(57)【要約】  【課題】  誘電体を挟んで放電電極と誘電電極が形成されたイオン発生素子において、誘電体の製造工程における取り数を悪化させないようにする。またイオン発生装置の組立作業性を向上させるとともに断線が生じにくく、装置の小型化を図れるようにする。  【解決手段】  誘電体11a,11bとして平面視が長方形状で板状のものを使用する。そして放電電極12と電気的に接続された第１端子15aと、誘電電極13と電気的に接続された第２端子15bとを誘電体11bの縁辺に形成する。装置の小型化を図る観点から、高電圧トランス31の実装された基板3に、イオン発生素子1の第１端子15aおよび第２端子15bと接続するコネクタ32a,32bを高電圧トランス31が実装されている面と反対面に形成するのが好ましい。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面視が長方形状の板状の誘電体を介して対向するように放電電極と誘電電極とが形成され、放電電極と電気的に接続された第１端子と、誘電電極と電気的に接続された第２端子とが前記誘電体の縁辺に形成されていることを特徴とするイオン発生素子。
【請求項２】
第１端子と第２端子とが、前記誘電体の同じ側辺の両側部に形成されている請求項１記載のイオン発生素子。
【請求項３】
請求項１又は２記載のイオン発生素子と、前記放電電極と前記誘電電極の間に電圧を印加する電圧印加手段とを備え、前記電圧印加手段が実装された基板に、イオン発生素子の第１端子および第２端子と接続する接続部が形成されていることを特徴とするイオン発生装置。
【請求項４】
電圧印加手段が実装されている面と反対面に前記接続部が形成されている請求項３記載のイオン発生装置。
【請求項５】
請求項１又は２記載のイオン発生素子と、前記電圧印加手段が実装された基板とを装着・保持するケースをさらに備え、
前記基板が装着された前記ケースに前記イオン発生素子を装着することによって、電圧印加手段の接続部と第１端子・第２端子とが接続する請求項３又は４記載のイオン発生装置。
【請求項６】
前記イオン発生素子と前記基板とが略平行に前記ケースに装着・保持される請求項５記載のイオン発生装置。
【請求項７】
前記ケースの対向する側壁に、前記イオン発生素子を装着・保持するための溝が形成されている請求項５又は６記載のイオン発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、空気中の浮遊細菌を殺菌、除去したり、空気中の有害物質を除去するための正負両イオンを発生するイオン発生素子およびこれを備えたイオン発生装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、事務所や会議室など、換気の少ない密閉化された部屋では、部屋内に人が多いと、呼吸により排出される二酸化炭素やタバコの煙、ホコリなどの空気汚染物質が増加するため、人間をリラックスさせる効能を有する負イオンが空気中から減少する。特に、タバコの煙によって負イオンが多量に失われ、通常の１／２〜１／５程度にまで減少することがある。そこで、空気中に負イオンを補給するため、種々のイオン発生装置がこれまで市販されている。
【０００３】
しかし、いずれの装置も、直流高電圧方式で負イオンのみを発生させるものであり、空気中に負イオンを補給することはできるものの、空気中の浮遊細菌や有害物質を積極的に除去するものではなかった。
【０００４】
そこで、近年では、正および負の両イオンを発生させるイオン発生装置が開発され実用化されている。図７に、従来のイオン発生装置の概略構造を示す。図７のイオン発生装置Ｓ’では、イオン発生素子１’に高電圧を印加する高圧トランス３１やその駆動回路部品３３が上側面に実装された基板３’と、イオン発生素子１’が填め込まれた枠体４とが、ケース２’内に略平行に収納されている。イオン発生素子１’は、図８に示すように、平面視で長方形状の誘電体１１ａを介して放電電極１２と誘導電極１３とが対向するように形成されてなり、図９に示すように、誘電体１１ｂの底面には、放電電極１２と接続した端子１０ａと誘電電極１３と接続した端子１０ｂとが形成されている。そして、図７に示すように、イオン発生素子１’のこれらの端子１０ａ，１０ｂと、基板３’の下面から突出した高圧トランス３１のリード端子３４とがリード線Ｌで接続されている。
【０００５】
このような構造のイオン発生装置Ｓ’では、各部品の複数のリード端子が突出し、また配線パターン（不図示）が形成されている基板３’の下面と、高電圧が印加されるイオン発生素子１’の端子１０ａ，１０ｂとが対向して配置されているので、基板３’の下面とイオン発生素子１’との間で放電が生じるのを防止するためには、両者を所定距離以上離すとともに両者の間隙を絶縁性樹脂５でモールドする必要があった。このため、装置の小型化が困難で、半田付けや樹脂モールドなど装置の組立が煩雑となっていた。加えて、半田付け部分でのリード線Ｌの切断などが起こり易かった。
【０００６】
そこで、オゾン発生装置ではあるが、特許文献１では、図１０に示すように、パルストランス等の電装部材を実装したプリント基板７に嵌着孔７１ａ，７１ｂを形成し、かつオゾンパネル８の下縁に嵌合足片８１ａ，８１ｂを形成して、嵌合足片８１ａ，８１ｂにオゾンパネル８の電極と接続する入力導電端８２ａ，８２ｂを延成し、さらに嵌着孔７１ａ，７１ｂに嵌合足片８１ａ，８１ｂを嵌着してプリント基板７にオゾンパネル８を立設した状態で、プリント基板７に形成した給電路（不図示）と、嵌合足片８１ａ，８１ｂの入力導電端８２ａ，８２ｂとが電気的に接続するようにした装置が提案されている。この提案されている装置によれば、プリント基板７とオゾンパネル８との連結にリード線や半田を要しなくなるので、組立作業性の向上が図れる。
【特許文献１】実開平１−１６４７３４号公報（実用新案登録請求の範囲、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１のオゾンパネル８では、下縁の一部を突成して嵌合足片８１ａ，８１ｂを形成しているので、四角形状の原材料板から切り分けると、使用できない余りの部分が不可避的に生じる。また、オゾンパネル８の厚さは通常１ｍｍ前後であるため、下縁の一部を突成させた嵌合足片８１ａ，８１ｂの付け根部分が機械的に脆くなり、折れたり欠けたりすることが起こり得る。さらに、特許文献１の装置では、オゾンパネル８をプリント基板７上に立設させているので、装置全体の体積が大きくなる。
【０００８】
本発明はこのような従来の問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、誘電体の製造工程における取り数を悪化させることがなく、また半田を使用することなく電圧印加手段と接続できるイオン発生素子を提供することにある。
【０００９】
また本発明の目的は、優れた組立作業性を有するとともに断線が生じにくく、しかも装置の小型化が図れるイオン発生装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によれば、平面視が長方形状の板状の誘電体を介して対向するように放電電極と誘電電極とが形成され、放電電極と電気的に接続された第１端子と、誘電電極と電気的に接続された第２端子とが前記誘電体の縁辺に形成されていることを特徴とするイオン発生素子が提供される。
【００１１】
ここで第１端子と第２端子とを、誘電体の同じ側辺の両側部に形成してもよい。
【００１２】
また本発明によれば、前記記載のイオン発生素子と、前記放電電極と前記誘電電極との間に電圧を印加する電圧印加手段とを備え、前記電圧印加手段の実装された基板に、イオン発生素子の第１端子および第２端子と接続する接続部を形成したことを特徴とするイオン発生装置が提供される。
【００１３】
ここで、装置の厚みをさらに薄くする観点からは、接続部を、電圧印加手段が実装されている面と反対面に形成するのが好ましい。
【００１４】
また、前記記載のイオン発生素子と、電圧印加手段が実装された基板とを装着・保持するケースをさらに設け、前記基板が装着された前記ケースに前記イオン発生素子を装着することによって、電圧印加手段の接続部と第１端子・第２端子とが接続するようにしてもよい。このとき装置の厚みを薄くする観点からは、イオン発生素子と基板とを略平行にケースに装着・保持させるのが好ましい。また装着性および装着安定性を向上させる観点からは、ケースの対向する側壁に、イオン発生素子を装着・保持するための溝を形成するのが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のイオン発生素子では、誘電体として平面視が長方形状のものを用いるので、誘電体を四角形状の原材料から切り分ける際に、余りの部分の生じることがなくなる。また、放電電極及び誘電電極とそれぞれ電気的に接続された第１端子及び第２端子とを誘電体の縁辺に形成したので、半田を使用することなく電圧印加手段と接続できるようになる。
【００１６】
また本発明のイオン発生装置では、前記のイオン発生素子を用いるので、組立作業性が向上するとともに断線が生じにくく、しかも装置の小型化が図れる。また、電圧印加手段の実装された基板に、イオン発生素子の第１端子および第２端子と接続する接続部を形成したので、組立作業の効率がさらに向上し、装置の小型化も一層図れる。
【００１７】
接続部を、電圧印加手段が実装されている面と反対面に形成すると、装置の厚みをさらに薄くできるようになる。
【００１８】
またイオン発生素子と、電圧印加手段が実装された基板とを装着・保持するケースをさらに設け、前記基板が装着された前記ケースに前記イオン発生素子を装着することによって、電圧印加手段の接続部と第１端子・第２端子とが接続するようにすると、組立作業の効率が格段に向上する。また、イオン発生素子および基板に不具合が発生した場合の取り換えが容易になる。イオン発生素子と基板とを略平行にケースに装着・保持させると、装置の厚みを一層薄くできるようになる。また、ケースの対向する側壁に、イオン発生素子を装着・保持するための溝を形成すると、装着性および装着安定性の向上が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明のイオン発生素子およびイオン発生装置について図に基づいて説明するが、本発明はこれらの実施形態に何ら限定されるものではない。
【００２０】
図１に、本発明に係るイオン発生素子１の一例を示す平面図を示す。そして図２に図１のＡ−Ａ線断面図、図３に底面図をそれぞれ示す。図２に示すように、このイオン発生素子１は、所定形状の放電電極１２が表面に形成された長方形状の誘電体１１ａと、所定形状の誘電電極１３が表面に形成された長方形状の誘電体１１ｂとが貼り合わされてなる。誘電体１１ａの表面には保護層１４が形成されている。そして図３に示すように、誘電体１１ｂ裏面の一辺の両側部には第１端子１５ａと第２端子１５ｂとが形成され、これらの端子１５ａ，１５ｂに接続するように接続経路１７ａ，１７ｂが形成されている。なお、第１端子１５ａと第２端子１５ｂの形成位置はこれに限定されるものではなく、誘電体１１ａ，１１ｂの縁辺に形成されていればよい。ただし、後述する、電圧印加手段が実装された基板との接続容易性を考慮すれば、第１端子１５ａと第２端子１５ｂは誘電体１１ｂの同じ側辺に形成するのが好ましく、端子間での放電を防止するには端子間を１０ｍｍ以上隔てることが推奨される。また、第１端子１５ａと第２端子１５ｂは、放電電極１２と誘電電極１３とそれぞれ同電位となるため、安定した放電状態を得るには、放電電極１２及び誘導電極１３から離れた位置に形成するのが望ましい。このためこの実施形態では第１端子１５ａと第２端子１５ｂは誘電体１１ｂの裏面に形成されている。
【００２１】
図２から理解されるように、誘電体１１ａ，１１ｂを貫くように接続経路１６ａが形成されて、放電電極１２と接続経路１７ａが接続し、放電電極１２と第１端子１５ａとが接続されている。また同様に、誘電体１１ｂを貫くように接続経路１６ｂが形成され、誘電電極１３と接続経路１７ｂとが接続し、誘電電極１３と第２端子１５ｂが接続されている。後述するようにこの第１端子１５ａと第２端子１５ｂに交流高電圧が印加されることによって、放電電極１２近傍で放電が生じ、正・負両イオンが発生する。
【００２２】
図１のイオン発生素子１では、放電電極１２は誘電体１１ａの表面に格子状に形成されている。より詳しく説明すると、放電電極１２は、誘電体１１ａの長手方向に平行に延びる２本の長手部１２１と、各長手部１２１の延設方向に対して垂直方向に設けられ、各長手部１２１をそれぞれ異なる位置で連結する複数の連結部１２２とを有している。したがって、２本の長手部１２１と、隣接する２本の連結部１２２とで囲まれた部分が１つの格子を形成することになる。
【００２３】
本実施形態では、放電電極１２は、誘電体１１ａの長手方向に４つの格子が連続して並んだ形状となっている。そして、連続して並んでいる３つの格子は、略正方形の形状をなしている一方、残りの１個の格子は、略長方形の形状となっている。この長方形形状の格子の１側辺であって、放電電極１２の外周の一部を構成する連結部１２２には、その中心が接続経路１６ａ上に位置するように、円形の接続部１２３が一体的に設けられている。
【００２４】
そして、さらに、放電電極１２における各格子には、格子内部に向かって突出する複数の先鋭部１２４が形成されている。より詳しくは、３つの略正方形状の各格子においては、各格子を構成する４つの側辺のほぼ中点から格子内部に向かう方向に突出する４つの三角形状の先鋭部１２４が形成されているとともに、各格子の４つの頂点から格子内部に向かう方向に突出する４つの先鋭部１２４が形成されている。一方、略長方形状の格子においては、接続部１２３が形成された連結部と対向する連結部１２２の中点から格子内部に向かって突出する１つの先鋭部１２４と、連結部１２２と隣り合う長手部との各交点から格子内部に向かう方向に突出する２つの先鋭部１２４とが形成されている。
【００２５】
ここで、上記した格子内部に向かう方向とは、例えば、各格子における２本の対角線の交点に向かう方向を想定することができるが、この方向に限定されるわけではなく、後述するように先鋭部１２４の先端部分が、誘電体１１ａを介して誘導電極１３と重畳するような方向であれば、上記格子の形成面内においてどのような方向であってもよい。
【００２６】
長手部１２１の延設方向における、各先鋭部１２４の先端部分同士の距離が一定（例えば２ｍｍ）となるように、各先鋭部１２４は形成されているのが望ましい。これにより、放電電極１２の各先鋭部１２４と誘導電極１３との重畳部分が、上記延設方向に均等に並ぶので、放電電極１２と誘導電極１３との間における電界集中が均一に起こり、その結果、イオン発生素子１から正・負イオンがバランスよく発生するようになるからである。もちろん放電電極１２の形状は、上述の格子状に限定されるものではなく、例えば櫛刃状などであっても構わない。
【００２７】
一方、誘導電極１３は、誘電体１１ａを介して放電電極１２と対向するように誘電体１１ｂ上に形成されている。より詳しく説明すると、誘導電極１３は、誘電体１１ｂの長手方向に平行に延びる２本の長手部１３１と、各長手部１３１の一方の端部同士を連結する連結部１３２と、この連結部１３２と一体的に形成される上述の接続部１３３とで構成されており、全体として平面視でＵ字状に形成されている。もちろん誘導電極１３はＵ字状に限定されるものではなく、放電電極１２に形成された先鋭部１２４と重畳する範囲において、Ｓ字状やＷ字状など任意の形状とすることができる。
【００２８】
本発明で使用する誘電体１１ａ，１１ｂの材料としては、有機物であれば耐酸化性に優れた材料が好適であり、例えばポリイミドまたはガラスエポキシ等の樹脂を使用することができる。また、誘電体の材料として無機物を選択するのであれば、純度の高いアルミナ、結晶化ガラス、フォルステライト、ステアタイト等のセラミックを使用することができる。なお、耐食性の面を考えれば、誘電体の材料として無機系のものの方が望ましく、さらに、成形性や接続電極や端子の形成の容易性を考えれば、セラミックを用いて成形するのが好適である。また、放電電極と誘導電極との間の絶縁抵抗が均一であることが望ましいため、材料内部の密度ばらつきが少なく、誘電体の絶縁率が均一であればあるほど好適である。
【００２９】
放電電極１２および誘導電極１３の材料としては、例えばタングステンのように導電性を有するものであれば、特に制限なく使用することができるが、放電によって溶融する等の変形を起こさないものであることが条件となる。
【００３０】
誘電体１１ａの上面に形成された放電電極１２を保護する保護層１４の材料としては、例えばアルミナ（酸化アルミニウム）を用いることができる。
【００３１】
以上説明したイオン発生素子１は例えば次のようにして作製することができる。まず、厚さ０．４５ｍｍの純度の高いアルミナのシートを所定の大きさ（例えば、幅１５ｍｍ×長さ３７ｍｍ）に切断し、２つの略同一の大きさを有するアルミナの基材を形成し、これらを誘電体１１ａおよび誘電体１１ｂとする。なお、アルミナの純度は９０％以上であればよいが、ここでは９２％の純度のアルミナを用いている。
【００３２】
次に、誘電体１１ａの上面に、タングステンを格子状または櫛刃状にスクリーン印刷し、放電電極および接続端子を誘電体１１ａと一体形成する。一方、誘電体１１ｂの上面に、Ｕ字状にタングステンをスクリーン印刷し、誘導電極を誘電体１１ｂと一体形成するとともに、誘電体１１ｂの下面に、第１端子１５ａと第２端子１５ｂ、接続電極１７ａ，１７ｂとをスクリーン印刷して一体に形成する。
【００３３】
さらに、誘電体１１ａの表面に、アルミナの保護層１４を例えば膜厚０．２ｍｍで形成して、放電電極１３を絶縁コートする。そして、誘電体１１ａの下面と誘電体１１ｂの上面とを重ね合わせた後、圧着、真空引きを行い、さらにこれらを炉に入れて１４００〜１６００℃の非酸化性雰囲気で焼成する。このようにして、本発明のイオン発生素子１が作製される。
【００３４】
次に本発明に係るイオン発生装置について説明する。図４は、本発明のイオン発生装置Ｓの一例を示す斜視図である。この図のイオン発生装置Ｓは、上面及び１つの側面が開口した直方体形状のケース２ａと、高電圧トランス（電圧印加手段）３１が実装された基板３と、前述のイオン発生素子１とを備える。ケース２ａ内の対向する側壁には２段に溝２１ａ，２１ｂが形成されており、これらの溝２１ａ，２１ｂに沿って基板３およびイオン発生素子１がケース２ａ内に装着される。この図では、ケース２ａの下側の溝２１ａに基板３が既に装着されている。なお、ケース２ａに対して基板３およびイオン発生素子１は着脱自在である。
【００３５】
基板３の一方側面（図の裏面）には、高電圧トランス３１を始め高電圧回路を形成する種々の部品３３（図５に図示）が実装され、これらの部品間を接続する配線パターン（不図示）も同じ側面に形成されている。そして基板３のもう一方側面（図の表面）には、イオン発生素子１の第１端子１５ａおよび第２端子１５ｂとそれぞれ接続する２つのコネクタ（接続部）３２ａ，３２ｂが取り付けられている。コネクタ３２ａ，３２ｂは側面視略”コ”字状をなし、図５に示すように、コネクタ３２ａ，３２ｂの上・下内壁には板バネ３２１（図５に図示）が取り付けられており、これらの板バネ３２１によってイオン発生素子１の第１端子１５ａと第２端子１５ｂが挟持される。これらの板バネ３２１はピン端子３４（図５に図示）によって配線パターン（不図示）を介して基板３の裏面の高電圧トランス３１に接続している。
【００３６】
イオン発生素子１を溝２１ｂに沿ってケース２内に挿入するときの垂直断面図を図５に示す。イオン発生素子１の第１端子１５ａおよび第２端子１５ｂが形成された辺を装入方向前側にして、イオン発生素子１をケース２内に挿入する。そして、イオン発生素子１をケース２内に装着すると、イオン発生素子１の第１端子１５ａと第２端子１５ｂとがコネクタ３２ａ，３２ｂの板バネ３２１によって挟持された状態となり、これにより高電圧トランス３１とイオン発生素子１とが接続される。
【００３７】
このような構成によって、イオン発生素子１と基板３との距離を、従来の７．５ｍｍからその１／３の２．５ｍｍにまで近づけてもイオン発生素子１と基板３との間に放電が生じることはなく、イオン発生装置全体の厚みを薄くすることができるようになる。
【００３８】
高電圧トランス３１によって、第１端子１５ａと第２端子１５ｂとを介して放電電極１２と誘導電極１３との間に交番電圧を印加すると、放電電極１２の近傍でコロナ放電が起こる。これにより、放電電極１２の周辺の空気がイオン化され、例えばＨ+（Ｈ2Ｏ）m（ｍは任意の自然数）からなる正イオンと、例えばＯ2-（Ｈ2Ｏ）n（ｎは任意の自然数）からなる負イオンとが発生し、これら両イオンが装置外部に放出される。
【００３９】
放電電極１２と誘導電極１３との間に印加する交番電圧は、一般的に商用電源に用いられているような正弦波状の交番電圧（以下、正弦波状の交番電圧を交流電圧と称する）に限られず、矩形波状の交番電圧であってもよく、また、他の波形を用いて交番電圧を印加してもよい。
【００４０】
これら両イオンが空気中の浮遊細菌または有害物質の表面に付着すると、化学反応を起こして、活性種である過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）または水酸基ラジカル（・ＯＨ）がそれぞれ生成される。これら活性種の分解作用により、空気中の浮遊細菌または有害物質が破壊されることとなる。また、これらの正負両イオンには、脱臭作用があることも確認できている。
【００４１】
このような構成のイオン発生装置Ｓは様々な電気機器に適用可能であり、例えば空気調節装置や空気調和機（エアーコンディショナー）、除湿機、加湿器、空気清浄機、冷蔵庫、ファンヒーター、電子レンジ、洗濯乾燥機、掃除機、殺菌装置等に適用可能である。このような電気機器は、主に、家屋の室内、ビル内の一室、病院の病室若しくは手術室、車内、飛行機内、船内、倉庫内、冷蔵庫の庫内等に配置される。
【００４２】
図６に、本発明のイオン発生装置の他の実施形態を示す。この図のイオン発生装置では、基板ではなくケース２ｂにコネクタ（接続部）３２ａ，３２ｂが取り付けられている形態である。高電圧トランス（不図示）はケース２ｂに内蔵されており、高電圧トランス（不図示）とコネクタ３２ａ，３２ｂとはリード線等の従来公知の接続部材で繋がっている。コネクタ３２ａ，３２ｂの構造は図５に図示したものと同じである。このような構成のイオン発生装置によっても、本件発明の効果を得ることができる。ただし、この図のイオン発生装置では、ケース２ｂに対してイオン発生素子１は着脱自在であるが、前記の装置とは異なって、高電圧トランス（又は高電圧トランスが実装された基板）は着脱自在ではない。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明に係るイオン発生素子の一例を示す平面図である。
【図２】図１のイオン発生素子の垂直断面図である。
【図３】図１のイオン発生素子の裏面図である。
【図４】本発明に係るイオン発生装置の一例を示す斜視図である。
【図５】図４のイオン発生装置の垂直断面図である。
【図６】本発明に係るイオン発生装置の他の例を示す斜視図である。
【図７】従来のイオン発生装置を示す概説図である。
【図８】従来のイオン発生素子の平面図である。
【図９】図８のイオン発生素子の裏面図である。
【図１０】オゾンパネルとプリント基板との装着を説明する図である。
【符号の説明】
【００４４】
１    イオン発生素子
２ａ，２ｂ    ケース
３    基板
Ｓ    イオン発生装置
１１ａ，１１ｂ    誘電体
１２    放電電極
１３    誘電電極
１４    保護層
１５ａ    第１端子
１５ｂ    第２端子
２１ａ，２１ｂ    溝
３１    高電圧トランス（電圧印加手段）
３２ａ，３２ｂ    コネクタ（接続部）
【図１】
2006302573.tif 000003
【図２】
2006302573.tif 000004
【図３】
2006302573.tif 000005
【図４】
2006302573.tif 000006
【図５】
2006302573.tif 000007
【図６】
2006302573.tif 000008
【図７】
2006302573.tif 000009
【図８】
2006302573.tif 000010
【図９】
2006302573.tif 000011
【図１０】
2006302573.tif 000012