(57)【要約】【課題】  生成されるイオン濃度を減らすことなく、放電音の騒音レベルを抑制することができるイオン発生装置を提供すること。【解決手段】  本願発明に係るイオン発生装置１は、誘導電極８ａ、８ｂと、誘導電極との間でイオンを発生させるための放電電極７ａ、７ｂと、放電電極にパルス状電圧を印加する電圧印加回路４０と、を備え、電圧印加回路は、電圧を昇圧して放電電極に印加するためのトランス２２と、放電電極とトランスの間に接続される抵抗２４ａ、２４ｂと、抵抗、放電電極及び誘導電極で形成される電流経路に対して並列に配置されるコンデンサ２５ａ、２５ｂと、を有し、放電電極及び誘導電極から形成される静電容量をＣＡ、コンデンサの静電容量をＣＢ、抵抗をＲとしたとき、ＣＡ×ＣＢ／（ＣＡ＋ＣＢ）×Ｒで構成される時定数は、パルス状電圧の高調波成分を抑制するように設定されていることを特徴とする。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘導電極と、前記誘導電極との間でイオンを発生させるための放電電極と、前記放電電極にパルス状電圧を印加する電圧印加回路と、を備え、
前記電圧印加回路は、電圧を昇圧して前記放電電極に印加するためのトランスと、
前記放電電極と前記トランスの間に接続される抵抗と、
前記抵抗、前記放電電極及び前記誘導電極で形成される電流経路に対して並列に配置されるコンデンサと、を有し、
前記放電電極及び前記誘導電極から形成される静電容量をＣＡ、前記コンデンサの静電容量をＣＢ、前記抵抗をＲとしたとき、
ＣＡ×ＣＢ／（ＣＡ＋ＣＢ）×Ｒで構成される時定数は、前記パルス状電圧の高調波成分を抑制するように設定されていることを特徴とするイオン発生装置。
【請求項２】
上記構成のイオン発生装置において、前記時定数が９．６μ秒以上であることを特徴とする請求項１に記載のイオン発生装置。
【請求項３】
前記電圧印加回路は、前記パルス状電圧を正負に整流するダイオードを有し、
前記ダイオードは、前記トランスと前記抵抗の間に位置することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のイオン発生装置。
【請求項４】
前記放電電極は、正イオンを発生させるための正イオン発生用放電電極と、負イオンを発生させるための負イオン発生用放電電極とを有していることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のイオン発生装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載のイオン発生装置を備えた電気機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、イオン発生装置及びそれを備えた電気機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電極に電圧を印加することによって生ずる放電現象を利用してイオンを生成するイオン発生装置が実用化されている。イオン発生装置には大きく分けると２種類あり、マイナスイオンだけを発生させるものと、プラスイオン及びマイナスイオンを発生させるものがある。このようなイオン発生装置は、空気中に浮遊するカビ菌やウィルスの分解、脱臭、集塵等などの効果を有する。
【０００３】
イオン発生装置は、電極を有するイオン発生素子と、電極にパルス状の高電圧を印加する高電圧印加回路を備える。特許文献１には、マイナスイオンの発生装置が開示されており、図１４は、マイナスイオンの発生装置の配線図である。一対組のスイッチングトランス１０１、１０２及び付帯するパルス制御回路１０３に、２４Ｖ以下の直流電圧と且パルス数が２０乃至１００キロパルスのパルス信号を入力させ、一方のスイッチングトランス１０１の二次側よりその電圧が１５００乃至７５００Ｖで且パルス数が２０乃至１００キロパルスのマイナス高電圧直流方形波パルスを、更に他方のスイッチングトランス１０２の二次側からはその電圧が１５００乃至７５００Ｖで且パルス数が２０乃至１００キロパルスのプラス高電圧直流方形波パルスとして出力させる。更に電磁変換リレー１０４によりマイナス高電圧直流方形波の通電印加時間に対しプラス高電圧直流方形波パルスを５乃至３０％の通電印加時間割合で交互に変換のうえ電子放射極１０５に通電印加させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１３９９４６号公報（平成１６年５月１３日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１のように電極にパルス状の高電圧を印加すると、イオンとともに放電音が生じることがある。近年、イオン発生装置は一般家庭で広く普及しており、寝室などでも使用されているため、放電音をいかに抑制するかが課題となっている。放電音を抑制する方法としては、電極に印加する電圧を小さくすることが考えられるが、それに伴い生成されるイオン濃度も減少してしまう。
【０００６】
本願発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、生成されるイオン濃度を減らすことなく、放電音の騒音レベルを抑制することができるイオン発生装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願発明に係るイオン発生装置は、誘導電極と、誘導電極との間でイオンを発生させるための放電電極と、放電電極にパルス状電圧を印加する電圧印加回路と、を備え、電圧印加回路は、電圧を昇圧して放電電極に印加するためのトランスと、放電電極とトランスの間に接続される抵抗と、抵抗、放電電極及び誘導電極で形成される電流経路に対して並列に配置されるコンデンサと、を有し、放電電極及び誘導電極から形成される静電容量をＣＡ、コンデンサの静電容量をＣＢ、抵抗をＲとしたとき、ＣＡ×ＣＢ／（ＣＡ＋ＣＢ）×Ｒで構成される時定数は、パルス状電圧の高調波成分を抑制するように設定されていることを特徴とする。
【０００８】
また、上記構成のイオン発生装置において、前記時定数が９．６μ秒以上であることを特徴としても良い。また、電圧印加回路は、パルス状電圧を正負に整流するダイオードを有し、ダイオードは、トランスと抵抗の間に位置することを特徴としても良い。また、放電電極は、正イオンを発生させるための正イオン発生用放電電極と、負イオンを発生させるための負イオン発生用放電電極とを有していることを特徴としても良い。
【発明の効果】
【０００９】
本願発明によれば、生成されるイオン濃度を減らすことなく、放電音の騒音レベルを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本願発明に係るイオン発生装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本願発明に係るイオン発生素子と電圧印加回路を示す第１の模式図である。
【図３】本願発明に係るイオン発生素子と電圧印加回路を示す第２の模式図である。
【図４】実施形態１に係るイオン発生装置の回路図である。
【図５】パルス状電圧印加が終了した後に構成されるイオン発生素子に対する回路図である。
【図６】実施形態２に係るイオン発生装置の回路図である。
【図７】本願発明の実験で用いたイオン発生素子と電圧印加回路を示す模式図である。
【図８】実施例に係るイオン発生装置の回路図である。
【図９】従来例のイオン発生装置の回路図である。
【図１０】各種条件における立ち上がり部分の電圧波形の計測結果である。
【図１１】各種条件における周波数毎に示した騒音レベルのオクターブ分析結果である。
【図１２】各種条件におけるオールパスの騒音レベルの計測結果である。
【図１３】本願発明と従来例における１パルス分の電圧波形の計測結果である。
【図１４】特許文献１に係るマイナスイオンの発生装置の配線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本願発明者らは、パルス状電圧を印加し、コロナ放電を起こしたときに生じる放電音を計測・分析した結果、高周波成分が支配的であることを確認した。そして放電音の高周波成分は、パルス状電圧の波形に含まれる高調波成分と強く相関していることを実験より見出した。すなわちパルス状電圧において急激な電圧変化を起こしている部分が高調波成分を生じさせ、その高調波成分が放電音の高周波成分を発生させる主な要因となっていることがわかった。
【００１２】
このことから本願発明者らは、パルス状電圧の高調波成分を抑制するように電圧波形を変化させ、放電音を低下させることを試みた。
【００１３】
以下に本願発明の実施形態について図面を参照して説明する。但し、以下に示す実施形態は、本願発明の技術的思想を具体化するために本願発明のイオン発生装置の一例を示すものであって、本願発明をこのイオン発生装置に特定することを意図するものではなく、特許請求の範囲に含まれるその他の実施形態の装置にも等しく適応し得るものである。
【００１４】
図１は、本願発明に係るイオン発生装置のブロック図である。イオン発生装置１は、イオン発生装置１全体を制御する制御部２、イオン発生素子３、電圧印加回路４、図示しないファンを駆動するファンモータ５、ファンモータ５の駆動を制御するモータ駆動回路６を備える。イオン発生装置１は、イオン発生素子３に電圧印加回路４によって高電圧を印加することによりイオンを生成する。またファンモータ５が動作して気流を形成し、該気流によってイオンを空間に広く放出するものである。なお、イオンは気流に搬送されなくても拡散効果によっても空中に拡がる効果があるため、遠方にイオンを輸送する必要がないような利用条件であればファンモータ及びモータ駆動回路は必ずしも必要ではない。
【００１５】
図２は、イオン発生素子３と電圧印加回路４を示す模式図である。イオン発生素子３は放電電極７と誘導電極８を備える電極対からなる。電圧印加回路４は、放電電極７に高電圧を印加する電圧印加手段である。
【００１６】
電圧印加回路４によって放電電極７に電圧が印加されて放電電極７と誘導電極８の間に電位差が与えられると、放電電極７近傍は局所的に強電界になる。すると、放電電極７付近でコロナ放電が起こり、イオンが発生する。電圧印加回路４によって放電電極７に印加される電圧が、誘導電極８に対して正の電圧である場合、正イオンが発生し、誘導電極８に対して負の電圧である場合、負イオンが発生する。
【００１７】
図２を参照して放電電極７及び誘導電極８の形状について説明する。図２（ａ）において放電電極７は針形状、誘導電極８はリング形状に形成される。放電電極７を誘導電極８の略中心部に配置することで、放電電極７と誘導電極８が一定の空間を隔てて配置されている。
【００１８】
図２（ｂ）において放電電極７及び誘導電極８は共に針形状に形成される。放電電極７及び誘導電極８は一定の空間を隔てて対向配置される。ところで、放電電極７の近傍で発生したイオンは誘導電極８に接触することによって消滅する。図２（ｂ）に示す誘導電極８は針形状であり、図２（ａ）に示すリング状の誘導電極８に比べて表面積が小さいので誘導電極８によって捕獲されるイオンの量が減る。従って図２（ｂ）に示すイオン発生素子３によって空間に放出されるイオン濃度は、図２（ａ）に示すイオン発生素子３によって空間に放出されるイオン濃度よりも高濃度になる。
【００１９】
図２では一つのイオン発生素子３を備えることとしたがこれに限られるものではない。例えば、図３に示すように放電電極及び誘導電極からなるイオン発生素子が二つ配され、電圧印加回路４０に接続されていてもよい。当該構成とすることにより、一方の放電電極７ａと誘導電極８ａからなるイオン発生素子３ａに対して正の電圧を印加し、他方の放電電極７ｂと誘導電極８ｂからなるイオン発生素子３ｂに対して負の電圧を印加することによって、同時に正負イオンを生成することができる。このときイオン発生素子３ａから正イオンが発生し、イオン発生素子３ｂから負イオンが発生する。なお、本明細書中では、放電電極７ａを正イオン発生用放電電極とし、放電電極７ｂを負イオン発生用放電電極とする。
【００２０】
なお、イオン発生素子３の構造は上記の構造に限定されず、本願発明においては放電電極と誘導電極からなる電極対が静電容量性を示しておればよく、例えば明確な誘導電極が配置されていなくても、形成される電流経路において放電ギャップ部が静電容量性を示しておればよい。
【００２１】
以下、本願発明に係るイオン発生装置の回路図について説明する。
【００２２】
〔実施形態１〕
図４は、図２（ａ）に示されるイオン発生装置の回路図であり、イオン発生素子３から負イオンが発生するものである。図４には、イオン発生素子３と接続している電圧印加回路４が示されている。電圧印加回路４は、電源回路２１、トランス２２、ダイオード２３、抵抗２４、コンデンサ２５を備える。
【００２３】
電源回路２１は、ＤＣ電圧を入力電源とし、トランス２２の１次側に接続されている。トランス２２の２次側には、電圧を正負に整流するダイオード２３が配置している。さらに、ダイオード２３と放電電極７との間には抵抗２４が配置されており、かつ抵抗２４、放電電極７と誘導電極８で形成される電流経路に対して並列にコンデンサ２５が配置されている。
【００２４】
上記の構成により、まず電源回路２１から正負振動するパルス状電圧を生成し、生成されたパルス状電圧はトランス２２により昇圧され、トランス２２の２次側に誘起される。高電圧のパルス状電圧は、ダイオード２３によって正負に整流される。これにより誘導電極８に対して放電電極７に負の電圧が印加され、イオン発生素子３から負イオンが発生する。
【００２５】
なお電源回路２１より生成されるパルス状電圧は、正・負のピーク電圧値と０Ｖ付近を行き来する波形を有する。また本実施形態においては、ダイオード２３の向きにより０Ｖ付近と負のピーク電圧の間を行き来する波形でも良い。
【００２６】
以下の説明ではイオン発生素子３に対する回路に基づいて放電電極７に印加される電圧について説明する。コンデンサ２５は、負に整流されたパルス状電圧が印加され、充電される。一方、イオン発生素子３と抵抗２４との直列回路はいわゆる積分回路となるので、イオン発生素子３に印加される電圧は積分回路の時定数に応じて緩やかに上昇する。
【００２７】
パルス状電圧のパルス幅が短い場合には、イオン発生素子３への電圧は上がりきらないこととなるが、充電が完了しているコンデンサ２５がイオン発生素子３への印加電圧の上昇を補助する。
【００２８】
すなわち、イオン発生素子３の前段に配置する抵抗２４は急激な電圧変化を抑制するため、時定数を大きくする作用を有する。よって放電電極７に印加される電圧波形は鈍化される。しかしながら、トランス２２により昇圧されたパルス状電圧のパルス幅に比して時定数が長くなると、上記パルス幅の時間内で放電電極７が十分昇圧されない。この問題に対応するのがコンデンサ２５であり、コンデンサ２５にはパルス状電圧に対応して高電圧が誘起され、充電される。そして、上記パルス状電圧印加が終了した後も、コンデンサ２５からの電荷移動によって放電電極７は昇圧されることとなる。
【００２９】
図５は、パルス状電圧印加が終了した後に構成されるイオン発生素子３に対する回路図である。ここで、コンデンサ２５の静電容量をＣＡ、抵抗２４の抵抗値をＲ、イオン発生素子３の静電容量をＣＢとする。簡単のため、初期状態（時刻ｔ＝０）でのコンデンサ２５の電圧はＶ０、イオン発生素子３の電圧は０とする。
【００３０】
上記回路、初期条件において、放電電極７に印加される電圧ＶＡは、数式１のように記載される。
【００３１】
【数１】
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数式１から、放電電極７に印加される電圧ＶＡにおいて、急激な電圧変化を起こす立ち上がりにかかる時間は抵抗２４とイオン発生素子３の静電容量のみで決定されるのではなく、並列配置するコンデンサ２５にも依存することが判る。さらに、立ち上がりにかかる時間は、抵抗２４の抵抗値Ｒの増加に応じて長くなることが判る。ここで時定数はＲＣＴで表記される。
【００３２】
以上のことから、図４に示されるように電圧印加回路において時定数ＲＣＴのコンデンサ２５の静電容量ＣＡ、抵抗２４の抵抗値Ｒを適切に設定することによって、放電電極７に印加されるパルス状電圧に含まれる高調波成分を引き起こしている急激な電圧変化部、すなわち立ち上がり部分を鈍化させることが可能となる。
【００３３】
なお、実施形態１では負イオンを発生するイオン発生装置１を例として示したが、正イオンを発生するようにしても良い。このとき、ダイオードの向きを逆にし、かつ電源回路２１より生成されるパルス状電圧は正のピーク電圧を有しておればよい。
【００３４】
〔実施形態２〕
図６は、図３（ａ）に示されるイオン発生装置の回路図であり、イオン発生素子３ａから正イオンが、イオン発生素子３ｂから負イオンが発生するものである。図６には、イオン発生素子３ａ及びイオン発生素子３ｂと接続している電圧印加回路４０が示されている。電圧印加回路４０は、電源回路２１、トランス２２、ダイオード２３ａ、２３ｂ、抵抗２４ａ、２４ｂ、コンデンサ２５ａ、２５ｂを備える。
【００３５】
電圧印加回路４０は、トランス２２の２次側に実施形態１で示した図４の電圧印加回路４のトランスの２次側部分を２組含んで構成されている。
【００３６】
電源回路２１は、ＤＣ電圧を入力電源とし、トランス２２の１次側に接続されている。トランス２２の２次側には、電圧を正負に整流するダイオード２３ａ及びダイオード２３ｂを配置している。さらに、ダイオード２３ａと放電電極７ａとの間には抵抗２４ａが配置されており、かつ抵抗２４ａ、放電電極７ａと誘導電極８ａで形成される電流経路に対して並列にコンデンサ２５ａが配置されている。同様に、ダイオード２３ｂと放電電極７ｂとの間には抵抗２４ｂが配置されており、かつ抵抗２４ｂ、放電電極７ｂと誘導電極８ｂで形成される電流経路に対して並列にコンデンサ２５ｂが配置されている。
【００３７】
上記の構成により、まず電源回路２１から正負振動するパルス状電圧を生成し、生成されたパルス状電圧はトランス２２により昇圧され、トランス２２の２次側に誘起される。高電圧のパルス状電圧は、ダイオード２３ａ、ダイオード２３ｂによって正負に整流される。これにより誘導電極８ａに対して放電電極７ａに正の電圧が、誘導電極８ｂに対して放電電極７ｂに負の電圧が印加され、イオン発生素子３ａから正イオンが発生し、イオン発生素子３ｂから負イオンが発生する。
【００３８】
なお、電源回路２１より生成されるパルス状電圧は、正・負のピーク電圧値と０Ｖ付近を行き来する波形である。本願の実施形態におけるパルス状電圧は、正イオン及び負イオンを発生させるために正と負に切り替わる波形とする。
【００３９】
また、イオン発生素子３ａとイオン発生素子３ｂに対する回路の構成は、ダイオードの向きが異なる点を除けば、実施形態１で示したイオン発生素子３に対する回路構成と同等である。そのため、放電電極７ａ及び放電電極７ｂに印加されるパルス状電圧の波形は、極性が異なる点を除けば、実施形態１で説明したように立ち上がり部分を鈍化させることが可能となる。その結果、放電電極７ａ及び放電電極７ｂに印加されるパルス状電圧に含まれる高調波成分を引き起こしている急激な電圧変化部を鈍化させることが可能となる。
【００４０】
以下、本願発明者らが本願発明に係るイオン発生装置を用いて行った実験内容及び実験結果について説明する。
【実施例】
【００４１】
本実験に用いたイオン発生装置１は、図７に示す構成であり、正イオンを発生させるイオン発生素子３ａ及び負イオンを発生させるイオン発生素子３ｂをそれぞれ２対有する。これは図３（ａ）の構成にイオン発生素子３ａ及びイオン発生素子３ｂをもう一つずつ追加して備えたものと同等である。放電電極７ａ及び放電電極７ｂは直径１ｍｍΦの針電極であり、一端には先端が尖鋭に形成された放電部が形成される。また、誘導電極８ａ及び誘導電極８ｂは直径が約１０ｍｍのリング構造である。各電極には電圧印加回路４０が接続されている。
【００４２】
図８は、本実験で用いたイオン発生装置１の回路図であり、イオン発生素子３ａ及びイオン発生素子３ｂが並列で二つずつ接続されている点を除けば、図６に示される回路図と同等である。
【００４３】
また、本願発明に係るイオン発生装置と同時に、抵抗とコンデンサがない電圧印加回路を備えるイオン発生装置を従来例とし、従来例と本願発明のイオン発生装置について比較した実験結果を示す。図９は、従来例のイオン発生装置の回路図である。
【００４４】
ＤＣ電圧１２Ｖを電源回路２１に入力し、周波数１２０Ｈｚで正負振動するパルス状電圧を生成する。生成されたパルス状電圧は、トランスにより昇圧され、放電電極７ａにはピーク電圧が約＋３ｋＶのパルス状電圧が、放電電極７ｂにはピーク電圧が約−３ｋＶのパルス状電圧が印加される。また、誘導電極８ａ及び誘導電極８ｂは接地電位に接続した。また、コンデンサ２５ａ、２５ｂの静電容量ＣＡを３３ｐＦとし、抵抗２４ａ、２４ｂの抵抗値Ｒを１．１２ＭΩ、２．８ＭΩ、５．６ＭΩ、８．４ＭΩの４種類とした。各抵抗値Ｒのときの時定数ＲＣＴはそれぞれ、９．６μ秒、２３．９μ秒、４７．８μ秒、７１．６μ秒である。
【００４５】
図１０は、各種条件における放電電極７ａへの印加電圧の立ち上がりの計測結果を示し、図１１は、各種条件における騒音レベルのオクターブ分析結果を示す。なお、騒音計測にはリオン株式会社製の騒音計ＮＡ−２８を使用し、騒音計の集音用マイクをイオン発生素子から１５０ｍｍ離間した位置に固定し、集音用マイク及びイオン発生素子を金属製の遮音ボックス内に収めて放電時の騒音レベルを計測した。電圧計測はアジレント社製高圧プローブＮ２７７１Ａを用いて計測した。
【００４６】
まず、図１０より本願発明のイオン発生装置において放電電極７ａへの印加電圧は、抵抗２４ａの抵抗値の増加に応じて立ち上がりが鈍化していることが判る。なお本実験において立ち上り時間とはピーク電圧に対して１０％から９０％に到達するまでの時間である。これは時定数ＲＣＴの増加として解釈できる結果であり、抵抗値が１．１２ＭΩ、２．８ＭΩ、５．６ＭΩ、８．４ＭΩの時の立ち上がり時間はそれぞれ、２１μ秒、６２μ秒、１１０μ秒、１４０μ秒であった。従来例での立ち上がり時間は５μ秒以下であった。なお、図１０では、放電電極７ａへの印加電圧の立ち上がり波形を示したが、放電電極７ｂへの印加電圧もピーク電圧が負であることを除けばほぼ同様の計測結果となる。
【００４７】
図１１に示す通り従来例のイオン発生装置で騒音レベルの高かった８ｋＨｚ帯の騒音レベルが、本願発明のイオン発生装置では低下していることが判る。一般的に、音は様々な周波数から構成されているが、騒音レベルを下げるのに有効な方法は、最も騒音レベルが大きい周波数帯の騒音レベルを下げることである。このことから、本実験では一番騒音レベルが大きかった８ｋＨｚ帯の騒音レベルを下げることで、全体の騒音レベルを効率的に下げることができる。
【００４８】
さらに８ｋＨｚ帯の騒音レベルは抵抗２４ａ、２４ｂの抵抗値の増加とともに低下しており、電圧印加時の急激な立ち上がり波形を鈍化させればさせるほど、８ｋＨｚ帯の騒音レベルを抑制できることが判る。
【００４９】
図１２は、各種条件におけるオールパスの騒音レベルの計測結果を示す。オールパスの騒音レベルは比較例の場合が３８．２ｄＢＡであったのに対し、本願発明の抵抗値Ｒが１．１２ＭΩ、２．８ＭΩ、５．６ＭΩ、８．４ＭΩの場合はそれぞれ、３７．１ｄＢＡ、３６．０ｄＢＡ、３４．８ｄＢＡ、３３．５ｄＢＡであった。つまり、立ち上り時間を２１μ秒以上の緩やかな波形とすれば騒音レベルが低下できることが分かる。この結果より、放電音の騒音レベルを抑制するため、時定数を９．６μ秒以上に設定し、立ち上がり時間が２１μ秒以上にすることが望ましい。
【００５０】
図１３は、図１０の計測結果において従来例と本願発明で抵抗が５．６ＭΩのものについて１パルスの波形が確認できるように横軸の時間幅を変更したものである。図１３から判るように、本願発明では副次的に電圧波形の立ち下りも鈍化する。このためピーク電圧を合わせると従来例に比べて本願発明の印加電圧の実効値は増加し、放電時間が長くなる。しかし、図１１の騒音レベルのオクターブ分析結果によれば、このように放電時間が長くなるにも関わらず、騒音レベルが低下していることが判る。
【００５１】
なお、実使用上はイオンを所望とする量だけ生成することが主たる目的である。このため、ピーク電圧を合わせた場合には従来例に比べて本願発明の場合は放電時間が長くなりイオン生成量が増加する効果も有する。或いはイオン生成量を合わせるならば放電周波数を下げてよく、さらなる騒音低下を見込むことができる。
【００５２】
ところで、人は聴覚特性として３〜４ｋＨｚの周波数域の音を敏感に感知することが知られる。従って放電音の騒音レベルを低下するにあたっては３〜４ｋＨｚの周波数成分を低減することが有効と考えられる。図１１を参照すれば抵抗値Ｒを８．４ＭΩとし、時定数を７１．６μ秒に設定したとき、４ｋＨｚ以上の周波数域において騒音レベルが抑制されていることが分かる。このときの立ち上がり時間は１４０μ秒である。この結果より、人が敏感に感知する周波数域の騒音レベルを抑制するため、立ち上がり時間が１４０μ秒以上になるように時定数を設定することが望ましい。
【００５３】
なお、実験によると高電圧パルスの立ち上り時間が変わっても、イオンの濃度に大きな差異は認められなかった。
【００５４】
また、上述したように高電圧パルスの電圧波形の立ち上り時間を長くすることによって放電によって生ずる放電音の高周波成分の強度が低下し、騒音レベルが低下するが、さらに騒音レベルを低下する方法として高電圧パルスの電圧波形の周波数を低下させることとしてもよい。印加電圧の実効値を低下させることによって放電音の周波数全域の騒音レベルが低下する。本実験では高電圧パルスの電圧波形の周波数を１２０Ｈｚに固定して行っているが、同一波形のまま電圧波形の周波数を低下させれば印加電圧の実効値が低下するため、放電音の騒音レベルが低下できる。
【００５５】
ここで、高電圧パルスの周波数は、基本周波数として放電音の周波数成分を構成することになる。従って、高電圧パルスの電圧波形の周波数は人の聴覚が鈍感になる１０００Ｈｚ以下に設定することが望ましい。さらに人の聴覚特性を考慮すれば、５００Ｈｚ以下に設定することがより望ましい。
【００５６】
一方、同一波形のまま高電圧パルスの周波数を低下すると上述したように印加電圧の実効値が低下するので過度に周波数を低下するとイオンの発生量が低下、つまりイオン濃度が低下する。従って、高電圧パルスの周波数は維持すべきイオン濃度と外部環境を勘案して適宜設定することとすればよい。使用状況に応じて使用者が適宜高電圧パルスの周波数を変更してもよい。なお本願発明者らの実験によれば高電圧パルスの周波数を１００Ｈｚ程度まで低下してもイオン濃度に顕著な低下はみられなかったが、さらに周波数を低下させたところイオン濃度の低下が認められた。従って、イオン濃度の維持を考慮すれば、放電電極に印加する高電圧パルスの周波数は１００Ｈｚ以上であることが望ましい。
【００５７】
また、ＣＡとＣＢの比は放電電極に印加される最大電圧と関係する。例えばコンデンサに一定の電圧が充電されたと仮定した場合には、ＣＡ／ＣＢが大きいほど放電電極へ印加される最大電圧は高くなる。よって、放電電圧を高く維持するにはＣＡが大きいことが望ましいと考えられる。しかしながら一方、ＣＡを大きくすると、高電圧パルスによって十分な電荷をコンデンサに供給する必要があるため、昇圧側の回路負荷は高くなる。このことから、昇圧回路と放電電圧部での電圧値とを勘案して回路定数を決定するべきであり、ＣＡ／ＣＢは概ね１〜５程度が望ましい。
【００５８】
また、本願発明者らは放電音の高周波成分と印加電圧波形に含まれる高調波成分とが強く相関することを見出したが、高調波成分を持たない正弦波であっても高周波の放電音は計測される。これは、放電音に基づく音波が印加電圧波形と完全には一致しないこと、言い換えれば音波波形には印加電圧波形に直接的に関係する要因以外の成分が存在することを意味する。
【００５９】
これは放電に基づいて構成される電圧波形が変化するため不可避の現象と考えられる。放電現象が発生した段階、或いは放電中であっても放電電極に印加される電圧値によってプラズマ状態が変化するため、放電部を含む電気回路が変化するため、音波は正弦波から逸脱して歪みを有する波形となると解される。このため放電音に基づく音波波形は印加電圧波形だけでは規定されないこととなる。
【００６０】
コロナ放電は放電電極近傍にのみ局所的に放電する形態であるので、電気回路における放電部の影響が小さくなるため、上記放電部の電気特性変化に伴って発生する歪み成分を抑えることができる。この結果放電に伴う音波において、印加電圧波形に直接的に関係する要因の割合が強くなるので、印加電圧波形の立ち上がり時間を鈍化する本発明がより効果的に使用できる。
【００６１】
またコロナ放電においても特に電極が針形状であれば放電空間は局所的であり、より歪み成分の発生量を抑制できるために効果的である。
【００６２】
以上、本願発明の実施形態について説明したが、本願発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、本願発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００６３】
また、本願発明に係るイオン発生装置は、電気機器に搭載することが可能である。なお、ここでいう電気機器は、空気清浄機、空気調和機、除湿器、加湿器、ファンヒ−タ、冷蔵庫等であり、主として、家屋の室内、ビルの一室、病院の病室、自動車の車室内、飛行機の機内、船の船室内、冷蔵庫の庫内等の空気を調整すべく用いられる装置である。
【符号の説明】
【００６４】
１  イオン発生装置
２  制御部
３、３ａ、３ｂ  イオン発生素子
４  電圧印加回路
５  ファンモータ
６  モータ駆動回路
７、７ａ、７ｂ  放電電極
８、８ａ、８ｂ  誘導電極
２１  電源回路
２２  トランス
２３、２３ａ、２３ｂ  ダイオード
２４、２４ａ、２４ｂ  抵抗
２５、２５ａ、２５ｂ  コンデンサ
４０  電圧印加回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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