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静電噴霧装置
説明

静電噴霧装置

【課題】噴霧動作の開始時に清浄な液体を使用者に向かって噴霧できる静電噴霧装置を提供する。
【解決手段】ノズル(72)と、該ノズル(72)と内部が連通して液体が貯留される密閉状の容器(71)と、該容器(71)の内部を昇圧させる加圧機構(41)と、該ノズル(72)の先端の液体を外部へ噴霧するように前記容器(71)内の液体に電圧を印加する電源(50)とを備えた静電噴霧装置であって、噴霧動作が終了して次の噴霧動作が開始される前に、前記ノズル(72)の先端の液体を除去するクリーニング動作を実行させる制御部(60)を備えている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、静電噴霧装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来より、ノズルの先端に搬送した液体を電界強度を利用して噴霧させる静電噴霧装置が知られている。
【0003】
特許文献1には、この種の静電噴霧装置が開示されている。静電噴霧装置は、ケーシングと、ケーシング内に収容されて液体が貯留される容器と、この容器と連通するノズルと、容器内の液体に電圧を印加する電源とを備えている。特許文献1の静電噴霧装置では、加圧機構として、バネ力によって容器の内部を昇圧するゼンマイ機構が設けられる。
【0004】
この静電噴霧装置の運転時には、加圧機構によって容器の内部が所定圧力まで加圧される。その結果、容器内の液体がノズルの内部へ搬送され、この液体がノズルの先端へと送られる。また、静電噴霧装置の運転時には、電源がONされて容器内の液体へ所定の高電圧が印加される。その結果、ノズル先端部の液体が電界に引っ張られて霧化し、液滴となって飛散する。飛散した液滴は、使用者等の噴霧対象物に電気的に引き寄せられて付着する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2010−155200号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
上述のような静電噴霧装置では、噴霧動作の終了後にノズル内に液体が残留することがある。ノズル内に液体が残留すると、特にノズルの先端部の液体と、その周囲の空気とが気液接触することで、空気中に含まれる雑菌等が液体中に吸収されてしまう虞がある。このようにして汚染された液体が、次の噴霧動作においてノズルから使用者に向かって噴霧されてしまうと、衛生的にも好ましくない。
【0007】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、噴霧動作の開始時に清浄な液体を使用者に向かって噴霧できる静電噴霧装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明は、噴霧動作が終了してから次の噴霧動作が開始される前に、ノズルの先端の液体を除去するクリーニング動作を行うものである。
【0009】
具体的に、第1の発明は、ノズル(72)と、該ノズル(72)と内部が連通して液体が貯留される密閉状の容器(71)と、該容器(71)の内部を昇圧させる加圧機構(41)と、該ノズル(72)の先端(72a)の液体を外部へ噴霧するように前記容器(71)内の液体に電圧を印加する電源(50)とを備えた静電噴霧装置を対象とし、噴霧動作が終了して次の噴霧動作が開始される前に、前記ノズル(72)の先端(72a)の液体を除去するクリーニング動作を実行させる制御部(60)を備えていることを特徴とする。
【0010】
第1の発明では、噴霧動作が終了して次の噴霧動作が開始される前に、制御部(60)によってクリーニング動作が実行される。即ち、噴霧動作が行われると、ノズル(72)の先端(72a)に液体が残存し、この液体が汚染されてしまうことがある。しかしながら、クリーニング動作により、ノズル(72)の先端(72a)の液体を除去することで、次の噴霧動作では、清浄な液体が使用者等に向かって噴霧されることになる。
【0011】
第2の発明は、第1の発明において、前記制御部(60)は、前記クリーニング動作時に、前記電源(50)をONさせ、且つ前記噴霧動作時よりも小さい出力圧力で前記加圧機構(41)を運転させることを特徴とする。
【0012】
第2の発明では、クリーニング動作において、電源(50)がONされ且つ加圧機構(41)が運転される。本発明のクリーニング動作では、噴霧動作と比較して、加圧機構(41)の出力圧力が小さく制御される。このため、クリーニング動作では、容器(71)内からノズル(72)の先端(72a)へ供給される液体の量が少なくなる。ノズル(72)の先端(72a)への液体の供給量が少なくなると、ノズル(72)の先端(72a)の電界によって霧化される液滴の径が比較的小さくなる。このため、噴霧された小径の液滴に作用する慣性力が小さくなり、これに伴い液滴の飛散距離が短くなる。従って、クリーニング動作において、使用者等に汚れた液滴が付着してしまうことを抑制できる。
【0013】
第3の発明は、第2の発明において、前記制御部(60)は、前記クリーニング動作時に、前記噴霧動作時と同等の出力電圧で前記電源(50)をONさせることを特徴とする。
【0014】
第3の発明では、クリーニング動作における電源(50)の出力電圧が、通常の噴霧動作時の出力と同等に設定される。これにより、クリーニング動作では、噴霧動作と比較すると、ノズル(72)へ供給される液体の量が少なくなり且つノズル(72)の先端(72a)の電界強度が同等となる。これにより、クリーニング動作では、液体の供給量に対して、ノズル(72)の先端(72a)の電界強度が比較的大きくなるため、液体を確実に小径な液滴として霧化させることができる。その結果、クリーニング動作において、使用者等に汚れた液滴が付着してしまうことを抑制できる。
【0015】
第4の発明は、第1の発明において、前記制御部(60)は、前記クリーニング動作時に、前記電源(50)をOFFさせる又は前記噴霧動作時よりも小さい出力電圧でONさせ、且つ前記加圧機構(41)を運転させることを特徴とする。
【0016】
第4の発明では、クリーニング動作において、加圧機構(41)が運転される。この際、電源(50)がOFFされる又は噴霧動作時よりも小さい出力電圧でONされるため、ノズル(72)の先端(72a)の近傍の電界強度もゼロ又は比較的小さい状態となる。従って、本発明のクリーニング動作では、ノズル(72)の先端(72a)の液体がほとんど霧化されず、比較的大きな液玉となってノズル(72)の外部へ排出される。その結果、汚れた液体の飛散距離が短くなり、この液体が使用者等に付着してしまうことを抑制できる。
【発明の効果】
【0017】
本発明によれば、噴霧動作を行った後、次の噴霧動作が開始される前に、ノズル(72)の先端(72a)の液体を除去するクリーニング動作を行うようにしている。このため、次の噴霧動作では、清浄な液滴を使用者等に向かって噴霧できる。
【0018】
第2の発明のクリーニング動作では、電源(50)をONし、且つ加圧機構(41)の出力圧力を通常の噴霧動作よりも小さくすることで、液滴の径を小さくできる。その結果、汚れた液滴が使用者等に届くのを回避できる。また、クリーニング動作時にノズル(72)から排出される液体の量も少なくて済む。
【0019】
特に、第3の発明では、電源(50)の出力電圧を噴霧動作時と同等とすることで、液滴の径を確実に小さくできる。その結果、汚れた液滴が使用者等に届くのを確実に回避できる。また、クリーニング動作と噴霧動作とで、電源(50)の出力電圧を変更する必要がないため、電圧制御が容易となり、更には電源(50)の構成もシンプルとなる。
【0020】
第4の発明では、クリーニング動作において、ノズル(72)から比較的大きな液玉を噴出させることができる。このため、汚れた液体が使用者等に届くのを確実に回避できる。また、ノズル(72)の先端(72a)の液体を速やかに排出でき、クリーニング動作の実行時間を短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】実施形態の静電噴霧装置における正立姿勢の装置本体の斜視図である。
【図2】実施形態の静電噴霧装置における正立姿勢の装置本体の縦断面図である。
【図3】実施形態の静電噴霧装置のシステム構成を示す図である。
【図4】実施形態の静電噴霧装置の搬送ユニットの概略構成図である。
【図5】実施形態の噴霧カートリッジを示す縦断面図である。
【図6】実施形態の噴霧カートリッジの正面図である。
【図7】実施形態の噴霧カートリッジを示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0022】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【0023】
本実施形態は、卓上型の静電噴霧装置(1)である。この静電噴霧装置(1)は、オフィスのデスク上に置いて使用することを想定して設計されている。つまり、この静電噴霧装置(1)は、後述するケーシング(10)の底カバー(10b)が設置面(200)と接する正立姿勢で使用することを想定して設計されている。
【0024】
図1〜図3に示すように、本実施形態の静電噴霧装置(1)は、装置本体(5)と、ACアダプタ(2)と、電源コードであるUSBケーブル(3a)とを備えている。装置本体(5)は、ケーシング(10)と、噴霧用液体を貯留する噴霧カートリッジ(70)と、搬送ユニット(40)と、高電圧電源ユニット(50)と、制御器であるコントローラ(60)とを備えている。噴霧カートリッジ(70)、搬送ユニット(40)、高電圧電源ユニット(50)、及びコントローラ(60)は、ケーシング(10)に収容されている。
【0025】
ケーシング(10)は、両端が閉塞された中空円筒状に形成されている。ケーシング(10)は、本体カバー(10a)と、底カバー(10b)と、トップカバー(11)とから構成されている。底カバー(10b)及びトップカバー(11)は、本体カバー(10a)に取り付けられている。尚、本実施形態では、噴霧用液体の噴霧方向を前面側とし、噴霧方向の背後方向を背面側としている。
【0026】
本体カバー(10a)は、両端が開口した縦長の円筒状に形成されている。また、本体カバー(10a)は、その長手方向の中央部が僅かにくびれた形状となっている。底カバー(10b)は、概ね円板状に形成され、本体カバー(10a)の下端を塞いでいる。トップカバー(11)は、円形のキャップ状に形成され、本体カバー(10a)の上端を塞いでいる。このトップカバー(11)は、装置本体(5)の前側(即ち、噴霧用液体の噴霧方向)に向かって傾斜した姿勢で、本体カバー(10a)に固定されている。
【0027】
トップカバー(11)には、噴霧カートリッジ(70)の噴霧ノズル(72)を露出させるための噴霧開口部(14)が形成されている。また、トップカバー(11)には、噴霧開口部(14)を開閉するためのシャッタ(13)が取り付けられている。このシャッタ(13)は、スライドすることによって噴霧開口部(14)を開閉する。トップカバー(11)には、電源スイッチ(15)が取り付けられている(図3を参照)。この電源スイッチ(15)は、シャッタ(13)によって操作される。つまり、使用者がシャッタ(13)を操作して噴霧開口部(14)を開くと電源スイッチ(15)がON状態となり、使用者がシャッタ(13)を操作して噴霧開口部(14)を閉じると電源スイッチ(15)がOFF状態となる。
【0028】
トップカバー(11)と本体カバー(10a)との間には、周方向に亘って帯状の対向電極(12)が設けられている。この対向電極(12)は、噴霧ノズル(72)の先端(噴霧ノズル(72)の噴出口側の端部)との間で電界を発生させるためのものである。対向電極(12)は、高電圧電源ユニット(50)と電気的に接続されている。
【0029】
本体カバー(10a)の背面側には、リアカバー(17)が着脱可能に取り付けられている。このリアカバー(17)は、後述する上部機器室(28)を塞ぐための部材であって、やや湾曲した矩形板状に形成されている。リアカバー(17)は、噴霧カートリッジ(70)を交換する際に着脱される。
【0030】
ケーシング(10)は、その内部に下側ベース(21)と上側ベース(22)と仕切板(23)とを備えている。下側ベース(21)はケーシング(10)内の底部寄りに設けられている。上側ベース(22)はケーシング(10)の長手方向の概ね中央に設けられている。各ベース(21,22)は、水平方向に延びてケーシング(10)内を上下に区画している。仕切板(23)は、下側ベース(21)と上側ベース(22)との間に亘って設けられている。ケーシング(10)の内部における下側ベース(21)と上側ベース(22)との間の空間は、仕切板(23)によって前後に区画される。
【0031】
下側ベース(21)と上側ベース(22)との間には、中央機器室(24)が区画されている。そして、中央機器室(24)は、上述した仕切板(23)により、前面側の第1中央機器室(25)と背面側の第2中央機器室(26)とに区画されている。また、下側ベース(21)の下方に下部機器室(27)が区画され、上側ベース(22)の上方に上部機器室(28)が区画されている。
【0032】
下部機器室(27)には、温湿度センサ(29)と、人検知センサ(30)と、USB基板(31)とが収容されている。
【0033】
温湿度センサ(29)は、静電噴霧装置(1)が設置された部屋の空気の温度と湿度を検知するセンサである。この温湿度センサ(29)は、コントローラ(60)に接続され、計測値をコントローラ(60)に送信する。
【0034】
人検知センサ(30)は、静電噴霧装置(1)の噴霧対象となる使用者の有無を検知するためのものである。人検知センサ(30)は、例えば焦電型赤外線センサに構成されている。人検知センサ(30)は、下部機器室(27)内の前面側に収容されている。そして、人検知センサ(30)は、そのセンサ面をケーシング(10)の開口を介して前面側の斜め上方向を向くように配置されている。人検知センサ(30)は、コントローラ(60)に接続され、検知信号をコントローラ(60)に送信する。
【0035】
USB(Universal Serial Bus)基板(31)は、USBケーブル(3a)のコネクタ(3)が挿入されるものである。このUSB基板(31)は、下部機器室(27)の底部に配置されている。USB基板(31)には、コネクタ(3)が接続される接続部(32)を備えている。USB基板(31)は、ケーシング(10)の本体カバー(10a)の背面に露出している。USBケーブル(3a)のコネクタ(3)は、本体カバー(10a)の背面側からUSB基板(31)に挿入され、ケーシング(10)の側方へ突出する。そして、コネクタ(3)を有するUSBケーブル(3a)が、突出部を構成している。
【0036】
ACアダプタ(2)は、家庭用の商用電源のコンセントに接続され、電圧100Vの交流を電圧5Vの直流に変換する。ACアダプタ(2)は、USBケーブル(3a)を介して装置本体(5)に接続されている。なお、本実施形態の静電噴霧装置(1)を構成する装置本体(5)は、USBケーブル(3a)を介して例えばパソコンのUSBポートに接続され、パソコンから供給される電力によって駆動されてもよい。
【0037】
搬送ユニット(40)は、図3及び図4に示すように、後述する噴霧カートリッジ(70)のタンク(71)内に空気を送り込むことで、空気圧によってタンク(71)内の噴霧用液体を押し出すためのものである。搬送ユニット(40)は、エアポンプ(41)と、圧力センサ(43)と、空気管(42)とを備えている。エアポンプ(41)及び空気管(42)は、空気供給器を構成している。
【0038】
エアポンプ(41)は、タンク(71)内に空気を送り込むためダイアフラムポンプであり、タンク(71)の内部を昇圧させる加圧機構を構成する。エアポンプ(41)は、下部機器室(27)内に収容されている。下部機器室(27)内では、エアポンプ(41)が下側ベース(21)の下面に固定されている。
【0039】
空気管(42)は、エアポンプ(41)の空気をタンク(71)内に送るためのものである。空気管(42)は、下部機器室(27)から上部機器室(28)まで延びるチューブに構成されている。空気管(42)は、一端がエアポンプ(41)に接続され、他端がタンク(71)の吸入口(79)に接続されている。
【0040】
圧力センサ(43)は、空気管(42)に接続され、空気管(42)内を流れる空気の圧力を計測する。この圧力センサ(43)は、コントローラ(60)に接続され、計測値をコントローラ(60)に送信する。上述したように、空気管(42)は、タンク(71)に接続されている。このため、空気管(42)を流れる空気の圧力は、タンク(71)内の圧力と実質的に等しくなる。従って、圧力センサ(43)は、実質的にはタンク(71)内の圧力を計測している。
【0041】
高電圧電源ユニット(50)は、電極部材(84)を介してタンク(71)内の噴霧用液体に正極性または負極性の高電圧を印加する電源を構成する。図3に示すように、高電圧電源ユニット(50)は、出力部(51)と基準電位部(55)とを備えている。
【0042】
出力部(51)は、ACアダプタ(2)から供給された電圧(+5V)を高電圧に昇圧して出力する。この出力部(51)は、第1中央機器室(25)内に収容された基板(52)上に形成されており、図外のトランジスタ及びダイオードや、トランス(53)等の電子部品を備えている。出力部(51)は、ACアダプタ(2)から供給された電圧(+5V)を+3kVから+5kVの間、又は−4kVから−7kVの間の高電圧に昇圧させる。出力部(51)の出力端子には、高圧ライン(54)の他端が電気的に接続されている。そして、出力部(51)は、高圧ライン(54)及び電極部材(84)を介してタンク(71)内の噴霧用液体に高電圧を印加する。尚、出力部(51)は出力させる電圧の極性を切換可能に構成されている。
【0043】
基準電位部(55)は、基板(52)上に形成されている。基準電位部(55)は、配線(56)を介して対向電極(12)と接続している。これにより、対向電極(12)は、アースと直接的に接続しない非接地状態となる一方で、基板(52)の基準電位と概ね同じ電位となっている。基準電位部(55)には、出力部(51)の低圧側(一次側)も接続している。
【0044】
コントローラ(60)は、静電噴霧装置(1)の噴霧動作を制御するものである。コントローラ(60)は、第2中央機器室(26)に収容された制御基板(61)上に形成され、電圧制御部(62)と圧力制御部(63)とを備えている(図3を参照)。コントローラ(60)には、圧力センサ(43)、人検知センサ(30)、温湿度センサ(29)、及び電源スイッチ(15)が接続されている。
【0045】
電圧制御部(62)は、高電圧電源ユニット(50)から出力される電圧を制御するためのものである。具体的に、電圧制御部(62)には、圧力センサ(43)、温湿度センサ(29)、及び人検知センサ(30)の検知データが入力される。そして、電圧制御部(62)は、各検知データに基づいて出力部(51)から出力される高電圧を調節する。
【0046】
圧力制御部(63)は、搬送ユニット(40)の噴霧用液体の搬送力を制御するためのものである。具体的に、圧力制御部(63)には、圧力センサ(43)、温湿度センサ(29)、及び人検知センサ(30)の検知データが入力される。そして、圧力制御部(63)は、各検知データに基づいてエアポンプ(41)から送られる空気の圧力を調節する。
【0047】
また、コントローラ(60)は、圧力センサ(43)の計測値に基づいて、噴霧用液体の噴霧を継続させるか停止させるかを判断する。このコントローラ(60)の動作については後述する。
【0048】
コントローラ(60)には、カートリッジ検知用スイッチ(64)と転倒検知用スイッチ(65)とが接続されている。
【0049】
カートリッジ検知用スイッチ(64)は、噴霧カートリッジ(70)がケーシング(10)に装着される状態でONされ、噴霧カートリッジ(70)がケーシング(10)から外れた状態でOFFされる。カートリッジ検知用スイッチ(64)がOFFされると、コントローラ(60)から高電圧電源ユニット(50)に対して、出力部(51)の出力を停止させる信号が出力される。つまり、静電噴霧装置(1)は、ケーシング(10)から噴霧カートリッジ(70)が外れた状態では、高電圧電源ユニット(50)がOFFされて噴霧動作の実行が禁止される。
【0050】
転倒検知用スイッチ(65)は、静電噴霧装置(1)の底カバー(10b)に形成されている。転倒検知用スイッチ(65)は、静電噴霧装置(1)が正立姿勢となって底カバー(10b)と設置面(200)とが接する状態でONされ、静電噴霧装置(1)が転倒して底カバー(10b)と設置面(200)とが離れる状態でOFFされる。転倒検知用スイッチ(65)がOFFされると、コントローラ(60)から高電圧電源ユニット(50)に対して、出力部(51)の出力を停止させる信号が出力される。つまり、静電噴霧装置(1)は、該静電噴霧装置(1)が転倒した状態では、高電圧電源ユニット(50)がOFFされて噴霧動作の実行が禁止される。
【0051】
噴霧カートリッジ(70)は、図5及び図6に示すように、貯留した噴霧用液体に電荷を付与して噴霧させるためのものである。この噴霧カートリッジ(70)は、タンク(71)と、電極部材(84)と、噴霧ノズル(72)と、ノズルベース(74)と、把手部(86)とを備えている。噴霧カートリッジ(70)は、分解不能に構成されている。従って、タンク(71)内の噴霧用液体を使い切った場合、空(カラ)になった噴霧カートリッジ(70)は、噴霧用液体が充填された新しい噴霧カートリッジ(70)に交換される。
【0052】
タンク(71)は、噴霧用液体を内部に貯留するための容器であって、ノズルベース(74)と共に容器部材を構成している。タンク(71)には、例えばヒアルロン酸を含んだ水溶液が噴霧用液体として貯留されている。具体的に、タンク(71)は、略矩形状の箱体に形成されて噴霧カートリッジ(70)の下部を構成している。このタンク(71)は、その底部が背面側に向かって下方に傾斜する底板(71b)に形成されている。このため、タンク(71)の内部空間は、その背面側の部分が最深部となっている。
【0053】
ノズルベース(74)は、噴霧ノズル(72)を保持するための部材である。ノズルベース(74)は、略円筒状に形成され、タンク(71)の首部材(71a)を介してタンク(71)と一体に形成されている。ノズルベース(74)は、内側凹部(75)と外側凹部(82)とが形成されている。
【0054】
内側凹部(75)は、ノズルベース(74)の内側端に形成された凹部である。内側凹部(75)は、底部の中央に軸方向の内側に突出した保持部(77)が形成されている。保持部(77)には、噴霧ノズル(72)が挿通される貫通孔(78)が形成されている。保持部(77)の周囲には、シール部材(81)が取り付けられている。このシール部材(81)は、内側凹部(75)の内壁(76)と保持部(77)との間の隙間(85)の一部を埋めるものであって、本発明に係るスペーサ部材を構成している。隙間(85)の一部をシール部材(81)が埋めることで、タンク(71)内の噴霧用液体が隙間(85)に侵入するのを防止している。内側凹部(75)の内壁(76)には、空気管(42)の他端が接続される吸入口(79)が形成されている。
【0055】
外側凹部(82)は、ノズルベース(74)の外側端に形成された凹部である。外側凹部(82)の内壁(83)は、後述する噴霧ノズル(72)の露出部(72c)の周囲を囲むように形成されている。外側凹部(82)は、その内壁(83)が噴霧ノズル(72)の先端と一定の距離を保つことで、噴霧ノズル(72)の露出部(72c)の周りに空気層を形成している。この空気層は絶縁材として機能し、これによって、噴霧ノズル(72)の先端に安定した電界が形成される。噴霧ノズル(72)の先端(72a)は、外側凹部(82)の内壁(83)の先端から僅かに突出している。
【0056】
噴霧ノズル(72)は、樹脂製の細径管である。噴霧ノズル(72)は、外径が0.3mm以上0.5mm以下であり、内径が0.1mm以上0.3mm以下となっている。噴霧ノズル(72)は、ノズルベース(74)の貫通孔(78)に挿通されている。噴霧ノズル(72)の先端(72a)は、ノズルベース(74)の外部に露出している。噴霧ノズル(72)の基端(72b)は、タンク(71)内の最深部に位置している。つまり、タンク(71)の内部空間において、噴霧ノズル(72)の基端(72b)は、底部側で且つ背面側の隅角部に位置している。また、噴霧ノズル(72)では、ノズルベース(74)の外側に位置する部分が露出部(72c)となっている。
【0057】
電極部材(84)は、金属製の棒状に形成された部材である。電極部材(84)は、一端がタンク(71)内の底部に挿通されて噴霧用液体内と接触する。電極部材(84)の他端は、タンク(71)の外部に露出し、高圧ライン(54)の一端と電気的に接続される。つまり、電極部材(84)は、高電圧電源ユニット(50)の出力部(51)と電気的に接続され、タンク(71)内の噴霧用液体に高電圧を印加するように構成されている。電極部材(84)、対向電極(12)、高電圧電源ユニット(50)、高圧ライン(54)、及び配線(56)は、噴霧ノズル(72)の先端(72a)付近の空間に電界を形成する電界形成器(6)を構成している。
【0058】
上述したコントローラ(60)は、使用者等に向かって液体を噴霧する噴霧動作と、この噴霧動作の直前において、噴霧ノズル(72)の先端(72a)に溜まった液体を除去するクリーニング動作とを切り換えて実行させるように構成される。
【0059】
−運転動作−
本実施形態の静電噴霧装置(1)の動作について説明する。静電噴霧装置(1)は、通常の噴霧動作と、クリーニング動作とを切り換えて実行する。
【0060】
〈噴霧動作〉
まず、静電噴霧装置(1)の基本的な動作(噴霧動作)について説明する。
【0061】
噴霧動作では、噴霧用液体が液糸(リガメント)状態で噴出され、液滴に分裂し、拡散されて使用者に到達する。この静電噴霧装置(1)は、噴霧カートリッジ(70)がケーシング(10)内に収容された状態で運転可能な状態となる。
【0062】
まず、使用者がシャッタ(13)を開くと、シャッタ(13)が移動することによって電源スイッチ(15)がON状態となる。電源スイッチ(15)がON状態となると、コントローラ(60)の圧力制御部(63)は、エアポンプ(41)を作動させる。エアポンプ(41)は、空気管(42)を通じてタンク(71)の内部空間へ空気を供給する。タンク(71)内では、空気圧が上昇し、この空気圧が噴霧用液体の液面(9)に作用する。このため、タンク(71)内の噴霧用液体は、噴霧ノズル(72)へ流入し、噴霧ノズル(72)の先端(72a)まで押し上げられる。通常の噴霧動作では、タンク(71)内の空気圧が、1.5kPaになるように、エアポンプ(41)の出力圧力が設定される。
【0063】
また、電源スイッチ(15)がON状態になると、コントローラ(60)の電圧制御部(62)は、高電圧電源ユニット(50)の出力部(51)から高電圧を出力する。高電圧は、電極部材(84)を介してタンク(71)内の噴霧用液体に印加される。通常の噴霧動作では、高電圧電源ユニット(50)の出力電圧が、4.5kVに設定される。
【0064】
噴霧ノズル(72)の先端(72a)では、電荷を帯びた噴霧用液体と対向電極(12)との間に電位差が生じる。その結果、噴霧ノズル(72)の先端(72a)付近の空間に電界が形成される。噴霧ノズル(72)の先端(72a)からは、噴霧用液体が電界に引っ張られて細長い液糸(リガメント)状態となって流出する。液糸状態となった噴霧用液体は、その後、概ね数十μmから300μm程度の大きさの液滴に分裂する。噴霧用液体には電荷が付与されているため、分裂した液滴同士の間には、電気的な斥力が作用する。このため、噴霧ノズル(72)から噴霧された噴霧用液体の液滴は、互いに反発し合って拡散する。拡散した噴霧用液体の液滴は、実質的に接地電位となっている使用者に向かって飛散し、使用者の顔面に付着する。
【0065】
また、コントローラ(60)は、電源スイッチ(15)がON状態であっても、人検知センサ(30)からの検知信号に基づいて噴霧動作を制御することもできる。具体的に、噴霧用液体の噴霧中において、コントローラ(60)は、人検知センサ(30)の検知信号に基づいて使用者が不在であると判断すると、高電圧電源ユニット(50)の高電圧の出力を停止させ、エアポンプ(41)を停止させる。その後、コントローラ(60)は、人検知センサ(30)の検知信号に基づいて使用者が存在していると判断すると、高電圧電源ユニット(50)の高電圧の出力を再開させ、エアポンプ(41)を再び作動させる。これによって、使用者の不在時における無駄な噴霧を防止できる。
【0066】
また、コントローラ(60)は、温湿度センサ(29)の計測値に基づいて適切な噴霧動作に制御することもできる。具体的には、部屋の空気の温度および湿度によって、噴霧における液糸(リガメント)の形成条件は異なる。そこで、コントローラ(60)は、噴霧ノズル(72)から噴霧用液体が安定して噴霧されるように、温湿度センサ(29)の計測値に基づいて、高電圧電源ユニット(50)からの出力の電圧値を調節したり、エアポンプ(41)からの空気の吐出量を調節したりする。
【0067】
〈クリーニング動作〉
上記のような噴霧動作が終了した後には、噴霧ノズル(72)の内部に噴霧用液体が残留することがある。特に、噴霧ノズル(72)の内径が比較的小さいものでは、このような噴霧用液体の残留が顕著となる。このような状態では、噴霧ノズル(72)の先端(72a)内の液体と、噴霧ノズル(72)の外部の空気とが気液接触するため、空気中の雑菌等が液体中へ吸収され易い。従って、静電噴霧装置(1)の停止中には、噴霧ノズル(72)の先端(72a)内の液体が徐々に汚染されてしまうことがある。このようにして汚染された液体が、次の噴霧動作において、噴霧ノズル(72)から使用者に向かって吹き付けられると、衛生的にも好ましくない。そこで、本実施形態の静電噴霧装置(1)では、噴霧動作が実行された後、次の噴霧動作が実行される直前に、次のクリーニング動作を行うようにしている。
【0068】
電源スイッチ(15)がONされて噴霧動作の運転指令がコントローラ(60)に入力されると、噴霧動作の実行直前にクリーニング動作が行われる。このクリーニング動作の実行時間は、例えばタイマーによって変更可能に設定される。この設定時間としては、例えば1秒以下の比較的短い時間(数約ミリ秒程度の時間)が入力される。
【0069】
本実施形態のクリーニング動作では、電圧制御部(62)が、高電圧電源ユニット(50)の出力電圧を通常の噴霧動作時の出力電圧と同じ4.5kVに制御する。つまり、クリーニング動作において、噴霧ノズル(72)の先端(72a)に形成される電界の強度は、噴霧動作時と同等となる。同時に、クリーニング動作では、圧力制御部(63)が、エアポンプ(41)の出力圧力を通常の噴霧動作時の出力圧力よりも小さい値に制御する。具体的に、クリーニング動作時のタンク(71)内の空気圧が、通常の噴霧動作時のタンク(71)内の空気圧(例えば1.5kPa)よりも小さい所定値(例えば0.8kPa)になるように、エアポンプ(41)の出力圧力が制御される。つまり、クリーニング動作では、噴霧動作と比較して、噴霧ノズル(72)の先端(72a)に供給される液体の流量が小さくなる。尚、タンク(71)内の空気圧は、圧力センサ(63)によって適宜計測される。
【0070】
このようにクリーニング動作では、噴霧動作と比較して、噴霧ノズル(72)の先端(72a)の電界強度が概ね等しくなり、且つ噴霧ノズル(72)の先端(72a)への液体の供給量が少なくなる。これにより、クリーニング動作では、噴霧ノズル(72)の先端(72a)内の液体が、電界によって引きちぎられて微細化され易くなり、通常の噴霧動作と比較して小径の液滴となり易い。このため、クリーニング動作では、噴霧ノズル(72)の先端(72a)の汚染された液体が、比較的小径の液滴(通常の噴霧動作よりも小さな粒径の液滴)となって外部へ排出される。
【0071】
クリーニング動作で噴出された小径の液滴には、通常の噴霧動作で噴出される液滴と比較して、より小さな慣性力が作用する。このため、クリーニング動作時では、液滴の飛散距離が、使用者に届かない程度に比較的短くなる。従って、本実施形態のクリーニング動作では、噴霧動作の直前において、汚染された液体を使用者に付着させることなく、除去できる。
【0072】
クリーニング動作が実行されてからタイマーがカウントアップすると、上述した噴霧動作が実行される。噴霧動作の開始時には、上記のクリーニング動作により、噴霧ノズル(72)内の汚染された液体が既に除去されている。このため、噴霧動作では、その運転の開始時から清浄な噴霧用液体が使用者へ吹き付けられる。
【0073】
−実施形態の効果−
以上のように、上記実施形態では、噴霧動作を行った後、次の噴霧動作が開始される前に、噴霧ノズル(72)の先端(72a)の液体を除去するクリーニング動作を行うようにしている。このため、次の噴霧動作では、清浄な噴霧用液体を使用者等に向かって噴霧できる。
【0074】
また、上記実施形態のクリーニング動作では、高電圧電源ユニット(50)の出力電圧を通常の噴霧動作と同等とし、且つエアポンプ(41)の出力圧力を通常の噴霧動作よりも低くしている。これにより、クリーニング動作時には、噴霧ノズル(72)の先端(72a)から小径の液体を噴霧させることができる。その結果、液滴に作用する慣性力が小さくなり、この液滴の飛散距離が短くなる。また、液滴を小径とすることで、この液滴が蒸散し易くなる。その結果、汚染された液体が使用者に到達してしまうのを回避できる。また、噴霧ノズル(72)へ供給する液体の流量が少なくなるため、クリーニング動作時にノズル(72)から過剰に液体が排出されてしまうことも防止できる。更に、通常の噴霧動作とクリーニング動作とでは、高電圧電源ユニット(50)の出力電圧が概ね等しいため、高電圧電源ユニット(50)の電圧の制御も容易となる。
【0075】
〈実施形態の変形例〉
上記実施形態のクリーニング動作を、次のような変形例のように行ってもよい。
【0076】
−変形例1−
変形例1のクリーニング動作では、コントローラ(60)が、高電圧電源ユニット(50)をOFFさせ、且つエアポンプ(41)の出力圧力を通常の噴霧動作よりも小さく制御する。つまり、変形例1のクリーニング動作では、タンク(71)内の空気圧が、通常の噴霧動作時のタンク(71)内の空気圧(例えば1.5kPa)よりも小さい所定値(例えば0.8kPa)に制御される。以上により、クリーニング動作では、タンク(71)内から比較的少量の液体が噴霧ノズル(72)の先端(72a)側に供給される一方、噴霧ノズル(72)の先端(72a)の近傍には、電界が形成されない。
【0077】
このようにすると、噴霧ノズル(72)の先端(72a)の液体は、電気的に引きちぎられることがない。従って、噴霧ノズル(72)からは、比較的大きな液玉が排出される。その結果、クリーニング動作において、汚れた液体を速やかに排出できる。また、このように液玉を排出させることで、この液体が使用者に届いてしまうことも確実に排出できる。
【0078】
尚、変形例1では、高電圧電源ユニット(50)をOFFさせているが、高電圧電源ユニット(50)の出力電圧を通常の噴霧動作時の出力電圧よりも低い所定値(例えば1.0kV)としてもよい。つまり、高電圧電源ユニット(50)の出力電圧を、噴霧ノズル(72)から比較的大径の液玉を排出できる程度に設定すればよい。
【0079】
−変形例2−
変形例2のクリーニング動作では、コントローラ(60)が、高電圧電源ユニット(50)の出力電圧を通常の噴霧動作時よりも大きくし(例えば5.0kV)、且つエアポンプ(41)の出力電圧を通常の噴霧動作時と同等、あるいはそれよりも小さく制御する(例えば0.8kPa〜1.5kPa)。つまり、変形例2のクリーニング動作では、噴霧ノズル(72)の先端(72a)に比較的大きな電界強度の電界が形成され、且つ噴霧ノズル(72)の先端(72a)に供給される液体の流量は比較的小さくなる。
【0080】
このようにしても、上述した実施形態と同様、噴霧ノズル(72)の先端(72a)の液体が電気的に引きちぎられて微細化され易くなる。従って、クリーニング動作では、小径の液滴を噴霧できるため、この液滴が使用者に液体が届くのを回避しながら、汚れた液体を除去することができる。
【0081】
《その他の実施形態》
上記実施形態については、以下のような構成としてもよい。
【0082】
上記実施形態の噴霧ノズル(72)を図7に示すように構成してもよい。この噴霧ノズル(72)は、細管部(73a)とチューブ部(73b)とを備えている。なお、噴霧カートリッジ(70)における噴霧ノズル(72)の配置は、図5に示すものと同様である。
【0083】
細管部(73a)は、樹脂製の細径管である。細管部(73a)は、外径が0.3mm以上0.5mm以下であり、内径が0.1mm以上0.3mm以下となっている。細管部(73a)の先端は、外側凹部(82)の内壁(83)の先端から僅かに突出しており、噴霧ノズル(72)の先端(72a)を構成している。また、細管部(73a)では、ノズルベース(74)の外側に位置する部分が、噴霧ノズル(72)の露出部(72c)を構成している。
【0084】
チューブ部(73b)は、円管状に形成されており、その内径が細管部(73a)の外径よりも大きくなっている。図7に示す例によれば、噴霧ノズル(72)に細管部(73a)とチューブ部(73b)を設けているため、噴霧ノズル(72)の基端(72b)から先端(72a)まで噴霧用液体を搬送する際の圧力損失を削減することができる。このため、図5に示す噴霧カートリッジ(70)を用いる場合に比べ、噴霧中における噴霧カートリッジ(70)内の空気圧を引き下げることができ、エアポンプ(41)の消費電力を削減することができる。
【0085】
また、上記実施形態では、噴霧用液体としてヒアルロン酸を含んだ水溶液を用いたが、噴霧用液体はこれに限定されるものではない。例えば温泉水やテアニンの水溶液を噴霧用液体として用いてもよいし、カテキンやプロアントシアニジン等の抗酸化剤の水溶液を噴霧用液体として用いてもよい。
【0086】
なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【産業上の利用可能性】
【0087】
以上説明したように、本発明は、静電噴霧装置について有用である。
【符号の説明】
【0088】
1 静電噴霧装置
41 エアポンプ(加圧機構)
50 高電圧電源ユニット(電源)
60 コントローラ(制御部)
71 タンク(容器)
72 噴霧ノズル(ノズル)

【特許請求の範囲】
【請求項1】
ノズル(72)と、該ノズル(72)と内部が連通して液体が貯留される密閉状の容器(71)と、該容器(71)の内部を昇圧させる加圧機構(41)と、該ノズル(72)の先端(72a)の液体を外部へ噴霧するように前記容器(71)内の液体に電圧を印加する電源(50)とを備えた静電噴霧装置であって、
噴霧動作が終了して次の噴霧動作が開始される前に、前記ノズル(72)の先端(72a)の液体を除去するクリーニング動作を実行させる制御部(60)を備えていることを特徴とする静電噴霧装置。
【請求項2】
請求項1において、
前記制御部(60)は、前記クリーニング動作時に、前記電源(50)をONさせ、且つ前記噴霧動作時よりも小さい出力圧力で前記加圧機構(41)を運転させることを特徴とする静電噴霧装置。
【請求項3】
請求項2において、
前記制御部(60)は、前記クリーニング動作時に、前記噴霧動作時と同等の出力電圧で前記電源(50)をONさせることを特徴とする静電噴霧装置。
【請求項4】
請求項1において、
前記制御部(60)は、前記クリーニング動作時に、前記電源(50)をOFFさせる又は前記噴霧動作時よりも小さい出力電圧でONさせ、且つ前記加圧機構(41)を運転させることを特徴とする静電噴霧装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【公開番号】特開2013−94713(P2013−94713A)
【公開日】平成25年5月20日(2013.5.20)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−238168(P2011−238168)
【出願日】平成23年10月31日(2011.10.31)
【出願人】(000002853)ダイキン工業株式会社 (7,604)
【Fターム(参考)】