JP2011036734A - 静電霧化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡素な構成で小型化を図ることができる静電霧化装置を提供する。
【解決手段】Ｐ型ペルチェ素子１１ｐとＮ型ペルチェ素子１１ｎとを互いに接合しその接合部分が突出側となる尖形突出形状の霧化電極１１を備え、Ｐ型及びＮ型ペルチェ素子１１ｐ，１１ｎ（霧化電極１１）に対し対向電極等の対向部位の間との相対的な高電圧印加に基づいて霧化電極１１の先端部１１ａに放電を生じさせ、またＰ型及びＮ型ペルチェ素子１１ｐ，１１ｎ間への電流供給に基づいてその接合部分にて冷却作用を生じさせて、これにより生じた結露水をその放電にて微細化（静電霧化）して帯電微粒子水を生成する構成とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、ペルチェ効果を用いる静電霧化装置に関するものである。

従来より、ペルチェモジュールの冷却動作にて結露水を生成し、その結露水を放電電極に供給し、放電電極での放電により結露水を微細化して帯電微粒子水（ナノイオンミスト）を生成する静電霧化装置が知られている（例えば特許文献１及び２参照）。

特許第３９８００５１号公報 特開２００６−０００８２６号公報

ところで、特許文献１及び２のような静電霧化装置では、ペルチェモジュールの冷却面側に放電電極を固定し、該モジュールの放熱面側には放熱部材を固定して構成されている。つまり、Ｐ型ペルチェ素子とＮ型ペルチェ素子とを複数の電極で接合する等してモジュール化されたペルチェモジュールを用いるとともに、ペルチェモジュールに対して別途製造された放電電極と放熱部材とを更に固定する構成のため、構成要素が多く複雑で、大型な構成となっていた。

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、簡素な構成で小型化を図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、請求項１に記載の発明は、Ｐ型ペルチェ素子とＮ型ペルチェ素子とを互いに接合しその接合部分が突出側となる尖形突出形状の霧化電極を備え、前記Ｐ型及びＮ型ペルチェ素子への相対的な高電圧印加に基づいて前記霧化電極の先端部に放電を生じさせるとともに、前記Ｐ型及びＮ型ペルチェ素子間への電流供給に基づいてその接合部分にて冷却作用を生じさせ、これにより生じた結露水を前記放電にて微細化して帯電微粒子水を生成するようにしたことをその要旨とする。

この発明では、Ｐ型ペルチェ素子とＮ型ペルチェ素子とが互いに接合されその接合部分が突出側となる尖形突出形状の霧化電極が備えられ、Ｐ型及びＮ型ペルチェ素子（霧化電極）に対し対向電極等の対向部位の間との相対的な高電圧印加に基づいて霧化電極の先端部に放電を生じさせ、またＰ型及びＮ型ペルチェ素子間への電流供給に基づいてその接合部分にて冷却作用を生じさせて、これにより生じた結露水をその放電にて微細化（静電霧化）して帯電微粒子水が生成される。つまり、霧化電極は、Ｐ型及びＮ型ペルチェ素子を用いて尖形突出形状とし、放電と冷却との両機能を備えて構成されるため、簡素な構成とでき、小型化に寄与できる。

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Ｐ型及びＮ型ペルチェ素子の接合部分に放電用部材を介在して構成したことをその要旨とする。
この発明では、Ｐ型及びＮ型ペルチェ素子の接合部分に放電用部材が介在されて構成されるため、放電によるペルチェ素子の消耗を防止でき、それを考慮した材質で放電用部材を形成することで、霧化電極の長寿命化に寄与できる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の静電霧化装置において、前記霧化電極に対して対向電極を備えたことをその要旨とする。
この発明では、霧化電極に対して対向電極が備えられるため、霧化電極での放電が安定して行われ、帯電微粒子水の安定した生成が可能となる。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の静電霧化装置において、前記霧化電極は、対称形状をなすＰ型及びＮ型ペルチェ素子をアーチ状に接合して尖形突出形状とされたことをその要旨とする。

この発明では、霧化電極は、対称形状をなすＰ型及びＮ型ペルチェ素子をアーチ状に接合して尖形突出形状とされるため、良好な放電と冷却とが可能となり、帯電微粒子水の安定した生成が可能となる。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の静電霧化装置において、前記Ｐ型ペルチェ素子に第１高電圧を、前記Ｎ型ペルチェ素子に第２高電圧をそれぞれ印加して前記霧化電極に放電のための高電圧印加を行うとともに、前記Ｐ型及びＮ型ペルチェ素子間に冷却動作のための電流を生じさせるべく前記第１及び第２高電圧間に電位差を設定する電源供給態様にて駆動することをその要旨とする。

この発明では、Ｐ型ペルチェ素子には第１高電圧が、Ｎ型ペルチェ素子には第２高電圧がそれぞれ印加されて霧化電極に放電のための高電圧印加が行われ、またその第１及び第２高電圧間に電位差を設定することで、Ｐ型及びＮ型ペルチェ素子間に冷却動作のための電流を生じさせる電源供給態様にて駆動される。つまり、このような簡素な電源供給態様にて、放電と冷却との両者を行わせる電源供給が可能である。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の静電霧化装置において、前記霧化電極に対して対向電極を備えるものであり、前記Ｐ型及びＮ型ペルチェ素子間に冷却動作のための電流を生じさせる冷却駆動電圧を印加するとともに、前記対向電極に高電圧を印加しその高電圧と前記冷却駆動電圧との電位差に基づいて前記霧化電極の先端部に放電を生じさせる電源供給態様にて駆動することをその要旨とする。

この発明では、Ｐ型及びＮ型ペルチェ素子間には冷却動作のための電流を生じさせる冷却駆動電圧が印加され、また対向電極には高電圧が印加されその高電圧と冷却駆動電圧との電位差に基づいて霧化電極の先端部に放電を生じさせる電源供給態様にて駆動される。つまり、このような簡素な電源供給態様にて、放電と冷却との両者を行わせる電源供給が可能である。

本発明によれば、簡素な構成で小型化を図ることができる静電霧化装置を提供することができる。

第１実施形態における静電霧化装置を示す概略構成図である。 第２実施形態における静電霧化装置を示す概略構成図である。 第３実施形態における静電霧化装置を示す概略構成図である。

（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は、本実施形態の静電霧化装置１０を示す。静電霧化装置１０は、Ｐ型ペルチェ素子１１ｐ及びＮ型ペルチェ素子１１ｎを一対用いて１セルの霧化電極１１が構成され、該霧化電極１１を複数セル集合させてモジュール化されている。霧化電極１１は、外側に若干凸となる湾曲形状で対称形状のＰ型ペルチェ素子１１ｐとＮ型ペルチェ素子１１ｎとを用い、基端部から先端に向かうほど互いに近接し、先端面同士が互いに接合させたアーチ状の尖形突出形状をなしている。Ｐ型ペルチェ素子１１ｐとＮ型ペルチェ素子１１ｎとの接合面１２は、霧化電極１１の突出方向に沿った面となっている。

このような霧化電極１１には、Ｐ型ペルチェ素子１１ｐの基端部にＰ型用高圧電源１３ｐから負側の第１高電圧ＨＶ（Ａ）が印加され、Ｎ型ペルチェ素子１１ｎの基端部にＮ型用高圧電源１３ｎから同じく負側の第２高電圧ＨＶ（Ｂ）が印加される。このとき、第１高電圧ＨＶ（Ａ）の方が第２高電圧ＨＶ（Ｂ）よりも負側に高電圧とされて互いに電位差が設定され、Ｎ型ペルチェ素子１１ｎからＰ型ペルチェ素子１１ｐに向けて電流が生じるように設定されている。尚、図示略としたが、霧化電極１１の先端部１１ａから突出方向に離間した位置に対向電極（ＧＮＤ電極）が設置されており、霧化電極１１はその対向電極側に向けて突出している。

このような構成の静電霧化装置１０では、高電圧ＨＶ（Ａ），ＨＶ（Ｂ）が印加された各ペルチェ素子１１ｐ，１１ｎと対向電極との間の電位差に基づいて霧化電極１１の先端部１１ａの周囲にコロナ放電が生じる。またこのとき、高電圧ＨＶ（Ａ）と高電圧ＨＶ（Ｂ）との電位差から、Ｎ型ペルチェ素子１１ｎの基端部から接合面１２を経てＰ型ペルチェ素子１１ｐの基端部に電流が流れるため、接合面１２を中心に冷却（吸熱）作用が生じて該接合面１２の周囲に空気中の水分から結露水Ｗが生成される。

そして、生成された結露水Ｗが霧化電極１１の先端部１１ａに移動することで、その先端部１１ａでの放電により微細化される静電霧化が生じて帯電微粒子水（ナノイオンミスト）が生成され、生成された帯電微粒子水は対向電極側に向けて飛散する。静電霧化装置１０としては各セルの霧化電極１１からそれぞれ帯電微粒子水が放出され、該装置１０を例えば空気清浄機や美顔器等に用いることで、帯電微粒子水の室内散布や人の肌への供給が行われる。

次に、本実施形態の特徴的な作用効果を記載する。
（１）本実施形態では、Ｐ型ペルチェ素子１１ｐとＮ型ペルチェ素子１１ｎとが互いに接合されその接合部分が突出側となる尖形突出形状の霧化電極１１が備えられ、Ｐ型及びＮ型ペルチェ素子１１ｐ，１１ｎ（霧化電極１１）に対し対向電極等の対向部位（図示略）の間との相対的な高電圧印加に基づいて霧化電極１１の先端部１１ａに放電を生じさせ、またＰ型及びＮ型ペルチェ素子１１ｐ，１１ｎ間への電流供給に基づいてその接合部分（接合面１２）にて冷却作用を生じさせて、これにより生じた結露水をその放電にて微細化（静電霧化）して帯電微粒子水を生成する構成としている。つまり、霧化電極１１は、Ｐ型及びＮ型ペルチェ素子１１ｐ，１１ｎを用いて尖形突出形状とし、放電と冷却との両機能を備えて構成されているため、簡素な構成とでき、静電霧化装置１０の小型化に寄与できる。

（２）本実施形態では、霧化電極１１は、対称形状をなすＰ型及びＮ型ペルチェ素子１１ｐ，１１ｎをアーチ状に接合して尖形突出形状とされているため、良好な放電と冷却とが可能となり、帯電微粒子水を安定して生成することができる。

（３）本実施形態では、霧化電極１１に対して対向電極（図示略）が備えられるため、霧化電極１１での放電が安定して行われ、これによっても帯電微粒子水の安定した生成が可能となる。

（４）本実施形態では、Ｐ型ペルチェ素子１１ｐには第１高電圧ＨＶ（Ａ）が、Ｎ型ペルチェ素子１１ｎには第２高電圧ＨＶ（Ｂ）がそれぞれ印加されて霧化電極１１に放電のための高電圧印加が行われ、またその第１及び第２高電圧ＨＶ（Ａ），ＨＶ（Ｂ）間に電位差を設定することで、Ｐ型及びＮ型ペルチェ素子１１ｐ，１１ｎ間に冷却動作のための電流を生じさせる電源供給態様にて駆動されている。つまり、このような簡素な電源供給態様にて、放電と冷却との両者を行わせる電源供給が可能である。

（第２実施形態）
以下、本発明を具体化した第２実施形態を図面に従って説明する。
図２は、本実施形態の静電霧化装置１０ａを示す。本実施形態の静電霧化装置１０ａ（霧化電極１１）では、Ｐ型ペルチェ素子１１ｐとＮ型ペルチェ素子１１ｎとの先端接合部分に導電性で棒状の放電用部材１４が介在されてなり、その先端部１４ａが若干突出するように構成されているのが前記第１実施形態との相違点である。

このような構成の静電霧化装置１０ａでは、放電用部材１４を中心に冷却作用が生じて該放電用部材１４の周囲に結露水Ｗが生成され、霧化電極１１の先端部（放電用部材１４の先端部１４ａ）での放電による静電霧化にてその結露水Ｗから帯電微粒子水（ナノイオンミスト）が生成される。

次に、前記第１実施形態の作用効果（１）〜（４）に加え、本実施形態の特徴的な作用効果を記載する。
（１）本実施形態では、Ｐ型及びＮ型ペルチェ素子１１ｐ，１１ｎの接合部分に放電用部材１４が介在されて構成されているため、放電によるペルチェ素子１１ｐ，１１ｎの消耗を防止でき、それを考慮した材質で放電用部材１４を形成することで、霧化電極１１の長寿命化に寄与することができる。

（第３実施形態）
以下、本発明を具体化した第３実施形態を図面に従って説明する。
図３は、本実施形態の静電霧化装置１０ｂを示す。本実施形態の静電霧化装置１０ｂは、前記第１実施形態との相違点として、電源の供給態様が変更されている。即ち、Ｐ型ペルチェ素子１１ｐの基端部に冷却用電源１６から負側の冷却駆動電圧Ｖが印加されるとともに、Ｎ型ペルチェ素子１１ｎの基端部はグランドＧＮＤに接続され、この電位差によりＮ型ペルチェ素子１１ｎからＰ型ペルチェ素子１１ｐに向けて電流を生じさせている。また、霧化電極１１の先端部１１ａから突出方向に離間した位置に設置される対向電極１５に高圧電源１７が接続され、該高圧電源１７から正側の高電圧ＨＶが印加される。

このような構成の静電霧化装置１０ｂでは、電圧Ｖが印加されたペルチェ素子１１ｐと、高電圧ＨＶが印加された対向電極１５との間の電位差に基づいて霧化電極１１の先端部１１ａの周囲にコロナ放電が生じ、またＮ型ペルチェ素子１１ｎからＰ型ペルチェ素子１１ｐに流れる電流により、接合面１２を中心に冷却作用が生じて該接合面１２の周囲に結露水Ｗが生成され、先端部１１ａでの放電による静電霧化にてその結露水Ｗから帯電微粒子水（ナノイオンミスト）が生成される。

次に、前記第１実施形態の作用効果（１）〜（３）に加え、本実施形態の特徴的な作用効果を記載する。
（１）本実施形態では、Ｐ型及びＮ型ペルチェ素子１１ｐ，１１ｎ間には冷却動作のための電流を生じさせる冷却駆動電圧Ｖが印加され、また対向電極１５には高電圧ＨＶが印加されその高電圧ＨＶと冷却駆動電圧Ｖとの電位差に基づいて霧化電極１１の先端部１１ａに放電を生じさせる電源供給態様にて駆動されている。つまり、このような簡素な電源供給態様によっても、放電と冷却との両者を行わせる電源供給が可能である。

尚、本発明の実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記各実施形態では、対称形状をなすＰ型及びＮ型ペルチェ素子１１ｐ，１１ｎをアーチ状に接合して尖形突出形状の霧化電極１１としたが、霧化電極１１の形状はこれに限らず、適宜変更してもよい。また、霧化電極１１を複数セル集合させてモジュール化した静電霧化装置１０としたが、１セルで十分な帯電微粒子水の生成（放出）が可能であれば、１セルも含んだセル数にて構成してもよい。

・上記第１及び第２実施形態では、静電霧化装置１０として対向電極（図示略）を用いたが、対向電極を省略してもよく、例えば周囲部材が対向電極の機能を兼用する構成としてもよい。

・上記第１及び第２実施形態では、Ｐ型ペルチェ素子１１ｐに第１高電圧ＨＶ（Ａ）を、Ｎ型ペルチェ素子１１ｎに第２高電圧ＨＶ（Ｂ）を印加し、第１及び第２高電圧ＨＶ（Ａ），ＨＶ（Ｂ）間に電位差を設定したが、電源供給態様はこれに限らず、適宜変更してもよい。例えば、放電用の高電圧と冷却駆動用の電圧とを時分割で印加する態様としてもよい。

・上記各実施形態において、各電圧ＨＶ（Ａ），ＨＶ（Ｂ），ＨＶ，Ｖを調整して、放電電圧の調整や冷却能力の調整等を行ってもよい。
・上記各実施形態において、別途製造した放熱部材を霧化電極１１に近接して設置し、放熱性の更なる向上を図ってもよい。

１０，１０ａ，１０ｂ…静電霧化装置、１１…霧化電極、１１ａ…先端部、１１ｐ…Ｐ型ペルチェ素子、１１ｎ…Ｎ型ペルチェ素子、１４…放電用部材、１４ａ…先端部、１５…対向電極、ＨＶ（Ａ）…第１高電圧（高電圧）、ＨＶ（Ｂ）…第２高電圧（高電圧）、ＨＶ…高電圧、Ｖ…冷却駆動電圧、Ｗ…結露水。

Claims (6)

1. Ｐ型ペルチェ素子とＮ型ペルチェ素子とを互いに接合しその接合部分が突出側となる尖形突出形状の霧化電極を備え、
   前記Ｐ型及びＮ型ペルチェ素子への相対的な高電圧印加に基づいて前記霧化電極の先端部に放電を生じさせるとともに、前記Ｐ型及びＮ型ペルチェ素子間への電流供給に基づいてその接合部分にて冷却作用を生じさせ、これにより生じた結露水を前記放電にて微細化して帯電微粒子水を生成するようにし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Ｐ型及びＮ型ペルチェ素子の接合部分に放電用部材を介在して構成したことを特徴とする静電霧化装置。
3. 請求項１又は２に記載の静電霧化装置において、
   前記霧化電極に対して対向電極を備えたことを特徴とする静電霧化装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の静電霧化装置において、
   前記霧化電極は、対称形状をなすＰ型及びＮ型ペルチェ素子をアーチ状に接合して尖形突出形状とされたことを特徴とする静電霧化装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の静電霧化装置において、
   前記Ｐ型ペルチェ素子に第１高電圧を、前記Ｎ型ペルチェ素子に第２高電圧をそれぞれ印加して前記霧化電極に放電のための高電圧印加を行うとともに、前記Ｐ型及びＮ型ペルチェ素子間に冷却動作のための電流を生じさせるべく前記第１及び第２高電圧間に電位差を設定する電源供給態様にて駆動することを特徴とする静電霧化装置。
6. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の静電霧化装置において、
   前記霧化電極に対して対向電極を備えるものであり、
   前記Ｐ型及びＮ型ペルチェ素子間に冷却動作のための電流を生じさせる冷却駆動電圧を印加するとともに、前記対向電極に高電圧を印加しその高電圧と前記冷却駆動電圧との電位差に基づいて前記霧化電極の先端部に放電を生じさせる電源供給態様にて駆動することを特徴とする静電霧化装置。

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