(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電針電極及び該放電針電極と対向する接地電極を有するイオン発生素子をケースに収容したイオン発生器において、
前記ケースは前記放電針電極に対向する開口部を有するカバーを備え、
前記カバーは、導電性材料で形成され、制限抵抗を介して接地されており、かつ、開口率が５０％以上であり、厚みが０．５ｍｍ以下であること、
を特徴とするイオン発生器。
【請求項２】
前記制限抵抗は抵抗値が１Ｍ〜２ＧΩであることを特徴とする請求項１に記載のイオン発生器。
【請求項３】
前記制限抵抗から前記カバーにおよぶ抵抗値は約１０7〜１０12Ωであることを特徴と
する請求項１に記載のイオン発生器。
【請求項４】
前記制限抵抗は抵抗値が可変であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のイオン発生器。
【請求項５】
前記カバーは金属材料にて形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のイオン発生器。
【請求項６】
前記カバーはステンレスにて形成されていることを特徴とする請求項５に記載のイオン発生器。
【請求項７】
前記カバーは格子状であることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のイオン発生器。
【請求項８】
プラスイオンを発生するプラスイオン発生素子と、マイナスイオンを発生するマイナスイオン発生素子とを備えたことを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれかに記載のイオン発生器。
【請求項９】
前記プラスイオン発生素子と前記マイナスイオン発生素子とは一つのケースに収容されていることを特徴とする請求項８に記載のイオン発生器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イオン発生器、特に、放電針電極と接地電極との間の放電によりイオンを発生させるイオン発生器に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に、長手方向に所定間隔で複数の放電針電極が突設され、該放電針電極の突出側に開放部を設けたカバーを有する除電器が開示されている。このカバーは表面抵抗率が１０7Ω／ｍｍ２以下とされている。
【０００３】
前記カバーは指先が放電針電極に接触するのを防止するものであるが、絶縁体であるプラスチック製のカバーの表面抵抗率を１０7Ω／ｍｍ２以下とするためには、表面活性剤などをカバーの表面に塗布する必要がある。しかし、経時的変化で表面活性剤が劣化して表面抵抗率が変化し、イオンの放出が減少して除電能力が低下するという問題点を有していた。
【特許文献１】特開２００５−１４２１３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで、本発明の目的は、経時変化を生じることなく、効率よくイオンを発生、放出することのできるイオン発生器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記目的を達成するため、本発明に係るイオン発生器は、
放電針電極及び該放電針電極と対向する接地電極を有するイオン発生素子をケースに収容したイオン発生器において、
前記ケースは前記放電針電極に対向する開口部を有するカバーを備え、
前記カバーは、導電性材料で形成され、制限抵抗を介して接地されており、かつ、開口率が５０％以上であり、厚みが０．５ｍｍ以下であること、
を特徴とする。
【０００６】
イオンを外部に放出するためにカバーに開口部を形成した場合、絶縁性材料からなるカバーであると、開口部が帯電しやすくイオンが滞留するので新たなイオンの発生を阻害する。また、導電性材料からなるカバーを制限抵抗を介することなく単に接地すると、発生したイオンをカバーがほとんど吸収してしまい、イオンの放出が抑制される。本発明に係るイオン発生器においては、カバーを導電性材料で形成するとともに制限抵抗を介して接地したため、カバーの帯電を抑制し、かつ、イオンを適度に吸収するので効率よくイオンが発生する。また、制限抵抗を設けることで、イオン発生素子との漏れ電流が少なくなり、オゾンの発生を抑制することができる。
【０００７】
本発明に係るイオン発生器において、制限抵抗は抵抗値が１Ｍ〜２ＧΩであることが好ましい。一般的に、絶縁体は抵抗値が１０15Ω以上であり、導電体の抵抗値は１０6Ω以下である。制限抵抗からカバーにおよぶ抵抗値を好ましくは約１０7〜１０12Ωとすることで、イオンを開口部に溜まらない程度に吸収することができる。制限抵抗はその抵抗値が可変であることが好ましく、イオン発生量を調整することができる。
【０００８】
カバーは金属材料にて形成されていることが好ましい。金属材料は経時変化が少なく、耐久性が良好である。特に、ステンレスは酸化に強く、耐久性・加工性に優れ、コストが安くつくのでカバーの素材として好ましい。また、カバーは格子状であってもよく、格子状は機械的強度が高く、耐久性が良好であり、指先がイオン発生素子に触れることを効果的に防止できる。カバーはイオンの吸収を少なくするために開口率が高く、厚みが薄いことが好ましい。イオンの吸収を好適に抑制するには、カバーの開口率は５０％以上、厚みは０．５ｍｍ以下であることが好ましい。
【０００９】
また、本発明に係るイオン発生器は、プラスイオンを発生するプラスイオン発生素子と、マイナスイオンを発生するマイナスイオン発生素子とを備えていてもよい。この場合、プラスイオン発生素子とマイナスイオン発生素子とは一つのケースに収容されていることが好ましい。プラスイオン発生素子とマイナスイオン発生素子とが一つのケースに収容されていることで、電界強度が強くなり、それぞれのイオン発生量が多くなる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、放電によって発生したイオンを放出する開口部を備えたカバーを導電性材料で形成し、制限抵抗を介して接地したため、開口部の帯電が防止され、カバーが適度にイオンを吸収するのでイオンの滞留がなく、イオンを効率よく発生、放出することができ、経時変化によってイオンの放出量が低下することもない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明に係るイオン発生器の実施例について添付図面を参照して説明する。なお、各図において、共通する部品、部分は同じ符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１２】
（第１実施例、図１〜図１０参照）
本発明の第１実施例であるイオン発生器１０は、図１及び図２に示すように、イオン発生素子２０をケース１１に収容したものであって、ケース１１は正面にカバー１５を有している。イオン発生素子２０は、図３に示すように、絶縁基板２１上に高圧電極２２と接地電極２３とを設け、接地電極２３は電極部２３ａを除いて絶縁膜２４にて覆われている。絶縁基板２１は切り欠かれた凹所２１ａを有し、該凹所２１ａには線状の放電針電極２５が高圧電極２２に電気的に接続（はんだ付け）した状態で設けられている。
【００１３】
放電針電極２５は、極細線であり、ピアノ線、タングステン線、ステンレス線、チタン線などが用いられ、接地電極２３の先端腕部２３ｂの間に配置されている。放電針電極２５には高圧電極２２から高電圧が印加され、接地電極２３は電極部２３ａからグランドに落とされている。
【００１４】
このようなイオン発生素子２０は、マイナスあるいはプラスの高電圧を放電針電極２５に印加することにより、マイナスイオンあるいはプラスイオンを発生させることができる。即ち、放電針電極２５にマイナス又はプラスの電圧を印加すると、放電針電極２５と接地電極２３の先端腕部２３ｂとの間で強電界が形成され、放電針電極２５の先端部近傍は絶縁破壊してコロナ放電状態になり、マイナス又はプラスのイオンが発生する。なお、本実施例では、マイナスの電圧を印加してマイナスイオンを発生させた。
【００１５】
イオン発生素子２０は、図２に示すように、ケース１１内に放電針電極２５の先端部をカバー１５に向けて設置されている。発生したイオンは、図２に矢印で示すように、カバー１５に形成した格子状の開口部１６から外部に放出される。
【００１６】
カバー１５は、ステンレスや銅などの導電性材料からなり、図４に示すように開口部１６は格子状とされている。具体的には、厚さ０．１５ｍｍのステンレスにて８７．８％の開口率で形成した。縦横の寸法は２０ｍｍ、外枠枠部の幅寸法は２ｍｍ、５本の格子の各１本の幅寸法は０．２ｍｍである。さらに、カバー１５は電極部１７から制限抵抗１８を介してグランドに落とされている。制限抵抗１８の抵抗値は本第１実施例において２ＭΩに設定されている。
【００１７】
このイオン発生器１０においては、カバー１５を導電性材料で形成するとともに制限抵抗１８を介して接地したため、カバー１５の帯電が抑制され、かつ、カバー１５がイオンを適度に吸収するのでイオン発生素子２０から効率よくイオンが発生し、開口部１６からのイオン放出量が増加する。また、制限抵抗１８を設けることで、イオン発生素子２０での漏れ電流が少なくなり、オゾンの発生を抑制することができる。
【００１８】
本発明者は図５に示すイオン測定装置を使用して第１実施例であるイオン発生器１０におけるイオンの発生量を測定した。イオン発生器１０から距離Ｄ２が３０ｍｍの位置に金属プレート４１を設置した。また、測定回路中にはアンペアメータ４２が挿入されている。
【００１９】
以上のイオン測定装置を用い、イオン発生素子２０への印加電圧を−３ｋＶから−７ｋＶまで変化させながら、金属プレート４１に流れるイオン電流をアンペアメータ４２で測定した。測定対象は、２ＭΩの制限抵抗１８を備えた第１実施例と、それと同じ構成で制限抵抗１８を省略してカバー１５を直接接地した比較例１である。
【００２０】
その結果を図６に示す。図６において、横軸はイオン発生素子２０への印加電圧、縦軸は金属プレート４１に流れたイオン電流である。曲線ａは第１実施例でのイオン電流を示し、曲線ｂは比較例１でのイオン電流を示す。曲線ａ，ｂの比較から明らかなように、制限抵抗１８を挿入した第１実施例では多くのイオンが発生、放出している。制限抵抗１８を省略した比較例１では、イオン発生素子２０で発生したイオンの多くがカバー１５に吸収され、イオンの放出量が抑制されている。
【００２１】
（第２実施例、図７〜１１参照）
本発明の第２実施例は、図７に示すように、プラスイオン発生器１０Ａとマイナスイオン発生器１０Ｂを並置したもので、プラスイオンを発生するイオン発生素子及びマイナスイオンを発生するイオン発生素子が、それぞれのケース１１に収容されている。各ケース１１の間隔Ｄ３は１０ｍｍで、二つの放電針電極２５の間隔は３０ｍｍである。このように、イオン発生器１０Ａ，１０Ｂを並置することで、各イオン発生素子の電界強度が強くなり、イオンの発生量が多くなる。
【００２２】
次に、図８に示す測定装置を使用して除電効果の実験を行った。放電針電極２５への印加電圧はそれぞれ＋５ｋＶ、−５ｋＶである。イオン発生素子２０から距離Ｄ１（３０ｍｍ）の位置に設置した帯電板３０を＋１２ｋＶに帯電させ、除電状態を帯電圧測定器３１で測定し、時間（ｓｅｃ）を計測した。帯電板３０は、３３０Ωの放電抵抗Ｒｄと１ＭΩの充電抵抗Ｒｃ及びスイッチＳＷを介して１２ｋＶの直流高圧電源ＤＣに接続されている。また、抵抗Ｒｄ，Ｒｃの中間点はエネルギー蓄積コンデンサＣｓを介して放電帰路端子Ｔに接続されている。
【００２３】
図９に前記実験結果を示し、縦軸は帯電板３０の帯電電圧、横軸は除電するのに要した時間（ｓｅｃ）である。第２実施例での実験に加えて、同じ構成で制限抵抗１８のみを省略した比較例１、同じ構成でカバー１５を接地していない比較例２、カバーをテフロン（登録商標）で格子状の開口部を形成した比較例３、ポリプロピレンで格子状の開口部を形成したカバーを備えた比較例４でも実験を行った。
【００２４】
図９において、曲線ｃは第２実施例の除電効果を示している。曲線ｄは比較例１の除電効果、曲線ｅは比較例２の除電効果、曲線ｆは比較例３の除電効果、曲線ｇは比較例４の除電効果をそれぞれ示している。曲線の傾きが急であるほど除電スピードが速く、イオンの発生、放出も多い。図９から明らかなように、第２実施例（曲線ｃ）が最も好ましい除電効果を発揮している。カバーに絶縁体を用いた比較例３，４（曲線ｆ，ｇ）では、カバーが帯電してイオンの発生が抑制される。比較例２（曲線ｅ）のようにカバー１５を金属製としても接地しなければ、同様にイオンの発生が抑制される。比較例１（曲線ｄ）では、前述のように、イオンの多くがカバー１５に吸収され、イオンの放出量が抑制される。
【００２５】
さらに、図８に示した測定装置を使用して、第２実施例であるイオン発生器１０Ａ，１０Ｂにおいて、制限抵抗１８の抵抗値を０Ω、１ＭΩ、３ＭΩ、１００ＭΩ、２００ＭΩ、５００ＭΩ、１ＧΩ、２ＧΩ、３ＧΩにそれぞれ設定して除電効果の実験を行った。その結果の概略を図１０に示し、縦軸は帯電板３０を２ｋＶまで除電できた時間、横軸はイオン発生素子と帯電板３０との距離Ｄ１（図８参照）を示している。イオン発生素子への印加電圧はそれぞれ＋５ｋＶ、−５ｋＶとした。
【００２６】
図１０において、曲線ｈは抵抗値が０Ωの場合、曲線ｉは抵抗値が１ＭΩ、３ＭΩ、３ＧΩの場合を示す。曲線ｊは抵抗値が２ＧΩの場合、曲線ｋは抵抗値が１ＧΩの場合、曲線ｌは抵抗値が１００ＭΩ、２００ＭΩ、５００ＭΩの場合をそれぞれ示す。その結果から明らかなように、制限抵抗１８の抵抗値を１Ｍ〜３ＧΩに設定した場合に好ましい除電スピードが得られ、特に、１００Ｍ〜２ＧΩでより好ましい除電スピードが得られた。
【００２７】
ちなみに、絶縁体は抵抗値が１０15Ω以上であり、導電体の抵抗値は１０6Ω以下である。イオン発生器１０においては、制限抵抗１８からカバー１５におよぶ抵抗値は約１０7〜１０12Ωとすることが好ましく、カバー１５にてイオンを開口部に溜まらない程度に吸収することができる。また、制限抵抗１８はその抵抗値が可変であってもよく、イオン発生量を調整することができる。
【００２８】
カバー１５に関して、金属材料は経時変化が少なく、耐久性が良好である点で好ましく、特に、ステンレスを好適に用いることができる。カバー１５を格子状とすることで、機械的強度が高く、耐久性が良好であり、指先がイオン発生素子に触れることを効果的に防止できる。
【００２９】
また、カバー１５はイオンの吸収を少なくするために開口率が高く、厚みが薄いことが好ましい。これまでは、厚みが０．１５ｍｍ、開口率が８７．８％であるカバー１５を用いたイオン発生器１０で実験を行ってきた。ここで、比較のため、厚みが０．９ｍｍ、開口率が３３％のカバーを備えた比較例５での除電効果の実験結果を図１１に示す。図８に示した測定装置を用いた実験であり、図１１において、縦軸は帯電板３０の帯電電圧、横軸は除電するのに要した時間（ｓｅｃ）である。
【００３０】
図１１において、曲線ｍは第２実施例の除電効果を示し、曲線ｎは比較例５の除電効果を示しており、カバー１５に関しては、薄くて開口率の高いものが好ましい除電効果を奏する。カバー１５の開口率は５０％以上、厚みは０．５ｍｍ以下であることが好ましい。
【００３１】
また、カバー１５を設けた目的は、指先が放電針電極２５に触れたり近接して感電することを防止するためである。放電針電極２５の先端とカバー１５ないしケース１１との距離を、１ｋＶ／ｍｍ以下の電位差に設定すれば、放電針電極２５とカバー１５とを絶縁することができ、カバー１５に近接又は触れても感電することはない。
【００３２】
（第３実施例、図１２参照）
本発明の第３実施例は、図１２に示すように、プラスイオン発生素子とマイナスイオン発生素子とを一つのケース１１に収容したものである。ケース１１には、プラスイオン発生素子に対向するカバー１５ａ及びマイナスイオン発生素子に対向するカバー１５ｂが設けられている。なお、カバー１５ａ，１５ｂは一体的に形成されていてもよい。
【００３３】
本第３実施例のように、プラスイオン発生素子とマイナスイオン発生素子とを一つのケース１１に収容すれば、前記第２実施例のように別体のケース１１に収容した場合よりも放電針電極間の距離が短くなり（本第３実施例において、放電針電極間の距離は２０ｍｍである）、それぞれのイオン発生素子における電界強度が強くなる。これにより、それぞれのイオン発生量がより多くなる。
【００３４】
（他の実施例）
なお、本発明に係るイオン発生器は前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。
【００３５】
例えば、カバーの開口形状は、図４に示した形状以外に種々の形状を採用することができる。例えば、図１３に示す形状であってもよい。また、イオン発生素子の細部の構成、形状は任意であり、イオンの発生のために直流電圧に交流電圧を重畳してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に係るイオン発生器の第１実施例を示す斜視図である。
【図２】第１実施例の断面図である。
【図３】イオン発生素子を示し、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は平面図である。
【図４】カバーに形成した開口形状を示す正面図である。
【図５】イオン測定装置を示す説明図である。
【図６】前記イオン測定装置によって測定された第１実施例及び比較例１のイオン電流を示すグラフである。
【図７】本発明に係るイオン発生器の第２実施例を示す斜視図である。
【図８】除電効果を測定するための測定装置を示すブロック図である。
【図９】第２実施例及び比較例１〜４の除電効果を示すグラフである。
【図１０】制限抵抗の抵抗値を種々に変更した場合の除電効果を示すグラフである。
【図１１】第２実施例及び比較例５の除電効果を示すグラフである。
【図１２】本発明に係るイオン発生器の第３実施例を示す斜視図である。
【図１３】カバーの他の開口形状を示す正面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０，１０Ａ，１０Ｂ…イオン発生器
１１…ケース
１５，１５ａ，１５ｂ…カバー
１６…開口部
１８…制限抵抗
２０…イオン発生素子
２３…接地電極
２５…放電針電極
【図１】
0005092716.tif 000002
【図２】
0005092716.tif 000003
【図３】
0005092716.tif 000004
【図４】
0005092716.tif 000005
【図５】
0005092716.tif 000006
【図６】
0005092716.tif 000007
【図７】
0005092716.tif 000008
【図８】
0005092716.tif 000009
【図９】
0005092716.tif 000010
【図１０】
0005092716.tif 000011
【図１１】
0005092716.tif 000012
【図１２】
0005092716.tif 000013
【図１３】
0005092716.tif 000014