CN111613973B - 电极装置、放电装置以及静电雾化*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电极装置、放电装置以及静电雾化***。电极装置(3)包括放电电极(1)和对置电极(2),通过对放电电极(1)与对置电极(2)之间外加电压而产生放电。放电电极(1)是在顶端部具有放电部(11)的柱状的电极。对置电极(2)与放电部(11)相对。对置电极(2)具有周边电极部(21)和突出电极部(22)。周边电极部(21)配置为围绕放电电极(1)的中心轴线(P1)。突出电极部(22)自周边电极部(21)的周向的局部朝向放电电极(1)的中心轴线(P1)突出。从周边电极部(21)到放电部(11)的距离(D1)比从突出电极部(22)到放电部(11)的距离(D2)短。
Description
技术领域
本公开通常涉及电极装置、放电装置以及静电雾化***,更详细而言,涉及包括放电电极和对置电极的电极装置、具备该电极装置的放电装置以及具备该放电装置的静电雾化***。
背景技术
在日本特开2018-22574号公报中记载了一种放电装置,该放电装置包括放电电极和对置电极,对放电电极与对置电极之间外加电压而产生自电晕放电进一步发展而成的放电。在该放电装置产生的放电是断断续续地发生以自放电电极向周围延伸的方式绝缘击穿而成的放电路径的放电。针对日本特开2018-22574号公报所记载的放电装置而言,通过产生高能量的放电,与电晕放电相比能够增大有效成分的生成量。
此外,在日本特开2018-22574号公报中记载了对置电极具备与放电电极相对的针状电极部。由此,放电装置在放电电极与针状电极部之间稳定地产生断断续续地发生放电路径的放电。
发明内容
但是,针对日本特开2018-22574号公报所记载的放电装置而言,由于在产生放电时使电场集中于针状电极部的顶端部,因此可能产生持续地发生绝缘击穿的辉光放电或电弧放电而导致有效成分的生成效率的下降。
本公开提供一种不易产生有效成分的生成效率的下降的电极装置、放电装置以及静电雾化***。
本公开的一形式的电极装置包括放电电极和对置电极,通过对放电电极与对置电极之间外加电压而产生放电。放电电极是在顶端部具有放电部的柱状的电极。对置电极与放电部相对。对置电极具有周边电极部和突出电极部。周边电极部配置为围绕放电电极的中心轴线。突出电极部自周边电极部的周向的局部朝向放电电极的中心轴线突出。从周边电极部到放电部的距离比从突出电极部到放电部的距离短。
本公开的另一形式的电极装置包括放电电极和对置电极,通过对放电电极与对置电极之间外加电压而产生放电。放电电极是在顶端部具有放电部的柱状的电极。对置电极与放电部相对。对置电极具有周边电极部和突出电极部。周边电极部配置为围绕放电电极的中心轴线。突出电极部自周边电极部的周向的局部朝向放电电极的中心轴线突出。当在假想平面内规定了假想基准线的情况下,自假想基准线观察,放电部位于与第1缘部相同的一侧。假想平面是包含放电电极的中心轴线和突出电极部的顶端的面。假想基准线是假想线的垂直平分线。假想线是连结第1缘部和第2缘部的线。第1缘部是周边电极部中的到放电部的距离最短的部位。第2缘部是突出电极部中的到放电部的距离最短的部位。
本公开的另一形式的所述放电装置包括所述任一项的电极装置和电压外加电路。电压外加电路通过将外加电压外加于放电电极与对置电极之间而产生放电。
本公开的另一形式的静电雾化***包括放电装置和液体供给部,利用在放电装置产生的放电将液体静电雾化。液体供给部向放电电极供给液体。
采用本公开,具有不易产生有效成分的生成效率的下降这样的优点。
附图说明
图1A是示意地表示第1实施方式的放电装置的电极装置的主要部分的局部剖切后的立体图。
图1B是示意地表示第1实施方式的放电装置的电极装置的主要部分的剖视图。
图2是使用了第1实施方式的放电装置的静电雾化***的框图。
图3是表示第1实施方式的放电装置的主要部分的概略立体图。
图4是表示第1实施方式的放电装置的主要部分的概略剖视图。
图5A是表示第1实施方式的放电装置的电极装置的对置电极的主要部分的俯视图。
图5B是沿着图5A的5B-5B线的剖视图。
图5C是沿着图5A的5C-5C线的剖视图。
图6A示意地表示第1实施方式的放电装置的电极装置的主要部分,是液体伸长后的状态的剖视图。
图6B示意地表示第1实施方式的放电装置的电极装置的主要部分,是液体收缩后的状态的剖视图。
图7是示意地表示第1实施方式的放电装置的电极装置的主要部分的剖视图。
图8A是表示电晕放电的放电形态的示意图。
图8B是表示全路击穿放电的放电形态的示意图。
图8C是表示局部击穿放电的放电形态的示意图。
图9A是表示第1实施方式的放电装置的另一变形例的电极装置的示意性的剖视图。
图9B是表示第1实施方式的放电装置的另一变形例的电极装置的示意性的剖视图。
图9C是表示第1实施方式的放电装置的另一变形例的电极装置的示意性的剖视图。
图9D是表示第1实施方式的放电装置的另一变形例的电极装置的示意性的剖视图。
图10A是表示第1实施方式的放电装置的另一变形例的对置电极的示意性的俯视图。
图10B是表示第1实施方式的放电装置的另一变形例的对置电极的示意性的俯视图。
图10C是表示第1实施方式的放电装置的另一变形例的对置电极的示意性的俯视图。
图10D是表示第1实施方式的放电装置的另一变形例的对置电极的示意性的俯视图。
图11是使用了第2实施方式的放电装置的静电雾化***的框图。
图12A是用于说明第2实施方式的放电装置的动作的说明图。
图12B是用于说明第2实施方式的放电装置的动作的说明图。
图12C是用于说明第2实施方式的放电装置的动作的说明图。
附图标记说明
1、放电电极;2、2a~2h、对置电极;3、3a~3d、电极装置;4、4a、电压外加电路;5、液体供给部;10、10a、放电装置;11、放电部;21、周边电极部;22、突出电极部;23、开口部;41、电压产生电路;50、液体;100、100a、静电雾化***;211、第1缘部;221、第2缘部;D1~D6、距离;P1、中心轴线;R1、限制电阻;V1、外加电压;VP1、假想平面;VL1、假想线;VL2、假想基准线;VL3、假想平行线。
具体实施方式
(第1实施方式)
(1)概要
以下,参照图1A、图1B以及图2说明本实施方式的电极装置3、放电装置10以及静电雾化***100的概要。
如图1A和图1B所示,本实施方式的电极装置3包括放电电极1和对置电极2。该电极装置3构成为对放电电极1与对置电极2之间外加电压从而产生放电。
另外,如图2所示,电极装置3与电压外加电路4一同构成放电装置10。换言之,本实施方式的放电装置10包括电极装置3和电压外加电路4。电压外加电路4通过将外加电压V1外加于放电电极1与对置电极2之间而发生放电。
另外,如图2所示,放电装置10与液体供给部5一同构成静电雾化***100。换言之,本实施方式的静电雾化***100包括放电装置10和液体供给部5。液体供给部5向放电电极1供给液体50(参照图6A)。在该静电雾化***100中,利用在放电装置10产生的放电将液体50静电雾化。即,对于放电装置10而言,例如在自液体供给部5供给的液体50附着于放电电极1的表面从而在放电电极1保持有液体50的状态下,自电压外加电路4对放电电极1与对置电极2之间外加电压。由此,当在放电电极1与对置电极2之间产生放电时,被保持于放电电极1的液体50因放电而被静电雾化。在本公开中,被保持于放电电极1的液体50成为静电雾化的对象,但也简称为“液体50”。
特别是,在本实施方式中,电压外加电路4通过使外加电压V1的大小周期性地变动而间歇性地产生放电。通过使外加电压V1周期性地变动而在液体50产生机械性的振动。本公开中所说的“外加电压”是指为了产生放电而由电压外加电路4外加于放电电极1与对置电极2之间的电压。
通过对放电电极1与对置电极2之间外加电压(外加电压V1),被保持于放电电极1的液体50受到由电场产生的力而形成被称作泰勒锥(Taylor cone)的圆锥状的形状(参照图6A),详见后述。然后,电场集中于泰勒锥的顶端部(顶点部),从而产生放电。此时,泰勒锥的顶端部越尖,也就是圆锥的顶角越小,即越是锐角,绝缘击穿所需的电场强度越小,越易于产生放电。被保持于放电电极1的液体50随着机械性的振动而沿放电电极1的中心轴线P1(参照图1B)伸缩,由此液体50交替地变形为第1形状和第2形状。这里,第1形状是液体50沿放电电极1的中心轴线P1伸长后的状态,也就是泰勒锥的形状(参照图6A)。第2形状是液体50收缩后的状态,也就是泰勒锥的顶端部被压扁的形状(参照图6B)。结果,周期性地形成上述那样的泰勒锥,因此与泰勒锥形成的时机相配合而间歇性地产生放电。
另外,本实施方式的电极装置3如上所述,包括放电电极1和对置电极2。如图1A和图1B所示,放电电极1是在顶端部具有放电部11的柱状的电极。对置电极2与放电部11相对。该电极装置3对放电电极1与对置电极2之间外加电压,从而产生放电。这里,对置电极2具有周边电极部21和突出电极部22。周边电极部21配置为围绕放电电极1的中心轴线P1(参照图5A)。突出电极部22自周边电极部21的周向的局部朝向放电电极1的中心轴线P1突出(参照图5A)。从周边电极部21到放电部11的距离D1比从突出电极部22到放电部11的距离D2短(D1<D2)。另外,将从周边电极部21到放电部11的距离中的最短的距离设为距离D1。
采用上述的结构,对于电极装置3而言,在对放电电极1与对置电极2之间外加电压(外加电压V1)时,电场可能集中于与放电部11相对的对置电极2中的周边电极部21和突出电极部22这双方。但由于突出电极部22自周边电极部21的周向的局部朝向放电电极1的中心轴线P1突出,因此周边电极部21的与放电部11相对的相对面积大于突出电极部22的与放电部11相对的相对面积。因此,与周边电极部21相比,与放电部11相对的相对面积较小的突出电极部22的电场集中的程度较高。另一方面,从周边电极部21到放电部11的距离D1比从突出电极部22到放电部11的距离D2短,因此在对放电电极1与对置电极2之间外加电压时,首先是作用于周边电极部21与放电部11之间的电场成为主导。因此,在电场集中的程度比较低的状态下产生放电,易于产生电晕放电。因而,不易产生绝缘击穿持续发生那样的辉光放电或电弧放电,从而不易产生因辉光放电或电弧放电的产生而导致的有效成分(酸性成分、空气离子、自由基以及包含自由基的带电微粒液等)的生成效率的下降。
另外,当被保持于放电电极1的液体50受到由电场产生的力而形成泰勒锥时,例如电场易于集中于泰勒锥的顶端部(顶点部)与突出电极部22之间。因而,在液体50与突出电极部22之间,产生能量比较高的放电,能使在被保持于放电电极1的液体50产生的电晕放电进一步发展至高能量的放电。结果,能在放电电极1与对置电极2之间断断续续地形成在至少局部绝缘击穿而成的放电路径L1(参照图8C)。
(2)详细
以下,参照图1A~图8C说明本实施方式的电极装置3、放电装置10以及静电雾化***100的详细。
在以下的说明中,设定相互正交的“X轴”、“Y轴”以及“Z轴”这3个轴,特别是,将沿着放电电极1的中心轴线P1的轴设为“Z轴”,将沿着突出电极部22突出的方向的轴设为“X轴”。“Y轴”与上述X轴和Z轴都正交。此外,将从放电电极1观察到的对置电极2侧规定为Z轴的正向。X轴、Y轴以及Z轴都是假想的轴,图中的表示“X”、“Y”以及“Z”的箭头只不过是为了说明而标明的,均不伴有实体。另外,上述的方向并非旨在限定电极装置3的使用时的方向。
(2.1)整体结构
如上所述,本实施方式的静电雾化***100如图2所示,包括放电装置10和液体供给部5。本实施方式的放电装置10包括电极装置3和电压外加电路4。
电极装置3包括放电电极1和对置电极2。在图2中,示意地表示放电电极1和对置电极2的形状。对于电极装置3而言,如上述那样通过对上述放电电极1与对置电极2之间外加电压而产生放电。
如图1A和图1B所示,放电电极1是沿Z轴延伸的柱状的电极。放电电极1在长度方向(Z轴方向)的一端部(顶端部)具有放电部11,在长度方向的另一端部(与顶端部相反的那一侧的端部)具有基端部12(参照图4)。放电电极1是至少放电部11形成为顶端细形状的针型电极。这里所说的“顶端细形状”不限定于顶端尖锐地变尖的形状,如图1A和图1B所示,包含顶端带圆角的形状。
对置电极2配置为与放电电极1的放电部11相对。并且,如上所述,对置电极2具有周边电极部21和突出电极部22。周边电极部21配置为围绕放电电极1的中心轴线P1。突出电极部22自周边电极部21的周向的局部朝向放电电极1的中心轴线P1突出。
在本实施方式中,如图3和图4所示,对置电极2具有沿X轴方向较长的板状的平板部24。并且,如图4所示,在沿着放电电极1的中心轴线P1的方向(Z轴方向)上,放电电极1与对置电极2分开。换言之,如图4所示,放电电极1和对置电极2在沿着放电电极1的中心轴线P1的方向(Z轴方向)上处于相互离开的位置关系。
这里,在平板部24的局部形成有沿平板部24的厚度方向(Z轴方向)贯通平板部24的开口部23。对置电极2的位于该开口部23的周边的部分成为周边电极部21。并且,自周边电极部21向开口部23内突出的部分成为突出电极部22。
放电电极1和对置电极2被保持于具有绝缘性的合成树脂制的外壳6。作为一个例子,平板部24利用设于外壳6的一对铆接突起61(参照图3)通过热铆接等铆接结合于外壳6。由此,对置电极2被保持于外壳6。
这里,以对置电极2的厚度方向(开口部23的贯通方向)与放电电极1的长度方向(Z轴方向)一致并且放电电极1的放电部11位于对置电极2的开口部23的中心附近的方式决定对置电极2与放电电极1的位置关系。也就是说,开口部23的中心位于放电电极1的中心轴线P1上,并且在对置电极2与放电电极1之间至少利用对置电极2的开口部23确保间隙(空间)。换言之,对置电极2配置为隔着间隙与放电电极1相对,并与放电电极1绝缘。
电极装置3的放电电极1和对置电极2的更详细的形状在“(2.3)电极装置”一栏中会进行说明。
液体供给部5对放电电极1供给静电雾化用的液体50。作为一个例子,使用将放电电极1冷却而在放电电极1产生结露水的冷却装置51实现液体供给部5。具体而言,作为一个例子,如图4所示,冷却装置51具有散热板512和多个(在图示的例子中是4个)珀耳帖元件511。多个珀耳帖元件511例如通过焊锡与散热板512机械性地连接且电连接,而被保持于散热板512。各个珀耳帖元件511将一端部(散热板512侧)设为散热端,将另一端部(与散热板512相反的那一侧)设为吸热端。
另外,多个珀耳帖元件511隔着绝缘板513与放电电极1机械性地连接。换言之,放电电极1以基端部12与绝缘板513机械性地连接,多个珀耳帖元件511以吸热端与绝缘板513机械性地连接。也就是说,放电电极1和多个珀耳帖元件511利用绝缘板513以绝缘的状态热耦合。
针对该冷却装置51而言,通过对多个珀耳帖元件511通电,能够冷却与珀耳帖元件511热耦合的放电电极1。此时,冷却装置51经由基端部12冷却放电电极1的整体。由此,空气中的水分凝结而作为结露水附着于放电电极1的表面。即,液体供给部5构成为将放电电极1冷却而在放电电极1的表面生成作为液体50的结露水。在该结构中,液体供给部5能够利用空气中的水分向放电电极1供给液体50(结露水),因此不需要向静电雾化***100供给以及补充液体。
电压外加电路4与电极装置3一同构成放电装置10,如上所述是通过将外加电压V1外加于放电电极1与对置电极2之间而发生放电的电路。
如图2所示,电压外加电路4具有电压产生电路41、驱动电路42以及控制电路43。另外,电压外加电路4还具有限制电阻R1。电压产生电路41是自电源接受电力的供给而生成向电极装置3外加的电压(外加电压V1)的电路。这里所说的“电源”是向电压产生电路41等供给动作用的电力的电源,作为一个例子,是产生数V~十几V程度的直流电压的电源电路。驱动电路42是驱动电压产生电路41的电路。控制电路43例如基于监视对象控制驱动电路42。这里所说的“监视对象”由电压外加电路4的输出电流和输出电压的至少一者形成。
电压产生电路41例如是绝缘型的DC/DC转换器,使来自电源的输入电压升压并将升压后的电压作为外加电压V1输出。电压产生电路41的输出电压作为外加电压V1外加于电极装置3(放电电极1和对置电极2)。
电压产生电路41与电极装置3(放电电极1和对置电极2)电连接。电压产生电路41对电极装置3外加高电压。这里,电压产生电路41构成为将放电电极1作为正极(正),将对置电极2作为负极(接地),对放电电极1与对置电极2之间外加高电压。换言之,在自电压外加电路4对电极装置3外加了高电压的状态下,在放电电极1与对置电极2之间产生以放电电极1侧为高电位且以对置电极2侧为低电位的电位差。这里所说的“高电压”只要是设定为在电极装置3中发生后述的全路击穿放电或局部击穿放电的电压即可,作为一个例子,是峰值成为6.0kV程度的电压。全路击穿放电和局部击穿放电会在“(2.4)放电的形式”一栏中详细说明。其中,自电压外加电路4外加于电极装置3的高电压不限定于6.0kV程度,例如依据放电电极1和对置电极2的形状或者放电电极1与对置电极2间的距离等适当地设定。
另外,限制电阻R1***在电压产生电路41与电极装置3之间。换言之,电压外加电路4具有产生外加电压V1的电压产生电路41和***在电压产生电路41的一输出端与电极装置3之间的限制电阻R1。限制电阻R1是用于限制在绝缘击穿后流通的放电电流的峰值的电阻器。也就是说,限制电阻R1具有以下功能,即,通过限制放电时在电极装置3流通的电流而保护电极装置3和电压外加电路4不受过电流影响。
在本实施方式中,限制电阻R1***在电压产生电路41与对置电极2之间。如上所述,对置电极2成为负极(接地),因此限制电阻R1***在电压产生电路41的低电位侧的输出端与电极装置3之间。
这里,电压外加电路4的动作模式包含第1模式和第2模式这两种模式。第1模式是用于使外加电压V1随着时间流逝而上升,并自电晕放电发展而在放电电极1与对置电极2之间形成在至少局部绝缘击穿而成的放电路径L1(参照图8C)从而产生放电电流的模式。第2模式是用于使电极装置3处于过电流状态而利用控制电路43等切断放电电流的模式。本公开所说的“放电电流”是指通过放电路径L1流通的比较大的电流,不包含在形成放电路径L1前的电晕放电时产生的数μA程度的微小电流。本公开所说的“过电流状态”是指负荷因放电而下降,设想值以上的电流在电极装置3流通的状态。
在本实施方式中,控制电路43通过控制驱动电路42而控制电压外加电路4。控制电路43在电压外加电路4被驱动的驱动期间内以使电压外加电路4交替地反复第1模式和第2模式的方式控制驱动电路42。这里,控制电路43以使自电压外加电路4外加于电极装置3的外加电压V1的大小在驱动频率下周期性地变动的方式以驱动频率进行第1模式与第2模式的切换。本公开所说的“驱动期间”是驱动电压外加电路4以使电极装置3产生放电的期间。
即,电压外加电路4不是使外加于包含放电电极1的电极装置3的电压的大小保持为恒定值,而是使该电压在预定范围内的驱动频率下周期性地变动。电压外加电路4通过使外加电压V1的大小周期性地变动而间歇性地产生放电。也就是说,与外加电压V1的变动周期相配合地,周期性地形成放电路径L1而周期性地发生放电。以下,也将产生放电(全路击穿放电或局部击穿放电)的周期称为“放电周期”。由此,作用于被放电电极1保持的液体50的电能的大小在驱动频率下周期性地变动,结果被保持于放电电极1的液体50在驱动频率下机械性地振动。
这里,为了增大液体50的变形量,优选将外加电压V1的变动的频率即驱动频率设定在包含被保持于放电电极1的液体50的共振频率(固有振动频率)的预定范围内,也就是液体50的共振频率附近的值。本公开所说的“预定范围”是在以该频率使施加于液体50的力(能量)振动时使液体50的机械性的振动增幅的那样的频率的范围,并且是以液体50的共振频率作为基准而规定了下限值和上限值的范围。也就是说,将驱动频率设定为液体50的共振频率附近的值。在该情况下,随着外加电压V1的大小的变动而发生的液体50的机械性的振动的振幅变得比较大,结果随着液体50的机械性的振动而发生的液体50的变形量增大。液体50的共振频率例如取决于液体50的体积(量)、表面张力以及粘度等。
即,在本实施方式的静电雾化***100中,液体50以其共振频率附近的驱动频率机械性地振动,从而以比较大的振幅进行振动。因此,液体50的在电场进行了作用时产生的泰勒锥的顶端部(顶点部)形成为更尖(锐角)的形状。因而,与液体50以偏离其共振频率的频率机械性地振动的情况相比,在形成了泰勒锥的状态下绝缘击穿所需的电场强度减小,易于产生放电。由此,例如即使存在自电压外加电路4外加于电极装置3的电压(外加电压V1)的大小的波动、放电电极1的形状的波动或供给到放电电极1的液体50的量(体积)的波动等,也能稳定地发生放电。另外,电压外加电路4能将外加于包含放电电极1的电极装置3的电压的大小抑制为比较低。因此,能够简化电极装置3的周边处的绝缘对策用的构造,并且能够降低用于电压外加电路4等的部件的耐压。
(2.2)动作
以上说明的结构的静电雾化***100通过使电压外加电路4如以下那样动作,使电极装置3(放电电极1和对置电极2)产生放电。
即,控制电路43在形成放电路径L1前的期间内,将电压外加电路4的输出电压设为监视对象,当作为监视对象的输出电压的最大值成为阈值以上时,减少自电压产生电路41输出的能量。而在形成了放电路径L1后,控制电路43将电压外加电路4的输出电流设为监视对象,当作为监视对象的输出电流成为阈值以上时,减少自电压产生电路41输出的能量。由此,电压外加电路4以使外加于电极装置3的电压下降并使电极装置3处于过电流状态而切断放电电流的第2模式进行动作。也就是说,电压外加电路4的动作模式从第1模式切换为第2模式。
此时,电压外加电路4的输出电压和输出电流一同下降,因此控制电路43使驱动电路42再次进行动作。由此,外加于电极装置3的电压随着时间流逝而上升,自电晕放电发展,在放电电极1与对置电极2之间形成在至少局部绝缘击穿而成的放电路径L1。
在驱动期间内,控制电路43反复进行上述的动作,从而电压外加电路4以交替地反复第1模式和第2模式的方式进行动作。由此,作用于被放电电极1保持的液体50的电能的大小在驱动频率下周期性地变动,液体50在驱动频率下机械性地振动。
总之,通过自电压外加电路4对包含放电电极1的电极装置3外加电压,使由电场产生的力作用于被放电电极1保持的液体50而使液体50变形。此时,作用于被放电电极1保持的液体50的力F1由液体50所含有的电荷量q1与电场E1的积来表示(F1=q1×E1)。特别是,在本实施方式中,由于对放电电极1与对置电极2之间外加电压,因此对液体50作用被电场向对置电极2侧拉拽的朝向的力。结果,如图6A所示,被保持于放电电极1的放电部11的液体50受到由电场产生的力,沿作为Z轴方向的放电电极1的中心轴线P1向对置电极2侧伸长,形成被称作泰勒锥的圆锥状的形状。当外加于电极装置3的电压自图6A所示的状态减小时,作用于液体50的力因电场的影响也减小,从而液体50变形。结果,如图6B所示,被保持于放电电极1的放电部11的液体50收缩。
并且,通过使外加于电极装置3的电压的大小在驱动频率下周期性地变动,使被保持于放电电极1的液体50交替地变形为图6A所示的形状和图6B所示的形状。即,在本实施方式中,放电电极1以覆盖放电部11的方式保持液体50。液体50因放电而沿作为Z轴方向的放电电极1的中心轴线P1伸缩。由于电场集中于泰勒锥的顶端部(顶点部)从而发生放电,因此如图6A所示在泰勒锥的顶端部尖锐的状态下产生绝缘击穿。因而,与驱动频率相配合而间歇性地发生放电(全路击穿放电或局部击穿放电)。
由此,被保持于放电电极1的液体50因放电而被静电雾化。结果,在静电雾化***100中,生成含有自由基的纳米尺寸的带电微粒液。所生成的带电微粒液例如经由对置电极2的开口部23向放电装置10的周围放出。
(2.3)电极装置
接下来,参照图1A、图1B以及图5A~图7说明在本实施方式的放电装置10中使用的电极装置3(放电电极1和对置电极2)的更详细的形状。在图1A、图1B以及图6A~图7中,示意地表示构成电极装置3的放电电极1和对置电极2的主要部分,除放电电极1和对置电极2以外的结构适当地省略图示。图5A~图5C是只表示对置电极2的图。
即,在本实施方式中,如上所述,对置电极2具有周边电极部21和突出电极部22。周边电极部21配置为围绕放电电极1的中心轴线P1(参照从Z轴的一侧观察的图5A)。突出电极部22自周边电极部21的周向的局部朝向放电电极1的中心轴线P1突出(参照图5A)。
作为一个例子,放电电极1由铜钨合金(Cu-W合金)等导电性的金属材料形成。如图1A和图1B所示,放电电极1是沿Z轴延伸的圆柱状的电极。放电电极1在长度方向(Z轴方向)的一端部(顶端部)具有放电部11。
在本实施方式中,放电电极1的顶端部(放电部11侧的端部)整体形成为大致半球状。此外,放电部11位于放电电极1的中心轴线P1上,放电部11本身也形成为大致半球状。其中,放电部11的曲率半径比放电电极1的顶端部整体的曲率半径小很多。在利用液体供给部5向放电电极1供给液体50时,液体50以覆盖至少放电部11的方式被保持于放电电极1(参照图6A和图6B)。
另一方面,作为一个例子,对置电极2由铜钨合金(Cu-W合金)等导电性的金属材料形成。在本实施方式中,对置电极2如上述那样具有板状的平板部24。并且,如图5A~图5C所示,在平板部24的局部形成有沿平板部24的厚度方向(Z轴方向)贯通平板部24的开口部23。对置电极2的位于该开口部23的周边的部分成为周边电极部21。并且,自周边电极部21向开口部23内突出的部分成为突出电极部22。
更详细而言,在平板部24的局部,在沿着放电电极1的中心轴线P1的方向(Z轴方向)上形成有沿离开放电电极1的朝向(Z轴的正向)突出的穹顶状的周边电极部21。作为一个例子,通过拉深加工使平板部24的局部凹陷,从而将周边电极部21形成为在Z轴方向上扁平的半球壳状(穹顶状)。如图5B和图5C所示,周边电极部21具有以离开放电电极1的方式凹陷的内表面212。内表面212是以Z轴方向上的远离放电电极1的那一侧的端缘的内径小于靠近放电电极1的那一侧的端缘的内径的方式相对于放电电极1的中心轴线P1倾斜的锥面。
另外,在周边电极部21的中央部形成有开口部23。开口部23呈圆形开口,沿对置电极2的厚度方向(Z轴方向)贯通对置电极2。在图5A中,分别用假想线(双点划线)表示周边电极部21的内周缘(也就是开口部23的周缘)和外周缘。换言之,在图5A中,成为同心圆的两条假想线(双点划线)间的区域是周边电极部21。开口部23的中心位于放电电极1的中心轴线P1上。
另外,突出电极部22自周边电极部21的内周缘(也就是开口部23的周缘)朝向开口部23的中心突出。在本实施方式中,设有多个(这里是两个)突出电极部22。多个突出电极部22各自从周边电极部21的周向的局部朝向放电电极1的中心轴线P1突出。
这里,在周边电极部21的周向上等间隔地配置有多个(这里是两个)突出电极部22。在本实施方式中,对置电极2具有两个突出电极部22,因此将上述两个突出电极部22设于在周边电极部21的周向(开口部23的周向)上呈180度旋转对称的位置。作为一个例子,通过冲裁加工形成上述这样的开口部23和多个突出电极部22。
另外,本实施方式的电极装置3构成为在放电电极1的放电部11与对置电极2的突出电极部22之间断断续续地形成在至少局部绝缘击穿而成的放电路径L1,以便增加酸性成分的生成量。在该情况下,为了降低臭氧的产生量,优选使电场集中于突出电极部22的顶端部分。因此,如图5A所示,突出电极部22优选在俯视下为三角形。本公开所说的“三角形”不限定于具有3个顶点的三角形,也包含图5A所示的突出电极部22那样顶端为圆角面(曲面)的那样的形状。
此外优选的是,在俯视下,为了使电场向形成为三角形的突出电极部22的顶端部(顶点部)集中,突出电极部22的俯视下的顶端部(顶点部)的角度为锐角。但突出电极部22例如通过冲裁加工形成,因此当突出电极部22的俯视下的顶端部(顶点部)的角度过小时,模具破损的可能性增高。因此,为了抑制模具的破损并且使电场集中于突出电极部22的俯视下的顶端部(顶点部),突出电极部22的俯视下的顶端部(顶点部)的角度优选为60度以上。换言之,上述三角形的顶角优选为60度以上。更详细而言,上述三角形的顶角为90度较佳。此外,上述三角形优选是等腰三角形。
在该情况下,在将上述三角形的底边的长度设为“W1”,将自与底边相对的顶点向底边的垂线的长度设为“W2”时,长度W1比长度W2长。另外,如图5A所示,上述三角形的垂线的长度W2优选为开口部23的半径r1的1/2以下。当突出电极部22为上述那样的三角形时,能够抑制模具的破损,并且能使电场集中于突出电极部22的俯视下的顶端部(顶点部)。结果,具有放电部11与突出电极部22之间的放电稳定这样的优点。作为一个例子,底边的长度W1为1mm以下。
另外,在突出电极部22的俯视下的顶端部(顶点部)尖锐的情况下,该部分因电场集中而易于发生电蚀,放电状态可能时效性地变化。因此,为了不使放电状态时效性地变化,优选突出电极部22的俯视下的顶端部(顶点部)包含曲面。在本实施方式中,如图5A所示,突出电极部22的俯视下的顶端部(顶点部)包含曲面。在本实施方式中,作为一个例子,突出电极部22的俯视下的顶端部(顶点部)的曲率半径为0.1mm程度。采用该结构,与突出电极部22的俯视下的顶端部(顶点部)尖锐的情况相比,能够抑制电蚀的发生,结果放电状态不易时效性地变化。
另外,多个(这里是两个)突出电极部22具有相同的形状。换言之,多个突出电极部22具有相对于放电电极1的中心轴线P1呈180度旋转对称的形状。因此,从位于放电电极1的中心轴线P1上的放电部11到突出电极部22的距离在多个突出电极部22中大致均等。
另外,在本实施方式中,在沿着放电电极1的中心轴线P1的方向(Z轴方向)上,周边电极部21的至少局部位于放电部11与突出电极部22之间。即,在本实施方式中,如上述那样,周边电极部21形成为在沿着放电电极1的中心轴线P1的方向(Z轴方向)上沿离开放电电极1的朝向(Z轴的正向)突出的穹顶状。并且,突出电极部22自该穹顶状的周边电极部21的内周缘(也就是开口部23的周缘)朝向开口部23的中心突出。因此,在自突出电极部22观察时,如图5B所示,周边电极部21的至少局部位于靠近放电部11的那一侧。由此,在作为Z轴方向的沿着放电电极1的中心轴线P1的方向上,突出电极部22比周边电极部21远离放电部11。
另外,如图5B和图5C所示,周边电极部21包含由周边电极部21中的位于最靠近放电部11的位置的角部形成的第1缘部211。另外,突出电极部22包含由位于最靠近放电部11的位置的角部形成的第2缘部221。
在本实施方式中,第1缘部211是形成为穹顶状的周边电极部21的内表面212中的在Z轴方向上靠近放电电极1的那一侧的缘部。换言之,第1缘部211是周边电极部21中的朝向放电电极1的中心轴线P1侧的面(内表面212)与朝向Z轴的负向的面之间的角部。第1缘部211在周边电极部21的周向的整周范围内形成。因此,第1缘部211形成为以放电电极1的中心轴线P1为中心的圆形。由此,在第1缘部211的整周范围内,从位于放电电极1的中心轴线P1上的放电部11到第1缘部211的距离大致均等。
在本实施方式中,第2缘部221是在俯视下形成为三角形的突出电极部22的顶端部(顶点部)中的在Z轴方向上靠近放电电极1的那一侧的缘部。换言之,第2缘部221是突出电极部22中的朝向放电电极1的中心轴线P1侧的面与朝向Z轴的负向的面之间的角部。这里,从位于放电电极1的中心轴线P1上的放电部11到第2缘部221的距离在多个(这里是两个)突出电极部22中大致均等。
另外,如图1A和图1B所示,从周边电极部21到放电部11的距离D1比从突出电极部22到放电部11的距离D2短(D1<D2)。
本公开所说的“距离D1”是指从周边电极部21到放电部11的最短距离,在本实施方式中是连结周边电极部21的第1缘部211的一点和放电部11的一点的线段的长度。另外,本公开所说的“距离D2”是指从突出电极部22到放电部11的最短距离,在本实施方式中是连结突出电极部22的第2缘部221的一点和放电部11的一点的线段的长度。
另外,在本实施方式中,如上所述,放电电极1以覆盖放电部11的方式保持液体50,液体50因放电而沿作为Z轴方向的放电电极1的中心轴线P1伸缩。这里,在液体50沿放电电极1的中心轴线P1伸长后的状态下,如图6A所示,液体50形成为作为第1形状的泰勒锥的形状。而在液体50收缩后的状态下,如图6B所示,液体50形成为作为第2形状的泰勒锥的顶端部被压扁的形状。
并且,如图6A所示,当液体50处于伸长的状态(第1形状)时,优选代替放电部11而以液体50为基准如以下这样规定距周边电极部21和突出电极部22的距离。即,如图6A所示,在液体50伸长的状态下,从液体50到周边电极部21的距离D3比从液体50到突出电极部22的距离D4长(D3>D4)。
本公开所说的“距离D3”是指从处于伸长的状态的液体50到周边电极部21的最短距离,在本实施方式中是连结周边电极部21的第1缘部211的一点和第1形状(泰勒锥)的液体50的顶点的线段的长度。另外,本公开所说的“距离D4”是指从处于伸长的状态的液体50到突出电极部22的最短距离,在本实施方式中是连结突出电极部22的第2缘部221的一点和第1形状(泰勒锥)的液体50的顶点的线段的长度。
此外,如图6B所示,当液体50处于收缩的状态(第2形状)时,优选代替放电部11而以液体50为基准如以下这样规定距周边电极部21和突出电极部22的距离。即,如图6B所示,在液体50收缩的状态下,从液体50到周边电极部21的距离D5比从液体50到突出电极部22的距离D6短(D5<D6)。
本公开所说的“距离D5”是指从处于收缩的状态的液体50到周边电极部21的最短距离,在本实施方式中是连结周边电极部21的第1缘部211的一点和第2形状(泰勒锥的顶端部被压扁的形状)的液体50的顶点的线段的长度。另外,本公开所说的“距离D6”是指从处于收缩的状态的液体50到突出电极部22的最短距离,在本实施方式中是连结突出电极部22的第2缘部221的一点和第2形状(泰勒锥的顶端部被压扁的形状)的液体50的顶点的线段的长度。
本实施方式的电极装置3通过采用上述那样的距离D1~D6的关系,具有以下这样的优点。即,由于从周边电极部21到放电部11的距离D1比从突出电极部22到放电部11的距离D2短,因此在对放电电极1与对置电极2之间外加电压时,首先是作用于周边电极部21与放电部11之间的电场成为主导。因此,在电场集中的程度比较低的状态下产生放电,易于产生电晕放电。因而,不易产生持续发生绝缘击穿那样的辉光放电或电弧放电,从而不易产生由辉光放电或电弧放电导致的有效成分(酸性成分、空气离子、自由基以及包含自由基的带电微粒液等)的生成效率的下降。
另外,在被保持于放电电极1的液体50受到由电场产生的力而形成泰勒锥时,从此时的伸长的状态的液体50到周边电极部21的距离D3变得比从液体50到突出电极部22的距离D4长。因此,电场易于集中于泰勒锥的顶端部(顶点部)与突出电极部22之间。因而,在液体50与突出电极部22之间产生能量比较高的放电,能使产生于被放电电极1保持的液体50的电晕放电进一步发展至高能量的放电。结果,在放电电极1与对置电极2之间形成在至少局部绝缘击穿而成的放电路径L1。
另外,当因电场的影响而作用于液体50的力减小时,从此时的收缩的状态的液体50到周边电极部21的距离D5变得比从液体50到突出电极部22的距离D6短。因此,电场易于集中于液体50与周边电极部21之间。因而,在液体50与周边电极部21之间产生能量比较低的放电,从而放电电极1与对置电极2之间的放电路径L1消失。结果,能在放电电极1与对置电极2之间断断续续地形成在至少局部绝缘击穿而成的放电路径L1。
以下,参照图7在几何学上说明本实施方式的电极装置3的形状。图7示意地表示构成电极装置3的放电电极1和对置电极2的主要部分,除放电电极1和对置电极2以外的结构适当地省略图示。图7是沿包含放电电极1的中心轴线P1和突出电极部22的顶端的假想平面VP1(未图示)剖切后的剖视图。假想平面VP1、图7中的假想线VL1、假想基准线VL2以及假想平行线VL3都是假想的面或线,只不过是为了说明而标明的,都不伴有实体。
即,如图7所示,本实施方式的电极装置3包括放电电极1和对置电极2。放电电极1是在顶端部具有放电部11的柱状的电极。对置电极2与放电部11相对。对于该电极装置3而言,通过对放电电极1与对置电极2之间外加电压而产生放电。这里,对置电极2具有周边电极部21和突出电极部22。周边电极部21配置为围绕放电电极1的中心轴线P1。突出电极部22自周边电极部21的周向的局部朝向放电电极1的中心轴线P1突出。这里,假想线VL1是在假想平面VP1(未图示)内连结第1缘部211和第2缘部221的假想的线(直线),上述第1缘部211是周边电极部21中的到放电部11的距离最短的部位,上述第2缘部221是突出电极部22中的到放电部11的距离最短的部位。在假想平面VP1(未图示)内,在规定了作为假想线VL1的垂直平分线的假想基准线VL2的情况下,自假想基准线VL2观察,放电部11位于与第1缘部211相同的一侧。并且,在自假想基准线VL2观察时,放电部11和第1缘部211都位于与第2缘部221相反的那一侧,也就是Z轴的负侧。假想基准线VL2由于是假想线VL1的垂直平分线,因此由相对于第1缘部211和第2缘部221都为等距离的点的集合形成。因此,相对于第2缘部221,放电部11存在于更靠近第1缘部211的位置。通过采用上述这样的形状,从周边电极部21到放电部11的距离D1(参照图1B)比从突出电极部22到放电部11的距离D2(参照图1B)短(D1<D2)。
此外,在本实施方式中,在假想平面VP1内,放电部11位于假想基准线VL2与假想平行线VL3之间。假想平行线VL3是通过第1缘部211并与假想基准线VL2平行的假想的线(直线)。
此外,在本实施方式中,当被保持于放电电极1的液体50处于第1形状的伸长的状态时,液体50的顶点在假想平面VP1内在自假想基准线VL2观察时位于与第2缘部221相同的一侧。
通过采用上述这样的形状,在液体50伸长后的状态下,从液体50到周边电极部21的距离D3(参照图6A)比从液体50到突出电极部22的距离D4(参照图6A)长(D3>D4)。
(2.4)放电的形式
以下,参照图8A~图8C说明在对放电电极1与对置电极2之间外加了外加电压V1的情况下发生的放电形态的详细。图8A~图8C是用于说明放电形态的概念图,在图8A~图8C中示意地表示放电电极1和对置电极2。另外,针对本实施方式的放电装置10而言,实际上在放电电极1保持有液体50,在该液体50与对置电极2之间产生放电,但在图8A~图8C中省略图示液体50。另外,以下设想在放电电极1的放电部11不存在液体50的情况来进行说明,但在存在液体50的情况下,关于放电的发生部位等,将“放电电极1的放电部11”替换成“被保持于放电电极1的液体50”即可。
这里,首先参照图8A说明电晕放电。
通常,在向一对电极间投入能量而产生放电时,依据所投入的能量的量,放电形态自电晕放电向辉光放电或电弧放电发展。
辉光放电和电弧放电是伴有在一对电极间的绝缘击穿的放电。针对辉光放电和电弧放电而言,在对一对电极间投入能量的期间内,维持通过绝缘击穿而形成的放电路径,从而在一对电极间持续地产生放电电流。相对于此,如图8A所示,电晕放电是在一电极(具有放电部11的放电电极1)局部性地发生的放电,并且是不伴有在一对电极(放电电极1和具有周边电极部21的对置电极2)间的绝缘击穿的放电。总之,通过将外加电压V1外加于放电电极1与对置电极2之间,在放电电极1的放电部11发生局部性的电晕放电。这里,放电电极1位于负极(接地)侧,因此产生于放电电极1的放电部11的电晕放电是负极性电晕。此时,可能在放电电极1的放电部11的周围局部性地产生绝缘击穿而成的区域A1。该区域A1不像后述的局部击穿放电时的第1绝缘击穿区域A3和第2绝缘击穿区域A4的各个区域那样是沿特定的方向较长地延伸的形状,而是点状(或球状)。
这里,当自电源(电压外加电路4)对一对电极间在每单位时间内能够放出的电流容量充分大时,一旦形成放电路径就会被不中断地维持,如上述那样自电晕放电向辉光放电或电弧放电发展。
接下来,参照图8B说明全路击穿放电。
如图8B所示,全路击穿放电是间歇性地反复自图8A所示的电晕放电发展而达到一对电极(放电电极1和对置电极2)间的全路击穿的这一现象的放电形态。也就是说,针对全路击穿放电而言,在具有放电部11的放电电极1与具有突出电极部22的对置电极2之间,在放电电极1与对置电极2之间产生整体绝缘击穿而成的放电路径L1。此时,在放电电极1的放电部11与对置电极2的任一突出电极部22的第2缘部221之间会产生整体绝缘击穿而成的区域A2。该区域A2与后述的局部击穿放电时的第1绝缘击穿区域A3和第2绝缘击穿区域A4的各个区域相同,不是部分地产生,而是以使放电电极1的放电部11与对置电极2的突出电极部22之间相连的方式产生。
本公开所说的“绝缘击穿”是指将导体间隔离开的绝缘体(包含气体)的绝缘性被破坏而不再保持绝缘状态。例如,离子化的分子被电场加速而与其他的气体分子碰撞从而使其他的气体分子离子化,离子浓度陡增而引起气体放电,由此产生气体的绝缘击穿。
另外,全路击穿放电是虽然伴有在一对电极(放电电极1和对置电极2)间的绝缘击穿(全路击穿),但绝缘击穿不是持续性地发生而是间歇性地发生的放电。因此,产生于一对电极(放电电极1和对置电极2)间的放电电流也是间歇性地发生。即,在电源(电压外加电路4)不具有为了如上述那样维持放电路径L1而所需的电流容量的情况等,刚自电晕放电发展为全路击穿,外加于一对电极间的电压就下降,从而放电路径L1中断,放电停止。这里所说的“电流容量”是能在每单位时间内放出的电流的容量。通过反复上述这样的放电发生以及停止,放电电流间歇性地流动。这样,全路击穿放电在反复放电能量高的状态和放电能量低的状态这一点上,与绝缘击穿持续地发生(也就是放电电流持续地产生)的辉光放电和电弧放电不同。
接下来,参照图8C说明局部击穿放电。
在局部击穿放电时,放电装置10首先利用放电电极1的放电部11发生局部性的电晕放电。在本实施方式中,放电电极1位于正极(正)侧,因此产生于放电电极1的放电部11的电晕放电是正极性电晕。放电装置10使产生于放电电极1的放电部11的电晕放电进一步发展至高能量的放电。利用该高能量的放电在放电电极1与对置电极2之间形成部分绝缘击穿而成的放电路径L1。
另外,局部击穿放电是虽然伴有在一对电极(放电电极1和对置电极2)间的部分性的绝缘击穿,但绝缘击穿不是持续性地发生而是间歇性地发生的放电。因此,产生于一对电极(放电电极1和对置电极2)间的放电电流也是间歇性地发生。即,在电源(电压外加电路4)不具有为了维持放电路径L1而所需的电流容量的情况等,刚自电晕放电发展为局部击穿放电,外加于一对电极间的电压就下降,从而放电路径L1中断,放电停止。通过使上述这样的放电反复发生以及停止,放电电流间歇性地流动。这样,局部击穿放电在反复放电能量高的状态和放电能量低的状态这一点上,与绝缘击穿持续地发生(也就是放电电流持续地产生)的辉光放电和电弧放电不同。
更详细而言,放电装置10通过将外加电压V1外加于以相互隔着间隙相对的方式配置的放电电极1与对置电极2之间,使放电电极1与对置电极2之间产生放电。并且,在放电发生时,在放电电极1与对置电极2之间形成部分绝缘击穿而成的放电路径L1。如图8C所示,此时形成的放电路径L1包含在具有放电部11的放电电极1的周围生成的第1绝缘击穿区域A3和在具有突出电极部22的对置电极2的周围生成的第2绝缘击穿区域A4。
即,在放电电极1与对置电极2之间形成不是整体而是部分(局部)绝缘击穿而成的放电路径L1。这样,针对局部击穿放电而言,形成在放电电极1与对置电极2之间的放电路径L1是未达到全路击穿而是部分绝缘击穿而成的路径。
这里,第1绝缘击穿区域A3和第2绝缘击穿区域A4以相互不接触的方式分离地存在。换言之,放电路径L1至少在第1绝缘击穿区域A3与第2绝缘击穿区域A4之间包含未被绝缘击穿的区域(绝缘区域)。因此,针对局部击穿放电而言,在放电电极1与对置电极2之间的空间,在未达到全路击穿而是部分被绝缘击穿的状态下,放电电流通过放电路径L1地流通。总之,即使是产生了部分性的绝缘击穿的放电路径L1,换言之即使是局部未被绝缘击穿的放电路径L1,在放电电极1与对置电极2之间,放电电流也会通过放电路径L1地流通而产生放电。
这里,第2绝缘击穿区域A4基本产生在对置电极2中的到放电部11的距离(空间距离)最短的部位的周围。在本实施方式中,在突出电极部22的第2缘部221,对置电极2到放电部11的距离D2(参照图1B)最短,因此在第2缘部221的周围生成第2绝缘击穿区域A4。也就是说,图8C所示的突出电极部22实际相当于第2缘部221。
并且,针对全路击穿放电(参照图8B)或局部击穿放电(参照图8C)而言,以比电晕放电(参照图8A)大的能量生成自由基,与电晕放电相比生成2倍~10倍程度的大量的自由基。这样生成的自由基是不仅限于除菌、脱臭、保湿、保鲜以及病毒的非活化,而且在各种各样的场合起到有用的效果的基。这里,在通过全路击穿放电或局部击穿放电生成自由基时,也产生臭氧。但针对全路击穿放电或局部击穿放电而言,与电晕放电相比生成2倍~10倍程度的自由基,相对于此,臭氧的产生量被抑制为与电晕放电的情况相同的程度。
另外,针对局部击穿放电(参照图8C)而言,与全路击穿放电(参照图8B)相比,也能抑制由过大的能量导致的自由基的消失,与全路击穿放电相比,也能实现自由基的生成效率的提高。即,针对全路击穿放电而言,其放电的能量过高,因此所生成的自由基的一部分消失,可能导致有效成分的生成效率的下降。相对于此,针对局部击穿放电而言,与全路击穿放电相比,放电的能量被抑制为较小,因此能够减少因暴露于过大的能量中而导致的自由基的消失量,实现自由基的生成效率的提高。
此外,针对局部击穿放电而言,与全路击穿放电相比,电场的集中得到缓解。因此,针对全路击穿放电而言,通过全路击穿而成的放电路径在放电电极1与对置电极2之间瞬间流通较大的放电电流,届时的电阻变得非常小。相对于此,针对局部击穿放电而言,电场的集中缓解,从而在部分绝缘击穿而成的放电路径L1形成时,瞬间在放电电极1与对置电极2之间流通的电流的最大值被抑制为比全路击穿放电小。由此,针对局部击穿放电而言,与全路击穿放电相比,能够抑制氮氧化物(NOx)的产生,进一步将电噪声抑制为较小。
另外,在本实施方式中,如上所述,对置电极2具有多个(这里为两个)突出电极部22,从各突出电极部22到放电电极1的距离D2(参照图1B)在多个突出电极部22中是均等的。因此,绝缘击穿而成的区域A2或第2绝缘击穿区域A4生成在多个突出电极部22中的任一突出电极部22的第2缘部221的周围。这里,生成有绝缘击穿而成的区域A2或第2绝缘击穿区域A4的突出电极部22不限定于特定的突出电极部22,在多个突出电极部22中随意地决定。
(3)变形例
第1实施方式只不过是本公开的各种各样的实施方式的一个,能够依据设计等进行多种多样的变更。另外,本公开中参照的图都是示意性的图,图中的各构成要素的大小和厚度的各自的比例不一定反映实际的尺寸比。以下,列举第1实施方式的变形例。能够适当地组合应用以下说明的变形例。
图9A~图9D是表示第1实施方式的变形例的电极装置3a~电极装置3d的示意性的剖视图。
图9A所示的电极装置3a的对置电极2a处的各个突出电极部22a的截面形状不同于第1实施方式,形成为顶端细形状。在该突出电极部22a,三角形的顶点朝向放电电极1的中心轴线P1。由此,突出电极部22a的顶端部形成为尖锐(锐角)的形状。
图9B所示的电极装置3b在对置电极2b的各个角部由圆角面(曲面)形成这一点上与电极装置3a不同。在图9B的例子中,第1缘部211b和第2缘部221b与图9A所示的电极装置3a的第1缘部211a和第2缘部221a也不同,包含圆角面(曲面)。
针对图9C所示的电极装置3c而言,对置电极2c具有平板状的周边电极部21c和自周边电极部21c倾斜地突出的多个(这里是两个)突出电极部22c。对置电极2c的周边电极部21c在俯视下形成为圆环状(圈状)。各个突出电极部22c以越靠近放电电极1的中心轴线P1,在沿着放电电极1的中心轴线P1的方向(Z轴方向)上越远离放电部11的方式朝向Z轴的正向倾斜地突出。
针对图9D所示的电极装置3d而言,对置电极2d具有平板状的周边电极部21d、多个(这里是两个)突出电极部22d以及连结周边电极部21d与各个突出电极部22d之间的连结部25。对置电极2d的周边电极部21d在俯视下形成为圆环状(圈状)。连结部25形成为以放电电极1的中心轴线P1为中心的圆筒状。连结部25中的在沿着放电电极1的中心轴线P1的方向(Z轴方向)上的放电部11侧的端部与周边电极部21d相连,与放电部11相反的那一侧的端部与突出电极部22d相连。在图9D的例子中,各个突出电极部22d以越靠近放电电极1的中心轴线P1,在沿着放电电极1的中心轴线P1的方向(Z轴方向)上越靠近放电部11的方式朝向Z轴的负向倾斜地突出。
另外,图10A~图10D是表示第1实施方式的另一变形例的对置电极2e~对置电极2h的示意性的俯视图。
图10A所示的对置电极2e以多个(这里是两个)突出电极部22e沿Y轴方向排列的方式配置。图10B所示的对置电极2f具有4个突出电极部22f。在图10B中,在将X轴的正方向(右方)规定为“0度”,将Y轴的正方向(上方)规定为“90度”的情况下,4个突出电极部22f分别设于0度、90度、180度、270度的位置。
图10C所示的对置电极2g具有4个突出电极部22g。在图10C中,在将X轴的正方向(右方)规定为“0度”,将Y轴的正方向(上方)规定为“90度”的情况下,4个突出电极部22g分别设于45度、135度、225度、315度的位置。
针对图10D所示的对置电极2h而言,周边电极部21h和突出电极部22h是相互独立的。在该情况下,突出电极部22h也自周边电极部21h的周向的局部朝向例如图1B所示的放电电极1的中心轴线P1突出。在该情况下,突出电极部22h通过适当的接合方法(熔接、螺纹固定以及铆接固定等)固定于周边电极部21h。
此外,电极装置3的放电电极1和对置电极2不限定于图9A~图10D的例子,能够采用适当的形状。作为一个例子,图1A和图1B所示的电极装置3的对置电极2的周边电极部21能够采用在俯视下为圆形、椭圆形、三角形、四边形或其他多边形等适当的形状。周边电极部21的外径、内径以及厚度能够采用任意的数值。同样,对置电极2的突出电极部22能够采用在俯视下为针状、三角形、四边形或其他多边形等适当的形状。突出电极部22的突出量、宽度以及厚度能够采用任意的数值。
另外,对置电极2不限定于2个或4个,也可以具有适当的个数的突出电极部22。例如,对置电极2也可以具有奇数个突出电极部22。对置电极2所具有的突出电极部22的个数不限定于2个或4个,例如也可以是1个、3个或5个以上。此外,在开口部23的周向上等间隔地配置多个突出电极部22不是必须的结构,多个突出电极部22也可以在开口部23的周向上以适当的间隔配置。
另外,图2所示的放电装置10也可以省略用于生成带电微粒液的液体供给部5。在该情况下,放电装置10通过在放电电极1与对置电极2之间产生的放电(全路击穿放电或局部击穿放电)生成空气离子。
另外,液体供给部5不限定于如第1实施方式那样将放电电极1冷却而在放电电极1产生结露水的结构。液体供给部5例如也可以是使用毛细管现象或泵等的供给机构自罐向放电电极1供给液体50的结构。此外,液体50不限定于水(包含结露水),也可以是水以外的液体。
另外,电压外加电路4也可以构成为将放电电极1设为负极(接地),将对置电极2设为正极(正),对放电电极1与对置电极2之间外加高电压。此外,由于在放电电极1与对置电极2之间产生电位差(电压)即可,因此电压外加电路4也可以将高电位侧的电极(正极)设为接地,将低电位侧的电极(负极)设为负电位,从而对电极装置3外加负的电压。即,电压外加电路4也可以将放电电极1设为接地,将对置电极2设为负电位,或者将放电电极1设为负电位,将对置电极2设为接地。
另外,限制电阻R1也可以***在电压产生电路41与放电电极1之间。在该情况下,由于放电电极1成为正极(正),因此限制电阻R1***在电压产生电路41的高电位侧的输出端与电极装置3之间。或者,在将放电电极1设为负极(接地)并将对置电极2设为正极(正)的情况下,也可以将限制电阻R1***在电压产生电路41的低电位侧或高电位侧的输出端与电极装置3之间。
另外,与第1实施方式的电压外加电路4同样的功能也可以利用电压外加电路4的控制方法、计算机程序或记录有计算机程序的记录介质等来实现。即,也可以利用电压外加电路4的控制方法、计算机程序或记录有计算机程序的记录介质等实现对应于控制电路43的功能。
另外,在两值间的比较时,设为“以上”的情况是包含两值相等的情况以及两值中的一者超过另一者的情况这两种情况。但本公开不限定于此,这里所说的“以上”也可以与仅包含两值中的一者超过另一者的情况的“更大”同义。也就是说,是否包含两值相等的情况能够根据阈值等的设定而任意地变更,因此是“以上”还是“更大”是没有技术上的差异的。同样,“小于”也可以与“以下”同义。
(第2实施方式)
如图11所示,本实施方式的静电雾化***100a的放电装置10a的电压外加电路4a的结构与第1实施方式的静电雾化***100不同。以下,对与第1实施方式同样的结构标注相同的附图标记而适当地省略说明。
在本实施方式中,如图11所示,电压外加电路4a还具有与限制电阻R1并联地电连接的电容器C1。换言之,电容器C1与限制电阻R1一同***在电压产生电路41与电极装置3之间。电容器C1不易产生由限制电阻R1导致的电压的下降,从而具有将外加于电极装置3(放电电极1和对置电极2)的电压V3保持为一定以上的水准的功能。
即,若没有电容器C1,则在电压产生电路41产生外加电压V1而发生了放电(全路击穿放电或局部击穿放电)时,因在放电路径L1(参照图8B和图8C)流通的放电电流而在限制电阻R1产生电压的下降。因此,在限制电阻R1的两端间产生电压V2,外加于电极装置3(放电电极1和对置电极2)的电压V3是从外加电压V1中减去电压V2后得到的大小。由此,当在限制电阻R1产生的电压的下降比较大时,外加于电极装置3(放电电极1和对置电极2)的电压V3变得比较小。
相对于此,在本实施方式中,电压外加电路4a具有与限制电阻R1并联地电连接的电容器C1,因此不易产生限制电阻R1处的电压的下降。也就是说,在电压产生电路41产生外加电压V1而发生了放电(全路击穿放电或局部击穿放电)时,在放电路径L1流通的放电电流至少在其开始时通过电容器C1。因而,在限制电阻R1流通的放电电流减小,不易产生限制电阻R1处的电压的下降。由此,针对本实施方式的放电装置10a而言,能将在限制电阻R1产生的电压的下降抑制为比较小,将外加于电极装置3(放电电极1和对置电极2)的电压V3确保为比较大。
图12A~图12C是用于说明本实施方式的放电装置10a的动作的说明图。图12A~图12C分别是排列了两个将横轴设为时间轴并分别表示对置电极2的电位和放电电流的坐标图的示意图。上层的坐标图表示对置电极2的电位,下层的坐标图表示放电电流。
图12A是设想从图11所示的结构中省略掉限制电阻R1和电容器C1的结构,也就是使电压产生电路41直接连接于电极装置3的结构的坐标图。在该结构中,不产生限制电阻R1处的电压的下降,因此成为负极(接地)侧的对置电极2的电位为“0”且大致恒定。在该情况下,对电极装置3(放电电极1和对置电极2)外加与外加电压V1大致同等的大小的电压V3。因此,在放电电极1与对置电极2之间断断续续地产生在至少局部绝缘击穿而成的放电路径L1,如图12A所示,比较大的放电电流断断续续地流通。
图12B是设想从图11所示的结构中省略掉电容器C1的结构,也就是使电压产生电路41只经由限制电阻R1连接于电极装置3的结构(相当于第1实施方式)的坐标图。在该结构中,产生限制电阻R1处的电压的下降,因此成为负极(接地)侧的对置电极2的电位与放电电流的产生相对应地上升。在该情况下,外加于电极装置3(放电电极1和对置电极2)的电压V3变得比外加电压V1小。因此,在放电电极1与对置电极2之间,无法维持放电路径L1,如图12B所示,无法使充分的放电电流断断续续地流通。结果,在放电电极1与对置电极2之间,不易产生断断续续地形成在至少局部绝缘击穿而成的放电路径L1那样的放电(全路击穿放电或局部击穿放电)。
另一方面,图12C是设想本实施方式的结构,也就是使电压产生电路41经由限制电阻R1和电容器C1的并联电路连接于电极装置3的图11所示的结构的坐标图。在该结构中,不易产生限制电阻R1处的电压的下降,因此成为负极(接地)侧的对置电极2的电位为“0”且大致恒定。在该情况下,对电极装置3(放电电极1和对置电极2)外加与外加电压V1大致同等的大小的电压V3。因此,在放电电极1与对置电极2之间断断续续地产生在至少局部绝缘击穿而成的放电路径L1,如图12C所示,比较大的放电电流断断续续地流通。
能与在第1实施方式中说明的多种多样的结构(包含变形例)适当组合地采用在第2实施方式中说明的多种多样的结构(包含变形例)。
(总结)
如以上说明的那样,第1形式的电极装置(3、3a~3d)是如下这样的装置,即,包括:放电电极(1),其为柱状,在顶端部具有放电部(11);以及对置电极(2、2a~2h),其与放电部(11)相对,对放电电极(1)与对置电极(2、2a~2h)之间外加电压,从而产生放电。对置电极(2、2a~2h)具有周边电极部(21)和突出电极部(22)。周边电极部(21)配置为围绕放电电极(1)的中心轴线(P1)。突出电极部(22)自周边电极部(21)的周向的局部朝向放电电极(1)的中心轴线(P1)突出。从周边电极部(21)到放电部(11)的距离比从突出电极部(22)到放电部(11)的距离(D2)短。
采用该形式,在对放电电极(1)与对置电极(2、2a~2h)之间外加电压时,电场可能集中于与放电部(11)相对的对置电极(2、2a~2h)中的周边电极部(21)和突出电极部(22)。但突出电极部(22)自周边电极部(21)的周向的局部朝向放电电极(1)的中心轴线(P1)突出,因此周边电极部(21)的与放电部(11)相对的相对面积大于突出电极部(22)的与放电部(11)相对的相对面积。因此,与周边电极部(21)相比,与放电部(11)相对的相对面积较小的突出电极部(22)的电场集中的程度较高。另一方面,从周边电极部(21)到放电部(11)的距离(D1)比从突出电极部(22)到放电部(11)的距离(D2)短。由此,在对放电电极(1)与对置电极(2、2a~2h)之间外加电压时,首先是作用于周边电极部(21)与放电部(11)之间的电场成为主导。因此,在电场集中的程度比较低的状态下产生放电,易于产生电晕放电。因而,不易产生绝缘击穿持续发生那样的辉光放电或电弧放电,从而不易产生因辉光放电或电弧放电的产生而导致的有效成分的生成效率的下降。
在第2形式的电极装置(3、3a~3d)中,在第1形式的基础上,也可以是,放电电极(1)以覆盖放电部(11)的方式保持液体(50)。液体(50)因放电而沿放电电极(1)的中心轴线(P1)伸缩。在液体(50)伸长后的状态下,从液体(50)到周边电极部(21)的距离(D3)比从液体(50)到突出电极部(22)的距离(D4)长。
采用该形式,在液体(50)伸长的状态下,电场易于集中于液体(50)与突出电极部(22)之间,从而易于在液体(50)与对置电极(2、2a~2h)之间产生伴有绝缘击穿的放电。
在第3形式的电极装置(3、3a~3d)中,在第2形式的基础上,也可以是,在液体(50)收缩后的状态下,从液体(50)到周边电极部(21)的距离比从液体(50)到突出电极部(22)的距离(D6)短。
采用该形式,在液体(50)收缩的状态下,电场易于集中于液体(50)与周边电极部(21)之间,从而易于产生电晕放电。
在第4形式的电极装置(3、3a~3d)中,在第1形式的基础上,也可以是,周边电极部(21)具有呈圆形开口的开口部(23)。开口部(23)的中心位于放电电极(1)的中心轴线(P1)上。
采用该形式,周边电极部(21)处的从开口部(23)的周缘到放电部(11)的距离均等。
在第5形式的电极装置(3、3a~3d)中,在第1形式的基础上,也可以是,对置电极(2、2a~2h)具有多个突出电极部(22)。
采用该形式,利用多个突出电极部(22)分散地产生放电。
在第6形式的电极装置(3、3a~3d)中,在第5形式的基础上,也可以是,多个突出电极部(22)在周边电极部(21)的周向上等间隔地配置。
采用该形式,能够利用多个突出电极部(22)均等地产生放电。
在第7形式的电极装置(3、3a~3d)中,在第1形式的基础上,也可以是,在沿着放电电极(1)的中心轴线(P1)的方向上,放电电极(1)与对置电极(2、2a~2h)分开。在沿着放电电极(1)的中心轴线(P1)的方向上,周边电极部(21)的至少局部位于放电部(11)与突出电极部(22)之间。
采用该形式,在沿着放电电极(1)的中心轴线(P1)的方向上,能够增大从突出电极部(22)到放电部(11)的距离(2)。
在第8形式的电极装置(3、3a~3d)中,在第1形式的基础上,也可以是,周边电极部(21)包含朝向放电部(11)凸起的第1缘部(211)。突出电极部(22)包含朝向放电部(11)凸起的第2缘部(221)。从周边电极部(21)到放电部(11)的距离是从第1缘部(211)到放电部(11)的距离。从突出电极部(22)到放电部(11)的距离是从第2缘部(221)到放电部(11)的距离。
采用该形式,利用朝向放电部(11)凸起的第1缘部(211)和第2缘部(221)易于使电场集中。
第9形式的放电装置(10、10a)也可以是,包括第1形式的电极装置(3、3a~3d)和电压外加电路(4、4a)。电压外加电路(4、4a)将外加电压(V1)外加于放电电极(1)与对置电极(2、2a~2h)之间,从而产生放电。
采用该形式,在对放电电极(1)与对置电极(2、2a~2h)之间外加电压时,电场可能集中于与放电部(11)相对的对置电极(2、2a~2h)中的周边电极部(21)和突出电极部(22)。但突出电极部(22)自周边电极部(21)的周向的局部朝向放电电极(1)的中心轴线(P1)突出,因此周边电极部(21)的与放电部(11)相对的相对面积大于突出电极部(22)的与放电部(11)相对的相对面积。因此,与周边电极部(21)相比,与放电部(11)相对的相对面积较小的突出电极部(22)的电场集中的程度较高。另一方面,从周边电极部(21)到放电部(11)的距离(D1)比从突出电极部(22)到放电部(11)的距离(D2)短。由此,在对放电电极(1)与对置电极(2、2a~2h)之间外加电压时,首先是作用于周边电极部(21)与放电部(11)之间的电场成为主导。因此,在电场集中的程度比较低的状态下产生放电,易于产生电晕放电。因而,不易产生绝缘击穿持续发生那样的辉光放电或电弧放电,从而不易产生因辉光放电或电弧放电的产生而导致的有效成分的生成效率的下降。
在第10形式的放电装置(10、10a)中,在第9形式的基础上,也可以是,电压外加电路(4、4a)具有电压产生电路(41)和限制电阻(R1)。电压产生电路(41)产生外加电压(V1)。限制电阻(R1)***在电压产生电路(41)的一输出端与电极装置(3、3a~3d)之间。
采用该形式,能够保护电极装置(3、3a~3d)等不受过电流影响。
在第11形式的放电装置(10、10a)中,在第10形式的基础上,限制电阻(R1)***在电压产生电路(41)的低电位侧的输出端与电极装置(3、3a~3d)之间。
采用该形式,能够保护电极装置(3、3a~3d)等不受过电流影响。
在第12形式的放电装置(10、10a)中,在第10形式的基础上,电压外加电路(4、4a)还具有与限制电阻(R1)并联地电连接的电容器(C1)。
采用该形式,能将在限制电阻(R1)产生的电压的下降抑制为比较小。
第13形式的静电雾化***(100、100a)也可以是,包括第9形式的放电装置(10、10a)和向放电电极(1)供给液体(50)的液体供给部(5),利用在放电装置(10、10a)产生的放电将液体(50)静电雾化。
采用该形式,在对放电电极(1)与对置电极(2、2a~2h)之间外加电压时,电场可能集中于与放电部(11)相对的对置电极(2、2a~2h)中的周边电极部(21)和突出电极部(22)。但突出电极部(22)自周边电极部(21)的周向的局部朝向放电电极(1)的中心轴线(P1)突出,因此周边电极部(21)的与放电部(11)相对的相对面积大于突出电极部(22)的与放电部(11)相对的相对面积。因此,与周边电极部(21)相比,与放电部(11)相对的相对面积较小的突出电极部(22)的电场集中的程度较高。另一方面,从周边电极部(21)到放电部(11)的距离(D1)比从突出电极部(22)到放电部(11)的距离(D2)短。由此,在对放电电极(1)与对置电极(2、2a~2h)之间外加电压时,首先是作用于周边电极部(21)与放电部(11)之间的电场成为主导。因此,在电场集中的程度比较低的状态下产生放电,易于产生电晕放电。因而,不易产生绝缘击穿持续发生那样的辉光放电或电弧放电,从而不易产生因辉光放电或电弧放电的产生而导致的有效成分的生成效率的下降。
电极装置、放电装置以及静电雾化***能够应用于冰箱、洗衣机、吹风机、空调、风扇、空气净化器、加湿器、美容器以及汽车等多样的用途。
第14形式的电极装置(3、3a~3d)也可以是如下这样的装置,即,包括:放电电极(1),其为柱状,在顶端部具有放电部(11);以及对置电极(2、2a~2h),其与放电部(11)相对,对放电电极(1)与对置电极(2、2a~2h)之间外加电压,从而产生放电。对置电极(2、2a~2h)具有周边电极部(21)和突出电极部(22)。周边电极部(21)配置为围绕放电电极(1)的中心轴线(P1)。突出电极部(22)自周边电极部(21)的周向的局部朝向放电电极(1)的中心轴线(P1)突出。当在假想平面(VP1)内规定了假想基准线(VL2)的情况下,自假想基准线(VL2)观察,放电部(11)位于与第1缘部(211)相同的一侧。假想平面(VP1)是包含放电电极(1)的中心轴线(P1)和突出电极部(22)的顶端的面。假想基准线(VL2)是假想线(VL1)的垂直平分线。假想线(VL1)是连结第1缘部(211)和第2缘部(221)的线。第1缘部(211)是周边电极部(21)中的到放电部(11)的距离(D1)最短的部位。第2缘部(221)是突出电极部(22)中的到放电部(11)的距离(D2)最短的部位。
采用该形式,在对放电电极(1)与对置电极(2、2a~2h)之间外加电压时,电场可能集中于与放电部(11)相对的对置电极(2、2a~2h)中的周边电极部(21)和突出电极部(22)。但突出电极部(22)自周边电极部(21)的周向的局部朝向放电电极(1)的中心轴线(P1)突出,因此周边电极部(21)的与放电部(11)相对的相对面积大于突出电极部(22)的与放电部(11)相对的相对面积。因此,与周边电极部(21)相比,与放电部(11)相对的相对面积较小的突出电极部(22)的电场集中的程度较高。另一方面,从周边电极部(21)到放电部(11)的距离(D1)比从突出电极部(22)到放电部(11)的距离(D2)短。由此,在对放电电极(1)与对置电极(2、2a~2h)之间外加电压时,首先是作用于周边电极部(21)与放电部(11)之间的电场成为主导。因此,在电场集中的程度比较低的状态下产生放电,易于产生电晕放电。因而,不易产生绝缘击穿持续发生那样的辉光放电或电弧放电,从而不易产生因辉光放电或电弧放电的产生而导致的有效成分的生成效率的下降。
在第15形式的电极装置(3、3a~3d)中,在第14形式的基础上,也可以是,当在假想平面(VP1)内规定了假想平行线(VL3)的情况下,放电部(11)位于假想基准线(VL2)与假想平行线(VL3)之间。假想平行线(VL3)是通过第1缘部(211)并与假想基准线(VL2)平行的线。
采用该形式,通过将从突出电极部(22)到放电部(11)的距离(D2)抑制为比较短,能将在突出电极部(22)与放电部(11)之间产生放电的情况下所需的电能抑制为较小。
Claims (15)
1.一种电极装置,其包括:
放电电极,其为柱状,在顶端部具有放电部;以及
对置电极,其与所述放电部相对,
对所述放电电极与所述对置电极之间外加电压,从而产生放电,
其中,
所述对置电极具有:
周边电极部,其配置为围绕所述放电电极的中心轴线;以及
突出电极部,其自所述周边电极部的周向的局部朝向所述放电电极的所述中心轴线突出,
从所述周边电极部到所述放电部的距离比从所述突出电极部到所述放电部的距离短。
2.根据权利要求1所述的电极装置,其中,
所述放电电极以覆盖所述放电部的方式保持液体,
所述液体因放电而沿所述放电电极的所述中心轴线伸缩,
在所述液体伸长后的状态下,从所述液体到所述周边电极部的距离比从所述液体到所述突出电极部的距离长。
3.根据权利要求2所述的电极装置,其中,
在所述液体收缩后的状态下,从所述液体到所述周边电极部的距离比从所述液体到所述突出电极部的距离短。
4.根据权利要求1所述的电极装置,其中,
所述周边电极部具有呈圆形开口的开口部,
所述开口部的中心位于所述放电电极的所述中心轴线上。
5.根据权利要求1所述的电极装置,其中,
所述对置电极具有多个所述突出电极部。
6.根据权利要求5所述的电极装置,其中,
所述多个突出电极部在所述周边电极部的周向上等间隔地配置。
7.根据权利要求1所述的电极装置,其中,
在沿着所述放电电极的所述中心轴线的方向上,所述放电电极与所述对置电极分开,
在沿着所述放电电极的所述中心轴线的方向上,所述周边电极部的至少局部位于所述放电部与所述突出电极部之间。
8.根据权利要求1所述的电极装置,其中,
所述周边电极部包含朝向所述放电部凸起的第1缘部,
所述突出电极部包含朝向所述放电部凸起的第2缘部,
从所述周边电极部到所述放电部的距离是从所述第1缘部到所述放电部的距离,
从所述突出电极部到所述放电部的距离是从所述第2缘部到所述放电部的距离。
9.一种放电装置,其中,
所述放电装置包括:
权利要求1所述的电极装置;以及
电压外加电路,其将外加电压外加于所述放电电极与所述对置电极之间,从而产生放电。
10.根据权利要求9所述的放电装置,其中,
所述电压外加电路具有:
电压产生电路,其产生所述外加电压;以及
限制电阻,其***在所述电压产生电路的一输出端与所述电极装置之间。
11.根据权利要求10所述的放电装置,其中,
所述限制电阻***在所述电压产生电路的低电位侧的输出端与所述电极装置之间。
12.根据权利要求10所述的放电装置,其中,
所述电压外加电路还具有与所述限制电阻并联地电连接的电容器。
13.一种静电雾化***,其中,
所述静电雾化***包括:
权利要求9所述的放电装置;以及
液体供给部,其向所述放电电极供给液体,
利用在所述放电装置产生的放电将所述液体静电雾化。
14.一种电极装置,其包括:
放电电极,其为柱状,在顶端部具有放电部;以及
对置电极,其与所述放电部相对,
对所述放电电极与所述对置电极之间外加电压,从而产生放电,
其中,
所述对置电极具有:
周边电极部,其配置为围绕所述放电电极的中心轴线;以及
突出电极部,其自所述周边电极部的周向的局部朝向所述放电电极的所述中心轴线突出,
当在包含所述放电电极的所述中心轴线和所述突出电极部的顶端的假想平面内,规定了连结第1缘部和第2缘部的假想线的垂直平分线即假想基准线的情况下,
从所述假想基准线观察,所述放电部位于与所述第1缘部相同的一侧,
所述第1缘部是所述周边电极部中的到所述放电部的距离最短的部位,所述第2缘部是所述突出电极部中的到所述放电部的距离最短的部位。
15.根据权利要求14所述的电极装置,其中,
当在所述假想平面内规定了通过所述第1缘部并与所述假想基准线平行的假想平行线的情况下,
所述放电部位于所述假想基准线与所述假想平行线之间。
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---|---|---|---|---|
JP7145424B2 (ja) * | 2018-08-29 | 2022-10-03 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 放電装置 |
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JP7228764B2 (ja) * | 2019-09-24 | 2023-02-27 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 放電装置及び電極装置 |
JP7519630B2 (ja) | 2020-12-04 | 2024-07-22 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 放電装置 |
JP7519629B2 (ja) * | 2020-12-04 | 2024-07-22 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 放電装置 |
JP2022115324A (ja) * | 2021-01-28 | 2022-08-09 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 加熱送風装置 |
US11965494B2 (en) * | 2021-02-17 | 2024-04-23 | Accion Systems, Inc. | Electrospray emission apparatus |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009125652A (ja) * | 2007-11-22 | 2009-06-11 | Panasonic Electric Works Co Ltd | 静電霧化装置及び同装置の検査システム |
JP2009172561A (ja) * | 2008-01-28 | 2009-08-06 | Panasonic Electric Works Co Ltd | 静電霧化装置 |
WO2013038894A1 (ja) * | 2011-09-16 | 2013-03-21 | パナソニック株式会社 | イオン発生装置 |
CN104624419A (zh) * | 2008-02-27 | 2015-05-20 | 松下电器产业株式会社 | 静电雾化装置 |
CN107681470A (zh) * | 2016-08-01 | 2018-02-09 | 松下知识产权经营株式会社 | 放电装置和其制造方法 |
Family Cites Families (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4821579B2 (ja) | 2006-11-24 | 2011-11-24 | パナソニック電工株式会社 | 静電霧化装置 |
US8448419B2 (en) * | 2007-08-21 | 2013-05-28 | Busek Company, Inc. | Electrospray source |
JP5368726B2 (ja) * | 2008-04-18 | 2013-12-18 | パナソニック株式会社 | 静電霧化装置 |
JP2010065971A (ja) * | 2008-09-12 | 2010-03-25 | Panasonic Corp | 空気調和機 |
JP5324177B2 (ja) * | 2008-09-30 | 2013-10-23 | パナソニック株式会社 | 還元水ミスト発生装置、還元水ミスト発生方法 |
EP2233212A1 (en) * | 2009-03-26 | 2010-09-29 | Panasonic Electric Works Co., Ltd | Electrostatic atomization device |
JP2011025204A (ja) * | 2009-07-28 | 2011-02-10 | Panasonic Electric Works Co Ltd | 静電霧化装置 |
JP5508207B2 (ja) * | 2010-09-27 | 2014-05-28 | パナソニック株式会社 | 静電霧化装置 |
JP2013075265A (ja) * | 2011-09-30 | 2013-04-25 | Panasonic Corp | 静電霧化装置 |
NL2008056C2 (en) * | 2011-12-29 | 2013-07-03 | Univ Delft Tech | System and method for delivering sprayed particles by electrospraying. |
JP5891456B2 (ja) * | 2012-01-11 | 2016-03-23 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 静電霧化装置 |
EP2974749B1 (en) * | 2013-03-11 | 2016-11-16 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Active ingredient generating device |
JP2014231933A (ja) * | 2013-05-28 | 2014-12-11 | パナソニック株式会社 | 冷却制御回路及びそれを備える静電霧化装置 |
US10124351B2 (en) * | 2013-08-13 | 2018-11-13 | Advanced Liquid Logic, Inc. | Methods of improving accuracy and precision of droplet metering using an on-actuator reservoir as the fluid input |
KR102206027B1 (ko) * | 2014-10-06 | 2021-01-20 | 삼성전자주식회사 | 박막 형성 장치 및 이를 이용한 유기 발광 소자의 제조 방법 |
JP6114430B1 (ja) * | 2016-03-30 | 2017-04-12 | 株式会社 片野工業 | イオン風発生装置 |
JP6528333B2 (ja) | 2016-08-01 | 2019-06-12 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 静電霧化装置 |
JP6709961B2 (ja) * | 2017-08-31 | 2020-06-17 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 電圧印加装置、及び放電装置 |
JP7142243B2 (ja) * | 2019-02-26 | 2022-09-27 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 電極装置、放電装置及び静電霧化システム |
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2020
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Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009125652A (ja) * | 2007-11-22 | 2009-06-11 | Panasonic Electric Works Co Ltd | 静電霧化装置及び同装置の検査システム |
JP2009172561A (ja) * | 2008-01-28 | 2009-08-06 | Panasonic Electric Works Co Ltd | 静電霧化装置 |
CN104624419A (zh) * | 2008-02-27 | 2015-05-20 | 松下电器产业株式会社 | 静电雾化装置 |
WO2013038894A1 (ja) * | 2011-09-16 | 2013-03-21 | パナソニック株式会社 | イオン発生装置 |
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