JP5480509B2

JP5480509B2 - 静電霧化装置

Info

Publication number: JP5480509B2
Application number: JP2009015949A
Authority: JP
Inventors: 武志矢野; 晃秀須川
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2009-01-27
Filing date: 2009-01-27
Publication date: 2014-04-23
Anticipated expiration: 2029-01-27
Also published as: CN101898180A; EP2210671A1; JP2010172794A; US20100187338A1; CN101898180B; EP2210671B1

Description

本発明は、静電霧化現象によりナノメータサイズの帯電微粒子液を発生させて霧化対象空間に供給するようにした静電霧化装置に関するものである。

従来から、放電電極の表面に液体を供給すると共に、この放電電極と対向している対向電極との間に高電圧を印加することで、放電電極の先端に供給された液体を静電霧化して活性種（ラジカル）を有するナノメータサイズの帯電微粒子液を生成し、放電電極から対向電極に向けて生じるイオン風に帯電微粒子液を乗せて外部に放出する構成の静電霧化装置が特許文献１などにより知られている。

ところが、上記特許文献１のような静電霧化装置にあっては、帯電微粒子液を発生させる際に騒音が生じるという問題があった。

そこで、静電霧化装置の運転時に発生する騒音を、静電霧化装置に消音ブロックを取付けることで低減するようにしたものが特許文献２が提案してある。

この特許文献２に示された静電霧化装置は、円筒状をした筐体内に放電電極を配置し、上記筐体の開口に円板状をした金属板を取着し、該金属板の中央開口の縁部を対向電極とし、縁部が対向電極となった中央開口の中心が放電電極の延長線上に位置するように構成してある。また、消音ブロックは、外筒と内筒からなる２重筒構造のケースの外筒と内筒との間に消音材を収納し、内筒に複数の吸音孔又は吸音スリットを形成することで構成してある。

そして、消音ブロックの内筒の後端部を筒状の筐体に被嵌することで消音ブロックを静電霧化装置に取付け、静電霧化装置の前方、つまり、金属板の前方に、中央開口と連通する内筒よりなる放出通路を形成し、静電霧化により発生した帯電微粒子液を縁部が対向電極となった中央開口から放出するに当り、中央開口から放出された帯電微粒子液を消音ブロックの内筒内の放出通路を通して内筒の先端開口から外部に放出するようにしている。このように内筒よりなる放出通路を帯電微粒子液が通過する際、帯電微粒子液の発生時に生じた騒音が吸音孔又は吸音スリットから進入して消音材により消音されるようになっている。

特開２００５−１３１５４９号公報特開２００７−２８９９１８号公報

しかしながら、上記特許文献２に示された従来例にあっては、帯電微粒子液の放出通路の内周面は内筒により構成してあり、この内筒の一部に吸音孔又は吸音スリットを形成し、この内筒の一部に形成した吸音孔又は吸音スリット部分に消音材の一部が露出しているものであるから、吸音材には内筒の内筒の一部に設けた吸音孔又は吸音スリットから音が入るのみであるから、消音材に進入する音が少なく、吸音効果が低いという問題がある。

また、上記特許文献２に示す従来例にあっては、内筒の後端部を筒状をした筐体に嵌め込んで取付けるものであるから、内筒が筐体とほぼ連続し、このため消音材の内周を保持する内筒の内径が筐体の内径とほぼ同じとなり、吸音効果を上げるために消音材の外径を大きくすれば、外筒が筐体よりも径方向に大きく外に飛び出し、消音ブロックの外径が大きくなり、装置全体が大型化するという問題がある。

本発明は、上記した従来の問題点を解決し、吸音効果に優れ、装置のコンパクト化が図れる静電霧化装置を提供することを課題としている。

上記課題を解決するために、本発明は、以下のような構成としている。

本発明の静電霧化装置は、放電電極１と、放電電極１と対向する対向電極２と、放電電極１に液を供給する液供給手段３と、放電電極１と対向電極２との間に高電圧を印加するための高電圧印加手段４と、これらを収納する装置ケース２２，２３とを備え、対向電極２に囲まれた孔５の中心が放電電極１の軸線の前方方向の延長線上に位置するように設け、高電圧の印加により放電電極１に供給された液を静電霧化することで帯電微粒子液を生成すると共に生成した帯電微粒子液を対向電極２に囲まれた孔５から放出するようにしたものである。そして、本発明は、装置ケース２２，２３に取付けられる消音材ケース２４を更に備える。消音材ケース２４は、消音材収納部２６と、この消音材収納部２６から前方に突出する前筒部２７とを有する。消音材収納部２６に消音材６を収納し、消音材６で囲まれる貫通孔を、帯電微粒子液を放出するための放出路８とすることで、対向電極２に囲まれた孔５に、放出路８の後端部を連通させ、放出路８の全周壁面又は略全周壁面に消音材６を露出させて設け、帯電微粒子液を外部に放出する前筒部２７を、装置ケース２２，２３から前方に突出させて設ける。

このような構成とすることで、帯電微粒子液を発生させる際に生じた騒音は放出路８を通過する際に放出路８の全周壁面又は略全周壁面に露出する消音材６に吸収されて消音されるものであり、消音効果が増大する。

また、対向電極２の孔５の周囲を前方に突出する筒状部２ａとし、該対向電極２の筒状部２ａの外周に筒状をした消音材６の後端部内周を嵌め込んで保持することが好ましい。

このような構成とすることで、対向電極２の孔５の周囲の前方に突出する筒状部２ａの中心と筒状の消音材６の中心とを略一致させるように組み合わせることができ、帯電微粒子液の流れを筒状の消音材６よりなる放出路８で整流しながら放出口９から外部に放出することができる。また、消音材６の内周が筒状の対向電極２の筒状部２ａの外周と一致するので、内筒の後端部を筐体に嵌め込んで取付ける従来の消音ブロックに比べて、消音材の内径が小さく、この結果消音材の外径を従来に比べて小さくできて、静電霧化装置１１をコンパクト化できる。

また、筒状をした消音材６の内径を放出路８の前端の放出口９側程小さくすることが好ましい。

このような構成とすることで、拡散しようとする帯電微粒子液の流れを整流し、放出口９から集中して対象物に当てることができる。また、消音材６の外径が同じであれば、内径を小さくしていくため消音材６の体積を増すことができて効果的に騒音を低減することができる。

本発明は、上記のように、対向電極に囲まれた孔の中心が放電電極の軸線の前方方向の延長線上に位置し、対向電極に囲まれた孔に帯電微粒子液を放出するための放出路の後端部を連通させ、該放出路を囲む消音材を設けて放出路の全周壁面又は略全周壁面に消音材を露出させるので、帯電微粒子液を発生させる際に生じた騒音が放出路を通過する際に放出路の全周壁面又は略全周壁面に露出する消音材により効果的に消音しながら放出路で整流して帯電微粒子液を外部に放出できる。

また、対向電極の孔の周囲を筒状とし、この筒状部の外周に筒状をした消音材の後端部内周を嵌め込んで保持することで、簡単に対向電極の筒状部の中心と筒状の消音材の中心とを略一致させることができ、帯電微粒子液の流れを筒状の消音材よりなる放出路で整流しながら放出口から外部に放出することができる。また、内筒の後端部を筐体に嵌め込んで取付ける従来の消音ブロックに比べて消音ブロックの外径を小さくでき、静電霧化装置をコンパクト化することができる。

また、筒状をした消音材の内径を放出路の前端の放出口側程小さくすることで、拡散しようとする帯電微粒子液の流れを整流し、放出口から集中して対象物に当てることができると共に、効果的に騒音を低減することができる。

本発明の静電霧化装置の概略構成図である。本発明の静電霧化装置の具体例を示す断面図である。同上の分解斜視図である。同上の霧化ブロックと消音ブロックを示す分解斜視図である。本発明の静電霧化装置の他の実施形態を示す概略構成図である。

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。

本発明は静電霧化装置１１に消音材６を備えた消音ブロック７を設けたものである。

静電霧化装置１１は、図２乃至図４に示すようなもので、放電電極１と、放電電極１に液を供給する液供給手段３と、放電電極１に対向して配置された対向電極２と、放電電極１を内部に納め、対向電極２を支持する筐体１９と、放電電極１と対向電極２との間に高電圧を印加する高電圧印加手段４とを備えて霧化ブロック１０を構成してあり、高電圧を印加することによって放電電極１に供給された液を放電電極１の先端において静電霧化させて帯電微粒子液を発生させるようになっている。

放電電極１に液を供給する液供給手段３としては、例えば、空気中の水分を冷却することで生成した結露水を放電電極１に供給したり、あるいは、液溜め部にためた液を毛細管現象、あるいは加圧手段、あるいは、重力等を利用して放電電極１の先端に供給する等が考えられる。

実施形態では液供給手段３を、空気中の水分を冷却することで生成した結露水を放電電極１に供給する場合の一例が示してある。以下液を水、帯電微粒子液を帯電微粒子水の例として説明する。

添付図面に示す実施形態においてはペルチェユニット１３のような熱交換器の冷却部により空気中の水分を冷却して結露水を生成することで放電電極１に水を供給するようになっている。

図１には熱交換器としてペルチェユニット１３の例が示してある。ペルチェユニット１３は、熱伝導性の高いアルミナや窒化アルミニウムからなる絶縁板の片面側に回路を形成してある一対のペルチェ回路板１４を、互いの回路が向き合うように対向させ、多数列設してある熱電素子１５を両ペルチェ回路板１４間で挟持すると共に隣接する熱電素子１５同士を両側の回路で電気的に接続したものである。ペルチェユニット１３は、ペルチェ入力リード線１６を介してなされる熱電素子１５への通電により一方のペルチェ回路板１４側から他方のペルチェ回路板１４側に向けて熱が移動するように構成してある。更に、上記一方の側のペルチェ回路板１４の外側には冷却部１７を接続してあり、また、上記他方の側のペルチェ回路板１４の外側には放熱部１８が接続してあり、実施形態では放熱部１８として放熱フィンの例が示してある。ペルチェユニット１３の冷却部１７には放電電極１の後端部が接続してある。

放電電極１は絶縁材料からなる筒状の筐体１９で囲まれており、筒状の筐体１９は後端開口に設けたフランジ部を放熱部１８にねじで固着してある。筐体１９の周壁には筐体１９内外を連通する開口２０が設けてある。また、筐体１９の先端開口部にリング状をした対向電極２を構成する金属板が取付てあり、放電電極１の軸心の延長線上に対向電極２のリングの中心が位置している。つまり、対向電極２に囲まれた孔５の中心が放電電極１の軸心の延長線上に位置していて対向電極２の上記孔５の周縁部の部位が実質的に電極として作用するように構成してある。

また、この対向電極２の実質的に電極として作用する孔５の周囲は前方に向けて筒状に突出して筒状部２ａとなっている。

放電電極１と対向電極２とはそれぞれ高圧リード線を介して高電圧印加手段４に接続してあり、高電圧印加手段４から放電電極１と対向電極２との間に高電圧が印加されるようになっている。

上記のような構成の霧化ブロック１０において、ペルチェユニット１３に通電することで、冷却部１７が冷却され、冷却部１７が冷却されることで放電電極１が冷却され、空気中の水分を結露して放電電極１に水（結露水）を供給するようになっている。

このように放電電極１に水が供給された状態で上記放電電極１と対向電極２との間に高電圧を印加すると、放電電極１と対向電極２との間にかけられた高電圧により放電電極１の先端部に供給された水と対向電極２との間にクーロン力が働いて、水の液面が局所的に錐状に盛り上がり（テーラーコーン）が形成される。このようにテーラーコーンが形成されると、該テーラーコーンの先端に電荷が集中してこの部分における電界強度が大きくなって、これによりこの部分に生じるクーロン力が大きくなり、更にテーラーコーンを成長させる。テーラーコーンが成長すると、該テーラーコーンの先端に電荷が集中して電荷の密度が高密度となると、テーラーコーンの先端部分の水が大きなエネルギー（高密度となった電荷の反発力）を受け、表面張力を超えて分裂・飛散（レイリー分裂）を繰り返して活性種を含むマイナスに帯電したナノメータサイズの帯電微粒子水が大量に生成させる。このようにして発生した帯電微粒子水は、対向電極２の中心に設けた孔５から流出するようになっている。

霧化ブロック１０には更にモータファン２１が設けてある。この霧化ブロック１０には後述の消音ブロック７が組み合わされ、霧化ブロック１０、消音ブロック７を装置ケース２２、２３内に組み込むことで図２に示すような静電霧化装置１１が構成してある。

消音ブロック７は、消音材ケース２４内に消音材６を内装して構成してある。

消音材ケース２４は一対のケース半体２５を組み合わせることで構成してあり、筒状をした消音材収納部２６と、消音材収納部２６の前端開口部から前方に突出している前筒部２７と、消音材収納部２６の後端部から後方に突出した後ケース部２８とを備えている。

筒状をした消音材ケース２４の消音材収納部２６内には筒状の消音材６を嵌め込んで内装してある。筒状（円筒状）をした消音材６の内周の少なくとも後端部の径は上記対向電極２の孔５の周囲は設けた前方に突出する筒状部２ａの外周の径とほぼ同じ径となっている。

消音材６の後端部内周は前述の対向電極２の孔５の周囲を前方に突出する筒状部２ａの外周に嵌め込んで保持してあると共に、消音材ケース２４の後ケース部２８で、霧化ブロック１０を覆うようにして、後ケース部２８を霧化ブロック１０または装置ケース２２に取付けてある。

上記のように、消音ブロック７を霧化ブロック１０または装置ケース２２に取付けた状態で、対向電極２の筒状部２ａの外周に筒状をした消音材６の後端部内周を嵌め込んで保持することで、円筒状の消音材６の前後に貫通する貫通孔の後端開口と、対向電極２に囲まれた孔５とを連通させ、霧化ブロック１０で生成した帯電微粒子水を対向電極２に囲まれた孔５を経て筒状の消音材６の前端開口から外部に放出するようになっている。

したがって、筒状の消音材６の前後に貫通する貫通孔が帯電微粒子水を放出するための放出路８を構成しており、このため、放出路８は消音材６により周囲を囲まれた構造となっていて、放出路８の全周壁面又は略全周壁面に消音材６を露出していることになる。

また、図１に示すように、対向電極２の筒状部２ａの外周に筒状をした消音材６の後端部内周を嵌め込んで保持しているので、対向電極２の孔５の周囲の前方に突出する筒状部２ａの中心と筒状の消音材６の貫通孔である放出路８の中心とを略一致させるように組み合わせることができる。これにより、帯電微粒子液の流れを筒状の消音材６よりなる放出路８で整流しながら放出路８の前端開口である放出口９から外部に放出することができる。図２に示す実施形態では消音材６の貫通孔である放出路８の放出口９に消音材ケース２４の前筒部２７の後端が連通する構成となっていて前筒部２７を経て外部に放出される。

更に、本発明においては、図１に示すように、筒状の消音材６の内周が筒状の対向電極２の筒状部２ａの外周と一致するので、内筒の後端部を筐体に嵌め込んで取付ける従来の消音ブロックにおける消音材に比べて、消音材の内径が小さい。このように消音材６の内径が小さいので、消音材６の厚みをある厚みに設定する場合、消音材６の外径を従来に比べて小さくできて、消音ブロック７のコンパクト化が図れ、これにより静電霧化装置１１をコンパクト化できる。

消音材６を消音材収納部２６内に内装するには、筒状の消音材６の外周面を筒状の消音材収納部２６の内周面に当接して保持すると共に筒状の消音材６の前端面を消音材収納部２６の前端部の環状前板２９に当接して保持する。そして、この状態で前述のように消音材６の後端部内周を前述の対向電極２の筒状部２ａの外周に嵌め込んで保持することで、筒状の消音材６の外周面、前端、後端が消音材ケース２４と対向電極２とで保持されることになり、消音材６の保持が簡略化でき、且つ、簡単な構成で対向電極２の筒状部２ａの中心と筒状の消音材６の貫通孔である放出路８の中心とを略一致させることができる。

もちろん、上記のような消音材６の保持に当たり、上記保持の構成に加えて接着剤による接着を併用してもよい。

消音材６としては例えば以下のようなものが採用できる。

例えば、耐オゾン性が良好な消音材６としては、ＥＰＤＭ系の連続発泡樹脂製、あるいはウール状の金属やグラスウール製のものが採用できる。また、吸音率の高い消音材６としては、ウレタン系の連続発泡樹脂製のものが採用できる。また、耐水性を有する消音材６としては、ウール状の金属、ポリエーテル系のウレタンフォーム、グラスウール等により形成したものが採用できる。また、調湿性を有する消音材６の材質としては珪藻土等がある。

上記の各種消音材６は単独で使用してもよく、あるいは、各種類の消音材６を適宜箇所に配して組み合わせることで、消音材６がオゾン劣化を生じるという問題や、加水分解等の影響を受けるといった問題や、周囲環境の湿度が極端に低下するといった静電霧化用の結露水を生じ難くなるといった複数の問題を同時に解決することが可能となる。

その一例につき説明すると、例えば、筒状の消音材６を内外方向に２層構造とし、内層を耐オゾン性が良好な材料、例えばＥＰＤＭ系の連続発泡樹脂製のものを用い、外層を耐オゾン性は良好ではないが吸音率の高い、例えばウレタン系の連続発泡樹脂製のものを用いる。この例の場合、放電により生じるオゾンは内層に触れることになるので、耐オゾン性の向上と騒音レベルの低減とを共に図ることが可能となる。もちろん、組み合わせは上記例にのみ限定されるものではない。

なお、添付図面に示す実施形態においては、図３、図４に示すように、静電霧化装置１１にモータファン２１が設けてあるが、このモータファン２１を運転することで、装置ケース２２に設けた吸気口３０から空気を吸込んで、吸込んだ空気の一部を霧化ブロック１０の放熱部１８側に流して放熱部１８を吸込んだ空気で冷却し、装置ケース２２に設けた排気口３１から外部に排気するようになっている。

また、モータファン２１により吸気口３０から吸い込まれた空気の他の一部は筐体１９のか開口２０から筐体１９内に入り、孔５から放出路６を経て外部に流れる空気流を形成するようになっている。したがって、静電霧化の際に生じるイオン風により帯電微粒子水が孔５が放出路８を経て外部に放出されるだけでなく、この帯電微粒子水の外部への放出の流れが上記空気流によってよりいっそう確実な流れとなり、帯電微粒子水が上記空気流に乗って孔５から放出路８を経て外部に確実に放出されることになる。

図５には本発明の他の実施形態が示してある。

本実施形態は筒状をした消音材６の構成が異なるのみで他の構成は前述の実施形態と同じである。したがって、説明に当たっては、重複を避けるため消音材６の構成が異なる点のみを以下説明する。

図５に示すように筒状をした消音材６の前後に貫通する貫通孔が放出路８となっており、この筒状の消音材６の内径が貫通孔である放出路８の前端の放出口９側程小さくなっている。

本実施形態においては、消音材６の内径が貫通孔である放出路８の前端の放出口９側程小さいので、放出路８により拡散しようとする帯電微粒子液の流れを整流し、放出口９から集中して対象物に当てることができる。また、消音材６の外径が同じであれば、内径を小さくしていくため消音材６の体積を増すことができて効果的に騒音を低減することができる。

１放電電極
２対向電極
３液供給手段
４高電圧印加手段
５孔
６消音材
８放出路
９放出口
１０放出路

Claims

放電電極と、放電電極と対向する対向電極と、放電電極に液を供給する液供給手段と、
放電電極と対向電極との間に高電圧を印加するための高電圧印加手段と、これらを収納する装置ケースとを備え、対向電極に囲まれた孔の中心が放電電極の軸線の前方方向の延長線上に位置するように設け、高電圧の印加により放電電極に供給された液を静電霧化することで帯電微粒子液を生成すると共に、生成した帯電微粒子液を対向電極に囲まれた孔から放出するようにしたものにおいて、装置ケースに取付けられる消音材ケースを更に備え、この消音材ケースは、消音材収納部と、この消音材収納部から前方に突出する前筒部とを有し、消音材収納部に消音材を収納し、消音材で囲まれる貫通孔を、帯電微粒子液を放出するための放出路とすることで、対向電極に囲まれた孔に、放出路の後端部を連通させ、放出路の全周壁面又は略全周壁面に消音材を露出させて設け、帯電微粒子液を外部に放出する前筒部を、装置ケースから前方に突出させて設けたことを特徴とする静電霧化装置。
対向電極の孔の周囲を前方に突出する筒状部とし、該対向電極の筒状部の外周に筒状をした消音材の後端部内周を嵌め込んで保持して成ることを特徴とする請求項１記載の静電霧化装置。
筒状をした消音材の内径を放出路の前端の放出口側程小さくして成ることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の静電霧化装置。