(57)【要約】【課題】装置を小型化しつつ熱交換部の冷却性能の低下を抑制することができる静電霧化装置を提供する。【解決手段】静電霧化沿装置は、放電電極３と、該放電電極３に熱電素子１１の吸熱側が接続され、放電電極３の表面に結露水Ｗを生成させる熱交換部２と、該結露水Ｗに高電圧を印加する高電圧印加部５とを備えている。そして、静電霧化装置は、高電圧の印加により結露水Ｗを霧化して帯電微粒子水Ｍを発生させる。熱交換部２は、熱電素子１１の放熱側に接続されて、熱電素子１１への通電を行うと共に、熱電素子１１の放熱を補助する放熱用拡張部１２ａを有する通電部材１２を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電電極と、該放電電極に熱電素子の吸熱側が接続され、前記放電電極の表面に結露水を生成させる熱交換部と、該結露水に高電圧を印加する高電圧印加部とを備え、該高電圧の印加により前記結露水を霧化して帯電微粒子水を発生させる静電霧化装置であって、
前記熱交換部は、該熱電素子の放熱側に接続されて、前記熱電素子への通電を行うと共に、該熱電素子の放熱を補助する放熱用拡張部を有する通電部材を備えた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、
前記放熱用拡張部は、前記通電部材の表面積を拡大していることを特徴とする静電霧化装置。
【請求項３】
請求項２に記載の静電霧化装置において、
前記通電部材は、導電性を有する金属板にて形成されるとともに、前記放熱用拡張部の少なくとも一部は、前記通電部材を保持する樹脂製の支持枠内に埋設されていることを特徴とする静電霧化装置。
【請求項４】
請求項３に記載の静電霧化装置において、
前記放熱用拡張部は、屈曲若しくは湾曲を繰り返す波状をなすことを特徴とする静電霧化装置。
【請求項５】
請求項３に記載の静電霧化装置において、
前記放熱用拡張部は、前記通電部材の表面に形成された凹凸形状をなす部位であることを特徴とする静電霧化装置。
【請求項６】
請求項３に記載の静電霧化装置において、
前記通電部材は、前記熱電素子の放熱側に接続される素子接続部を有し、
前記放熱用拡張部は、前記通電部材における前記素子接続部よりも幅が広く形成された部位であることを特徴とする静電霧化装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の静電霧化装置において、
Ｐ型とＮ型との対をなす前記熱電素子の吸熱側が前記放電電極にて電気的に接続されるとともに、前記通電部材は、前記熱電素子の放熱側に直接接続されている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、放電電極の表面に生成された結露水を霧化させて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】
従来、放電電極に水を供給するために同放電電極を冷却する熱交換部を備えた静電霧化装置が知られている（特許文献１及び特許文献２参照）。この静電霧化装置では、熱交換部によって放電電極を冷却して同放電電極の表面に結露水を生成するとともに、放電電極に高電圧を印加して放電させることにより、放電電極に保持された結露水を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。そして、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】
特許文献２に記載された静電霧化装置の熱交換部は、複数の熱電素子と、これら熱電素子を挟持する一対の回路板と、放熱フィンとを備えている。一対の回路板は、互いに対向する絶縁板の片側面に回路を形成してなるものであるとともに、当該回路によって隣り合う熱電素子同士が電気的に接続されている。また、吸熱側となる一方の回路板には放電電極が接続されるとともに、放熱側となる他方の回路板には放熱フィンが接続されている。そして、この静電霧化装置では、熱電素子に通電されると、熱電素子の吸熱側が回路板を経て放熱電極を冷却するとともに、この冷却によって放電電極の表面に結露水が生成される。また、熱電素子にて吸熱した熱は、放熱側の回路板を介して放熱フィンに伝達され同放熱フィンから放熱される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−８２６号公報
【特許文献２】特開２００６−６１０７２号公報（第２３段落、第４図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、静電霧化装置は、様々な商品への搭載を可能とするために、小型化が望まれている。しかしながら、特許文献２の静電霧化装置に備えられている放熱フィンは、熱電素子にて吸熱した熱を効率良く放熱するために表面積を大きくしているため、大きな部品となっている。従って、この放熱フィンによって静電霧化装置の小型化が阻害されていた。静電霧化装置を小型化するために放熱フィンを省略することも考えられるが、放熱フィンを省略すると、熱電素子の放熱能力が低下することが懸念される。熱電素子の放熱能力が低下すると、熱交換部における放電電極の冷却性能が低下し、その結果、安定した結露水の確保が困難となる虞がある。
【０００６】
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、装置を小型化しつつ熱交換部の冷却性能の低下を抑制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】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明の静電霧化装置は、放電電極と、該放電電極に熱電素子の吸熱側が接続され、前記放電電極の表面に結露水を生成させる熱交換部と、該結露水に高電圧を印加する高電圧印加部とを備え、該高電圧の印加により前記結露水を霧化して帯電微粒子水を発生させる静電霧化装置であって、前記熱交換部は、該熱電素子の放熱側に接続されて、前記熱電素子への通電を行うと共に、該熱電素子の放熱を補助する放熱用拡張部を有する通電部材を備えたことを特徴とするものである。
【０００８】
この静電霧化装置において、前記放熱用拡張部は、前記通電部材の表面積を拡大していることが好ましい。
この静電霧化装置において、前記通電部材は、導電性を有する金属板にて形成されるとともに、前記放熱用拡張部の少なくとも一部は、前記通電部材を保持する樹脂製の支持枠内に埋設されていることが好ましい。
【０００９】
この静電霧化装置において、前記放熱用拡張部は、屈曲若しくは湾曲を繰り返す波状をなすことが好ましい。
この静電霧化装置において、前記放熱用拡張部は、前記通電部材の表面に形成された凹凸形状をなす部位であることが好ましい。
【００１０】
この静電霧化装置において、前記通電部材は、前記熱電素子の放熱側に接続される素子接続部を有し、前記放熱用拡張部は、前記通電部材における前記素子接続部よりも幅が広く形成された部位であることが好ましい。
【００１１】
この静電霧化装置において、Ｐ型とＮ型との対をなす前記熱電素子の吸熱側が前記放電電極にて電気的に接続されるとともに、前記通電部材は、前記熱電素子の放熱側に直接接続されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、装置を小型化しつつ熱交換部の冷却性能の低下を抑制することができる静電霧化装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】静電霧化装置の断面図。
【図２】第１実施形態の静電霧化装置の部分拡大断面図。
【図３】第２実施形態の静電霧化装置の部分拡大断面図。
【図４】（ａ）は第３実施形態の静電霧化装置の部分拡大断面図、（ｂ）は第３実施形態の通電部材の平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（第１実施形態）
以下、本発明を具体化した第１実施形態を図面に従って説明する。
図１は、第１実施形態の静電霧化装置の概略構成図を示す。図１に示すように、静電霧化装置は、支持枠１と、熱交換部２と、放電電極３と、対向電極４と、高電圧印加部５とを備えている。
【００１５】
支持枠１は、絶縁性の樹脂材料にて形成されるとともに、有底筒状をなしている。この支持枠１は、静電霧化装置を構成する部品の保持並びに位置決めをするものである。
熱交換部２を構成する一対の熱電素子１１は、ＢｉＴｅ系のペルチェ素子である。一方の熱電素子１１はＰ型のペルチェ素子であるとともに、他方の熱電素子１１はＮ型のペルチェ素子である。そして、各熱電素子１１の放熱側（図１において下側）には、機械的に且つ電気的に通電部材１２がそれぞれ直接接合されている。各通電部材１２は、導電性及び熱伝導性を有する金属板（真鍮、アルミニウム、銅等の金属板）にて形成されるとともに、熱電素子１１が吸熱した熱を放熱する。そして、各熱電素子１１に接続された通電部材１２は、電圧印加部１３にそれぞれ電気的に接続されている。
【００１６】
各通電部材１２は、熱電素子１１の放熱を補助する放熱用拡張部１２ａを備えている。図２に示すように、放熱用拡張部１２ａは、屈曲を繰り返す波状（図２に示す例では矩形波状）をなすことにより、通電部材１２の表面積を拡大している。そして、放熱用拡張部１２ａは、例えば、プレス加工により波状に形成されている。また、各通電部材１２の放熱用拡張部１２ａは、支持枠１の底部１ａ内に埋設されている。各通電部材１２は、このように放熱用拡張部１２ａを含む部位が支持枠１内に埋設されることにより、同支持枠１によって保持されている。
【００１７】
図１に示すように、前記放電電極３は、熱伝導性及び導電性の高い材料（アルミニウム、銅、タングステン、チタン、ステンレス等）にて形成されるとともに、略円柱状をなしている。また、放電電極３は、その先端部に球体状の放電部３ａを有する一方、その基端部に径方向外側に延設された鍔状の基台部３ｂを有する。そして、放電電極３は、その基端面、即ち基台部３ｂにおける放電部３ａと反対側の軸方向の端面が、一対の熱電素子１１の吸熱側（図１において上側）と機械的に且つ電気的に直接接続されている。従って、一対の熱電素子１１は、放電電極３を介して電気的に接続されている。
【００１８】
また、前記対向電極４は、支持枠１によって放電電極３の放電部３ａと対向する位置に保持されている。対向電極４には、放出孔４ａが貫通形成されるとともに、高電圧印加部５が接続されている。
【００１９】
次に、上記のように構成された静電霧化装置の動作を説明する。
熱交換部２において、通電部材１２及び放電電極３を通じて電圧印加部１３から一対の熱電素子１１に通電すると、熱電素子１１の作用により、吸熱側の放電電極３から放熱側の通電部材１２へ熱が移動される。すると、熱電素子１１によって直接的に放電電極３が冷却される。また、吸熱側の放電電極３から放熱側の通電部材１２へ移動された熱は、通電部材１２から放熱される。このとき、通電部材１２は、放熱用拡張部１２ａによって表面積が拡大されているため、放熱しやすくなっている。更に、放熱用拡張部１２ａは支持枠１内に埋設されているため、通電部材１２に伝達された熱は、放熱用拡張部１２ａから支持枠１にも伝達されて同支持枠１からも放熱される。
【００２０】
そして、熱交換部２によって放電電極３が冷却されると、放電電極３の周囲の空気が冷却されて空気中の水分が結露し放電電極３の表面に結露水Ｗが生成される。更に、放電電極３の放電部３ａの表面に結露水Ｗが保持された状態で、放電電極３がマイナス電極となって電荷が集中するように放電電極３と対向電極４との間に高電圧印加部５によって高電圧が印加される。即ち、放電電極３及び対向電極４を介して高電圧印加部５から放電部３ａの表面に付着した結露水Ｗに高電圧が印加される。すると、放電電極３の先端部である放電部３ａでの放電により静電霧化が生じて帯電微粒子水Ｍが大量に発生される。発生された帯電微粒子水Ｍは、対向電極４側へと引き付けられ、対向電極４の放出孔４ａを通って静電霧化装置の外部に放出される。
【００２１】
以上説明したように、本第１実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
（１）熱電素子１１の放熱側に接続された通電部材１２は、該通電部材１２の放熱を補助する放熱用拡張部１２ａを備えているため、熱電素子１１にて放電電極３から吸熱した熱を、通電部材１２から外部に放熱しやすい。従って、熱電素子１１の放熱能力が低下することを抑制することができるため、熱交換部２の冷却性能の低下を抑制することができる。よって、結露水Ｗを安定して放電電極３に供給することが可能となる。また、放熱用拡張部１２ａは、熱電素子１１への通電を行うための部品である通電部材１２の一部であるため、従来の放熱フィンのように大きいものではない。これらのことから、静電霧化装置を小型化しつつ熱交換部２の冷却性能の低下を抑制することができる。
【００２２】
（２）放熱用拡張部１２ａによって通電部材１２の表面積が拡大されているため、通電部材１２からの放熱を効率良く行うことができる。
（３）通電部材１２は、金属板にて形成されているため、放熱用拡張部１２ａを備えた通電部材１２の大型化が抑制されている。また、放熱用拡張部１２ａは、支持枠１内に埋設されているため、熱電素子１１の放熱側から放熱用拡張部１２ａに伝達された熱を、支持枠１からも放熱することができる。従って、熱電素子１１にて放電電極３から吸熱した熱を、更に効率良く放熱できるため、熱交換部２の冷却性能の低下を更に抑制することができる。
【００２３】
（４）通電部材１２は、屈曲を繰り返す波状の放熱用拡張部１２ａを備えることにより、同通電部材１２の表面積が容易に拡大される。また、波状の放熱用拡張部１２ａは、単純な形状であるため、簡単に形成することができる。従って、製造コストの増大を抑制することができる。
【００２４】
（５）従来の静電霧化装置では、熱電素子と放熱電極との間に多数の界面（即ち、熱電素子と回路板との界面、回路板と放電電極との界面等）が存在する。そして、この多数の界面は、放熱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、放電電極の表面に結露水を生成させるための十分な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、省エネルギー化にも限界があるという問題があった。一方、本実施形態の静電霧化装置では、熱電素子１１と放電電極３とを直接接続することで隣り合う熱電素子１１同士を電気的に接続している。そのため、熱電素子１１と放電電極３との間の界面の数が減少するため、熱電素子の数を減らして静電霧化装置の小型化及び省エネルギー化を図ることができる。そして、熱電素子１１の放熱側には、放熱を補助する放熱用拡張部１２ａを有する通電部材１２が直接接続されているため、熱電素子１１にて吸熱した熱を通電部材１２にて放熱する小型の静電霧化装置であっても熱交換部２の冷却性能の低下が抑制されている。
【００２５】
（第２実施形態）
以下、本発明を具体化した第２実施形態を図面に従って説明する。尚、上記第１実施形態と同一の構成には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００２６】
図３は、本第２実施形態の静電霧化装置の部分拡大図を示す。本第２実施形態の静電霧化装置は、上記第１実施形態の放熱用拡張部１２ａ（図２参照）に代えて、放熱用拡張部１２ｂを各通電部材１２に備えている。
【００２７】
本第２実施形態の放熱用拡張部１２ｂは、通電部材１２の表面に形成された凹凸形状をなす部位である。そして、各通電部材１２は、放熱用拡張部１２ｂを備えることにより、その表面積が拡大されている。尚、本実施形態では、放熱用拡張部１２ｂは、各通電部材１２の厚さ方向（図３において上下方向）の両面に形成されている。この放熱用拡張部１２ｂは、例えば、プレス加工により凹凸形状に形成されている。また、各放熱用拡張部１２ｂは、支持枠１の底部１ａ内に埋設されている。
【００２８】
そして、本第２実施形態の静電霧化装置では、熱電素子１１への通電時に、吸熱側の放電電極３から放熱側の通電部材１２へ移動された熱は、通電部材１２から放熱される。このとき、通電部材１２は、放熱用拡張部１２ｂによって表面積が拡大されているため、放熱しやすくなっている。更に、放熱用拡張部１２ｂは支持枠１内に埋設されているため、通電部材１２に伝達された熱は、放熱用拡張部１２ｂから支持枠１に伝達されるため、支持枠１からも放熱される。
【００２９】
以上説明したように、本第２実施形態によれば、上記第１実施形態の（１）〜（３）及び（５）と同様の作用効果に加えて、以下の作用効果を奏する。
（６）通電部材１２は、その表面に凹凸形状の放熱用拡張部１２ｂを備えることにより、同通電部材１２の表面積が容易に拡大される。また、凹凸形状の放熱用拡張部１２ｂは、単純な形状であるため、簡単に形成することができる。従って、製造コストの増大を抑制することができる。
【００３０】
（第３実施形態）
以下、本発明を具体化した第３実施形態を図面に従って説明する。尚、上記第１実施形態と同一の構成には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３１】
図４（ａ）は、本第３実施形態の静電霧化装置の部分拡大図を示す。本第３実施形態の静電霧化装置は、上記第１実施形態の放熱用拡張部１２ａ（図２参照）に代えて、放熱用拡張部１２ｃを各通電部材１２に備えている。
【００３２】
図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、通電部材１２は、熱電素子１１の放熱側が接続される素子接続部１２ｄを備えている。尚、図４（ｂ）は、通電部材１２を放電電極３の軸方向から見た平面図である。そして、通電部材１２は、素子接続部１２ｄの幅ｗ１よりも広い幅ｗ２を有する部位を備えるとともに、通電部材１２においてこの幅ｗ２を有する部位が放熱用拡張部１２ｃとなっている。各通電部材１２は、幅が広く形成された放熱用拡張部１２ｃを備えることにより、その表面積が拡大されている。この放熱用拡張部１２ｃは、例えば、通電部材１２を形成するために金属板をプレス加工により打ち抜く際に同時に形成される。また、各放熱用拡張部１２ｃは、支持枠１の底部１ａ内に埋設されている。
【００３３】
そして、本第３実施形態の静電霧化装置では、熱電素子１１への通電時に、吸熱側の放電電極３から放熱側の通電部材１２へ移動された熱は、通電部材１２から放熱される。このとき、通電部材１２は、放熱用拡張部１２ｃによって表面積が拡大されているため、放熱しやすくなっている。更に、放熱用拡張部１２ｃは支持枠１内に埋設されているため、通電部材１２に伝達された熱は、放熱用拡張部１２ｃから支持枠１に伝達されるため、支持枠１からも放熱される。
【００３４】
以上説明したように、本実施形態によれば、上記第１実施形態の（１）〜（３）及び（５）と同様の作用効果に加えて、以下の作用効果を奏する。
（７）通電部材１２は、素子接続部１２ｄよりも幅の広い放熱用拡張部１２ｃを備えることにより、同通電部材１２の表面積が容易に拡大される。また、幅の広い放熱用拡張部１２ｃは、単純な形状であるため、簡単に形成することができる。従って、製造コストの増大を抑制することができる。
【００３５】
尚、本発明の各実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記第２実施形態では、通電部材１２は、その厚さ方向の両面に凹凸形状の放熱用拡張部１２ｂを備えているが、片面のみに放熱用拡張部１２ｂを備えてもよい。
【００３６】
・上記第１実施形態の放熱用拡張部１２ａは、矩形波状に限らず、のこぎり波形状等であってもよい。また、放熱用拡張部１２ａは、湾曲を繰り返す正弦波形状等をなすものであってもよい。
【００３７】
・上記各実施形態では、放熱用拡張部１２ａ，１２ｂ，１２ｃは、何れも支持枠１の底部１ａ内に埋設されている。しかしながら、放熱用拡張部１２ａ，１２ｂ，１２ｃは、支持枠１内に部分的に埋設されたり、支持枠１内に一部のみが埋設されたりするものであってもよい。このようにしても、熱電素子１１の放熱側から放熱用拡張部１２ａに伝達された熱を、支持枠１からも放熱することができるため、効率良く放熱できる。また、放熱用拡張部１２ａ，１２ｂ，１２ｃは、必ずしも支持枠１内に埋設されなくてもよい。
【００３８】
・通電部材１２に備えられる放熱用拡張部は、熱電素子１１の放熱を補助可能な形状に形成されるのであれば、上記各実施形態の形状に限らない。例えば、支持枠１の底部１ａの厚さの範囲内で板厚を厚くした部位を通電部材１２に形成し、この板厚の厚い部位を放熱用拡張部としてもよい。このようにしても、通電部材１２の表面積が拡大されるため、上記第１実施形態の（１）及び（２）と同様の作用効果を得ることができる。
【００３９】
・上記各実施形態では、熱交換部２は、熱電素子１１を一対のみ備えている。しかしながら、熱交換部２は、熱電素子１１を複数対備えた構成であってもよい。
・上各記実施形態では、静電霧化装置は、放電電極３と該放電電極３の放電部３ａと対向して配置された対向電極４との間に高電圧が印加されるように形成されている。しかしながら、静電霧化装置は、対向電極４を備えず、放電電極３に高電圧が印加される構成であってもよい。また、帯電除去板等、放電電極３の周囲に配置された静電霧化装置の構成部品によって、対向電極４の役割を果たすようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４０】
１…支持枠、２…熱交換部、３…放電電極、５…高電圧印加部、１１…熱電素子、１２…通電部材、１２ａ，１２ｂ，１２ｃ…放熱用拡張部、１２ｄ…素子接続部、Ｍ…帯電微粒子水、Ｗ…結露水。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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