(57)【要約】【課題】低背化を可能とする静電霧化装置を提供する。【解決手段】放電電極２と、水供給手段としての熱電パターン４と、を備え、放電電極の表面に供給された水を静電霧化する静電霧化装置である。基板１０上にＰ型パターン４１とＮ型パターン４２とからなる熱電パターン４がその長手方向が略平行となるように形成される。Ｐ型パターン４１の長手方向の一端側とＮ型パターン４２の長手方向の一端側との間に、電流路５を構成する吸熱側導電性部材５１が架設され、吸熱側導電性部材５１に放電電極２が熱伝導可能となるように連結される。Ｐ型パターン４１とＮ型パターン４２の長手方向の他端側に電流路５を構成する放熱側導電性部材５２が接続されて、吸熱側導電性部材５１と放熱側導電性部材５２とを介してＰ型パターン４１とＮ型パターン４２とが交互に直列に接続される。【選択図】図１
2013220379.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電電極と、前記放電電極を冷却してその表面に結露により水を供給するための熱電素子と、を備え、前記放電電極に高電圧を印加して前記放電電極の表面に供給された水を静電霧化する静電霧化装置であって、基板上に前記熱電素子を構成するＰ型パターンとＮ型パターンとからなる熱電パターンがその長手方向が略平行となるように形成され、一の前記熱電パターンの長手方向の一端側と他の前記熱電パターンの長手方向の一端側との間に、前記熱電パターンに電流を供給するための電流路を構成する吸熱側導電性部材が架設され、前記吸熱側導電性部材に前記放電電極が熱伝導可能となるように連結され、前記熱電パターンの長手方向の他端側に前記電流路を構成する放熱側導電性部材が接続されて、前記吸熱側導電性部材と前記放熱側導電性部材とを介して前記Ｐ型パターンと前記Ｎ型パターンとが交互に直列に接続されることを特徴とする静電霧化装置。
【請求項２】
前記基板の前記一の熱電パターンと前記他の熱電パターンとの間にスリットが形成され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】
前記吸熱側導電性部材が前記放電電極で構成されることを特徴とする請求項１または２記載の静電霧化装置。
【請求項４】
前記放電電極の先端部の外面の先端側部分が凸曲面で形成されるとともに、前記放電電極の前記先端部よりも基端側に前記先端部よりも径の小さいくびれ部が形成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の静電霧化装置。
【請求項５】
前記基板上の前記放電電極を除く部分にコーティング層が形成されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の静電霧化装置。
【請求項６】
前記放電電極に対向する位置に対向電極が設けられることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の静電霧化装置。
【請求項７】
放電電極と、前記放電電極を冷却してその表面に結露により水を供給するための熱電素子と、を備え、前記放電電極に高電圧を印加して前記放電電極の表面に供給された水を静電霧化する静電霧化装置であって、基板上に前記熱電素子を構成する対をなすＰ型パターンとＮ型パターンとが一点を中心とする放射線上に形成され、対をなす前記Ｐ型パターンと前記Ｎ型パターンの前記中心側の端部間に、前記Ｐ型パターンと前記Ｎ型パターンに電流を供給するための電流路を構成する吸熱側導電性部材が架設され、前記吸熱側導電性部材に前記放電電極が熱伝導可能となるように連結され、前記Ｐ型パターンと前記Ｎ型パターンの前記中心から遠い側の端部に前記電流路を構成する放熱側導電性部材が接続されて、前記吸熱側導電性部材と前記放熱側導電性部材とを介して前記Ｐ型パターンと前記Ｎ型パターンとが交互に直列に接続され、前記基板の前記Ｐ型パターンと前記Ｎ型パターンとの間にスリットが形成され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、帯電微粒子水を発生させる静電霧化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
水を保持する放電電極に電圧が印加されることにより、この水に静電霧化現象が生じて、帯電微粒子水が生成される静電霧化装置が知られている。
【０００３】
このような静電霧化装置として、特許文献１には、ペルチェユニットを用いて放電電極を冷却して結露水を生じさせ、この結露水を用いて帯電微粒子水を発生させる構成のものが開示されている。この静電霧化装置によれば、放電電極に水を供給するための水タンク等を備える必要がなく、装置全体がコンパクト化される。
【０００４】
特許文献２には、静電霧化装置の更なるコンパクト化や省電力化を図ったものが開示されている。この静電霧化装置は、Ｐ型の熱電素子とＮ型の熱電素子との間の通電を、放電電極自体を通じて行うように設けている。これによれば、装置全体が更にコンパクト化される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−８２６号公報
【特許文献２】特開２０１１−２５２２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献２記載の静電霧化装置にあっては、Ｐ型及びＮ型の熱電素子として、インゴットから切り出されたブロック状の部材が使用されているため、特に放電電極が立設される装置の低背化、ひいては装置全体のコンパクト化に限界があった。
【０００７】
本発明は前記問題点に鑑みて発明したものであって、低背化を可能とする静電霧化装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は、以下のような構成とする。
【０００９】
放電電極と、前記放電電極を冷却してその表面に結露により水を供給するための熱電素子と、を備え、前記放電電極に高電圧を印加して前記放電電極の表面に供給された水を静電霧化する静電霧化装置であって、基板上に前記熱電素子を構成するＰ型パターンとＮ型パターンとからなる熱電パターンがその長手方向が略平行となるように形成され、一の前記熱電パターンの長手方向の一端側と他の前記熱電パターンの長手方向の一端側との間に、前記熱電パターンに電流を供給するための電流路を構成する吸熱側導電性部材が架設され、前記吸熱側導電性部材に前記放電電極が熱伝導可能となるように連結され、前記熱電パターンの長手方向の他端側に前記電流路を構成する放熱側導電性部材が接続されて、前記吸熱側導電性部材と前記放熱側導電性部材とを介して前記Ｐ型パターンと前記Ｎ型パターンとが交互に直列に接続されることを特徴とする。
【００１０】
また、前記基板の前記一の熱電パターンと前記他の熱電パターンとの間にスリットが形成されることが好ましい。
【００１１】
また、前記吸熱側導電性部材が前記放電電極で構成されることが好ましい。
【００１２】
また、前記放電電極の先端部の外面の先端側部分が凸曲面で形成されるとともに、前記放電電極の前記先端部よりも基端側に前記先端部よりも径の小さいくびれ部が形成されることが好ましい。
【００１３】
また、前記基板上の前記放電電極を除く部分にコーティング層が形成されることが好ましい。
【００１４】
また、前記放電電極に対向する位置に対向電極が設けられることが好ましい。
【００１５】
放電電極と、前記放電電極を冷却してその表面に結露により水を供給するための熱電素子と、を備え、前記放電電極に高電圧を印加して前記放電電極の表面に供給された水を静電霧化する静電霧化装置であって、基板上に前記熱電素子を構成する対をなすＰ型パターンとＮ型パターンとが一点を中心とする放射線上に形成され、対をなす前記Ｐ型パターンと前記Ｎ型パターンの前記中心側の端部間に、前記Ｐ型パターンと前記Ｎ型パターンに電流を供給するための電流路を構成する吸熱側導電性部材が架設され、前記吸熱側導電性部材に前記放電電極が熱伝導可能となるように連結され、前記Ｐ型パターンと前記Ｎ型パターンの前記中心から遠い側の端部に前記電流路を構成する放熱側導電性部材が接続されて、前記吸熱側導電性部材と前記放熱側導電性部材とを介して前記Ｐ型パターンと前記Ｎ型パターンとが交互に直列に接続され、前記基板の前記Ｐ型パターンと前記Ｎ型パターンとの間にスリットが形成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の静電霧化装置は、静電霧化の性能を損なうことなく、装置の低背化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の静電霧化装置の第１実施形態を示し、（ａ）は基板の要部の平面図であり、（ｂ）は基板の側断面を含む概略構成図である。
【図２】第２実施形態を示し、（ａ）は基板の要部の平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図３】第３実施形態を示し、（ａ）は基板の要部の平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】第４実施形態の基板の要部の側断面図である。
【図５】第５実施形態の基板の要部の側断面図である。
【図６】第６実施形態を示し、（ａ）は基板の要部の側断面図であり、（ｂ）は基板の要部の斜視図である。
【図７】第７実施形態の基板の要部の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の第１実施形態について図１に基いて説明する。
【００１９】
静電霧化装置１は、放電電極２と、電圧印加部３と、熱電素子（熱電パターン４）と、を備えている。放電電極２は、先端部に水を保持し、この保持する水を静電霧化させるものである。放電電極２の材質としては、金属（真鍮、アルミニウム、銅、タングステン、チタン等）、導電性の樹脂、カーボン等を用いることができる。また、耐食性を向上させるため、放電電極２に金、白金等の表面処理を施してもよい。
【００２０】
電圧印加部３は、放電電極２に電圧を印加するものである。電圧印加部３により印加される電圧は、例えば６０００Ｖの高電圧であるが、数値は特に限定されない。本実施形態では、オフセット電圧を印加して熱電素子のパターンに電流を供給するための電流路５およびオフセット電圧印加部３１と、この電流路５全体に高電圧を印加する高電圧印加部３２とを用いて行うことができる。オフセット電圧印加部３１によって、Ｐ型パターン４１、Ｎ型パターン４２を介した通電により放電電極２を冷却することが実行され、高電圧印加部３２によってこの放電電極２に対して静電霧化用の高電圧を印加することが実行される。
【００２１】
熱電素子（ペルチェ素子）は、例えば二種類の金属や、Ｐ型半導体とＮ型半導体の組み合わせで用いられるもので、公知の技術であるため詳細な説明は省略する。本実施形態ではＰ型半導体からなる熱電素子とＮ型半導体からなる熱電素子の組み合わせで用いられるが、特に限定されない。この熱電素子の吸熱部が放電電極２に熱伝導可能となるように接続されることで、空気中の水蒸気が結露して放電電極２に付着し、これにより放電電極２に水が供給される。なお、空気中の蒸気の結露により放電電極２に供給される液体は、水以外の物質を含有している可能性があるが、殆ど水が占めるものであり、他の成分は実用上無視しても構わない。
【００２２】
放電電極２に高電圧が印加されると、放電電極２の先端部に保持されている水が、先端が尖って錐状に盛り上がったテイラーコーンとなる。このテイラーコーンの先端部に集中した電荷の反発力により、水が分裂・飛散（いわゆるレイリー分裂）を繰り返して静電霧化が行われ、活性種（ラジカル）を有するナノメータサイズの帯電微粒子水が発生するものである。
【００２３】
この静電霧化装置１は、基板１０を備えており、基板１０の同じ側の面上に、Ｐ型半導体からなる熱電素子とＮ型半導体からなる熱電素子を、それぞれ薄膜状に形成している。
【００２４】
基板１０としては、一般的な回路基板を用いることができる。具体的には、ガラスエポキシ基板、紙フェノール基板、アルミナや窒化アルミニウムなどのセラミック基板、絶縁被膜処理を施した金属板（例えば、アルマイト処理済みのアルミプレートや、ガラスコート済みの金属板）などが基板１０として採用可能である。
【００２５】
Ｐ型半導体からなる熱電素子の材質としては、一般的なＰ型熱電材料を用いることができ、Ｎ型半導体からなる熱電素子の材質としても一般的なＮ型熱電材料を用いることができる。Ｐ型及びＮ型の熱電素子の材料の膜厚は、５０μｍ〜２００μｍ程度に形成され、基板１０上にパターンとして設けられるもので、以下、熱電パターン４（それぞれＰ型パターン４１、Ｎ型パターン４２）と称する。Ｐ型パターン４１及びＮ型パターン４２の形成方法としては、基板１０に対する一般的なパターニング方法（例えば、加熱蒸着やイオンビーム蒸着、スパッタリング、熱電材料の印刷及び焼成等）が適宜採用可能である。
【００２６】
基板１０上には、少なくとも２本の熱電パターン４（すなわちＰ型パターン４１及びＮ型パターン４２）がその長手方向が略平行となるように形成される。本実施形態では、基板１０上に６本（３対）のＰ型パターン４１及びＮ型パターン４２がその長手方向が略平行となるように並設される。
【００２７】
そして、熱電パターン４の長手方向の一端側において、一の熱電パターン４と、他の熱電パターン４との間に、電流路５を構成する吸熱側導電性部材５１が架設される。本実施形態では、対をなすＰ型パターン４１とＮ型パターン４２との間にそれぞれ吸熱側導電性部材５１が架設される。吸熱側導電性部材５１の材質としては、電気伝導性と熱伝導性が共に優れた金属（例えば、真鍮、アルミニウム、銅）などが用いられ、膜厚は１０μｍ〜１ｍｍ程度に形成される。
【００２８】
そして、吸熱側導電性部材５１に放電電極２が熱伝導可能となるように連結されるものである。本実施形態では、電気接合部５３により、放電電極２が吸熱側導電性部材５１に接合される。電気接合部５３としては、半田、導電性接着剤、ろう材等が用いられる。なお、半田が用いられる場合には、ＮｉやＮｉ−Ａｕ等が被覆される。
【００２９】
そして、各熱電パターン４の長手方向の他端側において、電流路５を構成する放熱側導電性部材５２が接続される。放熱側導電性部材５２の材質としては、電気伝導性と熱伝導性が共に優れた金属（例えば、真鍮、アルミニウム、銅）などが用いられ、膜厚は１０μｍ〜１ｍｍ程度に形成される。本実施形態では、熱電パターン４の長手方向の他端側において、一の熱電パターン４対のＰ型パターン４１と、この熱電パターン４対と隣接する他の熱電パターン４対のＮ型パターン４２との間に放熱側導電性部材５２が接続される。これにより、吸熱側導電性部材５１と放熱側導電性部材５２とを介して、Ｐ型パターン４１とＮ型パターン４２とが交互に直列に接続されて、電流路５の一部が構成される。
【００３０】
上記本実施形態の静電霧化装置においては、基板１０上に、熱電パターン４がその長手方向が略平行となるように形成され、長手方向の一端側に吸熱側導電性部材５１が設けられ、他端側に放熱側導電性部材５２が設けられている。吸熱側導電性部材５１と放熱側導電性部材５２とが離れて位置するため、放熱側導電性部材５２で放散された熱が、吸熱側導電性部材５１および放電電極２に達し難くなる。この結果、放電電極２における冷却能力の低下が抑えられる。
【００３１】
これにより、基板１０上に熱電パターン４が形成されて、装置の低背化が図られつつ、冷却能力の低下が抑えられることで、省電力化が図られる。
【００３２】
次に、第２実施形態について図２に基づいて説明する。上記実施形態と同じ部分については説明を省略し、主に異なる部分について説明する。
【００３３】
第２実施形態は、第１実施形態において、基板１０上に並設される複数の熱電パターン４の間にスリット１１が形成されるものである。
【００３４】
放電電極２（および吸熱側導電性部材５１）には、結露水が付着するが、空気中の湿度が高い等の理由により結露水が多く発生した場合、放電電極２から基板１０上に流下する惧れがある。基板１０上に結露水が流下すると、基板１０上に隣接する熱電パターン４が短絡する惧れがある。そこで、上記スリット１１が設けられることにより、スリット１１に結露水が流れ込んで、両熱電パターン４が短絡するのが抑えられる。
【００３５】
次に、第３実施形態について図３に基づいて説明する。上記実施形態と同じ部分については説明を省略し、主に異なる部分について説明する。
【００３６】
第３実施形態は、第１実施形態または第２実施形態において、吸熱側導電性部材５１が、放電電極２自体で構成されるものである。
【００３７】
熱電素子による冷却は、まず、吸熱側導電性部材５１が冷却され、吸熱側導電性部材５１と放電電極２との間の熱伝導により、放電電極２が冷却される。この場合、吸熱側導電性部材５１が冷却されて吸熱側導電性部材５１に結露水が付着しても、静電霧化には寄与せず、電力が無駄になってしまう。
【００３８】
そこで、このような吸熱側導電性部材５１をなくし、放電電極２が吸熱側導電性部材５１として直接用いられることで、電力が無駄になるのが抑えられ、一層、省電力化が図られる。
【００３９】
次に、第４実施形態について図４に基づいて説明する。上記実施形態と同じ部分については説明を省略し、主に異なる部分について説明する。
【００４０】
第４実施形態は、第１実施形態〜第３実施形態のいずれかにおいて、放電電極２の先端部の外面の先端側部分が凸曲面２１で形成されるとともに、先端部よりも基端側に先端部よりも径の小さいくびれ部２２が形成されるものである。凸曲面２１は、本実施形態では半球状面であるが、特に球状に限定されない。
【００４１】
放電電極２の先端部の外面の先端側部分が凸曲面２１となることで、尖っているものよりも水の付着する面積が確保され、水が保持され易くなる。また、放電電極２の先端部よりも基端側にくびれ部２２が形成されることで、水の保持がくびれ部２２にまでは及ばず、水は先端側の凸曲面２１のみで保持される。これにより、保持される水が大量となってしまい、所定のテイラーコーンが形成され難くなって、静電霧化が安定して行われ難くなるのが抑えられる。
【００４２】
次に、第５実施形態について図５に基づいて説明する。上記実施形態と同じ部分については説明を省略し、主に異なる部分について説明する。
【００４３】
第５実施形態は、第１実施形態または第３実施形態または第４実施形態において、基板１０上の放電電極２を除く部分にコーティング層６が形成されるものである。すなわち、基板１０上の熱電パターン４、吸熱側導電性部材５１（放電電極２自体で構成されるものを除く）、放熱側導電性部材５２、電気接合部５３が露出しないように、コーティング層６により覆われる。コーティング層６は、水の透過を阻止し、且つ、電気絶縁性を有するものである。
【００４４】
コーティング層６により、基板１０や実装部品の水分による劣化、マイグレーション、腐食等が抑えられる。
【００４５】
次に、第６実施形態について図６に基づいて説明する。上記実施形態と同じ部分については説明を省略し、主に異なる部分について説明する。
【００４６】
第６実施形態は、第１実施形態〜第５実施形態において、放電電極２に対向する位置に対向電極７が設けられるものである。第５実施形態において対向電極７が設けられる場合には、コーティング層６は放電電極２および対向電極７を除く部分に形成される。
【００４７】
対向電極７としては、金属（ＳＵＳ、銅、白金等）や、導電性の樹脂等が用いられる。また、耐食性の向上のために、耐食性の高い材料（金、白金等）でコーティングされてもよい。
【００４８】
対向電極７は、放電電極２からの電界の強さが大きくなるようにするために設けられる。本実施形態では、各放電電極２毎に設けられ、放電電極２の基板１０と反対の方向に離れて位置し、基板１０に対し直交する方向を中心軸とする環状に形成されているが、特に形状は限定されない。そして、高電圧印加部３２により、放電電極２と対向電極７との間に例えば６０００Ｖの高電圧が印加される。
【００４９】
これにより、静電霧化により発生した帯電微粒子水が遠方にまで大量に到達し、帯電微粒子水が途中で衝突等により消滅するのが抑えられ、帯電微粒子水が安定して供給される。
【００５０】
次に、第７実施形態について図７に基づいて説明する。上記実施形態と同じ部分については説明を省略し、主に異なる部分について説明する。
【００５１】
第７実施形態は、基板１０上に、対をなすＰ型パターン４１とＮ型パターン４２とが一点を中心とする放射線上に形成される。図７に示すものにあっては、４対の熱電パターン４が略９０度毎に設けられている。
【００５２】
Ｐ型パターン４１とＮ型パターン４２の中心側の端部間に、吸熱側導電性部材５１が架設されている。吸熱側導電性部材５１に、放電電極２が熱伝導可能となるように連結されている。
【００５３】
Ｐ型パターン４１とＮ型パターン４２の中心から遠い側の端部に、電流路５を構成する放熱側導電性部材５２が接続される。これにより、吸熱側導電性部材５１と放熱側導電性部材５２とを介して、Ｐ型パターン４１とＮ型パターン４２とが交互に直列に接続され、電流路５の一部が構成される。
【００５４】
そして、基板１０のＰ型パターン４１とＮ型パターン４２との間に、スリット１２が形成される。
【００５５】
なお、吸熱側導電性部材５１が放電電極２自体で構成されてもよい（図３参照）。また、放電電極２の先端部の外面の先端側部分が凸曲面２１で形成されるとともに、先端部よりも基端側に先端部よりも径の小さいくびれ部２２が形成されてもよい（図４参照）。また、放電電極２に対向する位置に対向電極７が設けられてもよい（図５参照）。
【００５６】
第７実施形態の静電霧化装置においては、吸熱側導電性部材５１と放熱側導電性部材５２とが離れて位置するため、放熱側導電性部材５２で放散された熱が、吸熱側導電性部材５１および放電電極２に達し難くなる。この結果、放電電極２における冷却能力の低下が抑えられる。これにより、基板１０上に熱電パターン４が形成されて、装置の低背化が図られつつ、冷却能力の低下が抑えられることで、省電力化が図られる。
【００５７】
また、放電電極２（および吸熱側導電性部材５１）に付着した多量の結露水が基板１０上に流下しても、スリット１２に結露水が流れ込んで、熱電パターン４が短絡するのが抑えられる。
【００５８】
また、吸熱側導電性部材５１が放電電極２自体で構成される場合には、電力が無駄になるのが抑えられ、一層、省電力化が図られる。
【００５９】
また、放電電極２の先端部の外面の先端側部分が凸曲面２１で形成され、先端部よりも基端側にくびれ部２２が形成される場合には、静電霧化が安定して行われる。
【００６０】
また、放電電極２に対向する位置に対向電極７が設けられる場合には、帯電微粒子水が安定して供給される。
【符号の説明】
【００６１】
１    静電霧化装置
１０  基板
１１  スリット
１２  スリット
２    放電電極
３    電圧印加部
３１  オフセット電圧印加部
３２  高電圧印加部
４    熱電パターン
４１  Ｐ型パターン
４２  Ｎ型パターン
５    電流路
５１  吸熱側導電性部材
５２  放熱側導電性部材
５３  電気接合部
６    コーティング層
７    対向電極
【図１】
2013220379.tif 000003
【図２】
2013220379.tif 000004
【図３】
2013220379.tif 000005
【図４】
2013220379.tif 000006
【図５】
2013220379.tif 000007
【図６】
2013220379.tif 000008
【図７】
2013220379.tif 000009