JP2004335134A - イオン発生装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】イオン発生装置1は、筐体2の内部に、イオン発生電極7と、該イオン発生電極7に負極性の高電圧を印加する高電圧発生回路が組み込まれた高圧基板5とが配置されている。また、イオン発生電極7からイオン放出口に至る方向に、該イオン発生電極7が発生する負イオンを含んだ気流W0を発生させる送風機9が組み込まれ、気流をイオン放出口4に向けて板面に沿って整流する整流板25が配置されている。該整流板25は、整流板25は少なくとも最表面部が絶縁体にて構成され、イオン発生電極7に臨む位置にて一部が送風方向において面内に切り欠かれることにより、帯電防止用切欠部25cが形成されている。
【選択図】 図2
Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、イオン発生装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
【特許文献1】
特開2002−15834号公報
【0003】
従来、室内あるいは自動車内の空気の浄化、殺菌あるいは消臭等を行うために、イオン発生装置が使用されている。これらの多くは、筐体内に交流電源部と昇圧用のトランスと針状電極とを配し、トランスにて昇圧された交流高電圧を針状電極に印加してコロナ放電を生じさせ、その放電により発生するイオンを、筐体に孔設されたイオン放出口から放出させるものである。イオン発生装置から発生するイオンは、負イオンと正イオンとがあり、例えば負イオンは浄化や消臭あるいは殺菌の効果に関しては、負イオンの方が優れるといわれている。特許文献1には、そのようなイオン発生装置として、イオン発生電極と、これにイオン発生用の高電圧を印加する圧電トランスを有した高電圧印加回路と、発生するイオンを放出させる気流発生用の送風機とを筐体に組み込んだ構造のものが開示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記の公報に開示されたイオン発生装置は、送風機を搭載しているものの、気流の放出効率に関して特段深い注意は払われていない。しかし、近年はマイナスイオン効果への関心がますます高まっており、家庭用や自動車用においても、イオン発生量のより大きい装置が求められている。送風機を搭載したイオン発生装置では、イオン発生電極の周囲にて発生した負イオンが、気流により電極の周囲から速やかに飛び去るのでイオン発生の反応が進みやすく、負イオン発生効率を高めることができる。このためには、乱流のなるべく少ない安定した気流をイオン発生電極に効率よく供給する必要がある。しかしながら、特許文献1には、そのような気流の制御に関しては特段大きな注意が払われているとはいえない。
【0005】
そこで、当然考えられる改良として、送風機からの気流を、イオン発生電極を経てイオン放出口に導く整流板を設けることが考えられる。この場合、小型化等の要請により、イオン発生装置の筐体内のスペースはある程度限られているから、送風機、イオン発生電極及び整流板の3つの装置要素を、狭い空間内に密集配置する必要が生ずる。特に、整流板を配置するイオン発生電極からイオン放出口までのスペースはそれほど広くないので、電極と整流板との距離も接近せざるを得ない。
【0006】
この場合、次のような不具合が発生しやすくなる。
▲1▼筐体と同様に、整流板を樹脂(プラスチック)などの絶縁体で構成すると、イオン発生電極からの高圧電界により整流板が分極・帯電し、塵埃やヤニ、油などが多量に吸着され、汚れが進みやすくなる。
▲2▼そこで、帯電防止のために、整流板を金属製にしたり、あるいは表面を金属メッキ層などの導体層で覆ったりすると、イオン発生電極と整流板上の導体層との距離が近接しているため、整流板との間で火花放電し、イオン発生効率が大幅に減少したり、不安定化することにつながる。また、火花放電による異臭や騒音発生も大きな問題である。
【0007】
本発明の課題は、送風機と整流板とを組み込んで、イオン発生電極への送風効率を高めることができ、かつ、帯電や火花放電といった整流板とイオン発生電極との電気的な干渉を生じにくく、ひいては、送風効率の向上をイオン発生効率の改善に有効利用でき、しかも整流板への汚れ等の付着も防止できるイオン発生装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決しようとする手段及び作用・効果】
上記課題を解決するために、本発明のイオン発生装置は、
イオン放出口を有する筐体と、
該筐体の内部に配置されるイオン発生電極と、
該イオン発生電極に負極性の高電圧を印加する高電圧発生回路が組み込まれた高圧基板と、
イオン発生電極からイオン放出口に至る方向に、該イオン発生電極が発生する負イオンを含んだ気流を発生させる送風機と、
送風方向に板面が沿うように配置された板状形態を有し、送風方向において、イオン発生電極よりも下流側に位置し、かつイオン放出口よりも上流側に位置するように筐体の内部に配置され、気流をイオン放出口に向けて板面に沿って整流する整流板を備え、
整流板は少なくとも最表面部が絶縁体にて構成され、かつ、イオン発生電極に臨む位置にて当該整流板の一部が送風方向において面内にこれを貫く形で切り欠かれることにより、帯電防止用切欠部が形成されてなることを特徴とする。
【0009】
上記構成によると、送風機による送風方向において、イオン発生電極とイオン放出口との間に整流板を設けることにより、安定した気流をイオン発生電極に効率よく供給できる。この整流板は、最表面部(当然、全体でもよい)が絶縁体にて構成されので、イオン発生電極と整流板との間で火花放電を起こしにくい。そして、イオン発生電極に臨む位置においては、整流板の一部が送風方向において面内にこれを貫く形で切り欠かれ、帯電防止用切欠部が形成されている。その結果、イオン発生電極の近傍からは、整流板を構成する絶縁体が存在しなくなり、分極・帯電による塵埃等の付着も生じにくくすることができる。
【0010】
なお、高圧基板は、高圧発生に伴う電界漏洩により、絶縁基板や実装素子の絶縁モールド等に塵埃等が付着しやすい。該塵埃等の付着は基板の放熱を妨げて回路の誤動作につながったり、また、導電性の塵埃巻き込みによる短絡等の原因ともなりえる。そこで、整流板を、高圧基板の少なくとも一部を覆う基板保護体に兼用すれば、高圧基板の汚れ防止も同時に図ることができる。整流板は、高圧基板からの電界により過度に分極しないよう、高圧基板との間に隙間を形成した形で配置することが望ましい。例えば、筐体が筐体底部をなす底部本体を有する場合は、高圧基板を、板面が筐体底面に沿う位置関係で底部本体上に固着することが装置組み立ても容易である。この場合、整流板は、該高圧基板の上方にて当該高圧基板との間に隙間を生じた形で配置することができる。
【0011】
送風効率を高めるために、イオン放出口を横長に形成する場合は、整流板もイオン放出口に対応した横長に形成することが望ましい。また、送風ファンを、イオン放出口に対応した横長形態を有し、水平方向の軸線周りに回転する、横長の送風羽根を回転周方向に一定間隔で配置したロータリーファンとして構成することが有効である。この場合、整流板の長手方向中央に臨む位置にイオン発生電極を配置すれば、筐体側壁の干渉に影響されにくい安定した気流をイオン発生電極に供給でき、気流に対するイオン放出効率も高められる。そして、帯電防止用切欠部を、当該中央位置にて該整流板を幅方向に貫く形で形成すれば、横長の整流板が左右に分断され、帯電防止効果を一層高めることができる。
【0012】
次に、上記のようなイオン発生装置を長期間使用していると、気流に含まれている埃や油、あるいはその他の汚れ物質がイオン発生電極に付着し、やがては放電面がそれらの汚れ物質にて覆われてしまう。このような状態になると、イオン発生のための放電が著しく妨げられ、イオン発生効率の低下や、甚だしい場合にはイオン発生の停止につながる場合がある。
【0013】
この場合、特許文献1にも開示されているごとく、イオン発生電極に付着する付着物を電気的発熱により焼失させるための電気的クリーニング機構を設けると、汚れを確実かつ簡単に除去することができ、ひいては汚れ付着によるイオン発生効率の低下を効果的に防止ないし抑制することができる。特に、イオン発生電極は先端が尖鋭に形成されている場合、イオン発生電界が集中する先端部に汚れ等が付着すると、イオン発生効率が極めて著しく妨げられる。そこで、電気的クリーニング機構により、該イオン発生電極の先端部に付着した付着物を焼失させるようにすれば、そのような不具合防止を図る上で極めて効果的である。なお、イオン発生に寄与する電極の先鋭な先端部に付着した汚れを選択的に除去するようにすれば、クリーニングの目的は十分に果たすことができ、かつ電気的クリーニング機構による電気的発熱能力をそれほど高くしなくともよいから、装置の簡略化にも寄与する。
【0014】
ところで、特許文献1に開示された装置構成では、整流板が省略されているため、あまり大きなイオン発生効率の向上は期待できない。そこで、イオン発生電極をイオン放出口に可及的に近づけて配置している。このため、電気的クリーニング機構は、イオン発生電極の側方にスペース確保して配置せざるを得なくなり、筐体スペースの有効活用を図ることができない。しかしながら、本発明においては、イオン発生電極とイオン放出口との間に整流板を設けるため、前述の通り気流供給効率ひいてはイオン発生効率は飛躍的に高められる。そして、整流板には、上記のごとく帯電防止用切欠部が、装置構成上、必然的な空きスペースとして形成されるので、ここに電気的クリーニング機構を配置することにより、筐体スペースの有効活用を図ることができ、ひいては整流板を設けているにもかかわらず、装置全体をコンパクトに構成することができる。
【0015】
電気的クリーニング機構は、イオン発生電極と対向する火花放電用の火花放電対向電極と、イオン発生電極と火花放電対向電極との間に、火花放電用の高電圧を印加する火花放電用高電圧発生部とを備え、その高電圧印加にてイオン発生電極と火花放電対向電極との間に発生する放電火花により、イオン発生電極に付着した付着物を焼失させるように構成することができる。火花放電を使用すれば、火花の発熱を電極表面に効果的に集中することができ、付着した汚れ等を一層確実に除去することができる。さらに、イオン発生電極は先端が尖鋭に形成されている場合、火花放電対向電極を、電界集中しやすいイオン発生電極の先端部と対向させることにより、クリーニングのための火花放電を確実に生じさせることができる。
【0016】
火花放電させる際のイオン発生電極と火花放電対向電極との対向間隔(以下、ギャップ間隔という)は、印加電圧の大きさにもよるが、例えば4000V程度までの電圧であれば、2mm以下、望ましくは1mm以下とすることが、火花発生をより確実なものとする上で望ましい。また、放電火花の発生は連続的に行ってもよいし、電極温度の過度の上昇を避けるために間欠的に行うこともできる。
【0017】
この場合、火花放電対向電極をイオン発生電極に対して、イオン発生電極からイオン発生させるための離間位置と、火花放電対向電極とイオン発生電極との間で放電火花を発生させるための接近位置との間で少なくとも、相対的に接近・離間させる火花放電対向電極移動機構を設けることができる。イオン発生時には火花放電対向電極をイオン発生電極から離間させることで、本来イオンを発生させるべき時期に望まざる火花放電が生ずることを効果的に防止できる。そして、本発明の場合、整流板を切り欠いて形成した帯電防止用切欠部を、火花放電対向電極の接近・離間のための移動通路として利用でき、装置のコンパクト化を図ることができる。離間位置では、火花放電を防止するために、3mm以上はイオン発生電極と火花放電対向電極との対向間隔を形成することが望ましい。
【0018】
上記の構成においては、火花放電対向電極を接地しておくことにより、放電時の電流を高めることができ、ひいてはクリーニングのための火花放電を一層確実に生じさせることができる。この場合、火花放電対向電極が離間位置にあるとき、イオン発生電極と接地された火花放電対向電極との間では、コロナ放電形態によりイオン発生が進みやすくなる。これは、火花放電対向電極側の汚れ付着防止の観点で有利に作用する。また、コロナ放電においては、イオン発生電極の先端が尖鋭な場合、火花放電対向電極が該イオン発生電極の先端に正面から対向する場合に、放電の電界分布が一様となり、イオン発生効率が向上する。本発明においては、イオン発生電極の前方に位置する帯電防止用切欠部を火花放電対向電極の移動経路として利用することで、火花放電対向電極をイオン発生電極の先端に正面対向させることができ、省スペース効果だけでなくイオン発生効率も高めることができるようになる。また、該態様では、火花放電対向電極を特許文献1のごとく針状あるいは棒状に形成するのではなく、面形態の電極を対向させることが、コロナ放電によるイオン発生効率を高める上で有利となる。この場合、あるいは火花放電対向電極は、イオン発生電極の先端側から見て、平面状、凸アール面状もしくは球面状の電極面を有したものを用いるとより効果的である。
【0019】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態につき、図面に示すいくつかの実施例を参照して説明する。
図1は、本発明の一実施例たるイオン発生装置1の外観を示すものであり、ABS樹脂などのプラスチック成形体にて構成された、筐体2,42を有する。筐体2,42は、底部本体2と、その上方空間を区切る形で、該底部本体2と一体化される上部本体42とを有し、該上部本体42の正面側にイオン放出口4が形成され、同じく背面側に気流吸入口3が形成されている。図2は、上部本体42を取り外した、筐体の内部状態を示し(図面右側が、図1のイオン放出口4側である)、イオン発生電極7と、該イオン発生電極7に負極性の高電圧を印加する高電圧発生回路が組み込まれた高圧基板5とが配置されている。また、イオン発生電極7からイオン放出口4(図1参照)に至る方向に、該イオン発生電極7が発生する負イオンを含んだ気流W0を発生させる送風機9が組み込まれている。筐体2,42内には、気流をイオン放出口4に向けて板面に沿って整流する整流板25が配置されている。該整流板25は、送風方向(W0)に板面が沿うように配置された板状形態を有し、送風方向(W1→W0)において、イオン発生電極7よりも下流側に位置し、かつイオン放出口4よりも上流側に位置するように配置されている。
【0020】
整流板25は少なくとも最表面部、本実施形態ではその全体が絶縁体(プラスチック:例えばABS樹脂であるが、これに限定されるものではない)にて構成されている。また、イオン発生電極7に臨む位置にて当該整流板25の一部が送風方向において面内にこれを貫く形で切り欠かれることにより、帯電防止用切欠部25cが形成されている。
【0021】
なお、整流板25は、高圧基板5の少なくとも一部を覆う基板保護体に兼用されてなる。図5に示すように、高圧基板5は、板面が筐体底面に沿う位置関係で底部本体2上に固着され、整流板25は、該高圧基板5の上方にて当該高圧基板5との間に隙間を生じた形で配置されている。整流板25は、高圧基板5と干渉しない位置にて底部本体2の上面から突出するスペーサ支持体27上に固定されている。整流板25と高圧基板5との間に適度な隙間を形成することで、整流板25の帯電が抑制され、ホコリや汚れ等の付着を抑制することができる。特に、高圧基板5が後述のごとく圧電トランスを含んで構成されている場合は、整流板25の帯電が生じやすいので、上記の隙間を形成することが効果的である。該隙間の大きさは、例えば2〜20mm程度である。
【0022】
イオン発生電極7は金属、例えばNi又はNi合金により、先端が尖鋭に形成される。該イオン発生電極7は、底部本体2の上面から突出するスペーサ支持体27により、整流板25と同一又はそれよりも高くなる位置に固定されてなる。ここでは、本体部7aに尖鋭な放電部7bが一体化された板状形態をなしており、下部本体2の底面上に突設されたスペーサ支持体27の上面に対し、本体部7aにおいてねじ止めされている。
【0023】
また、送風機9は、送風方向においてイオン発生電極7よりも上流側に位置するように底部本体2上に取り付けられている。そして、該送風機9の送風ファン9fが、イオン放出口4に面する側に送風開口21wを有するファンカバー21にて覆われてなり、該ファンカバー21と整流板25とが一体の樹脂成形体にて構成され、部品点数の削減が図られている。本実施形態では、図1に示すごとく、上部本体42にグリル状のイオン放出口4が横長に形成されてなり、図2に示すように、送風ファン9fも該イオン放出口4に対応した横長形態を有している。
【0024】
具体的には、送風ファン9fは、水平方向の軸線周りに回転する、横長の送風羽根9bを回転周方向に一定間隔で配置したロータリーファンとされている(以下、ロータリーファン9fともいう)。該ロータリーファン9fの回転軸の両端は、底部本体2上に立設された1対のブラケット9k,9kにより、ベアリング(図示せず)を介して回転可能に支持されている。ファンカバー21は、1対のブラケット9k,9kにまたがる形でロータリーファン9fの長手方向に沿ってその上方に配置されるカバー本体23を有する。カバー本体23は、ブラケット9k,9kひいてはロータリーファン9fの、底部本体2からの浮き上がりを阻止するファン固定部としての役割も果たす。また、ファンカバー21は、整流板25の両端から板面方向にて送風方向後方側にそれぞれ延出する1対の第一連結部23p,23pと、該第一連結部23p,23pの後端から立ち上がる形で設けられ、それぞれカバー本体23の両端と結合される1対の第二連結部12,12とを有する。そして、カバー本体23と1対の第二連結部12,12とが形成する門型フレーム構造の内側が送風開口21wとされている。なお、カバー本体23上には、イオン発生装置1の電源スイッチ6を有するスイッチ基板6sが配置されている。
【0025】
さらに、整流板25の長手方向、ひいてはロータリーファン9fの軸線方向両端に対応して、該ロータリーファン9fからの気流の、整流板25の面内長手方向(横方向)における拡がりを規制しつつ、これをイオン放出口4に向けてガイドする横方向整流板26,26が設けられている。イオン放出口4は、ロータリーファン9fの回転羽9bよりも長手方向の寸法が大とされ、上記横方向整流板26,26は、イオン放出口4に近づくほど、該イオン放出口4の両端位置に向けて、整流板25の面内長手方向における対向間隔が広がるように、斜めに配置されている。本実施形態では、横方向整流板26,26は、それぞれ対応する第二連結部12,12と、整流板25の対応する端部とにまたがる形で、それらと一体に形成されている。
【0026】
整流板25はイオン放出口4及びロータリーファン9fに対応した横長に形成され、その長手方向中央に臨む位置にイオン発生電極7が配置されている。そして、帯電防止用切欠部25cは、当該中央位置にて該整流板25を幅方向に貫く形で形成されている。なお、ロータリーファン9fの電源基板15(後述の電気的クリーニング機構78の電源兼制御基板も兼ねている)が、高圧基板5とともに底部本体2上に設けられ、帯電防止用切欠部25cにて分断された整流板25の第一部分25aが高圧基板5を覆い、第二部分25bが電源基板15を覆っている。
【0027】
高圧基板5は、イオン発生電極7にイオン発生のための高電圧を印加するユニットであり、絶縁性基板とこれに組みつけられた高電圧発生用回路とからなる。図6はそのブロック図を示し、入力部36,発振部37、スイッチング部38、昇圧部39及び変換部(変換手段)40とを含む。図7は、具体的な回路構成の一例を示すものである。昇圧部39は、圧電トランス70を含んで構成される。これは、圧電セラミック素子板71に入力側端子72a,73aと出力側端子74aとを形成し、その入力側端子72a,73aからの一次側交流入力電圧を、圧電セラミック素子板71の機械振動を介して一次側交流電圧よりも高圧の二次側交流電圧に変換し、出力側端子74aからイオン放出電極に向けて出力するものである。一方、変換部40は、イオン発生電極7への電圧印加極性が負の側に優位となるように、圧電トランスの二次側交流出力を変換するものである。これにより、イオン発生電極7は主に負イオン発生源として機能することとなる。
【0028】
入力部36は、高圧基板5上に併設された図示しない安定化電源回路からの直流定電圧入力を、調整用の抵抗器(図示せず)を介して回路各所に分配する役割を果たす。一方、発振部(発振回路)37は、直流定電圧入力を受けて、圧電トランス70への一次側交流入力に対応した周波数にて発振波形を生成する。この発振部37は、本実施形態では、オペアンプ62と、負帰還側の抵抗器52とコンデンサ53にて構成される方形波発振回路として構成されている。なお、抵抗器54,55及び56は、発振入力の基準電圧、つまり、発振の電圧振幅の中心値を規定するためのものであり、可変抵抗器56により、その設定値を変更できるようになっている。
【0029】
また、スイッチング部(スイッチング回路)38は、発振部37からの波形信号を受けて、電源ユニット30からの直流定電圧入力を高速スイッチングすることにより、圧電トランス70の一次側への入力交流波形を生成する。具体的には、スイッチング部38は、1対のトランジスタ65,66を含むプッシュプルスイッチング回路として構成されている。これらトランジスタ65,66は、オペアンプ62の出力(43はプルアップ抵抗である)によりオン・オフし、発振部(発振回路)37の発振周波数にて発振する方形波交流波形を生じさせる。この波形が圧電トランス70の一次側に入力される。
【0030】
次に、圧電トランス70の圧電セラミック素子板71は横長板状に形成され、その板面長手方向中間位置にて、板厚方向に分極処理された第一板状領域71aと、板面長手方向に分極処理された第二板状領域71bとに区切られている。そして、第一板状領域71aの両面を覆う形で、入力側端子72a,73aが接続される入力側電極対72,73が形成される一方、第二板状領域71bの板面長手方向の端面に、出力側端子74aが接続される出力側電極74が形成されている。
【0031】
上記の構成の圧電トランス70では、入力側電極対72,73を介して第一板状領域71aに対し交流入力を行うと、第一板状領域71aではその分極方向が厚さ方向であるから、長手方向に伝播する板波が板厚方向の電界と強く結合する形となり、電気エネルギーの大半が、長手方向に伝播する板波のエネルギーに変換される。他方、この長手方向の板波は第一板状領域71bに伝わるが、ここでは分極方向が長手方向であるから、該板波は長手方向の電界と強く結合する。そして、入力側の交流周波数を圧電セラミック素子板71の機械振動の共鳴周波数に対応(望ましくは一致)させるとき、素子71のインピーダンスは、入力側ではほぼ最小(共振)となるのに対し出力側ではほぼ最大(反共振)となり、このインピーダンス変換比に応じた昇圧比により一次側入力が昇圧されて二次側出力となる。
【0032】
このような作動原理を有する圧電トランス70は構造が簡単であり、また、鉄芯を有する巻線型トランスと比較すると非常に軽量・コンパクトに構成できる利点がある。そして、負荷の大きい条件ではインピーダンス変換効率が高く、安定で高い昇圧比を得ることができる。また、イオン放出に伴う放電電流の発生を除けば負荷開放に近い条件で駆動されるイオン発生装置では、イオン発生に適した高圧を安定的に発生することができ、前記の圧電トランス特有の利点も有効に活用することができる。
【0033】
圧電セラミック素子板71の材質は、例えば本実施例ではジルコン酸チタン酸鉛系ペロブスカイト型圧電セラミック(いわゆるPZT)にて構成している。これは、ジルコン酸鉛とチタン酸鉛との固溶体を主体に構成されるものであり、インピーダンス変換効率に優れていることから本発明に好適に使用できる。なお、ジルコン酸鉛とチタン酸鉛と配合比は、ジルコン酸鉛/チタン酸鉛のモル比にて0.8〜1.3程度とすることが、良好なインピーダンス変換効率を実現する上で望ましい。また、必要に応じてジルコニウムあるいはチタンの一部を、Ni、Nb、Mg、Co、Mn等で置換することもできる。
【0034】
なお、PZT系の圧電セラミック素子板は、駆動周波数が極端に高くなると共振尖鋭度が急速に鈍くなり、変換効率の低下を招くことから、一次側交流入力の周波数は、40〜300kHz程度の比較的低い周波数範囲にて、素子71の機械的共鳴周波数に対応した値に設定することが望ましい。逆に言えば、素子71の機械的共鳴周波数が上記の周波数範囲に収まるように、素子71の寸法を決定することが望ましい。
【0035】
なお、PZT系の圧電セラミック素子板を使用する場合、その一次側交流入力の電圧レベルは、負イオンの発生効率を確保し、かつ素子の耐久性確保の観点から、15〜40V程度に設定することが望ましい。これにより、イオン発生電極7への印加電圧レベルは、前記の一次側交流入力の周波数範囲(40〜300kHz程度)を考慮すれば、800〜3000V程度(例えば2000V)を確保できる。
【0036】
次に、変換部40は、整流手段としてのダイオード76を含んでいる。このダイオード76は、イオン発生電極7を負極性にチャージアップさせる向きの電荷移動は許容し、これと逆向きの電荷移動を阻止するように、圧電トランス70の二次側交流出力を整流する役割を果たす。この実施例では、圧電トランス70の出力側端子74aからの出力線74aの末端が接地され、その中間からイオン発生電極7が分岐して接続されるとともに、ダイオード76はイオン発生電極7の分岐点よりも下流側に接続されている。なお、本実施形態では、耐電圧を確保するために複数個(ここでは4個)のダイオード76を直列接続している。
【0037】
一方、圧電トランス70の二次側交流出力を発振部(発振回路)37に帰還させるための経路75a上に、帰還キャパシタンスが設けられている。圧電トランス70は、作動の安定化を図るために、圧電セラミック素子板71の共鳴周波数を中心とした比較的狭い範囲に駆動周波数を維持することが必要である。上記のような帰還キャパシタンスを設けることは、圧電トランス70の駆動周波数を安定化させる上で有効である。
【0038】
例えば、一般生活用の負イオン発生装置として、空気清浄効果、殺菌効果あるいは消臭効果等を有効に引き出すためには、イオン発生電極7の電極先端から前方側に、1m離間した位置において測定される1cm3当りの負イオン発生量が10万個以上のイオン発生量を確保することが望ましい。この場合、イオン発生電極7への印加電圧は1000〜3000Vとするのがよい。また、圧電トランス70の二次側出力電圧は、前述の通り変換部40にて整流された負極性脈流の形でイオン発生電極7に印加される。イオン発生放電がいわゆる無声放電に近い形態となる場合、空気中ではオゾンを発生しやすい問題がある。オゾンは酸化力が強く、殺菌力や有機物等への酸化分解力にも優れているが、発生量が多くなると不快な刺激臭が強くなってしまう欠点がある。例えば、上記の脈流の周波数(整流前の交流周波数で代用する)が大きすぎると、オゾン発生量が増大してオゾン臭が強まる場合がある。この観点において、イオン発生電極7に印加される脈流周波数は150kHz以下とするのがよく、これによってかつオゾン発生量を0.1ppm以下に留めることができ、過度のオゾン臭の発生を抑制することができる。他方、少量のオゾンの発生は、負イオンとの相乗効果により殺菌効果等をより高めることができる。この観点において、オゾン発生量は0.01ppm以上0.04ppm以下とするのがよい。この場合、イオン発生電極7への印加電圧を1000〜2500Vとし、脈流周波数を50〜150KHzとするのがよい。また、本実施形態のように、本質的に対向電極を有さない、先鋭先端を有する接地されたイオン発生電極7を用いることも、オゾン発生を抑制する観点において有効である。
【0039】
次に、図2に示すように、イオン発生装置1には、イオン発生電極7に付着する付着物、具体的にはイオン発生電極7の先端部に付着した、埃や油分その他の汚れ物質からなる付着物を電気的発熱により焼失させる電気的クリーニング機構78が、前述の帯電防止用切欠部25c内に設けられている。該電気的クリーニング機構78は、イオン発生電極7と対向する火花放電用の火花放電対向電極83と、該火花放電対向電極83をイオン発生電極7に対し、イオン発生電極7からイオン発生させるための離間位置(図8(b))と、火花放電対向電極83とイオン発生電極7との間で放電火花を発生させるための接近位置(図8(a))との間で接近・離間させる火花放電対向電極移動機構79とを備える。ここでは、イオン発生電極7の位置が固定とされ、火花放電対向電極移動機構79は火花放電対向電極83を移動させるものとして構成されている。そして、図4に示すように、帯電防止用切欠部25cが火花放電対向電極83の接近・離間のための移動通路とされている。
【0040】
図8に示すごとく、火花放電対向電極83は、イオン発生電極7への接近時にクリーニング用の火花放電を促進する目的のため、接地されている。このため、該火花放電対向電極83がイオン発生電極7に対して離間位置にあるとき、コロナ放電によるイオン発生が進みやすくなる。イオン発生電極7の先端が尖鋭なので、火花放電対向電極83は該イオン発生電極7の先端に正面から対向する形とされ、コロナ放電によるイオン発生効率がより高められている。また、図8に示すように、該火花放電対向電極83は、イオン発生電極7の先端に対し、凸アール面状(平面状あるいは球面状でもよい)の対向面を有している。該形態の採用は、クリーニング用の火花発生促進と、コロナ放電によるイオン発生促進との双方において効果がある。本実施形態では、凸アール面状に曲げた帯状の金属部材にて火花放電対向電極83を構成し、その両端を移動ベース84に固定することにより、帯電防止用切欠部25c内にて該移動ベース84と一体に移動可能としてある。
【0041】
火花放電対向電極移動機構79は、底部本体2に取り付けられたソレノイド80を含み、その進退ロッド81の先端部に結合部材82を介して、火花放電対向電極83が取り付けられた移動ベース84の後端部が結合されている。進退ロッド81がソレノイド80によって進退駆動されることにより、火花放電対向電極83の先端面がイオン発生電極7の先端に向けて接近・離間する。
【0042】
図9は、火花放電対向電極移動機構79の電気的構成の一例を示す回路図である。ソレノイド80は、コネクタ187より直流電源(電源基板15(図2)上に搭載されている)に接続されている。他方、ソレノイド80の付勢信号は、スイッチ機構185(本実施形態ではフォトMOSにて構成している)を介して制御部186より供給される。制御部186は、出入力ポート186aと、これに接続されたCPU186b、RAM186c及び186dとが組み込まれたマイクロプロセッサにて構成され、ROM186dには火花放電対向電極移動機構79の動作制御プログラムが書き込まれている。CPU186bは、RAM186cをワークエリアとして動作制御プログラムを実行することにより、放電対向電極移動機構78の動作制御主体として機能する。制御部186が火花放電対向電極移動機構79の駆動指令信号を発すると、フォトMOS185がターンオンし、ソレノイド80が直流駆動電圧を受電して付勢されるようになっている。
【0043】
上記の制御部186は、制御プログラムにより、電気的クリーニング機構78を、イオン発生電極7のクリーニングのために、予め定められたタイミングにて自動作動させるクリーニング機構自動制御部として機能させることができる。このクリーニング機構自動制御部は、例えば、イオン発生装置の電源投入時に電気的クリーニング機構を作動させるものとして構成することができる。本実施形態では、イオン発生装置の電源スイッチを入れると、制御部186は電源投入信号を受け、これをトリガとして電気的クリーニング機構78の動作プログラムをスタートさせる。
【0044】
図10(a)に示すように、火花放電対向電極83はソレノイド80の付勢によりイオン発生電極7に向けて接近し、図10(b)に示すようにこれと接触する。その状態で、火花放電対向電極83がイオン発生電極7の先端から離間すると、イオン発生電極7に放電用の電圧(1000〜3000V)が印加されているため、両電極7,83の間のエアギャップが一定以下に狭い間は放電火花SPが発生し、火花による熱集中によりイオン発生電極7の先端部7aに付着した埃や汚れなどの付着物が焼き飛ばされる。火花放電対向電極83がさらに後退してエアギャップが拡大すれば、放電火花の発生は停止する。その後、イオン発生電極7にはイオン発生電極7にイオン発生用電圧が印加されているから、火花放電が終了するとともに直ちにイオン発生モードに移行することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のイオン発生装置の一例を外観にて示す斜視図。
【図2】図1の内部構造を示す斜視図。
【図3】図2の平面図(整流板なしの状態)。
【図4】図2の平面図(整流板ありの状態)。
【図5】図4の正面図。
【図6】図1のイオン発生装置の回路構成の一例を示すブロック図。
【図7】図6の詳細構成の一例を示す回路図。
【図8】電気的クリーニング機構の一例を作用とともに示す側面図。
【図9】電気的クリーニング機構の回路構成例を示す図。
【図10】火花放電対向電極をイオン発生電極に当接させ後、後退させるときに火花放電させる過程を説明する図。
【符号の説明】
1 イオン発生装置
2 底部本体
3 気流吸入口
5 高圧基板
7 イオン発生電極
9 送風機
25 整流板
25c 帯電防止用切欠部
42 上部本体
78 電気的クリーニング機構
79 火花放電対向電極移動機構
Claims (7)
- イオン放出口を有する筐体と、
該筐体の内部に配置されるイオン発生電極と、
該イオン発生電極に負極性の高電圧を印加する高電圧発生回路が組み込まれた高圧基板と、
前記イオン発生電極から前記イオン放出口に至る方向に、該イオン発生電極が発生する負イオンを含んだ気流を発生させる送風機と、
前記送風方向に板面が沿うように配置された板状形態を有し、前記送風方向において、前記イオン発生電極よりも下流側に位置し、かつ前記イオン放出口よりも上流側に位置するように前記筐体の内部に配置され、前記気流を前記イオン放出口に向けて前記板面に沿って整流する整流板を備え、
前記整流板は少なくとも最表面部が絶縁体にて構成され、かつ、前記イオン発生電極に臨む位置にて当該整流板の一部が前記送風方向において面内にこれを貫く形で切り欠かれることにより、帯電防止用切欠部が形成されてなることを特徴とするイオン発生装置。 - 前記整流板は、前記高圧基板の少なくとも一部を覆う基板保護体に兼用されてなる請求項1記載のイオン発生装置。
- 前記筐体は筐体底部をなす底部本体を有し、前記高圧基板は、板面が筐体底面に沿う位置関係で前記底部本体上に固着され、前記整流板は、該高圧基板の上方にて当該高圧基板との間に隙間を生じた形で配置されてなる請求項2記載のイオン発生装置。
- 前記イオン放出口が横長に形成されてなり、前記整流板は前記イオン放出口に対応した横長に形成され、その長手方向中央に臨む位置に前記イオン発生電極が配置されるとともに、前記帯電防止用切欠部が、当該中央位置にて該整流板を幅方向に貫く形で形成されてなる請求項3記載のイオン発生装置。
- 前記イオン発生電極に付着する付着物を電気的発熱により焼失させるための電気的クリーニング機構を前記帯電防止用切欠部内に設けた請求項4記載のイオン発生装置。
- 前記電気的クリーニング機構は、前記イオン発生電極と対向する火花放電用の火花放電対向電極と、該火花放電対向電極を前記イオン発生電極に対し、イオン発生電極からイオン発生させるための離間位置と、火花放電対向電極とイオン発生電極との間で前記放電火花を発生させるための接近位置との間で接近・離間させる火花放電対向電極移動機構とを備え、前記前記帯電防止用切欠部が前記火花放電対向電極の前記接近・離間のための移動通路とされてなる請求項5記載のイオン発生装置。
- 前記火花放電対向電極は接地されてなる請求項6記載のイオン発生装置。
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