JP4321435B2

JP4321435B2 - 静電霧化装置

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Publication number: JP4321435B2
Application number: JP2004311510A
Authority: JP
Inventors: 和嗣林; 友規田中; 隆行中田; 洋須田
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2004-10-26
Filing date: 2004-10-26
Publication date: 2009-08-26
Anticipated expiration: 2024-10-26
Also published as: JP2006122759A

Description

本発明は、液体をナノメータサイズに静電霧化するための静電霧化装置に関するものである。

従来から静電霧化装置として、例えば特許文献１が知られている。この特許文献１に示された従来例にあっては、搬送部が多孔体で構成してあり、多孔体で構成した搬送部で液溜め部の水を毛細管現象により搬送し、搬送した水を静電霧化するようになっている。

図１４には静電霧化の原理図が示してあり、図中１は水を溜める液溜め部、２は多孔体よりなる搬送部、３は対向電極、４は印加電極、５は印加電極４と対向電極３の間に高電圧を印加する電圧印加部であり、電圧印加部５により印加電極４と対向電極３の間に高電圧を印加することで、搬送部２の上端に搬送した液体Ｗを静電霧化してイオンミストを発生するものである。

この静電霧化装置６によるナノメータサイズのイオンミストの発生のメカニズムは、搬送部２と対向電極３との間にかけられた電圧により搬送部２の先端部に供給された水のような液体Ｗが帯電し、帯電した液体Ｗにクーロン力が働き、搬送部２の先端に供給された液体Ｗの液面が局所的に先端が尖った錐状に盛り上がる（テイラーコーン）。このクーロン力が液体Ｗの表面張力を超えると液体Ｗが***、飛散し（レイリー***）、ナノメータサイズのイオンミストが発生するのである。

ところが、従来にあっては液溜め部１の水位の変化に関係なく搬送部２と対向電極３との間に一定電圧をかけて静電霧化をおこなっていた。

このように同じ高電圧を印加した場合における液溜め部１内における液体Ｗの水位（液溜め部１内における液体Ｗ残量）及び液溜め部１内の液体Ｗの液面と搬送部２の先端部との水頭差と、放電電流（静電霧化量）との関係は図３に示すようなものである。すなわち、テイラーコーンＴによる放電領域において、液体Ｗの水位が高いと（液体Ｗが多いと）、液面と搬送部２の先端部との水頭差が小さく、液体Ｗによる尖った形状（テイラーコーンＴ）の高さが高くなり、テイラーコーンＴの先端と対向電極３との間の距離が短くなり放電電流が増加し、静電霧化量も多い。一方、テイラーコーンＴによる放電領域において、液体Ｗの水位が低下すると（残量が減少すると）、液面と搬送部２の先端部との水頭差が大きくなり、液体Ｗによる尖った形状（テイラーコーンＴ）の高さが低くなり、テイラーコーンＴの先端と対向電極３との間の距離が長くなり放電電流が減少し、静電霧化量も減少する。また、水位が一定以下に低下すると（液体Ｗ残量が所定量以下になると）、テイラーコーンＴによる放電領域を外れて液体Ｗによる尖った形状（テイラーコーンＴ）が非常に小さくなり、放電自体ができず、静電霧化がしなくなる。

したがって、液溜め部１の水位の変化に関係なく搬送部２と対向電極３との間に一定電圧をかけて静電霧化を行っていた従来例にあっては、液溜め部１内の液体Ｗの水位が変化するとナノメータサイズのイオンミストの霧化量が変化し、安定した霧化量とすることができず、また、霧化量の調整もできないという問題があった。

また、静電霧化のために使用する液体Ｗとしては、例えば、水道水、電解水、ｐＨ調整水、ミネラルウォータ、ビタミンＣ・アミノ酸等の有用成分が入った水、アロマオイルや芳香剤や消臭材等が入った水が使用されている。これらの液体Ｗ中にＣａ、Ｎａ等のミネラル成分が入ったものを使用すると、多孔体よりなる搬送部２を毛細管現象で水が先端部に引き上げられ、空気中のＣＯ_２が液体Ｗに溶け込んでできる炭酸イオンと反応し、搬送部２の先端部にＣａＣＯ_３やＮａＨＣＯ_３やＣａＳＯ_３等を生成し、静電霧化や自然蒸発による水の消費により搬送部２の先端部では飽和溶解濃度以上に濃くなり、個々の成分が析出して堆積する。特に、一定周期で放電電圧を印加し静電霧化させているため、放電電圧を印加してないときは搬送部２の先端部に十分に液体Ｗを保持できず、この場合、搬送部２の先端部で飽和溶解濃度以上に濃くなり、搬送部２の先端部に上記析出物が析出付着して搬送部２を構成する多孔体を目詰まりさせるという問題があった。このように多孔体が目詰まりすると毛細管現象による液体Ｗの搬送を阻害し、静電霧化が起こり難くなり、長期間にわたり安定して静電霧化ができず、このため、搬送部２に析出付着して目詰まりしている析出物等を除去するメンテナンスを行ったり、あるいは、搬送部２を交換したりするというメンテナンスを行う必要があった。
特許第３２６０１５０号公報

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、液溜め部の水位が変化しても、ナノメータサイズのイオンミストの霧化量を所定の霧化量にできて霧化を安定化でき、また、搬送部の先端部に金属イオンが析出付着することがなく、長期間にわたり安定して静電霧化が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。

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、液溜め部１に溜まった液体Ｗを搬送するための尖った先端形状を有する搬送部２と、搬送部２の搬送方向に対向するように配置された対向電極３と、搬送部２と対向電極３との間に高電圧を印加する電圧印加部５とを備えて、前記搬送部２と対向電極３との間に高電圧を印加することにより搬送部２の先端部に搬送された液体Ｗが先端が尖ったテイラーコーンＴとなると共に該テイラーコーンＴとなった液体Ｗが霧化して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６において、液溜め部１の水位を検知する水位検知手段を設け、該水位検知手段で検知した水位の高低と反比例するように、印加電圧値又は印加時間を制御して液溜め部１の水位が変化しても高電圧の印加によって生成するナノメータサイズのイオンミストの霧化量が液溜め部１の水位の変化により変わらないように維持するための霧化量維持手段を設けて成ることを特徴とするものである。

このように、液溜め部１の水位を検知する水位検知手段を設け、該水位検知手段で検知した水位の高低と反比例するように、印加電圧値又は印加時間を制御する霧化量維持手段を設けてあるので、液溜め部１の水位が変化しても、霧化量維持手段により水位検知手段で検知した水位に反比例するように印加電圧値又は印加時間を制御して、水位の変化にかかわらず搬送部２の先端部に形成されるテイラーコーンＴ先端と対向電極との間を流れる放電電流をほぼ同じにして霧化量を安定化し、これにより静電霧化によるナノメータサイズのイオンミストの霧化量が所定の霧化量となるようにできる。
ここで、霧化量維持手段が、液溜め部１の水位が変化して一定周期で印加する高電圧によって生成する上記一定周期の間に生成するナノメータサイズのイオンミストの霧化量が液溜め部１の水位の変化により変わらないように維持するためのものであることが好ましく、また、水位検知手段が、放電電流検出手段であることが好ましい。

また、静電霧化の運転中に、テイラーコーンＴとなった液体Ｗが放電する放電電圧を一定周期で印加すると共に、放電電圧の非印加時に搬送部２の先端部に供給された液体Ｗを先端が尖ったテイラーコーンＴ形状に形成できるが該形成されたテイラーコーンＴが放電を開始する電圧よりも低い電圧を搬送部２と対向電極３との間に常時印加することが好ましい。

このように放電電圧の非印加時に、搬送部２の先端部に供給された液体Ｗが先端が尖ったテイラーコーンＴが形成できるが放電開始する電圧よりも低い電圧を搬送部２と対向電極３との間に常時印加することで、搬送部２の先端部に搬送された液体Ｗを放電開始前にテイラーコーンＴとして形成して放電し始める前の状態を維持でき、放電電圧をかけた際に放電霧化開始までの時間を近くし、放電電圧の印加時間、印加する放電電圧により正確に霧化量を調整することができる。また、放電電圧をかけていない時も搬送部２の先端部に常に放電には到らないがテイラーコーンＴが形成されて液体Ｗが十分に保持されることになり、長時間使用においても、搬送部２の先端部において液体Ｗが飽和溶解濃度以上に濃くなることがなく、搬送部２の先端部において金属イオンなどの析出が低減し、放電電流低下や静電霧化量の低下も少なくできる。

また、静電霧化の運転中に、テイラーコーンＴとなった液体Ｗが放電する放電電圧を一定周期で印加すると共に、該一定周期で印加する放電電圧の印加直前に該放電電圧の印加の直前に該放電電圧よりも少し高い又は少し低い電圧を印加することが好ましい。

このように放電電圧の印加の直前に該放電電圧よりも少し高い又は少し低い電圧を印加することで、液体Ｗが供給される搬送部２の先端部に形成される液体Ｗによる尖った形状であるテイラーコーンＴができる時間を短縮し、放電開始までの時間を短縮できるものであり、放電電圧をかけた際に放電霧化開始までの時間を近くし、放電電圧の印加時間、印加する放電電圧により正確に霧化量を調整することができる。

本発明は、液溜め部の水位が変化しても静電霧化によるナノメータサイズのイオンミストの霧化量を所定の霧化量にできて、霧化が安定化するという効果がある。

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。

図１には本発明の静電霧化装置６の概略構成図が示してあり、図２には断面図が示してある。この図１、図２に示すように、静電霧化装置６は、水を収容したタンクよりなる液溜め部１と、下端が液溜め部１内に入れられた液体Ｗに浸される多孔質セラミックよりなる棒状の搬送部２と、これら搬送部２の保持及び液体Ｗに対する電圧の印加のための印加電極４と、絶縁体からなる保持部８によって保持されていると共に上記搬送部２の先端部と対向する対向部を備えている対向電極３と、上記印加電極４と対向電極３との間に高電圧を印加する電圧印加部５とからなるもので、対向電極３と印加電極４は共にカーボンのような導電材を混入した合成樹脂やＳＵＳのような金属で形成してある。

搬送部２は棒状をした多孔質セラミックにより構成してあって、搬送部２の上端は尖った針状霧化部１１となっており、更に搬送部２の中央に下端面から針状霧化部１１の先端に到る孔２ａが上下に貫通して形成してあり、該孔２ａは例えばφ０．０５〜０．７ｍｍ程度となっている。この搬送部２の一部（外周部）は非透水性のＰｔやＣなどの導電性材料で構成した導電部５０となっており、添付図面においては搬送部２の外周に導電部５を形成してある。

この搬送部２は、液溜め部１を構成するタンクの上開口部に取付けられた印加電極４を嵌装して設けてあり、搬送部２の上部が印加電極４よりも上方に突出し、下部が印加電極４から下方に突出して上記液溜め部１内に入れられた液体Ｗと接触するようになっている。

液溜め部１の上開口部に取付けられた印加電極４には円筒状のスカート９が下方に突設してあって、上記搬送部２の外側を囲んでいると共に、その下端は搬送部２の下端より下方に位置している。印加電極におけるこのスカート９は、液溜め部１内に入れられた水と接触することで水に高電圧を印加すると同時に搬送部２の保護を行うようになっている。

図２に示すように、液溜め部１の上部には絶縁体からなる筒状をした保持部８の下部が取付けられ、該保持部８の上端開口を閉じるように対向電極３が配置され、これにより対向電極３が搬送部２の搬送方向の先端（つまり搬送部２の上端部）と対向するように配置される。対向電極３の中央には開口部１２が設けてある。対向電極３を接地し、印加電極４に電圧印加部５を接続して高電圧を印加すると共に、多孔質セラミックで形成されている搬送部２が毛細管現象により液溜め部１に入れてある液体Ｗを吸い上げている時、搬送部２の上端の針状霧化部１１が印加電極４側の実質的な電極として機能する。

上記液溜め部１内に溜められた水のような液体Ｗは搬送部２内の孔２ａ及び多孔質部分を毛細管現象により上端部の針状霧化部１１側へと搬送される。

そして、電圧印加部５により印加電極４と対向電極３との間に高電圧を印加すると、多孔質セラミックよりなる搬送部２の先端の針状霧化部１１が実質的な電極となり、搬送部２と対向電極３との間にかけられた電圧により針状霧化部１１に達した液体Ｗが帯電し、帯電した液体Ｗにクーロン力が働き、液体Ｗの液面が局所的に先端が尖った錐状に盛り上がる（テイラーコーンＴ）。この時印加される電圧が液体Ｗの表面張力を超えて***、飛散（レイリー***）を起こさせることができる高電圧であれば、搬送部２の上端に達した液体ＷはテイラーコーンＴ形状となってレイリー***を起こしてナノメータサイズのイオンミストが発生するという静電霧化がなされる。

このようにして発生してたナノメータサイズのイオンミスト（マイナスイオンミスト）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ができる。

上記のような構成の静電霧化装置６において、本発明は液溜め部１の水位が変化しても高電圧の印加によって生成するナノメータサイズのイオンミストの霧化量が液溜め部１の水位の変化により変わらないように維持するための霧化量維持手段を設けたことを特徴としている。

図３に示すように、同じ高電圧印加状態においては、液溜め部１の液体Ｗの水位（液体Ｗの残量）により搬送部２の先端部への液体Ｗの供給能力が微妙に変化する。すなわち、テイラーコーンＴによる放電領域において、液体Ｗの水位が高いと（液体Ｗが多いと）、液面と搬送部２の先端部との水頭差が小さく、液体Ｗによる尖った形状（テイラーコーンＴ）の高さが高くなり、テイラーコーンＴの先端と対向電極３との間の距離が短くなり放電電流が増加し、静電霧化量も多い。一方、テイラーコーンＴによる放電領域において、液体Ｗの水位が低下すると（残量減少すると）、液面と搬送部２の先端部との水頭差が大きくなり、液体Ｗによる尖った形状（テイラーコーンＴ）の高さが低くなり、テイラーコーンＴの先端と対向電極３との間の距離が長くなり放電電流が減少し、静電霧化量も減少する。また、水位が一定以下に低下すると（液体残量が所定量以下になると）、テイラーコーンＴによる放電領域を外れて液体Ｗによる尖った形状（テイラーコーンＴ）が非常に小さくなり、放電自体ができず、静電霧化がしなくなる。図３はこの液溜め部１内における液体Ｗの水位（液溜め部１内における液体残量）及び液溜め部１内の液体Ｗの液面と搬送部２の先端部との水頭差と、放電電流（静電霧化量）との関係を、同じ高電圧を印加した場合をモデルとして示している。

そこで、本発明においては、上記のように液溜め部１の水位が、テイラーコーンＴによる放電領域において、水位が変化しても高電圧の印加によって生成するナノメータサイズのイオンミストの霧化量が液溜め部１の水位の変化により変わらないように維持するための霧化量維持手段を設け、液溜め部１の水位が変化しても、霧化量維持手段により静電霧化によるナノメータサイズのイオンミストの霧化量が所定の霧化量となるようしている。

すなわち、霧化量維持手段としては、液溜め部１の水位に応じて水位が低下すると搬送部２と対向電極３との間に印加する電圧の印加時間を長くすると共に水位が高くなると搬送部２と対向電極３との間に印加する電圧の印加時間を短くするように制御するものを挙げることができる。

この場合、図６に示すように、一定周期で所定の電圧値の放電電圧Ｖ_１を印加するのであるが、この一定周期で印加する放電電圧Ｖ_１の印加の時間（デューティ）を、図３、図４のテイラーコーンＴによる放電領域における水位が低い（液体残量が少ない）場合には長く、水位が高い（液体残量が多い）場合には短くなるように制御部により制御し、図６に示すように放電電流、霧化量を一定にするのである。

水位の変化を検知する水位検知手段としては、例えば、放電電流を測定することで水位を検知できる。すなわち、水位が低下すると、テイラーコーンＴの先端から対向電極３までの距離が長くなるので、放電電流が減少し、水位が高くなるとテイラーコーンＴの先端から対向電極３までの距離が短くなるので、放電電流が増える。このように、水位と放電電流との間には相関関係があるので、放電電流を測定することで、水位を知ることができ、放電電流の測定値を制御部に入力し、この放電電流の測定値に基づいて放電電流が所定値よりも低下すると一定周期で印加する所定値の放電電圧Ｖ_１の印加の時間（デューティ）を長くし、放電電流が所定値よりも高くなると一定周期で印加する所定値の放電電圧Ｖ_１の印加の時間（デューティ）を短くするようにフィードバック制御し、これによりテイラーコーンＴによる放電領域における満水（放電領域における最大の液体残量）状態から放電領域における最低水位（放電領域における最小の液体残量）までの間で、水位が変化しても図６に示す放電電流を一定にし、水位の変化にかかわらず霧化量を一定にする（図６における霧化量（面積）を一定にする）のである。

ここで、一定周期で印加する放電電圧Ｖ_１は図３、図４のテイラーコーンＴによる放電領域における最低水位（放電領域における最小の液体残量）の場合に放電して静電霧化を可能とする電圧と、満水（放電領域における最大の液体残量）の場合に放電して静電霧化を可能とする電圧との間の任意の電圧が設定される。

また、霧化量維持手段としては、液溜め部１の水位に応じて水位が低下すると搬送部２と対向電極３との間に印加する電圧を高くすると共に水位が高くなると搬送部２と対向電極３との間に印加する電圧を低くするように電圧値を変えるように制御するものであってもよい。

この場合、図７に示すように、一定周期で放電電圧を印加するのであるが、この一定周期で印加する放電電圧の放電時間（デューテイ）は同じで、且つ、放電電圧の電圧値を、図３、図５のテイラーコーンＴによる放電領域における水位が低い（液体残量が少ない）場合には高い放電電圧Ｖ_２、水位が高い（液体残量が多い）場合には上記Ｖ_２よりも低い放電電圧Ｖ_３となるように制御部により制御し、これにより図７に示すように放電電流、霧化量を一定にするのである。ここで、上記放電電圧Ｖ_３＞放電電圧Ｖ_２であり、また、放電電圧Ｖ_２は図３、図５のテイラーコーンＴによる放電領域における満水（放電領域における最大の液体残量）の場合に放電して静電霧化を可能とする電圧よりも大きく、放電電圧Ｖ_３は図３、図５のテイラーコーンＴによる放電領域における最低水位（放電領域における最小の液体残量）の場合に放電して静電霧化を可能とする電圧よりも小さい。

水位の変化を検知する水位検知手段としては、上記のように放電電流を測定することで水位を検知するものであり、放電電流の測定値を制御部に入力し、この放電電流の測定値に基づいて放電電流が所定値よりも低下すると一定周期で印加する放電電圧の電圧値が高くなるように、また、放電電流が所定値よりも高くなると一定周期で印加する所定値の放電電圧の電圧値が低くなるようにフィードバック制御し、これにより図５のテイラーコーンＴによる放電領域における満水（放電領域における最大の液体残量）状態から放電領域における最低水位（放電領域における最小の液体残量）までの間で、水位が変化しても図７に示す放電電流を一定にし、水位の変化にかかわらず霧化量を一定にするのである。

水位検知手段として前述の各実施形態では放電電流値を測定し、この放電電流値の変化で水位の変化を測定するようにした例を示したが、液溜め部１に水位センサを設け、水位センサで求めた水位の信号を制御部に入力し、水位に応じて前述のように一定周期で印加する放電電圧の放電時間（デューテイ）を変化させたり、放電電圧を変化させるように制御してもよいものである。

また、本発明においては、液溜め部１内の液体Ｗの水位が放電可能な放電領域以下となった場合は、放電電圧の印加を停止するように制御するものであり、搬送部２の先端部と対向電極３との間で直接放電がなされないようする。これにより、直接放電による搬送部２の先端部の磨耗、劣化を防止するようになっている。

この場合、例えば、図１、図２に示すように搬送部２の外側に液体Ｗに浮く磁石を備えたフロート３０を移動自在に被嵌し、水位が放電可能な放電領域以下に低下すると該磁石を備えたフロート３０が下降し、フロート３０の磁石により液溜め部１の底部下面に設けた磁石連動スイッチ３１が動作し、電圧印加部５による放電電圧の印加を停止するように制御する。

次に、本発明の他の実施形態につき図８に基づいて説明する。

本実施形態においては、前述のように液溜め部１における水位が放電領域にある場合に、水位が変化しても、テイラーコーンＴとなった液体Ｗが放電する所定値の高電圧を一定周期で印加して静電霧化によるナノメータサイズのイオンミストの霧化量が一定となるように制御する当たって、一定周期で印加する放電電圧の印加の時間（デューティ）を、図３、図４のテイラーコーンＴによる放電領域における水位が低い（液体残量が少ない）場合には長く、水位が高い（液体残量が多い）場合には短くなるように制御部により制御することで、水位の変化に関係なく放電霧化量を一定にするように制御することは前述の図６で説明した実施形態と同じであるが、本実施形態においては更に、上記のように静電霧化の運転中に、テイラーコーンＴとなった液体Ｗが放電する放電電圧Ｖ_１を一定周期で印加すると共に、放電電圧Ｖ_１の非印加時に搬送部２の先端部に供給された液体Ｗを先端が尖ったテイラーコーンＴ形状に形成できるが該形成されたテイラーコーンＴが放電を開始する電圧よりも低い電圧Ｖ_０を搬送部２と対向電極３との間に常時印加するように制御部により制御している。

ここで、搬送部２の先端部に供給された液体Ｗが先端が尖ったテイラーコーンＴが形成できるが放電開始する電圧よりも低い電圧Ｖ_０とは、上記液溜め部１における水位が放電領域における最高水位、つまり、満水の時に搬送部２の先端部に供給された液体Ｗが先端が尖ったテイラーコーンＴが形成され且つ放電を開始する電圧よりも低い電圧Ｖ_０である。当然電圧Ｖ_０は上記放電電圧Ｖ_１よりも小さい。

このように、一定周期で印加する放電電圧Ｖ_１の非印加時に、搬送部２の先端部に供給された液体Ｗが先端が尖ったテイラーコーンＴが形成できるが放電開始する電圧よりも低い電圧Ｖ_０を搬送部２と対向電極３との間に常時印加することで、搬送部２の先端部に搬送された液体Ｗを放電開始前にテイラーコーンＴとして形成して放電し始める前の状態を維持でき、一定周期で放電電圧をかけた際に放電霧化開始までの時間を近くすることができ、これにより、放電電圧の印加時間、印加する放電電圧により正確に霧化量を調整することができる。また、一定周期で印加する放電電圧Ｖ_１の非印加時に、搬送部２の先端部に供給された液体Ｗが先端が尖ったテイラーコーンＴが形成できるが放電開始する電圧よりも低い電圧Ｖ_０を搬送部２と対向電極３との間に常時印加しているので、放電電圧Ｖ_１をかけていない時も搬送部２の先端部に常に放電には到らないがテイラーコーンＴが形成されて液体Ｗが十分に保持されることになる。したがって、長時間使用においても、運転中搬送部２の先端部において放電時も非放電時も常にほぼ所定量の液体Ｗが存在することになり、これにより液体Ｗが放電や自然蒸発で飽和溶解濃度以上に濃くなることがなく、これにより搬送部２の先端部において金属イオンなどの析出が低減し、放電電流低下や静電霧化量の低下も少なくできる。

すなわち、搬送部２に電圧を印加した場合に、搬送部２の下端部と先端部（上端部）とでは電位差が大きいため、搬送部２内の液体（水）Ｗが電気分解してｐＨ分離が起こり、液体（水）中に含まれるカルシウムイオン、ナトリウムイオンなどと空気中の二酸化炭素（ＣＯ_２）等が反応し、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ_３）や炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ_３）や炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ_３）などを生成し、静電霧化や自然蒸発による液体Ｗの消費で搬送部２の先端で液体Ｗが飽和溶解濃度以上に濃くなり、搬送部２の先端部に上記成分が析出、堆積し、これにより搬送部２における液体Ｗの搬送能力が低下し、静電霧化量が減少するが、本実施形態のように、一定周期で印加する放電電圧Ｖ_１の非印加時に、搬送部２の先端部に供給された液体Ｗが先端が尖ったテイラーコーンＴが形成できるが放電開始する電圧よりも低い電圧Ｖ_０を搬送部２と対向電極３との間に常時印加して、運転中搬送部２の先端部において放電時も非放電時も常にほぼ所定量の液体Ｗが存在するようにすることで、液体Ｗが放電や自然蒸発で飽和溶解濃度以上に濃くなるのを防ぐことができ、いっそう静電霧化量を一定に安定化することができる。

図９には更に他の実施形態が示してある。

本実施形態においては、前述のように液溜め部１における水位が放電領域にある場合に、水位が変化しても、一定周期で印加する放電電圧の放電時間（デューテイ）は同じで、且つ、放電電圧の電圧値を、図３、図５のテイラーコーンＴによる放電領域における水位が低い（液体残量が少ない）場合には高い電圧Ｖ_２とし、水位が高い（液体残量が多い）場合には上記Ｖ_２よりも低い電圧Ｖ_３となるように制御部により制御し、放電電流、霧化量を一定にするように制御することは前述の図７で説明した実施形態と同じであるが、本実施形態においては更に、上記のようにテイラーコーンＴとなった液体Ｗが放電する高電圧を上記のように水位に応じて一定周期で変化させて印加して静電霧化させる動作時に、搬送部２の先端部に供給された液体Ｗが先端が尖ったテイラーコーンＴが形成できるが放電開始する電圧よりも低い電圧Ｖ_０を搬送部２と対向電極３との間に常時印加するようにしている。

本実施形態においても、前述の図８に示す実施形態と同様に、搬送部２の先端部に搬送された液体Ｗを放電開始前にテイラーコーンＴとして形成して放電し始める前の状態を維持でき、一定周期で放電電圧をかけた際に放電霧化開始までの時間を近くすることができ、これにより、放電電圧の印加時間、印加する放電電圧により正確に霧化量を調整することができる。また、長時間使用においても、運転中搬送部２の先端部において放電時も非放電時も常にほぼ所定量の液体Ｗが存在することになり、これにより液体Ｗが放電や自然蒸発で飽和溶解濃度以上に濃くなることがなく、これにより搬送部２の先端部において金属イオンなどの析出が低減し、放電電流低下や静電霧化量の低下も少なくできる。

次に、本発明の更に他の実施形態につき図１０に基づいて説明する。

本実施形態においては、前述のように液溜め部１における水位が放電領域にある場合に、水位が変化しても、テイラーコーンＴとなった液体Ｗが放電する所定値の放電電圧Ｖ_１を一定周期で印加して静電霧化によるナノメータサイズのイオンミストの霧化量が一定となるように制御する当たって、一定周期で印加する放電電圧Ｖ_１の印加の時間（デューティ）を、図３、図４のテイラーコーンＴによる放電領域における水位が低い（液体残量が少ない）場合には長く、水位が高い（液体残量が多い）場合には短くなるように制御部により制御することで、水位の変化に関係なく放電霧化量を一定にするように制御することは前述の図６で説明した実施形態と同じであるが、本実施形態においては更に、上記のようにテイラーコーンＴとなった液体Ｗが放電する高電圧を一定周期で印加して静電霧化させる動作時に、テイラーコーンＴとなった液体Ｗが放電するための放電電圧Ｖ_１を一定周期で印加すると共に、該放電電圧Ｖ_１の印加の直前に該放電電圧Ｖ_１よりも少し高い電圧Ｖ_４を印加するように制御部により制御している。

このように放電電圧の印加Ｖ_１の直前に該放電電圧Ｖ_１よりも少し高い電圧Ｖ_４を印加するように制御することで、液体Ｗが供給される搬送部２の先端部に形成される液体Ｗによる尖った形状であるテイラーコーンＴができる時間を短縮し、放電開始までの時間を短縮できる。これにより放電電圧Ｖ_１をかけた際に放電霧化開始までの時間を近くし、放電電圧Ｖ_１の印加時間、印加する放電電圧Ｖ_１により正確に霧化量を調整することができる。ここで、電圧Ｖ_４は前記のテイラーコーンＴによる放電領域で放電可能な電圧である。

図１１には更に他の実施形態が示してある。

本実施形態においては、前述のように液溜め部１における水位が放電領域にある場合に、水位が変化しても、一定周期で印加する放電電圧の放電時間（デューテイ）は同じで、且つ、放電電圧の電圧値を、図３、図５のテイラーコーンＴによる放電領域における水位が低い（液体残量が少ない）場合には高い電圧Ｖ_２とし、水位が高い（液体残量が多い）場合には上記Ｖ_２よりも低い電圧Ｖ_３となるように制御部により制御し、放電電流、霧化量を一定にするように制御することは前述の図７で説明した実施形態と同じであるが、本実施形態においては更に、上記のようにテイラーコーンＴとなった液体Ｗが放電する放電電圧を上記のように水位に応じて一定周期で変化させて印加して静電霧化させる動作時に、テイラーコーンＴとなった液体Ｗが放電するための放電用の電圧を一定周期で印加すると共に、水位が低い（液体残量が少ない）場合には上記放電電圧Ｖ_２の印加の直前に該放電電圧Ｖ_２よりも少し低い電圧Ｖ_５を一定時間印加し、水位が低い（液体残量が少ない）場合には上記放電電圧Ｖ_３の印加の直前に該放電電圧Ｖ_３よりも少し高い電圧Ｖ_５で且つ放電可能な電圧を一定時間印加するように制御部により制御している。

本実施形態においても、前述の実施形態と同様に、液体Ｗが供給される搬送部２の先端部に形成される液体Ｗによる尖った形状であるテイラーコーンＴができる時間を短縮し、放電開始までの時間を短縮できる。これにより放電電圧をかけた際に放電霧化開始までの時間を近くし、放電電圧の印加時間、印加する放電電圧により正確に霧化量を調整することができる。ここで、電圧Ｖ_５は前記のテイラーコーンＴによる放電領域で放電可能な電圧である。

図１２、図１３には前述のような構成の静電霧化装置６を空気浄化装置２０に内装した例を示している。空気浄化装置２０空気浄化部２１と、静電霧化装置６とが内装してある。空気浄化部２１は、室内空気を吸入するための吸込み口２２と、ろ過した空気を室内に吐出するための吐出口２３と、吸込み口２２から吐出口２３に到る風路２６内に設けた不織布や活性炭等のフィルタ２４と、ファン２５とを備えたもので、室内空気を吸込み口２２から吸い込んでフィルタ２４でろ過して清浄な空気として吐出口２３から室内に吐出するようになっており、いわゆるフィルタ２４でろ過する方式（フィルタレーション方式）により室内に浮遊しているほこり等を除去するようになっている。この空気浄化装置２０に内装した静電霧化装置６は前述のような構成のもので、静電霧化装置６は前記風路２６のフィルタ２４を設けた部分よりも下流側に配置してあり、フィルタ２４で清浄化された空気流に乗って静電霧化装置６で発生したナノメータサイズのイオンミストが吐出口２３から室内に放出され、室内の脱臭を行うものである。ここで、清浄化された空気が静電霧化装置６を通過することで、静電霧化装置６の電圧が印加されている部分に室内の埃等が付着することがなく、埃の付着が原因で静電霧化が生じ難くなることを防止している。

本発明の静電霧化装置の概略構成図である。（ａ）は同上の縦断面図であり、（ｂ）は同上の横断面図である。同上の同じ高電圧を印加した場合における液溜め部内における液体の水位（液溜め部内における液体残量）及び液溜め部内の液体の液面と搬送部の先端部との水頭差と、放電電流との関係を示すグラフである。同上の同じ高電圧を印加した場合における液溜め部内における液体の水位（液溜め部内における液体残量）及び液溜め部内の液体の液面と搬送部の先端部との水頭差の変化に対応して印加時間を変化させることを説明するグラフである。同上の液溜め部内における液体の水位（液溜め部内における液体残量）及び液溜め部内の液体の液面と搬送部の先端部との水頭差の変化に対応して印加電圧を変化させることを説明するグラフである。本発明の一実施形態の制御のタイムチャートである。同上の他の実施形態の制御のタイムチャートである。同上の更に他の実施形態の制御のタイムチャートである。同上の更に他の実施形態の制御のタイムチャートである。同上の更に他の実施形態の制御のタイムチャートである。同上の更に他の実施形態の制御のタイムチャートである。同上の静電霧化装置を搭載した空気浄化装置の側面断面図である。同上の静電霧化装置を搭載した空気浄化装置の正面断面図である。従来例を示す概略構成図である。

符号の説明

１液溜め部
２搬送部
３対向電極
５電圧印加部
６静電霧化装置

Claims

液溜め部に溜まった液体を搬送するための尖った先端形状を有する搬送部と、搬送部の搬送方向に対向するように配置された対向電極と、搬送部と対向電極との間に高電圧を印加する電圧印加部とを備えて、前記搬送部と対向電極との間に高電圧を印加することにより搬送部の先端部に搬送された液体が先端が尖ったテイラーコーンとなると共に該テイラーコーンとなった液体が霧化して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おいて、液溜め部の水位を検知する水位検知手段を設け、該水位検知手段で検知した水位の高低と反比例するように、印加電圧値又は印加時間を制御して液溜め部の水位が変化しても高電圧の印加によって生成するナノメータサイズのイオンミストの霧化量が液溜め部の水位の変化により変わらないように維持するための霧化量維持手段を設けて成ることを特徴とする静電霧化装置。
霧化量維持手段が、液溜め部の水位が変化して一定周期で印加する高電圧によって生成する上記一定周期の間に生成するナノメータサイズのイオンミストの霧化量が液溜め部の水位の変化により変わらないように維持するためのものであることを特徴とする請求項１記載の静電霧化装置。
水位検知手段が、放電電流検出手段であることを特徴とする請求項１又は２記載の静電霧化装置。
静電霧化の運転中に、テイラーコーンとなった液体が放電する放電電圧を一定周期で印加すると共に、放電電圧の非印加時に搬送部の先端部に供給された液体を先端が尖ったテイラーコーン形状に形成できるが該形成されたテイラーコーンが放電を開始する電圧よりも低い電圧を搬送部と対向電極との間に常時印加することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の静電霧化装置。
静電霧化の運転中に、テイラーコーンとなった液体が放電する放電電圧を一定周期で印加すると共に、該一定周期で印加する放電電圧の印加直前に該放電電圧よりも少し高い又は少し低い電圧を印加することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の静電霧化装置。