する放電電流値はほとんど同じであった。しかし、ノズル３へ液体１を供給しない場合（１００４）、液体１を含む場合と比較して印加電圧に対する放電電流値が高い結果となった。
このため、ノズル３と対向電極４との間に流れる放電電流値を電流検知器７により検知し、ノズル３と対向電極４との間に印加された電圧と放電電流値との関係により、ノズル３への液体１の供給の有無を判断できる。
【００６２】
従って、本実施の形態４では、液体供給制御器８により、ノズル３と対向電極４との間に印加された電圧と、放電電流値との関係に応じて、液体１の供給量を制御する。具体的には、例えば、液体供給制御器８は、放電電流値が、電圧に応じて設定された所定値より大きいとき、液体１を液体溜部２に供給させる。
【００６３】
これにより、液体１の液面がノズル３よりも低くなった場合でも、すぐに液体供給部９より液体１が液体溜部２へ供給されるため、静電噴霧を停止させることなく室内の加湿を実現することが出来る。
さらに、対向電極４に多孔質体を用いることにより、上記実施の形態１と同様に、対向電極４に付着し、加湿に寄与しない液体分を加湿することが出来る。なお、上記実施の形態２と同様に、対向電極４に導電性を有するオゾン分解触媒を用いても良い。
【００６４】
実施の形態５．
図１２は実施の形態５に係る加湿装置の構成図である。また、図１２（ａ）は加湿装置の全体構成図であり、図１２（ｂ）はノズル３の断面図である。
図１２（ｂ）に示すように、本実施の形態５においては、ノズル３の内部の少なくとも一部に、多孔質体１０を充填した。
なお、その他の構成は上記実施の形態１と同様であり、同一部分には同一の符号を付する。
【００６５】
実施の形態５に係る加湿装置６について図１２を参照して説明する。
ノズル３には液面高さに応じて水圧がかかり、ノズル３の内部に液体１が供給される。この時、ノズル３と対向電極４の間に高電圧電源５から電圧を供給すると静電噴霧現象により液体１は微細化し、空間へ噴霧される。
【００６６】
ここで、液体溜部２が空の状態から液体１が供給された場合、液体１に含まれる泡などによりノズル３内に気泡が形成され、ノズル３の先端部への液体１の搬送を抑制することがある。このような気泡が形成されると、ノズル３と対向電極４との間に電界を形成しても、ノズル３の先端部に帯電した液体１を供給することが出来ず、微細ミストを放出できず、空間の加湿が出来なくなる。
【００６７】
本実施の形態５では、ノズル３の内部の少なくとも一部に、多孔質体１０を充填したため、ノズル３内の気泡の生成、進入を抑制することができる。また、多孔質体１０の細孔により液体１をノズル３の先端部側へ搬送することができ、微細ミストの噴霧に支障が生じることを抑制できる。
【００６８】
さらに、対向電極４に多孔質体を用いることにより、上記実施の形態１と同様に、対向電極４に付着し、加湿に寄与しない液体分を加湿することが出来る。なお、上記実施の形態２と同様に、対向電極４に導電性を有するオゾン分解触媒を用いても良い。
【００６９】
なお、ノズル３の内径部に充填される多孔質体１０は、吸水性能を有するものであれば何れでも良く、ニッケル、チタン、金、銀、白金からなる純金属、ステンレス鋼、ニッケル合金からなる合金属、アルミナ、コージェライト、酸化チタン、ムライト、ステアタイト、ジルコニアなどの固体酸、フェルトなどの繊維でも良く、これらに限られるものではない。また、気孔率、呼び孔径は適宜決定すれば良い。
【００７０】
実施の形態６．
図１３は実施の形態６に係る加湿装置の構成図である。図１３に示すように、本実施の形態６における加湿装置６は、上記実施の形態１の構成（図１）に加えて、ノズル３の先端部の下方に配置され、ノズル３から落下した液体１を受ける水受け部１１を備えている。また、対向電極４である多孔質体の一部が、水受け部１１に溜まった液体１と接するように配置されている。即ち、水受け部１１に溜まった液体１を、対向電極４の一部に含浸させる構成としている。
また、対向電極４に用いる多孔質体の材料成分は、導電性を有する材質でも良いし、液体１の吸水により導電性が付与できる材質でも良い。液体１の吸水により導電性が付与できる材質としては、例えば、アルミナ、コージェライト、酸化チタン、ムライト、ステアタイト、ジルコニアなどの固体酸でも良いし、フェルトなどの繊維でも良い。なお、対向電極４に用いる多孔質体の気孔率、呼び孔径は適宜決定すれば良い。
なお、水受け部１１に容積はノズル３から漏れ出す液体１の容量よりも大きい必要がある。
なお、その他の構成は上記実施の形態１と同様であり、同一部分には同一の符号を付する。
【００７１】
実施の形態６に係る加湿装置６について図１３を参照して説明する。
ノズル３には液面高さに応じて水圧がかかり、ノズル３の内部に液体１が供給される。この時、ノズル３と対向電極４の間に高電圧電源５から電圧を供給すると静電噴霧現象により液体１は微細化し、空間へ噴霧される。
【００７２】
液圧によりノズル３には液体１が供給されるが、ノズル３に高電圧電源５から電圧が供給されない場合、ノズル３から液体１が漏れ出す場合がある。この漏れ出しは液体溜部２の液面がノズル３より低くなると停止するが、それまでの間はノズル３より液体１が加湿装置６の外部へ漏れ出すため好ましくない。
【００７３】
このため、本実施の形態６では、ノズル３の下方部に水受け部１１を設けている。これにより、加湿装置６の外部への漏れを抑制することが出来る。
【００７４】
また、水受け部１１に液体１を貯水する場合、雑菌などが繁殖しやすい環境であることから衛生上好ましくない。このため、液体１を排水することが好ましいが、経済的に、または装置制約上、排水機構を設置できない可能性がある。
従って、本実施の形態６では、多孔質体からなる対向電極４を液体１が貯水される水受け部１１に含浸させるように配置している。これにより、水受け部１１に溜まった液体１を、多孔質体の毛細管現象により吸い上げて対向電極４に拡散させることができ、液体１の気化を促すことが出来、水受け部１１に長期間に亘って液体１が溜まることが低減され、雑菌などの繁殖を抑制することが出来る。さらに多孔質体により吸い上げられた液体１は多孔質体面に対して一様に拡散されるため、気流との熱交換により湿潤空気を空間に供給することが出来る。また、電圧印加した場合にはノズル３と対向電極４からなる多孔質体からの静電噴霧現象による加湿効果も加わり、加湿量を増大させることが出来る。
【００７５】
さらに、水受け部１１に溜まった液体１を、対向電極４の一部に含浸させる構成としているので、対向電極４に用いる多孔質体の材質として、液体１の吸水により導電性が付与できる材質を用いることが可能となる。
【符号の説明】
【００７６】
１  液体、２  液体溜部、３  ノズル、４  対向電極、５  高電圧電源、６  加湿装置、７  電流検知器、８  液体供給制御器、９  液体供給部、１０  多孔質体、１１  水受け部。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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