(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高電圧源と、該高電圧源に電気的に連結されイオンを発生する電極、空気入口及び空気出口を有するハウジングと、空気を前記電極の周りで前記空気入口を通して前記空気イオン化装置に流入させかつ前記空気出口を通して前記空気イオン化装置から流出させる空気駆動装置と、を具備する空気イオン化装置において、
電圧源とアースの少なくとも一方に電気的に連結された電気伝導性材料からなる多孔性のフィルターを具備し、該フィルターが、前記空気入口に流入する空気の少なくとも一部が前記フィルターを通って流れるように、前記電極の少なくとも一部及び前記ハウジングの内面の少なくとも一方を覆って配置されることを特徴とする、空気イオン化装置。
【請求項２】
前記フィルターが前記電極の少なくとも一部を覆って配置されるとともに、アース、バイアス電圧及びフィードバック電圧のいずれか１つに電気的に連結される、請求項１に記載の空気イオン化装置。
【請求項３】
前記フィルターが前記ハウジングの内面を覆って配置されるとともに、アース、高電圧直流電源及び高電圧交流電源のいずれか１つに電気的に連結される、請求項１に記載の空気イオン化装置。
【請求項４】
前記フィルターが金属のスクリーンからなる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の空気イオン化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は空気イオン化装置に関し、さらに詳細には性能を向上することができる改良された空気イオン化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
空気イオン化装置は当該技術分野においては一般に良く知られており様々な用途に使用されており、その１つは半導体その他の生産物の製造に関連する静電気の放電を減少することである。空気イオン化装置は、周囲の大気中に分配されて設備内部の空気の伝導性を増大させる大量の正のイオンと負のイオンとを発生する。空気イオン化装置からのイオンが空気を通過して流れるにつれて、これらイオンは逆に荷電された粒子と表面とに引きつけられこの粒子と表面を中性にする。この成果は、イオン化された空気の正イオンと負イオンとが空気を有益な電荷の担体とすることにより静電消散された環境を生成しこの有益な電荷が不必要な電荷が生じたときこれを消散するとともに電荷の発生量を大きく制限することである。
【０００３】
数種の異なる型の電気的に作動される空気イオン化装置が存在するが、コロナ放電として知られているイオンを発生させるのに用いられる基本的な技術は全てのこのような電気的空気イオン化装置においては概して同じである。電気的イオン化装置は電界が周囲の空気の誘電強度に打ち勝つまで鋭利な先端を有する電極上の電界を強化することにより空気イオンを発生する。自由な電子が電極から周囲の空気の中に流れた時に負のコロナが生じる。正のコロナは空気の分子から電極への電子の流れから得られる。得られたイオン電流の強さは加えられた電圧、電極の鋭利さと伝導性、空気の湿度、大気の圧力、及びその他の因子の関数である。
【０００４】
典型的な電気イオン化装置は、空気入口を有するハウジング、高電圧源、高電圧源に接続された鋭利な先端を有しイオンを発生するコロナ放電を生成する電極、空気出口、及び空気を空気入口を通って流入させ電極を通過しイオンを取上げ空気出口を通って周囲の環境へと流出させるファン、送風機その他の空気駆動装置を具備している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
現存する電気作動の空気イオン化装置はその意図された目的に対して良く機能するが、ある状態においては、ノイズイオン、ＡＣイオン化リップル（脈動）その他のような望ましくない要素が空気イオン化装置の内部に発生し周囲の環境に対して解放される。さらに、ある用途では、電気作動の空気イオン化装置の出力を電極に加えられる高電圧を制御することなく制御する能力を有することが望ましい。本発明はノイズイオン、不必要のＡＣイオン化リップル及び他の不必要な要素をろ過しまた空気イオン化装置の出力平衡を良好に制御することのできる改良された空気イオン化装置からなるものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
要約すると、本発明は空気イオン化装置の改良からなる。この空気イオン化装置は空気入口、高電圧源、高電圧源に電気的に接続されイオンを発生する電極、空気出口、及び空気を空気入口を通って空気イオン化装置に流し、電極の周りを空気出口を通って空気イオン化装置から流出させる空気駆動装置を具備している。この改良装置は電気伝導性材料からなる多孔性フィルターを具備する。このフィルターは電圧源とアースの少なくとも一方に電気的に連結され空気入口、空気出口及び電極のうちの少なくとも１つを覆って位置し、それにより空気入口に流入する空気、空気出口から流出する空気、又は電極を通過して流れる空気がフィルターを通って流れるようにする。好ましい実施態様では、フィルターは金属の格子又はスクリーンからなっている。
【０００７】
【発明の実施の形態】
上記の概要と以下の本発明の好ましい実施態様の詳細な記載とは添付図面と関連して読解した時より良く理解されるであろう。本発明を例示する目的で、図面に現に好適な実施態様が示されている。しかし、本発明は図示される精密な配置構造と手段に限定されないことが理解されるべきである。
【０００８】
同一の参照番号が数個の図にわたって同一の要素又は構成部分を示すのに用いられている図面を参照すると、図１に本発明による改良された空気イオン化装置１０の第１の好ましい実施態様が示されている。この空気イオン化装置１０は簡略化するために概略図で示されている。しかし、図示のように、空気イオン化装置１０は空気入口１２を有するハウジングと、高電圧源（図１には示されていない）に電気的に連結されたハウジング内部の少なくとも１つの電極１４と、空気出口１８と、空気駆動装置２０とを含んでいる。図示の実施態様では、空気駆動装置２０は電極１４を収容するハウジングの内側又は外側に設けられる電気駆動のファンからなっている。しかし、当業者によって理解されるように、任意の適当な空気駆動装置をこれに代えて空気イオン化装置１０の中に用いることができる。図１に示されるように、各電極１４は鋭利な先端を含む末端部を有し、鋭利な先端によって、高電圧源（図１には示されていない）から高電圧が加わったときのコロナ放電の発生が容易になる。空気駆動装置２０は、空気を空気入口１２を通ってハウジングの中に引込み電極１４の近くの空気イオン化装置１０の内部に流入させる作用をし、この作用によって電極１４から自由電子が移動する空気に奪われること、あるいは移動する空気から電子が電極１４へ移動することが促進され、それにより正のイオンと負のイオンとが空気の流れの中に発生する。イオン化された空気は次に空気出口１８を通って空気イオン化装置１０から流出しここでイオンが周囲の空気の中に分散される。
【０００９】
空気イオン化装置１０は上記のように当該分野で周知の型の電気作動空気イオン化装置の典型例である。本発明の第１の実施態様は上記のような従来技術の空気イオン化装置の改良であり空気入口１２の上に配置された多孔フィルタ２２を具備し、それにより空気入口１２に流入する空気がフィルター２２を通って流れるようにしている。フィルター２２は空気入口１２を覆って空気イオン化装置１０の外側に物理的に配置され、空気入口１２の一部分の内部にもしくは空気入口１２の一部として配置され、又は空気入口１２を覆って空気イオン化装置１０の内側に配置される。フィルター２２の特定の位置は空気イオン化装置１０に流入する全ての又は実質的に全ての空気がフィルター２２を通過する限りにおいて本発明の実施態様にとって重要ではない。
【００１０】
フィルター２２は好ましくは電気伝導性材料からなっている。図１に示される実施態様ではフィルターが所望の効果を達成する大きさ、好ましくは０．０５０インチから０．５インチ（１．２７mmから１２．７mm）の範囲の大きさに形成された開口を有する金属の格子又はスクリーンからなっている。電気伝導性材料で他のスクリーン又は他の大きさの格子からなる他の型のフィルター２２は当業者にとって明らかである。
【００１１】
第１の好ましい実施態様では、フィルター又はスクリーン２２がアース２４に、好ましくは空気イオン化装置１０の残り部分に用いられる同じ装置のアースに、電気的に連結される。フィルター又はスクリーン２２がコンデンサー２６もしくは一連のコンデンサー又はある種のその他の連結要素を用いてアースに電気容量をもって連結される。このほかに、フィルター又はスクリーン２２は１つ又は複数の抵抗器（図示しない）を用いてアースに抵抗をもって連結してもよい。このようにして、フィルター又はスクリーン２２は無作為にイオン化された入ってくる空気の中の正に荷電された“ノイズ”イオンと負に荷電された“ノイズ”イオンとを受動的に引きつけ、集めかつ吸収し、またこのようなイオンが空気入口１２を通って空気イオン化装置１０に流入するのを阻止する。このようなノイズイオンの除去は空気イオン化装置１０の性能に関するこのノイズイオンの影響を著しく減少し又はなくする。
【００１２】
このほかに、フィルター又はスクリーン２２は電圧源２８に電気的に連結してもよい。図１に示される実施態様では、電圧源２８は選択された極性（正又は負の）のバイアス電圧Ｖｂからなり、それによりフィルター又はスクリーン２２は、不必要な極性（加えられた電圧の極性とは反対の）を有する入口の空気の流れの中のイオンをさらに引きつけ吸収するように荷電される。これに代え、フィルター又はスクリーン２２は直流電流又は制御ループ電圧でプログラム化されてもよく、それにより周囲の環境に存在する直流電流オフセットが空気入口１２を通って空気イオン化装置１０に入ることを阻止できる。空気イオン化装置１０に入る空気から不必要なイオンを取除きそして存在する直流オフセットが空気イオン化装置１０に入ることを阻止することにより、空気イオン化装置１０の性能は向上される。
【００１３】
図２は本発明による空気イオン化装置の第２の実施態様を示す。図１の空気イオン化装置のように、図２の空気イオン化装置１０は空気入口１２を有するハウジングと、それぞれの極がハウジング内部で高電圧源、この場合は直流の高電圧電源１６に電気的に接続された少なくとも２つの電極１４と、空気出口１８と、空気駆動装置２０とを含んでいる。図１に示される実施態様のように、図２の空気イオン化装置１０は上記のように当該技術分野で周知の型の電気作動の２極ＤＣ駆動の空気イオン化装置の典型例である。
【００１４】
従来の空気イオン化装置の改良である第２の実施態様は上記の型の多孔フィルター２２を具備している。本実施態様では、フィルター２２は空気出口１８を覆って位置しそれにより空気出口１８から流出するイオン化された空気がフィルター２２を通って流れるようにする。すでに記載した実施態様におけるように、第２の実施態様のフィルター２２は空気出口１８を被覆して空気イオン化装置１０の外側に物理的に配置され、空気出口１８の一部分の内部に又は空気出口１８の一部として配置され又は空気出口１８を覆い空気イオン化装置１０の内部に配置される。フィルター２２の特定の位置は空気出口１８を通って流れる空気イオン化装置１０から流出する空気の全て又は実質的に全てがまたフィルター２２を通過する限り、本実施態様にとって重要ではない。すでに記載した実施態様のように、フィルター２２は好ましくは電気伝導性材料で構成されまたさらに好ましくは所望の効果を達成する大きさに形成された好ましくは０．０５０〜０．５インチ（１．２７〜１２．７mm）の範囲の開口を有する金属の格子又はスクリーンからなっている。電気伝導性材料の他の大きさの他の格子又はスクリーンからなる他の型のフィルター２２は当業者にとって明らかとなるであろう。すでに記載した実施態様のように、第２の実施態様のスクリーン２２はコンデンサー２６、一連の抵抗器、複数のコンデンサー又はある種の他の連結要素を用いてアース２４に電気的に連結される。
【００１５】
図２に示される実施態様において、空気イオン化装置１０は空気イオン化装置１０から流出する空気のイオンの流れ又はイオン含有量を検知するためのセンサーとして機能する第２のフィルター又はスクリーン３０を含んでいる。第２のフィルター又はスクリーン３０は直流電流の高電圧電源１６の出力電圧を直接制御するためのフィードバックを提供する演算増幅器３２（明瞭のためにのみ示される）を含む能動フィードバック回路網を介して連結される。このようにして、第１のフィルター又はスクリーン２２は空気出口１８を通って空気イオン化装置１０から流出するイオン化された空気の中のノイズイオンを除去するための経路を提供する。フィルター又はスクリーン２２はまた空気出口１８を通って流れるイオン化された空気の内部の不必要なＡＣ出力（リップル−脈動）を減少しまた空気内部の全体の直流（ＤＣ）平衡を改善しより均質なイオンクラウド（イオン雲）をもたらす。第２のフィルター又はスクリーン３０から直流高電圧電源１６へのフィードバックは空気イオン化装置から流出する空気のＤＣ平衡を制御するために用いられそれにより性能を向上させるようにする。
【００１６】
改良された空気イオン化装置１０の第３の好ましい実施態様が図３に示されている。図３の空気イオン化装置１０は図２に示される空気イオン化装置と構造は実質的に同じである。しかし、図３の空気イオン化装置１０においては演算増幅器３２を具備する能動フィードバック回路網からのフィードバック電圧が制御電圧Ｖｃとして第１のフィルター又はスクリーン２２に加えられる。図３の実施態様ではフィルター又はスクリーン２２がノイズイオンの除去のための経路を提供しまた空気イオン化装置１０から流出する空気のイオン平衡を制御する。フィルター又はスクリーン２２はまた空気イオン化装置１０から流出する空気からの不必要なＡＣ出力（リップル）を減少しまたＤＣ平衡を改善しより均質なイオンクラウドをもたらすようにする。図３の実施態様では、ＤＣ平衡はさらにセンサーフィルター又はスクリーン３０で空気イオン化装置１０の出力から得られるフィードバック電圧に基づくフィルター又はスクリーン２２の電圧をプログラム化することによって制御される。
【００１７】
改良された空気イオン化装置１０の第４の実施態様が図４に示されている。図４の空気イオン化装置１０は空気入口１２を有するハウジングと、この実施態様ではＡＣ高電圧電源１６である高電圧源に電気的に連結されたハウジング内部に設けられた少なくとも１つの電極１４と、空気出口１８と、空気駆動装置２０とを含んでいる。多孔フィルター又はスクリーン２２が、図２に示される実施態様に関連してすでに記載されたように、空気出口１８を覆って配置される。フィルター又はスクリーン２２は、好ましくは電気的伝導性の材料からなり、コンデンサー２６、一連の抵抗器、複数のコンデンサー又はある種の他の連結要素（図示しない）を用いてアース２４に電気的に連結される。このようにして、フィルター又はスクリーン２２は空気イオン化装置１０から流出する空気の中の不必要なイオンをなくす経路を提供し、空気イオン化装置におけるＡＣ要素（リップル）を効果的に減衰させより均質な出力をもたらすようにする。不必要なイオンの減少は空気イオン化装置１０の内部の平衡能力を向上させる。
【００１８】
図５は本発明の第５の実施態様を示す。図５に示される空気イオン化装置１０は図４の空気イオン化装置と実質的に同じである。しかし、図２と３の実施態様におけるように、図５の空気イオン化装置１０はさらに空気イオン化装置１０から流出する空気の中のイオン又はイオン含有量を検知するためのセンサーとして機能する第２のフィルター又はスクリーン３０を含んでいる。第２のスクリーン３０は演算増幅器３２を具備する能動フィードバック回路網を介して連結され直流フィードバック電圧を提供しＡＣ高電圧電源１６の出力電圧を制御する。
【００１９】
図４に示される実施態様のように、フィルター又はスクリーン２２は空気イオン化装置１０の出力部の不必要なＡＣイオンを除去するための経路を提供し出力部の空気流内部の平衡能力を向上させるようにする。平衡はさらにセンサースクリーン３０からのフィードバックを用いることによりさらに達成されＡＣ高電圧電源１６からの電圧出力を制御する。本実施態様では、フィードバック信号はＡＣ変圧器の二次高電圧の中央タップに提供される。しかし、他の技術を高電圧ＡＣ電源１６のフィードバック制御のために用いることができる。
【００２０】
本発明の第６の好ましい実施態様が図６に示されている。図６の空気イオン化装置１０は実質的に図５の空気イオン化装置と同じである。しかし、図６の空気イオン化装置１０においては、第２のフィルター又はスクリーン３０からのフィードバック信号は演算増幅器３２の能動フィードバック回路網によって増幅されまたフィードバック電圧Ｖｃとして第１のフィルター又はスクリーン２２に加えられる。上記の実施態様におけるように、フィルター又はスクリーン２２は空気イオン化装置の出力部における不必要なＡＣイオンを除去するための経路を提供しそれにより出力部の空気の内部の平衡能力を改善する。この出力平衡は第２のセンサーフィルター又はスクリーン３０からのフィードバック電圧を利用してフィルター又はスクリーン２２上の電圧をプログラム化することによりさらに高められる。
【００２１】
図７は本発明の他の実施態様を示す。図７に示されるように、空気イオン化装置の電極１４がフィルター又はスクリーン２２によって少なくとも一部が取巻かれている。図７に示される実施態様のスクリーン２２はアースに連結され、バイアス電圧に連結され又はフィードバック電圧もしくは上記したようなその組合せに連結される。図７に示される実施態様のフィルター又はスクリーン２２はすでに記載した実施態様におけるのと実質的に同じように機能し、不必要なイオンを減少し、不必要なＡＣ出力リップルを減少し、また空気イオン化装置から流出する空気のＤＣ平衡を改善する。
【００２２】
本発明の第７の好ましい実施態様が図８と図９に示されている。図８と図９の空気イオン化装置１０は他の実施態様に関連してすでに記載されたものと実質的に同じである。しかし、図８と図９の空気イオン化装置１０においては電極１４が、すでに記載された実施態様のように半径方向内側に延びるのとは反対に、中央ハブ１５の周りの互いに離間した位置から半径方向外側に延びている。さらに、フィルター又はスクリーン２２は空気イオン化装置のハウジングの内面に沿って配置されている。空気イオン化装置１０の型に依存して、フィルター又はスクリーン２２はすでに記載された実施態様に関連して述べられたように、アース、ＤＣ高電圧電源、ＡＣ高電圧電源、又はその他に連結される。第７の実施態様はまた上記した型の適当な空気駆動装置２０を含み、空気を空気イオン化装置１０の中に空気入口１２を通って移動させ、それにより空気が上記したように電極１４の近くを通過するようにする。上記した各実施態様のように、フィルター又はスクリーン２２は空気イオン化装置１０の出力部から不必要なイオンを除去するための経路を提供し、能力を改善し、あるいは性能を向上させる。
【００２３】
上記のことから、本発明は７つの上記実施態様に示されるように、空気イオン化装置の性能を向上させる目的で、空気イオン化装置の入口および出口の一方又は双方を覆い、あるいは空気イオン化装置の電極の少なくとも一部又はハウジングの内面を覆うように、計画的に配置された電気伝導性材料で形成されたフィルター又はスクリーンを具備していることが分かる。空気イオン化装置は、フィルターを利用することによりその性能が向上し、不必要なイオン化をろ過して取除き、不必要なＡＣ要素（リップル）を除去し、又は空気イオン化装置から流出する空気の内部のＤＣ出力平衡を保持又は回復する。当業者にとって、本発明の広い概念から逸脱することなく、変更が上記の各実施態様に行われ得ることが理解されるであろう。したがって、本発明が上記の特定の実施態様に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって規定される本発明の精神と範囲内の変更を包含することが意図されることが理解されるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施態様によるフィルターを備えた電気作動の空気イオン化装置の概略図である。
【図２】本発明の第２の好ましい実施態様によるフィルターを備えたＤＣ駆動の電気作動空気イオン化装置の概略図である。
【図３】本発明の第３の好ましい実施態様によるフィルターを備えたＤＣ駆動の電気作動空気イオン化装置の概略図である。
【図４】本発明の第４の好ましい実施態様によるフィルターを備えたＡＣ駆動の電気作動空気イオン化装置の概略図である。
【図５】本発明の第５の好ましい実施態様によるフィルターを備えたＡＣ駆動の電気作動空気イオン化装置の概略図である。
【図６】本発明の第６の好ましい実施態様によるフィルターを備えたＡＣ駆動の電気作動空気イオン化装置の概略図である。
【図７】本発明の他の好ましい実施態様によるフィルターによって取巻かれた電気作動空気イオン化装置の電極の概略図である。
【図８】本発明の第７の好ましい実施態様によるフィルターを備えた電気作動空気イオン化装置の概略図である。
【図９】図８の９−９線に沿った断面図である。
【符号の説明】
１０…空気イオン化装置
１２…空気入口
１４…電極
１６…直流高電圧電源
１８…空気出口
２０…空気駆動装置
２２…多孔フィルター
２４…アース
２６…コンデンサー
２８…電圧源
３０…第２フィルター（スクリーン）
３２…演算増幅器
【図１】
0003999546.tif 000002
【図２】
0003999546.tif 000003
【図３】
0003999546.tif 000004
【図４】
0003999546.tif 000005
【図５】
0003999546.tif 000006
【図６】
0003999546.tif 000007
【図７】
0003999546.tif 000008
【図８】
0003999546.tif 000009
【図９】
0003999546.tif 000010