JP2011067770A - 静電霧化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】霧化電極に対して他部材が接触することで冷却性能が低下することを抑制し、且つ、霧化電極先端での放電を不安定化させるような結露水の過剰な成長を効果的に抑制することのできる静電霧化装置を提供する。
【解決手段】本発明は、柱状の電極本体部１ａの基端部分に該電極本体部１ａよりも大径の基台部１ｂを形成してなる霧化電極１と、霧化電極１を基台部１ｂ側から冷却する冷却手段とを具備し、霧化電極１を冷却して生成し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る。本発明の静電霧化装置においては、貫通孔８を有する仕切り板６を、その貫通孔８内に霧化電極１の電極本体部１ａを挿通させ、且つ、霧化電極１の基台部１ｂとの間には微細な水溜めスペースＳを形成するように配置する。
【選択図】図１

Description

本発明は、結露水をもとに帯電微粒子水を発生させる静電霧化装置に関する。

帯電微粒子水を発生させることのできる静電霧化装置として、霧化電極を冷却して生成した結露水に電圧を印加し、該霧化電極の先端側から帯電微粒子水を発生させるものが知られている（特許文献１参照）。

この静電霧化装置は図３に示すようなもので、複数対の熱電素子２を両側から回路板５０で挟み込むことによって熱交換ブロック６０を構成している。回路板５０は、その片面側に回路パターン５２を形成したものであって、一方の回路板５０の回路パターン５２によって熱電素子２の放熱側の端部同士を電気接続させ、他方の回路板５０の回路パターン５２によって熱電素子２の吸熱側の端部同士を電気接続させている。

そして、上記熱交換ブロック６０の吸熱側の回路板５０に熱伝導性の冷却板７０を接続させ、この冷却板７０上に霧化電極１の基端部分を接続させている。霧化電極１は、柱状である電極本体部１ａの基端部分に、該電極本体部１ａよりも大径の基台部１ｂを形成したものである。この霧化電極１では、大径の基台部１ｂに対してハウジング４０を正面側（電極本体部１ａの先端が位置する側）から押し当てることで、該基台部１ｂひいては霧化電極１全体を、ハウジング４０と冷却板７０との間で挟持固定させている。

ところで、上記した従来の静電霧化装置においては、霧化電極１の基台部１ｂに対してハウジング４０を押し当てているので、このハウジング４０と霧化電極１との間で熱移動が起こり、その結果として霧化電極１の冷却効率が低下するといった問題がある。

この問題を解決するため、例えば、霧化電極１の基台部１ｂにハウジング４０等の別部材を当てないように設けることが考えられる。しかし、このようにして基台部１ｂを外気に露出させた場合には、冷却された基台部１ｂの露出面上で結露水が生成されるようになる。基台部１ｂの露出面上の結露水のかたまりが段々と成長すると、電極本体部１ａの先端に生成した結露水とつながり、先端での放電が不安定化するという問題がある。

つまり、従来の静電霧化装置では、霧化電極１に他部材が接触して冷却性能が低下するという問題と、結露水の過剰生成により霧化電極１先端での放電が不安定化するという問題とを、同時に解決することが困難であった。

特開２００６−０００８２６号公報

本発明は上記問題点に鑑みて発明したものであって、霧化電極に対して他部材が接触することで冷却性能が低下することを抑制し、且つ、霧化電極先端での放電を不安定化させるような結露水の過剰な成長を効果的に抑制することのできる静電霧化装置を提供することを、課題とする。

上記課題を解決することのできる本発明は、柱状の電極本体部１ａの基端部分に該電極本体部１ａよりも大径の基台部１ｂを形成してなる霧化電極１と、霧化電極１を冷却する冷却手段とを具備し、霧化電極１を基台部１ｂ側から冷却して生成し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る。本発明の静電霧化装置においては、貫通孔８を有する仕切り板６を具備し、該仕切り板６を、貫通孔８内に霧化電極１の電極本体部１ａを挿通させ、且つ、霧化電極１の基台部１ｂとの間には微細な水溜めスペースＳを形成するように配置する。

上記構成から成る本発明の静電霧化装置では、霧化電極１を表面積の大きな基台部１ｂ側から効率的に冷却し、結露水を生成することができる。このとき、基台部１ｂ表面でも結露水が生成されるが、ここで生成された結露水は水溜めスペースＳ内に充填されて外気の導入を遮断するので、基台部１ｂ表面での結露水の生成は抑制される。そのため、基台部１ｂ側で生成した結露水のかたまりが成長して電極本体部１ａの先端の結露水につながるといった事態が防止される。しかも、霧化電極１の基台部１ｂと仕切り板６と間の水溜めスペースＳには結露水が充填される程度であるから、この仕切り板６との間での熱移動によって霧化電極１の冷却効率が低下することも防止される。

また、本発明の静電霧化装置においては、上記冷却手段として、対を成す熱電素子２から成る冷却装置２０を備え、上記仕切り板６には、熱電素子２を封止するための封止壁９を延設することが好適である。この封止壁９を利用すれば、熱電素子２を封止するための封止剤の量を管理することや、封止場所を限定することが容易となる。

また、本発明の静電霧化装置においては、上記冷却手段として、対を成す熱電素子２から成る冷却装置２０を備え、対を成す熱電素子２の吸熱側同士を、上記霧化電極１の基台部１ｂを介して電気接続させることも好適である。このように、冷却対象である霧化電極１の基台部１ｂを介して、該霧化電極１を冷却するための熱電素子２間の通電を行うようにしたことで、熱電素子２と霧化電極１との間に多数の界面が介在することがなくなり、霧化電極１の冷却効率がさらに向上する。そのため、多数の熱電素子２を配置する必要もなくなり、装置全体の小型化や、省エネルギー化に寄与することになる。

本発明においては、貫通孔を有する仕切り板を、その貫通孔内に霧化電極の電極本体部を挿通させ、且つ、霧化電極の基台部との間には微細な水溜めスペースを形成するように配置しているので、霧化電極の冷却性能が低下することを抑制し、且つ、霧化電極先端での放電を不安定化させるような結露水の過剰な成長を効果的に抑制できるといった効果を奏する。

また、本発明では、冷却手段として対を成す熱電素子から成る冷却装置を備え、仕切り板には熱電素子を封止する封止壁を延設してあるので、熱電素子を封止するための封止剤の量を管理することや、封止場所を限定することが、容易になるといった効果を奏する。

また、本発明では、冷却手段として対を成す熱電素子から成る冷却装置を備え、対を成す熱電素子の吸熱側同士を霧化電極の基台部を介して電気接続させているので、霧化電極の冷却効率がさらに向上し、結果として装置全体の小型化や省エネルギー化を図ることができるという効果を奏する。

本発明の実施形態における一例の静電霧化装置の要部を示す説明図であり、（ａ）は仕切り板を配置しない状態、（ｂ）は仕切り板を配置した状態である。。 同上の静電霧化装置の説明図である 従来の静電霧化装置を示す説明図である。

本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて説明する。図１、図２には、本発明の実施形態における一例の静電霧化装置の基本的な構成を示している。

一例の静電霧化装置では、霧化電極１を冷却するための冷却手段として、Ｐ型とＮ型で対を成す熱電素子２の冷却側を霧化電極１に接続させる構造の冷却装置２０を用いている。

具体的には、一対備えてある熱電素子２の吸熱側に、霧化電極１の基台部１ｂ底面を機械的に且つ電気的に接合させ、各熱電素子２の放熱側には、導電性および熱伝導性の材料（真鍮、アルミニウム、銅等）から成る放熱用通電部材３を接続させている。そして、各熱電素子２に接続される放熱用通電部材３同士を、直流電源から成る電圧印加部４を介してリード５で電気接続させることで、回路を形成している。本例の冷却装置２０は、上記構成を具備するものである。熱電素子２としては、ＢｉＴｅ系のペルチェ素子を用いる。なお、熱電素子２は複数対備えてあってもよい。

上記霧化電極１は、平板状の基台部１ｂの中央部分から電極本体部１ａを突設した形状であり、真鍮、アルミニウム、銅、タングステン、チタン等の金属から成るが、電気伝導性の高い材質であれば、導電性の樹脂、カーボン等の他の材質を用いてもよい。各熱電素子２は、上記霧化電極１の基台部１ｂ底面に対してその端部を半田接合させてある。なお、熱電素子２との半田接合を良好に行うため、霧化電極１の表面にニッケルめっきを施してあってもよいし、耐食性を向上させるために金や白金のめっきを施してあってもよい。

つまり、本例の静電霧化装置において、一対の熱電素子２の吸熱側同士は霧化電極１の基台部１ｂを介して電気接続される。一対の熱電素子２の放熱側同士は、放熱用通電部材３、リード５、電圧印加部４を介して電気接続される。

また、本例の静電霧化装置では、霧化電極１の電極本体部１ａの先端と対向する箇所に、対向電極１０を配置している。対向電極１０は中央に放出孔１１を貫通形成したリング状のものであり、プラスの高電圧を印加するように高電圧印加部１２を接続させている。なお、対向電極１０はリング状に限定されず、霧化電極１の先端を囲むドーム型等の、他の形状であってもよい。

本例の静電霧化装置において、霧化電極１を通じて一対の熱電素子２間に電流を流すと、該霧化電極１は直接的に冷却されて表面に結露水を生成する。ここで対向電極１０に対してプラスの高電圧を印加すると、対向電極１０と霧化電極１との間で生じる電界によって該霧化電極１先端の結露水にはマイナスの高電圧が印加され、静電霧化現象によって、ナノメータサイズの粒径の帯電微粒子水を大量に生成させる。生成された帯電微粒子水は対向電極１０側へと引き付けられ、対向電極１０の放出孔１１を通じて外部へと勢いよく吐出される。

そして、本例の静電霧化装置では、その特徴的な構成として、霧化電極１での結露水生成を制御するための手段として、霧化電極１の基台部１ｂを正面側から覆うように仕切り板６を配置している。

上記仕切り板６は、厚み方向（図中上下方向）に貫通した貫通孔８を有する仕切り板本体部７と、該仕切り板本体部７の一方の板面７ａに立設した封止壁９とで、形成されている。上記貫通孔８は、霧化電極１の電極本体部１ａを、所定の隙間をあけて挿通させる部分である。上記封止壁９は、仕切り板本体部７の貫通孔８内に霧化電極１の電極本体部１ａを挿通させた所定位置において、霧化電極１の基台部１ｂとこれに接続される熱電素子２の周囲を覆う筒型の部分である。

仕切り板６の霧化電極１に対する上記所定位置は、図１（ｂ）や図２に示す位置であって、仕切り板本体部７の平坦な板面７ａに対して、基台部１ｂの電極本体部１ａ側を向く平坦面が、微細な水溜めスペースＳを介して平行に対向する位置である。この水溜めスペースＳは、仕切り板本体部７の貫通孔８と連通するように形成される。

上記仕切り板６の筒型を成す封止壁９とこれに囲まれる基台部１ｂ及び熱電素子２との間には、例えば熱硬化タイプやＵＶ硬化タイプの接着剤から成る封止剤１５が導入される。この封止剤１５によって各熱電素子２を封止する。このとき、仕切り板６の仕切り板本体部７と霧化電極１の基台部１ｂとが対向する空間（つまり水溜めスペースＳを形成する部分）には封止剤１５を導入せず、所定の水溜めスペースＳを確保する。

本例の静電霧化装置においては、上記仕切り板６を配置してあることで、霧化電極１に対して他部材が接触して冷却性能が低下することを抑制し、且つ、霧化電極１先端での放電を不安定化させるような結露水の過剰な成長を効果的に抑制するようになっている。

つまり、本例の静電霧化装置において、霧化電極１を通じて一対の熱電素子２間に電流を流すと、上述したように霧化電極１は熱電素子２により基台部１ｂ側から直接的に冷却され、その表面に結露水を生成する。このとき、基台部１ｂ表面で生成された結露水は水溜めスペースＳ内にたまり、該水溜めスペースＳ内に結露水が充填される。この段階に至ると、結露水が充填された水溜めスペースＳ内には貫通孔８を通じて外気が導入されなくなり、基台部１ｂ表面での結露水の生成は抑制される。そのため、基台部１ｂ側で生成した結露水のかたまりが成長して電極本体部１ａ先端の結露水につながるといった事態が防止される。

しかも、霧化電極１の基台部１ｂと仕切り板６と間には水溜めスペースＳがあり、この水溜めスペースＳには結露水が充填されるのみであって、霧化電極１と仕切り板６が直接的に接続されるわけではないので、仕切り板６との間での直接的な熱移動によって霧化電極１の冷却効率が低下することも抑制される。

特に、本例においては、各熱電素子２の吸熱側を霧化電極１の基台部１ｂに電気接続させており、基台部１ｂが強力に冷却されて結露水を生成しやすい構造になっているので、基台部１ｂにおける熱移動の抑制と結露水の成長抑制を上記水溜めスペースＳによって同時に図ることは、非常に効果的である。

また、本例では熱電素子２を封止するための封止壁９を仕切り板６に延設してあるので、この封止壁９を利用することによって、熱電素子２を封止するための封止剤１５の量を管理することや、封止場所を限定することが容易になっている。また、この仕切り板６は静電霧化装置自体のハウジング（図示せず）とは別部材で形成してあるので、仕切り板６を通じての熱ロスはさらに抑制されたものとなっている。

なお、本例では対向電極１０を配置する構造としたが、対向電極１０を配置しない構造であっても、霧化電極１先端の結露水に高電圧を印加して帯電微粒子水を生成することができる。この場合、帯電微粒子水を発生させるには、熱電素子２を有する回路全体にマイナスの高電圧が印加され、且つ、両熱電素子２間にはオフセット電圧を印加されるように、直流電源の適宜組み合わせによって電圧印加部４を構成すればよい。これにより、熱電素子２間に電流を流して霧化電極１に結露水を生成させながら、霧化電極１には結露水生成用の高電圧を印加させることができる。

以上、本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の意図する範囲内であれば、適宜の設計変更を行うことが可能である。

１ 霧化電極
１ａ 電極本体部
１ｂ 基台部
２ 熱電素子
６ 仕切り板
８ 貫通孔
９ 封止壁
２０ 冷却装置
Ｓ 水溜めスペース

Claims (3)

1. 柱状の電極本体部の基端部分に該電極本体部よりも大径の基台部を形成してなる霧化電極と、霧化電極を冷却する冷却手段とを具備し、霧化電極を基台部側から冷却して生成し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、貫通孔を有する仕切り板を具備し、該仕切り板を、貫通孔内に霧化電極の電極本体部を挿通させ、且つ、霧化電極の基台部との間には微細な水溜めスペースを形成するように配置したことを特徴とする静電霧化装置。
2. 上記冷却手段として、対を成す熱電素子から成る冷却装置を備え、上記仕切り板には、熱電素子を封止するための封止壁を延設したことを特徴とする請求項１に記載の静電霧化装置。
3. 上記冷却手段として、対を成す熱電素子から成る冷却装置を備え、対を成す熱電素子の吸熱側同士を、上記霧化電極の基台部を介して電気接続させたことを特徴とする請求項１又は２記載の静電霧化装置。

Images