(57)【要約】【課題】複数の霧化電極を備えつつ装置全体の小型化と省電力化に寄与することができる静電霧化装置を提供する【解決手段】冷却部が霧化電極１３，１４と電気的に接続されるとともにこの霧化電極１３，１４側が吸熱側となるように電力供給部としての電流供給部２０にて通電されるＮ型熱電素子１５及びＰ型熱電素子１６で構成される。霧化電極１４及びＰ型熱電素子１６でなる第一組付体と、この第一組付体の霧化電極１４とは異なる霧化電極１３及びＮ型熱電素子１５でなる第二組付体とを有する。【選択図】図１
2012071274.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
霧化電極を冷却部にて冷却することにより前記霧化電極の表面に結露水を生成し、前記霧化電極に保持された結露水に電圧を印加することで帯電微粒子水を発生させる静電霧化装置であって、
前記冷却部は、前記霧化電極と電気的に接続されるとともに該霧化電極側が吸熱側となるように電力供給部にて通電されるＰ型熱電素子及びＮ型熱電素子で構成され、
前記霧化電極及び前記Ｐ型熱電素子でなる第一組付体と、該第一組付体の霧化電極とは異なる霧化電極及び前記Ｎ型熱電素子でなる第二組付体とを有することを特徴とする静電霧化装置。
【請求項２】
請求項１に記載の静電霧化装置において、
前記第一組付体を構成するＰ型熱電素子と前記第二組付体を構成するＮ型熱電素子とは同数個設けられることを特徴とする静電霧化装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の静電霧化装置において、
前記霧化電極同士を電気的に接続するとともに可撓性を有する接続部材を備えたことを特徴とする静電霧化装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の静電霧化装置において、
前記各熱電素子の放熱側端部には、導電性及び熱伝導性を有する導電部材が備えられ、
前記導電部材は絶縁性及び熱伝導性を有する基板上に配置されることを特徴とする静電霧化装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の静電霧化装置において、
前記霧化電極と対向する位置に対向電極を設けたことを特徴とする静電霧化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、帯電微粒子水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】
例えば特許文献１に記載されているように、霧化電極（特許文献１では放電電極）を冷却することで同電極の表面に結露水を生成し、霧化電極に保持された結露水を霧化電極で霧化させて弱酸性で電荷を持つ帯電微粒子水を発生させる静電霧化装置が知られている。この帯電微粒子水は、皮膚や毛髪の保湿、空間や物の脱臭等に貢献するため、静電霧化装置を様々な商品に搭載することで多様な効果を得ることができる。
【０００３】
また、特許文献１の静電霧化装置では、多数の熱電素子の両端部から回路板で挟み込むことによりペルチェモジュールを構成している。各回路板は、絶縁基板の片面に回路をパターンを形成し、一方の回路板の回路パターンによって各熱電素子の吸熱側端部同士を電気的に接続させるとともに、他方の回路板の回路パターンによって各熱電素子の放熱側端部同士を電気的に接続させている。そして、ペルチェモジュールの吸熱側の回路板に熱伝導性の冷却用絶縁部材を接続させるとともに、この冷却用絶縁板上に霧化電極を接続させている。
【０００４】
このような構成の静電霧化装置においては、各熱電素子の吸熱側端部が回路パターン及び絶縁基板からなる前記回路板及び冷却用絶縁板を介して霧化電極を冷却させ、これによって霧化電極の表面には結露水が生成されるようになっている。そして、霧化電極表面の結露水に高電圧を印加することで、結露水が静電霧化されて帯電微粒子水が発生するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−０００８２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記のような静電霧化装置では、各熱電素子と霧化電極との間には多数の部材が介在される。このため、各部材の界面（熱電素子及び回路パターンの界面、回路パターン及び絶縁基板の界面、絶縁基板及び冷却用絶縁板の界面、冷却用絶縁板及び霧化電極の界面）によって霧化電極の冷却効率を低下させる要因となっていた。そのため、結露水を霧化電極表面に生成するための冷却能力を確保するには熱電素子を多数配置する必要があり、装置全体の大型化を招くとともに、省電力化の阻害要因となる虞があった。
【０００７】
また、発生させる帯電微粒子水の量を増加させるために、霧化電極を複数設ける構成が望まれているが、複数設けることにより装置全体の大型化を招くとともに、省電力化の阻害要因となる虞がある。
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、複数の霧化電極を備えつつ装置全体の小型化と省電力化に寄与することができる静電霧化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の静電霧化装置は、霧化電極を冷却部にて冷却することにより前記霧化電極の表面に結露水を生成し、前記霧化電極に保持された結露水に電圧を印加することで帯電微粒子水を発生させる静電霧化装置であって、前記冷却部は、前記霧化電極と電気的に接続されるとともに該霧化電極側が吸熱側となるように電力供給部にて通電されるＰ型熱電素子及びＮ型熱電素子で構成され、前記霧化電極及び前記Ｐ型熱電素子でなる第一組付体と、該第一組付体の霧化電極とは異なる霧化電極及び前記Ｎ型熱電素子でなる第二組付体とを有すること特徴とする。
【００１０】
また上記構成において、第一組付体を構成するＰ型熱電素子と前記第二組付体を構成するＮ型熱電素子とは同数個設けられることが好ましい。
また上記構成において、霧化電極同士を電気的に接続するとともに可撓性を有する接続部材を備えることが好ましい。
【００１１】
また上記構成において、各熱電素子の放熱側端部には、導電性及び熱伝導性を有する導電部材が備えられ、前記導電部材は絶縁性及び熱伝導性を有する基板上に配置されることが好ましい。
【００１２】
また上記構成において、霧化電極と対向する位置に対向電極を設けることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、複数の霧化電極を備えつつ装置全体の小型化と省電力化に寄与することができる静電霧化装置を提供することにある。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態における静電霧化装置の概略構成図である。
【図２】霧化電極の電気的接続を説明するための概略構成図である。
【図３】静電霧化装置の平面図である。
【図４】（ａ）は別例における対向電極について説明するための断面図であり、（ｂ）は別例における対向電極について説明するための平面図である。
【図５】（ａ）は別例における静電霧化装置の断面図であり、（ｂ）は霧化電極の電気的接続を説明するための概略構成図である。
【図６】熱電素子への通電方法について説明するための概略構成図である。
【図７】（ａ）（ｂ）は、霧化電極について説明するための概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１は、静電霧化装置の概略構成図を示す。本実施形態の静電霧化装置１０は、ＰＢＴ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ＰＰＳ樹脂、液晶ポリマー等の絶縁性樹脂材料を用いて形成される略筒状をなす支持枠１１を備えている。
【００１６】
図１及び図３に示すように支持枠１１の先端面（図１において上端面）には、平板状部材に貫通孔を複数（本実施形態では２つ）設けた対向電極１２が設けられている。対向電極１２は、ステンレス、銅、白金等の金属製材料、または導電性樹脂材料、または樹脂材料の表面に導電性材料をパターニングしたもので構成される。この対向電極１２の中央部の開口は、ミスト吐出口１２ａとなっている。そして、対向電極１２には、高電圧を印加するための高圧電源回路Ｃと接続されている。
【００１７】
支持枠１１の内部には、導電性を有する金属製の霧化電極１３，１４が配置されている。霧化電極１３，１４は、略筒状の支持枠１１の軸方向に沿って延びる略円柱状の電極本体部１３ａ，１４ａを有する。この電極本体部１３ａ，１４ａの先端側には、略球状の球状放電部１３ｂ，１４ｂと、電極本体部１３ａ，１４ａの基端側には径方向外側に延設された略円環状の基台部１３ｃ，１４ｃとを備えている。なお、霧化電極１３，１４は、真鍮、アルミ、銅、タングステン、チタン等の金属製材料、導電性を有する樹脂やカーボン等で構成することができる。
【００１８】
また、一方の霧化電極である霧化電極１３の基台部１３ｃの裏面側にはＮ型熱電素子１５の吸熱側端部１５ａが接続されている。このＮ型熱電素子１５は例えばＢｉＴｅ系、ＰｂＴｅ系、ＳｉＣ系などのゼーベック係数が大きな熱電素子（熱電材料）で構成される。また、霧化電極１３及びＮ型熱電素子１５の接続は半田接合や導電性接着材等を用いることができる。因みに、霧化電極１３及びＮ型熱電素子１５を半田接合する際に、これを良好に行うために霧化電極１３の基台部１３ｃの裏面にニッケル鍍金処理を施してもよい。なお、本実施形態では、Ｎ型熱電素子１５と霧化電極１３とで第二組付体が構成される。
【００１９】
また、他方の霧化電極である霧化電極１４の基台部１４ｃの裏面側にはＰ型熱電素子１６の吸熱側端部１６ａが接続されている。このＰ型熱電素子１６は例えばＢｉＴｅ系、ＰｂＴｅ系、ＳｉＣ系などのゼーベック係数が大きな熱電素子（熱電材料）で構成される。また、霧化電極１４及びＰ型熱電素子１６の接続は半田接合や導電性接着材等を用いることができる。因みに、霧化電極１４及びＰ型熱電素子１６を半田接合する際に、これを良好に行うために霧化電極１４の基台部１４ｃの裏面にニッケル鍍金処理を施してもよい。なお、本実施形態では、Ｐ型熱電素子１６と霧化電極１４とで第一組付体が構成される。
【００２０】
また、図１及び図２に示すように各熱電素子１５，１６の放熱側端部１５ｂ，１６ｂには、それぞれ金属製部材としての放熱部１７が接続されている。この放熱部１７は、例えば電気伝導性及び熱伝導性に優れる真鍮、アルミ、銅等の金属材料が望ましい。なお、各熱電素子１５，１６のそれぞれに接続される放熱部１７は、所定距離離間されて互いの電気的接続が遮断されている。
【００２１】
また、本実施形態の静電霧化装置１０には、前記Ｎ型熱電素子１５及びＰ型熱電素子１６に通電するための電力供給部としての電流供給部２０を備えている。この電流供給部２０は、各熱電素子１５，１６の放熱側端部１５ｂ，１６ｂに接続される各放熱部１７とリード線２１を介して電気的に接続される。各熱電素子１５，１６と接続される各霧化電極１３，１４は、可撓性及び導電性を有する接続部材としてのリード線２２にて電気的に直列接続される。このような構成により、電流供給部２０からの電流が各リード線２１，２２を介してＮ型熱電素子１５及びＰ型熱電素子１６に供給可能な通電回路が形成される。このとき、電流供給部２０は、Ｎ型熱電素子１５の放熱側端部１５ｂ側から吸熱側端部１５ａ側に電流が供給可能とされるとともに、Ｐ型熱電素子１６の吸熱側端部１６ａ側から放熱側端部１６ｂ側に電流が供給可能とされている。これにより、各熱電素子１５，１６の吸熱側端部１５ａ，１６ａ側から放熱側端部１５ｂ，１６ｂ側に熱の移動が可能とされて各霧化電極１３，１４を冷却が可能とされている。
【００２２】
上記のように構成された静電霧化装置１０では、図示しない電源からリード線２１を介して各熱電素子１５，１６に電流が供給されることで、各熱電素子１５，１６の吸熱側端部１５ａ，１６ａが冷却される。そして、このように冷却されることで霧化電極１３，１４が冷却され、空気中の水分が結露して霧化電極１３，１４に水（結露水）が供給されるようになっている。
【００２３】
そして、上述のように霧化電極１３，１４が冷却されて球状放電部１３ｂ，１４ｂに結露水が供給された状態において、高圧電源回路Ｃにより高電圧が対向電極１２に印加される。これにより結露水がレイリー分裂し静電霧化して、活性種を含んだナノメータサイズの帯電微粒子水となる。そして生成された帯電微粒子水は、対向電極１２のミスト吐出口１２ａ側に向かって支持枠１１内を通過して外部に放出される。
【００２４】
また、本実施形態の静電霧化装置１０では、霧化電極１３，１４と電気的に接続されるとともにこの霧化電極１３，１４側が吸熱側となるように通電される各熱電素子１５，１６で冷却部が構成される。このため、従来のように熱電素子及び霧化電極間に他の部材を介在させることなく、各熱電素子１５，１６と霧化電極１３，１４とを直接接続させた構成となる。したがって、霧化電極１３，１４を複数設けても各熱電素子１５，１６をそれぞれ１つ設けるコンパクトかつ省電力な構成とすることができ、各霧化電極１３，１４を効率よく冷却することができるようになっている。
【００２５】
次に、本実施形態の特徴的な作用効果を記載する。
（１）冷却部が霧化電極１３，１４と電気的に接続されるとともにこの霧化電極１３，１４側が吸熱側となるように電力供給部としての電流供給部２０にて通電されるＮ型熱電素子１５及びＰ型熱電素子１６で構成される。つまり、従来のように熱電素子及び霧化電極間に他の部材を介在させることなく、各熱電素子１５，１６と霧化電極１３，１４とを直接接続させた構成とされる。このように霧化電極１３，１４を複数設ける構成としても従来のように各霧化電極毎に極性の異なる熱電素子を複数設ける必要がないため、装置１０全体のコンパクト化に寄与できる。また、本実施形態では霧化電極１４及びＰ型熱電素子１６でなる第一組付体と、この第一組付体の霧化電極１４とは異なる霧化電極１３及びＮ型熱電素子１５でなる第二組付体とを有するため、複数の霧化電極１３，１４により好適に帯電微粒子水を発生できる。
【００２６】
（２）第一組付体を構成するＰ型熱電素子１６と第二組付体を構成するＮ型熱電素子１５とはそれぞれ１つずつ、つまり同数個設けられる。このような構成とすることで、霧化電極１３，１４の冷却効率を向上に寄与することができる。
【００２７】
（３）霧化電極１３，１４同士を電気的に接続するとともに可撓性を有する接続部材としてのリード線２２が備えられる。このように、可撓性を有するリード線２２にて霧化電極１３，１４同士を電気的に接続することで、熱電素子１５，１６とリード線２２の接続部分での応力を緩和できるため、リード線２２の断線等の発生を抑えることができる。
【００２８】
（４）霧化電極１３，１４と対向する位置に対向電極１２を設けるため、霧化電極１３，１４及び対向電極１２間の放電が安定し、安定して静電微粒子水を発生させることができるようになっている。
【００２９】
（５）貫通孔であるミスト吐出口１２ａを各霧化電極１３，１４と対応するように対向位置にそれぞれ設けているため、安定して放電を行うことができ帯電微粒子水を安定して発生させることが可能となる。
【００３０】
尚、本発明の実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、貫通孔であるミスト吐出口１２ａを各霧化電極１３，１４と対応するように対向位置にそれぞれ設けたが、例えば図４（ａ）（ｂ）に示すように各霧化電極１３，１４の共通のミスト吐出口１２ａを設ける構成を採用してもよい。なお、ミスト吐出口１２ａの孔形状は真円形状や楕円形状などその他の形状に適宜変更してもよい。
【００３１】
・上記実施形態では、Ｎ型熱電素子１５及びＰ型熱電素子１６をそれぞれ１つずつ設ける構成を採用したが、これに限らない。例えば一方の熱電素子を１つ設けるとともに極性の異なる他方の熱電素子を複数設ける構成や、例えば図５（ａ）（ｂ）に示すようにＮ型熱電素子１５及びＰ型熱電素子１６をそれぞれ複数設ける構成を採用してもよい。ここで、各熱電素子１５，１６をそれぞれ２つずつ設ける構成について図５（ａ）（ｂ）を用いて説明する。電流供給部２０と接続される一方のリード線２１の端部は、Ｎ型熱電素子１５の放熱側端部１５ｂが接続される放熱部１７ａと接続される。この熱電素子１５の吸熱側端部１５ａには、霧化電極１３が電気的に接続されるとともに、この霧化電極１３にはＰ型熱電素子１６の吸熱側端部１６ａと接続される霧化電極１４とリード線２２ａにて電気的に接続される。Ｐ型熱電素子１６の放熱側端部１６ｂには、前記放熱部１７ａとは電気的接続が遮断されるように離間された別体の放熱部１７ｂと接続されるとともに、この放熱部１７ｂには前記Ｎ型熱電素子１５とは異なるＮ型熱電素子１５の放熱側端部１５ｂが接続される。放熱部１７ｂと接続されるＮ型熱電素子１５の吸熱側端部１５ａには、霧化電極１３が接続されるとともに、この霧化電極１３にはＰ型熱電素子１６の吸熱側端部１６ａと接続される霧化電極１４とリード線２２ｂにて電気的に接続される。Ｐ型熱電素子１６の放熱側端部１６ｂには、前記放熱部１７ａ及び放熱部１７ｂとは電気的接続が遮断されるように離間された別体の放熱部１７ｃと接続される。そして、この放熱部１７ｃは前記電流供給部２０と接続される他方のリード線２１の端部と接続される。従って、電流供給部２０からの電流は、放熱部１７ａ、熱電素子１５、霧化電極１３、リード線２２ａ、霧化電極１４、熱電素子１６、放熱部１７ｂ、熱電素子１５、霧化電極１３、リード線２２ｂ、霧化電極１４、熱電素子１６、放熱部１７ｃの順に供給される。このような構成であっても、上記実施形態の（１）の効果と同様の効果を奏することができる。
【００３２】
・上記実施形態では特に言及していないが、図６に示すように各熱電素子１５，１６の放熱側端部１５ｂ，１６ｂに導電性及び熱伝導性を有する回路パターン３０を介して絶縁性及び熱伝導性を有する基板３１上に配置される構成を採用してもよい。このような構成とすることで、例えば各熱電素子１５，１６及び各霧化電極１３，１４を略同等の大きさ（高さ）とした場合に、霧化電極１３，１４の先端側の放電部１３ｂ，１４ｂの高さを略同等とすることができる。これにより、各放電部１３ｂ，１４ｂと対向電極１２との距離を略同等とすることができるため、放電を安定化させることが可能となる。なお、熱伝導性が１Ｗ/ｍＫ以上ある比較的熱伝導性が良好な基板３１を用いると、冷却効率の面で有利である。また、この基板３１は、例えば金属プレート（アルミ等）に絶縁皮膜を付けた基板や熱伝導性フィラー含有の基板などを用いることが可能である。
【００３３】
・上記実施形態では、１つの霧化電極１３，１４と１つの熱電素子１５，１６とが接続される構成としたが、１つの霧化電極１３，１４に対して同種の熱電素子が２つ以上接続される構成を採用してもよい。このような構成とすることで、熱電素子の強度を向上させることができる。
【００３４】
・また霧化電極１３，１４の代替手段として図７（ａ）（ｂ）に示すようにリード線２２にて構成してもよい。具体的には、図７（ａ）に示すように前記リード線２２を折り曲げて、このリード線２２の先端を前記対向電極１２（図１参照）側を向くように半田接合等の接合部材４０を用いてＮ型熱電素子１５及びＰ型熱電素子１６と電気的に接続することで霧化電極１３，１４の代替手段として利用することが可能となる。また、図７（ｂ）に示すようにリード線２２の先端を霧化電極１３，１４の球状放電部１３ｂ，１４ｂのように球状とするためにレーザを用いて加熱・溶解させることが考えられる。このように、リード線２２の先端部２２ｃを球状とすることで放電を安定させることができる。
【００３５】
・上記実施形態では特に言及していないが、例えば対向電極１２の耐食性を向上させるために耐食性の高い金や白金等の材料を表面にコーティングしてもよい。このような構成とすることで、静電微粒子水による錆び等の発生を抑えることができる。また、霧化電極１３の耐食性を向上させるために対向電極１２と同様に耐食性の高い金や白金等の材料を表面にコーティングしてもよい。
【００３６】
・上記実施形態では、霧化電極１３とこの霧化電極１３と対向して配置された対向電極１２との間に高電圧が印加されるように構成されている。しかしながら、例えば対向電極１２を省略した構成とし、霧化電極１３に高電圧が印加される構成であってもよい。
【符号の説明】
【００３７】
１０…静電霧化装置、１２…対向電極、１３…第二組付体を構成する霧化電極、１４…第一組付体を構成する霧化電極、１５…第二組付体を構成するＮ型熱電素子、１６…第一組付体を構成するＰ型熱電素子、１５ｂ，１６ｂ…放熱側端部、１７…金属製部材及び凹部を構成する放熱部、２０…電力供給部としての電流供給部、３０…導電部材としての回路パターン、３１…基板。
【図１】
2012071274.tif 000003
【図２】
2012071274.tif 000004
【図３】
2012071274.tif 000005
【図４】
2012071274.tif 000006
【図５】
2012071274.tif 000007
【図６】
2012071274.tif 000008
【図７】
2012071274.tif 000009