JP4661959B2 - イオン発生器 - Google Patents

Description

本発明は、イオン発生器、特に、空気清浄器やエアコンなどに搭載されるイオン発生器に関する。

近年、環境改善のために、イオン発生器が種々提供されており、例えば、特許文献１に記載のものが知られている。このイオン発生器では、図８に示すように、基板１４１上に絶縁膜１４４で覆われたグランド電極１４２が形成されるとともに、該グランド電極１４２の二つの脚部１４２ａ，１４２ｂに挟まれるように線状電極１４５が配置されている。線状電極１４５は基板１４１上に形成された高圧電極１４３に接続され、高圧電流が供給されることで、線状電極１４５からグランド電極１４２に漏れ電流が流れ、イオンが発生する。

しかし、このイオン発生器では、グランド電極１４２と高圧電極１４３とが基板１４１の同一面に形成されているために両者の距離が近くなり、高圧電極１４３からグランド電極１４２に不要な漏れ電流が発生し、イオンの発生量が減少するという問題点を有していた。
特開２００５−６３８２７号公報

そこで、本発明の目的は、高圧電極からグランド電極への不要な漏れ電流の発生を抑制し、イオン発生量を安定化できるイオン発生器を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明に係るイオン発生器は、
絶縁基板と、
前記絶縁基板上に形成された、コンタクト部を有するグランド電極と、
前記絶縁基板上に形成された、前記グランド電極を覆う絶縁膜と、
前記絶縁基板上に形成された、コンタクト部を有する高圧電極と、
前記高圧電極に、前記グランド電極と対向するように取り付けられた線状電極と、を備え、
前記絶縁基板の一辺に凹部を設け、該凹部に前記線状電極の先端側を突出させるとともに、該凹部の両側に位置する絶縁基板上に前記グランド電極の脚部が線状電極を挟んで該線状電極と平行に延在し、
前記高圧電極と前記グランド電極とが前記絶縁基板の異なる面にそれぞれ形成され、
前記グランド電極の先端部分であって前記線状電極の先端部に対向する部分は前記絶縁膜にて覆われていないこと、
を特徴とする。

本発明に係るイオン発生器において、高圧電極とグランド電極とは絶縁基板の異なる面にそれぞれ形成されているため、両者の距離が長くなり、高圧電極からグランド電極への不要な漏れ電流が抑制される。これにて、イオン発生量は減少することなく安定化する。

本発明に係るイオン発生器においては、絶縁基板にスルーホールが形成され、高圧電極又はグランド電極のコンタクト部が該スルーホールを介して同一面上に引き出されていることが好ましい。異なる面に形成された高圧電極とグランド電極のそれぞれのコンタクト部を同一面上に配置することができので、各コンタクト部とリード線との接続構造が容易になり、イオン発生器の小型化を図ることができる。

また、線状電極が複数設けられていてもよい。複数の線状電極を設けることで、イオンを複数の方向に発生させることができ、広範囲にイオンを発生させることができる。また、線状電極を複数設けても、高圧電極とグランド電極を異なる面に形成しているので、高圧電極及びグランド電極それぞれのコンタクト部を一つにまとめることができ、リード線の数も減少する。

複数の線状電極は絶縁基板の両端部にそれぞれ設けられていてもよく、この場合、グランド電極のパターンをほぼＸ字形状とすることが好ましい。ほぼＸ字形状とすることで、グランド電極のパターンを絶縁基板の中央部にまとめることができ、コンタクト部を一つにすることができるとともに、異なる面に形成された高圧電極との距離がより長くなり、不要な漏れ電流をさらに抑制できる。

本発明に係るイオン発生器において、グランド電極の先端部分であって線状電極の先端部に対向する部分は絶縁膜にて覆われていないので、線状電極からグランド電極への漏れ電流が増加し、イオンの発生とともに微量のオゾンが発生する。オゾンによって消臭効果や除菌効果が大きくなる。この場合、グランド電極は抵抗体であることが好ましい。グランド電極が抵抗体から形成されると、該抵抗体の抵抗値を変化させることでオゾンの発生量を容易に調整できる。

また、絶縁基板の一辺に凹部を設け、該凹部に線状電極の先端側を突出させるとともに、該凹部の両側に位置する絶縁基板上にグランド電極の脚部が線状電極を挟んで該線状電極と平行に延在しているので、線状電極やグランド電極を平面状に形成でき、イオン発生器の薄型化を図ることができる。

また、高圧電極のコンタクト部に接触接続された、リード線との係止部を有する第１端子と、グランド電極のコンタクト部に接触接続された、リード線との係止部を有する第２端子と、絶縁基板、グランド電極、線状電極、高圧電極、第１端子及び第２端子を収容するためのケースとを備えていてもよい。小型で低コストなイオン発生器が得られる。そして、線状電極の先端部が対向するケースの開口部にはリブを設けることが好ましい。リブを設けることで指などが線状電極に接触することを防止でき、安全性が向上する。

本発明に係るイオン発生器によれば、高圧電極とグランド電極との間の距離が長くなり、高圧電極からグランド電極への不要な漏れ電流が抑制され、イオン発生量が減少することなく安定化する。

第１実施例であるイオン発生器を示す分解斜視図。 図１に示したイオン発生器の外観斜視図。 図１に示したイオン発生器に用いられる絶縁基板を示し、（Ａ）は表面図、（Ｂ）は裏面図。 第２実施例であるイオン発生器に用いられる絶縁基板を示し、（Ａ）は表面図、（Ｂ）は裏面図。 第３実施例であるイオン発生器に用いられる絶縁基板を示し、（Ａ）は表面図、（Ｂ）は裏面図。 第４実施例であるイオン発生器に用いられる絶縁基板を示し、（Ａ）は表面図、（Ｂ）は裏面図。 第５実施例であるイオン発生器のケースを示す分解斜視図。 従来のイオン発生器に用いられる絶縁基板を示す表面図。

以下、本発明に係るイオン発生器の実施例について添付図面を参照して説明する。

（第１実施例、図１〜図３参照）
図１は第１実施例であるイオン発生器１の分解斜視図、図２はその外観斜視図である。図１に示すように、イオン発生器１は、下側樹脂ケース２と、上側樹脂ケース３と、イオン発生部品４と、第１端子５Ａと、第２端子５Ｂと、リード線７，８と、図示しない高圧電源とを備えている。

下側樹脂ケース２は、一方の端部の側壁２ａに空気の取入れ口２１が形成され、他方の端部の側壁２ｂに空気の吐出し口２２が形成されている。さらに、手前側の側壁２ｃには、係止腕部２３が形成されている。

上側樹脂ケース３は、一方の端部の側壁３ａに空気の取入れ口（図示せず）が形成され、他方の端部の側壁３ｂに空気の吐出し口３２が形成されている。手前側の側壁３ｃには、爪部３１が２個形成されている。これらの爪部３１を下側樹脂ケース２の係止腕部２３に嵌め込むことにより、上側樹脂ケース３と下側樹脂ケース２は堅固に接合し、通気性のある樹脂ケースとされる。上側樹脂ケース３と下側樹脂ケース２が内部に形成する収容部には、イオン発生部品４と端子５Ａ，５Ｂが配設されている。

イオン発生部品４は、図３に示すように、絶縁基板４１の表面（第１主面４１ａ）上には、コンタクト部４３ａを有する高圧電極４３と以下に説明するグランド電極４２のコンタクト部４２ｃが導電性ペーストによって形成されている。また、絶縁基板４１の一辺には大きく切り欠かれた凹部４１ｃが形成され、該凹部４１ｃに線状電極４５が配置されている。線状電極４５は、その根本部が高圧電極４３にはんだ付けされており、線径が１００μｍ以下の極細線であり、ピアノ線、タングステン線、ステンレス線、チタン線などが用いられる。

絶縁基板４１の裏面（第２主面４１ｂ）には、グランド電極４２が導電性ペーストによって形成され、絶縁膜４４にて覆われている。グランド電極４２は、凹部４１ｃの両側に位置する第２主面４１ｂ上に、線状電極４５を間にして該線状電極４５と平行な一対の脚部４２ａ，４２ｂを有している。また、絶縁基板４１の隅部にはスルーホール４６が形成されており、該スルーホール４６を介して第２主面４１ｂ上のグランド電極４２が第１主面４１ａ上のコンタクト部４２ｃに電気的に接続されている。

絶縁膜４４の材料としては、シリコーン、ガラスグレーズなどが用いられる。グランド電極４２は５０ＭΩ程度の抵抗値を持っている。グランド電極４２の材料としては、例えば、酸化ルテニウムペーストやカーボンペーストなどの抵抗体が用いられる。特に、酸化ルテニウムは高電界がかかってもマイグレーションを起こさないので、最適な材料である。

第１端子５Ａ及び第２端子５Ｂは、金属材からなり、それぞれ係止部５１と足部５２にて構成されている。係止部５１は、上側樹脂ケース３の上面３ｄに形成された保持部３３，３４に嵌め込まれる。端子５Ａの足部５２は高圧電極４３のコンタクト部４３ａに接触接続し、端子５Ｂの足部５２はグランド電極４２のコンタクト部４２ｃに接触接続している。

高圧用リード線７の端部７ａは上側樹脂ケース３の保持部３３の正面に形成された開口部（図示せず）に嵌入され、芯線７１が端子５Ａの係止部５１に係合して電気的に接続される。同様に、グランド用リード線８の端部８ａは保持部３４の正面に形成された開口部（図示せず）に嵌入され、芯線８１が端子５Ｂの係止部５１に係合して電気的に接続される。

高圧用リード線７は高圧電源の高圧出力端子に接続され、グランド用リード線８は高圧電源のグランド端子に接続される。高圧電源はマイナスの直流電圧を供給するが、マイナスの直流バイアスを重畳した交流電圧を供給してもよい。そして、このイオン発生器１は空気清浄機や空調機などに組み込まれる。つまり、高圧電源が空気清浄機の電源回路部にセットされ、イオン発生器１が送風経路にセットされることにより、空気清浄器などはマイナスイオンを含んだ風を送風する。

以上の構成からなるイオン発生器１は、−１．３ＫＶ〜−３．０ｋＶの電圧（代表値）でマイナスイオンを発生させることができる。即ち、線状電極４５にマイナス電圧を印加すると、線状電極４５とグランド電極４２との間で強電界が形成される。また、線状電極４５の先端部は絶縁破壊してコロナ放電状態になる。このとき、線状電極４５の先端部周辺では、空気中の分子がプラズマ化されて、分子が＋イオンと−イオンとに分かれ、空気中の＋イオンは線状電極４５に吸収され、マイナスイオンが残ることになる。

先端が細い（曲率半径が小さい）線状電極４５の方が、先端が太い電極よりも電子が集中しやすく、強電界が生じやすい。従って、線径が１００μｍ以下の線状電極４５を用いることで、低い印加電圧でもマイナスイオンを発生させることができる。また、従来よりも印加電圧を低くできるため、安全性の向上を図ることができる。さらに、高圧電極４３とグランド電極４２が絶縁基板４１の異なる面（第１主面４１ａ、第２主面４１ｂ）にそれぞれ形成されているため、両者の距離が長くなり、高圧電極４３からグランド電極４２への不要な漏れ電流が抑制される。これにて、イオン発生量は減少することなく安定化する。

また、絶縁基板４１にスルーホール４６が形成され、グランド電極４２のコンタクト部４２ｃが該スルーホール４６を介して高圧電極４３のコンタクト部４３ａとともに第１主面４１ａ上に引き出されているため、各コンタクト部４３ａ，４２ｃとリード線７，８との接続構造が容易になり、イオン発生器１が小型化される。

また、絶縁基板４１の一辺に凹部４１ｃを設け、該凹部４１ｃに線状電極４５の先端側を突出させるとともに、該凹部４１ｃの両側に位置する絶縁基板４１上にグランド電極４２の脚部４２ａ，４２ｂが線状電極４５を挟んで該線状電極４５と平行に延在しているため、線状電極４５やグランド電極４２を平面状に形成でき、イオン発生器１が薄型化する。

（第２実施例、図４参照）
図４は、第２実施例であるイオン発生器に使用される絶縁基板４１の表面（第１主面４１ａ）及び裏面（第２主面４１ｂ）を示している。グランド電極４２のコンタクト部４２ｃは第２主面４１ｂ上に形成され、前記第１実施例で示したスルーホール４６を有することなく、端子５Ｂの延長された足部５２が接触接続する。

また、グランド電極４２の先端部分であって線状電極４５の先端部に対向する部分は絶縁膜４４にて覆われていない。グランド電極４２の先端部を露出させることで、グランド電極４２と線状電極４５との間に漏れ電流が流れる。この漏れ電流により、空気中の酸素分子Ｏ₂が酸素原子Ｏに分解され、さらにこの酸素原子Ｏが空気中の酸素分子Ｏ₂と反応してオゾンＯ₃となり（Ｏ₂＋Ｏ→Ｏ₃）、微量のオゾンが発生する。オゾンの発生量はこの露出部分４２ｄの面積や位置を変えることによって制御できる。また、オゾンの発生量は、グランド電極４２である抵抗体の抵抗値を変化させることでも制御できる。

また、本第２実施例では、高圧電極４３とグランド電極４２が絶縁基板４１の異なる面にそれぞれ形成されているため、両者の距離が長くなり、高圧電極４３からグランド電極４２への不要な漏れ電流が抑制される。これにて、イオン発生量及びオゾン発生量が減少することなく安定化する。

なお、本第２実施例の他の構成は前記第１実施例と同様であり、その作用効果も基本的に第１実施例と同様である。

（第３実施例、図５参照）
図５は、第３実施例であるイオン発生器に使用される絶縁基板４１の表面（第１主面４１ａ）及び裏面（第２主面４１ｂ）を示している。本第３実施例は、絶縁基板４１の両端部にそれぞれ線状電極４５を設けたものである。

詳しくは、絶縁基板４１の第１主面４１ａに形成した高圧電極４３は２本の線状電極４５の根本部をそれぞれはんだ付けするための接続部４３ｂを備え、該接続部４３ｂとコンタクト部４３ａを残して絶縁膜４４'にて覆われている。第２主面４１ｂには、グランド電極４２がほぼＸ字形状のパターンに形成され、中央部分にコンタクト部４２ｃが形成されている。また、グランド電極４２は線状電極４５の先端部に対向する先端部（露出部分４２ｄ）及びコンタクト部４２ｃを除いて絶縁膜４４にて覆われている。

高圧電極４３のコンタクト部４３ａには第１端子５Ａの足部５２が接触接続し、グランド電極４２のコンタクト部４２ｃには第２端子５Ｂの延長された足部５２が接触接続する。

本第３実施例の他の構成は前記第１実施例と同様であり、その作用効果も基本的に第１実施例と同様である。特に、２本の線状電極４５を設けることで、イオン及びオゾンを両方向に発生させることができ、広範囲にイオン及びオゾンを発生させることができる。また、高圧電極４３とグランド電極４２を同じ面に形成すると、グランド電極４２の存在によって高圧電極４３を自由な形状に形成できず、高圧電極４３のコンタクト部が二つ形成されるので、リード線７が２本必要になる。しかし、高圧電極４３とグランド電極４２を異なる面に形成しているので、高圧電極４３を第１主面４１ａ上に比較的自由な形状に形成でき、コンタクト部４３ａを一つにまとめることができ、リード線７は１本で済む。同様に、グランド電極４２のコンタクト部４２ｃも一つにまとめることができ、リード線８は１本で済む。

さらに、グランド電極４２のパターンをほぼＸ字形状としているため、グランド電極４２のパターンを第２主面４１ｂの中央部にまとめることができ、コンタクト部４２ｃを一つにすることができるとともに、高圧電極４３との距離がより長くなり、不要な漏れ電流をさらに抑制できる。これにて、イオン発生量及びオゾン発生量は減少することなく安定化する。また、グランド電極４２の先端部を露出させることで、オゾンの発生量が増加することは第２実施例で説明したとおりである。

（第４実施例、図６参照）
図６は、第４実施例であるイオン発生器に使用される絶縁基板４１の表面（第１主面４１ａ）及び裏面（第２主面４１ｂ）を示している。本第４実施例は、前記第３実施例と同様に絶縁基板４１の両端部にそれぞれ線状電極４５を設けたものであり、さらに、第２主面４１ｂに形成したグランド電極４２は絶縁基板４１に形成したスルーホール４７を介して第１主面４１ａに形成したコンタクト部４２ｃと電気的に接続されている。

本第４実施例では、高圧電極４３が形成されている第１主面４１ａと同一の面に、グランド電極４２のコンタクト部４２ｃが形成されるため、高圧電極４３を、グランド電極４２のコンタクト部４２ｃと離れた基板４１の端側に形成している。これにより、高圧電極４３とグランド電極４２のコンタクト部４２ｃの距離を長くし、不要な漏れ電流を抑制することができる。なお、高圧電極４３とグランド電極４２との距離をより長くするため、グランド電極４２を、高圧電極４３が形成された基板４１の端側とは反対の端側に形成すると、より不要な漏れ電流を抑制することができる。

なお、本第４実施例の他の構成は前記第１実施例及び第３実施例と同様であり、その作用効果も基本的に第１実施例及び第３実施例と同様である。

（第５実施例、図７参照）
図７は、第５実施例であるイオン発生器のケース２，３を示している。第５実施例は前記第１実施例と基本的には同様の構成からなり、ケース２，３の開口部（線状電極４５の先端部が対向する空気吐出し口２２，３２、図１参照）にリブ２５，３５を設けたものである。リブ２５，３５を設けることで指などが線状電極４５に接触することを防止でき、安全性が向上する。

（他の実施例）
なお、本発明に係るイオン発生器は、前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。

例えば、グランド電極４２の露出部分４２ｄの形状は任意であり、露出部分４２ｄが複数箇所に分散しているものであってもよい。

また、本発明は、マイナスイオンの発生のみならず、プラスイオンの発生にも適用することができる。この場合、プラス電圧を発生する高圧電源を用い、高圧電極にプラス電圧を印加することになる。

以上のように、本発明は、イオン発生器に有用であり、特に、イオン発生量を安定化できる点で優れている。

Claims (8)

1. 絶縁基板と、
   前記絶縁基板上に形成された、コンタクト部を有するグランド電極と、
   前記絶縁基板上に形成された、前記グランド電極を覆う絶縁膜と、
   前記絶縁基板上に形成された、コンタクト部を有する高圧電極と、
   前記高圧電極に、前記グランド電極と対向するように取り付けられた線状電極と、を備え、
   前記絶縁基板の一辺に凹部を設け、該凹部に前記線状電極の先端側を突出させるとともに、該凹部の両側に位置する絶縁基板上に前記グランド電極の脚部が線状電極を挟んで該線状電極と平行に延在し、
   前記高圧電極と前記グランド電極とが前記絶縁基板の異なる面にそれぞれ形成され、
   前記グランド電極の先端部分であって前記線状電極の先端部に対向する部分は前記絶縁膜にて覆われていないこと、
   を特徴とするイオン発生器。
2. 前記絶縁基板にスルーホールが形成され、前記高圧電極又は前記グランド電極のコンタクト部が該スルーホールを介して同一面上に引き出されていること、を特徴とする請求項１に記載のイオン発生器。
3. 前記線状電極が複数設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のイオン発生器。
4. 前記線状電極が前記絶縁基板の両端部にそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項３に記載のイオン発生器。
5. 前記グランド電極のパターンがほぼＸ字形状であることを特徴とする請求項４に記載のイオン発生器。
6. 前記グランド電極が抵抗体からなることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のイオン発生器。
7. 高圧電極のコンタクト部に接触接続された、リード線との係止部を有する第１端子と、
   グランド電極のコンタクト部に接触接続された、リード線との係止部を有する第２端子と、
   絶縁基板、グランド電極、線状電極、高圧電極、第１端子及び第２端子を収容するためのケースと、
   を備えたことを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のイオン発生器。
8. 前記線状電極の先端部が対向する前記ケースの開口部にリブを設けたことを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれかに記載のイオン発生器。

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