释放插针部件及使用其的静电雾化装置

摘要

本发明涉及一种释放插针部件以及使用该释放插针部件的静电雾化装置，在向外部释放含有功能性成分的薄雾的静电雾化装置中，无需施加额外的高电压，即可向外部释放大量薄雾。本发明的释放插针部件，其特征在于，所述释放插针部件用于将含有功能性成分的薄雾释放到外部的静电雾化装置中，包括释放插针部件本体和导电性材料，释放插针部件本体包含多孔质体或者纤维成型体，导电性材料包含导电性石墨组合材料，释放插针部件本体上承载有导电性材料，释放插针部件的电阻值应设为大于等于0.5kΩ且不超过10kΩ，并且在静电雾化装置所具备的保水部上突出设置的底面部上，没有覆盖导电性石墨组合材料。

说明书

技术领域

本发明涉及一种释放插针部件以及使用该释放插针部件的静电雾化装置， 在将含有功能性成分的薄雾释放到外部的静电雾化装置中，无需施加额外的高 电压，即可将大量薄雾释放到外部。

背景技术

以往，已知有一种静电雾化装置，其通过施加高电压，将含有非挥发性功 能性成分的水加以雾化，产生薄雾释放出去。作为非挥发性功能性成分，例如 可以使用添加有维生素C·氨基酸等功能性成分的水、芳香油、除臭剂等。通 常，静电雾化装置从蓄水部通过毛细管现象将水输送到释放插针部件的前端部， 前端部将水吸收到由多孔质体形成的释放插针部件，通过对该释放插针部件施 加高电压，从前端部释放出薄雾。但是，以前使用的静电雾化装置中，如果水 槽中补给的水是和自来水一样含有Ca、Mg等矿物质成分的水时，这些矿物质成 分与空气中的CO₂发生反应后会在吸水体的雾化部上析出附着CaCO₃或MgO等， 会妨碍薄雾的产生。对于这个问题，在专利文献1中披露了一种静电雾化装置， 其通过在水输送路径中设置用于去除矿物质成分的离子交换部，防止在突起的 雾化部上由于和空气中的CO₂发生反应析出附着CaCO₃或MgO等，无需定期性的 保养维护即可持续使用。

【先前技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】日本专利特开2009-255091号公报

发明内容

但是，以往使用的静电雾化装置，其包含施加高电压产生薄雾的雾化部， 这种构造下，构成释放插针部件前端部的多孔质体与空气接触产生氧化反应， 因而会附着氧化物，造成堵塞多孔质体之类的其他问题。因此，一旦堵塞多孔 质体，会阻碍通过毛细管现象输送水分，难以进行静电雾化，所以需要实施去 除析出附着在释放插针部件前端部造成堵塞的氧化物等的保养维护，而且为了 释放薄雾需要施加额外的高电压。

本发明者为了解决上述课题，针对用于释放薄雾的释放插针部件进行积 极研讨后，通过在释放插针部件本体中承载导电性材料，而无需施加额外的 高电压即可释放大量薄雾，终于完成本发明。

本发明的释放插针部件具有以下特征：

(1)用于将含有功能性成分的薄雾释放到外部的静电雾化装置中，

包括释放插针部件本体和导电性材料，

所述释放插针部件本体包含多孔质体或者纤维成型体，

所述导电性材料包含导电性石墨组合材料，

所述释放插针部件本体中承载所述导电性材料，释放插针部件的电阻值 设为大于等于0.5kΩ且不超过10kΩ，

而且，在静电雾化装置所配备的保水部上突出设置的底面部，没有覆盖 所述导电性石墨组合材料。

(2)在所述释放插针部件本体中，

将导电性材料涂布在表面上来承载导电性材料。

(3)对于所述释放插针部件本体，

将导电性材料含有在内部来承载导电性材料。

(4)所述多孔质体或者纤维成型体是将陶瓷材料、金属材料、合成树脂 材料、天然树脂材料中一种或两种以上材料复合化而形成的。

(5)所述导电性石墨组合材料的导电性石墨组合率为5～25重量％。

本发明的静电雾化装置具有以下特征：

(6)其是使用上述记载的释放插针部件的静电雾化装置，

包括：蓄水部；

保水部，用于从蓄水部吸水且保持住水分；

释放插针部件，突出设置在保水部且向外部释放薄雾；以及施加电极， 用于对释放插针部件施加高电压。

发明效果

根据本发明，通过在释放插针部件中承载导电性材料，无需施加额外的 高电压即可释放大量薄雾，并且含有功能性成分的薄雾可以起到提高除菌效果 的功效。与此同时，还具有以下优点：由于没有堵塞多孔质体，可以长时间无 需保养维护，有利于稳定地实施静电雾化。释放插针部件本体中承载导电性材 料，可以通过在释放插针部件本体表面上涂布导电性材料，或者在内部含有导 电性材料的方式达成。

而且，根据本发明，所述多孔质体或者纤维成型体是将陶瓷材料、金属材 料、合成树脂材料、天然树脂材料中一种或两种以上材料复合化而形成的，所 以可以根据释放插针部件最终的用途，选择最适合的材料。

而且，根据本发明，本发明的释放插针部件的所述导电性材料的导电性石 墨组合率为10～30重量％，因此可以降低释放插针部件的电阻值，无需施加额 外的高电压即可将薄雾释放到外部。

附图说明

图1是表示本发明相关的静电雾化装置的一个实施方式的概略图。

图2是包含多孔质体或者纤维成型体的释放插针部件本体的剖面图。

图3是表示在释放插针部件本体上涂布导电性材料的工序的说明图。

图4是表示在释放插针部件本体上涂布导电性材料的工序的说明图。

图5是表示释放插针部件的形状种类的说明图。

图6是表示由于导电性石墨组合率引起释放插针部件的电阻值变化的说明 图。

图7是测定薄雾产生量所用设备的说明图。

图8是表示薄雾产生量测定结果的曲线图。

元件符号

10静电雾化装置

11释放插针部件

11a前端部

12蓄水部

13保水部

14施加电极

15负极

16水

17薄雾

18多孔质体

19纤维成型体

20释放插针部件本体

21导电性材料

22离子计数器

23加湿器

24培养基

25空气净化器

具体实施方式

以下，根据用于实施发明的实施方式，对本发明加以说明，下述实施例 不仅限定于权利要求书范围内的发明，而且通过实施例加以说明的特征也不 仅限于本发明。

本发明的释放插针部件，其特征在于：在将含有功能性成分的薄雾释放 到外部的静电雾化装置中，包括释放插针部件本体和导电性材料，所述释放 插针部件本体包含多孔质体或者纤维成型体，所述导电性材料包含导电性石 墨组合材料，所述释放插针部件本体上承载所述导电性材料。

本发明的静电雾化装置是通过施加高电压，将含有功能性成分的水加以 雾化，产生薄雾释放出去。静电雾化装置的特征在于：包括蓄水部；保水部， 用于从蓄水部吸水且保持住水分；释放插针部件，突出设置在保水部且向外 部释放薄雾；以及施加电极，用于对释放插针部件施加高电压。如此，可以 发挥如下作用：释放插针部件突出设置在保水部，吸收保水部所保持的含有 功能性成分的水，从其前端部向外部释放出薄雾。因此，释放插针部件必须 具备高效的吸水力以及保水力。这是为了无需将含有功能性成分的水存留在 保水部，即可高效地吸收至释放插针部件，向外部释放出薄雾。

释放插针部件是在由多孔质体或者纤维成型体所形成的释放插针部件 本体上承载导电性材料而成。多孔质体或者纤维成型体是将陶瓷材料、金属 材料、合成树脂材料、天然树脂材料中一种或两种以上材料复合化而形成的。

多孔质体是指内部具有无数微小空孔的材料，该多孔质体相比独立的微 细泡集合体，以使用连续具有无数细微孔的材料者可以更好地吸收含有功能 性成分的水而较好。例如，可列举出将陶瓷粒子或金属粒子烧结成棒状体的 多孔体，或将氨基甲酸酯树脂或苯乙烯树脂等发泡体形成为棒状体的多孔 体。纤维成型体是指收集多根纤维状物，通过自身融合或者接合剂等，部分 或全部接合在一起加以一体化，其网状空隙作为含有功能性成分的水的流路 而形成的材料。例如，可列举出陶制纤维(Ceramics Fiber、玻璃纤维等)、 有机纤维(聚酯纤维、人造丝纤维、尼龙纤维等)、金属纤维(不锈钢纤维、 铜纤维、钛纤维等)，或者混合这些纤维形成棒状体的材料。

陶瓷材料是指二氧化硅、氧化铝、氧化镁、二氧化钛、氧化锆之类的单 一氧化物，或者富铝红柱石、沸石、膨润土、海泡石、硅镁土、硅线石、高 岭土、绢云母、硅藻土、长石、蛙目粘土、硅酸盐化合物(珍珠岩、蛭石、 绢云母等)等中任一种，或者包含上述成分中至少一种的组合而成的材料， 但不仅限于这些。金属材料可列举出不锈钢、铜、钛、锡、铂金、金、银等， 但不仅限于这些。合成树脂材料可列举出聚酯、尼龙或人造丝、氨基甲酸酯 (包含聚氨基甲酸酯)、丙烯、聚丙烯等，但不仅限于这些。天然树脂材料 可列举出纸浆纤维、棉、羊毛纤维、麻纤维等，但不仅限于这些。

另外，纤维成型体也可以使用多根中空纤维捆扎成束固定化后而成。中 空纤维是指内部具有空洞的空管状纤维，也可以使用极细管、毛细管、中空 丝等。中空纤维的外径小于等于0.2mm，较好的是小于等于0.1mm，内径较 好的是大于等于10μm且小于等于50μm。中空纤维中使用的原材料，只要 可以加工为中空纤维，有机材料、无机材料的任一种均可以使用，例如，可 列举出尼龙6(注册商标)、尼龙66(注册商标)、芳香族聚酰胺等聚酰胺 系的各种纤维，聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚乳酸、 聚乙二醇酸、聚碳酸酯等聚酯系的各种纤维，聚丙烯腈等丙烯系的各种纤维， 聚乙烯或聚丙烯等聚烯烃系的各种纤维，聚甲基丙烯酸甲酯等聚甲基丙烯酸 酯系的各种纤维，聚乙烯醇系的各种纤维，聚偏氯乙烯系的各种纤维，聚氯 乙烯系纤维，聚氨基甲酸酯系的各种纤维，苯酚系纤维，含有聚偏氟乙烯或 聚四氟乙烯等的氟系纤维，纳米碳管等碳系纤维等材料。

释放插针部件的形状可以列举出将陶瓷材料等形成为棒状体，但形状不 仅限于此，也可以是椭圆柱形状、圆锥形状、角柱形状等。而且，释放插针 部件前端部相比平面状，较好的是带有圆弧的曲面形状。如果是尖锐突起的 形状，电流不会流至释放插针部件前端部，无法充分保持住含有功能性成分 的水因而不可取，释放插针部件前端部是带有适度圆弧的形状就可以。

根据所述多孔质体或者纤维成型体的材质以及构造，水的吸水特性有所 不同，因此通过测定每小时的水吸收量，决定该多孔质体或者纤维成型体的 释放性能。释放性能由多孔质体或者纤维成型体所具有的每小时吸水率来决 定性能，不管什么原料，其吸水率较好的是30～100％左右，尤其是区分材 质而言，陶瓷材料较好的是30～80％，金属材料较好的是10～60％，合成 树脂材料以及天然树脂材料较好的是70～110％。另外，吸水率是指相比处 于绝对干燥状态的多孔质体或者纤维成型体质量，处于饱和状态的多孔质体 或者纤维成型体所含的总水量的百分率。

本发明的导电性材料可以使用具有导电性的任何物质。例如，可以使用 金属、金属氧化物、金属微粉末或者碳等导电性物质的分散物，导电性聚合 物，金属纤维以及碳纤维等导电性物质。释放插针部件本体上所承载的导电 性材料，例如可列举出导电性石墨组合材料。本发明的导电性石墨组合材料 是指含有导电性石墨的导电性材料。导电性材料不仅限于此，也可以覆盖聚 苯胺、聚乙炔等导电性材料，而且包含多孔质体或者纤维质体的释放插针部 件本体中也可以含有金属等导电性材料。另外，通过在释放插针部件本体中 织入具有导电性的金属纤维，释放插针部件本体中也可以带有导电性材料。

在释放插针部件本体上涂布导电性石墨组合材料，依照以下步骤实施。 首先，调配石墨浆料、作为丙烯系乳胶的胶合剂Z850、作为界面活性剂的 稀释液，将这三种溶液制成导电性石墨调整液用作导电性石墨组合材料。石 墨浆料是指将作为界面活性剂的EDTA用作保护膜，分散开导电性石墨微粒 子制成的浆料状溶液。作为界面活性剂，可以列举出阴离子系、非离子系、 阳离子系的界面活性剂，但不仅限于此。通过混合这三种溶液，制成导电性 石墨调整液。

在以上述方法制成的导电性石墨调整液中，将释放插针部件本体浸渍一 分钟左右，在释放插针部件本体上含浸石墨，然后室温下干燥约一个小时之 后，在设定为80℃的干燥机中干燥3小时以上，可获得在内部含有导电性 石墨的释放插针部件。

而且，也可以通过在释放插针部件本体的表面上喷洒导电性石墨调整液 的方式，涂布导电性石墨组合材料。另外，在释放插针部件本体的表面上涂 布导电性石墨组合材料时，从突出设置在保水部上的释放插针部件的底面 部，可以通过毛细管现象进行吸水，所以必须从释放插针部件的底面部上除 去导电性石墨组合材料。不在释放插针部件的底面部上涂布导电性石墨组合 材料的方法没有特别限定，可以使用遮蔽胶带等预先覆盖住底面部避免涂 布，或使用小刀等切除已经涂布在上面的石墨组合材料的方法等。

含有或者涂布有导电性石墨组合材料的释放插针部件，与没有覆盖导电 性石墨组合材料的释放插针部件相比，由于电阻值大幅度降低，无需施加额 外的高电压，就可以向外部释放大量薄雾。而且，在导电性石墨组合材料表 面上没有发生氧化反应，所以氧化物不会堵塞释放插针部件，可以长时间无 需保养维护，有利于稳定地实施静电雾化。电阻值和薄雾产生量之间的关系， 将会在后述的实施例中详细说明。

另外，为了在释放插针部件本体中承载导电性材料，也可以在形成释放 插针部件本体时，在其材料内承载导电性石墨组合材料，使释放插针部件本 体含有导电性石墨组合材料。

突出设置有完成后的释放插针部件的保水部，与释放插针部件本体一 样，包含复合化使用陶瓷材料、金属材料、合成树脂材料、天然树脂材料中 一种或两种以上而成的多孔质体或者纤维成型体，形状没有特别限定。而且， 除多孔质体或纤维成型体以外，只要是具有优良吸水力以及保水力的构造均 可，可列举出蜂窝状构造或波浪形构造，还有管状、片状、褶皱状等。另外， 保水部与释放插针部件相比，具有较低的吸水力以及保水力，所以保水材料 中无法保留保水材料中所吸收的水，而是吸收至释放插针部件，便于向外部 释放薄雾。

对释放插针部件施加高电压的施加电极，例如，是产生4～10kV左右 DC负电压的电源，其负极经由导线连接至保水材料，使用于保持水或含有 功能性成分的水溶液的保水材料带负电。通过将施加电极的负极与保水材料 相连接，电流会寻找最容易放电的地方流经，通常，电流会聚集在前端突起 的地方或金属等通电性优良的地方，利用这种性质可以将电流聚集到释放插 针部件。如此一来，通过对释放插针部件施加高电压，利用自然放电现象， 可以从释放插针部件向外部释放薄雾。另外，也可以将施加电极的正极与保 水材料相连接，获取正电荷。

蓄水部不仅可以收纳含有功能性成分的功能性水溶液，而且利用毛细管 现象等，经常向保水材料供给含有功能性成分的水溶液。蓄水部的容量和形 状等没有特别限定，较好的是根据所需的薄雾释放量适当加以选择。

蓄水部所收纳的功能性水溶液的功能性成分，可以列举出维生素C(L -抗坏血酸)、维生素C酯(L-抗坏血酸磷酸镁、L-抗坏血酸磷酸钠、磷 酸抗坏血酸镁等)、维生素A、维生素B、维生素D、维生素Dα-核糖核酸、 氨基酸、茶果萃取物(儿茶素、丹宁酸、皂角苷、茶氨酸、咖啡因等)、玻 尿酸、胶原蛋白、芳香精油(薰衣草、迷迭香、柠檬草、茶树、鼠尾草、丁 香、香橙、葡萄柚、肉桂、茉莉等)、咖啡豆、茶果、芥末、扁柏酚、甲壳 质、壳聚糖、蜂胶等之类的有机系可溶性成分，其他的无机物(无机系可溶 性成分)，可列举出银或食盐。而且，也可以使用白金纳米粒子、钯纳米粒 子等。

此处所谓的“功能性”，是指可以优化生活环境、改善健康的性质，表 示在消臭性(除臭、分解等)、抗微生物性(抗菌性、杀菌性、静菌性、抗 霉性、抗病毒性等)、舒缓性、保湿性、抗氧化性、驱虫性、抗静电性、防 尘性等之中，至少具有一种性质。

实施例

以下，针对本发明的释放插针部件相关的实施例，参照图纸详细说明。

图1是表示本发明相关的静电雾化装置10的一个实施方式的概略图。 在图中，静电雾化装置10的特征在于：具有蓄水部12，从蓄水部12吸水 且保持水分的保水部13，突出设置在保水部13上且向外部释放薄雾的释放 插针部件11，以及对释放插针部件11施加高电压的施加电极14。其作用在 于：释放插针部件11突出设置在保水部13上，从施加电极14连接至负极 15，吸收保持在保水部13的含有功能性成分的水16，从其前端部11a向外 部释放薄雾17。

图2是包含多孔质体18或者纤维成型体19的释放插针部件本体20的 剖面图。如图2(a)、(b)所示，多孔质体18或者纤维成型体19是复合 化使用陶瓷材料、金属材料、合成树脂材料、天然树脂材料中一种或两种以 上而成。

图3以及图4是表示将导电性材料21涂布到释放插针部件本体20上的 工序的说明图。释放插针部件11是在由多孔质体18或者纤维成型体19所 形成的释放插针部件本体20中承载导电性材料21而成。作为导电性材料 21，可以使用导电性石墨微粒子制成石墨浆料。石墨浆料是将界面活性剂作 为保护膜分散开导电性石墨微粒子而成的黑色粘性浆料水溶液，以20.0重 量％∶1.9重量％∶78.1重量％的比例，调配鳞片状石墨微粒子、EDTA(界 面活性剂)、蒸馏水。将制成的石墨浆料与作为丙烯系乳胶的胶合剂Z850、 作为界面活性剂的稀释液一起混合制成导电性石墨调整液。在制成的导电性 石墨调整液中，将释放插针部件本体20浸渍1分钟左右，在室温下干燥约 1小时之后，在设定为80℃的干燥机中干燥3小时以上，可获得释放插针部 件11。

而且，也可以通过将导电性石墨调整液喷洒在释放插针部件本体20上 的方式，涂布导电性石墨组合材料。

此处，为了从突出设置在保水部13上的释放插针部件11的底面部，通 过毛细管现象进行吸水，必须事先剥离导电性石墨组合材料。

剥离方法没有特别限定，可以使用遮蔽胶带等预先覆盖住底面部，用这 种方法便于剥离。

图5是表示释放插针部件11的形状。释放插针部件11的形状可以列举 出将陶瓷材料等形成为棒状体的形状，对于释放插针部件前端部11a，相比 (a)所示的尖角状、(b)所示的平面状，较好的是(c)所示的带有圆弧 的曲面形状。如果是尖锐突起的形状，电流不会流至释放插针部件前端部 11a，又无法充分保持住含有功能性成分的水16因而不可取，释放插针部件 前端部11a较好的是带有适度圆弧的形状。

使用完成的实施例的释放插针部件11，如下所述，分别测定电阻值、 吸水率、薄雾产生量。另外，实施例的释放插针部件11由包含聚酯纤维的 纤维成型体19所形成，使用最大直径是4.5mm、长度是30mm的纤维。施加 电压设为6kV。

(测定电阻值)

表1中表示改变导电性石墨组合率(在室温下干燥约1小时之后在80 ℃下干燥3小时，导电性石墨组合材料相比释放插针部件的比例，以下称为 “组合率”。单位是重量％)后的导电性材料21的详细情况，表2以及图 6中表示改变组合率后的释放插针部件11的电阻值的测定结果。

另外，测定电阻值时，可以使用简易测定仪。

【表1】

  实施例   导电性石墨组合率   胶合剂Z850   界面活性剂   1   25％   1   45   2   5   1   95   3   5   -   95   4   2.5   1   97.5   5   1   1   99   6   0.5   0.6   99.5

单位：g

【表2】

单位：kΩ

N/A：Not available

组合率越高则导电性越强，由此可见电阻值降低。

而且，根据图6可以获知，一旦组合率承载大于等于5％，则释放插针 部件的电阻值降低。

而且，根据图8可以获知，电阻值处于0.5kΩ～10kΩ之间，负离子量 平均超出700个/cc，超出10kΩ会减少产生量。

因此，释放插针部件的电阻值应设为0.5kΩ～10kΩ之间且不超过10k Ω。由此，导电性石墨组合率较好的是处于5％～25％范围内。

(测定吸水率)

在容器中加入少量的水，首先让开孔的吸水纸吸足水，在上面突出设置 释放插针部件11之后，测定水到达释放插针部件前端部11a的时间。表3 中表示不同组合率下的释放插针部件11的吸水时间结果。

【表3】

  实施例   吸水时间   1   5分钟以上   2   2分25秒   3   5分钟以上   4   19秒   5   N/A   6   N/A

N/A：Not available

由此可见，组合率越高则吸水率越低，组合率为5％和25％时，可以确 认不存在较大的差异。

(测定薄雾产生量)

准备电阻值不同的释放插针部件11，使用离子计数器22测定释放插针 部件11所产生的薄雾量。如图7所示，在密闭空间内设置加湿器23，施加 电极14与释放插针部件11相连接，通过距离释放插针部件11约10mm左右 的离子计数器22，测定释放插针部件11所产生的薄雾释放量(负离子量： 个/cc)。测定条件如下所述。

测定环境气温25±2℃、湿度55±5％

测定时间1小时

离子计数器     KST-900(神戸离子商会)

【表4】

 电阻值(kΩ)   0.5   1.0   1.5   3.0   6.0  最大值   800   800   800   800   800  平均值   720   720   720   720   720  最小值   600   600   600   600   600

 电阻值(kΩ)   10   20   30   40   50  最大值   800   700   600   540   460  平均值   720   600   500   450   400  最小值   600   440   360   310   300

单位：个/cc

如表4以及图8所示，可以确认：当电阻值设为大于等于10kΩ时，薄 雾释放量会急剧减少。因此，制作释放插针部件11时，较好的是其电阻值 不超过10kΩ。

产业上的可利用性

本发明提供一种释放插针部件以及使用该释放插针部件的静电雾化装 置，在向外部释放含有功能性成分的薄雾的静电雾化装置中，无需施加额外 的高电压，即可将大量薄雾释放到外部。根据本发明，由于在释放插针部件 本体上承载有导电性材料，因而无需施加额外的高电压即可释放大量薄雾， 而且含有功能性成分的薄雾可以提高除菌效果，所以产业上的可利用性非常 高。