JP2008140592A - 放電装置、及びそれを用いた液晶表示装置および空気清浄機 - Google Patents

Abstract

【課題】放電装置の小型化を実現する技術を提供する。
【解決手段】放電装置は、エレクトレット電極２を有する固定基板１とこのエレクトレット電極２と所定の間隔ｄ１を有して対向するように設けられた対向電極５を有する可動基板４とを備え、所定の間隔ｄ１を保持しながら可動基板４を水平方向に相対移動させることにより、その相対移動に伴って発生するエネルギーを電気エネルギーに変換して発電を行う発電部２０と、この発電部２０から生じる電圧により放電を行う放電部４０と、を備える。放電部４０は、表面に突起部７ａを有する放電電極７とこの突起部７ａを有する面と所定の間隔ｄ２を有して対向するように設けられた平面状の対向電極８とを備え、放電電極７は可動基板４の対向電極５が形成された面とは反対側の面において対向電極５と重畳する位置に設けられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、放電装置、及びそれを用いた液晶表示装置および空気清浄機に関し、特に振動エネルギーを電気エネルギーに変換して発電を行う発電部を有する放電装置、及びそれを用いた液晶表示装置および空気清浄機に関する。

従来から昇圧装置により昇圧された高電圧によって放電部を放電させる放電装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

上記特許文献１に開示された電子閃光装置（放電装置）では、直流電源となる電池と、交流電圧を有する電気信号を生成するインバータ回路と、昇圧装置（発電部）と、この昇圧装置により昇圧された電圧を充電するコンデンサと、コンデンサの電圧により閃光放電管を発光させる発光部（放電部）とを有し、上記昇圧装置として、入力した電気信号を機械的な振動に変換し、さらにこの機械的な振動を電気信号に変換する圧電トランス（たとえば、ローゼン型圧電トランス）を採用する方法が提案されている。

図１１は従来の放電装置におけるローゼン型圧電トランスの概略図である。ローゼン型圧電トランスにおいて、圧電セラミック素子２００は、長さが２Ｌ、幅がＷ、厚みがＴの長方形板状に形成され、圧電セラミック素子２００の片側半分（駆動部２００Ａ）は厚み方向に分極Ｐ１が施され、圧電セラミック素子２００の残りの半分（発電部２００Ｂ）は長さ方向に分極Ｐ２が施されている。分極Ｐ１が施された駆動部２００Ａの上下面には一対の入力電極２０２，２０３が設けられ、分極Ｐ２が施された発電部２００Ｂの長さ方向の一端面（Ｗ×Ｔ面）には出力電極２０６が設けられている。そして、各入力電極２０２，２０３および出力電極２０６には、それぞれ入力端子２０４，２０５及び出力端子２０７が接続される。

こうしたローゼン型圧電トランスでは、入力端子２０４と入力端子２０５との間に圧電セラミック素子２００の長さ２Ｌで決まる固有共振周波数の交流電圧を印加すると、圧電セラミック素子２００の電歪効果により機械的振動が発生し、さらにこの機械的振動は長さ方向で増大する。そして、こうした機械的振動により発電部２００Ｂでは、圧電効果により電荷を発生し、出力端子２０７および出力端子２０５間に交流高圧な出力電圧が得られることとなる。すなわち、ローゼン型圧電トランスでは、入力した電気信号を機械的な振動に変換し、この機械的な振動を大きくしてから電気信号に戻すことにより、昇圧を行っている。
特表２０００−３２１６３４号公報

ところで、従来の放電装置（特に圧電トランス）はその構造が大きいため、近年ではその小型化・高集積化が強く求められている。しかしながら、上記圧電トランスは出力インピーダンスが高いため、出力に接続される負荷が特に重い場合には、出力インピーダンスによる電圧降下が大きくなり、小さな形状の圧電トランスでは発光（放電）に必要な高電圧が出せないという問題がある。このため、従来の放電装置では、発光（放電）に必要な高電圧を発生させるために、放電装置の小型化・高集積化を犠牲にして、圧電トランスの形状を大きくしたり、あるいは、複数の圧電トランスを並列に接続したりする方法を採用している。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、放電装置の小型化を実現する技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の第１の局面に係る放電装置は、対向する電極間の相対移動に伴って発生するエネルギーを電気エネルギーに変換して発電を行う発電部と、この発電部から生じる電圧により放電を行う放電部とを備えることを特徴とする。

上記課題を解決するために、本発明の第２の局面に係る放電装置は、電荷を保持する膜を有する第１の基板と、電荷を保持する膜と対向するように設けられた第１の電極を有する第２の基板とを備え、第１の基板に対し第２の基板が相対移動することにより、その相対移動に伴って発生するエネルギーを電気エネルギーに変換して発電を行う発電部と、この発電部から生じる電圧により放電を行う放電部とを備えることを特徴とする。

上記構成において、放電部は、第３の電極と、この第３の電極と対向するように設けられた第４の電極とを備え、第３の電極と第４の電極の少なくとも一方は、第１の基板上に設けられていてもよい。

上記構成において、放電部は、第３の電極と、この第３の電極と対向するように設けられた第４の電極とを備え、第３の電極と第４の電極の少なくとも一方は、第２の基板上に設けられていてもよい。

上記構成において、第３の電極と第４の電極の少なくとも一方は、第２の基板の第１の電極が形成された面とは反対側の面において第１の電極と重畳する位置に設けられていることが好ましい。

上記構成において、第３の電極は、第４の電極と対向する面に突起部を有していることが好ましい。

上記構成において、第３の電極は互いに電気的に絶縁された複数の電極部からなり、突起部はこの電極部ごとに設けられていてもよい。

上記構成において、突起部と第３の電極とは同一の金属からなることが好ましい。

上記構成において、突起部と第４の電極とは同一の金属からなることが好ましい。

本発明に係る液晶表示装置は、上記記載の放電装置と、放電装置の放電により発光する発光部と、発光部を光源とする液晶表示部と、を備えることを特徴とする。

本発明に係る空気清浄機は、上記記載の放電装置を空気流路内に配置することを特徴とする。

本発明によれば、小型化された放電装置、及びそれを用いた液晶表示装置および空気清浄機が提供される。

以下、本発明を具現化した実施形態について図面に基づいて説明する。なお、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態に係る放電装置の概略断面図であり、図２は図１の放電装置の各電極の形状を示す概略上面図である。図２（Ａ）は発電部における対応する２つの電極であり、図２（Ｂ）は同放電部における突起部を有する放電電極である。

本発明の第１実施形態における放電装置は、振動エネルギー（対向する電極間の相対移動に伴って発生するエネルギー）を電気エネルギーに変換して発電を行う発電部２０と、この発電部２０から生じる電圧により放電を行う放電部４０とを備えている。

発電部２０には、複数のエレクトレット電極２を表面に有する固定基板１と、複数の対向電極５を表面に有する可動基板４とが互いに所定の間隔ｄ１を隔てて配置されている。エレクトレット電極２および対向電極５の形状は、図２（Ａ）に示すように、所定の方向（矢印３０で示される方向）に直交するように櫛状に細分化されて設けられ、対応する各基板上においてその一端が共通配線で接続されている。このように細分化することで、小さな振動に対しても大きな面積変化を生じさせることができるので、所定の方向（矢印３０で示される方向）の振動に対する発電効率を向上させることができる。特に、後述する駆動部６ａの伸縮（伸長もしくは収縮）する量と対応させることでさらに効率的に発電させることがきる。

エレクトレット電極２は、アルミニウム合金などの金属からなる固定電極２ａと、その表面に形成されたポリプロピレンやポリエチレンテレフタレートなどの樹脂材料からなる電荷保持材料であるエレクトレット膜２ｂとによって構成されている。ここで、エレクトレット膜２ｂにはコロナ放電などにより電荷注入がなされ、その表面電位はマイナス数１００Ｖからマイナス数１０００Ｖに達するように調整されている。エレクトレット電極２を含む固定基板１は放電装置内において固定され、エレクトレット電極２を構成する固定電極２ａは接地されている。なお、エレクトレット膜２ｂの表面電位はエレクトレット膜の材料やエレクトレット膜への電荷注入条件などにより容易に調整することが可能である。たとえば、エレクトレット膜の材料として、熱酸化法により形成したシリコン酸化膜（ＳｉＯ_２膜）を採用してもよい。

対向電極５は固定電極２ａと同じアルミニウム合金などの金属から構成されている。そして、エレクトレット電極２と対向するように可動基板４の表面に形成されている。

対向電極５を含む可動基板４は、固定基板１の周縁上に設けられた固定構造体３に対して、その一方が駆動部６ａを介して連結され、他方がバネ駆動体６ｂを介して連結されている。すなわち、可動基板４には駆動部６ａとバネ駆動体６ｂが可動基板４の対向する両側面にそれぞれ接続され、可動基板４は駆動部６ａとバネ駆動体６ｂにより所定方向（矢印３０で示される方向）の水平方向の運動を行い、定位置に戻ることができるように構成されている。ここで、駆動部６ａは電圧が印加されると電圧が印加されない状態から所定方向（矢印３０で示される方向）に伸長もしくは収縮し、バネ駆動体６ｂはこの駆動部６ａに連動して同じ所定方向に振動する。なお、駆動部６ａには電池などの直流電源から印加される電圧がインバータ回路により交流電圧に変換されて印加されるように接続されている。

駆動部６ａは、積層型圧電素子からなり、電圧が印加されると電圧が印加されない状態から矢印３０の方向に伸長もしくは収縮する特性を有する。この伸縮（伸長もしくは収縮）は、圧電材料の自発分極に基づく歪による変位を利用しているため、電気エネルギーを直接的に機械エネルギーに変換する電気機械変換効率が高く、また電圧印加した際の自発分極の応答速度が速いため駆動部として高速で動作する。圧電素子を構成する材料としては、たとえば、水晶、ニオブ酸リチウム、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、チタン酸ジルコン酸鉛、メタニオブ酸鉛、ポリフッ化ビニリデンなどが採用され、この中で特にチタン酸ジルコン酸鉛が好適である。ここでは、駆動部６ａとして、約０．１ｍｍ〜約１ｍｍの厚みの積層型圧電素子（変位量０．１％程度）を用いた。なお、圧電素子の構成と材料を適宜選択することによって、数十μｍ以上の伸長もしくは収縮が可能である。

このように構成された発電部２０では、駆動部６ａの伸縮により可動基板４が移動することで、電荷を保持しているエレクトレット電極２とこれに対向する対向電極５との間で両者が重なる面積の増減が生じ、対向電極５に電荷の変化が生じる。この電荷の変化を取り出すことにより発電が行える。また、この発電部２０は、対向する電極間の相対移動の際に生じる静電誘導を利用して発電（振動エネルギーを電気エネルギーに変換）しているので、出力インピーダンスが非常に小さく、小さな形状でも放電に必要な高電圧を出すことができる。さらに、エレクトレット電極２を構成するエレクトレット膜２ｂへの初期電荷注入量を増加させることで、容易に出力電圧の高電圧化を図ることができる。

なお、エレクトレット電極２を構成するエレクトレット膜２ｂは本発明の「電荷を保持する膜」、対向電極５は本発明の「第１の電極」、所定の間隔ｄ１は本発明の「第１の間隔」、固定基板１は本発明の「第１の基板」、可動基板４は本発明の「第２の基板」、及び発電部２０は本発明の「発電部」の一例である。

次に、放電部４０には、可動基板４の裏面に設けられ、その表面に突起部７ａを有する放電電極７と、固定基板９の表面に固定され、放電電極７と所定の間隔ｄ２を隔てて配置された平面状の対向電極８とが設けられている。

放電電極７はアルミニウム合金などの金属から構成され、突起部７ａは、図２（Ｂ）に示すように、平面状の放電電極７に一箇所設けられている。ここでの突起部７ａは針状あるいは錐体状に形成されている。このように放電電極７の表面に突起部７ａを設けることで、電圧が印加された際、突起部周辺の電界を不均一にしてより低電圧で、且つ、容易に放電するようになる。なお、突起部７ａを放電電極７の面内に複数箇所設けるようにしてもよい。

本実施形態での突起部７ａは、アルミニウム合金などの金属膜の表面の一部をリソグラフィ技術およびエッチング技術を用いて加工することにより、放電電極７と一体的に形成している。このようにすることで、突起部７ａと放電電極７との熱膨張係数を同じとすることができるとともに、突起部７ａと放電電極７との界面をなくすことができるので、放電する際に発生する熱応力に対する突起部７ａと放電電極７との接続信頼性（密着性）を向上させることができる。この結果、放電装置の耐熱性を向上させることができる。

放電電極７は、可動基板４の裏面（可動基板４の対向電極５が形成された面とは反対側の面）において対向電極５と重畳する位置に設けられ、発電部２０の対向電極５と連動して振動するようになっている。

また、放電部４０の放電電極７は、可動基板４を貫通して設けられた導体部１１を介して発電部２０の対向電極５と電気的に接続されている。このように重畳する位置で接続することで両者の配線距離を短くすることができるので、配線抵抗に起因する伝送損失を低減できる。このため、発電部２０から放電部４０への電圧の印加をより効率的に行えるようになる。

対向電極８は放電電極７と同じアルミニウム合金などの金属から構成され、放電電極７に対向して平面状に形成されている。対向電極８を含む固定基板９は、固定基板１の周縁上に設けられた固定構造体３を介して固定基板１上に固定されている。なお、対向電極８は接地されている。

このように構成された放電部４０では、放電電極７に高電圧が印加されることにより、
放電電極７の突起部７ａ部分にコロナ放電が生じ、電子線や紫外線などの電磁波が発生する。

なお、放電電極７は本発明の「第３の電極」、突起部７ａは本発明の「突起部」、所定の間隔ｄ２は本発明の「第２の間隔」、及び対向電極８は本発明の「第４の電極」の一例である。

次に、本発明の放電装置の機能動作について説明する。

図３は放電装置の振動前後での機能動作を説明するための概略断面図（部分拡大図）である。図３（Ａ）は発電部の対向電極がエレクトレット電極から離れた位置にある状態を示し、図３（Ｂ）は発電部の対向電極がエレクトレット電極に近づいた位置にある状態を示す。

まず、図３（Ａ）に示すように、対向電極５がエレクトレット電極２から離れた位置にある状態において、発電部２０の対向電極５（放電部４０の放電電極７）は接地端子１２に接続されて接地（電位固定）されている。ここで、エレクトレット電極２（エレクトレット膜２ｂ）は負電荷（マイナス数１００Ｖからマイナス数１０００Ｖ）を有した状態となっている。

次に、駆動部６ａ（図１参照）の振動により可動基板４が矢印３０で示される方向に移動すると、対向電極５がエレクトレット電極２に近づき、図３（Ｂ）に示すように、エレクトレット膜２ｂが有する負電荷により、発電部２０の対向電極５に正電荷が静電誘導される。この際、可動基板４を貫通する導体部１１を介して電気的に接続される放電部４０の放電電極７には負電荷が発生する。この放電電極７に誘導された電荷により発生する電圧はエレクトレット電極２（エレクトレット膜２ｂ）の表面電位に依存する。したがって、エレクトレット電極２（エレクトレット膜２ｂ）の表面電位がマイナス数１００Ｖからマイナス数１０００Ｖであるので、移動により対向電極５がエレクトレット電極２に近づいた際には、発電部２０の対向電極５には数１００Ｖ〜数１０００Ｖの電圧に達し、放電部４０の放電電極７にはマイナス数１００Ｖからマイナス数１０００Ｖの電圧が発生することになる。ここで放電部４０の対向電極８は接地されているので、放電部４０の電極間には数１００Ｖ〜数１０００Ｖの電位差が生じることとなる。この結果、放電電極７の表面に形成された突起部７ａにおいてコロナ放電が生じ、電子線や紫外線などの電磁波が発生する。このようにして本実施形態では発電部２０により容易に高電圧を生じさせ放電することができる。

さらに振動することで、再度対向電極５はエレクトレット電極２から離れた位置に移動し、発電部２０の対向電極５（放電部４０の放電電極７）は接地端子１２に接続されて接地される。これにより発電部２０の対向電極５（放電部４０の放電電極７）の電位はリセットされる。以降は上記動作の繰り返しとなり、発電と放電を繰り返すことになる。

以上説明した本発明の第１実施形態に係る放電装置によれば、以下のような効果を得ることができるようになる。
（１）エレクトレット電極２（エレクトレット膜２ｂ）を有する固定基板１と、このエレクトレット電極２と所定の間隔ｄ１を有して対向するように設けた対向電極５を有する可動基板４とを備え、所定の間隔ｄ１を保持しながら可動基板４を水平方向に相対移動させることにより、その相対移動に伴って発生するエネルギーを電気エネルギーに変換して発電を行う発電部２０と、この発電部２０から生じる電圧により放電を行う放電部４０とを備える放電装置としたことで、可動基板４を相対移動させることにより対向電極５に誘導される電荷が変化し、その変化分が所定電圧を有する電流として出力されるので、小さな形状でも放電に必要な高電圧を出すことができる。このため、こうした発電部２０を有する放電装置を小型化することができる。
（２）放電部４０を、表面に突起部７ａを有する放電電極７と、この放電電極７の突起部７ａを有する面と第２の間隔ｄ２を有して対向するように設けられた平面状の対向電極８とを備え、放電電極７を可動基板４の裏面（対向電極５が形成された面とは反対側の面）において対向電極５と重畳する位置に設けたことで、発電部２０と放電部４０とが重畳されて構成されるので、放電装置のさらなる小型化が可能になる。
（３）突起部７ａと放電電極７とを同一の金属により構成したことで、突起部７ａと放電電極７との熱膨張係数を容易に同じとすることができるので、放電する際に発生する熱応力に対する突起部７ａと放電電極７との接続信頼性（密着性）を向上させることができる。この結果、放電装置の耐熱性を向上させることができる。
（４）突起部７ａと対向電極８とを同一の金属により構成したことで、突起部７ａと対向電極８との仕事関数を容易に同じとすることができるので、放電時の発熱によって突起部７ａと対向電極８との間にクロス汚染が生じても放電部４０の放電開始電圧は変動することなく、発電部２０から生じる電圧により安定して放電することができる。
（第２実施形態）
図４は本発明の第２実施形態に係る放電装置の構成を示す概略断面図である。第１実施形態と異なる箇所は、発電部２０と積層していた放電部４０を固定基板１上に平面的に配置したことである。それ以外については、先の第１実施形態と同様である。

具体的には、図４に示すように、発電部２０と放電部４０はいずれも固定基板１上に設けられている。発電部２０における可動基板４のバネ駆動体６ｂは、発電部２０と放電部４０との間に設けられた固定構造体３ａにより固定されている。放電部４０における固定基板９はその一端を固定構造体３ａにより固定されている。なお、発電部２０の対向電極５と放電部４０の放電電極７とはリード線１３などにより接続されている。

本発明の第２実施形態に係る放電装置によれば、少なくとも上記（１）、（３）、及び（４）の効果に加え、以下の効果を享受することができる。
（５）固定基板１上に発電部２０と放電部４０とを設けたことで、発電部２０のエレクトレット電極２（エレクトレット膜２ｂ）と放電部４０の対向電極８が配置される基板が固定基板１に共通化されるので、発電部と放電部とを個々に設けていた場合に比べて、放電装置をより小型化することができる。
（第３実施形態）
図５は本発明の第３実施形態に係る放電装置の構成を示す概略断面図である。第１実施形態と異なる箇所は、放電部４０における固定基板９を可動基板４の周縁に沿うように形成した固定構造体３ｂに固定し、放電部４０全体を可動基板４上に配置したことである。それ以外については、先の第１実施形態と同様である。

本発明の第３実施形態に係る放電装置によれば、上記（１）〜（４）の効果に加え、以下の効果を得ることができる。
（６）発電部２０における所定の間隔ｄ１と放電部４０における所定の間隔ｄ２とをそれぞれ個別に調整できるようになるので、それらの制御精度がさらに向上し、放電装置を再現よく安定して提供できるようになる。この結果、こうした放電装置の製造効率が向上し、放電装置の低コスト化を図ることができる。
（第４実施形態）
図６は本発明の第４実施形態に係る放電装置の構成を示す概略断面図であり、図７は図６の放電装置の各電極の形状を示す概略上面図である。図７（Ａ）は発電部における対向電極であり、図７（Ｂ）は放電部における突起部を有する放電電極である。第１実施形態と異なる箇所は、（１）放電部４０における放電電極７が、図７（Ｂ）に示すように、ライン＆スペース状の互いに電気的に絶縁された複数の電極部７ｂからなり、その表面に突起部７ａが電極部７ｂごとに設けられていること、（２）発電部２０の対向電極５が、図７（Ａ）に示すように、互いに電気的に絶縁された複数の電極部５ｂからなること、（３）各電極部（電極部７ｂおよび電極部５ｂ）はそれぞれ導体部１１を介して電気的に接続されていることである。それ以外については、先の第１実施形態と同様である。

本発明の第４実施形態に係る放電装置によれば、上記（１）〜（４）の効果に加え、以下の効果を得ることができる。
（７）放電電極７をライン＆スペース状の互いに電気的に絶縁された複数の電極部７ｂからなり、その表面に突起部７ａを電極部７ｂごとに設けたことで、駆動部６ａによる１回の相対移動によって電極部７ｂに設けた突起部７ａごとに放電させることができるので、放電部４０からの総放電量を増加させることができる。
（第５実施形態）
図８は本発明の第５実施形態に係る放電装置の構成を示す概略断面図である。第１実施形態と異なる箇所は、発電部２０の可動基板４の両側面を固定構造体３にバネ駆動体６ｂを介して連結し、装置外部からの外力（揺れ、振動など）を受けた場合に、可動基板４が所定の方向（矢印３０で示される方向）の水平方向の運動を行い、定位置に戻ることができるように構成していることである。それ以外については、先の第１実施形態と同様である。

本発明の第５実施形態に係る放電装置によれば、上記（１）〜（４）の効果に加え、以下の効果を得ることができる。
（８）発電部２０の可動基板４をバネ駆動体６ｂにより連結したことで、外部から加わる振動により自己発電するため、発電部２０を駆動するための電源を必要とせずに放電部４０を放電させることができる。このため、放電装置のさらなる小型化を達成することができる。
（第６実施形態）
図９は本発明の放電装置を用いた液晶表示装置の構成を示す概略図である。本実施形態の液晶表示装置は、表面に複数の放電装置５０を有するベース基板５１と、その前方に配置した蛍光板５２と、さらにその前方に配置した液晶表示部５３とを備え、これらが一体成型されている。なお、放電装置５０は本発明の「放電装置」、蛍光板５２は本発明の「発光部」、及び液晶表示部５３は本発明の「液晶表示部」の一例である。

ベース基板５１には表面にマトリクス状に固定配置された複数の放電装置５０が設けられている。各放電装置５０はそれぞれの発電と放電が連動して動作するように制御されている。そして、蛍光板５２は、放電装置５０の放電により放出される電磁波（紫外線、電子線など）により蛍光発光し、液晶表示部５３のバックライトとして機能する。液晶表示部５３は、液晶に電圧を印加することにより液晶分子の向きが変化する配向変化を利用して、バックライトの光源により発せされた光をさえぎったり透過させたりすることにより文字や画像の表示を行う。

本発明の放電装置を用いた液晶表示装置によれば、以下の効果を得ることができる。
（９）従来の液晶表示装置ではバックライトの光源として冷陰極放電管が採用されていたが、これを発光させるための電力消費が大きい。これに対し、本発明の液晶表示装置は、放電装置５０の放電が駆動部６ａの振動により制御し、放電装置５０を低消費電力で放電して蛍光板５２を蛍光発光させ、蛍光板５２を液晶表示部５３のバックライトとして機能させることができるので、バックライトとしての電力消費を低減することができる。これは、積層型圧電素子からなる駆動部６ａが圧電材料の自発分極に基づく歪による変位を利用し、電気エネルギーを直接的に機械エネルギーに変換する電気機械変換効率が高いためである。
（１０）第５実施形態で示した放電装置（装置外部からの外力により発電して放電する放電装置）を採用する場合には、液晶表示装置自体を振動させることで、放電するための電源を必要とせずにバックライトを点灯することが可能となる。
（第７実施形態）
図１０は本発明の放電装置を用いた空気清浄機の構成を示す概略図である。本実施形態の空気清浄機は、空気流路６１内に配置された複数の放電装置６０と、放電装置６０よりも上流に設置された送風部６２と、放電装置６０よりも下流に設置された集塵部６３とを
備える。なお、放電装置６０は本発明の「放電装置」および空気流路６１は本発明の「空気流路」の一例である。

送風部６２はファン等からなり、空気流路６１内に導入された被処理空気６４を放電装置６０に送風する。

放電装置６０はそれぞれの発電と放電が連動して動作するように制御されている。この放電装置６０の動作により電子線や紫外線などの電磁波が発生し、オゾンやマイナスイオンが空気流路６１内に流れ出る。さらに被処理空気６４中の塵がマイナスイオンの付着により帯電する。こうしたオゾンやマイナスイオンの作用により被処理空気６４の脱臭や被処理空気６４中の細菌などの殺菌が行われる。

集塵部６３には、木炭などの多孔質材料あるいは正電荷に帯電したエレクトレット材料が採用され、放電装置６０の放電により帯電した塵や微粒子などを選択的に除去する機能を有する。

このような空気清浄機では、放電装置６０の放電により、流入される被処理空気６４の脱臭や殺菌が行われるとともに、被処理空気６４内の塵や微粒子などが除去され、浄化空気６５として排出される。

本発明の放電装置を用いた空気清浄機によれば、以下の効果を得ることができる。
（１１）従来の空気清浄機ではマイナスイオン発生装置として圧電トランスを用いた発生装置が採用されているが、それ自体の大きさが大きく、空気清浄機の小型化を難しくしていた。これに対し、本発明の空気清浄機は、小型化された放電装置６０の放電を利用するので、マイナスイオン発生装置としての大きさを大幅に低減することができる。このため、空気清浄機の小型化を図ることが可能となる。
（１２）第５実施形態で示した放電装置（装置外部からの外力により発電して放電する放電装置）を採用する場合には、空気清浄機（空気流路６１）自体を振動させることで、放電するための電源を必要とせずにマイナスイオンを発生させることが可能となる。

本発明は、上記した各実施形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施形態も本発明の範囲に含まれうるものである。たとえば、各実施形態の構成を適宜組み合わせてもよい。

上記第１実施形態では、可動基板４の裏面に放電電極７および突起部７ａを設けた例を示したが、本発明はこれに限らず、たとえば、可動基板４の裏面に対向電極８を設け、固定基板９側に放電電極７および突起部７ａを設けるようにしてもよい。この場合にも同様に上記（１）〜（４）の効果を享受することができる。

上記実施形態では、放電電極７に突起部７ａおよび平面状の対向電極８の組み合わせを採用した例を示したが、本発明はこれに限らず、たとえば、突起部を設けず平行平板の電極を採用してもよい。あるいは、両方の電極に突起部を設けるようにしてもよい。これらの場合にも同様に上記効果を享受することができる。

上記第１実施形態では、可動基板４の表裏面にそれぞれ対向電極５および放電電極７を設けた例を示したが、本発明はこれに限らず、たとえば、導体部１１なしに対向電極５と放電電極７とを一体的に形成し、これを可動基板４に固定するようにしてもよい。この場合には、可動基板４部分を薄型化できるので、放電装置のさらなる薄型化を実現できるようになる。

上記第２実施形態では、発電部２０と放電部４０とを固定基板１上に隣接して設けた例を示したが、本発明はこれに限らず、たとえば、それぞれを独立した基板上に設け、両者をリード線等で接続するようにしてもよい。この場合にも、同様の効果を享受することができる。

上記第２実施形態では、固定基板１上の平面的に異なる領域に発電部２０と放電部４０とを設けた例を示したが、可動基板４上の平面的に異なる異なる領域にそれぞれを配置するようにしてもよい。この場合には、発電部２０の対向電極５と放電部４０の放電電極７が配置される基板が可動基板４に共通化されるので、発電部と放電部とを個々に設けていた場合に比べて、放電装置をより小型化することができる。

上記第２実施形態では、放電部４０の対向する電極の一方（対向電極８）を固定基板１上に配置した例を示したが、本発明はこれに限らず、たとえば、放電部４０の電極を固定基板１の表面に対し垂直に配置し、対向する電極の両方を固定基板１上に配置するようにしてもよい。この場合にも、発電部と放電部とを個々に設けていた場合に比べて、放電装置を小型化することができる。

上記実施形態では、可動基板４を固定基板１に対して矢印３０で示される水平方向の運動を行い、定位置に戻ることができるように構成した例を示したが、本発明はこれに限らず、たとえば、可動基板４を上下方向（所定の間隔ｄ１が変化する方向）に移動し、定位置に戻るように構成してもよい。すなわち、可動基板４の移動方向は、固定基板１（エレクトレット電極２）と可動基板４（対向電極５）との間で静電容量が動的に変化する方向であればどの方向であってもよい。このように構成すれば、可動基板４を相対移動させることにより対向電極５に誘導される電荷が変化し、その変化分が所定電圧を有する電流として出力されるので、小さな形状でも放電に必要な高電圧を出すことができる。このため、こうした発電部２０を有する放電装置を小型化することができる。

上記第６実施形態では、液晶表示部５３と放電装置５０との間に蛍光板５２を設けた例を示したが、本発明はこれに限らず、たとえば、液晶表示部５３に対して紫外線や電子線
などにより蛍光発光する蛍光色素を添加するようにしてもよい。この場合には、液晶表示部５３が、放電装置５０の放電により放出される電磁波（紫外線、電子線など）により蛍光発光し、バックライトとしても機能するので、蛍光板５２が不要となり、液晶表示装置の薄型化を実現できる。

本発明の第１実施形態に係る放電装置の概略断面図。 （Ａ），（Ｂ）図１の放電装置の各電極の形状を示す概略上面図。 （Ａ），（Ｂ）放電装置の振動前後での機能動作を説明するための概略断面図。 本発明の第２実施形態に係る放電装置の構成を示す概略断面図。 本発明の第３実施形態に係る放電装置の構成を示す概略断面図。 本発明の第４実施形態に係る放電装置の構成を示す概略断面図。 （Ａ），（Ｂ）図６の放電装置の各電極の形状を示す概略上面図。 本発明の第５実施形態に係る放電装置の構成を示す概略断面図。 本発明の放電装置を用いた液晶表示装置の構成を示す概略図。 本発明の放電装置を用いた空気清浄機の構成を示す概略図。 従来の放電装置の構成を示す概略断面図。

符号の説明

１・・・固定基板、２・・・エレクトレット電極、２ａ・・・固定電極、２ｂ・・・エレクトレット膜、３・・・固定構造体、４・・・可動基板、５・・・対向電極、６ａ・・・駆動部、６ｂ・・・バネ駆動体、７・・・放電電極、７ａ・・・突起部、８・・・対向電極、９・・・固定基板、１１・・・導電体、２０・・・発電部、３０・・・振動方向を示す矢印、４０・・・放電部。

Claims (11)

1. 対向する電極間の相対移動に伴って発生するエネルギーを電気エネルギーに変換して発電を行う発電部と、この発電部から生じる電圧により放電を行う放電部とを備える、放電装置。
2. 電荷を保持する膜を有する第１の基板と、前記電荷を保持する膜と対向するように設けられた第１の電極を有する第２の基板とを備え、前記第１の基板に対し前記第２の基板が水平方向に相対移動することにより、その相対移動に伴って発生するエネルギーを電気エネルギーに変換して発電を行う発電部と、この発電部から生じる電圧により放電を行う放電部とを備える、放電装置。
3. 前記放電部は、第３の電極と、この第３の電極と対向するように設けられた第４の電極とを備え、
   前記第３の電極と前記第４の電極の少なくとも一方は、前記第１の基板上に設けられている、請求項２に記載の放電装置。
4. 前記放電部は、第３の電極と、この第３の電極と対向するように設けられた平面状の第４の電極とを備え、
   前記第３の電極と前記第４の電極の少なくとも一方は、前記第２の基板上に設けられている、請求項２に記載の放電装置。
5. 前記第３の電極と前記第４の電極の少なくとも一方は、前記第２の基板の前記第１の電極が形成された面とは反対側の面において前記第１の電極と重畳する位置に設けられている、請求項４に記載の放電装置。
6. 前記第３の電極は、前記第４の電極と対向する面に突起部を有している、請求項３〜５のいずれか一項に記載の放電装置。
7. 前記第３の電極は互いに電気的に絶縁された複数の電極部からなり、前記突起部はこの電極部ごとに設けられている、請求項６に記載の放電装置。
8. 前記突起部と前記第３の電極とは同一の金属からなる請求項６または７に記載の放電装置。
9. 前記突起部と前記第４の電極とは同一の金属からなる請求項６〜８のいずれか一項に記載の放電装置。
10. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の放電装置と、
    前記放電装置の放電により発光する発光部と、
    前記発光部を光源とする液晶表示部と、
    を備える、液晶表示装置。
11. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の放電装置を空気流路内に配置する、空気清浄機。

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