JP2012066217A - 静電霧化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】過剰結露が生じても好適に静電微粒子水を発生させることができる静電霧化装置を提供する。
【解決手段】霧化電極１３において基台部１３ｃよりも先端側に、熱電素子１４の吸熱側端部１４ａとは反対側の放熱側端部１４ｂの熱を利用して過剰となった結露水を乾燥させる乾燥手段としての放熱部材１５を備える。この放熱部材１５は、基台部１３ｃよりも先端側において熱電素子１４の放熱側端部１４ｂと接続されるように構成される。
【選択図】図１

Description

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。

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。

また、特許文献１の静電霧化装置は、霧化電極を熱電素子の吸熱側端部と接続することで霧化電極が熱電素子によって冷却され、霧化電極の表面に結露水が生成されるようになっている。そして、霧化電極の先端側に結露水が供給された状態においてこの先端側の結露水に高電圧を印加することで静電霧化されて帯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。

特開２００６−０００８２６号公報

ところで、上記のような静電霧化装置では、例えば多湿下で熱電素子を駆動させると、霧化電極の表面に生成される結露水が過剰に発生してしまう。このため、例えば装置内の浸水やこの浸水等による腐食などの発生を抑えるため、結露水が過剰に発生した場合には一時的に熱電素子への通電を停止させて過剰に発生した結露水を乾燥させる必要がある。この時、例えば帯電微粒子水発生に必要な霧化電極の先端側の結露水よりも不要な箇所への過剰結露水の方が多い場合、帯電微粒子水発生に必要な霧化電極の先端側の結露水が先に乾燥してしまうこととなり、好適に帯電微粒子水を発生させることが困難であった。

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、過剰結露が生じても好適に帯電微粒子水を発生させることができる静電霧化装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の静電霧化装置は、電極本体部の基端側に該電極本体部よりも大径の基台部を有する霧化電極を熱電素子の吸熱側端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、前記霧化電極の先端側の放電部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、前記霧化電極において前記基台部よりも先端側に、前記熱電素子の前記吸熱側端部とは反対側の放熱側端部の熱を利用して過剰となった結露水を乾燥させる乾燥手段を備えたこと特徴とする。

また上記構成において、乾燥手段は、前記基台部よりも先端側において前記熱電素子の放熱側端部と接続されるように構成されることが好ましい。
また上記構成において、乾燥手段は、前記基台部よりも反先端側において前記熱電素子の放熱側端部と接続される放熱本体部と、該放熱本体部から前記基台部よりも先端側まで延出するとともに前記放熱本体部からの熱移動が可能な乾燥用延出部とを備えることが好ましい。

また上記構成において、熱電素子は、前記霧化電極と接続されるとともに該霧化電極を冷却するための第一熱電素子と、前記霧化電極の基台部に生じる過剰結露水を加熱するための第二熱電素子とでなり、乾燥手段は、前記基台部よりも反先端側において前記第一熱電素子の放熱側端部と接続される放熱本体部と、前記基台部よりも先端側に配置されるとおもに前記放熱本体部表面から前記第二熱電素子を介して加熱される加熱部材とを備えることが好ましい。

本発明によれば、過剰結露が生じても好適に静電微粒子水を発生させることができる静電霧化装置を提供することができる。

（ａ）（ｂ）（ｃ）は、第１実施形態における静電霧化装置の概略構成図である。 第２実施形態における静電霧化装置の概略構成図である。 第３実施形態における静電霧化装置の概略構成図である。

（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（ａ）〜（ｃ）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。支持枠１１の先端面（図１において上端面）には、平板状部材の略中央に貫通孔を設けたリング状の対向電極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。

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が配置されている。霧化電極１３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を有する。この電極本体部１３ａの先端側には略球状の球状放電部１３ｂと、電極本体部１３ａ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とを備えている。なお、霧化電極１３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。

また、霧化電極１３の基台部１３ｃよりも先端側である表面側（図１において上面）にはＰ型及びＮ型熱電素子からなる熱電素子１４の吸熱側端部１４ａが接続されている。この熱電素子１４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。なお、霧化電極１３及び熱電素子１４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及び熱電素子１４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の表面にニッケル鍍金処理を施してもよい。

また、熱電素子１４の放熱側端部１４ｂは、前記吸熱側端部１４ａよりも先端側となる態様で配置されるとともに、この端部１４ｂそれぞれには、金属製部材としての放熱部材１５が接続されている。この放熱部材１５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。そして、この放熱部材１５にはそれぞれリード線１６を介して電流供給部１７が接続されている。このような構成により、電流供給部１７からの電流が各リード線１６及び放熱部材１５を介して熱電素子１４側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１７は、熱電素子１４の放熱側端部１４ｂ側から吸熱側端部１４ａ側に電流が供給可能とされている。これにより、熱電素子１４の吸熱側端部１４ａから放熱側端部１４ｂに熱の移動が可能とされている。

上記のように構成された静電霧化装置１０では、電流供給部１７を介して熱電素子１４に電流が供給されることで、熱電素子１４の吸熱側端部１４ａ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が冷却され、空気中の水分が結露して霧化電極に水（結露水）が供給されるようになっている。

また、例えば図１（ｃ）に示すように基台部１３ｃよりも先端側で結露水過剰に発生した場合、基台部１３ｃよりも先端側に配置されるとともに熱電素子１４の放熱側端部１４ｂと接続される放熱部材１５の熱により、この過剰結露水Ｗ１を乾燥できる。また、例えば、球状放電部１３ｂ側を鉛直方向上向きとなるように静電霧化装置１０を配置した場合、過剰結露水Ｗ１が溜まり始めると霧化電極１３、放熱部材１５、熱電素子１４が結露水によりつながり、霧化電極１３の過冷却防止が可能になる。

次に、本実施形態の特徴的な作用効果を記載する。
（１）霧化電極１３において基台部１３ｃよりも先端側に、熱電素子１４の吸熱側端部１４ａとは反対側の放熱側端部１４ｂの熱を利用して過剰となった結露水を乾燥させる乾燥手段としての放熱部材１５を備える。この放熱部材１５は、基台部１３ｃよりも先端側において熱電素子１４の放熱側端部１４ｂと接続されるように構成される。このような構成とすることで、基台部１３ｃよりも先端側で結露水過剰に発生した場合、基台部１３ｃよりも先端側に配置されるとともに熱電素子１４の放熱側端部１４ｂと接続される放熱部材１５の熱により、この過剰結露水Ｗ１を乾燥できる。このため、過剰結露によって過剰結露水Ｗ１が生じても好適に帯電微粒子水を発生させることができる。

（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２に従って説明する。尚、第１実施形態と同じ部材については同じ符号を付して図面及び説明の全て又は一部を割愛する。

本実施形態の静電霧化装置１０では、霧化電極１３の基台部１３ｃの裏面（図２において下面）に熱電素子２０の吸熱側端部２０ａが接続される。そして、熱電素子２０の前記吸熱側端部２０ａとは反対側の端部である放熱側端部２０ｂが放熱本体部としての放熱部材１５と接続されるようになっている。この放熱部材１５には、その表面（図２において上面）にはこの表面から霧化電極１３の基台部１３ｃよりも先端側に延出される乾燥用延出部１５ａが備えられる。この乾燥用延出部１５ａは、その先端側が略Ｌ字状に屈曲されるとともに、先端側が基台部１３ｃと対向する位置まで霧化電極１３に近接されるようになっている。

次に、本実施形態の特徴的な作用効果を記載する。
（１）基台部１３ｃよりも反先端側において熱電素子１４の放熱側端部２０ｂと接続される放熱部材１５と、この放熱部材１５から基台部１３ｃよりも先端側まで延出するとともに放熱部材１５からの熱移動が可能な乾燥用延出部１５ａとを備える。このような構成とすることで、熱電素子１４の放熱によって温められる放熱部材１５から乾燥用延出部１５ａまで熱が伝達され、この乾燥用延出部１５ａにて過剰結露水の乾燥することが可能となる。

（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３に従って説明する。尚、第１実施形態又は第２実施形態と同じ部材については同じ符号を付して図面及び説明の全て又は一部を割愛する。

本実施形態の静電霧化装置１０では、霧化電極１３の基台部１３ｃの裏面（図２において下面）に、第一熱電素子としてのＰ型熱電素子３０及びＮ型熱電素子３１の吸熱側端部３０ａ，３１ａが接続される。そして、各熱電素子３０，３１の放熱側端部３０ｂ，３１ｂには乾燥手段の放熱本体部としての放熱部材１５がそれぞれ接続される。各放熱部材１５には、前記各熱電素子３０，３１とは極性の異なる第二熱電素子としての熱電素子３２，３３の吸熱側端部３２ａ，３３ａが接続されている。より具体的には、例えば１つの放熱部材１５において電流を供給した際に、同部材１５にＰ型熱電素子の放熱側端部とＮ型熱電素子の吸熱側端部とが接続されるようになっている。そして、他方の放熱部材１５には、Ｎ型熱電素子の放熱側端部とＰ型熱電素子の吸熱側端部とが接続されるようになっている。

そして、この熱電素子３２，３３の吸熱側端部３２ａ，３２ａとは反対側の端部である放熱側端部３２ｂ，３３ｂが接続される。そして、この放熱側端部３２ｂ，３３ｂ同士は、金属（真鍮，アルミ，銅）などの電気伝導性及び熱伝導性に優れる材質からなる加熱部材３４と電気的に接続されている。この加熱部材３４はその略中央部には貫通孔が形成されており、霧化電極１３の電極本体部１３ａと所定間隔隔てて挿通可能に構成されている。

次に、本実施形態の特徴的な作用効果を記載する。
（１）霧化電極１３と接続されるとともにこの霧化電極１３を冷却するための熱電素子３０，３１と、霧化電極１３の基台部１３ｃに生じる過剰結露水を加熱するための熱電素子３２，３３と備える。基台部１３ｃよりも反先端側において熱電素子３０，３１の放熱側端部３０ｂ，３１ｂと接続される放熱部材１５と、基台部１３ｃよりも先端側に配置されるとともに放熱部材１５表面から熱電素子３２，３３を介して加熱される加熱部材３４とを備える。このような構成とすることで。熱電素子３０，３１によって温められる放熱部材１５を熱電素子３２，３３によって冷やすことができる。また、この熱電素子３２，３３によって温められる加熱部材３４にて過剰結露水の乾燥することが可能となる。

尚、本発明の実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記第１及び第２実施形態では、Ｐ型及びＮ型熱電素子からなる熱電素子１４をそれぞれ１つずつ（対となるＰ型及びＮ型熱電素子を１組）設ける構成としたが、Ｐ型及びＮ型熱電素子を複数組設ける構成を採用してもよい。

・上記各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。

・上記各実施形態では、霧化電極１３の先端側の放電部１３ｂを球状としたが、錐状などその他の形状に適宜変更してもよい。
・上記各実施形態では、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。

次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想を以下に追記する。
（イ） 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が設けられたことを特徴とする静電霧化装置。

このように対向電極を設けることで、対向電極及び霧化電極間での放電を安定させることができるため、安定して静電微粒子水を発生させることが可能となる。

１０…静電霧化装置、１３…霧化電極、１３ａ…電極本体部、１３ｂ…放電部としての球状放電部、１３ｃ…基台部、１４，２０，３０，３１，３２，３３…熱電素子、１４ａ，２０ａ，３０ａ，３１ａ，３２ａ，３３ａ…吸熱側端部、１４ｂ，２０ｂ，３０ｂ，３１ｂ，３２ｂ，３３ｂ…放熱側端部、１５…乾燥手段としての放熱部材、１５ａ…乾燥用延出部、３４…加熱部材、Ｗ１…過剰結露水。

Claims (4)

1. 電極本体部の基端側に該電極本体部よりも大径の基台部を有する霧化電極を熱電素子の吸熱側端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、前記霧化電極の先端側の放電部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、
   前記霧化電極において前記基台部よりも先端側に、前記熱電素子の前記吸熱側端部とは反対側の放熱側端部の熱を利用して過剰となった結露水を乾燥させる乾燥手段を備えたことを特徴とする静電霧化装置。
2. 請求項１に記載の静電霧化装置において、
   前記乾燥手段は、前記基台部よりも先端側において前記熱電素子の放熱側端部と接続されるように構成されたことを特徴とする静電霧化装置。
3. 請求項１に記載の静電霧化装置において、
   前記乾燥手段は、前記基台部よりも反先端側において前記熱電素子の放熱側端部と接続される放熱本体部と、該放熱本体部から前記基台部よりも先端側まで延出するとともに前記放熱本体部からの熱移動が可能な乾燥用延出部とを備えたことを特徴とする静電霧化装置。
4. 請求項１に記載の静電霧化装置において、
   前記熱電素子は、前記霧化電極と接続されるとともに該霧化電極を冷却するための第一熱電素子と、前記霧化電極の基台部に生じる過剰結露水を加熱するための第二熱電素子とでなり、
   前記乾燥手段は、前記基台部よりも反先端側において前記第一熱電素子の放熱側端部と接続される放熱本体部と、前記基台部よりも先端側に配置されるとともに前記放熱本体部表面から前記第二熱電素子を介して加熱される加熱部材とを備えたことを特徴とする静電霧化装置。

Images