(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電極と、放電極に空気中の水分を結露又は氷結させて水を供給する水供給手段とを備え、放電極に高電圧を印加することで上記水供給手段により放電極に供給された水を静電霧化させる静電霧化装置であって、上記水供給手段を、冷却部と放熱部とを有するペルチェユニットの冷却部に放電極を設けて構成し、放電極の先端部を曲面状に凸曲した凸曲面部とし、該凸曲面部上に微小突起を設けて成ることを特徴とする静電霧化装置。
【請求項２】
放電極を、主体部と、主体部の先端に設けられる凸曲面部と凸曲面部上の微小突起よりなる放電部とで構成し、主体部と放電部との境界部分の外面に凹部又は凸部又は凹凸部を設けて成ることを特徴とする請求項１記載の静電霧化装置。
【請求項３】
放電極を、柱状をした主体部と、主体部の先端部に設けられる凸曲面部と凸曲面部上の微小突起よりなる放電部とで構成し、主体部の側面部と凸曲面部との境界が弧状に面取りした面取り部となっていることを特徴とする請求項１記載の静電霧化装置。
【請求項４】
放電極先端部の凸曲面部上に形成する微小突起を放電極と別部材で構成して成ることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の静電霧化装置。
【請求項５】
放電極先端部の凸曲面部上に形成する微小突起を円錐形状に形成して成ることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の静電霧化装置。
【請求項６】
放電極先端部の凸曲面部上に形成する微小突起を円錐台形状に形成して成ることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の静電霧化装置。
【請求項７】
放電極先端部の凸曲面部上に形成する微小突起を円柱形状に形成して成ることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の静電霧化装置。
【請求項８】
放電極先端部の凸曲面部上に形成する微小突起を先端が曲面状に凸曲した微小凸曲面として成ることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の静電霧化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電霧化現象によりナノメータサイズのマイナスイオンミストを発生させる静電霧化装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から放電極と、放電極に対向して位置する対向電極と、放電極に水を供給する供給手段とを備え、放電極と対向電極との間に高電圧を印加することで放電極に保持される水を霧化させ、ナノメータサイズで強い電荷を持つマイナスイオンミスト（ナノメータサイズの帯電微粒子水）を発生させる静電霧化装置が、特許文献１により知られている。
【０００３】
このナノサイズメータのマイナスイオンミストは、粒径が３〜数十ｎｍ程度であって、人体の角質細胞の大きさである７０ｎｍよりも小さな粒径であるため、このナノメータサイズのマイナスイオンミストは人体の角質層に浸透し、角質層表面の奥まで水分を十分に補給し、肌や毛髪に高い保湿効果を付与できるものであり、更に、活性種が水分子に包み込まれるようにして存在するナノメータサイズのマイナスイオンミストは脱臭効果、カビや菌の除菌や繁殖の抑制効果があり、更にまた、活性種が水分子に包み込まれるようにして存在するナノメータサイズのマイナスイオンミストは遊離基単独で存在する場合より寿命が長くなり、且つ、ナノメータサイズと非常に小さいので、空気中に長時間浮遊すると共に拡散性が高く、空気中に長時間満遍なく浮遊して、脱臭効果をより高めることができるという特徴を有している。
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に示された従来の静電霧化装置は、水の供給手段が、水が充填される水タンクと、水タンク内の水を毛細管現象により放電極まで搬送する水搬送部を備えた構造であるので、使用者は水タンク内に継続的に水を補給する必要があり、面倒な水補給の手間が強いられるという問題があって、使い勝手が悪いという問題があった。また、上記の静電霧化装置においては、供給する水が水道水のようなＣａ、Ｍｇ等の不純物を含む水であった場合、この不純物が空気中のＣＯ２と反応して水搬送部の先端部にＣａＣＯ３やＭｇＯ等を析出付着させ、毛細管現象による水の供給を阻害し、ナノメータサイズのマイナスイオンミストの発生を妨げるという問題があった。
【０００５】
そこで、上記問題を解決するために、上記水タンクの代りに、冷却により空気中の水分を基に水（結露水）を生成させるための冷却部を備え、ここで生成された水を水搬送部を介して放電極に搬送させることが考えられる。これによれば、水の補給の手間が不要となり、得られた水には不純物が含まれないことからＣａＣＯ３やＭｇＯ等が析出付着しない。
【０００６】
しかしながら、この場合、冷却部で冷却を開始してから生成された水を放電極まで搬送し、ナノメータサイズのマイナスイオンミストを発生させるまでの間に少なくとも数分程度の時間がかかってしまい、例えば、ヘアドライヤ等の短時間だけ使用する商品に備えることは不適であるという新たな問題が生じ、更に、静電霧化装置内に冷却部や水搬送部を備えるので、コンパクト化が困難であるという問題がある。
【０００７】
このため、本発明者は本発明に到る過程で、空気中の水分を結露させて放電極に水を供給する水供給手段を、冷却部と放熱部とを有するペルチェユニットの冷却部に放電極を設けて構成することを考えた。これによれば、放電極自体を素早く冷却して空気中の水分を放電極において結露させて放電極に水を供給させることができ、水の補給の手間が不要であるばかりでなく、水搬送部も不要で、また、熱交換ユニットの熱交換器にペルチェユニットを用いるとコンパクトでありながら素早く放電極を冷却してナノメータサイズのマイナスイオンミストを発生させることができることが判明した。しかしながら、上記手段ではナノメータサイズのマイナスイオンが発生するまでの時間が大幅に短縮されたとはいえ、なお数十秒を要する。この時間は機器を使用する温湿度環境によって変化するものである。
【０００８】
ところで、静電霧化装置によるナノメータサイズのマイナスイオンミストの発生のメカニズムは、放電極と対向電極との間にかけられた電圧により放電極の先端部に供給された水が帯電し、帯電した水にクーロン力が働き、水の液面が局所的に円錐形状（テーラーコーン）に盛り上がり、円錐形状となった水の先端に電荷が集中して電荷の密度が高密度となり、テーラーコーンの先端部分の水が大きなエネルギー（高密度となった電荷の反発力）を受けて表面張力を超えて分裂・飛散（レイリー分裂）を繰り返して静電霧化を行い、ナノメータサイズのマイナスイオンミストが発生すると考えられる。
【０００９】
また、マイナスイオンを発生させるためのマイナスイオン発生装置も良く知られている。これは対向電極と対向する針状電極であるマイナスイオン化針に高圧の負電荷を印加させてコロナ放電を行わせることでマイナスイオンを発生させるものである。コロナ放電によるマイナスイオンの発生はそれなりの効果があり、事実マイナスイオン発生機能を搭載した機器は数多く存在する。
【００１０】
そこで、更に、本発明者は本発明に到る過程で、上記のように放電極の先端部に供給された水をテーラーコーンとして形成するに当たって、図７のように放電極１の先端部に設ける放電部１ａを先が尖った錐形状とすることを考えた。このように放電極１の先端部に設ける放電部１ａを先が尖った錐形状にすると、放電部１ａが平坦面の場合に比べて、結露水ＷによりテーラーコーンＴが形成される場所が図７のように放電部１ａの最先端（つまり錐状の頂部）に特定されて一定の決まった位置で安定して結露水ＷがテーラーコーンＴとして形成され、更に、錐形状の放電部１ａの先端の水Ｗを通る電束密度が大きくなって放電部１ａの先端に生成した結露水Ｗを安定してテーラーコーンＴとして形成でき、更に、放電部１ａが平坦面の場合に比べて、水の形状が同量の水の場合、凸曲形状をしているので、この点でもテーラーコーンＴが安定して形成される。
【００１１】
また、放電極を冷却してナノメータサイズのマイナスイオンが発生するまでの時間には、放電部１ａの最先端の尖った金属部分がマイナスイオン化針の役目を持つため、コロナ放電によるマイナスイオンが発生し、マイナスイオンミストが発生するまではマイナスイオンの効果を有することができる。
【００１２】
しかしながら、このように、放電部１ａを先が尖った錐形状にすると、形成されたテーラーコーンＴの先端に大きな電界が集中してナノメータサイズのマイナスイオンミストが生成されて空気中に飛び出した直後、錐形状をした放電部１ａの最先端の尖った金属部分が露出して金属放電が生じる可能性があり、ナノメータサイズのマイナスイオンミストが安定して生成できないおそれがあるという新たな問題が生じることが判明した。
【００１３】
上記に示した金属放電は放電極を冷却してナノメータサイズのマイナスイオンが発生するまでと同様、放電部１ａの最先端の尖った金属部分がマイナスイオン化針の役目を持つことでコロナ放電であり、マイナスイオンが発生している状態である。しかしながら、上記の状態はナノメータサイズのマイナスイオンミストの発生とコロナ放電によるマイナスイオンの発生を制御しているものではなく、本来の静電霧化装置の機能を発揮しているとは言えない。
【特許文献１】特許第３２６０１５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は上記の従来の問題点に鑑みて発明したものであって、水の補給の手間が必要でないと共に素早くナノメータサイズのマイナスイオンミストを発生させることが可能で、また、装置のコンパクト化が図れ、また、放電極の先端部に生成した結露水を基にしてテーラーコーンを安定して形成できると共にマイナスイオンミストが発生している時の金属放電を抑制し、ナノメータサイズのマイナスイオンミストが安定して生成でき、また、放電極を冷却し始めてからナノメータサイズのマイナスイオンが発生するまでの時間にはコロナ放電によるマイナスイオンが発生すると共に、マイナスイオンミストが安定して発生している場合においても、任意にマイナスイオンの発生へと切換えることができる静電霧化装置を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するために本発明に係る静電霧化装置は、放電極１と、放電極１に空気中の水分を結露又は氷結させて水Ｗを供給する水供給手段３とを備え、放電極１に高電圧を印加することで上記水供給手段３により放電極１に供給された水Ｗを静電霧化させる静電霧化装置４であって、上記水供給手段３を、冷却部５と放熱部６とを有するペルチェユニット７の冷却部５に放電極１を設けて構成し、放電極１の先端部を曲面状に凸曲した凸曲面部８とし、該凸曲面部８上に微小突起８ａを設けて成ることを特徴とするものである。
【００１６】
このように放電極１の先端部において空気中の水分を結露又は氷結（以下結露の例で説明する）させて水Ｗを供給するので水Ｗを補給する必要がなく、しかも生成される水Ｗに不純物が含まれないので付着物除去の手間も必要でなく、加えて、放電極１に水Ｗが生成される構造であるから冷却を開始してから素早い時間でナノメータサイズのマイナスイオンミストＭを生成することが可能となり、例えばヘアドライヤー等の短時間だけ使用する商品に備えるのにも適したものとなり、更に、静電霧化装置４に備える冷却手段としてペルチェユニット７を用いているので、コンパクトでありながら素早く且つ強力に放電極１を冷却して結露水Ｗを生成して水Ｗを自動供給できるものであり、更に、放電極１の先端部を曲面状に凸曲した凸曲面部８としてあるので、放電極１の先端部が平坦面の場合に比べて、テーラーコーンＴを形成する場所が凸曲面部８の頂部に特定されて一定の決まった位置で安定してテーラーコーンＴを形成することができ、また、凸曲面部８の頂部の水Ｗを通る電束密度が大きくなって放電極１の先端の凸曲面部８に生成した結露水Ｗを安定してテーラーコーンＴとして形成でき、更に、放電極１の先端部が平坦面の場合に比べて、水の形状が同量の水の場合、凸曲形状をしているので、この点でもテーラーコーンＴが安定して形成されることになり、更に、このように放電極１の先端部の形状をテーラーコーンＴが安定して形成できるように形成したにもかかわらず、放電極１の先端部が曲面状に凸曲した凸曲面部８と凸曲面部８上に形成した微小突起８ａであるため、テーラーコーンＴが存在する場合には、テーラーコーンＴに対して十分に小さい微小突起８ａがテーラーコーンＴ内に包含され、テーラーコーンＴの外にはエッジ部が無いため、形成されたテーラーコーンＴの先端に大きな電界が集中してナノメータサイズのマイナスイオンミストＭが生成されて空気中に飛び出した直後であっても先が尖った円錐状のもののように放電極１の錐形状の最先端の尖った金属部分が露出して金属放電が生じ易いという問題がなくて金属放電を抑制でき、これらの理由により本発明においては、ナノメータサイズのマイナスイオンミストＭが安定して生成できるものである。
【００１７】
また、放電極１を冷却し始めてからナノメータサイズのイオンミストが発生するまでの時間には、放電極１の先端の凸曲面部８上に微小突起８ａが露出しているため、この微小突起８ａによって金属放電が生じてコロナ放電によるマイナスイオンが発生する。
【００１８】
更に、マイナスイオンミストが安定して生成している場合においても、静電霧化装置４に備える冷却手段としてもペルチェユニット７への電源供給を断つことで、放電極１への水の供給が停止し、且つ放電極１は周囲の空気によって温められ、テーラーコーンＴを形成していた結露水を消滅させてマイナスイオンの発生へと切換えたり、あるいは、ペルチェユニット７への電源の正負を逆転することで、放電極１が設けられたペルチェユニット７の冷却部５がペルチェの発熱側に転換するため、放電極１はペルチェの熱によって温められ、テーラーコーンＴを形成していた結露水を消滅させてマイナスイオンの発生へと切換えることが可能であり、これらの理由により本発明においては、任意にマイナスイオンの発生へと切換えることができるものである。
【００１９】
また、放電極１を、主体部９と、主体部９の先端に設けられる凸曲面部８と凸曲面部８上の微小突起８ａよりなる放電部１ａとで構成し、主体部９と放電部１ａとの境界部分の外面に凹部又は凸部又は凹凸部を設けることが好ましい。
【００２０】
このような構成とすることで、主体部９と放電部１ａである凸曲面部８との境界部分の外面に形成した凹部１０又は凸部又は凹凸部が障害となって、放電極１の主体部９で生成された結露水Ｗが凸曲面部８部分で生成された結露水Ｗに吸収され難く、凸曲面部８においてテーラーコーンＴを形成するための結露水Ｗが過剰となることがなく、凸曲面部８で生成された結露水ＷだけでテーラーコーンＴが形成されることになって、一定の大きさ、形状のテーラーコーンＴが安定して形成されることになり、粒径がより小さいナノメータサイズのマイナスイオンミストＭが安定して生成できるものである。
【００２１】
また、放電極１を、柱状をした主体部９と、主体部９の先端部に設けられる凸曲面部８と凸曲面部８上の微小突起８ａよりなる放電部１ａとで構成し、主体部９の側面部と凸曲面部８との境界が弧状に面取りした面取り部１１となっていることが好ましい。
【００２２】
このような構成とすることで、柱状の材料の先端部を曲面状に凸曲するように加工するだけで、放電極１を形成できて、放電極１の形成が簡単にでき、しかも、主体部９の側面部と凸曲面部８との境界が弧状に面取りした面取り部１１となっているので、上面の微小突起８ａを除いて凸曲面部８自体にエッジが存在しないだけでなく、主体部９の側面部と凸曲面部８との境界にもエッジが存在せず、よりいっそう金属放電を抑制して、ナノメータサイズのマイナスイオンミストＭを安定して生成できるものである。
【００２３】
また、放電極１の先端部に設ける微小突起８ａは放電極１の凸曲面部８上に放電極１を形成する際に同一材料で形成してもよいが、微小突起８ａを放電極１と別の材料で形成してもよい。
【００２４】
このように、微小突起８ａを放電極１と別部材で形成した場合には、例えば、微小突起８ａを放電極１の材料よりも耐食性の良い材料で形成するとコロナ放電によるマイナスイオン発生での微小突起８ａの消耗度を軽減することができ、意図的にマイナスイオンを発生する割合を多くする場合や、使用環境がきわめて乾燥していて放電極１が結露し始めるまでに時間がかかるといった場合には特に有効である。
【００２５】
また、凸曲面部８上に設ける微小突起８ａの形状は先端の尖った円錐状がコロナ放電させるには最も好ましいが、微小形状なので、先端エッジ部を形成せず、円錐台形状や円柱形状でもよく、あるいは、微小突起８ａの先端を曲面状に凸曲した微小凸曲面としてもよい。
【発明の効果】
【００２６】
本発明は、使用者に水補給の手間や付着物除去の手間を強いることなく使用でき、また、素早くナノメータサイズのマイナスイオンミストを発生させることが可能で且つコンパクト化が図れ、しかも、結露水を所定の位置で安定してテーラーコーンに形成できると共に、金属放電を抑制してナノメータサイズのマイナスイオンミストが安定して生成でき、また、放電極を冷却し始めてからナノメータサイズのマイナスイオンミストが発生するまでの時間にはコロナ放電によるマイナスイオンが発生すると共に、マイナスイオンミストが安定して生成している場合においても、任意にマイナスイオンの発生へと切換えることができる静電霧化装置を提供できるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基いて説明する。
【００２８】
本発明の静電霧化装置４は、冷却部５と放熱部６とを有するペルチェユニット７を用いたもので、ペルチェユニット７の冷却部５側に放電極１を接続して放電極１自体を冷却自在としている。図１に示す実施形態では、ペルチェユニット７に連結させてある支持枠１２の先端に対向電極２を支持させることで、放電極１と対向電極２とを所定の間隔を隔てて互いに対向する位置に固定させている。
【００２９】
上記ペルチェユニット７は、熱伝導性の高いアルミナや窒化アルミニウムからなる絶縁板１３の片面側に回路１４を形成してある一対のペルチェ回路板１５を、互いの回路１４が向き合うように対向させ、多数列設してあるＢｉＴｅ系の熱電素子１６を両ペルチェ回路板１５間で挟持すると共に隣接する熱電素子１６同士を両側の回路１４で電気的に接続させ、ペルチェ入力リード線１７を介してなされる熱電素子１６への通電により一方のペルチェ回路板１５側から他方のペルチェ回路板１５側に向けて熱が移動するように設けたものである。更に、上記一方の側（以下、冷却側という）のペルチェ回路板１５の外側にはアルミナや窒化アルミニウム等からなる高熱伝導性及び高耐電性の高い冷却用絶縁板１８を接続してあり、また、上記他方の側（以下、放熱側という）のペルチェ回路板１５の外側にはアルミナや窒化アルミニウム等からなる高熱伝導性の放熱板１９を接続してある。なお、上記ペルチェ回路板１５としてはエポキシ樹脂やポリイミド樹脂からなる絶縁板に回路１４を形成したものであってもよいし、これらの樹脂に熱伝導性の高いフィラーを含有させたものであってもよい。
【００３０】
本例においては、冷却側のペルチェ回路板１５の絶縁板１３と冷却用絶縁板１８とで冷却部５を形成し、放熱側のペルチェ回路板１５の絶縁板１３と放熱板１９とで放熱部６を形成するものであり、熱電素子１６を介して冷却部５側から放熱部６側へと熱が移動するようになっている。なお、放熱板１９の代りに放熱フィンを備えて放熱部６を形成してもかまわない。
【００３１】
上記支持枠１２は、ＰＢＴ樹脂やポリカーボネート樹脂やＰＰＳ樹脂等の絶縁材料を用いて両端の貫通した筒状に形成したものであり、一端側の開口部の外周縁にはその全周に亘って連結用のフランジ部２２を突設するとともに、他端側の開口部（以下、これをミスト吐出口２３という）にはインサート成形等により一体成形したリング状の対向電極２を位置させている。上記フランジ部２２には周方向に等間隔を隔てて複数のねじ孔２４を貫設しており、該ねじ孔２４を介してフランジ部２２を放熱板１９の周縁部にねじ２０でねじ止めすることで支持枠１２をペルチェユニット７に連結させている。連結手段としては上記ねじ止めに限定されず、例えば、支持枠１２をペルチェユニット７に加圧しながら両者を接着してもよい。支持枠１２の内周面からはその内部空間を放電空間Ｓ１と封止空間Ｓ２とに二分割するための隔壁２５を延設しており、この隔壁２５の中央には両空間Ｓ１、Ｓ２を連通させる連通孔２６が設けてある。
【００３２】
なお、上記のように支持枠１２に対向電極２を固定するのではなく、支持枠１２の放電極１と対向する箇所に導電性膜を被覆することで対向電極２を形成するようにしてもよい。
【００３３】
上記放電極１は、アルミニウムや銅、タングステン、チタン、ステンレス等の熱伝導性及び導電性の高い材料を用いて形成してあり、この放電極１は主体部９と主体部９の先端部に形成された放電部１ａとで構成してあり、本発明においては、主体部９の先端に設けた放電部１ａを、主体部９の軸心の延長方向に曲面状に凸曲した凸曲面部８を形成すると共に該凸曲面部８の上端（上記主体部９の軸心の延長方向）に微小突起８ａを形成することで構成したことに特徴がある。この主体部９の先端部に形成される放電部１ａとなる凸曲面部８は微小突起８ａを除いてエッジが無く且つ中央部（つまり微小突起８ａを突出した部分）が外周部に比べて突出するように曲面状に凸曲したもので、例えば、図２（ａ）、図２（ｂ）、図２（ｅ）のような半球形状、あるいは、図２（ｃ）、図２（ｄ）のような球形状、あるいは、図２（ｆ）乃至図２（ｉ）のように微小突起８ａを除いて丸みをもった山型形状（ここで、図２（ｆ）、図２（ｈ）のものは主体部９の軸心が主体部９と放電部１ａとの境界と交わる点をＯとした場合、該点Ｏから放電部１ａである凸曲面部８の頂部までの寸法をｍ１、点Ｏから主体部９の軸心が主体部９と放電部１ａとの境界の外面までの寸法をｍ２とした場合、ｍ１＞ｍ２となっている例であり、また、図２（ｇ）、図２（ｉ）のものはｍ１＜ｍ２の例である）等が例示できるが、もちろん、上記例にのみ限定されず、凸曲面部８としては、中央部が外周部に比べて突出するように曲面状に凸曲した頂部となったものであれば他の形状をしていてもよいものである。
【００３４】
なお、上記のいずれの形状の放電部１ａにおいても、放電極１が冷却されて凸曲面部８の表面に生成した水（結露水）Ｗが微小突起８ａを覆い隠すまでは、この微小突起８ａからコロナ放電が生じてマイナスイオンが発生する。
【００３５】
この微小突起８ａの形状は図３（ａ）のような理想的には先が尖った錐形状が望ましい。また、上記いずれの形状の放電部１においても、微小突起８ａは凸曲面部８にくらべて小さい突起でなければならないと共に、形成されるテーラーコーンＴに対しても十分に小さくなければならない。形成されるテーラーコーンＴの大きさは凸曲面部８の大きさに概ね比例傾向にあるため、微小突起８ａの突起高さは凸曲面部８の半径（図２（ｆ）に示したｍ２）の５分の１程度が適当である。また、先端の尖り角は従来のマイナスイオン発生器に用いているマイナスイオン化針と同様鋭利な方が望ましいが、元々微小突起８ａ自体が小さいものであるため、特に制約する必要はなく、加工性を優先して６０°±３０°程度でよい。更に、先端のエッジのとんがり度合いも図３（ａ）のような加工は現実的ではなく、図３（ｂ）のように先端部が平らな円錐台形状や、図３（ｃ）のような円柱形状、更に、図３（ｄ）のように先端が曲面状に凸曲した（つまり先端Ｒ状をした）微小凸曲面とするのが現実的であり、いずれの形状であってもよい。
【００３６】
また、主体部９は柱状（例えば、円柱）をしており、主体部９の下端部には主体部９よりも大径の被挟持部９ａが設けてある。
【００３７】
また、図２（ａ）乃至（ｄ）、（ｆ）、（ｇ）に示す実施形態においては、柱状をした主体部９と放電部１ａとの境界部分の外面に凹部１０が設けた例である。
【００３８】
上記のような構成の放電極１はペルチェユニット７の冷却部５に設けられるのであるが、添付図面に示す実施形態においては、支持枠１２をペルチェユニット７に連結する際に、上記放電極１の主体部９を支持枠１２に設けた隔壁２５の連通孔２６に嵌め込んで放電部１ａ側を空間Ｓ１内に位置させ、被挟持部９ａ側を封止空間Ｓ２内に位置させることで、支持枠１２の隔壁２５が放電極１の被挟持部９ａとペルチェユニット７の冷却用絶縁板１８とを挟み込むものであり、この挟み込みによって放電極１がペルチェユニット７の冷却部５側に押圧されて接続状態となる。また、図中２７は封止部材であって、ペルチェユニット７内部を封止している。
【００３９】
支持枠１２の放電空間Ｓ１側の側周壁には図１に示すように複数の通風口２８が形成してあって、放電空間Ｓ１は対向電極２の固定されているミスト吐出口２３と通風口２８とを介して外部空間と連通する状態となっている。
【００４０】
図中２９は、支持枠１２の放電空間Ｓ１内において一端側が放電極１に接続されるとともに他端側が支持枠１２外に引き出されて高電圧印加部３０に接続されるように金属又は導電性プラスチックを用いて形成した高圧リード線であり、この高圧リード線２９を介して放電極１と電気的に接続された高電圧印加部３０を更に対向電極２と電気的に接続させることで放電極１と対向電極２との間に高電圧を印加するようになっている。
【００４１】
しかして、上記構成の静電霧化装置４において、熱電素子１６に対してペルチェ入力リード線１７を介して通電を行うと、各熱電素子１６内において同一方向への熱の移動が生じ、この熱移動の冷却側に接続される冷却部５を介して放電極１が冷却され、放電極１の周囲の空気が冷却されることで、空気中の水分が結露して液化されて放電極１の表面に水（結露水）Ｗが生成されるものである。そして、放電極１の先端部の放電部１ａに水Ｗが生成され且つ保持された状態で、高電圧印加部３０により放電極１の放電部１ａ側がマイナス電極となって電荷が集中するように該放電極１と対向電極２との間に高電圧を印加すると、放電極１と対向電極２との間にかけられた高電圧により放電極１の先端部の放電部１ａに供給された水Ｗと対向電極２との間にクーロン力が働いて、水Ｗの液面が局所的に錐状に盛り上がり（テーラーコーンＴ）が形成される。このようにテーラーコーンＴが形成されると、該テーラーコーンＴの先端に電荷が集中してこの部分における電界強度が大きくなって、これによりこの部分に生じるクーロン力が大きくなり、更にテーラーコーンＴを成長させる。このようにテーラーコーンＴが成長し該テーラーコーンＴの先端に電荷が集中して電荷の密度が高密度となると、テーラーコーンの先端部分の水が大きなエネルギー（高密度となった電荷の反発力）を受け、表面張力を超えて分裂・飛散（レイリー分裂）を繰り返してナノメータサイズのマイナスイオンミストＭを大量に生成させる。
【００４２】
ナノメータサイズのマイナスイオンミストＭは放電極１と対向する対向電極２に向けて移動し、ミスト吐出口２３内に固定される対向電極２の中央孔を通過して静電霧化装置４の外部へと放出される。
【００４３】
ここで、支持枠１２の放電空間Ｓ１内の放電極１の周囲には通風口２８を介して常に新たな外気が導入され、したがって放電極１部分には安定的に水Ｗが生成される。
【００４４】
上記のように、放電極１の先端部の放電部１ａに結露して生成された水Ｗがクーロン力によりテーラーコーンＴ形状として成長して、テーラーコーンＴの先端に電荷が集中して高密度化され、高密度された電荷の反発力による水の分裂・飛散（レイリー分裂）を繰り返して静電霧化を行い、ナノメータサイズのマイナスイオンミストＭを生成させるのであるが、本発明においては、前述のように、放電極１の先端部の放電部１ａが曲面状に凸曲した凸曲面部８により構成してあるので、凸曲面部８に生成した水Ｗが上記クーロン力により図４や図５の実線で示すように凸曲面部８の頂部の延長方向に盛り上がるように（つまり形成されるテーラーコーンＴの先端が凸曲面部８の頂部の延長方向となるように）テーラーコーンＴが形成されることになり、放電極１の先端部が平坦面の場合に比べて、テーラーコーンＴを形成する場所が凸曲面部８の頂部に特定されて一定の決まった位置で安定してテーラーコーンＴを形成することができることになる。
【００４５】
また、中央部が周囲に対して突出するように凸曲した凸曲面部８により構成された放電部１ａは、放電極１と対向電極２との間に高電圧を印加すると凸曲面部８の頂部の水Ｗを通る電束密度が他の部分に比べて最も大きく、このため、放電極１の先端の凸曲面部８に生成した結露水Ｗが凸曲面部８の頂部において頂部の延長線上に盛り上がるような安定したテーラーコーンＴとして形成できるものであり、また、水ＷがテーラーコーンＴとして形成される場所である放電極１の先端部自体が凸曲形状であるため、テーラーコーンＴを平坦面において形成する場合に比べ、凸曲面部８にテーラーコーンＴを形成するものであるから、テーラーコーンＴを形成する水の形状が同量の水の場合、凸曲形状をしているので、この点でも放電極１の先端の凸曲面部８に生成した結露水Ｗが凸曲面部８の頂部において頂部の延長線上に盛り上がるような安定したテーラーコーンＴとして形成できるものである。
【００４６】
しかも、上記のように放電極１の先端部の放電部１ａの一定の位置にテーラーコーンＴが安定して形成できるように放電部１ａの形状を中央部が周囲に比べて突出するように凸となるように形成したと言えども、既に述べたように、放電部１ａを曲面状に凸曲した凸曲面部８により構成してあるので、凸曲面部８の頂部には微小突起８ａを除いてエッジ部分が無く、このため凸曲面部８の表面に水（結露水）Ｗが生成されて微小突起８ａを覆うと、形成されたテーラーコーンの先端に電荷が集中してナノメータサイズのマイナスイオンミストＭが生成されて空気中に飛び出した直後であっても、放電極１の放電部１ａが図７のように先が尖った錐形状の場合のように錐形状の最先端の尖った金属部分が露出して金属放電を起こすというようなことがなく、このように金属放電を抑制できるので、安定してナノメータサイズのマイナスイオンミストＭを生成することができる。
【００４７】
ところで、放電極１が冷却されると、凸曲面部８の表面に水（結露水）Ｗが生成されるだけでなく、図５の一点鎖線に示すように、主体部９の側面においても水（結露水）Ｗ１が生成される。そして、凸曲面部８の表面において生成された結露水Ｗが上記のようにクーロン力によりテーラーコーンＴとして形成される際、主体部９と凸曲面部８との境界部分で、主体部９の側面に生成された結露水Ｗ１が凸曲面部８の表面に生成された結露水Ｗに接触して図５の矢印のように凸曲面部８側に生成された結露水Ｗに吸収されて上記クーロン力により図５の一点鎖線で示すような大きなテーラーコーンＴ１を形成することがある。
【００４８】
ここで、凸曲面部８の表面に生成された結露水Ｗだけで図４や図５の実線のようにテーラーコーンＴが形成されてレイリー分裂により無数のナノメータサイズのマイナスイオンミストＭを生成する場合と、図５の一点鎖線に示すように主体部９の側面に生成された結露水Ｗ１が凸曲面部８の表面に生成された結露水Ｗに接触して凸曲面部８側に生成された結露水Ｗに吸収され大きなテーラーコーンＴ１を形成する場合とがある。その結果、対向電極２と実質的な放電部となるテーラーコーンＴ１の先端との距離が短くなるため、放電状態が変化する。上述のような現象が頻繁に発生すると放電状態が不安定となる。
【００４９】
この点に着目し、図２（ａ）乃至（ｄ）、（ｆ）、（ｇ）に示す実施形態のものは放電部１ａである凸曲面部８に生成された結露水ＷのみでテーラーコーンＴを形成して、主体部９の側面に生成された結露水Ｗが凸曲面部８に生成された結露水Ｗ側に吸収されて結露水Ｗ過剰による大きなテーラーコーンＴを形成することがないように、放電極１の主体部９と、凸曲面部８よりなる放電部１ａとの境界部分の外面に凹部１０を設けてある。このように境界部分に凹部１０を設けると、この境界部分の外面に形成した凹部１０が障害となって、放電極１の主体部９の側面に生成された結露水Ｗが、放電部１ａである凸曲面部８の表面に生成された結露水Ｗに吸収され難くなり、この結果、上記のように放電極１の主体部９と、放電部１ａを構成する凸曲面部８との境界部分の外面に凹部１０を設けた実施形態のものは、放電部１ａである凸曲面部８に生成された結露水Ｗのみで図４に示すように安定した形状のテーラーコーンＴを形成することができ、放電状態を安定に保つことができる。
【００５０】
上記実施形態においては、放電極１の主体部９と、凸曲面部８よりなる放電部１ａとの境界部分の外面に凹部１０を設けた例を示したが、凹部１０に代えて、放電極１の主体部９と、凸曲面部８よりなる放電部１ａとの境界部分の外面に凸部又は凹凸部を設けてもよく、このように境界部分の外面に凸部又は凹凸部を設けた場合も、境界部分の外面に形成した凸部や凹凸部が障害となって、放電極１の主体部９の側面に生成された結露水Ｗが、放電部１ａである凸曲面部８の表面に生成された結露水Ｗに吸収され難くすることが可能となり、この場合も放電部１ａである凸曲面部８に生成された結露水ＷのみでテーラーコーンＴを形成することができ、放電状態を安定に保つことができる。
【００５１】
また、図２（ｄ）（ｅ）（ｈ）（ｉ）に示す実施形態においては、柱状をした主体部９の側面部と凸曲面部８との境界が弧状に面取りした面取り部１１となっている。なお、図２（ｄ）に示すものは主体部９の先端と球状の電極部１ａとの境界が全く角のないくびれを有する例である。
【００５２】
このように、主体部９の側面部と凸曲面部８との境界が弧状に面取りした曲面状の面取り部１１となっていることで、境界部分がエッジのない曲面となって金属放電を抑制することができ、ナノメータサイズのマイナスイオンミストＭを長時間安定して生成することが可能となる。
【００５３】
また、図２（ｃ）の実施形態では凸曲面部８が球状をしているので、凸曲面部８の頂部だけでなく側部もエッジがない曲面となっていて、このものも凸曲面部８の側面部における金属放電を抑制することが可能となる。
【００５４】
図６（ａ）（ｂ）（ｃ）にはそれぞれ本発明の放電極１及び対向電極２の具体例を示しており、各部の寸法を具体的な数字を入れて表示している。
【００５５】
なお、主体部９の径を放電部１ａよりも大きくしたのは、主体部９の先端部に設けられる放電部１ａを素早く効率的に冷却するためである。
【００５６】
なお、放電極１の先端部の凸曲面部８上に形成する微小突起８ａを放電極１と別部材で構成してもよい。例えば、微小突起８ａを放電極１の材料よりも耐食性の良いチタンや白金等の材料で形成することで、コロナ放電によるマイナスイオン発生での放電部１ａの先端の微小突起８ａの消耗度を軽減することができる。これは、意図的にマイナスイオンを発生する割合を多くする場合や、使用環境が極めて乾燥していて、放電極１の冷却を開始して空気中の水分が放電極１に結露し始めるまでに時間がかかるといった場合に特に有効である。
【００５７】
また、放電極１を冷却し始めてからナノメータサイズのマイナスイオンミストが発生するまでの時間には、放電極１先端部の凸曲面部８の上端にある微小突起８ａが露出しているため、この微小突起８ａによって金属放電が生じてコロナ放電がによるマイナスイオンを発生させることができる。
【００５８】
更に、マイナスイオンミストが安定して生成している場合においても、静電霧化装置４に備える冷却手段としてもペルチェユニット７への電源供給を断つことで、放電極１への水の供給が停止し、且つ放電極１は周囲の空気によって温められ、テーラーコーンＴを形成していた結露水Ｗを消滅させることで、マイナスイオンの発生へと切換える。或いは、ペルチェユニット７への電源の正負を逆転することによって放電極１が設けられたペルチェユニット７の冷却部５はペルチェの発熱側に転換するため、放電極１はペルチェの発熱によって温められ、テーラーコーンＴを形成していた結露水Ｗを消滅させることでマイナスイオンの発生へと切換えることも可能である。これらのペルチェユニット７への電源の切換えは、ペルチェ入力用リード１７を介したペルチェユニット７への通電を機器使用者が任意に切換えするための電源スイッチを機器に設けることによって、使用者の任意で切換えることができる。
【００５９】
本発明においては、上記のように、静電霧化装置４に、静電霧化するための水Ｗを放電極１に供給するための水供給手段として、冷却部５と放熱部６とを有するペルチェユニット７を備えて該ペルチェユニット７の冷却部５側に放電極１を設けることで、空気中の水分を基にして放電極１の放電部１ａ部分に水（結露水）Ｗが直接生成されるように構成しているので、使用者自身が水Ｗを補給する手間が不要であると共に、生成された水Ｗには不純物が含まれないことから、放電極１におけるＣａＣＯ３やＭｇＯ等の析出付着が防止されるものであり、また、水が放電極１に直接生成されることから、静電霧化装置の運転を開始（すなわち、熱電素子１６への通電を開始）してからナノメータサイズのマイナスイオンミストＭを発生させるまでの時間が短くて済み、ドアドライヤ等の短時間だけ使用する商品にも問題無く備えることができ、加えて、水Ｗを入れておくためのタンクや、タンク内の水Ｗを放電極１まで搬送して供給するための搬送部を備える必要がないので、装置全体がコンパクト化されるものであると共に、放電極１を冷却し始めてからナノメータサイズのマイナスイオンミストが発生するまでの僅かな時間においても、コロナ放電によるマイナスイオンが発生するのみならず、マイナスイオンミストが安定して生成している場合においても、任意にマイナスイオンの発生へと切換えることができる。
【００６０】
なお、上記例では空気中の水分を結露させて放電部１ａに水を供給する例を示したが、空気中の水分を放電部１ａ部分において氷結させ、これを融かすことで放電部１ａに水を供給するようにしてもよいものである。
【００６１】
なお、上記実施形態では対向電極２を設けて放電極１と対向電極２との間に高電圧を印加することで放電極１の放電部１ａに生成した水を静電霧化する例につき説明したが、対向電極２を設けないものにおいても放電極１に高電圧を印加して上記のようにして放電部１ａに生成した水を静電霧化するようにするものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の静電霧化装置の一実施形態の断面図である。
【図２】（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）（ｆ）（ｇ）（ｈ）（ｉ）は同上の放電極の各実施形態を示す一部省略正面図である。
【図３】（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は同上の凸曲面部上に設けられる微小突起の各例を示す一部省略正面図である。
【図４】同上の図２（ａ）におけるテーラーコーンの形成を示す説明図である。
【図５】同上の図２（ｅ）におけるテーラーコーンの形成を示す説明図である。
【図６】（ａ）（ｂ）は同上の放電極、対向電極の具体例を示す説明図であり、（ｃ）は同上の微小突起の具体例を示す説明図である。
【図７】従来例を示す概略説明図である。
【符号の説明】
【００６３】
１  放電極
１ａ  放電部
３  水供給手段
４  静電霧化装置
５  冷却部
６  放熱部
７  ペルチェユニット
８  凸曲面部
８ａ  微小突起
９  主体部
１０  凹部
１１  面取り部
Ｍ  マイナスイオンミスト
Ｔ  テーラーコーン
Ｗ  水
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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