(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
正電圧が印加されると正イオンを発生する正極性電極と、
負電圧が印加されると負イオンを発生する負極性電極と、
前記正極性電極に前記正電圧を印加する第１のモードと前記負極性電極に前記負電圧を印加する第２のモードとを有し、前記第１および第２のモードを交互に行なう電圧印加制御部とを備え、
前記第１のモードを行なう第１の時間は、前記第２のモードを行なう第２の時間よりも短く設定されており、
前記電圧印加制御部は、さらに、前記第１および第２のモードを第１の周期で切換える短周期モードと、前記第１および第２のモードを前記第１の周期よりも長い第２の周期で切換える長周期モードとを有し、前記短周期モードと前記長周期モードとを交互に行なう、イオン発生装置。
【請求項２】
前記電圧印加制御部は、前記正極性電極に前記正電圧を印加するとともに前記負極性電極に前記負電圧を印加する第３のモードをさらに有し、前記第１および第２のモード間と前記第２および第１のモード間のうちの少なくともいずれか一方において前記第３のモードを行なう、請求項１に記載のイオン発生装置。
【請求項３】
前記電圧印加制御部は、前記第１の時間内において前記正電圧を連続的に変化させ、前記第２の時間内において前記負電圧を連続的に変化させる、請求項１または請求項２に記載のイオン発生装置。
【請求項４】
正電圧が印加されると正イオンを発生する正極性電極と、負電圧が印加されると負イオンを発生する負極性電極とを備えたイオン発生装置においてイオンを発生する方法であって、
前記正極性電極に前記正電圧を印加する第１のモードと前記負極性電極に前記負電圧を印加する第２のモードとを交互に行ない、
前記第１のモードを行なう第１の時間を前記第２のモードを行なう第２の時間よりも短くし、
さらに、前記第１および第２のモードを第１の周期で切換える短周期モードと、前記第１および第２のモードを前記第１の周期よりも長い第２の周期で切換える長周期モードとを交互に行なう、イオン発生方法。
【請求項５】
さらに、前記第１および第２のモード間と前記第２および第１のモード間のうちの少なくともいずれか一方において、前記正極性電極に前記正電圧を印加するとともに前記負極性電極に前記負電圧を印加する第３のモードを行なう、請求項４に記載のイオン発生方法。
【請求項６】
前記第１の時間内において前記正電圧を連続的に変化させ、前記第２の時間内において前記負電圧を連続的に変化させる、請求項４または請求項５に記載のイオン発生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はイオン発生装置およびイオン発生方法に関し、特に、正イオンおよび負イオンを発生するイオン発生装置およびイオン発生方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のイオン発生装置としては、正極性電極に正電圧を印加して正イオンを発生するとともに、負極性電極に負電圧を印加して負イオンを発生し、正イオンおよび負イオンによって空気中の浮遊菌、カビ菌、ウィルスなどを除去するものがある。
【０００３】
また、正極性電極および負極性電極を送風機の空気通路に配置して正イオンおよび負イオンを交互に発生することにより、正イオンおよび負イオンの発生効率を上げるイオン発生装置がある（たとえば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、針電極および対向電極間の電位差によってイオン風を起こし、発生したイオンを外部に送ることにより、無風環境下でのイオンの送出を可能にするイオン発生装置もある（たとえば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２４３２８８公報
【特許文献２】特許第４５５１９７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１のイオン発生装置では、送風機および空気通路を備えるので、消費電力および装置寸法が大きくなると言う問題がある。
【０００７】
また、特許文献２のイオン発生装置では、正イオンと負イオンの両方を発生すると、正イオンと負イオンが再結合し、遠く（１ｍ以上離れた位置）までイオンを供給することが難しいと言う問題がある。また、正イオンと負イオンの拡散速度が異なるので、正イオンおよび負イオンの濃度のバランスも悪くなる。
【０００８】
それゆえに、この発明の主たる目的は、高効率でバランス良く正イオンおよび負イオンを発生し、遠くまでイオンを供給することが可能なイオン発生装置およびイオン発生方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に係るイオン発生装置は、正電圧が印加されると正イオンを発生する正極性電極と、負電圧が印加されると負イオンを発生する負極性電極と、正極性電極に正電圧を印加する第１のモードと負極性電極に負電圧を印加する第２のモードとを有し、第１および第２のモードを交互に行なう電圧印加制御部とを備えたものである。第１のモードを行なう第１の時間は、第２のモードを行なう第２の時間よりも短く設定されている。電圧印加制御部は、さらに、第１および第２のモードを第１の周期で切換える短周期モードと、第１および第２のモードを第１の周期よりも長い第２の周期で切換える長周期モードとを有し、短周期モードと長周期モードとを交互に行なう。
【００１１】
また好ましくは、電圧印加制御部は、正極性電極に正電圧を印加するとともに負極性電極に負電圧を印加する第３のモードをさらに有し、第１および第２のモード間と第２および第１のモード間のうちの少なくともいずれか一方において第３のモードを行なう。
【００１２】
また好ましくは、電圧印加制御部は、第１の時間内において正電圧を連続的に変化させ、第２の時間内において負電圧を連続的に変化させる。
【００１３】
また、この発明に係るイオン発生方法は、正電圧が印加されると正イオンを発生する正極性電極と、負電圧が印加されると負イオンを発生する負極性電極とを備えたイオン発生装置においてイオンを発生する方法であって、正極性電極に正電圧を印加する第１のモードと負極性電極に負電圧を印加する第２のモードとを交互に行ない、第１のモードを行なう第１の時間を第２のモードを行なう第２の時間よりも短くし、さらに、第１および第２のモードを第１の周期で切換える短周期モードと、第１および第２のモードを第１の周期よりも長い第２の周期で切換える長周期モードとを交互に行なうものである。
【００１５】
また好ましくは、さらに、第１および第２のモード間と第２および第１のモード間のうちの少なくともいずれか一方において、正極性電極に正電圧を印加するとともに負極性電極に負電圧を印加する第３のモードを行なう。
【００１６】
また好ましくは、第１の時間内において正電圧を連続的に変化させ、第２の時間内において負電圧を連続的に変化させる。
【発明の効果】
【００１７】
この発明に係るイオン発生装置およびイオン発生方法では、正極性電極に正電圧を印加して正イオンを発生する第１のモードと、負極性電極に負電圧を印加して負イオンを発生する第２のモードとを交互に行ない、第１のモードを行なう第１の時間を第２のモードを行なう第２の時間よりも短くする。したがって、正イオンの拡散速度は負イオンの拡散速度よりも速いので、正イオンと負イオンを一様に分布させることができる。よって、高効率でバランス良く正イオンおよび負イオンを発生し、遠くまでイオンを供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】この発明の実施の形態１によるイオン発生装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示した電圧印加制御部の動作を示すタイムチャートである。
【図３】この発明の実施の形態２によるイオン発生装置の電圧印加制御部の動作を示すタイムチャートである。
【図４】図３のＡ部拡大図である。
【図５】この発明の実施の形態３によるイオン発生装置の電圧印加制御部の動作を示すタイムチャートである。
【図６】この発明の実施の形態４によるイオン発生装置の電圧印加制御部の動作を示すタイムチャートである。
【図７】この発明の実施の形態５によるイオン発生装置の電圧印加制御部の動作を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
［実施の形態１］
本発明の実施の形態１によるイオン発生装置は、図１に示すように、高電圧発生部１、電圧印加制御部２、正極性電極３、および負極性電極４を備える。高電圧発生部１は、イオンを発生させるための正および負の高電圧Ｖａ，Ｖｂを発生する。
【００２０】
電圧印加制御部２は、図２に示すように、高電圧発生部１で生成された正の高電圧Ｖａを正極性電極３に印加する第１のモードと、高電圧発生部１で生成された負の高電圧Ｖｂを負極性電極４に印加する第２のモードとを有し、第１および第２のモードを交互に行なう。第１のモードを行なう時間Ｔａは、第２のモードを行なう時間Ｔｂよりも短く設定される（Ｔａ＜Ｔｂ）。
【００２１】
正極性電極３は、正の高電圧Ｖａが印加されるとコロナ放電によって正イオンを発生するように構成されている。負極性電極４は、負の高電圧Ｖｂが印加されるとコロナ放電によって負イオンを発生するように構成されている。
【００２２】
ここで、第１および第２のモードを交互に行ない、かつＴａ＜Ｔｂとする理由および効果について説明する。無風環境下では、正極性電極３に通電する時間Ｔａは正イオンが発生および拡散する時間に等しく、負極性電極４に通電する時間Ｔｂは負イオンが発生および拡散する時間に等しい。正イオンと負イオンを同時に発生すると、正イオンと負イオンが再結合し、イオン発生量が低下する。したがって、第１および第２のモードを交互に行ない、正イオンと負イオンを別々に発生させることにより、正イオンと負イオンの再結合を抑制し、イオン発生量を増大させることができる。
【００２３】
また、正イオンの拡散速度は、負イオンの拡散速度よりも速い。したがって、Ｔａ≧Ｔｂとすると、イオン発生装置の周囲において正イオンの濃度が負イオンの濃度よりも高くなる。このように正イオンと負イオンが不均一になると、正イオンおよび負イオンによって空気中の浮遊菌、カビ菌、ウィルスなどを除去する効率が低下する。これに対して本願発明では、Ｔａ＜Ｔｂとしたので、イオン発生装置の周囲において正イオンの濃度と負イオンの濃度が略等しくなり、正イオンおよび負イオンによって空気中の浮遊菌、カビ菌、ウィルスなどを高効率で除去することができる。
【００２４】
この実施の形態１では、イオンを送出するための空気の流れを発生させなくとも、正イオンおよび負イオンを効率良く発生させ、かつ一様に広範囲に拡散させることができる。それにより、イオン発生装置の低電力化、小型化が可能となり、イオン発生装置の使用用途を増やすことができる。
【００２５】
なお、Ｔａ，Ｔｂの時間範囲については特に限定しないが、ＴｂはＴａよりも長くＴａの３倍以下であることが好ましい。具体的には、Ｔａが５秒である場合、Ｔｂは５秒よりも長く１５秒以下であることが好ましい（５秒＜Ｔｂ≦１５秒）。これは、ＴｂをＴａよりも極端に長くすると、正イオンよりも負イオンが多くなり、正イオンおよび負イオンによって空気中の浮遊菌、カビ菌、ウィルスなどを除去する効率が低下するからである。
【００２６】
また、電極３，４はコロナ放電によってイオンを発生したが、これに限るものではなく、誘電バリア放電によってイオンを発生してもよいし、放射線、水破砕等によってイオンを発生してもよい。コロナ放電以外のイオン発生方法を利用する場合は、イオン発生装置の制御方法をその発生方法に合わせた構成にすればよい。
【００２７】
また、高電圧発生部１に電圧印加制御部２を内蔵させてもよい。また、電圧印加制御部２が電極３，４への電圧印加を切換えてよいし、イオン発生装置の外部からの制御信号に従って電圧印加制御部２が電極３，４への電圧印加を切換えてもよい。
【００２８】
［実施の形態２］
図３は、この発明の実施の形態２によるイオン発生装置の電圧印加制御部２の動作を示すタイムチャートである。また、図４は、図３のＡ部拡大図であって、図２と対比される図である。図３および図４において、電圧制御印加部２は、短い周期で電極３，４への電圧印加を切換える短周期モードと、長い周期で電極３，４への電圧印加を切換える長周期モードとを有し、短周期モードと長周期モードを交互に行なう。短周期モードを行なう期間をＴｘとし、長周期モードを行なう期間をＴｙとする。
【００２９】
期間Ｔｘ，Ｔｙの各々において、正極性電極３に正の高電圧Ｖａを印加する第１のモードと、負極性電極４に負の高電圧Ｖｂを印加する第２のモードとが交互に行なわれる。期間Ｔｘにおいて、第１のモードを行なう時間Ｔａは、第２のモードを行なう時間Ｔｂよりも短く設定される（Ｔａ＜Ｔｂ）。期間Ｔｙにおいて、第１のモードを行なう時間Ｔｃは、第２のモードを行なう時間Ｔｄよりも短く設定される（Ｔｃ＜Ｔｄ）。また、Ｔａ＜Ｔｃ，Ｔｂ＜Ｔｄである。
【００３０】
ここで、短周期モードと長周期モードを交互に行なう理由および効果について説明する。正イオンと負イオンを交互に発生させる場合、片極（電極３または４）に通電している時間が長ければ長いほど、その極性のイオンはより拡散される。しかし、片極に通電している時間が長いと、空気中の正イオンと負イオンの存在が一様ではなくなり、正イオンまたは負イオンのみしか存在しない時間が生じる可能性がある。
【００３１】
逆に、片極に通電している時間が短ければ短いほど、正イオンと負イオンが空気中に一様に存在するようになるが、両極に通電している状態に近づくため、両イオン間の再結合が発生する可能性が高くなり、イオンの拡散が見込めない。そのため、正極性電極と負極性電極に短い周期で通電する期間Ｔｘと、長い周期で通電する期間Ｔｙを設け、期間Ｔｘでは、空気中に正イオンと負イオンを一様に存在するようにし、期間Ｔｙでは、イオンをより遠くへ拡散させることを可能にしている。
【００３２】
なお、Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃ，Ｔｄの時間範囲については特に限定しないが、具体的には、１秒＜Ｔａ≦１０秒、１秒＜Ｔｂ≦１０秒、１０秒≦Ｔｃ＜６０秒、１０秒≦Ｔｄ＜６０秒とするのが好ましい。このとき、ＴｃをＴｂよりも長い時間にすることが好ましい。これによって、期間Ｔｙにおける通電時間Ｔｃ，Ｔｄは期間Ｔｘにおける通電時間Ｔａ，Ｔｂよりも長くなり、期間ＴｘとＴｙの時間差が生じ、上記効果を確実に得ることができる。
【００３３】
また、期間Ｔｙにおける通電時間は、期間Ｔｘでの通電時間よりも２倍以上であることが好ましい。つまり、期間Ｔｙにおける通電時間Ｔｃは期間Ｔｘにおける通電時間Ｔａの２倍以上の時間であることが好ましく、期間Ｔｙにおける通電時間Ｔｄは期間Ｔｘにおける通電時間Ｔｂの２倍以上の時間であることが好ましい。
【００３４】
上記のことを踏まえると具体的には、Ｔａを５秒とし、Ｔｂを１０秒とすると、Ｔｃ，Ｔｄは２０秒以上の時間であることが好ましい。これによって、本実施の形態２の上記効果がより明確になり、より効率よく正イオンおよび負イオンを発生させることができる。
【００３５】
［実施の形態３］
図５は、この発明の実施の形態３によるイオン発生装置の電圧印加制御部２の動作を示すタイムチャートであって、図４と対比される図である。図５において、電圧印加制御部２は、正の高電圧Ｖａを正極性電極３に印加する第１のモードと、負の高電圧Ｖｂを負極性電極４に印加する第２のモードと、正の高電圧Ｖａを正極性電極３に印加するとともに負の高電圧Ｖｂを負極性電極４に印加する第３のモードとを有する。
【００３６】
このイオン発生装置では、第１および第２のモードを交互に行なう期間Ｔｘと、第３のモードを行なう期間Ｔｚとが交互に設けられる。期間Ｔｘでは、実施の形態１と同様に、第１のモードを行なう時間Ｔａは、第２のモードを行なう時間Ｔｂよりも短く設定される（Ｔａ＜Ｔｂ）。期間Ｔｚの通電時間をＴｅとする。
【００３７】
この実施の形態３では、正極性電極３と負極性電極４の両方に通電する期間Ｔｚを設けたので、イオン発生装置近傍における正イオンの発生量と負イオンの発生量とを一様にすることができ、正イオンおよび負イオンによる浮遊菌等の除去効果を高めることができる。
【００３８】
また、正イオンと負イオンを交互に発生させると、イオン発生装置の外装ケース等が帯電し易くなり、イオンの送出を阻害する可能性がある。しかし、正イオンと負イオンを同時に発生する期間Ｔｚを設けることにより、イオン発生装置の外装ケースの帯電を減少させ、イオンを送出し易くすることができる。
【００３９】
なお、Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｅの時間範囲については特に限定しない。また、図５では、１周期間に第１〜第３のモードを１回ずつ行なっているが、第１〜第３のモードの各々の回数は特に限定しない。たとえば、期間Ｔｘにおいて第１および第２のモードを複数回行なってもよい。
【００４０】
また、図５では、第１〜第３のモードを順番に行なっているが、第１〜第３のモードを行なう順番についても、特に限定はしない。たとえば、第１のモード、第３のモード、および第２のモードの順番でも構わない。また、第１および第２のモードを交互に行なう実施の形態１に加え、第１および第２のモードの間、第２および第１のモードの間の各々で第３のモードを行なってもよい。この場合は、第１のモード、第３のモード、第２のモード、第３のモードが１周期内に行なわれる。
【００４１】
［実施の形態４］
図６は、この発明の実施の形態４によるイオン発生装置の電圧印加制御部２の動作を示すタイムチャートであって、図２と対比される図である。図６において、このイオン発生装置では、高電圧発生部１が互いに周期の異なる２つの正弦波状の高電圧を発生する。電圧印加制御部２は、周期が短い方の正弦波状の高電圧のうちの正電圧を正極性電極３に印加する第１のモードと、周期が長い方の正弦波状の高電圧のうちの負電圧を負極性電極４に印加する第２のモードとを交互に行なう。第１のモードを行なう時間Ｔａは、第２のモードを行なう時間Ｔｂよりも短い時間になっている。この実施の形態４でも、実施の形態１と同じ効果が得られる。
【００４２】
なお、図６では、正弦波状に変化する高電圧を発生したが、これに限るものではなく、正の高電圧と負の高電圧との間で連続的に変化する高電圧であれば、どのような波形の高電圧でもよい。たとえば、のこぎり波状に変化する高電圧でもよいし、三角波状に変化する高電圧でもよい。
【００４３】
［実施の形態５］
図７は、この発明の実施の形態５によるイオン発生装置の電圧印加制御部２の動作を示すタイムチャートであって、図６と対比される図である。図７において、このイオン発生装置では、高電圧発生部１が互いに位相の異なる複数の正弦波状の高電圧を発生する。電圧印加制御部２は、正弦波状の高電圧のうちの正電圧を正極性電極３に印加する第１のモードと、正弦波状の高電圧のうちの負電圧を負極性電極４に印加する第２のモードとを有する。第１のモードの実行中に第２のモードが開始され、第２のモードの実行中に第１のモードが開始される。このため、第１および第２のモードの両方が行なわれる期間Ｔｚが存在する。第１のモードが行なわれる時間Ｔａは、第２のモードが行なわれる時間Ｔｂよりも短い時間に設定される。
【００４４】
ここで、正イオンおよび負イオンの発生量はそれぞれ電極３，４に通電する電圧に依存しているので、電極３，４に印加する電圧を連続的に変化させることにより、時間的にイオン発生量を制御し、無風環境下で最適なイオン発生制御を行なうことができる。
【００４５】
なお、図７では、正弦波状に変化する高電圧を発生したが、これに限るものではなく、正の高電圧と負の高電圧との間で連続的に変化する高電圧であれば、どのような波形の高電圧でもよい。たとえば、のこぎり波状に変化する高電圧でもよいし、三角波状に変化する高電圧でもよい。
【００４６】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて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。
【符号の説明】
【００４７】
１  高電圧発生部、２  電圧印加制御部、３  正極性電極、４  負極性電極。
【図１】
0005808568.tif 000002
【図２】
0005808568.tif 000003
【図３】
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【図４】
0005808568.tif 000005
【図５】
0005808568.tif 000006
【図６】
0005808568.tif 000007
【図７】
0005808568.tif 000008