(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水溜め部と、下部が水溜め部内に入れられて水溜め部内の水を毛細管現象により上端の針状霧化部に搬送する搬送部と、該搬送部の先端の針状霧化部に対向するように配置した対向電極と、水溜め部から搬送部の先端の針状霧化部に到る経路中の水に電圧を印加できる水印加電極と、該水印加電極に高電圧を印加する電圧印加部を有する静電霧化装置において、前記搬送部が酸化チタン又はコージライトの何れかの固体酸を材料とする多孔質セラミックより構成され、針状霧化部に達した水が高電圧によりレイリー分裂を起こしてナノメータサイズのミストを発生させるものであることを特徴とする静電霧化装置。
【請求項２】
請求項１記載の静電霧化装置をフィルタ、ファンの下流側に配置して成ることを特徴とする静電霧化装置を備えた空気清浄機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水をナノメータサイズに静電霧化するための静電霧化装置及び静電霧化装置を備えた空気清浄機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から静電霧化装置として、例えば特許文献１が知られている。この特許文献１に示された従来例にあっては、搬送部が多孔体で構成してあり、多孔体で構成した搬送部で水溜め部の水を毛細管現象により搬送し、搬送した水を静電霧化するようになっている。
【０００３】
図５には静電霧化の原理図が示してあり、図中１は水を溜める水溜め部、２は多孔体よりなる搬送部、３は対向電極、４は水印加電極、５は水印加電極４と対向電極３の間に高電圧を印加する電圧印加部であり、電圧印加部５により水印加電極４と対向電極３の間に高電圧を印加することで、搬送部２の上端に搬送した水Ｗを静電霧化してミストＭを発生するものである。ここで、静電霧化のために使用する水Ｗとしては、例えば、水道水、電解水、ｐＨ調整水、ミネラルウォータ、ビタミンＣ・アミノ酸等の有用成分が入った水、アロマオイルや芳香剤や消臭材等が入った水が使用されている。これらの水Ｗの中にＣａ、Ｍｇ等のミネラル成分が入ったものを使用すると、多孔体よりなる搬送部２を毛細管現象で水が先端部に引き上げられ、空気中のＣＯ２が水Ｗに溶け込んでできる炭酸イオンと反応し、搬送部２の先端部にＣａＣＯ３やＭｇＣＯ３等として析出付着して搬送部２を構成する多孔体を目詰まりさせる（図５において符号２０はＣａＣＯ３やＭｇＣＯ３等が析出して搬送部２の先端部に付着したスケールを示す）という問題があった。このように多孔体が目詰まりすると毛細管現象による水の搬送を阻害し、静電霧化が起こり難くなり、長期間にわたり安定して静電霧化ができず、このため、搬送部２に析出付着して目詰まりしているＣａＣＯ３やＭｇＣＯ３等を除去するメンテナンスを行ったり、あるいは、搬送部２を交換したりするというメンテナンスを行う必要があった。
【０００４】
また、静電霧化装置を備えた空気清浄機が特許文献２により知られているが、この特許文献２に示された空気清浄機は、室内汚染空気が静電霧化装置を通過することで、室内空気を浄化するようになっており、静電霧化装置の電圧が印加される部分に室内の埃等が付着し、安定した静電霧化ができず、このため、静電霧化装置の電圧が印加される部分に付着した埃等を除去するためのメンテナンスが必要であるという問題があった。しかも、この特許文献２に示されたものは、空気清浄機内に取り込んだ汚染された空気のみしか浄化できないという問題があった。
【特許文献１】特許第３２６０１５０号公報
【特許文献２】特開昭５３−１４１１６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上記の従来の問題点に鑑みて発明したものであって、水の中に含まれるＣａ、Ｍｇ等の陽イオンが塩として析出しないようにでき、長期間にわたってメンテナンスをすることなく安定して静電霧化によりナノメータサイズのミスト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し、併せて、静電霧化装置の電圧が印加される部分に埃等が付着せず、静電霧化装置で発生させたナノメータサイズのミストを浄化された空気の流れに乗って広い範囲に拡散させ、室内空気中の臭気成分や室内壁面への付着物についての脱臭機能を有効に利用して広範囲において脱臭することができる空気清浄機を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために本発明に係る静電霧化装置は、水溜め部１と、下部が水溜め部１内に入れられて水溜め部１内の水を毛細管現象により上端の針状霧化部１１に搬送する搬送部２と、該搬送部２の上端の針状霧化部１１に対向するように配置した対向電極３と、水溜め部１から搬送部２の先端の針状霧化部１１に到る経路中の水に電圧を印加できる水印加電極４と、水印加電極４と対向電極３の間に高電圧を印加する電圧印加部５を有する静電霧化装置６において、前記搬送部２が酸化チタン又はコージライトの何れかの固体酸を材料とする多孔質セラミックより構成され、針状霧化部１１に達した水が高電圧によりレイリー分裂を起こしてナノメータサイズのミストを発生させるものであることを特徴とするものである。
【０００７】
このように、下部が水溜め部１内に入れられて水溜め部１内の水を毛細管現象により上端の針状霧化部１１に搬送する搬送部２が酸化チタン又はコージライトの何れかの固体酸を材料とする多孔質セラミックよりなるので、水が酸化チタン又はコージライトの何れかの固体酸を材料とする多孔質セラミックと接することで、酸化チタン又はコージライトの何れかの固体酸を材料とする多孔質セラミックの毛細管内の水が水素イオンを放出し酸性となって、炭酸ガスが炭酸水素となり、酸性雰囲気では水に含まれるＣａ、Ｍｇ等の陽イオンは、空気中のＣＯ２と反応してＣａＣＯ３、ＭｇＣＯ３等として析出して酸化チタン又はコージライトの何れかの固体酸を材料とする多孔質セラミックよりなる搬送部２の先端の針状霧化部１１に付着することがなく、特に、電圧を印加していない非使用時に搬送部１の下部が入れられた水溜め部１に水を溜めたままにしておいても、搬送部２により毛細管現象で搬送された水に含まれるＣａ、Ｍｇ等の陽イオンが搬送部２の先端の針状霧化部１１において、空気中のＣＯ２と反応して塩として析出して酸化チタン又はコージライトの何れかの固体酸を材料とする多孔質セラミックよりなる搬送部２の先端の針状霧化部１１に付着して目詰まりさせることがないものである。これにより静電霧化の運転が終わるたびに水溜め部１内に残っている水を捨てる手間が省け、使用勝手がよくなり、長期間にわたって、安定してナノメータサイズのミストを発生させる静電霧化ができる。また、針状霧化部に達した水が高電圧によりレイリー分裂を起こしてナノメータサイズのミストを発生させるので、発生したナノメータサイズのミストは活性種を持っていると共に拡散性が高く、脱臭機能がある。
【０００８】
また、本発明の空気清浄機は、上記の構成の静電霧化装置６をフィルタ１５、ファン１７の下流側に配置して成ることを特徴とするものである。
【０００９】
このような構成とすることで、フィルタ１５により浄化された空気が静電霧化装置６を通過して、静電霧化装置６で発生したナノメータサイズのミストを浄化された空気流に乗って室内に放出することができ、これにより、静電霧化装置６の電圧が印加されている部分に室内の埃等が付着することがなくて、水に含まれるＣａ、Ｍｇが等の陽イオンが空気中のＣＯ２と反応して塩として析出することによる多孔質セラミックの目詰まり防止効果と相俟って、長期間安定して放電霧化ができるものであり、また、静電霧化で生じたナノメータサイズの粒子径のミストであるナノメータサイズのミストは拡散性が元々高いが、浄化された空気がファン１３によって送風される空気流に乗って広がるためにさらに拡散性が良好になり、また、浄化された空気の流れに乗って広がるためナノメータサイズのミストが直ぐに汚れた空気と接触せず、遠くまで浄化された空気に乗って拡散されるものであり、このためにナノメータサイズのミストが有している活性種によるところの室内空気中の臭気成分や室内壁面への付着物についての脱臭機能を有効に利用して広範囲において脱臭することができ、前述の静電霧化装置の持つ脱臭機能をより効果的に発揮できる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の静電霧化装置は、上記のように、下部が水溜め部内に入れられて水溜め部内の水を毛細管現象により上端の針状霧化部に搬送する搬送部が酸化チタン又はコージライトの何れかの固体酸を材料とする多孔質セラミックで構成してあるので、水の中に含まれるＣａ、Ｍｇ等の陽イオンが塩として析出しないようにでき、特に、非使用時に水溜め部に水を溜めたままにしておいても、搬送部により毛細管現象で搬送された水に含まれるＣａ、Ｍｇ等の陽イオンが空気中のＣＯ２と反応して塩として析出して多孔質セラミックよりなる搬送部の先端の針状霧化部に付着して目詰まりさせることがなく、この結果、長期間にわたってメンテナンスをすることなく安定して静電霧化ができるという利点がある。また、針状霧化部に達した水が高電圧によりレイリー分裂を起こしてナノメータサイズのミストを発生させるので、発生したナノメータサイズのミストは活性種を持っていると共に拡散性が高く、脱臭機能がある。
【００１１】
また、本発明の静電霧化装置を備えた空気清浄機は、静電霧化装置で発生したナノメータサイズのミストを浄化された空気流に乗って室内に放出できて、静電霧化装置の電圧が印加されている部分に室内の埃等が付着することがなく、水に含まれるＣａ、Ｍｇ等の陽イオンが空気中のＣＯ２と反応して塩として析出することによる多孔質セラミックの目詰まり防止効果と相俟って、長期間安定して放電霧化ができるものであり、また、静電霧化で生じたナノメータサイズのミストは拡散性が元々高いが、浄化された空気がファンによって送風される空気流に乗って広がるためにさらに拡散性が良好になり、また、浄化された空気の流れに乗って広がるためナノメータサイズのミストが直ぐに汚れた空気と接触せず、遠くまで浄化された空気に乗って拡散されるものであり、このためにナノメータサイズのミストが有している活性種によるところの室内空気中の臭気成分や室内壁面への付着物についての脱臭機能を有効に利用して広範囲において脱臭することができ、静電霧化装置の持つ脱臭機能をより効果的に発揮できるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
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。
【００１３】
図１、図２には本発明の静電霧化装置６の断面図及び平面図が示してある。この図１、２に示すように、静電霧化装置６は、水を収容した水タンクよりなる水溜め部１と、下端が水溜め部１内に入れられた水Ｗに浸される複数本の多孔質セラミックよりなる棒状又は帯状の搬送部２と、これら搬送部２の保持及び水Ｗに対する電圧の印加のための水印加電極４と、絶縁体からなる保持部８によって保持されていると共に上記複数本の棒状又は帯状をした搬送部２の先端部と対向する対向部を備えている対向電極３と、上記水印加電極４と対向電極３との間に高電圧を印加する電圧印加部５とからなるもので、対向電極３と水印加電極４は共にカーボンのような導電材を混入した合成樹脂やＳＵＳのような金属で形成してある。
【００１４】
搬送部２は棒状又は帯状をした多孔質セラミックにより構成してあって、搬送部２の上端は尖った針状霧化部１１となっている。本発明において、この搬送部２を構成する多孔質セラミックは固体酸を材料として形成してあり、使用される固体酸としては、例えば酸化チタン又はコージライトを挙げることができる。ちなみに、酸強度（ｐＫａ）は酸化チタンが−１１．３５、コージライトが−１１．９９である。形成される多孔質セラミックは気孔率が１０〜７０％、粒径が０．１〜５００μｍで、上端の針状霧化部１１の先端の断面形状をφ２ｍｍ以下とするのが好ましい。
【００１５】
この棒状又は帯状の搬送部２は、図１、図２に示すように複数本配置され、これらの複数本の搬送部２は水溜め部１を構成する水タンクの上開口部に取付けられた水印加電極４の中央を中心とする同心円上に等間隔で配置されていて、各搬送部２の上部が水印加電極４よりも上方に突出し、下部が水印加電極４から下方に突出して上記水溜め部１内に入れられた水Ｗと接触するようになっている。
【００１６】
図１に示すように、水溜め部１の上開口部に取付けられた水印加電極４には円筒状のスカート９が下方に突設してあって、上記複数の搬送部２の外側を囲んでいると共に、その下端は搬送部２の下端より下方に位置し、下端開口には格子状の保護カバー１０が被せてある。水印加電極におけるこのスカート９は、水溜め部１内に入れられた水と接触することで水に高電圧を印加すると同時に上記保護カバー１と共に搬送部２の保護を行うようになっている。
【００１７】
水溜め部１の上部には絶縁体からなる筒状をした保持部８の下部が取付けられ、該保持部８の上端開口を閉じるように対向電極３が配置され、これにより対向電極３が搬送部２の搬送方向の先端（つまり搬送部２の上端部）と対向するように配置される。対向電極３の中央には開口部１２が設けてあり、この開口部１２の縁は図２に示すように上方から見た場合前記複数本の搬送部２の上端の各針状霧化部１１を中心とする同一径の複数の円弧Ｒを滑らかにつないだ形状となっている。対向電極３を接地し、水印加電極４に電圧印加部５を接続して高電圧を印加すると共に、多孔質セラミックで形成されている搬送部２が毛細管現象により水溜め部１に入れてある水Ｗを吸い上げている時、搬送部２の上端の針状霧化部１１が水印加電極４側の実質的な電極として機能すると同時に、対向電極３の上記円弧Ｒが実質的な電極として機能するものである。電圧印加部５としては、５００Ｖ／ｍｍ以上、例えば７００〜１２００Ｖ／ｍｍの電界強度を与えることができるものが好ましい。
【００１８】
ここで本発明においては、水溜め部１内には水道水、電解水、ｐＨ調整水、ミネラルウォータ、ビタミンＣ・アミノ酸等有用成分が入った水、アロマオイルや芳香剤や消臭剤が入った水を使用するが、これらの水にはＣａ、Ｍｇ等のミネラル成分の入ったものが想定される。
【００１９】
上記水溜め部１内に溜められた水は多孔質セラミックよりなる搬送部２内を毛細管現象により上端部の針状霧化部１１側へと搬送される。
【００２０】
そして、電圧印加部５により水印加電極４と対向電極３との間に高電圧を印加すると、多孔質セラミックよりなる搬送部２の上端の針状霧化部１１が実質的な電極となり、針状霧化部１１に達した水Ｗが高電圧によりレイリー分裂を起こしてナノメータサイズの粒子径のイオンのミスト（例えば１０〜３０ナノメータ）を発生させる静電霧化がなされる。このようにして発生してたナノメータサイズのミストは活性種（ヒドロキシラジカル、スパーオキサイド等）を持ったナノメータサイズのミストであるため、これを室内に放出することで、室内の空気の脱臭のみならず、室内壁面等に付着した臭いを除去することができる。
【００２１】
下記に臭気とナノメータサイズのミストに含まれた活性種の脱臭反応式を示す。
【００２２】
アンモニア          2NH3+6・OH→N2+6H2O
アセトアルデヒド    CH3CHO+6・OH+O2→2CO2+5H2O
酢酸                CH3COOH+4・OH+O2→2CO2+4H2O
メタンガス          CH４+4・OH→CO2+４H2O
一酸化炭素          CO+2・OH→CO2+H2O
一酸化窒素          2NO+4・OH→N2+2O2+2H2O
ホルムアルデヒド    HCHO+4・OH→CO2+3H2O
なお、上記脱臭反応式において、・OHはヒドロキシラジカルを示す。
【００２３】
また、ナノメータサイズの霧化イオンは粒子径がナノメータサイズときわめて小さいので空気中に長時間（約１０分程度）浮遊すると共に拡散性が高いので、空気中に長時間満遍なく浮遊することになり、スプレー式で噴霧するものに比べて長時間空中に留まると共に広範囲に拡散することになり（スプレー式で噴霧させると粒径が数μｍと大きくて空間浮遊時間が短いと共に拡散性が低い）、上記脱臭効果を広範囲において長時間発揮することができるものである。
【００２４】
また、水がビタミンＣ・アミノ酸等有用成分が入った水や、アロマオイルや芳香剤や消臭剤が入った水の場合、これらの有用成分や鎮静成分や芳香成分や消臭剤成分がナノメータサイズで電荷を持った帯電状態で上記のように空気中に放出され、長時間に空気中に浮遊し、上記の脱臭効果に加え、有用成分や鎮静成分や芳香成分や消臭成分を長時間にわたって供給することができる。
【００２５】
上記のような静電霧化装置６において、本発明においては、前述のように先端が針状霧化部１１となった搬送部２が酸化チタン又はコージライトの何れかの固体酸を材料とする多孔質セラミックで構成してあるので、酸化チタン又はコージライトの何れかの固体酸を材料とする多孔質セラミックに水が接した時、毛細管内の水は酸性となり、酸性雰囲気では水に含まれるＣａ、Ｍｇ等の陽イオンは、空気中のＣＯ２と反応して、ＣａＣＯ３、ＭｇＣＯ３等として析出することはなく、したがって、ＣａＣＯ３、ＭｇＣＯ３等が析出して酸化チタン又はコージライトの何れかの固体酸を材料とする多孔質セラミックよりなる搬送部２の先端の針状霧化部１１に付着して目詰まりすることがない。特に、静電霧化装置６の非使用時に水溜め部２に水を入れたままの状態にしておいても、多孔質セラミックの毛細管内の水が酸性であるため、上記のように水に含まれるＣａ、Ｍｇ等の陽イオンが塩として析出付着しないものである。このように、酸化チタン又はコージライトの何れかの固体酸を材料とする多孔質セラミックよりなる搬送部２の先端針状部１１が目詰まりすることがないので、静電霧化の運転が終わるたびに水溜め部１内に残っている水を捨てる手間が省け、使用勝手が良くなり、長期間にわたって、安定して酸化チタン又はコージライトの何れかの固体酸を材料とする多孔質セラミックよりなる搬送部２内を毛細管現象により水を搬送して搬送部２の先端の針状霧化部１１に搬送し、安定して静電霧化ができることになる。
【００２６】
下記の化１には固体酸を材料とする多孔質セラミックに水が接触した場合に水が酸性を示す反応式を、固体酸として酸化チタンを例として示している。
【００２７】
【化１】
0004407415.tif 000002
また、ＣＯ２の水中における存在状態は下記の化２に示す通りである。
【００２８】
【化２】
0004407415.tif 000003
そして、アルカリ性の水又は中性の水においては、水中のＣａ２＋と上記した化２に示すＣＯ３２−とが反応し、下記の化３の反応式のように反応してＣａＣＯ３が析出する。
【００２９】
【化３】
0004407415.tif 000004
一方、酸性の水においては、水中のＣａ２＋と上記した化１に示すＨ２ＣＯ３は反応せず、Ｃａ２＋として存在するので、ＣａＣＯ３の析出はない。
【００３０】
上記化２、化３においては水中のＣａの陽イオンを例としてアルカリ性の水又は中性の水と酸性の水の場合における、ＣａＣＯ３の析出の有無につき説明したが、Ｍｇの陽イオンについてアルカリ性の水又は中性の水と酸性の水の場合においても、同様にしてアルカリ性又は中性の水ではＭｇＣＯ３が析出し、酸性の水ではＭｇＣＯ３が析出しない。
【００３１】
図３、図４には前述した構成の静電霧化装置６を備えた空気清浄機１３を示している。図３は空気清浄機１３の概略正面図であり、図４は空気清浄機１３の概略側断面図である。空気清浄機１３は本体ケース１４内に、フィルタ１５（プレフィルタ１５ａ、除塵・脱臭フィルタ１５ｂ）、ファン１７を備えた空気清浄部１８と、前述の構成の静電霧化装置６とが内装してある。本体ケース１４には一端が入口、他端が出口となった風路が形成されるが、この風路の上流側から順に上記プレフィルタ１５ａ、除塵・脱臭フィルタ１５ｂ、ファン１７、静電霧化装置６が配置される。図４の矢印は風の流れを示しているが、風路の入口から入った空気が空気清浄部１８で浄化され、この浄化された空気が静電霧化装置６を通過することで、静電霧化装置６の電圧が印加されている部分に室内の埃等が付着することがなく、埃の付着が原因で静電霧化が生じ難くなることを防止している。
【００３２】
静電霧化で生じたナノメータサイズの粒子径のミストであるナノメータサイズのミストは粒径が極めて小さいので拡散性が元々高いが、浄化された空気がファン１３によって送風される空気流に乗って広がるためにさらに拡散性が良好になり、また、浄化された空気の流れに乗って広がるためナノメータサイズのミストが直ぐに汚れた空気と接触せず、遠くまで浄化された空気に乗って拡散されるものであり、このためにナノメータサイズのミストが有している活性種によるところの室内空気中の臭気成分や室内壁面への付着物に対する脱臭機能が有効に働き広範囲において脱臭することができ、前述の静電霧化装置の持つ脱臭機能をより効果的に実現できることになる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の静電霧化装置の断面図である。
【図２】同上の静電霧化装置の平面図である。
【図３】本発明の静電霧化装置を備えた空気清浄機の概略正面図である。
【図４】同上の空気清浄機の概略側断面図である。
【図５】従来例において搬送部の先端部にＣａＣＯ３やＭｇＣＯ３等が析出付着することを説明する説明図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  水溜め部
２  搬送部
３  対向電極
４  水印加電極
５  電圧印加部
６  静電霧化装置
１４  フィルタ
１７  ファン
【図１】
0004407415.tif 000005
【図２】
0004407415.tif 000006
【図３】
0004407415.tif 000007
【図４】
0004407415.tif 000008
【図５】
0004407415.tif 000009