(57)【要約】【課題】  簡易な構成で等量の負イオンと正イオンを発生させることができるイオン発生器の提供を目的とする。【解決手段】  イオン発生素子１は、誘電体３で被覆された薄板状の誘導電極２と、誘導電極２上に配置され、誘導電極２との接触面以外が絶縁体５で被覆された放電電極４とを備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体で被覆された薄板状の誘導電極と、
前記誘導電極表面に配置され、前記誘導電極との接触面を除いた面が絶縁体で被覆された放電電極とを備えることを特徴とするイオン発生素子。
【請求項２】
誘電体で被覆された薄板状の誘導電極と、
前記誘導電極に近接して配置され、表面が絶縁体で被覆された放電電極とを備えることを特徴とするイオン発生素子。
【請求項３】
薄板状の誘導電極と、
前記誘導電極に近接して配置される放電電極と、
前記誘導電極および前記放電電極の表面を被覆するとともに、前記誘導電極と前記放電電極を一体として固定する絶縁体とを備えることを特徴とするイオン発生素子。
【請求項４】
前記放電電極の形状は、導体線によって形成された２次元形状であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項記載のイオン発生素子。
【請求項５】
誘電体で被覆された薄板状の誘導電極と、
導体棒が絶縁体で被覆され、先端が接触または近接して前記誘電体電極に該垂直に配置する放電電極とを特徴とするイオン発生素子。
【請求項６】
導体棒が誘電体で被覆された誘導電極と、
導体棒が絶縁体で被覆された放電電極とを備え、
前記誘導電極と前記放電電極とを接触または近接させて配置することを特徴とするイオン発生素子。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６の何れか一項記載のイオン発生素子と、
前記誘導電極に接続され、交流電流を発生させる交流電源とを備え、
前記放電電極を接地したことを特徴とするイオン発生器。
【請求項８】
さらに前記イオン発生素子を覆う絶縁体筐体と、
前記イオン発生素子で発生したイオンを送風する送風装置とを備えることを特徴とする請求項７記載のイオン発生器。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交流電源を用いたイオン発生素子およびそれを用いたイオン発生器に関する。
【背景技術】
【０００２】
静電気放電による半導体デバイスの破損や、帯電による微粒子やダストの付着を防ぐために、製品または機器の徐電を目的としてイオン発生器が使用されている。この種のイオン発生器として、交流電源を用いて放電電極から付近の空気分子へ放電を行うことで、負イオンと正イオンを発生させ、これを帯電した製品または機器に付着させて徐電を行うものがある。さらに、誘電体バリア放電と呼ばれる、放電電極の対向極である誘導電極を誘電率の高い絶縁体で被覆することで、電極間距離を狭くし、放電に必要な印加電圧を低くすることができる放電の方式を用いたイオン発生器が開発されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
イオン発生器によって発生したイオンによって製品または機器の徐電を行い、かつ発生したイオンによって製品または機器を帯電させないためには、イオン発生器から発生させる負イオンと正イオンが等量であることが必要である。
【０００４】
しかしながら、従来のイオン発生器の放電電極は空気中に露出していたため、発生した負イオンが放電電極に接触または近接することによって、負イオン中の電子が放電電極に吸収されて負イオンが空気分子に戻り、結果、正イオンが過剰になるという課題があった。
【０００５】
そこで、放電電極に加える交流電圧の正負のパルス幅を調整することによって、放電電極から発生する負イオンと正イオンを等量にする技術が開発されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−４７６５１号公報
【特許文献２】特許第４３１９１２１号
【特許文献３】特開２００９−２３１０８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した特許文献２に記載の技術は、正負のパルス幅を調整することができる交流電源によって設備の増大を招き、さらに放電電極の形状や印加電圧によって逐次、交流電源の正負のパルス幅を調整しなければならないという課題があった。
【０００８】
また、特許文献３に記載の技術では、放電電極の表面を被覆する技術が記載されているが、この被覆は専ら電極の酸化防止のための薄いシリコン樹脂のコーティングであるため、負イオンや電子はこの被覆を透過し、またはこの被覆を帯電させ、結果、上述した正イオンが過剰になる課題が生じる。
【０００９】
そこで本発明は、簡易な構成で等量の負イオンと正イオンを発生させることができるイオン発生器の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明のイオン発生素子は、誘電体で被覆された薄板状の誘導電極と、
誘導電極上に配置され、誘導電極との接触面以外が絶縁体で被覆された放電電極とを備えることを特徴とする。
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明のイオン発生器は、誘電体で被覆された薄板状の誘導電極と、
誘導電極上に配置され、誘導電極との接触面以外が絶縁体で被覆された放電電極とを備えるイオン発生素子と、誘導電極に接続され、交流電流を発生させる交流電源とを備え、放電電極を接地したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、簡易な構成のイオン発生器によって等量の負イオンと正イオンを発生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るイオン発生器の絶縁体筐体の長手方向の断面図。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るイオン発生素子の放電電極を誘電電極に近接して配置した変形例を示す断面図。
【図３】本発明の第１の実施形態に係るイオン発生素子の誘導電極および放電電極を絶縁体によって被覆した変形例を示す断面図。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は各々本発明の第１の実施形態に係るイオン発生素子の放電電極を導体線を用いて形成した変形例を示す平面外略図。
【図５】本発明の第１の実施形態に係るイオン発生器および従来のイオン発生器の放電電極における電位を示すグラフ。
【図６】イオンコレクタの印加電圧とイオン電流の関係を示し、（ａ）は本発明の第１の実施形態に係るイオン発生器の測定結果、（ｂ）は従来のイオン発生器の測定結果を示す特性図。
【図７】本発明の第２の実施形態に係るイオン発生器の断面図。
【図８】本発明の第３の実施形態に係るイオン発生器の概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を説明する。
【００１５】
（第１の実施形態）
（構成）
以下、本発明の第１の実施形態に係るイオン発生器について図１乃至図６を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係るイオン発生器の絶縁体筐体の長手方向の断面図である。
【００１６】
イオン発生素子１は、薄板状の誘導電極２を誘電体３で被覆したものの表面に、棒状の放電電極４を配置し、さらに放電電極４の誘電体３に接触していない露出面を絶縁体５で被覆することにより構成する。
【００１７】
誘導電極２は、導電性材料が用いられ、タングステン、銅、アルミニウム、ステンレスといった導電性金属や、アルミナやセラミックに金属を含浸したもの等が適用可能である。また、誘導電極２は、放電電極４に対して均一かつ広い面積の絶縁抵抗となるように、薄板形状であることが望ましい。
【００１８】
誘電体３は、高い誘電率を持つ絶縁性物質が用いられ、アルミナ、セラミック等の無機物や、ポリイミドやエポキシ等の有機物が適用可能である。樹脂状の誘電体３を誘導電極２に均一に塗布して被覆するだけでなく、２枚の板状の誘電体３によって誘導電極２を挟み込むようにして被覆してもよい。誘電体３の厚みは、誘導電極２と放電電極４とが十分な絶縁抵抗をとることができる厚さとする。
【００１９】
放電電極４は、誘導電極２と同様の導電性物質が用いられる。低い印加電圧で放電を行い、かつ誘導電極２との絶縁抵抗を一定にするために、細長い棒状もしくは先鋭部を持つ形状を薄板状の誘導電極２と平行に配置することが望ましい。
【００２０】
絶縁体５は、絶縁性物質が用いられ、誘電体３と同様のアルミナ、セラミック等が適用可能である。放電により発生する熱や、イオンまたは電子の衝突に耐えることができる材質であり、かつイオンまたは電子が透過しない程度の厚みに形成することが望ましい。
【００２１】
イオン発生器１００は、円筒形状の絶縁体筐体１２内にイオン発生素子１を配置し、誘導電極２には設置端子１３ａに接続された交流電源１１を接続し、また、放電電極４には設置端子１３ｂを接続し、さらに絶縁体筐体１２の円筒の一端の開口部付近に送風装置１４を配置することによって構成する。
【００２２】
交流電源１１は、一般的な交流正弦波を発生させるものだけでなく、矩形波やパルス波を発生させるものであっても適用可能である。
【００２３】
絶縁体筐体１２は、アルミナやセラミック等の絶縁性物質からなる両端に開口部を有する形状の筐体であり、設置端子１３ａ、ｂは、交流電源１１および放電電極４の設置をとるためのものである。
【００２４】
送風装置１４は、一般的なモータ駆動のファンを用いることができ、絶縁体筐体１２の一端の開口部から絶縁体筐体１２内部へ送風するように配置される。
【００２５】
本実施形態は、さらに以下の変更が可能である。
【００２６】
図２は、本発明の第１の実施形態に係るイオン発生素子の放電電極を誘導電極に近接して配置した変形例を示す断面図である。この場合、絶縁体５ａによって表面全体を被覆した放電電極４を、誘電体３で被覆した誘導電極２に近接して配置する構成とする。
【００２７】
図３は、本発明の第１の実施形態に係るイオン発生素子の誘導電極および放電電極を絶縁体によって被覆した変形例を示す断面図である。この場合、放電電極４を誘導電極２に近接して配置した状態で、絶縁体６によって、放電電極４および誘導電極２の表面を被覆するとともに放電電極４と誘導電極２を一体として固定する構成とする。
【００２８】
図４（ａ）〜（ｄ）は各々、本発明の第１の実施形態に係るイオン発生素子の放電電極を導体線を用いて形成した変形例を示す平面概略図である。この場合、放電電極４を導体線を用いて（ａ）は円形、（ｂ）は多角形（図では５角形）、（ｃ）は２重円、（ｄ）は網目状の２次元形状を形成し、誘導電極２と平行に配置する構成としている。ここで、導体線は、銅や鉄からなる金属線や、アルミナやセラミックを加工したものに金属を含浸したものを用いることができる。
【００２９】
（作用）
以下、本発明の第１の実施形態の作用について説明する。
【００３０】
交流電源１１によって、正および負の高電圧を誘導電極２に付加すると、誘電体３を介して放電電極４において誘電体バリア放電が生じ、放電電極４の周囲で空気分子が電子を失い、または受け取って、正イオンおよび負イオンが発生する。
【００３１】
交流電源１１によって、放電電極４を周期的に負の電位と正の電位とすることで、負イオンと正イオンが交互に発生する。発生した負イオンおよび正イオンは送風装置１４によって、絶縁体筐体１２の外へ排出される。絶縁体筐体１２は、一端の開口部からの送風装置１４による風を発生したイオンとともに多端の開口部へ導き、絶縁性物質を用いることで発生したイオンによって筐体が帯電し、イオンが減少することを防ぐ。
【００３２】
ここで、発生した負イオンが放電電極４に近接しても、放電電極４は絶縁体５によって被覆されているため、負イオンは放電電極４に電子を与えず、負イオンは空気分子に戻らない。また、正イオンが放電電極４に近接しても、放電電極４は絶縁体５によって被覆されているため、正イオンは放電電極４から電子を受け取らず、正イオンは空気分子に戻らない。
【００３３】
以下、本実施形態のイオン発生装置１００と従来のイオン発生装置に同じ波形の交流電圧を加え、発生したイオンを測定した実験結果を示す。
【００３４】
本実施形態のイオン発生器１００の放電電極４および従来のイオン発生器の放電電極として直径０．７ｍｍの銅線を用い、本実施形態のイオン発生器１００の放電電極４はさらに絶縁体５として１０ｎｍのエナメル被覆を施した。その他、誘導電極２や誘電体３の条件を等しくして実験を行った。実験は、本実施形態のイオン発生器１００および従来のイオン発生器のイオン取り出し口にイオンコレクタを接地して発生したイオンを捕集して行った。
【００３５】
図５は、第１の実施形態に係るイオン発生器および従来のイオン発生器の誘導電極における電位を示すグラフである。図５より、本実験では、本実施形態のイオン発生器１００の誘導電極２および従来のイオン発生器の誘導電極の電位は、ともに正と負が等しい周期と絶対値のパルス状の電位となる。
【００３６】
図６は、イオンコレクタの印加電圧とイオン電流の関係を示し、（ａ）は第１の実施形態に係るイオン発生器の測定結果、（ｂ）は従来のイオン発生器の測定結果を示す特性図である。図６（ａ）、（ｂ）の横軸は、イオンコレクタに加えられる印加電圧であり、縦軸はイオンコレクタの電流計で測定されたイオン電流である。
【００３７】
イオンコレクタは、内部に正の印加電圧を加えることで負イオンを捕集し、負の印加電圧を加えることで正イオンを捕集する。イオンコレクタ内の電流計において、負イオンが補修されると正のイオン電流が測定され、正イオンが捕集されると負のイオン電流が測定される。イオンコレクタに加える
印加電圧を大きくするほど捕集されるイオンの数は多くなり、図６（ａ）、（ｂ）より、本実験では約４００Ｖの印加電圧において捕集されるイオンは飽和した。
【００３８】
また、本実験では、イオン発生器１００から発生したイオンの排出には、送風装置１４の風量（Ｌ／ｍｉｎ）を５段階に変えて実験を行った。風量を大きくするほど、イオンコレクタに導かれるイオンは増加する。
【００３９】
図６（ａ）より、本実施形態に係るイオン発生器１００から発生したイオンを測定した場合、５段階の全ての風量において、イオンコレクタに加える絶対値の等しい正と負の印加電圧の各点において、等しい絶対値のイオン電流がそれぞれ測定され、負イオンと正イオンが等量捕集されていることが確認された。
【００４０】
これに対し、図６（ｂ）より、従来のイオン発生器から発生したイオンを測定した場合、２０、５０、１００、２００、２７９（Ｌ／ｍｉｎ）の５段階の全ての風量において、イオンコレクタに加える絶対値の等しい正と負の印加電圧の各点において、正のイオン電流の絶対値は、負のイオン電流の絶対値に比べて少なくなっており、正イオンが過剰に捕集されていることが確認された。
【００４１】
以上の実験結果により、本実施形態に係るイオン発生器１００は、等量の負イオンと正イオンを発生させることが示された。
【００４２】
以下、本実施形態の変形例の作用について説明する。
【００４３】
絶縁体５aで被覆した放電電極４を誘電体３で被覆した誘導電極２に近接して配置する構成とした場合は、放電電極４と誘導電極２との間は、誘電体３および空気によって絶縁されるため、放電電極４のうち誘導電極２と対向しない面付近で負イオンと正イオンが発生する。
【００４４】
また、放電電極４を誘導電極２に近接して配置し、絶縁体６によって、表面を被覆するとともに一体として固定する構成とする場合は、絶縁体５が放電電極４と誘導電極２との間を絶縁するとともに、
発生したイオンが空気分子に戻ることを防ぐ。
【００４５】
さらに、放電電極４を導体線を用いて形成した２次元形状とし、誘導電極２と平行に配置した場合は、一本の金属線を放電電極４として配置した場合にくらべ、誘導電極２との対向面積が増えるので、より大量の負イオンおよび正イオンが発生する。
【００４６】
（効果）
本発明の第１の実施形態によれば、簡易な構成のイオン発生器によって等量の負イオンと正イオンを発生させることができる。
【００４７】
（第２の実施形態）
（構成）
以下、本発明の第２の実施形態に係るイオン発生器について図７を参照して説明する。第１の実施形態の各部と同一部分は同一符号で示し、重複する説明は省略する。
【００４８】
図７は、本発明の第２の実施形態に係るイオン発生器の断面図である。放電電極７は、棒状の導電体であり、絶縁体８はアルミナ、セラミック等を加工した一端を閉口させた円筒である。放電電極７を絶縁体８に挿入し、放電電極７と絶縁体８との間に隙間が生じる場合は、絶縁性の樹脂やアルミナ溶射等で封止する。
【００４９】
上記方法で形成した複数の放電電極７を垂直に吊り下げて、誘電体３で被覆した薄板状の誘導電極２に対して絶縁体８の先端が接触または近接して配置することによって、本実施形態のイオン発生素子１を構成する。さらに、この複数の誘導電極２に接地端子１３ａによって接地された交流電源１１を接続し、放電電極４を接地端子１３ｂによって接地することによって、本実施形態のイオン発生器を構成する。
【００５０】
（作用）
以下、第２の実施形態の作用について説明する。
【００５１】
イオン発生器１００は、絶縁体８の円筒の閉口した先端部付近において放電を行い、負イオンと正イオンを発生させる。発生した負イオンおよび正イオンは、放電電極７が絶縁体８で被覆されているために空気分子に戻ることはない。
【００５２】
ここで、イオン発生器１００のイオン発生量は、交流電源１１の出力や、放電電極７と誘導電極２間の距離によって決定される。本実施形態では、複数の放電電極７を吊り下げて誘導電極２上に配置しているため、個々の放電電極７の高さを調整することによって、イオン発生量を調整する。
【００５３】
（効果）
本実施形態によれば、個々の放電電極７の高さを調整することによって、容易にイオン発生量を調整することができる。
【００５４】
（第３の実施形態）
（構成）
以下、本発明の第３の実施形態に係るイオン発生器について図８を参照して説明する。第１の実施形態の各部と同一部分は同一符号で示し、重複する説明は省略する。図８は、本発明の第３の実施形態に係るイオン発生器の概略図である。
【００５５】
誘導電極２２として棒状の導電体を用いて、誘導電極２２の表面を誘電体２３で被覆する。また、放電電極２４にも棒状の導電体を用いて、放電電極２４の表面を絶縁体２５で被覆する。
【００５６】
棒状の誘導電極２２に対して、棒状の放電電極２４を交差して接触または近接した状態で配置することによってイオン発生素子２１を構成する。さらに、誘導電極２２に接地端子１３ａによって接地された交流電源１１を接続し、放電電極２４を接地端子１３ｂによって接地することによって、イオン発生器１２０を構成する。
【００５７】
また、本実施形態の変形例として、放電電極２４を誘導電極２２に対して平行に接触または近接して配置してもよい。
【００５８】
（作用）
以下、本発明の第３の実施形態の作用について説明する。
【００５９】
イオン発生器１００は、誘導電極２２と放電電極２４が交差して接触または近接した点付近において、放電によって負イオンと正イオンを発生させる。
【００６０】
一般に、放電電極２４および誘導電極２２の放電が生じる部位周辺には、放電による熱や電子・イオンの衝突が生じ、放電部位周辺の絶縁体２５および誘電体２２に破壊や変形が生じる。本実施形態では、放電による絶縁体２５および誘電体２３の破壊や変形が生じる前に、誘導電極２２と放電電極２４が交差する点をずらし、絶縁体２５および誘電体２３のうち放電によるダメージが生じていない部位を用いて再び放電を行う。
【００６１】
放電電極２４を誘導電極２２に対して平行に配置した場合は、放電による絶縁体２５および誘電体２３の破壊や変形が生じる前に、誘導電極２２および放電電極２４を回転させて再び放電を行う。
【００６２】
（効果）
本実施形態によれば、放電電極２４および誘導電極２２の放電部位を適時変えることで、絶縁体２５および誘電体２３をまんべんなく消費することができ、イオン発生素子２１の製品寿命を長くすることができる。
【００６３】
なお、本発明の実施形態は上述した実施形態に限られないことは言うまでもない。例えば、誘導電極および放電電極のサイズや形状および材質、誘電体および絶縁体の厚みや材質は、発生させるイオン量や製品の耐久性等に応じて適宜変更されうるものである。
【００６４】
また、第１、第２の実施形態においても放電電極の位置を適時変えることで、誘電体をまんべんなく消費し、イオン発生素子の製品寿命を長くすることができる。
【００６５】
さらに、イオン発生器の絶縁体筐体や送風装置は、イオン発生器の設置場所・用途等に応じて適宜省略する構成とすることができる。
【符号の説明】
【００６６】
１、２１・・・イオン発生素子
２、２２・・・誘導電極
３、２３・・・誘電体
４、７、２４・・・放電電極
５、５a、６、８、２５・・・絶縁体
１１・・・交流電源
１２・・・絶縁体筐体
１３ａ，ｂ・・・接地端子
１４・・・送風装置
１００、１２０・・・イオン発生装置 
【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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