JP7215764B2 - イオン発生装置 - Google Patents

Description

本発明は、イオン発生装置に関し、特に、針電極の高電界で生成されるイオンやオゾンを含む空気をファンの送風によって室内に供給するイオン発生装置に関する。

従来、空気中にマイナスイオンを供給する各種のイオン発生装置が知られている。
例えば、特許文献１には、ケーシング内に、複数の羽根及びこれら羽根を放射状に支持する中心部からなる軸流ファンと、この軸流ファンによって生成される気流の下流側に設けられた複数の放電電極と、を備え、放電電極によって生成されるイオンを気流によって噴出させる除電装置が開示されている。

また例えば、特許文献２には、ケース内に設けられ空気を流すファンと、ケース内に流入する空気から不純物を除去するプレフィルタと、ファンの下流に設けられて放電する針電極と、針電極の下流に設けられた対向電極と、を有するイオン発生装置が開示されている。

この種のイオン発生装置の機能の一つとして、空気清浄機としての機能がある。空気中の埃やウィルス等の粒子は、イオン発生装置から供給されたイオンにより帯電し、静電力によって周囲の構造物等に付着する。これにより、気中の埃等が徐々に除去される。

特開２０１７－２１６１７４号公報 特開２０２０－１４９９６１号公報

しかしながら、上記した従来技術のイオン発生装置には、イオンによる空気清浄等の性能を高めるために改善すべき点があった。
即ち、イオンによる空気清浄等の効果を高めるためには、イオンを対象室内全域に安定的に供給することが求められる。ところが、上記した従来技術のイオン発生装置は、イオンを遠く離れた場所に送ることが難しく、室内の全域にイオンを供給することが困難であった。

具体的には、先ず第１に、イオンが構造物に付着して減衰するという問題点がある。即ち、イオン発生装置から送り出されたイオンは、静電力によって、床面、机、椅子等の構造物に吸着される。これにより、空気中のイオン量は、イオン発生装置から１～２ｍの距離で、速やかに減衰する。

第２に、構造物が帯電によりイオンの進行の障壁になるという問題点がある。即ち、周囲の構造物が帯電することにより、帯電電圧による静電力でイオンの移動ルートが曲げられてしまう。場合によっては、反射に近いほどのルート変更が発生することもある。また例えば、温度や湿度の変化等により構造物の帯電が変化すると、イオンの流れ経路も変化する。そのため、場所によってイオン測定量が大きく変化し、安定した量のイオンが得られない。

また第３の課題として、イオン発生装置から排出されたイオン同士が互いに反発して分散するという問題点がある。例えば、複数の排出口から吹き出されたイオンは、反発し合って吹き出し方向からそれて広がる。これにより、イオンを吹き出し方向の遠方に到達させることができず、室内の全体にイオンを充満させることは難しい。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、イオンや微量のオゾンを遠方まで好適に送ることができるイオン発生装置を提供することにある。

本発明のイオン発生装置は、高電圧発生器に接続された針電極及び対向電極を有するイオン発生装置であって、前記高電圧発生器は、交流の高電圧を生成する高圧トランスと、前記高圧トランスの二次側に直列に接続され前記高電圧を分圧する複数の分圧抵抗と、を具備し、少なくとも１つの前記分圧抵抗には、ダイオードが並列接続されており、前記針電極に、正極側が負極側に対して抑制されるよう偏移した交流電圧が印加され、マイナスイオンと前記マイナスイオンより微量のプラスイオンが生成されることを特徴とする。

また、本発明のイオン発生装置は、交流の高電圧を生成する高圧トランスと、前記高圧トランスに直列に接続され前記高電圧を分圧する高圧側分圧抵抗、安定負荷抵抗及び低圧側分圧抵抗と、前記高圧側分圧抵抗と前記安定負荷抵抗の間に接続された針電極と、前記低圧側分圧抵抗と前記安定負荷抵抗の間に接続された対向電極と、前記高圧側分圧抵抗に並列に接続されたダイオードと、を具備し、前記針電極に、正極側が負極側に対して抑制されるよう偏移した交流電圧が印加され、マイナスイオンと前記マイナスイオンより微量のプラスイオンが生成されることを特徴とする。

本発明のイオン発生装置によれば、針電極及び対向電極が接続された高電圧発生器は、交流の高電圧を生成する高圧トランスと、高圧トランスの二次側に接続され高電圧を分圧する複数の分圧抵抗と、を具備し、少なくとも１つの分圧抵抗には、ダイオードが並列接続されており、針電極に、正極側が負極側に対して抑制されるよう偏移した交流電圧が印加される。これにより、針電極に印加される高電圧の負極側の半波によって主たるイオンとしてマイナスイオンを発生させることができ、且つ電圧が低減された正極側の半波によって好適な微量のプラスイオンを発生させることができる。このようなプラスイオンの発生により、針電極の針先や空間に残留したマイナスイオンを中和リフレッシュすることができ、マイナスイオンの発生量を増大させることができる。また、主たるイオンとして大量のマイナスイオンと、若干のプラスイオンが交互に発生されるので、発生するイオンが吹き出し方向からそれて広がることを抑制し、イオンの直進性を維持することができる。また、大量のマイナスイオンに少量のプラスイオンを混在させることにより、イオンが暴露される構造部への不用意な帯電現象を抑制することもできる。よって、マイナスイオンや微量のオゾンを遠方まで好適に送ることができる。

また、本発明のイオン発生装置によれば、高圧トランスに直列に接続され高電圧を分圧する高圧側分圧抵抗、安定負荷抵抗及び低圧側分圧抵抗と、高圧側分圧抵抗と安定負荷抵抗の間に接続された針電極と、低圧側分圧抵抗と安定負荷抵抗の間に接続された対向電極と、高圧側分圧抵抗に並列に接続されたダイオードと、を具備し、針電極に、正極側が負極側に対して抑制されるよう偏移した交流電圧が印加される。これにより、高電圧の負極側の半波と、低電圧の正極側の半波によって、マイナスイオンの発生量を増大させることができ、増量されたマイナスイオンを室内の遠方に到達させることができる。

また、本発明のイオン発生装置によれば、前記針電極は、限流安全抵抗を介して前記高圧側分圧抵抗と前記安定負荷抵抗の間に接続されても良い。これにより、針電極に触れた際の短絡電流を限流安全抵抗で制限して感電に対する安全性を高めることができ、安全に高電圧で大量のマイナスイオンを発生させることができる。よって、マイナスイオンを室内の遠方まで送ることができる。

また、本発明のイオン発生装置によれば、前記安定負荷抵抗及び前記低圧側分圧抵抗と並列に、正極抑制ダイオードを有し正極側の交流電圧を抑制する正極出力調整回路が設けられても良い。このような構成によって、針電極に印加される正極側の電圧を微調整することができ、好適な量のプラスイオンを発生させることができる。これにより、主たるイオンであるマイナスイオンを効率良く増量することができる。また、プラス側の半波の波高値を低減するために、この正極出力調整回路のみが使用されても良い。

また、本発明のイオン発生装置によれば、対向電極用ダイオードを有し前記対向電極に負電圧を印加する対向電極用出力調整回路が設けられても良い。このような構成により、対向電極によるマイナスイオンの吸収を抑え、一定量のマイナスイオンを好適に排出することができる。よって、マイナスイオンの量を好適に増大させ、遠方へ供給することが可能となる。

また、本発明のイオン発生装置によれば、前記針電極に印加される正極側の半波は、負極側の半波に対して１／３以下の電圧に抑制されても良い。これにより、好適な少量のプラスイオンが発生し、イオンの滞留を抑制し、主たるイオンとして大量のマイナスイオンを室内へ送り出すことができる。よって、マイナスイオン及び微量のオゾンを室内の遠方に送ることができる。

本発明の実施形態に係るイオン発生装置の斜視図である。 本発明の実施形態に係るイオン発生装置のイオン発生器の分解斜視図である。 本発明の実施形態に係るイオン発生装置のイオン発生器の分解斜視図である。 本発明の実施形態に係るイオン発生装置の高電圧発生器の基本回路構成を示す図である。 本発明の実施形態に係るイオン発生装置の（Ａ）針電極の電圧波形、（Ｂ）対向電極の電圧波形、（Ｃ）針電極と対向電極の差電圧の波形、を示す図である。 本発明の実施形態に係るイオン発生装置のイオン排出パターンを示すイメージ図である。

以下、本発明の実施形態に係るイオン発生装置１を図面に基づき詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るイオン発生装置１の概略構成を示す斜視図であり、イオン発生装置１を正面に向かって左斜め上から見た図である。

イオン発生装置１は、イオン及び微量のオゾンを生成して室内に供給する装置である。図１に示すように、イオン発生装置１は、略直方体状の形態を成す本体ケーシング２を有する。本体ケーシング２は、例えば、各種板金材料または合成樹脂材料等から形成されている。

本体ケーシング２の内部には、イオンを生成するイオン発生器１０と、イオン発生器１０にイオンを生成するための高電圧を与える高電圧発生器３と、イオンの供給を制御する制御装置４と、が設けられている。

本体ケーシング２の前面には、生成されたイオン及び微量のオゾンを含む空気を室内に送り出す開口である排出口６が形成されている。また、本体ケーシング２の背面には、イオン及びオゾン送り出すための空気を吸引するための開口である吸入口５が形成されている。

なお、図示を省略するが、本体ケーシング２の、例えば前面には、イオン発生装置１の運転状況や室内の状況等を表示するディスプレイやライト等の各種表示手段が設けられても良い。また、本体ケーシング２の例えば前面には、利用者がイオン発生装置１に操作信号を入力するためのスイッチ等の各種入力手段が設けられても良い。

図２は、イオン発生器１０の概略構成を示す分解斜視図である。
図２を参照して、イオン発生器１０は、空気を送るファン１１と、空気の流路となる風洞円筒２３と、風洞円筒２３の内部に設けられた針電極ユニット１３と、風洞円筒２３の出口側に設けられた対向電極２０と、を有する。

ファン１１は、風洞円筒２３の内部に空気を送る送風機であり、例えば、軸流送風機であって、回転軸方向に空気を送り出す。ファン１１は、略円筒状の形態を成すファンケーシング１２の内部に設けられている。ファンケーシング１２は、例えば、空気の吹き出し側が拡径されたベルマウス構造でも良い。

針電極ユニット１３は、ファン１１の下流、即ち吹き出し側であって、風洞円筒２３の内部に設けられている。針電極ユニット１３は、複数の針電極１４と、針電極１４を支持する支持部１６と、を有する。

支持部１６は、略環状の形態を成し、複数の針電極１４を支持している。支持部１６は、金属製の板材または棒材等から形成され、ファンケーシング１２の内径よりも小径である。支持部１６は、同軸に形成された複数の輪部を有しても良い。例えば、支持部１６は、風洞円筒２３と同軸に形成された、径が大きい大輪部１７と、径が小さい小輪部１８と、を有しても良い。

支持部１６の大輪部１７及び小輪部１８には、複数の針電極１４が設けられている。針電極１４は、電圧が印加されイオン及び微量のオゾンを発生する部材であり、高電圧発生器３に通電可能に接続されている。

針電極１４は、略針状の形態を成し、それぞれの針先部１５が風洞円筒２３の出口側に向かうよう平行に設けられている。換言すれば、針電極１４は、ファン１１の回転軸方向に沿って延在するよう全て同じ方向に設けられている。このような配置により、針電極１４は、ファン１１から送られる気流方向に略沿って延在することになり、針電極１４近傍の空気抵抗が小さく抑えられる。

針電極１４は、全体として略均等に配置されていることが望ましく、支持部１６の大輪部１７及び小輪部１８にそれぞれ略均等な角度で配置され固定されている。針電極１４が略均等に配置されることにより、複数の針電極１４に対してそれぞれ好適な気流が得られる。

なお、風洞円筒２３の中心側の風の流れが少ない場合には、大輪部１７及び小輪部１８に針電極１４が設けられる構成において、全ての針電極１４が風洞円筒２３の中心側よりも内周面側の近くに配置されても良い。具体的には、小輪部１８の径を大きくして大輪部１７に近づけても良い。
また、中心側にある小輪部１８に針電極１４が設けられる構成を省略し、風洞円筒２３の内周面に近い大輪部１７に針電極１４が配置される構成のみでも良い。

図３は、イオン発生器１０の概略構成を示す分解斜視図である。
図２及び図３を参照して、風洞円筒２３は、例えば、板金材料や合成樹脂材料等から形成された略円筒状の部材であり、ファンケーシング１２に固定され、ファン１１から送られる空気の流路を形成する。

風洞円筒２３は、ファン１１と略同軸に設けられ、風洞円筒２３の内径は、ファン１１の外周を覆うファンケーシング１２の内径に等しいかまたはファンケーシング１２の内径よりも大きい。

詳しくは、風洞円筒２３の内径とファンケーシング１２の内径との差は、２０ｍｍ以下であることが望ましい。このように、ファンケーシング１２と同じ内径かそれよりも大径の風洞円筒２３が設けられることにより、カルマン渦等の空気抵抗の原因となる現象を防止することができ、空気抵抗の少ない好適な流路が形成される。

風洞円筒２３の出口側、即ち針電極１４の下流には、対向電極２０が設けられている。対向電極２０は、高電圧発生器３に通電可能に接続されており、針電極１４よりも低電位となる。対向電極２０は、略板状の形態を成し、風洞円筒２３の軸に対して略直角に配置される。

対向電極２０には、針電極１４の延長線上に空気が流れる通過孔２１が形成されている。即ち、通過孔２１は、板状の対向電極２０に複数形成され、略均等に設けられた複数の針電極１４にそれぞれ対応する位置に形成されている。

複数の針電極１４と複数の通過孔２１はそれぞれ対となって、複数の針電極１４にそれぞれ対向する複数の電極部分が形成されることになる。このように複数の針電極１４が略均等な間隔で設けられていることは、イオンやオゾンの発生量を増量するために好適な構成である。個々の針電極１４と通過孔２１毎に、イオンと微量のオゾンが好適に生成される。

通過孔２１は、図１に示す排出口６を構成する。即ち、通過孔２１は、生成されたイオン及び微量のオゾンを含む空気を室内に送り出す排出口６となる。このように複数の針電極１４及びそれに対応する通過孔２１が略均等に設けられる構成により、イオン発生装置１から排出されるイオンや微量のオゾンを減衰させることなく室内の遠方に送ることができる。

なお、対向電極２０は、例えば、数１０ｍｍの厚みのある厚板構造であり、略円柱状の孔となる通過孔２１が形成されても良い。また、図示を省略するが、対向電極２０は、略円筒状の形態を成し、針電極１４の軸上に対向するよう複数設けられても良い。
また、利用者が対向電極２０に触れないように、対向電極２０の外側には、対向電極２０と略同一形状の絶縁物から成る樹脂板が設けられても良い。

図１ないし図３を参照して、吸入空気流２５は、ファン１１の回転によってイオン発生器１０の内部に吸入される。吸入された空気は、高電圧が印加された針電極ユニット１３を経て、相対的に接地電位５１相当の低電位である対向電極２０を介して、最終的に、イオンと微量のオゾンを含む排出空気流２６として排出口６から排出される。

排出口６となる複数の通過孔２１は、可能な限り略同心円状に略均等に配置されている。これにより、略円筒状の強い流れとなる排出空気流２６が形成される。排出空気流２６は、横方向への広がりが少なく、略ビーム状に流れが一定方向に保たれたまま遠方まで到達する。また、対向電極２０が厚板形状等であって、通過孔２１が円筒状に形成されても良い。これにより、個々の通過孔２１の気流が更に強化される。

このように、排出される空気を直線的な強い気流とすることで、従来技術の課題であった、イオンが構造物へ付着することによる減衰や、構造物の帯電によるイオン障壁に対して打ち勝つことができる。

また、排出口６からの気流は略ビーム状に形成されるので、従来技術のような複数のイオン排出口から排出されるイオン同士の反発によるイオン量の分散が抑制され、イオンや微量のオゾンを減衰させることなく遠方まで到達させることができる。

イオン発生装置１では、空気の排出口６が、本体ケーシング２の正面であって上面及び左右側面に近い位置に形成されている。このような構成により、渦量の発生が抑えられ空気抵抗の増大が抑制される。

そして、床や棚等の底面から埃等を気流と一緒に舞い上げてしまうことや、生成されたイオンが床や棚の底面に吸着されてしまうこと、及びイオンが帯電物に急反発する等の影響を抑えることができる。

また、空気を吹き出す排出口６が、本体ケーシング２の側面及び上面との距離が短くなるように形成されることにより、排出空気流２６に吸引されて本体ケーシング２の外側を流れる吸引空気流による空気抵抗の増加が抑えられる。

図４は、高電圧発生器３の基本構成を示す図である。
図４を参照して、高電圧発生器３は、イオン発生器１０（図２参照）の針電極１４及び対向電極２０に配線接続され、イオン発生器１０にイオン及び少量のオゾンを発生させるための高電圧を印加する装置である。

高電圧発生器３は、商用電源である交流電源５０に接続される電源トランス３０と、電源トランス３０の二次側に接続され交流の高電圧を生成する高圧トランス３３と、高圧トランス３３の二次側に接続され高電圧を分圧する複数の分圧抵抗と、を有する。

電源トランス３０と高圧トランス３３は、限流抵抗３２を介して接続されている。また、高圧トランス３３は、適切な電圧を選択可能とする電圧調整タップ３１を介して電源トランス３０に接続されている。このような構成により、針電極１４に好適な電圧を選択して印加することができ、イオン及びオゾンの発生を好適に調整することができる。
なお、針電極１４に印加される電圧を調整する手段として、例えば、可変電圧のインバータ電源等、他の手段が使用されても良い。

高圧トランス３３の二次側、詳しくは低圧側は、交流電源５０と共に接地電位５１若しくは接地電位５１とみなされる商用電源電圧に接続された電源トランス３０の一次側に、固定抵抗５２を介して接続されている。

このように、固定抵抗５２を介して高圧トランス３３の二次側と電源トランス３０の一次側の接地電位５１に接続されることにより、対向電極２０の電位差が安定し、イオン発生器１０の安定した動作が実現する。

高圧トランス３３の二次側には、分圧抵抗として、高圧側分圧抵抗３４、安定負荷抵抗３５及び低圧側分圧抵抗３６が直列に設けられている。針電極１４は、高圧側分圧抵抗３４と安定負荷抵抗３５の間に配線接続され、対向電極２０は、安定負荷抵抗３５と低圧側分圧抵抗３６の間に配線接続されている。

高圧側分圧抵抗３４、安定負荷抵抗３５及び低圧側分圧抵抗３６は、高圧トランス３３の二次側の電圧を分圧して針電極１４及び対向電極２０に印加するための分圧抵抗である。なお、分圧抵抗としては、高圧のコンデンサが使用されても良い。即ち本発明において、分圧抵抗との用語は、高圧のコンデンサを含むものとする。

高圧側分圧抵抗３４には、ダイオードとして出力負偏移ダイオード３７が順方向を高圧トランス３３側として並列に接続されている。出力負偏移ダイオード３７は、高電圧発生器３の出力を負極側に偏移させるためのダイオードである。

高圧側分圧抵抗３４と並列に出力負偏移ダイオード３７が設けられることにより、正極側が負極側に対して抑制されて負極側に偏移した交流電圧が生成され針電極１４に印加される。

即ち、針電極１４に印加される高電圧の負極側の半波によって主たるイオンとしてマイナスイオンを発生させることができ、且つ電圧が低減された正極側の半波によって好適な微量のプラスイオンを発生させることができる。

そして、このようなプラスイオンの発生により、針電極１４や近傍の空間に残留したマイナスイオンを中和リフレッシュすることができ、マイナスイオンの発生量を増大させることができる。

また、主たるイオンとして大量のマイナスイオンと、若干のプラスイオンが交互に発生されるので、発生するイオンが吹き出し方向からそれて広がることを抑制し、イオンの直進性を維持することができる。

また、大量のマイナスイオンに少量のプラスイオンを混在させることにより、構造部への不用意な帯電現象を抑制することもできる。よって、マイナスイオンや微量のオゾンを遠方まで好適に送ることができる。

針電極１４と高圧側分圧抵抗３４との間には、安全のために感電を防止する限流安全抵抗４０が設けられても良い。即ち、針電極１４は、限流安全抵抗４０を介して高圧側分圧抵抗３４と安定負荷抵抗３５の間に接続されても良い。

このように限流安全抵抗４０が設けられることにより、針電極１４に触れた際の短絡電流を制限して感電に対する安全性を高めることができる。そして、安全な高電圧の印加で大量のマイナスイオンを発生させることができる。

なお、限流安全抵抗４０は、安全のために接触時の電流を制限するものであるので、直列回路中であれば他の位置に挿入されても良い。例えば、限流安全抵抗４０は、変圧比を考慮して適切な抵抗値に変更されて、限流抵抗３２のように、高圧トランス３３の一次側に設けられても良い。

また、高電圧発生器３には、安定負荷抵抗３５及び低圧側分圧抵抗３６と並列に、高電圧発生器３の正極側の出力を微調整する回路である正極出力調整回路４１が設けられても良い。

正極出力調整回路４１は、安定負荷抵抗３５及び低圧側分圧抵抗３６と並列に設けられ順方向を高圧トランス３３側、即ち接地電位５１側、とするダイオードとして、正極抑制ダイオード３８を有する。また、正極抑制ダイオード３８に対して直列に接続された、安定した抵抗である負荷抵抗４２が設けられている。負荷抵抗４２は、正極電圧のみの負荷となる。

このような正極出力調整回路４１が設けられることにより、針電極１４に印加される正極側の電圧を微調整することができる。これにより、好適な量のプラスイオンを発生させることができ、主たるイオンであるマイナスイオンを効率良く増量することができる。

例えば、負荷抵抗４２の抵抗値を好適に調整することにより、出力電圧がプラスイオンを発生する電圧となることを調整でき、電圧調整タップ３１が最大タップのときのみプラスイオンが発生する有効な正極電圧とすることができる。即ち、所定のタップの設定までは、正極電圧によるプラスイオンが混在して発生し、それ以下の電圧となるタップの設定では、マイナスイオンのみが発生するという調整も可能となる。

なお、正極側の半波によって発生されるプラスイオンが少量であっても、マイナスイオン発生量を増大させる効果が得られる。具体的には、針電極１４に印加される正極側の半波は、負極側の半波に対して１／３以下の電圧に抑制されても良い。

このように正極側の半波の電圧が１／３以下に抑制されることにより、好適な少量のプラスイオンが発生し、イオンの滞留を抑制し、主たるイオンとして大量のマイナスイオンを室内へ送り出すことができる。

即ち、半波毎に異曲の電圧となるため、負極の半波時にマイナスイオンが発生して、マイナスイオンが針電極１４に分布していても、次の半波は正極となってプラスイオンが発生されそのプラスイオンによって中和リフレッシュされる。

このように毎回が過渡状態でのイオン発生になることから、空間に残留するイオンの影響を受けずに、過大な初期状態のマイナスイオンを発生させることができる。これにより、遠方まで届くようにマイナスイオンの発生量を増やすことができる。

また、前述の分圧抵抗としての低圧側分圧抵抗３６は、対向電極２０に好適な負電位を与えるための対向電極用出力調整回路４３を構成する。対向電極用出力調整回路４３は、低圧側分圧抵抗３６と、対向電極用ダイオード３９と、対向電極用負荷抵抗４４と、コンデンサ４５と、を有する。

対向電極用ダイオード３９は、主に対向電極２０の正極電圧を抑制するダイオードである。対向電極用ダイオード３９は、対向電極２０と安定負荷抵抗３５をつなぐ配線に、順方向が安定負荷抵抗３５側となるよう設けられている。また、対向電極用負荷抵抗４４及びコンデンサ４５は、それぞれ低圧側分圧抵抗３６と並列であって、一端が対向電極用ダイオード３９の対向電極２０側の配線に接続されるよう設けられている。

換言すれば、対向電極２０は、対向電極用ダイオード３９を介して低圧側分圧抵抗３６と安定負荷抵抗３５の間に接続されている。そして、対向電極用ダイオード３９は、対向電極用負荷抵抗４４及びコンデンサ４５を介して、低圧側分圧抵抗３６に対して並列に設けられている。

このような対向電極用出力調整回路４３が設けられることにより、針電極１４に対向する対向電極２０は、好適な電圧の負電位になる。即ち、針電極１４に負電極が印加されマイナスイオンが発生される際に、対向電極２０も同じ負電位となる。

これにより、同極反発の効果により、マイナスイオンが対向電極２０に吸収され難くなり、マイナスイオンの発生効率が向上する。よって、マイナスイオンの発生量が増大し、室内の遠方までマイナスイオンを送ることができる。
なお、図示を省略するが、対向電極２０が接地電位５１に直接的に接続され、対向電極２０が接地電位５１に近い電位となる構成が採用されても良い。

また、図示を省略するが、高電圧発生器３には、限流抵抗３２の両端電圧を検出する検出手段が設けられても良い。これにより、検出手段によって限流抵抗３２の両端電圧を検出し、正常な動作時の電圧の発生から、電源トランス３０が正常に動作していることを監視することができる。また、検出手段によって、電源トランス３０が焼損状態となるような過負荷を検出して、制御装置４（図１参照）が自動でイオン発生装置１の動作を停止することができる。

よって、針電極１４と対向電極２０との間に例えば糸くず等が付着して短絡等が発生した場合であっても、電源トランス３０に二次側の過大な電流が流れて焼損するような事故を防止することができる。

図５は、電圧波形図であり、図５（Ａ）は針電極１４の電圧Ｖｈの波形、図５（Ｂ）は対向電極２０の電圧ＶＬの波形、図５（Ｃ）は針電極１４と対向電極２０の差電圧Ｖｄの波形、を示している。

図４及び図５（Ａ）を参照して、前述の高電圧発生器３が好適に設計されることにより、針電極１４に印加される電圧Ｖｈの波形は、低減された正極電圧の半波と、イオン発生に適した高電圧の負極側の半波と、を繰り返す波形となる。
前述のとおり、このような電圧Ｖｈの波形により、マイナスイオンの発生量を増大させる優れた効果が得られ、その結果、マイナスイオンを遠方へ送ることができる。

図４及び図５（Ｂ）を参照して、対向電極用出力調整回路４３を利用して、対向電極２０の電圧ＶＬを直流の負極電圧としても良い。対向電極２０の電圧ＶＬは、針電極１４から見た場合に、十分に安定した接地電位５１とみなせる負電位となる。

このような電圧ＶＬの波形により、マイナスイオンを吸収せずに、一定量のマイナスイオンをそのまま排出することが可能となる。なお、対向電極用出力調整回路４３を備えない構成も可能であるが、イオン発生量を増大させるためには対向電極用出力調整回路４３を設けることが望ましい。

図４及び図５（Ｂ）を参照して、このような針電極１４と対向電極２０との差電圧Ｖｄの波形により、マイナスイオンの発生量を好適に制御することができる。前述のとおり、マイナスイオンの発生量を増大させ、遠方まで送ることができる。

図６は、イオン発生装置１のイオン排出パターンを示すイメージ図である。
図６を参照して、本実施形態に係るイオン発生装置１からは、前述の如く、マイナスイオンとプラスイオンが交互に送り出される。

例えば交流５０Ｈｚの電源が利用され、排出空気流２６の風速、即ち排出されるイオンの風速が、１ｍ／秒であると仮定する。半波分のマイナスイオンまたはプラスイオンが進行する距離Ｌは、１０００ｍｍ／（５０×２）＝約１０ｍｍとなる。即ち、マイナスイオン層５３の進行方向の距離Ｌは、プラスイオン層５４の進行方向の距離Ｌに略等しく、約１０ｍｍである。

このような排出空気流２６は、約１０ｍｍ毎にマイナスイオンとプラスイオンが引き合いながら塊として前進することとなる。このように異極にイオンが混在することにより、排出空気流２６は、進行方向から側方への広がりが少ないビーム状に形成される。その結果、略直線的な略ビーム状の排出空気流２６によってマイナスイオン及び微量のオゾンを遠方まで到達させることが可能となる。

なお、プラスイオンの量は、マイナスイオンの量に比して１／１０程度であっても良い。少量のプラスイオンは消滅して、遠方においては、マイナスイオンのみが残る。よって、マイナスイオンのみの供給を目的とする場合であっても、最終的にはマイナスイオンのみが供給されるので、問題なく使用することができる。

また、排出空気流２６に少量のプラスイオンが混在されることにより、イオナイザの原理と同様で、極端な帯電現象が抑制される。そのため、帯電によるイオン進行の阻害を少なくすることができる。

そして、微小な風速においても、イオンの拡散が抑制され、マイナスイオン及びプラスイオンの塊として移動する。よって、略ビーム状にまとまった状態で、マイナスイオン及び微量のオゾンを遠方まで到達させることができる。

また、前述のとおり、高電圧発生器３（図４参照）には、限流抵抗３２（図４参照）の両端電圧を検出する図示しない検出手段が設けられても良い。これにより、針電極１４と対向電極２０との間に、例えば糸くず等が付着して、針電極１４と対向電極２０の相互間を短絡した場合であっても、過電流による焼損等の事故を防止することができる。そのため微小な風量であっても安全にイオンを送り出すことができる。

そして、従来の強力な空気清浄機のように室内の床面等から埃を舞い上げることなく、マイナスイオンとプラスイオンを含む略ビーム状の微小な流れによって、遠方までイオン及び微量のオゾンを送ることができる。

即ち、イオン発生装置１は、イオン及び微量のオゾンを対象室内の奥まで到達させることが可能であり、且つ室内に舞う埃を除去し、除菌環境を維持することができる。

特に、イオン発生装置１は、室内全体にイオン及び微量なオゾンを供給することができるので、従来技術にはない優れた効果が得られる。即ち、イオン発生装置１は、イオンのみを室内に供給する構成ではなく、イオン及び微量なオゾンを含む混合ガスを対象室内の全体に供給することができることを特徴とする。

イオン発生装置１は、イオンと微量のオゾンの混合ガスを、周囲の構造物等に吸着されて効果が減ずることなく、室内全体に供給することができ、室内に充満しているウィルス等をもれなく除去することができる。

以上、本発明の実施形態の一例として、マイナスイオン及び微量のオゾンを対象室内の奥まで供給することができるイオン発生装置１について説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。

図１ないし図６を参照して、例えば、室内からイオン発生装置１の内部に空気を吸入する吸入口５は、本体ケーシング２の背面の略全域に略均等に配列されるよう形成されても良い。

このように複数の吸入口５が背面の略全体に形成されていることにより、吸入口５の開口面積を大きく確保することができる。よって、吸入口５は、空気抵抗が低く、大量の空気を効率良く吸入することができ、これにより、イオン発生装置１は、前面の排出口６から大量の空気を吹き出し、強力な排出空気流２６を形成することができる。

また、吸入口５の内側であって高電圧発生器３の上流側には、埃等を除去するための図示しないフィルタが設けられても良い。これにより、フィルタの全面積を有効に利用して吸引空気から埃等を除去することができる。

また、イオン発生器１０の対向電極２０に形成された通過孔２１には、通過孔２１から流出する空気の流れをガイドする図示しないガイドパイプが設けられても良い。

ガイドパイプは、例えば、略円筒状の形態を成し、対向電極２０の空気排出側に複数設けられる。各々のガイドパイプは、対応する通過孔２１と略同軸に設けられる。ガイドパイプの内径は、通過孔２１の直径と略同一で良い。

このようなガイドパイプが設けられることにより、空気が通過孔２１を通過する際に、カルマン渦の発生による不要の空気抵抗を減ずることができる。よって、イオン発生装置１は、更に効率良く、強い流れを略ビーム状に集中させて遠方まで送り出すことができる。

また、イオン発生器１０の図示しないガイドパイプは、風洞円筒２３の同一周方向に傾斜し、且つ風洞円筒２３の径方向に傾斜するよう設けられても良い。
具体的には、ガイドパイプは、イオン発生装置１の風洞円筒２３の軸方向、即ち排出口６から吹き出された排出空気流２６の室内における総合的な進行方向に対して微小な角度で傾斜している。

詳しくは、ガイドパイプは、排出口６となる先端側が内側を向くよう、即ち風洞円筒２３の径方向内側に向かって傾斜すると共に、風洞円筒２３の同一の周方向に傾斜しており、その傾斜角度は、例えば、５度以下であり、好ましくは、２～３度である。

このような構成により、傾斜するガイドパイプから効率良く空気を吹き出し、略螺旋状の気流を生成することができる。即ち、排出口６を構成する傾斜したガイドパイプから吹き出される排出空気流２６は、それぞれが略螺旋状の軌跡を描くように緩やかな渦を形成しながら前進し、全体的にまとまり良く１つの強力な略ビーム状の流れが形成される。

これにより、イオン発生器１０から排出される空気の流れが、効率良く略ビーム状の形態となって、遠方まで到達し、この気流と共にイオン及び微量のオゾンが対象室内の遠方に供給される。
なお、ガイドパイプの数は特に限定されるものではない。ガイドパイプは、針電極１４及び対向電極２０の通過孔２１に対応して、任意の個数設けられる。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更実施が可能である。

１ イオン発生装置
２ 本体ケーシング
３ 高電圧発生器
４ 制御装置
５ 吸入口
６ 排出口
１０ イオン発生器
１１ ファン
１２ ファンケーシング
１３ 針電極ユニット
１４ 針電極
１５ 針先部
１６ 支持部
１７ 大輪部
１８ 小輪部
２０ 対向電極
２１ 通過孔
２３ 風洞円筒
２５ 吸入空気流
２６ 排出空気流
３０ 電源トランス
３１ 電圧調整タップ
３２ 限流抵抗
３３ 高圧トランス
３４ 高圧側分圧抵抗
３５ 安定負荷抵抗
３６ 低圧側分圧抵抗
３７ 出力負偏移ダイオード
３８ 正極抑制ダイオード
３９ 対向電極用ダイオード
４０ 限流安全抵抗
４１ 正極出力調整回路
４２ 負荷抵抗
４３ 対向電極用出力調整回路
４４ 対向電極用負荷抵抗
４５ コンデンサ
５０ 交流電源
５１ 接地電位
５２ 固定抵抗
５３ マイナスイオン層
５４ プラスイオン層
Ｌ 距離
Ｖｈ 電圧
ＶＬ 電圧
Ｖｄ 差電圧
ｔ 時間

Claims (6)

1. 高電圧発生器に接続された針電極及び対向電極を有するイオン発生装置であって、
   前記高電圧発生器は、交流の高電圧を生成する高圧トランスと、前記高圧トランスの二次側に直列に接続され前記高電圧を分圧する複数の分圧抵抗と、を具備し、
   少なくとも１つの前記分圧抵抗には、ダイオードが並列接続されており、
   前記針電極に、正極側が負極側に対して抑制されるよう偏移した交流電圧が印加され、マイナスイオンと前記マイナスイオンより少量のプラスイオンが生成されることを特徴とするイオン発生装置。
2. 交流の高電圧を生成する高圧トランスと、
   前記高圧トランスに直列に接続され前記高電圧を分圧する高圧側分圧抵抗、安定負荷抵抗及び低圧側分圧抵抗と、
   前記高圧側分圧抵抗と前記安定負荷抵抗の間に接続された針電極と、
   前記低圧側分圧抵抗と前記安定負荷抵抗の間に接続された対向電極と、
   前記高圧側分圧抵抗に並列に接続されたダイオードと、を具備し、
   前記針電極に、正極側が負極側に対して抑制されるよう偏移した交流電圧が印加され、マイナスイオンと前記マイナスイオンより少量のプラスイオンが生成されることを特徴とするイオン発生装置。
3. 前記針電極は、限流安全抵抗を介して前記高圧側分圧抵抗と前記安定負荷抵抗の間に接続されていることを特徴とする請求項２に記載のイオン発生装置。
4. 前記安定負荷抵抗及び前記低圧側分圧抵抗と並列に、正極抑制ダイオードを有し正極側の交流電圧を抑制する正極出力調整回路が設けられていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載のイオン発生装置。
5. 対向電極用ダイオードを有し前記対向電極に負電圧を印加する対向電極用出力調整回路が設けられており、
   前記対向電極用ダイオードは、一方が前記対向電極に接続され、他方が前記低圧側分圧抵抗と前記安定負荷抵抗の間に接続され、順方向が前記低圧側分圧抵抗側となるよう設けられていることを特徴とする請求項２から請求項４の何れか１項に記載のイオン発生装置。
6. 前記針電極に印加される正極側の半波は、負極側の半波に対して１／３以下の電圧に抑制されていることを特徴とする請求項１から請求項５の何れか１項に記載のイオン発生装置。

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