JP2007213920A - イオン発生装置及びこれを備えた電気機器 - Google Patents

Abstract

【課題】放電によって生成されたイオンを再結合などの影響を受けにくくし、更に効率よくイオンを放出することができるイオン発生装置及びこれを備えた電気機器を提供する。
【解決手段】誘電体１５を介して対向する放電電極２１ａと誘電電極２１ｂとを備えた放電部２１に交流電圧を印加してイオンを発生させるイオン発生装置において、放電電極２１ａに直流電圧を印加する直流電圧印加手段を設け、好ましくは直流電圧印加手段１７、１８は正の直流電圧及び負の直流電圧のいずれかを選択的に印加可能とし、印加電圧の極性を交互に切換えることにより、プラスイオンとマイナスイオンとを交互に放出させる。
【選択図】 図３

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、有害物質等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。

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）。

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、イオン発生とともに両極性のイオンの一部は中和して消滅するという課題があった。この問題点に鑑み、本発明者等はイオン発生装置に関する発明をなし、かかる発明に関する特許出願（特願２００３−１３７０９８）が本出願人によってすでになされている。

前記特許出願に係るイオン発生装置は、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有効的に空間に放出するために、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所定周期で交互に発生させる方式ではなく、複数のイオン発生素子または複数の放電部を備えた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方式（以下、イオン独立放出方式と呼ぶ）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、イオン独立放出方式の効果を活かし、複数のイオン発生素子または複数の放電部で発生したプラスイオン、マイナスイオンの減衰を抑えて効率的でバランスの良いイオン放出を行うことが可能となる。
特開２００３−４７６５１号公報 特開２００２−３１９４７２号公報

前記特許出願に係るイオン発生装置は、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有効的に空間に放出するために、複数のイオン発生素子または複数の放電部を備えた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イオン独立放出方式を採用した構成とすることにより、複数のイオン発生素子または複数の放電部で発生したプラスイオン、マイナスイオンの減衰を抑えて効率的でバランスの良いイオン放出を行うことが可能となる。

前記イオン独立放出方式を採用して、更にイオン量を増加させようとする場合、印加電圧を増加する、もしくは放電の回数を増加するという手段が考えられる。しかしながら、前記手段では、ある領域から放電部周辺でのイオンの再結合の影響が大きくなるなどの理由によりほとんど増加しなくなり、期待されるイオン量を得ることができず、かつ、放電によって発生するオゾンや騒音は、放電の強さや回数に比例するので、前記手段ではこれらの大幅な増加を避けられないという問題があった（図１参照）。

本発明は、上記の問題点に鑑み、放電によって生成されたイオンを再結合などの影響を受けにくくし、更に効率よくイオンを放出することができる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。

上記問題点を解決するため、本発明では、誘電体を介して対向する放電電極と誘電電極とを備えた放電部に交流電圧を印加してイオンを発生させるイオン発生装置において、前記放電電極に直流電圧を印加する直流電圧印加手段を設け、放電電極に対して交流電圧にさらに直流電圧を付加して印加するようにしたことを特徴とする。

上記構成によれば、放電電極の対地電圧を増加させることが可能となり、放電部周辺でのイオンの再結合によるイオン放出効率の低減を防止し、印加電圧や放電回数を増加させた場合においてもイオンを効率よく放出させることが可能となる（図２参照）。

直流電圧印加手段としては、正の直流電圧又は負の直流電圧を印加するもののいずれであってもよい。正の直流電圧を印加する場合は、放電部からプラスイオンが放出され、負の直流電圧を印加する場合は、放電部からマイナスイオンが放出される。

また、直流電圧印加手段として、正の直流電圧及び負の直流電圧のいずれかを選択的に印加可能とすることもできる。この場合、直流電圧印加手段の印加電圧を、正の直流電圧と負の直流電圧とに交互に切換えて印加することにより、プラスイオンと、マイナスイオンとを交互に放出させることができ、印加電圧切換えのタイミングを調整することでプラスイオンとマイナスイオンとを空気中に混在させることが可能となる。

上記構成のイオン発生装置では、１対の放電部に正の直流電圧又は負の直流電圧を印加してプラスイオン又はマイナスイオンを交互に放出させているが、電極部を複数対用いて各電極部からプラスイオン又はマイナスイオンを同時に放出させることも可能である。

具体的には、誘電体を介して対向する放電電極と誘電電極とを備えた放電部に交流電圧を印加してイオンを発生させるイオン発生装置において、放電部として、交流電圧をプラスにバイアスした電圧波形を印加することでプラスイオンを発生する第１の放電部と、交流電圧を負にバイアスした電圧波形を印加することでマイナスイオンを発生する第２の放電部とを少なくとも１つずつ有し、第１放電部の放電電極に正の直流電圧を印加する正の直流電圧印加手段を設け、第２放電部の放電電極に負の直流電圧を印加する負の直流電圧印加手段を設け、第１放電部の放電電極に対して正にバイアスした電圧波形にさらに正の直流電圧を付加して印加するようにし、第２放電部の放電電極に対して負にバイアスした電圧波形にさらに負の直流電圧を付加して印加する構成を採用可能とした。

上記構成によれば、正にバイアスした交流電圧を印加する第１放電部には正の直流電圧を付加的に印加し、負にバイアスした交流電圧を印加する第２放電部には負の直流電圧を付加的に印加することにより、それぞれの放電部における対地電位を高めることが可能となる。したがって、第１放電部からプラスイオンを、第２放電部からマイナスイオンを効率よく放出させることができる。

さらに、上記直流電圧を印加する直流電圧印加手段は、印加電圧を調節可能とすることで、すなわち、放電部の放電電極に印加する直流電圧を可変とすることで、放電部の放電電極への電圧印加量を変化させることによって、放出されるイオン量を調節することが可能となる。

本発明に係るイオン発生装置は、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分子が複数個付いていることを意味する）を発生する。

空気中にＨ⁺（Ｈ₂Ｏ）_mとＯ₂ ^-（Ｈ₂Ｏ）_nを同時に存在させることにより、両イオンを空気中の浮遊細菌等に付着させ、その際に生成され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）とを備える構成にするとよい。このような構成とすることにより、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。

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。

以上のように、本発明によれば、放電部の放電電極に直流電圧を印加する直流電圧印加手段を設けたため、放電電極における対地電位の絶対値を増加させることが可能となり、放電によって生成されたイオンを再結合などの影響を受けにくくし、更に効率よくイオンを放出することができる。

［第１実施形態］
以下に、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図３は、本発明の第１実施形態を示すイオン発生装置の電気回路図である。イオン発生装置は、放電部２１を備えたイオン発生素子３０と、イオン発生素子３０に対して所定の交流電圧印加を行う交流電圧印加回路２０ａとから成り、交流電圧印加回路２０ａは、入力電源１の電圧を昇圧して放電部２１に所定の電圧を印加する手段として昇圧トランス２８を有する。

また、交流電圧印加回路２０ａは、入力電源１から電力を受け取るトランス２８の１次側回路として、入力抵抗２、整流ダイオード３、コンデンサ４、フライホイールダイオード２５、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を有する。

入力電源１が交流商用電源である場合、入力電源１の電圧により、入力抵抗２、整流ダイオード３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２８の１次側巻線２８ａ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、１次側巻線２８ａ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。

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、コンセントが逆に挿入されても、１００Ｖが重たんされるだけであり、接地されるのは同じである。

続いてトランス２８の２次側回路について説明する。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２８の２次巻線２８ｂに伝達され、昇圧トランス２８の２次巻線２８ｂの両端に交番電圧のインパルス波形が印加される。

また、昇圧トランス２８の２次巻線２８ｂが放電部２１の放電電極２１ａ、誘導電極２１ｂに接続されている。放電電極２１ａには、昇圧トランス２８の２次巻線２８ｂだけでなく、スイッチ２２、正の直流電圧印加手段１７及び負の直流電圧印加手段１８が接続されている。正の直流電圧印加手段１７及び負の直流電圧印加手段１８は、印加電圧が調節可能とされている。

正の直流電圧印加手段１７及び負の直流電圧印加手段１８としては、入力電源１とは別に直流電圧電源を使用してもよいが、入力電源１から得られる交流電圧を整流し、平滑化した後、昇圧することによって放電電極に直流高電圧を印加する直流電圧印加回路を使用することも可能であり、この場合は交流商用電源から容易に直流電圧を得ることが可能となる。

スイッチ２２は、マイクロコンピュータ（以後、マイコンという）２３によって切換制御されており、スイッチ２２が端子２２ａに接続されると、放電電極２１ａに正の直流高電圧が印加され、スイッチ２２が端子２２ｂに接続されると、放電電極２１ａに負の直流高電圧が印加される。なお、スイッチ２２を切り換える周期は、マイコン２３により可変自在に設定することが可能である。

スイッチ２２が端子２２ａに接続されたときは、放電部２１から放出されるイオンはプラスイオンとなり、スイッチ２２が端子２２ｂに接続されたときは、放電部２１から放出されるイオンはマイナスイオンとなる。すなわち、プラス、マイナス両方のイオンが交互に放出される。そして、空気中にＨ⁺（Ｈ₂Ｏ）_mとＯ₂ ^-（Ｈ₂Ｏ）_nの両方を放出することにより、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。放電部２１を構成する放電電極２１ａ及び誘導電極２１ｂ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）を主体としたイオンを生成し、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不活化することができる。ここで、（・ＯＨ）は活性種の１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３に示すイオン発生装置と送風ファンとを電気機器に搭載し、送風ファンを駆動することにより、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電気機器の本体外に送り出すことができる。そして、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、その増殖を抑制することができる。

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。

マイコン２３は、スイッチ２２を切換制御するほかに、正の直流電圧印加手段１７及び負の直流電圧印加手段１８の印加電圧を制御する。すなわち、マイコン２３は、例えば、マイナスイオンの放出量を増加させるときは、負の直流電圧印加手段１８の出力を増加させ、両方のイオン放出量を増加させるときには、両方の直流電圧印加手段１７及び１８の出力を増加させ、これによりプラスイオン及びマイナスイオンの発生量をコントロールすることができる。さらに、マイコン２３は、イオン発生装置の運転スイッチのオン／オフ信号等を受けて、交流電圧印加回路２０ａへの電力の供給も制御している。

次に、イオン発生素子３０の構成について説明する。図４は、イオン発生素子３０の構成を示す側面断面図である。イオン発生素子３０には、イオンを発生する放電部２１が形成されている。放電部２１は、誘電体１５（上部誘電体１５ａと下部誘電体１５ｂ）、放電電極２１ａ、誘導電極２１ｂ、放電電極接点２１ｃ、誘導電極接点２１ｄ、接続端子２１ｅ、２１ｆ、及び接続経路２１ｇ、２１ｈから構成されており、放電電極２１ａの表面はコーティング層１６で被覆されている。放電電極２１ａと、誘導電極２１ｂとは、それぞれ形状を相似とし、大きさを略同一としている。

誘電体１５は、略直方体状の上部誘電体１５ａと下部誘電体１５ｂとを貼り合わせてなる（例えば縦１５［ｍｍ］×横３７［ｍｍ］×厚み０．４５［ｍｍ］）。誘電体１５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１５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１５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２１ａと誘導電極２１ｂ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１５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１５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。

放電電極２１ａは、上部誘電体１５ａの表面に該上部誘電体１５ａと一体的に形成されている。放電電極２１ａ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２１ｂは、上部誘電体１５ａを挟んで、放電電極２１ａ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２１ａと誘導電極２１ｂとの距離（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、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１５を円柱状とした場合には、放電電極２１ａを円柱の外周表面に設けるとともに、誘導電極２１ｂを軸状に設けることによって、前記電極間距離を一定とすることができる。

誘導電極２１ｂの材料としては、放電電極２１ａ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２１ｃは、放電電極２１ａと同一形成面（すなわち上部誘電体１５ａの表面）に設けられた接続端子２１ｅ、及び接続経路２１ｇを介して、放電電極２１ａと電気的に導通されている。従って、放電電極接点２１ｃ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トランスの２次巻線に接続すれば、放電電極２１ａと昇圧トランス２８の２次巻線２８ｂとを電気的に導通させることができる。

誘導電極接点２１ｄは、誘導電極２１ｂと同一形成面（すなわち下部誘電体１５ｂの表面）に設けられた接続端子２１ｆ、及び接続経路２１ｈを介して、誘導電極２１ｂと電気的に導通されている。従って、誘導電極接点２１ｄ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トランスの２次巻線に接続すれば、誘電電極２１ｂと昇圧トランス２８の２次巻線２８ｂ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２１ｃと誘導電極接点２１ｄは、誘電体１５の表面であって放電電極２１ａ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１５の上面に不要なリード線などが配設されないので、図３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、送風ファン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、イオン発生素子３０では、放電電極接点２１ｃ及び誘導電極接点２１ｄが、誘電体１５の上面に相対する面に設けられている。なお、図４に示すイオン発生素子３０において、放電電極２１ａは鋭角部（不図示）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。

［第２実施形態］
図５は、本発明に係るイオン発生装置の第２実施形態を示す電気回路図である。本実施形態においては、プラスイオンとマイナスイオンとを同時に放出させるために一つのイオン発生素子１０に２つの放電部１１、１２を形成し、各放電部にそれぞれ直流電圧を印加するようにした点にあり、その他、各放電部の構成等については第１実施形態と同様とされている。なお、説明の便宜上、図３に示すイオン発生装置と同一の部分には同一の符号を付している。

本実施形態のイオン発生装置は、図５に示すように、２つの放電部（第１放電部１１及び第２放電部）が形成されたイオン発生素子１０と、イオン発生素子１０に対して所定の交流電圧印加を行う交流電圧印加回路２０ｂとを備えている。交流電圧印加回路２０ｂは、第１放電部１１に所定の電圧を印加する昇圧トランス８と、第２放電部１２に所定の電圧を印加する昇圧トランス９とを有する。昇圧トランス８、９は、変圧比等、全ての特性を略同等としたトランスである。

また、電圧印加回路２０ｂは、入力電源１から電力を受け取るトランスの１次側回路として、入力抵抗２、整流ダイオード３、コンデンサ４、フライホイールダイオード５、６、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を有する。

入力電源１が交流商用電源である場合、入力電源１の電圧により、入力抵抗２、整流ダイオード３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１次側巻線８ａとトランス駆動用スイッチング素子７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。

続いてトランスの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１１の放電電極１１ａ、誘導電極１１ｂに接続され、昇圧トランス９の２次巻線９ｂが第２放電部１２の放電電極１２ａ、誘導電極１２ｂに並列に接続されている。なお、昇圧トランス８と各電極、及び昇圧トランス９と各電極とは、放電電極１１ａと誘導電極１１ｂ間に印加される電圧の極性と、放電電極１２ａと誘導電極１２ｂとの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の両端に交番電圧のインパルス波形が印加される。

放電電極１１ａ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１３のカソードおよび正の直流電圧印加手段１７が接続されている。

第１放電部１１の放電電極１１ａにダイオード１３のカソードが接続されることで、放電電極１１ａ、誘導電極１１ｂの電圧を接地端子、場合によっては入力電源１の片側を基準にみた電圧波形は、２次巻線８ｂに印加されるインパルス波形がそれぞれ正にバイアスされた波形となり、第１の放電部１１から発生したマイナスイオンは放電電極１１ａ上で中和し、プラスイオンは反発し放出される。

上記第１放電部１１の放電電極１１ａには、正の直流電圧印加手段１７が接続されており、放電電極１１ａに正の直流電圧を印加することにより、図７に示すように、第１放電部１１の放電電極１１ａの対地電圧がさらに正にバイアスされて増加する。なお、図７では、放電電極１１ａに１ｋＶの直流電圧を印加した場合を示している。

放電電極１２ａ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１４のアノードおよび負の直流電圧印加手段１８が接続されている。

第２放電部１２の放電電極１２ａにダイオード１４のアノードが接続されることで、放電電極１２ａ、誘導電極１２ｂの電圧を接地端子、場合によっては入力電源１の片側を基準にみた電圧波形は、２次巻線９ｂに印加されるインパルス波形がそれぞれ負にバイアスされた波形となり、第２放電部１２から発生したプラスイオンは放電電極１２ａ上で中和し、マイナスイオンは反発し放出される。

上記第２放電部１２の放電電極１２ａには、負の直流電圧印加手段１８が接続されており、放電電極１２ａに負の直流電圧を印加することにより、図８に示すように、第２放電部１２の放電電極１２ａの対地電圧が負にバイアスされる。なお、図８では、放電電極１２ａに−１ｋＶの直流電圧を印加した場合を示している。

例えば、直流電圧印加手段１８によって放電電極１２ａに直流電圧−１７００Ｖを印加して、マイナスイオンの放出量を確認すると、通常に比べ３０〜４０％増加した結果が得られた。

上記直流電圧印加手段１７及び１８は、第１実施形態と同様に、マイコン２３によって印加電圧が調節可能とされている。すなわち、マイコン２３は、例えば、マイナスイオンの放出量を増加させるときは、負の直流電圧印加手段１８の出力を増加させ、プラスイオン及びマイナスイオンの両方のイオン放出量を増加させるときは、両方の直流電圧印加手段１７及び１８の出力を増加させることにより、イオン放出量をコントロールすることが可能である。

上記イオン発生装置において発生するプラスイオンとしてはＨ⁺（Ｈ₂Ｏ）_mであり、マイナスイオンとしてはＯ₂ ^-（Ｈ₂Ｏ）_n（ｍ、ｎは自然数でＨ₂Ｏ分子が複数個付いていることを意味する）である。このようにプラス、マイナス両方のイオンを個別に放出させ、空気中にＨ⁺（Ｈ₂Ｏ）_mとＯ₂ ^-（Ｈ₂Ｏ）_nの両方を放出させることによる効果は前述した通りである。

次に、イオン発生素子１０の構成について説明する。図６は、イオン発生素子１０の構成を示す側面断面図である。前述のごとく、イオン発生素子１０には、２つの放電部として第１放電部１１及び第２放電部１２が形成されている。

本実施形態において、第１実施形態におけるイオン発生素子３０と異なる点は、同一基板（上部誘電体１５ａ及び下部誘電体１５ｂ）上にそれぞれ分離して２対の電極が形成され、各電極対の部分が第１放電部１１及び第２放電部１２とされている点である。

すなわち、誘導電極１１ｂ及び１２ｂは、下部誘導体１５ｂの同一表面上で互いに離れた位置に形成され、放電電極１１ａ及び１２ａは、上部誘導体１５ａの同一表面上で互いに離れた位置に形成されている。各電極対（放電電極１１ａと誘電電極１１ｂ、放電電極１２ａと誘電電極１２ｂ）はそれぞれ上部誘電体１５ａを挟んで平行に対向配置されており、各電極対の部分が第１放電部１１及び第２放電部１２とされている。そして、放電電極１１ａ及び１２ａを含む上部誘導体１５ａの表面は、コーティング層１６で被覆されている。

なお、各電極に接続される電極接点１１ｃ、１１ｄ、１２ｃ、１２ｄ、接続端子１１ｅ、１１ｆ、１２ｅ、１２ｆ及び接続経路１１ｇ、１１ｈ、１２ｇ、１２ｈは、それぞれ第１実施形態における電極接点２１ｃ、２１ｄ、接続端子２１ｅ、２１ｆ、接続経路２１ｇ、２１ｈと同じ構成とされている。

放電電極１１ａ、１２ａ及び誘導電極１１ｂ、１２ｂの材料としては、第１実施形態と同じように、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１１ｃ、１２ｃは、放電電極１１ａ、１２ａと同一形成面（すなわち上部誘電体１５ａの表面）に設けられた接続端子１１ｅ、１２ｅ、及び接続経路１１ｇ、１２ｇを介して、放電電極１１ａ、１２ａと電気的に導通されている。従って、放電電極接点１１ｃ、１２ｃ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トランスの２次巻線及びダイオードに接続すれば、放電電極１１ａと昇圧トランス８の２次巻線８ｂ、ダイオード１３とを電気的に導通させることができ、放電電極１２ａとトランス９の２次巻線９ｂ、ダイオード１４とを電気的に導通させることができる。

誘導電極接点１１ｄ、１２ｄは、誘導電極１１ｂ、１２ｂと同一形成面（すなわち下部誘電体１５ｂの表面）に設けられた接続端子１１ｆ、１２ｆ、及び接続経路１１ｈ、１２ｈを介して、誘導電極１１ｂ、１２ｂと電気的に導通されている。従って、誘導電極接点１１ｄ、１２ｄ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トランスの２次巻線及びダイオードに接続すれば、誘電電極１１ｂ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、誘電電極１２ｂとトランス９の２次巻線９ｂとを電気的に導通させることができる。

また、放電電極１１ａと放電電極１２ａ及び誘導電極１１ｂと誘導電極１２ｂとは、それぞれ形状を相似とし、大きさを略同一としている。そして、上述のように、放電電極１１ａと誘導電極１１ｂとの間の絶縁抵抗と、放電電極１２ａと誘導電極１２ｂとの間の絶縁抵抗とは略同一であるので、放電電極１１ａと誘導電極１１ｂとの間、及び、放電電極１１ａと誘導電極１１ｂとの間に絶対値が略同一の電圧を印加すれば、略同量のプラスイオン、マイナスイオンが第１の放電部１１、第２放電部１２のそれぞれから放出されることになる。

なお、図５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回路構成であるが、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。

なお、図３及び図５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：新電元工業製）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、当回路の１次側駆動回路としては、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ことが可能である。

係る電気機器にはイオン発生装置で発生したプラスイオン、マイナスイオンの両方のイオンを空気中に送出する送出手段（例えば、送風ファン）を搭載すればよい。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、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。

イオン・オゾン・騒音量と放電強度（回数）との関係を示す模式図 本発明に係るイオン発生装置のイオン量と放電強度（回数）との関係を示す模式図 本発明に係るイオン発生装置の第１実施形態を示す回路図 図３におけるイオン発生素子の構成を示す側面断面図 本発明に係るイオン発生装置の第２実施形態を示す回路図 図５におけるイオン発生素子の構成を示す側面断面図 正の直流高電圧印加による放電電極の対地電圧の変化を示す模式図 負の直流高電圧印加による放電電極の対地電圧の変化を示す模式図

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、２５ 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、２８ 昇圧トランス
１０ イオン発生素子
１１ 第１放電部
１２ 第２放電部
１３、１４ 高圧ダイオード
１５ 誘電体
１５ａ 上部誘電体
１５ｂ 下部誘電体
１６ コーティング層
１７ 正の直流電圧印加手段
１８ 負の直流電圧印加手段
２０ａ、２０ｂ 交流電圧印加回路
２１ 放電部
２２ スイッチ
２３ マイコン

Claims (6)

1. 誘電体を介して対向する放電電極と誘電電極とを備えた放電部に交流電圧を印加してイオンを発生させるイオン発生装置において、前記放電電極に直流電圧を印加する直流電圧印加手段を設け、前記放電電極に対して交流電圧にさらに直流電圧を付加して印加するようにしたことを特徴とするイオン発生装置。
2. 前記直流電圧印加手段が、正の直流電圧及び負の直流電圧のいずれかを選択的に印加可能であることを特徴とする請求項１記載のイオン発生装置。
3. 前記直流電圧印加手段の印加電圧を、正の直流電圧と負の直流電圧とに交互に切換えることにより、プラスイオンとマイナスイオンとを交互に発生させることを特徴とすることを特徴とする請求項２記載のイオン発生装置。
4. 誘電体を介して対向する放電電極と誘電電極とを備えた放電部に交流電圧を印加してイオンを発生させるイオン発生装置において、前記放電部として、交流電圧を正にバイアスした電圧波形を印加することでプラスイオンを発生する第１の放電部と、交流電圧を負にバイアスした電圧波形を印加することでマイナスイオンを発生する第２の放電部とを少なくとも１つずつ有し、前記第１放電部の放電電極に正の直流電圧を印加する正の直流電圧印加手段を設け、第２放電部の放電電極に負の直流電圧を印加する負の直流電圧印加手段を設け、第１放電部の放電電極に対して正にバイアスした電圧波形にさらに正の直流電圧を付加して印加するようにし、第２放電部の放電電極に対して負にバイアスした電圧波形にさらに負の直流電圧を付加して印加するようにしたことを特徴とするイオン発生装置。
5. 前記放電部の放電電極に印加する直流電圧が可変であり、前記放電部の放電電極への電圧印加量を変化させることによって、放出されるイオン量を調節可能とすることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のイオン発生装置。
6. 請求項１〜５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たことを特徴とする電気機器。

Images