JP2011005423A - 静電霧化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ペルチェモジュールの冷却能力を安価に調節することができる静電霧化装置を提供する。
【解決手段】静電霧化装置は、放電電極２１と、互いに対向して配置される冷却側回路基板１２及び放熱側回路基板１３の間に冷却側回路基板１２側から前記放熱側回路基板１３側へ熱搬送する複数のペルチェ素子１４を配設してなるペルチェモジュール１１とを備えている。この、静電霧化装置は、ペルチェモジュール１１にて放電電極２１を冷却して空気中の水分を結露させて放電電極２１に結露水を供給し、放電電極２１に高電圧を印加して放電電極２１に保持される結露水を霧化させる。そして、ペルチェモジュール１１は、結露水によってペルチェ素子１４間を短絡してその冷却能力を自己調節する短絡用電極パターン３０を有する。
【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する。

従来、水が供給される放電電極に高電圧を印加して放電させることにより、放電電極が保持している水を霧化させてナノメータサイズで強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。そして、静電霧化装置には、複数のペルチェ素子を備えたペルチェモジュールにて放電電極を冷却して空気中の水分を結露させることにより放電電極への水の供給を行うものがある（例えば特許文献１参照）。このようにすると、給水タンクへの水の補充の手間を省くことができるとともに、短時間で放電電極に水を供給することができ、更に、放電電極への不純物の付着を防止することができる。

ところで、ペルチェモジュールによって放電電極を冷却して空気中の水分を結露させることにより放電電極に結露水を生成する場合、放電電極が過剰に冷却されると、放電電極の先端部であって放電が行われる放電部以外の部位にも余剰に結露水が生成されてしまう。すると、放電部に生成された結露水と放電電極における放電部以外の部位に生成された余剰な結露水とが繋がって必要以上に水が供給されたり、逆に、放電部の水が余剰な結露水によって放電部以外の部位に引かれて放電部の水が少なくなったりして、放電部において安定したテイラーコーンの形成ができなくなる虞がある。すると、安定して帯電微粒子水を発生させることが困難となってしまう。

そこで、特許文献１に記載された静電霧化装置は、放電電極に付着した水の量と相関関係のある放電電流の値を検出し、検出した放電電流の値に基づいて、ペルチェモジュールに印加する電圧を制御回路が制御するように構成されている。

特開２００６−２４７４７７号公報

しかしながら、特許文献１に記載されているように、検出した放電電流の値に基づいてペルチェモジュールの冷却能力を制御回路が調節する構成とすると、静電霧化装置の電気的構成が複雑化されて製造コストが増大されてしまうという問題があった。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、ペルチェモジュールの冷却能力を安価に調節す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、請求項１に記載の発明は、放電電極と、互いに対向して配置される冷却側回路基板及び放熱側回路基板の間に前記冷却側回路基板側から前記放熱側回路基板側へ熱搬送する複数のペルチェ素子を配設してなるペルチェモジュールとを備え、前記ペルチェモジュールにて前記放電電極を冷却して空気中の水分を結露させて前記放電電極に結露水を供給し、前記放電電極に高電圧を印加して前記放電電極に保持される前記結露水を霧化させる静電霧化装置であって、前記ペルチェモジュールは、前記結露水によって前記ペルチェ素子間を短絡してその冷却能力を自己調節する冷却能力自己調節手段を有することをその要旨としている。

同構成によれば、ペルチェモジュールは、該ペルチェモジュールに備えられた冷却能力自己調節手段によってその冷却能力を自己調節する。従って、ペルチェモジュールとは別に該ペルチェモジュールの冷却能力を調節する手段を設けた場合に比べて静電霧化装置の構成を簡略化することができる。また、冷却能力自己調節手段は、ペルチェモジュールによる放電電極の冷却により結露した結露水を利用してペルチェ素子間を短絡することにより、電流が供給されるペルチェ素子を減少させてペルチェモジュールの冷却能力を調節する簡単な構成である。これらのことから、ペルチェモジュールの冷却能力を安価に調節することができる。また、冷却能力自己調節手段は、ペルチェモジュールによる放電電極の冷却により結露した結露水を利用してペルチェモジュールの冷却能力を調節するものであるため、余剰な結露水の量に応じた冷却能力の調節が可能である。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の静電霧化装置において、前記放電電極は前記冷却側回路基板側に設けられ、前記冷却能力自己調節手段は、前記冷却側回路基板における前記放電電極側の基板表面から前記ペルチェ素子まで延びるとともに前記ペルチェ素子と電気的に接続され前記冷却側回路基板における前記放電電極側の基板表面に付着した前記結露水によって短絡される複数の電極線からなる短絡用電極パターンにて構成されていることをその要旨としている。

同構成によれば、ペルチェモジュールによって放電電極が過剰に冷却されて生じた余剰な結露水が、冷却側回路基板における放電電極側の基板表面に付着して電極線同士を短絡すると、短絡された電極線に接続されたペルチェ素子間が短絡される。従って、電流が供給されるペルチェ素子の数が減少するため、ペルチェモジュールの冷却性能が容易に自己調整される。また、冷却能力自己調節手段は、冷却側回路基板の基板表面に形成された複数の電極線からなる短絡用電極パターンにて構成されているため、該冷却能力自己調節手段を容易に形成することができ、該冷却能力自己調節手段にかかるコストを低減できる。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の静電霧化装置において、前記短絡用電極パターンは、前記冷却側回路基板における前記放電電極側の基板表面上で前記放電電極を中心とした同心状に形成される複数の短絡部を備えるとともに、各前記短絡部の周方向の少なくとも１箇所には各前記短絡部を周方向に分離する短絡用離間部が形成され、内周側の前記短絡部の前記短絡用離間部から外周側の前記短絡部の前記短絡用離間部に順に前記結露水が付着するに連れて電流の供給されない前記ペルチェ素子が多くなることをその要旨としている。

同構成によれば、短絡用電極パターンを構成する複数の短絡部は、放電電極を中心とする同心状に形成されている。一般的に、ペルチェモジュールの冷却能力が大きく放電電極の温度が低いほど生成される結露水の量が多くなる。更に、放電電極の過剰な冷却により放電電極の表面に結露した余剰な結露水は、その量が増えるに連れて、放電電極の表面を伝って冷却側回路基板における放電電極側の基板表面に至り、該基板表面上で放電電極から遠ざかるように広がっていく。従って、短絡用電極パターンを構成する短絡部を、放電電極を中心とする同心状に形成したことにより、内周側の短絡部から外周側の短絡部に向かって広がる余剰な結露水は、内周側から外周側に向かって各短絡部の短絡用離間部に順に付着していく。そして、内周側の短絡部の短絡用離間部から外周側の短絡部の短絡用離間部に順に結露水が付着するに連れて電流の供給されないペルチェ素子が多くなるため、生成された結露水の量に応じてペルチェモジュールの冷却性能が調節される。

請求項４に記載の発明は、請求項２又は請求項３に記載の静電霧化装置において、前記冷却能力自己調節手段は、前記冷却側回路基板における前記放電電極側の基板表面上に、前記結露水を吸水して前記電極線同士の短絡を補助する吸水部材を有することをその要旨としている。

同構成によれば、冷却側回路基板における放電電極側の基板表面に付着した結露水を吸水部材が吸水することにより、該基板表面上の結露水を効果的に集めることができる。従って、電極線を介してペルチェ素子間が短絡されるときの結露水の量のぱらつきを抑制することができ、ペルチェモジュールの冷却性能の調節を結露水の量に応じたものとすることができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の静電霧化装置において、前記放電電極は前記冷却側回路基板側に設けられ、前記冷却能力自己調節手段は、前記ペルチェ素子上で前記冷却側回路基板を前記放電電極側から前記ペルチェ素子側に貫通した複数の短絡孔であることをその要旨としている。

同構成によれば、少なくとも２つの短絡孔に浸入した結露水と、冷却側回路基板における放電電極側の基板表面上で結露水が浸入された短絡孔間に存在する結露水とによって、結露水が浸入された短絡孔の下方に位置するペルチェ素子が互いに短絡される。そして、冷却能力自己調節手段は、冷却側回路基板を貫通する複数の短絡孔よりなる簡単な構成であるため、該冷却能力自己調節手段にかかるコストをより低減できる。

本発明によれば、ペルチェモジュールの冷却能力を安価に調節可能な静電霧化装置を提供することができる。

静電霧化装置の断面図。 静電霧化装置の部分拡大図。 ペルチェモジュールの概略図。 ペルチェモジュールの平面図。 別の形態のペルチェモジュールの平面図。 （ａ）は別の形態のペルチェモジュールの平面図、（ｂ）は別の形態のペルチェモジュールの断面図（図６（ａ）におけるＡ−Ａ断面図）。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１は本実施形態の静電霧化装置を示す。図１に示すように、ハウジング１は、ベースハウジング２と、該ベースハウジング２の外周に配置される対向電極保持部３とから構成されている。

ベースハウジング２は、絶縁性の樹脂材料よりなるとともに、略有底筒状をなしている。また、ベースハウジング２の軸方向の略中央部には、内側に突出し環状をなす支持部２ａが一体に設けられている。このベースハウジング２の内部には、同ベースハウジング２の下端開口部寄りの位置にペルチェモジュール１１が収容されている。

図２に示すように、ペルチェモジュール１１は、厚さ方向に互いに対向して配置される冷却側回路基板１２及び放熱側回路基板１３間に複数のペルチェ素子１４を配置して構成されている。冷却側回路基板１２及び放熱側回路基板１３は、熱伝導性の高い絶縁板（例えばセラミックよりなる板材）に回路が形成されたプリント基板であり、前記回路は互いに対向する対向面１２ａ，１３ａに形成されている。また、冷却側回路基板１２及び放熱側回路基板１３の対向面１２ａ，１３ａにそれぞれ形成された回路は、マトリクス状に配列された複数のペルチェ素子１４を直列に接続する配線パターン１５を含んでいる。ここで、図３に示すように、マトリクス状に配列された１８個のペルチェ素子１４に素子番号「Ｎ１」〜「Ｎ９」，「Ｐ１」〜「Ｐ９」を付すと、１８個のペルチェ素子１４は、冷却側回路基板１２及び放熱側回路基板１３の配線パターン１５によって、「Ｎ１」，「Ｐ１」，「Ｎ２」，「Ｐ２」，…，「Ｎ８」，「Ｐ８」，「Ｎ９」，「Ｐ９」の順に直列に接続されている。また、冷却側回路基板１２の配線パターン１５と放熱側回路基板１３の配線パターン１５とは、隣り合うペルチェ素子１４を交互に電気的に接続している。尚、図３においては、冷却側回路基板に形成された配線パターン１５を二点鎖線で図示し、放熱側回路基板１３に形成された配線パターン１５を実線で図示している。

このようなペルチェモジュール１１は、放熱側回路基板１３に電機的に接続されるとともにハウジング１の外部に引き出されたペルチェ入力リード線（図示略）を介して複数のペルチェ素子１４に通電されると、冷却側回路基板１２から放熱側回路基板１３に向けて熱が移動するようになっている。尚、複数のペルチェ素子１４に供給される電流は、通常の状態では、素子番号「Ｎ１」のペルチェ素子１４から、素子番号「Ｐ２」，「Ｎ３」，…，「Ｐ８」，「Ｎ９」のペルチェ素子１４を通って素子番号「Ｐ９」のペルチェ素子１４まで流れる。

また、図１に示すように、ペルチェモジュール１１は、ベースハウジング２の内部で、冷却側回路基板１２における対向面１２ａと反対側（即ち複数のペルチェ素子１４と反対側）の配置面１２ｂに前記支持部２ａが密着するとともに、放熱側回路基板１３の対向面１３ａの周縁部がベースハウジング２の下端開口部側の端部に密着するように配置されている。このため、ベースハウジング２の内部には冷却側回路基板１２と放熱側回路基板１３との間に密閉空間Ｓが形成され、この密閉空間Ｓ内に１８個のペルチェ素子１４が配置されることにより、これらのペルチェ素子１４への水の付着が防止されている。更に、冷却側回路基板１２の配置面１２ｂは、支持部２ａの径方向内側からベースハウジング２の上底部２ｂ側に向けて露出している。尚、上底部２ｂは、ベースハウジング２の上端部を部分的に閉塞するものであるため、支持部２ａの内側から露出した配置面１２ｂには外気が触れる。

また、放熱側回路基板１３における対向面１３ａと反対側（即ち複数のペルチェ素子１４と反対側）の放熱面１３ｂに当接して放熱部材１６が配置されている。放熱部材１６は、放熱側回路基板１３の放熱面１３ｂに当接配置される平板状の放熱板１６ａと、該放熱板１６ａから放熱側回路基板１３と反対方向に延びる複数の放熱フィン１６ｂとから構成されている。この放熱部材１６は、ペルチェ素子１４への通電により冷却側回路基板１２から放熱側回路基板１３に向けて搬送された熱を効率良く外気に放出するためのものである。

また、図２に示すように、前記冷却側回路基板１２には、その配置面１２ｂの中央部に導電性を有する金属製の放電電極２１が固定されている。放電電極２１は、冷却側回路基板１２の厚さ方向と同方向に延びる略円柱状をなし、同放電電極２１の先端側の部位は、ベースハウジング２の上底部２ｂを貫通して同ベースハウジング２の外部に突出している。更に、放電電極２１の先端側の部位は、先端に向かうに連れて縮径された円錐形状をなすとともに、同放電電極２１は、その先端に球状の放電部２１ａを有する。そして、放電電極２１には、その軸方向の略中央部に高電圧を印加するための高電圧印加板２２が接続されている。この高電圧印加板２２は、ベースハウジング２の内部から対向電極保持部３の外部まで延出されるとともに、高電圧印加部２３に接続されている。

そして、この放電電極２１は、ペルチェ素子１４への通電による冷却側回路基板１２側から放熱側回路基板１３側への熱移動に伴って冷却される。すると、放電電極２１の周囲の空気が冷却されて、空気中の水分が結露して放電電極２１の表面に結露水Ｗ１が付着する。即ち、放電電極２１に水が供給される。

また、本実施形態のペルチェモジュール１１は、前記冷却側回路基板１２の基板表面に、その冷却能力を自己調節するための冷却能力自己調節手段としての短絡用電極パターン３０を備えている。この短絡用電極パターン３０は、前記冷却側回路基板１２の基板表面にプリントされ配置面１２ｂから同冷却側回路基板１２の側面１２ｃを通って対向面１２ａまで延びる線状の複数の電極線から構成されている。尚、図１及び図２では、短絡用電極パターン３０を誇張して大きく図示している。そして、図４に示すように、本実施形態の短絡用電極パターン３０は、第１〜第４短絡部３１〜３４及び第１〜第５接続部３５〜３９から構成されている。尚、図４では、短絡用電極パターン３０の形状を分かりやすくするために、該短絡用電極パターンにハッチングを施している。

第１〜第４短絡部３１〜３４は、配置面１２ｂ上において、前記支持部２ａの径方向内側の前記上底部２ｂ側に向けて露出した部位であって（図２参照）、外気に触れる部位に形成されている。第１〜第４短絡部３１〜３４は、それぞれ放電電極２１の中心軸線Ｌを中心とする円弧状をなしている。また、第１〜第４短絡部３１〜３４は、放電電極２１の中心軸線Ｌ方向から見ると、放電電極２１の中心軸線Ｌを中心として同心状に形成されている。詳しくは、第１短絡部３１は最も放電電極２１に近い内周寄りの位置に形成され、第１短絡部３１の外周側に第２短絡部３２が形成され、第２短絡部３２の外周側に第３短絡部３３が形成され、更に第３短絡部３３の外周側に第４短絡部３４が形成されている。

また、各第１〜第４短絡部３１〜３４の周方向の中央部には、第１〜第４短絡用離間部３１ａ〜３４ａがそれぞれ形成されている。各第１〜第４短絡用離間部３１ａ〜３４ａは、各第１〜第４短絡部３１〜３４を周方向に分離して離間させるような切れ目であり、配置面１２ｂに結露水Ｗ２が付着していない場合に各第１〜第４短絡部３１〜３４の周方向の両端部（即ち各第１〜第４短絡部３１〜３４における各第１〜第４短絡用離間部３１ａ〜３４ａの両側の部位）を絶縁状態とするものである。

そして、配置面１２ｂ上で第１短絡部３１の周方向の一端部（図４において下側の端部）から第１接続部３５が配置面１２ｂの周縁部に向かって延びるとともに、該第１接続部３５は、冷却側回路基板１２の側面１２ｃを通って対向面１２ａに回り込み、対向面１２ａ上で素子番号「Ｎ１」のペルチェ素子１４に電気的に接続されている。また、配置面１２ｂ上で第１短絡部３１の周方向の他端部（図４において上側の端部）から延びる第２接続部３６は、第２短絡部３２の周方向の一端部（図４において上側の端部）に接続された後に配置面１２ｂの周縁部に向かって延びた後に冷却側回路基板１２の側面１２ｃを通って対向面１２ａに回り込み、対向面１２ａ上で素子番号「Ｎ３」のペルチェ素子１４に電気的に接続されている。また、配置面１２ｂ上で第２短絡部３２の周方向の他端部（図４において下側の端部）から延びる第３接続部３７は、第３短絡部３３の周方向の一端部（図４において下側の端部）に接続された後に配置面１２ｂの周縁部に向かって延びた後に冷却側回路基板１２の側面１２ｃを通って対向面１２ａに回り込み、対向面１２ａ上で素子番号「Ｎ５」のペルチェ素子１４に電気的に接続されている。更に、配置面１２ｂ上で第３短絡部３３の周方向の他端部（図４において上側の端部）から延びる第４接続部３８は、第４短絡部３４の周方向の一端部（図４において上側の端部）に接続された後に配置面１２ｂの周縁部に向かって延びた後に冷却側回路基板１２の側面１２ｃを通って対向面１２ａに回り込み、対向面１２ａ上で素子番号「Ｎ７」のペルチェ素子１４に電気的に接続されている。そして、配置面１２ｂ上で第４短絡部３４の周方向の他端部（図４において下側の端部）から延びる第５接続部３９は、配置面１２ｂの周縁部に向かって延びた後に冷却側回路基板１２の側面１２ｃを通って対向面１２ａに回り込み、対向面１２ａ上で素子番号「Ｎ９」のペルチェ素子１４に電気的に接続されている。

そして、配置面１２ｂ上で第１短絡用離間部３１ａに結露水が付着すると、該結露水によって第１短絡部３１の周方向の両端部が短絡され、第１短絡部３１の周方向の両端部にそれぞれ接続された第１接続部３５及び第２接続部３６を介して素子番号「Ｎ１」のペルチェ素子１４と素子番号「Ｎ３」のペルチェ素子１４とが短絡されて同電位となる。その結果、素子番号「Ｎ１」のペルチェ素子１４と素子番号「Ｎ３」のペルチェ素子１４との間に接続された素子番号「Ｐ１」，「Ｎ２」，「Ｐ２」の３つのペルチェ素子１４には電流の供給がなされなくなるため、その分だけペルチェモジュール１１の冷却能力が低下される。同様に、配置面１２ｂ上で第２短絡用離間部３２ａに結露水が付着すると、第２短絡部３２の周方向の両端部にそれぞれ接続された第２接続部３６及び第３接続部３７を介して素子番号「Ｎ３」，「Ｎ５」のペルチェ素子１４が短絡され、素子番号「Ｎ３」，「Ｎ５」のペルチェ素子１４間に接続された素子番号「Ｐ３」，「Ｎ４」，「Ｐ４」の３つのペルチェ素子１４には電流が供給されなくなり、その分だけペルチェモジュール１１の冷却能力が低下される。また、配置面１２ｂ上で第３短絡用離間部３３ａに結露水が付着すると、第３短絡部３３の周方向の両端部にそれぞれ接続された第３接続部３７及び第４接続部３８を介して素子番号「Ｎ５」，「Ｎ７」のペルチェ素子１４とが短絡され、素子番号「Ｎ５」，「Ｎ７」のペルチェ素子１４間に接続された素子番号「Ｐ５」，「Ｎ６」，「Ｐ６」の３つのペルチェ素子１４には電流が供給されなくなり、その分だけペルチェモジュール１１の冷却能力が低下される。そして、配置面１２ｂ上で第４短絡用離間部３４ａに結露水が付着すると、第４短絡部３４の周方向の両端部にそれぞれ接続された第４接続部３８及び第５接続部３９を介して素子番号「Ｎ７」，「Ｎ９」のペルチェ素子１４とが短絡され、素子番号「Ｎ７」，「Ｎ９」のペルチェ素子１４間に接続された素子番号「Ｐ７」，「Ｎ８」，「Ｐ８」の３つのペルチェ素子１４には電流が供給されなくなり、その分だけペルチェモジュール１１の冷却能力が低下される。

図１に示すように、前記対向電極保持部３は、絶縁性の樹脂材料よりなり、略筒状をなしベースハウジング２を囲繞する保持部本体３ａと、該保持部本体３ａの軸方向の一端部から外周に向かって延びるフランジ部３ｂとが一体に形成されてなる。対向電極保持部３は、フランジ部３ｂが前記放熱板１６ａに螺合される螺子４１にて同放熱板１６ａに固定されることにより、放熱板１６ａに対して固定されている。

また、保持部本体３ａには、放電電極２１と間隔を空けて対向するように対向電極５１が螺子５２にて固定されている。対向電極５１は、導電性を有する金属材料よりなり、放電電極２１の放電部２１ａを囲むような筒状をなしている。そして、対向電極５１及び放電電極２１間には、高電圧印加部２３によって高電圧が印加されるようになっている。

上記のように構成された静電霧化装置では、ペルチェ素子１４への通電により冷却側回路基板１２を介して放電電極２１が冷却されることにより、放電電極２１の表面に結露水Ｗ１が生成される。そして、放電電極２１の特に放電部２１ａの表面に結露水Ｗ１が保持された状態で、放電電極２１側がマイナス電極となって電荷が集中するように高電圧印加部２３によって放電電極２１と対向電極５１との間に高電圧を印加すると、静電気力により放電部２１ａに保持された結露水Ｗ１が対向電極５１側に引き上げられてテイラーコーンと称される形状を形成する。そして、放電部２１ａに保持された結露水は、大きなエネルギを受けてレイリー分裂を繰り返し、帯電微粒子水Ｍを大量に発生させるとともに、帯電微粒子水Ｍは、放電電極２１と対向配置された対向電極５１側に移動し、対向電極５１の中央を通って静電霧化装置の外部に放出される。

また、ペルチェモジュール１１による放電電極２１の冷却が過剰となると、放電電極２１の表面に余剰な結露水Ｗ２が生じてくる。余剰な結露水Ｗ２は、その量が多くなってくると、放電電極２１の表面を伝って配置面１２ｂ上に達する。そして、余剰な結露水Ｗ２は、配置面１２ｂ上で放電電極２１の近辺から外周側に向かって広がることから、まず、第１短絡用離間部３１ａに余剰な結露水Ｗ２が付着して素子番号「Ｎ１」，「Ｎ３」のペルチェ素子１４が短絡され、素子番号「Ｐ１」，「Ｎ２」，「Ｐ２」の３個のペルチェ素子１４への通電がなされなくなり、その分だけペルチェモジュール１１の冷却能力が低下される。更に余剰な結露水Ｗ２が増えると、第１短絡部３１の次に放電電極２１に近い第２短絡部３２の第２短絡用離間部３２ａに余剰な結露水Ｗ２が付着して、第１接続部３５、第１短絡部３１、第２短絡部３２及び第３接続部３７を介して素子番号「Ｎ１」，「Ｎ５」のペルチェ素子１４が短絡され、「Ｐ１」，「Ｎ２」，「Ｐ２」，「Ｎ３」「Ｐ３」，「Ｎ４」，「Ｐ４」の７個のペルチェ素子１４への通電がなされなくなり、その分だけペルチェモジュール１１の冷却能力が低下される。また更に余剰な結露水Ｗ２が増えると、第２短絡部３２の次に放電電極２１に近い第３短絡部３３の第３短絡用離間部３３ａに余剰な結露水Ｗ２が付着して、第１接続部３５、第１〜第３短絡部３３及び第４接続部３８を介して素子番号「Ｎ１」，「Ｎ７」のペルチェ素子１４が短絡され、「Ｐ１」，「Ｎ２」，「Ｐ２」，「Ｎ３」「Ｐ３」，「Ｎ４」，「Ｐ４」，「Ｎ５」，「Ｐ５」，「Ｎ６」，「Ｐ６」の１１個のペルチェ素子１４への通電がなされなくなり、その分だけペルチェモジュール１１の冷却能力が低下される。そして、また更に余剰な結露水Ｗ２が増えると、最も外周側の第４短絡部３４の第４短絡用離間部３４ａに余剰な結露水Ｗ２が付着して、第１接続部３５、第１〜第４短絡部３１〜３４及び第５接続部３９を介して素子番号「Ｎ１」，「Ｎ９」のペルチェ素子１４が短絡され、「Ｐ１」，「Ｎ２」，「Ｐ２」，「Ｎ３」「Ｐ３」，「Ｎ４」，「Ｐ４」，「Ｎ５」，「Ｐ５」，「Ｎ６」，「Ｐ６」，「Ｎ７」，「Ｐ７」，「Ｎ８」，「Ｐ８」の１５個のペルチェ素子１４への通電がなされなくなり、その分だけペルチェモジュール１１の冷却能力が低下される。

このように、本実施形態の静電霧化装置は、ペルチェモジュール１１による冷却効果が大きいほど余剰な結露水Ｗ２が多く生じることを利用して、余剰な結露水Ｗ２の量に応じて電流が供給されないペルチェ素子１４の数が多くなるようになっている。即ち、冷却側回路基板１２に設けられた短絡用電極パターン３０によって余剰な結露水Ｗ２によりペルチェ素子１４間を短絡することにより、ペルチェモジュール１１は、余剰な結露水Ｗ２の量に応じてその冷却能力を自己調整している。

そして、余剰な結露水Ｗ２の量に応じてペルチェモジュール１１の冷却能力が低下されると、冷却側回路基板１２の温度が上昇するため、それに伴って放電電極２１の温度も上昇し、放電電極２１の表面に結露する結露水Ｗ１（Ｗ２）の量が減少される。従って、放電部２１ａにおいて結露水Ｗ１による安定したテイラーコーンの形成が可能となる。また、余剰な結露水Ｗ２の量に応じてペルチェモジュール１１の冷却能力が低下されると、冷却側回路基板１２の温度が上昇するため、配置面１２ｂ上の結露水Ｗ２が蒸発して第１〜第４短絡用離間部３１ａ〜３４ａから結露水Ｗ２が無くなると、電流が供給されるペルチェ素子１４の数が増加してペルチェモジュール１１の冷却能力が上昇する。

以上説明したように、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏することができる。
（１）ペルチェモジュール１１は、該ペルチェモジュール１１に備えられた短絡用電極パターン３０によってその冷却能力を自己調節する。従って、ペルチェモジュール１１とは別に該ペルチェモジュール１１の冷却能力を調節する手段を設けた場合に比べて静電霧化装置の構成を簡略化することができる。また、短絡用電極パターン３０は、ペルチェモジュール１１による放電電極２１の冷却により結露した余剰な結露水Ｗ２を利用してペルチェ素子間を短絡することにより、電流が供給されるペルチェ素子１４を減少させてペルチェモジュール１１の冷却能力を調節する簡単な構成である。これらのことから、ペルチェモジュール１１の冷却能力を安価に調節することができる。また、短絡用電極パターン３０は、ペルチェモジュール１１による放電電極２１の冷却により結露した結露水Ｗ２を利用してペルチェモジュール１１の冷却能力を調節するものであるため、余剰な結露水Ｗ２の量に応じて冷却能力の調節を行うことができる。

（２）ペルチェモジュール１１によって放電電極２１が過剰に冷却されて生じた余剰な結露水Ｗ２が、冷却側回路基板１２の配置面１２ｂ上で第１〜第４短絡用離間部３１ａ〜３４ａに付着すると、結露水Ｗ２が付着した第１〜第４短絡用離間部３１ａ〜３４ａを有する第１〜第４短絡部３１〜３４及び該第１〜第４短絡部３１〜３４の両端部に接続された第１〜第５接続部３５〜３９を介してペルチェ素子１４間が短絡される。従って、電流が供給されるペルチェ素子１４の数が減少するため、ペルチェモジュール１１の冷却性能が容易に自己調整される。また、短絡用電極パターン３０は、冷却側回路基板１２の基板表面に形成された複数の電極線（即ち第１〜第４短絡部３１〜３４及び第１〜第５接続部３５〜３９）から構成されているため、プリントにより容易に形成することができ、該短絡用電極パターン３０にかかるコストを低減できる。

（３）短絡用電極パターン３０を構成する第１〜第４短絡部３１〜３４は、配置面１２ｂ上で、放電電極２１の中心軸線Ｌを中心とする同心状に形成されている。一般的に、ペルチェモジュール１１の冷却能力が大きく放電電極２１の温度が低いほど生成される結露水Ｗ１，Ｗ２の量が多くなる。更に、放電電極２１の過剰な冷却により結露した余剰な結露水Ｗ２は、その量が増えるに連れて、放電電極２１の表面を伝って冷却側回路基板１２の配置面１２ｂに至り、該配置面１２ｂ上で放電電極２１から遠ざかるように広がっていく。従って、短絡用電極パターン３０を構成する第１〜第４短絡部３１〜３４を、放電電極２１の中心軸線Ｌを中心とする同心状に形成したことにより、内周側の第１短絡部３１から外周側の第４短絡部３４に向かって広がる余剰な結露水Ｗ２は、内周側から外周側に向かって各第１〜第４短絡部３１〜３４の第１〜第４短絡用離間部３１ａ〜３４ａに順に付着していく。そして、内周側の第１短絡部３１の第１短絡用離間部３１ａから外周側の第４短絡部３４の第４短絡用離間部３４ａに順に余剰な結露水Ｗ２が付着するに連れて電流の供給されないペルチェ素子１４が多くなるため、生成された結露水Ｗ２の量に応じてペルチェモジュール１１の冷却性能が調節される。

（４）ペルチェ素子１４に供給される電流の電流値を一定としても、ペルチェモジュール１１においてその冷却性能が自己調節されるため、制御が簡略化され、静電霧化装置の電気的構成が簡略化される。

尚、本発明の実施形態は、以下のように変更してもよい。
・図５に示すように、上記実施形態の短絡用電極パターン３０に代えて、冷却性能自己調節手段として、冷却側回路基板１２の配置面１２ｂ上に配置される第１〜第５吸水部材６１〜６５と、冷却側回路基板１２の基板表面に形成される短絡用電極パターン７０とをペルチェモジュール１１に備えてもよい。

図５に示す例について詳述すると、第１〜第５吸水部材６１〜６５は、絶縁性及び吸水性を有する材料から形成され例えばシート状をなしている。そして、第１〜第５吸水部材６１〜６５は、配置面１２ｂ上で第１吸水部材６１、第２吸水部材６２、第３吸水部材６３、第４吸水部材６４、第５吸水部材６５の順に放電電極２１からの距離が遠くなる位置に設けられている。また、短絡用電極パターン７０は、各第１〜第５吸水部材６１〜６５をそれぞれペルチェ素子１４と接続する第１〜第５電極線７１〜７５とから構成されている。第１〜第５電極線７１〜７５は、冷却側回路基板１２の基板表面にプリントされており、配置面１２ｂ上で第１〜第５吸水部材６１〜６５から延び、それぞれ冷却側回路基板１２の側面１２ｃ上を通って対向面１２ａに回り込み、対向面１２ａ上でペルチェ素子１４に接続されている。そして、図５に示す例では、第１吸水部材６１は第１電極線７１にて素子番号「Ｎ１」のペルチェ素子１４に接続され、第２吸水部材６２は第２電極線７２にて素子番号「Ｎ３」のペルチェ素子１４に接続され、第３吸水部材６３は第３電極線７３にて素子番号「Ｎ５」のペルチェ素子１４に接続されている。また、第４吸水部材６４は第４電極線７４にて素子番号「Ｎ７」のペルチェ素子１４に接続され、第５吸水部材６５は第５電極線７５にて素子番号「Ｎ９」のペルチェ素子１４に接続されている。

この場合、ペルチェモジュール１１による放電電極２１の過剰な冷却により生じた余剰な結露水Ｗ２は、配置面１２ｂにおける付着した場所に応じて第１〜第５吸水部材６１〜６５に吸水される。例えば、図５に示すように、第１吸水部材６１及び第２吸水部材６２にかかるように配置面１２ｂに余剰な結露水Ｗ２が付着すると、結露水Ｗ２が第１及び第２吸水部材６１，６２に吸水される。そして、第１及び第２吸水部材６１，６２に吸水された結露水Ｗ２と、第１及び第２吸水部材６１，６２間に付着した結露水Ｗ２とによって第１電極線７１と第２電極線７２とが導通されて素子番号「Ｎ１」のペルチェ素子１４と素子番号「Ｎ３」のペルチェ素子１４とが短絡される。その結果、電流が供給されるペルチェ素子１４の数が減少してペルチェモジュール１１の冷却性能が調節（この場合は低下）される。

このようにすると、ペルチェモジュール１１は、配置面１２ｂ上に配置された第１〜第５吸水部材６１〜６５と、冷却側回路基板１２の基板表面に形成された短絡用電極パターン７０とからなる簡単な構成の冷却性能自己調節手段によって、その冷却性能を自己調節することができる。従って、ペルチェモジュール１１の冷却能力を安価に調節することができる。また、冷却側回路基板１２の配置面１２ｂに付着した余剰な結露水Ｗ２を第１〜第５吸水部材６１〜６５が吸水することにより、該配置面１２ｂ上の結露水Ｗ２をペルチェ素子１４間を短絡させるべく効果的に集めることができる。従って、第１〜第５電極線７１〜７５を介してペルチェ素子１４間が短絡されるときの結露水Ｗ２の量のぱらつきを抑制することができ、ペルチェモジュール１１の冷却性能の調節を結露水Ｗ２の量に応じたものとすることができる。尚、冷却側回路基板１２の基板表面に設けられた電極線によってペルチェ素子１４に接続される吸水部材は、５つに限らず、配置面１２ｂ上に少なくとも２つ配置されればよい。また、上記実施形態において、第１〜第４短絡用離間部３１ａ〜３４ａ上に少なくとも１つの吸水部材を配置してもよい。

・図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、上記実施形態の短絡用電極パターン３０に代えて、冷却性能自己調節手段として、ペルチェ素子１４上で冷却側回路基板１２を放電電極２１側からペルチェ素子１４側に貫通した第１〜第５短絡孔８１〜８５をペルチェモジュール１１に備えてもよい。この場合、第１〜第５短絡孔８１〜８５のうち少なくとも２つの短絡内に浸入した余剰な結露水Ｗ２と、冷却側回路基板１２の配置面１２ｂ上で結露水Ｗ２が浸入された短絡孔間に存在する結露水Ｗ２とによって、結露水Ｗ２が浸入された短絡孔の下方に位置するペルチェ素子１４間が短絡される。その結果、電流が供給されるペルチェ素子１４の数が減少してペルチェモジュール１１の冷却性能が調節（この場合は低下）される。

このようにすると、冷却性能自己調節手段としての第１〜第５短絡孔８１〜８５は、冷却側回路基板１２を貫通する孔であり、簡単な構成である。そのため、冷却側回路基板１２の基板表面に電極線等を形成しなくてもよいため、該冷却能力自己調節手段にかかるコストをより低減できる。尚、第１〜第５短絡孔８１〜８５は、その内部に結露水Ｗ２が浸入しやすいように、配置面１２ｂ側の開口部が対向面１２ａ側の開口部に比べて大きな内径を有するように形成されてもよい。また、短絡孔は、短絡側回路基板に少なくとも２つ形成されていればよい。また、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示す例において、第１〜第５短絡孔８１〜８５に導電性の材料を充填してもよい。この場合、配置面１２ｂにおいて第１〜第５短絡孔８１〜８５のうち少なくとも２つの短絡孔の配置面１２ｂ側の開口部間に余剰な結露水Ｗ２が付着すると、当該余剰な結露水Ｗ２と短絡孔内に充填された導電性の材料とを介してペルチェ素子１４間が短絡されて、ペルチェモジュール１１の冷却性能が調節される。

・上記実施形態では、短絡用電極パターン３０は冷却側回路基板１２の基板表面にプリントされて形成されている。しかしながら、短絡用電極パターン３０は、冷却側回路基板１２の基板表面に、電線を固着する等、プリント以外の方法で形成されてもよい。

・上記実施形態では、第１〜第４短絡用離間部３１ａ〜３４ａは、それぞれ第１〜第４短絡部３１〜３４の周方向の中央部に形成されている。しかしながら、第１〜第４短絡用離間部３１ａ〜３４ａは、第１〜第４短絡部３１〜３４において何れの部位に設けられてもよい。また、各第１〜第４短絡部３１〜３４において、第１〜第４短絡用離間部３１ａ〜３４ａを複数形成してもよい。

・短絡用電極パターン３０と余剰な結露水Ｗ２とによって短絡されるペルチェ素子１４は、上記実施形態の態様に限らない。例えば、第１接続部３５を素子番号「Ｐ１」のペルチェ素子１４に接続する等の変更をしてもよい。

・短絡用電極パターン３０は、冷却側回路基板１２の基板表面に形成されて配置面１２ｂに付着した結露水Ｗ２によってペルチェ素子１４間を短絡するように形成されるのであれば、上記実施形態の形状に限らない。

・上記実施形態では、放電電極２１は、冷却側回路基板１２の配置面１２ｂに直接固定されているが、冷却側回路基板１２に対しペルチェ素子１４と反対側に配置されるのであれば、冷却側回路基板１２に直接固定されていなくてもよい。

・上記実施形態では、放電電極２１は、導電性を有する金属材料にて形成されているが、金属以外の熱伝導性の高い材料の表面を金属で被覆して形成してもよい。
・上記実施形態のペルチェモジュール１１は、結露水Ｗ２を利用してその冷却性能を自己調節する冷却性能自己調節手段として、短絡用電極パターン３０を備えている。しかしながら、ペルチェモジュール１１に備えられる冷却性能自己調節手段は、短絡用電極パターン３０に限らず、ペルチェモジュール１１による放電電極２１の過剰な冷却により生成された余剰な結露水Ｗ２によってペルチェ素子１４間を短絡してペルチェモジュール１１の冷却性能を調節するように構成されるのであれば、上記実施形態の構成に限らない。

・上記実施形態では、静電霧化装置は、放電電極２１と該放電電極２１と対向して配置される対向電極５１との間に高電圧を印加するように構成されている。しかしながら、静電霧化装置は、対向電極５１を備えず、放電電極２１に高電圧が印加される構成であってもよい。また、帯電除去板、静電霧化装置のハウジング等、放電電極２１の周囲に配置されて静電霧化装置を構成する部品や、静電霧化装置を搭載する機器のハウジングによって、対向電極５１の役割を果たすようにしてもよい。

１１…ペルチェモジュール、１２…冷却側回路基板、１３…放熱側回路基板、１４…ペルチェ素子、１２ｂ…冷却側回路基板における放電電極側の基板表面としての配置面、２１…放電電極、３０…冷却能力自己調節手段としての短絡用電極パターン、３１〜３４…電極線を構成する第１〜第４短絡部、３１ａ〜３４ａ…短絡用離間部としての第１〜第４短絡用離間部、３５〜３９…電極線を構成する第１〜第５接続部、６１〜６５…吸水部材としての第１〜第５吸水部材、７０…冷却能力自己調節手段を構成する短絡用電極パターン、７１〜７５…電極線としての第１〜第５電極線、８１〜８５…短絡孔としての第１〜第５短絡孔、Ｗ１，Ｗ２…結露水。

Claims (5)

1. 放電電極と、互いに対向して配置される冷却側回路基板及び放熱側回路基板の間に前記冷却側回路基板側から前記放熱側回路基板側へ熱搬送する複数のペルチェ素子を配設してなるペルチェモジュールとを備え、前記ペルチェモジュールにて前記放電電極を冷却して空気中の水分を結露させて前記放電電極に結露水を供給し、前記放電電極に高電圧を印加して前記放電電極に保持される前記結露水を霧化させる静電霧化装置であって、
   前記ペルチェモジュールは、前記結露水によって前記ペルチェ素子間を短絡してその冷却能力を自己調節する冷却能力自己調節手段を有する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、
   前記放電電極は前記冷却側回路基板側に設けられ、
   前記冷却能力自己調節手段は、前記冷却側回路基板における前記放電電極側の基板表面から前記ペルチェ素子まで延びるとともに前記ペルチェ素子と電気的に接続され前記冷却側回路基板における前記放電電極側の基板表面に付着した前記結露水によって短絡される複数の電極線からなる短絡用電極パターンにて構成されていることを特徴とする静電霧化装置。
3. 請求項２に記載の静電霧化装置において、
   前記短絡用電極パターンは、前記冷却側回路基板における前記放電電極側の基板表面上で前記放電電極を中心とした同心状に形成される複数の短絡部を備えるとともに、各前記短絡部の周方向の少なくとも１箇所には各前記短絡部を周方向に分離する短絡用離間部が形成され、
   内周側の前記短絡部の前記短絡用離間部から外周側の前記短絡部の前記短絡用離間部に順に前記結露水が付着するに連れて電流の供給されない前記ペルチェ素子が多くなることを特徴とする静電霧化装置。
4. 請求項２又は請求項３に記載の静電霧化装置において、
   前記冷却能力自己調節手段は、前記冷却側回路基板における前記放電電極側の基板表面上に、前記結露水を吸水して前記電極線同士の短絡を補助する吸水部材を有することを特徴とする静電霧化装置。
5. 請求項１に記載の静電霧化装置において、
   前記放電電極は前記冷却側回路基板側に設けられ、
   前記冷却能力自己調節手段は、前記ペルチェ素子上で前記冷却側回路基板を前記放電電極側から前記ペルチェ素子側に貫通した複数の短絡孔であることを特徴とする静電霧化装置。

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