JP6002934B2 - 放電ユニットおよびこれを用いた空気清浄装置 - Google Patents

Description

本発明は、室内空間の除菌や脱臭を行う、コロナ放電を利用した空気清浄装置に関するものである。

従来、コロナ放電を利用して、オゾンやマイナスイオンなどを発生させる装置が知られている。その構成は、針電極と、アース電極とを有し、前記針電極とアース電極間に高電圧を印加して、針電極先端部においてコロナ放電を生起させ、このコロナ放電により、オゾンおよびマイナスイオンを発生させるものであった（例えば特許文献１参照）。

特開２００４−１８３４８号公報

上記従来の特許文献１に記載の装置では、放電のスパークを防止するために、放電電極としての針電極と対向電極としてのアース電極の距離を離す必要があった。また、針電極とアース電極を平行に配置しているため、イオン風の発生方向と、コロナ放電の発生部位がずれ、生成したオゾンなどの活性種を効率的に拡散させることができず、活性種の放出量を増やすことは困難であった。

そこで、本発明は、放電のスパークを防止しつつ放電電極と対向電極の距離を近づけ、イオンの放出量を増やすことができる放電ユニットおよびこれを用いた空気清浄装置を提供することを目的とする。

そして、この目的を達成するために本発明は、放電電極と対向電極に電源部から電圧を印加してコロナ放電させる放電ユニットにおいて、前記放電電極は針状電極であり、前記対向電極は平板状で、この平板状の対向電極に対して前記針状の放電電極を非接触で、直交に、かつ、その先端を突出させて配置し、前記放電電極の先端が突出した側の、前記対向電極の表面が、半導電性を有する構成とし、これにより所期の目的を達成するものである。

以上のように本発明は、放電電極と対向電極に電源部から電圧を印加してコロナ放電させる放電ユニットにおいて、前記放電電極は針状電極であり、前記対向電極は平板状で、この平板状の対向電極に対して前記針状の放電電極を非接触で、直交に、かつ、その先端を突出させて配置し、前記放電電極の先端が突出した側の、前記対向電極の表面が、半導電性を有する構成としたものであるので、放電のスパークを防止しつつ放電電極と対向電極の距離を近づけ、イオンの放出量を増やすことができる。

すなわち、本発明においては、対向電極の放電電極の先端突出側表面が半導電性を有する構成としたことにより、対向電極と放電電極の距離を近くでき、その結果放電電流が増えるため、イオンの発生量を増やすことができる。

また、放電電極が対向電極に対して非接触で直交して、かつ、その先端を突出させているため、コロナ放電により発生するイオン風の風量を増加させ、例えば放電電極に＋電圧を印加した場合、発生したプラスイオンがアースに接続された対向電極に電気的に吸引されるのを抑制でき、イオン風を効率的に利用して、発生したイオンを放出できる。

また、複数の放電ユニットを備えて、各々の放電電極と対向電極に同一電源部から電圧を印加してコロナ放電させる放電ユニットにおいて、少なくとも一つの前記放電ユニットの前記放電電極と前記対向電極の位置関係は、前記対向電極が、前記放電電極の先端側近傍で、前記放電電極の略垂直方向に対向配置させたことより、オゾンなどの活性種の発生量を増やすことができる。

本発明の実施の形態１における空気清浄装置を設置する屋内の斜視図 同空気清浄装置の断面を示す構成図 同放電ユニットの分解斜視図 同放電ユニットの外観斜視図 同放電ユニットの放電状態を示すイメージ図 同空気清浄装置の制御回路を示すブロック図 本発明の実施の形態３における放電ユニットの斜視図 同放電ユニットの放電状態を示すイメージ図 本発明の実施の形態４における放電ユニットの斜視図 本発明の実施の形態５における放電ユニットの斜視図

（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

図１に示すように、空気清浄装置１は、略縦長箱形状で、前面の四方から室内の空気を吸込み、後述するエアフィルタ２で清浄し、本発明の放電ユニットで発生させたイオンと静電霧化ユニットで発生させた活性種を清浄空気とともに天面から室内へ送風するものである。

図２は、図１における空気清浄装置１の断面図を示している。

空気清浄装置１は、吸気口３と排気口４を有する本体５と、この本体５内の送風手段６と、放電ユニット７および静電霧化ユニット８とを備えている。

本体５は、吸気口３の反対側に位置する仕切板部９によって、吸気口３と排気口４とを連通する風路部１０と、空間部１１とに分けられている。

送風手段６は、本体５の仕切板部９に固定された電動機１２と、この電動機１２によって回転する羽根部１３とから形成している。送風手段６によって、吸気口３から吸い込んだ空気の一部は、放電ユニット７および静電霧化ユニット８を介して、排気口４へ送風されるものである。

放電ユニット７は、図３〜図４に示すように絶縁性基板１６と、絶縁性基板１６の放電電極１７先端側の表面に設けた半導電部１８と、この半導電部１８の外周縁に設けた導電部２３とからなる対向電極１４と、絶縁性基板１６の円形の孔部２１を貫通して配置された放電電極１７と、支持部材２２と、導電部２３と電気的に接続された電源接続部１９と、この電源接続部１９および放電電極１７に電圧を印加する電源部２０（図２に記載）とから形成している。

なお、孔部２１を設けなくても、例えば絶縁性基板１６が半分の大きさで半円の切欠を有する形状でも、イオン量を増やすことは可能である。従来の特許文献に記載のように、針電極とアース電極を平行に配置した場合、コロナ放電領域は、針電極とからアース電極側に偏って生成するため、放電領域が小さくなる。一方、本発明のように、放電電極と半導電部を略垂直方向に対向配置した場合、針からみて円錐状に広がりを持ったコロナ放電領域が形成されるため、コロナ放電領域の範囲が広がり、より多くの活性種を発生させることができる。孔部２１を設けた場合には、孔部２１の端面に向かってコロナ放電が発生するため、孔部２１の直径を変えることによってコロナ放電の広がり方を変化させることができる。

絶縁性基板１６は、図３、図４に示すごとく、平板形状で略中央に開口である孔部２１を有し、絶縁性基板１６の端部は、支持部材２２を介して本体ケースの仕切板部９に固定されている。

支持部材２２は、対向電極１４を両面から挟み込むように固定する固定蓋２２ａと台座２２ｂ、および放電電極１７を固定する底板２２ｃで構成され、図３に示す分解した部材を組立てると、図４のような全側面の一部を開口した筒形状となる構成であり、支持部材２２が内部に放電電極１７と対向電極１４を設けたケースを構成している。

放電ユニット７は、上述のごとく絶縁性基板１６と、この絶縁性基板１６の孔部２１を貫通して配置された放電電極１７と、絶縁性基板１６の孔部２１の内面と絶縁性基板１６の放電電極１７側の表面とに設けた半導電部１８と、この半導電部１８の外周部を覆うごとく電気的に接続されるように設けた導電部２３と、この導電部２３と電気的に接続された電源接続部１９と、電源部２０を設けたものである。

電源接続部１９は、ＳＵＳなどのステンレス、アルミ、金、銀、銅などで形成されている。なお、これらに限られること無く、導電性の素材であれば良い。

放電ユニット７は、対向電極１４と、放電電極１７と、対向電極１４と放電電極１７を保持する支持部材２２とを備えている。支持部材２２は、仕切板部９（図２に記載）に固定されている。

以下で、各構成の特徴を図３、図４を用いて詳細に説明する。

対向電極１４を構成する絶縁性基板１６は、四角平板形状であり、略中央に開口する孔部２１を有している。なお、絶縁性基板の形状は円形や多角形であってもよく、孔部の形状としても、円形状ではなく、四角形・多角形・楕円形状としてもよい。

さらに絶縁性基板１６は、オゾンやラジカルで腐食されにくい無機系のもの、あるいは、フッ素樹脂であれば良く、セラミック基板であっても、フッ素などの樹脂基板であっても良い。セラミック基板としては、Ｓｉ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｔｉ、Ｍｇを含む酸化物あるいは複合酸化物、炭化物、窒化物などを用いることができ、コストと入手のしやすさからアルミナが好適である。なお、絶縁性基板１６の表面抵抗は、１０¹⁰Ω／□以上であることが望ましい。

また半導電部１８は、図３に示すように、絶縁性基板１６の一方面側の表面、つまり、放電電極１７の先端が突出した面と、絶縁性基板１６の孔部２１の内面とに設けられている。放電電極１７の先端側から見ると、半導電部１８の形状はリング形状である。半導電部１８の表面抵抗は、１０⁶から１０¹⁰Ω／□であることが望ましい。ここで、表面抵抗率は、１０００Ｖ印加時の値である。

さらに半導電部１８は、絶縁性基板１６の表面にスクリーン印刷によりスキージで半導電インクを塗布したものである。半導電インクは、酸化スズなどの導電剤とガラス粉などの接着剤を含み、前記成分を溶剤に混合あるいは溶解させたものである。

接着剤は、導電剤粒子と、絶縁性基板１６とを接着できればよい。接着剤としてガラス粉やコロイダルシリカ、シリケート化合物、チタネート化合物などを用いてもよい。ガラス粉は化学的に不活性で耐酸化性があり、好ましい。アルミナやジルコニア、チタニアの粉末あるいはフッ素樹脂粒子などを用いてもよい。接着剤の大きさは、形状を安定化させるために導電材粒子よりも大きいほうが好ましく、導電材の２〜１００倍程度の大きさにすると良い。

導電剤粒子としては、酸化スズが酸化に対する安定性と入手の容易さの理由で好ましく、他にはＺｎＯ、ＰｂＯ₂，ＣｄＯ，Ｉｎ₂Ｏ₃、Ｔｌ₂Ｏ₃、Ｇａ₂Ｏ₃、Ｆｅ₃Ｏ₄などの酸化物導電材およびこれらの複合酸化物などが使用可能である。導電剤としての酸化スズ（ＳｎＯ₂）にＳｂなどをドープしたものを用いてもよい。

半導電部１８として、導電剤としてのＳｎＯ₂と、接着剤としてのガラスを用いる場合の構成割合は、１：４〜１：１、すなわち導電剤が２０〜５０％、ガラスが８０〜５０％が好ましく、強度面から接着剤としてのガラスは５０％以上必要で、半導電性、すなわち表面抵抗率を１０⁶〜１０¹⁰Ω／□とするためには、導電剤を２０％以上いれることが望ましい。

接着剤としてガラスを用いる場合には、ガラス粉末を適度な溶媒を加えて混合し、作成した半導電性インキを絶縁性基板１６に印刷し、ガラスが溶融する温度まで加熱して、ガラス中に導電剤が分散した状態を作る方法などが挙げられる。また、酸化スズとガラスと接着剤を混合して作成したインキに、絶縁性の基板をディップして乾燥させる方法などが挙げられる。

また導電部２３は、図３に示すように、半導電部１８の周縁部近傍の表面外周部を覆う位置に設けられており、この導電部２３は電源接続部１９と半導電部１８と電気的に接続しているものである。このとき、放電電極１７から導電部２３までの最短距離は、放電電極１７から半導電部１８までの最短距離よりも長いものである。図３の例では、導電部２３は、四角形状の金属性平板であり、孔部２１の外周よりも大きい貫通孔２４を有する。

このような構成とすることにより、放電電極１７と電極端子１９間を流れる電流は、例えば放電電極１７から絶縁性基板１６の孔部２１の内面を覆う半導電部１８を流れた後に、絶縁性基板１６の一方面表面を覆う半導電部１８を流れ、その後、導電部２３を介して、ようやく電源接続部１９へと到達することになる。つまり、沿面距離が長いので、その結果として火花放電が起こらず、安全性の向上が図れるものである。

ここで、導電部２３の表面抵抗率は、半導電部１８の表面抵抗率より小さいものである。具体的には、半導電部１８の表面抵抗率は、１０⁶Ω／□以上から１０¹⁰Ω／□未満であり、導電部２３の表面抵抗率は、１０⁶Ω／□未満であり、電源接続部１９の表面抵抗率は、１０^-1Ω／□以下であることが望ましい。

さらに導電部２３は、孔部２１の中心から略等距離に位置するものである。具体的には、半導電部１８の孔部２１の外周から外方へ略等距離延びた位置で電気的に接続するリング形状であり、この周縁部に導電部２３が位置するものである。つまり、放電電極１７の先端から略等距離に導電部２３が位置するものである。

これにより、導電部２３は、孔部２１の外周から略等距離に位置するので、放電電極１７と電源接続部１９間に高電圧が印加された場合に、放電電極１７と電源接続部１９間を流れる電流は、導電部２３全周に均一に流れ易くなる。また、半導電部１８の周縁部まで流れた電流は、導電部２３の表面抵抗率が、半導電部１８の表面抵抗率より小さいものであるので、導電部２３を介して電源接続部１９へ到達し易くなる。

すなわち、半導電部１８の広い範囲に電流が均一に分散し、更に、半導電部１８の周縁部に位置する導電部２３へ広がるように電流が流れるので、半導電部１８の狭い範囲に電流が集中し、集中的に活性種を生成することなく、さらに局所的に発熱することがないため、半導電部１８の劣化を抑制することができるものである。

導電部２３は、金属製平板であることが望ましい。導電部２３をＡｇ、Ｃｕ、カーボンなどを含む導電性インクによる印刷で形成することもできるが、長期間使用する際には導電インクの劣化が課題となる。金属製平板であれば、インクに比べて、放電によって生成した活性種に対する酸化安定性が優れているため、結果として活性種を安定して発生させることができる。

導電部２３の材質は、ＳＵＳ３１６Ｌ、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３０４、アルマイト処理を施したアルミニウムのいずれかからなるものであることが望ましい。これらの金属は、オゾン等の活性種に対する耐性が高いため、オゾン等の活性種による腐食に強く、導電部２３の耐久性を向上できるからである。なお、導電部２３は、これらに限られること無く、導電性の素材であれば良い。導電部２３の表面抵抗は、１０^-1Ω／□以下であることが望ましい。

さらに導電部２３の外形を支持部材２２の内部と略同一の四角形状とすれば、放電ユニット７の組立工程において、導電部２３の位置決めを容易にすることができる。

また、電源接続部１９は、絶縁性基板１６における放電電極１７の先端が突出した面側、すなわち、図３では導電部２３の一隅からの突出端に設けられている。これにより、放電電極１７から流れる電子が、絶縁性基板１６の表面を伝って流れる際に、電子の移動する距離である、いわゆる沿面距離が伸びることで、火花放電が起こりにくくなる。なお、これに限られること無く、電源接続部１９を絶縁性基板１６の表面に設ける場合には、十分な沿面距離を確保した状態で配置することが必要となる。

次に放電電極１７は、棒形状あるいは針形状で、支持部材２２の底板２２ｃから垂直方向に延び、絶縁性基板１６の一方面に対向している。支持部材２２は多数の開口を備えて通気可能であってもよい。そして、放電電極１７の先端は、絶縁性基板１６から数ミリメートル〜数十ミリメートル程度の所定距離を隔てて孔部２１から突出しており、かつ孔部２１の略中心軸上に位置するものである。略中心軸上とは、孔部２１の中心を通り、絶縁性基板１６に対して垂直な軸上を示す。放電電極１７の材質は、コロナ放電をさせるＳＵＳなどのステンレスやタングステン、チタン、Ｎｉ−Ｃｒ合金などである。放電可能であれば、炭素・スズ・ＳｉＣなどを含む電極を用いてもよい。

なお、放電電極の先端部は鋭利な円錐状、円柱状、半球状などの形状を利用することができる。鋭利な先端を用いた場合、放電集中が起こりやすいため、比較的低い電圧でコロナ放電を行うことができる。針先の形状を、円柱状あるいは半球状にした場合は、特定の部分に電荷集中が起こらない。そのため、針形状に比べると高い電圧を印加しないとコロナ放電が発生しないが、電荷が分散した状態でコロナ放電が継続されることから、針形状に比べて長時間劣化しにくい放電電極とすることができる。これは、鋭利な針先には電荷集中によって金属の溶融やほこりの集中付着が起こりやすいためである。

放電電極１７の先端の断面形状と、半導電部１８の孔部の形状は、同種の形状であってもよい。例えば、円状の孔部に対して、先端が円柱状または半球状の放電電極１７を用いた場合には、放電部分の先端部の断面形状が円状になっているため、放電電極１７を中心として円周方向に広い範囲に分散して放電が発生する。

その結果、先端が鋭利な針状の放電電極１７を用いる場合に比べて、局所的な放電集中が起こりにくく、放電電極１７の劣化を抑制することができ、結果としてイオンを安定して発生させることができるものである。

この孔部の形状としては、円形状ではなく、四角形・多角形・楕円形状としてもよい。

なお、放電電極１７の放電を受ける電極として、半導電性の皮膜を備えた絶縁性基板１６と半導電部１８と導電部２３と電源接続部１９からなる構成を説明したが、電極として半導電部１８と電源接続部１９のみを用いてもよい。すなわち、絶縁性基板１６と同形状の孔空き平板状の半導電部１８を電源接続部１９に電気的に接続する構成でもよい。このような構成とすることによって、構造が簡易になり組立てやすい放電ユニットにすることができる。さらに、導電部および絶縁性基板の厚みを減らすことで、より小型の放電ユニットとすることができる。

半導電部１８は、絶縁性基板１６の表面にスクリーン印刷によりスキージで半導電インクを塗布したものである。半導電インクは、酸化スズなどの導電剤とガラス粉などの接着剤を含み、前記成分を溶剤に混合あるいは溶解させたものである。

ここで、放電電極１７にプラスの電圧を印加した場合について図５を用いて説明を行う。

図２の空気清浄装置１を運転し、放電電極１７とアースに接続された対向電極１４間に電源部２０によりプラス約３〜１０ＫＶが印加されると、放電電極１７先端近傍に強い電界域が形成され、電界域内の空気を電離させる。このとき発生した電子が空気中の窒素分子および酸素分子に衝突し、窒素分子および酸素分子からは衝突した電子の個数以上の電子が飛び出し、電子を失った窒素分子および酸素分子は正イオンとなる。

分子から飛び出した電子のいくらかは酸素分子と結合して酸素の負イオンとなり、酸素の負イオンは周辺の分子と反応して別の様々な負イオンを生成しながら電子とともに放電電極１７に吸収される。窒素および酸素の正イオンは水分子と反応して別の様々な正イオン生成し、それらは対向電極１４の半導電部１８に向かい、図５の点線で示す電気力線上を移動する。この状態がコロナ放電である。

また、放電電極１７の先端からは、イオン風と呼ばれる気流が発生しており（図５中の破線矢印）、前述した窒素、酸素、水に由来の正イオンは、このイオン風により最初は半導電部１８から遠ざかり、その後、半導電部１８に吸い寄せられるため、図５に示したような放物線を描く電気力線上を移動する。

このコロナ放電状態で、送風手段６による送風が、図２では放電ユニット７の下から、図５では放電ユニット７の右から、電気力線上を移動する酸素の正イオンに当たることにより、電気力線上を移動する酸素の正イオンの半数以上が、図５に示すように、送風された風に乗って放電ユニット７から放出される。

ここで、放電電極１７の先端は、孔部２１の略中心軸上に配置されているため、放電電極１７と電源接続部１９に電気的に接続された半導電部１８に高電圧が印加された場合、放電電極１７と半導電部１８間をながれる電流は、半導電部１８の孔部２１外周面から導電部２３を介して、電源接続部１９に到達する。

つまり、放電電極１７を中心として円周方向の周囲に半導電部１８が位置するので、半導電部１８の広い範囲に電流が分散することになり、半導電部１８近傍の空気には広い範囲で発熱による近傍空気の対流作用が起こり、暖められた空気は上昇するため、図５では、放電電極１７先端近傍に発生した窒素、酸素、水に由来の正イオンが下降しにくくなり、結果として、半導電部１８に吸収されず送風された風に乗って放電ユニット７から放出される窒素、酸素、水に由来の正イオン量を増加させることができるものである。

ここで、３〜１０ＫＶ電圧を印加することによって、十分なイオン量を発生させることができる。１０ｋＶ以上でもイオンは発生するが、放電針の劣化などの副作用が生じるため１０ｋＶ以下で使用することが望ましい。また、３ｋＶ未満では放電が不安定になる場合があるため、３ｋＶ以上で使用することが望ましい。

また、本実施の形態では、図２に示すように、放電ユニット７の下流側（排気口４側）に静電霧化ユニット８を設けている。静電霧化ユニット８は、放電電極と、放電電極に対向して位置する対向電極と、放電電極に水を供給する供給手段とを備え、放電電極と対向電極との間に高電圧を印加することで放電電極に保持される水を霧化させてナノメータサイズで強い電荷を持つ帯電微粒子水（マイナスイオンミストで、以下、これをナノイオンミストという）を発生させるものである。ナノイオンミストの粒径は３〜数十ｎｍ程度であって、広範囲に飛散し、滞留時間が長く、壁面などの内部にも浸透し、高い脱臭効果や、ダニや花粉等のアレルゲンの不活性化効果や殺菌効果を発揮することができるものである。

この静電霧化ユニット８の上流側に放電ユニット７を有することで、放電ユニット７で発生させた酸素の正イオンにより、空気中のダニや花粉等のアレルゲンおよび浮遊カビ菌や浮遊菌などの汚れを＋に帯電させ、マイナスイオンである、ナノイオンミストが接触しやすくできる。

すなわち、放電ユニット７で発生させた酸素の正イオンは、ナノイオンミストの不活性化効果や殺菌効果を向上させる、アシストイオンとして作用する。

図６は、空気清浄装置１の制御回路のブロック図である。図２の空間部１１に電源部２０を含む制御部２５が収納されており、放電ユニット７、静電霧化ユニット８に対し、それぞれ各ユニットに高電圧を印加する第１の高電圧発生手段２６、第２の高電圧発生手段２７が接続され、各高電圧発生手段は制御手段２８に接続されている。

また、制御手段２８には、運転操作スイッチ２９と送風手段６（実際は電動機１２）も接続されており、運転操作スイッチ２９からの入力により、制御手段２８は、送風手段６、第１の高電圧発生手段２６、第２の高電圧発生手段２７を制御している。

本実施形態では、放電ユニット７、静電霧化ユニット８に対し、別々の高電圧発生手段を用いたが、同じ高電圧を発生させる場合には、一つの高電圧発生手段を共用できる。

このような制御部２５を備えた空気清浄装置１を運転操作スイッチ２９を操作して運転することにより、制御手段２８からの制御信号を受けて、第１の高電圧発生手段２６、第２の高電圧発生手段２７、送風手段６が作動し、排気口４から静電霧化ユニット８から発生したナノイオンミストと、放電ユニット７から発生したアシストイオンが室内へ放出される。

その結果、前述したナノイオンミストの効果を発揮できる。すなわち、空気中の菌を不活化することができる。また、空気中の臭いを分解して取り除くことで、脱臭効果を発揮させることができる。また、ナノイオンミストを含む空気を衣類やカーテン等にあてることによって、衣類やカーテンの脱臭・除菌などの効果が期待できる。

なお、本実施形態では放電ユニット７が一つの構成を説明したが、多くのイオン量が必要な場合、複数備えてもよい。

（実施の形態２）
実施の形態１では、放電電極１７にプラスの電圧を印加し静電霧化ユニット８との併用で発生させたイオンをアシストイオンとして利用したが、本実施形態では、放電電極１７にマイナスの電圧を印加し、単独でマイナスイオンとして利用する場合について説明する。

実施の形態１と同じ構成は、同一番号を付し、詳細な説明は省略する。

放電電極１７にマイナスの電圧を印加した場合について図５を用いて説明を行う。

図２の空気清浄装置１（静電霧化ユニット８は備えていない）を運転し、放電電極１７とアースに接続された対向電極１４間に電源部２０によりマイナス約３〜１０ＫＶが印加されると、放電電極１７先端近傍に強い電界域が形成され、電界域内の空気を電離させる。このとき、放電電極１７からは電子が放出され、空気中の窒素分子および酸素分子に衝突し、窒素分子および酸素分子から、衝突した電子の個数以上の電子が飛び出し、電子を失った窒素分子および酸素分子は正イオンとなる。窒素および酸素の正イオンは水分子と反応して別の様々な正イオン生成しながら放電電極１７へ吸収される。一方、分子から飛び出した電子のいくらかは酸素分子と結合して酸素の負イオンとなり、周辺の分子と反応して別の様々な負イオンを生成しながら電子とともに対向電極１４の半導電部１８に向かう。

このように発生した負イオンを実施の形態１と同様に空気清浄装置１の排気口４から室内へ放出することにより、負イオン特有の爽快感（滝の近くの清々しさ）を使用者に感じさせられるという効果を奏する。

なお、実施の形態１の構成で、静電霧化ユニット８を作動させず、放電電極１７にマイナスの電圧を印加して放電ユニット７を作動させた場合、本実施形態と同様の作用効果を有する。

（実施の形態３）
本実施形態は、放電ユニットを、イオンを発生させる第１の放電ユニット３１と、活性種を発生させる第２の放電ユニット３２で構成したものである。第１の放電ユニット３１は実施の形態１で述べた形態である。実施の形態１、２と同じ構成は、同一番号を付し、詳細な説明は省略する。

第２の放電ユニット３２は、図７に示すように絶縁性基板３６と、絶縁性基板３６の放電電極３３先端側の表面に設けた半導電部３７と、この半導電部３７の外周縁に設けた導電部３５とからなる対向電極３４と、絶縁性基板３６の円形の孔部３８を貫通することなく配置された放電電極３３と、導電部３５と電気的に接続された電源接続部３９と、この電源接続部３９および放電電極３３に電圧を印加する電源部２０（図２に記載）とから形成している。

図８に示すように、放電電極３３の先端は絶縁性基板３６の表面からは離間して対向配置する。絶縁性基板３６の円形の孔部３８は設けなくてもコロナ放電は可能だが、設けた方が、コロナ放電によって発生するイオン風が、放電電極３３の先端から孔部３８を通過するという効果がある。放電電極３３の先端は、孔部３８の中心線上にあれば、コロナ放電が均一に発生する。

第１の放電ユニット３１も第２の放電ユニット３２も、電極部材を、実施の形態１で記述したような支持部材によって固定できるので、図７では支持部材は記載せず、ここでの説明も省略する。

第２の放電ユニット３２において、図８に示すように、高電圧が印加された放電電極３３の先端から半導電部３７に向かう電気力線は、点線のようになる。この構成では、放電電極３３の先端が、孔部３８を貫通して突出している場合に比べてイオンの発生量が少なく、オゾンなどの活性種がより多く発生する。

すなわち、通常のコロナ放電でオゾンなどの活性種や実施の形態１で説明したイオンが発生するが、放電電極３３の先端と半導電部３７の位置関係でイオンと活性種の発生割合が変わるのである。この理由を以下で説明する。

第１の放電ユニット３１と第２の放電ユニット３２のそれぞれの電極間距離（放電電極３３の先端と半導電部３７との直交方向の距離）が同じで、放電極への印加電圧が同じ場合、第２の放電ユニット３２の方が放電量は多くなる。これは放電電極３３の先端が、孔部３８を貫通して突出している場合は、図５に示すように電気力線が半導電部に向かって湾曲しているために、電流が流れにくくなっているものと考えられる。

オゾンなどの活性種は、電流が増加するとそれらの量も増加することが分かっている。ゆえに同電極間距離・同電圧でより電流が流れやすい第２の放電ユニット３２の方が第１の放電ユニット３１に比べ、オゾンなどの活性種がより多く発生する。また、第２の放電ユニットの構成上、放電により発生したイオンはすぐに半導電部３７に引き寄せられるため、第１の放電ユニット３１に比べ、イオン量は少なくなる。

したがって、第１の放電ユニット３１はイオンの発生に効果的な構成であり、第２の放電ユニット３２は、活性種の発生に効果的な構成である。第１の放電ユニット３１又は第２の放電ユニット３２をそれぞれ複数備えることは可能で、例えば、より多くのイオンを発生させるために、第１の放電ユニット３１を２つ以上設けたり、より多くの活性種を発生させるために、第２の放電ユニット３２を２つ以上設けたりすることも可能である。

第１の放電ユニット３１と第２の放電ユニット３２を構成する電極部材はすべて同一でもよく、その場合、両者の間で異なる点は、放電電極先端の位置だけとなる。すなわち、共通の部品を用いて２通りの放電ユニットを構築することが可能であり、製造コストに関して合理的である。

また、それぞれのユニットを個別の電源部２０に接続してもよいが、１つの電源部２０に両方のユニットを接続して同じ高電圧を印加することも可能であり、合理的な設計が可能となる。

（実施の形態４）
本実施の形態は、図９に示すように、針状の放電電極４３の両先端が傾斜部を有して、第１の放電ユニット４１と第２の放電ユニット４２で放電電極４３を共用するものである。実施の形態１〜３と同じ構成は、同一番号を付し、詳細な説明は省略する。

第１の放電ユニット４１は、対向電極１４の絶縁性基板１６の孔部２１を、放電電極４３の第１の先端部４４が貫通するように配置して構成され、第２の放電ユニット４２は、対向電極３４の絶縁性基板３６の孔部３８を放電電極４３の第２の先端部４５が貫通しないように、放電電極４３を孔部３８に対向配置して構成される。

放電電極４３は電源部２０と接続し、第１の放電ユニット４１と第２の放電ユニット４２は同じ電圧が印加され、第１の放電ユニット４１からは多くのイオンが発生し、第２の放電ユニット４２からは多くの活性種が発生する。

この構成においては、１つの放電電極４３で２つの放電ユニットでコロナ放電させることができ、部品点数が少なく小型化が可能となる。

（実施の形態５）
本実施の形態は、１つの対向電極を第１の放電ユニット５１と第２の放電ユニット５２が共用する形態である。実施の形態１〜実施の形態４と同じ構成は、同一番号を付し、詳細な説明は省略する。

図１０に示すように、絶縁性基板５３の表面上に半導電部５５と孔部２１と孔部３８、半導電部５５上に図３の貫通孔２４を有する導電部５４を設け、孔部２１を貫通するように放電電極１７を配置し、孔部３８の中心線上に、孔部３８を貫通しないように放電電極３３を配置し、孔部２１と放電電極１７の組合せの方を第１の放電ユニット５１、孔部３８と放電電極３３の組合せの方を第２の放電ユニット５２とする。

放電電極１７と放電電極３３は１つの電源部２０に接続しても、それぞれ個別の電源部２０を設けて接続してもどちらでもよい。

この構成においては、絶縁性基板と導電部で構成する対向電極を１つに統一できるため、実施の形態４と同様、部品点数が少なく小型化が可能となる。

以上のように本発明は、放電電極と対向電極に電源部から電圧を印加してコロナ放電させる放電ユニットにおいて、前記放電電極は針状電極であり、前記対向電極は平板状で、この平板状の対向電極に対して前記針状の放電電極を非接触で、直交に、かつ、その先端を突出させて配置し、前記放電電極の先端が突出した側の、前記対向電極の表面が、半導電性を有する構成としたものであるので、放電のスパークを防止しつつ放電電極と対向電極の距離を近づけ、活性種の発生量を増やすことができる。

すなわち、本発明においては、半導電部と放電電極に電源部から電圧を印加してコロナ放電により活性種を発生させる構成としたことにより、半導電部と放電電極の距離を近くでき、その結果放電電流が増えるため、イオンの発生量を増やすことができる。

したがって、放電ユニットおよびこれを用いた空気清浄装置としての活用が期待される。

１ 空気清浄装置
２ エアフィルタ
３ 吸気口
４ 排気口
５ 本体
６ 送風手段
７ 放電ユニット
８ 静電霧化ユニット
９ 仕切板部
１０ 風路部
１１ 空間部
１２ 電動機
１３ 羽根部
１４ 対向電極
１６ 絶縁性基板
１７ 放電電極
１８ 半導電部
１９ 電源接続部
２０ 電源部
２１ 孔部
２２ 支持部材
２２ａ 固定蓋
２２ｂ 台座
２２ｃ 底板
２３ 導電部
２４ 貫通孔
２５ 制御部
２６ 第１の高電圧発生手段
２７ 第２の高電圧発生手段
２８ 制御手段
２９ 運転操作スイッチ
３１ 第１の放電ユニット
３２ 第２の放電ユニット
３３ 放電電極
３４ 対向電極
３５ 導電部
３６ 絶縁性基板
３７ 半導電部
３８ 孔部
３９ 電源接続部
４１ 第１の放電ユニット
４２ 第２の放電ユニット
４３ 放電電極
４４ 第１の先端部
４５ 第２の先端部
５１ 第１の放電ユニット
５２ 第２の放電ユニット
５３ 絶縁性基板
５４ 導電部
５５ 半導電部

Claims (12)

1. 放電電極と対向電極に電源部から電圧を印加してコロナ放電させる放電ユニットにおいて、
   前記放電電極は針状で、
   前記対向電極は平板状で、この平板状の対向電極に対して前記針状の放電電極を非接触で、
   直交に、かつ、その先端を突出させて配置し、
   前記放電電極の先端が突出した側の、前記対向電極の表面が、半導電性を有することを特徴とした放電ユニット。
2. 請求項１記載の放電ユニットを複数備え、
   各々の放電電極と対向電極に同一電源部から電圧を印加してコロナ放電させる放電ユニットにおいて、
   少なくとも一つの前記放電ユニットの前記放電電極と前記対向電極の位置関係は、
   前記対向電極が、前記放電電極の先端側近傍で、前記放電電極の略垂直方向に対向配置されたことを特徴とした放電ユニット。
3. 放電ユニットの対向電極は中央部に開口を有することを特徴とした請求項１又は２記載の放電ユニット。
4. 対向電極の半導電性を有する表面の表面抵抗率が、１０⁶Ω／□以上から１０¹⁰Ω／□未満であることを特徴とする請求項１〜３記載の放電ユニット。
5. 対向電極の開口は円形であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の放電ユニット。
6. 放電電極は、対向電極の開口の略中心軸上に位置することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の放電ユニット。
7. 電源部から放電電極に＋電圧を印加し、対向電極をアースに接続することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の放電ユニット。
8. 電源部から放電電極に−電圧を印加し、対向電極をアースに接続することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の放電ユニット。
9. 複数の放電ユニットが備えるそれぞれの放電電極が、一体になっていることを特徴とする請求項２〜８のいずれか１つに記載の放電ユニット。
10. 複数の放電ユニットが備えるそれぞれの対向電極が、一体になっていることを特徴とする請求項２〜８のいずれか１つに記載の放電ユニット。
11. 吸気口と排気口を有する本体と、
    この本体内に送風手段と静電霧化手段と請求項７記載の放電ユニットとを設け、
    前記送風手段により前記本体の吸気口から吸込んだ空気を、前記静電霧化手段と前記放電ユニットに送り、
    前記静電霧化手段で発生した活性種と、前記放電ユニットで発生したプラスイオンを含んだ空気を前記排気口から吹出す構成としたことを特徴とする空気清浄装置。
12. 吸気口と排気口を有する本体と、
    この本体内に送風手段と請求項８記載の放電ユニットとを設け、
    前記送風手段により前記本体の吸気口から吸込んだ空気を、前記放電ユニットに送り、
    前記放電ユニットで発生したマイナスイオンを含んだ空気を前記排気口から吹出す構成としたことを特徴とする空気清浄装置。

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