JP6709961B2 - 電圧印加装置、及び放電装置 - Google Patents

Description

本開示は、一般に電圧印加装置、及び放電装置に関し、より詳細には、放電電極を含む負荷に電圧を印可することにより放電を生じさせる電圧印加装置、及び放電装置に関する。

従来、放電電極と、電圧印加回路（電力供給部）とを備えた放電装置が提供されている（例えば特許文献１参照）。

この種の放電装置は、電圧印加回路によって放電電極に電圧を印加し、コロナ放電を発生させる。そして、放電電極に液体が供給された場合には、放電時において静電霧化が行われ、有効成分としてのラジカルを含む帯電微粒子液を生成し得る。ラジカルを含んだ帯電微粒子液は、例えば、除菌、脱臭等の効果を奏する。

特開２０１１−６７７３８号公報

しかし、特許文献１に記載の放電装置では、例えば、放電電極に印加される電圧の大きさのばらつき、放電電極の形状のばらつき、又は放電電極に供給される液体の量（体積）のばらつき等により、放電が不安定になる可能性がある。

本開示は上記事由に鑑みてなされており、放電をより安定的に発生させることができる電圧印加装置、及び放電装置を提供することを目的とする。

本開示の一態様に係る電圧印加装置は、電圧印加回路を備える。前記電圧印加回路は、液体を保持する放電電極を含む負荷に電圧を印加することにより、前記放電電極に放電を生じさせる。前記電圧印加回路は、駆動期間において、前記負荷に印加する電圧の大きさを、前記液体の共振周波数を含む所定範囲内の駆動周波数にて周期的に変動させることにより、前記液体を機械的に振動させ、かつ、前記駆動周波数を前記所定範囲内で変更可能に構成されている。

本開示の一態様に係る放電装置は、前記電圧印加装置と、前記放電電極と、を備える。

本開示によれば、放電をより安定的に発生させることができる、という利点がある。

図１は、実施形態１に係る放電装置のブロック図である。 図２Ａは、同上の放電装置において放電電極に保持されている液体が伸びた状態の模式図、図２Ｂは、同上の放電装置において放電電極に保持されている液体が縮んだ状態の模式図である。 図３Ａは、同上の放電装置における放電電極及び対向電極の具体例の平面図、図３Ｂは、図３ＡのＸ１−Ｘ１線断面図である。 図４は、同上の放電装置の放電形態を概略的に示すグラフである。 図５は、同上の放電装置における液体の周波数特性を概略的に示すグラフである。 図６は、同上の放電装置の一例を示す回路図である。 図７は、実施形態２に係る放電装置のブロック図である。

（実施形態１）
（１）概要
本実施形態に係る電圧印加装置１は、図１に示すように、電圧印加回路２と、制御回路３と、を備えている。電圧印加装置１は、放電電極４１を含む負荷４に電圧を印加することにより、放電電極４１に放電を生じさせる装置である。

また、本実施形態に係る放電装置１０は、図１に示すように、電圧印加装置１と、負荷４と、液体供給部５と、を備えている。負荷４は、放電電極４１、及び対向電極４２を有している。対向電極４２は、放電電極４１と隙間を介して対向するように配置される電極である。負荷４は、放電電極４１と対向電極４２との間に電圧が印加されることにより、放電電極４１と対向電極４２との間で放電を生じさせる。液体供給部５は、放電電極４１に液体５０を供給する機能を有する。つまり、放電装置１０は、電圧印加回路２、制御回路３、液体供給部５、放電電極４１、及び対向電極４２を、構成要素に含んでいる。ただし、放電装置１０は、電圧印加装置１、及び放電電極４１を最低限の構成要素として含んでいればよく、対向電極４２、及び液体供給部５の各々は、放電装置１０の構成要素に含まれていなくてもよい。

本実施形態に係る放電装置１０は、例えば、放電電極４１の表面に液体５０が付着することで放電電極４１に液体５０が保持されている状態において、放電電極４１を含む負荷４に電圧印加回路２から電圧を印加する。これにより、少なくとも放電電極４１にて放電が生じ、放電電極４１に保持されている液体５０が、放電によって静電霧化される。すなわち、本実施形態に係る放電装置１０は、いわゆる静電霧化装置を構成する。本開示において、放電電極４１に保持されている液体５０、つまり静電霧化の対象となる液体５０を、単に「液体５０」とも呼ぶ。

ところで、電圧印加回路２は、駆動期間において、負荷４に印加する電圧（以下、負荷４に印加する電圧を「印加電圧」ともいう）の大きさを駆動周波数にて周期的に変動させることにより、液体５０を機械的に振動させるように構成されている。駆動周波数は、液体５０の共振周波数を含む所定範囲内に設定される周波数である。本開示でいう「駆動期間」は、放電電極４１に放電を生じさせるように電圧印加装置１が駆動される期間である。本実施形態では、電圧印加回路２は制御回路３にて制御されるので、上述したような印加電圧の大きさの調整は制御回路３にて実施される。

すなわち、電圧印加回路２は、駆動期間において、放電電極４１を含む負荷４に印加する電圧の大きさを一定値に保つのではなく、液体５０の共振周波数を含む所定範囲内の駆動周波数にて、周期的に変動させる。これにより、放電電極４１に保持されている液体５０に作用する電気エネルギーの大きさが駆動周波数にて周期的に変動することになり、結果的に、放電電極４１に保持されている液体５０が駆動周波数にて機械的に振動する。ここで、印加電圧の変動の周波数である駆動周波数は、放電電極４１に保持されている液体５０の共振周波数（固有振動数）を含む所定範囲内、つまり液体５０の共振周波数付近の値に設定される。そのため、印加電圧の大きさが変動することに伴う液体５０の機械的な振動の振幅は、比較的大きくなる。

詳しくは後述するが、負荷４に電圧（印加電圧）が印加されることにより、放電電極４１に保持されている液体５０は、図２Ａに示すように、電界による力を受けてテイラーコーン（Taylor cone）と呼ばれる円錐状の形状を成す。そして、テイラーコーンの先端部（頂点部）に電界が集中することで、放電が発生する。このとき、テイラーコーンの先端部が尖っている程、つまり円錐の頂角が小さく（鋭角に）なる程に、絶縁破壊に必要な電界強度が小さくなり、放電が生じやすくなる。放電電極４１に保持されている液体５０は、機械的な振動に伴って、図２Ａに示す形状と図２Ｂに示す形状とに、交互に変形する。その結果、上述したようなテイラーコーンが周期的に形成されるため、図２Ａに示すようなテイラーコーンが形成されるタイミングに合わせて、放電が間欠的に発生することになる。

その結果、本実施形態に係る放電装置１０では、コロナ放電から進展して絶縁破壊に至ると比較的大きな放電電流が瞬間的に流れ、その直後に印加電圧が低下して放電電流が遮断され、また印加電圧が上昇して絶縁破壊に至る、という現象が繰り返される。このように、コロナ放電から進展して絶縁破壊に至る、という現象が間欠的に繰り返される形態の放電を、以下では「リーダ放電」と称する。つまり、放電装置１０においては、リーダ放電により、放電電極４１の周囲に放電経路が間欠的に形成され、パルス状の放電電流が繰り返し発生する。リーダ放電について詳しくは、「（２．２）リーダ放電」の欄で説明する。

このようなリーダ放電においては、コロナ放電と比較して大きなエネルギーでラジカルが生成され、コロナ放電と比較して２〜１０倍程度の大量のラジカルが生成される。このようにして生成されるラジカルは、除菌、脱臭、保湿、保鮮、ウイルスの不活化にとどまらず、様々な場面で有用な効果を奏する基となる。ここで、リーダ放電によってラジカルが生成される際には、オゾンも発生する。ただし、リーダ放電では、コロナ放電と比較して２〜１０倍程度のラジカルが生成されるのに対して、オゾンの発生量はコロナ放電の場合と同程度に抑えられる。したがって、本実施形態に係る電圧印加装置１、及びそれを備えた放電装置１０によれば、ラジカルの生成量を増大させながらも、オゾンの発生量の増加を抑制できる。

そして、本実施形態に係る放電装置１０では、液体５０は、その共振周波数付近の駆動周波数で機械的に振動することにより比較的大きな振幅で振動するため、電界が作用した際に生じるテイラーコーンの先端部（頂点部）がより尖った（鋭角な）形状となる。したがって、液体５０が、その共振周波数から離れた周波数で機械的に振動する場合に比べて、テイラーコーンが形成された状態において絶縁破壊に必要な電界強度が小さくなり、放電が生じやすくなる。よって、例えば、電圧印加回路２から負荷４に印加される電圧（印加電圧）の大きさのばらつき、放電電極４１の形状のばらつき、又は放電電極４１に供給される液体５０の量（体積）のばらつき等があっても、放電（リーダ放電）が安定的に発生可能となる。また、電圧印加回路２は、放電電極４１を含む負荷４に印加する電圧の大きさを比較的低く抑えることができる。そのため、放電電極４１周辺における絶縁対策のための構造を簡略化したり、電圧印加回路２等に用いる部品の耐圧を下げることができる。

（２）詳細
以下、本実施形態に係る電圧印加装置１、及び放電装置１０について、より詳細に説明する。

（２．１）全体構成
本実施形態に係る放電装置１０は、図１に示すように、電圧印加回路２と、制御回路３と、負荷４と、液体供給部５と、を備えている。負荷４は、放電電極４１、及び対向電極４２を有している。液体供給部５は、放電電極４１に液体５０を供給する。図１では、放電電極４１、及び対向電極４２の形状を模式的に表している。

放電電極４１は、棒状の電極である。放電電極４１は、長手方向の一端部に先端部４１１を有し、長手方向の他端部（先端部とは反対側の端部）に基端部４１２（図３Ｂ参照）を有する。放電電極４１は、少なくとも先端部４１１が先細り形状に形成された針電極である。ここでいう「先細り形状」とは、先端が鋭く尖っている形状に限らず、図２Ａ等に示すように、先端が丸みを帯びた形状を含む。

対向電極４２は、放電電極４１の先端部に対向するように配置されている。対向電極４２は、例えば板状であって、中央部に開口部４２１を有する環状に形成されている。開口部４２１は、対向電極４２を対向電極４２の厚み方向に貫通する。ここで、対向電極４２の厚み方向（開口部４２１の貫通方向）が放電電極４１の長手方向に一致し、かつ放電電極４１の先端部が対向電極４２の開口部４２１の中心付近に位置するように、対向電極４２と放電電極４１との位置関係が決められている。つまり、対向電極４２と放電電極４１との間には、少なくとも対向電極４２の開口部４２１によって隙間（空間）が確保される。言い換えれば、対向電極４２は、放電電極４１に対して隙間を介して対向するように配置され、放電電極４１とは電気的に絶縁されている。

より詳しくは、放電電極４１、及び対向電極４２は、一例として、図３Ａ及び図３Ｂに示すような形状に形成される。すなわち、対向電極４２は、支持部４２２と、４つの針状部４２３とを備えている。放電電極４１、及び対向電極４２は、電気絶縁性を有する合成樹脂製のハウジング４０に保持されている。支持部４２２は、平板状であって、円形状に開口する開口部４２１が形成されている。４つの針状部４２３は、開口部４２１の周方向において等間隔で配置されている。各針状部４２３は、支持部４２２における開口部４２１の内周縁から、開口部４２１の中心に向けて突出する。各針状部４２３は、長手方向の先端部（開口部４２１の中心側の端部）に先細り形状の延出部４２４を有する。ここで、各針状部４２３は、先端部（延出部４２４）側程、放電電極４１の長手方向における放電電極４１までの距離が小さくなるように、開口部４２１の内周縁から斜めに突出している。各針状部４２３がこのような形状に形成されることにより、各針状部４２３の延出部４２４で電界集中が生じやすくなる。その結果、各針状部４２３の延出部４２４と放電電極４１の先端部４１１との間で、リーダ放電が安定的に生じやすくなる。

液体供給部５は、放電電極４１に対して静電霧化用の液体５０を供給する。液体供給部５は、一例として、放電電極４１を冷却して、放電電極４１に結露水を発生させる冷却装置５１を用いて実現される。具体的には、冷却装置５１は、一例として、図３Ｂに示すように、一対のペルチェ素子５１１と、一対の放熱板５１２とを備えている。一対のペルチェ素子５１１は、一対の放熱板５１２に保持されている。冷却装置５１は、一対のペルチェ素子５１１への通電によって放電電極４１を冷却する。各放熱板５１２の一部がハウジング４０に埋め込まれることにより、一対の放熱板５１２はハウジング４０に保持されている。一対の放熱板５１２のうち、少なくともペルチェ素子５１１を保持する部位は、ハウジング４０から露出している。

一対のペルチェ素子５１１は、放電電極４１の基端部４１２に対して、例えば、半田にて機械的かつ電気的に接続されている。一対のペルチェ素子５１１は、一対の放熱板５１２に対して、例えば、半田にて機械的かつ電気的に接続されている。一対のペルチェ素子５１１への通電は、一対の放熱板５１２及び放電電極４１を通じて行われる。したがって、液体供給部５を構成する冷却装置５１は、基端部４１２を通じて放電電極４１の全体を冷却する。これにより、空気中の水分が凝結して放電電極４１の表面に結露水として付着する。すなわち、液体供給部５は、放電電極４１を冷却して放電電極４１の表面に液体５０としての結露水を生成するように構成されている。この構成では、液体供給部５は、空気中の水分を利用して、放電電極４１に液体５０（結露水）を供給できるため、放電装置１０への液体の供給、及び補給が不要になる。

電圧印加回路２は、図１に示すように、駆動回路２１と、電圧発生回路２２と、を有している。駆動回路２１は、電圧発生回路２２を駆動する回路である。電圧発生回路２２は、入力部６からの電力供給を受けて、負荷４に印加する電圧（印加電圧）を生成する回路である。入力部６は、数Ｖ〜十数Ｖ程度の直流電圧を発生する電源回路である。本実施形態では、入力部６は電圧印加装置１の構成要素に含まないこととして説明するが、入力部６は電圧印加装置１の構成要素に含まれていてもよい。駆動回路２１、及び電圧発生回路２２の具体的な回路構成については、「（２．３）回路構成」の欄で説明する。

電圧印加回路２は、負荷４（放電電極４１及び対向電極４２）に対して電気的に接続されている（図６参照）。電圧印加回路２は、負荷４に対して高電圧を印加する。ここでは、電圧印加回路２は、放電電極４１を負極（グランド）、対向電極４２を正極（プラス）として、放電電極４１と対向電極４２との間に高電圧を印加するように構成されている。言い換えれば、電圧印加回路２から負荷４に高電圧が印加された状態では、放電電極４１と対向電極４２との間に、対向電極４２側を高電位、放電電極４１側を低電位とする電位差が生じることになる。ここでいう「高電圧」とは、放電電極４１にリーダ放電が生じるように設定された電圧であればよく、一例として、ピークが６．０ｋＶ程度となる電圧である。ただし、電圧印加回路２から負荷４に印加される高電圧は、６．０ｋＶ程度に限らず、例えば、放電電極４１及び対向電極４２の形状、又は放電電極４１及び対向電極４２間の距離等に応じて適宜設定される。

ここで、電圧印加回路２の動作モードには、第１モードと、第２モードとの２つのモードが含まれている。第１モードは、印加電圧を時間経過に伴って上昇させ、コロナ放電から進展して絶縁破壊に至らせて放電電流を生じさせるためのモードである。第２モードは、負荷４を過電流状態として、制御回路３等により放電電流を遮断するためのモードである。本開示でいう「放電電流」は、絶縁破壊後に生じる比較的大きな電流を意味しており、絶縁破壊前のコロナ放電において生じる数μＡ程度の微小電流を含まない。本開示でいう「過電流状態」とは、放電により負荷が低下し、想定値以上の電流が負荷４に流れる状態を意味する。

本実施形態では、制御回路３は、電圧印加回路２の制御を行う。制御回路３は、電圧印加装置１が駆動される駆動期間において、電圧印加回路２が第１モードと第２モードとを交互に繰り返すように、電圧印加回路２を制御する。ここで、制御回路３は、電圧印加回路２から負荷４に印加される印加電圧の大きさを、駆動周波数にて周期的に変動させるように、駆動周波数にて第１モードと第２モードとの切り替えを行う。

これにより、放電電極４１に保持されている液体５０に作用する電気エネルギーの大きさが駆動周波数にて周期的に変動することになり、結果的に、放電電極４１に保持されている液体５０が駆動周波数にて機械的に振動する。ここで、印加電圧の変動の周波数である駆動周波数は、上述したように放電電極４１に保持されている液体５０の共振周波数（固有振動数）を含む所定範囲内に設定される。本開示でいう「所定範囲」は、その周波数で液体５０に加わる力（エネルギー）を振動させたときに、液体５０の機械的な振動が増幅されるような周波数の範囲であって、液体５０の共振周波数を基準として下限値及び上限値が規定された範囲である。つまり、駆動周波数は、液体５０の共振周波数付近の値に設定される。そのため、印加電圧の大きさが変動することに伴う液体５０の機械的な振動の振幅は、比較的大きくなる。

本実施形態では、制御回路３は、監視対象に基づいて電圧印加回路２を制御する。ここでいう「監視対象」は、電圧印加回路２の出力電流、及び出力電圧の少なくとも一方からなる。

ここでは、制御回路３は、電圧制御回路３１と、電流制御回路３２と、を有している。電圧制御回路３１は、電圧印加回路２の出力電圧からなる監視対象に基づいて、電圧印加回路２の駆動回路２１を制御する。制御回路３は、駆動回路２１に対して制御信号Ｓｉ１を出力しており、制御信号Ｓｉ１によって駆動回路２１を制御する。電流制御回路３２は、電圧印加回路２の出力電流からなる監視対象に基づいて、電圧印加回路２の駆動回路２１を制御する。すなわち、本実施形態では、制御回路３は、電圧印加回路２の出力電流、及び出力電圧の両方を監視対象として、電圧印加回路２の制御を行う。ただし、電圧印加回路２の出力電圧（二次側電圧）と、電圧印加回路２の一次側電圧との間には相関関係があるので、電圧制御回路３１は、電圧印加回路２の一次側電圧から間接的に電圧印加回路２の出力電圧を検出してもよい。同様に、電圧印加回路２の出力電流（二次側電流）と、電圧印加回路２の入力電流（一次側電流）との間には相関関係があるので、電流制御回路３２は、電圧印加回路２の入力電流から間接的に電圧印加回路２の出力電流を検出してもよい。電圧制御回路３１、及び電流制御回路３２の具体的な回路構成については、「（２．３）回路構成」の欄で説明する。

制御回路３は、監視対象の大きさが閾値未満であれば電圧印加回路２を第１モードで動作させ、監視対象の大きさが閾値以上になると電圧印加回路２を第２モードで動作させるように構成されている。すなわち、監視対象の大きさが閾値に達するまでは、電圧印加回路２は第１モードで動作し、印加電圧が時間経過に伴って上昇する。このとき、放電電極４１においては、コロナ放電から進展して絶縁破壊に至って放電電流が生じることになる。監視対象の大きさが閾値に達すると、電圧印加回路２は第２モードで動作し、印加電圧が低下する。このとき、負荷４が過電流状態となり、制御回路３等により放電電流が遮断されることになる。言い換えれば、制御回路３等が、電圧印加回路２を介して負荷４の過電流状態を検知し、印加電圧を低下させることにより放電電流を消滅（立ち消え）させる。

これにより、駆動期間において、電圧印加回路２は、第１モードと第２モードとを交互に繰り返すように動作し、印加電圧の大きさが駆動周波数にて周期的に変動する。その結果、放電電極４１においては、コロナ放電から進展して絶縁破壊に至る、という現象が間欠的に繰り返される形態の放電（リーダ放電）が発生する。つまり、放電装置１０においては、リーダ放電により、放電電極４１の周囲に放電経路が間欠的に形成され、パルス状の放電電流が繰り返し発生する。

さらに詳しく説明すると、放電装置１０は、まず放電電極４１の先端部４１１に保持された液体５０で局所的なコロナ放電を生じさせる。本実施形態では、放電電極４１は負極（グランド）側であるから、液体５０に生じるコロナ放電は負極性コロナである。放電装置１０は、液体５０に生じたコロナ放電を、さらに高エネルギーの放電にまで進展させる。この高エネルギーの放電により、放電電極４１の周囲には絶縁破壊（全路破壊）が生じ、放電電極４１の周囲に放電経路が形成される。本実施形態に係る放電装置１０では、電圧印加回路２が第１モードと第２モードとを駆動周波数で周期的に繰り返すことで、放電電極４１と対向電極４２との間に絶縁破壊が間欠的に生じ、放電電極４１と対向電極４２とをつなぐ放電経路が間欠的に生成される。

リーダ放電では、コロナ放電と比較して２〜１０倍程度の放電電流が、放電電極４１と対向電極４２との間の放電経路を通して流れる。そのため、図４に示すように、駆動期間において、印加電圧が最大値Ｖ２に達するまでは、コロナ放電により微小電流が流れ、印加電圧が最大値Ｖ２に達すると、絶縁破壊に至って比較的大きな放電電流が瞬間的に流れることになる。図４においては、横軸を時間軸として、縦軸に電圧印加回路２の出力電圧（印加電圧）を示している。印加電圧が上昇し絶縁破壊に至るまでの期間には、コロナ放電により微小放電が生じ、印加電圧が最大値Ｖ２に達すると、絶縁破壊が生じて、高エネルギーの放電が生じる。

ここで、駆動期間において、最大値Ｖ２の大きさが一定で、かつ単位時間当たりの印加電圧の変化量が一定であれば、リーダ放電において絶縁破壊が生じる周期（以下、「放電周期」ともいう）は略一定になる。図４の例では、絶縁破壊は放電周期Ｔ１で周期的に発生している。放電周期Ｔ１は、印加電圧が最大値Ｖ２に達する周期、つまり電圧印加回路２の動作モードが第１モードから第２モードに切り替わる周期と同一である。言い換えれば、図４に示すように、印加電圧の大きさは放電周期Ｔ１で周期的に変動しているのであって、放電周期Ｔ１は駆動周波数ｆ１の逆数（１／ｆ１）で表される。

さらに、本実施形態では、駆動期間における印加電圧の最大値Ｖ２と最小値Ｖ０との差分値は、印加電圧の最大値Ｖ２の１／２以上である。つまり、駆動期間における印加電圧の最大値Ｖ２の１／２の値を「Ｖ１」とすれば、駆動期間における印加電圧の最大値Ｖ２と最小値Ｖ０との差分値「Ｖ２−Ｖ０」は、「Ｖ１」以上の値となる。そのため、図４に示すように、駆動期間における印加電圧の最小値Ｖ０は「Ｖ１」以下となる。言い換えれば、駆動期間における印加電圧の振幅（Ｖ２−Ｖ０）は、駆動期間における印加電圧の最大値Ｖ２の１／２である「Ｖ１」以上である。図４の例では、印加電圧の最大値Ｖ２と最小値Ｖ０との差分値は「Ｖ１」よりも大きいため、最小値Ｖ０は「Ｖ１」よりも小さくなる。

さらに、本実施形態では、印加電圧の大きさは、駆動期間において０Ｖを超える範囲で変動する。つまり、印加電圧の大きさは駆動期間において周期的に変動するものの、０Ｖ以下となることはない。言い換えれば、駆動期間における印加電圧の波形には、ゼロクロス点が存在しない。したがって、図４の例では、駆動期間における印加電圧の最小値Ｖ０は、０Ｖより大きく、かつ「Ｖ１」未満の値となる。

また、図４の例では、印加電圧が最小値Ｖ０から最大値Ｖ２まで変化するのに要する時間が、印加電圧が最大値Ｖ２から最小値Ｖ０まで変化する時間より十分に長い。ここで、印加電圧が最小値Ｖ０から最大値Ｖ２まで変化する際には、印加電圧は、最大値Ｖ２に近づくにつれて徐々に変化率が小さく（傾きが緩やかに）なるように、時間経過に対して非線形で変化する。一方、印加電圧が最大値Ｖ２から最小値Ｖ０まで変化する際には、印加電圧は、時間経過に対して略線形に変化する。

ところで、駆動周波数ｆ１は、上述したように放電電極４１に保持されている液体５０の共振周波数ｆｒ１（固有振動数）を含む所定範囲内に設定される。液体５０の共振周波数ｆｒ１は、例えば、液体５０の体積（量）に依存し、放電電極４１に保持されている液体５０の体積Ｖｏ１及び係数αを用いて、下記数１のように表される。係数αは、放電電極４１に保持されている液体５０の表面張力及び粘度等に依存する。

すなわち、液体５０が、例えば図５に示すような周波数特性を示す場合、液体５０の共振周波数ｆｒ１を基準とする所定範囲Ｗ１内において、駆動周波数ｆ１が設定される。図５は、横軸を周波数（振動数）、縦軸を振幅として、共振周波数ｆｒ１での振幅を「Ａ１」としたときの、液体５０の機械的な振動の周波数特性を模式的に表している。ここで、所定範囲Ｗ１は、液体５０の振動の周波数特性における半値全幅（FWHM：Full Width at Half Maximum）の範囲であることが好ましい。要するに、図５の例においては、共振周波数ｆｒ１の低周波側において振幅が「Ａ１／２」（「Ａ１」の１／２）となる周波数ｆｌ１と、共振周波数ｆｒ１の高周波側において振幅が「Ａ１／２」となる周波数ｆｈ１との間の範囲が、所定範囲Ｗ１となる。言い換えれば、所定範囲Ｗ１の下限値が「ｆｌ１」、上限値が「ｆｈ１」で表される。このように規定される所定範囲Ｗ１内に駆動周波数ｆ１が設定されることにより、液体５０の共振周波数ｆｒ１付近の値に駆動周波数ｆ１が設定されることになる。

本実施形態では、一例として、放電電極４１に保持されている液体５０が、「水」（結露水）であって、放電電極４１の先端部４１１の表面に付着した半球状でかつ体積が「５０ｎＬ」の液滴であると仮定する。この場合の液体５０の共振周波数ｆｒ１は１ｋＨｚであると仮定する。この場合においては、液体５０の共振周波数ｆｒ１の６０％である６００Ｈｚを下限値、液体５０の共振周波数ｆｒ１の１４０％である１．４ｋＨｚを上限値とする所定範囲Ｗ１内に、駆動周波数ｆ１が設定されることが好ましい。この場合に、所定範囲Ｗ１の下限値は液体５０の共振周波数ｆｒ１の７５％である７５０Ｈｚであることがより好ましく、所定範囲Ｗ１の上限値は液体５０の共振周波数ｆｒ１の１２５％である１．２５ｋＨｚであることがより好ましい。また、この場合に、所定範囲Ｗ１の下限値は液体５０の共振周波数ｆｒ１の８０％である８００Ｈｚであることがより好ましく、所定範囲Ｗ１の上限値は液体５０の共振周波数ｆｒ１の１２０％である１．２ｋＨｚであることがより好ましい。本実施形態では、一例として、駆動周波数ｆ１は共振周波数ｆｒ１と同値（１ｋＨｚ）に設定されていることと仮定する。

また、本実施形態に係る放電装置１０は、放電電極４１に液体５０（結露水）が供給（保持）されている状態で、電圧印加回路２から負荷４に電圧を印加する。これにより、負荷４においては、放電電極４１及び対向電極４２間の電位差によって、放電電極４１と対向電極４２との間に放電（リーダ放電）が生じる。このとき、放電電極４１に保持されている液体５０が、放電によって静電霧化される。その結果、放電装置１０では、ラジカルを含有するナノメータサイズの帯電微粒子液が生成される。生成された帯電微粒子液は、例えば、対向電極４２の開口部４２１を通して、放電装置１０の周囲に放出される。

（２．２）リーダ放電
次に、リーダ放電についてさらに詳しく説明する。

一般的には、一対の電極間にエネルギーを投入して放電を生じさせると、投入したエネルギーの量に応じて、放電形態がコロナ放電から、グロー放電、又はアーク放電へと進展する。

コロナ放電は、一方の電極で局所的に発生する放電であり、一対の電極間の絶縁破壊を伴わない放電である。グロー放電、及びアーク放電は、一対の電極間での絶縁破壊を伴う放電である。グロー放電、及びアーク放電においては、一対の電極間にエネルギーが投入されている間は、絶縁破壊によって形成される放電経路が維持され、一対の電極間に放電電流が継続的に発生する。電源（電圧印加回路２）から一対の電極間に対して単位時間当たりに放出可能な電流容量が十分に大きければ、一度形成された放電経路は途切れることなく維持され、上述のようにコロナ放電から、グロー放電、又はアーク放電へと進展する。

これに対して、リーダ放電は、一対の電極間での絶縁破壊を伴うものの、絶縁破壊が継続的に生じるのではなく、絶縁破壊が間欠的に発生する放電である。そのため、一対の電極間に生じる放電電流についても、間欠的に発生する。すなわち、上述したように放電経路を維持するのに必要な電流容量を電源（電圧印加回路２）が有さない場合等においては、コロナ放電から絶縁破壊に進展した途端に一対の電極間に印加される電圧が低下し、放電経路が途切れて放電が停止する。このような放電の発生、及び停止が繰り返されることにより、放電電流が間欠的に流れることになる。このように、リーダ放電は、放電エネルギーの高い状態と放電エネルギーの低い状態とを繰り返す点において、絶縁破壊が継続的に発生する（つまり放電電流が継続的に発生する）グロー放電、及びアーク放電とは相違する。

リーダ放電では、コロナ放電と比較して２〜１０倍程度の大量のラジカルが生成されるが、オゾンの発生量はコロナ放電の場合と同程度に抑えられる。これは、リーダ放電により発生したオゾンが放出される際に、高エネルギーのリーダ放電に晒されることよってオゾンの一部が破壊されるからと考えられる。

（２．３）回路構成
次に、電圧印加装置１の具体的な回路構成について、図６を参照して説明する。図６は、放電装置１０の回路構成の一例を概略的に示す回路図であって、図６では、入力部６の図示は省略している。

電圧印加回路２は、上述したように駆動回路２１と、電圧発生回路２２と、を有している。図６の例では、電圧印加回路２は、絶縁型のＤＣ／ＤＣコンバータであって、入力部６からの入力電圧Ｖｉｎ（例えば１３．８Ｖ）を昇圧し、昇圧後の電圧を出力電圧として出力する。電圧印加回路２の出力電圧は、印加電圧として負荷４（放電電極４１、及び対向電極４２）に印加される。

電圧発生回路２２は、一次巻線２２１、二次巻線２２２、及び補助巻線２２３を具備する、絶縁トランス２２０を有している。一次巻線２２１、及び補助巻線２２３は、二次巻線２２２に対して電気的に絶縁されており、かつ磁気的に結合されている。二次巻線２２２の一端には対向電極４２が電気的に接続されている。

駆動回路２１は、トランジスタＱ１を有し、トランジスタＱ１のスイッチング動作により、絶縁トランス２２０の一次巻線２２１に電力を供給するように構成されている。駆動回路２１は、トランジスタＱ１の他、トランジスタＱ２、トランジスタＱ３、及び抵抗Ｒ１〜Ｒ５を有している。トランジスタＱ１，Ｑ２，Ｑ３は、一例として、ｎｐｎ型のバイポーラトランジスタからなる。

トランジスタＱ１のコレクタは一次巻線２２１に接続され、トランジスタＱ１のエミッタは抵抗Ｒ１を介してグランドに接続されている。一次巻線２２１、トランジスタＱ１、及び抵抗Ｒ１の直列回路には、入力部６から入力電圧Ｖｉｎが印加される。トランジスタＱ１のベースは、抵抗Ｒ２を介して制御電源Ｖｃｃに接続されている。制御電源Ｖｃｃは、駆動回路２１に対して制御電圧（例えば５．１Ｖ）を印加する。

トランジスタＱ２，Ｑ３のコレクタは、トランジスタＱ１のベースに接続されている。トランジスタＱ２，Ｑ３のエミッタは、グランドに接続されている。トランジスタＱ２のベースは、抵抗Ｒ３を介してトランジスタＱ１のエミッタに接続されている。トランジスタＱ１のベースは、抵抗Ｒ４，Ｒ５の並列回路を介して補助巻線２２３の一端に接続されている。補助巻線２２３の他端はグランドに接続されている。トランジスタＱ３のベースには、制御回路３（電圧制御回路３１、及び電流制御回路３２）が接続され、制御回路３から制御信号Ｓｉ１が入力される。

上記構成により、電圧印加回路２は自励式のコンバータを構成する。すなわち、トランジスタＱ１がオンして、絶縁トランス２２０の一次巻線２２１に電流が流れると、抵抗Ｒ１の両端電圧が上昇してトランジスタＱ２がオンする。これにより、トランジスタＱ１のベースがトランジスタＱ２を介してグランドに接続されるため、トランジスタＱ１がオフする。トランジスタＱ１がオフすると、一次巻線２２１を流れる電流が遮断され、抵抗Ｒ１の両端電圧が低下してトランジスタＱ２がオフする。これにより、絶縁トランス２２０の二次巻線２２２に高電圧が誘起され、電圧印加回路２の出力電圧として負荷４に印加される。このとき、二次巻線２２２に生じた誘起電圧によって補助巻線２２３にも電圧が誘起され、トランジスタＱ１のベース−エミッタ間電圧が上昇してトランジスタＱ１がオンする。電圧印加回路２は、上記動作を繰り返すことにより、入力電圧Ｖｉｎを昇圧し、負荷４に対して出力電圧を印加する。

制御回路３は、上述したように電圧制御回路３１と、電流制御回路３２と、を有している。

電圧制御回路３１は、ダイオードＤ１、抵抗Ｒ６、コンデンサＣ１、及びツェナダイオードＺＤ１を有している。ダイオードＤ１のアノードは、補助巻線２２３と抵抗Ｒ４，Ｒ５との接続点に接続されている。ダイオードＤ１のカソードは、抵抗Ｒ６を介してコンデンサＣ１の一端に接続されている。コンデンサＣ１の他端は、グランドに接続されている。さらに、コンデンサＣ１の一端（抵抗Ｒ６との接続点）には、ツェナダイオードＺＤ１のカソードが接続されている。ツェナダイオードＺＤ１のアノードは、電圧制御回路３１の出力端として、トランジスタＱ３のベースに接続されている。

上記構成により、電圧制御回路３１は、補助巻線２２３の誘起電圧を監視することによって、監視対象となる電圧印加回路２の出力電圧（二次巻線２２２の誘起電圧）を間接的に監視する。つまり、電圧印加回路２の出力電圧が最大値Ｖ２未満の間は、電圧制御回路３１のツェナダイオードＺＤ１はオフである。一方、電圧印加回路２の出力電圧が最大値Ｖ２以上になれば、電圧制御回路３１のツェナダイオードＺＤ１がオンする。このとき、制御信号Ｓｉ１が制御閾値を超え、トランジスタＱ３のベース−エミッタ間に電圧が印加されトランジスタＱ３がオンする。これにより、トランジスタＱ１のベース電流がトランジスタＱ３を介してグランドに流れるため、トランジスタＱ１のコレクタ電流が減少する。よって、電圧制御回路３１は、電圧印加回路２の出力電圧が最大値Ｖ２以上であれば、電圧印加回路２の駆動回路２１から電圧発生回路２２に投入されるエネルギーを減少させる。

電流制御回路３２は、オペアンプＯＰ１、基準電圧生成部３２１、抵抗Ｒ７〜Ｒ１１、及びコンデンサＣ２，Ｃ３を有している。コンデンサＣ２の一端は抵抗Ｒ７を介して制御電源Ｖｃｃに接続されている。コンデンサＣ２の他端はグランドに接続されている。制御電源Ｖｃｃは、抵抗Ｒ７、及びコンデンサＣ２の直列回路に対して制御電圧（例えば５．１Ｖ）を印加する。抵抗Ｒ７とコンデンサＣ２との接続点（コンデンサＣ２の一端）は、抵抗Ｒ８を介してオペアンプＯＰ１の反転入力端子に接続されている。また、抵抗Ｒ７とコンデンサＣ２との接続点（コンデンサＣ２の一端）には、絶縁トランス２２０の二次巻線２２２における、対向電極４２とは反対側の端部（他端）が接続されている。言い換えれば、制御電源Ｖｃｃは、抵抗Ｒ７、及び二次巻線２２２を介して対向電極４２に接続されている。オペアンプＯＰ１の非反転入力端子には、基準電圧生成部３２１が接続されており、基準電圧生成部３２１から基準電圧が入力される。オペアンプＯＰ１の反転入力端子−出力端子間には、抵抗Ｒ９、及びコンデンサＣ３の直列回路が接続されている。オペアンプＯＰ１の出力端子には、抵抗Ｒ１０の一端が接続されている。抵抗Ｒ１０の他端は、抵抗Ｒ１１を介してグランドに接続されている。抵抗Ｒ１０と抵抗Ｒ１１との接続点（抵抗Ｒ１０の他端）は、電流制御回路３２の出力端として、トランジスタＱ３のベースに接続されている。

上記構成により、電流制御回路３２は、二次巻線２２２の誘導電流を監視することによって、監視対象となる電圧印加回路２の出力電流（二次巻線２２２の誘導電圧）を監視する。つまり、電圧印加回路２の出力電流が閾値未満の間は、電流制御回路３２のオペアンプＯＰ１の出力はＬレベル（Low Level）である。電圧印加回路２の出力電流が閾値以上になれば、電流制御回路３２のオペアンプＯＰ１の出力がＨレベル（High Level）になる。このとき、制御信号Ｓｉ１が制御閾値を超え、トランジスタＱ３のベース−エミッタ間に電圧が印加されトランジスタＱ３がオンする。これにより、トランジスタＱ１のベース電流がトランジスタＱ３を介してグランドに流れるため、トランジスタＱ１のコレクタ電流が減少する。よって、電流制御回路３２は、電圧印加回路２の出力電流が閾値以上であれば、電圧印加回路２の駆動回路２１から電圧発生回路２２に投入されるエネルギーを減少させる。

（２．４）動作
図６に例示したような回路構成であれば、放電装置１０は、制御回路３が以下のように動作することで、放電電極４１と対向電極４２との間にリーダ放電を生じさせる。

すなわち、制御回路３は、絶縁破壊が生じるまでの期間においては、電圧印加回路２の出力電圧を監視対象とし、監視対象（出力電圧）が最大値Ｖ２以上になると、電圧制御回路３１にて、電圧発生回路２２に投入されるエネルギーを減少させる。一方、絶縁破壊の発生後においては、制御回路３は、電圧印加回路２の出力電流を監視対象とし、監視対象（出力電流）が閾値以上になると、電流制御回路３２にて、電圧発生回路２２に投入されるエネルギーを減少させる。これにより、印加電圧を低下させ、負荷４を過電流状態として放電電流を遮断する第２モードにて、電圧印加回路２が動作する。つまり、電圧印加回路２の動作モードが、第１モードから第２モードに切り替わることになる。

このとき、電圧印加回路２の出力電圧、及び出力電流が共に低下するため、制御回路３は、駆動回路２１のスイッチング動作を再開させる。これにより、印加電圧を時間経過に伴って上昇させ、コロナ放電から進展して絶縁破壊に至らせて放電電流を生じさせる第１モードにて、電圧印加回路２が動作する。つまり、電圧印加回路２の動作モードが、第２モードから第１モードに切り替わることになる。

ここにおいて、電流制御回路３２が作動した以降、つまりオペアンプＯＰ１の出力がＨレベルになった以降は、オペアンプＯＰ１、抵抗Ｒ９、及びコンデンサＣ３を含む積分回路の影響により、電圧印加回路２の出力電圧（印加電圧）の上昇率が決定される。要するに、図４の例において、放電周期Ｔ１における単位時間当たりの印加電圧の変化量は、オペアンプＯＰ１、抵抗Ｒ９、及びコンデンサＣ３を含む積分回路の時定数によって決定される。最大値Ｖ２は固定値であるので、言い換えれば、放電周期Ｔ１は、オペアンプＯＰ１、抵抗Ｒ９、及びコンデンサＣ３を含む積分回路の時定数によって決定される。

本実施形態では、駆動周波数ｆ１が、液体５０の共振周波数ｆｒ１を基準とする所定範囲Ｗ１内に設定される。そして、上述したように放電周期Ｔ１は駆動周波数ｆ１の逆数（１／ｆ１）で表される。そのため、放電周期Ｔ１の逆数（１／Ｔ１）である駆動周波数ｆ１が、液体５０の共振周波数ｆｒ１を基準とする所定範囲Ｗ１内に設定されるように、オペアンプＯＰ１、抵抗Ｒ９、及びコンデンサＣ３を含む積分回路の時定数等が決定される。

駆動期間においては、制御回路３が上述した動作を繰り返すことにより、電圧印加回路２は、第１モードと、第２モードと、を交互に繰り返すように動作する。そのため、駆動期間において、電圧印加回路２から、放電電極４１を含む負荷４に印加される印加電圧の大きさは、液体５０の共振周波数ｆｒ１を含む所定範囲Ｗ１内の駆動周波数ｆ１にて、周期的に変動する。本実施形態では一例として、駆動周波数ｆ１は共振周波数ｆｒ１と同値（１ｋＨｚ）に設定されている。これにより、放電電極４１に保持されている液体５０に作用する電気エネルギーの大きさが駆動周波数ｆ１にて周期的に変動することになり、液体５０は駆動周波数ｆ１にて機械的に振動する。

要するに、電圧印加回路２から、放電電極４１を含む負荷４に印加電圧が印加されることにより、放電電極４１に保持されている液体５０には、電界による力が作用して液体５０が変形する。このとき、放電電極４１に保持されている液体５０に作用する力Ｆ１は、液体５０に含まれる電荷量ｑ１と電界Ｅ１との積によって表される（Ｆ１＝ｑ１×Ｅ１）。特に、本実施形態では、放電電極４１の先端部４１１と対向する対向電極４２（図３Ｂ等参照）と放電電極４１との間に印加電圧が印加されるので、液体５０には、電界によって対向電極４２側に引っ張られる向きの力が作用する。その結果、図２Ａに示すように、放電電極４１の先端部４１１に保持されている液体５０は、電界による力を受けて、放電電極４１と対向電極４２との対向方向において対向電極４２側に伸び、テイラーコーンと呼ばれる円錐状の形状を成す。図２Ａに示す状態から、負荷４に印加される印加電圧が小さくなれば、電界の影響によって液体５０に作用する力も小さくなり、液体５０が変形する。その結果、図２Ｂに示すように、放電電極４１の先端部４１１に保持されている液体５０は、放電電極４１と対向電極４２との対向方向において縮むことになる。

そして、印加電圧の大きさが駆動周波数ｆ１にて周期的に変動することにより、放電電極４１に保持されている液体５０は、図２Ａに示す形状と図２Ｂに示す形状とに、交互に変形する。テイラーコーンの先端部（頂点部）に電界が集中することで放電が発生するので、図２Ａに示すようにテイラーコーンの先端部が尖っている状態で絶縁破壊が生じる。したがって、駆動周波数ｆ１に合わせて放電が間欠的に発生する。その結果、放電電極４１においては、コロナ放電から進展して絶縁破壊に至る、という現象が間欠的に繰り返されるリーダ放電が発生する。

ところで、液体５０の共振周波数ｆｒ１に合わせるために駆動周波数ｆ１が高くなる、つまり放電周期Ｔ１が短くなると、リーダ放電によってラジカルが生成される際に発生するオゾンの発生量が増加する可能性がある。すなわち、駆動周波数ｆ１が高くなると、絶縁破壊が生じる時間間隔が短くなり、単位時間（例えば１秒）当たりの、放電の発生回数が増加し、単位時間当たりのラジカル、及びオゾンの発生量を増加することがある。駆動周波数ｆ１が高くなることに伴う単位時間当たりのオゾンの発生量の増加を抑制するための手段としては、以下の２つの手段がある。

１つ目の手段は、印加電圧の最大値Ｖ２を下げることである。すなわち、駆動期間に放電電極４１に生じる放電による単位時間当たりのオゾンの発生量が規定値以下となるように、駆動期間における印加電圧の最大値Ｖ２が規定電圧値以下に調整される。印加電圧の最大値Ｖ２が規定電圧値以下に下げられることにより、リーダ放電によってラジカルが生成される際に発生するオゾンの発生量は抑制される。これにより、駆動周波数ｆ１が高くなることに伴うオゾンの発生量の増加を、抑制することが可能である。

２つ目の手段は、放電電極４１に保持されている液体５０の体積を増やすことである。すなわち、駆動期間に放電電極４１に生じる放電による単位時間当たりのオゾンの発生量が規定値以下となるように、駆動期間における液体５０の体積が規定体積以上に調整される。放電電極４１に保持されている液体５０の体積が増えることにより、リーダ放電によってラジカルが生成される際に発生するオゾンの発生量は抑制される。これにより、駆動周波数ｆ１が高くなることに伴うオゾンの発生量の増加を、抑制することが可能である。

本実施形態に係る放電装置１０では、１つ目の手段、つまり駆動期間における印加電圧の最大値Ｖ２を下げることによって、単位時間当たりのオゾンの発生量の増加を抑制している。これにより、放電装置１０では、例えば、オゾン濃度を０．０２ｐｐｍ程度に抑えることが可能である。ただし、放電装置１０は、２つ目の手段を採用してもよいし、また１つ目の手段と２つ目の手段との両方を採用してもよい。

（３）変形例
実施形態１は、本開示の様々な実施形態の一つに過ぎない。実施形態１は、本開示の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。以下、実施形態１の変形例を列挙する。以下に説明する変形例は、適宜組み合わせて適用可能である。

（３．１）第１変形例
第１変形例に係る電圧印加装置１では、電圧印加回路２は、駆動周波数ｆ１を所定範囲Ｗ１内で変更可能に構成されている。すなわち、印加電圧の変動周期を規定する駆動周波数ｆ１は、固定値に限らず、可変値であってもよい。駆動周波数ｆ１の変更は、例えば、ユーザが手動で行ってもよいし、制御回路３が自動的に行ってもよい。

駆動周波数ｆ１の変更をユーザが行う場合、電圧印加装置１は、ユーザの操作を受け付ける操作部を更に備える。制御回路３は、操作部に対するユーザの操作に応じて、駆動周波数ｆ１を調節する。操作部の操作は、電圧印加装置１の動作中（駆動期間）に行われてもよいし、電圧印加装置１の製造時等に行われてもよい。電圧印加装置１の製造時に操作部が操作される場合においては、操作部を操作するユーザは電圧印加装置１の製造者である。

駆動周波数ｆ１の変更を制御回路３が自動的に行う場合、制御回路３は、例えば、監視対象である電圧印加回路２の出力電流、及び出力電圧の少なくとも一方に基づいて、駆動周波数ｆ１を変更する。例えば、放電（リーダ放電）が安定的に発生していない場合には、制御回路３は、監視対象から異常と判断し、液体５０の共振周波数ｆｒ１により近づけるように駆動周波数ｆ１を変更する。

ここで、駆動周波数ｆ１の変更は、例えば、制御回路３における抵抗Ｒ９、又はコンデンサＣ３等の回路定数（抵抗値、又は容量値）を変化させることで実現される。つまり、駆動周波数ｆ１は、オペアンプＯＰ１、抵抗Ｒ９、及びコンデンサＣ３を含む積分回路の時定数によって決定されるので、これらの回路定数を変化させることにより、駆動周波数ｆ１が変更される。また、回路定数を変化させる構成に限らず、駆動周波数ｆ１は、例えば、マイクロコンピュータを用いて変更されてもよい。つまり、制御回路３が、マイクロコンピュータを具備している場合には、例えば、マイクロコンピュータから出力されるＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号のデューティ比を変化させることにより、駆動周波数ｆ１の変更が実現される。

（３．２）その他の変形例
放電装置１０は、帯電微粒子液を生成するための液体供給部５が省略されていてもよい。この場合、放電装置１０は、放電電極４１、及び対向電極４２間に生じるリーダ放電によって、有効成分としての空気イオンを生成する。

また、放電装置１０は、対向電極４２が省略されていてもよい。この場合、リーダ放電は、放電電極４１と、放電電極４１の周囲に存在する、例えば筐体等の部材と、の間で生じることになる。さらに、放電装置１０は、液体供給部５と対向電極４２との両方が省略されていてもよい。

また、液体供給部５は、実施形態１のように放電電極４１を冷却して放電電極４１に結露水を発生させる構成に限らない。液体供給部５は、例えば、毛細管現象、又はポンプ等の供給機構を用いて、タンクから放電電極４１に液体５０を供給する構成であってもよい。さらに、液体５０は、水（結露水を含む）に限らず、水以外の液体であってもよい。

また、電圧印加回路２は、放電電極４１を正極（プラス）、対向電極４２を負極（グランド）として、放電電極４１と対向電極４２との間に高電圧を印加するように構成されていてもよい。さらに、放電電極４１と対向電極４２との間に電位差（電圧）が生じればよいので、電圧印加回路２は、高電位側の電極（正極）をグランドとし、低電位側の電極（負極）をマイナス電位とすることで、負荷４にマイナスの電圧を印加してもよい。すなわち、電圧印加回路２は、放電電極４１をグランドとし、対向電極４２をマイナス電位としてもよいし、又は放電電極４１をマイナス電位とし、対向電極４２をグランドとしてもよい。

また、電圧印加装置１は、電圧印加回路２と、負荷４における放電電極４１又は対向電極４２との間に、制限抵抗を備えていてもよい。制限抵抗は、リーダ放電において、絶縁破壊後に流れる放電電流のピーク値を制限するための抵抗器である。制限抵抗は、例えば、電圧印加回路２と放電電極４１との間、又は電圧印加回路２と対向電極４２との間に電気的に接続される。

また、図６は、放電装置１０の回路構成の一例に過ぎず、電圧印加装置１の具体的な回路構成は適宜変更可能である。例えば、電圧印加回路２は、自励式のコンバータに限らず、他励式のコンバータであってもよい。また、電圧印加回路２において、トランジスタＱ１，Ｑ２，Ｑ３は、バイポーラトランジスタに限らず、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor）等であってもよい。さらにまた、電圧発生回路２２は、圧電素子を有する変圧器（圧電トランス）にて実現されてもよい。

また、図４は、駆動期間における印加電圧の波形の一例に過ぎず、印加電圧の波形は、例えば、のこぎり波状であってもよい。この場合、印加電圧が最小値Ｖ０から最大値Ｖ２まで変化する際、印加電圧は、時間経過に対して略線形に変化する。

また、駆動期間における印加電圧の最小値Ｖ０が、０Ｖより大きく、かつ印加電圧の最大値Ｖ２の１／２である「Ｖ１」未満の値であることは、電圧印加装置１に必須の構成ではない。例えば、駆動期間における印加電圧の最小値Ｖ０は、印加電圧の最大値Ｖ２の１／２である「Ｖ１」以上の値であってもよいし、０Ｖより小さくてもよい。

また、実施形態１に係る電圧印加装置１と同様の機能は、電圧印加回路２の制御方法、コンピュータプログラム、又はコンピュータプログラムを記録した記録媒体等で具現化されてもよい。すなわち、制御回路３に対応する機能を、電圧印加回路２の制御方法、コンピュータプログラム、又はコンピュータプログラムを記録した記録媒体等で具現化してもよい。

また、監視対象及び閾値等の二値間の比較において、「以上」としているところは、二値が等しい場合、及び二値の一方が他方を超えている場合との両方を含む。ただし、これに限らず、ここでいう「以上」は、二値の一方が他方を超えている場合のみを含む「より大きい」と同義であってもよい。つまり、二値が等しい場合を含むか否かは、閾値等の設定次第で任意に変更できるので、「以上」か「より大きい」かに技術上の差異はない。同様に、「未満」においても「以下」と同義であってもよい。

（実施形態２）
本実施形態に係る放電装置１０Ａは、図７に示すように、温度及び湿度の少なくとも一方を計測するセンサ７を更に備える点で、実施形態１に係る放電装置１０と相違する。以下、実施形態１と同様の構成については、共通の符号を付して適宜説明を省略する。

センサ７は、放電電極４１の周囲の状態を検出するセンサである。センサ７は、少なくとも温度及び湿度（相対湿度）の少なくとも一方を含む、放電電極４１の周囲の環境（状態）に関連する情報を検出する。センサ７の検出対象となる放電電極４１の周囲の環境（状態）には、温度及び湿度の他、例えば、臭気指数、照度、及び人の在／不在等が含まれる。本実施形態では、電圧印加装置１Ａはセンサ７を構成要素に含むこととして説明するが、センサ７は電圧印加装置１Ａの構成要素に含まれていなくてもよい。

本実施形態に係る放電装置１０Ａは、調整部８を更に備えている。調整部８は、センサ７の出力に基づいて、駆動周波数ｆ１、及び液体供給部５での液体５０（結露水）の生成量の少なくとも一方を調整する。本実施形態では、電圧印加装置１Ａは調整部８を構成要素に含むこととして説明するが、調整部８は電圧印加装置１Ａの構成要素に含まれていなくてもよい。

実施形態１で説明したように、液体５０の共振周波数ｆｒ１（固有振動数）は、例えば、液体５０の体積（量）に依存している。一方、液体供給部５は、冷却装置５１（図３Ｂ参照）にて放電電極４１を冷却して、放電電極４１に液体５０（結露水）を発生させるので、放電電極４１の周囲の温度、又は湿度が変化すれば、液体５０の生成量が変化する。したがって、温度及び湿度の少なくとも一方に基づいて、駆動周波数ｆ１、及び液体供給部５での液体５０の生成量の少なくとも一方を調整することにより、温度及び湿度にかかわらず、駆動周波数ｆ１を液体５０の共振周波数ｆｒ１に近づけることができる。

本実施形態では、調整部８は、センサ７の出力に基づいて駆動周波数ｆ１を調整する周波数調整部と、センサ７の出力に基づいて液体供給部５での液体５０（結露水）の生成量を調整する生成量調整部と、の両方の機能を有している。具体的には、電圧印加装置１Ａは、マイクロコンピュータを備えており、調整部８は、このマイクロコンピュータにて実現される。すなわち、調整部８としてのマイクロコンピュータは、センサ７の出力（以下、「センサ出力」ともいう）を取得し、センサ出力に応じて、駆動周波数ｆ１、及び液体供給部５での液体５０の生成量の少なくとも一方を調整する。

この調整部８は、周波数調整部として機能する場合、センサ７の出力に基づいて駆動周波数ｆ１を調整する。調整部８は、例えば、放電電極４１の周囲の温度が高くなるか、又は湿度が高くなる程に、駆動周波数ｆ１を高くする。これにより、例えば、湿度が高く液体５０（結露水）の生成量が増えるような状況では、放電電極４１に保持される液体５０の体積の増加に合わせて、駆動周波数ｆ１を高くして、駆動周波数ｆ１を液体５０の共振周波数ｆｒ１に近づけることができる。駆動周波数ｆ１の調整は、例えば、制御回路３における抵抗Ｒ９、又はコンデンサＣ３等の回路定数（抵抗値、又は容量値）を変化させることで実現される。

また、調整部８は、生成部調整部として機能する場合、センサ７の出力に基づいて液体供給部５での液体５０（結露水）の生成量を調整する。調整部８は、例えば、放電電極４１の周囲の温度が高くなるか、又は湿度が高くなる程に、液体供給部５での液体５０（結露水）の生成量を少なくする。これにより、例えば、湿度が高く液体５０（結露水）の生成量が増えるような状況では、液体供給部５での液体５０（結露水）の生成量を抑えることにより、駆動周波数ｆ１を液体５０の共振周波数ｆｒ１に近づけることができる。液体供給部５での液体５０（結露水）の生成量の調整は、例えば、一対のペルチェ素子５１１への通電量（電流値）にて冷却装置５１の設定温度を変化させることで実現される。

また、実施形態２のように、調整部８が周波数調整部と生成量調整部との両方の機能を有することは、放電装置１０Ａに必須の構成ではない。つまり、調整部８は、周波数調整部と生成量調整部とのいずれか一方の機能のみを有していてもよい。

実施形態２で説明した構成（変形例を含む）は、実施形態１で説明した構成（変形例を含む）と適宜組み合わせて適用可能である。

（まとめ）
以上説明したように、第１の態様に係る電圧印加装置（１，１Ａ）は、電圧印加回路（２）を備えている。電圧印加回路（２）は、液体（５０）を保持する放電電極（４１）を含む負荷（４）に電圧を印加することにより、放電電極（４１）に放電を生じさせる。電圧印加回路（２）は、駆動期間において、負荷（４）に印加する電圧の大きさを、液体（５０）の共振周波数（ｆｒ１）を含む所定範囲（Ｗ１）内の駆動周波数（ｆ１）にて周期的に変動させることにより、液体（５０）を機械的に振動させる。

この構成によれば、液体（５０）は、その共振周波数（ｆｒ１）付近の駆動周波数（ｆ１）で機械的に振動することにより比較的大きな振幅で振動するため、電界が作用した際に先端部がより尖った形状となる。したがって、液体（５０）が、その共振周波数（ｆｒ１）から離れた周波数で機械的に振動する場合に比べて、絶縁破壊に必要な電界強度が小さくなり、放電が生じやすくなる。よって、例えば、電圧印加回路（２）から負荷（４）に印加される電圧の大きさのばらつき、放電電極（４１）の形状のばらつき、又は放電電極（４１）に供給される液体（５０）の量のばらつき等があっても、放電が安定的に発生可能となる。その結果、電圧印加装置（１，１Ａ）は、放電をより安定的に発生させることができる、という利点がある。

第２の態様に係る電圧印加装置（１，１Ａ）では、第１の態様において、駆動期間における電圧（印加電圧）の最大値（Ｖ２）と最小値（Ｖ０）との差分値は、電圧の最大値（Ｖ２）の１／２以上である。

この構成によれば、負荷（４）に印加される電圧の振幅（Ｖ２−Ｖ０）を比較的大きくできるので、電圧（印加電圧）の大きさが変動することに伴う液体（５０）の機械的な振動の振幅をより大きくできる。

第３の態様に係る電圧印加装置（１，１Ａ）では、第１又は２の態様において、電圧（印加電圧）の大きさは、駆動期間において０Ｖを超える範囲で変動する。

この構成によれば、駆動期間においては、放電電極（４１）に保持されている液体（５０）に対し、途切れることなく継続的に電界を作用させることができるので、液体（５０）の共振から逸れた挙動を低減することができる。

第４の態様に係る電圧印加装置（１，１Ａ）では、第１〜３のいずれかの態様において、所定範囲（Ｗ１）は、液体（５０）の振動の周波数特性における半値全幅の範囲である。

この構成によれば、駆動周波数（ｆ１）が、液体（５０）の共振周波数（ｆｒ１）により近い周波数に設定されることになるので、液体（５０）の機械的な振動の振幅がより大きくなり、放電をより安定的に発生させることができる。

第５の態様に係る電圧印加装置（１，１Ａ）では、第１〜４のいずれかの態様において、電圧印加回路（２）は、駆動周波数（ｆ１）を所定範囲（Ｗ１）内で変更可能に構成されている。

この構成によれば、例えば、放電が安定的に発生しない場合に、液体（５０）の共振周波数（ｆｒ１）により近づけるように駆動周波数（ｆ１）が変更されることで、放電をより安定的に発生させることができる。

第６の態様に係る電圧印加装置（１，１Ａ）は、第１〜５のいずれかの態様において、駆動期間に放電電極（４１）に生じる放電による単位時間当たりのオゾンの発生量が規定値以下となるように、電圧（印加電圧）が以下のように調整されている。すなわち、駆動期間における電圧（印加電圧）の最大値（Ｖ２）は規定電圧値以下に調整されている。

この構成によれば、駆動周波数（ｆ１）が高くなることに伴う単位時間当たりのオゾンの発生量の増加を抑制することが可能である。

第７の態様に係る電圧印加装置（１，１Ａ）は、第１〜６のいずれかの態様において、駆動期間に放電電極（４１）に生じる放電による単位時間当たりのオゾンの発生量が規定値以下となるように、液体（５０）の体積が以下のように調整されている。すなわち、駆動期間における液体（５０）の体積は規定体積以上に調整されている。

この構成によれば、駆動周波数（ｆ１）が高くなることに伴う単位時間当たりのオゾンの発生量の増加を抑制することが可能である。

第８の態様に係る放電装置（１０，１０Ａ）は、第１〜７のいずれかの態様に係る電圧印加装置（１，１Ａ）と、放電電極（４１）と、を備える。

この構成によれば、液体（５０）は、その共振周波数（ｆｒ１）付近の駆動周波数（ｆ１）で機械的に振動することにより比較的大きな振幅で振動するため、電界が作用した際に先端部がより尖った形状となる。したがって、液体（５０）が、その共振周波数（ｆｒ１）から離れた周波数で機械的に振動する場合に比べて、絶縁破壊に必要な電界強度が小さくなり、放電が生じやすくなる。よって、例えば、電圧印加回路（２）から負荷（４）に印加される電圧の大きさのばらつき、放電電極（４１）の形状のばらつき、又は放電電極（４１）に供給される液体（５０）の量のばらつき等があっても、放電が安定的に発生可能となる。その結果、放電装置（１０，１０Ａ）は、放電をより安定的に発生させることができる、という利点がある。

第９の態様に係る放電装置（１０，１０Ａ）は、第８の態様において、放電電極（４１）に液体（５０）を供給する液体供給部（５）を更に備える。

この構成によれば、放電電極（４１）に対して液体供給部（５）により液体（５０）が自動的に供給されるので、放電電極（４１）に液体（５０）を供給する作業が不要である。

第１０の態様に係る放電装置（１０，１０Ａ）は、第９の態様において、温度及び湿度の少なくとも一方を計測するセンサ（７）を更に備える。液体供給部（５）は、放電電極（４１）を冷却して放電電極（４１）の表面に液体（５０）としての結露水を生成するように構成されている。

この構成によれば、液体供給部（５）が、空気中の水分を凝結させて液体（５０）としての結露水を供給する構成において、液体（５０）の生成量に影響する温度及び湿度の少なくとも一方をセンサ（７）にて計測できる。そのため、例えば、センサ（７）の出力から、液体供給部（５）による液体（５０）の生成量を求めることが可能である。

第１１の態様に係る放電装置（１０，１０Ａ）は、第１０の態様において、センサ（７）の出力に基づいて駆動周波数（ｆ１）を調整する周波数調整部（調整部８）を更に備える。

この構成によれば、温度及び湿度の少なくとも一方に基づいて、駆動周波数（ｆ１）が調整されるので、温度又は湿度によって液体（５０）の共振周波数（ｆｒ１）が変化しても、駆動周波数（ｆ１）を共振周波数（ｆｒ１）に近づけられる。

第１２の態様に係る放電装置（１０，１０Ａ）は、第１０又は１１の態様において、センサ（７）の出力に基づいて液体供給部（５）での結露水の生成量を調整する生成量調整部（調整部８）を更に備える。

この構成によれば、温度及び湿度の少なくとも一方に基づいて、液体供給部（５）での液体（５０）の生成量が調整されるので、温度又は湿度によって液体（５０）の共振周波数（ｆｒ１）が変化しても、駆動周波数（ｆ１）を共振周波数（ｆｒ１）に近づけられる。

第１３の態様に係る放電装置（１０，１０Ａ）は、第８〜１２のいずれかの態様において、放電電極（４１）と隙間を介して対向するように配置される対向電極（４２）を更に備える。放電装置（１０，１０Ａ）は、放電電極（４１）と対向電極（４２）との間に電圧が印加されることにより、放電電極（４１）と対向電極（４２）との間で放電を生じさせるように構成されている。

この構成によれば、絶縁破壊後に放電電流が流れる放電経路を、放電電極（４１）と対向電極（４２）との間で安定的に生じさせることができる。

第１４の態様に係る放電装置（１０，１０Ａ）は、第８〜１３のいずれかの態様において、放電によって液体（５０）が静電霧化される。

この構成によれば、ラジカルを含有する帯電微粒子液が生成される。したがって、ラジカルが単体で空気中に放出される場合に比べて、ラジカルの長寿命化を図ることができる。さらに、帯電微粒子液が例えばナノメータサイズであることで、比較的広範囲に帯電微粒子液を浮遊させることができる。

第２〜７の態様に係る構成については、電圧印加装置（１，１Ａ）に必須の構成ではなく、適宜省略可能である。第９〜１４の態様に係る構成については、放電装置（１０，１０Ａ）に必須の構成ではなく、適宜省略可能である。

電圧印加装置、及び放電装置は、冷蔵庫、洗濯機、ドライヤー、空気調和機、扇風機、空気清浄機、加湿器、美顔器、自動車等の多様な用途に適用することができる。

１，１Ａ 電圧印加装置
２ 電圧印加回路
４ 負荷
５ 液体供給部
７ センサ
８ 調整部（周波数調整部、生成量調整部）
１０，１０Ａ 放電装置
４１ 放電電極
４２ 対向電極
５０ 液体（結露水）
ｆ１ 駆動周波数
ｆｒ１ 共振周波数
Ｖ２ 最大値
Ｖ０ 最小値
Ｗ１ 所定範囲

Claims (13)

1. 液体を保持する放電電極を含む負荷に電圧を印加することにより、前記放電電極に放電を生じさせる電圧印加回路を備え、
   前記電圧印加回路は、
   駆動期間において、前記負荷に印加する電圧の大きさを、前記液体の共振周波数を含む所定範囲内の駆動周波数にて周期的に変動させることにより、前記液体を機械的に振動させ、
   かつ、前記駆動周波数を前記所定範囲内で変更可能に構成されている
   電圧印加装置。
2. 前記駆動期間における前記電圧の最大値と最小値との差分値は、前記電圧の前記最大値の１／２以上である
   請求項１に記載の電圧印加装置。
3. 前記電圧の大きさは、前記駆動期間において０Ｖを超える範囲で変動する
   請求項１又は２に記載の電圧印加装置。
4. 前記所定範囲は、前記液体の振動の周波数特性における半値全幅の範囲である
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の電圧印加装置。
5. 前記駆動期間に前記放電電極に生じる放電による単位時間当たりのオゾンの発生量が規定値以下となるように、前記駆動期間における前記電圧の最大値は規定電圧値以下に調整されている
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の電圧印加装置。
6. 前記駆動期間に前記放電電極に生じる放電による単位時間当たりのオゾンの発生量が規定値以下となるように、前記駆動期間における前記液体の体積は規定体積以上に調整されている
   請求項１〜５のいずれか１項に記載の電圧印加装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の電圧印加装置と、
   前記放電電極と、を備える
   放電装置。
8. 前記放電電極に前記液体を供給する液体供給部を更に備える
   請求項７に記載の放電装置。
9. 温度及び湿度の少なくとも一方を計測するセンサを更に備え、
   前記液体供給部は、前記放電電極を冷却して前記放電電極の表面に前記液体としての結露水を生成するように構成されている
   請求項８に記載の放電装置。
10. 前記センサの出力に基づいて前記駆動周波数を調整する周波数調整部を更に備える
    請求項９に記載の放電装置。
11. 前記センサの出力に基づいて前記液体供給部での前記結露水の生成量を調整する生成量調整部を更に備える
    請求項９又は１０に記載の放電装置。
12. 前記放電電極と隙間を介して対向するように配置される対向電極を更に備え、
    前記放電電極と前記対向電極との間に前記電圧が印加されることにより、前記放電電極と前記対向電極との間で前記放電を生じさせるように構成されている
    請求項７〜１１のいずれか１項に記載の放電装置。
13. 前記放電によって前記液体が静電霧化される
    請求項７〜１２のいずれか１項に記載の放電装置。

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