JP2009238409A

JP2009238409A - イオン発生器

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Publication number: JP2009238409A
Application number: JP2008079663A
Authority: JP
Inventors: Shinji Kato; 慎滋加藤
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2008-03-26
Filing date: 2008-03-26
Publication date: 2009-10-15
Anticipated expiration: 2028-03-26
Also published as: JP5151599B2

Abstract

【課題】イオン及びオゾンの両方を同時に発生させることができる小型のイオン発生器を提供する。
【解決手段】放電針電極４５は、絶縁基板４１に取り付けられている。グランド電極４２は、放電針電極４５と対向し、放電針電極４５との間でイオンを発生させる。グランド電極６は、放電針電極４５と対向し、放電針電極４５との間でオゾンを発生させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、イオン発生器に関し、イオン及びオゾンを発生するイオン発生器に関する。

従来のイオン発生器として、特許文献１に記載のイオン発生器が提案されている。該イオン発生器では、イオンと共に微量のオゾンを発生させて、殺菌・消臭を行うことができる。

しかしながら、特許文献１に記載のイオン発生器では、装置が大型化するという問題がある。より詳細には、該イオン発生器では、イオンを発生させるための２つの電極からなるイオン発生電極と、オゾンを発生させるための２つの電極からなるオゾン発生電極とが別々に設けられている。そのため、該イオン発生電極では、イオン発生電極を設けるためのスペースとオゾン発生電極を設けるためのスペースとが必要になる。その結果、該イオン発生装置が大型化していた。

また、その他の従来のイオン発生器としては、特許文献２に記載のマイナスイオン及びオゾン発生装置が提案されている。該マイナスイオン及びオゾン発生装置は、円筒型のグランド電極と該グランド電極内を貫通する針状のマイナス電極とを備えている。該マイナスイオン及びオゾン発生装置では、マイナス電極とグランド電極との距離を調整することにより、イオン又はオゾンを発生させることができる。すなわち、マイナスイオン及びオゾン発生装置では、２組の電極対を設けることなくイオン又はオゾンを発生させることができる。

しかしながら、特許文献２に記載のマイナスイオン及びオゾン発生装置では、イオン又はオゾンのいずれか一方しか発生させることができない。
特開２００４−２１６０３７号公報特開２００３−３４２００５号公報

そこで、本発明の目的は、イオン及びオゾンの両方を同時に発生させることができる小型のイオン発生器を提供することである。

本発明の一形態に係るイオン発生器は、放電針電極と、前記放電針電極と対向し、該放電針電極との間でイオンを発生させる第１の電極と、前記放電針電極と対向し、該放電針電極との間でオゾンを発生させる第２の電極と、を備えること、を特徴とする。

本発明の一形態に係るイオン発生器によれば、イオン発生器の小型化を図ることができると共に、イオンとオゾンとを同時に発生させることができる。

以下に、本発明の一実施形態に係るイオン発生器について添付の図面を参照して説明する。図１は該イオン発生器が適用されたイオン発生装置１の分解斜視図、図２はその外観斜視図である。図３は、イオン発生装置１に含まれているイオン発生器４及びグランド電極６を平面視した図である。図４は、イオン発生器４及びグランド電極６の側面図である。

図１及び図２に示すように、イオン発生装置１は、下側樹脂ケース２と、上側樹脂ケース３と、イオン発生器４と、端子５ａと、端子５ｂと、グランド電極６と、高圧用リード線７と、グランド用リード線８と、スイッチ１０と、高圧電源（図示せず）とを備えている。

下側樹脂ケース２は、一方の端部の側壁２ａに空気の取入れ口２１が形成され、他方の端部の側壁２ｂに空気の吐出口２２が形成されている。更に、手前側の側壁２ｃには、係止腕部２３が形成されている。

上側樹脂ケース３は、一方の端部の側壁３ａに空気の取入れ口（図示せず）が形成され、他方の端部の側壁３ｂに空気の吐出口３２が形成されている。手前側の側壁３ｃには、爪部３１が２個形成されている。これらの爪部３１を下側樹脂ケース２の係止腕部２３に嵌め込むことにより、図２に示すように、上側樹脂ケース３と下側樹脂ケース２は堅固に接合し、通気性のある樹脂ケースとされる。上側樹脂ケース３と下側樹脂ケース２が内部に形成する収容部には、イオン発生器４、端子５ａ，５ｂ及びグランド電極６が配設されている。

イオン発生器４は、図３に示すように、絶縁基板４１、グランド電極４２、高圧電極４３、絶縁膜４４及び放電針電極４５を備える。絶縁基板４１は、板状の部材であって、本体部４１ａと、一対の延在部４１ｂ，４１ｃを含む。本体部４１ａには、高圧電極４３が設けられる。放電針電極４５は、その根元部分が高圧電極４３にはんだ付けされることにより、本体部４１ａに取り付けられる。放電針電極４５の先端部は本体部４１ａの主面方向に沿って該本体部４１ａから突出している。放電針電極４５は線径が１００μｍ以下の極細線であり、縦弾性係数が２５００Ｎ／ｍｍ²以上であり、ピアノ線、タングステン線、ステンレス線、チタン線などが用いられる。

延在部４１ｂ，４１ｃは、放電針電極４５の先端部の両側方において、該放電針電極４５から離間した状態で、本体部４１ａから延在する。具体的には、延在部４１ｂ，４１ｃは、上方から平面視したときに、放電針電極４５を挟み、かつ放電針電極４５と略平行に延びるように設けられる。放電針電極４５の先端は、本体部４１ａと延在部４１ｂ，４１ｃとに囲まれた領域に突出している。

グランド電極４２は、脚部４２ａ，４２ｂを含んでいる。脚部４２ａ，４２ｂは、放電針電極４５と略平行となるように、延在部４１ｂ，４１ｃの主面上に形成されている。これにより、グランド電極４２と放電針電極４５とは対向する。更に、端子５ｂが接触するコンタクト部４２ｃを残して、グランド電極４２の表面を覆うように、絶縁膜４４が形成されている。絶縁膜４４の材料としてはシリコン樹脂、ガラスグレーズなどが用いられる。グランド電極４２は５０ＭΩ程度の抵抗値を持っている。グランド電極４２の材料としては、酸化ルテニウムペーストやカーボンペーストなどの抵抗材料が用いられる。特に、酸化ルテニウムは高電界がかかってもマイグレーションを起こさないので、最適な材料である。グランド電極４２は、例えばこれらのペーストを絶縁基板４１に塗布して焼き付けることにより形成される。

端子５ａ，５ｂはそれぞれ係止部５１と足部５２にて構成されている。係止部５１は、上側樹脂ケース３の上面３ｄに形成された保持部３３，３４に嵌め込まれる。端子５ａの足部５２は高圧電極４３に接触することにより高圧電極４３と電気的に接続され、端子５ｂの足部５２はグランド電極４２のコンタクト部４２ｃに接触することによりコンタクト部４２ｃと電気的に接続されている。

高圧用リード線７の端部７ａは上側樹脂ケース３の保持部３３の正面に形成された開口部（図示せず）に嵌入され、芯線７１が端子５ａの係止部５１に係合して電気的に接続される。同様に、グランド用リード線８の端部８ａは保持部３４の正面に形成された開口部（図示せず）に嵌入され、芯線８１が端子５ｂの係止部５１に係合して電気的に接続される。

グランド電極６は、ステンレス、タングステン又はアルミニウムなどの金属からなるＬ字形状の電極であり、放電部６ａ及び延在部６ｂを含んでいる。放電部６ａは、板状の電極であり、図４に示すように、放電針電極４５に対して垂直に立てられた状態で該放電針電極４５に対向している。また、放電部６ａは、図４に示すように、放電針電極４５が延在している方向から平面視したときに、放電針電極４５と重ならないように設けられている。更に、図３に示すように、放電針電極４５とグランド電極４２との距離Ｌ１が放電針電極４５とグランド電極６との距離Ｌ２よりも大きくなるように、グランド電極６が接地されている。

延在部６ｂは、放電部６ａに対して垂直にイオン発生装置１の後方に向かって延びている。該延在部６ｂの放電部６ａと接続されている端部の反対側に位置する端部は、図２に示すように、下側樹脂ケース２及び上側樹脂ケース３から外部に露出している。

高圧用リード線７は高圧電源のマイナス出力端子に接続され、グランド用リード線８は高圧電源のグランド出力端子に接続される。延在部６ｂは、スイッチ１０を介して接地される。該スイッチ１０は、グランド電極６と接地との導通と非導通とを切り替える切り替え手段として機能している。高圧電源はマイナスの直流電圧を供給するが、マイナスの直流バイアスを重畳した交流電圧を供給してもよい。そして、このイオン発生装置１は空気清浄機や空調機などに組み込まれる。つまり、高圧電源が空気清浄機の電源回路部にセットされ、イオン発生器が送風経路にセットされることにより、空気清浄機などはマイナスイオン及びオゾンを含んだ風を送風する。なお、高圧電源は、プラスイオンを発生させるために、プラスの直流電圧や、プラスの直流バイアスを重畳した交流電圧を供給してもよい。

以上の構成からなるイオン発生装置１は、以下に説明するように、−２．５ＫＶ〜−３．５ＫＶの電圧でマイナスイオン及びオゾンを発生させることができる。より詳細には、放電針電極４５にマイナス電圧をかけると共にグランド電極４２を接地すると、放電針電極４５とグランド電極４２との間で強電界が形成される。これにより、放電針電極４５の先端部は絶縁破壊してコロナ放電状態になる。放電針電極４５の先端部周辺では、空気中の分子がプラズマ化されて、分子がプラスイオンとマイナスイオンとに分かれ、空気中のプラスイオンは放電針電極４５に吸収され、マイナスイオンが残ることになる。

また、放電針電極４５にマイナス電圧をかけると共にスイッチ１０を導通させてグランド電極６を接地すると、放電針電極４５とグランド電極６との間で強電界が形成される。ここで、図３に示すように、放電針電極４５とグランド電極４２との距離Ｌ１は、放電針電極４５とグランド電極６との距離Ｌ２よりも大きい。そのため、放電針電極４５とグランド電極６との間では、電界強度がより強くなる。この場合、放電針電極４５とグランド電極６との間に大きな漏れ電流が流れる。この大きな漏れ電流により空気中の酸素が分解されて、オゾンが生成される。一方、スイッチ１０を非導通状態とした場合には、漏れ電流が流れず、放電針電極４５とグランド電極６との間では、オゾンは発生しない。

イオン発生装置１によれば、放電針電極４５は、イオンの発生及びオゾンの発生の両方に兼用されている。したがって、イオン発生装置１では、イオンの発生のための放電針電極とオゾンの発生のための放電針電極とを別々に設ける必要がない。その結果、イオン発生装置１の小型化を図ることが可能となる。

更に、イオン発生装置１によれば、オゾンの発生のためのグランド電極６とイオンの発生のためのグランド電極４２とが別々に設けられている。そのため、放電針電極４５とグランド電極４２との間でマイナスイオンを発生させつつ、同時に、放電針電極４５とグランド電極６との間でオゾンを発生させることができる。すなわち、マイナスイオンとオゾンとを同時に発生させることが可能となる。

また、イオン発生装置１によれば、放電部６ａは、図４に示すように、放電針電極４５が延在している方向から平面視したときに、放電針電極４５と重ならないように設けられている。したがって、グランド電極６は、放電針電極４５とグランド電極４２との間でマイナスイオンが発生することを阻害しない。更に、グランド電極６は、マイナスイオンが吐出口３２から放出されることを阻害しない。

また、イオン発生装置１では、グランド電極４２を覆うように絶縁膜４４が形成されている。これにより、放電針電極４５とグランド電極４２との間で漏れ電流が発生することが抑制されるので、放電針電極４５とグランド電極４２との間でオゾンが発生することが抑制される。したがって、イオン発生装置１では、放電針電極４５とグランド電極６との間においてのみオゾンが発生する。その結果、イオン発生装置１では、グランド電極６と接地との導通・非導通を制御することにより、オゾンの発生量を制御することができる。

また、イオン発生装置１において、グランド電極６をステンレスにより作製すれば、グランド電極６の耐久性を向上させることができる。

また、イオン発生装置１では、本体部４１ａの主面に沿って延びるように放電針電極４５が本体部４１ａに取り付けられている。更に、延在部４１ｂ，４１は、放電針電極４５の先端部の両側方において、放電針電極４５から離間した状態で本体部４５ａから延在し、グランド電極４２は、該延在部４１ｂ，４１ｃの主面上に形成されている。これにより、放電針電極４５及びグランド電極４２を絶縁基板４１の主面に沿って配置することが可能となる。その結果、イオン発生器４を薄型化することが可能となる。

また、イオン発生装置１によれば、グランド電極６と接地との間には、スイッチ１０が設けられている。そのため、イオン発生装置１では、スイッチ１０のオンとオフとを切り替えることによりオゾンの発生と停止とを切り替えることができる。

また、グランド電極４２が抵抗材料で形成されているので、グランド電極４２の抵抗値を容易に変更することができる。これにより、放電針電極４５とグランド電極４２との間でオゾンを発生させないようにすることが可能である。

なお、イオン発生装置１において、スイッチ１０の構成は、図２に示したものに限らない。例えば、放電針電極４５とグランド電極６との間の導通と非導通とを切り替えるスイッチの代わりに、放電針電極４５とグランド電極４２との間の抵抗値を切り替える回路（切り替え手段）が設けられていてもよい。このような回路としては、例えば、図５に示す変形例に係るイオン発生装置１'の斜視図のように、グランド電極６と接地との間に抵抗ｒ１，ｒ２及びスイッチ１０を設けることが挙げられる。より詳細には、グランド電極６と接地との間に、抵抗ｒ１と抵抗ｒ２とが直列接続される。スイッチ１０は、抵抗ｒ２に対して並列接続される。これにより、スイッチ１０が導通状態となれば、グランド電極６と接地との間の抵抗値が相対的に小さくなるので、放電針電極４５とグランド電極６との間の電圧値は相対的に大きくなる。その結果、相対的に大量のオゾンが発生する。一方、スイッチ１０が非導通状態となれば、グランド電極６と接地との間の抵抗値が相対的に大きくなるので、放電針電極４５とグランド電極６との間の電圧値は相対的に小さくなる。その結果、相対的に少量のオゾンしか発生しない。

また、イオン発生装置１において、オゾンの発生量の調整は、放電針電極４５とグランド電極６との間の距離を調整することによって行われてもよい。具体的には、オゾンの発生量を増加させたい場合には、放電針電極４５とグランド電極６との間の距離を小さくして、漏れ電流を増加させればよい。一方、オゾンの発生量を減少させたい場合には、放電針電極４５とグランド電極６との間の距離を大きくして、漏れ電流を減少させればよい。

前記のような調整を可能とするためには、放電針電極４５とグランド電極６との間の距離を、可変とする必要がある。そこで、イオン発生装置１では、図１に示した分解された状態において、放電針電極４５とグランド電極６との間の距離を、所望量のオゾンが発生する大きさに調整した後にイオン発生装置１を組み立てればよい。また、図２に示すように組み立てられた状態では、図１に示すようにイオン発生装置１を分解した後に、放電針電極４５とグランド電極６との間の距離を、所望量のオゾンが発生する大きさに調整すればよい。また、イオン発生装置１を分解することなく放電針電極４５とグランド電極６との距離を可変とするための機構がイオン発生装置１に設けられていてもよい。このような機構としては、例えば、グランド電極６を下側樹脂ケース２に板バネ等により押さえつける構成が挙げられる。

また、縦弾性係数が２５００Ｎ／ｍｍ²以上の放電針電極４５を用いることにより、該放電針電極４５が曲がりにくくなると共に、該放電針電極４５に外力が作用しても復元しやすくなる。その結果、放電針電極４５が本来の搭載位置からずれにくくなる。

また、グランド電極６は、金属を成形することにより作製されてもよいが、樹脂などの土台に導電性の材料を塗布することにより作製されてもよい。

また、イオン発生装置１の構成は、前記実施形態において説明したものに限らない。したがって、イオン発生装置１の構成は、その要旨の範囲内において適宜変更可能である。例えば、絶縁基板４１は、図１及び図３に示すような延在部４１ａ，４１ｂを有していない形状であってもよい。また、放電針電極４５とグランド電極４２とが垂直な状態で対向していてもよい。

本発明の一実施形態に係るイオン発生装置の分解斜視図である。図１に示すイオン発生装置の外観斜視図である。前記イオン発生装置に含まれているイオン発生器及びグランド電極を平面視した図である。イオン発生器及びグランド電極の側面図である。変形例に係るイオン発生装置の外観斜視図である。

符号の説明

１，１' イオン発生装置
４イオン発生器
６，４２グランド電極
６ａ放電部
６ｂ延在部
１０スイッチ
４１絶縁基板
４１ａ本体部
４１ｂ，４１ｃ延在部
４４絶縁膜
４５放電針電極

Claims

放電針電極と、
前記放電針電極と対向し、該放電針電極との間でイオンを発生させる第１の電極と、
前記放電針電極と対向し、該放電針電極との間でオゾンを発生させる第２の電極と、
を備えること、
を特徴とするイオン発生器。
前記第１の電極又は前記第２の電極は、接地されること、
を特徴とする請求項１に記載のイオン発生器。
前記第２の電極と接地との間の抵抗値を切り替える切り替え手段を、
更に備えること、
を特徴とする請求項２に記載のイオン発生器。
前記切り替え手段は、前記第２の電極と接地との間を、導通と非導通とに切り替えること、
を特徴とする請求項３に記載のイオン発生器。
前記放電針電極が延在している方向から平面視したときに、前記第２の電極と該放電針電極とは重なっていないこと、
を特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のイオン発生器。
前記放電針電極と前記第１の電極との距離は、該放電針電極と前記第２の電極との距離よりも大きいこと、
を特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のイオン発生器。
前記第２の電極と前記放電針電極との距離は、可変であること、
を特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のイオン発生器。
前記第１の電極を覆う絶縁膜を、
更に備えること、
を特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれかに記載のイオン発生器。
前記第１の電極は、抵抗材料で形成されていること、
を特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれかに記載のイオン発生器。
前記第２の電極は、ステンレスで作製されていること、
を特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれかに記載のイオン発生器。
絶縁基板を、
更に備え、
前記絶縁基板は、
前記放電針電極の先端部が突出するように該放電針電極が取り付けられている本体部と、
前記放電針電極の先端部の両側方において、該放電針電極から離間した状態で前記本体部から延在し、かつ、前記第１の電極が形成されている２本の延在部と、
を含んでいること、
を特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれかに記載のイオン発生器。