JP2009004127A - Ion generation device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、コロナ放電により正及び負の空気イオンを生成するイオン生成装置に関する。 The present invention relates to an ion generator that generates positive and negative air ions by corona discharge.
従来、放電電極に高圧ケーブルを介して高圧電源を接続して構成されるイオン生成装置が知られている。ここで、放電電極は針状電極と対向電極とで構成され、該針状電極と対向電極との間に高電圧を印加して該針状電極から発生するコロナ放電により、空気をイオン化して空気イオンを生成する。このようなイオン生成装置は、生成した空気イオンによって帯電体の電荷を中和することができ、除電装置とも呼ばれている。 2. Description of the Related Art Conventionally, an ion generating apparatus configured by connecting a discharge electrode to a high voltage power source via a high voltage cable is known. Here, the discharge electrode is composed of a needle electrode and a counter electrode, and a high voltage is applied between the needle electrode and the counter electrode to ionize air by corona discharge generated from the needle electrode. Generates air ions. Such an ion generator can neutralize the charge of the charged body with the generated air ions, and is also called a static eliminator.
一般に、放電電極全体の形状は棒状であり、放電電極は長手方向に複数の針状電極を並列配置すると共に、針状電極の列の両側に平行に対向電極を配置して構成されるものが多い。このような棒状の放電電極は、1本または複数本が高圧ケーブルを介して別設置の高圧電源に接続するのが通常である。この場合、放電電極の配置換えに際しては、高圧ケーブルの配線も換える必要があり、その作業は煩雑であることに加えて、高電圧配線の工事であるので、電気的絶縁を確保することが重要である。そこで、絶縁性を確保しながら放電電極の交換等の作業を安全かつ容易に行えるようにするため、放電電極と高圧電源を一体的に配置することで装置の小型化を図ると共に高圧ケーブルも装置内に収納することが望まれる。 In general, the overall shape of the discharge electrode is a rod, and the discharge electrode is configured by arranging a plurality of needle-like electrodes in parallel in the longitudinal direction and arranging counter electrodes in parallel on both sides of the row of needle-like electrodes. Many. Usually, one or a plurality of such rod-shaped discharge electrodes are connected to a separately installed high-voltage power source via a high-voltage cable. In this case, when replacing the discharge electrodes, it is necessary to change the wiring of the high-voltage cable, and in addition to the complexity of the work, it is important to ensure electrical insulation since it is a construction of high-voltage wiring. It is. Therefore, in order to be able to safely and easily perform work such as replacement of the discharge electrode while ensuring insulation, the discharge electrode and the high-voltage power source are integrally arranged to reduce the size of the device and the high-voltage cable also It is desired to be housed inside.
従来の技術では、高圧電源が小型で棒状に構成できるものとして、交流方式では数十kHzの高周波電源を小型の高周波トランスで構成できるので、これを放電電極と一体化したものが知られている(特許文献1)。 In the prior art, a high-voltage power supply can be configured in a small rod shape. In the AC method, a high-frequency power supply of several tens of kHz can be configured with a small high-frequency transformer, and this is integrated with a discharge electrode. (Patent Document 1).
また、直流の高圧電源は、高周波トランスと倍電圧整流回路の組み合わせで小型化できるので、直流高圧電源一体型の放電電極装置が実用化されている(特許文献2)。 Further, since a DC high-voltage power supply can be reduced in size by a combination of a high-frequency transformer and a voltage doubler rectifier circuit, a discharge electrode device integrated with a DC high-voltage power supply has been put into practical use (Patent Document 2).
更に、30 Hz以下の周波数のパルス交流式の電源も、直流高圧電源と類似した回路で小型にできるので、交流高圧電源一体型の放電電極装置も実用化されている(特許文献3)。
しかしながら、除電性能の面から50Hz又は60Hzの商用周波数の交流電源を使用することが望ましいが、従来の電源一体型で小型化されたものは、上記のように商用周波数以外の電源を用いるものであった。また、商用周波数の交流式の電源は巻線トランスで小型化が困難なものであるから、商用周波数の交流電源では、放電電極と高圧電源を一体化して小型化を実現できないという問題があった。 However, it is desirable to use an AC power supply with a commercial frequency of 50 Hz or 60 Hz from the viewpoint of static elimination performance, but the conventional power supply integrated type that is downsized uses a power supply other than the commercial frequency as described above. there were. In addition, since the commercial frequency AC power supply is difficult to downsize with a winding transformer, the commercial frequency AC power supply has a problem that the discharge electrode and the high-voltage power supply cannot be integrated to achieve downsizing. .
本発明は、商用周波数の交流電源でも放電電極と一体化して小型化を実現できる構造のイオン生成装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an ion generating device having a structure that can be miniaturized by integrating with a discharge electrode even with an AC power source of commercial frequency.
かかる目的を達成するため、本発明は、交流高圧電源全体を細長い形状とし、長尺の横長形状の放電電極と一体的に形成することにより、イオン生成装置を小型化をするものである。 In order to achieve this object, the present invention reduces the size of the ion generator by forming the entire AC high-voltage power supply in an elongated shape and integrally forming it with a long horizontally long discharge electrode.
詳細には、本発明は、放電電極に交流高圧電源から高圧ケーブルを介して高電圧を印加することにより該放電電極からコロナ放電を発生させ、正及び負の空気イオンを生成するイオン生成装置であって、前記放電電極は、横長筒状の絶縁材からなる電極ケース内で、該電極ケースの長手方向に並列配置された複数の針状電極と、該複数の針状電極に対向して配置された対向電極とからなり、前記高圧電源は、横長の電源ケース内に、前記高圧ケーブルを二次側に接続した巻線トランスと、該巻線トランスの一次側にパルス入力を加えるパルス発生回路とを配置して構成され、前記電源ケースを前記電極ケースの上に重ねて両ケースが一体に形成され、両ケースの内部に前記高圧ケーブルが収納されることを特徴とする。 Specifically, the present invention is an ion generator that generates positive and negative air ions by generating a corona discharge from a discharge electrode by applying a high voltage to the discharge electrode from an AC high-voltage power supply via a high-voltage cable. The discharge electrode is disposed in an electrode case made of an insulating material having a horizontally long cylindrical shape, and a plurality of needle-like electrodes arranged in parallel in the longitudinal direction of the electrode case, and facing the plurality of needle-like electrodes. The high-voltage power supply comprises a winding transformer in which the high-voltage cable is connected to the secondary side in a horizontally long power supply case, and a pulse generation circuit for applying a pulse input to the primary side of the winding transformer The power supply case is overlaid on the electrode case, the two cases are integrally formed, and the high-voltage cable is housed in both cases.
本発明の一実施形態では、前記電極ケース内に、空気供給管と、該電極ケースの長手方向に並列配置された複数の空気ノズル部材とを備え、該空気ノズル部材の内部に前記針状電極を配置して、前記空気供給管から各空気ノズル部材に空気を供給し該針状電極の近傍で該空気ノズル部材から空気を噴出させることにより、該針状電極の先端部で生成された空気イオンを遠方まで移送させるものとする。 In one embodiment of the present invention, the electrode case includes an air supply pipe and a plurality of air nozzle members arranged in parallel in the longitudinal direction of the electrode case, and the needle-like electrode is provided inside the air nozzle member. The air generated at the tip of the needle electrode by supplying air from the air supply pipe to each air nozzle member and ejecting the air from the air nozzle member in the vicinity of the needle electrode. Ions shall be transported far away.
別の実施形態では、前記巻線トランスを横方向に配置された低圧段トランスと高圧段トランスとで構成すると共に、前記パルス発生回路を該巻線トランスの横に配置することで前記高圧電源を前記電源ケースに収納する。 In another embodiment, the winding transformer includes a low-voltage stage transformer and a high-voltage stage transformer arranged in a lateral direction, and the high-voltage power supply is configured by arranging the pulse generation circuit next to the winding transformer. Store in the power supply case.
本発明のイオン生成装置において、前記パルス発生回路で発生するパルスの周期は、例えば50Hzから1kHzの範囲とする。 In the ion generation apparatus of the present invention, the period of the pulses generated by the pulse generation circuit is, for example, in the range of 50 Hz to 1 kHz.
また、前記放電電極の各針状電極は、抵抗又は容量を介して、前記高圧ケーブルに接続される。 Each acicular electrode of the discharge electrode is connected to the high voltage cable via a resistor or a capacitor.
本発明のイオン生成装置によれば、放電電極のケースに高圧電源が一体的に合体され、放電電極と高圧電源を接続する高圧ケーブルもケース内に収納されるので、外部に露出することがなく、放電電極の据付作業や保守が容易になる。 According to the ion generating apparatus of the present invention, the high voltage power source is integrally combined with the case of the discharge electrode, and the high voltage cable connecting the discharge electrode and the high voltage power source is also housed in the case, so that it is not exposed to the outside. The installation and maintenance of the discharge electrode is facilitated.
第1実施形態のイオン生成装置1は、図1、図2(a)及び(b)に示すように、放電電極2と交流高圧電源3とで構成される。
The ion generator 1 of 1st Embodiment is comprised by the discharge electrode 2 and the alternating current high
放電電極2は、長尺筒状の絶縁材の電極ケース4からなり、該電極ケース4の長手方向に複数の放電ノズル部5を並べて配置し、該放電ノズル部5の中心に針状電極6を配置し、該針状電極6に対向して板状の対向電極7を該電極ケース4の外部に配置し、また、該電極ケース4の内部の長手方向に高電圧ケーブル8を配置する。
The discharge electrode 2 is composed of a long cylindrical
交流高圧電源3は、巻線トランス9と、これにパルス状の入力を加えるパルス発生回路10とで構成され、巻線トランス9とパルス発生回路10を並べて電源ケース11に内蔵する。電源ケース11は、放電電極2の電極ケース4の上に跨った形で電極ケース4と一体化している。巻線トランス9の二次側は、接続線12により電極ケース4内の高電圧ケーブル8に接続され、高電圧ケーブル8は接続線13により各針状電極6と接続している。
The AC high-
従って、針状電極6に巻線トランス9から交流高電圧を印加して、針状電極6と対向電極7との間に交流高電界を形成し、針状電極6の先端に電界を集中してコロナ放電を発生させることにより、正及び負の空気イオンを生成する。
Therefore, an AC high voltage is applied to the
上記の構成によれば、高電圧ケーブル8、接続線12及び接続線13は全て、電源ケース11と電極ケース4の内部に収納され、高電圧部分が外部に露出せず、低圧の直流電源線14が外部に出ているだけである。従って、安全で、放電電極2と交流高圧電源3を接続する高電圧ケーブル8の外部配線工事も不要であり、イオン生成装置1の取付けや交換が容易である。
According to the above configuration, the
なお、本実施形態では、電極ケース4の端に合わせて電源ケース11を一体化しているが、電極ケース4の中央部に電源ケース11を配置しても差し支えない。
In the present embodiment, the
次に、第2の実施形態のイオン生成装置101は、図3、図4(a)及び(b)に示すように、放電電極2と交流高圧電源3の構成は基本的に同じであるが、第1の実施形態に以下の構成を付加したものである。
Next, as shown in FIGS. 3, 4 (a) and 4 (b), the
すなわち、放電電極2の電極ケース4の端面に空気供給口15を設け、電極ケース4の内部には空気供給管16を備え、電極ケース4の長手方向に複数の空気ノズル部材17を並べて配置し、各空気ノズル部材17には、空気室18と空気噴出孔19を設けている。空気ノズル部材17は、第1の実施形態における放電ノズル部5として構成されると共にその内部に空気室18と空気噴出孔19を形成するための仕切りを備えたものである。
That is, an
ここで、空気ノズル部材17の中央に針状電極6を配備し、空気供給管16から各空気ノズル部材17の空気室18に空気を供給し、空気噴出孔19から噴出させる。針状電極6の近傍(図示の例では、両側2箇所)での空気の噴出により、針状電極6の先端部に空気の流れを形成し、その先端部で生成した空気イオンを遠方まで移送させることができる。
Here, the needle-
また、図5に示すように、交流高圧電源3は、巻線トランス9とパルス発生回路10からなり、巻線トランス9は、低圧段トランス21と高圧段トランス22を組み合わせて、これらを横に並べる配置とする。更に、パルス発生回路10も、パルス生成回路23と、パルス幅やパルス周期等を操作してイオン生成におけるイオンバランスを制御するイオンバランス制御回路24とを含む。そして、両回路23及び24を横に並べる配置として、交流高圧電源3を全体として細長い形状とすることにより、交流高圧電源3を放電電極2に跨った形で一体化させることができる。
As shown in FIG. 5, the AC high-
また、巻線トランス9における巻線の一巻当りの起電力は、入力の周波数に比例するから、周波数が高くなると巻線の巻き数を減らすことができ、トランスが小型にできる。そこで、パルス発生回路装置10において発生するパルスの周波数を商用周波数の50Hzよりも高くすることが、巻線トランスの小型化にとって有利である。更に、高い周波数による正負の空気イオンの発生により、高速で移動する帯電物体の静電気除去にも対応することができる。なお、周波数があまりに高くなると、針状電極への汚れの付着が多くなることから、周波数は50Hzから1kHzの範囲が適している。
Further, since the electromotive force per winding of the winding
図示のイオン生成装置1においては、針状電極6に高電圧が印加されるので、安全のために、図6に示すように、高電圧ケーブル8と針状電極6を接続している接続線13に抵抗体25を介在させることにより、針状電極6からの短絡電流を制限することができる。抵抗体25としては、電気配線部品としての耐圧を有する抵抗器、或いは適切な抵抗値を有する抵抗素材を用いることができる。
In the illustrated ion generator 1, since a high voltage is applied to the
また、図7に示すように、高電圧ケーブル8と針状電極6を接続している接続線13に容量体26を介在させることにより、針状電極6からの短絡電流を制限することができる。容量体26としては、電気配線部品としての耐圧を有するコンデンサ部品、或いは高電圧ケーブル8も含めて平行な平板型又は二重円筒型の電極構造により容量を形成してもよい。
Further, as shown in FIG. 7, the short-circuit current from the
本発明のイオン生成装置は、イオン生成特性が従来のものと同等でありながら、高圧ケーブルが外部に出ていない電源一体型の構造であるから、組立及び保守が容易であり、広い分野の静電対策に適用可能である。 The ion generator of the present invention has a power integrated structure in which the high-voltage cable is not exposed to the outside while the ion generation characteristics are the same as the conventional one. Applicable to electricity countermeasures.
1,101…イオン生成装置、2…放電電極、3…交流高圧電源、4…電極ケース、5…放電ノズル部、6…針状電極、7…対向電極、8…高電圧ケーブル、9…巻線トランス、10…パルス発生回路、11…電源ケース、12,13…接続線、15…空気供給口、16…空気供給管、17…空気ノズル部材、18…空気室、19…空気噴出孔、25…抵抗体、26…容量体。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,101 ... Ion generator, 2 ... Discharge electrode, 3 ... AC high voltage power supply, 4 ... Electrode case, 5 ... Discharge nozzle part, 6 ... Needle electrode, 7 ... Counter electrode, 8 ... High voltage cable, 9 ... Winding Line transformer, 10 ... Pulse generation circuit, 11 ... Power supply case, 12, 13 ... Connection line, 15 ... Air supply port, 16 ... Air supply pipe, 17 ... Air nozzle member, 18 ... Air chamber, 19 ... Air ejection hole, 25 ... resistor, 26 ... capacitor.
Claims (6)
前記放電電極は、横長筒状の絶縁材からなる電極ケース内で、該電極ケースの長手方向に並列配置された複数の針状電極と、該複数の針状電極に対向して配置された対向電極とからなり、
前記高圧電源は、横長の電源ケース内に、前記高圧ケーブルを二次側に接続した巻線トランスと、該巻線トランスの一次側にパルス入力を加えるパルス発生回路とを配置して構成され、
前記電源ケースを前記電極ケースの上に重ねて両ケースが一体に形成され、両ケースの内部に前記高圧ケーブルが収納されることを特徴とするイオン生成装置。 In an ion generator for generating positive and negative air ions by generating a corona discharge from the discharge electrode by applying a high voltage from a high-voltage cable from an AC high-voltage power supply to the discharge electrode,
The discharge electrode has a plurality of needle-like electrodes arranged in parallel in the longitudinal direction of the electrode case in an electrode case made of a horizontally long cylindrical insulating material, and a counter-position arranged to face the plurality of needle-like electrodes. Consisting of electrodes,
The high-voltage power source is configured by arranging, in a horizontally long power supply case, a winding transformer in which the high-voltage cable is connected to the secondary side, and a pulse generation circuit that applies a pulse input to the primary side of the winding transformer,
The ion generator is characterized in that the power supply case is overlaid on the electrode case, the two cases are integrally formed, and the high-voltage cable is housed in both cases.
前記電極ケース内に、空気供給管と、該電極ケースの長手方向に並列配置された複数の空気ノズル部材とを備え、該空気ノズル部材の内部に前記針状電極を配置して、前記空気供給管から各空気ノズル部材に空気を供給し該針状電極の近傍で該空気ノズル部材から空気を噴出させるにより、該針状電極の先端部で生成された空気イオンを遠方まで移送させることを特徴とするイオン生成装置。 The ion generator according to claim 1,
An air supply pipe and a plurality of air nozzle members arranged in parallel in the longitudinal direction of the electrode case are provided in the electrode case, and the needle-like electrode is arranged inside the air nozzle member to supply the air Air is supplied from a tube to each air nozzle member and air is ejected from the air nozzle member in the vicinity of the needle-like electrode, thereby transferring air ions generated at the tip of the needle-like electrode to a distance. An ion generator.
前記巻線トランスを横方向に配置された低圧段トランスと高圧段トランスとで構成すると共に、前記パルス発生回路を該巻線トランスの横に配置することで前記高圧電源を前記電源ケースに収納することを特徴とするイオン生成装置。 In the ion generator according to claim 1 or 2,
The winding transformer is composed of a low-voltage stage transformer and a high-voltage stage transformer arranged in a lateral direction, and the high-voltage power supply is housed in the power supply case by arranging the pulse generation circuit beside the winding transformer. An ion generator characterized by that.
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Utsumi et al. | Discussion of Discharge Distribution in Reactor and Design of Reactor for Dense Ozone Production Using Nanosecond Pulsed Power |
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