(57)【要約】【課題】長期間にわたり安定的にイオンを供給できる電極を提供する。【解決手段】長手方向にかけて断面積が一定である第１延在部７１と、長手方向にかけて断面積が一定である第２延在部７２と、を備え、第１延在部７１は、ハウジング５に支持される基端部７１ａを有し、第２延在部７２は、電極先端部７２ａを有し、第２延在部７２の断面積は、第１延在部７１の断面積よりも小さい。【選択図】図５Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電圧を印加されてイオンを発生する電極先端部を備える電極であって、
前記電極先端部は、先端直径を有し、該先端直径は、正常動作条件の下での前記電極の寿命の間、実質的に同一の寸法のままである、電極。
【請求項２】
請求項１に記載の電極において、
長手方向にかけて断面積が一定である第１延在部と、
長手方向にかけて断面積が一定である第２延在部と、を備え、
前記第１延在部は、ハウジングに支持される基端部を有し、
前記第２延在部は、前記電極先端部を有し、
前記第２延在部の断面積は、前記第１延在部の断面積よりも小さい、電極。
【請求項３】
請求項２に記載の電極において、
前記電極先端部は、長手方向に凸状に形成されている、電極。
【請求項４】
請求項２または３に記載の電極において、
前記第１延在部と前記第２延在部との間に設けられ、前記第１延在部から前記第２延在部にかけて断面積が徐々に減少する中間部をさらに備える電極。
【請求項５】
請求項２〜４のいずれか１項に記載の電極において、
前記第２延在部の直径は、０．３ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲内である電極。
【請求項６】
ハウジングに支持される基端部と、電圧を印加されてイオンを発生する、反対側の端部の細長の放電部とを備える電極であって、
前記細長の放電部は、該放電部の長さに沿って実質的に同一の断面積を有する、電極。
【請求項７】
電圧を印加されてイオンを発生する電極と、
少なくとも前記電極の寿命の大部分にわたり、前記電極に接触して清掃する清掃部材と、を備えるイオン発生器であって、
前記清掃部材は、前記電極の寿命の終わりに、前記電極に接触不能である、イオン発生器。
【請求項８】
請求項２〜５のいずれか１項に記載の電極と、
前記電極先端部を清掃する清掃部材と、を備えるイオン発生器。
【請求項９】
請求項８に記載のイオン発生器において、
前記清掃部材は、前記第２延在部の長手方向の全域に当接可能に配置されているイオン発生器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電圧を印可されてイオンを発生する電極およびイオン発生器に関する。
【背景技術】
【０００２】
電圧を印可されてイオンを発生する放電針（電極）を備えるイオン生成装置が知られている（例えば特許文献１参照）。特許文献１記載の放電針は、先端に向かうにつれて断面積が小さくなるように先端部がテーパ状に形成される。また、特許文献１記載の装置は、ブラシ部材を備え、ブラシ部材の先端を放電針の先端に接触させて、放電針の先端に付着したダストを除去する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２３４９７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、放電針の先端には、高電圧を印可するためエロージョン（欠損を含む）が発生するとともに、ブラシ部材を接触させてダストを除去するため摩耗が発生し、これにより放電針の先端が消耗する。したがって、上記特許文献１記載の放電針のように先端部をテーパ状に形成すると、放電針の先端の径が増大して放電針の先端の放電状態が不安定となり、放電針から安定的にイオンを供給できないおそれがある。
【０００５】
そこで、本発明の課題は、消耗が進行した場合であっても安定的にイオンを供給できる電極およびイオン発生器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様は、電圧を印加されてイオンを発生する電極先端部を備える電極であって、電極先端部は、先端直径を有し、先端直径は、正常動作条件の下での電極の寿命の間、実質的に同一の寸法のままである。
【０００７】
本発明の別の態様は、ハウジングに支持される基端部と、電圧を印加されてイオンを発生する、反対側の端部の細長の放電部とを備える電極であって、細長の放電部は、放電部の長さに沿って実質的に同一の断面積を有する。
【０００８】
本発明のさらに別の態様は、電圧を印加されてイオンを発生する電極と、少なくとも前記電極の寿命の大部分にわたり、電極に接触して清掃する清掃部材と、を備えるイオン発生器であって、清掃部材は、電極の寿命の終わりに、電極に接触不能である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明では、電極先端部が、電極の寿命の間、同一寸法の直径を有するので、電極先端部の消耗が進行した場合であっても安定的にイオンを供給できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係るイオン発生器の正面図。
【図２】本発明の実施形態に係るイオン発生器の側面図。
【図３】本発明の実施形態に係るイオン発生器の内部構成を示す正面図。
【図４】本発明の実施形態に係る電極の支持構造を示す図３の要部拡大断面図。
【図５Ａ】本発明の実施形態に係る電極の側面図。
【図５Ｂ】図５Ａの比較例である電極の側面図。
【図６】図３の電極を先端側から見た図。
【図７Ａ】図６の矢視VII図であり、電極が使用可能な状態を示す図。
【図７Ｂ】図６の矢視VII図であり、電極が使用不能な状態を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図１〜図７Ｂを参照して本発明の実施形態に係るイオン発生器について説明する。図１、図２は、それぞれ本発明の実施形態に係るイオン発生器１００の正面図および側面図である。イオン発生器１００は、対象物の表面に付着した静電気等を除電する除電機能を有する。なお、空気中に浮遊するカビ菌やウイルスを空中で分解・除去する除菌機能を有するものとして、イオン発生器１００を用いることもできる。以下では、便宜上、図示のように前後方向、左右方向および上下方向を定義し、この定義に従い各部の構成を説明する。図１，図２に示すように、イオン発生器１００は、ケース１と、ケース１を支持するベース２とを有する。
【００１２】
ケース１は、全体が略直方体形状を呈する。ケース１の前面１０および後面１１には、それぞれ前後方向に延在する軸線Ｌ０を中心にして円形状の開口部が設けられ、各開口部はそれぞれカバー部材３，４で覆われている。カバー部材３は、ケース１に着脱可能に取り付けられている。カバー部材３は、ケース１の開口部の全域にわたって格子状の空隙３ａを有し、空隙３ａを介してケース１の前面１０からイオンが放出される。なお、図示は省略するが、カバー部材４も、ケース１の開口部の全域にわたって空隙を有し、空隙を介してケース１内に空気を導入可能となっている。ケース１の左右側面には、それぞれ軸部１２が突設され、軸部１２を介してケース１は、ベース２に傾動可能に支持されている。なお、ケース１の前面１０には、電源スイッチ１３と、ファン速度調整用ダイヤル１４とが設けられている。
【００１３】
図３は、イオン発生器１００の内部構成を示す正面図であり、ケース１の前面１０を省略したものである。イオン発生器１００は、ハウジング５と、ファン６と、電極７と、ブラシユニット８と、電力供給部９とを有する。
【００１４】
ハウジング５は、軸線Ｌ０を中心とした略円環形状を呈する。ハウジング５の前後方向中央部には、ハウジング５の内周面から径方向内側に向けて複数のステイ５１が延設され、ステイ５１を介してハウジング５の中央部に軸受５２が支持されている。ハウジング５の内周面には、ステイ５１よりも前方において、上部、下部、左側面部および右側面部にそれぞれ平坦面５３が形成され、ステイ５１よりも後方において、軸受５２を中心とした円筒面５４が形成されている。各平坦面５３は、軸線Ｌ０を中心とした円の接線方向に延在している。
【００１５】
ファン６は、ステイ５１の後方に配置され、ファン６の外周面はハウジング５の円筒面５４に面している。ファン６の回転軸は、ハウジング５の軸受５２に内蔵されたファンモータの出力軸に連結され、ファンモータの駆動により、ファン６は軸線Ｌ０を中心に回転する。ファン６が回転すると、ケース１の後面１１の開口部を介して後方からハウジング５内に空気が吸い込まれる。吸い込まれた空気は、ケース１の前面１０の開口部を介して前方の対象物に向けて送風される。このときの送風量は、ファン速度調整用ダイヤル１４を操作してファン６の回転数を調整することで、変更可能である。
【００１６】
電極７は、ハウジング５の上下の各平坦面５３に、左右方向に所定間隔をあけてそれぞれ一対取り付けられ、ハウジング５の左右の各平坦面５３に、上下方向に所定間隔をあけてそれぞれ一対取り付けられている。各電極７は、ハウジング５の各平坦面５３から径方向内側に向けて平坦面５３に対し垂直に突設されている。隣り合う一対の電極７のうち、一方はマイナスイオンを発生するマイナスイオン用電極７であり、他方はプラスイオンを発生するプラスイオン用電極７である。
【００１７】
図４は、電極７の支持構造を示す図３の要部断面図である。図４に示すように、金属製の電極７の基端部は、略円柱形状を呈する金属製（例えば黄銅）の電極ホルダー５５に設けられた凹部５５ａに圧入され、両者は一体化されている。ハウジング５の電極７の取付部には、貫通孔５ａが開口されている。貫通孔５ａは、例えばハウジング５を前後方向に二分割し、各分割面にそれぞれ半円形状の切り欠きを形成し、両切り欠きを合わせることで形成され、このように構成された構造的組み込み手段により、貫通孔５ａに円筒形状の樹脂製のサポート５６が取り付けられている。電極７と一体の電極ホルダー５５は、サポート５６の内周面５６ａに沿って治具を介して押し込まれ、これにより電極７がハウジング５に固定される。
【００１８】
図３に示すように、ブラシユニット８は、ハウジング５の軸受５２の前端部に回転可能に支持された軸部８１と、軸部８１の外周面から径方向外側に向けて延在する、電極７と同数のロッド８２と、各ロッド８２の先端に設けられたロッド８２よりも幅広のプレート８３と、プレート８３の後面に植設されたブラシ８４（図６参照）と、ブラシ駆動機構８５とを有する。ブラシ駆動機構８５は、軸部８１の外周面に掛け回されたベルト８５１と、ベルト８５１の両端部がそれぞれ連結された駆動バー８５２と、駆動バー８５２を所定角度にわたって揺動するアクチュエータ８５３（例えばソレノイド）とを有する。
【００１９】
ブラシ８４は、ブラシ駆動機構８５により、軸線Ｌ０を中心に所定角度だけ一方向に移動し、さらに同一角度だけ反対方向に移動する。すなわちブラシ８４は、所定角度だけ周方向に往復動する。所定角度は、ブラシ８４が、その近傍にある少なくとも単一の電極７を超えて移動する角度である。図示のようにブラシユニット８が８本のロッド８２を有する場合には、所定角度は例えば３０°〜４０°の範囲内に設定される。なお、ブラシ８４が複数の電極７を超えて移動する角度に、所定角度を設定してもよい。
【００２０】
軸線Ｌ０を中心としてブラシ８４が周方向に往復動すると、電極７の先端部にブラシ８４が接触する。このブラッシング作用により、電極７の先端部に付着されたダストを除去することができ、電極先端部からのイオンの安定的な供給が可能となる。なお、電極７とブラシ８４の詳細な位置関係は後述する（図６，図７Ａ，図７Ｂ）。
【００２１】
電力供給部９は、電極７に高電圧を印加する電源部９１と、イオン発生器１００の動作を制御する回路基板９２等を有する。電源部９１は、プラスイオン用電極７にプラスの電圧を印加し、マイナスイオン用電極７にはマイナスの電圧を印加する。これにより電極７の先端部でコロナ放電が起こり、電極７の先端部からプラスイオンおよびマイナスイオンが生成される。生成されたイオンは、ファン６により生じる気流に沿って、イオン発生器１００の前方の除電すべき対象物に向けて運搬される。
【００２２】
本実施形態に係るイオン発生器１００は、電極７の構成に特徴を有する。図５Ａは、電極７の構成を示す側面図であり、図５Ｂは、図５Ａの比較例としての電極７００を示す側面図である。
【００２３】
図５Ａに示すように、電極７は、中心軸線Ｌａに沿って延在する第１延在部７１と第１延在部７１よりも小径の第２延在部７２とを有し、段付状に構成されている。より具体的には、電極７は、所定長さＬ１かつ所定外径Ｄ１を有する円柱形状の第１延在部７１と、所定長さＬ２かつ所定外径Ｄ２（＜Ｄ１）を有する円柱形状の第２延在部７２と、第１延在部７１と第２延在部７２との間に設けられ、第１延在部７１から第２延在部７２にかけて断面積が徐々に減少する中間部７３とを有する。中間部７３の傾斜角度θ１は、図５Ａでは一例として２０°（設計公差を考慮すると２０°±１．５°）に設定されている。
【００２４】
電極７の基端部、すなわち第１延在部７１の端部は、図４に示すように、ハウジング５に支持される支持部７１ａを構成する。支持部７１ａを大径の第１延在部７１によって構成することで、電極７の支持剛性が高まり、ブラシ８４の接触による負荷に抗して、電極７を安定的に支持することができる。すなわち、例えば電極７が、段付き形状ではなく小径の第２延在部７２のみを有し、第２延在部７２の端部がハウジング５に支持されるように構成すると、ブラシ８４の接触時に電極７が変形するおそれがある。これに対し、図５Ａに示すように電極７を段付き状に構成すると、ブラシ８４の接触時の電極７の変形を防止することができる。
【００２５】
第２延在部７２の先端部７２ａは、テーパ状に突出し、凸部が形成されている。凸部の傾斜角度θ２は、図５Ａでは一例として９０°（設計公差を考慮すると、９０°±１．５°）である。このように電極７の先端を軸線Ｌａに沿って突出させることで、電極７に電圧を印可した際の電極先端の電界強度が増加し、放電現象により先端部７２ａから容易にイオンを発生することができる。以上の電極７は、例えばステンレスにより構成される。タングステンやチタン等、耐腐食性が高い材質によって電極７を構成することもできる。
【００２６】
一方、図５Ｂに示すように、比較例としての電極７００は、所定長さかつ所定外径を有し、中心軸線Ｌａに沿って延在する円柱部７０１と、円柱部７０１の端部から中心軸線Ｌａに沿って延在する円錐形状のテーパ部７０２とを有する。このような電極７００の先端部７０２ａには、イオン発生器１００の使用に伴いダストが付着する。したがって、電極７００から安定的にイオンを発生させるためには、先端部７０２ａをブラシによって定期的に清掃し、ダストを除去する必要がある。
【００２７】
しかしながら、電極７００の先端部７０２ａには、高電圧を印可するためエロージョン（欠損を含む）が発生するとともに、ブラシを接触させてダストを除去するため摩耗が発生し、これにより先端部７０２ａが消耗する。この消耗が進行すると、先端部７０２ａの径が徐々に大きくなり、先端部７０２ａの径が所定量以上になると、放電が起こりにくくなる。例えば、放電が安定的に起こる先端部７０２ａの径は、０．５ｍｍ以下である。したがって、先端部の径が０．５ｍｍを超えると、電極７００の交換が必要となる。
【００２８】
これに対し、本実施形態では、図５Ａに示すように、第２延在部７２が中心軸線Ｌａに沿って一定の断面積で構成される。第２延在部７２の外径Ｄ２は、例えば０．５ｍｍ以下である。したがって、電極７の先端部７２ａの消耗が進行しても、先端部７２ａの断面積は変化しないため、先端部７２ａにおいて常に所定の電界強度を維持できる。その結果、放電が安定的に起こり、安定的にイオンを発生することができる。なお、先端部７２ａの消耗は第２延在部７２の外周面から発生するため、消耗が進行して第２延在部７２の全長が短くなっても、電極７の先端の凸形状が維持される。
【００２９】
この場合、第２延在部７２の外径が小さすぎると、先端部の消耗が早期に進行して第２延在部７２の全体が消耗するまでに要する時間が短くなり、電極７の耐久性が低下する。この点を考慮すると、第２延在部７２の外径Ｄ２は例えば０．３ｍｍ以上であることが好ましい。すなわち、第２延在部７２の外径Ｄ２が０．３ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲内であれば、電極７の先端から長時間にわたって安定的にイオンを発生することができる。
【００３０】
第１延在部７１の長さＬ１は、ハウジング５に支持すべき支持部７１ａの長さを考慮して決定する。これに対し、第２延在部７２の長さＬ２はブラシ８４との位置関係を考慮して以下のように決定する。図６は、図３の電極７をその先端側から見た図である。図６では、電極７とロッド８２先端部のブラシ８４の構成を示し、他の構成については図示を省略している。図７Ａ，図７Ｂは、それぞれ図６の矢視VII図である。なお、図７Ａは、電極７の使用可能状態（例えば電極７が新品の初期状態）を示し、図７Ｂは、電極７の第２延在部７２が消耗した電極７の使用不能状態を示す
【００３１】
図６に示すように、ブラシ８４は、電極７を超えて、プレート８３の後面から後方に所定長さだけ延在している。図７Ａに示すように、ブラシ８４（ブラシ８４の毛）は、２つの領域８４ａにそれぞれ複数本（例えば数十本）植設されている。ブラシ８４がブラシ駆動機構８５により図７Ａの矢印Ａ方向に往復動すると（点線）、ブラシ８４が電極７に接触する。このとき、第２延在部７２のみがブラシ８４に接触するようにブラシ８４が配置され、あるいは電極７の第２延在部７２が設定される。
【００３２】
これにより、図７Ａに示すように、電極７に第２延在部７２が存在するときには、ブラシ８４が電極７（第２延在部７２）に接触する。しかしながら、図７Ｂに示すように、電極７の消耗が進み、電極７に第２延在部７２が存在しないときには、ブラシ８４が矢印Ａ方向に往復動しても、ブラシ８４が電極７に接触しない。このようなブラシ８４の接触、非接触の挙動を、カバー部材３を外してユーザが目視することにより、ユーザは電極７の寿命、すなわち電極７の交換時期を容易に判断することができる。
【００３３】
本発明の実施形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
（１）電極７は、所定外径Ｄ２の第２延在部７２を有し、電極７に電圧が印加されると、第２延在部７２の先端部７２ａ（電極先端部）でイオンを発生する。すなわち、電極７の先端部７２ａは、正常にイオンを発生する正常動作条件の下で、同一寸法のままである。これにより、電極７の消耗が進行した場合の先端部７２ａの電界強度は一定であり、電極７は長期間にわたり先端部７２ａから安定的にイオンを発生することができる。
【００３４】
（２）電極７は、中心軸線Ｌａに沿った長手方向にかけて外径Ｄ１（断面積）が一定である第１延在部７１と、長手方向にかけて外径Ｄ２（断面積）が一定である第２延在部７２とを備える。第１延在部７１は、ハウジング５に支持される支持部７１ａを有し、第２延在部７２は、イオンを発生する先端部（凸部）７２ａを有し、第２延在部７２の断面積を第１延在部７１の断面積よりも小さくした（Ｄ１＞Ｄ２）。これにより、電極７は、消耗が進行した場合であっても安定的にイオンを発生することができるとともに、第１延在部７１を第２延在部７２よりも大径としたことで、電極７の支持部７１ａの剛性が高まり、ブラシ８４が電極７の第２延在部７２に接触して電極７に負荷が作用した場合における、電極７の変形を阻止することができる。
【００３５】
（３）電極７の先端部を長手方向に凸状に形成したので、電極７の先端部７２ａ（凸部）で放電を容易に開始できる。これに対し、電極７の先端部７２ａを軸線Ｌａに対し垂直に形成すると、先端部７２ａの断面積が大きくなって電界強度が低下し、放電開始が困難となる。なお、電極７の先端部７２ａは外周面から消耗し、消耗が進行すると、先端部７２ａは凸形状となる。このため、先端部７２ａに凸部を形成することは、電極７が消耗していない初期状態において特に有効である。
【００３６】
（４）第１延在部７１と第２延在部７２との間に、第１延在部７１から第２延在部７２にかけて断面積が徐々に減少する中間部７３を設けるようにした。これにより、第２延在部７２の全体が消耗した後に、電極７の放電性能が急激に悪化することを防止できる。また、第１延在部７１と第２延在部７２との間の応力集中を緩和でき、強度的にも優れる。
【００３７】
（５）第２延在部７２の直径を、０．３ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲内に設定するようにしたので、第２延在部７２の消耗の進行速度が遅く、かつ、電極７の先端部７２ａから安定的なイオンの供給が可能であり、イオン発生器１００が長期間にわたって安定した性能を発揮できる。
【００３８】
（６）イオン発生器１００は、電極７の先端部７２ａを清掃するブラシ８４を備えるので、電極７の先端部７２ａに付着したダストを容易に除去することができる。
【００３９】
（７）第２延在部７２の長手方向の全域（長さＬ２）にわたってブラシ８４が当接可能となるようにブラシ８４を配置したので、ブラシ８４と電極７との接触の有無を目視で確認することで、電極７の交換時期を容易に判断することができる。
【００４０】
なお、上記実施形態では、電極７の第２延在部７２を円形状に形成したが、第２延在部７２の断面形状は矩形や三角形等、円形以外であってもよい。すなわち、ハウジング５に支持される基端部（支持部７１ａ）と、電圧を印加されてイオンを発生する反対側の端部の細長の放電部（第２延在部７２）とを備え、細長の放電部が長さ方向に沿って同一の断面積を有するのであれば、電極の構成はいかなるものでもよい。例えば第１延在部７１と第２延在部７２の間の中間部７３を省略し、第１延在部７１に連なって第２延在部７２が構成されるようにしてもよい。エミッタ電極７が新品状態で、その先端部７２ａからイオンを発生することができるのであれば、先端部７２ａを凸状に形成しなくてもよい。
【００４１】
上記実施形態では、イオン発生器１００にブラシユニット８を設け、清掃部材としてのブラシ８４により、電極７の先端部７２ａを清掃するようにしたが、ブラシユニット８を省略し、カバー部材３を外してイオン発生器１００の外部から電極７の先端部７２ａを清掃するようにしてもよい。上記実施形態では、第２延在部７２の長手方向の全域（長さＬ２）に当接可能にブラシ８４を配置するようにしたが、第２延在部７２とブラシ８４との位置関係は上述したものに限らない。電極７の寿命の大部分にわたって電極７に接触して清掃し、電極７の寿命の終わり、つまり安定した放電が不能となったときに、電極７に接触不能となるのであれば、清掃部材としてのブラシ８４の構成はいかなるものでもよい。
【００４２】
以上の説明はあくまで一例であり、本発明の特徴を損なわない限り、上述した実施形態および変形例により本発明が限定されるものではない。上記実施形態および変形例の構成要素には、発明の同一性を維持しつつ置換可能かつ置換自明なものが含まれる。すなわち、本発明の技術的思想の範囲内で考えられる他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。また、上記実施形態と変形例の１つまたは複数を任意に組み合わせることも可能である。
【符号の説明】
【００４３】
７    電極
７１    第１延在部
７１ａ    支持部
７２    第２延在部
７２ａ    先端部
７３    中間部
８４    ブラシ
１００    イオン発生器
【図１】
2015207466.tif 000003
【図２】
2015207466.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
2015207466.tif 000007
【図５Ｂ】
2015207466.tif 000008
【図６】
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【図７Ａ】
2015207466.tif 000010
【図７Ｂ】
2015207466.tif 000011