静電霧化装置
【課題】安定して帯電微粒子液体を発生させることができる静電霧化装置を提供する。
【解決手段】帯電微粒子液体の放出方向と同じ方向に空気流を発生させるファンモータＭ及びファンＦを設けたハウジング１１内に静電霧化部１２を配設した際に、放電電極１３の先端部にその空気流が当たらないように、絶縁材料からなる防風壁２１を形成し、その防風壁２１内に放電電極１３を収容した。
【解決手段】帯電微粒子液体の放出方向と同じ方向に空気流を発生させるファンモータＭ及びファンＦを設けたハウジング１１内に静電霧化部１２を配設した際に、放電電極１３の先端部にその空気流が当たらないように、絶縁材料からなる防風壁２１を形成し、その防風壁２１内に放電電極１３を収容した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電霧化現象により帯電微粒子液体を発生させる静電霧化装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、放電電極に高電圧を印加して放電させることにより、放電電極に供給された液体（以下の説明では、水として説明する）を霧化させてナノメータサイズの帯電微粒子液体を発生させる静電霧化装置が知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１の静電霧化装置では、放電電極がペルチェ素子（圧電素子）を備えたペルチェユニットにて冷却されることで空気中の水分が結露するようになっており、その結露した水分によって放電電極に水が供給されるようになっている。そして、放電電極に高電圧を印加することで、供給された水が静電霧化され、ナノメータサイズの帯電微粒子液体が生成されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−６８７１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、前述したように、結露水は、ペルチェ素子によって放電電極を冷却して空気中の水分を結露させることにより生成されるようになっている。つまり、放電電極が冷却されるほど結露水が生成されやすくなるため、これに伴って帯電微粒子液体も生成されやすくなる。なお、図６に示すように特許文献１に記載の静電霧化装置５０では、放熱部５１にファンＦの回転によって生じた空気流を当てることで、放熱部５１の放熱効率を向上させるようになっている。
【０００６】
ところで、放電電極５２は、その基端部ほど冷却され易くなっている一方で、放電電極５２の先端部（放電部５２ａ）ほど冷却され難くなっている。ところが、特許文献１に記載の静電霧化装置５０では、ケース５３の側周壁に複数の取入口５４を設けている。このため、取入口５４から流入する空気量が多くなるほど孔５５から効率よく帯電微粒子液体を放出することができるものの、取入口５４から流入する空気が放電電極５２に当たり易くなっている。そして、取入口５４から流入した空気が放電電極５２に当たることで放電電極５２が吸熱してしまい、放電電極５２の冷却効率、特に放電電極５２の先端部（放電部５２ａ）の冷却効率が悪くなってしまう。これにより、安定して帯電微粒子液体を発生させることが困難となってしまう虞があった。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、安定して帯電微粒子液体を発生させることができる静電霧化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、高電圧の印加によって放電を生じさせる第１電極と、前記第１電極との間で放電を生じさせる第２電極と、前記第１電極に液体を供給する供給部と、放電方向に向けて流れる空気流を発生させる空気流発生部と、を収容部材内に収容し、前記第１電極の放電に基づいて前記液体を静電霧化させる静電霧化装置であって、前記空気流が前記第１電極の放電部に当たることを防ぐ防風部を設けたことをその要旨とする。
【０００９】
この発明では、放電方向に向けて流れる空気流が第１電極の放電部に当たることを防ぐ防風部を設けたことにより、前記防風部が、第１電極の放電部に空気流が当たることを防ぐことになる。これにより、第１電極の放電部の冷却阻害を抑制することができるので、安定して帯電微粒子液体を発生させることができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の静電霧化装置において、前記防風部は、前記第１電極の周囲を放電方向に沿って囲繞するとともに前記放電方向側が開口した防風壁として構成されており、前記防風部の開口端部側に前記第２電極を配置したことをその要旨とする。
【００１１】
この発明では、第１電極の周囲を放電方向に沿って囲繞する防風壁の開口端部側に第２電極を配置したことにより、第１電極での放電によって生成された帯電微粒子液体を第２電極によって引きつけることができるので、帯電微粒子液体の推進力を増加させることができる。これにより、生成された帯電微粒子液体を静電霧化装置の外部に素早く放出させることができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の静電霧化装置において、前記防風部には、静電霧化された液体を放出させる放出口とは異なる位置に空気を取り込む吸気部を設けたことをその要旨とする。
【００１３】
この発明では、防風部に空気を取り込む吸気部を設けたことにより、放電によって放出口から放出された風圧の分だけ、吸気部から新たな空気が取り込まれることになる。これにより、放電によって発生した風によって防風部内に負圧が生じることを防ぐことができる。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の静電霧化装置において、前記吸気部には、前記収容部材の外から外気を取り込む外気導入管が接続されていることをその要旨とする。
【００１５】
この発明では、吸気部に、収容部材の外から外気を取り込む外気導入管を接続したことで、防風部内に水分を含んだ外気を取り入れることができる。これにより、防風部内が減圧されることを防ぐとともに、空気中の水分を結露しやすい状況を作り出すことができるので、安定して帯電微粒子液体を発生させることができる。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載の静電霧化装置において、前記第１電極よりも放電方向の下流側に乱気流を発生させる乱気流発生手段を設けたことをその要旨とする。
【００１７】
この発明では、第１電極よりも放電方向の下流側に乱気流を発生させる乱気流発生手段を設けたことで、空気流が乱気流発生手段によって乱流化される。そして、その乱流化された空気流によって第１電極への放電によって生成された帯電微粒子液体が拡散されることで、発生した帯電微粒子液体を乱気流によって広範囲に拡散することができる。
【００１８】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の静電霧化装置において、前記第２電極は、開口形状を成しており、前記乱気流発生手段は、開口形状を成した乱気流発生板となっており、前記第２電極の開口部と該電極よりも放電方向の下流側に位置する前記乱気流発生板の開口部の位置をずらして配置したことをその要旨とする。
【００１９】
この発明では、第２電極の開口部と乱気流発生板の開口部の位置をずらして配置したことにより、第２電極及び乱気流発生板に空気流が当たることで乱気流が発生する。そして、その乱流化された空気流によって第１電極への放電によって生成された帯電微粒子液体が拡散されることで、発生した帯電微粒子液体を乱気流によって広範囲に拡散することができる。また、第２電極の開口部と乱気流発生板の開口部の位置をずらして設置するだけで乱気流を発生させることができるので、乱気流発生手段としてファンなどの大型な装置を設ける必要がなくなり、静電霧化装置の小型化にも繋がる。
【００２０】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の静電霧化装置において、前記乱気流発生板を複数配置したことをその要旨とする。
この発明では、複数の乱流発生板を配置したことにより、各乱気流発生板に空気が当たることで乱気流が発生する。これにより、静電霧化装置自体を大型化させることなく、より効率的に乱気流を発生させることができ、発生した帯電微粒子液体を乱気流によって広範囲に拡散することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、安定して帯電微粒子液体を発生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１の実施形態における静電霧化装置を示す模式断面図である。
【図２】第２の実施形態における静電霧化装置を示す模式断面図である。
【図３】第２の実施形態における静電霧化装置を示す平面図である。
【図４】第３の実施形態における静電霧化装置を示す模式断面図である。
【図５】（ａ）は、第３の実施形態における静電霧化装置を示す平面図、（ｂ）は、図４に示すＢ−Ｂ線部分断面図、（ｃ）は、図４に示すＣ−Ｃ線部分断面図である。
【図６】背景技術における静電霧化装置を示す模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
（第１の実施形態）
以下、本発明を静電霧化装置に具体化した第１の実施形態を、図１に従って説明する。なお、以下の説明では、図１に示すような静電霧化装置を縦置きとした状態を基準に方向を規定している。
【００２４】
図１に示すように、静電霧化装置１０は、底部に空気吸込口Ｋ（例えば、格子状）が形成された円筒状のハウジング１１（収容部材）を備えており、その内部には、帯電微粒子ミストを生成するための静電霧化部１２が収容されている。静電霧化部１２は、棒状の放電電極１３（第１電極）と所定の間隔を隔てて対向する位置に配置したリング状の対向電極１４（第２電極）とからなる。
【００２５】
放電電極１３は、ディスク状の被挟持部１３ａから略円柱状の主体部１３ｂを立設し、さらに主体部１３ｂの先端に略球状の放電部１３ｃを形成して成る。その一方で、対向電極１４は、グランド電極となっている。また、対向電極１４の孔としての放出部１４ａの中心は、放電電極１３における軸心の延長線上に位置している。
【００２６】
放電電極１３の下方には、空気中の水分を冷却して結露水を生成することで放電電極１３上に液体（水）を供給する供給部としてのペルチェユニット１５が設けられている。ペルチェユニット１５は、熱伝導性の高い絶縁板の片面側に回路が形成された冷却側のペルチェ回路板１６ａと放熱側のペルチェ回路板１６ｂとで構成される一対のペルチェ回路板１６を備えている。そして、冷却側のペルチェ回路板１６ａ及び放熱側のペルチェ回路板１６ｂは、互いの回路が向き合うように対向配置されている。
【００２７】
そして、冷却側のペルチェ回路板１６ａと放熱側のペルチェ回路板１６ｂにより、複数の熱電素子１７が挟持されるとともに、隣接する熱電素子１７同士を両側の回路で電気的に接続させ、ペルチェ入力リード線１８を介して図示しない電源から熱電素子１７に電気を供給するようになっている。熱電素子１７に電気が供給されることで、冷却側のペルチェ回路板１６ａから放熱側のペルチェ回路板１６ｂに向けて熱が移動するようになっている。
【００２８】
また、冷却側のペルチェ回路板１６ａにおいて回路が形成されていない面には、冷却部１９が接続されるとともに、放熱側のペルチェ回路板１６ｂにおいて回路が形成されていない面には、放熱部２０（例えば放熱フィン）が接続されている。
【００２９】
また、放電電極１３の周囲は、絶縁材料で形成された無底筒状の防風壁２１（防風部）によって囲繞されている。防風壁２１は、ハウジング１１の底部に配置されたファンモータＭの回転軸に固着されたファンＦの回転によって生じた空気流が放電電極１３に当たることを防ぐために設置されている。本実施形態では、ファンモータＭ及びファンＦが空気流発生部となる。また、空気流の下流側及び帯電微粒子ミストの放出方向の下流側が静電霧化装置１０における上方となる一方で、空気流の上流側及び帯電微粒子ミストの放出方向の上流側が静電霧化装置１０における下方となる。
【００３０】
この防風壁２１は、壁面において厚み方向に貫通する孔が形成されておらず、壁面から空気流が流入することがない。そして、防風壁２１には、上流側の開口部２１ａの外周縁の全周に亘って連結用のフランジ２２が突設されているとともに、下流側の開口部２１ｂの端部に対向電極１４が配置されている。これにより、防風壁２１と対向電極１４との接続部から空気流が流入することがない。さらに、防風壁２１の内周面には、その内部空間を放電空間Ｓ１と封止空間Ｓ２とに二分割するための隔壁２３が延設されている。そして、この隔壁２３の中央には、両空間Ｓ１、Ｓ２を連通させる連通孔２４が形成されている。
【００３１】
そして、防風壁２１をペルチェユニット１５（放熱部２０）に連結させる際には、放電電極１３の主体部１３ｂを防風壁２１の連通孔２４に嵌め込んで放電部１３ｃ側を放電空間Ｓ１内に収容させる一方で、放電電極１３の被挟持部１３ａ側を封止空間Ｓ２内に収容させている。これにより、放電電極１３の周囲を防風壁２１によって囲繞することができる。さらに、防風壁２１の隔壁２３が、封止部材２５を介して、放電電極１３の被挟持部１３ａと冷却部１９とを挟持することになる。この挟持によって、防風壁２１をペルチェユニット１５（放熱部２０）に連結させている。これにより、防風壁２１とペルチェユニット１５との接続部から空気流が流入することがない。
【００３２】
このように放電電極１３の周囲を防風壁２１によって囲繞することで、ファンＦの回転によって生じた空気流が下方から当たることを防ぐことができる。つまり、ハウジング１１と繋がっているのは、放出部１４ａのみとなる。
【００３３】
また、防風壁２１の放電空間Ｓ１内には、高圧リード線２６が収容されており、その一端側が放電電極１３に接続されるとともに他端側が防風壁２１外に引き出されて高電圧印加部２７に接続されている。そして、この高圧リード線２６を介して放電電極１３と対向電極１４とを電気的に接続させることで、放電電極１３と対向電極１４との間に高電圧を印加するようになっている。
【００３４】
次に、上記構成の静電霧化装置１０による静電霧化動作について説明する。なお、以下の説明では、ファンモータＭのファンＦを回転させてハウジング１１内に下方から上方へ向かって空気流を発生させているものとする。
【００３５】
上記構成の静電霧化装置１０では、電源からペルチェ入力リード線１８を介してペルチェユニット１５に電源が供給されると、熱電素子１７への通電による冷却側のペルチェ回路板１６ａから放熱側のペルチェ回路板１６ｂへの熱移動によって冷却部１９が冷却される。そして、冷却部１９が冷却されることで冷却部１９に接続されている放電電極１３が冷却されるとともに、放電電極１３の周囲の空気が冷却され、空気中の水分が結露して放電電極１３に水（結露水）が供給されるようになっている。つまり、放電電極１３が冷却されるほど結露水が生成されやすくなる。なお、放電電極１３は、その基端部（被狭持部１３ａ）が冷却部１９と接続されているため、放電電極１３の基端部ほど冷却されやすくなっている一方で、放電部１３ｃほど冷却されにくくなっている。
【００３６】
また、放熱部２０の下方にはファンＦが配置されているので、ファンＦの回転によって生じた空気流が放熱部２０に当たることで、放熱部２０が冷却されるため、それに伴って放電電極１３の冷却効率も向上する。
【００３７】
そして、放電電極１３に水が供給された状態において高電圧印加部２７により放電電極１３と対向電極１４との間に高電圧を印加すると、以下のような現象が生じることになる。すなわち、放電電極１３と対向電極１４との間にかけられた高電圧により、放電電極１３の放電部１３ｃに供給された水と対向電極１４との間にクーロン力が働き、水の液面が局所的に錐状に盛り上がってテーラーコーンが形成される。テーラーコーンが形成されると、テーラーコーンの先端に電荷が集中するとともに、テーラーコーンの先端に生じるクーロン力が大きくなり、さらにテーラーコーンが成長するようになる。
【００３８】
テーラーコーンが成長し、テーラーコーンの先端に電荷が集中して電荷の密度が高密度になると、テーラーコーンの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）を受ける。そして、表面張力を超えて分裂・飛散（レイリー分裂）を繰り返してマイナスに帯電したナノメータサイズの帯電微粒子ミスト（帯電微粒子液体）が大量に生成される。なお、放電電極１３と対向電極１４との間に高電圧を印加すると、放電電極１３の放電によってイオン風が生じ、そのイオン風によって放出部１４ａまで帯電微粒子ミストが運搬され、防風壁２１の外部に放出されるようになっている。そして、ファンＦの回転によって生じた空気流によって、帯電微粒子ミストが放出部１４ａから静電霧化装置１０の外部に放出されるようになっている。すなわち、放出部１４ａは帯電微粒子ミストを放出するための放出口として機能する。
【００３９】
なお、防風壁２１内からは、下流側に向かってイオン風が放出されるようになっているので、ファンＦの回転によって生じた空気流が、放出部１４ａから防風壁２１内部に流入することはない。したがって、本実施形態の静電霧化装置１０では、放電電極１３の全周が防風壁２１によって囲繞されているため、ファンＦの回転によって生じるともに静電霧化装置１０の下方から上方に向かって流れる空気流が、放電電極１３に直接当たることがない。そして、放電電極１３の放電部１３ｃに空気流が当たることもないので、放電電極１３の冷却効率が低下することがない。
【００４０】
次に、本実施形態の特徴的な作用効果を記載する。
（１）静電霧化装置１０において、空気流が放電電極１３に当たることを防ぐ防風壁２１を設けたことにより、防風壁２１が、放電電極１３の放電部１３ｃに空気流が当たることを防ぐことになる。これにより、放電電極１３の冷却阻害を抑制することができるので、結露水の安定供給によって、安定して帯電微粒子ミストを発生させることができる。
【００４１】
（２）防風壁２１の開口部２１ｂに対向電極１４を配置した。これにより、放電電極１３での放電によって生成された帯電微粒子ミストを対向電極１４によって引きつけることができるので、帯電微粒子ミストの推進力を増加させることができる。したがって、生成された帯電微粒子ミストを静電霧化装置１０の外部に素早く放出させることができる。
【００４２】
（３）また、防風壁２１の開口部２１ｂに対向電極１４を配置したことにより、防風壁２１を利用して対向電極１４を設置することができるので、対向電極１４を配置するためだけの部材を新たに使用する必要もなくなり、構成の簡略化に繋がる。
【００４３】
（４）ファンＦの回転によって生じた空気流によって、帯電微粒子ミストを静電霧化装置１０の外部に放出させるとともに放熱部２０を冷却するようにした。これにより、帯電微粒子ミストの放出と放熱部２０の冷却を同時に行うことができるので、静電霧化装置１０自体の小型化に繋がる。
【００４４】
（第２の実施形態）
以下、本発明を具体化した第２の実施形態を図２及び図３に従って説明する。
同図に示すように、本実施形態の静電霧化装置１０は、外気を防風壁２１内に取り入れるための外気導入管をハウジング１１内に設けた点が、第１の実施形態の静電霧化装置１０と異なっている。このため、以下に説明する実施形態において、既に説明した実施形態と同一構成（同一制御内容）については同一の符号を付すなどして、その重複する説明を省略又は簡略する。
【００４５】
図２及び図３に示すように、防風壁２１の側周壁の厚み方向であって放電電極１３の基端部側には、外気を防風壁２１内に取り入れるための取入孔３０（吸気部）が形成されている。また、ハウジング１１の側周壁（壁面）において取入孔３０と対向する位置には、外気をハウジング１１内に取り入れるための取入孔１１ａが形成されている。そして、ハウジング１１内部には、取入孔３０と取入孔１１ａとを連結する円筒直線状の外気導入管３１が形成されている。これにより、外気導入管３１を介して、ハウジング１１外の外気を防風壁２１内部に取り込むことができるようになっている。
【００４６】
次に、本実施形態の静電霧化装置１０による静電霧化動作について説明する。
前述したように、放電電極１３を冷却することによって空気中の水分が結露し、放電電極１３に結露水が供給される。その状態で、放電電極１３と対向電極１４との間に高電圧を印加すると帯電微粒子ミストが生成される。なお、前述したように、放電電極１３と対向電極１４との間に高電圧を印加すると、放電電極１３の放電によってイオン風が生じる。そのイオン風が防風壁２１から流出した分だけ、外気導入管３１を介して防風壁２１内に外気が取り込まれるようになっている。なお、外気導入管３１から取り込まれる外気量は、ファンＦの回転によって生じる空気量よりも少ない量となっている。
【００４７】
また、外気導入管３１を介して取り入れた外気は水分を含んでいるため、新たに結露水を生成することができる。これにより、放電電極１３と対向電極１４との間に高電圧を印加すると、再度、帯電微粒子ミストを生成することができる。
【００４８】
さらに、外気導入管３１を放電電極１３の基端部側に位置するように形成したことにより、外気導入管３１を介して取り込まれた外気が、放電電極１３の先端部としての放電部１３ｃに直接当たり難くなっている。これにより、冷却効率の低い放電電極１３の先端部（放電部１３ｃ）へ外気が当たることを抑制することができるので、結露水の生成効率の低下を抑制することができる。
【００４９】
次に、前記第１の実施形態の作用効果（１）〜（４）に加え、本実施形態の特徴的な作用効果を記載する。
（５）防風壁２１の側周壁において、放出部１４ａとは異なる位置に空気を取り込む取入孔３０を設けた。放電電極１３の放電によって生じたイオン風が防風壁２１の外部に流出することにより、その風量だけ防風壁２１の内部が減圧されることになるが、取入孔３０から新たな外気が取り込まれるので、防風壁２１内部に負圧が生じることを防ぐことができる。
【００５０】
（６）ハウジング１１の取入孔１１ａと防風壁２１の取入孔３０を連通する外気導入管３１を形成した。これにより、水分を含んだ外気を取り入れることができるので、防風壁２１内部の減圧を防ぐとともに、空気中の水分を結露しやすい状況を作り出すことができるので、安定して帯電微粒子ミストを発生させることができる。
【００５１】
（７）放電電極１３の放電によって生じたイオン風が防風壁２１の外部に流出した分だけ、外気導入管３１を介して外気が補充されるようにした。これにより、防風壁２１内部に外気が過剰に補充されることがないので、防風壁２１内部の気圧を一定に保つことができる。
【００５２】
（８）外気導入管３１を放電電極１３の基端部側に位置するように形成した。これにより、外気導入管３１を介して取り込まれた外気が放電電極１３の先端部（放電部１３ｃ）に直接当たり難くなるので、結露水の生成効率が低下してしまうことを抑制することができる。
【００５３】
（第３の実施形態）
以下、本発明を具体化した第３の実施形態を図４及び図５に従って説明する。
同図に示すように、本実施形態に静電霧化装置１０は、静電霧化部１２の上方に乱気流を発生させるための遮蔽板４０〜４２をハウジング１１内に設けた点が、第２の実施形態の静電霧化装置１０と異なっている。このため、以下に説明する実施形態において、既に説明した実施形態と同一構成（同一制御内容）については同一の符号を付すなどして、その重複する説明を省略又は簡略する。
【００５４】
図４及び図５に示すように、対向電極１４の上方には、複数枚（本実施形態では３枚）の乱気流発生手段及び乱気流発生板としてのリング状の遮蔽板４０〜４２が、配置されている。
【００５５】
以下、遮蔽板４０〜４２の具体的構成について説明する。
第１遮蔽板４０は、その外径がハウジングの内径と略同じ大きさに形成されたリング状の第１リング板４０ａの内周面に、放出部１４ａより大きく形成されたディスク状の第１ディスク板４０ｂを支持部材４３で支持固定されて成る。また、第１リング板４０ａと第１ディスク板４０ｂとの間には、第１遮蔽板４０の厚み方向に貫通する通風部４０ｃ（開口部）が形成されている。なお、第３遮蔽板４２も、第１遮蔽板４０と同一構成となっている。
【００５６】
また、第２遮蔽板４１は、その外径が第１リング板４０ａの内径よりも大きく形成されるとともに、その内径が第１ディスク板４０ｂの外径よりも小さく形成されたリング形状を成している。また、第２遮蔽板４１の内周面は、第２遮蔽板４１の厚み方向に貫通する通風部４１ｃ（開口部）となっている。
【００５７】
そして、これらの遮蔽板４０〜４２について、対向電極１４から５ｍｍ〜１０ｍｍ程度上方に第１遮蔽板４０が、支持部材４４にてハウジング１１に対して支持固定されている。さらに、第１遮蔽板４０から５ｍｍ〜１０ｍｍ程度上方に第２遮蔽板４１が、支持部材４４にてハウジング１１に対して支持固定されている。また、第２遮蔽板４１から５ｍｍ〜１０ｍｍ程度上方に第３遮蔽板４２が、支持部材４４にてハウジング１１に対して支持固定されている。
【００５８】
このように、放出部１４ａの上方には、第１遮蔽板４０の第１ディスク板４０ｂが対向しているので、第１ディスク板４０ｂは放出部１４ａから放出される帯電微粒子ミストが真っ直ぐ上方へ上昇することを遮る壁として機能することとなる。また、通風部４０ｃの上方には、第２遮蔽板４１が対向しているので、第２遮蔽板４１は通風部４０ｃから放出される帯電微粒子ミストが真っ直ぐ上方へ上昇することを遮る壁として機能することとなる。さらに、通風部４１ｃの上方には、第３遮蔽板４２の第３ディスク板４２ｂが対向しているので、第３ディスク板４２ｂは通風部４１ｃから放出される帯電微粒子ミストが真っ直ぐ上方へ上昇することを遮る壁として機能することとなる。
【００５９】
次に、本実施形態の静電霧化装置１０による静電霧化動作について説明する。
前述したように、放電電極１３を冷却することによって空気中の水分が結露し、放電電極１３に結露水が供給される。その状態で、放電電極１３と対向電極１４との間に高電圧を印加すると、帯電微粒子ミストが生成される。
【００６０】
そして、ファンＦの回転によって生じた空気流によって、帯電微粒子ミストが対向電極１４より上方へ案内されることになる。つまり、空気流と帯電微粒子ミストが混合されることになる。このとき、空気流及び帯電微粒子ミストは、まず、放出部１４ａの上方に位置する第１ディスク板４０ｂの下面に当たり、その放出方向が変更されることになる。つまり、放出部１４ａと第１遮蔽板４０の通風部４０ｃが重ならないように配置することで通風部同士がずれることとなり（図５（ｃ）参照）、放出部１４ａから放出された帯電微粒子ミストが、真っ直ぐ上方に放出されない。これにより、空気流に乗って放出される帯電微粒子ミストは、第１遮蔽板４０の通風部４０ｃから上方に放出されることになる。
【００６１】
次に、第１遮蔽板４０の通風部４０ｃから放出された帯電微粒子ミストは、第１遮蔽板４０の通風部４０ｃの上方に位置する第２遮蔽板４１の下面に当たり、その放出方向が変更されることになる。つまり、第１遮蔽板４０の通風部４０ｃと第２遮蔽板４１の通風部４１ｃが重ならないように配置することで通風部同士がずれることとなり（図５（ｂ）参照）、第１遮蔽板４０の通風部４０ｃから放出された帯電微粒子ミストが、真っ直ぐ上方に放出されない。これにより、空気流に乗って放出される帯電微粒子ミストは、第２遮蔽板４１の通風部４１ｃから上方に放出されることになる。
【００６２】
続いて、第２遮蔽板４１の通風部４１ｃから放出された帯電微粒子ミストは、第２遮蔽板４１の通風部４１ｃの上方に位置する第３ディスク板４２ｂの下面に当たり、その放出方向が変更されることになる。つまり、第２遮蔽板４１の通風部４１ｃと第３遮蔽板４２の通風部４２ｃが重ならないように配置することで通風部同士がずれることとなり（図５（ａ）参照）、第２遮蔽板４１の通風部４１ｃから放出された帯電微粒子ミストが、真っ直ぐ上方に放出されない。これにより、空気流に乗って放出される帯電微粒子ミストは、第３遮蔽板４２の通風部４２ｃから上方に放出されることになる。
【００６３】
このように、遮蔽板４０〜４２への衝突を繰り返すことで、ファンＦの回転によって生じた空気流が乱流化される。そして、この乱流化された空気流と帯電微粒子ミストが混合されることで、帯電微粒子ミストをより広範囲に拡散することができる。そして、帯電微粒子ミストは、第３遮蔽板４２の通風部４２ｃを通って上方に案内され、ハウジング１１の上側通風部から放出される。
【００６４】
次に、前記第１の実施形態の作用効果（１）〜（４）及び前記第２の実施形態の作用効果（５）〜（８）に加え、本実施形態の特徴的な作用効果を記載する。
（９）放電電極１３の上方に第１遮蔽板４０を設けた。これにより、空気流が第１遮蔽板に当たることで乱流化されるので、発生した帯電微粒子ミストを乱気流によって広範囲に拡散することができる。
【００６５】
（１０）対向電極１４及び第１遮蔽板４０をリング形状とした。なお、第１遮蔽板４０は、その外径がハウジング１１の内径と略同じ大きさに形成されたリング状の第１リング板４０ａの内周面に、放出部１４ａより大きく形成されたディスク状の第１ディスク板４０ｂを支持部材４３で支持固定されて成る。そして、放出部１４ａと第１遮蔽板４０の通風部４０ｃの位置が重ならないように配置することで、通風部同士をずらすようにした。これにより、対向電極１４及び第１ディスク板４０ｂに空気流が当たることで乱気流が発生する。そして、乱気流によって帯電微粒子ミストが攪拌されることで、帯電微粒子ミストを乱気流によって広範囲に拡散することができる。また、放出部１４ａと第１遮蔽板４０の通風部４０ｃの位置をずらして設置するだけで乱気流を発生させることができるので、静電霧化装置１０の小型化にも繋がる。
【００６６】
（１１）帯電微粒子ミストの放出方向に対して上下に位置する各遮蔽板４０〜４２の通風部４０ｃ〜４２ｃの位置をずらして設置した。これにより、空気流が各遮蔽板４０〜４２に当たる度に乱気流が発生することになるので、各遮蔽板４０〜４２の設置間隔を狭くしても乱気流を発生させることができる。つまり、静電霧化装置１０自体を大型化させることなく、より効率的に乱気流を発生させることができ、発生した帯電微粒子ミストを乱気流によって広範囲に拡散することができる。
【００６７】
（１２）各遮蔽板４０〜４２をリング形状とした。これにより遮蔽板４０〜４２の通風部も円となり、通風部が四角形状となっている場合よりもその周長が短くなるので、防風壁２１から放出された空気流をスムーズかつ効率よくハウジング１１外に放出することができる。
【００６８】
尚、各実施形態は、以下のように変更してもよい。
・第３の実施形態において、遮蔽板４０〜４２の形状はリング状に限られない。例えば、通風部を多角形の形状となるように構成しても良い。また、遮蔽板４０〜４２は、平板に限られず、例えば、下流側に向かってその開口幅が狭くなるように構成した円錐キャップ形状のものとしても良い。
【００６９】
・第３の実施形態において、遮蔽板の数は３枚に限られない。つまり、１枚のみとしても良いし、４枚以上としても良い。
・第３の実施形態において、乱気流発生手段は板を層状に配置したものに限られない。例えば、遮蔽板を格子状に配置したり、網目状に配置したりしても良い。つまり、放出部１４ａから放出された帯電微粒子ミストが真っ直ぐ上方に放出されることを抑制できる構成であれば良い。
【００７０】
・第３の実施形態において、遮蔽板４０〜４２の設置位置を防風壁２１内部としても良い。
・第１の実施形態の静電霧化装置１０に遮蔽板４０〜４２を配置しても良い。
【００７１】
・第２の実施形態において、取入孔３０の形成位置は、防風壁２１の周壁であれば、どの位置に形成されていても良い。例えば、放電電極１３の放電部１３ｃ側であっても良い。
【００７２】
・第２の実施形態及び第３の実施形態において、外気導入管３１を形成せず、防風壁２１の取入孔３０を形成するだけとしても良い。この場合、防風壁２１内に取り込まれる空気は、ハウジング１１外の外気ではなくハウジング１１内の空気となる。
【００７３】
・第２の実施形態及び第３の実施形態において、ハウジング１１に取入孔１１ａを形成せず、取入孔３０と連通する外気導入管３１をハウジング１１外に延長し、外気を外気導入管３１から直接取り入れる構成としても良い。
【００７４】
・第３の実施形態の静電霧化装置１０において、外気導入管３１、取入孔１１ａ、及び取入孔３０を形成しなくても良い。
・各実施形態において、静電霧化部１２全体を覆う有底円筒状の防風部を設けても良い。
【００７５】
・各実施形態において、放電電極１３の先端部（放電部１３ｃ）よりも上流側に、放電電極１３の先端部（放電部１３ｃ）の直径と略同じ直径の孔が形成された板状部材を装着し、この板状部材を防風部としても良い。この場合、板状部材によって下方から上方に向かって流れる空気流が放電電極１３の先端部に当たることを防ぐことができる。
【００７６】
・第１の実施形態及び第２の実施形態において、対向電極１４の設置位置は、放電電極１３よりも下流側であれば良く、その設置位置は防風壁２１の開口部２１ｂに限られない。例えば、ハウジング１１の先端開口部に設置されていても良いし、防風壁２１の内部に設置されていても良い。
【００７７】
・各実施形態において、防風壁２１は、ファンＦの回転によって生じた空気流が直接当たらない構成であれば、多少の空気流が放電電極１３に当たることを許容するような構成であっても良い。例えば、防風壁２１とペルチェユニット１５との接続面に間隙が形成されていたり、防風壁２１と対向電極１４との接続面に間隙が形成されていたりしても良い。
【００７８】
・各実施形態において、放熱部２０冷却用のファンモータＭと空気流発生用のファンモータＭを設けても良い。
・各実施形態では、水を貯留するタンクを設置し、放電電極１３をタンク内の水に浸して、毛細管現象にて放電電極１３の先端部に水を供給する構成としても良い。
【００７９】
・各実施形態では、水以外の液体（例えば、化粧水、薬液等）を霧化してナノメータサイズの帯電微粒子液体を生成するようにしても良い。
・各実施形態において、対向電極１４をプラス電極としても良い。これにより、放電によって生じた帯電微粒子ミストを対向電極１４によってより一層引きつけることができるので、より帯電微粒子ミストの推進力を増加させることができる。
【００８０】
・各実施形態は、正の電荷を帯びた帯電微粒子ミストを発生する静電霧化装置に応用しても良い。この場合、放電電極１３をプラス電圧にする一方で、対向電極１４をグランドにした高電圧を印加してプラスイオンを放出させる場合と、放電電極１３をグランドにする一方で、対向電極１４をマイナス電圧にした高電圧を印加してプラスイオンを放出させる場合とがある。
【符号の説明】
【００８１】
１０…静電霧化装置、１１…ハウジング、１１ａ…取入孔、１２…静電霧化部、１３…放電電極、１３ｃ…放電部、１４…対向電極、１５…ペルチェユニット、３０…取入孔、３１…外気導入管、４０〜４２…遮蔽板、４０ｃ〜４２ｃ…通風部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電霧化現象により帯電微粒子液体を発生させる静電霧化装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、放電電極に高電圧を印加して放電させることにより、放電電極に供給された液体（以下の説明では、水として説明する）を霧化させてナノメータサイズの帯電微粒子液体を発生させる静電霧化装置が知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１の静電霧化装置では、放電電極がペルチェ素子（圧電素子）を備えたペルチェユニットにて冷却されることで空気中の水分が結露するようになっており、その結露した水分によって放電電極に水が供給されるようになっている。そして、放電電極に高電圧を印加することで、供給された水が静電霧化され、ナノメータサイズの帯電微粒子液体が生成されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−６８７１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、前述したように、結露水は、ペルチェ素子によって放電電極を冷却して空気中の水分を結露させることにより生成されるようになっている。つまり、放電電極が冷却されるほど結露水が生成されやすくなるため、これに伴って帯電微粒子液体も生成されやすくなる。なお、図６に示すように特許文献１に記載の静電霧化装置５０では、放熱部５１にファンＦの回転によって生じた空気流を当てることで、放熱部５１の放熱効率を向上させるようになっている。
【０００６】
ところで、放電電極５２は、その基端部ほど冷却され易くなっている一方で、放電電極５２の先端部（放電部５２ａ）ほど冷却され難くなっている。ところが、特許文献１に記載の静電霧化装置５０では、ケース５３の側周壁に複数の取入口５４を設けている。このため、取入口５４から流入する空気量が多くなるほど孔５５から効率よく帯電微粒子液体を放出することができるものの、取入口５４から流入する空気が放電電極５２に当たり易くなっている。そして、取入口５４から流入した空気が放電電極５２に当たることで放電電極５２が吸熱してしまい、放電電極５２の冷却効率、特に放電電極５２の先端部（放電部５２ａ）の冷却効率が悪くなってしまう。これにより、安定して帯電微粒子液体を発生させることが困難となってしまう虞があった。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、安定して帯電微粒子液体を発生させることができる静電霧化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、高電圧の印加によって放電を生じさせる第１電極と、前記第１電極との間で放電を生じさせる第２電極と、前記第１電極に液体を供給する供給部と、放電方向に向けて流れる空気流を発生させる空気流発生部と、を収容部材内に収容し、前記第１電極の放電に基づいて前記液体を静電霧化させる静電霧化装置であって、前記空気流が前記第１電極の放電部に当たることを防ぐ防風部を設けたことをその要旨とする。
【０００９】
この発明では、放電方向に向けて流れる空気流が第１電極の放電部に当たることを防ぐ防風部を設けたことにより、前記防風部が、第１電極の放電部に空気流が当たることを防ぐことになる。これにより、第１電極の放電部の冷却阻害を抑制することができるので、安定して帯電微粒子液体を発生させることができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の静電霧化装置において、前記防風部は、前記第１電極の周囲を放電方向に沿って囲繞するとともに前記放電方向側が開口した防風壁として構成されており、前記防風部の開口端部側に前記第２電極を配置したことをその要旨とする。
【００１１】
この発明では、第１電極の周囲を放電方向に沿って囲繞する防風壁の開口端部側に第２電極を配置したことにより、第１電極での放電によって生成された帯電微粒子液体を第２電極によって引きつけることができるので、帯電微粒子液体の推進力を増加させることができる。これにより、生成された帯電微粒子液体を静電霧化装置の外部に素早く放出させることができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の静電霧化装置において、前記防風部には、静電霧化された液体を放出させる放出口とは異なる位置に空気を取り込む吸気部を設けたことをその要旨とする。
【００１３】
この発明では、防風部に空気を取り込む吸気部を設けたことにより、放電によって放出口から放出された風圧の分だけ、吸気部から新たな空気が取り込まれることになる。これにより、放電によって発生した風によって防風部内に負圧が生じることを防ぐことができる。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の静電霧化装置において、前記吸気部には、前記収容部材の外から外気を取り込む外気導入管が接続されていることをその要旨とする。
【００１５】
この発明では、吸気部に、収容部材の外から外気を取り込む外気導入管を接続したことで、防風部内に水分を含んだ外気を取り入れることができる。これにより、防風部内が減圧されることを防ぐとともに、空気中の水分を結露しやすい状況を作り出すことができるので、安定して帯電微粒子液体を発生させることができる。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載の静電霧化装置において、前記第１電極よりも放電方向の下流側に乱気流を発生させる乱気流発生手段を設けたことをその要旨とする。
【００１７】
この発明では、第１電極よりも放電方向の下流側に乱気流を発生させる乱気流発生手段を設けたことで、空気流が乱気流発生手段によって乱流化される。そして、その乱流化された空気流によって第１電極への放電によって生成された帯電微粒子液体が拡散されることで、発生した帯電微粒子液体を乱気流によって広範囲に拡散することができる。
【００１８】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の静電霧化装置において、前記第２電極は、開口形状を成しており、前記乱気流発生手段は、開口形状を成した乱気流発生板となっており、前記第２電極の開口部と該電極よりも放電方向の下流側に位置する前記乱気流発生板の開口部の位置をずらして配置したことをその要旨とする。
【００１９】
この発明では、第２電極の開口部と乱気流発生板の開口部の位置をずらして配置したことにより、第２電極及び乱気流発生板に空気流が当たることで乱気流が発生する。そして、その乱流化された空気流によって第１電極への放電によって生成された帯電微粒子液体が拡散されることで、発生した帯電微粒子液体を乱気流によって広範囲に拡散することができる。また、第２電極の開口部と乱気流発生板の開口部の位置をずらして設置するだけで乱気流を発生させることができるので、乱気流発生手段としてファンなどの大型な装置を設ける必要がなくなり、静電霧化装置の小型化にも繋がる。
【００２０】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の静電霧化装置において、前記乱気流発生板を複数配置したことをその要旨とする。
この発明では、複数の乱流発生板を配置したことにより、各乱気流発生板に空気が当たることで乱気流が発生する。これにより、静電霧化装置自体を大型化させることなく、より効率的に乱気流を発生させることができ、発生した帯電微粒子液体を乱気流によって広範囲に拡散することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、安定して帯電微粒子液体を発生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１の実施形態における静電霧化装置を示す模式断面図である。
【図２】第２の実施形態における静電霧化装置を示す模式断面図である。
【図３】第２の実施形態における静電霧化装置を示す平面図である。
【図４】第３の実施形態における静電霧化装置を示す模式断面図である。
【図５】（ａ）は、第３の実施形態における静電霧化装置を示す平面図、（ｂ）は、図４に示すＢ−Ｂ線部分断面図、（ｃ）は、図４に示すＣ−Ｃ線部分断面図である。
【図６】背景技術における静電霧化装置を示す模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
（第１の実施形態）
以下、本発明を静電霧化装置に具体化した第１の実施形態を、図１に従って説明する。なお、以下の説明では、図１に示すような静電霧化装置を縦置きとした状態を基準に方向を規定している。
【００２４】
図１に示すように、静電霧化装置１０は、底部に空気吸込口Ｋ（例えば、格子状）が形成された円筒状のハウジング１１（収容部材）を備えており、その内部には、帯電微粒子ミストを生成するための静電霧化部１２が収容されている。静電霧化部１２は、棒状の放電電極１３（第１電極）と所定の間隔を隔てて対向する位置に配置したリング状の対向電極１４（第２電極）とからなる。
【００２５】
放電電極１３は、ディスク状の被挟持部１３ａから略円柱状の主体部１３ｂを立設し、さらに主体部１３ｂの先端に略球状の放電部１３ｃを形成して成る。その一方で、対向電極１４は、グランド電極となっている。また、対向電極１４の孔としての放出部１４ａの中心は、放電電極１３における軸心の延長線上に位置している。
【００２６】
放電電極１３の下方には、空気中の水分を冷却して結露水を生成することで放電電極１３上に液体（水）を供給する供給部としてのペルチェユニット１５が設けられている。ペルチェユニット１５は、熱伝導性の高い絶縁板の片面側に回路が形成された冷却側のペルチェ回路板１６ａと放熱側のペルチェ回路板１６ｂとで構成される一対のペルチェ回路板１６を備えている。そして、冷却側のペルチェ回路板１６ａ及び放熱側のペルチェ回路板１６ｂは、互いの回路が向き合うように対向配置されている。
【００２７】
そして、冷却側のペルチェ回路板１６ａと放熱側のペルチェ回路板１６ｂにより、複数の熱電素子１７が挟持されるとともに、隣接する熱電素子１７同士を両側の回路で電気的に接続させ、ペルチェ入力リード線１８を介して図示しない電源から熱電素子１７に電気を供給するようになっている。熱電素子１７に電気が供給されることで、冷却側のペルチェ回路板１６ａから放熱側のペルチェ回路板１６ｂに向けて熱が移動するようになっている。
【００２８】
また、冷却側のペルチェ回路板１６ａにおいて回路が形成されていない面には、冷却部１９が接続されるとともに、放熱側のペルチェ回路板１６ｂにおいて回路が形成されていない面には、放熱部２０（例えば放熱フィン）が接続されている。
【００２９】
また、放電電極１３の周囲は、絶縁材料で形成された無底筒状の防風壁２１（防風部）によって囲繞されている。防風壁２１は、ハウジング１１の底部に配置されたファンモータＭの回転軸に固着されたファンＦの回転によって生じた空気流が放電電極１３に当たることを防ぐために設置されている。本実施形態では、ファンモータＭ及びファンＦが空気流発生部となる。また、空気流の下流側及び帯電微粒子ミストの放出方向の下流側が静電霧化装置１０における上方となる一方で、空気流の上流側及び帯電微粒子ミストの放出方向の上流側が静電霧化装置１０における下方となる。
【００３０】
この防風壁２１は、壁面において厚み方向に貫通する孔が形成されておらず、壁面から空気流が流入することがない。そして、防風壁２１には、上流側の開口部２１ａの外周縁の全周に亘って連結用のフランジ２２が突設されているとともに、下流側の開口部２１ｂの端部に対向電極１４が配置されている。これにより、防風壁２１と対向電極１４との接続部から空気流が流入することがない。さらに、防風壁２１の内周面には、その内部空間を放電空間Ｓ１と封止空間Ｓ２とに二分割するための隔壁２３が延設されている。そして、この隔壁２３の中央には、両空間Ｓ１、Ｓ２を連通させる連通孔２４が形成されている。
【００３１】
そして、防風壁２１をペルチェユニット１５（放熱部２０）に連結させる際には、放電電極１３の主体部１３ｂを防風壁２１の連通孔２４に嵌め込んで放電部１３ｃ側を放電空間Ｓ１内に収容させる一方で、放電電極１３の被挟持部１３ａ側を封止空間Ｓ２内に収容させている。これにより、放電電極１３の周囲を防風壁２１によって囲繞することができる。さらに、防風壁２１の隔壁２３が、封止部材２５を介して、放電電極１３の被挟持部１３ａと冷却部１９とを挟持することになる。この挟持によって、防風壁２１をペルチェユニット１５（放熱部２０）に連結させている。これにより、防風壁２１とペルチェユニット１５との接続部から空気流が流入することがない。
【００３２】
このように放電電極１３の周囲を防風壁２１によって囲繞することで、ファンＦの回転によって生じた空気流が下方から当たることを防ぐことができる。つまり、ハウジング１１と繋がっているのは、放出部１４ａのみとなる。
【００３３】
また、防風壁２１の放電空間Ｓ１内には、高圧リード線２６が収容されており、その一端側が放電電極１３に接続されるとともに他端側が防風壁２１外に引き出されて高電圧印加部２７に接続されている。そして、この高圧リード線２６を介して放電電極１３と対向電極１４とを電気的に接続させることで、放電電極１３と対向電極１４との間に高電圧を印加するようになっている。
【００３４】
次に、上記構成の静電霧化装置１０による静電霧化動作について説明する。なお、以下の説明では、ファンモータＭのファンＦを回転させてハウジング１１内に下方から上方へ向かって空気流を発生させているものとする。
【００３５】
上記構成の静電霧化装置１０では、電源からペルチェ入力リード線１８を介してペルチェユニット１５に電源が供給されると、熱電素子１７への通電による冷却側のペルチェ回路板１６ａから放熱側のペルチェ回路板１６ｂへの熱移動によって冷却部１９が冷却される。そして、冷却部１９が冷却されることで冷却部１９に接続されている放電電極１３が冷却されるとともに、放電電極１３の周囲の空気が冷却され、空気中の水分が結露して放電電極１３に水（結露水）が供給されるようになっている。つまり、放電電極１３が冷却されるほど結露水が生成されやすくなる。なお、放電電極１３は、その基端部（被狭持部１３ａ）が冷却部１９と接続されているため、放電電極１３の基端部ほど冷却されやすくなっている一方で、放電部１３ｃほど冷却されにくくなっている。
【００３６】
また、放熱部２０の下方にはファンＦが配置されているので、ファンＦの回転によって生じた空気流が放熱部２０に当たることで、放熱部２０が冷却されるため、それに伴って放電電極１３の冷却効率も向上する。
【００３７】
そして、放電電極１３に水が供給された状態において高電圧印加部２７により放電電極１３と対向電極１４との間に高電圧を印加すると、以下のような現象が生じることになる。すなわち、放電電極１３と対向電極１４との間にかけられた高電圧により、放電電極１３の放電部１３ｃに供給された水と対向電極１４との間にクーロン力が働き、水の液面が局所的に錐状に盛り上がってテーラーコーンが形成される。テーラーコーンが形成されると、テーラーコーンの先端に電荷が集中するとともに、テーラーコーンの先端に生じるクーロン力が大きくなり、さらにテーラーコーンが成長するようになる。
【００３８】
テーラーコーンが成長し、テーラーコーンの先端に電荷が集中して電荷の密度が高密度になると、テーラーコーンの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）を受ける。そして、表面張力を超えて分裂・飛散（レイリー分裂）を繰り返してマイナスに帯電したナノメータサイズの帯電微粒子ミスト（帯電微粒子液体）が大量に生成される。なお、放電電極１３と対向電極１４との間に高電圧を印加すると、放電電極１３の放電によってイオン風が生じ、そのイオン風によって放出部１４ａまで帯電微粒子ミストが運搬され、防風壁２１の外部に放出されるようになっている。そして、ファンＦの回転によって生じた空気流によって、帯電微粒子ミストが放出部１４ａから静電霧化装置１０の外部に放出されるようになっている。すなわち、放出部１４ａは帯電微粒子ミストを放出するための放出口として機能する。
【００３９】
なお、防風壁２１内からは、下流側に向かってイオン風が放出されるようになっているので、ファンＦの回転によって生じた空気流が、放出部１４ａから防風壁２１内部に流入することはない。したがって、本実施形態の静電霧化装置１０では、放電電極１３の全周が防風壁２１によって囲繞されているため、ファンＦの回転によって生じるともに静電霧化装置１０の下方から上方に向かって流れる空気流が、放電電極１３に直接当たることがない。そして、放電電極１３の放電部１３ｃに空気流が当たることもないので、放電電極１３の冷却効率が低下することがない。
【００４０】
次に、本実施形態の特徴的な作用効果を記載する。
（１）静電霧化装置１０において、空気流が放電電極１３に当たることを防ぐ防風壁２１を設けたことにより、防風壁２１が、放電電極１３の放電部１３ｃに空気流が当たることを防ぐことになる。これにより、放電電極１３の冷却阻害を抑制することができるので、結露水の安定供給によって、安定して帯電微粒子ミストを発生させることができる。
【００４１】
（２）防風壁２１の開口部２１ｂに対向電極１４を配置した。これにより、放電電極１３での放電によって生成された帯電微粒子ミストを対向電極１４によって引きつけることができるので、帯電微粒子ミストの推進力を増加させることができる。したがって、生成された帯電微粒子ミストを静電霧化装置１０の外部に素早く放出させることができる。
【００４２】
（３）また、防風壁２１の開口部２１ｂに対向電極１４を配置したことにより、防風壁２１を利用して対向電極１４を設置することができるので、対向電極１４を配置するためだけの部材を新たに使用する必要もなくなり、構成の簡略化に繋がる。
【００４３】
（４）ファンＦの回転によって生じた空気流によって、帯電微粒子ミストを静電霧化装置１０の外部に放出させるとともに放熱部２０を冷却するようにした。これにより、帯電微粒子ミストの放出と放熱部２０の冷却を同時に行うことができるので、静電霧化装置１０自体の小型化に繋がる。
【００４４】
（第２の実施形態）
以下、本発明を具体化した第２の実施形態を図２及び図３に従って説明する。
同図に示すように、本実施形態の静電霧化装置１０は、外気を防風壁２１内に取り入れるための外気導入管をハウジング１１内に設けた点が、第１の実施形態の静電霧化装置１０と異なっている。このため、以下に説明する実施形態において、既に説明した実施形態と同一構成（同一制御内容）については同一の符号を付すなどして、その重複する説明を省略又は簡略する。
【００４５】
図２及び図３に示すように、防風壁２１の側周壁の厚み方向であって放電電極１３の基端部側には、外気を防風壁２１内に取り入れるための取入孔３０（吸気部）が形成されている。また、ハウジング１１の側周壁（壁面）において取入孔３０と対向する位置には、外気をハウジング１１内に取り入れるための取入孔１１ａが形成されている。そして、ハウジング１１内部には、取入孔３０と取入孔１１ａとを連結する円筒直線状の外気導入管３１が形成されている。これにより、外気導入管３１を介して、ハウジング１１外の外気を防風壁２１内部に取り込むことができるようになっている。
【００４６】
次に、本実施形態の静電霧化装置１０による静電霧化動作について説明する。
前述したように、放電電極１３を冷却することによって空気中の水分が結露し、放電電極１３に結露水が供給される。その状態で、放電電極１３と対向電極１４との間に高電圧を印加すると帯電微粒子ミストが生成される。なお、前述したように、放電電極１３と対向電極１４との間に高電圧を印加すると、放電電極１３の放電によってイオン風が生じる。そのイオン風が防風壁２１から流出した分だけ、外気導入管３１を介して防風壁２１内に外気が取り込まれるようになっている。なお、外気導入管３１から取り込まれる外気量は、ファンＦの回転によって生じる空気量よりも少ない量となっている。
【００４７】
また、外気導入管３１を介して取り入れた外気は水分を含んでいるため、新たに結露水を生成することができる。これにより、放電電極１３と対向電極１４との間に高電圧を印加すると、再度、帯電微粒子ミストを生成することができる。
【００４８】
さらに、外気導入管３１を放電電極１３の基端部側に位置するように形成したことにより、外気導入管３１を介して取り込まれた外気が、放電電極１３の先端部としての放電部１３ｃに直接当たり難くなっている。これにより、冷却効率の低い放電電極１３の先端部（放電部１３ｃ）へ外気が当たることを抑制することができるので、結露水の生成効率の低下を抑制することができる。
【００４９】
次に、前記第１の実施形態の作用効果（１）〜（４）に加え、本実施形態の特徴的な作用効果を記載する。
（５）防風壁２１の側周壁において、放出部１４ａとは異なる位置に空気を取り込む取入孔３０を設けた。放電電極１３の放電によって生じたイオン風が防風壁２１の外部に流出することにより、その風量だけ防風壁２１の内部が減圧されることになるが、取入孔３０から新たな外気が取り込まれるので、防風壁２１内部に負圧が生じることを防ぐことができる。
【００５０】
（６）ハウジング１１の取入孔１１ａと防風壁２１の取入孔３０を連通する外気導入管３１を形成した。これにより、水分を含んだ外気を取り入れることができるので、防風壁２１内部の減圧を防ぐとともに、空気中の水分を結露しやすい状況を作り出すことができるので、安定して帯電微粒子ミストを発生させることができる。
【００５１】
（７）放電電極１３の放電によって生じたイオン風が防風壁２１の外部に流出した分だけ、外気導入管３１を介して外気が補充されるようにした。これにより、防風壁２１内部に外気が過剰に補充されることがないので、防風壁２１内部の気圧を一定に保つことができる。
【００５２】
（８）外気導入管３１を放電電極１３の基端部側に位置するように形成した。これにより、外気導入管３１を介して取り込まれた外気が放電電極１３の先端部（放電部１３ｃ）に直接当たり難くなるので、結露水の生成効率が低下してしまうことを抑制することができる。
【００５３】
（第３の実施形態）
以下、本発明を具体化した第３の実施形態を図４及び図５に従って説明する。
同図に示すように、本実施形態に静電霧化装置１０は、静電霧化部１２の上方に乱気流を発生させるための遮蔽板４０〜４２をハウジング１１内に設けた点が、第２の実施形態の静電霧化装置１０と異なっている。このため、以下に説明する実施形態において、既に説明した実施形態と同一構成（同一制御内容）については同一の符号を付すなどして、その重複する説明を省略又は簡略する。
【００５４】
図４及び図５に示すように、対向電極１４の上方には、複数枚（本実施形態では３枚）の乱気流発生手段及び乱気流発生板としてのリング状の遮蔽板４０〜４２が、配置されている。
【００５５】
以下、遮蔽板４０〜４２の具体的構成について説明する。
第１遮蔽板４０は、その外径がハウジングの内径と略同じ大きさに形成されたリング状の第１リング板４０ａの内周面に、放出部１４ａより大きく形成されたディスク状の第１ディスク板４０ｂを支持部材４３で支持固定されて成る。また、第１リング板４０ａと第１ディスク板４０ｂとの間には、第１遮蔽板４０の厚み方向に貫通する通風部４０ｃ（開口部）が形成されている。なお、第３遮蔽板４２も、第１遮蔽板４０と同一構成となっている。
【００５６】
また、第２遮蔽板４１は、その外径が第１リング板４０ａの内径よりも大きく形成されるとともに、その内径が第１ディスク板４０ｂの外径よりも小さく形成されたリング形状を成している。また、第２遮蔽板４１の内周面は、第２遮蔽板４１の厚み方向に貫通する通風部４１ｃ（開口部）となっている。
【００５７】
そして、これらの遮蔽板４０〜４２について、対向電極１４から５ｍｍ〜１０ｍｍ程度上方に第１遮蔽板４０が、支持部材４４にてハウジング１１に対して支持固定されている。さらに、第１遮蔽板４０から５ｍｍ〜１０ｍｍ程度上方に第２遮蔽板４１が、支持部材４４にてハウジング１１に対して支持固定されている。また、第２遮蔽板４１から５ｍｍ〜１０ｍｍ程度上方に第３遮蔽板４２が、支持部材４４にてハウジング１１に対して支持固定されている。
【００５８】
このように、放出部１４ａの上方には、第１遮蔽板４０の第１ディスク板４０ｂが対向しているので、第１ディスク板４０ｂは放出部１４ａから放出される帯電微粒子ミストが真っ直ぐ上方へ上昇することを遮る壁として機能することとなる。また、通風部４０ｃの上方には、第２遮蔽板４１が対向しているので、第２遮蔽板４１は通風部４０ｃから放出される帯電微粒子ミストが真っ直ぐ上方へ上昇することを遮る壁として機能することとなる。さらに、通風部４１ｃの上方には、第３遮蔽板４２の第３ディスク板４２ｂが対向しているので、第３ディスク板４２ｂは通風部４１ｃから放出される帯電微粒子ミストが真っ直ぐ上方へ上昇することを遮る壁として機能することとなる。
【００５９】
次に、本実施形態の静電霧化装置１０による静電霧化動作について説明する。
前述したように、放電電極１３を冷却することによって空気中の水分が結露し、放電電極１３に結露水が供給される。その状態で、放電電極１３と対向電極１４との間に高電圧を印加すると、帯電微粒子ミストが生成される。
【００６０】
そして、ファンＦの回転によって生じた空気流によって、帯電微粒子ミストが対向電極１４より上方へ案内されることになる。つまり、空気流と帯電微粒子ミストが混合されることになる。このとき、空気流及び帯電微粒子ミストは、まず、放出部１４ａの上方に位置する第１ディスク板４０ｂの下面に当たり、その放出方向が変更されることになる。つまり、放出部１４ａと第１遮蔽板４０の通風部４０ｃが重ならないように配置することで通風部同士がずれることとなり（図５（ｃ）参照）、放出部１４ａから放出された帯電微粒子ミストが、真っ直ぐ上方に放出されない。これにより、空気流に乗って放出される帯電微粒子ミストは、第１遮蔽板４０の通風部４０ｃから上方に放出されることになる。
【００６１】
次に、第１遮蔽板４０の通風部４０ｃから放出された帯電微粒子ミストは、第１遮蔽板４０の通風部４０ｃの上方に位置する第２遮蔽板４１の下面に当たり、その放出方向が変更されることになる。つまり、第１遮蔽板４０の通風部４０ｃと第２遮蔽板４１の通風部４１ｃが重ならないように配置することで通風部同士がずれることとなり（図５（ｂ）参照）、第１遮蔽板４０の通風部４０ｃから放出された帯電微粒子ミストが、真っ直ぐ上方に放出されない。これにより、空気流に乗って放出される帯電微粒子ミストは、第２遮蔽板４１の通風部４１ｃから上方に放出されることになる。
【００６２】
続いて、第２遮蔽板４１の通風部４１ｃから放出された帯電微粒子ミストは、第２遮蔽板４１の通風部４１ｃの上方に位置する第３ディスク板４２ｂの下面に当たり、その放出方向が変更されることになる。つまり、第２遮蔽板４１の通風部４１ｃと第３遮蔽板４２の通風部４２ｃが重ならないように配置することで通風部同士がずれることとなり（図５（ａ）参照）、第２遮蔽板４１の通風部４１ｃから放出された帯電微粒子ミストが、真っ直ぐ上方に放出されない。これにより、空気流に乗って放出される帯電微粒子ミストは、第３遮蔽板４２の通風部４２ｃから上方に放出されることになる。
【００６３】
このように、遮蔽板４０〜４２への衝突を繰り返すことで、ファンＦの回転によって生じた空気流が乱流化される。そして、この乱流化された空気流と帯電微粒子ミストが混合されることで、帯電微粒子ミストをより広範囲に拡散することができる。そして、帯電微粒子ミストは、第３遮蔽板４２の通風部４２ｃを通って上方に案内され、ハウジング１１の上側通風部から放出される。
【００６４】
次に、前記第１の実施形態の作用効果（１）〜（４）及び前記第２の実施形態の作用効果（５）〜（８）に加え、本実施形態の特徴的な作用効果を記載する。
（９）放電電極１３の上方に第１遮蔽板４０を設けた。これにより、空気流が第１遮蔽板に当たることで乱流化されるので、発生した帯電微粒子ミストを乱気流によって広範囲に拡散することができる。
【００６５】
（１０）対向電極１４及び第１遮蔽板４０をリング形状とした。なお、第１遮蔽板４０は、その外径がハウジング１１の内径と略同じ大きさに形成されたリング状の第１リング板４０ａの内周面に、放出部１４ａより大きく形成されたディスク状の第１ディスク板４０ｂを支持部材４３で支持固定されて成る。そして、放出部１４ａと第１遮蔽板４０の通風部４０ｃの位置が重ならないように配置することで、通風部同士をずらすようにした。これにより、対向電極１４及び第１ディスク板４０ｂに空気流が当たることで乱気流が発生する。そして、乱気流によって帯電微粒子ミストが攪拌されることで、帯電微粒子ミストを乱気流によって広範囲に拡散することができる。また、放出部１４ａと第１遮蔽板４０の通風部４０ｃの位置をずらして設置するだけで乱気流を発生させることができるので、静電霧化装置１０の小型化にも繋がる。
【００６６】
（１１）帯電微粒子ミストの放出方向に対して上下に位置する各遮蔽板４０〜４２の通風部４０ｃ〜４２ｃの位置をずらして設置した。これにより、空気流が各遮蔽板４０〜４２に当たる度に乱気流が発生することになるので、各遮蔽板４０〜４２の設置間隔を狭くしても乱気流を発生させることができる。つまり、静電霧化装置１０自体を大型化させることなく、より効率的に乱気流を発生させることができ、発生した帯電微粒子ミストを乱気流によって広範囲に拡散することができる。
【００６７】
（１２）各遮蔽板４０〜４２をリング形状とした。これにより遮蔽板４０〜４２の通風部も円となり、通風部が四角形状となっている場合よりもその周長が短くなるので、防風壁２１から放出された空気流をスムーズかつ効率よくハウジング１１外に放出することができる。
【００６８】
尚、各実施形態は、以下のように変更してもよい。
・第３の実施形態において、遮蔽板４０〜４２の形状はリング状に限られない。例えば、通風部を多角形の形状となるように構成しても良い。また、遮蔽板４０〜４２は、平板に限られず、例えば、下流側に向かってその開口幅が狭くなるように構成した円錐キャップ形状のものとしても良い。
【００６９】
・第３の実施形態において、遮蔽板の数は３枚に限られない。つまり、１枚のみとしても良いし、４枚以上としても良い。
・第３の実施形態において、乱気流発生手段は板を層状に配置したものに限られない。例えば、遮蔽板を格子状に配置したり、網目状に配置したりしても良い。つまり、放出部１４ａから放出された帯電微粒子ミストが真っ直ぐ上方に放出されることを抑制できる構成であれば良い。
【００７０】
・第３の実施形態において、遮蔽板４０〜４２の設置位置を防風壁２１内部としても良い。
・第１の実施形態の静電霧化装置１０に遮蔽板４０〜４２を配置しても良い。
【００７１】
・第２の実施形態において、取入孔３０の形成位置は、防風壁２１の周壁であれば、どの位置に形成されていても良い。例えば、放電電極１３の放電部１３ｃ側であっても良い。
【００７２】
・第２の実施形態及び第３の実施形態において、外気導入管３１を形成せず、防風壁２１の取入孔３０を形成するだけとしても良い。この場合、防風壁２１内に取り込まれる空気は、ハウジング１１外の外気ではなくハウジング１１内の空気となる。
【００７３】
・第２の実施形態及び第３の実施形態において、ハウジング１１に取入孔１１ａを形成せず、取入孔３０と連通する外気導入管３１をハウジング１１外に延長し、外気を外気導入管３１から直接取り入れる構成としても良い。
【００７４】
・第３の実施形態の静電霧化装置１０において、外気導入管３１、取入孔１１ａ、及び取入孔３０を形成しなくても良い。
・各実施形態において、静電霧化部１２全体を覆う有底円筒状の防風部を設けても良い。
【００７５】
・各実施形態において、放電電極１３の先端部（放電部１３ｃ）よりも上流側に、放電電極１３の先端部（放電部１３ｃ）の直径と略同じ直径の孔が形成された板状部材を装着し、この板状部材を防風部としても良い。この場合、板状部材によって下方から上方に向かって流れる空気流が放電電極１３の先端部に当たることを防ぐことができる。
【００７６】
・第１の実施形態及び第２の実施形態において、対向電極１４の設置位置は、放電電極１３よりも下流側であれば良く、その設置位置は防風壁２１の開口部２１ｂに限られない。例えば、ハウジング１１の先端開口部に設置されていても良いし、防風壁２１の内部に設置されていても良い。
【００７７】
・各実施形態において、防風壁２１は、ファンＦの回転によって生じた空気流が直接当たらない構成であれば、多少の空気流が放電電極１３に当たることを許容するような構成であっても良い。例えば、防風壁２１とペルチェユニット１５との接続面に間隙が形成されていたり、防風壁２１と対向電極１４との接続面に間隙が形成されていたりしても良い。
【００７８】
・各実施形態において、放熱部２０冷却用のファンモータＭと空気流発生用のファンモータＭを設けても良い。
・各実施形態では、水を貯留するタンクを設置し、放電電極１３をタンク内の水に浸して、毛細管現象にて放電電極１３の先端部に水を供給する構成としても良い。
【００７９】
・各実施形態では、水以外の液体（例えば、化粧水、薬液等）を霧化してナノメータサイズの帯電微粒子液体を生成するようにしても良い。
・各実施形態において、対向電極１４をプラス電極としても良い。これにより、放電によって生じた帯電微粒子ミストを対向電極１４によってより一層引きつけることができるので、より帯電微粒子ミストの推進力を増加させることができる。
【００８０】
・各実施形態は、正の電荷を帯びた帯電微粒子ミストを発生する静電霧化装置に応用しても良い。この場合、放電電極１３をプラス電圧にする一方で、対向電極１４をグランドにした高電圧を印加してプラスイオンを放出させる場合と、放電電極１３をグランドにする一方で、対向電極１４をマイナス電圧にした高電圧を印加してプラスイオンを放出させる場合とがある。
【符号の説明】
【００８１】
１０…静電霧化装置、１１…ハウジング、１１ａ…取入孔、１２…静電霧化部、１３…放電電極、１３ｃ…放電部、１４…対向電極、１５…ペルチェユニット、３０…取入孔、３１…外気導入管、４０〜４２…遮蔽板、４０ｃ〜４２ｃ…通風部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高電圧の印加によって放電を生じさせる第１電極と、前記第１電極との間で放電を生じさせる第２電極と、前記第１電極に液体を供給する供給部と、放電方向に向けて流れる空気流を発生させる空気流発生部と、を収容部材内に収容し、前記第１電極の放電に基づいて前記液体を静電霧化させる静電霧化装置であって、
前記空気流が前記第１電極の放電部に当たることを防ぐ防風部を設けたことを特徴とする静電霧化装置。
【請求項２】
請求項１に記載の静電霧化装置において、
前記防風部は、前記第１電極の周囲を放電方向に沿って囲繞するとともに前記放電方向側が開口した防風壁として構成されており、前記防風部の開口端部側に前記第２電極を配置したことを特徴とする静電霧化装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の静電霧化装置において、
前記防風部には、静電霧化された液体を放出させる放出口とは異なる位置に空気を取り込む吸気部を設けたことを特徴とする静電霧化装置。
【請求項４】
請求項３に記載の静電霧化装置において、
前記吸気部には、前記収容部材の外から外気を取り込む外気導入管が接続されていることを特徴とする静電霧化装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載の静電霧化装置において、
前記第１電極よりも放電方向の下流側に乱気流を発生させる乱気流発生手段を設けたことを特徴とする静電霧化装置。
【請求項６】
請求項５に記載の静電霧化装置において、
前記第２電極は、開口形状を成しており、
前記乱気流発生手段は、開口形状を成した乱気流発生板となっており、
前記第２電極の開口部と該電極よりも放電方向の下流側に位置する前記乱気流発生板の開口部の位置をずらして配置したことを特徴とする静電霧化装置。
【請求項７】
請求項６に記載の静電霧化装置において、
前記乱気流発生板を複数配置したことを特徴とする静電霧化装置。
【請求項１】
高電圧の印加によって放電を生じさせる第１電極と、前記第１電極との間で放電を生じさせる第２電極と、前記第１電極に液体を供給する供給部と、放電方向に向けて流れる空気流を発生させる空気流発生部と、を収容部材内に収容し、前記第１電極の放電に基づいて前記液体を静電霧化させる静電霧化装置であって、
前記空気流が前記第１電極の放電部に当たることを防ぐ防風部を設けたことを特徴とする静電霧化装置。
【請求項２】
請求項１に記載の静電霧化装置において、
前記防風部は、前記第１電極の周囲を放電方向に沿って囲繞するとともに前記放電方向側が開口した防風壁として構成されており、前記防風部の開口端部側に前記第２電極を配置したことを特徴とする静電霧化装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の静電霧化装置において、
前記防風部には、静電霧化された液体を放出させる放出口とは異なる位置に空気を取り込む吸気部を設けたことを特徴とする静電霧化装置。
【請求項４】
請求項３に記載の静電霧化装置において、
前記吸気部には、前記収容部材の外から外気を取り込む外気導入管が接続されていることを特徴とする静電霧化装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載の静電霧化装置において、
前記第１電極よりも放電方向の下流側に乱気流を発生させる乱気流発生手段を設けたことを特徴とする静電霧化装置。
【請求項６】
請求項５に記載の静電霧化装置において、
前記第２電極は、開口形状を成しており、
前記乱気流発生手段は、開口形状を成した乱気流発生板となっており、
前記第２電極の開口部と該電極よりも放電方向の下流側に位置する前記乱気流発生板の開口部の位置をずらして配置したことを特徴とする静電霧化装置。
【請求項７】
請求項６に記載の静電霧化装置において、
前記乱気流発生板を複数配置したことを特徴とする静電霧化装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−２００８２３（Ｐ２０１１−２００８２３Ａ）
【公開日】平成２３年１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−７２１１０（Ｐ２０１０−７２１１０）
【出願日】平成２２年３月２６日（２０１０．３．２６）
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月２６日（２０１０．３．２６）
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
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