JP4000345B2

JP4000345B2 - イオン生成装置

Info

Publication number: JP4000345B2
Application number: JP2001205137A
Authority: JP
Inventors: 建敏司; 功菅野; 健吉和泉
Original assignee: Shishido Electrostatic Ltd
Current assignee: Shishido Electrostatic Ltd
Priority date: 2001-07-05
Filing date: 2001-07-05
Publication date: 2007-10-31
Anticipated expiration: 2021-07-05
Also published as: JP2003022897A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、大気中に正負の空気イオンを生成するイオン生成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、針状電極と接地電極とからなる放電電極に高電圧を印加してコロナ放電を発生させることにより、大気中に正負の空気イオンを生成するイオン生成装置が知られている。この種のイオン生成装置で、前記高電圧は直流電圧であっても交流電圧であってもよいが、交流高電圧を用いるときには前記針状電極には正負の電圧が交互に印加される。
【０００３】
そこで、前記針状電極に正の電圧が印加された場合には、生成する正負の空気イオンのうち、負イオンは針状電極に向かって移動し、正イオンは前記接地電極に向かって移動する。ここで、大部分の正イオンは前記接地電極に捕獲されるが、一部の正イオンは前記接地電極を越えて外部に放出される。また、前記針状電極に負の電圧が印加された場合には、正の電圧が印加された場合と全く逆の現象が起き、生成する正負の空気イオンのうち、大部分の負イオンが前記接地電極に捕獲され、一部の正イオンが前記接地電極を越えて外部に放出される。
【０００４】
前記イオン生成装置によれば、交流電圧を用いると正イオンと負イオンとを略等量ずつ生成することができるので、前記のようにして生成される正負の空気イオンを帯電体に向けて放出することにより、該帯電体が正負どちらに帯電している場合にもその電荷を中和して良好に除電を行うことができる。
【０００５】
しかしながら、前記交流電圧として高周波の高電圧を用いると、前記コロナ放電が継続して安定に発生せず、これに伴って帯電体に向けて放出される正負イオンのバランスが崩れるため、前記帯電体の除電を良好に行えないばかりか、却って帯電を助長する場合があるという不都合がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる不都合を解消して、帯電体に向けて正負の空気イオンをバランス良く放出することができるイオン生成装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記交流電圧として高周波の高電圧を用いる場合の不都合を解決するために種々検討を行った結果、前記従来のイオン生成装置において、接地電極を大地から絶縁することにより、帯電体に向けて正負の空気イオンをバランス良く放出することができることを知見した。
【０００８】
本発明は、前記知見に基づき、前記目的を達成するために、交流高周波高圧電源と、該交流高周波高圧電源に接続され、絶縁体からなる支持体に支持されると共に先端部が外部に突出する少なくとも１つの針状電極とを備えるイオン生成装置であって、前記支持体とは別に該針状電極から離間して設けられ、該針状電極との間でコロナ放電を発生すると共に、該コロナ放電により発生する正または負の空気イオンを蓄積する、少なくとも１つの、接地から絶縁された導電体からなるイオン蓄積部材を備えたことを特徴とする。
【０００９】
本発明のイオン生成装置によれば、接地から絶縁されたイオン蓄積部材を前記針状電極に対向して設けることにより、高周波の交流高電圧を用いた場合にも、帯電体に向けて正負の空気イオンをバランス良く放出することができる。
【００１０】
本発明において、イオン蓄積部材は、前記コロナ放電により生成する空気イオンを捕獲して蓄積できるものであればよいが、接地から絶縁された導電体から成ることが重要である。具体的には、後述の比較例のようにイオン蓄積部材が接地電極として作用している場合には、イオン生成装置から放出される正負の空気イオン量のバランスが正の側に偏っているのに対し、後述の実施例１で示されるように、接地から絶縁された導体をイオン蓄積部材とする場合には、イオン生成装置から放出される正負の空気イオン量のバランスが良好であるという結果が得られる。
上記のように、従来は接地していた導電体からなる接地電極を接地から切り離すことで、この電極はイオンを蓄積する部材となり、その電位を大きく変化させることができ、イオンバランスの自己調整効果が高められる。
また、本発明におけるイオン蓄積部材は、後述の実施例２で示されるように、絶縁被覆が施された導電体からなることが好ましい。この場合、帯電体に向けて正負の空気イオンを更にバランス良く放出するようにする効果を得ることができる。
【００１１】
また、前記交流高周波高圧電源は、直流電圧を印加することにより交流高周波電圧を発生する発振回路と、発生した交流高周波電圧を圧電素子により昇圧して高電圧を得る圧電トランスとからなることにより、装置全体を小型、軽量化することができる。
【００１２】
また、本発明のイオン生成装置は、前記針状電極とイオン蓄積部材とが対向配置された筐体と、該筐体に設けられ前記コロナ放電により発生する正または負の空気イオンを移送するファンとを備えることが好ましい。この場合、前記コロナ放電により発生する正または負の空気イオンを、ファンにより帯電体に向けて移送することができ、該帯電体に対する除電装置として作用することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、添付の図面を参照しながら本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。図１は本発明の第１の実施形態のイオン生成装置の一部を切り欠いて示す正面図、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線断面図、図３は図１示の交流高周波高圧電源の構成図、図４は本発明の第２の実施形態のイオン生成装置の正面図、図５は図４のＶ−Ｖ線断面図である。
【００１４】
本発明の第１の実施形態のイオン生成装置は、図１示のように、交流高周波高圧電源１と、高圧ケーブル２を介して交流高周波高圧電源１に接続された複数の針状電極３と、針状電極３に対向して設けられたイオン蓄積部材４を備える。針状電極３は、絶縁材料からなる支持部材５の内部に備えられた導電材料からなる芯材６を介して高圧ケーブル２に接続されると共に、先端部が支持部材５から外部に突出して、直線状に配列されている。
【００１５】
イオン蓄積部材４は棒状の導体からなり、支持部材５の両端に設けられた絶縁材料からなるフランジ部材７，７に挟持されて、直線状に配列された複数の針状電極３と平行に備えられている。また、本実施形態では、図２（ａ）に示すように、２本のイオン蓄積部材４が、直線状に配列された複数の針状電極３に対して平行に備えられている。
【００１６】
交流高周波高圧電源１は、図３に示すように、直流電圧を印加することにより交流高周波電圧を発生する発振回路１１と、発生した交流高周波電圧を圧電セラミックスからなる圧電素子１２により昇圧して高電圧を得る圧電トランス１３とからなる。発振回路１１は、直流電源回路１４を介して商用電源１５に接続されている。圧電トランス１３は、発振回路１１の出力を受けて圧電素子１２が機械的に振動することにより高周波高電圧を発生し、端子１６から高圧ケーブル２に出力する。
【００１７】
尚、図１において、２１は前記イオン生成装置の性能を測定する試験装置であり、絶縁部材２２を介して本体２３に取り付けられた金属プレート２４を備えると共に、本体２３内部に、金属プレート２４の電位を測定する電位測定装置２５と、金属プレート２４に電荷を付与する高電圧電源２６と、金属プレート２４の電位の変化時間を測定するタイマ２７とを備えている。
【００１８】
また、本実施形態のイオン生成装置において、イオン蓄積部材４は図２（ｂ）に示すように、棒状の導体４ａが絶縁体４ｂに被覆されたものであってもよい。
【００１９】
前記絶縁体４ｂとしては、絶縁性のパイプを導体４ａに嵌着してもよく、導体４ａに絶縁性の塗装を施してもよい。
【００２０】
また、イオン蓄積部材４は、個々の針状電極３に対応して複数のイオン蓄積部材４が互いに絶縁されて設けられていてもよい。
【００２１】
次に、試験装置２１による本実施形態のイオン生成装置の性能試験について説明する。
【００２２】
まず、１５０ｍｍ角の金属プレート２４を帯電体として、イオン蓄積部材４と１００ｍｍの距離の位置に配置した。イオン蓄積部材４は、大地から絶縁された棒状の導体のみからなる場合（実施例１）、大地から絶縁された棒状の導体４ａが絶縁体４ｂにより被覆されている場合（実施例２）、棒状の導体のみからなり接地されて接地電極として作用している場合（比較例）の３通りとした。そして、前記各場合について、交流高周波高圧電源１により６８ｋＨｚ、２ｋＶ_0-pの交流電圧を針状電極３に印加して、コロナ放電により正負の空気イオンを生成させた。
【００２３】
このとき、金属プレート２４に蓄積された電荷による電圧を電位測定装置２５により測定し、オフセット電圧Ｖ₀として、イオン生成装置から金属プレート２４に向けて放出される正負の空気イオン量のバランスの指標とした。オフセット電圧Ｖ₀は、絶対値が小さいほど前記バランスが良好であることを示す。結果を表１に示す。
【００２４】
次に、前記各場合について、高電圧電源２６により金属プレート２４を±１０００Ｖに帯電させたのち、前記と同一の交流電圧を針状電極３に印加して、コロナ放電により正負の空気イオンを生成させ、電位測定装置２５により測定される金属プレート２４の電圧が±１００Ｖまで低下するまでの時間を減衰時間としてタイマ２７により測定した。結果を表１に示す。
【００２５】
【表１】

【００２６】
表１から、イオン蓄積部材４が接地電極として作用している比較例の場合には、オフセット電圧Ｖ₀が大であって、正の電荷の減衰が遅く、イオン生成装置から金属プレート２４に向けて放出される正負の空気イオン量のバランスが正の側に偏っていることがわかる。これに対して、大地から絶縁された導体をイオン蓄積部材４とする実施例１の場合には、オフセット電圧Ｖ₀が小であると共に、正負の電荷の減衰時間の差が小さく、イオン生成装置から金属プレート２４に向けて放出される正負の空気イオン量のバランスが良好であることが明らかである。また、大地から絶縁された導体４ａが絶縁体４ｂに被覆されている実施例２の場合には、実施例１よりもオフセット電圧Ｖ₀、正負の電荷の減衰時間の差が小さく、前記正負の空気イオン量のバランスがさらに良好であることが明らかである。
【００２７】
次に、本発明の第２の実施形態のイオン生成装置について説明する。本実施形態のイオン生成装置は、図４及び図５に示すように、交流高周波高圧電源１と、高圧ケーブル２を介して交流高周波高圧電源１に接続された複数の針状電極３と、針状電極３に対向して設けられたイオン蓄積部材４とが、筐体３１に収納されて備えられている。針状電極３は、絶縁材料からなる支持部材３２内で高圧ケーブル２に接続されると共に、支持部材３２を貫通して、放射状に複数備えられている。一方、イオン蓄積部材４は金属からなり、放射状に複数備えられている針状電極３を囲繞する円筒形状に備えられている。
【００２８】
また、筐体３１は、一方の側に空気吸込口３３を備えると共に、他方の側に空気吹出口３４を備え、空気吸込口３３と針状電極３との間に、図示しないモータにより回転駆動されるファン３５を備えている。また、空気吹出口３４の外側には、フィンガーガード３６が設けられている。
【００２９】
本実施形態のイオン生成装置によれば、交流高周波高圧電源１により針状電極３に高周波の交流電圧を印加したときに、第１の実施形態のイオン生成装置と同一の作用により、イオン蓄積部材４に向かう正負の空気イオンの量が略等量になるように制御することができる。そして、ファン３５により空気吸込口３３から吸い込んだ空気と共に、前記正負の空気イオンを空気吹出口３４から吹き出すことにより、空気吹出口３４の外部に設けられた帯電体に対する除電装置として作用することができる。
【００３０】
尚、前記各実施形態では、イオン蓄積部材４に導体を用いているが、イオン蓄積部材４は前記正負の空気イオンを蓄積することができる材料からなるものであればよく、絶縁体であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態のイオン生成装置の一部を切り欠いて示す正面図。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図。
【図３】図１示の交流高周波高圧電源の構成図。
【図４】本発明の第２の実施形態のイオン生成装置の正面図。
【図５】図４のＶ−Ｖ線断面図。
【符号の説明】
１…交流高周波高圧電源、３…針状電極、４…イオン蓄積部材、１１…発振回路、１２…圧電素子、１３…圧電トランス、３１…筐体、３５…ファン。

Claims

交流高周波高圧電源と、該交流高周波高圧電源に接続され、絶縁体からなる支持体に支持されると共に先端部が外部に突出する少なくとも１つの針状電極とを備えるイオン生成装置であって、
前記支持体とは別に該針状電極から離間して設けられ、該針状電極との間でコロナ放電を発生すると共に、該コロナ放電により発生する正または負の空気イオンを蓄積する、少なくとも１つの、接地から絶縁された導電体からなるイオン蓄積部材を備えたことを特徴とするイオン生成装置。
前記イオン蓄積部材は、前記導電体に絶縁被覆を施してなることを特徴とする請求項１記載のイオン生成装置。
前記交流高周波高圧電源は、直流電圧を印加することにより交流高周波電圧を発生する発振回路と、発生した交流高周波電圧を圧電素子により昇圧して高電圧を得る圧電トランスとからなることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のイオン生成装置。
前記針状電極とイオン蓄積部材とが対向配置された筐体と、該筐体に設けられ前記コロナ放電により発生する正または負の空気イオンを移送するファンとを備えることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載のイオン生成装置。