JP2005129331A - イオン発生装置及びこれを備えた電気機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 搭載される電気機器の形状や特性等に応じて新規で電極を開発する必要がないイオン発生装置を提供する。
【解決手段】 イオン発生装置は、プリント回路基板１と、半田によりプリント回路基板１に貼り付けられる複数のチップ状イオン発生素子５とを有する。そして、プリント回路基板１上には、チップ状イオン発生素子５各々が有する誘導電極を電気的に接続する誘導電極接続用半田パッド４と、チップ状イオン発生素子５各々が有する放電電極を電気的に接続する放電電極接続用半田パッド３と、誘導電極接接続用半田パッド４と放電電極接続用半田パッド３との間に高電圧を印加する電圧印加回路２とが形成される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、イオン発生装置及びこれを備えた電気機器に関するものである。

一般に、事務所や会議室など、換気の少ない密閉化された部屋では、室内の人数が多いと、呼吸により排出される二酸化炭素、タバコの煙、埃などの空気汚染物質が増加するため、人間をリラックスさせる効能を有するマイナスイオンが空気中から減少していく。特に、タバコの煙が存在すると、マイナスイオンは通常の１／２〜１／５程度にまで減少することがあった。そこで、空気中のマイナスイオンを補給するため、従来から種々のイオン発生装置が市販されている。かかるイオン発生装置は、主として負電位の直流高電圧方式でマイナスイオンを発生させるものであり、その目的はリラックス効果を訴求するものであり、空気中にマイナスイオンを補給することはできるものの、空気中の浮遊細菌等を積極的に除去することはできなかった。

一方、プラスイオン、マイナスイオンの両極性のイオンを放出して、空気中にプラスイオンであるＨ⁺（Ｈ₂Ｏ）_mと、マイナスイオンであるＯ₂ ^-（Ｈ₂Ｏ）_n（ｍ、ｎは自然数）を略同等量発生させることにより、両イオンが空気中の浮遊カビ菌やウィルスの周りを取り囲み、その際に生成される活性種の水酸基ラジカル（・ＯＨ）の作用により、前記浮遊カビ菌等を不活化することが可能なイオン発生装置に関する発明が本発明者等によってすでになされている（例えば、特許文献１、２を参照）。そして、上記の発明については、本願出願人によって既に実用化され、実用機には、セラミックの誘電体を挟んで外側に放電電極、内側に誘導電極を配設した構造のイオン発生装置、及びこれを搭載した空気清浄機や空気調和機などがある。
特開２００３−４７６５１号公報 特開２００３−４５６１１号公報

上述したように種々のイオン発生装置が実用化されているが、イオン発生装置を搭載する電気機器においてはイオン発生装置の形状に合わせた構造設計が必要であり、また逆に各電気機器の形状や特性に合わせたイオン発生装置を設計する際は新規で電極を開発する必要があった。

本発明は、上記の問題点に鑑み、搭載される電気機器の形状や特性等に応じて新規で電極を開発する必要がないイオン発生装置、及びこれを備えた電気機器を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明に係るイオン発生装置においては、基板と複数のイオン発生素子を備えるイオン発生装置であって、前記イオン発生素子が、誘電体、前記誘電体の内部に形成された誘導電極、前記誘導電極に電気的に接続される誘導電極接続部、前記誘電体の表面に形成された放電電極、及び前記放電電極に電気的に接続される放電電極接続部を有し、前記基板が、前記複数のイオン発生素子の誘導電極接続部同士を電気的に接続可能とする第一の導体経路、前記複数のイオン発生素子の放電電極接続部同士を電気的に接続可能とする第二の導体経路、及び前記第一の導体経路と前記第二の導体経路との間に高圧電圧を印加する電圧印加回路を有する構成とする。

このような構成にすると、イオン発生装置が搭載される電気機器の形状や特性等に応じて前記基板を新作し、イオン発生素子の個数と配置レイアウトを決定するだけで、イオン発生装置が搭載される電気機器の形状や特性等に応じた電極形状を得ることができる。これにより、搭載される電気機器の形状や特性等に応じて新規で電極を開発する必要がなくなる。

また、前記複数のイオン発生素子は、全て同一サイズにするとよい。これにより、イオン発生素子を１種類にすることができるので、低コスト化を図ることができるとともに、イオン発生素子の個数と配置レイアウトを決定することが容易になる。

また、上記構成のイオン発生装置は、プラスイオンとマイナスイオンを発生する構成にするとよい。より具体的には、プラスイオンとしてＨ⁺（Ｈ₂Ｏ）_mを発生し、マイナスイオンとしてＯ₂ ^-（Ｈ₂Ｏ）_n（ｍ、ｎは自然数であり、Ｈ₂Ｏが複数個付いていることを意味する）を発生する構成にするとよい。このように空気中にＨ⁺（Ｈ₂Ｏ）_mとＯ₂ ^-（Ｈ₂Ｏ）_nを略同等量発生させることにより、両イオンを空気中の浮遊細菌等に付着させ、その際に生成させる活性種の水酸基ラジカル（・ＯＨ）の作用により、前記浮遊細菌等を不活性化することが可能となる。

上記目的を達成するために本発明に係る電気機器においては、上記構成のイオン発生装置と、前記イオン発生装置で発生したイオンを空気中に送出する送出手段と、を備える構成とする。このような構成によると、機器本来の機能に加えて、搭載したイオン発生装置で空気中のイオン量やイオンバランスを変化させ、室内等の環境を所望の雰囲気状態とすることが可能となる。

本発明によると、搭載される電気機器の形状や特性等に応じて新規で電極を開発する必要がないイオン発生装置、及びこれを備えた電気機器を実現することができる。

本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。本発明に係るイオン発生装置の一構成例について図１の上面図を参照して説明する。プリント回路基板１上に電圧印加回路２と、帯状の放電電極接続用半田パッド３と、帯状の誘導電極接続用半田パッド４とが形成されている。電圧印加回路２は、放電電極接続用半田パッド３と誘導電極接続用半田パッド４との間に高電圧を印加する。また、複数のチップ状イオン発生素子５が半田付けによりプリント回路基板１に貼り付けられている。

続いてチップ状イオン発生素子５の構成について図２を参照して説明する。チップ状イオン発生素子５の上面図を図２（ａ）に示し、Ｘ−Ｘ線断面図を図２（ｂ）に示す。

チップ状イオン発生素子５は、誘電体６（上部誘電体６ａと下部誘電体６ｂ）と、放電電極７ａと、接続経路７ｂと、放電電極接点７ｃと、誘導電極８ａと、接続経路８ｂと、誘導電極接点８ｃと、半田めっき層９及び１０と、コーティング層１１とを有している。

誘電体６は、平板状の上部誘電体６ａと下部誘電体６ｂを貼り合わせて成る。誘電体６の材料として無機物を選択するのであれば、高純度アルミナ、結晶化ガラス、フォルステライト、ステアタイト等のセラミックを使用することができる。また、誘電体６の材料として有機物を選択するのであれば、耐酸化性に優れたポリイミドやガラスエポキシなどの樹脂が好適である。ただし、耐食性の面を考えれば、誘電体６の材料として無機物を選択する方が望ましく、さらに、成形性や後述する電極形成の容易性を考えれば、セラミックを用いて成形するのが好適である。

また、放電電極７ａと誘導電極８ａとの間の絶縁抵抗は均一であることが望ましいため、誘電体６の材料としては、密度ばらつきが少なく、その誘電率が均一であるものほど好適である。

放電電極７ａは、上部誘電体６ａの表面に該上部誘電体６ａと一体的に形成されている。放電電極７ａの材料としては、例えばタングステンのように、導電性を有するものであれば、特に制限なく使用することができるが、放電によって溶融等の変形を起こさないことが条件となる。

また、誘導電極８ａは、上部誘電体６ａを挟んで、放電電極７ａと平行に設けられている。このような配置とすることにより、放電電極７ａと誘導電極８ａの距離（以下、電極間距離と呼ぶ）を一定とすることができるので、両電極間の絶縁抵抗を均一化して放電状態を安定させ、イオンを好適に発生させることが可能となる。

誘導電極８ａの材料としては、放電電極７ａと同様、例えばタングステンのように、導電性を有するものであれば、特に制限なく使用することができるが、放電によって溶融等の変形を起こさないことが条件となる。

なお、放電電極７ａは誘導電極８ａに対向する鋭角部を有しており、その部分で電界を集中させ、局部的に放電を起こす構成としている。

下部誘電体６ｂの表面に該下部誘電体６ｂと一体的に形成されている放電電極接点７ｃは、接続経路７ｂを介して放電電極７ａと電気的に導通されている。また、下部誘電体６ｂの表面に該下部誘電体６ｂと一体的に形成されている誘導電極接点８ｃは、接続経路８ｂを介して誘導電極８ａと電気的に導通されている。さらに、四辺から成る誘電体６の周縁のうち一辺に放電電極接点７ｃを覆うように半田めっき層９が形成され、他の一辺に誘導電極接点８ｃを覆うように半田めっき層１０が形成される。

複数のチップ状イオン発生素子５は以下の手順でプリント回路基板１に貼り付けられる。まず、複数のチップ状イオン発生素子５はそれぞれ、半田めっき層９とプリント回路基板１上導体径路の放電電極接続用半田パッド３とが接し、且つ半田めっき層１０とプリント回路基板１上導体径路の誘導電極接続用半田パッド４とが接するように、プリント回路基板１上に置かれる。そして、半田めっき層９と放電電極接続用半田パッド３とを半田付け接続し、半田めっき層１０と誘導電極接続用半田パッド４とを半田付け接続する。これにより、チップ状イオン発生素子５各々が有する放電電極７ａを電気的に接続することができ、チップ状イオン発生素子５各々が有する誘導電極８ａを電気的に接続することができる。

そして、イオン発生装置が搭載される電気機器の形状や特性等に応じてプリント回路基板１形状およびその導体経路（放電電極接続用半田パッド３、及び誘導電極接続用半田パッド４の配置）並びにチップ状イオン発生素子５の個数を決定することにより、イオン発生装置が搭載される電気機器の形状や特性等に応じた電極形状を得ることができる。これにより、搭載される電気機器の形状や特性等に応じて新規で電極を開発する必要がなくなる。

例えば、図１に示すように複数のチップ状イオン発生素子５を横長に配置したイオン発生装置は、吹出口の形状が横長である空気調和機等に搭載するのに適している。また、イオン発生装置が搭載される電気機器の形状や特性等に応じて電極面積を広くする必要がある場合は、例えば図３に示すような構成にすると良い。なお、図３において図１と同一の部分には同一の符号を付し詳細な説明を省略する。

図１或いは図３に示す構成のイオン発生装置においてプラスイオンとマイナスイオンの双方を発生させるためには、電圧印加回路２による放電電極接続用半田パッド３と誘導電極接続用半田パッド４との間の印加電圧が交番電圧であることが必要であるが、この交番電圧は一般的に商用電源に用いられるような正弦波状の交番電圧に限られず、矩形波状の交番電圧であっても良く、さらに他の波形を用いて交番電圧を印加しても良い。

また、上述した本発明に係るイオン発生装置は、空気調和機、除湿器、加湿器、空気清浄機、冷蔵庫、ファンヒータ、電子レンジ、洗濯乾燥機、掃除機、殺菌装置などの電気機器に搭載するとよい。そして、かかる電気機器にはイオン発生装置で発生したイオンを空気中に送出する送出手段（例えば、送風ファン）を搭載するとよい。このような電気機器であれば、機器本来の機能に加えて、搭載したイオン発生装置で空気中の浮遊細菌等を除去することが可能となる。

なお、本実施形態では、プラスイオンとマイナスイオンを発生するイオン発生装置について説明したが、本発明はリラックス効果を訴求することを目的としてマイナスイオンを発生するイオン発生装置にも適用することができる。この場合、電圧印加回路として、負電位の直流高電圧を出力する回路や負にバイアスされた交流高電圧を出力する回路等を用いると良い。また、本実施形態では、チップ状イオン発生素子５全てを同一サイズとしたが、本発明はこれに限定されることはなく、数種類のサイズ（例えば、略正方形平板状と略長方形平板状の２種類）のチップ状イオン発生素子を用いるようにしてもよい。

は、本発明に係るイオン発生装置の一構成例を示す上面図である。 は、図１のイオン発生装置に複数設けられるチップ状イオン発生素子の構成を示す図である。 は、本発明に係るイオン発生装置の他の構成例を示す上面図である。

符号の説明

１ プリント回路基板
２ 電圧印加回路
３ 放電電極接続用半田パッド
４ 誘導電極接続用半田パッド
５ チップ状イオン発生素子
６ 誘電体
７ａ 放電電極
８ａ 誘導電極
９、１０ 半田めっき層

Claims (5)

1. 基板と複数のイオン発生素子を備えるイオン発生装置であって、
   前記イオン発生素子が、誘電体、前記誘電体の内部に形成された誘導電極、前記誘導電極に電気的に接続される誘導電極接続部、前記誘電体の表面に形成された放電電極、及び前記放電電極に電気的に接続される放電電極接続部を有し、
   前記基板が、前記複数のイオン発生素子の誘導電極接続部同士を電気的に接続可能とする第一の導体経路、前記複数のイオン発生素子の放電電極接続部同士を電気的に接続可能とする第二の導体経路、及び前記第一の導体経路と前記第二の導体経路との間に高圧電圧を印加する電圧印加回路を有することを特徴とするイオン発生装置。
2. 前記イオン発生素子は、全てが同一サイズである請求項１に記載のイオン発生装置。
3. プラスイオンとマイナスイオンを発生する請求項１又は請求項２に記載のイオン発生装置。
4. 前記プラスイオンはＨ⁺（Ｈ₂Ｏ）_mであり、前記マイナスイオンはＯ₂ ^-（Ｈ₂Ｏ）_n（ｍ、ｎは自然数）であることを特徴とする請求項３に記載のイオン発生装置。
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発生したイオンを空気中に送出する送出手段と、を備えることを特徴とする電気機器。

Images