(57)【要約】【課題】  水の供給の手間が必要でない。ＣａＣＯ３やＭｇＯ等の析出がなくてミストの発生を妨げない。放電電極の必要な箇所にだけ結露水を生成させて必要以上の余剰水が生成し難い。霧化電極の先端部に生成した結露水が断熱部材の外面に流れて、断熱部材の外面側で余浄水として成長するのを防止できる。霧化が安定すると共に余剰水により短絡が生じたり、冷却手段の冷却能力の低下が生じない。【解決手段】  放電電極１と、放電電極１を冷却して空気中の水分を結露させて放電電極１に結露水を生成させるための冷却手段２と、放電電極１に生成した結露水を静電霧化するために放電電極１に高電圧を印加するための高電圧印加部３とを備えている。放電電極１の先端部を除く周りに断熱部材５を設ける。断熱部材５の先端面を放電電極１に対して外向に段状に突出した段面５ａとする。【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、該放電電極を冷却して空気中の水分を結露させて放電電極に結露水を生成させるための冷却手段と、放電電極に生成した上記結露水を静電霧化するために放電電極に高電圧を印加するための高電圧印加部とを備え、放電電極の先端部を除く周りに断熱部材を設け、該断熱部材の先端面を放電電極に対して外向に段状に突出した段面として成ることを特徴とする静電霧化装置。
【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マイナスイオンミストを発生させる静電霧化装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
静電霧化装置とは、放電電極と、放電電極に対向して位置する対向電極と、放電電極に水を供給する水供給手段とを備え、放電電極と対向電極との間に高電圧を印加することで放電電極に保持される水を霧化させてナノメータサイズで強い電荷を持つマイナスイオンミスト（以下、これをナノイオンミストという）を発生させるものである（特許文献１参照）。ナノイオンミストの粒径は３〜数十ｎｍ程度であって、人体の角質細胞の大きさである７０ｎｍよりも小さな粒径であるため、広範囲に飛散し、滞留時間が長く、壁面などの内部にも浸透し、高い脱臭効果や殺菌効果を発揮することができ、また、皮膚に対してハナノイオンミストの暴露により角質層表面の奥までも水分が十分に補給されて、高い保湿効果が得られ、また、毛髪の保湿効果等の他の効果も得られるようになっているので、多様な商品に備えることで多様な効果が得られるものである。
【０００３】
しかし、上記特許文献１に示されたような従来の静電霧化装置は、水供給手段として、水が充填される水タンクと、水タンク内の水を毛細管現象により放電電極にまで搬送する水搬送部を備えた構造であることから、使用者は水タンク内に継続的に水を補給する必要があり、面倒な水補給の手間が強いられるという問題があった。また、上記の静電霧化装置においては、水タンクに補給する水が水道水のようなＣａ，Ｍｇ等の不純物を含む水であった場合には、この不純物が空気中のＣＯ２と反応して水搬送部の先端部にＣａＣＯ３やＭｇＯ等を析出付着させ、ナノイオンミストの発生を妨げるという問題があった。
【０００４】
そこで、本発明者は本発明に至る過程で、放電電極を冷却して空気中の水分を結露させることで放電電極に結露水を生成させることを考えた。これだと、上記特許文献１に示される従来例のような水の補給作業が必要でなく、また、空気中の水分を結露させて結露水を得るので、従来のような水道水を供給するもののようにＣａＣＯ３やＭｇＯ等を析出付着させるというようなこともないことが判った。
【０００５】
ところが、放電電極を冷却して空気中の水分を結露させることで放電電極に結露水を生成する場合、放電電極の先端部の放電部以外の部分においても結露水が生成されてこれが余剰水となり、先端部に生成された結露水と、放電部以外の上記余浄水とが繋がって放電部に必要以上に水が供給されたり、あるいは、放電部の水が放電部以外の余剰水側に引かれて放電部の水が少なくなったりして、安定したテーラコーンの形成ができず、安定した放電ができないという問題があり、更に、必要以上の余剰水が生成されると余剰水により短絡が生じたり、放電電極を冷却するための冷却手段の冷却能力が低下したりするという問題があることが判明した。
【特許文献１】特許第３２６０１５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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、水の供給の手間がかからず、しかも、ＣａＣＯ３やＭｇＯ等を析出させて、ナノイオンミストの発生を妨げるという現象もなく、更に、放電電極の必要な箇所にだけ結露水を生成させて必要以上の余剰水が生成し難いようにでき、また、霧化電極の先端部に生成した結露水が断熱部材の外面に流れて、断熱部材の外面側で余浄水として成長するのを防止でき、霧化が安定すると共に、余剰水により短絡が生じたり、冷却手段の冷却能力の低下が生じないようにできる静電霧化装置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】
【０００７】
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、放電電極１と、該放電電極１を冷却して空気中の水分を結露させて放電電極１に結露水を生成させるための冷却手段２と、放電電極１に生成した上記結露水を静電霧化するために放電電極１に高電圧を印加するための高電圧印加部３とを備え、放電電極１の先端部を除く周りに断熱部材５を設け、該断熱部材５の先端面を放電電極１に対して外向に段状に突出した段面５ａとして成ることを特徴とするものである。
【０００８】
このような構成とすることで、空気中の水分を基にして放電電極１に水が供給されることになって従来のように水を補給する必要がなく、しかも放電電極１に生成される水には不純物が含まれないので付着物除去の手間も不要な静電霧化装置となる。加えて、放電電極１に直接水が生成される構造なので冷却を開始してから素早い時間でミストを発生させることができる。そして、放電電極１の先端部を除く周りに断熱部材５を設けてあるので、放電電極１を冷却手段２で冷却して空気中の水分を放電電極１に結露させるに当たって放電電極１の先端部には結露水が生成されるが、放電電極１の先端部を除いた部分には結露水が生成し難いようにでき、これにより放電電極１の先端部以外の部分に余剰結露水が発生するのを抑制できる。また、断熱部材５の先端面を放電電極１に対して外向に段状に突出した段面５ａとしてあるので、段面５ａにより、放電電極１の先端部に生成された結露水が断熱部材５の外面に流れて余浄水として成長するのが防止できて、安定した霧化ができるものであり、また、放電電極１の先端部に生成された結露水が断熱部材５の外面の余剰水側に引っ張られることもなく、断熱部材５の放電電極１と反対側の端部での余浄水の成長を防止できて余剰水により短絡が生じたり、冷却手段の冷却能力の低下が生じないようにできる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、放電電極を冷却手段で冷却して放電電極に結露水を生成させるので水の補給の手間が必要でなく、また、水道水を毛細管現象で放電電極の先端に供給するもののようにＣａＣＯ３やＭｇＯ等が析出付着してナノイオンミストの発生を妨げるという現象もなく、更に、放電電極の放電部を除く周りに設けた断熱部材の存在により必要以上の余剰結露水が生成しないようにでき、また、結露水が断熱部材側に流れて余浄水となって成長するのを防止でき、余浄水により短絡が生じたり、冷却手段の冷却能力の低下が生じたりしないようにできて安定して静電霧化ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
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。
【００１１】
図１乃至４には発明の静電霧化装置の一実施例を示している。本例の静電霧化装置は、放電電極１と、該放電電極１を冷却して空気中の水分を結露させて放電電極１に結露水を供給するための冷却手段２と、放電電極１に生成した上記結露水を静電霧化するために放電電極１に高電圧を印加するための高電圧印加部３とを備えて構成してある。
【００１２】
冷却手段２は熱交換器により構成してあって実施例ではペルチェユニット６を用いてある。ペルチェユニット６は、ペルチェモジュール８の冷却側に冷却用絶縁板９を設けると共に他方側に放熱板１０を設けて構成してある。
【００１３】
ペルチェモジュール８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てある一対のぺルチェ回路板を、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ＢｉＴｅ系の熱電素子を両ぺルチェ回路板間で挟持するとともに隣接する熱電素子同士を両側の回路で電気的に接続させて構成してあり、ぺルチェ入力リード線を介して為される熱電素子への通電により一方のぺルチェ回路板側から他方のぺルチェ回路板側に向けて熱が移動するように設けたものであり、上記ペルチェモジュール８の一方の側が冷却側、他方の側が放熱側となっている。
【００１４】
ペルチェモジュール８の冷却側のぺルチェ回路板の外側にセラミック、アルミナや窒化アルミニウム等から成り高熱伝導性及び電気的絶縁性の高い冷却用絶縁板９を配設し、上記他方の側（以下、放熱側という）のぺルチェ回路板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板１０を配設してある。なお、上記ぺルチェ回路板としてはエポキシ樹脂やポリイミド樹脂から成る絶縁板に回路を形成したものであってもよいし、これら樹脂に熱伝導性の高いフィラーを含有させたものであってもよい。
【００１５】
放電電極１は棒状をしていて銅や銅合金等の熱伝導性のよい材料により形成してあり、先端が放電部４となったもので、後端をペルチェユニット６の冷却側、図１の実施形態では冷却用絶縁板９に接続してある。図１、図２に示す実施形態では放電電極１の先端部は外周が凹んだ細首部１６を介して曲面状に凸曲した凸曲部となっており、該凸曲部が放電部４となっている。
【００１６】
棒状をした放電電極１の後端部には金属製の高電圧印加板１５の一端部が嵌め込んであって、放電電極１と高電圧印加板１５とを機械的、電気的に接続してある。
【００１７】
合成樹脂製のハウジング１１は上部が上方２に開口する放電用空所２５となり、下部が下方に開口する凹部１２となっており、放電用空所２５と凹部１２との間が仕切り部２６となっている。
【００１８】
後端部に高電圧印加板１５を嵌め込んだ放電電極１を突出させた冷却用絶縁板９の下面側にペルチェモジュール８の冷却側を重複した状態で樹脂製のハウジング１１の下部の凹部１２内に収納するとともに放電電極１をハウジング１１の仕切り部２６に設けた孔１３から突出させ、更に、ペルチェモジュール８の放熱側を放熱板１０に熱伝導性のよいシート２１を介して重ね、この状態で、ハウジング１１の下部を放熱板１０に固着具２７により固着することで、ハウジング１１と放熱板１０とで冷却用絶縁板９、ペルチェモジュール８を上下から重複状態で挟着してある。ハウジング１１の内部の仕切り部２６には孔１３が設けてあり、この孔１３から凹部１２内に収納した冷却用絶縁板９に後端部を接続した放電電極１が突出してハウジング１１の内部の放電用空所２５内に位置している。図中１７はペルチェモジュール８の外周を隙間を介して囲むようにして凹部１２内に配置されてハウジング１１と放熱板１０とで挟着された封止材漏れ防止部材である。
【００１９】
一端部を放電電極１の後端部に嵌め込んだ状態で該一端部が凹部１２内に入れられた高電圧印加板１５はハウジング１１下面に設けた上記凹部１２に連通する嵌め込み溝部１９に沿って嵌め込まれて他端部がハウジング１１の外方に突出している。嵌め込み溝部１９には溝蓋部２０が嵌め込まれ、ハウジング１１を上記のように放熱板１０に固着してあることで溝蓋部２０が外れないようになっている。
【００２０】
また、ペルチェモジュール８に一端部を接続したリード線２２の他端部にはコネクター２３が接続してあり、リード線２２はハウジング１１の下面部に設けたリード線収納凹溝２８に嵌め込んであり、コネクター２３はハウジング１１に設けたコネクター内装用凹所２４に内装してある。
【００２１】
ハウジング１１の凹部１２内にはエポキシ樹脂のような封止材７を充填してペルチェモジュール８を封止してあってペルチェモジュール８側に水が浸入しないようにしてあり、この封止材７を上記のようにペルチェモジュール８の外周を隙間を介して囲むように配設された封止材漏れ防止部材１７により外部に漏れないようにしている。
【００２２】
ハウジング１１の内部の仕切り部２６の孔１３からハウジング１１の放電用空所２５内に突出した放電電極１は先端部を除く部分の周りに断熱部材５を設けて、放電電極１の先端部以外の部分に結露が発生しないようにしてある。この断熱部材５の先端面は図２に示すように放電電極１に対して外向に段状に突出した（つまり、放電電極１の軸方向に対して略直角に外向きに突出した）段面５ａとなっている。
【００２３】
添付図面に示す実施形態では発泡合成樹脂成形品よりなる断熱部材５を放電電極１に嵌め込んであり、断熱部材５はハウジング１１の放電用空所２５の底の仕切り部２６と略同じ形状をした底面部５ｂの表面中央部から略円錐形状又は円筒状をした主体部５ｃを突設することで構成してあり、円錐形状又は円筒状をした主体部５ｃの先端面が放電電極１に対して外向に段状に突出した段面５ａとしてある。上記断熱部材５には先端面である段面５ａの中心から底面部５ｂの中心にかけて嵌め込み孔が穿孔してあり、該嵌め込み孔を放電電極１に嵌め込むことで放電電極１は先端部を除く部分の周りに断熱部材５を設けると共に、放電用空所２５の底である仕切り部２６を断熱部材５の底面部５ｂで覆っている。
【００２４】
なお、図２に示す実施形態では放電電極１の先端の凸曲部となった放電部４の径Ｍ１は０．５ｍｍ、細首部１６の径Ｍ２は０．３ｍｍ、細首部１６の後端から凸曲部となった放電部４の最先端までの長さＬが１．０ｍｍ、断熱部材５の先端面である段面５ａから凸曲部となった放電部４の最先端までの長さＬ２が２．３ｍｍ、放電電極１の外面から段面５ａの外端までの長さ（段面５ａの外方への突出長さ）Ｎが０．５ｍｍとなっているが、必ずしもこの数値にのみ限定されるものではない。
【００２５】
また、上記実施形態では発泡合成樹脂成形品により形成した断熱部材５を放電電極１に嵌め込みにより装着した例を示したが、断熱塗料を放電電極１の先端部を除く部分の周りに吹き付けたり、刷毛塗り等により塗布することで断熱部材５を形成すると共に、断熱部材５の先端面をカットして放電電極１に対して外向に段状に突出した段面５ａを形成するようにしてもよい。
【００２６】
ハウジング１１の上部には上記放電電極１の先端の放電部４から一定の距離をおいて対向電極１４が設けてあり、この対向電極１４はＳＵＳなどの腐蝕に強い材料により形成してある。
【００２７】
前述のように放電電極１に一端部を電気的、機械的に接続した高電圧印加板１５の他端部と、上記対向電極１４とは高電圧印加部３にそれぞれ高圧リード線を介して接続してあり、高電圧印加部３から放電電極１と対向電極１４との間に高電圧が印加されるようになっている。
【００２８】
上記の構成の静電霧化装置は、熱電素子に対して通電を行うと、各熱電素子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の片面側が冷却される。このペルチェユニット６の片面の冷却側に設けた冷却用絶縁板９を介して放電電極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表面に水が生成される。そして、放電電極１の放電部４に水が生成され且つ保持された状態で、高電圧印加部３により放電電極１の放電部４側がマイナス電極となって電荷が集中するように該放電電極１と対向電極１４との間に５ｋＶ程度の高電圧を印加すると、放電電極１の先端部の放電部４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、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）を繰り返して静電霧化を行い、ナノイオンミストを大量に発生させる。ナノイオンミストは放電電極１と対向して位置する対向電極１４に向けて移動し、ハウジング１１の開口内に固定される対向電極１４の中央穴を通過して静電霧化装置の外部へと放出される。
【００２９】
このように放電電極１を冷却手段２であるペルチェユニット６により冷却して放電電極１の先端の放電部４に空気中の水分を結露させて水を生成させ、この生成した水を静電霧化することで、従来のように水を補給する手間が必要でなく、また、空気中の水分を結露させて水を放電電極１の先端部の放電部４に生成させるので水道水のように不純物を含まないので付着物除去の手間が不要となり、更に、放電電極１に直接水が生成される構造なので冷却を開始してから素早い時間でミストを発生させることが可能である。
【００３０】
しかも、上記のように、放電電極１を冷却して結露水を生成させるものであるにもかかわらず、放電電極１の先端部を除く周りに断熱部材５を設けたので、放電電極１を冷却手段２で冷却して空気中の水分を放電電極１に結露させるに当たって放電電極１の先端部に結露水が生成され、他の部分には結露水が生成しない、または抑制されることなる。
【００３１】
また、放電電極１の先端部に生成された結露水が断熱部材５の外面に流れて余浄水として成長したり、あるいは、上記のように放電電極１の先端部以外の部分には結露水が生成しないように抑制しているが、断熱部材５の外面に僅かではあるが結露水が生成した場合、この断熱部材５の外面に生成した結露水と放電電極１の先端部に生成した結露水とが繋がって、断熱部材５の外面に余浄水が成長したりするおそれがある。しかしながら、本発明においては、断熱部材５の先端面を放電電極１に対して外向に段状に突出した段面５ａとしてあるので、段面５ａにより、放電電極１の先端部に生成された結露水が断熱部材５の外面に流れて余浄水として成長するのが防止され、また、放電電極１の先端部に生成された結露水が断熱部材５の外面の余剰水側に引っ張られることもなく、静電霧化が安定して行えると共に、断熱部材５の放電電極１と反対側の端部での余浄水の成長を防止できて余剰水により短絡が生じたり、冷却手段の冷却能力の低下が生じないようにできるものである。
【００３２】
前述のようにして静電霧化装置により生成されて外部に放出されたナノイオンミストは活性種（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イオンミストであるため、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ことができる。また、活性種を持ったナノメータサイズのイオンミストにより殺菌もできる。また、肌や髪に向けてイオンミストを放出すると、肌や髪の保湿効果がある。
【００３３】
ここで、高電圧の印加をデューティー制御するようにしてもよい。例えば、臭いセンサにより室内の臭いを検出し、臭いセンサにより検出した値が所定値以上の場合は、連続オン状態として連続して高電圧を印加するように制御し、静電霧化装置によりナノイオンミストを連続して生成して、臭い除去をし、臭いセンサにより検出した値が所定値以下になると、高電圧の印加のオン、オフを交互に繰り返すように制御する。例えば、臭いセンサにより検出した値が所定値以下になると、高電圧の印加のオン０．３秒、オフ３秒を交互に繰り返すように制御するものである。これにより、臭いセンサにより検出した値が所定値以下の場合における消費電力を少なくするようにしている。
【００３４】
ところで、このように高電圧の印加のオン、オフを繰り返すように制御するものにおいて、図６には、断熱部材５の先端面に本発明のように段面５ａを設けることなく、断熱部材５の先端を先細り状としてその先端を放電電極１に連続させた比較例のものを横にして使用した場合を示し、図６（ａ）は高電圧の印加がオンの場合であって、前述のように高電圧の印加で帯電した水Ｗにクーロン力が作用してテイラーコーンＴが形成されるが、この図６（ａ）の後に、高電圧の印加がオフになると、オンの際にテイラーコーンＴとして盛り上がっていた放電電極１の先端部の水Ｗがクーロン力による引っ張り力が無くなるので、図６（ｂ）のように断熱部材５の外面側に移動し、放電電極１の先端部の水の量が少なくなる。したがって、次にオンとなって高電圧が印加されてもテイラーコーンＴが十分に形成されず、安定した静電霧化ができない事態が生じ、また、断熱部材５の外面側に余浄水が成長していく。
【００３５】
これに対し、本発明は図５は本発明を横にして使用した場合を示し、図５（ａ）は高電圧の印加がオンの場合であって、前述のように高電圧の印加で帯電した水Ｗにクーロン力が作用してテイラーコーンＴが形成されるが、この図５（ａ）の後に、高電圧の印加がオフになってクーロン力による引っ張り力がなくなって該放電電極１の先端部の水Ｗが断熱部材５の外面側に移動しようとしても、上記のように断熱部材５の先端面を放電電極１に対して外向に段状に突出した段面５ａとなっているので、図５（ｂ）のように段面５ａが障壁となって断熱部材５の外面側に移動するのが防止され、断熱部材５の外面側に余浄水として成長するのが防止でき、また、放電電極１の先端部の水が断熱部材５の外面側に移動しないので、次に、オンして高電圧を印加した場合、先端部に留まっている水がテイラーコーンとして安定して形成され、安定した静電霧化がなされることになる。
【００３６】
なお、上記実施形態では対向電極１４を設けて放電電極１と対向電極１４との間に高電圧を印加することで放電電極１の放電部４に生成した水を静電霧化する例につき説明したが、対向電極１４を設けないものにおいても放電電極１に高電圧を印加して上記のようにして放電部４に生成した水を静電霧化するようにするものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の静電霧化装置の断面図である。
【図２】同上の放電電極の先端部分の拡大断面図である。
【図３】同上の静電霧化装置の斜視図である。
【図４】同上の分解斜視図である。
【図５】（ａ）は同上の横向きにした使用形態において高電圧の印加がオンの場合の作用説明図であり、（ｂ）はオフとなった際の作用説明図である。
【図６】比較例を示し、（ａ）は比較例の横向きにした使用形態において高電圧の印加がオンの場合の作用説明図であり、（ｂ）はオフとなった際の作用説明図である。
【符号の説明】
【００３８】
１  放電電極
２  冷却手段
３  高電圧印加部
５  断熱部材
５ａ  段面
【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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