WO2012127710A1 - 静電霧化装置及びその製造方法 - Google Patents

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WO2012127710A1
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substrate
pattern
type pattern
discharge electrode
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Inventor
小林　健太郎
Original Assignee
パナソニック株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B5/00—Electrostatic spraying apparatus; Spraying apparatus with means for charging the spray electrically; Apparatus for spraying liquids or other fluent materials by other electric means
    • B05B5/025—Discharge apparatus, e.g. electrostatic spray guns
    • B05B5/057—Arrangements for discharging liquids or other fluent material without using a gun or nozzle
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05F—STATIC ELECTRICITY; NATURALLY-OCCURRING ELECTRICITY
    • H05F3/00—Carrying-off electrostatic charges
    • H05F3/06—Carrying-off electrostatic charges by means of ionising radiation

Definitions

  • the present invention relates to an electrostatic atomizer that generates charged fine particle water and a method for manufacturing the same.
  • Japanese Patent Publication No. 2006-826 discloses that a Peltier unit is used to cool a discharge electrode to generate condensed water, and this condensed water is used to generate charged fine particle water. The thing of the structure to be made is disclosed. According to this electrostatic atomizer, it is not necessary to provide a water tank or the like for supplying water to the discharge electrode, and the entire apparatus is made compact.
  • Japanese Patent Publication No. 2011-25225 describes a further miniaturization and power saving of the electrostatic atomizer.
  • This electrostatic atomizer is as shown in FIG. 11, and is provided such that energization between the N-type thermoelectric element 100 and the P-type thermoelectric element 101 is performed through the discharge electrode 102 itself. According to this, the whole apparatus is further downsized. Further, the discharge electrode 102 can be efficiently cooled, and power saving of the apparatus can be achieved.
  • an object of the present invention is to provide an electrostatic atomizing device and a method for manufacturing the same that enable further downsizing and power saving.
  • the electrostatic atomizer of the present invention includes a substrate, a thin film N-type pattern formed on the substrate using an N-type thermoelectric material, and a thin film formed on the substrate using a P-type thermoelectric material. And a discharge electrode connected between the N-type pattern and the P-type pattern. An energization path is formed by the N-type pattern, the discharge electrode, and the P-type pattern.
  • a thin film-like first and second heat radiation side electrode pattern is provided on the substrate.
  • the first and second heat radiation side electrode patterns are formed on the substrate so as to face each other with the N-type pattern, the discharge electrode, and the P-type pattern interposed therebetween.
  • An energization path is formed by the first heat radiation side electrode pattern, the N-type pattern, the discharge electrode, the P type pattern, and the second heat radiation side electrode pattern.
  • the first and second heat radiation side electrode patterns are preferably formed thicker than the N-type pattern and the P-type pattern.
  • an electrical junction for bridging the N-type pattern and the P-type pattern is provided, and the discharge electrode is joined on the electrical junction.
  • the material of the substrate is higher in thermal conductivity than the materials of the N-type pattern and the P-type pattern.
  • N-type pattern and the P-type pattern in a shape that becomes narrower as it approaches a portion that is electrically connected to the discharge electrode.
  • the substrate is preferably made of a porous material.
  • the manufacturing method of the electrostatic atomizer of the present invention includes a step of forming a thin-film N-type pattern on a substrate using an N-type thermoelectric material, and a thin-film P on the substrate using a P-type thermoelectric material.
  • the thin film-like first and second heat radiation side electrode patterns are formed on the substrate with the N-type pattern, the discharge electrode, and the P-type pattern. It is preferable to include the process of forming so that it may mutually oppose through.
  • Embodiments 1 to 6 of the present invention will be described with reference to FIGS.
  • detailed descriptions of the same configurations as the known configurations disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Publication No. 2011-25225 are omitted, and the characteristic configurations of the present invention are described below. It will be described in detail.
  • Embodiment 1 and 2 schematically show an electrostatic atomizer according to Embodiment 1 of the present invention.
  • 3A to 3D show modified examples of the P-type and N-type patterns 3 and 4 provided in the electrostatic atomizer of the first embodiment.
  • 4 and 5 show a manufacturing process of the electrostatic atomizer according to the first embodiment.
  • the first heat radiation side electrode pattern 1, the second heat radiation side electrode pattern 2, the N-type pattern 3, and the P-type pattern 4 are respectively formed on the same surface of the substrate 10 as thin films. It is formed in a shape. In the figure, the N-type and P-type patterns 3 and 4 are indicated by hatching.
  • a general circuit board can be used as the substrate 10.
  • Specific examples include glass epoxy substrates, paper phenol substrates, ceramic substrates such as alumina and aluminum nitride, and metal plates that have been subjected to insulation coating (for example, anodized aluminum plates or glass-coated metal plates). It can be employed as the substrate 10.
  • the film thickness t1 of the first and second heat radiation side electrode patterns 1 and 2 is formed to be about 10 ⁇ m to 1 mm.
  • a heat radiating member such as a heat radiating fin
  • Insulating properties are ensured by providing an appropriate interval or applying an insulating coating.
  • a general patterning method for the substrate 10 can be used. Specifically, vapor deposition or sputtering can be used, and a thinly cut electrode plate may be fixed on the substrate 10 with an adhesive or the like, or a printing method may be used.
  • the first and second heat radiation side electrode patterns 1 and 2 are formed on both edge portions of the surface of the substrate 10 having a rectangular shape (see FIG. 2).
  • the first heat radiation side electrode pattern 1 is formed on one end edge of the surface of the substrate 10, and more specifically, is formed in a rectangular shape over the entire width of the end edge.
  • the second heat radiation side electrode pattern 2 is formed on the other edge portion of the surface of the substrate 10 and, like the first heat radiation side electrode pattern 1, is formed in a rectangular shape over the entire width of the edge portion. ing.
  • the material of the N-type pattern 3 a general N-type thermoelectric material can be used, and as the P-type pattern 4, a general P-type thermoelectric material can be used.
  • the film thickness t2 of the N-type and P-type patterns 3 and 4 is formed to be about 50 ⁇ m to 200 ⁇ m.
  • the film thickness t2 of the N-type and P-type patterns 3 and 4 is provided to be thinner than the film thickness t1 of the first and second heat radiation side electrode patterns 1 and 2.
  • a general patterning method for the substrate 10 can be used. Specifically, heat evaporation, ion beam evaporation, sputtering, or the like can be used. Also, a method of printing and baking the thermoelectric material on the substrate 10, a method of fixing the bulk material of the thermoelectric material cut out thinly on the substrate 10 with an adhesive, etc., or melting in a groove provided on the substrate 10 A method of pouring a thermoelectric material can also be used.
  • the N-type and P-type patterns 3 and 4 are formed on the surface of the substrate 10 between the first and second heat radiation side electrode patterns 1 and 2.
  • the N-type pattern 3 is formed so as to be connected to the first heat radiation side electrode pattern 1 at the half of the surface of the substrate 10 where the first heat radiation side electrode pattern 1 is formed.
  • the N-type pattern 3 is formed in a trapezoidal shape having an upper base and a lower base. The lower bottom has dimensions over the entire width of the surface of the substrate 10 and is connected to the first heat radiation side electrode pattern 1 at this portion.
  • the P-type pattern 4 is formed so as to be connected to the second heat radiation side electrode pattern 2 at a half portion of the surface of the substrate 10 where the second heat radiation side electrode pattern 2 is formed.
  • the P-type pattern 4 has the same size and shape as the N-type pattern 3 (a trapezoid having an upper base and a lower base).
  • the bottom of the P-type pattern 4 has a dimension extending over the entire width of the surface of the substrate 10 and is connected to the second heat radiation side electrode pattern 2 at this portion.
  • the N-type and P-type patterns 3 and 4 are patterned into a shape in which the upper bottom portions (narrow portions) are attached to each other while maintaining an insulating space in the center portion of the surface of the substrate 10.
  • the electric junction part 5 which bridge
  • solder Ni, Ni—Au, or the like is coated on the junction between the N-type and P-type patterns 3 and 4.
  • the electrical junction 5 is formed on both the end portion of the N-type pattern 3 located on the center portion side of the substrate 10 surface and the end portion of the P-type pattern 4 located on the center portion side of the substrate 10 surface. It is applied so as to straddle.
  • the discharge electrode 6 As the material of the discharge electrode 6, metal (brass, aluminum, copper, tungsten, titanium, etc.), conductive resin, carbon, etc. can be used. Further, in order to improve the corrosion resistance, the discharge electrode 6 may be subjected to a surface treatment such as gold or platinum.
  • the discharge electrode 6 includes a base portion 6a, a column portion 6b that protrudes from the center of the surface of the base portion 6a, and a spherical discharge portion 6c that is formed at the tip of the column portion 6b.
  • the electrical junction 5 is joined to the back side of the base portion 6 a of the discharge electrode 6. In the case where solder is used as the electrical joint 5, if the material of the discharge electrode 6 is a metal that is difficult to solder, the surface may be plated with nickel to enable solder joining.
  • the first and second heat radiation side electrode patterns 1 and 2 are opposed to each other on the substrate 10 with the N-type pattern 3, the discharge electrode 6 and the P-type pattern 4 interposed therebetween. Is formed. That is, the first heat radiation side electrode pattern 1, the N-type pattern 3, the discharge electrode 6, the P-type pattern 4, and the second heat radiation side are arranged on one surface of the substrate 10 to generate a thermoelectric effect. It is formed by connecting the electrode pattern 2 in this order.
  • the voltage application to the energization path uses a voltage application unit 7 that applies a high voltage to the entire path and an offset voltage application unit 8 that applies an offset voltage between the N-type and P-type patterns 3 and 4 in the path. Can be done.
  • the voltage application units 7 and 8 cool the discharge electrode 6 by energizing the N-type pattern 3 to the P-type pattern, and apply a high voltage for electrostatic atomization to the discharge electrode 6. It is realized together.
  • the pair of thermoelectric elements is formed in a thin film as the N-type and P-type patterns 3 and 4 on the substrate 10, so that the conventional technique shown in FIG. Compared with this electrostatic atomizer, the overall height of the device is greatly reduced. Further, by using the thin-film N-type and P-type patterns 3 and 4 as thermoelectric elements, the drive current is reduced and the power consumption of the entire apparatus can be reduced.
  • the film thickness t1 of the first and second heat radiation side electrode patterns 1 and 2 is provided larger than the film thickness t2 of the N-type and P-type patterns 3 and 4, and these heat radiations.
  • the thermal conductivity and heat dissipation in the side electrode patterns 1 and 2 are improved. Thereby, the cooling performance of the discharge electrode 6 by energization between the N-type and P-type patterns 3 and 4 is improved, and further power saving of the entire apparatus is achieved.
  • a material having higher thermal conductivity than the materials of the N-type and P-type patterns 3 and 4 such as alumina and aluminum nitride is used as the material of the substrate 10.
  • substrate 10 itself functions as a heat sink, and improves cooling performance.
  • 3A to 3D show modified examples of the pattern shapes of the N-type and P-type patterns 3 and 4.
  • the shapes of the N-type and P-type patterns 3 and 4 are no particular restrictions on the shapes of the N-type and P-type patterns 3 and 4 other than providing a portion for energization input, and the patterns shown in FIGS. 3A to 3D may be used.
  • the N-type and P-type patterns 3 and 4 are formed in a shape (trapezoid, fan-shaped, etc.) that becomes narrower as it approaches the portion electrically connected to the discharge electrode 6 as in this embodiment.
  • the endothermic action can be concentrated on the discharge electrode 6 while maintaining the overall thermal conductivity of the N-type and P-type patterns 3 and 4. Therefore, according to the pattern shape as shown in FIG. 2, the cooling performance with respect to the discharge electrode 6 is improved, and power saving of the entire apparatus is achieved.
  • FIG. 4 shows an example of the manufacturing process of the electrostatic atomizer of this embodiment.
  • first, thin film-like first and second heat radiation side electrode patterns 1 and 2 are formed at both ends on one surface of the substrate 10.
  • a trapezoidal N-type pattern 3 whose lower base is connected to the first heat-radiating electrode pattern 1 and a P-type pattern 4 whose lower base is connected to the second heat-dissipating electrode pattern 2 are 10 on one side.
  • the N-type and P-type patterns 3 and 4 are formed such that their upper bases abut each other at a distance.
  • an electrical joint portion 5 such as a conductive adhesive is applied to the center portion of the substrate 10 so as to straddle the upper bottom portions of the N-type and P-type patterns 3 and 4.
  • the discharge electrode 6 is arrange
  • FIG. 5 shows another example of the manufacturing process. Compared with the example of FIG. 4, this example forms the first and second heat radiation side electrode patterns 1 and 2 on the substrate 10, and forms the N-type and P-type patterns 3 and 4 on the substrate 10. The order of the steps to be performed is changed.
  • N-type and P-type patterns 3 and 4 are formed in a trapezoidal shape on one surface of the substrate 10.
  • the patterning at this time is performed so that the upper bases of the N-type and P-type patterns 3 and 4 abut each other at a distance.
  • the first heat radiation side electrode pattern 1 connected to the lower bottom portion of the N type pattern 3 and the second heat radiation side electrode pattern 2 connected to the lower bottom portion of the P type pattern 4 are respectively formed on the surface of the substrate 10. Pattern at the end of The subsequent steps are the same as in the example of FIG.
  • FIG. 6 the characteristic part of the electrostatic atomizer of Embodiment 2 of this invention is typically shown. Although the electrostatic atomizer of this embodiment is demonstrated below, detailed description is abbreviate
  • FIG. 6 the electrostatic atomizer of this embodiment is demonstrated below, detailed description is abbreviate
  • a low heat conduction portion 20 is further provided on one surface of the substrate 10.
  • a member having lower thermal conductivity than the substrate 10 is used, and preferably a heat insulating member is used.
  • the manufacturing process includes a step of forming the low thermal conductive portion 20 on the substrate 10 before the step of forming the N-type and P-type patterns 3 and 4 on the substrate 10.
  • the cooling side end portion (in the illustrated example, the cooling side half) is formed on the low heat conduction portion 20.
  • the cooling-side end portions of the N-type and P-type patterns 3 and 4 are patterned into a shape in which the N-type and P-type patterns 3 and 4 are attached to each other on the low thermal conductivity portion 20.
  • the end portions of the N-type and P-type patterns 3 and 4 are connected to the discharge electrode 6 through the electrical junction 5.
  • heat leakage from the outside through the substrate 10 to the cooling side ends of the discharge electrode 6 and the N-type and P-type patterns 3, 4 is low heat that is interposed between the discharge electrode 6 and the substrate 10. It is suppressed by the conductive portion 20. Therefore, the cooling efficiency of the discharge electrode 6 is improved.
  • a substrate alumina substrate, aluminum nitride substrate, etc.
  • a substrate having higher thermal conductivity than the N-type and P-type patterns 3 and 4 as the substrate 10. According to this, heat can be efficiently radiated through the substrate 10 while suppressing heat leakage through the substrate 10.
  • FIG. 7 the characteristic part of the electrostatic atomizer of Embodiment 3 of this invention is shown typically. Although the electrostatic atomizer of this embodiment is demonstrated below, detailed description is abbreviate
  • FIG. 7 the characteristic part of the electrostatic atomizer of Embodiment 3 of this invention is shown typically. Although the electrostatic atomizer of this embodiment is demonstrated below, detailed description is abbreviate
  • a through portion 30 for preventing heat leakage is provided in a portion of the substrate 10 adjacent to the discharge electrode 6.
  • the through portion 30 is formed by penetrating a portion of the substrate 10 immediately below the discharge electrode 6 (that is, a portion facing the base portion 6a of the discharge electrode 6).
  • the cooling-side end portions of the N-type and P-type patterns 3 and 4 are formed up to the periphery of the through portion 30 or the vicinity thereof.
  • the insulating space formed between the cooling side end portions of the N-type and P-type patterns 3 and 4 communicates with the through portion 30.
  • the cooling-side ends of the N-type and P-type patterns 3 and 4 are connected to the discharge electrode 6 via an electrical junction 5 that bridges the ends.
  • the penetration part 30 functions as the insulating space and a series of heat insulating layers, and suppresses heat leakage from the outside to the discharge electrode 6 through the substrate 10. Therefore, the cooling efficiency of the discharge electrode 6 is improved.
  • a substrate alumina substrate, aluminum nitride substrate, etc.
  • a substrate having higher thermal conductivity than the N-type and P-type patterns 3 and 4 as the substrate 10. According to this, it is possible to efficiently dissipate heat through the substrate 10 while suppressing heat leakage through the substrate 10.
  • a thin portion may be provided in the central portion of the substrate 10 instead of the through portion 30.
  • This thin portion can be formed with an appropriate thickness by forming a dug hole in the substrate 10. Providing this thin portion also suppresses heat leakage from the discharge electrode 6.
  • FIG. 4 (Embodiment 4) 8A and 8B schematically show a characteristic portion of the electrostatic atomizer of Embodiment 4 of the present invention.
  • the electrostatic atomizer of this embodiment is demonstrated below, detailed description is abbreviate
  • the discharge electrode 6 is formed only by the spherical discharge part 6c, and the height of the electrostatic atomizer is further reduced.
  • the one surface side of the substrate 10 on which the discharge electrodes 6 and the like are arranged is covered with a waterproof coating material 40.
  • the waterproof coating material 40 shown in FIG. 8A covers the entire surface of the substrate 10 except for the discharge electrode 6.
  • the waterproof coating material 40 shown in FIG. 8B covers the entire surface of the substrate 10 including the discharge electrode 6.
  • the part which covers the discharge electrode 6 (namely, discharge part 6c) among the waterproof coating materials 40 is provided in the thickness which the electrostatic atomization produces in the dew condensation water of the surface.
  • the step of applying the waterproof coating material 40 to one surface of the substrate 10 is performed after the step described in the first embodiment is performed (that is, after the step of bonding the discharge electrode 6 to the electric bonding portion 5). .
  • the same waterproof coating material 40 may be applied to the electrostatic atomizer including the discharge electrode 6 having the shape as in the first embodiment.
  • FIG. 9 the characteristic part of the electrostatic atomizer of Embodiment 5 of this invention is shown typically. Although the electrostatic atomizer of this embodiment is demonstrated below, detailed description is abbreviate
  • FIG. 9 the characteristic part of the electrostatic atomizer of Embodiment 5 of this invention is shown typically. Although the electrostatic atomizer of this embodiment is demonstrated below, detailed description is abbreviate
  • the discharge electrode 6 is formed only by the spherical discharge portion 6c as in the fourth embodiment to further reduce the height.
  • substrate 10 is formed using the porous body 50, and it has provided so that the excess part of dew condensation water may be absorbed from the one surface side of the board
  • FIG. 10 the characteristic part of the electrostatic atomizer of Embodiment 6 of this invention is typically shown. Although the electrostatic atomizer of this embodiment is demonstrated below, detailed description is abbreviate
  • FIG. 10 the characteristic part of the electrostatic atomizer of Embodiment 6 of this invention is typically shown. Although the electrostatic atomizer of this embodiment is demonstrated below, detailed description is abbreviate
  • the counter electrode 60 is disposed at a position facing the discharge part 6c of the discharge electrode 6.
  • a metal SUS, copper, platinum, etc.
  • a conductive resin or a resin obtained by patterning an electrode using a conductive material is used.
  • the shape of the counter electrode 60 shown in the figure is a plate having a through-hole at the center of the flat plate, but a suitable shape such as a dome shape can be adopted as long as it stabilizes electrostatic atomization.
  • the structure for fixing the counter electrode 60 at a predetermined position may be a structure in which a mounting base that supports the counter electrode 60 is fixed to the substrate 10 side.
  • positions the counter electrode 60 in the apparatus side which mounts an electrostatic atomizer may be sufficient. If it is set as the structure which arrange
  • the counter electrode 60 may be grounded, or a structure in which a high voltage is applied to the counter electrode 60 may be used.
  • the voltage application when the counter electrode 60 is provided is disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Publication No. 2011-25225 and the like, and thus detailed description thereof is omitted.
  • the electrostatic atomizers according to the first to sixth embodiments of the present invention are a thin film formed on the substrate 10 using the substrate 10 and the N-type thermoelectric material.
  • N-type pattern 3 thin-film P-type pattern 4 formed on substrate 10 using a P-type thermoelectric material, and discharge electrode 6 connected between N-type pattern 3 and P-type pattern 4.
  • An energization path is formed by the N-type pattern 3, the discharge electrode 6 and the P-type pattern 4.
  • the P-type and N-type thermoelectric elements are formed as a thin film pattern on the substrate 10 and the discharge electrode 6 is arranged so as to be mounted on the pattern on the substrate 10. Be turned away. Therefore, for example, this electrostatic atomizer can be easily mounted on a small portable device.
  • the P-type and N-type thermoelectric elements are formed as patterns on the substrate 10, the drive current is also reduced. Therefore, it becomes easy to mount this electrostatic atomizer also on battery-powered equipment.
  • the first and second heat radiation side electrode patterns 1 and 2 are formed in a thin film shape on the substrate 10.
  • the heat radiation side electrode patterns 1 and 2 are formed on the substrate 10 so as to face each other with the N-type pattern 3, the discharge electrode 6 and the P-type pattern 4 interposed therebetween.
  • An energization path is formed by the first heat radiation side electrode pattern 1, the N-type pattern 3, the discharge electrode 6, the P type pattern 4, and the second heat radiation side electrode pattern 1.
  • the first and second heat radiation side electrode patterns 1 and 2 are formed thicker than the N-type pattern 3 and the P-type pattern 4.
  • the part serving both as an electrode and a heat radiation part, and P-type and N-type thermoelectric elements (N-type and P-type patterns 3 and 4), It can be formed as a thin film pattern on the substrate 10, and the entire apparatus is further downsized and can be easily manufactured.
  • the first and second discharge-side electrode patterns 1 and 2 are provided relatively thick to ensure thermal conductivity and heat dissipation, thereby cooling the discharge electrode 6. Is also improved.
  • the electric junction 5 for bridging the N-type pattern 3 and the P-type pattern 4 is provided.
  • the discharge electrode 6 is joined on the electrical joint 5.
  • the discharge electrode 6 is joined on the electrical joint 5 so that the N-type pattern 3 and the P-type pattern 4 and the discharge electrode 6 are not only electrically and mechanically connected, but also a device. Overall compactness can also be achieved.
  • the material of the substrate 10 is preferably a material having higher thermal conductivity than the materials of the N-type pattern 3 and the P-type pattern 4.
  • the substrate 10 By using such a substrate 10 having high thermal conductivity, the substrate 10 itself also functions as a heat radiating portion, thereby improving the cooling efficiency of the discharge electrode 6.
  • the low thermal conductivity portion 20 having lower thermal conductivity than the substrate 10 is interposed between the substrate 10 and the discharge electrode 6.
  • the heat leakage between the discharge electrode 6 and the substrate 10 is suppressed by the interposition of the low heat conduction part 20 and the cooling efficiency of the discharge electrode 6 is improved.
  • a through portion 30 or a thin portion for preventing heat leakage is provided in a portion of the substrate 10 that is close to the discharge electrode 6.
  • the N-type pattern 3 and the P-type pattern 4 are formed so as to become narrower as they approach the portion that is electrically connected to the discharge electrode 6. ing.
  • the endothermic effect can be concentrated on the discharge electrode 6 while maintaining the overall thermal conductivity of the N-type and P-type patterns 3 and 4. Therefore, the cooling performance of the discharge electrode 6 is improved.
  • a part or all of the energization path on the substrate 10 is covered with the waterproof coating material 40.
  • the substrate 10 is made of a porous body 50.
  • the porous body 50 forming the substrate 10.
  • the water absorbed by the porous body 50 evaporates by heating, and improves the heat dissipation through the substrate 10. That is, by using the substrate 10 as the porous body 50, it is possible to both absorb excess moisture and stabilize electrostatic atomization and to improve the cooling efficiency of the discharge electrode 6.
  • the electrostatic atomizer of Embodiment 6 of the present invention includes a counter electrode 60 positioned to face the discharge electrode 6.
  • the manufacturing method of the electrostatic atomizer of Embodiments 1 to 6 of the present invention includes a step of forming a thin N-type pattern 3 on the substrate 10 using an N-type thermoelectric material, and a P-type thermoelectric material.
  • a step of forming a thin P-type pattern 4 on the substrate 10, a step of forming an electrical junction 5 so as to bridge the N-type pattern 3 and the P-type pattern 4, and a discharge electrode on the electrical junction 5. 6 is joined.
  • thermoelectric elements are formed as a thin film pattern on the substrate 10, and the discharge electrode 6 is mounted on the pattern via the electrical junction 5, thereby significantly reducing the height.
  • An electrostatic atomizer is manufactured. This electrostatic atomizer is easy to mount on, for example, a small portable device. Further, in this electrostatic atomizer, the driving current is also reduced, and it is easy to mount it on a battery-driven portable device.
  • the thin film-like first and second heat radiation side electrode patterns 1 and 2 are formed on the substrate 10 with the N-type pattern 3, A step of forming the discharge electrode 6 and the P-type pattern 4 so as to face each other with the gap therebetween.
  • the portions (first and second heat radiation side electrode patterns 1 and 2) serving as the electrode and the heat radiation portion and the N-type and P-type patterns 3 and 4 are formed as a thin film pattern on the substrate 10.
  • a more compact electrostatic atomizer can be manufactured and the manufacture thereof can be facilitated.

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Abstract

　静電霧化装置において、基板（１０）と、Ｎ型熱電材料を用いて基板（１０）上に形成された薄膜状のＮ型パターン（３）と、Ｐ型熱電材料を用いて基板（１０）上に形成された薄膜状のＰ型パターン（４）と、Ｎ型パターン（３）とＰ型パターン（４）との間に接続される放電電極（６）とを備え、Ｎ型パターン（３）、放電電極（６）及びＰ型パターン（４）によって通電経路が形成されたものである。　当該構成により、静電霧化装置を低背化でき、また、省電力化できる。

Description

静電霧化装置及びその製造方法
　本発明は、帯電微粒子水を発生させる静電霧化装置及びその製造方法に関する。
　水を保持する放電電極に電圧を印加することにより、この水に静電霧化現象を生じさせ、帯電微粒子水を生成することのできる静電霧化装置が知られている。
　このような静電霧化装置として、日本国特許公開２００６－８２６号公報には、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。
　日本国特許公開２０１１－２５２２５号公報には、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記載されている。この静電霧化装置は、図１１に示すようなものであり、Ｎ型の熱電素子１００とＰ型の熱電素子１０１の間の通電を、放電電極１０２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。また、放電電極１０２を効率的に冷却することができ、装置の省電力化が図られる。
　前述したように、日本国特許公開２０１１－２５２２５号公報に記載の静電霧化装置によれば、装置の省電力化やコンパクト化が図られる。しかし、この静電霧化装置では、Ｎ型及びＰ型の熱電素子として、インゴットから切り出したブロック状の部材を使用しているため、特に放電電極を立設する方向での低背化、ひいては装置全体のコンパクト化に限界がある。また、このブロック状の熱電素子では、駆動電流の低減に限界があり、ひいては装置全体の省電力化にも限界がある。
　そこで、本発明の目的は、更なるコンパクト化や省電力化を可能とする静電霧化装置及びその製造方法を提供することにある。
　本発明の静電霧化装置は、基板と、Ｎ型熱電材料を用いて前記基板上に形成された薄膜状のＮ型パターンと、Ｐ型熱電材料を用いて前記基板上に形成された薄膜状のＰ型パターンと、前記Ｎ型パターンと前記Ｐ型パターンの間に接続される放電電極とを備える。そして、前記Ｎ型パターン、前記放電電極及び前記Ｐ型パターンによって通電経路が形成される。
　従って、静電霧化装置の更なるコンパクト化や省電力化を実現することができるという効果を奏する。
　更に、本発明の静電霧化装置においては、前記基板上に薄膜状の第一と第二の放熱側電極パターンを備える。前記第一と第二の放熱側電極パターンは、前記基板上にて、前記Ｎ型パターン、前記放電電極及び前記Ｐ型パターンを間に介して互いに対向するように形成される。前記第一の放熱側電極パターン、前記Ｎ型パターン、前記放電電極、前記Ｐ型パターン及び前記第二の放熱側電極パターンによって通電経路が形成される。そして、前記第一と第二の放熱側電極パターンは、前記Ｎ型パターンと前記Ｐ型パターンよりも肉厚に形成することが好ましい。
　また、前記Ｎ型パターンと前記Ｐ型パターンとをブリッジさせる電気接合部を備え、前記放電電極は、前記電気接合部上に接合されることが好ましい。
　また、前記基板の材質を、前記Ｎ型パターンと前記Ｐ型パターンの材質よりも熱伝導性の高いものとすることも好ましい。
　また、前記基板と前記放電電極との間に、前記基板よりも熱伝導性の低い低熱伝導部を介在させることも好ましい。
　また、前記基板のうち前記放電電極と近接する部分に、熱リーク防止用の貫通部又は薄肉部を設けることも好ましい。
　また、前記Ｎ型パターンと前記Ｐ型パターンを、放電電極に電気接続される部分に近づくほど幅狭となる形状に形成することも好ましい。
　また、前記基板上の前記通電経路の一部又は全てを防水コーティング材で覆うことも好ましい。
　また、前記基板は、多孔質体からなることも好ましい。
　また、前記放電電極と対向して位置する対向電極を備えることも好ましい。
　本発明の静電霧化装置の製造方法は、Ｎ型熱電材料を用いて基板上に薄膜状のＮ型パターンを形成する工程と、Ｐ型熱電材料を用いて前記基板上に薄膜状のＰ型パターンを形成する工程と、前記Ｎ型パターンと前記Ｐ型パターンをブリッジさせるように電気接合部を形成する工程と、前記電気接合部に放電電極を接合させる工程とを含む。
　更に、本発明の静電霧化装置の製造方法においては、薄膜状の第一と第二の放熱側電極パターンを、前記基板上にて、前記Ｎ型パターン、前記放電電極及び前記Ｐ型パターンを間に介して互いに対向するように形成する工程を含むことが好ましい。
　本発明の好ましい実施形態をさらに詳細に記述する。本発明の他の特徴および利点は、以下の詳細な記述および添付図面に関連して一層良く理解されるものである。
本発明の実施形態１の静電霧化装置の特徴部分を示す概略側断面図である。 本発明の実施形態１の静電霧化装置の特徴部分を示す概略平面図である。 本発明の実施形態１の静電霧化装置のパターニングの変形例を示す概略平面図である。 本発明の実施形態１の静電霧化装置のパターニングの変形例を示す概略平面図である。 本発明の実施形態１の静電霧化装置のパターニングの変形例を示す概略平面図である。 本発明の実施形態１の静電霧化装置のパターニングの変形例を示す概略平面図である。 本発明の実施形態１の静電霧化装置の製造工程の一例を示す工程フロー図である。 本発明の実施形態１の静電霧化装置の製造工程の別例を示す工程フロー図である。 本発明の実施形態２の静電霧化装置の特徴部分を示す概略側断面図である。 本発明の実施形態３の静電霧化装置の特徴部分を示す概略側断面図である。 本発明の実施形態４の静電霧化装置の特徴部分を示す概略側断面図である。 本発明の実施形態４の静電霧化装置の特徴部分を示す概略側断面図である。 本発明の実施形態５の静電霧化装置の特徴部分を示す概略側断面図である。 本発明の実施形態６の静電霧化装置の特徴部分を示す概略側断面図である。 従来の静電霧化装置の特徴部分を示す概略側断面図である。
　以下、本発明の実施形態１～６を、図１～１０に基づいて説明する。なお、本発明の構成のうち、上述の日本国特許公開２０１１－２５２２５号公報等に開示される公知の構成と同様のものについては、詳しい説明を省略し、本発明の特徴的な構成について以下に詳述する。
　（実施形態１）
　図１、図２には、本発明の実施形態１の静電霧化装置を、模式的に示している。図３Ａ～図３Ｄには、実施形態１の静電霧化装置に備えたＰ型及びＮ型パターン３，４の変形例を示している。図４、図５には、実施形態１の静電霧化装置の製造工程を示している。
　実施形態１の静電霧化装置では、基板１０の同一面上に、第一の放熱側電極パターン１、第二の放熱側電極パターン２、Ｎ型パターン３及びＰ型パターン４を、それぞれ薄膜状に形成している。なお、図中ではＮ型及びＰ型パターン３，４を斜線で示している。
　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。
　第一及び第二の放熱側電極パターン１，２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）などを用いる。第一及び第二の放熱側電極パターン１，２の膜厚ｔ１は、１０μｍ～１ｍｍ程度に形成する。また、図中では記載していないが、放熱フィン等の放熱用部材を隣接して設ける場合には、この放熱用部材と第一及び第二の放熱側電極パターン１，２との間に十分な間隔を設けるか、或いは絶縁コーティングを施すことで、絶縁性を確保する。
　第一及び第二の放熱側電極パターン１，２の形成する方法としては、基板１０に対する一般的なパターニング方法を用いることができる。具体的には、蒸着やスパッタリングを用いることができ、また、薄く切り出した電極板を接着剤等で基板１０上に固定してもよいし、印刷工法を用いてもよい。
　第一及び第二の放熱側電極パターン１，２は、矩形状をなす基板１０表面の両端縁部に形成されている（図２参照）。第一の放熱側電極パターン１は、基板１０表面の一方の端縁部に形成され、より具体的には、その端縁部の幅全体に亘って長方形状に形成されている。第二の放熱側電極パターン２は、基板１０表面の他方の端縁部に形成され、第一の放熱側電極パターン１と同様に、その端縁部の幅全体に亘って長方形状に形成されている。
　Ｎ型パターン３の材質としては、一般的なＮ型熱電材料を用いることができ、Ｐ型パターン４としても一般的なＰ型熱電材料を用いることができる。Ｎ型及びＰ型パターン３，４の膜厚ｔ２は、５０μｍ～２００μｍ程度に形成する。なお、このＮ型及びＰ型パターン３，４の膜厚ｔ２は、第一及び第二の放熱側電極パターン１，２の膜厚ｔ１よりも薄く設ける。
　Ｎ型及びＰ型パターン３，４の形成する方法としても、基板１０に対する一般的なパターニング方法を用いることができる。具体的には、加熱蒸着やイオンビーム蒸着、スパッタリング等を用いることができる。また、基板１０上で熱電材料の印刷及び焼成を行う方法や、薄く切り出した熱電材料のバルク材を接着剤等で基板１０上に固定する方法や、基板１０上に設けた溝内に溶融した熱電材料を流し込む方法も、用いることができる。
　Ｎ型及びＰ型パターン３，４は、基板１０表面の、第一及び第二の放熱側電極パターン１，２に挟まれる位置に形成されている。Ｎ型パターン３は、基板１０表面の第一の放熱側電極パターン１を形成されている側の半部にて、第一の放熱側電極パターン１と接続されるように形成されている。図２に示すように、Ｎ型パターン３は、上底と下底を有する台形状に形成されている。前記下底は、基板１０表面の幅全体に亘る寸法を有し、この部分において第一の放熱側電極パターン１に接続される。
　Ｐ型パターン４は、基板１０表面の第二の放熱側電極パターン２を形成している側の半部にて、第二の放熱側電極パターン２と接続されるように形成されている。Ｐ型パターン４は、Ｎ型パターン３と同様の寸法形状（上底及び下底を有する台形状）である。Ｐ型パターン４の下底は、基板１０表面の幅全体に亘る寸法を有し、この部分において第二の放熱側電極パターン２に接続される。
　Ｎ型及びＰ型パターン３，４は、基板１０表面の中央部において、絶縁スペースを保ちながら互いの上底部分（幅狭部分）同士を付き合せた形状に、パターニングされる。
　そして、本実施形態の静電霧化装置では、基板１０表面のＮ型及びＰ型パターン３，４をブリッジさせる電気接合部５と、この電気接合部５に接合される放電電極６とを、更に備えている。
　電気接合部５としては、半田、導電性接着剤、ろう材等を用いる。なお、半田を用いる場合には、Ｎ型及びＰ型パターン３，４の接合部分にＮｉやＮｉ－Ａｕ等を被覆する。電気接合部５は、Ｎ型パターン３のうち基板１０表面の中央部側に位置する端部と、Ｐ型パターン４のうち同じく基板１０表面の中央部側に位置する端部との、両者にまたがるように塗布される。
　放電電極６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６に金、白金等の表面処理を施してもよい。放電電極６は、基台部６ａと、基台部６ａの表面中央から突設される支柱部６ｂと、支柱部６ｂの突先に形成される球状の放電部６ｃとから成る。電気接合部５は、放電電極６の基台部６ａの裏面側に接合される。なお、電気接合部５として半田を用いる場合、放電電極６の材質が半田接合の困難な金属であるときには、その表面にニッケルめっきを施して半田接合を可能にすればよい。
　前記構成を具備する本実施形態の静電霧化装置では、Ｎ型パターン３とＰ型パターン４の間の電気接続が、放電電極６を介してなされる。そして、上述のように、第一と第二の放熱側電極パターン１，２は、基板１０上にて、Ｎ型パターン３、放電電極６及びＰ型パターン４を間に介して互いに対向するように形成されている。即ち、熱電効果を生じさせるための通電経路が、基板１０の一面上に配置される第一の放熱側電極パターン１、Ｎ型パターン３、放電電極６、Ｐ型パターン４及び第二の放熱側電極パターン２の、この順での接続によって形成される。
　この通電経路への電圧印加は、経路全体に高電圧を印加する電圧印加部７と、経路中のＮ型及びＰ型パターン３，４間にオフセット電圧を印加するオフセット電圧印加部８とを用いて行うことができる。この場合、両電圧印加部７，８によって、Ｎ型パターン３からＰ型パターンへの通電により放電電極６を冷却することと、この放電電極６に対して静電霧化用の高電圧を印加することが、共に実現される。
　以上のように、本実施形態の静電霧化装置によれば、熱電素子の対が基板１０上のＮ型及びＰ型パターン３，４として薄膜状に形成されるので、図１１に示す従来の静電霧化装置と比べても、装置全体が大幅に低背化される。また、薄膜状のＮ型及びＰ型パターン３，４を熱電素子として用いることで、駆動電流が低減され、装置全体の省電力化が図られる。
　さらに、本実施形態では、前述したように第一及び第二の放熱側電極パターン１，２の膜厚ｔ１を、Ｎ型及びＰ型パターン３，４の膜厚ｔ２よりも厚く設け、これら放熱側電極パターン１，２における熱伝導性や放熱性を向上させている。これにより、Ｎ型及びＰ型パターン３，４間の通電による放電電極６の冷却性能が向上され、装置全体の更なる省電力化が図られる。
　ペルチェ効果による冷却性能を更に向上させるためには、基板１０の材質として、アルミナや窒化アルミニウムのような、Ｎ型及びＰ型パターン３，４の材質よりも熱伝導性の高いものを用いることが好ましい。これによれば、基板１０自体が放熱板として機能し、冷却性能を向上させる。
　図３Ａ～図３Ｄには、Ｎ型及びＰ型パターン３，４のパターン形状の変形例を示している。Ｎ型及びＰ型パターン３，４の形状には、それぞれに通電入力用の部分を設けること以外の特別な制約はなく、図３Ａ～図３Ｄのようなパターン形状であっても構わない。しかし、本実施形態のように、Ｎ型及びＰ型パターン３，４を、放電電極６に電気接続される部分に近づくほど幅狭となる形状（台形、扇型等）に形成した場合には、Ｎ型及びＰ型パターン３，４全体の熱伝導性を保ちながら、吸熱作用は放電電極６に集中させることができる。そのため、図２に示すようなパターン形状によれば、放電電極６に対する冷却性能が向上され、装置全体の省電力化が図られる。
　図４には、本実施形態の静電霧化装置の製造工程の一例を示している。この例では、まず基板１０の一面上の両端に、薄膜状の第一及び第二の放熱側電極パターン１，２を形成する。次いで、この第一の放熱側電極パターン１に下底部が接続される台形状のＮ型パターン３と、第二の放熱側電極パターン２に下底部が接続されるＰ型パターン４とを、基板１０の一面上に形成する。このとき、Ｎ型及びＰ型パターン３，４は互いの上底部が距離をおいて突き合うように形成される。
　次いで、Ｎ型及びＰ型パターン３，４の互いの上底部にまたがるように、導電性接着剤等の電気接合部５を、基板１０の中央部に塗布する。そして、この電気接合部５上に放電電極６を配置し、放電電極６の基台部６ａを電気接合部５に接合させる。
　図５には、製造工程の別例を示している。この例は、図４の例と比べて、基板１０上に第一及び第二の放熱側電極パターン１，２を形成する工程と、基板１０上にＮ型及びＰ型パターン３，４を形成する工程の、順番が入れ替わったものである。
　つまり、図５の例では、まず基板１０の一面上にて、Ｎ型及びＰ型パターン３，４を台形状に形成する。このときのパターニングは、Ｎ型及びＰ型パターン３，４の互いの上底部が距離をおいて突き合うように行う。次いで、このＮ型パターン３の下底部に接続される第一の放熱側電極パターン１と、Ｐ型パターン４の下底部に接続される第二の放熱側電極パターン２とを、それぞれ基板１０表面の端部にパターニングする。以後の工程は図４の例と同様である。
　（実施形態２）
　図６には、本発明の実施形態２の静電霧化装置の特徴部分を、模式的に示している。以下においては、本実施形態の静電霧化装置について説明するが、実施形態１と同様の構成については詳細な説明を省略する。
　図６に示すように、本実施形態では、基板１０の一面上に、さらに低熱伝導部２０を設けている。低熱伝導部２０としては、基板１０よりも熱伝導性の低い部材を用い、好ましくは断熱部材を用いる。製造工程においては、基板１０上にＮ型及びＰ型パターン３，４を形成する工程より前に、基板１０上に低熱伝導部２０を形成する工程を有する。
　Ｎ型及びＰ型パターン３，４のうち冷却側の端部（図示例では冷却側の半部）は、この低熱伝導部２０に乗り上げた形で成膜される。Ｎ型及びＰ型パターン３，４の冷却側の端部は、低熱伝導部２０上において、互いを付き合せた形状にパターニングされる。Ｎ型及びＰ型パターン３，４のこの端部同士は、電気接合部５を介して放電電極６と接続される。
　本実施形態においては、放電電極６やＮ型及びＰ型パターン３，４の冷却側端部への基板１０を通じた外部からの熱リークが、放電電極６と基板１０の間に介在される低熱伝導部２０によって抑えられる。そのため、放電電極６の冷却効率が向上する。
　なお、本実施形態においても、基板１０として、Ｎ型及びＰ型パターン３，４よりも熱伝導性の高いもの（アルミナ基板、窒化アルミニウム基板等）を用いることが好ましい。これによれば、基板１０を通じての熱リークを抑制しながら、この基板１０を通じて効率的に放熱を行うことができる。
　（実施形態３）
　図７には、本発明の実施形態３の静電霧化装置の特徴部分を、模式的に示している。以下においては、本実施形態の静電霧化装置について説明するが、実施形態１と同様の構成については詳細な説明を省略する。
　図７に示すように、本実施形態では、基板１０のうち放電電極６と近接する部分に、熱リーク防止用の貫通部３０を設けている。この貫通部３０は、基板１０のうち放電電極６の直下部分（即ち、放電電極６の基台部６ａと対向する部分）に貫通形成したものである。
　Ｎ型及びＰ型パターン３，４の冷却側の端部は、この貫通部３０の周縁又はその近傍に至るまで形成される。Ｎ型及びＰ型パターン３，４の冷却側端部の間に形成される絶縁スペースは、この貫通部３０と連通する。Ｎ型及びＰ型パターン３，４の冷却側の端部同士は、この端部同士をブリッジする電気接合部５を介して、放電電極６に接続される。
　これにより、本実施形態においては、貫通部３０が前記絶縁スペースと一連の断熱層として機能し、基板１０を通じた放電電極６への外部からの熱リークを抑える。そのため、放電電極６の冷却効率が向上する。
　なお、本実施形態においても、基板１０として、Ｎ型及びＰ型パターン３，４よりも熱伝導性の高いもの（アルミナ基板、窒化アルミニウム基板等）を用いることが好ましい。これによれば、基板１０を通じての熱リークを抑制しつつ、この基板１０を通じて効率的に放熱を行うことができる。
　なお、図示はしないが、基板１０の中央部分に貫通部３０ではなく薄肉部を設けてもよい。この薄肉部は、基板１０に掘り込み孔を凹設することにより、適宜厚みで形成することができる。この薄肉部を設けることによっても、放電電極６からの熱リークが抑えられる。
　（実施形態４）
　図８Ａ、図８Ｂには、本発明の実施形態４の静電霧化装置の特徴部分を、模式的に示している。以下においては、本実施形態の静電霧化装置について説明するが、実施形態１と同様の構成については詳細な説明を省略する。
　図８Ａ、図８Ｂに示すように、本実施形態では、球状の放電部６ｃのみで放電電極６を形成し、静電霧化装置の更なる低背化を図っている。そして、この放電電極６等を配置している基板１０の一面側を、防水コーティング材４０で覆っている。図８Ａに示す防水コーティング材４０は、放電電極６を除いて、基板１０の一面全体を覆っている。また、図８Ｂに示す防水コーティング材４０は、放電電極６まで含んで基板１０の一面全体を覆っている。防水コーティング材４０のうち放電電極６（即ち放電部６ｃ）を覆う部分は、その表面の結露水に静電霧化が生じる程度の厚みに設ける。
　基板１０の一面に防水コーティング材４０を施す工程は、実施形態１にて述べた工程を行った後（即ち、電気接合部５に対して放電電極６を接合させる工程の後）に、行われる。
　このように、基板１０の一面上に形成される通電経路の一部又は全てを防水コーティング材４０で覆うことにより、結露水が基板１０上の通電経路中に付着してマイグレーションや腐食を生じることが抑えられる。なお、実施形態１のような形状の放電電極６を備える静電霧化装置においても、同様の防水コーティング材４０を施してよいことは、勿論である。
　（実施形態５）
　図９には、本発明の実施形態５の静電霧化装置の特徴部分を、模式的に示している。以下においては、本実施形態の静電霧化装置について説明するが、実施形態１と同様の構成については詳細な説明を省略する。
　図９に示すように、本実施形態では、実施形態４と同様に放電電極６を球状の放電部６ｃのみで形成し、更なる低背化を図っている。そして、多孔質体５０を用いて基板１０を形成し、結露水の余剰分が基板１０の一面側から吸収されるように設けている。
　余剰な結露水が基板１０内に吸収されることで、放電電極６の放電部６ｃには必要以上の水が供給されにくくなり、静電霧化現象が安定する。また、基板１０内に吸収された水は、Ｎ型及びＰ型パターン３，４の放熱側や第一及び第二の放熱側電極パターン１，２によって加熱され、外気にむけて蒸発する。このときの蒸発熱により、基板１０を通じての放熱が効果的に行われ、放電電極６の冷却効率が向上する。つまり、基板１０を多孔質としたことで、放電電極６での静電霧化の安定性と、放電電極６の冷却効率とが、共に向上する。
　（実施形態６）
　図１０には、本発明の実施形態６の静電霧化装置の特徴部分を、模式的に示している。以下においては、本実施形態の静電霧化装置について説明するが、実施形態１と同様の構成については詳細な説明を省略する。
　図１０に示すように、本実施形態では、放電電極６の放電部６ｃと対向する位置に、対向電極６０を配置している。対向電極６０の材質としては、金属（ＳＵＳ、銅、白金等）や、導電性の樹脂や、樹脂に導電性材料を用いて電極をパターニングしたものを用いる。また、耐食性を向上させるために、耐食性の高い材料（金、白金等）を更にコーティングしてもよい。
　図示の対向電極６０の形状は、平板の中央部分に貫通孔を設けたものであるが、静電霧化を安定化させるものであれば、ドーム型等の適宜形状が採用可能である。
　また、図示はしていないが、対向電極６０を所定位置に固定するための構造としては、対向電極６０を支持する取付台を基板１０側に固定させる構造であってもよいし、或いは、この静電霧化装置を搭載する機器側に対向電極６０を配置する構造であってもよい。搭載する機器側に対向電極６０を配置する構造とすれば、静電霧化装置側に取付台を設ける必要がなく、装置全体のコンパクト化や軽量化が図られる。
　対向電極６０は接地させてあってもよいし、この対向電極６０に高電圧を印加させる構造であってもよい。対向電極６０を備える場合の電圧印加については、上述の日本国特許公開２０１１－２５２２５号公報等に開示されているので、本文中での詳しい説明は省略する。
　以上、図１～１０に基づいて説明したように、本発明の実施形態１～６の静電霧化装置は、基板１０と、Ｎ型熱電材料を用いて基板１０上に形成された薄膜状のＮ型パターン３と、Ｐ型熱電材料を用いて基板１０上に形成された薄膜状のＰ型パターン４と、Ｎ型パターン３とＰ型パターン４の間に接続される放電電極６とを備える。そして、Ｎ型パターン３、放電電極６及びＰ型パターン４によって通電経路が形成される。
　このように、Ｐ型とＮ型の熱電素子を基板１０上の薄膜のパターンとして形成し、この基板１０上のパターンに実装する形で放電電極６を配置することで、装置全体が大幅に低背化される。したがって、例えば小型の携帯機器に対しても、この静電霧化装置を搭載しやすくなる。また、Ｐ型とＮ型の熱電素子を基板１０上のパターンとして形成したことで、駆動電流も低減される。そのため、電池駆動の機器に対しても、この静電霧化装置を搭載しやすくなる。
　そして、本発明の実施形態１～６の静電霧化装置においては、基板１０上に形成された薄膜状の第一と第二の放熱側電極パターン１，２を備え、第一と第二の放熱側電極パターン１，２は、基板１０上にて、Ｎ型パターン３、放電電極６及びＰ型パターン４を間に介して互いに対向するように形成される。第一の放熱側電極パターン１、Ｎ型パターン３、放電電極６、Ｐ型パターン４及び第二の放熱側電極パターン１によって通電経路が形成される。そして、第一と第二の放熱側電極パターン１，２は、Ｎ型パターン３とＰ型パターン４よりも肉厚に形成している。
　これにより、電極と放熱部を兼ねた部分（第一と第二の放熱側電極パターン１，２）と、Ｐ型とＮ型の熱電素子（Ｎ型及びＰ型パターン３，４）とを、基板１０上の薄膜のパターンとして形成することができ、装置全体がさらにコンパクト化されるとともに、製造も容易なものとなる。そして、この基板１０上のパターンのうち、第一と第二の放電側電極パターン１，２を比較的肉厚に設けて熱伝導性と放熱性を確保することにより、放電電極６の冷却効率の向上も図られる。
　また、本発明の実施形態１～６の静電霧化装置において、Ｎ型パターン３とＰ型パターン４とをブリッジさせる電気接合部５を備える。放電電極６は、電気接合部５上に接合される。
　このように放電電極６が電気接合部５上に接合されることで、Ｎ型パターン３及びＰ型パターン４と放電電極６とが電気的にも機械的にも接続されるだけでなく、装置全体としてのコンパクト化も図れる。
　また、本発明の実施形態１～６の静電霧化装置において、基板１０の材質としては、Ｎ型パターン３とＰ型パターン４の材質よりも熱伝導性の高いものを好ましく用いている。
　このような熱伝導性の高い基板１０を用いることで、基板１０自体も放熱部として機能させ、これにより放電電極６の冷却効率の向上を図っている。
　また、本発明の実施形態２の静電霧化装置においては、基板１０と放電電極６との間に、基板１０よりも熱伝導性の低い低熱伝導部２０を介在させている。
　このような低熱伝導部２０の介在により、放電電極６と基板１０の間の熱リークを抑制し、放電電極６の冷却効率の向上を図っている。
　また、本発明の実施形態３の静電霧化装置においては、基板１０のうち放電電極６と近接する部分に、熱リーク防止用の貫通部３０又は薄肉部を設けている。
　このような貫通部３０や薄肉部を基板１０に形成することで、放電電極６と基板１０の間の熱リークを抑制し、放電電極６の冷却効率の向上を図っている。
　また、本発明の実施形態１～６の静電霧化装置においては、Ｎ型パターン３とＰ型パターン４を、放電電極６に電気接続される部分に近づくほど幅狭となる形状に形成している。
　このような平面視形状にパターニングすることで、Ｎ型及びＰ型パターン３，４全体の熱伝導性は保ちつつ、吸熱作用は放電電極６に集中させることができる。そのため、放電電極６の冷却性能の向上が図られる。
　また、本発明の実施形態４の静電霧化装置においては、基板１０上の通電経路の一部又は全てを防水コーティング材４０で覆っている。
　これにより、結露等で生じた水が基板１０上の通電経路中に付着してマイグレーションや腐食を生じることが抑えられる。
　また、本発明の実施形態５の静電霧化装置において、基板１０は、多孔質体５０からなる。
　これにより、結露等で余分に生じた水は、基板１０をなす多孔質体５０に吸収される。そして、多孔質体５０に吸収された水は、加熱によって蒸発し、基板１０を通じての放熱性を向上させる。つまり、基板１０を多孔質体５０としたことで、余剰な水分を吸収して静電霧化を安定させることと、放電電極６の冷却効率を向上させることが、共に実現される。
　また、本発明の実施形態６の静電霧化装置においては、放電電極６と対向して位置する対向電極６０を備えている。
　これにより、放電電極６での静電霧化が安定するとともに、生成した帯電微粒子水が所定方向にむけて勢いよく放出されやすくなる。
　また、本発明の実施形態１～６の静電霧化装置の製造方法は、Ｎ型熱電材料を用いて基板１０上に薄膜状のＮ型パターン３を形成する工程と、Ｐ型熱電材料を用いて基板１０上に薄膜状のＰ型パターン４を形成する工程と、Ｎ型パターン３とＰ型パターン４をブリッジさせるように電気接合部５を形成する工程と、電気接合部５に放電電極６を接合させる工程とを含む。
　このように、Ｐ型とＮ型の熱電素子を基板１０上の薄膜のパターンとして形成し、このパターン上に電気接合部５を介して放電電極６を実装することで、大幅に低背化された静電霧化装置が製造される。この静電霧化装置は、例えば小型の携帯機器に対しても搭載しやすいものとなる。また、この静電霧化装置においては駆動電流も低減され、電池駆動の携帯機器に対しても搭載させやすいものとなる。
　また、本発明の実施形態１～６の静電霧化装置の製造方法において、薄膜状の第一と第二の放熱側電極パターン１，２を、基板１０上にて、Ｎ型パターン３、放電電極６及びＰ型パターン４を間に介して互いに対向するように形成する工程を含む。
　これにより、電極と放熱部を兼ねた部分（第一と第二の放熱側電極パターン１，２）とＮ型及びＰ型パターン３，４とを、基板１０上の薄膜のパターンとして形成することができ、さらにコンパクト化された静電霧化装置が製造され、その製造も容易なものとなる。
　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、本発明は前記各例の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、各例において適宜の設計変更を行うことや、各例の構成を適宜組み合わせて適用すること（例えば、実施形態１～５の静電霧化装置において対向電極６０を配置すること等）が可能である。

Claims (12)

  1. 　基板と、Ｎ型熱電材料を用いて前記基板上に形成された薄膜状のＮ型パターンと、Ｐ型熱電材料を用いて前記基板上に形成された薄膜状のＰ型パターンと、前記Ｎ型パターンと前記Ｐ型パターンの間に接続される放電電極とを備え、前記Ｎ型パターン、前記放電電極及び前記Ｐ型パターンによって通電経路が形成されることを特徴とする静電霧化装置。
  2. 　前記基板上に薄膜状の第一と第二の放熱側電極パターンを備え、前記第一と第二の放熱側電極パターンは、前記基板上にて、前記Ｎ型パターン、前記放電電極及び前記Ｐ型パターンを間に介して互いに対向するように形成され、前記第一の放熱側電極パターン、前記Ｎ型パターン、前記放電電極、前記Ｐ型パターン及び前記第二の放熱側電極パターンによって通電経路が形成され、前記第一と第二の放熱側電極パターンは、前記Ｎ型パターンと前記Ｐ型パターンよりも肉厚に形成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. 　前記Ｎ型パターンと前記Ｐ型パターンとをブリッジさせる電気接合部を備え、前記放電電極は、前記電気接合部上に接合されることを特徴とする請求項１又は２に記載の静電霧化装置。
  4. 　前記基板の材質を、前記Ｎ型パターンと前記Ｐ型パターンの材質よりも熱伝導性の高いものとしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の静電霧化装置。
  5. 　前記基板と前記放電電極との間に、前記基板よりも熱伝導性の低い低熱伝導部を介在させたことを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載の静電霧化装置。
  6. 　前記基板のうち前記放電電極と近接する部分に、熱リーク防止用の貫通部又は薄肉部を設けたことを特徴とする請求項１～５のいずれか一項に記載の静電霧化装置。
  7. 　前記Ｎ型パターンと前記Ｐ型パターンを、放電電極に電気接続される部分に近づくほど幅狭となる形状に形成したことを特徴とする請求項１～６のいずれか一項に記載の静電霧化装置。
  8. 　前記基板上の前記通電経路の一部又は全てを防水コーティング材で覆うことを特徴とする請求項１～７のいずれか一項に記載の静電霧化装置。
  9. 　前記基板は、多孔質体からなることを特徴とする請求項１～８のいずれか一項に記載の静電霧化装置。
  10. 　前記放電電極と対向して位置する対向電極を備えたことを特徴とする請求項１～９のいずれか一項に記載の静電霧化装置。
  11. 　Ｎ型熱電材料を用いて基板上に薄膜状のＮ型パターンを形成する工程と、Ｐ型熱電材料を用いて前記基板上に薄膜状のＰ型パターンを形成する工程と、前記Ｎ型パターンと前記Ｐ型パターンをブリッジさせるように電気接合部を形成する工程と、前記電気接合部に放電電極を接合させる工程とを含むことを特徴とする静電霧化装置の製造方法。
  12. 　薄膜状の第一と第二の放熱側電極パターンを、前記基板上にて、前記Ｎ型パターン、前記放電電極及び前記Ｐ型パターンを間に介して互いに対向するように形成する工程を含むことを特徴とする請求項１１に記載の静電霧化装置の製造方法。
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