JP2011036734A - 静電霧化装置 - Google Patents
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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
【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)。
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。
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。
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)
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。
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。
(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。
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。
(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。
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。
(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。
・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)
- 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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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