(57)【要約】【課題】  帯電微粒子液滴が対向電極に付着することを抑制し、高効率で帯電微粒子液滴を放出することが可能な静電霧化装置を提供する。【解決手段】  放電極及びこれと対向して位置する対向電極６を備え、放電極上に保持される霧化液を対向電極６との間での高電圧印加により静電霧化させることで生じる帯電微粒子液滴を、放電極から対向電極６に向けて放出させる静電霧化装置において、上記放電極の中心軸Ａから外れた個所に位置する上記対向電極６を該中心軸Ａ廻りに回転させる回転機構１２を備える。【選択図】図１
2007196143.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電極と、放電極と対向して位置する対向電極と、放電極に霧化液を供給する液供給手段と、放電極と対向電極との間に高電圧を印加する高電圧印加部とを備え、放電極上に保持される霧化液を高電圧印加により静電霧化させることで生じる帯電微粒子液滴を、放電極から対向電極に向けて放出させる静電霧化装置において、上記放電極の中心軸から外れた個所に位置する上記対向電極を該中心軸廻りに回転させる回転機構を備えることを特徴とする静電霧化装置。
【請求項２】
上記対向電極を、放電極から等間隔を隔てた個所に複数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】
上記対向電極を、羽根形状に設け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】
静電霧化の開始と連動して回転機構の駆動を開始する制御部を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の静電霧化装置。
【請求項５】
回転機構を駆動させるとともに、放電極と対向電極と高電圧印加部とで形成される回路内の電気的変移に基づいて対向電極の回転数を変更させる制御部を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の静電霧化装置。
【請求項６】
回転機構を駆動させるとともに放電極と対向電極と高電圧印加部とで形成される回路内の電流値が所定値を超えた場合には回転機構の駆動を停止させる制御部と、放電極から対向電極に向けて生じるイオン風により対向電極を回転させる風力回転機構とを備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項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、霧化液を保持する放電極に高電圧を印加することで帯電微粒子液滴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】
従来から、ナノメータサイズの粒径を含む帯電微粒子液滴を発生させる静電霧化装置が知られている（例えば特許文献１参照）。この静電霧化装置は、放電極と、放電極と対向して位置する対向電極と、放電極に霧化液を供給する液供給手段と、放電極と対向電極との間に高電圧を印加する高電圧印加部とを備え、放電極上に保持される霧化液を高電圧印加により静電霧化させることで生じる帯電微粒子液滴を、放電極から対向電極に向けて放出させるものである。
【０００３】
上記従来の静電霧化装置にあっては、対向電極はリング状を成して放電極と対向する位置に固定されており、対向電極の中央孔を通過して外部に放出される構造になっている。ところが対向電極に向けて放出された帯電微粒子液滴の一部は、対向電極を通過する際に該対向電極に付着してしまい、外気中に放出されないという問題がある。
【０００４】
また、上記従来の静電霧化装置にあっては発生した帯電微粒子液滴がイオン風に乗って外部に放出される構造になっている。ところがこのイオン風だけでは、帯電微粒子液滴を外部に強力に拡散させる推進力としては不十分であって、大空間に向けて拡散させるためには送風装置等の装置を別途設置する必要があるといった問題もある。
【特許文献１】特開２００５−１７７６８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上記問題点に鑑みて発明したものであって、帯電微粒子液滴が対向電極に付着することを抑制し、帯電微粒子液滴を高効率で放出することが可能な静電霧化装置を提供することや、特別な装置を別途設置せずとも帯電微粒子液滴を大空間に向けて強力に拡散させることが可能な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】
【０００６】
上記課題を解決するために本発明を、放電極４と、放電極４と対向して位置する対向電極６と、放電極４に霧化液を供給する液供給手段と、放電極４と対向電極６との間に高電圧を印加する高電圧印加部１１とを備え、放電極４上に保持される霧化液を高電圧印加により静電霧化させることで生じる帯電微粒子液滴５０を、放電極４から対向電極６に向けて放出させる静電霧化装置において、上記放電極４の中心軸Ａから外れた個所に位置する上記対向電極６を該中心軸Ａ廻りに回転させる回転機構１２を備えたものとする。
【０００７】
上記構成の静電霧化装置にあっては、回転機構１２により対向電極６を回転させながら該対向電極６に向けて帯電微粒子液滴５０を放出させることで、帯電微粒子液滴５０は螺旋状の列を成しながら外部へと放出される。ここで、帯電微粒子液滴５０は螺旋状を成すことで一方向に偏ることなく均等に拡散されて外部に放出されるとともに、対向電極６自体は放電極４との間で安定的に電界を形成することのできる最低限の面積であればよいので、通過途中の帯電微粒子液滴５０が対向電極６に付着してロスを生じることも最小限に抑えられる。
【０００８】
また上記対向電極６を、放電極４から等間隔Ｄ２を隔てた個所に複数備えることも好適である。このようにすることで、帯電微粒子液滴５０を更に安定的に放出させることができる。
【０００９】
また上記対向電極６を、羽根形状に設けることも好適である。このようにすることで、対向電極６の回転により得られる風を利用して帯電微粒子液滴５０を外部に強力に拡散させることができる。したがって送風装置等の装置を別途設置する必要なく、帯電微粒子液滴５０を大空間に向けて拡散させることが可能となる。
【００１０】
また上記構成の静電霧化装置において、静電霧化の開始と連動して回転機構１２の駆動を開始する制御部１０を備えることも好適である。このようにすることで、的確なタイミングで回転機構１２を駆動させることができる。
【００１１】
また上記構成の静電霧化装置において、回転機構１２を駆動させるとともに放電極４と対向電極６と高電圧印加部１１とで形成される回路内の電気的変移に基づいて対向電極６の回転数を変更させる制御部１０を備えることも好適である。このようにすることで、放電極４上の霧化液の静電霧化状態に応じて対向電極６の回転数を変化させることができる。したがって、上記回路内の電気的変移と回転数との関係を適宜設定することで、帯電微粒子液滴５０を安定的に発生させることが可能となる。
【００１２】
また上記構成の静電霧化装置において、回転機構１２を駆動させるとともに放電極４と対向電極６と高電圧印加部１１とで形成される回路内の電流値が所定値を超える場合には回転機構１２の駆動を停止させる制御部１０と、放電極４から対向電極６に向けて生じるイオン風により対向電極６を回転させる風力回転機構とを備えることも好適である。このようにすることで、回路内の電流値が所定値を超えて充分なイオン風が発生する状態に至れば回転機構１２の駆動を停止させ、該イオン風によって対向電極６が回転するようにできる。これにより省エネ化が図られる。
【００１３】
なお、以上述べた各構成は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜組合せ可能である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、帯電微粒子液滴が対向電極に付着することを抑制し、高効率で帯電微粒子液滴を放出することができるという効果を奏し、また特別な装置を別途設置せずとも帯電微粒子液滴を大空間に向けて強力に拡散させる推進力を得ることができるという効果を奏するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
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。本発明の実施形態における一例の静電霧化装置は図１に示す如く、霧化液を基に帯電微粒子液滴５０を発生及び放出させる装置Ｍ１と、この装置Ｍ１が具備する後述の対向電極６を回転駆動させるための装置Ｍ２とから成る。
【００１６】
主体となる装置Ｍ１は図２に示す如く、冷却部１と放熱部２とを有する熱交換部３の該冷却部１上に放電極４を立設するとともに、この放電極４の側方を囲むように断面円環状を成す保持部材５を熱交換部３に取り付け、保持部材５の先端開口縁部に対向電極６を固定させたものである。
【００１７】
上記熱交換部３は、通電により冷却側及び放熱側を形成するペルチェユニット７を用いたものであり、該ペルチェユニット７の冷却側に接続させてある平板状の冷却板８が上記冷却部１となり、該ペルチェユニット７の放熱側に接続させてある放熱フィン９が上記放熱部２となる構造である。ペルチェユニット７の通電制御は、このペルチェユニット７内のペルチェ素子（図示せず）に電気的に接続させてある制御部１０により行う。なお上記冷却板８としては熱伝導率が高く且つ電気伝導率の低い（絶縁性の）材料を用い、上記放熱フィン９としては熱伝導率の高い材料（例えばアルミニウム）を用いる。
【００１８】
上記放電極４は、冷却板８の平面中央に円錐台状に隆起させた基台部分にその基端部４ｂを埋設させた円柱形状の部材であり、熱伝導率が高く且つ電気伝導率の高い材料（例えば銅）を用いてその先端部４ａが鋭利な円錐状となるように形成してある。
【００１９】
上記保持部材５は、放電極４の中心軸Ａ廻りに回転自在に取り付けてあり、上記保持部材５が回転することによって上記対向電極６が一体となって中心軸Ａ廻りに回転する構造である。放電極４と対向電極６には高電圧印加部１１を電気的に接続させており、放電極４と対向電極６との間に高電圧が印加されるようになっている。なお上記高電圧印加部１１と対向電極６との間にはスリップリング１６（図３参照）を介在させており、対向電極６が回転中であっても問題なく高電圧を印加可能になっている。高電圧印加部１１の通電制御は上記制御部１０により行う。
【００２０】
ここで、上記保持部材５によって放電極４との相対位置を決められる対向電極６は、放電極４の先端部４ａと対向する方向（図２中の上方）において、該放電極４の中心軸Ａ上の一点Ｐから径方向に一定間隔Ｄ１だけ外れ、該放電極４の先端部４ａからは等間隔Ｄ２を隔てた個所に（即ち、中心軸Ａを中心に描かれる半径Ｄ１の円周上に）、互いに等間隔を隔てて複数個（本例では三個）配置されている。言い換えれば上記複数の対向電極６は、リング状を成す電極部材を周方向において等分割したような形状及び配置であり、この複数個の対向電極６が、放電極４の先端部４ａと一定間隔Ｄ２を保ちながら回転するようになっている。
【００２１】
対向電極６を回転駆動させるための装置Ｍ２は、保持部材５を介して上記対向電極６を放電極４の中心軸Ａ廻りに回転させる回転機構１２である。この回転機構１２は、駆動源であるモータ１３と、該モータ１３の出力軸１３ａ及び保持部材５に巻設される動力伝達用のベルト１４とから成り、モータ１３の回転駆動と連動してベルト１４を介して保持部材５及び対向電極６を回転させる構造である。このモータ１３の通電制御は上記制御部１０により行う。
【００２２】
しかして、上記構成から成る本例の静電霧化装置にあっては、制御部１０によりペルチェユニット７に直流電源を供給することで冷却側から放熱側への熱移動が生じ、冷却部１を介して冷却される放電極４の周囲の空気が結露点以下に至ることで、放電極４の表面に結露水が生成される。そして放電極４の特に先端部４ａに結露水が保持された状態で、高電圧印加部１１により放電極４の先端部４ａ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極４と対向電極６との間に高電圧を印加することで、先端部４ａに保持される霧化液（即ち上記結露水）が表面張力を超える大きなエネルギを受けてレイリー分裂を繰返し、帯電微粒子液滴（即ち帯電微粒子水）５０を発生させる。
【００２３】
この静電霧化現象により生じた帯電微粒子液滴５０は、放電極４から対向電極６へと向けて放出されるのであるが、その際に回転機構１２を駆動させ、図４に示すように対向電極６を放電極４の中心軸Ａ廻りに回転させることで、連続的に且つ大量に放出される帯電微粒子液滴５０は図５に模式的に示すような、中心軸Ａ廻りに螺旋状に広がる列を複数形成する。
【００２４】
帯電微粒子液滴５０が放電極４から放出される時点での進行方向は、その放出時点で対向電極６が位置する方向であり、放出された後は該対向電極６の回転に関わらずその方向に向けて一直線状に進行する。これは、放出時点での帯電微粒子液滴５０の進行方向はその時点で放電極４と対向電極６との間に形成される電界に影響されるものであるとともに、一旦放出された後の帯電微粒子液滴５０は電界の影響を殆ど受けることがないからである。
【００２５】
したがって、帯電微粒子液滴５０は螺旋状の列をなして均等に拡散しながら外部に放出されるものであり、しかも対向電極６の面積は、放電極４との間に安定的な電界を形成することができる最低限の面積であればよいので、対向電極６に帯電微粒子液滴５０が付着することは大幅に抑制される。
【００２６】
本例にあっては対向電極６を三個備えているので、帯電微粒子液滴５０の螺旋状の列は位相を１２０°位相ずらして三つ形成される。対向電極６は一つ又は複数備えてあればよいのだが、放電極４との間で電界を三次元的に安定して発生させるためには、このように対向電極６を等間隔を隔てて三個以上備えることが好適である。
【００２７】
対向電極６の形状は図６に示すような、中心軸Ａ廻りの回転により放電極４から対向電極６へと向かう風力を発生させる羽根形状としてもよい。上記形状とすることで、対向電極６の回転により生じる風力を利用して帯電微粒子液滴５０を外部に強力に拡散させることができる。羽根角度は１５°〜４５°程度が好ましいが、これに限定されるものではない。
【００２８】
次に、制御部１０による対向電極６の回転制御（即ち、回転機構１２の通電制御）について説明する。図７には、高電圧印加部１１による高電圧印加を開始した後に制御部１０が静電霧化の開始を検知した時点で該検知と連動して回転機構１２の駆動を開始し、更に回転途中に該回転機構１２による対向電極６の回転数を自動的に変更させる場合の制御方法を示している。図２等に示す如く、放電極４と対向電極６と高電圧印加部１１とで形成される回路内には、該回路内に流れる電流値（即ち放電流値）を測定する電流計１８が備えてあり、この電流計１８で計測される電流値が所定範囲内に至った場合に制御部１０にて静電霧化が開始されたと判定してモータ１３への通電を開始し、対向電極６の回転駆動を開始する。回転駆動開始後は、電流計１８で計測される電流値に基づいて対向電極の回転数を適宜変更させる。ここでの回転数変更は、帯電微粒子液滴５０を高効率で外部に送り出せるような条件となるように適宜設定すればよい。そして霧化停止判定おいて電流計１８で計測される電流値が所定範囲外となった場合には静電霧化が停止されたと判定してモータ１３や高電圧印加部１１への通電を終了する。
【００２９】
なお、ここでの霧化開始判定、回転数変更判定、霧化停止判定の各方法は上記電流値を基準とした判定方法に限定されず、上記回路内の他の電気的変移に基づいてこれらを判定するものであっても構わない。
【００３０】
また、外部からの操作により対向電極６の回転数を任意に変更可能とする機構を備えてあっても構わない。
【００３１】
次に、制御部１０による対向電極６の他の回転制御について説明する。図８には、図７に示す制御に加えて、放電極４から対向電極６に向けて充分な量のイオン風が発生していると判定されるときは回転機構１２の駆動を停止させる場合の制御を示している。この場合、装置Ｍ１には上記イオン風によって対向電極６を放電極４の中心軸Ａ廻りに回転させる風力回転機構を備えておく。上記風力回転機構としては、対向電極６の形状を、放電極４から対向電極６へと向かう風により中心軸Ａ廻りの回転力を発生させる羽根形状（図６に示す形状と同様の形状）に設けることが好適である。
【００３２】
上記風力回転機構を具備する場合の回転制御にあっては、回転機構１２の回転駆動を開始した後に、回転電源ＯＦＦ判定において電流計１８で計測される電流値が所定値を超えた場合には、対向電極６を風力回転機構によって回転させるだけの充分なイオン風が発生していると判定し、回転機構１２の駆動を停止させる。そして、このように対向電極６をイオン風によってのみ回転させている状態で電流値の監視を続け、回転電源ＯＮ判定において該電流値が所定値を下回った場合にはイオン風が不十分であると判定し、回転機構１２の駆動を再開させる。これにより対向電極６の回転駆動に要するエネルギが抑制されるものである。
【００３３】
ここで、回転機構１２と対向電極６との間には動力伝達を遮断する適宜のクラッチ機構を備え、回転機構１２を駆動させる際には該クラッチ機構での動力伝達をオンとし、回転機構１２を停止させる際には動力伝達をオフとするように制御することが好適である。
【００３４】
なお、回転電源ＯＮ判定及び回転電源ＯＦＦ判定の各方法は上記電流値を基準とする判定方法に限定されず、上記回路内の他の電気的変移に基づいてこれらを判定するものであっても構わない。
【００３５】
また、本例にあっては放電極４に霧化液を供給する液供給手段として結露水生成用の熱交換部３を用いているが、放電極４に霧化液を供給するものであれば他の手段を用いても構わない。他の手段としては例えば、放電極４を毛細管現象により基端部４ｂ側から先端部４ａ側に霧化液を吸い上げることが可能な中空状若しくは多孔質状の部材とし、この放電極４の基端部４ｂに霧化液を供給する液供給部を設けるといった手段が考えられる。この場合には霧化液として水以外のものが供給可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施形態における一例の静電霧化装置全体の外観を示す概略説明図である。
【図２】同上の静電霧化装置の主体部分の構造を示す概略断面図である。
【図３】同上の静電霧化装置の主体部分の構造を示す概略平面図である。
【図４】同上の静電霧化装置において帯電微粒子液滴が放出される様子を示す説明図である。
【図５】同上の静電霧化装置において一つの対向電極に向けて帯電微粒子液滴が放出されていく様子を示す説明図である。
【図６】同上の静電霧化装置の対向電極の他の形状を示す説明図である。
【図７】同上の静電霧化装置の制御方法を示すフローチャートである。
【図８】同上の静電霧化装置の他の制御方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３７】
１  冷却部
２  放熱部
３  熱交換部
４  放電極
６  対向電極
１０  制御部
１１  高電圧印加部
１２  回転機構
５０  帯電微粒子液滴
Ａ  中心軸
Ｄ２  間隔
【図１】
2007196143.tif 000003
【図２】
2007196143.tif 000004
【図３】
2007196143.tif 000005
【図４】
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【図５】
2007196143.tif 000007
【図６】
2007196143.tif 000008
【図７】
2007196143.tif 000009
【図８】
2007196143.tif 000010