(57)【要約】【課題】イオン発生装置の電極の寿命を伸ばし、かつ付着または堆積し得る埃ならびに微粒子の量を低減する。【解決手段】イオン発生装置は、第１針電極と第２針電極との間でコロナ放電を発生させることによりイオンを発生させるイオン発生素子を備える。第１針電極を放電電極とするとともに第２針電極を誘導電極としてイオン発生素子に正イオンを発生させる状態と、第２針電極を放電電極とするとともに第１針電極を誘導電極としてイオン発生素子に負イオンを発生させる状態とが交互に切替えられる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電極と第２の電極との間でコロナ放電を発生させることによりイオンを発生させるイオン発生素子と、
前記第１の電極を放電電極とするとともに前記第２の電極を誘導電極として前記イオン発生素子に正イオンを発生させる第１の状態と、前記第２の電極を放電電極とするとともに前記第１の電極を誘導電極として前記イオン発生素子に負イオンを発生させる第２の状態とを交互に切替えるための切替手段とを備える、イオン発生装置。
【請求項２】
前記第１の状態では、前記第１の電極に正の電圧が印加されるとともに前記第２の電極に０ｋＶあるいは０ｋＶ付近の電圧が印加され、
前記第２の状態では、前記第１の電極に０ｋＶあるいは０ｋＶ付近の電圧が印加されるとともに前記第２の電極に負の電圧が印加される、請求項１に記載のイオン発生装置。
【請求項３】
前記イオン発生素子は、誘電体で構成される筐体内に配置される、請求項１に記載のイオン発生装置。
【請求項４】
前記切替手段は、前記第１の状態と前記第２の状態とを、所定時間毎に切替える、請求項１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、空気清浄機などに搭載されるイオン発生装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コロナ放電によってイオンを発生させる技術は、除電装置、帯電装置、空気清浄装置、電気集塵装置等のように様々な分野で用いられている。
【０００３】
たとえば、特許文献１（特開２０１０−１４６８４４号公報）は、請求項１において、印加される直流高電圧の極性に応じて正又は負イオンを生成する放電電極と、放電電極より所定間隔離れて設けられた対向電極と、放電電極に対して正と負の直流高電圧を交互に印加する高電圧発生手段とを備える除電装置を開示する。
【０００４】
特許文献２（特開２０１１−０６０５３７号公報）は、請求項１において、電源と、少なくとも一つの開口が形成された筺体と、筺体に配置され、電源の正端子に接続され、電源から供給された電力によりプラスイオンを放出する第１の電極と、筺体に第１の電極と所定の間隔を空けて配置され、電源の負端子に接続され、電源から供給された電力によりマイナスイオンを放出する第２の電極と、第１の電極から放出されたプラスイオン及び第２の電極から放出されたマイナスイオンを除電対象物へ送出する気流を発生させる送風手段と、を有し、第１の電極と第２の電極のうちの少なくとも一方は、当該一方の電極の先端が他方の電極の先端に対して、気流の送出方向の前方または後方の少なくとも一方向に直線的に移動可能なように筺体に取り付けられる、除電装置を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１４６８４４号公報（請求項１)
【特許文献２】特開２０１１−０６０５３７号公報（請求項１）
【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、放電電極および誘導電極の２つの針電極間でコロナ放電を発生させイオンを発生させる際、放電電極が常に同じ電極に固定されていると、放電側の電極の方が誘電側の電極に比べて損耗し易いことを本出願人は発見した。さらに、イオンの極性が固定されている場合、空間においては通常正に帯電している埃や微粒子が、負に帯電した負イオンが発生される風路に堆積しやすくなることを本出願人は発見した。
【０００７】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、電極の寿命を伸ばし、かつ付着または堆積し得る埃ならびに微粒子の量を低減することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
ある実施例において、イオン発生装置は、第１の電極と第２の電極との間でコロナ放電を発生させることによりイオンを発生させるイオン発生素子と、第１の電極を放電電極とするとともに第２の電極を誘導電極としてイオン発生素子に正イオンを発生させる第１の状態と、第２の電極を放電電極とするとともに第１の電極を誘導電極としてイオン発生素子に負イオンを発生させる第２の状態とを交互に切替えるための切替手段とを備える。
【０００９】
別の実施例において、第１の状態では、第１の電極に正の電圧が印加されるとともに第２の電極に０ｋＶあるいは０ｋＶ付近の電圧が印加される。第２の状態では、第１の電極に０ｋＶあるいは０ｋＶ付近の電圧が印加されるとともに第２の電極に負の電圧が印加される。
【００１０】
さらに別の実施例において、イオン発生素子は、誘電体で構成される筐体内に配置される。
【００１１】
さらに別の実施例において、切替手段は、第１の状態と第２の状態とを、所定時間毎に切替える。
【００１２】
別の実施例においては、第１の電極に正の電圧を印加するとともに第２の電極に０ｋＶを印加する状態と、第１の電極に０ｋＶを印加するとともに第２の電極に負の電圧を印加する状態とが交互に切替えられる。
【００１３】
さらに別の実施例において、イオン発生素子は、誘導体で構成される風路内に配置される。
【００１４】
さらに別の実施例においては、第１の電極を放電電極とするとともに第２の電極を誘導電極としてイオン発生素子に正イオンを発生させる状態と、第２の電極を放電電極とするとともに第１の電極を誘導電極としてイオン発生素子に負イオンを発生させる状態とが、所定時間毎に切替えられる。
【発明の効果】
【００１５】
放電電極と誘導電極とが交互に切替えられるため、電極の損耗を平準化できる。そのため、一方の電極のみが他方の電極に比べて早く損耗する場合に比べて、電極の寿命を伸ばすことができる。また、正イオン発生状態と負イオン発生状態とが交互に切り替わるため、正イオン発生時において、埃ならびに微粒子の堆積を抑制できる。そのため、埃ならびに微粒子が付着または堆積する量を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】イオン発生装置の構成を示す断面図である。
【図２】２つの電極にそれぞれ印加される電圧波形を示す図である。
【図３】正イオンを発生するときのイオン発生装置を示す図である。
【図４】負イオンを発生するときのイオン発生装置を示す図である。
【図５】並べて配置された２つのイオン発生装置を示す図である。
【図６】４つの電極にそれぞれ印加される電圧波形を示す図である。
【図７】一方のイオン発生装置が正イオンを発生し、他方のイオン発生装置が負イオンを発生するときのイオン発生装置を示す図である。
【図８】一方のイオン発生装置が負イオンを発生し、他方のイオン発生装置が正イオンを発生するときのイオン発生装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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、本発明の一つの実施形態におけるイオン発生装置の構成を示す断面図である。イオン発生装置１は、筐体２、第１針電極３、第２針電極４、第１電源５、第２電源６及びファン７を有する。
【００１８】
誘導体で構成される筐体２は、中空構造であり、その一端にイオンをイオン発生装置１の外部に放出するための放出口８が形成されている。筐体２の内部は、イオンが通る風路となっており、風路を通ったイオンは、放出口８からイオン発生装置１の外部空間に放出される。筐体２は、ポリスチレン、ポリカーボネート、アクリルなどの樹脂や、導電性、加工性、汎用性の高い銅やアルミニウムの金属から構成されており、樹脂あるいは金属の単層でも良く、それぞれを重ね合わせた複層でも良い。
【００１９】
第１針電極３及び第２針電極４は、線形状の導電部材からなり、一対でイオン発生素子を構成する。図１に示すように、イオン発生素子は、筐体２内に配置される。すなわち、イオン発生素子は、筐体２で構成される風路内に配置される。第１針電極３及び第２針電極４は、両電極間でコロナ放電を生じさせ、イオンを発生させる役割を担う。第１針電極３及び第２針電極４を線形状にすることにより、電界集中が起こりやすくなるため、印加電圧を大幅に上げることなく、第１針電極３と第２針電極４の離間距離を大きくすることができる。第１針電極３と第２針電極４の離間距離が大きい場合、離間距離が小さいときに比べて、発生したイオンが電極に吸収される割合が低くなる。その結果、効率良くイオンを発生させることが可能となる。
【００２０】
第１電極３の先端と第２電極４の先端の離間距離は、３ｃｍ〜１０ｃｍであることが好ましい。３ｃｍ以下の場合、アーク放電が起こりやすくなるためである。また、印加電圧を調整し、イオンを発生させたとしても、電極が近くに存在するため、電極に吸収されるイオンの割合が多くなってしまう。また、１０ｃｍ以上の場合、十分なイオン量を得るために必要な電圧差が大きくなるため、少なくともいずれかの電極に１０ｋＶ以上の電圧を印加する必要があり、消費電力が高くなってしまう。
【００２１】
第１電源５は、第１針電極３に接続され、第２電源６は、第２針電極４に接続されており、各電源は、各電極に電圧を印加し、第１針電極３と第２針電極４の間で所定の電位差を作ることでコロナ放電を生じさせる。また、第１電源５及び第２電源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、一つの電源で構成されていても良い。
【００２２】
ファン７は、筐体２内に配置される。ファン７は、放出口８とは別に備えられている空気取り入れ口から取り込まれた空気を筐体２の風路に送風することでコロナ放電により発生したイオンを放出口８の方向に送り、放出口８からイオン発生装置１の外部空間にイオンを放出する。また、ファン７は、第１針電極３と第２針電極４の間に空気を送風するように配置するのが良い。そのようにファン７を配置することで、第１針電極３と第２針電極４の間にて発生したイオンを効率良く放出口８の方向に送ることができる。ファン７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。
【００２３】
次に、イオンを発生させる際に、第１針電極３及び第２針電極４に印加する電圧について説明する。本実施形態のイオン発生装置１では、第１針電極３及び第２針電極４からなるイオン発生素子間でコロナ放電を生じさせ、正あるいは負いずれかのイオンを優先的に発生させる。ここで、正イオンが優先的に発生している状態とは、放出口８から放出しているイオンのうち９割以上が正イオンであることを意味している。負イオンにおいても同様である。
【００２４】
まず、コロナ放電を生じさせるためには、第１針電極３と第２針電極４の間に所定の電圧差を作る。このとき、第１電極３と第２電極４の間の電圧差は、３〜１０ｋＶが好ましい。電圧差が３ｋＶ以下の場合、コロナ放電が生じにくく、発生するイオン量が十分ではない。また、電圧差が１０ｋＶ以上の場合、アーク放電が起こる可能性が大きくなってしまい、装置が故障してしまう危険性がある。さらに、正あるいは負いずれかのイオンを優先的に発生させるためには、第１針電極３への印加電圧と第２針電極４への印加電圧の和が正あるいは負いずれかの極性になるように設定する必要がある。第１針電極３への印加電圧と第２針電極４への印加電圧の和がゼロあるいはゼロ付近の場合、正あるいは負いずれかのイオンが優先的に発生しなくなる。例えば、第１針電極３に５ｋＶ、第２針電極４に−５ｋＶを印加した場合、第１針電極３で発生する正イオンの量と第２針電極４で発生する負イオンの量がほぼ同等であり、かつ第１針電極３で発生した正イオンが第２針電極４に吸収される量及び第２針電極４で発生した負イオンが第１針電極３に吸収される量がほぼ同等であるため、正あるいは負いずれかのイオンを優先的に発生しなくなる。そのため、第１針電極３への印加電圧と第２針電極４への印加電圧の和を正あるいは負いずれかの極性に設定することによって、正イオンの発生量・吸収量と負イオンの発生量・吸収量に差を作り、正あるいは負いずれかのイオンを優先的に発生させる。
【００２５】
より具体的な第１針電極３及び第２針電極４への印加電圧について説明する。例えば、第１針電極３に正あるいは負いずれかの電圧を印加し、第２針電極４に０ｋＶあるいは０ｋＶ付近の電圧を印加する。このとき、第１針電極３と第２針電極４の間にコロナ放電が生じる電圧差を作り、第１針電極３に正の電圧を印加した場合、正イオンが優先的に発生し、負の電圧を印加した場合、負イオンが優先的に発生する。また、例えば、第１針電極３に正の電圧を印加しているときに、第２針電極４に負の電圧を印加すると、発生させた正イオンが第２針電極４に吸収されてしまう。そのため、発生させたいイオンと逆極性の電圧を印加する場合、０ｋＶ付近の電圧にすることが好ましい。なお、第１針電極３及び第２針電極４は対称に配置されているため、印加する電圧を逆にしても、同様の結果が得られることは言うまでもない。
【００２６】
また、第１針電極３及び第２針電極４に同極性の電圧を印加しつつ、第１針電極３及び第２針電極４の間にコロナ放電が生じる電位差を作ることでコロナ放電を生じさせても良い。このとき、正の電圧を印加した場合、正イオンが優先的に発生し、負の電圧を印加した場合、負イオンが優先的に発生する。このように、発生させるイオンと同極性の電圧を両電極に印加することで、反発効果により発生したイオンが電極に吸収されにくくなる。第１針電極３あるいは第２針電極４に印加する電圧の波形に限定するものはなく、直流、パルス波形、正弦波形等が挙げられる。
【００２７】
図２は、第１針電極３及び第２針電極４に印加する電圧波形の一例を示す図である。図２（ａ）は、第１電源５が第１針電極３に印加する電圧波形を、図２（ｂ）は第２電源６が第２針電極４に印加する電圧波形をそれぞれ示す。
【００２８】
０≦時間ｔ＜ｔ1である場合（ｔ1は任意の時間）、第１針電極３には正の電圧が所定の周期で印加され、第２針電極４に０ｋＶあるいは０ｋＶ付近の電圧が印加される。この期間では、図３に示すように、第１針電極３を放電電極とするとともに、第２針電極４を誘導電極として、イオン発生素子が正イオンを発生する。
【００２９】
図２に戻って、ｔ1≦時間ｔ＜ｔ2（ｔ2は任意の時間）である場合、第２針電極４には正の電圧が所定の周期で印加され、第１針電極３に０ｋＶあるいは０ｋＶ付近の電圧が印加される。この期間では、図４に示すように、第２針電極４を放電電極とするとともに、第１針電極３を誘導電極として、イオン発生素子が負イオンを発生する。
【００３０】
図２に戻って、ｔ2≦時間ｔ＜ｔ3（ｔ3は任意の時間）である場合、第１針電極３には正の電圧が所定の周期で再び印加され、第２針電極４に０ｋＶあるいは０ｋＶ付近の電圧が再び印加される。この期間では、第１針電極３を放電電極とするとともに、第２針電極４を誘導電極として、イオン発生素子が正イオンを発生する。
【００３１】
このような切替えが、所定時間ｔ0（ｔ0＝ｔ2−ｔ1＝ｔ3−ｔ2）毎に繰り返される。したがって、第１電源５ならびに第２電源６は、第１針電極３を放電電極とするとともに、第２針電極４を誘導電極として、イオン発生素子に正イオンを発生させる状態と、第２針電極４を放電電極とするとともに、第１針電極３を誘導電極として、イオン発生素子に負イオンを発生させる状態とを所定時間ｔ0毎に切替える。
【００３２】
図５を参照して、イオン発生装置１Ａとイオン発生装置１Ｂとを２つ並べて配置した場合には、一方のイオン発生装置が正イオンを発生している間、他方のイオン発生装置に負イオンを発生させてもよい。具体的には、イオン発生装置１Ａの第１針電極３Ａに第１電源５Ａが正の電圧を印加するとともに、第２針電極４Ａに第２電源６Ａが０ｋＶあるいは０ｋＶ付近の電圧を印加している間、イオン発生装置１Ｂの第１針電極３Ｂに第１電源５Ｂが負の電圧を印加するとともに、第２針電極４Ｂに第２電源６Ｂが０ｋＶあるいは０ｋＶ付近の電圧を印加してもよい。また、イオン発生装置１Ａの第２針電極４Ａに負の電圧を印加するとともに、第１針電極３Ａに０ｋＶあるいは０ｋＶ付近の電圧を印加している間、イオン発生装置１Ｂの第２針電極４Ｂに正の電圧を印加するとともに、第１針電極３Ｂに０ｋＶあるいは０ｋＶ付近の電圧を印加してもよい。
【００３３】
図６は、イオン発生装置１Ａの第１針電極３Ａ及び第２針電極４Ａに印加する電圧波形、ならびに、イオン発生装置１Ｂの第１針電極３Ｂ及び第２針電極４Ｂに印加する電圧波形の一例を示す図である。
【００３４】
図６（ａ）は、イオン発生装置１Ａの第１電源５Ａが第１針電極３Ａに印加する電圧波形を、図６（ｂ）はイオン発生装置１Ａの第２電源６Ａが第２針電極４Ａに印加する電圧波形を、図６（ｃ）は、イオン発生装置１Ｂの第１電源５Ｂが第１針電極３Ｂに印加する電圧波形を、図６（ｄ）はイオン発生装置１Ｂの第２電源６Ｂが第２針電極４Ｂに印加する電圧波形をそれぞれ示す。
【００３５】
図６に示す例では、イオン発生装置１Ａの第１針電極３Ａに正の電圧を印加するとともに、第２針電極４Ａに０ｋＶあるいは０ｋＶ付近の電圧を印加し、かつイオン発生装置１Ｂの第１針電極３Ｂに負の電圧を印加するとともに、第２針電極４Ｂに０ｋＶあるいは０ｋＶ付近の電圧を印加する状態と、イオン発生装置１Ａの第２針電極４Ａに負の電圧を印加するとともに、第１針電極３Ａに０ｋＶあるいは０ｋＶ付近の電圧を印加し、かつイオン発生装置１Ｂの第２針電極４Ｂに正の電圧を印加するとともに、第１針電極３Ｂに０ｋＶあるいは０ｋＶ付近の電圧を印加する状態とが、所定時間毎に交互に切替えられる。
【００３６】
このようにすれば、図７に示すようにイオン発生装置１Ａが正イオンを発生している間、イオン発生装置１Ｂが負イオンを発生する状態と、図８に示すようにイオン発生装置１Ａが負イオンを発生している間、イオン発生装置１Ｂが正イオンを発生する状態とを交互に切替えることができる。
【００３７】
以上のように、本実施の形態において、放電電極と誘導電極とが交互に切替えられるため、電極の損耗を平準化できる。また、正イオン発生状態と負イオン発生状態とが交互に切り替わるため、正イオン発生時において、風路への埃ならびに微粒子の堆積を抑制できる。そのため、埃ならびに微粒子が風路へ付着または堆積する量を低減できる。
【００３８】
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】
【００３９】
１，１Ａ，１Ｂ  イオン発生装置、２  筐体、３，３Ａ，３Ｂ  第１針電極、４，４Ａ，４Ｂ  第２針電極、５，５Ａ，５Ｂ  第１電源、６，６Ａ，６Ｂ  第２電源、７  ファン、８  放出口。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2013165034.tif 000007
【図６】
2013165034.tif 000008
【図７】
2013165034.tif 000009
【図８】
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