JP4877173B2 - 静電霧化装置およびそれを備えた加熱送風装置 - Google Patents

Description

本発明は、静電霧化装置およびそれを備えた加熱送風装置に関する。

従来、静電霧化装置として、先端が鋭利な形状をした放電極と平板状のグランド電極とを備え、当該放電極とグランド電極との間に電圧を印加して両電極間に電界を形成することで、放電極の先端に供給された液体を帯電、***させてナノメータサイズで電荷を有する液体微粒子を生成し、グランド電極に形成される電界と帯電した液体微粒子との間に働くクーロン力を利用してグランド電極に向けて飛翔させるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

ところで、ナノメータサイズの液体微粒子は、放電極とグランド電極とで形成される電界を大きくするほど多量に形成されることが知られている（図４参照）。

そのため、より多くの液体微粒子を生成させるためには、放電極とグランド電極の間に高電界を発生させる必要がある。
特開平１１−３００９７５号公報

しかしながら、上記従来技術では、端部に略直角の角部を有する平板状のグランド電極を用いているため、放電極とグランド電極との間に電圧を印可して両電極間に電界を形成すると当該角部に電界集中が生じてしまう。そのため、放電極とグランド電極の間に高電界を発生させた場合には、隣接する電極間にリーク電流が発生するおそれがあるため、放電極とグランド電極との間の電界強度を高めることが難しかった。

そこで、本発明は、ナノメータサイズの液体微粒子をより多量に生成することのできる静電霧化装置およびそれを備えた加熱送風装置を得ることを目的とする。

請求項１の発明にあっては、放電極とグランド電極とを備え、当該放電極とグランド電極との間に電圧を印加することで放電極に供給される液体を霧化させる静電霧化装置であって、前記グランド電極の端部に、角を丸めた曲面部が形成され、前記曲面部は、前記グランド電極の前記放電極側の端部に、断面視で放電極側に凸状に形成され、前記グランド電極は、略円形断面を有するワイヤ状部材であり、前記ワイヤ状部材は、平面視で前記放電極を略中心とする略円環状に形成されていることを特徴とする。

請求項２の発明にあっては、請求項１または請求項２に記載の静電霧化装置において、前記曲面部は、断面視で、前記グランド電極の前記放電極側の面から放電極側の面の反対側の面にかけて略半円弧状に形成されていることを特徴とする。

請求項３の発明にあっては、請求項１又は２に記載の静電霧化装置において、前記グランド電極は、平面視で前記放電極を略中心とするとともに、前記グランド電極の前記放電極側の端部を外周とする略円形の開口部が設けられていることを特徴とする。

請求項４の発明にあっては、加熱送風装置において、請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の静電霧化装置を備えることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、グランド電極の端部に角を丸めた曲面部を形成することで、グランド電極の端部にエッジ部分がなくなり、グランド電極に局所的に電界集中が生じることを緩和させることができる。

また、請求項１の発明によれば、グランド電極の端部の前記放電極側に、断面視で放電極側に凸状の曲面部を形成することで、グランド電極の放電極側の端部のエッジ部分がなくなり、より高電界となる放電極に近い部位において電界集中が生じることを緩和させることができる。その結果、放電極とグランド電極との間の電界強度を高めることができる。さらに、請求項１の発明によれば、グランド電極を断面視で略円形とすることで、全周にわたってエッジ部分をなくすことができるため、グランド電極に局所的に電界集中が生じるのをより一層緩和することができる。

請求項２の発明によれば、曲面部を断面視で略半円弧状とすることで、グランド電極の放電極側の面の反対側の面側の端部におけるエッジ部分もなくすことができるので、グランド電極に局所的に電界集中が生じることをより緩和させることができる。

請求項３の発明によれば、グランド電極に放電極側の端部を外周とする略円形の開口部を設けるとともに、グランド電極を、平面視で放電極が略中心となるように配置することで、グランド電極のうち放電極に最も近い領域を略環状とすることができるため、電界値が高くなる部位が局所的に形成されてしまうのを抑制することができる。その結果、隣接電極間にリーク電流が生じるのをより一層抑制することができる。

請求項４の発明によれば、イオンミストをより多く生じさせることができる静電霧化装置を備えた加熱送風装置を得ることができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

（第１実施形態）図１は、本実施形態にかかる静電霧化装置の斜視図、図２は、静電霧化装置の断面図、図３は、本発明および従来例のリーク回避可能電界値と電流値との関係を示すグラフ、図４は、電界と微細粒子生成量との関係を示すグラフ、図５は、加熱送風装置の一例であるドライヤーの断面図である。

本実施形態にかかる静電霧化装置１は、水（液体）が供給される柱状の放電極２と、放電極２と所定の間隔を隔てて対向して配置されるグランド電極３と、リード線４を介して放電極２およびグランド電極３が接続され、放電極２とグランド電極３との間に電圧を印可する電圧印加部５と、放電極２を冷却することにより放電極２の表面に大気中の水分を結露させる冷却装置６と、を備えている。

放電極２は、真鍮等の熱伝導生が良い材料によって形成された略円柱状の部材であり、その先端部には、先端に供給される液量を規制する略球状の液体補給部２ａが設けられている。

グランド電極３は、図１および図２に示すように、平板状かつ略リング状をしており、グランド電極３の中央部には、平面視で放電極２を略中心とするとともに、グランド電極３の内周側端部（グランド電極の放電極側の端部）３ｃを外周とする略円形の開口部３ｂが設けられている。

さらに、本実施形態では、グランド電極３の放電極２に対向する対向面３ｄの内周側端部３ｃ側に、断面視で四半円弧状をした放電極２側に凸の曲面部３ａが形成されている。

すなわち、本実施形態では、曲面部３ａが平面視で放電極２を略中心とする略円環状に形成されている。

冷却装置６は、半導体電子熱交換素子であるペルチェ素子により構成されている。具体的には、冷却装置６は、熱を吸収する吸熱板６ｂと、熱を放出する放熱板６ｄと、吸熱板６ｂと放熱板６ｄとの間に介在し、吸熱板６ｂ側の温度と放熱板６ｄ側の温度との温度差を適宜設定するための熱伝素子６ｃと、を備えている。さらに、本実施形態では、放電極２と吸熱板６ｂとの間に、当該放電極２と吸熱板６ｂ間を電気的に絶縁する絶縁板６ａを介在させ、放電極２とグランド電極３との間に電圧を印可した際に、放電極２と吸熱板６ｂとの間にリーク電流が発生しないようにしている。また、冷却装置６の放熱板６ｄ側には放熱フィン７が設けられている。そして、冷却装置６によって放電極２を冷却する際に発生する熱量を放熱フィン７によって放熱することにより、放電極２の冷却効果の低下を防ぐようにしている。なお、吸熱板６ｂと放熱板６ｄとは、図示せぬリード線を介して電圧印加部５に電気的に接続されている。

以上の構成による静電霧化装置１によれば、放電極２とグランド電極３との間に電圧を印可すると、まず、冷却装置６によって放電極２が冷却され、当該放電極２の周囲の空気を冷却して結露点以下の温度まで下げることにより、空気中の水蒸気が放電極２の表面に水滴となって結露する。

このとき、放電極２の先端の液体補給部２ａに供給された水滴は電荷を伴って空気中に飛び出し、そして、高電界中を漂う間にレイリー***を繰り返して最終的に３〜１００ｎｍ程度のイオンミストＭが生成され、グランド電極３側に放出される。

次に、上述した静電霧化装置を備える加熱送風装置について、ドライヤーを例に説明する。

本実施形態にかかるドライヤー１０は、図５に示すように、筒状に形成されるハウジング１６の下部にグリップ２８が折り畳み可能に取り付けられている。このハウジング１６の後端部には吸入口１５が形成される一方、ハウジング１６の先端部には吐出口１４が形成され、吸入口１５で吸い込まれた空気がハウジング１６の内部で適宜加熱されて吐出口１４から吹き出されるようになっている。本実施形態では、吐出口１４内には、吐出格子２４および吐出口１４から吹き出される風の風向を調節するノズル２５が設けられている。また、本実施形態では、ハウジング１６の内部に上述した静電霧化装置１が取り付けられており、このハウジング１６の上端部には、吐出口１４と同方向に解放される放出口２１が形成されている。そして、この放出口２１から静電霧化装置１で生成されたイオンミストＭを含む空気が吹き出されるようになっている。

また、ハウジング１６の内部には、保持筒２３が設けられており、この保持筒２３に取り付けられたモータ１９と、このモータ１９により回転駆動されるファン１７と、ファン１７により吸入口１５から吸い込まれた空気を整流する整流翼１８と、で送風部２０が形成されている。そして、送風部２０の下流側には、空気を加熱する加熱部としてのヒータ２２が設けられている。すなわち、ファン１７の回転によって吸入口１５から吸い込まれた空気がヒータ２２で加熱されて吐出口１４から吹き出されるようになっている。

なお、図３中の符号２７はメインスイッチ、符号２９は電源コードである。

以上の構成による本実施形態のドライヤー１０では、ファン１７を駆動してヒータ２２に通電することにより、吐出口１４から温風の吹出しが可能となり、かつ、静電霧化装置１で発生させたイオンミストＭを放出口２１から放出できるようになっている。

以上の本実施形態によれば、グランド電極３の放電極２に対向する対向面３ｄの内周側端部３ｃ側に、断面視で四半円弧状をした放電極２側に凸の曲面部３ａを形成することで、グランド電極３の放電極２側にエッジ部分がなくすことができるため、電圧を印可した際に局所的に電界集中が生じることを緩和させることができる。

ここで、図３は、本実施形態および従来例のリーク回避可能電界値と電流値との関係を示すグラフである。図３において、ｆ１は本実施形態にかかるグランド電極を用いた場合のグラフで、ｆ２は従来のグランド電極を用いた場合のグラフである。なお、図３では、従来例として、平板状かつ略リング状をしており、断面視略長方形状のグランド電極を用いている。すなわち、図３は、放電極側に角部を有する従来のグランド電極と放電極側に凸の曲面部が形成されている本実施形態のグランド電極とを比較した図である。このグラフによれば、電流値が一定のとき（所定の電圧が印可されたとき）のリーク回避可能電界値は、従来例（図３中、点Ａ）よりも本実施形態（図３中、点Ｂ）の方が値が高くなっている。

すなわち、グランド電極３の対向面３ｄ側の内周側端部３ｃに、放電極２側に凸の曲面部３ａを設けることで、放電極とグランド電極との間に印可する電圧を所定の値とした場合における、リーク電流の発生を回避することのできる許容電界値を従来の静電霧化装置よりも高くすることができる。

その結果、放電極とグランド電極との間の電界強度を高めることができるため、図４に示すように、ナノメータサイズの微細粒子化されたイオンミストＭの量を増大させることができる。

また、許容電界値が増加することで、グランド電極と放電極側との距離を小さくすることが可能となり、静電霧化装置の小型化を図ることも可能である。

また、本実施形態によれば、グランド電極３に内周側端部３ｃを外周とする略円形の開口部３ｂを設けるとともに、グランド電極３を、平面視で放電極２が略中心となるように配置することで、グランド電極３のうち放電極２の先端の液体補給部２ａに最も近い領域を略環状とすることができ、電界値が高くなる部位が局所的に形成されてしまうのを抑制することができる。その結果、リーク電流が生じるのをより一層抑制することができる。

また、本実施形態では、ナノメータサイズの微細粒子化されたイオンミストＭの量を増大させることができる静電霧化装置１をドライヤー１０に備えることで、毛髪等に潤いを持たせるイオンミストＭをより多く生じさせることができるドライヤーを得ることができるようになる。

（第２実施形態）図６は、本実施形態にかかる静電霧化装置の断面図である。なお、本実施形態にかかる静電霧化装置は、上記第１実施形態にかかる静電霧化装置と同様の構成要素を有している。よって、それら同様の構成要素については共通の符号を付与するとともに、重複する説明を省略する。

本実施形態にかかる静電霧化装置１Ａは、図６に示すように、基本的に上記第１実施形態の静電霧化装置１と略同様の構成を備えており、グランド電極３Ａの放電極２に対向する対向面３ｄの内周側端部３ｃ側に形成された曲面部３ａＡが、断面視で略半円弧状をしている点が上記第１実施形態と異なっている。

具体的には、曲面部３ａＡは、断面視でグランド電極３Ａの内周側端部３ｃ側に対向面３ｄから当該対向面３ｄの反対側の面３ｅにかけて略半円弧状となるように形成されている。

そして、上記第１実施形態と同様に、曲面部３ａＡは平面視で放電極２を略中心とする略円環状に形成されている。

以上の本実施形態によっても、上記第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

また、本実施形態によれば、曲面部３ａＡを断面視で略半円弧状とすることで、グランド電極３Ａの対向面３ｄ側の端部だけでなく対向面３ｄの反対側の面３ｅの端部側においてもエッジをなくすことができるので、電界集中が生じるのをより一層緩和することができる。

ところで、放出されたイオンミストＭは電荷を有しているため、グランド電極３Ａに電界が生じるとグランド電極３Ａ側に引き寄せられる静電気力が働く。そしてこの静電気力は電界に比例するため、グランド電極３Ａに電界集中部が生じると、放出されたイオンミストＭが電界集中部に引き寄せられやすくなってしまう。しかしながら、本実施形態によれば、対向面３ｄの反対側の面３ｅの端部側における電界集中を緩和することができるため、放出されたイオンミストＭがグランド電極３Ａに捕捉されてしまうのを抑制することができ、以て、イオンミストＭの放出量の減少を抑制することができる。

（第３実施形態）図７は、本実施形態にかかる静電霧化装置の斜視図、図８は、静電霧化装置の断面図である。なお、本実施形態にかかる静電霧化装置は、上記第１実施形態にかかる静電霧化装置と同様の構成要素を有している。よって、それら同様の構成要素については共通の符号を付与するとともに、重複する説明を省略する。

本実施形態にかかる静電霧化装置１Ｂは、図７および図８に示すように、基本的に上記第１実施形態の静電霧化装置１と略同様の構成を備えており、グランド電極３Ｂが略円形断面を有するワイヤ状部材である点が上記第１実施形態と異なっている。

本実施形態では、このグランド電極３Ｂは、平面視で放電極２を略中心とする略円環状に形成されている。

以上の本実施形態によっても、上記第１および第２実施形態と同様の効果を奏することができる。

また、本実施形態によれば、グランド電極３Ｂを断面視で略円形とすることで、全周にわたってエッジ部分をなくすことができる上、グランド電極３Ｂは、放電極２先端の液体補給部２ａまでの距離のばらつきをなくすことができるため、電界集中が生じるのをより一層緩和することができる。

その結果、イオンミストＭの放出量をより一層増加させることができる。

さらに、ワイヤ状部材を用いてグランド電極３Ｂを形成しているため、製造効率の向上および製造コストの削減を図ることができる。

以上、本発明にかかる静電霧化装置およびそれを備えた加熱送風装置の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限ることなく要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態を採用することができる。

例えば、上記第１実施形態では、加熱送風装置としてドライヤーを例示したが、ドライヤーに限らず、上述したものと同様の静電霧化装置を備える場合には、ファンヒータ等の他の加熱送風装置としても本発明を実施することができる。

また、上記第２および第３実施形態にかかる静電霧化装置を備えた加熱送風装置としても本発明を実施することができる。

また、上記第１から第３実施形態においては、グランド電極を放電極に対向させた場合を例示したが、グランド電極を放電極に対向させなくても本発明を実施することができる。

本発明の第１実施形態にかかる静電霧化装置の斜視図である。 本発明の第１実施形態にかかる静電霧化装置の断面図である。 本発明および従来例のリーク回避可能電界値と電流値との関係を示すグラフである。 電界と微細粒子生成量との関係を示すグラフである。 本発明の第１実施形態にかかる加熱送風装置の一例であるドライヤーの断面図である。 本発明の第２実施形態にかかる静電霧化装置の断面図である。 本発明の第３実施形態にかかる静電霧化装置の斜視図である。 本発明の第３実施形態にかかる静電霧化装置の断面図である。

符号の説明

１，１Ａ，１Ｂ 静電霧化装置
２ 放電極
３ グランド電極
３ａ，３ａＡ 曲面部
３ｂ 開口部
１０ ドライヤー（加熱送風装置）

Claims (4)

1. 放電極とグランド電極とを備え、当該放電極とグランド電極との間に電圧を印加することで放電極に供給される液体を霧化させる静電霧化装置であって、
   前記グランド電極の端部に、角を丸めた曲面部が形成され、
   前記曲面部は、前記グランド電極の前記放電極側の端部に、断面視で放電極側に凸状に形成され、
   前記グランド電極は、略円形断面を有するワイヤ状部材であり、
   前記ワイヤ状部材は、平面視で前記放電極を略中心とする略円環状に形成されていることを特徴とする静電霧化装置。
2. 前記曲面部は、断面視で、前記グランド電極の前記放電極側の面から放電極側の面の反対側の面にかけて略半円弧状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の静電霧化装置。
3. 前記グランド電極は、平面視で前記放電極を略中心とするとともに、前記グランド電極の前記放電極側の端部を外周とする略円形の開口部が設けられてい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。
4. 請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の静電霧化装置を備えることを特徴とする加熱送風装置。

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