(57)【要約】【課題】  イオン発生素子から発生したイオンが、イオン発生素子近傍で消滅することなく、室内空間に高濃度のイオンを供給することができるイオン発生装置及び電子機器を実現する。【解決手段】  誘導電極と、前記誘導電極との間でイオンを発生させるための放電電極とから構成されるイオン発生素子を備えたイオン発生装置であって、前記イオン発生素子は、金属により囲繞され、前記金属には、発生したイオンと同極性の電圧を印加することを特徴とする。【選択図】図１
2013004385.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘導電極と、
前記誘導電極との間でイオンを発生させるための放電電極とから構成されるイオン発生素子を備えたイオン発生装置であって、
前記イオン発生素子は、金属により囲繞され、
前記金属には、発生したイオンと同極性の電圧を印加することを特徴とするイオン発生装置。
【請求項２】
前記放電電極、あるいは前記誘導電極に、パルス状の電圧を印加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】
前記イオン発生素子の近傍内壁は金属よりなることを特徴とする請求項１または２記載のイオン発生装置。
【請求項４】
前記金属に印加される電圧は、前記イオン発生素子の放電電圧より低いことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のイオン発生装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載のイオン発生装置と、
前記イオン発生装置で生じたイオンを送風気流に乗せて電気機器の外部に送るための送風部を備えたことを特徴とする電気機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、正イオン又は負イオンが発生する放電部を備えるイオン発生装置及びこれを用いた電気機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、室内の空気の浄化、殺菌あるいは消臭などを行うために、イオン発生装置が使用されている。これらの多くは、イオン発生電極を備えてコロナ放電により発生する正イオンと負イオンを筐体に設けられたイオン放出口から放出させるものである。これらのイオンには空気の浄化や消臭、あるいは殺菌を行う作用がある。
【０００３】
イオン発生素子には、例えば、特許文献１に示すように、特に針形状の金属などを放電電極として、これに対向する金属板やグリッドなどを配置したもの、特に対向電極を配置しないものがある。これらのイオン発生素子では、放電電極と対向電極との間の空気が絶縁体の役割を果たす。このイオン発生素子では放電電極に高電圧を印加した際に、鋭角部をした電極の先端で電界集中が生じ、その先端部分の空気が絶縁破壊することでイオンの放電現象が得られる。イオン発生素子により発生したイオンは、搬送路を通じて外部に放出される。
【０００４】
ところで、例えば、搬送路が正に帯電していた場合、イオン発生器により発生した負イオンは搬送路に引き寄せられ、放出されるべきイオンが減少することがある。また、この逆の極性においても同様の課題が発生する。そこで、この課題を解決するために、特許文献２には、搬送路の内面にイオンと同極性の直流電圧を印加して、搬送路の内面とイオンとの間に電気的な反発力を生じさせ、イオンが搬送路の内面に接触することを防止する除電装置が開示されている。この装置によれば、搬送路を通過するイオンの減少を抑制することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５―１３６４９号公報（平成１７年１月２０日公開）
【特許文献２】特開２００８―９１１４５号公報（平成２０年４月１７日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に示されたイオン発生装置においては、放電電極と対向電極との間に生じた放電現象により発生したイオンは、搬送路に到達する前に、イオン発生素子周辺の壁面に付着したり、消滅したりするため、結果的に放出されるべきイオンが減少する傾向がある。また、イオン発生素子近傍の風洞が樹脂製であった場合には、樹脂製の風洞が帯電することで電位が上昇し、イオン発生素子の電圧より高電位になると、周辺にいわゆる高電位の障壁ができ、発生したイオンと反発し合うため、通過できない。この通過できないイオンは、対向電極に吸い寄せられ、消滅するために、外部に放出されるイオンが減少する可能性がある。また、特許文献２に示された装置においても、イオン発生素子から発生したイオンが、搬送路に到達する前に、イオン発生素子周辺の壁面に引き寄せられ、イオンが減少するため、高濃度のイオン供給を妨げる可能性がある。
【０００７】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、イオン発生素子から発生したイオンが、イオン発生素子近傍で消滅することなく、室内空間に高濃度のイオンを供給することができるイオン発生装置、及び電子機器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】
本発明に係るイオン発生装置は、誘導電極と、前記誘導電極との間でイオンを発生させるための放電電極とから構成されるイオン発生素子を備えたイオン発生装置であって、前記イオン発生素子は、金属により囲繞され、前記金属には、発生したイオンと同極性の電圧を印加することを特徴とする。
【０００９】
また、前記放電電極、あるいは前記誘導電極に、パルス状の電圧を印加する構成としても良い。
【００１０】
また、前記イオン発生素子の近傍内壁は金属よりなる構成としても良い。
【００１１】
また、前記金属に印加される電圧は、前記イオン発生素子の放電電圧より低いことを特徴としても良い。
【００１２】
また、本発明に係る電子機器は、上記のいずれかに記載のイオン発生装置と、前記イオン発生装置で生じたイオンを送風気流に乗せて電気機器の外部に送るための送風部を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、室内空間に高濃度のイオンを供給することができるイオン発生装置及び電子機器を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係るイオン発生装置の模式的断面図である。
【図２】本発明に係るイオン発生素子の構成図である。
【図３】本発明に係るイオン発生装置の実験構成図である。
【図４】本発明に係るイオン発生素子近傍の構成図である。
【図５】本発明に係るパルス放電の説明図である。
【図６】本発明に係るイオン発生装置のイオン電流測定結果である。
【図７】本発明に係るイオン発生装置の比較実験構成図である。
【図８】本発明に係る比較実験結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るイオン発生装置１００の模式的断面図である。イオン発生装置１００は、イオン発生素子１、高圧回路２、送風部３、イオン発生ケース４、金属壁５、電圧印加回路６を備える。
【００１６】
図２は、イオン発生素子１の構成図である。イオン発生素子１は、例えばコロナ放電を起こし、正イオン、及び負イオンの少なくともいずれかを生じさせるためのものである。イオン発生素子１は、放電電極１１及び誘電電極１２により構成されている。放電電極１１は、針状の先端部１１ａを有している。誘電電極１２は、環状の金属板より形成され、かつ放電電極の個数に対応して貫通孔を有している。この貫通孔は、コロナ放電により発生するイオンを外部へ放出するための開口部である。本実施形態では、貫通孔は１つであり、貫通孔の平面形状は例えば円形状である。放電電極１１の先端部１１ａが誘導電極１２の貫通孔のほぼ中央に配置されるように、放電電極１１及び誘導電極１２を支持基板１３で固定する。放電電極１１の針状の先端部１１ａは、支持基板１３の表面側に突き出しており、放電電極１１の他端部は、高圧回路２に接続されている。この状態で、イオン発生装置１は、後述するイオン発生ケース４の一部に設置される。このとき、放電電極１１の先端部１１ａはイオン発生ケース４内に向いている。
【００１７】
高圧回路２を放電電極１１及び誘導電極１２に接続し、各々の電極に正または負の電圧を印加する。送風部３は、ファン等によって構成され、図示しない空気取り入れ口から取り込まれた空気を送風することで発生したイオンを送り、吹き出し口から外部にイオンを供給する。送風部３の風力、及び風速は、強いほど発生したイオンをより遠くに、また広く拡散させることができるが、風力が強いとファンの運転音も大きくなるため、装置の仕様により、適宜設定する。イオン発生ケース４は、通常、主にポリスチレン、ポリカーボネート、アクリルなどの樹脂より構成され、断面略矩形、断面略円形、あるいは、断面略半円形など、内部が空洞である筒形状であって、片方の開口部近傍に送風部３が設けられ、他端の開口部は、イオン発生素子１から発生したイオンが送風部３からの気流により外部に供給されるまでの搬送路に連結されている。なお、イオン発生ケース４と搬送路を一体化した構成としても良い。
【００１８】
金属壁５は、導電性、加工性、汎用性の高いものが適しており、例えば銅、アルミニウムなどが用いられる。このような金属壁５は、イオン発生素子１近傍を囲むように配置されている。例えば、断面略矩形のイオン発生ケース４において、イオン発生素子１の配置されている面と、その両側面、イオン発生素子１と対向する面を、金属箔あるいは金属板で覆うことで、イオン発生素子１を囲繞している。電圧印加回路６は、金属壁５に接続され、金属壁５の壁面に、正または負の電圧を印加する。
【００１９】
高圧回路２、及び電圧印加回路６により印加する電圧値は、装置の仕様、装置が設置される環境等により適宜設定する。また、高圧回路２、及び電圧印加回路６は、本実施形態に示したように別々に設置しても良いし、一つの回路で双方を制御できるようにしても良い。
【実施例１】
【００２０】
次に、実施例１として、本発明のイオン発生装置１００を用いてイオンを発生させる方法を説明する。図３は、正イオンを発生させるイオン発生装置１００ａと、負イオンを発生させるイオン発生装置１００ｂとを用いて、金属壁に印加する電圧と、イオン電流の関係を測定するための装置構成図である。図４（ａ）は、イオン発生装置１００ａと１００ｂにおける、金属壁５ａと５ｂを配した部分のみの斜視図、図４（ｂ）は、金属壁５ａと５ｂを内壁側から見た構成図である。
【００２１】
イオン発生装置１００ａ、１００ｂの内壁に対し、アルミ箔を用いて金属壁５ａ、５ｂを施した部分のファン側の開口部は、幅５５ｍｍ、高さ７０ｍｍ、奥行き７５ｍｍ、イオン放出側の開口部は、幅４２ｍｍ、高さ５５ｍｍとした。気温２３℃、湿度３３％の条件下において、１００ａからは正イオン、１００ｂからは負イオンを発生させ、それらイオンに基づく電流値を測定した。今回用いたイオン発生素子１ａ、１ｂの大きさは、いずれも内径が９ｍｍ、外径が１２ｍｍであり、金属壁５ａ、５ｂの範囲は、イオン発生素子１が配置されている面、その対向面、両側面を全てとした。金属で被覆する範囲は、イオン発生ケース内壁全体でも良いし、一部であっても構わないが、少なくともイオン放出側の開口部から１ｃｍまでは被覆しないほうが好ましい。
【００２２】
ここで、高圧回路２を稼動させ、イオン発生素子１ａ、及びイオン発生素子１ｂに電圧を印加し、正イオン、負イオンをそれぞれ発生させた。放電条件はパルス放電とし、イオン発生素子１ａにおいては、放電電極に対し、５ｋＶのＤＣ電圧を、誘電電極に対しては５〜０ｋＶのパルス電圧を印加した。イオン発生素子１ｂにおいては、放電電極に対し、−５ｋＶのＤＣ電圧を、誘電電極に対しては−５〜０ｋＶのパルス電圧を印加した。いずれもパルス電圧の周波数２ｋＨｚ、ＤＵＴＹ５％とした。
【００２３】
図５（ａ）は正極側、図５（ｂ）は負極側のパルス放電の時間と電圧の関係を示したグラフである。図５において、縦軸は電圧、横軸は時間を示す。図５におけるｔ１はパルス幅、ｔ２は周期を示している。本実施例でのＤＵＴＹは、ｔ１／ｔ２のパーセントとした。なお、本実施例では、誘電電極側にパルス電圧を印加したが、これに限るものではなく、放電電極側にパルス電圧を印加してもよく、いずれか一方にパルス電圧を印加すればよい。
【００２４】
さらに、電圧印加回路６により、金属壁５ａ、５ｂにも正、負の電圧をそれぞれ印加し、ファンを用いて送風し、イオン発生ケース４から吹き出されるイオン電流をイオンカウンター７にて測定した。イオンカウンター７は、イオン発生装置１００ａ、１００ｂの２つのイオン発生装置の中間であって、イオン吹き出し口より４１ｃｍの風路上に設置した。
【００２５】
図６は、金属壁に印加する電圧とイオン電流の関係の測定結果である。図６（ａ）は正イオンを発生するイオン発生装置１００ａにおける測定結果、図６（ｂ）は負イオンを発生するイオン発生装置１００ｂにおける測定結果である。ただし、図６（ｂ）においては、正イオン側の図６（ａ）と比較しやすいように、データを絶対値で表している。例えば、図６（ｂ）における壁面電圧１ｋＶは、実際には−１ｋＶであり、同様にイオン電流１ｎＡは、−１ｎＡである。
【００２６】
正イオン側に対しては、おおむね２．５〜４．５ｋＶの範囲で金属壁に電圧を印加すると、放出されるイオン電流が高くなることがわかる。さらに言えば、３．０〜４．０ｋＶの範囲内の電圧が特に好ましい。また、負イオン側に対しては、おおむね−４．５〜−２．５ｋＶの範囲でアルミ箔製の金属壁に電圧を印加すると、放出されるイオン電流が高くなることがわかる。さらに言えば、−４．０〜−３．０ｋＶの範囲内の電圧が特に好ましい。
【００２７】
以上の結果から、金属壁５に印加される電圧は、イオン発生素子１に印加される電圧の５０〜９０％が好ましく、さらには６０〜８０％が特に好ましいことがわかる。
【００２８】
＜比較例＞
比較例として、図７に示すような測定を行った。正イオンを発生させるイオン発生装置２００ａと負イオンを発生させるイオン発生装置２００ｂを並列に並べたものである。イオン発生ケース４は樹脂製であり、金属板で覆われている部分はない。イオン発生素子１ａ、１ｂの大きさ、放電電圧、その他の条件は上記実施例１と同条件とした。
【００２９】
高圧回路２を稼動させ、イオン発生素子１ａ、及びイオン発生素子１ｂに電圧を印加し、正イオン、負イオンをそれぞれ発生させるとともに、ファンにより送風してイオン発生ケース４から吹き出されるイオン電流をイオンカウンター７にて測定した。
【００３０】
図８は、それぞれのイオン電流の測定結果である。図８における（ａ）は、本発明に係るイオン発生素子１の近傍に金属板を配したイオン発生装置１００ａ、１００ｂのイオン電流であり、今回は上記実施例より、金属壁５に３．９ｋＶの電圧を印加したときの値をグラフ化したものである。ここでは、わかりやすいように負イオンにおいては、絶対値表示としている。このときのイオン電流は、正イオン８ｎＡ以上、負イオン−８ｎＡ以上であった。一方、図８における（ｂ）は、比較例で測定したイオン発生装置２００ａ、２００ｂのイオン電流である。イオン発生素子１の近傍が樹脂のみの場合は、正イオン４ｎＡ、負イオン−４ｎＡ程度のイオン電流にとどまった。イオン発生ケース４が樹脂のみの場合は、樹脂製のイオン発生ケース内部、特にイオン発生素子１近傍に、イオン発生素子１より発生したイオンが付着し、内壁の樹脂の帯電量が高くなり、発生したイオンが誘電電極に引き寄せられて消滅し、その結果、イオン発生ケース４から外部に吹き出されるイオン電流が低くなったと考えられる。
【００３１】
以上のような実験結果より、イオン発生素子１近傍を金属で囲み、電圧を印加することによって、イオン発生素子１から発生したイオンがロス無く流れて、高濃度のイオンを室内に供給することができる。さらに、上記金属に印加される電圧を、イオン発生素子の放電電極よりも低くすることで、より一層の効果が得られる。
【００３２】
今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であり、制限的なものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述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、及び範囲内で全ての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明に係るイオン発生装置は、室内にイオンを放出する空気清浄機、空気調和機、加湿器、除湿器等の電子機器に好適に利用できる。
【符号の説明】
【００３４】
１、１ａ、１ｂ  イオン発生素子
２  高圧回路
３  送風部
４、４ａ、４ｂ  イオン発生ケース
５、５ａ、５ｂ  金属壁
６  電圧印加回路
７  イオンカウンター
１１  放電電極
１２  誘電電極
１３  支持基板
１００、１００ａ、１００ｂ、２００ａ、２００ｂ  イオン発生装置
【図１】
2013004385.tif 000003
【図２】
2013004385.tif 000004
【図３】
2013004385.tif 000005
【図４】
2013004385.tif 000006
【図５】
2013004385.tif 000007
【図６】
2013004385.tif 000008
【図７】
2013004385.tif 000009
【図８】
2013004385.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成24年8月7日(2012.8.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明に係るイオン発生装置は、誘導電極と、前記誘導電極との間でイオンを発生させるための放電電極とから構成されるイオン発生素子と、樹脂より構成されたイオン発生ケースとを備えたイオン発生装置であって、前記イオン発生素子は、前記イオン発生ケースの内部に配置され、前記イオン発生ケースの内壁は、前記イオン発生素子を囲繞するように金属で覆われており、前記金属には、発生したイオンと同極性の電圧を印加することを特徴とする。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
図２は、イオン発生素子１の構成図である。イオン発生素子１は、例えばコロナ放電を起こし、正イオン、及び負イオンの少なくともいずれかを生じさせるためのものである。イオン発生素子１は、放電電極１１及び誘導電極１２により構成されている。放電電極１１は、針状の先端部１１ａを有している。誘導電極１２は、環状の金属板より形成され、かつ放電電極の個数に対応して貫通孔を有している。この貫通孔は、コロナ放電により発生するイオンを外部へ放出するための開口部である。本実施形態では、貫通孔は１つであり、貫通孔の平面形状は例えば円形状である。放電電極１１の先端部１１ａが誘導電極１２の貫通孔のほぼ中央に配置されるように、放電電極１１及び誘導電極１２を支持基板１３で固定する。放電電極１１の針状の先端部１１ａは、支持基板１３の表面側に突き出しており、放電電極１１の他端部は、高圧回路２に接続されている。この状態で、イオン発生素子１は、後述するイオン発生ケース４の一部に設置される。このとき、放電電極１１の先端部１１ａはイオン発生ケース４内に向いている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘導電極と、
前記誘導電極との間でイオンを発生させるための放電電極とから構成されるイオン発生素子と、
樹脂より構成されたイオン発生ケースとを備えたイオン発生装置であって、
前記イオン発生素子は、前記イオン発生ケースの内部に配置され、
前記イオン発生ケースの内壁は、前記イオン発生素子を囲繞するように金属で覆われており、
前記金属には、発生したイオンと同極性の電圧を印加することを特徴とするイオン発生装置。
【請求項２】
前記放電電極、あるいは前記誘導電極に、パルス状の電圧を印加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】
前記金属に印加される電圧は、前記イオン発生素子の放電電圧より低いことを特徴とする請求項１または２に記載のイオン発生装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のイオン発生装置と、
前記イオン発生装置で生じたイオンを送風気流に乗せて電気機器の外部に送るための送風部を備えたことを特徴とする電気機器。