JP2007087708A - Ion generating device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、コロナ放電素子を用いたイオン発生装置に関する。 The present invention relates to an ion generator using a corona discharge element.
従来、生ごみ処理機用脱臭装置や、部屋の空気を浄化させる目的等のために、マイナスイオンを発生させると共に空気中のカビを殺菌するコロナ放電素子を用いたイオン発生装置について実用化され、種々の提案がなされている(特許文献1、2等)。このようなコロナ放電素子を用いたイオン発生装置は、誘電体と、これをはさむ高圧電極および接地電極を用いてコロナ放電を行い、これにより空気中の水分を電離して、イオンを発生させるものである。 Conventionally, an ion generator using a corona discharge element that generates negative ions and sterilizes mold in the air for the purpose of purifying the air in a garbage disposal machine, room air, etc. Various proposals have been made (Patent Documents 1, 2, etc.). An ion generator using such a corona discharge element performs corona discharge using a dielectric, a high-voltage electrode and a ground electrode sandwiching the dielectric, and thereby ionizes moisture in the air to generate ions. It is.
しかし、コロナ放電素子を用いて放電を行なえば、このイオンの発生と同時に人体に有害なオゾンが発生する。そこで、これを除去する方法、装置について開示されている(特許文献1、2等)。 However, if discharge is performed using a corona discharge element, ozone harmful to the human body is generated simultaneously with the generation of the ions. Therefore, a method and an apparatus for removing this are disclosed (Patent Documents 1, 2, etc.).
特許文献1には、放電電極を抵抗体で形成し、これに電流を流して加熱することにより、オゾン発生を抑制するコロナ放電素子が開示されている。また、この特許文献1には、「誘電体自体また、さらに母材をファインセラミックで製作し、誘導電極および放電電極を、タングステンなどセラミックと一体焼結するとメタライズ層を形成する金属を含有するペーストを用いて、スクリーン印刷で形成すると複雑なパターンでも作製できる」旨の記載がある。
特許文献2には、誘導電極を、例えばアルミニウムの金属基板で構成して、装置の機械的強度を向上させると共に、誘電体層を薄膜で構成し、放電電極を各線状電極の電極部の面積が非電極部の面積よりも小さくなるように誘電体層上に形成して、放電電圧を低電圧化することにより、放電時に発生するオゾン量を低減するイオン発生装置が開示されている。
In Patent Document 2, for example, the induction electrode is formed of an aluminum metal substrate to improve the mechanical strength of the device, the dielectric layer is formed of a thin film, and the discharge electrode is an area of the electrode portion of each linear electrode. An ion generator is disclosed in which the amount of ozone generated during discharge is reduced by forming it on a dielectric layer so as to be smaller than the area of the non-electrode portion and lowering the discharge voltage.
しかしながら、発明者が特許文献1に記載の「タングステンなどセラミックと一体焼結するとメタライズ層を形成する金属を含有するペースト」を誘電体として用いて、実験で確認したところ、この誘電体に長時間高電流を流すと、誘電体が破壊したり、温度上昇による誘電率が小さくなり放電がしにくくなるおそれがあった。 However, when the inventor confirmed by experiment using “a paste containing a metal that forms a metallized layer when sintered integrally with a ceramic such as tungsten” described in Patent Document 1 as a dielectric, When a high current is applied, the dielectric may be destroyed, or the dielectric constant due to temperature rise may be reduced, making it difficult to discharge.
また、特許文献2には、オゾン量を低減するイオン発生装置については開示されているが、放出するイオンの量を増大させる手段については、開示されていない。 Patent Document 2 discloses an ion generator that reduces the amount of ozone, but does not disclose means for increasing the amount of ions to be released.
そこで、本発明は、コロナ放電により生じるオゾン量を低減すると共に、同時に放出するイオンの量を増大させることができるイオン発生装置を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide an ion generator capable of reducing the amount of ozone generated by corona discharge and simultaneously increasing the amount of ions released.
本願発明は以下のように構成している。 The present invention is configured as follows.
(1)本発明は、
誘電体と、
互いに対向する高圧電極および接地電極と、を有するコロナ放電素子を備えたイオン発生装置であって、
前記誘電体を加熱する手段を備え、
前記誘電体は、25[℃]〜150[℃]における前記誘電率の変動が、25[℃]のときの前記誘電率の値を基準として10%以内の材料としたことを特徴とする。
(1) The present invention
A dielectric,
An ion generator comprising a corona discharge element having a high-voltage electrode and a ground electrode facing each other,
Means for heating the dielectric,
The dielectric is characterized in that the dielectric constant in a range of 25 [° C.] to 150 [° C.] is a material having a variation of 10% or less based on the value of the dielectric constant when the dielectric constant is 25 [° C.].
本発明によれば、前記誘電体を加熱する手段を備えており、誘電体の温度を上昇させると、イオン発生量が増加すると共に、オゾンの分解を促進でき、オゾン濃度を減少させることができる。また、前記誘電体として、25[℃]〜150[℃]における前記誘電率の変動が25[℃]のときの前記誘電率の値を基準として10%以内の材料としているので、長時間誘電体を加熱しても、誘電体の誘電率の増加量が少ないから、放電が安定しており、誘電体が破壊するおそれが少ない。また、温度上昇による誘電率の変化が少ないので、高圧電極と接地電極との端子間電圧が降下してイオン発生量が減少することが少ない。
したがって、誘電体が高温に耐えることができ、かつ、この端子間電圧が減少することが少ないから、大量のイオンを発生させることができ、かつオゾンの発生を効果的に抑制できる。
According to the present invention, there is provided means for heating the dielectric, and when the temperature of the dielectric is increased, the amount of ions generated increases, ozone decomposition can be promoted, and the ozone concentration can be reduced. . Further, since the dielectric is made of a material within 10% on the basis of the value of the dielectric constant when the variation of the dielectric constant at 25 [° C.] to 150 [° C.] is 25 [° C.] Even when the body is heated, the amount of increase in the dielectric constant of the dielectric is small, so that the discharge is stable and the dielectric is less likely to break. Further, since the change in the dielectric constant due to the temperature rise is small, the voltage between the terminals of the high voltage electrode and the ground electrode is less likely to decrease and the amount of ion generation is reduced.
Therefore, since the dielectric can withstand high temperatures and the inter-terminal voltage is less likely to decrease, a large amount of ions can be generated and the generation of ozone can be effectively suppressed.
一方、従前の装置では、誘電体を高温にすれば、この端子間電圧が減少するので、実際的でない電源部が必要となるなど、事実上誘電体の温度上昇をさせることが困難であった。そのため、イオン発生量を増加させることが事実上困難であり、また、本発明のように空気中に放出されるオゾンの量を軽減することができなかった。 On the other hand, in the conventional apparatus, if the dielectric is heated to a high temperature, the voltage between the terminals decreases, so that it is practically difficult to raise the temperature of the dielectric, such as requiring an impractical power supply unit. . Therefore, it is practically difficult to increase the ion generation amount, and the amount of ozone released into the air as in the present invention cannot be reduced.
(2)本発明は、
誘電体と、
互いに対向する高圧電極および接地電極と、を有するコロナ放電素子を備えたイオン発生装置であって、
前記誘電体は、マイカ材を主成分として含み、
前記接地電極は、ニクロム線で形成され、
さらに、前記接地電極に電流を流して加熱する接地電極加熱手段を備えている。
(2) The present invention
A dielectric,
An ion generator comprising a corona discharge element having a high-voltage electrode and a ground electrode facing each other,
The dielectric includes a mica material as a main component,
The ground electrode is formed of nichrome wire,
Furthermore, a ground electrode heating means for heating by supplying a current to the ground electrode is provided.
本発明によれば、前述の通りニクロム線を使用しているので、接地電極に高電流を流すことができるから、接地電極をより高温にすることができる。これにより、放電が起こりやすくなり、イオン発生量が増加する。
さらに、前記誘電体として温度による誘電率の変化の少ないマイカ材を使用しているので、長時間高電流を流しても、誘電体の誘電率の増加量が少ないので、放電が安定しており、誘電体が破壊するおそれがない。また、温度上昇による誘電率の変化が少ないので、高圧電極と接地電極との端子間電圧が降下してイオン発生量が減少することがない。
According to the present invention, since the nichrome wire is used as described above, a high current can be passed through the ground electrode, so that the temperature of the ground electrode can be increased. Thereby, discharge becomes easy to occur, and the amount of generated ions increases.
In addition, since the mica material is used as the dielectric, which has a small change in dielectric constant due to temperature, even when a high current is applied for a long time, the increase in the dielectric constant of the dielectric is small, so the discharge is stable. There is no risk of the dielectric breaking. Further, since the change in the dielectric constant due to the temperature rise is small, the voltage between the terminals of the high voltage electrode and the ground electrode does not drop and the amount of generated ions does not decrease.
したがって、誘電体が高温に耐えることができ、かつ、この端子間電圧が減少することが少ないから、大量のイオンを発生させることができ、かつオゾンの発生を効果的に抑制できる。 Therefore, since the dielectric can withstand high temperatures and the inter-terminal voltage is less likely to decrease, a large amount of ions can be generated and the generation of ozone can be effectively suppressed.
本発明によれば、コロナ放電素子を用いたイオン発生装置において、有害なオゾン量を減少させると共に、イオンの発生量を増大させることができる。また、誘電体に長時間高電流を流しても、誘電体が破壊するおそれがない。 According to the present invention, in an ion generator using a corona discharge element, the amount of harmful ozone can be reduced and the amount of ions generated can be increased. Further, even if a high current is passed through the dielectric for a long time, there is no possibility that the dielectric is destroyed.
図1を用いて、本実施形態のイオン発生装置について説明する。図1は、本実施形態のイオン発生装置の概略構成図および電気回路図である。 The ion generator of this embodiment is demonstrated using FIG. FIG. 1 is a schematic configuration diagram and an electric circuit diagram of the ion generator of the present embodiment.
まず、図1(A)、(B)を用いて、本実施形態の装置の概略構成について説明する。図1(A)は、本実施形態の装置の構成図であり、図1(B)は、この装置のコロナ放電素子10の基板の部品図である。イオン発生装置1は、ごみ処理用の脱臭装置の一部であり、以下の構成を備えている。即ち、誘電体12と、誘電体12の上面に固定した高圧電極13と、誘電体12の内部に挟み込んだ接地電極14と、その他、図1(C)の説明で後述する、高圧電源15と、ヒータ電源16と、アース17を備えている。
First, the schematic configuration of the apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1A is a configuration diagram of the apparatus of this embodiment, and FIG. 1B is a component diagram of the substrate of the
図1(A)に示す誘電体12は、本実施形態の装置では、主成分としてマイカ材を使用する。マイカ材は、温度上昇によって誘電率の変化が少ないので、高圧電極13と接地電極14との間の放電が安定しており、誘電体が破壊するおそれがない特徴がある。
また、図1(A)、(B)に示すように、コロナ放電素子10は、2層の誘電体12がベースとなる基板である上層基板10A、下層基板10Bを接合したものである。上層基板10Aには、高圧電極13を固定している。また、下層基板10Bには、矩形波状に形成した接地電極14を固定している。
図1(A)、(B)に示す高圧電極13は、タングステンなどセラミックと一体焼結するとメタライズ層を形成する金属を含有するペーストや白金などで電極を構成する。
接地電極14は、高電流を流すことが出来るニクロム線で構成する。
The dielectric 12 shown in FIG. 1A uses mica as a main component in the apparatus of this embodiment. The mica material has a feature that the change in the dielectric constant due to temperature rise is small, so that the discharge between the high-
Further, as shown in FIGS. 1A and 1B, the
The high-
The
次に、図1(C)を用いて、本実施形態のイオン発生装置1の電気的構成、特にコロナ放電素子10の電気的構成について説明する。図1(C)は、図1(A)で示した本実施形態のイオン発生装置1の電気回路を示す図である。
図1(A)で示したようなコロナ放電素子10は、図1(C)に示すように、誘電体12と、内部にはさみ込まれた接地電極14と、接地電極14と対向する高圧電極13とを備える。また、イオン発生装置1は、高圧電極13とアース17との間に高圧電圧を印加する高圧電源15と、接地電極14の両端に電圧を供給して接地電極14の温度を上昇させるヒータ電源16を備えている。
Next, the electrical configuration of the ion generator 1 of the present embodiment, particularly the electrical configuration of the
As shown in FIG. 1C, a
図1(A)、(C)の高圧電源15は、図示しないトランスと、安定化電源とを用いて所定の交流電圧またはパルス電圧を高圧電極13とアース17間に供給する。
図1(A)、(C)のヒータ電源16は、図示しないトランスと整流回路と、安定化電源と、を用いて所定の電圧を接地電極14の両端に供給する。このヒータ電源16により、接地電極14の温度を上昇させることができ、より多くのイオンを発生させると共に、有害なオゾンの分解を促進することができる。また、図1(C)に示すように、ヒータ電源16は、温度検出部161と、温度制御部162とを備えている。この温度制御部162は、図示しない温度検出部161により、温度を監視して、接地電極14に供給する電圧を制御する。
図1(A)、(C)のアース17は、例えば、アース端子付きの電源コードを用いて、外部のアース端子に接続する。
The high
The
The
次に、同じく図1(C)を用いて、イオン発生装置1の機能についてさらに詳しく説明する。コロナ放電素子10には、高圧電源15から高圧電圧が印加され、高圧電源15と接地電極14との間で数μアンペア程度のコロナ放電が生じて、周囲の空気に含まれる分子をイオンに分解する。このコロナ放電を行なうと、イオンのみならずオゾンも発生してしまう。このオゾンの発生を軽減するため、本実施形態の装置1では、接地電極14を加熱するヒータ電源16を備えている。即ち、接地電極14には、ヒータ電源16により接地電極14の両端に電圧が印加され、ニクロム線からなる接地電極14の温度が上昇する。この温度上昇により、コロナ放電によって発生したオゾンの分解が促進され、オゾンが空気中に放出されるのを軽減できる。また、誘電体12の温度上昇によって、このオゾンの分解と同時に、空気中に放出されるイオンの量を増大させることができる(後述、図3参照。)。そして、このイオンの発生により、空気中のカビ菌を分解することが可能となり、消臭効果を発揮することができる。さらに、本実施形態の装置1では、前述のとおり、接地電極14としてニクロム線を用いているので、高電流を流すことができ、効率よく接地電極14の温度を上昇させることができる。
このように接地電極14を構成しても、誘電体12には、温度上昇しても誘電率の変化が少ないマイカを使用しているから、接地電極14、誘電体12の温度上昇により、誘電体12が破壊されるおそれがない。以下、図2を参照してこれを説明する。
Next, the function of the ion generator 1 will be described in more detail using the same FIG. A high voltage is applied to the
Even if the
図2を用いて、誘電体12の表面温度と、誘電体12の静電容量と、高圧電極13、接地電極14の端子間電圧との関係について、従前使用されていたセラミックと、本実施形態で使用するマイカとの比較して説明する。図2(A)は、誘電体12の表面温度と、誘電体12の静電容量との関係を表およびグラフで表している。図2(B)は、誘電体12の表面温度と、この端子間電圧との関係を表およびグラフで表している。
With reference to FIG. 2, the ceramic used previously and the present embodiment regarding the relationship between the surface temperature of the dielectric 12, the capacitance of the dielectric 12, and the voltage between the terminals of the high-
図2(A)に示すように、誘電体12として従前のセラミックを使用した場合には、誘電体12の温度上昇により、特に100℃以上になると、静電容量が大幅に増加しているのが分かる。一方、本実施形態の装置では、誘電体12としてマイカを使用しており、温度上昇によっても、ほとんど誘電率が変化しないのが分かる。
図2(B)に示すように、誘電体12として従前のセラミックを用いた場合には、温度上昇に伴い、高圧電極13と接地電極14との端子間電圧は半分以下に減少しているが、本実施形態の装置では、誘電体12としてマイカを使用しており、温度上昇によっても、ほとんどこの端子間電圧が変化しないのが分かる。
As shown in FIG. 2A, in the case where a conventional ceramic is used as the dielectric 12, the capacitance increases greatly when the temperature of the dielectric 12 rises, particularly at 100 ° C. or higher. I understand. On the other hand, in the apparatus of this embodiment, mica is used as the dielectric 12, and it can be seen that the dielectric constant hardly changes even when the temperature rises.
As shown in FIG. 2B, when a conventional ceramic is used as the dielectric 12, the voltage between the high-
以上の図2の説明のとおり、高圧電極13、接地電極14の端子間電圧は、温度上昇によってもほとんど変化しないから、電圧の高い高圧電源15を使用しなくとも、この端子間電圧を維持できる。ここで、イオンの発生量は、一般的に、誘電体12の温度が高いほど、また、この端子間電圧を高いほど、発生量を多くすることができる。本実施形態の装置1によれば、誘電体12の温度を高く、かつ、この端子間電圧を高い状態に維持できるから、発生イオン量を多くすることができる。また、図2で示したように誘電体12の表面温度を高くできるので、発生したオゾンの分解を促進でき、人体に有害なオゾンの濃度を低く抑えることができる。
一方、従前のセラミックでは、温度上昇により、高圧電極13、接地電極14の端子間電圧は、前述のとおり半分以下に減少しているから、誘電体12の温度を上昇させるには、実際的でない高圧電源15を設けなければ、発生イオン量が減少するおそれがある。また、このように従前の装置では、誘電体12の温度を上昇させるには事実上限度があるから、人体に有害なオゾンの濃度を低く抑えることができない。
As described above with reference to FIG. 2, the voltage between the terminals of the high-
On the other hand, in the conventional ceramic, the voltage between the terminals of the high-
次に、図3を用いて、本実施形態のイオン発生装置を用いた場合の実験結果を示す。図3(A)は、本実施形態のイオン発生装置を用いた場合の接地電極14に供給するヒータ電流101とイオン発生量とオゾン発生量との関係を表す表図を示しており、表の下欄に移動するに従い、接地電極14に供給するヒータ電流101を増加させて実験を行なった場合を示している。図3(B)は、図3(A)の表のデータに基づき、誘電体の表面温度とイオン発生量との関係をグラフ化した図である。図3(C)は、図3(A)の表のデータに基づき誘電体の表面温度とオゾン発生量との関係をグラフ化した図である。
Next, with reference to FIG. 3, an experimental result when the ion generator of the present embodiment is used is shown. FIG. 3A shows a table showing the relationship between the heater current 101 supplied to the
図3(A)に示すように、ヒータ電流101の増加に伴い、誘電体の表面温度102は、増加している。また、図3(B)に示すように、この温度上昇に伴い、マイナスイオンの個数104、これらの合計である発生イオンの合計105がともに増加しているのが分かる。さらに、図3(C)に示すように、発生したオゾンの濃度106は、ヒータ電流101の増加に伴い、劇的に減少しているのが分かる。
As shown in FIG. 3A, as the heater current 101 increases, the
なお、本実施形態の装置では、温度検出部161および温度制御部162を備えているが、電流と温度変化が室温において既知である等により、装置1の安全が確保できれば、必ずしも必要がない。
また、本実施形態の装置に用いることができる誘電体12は、マイカに限らず、誘電率が温度変化により変動しにくいものであれば本実施形態の効果を奏する。
In addition, although the apparatus of this embodiment is provided with the
The dielectric 12 that can be used in the apparatus of the present embodiment is not limited to mica, and the effects of the present embodiment can be achieved as long as the dielectric constant is less likely to vary due to temperature changes.
1−イオン発生装置
10−コロナ放電素子
10A−上層基板
10B−下層基板
12−誘電体
13−高圧電極
14−接地電極
15−高圧電源
16−ヒータ電源
161−温度検出部
162−温度制御部
17−アース
101−ヒータ電流
102−誘電体の表面温度
103−プラスイオンの個数
104−マイナスイオンの個数
105−発生イオンの合計
106−発生したオゾンの濃度
1-ion generator 10-
Claims (2)
互いに対向する高圧電極および接地電極と、を有するコロナ放電素子を備えたイオン発生装置であって、
前記誘電体を加熱する手段を備え、
前記誘電体は、25[℃]〜150[℃]における前記誘電率の変動が、25[℃]のときの前記誘電率の値を基準として10%以内の材料とした、
イオン発生装置。 A dielectric,
An ion generator comprising a corona discharge element having a high-voltage electrode and a ground electrode facing each other,
Means for heating the dielectric,
The dielectric is a material having a variation of the dielectric constant between 25 [° C.] and 150 [° C.] within 10% based on the value of the dielectric constant when the dielectric constant is 25 [° C.]
Ion generator.
互いに対向する高圧電極および接地電極と、を有するコロナ放電素子を備えたイオン発生装置であって、
前記誘電体は、マイカ材を主成分として含み、
前記接地電極は、ニクロム線で形成され、
さらに、前記接地電極に電流を流して加熱する接地電極加熱手段を備えた、
イオン発生装置。 A dielectric,
An ion generator comprising a corona discharge element having a high-voltage electrode and a ground electrode facing each other,
The dielectric includes a mica material as a main component,
The ground electrode is formed of nichrome wire,
In addition, it comprises a ground electrode heating means for heating by supplying a current to the ground electrode,
Ion generator.
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