JP5516637B2 - 放電装置 - Google Patents

Description

この発明は、放電装置に関するものである。

複数の放電ブロックの各々に対応して、異常放電検出手段、スイッチを備えた放電装置が提案されている。当該放電装置によれば、放電ブロックの電極間に接触した際や電極間が短絡した際に発生するスパーク等が異常放電検出手段により検知される。この際、異常が発生した放電ブロックに対応したスイッチが開くことにより、当該放電ブロックのみへの電圧印加が停止する。これに対し、他の放電ブロックへの電圧印加は維持される。このため、いずれかの放電ブロックでスパーク等の異常が発生した後も、他の放電ブロックで正常放電を継続することができる（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−２７２１２７号公報

しかしながら、特許文献１記載のものは、異常放電検出手段が検知することのない所定の電流値・電圧値内での放電中に、放電の発生箇所が集中して、局所的に電流が流れることを検知できない。

この発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、放電箇所の偏りを検知することができる放電装置を提供することである。

この発明に係る放電装置は、放電電極と対向電極とからなる放電体を有し、電気的に並列に配置された複数の放電ブロックと、前記複数の放電ブロックの少なくとも一つに接続された電流計と、前記複数の放電ブロックが放電を行う際に前記電流計が観測した電流値に基づいて、異常を検知する検知部と、を備え、前記複数の放電ブロックは、放電電極を共用し、前記放電電極は、垂線方向に並んで配置された複数の第１板と、前記垂線方向に進むに連れて、前記第１板の一側と他側に交互に配置され、隣接した第１板の端部同士を連結した複数の第２板と、を有し、前記対向電極は、前記第１板と交互に前記垂線方向に並ぶように配置されたものである。
この発明に係る放電装置は、放電電極と対向電極とからなる放電体を有し、電気的に並列に配置された複数の放電ブロックと、前記複数の放電ブロックの少なくとも一つに接続された電流計と、前記複数の放電ブロックが放電を行う際に前記電流計が観測した電流値に基づいて、異常を検知する検知部と、前記複数の放電ブロックと電源との間に設けられ、前記検知部が異常を検知した際に、当該異常が発生した放電ブロックと前記電源との接続を遮断し、当該異常が発生した放電ブロック以外の放電ブロックと前記電源との接続を維持するスイッチと、を備え、前記複数の放電ブロックの各々は、互いに交互に配置された複数の放電体を備えたものである。

この発明によれば、放電箇所の偏りを検知することができる。

この発明の実施の形態１における放電装置の構成図である。 この発明の実施の形態２における放電装置の要部の構成図である。 この発明の実施の形態３における放電装置の構成図である。 この発明の実施の形態４における放電装置の構成図である。 この発明の実施の形態５における放電装置の構成図である。 この発明の実施の形態６における放電装置の要部の構成図である。 この発明の実施の形態６における放電装置の放電体の配置を説明するための図である。 この発明の実施の形態７における放電装置の構成図である。

この発明を実施するための形態について添付の図面に従って説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１における放電装置の構成図である。

図１の放電装置は、空気調和機や空気清浄機等に搭載される。図１において、１は電源である。電源１には、第１放電ブロック２ａと第２放電ブロック２ｂが並列に接続される。第１放電ブロック２ａと第２放電ブロック２ｂとは、略同様のものからなる。

第１放電ブロック２ａと第２放電ブロック２ｂは、１つの放電電極３を共用する。第１放電ブロック２ａと第２放電ブロック２ｂとは、それぞれ対向電極４ａ、４ｂを備える。対向電極４ａと対向電極４ｂとは、略同一平面上で並列に配置される。すなわち、対向電極４ａは、放電電極３の一側に対向する。対向電極４ｂは、放電電極３の他側に対向する

電源１と対向電極４ａとの間には、電流計５ａが接続される。電源１と対向電極４ｂとの間には、電流計５ｂが接続される。電流計５ａと電流計５ｂとには、検知部６が接続される。

一例として、電源１が定電流制御で、第１放電ブロック２ａと第２放電ブロック２ｂへの供給電圧が５０００Ｖ、供給電流が３００μＡで正常な放電（ストリーマ放電、コロナ放電等）が発生する場合を説明する。

正常放電時においては、放電電極３と対向電極４ａとの間や放電電極３と対向電極４ｂとの間で、放電の発生位置は、万遍なく均一となる。このため、放電電極３と対向電極４ａとの間や放電電極３と対向電極４ｂとの間を通過した浮遊ウイルスや菌は、不活性化される。

この際、電流計５ａと電流計５ｂとは、３００μＡを観測する。検知部６は、電流計５ａの観測値と電流計５ｂの観測値との差が０Ａであることを検出する。この場合、検知部６は、電源１を遮断しない。すなわち、正常放電が継続される。

しかしながら、製品の長期使用等により放電電極３又は対向電極４ａ、４ｂが湾曲したり、放電電極３又は対向電極４ａ、４ｂに汚れ・ごみ・埃等が付着したりする場合がある。この場合、放電電極３と対向電極４ａ、４ｂとの間の距離が短い部分や異物の付着部に電流が集中する異常が発生する。

この放電の集中が所定電流値・電圧値内で発生すると、当該放電が集中した放電ブロックに流れる電流値が大きくなる。これに対し、当該放電が集中していない放電ブロックに流れる電流値が小さくなる。

例えば、第１放電ブロック２ａに異常が発生した場合、第１放電ブロック２ａの電流値が３５０μＡになると、第２放電ブロック２ｂの電流値は２５０μＡとなる。この際、付着物等によって、第１放電ブロック２ａ及び第２放電ブロック２ｂにおける放電電極３と対向電極４ａ、４ｂとの間のインピーダンスも変化する。このため、第１放電ブロック２ａ及び第２放電ブロック２ｂへの供給電圧は、正常放電発生時とほぼ変わらない。

この場合、電流計５ａと電流計５ｂとは、それぞれ、３５０μＡ、２５０μＡを観測する。この際、検知部６は、電流計５ａの観測値と電流計５ｂの観測値との差が１００Ａであることを検出する。

検知部６は、電流値の差である１００Ａが所定値よりも大きいか否かを判定する。所定の値は、放電装置が正常に動作し得る上限値に設定される。例えば、所定値が８０μＡに設定されていれば、検知部６は、電流値の差が所定値よりも大きいと判定する。この場合、検知部６は、電源１を遮断する。

以上で説明した実施の形態１によれば、電流計５ａ、５ｂが観測した電流値に基づいて、異常が検知される。すなわち、比較的簡素な構成で、所定電流値・電圧値内でも、放電箇所の偏りを検知することができる。

また、放電電極３と対向電極４ａ、４ｂの間のどこかが短絡するような導電性の高い物質が接触した場合、所定電流値・電圧値から大幅に変動する。当該変動により、スパーク等の火花放電が発生する。当該花火放電により、第１放電ブロック２ａ及び第２放電ブロック２ｂの電流値の差が大きくなる。この場合も、電源１を遮断することができる。

また、第１放電ブロック２ａと第２放電ブロック２ｂとは、放電電極３を共用する。このため、部品点数を削減することができる。

なお、対向電極４ａ、４ｂにそれぞれ対向するように放電電極３を２つに分割し、第１放電ブロック２ａ及び第２放電ブロック２ｂをそれぞれ独立に並列接続させてもよい。さらに、放電ブロックを３つ以上の複数に分割し、それぞれの放電ブロックに対して電流計を接続してもよい。すなわち、正常放電時において、少なくとも２つ以上の放電ブロックに流れる電流値が互いに等しくなるようにすればよい。

また、電流値の異常を検知して、電源１を遮断する際に、使用者に異常状態を知らせてもよい。例えば、付着物の除去等の異常状態の復旧を促すために、表示灯やＬＥＤ等を点灯させてもよい。

実施の形態２．
図２はこの発明の実施の形態２における放電装置の要部の構成図である。なお、実施の形態１と同一又は相当部分には同一符号を付して説明を省略する。

実施の形態２においては、放電電極７は、第１板７ａ、第２板７ｂを有する。第１板７ａは、垂線方向に並んで配置される。第２板７ｂは、第１板７ａの垂線方向に進むに連れて、第１板７ａの垂線方向に沿って、第１板７ａの一側と他側に交互に配置される。第２板７ｂは、隣接した第１板７ａの端部同士を連結する。

これに対し、対向電極８ａ〜８ｃは、隣接した第１板７ａの間に配置される。

以上で説明した実施の形態２によれば、対向電極８ａ〜８ｃの両面側で放電が発生する。すなわち、実施の形態１よりも空気との接触効率が向上する。このため、放電を発生させる領域の幅を狭くしつつ、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

実施の形態３．
図３はこの発明の実施の形態３における放電装置の構成図である。なお、実施の形態１と同一又は相当部分には同一符号を付して説明を省略する。

実施の形態１においては、第１放電ブロック２ａと第２放電ブロック２ｂとにそれぞれ電流計５ａ、５ｂが接続されていた。一方、実施の形態３においては、第１放電ブロック２ａのみに電流計５ａが接続される。

実施の形態３において、正常放電時に、電源１より供給される所定の電流値の半分の値が第１放電ブロック２ａと第２放電ブロック２ｂとにそれぞれ印加される。

これに対し、放電が放電電極３と対向電極４ａの特定部分又は放電電極３と対向電極４ｂの特定部分で集中して発生した場合、電流計５ａは、電源１より供給される所定の電流値の半分の値から離れた値を観測する。この際、検知部６は、電源１より供給される所定の電流値の半分の値と電流計５ａに観測された電流値との差を判定する。検知部６は、当該差が所定値より大きくなった場合に、異常を検知する。この場合、検知部６は、電源１を遮断する。

以上で説明した実施の形態３によれば、１つの電流計５ａのみで、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

なお、第２放電ブロック２ｂのみに電流計５ｂを設けても、同様の効果を得ることができる。

また、放電ブロックを３つ以上とし、そのうちのいずれかの放電ブロックのみに電流計を接続してもよい。この場合、検知部６は、電流計で観測された電流値が複数の放電ブロックに対して電源１から供給される電流の合計値を複数の放電装置の数で除した値から所定量だけずれた場合に異常を検知すればよい。

実施の形態４．
図４はこの発明の実施の形態４における放電装置の構成図である。なお、実施の形態１なお、実施の形態１と同一又は相当部分には同一符号を付して説明を省略する。

実施の形態１においては、放電電極３が共用されていた。一方、実施の形態４においては、第１放電ブロック２ａと第２放電ブロック２ｂとにそれぞれ放電電極９ａ、９ｂが設けられる。これらの放電電極９ａ、９ｂと電源１との間には、スイッチ１０が設けられる。スイッチ１０は、第１放電ブロック２ａと第２放電ブロック２ｂとへの並列接続、第１放電ブロック２ａのみへの接続、第２放電ブロック２ｂのみへの接続のいずれかに切り替え自在に形成される。電源１とスイッチ１０との間には、制御部１１が接続される。

一例として、電源１が定電流制御で、第１放電ブロック２ａと第２放電ブロック２ｂへの供給電圧が５０００Ｖ、供給電流が３００μＡで正常な放電が発生する場合を説明する。

正常放電時は、スイッチ１０は、第１放電ブロック２ａと第２放電ブロック２ｂとへの並列接続となっている。

しかしながら、何らかの理由により、放電電極９ａ、９ｂと対向電極４ａ、４ｂとの間の距離が短い部分や異物の付着部に電流が集中する異常が発生した場合、当該放電が集中した放電ブロックに流れる電流値が大きくなる。これに対し、当該放電の集中していない放電ブロックに流れる電流値が小さくなる。

例えば、第１放電ブロック２ａに異常が発生した場合、第１放電ブロック２ａの電流値が３５０μＡになると、第２放電ブロック２ｂの電流値は２５０μＡとなる。この際、付着物等によって、第１放電ブロック２ａ及び第２放電ブロック２ｂにおける放電電極９ａ、９ｂと対向電極４ａ、４ｂとの間のインピーダンスも変化する。このため、第１放電ブロック２ａ及び第２放電ブロック２ｂへの供給電圧は、正常放電発生時とほぼ変わらない。

この場合、電流計５ａと電流計５ｂとは、それぞれ、３５０μＡ、２５０μＡを観測する。この際、検知部６は、電流計５ａの観測値と電流計５ｂの観測値との差が１００Ａであることを検出する。検知部６は、電流値の差が所定値よりも大きいか否かを判定する。例えば、所定の値が８０μＡに設定されていれば、検知部６は、電流値の差が所定の値よりも大きいと判定する。

この場合、検知部６は、スイッチ１０が電流値の小さい第２放電ブロック２ｂのみと接続するように、制御部１１に指令を出力する。当該指令に基づいて、制御部１１は、スイッチ１０を切り替える。その結果、第２放電ブロック２ｂのみがスイッチ１０と接続する。この際、第２放電ブロック２ｂで正常な放電が発生するように、制御部１１等で第２放電ブロック２ｂに供給される電流が調整される。

第２放電ブロック２ｂのみでの稼動中に、スパーク等により大電流が発生する場合もある。この際、検知部６は、電流計５ｂにより観測された電流値が所定の電流値よりも大きいと判定する。この場合、検知部６は、電源１を遮断する。

以上で説明した実施の形態４によれば、放電が特定の放電ブロックに集中して発生した場合でも、他の放電ブロックで正常放電を継続することができる。

なお、放電ブロックを３つ以上に分割して並列接続させてもよい。この場合、分割した放電ブロック毎に電流計を接続すればよい。この場合、異常放電時に電流値が大きい放電ブロックへの通電のみを遮断すれば、他の放電ブロックで正常放電を継続させることができる。

また、スイッチ１０を切り替えた際に使用者に異常状態を知らせてもよい。例えば、付着物の除去等の異常状態の復旧を促すために、表示灯やＬＥＤ等を点灯させてもよい。

実施の形態５．
図５はこの発明の実施の形態５における放電装置の構成図である。なお、実施の形態１なお、実施の形態１と同一又は相当部分には同一符号を付して説明を省略する。

実施の形態４の電源１は、定電流制御を行っていた。一方、実施の形態５の電源１は、定電圧制御を行う。この場合、図５に示すように、抵抗１２ａ、１２ｂが設けられる。抵抗１２ａ、１２ｂは、それぞれ切り替え後のスイッチ１０と放電電極９ａ、９ｂに接続される。

実施の形態５においては、スイッチ１０が第１放電ブロック２ａのみへの接続に切り替えられると、抵抗１２ａの存在により、第１放電ブロック２ａに所定の電圧が印加される。これに対し、スイッチ１０が第２放電ブロック２ｂのみへの接続に切り替えられると、抵抗１２ｂの存在により、第２放電ブロック２ｂに所定の電圧が印加される。このため、片側の放電ブロックで正常放電が継続される。

以上で説明した実施の形態５によれば、定電圧制御の場合であっても、実施の形態４と同様の効果を得ることができる。

実施の形態６．
図６はこの発明の実施の形態６における放電装置の要部の構成図である。なお、実施の形態４と同一又は相当部分には同一符号を付して説明を省略する。

実施の形態６においては、第１放電ブロック２ａ及び第２放電ブロック２ｂは、それぞれ複数の放電体１３ａ〜１３ｃ、１４ａ〜１４ｃを備える。各放電体１３ａ〜１３ｃ、１４ａ〜１４ｃは、放電電極と対向電極を備える。放電体１３ａ〜１３ｃは、並列に接続される。放電体１４ａ〜１４ｃは、並列に接続される。

この場合、電流計５ａは、各放電体１３ａ〜１３ｃに流れる電流の合計値を観測する。電流計５ｂは、各放電体１４ａ〜１４ｃに流れる電流の合計値を観測する。

次に、図７を用いて、各放電体１３ａ〜１３ｃ、１４ａ〜１４ｃの配置を説明する。
図７はこの発明の実施の形態６における放電装置の放電体の配置を説明するための図である。

図７に示すように、第１放電ブロック２ａの放電体１３ａ〜１３ｃと第２放電ブロック２ｂの放電体１４ａ〜１４ｃとが交互に並ぶように配置される。具体的には、放電体１３ａの一側に、放電体１４ａが配置される。放電体１４ａの一側に、放電体１３ｂが配置される。放電体１３ｂの一側に、放電体１４ｂが配置される。放電体１４ｂの一側に、放電体１３ｃが配置される。放電体１３ｃの一側に、放電体１４ｃが配置される。

以上で説明した実施の形態６によれば、各放電体１３ａ〜１３ｃ、１４ａ〜１４ｃが偏在して配置した場合よりも、放電異常による一方の放電ブロックのみでの運転時の殺菌作用が均一となる。すなわち、室中の空気と放電装置との接触効率が向上し、空気浄化効率の低減を抑制できる。

実施の形態７．
図８はこの発明の実施の形態７における放電装置の構成図である。なお、実施の形態４と同一又は相当部分には同一符号を付して説明を省略する。

実施の形態４においては、放電電極９ａ、９ｂが略同一平面上に配置されていた。また、対向電極４ａ、４ｂも略同一面上に配置されていた。一方、実施の形態７においては、放電電極９ａ、対向電極４ａ、放電電極９ｂ、対向電極４ｂは、互いの垂線方向に並んで配置される。

第１放電ブロック２ａと第２放電ブロック２ｂとの間に、絶縁板１５が配置される。絶縁板１５よりも第１放電ブロック２ａ側かつ風路の上流側には、ファン１６ａが設けられる。具体的には、ファン１６ａは、放電電極９ａと対向電極４ａの一側に配置される。絶縁板１５よりも第２放電ブロック２ｂ側かつ風路の上流側には、ファン１６ｂが設けられる。具体的には、ファン１６ｂは、放電電極９ｂと対向電極４ｂの一側に配置される。

本実施の形態においては、ファン１６ａが回転することにより、室中の空気が第１放電ブロック２ａへ誘導される。その結果、第１放電ブロック２ａでの殺菌効率が高まる。ファン１６ｂが回転することにより、室中の空気が第２放電ブロック２ｂへ誘導される。その結果、第２放電ブロック２ｂでの殺菌効率が高まる。

この際、絶縁板１５は、第１放電ブロック２ａの放電電極９ａと第２放電ブロック２ｂの対向電極４ｂとの間の放電や第１放電ブロック２ａの対向電極４ａと第２放電ブロック２ｂの放電電極９ｂとの間の放電を抑制する。また、絶縁板１５は、第１放電ブロック２ａに対応した風路と第２放電ブロック２ｂに対応した風路とを仕切る。

第１放電ブロック２ａ及び第２放電ブロック２ｂに流れる電流値に偏りが発生すると、検知部６は、第１放電ブロック２ａ及び第２放電ブロック２ｂのうち、電流値が大きい放電ブロックへの通電を遮断する。この際、検知部６は、通電が遮断された放電ブロックに対応したファンへの通電も遮断する。

例えば、第１放電ブロック２ａの放電電極９ａと対向電極４ａとの間に埃等が付着し、第２放電ブロック２ｂよりも第１放電ブロック２ａへ流れる電流の方が大きくなった場合、第１放電ブロック２ａへの通電が遮断される。これと同時に、ファン１６ａへの通電も遮断される。その結果、第１放電ブロック２ａ及びファン１６ａが停止する。これに対し、第２放電ブロック２ｂとファン１６ｂは動作を継続する。このため、室中の空気はファン１６ｂにのみに誘導される。その結果、第２放電ブロック２ｂのみにより殺菌される。

以上で説明した実施の形態７によれば、第１放電ブロック２ａ、第２放電ブロック２ｂにそれぞれ対応して、ファン１６ａ、１６ｂが設けられる。これらのファン１６ａ、１６ｂは、対応した放電ブロック２ａ、２ｂに連動する。このため、異常発生により放電ブロック２ａ、２ｂの一方への通電が遮断された後においても、放電ブロック２ａ、２ｂの他方及び対応したファン１６ａ又は１６ｂにより、室中の空気を確実に殺菌することができる。

放電異常による放電ブロックへの通電遮断後も対応したファンが運転している場合や１つのファンで放電ブロックＡ、Ｂへ通風している場合は、放電異常により通電が遮断された放電ブロックを室中のウイルスや菌が不活状態のまま通過してしまう。これに対し、本実施の形態においては、放電異常により通電が遮断された放電ブロックを室中のウイルスや菌が不活状態のまま通過することはない。

なお、第１放電ブロック２ａの放電電極９ａと第２放電ブロック２ｂの対向電極４ｂとの間の放電や第１放電ブロック２ａの対向電極４ａと第２放電ブロック２ｂの放電電極９ｂとの間に放電が発生しない場合は、絶縁板１５を設けなくてもよい。

また、風路の下流側にファン１６ａ、１６ｂを配置してもよい。

１ 電源
２ａ 第１放電ブロック
２ｂ 第２放電ブロック
３ 放電電極
４ａ、４ｂ 対向電極
５ａ、 ５ｂ 電流計
６ 検知部
７ 放電電極
７ａ 第１板
７ｂ 第２板
８ａ〜８ｃ 対向電極
９ａ、９ｂ 放電電極
１０ スイッチ
１１ 制御部
１２ａ、１２ｂ 抵抗
１３ａ〜１３ｃ 放電体
１４ａ〜１４ｃ 放電体
１５ 絶縁板
１６ａ、１６ｂ ファン

Claims (7)

1. 放電電極と対向電極とからなる放電体を有し、電気的に並列に配置された複数の放電ブロックと、
   前記複数の放電ブロックの少なくとも一つに接続された電流計と、
   前記複数の放電ブロックが放電を行う際に前記電流計が観測した電流値に基づいて、異常を検知する検知部と、
   を備え、
   前記複数の放電ブロックは、放電電極を共用し、
   前記放電電極は、
   垂線方向に並んで配置された複数の第１板と、
   前記垂線方向に進むに連れて、前記第１板の一側と他側に交互に配置され、隣接した第１板の端部同士を連結した複数の第２板と、
   を有し、
   前記対向電極は、前記第１板と交互に前記垂線方向に並ぶように配置された放電装置。
2. 前記電流計は、前記複数の放電ブロックの各々に対応して設けられ、
   前記検知部は、前記電流計の各々が観測した電流計の差が所定値よりも大きい場合に異常を検知する請求項１記載の放電装置。
3. 前記検知部は、異常を検知した際に、前記複数の放電ブロックへの通電を遮断させる請求項１又は請求項２に記載の放電装置。
4. 前記電流計は、前記複数の放電ブロックのいずれか一つに接続され、
   前記検知部は、前記電流計により観測された電流値が前記複数の放電ブロックに対して電源から供給される電流の合計値を前記複数の放電装置の数で除した値から所定量だけずれた場合に異常を検知する請求項１記載の放電装置。
5. 放電電極と対向電極とからなる放電体を有し、電気的に並列に配置された複数の放電ブロックと、
   前記複数の放電ブロックの少なくとも一つに接続された電流計と、
   前記複数の放電ブロックが放電を行う際に前記電流計が観測した電流値に基づいて、異常を検知する検知部と、
   前記複数の放電ブロックと電源との間に設けられ、前記検知部が異常を検知した際に、当該異常が発生した放電ブロックと前記電源との接続を遮断し、当該異常が発生した放電ブロック以外の放電ブロックと前記電源との接続を維持するスイッチと、
   を備え、
   前記複数の放電ブロックの各々は、互いに交互に配置された複数の放電体を備えた放電装置。
6. 前記スイッチと前記複数の放電ブロックの各々との間に設けられた複数の抵抗、
   を備え、
   前記スイッチは、前記検知部が異常を検知した際に、当該異常が発生した放電ブロック以外の放電ブロックに接続された抵抗と接続する請求項５記載の放電装置。
7. 前記検知部は、前記複数の放電ブロックにそれぞれ対応した複数のファンが配置されている場合に、前記検知部が異常を検知した際に、当該異常が発生した放電ブロックに対応したファンへの通電を遮断する請求項５又は請求項６に記載の放電装置。

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