JP4639311B2 - Ion generator and static eliminator - Google Patents
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Description
本発明はイオン発生器及び除電器に関し、詳しくは、電気的な制御手段を要することなく正イオンと負イオンの発生量比(イオンバランス)の調整を容易に行うことができるイオン発生器・除電器に関する。 The present invention relates to an ion generator and a static eliminator, and more particularly, an ion generator / discharger that can easily adjust the generation ratio (ion balance) of positive ions and negative ions without requiring an electrical control means. Regarding electrical appliances.
一般的な従来のイオン発生器・除電器は、例えば、従来型除電器の場合では、先鋭な針形状のイオン発生電極に高電圧電源より高電圧を印加して、コロナ放電を生じさせ、空気をイオン化する。針形状のイオン発生電極は、対極する接地電極との間で、コロナ放電を効率的に発生する必要があるため、ある一定の絶縁距離を確保することが必要となり、イオン発生を構成するためのスペースに制約があり、効率的なイオン発生器及び除電器の小型化に限界が生じるという課題を有していた。 For example, in the case of a conventional type static eliminator, a general conventional ion generator / static eliminator applies a high voltage from a high voltage power source to a sharp needle-shaped ion generating electrode to generate a corona discharge. Is ionized. The needle-shaped ion generation electrode needs to generate corona discharge efficiently with the opposite ground electrode, so it is necessary to ensure a certain insulation distance, and to form the ion generation There is a problem that space is limited and there is a limit to the miniaturization of an efficient ion generator and static eliminator.
また、長期間の使用により、針形状のイオン発生電極は、チリなどの堆積や物理スパッタリングによる摩耗などの影響により、コロナ放電が生じ難くなり、イオン発生効率が低下する傾向にあった。また、針形状のイオン発生電極と対向し、放電を安定させるために設けられた接地電極についても、高電圧による静電吸着及びイオン発生電極の物理スパッタリングなどにより、チリなどの堆積が生じ表面の汚れが進行し、イオン発生効率を低下させる要因ともなっていた。 In addition, with long-term use, the needle-shaped ion generating electrode is less likely to generate corona discharge due to the accumulation of dust and the like and wear due to physical sputtering, and the ion generation efficiency tends to decrease. Also, the ground electrode that is opposed to the needle-shaped ion generation electrode and is provided to stabilize the discharge also causes accumulation of dust and the like due to electrostatic adsorption due to high voltage and physical sputtering of the ion generation electrode. Contamination progressed and became a factor of reducing the ion generation efficiency.
したがって使用者は定期的に、針形状のイオン発生電極先鋭部の清掃または交換、さらに接地電極及びその周辺の清掃を行ない、イオン発生効率を改善するためのメンテナンス作業を強いられることになる。かかるメンテナンス作業は、先鋭部を有する構造体内部の清掃であり、さらに高電圧が印加されている部分でもあるため、作業は危険かつ煩わしいものとなっている。 Therefore, the user is periodically forced to perform maintenance work to improve the ion generation efficiency by cleaning or replacing the needle-shaped ion generating electrode sharpened portion and further cleaning the ground electrode and its surroundings. Such maintenance work is cleaning the inside of the structure having a sharpened portion, and is also a part to which a high voltage is applied, so the work is dangerous and troublesome.
そこで、イオン発生電極を針形状ではなく板状の誘電体に放電電極と誘導電極を配設した板状のイオン発生素子が開発された(特許文献1〜3参照)。
Therefore, a plate-like ion generating element has been developed in which the discharge electrode and the induction electrode are arranged on a plate-like dielectric instead of a needle-like ion generating electrode (see
特許文献1〜3に示す技術では、誘電体を介し放電電極と誘導電極との間で高電圧電源を印加して局所的に放電させイオンを発生させるため、物理的な先鋭構造を持たないフラットな形状となっている。また局所部分での放電を利用している為、針形状のイオン発生電極に比べ、低電圧、低消費電力で同等のイオン量を発生させることが可能なり、さらに、放電電極にコーティング層なる絶縁保護層を形成することで、電極の劣化や沿面への電流リーク、更にはメンテナンス性向上が可能になるため、針形状のイオン発生電極が抱えていた問題が低減されている。
In the techniques shown in
しかし、上記のような誘電体を介して形成された電極構造によるイオン発生は、比較的高周波な電力を供給しなければ電極間のインピーダンスが大きくなるため、効率が極端に低下しイオンを発生することができなくなる。 However, the ion generation by the electrode structure formed through the dielectric as described above causes the impedance between the electrodes to increase unless a relatively high frequency power is supplied, so that the efficiency is extremely reduced and ions are generated. I can't do that.
AC型電源を印加することで1つのイオン発生素子から正イオンと負イオンを周期的に交代で発生させるものでは、高周波高電圧電源を印加した場合、正イオン及び負イオンの生成時間間隔が非常に短いため、生成されたイオンが次の周期で生成される逆極性のイオンと中和し、電気的に安定となり、非常にイオンが飛び出しにくく、結果的に全体としての発生効率が減少してしまうという欠点を有している(図23参照)。 In the case where a positive ion and a negative ion are generated alternately from one ion generating element by applying an AC type power supply, when a high frequency high voltage power supply is applied, the generation time interval between the positive ion and the negative ion is very long. Therefore, the generated ions are neutralized with the opposite polarity ions generated in the next cycle, become electrically stable, and the ions are very difficult to jump out, resulting in a decrease in the overall generation efficiency. (Refer to FIG. 23).
また、イオン濃度の調整が容易な高周波成分を含む直流成分を有する高電圧電源(パルス波など)を印加した場合では、正極性の直流成分を有する高電圧電源を印加することで生成された正イオンがクーロン力による反発作用で、上述の高周波高電圧電源を印加した場合に比べて、広域にイオンが飛び出し中和を防止することが可能となる。しかし、どちらか一極性のみのイオン発生となるため、両極性のイオンを必要とするイオン発生器や除電器の場合、少なくとももう一組の計2組の装置を必要とするので、コスト及び省スペースの点でのメリットが見込めない。 In addition, when a high-voltage power supply (such as a pulse wave) having a DC component including a high-frequency component that allows easy adjustment of the ion concentration is applied, a positive voltage generated by applying a high-voltage power supply having a positive DC component. Compared with the case where the high-frequency high-voltage power source is applied, the ions are repelled by the Coulomb force, and ions can be ejected in a wide area to prevent neutralization. However, since ions of only one polarity are generated, in the case of an ion generator or a static eliminator that requires ions of both polarities, at least another set of two sets of devices is required. The advantage in terms of space cannot be expected.
また、両極性のイオンを必要とする場合は、例えば、少なくとも2つのイオン発生素子を使用して、正イオン及び負イオンを発生させるが、それぞれのイオン発生素子の取り付け位置関係によってイオン発生能力にバラツキが生じ易い。即ち、夫々のイオン発生素子の距離が比較的近い場合は、生成されたイオン同士の中和により、全体としてのイオン発生効率が低下し、またイオン発生素子の距離が遠い場合は、空間的にイオンのアンバランスした箇所が生じる。そのため、用途・サイズの違うアプリケーションを製品化する際に、イオン発生素子の取り付け位置による能力差を考慮して最適条件を導き出さなくてはならないため、製品展開を考えた上でのコストへの影響は大きい。 In addition, when bipolar ions are required, for example, at least two ion generating elements are used to generate positive ions and negative ions. Variations are likely to occur. That is, when the distance between the ion generating elements is relatively short, the generated ions are neutralized due to neutralization of the generated ions, and when the distance between the ion generating elements is far away, spatially An unbalanced portion of ions is generated. For this reason, when commercializing applications with different uses and sizes, it is necessary to derive the optimum conditions in consideration of the capacity difference depending on the mounting position of the ion generating element. Is big.
また、省スペース化させるために2つのイオン発生素子をワンパッケージ化し、各極性の直流高電圧電源を印加することも可能であるが、正イオン発生の放電電極と負イオン発生の放電電極とで、空間的に近接しているため正イオンと負イオンの混ざり合いによる中和が増大し、全体としての発生効率が減少してしまう。また、イオン発生素子の構造をとっても、2つの素子を製造した場合と等価なため、コストメリットも見込めない(図24参照)。 In order to save space, it is possible to package two ion generating elements in one package and apply a DC high voltage power supply of each polarity. However, a discharge electrode for generating positive ions and a discharge electrode for generating negative ions are used. Because of the spatial proximity, neutralization due to the mixture of positive ions and negative ions increases, and the overall generation efficiency decreases. Further, even if the structure of the ion generating element is taken, it is equivalent to the case where two elements are manufactured, so that no cost merit can be expected (see FIG. 24).
本発明者は、上記した従来の課題を解決するために、少なくとも2つの面を有する誘電体と、該誘電体の少なくとも2つの面に配設される少なくとも2つの放電電極と、前記誘電体の内部に配設されて前記少なくとも2つの放電電極の作用を受ける誘導電極とを有してなるイオン発生素子であって、正イオンと負イオンとを誘電体の異なる面で発生させる構成のイオン発生素子、イオン発生器及び除電器を先に提案した(特願2005−043456)。 In order to solve the above-described conventional problems, the present inventor has a dielectric having at least two surfaces, at least two discharge electrodes disposed on at least two surfaces of the dielectric, Ion generating element comprising an induction electrode disposed inside and receiving the action of the at least two discharge electrodes, wherein ion generation is configured to generate positive ions and negative ions on different surfaces of the dielectric An element, an ion generator, and a static eliminator have been proposed previously (Japanese Patent Application No. 2005-043456).
この先提案技術は、1つのイオン発生素子で正イオンと負イオンの両イオンを発生させることができ、しかも発生効率が高いと共に発生能力のバラツキが少なく安定しており、更に低コスト及び省スペース化が可能なものである。さらにイオン発生素子を配設したイオン発生器では、イオン発生素子を気流環境下に配設することにより、発生したイオンを容易に送出することが可能である。 This previously proposed technology can generate both positive ions and negative ions with a single ion generating element, has high generation efficiency, is stable with little variation in generation capability, and further reduces cost and space. Is possible. Furthermore, in an ion generator provided with an ion generating element, the generated ion can be easily delivered by arranging the ion generating element in an airflow environment.
本発明者は、かかる先提案技術について更に研究を続けた結果、イオン発生素子を気流環境下に配設した際に、気流方向に対して誘電体の角度を変化させることによって正イオンと負イオンの発生量比(イオンバランス)が変化することを見出した。 As a result of further research on the previously proposed technique, the present inventor has made positive ions and negative ions by changing the angle of the dielectric with respect to the air flow direction when the ion generating element is disposed in the air flow environment. It was found that the generation ratio (ion balance) was changed.
そこで本発明の目的は、正イオンと負イオンの発生量比(イオンバランス)の調整が容易なイオン発生器及び除電器を提供することである。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an ion generator and a static eliminator that can easily adjust the generation ratio (ion balance) between positive ions and negative ions.
上記課題を解決するための本発明は、下記構成を有する。 The present invention for solving the above-described problems has the following configuration.
1.正イオンと負イオンを発生する少なくとも1つのイオン発生素子を、気流送出手段の気流環境下に配設して発生するイオンを送出するイオン発生器であって、前記イオン発生素子が、正イオンを発生する面と負イオンを発生する面を気流方向に対して角度可変に配設される構成であることを特徴とするイオン発生器。 1. An ion generator for delivering ions generated by arranging at least one ion generating element for generating positive ions and negative ions in an air flow environment of an air flow sending means, wherein the ion generating element generates positive ions. An ion generator, characterized in that a surface for generating and a surface for generating negative ions are arranged so as to be variable in angle with respect to the airflow direction.
2.前記イオン発生素子が、少なくとも2つの面を有する誘電体と、該誘電体の少なくとも2つの面に配設される少なくとも2つの放電電極と、前記誘電体の内部に配設されて前記少なくとも2つの放電電極の作用を受ける誘導電極とを有してなり、正イオンと負イオンとを誘電体の異なる面で発生させる構成であることを特徴とする上記1に記載のイオン発生器。 2. The ion generating element includes a dielectric having at least two surfaces, at least two discharge electrodes disposed on at least two surfaces of the dielectric, and the at least two discharge electrodes disposed inside the dielectric. 2. The ion generator according to 1 above, comprising an induction electrode that receives the action of the discharge electrode, and generating positive ions and negative ions on different surfaces of the dielectric.
3.前記誘電体が表面と裏面とを有する板状材であり、正イオンがいずれか一方の面から発生し、負イオンが他方の面から発生する構成であることを特徴とする上記2に記載のイオン発生器。
3. The dielectric according to
4.前記誘導電極が1つであることを特徴とする上記2又は3に記載のイオン発生器。 4). 4. The ion generator as described in 2 or 3 above, wherein the number of the induction electrodes is one.
5.前記イオン発生素子が、正イオンを発生するイオン発生素子と負イオンを発生するイオン発生素子とを有する構成であることを特徴とする上記1に記載のイオン発生器。 5. 2. The ion generator according to 1 above, wherein the ion generating element includes an ion generating element that generates positive ions and an ion generating element that generates negative ions.
6.上記1〜5のいずれかに記載のイオン発生器によって除電する構成であることを特徴とする除電器。 6 . A static eliminator having a structure in which static elimination is performed by the ion generator according to any one of 1 to 5 above.
請求項1に示す発明によれば、気流環境下に配設され、正イオンと負イオンを発生するイオン発生素子を気流方向に対して角度可変とした構成により、出力電圧のON/OFF制御等のような電気的な制御手段を要することなく、正イオンと負イオンの発生量比(イオンバランス)の調整を容易に行うことができる。従って、より簡易な構成・手段で低コストにイオンバランスの調整が可能である。 According to the first aspect of the present invention, an output voltage ON / OFF control, etc., is configured in such a manner that an ion generating element that is arranged in an airflow environment and generates positive ions and negative ions is variable in angle with respect to the airflow direction. Thus, the generation ratio (ion balance) between positive ions and negative ions can be easily adjusted without requiring such an electrical control means. Therefore, the ion balance can be adjusted at a low cost with a simpler configuration and means.
請求項2及び3に示す発明によれば、正イオンと負イオンとを誘電体の異なる面で発生させる構成のイオン発生素子により、正イオンと負イオンとが空間的に分離された状態で発生するため、中和(相殺)が低減されるためイオン発生効率がよく、正イオンと負イオンの発生量比(イオンバランス)の調整がより正確且つ効率的となる。 According to the second and third aspects of the present invention, positive ions and negative ions are generated in a spatially separated state by an ion generating element configured to generate positive ions and negative ions on different surfaces of the dielectric. Therefore, neutralization (cancellation) is reduced, so that the ion generation efficiency is good, and the adjustment of the generation ratio (ion balance) between positive ions and negative ions is more accurate and efficient.
請求項4に示す発明によれば、イオン発生素子の誘導電極を1つとしたことにより、低コスト化、量産化、省スペース化などが可能となる。 According to the fourth aspect of the present invention, it is possible to reduce cost, mass production, and space saving by using one induction electrode of the ion generating element.
請求項5に示す発明によれば、正イオンを発生するイオン発生素子と負イオンを発生するイオン発生素子とが別体のものであっても適用可能である。 According to the fifth aspect of the present invention, the present invention is applicable even if the ion generating element that generates positive ions and the ion generating element that generates negative ions are separate.
請求項6に示す発明によれば、請求項1〜5に示すイオン発生器によって除電するので、正イオンと負イオンの発生量比(イオンバランス)の調整がより正確且つ効率的な除電器となる。 According to the sixth aspect of the present invention, since the ion generator shown in any one of the first to fifth aspects eliminates static electricity, the charge removal ratio (ion balance) between positive ions and negative ions can be adjusted more accurately and efficiently. Become.
以下、本発明の詳細について説明する。 Details of the present invention will be described below.
先ず、本発明のイオン発生器に好ましく用いられるイオン発生素子について図2〜図12に基づき説明する。
図2は本発明に用いられるイオン発生素子の一例を示す構成図、図3は図2の回路図、図4は本発明に用いられるイオン発生素子の他の例を示す構成図、図5は本発明に用いられるイオン発生素子の構造例を示す斜視図及び断面図、図6は本発明に用いられるイオン発生素子の他の構造例を示す斜視図及び断面図、図7〜図9は放電電極と誘導電極の誘電体への配設例を示す平面図及び断面図、図10は放電電極の突起形状の複数例を示す説明図、図11は誘導電極の形状の複数例を示す説明図、図12はワンパッケージのイオン発生素子と一つの誘電体の両面で両イオンを発生するイオン発生素子のイオン濃度の比較図である。
First, the ion generating element preferably used for the ion generator of this invention is demonstrated based on FIGS.
2 is a block diagram showing an example of an ion generating element used in the present invention, FIG. 3 is a circuit diagram of FIG. 2, FIG. 4 is a block diagram showing another example of an ion generating element used in the present invention, and FIG. FIG. 6 is a perspective view and cross-sectional view showing another structural example of the ion generating element used in the present invention, FIG. 6 is a perspective view and cross-sectional view showing another structural example of the ion generating element used in the present invention, and FIGS. FIG. 10 is an explanatory view showing a plurality of examples of the protrusion shape of the discharge electrode, FIG. 11 is an explanatory view showing a plurality of examples of the shape of the induction electrode, and FIG. FIG. 12 is a comparison diagram of ion concentrations of an ion generating element that generates both ions on both sides of one package of an ion generating element and one dielectric.
本発明に好ましく用いられるイオン発生素子は、少なくとも2つの面を有する誘電体と、該誘電体の少なくとも2つの面に配設される少なくとも2つの放電電極と、前記誘電体の内部に配設されて前記少なくとも2つの放電電極の作用を受ける誘導電極とを有してなるイオン発生素子であって、正イオンと負イオンとを誘電体の異なる面で発生させる構成を有するものである。 An ion generating element preferably used in the present invention is provided with a dielectric having at least two surfaces, at least two discharge electrodes disposed on at least two surfaces of the dielectric, and disposed inside the dielectric. An ion generating element having an induction electrode which receives the action of the at least two discharge electrodes, and has a configuration for generating positive ions and negative ions on different surfaces of the dielectric.
即ち、図2に示すように、イオン発生素子1は、表面A及び裏面Bの2つの面を有する誘電体2の、表面Aには放電電極1aを、裏面Bには放電電極1bを微細加工により形成し、誘電体2の内部には、放電電極1a・1bに対向して誘導電極3を配設する。誘導電極3は、放電電極1a・1bの両方の作用を共通に受けるものであり誘電体2に囲まれるように、即ち、誘電体2内部に埋設・埋込されている。該誘導電極3は、一つのイオン発生素子1に対して1つであってもよいし、複数であってもよいし、更には、1つの誘導電極3が複数のイオン発生素子1に対して配設される構成であってもよい。
That is, as shown in FIG. 2, the
イオン発生素子1は、誘電体2自体を境界として空間を表面A側と裏面B側との少なくとも2つに分けることができる。従って、表面Aから正イオンを、裏面Bから負イオンを発生させる、即ち、正イオンと負イオンとを誘電体2の異なる面(表面Aと裏面Bとで)で発生させると、それぞれ生成されたイオンは、誘電体2自体によって空間的に分離されるため、正イオンと負イオンとの混ざり合いによる中和(相殺)を抑制することができる。
The
表面A・裏面Bで正イオン・負イオンを発生させることにより、従来の高周波高電圧電源を印加して正イオンと負イオンを周期的に発生させていたものや、2つのイオン発生素子をワンパッケージ化して正イオン・負イオンを発生させていたもの、即ち、2つのイオン発生素子を同一平面上に一対として配置したイオン発生素子(図24参照)とは異なり、イオン発生効率がよい。また、正イオンと負イオンの両極性を必要とする場合に、それぞれのイオン発生素子を用意したものに比して、実装に必要なスペースが約1/2程度と省スペース化が可能となり、イオン発生素子のメンテナンス工数においても、素子の交換作業や清掃の工数が約1/2程度簡略化され、結果として低コスト化が可能である。 By generating positive ions and negative ions on the front surface A and back surface B, a conventional high-frequency high-voltage power supply is applied to periodically generate positive ions and negative ions, or two ion generating elements Unlike the ion generation element (see FIG. 24) in which positive ions and negative ions are generated by packaging, that is, two ion generation elements arranged in pairs on the same plane (see FIG. 24), the ion generation efficiency is good. In addition, when both the positive ion and negative ion polarities are required, the space required for mounting can be reduced to about 1/2 as compared with those prepared for each ion generating element. Also in the maintenance man-hour of the ion generating element, the element exchanging work and the cleaning man-hour are simplified by about 1/2, and as a result, the cost can be reduced.
また、イオン発生素子1は、放電電極1a・1bと誘導電極3とが一体構造により構成されているため、正イオンと負イオンを生成する位置関係を常に一定とすることができるため、イオン発生能力が一定であり、イオン発生素子のそれぞれの極性による干渉影響による能力差が及び難い。従って、用途・サイズの違うアプリケーションを製品化する際にも、最適条件の導き出しが簡略化され、製品展開が容易で低コストできるばかりでなく、スピーディーな製品提供が可能である。
In addition, since the
図2のイオン発生素子1は電源4を、高周波成分を含む直流成分を有する高電圧電源(以下、DC型電源という。)としており、回路の具体的一例として図3に示す構成を有する。図3に示す回路例では、4は電源、4Aは正極高電圧回路、4Bは負極高電圧回路、4C・4Dは発信回路、4Eは出力制御回路、4Fは電源回路を各々示す。イオンバランスの精度が要求される用途においては、イオン発生状態をセンシングするなどしてその精度を確保する方法も採ることが可能である。
The
また、本発明のイオン発生素子1は、DC型電源に限らず図4に示すようにAC型電源を用いてもよく、AC型電源であってもDC型電源と同様、正イオン及び負イオンの発生効率が高いと共に発生能力のバラツキが少なく安定しており、しかも低コスト及び省スペース化が可能である。イオンバランス調整手段についても、DC型電源の場合と同様に公知公用の制御方式を用いることで容易に調整することが可能である。尚、図4中の符号は、前記図2で説明した符号の部材・構成を示す。
In addition, the
本発明に好ましく用いられるイオン発生素子1の構造例としては図5{(a)は斜視図、(b)は断面図を表す。}に示す構造例が挙げられる。
図5の例では、板状の誘電体2の表面A及び裏面Bのそれぞれ2箇所に放電電極1a・1bを形成し、誘電体2で囲むように誘導電極3を形成している。
As a structural example of the
In the example of FIG. 5, the
尚、図2、図4及び図5に示す例では、板状の誘電体3の二つの面(表面Aと裏面B)に放電電極1a・1bを配設しているが、2つの面と2つの放電電極に限らず、3以上の面に3以上の放電電極を配設してもよい。但し、正イオンと負イオンのバランスをとるために、面の数は2で割ることのできる偶数であることが好ましく、放電電極の数も正イオンを発生させる放電電極1aと負イオンを発生させる放電電極1bとは同数であることが好ましい。例えば図6{(a)は斜視図、(b)は断面図を表す。}は、支柱状の誘電体2の4つの面(A・A’・B・B’)に4つの放電電極(1a・1a・1b・1b)を配設した態様を示す。図6に示す態様でも、一つの誘導電極3によって4つの放電電極(1a・1a・1b・1b)の作用を共通に受けることができる。
In the examples shown in FIGS. 2, 4 and 5, the
放電電極1a・1bと誘導電極3の誘電体2への配設例としては、例えば、前述の図2や図5に示した板状のイオン発生素子1では、図7〜図9に示すような態様も採ることができる。図7{(a)は平面図、(b)は断面図を表す。}は誘導電極3をU字形に配設した態様であり、図8{(a)は平面図、(b)は断面図を表す。}は放電電極1a・1bを誘導電極3を中心に対角線状に斜めにずらして配設した態様であり、図9{(a)は平面図、(b)は断面図を表す。}は誘導電極3を山字形に配設し、該誘導電極3の山字の谷部分の表面Aと裏面bに放電電極1a・1a・1b・1bを配設した態様である。
As an example of the arrangement of the
本発明に好ましく用いられるイオン発生素子1の放電電極1a・1bの材質としては、導電性を有するものであれば特に制限するものではなく、例えば、ステンレスやタングステン、導電性セラミックスなどがある。放電電極1a・1bは放電により劣化、溶融などし難い材料が望ましい。放電電極1a・1bの材質や使用用途などに応じて、表面コーティングなどの絶縁保護層で放電電極1a・1bを覆うようにして形成し保護すれば、放電電極1a・1bの耐久寿命を延ばすことも可能なり、同時に放電電極1a・1bからの発塵の低減及びメンテナンスの簡略化も可能となる。表面コーティングの材料としては、DLC(ダイヤモンドライクカーボン)薄膜コーティングやエポキシ系の絶縁材などがある。
The material of the
放電電極1a・1bの形状としては、微細な突起を複数有する線状のものが望ましく、微細な突起は0.01mm以上10mm以下であることが好ましい。突起の形状は、イオン発生可能な形状であれば特に制限されるものでなく、例えば、図10の(a)に示すような形状でもよいし、その他の波状、円状、格子状等の形状でもよい。イオン発生効率は、放電電極1a・1bの形状依存に比べ、対極する誘導電極3と放電電極1a・1bの微細な突起物との距離及びその突起形状による関係において、最も影響することがわかっている。なお、その形状は電界集中が有効に生じ易い形状であれば、特に制限するものではなく、例えば、図10(b)〜(g)に示す形状が挙げられる。尚、図10の(b)〜(g)は部分拡大図である。
The shape of the
本発明に好ましく用いられるイオン発生素子1の誘電体2は、放電電極1a・1bをそれぞれ各面(表面A・裏面B等)に形成し、誘導電極3を囲むように形成した構成となっている。各面に形成されている放電電極1a・1bと、囲むように形成されている誘導電極3との距離は、誘電体2の厚みによって制御され、誘電体2の誘電率によってその厚みを決定するが、0.01〜5mmの範囲が好ましい。また、その形状は、板状、円状、支柱状、円柱状など上記構造を有するものであれば、その形状に特に制限はない。誘電体2の材質としては、アルミナ、ガラス、マイカなどの誘電材料が挙げられる。成形に際しては、誘電材料を積層することで材料のピンホール等による絶縁破壊を抑制することができ、絶縁耐圧等を向上させることができる。
The
誘電体2への放電電極1a・1bの形成は、公知公用の手段を採ることもできるが、インクジェット印刷やシルク印刷、スクリーン印刷によって形成することが好ましい。
The
放電電極1a・1bは、従来の針形状のイオン発生電極とは異なり物理的尖鋭部を持たない構造であり、またイオン発生効率がよいことで、低電圧での駆動が可能となったため、メンテナンスの際等にイオン発生素子1に触れてしまった際の危険性が低減された。
Unlike conventional needle-shaped ion generation electrodes, the
また、放電電極1a・1bと誘導電極3の距離を、誘電体2の厚みで制御することで、例えば、放電電極1aと誘導電極3の距離に対し、放電電極1bと誘導電極3の距離を長くすることで、両者から発生するイオン量を調整することも可能となる。正イオンと負イオンの発生に必要なエネルギーに相違があることは知られており、従来までは印加電圧源の調整を施す必要があったが、誘電体2の厚みの制御によるイオン発生のレベルの調整も可能となる。
In addition, by controlling the distance between the
誘導電極3は、誘電体2に囲まれたように形成されており、それぞれの放電電極1a・1bに対向し形成されている共通な電極として作用している。誘導電極3の材料としては、導電性を有するものであれば特に制限するものではなく、例えば、ステンレスやタングステン、導電性セラミックス等が挙げられる。
The
誘導電極3の形状としては、放電電極1a・1bに対向した電極構造であれば、その形状については特に制限されるものでなく、例えば、図11(a)〜(d)に示す種々の形状を採ることができる。
The shape of the
以上の構成を有するイオン発生素子1によれば、放電電極1a・1bと誘導電極3の電極間に駆動用電圧を印加し、その電位差に基づいて発生した放電により、正イオンがいずれか一方の面から発生、負イオンが他方の面から発生することにより、正イオンと負イオンとが空間的に分離された状態で発生するため、中和(相殺)が低減され、イオン発生効率がよい。しかも、正イオンと負イオンを生成する位置関係が常に一定しているため、イオン発生の能力についても一定であり、イオン発生素子のそれぞれの極性による干渉影響による能力差が及び難い。したがって、用途・サイズの違うアプリケーションを製品化する際にも、最適条件の導き出しが簡略化され、製品展開が容易で低コスト化できるばかりでなく、スピーディーな製品提供が可能となる。
According to the
図12は、上記説明した一つの誘電体3の両面(表面A及び裏面B)で両イオンを発生するイオン発生素子1と、正イオンを発生するイオン発生素子と負イオンを発生するイオン発生素子とをワンパッケージにしたイオン発生素子とのイオン濃度の比較図である。図12から明らかなように、上記説明したのイオン発生素子1の方がワンパッケージのイオン発生素子、即ち、2つのイオン発生素子を同一平面上に一対として配置したイオン発生素子(図24参照)よりもイオン発生効率が良好であることがわかる。
FIG. 12 shows an
尚、電圧印加式のコロナ放電を利用したイオン発生システムにおいては、イオン濃度を高めると同時に、オゾン濃度が高まり問題となる場合がある。上記説明したイオン発生素子においてもそれは例外ではないものの、放電電極1a・1bと誘導電極3との作用において、面と面の電界集中を防止し、電極間の電流値を抑える(電極間の容量結合を小さくするなど)ことで防止することが分かっている。
In an ion generation system using a voltage application type corona discharge, there is a case where the ozone concentration is increased at the same time as the ion concentration is increased. Although the above-described ion generating element is not an exception, in the operation of the
次に、本発明の除電器について図13〜図19に基づき説明する。本発明のイオン発生器の具体的な構成については、下記する除電器の説明を参照できる。 Next, the static eliminator of this invention is demonstrated based on FIGS. Regarding the specific configuration of the ion generator of the present invention, the following description of the static eliminator can be referred to.
図13は本発明の除電器の一実施例を示す斜視図、図14は脱着構成を有するイオン発生素子の一例を示す斜視図、図15は図14のイオン発生素子の一例を示す構成図、図16は本発明の除電器の他の実施例を示す斜視図、図17は本発明の除電器の他の実施例を示す斜視図、図18は脱着構成を有するイオン発生素子の他の例を示す斜視図、図19は図18のイオン発生素子の一例を示す構成図、図20は本発明に係る除電器の除電特性を示すグラフである。 13 is a perspective view showing an embodiment of the static eliminator of the present invention, FIG. 14 is a perspective view showing an example of an ion generating element having a desorption configuration, and FIG. 15 is a configuration diagram showing an example of the ion generating element of FIG. 16 is a perspective view showing another embodiment of the static eliminator of the present invention, FIG. 17 is a perspective view showing another embodiment of the static eliminator of the present invention, and FIG. 18 is another example of an ion generating element having a desorption configuration. FIG. 19 is a configuration diagram showing an example of the ion generating element of FIG. 18, and FIG. 20 is a graph showing the static elimination characteristics of the static eliminator according to the present invention.
図13は、上記のイオン発生素子1によりイオンを発生する本発明のイオン発生器を備え、発生したイオンによって除電を行う除電器10である。
FIG. 13 shows a
除電器10には、イオン発生素子1、該イオン発生素子1により発生したイオンを送出する送出手段であるプロペラファン11が設けられている。尚、電源部については図示を省略する。尚また、除電器10にはイオン濃度を調整する調整手段が設けられていることが好ましい。
The
除電器10のサイズ・形態・配設するイオン発生素子1の数・プロペラファン11の送出能力等、各種構成等は使用目的や設置場所等、用途に応じて適宜設定される。図13に示す除電器10は、イオンの送出手段にプロペラファン11を使用したファンタイプ除電器に分類されるものである。
Various configurations, such as the size, form, number of
本実施例では、イオン発生素子1はプロペラファン11の中心を基点に、回転角90°間隔にプロペラファン11の外周付近に4つ設け、生成されたイオンが効率よく送出するためにプロペラファン11の前面に配置した構成を有している。イオン発生素子1の除電器10への取付手段は、発生するイオンを効率よく送出できるようにプロペラファン11の気流中にイオン発生素子1を配設し、取付部分は気流外に設けることが好ましい。尚、脱着手段としては、下記の図14に示すような電極ソケット12への装着による取付が一例として挙げられる。この場合、電極ソケット12をプロペラファン11の気流下の外周縁部に設ければ、取付部分が気流を妨げることがなくなる。
In the present embodiment, four
除電器10における、イオン発生素子1を複数個配置する場合の配置方法は、正イオン発生面と負イオン発生面が同一空間内にならないよう設置する(同極面が互いに向き合うように配置する)場合において、最も良好な除電性能が得られる。除電時間の距離特性は図20に示すように、正イオンと負イオンが同一の空間に存在する例(1)の場合には、イオン発生部からの距離が離れるに従って次第にイオンバランスが崩れるために負電圧の減衰が正電圧の減衰を大きく上回った。一方、同極面が互いに向き合うようにイオン発生素子1を配設した例(2)の場合、60cm離れた地点においても良好なイオンバランスであり、正負ほぼ同じ除電時間が得られた。
In the
尚、上記正イオン発生面と負イオン発生面が同一空間内にならないよう設置する具体例としては、例えば、図13において、上側2個のイオン発生素子1の上面側を各々正イオン発生面(放電電極1aを有する面)とすると共に、下側2個のイオン発生素子1の下面側を各々正イオン発生面(放電電極1aを有する面)とすればよい。また、図16においては、上側イオン発生素子1の右面側と右側イオン発生素子1の上面側とを各々正イオン発生面(放電電極1aを有する面)とすると共に、下側イオン発生素子1の左面側と左側イオン発生素子1の下面側とを各々正イオン発生面(放電電極1aを有する面)とすればよい。
As a specific example of installing the positive ion generation surface and the negative ion generation surface so as not to be in the same space, for example, in FIG. 13, the upper surface sides of the upper two
イオン発生素子1は、図14に示すように電極ソケット12への装着による脱着可能な構成とすることにより、交換・取り外しての清掃が容易となるメンテナンス性が向上する。脱着可能なイオン発生素子1としては、例えば図15{(a)は表面A側、(b)は断面、(c)は裏面B側を表す。}に示すような構成を採ることができる。図14及び図15において、13は放電電極接点、14は誘導電極接点である。
As shown in FIG. 14, the
イオン発生素子1の配設位置は、図13に示す構成に限らず、例えば、図16に示すような他の構成を採ることもできる。図16に示す除電器10は、イオン発生素子1がプロペラファン11の中心軸に近い位置から放射状に4つフィンガーガード15に正面側をカバーされた状態で設けられている。
The arrangement position of the
本発明の除電器は、図13及び図16に示すファンタイプ除電器に限らず、例えば、図17に示すような構成を採ることもできる。図17に示す除電器10は、イオンの送出手段に圧縮エアーを使用したバータイプ除電器に分類されるものである。
The static eliminator of the present invention is not limited to the fan-type static eliminator shown in FIGS. 13 and 16, and for example, a configuration as shown in FIG. 17 can be adopted. The
即ち、少なくとも1つのイオン発生素子1・・・を直線上に配置し、該イオン発生素子1・・・を境にして、両側には圧縮エアーの吹き出し口16・・・が等間隔に設けられており、イオン発生素子1・・・で生成されたイオンが、エアー流速により遠方に送出される構成を有する。
That is, at least one
図16及び図17に示す除電器10に用いられるイオン発生素子1は、除電器10への取付方向が図13に示す除電器10とは異なるため、図18に示す脱着方向を有し、図19に示す構成を有する。
The
図13、図16及び図17に示すような本発明の除電器は、気流の内部に効率的にイオン発生素子1を配置することができるため、気流による送出が非常に効率よく行なわれる。なお、プロペラファン11等の送出手段は本発明の除電器とは別体に構成されていてもよく、この種の除電器に用いられる公知公用の送風機等の送出手段を別体構成にて配設してもよい。
In the static eliminator of the present invention as shown in FIGS. 13, 16, and 17, the
本発明の除電器において、メンテナンス性の簡略化についても、図14及び図18の例のようにイオン発生素子1を電極ソケット12をによる脱着式の構成とすれば、交換、清掃作業が容易となりメンテナンス性が向上する。
In the static eliminator of the present invention, also for simplification of maintenance, if the
本発明の除電器10に用いられるイオン発生素子1は、前述したように低電圧での駆動が可能であることから危険性が低減されているため、除電器10の前面や表面側にイオン発生素子1が露出させた構造を採ることも可能である。イオン発生素子1を露出させた構造を採ることにより、メンテナンス時の交換や清掃が容易であるだけでなく、発生するイオンを遮る構造材が減るため、イオン発生効率がより向上する。
Since the
次に、本発明のイオン発生器における気流方向とイオン発生素子の配設角度によるイオンの発生量比(イオンバランス)について説明する。 Next, the ion generation ratio (ion balance) according to the air flow direction and the ion generating element arrangement angle in the ion generator of the present invention will be described.
本発明のイオン発生器は、正イオンと負イオンを発生する少なくとも1つのイオン発生素子を、気流送出手段の気流環境下に配設して発生するイオンを送出するイオン発生器であって、前記イオン発生素子が、正イオンを発生する面と負イオンを発生する面の一方又は両方を気流方向に対して角度可変に配設される構成を有する。 The ion generator of the present invention is an ion generator that sends out ions generated by arranging at least one ion generating element that generates positive ions and negative ions in an air flow environment of an air flow sending means, The ion generating element has a configuration in which one or both of a surface for generating positive ions and a surface for generating negative ions are arranged with a variable angle with respect to the airflow direction.
図1(a)〜(e)は、本発明のイオン発生器の気流方向(矢符a・b)とイオン発生素子1の配設角度を説明する説明側面図である。
FIG. 1A to FIG. 1E are explanatory side views for explaining the air flow direction (arrows a and b) of the ion generator of the present invention and the arrangement angle of the
図1に示す本実施例で用いられるイオン発生素子1は、表面A及び裏面Bの2つの面を有する板状の誘電体2の、表面Aには正イオンを発生する放電電極1aを有し、裏面Bには負イオンを発生する放電電極1bを有し、誘電体2の内部には、放電電極1a・1bに対向して誘導電極3を1つ配設する。誘導電極3は、放電電極1a・1bの両方の作用を1つで共通に受けるものであり誘電体2に囲まれるように、即ち、誘電体2内部に埋設・埋込されている。気流(矢符a・b)は図示しない送出手段によって送出される。
An
図1の(a)は、正イオンを発生する放電電極1aを有する表面Aと負イオンを発生する放電電極1bを有する裏面Bの両面が、等量の気流環境下となるように、気流a・bの方向に直交する両側に前記両面(表面Aと裏面B)が振り分けられるように気流方向に沿った角度に配設された状態、即ち、板状の誘電体2を気流方向に沿った向きに配設した態様を示す。この態様の場合、表面Aと裏面Bとが等量の気流環境下となるので、正イオン=負イオンとなり、両イオンをバランスよく送出することになる。尚、前述したように、正イオンと負イオンの発生に必要なエネルギーに相違があることは知られているため、等量とするためには予め補正することが好ましい。
FIG. 1A shows an air current a so that both surfaces of a front surface A having a discharge electrode 1a generating positive ions and a back surface B having a
図1の(b)は、正イオンを発生する放電電極1aを有する表面Aを、裏面Bよりも多くの気流環境下となるように、イオン発生素子1の配設角度を変えた態様を示す。この態様の場合、表面Aが裏面Bよりも多くの気流環境下となるので、正イオン>負イオンとなり、正イオンが負イオンより多く送出されることになる。
FIG. 1 (b) shows an aspect in which the
図1の(c)は、負イオンを発生する放電電極1bを有する裏面Bを、表面Aよりも多くの気流環境下となるように、イオン発生素子1の配設角度を変えた態様を示す。この態様の場合、裏面Bが表面Aよりも多くの気流環境下となるので、正イオン<負イオンとなり、負イオンが正イオンより多く送出されることになる。
(C) of FIG. 1 shows the aspect which changed the arrangement | positioning angle of the
図1の(d)は、正イオンを発生する放電電極1aを有する表面Aを、気流方向に向けて該表面Aの全面が気流環境下となるように、イオン発生素子1の配設角度を気流方向に板状の誘電体2が直行する方向に変えた態様を示す。この態様の場合、表面Aの全面が気流に晒された気流環境下となるので、正イオンの多くが送出される。これに対し、気流の影となる誘電体2の裏側で発生する負イオンは、その多くは気流によって送出されずに誘電体2の裏側で滞留したままとなり、気流下に流れ出た一部の負イオンも気流によって送出される正イオンの一部と中和し易いので、送出される負イオンは僅かとなる。
FIG. 1D shows an arrangement angle of the
図1の(e)は、負イオンを発生する放電電極1bを有する裏面Bを、気流方向に向けて該裏面Bの全面が気流環境下となるように、イオン発生素子1の配設角度を気流方向に板状の誘電体2が直行する方向に変えた態様を示す。この態様の場合、裏面Bの全面が気流に晒された気流環境下となるので、負イオンの多くが送出される。これに対し、気流の影となる誘電体2の裏側で発生する正イオンは、その多くは気流によって送出されずに誘電体2の裏側で滞留したままとなり、気流下に流れ出た一部の正イオンも気流によって送出される負イオンの一部と中和し易いので、送出される正イオンは僅かとなる。
(E) of FIG. 1 shows the arrangement angle of the
イオン発生素子1をイオン発生器の気流環境下に角度可変に配設する構成としては、種々の構成が挙げられる。例えば、(1)イオン発生素子1を軸体等の取付部材に回動可能に取り付けたり、(2)角度の異なる複数の取付部を設け、所望の角度の取付部にイオン発生素子1を取り付けたり、(3)イオン発生素子1を取り付ける取付部材が回動可能な構成を有し、イオン発生素子1を取り付けた取付部材を所望の角度に回動させたり、等の構成を挙げることができる。可変する角度については、多段階であっても無段階であってもよいが、無段階に調整できる構成が好ましい。
Various configurations can be used as the configuration in which the
イオン発生素子を気流に対して角度可変とする本発明は、一つの誘電体3の両面(表面A及び裏面B)で両イオンを発生するイオン発生素子1に限らず、正イオンを発生するイオン発生素子と負イオンを発生するイオン発生素子とをワンパッケージにしたイオン発生素子、即ち、2つのイオン発生素子を同一平面上に一対として配置したイオン発生素子(図24参照)や、正イオンを発生するイオン発生素子と負イオンを発生するイオン発生素子とが別体であるものについても適用可能である。
The present invention in which the angle of the ion generating element is variable with respect to the airflow is not limited to the
イオン発生素子1を回動可能に取り付けた場合に、その角度に対するイオン濃度変化を測定したところ、図21に示すように角度に応じてイオン濃度の変化が見られ、イオンバランスの制御が可能であった。また、同様にイオン発生素子から10cmの地点における除電特性を計測したところ、図22に示すように角度に応じてその除電特性を制御することが可能であった。
When attached to the
イオン発生素子1の角度調整に際しては、イオンバランスの精度が要求される用途においてはイオン発生状態をセンシングする等してその精度を確保しながら調整する方法を採ることが好ましい。
When the angle of the
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