JP2013191444A - イオン発生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】外部空間にイオンを十分行き渡らせることができるイオン発生装置を提供することを目的とする。
【解決手段】放電電極２１と誘導電極２２とを有してイオンを発生させるイオン発生素子２と、一端に放出口３ｂを開口してイオン発生素子２により発生したイオンを放出口３ｂに導くダクト３とを備えたイオン発生装置１において、ダクト３が内壁側から外壁側に向かって順に配される誘電体層３１（第１誘電体層）、金属層３２（第１金属層）、誘電体層３３（第２誘電体層）、及び金属層３４（第２金属層）を有して金属層３４により外面を形成され、金属層３２は電圧を印加する電圧印加装置６に接続されるとともに、金属層３４を接地電位にした。
【選択図】図１

Description

本発明は、イオンを発生するイオン発生装置に関する。

従来のイオン発生装置は特許文献１に開示されている。このイオン発生装置はイオン発生素子とダクトとを有している。イオン発生素子はダクト内に面して配され、放電電極と放電電極に対向して配置された対向電極と有する。ダクトは両端が開口し、一端の開口により空気流入口が形成されるとともに他端の開口により放出口が形成される。ダクトの外周には電源に接続された金属帯が周設されている。

イオン発生素子の放電電極に負の電圧を印加するとコロナ放電が生じてマイナスイオンが発生する。発生したマイナスイオンは空気流入口からダクト内に流入した空気流によって放出口へ導かれ、放出口からイオン発生装置の外部に放出される。

この時、イオン発生素子で発生したマイナスイオンによってダクトの内壁が負電位に帯電すると、マイナスイオンがダクトの内壁から反発力を受ける。これにより、マイナスイオンのダクト内の通過が妨げられる。このため、金属帯に所定の正電圧を印加してダクトの内壁を除電し、マイナスイオンがダクト内壁から受ける反発力を低減することができる。その結果、ダクト内でマイナスイオンの通過が妨げられず、イオン発生装置の外部に放出されるマイナスイオン量の減少を防止できる。

特開２００８−２３５２２８号公報（第４頁、第５頁、図１）

しかしながら、上記従来のイオン発生装置によると、電圧が印加される金属帯はダクトの外面を形成しているため、金属帯の電位状態によっては放出口から外部に放出されたイオンが金属帯に吸着する。従って、イオン発生装置の外部空間（例えば居室など）にイオンが十分行き渡らないという問題があった。

本発明は、外部空間にイオンを十分行き渡らせることができるイオン発生装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、放電電極と誘導電極とを有してイオンを発生させるイオン発生素子と、一端に放出口を開口して前記イオン発生素子により発生したイオンを前記放出口に導くダクトとを備えたイオン発生装置において、前記ダクトが内壁側から外壁側に向かって順に配される第１誘電体層、第１金属層、第２誘電体層、及び第２金属層を有して第２金属層により外面を形成され、第１金属層は電圧を印加する電圧印加装置に接続されるとともに、第２金属層を接地電位にしたことを特徴としている。

この構成によると、放電電極により発生したイオンはダクト内を流通して放出口からイオン発生装置の外部に放出される。第１金属層は電圧印加装置により所定の電圧を印加され、第１誘電体層の表面に所定の電位が形成される。第２金属層は接地電位に維持され、放出口から放出されたイオンの吸着が防止される。

また本発明は、上記構成のイオン発生装置において、前記イオン発生素子を前記ダクト内に面して配置し、第１誘電体層の厚さが前記イオン発生素子から前記放出口へ行くほど大きくなっていることが好ましい。

また本発明は、上記構成のイオン発生装置において、前記電圧印加装置の印加電圧を変更可能にすると好ましい。

また本発明は、上記構成のイオン発生装置において、第１誘電体層の厚さを所定の厚さにし、前記電圧印加装置による電圧の印加を行わないことが好ましい。

本発明によると、放電電極により発生したイオンを放出口へ導くダクトが内壁側から外壁側に向かって順に配される第１誘電体層及び第１金属層を有して、第１金属層は電圧を印加する電圧印加装置に接続されるので、放電電極により発生したイオンが誘導電極及び第１誘電体層に回収されないように第１誘電体層の表面電位を設定できる。従って、放出口から外部に放出されるイオン量を増加させることができる。

また、ダクトの外面を形成する第２金属層を接地電位にしたので、放出口から外部に放出されたイオンがダクトの外面に吸着されることを防止できる。従って、イオン発生装置の外部空間にイオンを十分行き渡らせることができる。

本発明の第１実施形態のイオン発生装置を示す側面断面図 本発明の第１実施形態のイオン発生装置の正面断面図 本発明の第１実施形態のイオン発生装置のイオン発生素子を示す斜視図 本発明の第１実施形態のイオン発生装置の第１金属層の効果を調べる実験を説明するための図 本発明の第１実施形態のイオン発生装置の第１誘電体層の厚さが０．１ｍｍの場合の第１金属層への印加電圧とイオン電流との関係図 本発明の第１実施形態のイオン発生装置の第１誘電体層の厚さが０．５ｍｍの場合の第１金属層への印加電圧とイオン電流との関係図 本発明の第１実施形態のイオン発生装置の第１誘電体層の厚さが２．０ｍｍの場合の第１金属層への印加電圧とイオン電流との関係図 本発明の第１実施形態のイオン発生装置の第１誘電体層の厚さ及び表面電位と第１金属層の電位との関係を説明するための図 本発明の比較例のイオン発生装置であって第１金属層を有さないイオン発生装置の正面断面図 本発明の比較例のイオン発生装置であって第１金属層がダクトの内側に配されたイオン発生装置の正面断面図 本発明の第１実施形態のイオン発生装置の第１金属層の効果を示した図 本発明の第２実施形態のイオン発生装置を示す側面断面図

以下に本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図１及び図２は第１実施形態のイオン発生装置の側面断面図及び正面断面図を示している。イオン発生装置１は、イオン発生素子２、ダクト３、送風機４、及び電圧印加装置５、６を有している。イオン発生素子２はダクト３内に面して配置され、放電電極２１及び誘導電極２２を有している。電圧印加装置５は配線５ａ、５ｂを介して放電電極２１及び誘導電極２２に接続され、放電電極２１と誘導電極２２との間に電圧を印加する。

ダクト３は両端が開口した筒型形状となっている。一端の開口により空気流入口３ａが形成されるとともに他端の開口により放出口３ｂが形成される。ダクト３の形状に特に限定はなく、例えば正面断面形状が矩形形状、円形状、楕円形状、半円形状などでもよい。また、ダクト３内の空気流路面積が空気流入口３ａから放出口３ｂへ行くほど小さくなるようにダクト３を構成してもよい。これにより、放出口３ｂでの空気の流速を上昇させることができ、イオン発生素子２により発生したイオンを放出口３ｂからより離れた場所に供給できる。

ダクト３は内壁側から外壁側に向かって順に配される誘電体層３１（第１誘電体層）、金属層３２（第１金属層）、誘電体層３３（第２誘電体層）、及び金属層３４（第２金属層）を有している。誘電体層３１は例えばポリスチレン、ポリカーボネート、アクリルなどの樹脂等により形成される。誘電体層３１はダクト３の最内壁を形成し、ダクト３内に面している。

金属層３２は導電性、加工性及び汎用性の高い金属により形成され、例えば銅、アルミニウム等により形成される。金属層３２は配線３２ａを介して電圧印加装置６に接続されている。これにより、電圧印加装置６は金属層３２に所定の電圧を印加することができる。また、電圧印加装置６は金属層３２への印加電圧を変更可能に構成されている。

金属層３２は誘電体層３１の外側に配されているため、金属層３２は後述の水酸基ラジカルやオゾンに曝されず、腐食しにくくなる。従って、イオン発生装置１の耐久性を向上させることができる。また、放電電極２１及び誘導電極２２が金属層３２に接触することを防止できる。従って、イオン発生装置１の安全性を向上させることができる。

誘電体層３３は金属層３２、３４に挟まれるように形成されている。これにより、金属層３２、３４間の短絡を防止できる。誘電体層３３は誘電体層３１と同じ材質により形成されている。なお、誘電体層３１とは異なる材質により誘電体層３３を形成してもよい。

金属層３４はダクト３の外面を形成し、イオン発生装置１の外部に面している。また、金属層３４は配線３４ａを介して接地されている。これにより、金属層３４の電位は接地電位（ゼロ電位）になっている。金属層３４は金属層３２と同じ材質により形成されている。なお、金属層３２とは異なる材質により金属層３４を形成してもよい。

送風機４は空気流入口３ａの近傍に配置され、送風機４の駆動により矢印Ｓのようにダクト３内に気流が発生する。送風機４としては例えば軸流ファン等を用いることができる。

図３はイオン発生素子２の斜視図を示している。放電電極２１及び誘導電極２２は支持基板２３に設置されている。支持基板２３は絶縁性材料により形成される。放電電極２１の一端側には針状先端部２１ａが形成され、他端側には配線５ａ（図１参照）を介して電圧印加装置５（図１参照）が接続されている。

誘導電極２２は貫通孔２２ａを有する環状の金属板により形成され、配線５ｂ（図１参照）を介して電圧印加装置５（図１参照）に接続されている。貫通孔２２ａ内には放電電極２１の針状先端部２１ａが配置されている。これにより、針状先端部２１ａは誘導電極２２に対向する。

上記構成のイオン発生装置１において、放電電極２１に誘導電極２２に対して負極性の高電圧（例えば、約−５ｋＶ）が電圧印加装置５により印加されると、コロナ放電によりマイナスイオンが発生する。また、放電電極２１に誘導電極２２に対して正極性の高電圧（例えば、約５ｋＶ）が電圧印加装置５により印加されると、コロナ放電によりプラスイオンが発生する。この時、送風機４を駆動させると、イオン発生素子２により発生したマイナスイオンまたはプラスイオンは空気流により放出口３ｂへ迅速に導かれる。

放電電極２１に正電圧が印加されると、電離により発生するイオンが空気中の水分と結合して主としてＨ⁺（Ｈ₂Ｏ）ｍから成る電荷が正のクラスタイオンを発生する。また、放電電極２１に負電圧が印加されると、電離により発生するイオンが空気中の水分と結合して主としてＯ₂ ^-（Ｈ₂Ｏ）ｎから成る電荷が負のクラスタイオンを発生する。ここで、ｍ、ｎは任意の自然数である。放電電極２１に正電圧と負電圧を交互に印加して発生するＨ⁺（Ｈ₂Ｏ）ｍ及びＯ₂ ^-（Ｈ₂Ｏ）ｎが空気中の浮遊菌、居室の壁面等に付着した付着菌、及び臭い成分の表面で凝集してこれらを取り囲む。

そして、式（１）〜（３）に示すように、衝突により活性種である［・ＯＨ］（水酸基ラジカル）やＨ₂Ｏ₂（過酸化水素）を微生物等の表面上で凝集生成して浮遊菌等や臭い成分等を破壊する。ここで、ｍ'、ｎ'は任意の自然数である。従って、プラスイオンまたはマイナスイオンを発生してダクト３の放出口３ｂから放出することにより、外部空間内の殺菌、ウイルスの不活化及び臭い除去を行うことができる。

Ｈ⁺(Ｈ₂Ｏ)ｍ＋Ｏ₂ ^-(Ｈ₂Ｏ)ｎ→・ＯＨ＋1/2Ｏ₂＋(ｍ＋ｎ)Ｈ₂Ｏ ・・・（１）
Ｈ⁺(Ｈ₂Ｏ)ｍ＋Ｈ⁺(Ｈ₂Ｏ)ｍ'＋Ｏ₂ ^-(Ｈ₂Ｏ)ｎ＋Ｏ₂ ^-(Ｈ₂Ｏ)ｎ'
→ 2・ＯＨ＋Ｏ₂＋(ｍ＋ｍ'＋ｎ＋ｎ')Ｈ₂Ｏ ・・・（２）
Ｈ⁺(Ｈ₂Ｏ)ｍ＋Ｈ⁺(Ｈ₂Ｏ)ｍ'＋Ｏ₂ ^-(Ｈ₂Ｏ)ｎ＋Ｏ₂ ^-(Ｈ₂Ｏ)ｎ'
→ Ｈ₂Ｏ₂＋Ｏ₂＋(ｍ＋ｍ'＋ｎ＋ｎ')Ｈ₂Ｏ ・・・（３）

また、放電電極２１に印加する電圧をより高くすると、放電によってイオン発生素子２からイオン及びオゾンが放出される。オゾンの酸化力によって殺菌及び脱臭を行うことができる。なお、複数のイオン発生素子２を設け、一方のイオン発生素子２に正電圧を印加して他方のイオン発生素子２に負電圧を印加してもよい。また、イオン発生素子２に負電圧のみを印加して発生するマイナスイオンによってリラクゼーション効果を得ることもできる。

ここで、例えば放電電極２１に正電圧が印加され、誘導電極２２に放電電極２１よりも低く、かつ放電電極２１においてコロナ放電が生じるような電圧が印加されている場合（イオン発生素子２によりプラスイオンが発生する場合）、放電電極２１から誘導電極２２または誘電体層３１に向かうような電気力線が生じる。放電電極２１におけるコロナ放電によって発生したプラスイオンは、放電電極２１から誘導電極２２に向かう電気力線によって受ける力と、放電電極２１から誘電体層３１に向かう電気力線によって受ける力と、誘導電極２２から誘電体層３１に向かう電気力線によって受ける力と、空気流によって受ける力との合力を受けることにより移動する。つまり、発生したプラスイオンが移動する方向は上記４つの力のバランスによって支配される。イオン発生素子２により発生したプラスイオンのうち、放電電極２１および誘導電極２２から誘電体層３１に向かう電気力線によって受ける力が支配的であるものについては、イオン発生素子２の近傍の誘電体層３１に向けて移動し、誘電体層３１に接触する。これにより、イオン発生素子２の近傍の誘電体層３１は正電位に帯電する。

イオン発生素子２によりマイナスイオンを発生させた場合には、プラスイオンを発生させた場合と反対に誘電体層３１が負電位に帯電する。すなわち、誘電体層３１の表面（ダクト３の内側の面）はイオン発生素子２で発生するイオンと同極性に帯電する。なお、本明細書において、誘電体層３１の表面とは誘電体層３１のダクト３内側の面を示す。

そして、イオン発生素子２によりプラスイオンが発生する場合、放電電極２１の放電時間の経過に伴い、イオン発生素子２における誘導電極２２の電位よりも高い電位がイオン発生素子２近傍の誘電体層３１の表面に形成される。そのため、誘電体層３１の表面からイオン発生素子２の誘導電極２２へ向かう電気力線の成分の割合が増加する。つまり、放電電極２１において発生したプラスイオンが受ける力のうち、誘電体層３１の表面からイオン発生素子２の誘導電極２２へ向かう力の成分が増加する。その結果、誘導電極２２に回収されるプラスイオンの量が増加し、放出口３ｂから放出されるプラスイオンの量が減少する。

この時、誘電体層３１の表面電位の上昇を防ぐように電圧印加装置６により金属層３２に電圧を印加すると、誘電体層３１の表面から誘導電極２２へ向かう電気力線の成分が増加するのを抑制することができる。これにより、誘導電極２２に回収されるプラスイオンの量を減少させることができる。従って、放出口３ｂから放出されるプラスイオンの量の増加させることができる。

一方、誘電体層３１の表面電位が誘導電極２２よりも低い電位になるとプラスイオンは誘電体層３１に吸着される。そこで、誘電体層３１の表面の電位が誘導電極２２に回収されるプラスイオン及び誘電体層３１に吸着されるプラスイオンの量を減少させることができる電位になるように金属層３２の電位を設定する。これにより、放出口３ｂからプラスイオンを効率よく放出することができる。なお、マイナスイオンを発生させる場合も同様な効果を得ることができる。

また、ダクト３の外面を形成する金属層３４は配線３４ａを介して接地されているため、金属層３４の電位は接地電位（ゼロ電位）になっている。これにより、放出口３ｂから外部に放出されたプラスイオンがダクト３の外面に吸着することを低減できる。従って、例えば居室等の外部空間にプラスイオンを十分行き渡らせることができる。また、イオン発生装置１の外面を形成する金属層３４を接地電位にしているため、感電等の危険性も低減できる。また、ダクト３の外面への塵埃等の付着も低減できるため、トラッキング現象の発生を防止することができる。なお、マイナスイオンを発生させる場合も同様な効果を得ることができる。

金属層３２は誘電体層３１、３３に挟まれているため、金属層３４を省いても感電等の危険性を低減できる。しかしながら、金属層３４を省いた場合、金属層３２の電位状態によっては誘電体層３３に誘電分極が生じ、放出口３ｂから放出されたプラスイオンが誘電体層３３に吸着するおそれがある。そのため、本実施形態では誘電体層３３の外側に金属層３４を形成し、金属層３４を接地電位にしている。

次に、イオン発生装置１を用いて、金属層３２の効果を調べる実験を行った。図４は本実験を説明するための図であり、２つのイオン発生装置１及びイオン量測定器１０の平面図を示している。２つのイオン発生装置１を左右に並べて配置し、イオン発生装置１の放出口３ｂから約４１ｃｍ離れた位置にイオン量測定器１０を配置した。イオン量測定器１０はマイナスイオンまたはプラスイオンによって発生するイオン電流値を測定する。イオン電流値が高いほど、イオン発生装置１からイオンが多く放出されたことになる。

そして、２つのイオン発生装置１を同時に駆動させた。この時、一方のイオン発生装置１では放電電極２１に５ｋＶの正の直流電圧を印加し、誘導電極２２に放電時間のＤｕｔｙ比が５％である５〜０ｋＶの負のパルス電圧を印加した。また、送風機４を駆動させてダクト３内に気流を発生させた。これにより、一方のイオン発生装置１の放出口３ｂからプラスイオンがイオン量測定器１０に向けて放出された。

他方のイオン発生装置１では一方のイオン発生装置１とは逆極性の電圧を放電電極２１及び誘導電極２２にそれぞれ印加した。この時、送風機４を駆動させてダクト３内に気流を発生させた。これにより、他方のイオン発生装置１の放出口３ｂからマイナスイオンがイオン量測定器１０に向けて放出された。

この時、イオン発生装置１の誘電体層３１の厚さを０．１ｍｍ、０．５ｍｍ、２．０ｍｍと変えるとともに、金属層３２に印加する電圧を変えて実験を行った。なお、誘電体層３１はポリカーボネートにより形成した。

図５〜図７は、誘電体層３１の厚さがそれぞれ０．１ｍｍ、０．５ｍｍ、２．０ｍｍの場合の金属層３２への印加電圧とイオン電流との関係を調べた結果を示している。縦軸はイオン電流値の最大値を１．００としたときのイオン電流値の相対値を示し、横軸は金属層３２への印加電圧値（単位：ｋＶ）を示している。また、黒丸はプラスイオンにより発生したイオン電流値の相対値を示し、黒三角はマイナスイオンにより発生したイオン電流値の相対値を示している。

なお、プラスイオンにより発生したイオン電流値の相対値とマイナスイオンにより発生したイオン電流値の相対値とを比較しやすくするために、マイナスイオンにより発生したイオン電流の結果では、金属層３２への印加電圧の極性を逆にして表示している。例えば、マイナスイオンを発生させたイオン発生装置１の金属層３２に−１．５ｋＶの電圧を印加したときのイオン電流値の相対値を、印加電圧の極性を逆にした１．５ｋＶの位置にプロットした。同様に、マイナスイオンを発生させたイオン発生装置１の金属層３２に２．０ｋＶを印加したときのイオン電流値の相対値を、印加電圧の極性を逆にした−２．０ｋＶの位置にプロットした。

図５〜図７によると、プラスイオンを発生させたイオン発生装置１とマイナスイオンを発生させたイオン発生装置１とでは、金属層３２への印加電圧とイオン電流との関係は同様な傾向を示した。すなわち、１つのピークを有する山形となっている。

プラスイオンを発生させたイオン発生装置１において、イオン電流値が最大になったときの金属層３２への印加電圧は、誘電体層３１の厚さが０．１ｍｍのときは１．０ｋＶ、誘電体層３１の厚さが０．５ｍｍのときは０ｋＶ、誘電体層３１の厚さが２．０ｍｍのときは−０．８ｋＶであった。

一方、マイナスイオンを発生させたイオン発生装置１において、イオン電流値が最大になったときの金属層３２への印加電圧は、誘電体層３１の厚さが０．１ｍｍのときは−１．０ｋＶ、誘電体層３１の厚さが０．５ｍｍのときは０ｋＶ、誘電体層３１の厚さが２．０ｍｍのときは０．９ｋＶであった。

図５〜図７によると、イオン電流値が最大になるときの金属層３２への印加電圧は誘電体層３１の厚さによって変化することが判明した。

図８は、誘電体層３１の厚さ及び表面電位と金属層３２への印加電圧との関係を説明するための図である。（ａ）〜（ｃ）は、図５〜図７のイオン発生装置１（プラスイオンを発生）の誘電体層３１及び金属層３２を示し、誘電体層３１の厚さはそれぞれ０．１ｍｍ、０．５ｍｍ、２．０ｍｍとなっている。縦軸は電位を示している。破線は０ｋＶの電位を示し、一点鎖線は後述の最適表面電位Ｅｓを示している。横軸は誘電体層３１と金属層３２との位置関係を示し、矢印方向がダクト３の内側となっている。

金属層３２では内部及び表面の電位はすべて同電位となる。そのため、金属層３２の電位を示す線Ｅｍは横軸に平行になっている。これに対し、誘電体層３１では金属層３２側からダクト３内側へ向かって電位は一定の割合で変化する。そのため、誘電体層３１の電位変化を示す線Ｅｄは一定の傾きを有している。なお、誘電体層３１の材質が同じであれば、誘電体層３１の厚さが変化しても上記傾きは変化しない。

誘電体層３１の表面の電位が最適表面電位Ｅｓよりも高くなると、誘電体層３１の表面から誘導電極２２に向かう方向の電気力線の成分の割合が増加する。このため、放電電極２１により発生したプラスイオンのうち、誘導電極２２に向かって移動するイオンの割合が増加する。従って、放出口３ｂから放出されるプラスイオン量が減少する。

一方、誘電体層３１の表面の電位が最適表面電位Ｅｓよりも低くなると、放電電極２１および誘導電極２２から誘電体層３１の表面に向かう電気力線の成分の割合が増加する。このため、放電電極２１により発生したプラスイオンのうち誘電体層３１の表面に向かって移動するイオンの割合が増加する。従って、放出口３ｂから放出されるプラスイオン量が減少する。

以上より、最適表面電位Ｅｓは、放電電極２１により発生したプラスイオンが誘導電極２２に回収されないとともに誘電体層３１に吸着されないときの誘電体層３１の表面電位と定義できる。そこで、誘電体層３１の表面電位が最適表面電位Ｅｓを維持できるように金属層３２の電位を設定することにより、放出口３ｂから放出されるプラスイオン量を増加させることができる。なお、マイナスイオンを発生させる場合にも同様に説明できる。

また、イオン発生装置１を製造する際には、金属層３２に電圧を印加しながら誘電体層３１の表面の電位が最適表面電位Ｅｓになるように誘電体層３１の厚さを調整すればよい。これにより、イオンを効率よく放出できるイオン発生装置１を容易に製造することができる。

ここで、図５〜図７の結果と合わせて考えると、イオン発生装置１（プラスイオンを発生）において、誘電体層３１の厚さが０．１ｍｍの場合（図５、図８（ａ）参照）、誘電体層３１の厚さが０．５ｍｍ及び２．０ｍｍの場合（図６、図８（ｂ）、図７、図８（ｃ）参照）よりも厚さが小さいため、金属層３２の電位は誘電体層３１の表面の電位に影響を与えやすい。そのため、金属層３２の電位を最適表面電位Ｅｓに近い電位（１．０ｋＶ）に設定すれば、誘電体層３１の表面電位を最適表面電位Ｅｓにすることができる。

一方、誘電体層３１の厚さが２．０ｍｍの場合（図７、図８（ｃ）参照）、誘電体層３２の厚さが０．１ｍｍ及び０．５ｍｍの場合（図５、図８（ａ）、図６、図８（ｂ）参照）よりも厚さが大きいため、金属層３２への印加電圧とこの印加電圧により生じた誘電体層３１の表面電位との差が大きくなる。そのため、金属層３２の電位を最適表面電位Ｅｓと差の大きい電位（−０．８ｋＶ）に設定しないと、誘電体層３１の表面電位を最適表面電位Ｅｓにすることが困難となる。なお、誘電体層３１の厚さが０．５ｍｍの場合も厚さが２．０ｍｍの場合と同様に説明できる。

また図６によると、誘電体層３１の厚さが０．５ｍｍの場合、金属層３２に印加する電圧が０ｋＶのときにイオン電流値は最大になっている。すなわち、イオン発生装置１から放出されるイオン量が最大になっている。この時、金属層３２を接地電位にすればよいので、電圧印加装置６による電圧の印加が不要になる。これにより、電圧印加装置６の駆動電力をゼロにすることができる。従って、省エネルギー化を図ることができる。

図９及び図１０は比較例のイオン発生装置１Ａ、１Ｂの正面断面図を示している。なお、誘電体層３３及び金属層３４の図示を省略している。イオン発生装置１Ａのダクト３では金属層３２が省かれている。イオン発生装置１Ｂのダクト３の内壁側は金属層３２により形成され、外壁側は誘電体層３１により形成されている。すなわち、イオン発生装置１Ｂでは誘電体層３１と金属層３２との位置関係がイオン発生装置１と逆になっている。

また、イオン発生装置１、１Ａ、１Ｂの誘電体層３１はポリカーボネートにより形成され、イオン発生装置１、１Ｂでは誘電体層３１の厚さを０．５ｍｍとした。なお、イオン発生装置１Ａ、１Ｂのその他の構成はイオン発生装置１と同様である。

なお、図４ではイオン発生装置１Ａ、１Ｂの図示を省略しているが、イオン発生装置１と同様にイオン発生装置１Ａ、１Ｂをそれぞれ２つ並べて配置して実験を行った。

本実験において、図６の結果を踏まえてイオン発生装置１の金属層３２には０ｋＶの電圧を印加した。また、プラスイオンを発生させたイオン発生装置１Ｂの金属層３２には３．９ｋＶの電圧を印加し、マイナスイオンを発生させたイオン発生装置１Ｂの金属層３２には−３．９ｋＶの電圧を印加した。なお、イオン量の測定方法及びその他の実験条件は前述の実験と同様にした。

図１１はイオン発生装置１の金属層３２の効果を調べた結果を示している。縦軸はイオン電流値（単位：ｎＡ）を示している。なお、プラスイオンにより発生したイオン電流値とマイナスイオンにより発生したイオン電流値とを比較しやすくするために、マイナスイオンにより発生したイオン電流値は極性を逆にして表示している。

図１１によると、イオン発生装置１ではプラスイオン及びマイナスイオンによってそれぞれ７．４ｎＡ、−７．４ｎＡのイオン電流値が得られた。また、イオン発生装置１Ａではプラスイオン及びマイナスイオンによってそれぞれ４．６ｎＡ、−４．４ｎＡのイオン電流値が得られた。また、イオン発生装置１Ｂではプラスイオン及びマイナスイオンによってそれぞれ７．１ｎＡ、−７．５ｎＡのイオン電流値が得られた。

イオン発生装置１とイオン発生装置１Ａとの比較により、金属層３２の電位によりダクト内のイオンの通過が妨げられず、放出口３ｂから放出されるイオン量の減少が防止されることが判明した。

本実施形態によると、放電電極２１と誘導電極２２とを有してイオンを発生させるイオン発生素子２と、一端に放出口３ｂを開口してイオン発生素子２により発生したイオンを放出口３ｂに導くダクト３とを備えたイオン発生装置１において、ダクト３が内壁側から外壁側に向かって順に配される誘電体層３１（第１誘電体層）及び金属層３２（第１金属層）を有して、金属層３２は電圧を印加する電圧印加装置６に接続されている。

これにより、誘導電極２２及び誘電体層３１にイオンが回収されないように誘電体層３１の表面電位を設定できる。従って、放出口３ｂから放出されるイオン量を増加させることができる。

また、ダクト３の外面を形成する金属層３４を接地電位にしたので、放出口３ｂから外部に放出されたイオンがダクト３の外面に吸着されることを防止できる。従って、外部空間（例えば居室など）内にイオンを十分行き渡らせることができる。

また、電圧印加装置６の印加電圧を変更可能にしているので、イオン発生装置１の製造時に誘電体層３１を最適な表面電位に容易に調整することができる。

また、第１誘電体層の厚さを０．５ｍｍにすれば、電圧印加装置６による電圧の印加が不要になる。この時、０ｋＶの電圧を印加する状態または接地状態でも高いイオン放出量が得られる。従って、十分量のイオンを放出できるとともに電圧印加装置６の駆動電力を抑えて省エネルギー化を図ることができる。

次に本発明の第２実施形態について説明する。図１２は本実施形態のイオン発生装置１の側面断面図を示している。説明の便宜上、前述の図１に示す第１実施形態と同様の部分には同一の符号を付している。本実施形態では誘電体層３１の構成が第１実施形態と異なっている。その他の部分は第１実施形態と同様である。

イオン発生素子２によりプラスイオンを発生させる場合、前述のように放電電極２１からの電気力線によってイオン発生素子２近傍の誘電体層３１の表面電位は高くなりやすい。一方、イオン発生素子２から離れた放出口３ｂ近傍の誘電体層３１では放電電極２１からの電気力線はイオン発生素子２近傍よりも少なくなるため、誘電体層３１の表面電位はイオン発生素子２近傍よりは上昇しない。

本実施形態では誘電体層３１の厚さはイオン発生素子２から放出口３ｂへ向かうほど大きくなっている。これにより、金属層３２に電圧を印加した場合、イオン発生素子２から放出口３ｂへ向かうほど誘電体層３１の表面にかかる電位を大きくすることができる（図８参照）。従って、イオン発生素子２から放出口３ｂにかけて誘電体層３１の表面に形成される電位勾配を緩やかにすることができる。その結果、プラスイオンを一層効率良く放出口３ｂから外部に放出することができる。なお、マイナスイオンを発生させる場合でも同様な効果を得ることができる。

本実施形態でも第１実施形態と同様な効果を得ることができる。また、誘電体層３１（第１誘電体層）の厚さがイオン発生素子２から放出口３ｂへ行くほど大きくなっているので、イオン発生素子２から放出口３ｂにかけて誘電体層３１の表面に形成される電位勾配を緩やかにすることができる。従って、イオンをより効率良く放出口３ｂから外部に放出することができる。

第１、第２実施形態においてイオン発生装置１を空気清浄装置に搭載してもよい。ここでいう空気清浄装置は、空気調和機、除湿器、加湿器、空気清浄機、ファンヒ−タ等であり、主として家屋の室内、ビルの一室、病院の病室、自動車の車室内、飛行機の機内、船の船室内等の空気を調整するために用いられる装置である。

また、イオン発生装置１を冷蔵庫に設置してもよい。イオン発生装置１を冷蔵庫内に設置することによって冷蔵室等にイオンを供給できる。従って、貯蔵物や冷蔵室の壁面等の除菌及び脱臭を行うことができる。

また、イオンによって対象物を除電できるので、イオン発生装置１を除電器に搭載してもよい。除電器にイオン発生装置１を搭載することにより、一層多くのイオンを放出することができる。従って、対象物の除電時間を短縮することができる。

第１、第２実施形態では、１個のイオン発生素子２をダクト３内に配しているが、複数のイオン発生素子２をダクト３内に配置してもよい。

本発明によると、イオンを発生するイオン発生装置に利用することができる。

１ イオン発生装置
２ イオン発生素子
３ ダクト
３ａ 空気流入口
３ｂ 放出口
４ 送風機
５、６ 電圧印加装置
２１ 放電電極
２１ａ 針状先端部
２２ 誘導電極
２２ａ 貫通孔
２３ 支持基板
３１ 誘電体層（第１誘電体層）
３２ 金属層（第１金属層）
３３ 誘電体層（第２誘電体層）
３４ 金属層（第２金属層）

Claims (4)

1. 放電電極と誘導電極とを有してイオンを発生させるイオン発生素子と、一端に放出口を開口して前記イオン発生素子により発生したイオンを前記放出口に導くダクトとを備えたイオン発生装置において、
   前記ダクトが内壁側から外壁側に向かって順に配される第１誘電体層、第１金属層、第２誘電体層、及び第２金属層を有して第２金属層により外面を形成され、
   第１金属層は電圧を印加する電圧印加装置に接続されるとともに、第２金属層を接地電位にしたことを特徴とするイオン発生装置。
2. 前記イオン発生素子を前記ダクト内に面して配置し、第１誘電体層の厚さが前記イオン発生素子から前記放出口へ行くほど大きくなっていることを特徴とする請求項１に記載のイオン発生装置。
3. 前記電圧印加装置の印加電圧を変更可能にしたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のイオン発生装置。
4. 第１誘電体層を所定の厚さにし、前記電圧印加装置による電圧の印加を行わないことを特徴とする請求項３に記載のイオン発生装置。