JP2013222537A

JP2013222537A - マイナスイオン及びオゾン発生装置

Info

Publication number: JP2013222537A
Application number: JP2012091943A
Authority: JP
Inventors: Koji Abu; 孝次阿武
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-04-13
Filing date: 2012-04-13
Publication date: 2013-10-28

Abstract

【課題】
従来、針状の放電電極と円形穴を有する誘導電極とで構成されたコロナ放電式マイナスイオン及びオゾン発生装置には、マイナスイオンとオゾンをバランスよく得るために必要な部品相互の位置関係の計算式が明確でなかった。そのため手探りで適正と思える位置関係を割り出さねばなかった。
【解決手段】
課題を解決するために、印加する直流高電圧を7kvから10ｋｖ、かつ放電距離（C）を１0ｍｍから１３ｍｍまでであって、かつ、誘導電極板に設けられた円形穴の半径（B）が放電距離（C）の20％以上100％未満とすると、針状の放電電極と円形穴を有する誘導電極板とのクリアランスを（A）、誘導電極板の円形穴の半径を（B）、針状の放電電極と誘導電極板の円形穴の周縁との放電距離を（C）としたとき、A^２＋B^２＝C^２が成り立つように構成されてなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、直流を用いたコロナ放電式のマイナスイオン及びオゾン発生装置に関するものである。

従来、直流を用い、針状の放電電極と、それと直角に対向してクリアランスを持たせ配置された円形穴を有する誘導電極板とで構成されたコロナ放電式のマイナスイオン及びオゾン発生器があったが、これは針状の放電電極に負の直流高電圧を印加すると電界の強い領域だけが絶縁破壊され、針状の放電電極と誘導電極板の円形の穴の周縁との間で無声コロナ放電が起きて、放電電極から放出される電子が空気中の分子等と衝突してマイナスイオン、及びオゾンを発生させ、それらをクーロン力によって起こるイオン風によって誘導電極板にある円形穴から外に放出させるもので、かつ針状の放電電極と対向する側の円形穴を有する誘導電極板はマイナスイオンでマイナス化された空気中の分子や微粒子が電気的に引かれて付着させる集塵板も兼ねており、動力ファンを使わない空気清浄機として実源されている。
特許１９９９−２９３２３６５

しかし、背景技術で述べた技術では、放出後の寿命が短いので大量に得たいマイナスイオンと、消臭や除菌効果もあるが量が多ければ有害となるオゾンをバランスよく得るためには部品相互の位置関係が重要であるが、その関係が十分に解明されてなく経験的に得られた数値により位置決めされていた。その結果、誤差が生じたときにマイナスイオン発生量など性能に大きなバラツキが生じるという課題があった。これらの性能をバランスよく得るために必要な数値は、印加する負の高電圧が一定のとき、針状の放電電極先端と誘導電極板に設けられた円形穴の周縁との最短距離つまり放電距離、そして針状の放電電極先端と誘導電極板とのクリアランス、及び円形穴の大きさの三点であってこれらが複雑に関わっていることが経験的にわかっている。特に、印加する電圧が同じならば、無声コロナ放電を維持させるには放電距離が重要で、放電距離が小さくなればマイナスイオンとオゾンの発生量はそれぞれ大きくなることが知られているが、あまり近すぎるとリークして有声コロナ放電となりその高温により電極を損耗させてしまうし、雑音と有害となる大量のオゾンも発生させてしまい、逆に放電距離を大きくするとコロナ放電が弱くなりその結果マイナスイオンもオゾンの放出量も小さくなり実用に耐えないという課題があった。しかし、バランスよく必要なマイナスイオン発生量と適正なオゾンの発生量を得るには基本となりえる計算式がなかった。

本発明が解決しようという課題は、これらの数値がどのように関わって性能に影響を与えるかを解明し、計算式を得てより高性能で安全なマイナスイオン及びオゾン発生装置を得ることにある。

本発明は前記した課題を解決するために、上記の三点の数値条件がマイナスイオン発生量及びオゾンの適正な発生量にどのように関わるかを実験した。試験は床面積３.３ｍ^２高さ２.５mの部屋を用い、マイナスイオン及びオゾン発生装置を４ユニット持つものを二極間の条件を変えながらそれぞれ１時間運転して性能を比較した。マイナスイオン量が各装置の円形穴毎に１時間平均毎秒１００万個（空気１ｃｃ当たり）以上、オゾンは人が常在する空間での基準は１時間値0.06ppm を超えないこととなっているが、有効性と安全性を考えて0.03ppm程度に性能設定した。

針状の放電電極と、円形穴を有した厚さが0．5ｍｍから2ｍｍの範囲にある矩形の誘導電極板とをクリアランスを保ちつつ直角に対向させ、かつ針状の放電電極の中心軸線が誘導電極板に設けられた円形穴の中心を通るようになっていて、針状の放電電極に上記の直流高電圧を印加したとき無声コロナ放電が発生し、同時に針状の放電電極から対向する誘導電極板の円形穴に向かってクーロン力によって発生する風とともにマイナスイオン及びオゾン等が放出されるようにした場合、印加する直流高電圧を7kvから10ｋｖ、かつ放電距離を１0ｍｍから１３ｍｍまでであって、かつ、誘導電極板に設けられた円形穴の半径が放電距離の20％以上100％未満とすると、針状の放電電極と誘導電極板とのクリアランスが（A）、誘導電極板の円形穴の半径を（B）、針状の放電電極と誘導電極板の円形穴の周縁との放電距離を（C）としたとき、A^２＋B^２＝C^２、つまり三平方の定理が成り立つように構成されてなるものが上記の性能を得られることが判った。

しかし穴の半径を放電距離の20％以下にはできない。円形穴の大きさが20％以下だと他の要因も出てきてイオン風の抜けが悪くなりマイナスイオンの量及びオゾンの放出量も減少しかつ不安定になるからである。試験結果から、放電距離と円形穴の半径そしてクリアランスがマイナスイオン及びオゾンの放出量に深く関わっていることが判った。

本発明は上記のように、一定の条件下ながら、有効な性能を得るための部品相互の位置設定が明確になるので、新しく設計するとき性能設定が簡易になる効果を有する。又、オゾンの発生量調節など性能調整が容易となり有用である。

本発明のマイナスイオン及びオゾン発生装置９の実施例を図１の模式図で説明する。高電圧発生器６から突き出る針状の放電電極１のその中心延長軸７は円形穴３を有する誘導電極板２と直角に対向しており、かつ円形穴３の中心を通るように固定されている。

針状の放電電極１に印加する負の電圧を7kvから１０kvとし、放電距離（C）４が１0mmから１３mmで、円形穴の半径（B）8が放電距離（C)4の20％以上100％未満の範囲であれば、バランスのよい有効な性能を出すための計算式A^２＋B^２＝C^２〜つまり（クリアランスの二乗）＋（穴の半径の二乗）＝（放電距離の二乗）が成り立つが、実験データをグラフで示している。但し寸法精度は±０.1ｍｍとする。各グラフでは比較方法としてクリアランスを変えることで計算式合致領域を確認した。電圧を高くしてもほぼ同様の計算式パターンが得られたので7kvのデータを示す。

図２では上記の計算式に、放電距離（C）4と円形穴の半径（B）8それぞれの最小数値を入れたもので、放電距離（C）４を１０ｍｍ、誘導電極の円形穴の半径（B）8を2ｍｍつまり放電距離の20％とすれば、クリアランス（A）5が９.79mmとなるのでその性能をグラフで示すが、設定した計算式領域に収まっている。しかし、これ以下の円形穴の半径（B）8ではマイナスイオン11及びオゾン12の放出量が落ちてくる。

図３では上記の計算式に放電距離（C）4と円形穴の半径（B）8それぞれの中間の数値を入れたもので、放電距離（C）４を１１.５ｍｍと設定した場合、誘導電極の円形穴の半径（B）8が６ｍｍつまり放電距離（C）4の中間の大きさとすれば、クリアランス（A）5が９.81mmとなるのでその性能をグラフで示すが設定した計算式領域に収まっている。

図４ではそれぞれ放電距離（C）4と円形穴の半径（B）8それぞれの最大の数値をいれたもので、放電距離（C）４を１３ｍｍと設定した場合、円形穴の半径（B）8は誤差を考慮して１2.8ｍｍとすれば、クリアランス（A）5が２.２3mmとなるのでその性能をグラフで示すが設定した計算式領域に収まっている。又、これ以上の放電距離（C）4では急激に性能が落ちる。

本発明は以上のように構成されるので、高性能なコロナ放電式空気清浄機として産業上の利用性はきわめて高い。

計算式の基準となる装置部品の位置関係を示す模式図である。<BR> 計算式に放電距離（C）と円形穴の半径（B）の最小数値を入れた装置のマイナスイオンとオゾンの発生量を示すグラフである。計算式にそれぞれ放電距離（C）と円形穴の半径（B）の中間数値を入れた装置のマイナスイオンとオゾンの発生量を示すグラフである。計算式にそれぞれ放電距離（C）と円形穴の半径（B）の最大数値を入れた装置のマイナスイオンとオゾンの発生量を示すグラフである。

１針状の放電電極
２円形穴を有する誘導電極板
３円形穴
４放電距離（C）
５クリアランス（A）
６高電圧発生器
７中心延長軸
８円形穴の半径（B）
９マイナスイオン及びオゾン発生装置
１０円形穴周縁部
１１マイナスイオン
１２オゾン
１３イオン風

Claims

針状の放電電極に７ｋｖから10ｋｖの範囲の負の直流高電圧を印加する高電圧発生器を有するコロナ放電式マイナスイオン及びオゾン発生装置において、針状の放電電極と、円形穴を有した厚さが0．5ｍｍから2ｍｍの範囲にある矩形の誘導電極板とを一定のクリアランスを保ちつつ直角に対向させ、かつ針状の放電電極の中心軸線が誘導電極板に設けられた円形穴の中心を通るようになっていて、針状の放電電極に上記の直流高電圧を印加したとき無声コロナ放電が発生し、同時に針状の放電電極から対向する誘導電極板の円形穴に向かってクーロン力によって発生する風とともにマイナスイオン及びオゾン等が放出されるものであって、無声コロナ放電が連続して起こり、又、大きなマイナスイオン発生量が得られ、かつ空気清浄機として適正なオゾン量も得られる二極間の数値関係を求めたとき、放電距離を１0ｍｍから１３ｍｍの範囲であって、かつ、誘導電極板に設けられた円形穴の半径が放電距離の20％以上100％未満とするとき、針状の放電電極と誘導電極板とのクリアランスがA、誘導電極板の円形穴の半径をB、針状の放電電極と誘導電極板の円形穴の周縁との放電距離をCとしたとき、A^２＋B^２＝C^２、つまり三平方の定理が成り立つように構成されてなるマイナスイオン及びオゾン発生装置。