JP2009101279A - Electrostatic atomizing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、静電霧化現象によりナノメータサイズの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。 The present invention relates to an electrostatic atomizer that generates nanometer-sized ion mist by an electrostatic atomization phenomenon.
従来から、霧化電極部である霧化針と、該霧化針の先端に対向して位置する相手側電極部(対向電極部)と、霧化針に水を供給する供給手段とを備え、霧化針と相手側電極部との間に高電圧を印加することで霧化針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)を発生させる静電霧化装置が、特許文献1、特許文献2、特許文献3等により知られている。
Conventionally, an atomizing needle that is an atomizing electrode part, a counterpart electrode part (opposite electrode part) that faces the tip of the atomizing needle, and a supply means that supplies water to the atomizing needle are provided. , An ion mist having a strong charge in the nanometer size by atomizing water held in the atomization needle by applying a high voltage between the atomization needle and the counterpart electrode part (hereinafter referred to as nano ion mist) ) Is known from
上記のような静電霧化装置で生成した帯電微粒子水は、粒径が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、皮膚に対しては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。 The charged fine particle water generated by the electrostatic atomizer as described above has a particle size of about 3 to several tens of nm and a particle size smaller than 70 nm which is the size of the keratinocytes of the human body. It has a long residence time, penetrates into the interior of walls, etc., and exhibits high deodorizing and bactericidal effects. Moisture is sufficiently replenished to obtain a high moisturizing effect, and hair moisturizing effect and the like can be obtained. By preparing for various products, various effects can be obtained. .
ところが、上記した特許文献1、特許文献2、特許文献3等に示される従来の静電霧化装置は、霧化針と相手側電極部との間で空中放電をさせて霧化針の先端に供給した水を静電霧化して帯電微粒子水を生成するようにしていた。
However, the conventional electrostatic atomizers disclosed in
このような空中放電により霧化針の先端部に保持した水を静電霧化するには、霧化電極部を構成する霧化針は先端が尖った極細の針状に形成する必要があり、3次元の精密加工となって製作が難しく、特に、霧化針の先端の放電部となる部分の加工が難しく、コストも高くなるという問題があった。 In order to electrostatically atomize the water retained at the tip of the atomization needle by such an air discharge, the atomization needle constituting the atomization electrode must be formed into a very fine needle shape with a sharp tip. Manufacturing is difficult due to the three-dimensional precision processing, and in particular, there is a problem that processing of the portion that becomes the discharge portion at the tip of the atomizing needle is difficult and the cost increases.
また、霧化針を熱交換器の冷却部により直接冷却して空気中の水分を結露させることで霧化針に水を供給するに当たり、上記のように霧化針が極細の針状であるため、表面積が小さく、必要量の結露水を安定して得難いという問題があった。 In addition, when the atomization needle is directly cooled by the cooling unit of the heat exchanger to condense moisture in the air to supply water to the atomization needle, the atomization needle has an extremely fine needle shape as described above. Therefore, there has been a problem that the surface area is small and it is difficult to stably obtain the necessary amount of condensed water.
更に、針状をした霧化針と、霧化針の先端に対して空間を介して対向する相手側電極部とをハウジングに支持し、更に、霧化針の後端部側にペルチェユニットを配置するという構造であるため、構造が複雑になると共に、組み立てが面倒で、また、組み立て精度にばらつきがあると、霧化針と相手側電極部との間の距離の精度が悪くなり、目的とする静電霧化が得られなくなり、また、薄型にできず、装置全体が大型化してしまうという問題があった。
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、沿面放電により帯電微粒子水を生成するための静電霧化ができて構造が簡略化し、精度が良く、製作コストも安く、また、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するものである。 The present invention has been invented in view of the above-described conventional problems, and can be electrostatically atomized to generate charged fine particle water by creeping discharge, simplifying the structure, improving accuracy, and reducing manufacturing costs. Another object of the present invention is to provide an electrostatic atomizer that can be made compact.
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、絶縁体1の外面に設けたられた霧化電極部2と、絶縁体1の外面に上記霧化電極部2に対して離して設けられた相手側電極部3と、霧化電極部2に水を供給するための水供給手段4と、霧化電極部2に供給された水に高電圧を印加するための高電圧印加手段5とを備え、高電圧印加手段5により高電圧を印加することで霧化電極部2と相手側電極部3との間で絶縁体1の外面に沿った沿面放電を発生させて霧化電極部2に供給された水を静電霧化することを特徴とするものである。
In order to solve the above-mentioned problem, an electrostatic atomizer according to the present invention is provided with an atomizing
このように、霧化電極部2に供給された水を沿面放電により静電霧化して帯電微粒子水を生成することができ、従来の霧化針の先端部に供給された水を空中放電により静電霧化するものに比べて、霧化電極部2の構造が簡単な構造となり、装置の組み立てが容易で、精度も高くなり、また、製作コストも安くなり、コンパクト化が図れ、また、沿面放電により静電霧化するので、高電圧をかけなくても大電流を流すことができる。
As described above, the water supplied to the atomizing
また、絶縁体1の外面の霧化電極部2と、相手側電極部3との間に遮水部6を設けることが好ましい。
Moreover, it is preferable to provide the
このような構成とすることで、絶縁体1の外面に設けた霧化電極部2と相手側電極部3との間が水によって短絡するのが防止され、霧化電極部2に供給された水を沿面放電により確実に静電霧化することができる。
By setting it as such a structure, it is prevented that the
また、絶縁体1の一外面に霧化電極部2と相手側電極部3とを設けることが好ましい。
Moreover, it is preferable to provide the atomizing
このような構成とすることで、装置をコンパクト化できる。 With such a configuration, the apparatus can be made compact.
また、絶縁体1の一外面に霧化電極部2を設けると共に絶縁体1の上記霧化電極部2を設けた一外面とは異なる他の外面に相手側電極部3を設けることが好ましい。
Moreover, it is preferable to provide the
このような構成とすることで、霧化電極部2と相手側電極部3とが水で接続されて短絡するのを防止できる。
By setting it as such a structure, it can prevent that the
また、絶縁体1の外面に面状をした霧化電極部2を形成し、霧化電極部2に絶縁部8を介して該霧化電極部2を冷却するための熱交換器7を設け、霧化電極部2を冷却することで空気中の水分を結露させて霧化電極部2の表面に水を供給することが好ましい。
Further, the atomizing
このような構成とすることで、面状をした霧化電極部2を冷却して霧化電極部2に結露水を生成するので、面状で面積が広くなった霧化電極部2に確実に安定して結露水を生成することができる。
By adopting such a configuration, the atomized
本発明は、上記のように構成したので、沿面放電により霧化電極部に供給された水を静電霧化して帯電微粒子水を生成することができ、霧化電極部の構造が簡略化すると共に装置の構造も簡略化し、精度が良く、製作コストも安く、また、装置のコンパクト化が図れる。 Since the present invention is configured as described above, the charged fine particle water can be generated by electrostatic atomization of water supplied to the atomization electrode portion by creeping discharge, and the structure of the atomization electrode portion is simplified. In addition, the structure of the device is simplified, the accuracy is high, the manufacturing cost is low, and the device can be made compact.
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。 Hereinafter, the present invention will be described based on embodiments shown in the accompanying drawings.
絶縁体1の外面に霧化電極部2と、相手側電極部3とが離して設けてある。添付図面に示す実施形態においては、導電材料よりなる霧化電極部2と、導電材料よりなる相手側電極部3とをセラミックのような絶縁体1の外面に設けてある。
An atomizing
導電材料よりなる霧化電極部2、相手側電極部3を絶縁体1の外面に設けるに当っては、例えば、金属箔や金属板を板状をした絶縁体1の外面に取着して、エッチングすることで、絶縁体1の外面に所定形状の霧化電極部2や相手側電極部3を形成したり、あるいは、金属箔や金属板であらかじめ所定の形状に形成した霧化電極部2や相手側電極部3をそれぞれ絶縁体1の外面に取着したり、あるいは、導電性材料を印刷により絶縁体1の外面に印刷することで、絶縁体1の外面に所定形状の霧化電極部2や相手側電極部3を形成したりすることができる。いずれにせよ、従来の空中放電により静電霧化するための霧化電極部のような精密な3次元加工を必要とすることなく、簡単且つ精度よく霧化電極部2、相手側電極部3を形成できる。
In providing the atomizing
霧化電極部2は面状をしていて、端部に先端が尖った尖部9を設けてある。図1に示す実施形態では霧化電極部2が円板状をしていて、外周縁部に周方向に連続して複数の尖部9を設けた例であり、図2、図3に示す実施形態では霧化電極部2が帯板状をしていて長手方向の一端部に先端が尖った尖部9を設けた例である。
The atomizing
霧化電極部2には高電圧印加手段5が接続してある。また、添付図面に示す実施形態では相手側電極部3はフレームグランド(例えば、本発明の静電霧化装置を組み込む電気機器などのフレーム)に接続してあるが、高電圧印加手段5の一端部を霧化電極部2に、他端を相手側電極部3に接続するものであってもよい。
High voltage application means 5 is connected to the atomizing
また、霧化電極部2に水を供給するための水供給手段4が設けてある。水供給手段4として添付図面に示す実施形態では熱交換器7の例が示してある。
Further, water supply means 4 for supplying water to the atomizing
熱交換器7としては、例えば、ペルチェユニットを用いることができる。ペルチェユニットは、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ペルチェ回路板を、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系の熱電素子を両ペ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、熱電素子への通電により一方のペルチェ回路板側から他方のペ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、上記ペルチェユニットの一方の側が冷却側、他方の側が放熱側となっている。この熱交換器7を構成するペルチェユニットの冷却側を絶縁部8を介して霧化電極部2に接続し、霧化電極部2を冷却することで、空気中の水分が霧化電極部2に結露水として生成することで、霧化電極部2に水を供給するようになっている。
As the heat exchanger 7, for example, a Peltier unit can be used. The Peltier unit consists of a pair of Peltier circuit boards that form a circuit on one side of an insulating plate made of alumina or aluminum nitride with high thermal conductivity, facing each other so that the circuit sides face each other. A BiTe-based thermoelectric element is sandwiched between both Peltier circuit boards, and adjacent thermoelectric elements are electrically connected to each other by circuits on both sides. It is provided so that heat moves toward the side, and one side of the Peltier unit is a cooling side, and the other side is a heat dissipation side. By connecting the cooling side of the Peltier unit constituting the heat exchanger 7 to the atomizing
図1に示す実施形態では、絶縁体1の外面に設けた霧化電極部2の絶縁体1の外面と反対側の面に絶縁部8を介して熱交換器7の冷却側を接続した例である。
In the embodiment shown in FIG. 1, an example in which the cooling side of the heat exchanger 7 is connected to the surface opposite to the outer surface of the
また、図2、図3に示す実施形態では、霧化電極部2及び相手側電極部3を外面に設けた絶縁体1に熱交換器7の冷却側を取付けた例であり、この実施形態では霧化電極部2及び相手側電極部3を設ける絶縁体1が、熱交換器7の冷却側と霧化電極部2との間に介在される絶縁部8を構成している。
Moreover, in embodiment shown in FIG. 2, FIG. 3, it is an example which attached the cooling side of the heat exchanger 7 to the
この図2、図3に示す実施形態において、板状をした絶縁体1の霧化電極部2を設けた一外面(表側外面)と反対側の他の外面(裏側外面)の上記霧化電極部2に表裏対応する部位に熱交換器7の冷却側を取付けてある。したがって、絶縁体1は熱交換器7の冷却側が取着してある部分が最も冷却される。一方、セラミックのような絶縁体1は金属などに比べると熱を伝え難いが、絶縁体1を板状として薄く形成することで、熱交換器7の冷却側が取着された部分に対応した霧化電極部2を効果的に冷却して霧化電極部2部分に結露水を生成することができる。一方、絶縁体1の外面の霧化電極部2を設けた部分以外の部分は熱交換器7の冷却側との距離が長くなり、霧化電極部2から離れるほどその距離は長くなって熱が伝わりにくく、したがって、絶縁体1の外面の霧化電極部2を設けた部分から離れた部分では結露水ができ難くなっている。
In the embodiment shown in FIGS. 2 and 3, the atomizing electrode on the other outer surface (backside outer surface) opposite to the outer surface (front side outer surface) provided with the atomizing
そして、本発明においては、上記のように熱交換器7の冷却側で霧化電極部2を冷却して、空気中の水分を霧化電極部2に結露水として供給すると共に、高電圧印加手段5により上記霧化電極部2に供給された水に高電圧を印加すると、高電圧印加手段5により高電圧を印加することで霧化電極部2と相手側電極部3との間で絶縁体1の外面に沿った沿面放電が発生して霧化電極部2に供給された水が静電霧化される。すなわち、霧化電極部2に供給された水は高電圧が印加することで帯電し、帯電した水にクーロン力が働き、霧化電極部2の端部の尖部9に沿って相手側電極部3側に引かれ、その先端に電荷が集中して電荷の密度が高密度となり、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)を受けて表面張力を超えてはじけるようにして水が***・飛散(レイリー***)を繰り返して静電霧化を行い、活性種(ラジカル)を含むナノメータサイズの帯電微粒子水が発生する。
And in this invention, while atomizing
このナノメータサイズの帯電微粒子水はナノメータサイズと極めて小さいために空気中に長時間浮遊すると共に拡散性が高いため、霧化対象空間内の隅々まで浮遊して、霧化対象空間の内面や霧化対象空間内に収納した収納物に付着するものであり、しかも、ナノメータサイズの帯電微粒子水は活性種が水分子に包み込まれるようにして存在するため脱臭効果、カビや菌の除菌や繁殖の抑制効果があり、また、活性種が水分子に包み込まれるようにして存在するナノメータサイズの帯電微粒子水は遊離基単独で存在する場合より寿命が長いため、上記拡散性、脱臭効果、カビや菌の除菌や繁殖の抑制効果がより向上することになる。また、ナノメータサイズの帯電微粒子水は保湿効果があるため、保湿する効果がある。 Since this nanometer-sized charged fine particle water is extremely small as nanometer size, it floats in the air for a long time and has high diffusivity, so it floats to every corner of the atomization target space, The nanometer-sized charged fine particle water is present in such a way that the active species are encapsulated in water molecules, and thus deodorizing effect, mold and fungus sterilization and propagation In addition, the nanometer-sized charged fine particle water that exists in such a manner that the active species is encapsulated in water molecules has a longer life than the case where it exists as a free radical alone, so that the diffusibility, deodorizing effect, mold and The sterilization effect of bacteria and the suppression effect of reproduction will be further improved. In addition, since nanometer-sized charged fine particle water has a moisturizing effect, it has an effect of moisturizing.
ここで、絶縁体1の外面の霧化電極部2と、相手側電極部3との間に遮水部6を設けることで、霧化電極部2に供給された水が絶縁体1の外面にこぼれたり、あるいは、絶縁体1の外面の霧化電極部2の近くで仮に結露水が発生することがあっても、該結露水が霧化電極部2から離れた相手側電極部3までつながるのを遮水部6で防止することができ、これにより短絡が生じないようにできる。
Here, by providing the
図3の実施形態では絶縁体1の外面の霧化電極部2と、相手側電極部3との間に突部を設けて水を遮水する遮水部6を設けた例であるが、突部の代わりに凹溝を形成して遮水部6としてもよい。
In the embodiment of FIG. 3, it is an example in which a
また、図1、図2に示す実施形態では絶縁体1の一外面に霧化電極部2を形成し、霧化電極部2を設けた一外面とは異なる他の外面に相手側電極部3を設けることで、絶縁体1の一外面の端部と他の外面の端部との間に部分(絶縁体1の一外面の端部と他の外面の端部とが一致している場合もある)、つまり、絶縁体1の一端部が水切部分となって遮水部6を構成している例である。
Moreover, in embodiment shown in FIG. 1, FIG. 2, the
また、図1の実施形態のように、絶縁体1とは別の絶縁部8を介して熱交換器7の冷却側を霧化電極部2に接続したものにおいては、絶縁体1を冷却することなく霧化電極部2のみを効果的に冷却して、霧化電極部2に効果的に結露水を生成することができる。
Further, as in the embodiment of FIG. 1, the
霧化電極部2には表面に結露した水をスムーズに端部の尖部9に供給できるように尖部9側に向かう導水溝を形成したり、あるいは、霧化電極部2の表面を尖部9側に向けて僅かに下り傾斜するように傾斜面としたり、あるいは、霧化電極部2を多孔質として毛細管現象により端部の尖部9側に水を供給するようにしたりするのが好ましい。
The
また、上記実施形態においては、霧化電極部2に水を供給する水供給手段4としてペルチェユニットのような熱交換器7を用い、該熱交換器7の冷却側を絶縁部8を介して霧化電極部2に接続した例を示したが、熱交換器7の冷却側に絶縁手段を介して冷却板を接続し、該冷却板を冷却することで空気中の水分を冷却板に結露水として生成し、該冷却板に生成した結露水を冷却板に直接接続した、又は通水性を有する接続部材を介して接続した霧化電極部2に供給するようにしたり、あるいは、上記冷却板で生成した結露水を多孔質体あるいは容器よりなる保水部に溜め、保水部に溜めた水を保水部に直接接続した、あるいは、通水性を有する接続部材を介して接続した霧化電極部2に供給するようにしてもよい。これらの実施形態の場合、霧化電極部2としては、供給される水を端部の尖部9側に毛細管現象により供給する多孔質のものが好ましく、この場合には霧化電極部2としては必ずしも金属である必要はない。
Moreover, in the said embodiment, the heat exchanger 7 like a Peltier unit is used as the water supply means 4 which supplies water to the
また、水供給手段4としては、他の例として水タンクをあげることができ、水タンクに溜めた水を任意の搬送手段で霧化電極部2に供給するようにしてもよい。
As another example of the water supply means 4, a water tank can be used, and the water stored in the water tank may be supplied to the
1 絶縁体
2 霧化電極部
3 相手側電極部
4 水供給手段
5 高電圧印加手段
6 遮水部
7 熱交換器
8 絶縁部
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