(57)【要約】【課題】  コロナ放電によって発生した正負イオンを送風機を用いずに外部に送出する。【解決手段】  回転自在な回転電極１０と、回転電極１０の外周面を覆う誘電体１２と、誘電体１２に接触する固定電極１１と、両電極１０、１１に交流電圧を印加する電源回路２０とを備える。固定電極１１と誘電体１２との間に空隙１７が形成され、両電極１０、１１間におけるコロナ放電によって空隙１７に正負イオンが発生する。回転電極１０の回転によって、回転電極１０の周囲に回転方向に気流が生じ、固定電極１１の貫通孔１８を正負イオンを含んだ気流が通る。この気流によって、正負イオンは外部に放出される。【選択図】  図１
2005327651.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の電極が誘電体を挟んで対向して設けられ、一方の電極が回転可能とされ、前記電極の回転に伴う気流を利用して、両電極間の放電により発生したイオンを送出することを特徴とするイオン発生装置。
【請求項２】
誘電体は、一対の電極のうちいずれか一方の電極の表面を覆い、他方の電極に、耐スパッタ用の保護膜が設けられ、該保護膜は、前記誘電体の表面をクリーニングできるように前記誘電体に接触することを特徴とする請求項１記載のイオン発生装置。
【請求項３】
回転する回転電極と、誘電体を挟んで前記回転電極と対向する固定電極とを備え、前記回転電極の回転に伴う気流を利用して、両電極間の放電により発生したイオンを送出することを特徴とするイオン発生装置。
【請求項４】
誘電体は、回転電極の表面を覆い、固定電極に、耐スパッタ用の保護膜が設けられ、該保護膜は、前記誘電体の表面をクリーニングできるように前記誘電体に接触することを特徴とする請求項３記載のイオン発生装置。
【請求項５】
回転する回転電極と、該回転電極の外周面を覆う誘電体と、前記回転電極の周囲に位置して前記誘電体に接触する固定電極とを備え、前記誘電体と固定電極との間に空隙が形成され、前記固定電極に、前記空隙に連通した通気路が形成され、両電極間の放電により前記空隙に発生したイオンが、前記回転電極の回転に伴う気流を利用して、前記通気路を通じて送出されることを特徴とするイオン発生装置。
【請求項６】
誘電体と固定電極との接触部よりも回転方向上流側に空隙が形成され、通気路は、前記固定電極を貫通して外面に至るように形成されたことを特徴とする請求項５記載のイオン発生装置。
【請求項７】
固定電極の誘電体と対向する側の内面に、耐スパッタ用の保護膜が形成され、該保護膜は、接触する前記誘電体の表面をクリーニングすることを特徴とする請求項５または６記載のイオン発生装置。
【請求項８】
吸気口を有するキャビネットに、両電極と、両電極に接続された電圧印加装置とが設けられ、両電極のうちいずれか一方の電極に、イオンを送出するための通気路が形成されたことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに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、空気中の浮遊細菌の除菌あるいはウイルスの不活化を行って、空気を浄化するための正イオンおよび負イオンを発生するイオン発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、空気中の浮遊細菌やウイルス、ダニ等の有害物質を除去するために、正イオンとしてのＨ＋（Ｈ２Ｏ）ｍ（ｍは任意の自然数）および負イオンとしてのＯ２−（Ｈ２Ｏ）ｎ（ｎは任意の自然数）が利用されている。正イオンおよび負イオン（以下、これらを総称して正負イオンとする）が空気中に放出されると、浮遊細菌や有害物質の表面に付着し、化学反応を起こして過酸化水素や水酸基ラジカルなどの活性種が発生する。この活性種の分解作用により、空気中の浮遊細菌や有害物質が除去される。
【０００３】
このような正負イオンを発生するイオン発生装置が特許文献１に記載されている。図６に示すように、誘電体１の表面に放電電極２が形成され、誘電体１の内部に、放電電極２に対向して誘導電極３が形成され、放電電極２が保護層４に覆われている。
【０００４】
そして、図７に示すように、上記のイオン発生装置Ｘの両電極２、３に電圧印加回路５が接続される。電圧印加回路５によって、両電極２、３間に交流の高電圧が印加されると、両電極２、３間の電位差に基づいて放電電極２の近傍でコロナ放電が生じる。これにより、放電電極２周辺の空気がイオン化され、Ｈ＋（Ｈ２Ｏ）ｍ（ｍは任意の自然数）からなる正イオンと、Ｏ２−（Ｈ２Ｏ）ｎ（ｎは任意の自然数）からなる負イオンとが発生する。
【０００５】
イオン発生装置Ｘから発生した正負イオンを空気中に放出するために送風機６が設けられる。イオン発生装置Ｘに連動して、モータ駆動回路７によって送風機６が駆動されると、空気の流れが生じ、正負イオンがこの空気の流れに乗って、空気中に放出される。
【特許文献１】特開２００４−１０５５１７公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のイオン発生装置では、発生した正負イオンを外部に放出するために送風機が必要である。イオン発生装置単体では、正負イオンの効果を発揮させることができない。そのため、イオン発生装置と送風機と組み合わせなければならず、機構的に大型化してしまい、使用範囲が限定される。
【０００７】
また、放電電極の先端は針状に形成されているので、放電時のスパッタによって、放電電極の先端が破壊されやすい。これを防ぐために、酸化アルミニウムからなる保護層によって放電電極が被覆されている。しかしながら、保護層には、空気中に浮遊している有機物等が付着しやすい。これが付着すると、放電特性が劣化し、イオン発生量が低下する。
【０００８】
本発明は、上記に鑑み、放電によって発生した正負イオンを送風機を用いずに送出することができるイオン発生装置の提供を目的とする。さらに、安定した放電特性が得られるイオン発生装置の提供も目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、一対の電極が誘電体を挟んで対向して設けられ、一方の電極が回転可能とされ、前記電極の回転に伴う気流を利用して、両電極間の放電により発生したイオンを送出するものである。そして、誘電体は、一対の電極のうちいずれか一方の電極の表面を覆い、他方の電極に、耐スパッタ用の保護膜が設けられ、該保護膜は、前記誘電体の表面をクリーニングできるように前記誘電体に接触する。
【００１０】
電極が回転すると、空気の粘性のため電極の周囲の空気が引きずられて移動することにより、気流が発生する。この気流によって、電極近傍に発生したイオンが吹き流され、外部にイオンを送出することが可能となる。
【００１１】
誘電体が回転する電極を覆う場合、保護膜は固定された電極に設けられる。あるいは、誘電体が固定された電極を覆う場合、保護膜は回転する電極に設けられる。いずれの場合においても、一方の電極が回転することによって、保護膜と誘電体とは相対的に回転するので、保護膜が誘電体の表面をクリーニングして、誘電体の表面は清浄な状態に維持される。
【００１２】
具体的には、回転する回転電極と、誘電体を挟んで前記回転電極と対向する固定電極とを備える。誘電体は、回転電極の表面を覆い、固定電極に、耐スパッタ用の保護膜が誘電体に接触するように設けられる。
【００１３】
すなわち、固定電極は、回転電極に対してその外周側に配される、あるいは回転電極の内周側に配される。回転電極の回転に伴って発生した気流が、両電極間の放電により発生したイオンを吹き流し、回転電極の接線方向あるいは軸方向にイオンを送出する。
【００１４】
ここで、固定電極が回転電極の内周側に位置する場合、回転電極の構造としては、リングやベルトのように中央側が中空となった構造である。そして、回転電極の回転に伴う気流は中央を通る軸方向に発生する。したがって、中央に位置する固定電極に、軸方向に沿った通気路が形成されることになり、イオンは気流によって軸方向に送出される。
【００１５】
固定電極が回転電極の外周側に位置する場合、誘電体と固定電極との間に空隙が形成され、この空隙において両電極間の放電によりイオンが発生する。そして、固定電極に、前記空隙に連通した通気路が形成される。回転電極の回転に伴う気流は、回転電極の外周面に沿って流れ、空隙から通気路に流れ込む。この気流によって、空隙に発生したイオンが通気路を通って外部に送出される。
【００１６】
空隙は、誘電体と固定電極との接触部よりも回転方向上流側に形成され、通気路は、固定電極を貫通して外面に至るように形成される。このような構造にすることにより、回転電極に沿う気流は固定電極によってせき止められ、必然的に通気路に流れ込む。したがって、空隙に発生したイオンが効率よく通気路を通って外部に送出される。通気路を所望の方向に向けて形成することにより、イオンの送出方向を規定できる。
【００１７】
また、保護膜は、固定電極の誘電体と対向する側の内面に形成される。すなわち、固定電極において、放電時のスパッタの影響を受ける部分は、空隙に対応する内面の一部の放電領域だけである。そこで、この放電領域にのみ保護膜を設ければ、最小限の保護膜によって十分な耐スパッタの効果が得られる。
【００１８】
回転電極および固定電極は、両電極に接続された電圧印加装置とともに、吸気口を有するキャビネットに内装される。回転電極の外周側に配された固定電極は、キャビネットの外部に露出するように、キャビネット内に配される。したがって、固定電極に形成された通気路が、外部に連通する。吸気口から空気が取り込まれ、気流となって、イオンを巻き込みながら通気路を通る。このように、イオンは、回転電極の回転に伴う気流によってキャビネットから外部に放出される。なお、印加する交流あるいは直流の電圧パターンによって、正負イオン、正イオンのみ、負イオンのみといったようにいずれかのイオンが発生する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によると、電極が回転したときに生じる気流によって、コロナ放電により発生したイオンが吹き流される。したがって、送風機を用いなくても、イオンを外部に送出することができる。これによって、イオン発生装置の小型化を図ることができ、このイオン発生装置を各種の電気機器に搭載することが可能となる。
【００２０】
また、保護膜によって、スパッタに対して電極を保護できるとともに、誘電体に付着する有機物を自動的にクリーニングできるので、常に安定した放電特性が得られる。したがって、十分なイオン発生量を確保でき、電極の回転に伴う気流だけでもイオンを送出して、空気中に拡散できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本実施形態のイオン発生装置を図１に示す。イオン発生装置は、回転自在な回転電極１０と、これに対向して配置された固定電極１１と、回転電極１０を覆う誘電体１２とを備えている。そして、電圧印加装置が、回転電極１０および固定電極１１に接続される。両電極１０、１１と電圧印加装置がキャビネット１５に装着され、これによってイオン発生装置がユニット化される。
【００２２】
回転電極１０は、いわゆる誘導電極であり、アルミニウム等の導電性金属からなり、円筒状あるいは円柱状のローラとされる。回転電極１０は、中心軸１６を有し、中心軸１６がキャビネット１５に回転自在に支持される。この中心軸１５は、モータに連結され、モータの駆動によって回転電極１０は回転される。なお、モータのモータ軸を回転電極１０として利用してもよく、モータからの駆動伝達用の部品をなくすことができ、小型化を図れる。
【００２３】
誘電体１２は、回転電極１０の外周面に積層されて設けられ、外周面全体を被覆する。誘電体１２は、酸化アルミニウムからなり、回転電極１０に塗布して、焼成されたり、あるいは溶射されることにより、均一な厚さの膜状に形成される。なお、酸化アルミニウム以外の材料から誘電体を形成してもよく、例えば結晶化ガラス、フォルステライト、ステアタイト等のセラミックを使用したり、ポリイミド、ガラスエポキシ等の樹脂を使用してもよい。
【００２４】
固定電極１１は、いわゆる放電電極であり、ステンレス鋼等の導電性金属からなり、ばね鋼のような可撓性を有する平板とされる。なお、固定電極１０に、タングステン、モリブデン等の高融点の薄板材料を使用してもよい。
【００２５】
固定電極１１は、、誘電体１２を介して回転電極１０に対向配置され、誘電体１２に接触している。すなわち、固定電極１０の他端がキャビネット１５に支持され、誘電体１２が被覆された回転電極１０の接線方向に沿って配され、固定電極１１の一端が誘電体１２に接触する。このとき、固定電極１１を少し撓ませて誘電体１２に押し付けるように配置すれば、固定電極１１の弾性力によって、固定電極１１は常に回転する誘電体１２と接触する。
【００２６】
固定電極１１と誘電体１２との間には、放電のための空隙１７が形成される。すなわち、回転電極１０の回転方向に対して、固定電極１１の一端は上流側に位置、他端は下流側に位置するので、固定電極１１の内面の一端側と誘電体１２とによって囲まれた空間が存在する。この空間内の固定電極１１と誘電体１２とのギャップが所定の距離となる領域において、固定電極１１と回転電極１０との間で放電が発生する。この放電領域が放電のための空隙１７とされる。空隙１７は、固定電極１１と誘電体１２との接触部よりも回転方向上流側に形成される。
【００２７】
固定電極１１には、図１、２に示すように、複数の貫通孔１８が形成されている。貫通孔１８は、放電領域に対応する固定電極１１の一端側にマトリックス状に配置され、内面側の空隙１７と外面側の空間とを連通する。固定電極１１の外面はキャビネット１５の外部に露出しているので、貫通孔１８が空隙１７から外部に至る通気路となる。
【００２８】
なお、上記では、固定電極１１の一端の角が誘電体１２に接触しているが、固定電極１１の一端よりも他端寄りにおいて固定電極１１が誘電体１２に接触する場合、接触部を挟んで回転方向上流側および下流側の両側に空隙１７が形成される。この場合、放電領域は広くなる。
【００２９】
固定電極１１には、耐スパッタ用の保護膜１９が設けられている。保護膜１９は、固定電極１１の誘電体１２に対向する内面を覆うように形成され、特に一端側の放電領域に対応する内面に形成される。保護膜１９は、例えば白金、ダイヤモンド、セラミック等の機械的強度が高く、耐磨耗性に優れた材料からなり、このような材料をコーティングすることによって薄膜状に形成される。したがって、保護膜１９は、誘電体１２よりも高硬度である。保護膜１９は、貫通孔１８を除く固定電極１１の内面に形成されるが、貫通孔１８の内壁にも形成してもよい。
【００３０】
電圧印加装置は、固定電極１１および回転電極１０に交流電圧を供給する電源回路２０と、電源回路２０を駆動制御する制御回路２１とを有する。電源回路２０は、固定電極１１および回転電極１０に電気的に接続され、両回路２０、２１は、キャビネット１５に内装される。制御回路２１は、両電極１０、１１に正弦波状の交流電圧あるいはパルス状の交流電圧が印加されるように電源回路２０を制御する。また、制御回路２１は、回転電極１０のモータも駆動制御する。回転電極１０が一定速度で回転するように制御される。
【００３１】
キャビネット１５には、吸気口２２が形成されている。吸気口２２は、回転電極１０に面して形成され、固定電極１１の回転方向上流側に位置する。この吸気口２２から回転電極１０の外周面に沿って空隙１７に達し、さらに固定電極１１の貫通孔１８を通ってキャビネット１５の外部に至る、空気の通路が形成される。
【００３２】
上記のイオン発生装置の各部材の寸法の一例として、回転電極１０は直径４ｍｍ、誘電体１２の厚みは０．２ｍｍ、固定電極１１の厚みは０．５ｍｍ、貫通孔１８の直径は０．１ｍｍ、保護膜１９の厚みは０．１ｍｍとされる。また、イオン発生装置の動作として、例えば、４００Ｖ、５００Ｈｚ〜１ｋＨｚの交流の高電圧が両電極に印加され、回転電極１０の回転速度は１２０ｍｍ／ｓｅｃである。
【００３３】
回転電極１０が回転して、回転電極１０および固定電極１１に交流電圧が印加されると、両電極１０、１１の間の電位差に基づいて、空隙１７においてコロナ放電が起こる。これによって、空隙１７内に正負イオンが発生する。
【００３４】
そして、回転電極１０が回転すると、空気の粘性のために回転電極１０の周囲の空気が引きずられ、回転方向に沿った気流が生じる。この気流が空隙１７に達すると、固定電極１１によって気流がせき止められるので、気流は貫通孔１８に流れ込む。空隙１７内に存在する正負イオンが気流に吹き流され、貫通孔１８を通って外部に排出される。キャビネット１５内の空気は、回転電極１０の回転に伴って外部に排出されるが、吸気口２２から新たに空気が吸い込まれ、気流は生じ続ける。
【００３５】
このとき、空隙１７内において気流の圧力が高まるので、貫通孔１８を通る正負イオンを含んだ気流の風速が速くなる。この高速気流によって、正負イオンは、貫通孔１８の内壁に吸着されることなく、貫通孔１８を通り抜ける。しかも、高速気流により、正負イオンを遠くまで放出することができる。ここで、貫通孔１８を絞って、出口側を入口側よりも狭くした形状にすると、より一層風速が高められ、正負イオンの拡散範囲を広げることができる。
【００３６】
また、放電によって生じたスパッタが、固定電極１１の一端側に衝突する。しかし、固定電極１１は保護膜１９に覆われているので、スパッタの衝撃を受けることはなく、固定電極１１の損傷を防止でき、放電特性の劣化を防止できる。しかも、保護膜１９は固定電極１１の一端側にのみ設ければよく、全面に設ける必要はなく、材料費の低減となって低コスト化となる。
【００３７】
さらに、この保護膜１９は回転電極１０とともに回転する誘電体１２に接触しているので、誘電体１２に空気中の有機物が付着しても、保護膜１９によって削り取られ、誘電体１２の表面が常に清浄に保たれる。このようなセルフクリーニング機能によって、安定した放電特性が得られる。
【００３８】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で上記実施形態に多くの修正および変更を加え得ることは勿論である。上記の回転電極はローラであるが、図３に示すように、回転電極をベルト３０としてもよい。ベルト３０が一対の軸３１に掛け巻きされ、回転するベルト３０の表面に固定電極１１が接触する。あるいは、図４に示すように、回転電極がディスク３２であってもよい。ディスク３２の支持軸３３が回転駆動され、回転するディスク３２の表面に固定電極１１が接触する。いずれの場合も、その他の構成は上記の実施形態と同じである。
【００３９】
また、固定電極は平板に限らず、ローラであってもよい。このローラは回転自在であったり、あるいは回転しない。ローラを表面が網目構造で中空にすれば、気流がローラ内を通り、正負イオンを軸方向に送出あるいは半径方向に送出できる。
【００４０】
また、図５に示すように、回転電極を羽根車３４としてもよい。羽根車３４は中心軸３５周りに回転され、軸流ファンと同じ構造であるので、軸方向に気流が生じる。固定電極は、羽根車３４を取り囲むリング３６とされる。この場合、羽根車３４の羽根３７とリング３６とは、接触していてもよいが、少し隙間があいていてもよい。誘電体１２は、リング３６の内周面を覆い、保護膜１９は、羽根車３４の羽根３７の先端に設けられる。羽根車３４における各羽根３７の隙間が通気路となる。なお、羽根３７の先端を尖った形状にしておくと、放電特性がよくなる。
【００４１】
これとは逆に、リングに羽根を形成して、リングを回転可能とすれば、これが回転電極となる。一方、中心軸が固定電極とされる。誘電体は、中心軸の外周面を覆い、保護膜は、羽根の先端に設けられる。リングが回転することにより、軸方向に気流が生じ、各羽根の隙間が通気路となる。いずれの形態においても、羽根とリングとの間、あるいは羽根と中心軸との間における放電によって正負イオンが発生し、軸方向の気流により正負イオンが送出される。
【００４２】
そして、上記の各イオン発生装置は送風機なしで正負イオンを送出することができるので、小型のユニットとなり、人が装着したり携帯する各種の電気機器や、人が身近に置く各種の電気機器に搭載することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明のイオン発生装置の構成図
【図２】固定電極および回転電極の平面図
【図３】ベルト状の回転電極を示す図
【図４】ディスク状の回転電極を示す図
【図５】羽根車の回転電極を示す図
【図６】従来のイオン発生装置の断面図
【図７】従来のイオン発生装置の使用例を示す図
【符号の説明】
【００４４】
１０    回転電極
１１    固定電極
１２    誘電体
１７    空隙
１８    貫通孔
１９    保護膜
【図１】
2005327651.tif 000003
【図２】
2005327651.tif 000004
【図３】
2005327651.tif 000005
【図４】
2005327651.tif 000006
【図５】
2005327651.tif 000007
【図６】
2005327651.tif 000008
【図７】
2005327651.tif 000009