静電霧化装置及びその製造方法
【課題】放電電極に結露水を生成するための冷却能力を保持したうえで、装置全体のさらなる小型化や省エネルギー化を実現することができる静電霧化装置や、その製造方法を提供する。
【解決手段】本発明に係る静電霧化装置は、複数の異なる型の熱電素子２と、静電霧化を生じさせる放電電極１とを備える。前記放電電極１は、前記複数の異なる型の熱電素子２が搭載される搭載部１３を有する。前記搭載部１３には、前記複数の異なる型の熱電素子２間の通電経路が設けられる。これにより、放電電極１に結露水を生成するための冷却能力を保持したうえで、装置全体のさらなる小型化や省エネルギー化を実現する。
【解決手段】本発明に係る静電霧化装置は、複数の異なる型の熱電素子２と、静電霧化を生じさせる放電電極１とを備える。前記放電電極１は、前記複数の異なる型の熱電素子２が搭載される搭載部１３を有する。前記搭載部１３には、前記複数の異なる型の熱電素子２間の通電経路が設けられる。これにより、放電電極１に結露水を生成するための冷却能力を保持したうえで、装置全体のさらなる小型化や省エネルギー化を実現する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、帯電微粒子水を発生させる静電霧化装置やその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、帯電微粒子水を発生させる静電霧化装置が開示されている。
【０００３】
この従来の静電霧化装置は図４８に示すようなもので、多数の熱電素子（熱電素子ハーフ）２を両側から回路板１５０で挟み込む形で熱交換ブロック１６０を構成している。回路板１５０は、絶縁基板１５１の片面に回路パターン１５２を形成したものであって、該回路パターン１５２によって各熱電素子２の端部同士を電気接続させている。そして、前記熱交換ブロック１６０の吸熱側の回路板１５０に熱伝導性の冷却板１７０を接続させ、この冷却板１７０上に放電電極１を接続させている。また、前記熱交換ブロック１６０の放熱側の回路板１５０に、放熱用構造体１７１を接続させている。
【０００４】
前記従来の静電霧化装置においては、吸熱側において、熱電素子２が回路パターン１５２、絶縁基板１５１、冷却板１７０を経て、放電電極１を冷却させる。冷却によって放電電極１の表面には結露水が生成される。放電電極１には高圧リード１８０を接続させており、該高圧リード１８０を介して放電電極１表面の結露水に電圧を印加することで、静電霧化現象により帯電微粒子水を生成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−０００８２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、前記従来の静電霧化装置においては、熱電素子２と放電電極１の間には多数の界面（熱電素子２と回路パターン１５２の界面、回路パターン１５２と絶縁基板１５１の界面、絶縁基板１５１と冷却板１７０の界面、冷却板１７０と放電電極１の界面）が存在する。この多数の界面の存在が、放電電極１の冷却効率を低下させる要因となる。
【０００７】
そのため、前記従来の静電霧化装置において、結露水生成のための冷却能力を確保するには、熱電素子２を多数配置する必要があり、装置全体の大型化を招くとともに、省エネルギー化にも限界があるという問題があった。
【０００８】
本発明は上述の問題点を解決するために為されたものであって、放電電極に結露水を生成するための冷却能力を保持したうえで、装置全体のさらなる小型化や省エネルギー化を実現することができる静電霧化装置や、その製造方法を提供することを、課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る静電霧化装置は、複数の異なる型の熱電素子と、静電霧化を生じさせる放電電極とを備える。前記放電電極は、前記複数の異なる型の熱電素子が搭載される搭載部を有する。前記搭載部には、前記複数の異なる型の熱電素子間の通電経路が設けられる。これにより、放電電極に結露水を生成するための冷却能力を保持したうえで、装置全体のさらなる小型化や省エネルギー化を実現することができる。
【００１０】
前記熱電素子には、電源部を接続させ、前記電源部により、前記複数の異なる熱電素子に対して前記放電電極を冷却させる方向の通電を行う。
【００１１】
前記構成の静電霧化装置において、前記放電電極は一部または全部が導電体であり、この導電体が前記搭載部を形成することが好ましい。
【００１２】
また、前記放電電極は、電気絶縁体の表面上に導電層を設けたものであり、前記導電層が前記搭載部を形成することも好ましい。
【００１３】
また、前記放電電極は、導電体の表面上に電気絶縁層を設け、前記電気絶縁層上に導電層を設けたものであり、前記導電層が前記搭載部を形成することも好ましい。
【００１４】
本発明に係る静電霧化装置では、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。
【００１５】
本発明に係る静電霧化装置では、前記熱電素子の前記放電電極に搭載される側と反対側の端部に接合される放熱部材を備え、前記放熱部材は、少なくとも一部に導電体を有し、前記導電体を介して前記熱電素子への通電を行うことも好ましい。
【００１６】
前記放熱部材は、弾性体であり、前記放熱部材の一端部に前記熱電素子を接合させることも好ましい。
【００１７】
前記放熱部材は、前記熱電素子を接合させるランド部と、前記ランドを前記放熱部材の他の部分と接続させる支持部とを有し、前記支持部は前記ランド部より幅狭に形成することも好ましい。
【００１８】
前記放熱部材は、棒状部材であり、前記放熱部材の一端部に前記熱電素子を接合させることも好ましい。
【００１９】
前記放熱部材は、前記熱電素子との接合箇所から離れるほど大径となる形状を有することが好ましい。
【００２０】
また、本発明に係る静電霧化装置では、前記放熱部材を嵌合又は埋設により支持する支持部材を備えることも好ましい。
【００２１】
前記支持部材は、前記放電電極を囲む筐体であることも好ましい。
【００２２】
前記支持部材は、前記放熱部材と前記熱電素子を加熱により接合させるための入熱用開口部を有することも好ましい。
【００２３】
本発明に係る静電霧化装置の製造方法は、少なくとも一部に導電体を有する複数の放熱部材をフレームに接続された状態で形成する工程と、前記複数の放熱部材を前記フレームから切り離す工程と、複数の異なる型の熱電素子を対応する前記放熱部材に接合させる工程と、前記異なる型の熱電素子を放電電極が有する搭載部に通電可能となるように搭載する工程とを備える。これらの工程で効率的に製造した静電霧化装置は、放電電極に結露水を生成するための冷却能力を保持したうえで、装置全体のさらなる小型化や省エネルギー化を実現できるものとなる。
【００２４】
本発明に係る静電霧化装置の製造方法では、前記フレームに接続された状態の前記複数の放熱部材に対して、支持部材を一体成形する工程を更に備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００２５】
本発明は、放電電極に結露水を生成するための冷却能力を保持したうえで、装置全体のさらなる小型化や省エネルギー化を実現することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施形態１の静電霧化装置の基本構成を示す説明図である。
【図２】本発明の実施形態２の静電霧化装置の基本構成を示す説明図である。
【図３】本発明の実施形態３の静電霧化装置の基本構成を示す説明図である。
【図４】本発明の実施形態４の静電霧化装置の基本構成を示す説明図である。
【図５】本発明の実施形態５の静電霧化装置の基本構成を示す説明図である。
【図６】本発明の実施形態６の静電霧化装置の基本構成を示す説明図である。
【図７】（ａ）〜（ｅ）は放電電極の変形例の説明図である。
【図８】（ａ）〜（ｆ）は放熱部材の変形例の説明図である。
【図９】（ａ）、（ｂ）は放熱部材の変形例の説明図である。
【図１０】（ａ）〜（ｄ）は封止部を設けた場合の変形例の説明図である。
【図１１】（ａ）、（ｂ）は筐体に肉厚部分を設けた変形例の説明図である。
【図１２】（ａ）、（ｂ）は筐体に通風窓を設けた変形例の説明図である。
【図１３】筐体内に静電霧化ブロックを二つ配置した変形例の説明図である。
【図１４】（ａ）は筐体内に静電霧化ブロックを二つ配置した変形例の説明図であり、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ線断面図、（ｃ）は（ａ）のＹ−Ｙ線断面図である。
【図１５】（ａ）〜（ｃ）は熱電素子を四つ配した変形例の説明図である。
【図１６】（ａ）〜（ｃ）は熱電素子と放熱部材を四つ配した変形例の説明図である。
【図１７】（ａ）、（ｂ）は第二放熱部材を備えた変形例の説明図である。
【図１８】放熱部材にフィンを設けた変形例の説明図である。
【図１９】放熱部材を板ばね材にした変形例の説明図である。
【図２０】放熱部材を板ばね材にした変形例の説明図である。
【図２１】同上の変形例の放熱部材を屈曲させたときの説明図である。
【図２２】放熱部材を板ばね材にした変形例の説明図である。
【図２３】（ａ）〜（ｄ）は給電部を設けた変形例の説明図である。
【図２４】（ａ）〜（ｃ）は給電部を設けた変形例の説明図である。
【図２５】本発明の実施形態７の静電霧化装置の基本構成を示す説明図である。
【図２６】（ａ）〜（ｃ）は熱電素子を二対設けた場合の配置例を示す説明図である。
【図２７】（ａ）は図２６（ｃ）のＰ方向からみた吸熱側の配置パターンの説明図、（ｂ）は図２６（ｃ）のＱ方向からみた放熱側の配置パターンの説明図である。
【図２８】（ａ）〜（ｃ）は熱電素子を三対設けた場合の配置例の説明図である。
【図２９】（ａ）は図２８（ｃ）のＰ方向からみた吸熱側の配置パターンの説明図、（ｂ）は図２８（ｃ）のＱ方向からみた放熱側の配置パターンの説明図である。
【図３０】放熱部材を長尺に設けた変形例の説明図である。
【図３１】熱電素子に放熱部材を接続させた変形例の説明図である。
【図３２】（ａ）〜（ｃ）は二対の熱電素子に放熱部材を接続させた変形例の説明図である。
【図３３】（ａ）は図３２（ｃ）のＰ方向からみた吸熱側の配置パターンの説明図、（ｂ）は図３２（ｃ）のＱ方向からみた放熱側の配置パターンの説明図である。
【図３４】（ａ）〜（ｃ）は二対の熱電素子に放熱部材を接続させた変形例の説明図である。
【図３５】（ａ）は図３４（ｃ）のＰ方向からみた吸熱側の配置パターンの説明図、（ｂ）は図３４（ｃ）のＱ方向からみた放熱側の配置パターンの説明図である。
【図３６】（ａ）〜（ｃ）は二対の熱電素子に放熱部材を接続させた変形例の説明図である。
【図３７】（ａ）は図３６（ｃ）のＰ方向からみた吸熱側の配置パターンの説明図、（ｂ）は図３６（ｃ）のＱ方向からみた放熱側の配置パターンの説明図である。
【図３８】（ａ）〜（ｃ）は三対の熱電素子に放熱部材を接続させた変形例の説明図である。
【図３９】（ａ）は図３８（ｃ）のＰ方向からみた吸熱側の配置パターンの説明図、（ｂ）は図３８（ｃ）のＱ方向からみた放熱側の配置パターンの説明図である。
【図４０】（ａ）〜（ｃ）は三対の熱電素子に放熱部材を接続させた変形例の説明図である。
【図４１】（ａ）は図４０（ｃ）のＰ方向からみた吸熱側の配置パターンの説明図、（ｂ）は図４０（ｃ）のＱ方向からみた放熱側の配置パターンの説明図である。
【図４２】本発明の実施形態８の静電霧化装置の基本構成を示す説明図である。
【図４３】熱電素子に放熱部材を接続させた変形例の説明図である。
【図４４】（ａ）〜（ｄ）は本発明の静電霧化装置を製造する工程の説明図である。
【図４５】（ａ）、（ｂ）は同上の静電霧化装置の筐体に入熱用開口部を貫通形成した変形例の説明図である。
【図４６】（ａ）、（ｂ）は同上の静電霧化装置の放熱部材にランド部を設けた変形例の説明図である。
【図４７】（ａ）〜（ｄ）は本発明の静電霧化装置の変形例を製造する工程の説明図である。
【図４８】従来の静電霧化装置の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明の［実施形態１］〜［実施形態８］の静電霧化装置について、添付の図面に従って説明する。
【００２８】
後述するように、［実施形態１］〜［実施形態６］は、放電電極１の一部または全部が導電体からなり、この放電電極１をなす導電体によって、複数の型が異なる熱電素子２を搭載する搭載部１３を形成した例である（図１〜図６等参照）。
【００２９】
また、［実施形態７］では、放電電極１を、電気絶縁体の表面に導電層５５を設けたものとし、この導電層５５で搭載部１３を形成している（図２５等参照）。
【００３０】
また、［実施形態８］では、放電電極１を、導電体の表面上に電気絶縁層６０を設け、この電気絶縁層６０上に導電層５５を設けたものとしている。そして、この導電層５５で搭載部１３を形成している（図４２等参照）。
【００３１】
いずれの実施形態においても、放電電極１が有する搭載部１３に、熱電素子２間の通電経路が設けられる。
【００３２】
以下、各実施形態や各種変形例について、順に詳述する。
【００３３】
図１に示すように、本発明の［実施形態１］の静電霧化装置は、複数の異なる型の熱電素子（熱電素子ハーフ）２と、静電霧化を生じさせる放電電極１とを備えている。熱電素子２としては、ＢｉＴｅ系のペルチェ素子を用い、異なる型としてＰ型とＮ型のものを備えている。ここでは、一つのＰ型の熱電素子２と一つのＮ型の熱電素子２を配しているが、Ｐ型の熱電素子２とＮ型の熱電素子２の両方または一方を複数備えてあってもよい（図１５に基づいて後述する変形例を参照）。
【００３４】
放電電極１は、平板状の基台部１ａの中央部分から放電部１ｂを突設した形状であり、真鍮、アルミニウム、銅、タングステン、チタン等の金属からなる。熱電素子２は、放電電極１の基台部１ａの底面にその端部を半田接合させてある。熱電素子２のこの半田接合側の端部が吸熱側となり、熱電素子２の逆側の端部が放熱側となる。
【００３５】
放電電極１の材質は金属に限定されず、電気伝導性の高い材質であれば、導電性の樹脂、カーボン等の他の材質を用いてもよい。また、熱電素子２との半田接合を良好に行うため、放電電極１の基台部１ａの底面にニッケルめっきを施してあってもよいし、耐食性を向上させるために金や白金のめっきを施してあってもよい。
【００３６】
Ｐ型とＮ型で対をなす各熱電素子２の放熱側の端部は、絶縁板３の片面側に形成してある端子４に、それぞれ接合させている。この絶縁板３のもう片面側には、フィン状の放熱用構造体５を接合させている。
【００３７】
両端子４にはそれぞれリード９の一端側を接合させており、該リード９の他端側同士を、通電路６によって電気接続させている。通電路６には、回路全体に高電圧を印加するための電圧印加部７を接続させている。また、通電路６中には、両熱電素子２間にオフセット電圧を印加するためのオフセット電圧印加部として、直流電源である電源部８を介在させている。リード９は、放熱性の観点から、できるだけ太いものや表面積の大きなものを用いることが好ましい。
【００３８】
本実施形態の静電霧化装置において、一対の熱電素子２の吸熱側の端部同士は放電電極１を介して電気接続される。つまり、導電体である放電電極１自体に、一対の熱電素子２の吸熱側の端部同士を電気接続させる通電経路が形成される。放電電極１としては、少なくとも搭載部１３が導電体からなり、該導電体で通電経路を形成するものであればよい。一対の熱電素子２の放熱側の端部同士は、端子４、リード９、通電路６を介して電気接続される。
【００３９】
帯電微粒子水を発生させるには、電圧印加部７によって回路全体にマイナスの高電圧を印加するとともに、電源部８によって、型の異なる複数（一対）の熱電素子２間に電流を流す。両熱電素子２間においては、Ｎ型からＰ型にむけて電流が流れ、放電電極１と接合される側の吸熱により該放電電極１を冷却して、該放電電極１に結露水を生成する。各熱電素子２の絶縁板３と接合される側の熱は、放熱用構造体５を介して放熱される。そして、電圧印加部７により放電電極１に印加した高電圧が、放電電極１表面の結露水に静電霧化現象を生じさせ、ナノメータサイズの粒径を含む帯電微粒子水を、大量に生成する。
【００４０】
本実施形態の静電霧化装置においては、放電電極１を冷却するために備えた一対の熱電素子２の吸熱側同士を、該放電電極１を介して電気接続させてある。つまり、熱電素子２と放電電極１とは、図４８に示す回路板１５０や冷却板１７０等の部材を介在させることなく、直接的に接合させた構造である。
【００４１】
したがって、熱電素子２を一対のみ配置したコンパクト且つ省エネルギーな構造であっても、高い冷却効率で放電電極１を冷却し、結露水を生成することができる。また、放電電極１と熱電素子２との間には絶縁体が介在しないので、結露水等の水分が付着してもマイグレーションが生じることは抑えられる。
【００４２】
図２に基づいて、［実施形態２］の静電霧化装置を説明する。なお、［実施形態１］と同様の構成については図中に同一符号を付して詳しい説明を省略し、本実施形態特有の構成について以下に詳述する。
【００４３】
本実施形態の静電霧化装置においては、放熱用構造体５に筒状の筐体１０を接合させて備えている。筐体１０は、絶縁性材料を用いて形成したものであり、その内部空間に放電電極１を収容するとともに、該放電電極１と対向する位置に対向電極１１を支持している。対向電極１１は、中央に放出孔１２を貫通形成したリング状のものであり、接地させて設けている。
【００４４】
筐体１０の絶縁性材料としては、ＰＢＴ、ＰＰＳ、ポリカーボネート、液晶ポリマー、ＡＢＳ等の樹脂が好適に用いられる。装置全体の放熱性を向上させたい場合には、筐体１０の樹脂中に熱伝導性フィラーを混入させることも好ましい。なお、筐体１０の材質として、ＳＵＳ、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金等の金属を用いてもよい。この場合、筐体１０と対向電極１１との間には、絶縁材料（図示略）を介在させて備える。
【００４５】
対向電極１１の材質としては、ＳＵＳ、銅、白金等の金属や、導電性の樹脂が好適に用いられる。また、導電性材料を用いて樹脂表面に電極をパターニングすることで、対向電極１１を形成してもよいし、対向電極１１の耐食性を向上させるために、金、白金等の耐食性が高い材料をコーティングさせてもよい。
【００４６】
筐体１０と対向電極１１との接合は、ネジや接着剤を用いることが好適である。筐体１０の材質が樹脂である場合には、筐体１０と対向電極１１との接合をヒートシールにより行ってもよい。
【００４７】
前記構成からなる本実施形態の静電霧化装置においては、筐体１０を介して、放電電極１に対する一定の位置関係で対向電極１１を配置してあることで、外部環境に影響されることなく、放電電極１において静電霧化現象を安定的に生じさせることができる。また、放熱用構造体５側での放熱が筐体１０を介しても行われるので、放電電極１の冷却効率も向上する。なお、放電電極１と対向する位置に対向電極１１があることで、放電電極１の静電霧化現象を安定させるとともに、生成された帯電微粒子水を引き付けて外部に勢いよく放出させるようにも作用する。
【００４８】
また、放電電極１での静電霧化現象を筐体１０内で生じさせることができるので、外部環境が及ぼす影響を抑制したうえで、放電電極１にて帯電微粒子水を安定生成することが可能となる。
【００４９】
図示の対向電極１１は、平板の中央に放出孔１２を開口させた形状であるが、静電霧化現象を安定的に発生させることのできる形状であれば、他の形状であってもよい。例えば、放電電極１を囲むドーム型に対向電極１１を形成した場合には、放電電極１に対して電界をさらに集中させやすくなる。
【００５０】
次に、図３に基づいて［実施形態３］の静電霧化装置を説明する。なお、［実施形態１］や［実施形態２］と同様の構成については図中に同一符号を付して詳しい説明を省略し、本実施形態特有の構成について以下に詳述する。
【００５１】
本実施形態の静電霧化装置においては、筐体１０が支持する対向電極１１を［実施形態２］のように接地させるのではなく、該対向電極１１側に電圧印加部７を接続させ、プラスの高電圧を印加するように設けている。そして、一対の熱電素子２に通電を行う回路側を接地させて設け、この回路中に設けた電源部８によって、Ｎ型の熱電素子２からＰ型の熱電素子２にむけて（つまり、放電電極１を冷却する通電方向で）電流を流すようにしている。
【００５２】
一対の熱電素子２間に電流が流れることで放電電極１は冷却されて表面に結露水を生成し、この結露水に対して、対向電極１１との間で高電圧が印加される。これにより、放電電極１表面の結露水に静電霧化現象が生じ、ナノメータサイズの粒径の含む帯電微粒子水が大量に生成される。つまり、高電圧を印加する対向電極１１と放電電極１との間で強力な電界を形成し、この電界によって放電電極１上の結露水に静電霧化用の高電圧を印加させるのである。
【００５３】
次に、図４に基づいて［実施形態４］の静電霧化装置を説明する。なお、［実施形態１］と同様の構成については図中に同一符号を付して詳しい説明を省略し、本実施形態特有の構成について以下に詳述する。
【００５４】
本実施形態の静電霧化装置においては、一対の熱電素子２のそれぞれの放熱側の端部に、導電性および熱伝導性の材料（真鍮、アルミニウム、銅等）からなる放熱部材１４を、機械的に且つ電気的に接続させている。放熱部材１４は、熱電素子２の通電方向（図中の上下方向）を長手方向とした長尺の部材であって、各熱電素子２に対して一対一で接続させている。
【００５５】
各放熱部材１４は導電体からなり、各熱電素子２の放熱を行うとともに、各熱電素子２への通電も行う。なお、放熱部材１４は全てが導電体でなくてもよく、少なくとも一部に導電体を有し、該導電体を介して熱電素子２への通電を行うものであればよい。
【００５６】
また、図示例では放熱部材１４は棒状部材となっているが、板状、スパイラル状、蛇腹（コルゲート）状等の、他の形状であってもよい。また、放熱部材１４を棒状部材とする場合において、その断面形状は多様なものが適用可能であり、丸棒状、角棒状等の形態が好適に用いられる。放熱部材１４を棒状に設けることで、放熱部材１４、熱電素子２、放電電極１と一連に続く導電体全体が棒状となるので、先端の放電電極１の電界集中が安定しやすくなる。その結果として、帯電微粒子水を安定生成しやすくなる。
【００５７】
さらに、棒状の放熱部材１４は、熱電素子２との接合箇所から離れるほど、一定の大きさの径になるまでは大径となるように形成してある。図示例では、熱電素子２に接合される側の小径部１４ａと、リード９に接合される側の大径部１４ｂとの間に、小径部１４ａから大径部１４ｂにむけて徐々に径を広げるテーパ部１４ｃを設けることで、放熱部材１４を形成している。
【００５８】
これにより、放熱部材１４、熱電素子２、放電電極１と一連に続く導電体全体の外形が、放電電極１の位置する先端側を細くした形となる。そのため、先端の放電電極１における電界集中がさらに安定する。加えて、放熱部材１４の大径側において放熱面積を増大させ、放熱効率を向上させることにもなる。
【００５９】
隣接する一対の放熱部材１４間には、両者の絶縁性を確保する支持部材１５を配している。支持部材１５は、放熱部材１４を挿通させるための貫通孔１６を一対有するものであり、絶縁性材料からなる。両貫通孔１６は、所定距離を隔てたうえで並行に形成してある。
【００６０】
放熱部材１４は、その大径部１４ｂを貫通孔１６内に嵌合させた状態で、支持部材１５に固定される。ここでの固定は、放熱部材１４の貫通孔１６内への圧入固定でもよいし、放熱部材１４を接着剤により貫通孔１６内に固定するものでもよい。固定用の接着剤として熱伝導性フィラーを混入させたものを用いた場合には、放熱部材１４の放熱性を向上させることができる。つまり、前記接着剤のような熱伝導性の固着体を介して放熱部材１４を支持部材１５に固定することで、放熱部材１４の放熱性、ひいては熱電素子２による放電電極１の冷却性を向上させることができる。
【００６１】
また、支持部材１５に対して放熱部材１４の一部を埋設する構造としてもよい。この場合の埋設は、例えば支持部材１５成形時に放熱部材１４の一部を埋め込んで一体成形することや、支持部材１５を複数のブロックに分割したうえで各ブロック間に放熱部材１４を挟み込み、これら複数のブロックを溶接等で連結させることで行う。
【００６２】
放熱部材１４を支持部材１５に対して嵌合又は埋設により支持させることで、支持部材１５に対する放熱部材１４の正確な位置決めが、より簡単且つ確実にできるようになる。また、放熱部材１４を強固に固定できるので、熱電素子２近傍に応力が集中することを抑制できる。これにより、熱電素子２の損壊を防止することができる。
【００６３】
支持部材１５の絶縁性材料としては、ＰＢＴ、ＰＰＳ、ポリカーボネート、液晶ポリマー、ＡＢＳ等の樹脂が好適に用いられる。放熱部材１４の放熱性をさらに向上させたい場合には、支持部材１５の樹脂中に熱伝導性フィラーを混入させることも好ましい。なお、支持部材１５の材質として、ＳＵＳ、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金等の金属を用いてもよい。この場合、支持部材１５と放熱部材１４との間には、絶縁材料を介在させて備える。
【００６４】
支持部材１５から突出した放熱部材１４の端部には、リード９の一端側を接合させており、該リード９の他端側同士を、通電路６によって電気接続させている。この通電路６に電圧印加部７や電源部８を接続させて回路を形成している点は、［実施形態１］と同様である。
【００６５】
前記構成からなる本実施形態の静電霧化装置において、一対の熱電素子２の吸熱側同士は放電電極１を介して電気接続される。また、一対の熱電素子２の放熱側同士は、一対の放熱部材１４、リード９、通電路６を介して電気接続される。
【００６６】
帯電微粒子水を発生させるには、電圧印加部７によって回路全体にマイナスの高電圧を印加するとともに、電源部８によって両熱電素子２間に電流を流す。両熱電素子２の吸熱によって放電電極１は冷却されて結露水を生成する。両熱電素子２の放熱側からは、棒状の放熱部材１４を通じて効率的に放熱される。そして、電圧印加部７により印加した高電圧が、放電電極１表面の結露水に静電霧化現象を生じさせ、ナノメータサイズの粒径を含む帯電微粒子水を大量に生成する。
【００６７】
本実施形態の静電霧化装置においては、放電電極１を冷却するために備えた一対の熱電素子２の吸熱側同士を、該放電電極１を介して電気接続させてある。加えて、各熱電素子２の放熱側に、導電性材料からなる棒状の放熱部材１４を接続させ、該放熱部材１４を介して熱電素子２への通電を行うように設けている。したがって、放電電極１と一対の熱電素子２と一対の放熱部材１４とを電気的且つ機械的に接合させたコンパクト且つ省エネルギーな構造によって、高い冷却効率で放電電極１を冷却し、結露水を生成することができる。
【００６８】
また、本実施形態の静電霧化装置においては、棒状の放熱部材１４、熱電素子２、放電電極１と一連に続く導電体が全体に細長い棒状に形成され、その先端部分に放電電極１が位置することとなる。したがって、先端の放電電極１での電界集中が安定しやすくなっている。
【００６９】
次に、図５に基づいて［実施形態５］の静電霧化装置を説明する。なお、［実施形態１］や［実施形態４］と同様の構成については図中に同一符号を付して詳しい説明を省略し、本実施形態特有の構成について以下に詳述する。
【００７０】
本実施形態の静電霧化装置においては、一対の放熱部材１４に筒状の筐体１０を接合させて備えている。有底筒状の筐体１０は、その底壁部１０ａに、放熱部材１４を挿通させるための貫通孔１７を一対形成したものであり、絶縁性材料からなる。両貫通孔１７は、隣接する放熱部材１４同士の絶縁性を確保するため、所定距離を隔てて並行に形成してある。つまり、本実施形態では、前記筐体１０によって支持部材１５を構成している。
【００７１】
放熱部材１４は、その大径部１４ｂを貫通孔１７に嵌合させた状態で、筐体１０に固定される。前記固定は、放熱部材１４の貫通孔１７内への圧入固定であってもよいし、放熱部材１４を接着剤により貫通孔１７内に固定するものであってもよい。固定用の接着剤として熱伝導性フィラーを混入させたものを用いた場合には、放熱部材１４の放熱性を向上させることができる。つまり、前記接着剤のような熱伝導性の固着体を介して放熱部材１４を筐体１０に固定することで、放熱部材１４の放熱性、ひいては熱電素子２による放電電極１の冷却性を向上させることができる。
【００７２】
筐体１０は、絶縁性材料を用いて形成したものであり、その内部空間に放電電極１を収容するとともに、該放電電極１と対向する位置に対向電極１１を支持している。対向電極１１は、中央に放出孔１２を貫通形成したリング状のものであり、接地させて設けている。
【００７３】
筐体１０の材質としては、［実施形態２］で示したものと同様のものを用いればよい。また、対向電極１１の材質や形状、筐体１０と対向電極１１との接合手段についても、［実施形態２］と同様のものが好適に用いられる。
【００７４】
前記構成からなる本実施形態の静電霧化装置においては、支持部材１５である筐体１０を介して、放電電極１に対する一定の位置関係で対向電極１１が配置される。そのため、放電電極１において、外部環境に影響されることなく安定的に静電霧化現象を発生させることができる。また、棒状の放熱部材１４を通じての放熱が筐体１０を介しても行われるので、放電電極１の冷却効率も向上する。
【００７５】
次に、図６に基づいて［実施形態６］の静電霧化装置を説明する。なお、［実施形態１］や［実施形態４］、［実施形態５］と同様の構成については図中に同一符号を付して詳しい説明を省略し、本実施形態特有の構成について以下に詳述する。
【００７６】
本実施形態の静電霧化装置においては、筐体１０が支持する対向電極１１を［実施形態５］のように接地させるのではなく、該対向電極１１側に電圧印加部７を接続させて設け、プラスの高電圧を印加するようになっている。また、一対の熱電素子２に通電を行う回路側を接地させて設け、この回路中に設けた電源部８によって、Ｎ型の熱電素子２からＰ型の熱電素子２にむけて電流を流すようになっている。
【００７７】
一対の熱電素子２間に電流が流れることで放電電極１は冷却されて表面に結露水を生成し、この結露水に対して、対向電極１１との間で高電圧が印加される。これにより、放電電極１表面の結露水に静電霧化現象が生じ、ナノメータサイズの粒径を含む帯電微粒子水を大量に生成させることは、［実施形態３］の場合と同様である。
【００７８】
以上、［実施形態１］〜［実施形態６］の静電霧化装置の基本構成について述べた。
【００７９】
以下においては、［実施形態１］〜［実施形態６］で備える各部材の変形例について、添付図面に基づいて順に詳述する。
【００８０】
図７（ａ）〜（ｅ）には、放電電極１の各種変形例を示している。［実施形態１］〜［実施形態６］の静電霧化装置においては、放電部１ｂの先端を球状に膨らませているが、図７（ａ）のように膨らむことのない球状に放電部１ｂの先端を設けてあってもよい。また、図７（ｂ）のように、放電部１ｂの先端を先鋭形状に設けてあってもよい。平板状の基台部１ａの角部分は、電界集中を避けるために凸曲面状に形成してあることが好ましい。
【００８１】
また、［実施形態１］〜［実施形態６］の静電霧化装置においては、基台部１ａと放電部１ｂを一体に成形していたが、図７（ｃ）〜（ｅ）のように基台部１ａと放電部１ｂを別体で構成してもよい。基台部１ａと放電部１ｂとで材質を相違させる場合には、例えば基台部１ａ側により導電性の高い材質を用い、放電部１ｂ側にはより熱伝導性の高い材質を用いる。基台部１ａの材質としては、金属等の導電体や、導電体を被覆した絶縁体を用いることができる。基台部１ａに熱電素子２を半田接合させる場合には、半田接合可能なニッケル、銅、金等の導電体で基台部１ａを形成するか、或いは、他の材質の表面にこれら導電体を被覆して基台部１ａを形成することが好ましい。放電部１ｂの材質としては、金属やカーボン等の導電性材料を用いてもよいし、セラミック等の絶縁材料を用いてもよい。いずれの場合においても、放電電極１の全部又は一部をなす導電体によって、熱電素子２の通電経路を形成するように設ける。
【００８２】
図７（ｃ）は、基台部１ａと放電部１ｂを接着剤又は半田で接合させたものである。前記接着剤としてはエポキシ、ウレタン、アクリル系等のものが用いられるが、熱伝導性フィラーを混入させて熱伝導性を向上させたものであることや、導電性フィラーを混入させて導電性を向上させたものであることも好ましい。
【００８３】
図７（ｄ）は、基台部１ａと放電部１ｂを溶接で接合させたものである。溶接を行う場合には、基台部１ａと放電部１ｂを共に溶接可能な金属とする。品質的に安定した接合を行うには、基台部１ａと放電部１ｂを同一材料で形成することが好ましい。図７（ｅ）は、基台部１ａの中央部に凹所１８を設けておき、放電部１ｂの基端面に設けた凸体１９を該凹所１８に圧入させることで、基台部１ａと放電部１ｂを接合させたものである。
【００８４】
図８（ａ）〜（ｆ）と図９（ａ）、（ｂ）には、棒状をなす放熱部材１４の各種変形例を示している。［実施形態４］〜［実施形態６］の静電霧化装置においては、放熱部材１４の断面形状を特に限定していないが、放熱部材１４の長手方向と直交する面での断面形状については、図８（ａ）、（ｂ）や図８（ｅ）、（ｆ）に示す例のような円形状であってもよいし、矩形状等の他の形状であってもよい。図８（ｃ）、（ｄ）に示す例では、一対の放熱部材１４の断面形状を共に半円形状とし、一対の放熱部材１４を並設したときに全体として、円柱を長手方向に沿って半割りにした形状となるように設けている。
【００８５】
また、図８（ａ）〜（ｄ）に示す例では放熱部材１４の小径部１４ａと大径部１４ｂとの間をテーパ状に連続させているが、階段状に連続させてもよいし、図８（ｅ）、（ｆ）に示す例のように径を一定に設けてもよい。
【００８６】
また、放熱部材１４を複数部材の組み合わせにより構成してもよい。図９（ａ）に示す変形例では、熱伝導性の絶縁部材２０と導電体２１とを組み合わせて棒状の放熱部材１４を形成している。絶縁部材２０としては、アルミナや窒化アルミニウム等のセラミックからなる部材が用いられる。図９（ｂ）に示す変形例では、導電体からなる放熱部材１４内に、強度保持のための剛性部材２２を埋設している。剛性部材２２としては、カーボンやセラミックからなる部材が用いられる。
【００８７】
図１０（ａ）〜（ｄ）には、［実施形態４］〜［実施形態６］の静電霧化装置において、熱電素子２の周囲に防水用の封止部２５を設けた場合の変形例を示している。前記封止部２５は、少なくとも、各熱電素子２が放電電極１に対して接合する接合箇所と、各熱電素子２が放熱部材１４に接合する接合箇所とを封止するものであればよい。
【００８８】
図１０（ａ）、（ｂ）に示す例では、封止部２５として、エポキシ、ウレタン、アクリル系等の接着剤２６を用いている。接着剤２６としては、１液熱硬化タイプ、２液性タイプ、ＵＶ硬化タイプ、嫌気性タイプ等の適宜のものが利用可能である。また、熱電素子２やその接合箇所に過度の応力が働かないように、ガラス転移温度が低い接着剤２６を利用することが好ましい。
【００８９】
図１０（ａ）の例では、耐水性および絶縁性を有する接着剤２６によって一対の熱電素子２の周囲を全て埋めてある。つまり、接着剤２６によって、各熱電素子２の放電電極１との接合箇所と、各熱電素子２の外周面と、両熱電素子２間の隙間と、各熱電素子２の放熱部材１４との接合箇所とを、全て一体に封止してある。前記接着剤２６によって、接合部分の腐食を抑制して長寿命化を図るとともに、比較的強度の弱い熱電素子２を保護することができる。
【００９０】
図１０（ｂ）の例では、耐水性および絶縁性を有する接着剤２６によって、各熱電素子２の放電電極１との接合箇所と、各熱電素子２の放熱部材１４との接合箇所だけを、別々に封止してある。つまり、各熱電素子２の放電電極１との接合箇所を封止する封止部２５と、各熱電素子２の放熱部材１４との接合箇所を封止する封止部２５とを、分離して別々に形成している。この場合には、封止部２５を介しての熱移動を抑制し、冷却能力をさらに確保することができる。
【００９１】
図１０（ｃ）に示す例では、封止部２５として、放電電極１の基台部１ａから熱電素子２を介して放熱部材１４の先端部に至るまでの範囲を、耐水性および絶縁性を有する樹脂製の枠体２７により囲んで封止してある。枠体２７の樹脂としては、ＰＢＴ、ＰＰＳ、ポリカーボネート、液晶ポリマー等が利用可能であり、耐加水分解性のものであることが好ましい。
【００９２】
図１０（ｄ）に示す例では、封止部２５として、耐水性および絶縁性を有するコーティング層２８を設けている。前記コーティング層２８は、放電電極１の基台部１ａ側から熱電素子２を挟んで放熱部材１４の先端部に至るまでの範囲を、全て被覆するように形成したものである。前記コーティング層２８によって、接合部分の腐食を抑制して長寿命化を図るとともに、比較的強度の弱い熱電素子２を保護することができる。
【００９３】
コーティング層２８は、１０〜１００μｍ程度の厚みとなるように薄く形成できる。そのため、熱移動を極力抑制して冷却能力を確保することができる。コーティング層２８の材質としては、フッ素、エポキシ樹脂、ポリイミド、ポリオレフィン、アクリル、ウレタン、ポリビニル系のものが利用可能である。
【００９４】
図１１（ａ）、（ｂ）には、［実施形態５］、［実施形態６］の静電霧化装置の筐体１０において、放熱部材１４を嵌合させるための貫通孔１７を、周囲よりも厚みを大きくした肉厚部分３０に設けた変形例を示している。図１１（ａ）に示す例では、有底筒状をなす筐体１０の底壁部１０ａに、段差構造を介して肉厚部分３０を形成している。図１１（ｂ）に示す例では、有底筒状をなす筐体１０の底壁部１０ａに、厚みを漸次増大させるテーパ構造を介して肉厚部分３０を形成している。
【００９５】
両貫通孔１７を、筐体１０において他よりも厚みを大きくした肉厚部分３０に設けることで、放熱部材１４の姿勢の安定性を向上させることができる。また、接触面積の増加によって放熱部材１４から筐体１０への熱伝達を向上させ、ひいては放電電極１の冷却効率を向上させることができる。
【００９６】
図１２（ａ）、（ｂ）には、［実施形態５］や［実施形態６］の静電霧化装置の筐体１０に、外気導入用の通風窓３１を形成した変形例を示している。通風窓３１は、有底筒状をなす筐体１０の周壁部１０ｂに複数開口させたものであり、通風窓３１を通じて筐体１０内に外気が流入するようになっている。
【００９７】
図１２（ａ）に示す例では、筐体１０の通風窓３１を、放熱部材１４をその径方向外側から囲む部分に形成している。高電圧印加によって放電電極１で帯電微粒子水を生成し、外部にむけて放出させる際には、放電電極１から離れる方向（対向電極１１に向かう方向）へと筐体１０内でイオン風が発生する。このイオン風により生じる空気の流れによって、通風窓３１を通じて筐体１０内に外気が導入され、放熱部材１４の表面近傍を通過して該放熱部材１４の放熱効率を向上させる（図中矢印参照）。
【００９８】
図１２（ｂ）に示す例では、筐体１０内に、該筐体１０の内部空間を二分割する仕切り壁３２を設けている。仕切り壁３２は、筐体１０の周壁部１０ｂから内側に延設されるものであり、該仕切り壁３２を介して、筐体１０の内部空間は静電霧化空間３３と放熱空間３４とに仕切られる。これにより、放熱空間３４で暖められた空気が静電霧化空間３３側に流入することが抑制される。
【００９９】
静電霧化空間３３は、放電電極１とこれを冷却するための一対の熱電素子２が収容される側の空間である。放熱空間３４は、一対の放熱部材１４が収容される側の空間である。外気導入用の通風窓３１は、静電霧化空間３３側に開口する通風窓３１ａと、放熱空間３４側に開口する通風窓３１ｂとで、別々に備えている。
【０１００】
したがって、高電圧印加によって放電電極１で帯電微粒子水を生成し、外部にむけて放出させる際には、放電電極１から離れる方向に向けて静電霧化空間３３内でイオン風が発生し、このイオン風により生じる空気の流れによって、通風窓３１ａを通じて静電霧化空間３３内に外気が導入される。つまり、通風窓３１ａを通じて外気を導入しながらイオン風を勢いよく発生させ、該イオン風に乗せて帯電微粒子水を外部に放出することができる。
【０１０１】
また、放熱空間３４内においては、自然風や強制風によって通風窓３１ｂを通じて外気が導入され、放熱部材１４の表面近傍を通過して該放熱部材１４の放熱効率を向上させる。図１２（ｂ）の例では、筐体１０外にファン等の送風装置３５を配置し、送風装置３５からの強制風によって外気を放熱空間３４内に送り込んでいる。送り込まれた外気は、反対側の通風窓３１ｂを通じて外部に吐出される。
【０１０２】
図１３、図１４（ａ）〜（ｃ）には、［実施形態５］や［実施形態６］の静電霧化装置において、単一の筐体１０内に、放電電極１を複数配置した変形例を示している。各放電電極１は、これを冷却するための一対の熱電素子２と、各熱電素子２に連結される一対の放熱部材１４とを組み合わせて一つの静電霧化ブロック３６を構成している。つまり、図１３、図１４に示す変形例は、筐体１０内に複数の静電霧化ブロック３６を配置した変形例である。なお、図１４（ｂ）は図１４（ａ）のＸ−Ｘ線断面図、図１４（ｃ）は図１４（ａ）のＹ−Ｙ線断面図である。
【０１０３】
図１３に示す例では、筐体１０内に、２つの静電霧化ブロック３６を並設してある。筐体１０の底壁部１０ａには貫通孔１７を二対形成しており、各対の貫通孔１７に、各静電霧化ブロック３６の一対の放熱部材１４をそれぞれ１対１で嵌合させ、固定している。図１３の例では、隣接する静電霧化ブロック３６の放熱部材１４同士を直列接続させているが、並列接続させてもよい。また、複数の放電電極１用の対向電極１１として単一のものを配置しているが、放電電極１ごとに別の対向電極１１を配置してあってもよい。図１３の例によれば、帯電微粒子水の発生量をさらに増大させることができる。
【０１０４】
図１４（ａ）〜（ｃ）に示す例では、隣接する一対の放電電極１を、一つの放電電極１を半割りにしたような形状に設けたうえで、互いに近接配置している。図１４（ａ）〜（ｃ）に示す例の他の構成については、図１３に示す例と同様である。この変形例によれば、対をなす放電電極１が一つの放電電極１のように働き、短時間で結露水を生成して静電霧化を開始することができる。
【０１０５】
図１５（ａ）〜（ｃ）、図１６（ａ）〜（ｃ）は、型が異なる熱電素子２を三以上（ここでは四つ）配置した変形例である。つまり、Ｐ型の熱電素子２を二つ配し、Ｎ型の熱電素子２を二つ配している。
【０１０６】
図１５（ａ）〜（ｃ）に示す例は、［実施形態１］〜［実施形態３］の静電霧化装置において、Ｐ型とＮ型の熱電素子２を二つずつ配した例である。二つのＰ型の熱電素子２の放熱側は、負極側の端子４に接合させる。また、二つのＮ型の熱電素子２の放熱側は、正極側の端子４に接合させる。両端子４にはそれぞれリード９の一端側を接合させ、該リード９の他端側同士を電気接続させて回路を形成する。
【０１０７】
この例では、Ｎ型からＰ型に電流を流すことによって、Ｎ型である二つの熱電素子２の放電電極１に接合される側と、Ｐ型である二つの熱電素子２の放電電極１に接合される側とが、共に吸熱によって放電電極１を冷却する。そのため、熱電素子２を一対だけ配する場合に比べて、冷却効率が向上したものとなる。
【０１０８】
図１６（ａ）〜（ｃ）に示す例は、［実施形態４］〜［実施形態６］の静電霧化装置において、Ｐ型とＮ型の熱電素子２を二つずつ配した例である。Ｐ型およびＮ型の各熱電素子２の放熱側は、棒状の放熱部材１４に接続させている。
【０１０９】
Ｐ型とＮ型の熱電素子２に接続される各放熱部材１４の端部には、ともにリード９の一端側を接合させ、該リード９の他端側同士を電気接続させて回路を形成する。リード９を介してＮ型からＰ型に電流を流すことによって、図１５（ａ）〜（ｃ）の例と同様に、Ｎ型の二つの熱電素子２とＰ型の二つの熱電素子２が共に放電電極１を冷却する。
【０１１０】
図１７（ａ）、（ｂ）に示す例は、［実施形態５］や［実施形態６］の静電霧化装置において、各放熱部材１４の熱電素子２に接合される側とは逆側の端部から、第二放熱部材４０を延設した例である。第二放熱部材４０の材質としては、放熱部材１４と同様の材質を用いることが好適である。放熱部材１４と第二放熱部材４０とは、一体に成形してもよいし、溶接、半田付け、導電性接着材等を用いて接合させてもよい。
【０１１１】
それぞれの第二放熱部材４０には、リード９の一端側を接合させる。リード９は、放熱性の観点から、できるだけ太いものを用いることが好ましい。
【０１１２】
第二放熱部材４０は、放熱部材１４の貫通孔１７を通じて筐体１０外に突出した部分から、側方にむけて延設してある。図１７（ｂ）に示すように、一対の第二放熱部材４０はそれぞれ半円板状を成しており、全体として円板状の外形となるように近接配置している。
【０１１３】
図示例では、第二放熱部材４０を筐体１０の底壁部１０ａに当接させているが、筐体１０から離間させてあってもよい。また、第二放熱部材４０の筐体１０に当接する側とは逆側の面に多数のフィン４１を設けているが、フィン４１を備えない形状であってもよい。
【０１１４】
この例の静電霧化装置において、一対の熱電素子２の放熱側同士は、放熱部材１４、第二放熱部材４０、リード９を介して電気接続される。そして、各熱電素子２の放熱は、放熱部材１４と第二放熱部材４０、さらには筐体１０やリード９を介して、効率的に行われる。
【０１１５】
放熱についてさらに述べると、図中の黒塗り矢印に示すように、放熱部材１４の表面からは、筐体１０内において効率的に放熱が行われる。第二放熱部材４０の表面からは、筐体１０外において効率的に放熱が行われる。第二放熱部材４０のフィン４１にむけて冷却風を送り込むように送風手段４２を設ければ、さらに放熱性は向上する。
【０１１６】
また、放熱部材１４と第二放熱部材４０は共に筐体１０に当接しているので、該筐体１０を通じても効果的に放熱が行われる。
【０１１７】
図１８に示す例は、［実施形態５］や［実施形態６］の静電霧化装置において、各放熱部材１４の筐体１０内に位置する部分から、放熱用のフィン４３を突設した例である。フィン４３は、放熱部材１４の軸方向と直交する方向に向けて突設されており、該放熱部材１４の軸方向に等間隔を隔てて複数並設してある。フィン４３の形状は棒状であってもよいし、半円板状であってもよい。
【０１１８】
この例の静電霧化装置においては、筐体１０内において、放熱部材１４の表面からさらに効率的な放熱が行われる。
【０１１９】
図１９に示す例は、［実施形態４］〜［実施形態６］の放熱部材１４として、弾性体である板ばね材４４を用いた例である。板ばね材４４としては、ばね用ベリリウム銅、ばね用りん青銅などの銅合金、ＳＵＳ３０１やＳＵＳ３０４などのばね性を有するステンレス等が好適に用いられる。また、板ばね材４４の肉厚としては、０．３〜１ｍｍ程度の厚みで構成することが好ましい。
【０１２０】
この放熱部材１４をなす板ばね材４４は、熱電素子２が取り付けられる横片部４５と、横片部４５の熱電素子２が取り付けられた側とは反対側の端部から該横片部４５と同方向に延設される電気入力部４６と、で構成される。この横片部４５と電気入力部４６とは一直線状に設けられ、曲げ加工等の塑性加工の施されない平坦な一枚の板となっている。
【０１２１】
電気入力部４６は、正の入力側と負の入力側とで、形状を相違させている。具体的には、正の入力側と負入力側とで電気入力部４６の幅寸法を異ならせている。さらに、これら電気入力部４６は、横片部４５よりも幅広に形成している。各電気入力部４６に対しては、電気接続用の被接続部（図示略）を着脱自在に接続する。被接続部としては、例えば、電気入力部４６に差し込んで着脱可能なファストン端子などを好適に用いる。
【０１２２】
板状をなす一対の放熱部材１４は、横片部４５同士が互いに向き合い、且つ、該放熱部材１４の幅方向にずれるように配設される。このとき電気入力部４６は、筐体１０からなる支持部材１５を挟んで互いに反対側に位置し、筐体１０から異なる方向に突出するように構成される。図１９に示すように、横片部４５の一部は筐体１０に埋設される。横片部４５の先端の表面に、熱電素子２が電気的且つ機械的に接合される。これにより、放熱部材１４は、熱電素子２の通電方向がその厚み方向となるように取り付けられる。
【０１２３】
支持部材１５としての筐体１０は、その中央に表裏面に貫設する収容部４７を形成したものであり、平面視ドーナツ状となっている。なお、収容部４７は必ずしも貫通してなくともよく、例えば表面側から凹設した凹み部であってもよい。
【０１２４】
このような筐体１０に放熱部材１４が略水平状態で埋設されて支持され、筐体１０中央側の一端が収容部４７内に臨んでいる。一対の放熱部材１４に熱電素子２を介して取り付けられた放電電極１は、筐体１０の収容部４７に収容される。なお、放電電極１と熱電素子２の全てが収容部４７の厚み内に収まる構成でもよいし、その一部だけが収容部４７の厚み内に位置する構成でもよい。
【０１２５】
この例の静電霧化装置によれば、放電電極１と熱電素子２の全てまたは一部が、筐体１０の収容部４７の厚み内に収まるため、静電霧化装置全体の低背化（図１９中上下方向の寸法の短縮）を実現することができる。また、放熱部材１４を成形するに当たり、曲げ加工を伴わずに成形することができる。そのため、製作誤差を減らすことができて寸法安定性が向上し、さらに製造時間の短縮や工程の簡略化を図ることができる。
【０１２６】
また、放熱部材１４の電気入力部４６側の先端は反対方向に向いており、電気入力部４６が支持部材１５を挟んで略反対側に位置しているため、電気入力部４６やこれに接続するリードが、正入力側と負入力側で接触することを抑制できる。また、この例の電気入力部４６は、正入力側と負入力側とで電気入力部４６の形状を相違させているので、電気入力部４６への被接続部の誤接続も抑制することができる。
【０１２７】
図２０に示す例は、図１９に示す例の板ばね材４４を、さらにクランク状に屈曲させた例である。放熱部材１４をなす板ばね材４４は、熱電素子２が取り付けられる横片部４５と、この横片部４５の一方の端部から該横片部４５に対して略直角方向に連設された縦片部４８と、縦片部４８の横片部４５が連設された側とは反対側の端部から該横片部４５とは反対方向に連設された入力側横片部４９と、を備えている。この入力側横片部４９の突出先端部から、該入力側横片部４９と一直線状に電気入力部４６を延出させている。
【０１２８】
電気入力部４６は、正入力側と負入力側とで形状（幅寸法）を相違させている。これら電気入力部４６は、入力側横片部４９よりも幅広に形成している。
【０１２９】
この一対の放熱部材１４の一部が支持部材１５に埋設され、支持されている。図２０に示すように、一対の放熱部材１４は、横片部４５の先端が互いに向き合うように点対称に配置されている。そして、この一対の放熱部材１４は、横片部４５が側面視において一部重なり、且つ、平面視において所定距離だけずれて接触しないように配置される。これにより、一対の熱電素子２間には距離ｄが確保される。
【０１３０】
この状態を保持しつながら、一対の放熱部材１４は支持部材１５に一体成形される。このとき、放熱部材１４の入力側横片部４９が支持部材１５内に埋め込まれると共に、電気入力部４６が支持部材１５から露出するように形成される。また、放熱部材１４が支持部材１５に一体成形された状態にて、放熱部材１４の熱電素子２接続側の支持部材１５からの突出基部間の距離（縦片部４８間の距離ｃ）が、一対の熱電素子２間の距離ｄよりも大きくなるように設けている。これにより、支持部材１５にマイグレーションが生じることを抑制し、また、電極間の短絡を抑制することができる。
【０１３１】
ここでの突出基部間の距離ｃは、放熱部材１４の縦片部４８対向面間の距離であり、１ｍｍ以上を確保することが好ましい。一対の熱電素子２間の距離ｄは、熱電素子２の対向面間の距離である。
【０１３２】
さらに、放熱部材１４として、弾性体である板ばね材４４を用いたので、支持部材１５が外気の温度変化などにより収縮しあるいは膨張した場合であっても、放熱部材１４自体が撓むことにより、支持部材１５の収縮や膨張の変形を吸収することができる。これにより、熱電素子２近傍に発生する応力を緩和することができる。
【０１３３】
また、この板ばね材４４では、電気入力部４６側の支持部材１５からの突出基部となる入力側横片部４９を、該電気入力部４６よりも幅狭に形成している。板ばね材４４はこの幅狭の入力側横片部４９で屈曲しやすくなっており、図２１に示すように入力側横片部４９を屈曲させたうえで、電気入力部４６での接続作業を行なうことができる。これにより、電気配線時の作業性が向上する。
【０１３４】
なお、図２２に示すように、縦片部４８を支持部材１５に対して貫通するように長く設け（すなわち、入力側横片部４９を設けず）、電気入力部４６を支持部材１５の裏面側（熱電素子２が位置する側とは反対側）に露出させてもよい。
【０１３５】
図２３（ａ）〜（ｄ）に示す例では、図２０等で示した筐体１０（支持部材１５）に、対向電極１１を支持する支柱部６６を設けている。また、この筐体１０には、放熱部材１４のそれぞれの電気入力部４６に電気的に接続される導電性部材５０を設けている。図２３（ａ）の例では、この導電性部材５０は筐体１０の裏側（熱電素子２を設けた側とは反対側）に位置している。
【０１３６】
導電性部材５０としては、各放熱部材１４に対応する一対のものを距離をあけて設けており、それぞれが電気入力可能な給電部５２を有している。筐体１０の導電性部材５０間に位置する電気絶縁部５１により電気入力部４６間の絶縁性を確保したうえで、給電部５２を介して熱電素子２および放電電極１に電圧を印加する。
【０１３７】
これによれば、電気入力部４６に対する給電を導電性部材５０を介して間接的に行なうことができるので、放熱部材１４にリードを直接接続する必要がなくなる。そのため、放熱部材１４にリードを接続する際に不意に外力が負荷されて破損等を生じることがなくなる。
【０１３８】
図２３（ａ）や図２３（ｂ）の例では、導電性部材５０の材料として例えば導電性の樹脂などを用い、二色成形等の公知の樹脂成形方法によって筐体１０と一体に成形している。放熱部材１４の導電性部材５０に接続される側の端部は、埋設された状態で筐体１０中に位置しているが、該放熱部材１４の端部が裏面側にまで貫通してもよい。
【０１３９】
図２３（ｃ）の例では、両側の導電性部材５０を筐体１０の底壁部１０ａからさらに側方に突出させており、この突出部分を給電部５２としている。
【０１４０】
図２３（ｄ）の例では、両側の導電性部材５０を筐体１０の底壁部１０ａからさらに裏側に突出させており、この突出部分を給電部５２としている。図２３（ｃ）や図２３（ｄ）の例のように、給電部５２を筐体１０から突出させて設けることで電気接続が容易な構造となる。
【０１４１】
図２４（ａ）〜（ｃ）に示す例は、図２３（ａ）に示した例において、導電性部材５０を筐体１０の底壁部１０ａの裏側でなく、表側（熱電素子２を設けた側）に設けたものである。
【０１４２】
有底筒状の筐体１０は、その底壁部１０ａに、放熱部材１４を挿通させるための貫通孔５３を一対形成したものであり、底壁部１０ａの中央に絶縁性材料からなる電気絶縁部５１を備えている。両貫通孔５３は、隣接する放熱部材１４同士の絶縁性を確保するため、所定距離を隔てて並行に形成してある。
【０１４３】
この貫通孔５３に放熱部材１４の端部を挿入し、この挿入した端部を、筐体１０裏側から突出させることなく貫通孔５３内に位置させる。そして、放熱部材１４の電気入力部４６の一部を導電性部材５０に接触させ、電気入力部４６の導電性部材５０に接触させた部分とは別部分を、貫通孔５３を通じて外部に露出させる。
【０１４４】
これにより、熱電素子２に対する給電を、図２４（ｂ）のように導電性部材５０を介して行うか、あるいは、図２４（ｃ）のように電気入力部４６に直接接続して行うかを、適宜選択することができる。これにより、静電霧化装置の設計上の自由度が増す。図中の符号Ｅは、給電を行う電気供給部を示している。
【０１４５】
なお、図示例では放熱部材１４の端部が貫通孔５３内に位置しているが、放熱部材１４が筐体１０裏側にまで貫通したものであってもよい。その場合においても、放熱部材１４の電気入力部４６の一部を導電性部材５０に接触させ、電気入力部４６の導電性部材５０に接触させた部分とは別部分を外部に露出させる。
【０１４６】
次に、図２５に基づいて［実施形態７］の静電霧化装置を説明する。なお、［実施形態３］と同様の構成については図中に同一符号を付して詳しい説明を省略し、本実施形態特有の構成について以下に詳述する。
【０１４７】
本実施形態の静電霧化装置においては、絶縁性材料から成る放電電極１の基台部１ａの底面に、印刷、フォトレジスト、ＤＢＣ等の方法によって、銅やニッケル等の導電性材料からなる導電層５５を設けている。そして、この導電層５５に対して、各熱電素子２の吸熱側の端部を半田や導電性接着剤で接合させている。つまり、この導電層５５が、複数の異なる型の熱電素子２が搭載される搭載部１３をなす。この搭載部１３には、熱電素子２間の通電経路が形成される。導電層５５に厚み寸法は、通電時の発熱抑制のため０．１ｍｍ以上を確保したうえで極力薄く設けることが好ましい。
【０１４８】
換言すると、本実施形態の静電霧化装置は、放電電極１の基台部１ａの底面に回路パターンとなる導電層５５を直接形成し、該導電層５５に対して、熱電素子２の吸熱側の端部を機械的および電気的に接続させた構造である。熱電素子２の材質が半田接合に不向きな金属等の材質である場合には、該熱電素子２の放電電極１の基台部１ａの底面と対向する面にニッケルめっきを施してもよい。
【０１４９】
また、本実施形態の静電霧化装置では、図４８に示す従来例のように支持部材１５をなす筐体１０自体が熱電素子２や導電層５５を封止する構造でなく、筐体１０内に封止材５６を充填させることによって、熱電素子２や導電層５５を封止する構造としている。封止材５６としては、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコン樹脂等の樹脂材が好適に用いられるが、該封止材５６を充填させない構成であってもよい。筐体１０には対向電極１１を支持させている。
【０１５０】
本実施形態の静電霧化装置において、外部電源によってリード９を介して一対の熱電素子２に通電を行うと、各熱電素子２は図中上側端部において吸熱を行い、図中下側端部において放熱を行う。放電電極１は、自身に設けてある吸熱側の導電層５５を介して、各熱電素子２の吸熱作用により直接的に冷却され、その表面全体に結露水を生成する。ここで、高圧リード５７を介して放電電極１の表面に高電圧を印加すると、放電電極１表面の結露水に高電圧が印加されることによって静電霧化現象を生じ、帯電微粒子水を大量に生成させる。
【０１５１】
静電霧化現象をより安定化させたい場合には、放電電極１の導電層５５が形成してある部分を除く他の表面（つまり、基台部１ａの底面を除く部分）に、導電膜を形成しあってもよい。このような導電膜を放電電極１に被覆しておくことで、より放電が安定化する。
【０１５２】
本実施形態の静電霧化装置によれば、熱電素子２の吸熱側の端部と放電電極１との間には、薄膜状の導電層５５が介在するのみである。したがって、熱電素子２を一対配置したコンパクトな構造であっても、放電電極１を効果的に冷却することができる。つまり、放電電極１に結露水を生成するための冷却能力を保持したうえで、装置全体の小型化や省エネルギー化が可能となる。
【０１５３】
本実施形態の放電電極１としては、少なくとも導電層５５で覆われる部分が電気絶縁体からなり、この導電層５５で通電経路を形成するものであればよい。
【０１５４】
なお、［実施形態１］〜［実施形態６］において詳述した各構成（放熱部材１４等）やそれらの各変形例の構成が、本実施形態においても適用可能となることは勿論である。
【０１５５】
図２６（ａ）〜（ｃ）、図２７（ａ）、（ｂ）には、本実施形態において熱電素子２を二対備えた場合の配置例を示している。図２７（ａ）は、吸熱側の導電層（回路パターン）５５を図２６（ｃ）の矢印Ｐ側からみた場合であり、図２７（ｂ）は、放熱側の導電層（回路パターン）５５を図２６（ｃ）の矢印Ｑ側からみた場合である。
【０１５６】
図２８（ａ）〜（ｃ）、図２９（ａ）、（ｂ）には、本実施形態において熱電素子２を三対備えた場合の配置例を示している。図２９（ａ）は、吸熱側の導電層５５を図２８（ｃ）の矢印Ｐ側からみた場合であり、図２９（ｂ）は、放熱側の導電層５５を図２８（ｃ）の矢印Ｑ側からみた場合である。
【０１５７】
熱電素子２が二対の場合、三対の場合のいずれにおいても、熱電素子２の配置は、放電電極１の中心軸Ａの軸方向からみて、該中心軸Ａを中心とした略点対称の配置となっている（図２７（ａ）、（ｂ）や図２９（ａ）、（ｂ）参照）。前記配置は厳密な点対称に限定されず、略点対称なものであればよい。前記配置によって、放電電極１を支持する各熱電素子２に偏った荷重がかかることが抑制される。特に熱電素子２の接合部分は衝撃に弱い部分となるが、前記配置によって荷重をより均等に分配することで、装置の信頼性が向上する。なお、熱電素子２が一対、複数対のいずれの場合であっても、前記のような略点対称の配置にすることで信頼性が向上することは勿論である。
【０１５８】
図３０には、本実施形態において放熱用構造体５を長尺形状に設けた場合の例を示している。放熱用構造体５は、熱電素子２の通電方向（図中上下方向）を長手方向とした長尺部材であって、有底筒状を成す筐体１０の底壁部１０ａ中央に貫通固定させてある。
【０１５９】
放電電極１は、長尺の放熱用構造体５によって、筐体１０の底壁部１０ａから距離を隔てた高い位置で支持される。放電電極１を底壁部１０ａから離すことで、該放電電極１での放電を安定させることができる。なお、図示例では放熱用構造体５をフィン形状に設けているが、他の形状であってもよい。
【０１６０】
図３１は、図３０の例において、各熱電素子２の放熱側に、［実施形態４］〜［実施形態６］と同様の放熱部材１４を接続させた例である。放熱部材１４やこれを嵌合させる筐体１０の詳しい構成について説明を省略する。
【０１６１】
この例の静電霧化装置においては、各熱電素子２の放熱側に棒状の放熱部材１４を接続させ、該放熱部材１４によって通電と放熱をともに行うようになっているので、装置全体のさらなるコンパクト化や省エネルギー化が実現される。また、長尺の放熱部材１４によって放電電極１を高い位置に支持し、底壁部１０ａから放電電極１を離して設けることで、該放電電極１での放電を安定させることができる。
【０１６２】
図３２（ａ）〜（ｃ）、図３３（ａ）、（ｂ）には、放熱部材１４を備えた図３１の例において、熱電素子２を二対備えた場合の配置例を示している。図３３（ａ）は、吸熱側の導電層５５を図３２（ｃ）の矢印Ｐ側からみた場合であり、図３３（ｂ）は、放熱側の導電層５５を図３２（ｃ）の矢印Ｑ側からみた場合である。前記配置例では、対をなす熱電素子２のうち一方にのみ放熱部材１４を接合させ、該放熱部材１４に対してリード９を接合させている。また、放熱部材１４を接合させていない側の熱電素子２の放熱側同士を導電層５５で接続させている。
【０１６３】
図３４（ａ）〜（ｃ）、図３５（ａ）、（ｂ）には、放熱部材１４を備えた図３１の例において、熱電素子２を二対備えた他の場合の配置例を示している。図３５（ａ）は、吸熱側の導電層５５を図３４（ｃ）の矢印Ｐ側からみた場合であり、図３５（ｂ）は、放熱側の導電層５５を図３４（ｃ）の矢印Ｑ側からみた場合である。前記配置例では、対をなす熱電素子２の両方に放熱部材１４を接合させている。リード９は、各対の放熱部材１４の一方に接合させている。また、リード９を接合させていない側の放熱部材１４同士を導電層５５で接続させている。
【０１６４】
図３５（ａ）、（ｂ）に示すように、熱電素子２と放熱部材１４の配置は、放電電極１の中心軸Ａの軸方向からみて、該中心軸Ａを中心とした点対称の配置となっている。前記配置は厳密な点対称に限定されず、略点対称なものであればよい。前記配置によって、放電電極１を支持する各熱電素子２と各放熱部材１４のそれぞれに偏った荷重がかかることが抑制される。熱電素子２や放熱部材１４の接合部分は衝撃に弱い部分となるが、前記配置によって荷重をより均等に分配することで、装置の信頼性が向上する。なお、熱電素子２や放熱部材１４が一対、複数対のいずれの場合であっても、前記のような配置にすることで信頼性が向上する。
【０１６５】
図３６（ａ）〜（ｃ）、図３７（ａ）、（ｂ）には、放熱部材１４を備えた図３１の例において、熱電素子２を二対備えたさらに他の場合の配置例を示している。図３７（ａ）は、吸熱側の導電層５５を図３６（ｃ）の矢印Ｐ側からみた場合であり、図３７（ｂ）は、放熱側の導電層５５を図３６（ｃ）の矢印Ｑ側からみた場合である。前記配置例では、対をなす熱電素子２のうち一方に放熱部材１４を１対１で接合させ、対をなす熱電素子２の他方同士は、幅広に形成した同一の放熱部材１４に接合させている。
【０１６６】
つまり、幅広に形成した放熱部材１４は、隣接する熱電素子２の放熱側の端部同士を電気接続させるものである。リード９は、熱電素子２に１対１で接合させた側の放熱部材１４に接合させている。
【０１６７】
図３８（ａ）〜（ｃ）、図３９（ａ）、（ｂ）には、放熱部材１４を備えた図３１の例において、熱電素子２を三対備えた場合の配置例を示している。図３９（ａ）は、吸熱側の導電層５５を図３８（ｃ）の矢印Ｐ側からみた場合であり、図３９（ｂ）は、放熱側の導電層５５を図３８（ｃ）の矢印Ｑ側からみた場合である。前記配置例では、並設される三対の熱電素子２のうち、両端側の二対の熱電素子２にのみ、放熱部材１４を１対１で接合させている。リード９は、両端にある放熱部材１４のそれぞれの対の一方に接合させている。また、両端で対をなす放熱部材１４の他方は、導電層５５を介して、中央で対をなす放熱部材１４の一つにそれぞれ電気接続させてある。
【０１６８】
前記配置においても、熱電素子２と放熱部材１４の配置はともに、放電電極１の中心軸Ａの軸方向からみて、該中心軸Ａを中心とした点対称の配置となっている。前記配置においても厳密な点対称に限定されず、略点対称なものであればよい。
【０１６９】
図４０（ａ）〜（ｃ）、図４１（ａ）、（ｂ）には、放熱部材１４を備えた図３１の例において、熱電素子２を三対備えた他の場合の配置例を示している。図４１（ａ）は、吸熱側の導電層５５を図４０（ｃ）の矢印Ｐ側からみた場合であり、図４１（ｂ）は、放熱側の導電層５５を図４０（ｃ）の矢印Ｑ側からみた場合である。前記配置例では、両端で対をなす熱電素子２のうち一方に放熱部材１４を１対１で接合させている。また、両端で対をなす熱電素子２の他方と、中央で対をなす熱電素子２の一つとは、幅広に形成した放熱部材１４によって電気接続させている。リード９は、熱電素子２に１対１で接合する両端の放熱部材１４に接合させている。
【０１７０】
前記配置においても、熱電素子２と放熱部材１４の配置はともに、放電電極１の中心軸Ａの軸方向からみて、該中心軸Ａを中心とした点対称の配置となっている。前記配置においても厳密な点対称に限定されず、略点対称なものであればよい。
【０１７１】
次に、図４２に基づいて［実施形態８］の静電霧化装置を説明する。なお、［実施形態７］と同様の構成については図中に同一符号を付して詳しい説明を省略し、本実施形態特有の構成について以下に詳述する。
【０１７２】
本実施形態の静電霧化装置においては、放電電極１はその一部または全部が導電体であり、該導電体の表面上（基台部１ａの底面上）に薄膜状の電気絶縁層６０を配し、この電気絶縁層６０上に、印刷、フォトレジスト、ＤＢＣ等の方法によって、吸熱側の導電層５５を形成している。この薄膜状の導電層５５が、複数の異なる型の熱電素子２が搭載される搭載部１３をなす。この搭載部１３には、熱電素子２間の通電経路が形成される。電気絶縁層６０の厚み寸法は、絶縁性確保のため０．３ｍｍ以上を確保したうえで、極力薄く設けることが好ましい。また、導電層５５に厚み寸法は、通電時の発熱抑制のため０．１ｍｍ以上を確保したうえで極力薄く設けることが好ましい。 換言すると、本実施形態の静電霧化装置は、放電電極１表面に電気絶縁層６０を介して導電層５５を形成し、この回路パターンとなる導電層５５に対して、熱電素子２の吸熱側の端部を機械的および電気的に接続させた構造である。
【０１７３】
放電電極１は、［実施形態１］〜［実施形態６］の場合と同様、材質として真鍮、アルミニウム、銅、タングステン、チタン等の金属が好適に用いられるが、電気伝導性の高い材質であれば、導電性の樹脂、カーボン等の他の材質を用いてもよい。また、耐食性を向上させるために金や白金のめっきを施してあってもよい。
【０１７４】
電気絶縁層６０の材質は、エポキシやポリイミド等の樹脂が好適に用いられるが、アルミナや窒化アルミニウム等のセラミックや、金属酸化物等の他の材質を用いてもよい。また、電気絶縁層６０を形成する樹脂中に熱伝導性フィラーを含有させてもよい。
【０１７５】
本実施形態の静電霧化装置によれば、熱電素子２の吸熱側の端部と放電電極１との間には、薄膜状の導電層５５と、同じく薄膜状の電気絶縁層６０が介在するのみである。したがって、熱電素子２を一対配置したコンパクトな構造であっても、放電電極１を効果的に冷却することができる。つまり、放電電極１に結露水を生成するための冷却能力を保持したうえで、装置全体の小型化や省エネルギー化が可能となる。
【０１７６】
本実施形態の放電電極１としては、少なくとも電気絶縁層６０で覆われる部分が導電体からなり、電気絶縁層６０上の導電層５５で通電経路を形成するものであればよい。
【０１７７】
図４３は、本実施形態の静電霧化装置において、各熱電素子２の放熱側に、［実施形態４］〜［実施形態６］と同様の放熱部材１４を接続させた例である。放熱部材１４やこれを嵌合させる筐体１０の詳しい構成については説明を省略する。
【０１７８】
この例の静電霧化装置においては、各熱電素子２の放熱側に棒状の放熱部材１４を接続させ、該放熱部材１４によって通電と放熱をともに行うので、装置全体のさらなるコンパクト化や省エネルギー化が実現される。また、長尺の放熱部材１４によって放電電極１を高い位置に支持し、底壁部１０ａから放電電極１を離して設けることで、該放電電極１での放電を安定させることができる。
【０１７９】
なお、［実施形態１］〜［実施形態７］において詳述した各構成やそれらの各変形例の構成が、本実施形態においても適用可能となることは勿論である。
【０１８０】
次に、本発明の静電霧化装置の製造方法について、添付図面に基づいて説明する。
【０１８１】
図４４（ａ）〜（ｄ）には、図２０に示す例の静電霧化装置を製造する工程を、順に示している。この製造工程は、リードフレーム７１に接続された状態の放熱部材１４を形成するリードフレーム形成工程と、このリードフレーム７１に接続された状態の放熱部材１４に支持部材１５を一体成形する支持部材成形工程と、支持部材１５が一体成形された放熱部材１４に熱電素子２及び放電電極１を接合する部品接合工程と、支持部材１５が一体成形された放熱部材１４をリードフレーム７１から切り離す切り離し工程と、を有する。前記各工程によれば、静電霧化装置を効率よく大量生産することが可能となり、生産性が大幅に向上する。
【０１８２】
リードフレーム形成工程は、図４４（ａ）に示すように、放熱部材構成体６２を得るための工程である。この放熱部材構成体６２は、リードフレーム７１と、このリードフレーム７１に継手部７４を介して連結される複数の放熱部材１４と、を有する。前記リードフレーム７１は、平行となるように並設された直線状のフレーム部７２と、一対のフレーム部７２間に所定間隔で架設される架設部７３と、を有する。放熱部材１４は、リードフレーム７１の架設部７３と平行に設けている。
【０１８３】
対向する一対のフレーム部７２のうち一方に対して、正の電気入力部４６を有する放熱部材１４が一体に連結される。また、対向する一対のフレーム部７２のうち他方に対して、負の電気入力部４６を有する放熱部材１４が一体に連結される。そして、正の電気入力部４６を有する放熱部材１４の横片部４５と、負の電気入力部４６を有する放熱部材１４の横片部４５とが、略対向する状態で隣接するように形成している。この隣接する一対の放熱部材１４は、フレーム部７２に沿う方向に所定距離だけずれた状態で形成される。
【０１８４】
この放熱部材構成体６２は、例えば、帯状の板材をプレス加工で打ち抜き、曲げ加工を施す等の方法によって形成される。また、その他の方法として、エッチング加工やプレスでの曲げ加工を用いてもよい。
【０１８５】
支持部材成形工程は、図４４（ｂ）に示すように、リードフレーム成形工程で得られた放熱部材構成体６２に対して、樹脂などで構成された筐体１０（支持部材１５）を一体的に成形する工程である。例えば筐体１０が樹脂製の場合、本工程での筐体１０の成形は、前記リードフレーム成形工程で得られた放熱部材構成体６２を、型閉めした型内に位置させたうえで、射出成形などの公知の樹脂成形方法により行われる。
【０１８６】
このとき、図４５（ａ）、（ｂ）に示すように、筐体１０の底壁部１０ａの中央に入熱用開口部６３を貫通形成することが好ましい。筐体１０に入熱用開口部６３を設けることで、後述の部品接合工程において、放熱部材１４の裏側から半田接合のための入熱をすることができる。これにより、放熱部材１４に熱電素子２を半田接合するにあたって、作業性を向上させることができる。
【０１８７】
部品接合工程は、図４４（ｃ）に示すように、支持部材成形工程によって得られた筐体１０上の放熱部材１４に熱電素子２及び放電電極１を実装する工程である。本工程による熱電素子２及び放電電極１を実装する方法は特に限定されないが、例えば、半田による接合を行なう場合には、熱プレス、ホットエアー、レーザーソルダリング、パルス通電加熱などの方法が採用可能である。
【０１８８】
ここで、半田接合を行なう場合、図４６（ａ）、（ｂ）に示すように、放熱部材１４の横片部４５の熱電素子２が取り付けられる部位に、熱電素子２取付部としてのランド部６４を設けておくことが好ましい。このランド部６４の形状は熱電素子２の接合面（図中の斜線部分参照）よりも大きなものであればよく、特に限定はされないが、図４６（ａ）のような四角形、図４６（ｂ）のような円形、その他多角形とすることが好ましい。
【０１８９】
なお、ランド部６４の形状を熱電素子２の接合面の形状に合わせ、該接合面の外形に沿って僅かに大きな形状にした場合には、ランド部６４に熱電素子２を半田接合する際に、正確な位置で熱電素子２を接合しやすくなる。これは、半田が及ぼすセルフアライメント効果により、ランド部６４の略中央に熱電素子２が引き付けられるためである。
【０１９０】
また、図４６（ａ）、（ｂ）に示すように、ランド部６４は、このランド部６４や横片部４５よりも幅狭の支持部６５を介して、横片部４５に連設されることが好ましい。支持部６５は、放熱部材１４の他の部分よりも断面積の小さい部分である。ランド部６４に熱電素子２を半田接合するにあたり、この支持部６５が半田接合時の熱伝導を効果的に妨げるため、半田接合時の入熱が漏れることを抑制できる。これにより、筐体１０が半田接合時の高熱で変形することも抑制できる。
【０１９１】
切り離し工程は、前記のように構成された熱交換ユニットをリードフレーム７１から切り離す工程である。具体的には、フレーム部７２に連設された継手部７４を切断する。
【０１９２】
ここでの熱交換ユニットは、筐体１０である支持部材１５と、正入力側と負入力側とで対をなす板状の放熱部材１４と、各放熱部材１４に接合される複数の熱電素子２と、これら複数の熱電素子２が搭載される放電電極１とを有するユニットである。放熱部材１４を通じての通電により、放電電極１が冷却される。
【０１９３】
前記熱交換ユニットには、切り離し工程後にさらに対向電極１１を接合してもよいし、図４４（ｄ）に示すように切り離し工程前の筐体１０に対向電極１１を接合する工程をさらに備え、この対向電極１１が取り付けられた状態で熱交換ユニットを切り離すようにしてもよい。
【０１９４】
なお、この例の筐体１０には、対向電極１１を接合させるための支柱部６６が設けてある。支柱部６６と対向電極１１との接合は、既述の通り、ネジや接着剤を用いた手段や、ヒートシール、スナップフィット等の手段で行うことができる。
【０１９５】
また、この例の製造方法では、リードフレーム形成工程、支持部材成形工程、部品接合工程、切り離し工程をこの順で行うものとしたが、部品接合工程を行なう前に切り離し工程に移り、この切り離し工程後に部品接合工程を行なうものであってもよい。
【０１９６】
ところで、上述した熱交換ユニット及びこれを用いた静電霧化装置の製造方法は、上述した他の実施形態や各種変形例においても、当然に適用可能である。
【０１９７】
例えば図４７には、図１９に示す例において同様の製造方法を用いた場合を示している。この場合の製造方法は、図４４で示した製造方法と基本的と大部分が同一であるが、リードフレーム形成工程において、プレスでの曲げ加工を行なわない点で相違している。
【０１９８】
リードフレーム７１に一体に設けた放熱部材１４は、平坦な板状の部材で構成されている。このため、放熱部材構成体６２を成形するにあたっては、帯状の板材をプレス加工で打ち抜くだけでよく、曲げ加工が不要である。そのため、製造時間の短縮化が可能となり、製造工程を簡略化することもできる。
【０１９９】
なお、筐体１０に設けた収容部４７が表裏に貫通するものである場合には、該収容部４７を利用して放熱部材１４と熱電素子２との半田接合作業をすることができる。つまり、収容部４７が前記入熱用開口部６３を兼ねたものとなる。
【０２００】
以上、静電霧化装置の各実施形態や各種の変形例について、また、これらを製造するための工程について、図面に基づいて詳述した。上述した各構成は、各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適宜の設計変更が可能である。また、各構成を適宜組み合わせて適用することも可能である。
【符号の説明】
【０２０１】
１ 放電電極
２ 熱電素子
８ 電源部
１０ 筐体
１１ 対向電極
１３ 搭載部
１４ 放熱部材
１５ 支持部材
２１ 導電体
５５ 導電層
６０ 電気絶縁層
６３ 入熱用開口部
６４ ランド部
７２ フレーム部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、帯電微粒子水を発生させる静電霧化装置やその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、帯電微粒子水を発生させる静電霧化装置が開示されている。
【０００３】
この従来の静電霧化装置は図４８に示すようなもので、多数の熱電素子（熱電素子ハーフ）２を両側から回路板１５０で挟み込む形で熱交換ブロック１６０を構成している。回路板１５０は、絶縁基板１５１の片面に回路パターン１５２を形成したものであって、該回路パターン１５２によって各熱電素子２の端部同士を電気接続させている。そして、前記熱交換ブロック１６０の吸熱側の回路板１５０に熱伝導性の冷却板１７０を接続させ、この冷却板１７０上に放電電極１を接続させている。また、前記熱交換ブロック１６０の放熱側の回路板１５０に、放熱用構造体１７１を接続させている。
【０００４】
前記従来の静電霧化装置においては、吸熱側において、熱電素子２が回路パターン１５２、絶縁基板１５１、冷却板１７０を経て、放電電極１を冷却させる。冷却によって放電電極１の表面には結露水が生成される。放電電極１には高圧リード１８０を接続させており、該高圧リード１８０を介して放電電極１表面の結露水に電圧を印加することで、静電霧化現象により帯電微粒子水を生成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−０００８２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、前記従来の静電霧化装置においては、熱電素子２と放電電極１の間には多数の界面（熱電素子２と回路パターン１５２の界面、回路パターン１５２と絶縁基板１５１の界面、絶縁基板１５１と冷却板１７０の界面、冷却板１７０と放電電極１の界面）が存在する。この多数の界面の存在が、放電電極１の冷却効率を低下させる要因となる。
【０００７】
そのため、前記従来の静電霧化装置において、結露水生成のための冷却能力を確保するには、熱電素子２を多数配置する必要があり、装置全体の大型化を招くとともに、省エネルギー化にも限界があるという問題があった。
【０００８】
本発明は上述の問題点を解決するために為されたものであって、放電電極に結露水を生成するための冷却能力を保持したうえで、装置全体のさらなる小型化や省エネルギー化を実現することができる静電霧化装置や、その製造方法を提供することを、課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る静電霧化装置は、複数の異なる型の熱電素子と、静電霧化を生じさせる放電電極とを備える。前記放電電極は、前記複数の異なる型の熱電素子が搭載される搭載部を有する。前記搭載部には、前記複数の異なる型の熱電素子間の通電経路が設けられる。これにより、放電電極に結露水を生成するための冷却能力を保持したうえで、装置全体のさらなる小型化や省エネルギー化を実現することができる。
【００１０】
前記熱電素子には、電源部を接続させ、前記電源部により、前記複数の異なる熱電素子に対して前記放電電極を冷却させる方向の通電を行う。
【００１１】
前記構成の静電霧化装置において、前記放電電極は一部または全部が導電体であり、この導電体が前記搭載部を形成することが好ましい。
【００１２】
また、前記放電電極は、電気絶縁体の表面上に導電層を設けたものであり、前記導電層が前記搭載部を形成することも好ましい。
【００１３】
また、前記放電電極は、導電体の表面上に電気絶縁層を設け、前記電気絶縁層上に導電層を設けたものであり、前記導電層が前記搭載部を形成することも好ましい。
【００１４】
本発明に係る静電霧化装置では、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。
【００１５】
本発明に係る静電霧化装置では、前記熱電素子の前記放電電極に搭載される側と反対側の端部に接合される放熱部材を備え、前記放熱部材は、少なくとも一部に導電体を有し、前記導電体を介して前記熱電素子への通電を行うことも好ましい。
【００１６】
前記放熱部材は、弾性体であり、前記放熱部材の一端部に前記熱電素子を接合させることも好ましい。
【００１７】
前記放熱部材は、前記熱電素子を接合させるランド部と、前記ランドを前記放熱部材の他の部分と接続させる支持部とを有し、前記支持部は前記ランド部より幅狭に形成することも好ましい。
【００１８】
前記放熱部材は、棒状部材であり、前記放熱部材の一端部に前記熱電素子を接合させることも好ましい。
【００１９】
前記放熱部材は、前記熱電素子との接合箇所から離れるほど大径となる形状を有することが好ましい。
【００２０】
また、本発明に係る静電霧化装置では、前記放熱部材を嵌合又は埋設により支持する支持部材を備えることも好ましい。
【００２１】
前記支持部材は、前記放電電極を囲む筐体であることも好ましい。
【００２２】
前記支持部材は、前記放熱部材と前記熱電素子を加熱により接合させるための入熱用開口部を有することも好ましい。
【００２３】
本発明に係る静電霧化装置の製造方法は、少なくとも一部に導電体を有する複数の放熱部材をフレームに接続された状態で形成する工程と、前記複数の放熱部材を前記フレームから切り離す工程と、複数の異なる型の熱電素子を対応する前記放熱部材に接合させる工程と、前記異なる型の熱電素子を放電電極が有する搭載部に通電可能となるように搭載する工程とを備える。これらの工程で効率的に製造した静電霧化装置は、放電電極に結露水を生成するための冷却能力を保持したうえで、装置全体のさらなる小型化や省エネルギー化を実現できるものとなる。
【００２４】
本発明に係る静電霧化装置の製造方法では、前記フレームに接続された状態の前記複数の放熱部材に対して、支持部材を一体成形する工程を更に備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００２５】
本発明は、放電電極に結露水を生成するための冷却能力を保持したうえで、装置全体のさらなる小型化や省エネルギー化を実現することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施形態１の静電霧化装置の基本構成を示す説明図である。
【図２】本発明の実施形態２の静電霧化装置の基本構成を示す説明図である。
【図３】本発明の実施形態３の静電霧化装置の基本構成を示す説明図である。
【図４】本発明の実施形態４の静電霧化装置の基本構成を示す説明図である。
【図５】本発明の実施形態５の静電霧化装置の基本構成を示す説明図である。
【図６】本発明の実施形態６の静電霧化装置の基本構成を示す説明図である。
【図７】（ａ）〜（ｅ）は放電電極の変形例の説明図である。
【図８】（ａ）〜（ｆ）は放熱部材の変形例の説明図である。
【図９】（ａ）、（ｂ）は放熱部材の変形例の説明図である。
【図１０】（ａ）〜（ｄ）は封止部を設けた場合の変形例の説明図である。
【図１１】（ａ）、（ｂ）は筐体に肉厚部分を設けた変形例の説明図である。
【図１２】（ａ）、（ｂ）は筐体に通風窓を設けた変形例の説明図である。
【図１３】筐体内に静電霧化ブロックを二つ配置した変形例の説明図である。
【図１４】（ａ）は筐体内に静電霧化ブロックを二つ配置した変形例の説明図であり、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ線断面図、（ｃ）は（ａ）のＹ−Ｙ線断面図である。
【図１５】（ａ）〜（ｃ）は熱電素子を四つ配した変形例の説明図である。
【図１６】（ａ）〜（ｃ）は熱電素子と放熱部材を四つ配した変形例の説明図である。
【図１７】（ａ）、（ｂ）は第二放熱部材を備えた変形例の説明図である。
【図１８】放熱部材にフィンを設けた変形例の説明図である。
【図１９】放熱部材を板ばね材にした変形例の説明図である。
【図２０】放熱部材を板ばね材にした変形例の説明図である。
【図２１】同上の変形例の放熱部材を屈曲させたときの説明図である。
【図２２】放熱部材を板ばね材にした変形例の説明図である。
【図２３】（ａ）〜（ｄ）は給電部を設けた変形例の説明図である。
【図２４】（ａ）〜（ｃ）は給電部を設けた変形例の説明図である。
【図２５】本発明の実施形態７の静電霧化装置の基本構成を示す説明図である。
【図２６】（ａ）〜（ｃ）は熱電素子を二対設けた場合の配置例を示す説明図である。
【図２７】（ａ）は図２６（ｃ）のＰ方向からみた吸熱側の配置パターンの説明図、（ｂ）は図２６（ｃ）のＱ方向からみた放熱側の配置パターンの説明図である。
【図２８】（ａ）〜（ｃ）は熱電素子を三対設けた場合の配置例の説明図である。
【図２９】（ａ）は図２８（ｃ）のＰ方向からみた吸熱側の配置パターンの説明図、（ｂ）は図２８（ｃ）のＱ方向からみた放熱側の配置パターンの説明図である。
【図３０】放熱部材を長尺に設けた変形例の説明図である。
【図３１】熱電素子に放熱部材を接続させた変形例の説明図である。
【図３２】（ａ）〜（ｃ）は二対の熱電素子に放熱部材を接続させた変形例の説明図である。
【図３３】（ａ）は図３２（ｃ）のＰ方向からみた吸熱側の配置パターンの説明図、（ｂ）は図３２（ｃ）のＱ方向からみた放熱側の配置パターンの説明図である。
【図３４】（ａ）〜（ｃ）は二対の熱電素子に放熱部材を接続させた変形例の説明図である。
【図３５】（ａ）は図３４（ｃ）のＰ方向からみた吸熱側の配置パターンの説明図、（ｂ）は図３４（ｃ）のＱ方向からみた放熱側の配置パターンの説明図である。
【図３６】（ａ）〜（ｃ）は二対の熱電素子に放熱部材を接続させた変形例の説明図である。
【図３７】（ａ）は図３６（ｃ）のＰ方向からみた吸熱側の配置パターンの説明図、（ｂ）は図３６（ｃ）のＱ方向からみた放熱側の配置パターンの説明図である。
【図３８】（ａ）〜（ｃ）は三対の熱電素子に放熱部材を接続させた変形例の説明図である。
【図３９】（ａ）は図３８（ｃ）のＰ方向からみた吸熱側の配置パターンの説明図、（ｂ）は図３８（ｃ）のＱ方向からみた放熱側の配置パターンの説明図である。
【図４０】（ａ）〜（ｃ）は三対の熱電素子に放熱部材を接続させた変形例の説明図である。
【図４１】（ａ）は図４０（ｃ）のＰ方向からみた吸熱側の配置パターンの説明図、（ｂ）は図４０（ｃ）のＱ方向からみた放熱側の配置パターンの説明図である。
【図４２】本発明の実施形態８の静電霧化装置の基本構成を示す説明図である。
【図４３】熱電素子に放熱部材を接続させた変形例の説明図である。
【図４４】（ａ）〜（ｄ）は本発明の静電霧化装置を製造する工程の説明図である。
【図４５】（ａ）、（ｂ）は同上の静電霧化装置の筐体に入熱用開口部を貫通形成した変形例の説明図である。
【図４６】（ａ）、（ｂ）は同上の静電霧化装置の放熱部材にランド部を設けた変形例の説明図である。
【図４７】（ａ）〜（ｄ）は本発明の静電霧化装置の変形例を製造する工程の説明図である。
【図４８】従来の静電霧化装置の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明の［実施形態１］〜［実施形態８］の静電霧化装置について、添付の図面に従って説明する。
【００２８】
後述するように、［実施形態１］〜［実施形態６］は、放電電極１の一部または全部が導電体からなり、この放電電極１をなす導電体によって、複数の型が異なる熱電素子２を搭載する搭載部１３を形成した例である（図１〜図６等参照）。
【００２９】
また、［実施形態７］では、放電電極１を、電気絶縁体の表面に導電層５５を設けたものとし、この導電層５５で搭載部１３を形成している（図２５等参照）。
【００３０】
また、［実施形態８］では、放電電極１を、導電体の表面上に電気絶縁層６０を設け、この電気絶縁層６０上に導電層５５を設けたものとしている。そして、この導電層５５で搭載部１３を形成している（図４２等参照）。
【００３１】
いずれの実施形態においても、放電電極１が有する搭載部１３に、熱電素子２間の通電経路が設けられる。
【００３２】
以下、各実施形態や各種変形例について、順に詳述する。
【００３３】
図１に示すように、本発明の［実施形態１］の静電霧化装置は、複数の異なる型の熱電素子（熱電素子ハーフ）２と、静電霧化を生じさせる放電電極１とを備えている。熱電素子２としては、ＢｉＴｅ系のペルチェ素子を用い、異なる型としてＰ型とＮ型のものを備えている。ここでは、一つのＰ型の熱電素子２と一つのＮ型の熱電素子２を配しているが、Ｐ型の熱電素子２とＮ型の熱電素子２の両方または一方を複数備えてあってもよい（図１５に基づいて後述する変形例を参照）。
【００３４】
放電電極１は、平板状の基台部１ａの中央部分から放電部１ｂを突設した形状であり、真鍮、アルミニウム、銅、タングステン、チタン等の金属からなる。熱電素子２は、放電電極１の基台部１ａの底面にその端部を半田接合させてある。熱電素子２のこの半田接合側の端部が吸熱側となり、熱電素子２の逆側の端部が放熱側となる。
【００３５】
放電電極１の材質は金属に限定されず、電気伝導性の高い材質であれば、導電性の樹脂、カーボン等の他の材質を用いてもよい。また、熱電素子２との半田接合を良好に行うため、放電電極１の基台部１ａの底面にニッケルめっきを施してあってもよいし、耐食性を向上させるために金や白金のめっきを施してあってもよい。
【００３６】
Ｐ型とＮ型で対をなす各熱電素子２の放熱側の端部は、絶縁板３の片面側に形成してある端子４に、それぞれ接合させている。この絶縁板３のもう片面側には、フィン状の放熱用構造体５を接合させている。
【００３７】
両端子４にはそれぞれリード９の一端側を接合させており、該リード９の他端側同士を、通電路６によって電気接続させている。通電路６には、回路全体に高電圧を印加するための電圧印加部７を接続させている。また、通電路６中には、両熱電素子２間にオフセット電圧を印加するためのオフセット電圧印加部として、直流電源である電源部８を介在させている。リード９は、放熱性の観点から、できるだけ太いものや表面積の大きなものを用いることが好ましい。
【００３８】
本実施形態の静電霧化装置において、一対の熱電素子２の吸熱側の端部同士は放電電極１を介して電気接続される。つまり、導電体である放電電極１自体に、一対の熱電素子２の吸熱側の端部同士を電気接続させる通電経路が形成される。放電電極１としては、少なくとも搭載部１３が導電体からなり、該導電体で通電経路を形成するものであればよい。一対の熱電素子２の放熱側の端部同士は、端子４、リード９、通電路６を介して電気接続される。
【００３９】
帯電微粒子水を発生させるには、電圧印加部７によって回路全体にマイナスの高電圧を印加するとともに、電源部８によって、型の異なる複数（一対）の熱電素子２間に電流を流す。両熱電素子２間においては、Ｎ型からＰ型にむけて電流が流れ、放電電極１と接合される側の吸熱により該放電電極１を冷却して、該放電電極１に結露水を生成する。各熱電素子２の絶縁板３と接合される側の熱は、放熱用構造体５を介して放熱される。そして、電圧印加部７により放電電極１に印加した高電圧が、放電電極１表面の結露水に静電霧化現象を生じさせ、ナノメータサイズの粒径を含む帯電微粒子水を、大量に生成する。
【００４０】
本実施形態の静電霧化装置においては、放電電極１を冷却するために備えた一対の熱電素子２の吸熱側同士を、該放電電極１を介して電気接続させてある。つまり、熱電素子２と放電電極１とは、図４８に示す回路板１５０や冷却板１７０等の部材を介在させることなく、直接的に接合させた構造である。
【００４１】
したがって、熱電素子２を一対のみ配置したコンパクト且つ省エネルギーな構造であっても、高い冷却効率で放電電極１を冷却し、結露水を生成することができる。また、放電電極１と熱電素子２との間には絶縁体が介在しないので、結露水等の水分が付着してもマイグレーションが生じることは抑えられる。
【００４２】
図２に基づいて、［実施形態２］の静電霧化装置を説明する。なお、［実施形態１］と同様の構成については図中に同一符号を付して詳しい説明を省略し、本実施形態特有の構成について以下に詳述する。
【００４３】
本実施形態の静電霧化装置においては、放熱用構造体５に筒状の筐体１０を接合させて備えている。筐体１０は、絶縁性材料を用いて形成したものであり、その内部空間に放電電極１を収容するとともに、該放電電極１と対向する位置に対向電極１１を支持している。対向電極１１は、中央に放出孔１２を貫通形成したリング状のものであり、接地させて設けている。
【００４４】
筐体１０の絶縁性材料としては、ＰＢＴ、ＰＰＳ、ポリカーボネート、液晶ポリマー、ＡＢＳ等の樹脂が好適に用いられる。装置全体の放熱性を向上させたい場合には、筐体１０の樹脂中に熱伝導性フィラーを混入させることも好ましい。なお、筐体１０の材質として、ＳＵＳ、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金等の金属を用いてもよい。この場合、筐体１０と対向電極１１との間には、絶縁材料（図示略）を介在させて備える。
【００４５】
対向電極１１の材質としては、ＳＵＳ、銅、白金等の金属や、導電性の樹脂が好適に用いられる。また、導電性材料を用いて樹脂表面に電極をパターニングすることで、対向電極１１を形成してもよいし、対向電極１１の耐食性を向上させるために、金、白金等の耐食性が高い材料をコーティングさせてもよい。
【００４６】
筐体１０と対向電極１１との接合は、ネジや接着剤を用いることが好適である。筐体１０の材質が樹脂である場合には、筐体１０と対向電極１１との接合をヒートシールにより行ってもよい。
【００４７】
前記構成からなる本実施形態の静電霧化装置においては、筐体１０を介して、放電電極１に対する一定の位置関係で対向電極１１を配置してあることで、外部環境に影響されることなく、放電電極１において静電霧化現象を安定的に生じさせることができる。また、放熱用構造体５側での放熱が筐体１０を介しても行われるので、放電電極１の冷却効率も向上する。なお、放電電極１と対向する位置に対向電極１１があることで、放電電極１の静電霧化現象を安定させるとともに、生成された帯電微粒子水を引き付けて外部に勢いよく放出させるようにも作用する。
【００４８】
また、放電電極１での静電霧化現象を筐体１０内で生じさせることができるので、外部環境が及ぼす影響を抑制したうえで、放電電極１にて帯電微粒子水を安定生成することが可能となる。
【００４９】
図示の対向電極１１は、平板の中央に放出孔１２を開口させた形状であるが、静電霧化現象を安定的に発生させることのできる形状であれば、他の形状であってもよい。例えば、放電電極１を囲むドーム型に対向電極１１を形成した場合には、放電電極１に対して電界をさらに集中させやすくなる。
【００５０】
次に、図３に基づいて［実施形態３］の静電霧化装置を説明する。なお、［実施形態１］や［実施形態２］と同様の構成については図中に同一符号を付して詳しい説明を省略し、本実施形態特有の構成について以下に詳述する。
【００５１】
本実施形態の静電霧化装置においては、筐体１０が支持する対向電極１１を［実施形態２］のように接地させるのではなく、該対向電極１１側に電圧印加部７を接続させ、プラスの高電圧を印加するように設けている。そして、一対の熱電素子２に通電を行う回路側を接地させて設け、この回路中に設けた電源部８によって、Ｎ型の熱電素子２からＰ型の熱電素子２にむけて（つまり、放電電極１を冷却する通電方向で）電流を流すようにしている。
【００５２】
一対の熱電素子２間に電流が流れることで放電電極１は冷却されて表面に結露水を生成し、この結露水に対して、対向電極１１との間で高電圧が印加される。これにより、放電電極１表面の結露水に静電霧化現象が生じ、ナノメータサイズの粒径の含む帯電微粒子水が大量に生成される。つまり、高電圧を印加する対向電極１１と放電電極１との間で強力な電界を形成し、この電界によって放電電極１上の結露水に静電霧化用の高電圧を印加させるのである。
【００５３】
次に、図４に基づいて［実施形態４］の静電霧化装置を説明する。なお、［実施形態１］と同様の構成については図中に同一符号を付して詳しい説明を省略し、本実施形態特有の構成について以下に詳述する。
【００５４】
本実施形態の静電霧化装置においては、一対の熱電素子２のそれぞれの放熱側の端部に、導電性および熱伝導性の材料（真鍮、アルミニウム、銅等）からなる放熱部材１４を、機械的に且つ電気的に接続させている。放熱部材１４は、熱電素子２の通電方向（図中の上下方向）を長手方向とした長尺の部材であって、各熱電素子２に対して一対一で接続させている。
【００５５】
各放熱部材１４は導電体からなり、各熱電素子２の放熱を行うとともに、各熱電素子２への通電も行う。なお、放熱部材１４は全てが導電体でなくてもよく、少なくとも一部に導電体を有し、該導電体を介して熱電素子２への通電を行うものであればよい。
【００５６】
また、図示例では放熱部材１４は棒状部材となっているが、板状、スパイラル状、蛇腹（コルゲート）状等の、他の形状であってもよい。また、放熱部材１４を棒状部材とする場合において、その断面形状は多様なものが適用可能であり、丸棒状、角棒状等の形態が好適に用いられる。放熱部材１４を棒状に設けることで、放熱部材１４、熱電素子２、放電電極１と一連に続く導電体全体が棒状となるので、先端の放電電極１の電界集中が安定しやすくなる。その結果として、帯電微粒子水を安定生成しやすくなる。
【００５７】
さらに、棒状の放熱部材１４は、熱電素子２との接合箇所から離れるほど、一定の大きさの径になるまでは大径となるように形成してある。図示例では、熱電素子２に接合される側の小径部１４ａと、リード９に接合される側の大径部１４ｂとの間に、小径部１４ａから大径部１４ｂにむけて徐々に径を広げるテーパ部１４ｃを設けることで、放熱部材１４を形成している。
【００５８】
これにより、放熱部材１４、熱電素子２、放電電極１と一連に続く導電体全体の外形が、放電電極１の位置する先端側を細くした形となる。そのため、先端の放電電極１における電界集中がさらに安定する。加えて、放熱部材１４の大径側において放熱面積を増大させ、放熱効率を向上させることにもなる。
【００５９】
隣接する一対の放熱部材１４間には、両者の絶縁性を確保する支持部材１５を配している。支持部材１５は、放熱部材１４を挿通させるための貫通孔１６を一対有するものであり、絶縁性材料からなる。両貫通孔１６は、所定距離を隔てたうえで並行に形成してある。
【００６０】
放熱部材１４は、その大径部１４ｂを貫通孔１６内に嵌合させた状態で、支持部材１５に固定される。ここでの固定は、放熱部材１４の貫通孔１６内への圧入固定でもよいし、放熱部材１４を接着剤により貫通孔１６内に固定するものでもよい。固定用の接着剤として熱伝導性フィラーを混入させたものを用いた場合には、放熱部材１４の放熱性を向上させることができる。つまり、前記接着剤のような熱伝導性の固着体を介して放熱部材１４を支持部材１５に固定することで、放熱部材１４の放熱性、ひいては熱電素子２による放電電極１の冷却性を向上させることができる。
【００６１】
また、支持部材１５に対して放熱部材１４の一部を埋設する構造としてもよい。この場合の埋設は、例えば支持部材１５成形時に放熱部材１４の一部を埋め込んで一体成形することや、支持部材１５を複数のブロックに分割したうえで各ブロック間に放熱部材１４を挟み込み、これら複数のブロックを溶接等で連結させることで行う。
【００６２】
放熱部材１４を支持部材１５に対して嵌合又は埋設により支持させることで、支持部材１５に対する放熱部材１４の正確な位置決めが、より簡単且つ確実にできるようになる。また、放熱部材１４を強固に固定できるので、熱電素子２近傍に応力が集中することを抑制できる。これにより、熱電素子２の損壊を防止することができる。
【００６３】
支持部材１５の絶縁性材料としては、ＰＢＴ、ＰＰＳ、ポリカーボネート、液晶ポリマー、ＡＢＳ等の樹脂が好適に用いられる。放熱部材１４の放熱性をさらに向上させたい場合には、支持部材１５の樹脂中に熱伝導性フィラーを混入させることも好ましい。なお、支持部材１５の材質として、ＳＵＳ、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金等の金属を用いてもよい。この場合、支持部材１５と放熱部材１４との間には、絶縁材料を介在させて備える。
【００６４】
支持部材１５から突出した放熱部材１４の端部には、リード９の一端側を接合させており、該リード９の他端側同士を、通電路６によって電気接続させている。この通電路６に電圧印加部７や電源部８を接続させて回路を形成している点は、［実施形態１］と同様である。
【００６５】
前記構成からなる本実施形態の静電霧化装置において、一対の熱電素子２の吸熱側同士は放電電極１を介して電気接続される。また、一対の熱電素子２の放熱側同士は、一対の放熱部材１４、リード９、通電路６を介して電気接続される。
【００６６】
帯電微粒子水を発生させるには、電圧印加部７によって回路全体にマイナスの高電圧を印加するとともに、電源部８によって両熱電素子２間に電流を流す。両熱電素子２の吸熱によって放電電極１は冷却されて結露水を生成する。両熱電素子２の放熱側からは、棒状の放熱部材１４を通じて効率的に放熱される。そして、電圧印加部７により印加した高電圧が、放電電極１表面の結露水に静電霧化現象を生じさせ、ナノメータサイズの粒径を含む帯電微粒子水を大量に生成する。
【００６７】
本実施形態の静電霧化装置においては、放電電極１を冷却するために備えた一対の熱電素子２の吸熱側同士を、該放電電極１を介して電気接続させてある。加えて、各熱電素子２の放熱側に、導電性材料からなる棒状の放熱部材１４を接続させ、該放熱部材１４を介して熱電素子２への通電を行うように設けている。したがって、放電電極１と一対の熱電素子２と一対の放熱部材１４とを電気的且つ機械的に接合させたコンパクト且つ省エネルギーな構造によって、高い冷却効率で放電電極１を冷却し、結露水を生成することができる。
【００６８】
また、本実施形態の静電霧化装置においては、棒状の放熱部材１４、熱電素子２、放電電極１と一連に続く導電体が全体に細長い棒状に形成され、その先端部分に放電電極１が位置することとなる。したがって、先端の放電電極１での電界集中が安定しやすくなっている。
【００６９】
次に、図５に基づいて［実施形態５］の静電霧化装置を説明する。なお、［実施形態１］や［実施形態４］と同様の構成については図中に同一符号を付して詳しい説明を省略し、本実施形態特有の構成について以下に詳述する。
【００７０】
本実施形態の静電霧化装置においては、一対の放熱部材１４に筒状の筐体１０を接合させて備えている。有底筒状の筐体１０は、その底壁部１０ａに、放熱部材１４を挿通させるための貫通孔１７を一対形成したものであり、絶縁性材料からなる。両貫通孔１７は、隣接する放熱部材１４同士の絶縁性を確保するため、所定距離を隔てて並行に形成してある。つまり、本実施形態では、前記筐体１０によって支持部材１５を構成している。
【００７１】
放熱部材１４は、その大径部１４ｂを貫通孔１７に嵌合させた状態で、筐体１０に固定される。前記固定は、放熱部材１４の貫通孔１７内への圧入固定であってもよいし、放熱部材１４を接着剤により貫通孔１７内に固定するものであってもよい。固定用の接着剤として熱伝導性フィラーを混入させたものを用いた場合には、放熱部材１４の放熱性を向上させることができる。つまり、前記接着剤のような熱伝導性の固着体を介して放熱部材１４を筐体１０に固定することで、放熱部材１４の放熱性、ひいては熱電素子２による放電電極１の冷却性を向上させることができる。
【００７２】
筐体１０は、絶縁性材料を用いて形成したものであり、その内部空間に放電電極１を収容するとともに、該放電電極１と対向する位置に対向電極１１を支持している。対向電極１１は、中央に放出孔１２を貫通形成したリング状のものであり、接地させて設けている。
【００７３】
筐体１０の材質としては、［実施形態２］で示したものと同様のものを用いればよい。また、対向電極１１の材質や形状、筐体１０と対向電極１１との接合手段についても、［実施形態２］と同様のものが好適に用いられる。
【００７４】
前記構成からなる本実施形態の静電霧化装置においては、支持部材１５である筐体１０を介して、放電電極１に対する一定の位置関係で対向電極１１が配置される。そのため、放電電極１において、外部環境に影響されることなく安定的に静電霧化現象を発生させることができる。また、棒状の放熱部材１４を通じての放熱が筐体１０を介しても行われるので、放電電極１の冷却効率も向上する。
【００７５】
次に、図６に基づいて［実施形態６］の静電霧化装置を説明する。なお、［実施形態１］や［実施形態４］、［実施形態５］と同様の構成については図中に同一符号を付して詳しい説明を省略し、本実施形態特有の構成について以下に詳述する。
【００７６】
本実施形態の静電霧化装置においては、筐体１０が支持する対向電極１１を［実施形態５］のように接地させるのではなく、該対向電極１１側に電圧印加部７を接続させて設け、プラスの高電圧を印加するようになっている。また、一対の熱電素子２に通電を行う回路側を接地させて設け、この回路中に設けた電源部８によって、Ｎ型の熱電素子２からＰ型の熱電素子２にむけて電流を流すようになっている。
【００７７】
一対の熱電素子２間に電流が流れることで放電電極１は冷却されて表面に結露水を生成し、この結露水に対して、対向電極１１との間で高電圧が印加される。これにより、放電電極１表面の結露水に静電霧化現象が生じ、ナノメータサイズの粒径を含む帯電微粒子水を大量に生成させることは、［実施形態３］の場合と同様である。
【００７８】
以上、［実施形態１］〜［実施形態６］の静電霧化装置の基本構成について述べた。
【００７９】
以下においては、［実施形態１］〜［実施形態６］で備える各部材の変形例について、添付図面に基づいて順に詳述する。
【００８０】
図７（ａ）〜（ｅ）には、放電電極１の各種変形例を示している。［実施形態１］〜［実施形態６］の静電霧化装置においては、放電部１ｂの先端を球状に膨らませているが、図７（ａ）のように膨らむことのない球状に放電部１ｂの先端を設けてあってもよい。また、図７（ｂ）のように、放電部１ｂの先端を先鋭形状に設けてあってもよい。平板状の基台部１ａの角部分は、電界集中を避けるために凸曲面状に形成してあることが好ましい。
【００８１】
また、［実施形態１］〜［実施形態６］の静電霧化装置においては、基台部１ａと放電部１ｂを一体に成形していたが、図７（ｃ）〜（ｅ）のように基台部１ａと放電部１ｂを別体で構成してもよい。基台部１ａと放電部１ｂとで材質を相違させる場合には、例えば基台部１ａ側により導電性の高い材質を用い、放電部１ｂ側にはより熱伝導性の高い材質を用いる。基台部１ａの材質としては、金属等の導電体や、導電体を被覆した絶縁体を用いることができる。基台部１ａに熱電素子２を半田接合させる場合には、半田接合可能なニッケル、銅、金等の導電体で基台部１ａを形成するか、或いは、他の材質の表面にこれら導電体を被覆して基台部１ａを形成することが好ましい。放電部１ｂの材質としては、金属やカーボン等の導電性材料を用いてもよいし、セラミック等の絶縁材料を用いてもよい。いずれの場合においても、放電電極１の全部又は一部をなす導電体によって、熱電素子２の通電経路を形成するように設ける。
【００８２】
図７（ｃ）は、基台部１ａと放電部１ｂを接着剤又は半田で接合させたものである。前記接着剤としてはエポキシ、ウレタン、アクリル系等のものが用いられるが、熱伝導性フィラーを混入させて熱伝導性を向上させたものであることや、導電性フィラーを混入させて導電性を向上させたものであることも好ましい。
【００８３】
図７（ｄ）は、基台部１ａと放電部１ｂを溶接で接合させたものである。溶接を行う場合には、基台部１ａと放電部１ｂを共に溶接可能な金属とする。品質的に安定した接合を行うには、基台部１ａと放電部１ｂを同一材料で形成することが好ましい。図７（ｅ）は、基台部１ａの中央部に凹所１８を設けておき、放電部１ｂの基端面に設けた凸体１９を該凹所１８に圧入させることで、基台部１ａと放電部１ｂを接合させたものである。
【００８４】
図８（ａ）〜（ｆ）と図９（ａ）、（ｂ）には、棒状をなす放熱部材１４の各種変形例を示している。［実施形態４］〜［実施形態６］の静電霧化装置においては、放熱部材１４の断面形状を特に限定していないが、放熱部材１４の長手方向と直交する面での断面形状については、図８（ａ）、（ｂ）や図８（ｅ）、（ｆ）に示す例のような円形状であってもよいし、矩形状等の他の形状であってもよい。図８（ｃ）、（ｄ）に示す例では、一対の放熱部材１４の断面形状を共に半円形状とし、一対の放熱部材１４を並設したときに全体として、円柱を長手方向に沿って半割りにした形状となるように設けている。
【００８５】
また、図８（ａ）〜（ｄ）に示す例では放熱部材１４の小径部１４ａと大径部１４ｂとの間をテーパ状に連続させているが、階段状に連続させてもよいし、図８（ｅ）、（ｆ）に示す例のように径を一定に設けてもよい。
【００８６】
また、放熱部材１４を複数部材の組み合わせにより構成してもよい。図９（ａ）に示す変形例では、熱伝導性の絶縁部材２０と導電体２１とを組み合わせて棒状の放熱部材１４を形成している。絶縁部材２０としては、アルミナや窒化アルミニウム等のセラミックからなる部材が用いられる。図９（ｂ）に示す変形例では、導電体からなる放熱部材１４内に、強度保持のための剛性部材２２を埋設している。剛性部材２２としては、カーボンやセラミックからなる部材が用いられる。
【００８７】
図１０（ａ）〜（ｄ）には、［実施形態４］〜［実施形態６］の静電霧化装置において、熱電素子２の周囲に防水用の封止部２５を設けた場合の変形例を示している。前記封止部２５は、少なくとも、各熱電素子２が放電電極１に対して接合する接合箇所と、各熱電素子２が放熱部材１４に接合する接合箇所とを封止するものであればよい。
【００８８】
図１０（ａ）、（ｂ）に示す例では、封止部２５として、エポキシ、ウレタン、アクリル系等の接着剤２６を用いている。接着剤２６としては、１液熱硬化タイプ、２液性タイプ、ＵＶ硬化タイプ、嫌気性タイプ等の適宜のものが利用可能である。また、熱電素子２やその接合箇所に過度の応力が働かないように、ガラス転移温度が低い接着剤２６を利用することが好ましい。
【００８９】
図１０（ａ）の例では、耐水性および絶縁性を有する接着剤２６によって一対の熱電素子２の周囲を全て埋めてある。つまり、接着剤２６によって、各熱電素子２の放電電極１との接合箇所と、各熱電素子２の外周面と、両熱電素子２間の隙間と、各熱電素子２の放熱部材１４との接合箇所とを、全て一体に封止してある。前記接着剤２６によって、接合部分の腐食を抑制して長寿命化を図るとともに、比較的強度の弱い熱電素子２を保護することができる。
【００９０】
図１０（ｂ）の例では、耐水性および絶縁性を有する接着剤２６によって、各熱電素子２の放電電極１との接合箇所と、各熱電素子２の放熱部材１４との接合箇所だけを、別々に封止してある。つまり、各熱電素子２の放電電極１との接合箇所を封止する封止部２５と、各熱電素子２の放熱部材１４との接合箇所を封止する封止部２５とを、分離して別々に形成している。この場合には、封止部２５を介しての熱移動を抑制し、冷却能力をさらに確保することができる。
【００９１】
図１０（ｃ）に示す例では、封止部２５として、放電電極１の基台部１ａから熱電素子２を介して放熱部材１４の先端部に至るまでの範囲を、耐水性および絶縁性を有する樹脂製の枠体２７により囲んで封止してある。枠体２７の樹脂としては、ＰＢＴ、ＰＰＳ、ポリカーボネート、液晶ポリマー等が利用可能であり、耐加水分解性のものであることが好ましい。
【００９２】
図１０（ｄ）に示す例では、封止部２５として、耐水性および絶縁性を有するコーティング層２８を設けている。前記コーティング層２８は、放電電極１の基台部１ａ側から熱電素子２を挟んで放熱部材１４の先端部に至るまでの範囲を、全て被覆するように形成したものである。前記コーティング層２８によって、接合部分の腐食を抑制して長寿命化を図るとともに、比較的強度の弱い熱電素子２を保護することができる。
【００９３】
コーティング層２８は、１０〜１００μｍ程度の厚みとなるように薄く形成できる。そのため、熱移動を極力抑制して冷却能力を確保することができる。コーティング層２８の材質としては、フッ素、エポキシ樹脂、ポリイミド、ポリオレフィン、アクリル、ウレタン、ポリビニル系のものが利用可能である。
【００９４】
図１１（ａ）、（ｂ）には、［実施形態５］、［実施形態６］の静電霧化装置の筐体１０において、放熱部材１４を嵌合させるための貫通孔１７を、周囲よりも厚みを大きくした肉厚部分３０に設けた変形例を示している。図１１（ａ）に示す例では、有底筒状をなす筐体１０の底壁部１０ａに、段差構造を介して肉厚部分３０を形成している。図１１（ｂ）に示す例では、有底筒状をなす筐体１０の底壁部１０ａに、厚みを漸次増大させるテーパ構造を介して肉厚部分３０を形成している。
【００９５】
両貫通孔１７を、筐体１０において他よりも厚みを大きくした肉厚部分３０に設けることで、放熱部材１４の姿勢の安定性を向上させることができる。また、接触面積の増加によって放熱部材１４から筐体１０への熱伝達を向上させ、ひいては放電電極１の冷却効率を向上させることができる。
【００９６】
図１２（ａ）、（ｂ）には、［実施形態５］や［実施形態６］の静電霧化装置の筐体１０に、外気導入用の通風窓３１を形成した変形例を示している。通風窓３１は、有底筒状をなす筐体１０の周壁部１０ｂに複数開口させたものであり、通風窓３１を通じて筐体１０内に外気が流入するようになっている。
【００９７】
図１２（ａ）に示す例では、筐体１０の通風窓３１を、放熱部材１４をその径方向外側から囲む部分に形成している。高電圧印加によって放電電極１で帯電微粒子水を生成し、外部にむけて放出させる際には、放電電極１から離れる方向（対向電極１１に向かう方向）へと筐体１０内でイオン風が発生する。このイオン風により生じる空気の流れによって、通風窓３１を通じて筐体１０内に外気が導入され、放熱部材１４の表面近傍を通過して該放熱部材１４の放熱効率を向上させる（図中矢印参照）。
【００９８】
図１２（ｂ）に示す例では、筐体１０内に、該筐体１０の内部空間を二分割する仕切り壁３２を設けている。仕切り壁３２は、筐体１０の周壁部１０ｂから内側に延設されるものであり、該仕切り壁３２を介して、筐体１０の内部空間は静電霧化空間３３と放熱空間３４とに仕切られる。これにより、放熱空間３４で暖められた空気が静電霧化空間３３側に流入することが抑制される。
【００９９】
静電霧化空間３３は、放電電極１とこれを冷却するための一対の熱電素子２が収容される側の空間である。放熱空間３４は、一対の放熱部材１４が収容される側の空間である。外気導入用の通風窓３１は、静電霧化空間３３側に開口する通風窓３１ａと、放熱空間３４側に開口する通風窓３１ｂとで、別々に備えている。
【０１００】
したがって、高電圧印加によって放電電極１で帯電微粒子水を生成し、外部にむけて放出させる際には、放電電極１から離れる方向に向けて静電霧化空間３３内でイオン風が発生し、このイオン風により生じる空気の流れによって、通風窓３１ａを通じて静電霧化空間３３内に外気が導入される。つまり、通風窓３１ａを通じて外気を導入しながらイオン風を勢いよく発生させ、該イオン風に乗せて帯電微粒子水を外部に放出することができる。
【０１０１】
また、放熱空間３４内においては、自然風や強制風によって通風窓３１ｂを通じて外気が導入され、放熱部材１４の表面近傍を通過して該放熱部材１４の放熱効率を向上させる。図１２（ｂ）の例では、筐体１０外にファン等の送風装置３５を配置し、送風装置３５からの強制風によって外気を放熱空間３４内に送り込んでいる。送り込まれた外気は、反対側の通風窓３１ｂを通じて外部に吐出される。
【０１０２】
図１３、図１４（ａ）〜（ｃ）には、［実施形態５］や［実施形態６］の静電霧化装置において、単一の筐体１０内に、放電電極１を複数配置した変形例を示している。各放電電極１は、これを冷却するための一対の熱電素子２と、各熱電素子２に連結される一対の放熱部材１４とを組み合わせて一つの静電霧化ブロック３６を構成している。つまり、図１３、図１４に示す変形例は、筐体１０内に複数の静電霧化ブロック３６を配置した変形例である。なお、図１４（ｂ）は図１４（ａ）のＸ−Ｘ線断面図、図１４（ｃ）は図１４（ａ）のＹ−Ｙ線断面図である。
【０１０３】
図１３に示す例では、筐体１０内に、２つの静電霧化ブロック３６を並設してある。筐体１０の底壁部１０ａには貫通孔１７を二対形成しており、各対の貫通孔１７に、各静電霧化ブロック３６の一対の放熱部材１４をそれぞれ１対１で嵌合させ、固定している。図１３の例では、隣接する静電霧化ブロック３６の放熱部材１４同士を直列接続させているが、並列接続させてもよい。また、複数の放電電極１用の対向電極１１として単一のものを配置しているが、放電電極１ごとに別の対向電極１１を配置してあってもよい。図１３の例によれば、帯電微粒子水の発生量をさらに増大させることができる。
【０１０４】
図１４（ａ）〜（ｃ）に示す例では、隣接する一対の放電電極１を、一つの放電電極１を半割りにしたような形状に設けたうえで、互いに近接配置している。図１４（ａ）〜（ｃ）に示す例の他の構成については、図１３に示す例と同様である。この変形例によれば、対をなす放電電極１が一つの放電電極１のように働き、短時間で結露水を生成して静電霧化を開始することができる。
【０１０５】
図１５（ａ）〜（ｃ）、図１６（ａ）〜（ｃ）は、型が異なる熱電素子２を三以上（ここでは四つ）配置した変形例である。つまり、Ｐ型の熱電素子２を二つ配し、Ｎ型の熱電素子２を二つ配している。
【０１０６】
図１５（ａ）〜（ｃ）に示す例は、［実施形態１］〜［実施形態３］の静電霧化装置において、Ｐ型とＮ型の熱電素子２を二つずつ配した例である。二つのＰ型の熱電素子２の放熱側は、負極側の端子４に接合させる。また、二つのＮ型の熱電素子２の放熱側は、正極側の端子４に接合させる。両端子４にはそれぞれリード９の一端側を接合させ、該リード９の他端側同士を電気接続させて回路を形成する。
【０１０７】
この例では、Ｎ型からＰ型に電流を流すことによって、Ｎ型である二つの熱電素子２の放電電極１に接合される側と、Ｐ型である二つの熱電素子２の放電電極１に接合される側とが、共に吸熱によって放電電極１を冷却する。そのため、熱電素子２を一対だけ配する場合に比べて、冷却効率が向上したものとなる。
【０１０８】
図１６（ａ）〜（ｃ）に示す例は、［実施形態４］〜［実施形態６］の静電霧化装置において、Ｐ型とＮ型の熱電素子２を二つずつ配した例である。Ｐ型およびＮ型の各熱電素子２の放熱側は、棒状の放熱部材１４に接続させている。
【０１０９】
Ｐ型とＮ型の熱電素子２に接続される各放熱部材１４の端部には、ともにリード９の一端側を接合させ、該リード９の他端側同士を電気接続させて回路を形成する。リード９を介してＮ型からＰ型に電流を流すことによって、図１５（ａ）〜（ｃ）の例と同様に、Ｎ型の二つの熱電素子２とＰ型の二つの熱電素子２が共に放電電極１を冷却する。
【０１１０】
図１７（ａ）、（ｂ）に示す例は、［実施形態５］や［実施形態６］の静電霧化装置において、各放熱部材１４の熱電素子２に接合される側とは逆側の端部から、第二放熱部材４０を延設した例である。第二放熱部材４０の材質としては、放熱部材１４と同様の材質を用いることが好適である。放熱部材１４と第二放熱部材４０とは、一体に成形してもよいし、溶接、半田付け、導電性接着材等を用いて接合させてもよい。
【０１１１】
それぞれの第二放熱部材４０には、リード９の一端側を接合させる。リード９は、放熱性の観点から、できるだけ太いものを用いることが好ましい。
【０１１２】
第二放熱部材４０は、放熱部材１４の貫通孔１７を通じて筐体１０外に突出した部分から、側方にむけて延設してある。図１７（ｂ）に示すように、一対の第二放熱部材４０はそれぞれ半円板状を成しており、全体として円板状の外形となるように近接配置している。
【０１１３】
図示例では、第二放熱部材４０を筐体１０の底壁部１０ａに当接させているが、筐体１０から離間させてあってもよい。また、第二放熱部材４０の筐体１０に当接する側とは逆側の面に多数のフィン４１を設けているが、フィン４１を備えない形状であってもよい。
【０１１４】
この例の静電霧化装置において、一対の熱電素子２の放熱側同士は、放熱部材１４、第二放熱部材４０、リード９を介して電気接続される。そして、各熱電素子２の放熱は、放熱部材１４と第二放熱部材４０、さらには筐体１０やリード９を介して、効率的に行われる。
【０１１５】
放熱についてさらに述べると、図中の黒塗り矢印に示すように、放熱部材１４の表面からは、筐体１０内において効率的に放熱が行われる。第二放熱部材４０の表面からは、筐体１０外において効率的に放熱が行われる。第二放熱部材４０のフィン４１にむけて冷却風を送り込むように送風手段４２を設ければ、さらに放熱性は向上する。
【０１１６】
また、放熱部材１４と第二放熱部材４０は共に筐体１０に当接しているので、該筐体１０を通じても効果的に放熱が行われる。
【０１１７】
図１８に示す例は、［実施形態５］や［実施形態６］の静電霧化装置において、各放熱部材１４の筐体１０内に位置する部分から、放熱用のフィン４３を突設した例である。フィン４３は、放熱部材１４の軸方向と直交する方向に向けて突設されており、該放熱部材１４の軸方向に等間隔を隔てて複数並設してある。フィン４３の形状は棒状であってもよいし、半円板状であってもよい。
【０１１８】
この例の静電霧化装置においては、筐体１０内において、放熱部材１４の表面からさらに効率的な放熱が行われる。
【０１１９】
図１９に示す例は、［実施形態４］〜［実施形態６］の放熱部材１４として、弾性体である板ばね材４４を用いた例である。板ばね材４４としては、ばね用ベリリウム銅、ばね用りん青銅などの銅合金、ＳＵＳ３０１やＳＵＳ３０４などのばね性を有するステンレス等が好適に用いられる。また、板ばね材４４の肉厚としては、０．３〜１ｍｍ程度の厚みで構成することが好ましい。
【０１２０】
この放熱部材１４をなす板ばね材４４は、熱電素子２が取り付けられる横片部４５と、横片部４５の熱電素子２が取り付けられた側とは反対側の端部から該横片部４５と同方向に延設される電気入力部４６と、で構成される。この横片部４５と電気入力部４６とは一直線状に設けられ、曲げ加工等の塑性加工の施されない平坦な一枚の板となっている。
【０１２１】
電気入力部４６は、正の入力側と負の入力側とで、形状を相違させている。具体的には、正の入力側と負入力側とで電気入力部４６の幅寸法を異ならせている。さらに、これら電気入力部４６は、横片部４５よりも幅広に形成している。各電気入力部４６に対しては、電気接続用の被接続部（図示略）を着脱自在に接続する。被接続部としては、例えば、電気入力部４６に差し込んで着脱可能なファストン端子などを好適に用いる。
【０１２２】
板状をなす一対の放熱部材１４は、横片部４５同士が互いに向き合い、且つ、該放熱部材１４の幅方向にずれるように配設される。このとき電気入力部４６は、筐体１０からなる支持部材１５を挟んで互いに反対側に位置し、筐体１０から異なる方向に突出するように構成される。図１９に示すように、横片部４５の一部は筐体１０に埋設される。横片部４５の先端の表面に、熱電素子２が電気的且つ機械的に接合される。これにより、放熱部材１４は、熱電素子２の通電方向がその厚み方向となるように取り付けられる。
【０１２３】
支持部材１５としての筐体１０は、その中央に表裏面に貫設する収容部４７を形成したものであり、平面視ドーナツ状となっている。なお、収容部４７は必ずしも貫通してなくともよく、例えば表面側から凹設した凹み部であってもよい。
【０１２４】
このような筐体１０に放熱部材１４が略水平状態で埋設されて支持され、筐体１０中央側の一端が収容部４７内に臨んでいる。一対の放熱部材１４に熱電素子２を介して取り付けられた放電電極１は、筐体１０の収容部４７に収容される。なお、放電電極１と熱電素子２の全てが収容部４７の厚み内に収まる構成でもよいし、その一部だけが収容部４７の厚み内に位置する構成でもよい。
【０１２５】
この例の静電霧化装置によれば、放電電極１と熱電素子２の全てまたは一部が、筐体１０の収容部４７の厚み内に収まるため、静電霧化装置全体の低背化（図１９中上下方向の寸法の短縮）を実現することができる。また、放熱部材１４を成形するに当たり、曲げ加工を伴わずに成形することができる。そのため、製作誤差を減らすことができて寸法安定性が向上し、さらに製造時間の短縮や工程の簡略化を図ることができる。
【０１２６】
また、放熱部材１４の電気入力部４６側の先端は反対方向に向いており、電気入力部４６が支持部材１５を挟んで略反対側に位置しているため、電気入力部４６やこれに接続するリードが、正入力側と負入力側で接触することを抑制できる。また、この例の電気入力部４６は、正入力側と負入力側とで電気入力部４６の形状を相違させているので、電気入力部４６への被接続部の誤接続も抑制することができる。
【０１２７】
図２０に示す例は、図１９に示す例の板ばね材４４を、さらにクランク状に屈曲させた例である。放熱部材１４をなす板ばね材４４は、熱電素子２が取り付けられる横片部４５と、この横片部４５の一方の端部から該横片部４５に対して略直角方向に連設された縦片部４８と、縦片部４８の横片部４５が連設された側とは反対側の端部から該横片部４５とは反対方向に連設された入力側横片部４９と、を備えている。この入力側横片部４９の突出先端部から、該入力側横片部４９と一直線状に電気入力部４６を延出させている。
【０１２８】
電気入力部４６は、正入力側と負入力側とで形状（幅寸法）を相違させている。これら電気入力部４６は、入力側横片部４９よりも幅広に形成している。
【０１２９】
この一対の放熱部材１４の一部が支持部材１５に埋設され、支持されている。図２０に示すように、一対の放熱部材１４は、横片部４５の先端が互いに向き合うように点対称に配置されている。そして、この一対の放熱部材１４は、横片部４５が側面視において一部重なり、且つ、平面視において所定距離だけずれて接触しないように配置される。これにより、一対の熱電素子２間には距離ｄが確保される。
【０１３０】
この状態を保持しつながら、一対の放熱部材１４は支持部材１５に一体成形される。このとき、放熱部材１４の入力側横片部４９が支持部材１５内に埋め込まれると共に、電気入力部４６が支持部材１５から露出するように形成される。また、放熱部材１４が支持部材１５に一体成形された状態にて、放熱部材１４の熱電素子２接続側の支持部材１５からの突出基部間の距離（縦片部４８間の距離ｃ）が、一対の熱電素子２間の距離ｄよりも大きくなるように設けている。これにより、支持部材１５にマイグレーションが生じることを抑制し、また、電極間の短絡を抑制することができる。
【０１３１】
ここでの突出基部間の距離ｃは、放熱部材１４の縦片部４８対向面間の距離であり、１ｍｍ以上を確保することが好ましい。一対の熱電素子２間の距離ｄは、熱電素子２の対向面間の距離である。
【０１３２】
さらに、放熱部材１４として、弾性体である板ばね材４４を用いたので、支持部材１５が外気の温度変化などにより収縮しあるいは膨張した場合であっても、放熱部材１４自体が撓むことにより、支持部材１５の収縮や膨張の変形を吸収することができる。これにより、熱電素子２近傍に発生する応力を緩和することができる。
【０１３３】
また、この板ばね材４４では、電気入力部４６側の支持部材１５からの突出基部となる入力側横片部４９を、該電気入力部４６よりも幅狭に形成している。板ばね材４４はこの幅狭の入力側横片部４９で屈曲しやすくなっており、図２１に示すように入力側横片部４９を屈曲させたうえで、電気入力部４６での接続作業を行なうことができる。これにより、電気配線時の作業性が向上する。
【０１３４】
なお、図２２に示すように、縦片部４８を支持部材１５に対して貫通するように長く設け（すなわち、入力側横片部４９を設けず）、電気入力部４６を支持部材１５の裏面側（熱電素子２が位置する側とは反対側）に露出させてもよい。
【０１３５】
図２３（ａ）〜（ｄ）に示す例では、図２０等で示した筐体１０（支持部材１５）に、対向電極１１を支持する支柱部６６を設けている。また、この筐体１０には、放熱部材１４のそれぞれの電気入力部４６に電気的に接続される導電性部材５０を設けている。図２３（ａ）の例では、この導電性部材５０は筐体１０の裏側（熱電素子２を設けた側とは反対側）に位置している。
【０１３６】
導電性部材５０としては、各放熱部材１４に対応する一対のものを距離をあけて設けており、それぞれが電気入力可能な給電部５２を有している。筐体１０の導電性部材５０間に位置する電気絶縁部５１により電気入力部４６間の絶縁性を確保したうえで、給電部５２を介して熱電素子２および放電電極１に電圧を印加する。
【０１３７】
これによれば、電気入力部４６に対する給電を導電性部材５０を介して間接的に行なうことができるので、放熱部材１４にリードを直接接続する必要がなくなる。そのため、放熱部材１４にリードを接続する際に不意に外力が負荷されて破損等を生じることがなくなる。
【０１３８】
図２３（ａ）や図２３（ｂ）の例では、導電性部材５０の材料として例えば導電性の樹脂などを用い、二色成形等の公知の樹脂成形方法によって筐体１０と一体に成形している。放熱部材１４の導電性部材５０に接続される側の端部は、埋設された状態で筐体１０中に位置しているが、該放熱部材１４の端部が裏面側にまで貫通してもよい。
【０１３９】
図２３（ｃ）の例では、両側の導電性部材５０を筐体１０の底壁部１０ａからさらに側方に突出させており、この突出部分を給電部５２としている。
【０１４０】
図２３（ｄ）の例では、両側の導電性部材５０を筐体１０の底壁部１０ａからさらに裏側に突出させており、この突出部分を給電部５２としている。図２３（ｃ）や図２３（ｄ）の例のように、給電部５２を筐体１０から突出させて設けることで電気接続が容易な構造となる。
【０１４１】
図２４（ａ）〜（ｃ）に示す例は、図２３（ａ）に示した例において、導電性部材５０を筐体１０の底壁部１０ａの裏側でなく、表側（熱電素子２を設けた側）に設けたものである。
【０１４２】
有底筒状の筐体１０は、その底壁部１０ａに、放熱部材１４を挿通させるための貫通孔５３を一対形成したものであり、底壁部１０ａの中央に絶縁性材料からなる電気絶縁部５１を備えている。両貫通孔５３は、隣接する放熱部材１４同士の絶縁性を確保するため、所定距離を隔てて並行に形成してある。
【０１４３】
この貫通孔５３に放熱部材１４の端部を挿入し、この挿入した端部を、筐体１０裏側から突出させることなく貫通孔５３内に位置させる。そして、放熱部材１４の電気入力部４６の一部を導電性部材５０に接触させ、電気入力部４６の導電性部材５０に接触させた部分とは別部分を、貫通孔５３を通じて外部に露出させる。
【０１４４】
これにより、熱電素子２に対する給電を、図２４（ｂ）のように導電性部材５０を介して行うか、あるいは、図２４（ｃ）のように電気入力部４６に直接接続して行うかを、適宜選択することができる。これにより、静電霧化装置の設計上の自由度が増す。図中の符号Ｅは、給電を行う電気供給部を示している。
【０１４５】
なお、図示例では放熱部材１４の端部が貫通孔５３内に位置しているが、放熱部材１４が筐体１０裏側にまで貫通したものであってもよい。その場合においても、放熱部材１４の電気入力部４６の一部を導電性部材５０に接触させ、電気入力部４６の導電性部材５０に接触させた部分とは別部分を外部に露出させる。
【０１４６】
次に、図２５に基づいて［実施形態７］の静電霧化装置を説明する。なお、［実施形態３］と同様の構成については図中に同一符号を付して詳しい説明を省略し、本実施形態特有の構成について以下に詳述する。
【０１４７】
本実施形態の静電霧化装置においては、絶縁性材料から成る放電電極１の基台部１ａの底面に、印刷、フォトレジスト、ＤＢＣ等の方法によって、銅やニッケル等の導電性材料からなる導電層５５を設けている。そして、この導電層５５に対して、各熱電素子２の吸熱側の端部を半田や導電性接着剤で接合させている。つまり、この導電層５５が、複数の異なる型の熱電素子２が搭載される搭載部１３をなす。この搭載部１３には、熱電素子２間の通電経路が形成される。導電層５５に厚み寸法は、通電時の発熱抑制のため０．１ｍｍ以上を確保したうえで極力薄く設けることが好ましい。
【０１４８】
換言すると、本実施形態の静電霧化装置は、放電電極１の基台部１ａの底面に回路パターンとなる導電層５５を直接形成し、該導電層５５に対して、熱電素子２の吸熱側の端部を機械的および電気的に接続させた構造である。熱電素子２の材質が半田接合に不向きな金属等の材質である場合には、該熱電素子２の放電電極１の基台部１ａの底面と対向する面にニッケルめっきを施してもよい。
【０１４９】
また、本実施形態の静電霧化装置では、図４８に示す従来例のように支持部材１５をなす筐体１０自体が熱電素子２や導電層５５を封止する構造でなく、筐体１０内に封止材５６を充填させることによって、熱電素子２や導電層５５を封止する構造としている。封止材５６としては、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコン樹脂等の樹脂材が好適に用いられるが、該封止材５６を充填させない構成であってもよい。筐体１０には対向電極１１を支持させている。
【０１５０】
本実施形態の静電霧化装置において、外部電源によってリード９を介して一対の熱電素子２に通電を行うと、各熱電素子２は図中上側端部において吸熱を行い、図中下側端部において放熱を行う。放電電極１は、自身に設けてある吸熱側の導電層５５を介して、各熱電素子２の吸熱作用により直接的に冷却され、その表面全体に結露水を生成する。ここで、高圧リード５７を介して放電電極１の表面に高電圧を印加すると、放電電極１表面の結露水に高電圧が印加されることによって静電霧化現象を生じ、帯電微粒子水を大量に生成させる。
【０１５１】
静電霧化現象をより安定化させたい場合には、放電電極１の導電層５５が形成してある部分を除く他の表面（つまり、基台部１ａの底面を除く部分）に、導電膜を形成しあってもよい。このような導電膜を放電電極１に被覆しておくことで、より放電が安定化する。
【０１５２】
本実施形態の静電霧化装置によれば、熱電素子２の吸熱側の端部と放電電極１との間には、薄膜状の導電層５５が介在するのみである。したがって、熱電素子２を一対配置したコンパクトな構造であっても、放電電極１を効果的に冷却することができる。つまり、放電電極１に結露水を生成するための冷却能力を保持したうえで、装置全体の小型化や省エネルギー化が可能となる。
【０１５３】
本実施形態の放電電極１としては、少なくとも導電層５５で覆われる部分が電気絶縁体からなり、この導電層５５で通電経路を形成するものであればよい。
【０１５４】
なお、［実施形態１］〜［実施形態６］において詳述した各構成（放熱部材１４等）やそれらの各変形例の構成が、本実施形態においても適用可能となることは勿論である。
【０１５５】
図２６（ａ）〜（ｃ）、図２７（ａ）、（ｂ）には、本実施形態において熱電素子２を二対備えた場合の配置例を示している。図２７（ａ）は、吸熱側の導電層（回路パターン）５５を図２６（ｃ）の矢印Ｐ側からみた場合であり、図２７（ｂ）は、放熱側の導電層（回路パターン）５５を図２６（ｃ）の矢印Ｑ側からみた場合である。
【０１５６】
図２８（ａ）〜（ｃ）、図２９（ａ）、（ｂ）には、本実施形態において熱電素子２を三対備えた場合の配置例を示している。図２９（ａ）は、吸熱側の導電層５５を図２８（ｃ）の矢印Ｐ側からみた場合であり、図２９（ｂ）は、放熱側の導電層５５を図２８（ｃ）の矢印Ｑ側からみた場合である。
【０１５７】
熱電素子２が二対の場合、三対の場合のいずれにおいても、熱電素子２の配置は、放電電極１の中心軸Ａの軸方向からみて、該中心軸Ａを中心とした略点対称の配置となっている（図２７（ａ）、（ｂ）や図２９（ａ）、（ｂ）参照）。前記配置は厳密な点対称に限定されず、略点対称なものであればよい。前記配置によって、放電電極１を支持する各熱電素子２に偏った荷重がかかることが抑制される。特に熱電素子２の接合部分は衝撃に弱い部分となるが、前記配置によって荷重をより均等に分配することで、装置の信頼性が向上する。なお、熱電素子２が一対、複数対のいずれの場合であっても、前記のような略点対称の配置にすることで信頼性が向上することは勿論である。
【０１５８】
図３０には、本実施形態において放熱用構造体５を長尺形状に設けた場合の例を示している。放熱用構造体５は、熱電素子２の通電方向（図中上下方向）を長手方向とした長尺部材であって、有底筒状を成す筐体１０の底壁部１０ａ中央に貫通固定させてある。
【０１５９】
放電電極１は、長尺の放熱用構造体５によって、筐体１０の底壁部１０ａから距離を隔てた高い位置で支持される。放電電極１を底壁部１０ａから離すことで、該放電電極１での放電を安定させることができる。なお、図示例では放熱用構造体５をフィン形状に設けているが、他の形状であってもよい。
【０１６０】
図３１は、図３０の例において、各熱電素子２の放熱側に、［実施形態４］〜［実施形態６］と同様の放熱部材１４を接続させた例である。放熱部材１４やこれを嵌合させる筐体１０の詳しい構成について説明を省略する。
【０１６１】
この例の静電霧化装置においては、各熱電素子２の放熱側に棒状の放熱部材１４を接続させ、該放熱部材１４によって通電と放熱をともに行うようになっているので、装置全体のさらなるコンパクト化や省エネルギー化が実現される。また、長尺の放熱部材１４によって放電電極１を高い位置に支持し、底壁部１０ａから放電電極１を離して設けることで、該放電電極１での放電を安定させることができる。
【０１６２】
図３２（ａ）〜（ｃ）、図３３（ａ）、（ｂ）には、放熱部材１４を備えた図３１の例において、熱電素子２を二対備えた場合の配置例を示している。図３３（ａ）は、吸熱側の導電層５５を図３２（ｃ）の矢印Ｐ側からみた場合であり、図３３（ｂ）は、放熱側の導電層５５を図３２（ｃ）の矢印Ｑ側からみた場合である。前記配置例では、対をなす熱電素子２のうち一方にのみ放熱部材１４を接合させ、該放熱部材１４に対してリード９を接合させている。また、放熱部材１４を接合させていない側の熱電素子２の放熱側同士を導電層５５で接続させている。
【０１６３】
図３４（ａ）〜（ｃ）、図３５（ａ）、（ｂ）には、放熱部材１４を備えた図３１の例において、熱電素子２を二対備えた他の場合の配置例を示している。図３５（ａ）は、吸熱側の導電層５５を図３４（ｃ）の矢印Ｐ側からみた場合であり、図３５（ｂ）は、放熱側の導電層５５を図３４（ｃ）の矢印Ｑ側からみた場合である。前記配置例では、対をなす熱電素子２の両方に放熱部材１４を接合させている。リード９は、各対の放熱部材１４の一方に接合させている。また、リード９を接合させていない側の放熱部材１４同士を導電層５５で接続させている。
【０１６４】
図３５（ａ）、（ｂ）に示すように、熱電素子２と放熱部材１４の配置は、放電電極１の中心軸Ａの軸方向からみて、該中心軸Ａを中心とした点対称の配置となっている。前記配置は厳密な点対称に限定されず、略点対称なものであればよい。前記配置によって、放電電極１を支持する各熱電素子２と各放熱部材１４のそれぞれに偏った荷重がかかることが抑制される。熱電素子２や放熱部材１４の接合部分は衝撃に弱い部分となるが、前記配置によって荷重をより均等に分配することで、装置の信頼性が向上する。なお、熱電素子２や放熱部材１４が一対、複数対のいずれの場合であっても、前記のような配置にすることで信頼性が向上する。
【０１６５】
図３６（ａ）〜（ｃ）、図３７（ａ）、（ｂ）には、放熱部材１４を備えた図３１の例において、熱電素子２を二対備えたさらに他の場合の配置例を示している。図３７（ａ）は、吸熱側の導電層５５を図３６（ｃ）の矢印Ｐ側からみた場合であり、図３７（ｂ）は、放熱側の導電層５５を図３６（ｃ）の矢印Ｑ側からみた場合である。前記配置例では、対をなす熱電素子２のうち一方に放熱部材１４を１対１で接合させ、対をなす熱電素子２の他方同士は、幅広に形成した同一の放熱部材１４に接合させている。
【０１６６】
つまり、幅広に形成した放熱部材１４は、隣接する熱電素子２の放熱側の端部同士を電気接続させるものである。リード９は、熱電素子２に１対１で接合させた側の放熱部材１４に接合させている。
【０１６７】
図３８（ａ）〜（ｃ）、図３９（ａ）、（ｂ）には、放熱部材１４を備えた図３１の例において、熱電素子２を三対備えた場合の配置例を示している。図３９（ａ）は、吸熱側の導電層５５を図３８（ｃ）の矢印Ｐ側からみた場合であり、図３９（ｂ）は、放熱側の導電層５５を図３８（ｃ）の矢印Ｑ側からみた場合である。前記配置例では、並設される三対の熱電素子２のうち、両端側の二対の熱電素子２にのみ、放熱部材１４を１対１で接合させている。リード９は、両端にある放熱部材１４のそれぞれの対の一方に接合させている。また、両端で対をなす放熱部材１４の他方は、導電層５５を介して、中央で対をなす放熱部材１４の一つにそれぞれ電気接続させてある。
【０１６８】
前記配置においても、熱電素子２と放熱部材１４の配置はともに、放電電極１の中心軸Ａの軸方向からみて、該中心軸Ａを中心とした点対称の配置となっている。前記配置においても厳密な点対称に限定されず、略点対称なものであればよい。
【０１６９】
図４０（ａ）〜（ｃ）、図４１（ａ）、（ｂ）には、放熱部材１４を備えた図３１の例において、熱電素子２を三対備えた他の場合の配置例を示している。図４１（ａ）は、吸熱側の導電層５５を図４０（ｃ）の矢印Ｐ側からみた場合であり、図４１（ｂ）は、放熱側の導電層５５を図４０（ｃ）の矢印Ｑ側からみた場合である。前記配置例では、両端で対をなす熱電素子２のうち一方に放熱部材１４を１対１で接合させている。また、両端で対をなす熱電素子２の他方と、中央で対をなす熱電素子２の一つとは、幅広に形成した放熱部材１４によって電気接続させている。リード９は、熱電素子２に１対１で接合する両端の放熱部材１４に接合させている。
【０１７０】
前記配置においても、熱電素子２と放熱部材１４の配置はともに、放電電極１の中心軸Ａの軸方向からみて、該中心軸Ａを中心とした点対称の配置となっている。前記配置においても厳密な点対称に限定されず、略点対称なものであればよい。
【０１７１】
次に、図４２に基づいて［実施形態８］の静電霧化装置を説明する。なお、［実施形態７］と同様の構成については図中に同一符号を付して詳しい説明を省略し、本実施形態特有の構成について以下に詳述する。
【０１７２】
本実施形態の静電霧化装置においては、放電電極１はその一部または全部が導電体であり、該導電体の表面上（基台部１ａの底面上）に薄膜状の電気絶縁層６０を配し、この電気絶縁層６０上に、印刷、フォトレジスト、ＤＢＣ等の方法によって、吸熱側の導電層５５を形成している。この薄膜状の導電層５５が、複数の異なる型の熱電素子２が搭載される搭載部１３をなす。この搭載部１３には、熱電素子２間の通電経路が形成される。電気絶縁層６０の厚み寸法は、絶縁性確保のため０．３ｍｍ以上を確保したうえで、極力薄く設けることが好ましい。また、導電層５５に厚み寸法は、通電時の発熱抑制のため０．１ｍｍ以上を確保したうえで極力薄く設けることが好ましい。 換言すると、本実施形態の静電霧化装置は、放電電極１表面に電気絶縁層６０を介して導電層５５を形成し、この回路パターンとなる導電層５５に対して、熱電素子２の吸熱側の端部を機械的および電気的に接続させた構造である。
【０１７３】
放電電極１は、［実施形態１］〜［実施形態６］の場合と同様、材質として真鍮、アルミニウム、銅、タングステン、チタン等の金属が好適に用いられるが、電気伝導性の高い材質であれば、導電性の樹脂、カーボン等の他の材質を用いてもよい。また、耐食性を向上させるために金や白金のめっきを施してあってもよい。
【０１７４】
電気絶縁層６０の材質は、エポキシやポリイミド等の樹脂が好適に用いられるが、アルミナや窒化アルミニウム等のセラミックや、金属酸化物等の他の材質を用いてもよい。また、電気絶縁層６０を形成する樹脂中に熱伝導性フィラーを含有させてもよい。
【０１７５】
本実施形態の静電霧化装置によれば、熱電素子２の吸熱側の端部と放電電極１との間には、薄膜状の導電層５５と、同じく薄膜状の電気絶縁層６０が介在するのみである。したがって、熱電素子２を一対配置したコンパクトな構造であっても、放電電極１を効果的に冷却することができる。つまり、放電電極１に結露水を生成するための冷却能力を保持したうえで、装置全体の小型化や省エネルギー化が可能となる。
【０１７６】
本実施形態の放電電極１としては、少なくとも電気絶縁層６０で覆われる部分が導電体からなり、電気絶縁層６０上の導電層５５で通電経路を形成するものであればよい。
【０１７７】
図４３は、本実施形態の静電霧化装置において、各熱電素子２の放熱側に、［実施形態４］〜［実施形態６］と同様の放熱部材１４を接続させた例である。放熱部材１４やこれを嵌合させる筐体１０の詳しい構成については説明を省略する。
【０１７８】
この例の静電霧化装置においては、各熱電素子２の放熱側に棒状の放熱部材１４を接続させ、該放熱部材１４によって通電と放熱をともに行うので、装置全体のさらなるコンパクト化や省エネルギー化が実現される。また、長尺の放熱部材１４によって放電電極１を高い位置に支持し、底壁部１０ａから放電電極１を離して設けることで、該放電電極１での放電を安定させることができる。
【０１７９】
なお、［実施形態１］〜［実施形態７］において詳述した各構成やそれらの各変形例の構成が、本実施形態においても適用可能となることは勿論である。
【０１８０】
次に、本発明の静電霧化装置の製造方法について、添付図面に基づいて説明する。
【０１８１】
図４４（ａ）〜（ｄ）には、図２０に示す例の静電霧化装置を製造する工程を、順に示している。この製造工程は、リードフレーム７１に接続された状態の放熱部材１４を形成するリードフレーム形成工程と、このリードフレーム７１に接続された状態の放熱部材１４に支持部材１５を一体成形する支持部材成形工程と、支持部材１５が一体成形された放熱部材１４に熱電素子２及び放電電極１を接合する部品接合工程と、支持部材１５が一体成形された放熱部材１４をリードフレーム７１から切り離す切り離し工程と、を有する。前記各工程によれば、静電霧化装置を効率よく大量生産することが可能となり、生産性が大幅に向上する。
【０１８２】
リードフレーム形成工程は、図４４（ａ）に示すように、放熱部材構成体６２を得るための工程である。この放熱部材構成体６２は、リードフレーム７１と、このリードフレーム７１に継手部７４を介して連結される複数の放熱部材１４と、を有する。前記リードフレーム７１は、平行となるように並設された直線状のフレーム部７２と、一対のフレーム部７２間に所定間隔で架設される架設部７３と、を有する。放熱部材１４は、リードフレーム７１の架設部７３と平行に設けている。
【０１８３】
対向する一対のフレーム部７２のうち一方に対して、正の電気入力部４６を有する放熱部材１４が一体に連結される。また、対向する一対のフレーム部７２のうち他方に対して、負の電気入力部４６を有する放熱部材１４が一体に連結される。そして、正の電気入力部４６を有する放熱部材１４の横片部４５と、負の電気入力部４６を有する放熱部材１４の横片部４５とが、略対向する状態で隣接するように形成している。この隣接する一対の放熱部材１４は、フレーム部７２に沿う方向に所定距離だけずれた状態で形成される。
【０１８４】
この放熱部材構成体６２は、例えば、帯状の板材をプレス加工で打ち抜き、曲げ加工を施す等の方法によって形成される。また、その他の方法として、エッチング加工やプレスでの曲げ加工を用いてもよい。
【０１８５】
支持部材成形工程は、図４４（ｂ）に示すように、リードフレーム成形工程で得られた放熱部材構成体６２に対して、樹脂などで構成された筐体１０（支持部材１５）を一体的に成形する工程である。例えば筐体１０が樹脂製の場合、本工程での筐体１０の成形は、前記リードフレーム成形工程で得られた放熱部材構成体６２を、型閉めした型内に位置させたうえで、射出成形などの公知の樹脂成形方法により行われる。
【０１８６】
このとき、図４５（ａ）、（ｂ）に示すように、筐体１０の底壁部１０ａの中央に入熱用開口部６３を貫通形成することが好ましい。筐体１０に入熱用開口部６３を設けることで、後述の部品接合工程において、放熱部材１４の裏側から半田接合のための入熱をすることができる。これにより、放熱部材１４に熱電素子２を半田接合するにあたって、作業性を向上させることができる。
【０１８７】
部品接合工程は、図４４（ｃ）に示すように、支持部材成形工程によって得られた筐体１０上の放熱部材１４に熱電素子２及び放電電極１を実装する工程である。本工程による熱電素子２及び放電電極１を実装する方法は特に限定されないが、例えば、半田による接合を行なう場合には、熱プレス、ホットエアー、レーザーソルダリング、パルス通電加熱などの方法が採用可能である。
【０１８８】
ここで、半田接合を行なう場合、図４６（ａ）、（ｂ）に示すように、放熱部材１４の横片部４５の熱電素子２が取り付けられる部位に、熱電素子２取付部としてのランド部６４を設けておくことが好ましい。このランド部６４の形状は熱電素子２の接合面（図中の斜線部分参照）よりも大きなものであればよく、特に限定はされないが、図４６（ａ）のような四角形、図４６（ｂ）のような円形、その他多角形とすることが好ましい。
【０１８９】
なお、ランド部６４の形状を熱電素子２の接合面の形状に合わせ、該接合面の外形に沿って僅かに大きな形状にした場合には、ランド部６４に熱電素子２を半田接合する際に、正確な位置で熱電素子２を接合しやすくなる。これは、半田が及ぼすセルフアライメント効果により、ランド部６４の略中央に熱電素子２が引き付けられるためである。
【０１９０】
また、図４６（ａ）、（ｂ）に示すように、ランド部６４は、このランド部６４や横片部４５よりも幅狭の支持部６５を介して、横片部４５に連設されることが好ましい。支持部６５は、放熱部材１４の他の部分よりも断面積の小さい部分である。ランド部６４に熱電素子２を半田接合するにあたり、この支持部６５が半田接合時の熱伝導を効果的に妨げるため、半田接合時の入熱が漏れることを抑制できる。これにより、筐体１０が半田接合時の高熱で変形することも抑制できる。
【０１９１】
切り離し工程は、前記のように構成された熱交換ユニットをリードフレーム７１から切り離す工程である。具体的には、フレーム部７２に連設された継手部７４を切断する。
【０１９２】
ここでの熱交換ユニットは、筐体１０である支持部材１５と、正入力側と負入力側とで対をなす板状の放熱部材１４と、各放熱部材１４に接合される複数の熱電素子２と、これら複数の熱電素子２が搭載される放電電極１とを有するユニットである。放熱部材１４を通じての通電により、放電電極１が冷却される。
【０１９３】
前記熱交換ユニットには、切り離し工程後にさらに対向電極１１を接合してもよいし、図４４（ｄ）に示すように切り離し工程前の筐体１０に対向電極１１を接合する工程をさらに備え、この対向電極１１が取り付けられた状態で熱交換ユニットを切り離すようにしてもよい。
【０１９４】
なお、この例の筐体１０には、対向電極１１を接合させるための支柱部６６が設けてある。支柱部６６と対向電極１１との接合は、既述の通り、ネジや接着剤を用いた手段や、ヒートシール、スナップフィット等の手段で行うことができる。
【０１９５】
また、この例の製造方法では、リードフレーム形成工程、支持部材成形工程、部品接合工程、切り離し工程をこの順で行うものとしたが、部品接合工程を行なう前に切り離し工程に移り、この切り離し工程後に部品接合工程を行なうものであってもよい。
【０１９６】
ところで、上述した熱交換ユニット及びこれを用いた静電霧化装置の製造方法は、上述した他の実施形態や各種変形例においても、当然に適用可能である。
【０１９７】
例えば図４７には、図１９に示す例において同様の製造方法を用いた場合を示している。この場合の製造方法は、図４４で示した製造方法と基本的と大部分が同一であるが、リードフレーム形成工程において、プレスでの曲げ加工を行なわない点で相違している。
【０１９８】
リードフレーム７１に一体に設けた放熱部材１４は、平坦な板状の部材で構成されている。このため、放熱部材構成体６２を成形するにあたっては、帯状の板材をプレス加工で打ち抜くだけでよく、曲げ加工が不要である。そのため、製造時間の短縮化が可能となり、製造工程を簡略化することもできる。
【０１９９】
なお、筐体１０に設けた収容部４７が表裏に貫通するものである場合には、該収容部４７を利用して放熱部材１４と熱電素子２との半田接合作業をすることができる。つまり、収容部４７が前記入熱用開口部６３を兼ねたものとなる。
【０２００】
以上、静電霧化装置の各実施形態や各種の変形例について、また、これらを製造するための工程について、図面に基づいて詳述した。上述した各構成は、各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適宜の設計変更が可能である。また、各構成を適宜組み合わせて適用することも可能である。
【符号の説明】
【０２０１】
１ 放電電極
２ 熱電素子
８ 電源部
１０ 筐体
１１ 対向電極
１３ 搭載部
１４ 放熱部材
１５ 支持部材
２１ 導電体
５５ 導電層
６０ 電気絶縁層
６３ 入熱用開口部
６４ ランド部
７２ フレーム部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の異なる型の熱電素子と、静電霧化を生じさせる放電電極とを備え、前記放電電極は、前記複数の異なる型の熱電素子が搭載される搭載部を有し、前記搭載部には、前記複数の異なる型の熱電素子間の通電経路が設けられることを特徴とする静電霧化装置。
【請求項２】
前記熱電素子には、電源部を接続させ、前記電源部により、前記複数の異なる熱電素子に対して前記放電電極を冷却させる方向の通電を行うことを特徴とする請求項１記載の静電霧化装置。
【請求項３】
前記放電電極は、一部または全部が導電体であり、この導電体が前記搭載部を形成す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。
【請求項４】
前記放電電極は、電気絶縁体の表面上に導電層を設けたものであり、前記導電層が前記搭載部を形成す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。
【請求項５】
前記放電電極は、導電体の表面上に電気絶縁層を設け、前記電気絶縁層上に導電層を設けたものであり、前記導電層が前記搭載部を形成す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。
【請求項６】
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。
【請求項７】
前記熱電素子の前記放電電極に搭載される側と反対側の端部に接合される放熱部材を備え、前記放熱部材は、少なくとも一部に導電体を有し、前記導電体を介して前記熱電素子への通電を行う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。
【請求項８】
前記放熱部材は、弾性体であり、前記放熱部材の一端部に前記熱電素子を接合させることを特徴とする請求項７に記載の静電霧化装置。
【請求項９】
前記放熱部材は、前記熱電素子を接合させるランド部と、前記ランドを前記放熱部材の他の部分と接続させる支持部とを有し、前記支持部は前記ランド部より幅狭に形成することを特徴とする請求項７又は８に記載の静電霧化装置。
【請求項１０】
前記放熱部材は、棒状部材であり、前記放熱部材の一端部に前記熱電素子を接合させることを特徴とする請求項７に記載の静電霧化装置。
【請求項１１】
前記放熱部材は、前記熱電素子との接合箇所から離れるほど大径となる形状を有することを特徴とする請求項１０に記載の静電霧化装置。
【請求項１２】
前記放熱部材を嵌合又は埋設により支持する支持部材を備えることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の静電霧化装置。
【請求項１３】
前記支持部材は、前記放電電極を囲む筐体であることを特徴とする請求項１２に記載の静電霧化装置。
【請求項１４】
前記支持部材は、前記放熱部材と前記熱電素子を加熱により接合させるための入熱用開口部を有することを特徴とする請求項１２又は１３に記載の静電霧化装置。
【請求項１５】
少なくとも一部に導電体を有する複数の放熱部材を、フレームに接続された状態で形成する工程と、前記複数の放熱部材を前記フレームから切り離す工程と、複数の異なる型の熱電素子を、対応する前記放熱部材に接合させる工程と、前記異なる型の熱電素子を、放電電極が有する搭載部に通電可能となるように搭載する工程とを備えること特徴とする静電霧化装置の製造方法。
【請求項１６】
前記フレームに接続された状態の前記複数の放熱部材に対して、支持部材を一体成形する工程を更に備えることを特徴とする請求項１５に記載の静電霧化装置の製造方法。
【請求項１】
複数の異なる型の熱電素子と、静電霧化を生じさせる放電電極とを備え、前記放電電極は、前記複数の異なる型の熱電素子が搭載される搭載部を有し、前記搭載部には、前記複数の異なる型の熱電素子間の通電経路が設けられることを特徴とする静電霧化装置。
【請求項２】
前記熱電素子には、電源部を接続させ、前記電源部により、前記複数の異なる熱電素子に対して前記放電電極を冷却させる方向の通電を行うことを特徴とする請求項１記載の静電霧化装置。
【請求項３】
前記放電電極は、一部または全部が導電体であり、この導電体が前記搭載部を形成す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。
【請求項４】
前記放電電極は、電気絶縁体の表面上に導電層を設けたものであり、前記導電層が前記搭載部を形成す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。
【請求項５】
前記放電電極は、導電体の表面上に電気絶縁層を設け、前記電気絶縁層上に導電層を設けたものであり、前記導電層が前記搭載部を形成す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。
【請求項６】
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。
【請求項７】
前記熱電素子の前記放電電極に搭載される側と反対側の端部に接合される放熱部材を備え、前記放熱部材は、少なくとも一部に導電体を有し、前記導電体を介して前記熱電素子への通電を行う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。
【請求項８】
前記放熱部材は、弾性体であり、前記放熱部材の一端部に前記熱電素子を接合させることを特徴とする請求項７に記載の静電霧化装置。
【請求項９】
前記放熱部材は、前記熱電素子を接合させるランド部と、前記ランドを前記放熱部材の他の部分と接続させる支持部とを有し、前記支持部は前記ランド部より幅狭に形成することを特徴とする請求項７又は８に記載の静電霧化装置。
【請求項１０】
前記放熱部材は、棒状部材であり、前記放熱部材の一端部に前記熱電素子を接合させることを特徴とする請求項７に記載の静電霧化装置。
【請求項１１】
前記放熱部材は、前記熱電素子との接合箇所から離れるほど大径となる形状を有することを特徴とする請求項１０に記載の静電霧化装置。
【請求項１２】
前記放熱部材を嵌合又は埋設により支持する支持部材を備えることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の静電霧化装置。
【請求項１３】
前記支持部材は、前記放電電極を囲む筐体であることを特徴とする請求項１２に記載の静電霧化装置。
【請求項１４】
前記支持部材は、前記放熱部材と前記熱電素子を加熱により接合させるための入熱用開口部を有することを特徴とする請求項１２又は１３に記載の静電霧化装置。
【請求項１５】
少なくとも一部に導電体を有する複数の放熱部材を、フレームに接続された状態で形成する工程と、前記複数の放熱部材を前記フレームから切り離す工程と、複数の異なる型の熱電素子を、対応する前記放熱部材に接合させる工程と、前記異なる型の熱電素子を、放電電極が有する搭載部に通電可能となるように搭載する工程とを備えること特徴とする静電霧化装置の製造方法。
【請求項１６】
前記フレームに接続された状態の前記複数の放熱部材に対して、支持部材を一体成形する工程を更に備えることを特徴とする請求項１５に記載の静電霧化装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【図４５】
【図４６】
【図４７】
【図４８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【図４５】
【図４６】
【図４７】
【図４８】
【公開番号】特開２０１１−２５２２５（Ｐ２０１１−２５２２５Ａ）
【公開日】平成２３年２月１０日（２０１１．２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−７３５９０（Ｐ２０１０−７３５９０）
【出願日】平成２２年３月２６日（２０１０．３．２６）
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月１０日（２０１１．２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月２６日（２０１０．３．２６）
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
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