(57)【要約】  【課題】オゾン量を低減すると共に、同時に放出するイオンの量を増大させることができるイオン発生装置を提供する。  【解決手段】  誘電体１２と、互いに対向する高圧電極１３と接地電極１４とを備え、高圧電極１３とアース１７間、接地電極１４の両端に電圧を供給する高圧電源１５、ヒータ電源１６を備えている。これらにより、高圧電極１３、接地電極１４間にコロナ放電が生じイオンが放出される。接地電極１４は、ニクロム線からなり、ヒータ電源１６の電圧の供給により、接地電極１４は加熱される。また、誘電体１２は、高圧電極１３、接地電極１４間電圧を高く維持できるよう、この温度上昇によっても誘電率の変化が少ないマイカ材を主成分として使用する。誘電体１２としてマイカ材を使用しているので、高温によっても壊れにくく、誘電体１２を高温に保つことができ、大量のイオンを放出するとともに、オゾンの分解を促進する。  【選択図】  図１
2007087708.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体と、
互いに対向する高圧電極および接地電極と、を有するコロナ放電素子を備えたイオン発生装置であって、
前記誘電体を加熱する手段を備え、
前記誘電体は、２５［℃］〜１５０［℃］における前記誘電率の変動が、２５［℃］のときの前記誘電率の値を基準として１０％以内の材料とした、
イオン発生装置。
【請求項２】
誘電体と、
互いに対向する高圧電極および接地電極と、を有するコロナ放電素子を備えたイオン発生装置であって、
前記誘電体は、マイカ材を主成分として含み、
前記接地電極は、ニクロム線で形成され、
さらに、前記接地電極に電流を流して加熱する接地電極加熱手段を備えた、
イオン発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、コロナ放電素子を用いたイオン発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、生ごみ処理機用脱臭装置や、部屋の空気を浄化させる目的等のために、マイナスイオンを発生させると共に空気中のカビを殺菌するコロナ放電素子を用いたイオン発生装置について実用化され、種々の提案がなされている（特許文献１、２等）。このようなコロナ放電素子を用いたイオン発生装置は、誘電体と、これをはさむ高圧電極および接地電極を用いてコロナ放電を行い、これにより空気中の水分を電離して、イオンを発生させるものである。
【０００３】
しかし、コロナ放電素子を用いて放電を行なえば、このイオンの発生と同時に人体に有害なオゾンが発生する。そこで、これを除去する方法、装置について開示されている（特許文献１、２等）。
【０００４】
特許文献１には、放電電極を抵抗体で形成し、これに電流を流して加熱することにより、オゾン発生を抑制するコロナ放電素子が開示されている。また、この特許文献１には、「誘電体自体また、さらに母材をファインセラミックで製作し、誘導電極および放電電極を、タングステンなどセラミックと一体焼結するとメタライズ層を形成する金属を含有するペーストを用いて、スクリーン印刷で形成すると複雑なパターンでも作製できる」旨の記載がある。
特許文献２には、誘導電極を、例えばアルミニウムの金属基板で構成して、装置の機械的強度を向上させると共に、誘電体層を薄膜で構成し、放電電極を各線状電極の電極部の面積が非電極部の面積よりも小さくなるように誘電体層上に形成して、放電電圧を低電圧化することにより、放電時に発生するオゾン量を低減するイオン発生装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００２−３７３７６０号公報
【特許文献２】特開２００４−２７３３１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、発明者が特許文献１に記載の「タングステンなどセラミックと一体焼結するとメタライズ層を形成する金属を含有するペースト」を誘電体として用いて、実験で確認したところ、この誘電体に長時間高電流を流すと、誘電体が破壊したり、温度上昇による誘電率が小さくなり放電がしにくくなるおそれがあった。
【０００６】
また、特許文献２には、オゾン量を低減するイオン発生装置については開示されているが、放出するイオンの量を増大させる手段については、開示されていない。
【０００７】
そこで、本発明は、コロナ放電により生じるオゾン量を低減すると共に、同時に放出するイオンの量を増大させることができるイオン発生装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願発明は以下のように構成している。
【０００９】
（１）本発明は、
誘電体と、
互いに対向する高圧電極および接地電極と、を有するコロナ放電素子を備えたイオン発生装置であって、
前記誘電体を加熱する手段を備え、
前記誘電体は、２５［℃］〜１５０［℃］における前記誘電率の変動が、２５［℃］のときの前記誘電率の値を基準として１０％以内の材料としたことを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、前記誘電体を加熱する手段を備えており、誘電体の温度を上昇させると、イオン発生量が増加すると共に、オゾンの分解を促進でき、オゾン濃度を減少させることができる。また、前記誘電体として、２５［℃］〜１５０［℃］における前記誘電率の変動が２５［℃］のときの前記誘電率の値を基準として１０％以内の材料としているので、長時間誘電体を加熱しても、誘電体の誘電率の増加量が少ないから、放電が安定しており、誘電体が破壊するおそれが少ない。また、温度上昇による誘電率の変化が少ないので、高圧電極と接地電極との端子間電圧が降下してイオン発生量が減少することが少ない。
したがって、誘電体が高温に耐えることができ、かつ、この端子間電圧が減少することが少ないから、大量のイオンを発生させることができ、かつオゾンの発生を効果的に抑制できる。
【００１１】
一方、従前の装置では、誘電体を高温にすれば、この端子間電圧が減少するので、実際的でない電源部が必要となるなど、事実上誘電体の温度上昇をさせることが困難であった。そのため、イオン発生量を増加させることが事実上困難であり、また、本発明のように空気中に放出されるオゾンの量を軽減することができなかった。
【００１２】
（２）本発明は、
誘電体と、
互いに対向する高圧電極および接地電極と、を有するコロナ放電素子を備えたイオン発生装置であって、
前記誘電体は、マイカ材を主成分として含み、
前記接地電極は、ニクロム線で形成され、
さらに、前記接地電極に電流を流して加熱する接地電極加熱手段を備えている。
【００１３】
本発明によれば、前述の通りニクロム線を使用しているので、接地電極に高電流を流すことができるから、接地電極をより高温にすることができる。これにより、放電が起こりやすくなり、イオン発生量が増加する。
さらに、前記誘電体として温度による誘電率の変化の少ないマイカ材を使用しているので、長時間高電流を流しても、誘電体の誘電率の増加量が少ないので、放電が安定しており、誘電体が破壊するおそれがない。また、温度上昇による誘電率の変化が少ないので、高圧電極と接地電極との端子間電圧が降下してイオン発生量が減少することがない。
【００１４】
したがって、誘電体が高温に耐えることができ、かつ、この端子間電圧が減少することが少ないから、大量のイオンを発生させることができ、かつオゾンの発生を効果的に抑制できる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、コロナ放電素子を用いたイオン発生装置において、有害なオゾン量を減少させると共に、イオンの発生量を増大させることができる。また、誘電体に長時間高電流を流しても、誘電体が破壊するおそれがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１を用いて、本実施形態のイオン発生装置について説明する。図１は、本実施形態のイオン発生装置の概略構成図および電気回路図である。
【００１７】
まず、図１（Ａ）、（Ｂ）を用いて、本実施形態の装置の概略構成について説明する。図１（Ａ）は、本実施形態の装置の構成図であり、図１（Ｂ）は、この装置のコロナ放電素子１０の基板の部品図である。イオン発生装置１は、ごみ処理用の脱臭装置の一部であり、以下の構成を備えている。即ち、誘電体１２と、誘電体１２の上面に固定した高圧電極１３と、誘電体１２の内部に挟み込んだ接地電極１４と、その他、図１（Ｃ）の説明で後述する、高圧電源１５と、ヒータ電源１６と、アース１７を備えている。
【００１８】
図１（Ａ）に示す誘電体１２は、本実施形態の装置では、主成分としてマイカ材を使用する。マイカ材は、温度上昇によって誘電率の変化が少ないので、高圧電極１３と接地電極１４との間の放電が安定しており、誘電体が破壊するおそれがない特徴がある。
また、図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、コロナ放電素子１０は、２層の誘電体１２がベースとなる基板である上層基板１０Ａ、下層基板１０Ｂを接合したものである。上層基板１０Ａには、高圧電極１３を固定している。また、下層基板１０Ｂには、矩形波状に形成した接地電極１４を固定している。
図１（Ａ）、（Ｂ）に示す高圧電極１３は、タングステンなどセラミックと一体焼結するとメタライズ層を形成する金属を含有するペーストや白金などで電極を構成する。
接地電極１４は、高電流を流すことが出来るニクロム線で構成する。
【００１９】
次に、図１（Ｃ）を用いて、本実施形態のイオン発生装置１の電気的構成、特にコロナ放電素子１０の電気的構成について説明する。図１（Ｃ）は、図１（Ａ）で示した本実施形態のイオン発生装置１の電気回路を示す図である。
図１（Ａ）で示したようなコロナ放電素子１０は、図１（Ｃ）に示すように、誘電体１２と、内部にはさみ込まれた接地電極１４と、接地電極１４と対向する高圧電極１３とを備える。また、イオン発生装置１は、高圧電極１３とアース１７との間に高圧電圧を印加する高圧電源１５と、接地電極１４の両端に電圧を供給して接地電極１４の温度を上昇させるヒータ電源１６を備えている。
【００２０】
図１（Ａ）、（Ｃ）の高圧電源１５は、図示しないトランスと、安定化電源とを用いて所定の交流電圧またはパルス電圧を高圧電極１３とアース１７間に供給する。
図１（Ａ）、（Ｃ）のヒータ電源１６は、図示しないトランスと整流回路と、安定化電源と、を用いて所定の電圧を接地電極１４の両端に供給する。このヒータ電源１６により、接地電極１４の温度を上昇させることができ、より多くのイオンを発生させると共に、有害なオゾンの分解を促進することができる。また、図１（Ｃ）に示すように、ヒータ電源１６は、温度検出部１６１と、温度制御部１６２とを備えている。この温度制御部１６２は、図示しない温度検出部１６１により、温度を監視して、接地電極１４に供給する電圧を制御する。
図１（Ａ）、（Ｃ）のアース１７は、例えば、アース端子付きの電源コードを用いて、外部のアース端子に接続する。
【００２１】
次に、同じく図１（Ｃ）を用いて、イオン発生装置１の機能についてさらに詳しく説明する。コロナ放電素子１０には、高圧電源１５から高圧電圧が印加され、高圧電源１５と接地電極１４との間で数μアンペア程度のコロナ放電が生じて、周囲の空気に含まれる分子をイオンに分解する。このコロナ放電を行なうと、イオンのみならずオゾンも発生してしまう。このオゾンの発生を軽減するため、本実施形態の装置１では、接地電極１４を加熱するヒータ電源１６を備えている。即ち、接地電極１４には、ヒータ電源１６により接地電極１４の両端に電圧が印加され、ニクロム線からなる接地電極１４の温度が上昇する。この温度上昇により、コロナ放電によって発生したオゾンの分解が促進され、オゾンが空気中に放出されるのを軽減できる。また、誘電体１２の温度上昇によって、このオゾンの分解と同時に、空気中に放出されるイオンの量を増大させることができる（後述、図３参照。）。そして、このイオンの発生により、空気中のカビ菌を分解することが可能となり、消臭効果を発揮することができる。さらに、本実施形態の装置１では、前述のとおり、接地電極１４としてニクロム線を用いているので、高電流を流すことができ、効率よく接地電極１４の温度を上昇させることができる。
このように接地電極１４を構成しても、誘電体１２には、温度上昇しても誘電率の変化が少ないマイカを使用しているから、接地電極１４、誘電体１２の温度上昇により、誘電体１２が破壊されるおそれがない。以下、図２を参照してこれを説明する。
【００２２】
図２を用いて、誘電体１２の表面温度と、誘電体１２の静電容量と、高圧電極１３、接地電極１４の端子間電圧との関係について、従前使用されていたセラミックと、本実施形態で使用するマイカとの比較して説明する。図２（Ａ）は、誘電体１２の表面温度と、誘電体１２の静電容量との関係を表およびグラフで表している。図２（Ｂ）は、誘電体１２の表面温度と、この端子間電圧との関係を表およびグラフで表している。
【００２３】
図２（Ａ）に示すように、誘電体１２として従前のセラミックを使用した場合には、誘電体１２の温度上昇により、特に１００℃以上になると、静電容量が大幅に増加しているのが分かる。一方、本実施形態の装置では、誘電体１２としてマイカを使用しており、温度上昇によっても、ほとんど誘電率が変化しないのが分かる。
図２（Ｂ）に示すように、誘電体１２として従前のセラミックを用いた場合には、温度上昇に伴い、高圧電極１３と接地電極１４との端子間電圧は半分以下に減少しているが、本実施形態の装置では、誘電体１２としてマイカを使用しており、温度上昇によっても、ほとんどこの端子間電圧が変化しないのが分かる。
【００２４】
以上の図２の説明のとおり、高圧電極１３、接地電極１４の端子間電圧は、温度上昇によってもほとんど変化しないから、電圧の高い高圧電源１５を使用しなくとも、この端子間電圧を維持できる。ここで、イオンの発生量は、一般的に、誘電体１２の温度が高いほど、また、この端子間電圧を高いほど、発生量を多くすることができる。本実施形態の装置１によれば、誘電体１２の温度を高く、かつ、この端子間電圧を高い状態に維持できるから、発生イオン量を多くすることができる。また、図２で示したように誘電体１２の表面温度を高くできるので、発生したオゾンの分解を促進でき、人体に有害なオゾンの濃度を低く抑えることができる。
一方、従前のセラミックでは、温度上昇により、高圧電極１３、接地電極１４の端子間電圧は、前述のとおり半分以下に減少しているから、誘電体１２の温度を上昇させるには、実際的でない高圧電源１５を設けなければ、発生イオン量が減少するおそれがある。また、このように従前の装置では、誘電体１２の温度を上昇させるには事実上限度があるから、人体に有害なオゾンの濃度を低く抑えることができない。
【００２５】
次に、図３を用いて、本実施形態のイオン発生装置を用いた場合の実験結果を示す。図３（Ａ）は、本実施形態のイオン発生装置を用いた場合の接地電極１４に供給するヒータ電流１０１とイオン発生量とオゾン発生量との関係を表す表図を示しており、表の下欄に移動するに従い、接地電極１４に供給するヒータ電流１０１を増加させて実験を行なった場合を示している。図３（Ｂ）は、図３（Ａ）の表のデータに基づき、誘電体の表面温度とイオン発生量との関係をグラフ化した図である。図３（Ｃ）は、図３（Ａ）の表のデータに基づき誘電体の表面温度とオゾン発生量との関係をグラフ化した図である。
【００２６】
図３（Ａ）に示すように、ヒータ電流１０１の増加に伴い、誘電体の表面温度１０２は、増加している。また、図３（Ｂ）に示すように、この温度上昇に伴い、マイナスイオンの個数１０４、これらの合計である発生イオンの合計１０５がともに増加しているのが分かる。さらに、図３（Ｃ）に示すように、発生したオゾンの濃度１０６は、ヒータ電流１０１の増加に伴い、劇的に減少しているのが分かる。
【００２７】
なお、本実施形態の装置では、温度検出部１６１および温度制御部１６２を備えているが、電流と温度変化が室温において既知である等により、装置１の安全が確保できれば、必ずしも必要がない。
また、本実施形態の装置に用いることができる誘電体１２は、マイカに限らず、誘電率が温度変化により変動しにくいものであれば本実施形態の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本実施形態のイオン発生装置の概略構成図および電気回路図を示す。
【図２】誘電体の表面温度と、誘電体の静電容量と、誘電体の電圧との関係について、従前使用されていたセラミックと本実施形態の装置で使用するマイカとを比較した表図およびグラフを示す。
【図３】本実施形態のイオン発生装置を用いた場合の接地電極に供給するヒータ電流とイオン発生量とオゾン発生量との関係を表す表図およびグラフを示す。
【符号の説明】
【００２９】
１−イオン発生装置
１０−コロナ放電素子
１０Ａ−上層基板
１０Ｂ−下層基板
１２−誘電体
１３−高圧電極
１４−接地電極
１５−高圧電源
１６−ヒータ電源
１６１−温度検出部
１６２−温度制御部
１７−アース
１０１−ヒータ電流
１０２−誘電体の表面温度
１０３−プラスイオンの個数
１０４−マイナスイオンの個数
１０５−発生イオンの合計
１０６−発生したオゾンの濃度
【図１】
2007087708.tif 000003
【図２】
2007087708.tif 000004
【図３】
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