JP4811375B2 - 静電霧化装置及びそれを備えた加熱送風装置 - Google Patents

Description

本発明は、帯電液体微粒子を生成する静電霧化装置、及びこの静電霧化装置を備えて加熱された空気を送風する送風手段を備えた加熱送風装置に関する。

従来のこの種の装置としては、例えば以下に示す文献に記載されたものが知られている（特許文献１参照）。この文献に記載された液体微粒子化装置で採用されている技術では、液体に埋没した吐出電極と、この吐出電極と対向する位置で液体外に配設された対向電極を備え、パルス幅が制御されたパルス電圧を吐出電極に供給して駆動することで、粒子径の異なる微粒子の生成を１個単位で制御でき、粒子径のばらつきの少ない微少な粒径の粒子を高密度かつ低電圧で生成することができる。
特開平１１−３００９７５号公報

上記従来の液体微粒子化装置において、パルス幅の制御やパルス電圧の調整だけでは、高電界による静電霧化の機能を向上させるには不十分であり、帯電量を増量し、粒子径の微細化を図り、静電霧化機能のさらなる向上が求められていた。

また、上記従来の装置では、吐出電極にパルス電圧を供給制御する際に、吐出電極に電圧が印加されない期間が生じるので、これに同期して帯電液体微粒子が発生しない期間が生じ、この期間では帯電液体微粒子の作用効果を得ることができないといった不具合を招いていた。

そこで、本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、帯電液体微粒子の粒子径のさらなる微細化を図り、かつ帯電イオンならびに帯電液体微粒子の発生を制御することができる静電霧化装置を提供することにある。

また、他の目的は、加熱された空気を送風することに加えて、微細化した帯電液体微粒子を吐出できる加熱送風装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係る静電霧化装置は、放電電極に電圧を印加して、印加した電圧で形成される電界により生じる放電により前記放電電極に供給された液体を静電霧化する静電霧化装置において、前記放電電極に印加するパルス電圧を発生する電圧発生手段を有し、前記電圧発生手段は、前記パルス電圧の電圧振幅を制御することを第１の特徴とする。

また、本発明に係る静電霧化装置は、前記第１の特徴の静電霧化装置において、前記電圧発生手段は、前記放電により帯電イオンを発生させる第１の電圧値と、前記放電により帯電液体微粒子を発生させる第２の電圧値との間を振幅するパルス電圧を発生する
ことを第２の特徴とする。

また、本発明に係る静電霧化装置は、前記第２の特徴の静電霧化装置において、前記電圧発生手段は、前記第１の電圧値の前記パルス信号が前記放電電極に印加されている印加時間と、前記第２の電圧値の前記パルス信号が前記放電電極に印加されている印加時間とを制御して、前記帯電イオンの発生量と前記帯電液体微粒子の発生量を可変制御することを第３の特徴とする。

本発明に係る静電霧化装置を備えた加熱送風装置は、前記第１〜第３の特徴のいずれか１つの静電霧化装置と、温風を吐出する加熱送風手段とを有することを特徴とする。

本発明に係る第１の特徴の静電霧化装置では、帯電液体微粒子の粒子径のさらなる微細化を図ることができ、静電霧化により発生する帯電イオンと帯電液体微粒子の発生を制御することができる。

本発明に係る第２の特徴の静電霧化装置においては、静電霧化の動作時には、常時帯電イオンと帯電液体微粒子を発生させることが可能となり、静電霧化効率を向上させることができる。

本発明に係る第３の特徴の静電霧化装置においては、帯電イオンの発生量と帯電液体微粒子の発生量を可変制御することができる。

本発明に係る静電霧化装置を備えた加熱送風装置では、温風を送出できることに加えて、微細化された帯電イオンならびに帯電液体微粒子を吐出することが可能となる。

以下、図面を用いて本発明を実施するための最良の実施例を説明する。

図１は本発明の実施例１に係る静電霧化装置の構成を示す図である。

図１において、静電霧化装置は、高電圧発生回路１、パルス発生回路２，放電部３、水供給部４、コンデンサ５（５ａ，５ｂ）ならびに抵抗６（６ａ，６ｂ）を備えて構成されている。

高電圧発生回路１は、高圧制御回路１１、昇圧トランス１２ならびに平滑・整流回路１３を備えて構成され、商用等の交流電源７から与えられた交流電力を波形整形ならびに昇圧して高電圧のパルス信号を発生する。

高圧制御回路１１は、パルス発生回路２に接続され、パルス発生回路２で生成されたパルス信号を受け、交流電源７から与えられる正弦波形の交流電圧を、パルス信号に基づいて交流電源７から供給される交流電圧の周波数よりは高い周波数であって昇圧トランス１２の入力に適した、すなわち昇圧トランス１２による昇圧動作に適したパルス状の信号に変換し、変換で得られたパルス状の信号を昇圧トランス１２の１次側に供給する。

昇圧トランス１２は、１次コイル側が高圧制御回路１１に接続され、２次コイル側が平滑・整流回路１３に接続され、高圧制御回路１１から与えられたパルス信号を昇圧して、２次側コイルで予め設定された正または負の高電圧、例えば−３ｋＶ〜−４ｋＶ程度の範囲の高電圧のパルス信号を発生し、発生したパルス電圧を平滑・整流回路１３に与える。

平滑・整流回路１３は、昇圧トランス１２の２次コイル側に接続され、交流電源７の周波数によりも高い周波数によるスイッチング動作をともなった昇圧動作により周波数が交流電源７の周波数よりも高くなっている昇圧後の高電圧のパルス信号を受けて、このパルス信号を平滑化して整流し、パルス信号の周波数を交流電源７と同程度の周波数にまで低下させたパルス信号を生成し、生成したパルス信号を放電部３に供給する。

放電部３は、放電電極３１と、この放電電極３１との間で高電界を作り出す他方の集電電極となる例えばグランド電極３２とを備え、高電界による放電により帯電（例えばマイナスに帯電）した微粒子水（イオンミスト、以下、単にイオンミストと呼ぶ）、や帯電（例えばマイナスに帯電）イオン（以下、単にイオンと呼ぶ）を発生し、静電霧化が行われる。

なお、この実施例１ならびに以下に説明する実施例では、微粒子化する液体を水として説明するが、微粒子化する液体は水に限らず、例えば水に他の物質を添加混入して生成された液体であってもかまわない。

放電電極３１は、平滑・整流回路１３の高圧出力端子に接続され、平滑・整流回路１３で得られた高圧のパルス電圧が印加される。グランド電極３２は、放電電極３１と所定の間隔を隔てて配置されて接地電位が与えられ、放電電極３１との間で高電界を形成し、放電を行う。

水供給部４は、放電部３で行われる静電霧化で使用される水分を放電電極３１に供給する。水供給部４は、例えば水分を貯蔵するタンクを備え、このタンクに貯蔵された水分を放電電極３１に供給するように構成され、もしくは放電電極３１を露点以下の温度に冷却して放電電極３１に結露水を得る冷却手段として例えばペルチェモジュールで構成されている。

なお、先に触れたように、水以外の液体を静電霧化する場合には、例えばその液体を予め作成しておき、作成した液体を水に代えてタンクに貯蔵するようにすればよい。

コンデンサ５は、平滑・整流回路１３の低圧出力端子と交流電源７との間に直列接続された２つのコンデンサ５ａ、５ｂで構成され、高周波でインピーダンスの低い低インピーダンス素子として平滑・整流回路１３の低圧出力端子と交流電源７との間を接続する。

抵抗６は、平滑・整流回路１３の低圧出力端子と交流電源７との間に直列接続された２つの抵抗６ａ、６ｂで構成され、回路を安定動作させる素子として平滑・整流回路１３の低圧出力端子と交流電源７との間を接続する。

このような構成において、放電電極３１に印加する高電圧のパルス信号の波形、例えば図２または図３に示すような信号波形と概ね同じような波形の低圧のパルス信号をパルス発生回路２で生成する。生成されたパルス信号は、高電圧発生回路１の高圧制御回路１１に与えられ、このパルス信号に基づいて交流電源７から与えられた交流電圧の正弦波が波形整形されて、昇圧トランス１２の入力に適した高周波で低圧のパルス信号が生成される。生成された低圧のパルス信号は、昇圧トランス１２に与えられて予め設定された高電圧まで昇圧される。

ここで、パルス信号は、図２または図３に示すように、ロウレベルの電圧が放電部３における放電により帯電イオンが発生し得る程度の高電圧（帯電イオン吐出電圧、例えば−３ｋＶ程度）まで昇圧される。また、ハイレベルの電圧は放電部３における放電によりイオンミストが発生し得る程度の高電圧（イオンミスト吐出電圧、例えば−３．３ｋＶ程度）まで昇圧されが、その電圧値とハイレベルの期間は、放電電極３１に昇圧したパルス信号が印加された際にリークが発生しないように設定される。

なお、パルス信号のロウレベルとハイレベルの高電圧は、放電電極３１の電極形状や放電電極３１とグランド電極３２との距離等の装置の設計事項により変わり、装置の構成に応じて帯電イオンならびにイオンミストが発生する放電条件を満たすように設定される。

高電圧に昇圧されたパルス信号は、平滑・整流回路１３に与えられ、昇圧動作により周波数が高くなったパルス信号の周波数を平滑・整流回路１３で昇圧する前の交流電源７の周波数程度にまで下げられ、図２または図３に示すような波形の高電圧のパルス信号が生成される。周波数が下がった高電圧のパルス信号は、放電電極３１に印加される。これにより放電電極３１とグランド電極３２との間で高電界が発生する。一方、放電電極３１には、水供給部４から水分が供給される。

このような状態において、放電電極３１にパルス信号のハイレベルが印加されている期間では、放電電極３１に供給された水分は、放電電極３１とグランド電極３２との間に発生した高電界により先に説明したように静電霧化され、イオンミストが生成される。一方、放電電極３１にパルス信号のハイレベルよりも低い高電圧が印加されている期間では、放電電極３１とグランド電極３２との間に発生した高電界により帯電イオンが生成される。生成された帯電イオンならびにイオンミストは帯電して電荷を有しているので、放電電極３１とグランド電極３２との間の高電界によって放電電極３１からグランド電極３２側に移動し、移動する際にファン等の送風手段からの送風により外部に吐出される。なお、生成されたイオンミストは、送風によらずとも吐出は可能であり、送風を利用することで吐出効率を高めることができる。

このように、上記実施例１では、放電電極３１に印加するパルス信号におけるハイレベルとロウレベルとの間の電圧幅（電圧振幅）、ならびにハイレベル状態にある期間を調整制御することで、放電動作におけるリーク電流を招くことなく、放電電極３１とグランド電極３２との間で高電界を発生させることが可能となる。例えば、図２に示す波形のパルス信号に比べて図３に示す波形のパルス信号では、ハイレベルの期間が短い（印加時間が短い）ので、イオンミスト吐出電圧のハイレベルの電圧値を図２に示すパルス信号に比べて高く設定することが可能となり、高電界を発生させることが可能となる。

高電界の発生が可能となることで、吐出される粒子の１個当たりの放電エネルギーが増加し、高電界下での静電霧化によりイオンミストの帯電量を増大させることができる。また、放電動作における電界の強さと、一定の粒径まで微細化された粒子の個数との関係は、例えば図４に示すような特性を示すので、高電界にすることで一定粒径例えば５ナノメータ程度にまで微細化されたイオンミストの個数を増量することができる。

さらに、先に説明した文献で採用されている従来の技術では、放電電極に印加される高電圧のパルス信号は、図５または図６に示すように、オフしている期間が存在する、すなわちロウレベルの電圧値が０Ｖとなるパルス信号を放電電極に印加するような場合には、イオン吐出電圧以上でイオンの吐出が可能となり、イオンミスト吐出電圧以上でイオンミストの吐出が可能となるが、パルス信号がオフしている期間では、イオンならびにイオンミストを吐出することができず、静電霧化効率が悪かった。

これに対して、この実施例１では、先の図２、図３に示すように、パルス信号はオフすることなくパルス信号のロウレベルがイオン吐出電圧に設定され、パルス信号のハイレベルがイオンミスト吐出電圧に設定されているので、すなわちイオンの発生可能な電圧とイオンミストの発生可能な電圧との間を振幅するようにパルス信号の電圧振幅が設定されているので、常時イオンもくしはイオンミストを発生して吐出することができる。これにより、従来に比べて静電霧化効率を格段に高めることが可能となる。

また、図３に示すような波形のパルス信号において、パルス信号のハイレベルとロウレベルのいずれか一方または両方の昇圧電圧値を変更する手段を設けることで、リークが発生しない範囲でハイレベル、ロウレベルの電圧を任意に可変設定することで、イオンの発生量とイオンミストの発生量を制御することができる。

例えば、図７に示す波形ａのようなパルス信号では、ハイレベルの電圧がイオンミスト吐出電圧よりもかなり高く設定されているので、１周期当たりのイオンミストの発生時間ｔａ１はイオンの発生時間ｔａ２よりも長くなり（ｔａ１＞ｔａ２）、イオンミストを多く発生させることができる。一方、図７に示す波形ｂのようなパルス信号では、ハイレベルの電圧がイオンミスト吐出電圧よりも僅かに高く波形ａよりも低く設定されているので、１周期当たりのイオンの発生時間ｔｂ１はイオンミストの発生時間ｔｂ２よりも長くなり（ｔｂ１＞ｔｂ２）、イオンを多く発生させることができる。

図８は本発明の実施例２に係る静電霧化装置の構成を示す図である。

図８に示す実施例２の静電霧化装置の特徴とするところは、先の図１に示す実施例１の装置に比べて、図１に示すパルス発生回路２に代えて交流電源７と高電圧発生回路１の高圧制御回路１１との間にダイオード８を設け、このダイオード８により交流電源７の正弦波を半波整流して得られた整流信号を高圧制御回路１１に与え、この整流信号に基づいて高圧制御回路１１で放電電極３１に印加する、例えば図２または図３に示すような高電圧のパルス信号を生成することにある。

このような実施例２においては、図１に示す構成に比べて、実施例１で得られる効果に加えて、パルス発生回路２が不要となり装置を簡易で小型な構成にすることが可能となる。

図９は先の図１または図８に示す静電霧化装置を備えた加熱送風装置の一例としてのヘヤードライヤーの概略構成を示す図である。

図９において、ヘアードライヤーはハウジング９１によって本体部が形成され、ハウジング９１の下壁部にはハンドル部９２が下方に向けて突出するように一体に設けられいる。ハウジング９１内には、空気取り入れ口９７から空気を吸入するファン９４と、ファン９４を回転駆動するモータ９３が配置されている。また、モータ９３の下流側には、ヒータ９６を備えてヒータ９６に選択的に通電することでファン９４によって送風された空気を選択的に加熱して温風を発生し、発生した温風が吹き出し口９８から外部に送風される加熱部９５が設けられている。

ハンドル部９２には、モータ９３のオン／オフ、ヒータ９６のオン／オフ、静電霧化装置のオン／オフならびにヘヤードライヤーの他の機能を切り換えるスイッチ９９が設けられている。

ハウジング９１の上壁部前方には、図１に示す静電霧化装置を構成する、パルス発生回路２（図示せず）を含む高電圧発生回路１、放電部３、ならびに水供給部４が配置され、放電部３で生成されたイオン、イオンミストは、ファン９４によって生成されて導入通路１００に導入された送風によって、吹き出し口９８から吹き出る送風の方向と同方向へ吹き出される。

ハウジング９１内の、空気取り入れ口９７とファン９４との間の上壁側には、コンデンサ５が配置され、配線（図示せず）により高電圧発生回路１に接続されている。

このように、先の図１に示す実施例１または図８に示す実施例２の静電霧化装置を加熱送風装置としてのドライヤーに搭載することで、上述したように、ドライヤーから吹き出されるイオンミストを微粒子化することが可能となり、さらにイオンミストの帯電量を増加させることができることに加えて、微粒子化されたイオンミストを増量することが可能となる。これにより、毛髪内部へのイオンミストの浸透力を高めることができ、毛髪に与えるしっとり効果を向上することができる。

また、放電電極３１に印加するパルス信号の電圧振幅が、帯電イオンの吐出電圧とイオンミストの吐出電圧との間に設定されているので、毛髪への効果因子、すなわちさらさら効果をもたらす帯電イオンと、しっとり効果をもたらすイオンミストの一方または双方を、静電霧化装置が動作している間は常に吹き出すことが可能となる。

さらに、パルス信号のハイレベルとロウレベルの電圧を可変設定することで、帯電イオンとイオンミストの発生量を調整制御することが可能となる。これにより、ドライヤーを使用する際に、しっとり効果とさらさら効果の一方の効果を他方の効果に比べて強く作用させるかを選択することが可能となり、使用者の利便性を図ることができる。

本発明の実施例１に係る静電霧化装置の構成を示す図である。 放電電極に印加される印加電圧の電圧波形を示す図である。 放電電極に印加される印加電圧の他の電圧波形を示す図である。 静電霧化時の電界と微細化された液体微粒子の個数との関係を示す図である。 放電電極に印加される印加電圧の電圧波形と帯電イオンならびに帯電イオンの作用効果との関係を示す図である。 放電電極に印加される印加電圧の他の電圧波形と帯電イオンならびに帯電イオンの作用効果との関係を示す図である。 放電電極に印加される印加電圧の他の電圧波形と帯電イオンならびに帯電イオンの作用効果との関係を示す図である。 本発明の実施例２に係る静電霧化装置の構成を示す図である。 本発明の実施例３に係る静電霧化装置を備えた加熱送風装置の構成を示す図である。

符号の説明

１…高電圧発生回路
２…パルス発生回路
３…放電部
４…水供給部
５…コンデンサ
６…抵抗
７…交流電源
８…ダイオード
１１…高圧制御回路
１２…昇圧トランス
１３…平滑・整流回路
３１…放電電極
３２…グランド電極
９１…ハウジング
９２…ハンドル部
９３…モータ
９４…ファン
９５…加熱部
９６…ヒータ
９７…空気取り入れ口
９８…吹き出し口
９９…スイッチ
１００…導入通路

Claims (3)

1. 放電電極に電圧を印加して、印加した電圧で形成される電界により生じる放電により前記放電電極に供給された液体を静電霧化する静電霧化装置において、
   前記放電電極に印加するパルス電圧を発生する電圧発生手段を有し、
   前記電圧発生手段は、前記パルス電圧の電圧振幅を制御し、前記放電により帯電イオンを発生させる第１の電圧値と、前記放電により帯電液体微粒子を発生させる第２の電圧値との間を振幅するパルス電圧を発生することを特徴とする静電霧化装置。
2. 前記電圧発生手段は、前記第１の電圧値の前記パルス信号が前記放電電極に印加されている印加時間と、前記第２の電圧値の前記パルス信号が前記放電電極に印加されている印加時間とを制御して、前記帯電イオンの発生量と前記帯電液体微粒子の発生量を可変制御する
   ことを特徴とする請求項１に記載の静電霧化装置。
3. 請求項１または２に記載の静電霧化装置と、
   温風を吐出する加熱送風手段と
   を有することを特徴とする静電霧化装置を備えた加熱送風装置。

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