JP2006324142A

JP2006324142A - イオン発生装置及びこれを備えた電気機器

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Publication number: JP2006324142A
Application number: JP2005147023A
Authority: JP
Inventors: Ichiro Tokai; 伊知郎東海
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2005-05-19
Filing date: 2005-05-19
Publication date: 2006-11-30

Abstract

【課題】放電部と対地間の浮遊容量の変化などによるプラスイオンとマイナスイオンのバランスの崩れを低減することができるイオン独立放出方式のイオン発生装置を提供する。
【解決手段】第１放電部１０と、第２放電部１１と、電圧印加回路とを備え、前記電圧印加回路が、カソードが第１放電部１０に電気的に接続されアノードが第２放電部１１に電気的に接続されるダイオード１２を備え、交流インパルス電圧をプラスにバイアスした電圧を第１放電部１０に印加することで第１放電部１０からプラスイオンを放出させ、交流インパルス電圧をマイナスにバイアスした電圧を第２放電部１１に印加することで第２放電部１１からマイナスイオンを放出させるイオン発生装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、プラスイオンとマイナスイオンを空間に放出することで、空気中に浮遊する細菌やカビ菌、有害物質などを分解することが可能な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。なお、上記の電気機器に該当する例としては、主に閉空間（家屋内、ビル内の一室、病院の病室や手術室、車内、飛行機内、船内、倉庫内、冷蔵庫の庫内等）にプラスイオンとマイナスイオンを放出する空気調和機、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、殺菌装置等を挙げることができる。

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殺菌・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願出願人によってすでに特許出願されている（例えば、特許文献１、２を参照）。

なお、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。

しかしながら、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は、プラスイオンとマイナスイオンを同時に発生させることで、発生とともに両極性のイオンの一部は中和して消滅してしまい、イオンを効率的に室内へ放出することができないという課題があった。この問題点に鑑み、イオンを効率的に室内へ放出することができる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（特許文献３を参照）。

特許文献３で開示されているイオン発生装置は、単一の放電部でプラスイオンとマイナスイオンを所定周期で交互に発生させる方式ではなく、イオンを発生する放電部を複数有して成る単一のイオン発生素子でプラスイオンとマイナスイオンを個別に発生させることによって或いは複数のイオン発生素子でプラスイオンとマイナスイオンを個別に発生させることによって、両極性のイオン各々を独立して室内に放出する方式（以下、イオン独立放出方式という）を採用した構成としている。このような構成とすることにより、発生したプラスイオンとマイナスイオンがイオン発生素子の電極近傍で中和して消滅することを抑え、発生した両極性のイオンを効率的にバランス良く空間に放出することが可能となる。

ここで、特許文献３で開示されているイオン発生装置の電極間に印加される電圧の波形を図５に示す。なお、図５中の電圧波形Ｅ１はプラスイオンを発生する放電部の電極間に印加される電圧の波形であり、電圧波形Ｅ２はマイナスイオンを発生する放電部の電極間に印加される電圧の波形である。
特開２００３−４７６５１号公報特開２００２−３１９４７２号公報特開２００４−３６３０８８号公報

しかしながら、特許文献３で開示されているイオン独立放出方式のイオン発生装置は、プラスイオンを発生させる放電部と対地間の浮遊容量の変化及びマイナスイオンを発生させる放電部と対地間の浮遊容量の変化などの影響で、プラスイオンを発生させる放電部にかかるプラスバイアスとマイナスイオンを発生させる放電部にかかるマイナスバイアスとでバイアスの度合いが変化し、イオン発生装置から放出されるプラスイオンとマイナスイオンのバランスが大きく崩れてしまうおそれがあった。

本発明は、上記の問題に鑑み、放電部と対地間の浮遊容量の変化などによるプラスイオンとマイナスイオンのバランスの崩れを低減することができるイオン独立放出方式の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は、第１の放電部と、第２の放電部と、電圧印加回路とを備え、前記電圧印加回路が、カソードが第１の放電部に電気的に接続されアノードが第２の放電部に電気的に接続されるダイオードを備え、交流インパルス電圧をプラスにバイアスした電圧を第１の放電部に印加することで第１の放電部からプラスイオンを放出させ、交流インパルス電圧をマイナスにバイアスした電圧を第２の放電部に印加することで第２の放電部からマイナスイオンを放出させるようにしている。

このような構成によると、第１の放電部は前記ダイオードの両端電圧分だけ正にバイアスされ、第２の放電部は前記ダイオードの両端電圧分だけ負にバイアスされるため、第１の放電部にかかる正バイアスのバイアス量と第２の放電部にかかる負バイアスのバイアス量とが常にほぼ同等になる。したがって、放電部と対地間の浮遊容量の変化などによって前記バイアス量の値が変化してもプラスイオンとマイナスイオンのバランスが大きく崩れることはない。

上記構成のイオン発生装置が切換手段を備えてもよい。前記切換手段としては、以下の二つのものが挙げられる。

一つは、前記電圧印加回路が、前記ダイオードのカソードを第１の放電部に電気的に接続し前記ダイオードのアノードを第２の放電部に電気的に接続した状態で、交流インパルス電圧をプラスにバイアスした電圧を第１の放電部に印加することで第１の放電部からプラスイオンを放出させ、交流インパルス電圧をマイナスにバイアスした電圧を第２の放電部に印加することで第２の放電部からマイナスイオンを放出させる場合と、前記電圧印加回路が、交流インパルス電圧をバイアスしていない電圧を第１の放電部に印加することで第１の放電部から少量のプラスイオン及びマイナスイオンを放出させ、交流インパルス電圧をマイナスにバイアスした電圧を第２の放電部に印加することで第２の放電部からマイナスイオンを放出させる場合とを切り換える切換手段である。

この切換手段を上記いずれかの構成のイオン発生装置に設けると、空気中にＨ⁺（Ｈ₂Ｏ）_mとＯ₂ ^-（Ｈ₂Ｏ）_nを略同量放出させることにより、これらのイオンが空気中の浮遊カビ菌やウイルスの周りを取り囲み、その際生成される活性種の水酸基ラジカル（・ＯＨ）の作用により不活化する状態を求める場合と、家庭内の電気機器などでプラスイオン過多となった空間にマイナスイオンを多量に供給し、自然界での森の中のようなプラスとマイナスのイオンバランスのとれた状態にしたいときやリラクゼーション効果を求めたりする場合とを切り換えることができる。

もう一つは、前記電圧印加回路が、前記ダイオードのカソードを第１の放電部に電気的に接続し前記ダイオードのアノードを第２の放電部に電気的に接続した状態で、交流インパルス電圧をプラスにバイアスした電圧を第１の放電部に印加することで第１の放電部からプラスイオンを放出させ、交流インパルス電圧をマイナスにバイアスした電圧を第２の放電部に印加することで第２の放電部からマイナスイオンを放出させる場合と、前記電圧印加回路が、交流インパルス電圧をマイナスにバイアスした電圧を第１の放電部に印加することで第１の放電部からマイナスイオンを放出させ、交流インパルス電圧をマイナスにバイアスした電圧を第２の放電部に印加することで第２の放電部からマイナスイオンを放出させる場合とを切り換える切換手段である。

この切換手段を上記いずれかの構成のイオン発生装置に設けると、空気中にＨ⁺（Ｈ₂Ｏ）_mとＯ₂ ^-（Ｈ₂Ｏ）_nを略同量放出させることにより、これらのイオンが空気中の浮遊カビ菌やウイルスの周りを取り囲み、その際生成される活性種の水酸基ラジカル（・ＯＨ）の作用により不活化する状態を求める場合と、家庭内の電気機器などでプラスイオン過多となった空間にマイナスイオンのみを供給し、自然界での森の中のようなプラスとマイナスのイオンバランスのとれた状態にしたいときやリラクゼーション効果を求めたりする場合とを切り換えることができる。

また、本発明に係る電気機器は、上記いずれかの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（例えば送風ファンなど）とを備える構成とする。このような構成により、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。

本発明に係るイオン独立放出方式のイオン発生装置及びこれを備えた電気機器によると、放電部と対地間の浮遊容量の変化などによるプラスイオンとマイナスイオンのバランスの崩れを低減することができる。

本発明の実施形態について図面を参照して以下に説明する。まず、本発明の第１実施形態に係るイオン発生装置について図１及び図２を参照して説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係るイオン発生装置の電気的構成を示す図である。また、図２は、図１に示すイオン発生装置が具備するイオン発生素子の構成を示す図である。

図１に示すイオン発生装置は、第１放電部１０及び第２放電部１１を備えたイオン発生素子と、前記イオン発生素子に対して所定の電圧印加を行う電圧印加回路とから成る。前記電圧印加回路は、入力電源１から出力される電圧を所定の電圧に変換する回路であって、入力抵抗２と、整流ダイオード３と、コンデンサ４と、フライホイールダイオード５及び６と、トランス駆動用スイッチング素子（無ゲート２端子サイリスタ：サイダック［新電元工業の製品名］）７と、昇圧トランス８及び９と、ダイオード１２とを有する。昇圧トランス８及び９は、変圧比をはじめとする全ての特性が互いに略同等である。

入力電源１が交流商用電源である場合、入力電源１から出力される交流電圧により、入力抵抗２、整流ダイオード３、フライホイールダイオード５及び６を介してコンデンサ４が充電される。そして、コンデンサ４の両端電圧が規定電圧以上になればトランス駆動用スイッチング素子７がオンして、昇圧トランス８の１次側巻線８ａと昇圧トランス９の１次側巻線９ａとの直列回路に電圧が印加される。その直後、コンデンサ４に充電されたエネルギーは、昇圧トランス８の１次側巻線８ａと昇圧トランス９の１次側巻線９ａとの直列回路と、トランス駆動用スイッチング素子７とを通じて放電され、コンデンサ４の両端電圧はゼロに戻り、再び充電がされ、規定周期で充放電を繰り返す。

続いて昇圧トランス８及び９の２次側回路について説明する。昇圧トランス８の２次巻線８ｂが第１放電部１０の第１の放電電極１０ａ、第１の誘導電極１０ｂに接続され、昇圧トランス９の２次巻線９ｂが第２放電部１１の第２の放電電極１１ａ、第２の誘導電極１１ｂに接続されている。なお、各２次巻線と各電極とは、第１の放電電極１０ａと第１の誘導電極１０ｂ間に印加される電圧の極性と、第２の放電電極１１ａと第２の誘導電極１１ｂ間に印加される電圧の極性とが逆になるように接続されている。

１次側回路のトランス駆動用スイッチング素子７がオンすることにより、１次側のエネルギーが昇圧トランス８の２次巻線８ｂ及び昇圧トランス９の２次巻線９ｂに伝達され、昇圧トランス８の２次巻線８ｂの両端及び昇圧トランス９の２次巻線９ｂの両端にそれぞれインパルス状の交番電圧が発生する。

入力電源１が交流商用電源であるとき、日本国内では入力交流商用電源の片方が接地されているため、接地端子がない電気機器などは入力電源１の片側につなげば同じ機能を得ることができる。なお、イオン発生装置の電源プラグがコンセントに逆に挿入されても、１００Ｖが重畳されるだけであり、接地されるのは同じである。

第１の放電電極１０ａには、昇圧トランス８の２次巻線８ｂだけでなく、ダイオード１２のカソードが接続されている。また、第２の放電電極１１ａには、昇圧トランス９の２次巻線９ｂだけでなく、ダイオード１２のアノードが接続されている。

各２次巻線と各電極とが、第１の放電電極１０ａと第１の誘導電極１０ｂ間に印加される電圧の極性と、第２の放電電極１１ａと第２の誘導電極１１ｂ間に印加される電圧の極性とが逆になるように接続されているので、ダイオード１２が設けられていなければ、第１の放電電極１０ａと第２の放電電極１１ａとは同電位である。

第１の放電電極１０ａと第２の放電電極１１ａとの間にダイオード１２が設けられることによって、第１の放電電極１０ａと第２の放電電極１１ａとに電位差が生じる。第１放電部１０の第１の放電電極１０ａにはダイオード１２のカソードが接続されるので、接地端子、場合によっては入力電源１の片側を基準にみた第１の放電電極１０ａ、第１の誘導電極１０ｂの電圧は２次巻線８ｂに発生するインパルス状の交番電圧を正にバイアスしたものとなり、接地端子、場合によっては入力電源１の片側を基準にみた第１の放電電極１０ａ、第１の誘導電極１０ｂの電位は共にプラスであり、第１放電部１０から発生したマイナスイオンは第１の放電電極１０ａ上で中和し、プラスイオンは反発し放出される。一方、第２放電部１１の第２の放電電極１１ａにはダイオード１２のアノードが接続されるので、接地端子、場合によっては入力電源１の片側を基準にみた第２の放電電極１１ａ、第２の誘導電極１１ｂの電圧は２次巻線９ｂに発生するインパルス状の交番電圧を負にバイアスしたものとなり、接地端子、場合によっては入力電源１の片側を基準にみた第２の放電電極１１ａ、第２の誘導電極１１ｂの電位は共にマイナスであり、第２放電部１１から発生したプラスイオンは第２の放電電極１１ａ上で中和し、マイナスイオンは反発し放出される。

なお、第１の放電電極１０ａはダイオード１２の両端電圧分だけ正にバイアスされ、第２の放電電極１１ａはダイオード１２の両端電圧分だけ負にバイアスされるため、第１放電部１０にかかる正バイアスのバイアス量と第２放電部１１にかかる負バイアスのバイアス量とが常にほぼ同等になる。したがって、放電部と対地間の浮遊容量の変化などによって前記バイアス量の値が変化してもプラスイオンとマイナスイオンのバランスが大きく崩れることはない。

ここで、第１放電部１０から発生するプラスイオンはＨ⁺（Ｈ₂Ｏ）_mであり、第２放電部１１から発生するマイナスイオンはＯ₂ ^-（Ｈ₂Ｏ）_n（ｍ、ｎは任意の自然数）である。

このように、第１放電部１０から放出されるイオンはプラスイオンとなり、第２放電部１１から放出されるイオンはマイナスイオンとなる。即ち、プラス、マイナス両方のイオンが個別に放出される。そして、空気中にＨ⁺（Ｈ₂Ｏ）_mとＯ₂ ^-（Ｈ₂Ｏ）_nの両方を放出させることにより、これらの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、その際生成される活性種の水酸基ラジカル（・ＯＨ）の作用により浮遊カビ菌等を殺菌・不活化することが可能となる。

上記記載について詳細に述べる。第１放電部１０、第２放電部１１を構成する電極間に交流電圧を印加することにより、空気中の酸素分子ないしは水分子が放電によって生成された電子からエネルギーを受けてイオン化し、Ｈ⁺（Ｈ₂Ｏ）_m（ｍは任意の自然数）とＯ₂ ^-（Ｈ₂Ｏ）_n（ｎは任意の自然数）のイオンを生成し、これらをファン等により空間に放出させる。これらＨ⁺（Ｈ₂Ｏ）_m及びＯ₂ ^-（Ｈ₂Ｏ）_nは、浮遊菌の表面に付着し、化学反応して活性種であるＨ₂Ｏ₂または（・ＯＨ）を生成する。Ｈ₂Ｏ₂または（・ＯＨ）は、極めて強力な活性を示すため、これらにより、空気中の浮遊細菌を取り囲んで殺菌・不活化することができる。ここで、（・ＯＨ）は活性種の一種であり、ラジカルのＯＨを示している。

活性種である過酸化水素Ｈ₂Ｏ₂または水酸基ラジカル（・ＯＨ）は、有害物質を酸化若しくは分解して、ホルムアルデヒドやアンモニアなどの化学物質を、二酸化炭素や、水、窒素などの無害な物質に変換することにより、実質的に無害化することが可能である。

したがって、図１に示すイオン発生装置と送風ファンを電気機器に搭載し、前記送風ファンを駆動することにより、図１に示すイオン発生装置によって発生させたプラスイオンとマイナスイオンを本体外に送り出すことができる。そして、これらのプラスイオンとマイナスイオンの作用により、空気中のカビや菌を不活化してその増殖を抑制することができるとともに、有害物質を実質的に無害化することができる。

その他、プラスイオンとマイナスイオンには、コクサッキーウィルス、ポリオウィルス、などのウィルス類も不活化する働きがあり、これらウィルスの混入による汚染が防止できる。また、プラスイオンとマイナスイオンには、臭いの元となる分子を分解する働きがあることも確かめられており、空間の脱臭にも利用できる。

次に、図１に示すイオン発生装置が具備するイオン発生素子の構成について説明する。図１に示すイオン発生装置が具備するイオン発生素子の上面図を図２（ａ）に示し、Ａ−Ａ線断面図を図２（ｂ）に示す。イオン発生素子は、誘電体１３（上部誘電体１３ａと下部誘電体１３ｂ）と、第１放電部１０（第１の放電電極１０ａ、第１の誘導電極１０ｂ、放電電極接点１０ｃ、誘導電極接点１０ｄ、接続端子１０ｅ及び１０ｆ、並びに接続経路１０ｇ及び１０ｈ）と、第２放電部１１（第２の放電電極１１ａ、第２の誘導電極１１ｂ、放電電極接点１１ｃ、誘導電極接点１１ｄ、接続端子１１ｅ及び１１ｆ、並びに接続経路１１ｇ及び１１ｈ）と、コーティング層１４とを有して成る。

誘電体１３は、略直方体状の上部誘電体１３ａと下部誘電体１３ｂを貼り合わせて成る（例えば縦１５［ｍｍ］×横３７［ｍｍ］×厚み０．４５［ｍｍ］）。誘電体１３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１３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１３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、第１の放電電極１０ａと第１の誘導電極１０ｂとの間の絶縁抵抗及び第２の放電電極１１ａと第２の誘導電極１１ｂ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１３の材料としては、密度ばらつきが少なく、その絶縁率が均一であるものほど好適である。なお、誘電体１３の形状は、略直方体状以外（円板状や楕円板状、多角形板状等）であってもよく、さらには円柱状であってもよいが、生産性を考えると、本実施形態のように平板状（円板状及び直方体状を含む）とするのが好適である。

第１の放電電極１０ａ及び第２の放電電極１１ａは、上部誘電体１３ａの表面に該上部誘電体１３ａと一体的に形成されている。第１の放電電極１０ａ及び第２の放電電極１１ａ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、第１の誘導電極１０ｂは、上部誘電体１３ａを挟んで、第１の放電電極１０ａと平行に設けられ、第２の誘導電極１１ｂは、上部誘電体１３ａを挟んで、第２の放電電極１１ａ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、第１の放電電極１０ａと第１の誘導電極１０ｂの距離（以下、第１の電極間距離と呼ぶ）及び第２の放電電極１１ａと第２の誘導電極１１ｂの距離（以下、第２の電極間距離と呼ぶ）を一定とすることができるので、放電電極と誘導電極との間の絶縁抵抗を均一化して放電状態を安定させ、プラスイオン及びマイナスイオンを好適に発生させることが可能となる。なお、誘電体１３を円柱状とした場合には、第１の放電電極１０ａ及び第２の放電電極１１ａを円柱の外周表面に設けるとともに、第１の誘導電極１０ｂ及び第２の誘導電極１１ｂを軸状に設けることによって、前記第１の電極間距離及び前記第２の電極間距離を一定とすることができる。第１の誘導電極１０ｂ及び第２の誘導電極１１ｂの材料としては、第１の放電電極１０ａ及び第２の放電電極１０ｂ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。

放電電極接点１０ｃは、第１の放電電極１０ａと同一形成面（すなわち上部誘電体１３ａの表面）に設けられた接続端子１０ｅ、及び接続経路１０ｇを介して、第１の放電電極１０ａと電気的に導通されている。従って、放電電極接点１０ｃにリード線（銅線やアルミ線など）の一端を接続し、該リード線の他端を昇圧トランス８の２次巻線８ｂ及びダイオード１２のカソードに接続すれば、第１の放電電極１０ａと昇圧トランス８の２次巻線８ｂ及びダイオード１２とを電気的に導通させることができる。

放電電極接点１１ｃは、第２の放電電極１１ａと同一形成面（すなわち上部誘電体１３ａの表面）に設けられた接続端子１１ｅ、及び接続経路１１ｇを介して、第２の放電電極１１ａと電気的に導通されている。従って、放電電極接点１１ｃにリード線（銅線やアルミ線など）の一端を接続し、該リード線の他端を昇圧トランス９の２次巻線９ｂ及びダイオード１２のアノードに接続すれば、第２の放電電極１２ａと昇圧トランス９の２次巻線９ｂ及びダイオード１２とを電気的に導通させることができる。

誘導電極接点１０ｄは、第１の誘導電極１０ｂと同一形成面（すなわち下部誘電体１３ｂの表面）に設けられた接続端子１０ｆ、及び接続経路１０ｈを介して、第１の誘導電極１０ｂと電気的に導通されている。従って、誘導電極接点１０ｄにリード線（銅線やアルミ線など）の一端を接続し、該リード線の他端を昇圧トランス８の２次巻線８ｂに接続すれば、第１の誘電電極１０ｂと昇圧トランス８の２次巻線８ｂとを電気的に導通させることができる。

誘導電極接点１１ｄは、第２の誘導電極１１ｂと同一形成面（すなわち下部誘電体１３ｂの表面）に設けられた接続端子１１ｆ、及び接続経路１１ｈを介して、第２の誘導電極１１ｂと電気的に導通されている。従って、誘導電極接点１１ｄにリード線（銅線やアルミ線など）の一端を接続し、該リード線の他端を昇圧トランス９の２次巻線９ｂに接続すれば、第２の誘電電極１１ｂと昇圧トランス９の２次巻線９ｂとを電気的に導通させることができる。

さらに、放電電極接点１０ｃ及び１１ｃと誘導電極接点１０ｄ及び１１ｄは、誘電体１３の表面であって第１の放電電極１０ａ及び第２の放電電極１１ａが設けられた面以外の面に設けることが望ましい。このような構成であれば、誘電体１３の上面に不要なリード線などが配設されないので、図１に示すイオン発生装置とその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風ファンを搭載した電気機器において、前記送風ファン（不図示）からの空気流が乱れにくくなり、プラスイオンとマイナスイオンの中和を低減することができる。以上のことを考慮して、図２に示すイオン発生素子では、放電電極接点１０ｃ及び１１ｃと誘導電極接点１０ｄ及び１１ｄが、誘電体１３の上面に相対する面に設けられている。

なお、図２に示すイオン発生素子において、第１の放電電極１０ａ及び第２の放電電極１１ａは鋭角部を持ち、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。

また、第１の放電電極１０ａと第２の放電電極１１ａは同一形状であり、第１の誘導電極１０ｂと第２の誘導電極１１ｂは同一形状である。さらに、上述したように、図１に示すイオン発生装置では、第１放電部１０にかかる正バイアスのバイアス量と第２放電部１１にかかる負バイアスのバイアス量とが常にほぼ同等になる。したがって、誘電体１３の材料として密度ばらつきが少なく、その絶縁率が均一であるものを用いれば、前記第１の電極間距離と前記第２の電極間距離が等しいので、第１の放電電極１０ａと第１の誘導電極１０ｂとの間の絶縁抵抗と、第２の放電電極１１ａと第２の誘導電極１１ｂとの間の絶縁抵抗とが略同一になり、第１放電部１０から放出されるプラスイオンと第２放電部１１から放出されるマイナスイオンが略同量になる。

次に、本発明の第２実施形態に係るイオン発生装置について図３を参照して説明する。図３は、本発明の第２実施形態に係るイオン発生装置の電気的構成を示す図である。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３に示すイオン発生装置は、図１に示すイオン発生装置にスイッチ１５とスイッチ１５を制御するマイクロコンピュータ（不図示）とを新たに設けた構成である。図３に示すイオン発生装置では、ダイオード１２のカソードがスイッチ１５を介して第１の放電電極１０ａに接続される。即ち、ダイオード１２のカソードがスイッチ１５の極ｃに接続され、スイッチ１５の接点ａが第１の放電電極１０ａに接続される。また、スイッチ１５の接点ｂが入力電源１の片側に接続される。

ここで、マイクロコンピュータ（不図示）の制御によりスイッチ１５が接点ａを選択した場合即ちスイッチ１５の極ｃと接点ａとが電気的に接続された場合について説明する。この場合、第１放電部１０の第１の放電電極１０ａとダイオード１２のカソードとが電気的に接続されるので、接地端子、場合によっては入力電源１の片側を基準にみた第１の放電電極１０ａ、第１の誘導電極１０ｂの電圧は２次巻線８ｂに発生するインパルス状の交番電圧を正にバイアスしたものとなり、接地端子、場合によっては入力電源１の片側を基準にみた第１の放電電極１０ａ、第１の誘導電極１０ｂの電位は共にプラスであり、第１放電部１０から発生したマイナスイオンは第１の放電電極１０ａ上で中和し、プラスイオンは反発し放出される。

また、第２放電部１１の第２の放電電極１１ａにはダイオード１２のアノードが接続されるので、接地端子、場合によっては入力電源１の片側を基準にみた第２の放電電極１１ａ、第２の誘導電極１１ｂの電圧は２次巻線９ｂに発生するインパルス状の交番電圧を負にバイアスしたものとなり、接地端子、場合によっては入力電源１の片側を基準にみた第２の放電電極１１ａ、第２の誘導電極１１ｂの電位は共にマイナスであり、第２放電部１１から発生したプラスイオンは第２の放電電極１１ａ上で中和し、マイナスイオンは反発し放出される。

そして、第１の放電電極１０ａと第２の放電電極１１ａが同一形状であり、第１の誘導電極１０ｂと第２の誘導電極１１ｂを同一形状であり、第１の放電電極１０ａと第１の誘導電極１０ｂとの間の絶縁抵抗と、第２の放電電極１１ａと第２の誘導電極１１ｂとの間の絶縁抵抗とが略同一になるイオン発生素子を用いれば、第１放電部１０から放出されるプラスイオンと第２放電部１１から放出されるマイナスイオンが略同量になる。

続いて、マイクロコンピュータ（不図示）の制御によりスイッチ１５が接点ｂを選択した場合即ちスイッチ１５の極ｃと接点ｂとが電気的に接続された場合について説明する。この場合、第１放電部１０の第１の放電電極１０ａにバイアスがかからないため、昇圧トランス８の２次巻線８ｂの両端に発生するインパルス状の交番電圧がそのまま第１放電部１０に印加されるので、第１放電部１０から発生したプラスイオンとマイナスイオンの大半が中和などにより消滅する。したがって、第１放電部１０からは少量のプラスイオンとマイナスイオンが放出される。

また、第２放電部１１の第２の放電電極１１ａにアノードが接続されているダイオード１２のカソードが入力電源１の片側に電気的に接続されるので、接地端子、場合によっては入力電源１の片側を基準にみた第２の放電電極１１ａ、第２の誘導電極１１ｂの電圧は２次巻線９ｂに発生するインパルス状の交番電圧を負にバイアスしたものとなり、接地端子、場合によっては入力電源１の片側を基準にみた第２の放電電極１１ａ、第２の誘導電極１１ｂの電位は共にマイナスであり、第２放電部１１から発生したプラスイオンは第２の放電電極１１ａ上で中和し、マイナスイオンは反発し放出される。

上記説明から明らかなように、マイクロコンピュータ（不図示）の制御によりスイッチ１５が接点ａを選択したときは、第１放電部１０から放出されるプラスイオンと第２放電部１１から放出されるマイナスイオンとでプラス、マイナス略同量のイオンを放出する状態にすることができ、マイクロコンピュータ（不図示）の制御によりスイッチ１５が接点ｂを選択したときは、第１放電部１０から放出される少量のプラスイオン及びマイナスイオンと第２放電部１１から放出される多量のマイナスイオンとで全体としては少量のプラスイオンと多量のマイナスイオンでマイナスイオンリッチの状態となる。

したがって、空気中にＨ⁺（Ｈ₂Ｏ）_mとＯ₂ ^-（Ｈ₂Ｏ）_nを略同量放出させることにより、これらのイオンが空気中の浮遊カビ菌やウイルスの周りを取り囲み、その際生成される活性種の水酸基ラジカル（・ＯＨ）の作用により殺菌・不活化する状態を求める場合と、家庭内の電気機器などでプラスイオン過多となった空間にマイナスイオンを多量に供給し、自然界での森の中のようなプラスとマイナスのイオンバランスのとれた状態にしたいときやリラクゼーション効果を求めたりする場合とを、スイッチ１５の接点切換により切り換えることができる。

次に、本発明の第３実施形態に係るイオン発生装置について図４を参照して説明する。図４は、本発明の第３実施形態に係るイオン発生装置の電気的構成を示す図である。なお、図４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４に示すイオン発生装置は、図１に示すイオン発生装置にダイオード１６とスイッチ１７及び１８とスイッチ１７及び１８を制御するマイクロコンピュータ（不図示）とを新たに設けた構成である。図４に示すイオン発生装置では、ダイオード１２のカソードがスイッチ１７及び１８を介して第１の放電電極１０ａに接続される。即ち、ダイオード１２のカソードがスイッチ１８の極ｃに接続され、スイッチ１８の接点ａがスイッチ１７の接点ａに接続され、スイッチ１７の極ｃが第１の放電電極１０ａに接続される。また、スイッチ１７の接点ｂがダイオード１６のアノードに接続され、ダイオード１６のカソード及びスイッチ１８の接点ｂが入力電源１の片側に接続される。

ここで、マイクロコンピュータ（不図示）の制御によりスイッチ１７及び１８がともに接点ａを選択した場合即ちスイッチ１７の極ｃと接点ａとが電気的に接続されスイッチ１８の極ｃと接点ａとが電気的に接続された場合について説明する。この場合、第１放電部１０の第１の放電電極１０ａとダイオード１２のカソードとが電気的に接続されるので、接地端子、場合によっては入力電源１の片側を基準にみた第１の放電電極１０ａ、第１の誘導電極１０ｂの電圧は２次巻線８ｂに発生するインパルス状の交番電圧を正にバイアスしたものとなり、接地端子、場合によっては入力電源１の片側を基準にみた第１の放電電極１０ａ、第１の誘導電極１０ｂの電位は共にプラスであり、第１放電部１０から発生したマイナスイオンは第１の放電電極１０ａ上で中和し、プラスイオンは反発し放出される。

続いて、マイクロコンピュータ（不図示）の制御によりスイッチ１７及び１８がともに接点ｂを選択した場合即ちスイッチ１７の極ｃと接点ｂとが電気的に接続されスイッチ１８の極ｃと接点ｂとが電気的に接続された場合について説明する。この場合、カソードが入力電源１の片側に電気的に接続されるダイオード１６のアノードが第１放電部１０の第１の放電電極１０ａに電気的に接続されるので、接地端子、場合によっては入力電源１の片側を基準にみた第１の放電電極１０ａ、第１の誘導電極１０ｂの電圧は２次巻線８ｂに発生するインパルス状の交番電圧を負にバイアスしたものとなり、接地端子、場合によっては入力電源１の片側を基準にみた第１の放電電極１０ａ、第１の誘導電極１０ｂの電位は共にマイナスであり、第１放電部１０から発生したプラスイオンは第１の放電電極１０ａ上で中和し、マイナスイオンは反発し放出される。

上記説明から明らかなように、マイクロコンピュータ（不図示）の制御によりスイッチ１７及び１８がともに接点ａを選択したときは、第１放電部１０から放出されるプラスイオンと第２放電部１１から放出されるマイナスイオンとでプラス、マイナス略同量のイオンを放出する状態にすることができ、マイクロコンピュータ（不図示）の制御によりスイッチ１７及び１８がともに接点ｂを選択したときは、第１放電部１０から放出されるマイナスイオンと第２放電部１１から放出されるマイナスイオンとで全体としてはマイナスイオンのみが放出される状態となる。

したがって、空気中にＨ⁺（Ｈ₂Ｏ）_mとＯ₂ ^-（Ｈ₂Ｏ）_nを略同量放出させることにより、これらのイオンが空気中の浮遊カビ菌やウイルスの周りを取り囲み、その際生成される活性種の水酸基ラジカル（・ＯＨ）の作用により殺菌・不活化する状態を求める場合と、家庭内の電気機器などでプラスイオン過多となった空間にマイナスイオンのみを供給し、自然界での森の中のようなプラスとマイナスのイオンバランスのとれた状態にしたいときやリラクゼーション効果を求めたりする場合とを、スイッチ１７及び１８の接点切換により切り換えることができる。

なお、上述した図１、図３、図４に示すイオン発生装置は、昇圧トランス８の１次巻線８ａと昇圧トランス９の１次巻線９ａとが直列に接続される構成であるが、１次巻線８ａと１次巻線９ａとが並列に接続される回路構成にすることも可能である。

また、図１、図３、図４に示すイオン発生装置において、トランス駆動用スイッチング素子７は、上述の説明では無ゲート２端子サイリスタ（サイダック［新電元工業の製品名］）を採用した説明となっているが、若干異なる回路を用いて、サイリスタ（ＳＣＲ）を用いてもよい。また、入力電源１は直流電源の場合であっても、上記と同様の動作が得られる回路とすれば、これを問わない。即ち、電圧印加回路の１次側回路としては、特に限定するものではなく、同様の動作が得られる回路であればよい。

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から放出されたプラスイオン、マイナスイオンの作用により空気中のカビや菌を不活化してその増殖を抑制すること等ができ、室内環境を所望の雰囲気状態とすることが可能となる。

また、上記の実施形態では、イオンを発生する放電部を複数有して成る単一のイオン発生素子でプラスイオンとマイナスイオンを個別に発生させ、各々を独立して室内に放出する構成を例に挙げて説明を行ったが、本発明の構成はこれに限定されるものではなく、複数のイオン発生素子でプラスイオンとマイナスイオンを個別に発生させ、各々を独立して室内に放出する構成としても構わない。

また、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において各部の構成等を適宜に変更して実施することも可能である。

は、本発明の第１実施形態に係るイオン発生装置の電気的構成を示す図である。は、図１に示すイオン発生装置が具備するイオン発生素子の構成を示す図である。は、本発明の第２実施形態に係るイオン発生装置の電気的構成を示す図である。は、本発明の第３実施形態に係るイオン発生装置の電気的構成を示す図である。は、従来のイオン発生装置の電極間に印加される電圧の波形を示す図である。

符号の説明

１入力電源
２入力抵抗
３整流ダイオード
４コンデンサ
５、６フライホイールダイオード
７トランス駆動用スイッチング素子
８、９昇圧トランス
１０第１放電部
１１第２放電部
１０ａ第１の放電電極
１０ｂ第１の誘電電極
１１ａ第２の放電電極
１１ｂ第２の誘電電極
１２、１６ダイオード
１３誘電体
１４コーティング層
１５、１７、１８スイッチ

Claims

第１の放電部と、第２の放電部と、電圧印加回路とを備え、
前記電圧印加回路が、カソードが第１の放電部に電気的に接続されアノードが第２の放電部に電気的に接続されるダイオードを備え、交流インパルス電圧をプラスにバイアスした電圧を第１の放電部に印加することで第１の放電部からプラスイオンを放出させ、交流インパルス電圧をマイナスにバイアスした電圧を第２の放電部に印加することで第２の放電部からマイナスイオンを放出させることを特徴するイオン発生装置。
前記電圧印加回路が、前記ダイオードのカソードを第１の放電部に電気的に接続し前記ダイオードのアノードを第２の放電部に電気的に接続した状態で、交流インパルス電圧をプラスにバイアスした電圧を第１の放電部に印加することで第１の放電部からプラスイオンを放出させ、交流インパルス電圧をマイナスにバイアスした電圧を第２の放電部に印加することで第２の放電部からマイナスイオンを放出させる場合と、
前記電圧印加回路が、交流インパルス電圧をバイアスしていない電圧を第１の放電部に印加することで第１の放電部から少量のプラスイオン及びマイナスイオンを放出させ、交流インパルス電圧をマイナスにバイアスした電圧を第２の放電部に印加することで第２の放電部からマイナスイオンを放出させる場合とを切り換える切換手段を備える請求項１に記載のイオン発生装置。
前記電圧印加回路が、前記ダイオードのカソードを第１の放電部に電気的に接続し前記ダイオードのアノードを第２の放電部に電気的に接続した状態で、交流インパルス電圧をプラスにバイアスした電圧を第１の放電部に印加することで第１の放電部からプラスイオンを放出させ、交流インパルス電圧をマイナスにバイアスした電圧を第２の放電部に印加することで第２の放電部からマイナスイオンを放出させる場合と、
前記電圧印加回路が、交流インパルス電圧をマイナスにバイアスした電圧を第１の放電部に印加することで第１の放電部からマイナスイオンを放出させ、交流インパルス電圧をマイナスにバイアスした電圧を第２の放電部に印加することで第２の放電部からマイナスイオンを放出させる場合とを切り換える切換手段を備える請求項１または請求項２に記載のイオン発生装置。
請求１〜３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。