JP2007275800A - 静電霧化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】締結ネジの締め付け力が放熱側伝熱部に加わらないようにして、ペルチェモジュールの回路部分に過負荷がかかるのを防止すること。
【解決手段】密閉枠体１７の外周部１７ａの一部に締結ネジ２８が挿通する筒状スペーサ３０を突設すると共に、放熱側伝熱部３に対して着脱可能な取付部材１２を備えた静電霧化装置である、取付部材１２は、筒状スペーサ３０を介して密閉枠体１７にネジ締めされる締め付け部１２ａと、密閉枠体１７の筒状スペーサ３０周辺の外周部分１７ｂにおいて放熱側伝熱部３の端部に係止する係止部１２ｂとが一体形成されており、締め付け部１２ａを筒状スペーサ３０を介して密閉枠体１７にネジ締めすることにより、密閉枠体１７の筒状スペーサ３０周辺の外周部分１７ｂと取付部材１２の係止部１２ｂとの間で放熱側伝熱部３の端部を挟持する。
【選択図】図１

Description

本発明は、静電霧化現象により帯電微粒子水を発生させる静電霧化装置に関し、詳しくは、密閉枠体の外周部に対して放熱側伝熱部を固定する際に、ペルチェモジュールの回路部分に過負荷がかかるのを防止する技術に関するものである。

従来から、放電電極に水を供給すると共に、該放電電極に高電圧を印加することで、放電電極に保持される水を霧化させ、ナノメータサイズを含む粒径で高い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。帯電微粒子水の粒径は３〜数十ｎｍ程度であって、人体の角質細胞の大きさである７０ｎｍよりも小さな粒径であるため、この帯電微粒子水の暴露により角質層表面の奥までも水分が十分に補給されて、高い保湿効果が得られるようになっている。また、脱臭効果や毛髪の保湿効果等の他の効果も得られるので、多様な商品に備えることで多様な効果が得られるものである。

上記放電電極への水供給手段としては、熱電素子から成る回路部分を冷却側伝熱部及び放熱側伝熱部で保持して成るペルチェモジュールを備えることが、水供給の手間を不要とするために好適である。そこで、ペルチェモジュールの冷却側伝熱部に放電電極を立設させ、該放電電極をペルチェモジュールにより冷却させることで空気中の水分を基にして放電電極上に水を生成させる構成の静電霧化装置が特許文献１により開示されている。

この種の静電霧化装置を組み立てる場合の一例を図２に示す。先ず、キャップ型の密閉枠体１７に貫設してある貫通穴２２に放電電極４を挿通させた状態で密閉枠体１７内にペルチェモジュール１の冷却側伝熱部２及び回路部分９を収容すると共に、密閉枠体１７の外周部１７ａに対して放熱側伝熱部３における放熱板１１の端部１１ａをネジ締めすることで、密閉枠体１７と放熱側伝熱部３とで囲まれる密閉空間内にペルチェモジュール１の回路部分９を密閉保持するようにしている。

このように放熱板１１の端部１１ａを密閉枠体１７の外周部にネジ締めする際に、放熱板１１に対して大きな締め付け力が作用すると、薄肉の放熱板１１が変形する場合があり、特に図２のＡで示す部位において放熱側伝熱部３側の回路基板５ｂに対して密閉枠体１７からの力が作用して、ペルチェモジュール１の回路部分９に過負荷がかかるようになる。このような場合、回路部分９を構成する一対の電気回路と熱電素子とからなるペルチェ素子自体は機械的強度が十分とはいえないので、かような過負荷の作用により、例えば熱電素子と電気回路とが剥離して抵抗が大きくなって効率が低下したり、或いはペルチェ素子が損壊するという危惧があった。
特開２００６−８２６号公報

本発明は上記の従来の問題点に鑑みて発明したものであって、密閉枠体に対して放熱側伝熱部を固定する際に締結ネジの締め付け力が放熱側伝熱部に加わらないようにでき、これによりペルチェモジュールの回路部分に対して過負荷がかかるのを防止できる静電霧化装置を提供することを課題とするものである。

前記課題を解決するために本発明は、熱電素子から成る回路部分９を冷却側伝熱部２と放熱側伝熱部３とで保持して成るペルチェモジュール１と、上記ペルチェモジュール１の冷却側伝熱部２上に立設される放電電極４と、上記放電電極４に高電圧を印加する高電圧印加手段と、キャップ型の密閉枠体１７とを具備し、上記密閉枠体１７に貫設してある貫通穴２２に放電電極４を挿通させた状態で密閉枠体１７内に冷却側伝熱部２及び回路部分９を収容すると共に、上記密閉枠体１７の外周部１７ａに対して放熱側伝熱部３を固定することにより、上記密閉枠体１７と放熱側伝熱部３とで囲まれる密閉空間内にペルチェモジュール１の回路部分９を密閉して成る静電霧化装置であって、上記密閉枠体１７の外周部１７ａの一部に締結ネジ２８が挿通する筒状スペーサ３０を突設すると共に、上記放熱側伝熱部３に対して着脱可能な取付部材１２を備え、該取付部材１２は、筒状スペーサ３０を介して密閉枠体１７にネジ締めされる締め付け部１２ａと、密閉枠体１７の筒状スペーサ３０周辺の外周部分１７ｂにおいて放熱側伝熱部３の端部に係止する係止部１２ｂとが一体形成されており、上記締め付け部１２ａを筒状スペーサ３０を介して密閉枠体１７にネジ締めすることにより、密閉枠体１７の筒状スペーサ３０周辺の外周部分１７ｂと取付部材１２の係止部１２ｂとの間で放熱側伝熱部３の端部を挟持してなることを特徴としている。
このような構成とすることで、取付部材１２の締め付け部１２ａを筒状スペーサ３０を介して密閉枠体１７にネジ締めすることで、密閉枠体１７の筒状スペーサ３０周辺の外周部分１７ｂと取付部材１２の係止部１２ｂとの間で放熱側伝熱部３の端部を挟持できるようになり、これにより、締結ネジ２８の締め付け力が放熱側伝熱部３に加わらないようにしながら密閉枠体１７に対して放熱側伝熱部３を固定でき、従って、ペルチェモジュール１の回路部分９に対して過負荷が作用しなくなる。
また、上記密閉枠体１７及び取付部材１２が弾性を有しているのが好ましく、この場合、取付部材１２の締め付け部１２ａを筒状スペーサ３０を介して密閉枠体１７にネジ締めする際に、密閉枠体１７及び取付部材１２が共に弾性変形することで、ペルチェモジュール１の回路部分９に対して過負荷が作用するのをより確実に防止することができる。

本発明に係る静電霧化装置は、ペルチェモジュールの放熱側伝熱部に着脱自在な取付部材の締め付け部を、密閉枠体に設けた筒状スペーサを介して密閉枠体にネジ締めして、密閉枠体の筒状スペーサ周辺の外周部分と取付部材の係止部との間で放熱側伝熱部の端部を挟持することにより、締結ネジの締め付け力が放熱側伝熱部に加わらないようにしながら密閉枠体に対して放熱側伝熱部を固定できるようになる。従って、ペルチェモジュールの回路部分に対して過負荷がかからなくなるので、従来のような過負荷の作用によりペルチェ素子の効率が低下したり或いは損壊したりするのを確実に防止できるものである。

以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基いて説明する。
図１は、本発明の実施形態における一例の静電霧化装置を示している。本例の静電霧化装置は、熱電素子から成る回路部分９を冷却側伝熱部２と放熱側伝熱部３とで保持して成るペルチェモジュール１を備えたもので、上記冷却側伝熱部２上に放電電極４を立設して冷却自在としている。

上記ペルチェモジュール１にあっては、絶縁性であり且つ熱伝導率の高い材料（例えばアルミナや窒化アルミニウム）から成りその片面側に電気回路を形成してある冷却側回路基板５ａ及び放熱側回路基板５ｂを、互いの電気回路側が向い合うように対向させると共に、例えばＢｉＴｅ系の熱電素子（図示せず）を両回路基板５ａ，５ｂ間で保持すると共に、隣接する熱電素子同士が両側の電気回路で電気的に接続されるように半田付けし、ペルチェ入力回路線（図示せず）から熱電素子への通電によって冷却側回路基板５ａから放熱側回路基板５ｂに向けて熱が移動するように設けている。即ち、上記ペルチェモジュール１の回路部分９は、両側の電気回路と熱電素子とからなるペルチェ素子で構成される。

上記ペルチェモジュール１の冷却側伝熱部２は、冷却側回路基板５ａと、この冷却側回路基板５ａの電気回路を設けてある側と逆側の面に熱伝導性膜（例えば熱伝導性グリースや、熱伝導性シート、熱伝導性接着剤等）を挟んだ状態で積層させてある冷却板１０との二層構造で形成されている。上記冷却板１０は、絶縁性であり且つ熱伝導率の高い耐電圧用材料（例えばセラミック、アルミナ、窒化アルミニウム等）を用いたものである。
また上記ペルチェモジュール１の放熱側伝熱部３は、放熱側回路基板５ｂと、この放熱側回路基板５ｂの電気回路を設けてある側と逆側の面に熱伝導性膜（例えば熱伝導性グリースや、熱伝導性シート、熱伝導性接着剤等）を挟んだ状態で積層させてある放熱板１１との二層構造で形成されている。上記放熱板１１は、熱伝導率の高い材料（例えばアルミニウム）を用いたもので、片面側に複数のフィン１１ｂが形成されている。この放熱板１１は、例えばアルミダイカストの一体成形や押し出し成形などにより作成されている。

上記放電電極４は、電気伝導率及び熱伝導率の高い材料（例えばアルミニウムや銅系の合金）を用いて細長い円柱形状に形成したものである。放電電極４の表面にはＡｕやＮｉ等の表面処理が施してあってもよい。冷却側伝熱部２の回路部分９を挟む側の面と逆側の面（即ち冷却板１０の回路基板５ａと接続される側の面とは逆側の面）には、その中央位置に接合箇所を設けており、この接合箇所に放電電極４の基端部を位置決めして接着させることで、放電電極４を冷却側伝熱部２に立設させている。ここで用いる接着剤は熱伝導率の高いものである。

上記放熱側伝熱部３の平面視における縦横寸法は、上記冷却側伝熱部２の縦横寸法よりも充分大きく設けており、放熱側伝熱部３の回路部分９を囲む周縁部分には、キャップ型の密閉枠体１７を固着させてある。この密閉枠体１７と放熱側伝熱部３とで囲まれる密閉空間Ｓ内に、冷却側伝熱部２や回路部分９が収容される構造である。

そして、上記密閉枠体１７内に冷却側伝熱部２や回路部分９を収容すると共に、貫通穴２２に放電電極４を挿通させてその先端側を上方に突出させる。この状態で、密閉枠体１７と冷却側伝熱部２（即ち冷却板１０）との対向面同士を冷却側接着部２４を介して固着させ、且つ密閉枠体１７の外周部１７ａと放熱側伝熱部３（即ち放熱側回路基板５ｂ）の対向面同士を放熱側接着部２５を介して固着させると共に、貫通穴２２を完全に封止させる。なお上記冷却側接着部２４及び上記放熱側接着部２５は、絶縁性であり且つ遮水性の高い熱硬化性接着剤（例えばエポキシ樹脂等）にて形成する。

本例にあっては上記密閉枠体１７の外周部１７ａの左右２箇所にネジ挿通穴２７を貫設してあり、さらに外周部１７ａの下面左右2箇所にはネジ挿通穴２７と連通するネジ穴を有する筒状スペーサ３０が突設してあり、密閉枠体１７の外周部分１７ｂと放熱側伝熱部３との対向面間に放熱側接着部２５を挟んだ状態で、各ネジ挿通穴２７に挿通させた締結ネジ２８の先端側を筒状スペーサ３０内を通して、後述する取付部材１２の締め付け部１２ａにねじ込むことで、密閉枠体１７に対する放熱側伝熱部３の固定が行なわれるものである。

上記構成から成る静電霧化装置においては、熱電素子への通電を行うことで、ペルチェモジュール１の冷却側伝熱部２を介して放電電極４自体を冷却し、放電電極４の表面上に空気中の水分を基にして水を生成させることができる。つまり放電電極４の先端部分で静電霧化現象により霧化させ、ナノメータサイズを含む粒径であり且つ高い電荷を持つ帯電微粒子水を発生させることができる。
ここで本発明においては、密閉枠体１７の外周部１７ａの下面左右両側に筒状スペーサ３０がそれぞれ一体に突設されると共に、放熱側伝熱部３に対して着脱可能な取付部材１２を備えている。取付部材１２は、筒状スペーサ３０を介して密閉枠体１７にネジ締めされる左右の締め付け部１２ａと、密閉枠体１７の筒状スペーサ３０周辺の外周部分１７ｂにおいて放熱板１１の左右の両端部１１ａにそれぞれ係止する左右の係止部１２ｂと、一方の係止部１２ｂから外方に延出してＬ字状に屈曲した取付ベース部１２ｃとが一体形成されている。
また、密閉枠体１７の筒状スペーサ３０の突出寸法Ｄは放熱板１１の厚み寸法ｄよりも若干大きく設定（Ｄ＞ｄ）されており、取付部材１２の締め付け部１２ａを筒状スペーサ３０を介して密閉枠体１７にネジ締めした際に、密閉枠体１７の筒状スペーサ３０周辺の外周部分１７ｂと取付部材１２の係止部１２ｂとの間で放熱板１１の端部１１ａを挟持できるようになっている。これにより放熱板１１の端部１１ａに締結ネジ２８の締め付け力が直接作用しなくなり、特に図１のＡで示す部位において放熱側回路基板５ｂに対して密閉枠体１７からの力が作用しなくなる。従って、ペルチェモジュール１の回路部分９に対して過負荷が加わらなくなり、結果、従来のような過負荷の作用によりペルチェ素子の効率が低下したり或いは損壊したりするのを確実に防止できるようになる。
また本例では密閉枠体１７及び取付部材１２がそれぞれ弾性を有している。本例では、密閉枠体１７を例えば可撓性樹脂で構成されている。一方、取付部材１２を金属板で構成すると共に金属板の一部（例えば、締め付け部１２ａと係止部１２ｂとの境界部分）に例えばＶ字状に切り欠いた薄肉部４０を形成して取付部材１２を弾性変形可能としている。このように密閉枠体１７及び取付部材１２が共に弾性を有するので、ネジ締めする際の締め付け力が弾性変形する密閉枠体１７及び取付部材１２によって吸収されるので、ペルチェモジュール１の回路部分９に対して過負荷が作用するのをより確実に防止できるものである。
また取付部材１２を締結ネジ２８で固定する際において、予め放熱板１１と放熱側回路基板５ｂとが固定されていてもよいが、放熱板１１と放熱側回路基板５ｂとを予め固定せず、締結ネジ２８で取付部材１２を密閉枠体１７に固定することにより、放熱板１１と放熱側回路基板５ｂとが共締めされるようにすることも可能であり、後者の場合、組立て構造を簡素化して、作業工数の軽減を図り、コストの低減化に寄与できる利点がある。
さらに本例の取付部材１２には、本静電霧化装置を他の商品に取り付けるためのネジ穴付き取付ベース部１２ｃが延設されている。本例では取付ベース部１２ｃを略直角に屈曲させているが、本静電霧化装置が使用される商品に合わせて、取付ベース部１２ｃの形状、屈曲角度或いはネジ穴の位置を適宜変更することで、本静電霧化装置を様々な商品、例えば、空気清浄器、加湿器、ヘアードライヤー等の様々な商品に対して使用可能となる。ちなみに、使用する商品に合わせて放熱板１１の形状を変える場合には、放熱板１１がダイカストの場合は異なる形状の放熱板１１を作成する必要があり、商品ごとに投資が必要となる。また、放熱板１１を押し出し成形で形成した場合でも使用する商品に合わせるためには、放熱板１１を商品形状に合わせてそれぞれ作成する必要がある。これに対して本発明では、放熱板１１を含む基本モジュールは変更せず、放熱板１１に着脱自在な取付部材１２の形状を変更するだけで、多品種に対応できると共に、静電霧化装置を取り付ける商品が変わっても、放熱性能に変わりはないものとなる。

本発明の一実施形態を示す側面断面図である。 従来例を説明する側面断面図である。

符号の説明

１ ペルチェモジュール
２ 冷却側伝熱部
３ 放熱側伝熱部
４ 放電電極
９ 回路部分
１２ 取付部材
１２ａ 締め付け部
１２ｂ 係止部
１７ 密閉枠体
１７ａ 外周部
１７ｂ 外周部分
２２ 貫通穴
２８ 締結ネジ
３０ 筒状スペーサ

Claims (2)

1. 熱電素子から成る回路部分を冷却側伝熱部と放熱側伝熱部とで保持して成るペルチェモジュールと、上記ペルチェモジュールの冷却側伝熱部上に立設される放電電極と、上記放電電極に高電圧を印加する高電圧印加手段と、キャップ型の密閉枠体とを具備し、上記密閉枠体に貫設してある貫通穴に放電電極を挿通させた状態で密閉枠体内に冷却側伝熱部及び回路部分を収容すると共に、上記密閉枠体の外周部に対して放熱側伝熱部を固定することにより、上記密閉枠体と放熱側伝熱部とで囲まれる密閉空間内にペルチェモジュールの回路部分を密閉して成る静電霧化装置であって、上記密閉枠体の外周部の一部に締結ネジが挿通する筒状スペーサを突設すると共に、上記放熱側伝熱部に対して着脱可能な取付部材を備え、該取付部材は、筒状スペーサを介して密閉枠体にネジ締めされる締め付け部と、密閉枠体の筒状スペーサ周辺の外周部分において放熱側伝熱部の端部に係止する係止部とが一体形成されており、上記締め付け部を筒状スペーサを介して密閉枠体にネジ締めすることにより、密閉枠体の筒状スペーサ周辺の外周部分と取付部材の係止部との間で放熱側伝熱部の端部を挟持してなることを特徴とする静電霧化装置。
2. 上記密閉枠体及び取付部材が弾性を有していることを特徴とする請求項１記載の静電霧化装置。
   
   
   

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