JP2007242389A - Ion generating element, ion generating device, and electric equipment - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、イオン検出部を有するイオン発生素子並びにそれを備えるイオン発生装置及び電気機器に関する。 The present invention relates to an ion generation element having an ion detection unit, an ion generation device including the ion generation element, and an electrical apparatus.
近年、プラスイオン及びマイナスイオンの両イオンを発生させるイオン発生装置が開発され、実用化されている。プラスイオン及びマイナスイオンを発生するイオン発生装置の構成の代表例として、放電電極と誘導電極とを誘電体を挟んで対向するように配置したイオン発生素子と、前記放電電極と前記誘導電極との間に高圧交流の駆動電圧を印加する電圧印加回路とを備え、前記駆動電圧の印加によってコロナ放電を発生させることで、プラスイオン及びマイナスイオンを発生させる構成が挙げられる。 In recent years, ion generators that generate both positive ions and negative ions have been developed and put into practical use. As a representative example of the configuration of an ion generator that generates positive ions and negative ions, an ion generating element in which a discharge electrode and an induction electrode are arranged to face each other with a dielectric interposed therebetween, and the discharge electrode and the induction electrode There is a configuration in which a voltage application circuit for applying a high-voltage AC drive voltage between them is provided, and positive ions and negative ions are generated by generating corona discharge by applying the drive voltage.
また、現在、イオンを発生するイオン発生装置は多種多様であるが、ほとんどのイオン発生装置においてイオン発生の原理は針電極間や上記放電電極と上記誘導電極間に高電圧インパルスを印加して、コロナ放電を発生させることによりイオンを発生させるというものである。
放電によって発生したイオンは様々な効果をもたらすが、イオンそのものは無味無臭で可視性もないため、実際に発生しているかどうか確認することはできない。従来の一般的なイオン発生装置では、長時間の放電による上記針電極あるいは上記放電電極の劣化や電極面にごみの付着等が発生すると、これらが原因で初期状態に比べると放電が不安定になり、最悪の場合放電自体が停止する可能性があるが、これを使用者が外部から確認する手段が無い。 The ions generated by the discharge have various effects. However, since the ions themselves are tasteless and odorless and have no visibility, it is not possible to confirm whether the ions are actually generated. In a conventional general ion generator, when the needle electrode or the discharge electrode deteriorates due to a long-time discharge or dust adheres to the electrode surface, the discharge becomes unstable compared to the initial state due to these. In the worst case, the discharge itself may stop, but there is no means for the user to confirm this from the outside.
なお、特許文献1には、コロナイオン発生電極と近接させてコロナイオン検出電極を設け、前記コロナイオン検出電極のコロナイオン電流値に基づいて実コロナ臨界電圧を検出し、コロナイオン検出電極と誘導電極との間に印加すべき電圧を決定するイオン発生装置が開示されている。しかしながら、特許文献1に開示されているイオン発生装置は電子写真法における帯電・除電装置としてあるいはイオン記録ヘッド等として利用され、イオン発生装置で発生したイオンはイオン発生装置を搭載している電気機器(例えば電子写真記録装置)内で用いられることが前提となっている。 In Patent Document 1, a corona ion detection electrode is provided close to the corona ion generation electrode, an actual corona critical voltage is detected based on the corona ion current value of the corona ion detection electrode, and the corona ion detection electrode and induction are detected. An ion generator for determining a voltage to be applied between electrodes is disclosed. However, the ion generator disclosed in Patent Document 1 is used as a charging / discharging device in an electrophotographic method or as an ion recording head or the like, and ions generated by the ion generating device are electric devices equipped with the ion generating device. It is assumed that it is used in (for example, an electrophotographic recording apparatus).
一方、イオン発生装置で発生したイオンを、イオン発生装置を搭載している電気機器(例えば、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、車載用空気調和機など)の外部に放出して用いる場合もある。この場合、イオン発生装置で発生したイオンを電気機器外部の空気中に放出し、効率よく拡散させるためには、前記イオン発生装置で発生したイオンを電気機器外部の空気中に放出する放出手段を電気機器に搭載する必要があり、特許文献1に記載されているように放電電極(コロナイオン発生電極)の近傍にイオン検出部(コロナイオン検出電極)を設けても、放出手段の送風の向きによっては、イオン検出部のイオン検出効率が低下し、最悪の場合イオン発生装置でイオンが発生しているのにイオンを検出できない状況になる可能性がある。 On the other hand, the ions generated by the ion generator are converted into electrical equipment (for example, an air conditioner, a dehumidifier, a humidifier, an air cleaner, a refrigerator, a fan heater, a microwave oven, a washing dryer, In some cases, it is used after being released to the outside of a vacuum cleaner, sterilizer, on-vehicle air conditioner, or the like. In this case, in order to release ions generated by the ion generator into the air outside the electric device and efficiently diffuse the ions, a discharge means for discharging the ions generated from the ion generator into the air outside the electric device is provided. Even if an ion detection unit (corona ion detection electrode) is provided in the vicinity of the discharge electrode (corona ion generation electrode) as described in Patent Document 1, it is necessary to be mounted on an electric device. Depending on the case, the ion detection efficiency of the ion detector may be reduced, and in the worst case, ions may be detected even though ions are generated by the ion generator.
本発明は、上記の点に鑑み、放出手段の送風方向の影響を受けにくいイオン検出部を有するイオン発生素子並びにそれを備えるイオン発生装置及び電気機器を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the ion generating element which has an ion detection part which is hard to receive to the influence of the ventilation direction of an emission | release means in view of said point, an ion generator provided with the same, and an electric equipment.
上記目的を達成するために本発明に係るイオン発生素子は、誘電体と、前記誘電体の表面に形成され、少なくとも3つの先鋭部を有する放電電極と、前記誘電体の内部又は裏面に形成され、前記放電電極に対向する誘導電極と、前記誘電体の表面に形成され、イオンを捕集するイオン捕集用導体とを備え、隣接する前記先鋭部同士を結んで得られる閉領域内に前記イオン捕集用導体を設ける構成としている。 In order to achieve the above object, an ion generating element according to the present invention is formed on a dielectric, a discharge electrode formed on the surface of the dielectric, having at least three sharpened parts, and the inside or the back of the dielectric. And an induction electrode facing the discharge electrode and an ion collecting conductor formed on the surface of the dielectric for collecting ions, and in the closed region obtained by connecting the adjacent sharpened portions to each other. An ion collecting conductor is provided.
このような構成によると、全ての先鋭部がイオン捕集用導体よりも放出手段の送風方向の下流側に存在するという状況を避けることができるので、イオン検出部であるイオン捕集用導体が放出手段の送風方向の影響を受けにくくなる。なお、放出手段の送風方向の影響をより一層受けにくくするためには、隣接する前記先鋭部同士を結んで得られる閉領域の中心位置に前記イオン捕集用導体を設けることが望ましい。 According to such a configuration, it is possible to avoid a situation in which all the sharpened portions are present downstream of the ion collection conductor in the blowing direction of the emission means. Therefore, the ion collection conductor that is the ion detection unit is provided. It becomes difficult to be influenced by the blowing direction of the discharge means. In order to make it less susceptible to the influence of the blowing direction of the discharge means, it is desirable to provide the ion collecting conductor at the center position of the closed region obtained by connecting the adjacent sharp portions.
また、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、上記構成のイオン発生素子と、前記イオン発生素子が備える放電電極と誘電電極との間に電圧を印加する電圧印加手段と、前記イオン発生素子が備えるイオン捕集用導体の電位に基づいて、前記放電電極の先鋭部での放電により発生したイオンを検出するイオン検出手段とを備える構成としている。 In order to achieve the above object, an ion generating apparatus according to the present invention includes an ion generating element having the above-described configuration, a voltage applying unit that applies a voltage between a discharge electrode and a dielectric electrode included in the ion generating element, Based on the potential of the ion collecting conductor included in the ion generating element, an ion detecting means for detecting ions generated by the discharge at the sharp point of the discharge electrode is provided.
また、上記目的を達成するために本発明に係る電気機器は、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機器外部の空気中に放出する放出手段とを備える構成としている。 In order to achieve the above object, an electrical apparatus according to the present invention includes an ion generator having the above-described configuration and a discharge unit that discharges ions generated by the ion generator into the air outside the apparatus. .
本発明によると、放出手段の送風方向の影響を受けにくいイオン検出部を有するイオン発生素子並びにそれを備えるイオン発生装置及び電気機器を実現することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the ion generating element which has an ion detection part which is hard to receive to the influence of the ventilation direction of an emission | release means, an ion generator provided with it, and an electric equipment are realizable.
本発明の一実施形態について図面を参照して以下に説明する。図1は、本発明に係る電気機器の概略構成例を示す断面図である。本発明に係る電気機器1は、吸込部2と、送風ファン3と、イオン発生装置4と、吹出部5とを備えている。本発明に係る電気機器1の具体例としては、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、車載用空気調和機などが挙げられる。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration example of an electrical apparatus according to the present invention. The electrical device 1 according to the present invention includes a suction part 2, a blower fan 3, an
吸込部2は、電気機器外部の空気を電気機器内部に吸い込むための開口部である。吹出部5は、電気機器内部の空気を電気機器外部に吹き出す開口部である。送風ファン3は、回転駆動して、吸込部2から吸い込んだ空気をイオン発生装置4に送風することで、イオン発生装置4で発生したイオンを吹出部5から電気機器外部に放出する。
The suction part 2 is an opening for sucking air outside the electric device into the electric device. The blowing unit 5 is an opening that blows out air inside the electric device to the outside of the electric device. The blower fan 3 is rotationally driven, and blows air sucked from the suction part 2 to the
図2は、イオン発生装置4の構成を示す図である。図2(a)はイオン発生装置4の平面図であり、図2(b)はイオン発生装置4のP1−P2線断面図である。イオン発生装置4は、イオン発生素子6と、電圧印加回路7と、イオン検出回路8とを備えている。
FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the
電圧印加回路7は、イオン発生素子6の放電電極10と誘導電極11との間に高圧交流の駆動電圧を印加してコロナ放電を発生させる。また、イオン検出回路8は、イオン発生素子6のイオン捕集用導体12の電位に基づいて、上記コロナ放電により発生したイオンを検出する。
The voltage application circuit 7 generates a corona discharge by applying a high-voltage AC driving voltage between the
イオン発生素子6は、誘電体基板9と、放電電極10と、誘導電極11と、イオン捕集用導体12と、電極接点13〜15と、保護層16とを備えている。
The ion generating element 6 includes a dielectric substrate 9, a
誘電体基板9は、厚さ方向に積層された下部基板9a及び上部基板9bからなり、略長方形の平板状を呈する。本実施形態では、下部基板9aと上部基板9bの厚みはそれぞれ0.45mmであり、誘電体基板9のサイズは約15mm×37mm×0.9mmである。
The dielectric substrate 9 includes a
誘導電極11は、下部基板9a及び上部基板9bによって挟まれる位置に、放電電極10と対向するように配置されている。誘導電極11は、平面視で略O字状に形成されている。放電電極10は、略直線状の基部10aを四つ有し、基部10aの誘電体基板中心側に配置された先鋭部10bを基部10aそれぞれに対して複数有している。四つの基部10aは、平面視で誘電体基板9の周囲に配置され、略C字状に形成されている。イオン捕集用導体12は、放電電極10と同一形成面(すなわち上部基板9bの表面)上に配置され、より詳細には、平面視で隣接する先鋭部10b同士を結んで得られる閉領域の中心位置に配置され、略円形状に形成されている。ただし、イオン捕集用導体12の形状は、必ずしも略円形状である必要はなく、放電電極10と接触しない形状であればよい。また、放電電極10の表面を覆うように、保護層16が形成されている。ただし、イオン捕集用導体12上には、保護層16が形成されない構成とするので、イオンの検出がし易い。
The
本実施形態では、下部基板9a、上部基板9b、及び保護層16の素材としてアルミナを用いている。ただし、下部基板9a、上部基板9b、及び保護層16の素材はアルミナに限定されない。下部基板9a、上部基板9b、及び保護層16の素材として、結晶化ガラス、フォルステライト、ステアタイト等の他のセラミック材料、または、ポリイミド、エポキシ等の樹脂材料を用いても良い。
In the present embodiment, alumina is used as a material for the
また、本実施形態では、放電電極10、誘導電極11、及びイオン捕集用導体12の素材として、タングステンを用いている。放電電極10、誘導電極11、及びイオン捕集用導体12に用いられる素材の他の例として、モリブテン等の高融点の金属材料が挙げられる。また、イオン捕集用導体12については、放電電極10及び誘導電極11と同一材料を採用せずに、銅等の金属で構成するようにしてもよい。
In this embodiment, tungsten is used as a material for the
ここで、イオン発生素子6の生産方法例の概略について説明する。まず、アルミナシートからなる下部基板9aの表面にタングステン材料をパターン印刷することによって、誘導電極11を形成する。続いて、誘導電極11を覆うようにアルミナシートからなる上部基板9bを載置して、上部基板9bを下部基板9aに圧着する。続いて、上部基板9bの表面に、タングステン材料をパターン印刷することによって、放電電極10を形成し、同時に、イオン捕集用導体12を形成する。続いて、放電電極10の全体を覆うようにアルミナ製の保護層16をコーティングによって形成し、同時に、イオン捕集用導体12の表面には、保護層がコーティングされないように、マスキング等の処理を行う。そして、このようにして形成された部材を摂氏1400度〜1600度の温度で、非酸化性雰囲気下で焼結することによってイオン発生素子6を得る。
Here, the outline of the example of the production method of the ion generating element 6 is demonstrated. First, the
図2(b)に示すように、放電電極10は下部基板9a及び上部基板9bを貫通する電極接点13に接続され、誘導電極11は下部基板9aを貫通する電極接点14に接続され、イオン捕集用導体12は下部基板9a及び上部基板9bを貫通する電極接点15に接続されている。本実施形態では、電極接点13は放電電極10を形成する際に対応する位置に形成されたホール内に放電電極10と同一の材料を充填して形成され、電極接点14は誘導電極11を形成する際に対応する位置に形成されたホール内に誘導電極11と同一の材料を充填して形成され、電極接点15はイオン捕集用導体12を形成する際に対応する位置に形成されたホール内にイオン捕集用導体12と同一の材料を充填して形成されている。
As shown in FIG. 2B, the
放電電極10と誘導電極11との間には、電極接点13及び14を介して、電圧印加回路7から高圧交流の駆動電圧が印加される。イオン検出回路8は、電極接点15を介して、イオン捕集用導体12の電位を入力し、イオン捕集用導体12の電位に基づいてイオンの発生の有無を確認する。
A high-voltage AC driving voltage is applied between the
電圧印加回路7が、放電電極10と誘導電極11との間に、ピーク値約4.5kVで周波数45kHzの高電圧であってインパルス的な極短時間の正負振動減衰波形の電圧を印加すると、放電電極10の先鋭部10bで電界が集中して局部的にコロナ放電が発生し、そのコロナ放電の作用によりプラスイオン及びマイナスイオンが発生し、イオン発生素子6から約25cm離れた位置で、それぞれ16万個/m3を超えるプラスイオン及びマイナスイオンが測定される。
When the voltage application circuit 7 applies between the
続いて、イオン検出回路8の構成例について説明する。図3は、イオン検出回路8の構成例を示す図である。 Subsequently, a configuration example of the ion detection circuit 8 will be described. FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of the ion detection circuit 8.
イオン発生素子6ではプラスイオン及びマイナスイオンが発生しているため、プラスイオンとマイナスイオンとのバランスによってイオン捕集用導体12の電位は正負どちらにも成り得る。したがって、より迅速なイオンの検出を可能とするために、イオンを補足したときのイオン捕集用導体12の電位を正負どちらかに特定することが望ましい。
Since positive ions and negative ions are generated in the ion generating element 6, the potential of the
図3に示すイオン検出回路は、イオン捕集用導体12がプラスイオンを捕集しその捕集に伴ってイオン捕集用導体12の電位が正になるような構成である。図3に示すイオン検出回路は、整流用ダイオード17と、ツェナーダイオード18と、Nチャネル型MOSFET19と、抵抗20とを備えている。
The ion detection circuit shown in FIG. 3 is configured such that the
整流ダイオード17のアノードは、電極接点15(図3において不図示)を介して、イオン捕集用導体12(図3において不図示)に接続される。整流ダイオード17のカソードは、ツェナーダイオード18のカソード及びNチャネル型MOSFET19のゲートに接続される。Nチャネル型MOSFET19のドレインには定電圧VCC(本実施形態では12Vの直流電圧)が印加され、Nチャネル型MOSFET19のソースは抵抗20の一端に接続される。抵抗20の他端及びツェナーダイオード18のアノードはグランド電位になっている。Nチャネル型MOSFET19のソース電位が図3に示すイオン検出回路の出力となる。
The anode of the
実際にイオン発生装置4(図1を参照)を動作させてプラスイオン及びマイナスイオンを発生させ、送風ファン3(図1を参照)により送風を行うと、イオン捕集用導体12(図2を参照)がプラスイオンを捕集しその捕集に伴ってイオン捕集用導体12の電位が上昇する。これにより、Nチャネル型MOSFET19のゲート電位が上昇し、Nチャネル型MOSFET19がオン状態になり、Nチャネル型MOSFET19のソース電位が定電圧VCC(本実施形態では12Vの直流電圧)になる。また、イオン発生装置4の動作時には、イオン捕集用導体12の電位がNチャネル型MOSFET19のゲート耐圧よりも高くなるため、ツェナーダイオード18によりNチャネル型MOSFET19のゲート電位の上昇を制限し、Nチャネル型MOSFET19を保護している。したがって、ツェナーダイオード18としては、Nチャネル型MOSFET19のゲート耐圧よりも小さいツェナー電圧(本実施形態では16V)のツェナーダイオードを用いるようにする。
When the ion generator 4 (see FIG. 1) is actually operated to generate positive ions and negative ions, and the air is blown by the blower fan 3 (see FIG. 1), the ion collecting conductor 12 (see FIG. 2). (See) collects positive ions, and the potential of the
放電電極10と誘導電極11との間に高圧交流の駆動電圧を印加している状態でのNチャネル型MOSFET19のソース電位の時間変化特性T1と、放電電極10と誘導電極11との間に高圧交流の駆動電圧を印加していない状態でのNチャネル型MOSFET19のソース電位の時間変化特性T2とを図4に示す。放電電極10と誘導電極11との間に高圧交流の駆動電圧を印加している状態ではNチャネル型MOSFET19のソース電位がドレインに印加されている定電圧VCC(本実施形態では12V)まで上昇している。これに対して、放電電極10と誘導電極11との間に高圧交流の駆動電圧を印加していない状態ではNチャネル型MOSFET19のソース電位がグランド電位(本実施形態では0V)のまま変化しない。図4から、Nチャネル型MOSFET19のソース電位を出力としている図3に示すイオン検出回路はイオンを検出していることがわかる。
A time-change characteristic T1 of the source potential of the N-channel MOSFET 19 in a state where a high-voltage AC driving voltage is applied between the
なお、イオン捕集用導体12がマイナスイオンを捕集しその捕集に伴ってイオン捕集用導体12の電位が負になるようにする場合には、図3に示すイオン検出回路の各素子の極性を逆にすればよい。また、本発明に係る電気機器1においては、送風ファン3の送風方向と、イオン発生素子6の上部基板9b表面の法線方向とが略垂直になるように、イオン発生装置4を配置することが望ましい。このような配置により、イオン発生装置4で発生したイオンが効率よく電気機器外部へ放出される。
When the
1 電気機器
2 吸込部
3 送風ファン
4 イオン発生装置
5 吹出部
6 イオン発生素子
7 電圧印加回路
8 イオン検出回路
9 誘電体基板
9a 下部基板
9b 上部基板
10 放電電極
10a 放電電極の基部
10b 放電電極の先鋭部
11 誘導電極
12 イオン捕集用導体
13〜15 電極接点
16 保護層
17 整流用ダイオード
18 ツェナーダイオード
19 Nチャネル型MOSFET
20 抵抗
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electric equipment 2 Suction part 3
20 resistance
Claims (4)
前記誘電体の表面に形成され、先鋭部を有する放電電極と、
前記誘電体の内部又は裏面に形成され、前記放電電極に対向する誘導電極と、
前記誘電体の表面に形成され、イオンを捕集するイオン捕集用導体とを備え、
隣接する前記先鋭部同士を結んで得られる閉領域内に前記イオン捕集用導体を設けることを特徴とするイオン発生素子。 A dielectric,
A discharge electrode formed on the surface of the dielectric and having a sharpened portion;
An induction electrode formed inside or on the back surface of the dielectric and facing the discharge electrode;
An ion collecting conductor formed on the surface of the dielectric and collecting ions;
An ion generating element characterized in that the ion collecting conductor is provided in a closed region obtained by connecting adjacent sharpened portions.
前記イオン発生素子が備える放電電極と誘電電極との間に電圧を印加する電圧印加手段と、
前記イオン発生素子が備えるイオン捕集用導体の電位に基づいて、前記放電電極の先鋭部での放電により発生したイオンを検出するイオン検出手段とを備えることを特徴とするイオン発生装置。 The ion generating element according to claim 1 or 2,
Voltage applying means for applying a voltage between a discharge electrode and a dielectric electrode provided in the ion generating element;
An ion generation apparatus comprising: an ion detection unit configured to detect ions generated by discharge at a sharp portion of the discharge electrode based on a potential of an ion collection conductor included in the ion generation element.
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