WO2011024766A1 - 放電装置及びそれを備えた静電霧化装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a discharge device and an electrostatic atomizer provided with the same.
- the discharge device is mounted on an air conditioner as an ion generator that discharges negative ions by discharge.
- the discharge device is also used as a metal fine particle generator that discharges metal fine particles by sputtering metal electrodes with discharge ions.
- Patent Document 1 describes that such a metal fine particle generator is mounted on a hair dryer, and active oxygen generated by ultraviolet rays is decomposed by the antioxidant action of the platinum fine particles to reduce hair damage.
- the discharge device is also used as an electrostatic atomizer that generates mist containing charged fine particles by electrostatic atomizing a liquid.
- the charged fine particle mist is attracted to and attached to the object by the charge, and effects of deodorization and sterilization are brought about by the action of radicals contained in the charged fine particle mist.
- this charged fine particle mist has attracted attention as being effective for health and beauty.
- the discharge device generates discharge ions, metal fine particles, or ion mist (charged fine particle liquid) according to the application.
- FIG. 1 shows a conventional discharge device 10.
- the discharge device 10 includes a discharge unit 12 that generates a discharge product P such as ions, metal fine particles, or ion mist by discharge, and a power supply unit 14 that supplies power to the discharge unit 12.
- the discharge unit 12 includes a discharge electrode 16 having a pointed tip and a counter electrode 18 that is spaced apart from the discharge electrode 16, and a voltage applied between the power supply unit 14 and the electrodes 16 and 18.
- a discharge product P is generated.
- metal fine particles are generated as the discharge product P, for example, a metal material such as platinum is used for the discharge electrode 16.
- a liquid such as water is supplied to the discharge electrode 16 and an ion mist is generated as the discharge product P.
- Patent Document 3 describes that a piezoelectric vibrator that boosts a voltage by vibration, a so-called piezoelectric transformer, is used instead of the winding transformer.
- the piezoelectric vibrator can be expected to be smaller in size than the winding transformer, but has a drawback of generating mechanical vibration (ultrasonic vibration).
- vibration from the piezoelectric element is transmitted to the corona discharger connected to the output electrode of the piezoelectric element. Therefore, the conventional discharge device cannot stably and efficiently generate the discharge product due to the vibration of the piezoelectric vibrator.
- the present invention provides a discharge device that can stably and efficiently generate a discharge product while suppressing vibration of a piezoelectric vibrator, and an electrostatic atomization device including the discharge device.
- the discharge device generates a discharge by performing a discharge based on application of the second voltage, a power supply unit that supplies a first voltage, a piezoelectric vibrator that boosts the first voltage to a second voltage by vibration A first electrode for generating an object, and the first electrode and the piezoelectric vibrator are provided in contact with each other.
- the discharge device can stably and efficiently generate the discharge product while suppressing the vibration of the piezoelectric vibrator.
- the fact that the first electrode and the piezoelectric vibrator are not in contact with each other means that the piezoelectric vibrator is electrically connected to a second electrode arranged apart from the first electrode, Alternatively, the piezoelectric vibrator is electrically connected to the first electrode via a vibration attenuating unit.
- This discharge device can be applied to a metal fine particle generator or an electrostatic atomizer.
- FIG. 4 is a waveform diagram of input / output voltages for the piezoelectric vibrator of FIG. 3.
- A) is a schematic perspective view which shows another discharge electrode
- A)-(c) is a schematic perspective view which shows another contact member and a discharge electrode.
- FIG. 1 It is a schematic fragmentary sectional view which shows the discharge device as an electrostatic atomizer.
- A)-(c) is a schematic side view which shows another discharge electrode. It is a schematic side view which shows another liquid supply part. It is a schematic side view which shows another contact member.
- A)-(c) is a schematic block diagram of another piezoelectric vibrator.
- A), (b) is a schematic block diagram which shows the shape of a 2nd electrode. It is a schematic block diagram of another piezoelectric vibrator which vibrates with a standing wave of wavelength ⁇ .
- FIG. 16 is a schematic partial cross-sectional view showing an example in which a plurality of discharge electrodes are used in the discharge device of FIG. 15. It is a schematic fragmentary sectional view which shows the discharge device as an electrostatic atomizer. It is a partial front view of a counter electrode. It is a schematic fragmentary sectional view which shows the discharge device as an electrostatic atomizer. It is a schematic fragmentary sectional view which shows the discharge device as an electrostatic atomizer. It is a partial front view of another counter electrode.
- FIG. 30 is a schematic configuration diagram of a secondary electrode (piezoelectric vibrator) provided in the discharge device of FIG.
- FIG. 29 It is a schematic fragmentary sectional view which shows the discharge device as an electrostatic atomizer.
- A)-(e) is a schematic block diagram which shows the example of various counter electrodes.
- A), (b) is a schematic block diagram which shows the example of various discharge electrodes.
- A)-(c) is a schematic block diagram which shows the example of various discharge electrodes. It is a partial cross section figure which shows schematic structure of the discharge device provided with another piezoelectric vibrator.
- FIG. 36 is a schematic perspective view of the piezoelectric vibrator (discharge device) of FIG. 35.
- the discharge device 20 of the first embodiment is applied to, for example, a metal fine particle generator mounted on a hair dryer, and generates metal fine particles as a discharge product P.
- the discharge device 20 includes a power supply unit 22 that supplies a first voltage (for example, an AC voltage from a commercial power source) as power, and the first voltage to a second voltage (AC voltage) by vibration.
- a piezoelectric vibrator 24 that is, a piezoelectric transformer
- boosts pressure and a discharge electrode 26 as a first electrode that discharges based on the boosted second voltage are provided.
- the discharge device 20 is further provided with a counter electrode 28 as a second electrode which is disposed at a distance from the discharge electrode 26 and to which a second voltage is applied to the discharge electrode 26.
- the counter electrode 28 serves to give a directivity to the scattering direction of the metal fine particles discharged as the discharge product P by performing a discharge between the discharge electrode 26 and the counter electrode 26.
- the counter electrode 28 is not essential, and other members such as a housing may be used as the electrode.
- the counter electrode 28 is connected to the ground, but may be set to a predetermined potential other than the ground.
- the discharge device 20 further includes a contact member 30 that is provided between the discharge electrode 26 and the piezoelectric vibrator 24 and serves as a vibration attenuating portion that electrically connects the discharge electrode 26 and the piezoelectric vibrator 24. That is, the discharge electrode 26 and the piezoelectric vibrator 24 are not in contact with each other.
- the piezoelectric vibrator 24, the contact member 30, the discharge electrode 26, and the counter electrode 28 are provided inside a housing (not shown). As described above, this housing may be used in place of the counter electrode 28.
- the discharge device 20 further includes a fan 32 as a blower.
- a specific configuration of the discharge device 20 will be described.
- the piezoelectric vibrator 24 is applied to the primary side electrodes 34 and 36 to which the first voltage from the power supply unit 22 is supplied and the primary side electrodes 34 and 36.
- a piezoelectric body 38 that vibrates according to the applied first voltage and a secondary electrode 40 that outputs a second voltage boosted from the first voltage by the vibration of the piezoelectric body 38 are included.
- the piezoelectric body 38 is formed in a rectangular plate shape from, for example, a zircon zinc titanate (PZT) material.
- the piezoelectric body 38 is configured to be polarized in two directions, that is, a longitudinal direction (direction of arrow X shown in FIG. 3) and a thickness direction (direction of arrow Y shown in FIG. 3).
- the primary electrodes 34 and 36 are provided on both sides of the piezoelectric body 38 in the thickness direction on one side in the longitudinal direction of the piezoelectric body 38.
- the primary side electrodes 34 and 36 each function as a power supply surface that supplies power to the piezoelectric body 38.
- the secondary electrode 40 is provided on the other end face in the longitudinal direction of the piezoelectric body 38.
- the secondary electrode 40 has a high voltage output surface 40 a that outputs a voltage boosted by the piezoelectric body 38.
- the high voltage output surface 40a is preferably coated with gold plating made of an acid resistant material. This coating functions as a protective material for the high voltage output surface 40a, and improves durability against acid, high voltage, and strong mechanical vibration with respect to the secondary electrode 40.
- the thickness t 1 in the thickness direction (first polarization direction) of the piezoelectric body 38 at the portion sandwiched between the primary side electrodes 34 and 36 is from the primary side electrodes 34 and 36 to the secondary side electrode 40. It is set to be smaller than the length t2 in the longitudinal direction (second polarization direction) of the piezoelectric body 38 (t1 ⁇ t2).
- This dimensional ratio (t2 / t1) substantially corresponds to the amplification ratio of the output voltage (second voltage) to the input voltage (first voltage).
- This amplification ratio is set to about 10 to 20 times, for example. If the amplification ratio is higher than this, the output voltage becomes 20 kV or more, which may make control difficult.
- the primary electrodes 34 and 36 of the piezoelectric vibrator 24 are electrically connected to the power supply unit 22 that supplies the first voltage (AC voltage). That is, the AC voltage from the power supply unit 22 is applied between the primary side electrodes 34 and 36.
- the power supply unit 22 applies an AC voltage having a resonance frequency corresponding to the length of the piezoelectric vibrator 24 (the length in the X direction) to the primary side electrodes 34 and 36.
- the secondary electrode 40 of the piezoelectric vibrator 24 is in contact with the contact member 30 and is electrically connected to the discharge electrode 26 via the contact member 30.
- the piezoelectric vibrator 24 vibrates with a standing wave W1 (standing wave mode) having a wavelength of ⁇ / 2 as shown by a two-dot chain line in FIG.
- ⁇ / 2 corresponds to the longitudinal dimension of the piezoelectric vibrator 24.
- the standing wave W1 is a longitudinal wave vibration, but in FIG. 2 it is shown as a transverse wave for convenience of explanation.
- the piezoelectric vibrator 24 generates a piezoelectric effect by the mechanical vibration as described above, and generates a charge on the high voltage output surface 40a of the secondary side electrode 40.
- a second voltage E2 higher than the first voltage E1 applied to the primary side electrodes 34 and 36 from the power supply unit 22 is applied to the high voltage output surface 40a of the secondary side electrode 40. Is output.
- the contact member 30 as a vibration damping part is electrically connected between the high voltage output surface 40 a and the discharge electrode 26. That is, the contact member 30 has conductivity. Accordingly, the high voltage generated in the secondary electrode 40 is applied to the discharge electrode 26 via the contact member 30.
- the contact member 30 is formed of a metal material such as stainless steel (SUS), copper, or aluminum, and has elasticity. For this reason, the contact member 30 suppresses the mechanical vibration generated by the piezoelectric vibrator 24 from being transmitted to the discharge electrode 26.
- the contact member 30 has a substantially spherical shape, and is in point contact with the central portion (see FIG. 3B) of the high voltage output surface 40a and the base end of the discharge electrode 26, respectively. According to such a point contact connection method, the vibration of the piezoelectric vibrator 24 can be more effectively attenuated by the contact member 30.
- the shape of the contact member 30 is not limited to a spherical shape.
- the piezoelectric vibrator 24 includes a vibration node F1 due to the standing wave W1.
- a holding portion 42 that holds the piezoelectric vibrator 24 is provided at a position that becomes the node F1 of the standing wave W1.
- the holding portion 42 is made of an elastic body and supports the piezoelectric vibrator 24 so as to be sandwiched in the thickness direction (Y direction). Even if mechanical vibration occurs in the longitudinal direction (X direction) of the piezoelectric vibrator 24, the holding portion 42 suppresses concentration of tensile / compressive stress on the node F1.
- the discharge electrode 26 as the first electrode is made of a metal material, and its main component is platinum. That is, the discharge electrode 26 generates platinum fine particles as the discharge product P by discharge.
- the discharge electrode 26 has a substantially cylindrical shape and has a tip formed on a flat surface. This flat surface is orthogonal to the axial direction of the discharge electrode 26 (see FIG. 3B).
- the counter electrode 28 as the second electrode is located in an atmosphere of platinum fine particles emitted from the discharge electrode 26. That is, the counter electrode 28 is located in the vicinity of the discharge electrode 26. As shown in FIG. 5, the counter electrode 28 is formed in a ring shape having a through hole 21a. The diameter of the through hole 21a, that is, the inner diameter of the ring is, for example, about 1 mm to 5 mm. However, the counter electrode 28 is not limited to a ring shape, and may be a semicircular shape, for example.
- the counter electrode 28 is connected to the ground, and when a high voltage (second voltage) is applied between the discharge electrode 26 and the counter electrode 28, discharge is performed and platinum fine particles are emitted. Since the counter electrode 28 has a ring shape, most of the emitted platinum fine particles pass through the through hole 28 a of the counter electrode 28.
- a high voltage is applied between the discharge electrode 26 and the counter electrode 28 so that, for example, the discharge electrode 26 is a negative electrode and the counter electrode 28 is a positive electrode. Then, discharge is performed between the discharge electrode 26 and the counter electrode 28. By this discharge, particles in the air (positive ions) having a positive charge collide with the tip of the discharge electrode 26, and the discharge electrode 26 is sputtered. As a result, a large amount of fine platinum particles are stably generated from the discharge electrode 26. At this time, most of the platinum fine particles are released toward the counter electrode 28. That is, the counter electrode 28 makes the production of platinum fine particles more efficient and gives directivity to the emission direction of the platinum fine particles.
- the platinum fine particles emitted from the tip of the discharge electrode 26 pass through the through hole 28a of the counter electrode 28 and are emitted to the outside.
- Platinum fine particles function as an antioxidant that decomposes active oxygen. Therefore, by supplying platinum fine particles to hair or the like, active oxygen generated in the hair by ultraviolet rays can be decomposed, and hair damage (for example, peeling of the cuticle) can be suppressed.
- the discharge device 20 (metal fine particle generator) of the first embodiment has the following advantages.
- the piezoelectric vibrator 24 provided in the discharge device 20 is smaller than the winding transformer, and does not have restrictions on the shape and the like unlike the winding transformer. Therefore, the discharge device 20 can be downsized as compared with the use of the winding transformer.
- the contact member 30 is conductive and elastic. Therefore, electrical connection between the discharge electrode 26 and the piezoelectric vibrator 24 and attenuation of vibration of the piezoelectric vibrator 24 can be performed with a single member. Therefore, the number of parts does not increase significantly.
- the contact member 30 is in point contact with the piezoelectric vibrator 24. For this reason, it is possible to more reliably suppress the vibration of the piezoelectric vibrator 24 from being transmitted to the contact member 30 and thus to the discharge electrode 26.
- the contact member 30 is also in point contact with the discharge electrode 26, the vibration of the piezoelectric vibrator 24 is more reliably suppressed from being transmitted from the contact member 30 to the discharge electrode 26.
- a counter electrode 28 as a second electrode is provided. Therefore, the discharge can be efficiently and stably performed between the discharge electrode 26 and the counter electrode 28, and directivity can be given in the direction in which the metal fine particles are scattered.
- a holding portion 42 that holds the piezoelectric vibrator 24 is provided at a position corresponding to the mechanical vibration node F ⁇ b> 1 of the piezoelectric vibrator 24.
- the holding portion 42 suppresses the concentration of tensile / compressive stress due to mechanical vibration of the piezoelectric vibrator 24 at the node F1. Therefore, the breakage of the piezoelectric vibrator 24 at the position of the node F1 can be suppressed.
- the secondary electrode 40 of the piezoelectric vibrator 24 is provided with a protective material (coated) made of an acid-resistant material such as gold plating. For this reason, in the secondary side electrode 40, durability to acid, high voltage, and strong mechanical vibration is improved.
- the discharge electrode 26 releases platinum fine particles. Therefore, platinum fine particles that exhibit a high effect in suppressing hair damage (for example, peeling of the cuticle) can be supplied to the hair.
- the first embodiment described above may be modified as follows.
- the number of primary electrodes of the piezoelectric vibrator 24 may be one.
- the secondary electrode of the piezoelectric vibrator 24 may be plural. The same applies to the other embodiments described below.
- the shape of the tip of the discharge electrode 26 is not limited to a flat surface.
- tip of the discharge electrode 26 may be pointed (it is the same also in other embodiment described below).
- the electric field tends to concentrate on the tip of the discharge electrode 26, so that charged particles in the air intensively collide with the tip of the discharge electrode 26. Accordingly, platinum fine particles can be generated more efficiently.
- the contact member 30 is not limited to point contact with the piezoelectric vibrator 24 and the discharge electrode 26 (the same applies to other embodiments described below).
- the contact member 30 may be in surface contact with both the piezoelectric vibrator 24 and the discharge electrode 26.
- the discharge electrode 26 has a base end face 26a having substantially the same area as the secondary side electrode 40, and two side faces 26b and 26c that are reduced in a curved shape from the base end face 26a toward the front end. May be.
- the number of discharge electrodes 26 may be plural (the same applies to other embodiments described below).
- a plurality of contact members 30 may be provided on the high voltage output surface 40 a and a plurality of discharge electrodes 26 may be provided via these contact members 30.
- the amount of platinum fine particles generated can be increased as compared with the case where one discharge electrode 26 is used.
- a plurality of discharge electrodes 26 may be provided via one contact member 30 provided on the high voltage output surface 40a (the same applies to other embodiments described below). is there). Further, as shown in FIG. 7C, one discharge electrode 26 may be provided on each of the plurality of contact members 30 extending outward from the high voltage output surface 40a.
- the main component of the discharge electrode 26 is not limited to platinum, but may be zinc, for example. Since zinc also has an antioxidant effect, hair damage (peeling of the cuticle) can be suppressed by attaching zinc fine particles generated from the discharge electrode 26 to the hair.
- the counter electrode 28 may not exactly face the discharge electrode 26 (the same applies to other embodiments described below).
- the counter electrode 28 as the second electrode may be omitted (the same applies to other embodiments described below).
- the function of the counter electrode 28 may be replaced by, for example, a charge removal plate or a housing of the discharge device 20. Since such a charge removal plate and housing are connected to the ground, they can also be used as electrodes. In other words, the counter electrode 28 does not necessarily have to be provided actively (this is the same in other embodiments described below).
- the contact member 30 may be omitted (the same applies to other embodiments described below). However, in this case, the piezoelectric vibrator 24 is electrically connected to the counter electrode 28. Even in this configuration, since the vibration of the piezoelectric vibrator 24 is not transmitted to the discharge electrode 26, the discharge does not become unstable. In other words, the feature that “the first electrode and the piezoelectric vibrator are not in contact with each other” of the present invention is that the piezoelectric vibrator 24 is connected to the discharge electrode 26 (first electrode) via the contact member 30 (vibration damping portion). It means that the piezoelectric vibrator 24 is electrically connected to the counter electrode 28 (second electrode).
- the discharge apparatus 50 of 2nd Embodiment is demonstrated according to FIG.
- the discharge device 50 according to the second embodiment is applied to an electrostatic atomizer 51 and generates charged fine particle mist (charged fine particle liquid) as a discharge product P.
- the same reference numerals are given to the same configurations as those of the first embodiment.
- the discharge device 50 provided in the electrostatic atomizer 51 includes a power supply unit 22 that supplies an AC voltage (first voltage), and piezoelectric vibration that boosts the first voltage to the second voltage. And a discharge electrode 52 as a first electrode.
- the discharge device 50 further includes a contact member 54 as a vibration damping portion that is interposed between the discharge electrode 52 and the piezoelectric vibrator 24 and electrically connects the discharge electrode 52 and the piezoelectric vibrator 24.
- the power supply unit 22 and the piezoelectric vibrator 24 are configured in the same manner as in the first embodiment (see FIGS. 2 and 3).
- the piezoelectric vibrator 24 vibrates with the standing wave W1 having the wavelength ⁇ / 2 based on the AC voltage (first voltage) from the power supply unit 22, and applies a second voltage higher than the first voltage to the discharge electrode 52.
- the contact member 54 is configured similarly to the contact member 26 (FIG. 2) of the first embodiment except for the difference in shape.
- the discharge device 50 further includes a fan 32 similar to that of the first embodiment as a blower.
- the electrostatic atomizer 51 includes a tank 56 detachably provided in a tank holder (not shown), and a liquid stored in the tank 56 to the discharge electrode 52 via a liquid supply path 58. And an electric pump 57 to be supplied.
- the pump 57 is disposed on the liquid supply path 58.
- the tank 56, the electric pump 57, and the liquid supply path 58 constitute a liquid supply unit.
- the contact member 54 is in point contact with the center of the surface of the secondary electrode 40 provided on the piezoelectric vibrator 24. Therefore, the high voltage (second voltage) generated in the secondary electrode 40 is applied to the discharge electrode 52 through the contact member 54.
- the discharge electrode 52 is supported by the contact member 54 connected to the piezoelectric vibrator 24.
- the piezoelectric vibrator 24 is supported by the holding portion 42 as in the first embodiment. That is, the discharge electrode 52 and the piezoelectric vibrator 24 are supported by different members.
- the discharge device 50 further includes a counter electrode 60 as a second electrode connected to the ground and spaced apart from the discharge electrode 52.
- the second electrode may be replaced with a member other than the counter electrode 60.
- the counter electrode 60 may be set to a reference potential other than the ground.
- discharge corona discharge
- the liquid supplied from the tank 56 to the tip of the discharge electrode 52 through the liquid supply path 58 is charged, and a Coulomb force acts on the charged liquid.
- the surface of the liquid supplied to the tip of the discharge electrode 52 locally rises in a cone shape, and a tailor cone is formed.
- electrostatic atomization is performed by receiving the repulsive force of the densified charge and repeating the liquid splitting and scattering (Rayleigh splitting). In this way, charged fine particle mist (liquid formed into charged fine particles) having radicals generated by electrolysis is generated.
- the charged particulate mist has a nanometer size or a smaller size.
- the charged fine particle mist can be efficiently transported toward the desired location (in the direction of the arrow X1 shown in FIG. 8) by blowing air from the fan 32, thereby promoting health and beauty effects. It has become.
- the discharge device 50 (electrostatic atomizer 51) of the second embodiment has the following advantages.
- (1) The piezoelectric vibrator 24 provided in the discharge device 50 is smaller than the winding transformer, and there is no restriction on the shape or the like unlike the winding transformer. Therefore, the discharge device 50 can be downsized as compared with the use of the winding transformer.
- the second voltage (high voltage) boosted by the piezoelectric vibrator 24 is applied to the discharge electrode 52. Therefore, the electrostatic atomizer 51 can generate a large amount of charged fine particle mist with a high voltage.
- the mechanical vibration generated in the piezoelectric vibrator 24 is attenuated by the contact member 54 interposed between the discharge electrode 52 and the piezoelectric vibrator 24.
- mist may be generated without being charged during electrostatic atomization.
- the contact member 54 can suppress this vibration and discharge the charged fine particle mist from the discharge electrode 52 efficiently and stably.
- the contact member 54 is conductive and elastic. Therefore, electrical connection between the discharge electrode 52 and the piezoelectric vibrator 24 and attenuation of vibration of the piezoelectric vibrator 24 can be performed by a single member. Therefore, the number of parts does not increase significantly.
- the contact member 54 is in point contact with the piezoelectric vibrator 24. For this reason, the vibration of the piezoelectric vibrator 24 is more reliably suppressed from being transmitted to the contact member 54 and thus to the discharge electrode 52.
- a counter electrode 60 as a second electrode is provided. Accordingly, the discharge can be efficiently and stably performed between the discharge electrode 52 and the counter electrode 60, and directivity can be given in the direction in which the charged fine particle mist is scattered.
- the discharge device 50 includes a fan 32 that sends a wind for transferring the charged fine particle mist.
- the charged fine particle mist can be efficiently transferred to a desired location to improve effects such as deodorization, sterilization, allergen inactivation effect, agricultural chemical decomposition effect, organic matter decomposition (dirt removal), and health and beauty effects. Can do.
- a holding portion 42 for holding the piezoelectric vibrator 24 is provided at a position corresponding to the mechanical vibration node F1 of the piezoelectric vibrator 24.
- the holding portion 42 suppresses the concentration of tensile / compressive stress due to mechanical vibration of the piezoelectric vibrator 24 at the node F1. Therefore, the breakage of the piezoelectric vibrator 24 at the position of the node F1 can be suppressed.
- the secondary electrode 40 of the piezoelectric vibrator 24 is provided with a protective material (coated) made of an acid-resistant material such as gold plating. For this reason, in the secondary side electrode 40, durability to acid, high voltage, and strong mechanical vibration is improved.
- the second embodiment described above may be modified as follows.
- the shape of the contact member 54 may be the shape of the contact member 40 of the first embodiment (spherical shape as shown in FIG. 2). That is, the contact member 54 may make point contact with both the piezoelectric vibrator 24 and the discharge electrode 52.
- the discharge electrode 52 may have a flat tip portion in order to prevent deterioration of the tip end of the discharge electrode 52 due to application of a high voltage.
- a plurality of discharge electrodes 52 may be provided in order to increase the amount of charged fine particle mist generated.
- a plurality of discharge electrodes 52 may be provided on one contact member 54, one discharge electrode 52 may be provided on each of the plurality of contact members 54, or A combination of these may also be used (see FIGS. 7A to 7C).
- the liquid supply unit is not limited to the configuration including the tank 56, the pump 57, and the liquid supply path 58.
- the liquid supply unit may be a Peltier unit 62 that supplies the condensed liquid to the discharge electrode 52 by cooling the discharge electrode 52 (first electrode).
- the Peltier unit 62 includes a Peltier element 64 having a cooling surface in contact with the contact member 54 and a heat radiating surface opposite to the cooling surface.
- a heat radiation fin 66 is attached to the heat radiation surface of the Peltier element 64.
- the vibration damping portion is not limited to being constituted by a single contact member 54 having elasticity and conductivity.
- the vibration attenuating portion includes at least a conductive contact member 54a (which may have elasticity) and an elastic member 68 such as a vibration-proof rubber fixed to the contact member 54a. May be configured. That is, a separate elastic member 68 may be connected to the contact member 54a (or the contact member 54). In this configuration, transmission of mechanical vibration of the piezoelectric vibrator 24 to the discharge electrode 52 is more preferably suppressed by the elastic member 68.
- the structure of the vibration damping unit as shown in FIG. 11 can also be applied to other embodiments such as the first embodiment.
- the shape of the piezoelectric vibrator 24 may be changed as shown in FIGS.
- the piezoelectric body 38 of the piezoelectric vibrator 24 shown in FIG. 12A has side surfaces 70a and 70b that are reduced in a curved shape from the position of the node F1 of the standing wave W1 to the secondary electrode 40.
- the width H1 in the short direction of the piezoelectric vibrator 24 at the position of the secondary electrode 40 is shorter than the width H2 of the piezoelectric vibrator 24 in the short direction at the position of the node F1. That is, the cross-sectional area of the piezoelectric vibrator 24 decreases from the position of the node F1 toward the secondary electrode 40.
- variety of side surface 70a, 70b may become small linearly instead of curvilinear.
- the piezoelectric body 38 has a width H1 from the position of the node F1 to one end surface (secondary electrode 40) of the piezoelectric body 38, and the piezoelectric body 38 from the position of the node F1. It may be formed so as to have a width H2 up to the other end surface.
- the structure of the piezoelectric vibrator 24 as shown in FIGS. 12A to 12C can also be applied to other embodiments such as the first embodiment.
- the counter electrode 60 may be a mesh electrode having a plurality of holes 60a in a front view.
- the counter electrode 60 may be a ring-shaped electrode having a through hole 60b as shown in FIG.
- the discharge electrode 52 is preferably arranged at the center position of the through hole 60 b of the counter electrode 60.
- the structure of the counter electrode 60 as shown in FIG. 13A can also be applied to other embodiments such as the first embodiment.
- the piezoelectric vibrator 24 is not limited to vibrating with the standing wave W1 having the wavelength ⁇ / 2.
- the piezoelectric vibrator 24 may vibrate with a standing wave W2 having a wavelength ⁇ (that is, the length of ⁇ corresponds to the longitudinal dimension of the piezoelectric vibrator 24). ).
- the piezoelectric vibrator 24 has two nodes F1 and F2.
- a protection unit 72 that protects the piezoelectric vibrator 24 at the position of the node F2 may be provided.
- the protective portion 72 is made of an elastic body and is fixed by, for example, a bolt so as to sandwich the piezoelectric vibrator 24 in the thickness direction.
- the holding portion 42 and the protection portion 72 that sandwich the piezoelectric vibrator 24 suppress the tensile / compressive stress concentrated on the nodes F1 and F2 of the standing wave W2. Accordingly, breakage of the piezoelectric vibrator 24 can be suppressed.
- the structure of the piezoelectric vibrator 24 as shown in FIG. 14 can also be applied to other embodiments such as the first embodiment.
- the contact member 54 is not limited to the point contact at the center portion of the secondary electrode 40, and may be in contact with the width direction end portion of the secondary electrode 40 (see FIG. 7B).
- the liquid supply unit is not limited to the configuration for supplying the liquid from the liquid supply path 58 to the discharge electrode 52 using the pump 57.
- the liquid supply unit may supply the liquid in the tank 56 to the discharge electrode 52 using a capillary phenomenon instead of the pump 57 and the liquid supply path 58.
- the piezoelectric vibrator 24 is configured using a lead zirconate titanate (PZT) -based material, but may be configured using another piezoelectric body. The same applies to other embodiments. It is good also as a structure which the ventilation fan 32 blows on the radiation fin 66 of the Peltier unit 62 (FIG. 10). In this case, the radiation fin 66 can be cooled more efficiently.
- PZT lead zirconate titanate
- the means for fixing the holding portion 42 to the piezoelectric vibrator 24 is not limited to a bolt, and the holding portion 42 may be fixed to the piezoelectric vibrator 24 using sandwiching by a housing, an adhesive, or the like.
- the discharge device 80 of 3rd Embodiment is demonstrated according to FIG.
- the discharge device 80 of the third embodiment is also applied to the electrostatic atomizer 82 and generates ions or charged fine particle mist as the discharge product P.
- the discharge device 80 of 3rd Embodiment is the same structure as the discharge device 50 (FIG. 8) of 2nd Embodiment.
- the same reference numerals are given to the same configurations as those of the first and second embodiments.
- the electrostatic atomizer 82 includes a discharge device 80 and a humidity environment forming unit 84.
- the humidity environment forming unit 84 is disposed in the discharge space 86 where the discharge electrode 52 performs discharge to generate charged fine particles (discharge product P), and the humidity environment using a predetermined liquid (water in this case) is disposed in the discharge space 86.
- the charged fine particles are negative ions, for example.
- water (liquid) provided in a humidity environment is generated by discharge generated at the discharge electrode 52 based on application of a second voltage (voltage boosted from the first voltage by the piezoelectric vibrator 24). By charging, charged fine particle mist is generated.
- a Peltier unit 88 that is an example of a thermoelectric conversion element and a liquid reservoir 90 that stores a liquid (here, water) that forms a humidity environment are used as the configuration of the humidity environment forming unit 84. ing.
- the liquid reservoir 90 is not essential.
- the Peltier unit 88 includes a Peltier element 92 for cooling the discharge space 86 that generates a humidity environment, and heat radiating fins 94.
- the Peltier element 92 includes a heat radiation side substrate 96 having a heat radiation side electrode connected to the heat radiation fin 94, a heat absorption side substrate 98 having a heat absorption side electrode, and a P-type connected between the heat radiation side electrode and the heat absorption side electrode, and It is composed of an N-type thermoelectric semiconductor.
- Each of the heat dissipation side substrate 96 and the heat absorption side substrate 98 has insulation and thermal conductivity, and is connected in series in the order of the heat dissipation side electrode, the N-type thermoelectric semiconductor, the heat absorption side electrode, and the P-type thermoelectric semiconductor.
- a formed circuit is formed between the substrates 96 and 98. When a direct current is supplied from the heat exchanger power supply unit 100 to this circuit, heat conduction from the heat absorption side substrate 98 to the heat dissipation side substrate 96 occurs. The heat conducted from the heat absorption side substrate 98 to the heat radiation side substrate 96 is efficiently radiated by the heat radiation fins 94.
- the Peltier element 92 (Peltier unit 88) is provided along the direction in which the charged fine particle mist P is scattered from the discharge electrode 52 (the direction of arrow A shown in FIG. 15). Therefore, the Peltier element 92 forms a high humidity environment in the discharge space 86 between the discharge electrode 52 and the counter electrode 60 by thermoelectric conversion. That is, the heat absorption side substrate 98 facing the heat dissipation side substrate 96 in the Peltier element 92 is directed to the discharge space 86, whereby moisture in the air in the discharge space 86 is condensed and the discharge space 86 is brought into a high humidity environment. To be maintained.
- the liquid reservoir 90 is provided on the heat absorption side substrate 98 of the Peltier element 92.
- the liquid reservoir 90 opens toward the discharge space 86 and has a receiving part that stores the condensed water generated by the Peltier element 92.
- the discharge electrode 52 is formed in a pointed shape that becomes narrower as it goes in the direction of scattering of the charged fine particle mist (direction of arrow A).
- the counter electrode 60 is connected to a ground that is a reference potential, and a second voltage that is a high voltage is applied between the counter electrode 60 and the discharge electrode 52. Therefore, the counter electrode 60 provides directivity in the direction in which the charged fine particle mist is scattered, as in the second embodiment.
- the shape of the counter electrode 60 may be a mesh shape (FIG. 13A) or a ring shape (FIG. 13B).
- the water adhering to the discharge electrode 52 is electrostatically atomized by corona discharge and is the same as in the second embodiment.
- charged fine particle mist is directly generated. That is, the water adhering to the discharge electrode 52 becomes a Taylor cone and repeats Rayleigh splitting, whereby the charged fine particle mist is discharged from the discharge electrode 52 as the discharge product P.
- the discharge device 80 (electrostatic atomizer 82) of the third embodiment has the following advantages.
- the second voltage (high voltage) boosted by the piezoelectric vibrator 24 is applied to the discharge electrode 52. Therefore, the electrostatic atomizer 82 can generate a large amount of charged fine particle mist with a high voltage.
- a humidity environment forming unit 84 is provided for maintaining the discharge space 86 where the discharge electrode 52 discharges in a humidity environment.
- the charged fine particle mist can be generated by causing corona discharge from the discharge electrode 52 without supplying liquid such as water directly to the discharge electrode 52, that is, without attaching water to the discharge electrode 52. Can be generated.
- charged fine particle mist can be generated without performing electrostatic atomization. For this reason, unstable generation of charged fine particle mist due to vibration of the piezoelectric vibrator 24 can be suppressed.
- a Peltier unit 88 is used for the humidity environment forming unit 84. Therefore, a humidity environment can be easily formed in the discharge space 86 using moisture in the air. Further, by using the Peltier unit 88, the configuration of a tank or the like for storing a liquid such as water becomes unnecessary.
- the humidity environment forming unit 84 includes a liquid reservoir 90 that stores the condensed water generated by the Peltier unit 88. For this reason, water can be stored in the liquid reservoir 90 and the discharge space 86 can be maintained in a higher humidity environment.
- the mechanical vibration generated in the piezoelectric vibrator 24 is attenuated by the contact member 54 interposed between the discharge electrode 52 and the piezoelectric vibrator 24.
- mist may be generated without being charged during electrostatic atomization.
- the contact member 54 can suppress this vibration and discharge the charged fine particle mist from the discharge electrode 52 efficiently and stably.
- the contact member 54 is conductive and elastic. Therefore, electrical connection between the discharge electrode 52 and the piezoelectric vibrator 24 and attenuation of vibration of the piezoelectric vibrator 24 can be performed by a single member. Therefore, the number of parts does not increase significantly.
- the contact member 54 is in point contact with the piezoelectric vibrator 24. For this reason, the vibration of the piezoelectric vibrator 24 is more reliably suppressed from being transmitted to the contact member 54 and thus to the discharge electrode 52.
- a counter electrode 60 as a second electrode is provided. Accordingly, the discharge can be efficiently and stably performed between the discharge electrode 52 and the counter electrode 60, and directivity can be given in the direction in which the charged fine particle mist is scattered.
- the discharge device 80 includes a fan 32 that sends a wind for transferring the charged fine particle mist.
- the charged fine particle mist can be efficiently transferred to a desired location to improve effects such as deodorization, sterilization, allergen inactivation effect, agricultural chemical decomposition effect, organic matter decomposition (dirt removal), and health and beauty effects. Can do.
- a holding portion 42 for holding the piezoelectric vibrator 24 is provided at a position corresponding to the mechanical vibration node F1 of the piezoelectric vibrator 24.
- the holding portion 42 suppresses the concentration of tensile / compressive stress due to mechanical vibration of the piezoelectric vibrator 24 at the node F1. Therefore, the breakage of the piezoelectric vibrator 24 at the position of the node F1 can be suppressed.
- the secondary electrode 40 of the piezoelectric vibrator 24 is provided with a protective material (coated) made of an acid-resistant material such as gold plating. For this reason, in the secondary side electrode 40, durability to acid, high voltage, and strong mechanical vibration is improved.
- the discharge device 110 of 4th Embodiment is demonstrated according to FIG.
- the discharge device 110 of the fourth embodiment is also applied to the electrostatic atomizer 112.
- the electrostatic atomizer 112 of this 4th Embodiment is comprised similarly to 3rd Embodiment except the point from which the structure of a humidity environment formation part differs.
- the same reference numerals are given to the same configurations as those of the first to third embodiments.
- FIG. 16 the illustration of the fan 32 (see FIG. 15) is omitted.
- the humidity environment forming unit 114 includes a liquid reservoir 90 and a liquid supply unit 116.
- the liquid supply unit 116 includes a tank 118 that is detachably attached to a tank holder (not shown), and a liquid supply path 120 that supplies the liquid in the tank 118 to the liquid reservoir 90.
- the liquid may be water or a liquid generated by adding other substances to water.
- the liquid reservoir 90 is disposed so as to open toward the discharge space 86 along the direction in which the charged fine particle mist is scattered, as in the third embodiment.
- the liquid can be transported from the tank 118 to the liquid reservoir 90 by an electric pump or the like (not shown).
- the discharge device 110 (electrostatic atomizer 112) of the fourth embodiment has the following advantages: Have advantages. (13)
- the humidity environment forming unit 114 includes the liquid reservoir 90, the tank 118, and the liquid supply path 118. For this reason, with a simple configuration, water can be stored in the liquid reservoir 90 and the discharge space 86 can be maintained in a high humidity environment. Moreover, compared with the case where thermoelectric conversion is performed using a Peltier unit, a humidity environment can be formed with low power.
- the discharge device 130 of 5th Embodiment is demonstrated according to FIG. Note that the discharge device 130 of the fifth embodiment is also applied to the electrostatic atomizer 132.
- the electrostatic atomizer 132 according to the fifth embodiment is configured in the same manner as the third embodiment except that the configuration of the humidity environment forming unit is different.
- the same reference numerals are given to the same configurations as those of the first to third embodiments.
- illustration of the fan 32 (see FIG. 15) is omitted.
- the humidity environment forming unit 134 includes a steam generator 136 that supplies liquid to the discharge space 86 as steam.
- the steam generator 136 is installed so as to scatter steam toward the tip of the discharge electrode 52.
- the liquid may be water or a liquid generated by adding other substances to water.
- the discharge device 130 electrostatic atomizer 132 of the fifth embodiment has the following advantages in addition to the advantages (1) to (3) and (6) to (12) of the third embodiment.
- the humidity environment forming unit 134 is configured by the steam generator 136. In this configuration, the discharge space 86 is maintained in an extremely high humidity environment by the steam discharged from the steam generator 136, and a large amount of charged fine particle mist can be stably generated.
- the discharge apparatus 140 of 6th Embodiment is demonstrated according to FIG. Note that the discharge device 140 of the sixth embodiment is also applied to the electrostatic atomizer 142.
- the electrostatic atomizer 142 according to the fourth embodiment is configured in the same manner as the third embodiment except that a plurality of discharge electrodes 52 are used.
- the same reference numerals are given to the same configurations as those of the first to third embodiments.
- illustration of the fan 32 (see FIG. 15) is omitted.
- a plurality of discharge electrodes 52 are electrically connected to the contact member 54.
- a plurality of discharge electrodes 52 may be provided on one contact member 54, one discharge electrode 52 may be provided on each of the plurality of contact members 54, or A combination of these may also be used (see FIGS. 7A to 7C).
- the counter electrode 60 may be one or plural.
- the discharge device 140 (electrostatic atomizer 142) of the sixth embodiment has the following advantages in addition to the advantages (1) to (12) of the third embodiment. (15) Since the discharge device 140 includes a plurality of discharge electrodes 52, a larger amount of charged fine particle mist can be generated as compared with the case where only one discharge electrode 52 is provided.
- the third to sixth embodiments described above may be modified as follows.
- you may provide the liquid reservoir part (For example, the liquid reservoir part 90 like 3rd Embodiment) which stores the steam produced
- the wind from the fan 32 may be applied to the radiating fins 94 of the Peltier unit 88. According to this configuration, the heat radiation fin 94 can efficiently radiate heat.
- the discharge devices according to the third to sixth embodiments may appropriately employ the configurations of the discharge devices according to the first and second embodiments described above and modifications thereof.
- the discharge device 150 of 7th Embodiment is demonstrated according to FIG. 19 and FIG. Note that the discharge device 150 of the seventh embodiment is also applied to the electrostatic atomizer 151.
- the electrostatic atomizer 151 of the seventh embodiment has the same configuration as that of the second embodiment (FIG. 8) except that the configuration of the counter electrode (second electrode) is changed.
- the same reference numerals are given to the configurations similar to those of the first and second embodiments.
- the counter electrode 60 (FIG. 8) of the discharge device 50 of the second embodiment is changed to a counter electrode 154.
- the counter electrode 154 is connected to the ground and is provided in the vicinity of the discharge electrode 52 so as to be located in the charged fine particle mist atmosphere.
- the counter electrode 154 is made of activated carbon containing a carbon material.
- the counter electrode 154 is formed by injection molding a carbon substance using a mold.
- the counter electrode 154 is formed in a lattice shape having a plurality of rectangular holes 154a, and most of the charged fine particle mist passes through the counter electrode 154 through the holes 154a.
- the number of holes 154a (number of cells) is preferably 30 to 300 cells per square inch.
- the discharge device 150 of the electrostatic atomizer 151 performs corona discharge between the discharge electrode 52 and the counter electrode 154 and supplies it from the liquid supply path 58.
- the resulting liquid is electrostatically atomized to generate charged fine particle mist (discharge product P).
- discharge product P discharge product
- the discharge device 150 simultaneously generates ozone.
- the concentration of ozone increases, some people feel the smell of ozone unpleasant.
- high concentration ozone is not preferable for the human body. Therefore, in the discharge device 150 of the seventh embodiment, the counter electrode 154 has a function of reducing ozone.
- the counter electrode 154 is formed of activated carbon containing a carbon material.
- the charged fine particle mist and ozone are transferred toward the counter electrode 154 by the fan 32. At this time, the charged fine particle mist passes through the hole 154 a of the counter electrode 154. On the other hand, molecules of ozone are attracted to the surface of the counter electrode 154 (activated carbon), and ozone is adsorbed to the counter electrode 154. As a result, the charged fine particle mist from which ozone has been removed can be released from the electrostatic atomizer 151.
- the discharge device 150 (electrostatic atomizer 151) of the seventh embodiment has the following advantages in addition to the advantages (1) to (9) of the second embodiment.
- the counter electrode 154 is formed of activated carbon. For this reason, ozone generated together with the charged fine particle mist is adsorbed to the counter electrode 154 by the adsorption action of the activated carbon. Therefore, even when ozone is generated, ozone can be adsorbed by the counter electrode 154 and the amount of ozone released to the atmosphere can be reduced.
- the counter electrode 154 is formed in a lattice shape having a plurality of rectangular holes 154a. Therefore, the charged fine particle mist passes through the hole 154a, while ozone is adsorbed to the counter electrode 154 by the adsorption action of the activated carbon. Therefore, even if the counter electrode 154 is disposed opposite to the discharge electrode 52, the discharge of the charged fine particle mist to the atmosphere is not hindered.
- the seventh embodiment described above may be modified as follows. It is not limited to forming the counter electrode 154 with activated carbon.
- the counter electrode 154 may be formed by an ozone decomposition catalyst processed into a sheet shape, a lattice shape, a honeycomb shape, or the like. According to this configuration, when ozone is adsorbed to the ozone decomposition catalyst, it is decomposed by the ozone decomposition catalyst. Therefore, even if ozone is generated, the amount of ozone released can be reduced.
- the power supply unit 156 (second power supply unit) may be electrically connected to the counter electrode 154.
- the counter electrode 154 may be a heating element capable of converting the power supplied from the power supply unit 156 into heat. According to this configuration, ozone is thermally decomposed when the temperature of the counter electrode 154 that is a heating element rises. Therefore, even if ozone is generated, the amount of ozone released can be reduced.
- the electrostatic atomizer 151 may further include a UV lamp 158 as an ultraviolet irradiation unit that irradiates ultraviolet rays toward ozone moving from the discharge electrode 52 toward the counter electrode 154.
- a UV lamp 158 as an ultraviolet irradiation unit that irradiates ultraviolet rays toward ozone moving from the discharge electrode 52 toward the counter electrode 154.
- ozone can be decomposed while moving from the discharge electrode 52 toward the counter electrode 154 by the ultraviolet rays irradiated from the UV lamp 158. Therefore, the amount of ozone released can be further reduced.
- the wavelength of the ultraviolet light is preferably 200 to 310 nm.
- the counter electrode 154 is not limited to a lattice shape having rectangular holes 154a.
- the counter electrode 154 may have a honeycomb shape having a hole 154b like a honeycomb.
- the counter electrode 154 is not limited to injection molding of a carbon substance using a molding die, but may be formed by papermaking powdered activated carbon together with other raw materials. You may employ
- the discharge apparatus 160 of 8th Embodiment is demonstrated according to FIG. Note that the discharge device 160 of the eighth embodiment is also applied to the electrostatic atomizer 162.
- the electrostatic atomizer 162 of the eighth embodiment has the same configuration as that of the second embodiment (FIG. 8) except that the configuration of the discharge electrode (first electrode) is changed.
- the same reference numerals are given to the same configurations as those of the first and second embodiments.
- the discharge electrode 164 as the first electrode is composed of a member that develops a capillary phenomenon, and moves the liquid L supplied from the liquid supply path 58 by the capillary phenomenon on the discharge electrode 164. It has become. 24, illustration of the fan 32 is omitted (in FIG. 24, the arrow L10 indicates the blowing direction).
- the discharge electrode 164 has a pointed tip 164a and is shaped to easily concentrate the energy of discharge.
- the discharge electrode 164 is composed of a member having a capillary phenomenon.
- a member for example, porous ceramic, felt, sintered metal, or the like is used.
- the discharge electrode 164 is electrically connected to the piezoelectric vibrator 24 (high voltage output surface 40a) through the contact member.
- a porous ceramic or felt is used for the discharge electrode 164, when the liquid is supplied from the liquid supply path 58 to the discharge electrode 164 and the liquid touches the contact member 54, the discharge electrode 164 becomes conductive.
- the counter electrode 166 as the second electrode has a ring shape, for example, and is connected to the ground.
- the discharge electrode 164 is disposed so as to be positioned at the center of the counter electrode 166.
- the counter electrode 166 may be a mesh electrode as shown in FIG.
- the counter electrode 166 has a directivity in the discharge direction of the discharge electrode 164, that is, the discharge direction of the charged fine particle mist (discharge product P), and the electrostatic atomization phenomenon with high efficiency. Used to wake up.
- the discharge device 160 of the electrostatic atomizer 162 performs corona discharge between the discharge electrode 52 and the counter electrode 166 and supplies it from the liquid supply path 58.
- the liquid to be sprayed is electrostatically atomized, and charged fine particle mist (discharge product P) is discharged toward the desired location (in the direction of the arrow X1 shown in FIG. 24A).
- discharge electrode 164 since the discharge electrode 164 is composed of a member having a capillary phenomenon, the discharge electrode 164 stably supplies the liquid from the liquid supply path 58 to the tip 164a of the discharge electrode 164. Can be moved. For this reason, electrostatic atomization can be efficiently performed with a small amount of liquid to generate charged fine particle mist.
- the discharge device 160 electrostatic atomizer 162 of the eighth embodiment has the following advantages in addition to the advantages (1) to (9) of the second embodiment.
- the discharge electrode 164 is formed of a member having a capillary phenomenon. According to this configuration, the liquid supplied from the liquid supply unit (in the eighth embodiment, the tank 56, the pump 57, and the liquid supply path 58) stably moves to the tip 164a of the discharge electrode 164. Thereby, electrostatic atomization can be implemented efficiently.
- a liquid supply detector 168 may be connected in the middle of a wiring 166a that connects the counter electrode 166 to the ground.
- the liquid supply detector 168 detects the necessity of supplying the liquid to the discharge electrode 164 by detecting the current flowing through the ground. According to this configuration, since the amount of liquid supplied to the discharge electrode 164 can be controlled, the charged fine particle mist can be efficiently generated. This is also preferable for improving the performance and convenience of the electrostatic atomizer 162.
- the discharge apparatus 170 of 9th Embodiment is demonstrated according to FIG.
- the discharge device 170 of the ninth embodiment is applied to the electrostatic atomizer 172, but the discharge device 170 is also applicable to a metal fine particle generator.
- the same reference numerals are given to the same configurations as those of the first and second embodiments.
- illustration of the fan 32 is omitted.
- the electrostatic atomizer 172 includes a discharge device 170 and a liquid supply unit. Similar to the second embodiment, the liquid supply unit includes a tank 56, a pump 57, and a liquid supply path 58, and supplies water as a liquid, for example.
- the discharge device 170 includes a power supply unit 22, a piezoelectric vibrator 24, a contact member 30 (vibration damping unit), a discharge electrode 174 (first electrode), and a counter electrode 176 (second electrode).
- the control unit 178 controls driving of the power supply unit 22 and driving of the pump 57.
- the discharge electrode 174 is connected to the ground as the reference potential. However, the discharge electrode 174 may be connected to a reference potential other than the ground. The discharge electrode 174 has a pointed tip, thereby obtaining high discharge efficiency.
- the counter electrode 176 has a ring shape and is disposed with a gap from the discharge electrode 174. However, the counter electrode 176 may be a mesh-like electrode as shown in FIG. In the ninth embodiment, the counter electrode 176 is electrically connected to the piezoelectric vibrator 24 (secondary electrode 40) via the contact member 30. Accordingly, the second voltage (boosted AC voltage) obtained by boosting the first voltage (AC voltage) from the power supply unit 22 by the piezoelectric vibrator 24 is supplied to the counter electrode 176 via the contact member 30. Is done. That is, in the ninth embodiment, the discharge electrode 174 and the piezoelectric vibrator 24 are provided in a non-contact manner.
- the second voltage which is a high voltage
- corona discharge is generated between the discharge electrode 174 and the counter electrode 176.
- water (liquid) supplied from the liquid supply path 58 to the discharge electrode 174 is electrostatically atomized, and the charged fine particle mist as the discharge product P is in a predetermined direction (direction indicated by an arrow A in FIG. 26).
- the counter electrode 176 provides directivity in the discharge direction of the charged fine particle ions.
- the electrostatic atomizer 172 when no liquid is supplied to the discharge electrode 174 from the liquid supply path 58 (liquid supply unit), active substances such as negative ions and ozone are generated as the discharge product P during corona discharge. That is, the electrostatic atomizer 172 generates the discharge product P that gives a sterilization effect or a deodorizing effect by applying a second voltage between the discharge electrode 174 and the counter electrode 176 without using a liquid.
- the control unit 178 controls whether or not to supply the liquid to the discharge electrode 174.
- the control unit 178 controls the driving (starting and stopping) of the electric pump 57 of the liquid supply unit while controlling the driving of the power supply unit 22.
- the control unit 178 is configured by an integrated circuit such as a microcomputer.
- the control unit 178 controls starting and stopping of the electric pump 57 automatically or according to a manual operation from the user.
- the discharge device 170 (electrostatic atomizer 172) of the ninth embodiment has the following advantages.
- the piezoelectric vibrator 24 provided in the discharge device 170 is smaller than the winding transformer, and there is no restriction on the shape or the like unlike the winding transformer. Therefore, the discharge device 170 can be reduced in size compared to the use of a winding transformer.
- a second voltage (high voltage) boosted by the piezoelectric vibrator 24 is applied to the counter electrode 176, whereby a discharge is performed between the discharge electrode 174 and the counter electrode 176. Therefore, the electrostatic atomizer 172 can generate a large amount of charged fine particle mist with a high voltage.
- the contact member 30 is conductive and elastic. Therefore, electrical connection between the counter electrode 176 and the piezoelectric vibrator 24 and attenuation of vibration of the piezoelectric vibrator 24 can be performed by a single member. Therefore, the number of parts does not increase significantly.
- the contact member 30 is in point contact with the piezoelectric vibrator 24. For this reason, the vibration of the piezoelectric vibrator 24 is more reliably suppressed from being transmitted to the contact member 30 and thus the counter electrode 176.
- the counter electrode 176 Since the counter electrode 176 is provided, the discharge can be efficiently and stably performed between the discharge electrode 174 and the counter electrode 176, and directivity can be given to the discharge direction of the charged fine particle mist. .
- the discharge device 170 includes a fan 32 (not shown in FIG. 26) for sending wind for transferring charged fine particle mist.
- a fan 32 for sending wind for transferring charged fine particle mist.
- the charged fine particle mist can be efficiently transferred to a desired location to improve effects such as deodorization, sterilization, allergen inactivation effect, agricultural chemical decomposition effect, organic matter decomposition (dirt removal), and health and beauty effects. Can do.
- a holding portion 42 for holding the piezoelectric vibrator 24 is provided at a position corresponding to the mechanical vibration node F1 of the piezoelectric vibrator 24.
- the holding portion 42 suppresses the concentration of tensile / compressive stress due to mechanical vibration of the piezoelectric vibrator 24 at the node F1. Therefore, the breakage of the piezoelectric vibrator 24 at the position of the node F1 can be suppressed.
- the discharge device 170 (electrostatic atomizer 172) of the tenth embodiment will be described with reference to FIGS.
- the discharge device 170 of the tenth embodiment has the same configuration as that of the ninth embodiment (FIG. 26) except that a plurality of discharge electrodes 174 are used.
- the same reference numerals are given to the same configurations as those of the ninth embodiment.
- a plurality of discharge electrodes 174 each connected to the ground (ground wiring 31a) are arranged toward one counter electrode 176.
- the discharge device 170 (electrostatic atomizer 172) of the tenth embodiment has the following advantages in addition to the advantages (1) to (10) of the ninth embodiment. (11)
- the discharge device 170 includes a plurality of discharge electrodes 174. Therefore, a large amount of discharge product P (negative ions and charged fine particle mist) can be generated.
- the discharge device 170 electrostatic atomizer 172 of the eleventh embodiment will be described with reference to FIGS.
- the discharge device 170 of the eleventh embodiment has the same configuration as that of the ninth embodiment (FIG. 26) except that the counter electrode 176 as the second electrode is omitted.
- the same reference numerals are given to the same configurations as those of the ninth embodiment.
- the counter electrode 176 as shown in FIG. 26 described above is omitted, and instead, the secondary electrode 40 provided in the piezoelectric vibrator 24 is omitted. Doubles as a counter electrode. That is, instead of using a separate counter electrode 176, the discharge is performed by applying the second voltage (high voltage) from the piezoelectric vibrator 24 between the discharge electrode 174 and the secondary electrode 40. It has become.
- a circular notch 38a is formed at the end of the piezoelectric body 38 located on the opposite side of the primary side electrodes 34, 36, and the notch 38a is formed as shown in FIG.
- the secondary side electrode 40 is provided on the end face of the piezoelectric body 38 including the same. That is, the secondary electrode 40 has an ohmic ( ⁇ ) shape.
- the discharge electrode 174 is directed to the secondary electrode 40.
- the discharge device 170 (electrostatic atomizer 172) of the eleventh embodiment has the following advantages in addition to the advantages (1), (4), (8) to (10) of the ninth embodiment.
- the secondary electrode 40 of the piezoelectric vibrator 24 also serves as a counter electrode. In this configuration, when the second voltage (high voltage) boosted by the piezoelectric vibrator 24 is applied to the secondary side electrode 40, a discharge is performed between the discharge electrode 174 and the secondary side electrode 40. Therefore, even with this configuration, the electrostatic atomizer 172 can generate a large amount of charged fine particle mist with a high voltage.
- the secondary electrode 40 functions as a counter electrode, the discharge can be efficiently and stably performed between the discharge electrode 174 and the secondary electrode 40 without using a separate counter electrode. Moreover, directivity can be given to the discharge direction of the charged fine particle mist as in the ninth embodiment.
- the electrostatic atomizer 182 provided with the discharge device 170 of 12th Embodiment is demonstrated according to FIG.
- the discharge device 170 of the twelfth embodiment has the same configuration as that of the ninth embodiment (FIG. 26).
- the liquid supply part of the electrostatic atomizer 182 is comprised using the Peltier unit 88 similar to 3rd Embodiment.
- the same reference numerals are given to the same configurations as those of the third and ninth embodiments.
- a mechanical switch 184 is provided on the wiring for supplying power from the heat exchanger power supply unit 100 to the Peltier unit 88.
- the switch 184 is controlled by the control unit 178. That is, the power supply to the Peltier element 92 is controlled by the on / off control of the switch 184, thereby switching whether to supply the liquid to the discharge electrode 174.
- the twelfth embodiment has the following advantages in addition to the advantages (1) to (10) of the ninth embodiment.
- the electrostatic atomizer 182 includes the Peltier unit 88 as a liquid supply unit. This eliminates the need for supplying the liquid to a tank or the like for storing the liquid.
- the ninth to twelfth embodiments described above may be modified as follows.
- the shape, number, or position of the counter electrode 176 may be changed as appropriate.
- the counter electrode 176 may be plate-shaped or rectangular. Further, as shown in FIG. 32B, the counter electrode 176 may have a rod shape.
- the counter electrode 176 may be a dome-shaped electrode having a hemispherical shape covering the tip of the discharge electrode 174 and having a through hole 176a at the center thereof.
- a plurality of counter electrodes 176 may be provided for one discharge electrode 174. In this case, the plurality of counter electrodes 176 may have different shapes.
- the counter electrode 174 may be arranged so that the discharge electrode 174 is provided inside the counter electrode 176 formed in a ring shape.
- the shape, number, or position of the discharge electrode 174 may be changed as appropriate.
- the tip of the discharge electrode 174 may be formed in a spherical shape. According to this configuration, the amount of liquid held by the surface tension at the tip of the discharge electrode 174 can be increased, and the amount of charged fine particle mist can be increased.
- the tip of the discharge electrode 174 may be formed in a flat shape. According to this configuration, deterioration of the discharge electrode 174 due to application of a high voltage can be suppressed.
- FIG. 34 (a) a plurality of discharge electrodes 174 may be provided.
- the tips of the plurality of discharge electrodes 174 may face different directions. Or as shown in FIG.34 (b), the length of the some discharge electrode 174 may differ. Alternatively, as shown in FIG. 34C, the shapes of the tips of the plurality of discharge electrodes 174 may be different.
- the piezoelectric vibrator 24 may not be rectangular.
- the discharge device 170 may include a piezoelectric vibrator 192 formed in an annular shape.
- the length direction X of the piezoelectric vibrator 192 is a direction parallel to the center line C of the annular piezoelectric vibrator 192.
- the ratio of the dimension in the length direction X to the dimension in the thickness direction Y of the piezoelectric vibrator 192 can be made to correspond to the approximate amplification ratio between the input voltage (first voltage) and the output voltage (second voltage). it can.
- the primary electrodes 34 and 36 are provided on the outer peripheral surface and the inner peripheral surface in the thickness direction Y of the piezoelectric body 38 at one end 192 a in the longitudinal direction X of the piezoelectric body 38. It is done. Further, the secondary electrode 40 is provided on the end surface facing the length direction X at the other end 192 b in the length direction X of the piezoelectric body 38. That is, the secondary electrode 40 has a ring shape. In this configuration, a discharge can be generated between the secondary electrode 40 and the discharge electrode 174. That is, the secondary electrode 40 also serves as a counter electrode for the discharge electrode 174. For this reason, it is not necessary to use a separate counter electrode.
- the counter electrode 176 may be connected to the piezoelectric vibrator 24 without using the contact member 30. That is, in the ninth, tenth, and twelfth embodiments (FIGS. 26, 27, and 31), the counter electrode 176 may be connected to the secondary electrode 40 of the piezoelectric vibrator 24 without using the contact member 30.
Landscapes
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Abstract
放電装置(20)は、第1電圧を供給する電力供給部(22)と、振動により第1電圧を第2電圧に昇圧する圧電振動子(24)と、第2電圧の印加に基づいて放電を行うことにより放電生成物(P)を生成するための第1電極(26)とを備えている。第1電極(26)と圧電振動子(24)とは振動減衰部(30)を介して電気的に接続されている。即ち、第1電極(26)と圧電振動子(24)とは互いに非接触で設けられている。
Description
本願発明は、放電装置及びそれを備えた静電霧化装置に関する。
近年、放電装置は、種々の製品に応用されている。例えば、放電装置は、放電によりマイナスイオンを放出するイオン発生装置として空調装置に搭載されている。また他の例として、放電装置は、放電イオンにより金属電極をスパッタすることで金属微粒子を放出する金属微粒子発生装置としても使用されている。特許文献1は、こうした金属微粒子発生装置をヘアードライヤに搭載し、紫外線により生じた活性酸素を白金微粒子が持つ抗酸化作用により分解して毛髪のダメージを低減することを記載している。また特許文献2に記載されているように、放電装置は、液体を静電霧化することで帯電微粒子を含有するミストを発生する静電霧化装置としても使用されている。帯電微粒子ミストは、その帯電により対象物に引き寄せられて付着し、同帯電微粒子ミストに含まれるラジカルの作用によって、脱臭、除菌などの効果をもたらす。近年、この帯電微粒子ミストは、健康や美容にも効果を発揮するものとして注目されている。このように、放電装置は、その適用に応じて、放電イオン、金属微粒子、又はイオンミスト(帯電微粒子化液体)を生成する。
図1は、従来の放電装置10を示す。放電装置10は、放電により、イオン、金属微粒子、又はイオンミスト等の放電生成物Pを発生する放電部12と、放電部12に電力を供給する電力供給部14とを含む。一般に放電部12は、尖形の先端部を有する放電電極16と、放電電極16から離間して配置される対向電極18とを含み、電力供給部14から電極16,18間に印加される電圧に応じて放電生成物Pを生成する。金属微粒子を放電生成物Pとして発生させる場合は、例えば白金などの金属材料が放電電極16に用いられる。また、静電霧化装置の場合には、水などの液体が放電電極16に供給されてイオンミストが放電生成物Pとして生成される。
放電装置10では、電極16,18間に高電圧を印加する必要がある。しかしながら、電力供給部14から印加される電圧は数kV程度であり、十分な放電を行えない場合があった。従来、巻線や鉄心を備える高圧トランス、いわゆる巻線トランスを用いて、電極16,18間の印加電圧を高くする方法がある。しかしながら、こうした巻線トランスは大型であり、放電装置の設置に大きなスペースが必要になる。そこで、特許文献3は、巻線トランスの代わりに、振動によって電圧を昇圧する圧電振動子、いわゆる圧電トランスを使用することを記載している。
圧電振動子は、巻線トランスに比べて放電装置の小型化が望めるが、一方で、機械振動(超音波振動)を発生するという欠点を有している。例えば、特許文献3に記載された構造では、圧電素子の出力電極に接続されたコロナ放電器に圧電素子からの振動が伝達される。従って、従来の放電装置では、圧電振動子の振動に起因して放電生成物を安定的に効率よく生成することができなかった。
本発明は、圧電振動子の振動を抑えて放電生成物を安定的に効率よく生成することができる放電装置及びそれを備えた静電霧化装置を提供する。
本発明の一つの態様は、放電装置である。当該放電装置は、第1電圧を供給する電力供給部と、振動により前記第1電圧を第2電圧に昇圧する圧電振動子と、前記第2電圧の印加に基づいて放電を行うことにより放電生成物を生成するための第1電極とを備え、前記第1電極と前記圧電振動子とが互いに非接触で設けられている。この構成では、放電装置は、圧電振動子の振動を抑えて放電生成物を安定的に効率よく生成することができる。ここで、前記第1電極と前記圧電振動子とが互いに非接触であるとは、前記第1電極と離間して配置される第2電極に前記圧電振動子が電気的に接続されること、もしくは、振動減衰部を介して前記第1電極に前記圧電振動子が電気的に接続されることを含む。この放電装置は、金属微粒子発生装置に適用することもできるし、静電霧化装置に適用することもできる。
(第1実施形態)
以下、第1実施形態の放電装置20を図2~図5に従って説明する。第1実施形態の放電装置20は、例えば、ヘアードライヤーに搭載される金属微粒子発生装置に適用されており、金属微粒子を放電生成物Pとして生成する。
以下、第1実施形態の放電装置20を図2~図5に従って説明する。第1実施形態の放電装置20は、例えば、ヘアードライヤーに搭載される金属微粒子発生装置に適用されており、金属微粒子を放電生成物Pとして生成する。
図2に示すように、放電装置20は、第1電圧(例えば、商用電源からの交流電圧)を電力として供給する電力供給部22と、第1電圧を振動により第2電圧(交流電圧)に昇圧する圧電振動子24(即ち、圧電トランス)と、昇圧された第2電圧に基づいて放電を行う第1電極としての放電電極26とを備えている。
放電装置20は更に、放電電極26と間隔を空けて配置され、放電電極26との間で第2電圧が印加される第2電極としての対向電極28を備えている。対向電極28は、放電電極26と対向電極26との間で放電を行って、放電生成物Pとして放出される金属微粒子の飛散方向に指向性を与えるのに役立つ。ただし、対向電極28は必須ではなく、ハウジングなどの他の部材を電極として使用してもよい。第1実施形態では、対向電極28は、グランドに接続されているが、グランド以外の他の所定の電位に設定されてもよい。
放電装置20は更に、放電電極26と圧電振動子24との間に設けられ、放電電極26と圧電振動子24とを電気的に接続する振動減衰部としての接触部材30を備えている。つまり、放電電極26と圧電振動子24とは互いに非接触である。圧電振動子24、接触部材30、放電電極26、および対向電極28は、図示しないハウジングの内部に設けられている。上記したように、このハウジングを、対向電極28に代えて用いてもよい。放電装置20は更に、送風装置としてのファン32を備えている。以下、放電装置20の具体的構成を説明する。
図3(a)および図3(b)に示すように、圧電振動子24は、電力供給部22からの第1電圧が供給される一次側電極34,36と、一次側電極34,36に印加された第1電圧に応じて振動する圧電体38と、圧電体38の振動によって第1電圧から昇圧された第2電圧を出力する二次側電極40とを含む。圧電体38は、例えばチタン酸ジルコン亜鉛(PZT)系材料によって矩形板状に形成されている。
圧電体38は、その長手方向(図3に示す矢印Xの方向)と厚み方向(図3に示す矢印Yの方向)との二方向に分極するように構成されている。一次側電極34,36は、圧電体38の長手方向の一方側において、圧電体38の厚み方向の両面に設けられている。一次側電極34,36はそれぞれ、圧電体38に電力を供給する電力供給面として機能する。二次側電極40は、圧電体38の長手方向の他方側の端面に設けられている。二次側電極40は、圧電体38により昇圧された電圧を出力する高電圧出力面40aを有する。この高電圧出力面40aは、耐酸性材料からなる金メッキ等によりコーティングされていることが好ましい。このコーティングは、高電圧出力面40aの保護材として機能し、二次側電極40に対する酸や高電圧、強い機械振動への耐久性を向上させる。
圧電振動子24において、一次側電極34,36に挟まれた部位での圧電体38の厚み方向(第1分極方向)の厚みt1は、一次側電極34,36から二次側電極40までの間における圧電体38の長手方向(第2分極方向)の長さt2よりも小さく設定されている(t1<t2)。この寸法比(t2/t1)は、入力電圧(第1電圧)に対する出力電圧(第2電圧)の増幅比に実質的に相当する。この増幅比は、例えば10~20倍程度に設定されている。これ以上の増幅比とすると、出力電圧が20kV以上になり、制御が困難になる可能性がある。
図2に示すように、圧電振動子24の一次側電極34,36は第1電圧(交流電圧)を供給する電力供給部22に電気的に接続されている。つまり、電力供給部22からの交流電圧は、一次側電極34,36間に印加される。電力供給部22は、圧電振動子24の長さ(X方向の長さ)に対応する共振周波数を持つ交流電圧を一次側電極34,36に印加する。圧電振動子24の二次側電極40は、接触部材30に接触しており、同接触部材30を介して放電電極26に電気的に接続されている。
電力供給部22から一次側電極34,36に対して交流電圧が印加されると、圧電振動子24の長手方向(X方向)に強い機械振動が生じる。このとき、圧電振動子24は、図2に二点鎖線で示すように、λ/2の波長を有する定在波W1(定在波モード)で振動する。ここで、λ/2は、圧電振動子24の長手方向の寸法に対応する。なお、本来、定在波W1は縦波の振動であるが、図2では説明の都合上、横波で示されている。
圧電振動子24は、上記のような機械振動により圧電効果を発現させて、二次側電極40の高電圧出力面40aに電荷を発生させる。その結果、図4に示すように、電力供給部22から一次側電極34,36に印加された第1電圧E1よりも高い第2電圧E2が、二次側電極40の高電圧出力面40aに出力される。
振動減衰部としての接触部材30は、高電圧出力面40aと放電電極26との間に電気的に接続されている。つまり、接触部材30は、導電性を有している。従って、二次側電極40に生じる高電圧は、接触部材30を介して放電電極26に印加される。接触部材30は、例えば、ステンレス鋼(SUS)、銅、アルミ等の金属材料によって形成され、弾性を有している。このため、圧電振動子24により生じた機械振動が放電電極26に伝達されることが接触部材30によって抑制される。
また、接触部材30は、実質的に球形状であり、高電圧出力面40aの中央部(図3(b)参照)と放電電極26の基端とにそれぞれ点接触している。このような点接触の接続方法によれば、圧電振動子24の振動を接触部材30によって更に効果的に減衰させることができる。ただし、接触部材30の形状は、球形状に限定されない。
図2に示すように、圧電振動子24は定在波W1による振動の節F1を含む。この定在波W1の節F1となる位置には、圧電振動子24を保持する保持部42が設けられている。保持部42は弾性体からなり、圧電振動子24を厚み方向(Y方向)に挟むように支持している。この保持部42により、圧電振動子24の長手方向(X方向)に機械振動が生じても、節F1に引張・圧縮応力が集中することが抑制される。
第1電極としての放電電極26は、金属材料からなり、その主成分が白金である。つまり、放電電極26は、放電により白金微粒子を放電生成物Pとして生成する。放電電極26は略円柱状をなし、平坦面に形成された先端を有している。この平坦面は、放電電極26の軸方向と直交している(図3(b)参照)。
第2電極としての対向電極28は、放電電極26から放出される白金微粒子の雰囲気内に位置している。つまり、対向電極28は放電電極26の近傍に位置している。図5に示すように、対向電極28は、貫通孔21aを有するリング状に形成されている。この貫通孔21aの径、即ち、リングの内径は、例えば1mm~5mm程度である。ただし、対向電極28はリング状に限らず、例えば半円状でもよい。対向電極28はグランドに接続されており、放電電極26と対向電極28との間に高電圧(第2電圧)が印加されると放電が行われ白金微粒子が放出される。対向電極28はリング状であるため、放出された白金微粒子の大部分が対向電極28の貫通孔28aを通過するようになっている。
白金微粒子が生成されるメカニズムについて説明すると、放電電極26と対向電極28との間には、例えば放電電極26が負極、対向電極28が正極となるように高電圧が印加される。すると、放電電極26と対向電極28との間で放電が行われる。この放電により、プラス電荷を帯びた空気中の粒子(プラスイオン)が放電電極26の先端に衝突して、放電電極26がスパッタされる。その結果、放電電極26から微細な白金微粒子が大量かつ安定して生成される。このとき、白金微粒子の大部分は対向電極28に向けて放出される。つまり、対向電極28は、白金微粒子の生成を効率化するとともに、白金微粒子の放出方向に指向性を与える。放電電極26の先端から放出された白金微粒子は、対向電極28の貫通孔28aを通過して外部へ放出される。
白金微粒子は、活性酸素を分解する抗酸化作用として機能する。従って、白金微粒子を毛髪等に供給することで、紫外線によって毛髪に生じた活性酸素を分解して、毛髪のダメージ(例えば、キューティクルの剥がれ)を抑制することができる。
第1実施形態の放電装置20(金属微粒子発生装置)は、以下の利点を有する。
(1)放電装置20に備えられた圧電振動子24は巻線トランスに比べて小型であり、巻線トランスのように形状等の制約も生じない。よって、巻線トランスの使用に比べて、放電装置20を小型化できる。
(1)放電装置20に備えられた圧電振動子24は巻線トランスに比べて小型であり、巻線トランスのように形状等の制約も生じない。よって、巻線トランスの使用に比べて、放電装置20を小型化できる。
(2)圧電振動子24により昇圧された高電圧が放電電極26に印加される。従って、金属微粒子発生装置としての放電装置20は、白金微粒子を大量に生成することができる。
(3)圧電振動子24で生じた機械振動は、放電電極26と圧電振動子24との間に介在された接触部材30によって減衰される。従って、圧電振動子24の振動で放電が阻害されることが抑制され、放電電極26から放電生成物P(金属微粒子)を効率よく安定的に放出させることができる。
(4)接触部材30は導電性かつ弾性を有している。従って、放電電極26と圧電振動子24との電気的接続と、圧電振動子24の振動の減衰とを単一部材で行うことができる。よって、部品点数が大幅に増加しない。
(5)接触部材30が圧電振動子24と点接触している。このため、圧電振動子24の振動が接触部材30ひいては放電電極26に伝達することをより確実に抑制することができる。
(6)接触部材30が放電電極26とも点接触しているため、圧電振動子24の振動が接触部材30から放電電極26に伝達することがより確実に抑制される。
(7)第2電極としての対向電極28が設けられている。従って、放電電極26と対向電極28との間で放電を効率よく安定的に行うことができるとともに、金属微粒子を飛散させる方向に指向性を与えることができる。
(7)第2電極としての対向電極28が設けられている。従って、放電電極26と対向電極28との間で放電を効率よく安定的に行うことができるとともに、金属微粒子を飛散させる方向に指向性を与えることができる。
(8)放電装置20は、金属微粒子を移送させるための風を送るファン32を備えているため、金属微粒子を所望箇所へ効率良く移送することができる。
(9)圧電振動子24の機械振動の節F1に対応する位置に、圧電振動子24を保持する保持部42が設けられている。この保持部42は、圧電振動子24の機械振動による引張・圧縮応力が節F1に集中することを抑制する。従って、節F1の位置での圧電振動子24の破断を抑制することができる。
(9)圧電振動子24の機械振動の節F1に対応する位置に、圧電振動子24を保持する保持部42が設けられている。この保持部42は、圧電振動子24の機械振動による引張・圧縮応力が節F1に集中することを抑制する。従って、節F1の位置での圧電振動子24の破断を抑制することができる。
(10)圧電振動子24の二次側電極40には、耐酸性材料からなる金メッキ等の保護材が設けられている(コーティングされている)。このため、二次側電極40において、酸や高電圧、強い機械振動への耐久性が向上する。
(11)放電電極26は白金微粒子を放出する。従って、毛髪のダメージ(例えば、キューティクルの剥がれ)を抑制するのに高い効果を発揮する白金微粒子を毛髪に供給することができる。
なお、上記した第1実施形態は、以下のように変更してもよい。
圧電振動子24の一次側電極は1つでもよい。また、圧電振動子24の二次側電極は複数でもよい。これは、以下に記載する他の実施形態でも同様である。
圧電振動子24の一次側電極は1つでもよい。また、圧電振動子24の二次側電極は複数でもよい。これは、以下に記載する他の実施形態でも同様である。
放電電極26の先端の形状は平坦面に限定されない。例えば、図6(a)に示すように、放電電極26の先端は尖形状でもよい(以下に記載する他の実施形態でも同様である)。この構成では、放電電極26の先端に電界が集中し易くなるため、電荷を帯びた空気中の粒子が放電電極26の先端に集中的に衝突する。従って、白金微粒子を更に効率的に生成することができる。
接触部材30は、圧電振動子24と放電電極26とに点接触することに限定されない(以下に記載する他の実施形態でも同様である)。例えば、図6(b)に示すように、接触部材30は、圧電振動子24と放電電極26の双方に面接触してもよい。この場合、例えば、放電電極26は、二次側電極40とほぼ同じ面積を有する基端面26aと、この基端面26aから先端に向かって曲線状に縮幅する2つの側面26b,26cとを有してもよい。
放電電極26の数は複数でもよい(以下に記載する他の実施形態でも同様である)。例えば、図7(a)に示すように、高電圧出力面40aに複数の接触部材30を設け、これらの接触部材30を介して複数の放電電極26を設けてもよい。この構成では、一つの放電電極26を使用する場合に比べて、白金微粒子の生成量を増加させることができる。
あるいは、図7(b)に示すように、高電圧出力面40aに設けた1つの接触部材30を介して複数の放電電極26を設けてもよい(以下に記載する他の実施形態でも同様である)。また、図7(c)に示すように、高電圧出力面40aから外方に延在する複数の接触部材30にそれぞれ放電電極26を一つずつ設けてもよい。
放電電極26の主成分は白金に限らず、例えば、亜鉛であってもよい。亜鉛も抗酸化作用を有するので、放電電極26から生成された亜鉛微粒子を毛髪に付着させることで、毛髪のダメージ(キューティクルの剥がれ)を抑制することができる。
対向電極28は、放電電極26に正確に対向していなくてもよい(以下に記載する他の実施形態でも同様である)。あるいは、第2電極としての対向電極28を省略してもよい(以下に記載する他の実施形態でも同様である)。この場合、対向電極28の機能を例えば帯電除去板や放電装置20のハウジングで代用してもよい。このような帯電除去板やハウジングはグランドに接続されるので、これらを電極として使用することもできる。つまり、対向電極28は必ずしも積極的に設けなくてもよい(この点は、以下に記載する他の実施形態でも同様である)。
接触部材30を省略してもよい(以下に記載する他の実施形態でも同様である)。ただし、この場合、圧電振動子24を対向電極28に電気的に接続する。この構成でも、圧電振動子24の振動が放電電極26に伝達しないので、放電が不安定化しない。つまり、本発明の「第1電極と圧電振動子とが互いに非接触である」という特徴は、接触部材30(振動減衰部)を介して放電電極26(第1電極)に圧電振動子24を電気的に接続すること、または、対向電極28(第2電極)に圧電振動子24を電気的に接続することを意味する。
(第2実施形態)
以下、第2実施形態の放電装置50を図8に従って説明する。第2実施形態の放電装置50は、静電霧化装置51に適用されており、帯電微粒子ミスト(帯電微粒子化された液体)を放電生成物Pとして生成する。なお、この第2実施形態の構成において、第1実施形態と同様な構成には同一符号を付している。
以下、第2実施形態の放電装置50を図8に従って説明する。第2実施形態の放電装置50は、静電霧化装置51に適用されており、帯電微粒子ミスト(帯電微粒子化された液体)を放電生成物Pとして生成する。なお、この第2実施形態の構成において、第1実施形態と同様な構成には同一符号を付している。
図8に示すように、静電霧化装置51に設けられた放電装置50は、交流電圧(第1電圧)を供給する電力供給部22と、第1電圧を第2電圧に昇圧する圧電振動子24と、第1電極としての放電電極52とを備えている。放電装置50は更に、放電電極52と圧電振動子24との間に介され、放電電極52と圧電振動子24とを電気的に接続する振動減衰部としての接触部材54を備えている。なお、電力供給部22および圧電振動子24は、第1実施形態と同様に構成されている(図2,図3参照)。即ち、圧電振動子24は、電力供給部22からの交流電圧(第1電圧)に基づいて波長λ/2を有する定在波W1で振動し、第1電圧より高い第2電圧を放電電極52に供給する。接触部材54は、第1実施形態の接触部材26(図2)と、形状の違いを除いて同様に構成されている。放電装置50は更に、第1実施形態と同様なファン32を送風装置として備えている。
静電霧化装置51は、この放電装置50に加えて、図示しないタンクホルダに着脱可能に設けられたタンク56と、タンク56に貯留された液体を液体供給路58を介して放電電極52に供給する電動ポンプ57とを備えている。ポンプ57は、液体供給路58上に配設されている。なお、第2実施形態では、タンク56、電動ポンプ57、および液体供給路58が、液体供給部を構成する。
接触部材54は、圧電振動子24に設けられた二次側電極40の面の中央部に点接触している。従って、二次側電極40に生じた高電圧(第2電圧)は、接触部材54を通じて放電電極52に印加される。言い換えれば、放電電極52は、圧電振動子24に接続された接触部材54に支持されている。この圧電振動子24は、第1実施形態と同様、保持部42に支持されている。つまり、放電電極52と圧電振動子24とは別々の部材に支持されている。
第1実施形態と同様、放電装置50は更に、グランドに接続され、放電電極52から離間して配置される第2電極としての対向電極60を備えている。もちろん、第1実施形態で説明したように、第2電極は対向電極60以外の他の部材で代用してもよい。また、対向電極60はグランド以外の他の基準電位に設定されてもよい。
放電装置50では、放電電極52と対向電極60との間に高電圧が印加されると放電(コロナ放電)が生じる。この放電により、タンク56から液体供給路58を介して放電電極52の先端に供給されている液体が帯電して、帯電した液体にクーロン力が作用する。すると、放電電極52の先端に供給された液体の表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。その結果、このテーラーコーンの先端部に電荷が集中し、高密度化された電荷の反発力を受けて液体が分裂・飛散(レイリー分裂)を繰り返すことで静電霧化が行われる。こうして電気分解により生じたラジカルを有する帯電微粒子ミスト(帯電微粒子化された液体)が生成される。この帯電微粒子ミストは、ナノメータサイズかまたはそれよりも小さいサイズを有する。帯電微粒子ミストは、ファン32からの送風によって所望箇所に向けて(図8に示すX1の矢印方向に向けて)効率良く移送できるようになっており、それにより、健康や美容効果を促進するようになっている。
第2実施形態の放電装置50(静電霧化装置51)は、以下の利点を有する。
(1)放電装置50に備えられた圧電振動子24は巻線トランスに比べて小型であり、巻線トランスのように形状等の制約も生じない。よって、巻線トランスの使用に比べて、放電装置50を小型化できる。
(1)放電装置50に備えられた圧電振動子24は巻線トランスに比べて小型であり、巻線トランスのように形状等の制約も生じない。よって、巻線トランスの使用に比べて、放電装置50を小型化できる。
(2)圧電振動子24により昇圧された第2電圧(高電圧)が放電電極52に印加される。従って、静電霧化装置51は、高電圧によって帯電微粒子ミストを大量に生成することができる。
(3)圧電振動子24で生じた機械振動は、放電電極52と圧電振動子24との間に介在された接触部材54によって減衰される。圧電振動子24の機械振動が放電電極52に伝達されると、静電霧化時にミストが帯電せずに発生する場合がある。接触部材54はこの振動を抑制して、帯電微粒子ミストを放電電極52から効率よく安定的に放出させることができる。
(4)接触部材54は導電性かつ弾性を有している。従って、放電電極52と圧電振動子24との電気的接続と、圧電振動子24の振動の減衰とを単一部材で行うことができる。よって、部品点数が大幅に増加しない。
(5)接触部材54が圧電振動子24と点接触している。このため、圧電振動子24の振動が接触部材54ひいては放電電極52に伝達することがより確実に抑制される。
(6)第2電極としての対向電極60が設けられている。従って、放電電極52と対向電極60との間で放電を効率よく安定的に行うことができるとともに、帯電微粒子ミストを飛散させる方向に指向性を与えることができる。
(6)第2電極としての対向電極60が設けられている。従って、放電電極52と対向電極60との間で放電を効率よく安定的に行うことができるとともに、帯電微粒子ミストを飛散させる方向に指向性を与えることができる。
(7)放電装置50は、帯電微粒子ミストを移送させるための風を送るファン32を備えている。これにより、帯電微粒子ミストを所望箇所へ効率良く移送して、脱臭、除菌、アレルゲン不活性化効果、農薬分解効果、有機物分解(汚れ除去)などの効果、および健康や美容効果を向上させることができる。
(8)圧電振動子24の機械振動の節F1に対応する位置に、圧電振動子24を保持する保持部42が設けられている。この保持部42は、圧電振動子24の機械振動による引張・圧縮応力が節F1に集中することを抑制する。従って、節F1の位置での圧電振動子24の破断を抑制することができる。
(9)圧電振動子24の二次側電極40には、耐酸性材料からなる金メッキ等の保護材が設けられている(コーティングされている)。このため、二次側電極40において、酸や高電圧、強い機械振動への耐久性が向上する。
なお、上記した第2実施形態は、以下のように変更してもよい。
接触部材54の形状を、第1実施形態の接触部材40の形状(図2に示すような球形状)としてもよい。即ち、接触部材54が、圧電振動子24と放電電極52との双方に点接触してもよい。
接触部材54の形状を、第1実施形態の接触部材40の形状(図2に示すような球形状)としてもよい。即ち、接触部材54が、圧電振動子24と放電電極52との双方に点接触してもよい。
図8の放電電極52は、尖状の先端部を有するが、図9(a)に示すように、球状の先端部を有してもよい。この構成では、液体供給部(タンク56、ポンプ57、および液体供給路58)から供給される液体と放電電極52との接触面積を増加させて、帯電微粒子ミストの生成量を増加させることができる。あるいは、図9(b)に示すように、高電圧の印加による放電電極52の先端の劣化を防ぐために、放電電極52は平面状の先端部を有してもよい。
また、図9(c)に示すように、帯電微粒子ミストの生成量を増加させるために、複数の放電電極52を設けてもよい。この場合、第1実施形態と同様、1つの接触部材54に複数の放電電極52を設けてもよいし、複数の接触部材54にそれぞれ1つずつ放電電極52を設けてもよいし、あるいは、これらを組み合わせた構成でもよい(図7(a)~(c)参照)。
液体供給部は、タンク56、ポンプ57、および液体供給路58からなる構成に限定されない。例えば、図10に示すように、液体供給部は、放電電極52(第1電極)を冷却することで、結露液を放電電極52に供給するペルチェユニット62でもよい。ペルチェユニット62は、接触部材54に接する冷却面と、この冷却面との反対側に放熱面とを有するペルチェ素子64を含む。ペルチェ素子64の放熱面には放熱フィン66が取り付けられている。ペルチェ素子64の駆動により接触部材54を介して放電電極52が冷却されると、放電電極52の表面に結露が生じる。これにより、放電電極52に結露液としての水が供給される。ペルチェユニット62を使用すると、静電霧化用の液体を貯留するタンク56等の貯留手段が不要になる。このため、静電霧化装置の小型軽量化や、液体をその都度供給する手間を省略可能となる。
振動減衰部は、弾性かつ導電性を有する単一の接触部材54で構成することに限定されない。例えば、図11に示すように、振動減衰部は、少なくとも導電性を有する接触部材54a(弾性を有していてもよい)と、この接触部材54aに固定される防振ゴム等の弾性部材68とから構成されてもよい。即ち、接触部材54a(または接触部材54)に別途の弾性部材68が接続されてもよい。この構成では、弾性部材68によって、圧電振動子24の機械振動が放電電極52へ伝達されることが、より好適に抑制される。なお、図11のような振動減衰部の構造は、第1実施形態などの他の実施形態にも適用することができる。
圧電振動子24の形状を図12(a)~(c)に示すように変更してもよい。図12(a)に示す圧電振動子24の圧電体38は、定在波W1の節F1の位置から二次側電極40にかけて曲線状に縮幅する側面70a,70bを有する。この構成では、二次側電極40の位置での圧電振動子24の短手方向の幅H1が、節F1の位置での圧電振動子24の短手方向の幅H2よりも短くなる。つまり、圧電振動子24の断面積は、節F1の位置から二次側電極40へ向かうにつれて減少する。この構成によれば、高電圧を二次側電極40により効率良く発生させることができるようになる。なお、図12(b)に示すように、側面70a,70bの幅は、曲線状に小さくなるのではなく、直線状に小さくなってもよい。あるいは、図12(c)に示すように、圧電体38は、節F1の位置から圧電体38の一端面(二次側電極40)まで幅H1を有し、節F1の位置から圧電体38の他端面まで幅H2を有するように形成されてもよい。なお、図12(a)~(c)のような圧電振動子24の構造は、第1実施形態などの他の実施形態にも適用することができる。
第2電極としての対向電極60には、種々の形状の電極構造を採用することができる。例えば、図13(a)に示すように、対向電極60は、正面視において複数の孔60aを有する網目状の電極でもよい。あるいは、第1実施形態(図5参照)と同様、対向電極60は、図13(b)に示すように貫通孔60bを有するリング状電極でもよい。リング状電極の場合、放電電極52は、対向電極60の貫通孔60bの中心位置に配置させるのがよい。なお、図13(a)のような対向電極60の構造は、第1実施形態などの他の実施形態にも適用することができる。
圧電振動子24は、波長λ/2を有する定在波W1で振動することに限定されない。例えば、図14に示すように、圧電振動子24は、波長λを有する定在波W2で振動してもよい(つまり、λの長さが、圧電振動子24の長手方向の寸法に対応する)。この場合、圧電振動子24には2カ所の節F1,F2が存在することとなる。この構成では、節F1の位置で圧電振動子24を保持する保持部42に加えて、節F2の位置で圧電振動子24を保護する保護部72が設けられるのがよい。この保護部72は弾性体からなり、圧電振動子24を厚み方向に挟むように例えばボルトにて固定される。圧電振動子24に機械振動が生じたとき、圧電振動子24を挟持する保持部42及び保護部72が定在波W2の節F1,F2に集中する引張・圧縮応力を抑制する。従って、圧電振動子24の破断を抑制することができる。なお、図14のような圧電振動子24の構造は第1実施形態などの他の実施形態にも適用することができる。
接触部材54は、二次側電極40の中央部にて点接触することに限定されず、二次側電極40の幅方向端部に接触していてもよい(図7(b)参照)。
液体供給部は、ポンプ57を用いて液体供給路58から放電電極52に液体を供給する構成に限定されない。例えば液体供給部は、ポンプ57や液体供給路58に代えて、毛細管現象を用いてタンク56内の液体を放電電極52に供給してもよい。
液体供給部は、ポンプ57を用いて液体供給路58から放電電極52に液体を供給する構成に限定されない。例えば液体供給部は、ポンプ57や液体供給路58に代えて、毛細管現象を用いてタンク56内の液体を放電電極52に供給してもよい。
圧電振動子24はチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)系材料を用いて構成したが、他の圧電体を用いて構成してもよい。他の実施形態でも同様である。
ペルチェユニット62(図10)の放熱フィン66に送風ファン32の送風があたる構成としてもよい。この場合、より効率的に放熱フィン66を冷却することができる。
ペルチェユニット62(図10)の放熱フィン66に送風ファン32の送風があたる構成としてもよい。この場合、より効率的に放熱フィン66を冷却することができる。
圧電振動子24に保持部42を固定する手段は、ボルトに限らず、ハウジングによる挟み込みや接着剤等を用いて保持部42を圧電振動子24に固定してもよい。
(第3実施形態)
以下、第3実施形態の放電装置80を図15に従って説明する。第3実施形態の放電装置80も静電霧化装置82に適用されており、イオンまたは帯電微粒子ミストを放電生成物Pとして生成する。なお、第3実施形態の放電装置80は、第2実施形態の放電装置50(図8)と同一構成である。第3実施形態の構成において、第1および第2実施形態と同様な構成には同一符号を付している。
(第3実施形態)
以下、第3実施形態の放電装置80を図15に従って説明する。第3実施形態の放電装置80も静電霧化装置82に適用されており、イオンまたは帯電微粒子ミストを放電生成物Pとして生成する。なお、第3実施形態の放電装置80は、第2実施形態の放電装置50(図8)と同一構成である。第3実施形態の構成において、第1および第2実施形態と同様な構成には同一符号を付している。
図15に示すように、静電霧化装置82は、放電装置80と、湿度環境形成部84とを備えている。湿度環境形成部84は、放電電極52が放電を行って帯電微粒子(放電生成物P)を生成する放電空間86に配置され、所定の液体(ここでは水)を使用した湿度環境を放電空間86に形成する。帯電微粒子は、例えばマイナスイオンである。第3実施形態では、湿度環境にて提供される水(液体)が、第2電圧(圧電振動子24にて第1電圧から昇圧された電圧)の印加に基づいて放電電極52で生じる放電によって帯電することにより、帯電微粒子ミストが生成される。
この湿度環境形成部84の構成として、第3実施形態では、熱電変換素子の一例であるペルチェユニット88と、湿度環境を形成する液体(ここでは水)を貯留する液体溜め部90とが使用されている。ただし、液体溜め部90は必須ではない。
ペルチェユニット88は、湿度環境を生じさせる放電空間86を冷却するためのペルチェ素子92と、放熱フィン94とを備えている。ペルチェ素子92は、放熱フィン94と接続される放熱側電極を有する放熱側基板96、吸熱側電極を有する吸熱側基板98、および放熱側電極と吸熱側電極との間に接続されるP型およびN型の熱電半導体によって構成されている。
放熱側基板96および吸熱側基板98は各々、絶縁性および熱伝導性を有しており、放熱側電極、N型の熱電半導体、吸熱側電極、およびP型の熱電半導体の順序で直列に接続された回路が、両基板96,98間に形成される。この回路に熱交換器用電力供給部100から直流電流が供給されることにより、吸熱側基板98から放熱側基板96への熱伝導が発生する。吸熱側基板98から放熱側基板96に伝導した熱は、放熱フィン94により効率良く放熱される。
ペルチェ素子92(ペルチェユニット88)は、放電電極52から帯電微粒子ミストPを飛散させる方向(図15に示す矢印Aの方向)に沿って設けられている。従って、ペルチェ素子92は、熱電変換作用によって、放電電極52と対向電極60との間の放電空間86に高湿度環境を形成する。即ち、ペルチェ素子92において放熱側基板96と対向する吸熱側基板98が放電空間86に向けられており、これにより、放電空間86の空気中の水分が結露されて放電空間86が高湿度環境に維持されるようになっている。
液体溜め部90は、ペルチェ素子92の吸熱側基板98上に設けられている。この液体溜め部90は、放電空間86に向けて開口し、ペルチェ素子92によって生成された結露水を貯留する受け部を有している。
放電電極52は、帯電微粒子ミストを飛散させる方向(矢印Aの方向)に向かうにつれて細くなる尖形状に形成されている。対向電極60は、基準電位であるグランドに接続されており、この対向電極60と放電電極52との間に高電圧である第2電圧が印加される。従って、対向電極60は、第2実施形態と同様に、帯電微粒子ミストを飛散させる方向に指向性を与える。対向電極60の形状は、網目状(図13(a))であってもよいし、リング状(図13(b))であってもよい。
動作時、圧電振動子24によって第1電圧から昇圧された第2電圧が接触部材54を介して放電電極52に印加されると、放電電極52と対向電極60との間にコロナ放電が起きて、放電空間86にマイナスイオンが発生する。このとき、放電空間86は、ペルチェ素子92(湿度環境形成部84)により生成された水を含む高湿度環境に維持されている。従って、この湿度環境内の水分が放電によってマイナスに帯電し、放電空間86に帯電微粒子ミスト、即ちマイナスイオンミストが発生する。この帯電微粒子ミストは、ファン32からの風によって矢印Aの方向に向かって移送され、静電霧化装置82の外部に放出される。
一方、ペルチェ素子92により、空気中の水分が結露して放電電極52の表面に付着した場合には、放電電極52に付着した水がコロナ放電によって静電霧化され、第2実施形態と同様にして帯電微粒子ミストが直接生成される。つまり、放電電極52に付着した水がテーラーコーンとなってレイリー分裂を繰り返し、それにより、放電電極52から帯電微粒子ミストが放電生成物Pとして放出される。
第3実施形態の放電装置80(静電霧化装置82)は、以下の利点を有する。
(1)放電装置80に備えられた圧電振動子24は巻線トランスに比べて小型であり、巻線トランスのように形状等の制約も生じない。よって、巻線トランスの使用に比べて、放電装置80を小型化できる。
(1)放電装置80に備えられた圧電振動子24は巻線トランスに比べて小型であり、巻線トランスのように形状等の制約も生じない。よって、巻線トランスの使用に比べて、放電装置80を小型化できる。
(2)圧電振動子24により昇圧された第2電圧(高電圧)が放電電極52に印加される。従って、静電霧化装置82は、高電圧によって帯電微粒子ミストを大量に生成することができる。
(3)放電電極52が放電を行う放電空間86を湿度環境に維持する湿度環境形成部84が設けられている。この構成によれば、水等の液体を放電電極52に直接供給しなくても、つまり、放電電極52に水を付着させなくても、放電電極52からコロナ放電を行わせることによって帯電微粒子ミストを生成することができる。言い換えれば、静電霧化を行わなくても、帯電微粒子ミストを発生させることができる。このため、圧電振動子24の振動に起因する帯電微粒子ミストの不安定な発生を抑制することができる。
(4)湿度環境形成部84にはペルチェユニット88が使用されている。従って、空気中の水分を利用して、湿度環境を放電空間86に容易に形成することができる。また、ペルチェユニット88を使用することで、水等の液体を貯留するタンク等の構成も不要となる。
(5)湿度環境形成部84は、ペルチェユニット88によって生成された結露水を溜める液体溜め部90を備えている。このため、液体溜め部90に水を貯留して、放電空間86をより高湿度な環境に維持することができる。
(6)圧電振動子24で生じた機械振動は、放電電極52と圧電振動子24との間に介在された接触部材54によって減衰される。圧電振動子24の機械振動が放電電極52に伝達されると、静電霧化時にミストが帯電せずに発生する場合がある。接触部材54はこの振動を抑制して、帯電微粒子ミストを放電電極52から効率よく安定的に放出させることができる。
(7)接触部材54は導電性かつ弾性を有している。従って、放電電極52と圧電振動子24との電気的接続と、圧電振動子24の振動の減衰とを単一部材で行うことができる。よって、部品点数が大幅に増加しない。
(8)接触部材54が圧電振動子24と点接触している。このため、圧電振動子24の振動が接触部材54ひいては放電電極52に伝達することがより確実に抑制される。
(9)第2電極としての対向電極60が設けられている。従って、放電電極52と対向電極60との間で放電を効率よく安定的に行うことができるとともに、帯電微粒子ミストを飛散させる方向に指向性を与えることができる。
(9)第2電極としての対向電極60が設けられている。従って、放電電極52と対向電極60との間で放電を効率よく安定的に行うことができるとともに、帯電微粒子ミストを飛散させる方向に指向性を与えることができる。
(10)放電装置80は、帯電微粒子ミストを移送させるための風を送るファン32を備えている。これにより、帯電微粒子ミストを所望箇所へ効率良く移送して、脱臭、除菌、アレルゲン不活性化効果、農薬分解効果、有機物分解(汚れ除去)などの効果、および健康や美容効果を向上させることができる。
(11)圧電振動子24の機械振動の節F1に対応する位置に、圧電振動子24を保持する保持部42が設けられている。この保持部42は、圧電振動子24の機械振動による引張・圧縮応力が節F1に集中することを抑制する。従って、節F1の位置での圧電振動子24の破断を抑制することができる。
(12)圧電振動子24の二次側電極40には、耐酸性材料からなる金メッキ等の保護材が設けられている(コーティングされている)。このため、二次側電極40において、酸や高電圧、強い機械振動への耐久性が向上する。
(第4実施形態)
以下、第4実施形態の放電装置110を図16に従って説明する。なお、第4実施形態の放電装置110も、静電霧化装置112に適用されている。この第4実施形態の静電霧化装置112は、湿度環境形成部の構成が異なる点を除いて、第3実施形態と同様に構成されている。第4実施形態の構成において、第1~第3実施形態と同様な構成には同一符号を付している。なお、図16では、ファン32(図15参照)の図示を省略している。
以下、第4実施形態の放電装置110を図16に従って説明する。なお、第4実施形態の放電装置110も、静電霧化装置112に適用されている。この第4実施形態の静電霧化装置112は、湿度環境形成部の構成が異なる点を除いて、第3実施形態と同様に構成されている。第4実施形態の構成において、第1~第3実施形態と同様な構成には同一符号を付している。なお、図16では、ファン32(図15参照)の図示を省略している。
図16に示すように、第4実施形態では、湿度環境形成部114が、液体溜め部90と、液体供給部116とから構成されている。この液体供給部116は、タンクホルダ(不図示)に着脱可能に設けられたタンク118と、タンク118内の液体を液体溜め部90へ供給する液体供給路120とを備えている。なお、液体は、水でもよいし、水に他の物質を添加して生成された液体でもよい。
液体溜め部90は、第3実施形態と同様、帯電微粒子ミストを飛散させる方向に沿って、放電空間86に向けて開口するように配置されている。タンク118から液体溜め部90への液体の輸送は、図示しない電動ポンプ等により行うことができる。
第4実施形態の放電装置110(静電霧化装置112)は、上記第3実施形態の利点(1)~(3)、(6)~(12)と同様な利点に加えて、以下の利点を有する。
(13)湿度環境形成部114が、液体溜め部90と、タンク118と、液体供給路118とによって構成されている。このため、簡単な構成で、液体溜め部90に水を貯留して、放電空間86を高湿度な環境に維持することができる。また、ペルチェユニットを用いて熱電変換を行う場合に比べて、低電力で湿度環境を形成することができる。
(13)湿度環境形成部114が、液体溜め部90と、タンク118と、液体供給路118とによって構成されている。このため、簡単な構成で、液体溜め部90に水を貯留して、放電空間86を高湿度な環境に維持することができる。また、ペルチェユニットを用いて熱電変換を行う場合に比べて、低電力で湿度環境を形成することができる。
(第5実施形態)
以下、第5実施形態の放電装置130を図17に従って説明する。なお、第5実施形態の放電装置130も、静電霧化装置132に適用されている。この第5実施形態の静電霧化装置132は、湿度環境形成部の構成が異なる点を除いて、第3実施形態と同様に構成されている。第5実施形態の構成において、第1~第3実施形態と同様な構成には同一符号を付している。なお、図17では、ファン32(図15参照)の図示を省略している。
以下、第5実施形態の放電装置130を図17に従って説明する。なお、第5実施形態の放電装置130も、静電霧化装置132に適用されている。この第5実施形態の静電霧化装置132は、湿度環境形成部の構成が異なる点を除いて、第3実施形態と同様に構成されている。第5実施形態の構成において、第1~第3実施形態と同様な構成には同一符号を付している。なお、図17では、ファン32(図15参照)の図示を省略している。
図17に示すように、第5実施形態では、湿度環境形成部134が、放電空間86に液体をスチームとして供給するスチーム発生器136によって構成されている。このスチーム発生器136は、放電電極52の先端方向に向けてスチームを飛散させるように設置されている。なお、液体は、水でもよいし、水に他の物質を添加して生成された液体でもよい。
第5実施形態の放電装置130(静電霧化装置132)は、上記第3実施形態の利点(1)~(3)、(6)~(12)と同様な利点に加えて、以下の利点を有する。
(14)湿度環境形成部134がスチーム発生器136によって構成されている。この構成では、スチーム発生器136から放出されるスチームによって放電空間86を極めて高湿度な環境に維持して、帯電微粒子ミストを大量にかつ安定して発生させることができる。
(14)湿度環境形成部134がスチーム発生器136によって構成されている。この構成では、スチーム発生器136から放出されるスチームによって放電空間86を極めて高湿度な環境に維持して、帯電微粒子ミストを大量にかつ安定して発生させることができる。
(第6実施形態)
以下、第6実施形態の放電装置140を図18に従って説明する。なお、第6実施形態の放電装置140も、静電霧化装置142に適用されている。この第4実施形態の静電霧化装置142は、複数の放電電極52を用いる点を除いて、第3実施形態と同様に構成されている。第6実施形態の構成において、第1~第3実施形態と同様な構成には同一符号を付している。なお、図18では、ファン32(図15参照)の図示を省略している。
以下、第6実施形態の放電装置140を図18に従って説明する。なお、第6実施形態の放電装置140も、静電霧化装置142に適用されている。この第4実施形態の静電霧化装置142は、複数の放電電極52を用いる点を除いて、第3実施形態と同様に構成されている。第6実施形態の構成において、第1~第3実施形態と同様な構成には同一符号を付している。なお、図18では、ファン32(図15参照)の図示を省略している。
図18に示すように、第6実施形態では、接触部材54に複数の放電電極52が電気的に接続されている。この場合、第1実施形態と同様、1つの接触部材54に複数の放電電極52を設けてもよいし、複数の接触部材54にそれぞれ1つずつ放電電極52を設けてもよいし、あるいは、これらを組み合わせた構成でもよい(図7(a)~(c)参照)。なお、対向電極60は、1つであってもよいし、複数であってもよい。
第6実施形態の放電装置140(静電霧化装置142)は、上記第3実施形態の利点(1)~(12)に加えて、以下の利点を有する。
(15)放電装置140が複数の放電電極52を備えているため、1つの放電電極52のみを備える場合に比べて、大量の帯電微粒子ミストを発生させることができる。
(15)放電装置140が複数の放電電極52を備えているため、1つの放電電極52のみを備える場合に比べて、大量の帯電微粒子ミストを発生させることができる。
なお、上記した第3~第6実施形態は、以下のように変更してもよい。
第5実施形態では、スチーム発生器136によって生成されたスチームを液体として貯留する液体溜め部(例えば、第3実施形態のような液体溜め部90)を設けてもよい。これによれば、放電空間86の高湿度環境を好適に維持できる。
第5実施形態では、スチーム発生器136によって生成されたスチームを液体として貯留する液体溜め部(例えば、第3実施形態のような液体溜め部90)を設けてもよい。これによれば、放電空間86の高湿度環境を好適に維持できる。
第3~第6実施形態では、ファン32による風をペルチェユニット88の放熱フィン94に当ててもよい。この構成によれば、放熱フィン94において効率良く放熱させることができる。
第3~第6実施形態の放電装置に、上述した第1および第2実施形態ならびにそれらの変形形態による放電装置の構成を適宜採用してもよい。
(第7実施形態)
以下、第7実施形態の放電装置150を図19および図20に従って説明する。なお、第7実施形態の放電装置150も、静電霧化装置151に適用されている。この第7実施形態の静電霧化装置151は、対向電極(第2電極)の構成が変更されているという点を除いて、第2実施形態(図8)と同一構成である。第7実施形態の構成において、第1および第2実施形態と同様な構成には同一符号を付している。
(第7実施形態)
以下、第7実施形態の放電装置150を図19および図20に従って説明する。なお、第7実施形態の放電装置150も、静電霧化装置151に適用されている。この第7実施形態の静電霧化装置151は、対向電極(第2電極)の構成が変更されているという点を除いて、第2実施形態(図8)と同一構成である。第7実施形態の構成において、第1および第2実施形態と同様な構成には同一符号を付している。
図19に示すように、第7実施形態では、第2実施形態の放電装置50の対向電極60(図8)が対向電極154に変更されている。この対向電極154は、グランドに接続され、放電電極52の近傍において帯電微粒子ミスト雰囲気内に位置するように設けられている。対向電極154は、炭素物質を含む活性炭により形成されている。例えば、対向電極154は、成形型を用いて炭素物質を射出成形することによって形成されている。
図20に示すように、対向電極154は、矩形状の複数の孔154aを有する格子状に形成され、帯電微粒子ミストの大部分が孔154aを介して対向電極154を通過するようになっている。なお、孔154aの数(セル数)は、1平方インチ当たり30~300セルが望ましい。
上述した種々の実施形態の静電霧化装置と同様に、静電霧化装置151の放電装置150は、放電電極52と対向電極154との間でコロナ放電を行い、液体供給路58から供給される液体を静電霧化して帯電微粒子ミスト(放電生成物P)を生成する。この帯電微粒子ミストの発生時、放電装置150は、オゾンを同時に生成する。このオゾンの濃度が高くなると、人によってはオゾンの臭いを不快と感じるようになる。また、高濃度のオゾンは人体にも好ましくない。そこで、第7実施形態の放電装置150では、対向電極154にオゾンを減少させる機能を持たせている。具体的には、対向電極154を、炭素物質を含む活性炭により形成している。
帯電微粒子ミスト及びオゾンは、ファン32によって対向電極154に向けて移送される。このとき、帯電微粒子ミストは対向電極154の孔154aを通過する。一方、オゾンは、その分子が対向電極154(活性炭)の表面に引き付けられ、オゾンが対向電極154に吸着される。その結果、オゾンが取り除かれた帯電微粒子ミストを静電霧化装置151から放出させることができる。
第7実施形態の放電装置150(静電霧化装置151)は、上記第2実施形態の利点(1)~(9)に加えて、以下の利点を有する。
(10)対向電極154が活性炭にて形成されている。このため、帯電微粒子ミストとともに発生したオゾンは、活性炭の吸着作用によって対向電極154に吸着される。従って、オゾンが発生しても、対向電極154によりオゾンを吸着して、大気に放出されるオゾンの量を減らすことができる。
(10)対向電極154が活性炭にて形成されている。このため、帯電微粒子ミストとともに発生したオゾンは、活性炭の吸着作用によって対向電極154に吸着される。従って、オゾンが発生しても、対向電極154によりオゾンを吸着して、大気に放出されるオゾンの量を減らすことができる。
(11)対向電極154は、矩形状の複数の孔154aを有する格子状に形成されている。よって、帯電微粒子ミストは孔154aを通過する一方、オゾンは活性炭の吸着作用によって対向電極154に吸着する。従って、対向電極154を放電電極52に対向配置しても、帯電微粒子ミストの大気への放出が妨げられない。
なお、上記した第7実施形態は、以下のように変更してもよい。
対向電極154を活性炭にて形成することに限定されない。例えば、対向電極154をシート状、格子状、ハニカム形状等に加工したオゾン分解触媒によって形成してもよい。この構成によれば、オゾンがオゾン分解触媒に吸着されると、そのオゾン分解触媒によって分解される。従って、オゾンが発生しても、オゾンの放出量を減らすことができる。
対向電極154を活性炭にて形成することに限定されない。例えば、対向電極154をシート状、格子状、ハニカム形状等に加工したオゾン分解触媒によって形成してもよい。この構成によれば、オゾンがオゾン分解触媒に吸着されると、そのオゾン分解触媒によって分解される。従って、オゾンが発生しても、オゾンの放出量を減らすことができる。
図21に示すように、電力供給部156(第2の電力供給部)が対向電極154に電気的に接続されてもよい。この場合、対向電極154は、電力供給部156から供給される電力を熱に変換可能な発熱体であってもよい。この構成によれば、オゾンは、発熱体である対向電極154の温度が上昇すると熱分解される。従って、オゾンが発生しても、オゾンの放出量を減らすことができる。
図22に示すように、静電霧化装置151が更に、放電電極52から対向電極154に向かって移動するオゾンに向かって紫外線を照射する紫外線照射部としてのUVランプ158を備えてもよい。この構成によれば、UVランプ158から照射される紫外線により、放電電極52から対向電極154に向かって移動する途中でオゾンを分解することができる。従って、オゾンの放出量をさらに減らすことができる。なお、紫外線の波長は200~310nmであることが望ましい。なお、このようなUVランプ158を、第2実施形態の静電霧化装置51に設けてもよい。
対向電極154は、矩形状の孔154aを有する格子状であることに限定されない。例えば、図23に示すように、対向電極154は、蜂の巣のような孔154bを有するハニカム形状になっていてもよい。
対向電極154は、成形型を用いて炭素物質を射出成形することに限らず、粉末活性炭を他の原料とともに抄紙して成形してもよい。
第7実施形態の放電装置150に、上述した第1および第2実施形態ならびにそれらの変形形態による放電装置の構成を適宜採用してもよい。
第7実施形態の放電装置150に、上述した第1および第2実施形態ならびにそれらの変形形態による放電装置の構成を適宜採用してもよい。
(第8実施形態)
以下、第8実施形態の放電装置160を図24に従って説明する。なお、第8実施形態の放電装置160も、静電霧化装置162に適用されている。この第8実施形態の静電霧化装置162は、放電電極(第1電極)の構成が変更されているという点を除いて、第2実施形態(図8)と同一構成である。第8実施形態の構成において、第1および第2実施形態と同様な構成には同一符号を付している。
以下、第8実施形態の放電装置160を図24に従って説明する。なお、第8実施形態の放電装置160も、静電霧化装置162に適用されている。この第8実施形態の静電霧化装置162は、放電電極(第1電極)の構成が変更されているという点を除いて、第2実施形態(図8)と同一構成である。第8実施形態の構成において、第1および第2実施形態と同様な構成には同一符号を付している。
第8実施形態では、第1電極としての放電電極164は、毛細管現象を発現する部材から構成され、該毛細管現象によって液体供給路58から供給された液体Lを放電電極164上で移動させるようになっている。なお、図24ではファン32の図示を省略している(図24中、矢印L10は送風方向を示している)。
図24(a)(b)に示すように、第2実施形態と同様に、放電電極164は尖状の先端164aを有し、放電のエネルギーを集中させやすい形状となっている。この放電電極164は、毛細管現象を有する部材から構成されている。このような部材としては、例えば、多孔質のセラミックやフェルトや焼結金属などが用いられている。
放電電極164は、接触部材54を介して圧電振動子24(高電圧出力面40a)に電気的に接続されている。なお、放電電極164に多孔質のセラミックやフェルトを用いた場合、液体供給路58から放電電極164に液体が供給されて当該液体が接触部材54に触れると放電電極164が導通することになる。
第2電極としての対向電極166は、例えばリング状をなし、グランドに接続されている。この場合、放電電極164は、対向電極166の中心に位置するように配置される。なお、対向電極166は、先に説明した図13(a)に示すように、網目状の電極でもよい。第2実施形態と同様にして、対向電極166は、放電電極164による放電方向、即ち帯電微粒子ミスト(放電生成物P)の放出方向に指向性を持たせて、高効率に静電霧化現象を起こすのに利用される。
上述した種々の実施形態の静電霧化装置と同様に、静電霧化装置162の放電装置160は、放電電極52と対向電極166との間でコロナ放電を行い、液体供給路58から供給される液体を静電霧化して帯電微粒子ミスト(放電生成物P)を所望箇所に向けて(図24(a)に示すX1の矢印方向に向けて)放出する。ここで、第8実施形態では、放電電極164が毛細管現象を有する部材から構成されているので、放電電極164は、液体供給路58からの液体を、同放電電極164の先端164aに安定して移動させることができる。このため、少ない液体量でも効率的に静電霧化を行って帯電微粒子ミストを発生させることができる。
第8実施形態の放電装置160(静電霧化装置162)は、上記第2実施形態の利点(1)~(9)に加えて、以下の利点を有する。
(12)放電電極164が毛細管現象を有する部材により形成されている。この構成によれば、液体供給部(第8実施形態では、タンク56、ポンプ57、および液体供給路58)から供給される液体が、安定して放電電極164の先端164aに移動する。これにより、静電霧化を効率よく実施することができる。
(12)放電電極164が毛細管現象を有する部材により形成されている。この構成によれば、液体供給部(第8実施形態では、タンク56、ポンプ57、および液体供給路58)から供給される液体が、安定して放電電極164の先端164aに移動する。これにより、静電霧化を効率よく実施することができる。
なお、上記した第8実施形態は、以下のように変更してもよい。
図25に示すように、対向電極166をグランドに接続する配線166aの途中に液体供給検知器168を接続してもよい。放電電極164に液体が存在するときには霧化現象が起こるため、グランドに電流が流れる。液体供給検知器168は、このグランドに流れる電流を検出することにより放電電極164への液体供給の必要性を検知する。この構成によれば、放電電極164に供給される液体の量を制御することができるため、効率よく帯電微粒子ミストを生成することができる。これは、静電霧化装置162の性能や利便性を向上させる上でも好ましいものとなる。
図25に示すように、対向電極166をグランドに接続する配線166aの途中に液体供給検知器168を接続してもよい。放電電極164に液体が存在するときには霧化現象が起こるため、グランドに電流が流れる。液体供給検知器168は、このグランドに流れる電流を検出することにより放電電極164への液体供給の必要性を検知する。この構成によれば、放電電極164に供給される液体の量を制御することができるため、効率よく帯電微粒子ミストを生成することができる。これは、静電霧化装置162の性能や利便性を向上させる上でも好ましいものとなる。
第8実施形態の放電装置150に、上述した第1および第2実施形態ならびにそれらの変形形態による放電装置の構成を適宜採用してもよい。
(第9実施形態)
以下、第9実施形態の放電装置170を図26に従って説明する。なお、一例として、第9実施形態の放電装置170は静電霧化装置172に適用されているが、この放電装置170は、金属微粒子発生装置にも適用可能である。第9実施形態の構成において、第1および第2実施形態と同様な構成には同一符号を付している。なお、図26ではファン32の図示を省略している。
(第9実施形態)
以下、第9実施形態の放電装置170を図26に従って説明する。なお、一例として、第9実施形態の放電装置170は静電霧化装置172に適用されているが、この放電装置170は、金属微粒子発生装置にも適用可能である。第9実施形態の構成において、第1および第2実施形態と同様な構成には同一符号を付している。なお、図26ではファン32の図示を省略している。
図26に示すように、静電霧化装置172は、放電装置170と、液体供給部とを備えている。液体供給部は、第2実施形態と同様、タンク56、ポンプ57、および液体供給路58により構成され、例えば水を液体として供給する。
放電装置170は、電力供給部22、圧電振動子24、接触部材30(振動減衰部)、放電電極174(第1電極)、および対向電極176(第2電極)を備えている。制御部178は、電力供給部22の駆動とポンプ57の駆動を制御する。
第9実施形態では、放電電極174が、基準電位としてのグランドに接続されている。ただし、放電電極174は、グランド以外の他の基準電位に接続されてもよい。放電電極174は、尖形状の先端部を有しており、これにより高い放電効率を得るようにしている。対向電極176はリング状を有しており、放電電極174と間隔をあけて配置されている。ただし、対向電極176は、先に説明した図13(a)に示すように、網目状の電極でもよい。第9実施形態では、この対向電極176が、接触部材30を介して圧電振動子24(二次側電極40)に電気的に接続されている。従って、電力供給部22からの第1電圧(交流電圧)を圧電振動子24により昇圧して得られた第2電圧(昇圧された交流電圧)は、接触部材30を介して対向電極176に供給される。即ち、第9実施形態では、放電電極174と圧電振動子24とは互いに非接触で設けられている。
第9実施形態では、高電圧である第2電圧が、圧電振動子24から接触部材30を介して対向電極176に印加されると、放電電極174と対向電極176との間においてコロナ放電が発生する。この放電により、液体供給路58から放電電極174に供給された水(液体)が静電霧化され、放電生成物Pとしての帯電微粒子ミストが所定の方向(図26に矢印Aで示す方向)に放出される。このとき、対向電極176は、帯電微粒子イオンの放出方向に指向性を与える。
静電霧化装置172では、放電電極174に液体供給路58(液体供給部)から液体が供給されない場合、コロナ放電時において、マイナスイオンやオゾンなどの活性物質が放電生成物Pとして発生する。つまり、静電霧化装置172は、液体を用いずに放電電極174と対向電極176との間に第2電圧を印加することにより、殺菌や脱臭効果などを与える放電生成物Pを発生させる。
一方、放電電極174に液体が供給された状態で放電電極174と対向電極176との間でコロナ放電が起きると、静電霧化が行われる。この場合には、上記したように、脱臭や除菌などの効果に加え、健康や美容効果を与える帯電微粒子ミストが放電生成物Pとして発生する。
放電電極174に液体を供給するか否かの制御は制御部178によって行われる。制御部178は、電力供給部22の駆動を制御しながら、液体供給部の電動ポンプ57の駆動(始動および停止)を制御する。この制御部178はマイコン等の集積回路によって構成されている。制御部178は、自動で、またはユーザからのマニュアル操作に応じて、電動ポンプ57の始動および停止を制御する。
第9実施形態の放電装置170(静電霧化装置172)は、以下の利点を有する。
(1)放電装置170に備えられた圧電振動子24は巻線トランスに比べて小型であり、巻線トランスのように形状等の制約も生じない。よって、巻線トランスの使用に比べて、放電装置170を小型化できる。
(1)放電装置170に備えられた圧電振動子24は巻線トランスに比べて小型であり、巻線トランスのように形状等の制約も生じない。よって、巻線トランスの使用に比べて、放電装置170を小型化できる。
(2)圧電振動子24により昇圧された第2電圧(高電圧)が対向電極176に印加され、それにより、放電電極174と対向電極176との間で放電が行われる。従って、静電霧化装置172は、高電圧によって帯電微粒子ミストを大量に生成することができる。
(3)圧電振動子24で生じた機械振動は、対向電極176と圧電振動子24との間に介在された接触部材30によって減衰される。従って、圧電振動子24の機械振動により放電が不安定化することが接触部材30によって抑制される。
(4)圧電振動子24と放電電極174とが互いに非接触で設けられているため、圧電振動子24の機械振動は放電電極174に伝達しない。このため、帯電微粒子ミストを放電電極174から効率よく安定的に放出させることができる。
(5)接触部材30は導電性かつ弾性を有している。従って、対向電極176と圧電振動子24との電気的接続と、圧電振動子24の振動の減衰とを単一部材で行うことができる。よって、部品点数が大幅に増加しない。
(6)接触部材30が圧電振動子24と点接触している。このため、圧電振動子24の振動が接触部材30ひいては対向電極176に伝達することがより確実に抑制される。
(7)対向電極176を設けているので、放電電極174と対向電極176との間で放電を効率よく安定的に行うことができるとともに、帯電微粒子ミストの放出方向に指向性を与えることができる。
(7)対向電極176を設けているので、放電電極174と対向電極176との間で放電を効率よく安定的に行うことができるとともに、帯電微粒子ミストの放出方向に指向性を与えることができる。
(8)放電装置170は、帯電微粒子ミストを移送させるための風を送るファン32(図26では、図示を省略している)を備えている。これにより、帯電微粒子ミストを所望箇所へ効率良く移送して、脱臭、除菌、アレルゲン不活性化効果、農薬分解効果、有機物分解(汚れ除去)などの効果、および健康や美容効果を向上させることができる。
(9)圧電振動子24の機械振動の節F1に対応する位置に、圧電振動子24を保持する保持部42が設けられている。この保持部42は、圧電振動子24の機械振動による引張・圧縮応力が節F1に集中することを抑制する。従って、節F1の位置での圧電振動子24の破断を抑制することができる。
(10)放電電極174に対して液体を供給するか否かを制御部178によって切り替えることができる。この構成では、ユーザが、静電霧化装置172から帯電微粒子ミストを発生させるか否かを自由に選択することができる。
(第10実施形態)
以下、第10実施形態の放電装置170(静電霧化装置172)を図27および図28に従って説明する。なお、第10実施形態の放電装置170は、複数の放電電極174を用いるという点を除いて、第9実施形態(図26)と同一構成である。第10実施形態の構成において、第9実施形態と同様な構成には同一符号を付している。
以下、第10実施形態の放電装置170(静電霧化装置172)を図27および図28に従って説明する。なお、第10実施形態の放電装置170は、複数の放電電極174を用いるという点を除いて、第9実施形態(図26)と同一構成である。第10実施形態の構成において、第9実施形態と同様な構成には同一符号を付している。
図27および図28に示すように、第10実施形態では、各々グランド(グランド配線31a)に接続された複数の放電電極174が、1つの対向電極176に向けて配置されている。
第10実施形態の放電装置170(静電霧化装置172)は、第9実施形態の(1)~(10)の利点に加えて、以下の利点を有する。
(11)放電装置170が複数の放電電極174を備えている。従って、大量の放電生成物P(マイナスイオンおよび帯電微粒子ミスト)を発生させることができる。
(11)放電装置170が複数の放電電極174を備えている。従って、大量の放電生成物P(マイナスイオンおよび帯電微粒子ミスト)を発生させることができる。
(第11実施形態)
以下、第11実施形態の放電装置170(静電霧化装置172)を図29および図30に従って説明する。この第11実施形態の放電装置170は、第2電極としての対向電極176が省略されている点を除いて、第9実施形態(図26)と同一構成である。この第11実施形態の構成において、第9実施形態と同様な構成には同一符号を付している。
以下、第11実施形態の放電装置170(静電霧化装置172)を図29および図30に従って説明する。この第11実施形態の放電装置170は、第2電極としての対向電極176が省略されている点を除いて、第9実施形態(図26)と同一構成である。この第11実施形態の構成において、第9実施形態と同様な構成には同一符号を付している。
図29に示すように、第11実施形態では、先に説明した図26に示されるような対向電極176が省略されており、その代わりに、圧電振動子24に設けられた二次側電極40が対向電極を兼ねている。つまり、別体の対向電極176を用いるのではなく、放電電極174と二次側電極40との間に圧電振動子24からの第2電圧(高電圧)を印加することで放電を行うようになっている。
例えば、図30に示すように、第11実施形態では、一次側電極34,36と反対側に位置する圧電体38の端部に円形の切り欠き38aが形成されており、該切り欠き38aを含む圧電体38の端面に二次側電極40が設けられている。つまり、二次側電極40は、オーム(Ω)状をなしている。放電電極174は、この二次側電極40に向けられている。
第11実施形態の放電装置170(静電霧化装置172)は、第9実施形態の(1)、(4)、(8)~(10)の利点に加えて、以下の利点を有する。
(12)圧電振動子24の二次側電極40が対向電極を兼ねている。この構成では、圧電振動子24により昇圧された第2電圧(高電圧)が二次側電極40に印加されると、放電電極174と二次側電極40との間で放電が行われる。従って、この構成でも、静電霧化装置172は、高電圧によって帯電微粒子ミストを大量に生成することができる。
(12)圧電振動子24の二次側電極40が対向電極を兼ねている。この構成では、圧電振動子24により昇圧された第2電圧(高電圧)が二次側電極40に印加されると、放電電極174と二次側電極40との間で放電が行われる。従って、この構成でも、静電霧化装置172は、高電圧によって帯電微粒子ミストを大量に生成することができる。
(13)別途の対向電極が不要となるとともに、接触部材30が不要となるため、放電装置170の部品点数を少なくすることができる。従って、放電装置170の小型化及びコストダウンを図ることができる。
(14)二次側電極40を対向電極として機能させるので、別途の対向電極を用いずとも、放電電極174と二次側電極40との間で放電を効率よく安定的に行うことができる。また、第9実施形態と同様、帯電微粒子ミストの放出方向に指向性を与えることもできる。
(第12実施形態)
以下、第12実施形態の放電装置170を備えた静電霧化装置182を図31に従って説明する。この第12実施形態の放電装置170は、第9実施形態(図26)と同一構成である。ただし、第12実施形態では、静電霧化装置182の液体供給部が、第3実施形態と同様なペルチェユニット88を用いて構成されている。第12実施形態の構成において、第3および第9実施形態と同様な構成には同一符号を付している。
以下、第12実施形態の放電装置170を備えた静電霧化装置182を図31に従って説明する。この第12実施形態の放電装置170は、第9実施形態(図26)と同一構成である。ただし、第12実施形態では、静電霧化装置182の液体供給部が、第3実施形態と同様なペルチェユニット88を用いて構成されている。第12実施形態の構成において、第3および第9実施形態と同様な構成には同一符号を付している。
図31に示すように、熱交換器用電力供給部100からペルチェユニット88に電力を供給するための配線には機械式のスイッチ184が設けられている。このスイッチ184は制御部178によって制御される。即ち、スイッチ184がオンオフ制御されることによってペルチェ素子92への電力の供給が制御され、これにより、放電電極174に液体を供給するか否かが切り替えられるようになっている。
第12実施形態によれば、第9実施形態の(1)~(10)の利点に加えて、以下の利点を有する。
(15)静電霧化装置182は、ペルチェユニット88を液体供給部として備えている。このため、液体を貯留するタンク等に液体を補給する手間が不要となる。
(15)静電霧化装置182は、ペルチェユニット88を液体供給部として備えている。このため、液体を貯留するタンク等に液体を補給する手間が不要となる。
なお、上記した第9~第12実施形態は、以下のように変更してもよい。
対向電極176の形状、数、または位置を適宜変更してもよい。例えば、図32(a)に示すように、対向電極176は板状でもよいし、または矩形状でもよい。また、図32(b)に示すように、対向電極176は棒状でもよい。あるいは、図32(c)に示すように、対向電極176は、放電電極174の先端を覆う半球形をなし、その中心に貫通孔176aを有するドーム型の電極であってもよい。あるいは、図32(d)に示すように、1つの放電電極174に対して、複数の対向電極176が設けられていてもよい。この場合、複数の対向電極176がそれぞれ異なった形状であってもよい。また、図32(e)に示すように、環状に形成された対向電極176の内側に放電電極174が設けられるように、対向電極174が配置されてもよい。
対向電極176の形状、数、または位置を適宜変更してもよい。例えば、図32(a)に示すように、対向電極176は板状でもよいし、または矩形状でもよい。また、図32(b)に示すように、対向電極176は棒状でもよい。あるいは、図32(c)に示すように、対向電極176は、放電電極174の先端を覆う半球形をなし、その中心に貫通孔176aを有するドーム型の電極であってもよい。あるいは、図32(d)に示すように、1つの放電電極174に対して、複数の対向電極176が設けられていてもよい。この場合、複数の対向電極176がそれぞれ異なった形状であってもよい。また、図32(e)に示すように、環状に形成された対向電極176の内側に放電電極174が設けられるように、対向電極174が配置されてもよい。
放電電極174の形状、数、または位置を適宜変更してもよい。例えば、図33(a)に示すように、放電電極174の先端を球形状に形成してもよい。この構成によれば、放電電極174の先端において表面張力により保持される液体の量を増加させ、帯電微粒子ミストの量を増加させることができる。あるいは、図33(b)に示すように、放電電極174の先端を平面状に形成してもよい。この構成によれば、高電圧の印加による放電電極174の劣化を抑制することができる。あるいは、図34(a)に示すように、複数の放電電極174を設けてもよい。この場合、複数の放電電極174の先端がそれぞれ異なる方向を向いていてもよい。あるいは、図34(b)に示すように、複数の放電電極174の長さが異なっていてもよい。あるいは、図34(c)に示すように、複数の放電電極174の先端の形状が異なっていてもよい。
圧電振動子24は長方形状でなくてもよい。例えば、図35及び図36に示すように、放電装置170は、円環状に形成された圧電振動子192を備えてもよい。この場合、圧電振動子192の長さ方向Xは、円環状の圧電振動子192の中心線Cに平行な方向となる。この構成でも、圧電振動子192の厚み方向Yの寸法に対する長さ方向Xの寸法の比を、入力電圧(第1電圧)と出力電圧(第2電圧)との略増幅比に相当させることができる。
このような円環状の圧電振動子192では、一次側電極34,36は、圧電体38の長さ方向Xにおける一端部192aにおいて、圧電体38の厚み方向Yにおける外周面及び内周面に設けられる。また、二次側電極40は、圧電体38の長さ方向Xにおける他端部192bにおいて、長さ方向Xを向く端面に設けられる。つまり、二次側電極40はリング状をなす。この構成では、二次側電極40と放電電極174との間で放電を発生させることができる。つまり、二次側電極40は放電電極174の対向電極を兼ねる。このため、別途の対向電極を用いる必要がない。
接触部材30を介さずに圧電振動子24に対向電極176を接続してもよい。即ち、第9,10,12実施形態(図26,27,31)では、接触部材30を用いずに、対向電極176を圧電振動子24の二次側電極40に接続してもよい。
Claims (36)
- 放電装置であって、
第1電圧を供給する電力供給部と、
振動により前記第1電圧を第2電圧に昇圧する圧電振動子と、
前記第2電圧に基づいて放電を行うことにより放電生成物を生成するための第1電極と、を備え、
前記第1電極と前記圧電振動子とが互いに非接触で設けられていることを特徴とする放電装置。 - 請求項1に記載の放電装置において、
前記第1電極は金属材料からなり、前記第2電圧の印加に基づいて金属微粒子を前記放電生成物として放出することを特徴とする放電装置。 - 請求項2に記載の放電装置において、
前記第1電極は、白金又は亜鉛を前記金属材料の主成分として含むことを特徴とする放電装置。 - 静電霧化装置であって、
請求項1に記載の放電装置と、
前記第1電極に液体を供給する液体供給部と、
を備え、前記第1電極は、前記第2電圧の印加に基づいて前記液体を静電霧化することにより帯電微粒子化された液体を前記放電生成物として生成し、当該静電霧化装置は更に、
前記第1電極と前記圧電振動子との間に設けられ、該第1電極と該圧電振動子とを電気的に接続する振動減衰部を備えることを特徴とする静電霧化装置。 - 請求項4に記載の静電霧化装置において、
前記振動減衰部は、弾性かつ導電性を有する接触部材を含むことを特徴とする静電霧化装置。 - 請求項4に記載の静電霧化装置において、
前記振動減衰部は、導電性を有する接触部材と、該接触部材に固定される弾性部材とを含むことを特徴とする静電霧化装置。 - 請求項4に記載の静電霧化装置において、
前記振動減衰部は、前記圧電振動子と点接触にて電気的に接続されていることを特徴とする静電霧化装置。 - 請求項4に記載の静電霧化装置において、
前記液体供給部は、前記第1電極を前記振動減衰部を介して冷却することにより、結露水を前記液体として前記第1電極に供給するペルチェユニットを含むことを特徴とする静電霧化装置。 - 請求項4に記載の静電霧化装置において、
前記放電装置は更に、前記第1電極と間隔を空けて配置され、前記第1電極との間で前記第2電圧の印加を受ける第2電極を含み、
前記第2電極は、前記帯電微粒子化された液体と共に生成されるオゾンを減少させる機能を有することを特徴とする静電霧化装置。 - 請求項9に記載の静電霧化装置において、
前記第2電極が活性炭により形成されていることを特徴とする静電霧化装置。 - 請求項9に記載の静電霧化装置において、
前記第2電極がオゾン分解触媒により形成されていることを特徴とする静電霧化装置。 - 請求項9に記載の静電霧化装置において、
前記放電装置は更に、前記第2電極に電気的に接続される第2の電力供給部を含み、
前記第2電極が、前記第2の電力供給部から供給される電力を熱に変換可能な発熱体を含むことを特徴とする静電霧化装置。 - 請求項9に記載の静電霧化装置において、
前記第2電極が格子状またはハニカム形状にて形成されていることを特徴とする静電霧化装置。 - 請求項9に記載の静電霧化装置において、
前記放電装置は更に、前記第1電極から前記第2電極に向かって移動するオゾンに向かって紫外線を照射する紫外線照射部を含むことを特徴とする静電霧化装置。 - 請求項4に記載の静電霧化装置において、
前記第1電極は、毛細管現象を発現する部材を含み、前記液体供給部から供給された液体を前記毛細管現象により前記第1電極上で移動させることを特徴とする静電霧化装置。 - 請求項15に記載の静電霧化装置は更に、
前記第1電極と間隔を空けて配置されるとともに所定の電位に接続され、前記第1電極との間で前記第2電圧の印加を受ける第2電極と、
前記第2電極を前記所定の電位に接続する配線に接続され、前記第1電極への前記液体の供給を検知する液体供給検知部と、
を含むことを特徴とする静電霧化装置。 - 静電霧化装置であって、
請求項1に記載の放電装置と、
前記第2電圧に基づいて前記第1電極が放電を行う放電空間に配置され、該放電空間に湿度環境を形成する湿度環境形成部と、を備え、
前記放電生成物は、帯電微粒子化された液体であり、該帯電微粒子化された液体は、前記湿度環境にて提供される液体を前記第1電極による放電により帯電させることによって生成されることを特徴とする静電霧化装置。 - 請求項17に記載の静電霧化装置において、
前記湿度環境形成部は、前記帯電微粒子化された液体を放出する方向に沿って前記放電空間を冷却することにより結露液を生成するペルチェユニットを含むことを特徴とする静電霧化装置。 - 請求項18に記載の静電霧化装置において、
前記湿度環境形成部は更に、前記放電空間に向けて開口するように配置され、前記ペルチェユニットにて生成される前記結露液を貯留する液体溜め部を含むことを特徴とする静電霧化装置。 - 請求項17に記載の静電霧化装置において、
前記湿度環境形成部は、
前記液体を供給する液体供給部と、
前記放電空間に向けて開口するように配置され、前記液体供給部から供給される前記液体を溜める液体溜め部と、
を含むことを特徴とする静電霧化装置。 - 請求項17に記載の静電霧化装置において、
前記湿度環境形成部は、前記放電空間に前記液体をスチームとして供給するスチーム発生器を含むことを特徴とする静電霧化装置。 - 請求項17に記載の静電霧化装置は更に、
前記第1電極と前記圧電振動子との間に設けられ、該第1電極と該圧電振動子とを電気的に接続する振動減衰部を備えることを特徴とする静電霧化装置。 - 請求項1に記載の放電装置は更に、
前記第1電極と間隔を空けて配置され、前記第1電極との間で前記第2電圧の印加を受ける第2電極を備えており、
前記圧電振動子は、前記第1電極とは非接触であり、前記第2電極と電気的に接続されていることを特徴とする放電装置。 - 請求項23に記載の放電装置において、
前記圧電振動子は、前記第1電圧が供給される一次側電極と、前記第1電圧に応じて振動する圧電体と、前記圧電体の振動によって前記第1電圧から昇圧された前記第2電圧を出力する二次側電極と、を含み、
前記圧電振動子の前記二次側電極が前記第2電極を兼ねていることを特徴とする放電装置。 - 静電霧化装置であって、
請求項23に記載の放電装置と、
前記第1電極に液体を供給する液体供給部と、
を備え、前記第1電極は、前記第2電圧の印加に基づいて前記液体を静電霧化することにより帯電微粒子化された液体を前記放電生成物として生成することを特徴とする静電霧化装置。 - 請求項25に記載の静電霧化装置において、
前記液体供給部は、前記第1電極を冷却することにより結露水を前記液体として前記第1電極に供給するペルチェユニットを含むことを特徴とする静電霧化装置。 - 請求項25に記載の静電霧化装置は更に、
前記第1電極への前記液体の供給と該供給の遮断とを切り換え制御する制御部を備えることを特徴とする静電霧化装置。 - 請求項1に記載の放電装置は更に、
前記第1電極と前記圧電振動子との間に設けられ、該第1電極と該圧電振動子とを電気的に接続する振動減衰部を備えることを特徴とする放電装置。 - 請求項1に記載の放電装置において、
前記第1電極が、尖状に形成された先端部を有することを特徴とする放電装置。 - 請求項1に記載の放電装置において、
前記第1電極は、前記放電装置に設けられて前記圧電振動子から前記第2電圧の印加を受ける複数の第1電極のうちの1つであることを特徴とする放電装置。 - 請求項1に記載の放電装置は更に、
前記第1電極と間隔を空けて配置され、前記第1電極との間で前記第2電圧の印加を受ける第2電極を備えることを特徴とする放電装置。 - 請求項1に記載の放電装置は更に、
前記放電生成物を移送させるための風を送る送風装置を備えることを特徴とする放電装置。 - 請求項1に記載の放電装置において、
前記圧電振動子は、前記第1電圧が供給される一次側電極と、前記第1電圧に応じて振動し、振動時において少なくとも第1の節を有する圧電体と、前記圧電体の振動によって前記第1電圧から昇圧された前記第2電圧を出力する二次側電極と、を含み、
前記圧電体は、前記第1の節の位置から前記二次側電極にかけて徐々に小さくなる断面積を有することを特徴とする放電装置。 - 請求項1に記載の放電装置において、
前記圧電振動子は、前記第1電圧が供給される一次側電極と、前記第1電圧に応じて振動し、該振動の第1の節を有する圧電体と、前記圧電体の振動によって前記第1電圧から昇圧された前記第2電圧を出力する二次側電極と、を含み、
前記放電装置は更に、前記圧電体の前記第1の節の位置にて前記圧電振動子を保持する保持部を備えることを特徴とする放電装置。 - 請求項34に記載の放電装置において、
前記圧電体は、振動の第2の節を有し、
前記放電装置は更に、前記第2の節の位置で前記圧電振動子を保護する保護部を備えることを特徴とする放電装置。 - 請求項1に記載の放電装置において、
前記圧電振動子は、前記第1電圧が供給される一次側電極と、前記第1電圧に応じて振動する圧電体と、前記圧電体の振動によって前記第1電圧から昇圧された前記第2電圧を出力する二次側電極と、該二次側電極を覆う保護材とを含むことを特徴とする放電装置。
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