JP3987855B2 - Ion generator - Google Patents

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JP3987855B2 JP2004530508A JP2004530508A JP3987855B2 JP 3987855 B2 JP3987855 B2 JP 3987855B2 JP 2004530508 A JP2004530508 A JP 2004530508A JP 2004530508 A JP2004530508 A JP 2004530508A JP 3987855 B2 JP3987855 B2 JP 3987855B2
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    • H01T23/00Apparatus for generating ions to be introduced into non-enclosed gases, e.g. into the atmosphere

Description

この発明は、マイナスイオンまたはプラスイオンを発生するイオン発生装置に関するものである。  The present invention relates to an ion generator that generates negative ions or positive ions.

最近、健康機器への関心が高まっている。このような健康機器の1つとしてマイナスイオン発生装置がある。このマイナスイオン発生装置は、2つの電極間に電圧を印加して空気中にマイナスイオンを発生するものである。
従来のマイナスイオン発生装置の主要部を図32に示す。従来のマイナスイオン発生装置は、放電針60と対向電極70とを備える。対向電極70は、リング形状をしており、放電針60の先端60Aに対して前方に配置される。放電針は、絶縁物で覆われておらず、先端60Aは尖っている。
そして、放電針60は、配線61を介して数kV程度の負電圧が印加される。また、対向電極70は、配線71を介して0Vまたは正の電圧が印加される。そうすると、放電針60と対向電極70との間の空間80に電流がわずかに流れ、局部破壊が発生する。そして、コロナ放電が放電針60と対向電極70との間の空間80で持続する。
この場合、放電針60は、先端60Aまたは先端60Aの近傍の空気から電子を放出させる。しかし、電子が放出される方向には、0Vまたは正の電圧が印加された対向電極70が存在するため、放電針60の先端60Aまたは先端60Aの近傍の空気から放出された電子は、大部分、対向電極70に引かれ、消滅する。そして、対向電極70をすり抜けた電子だけが、酸素分子または窒素分子に付着してマイナスイオンとなり、マイナスイオン発生装置からイオン風となって放出されていた。
放電針60と対向電極70との間の空間80でコロナ放電が発生すると、0Vまたは正の電圧が印加された対向電極70の近傍で、酸素分子または窒素分子が乖離したり、電離したりする。その結果、プラスイオンが対向電極70の近傍に発生する。対向電極70は、0Vまたは正の電圧が印加されているため、プラスイオンは、対向電極70によって消滅されず、放電針60によって吸収されないプラスイオンが再結合してオゾンまたは窒素酸化物になる。
このように、電子の放出方向に対向電極が配置される方式では、空気中に放出された電子は、大部分、対向電極70に引っ張られ、消滅する。
そこで、図33に示すように、放電針の前方に対向電極が存在しない方式が考案された。この方式は、空中放電方式と呼ばれる。空中放電方式のマイナスイオン発生装置は、ガラス90と、放電針100A,100Bと、対向電極110とを備える。
放電針100A,100Bおよび対向電極110は、ガラス90の一主面91に設けられる。放電針100A,100Bは、放電針60と同じように、絶縁物で覆われておらず、先端は尖っている。そして、放電針60は、数kVの負電圧が配線101を介して印加される。
対向電極110は、紙面の裏方向に長く延びた、板形状からなり、配線111を介して0Vまたは正の電圧が印加される。
そうすると、たとえば、放電針100Aと対向電極110との間で局部破壊が生じ、放電が空間120に生じる。この場合、放電針100Aは、電子を放出するので、放電針100A,100Bの近傍の酸素分子は、放電針100Aから放出された電子と衝突して電子を放出し、プラスイオンになる。発生したプラスイオンは、放電針100A,100Bに引かれ、消滅する。また、酸素分子から放出された電子は、次の酸素分子と衝突して電子を放出させる。
一方、0Vまたは正の電圧が印加される対向電極110の近傍では、放電により発生した電子は、対向電極110に引かれて消滅し、プラスイオンは、再結合してオゾンまたは窒素酸化物になる。
このように、空中放電方式によるマイナスイオン発生装置は、対向電極が放電針の前方に存在するマイナスイオン発生装置に比べ、より多くのマイナスイオンを発生可能であるが、オゾンまたは窒素酸化物も発生させる点で対向電極が放電針の前方に存在するマイナスイオン発生装置と共通する。
また、特開平11−19201号公報は、図34に示すイオン発生装置200を開示する。イオン発生装置200は、針状電極201と平板電極202とを備える。平板電極202は、中央部に開口部204を有し、四角い枠状に形成されている。
一方、針状電極201は、その軸線が平板電極202の板面と略平行し、かつ、平板電極202の放電用枠辺202dと交差可能な位置関係に設けられる。より具体的には、針状電極201は、平板電極202の平行する2つの枠辺202c,202eに取付けられたニードルホルダ203の中間部に固定される。
針状電極201は、その先端部201aが平板電極202の枠辺202dの方向を向き、平板電極202との高さをdに維持している。ニードルホルダ203は、その両側にスリープ205を有し、スリープ205には調整ネジ206が挿入されている。
平板電極202の2つの枠辺202c,202eには、ほぼ、等間隔でネジ孔202aが形成されており、このネジ孔202aにスリープ205内の調整ネジ206を挿入することにより、ニードルホルダ203および針状電極201は、所定の位置に固定される。
そして、負電圧が針状電極201に印加されると、針状電極201と平板電極202との間でコロナ放電が開始される。その後、針状電極201の全体からの放電が生じる。
針状電極201から放出された電子は、空気分子と衝突して大量のマイナスイオンを発生する。
しかし、上述した従来の技術では、2つの電極間に電流を流し、2つの電極間に存在する空気中で放電を起こさせるため、0Vまたは正の電圧が印加される電極の近傍にもプラスイオンが発生し、その発生したプラスイオンは、消滅せず、オゾンまたは窒素酸化物が大量に発生するという問題がある。
また、2つの電極間に電流を流すため、誤って電極に触れると、感電するという問題がある。
さらに、温度によって空気の抵抗が変化し、放電が安定せず、安定してマイナスイオンを得ることが困難であるという問題がある。
Recently, interest in health equipment has increased. One such health device is a negative ion generator. This negative ion generator generates negative ions in the air by applying a voltage between two electrodes.
The main part of the conventional negative ion generator is shown in FIG. The conventional negative ion generator includes a discharge needle 60 and a counter electrode 70. The counter electrode 70 has a ring shape and is disposed in front of the tip 60 </ b> A of the discharge needle 60. The discharge needle is not covered with an insulator, and the tip 60A is pointed.
Then, a negative voltage of about several kV is applied to the discharge needle 60 via the wiring 61. The counter electrode 70 is applied with 0 V or a positive voltage via the wiring 71. If it does so, an electric current will flow slightly into the space 80 between the discharge needle 60 and the counter electrode 70, and local destruction will generate | occur | produce. Corona discharge is continued in the space 80 between the discharge needle 60 and the counter electrode 70.
In this case, the discharge needle 60 emits electrons from the tip 60A or air in the vicinity of the tip 60A. However, since the counter electrode 70 to which 0 V or a positive voltage is applied exists in the direction in which electrons are emitted, most of the electrons emitted from the tip 60A of the discharge needle 60 or the air in the vicinity of the tip 60A Then, it is pulled by the counter electrode 70 and disappears. Then, only the electrons that have passed through the counter electrode 70 are attached to oxygen molecules or nitrogen molecules and become negative ions, and are emitted from the negative ion generator as an ionic wind.
When corona discharge occurs in the space 80 between the discharge needle 60 and the counter electrode 70, oxygen molecules or nitrogen molecules are separated or ionized in the vicinity of the counter electrode 70 to which 0V or a positive voltage is applied. . As a result, positive ions are generated in the vicinity of the counter electrode 70. Since the counter electrode 70 is applied with 0 V or a positive voltage, the positive ions are not annihilated by the counter electrode 70, and the positive ions that are not absorbed by the discharge needle 60 are recombined to become ozone or nitrogen oxides.
Thus, in the method in which the counter electrode is arranged in the electron emission direction, most of the electrons emitted into the air are pulled by the counter electrode 70 and disappear.
Therefore, as shown in FIG. 33, a method has been devised in which there is no counter electrode in front of the discharge needle. This method is called an air discharge method. The air discharge negative ion generator includes glass 90, discharge needles 100 </ b> A and 100 </ b> B, and a counter electrode 110.
The discharge needles 100 </ b> A and 100 </ b> B and the counter electrode 110 are provided on one main surface 91 of the glass 90. As with the discharge needle 60, the discharge needles 100A and 100B are not covered with an insulator and have sharp tips. Then, a negative voltage of several kV is applied to the discharge needle 60 via the wiring 101.
The counter electrode 110 has a plate shape extending long in the back direction of the paper surface, and 0 V or a positive voltage is applied through the wiring 111.
Then, for example, local destruction occurs between the discharge needle 100 </ b> A and the counter electrode 110, and discharge occurs in the space 120. In this case, since the discharge needle 100A emits electrons, oxygen molecules in the vicinity of the discharge needles 100A and 100B collide with the electrons emitted from the discharge needle 100A to emit electrons, and become positive ions. The generated positive ions are attracted to the discharge needles 100A and 100B and disappear. Further, the electrons released from the oxygen molecules collide with the next oxygen molecules to release the electrons.
On the other hand, in the vicinity of the counter electrode 110 to which 0 V or a positive voltage is applied, electrons generated by discharge are attracted to the counter electrode 110 and disappear, and positive ions are recombined to become ozone or nitrogen oxides. .
As described above, the negative ion generator using the air discharge method can generate more negative ions than the negative ion generator in which the counter electrode exists in front of the discharge needle, but also generates ozone or nitrogen oxides. This is the same as the negative ion generator in which the counter electrode is present in front of the discharge needle.
Japanese Patent Laid-Open No. 11-19201 discloses an ion generator 200 shown in FIG. The ion generator 200 includes a needle electrode 201 and a plate electrode 202. The flat plate electrode 202 has an opening 204 at the center and is formed in a square frame shape.
On the other hand, the needle electrode 201 is provided in such a positional relationship that its axis is substantially parallel to the plate surface of the plate electrode 202 and can intersect with the discharge frame side 202 d of the plate electrode 202. More specifically, the needle electrode 201 is fixed to an intermediate portion of the needle holder 203 attached to two parallel frame sides 202c and 202e of the plate electrode 202.
The needle-like electrode 201 has its tip part 201a facing the direction of the frame side 202d of the flat plate electrode 202, and the height from the flat plate electrode 202 is maintained at d. The needle holder 203 has a sleep 205 on both sides thereof, and an adjustment screw 206 is inserted into the sleep 205.
Screw holes 202a are formed in the two frame sides 202c and 202e of the flat plate electrode 202 at substantially equal intervals. By inserting the adjusting screw 206 in the sleep 205 into the screw holes 202a, the needle holder 203 and The needle electrode 201 is fixed at a predetermined position.
When a negative voltage is applied to the needle electrode 201, corona discharge is started between the needle electrode 201 and the plate electrode 202. Thereafter, discharge from the entire needle electrode 201 occurs.
Electrons emitted from the needle-like electrode 201 collide with air molecules to generate a large amount of negative ions.
However, in the above-described conventional technique, a current is passed between the two electrodes to cause a discharge in the air existing between the two electrodes, so that positive ions are also present in the vicinity of the electrode to which 0 V or a positive voltage is applied. The generated positive ions are not extinguished and a large amount of ozone or nitrogen oxide is generated.
In addition, since a current flows between the two electrodes, there is a problem that an electric shock is caused if the electrodes are touched by mistake.
Furthermore, there is a problem that the resistance of air changes with temperature, the discharge is not stable, and it is difficult to stably obtain negative ions.

それゆえに、この発明の目的は、2つの電極間に放電を起こさせずにイオンを発生するイオン発生装置を提供することである。
この発明によれば、イオン発生装置は、負電極と、電圧印加回路とを備える。電圧印加回路は、正極と負極とを有し、負電極の周囲に存在する媒質の絶縁破壊電界よりも弱い電界を負電極と正極との間に生成するための負電圧を負極から負電極に印加する。
また、この発明によれば、イオン発生装置は、負電極と、対向電極とを備える。負電極は、所定の負電圧が印加される。対向電極は、負電極と所定の距離を設定して配置され、絶縁物により覆われる。
そして、所定の負電圧は、負電極と対向電極との間に存在する媒質の絶縁破壊電界よりも弱い電界を負電極と対向電極との間に生成するための電圧である。
さらに、この発明によれば、イオン発生装置は、負電極と、対向電極とを備える。負電極は、先端部を除く胴体部が絶縁物により覆われる。対向電極は、負電極との間に所定の電界を生成するために設けられる。
そして、所定の電界は、負電極と対向電極との間に存在する媒質の絶縁破壊電界よりも弱い電界である。
さらに、この発明によれば、イオン発生装置は、負電極と、対向電極と、絶縁物と、電圧印加回路とを備える。絶縁物は、負電極と対向電極との間に設けられる。電圧印加回路は、負電極と対向電極との間に存在する媒質の絶縁破壊電界よりも弱い電界を負電極と対向電極との間に生成するための負電圧を負電極に印加する。
さらに、この発明によれば、イオン発生装置は、負電極と、対向電極と、絶縁物とを備える。対向電極は、負電極との間に所定の電界を生成するために配置される。絶縁物は、負電極と対向電極との間に設けられる。
そして、所定の電界は、負電極と対向電極との間に存在する媒質の絶縁破壊電界よりも弱い電界である。
さらに、この発明によれば、イオン発生装置は、ケースと、絶縁物と、電子放出器とを備える。ケースは、開口部を有する。絶縁物は、ケースの内壁および開口部の端面に接して形成され、かつ、アースされる。電子放出器は、ケース内に配置され、開口部からケースの外側へ電子を放出する。
そして、電子放出器は、電子を放出する負電極と、正極と負極とを有し、負電極の周囲に存在する媒質の絶縁破壊電界よりも弱い電界を負電極と正極との間に生成するための負電圧を負極から負電極に印加する電圧印加回路とを含む。
さらに、この発明によれば、イオン発生装置は、ケースと、第1の絶縁物と、電子放出器とを備える。ケースは、開口部を有する。第1の絶縁物は、ケースの内壁および開口部の端面に接して形成され、かつ、アースされる。電子放出器は、ケース内に配置され、開口部からケースの外側へ電子を放出する。
そして、電子放出器は、所定の負電圧が印加され、電子を放出する負電極と、負電極と所定の距離を設定して配置され、第2の絶縁物により覆われた対向電極とを含み、所定の負電圧は、負電極と対向電極との間に存在する媒質の絶縁破壊電界よりも弱い電界を負電極と対向電極との間に生成するための電圧である。
さらに、この発明によれば、イオン発生装置は、ケースと、第1の絶縁物と、電子放出器とを備える。ケースは、開口部を有する。第1の絶縁部は、ケースの内壁および開口部の端面に接して形成され、かつ、アースされる。電子放出器は、ケース内に配置され、開口部からケースの外側へ電子を放出する。
そして、電子放出器は、先端部を除く胴体部が第2の絶縁物により覆われた負電極と、負電極との間に所定の電界を生成するための対向電極とを含み、所定の電界は、負電極と対向電極との間に存在する媒質の絶縁破壊電界よりも弱い電界である。
さらに、この発明によれば、イオン発生装置は、ケースと、第1の絶縁物と、電子放出器とを備える。ケースは、開口部を有する。第1の絶縁物は、ケースの内壁および開口部の端面に接して形成され、かつ、アースされる。電子放出器は、ケース内に配置され、開口部からケースの外側へ電子を放出する。
そして、電子放出器は、電子を放出する負電極と、対向電極と、負電極と対向電極との間に設けられた第2の絶縁物と、負電極と対向電極との間に存在する媒質の絶縁破壊電界よりも弱い電界を負電極と対向電極との間に生成するための負電圧を負電極に印加する。
さらに、この発明によれば、イオン発生装置は、ケースと、第1の絶縁物と、電子放出器とを備える。ケースは、開口部を有する。第1の絶縁物は、ケースの内壁および開口部の端面に接して形成され、かつ、アースされる。電子放出器は、ケース内に配置され、開口部からケースの外側へ電子を放出する。
そして、電子放出器は、電子を放出する負電極と、負電極との間に所定の電界を生成するための対向電極と、負電極と対向電極との間に設けられた第2の絶縁物とを含み、所定の電界は、負電極と対向電極との間に存在する媒質の絶縁破壊電界よりも弱い電界である。
さらに、この発明によれば、イオン発生装置は、第1の電極と、第2の電極とを備える。第1の電極は、所定の電圧が印加される。第2の電極は、第1の電極と所定の距離を設定して配置され、絶縁物により覆われる。そして、所定の電圧は、第1の電極と第2の電極との間に存在する媒質の絶縁破壊電界よりも弱い電界を第1の電極と第2の電極との間に生成するための電圧である。
さらに、この発明によれば、イオン発生装置は、第1の電極と、第2の電極と、絶縁物と、電圧印加回路とを備える。絶縁物は、第1の電極と第2の電極との間に設けられる。電圧印加回路は、第1の電極と第2の電極との間に存在する媒質の絶縁破壊電界よりも弱い電界を第1の電極と第2の電極との間に生成するための電圧を第1の電極に印加する。
さらに、この発明によれば、イオン発生装置は、第1の電極と、第2の電極と、絶縁物とを備える。第2の電極は、第1の電極との間に所定の電界を生成するための電極である。絶縁物は、第1の電極と第2の電極との間に設けられる。そして、所定の電界は、第1の電極と第2の電極との間に存在する媒質の絶縁破壊電界よりも弱い電界である。
好ましくは、対向電極は、被覆電線からなる。
好ましくは、絶縁物は、対向電極を覆う。
好ましくは、絶縁物は、ガラス、セラミックス、樹脂および半導体のいずれか1つからなる。
好ましくは、絶縁物は、負電極の先端部を除く部分を覆う。
好ましくは、絶縁物は、第1および第2の絶縁物からなり、第1の絶縁物は、対向電極を覆い、第2の絶縁物は、負電極の先端部を除く部分を覆う。
好ましくは、第1および第2の絶縁物は、ガラス、セラミックス、樹脂および半導体のいずれか1つからなる。
好ましくは、第2の絶縁物は、対向電極を覆う。
好ましくは、第2の絶縁物は、負電極の先端部を除く部分を覆う。
好ましくは、第2の絶縁物は、第1および第2の電極用絶縁物からなり、第1の電極用絶縁物は、対向電極を覆い、第2の電極用絶縁物は、負電極の先端部を除く部分を覆う。
好ましくは、第1の絶縁物、第1の電極用絶縁物および第2の電極用絶縁物は、ガラス、セラミックス、樹脂および半導体のいずれか1つからなる。
好ましくは、負電極の先端部は、尖っている。
この発明によるマイナスイオン発生装置においては、負電極(または第1の電極)と対向電極(または第2の電極)との間に放電が生じる電界よりも弱い電界が生成され、電子が負電極から放出される。そして、負電極から放出された電子は、負電極と対向電極との間に存在する分子と衝突し、プラスイオンおよび電子を生成する。生成されたプラスイオンは負電極に吸引され、負電極で消滅する。また、生成された電子は、他の分子に付着してマイナスイオンを発生する。なお、この発明においては、電子は、負電極(または第1の電極)の近傍の空気分子から放出されてもよい。
したがって、この発明によれば、マイナスイオンまたはプラスイオンを優先的に発生させることができる。また、負電極(または第1の電極)と対向電極(または第2の電極)との間に存在する媒質が空気である場合、さらに、オゾンの発生を抑制できる。
Therefore, an object of the present invention is to provide an ion generator that generates ions without causing discharge between two electrodes.
According to this invention, an ion generator is provided with a negative electrode and a voltage application circuit. The voltage application circuit has a positive electrode and a negative electrode, and generates a negative voltage from the negative electrode to the negative electrode for generating an electric field weaker than the dielectric breakdown electric field of the medium existing around the negative electrode between the negative electrode and the positive electrode. Apply.
Moreover, according to this invention, an ion generator is equipped with a negative electrode and a counter electrode. A predetermined negative voltage is applied to the negative electrode. The counter electrode is arranged with a predetermined distance from the negative electrode, and is covered with an insulator.
The predetermined negative voltage is a voltage for generating an electric field between the negative electrode and the counter electrode that is weaker than the dielectric breakdown electric field of the medium existing between the negative electrode and the counter electrode.
Furthermore, according to this invention, an ion generator is equipped with a negative electrode and a counter electrode. As for a negative electrode, the trunk | drum part except a front-end | tip part is covered with an insulator. The counter electrode is provided to generate a predetermined electric field between the counter electrode and the negative electrode.
The predetermined electric field is an electric field weaker than the dielectric breakdown electric field of the medium existing between the negative electrode and the counter electrode.
Furthermore, according to this invention, an ion generator is equipped with a negative electrode, a counter electrode, an insulator, and a voltage application circuit. The insulator is provided between the negative electrode and the counter electrode. The voltage application circuit applies a negative voltage to the negative electrode to generate an electric field between the negative electrode and the counter electrode that is weaker than the dielectric breakdown electric field of the medium existing between the negative electrode and the counter electrode.
Furthermore, according to this invention, an ion generator is equipped with a negative electrode, a counter electrode, and an insulator. The counter electrode is disposed to generate a predetermined electric field between the counter electrode and the negative electrode. The insulator is provided between the negative electrode and the counter electrode.
The predetermined electric field is an electric field weaker than the dielectric breakdown electric field of the medium existing between the negative electrode and the counter electrode.
Furthermore, according to this invention, an ion generator is provided with a case, an insulator, and an electron emitter. The case has an opening. The insulator is formed in contact with the inner wall of the case and the end face of the opening, and is grounded. The electron emitter is disposed in the case and emits electrons from the opening to the outside of the case.
The electron emitter includes a negative electrode that emits electrons, a positive electrode, and a negative electrode, and generates an electric field between the negative electrode and the positive electrode that is weaker than a dielectric breakdown electric field of a medium existing around the negative electrode. And a voltage application circuit for applying a negative voltage from the negative electrode to the negative electrode.
Furthermore, according to this invention, an ion generator is provided with a case, a 1st insulator, and an electron emitter. The case has an opening. The first insulator is formed in contact with the inner wall of the case and the end face of the opening, and is grounded. The electron emitter is disposed in the case and emits electrons from the opening to the outside of the case.
The electron emitter includes a negative electrode that is applied with a predetermined negative voltage and emits electrons, and a counter electrode that is disposed at a predetermined distance from the negative electrode and is covered with a second insulator. The predetermined negative voltage is a voltage for generating an electric field between the negative electrode and the counter electrode that is weaker than the dielectric breakdown electric field of the medium existing between the negative electrode and the counter electrode.
Furthermore, according to this invention, an ion generator is provided with a case, a 1st insulator, and an electron emitter. The case has an opening. The first insulating portion is formed in contact with the inner wall of the case and the end face of the opening, and is grounded. The electron emitter is disposed in the case and emits electrons from the opening to the outside of the case.
The electron emitter includes a negative electrode in which a body portion excluding a tip portion is covered with a second insulator, and a counter electrode for generating a predetermined electric field between the negative electrode and a predetermined electric field. Is an electric field weaker than the dielectric breakdown electric field of the medium existing between the negative electrode and the counter electrode.
Furthermore, according to this invention, an ion generator is provided with a case, a 1st insulator, and an electron emitter. The case has an opening. The first insulator is formed in contact with the inner wall of the case and the end face of the opening, and is grounded. The electron emitter is disposed in the case and emits electrons from the opening to the outside of the case.
The electron emitter includes a negative electrode that emits electrons, a counter electrode, a second insulator provided between the negative electrode and the counter electrode, and a medium that exists between the negative electrode and the counter electrode. A negative voltage for generating an electric field weaker than the dielectric breakdown electric field between the negative electrode and the counter electrode is applied to the negative electrode.
Furthermore, according to this invention, an ion generator is provided with a case, a 1st insulator, and an electron emitter. The case has an opening. The first insulator is formed in contact with the inner wall of the case and the end face of the opening, and is grounded. The electron emitter is disposed in the case and emits electrons from the opening to the outside of the case.
The electron emitter includes a negative electrode that emits electrons, a counter electrode for generating a predetermined electric field between the negative electrode, and a second insulator provided between the negative electrode and the counter electrode The predetermined electric field is an electric field weaker than the dielectric breakdown electric field of the medium existing between the negative electrode and the counter electrode.
Furthermore, according to this invention, an ion generator is provided with a 1st electrode and a 2nd electrode. A predetermined voltage is applied to the first electrode. The second electrode is arranged with a predetermined distance from the first electrode, and is covered with an insulator. The predetermined voltage is a voltage for generating an electric field between the first electrode and the second electrode that is weaker than a dielectric breakdown electric field of a medium existing between the first electrode and the second electrode. It is.
Furthermore, according to this invention, an ion generator is provided with a 1st electrode, a 2nd electrode, an insulator, and a voltage application circuit. The insulator is provided between the first electrode and the second electrode. The voltage application circuit generates a voltage for generating an electric field between the first electrode and the second electrode that is weaker than a dielectric breakdown electric field of a medium existing between the first electrode and the second electrode. 1 is applied to the electrode.
Furthermore, according to this invention, an ion generator is provided with a 1st electrode, a 2nd electrode, and an insulator. The second electrode is an electrode for generating a predetermined electric field with the first electrode. The insulator is provided between the first electrode and the second electrode. The predetermined electric field is an electric field that is weaker than the dielectric breakdown electric field of the medium existing between the first electrode and the second electrode.
Preferably, the counter electrode is made of a covered electric wire.
Preferably, the insulator covers the counter electrode.
Preferably, the insulator is made of any one of glass, ceramics, resin, and semiconductor.
Preferably, the insulator covers a portion excluding the tip of the negative electrode.
Preferably, the insulator is composed of first and second insulators, the first insulator covers the counter electrode, and the second insulator covers a portion excluding the tip of the negative electrode.
Preferably, the first and second insulators are made of any one of glass, ceramics, resin, and semiconductor.
Preferably, the second insulator covers the counter electrode.
Preferably, a 2nd insulator covers the part except the front-end | tip part of a negative electrode.
Preferably, the second insulator includes first and second electrode insulators, the first electrode insulator covers the counter electrode, and the second electrode insulator is the tip of the negative electrode. Cover the parts except the part.
Preferably, the first insulator, the first electrode insulator, and the second electrode insulator are made of any one of glass, ceramics, resin, and semiconductor.
Preferably, the tip of the negative electrode is pointed.
In the negative ion generator according to the present invention, an electric field that is weaker than an electric field that generates a discharge is generated between the negative electrode (or the first electrode) and the counter electrode (or the second electrode), and electrons are generated from the negative electrode. Released. And the electron discharge | released from the negative electrode collides with the molecule | numerator which exists between a negative electrode and a counter electrode, and produces | generates a positive ion and an electron. The generated positive ions are attracted to the negative electrode and disappear at the negative electrode. The generated electrons are attached to other molecules and generate negative ions. In the present invention, electrons may be emitted from air molecules in the vicinity of the negative electrode (or the first electrode).
Therefore, according to the present invention, negative ions or positive ions can be preferentially generated. Moreover, when the medium which exists between a negative electrode (or 1st electrode) and a counter electrode (or 2nd electrode) is air, generation | occurrence | production of ozone can further be suppressed.

図1は、実施の形態1によるマイナスイオン発生装置の斜視図である。
図2は、図1に示すマイナスイオン発生装置のA方向から見た断面構造図である。
図3は、図1に示すマイナスイオン発生装置のB方向から見た平面構造図である。
図4は、マイナスイオンの発生機構を説明するための図である。
図5は、図1に示すマイナスイオン発生装置の電気回路図である。
図6は、部屋の平面図である。
図7は、実施の形態1によるマイナスイオン発生装置によって発生されるマイナスイオン量の図6に示す部屋における分布を示す図である。
図8は、空中放電方式によるマイナスイオン発生装置によって発生されるマイナスイオン量の図6に示す部屋における分布を示す図である。
図9は、実施の形態2によるマイナスイオン発生装置の斜視図である。
図10は、図9に示すマイナスイオン発生装置のA方向から見た断面構造図である。
図11は、図9に示すマイナスイオン発生装置における対向電極の配置位置を示す平面図である。
図12から図15は、対向電極の変形例を示す図である。
図16は、実施の形態3によるマイナスイオン発生装置の斜視図である。
図17は、実施の形態4によるマイナスイオン発生装置の斜視図である。
図18は、図17に示すマイナスイオン発生装置のA方向から見た断面構造図である。
図19は、図17に示すマイナスイオン発生装置のB方向から見た平面構造図である。
図20は、実施の形態5によるマイナスイオン発生装置の斜視図である。
図21は、実施の形態6によるマイナスイオン発生装置の断面図である。
図22は、実施の形態6によるマイナスイオン発生装置の他の断面図である。
図23は、針状電極の変形例を示す斜視図である。
図24から図31は、電子放出器の変形例を示す図である。
図32は、従来の放電方式によるマイナスイオン発生装置の主要部を示す図である。
図33は、従来の放電方式によるマイナスイオン発生装置の他の主要部を示す図である。
図34は、従来の放電方式によるマイナスイオン発生装置のさらに他の主要部を示す図である。
1 is a perspective view of an anion generator according to Embodiment 1. FIG.
FIG. 2 is a cross-sectional structure view of the negative ion generator shown in FIG.
FIG. 3 is a plan view of the negative ion generator shown in FIG. 1 as viewed from the B direction.
FIG. 4 is a diagram for explaining a mechanism for generating negative ions.
FIG. 5 is an electric circuit diagram of the negative ion generator shown in FIG.
FIG. 6 is a plan view of the room.
7 is a diagram showing a distribution of the amount of negative ions generated by the negative ion generator according to Embodiment 1 in the room shown in FIG.
FIG. 8 is a diagram showing the distribution of the amount of negative ions generated by the negative ion generator using the air discharge method in the room shown in FIG.
FIG. 9 is a perspective view of the negative ion generator according to the second embodiment.
FIG. 10 is a cross-sectional structure diagram of the negative ion generator shown in FIG. 9 viewed from the A direction.
FIG. 11 is a plan view showing the arrangement position of the counter electrode in the negative ion generator shown in FIG.
12 to 15 are diagrams showing modified examples of the counter electrode.
FIG. 16 is a perspective view of the negative ion generator according to the third embodiment.
FIG. 17 is a perspective view of a negative ion generator according to Embodiment 4.
18 is a cross-sectional structure view of the negative ion generator shown in FIG. 17 as viewed from the A direction.
FIG. 19 is a plan structural view of the negative ion generator shown in FIG. 17 as viewed from the B direction.
FIG. 20 is a perspective view of a negative ion generator according to Embodiment 5.
FIG. 21 is a cross-sectional view of the negative ion generator according to the sixth embodiment.
FIG. 22 is another cross-sectional view of the negative ion generator according to the sixth embodiment.
FIG. 23 is a perspective view showing a modification of the needle electrode.
24 to 31 are diagrams showing modifications of the electron emitter.
FIG. 32 is a diagram showing a main part of a conventional negative ion generator using a discharge method.
FIG. 33 is a view showing another main part of the conventional negative ion generator by the discharge method.
FIG. 34 is a diagram showing still another main part of a conventional negative ion generator by a discharge method.

本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
[実施の形態1]
図1を参照して、実施の形態1によるマイナスイオン発生装置10は、ケース1と、針状電極2と、対向電極3と、絶縁物4と、支持部材5と、電源回路6と、配線7,8とを備える。
絶縁物4、支持部材5および電源回路6は、ケース1の底面1Aに固定される。ケース1は、開口部11を有する。針状電極2は、直径が0.5mm〜1.0mmのタングステンから成る。そして、針状電極2は、尖った先端部2Aを有し、先端部2Aがケース1の開口部11を向くように支持部材5に固定される。また、針状電極2は、絶縁物により被覆されていない。なお、針状電極2は、タングステンに限らず、密度が高く、かつ、耐熱温度が高い電気的導体であればよい。
対向電極3は、絶縁物4により覆われ、針状電極2に対して所定の距離を設定して配置される。絶縁物4は、対向電極3を覆う。そして、絶縁物4は、ガラス、セラミックス、樹脂および半導体のいずれかから成る。したがって、絶縁物4は、対向電極3を電気的に絶縁する。なお、絶縁物4を構成する半導体は、10Ωcm以上の比抵抗を有する。つまり、絶縁物4を構成する半導体は、p型およびn型のいずれにもドーピングされていない。
支持部材5は、絶縁物から成る。したがって、支持部材5は、針状電極2をケース1から電気的に浮かす。電源回路6は、−5kV〜−9kVの範囲の負電圧と、接地電圧(0V)とを発生する。そして、電源回路6は、発生した負電圧を配線7を介して針状電極2に与え、発生した接地電圧(0V)を配線8を介して対向電極3に与える。
配線7は、一方端が針状電極2に接続され、他方端が電源回路6に接続される。配線8は、一方端が対向電極3に接続され、他方端が電源回路6に接続される。したがって、針状電極2は、配線7を介して電源回路6から−5kV〜−9kVの範囲の負電圧を受け、対向電極3は、配線8を介して電源回路6から接地電圧(0V)を受ける。
図2を参照して、図1に示すマイナスイオン発生装置10をA方向から見た断面構造について説明する。絶縁物4、支持部材5および電源回路6は、ケース1の底面1Aに接している。対向電極3および絶縁物4は、針状電極2の向こう側に配置される。電源回路6は、針状電極2および支持部材5の向こう側に配置される。
針状電極2の先端部2Aとケース1の開口部11との距離L1は、0cm〜3cmの範囲であり、好ましくは、約1cmである。また、ケース1の底面1Aに垂直な方向の開口部11の距離L2は、0.5cm〜1cmの範囲であり、好ましくは、0.5cm〜0.7cmの範囲である。
図3を参照して、図1に示すマイナスイオン発生装置10のB方向から見た平面構造について説明する。針状電極2は、その先端部2Aがケース1の開口部11から距離L1の位置になるように支持部材5によって固定される。対向電極3および絶縁物4は、針状電極2から距離L4の位置に配置される。距離L4は、絶縁物4の材質によって異なる。絶縁物4がガラスから成るとき、距離L4は、0mm〜15mmの範囲であり、絶縁物4がテフロンからなるとき、距離L4は、30mmである。また、ケース1の底面1Aに平行な方向の開口部11の距離L3は、0.5cm〜1cmの範囲であり、好ましくは、0.5cm〜0.7cmの範囲である。なお、対向電極3および絶縁物4は、針状電極2の先端部2Aよりも開口部11側に配置されてもよく、支持部材5とケース1との間に配置されてもよい。
−5kV〜−9kVの範囲の負電圧が針状電極2に印加され、接地電圧(0V)が対向電極3に印加されると、マイナスイオン発生装置10は、マイナスイオンを開口部11から放出する。図4を参照して、マイナスイオン発生装置10がマイナスイオンを放出する機構について説明する。
負電圧が針状電極2に印加され、接地電圧(0V)が対向電極3に印加されると、針状電極2は、その先端部2Aから電子をケース1の開口部11に向けて放出させる(または、針状電極2は、その先端部2Aの近傍の空気分子から電子を放出させる。以下において同じ。)。放出された電子は、空気中の酸素分子31および窒素分子32に衝突する。そうすると、酸素分子31は、電子31Bを放出し、プラスイオン31Aに変化する。また、窒素分子32は、電子32Bを放出し、プラスイオン32Aに変化する。そして、電子31B,32Bは、他の酸素分子または窒素分子に付着し、マイナスイオン33,34が生成される。
電子の衝突によって生成されたプラスイオン31A,32Aは、針状電極2と対向電極3との間に生成された電界によって針状電極2へ引かれ、針状電極2で消滅する。
その結果、マイナスイオン発生装置10は、マイナスイオン33,34だけを生成する。
−5kV〜−9kVの範囲の負電圧が針状電極2に印加されると、電子は、針状電極2から勢いよく飛び出し、針状電極2の近傍である領域40で酸素分子31または窒素分子32に衝突する。そして、領域40において、酸素分子31および窒素分子32は、それぞれ、電子31B,32Bを放出してプラスイオン31A,32Aに変化する。放出された電子31B,32Bは、空気中を拡散し、他の酸素分子または窒素分子に付着し、マイナスイオン33,34が生成される。
このように、マイナスイオン発生装置10は、針状電極2から電子を放出し、針状電極2の近傍(領域40)で空気中の分子を電離させてプラスイオンと電子とを発生させ、その発生させた電子を針状電極2に印加された負電圧によって針状電極2から遠ざかる方向にさらに拡散させ、プラスイオンを針状電極2に印加された負電圧によって吸引する。その結果、マイナスイオン発生装置10は、電子だけを空気中に拡散し、周囲にマイナスイオンを発生することができる。
図5は、マイナスイオン発生装置10における針状電極2、対向電極、配線7,8および電源回路6の回路図を示す。電源6Aは、−5kV〜−9kVの範囲の負電圧を針状電極2に印加する電源である。
電源6Aと針状電極2との間に電流計を挿入して電源6Aから針状電極2へ流れる電流を測定した結果、8μAであった。また、接地電圧(0V)が印加された対向電極3と接地ノードGNDとの間に電流計を挿入して対向電極3から接地ノードGNDへ流れる電流を測定した結果、0Aであった。
したがって、針状電極2と対向電極3との間には電流が流れない。つまり、針状電極2と対向電極3との間に存在する空気を介して電流が流れることはない。そして、針状電極2と対向電極3との間に存在する空気を介して電流が流れないことは、針状電極2と対向電極3との間に放電が生じないことを意味する。
絶縁物4がガラスで構成される場合、針状電極2と対向電極3との距離L4は、たとえば、10mmである、そして、針状電極2に印加される負電圧は、−5kV〜−9kVの範囲であるので、針状電極2と対向電極3との間の電界は、−5kV/cm〜−9kV/cmの範囲である。
1気圧の空気中で放電を起こさせるには、10kV/cm以上の電界が必要であるので、針状電極2に印加される負電圧は、針状電極2と対向電極3との間に放電を生じさせる電界(すなわち、空気の絶縁破壊電界)よりも弱い電界を生成するための電圧である。
したがって、この発明は、針状電極2と対向電極3との間に放電が生じる電界(すなわち、空気の絶縁破壊電界)よりも弱い電界を生成することを特徴とする。
再び、図1を参照して、電源回路6が配線7を介して−5kV〜−9kVの範囲の負電圧を針状電極2に印加し、配線8を介して接地電圧(0V)を対向電極3に印加すると、針状電極2と対向電極3との間に空気の絶縁破壊電界よりも弱い電界が生成され、針状電極2は、先端部2Aまたは先端部2Aの近傍の空気分子から電子を放出させる。そして、放出された電子は、空気中の酸素分子31または窒素分子32と衝突し、プラスイオン31A,32Aと電子31B,32Bとを生成する。そうすると、針状電極2は、先端部2Aの近傍で生成されたプラスイオンを吸引し、酸素分子31または窒素分子32から放出された電子31B,32Bは、他の酸素分子または窒素分子に付着してマイナスイオン33,34を生成する。そして、マイナスイオン発生装置10は、開口部11からマイナスイオン33,34を放出する。
表1は、この発明によるマイナスイオン発生装置の1号機から10号機について、発生されたマイナスイオン量を測定した結果である。比較のために、空中放電方式によるマイナスイオン発生装置の測定結果を示す。

Figure 0003987855
マイナスイオンを測定した測定器は次のとおりである。型式がアンデス電気ITC−201Aで、測定方式が平板方式である測定器(測定器Aという。)と、型式がシグマテックSC−10で、測定方式が2重円筒方式である測定器(測定器Bという。)とを用いてマイナスイオン量が測定された。
測定順序は、まず、空中放電方式によるマイナスイオン発生装置について測定し、その後、この発明によるマイナスイオン発生装置の1号機〜5号機について順次マイナスイオン量を測定する。そして、再度、空中放電方式によるマイナスイオン発生装置についてマイナスイオン量を測定し、その後、この発明によるマイナスイオン発生装置の6号機〜10号機について順次マイナスイオン量を測定する。最後に、空中放電方式によるマイナスイオン発生装置についてマイナスイオン量を測定する。
上述した測定を、気温:25℃、湿度:50%の条件と、気温:26℃、湿度:58%の条件とにおいて行なった。
その結果、この発明によるマイナスイオン発生装置は、測定器A,Bのいずれの測定器を用いて測定しても、空中放電方式によるマイナスイオン発生装置に比べ、2倍以上のマイナスイオンを発生することが解った。また、湿度が50%から58%へ変化したことによるマイナスイオン量の変化は、殆どない。
空中放電方式によるマイナスイオン発生装置は、放電方式を用いてマイナスイオンを発生させる装置では、最も多くのマイナスイオンを発生するが、この発明によるマイナスイオン発生装置は、その空中放電方式によるマイナスイオン発生装置よりもさらに多くのマイナスイオンを発生することが明らかになった。
表2は、マイナスイオン量のマイナスイオン発生装置からの距離依存性を示す。
Figure 0003987855
測定器は、上述した測定器Bを用いた。測定条件は、気温:25℃、湿度:51%である。この発明によるマイナスイオン発生装置は、測定した全ての距離において、空中放電方式によるマイナスイオン発生装置よりも多くのマイナスイオンを発生することが明らかとなった。
また、空中放電方式によるマイナスイオン発生装置におけるマイナスイオンの発生量は、この発明によるマイナスイオン発生装置におけるマイナスイオンの発生量に対して、距離が3mmの位置では、59%であるのに対して、距離が1mの位置では43%である。このことは、この発明によるマイナスイオン発生装置は、より広い範囲でマイナスイオンを発生させることが可能であることを意味する。
表3は、この発明によるマイナスイオン発生装置の1号機〜10号機について、マイナスイオン発生装置から3mmの位置および10cmの位置におけるマイナスイオン量を測定した結果を示す。
Figure 0003987855
3mmの距離においては、1号機〜10号機により発生されたマイナスイオン量の平均値は、764万個/cmであり、10cmの距離においては、1号機〜10号機により発生されたマイナスイオン量の平均値は、438万個/cmである。そして、2つの距離において、1号機〜10号機間の機器によるマイナスイオン量のバラツキは小さい。したがって、この発明によるマイナスイオン発生装置は、装置としての再現性を十分に備える。
表4は、この発明によるマイナスイオン発生装置と空中放電方式によるマイナスイオン発生装置とにおけるオゾン発生量の比較を示す。測定場所は、装置正面である。また、測定条件は、気温:25℃、湿度:50%である。さらに、測定装置は、荏原実業(株)のオゾンモニターEG−5000である。
Figure 0003987855
中央および左の両方において、この発明によるマイナスイオン発生装置におけるオゾン発生量は、検出限界以下であり、空中放電方式によるマイナスイオン発生装置の場合に比べ、2桁以上少ない。
表5は、この発明によるマイナスイオン発生装置および空中放電方式によるマイナスイオン発生装置の複数の機器についてオゾン量を比較したものである。測定条件は、気温:22℃、湿度:60%である。
Figure 0003987855
この発明によるマイナスイオン発生装置の場合、全ての機器についてオゾン発生量が検出限界以下であり、空中放電方式によるマイナスイオン発生装置の場合に比ベオゾンの発生量が少ない。
図6は、一定の広さを有する部屋30の平面図を示す。長さL7は、3.46mであり、長さL8は、4.36mである。部屋30のポイントP1〜P6の各々において、マイナスイオン発生装置10によって発生されたマイナスイオン量を測定した。ポイントP1,P2,P3,P5は、部屋30の4つの隅に位置し、ポイントP4は、ポイントP3とポイントP5との中間点に位置し、ポイントP6は、マイナスイオン発生装置10から2mの位置に位置する。
表6は、この発明によるマイナスイオン発生装置10によって発生されたマイナスイオン量の各ポイントP1〜P6における測定結果を示す。
Figure 0003987855
表6には、比較のために空中放電方式によるマイナスイオン発生装置によって発生されたマイナスイオン量のポイントP1〜P6における測定結果が示されている。測定条件は、気温:30℃、湿度56%である。
この発明によるマイナスイオン発生装置10によって発生されたマイナスイオン量は、測定器A,Bのいずれの測定器で測定されても、ポイントP1,P2,P6,P4,P3,P5の順で減少し、ポイントP5で最も減少する。
一方、空中放電方式によるマイナスイオン発生装置によって発生されたマイナスイオン量は、ポイントP1,P2,P6,P3,P4,P5の順で減少し、ポイントP5で最も減少する。
そして、この発明によるマイナスイオン発生装置10は、ポイントP1〜P6の全てにおいて、空中放電方式によるマイナスイオン発生装置よりも多くのマイナスイオンを発生できることが解った。つまり、この発明によるマイナスイオン発生装置10は、15.08m(=4.36m×3.46m)の広さにおいて、空中放電方式によるマイナスイオン発生装置よりも多くのマイナスイオンを発生できる。
図7は、この発明によるマイナスイオン発生装置10によって発生されたマイナスイオン量のポイントP1〜P6における分布を示す。また、図8は、空中放電方式によるマイナスイオン発生装置によって発生されたマイナスイオン量のポイントP1〜P6における分布を示す。なお、図7および図8に示すマイナスイオン量は、測定器Bにより測定された。
図7および図8において、縦軸は、マイナスイオン量を表わす。図7および図8からも、この発明によるマイナスイオン発生装置10は、部屋30において、空中放電方式によるマイナスイオン発生装置よりも多くのマイナスイオンを発生できることが明らかである。
表7は、滝において発生されたマイナスイオン量の測定結果を示す。
Figure 0003987855
表7に示すマイナスイオン量は、測定器Aにより測定され、測定条件は、気温30℃、湿度:60%である。測定場所は、滝壷から水平方向へ約15mの位置、および滝壷から水平方向へ約30mの位置である。滝壷から約15mの位置では、20000〜30000個/cmのマイナスイオンが検出され、滝壷から約30mの位置では、5000〜8000個/cmのマイナスイオンが検出された。
一般的には、滝壷の周辺に存在するマイナスイオン量が健康に良いと評価されており、健康に良いマイナスイオン量は、数千〜数万個/cmの範囲であることが解った。
表6に示したように、この発明によるマイナスイオン発生装置10は、約15mの広さを有する部屋30の全領域において、22000個/cm以上のマイナスイオン量を発生する。なお、この数値は、表7の測定結果と比較するために測定器Aによる測定値である。
したがって、この発明によるマイナスイオン発生装置10は、健康に良いと評価されているマイナスイオン量よりも多くのマイナスイオン量を発生できることが解った。
上述したように、この発明によるマイナスイオン発生装置10は、従来のマイナスイオン発生装置に比べ、より多くのマイナスイオンを、より広い範囲で発生でき、オゾンの発生を抑制できる。
また、この発明によるマイナスイオン発生装置10は、自然界において発生されるマイナスイオン量よりも多くのマイナスイオンを発生できる。
なお、電源回路6は、「電圧印加回路」を構成する。また、針状電極2、対向電極3、絶縁物4、電源回路6および配線7,8は、「電子放出器」を構成する。
[実施の形態2]
図9を参照して、実施の形態2によるマイナスイオン発生装置10Aは、マイナスイオン発生装置10に絶縁物9を追加し、絶縁物4を削除したものであり、その他は、マイナスイオン発生装置10と同じである。
絶縁物9は、針状電極2の先端部2Aおよび後端部2Bを除く胴体部2Cを覆う。そして、絶縁物9は、ガラス、セラミックス、樹脂および半導体のいずれかからなる。針状電極2の胴体部2Cを絶縁物9で覆ったものは、負電極20を構成する。負電極20は、胴体部2Cおよび絶縁物9が支持部材5を貫通することにより、支持部材5に固定される。針状電極2の後端部2Bは、配線7に接続される。
マイナスイオン発生装置10Aにおいては、対向電極3は、被覆されず、針状電極2の胴体部2Cが絶縁物9によって被覆される。つまり、針状電極2の一部を絶縁物9によって被覆することによって、針状電極2と対向電極3との間に電流が流れないようにしている。
図10を参照して、図9に示すマイナスイオン発生装置10AのA方向から見た断面構造について説明する。ケース1の底面1A上に対向電極3、支持部材5および電源回路6が設置される。そして、負電極20は、その胴体部2Cおよび絶縁物9が支持部材5を貫通することにより支持部材5により固定される。その他は、図2の説明と同じである。
また、図9に示すマイナスイオン発生装置10AのB方向から見た平面構造は、図3に示す平面構造と同じである。
図11を参照して、対向電極3の配置位置について説明する。負電極20の先端部2Aから後端部2Bに向かう方向をx方向とすると、対向電極3は、通常、絶縁物9のx方向における中央部cpに対向して配置される。しかし、対向電極3は、これに限らず、針状電極2の先端部2Aが接する面15よりもx方向側に配置されればよい。したがって、対向電極3は、点C〜Fのどの位置に配置されてもよい。対向電極3を平面15よりもx方向と反対側に配置すると、絶縁物によって覆われていない針状電極2と対向電極3とが対向することになり、針状電極2と対向電極3との間で放電が生じ易くなるので、これを防止するために、対向電極3の配置位置を上記のように制限したものである。
その他は、マイナスイオン発生装置10と同じである。
再び、図9を参照して、電源回路6が配線7を介して−5kV〜−9kVの負電圧を負電極20の針状電極2に印加し、配線8を介して接地電圧(0V)を対向電極3に印加すると、針状電極2と対向電極3との間に空気の絶縁破壊電界よりも弱い電界が生成され、負電極20は、先端部2Aから電子を放出する。または、負電極20は、先端部2Aの近傍の空気分子から電子を放出させる。そして、放出された電子は、空気中の酸素分子31または窒素分子32と衝突し、プラスイオン31A,32Aと電子31B,32Bとを生成する。そうすると、負電極20は、先端部2Aの近傍で生成されたプラスイオン31A,32Aを吸引し、酸素分子31または窒素分子32から放出された電子31B,32Bは、他の酸素分子または窒素分子に付着してマイナスイオン33,34を生成する。そして、マイナスイオン発生装置10Aは、開口部11からマイナスイオン33,34を放出する。
このように、対向電極3を絶縁物によって覆わず、負電圧が印加される針状電極2の胴体部2Cを絶縁物9によって覆うことによっても、針状電極2と対向電極との間に空気の絶縁破壊電界よりも弱い電界を生成でき、多くのマイナスイオンを発生させることができる。
図12〜図15を参照して、対向電極3の変形例について説明する。図12を参照して、対向電極3は、負電極20の絶縁物9の周方向に沿って弧状に曲げられた対向電極3Aであってもよい。
図13を参照して、対向電極3は、線状の対向電極3Bであってもよい。したがって、対向電極3Bは、より具体的には、通常の配線材によって構成されてもよい。
図14を参照して、対向電極3は、負電極20の絶縁物9を中心軸とするリング状の対向電極3Cであってもよい。
図15を参照して、対向電極3は、負電極20の軸方向に螺旋状に曲げられた対向電極3Dであってもよい。
図12〜図15に示す対向電極3A〜3Dをマイナスイオン発生装置10Aに用いた場合も、針状電極2と対向電極3との間に空気の絶縁破壊電界よりも弱い電界が生成され、オゾンの発生を抑えて多くのマイナスイオンを発生させることができる。
図12〜図15に示した対向電極3A〜3Dは、実施の形態1におけるマイナスイオン発生装置10に用いられてもよい。
なお、負電極20、対向電極3、電源回路6および配線7,8は、「電子放出器」を構成する。
その他は、実施の形態1と同じである。
[実施の形態3]
図16を参照して、実施の形態3によるマイナスイオン発生装置10Bは、マイナスイオン発生装置10に絶縁物9を追加したものであり、その他は、マイナスイオン発生装置10と同じである。
針状電極2および絶縁物9は、負電極20を構成する。したがって、絶縁物9の具体的な材料、負電極20の支持部材5への固定方法および負電極20と配線7との接続方法については、実施の形態2において説明したとおりである。
マイナスイオン発生装置10Bにおいては、針状電極2および対向電極3が、それぞれ、絶縁物4,9によって被覆される。したがって、対向電極3および絶縁物4は、実施の形態1において説明したように、ケース1内のどの位置に配置されてもよい。
針状電極2および対向電極3がそれぞれ絶縁物9,4によって覆われたマイナスイオン発生装置10Bにおいて、−5kV〜−9kVの負電圧が配線7を介して針状電極2に印加され、接地電圧(0V)が配線8を介して対向電極3に印加されると、空気の絶縁破壊電界よりも弱い電界が針状電極2と対向電極3との間に生成され、多くのマイナスイオンが発生する。
なお、負電極20、対向電極3、絶縁物4、電源回路6および配線7,8は、「電子放出器」を構成する。
その他は、実施の形態1,2と同じである。
[実施の形態4]
図17を参照して、実施の形態4によるマイナスイオン発生装置10Cは、マイナスイオン発生装置10の絶縁物4を絶縁物12に代えたものであり、その他は、マイナスイオン発生装置10と同じである。
絶縁物12は、針状電極2と対向電極3との間に配置される。つまり、絶縁物12は、針状電極2または対向電極3を覆うのではなく、針状電極2と対向電極3とを空間的に隔てるために針状電極2と対向電極3との間に配置される。絶縁物12は、ガラス、セラミックスおよび樹脂のいずれかからなる。また、絶縁物12は、対向電極3よりも少なくとも3mm程度以上高くなる高さH、対向電極3の幅よりも少なくとも3mm程度以上広い幅W、および0.1mm程度以上の奥行きDを有する。そして、奥行きDは、絶縁物の絶縁能力によって決定される。なお、絶縁物12は、10Ωcm以上の比抵抗を有する半導体(すなわち、p型またはn型にドーピングされていない半導体)によって構成されてもよい。この場合、絶縁物12の奥行きDは、数百ミクロンのオーダーである。
マイナスイオン発生装置10Cは、針状電極2および対向電極3の両方を絶縁物によって覆うのではなく、針状電極2と対向電極3との間に絶縁物12を配置することにより針状電極2と対向電極3との間に空気の絶縁破壊電界よりも弱い電界を生成することにしたものである。
図18を参照して、図17に示すマイナスイオン発生装置10CのA方向から見た断面構造について説明する。支持部材5、電源回路6および絶縁物12がケース1の底面1A上に配置される。絶縁物12は、針状電極2の向こう側に配置され、対向電極3は、さらに、絶縁物12の向こう側に配置される(図18においては、対向電極3は、絶縁物12により隠されている。)。その他は、図2の説明と同じである。
図19を参照して、図17に示すマイナスイオン発生装置10CのB方向から見た平面構造について説明する。絶縁物12は、針状電極2と平行に針状電極2から距離L5を隔てた位置に配置される。また、対向電極3は、絶縁物12から距離L6を隔てた位置に配置される。距離L5は、0〜30mmの範囲であり、距離L6は、0〜30mmの範囲である。
その他は、図3の説明と同じである。
負電圧が針状電極2に印加され、接地電圧(0V)が対向電圧3に印加されると、対向電極3から針状電極2へ向かう電界が生成される。そして、その電界における電気力線は、対向電極3から出発して針状電極2に入射する。この場合、電気力線は、尖った部分に集中する性質を有するので、針状電極2の先端部2Aに電気力線が集中する傾向が強い。したがって、絶縁物12は、好ましくは、対向電極3と針状電極2の先端部2Aとを結ぶ直線をさえぎる位置に配置される。
針状電極2および対向電極3が絶縁物12によって隔てられたマイナスイオン発生装置10Cにおいて、−5kV〜−9kVの負電圧が配線7を介して針状電極2に印加され、接地電圧(0V)が配線8を介して対向電極3に印加されると、空気の絶縁破壊電界よりも弱い電界が針状電極2と対向電極3との間に生成され、多くのマイナスイオンが発生する。
なお、針状電極2、対向電極3、絶縁物12、電源回路6および配線7,8は、「電子放出器」を構成する。
その他は、実施の形態1と同じである。
[実施の形態5]
図20を参照して、実施の形態5によるマイナスイオン発生装置10Dは、マイナスイオン発生装置10の対向電極3、絶縁物4および配線8を削除したものであり、その他は、マイナスイオン発生装置10と同じである。
電源回路6は、−5kV〜−9kVの負電圧を配線7を介して針状電極2に印加し、接地電圧(0V)を端子66へ出力する。そうすると、針状電極2と電源回路6の端子66との間に空気の絶縁破壊電界よりも弱い電界が生成される。そして、針状電極2は、先端部2Aから電子を放出し、その放出された電子は、空気中の酸素分子または窒素分子に衝突し、プラスイオンと電子とを生成する。針状電極2は、さらに、生成されたプラスイオンを吸引し、空気中に生成されたプラスイオンを消滅させる。そして、酸素分子または窒素分子から放出された電子は、他の酸素分子または窒素分子に付着し、マイナスイオンが生成される。
マイナスイオン発生装置10Dにおいては、針状電極2と電源回路6の端子66との間で放電が生じることはないので、プラスイオンは、専ら針状電極2の先端部2Aの近傍で生成される。したがって、マイナスイオン発生装置10Dのように、特に、対向電極3を設けなくてもオゾンの発生を抑制し、多くのマイナスイオンを発生させることができる。
なお、針状電極2、電源回路6および配線7は、「電子放出器」を構成する。また、実施の形態5によるマイナスイオン発生装置は、実施の形態2によるマイナスイオン発生装置10Aから対向電極3および配線8を削除したもの、または実施の形態3によるマイナスイオン発生装置10Bから対向電極3、絶縁物4および配線8を削除したもの、または実施の形態4によるマイナスイオン発生装置10Cから対向電極3、絶縁物12および配線8を削除したものであってもよい。
その他は、実施の形態1,2,3,4と同じである。
[実施の形態6]
実施の形態6によるマイナスイオン発生装置は、マイナスイオン発生装置10のケース1の内壁を絶縁物で覆ったマイナスイオン発生装置である。図21を参照して、実施の形態6によるマイナスイオン発生装置10Eの断面構造について説明する。ケース1の内壁は、絶縁物13によって覆われている。ケース1は、開口部11を有するが、開口部11の端面11A,11Aも、絶縁物13により覆われている。つまり、絶縁物13は、針状電極2から放出された電子がケース1に帯電しないようにケース1の内壁および開口部11の端面11A,11Aを覆う。そして、絶縁物13は、アースされている。また、絶縁物13は、テフロンまたはガイシからなる。また、絶縁物13は、セラミックス、樹脂および半導体のいずれかにより構成されてもよい。
ケース1の内壁および開口部11の端面11A,11Aが絶縁物13によって覆われるのは、次の理由による。絶縁物13が設けられていないと、針状電極2から放出された電子は、その一部がケース1の内壁または開口部11の端面11A,11Aに帯電する。そうすると、ケース1が絶縁物によって構成されていても、電気を通すようになり、ケース1と針状電極2との間で放電が生じる。したがって、ケース1が帯電することによってケース1と針状電極2との間で放電が生じるのを防止するためにケース1の内壁および開口部11の端面11A,11Aが絶縁物13によって覆われる。
対向電極3、絶縁物4、支持部材5および電源回路6は、アースされた絶縁物13上に配置される。
図21に示すマイナスイオン発生装置10Eの開口部11は、その端面11A,11Aにテーパが形成されている。これにより、生成された電子およびマイナスイオンは、開口部11から外部へ放出され易い。
その他は、図2の説明と同じである。
マイナスイオン発生装置10Eは、図22に示すように、開口部11の端面11A,11Aが絶縁物13によって覆われていれば、テーパが形成されていなくてもよい。
マイナスイオン発生装置10Eにおいて、電源回路6が、−5kV〜−9kVの範囲の負電圧を配線7を介して針状電極2に印加し、接地電圧(0V)を配線8を介して対向電極3に印加すると、針状電極2と対向電極3との間に空気の絶縁破壊電界よりも弱い電界が生成され、針状電極2は、電子を開口部11の方向へ放出する。そして、針状電極2の先端部2Aの近傍で、針状電極2から放出された電子と空気中の酸素分子または窒素分子との衝突が生じ、プラスイオンおよび電子が発生する。プラスイオンは、針状電極2に吸引されて消滅し、電子は、空気中の他の酸素分子または窒素分子に付着してマイナスイオンが生成される。
そして、マイナスイオン発生装置10Eは、電子およびマイナスイオンを開口部11から外部へ放出する。この場合、ケース1は、その内壁および開口部11の端面11A,11Aが絶縁物13により覆われているため、針状電極2から放出された電子により帯電することはなく、ケース1と針状電極2との間で放電は生じない。
したがって、マイナスイオン発生装置10Eは、安定してマイナスイオンを発生できる。
なお、針状電極2、対向電極3、絶縁物4、電源回路6、配線7,8および絶縁物13は、「電子放出器」を構成する。
また、絶縁物13をマイナスイオン発生装置10A,10B,10C,10Dのいずれに適用してもよい。この場合にも、マイナスイオン発生装置10Eと同じように、ケース1と針状電極2との間で放電が生じない。
その他は、実施の形態1〜実施の形態5と同じである。
針状電極2は、図23に示す針状電極21であってもよい。針状電極21は、板状の本体210と、尖端部211,212と、絶縁物213とからなる。尖端部211,212は、本体210に取付けられ、または本体210の一部として形成される。絶縁物213は、樹脂からなり、尖端部211,212を除く本体210を覆う。
針状電極21を用いた場合も、針状電極21と対向電極3との間に空気の絶縁破壊電界よりも弱い電界が生成され、オゾンの発生を抑制して多くのマイナスイオンを発生させることができる。
また、針状電極21は、複数の尖端部211,212を有するので、より多くの電子を放出することができ、その結果、より多くのマイナスイオンを発生させることができる。
図24〜図31を参照して、針状電極2および対向電極3を含む電子放出器の変形例について説明する。
図24を参照して、電子放出器140は、2本の針状電極2,2と、配線131を有するプリント基板130と、支持部材5と、配線7,8とを含む。2本の針状電極2,2は、その一部が直角に曲げられている。そして、直角に曲げられた部分を支持部材5に挿入することにより、2本の針状電極2,2が支持部材5に固定される。配線7は、支持部材5中で針状電極2,2に接続されている。また、配線131を有するプリント基板130が2本の針状電極2,2の下側に配置され、配線8は、配線131に接続される。この場合、プリント基板130は、配線131と2本の針状電極2,2との間に介在するように配置される。
電源回路6が、−5kV〜−9kVの範囲の負電圧を配線7を介して針状電極2,2に印加し、接地電圧(0V)を配線8を介して配線131に印加すると、針状電極2,2と対向電極3としての配線131との間は、絶縁物であるプリント基板130によって絶縁されているので、針状電極2,2と配線131との間に放電が生じない。その結果、上述した機構により、オゾンの発生を抑制して多くのマイナスイオンを発生できる。
図25を参照して、電子放出器141は、2本の針状電極2,2と、配線131を有するプリント基板130と、配線7,8とを含む。2本の針状電極2,2は、その一部が直角に曲げられている。そして、直角に曲げられた部分をプリント基板130に挿入することにより、2本の針状電極2,2が配線131を有するプリント基板130に固定される。この場合、2本の針状電極2,2は、配線131が設けられたプリント基板130の表面と反対側の表面に固定される。そして、配線7は、2本の針状電極2,2に接続され、配線8は、配線131に接続される。
電子放出器141は、電子放出器140と同様に、オゾンの発生を抑制して多くのマイナスイオンを発生できる。電子放出器141の場合、配線131を有するプリント基板130は、針状電極2,2の支持部材5および針状電極2と対向電極3との間に設けられた絶縁物12として機能するため、より簡単に電子放出器を形成することができる。
図26を参照して、電子放出器142は、2本の針状電極2,2と、プリント基板130A,130Bと、配線131と、配線7,8とを含む。2本の針状電極2,2は、その一部が直角に曲げられている。そして、直角に曲げられた部分をプリント基板130Aに挿入することにより、2本の針状電極2,2がプリント基板130Aの一方の表面に固定される。配線7は、2本の針状電極2,2に接続される。
配線131は、プリント基板130Aおよびプリント基板130Bのいずれかの表面に形成され、プリント基板130Aとプリント基板130Bとにより挟まれる。そして、配線131は、配線8に接続される。
電子放出器142においては、対向電極3としての配線131は、2つのプリント基板130A,130Bによって針状電極2,2から絶縁されているので、電子放出器142は、上述した機構によって、オゾンの発生を抑制し、多くのマイナスイオンを発生する。
図27を参照して、電子放出器143は、図25に示す電子放出器142において、針状電極2,2を直線状の針状電極2,2に代えたものであり、その他は、電子放出器141と同じである。
図28を参照して、電子放出器144は、図26に示す電子放出器142において、針状電極2,2を直線状の針状電極2,2に代えたものであり、その他は、電子放出器142と同じである。
図29を参照して、電子放出器145は、2本の針状電極2,2と、配線131を有するプリント基板130と、絶縁物132と、配線7,8とを含む。2本の針状電極2,2は、直線形状を有する。そして、針状電極2,2は、その一部がプリント基板130に挿入されることによりプリント基板130に固定される。
電子放出器145においては、配線131は、針状電極2,2が固定されるプリント基板130の表面と同じ表面に配置される。そして、絶縁物132は、配線131を覆うようにプリント基板130の表面に形成される。配線7は、針状電極2,2に接続され、配線8は、配線131に接続される。
電子放出器145においては、対向電極3としての配線131が絶縁物132によって針状電極2,2から絶縁されるので、電子放出器145は、上述した機構と同じ機構に従って、オゾンの発生を抑制し、より多くのマイナスイオンを発生する。
図30を参照して、電子放出器146は、針状電極2(2A)と、対向電極133と、絶縁物134とを含む。対向電極133は、針状電極2の直径よりも大きい直径を有するチューブからなる。そして、対向電極133の内壁および端面は、絶縁物134により覆われている。また、針状電極2は、対向電極133の中へ入り込み、先端部2Aだけが対向電極133から出ている。針状電極2は、配線7に接続され、−5kV〜−9kVの負電圧が印加される。また、対向電極133は、配線8に接続され、接地電圧(0V)が印加される。
電子放出器146においては、対向電極133が絶縁物134によって針状電極2から絶縁されるので、電子放出器146は、上述した機構と同じ機構に従って、オゾンの発生を抑制し、より多くのマイナスイオンを発生する。
図31を参照して、電子放出器147は、針状電極2と、配線135,136とを含む。配線135,136は、絶縁物によって被覆された通常の配線からなる。そして、配線135,136は、その一方端が針状電極2に接触するように配置される。この場合、針状電極2に接触する一方端は、絶縁物によって被覆されている。
針状電極2は、配線7に接続され、−5kV〜−9kVの負電圧が印加される。また、配線135,136は、配線8に接続され、接地電圧(0V)が印加される。電子放出器147においては、対向電極3としての配線135,136が絶縁物によって針状電極2から絶縁されるので、電子放出器147は、上述した機構と同じ機構に従って、オゾンの発生を抑制し、より多くのマイナスイオンを発生する。
図24〜図31に示す電子放出器140〜147をマイナスイオン発生装置10〜10Eのいずれに適用しても、上述したように、オゾンの発生を抑制し、より多くのマイナスイオンを発生させることができる。
なお、上記においては、2つの電極の間に存在する媒質は、空気であるとして説明したが、この発明においては、2つの電極に間に存在する媒質は空気に限らず、それ以外の媒質であってもよい。
2つの電極の間に存在する媒質が空気以外の場合、2つの電極の間に存在する媒質の絶縁破壊電界よりも弱い電界を生成するための負電圧が針状電極2に印加される。
つまり、この発明は、2つの電極間に存在する媒質中に放電を生じさせないで、マイナスイオンを優先的に発生させるマイナスイオン発生装置に適用可能である。
また、上記においては、対向電極3は、接地電圧(0V)が印加されるとして説明したが、この発明においては、接地電圧(0V)に限らず、針状電極2と対向電極3との間に存在する媒質の絶縁破壊電界よりも弱い電界を生成する正の電圧が対向電極3に印加されてもよい。
さらに、上記においては、マイナスイオン発生装置10〜10Eは、マイナスイオンを発生すると説明したが、5kV〜9kVの範囲の正の電圧が針状電極2に印加され、接地電圧(0V)が対向電極3に印加されることにより、マイナスイオン発生装置10〜10Eは、上述した機構と同じ機構によってプラスイオンのみを発生する。そして、発生されるプラスイオン量は、上述したマイナスイオン量と同等である。
したがって、上述したマイナスイオン発生装置10〜10Eは、マイナスイオンのみ、またはプラスイオンのみを発生するイオン発生装置を構成する。
さらに、マイナスイオンのみ、またはプラスイオンのみを発生するイオン発生装置は、静電気除去装置に適用される。静電気除去装置に適用されたイオン発生装置は、−5kV〜−9kVの負電圧および接地電圧(0V)がそれぞれ針状電極2および対向電極3に一定期間印加されてマイナスイオンを発生し、5kV〜9kVの正電圧および接地電圧(0V)がそれぞれ針状電極2および対向電極3に一定期間印加されてプラスイオンを発生する。このように、一定の周期でマイナスイオンとプラスイオンとを交互に発生するイオン発生装置は、静電気除去装置に適している。Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.
[Embodiment 1]
Referring to FIG. 1, negative ion generator 10 according to Embodiment 1 includes case 1, needle electrode 2, counter electrode 3, insulator 4, support member 5, power supply circuit 6, and wiring. 7 and 8.
The insulator 4, the support member 5, and the power supply circuit 6 are fixed to the bottom surface 1 </ b> A of the case 1. The case 1 has an opening 11. The needle electrode 2 is made of tungsten having a diameter of 0.5 mm to 1.0 mm. The needle-like electrode 2 has a pointed tip 2 </ b> A and is fixed to the support member 5 so that the tip 2 </ b> A faces the opening 11 of the case 1. Further, the needle electrode 2 is not covered with an insulator. The needle-like electrode 2 is not limited to tungsten, but may be an electrical conductor having a high density and a high heat resistance temperature.
The counter electrode 3 is covered with an insulator 4 and is disposed with a predetermined distance from the needle electrode 2. The insulator 4 covers the counter electrode 3. The insulator 4 is made of any one of glass, ceramics, resin, and semiconductor. Therefore, the insulator 4 electrically insulates the counter electrode 3. In addition, the semiconductor which comprises the insulator 4 is 10 6 It has a specific resistance of Ωcm or more. That is, the semiconductor constituting the insulator 4 is not doped in either p-type or n-type.
The support member 5 is made of an insulator. Therefore, the support member 5 electrically floats the needle electrode 2 from the case 1. The power supply circuit 6 generates a negative voltage in the range of −5 kV to −9 kV and a ground voltage (0 V). Then, the power supply circuit 6 applies the generated negative voltage to the needle electrode 2 via the wiring 7 and applies the generated ground voltage (0 V) to the counter electrode 3 via the wiring 8.
The wiring 7 has one end connected to the needle electrode 2 and the other end connected to the power supply circuit 6. The wiring 8 has one end connected to the counter electrode 3 and the other end connected to the power supply circuit 6. Therefore, the needle electrode 2 receives a negative voltage in the range of −5 kV to −9 kV from the power supply circuit 6 through the wiring 7, and the counter electrode 3 receives the ground voltage (0 V) from the power supply circuit 6 through the wiring 8. receive.
With reference to FIG. 2, the cross-sectional structure of the negative ion generator 10 shown in FIG. 1 viewed from the A direction will be described. The insulator 4, the support member 5, and the power supply circuit 6 are in contact with the bottom surface 1 </ b> A of the case 1. The counter electrode 3 and the insulator 4 are disposed on the other side of the needle electrode 2. The power supply circuit 6 is disposed on the other side of the needle electrode 2 and the support member 5.
The distance L1 between the tip 2A of the needle electrode 2 and the opening 11 of the case 1 is in the range of 0 cm to 3 cm, preferably about 1 cm. The distance L2 of the opening 11 in the direction perpendicular to the bottom surface 1A of the case 1 is in the range of 0.5 cm to 1 cm, preferably in the range of 0.5 cm to 0.7 cm.
With reference to FIG. 3, the planar structure seen from the B direction of the negative ion generator 10 shown in FIG. 1 is demonstrated. The needle-like electrode 2 is fixed by the support member 5 so that the distal end portion 2 </ b> A is located at a distance L <b> 1 from the opening 11 of the case 1. The counter electrode 3 and the insulator 4 are disposed at a distance L4 from the needle electrode 2. The distance L4 varies depending on the material of the insulator 4. When the insulator 4 is made of glass, the distance L4 is in the range of 0 mm to 15 mm, and when the insulator 4 is made of Teflon, the distance L4 is 30 mm. The distance L3 of the opening 11 in the direction parallel to the bottom surface 1A of the case 1 is in the range of 0.5 cm to 1 cm, and preferably in the range of 0.5 cm to 0.7 cm. The counter electrode 3 and the insulator 4 may be disposed closer to the opening 11 than the distal end 2A of the needle electrode 2 or may be disposed between the support member 5 and the case 1.
When a negative voltage in the range of −5 kV to −9 kV is applied to the needle electrode 2 and a ground voltage (0 V) is applied to the counter electrode 3, the negative ion generator 10 releases negative ions from the opening 11. . With reference to FIG. 4, the mechanism by which the negative ion generator 10 releases negative ions will be described.
When a negative voltage is applied to the needle-like electrode 2 and a ground voltage (0 V) is applied to the counter electrode 3, the needle-like electrode 2 causes the tip 2A to emit electrons toward the opening 11 of the case 1. (Or the needle electrode 2 emits electrons from air molecules in the vicinity of the tip 2A. The same applies hereinafter.) The emitted electrons collide with oxygen molecules 31 and nitrogen molecules 32 in the air. Then, the oxygen molecule 31 emits electrons 31B and changes to positive ions 31A. Further, the nitrogen molecule 32 emits electrons 32B and changes to positive ions 32A. The electrons 31B and 32B are attached to other oxygen molecules or nitrogen molecules, and negative ions 33 and 34 are generated.
The positive ions 31 </ b> A and 32 </ b> A generated by the collision of electrons are attracted to the needle-like electrode 2 by the electric field generated between the needle-like electrode 2 and the counter electrode 3 and disappear at the needle-like electrode 2.
As a result, the negative ion generator 10 generates only negative ions 33 and 34.
When a negative voltage in the range of −5 kV to −9 kV is applied to the needle electrode 2, the electrons jump out of the needle electrode 2, and oxygen molecules 31 or nitrogen molecules in the region 40 in the vicinity of the needle electrode 2. Collide with 32. In the region 40, the oxygen molecules 31 and the nitrogen molecules 32 emit electrons 31B and 32B, respectively, and change into positive ions 31A and 32A. The emitted electrons 31B and 32B diffuse in the air and adhere to other oxygen molecules or nitrogen molecules, and negative ions 33 and 34 are generated.
In this way, the negative ion generator 10 emits electrons from the needle electrode 2 and ionizes molecules in the air near the needle electrode 2 (region 40) to generate positive ions and electrons. The generated electrons are further diffused in a direction away from the needle-like electrode 2 by a negative voltage applied to the needle-like electrode 2, and positive ions are attracted by the negative voltage applied to the needle-like electrode 2. As a result, the negative ion generator 10 can diffuse only electrons into the air and generate negative ions around it.
FIG. 5 shows a circuit diagram of the needle electrode 2, the counter electrode, the wirings 7 and 8, and the power supply circuit 6 in the negative ion generator 10. The power source 6 </ b> A is a power source that applies a negative voltage in the range of −5 kV to −9 kV to the needle electrode 2.
The result of measuring the current flowing from the power source 6A to the needle electrode 2 by inserting an ammeter between the power source 6A and the needle electrode 2 was 8 μA. The result of measuring the current flowing from the counter electrode 3 to the ground node GND by inserting an ammeter between the counter electrode 3 to which the ground voltage (0 V) was applied and the ground node GND was 0 A.
Therefore, no current flows between the needle electrode 2 and the counter electrode 3. That is, no current flows through the air existing between the needle electrode 2 and the counter electrode 3. The fact that no current flows through the air existing between the needle electrode 2 and the counter electrode 3 means that no discharge occurs between the needle electrode 2 and the counter electrode 3.
When the insulator 4 is made of glass, the distance L4 between the needle electrode 2 and the counter electrode 3 is, for example, 10 mm, and the negative voltage applied to the needle electrode 2 is −5 kV to −9 kV Therefore, the electric field between the needle electrode 2 and the counter electrode 3 is in the range of −5 kV / cm to −9 kV / cm.
Since an electric field of 10 kV / cm or more is required to cause discharge in air at 1 atm, a negative voltage applied to the needle electrode 2 is discharged between the needle electrode 2 and the counter electrode 3. Is a voltage for generating an electric field that is weaker than the electric field that generates the electric field (that is, the breakdown electric field of air).
Therefore, the present invention is characterized in that an electric field that is weaker than an electric field in which a discharge occurs between the needle-like electrode 2 and the counter electrode 3 (that is, a dielectric breakdown electric field of air) is generated.
Referring again to FIG. 1, the power supply circuit 6 applies a negative voltage in the range of −5 kV to −9 kV to the needle electrode 2 through the wiring 7, and applies the ground voltage (0 V) through the wiring 8 to the counter electrode. 3, an electric field weaker than the dielectric breakdown field of air is generated between the needle-like electrode 2 and the counter electrode 3, and the needle-like electrode 2 generates electrons from the air molecules in the vicinity of the tip 2A or the tip 2A. To release. The emitted electrons collide with oxygen molecules 31 or nitrogen molecules 32 in the air to generate positive ions 31A and 32A and electrons 31B and 32B. Then, the acicular electrode 2 attracts positive ions generated in the vicinity of the tip 2A, and the electrons 31B and 32B emitted from the oxygen molecules 31 or the nitrogen molecules 32 adhere to other oxygen molecules or nitrogen molecules. Thus, negative ions 33 and 34 are generated. And the negative ion generator 10 discharge | releases the negative ions 33 and 34 from the opening part 11. FIG.
Table 1 shows the results of measuring the amount of negative ions generated for Units 1 to 10 of the negative ion generator according to the present invention. For comparison, the measurement result of the negative ion generator using the air discharge method is shown.
Figure 0003987855
The measuring instruments for measuring negative ions are as follows. A measuring instrument (referred to as measuring instrument A) whose model is Andes Electric ITC-201A and a measuring method is a flat plate method, and a measuring instrument (measuring instrument) whose model is Sigma Tech SC-10 and whose measuring method is a double cylinder method B)), and the amount of negative ions was measured.
The measurement order is to first measure the negative ion generator by the air discharge method, and then measure the negative ion amount sequentially for No. 1 to No. 5 of the negative ion generator according to the present invention. Then, the amount of negative ions is measured again for the negative ion generator using the air discharge method, and then the amount of negative ions is sequentially measured for Units 6 to 10 of the negative ion generator according to the present invention. Finally, the amount of negative ions is measured for the negative ion generator using the air discharge method.
The above-described measurement was performed under the conditions of air temperature: 25 ° C. and humidity: 50% and air temperature: 26 ° C. and humidity: 58%.
As a result, the negative ion generator according to the present invention generates more than twice as many negative ions as the negative ion generator using the air discharge method, regardless of which measuring instrument A or B is used for measurement. I understood that. Further, there is almost no change in the amount of negative ions due to the humidity changing from 50% to 58%.
The negative ion generator using the air discharge method generates the most negative ions in the device that generates negative ions using the discharge method. However, the negative ion generator according to the present invention generates negative ions using the air discharge method. It was revealed that more negative ions were generated than the device.
Table 2 shows the distance dependency of the amount of negative ions from the negative ion generator.
Figure 0003987855
The measuring instrument B mentioned above was used for the measuring instrument. The measurement conditions are air temperature: 25 ° C. and humidity: 51%. It has been clarified that the negative ion generator according to the present invention generates more negative ions than the negative ion generator using the air discharge method at all measured distances.
Further, the amount of negative ions generated in the negative ion generator by the air discharge method is 59% at a distance of 3 mm with respect to the amount of negative ions generated in the negative ion generator according to the present invention. , 43% at a distance of 1 m. This means that the negative ion generator according to the present invention can generate negative ions in a wider range.
Table 3 shows the results of measuring the amount of negative ions at positions 3 mm and 10 cm from the negative ion generator for No. 1 to No. 10 of the negative ion generator according to the present invention.
Figure 0003987855
At a distance of 3 mm, the average value of the amount of negative ions generated by Units 1 to 10 is 7.64 million pieces / cm. 3 At a distance of 10 cm, the average value of the amount of negative ions generated by Units 1 to 10 is 4.38 million / cm. 3 It is. And in two distances, the dispersion | variation in the amount of negative ions by the apparatus between 1st machine-10th machine is small. Therefore, the negative ion generator according to the present invention has sufficient reproducibility as an apparatus.
Table 4 shows a comparison of the amount of ozone generated between the negative ion generator according to the present invention and the negative ion generator according to the air discharge method. The measurement location is the front of the device. The measurement conditions are air temperature: 25 ° C. and humidity: 50%. Furthermore, the measuring device is an ozone monitor EG-5000 of Sugawara Jitsugyo Co., Ltd.
Figure 0003987855
In both the center and the left, the amount of ozone generated in the negative ion generator according to the present invention is below the detection limit, and is two orders of magnitude less than in the case of the negative ion generator using the air discharge method.
Table 5 compares the ozone amounts of a plurality of devices of the negative ion generator according to the present invention and the negative ion generator by the air discharge method. The measurement conditions are air temperature: 22 ° C. and humidity: 60%.
Figure 0003987855
In the case of the negative ion generator according to the present invention, the ozone generation amount is below the detection limit for all devices, and the amount of generated ozone is smaller than that in the case of the negative ion generator using the air discharge method.
FIG. 6 shows a plan view of a room 30 having a certain size. The length L7 is 3.46 m, and the length L8 is 4.36 m. At each of the points P1 to P6 in the room 30, the amount of negative ions generated by the negative ion generator 10 was measured. The points P1, P2, P3, and P5 are located at the four corners of the room 30, the point P4 is located at an intermediate point between the points P3 and P5, and the point P6 is located 2 m from the negative ion generator 10. Located in.
Table 6 shows the measurement results at the points P1 to P6 of the amount of negative ions generated by the negative ion generator 10 according to the present invention.
Figure 0003987855
Table 6 shows the measurement results at points P1 to P6 of the amount of negative ions generated by the negative ion generator using the air discharge method for comparison. Measurement conditions are air temperature: 30 ° C. and humidity: 56%.
The amount of negative ions generated by the negative ion generator 10 according to the present invention decreases in the order of points P1, P2, P6, P4, P3, and P5 regardless of whether the measuring device is one of the measuring devices A and B. , It decreases most at point P5.
On the other hand, the amount of negative ions generated by the negative ion generator using the air discharge method decreases in the order of points P1, P2, P6, P3, P4 and P5, and decreases most at point P5.
And it turned out that the negative ion generator 10 by this invention can generate | occur | produce many negative ions more than the negative ion generator by an air discharge system in all the points P1-P6. That is, the negative ion generator 10 according to the present invention is 15.08 m. 2 In the area of (= 4.36 m × 3.46 m), more negative ions can be generated than the negative ion generator by the air discharge method.
FIG. 7 shows the distribution of the amount of negative ions generated at the points P1 to P6 by the negative ion generator 10 according to the present invention. FIG. 8 shows the distribution of the negative ion amount generated at the points P1 to P6 by the negative ion generator using the air discharge method. The amount of negative ions shown in FIGS. 7 and 8 was measured by the measuring device B.
7 and 8, the vertical axis represents the amount of negative ions. 7 and 8, it is clear that the negative ion generator 10 according to the present invention can generate more negative ions in the room 30 than the negative ion generator using the air discharge method.
Table 7 shows the measurement results of the amount of negative ions generated in the waterfall.
Figure 0003987855
The amount of negative ions shown in Table 7 is measured by the measuring instrument A, and the measurement conditions are an air temperature of 30 ° C. and a humidity of 60%. The measurement location is a position about 15 m horizontally from the waterhole and a position about 30 m horizontally from the waterhole. 20000 to 30000 pieces / cm at a position about 15m from the waterfall 3 Negative ions are detected, and at a position of about 30 m from the waterhole, 5000 to 8000 ions / cm 3 Negative ions were detected.
In general, the amount of negative ions present around waterfalls is evaluated as being good for health, and the amount of negative ions good for health is thousands to tens of thousands / cm. 3 It was found that it was in the range.
As shown in Table 6, the negative ion generator 10 according to the present invention is about 15 m. 2 22,000 pieces / cm in the entire area of the room 30 having the size of 3 The amount of negative ions is generated. This numerical value is a value measured by the measuring instrument A for comparison with the measurement result in Table 7.
Therefore, it was found that the negative ion generator 10 according to the present invention can generate a larger amount of negative ions than the amount of negative ions evaluated as being good for health.
As described above, the negative ion generator 10 according to the present invention can generate more negative ions in a wider range than the conventional negative ion generator and can suppress the generation of ozone.
The negative ion generator 10 according to the present invention can generate more negative ions than the amount of negative ions generated in nature.
The power supply circuit 6 constitutes a “voltage application circuit”. Further, the needle-like electrode 2, the counter electrode 3, the insulator 4, the power supply circuit 6 and the wirings 7 and 8 constitute an “electron emitter”.
[Embodiment 2]
Referring to FIG. 9, negative ion generator 10A according to Embodiment 2 is obtained by adding insulator 9 to negative ion generator 10 and omitting insulator 4, and the other is negative ion generator 10. Is the same.
The insulator 9 covers the body portion 2C excluding the front end portion 2A and the rear end portion 2B of the needle electrode 2. The insulator 9 is made of any one of glass, ceramics, resin, and semiconductor. The body 2C of the needle electrode 2 covered with the insulator 9 constitutes the negative electrode 20. The negative electrode 20 is fixed to the support member 5 when the body portion 2 </ b> C and the insulator 9 penetrate the support member 5. The rear end 2 </ b> B of the needle electrode 2 is connected to the wiring 7.
In the negative ion generator 10 </ b> A, the counter electrode 3 is not covered, and the body portion 2 </ b> C of the needle-like electrode 2 is covered with the insulator 9. That is, a part of the needle-like electrode 2 is covered with the insulator 9 so that no current flows between the needle-like electrode 2 and the counter electrode 3.
With reference to FIG. 10, the cross-sectional structure seen from the A direction of 10 A of negative ion generators shown in FIG. 9 is demonstrated. On the bottom surface 1 </ b> A of the case 1, the counter electrode 3, the support member 5, and the power circuit 6 are installed. The negative electrode 20 is fixed by the support member 5 when the body portion 2 </ b> C and the insulator 9 penetrate the support member 5. Others are the same as the description of FIG.
Moreover, the planar structure seen from the B direction of the negative ion generator 10A shown in FIG. 9 is the same as the planar structure shown in FIG.
The arrangement position of the counter electrode 3 will be described with reference to FIG. Assuming that the direction from the front end 2A to the rear end 2B of the negative electrode 20 is the x direction, the counter electrode 3 is usually arranged to face the central portion cp in the x direction of the insulator 9. However, the counter electrode 3 is not limited thereto, and may be disposed on the x direction side with respect to the surface 15 with which the distal end portion 2A of the needle electrode 2 is in contact. Therefore, the counter electrode 3 may be disposed at any position of the points C to F. When the counter electrode 3 is disposed on the opposite side of the x direction from the plane 15, the needle electrode 2 and the counter electrode 3 that are not covered with the insulator face each other. In order to prevent this, the arrangement position of the counter electrode 3 is limited as described above.
Others are the same as the negative ion generator 10.
Referring again to FIG. 9, the power supply circuit 6 applies a negative voltage of −5 kV to −9 kV to the needle electrode 2 of the negative electrode 20 via the wiring 7, and applies the ground voltage (0 V) via the wiring 8. When applied to the counter electrode 3, an electric field weaker than the dielectric breakdown field of air is generated between the needle electrode 2 and the counter electrode 3, and the negative electrode 20 emits electrons from the tip 2A. Alternatively, the negative electrode 20 emits electrons from air molecules near the tip 2A. The emitted electrons collide with oxygen molecules 31 or nitrogen molecules 32 in the air to generate positive ions 31A and 32A and electrons 31B and 32B. Then, the negative electrode 20 attracts positive ions 31A and 32A generated in the vicinity of the tip 2A, and the electrons 31B and 32B emitted from the oxygen molecules 31 or the nitrogen molecules 32 are transferred to other oxygen molecules or nitrogen molecules. The negative ions 33 and 34 are generated by adhering. Then, the negative ion generator 10 </ b> A releases the negative ions 33 and 34 from the opening 11.
As described above, the air between the needle electrode 2 and the counter electrode can also be obtained by covering the body 2C of the needle electrode 2 to which the negative voltage is applied with the insulator 9 without covering the counter electrode 3 with the insulator. An electric field weaker than the dielectric breakdown electric field can be generated, and a large number of negative ions can be generated.
A modification of the counter electrode 3 will be described with reference to FIGS. Referring to FIG. 12, counter electrode 3 may be counter electrode 3 </ b> A bent in an arc along the circumferential direction of insulator 9 of negative electrode 20.
Referring to FIG. 13, the counter electrode 3 may be a linear counter electrode 3B. Therefore, more specifically, the counter electrode 3B may be configured by a normal wiring material.
Referring to FIG. 14, counter electrode 3 may be a ring-shaped counter electrode 3 </ b> C having an insulator 9 of negative electrode 20 as a central axis.
Referring to FIG. 15, the counter electrode 3 may be a counter electrode 3 </ b> D that is spirally bent in the axial direction of the negative electrode 20.
When the counter electrodes 3A to 3D shown in FIGS. 12 to 15 are used in the negative ion generator 10A, an electric field weaker than the dielectric breakdown electric field of air is generated between the needle electrode 2 and the counter electrode 3, Generation of many negative ions can be suppressed.
The counter electrodes 3A to 3D shown in FIGS. 12 to 15 may be used in the negative ion generator 10 in the first embodiment.
The negative electrode 20, the counter electrode 3, the power supply circuit 6, and the wirings 7 and 8 constitute an “electron emitter”.
Others are the same as in the first embodiment.
[Embodiment 3]
Referring to FIG. 16, negative ion generator 10 </ b> B according to Embodiment 3 is the same as negative ion generator 10 except that insulator 9 is added to negative ion generator 10.
The needle electrode 2 and the insulator 9 constitute a negative electrode 20. Therefore, the specific material of the insulator 9, the method for fixing the negative electrode 20 to the support member 5, and the method for connecting the negative electrode 20 and the wiring 7 are as described in the second embodiment.
In the negative ion generator 10B, the needle electrode 2 and the counter electrode 3 are covered with the insulators 4 and 9, respectively. Therefore, the counter electrode 3 and the insulator 4 may be disposed at any position in the case 1 as described in the first embodiment.
In the negative ion generator 10B in which the needle electrode 2 and the counter electrode 3 are covered with the insulators 9 and 4, respectively, a negative voltage of −5 kV to −9 kV is applied to the needle electrode 2 via the wiring 7, and the ground voltage When (0 V) is applied to the counter electrode 3 via the wiring 8, an electric field weaker than the dielectric breakdown field of air is generated between the needle electrode 2 and the counter electrode 3, and many negative ions are generated. .
The negative electrode 20, the counter electrode 3, the insulator 4, the power supply circuit 6 and the wirings 7 and 8 constitute an “electron emitter”.
The rest is the same as in the first and second embodiments.
[Embodiment 4]
Referring to FIG. 17, negative ion generator 10C according to the fourth embodiment is the same as negative ion generator 10 except that insulator 4 of negative ion generator 10 is replaced with insulator 12. is there.
The insulator 12 is disposed between the needle electrode 2 and the counter electrode 3. That is, the insulator 12 does not cover the needle electrode 2 or the counter electrode 3 but is disposed between the needle electrode 2 and the counter electrode 3 so as to spatially separate the needle electrode 2 and the counter electrode 3. Is done. The insulator 12 is made of any one of glass, ceramics, and resin. The insulator 12 has a height H that is at least about 3 mm higher than the counter electrode 3, a width W that is at least about 3 mm wider than the width of the counter electrode 3, and a depth D that is about 0.1 mm or more. The depth D is determined by the insulating ability of the insulator. The insulator 12 is 10 6 You may comprise by the semiconductor (namely, semiconductor which is not doped in p-type or n-type) which has a specific resistance of Ωcm or more. In this case, the depth D of the insulator 12 is on the order of several hundred microns.
The negative ion generator 10 </ b> C does not cover both the needle-like electrode 2 and the counter electrode 3 with an insulator, but arranges the insulator 12 between the needle-like electrode 2 and the counter electrode 3 to provide the needle-like electrode 2. An electric field weaker than a dielectric breakdown electric field of air is generated between the counter electrode 3 and the counter electrode 3.
With reference to FIG. 18, the cross-sectional structure seen from the A direction of the negative ion generator 10C shown in FIG. 17 is demonstrated. Support member 5, power supply circuit 6 and insulator 12 are arranged on bottom surface 1 </ b> A of case 1. The insulator 12 is disposed beyond the needle electrode 2, and the counter electrode 3 is further disposed beyond the insulator 12 (in FIG. 18, the counter electrode 3 is hidden by the insulator 12. ing.). Others are the same as the description of FIG.
With reference to FIG. 19, the planar structure seen from the B direction of the negative ion generator 10C shown in FIG. 17 is demonstrated. The insulator 12 is disposed in parallel to the needle-like electrode 2 at a position separated from the needle-like electrode 2 by a distance L5. The counter electrode 3 is disposed at a position separated from the insulator 12 by a distance L6. The distance L5 is in the range of 0 to 30 mm, and the distance L6 is in the range of 0 to 30 mm.
Others are the same as the description of FIG.
When a negative voltage is applied to the needle electrode 2 and a ground voltage (0 V) is applied to the counter voltage 3, an electric field from the counter electrode 3 toward the needle electrode 2 is generated. The lines of electric force in the electric field enter the needle electrode 2 starting from the counter electrode 3. In this case, the electric lines of force are concentrated at the pointed portion, so that the electric lines of force tend to concentrate on the tip portion 2A of the needle electrode 2. Therefore, the insulator 12 is preferably disposed at a position that blocks a straight line connecting the counter electrode 3 and the tip portion 2A of the needle electrode 2.
In the negative ion generator 10C in which the needle electrode 2 and the counter electrode 3 are separated by the insulator 12, a negative voltage of −5 kV to −9 kV is applied to the needle electrode 2 via the wiring 7, and the ground voltage (0 V) is applied. Is applied to the counter electrode 3 via the wiring 8, an electric field weaker than the dielectric breakdown field of air is generated between the needle electrode 2 and the counter electrode 3, and a lot of negative ions are generated.
The needle electrode 2, the counter electrode 3, the insulator 12, the power supply circuit 6, and the wirings 7 and 8 constitute an “electron emitter”.
Others are the same as in the first embodiment.
[Embodiment 5]
Referring to FIG. 20, negative ion generator 10D according to Embodiment 5 is obtained by removing counter electrode 3, insulator 4 and wiring 8 of negative ion generator 10, and the other is the negative ion generator 10. Is the same.
The power supply circuit 6 applies a negative voltage of −5 kV to −9 kV to the needle electrode 2 via the wiring 7 and outputs the ground voltage (0 V) to the terminal 66. Then, an electric field weaker than the dielectric breakdown field of air is generated between the needle-like electrode 2 and the terminal 66 of the power supply circuit 6. The needle-like electrode 2 emits electrons from the distal end portion 2A, and the emitted electrons collide with oxygen molecules or nitrogen molecules in the air to generate positive ions and electrons. The needle-like electrode 2 further sucks the generated positive ions and extinguishes the positive ions generated in the air. Then, electrons released from oxygen molecules or nitrogen molecules are attached to other oxygen molecules or nitrogen molecules, and negative ions are generated.
In the negative ion generator 10D, since no discharge occurs between the needle electrode 2 and the terminal 66 of the power supply circuit 6, positive ions are generated exclusively in the vicinity of the tip 2A of the needle electrode 2. . Therefore, unlike the negative ion generator 10D, generation of ozone can be suppressed and a large amount of negative ions can be generated without providing the counter electrode 3 in particular.
The needle electrode 2, the power supply circuit 6, and the wiring 7 constitute an “electron emitter”. Further, the negative ion generation device according to the fifth embodiment is obtained by removing the counter electrode 3 and the wiring 8 from the negative ion generation device 10A according to the second embodiment or the negative ion generation device 10B according to the third embodiment from the counter electrode 3. Alternatively, the insulator 4 and the wiring 8 may be omitted, or the counter electrode 3, the insulator 12 and the wiring 8 may be deleted from the negative ion generator 10C according to the fourth embodiment.
Others are the same as the first, second, third, and fourth embodiments.
[Embodiment 6]
The negative ion generator according to Embodiment 6 is a negative ion generator in which the inner wall of the case 1 of the negative ion generator 10 is covered with an insulator. With reference to FIG. 21, the cross-sectional structure of negative ion generator 10E according to Embodiment 6 will be described. The inner wall of the case 1 is covered with an insulator 13. The case 1 has the opening 11, but the end surfaces 11 </ b> A and 11 </ b> A of the opening 11 are also covered with the insulator 13. That is, the insulator 13 covers the inner wall of the case 1 and the end surfaces 11A and 11A of the opening 11 so that electrons emitted from the needle-like electrode 2 are not charged to the case 1. The insulator 13 is grounded. The insulator 13 is made of Teflon or insulator. The insulator 13 may be made of any one of ceramics, resins, and semiconductors.
The reason why the inner wall of the case 1 and the end faces 11A and 11A of the opening 11 are covered with the insulator 13 is as follows. If the insulator 13 is not provided, a part of the electrons emitted from the needle electrode 2 is charged on the inner wall of the case 1 or the end faces 11A and 11A of the opening 11. If it does so, even if the case 1 is comprised with the insulator, it will come to conduct electricity and a discharge will arise between the case 1 and the acicular electrode 2. FIG. Therefore, the inner wall of the case 1 and the end surfaces 11A and 11A of the opening 11 are covered with the insulator 13 in order to prevent the case 1 from being charged and causing a discharge between the case 1 and the needle electrode 2.
The counter electrode 3, the insulator 4, the support member 5, and the power supply circuit 6 are disposed on the grounded insulator 13.
The opening 11 of the negative ion generator 10E shown in FIG. 21 is tapered at its end faces 11A and 11A. Thereby, the generated electrons and negative ions are easily released from the opening 11 to the outside.
Others are the same as the description of FIG.
As shown in FIG. 22, the negative ion generator 10 </ b> E does not need to be tapered as long as the end surfaces 11 </ b> A and 11 </ b> A of the opening 11 are covered with the insulator 13.
In the negative ion generator 10E, the power supply circuit 6 applies a negative voltage in the range of −5 kV to −9 kV to the needle-like electrode 2 via the wiring 7 and applies the ground voltage (0 V) via the wiring 8 to the counter electrode 3. When applied to, an electric field weaker than the dielectric breakdown field of air is generated between the needle electrode 2 and the counter electrode 3, and the needle electrode 2 emits electrons in the direction of the opening 11. Then, in the vicinity of the distal end portion 2A of the needle electrode 2, collision between electrons emitted from the needle electrode 2 and oxygen molecules or nitrogen molecules in the air occurs, and positive ions and electrons are generated. The positive ions are attracted to the needle-like electrode 2 and disappear, and the electrons are attached to other oxygen molecules or nitrogen molecules in the air to generate negative ions.
And the negative ion generator 10E discharge | releases an electron and a negative ion to the exterior from the opening part 11. FIG. In this case, the case 1 is not charged by electrons emitted from the acicular electrode 2 because the inner wall of the case 1 and the end surfaces 11A and 11A of the opening 11 are covered with the insulator 13, and the case 1 and the acicular shape No discharge occurs between the electrodes 2.
Accordingly, the negative ion generator 10E can stably generate negative ions.
The needle-like electrode 2, the counter electrode 3, the insulator 4, the power supply circuit 6, the wirings 7 and 8, and the insulator 13 constitute an “electron emitter”.
The insulator 13 may be applied to any of the negative ion generators 10A, 10B, 10C, and 10D. In this case as well, no discharge occurs between the case 1 and the needle electrode 2 as in the negative ion generator 10E.
Others are the same as those in the first to fifth embodiments.
The needle electrode 2 may be the needle electrode 21 shown in FIG. The acicular electrode 21 includes a plate-shaped main body 210, pointed portions 211 and 212, and an insulator 213. The pointed portions 211 and 212 are attached to the main body 210 or formed as a part of the main body 210. The insulator 213 is made of resin and covers the main body 210 excluding the pointed portions 211 and 212.
Even when the acicular electrode 21 is used, an electric field weaker than the dielectric breakdown field of air is generated between the acicular electrode 21 and the counter electrode 3, and generation of many negative ions is suppressed by suppressing the generation of ozone. Can do.
Moreover, since the acicular electrode 21 has the some point part 211,212, it can discharge | release more electrons and can generate more negative ions as a result.
A modification of the electron emitter including the needle electrode 2 and the counter electrode 3 will be described with reference to FIGS.
Referring to FIG. 24, electron emitter 140 includes two needle-like electrodes 2, 2, printed circuit board 130 having wiring 131, support member 5, and wirings 7 and 8. The two needle-like electrodes 2 and 2 are partially bent at a right angle. Then, the two needle-like electrodes 2 and 2 are fixed to the support member 5 by inserting a portion bent at a right angle into the support member 5. The wiring 7 is connected to the needle-like electrodes 2 and 2 in the support member 5. In addition, a printed circuit board 130 having a wiring 131 is disposed below the two needle-like electrodes 2 and 2, and the wiring 8 is connected to the wiring 131. In this case, the printed circuit board 130 is disposed so as to be interposed between the wiring 131 and the two needle-like electrodes 2 and 2.
When the power supply circuit 6 applies a negative voltage in the range of −5 kV to −9 kV to the needle-like electrodes 2 and 2 through the wiring 7 and applies the ground voltage (0 V) to the wiring 131 through the wiring 8, the needle-like Since the electrodes 131, 2 and the wiring 131 serving as the counter electrode 3 are insulated by the printed circuit board 130 that is an insulator, no discharge occurs between the needle-like electrodes 2, 2 and the wiring 131. As a result, the mechanism described above can suppress the generation of ozone and generate many negative ions.
Referring to FIG. 25, electron emitter 141 includes two needle-like electrodes 2, 2, printed circuit board 130 having wiring 131, and wirings 7 and 8. The two needle-like electrodes 2 and 2 are partially bent at a right angle. Then, by inserting the portion bent at a right angle into the printed board 130, the two needle-like electrodes 2 and 2 are fixed to the printed board 130 having the wiring 131. In this case, the two needle-like electrodes 2 and 2 are fixed to the surface opposite to the surface of the printed board 130 on which the wiring 131 is provided. The wiring 7 is connected to the two needle-like electrodes 2 and 2, and the wiring 8 is connected to the wiring 131.
Similar to the electron emitter 140, the electron emitter 141 can generate a lot of negative ions by suppressing the generation of ozone. In the case of the electron emitter 141, the printed circuit board 130 having the wiring 131 functions as the support member 5 of the needle-like electrodes 2 and 2, and the insulator 12 provided between the needle-like electrode 2 and the counter electrode 3. An electron emitter can be formed more easily.
Referring to FIG. 26, electron emitter 142 includes two needle-like electrodes 2, 2, printed boards 130 </ b> A and 130 </ b> B, wiring 131, and wirings 7 and 8. The two needle-like electrodes 2 and 2 are partially bent at a right angle. Then, by inserting the portion bent at a right angle into the printed board 130A, the two needle-like electrodes 2 and 2 are fixed to one surface of the printed board 130A. The wiring 7 is connected to the two needle-like electrodes 2 and 2.
The wiring 131 is formed on one surface of the printed circuit board 130A and the printed circuit board 130B, and is sandwiched between the printed circuit board 130A and the printed circuit board 130B. The wiring 131 is connected to the wiring 8.
In the electron emitter 142, the wiring 131 as the counter electrode 3 is insulated from the needle-like electrodes 2 and 2 by the two printed boards 130A and 130B. Suppresses generation and generates many negative ions.
Referring to FIG. 27, an electron emitter 143 is obtained by replacing needle-like electrodes 2 and 2 with linear needle-like electrodes 2 and 2 in electron emitter 142 shown in FIG. It is the same as the emitter 141.
Referring to FIG. 28, an electron emitter 144 is obtained by replacing needle-like electrodes 2 and 2 with linear needle-like electrodes 2 and 2 in the electron emitter 142 shown in FIG. Same as emitter 142.
Referring to FIG. 29, electron emitter 145 includes two needle-like electrodes 2, 2, printed circuit board 130 having wiring 131, insulator 132, and wirings 7 and 8. The two needle-like electrodes 2 and 2 have a linear shape. The needle electrodes 2 and 2 are fixed to the printed circuit board 130 by inserting a part of the needle electrodes 2 and 2 into the printed circuit board 130.
In the electron emitter 145, the wiring 131 is disposed on the same surface as the surface of the printed circuit board 130 to which the needle electrodes 2 and 2 are fixed. The insulator 132 is formed on the surface of the printed board 130 so as to cover the wiring 131. The wiring 7 is connected to the needle-like electrodes 2 and 2, and the wiring 8 is connected to the wiring 131.
In the electron emitter 145, since the wiring 131 as the counter electrode 3 is insulated from the needle electrodes 2 and 2 by the insulator 132, the electron emitter 145 suppresses the generation of ozone according to the same mechanism as described above. And more negative ions are generated.
Referring to FIG. 30, the electron emitter 146 includes a needle-like electrode 2 (2A), a counter electrode 133, and an insulator 134. The counter electrode 133 is made of a tube having a diameter larger than the diameter of the needle electrode 2. The inner wall and end surface of the counter electrode 133 are covered with an insulator 134. Further, the needle electrode 2 enters the counter electrode 133, and only the tip portion 2 </ b> A protrudes from the counter electrode 133. The acicular electrode 2 is connected to the wiring 7 and a negative voltage of −5 kV to −9 kV is applied. The counter electrode 133 is connected to the wiring 8 and is applied with a ground voltage (0 V).
In the electron emitter 146, since the counter electrode 133 is insulated from the needle electrode 2 by the insulator 134, the electron emitter 146 suppresses the generation of ozone according to the same mechanism as described above, and more negative Generates ions.
Referring to FIG. 31, electron emitter 147 includes needle electrode 2 and wirings 135 and 136. The wirings 135 and 136 are normal wirings covered with an insulator. The wires 135 and 136 are arranged so that one end thereof is in contact with the needle electrode 2. In this case, one end in contact with the needle electrode 2 is covered with an insulator.
The acicular electrode 2 is connected to the wiring 7 and a negative voltage of −5 kV to −9 kV is applied. Further, the wirings 135 and 136 are connected to the wiring 8 and applied with a ground voltage (0 V). In the electron emitter 147, since the wirings 135 and 136 as the counter electrode 3 are insulated from the needle electrode 2 by an insulator, the electron emitter 147 suppresses the generation of ozone according to the same mechanism as described above. , Generate more negative ions.
Even if the electron emitters 140 to 147 shown in FIGS. 24 to 31 are applied to any of the negative ion generators 10 to 10E, as described above, generation of ozone is suppressed and more negative ions are generated. Can do.
In the above description, the medium existing between the two electrodes has been described as air. However, in the present invention, the medium existing between the two electrodes is not limited to air, and other mediums may be used. There may be.
When the medium existing between the two electrodes is other than air, a negative voltage for generating an electric field weaker than the dielectric breakdown electric field of the medium existing between the two electrodes is applied to the needle electrode 2.
That is, the present invention can be applied to a negative ion generator that generates negative ions preferentially without causing discharge in a medium existing between two electrodes.
In the above description, the counter electrode 3 has been described as being applied with the ground voltage (0 V). However, in the present invention, not only the ground voltage (0 V) but also between the needle electrode 2 and the counter electrode 3. A positive voltage that generates an electric field that is weaker than the dielectric breakdown electric field of the medium existing in the medium may be applied to the counter electrode 3.
Further, in the above description, the negative ion generators 10 to 10E have been described as generating negative ions. However, a positive voltage in the range of 5 kV to 9 kV is applied to the needle electrode 2 and the ground voltage (0 V) is applied to the counter electrode. 3, the negative ion generators 10 to 10E generate only positive ions by the same mechanism as described above. The amount of positive ions generated is equivalent to the amount of negative ions described above.
Therefore, the negative ion generators 10 to 10E described above constitute an ion generator that generates only negative ions or only positive ions.
Furthermore, an ion generator that generates only negative ions or only positive ions is applied to a static eliminating device. The ion generator applied to the static eliminator generates negative ions when a negative voltage of −5 kV to −9 kV and a ground voltage (0 V) are applied to the needle electrode 2 and the counter electrode 3 for a certain period, respectively, and 5 kV to A positive voltage of 9 kV and a ground voltage (0 V) are applied to the needle-like electrode 2 and the counter electrode 3 for a certain period to generate positive ions. Thus, an ion generator that alternately generates negative ions and positive ions at a constant cycle is suitable for a static electricity removing device.

この発明は、空気の絶縁破壊電界よりも弱い電界を針状電極と対向電極との間に生成してイオンを発生するイオン発生装置に適用可能である。  The present invention is applicable to an ion generator that generates ions by generating an electric field weaker than a dielectric breakdown field of air between a needle electrode and a counter electrode.

Claims (12)

開口部(11)を有するケース(1)と、
前記ケース(1)の内壁および前記開口部(11)の端面(11A)に接して形成され、かつ、アースされた絶縁物(13)と、
前記ケース(1)内に配置され、前記開口部(11)から前記ケース(1)の外側へ電子を放出する電子放出器とを備え、
前記電子放出器は、
その軸線上で前記開口部(11)に向かい合うように配置され、前記電子を放出する針状の負電極(2)と、
前記負電極(2)の軸線に対して径方向に所定距離だけ離れて配置された対向電極(4)と、
正極と負極とを有し、前記負電極(2)の周囲に存在する媒質の絶縁破壊電界よりも弱い電界を前記負電極(2)と前記対向電極(4)との間に生成するための負電圧を前記負極から前記負電極(2)に印加する電圧印加回路(6)とを含む、イオン発生装置。
A case (1) having an opening (11);
An insulator (13) formed in contact with the inner wall of the case (1) and the end surface (11A) of the opening (11) and grounded;
An electron emitter disposed in the case (1) and emitting electrons from the opening (11) to the outside of the case (1);
The electron emitter is
A needle-like negative electrode (2) which is arranged so as to face the opening (11) on its axis and emits the electrons;
A counter electrode (4) disposed at a predetermined distance in the radial direction with respect to the axis of the negative electrode (2);
A negative electrode (2) for generating an electric field between the negative electrode (2) and the counter electrode (4) having a positive electrode and a negative electrode and weaker than a dielectric breakdown electric field of a medium existing around the negative electrode (2) An ion generator comprising: a voltage application circuit (6) for applying a negative voltage from the negative electrode to the negative electrode (2).
開口部(11)を有するケース(1)と、
前記ケース(1)の内壁および前記開口部(11)の端面(11A)に接して形成され、かつ、アースされた第1の絶縁物(13)と、
前記ケース(1)内に配置され、前記開口部(11)から前記ケース(1)の外側へ電子を放出する電子放出器とを備え、
前記電子放出器は、
その軸線上で前記開口部(11)に向かい合うように配置され、所定の負電圧が印加されることで前記電子を放出する針状の負電極(2)と、
前記負電極(2)と所定の距離を設定して配置され、第2の絶縁物(4)により覆われた対向電極(3)とを含み、
前記所定の負電圧は、前記負電極(2)と前記対向電極(3)との間に存在する媒質の絶縁破壊電界よりも弱い電界を前記負電極(2)と前記対向電極(3)との間に生成するための電圧であり、
前記対向電極(3)は、被覆電線(135,136)であり、
前記被覆電線(135,136)の少なくとも一部は、前記負電極(2)の軸線方向に沿って延びる、イオン発生装置。
A case (1) having an opening (11);
A first insulator (13) formed in contact with an inner wall of the case (1) and an end surface (11A) of the opening (11) and grounded;
An electron emitter disposed in the case (1) and emitting electrons from the opening (11) to the outside of the case (1);
The electron emitter is
It is arranged to face the opening (11) in its axis line, a needle-like negative electrode that emits the electrons at Rukoto predetermined negative voltage is applied (2),
A counter electrode (3) disposed at a predetermined distance from the negative electrode (2) and covered with a second insulator (4);
The predetermined negative voltage has an electric field weaker than a dielectric breakdown electric field of a medium existing between the negative electrode (2) and the counter electrode (3), and the negative electrode (2) and the counter electrode (3). Is a voltage for generating during
The counter electrode (3) is covered electric wire (135, 136) der is,
Wherein at least a portion of said covered wire (135, 136) is Ru extends along the axial direction of the negative electrode (2), the ion generating device.
開口部(11)を有するケース(1)と、
前記ケース(1)の内壁および前記開口部(11)の端面(11A)に接して形成され、かつ、アースされた第1の絶縁物(13)と、
前記ケース(1)内に配置され、前記開口部(11)から前記ケース(1)の外側へ電子を放出する電子放出器とを備え、
前記電子放出器は、
先端部(2A)を除く胴体部(2C)が第2の絶縁物(9)により覆われた針状の負電極(20)と、
前記負電極(20)の軸線に対して径方向に所定距離だけ離れて配置され、前記負電極(20)との間に所定の電界を生成するための対向電極(3)とを含み、
前記所定の電界は、前記負電極(20)と前記対向電極(3)との間に存在する媒質の絶縁破壊電界よりも弱い電界である、イオン発生装置。
A case (1) having an opening (11);
A first insulator (13) formed in contact with an inner wall of the case (1) and an end surface (11A) of the opening (11) and grounded;
An electron emitter disposed in the case (1) and emitting electrons from the opening (11) to the outside of the case (1);
The electron emitter is
A needle-like negative electrode (20) in which the body part (2C) excluding the tip part (2A) is covered with a second insulator (9);
A counter electrode (3) disposed at a predetermined distance in the radial direction with respect to the axis of the negative electrode (20) and generating a predetermined electric field between the negative electrode (20) and
The ion generator, wherein the predetermined electric field is an electric field weaker than a dielectric breakdown electric field of a medium existing between the negative electrode (20) and the counter electrode (3).
開口部(11)を有するケース(1)と、
前記ケース(1)の内壁および前記開口部(11)の端面(11A)に接して形成され、かつ、アースされた第1の絶縁物(13)と、
前記ケース(1)内に配置され、前記開口部(11)から前記ケース(1)の外側へ電子を放出する電子放出器とを備え、
前記電子放出器は、
その軸線上で前記開口部(11)と向かい合うように配置され、前記電子を放出する針状の負電極(2,20)と、
前記負電極(2,20)の軸線に対して径方向に所定距離だけ離れて配置された対向電極(3)と、
前記負電極(2,20)と前記対向電極(3)との間に設けられた第2の絶縁物(4,9)と、
前記負電極(2,20)と前記対向電極(3)との間に存在する媒質の絶縁破壊電界よりも弱い電界を前記負電極(2,20)と前記対向電極(3)との間に生成するための負電圧を前記負電極(2,20)に印加する電圧印加回路(6)とを含む、イオン発生装置。
A case (1) having an opening (11);
A first insulator (13) formed in contact with an inner wall of the case (1) and an end surface (11A) of the opening (11) and grounded;
An electron emitter disposed in the case (1) and emitting electrons from the opening (11) to the outside of the case (1);
The electron emitter is
A needle-like negative electrode (2, 20) that is arranged so as to face the opening (11) on its axis and emits the electrons;
A counter electrode (3) disposed at a predetermined distance in the radial direction with respect to the axis of the negative electrode (2, 20) ;
A second insulator (4, 9) provided between the negative electrode (2, 20) and the counter electrode (3);
An electric field weaker than a dielectric breakdown electric field of a medium existing between the negative electrode (2, 20) and the counter electrode (3) is interposed between the negative electrode (2, 20) and the counter electrode (3). An ion generator comprising: a voltage application circuit (6) for applying a negative voltage for generation to the negative electrode (2, 20).
前記第2の絶縁物(4)は、前記対向電極(3)を覆い、
前記第1および第2の絶縁物(13,4)は、ガラス、セラミックス、樹脂および半導体のいずれか1つからなる、請求項4に記載のイオン発生装置。
The second insulator (4) covers the counter electrode (3),
The ion generator according to claim 4, wherein the first and second insulators (13, 4) are made of any one of glass, ceramics, resin, and semiconductor.
前記第2の絶縁物(9)は、前記負電極(20)の先端部(2A)を除く部分(2C)を覆い、
前記第1および第2の絶縁物(13,9)は、ガラス、セラミックス、樹脂および半導体のいずれか1つからなる、請求項4に記載のイオン発生装置。
The second insulator (9) covers a portion (2C) excluding the tip (2A) of the negative electrode (20),
The ion generator according to claim 4, wherein the first and second insulators (13, 9) are made of any one of glass, ceramics, resin, and semiconductor.
前記第2の絶縁物(4,9)は、第1および第2の電極用絶縁物からなり、
前記第1の電極用絶縁物(4)は、前記対向電極(3)を覆い、
前記第2の電極用絶縁物(9)は、前記負電極(20)の先端部(2A)を除く部分(2C)を覆い、
前記第1の絶縁物(13)、第1の電極用絶縁物(4)および第2の電極用絶縁物(9)は、ガラス、セラミックス、樹脂および半導体のいずれか1つからなる、請求項4に記載のイオン発生装置。
The second insulator (4, 9) is composed of first and second electrode insulators,
The first electrode insulator (4) covers the counter electrode (3),
The second electrode insulator (9) covers a portion (2C) excluding the tip (2A) of the negative electrode (20),
The first insulator (13), the first electrode insulator (4), and the second electrode insulator (9) are made of any one of glass, ceramics, resin, and semiconductor. 4. The ion generator according to 4.
開口部(11)を有するケース(1)と、
前記ケース(1)の内壁および前記開口部(11)の端面(11A)に接して形成され、かつ、アースされた第1の絶縁物(13)と、
前記ケース(1)内に配置され、前記開口部(11)から前記ケース(1)の外側へ電子を放出する電子放出器とを備え、
前記電子放出器は、
その軸線上で前記開口部(11)と向かい合うように配置され、前記電子を放出する針状の負電極(2,20)と、
前記負電極(2,20)の軸線に対して径方向に所定距離だけ離れて配置され、前記負電極(2,20)との間に所定の電界を生成するための対向電極(3)と、
前記負電極(2,20)と前記対向電極(3)との間に設けられた第2の絶縁物(4,9)とを含み、
前記所定の電界は、前記負電極(2,20)と前記対向電極(3)との間に存在する媒質の絶縁破壊電界よりも弱い電界である、イオン発生装置。
A case (1) having an opening (11);
A first insulator (13) formed in contact with an inner wall of the case (1) and an end surface (11A) of the opening (11) and grounded;
An electron emitter disposed in the case (1) and emitting electrons from the opening (11) to the outside of the case (1);
The electron emitter is
A needle-like negative electrode (2, 20) that is arranged so as to face the opening (11) on its axis and emits the electrons;
A counter electrode (3) disposed at a predetermined distance in the radial direction with respect to the axis of the negative electrode (2, 20) and generating a predetermined electric field between the negative electrode (2, 20) and ,
A second insulator (4, 9) provided between the negative electrode (2, 20) and the counter electrode (3);
The ion generator, wherein the predetermined electric field is an electric field weaker than a dielectric breakdown electric field of a medium existing between the negative electrode (2, 20) and the counter electrode (3).
前記第2の絶縁物(4)は、前記対向電極(3)を覆い、
前記第1および第2の絶縁物(13,4)は、ガラス、セラミックス、樹脂および半導体のいずれか1つからなる、請求項8に記載のイオン発生装置。
The second insulator (4) covers the counter electrode (3),
The ion generator according to claim 8, wherein the first and second insulators (13, 4) are made of any one of glass, ceramics, resin and semiconductor.
前記第2の絶縁物(9)は、前記負電極(20)の先端部(2A)を除く部分(2C)を覆い、
前記第1および第2の絶縁物(13,9)は、ガラス、セラミックス、樹脂および半導体のいずれか1つからなる、請求項8に記載のイオン発生装置。
The second insulator (9) covers a portion (2C) excluding the tip (2A) of the negative electrode (20),
The ion generator according to claim 8, wherein the first and second insulators (13, 9) are made of any one of glass, ceramics, resin, and semiconductor.
前記第2の絶縁物(4,9)は、第1および第2の電極用絶縁物からなり、
前記第1の電極用絶縁物(4)は、前記対向電極(3)を覆い、
前記第2の電極用絶縁物(9)は、前記負電極(20)の先端部(2A)を除く部分(2C)を覆い、
前記第1の絶縁物(13)、第1の電極用絶縁物(4)および第2の電極用絶縁物(9)は、ガラス、セラミックス、樹脂および半導体のいずれか1つからなる、請求項8に記載のイオン発生装置。
The second insulator (4, 9) is composed of first and second electrode insulators,
The first electrode insulator (4) covers the counter electrode (3),
The second electrode insulator (9) covers a portion (2C) excluding the tip (2A) of the negative electrode (20),
The first insulator (13), the first electrode insulator (4), and the second electrode insulator (9) are made of any one of glass, ceramics, resin, and semiconductor. 8. The ion generator according to 8.
前記負電極(2,20)の先端部(2A)は、尖っている、請求項1から請求項11のいずれか1項に記載のイオン発生装置。  The ion generator according to any one of claims 1 to 11, wherein a tip (2A) of the negative electrode (2, 20) is pointed.
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