JPS6348590B2

JPS6348590B2 -

Info

Publication number: JPS6348590B2
Application number: JP5114879A
Authority: JP
Inventors: Senichi Masuda
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-04-25
Filing date: 1979-04-25
Publication date: 1988-09-29
Also published as: JPS55143788A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は室内空気調整用イオン発生器、空気浄
化用電気集塵装置、帯電物体の除電装置、物体や
粉粒体の荷電装置、静電粉体の塗着装置等の各種
静電気応用装置に使用する低オゾン低NOx型放
電式イオン源に関するものである。

従来、これらの目的に使用するイオン源として
はもつぱらコロナ放電によるものが用いられて来
た。この場合、一般に負コロナ放電を用いて負イ
オンを発生する時は100〜500ppm程度のオゾンを
発生し、人体に大きな悪影響を及ぼす。正コロナ
放電を用いて正イオンを発生する時は、オゾン発
生量はほぼこの1/10程度に下るが、それでもこれ
を完全に除去することはできない。そこで空気浄
化用電気集塵装置におけるダスト荷電部の如く、
正・負両イオンのいづれを用いてもよい様な目的
に対しては正イオンを用い、また正イオン、負イ
オンのいづれを必要とする場合にもなるべくイオ
ン源を小型化してコロナ放電部を局限し、人体に
有害なオゾンの発生を極力防止するのが通例であ
つた。

これに対して本発明者は、コロナ放電極を通電
等の適当な方法で加熱することにより正コロナ放
電、負コロナ放電のいづれにおいてもオゾンの発
生量を大巾に低減できることを見出し、これを別
発明「低オゾン発生型高性能コロナ荷電部付集塵
装置」（特願昭53−148672号）および「低オゾン
型イオン発生器」（特願昭53−153974号）におい
て、当該装置のイオン源として使用することによ
り上記オゾン障害を解決する方法を提案した。

しかるに本発明者はその後の実験により、コロ
ナ放電極を加熱する時は、オゾン発生量は温度上
昇に伴い低下するが、その反面人体に有害な
NOx（実質的にNO₂）が発生する様になることを
見出した。

本発明の目的は、上記コロナ放電極の加熱に伴
う有害なNO₂の発生を極力抑制しつつ、有害な
オゾンの発生を防止した所の上記各種静電応用に
使用するための低オゾン低NOx型コロナ放電式
イオン源を提供するにある。

しかして本発明はこの目的を、コロナ放電極を
150℃以上500℃以下の温度、特に350℃を中心と
するプラス・マイナス50℃の範囲に加熱すること
によつて達成する。

すなわち、本発明者は、その後の実験の結果、
負コロナ放電の場合にはコロナ放電電流を0.2〜
1.2mAの範囲で一定としつつ（コロナ電圧を調整
する）コロナ放電極を150℃に加熱することによ
り空気中でのオゾン発生濃度が非加熱時の値
（100〜500ppm）のほぼ1/2となり、300℃におい
てほぼ1/10、350℃以上においてほぼ０となるこ
と、その反面、350℃を越すとNOx（実質的には
NO₂）が発生しはじめ400℃でその発生濃度が４
〜7ppm、500℃で５〜20ppm、それ以上は温度の
上昇により急激に上昇することを見出した。また
正コロナ放電の場合には、コロナ放電電流を0.1
〜0.2mAの範囲で一定としつつコロナ放電極を
150℃に加熱することにより、空気中でのオゾン
発生濃度が非加熱時の値（15〜30ppm）のほぼ2/
３、300℃においてほぼ1/4〜1/3、350℃において
ほぼ1/5〜1/4、500℃においてほぼ1/10〜1/6、
600℃以上においてほぼ０となること、その反面、
加熱と共にNOx（実質的にはNO₂）が発生しはじ
め、150℃においてほぼ1.6ppm、300℃において
ほぼ2ppm、350℃においてほぼ2.1〜2.2ppmとな
つて、これ以上の温度に加熱してもNOxの実質
的な増加は生じないことが見出された。この場合
オゾン、NOxの発生量はいづれも電流と共に増
大する。これらを総合すると、結局負コロナ放
電、正コロナ放電にいづれを用いる場合にも、コ
ロナ放電極を150℃以上500℃以下の温度に加熱す
ることにより、オゾンとNOxの双方の発生を大
巾に抑制することが出来、特に300℃〜400℃の範
囲に加熱することにより双方の抑制効果は著るし
く大となり、更に加熱温度を350℃とすることに
よつて双方の抑制効果が最適となることになる。
勿論この範囲内で実際にどの値を加熱温度として
選定すべきかは目的とする応用装置の種類と条
件、放電極の材料や加熱電力を含めた経済性、オ
ゾンやNOxの所要抑制値によつて異り、その場
合に応じて適宜に決定すればよい。

すなわち本発明による所の新規の低オゾン低
NOx型コロナ放電式イオン源は、コロナ放電を
行うためのコロナ放電極と、これに対向してこれ
より絶縁の上記設された所の非コロナ性対向電極
と、両者の間に高電圧を印加して該コロナ放電極
より該対向電極に向つてコロナ放電を発生せしめ
るための高圧電源を有し、該コロナ放電によつて
イオンを発生供給する所のコロナ放電式イオン源
において、該コロナ放電極を働作状態下で300℃
以上400℃以下の範囲の温度に加熱することを特
徴とする。

この特徴により本発明による所のイオン源は、
人体に有害なオゾンおよびNOxの双方の発生を
安全上何等問題とならない程度に抑制しつつ、有
効にイオンを発生しうるという大きな作用効果を
撥揮するのである。

但し、コロナ放電極を上記の温度範囲に加熱す
るにはコロナ放電極自体に直接通電してそのジユ
ール熱によつ加熱してもよいが、コロナ放電極の
内部ないし隣接部に抵抗発熱体を設けて、これに
通電の上その熱を伝導せしめることにより間接的
に加熱してもよい。また該コロナ放電極は目的に
応じて針状、線状、有刺棒状、ストリツプ状、歯
付ストリツプ状、その他適当な任意の形状、材料
をもつて構成しうる。また該対向電極は、平板
状、円筒状、金網状、格子状、その他適当な任意
の形状、材料をもつて構成することができる。ま
た該電源としては、目的に応じて正ないし負の直
流高圧電源、あるいは交流高圧電源等、任意の電
源を使用しうるが、空気清浄用電気集塵装置に使
用するには、該放電極を対向電極に対して正極性
とする様な正の直流高電圧を印加し、正コロナを
発生せしめる様な正の直流高圧電源を用いるのが
よい。また除電器に使用するには交流高圧電源を
使用するのがよい。

また該加熱温度としては、特に350℃附近の温
度とする時、オゾンおよびNOxの発生抑制の点
で最高の効果をうることが出来る。

本発明による所のイオン源は、両電極間に気流
を流すことにより発生イオンを室内空気中に導入
してそのイオン調整を行うのに利用でき、また両
電極間に対象物体を導入することによりイオンを
その表面に射突せしめてこれを荷電するのに利用
できる。例えば電気集塵装置の場合、含塵気流を
両電極間に流して、気流中の塵埃粒子にイオンを
射突せしめてこれを強力に荷電の上、クーロン力
を利用してこれをガス流から除去する。

以下、本発明による所の新規のイオン源の構造
および特徴を、実施例および図面により詳述す
る。

第１図は本発明による所の新規のイオン源で、
コロナ放電極として針金電極、対向電極として平
板電極を利用し、該針金放電極に直接通電してこ
れを加熱するものの縦断面、第２図はその水平断
面図、第３図はそのコロナ放電極群を含む面に沿
つての鉛直断面である。図において、１は本発明
による所の新規のイオン源、２，３，４，５は針
金状コロナ放電極で絶縁物で出来たダクト６に上
下で固定張架され、それぞれの上下端子７，７′，
８，８′，９，９′，１０，１０′を介して導線１
１，１２，１３を介して直列に接続され、更に導
線１４，１５を介して商用周波数の交流加熱電源
１６の出力端子１７，１８に接続されると共に導
線１５を介して接地されている。その結果、各放
電極２〜５は大地電位に保たれつつ加熱用の交流
電源より供給される交流電流の通電によるジユー
ル熱で加熱され、本発明の特徴たる温度範囲、本
例では350℃に保持される。但し、この温度はコ
ロナ放電を行なつている状態での温度を指す。こ
の最適温度への調節は電源１６の出力電圧の調整
や適当な抵抗の加熱回路への挿入等、任意の適当
な公知の方法を用いて容易に実現することが出来
る。１９，２０，２１，２２，２３は板状の対向
電極で、それぞれ上下において絶縁物ダクト６に
固定され、それぞれ等しい間隔をもつて該コロナ
放電極２〜５に対向し、それぞれ導線２４，２
５，２６，２７，２８ならびに共通導線２９を介
して、導線３０をもつて正端子を接地せる高圧直
流電源３１の負端子に接続される。これによつて
コロナ放電極群２〜５に対して負の直流高電圧を
印加され、その結果、該針金状コロナ状放電極群
２〜５より該対向電極群１９〜２３の表面に向つ
て正コロナ放電が行なわれ、正イオンが供給され
る。この正イオンは、該針金状コロナ放電極上に
形成されるコロナ放電域から出発し、電極間隙の
空間３２を横切つて走行し、対向電極表面に到達
してこれに吸収される。この場合、該コロナ放電
極は直接通電の結果としてコロナ条件下で350℃
に加熱されているので、すでに述べた如く人体に
有害なオゾンおよびNOxの発生量の双方が最も
低い値に抑制される。発生したイオンは矢印３３
方向に通した気流で同搬して室内空気の調整や帯
電物体の除電に用いたり、あるいは矢印３３の方
向に空間３２に対象物を通すことによりイオンを
射突せしめてこれを荷電したり、その他種々の応
用目的に用いられる。

第４図は本発明による新規のイオン源で、コロ
ナ放電極として刺付円筒状電極、対向電極として
平板電極を利用し、該刺付円筒状電極の内部にこ
れより絶縁の上発熱抵抗体を挿入、これに通電加
熱することにより該コロナ放電極を間接的に加熱
した実施例の縦断面図、第５図はその水平断面
図、第６図はそのコロナ放電極群を含む面に沿つ
ての鉛直断面図である。

図において、１より３３までの番号の要素の名
稱および機能は第１図〜第３図の同一番号の要素
のそれと同一である。３４，３５は刺付円筒状の
コロナ放電極で、円筒の表面に負の高電位にある
該対向電極１９〜２１に向つて突出した一定間隔
で設けられた所の多数の刺付突起部３６を有し、
それぞれの下端において端子７′，８′に接続され
ることにより大地電位にあり、該突起部３６の尖
端から本例では正コロナ放電が行なわれ、正イオ
ンを空間３２に供給する。該刺付円筒状コロナ放
電極３４，３５の内部には耐熱絶縁物３７を介し
て加熱用の発熱抵抗線３８，３９が埋設されてお
り、それぞれが端子７，７′および８，８′に接続
され、交流電源１６より交流電流を供給されてジ
ユール熱により発熱し、該コロナ放電極３４，３
５のコロナ放電を行う突起部３６を間接的に加熱
する。これにより該突起部は正コロナ放電を行な
つている条件のもとで約350℃に加熱され、オゾ
ンおよびNOxの双方がもつとも低い値に抑制さ
れつつ有効にイオンの発生が行なわれるのであ
る。それ以外の点については、本例は第１図〜第
３図の実施例と変る所はない。

第７図は、本発明による所の新規の低オゾン低
NOx型コロナ放電式イオン源を、空気清浄用電
気集塵装置のダクト荷電部に利用せる例の縦断面
図、第８図はその水平断面図、第９図はそのコロ
ナ放電極を含む面に沿つた鉛直断面図である。図
において６は絶縁物より成る所の集塵装置本体ダ
クト、４０はその含じん空気入口、４１は清浄空
気出口である。１はダクト６の上流側に空気流を
さえぎる如くに設けられた所の、本発明による所
の新規のイオン源で、第１図〜第３図の実施例に
示されたものと同一の針金状コロナ放電極と板状
対向電極より成る構造で、直接通電によりコロナ
放電極を約350℃に加熱する方式のものである。
図における２より２３まで番号の要素の名稱と機
能は、第１図〜第３図における同一番号の要素の
それと同一である。本イオン源１は電気集塵装置
におけるダクト荷電部を形成し、その下流に等間
隔をもつてガス流に平行に設けられた所の平行平
板電極群４３，４４，４３′，４４′，…より成る
所のダスト捕集部４５が設けられている。この
中、一つおきに平板電極群４３，４３′，…はそ
れぞれ平板状対向電極１９，２０，…と共に導線
２４，２５，…２８および共通導線２９によつて
正端子が導線３０を介して接地された所の直流高
圧電源の負端子に接続され、また別の一つおきの
平板電極群４４，４４′，は導線４６によつて接
地されている。その結果、これらの相隣る平板電
極群の間の空間４７には粒子捕集用の直流電界が
形成されるのである。いま入口４０より矢印３３
の方向に気流と共に本体ダクト内に進入せるダス
トは、該イオン源１のコロナ放電極２〜５と対向
電極１９〜２３の間の空間３２を通過する間に正
イオンの射突をうけて強力に正に荷電され、次い
でガス流と共に捕集部４５の平行平板電極群４
３，４４，４３′，４４′，…の間の空間４７に進
入し、ここに存在する直流電界により強力なクー
ロン力を受けて、負極性にある所の平板電極４
３，４３′，…の表面に向つて駆動され、この上
に附着して気流から除かれる。清浄になつた空気
は出口４１より矢印３３の方向に外部に供給され
るのである。この場合、排出清浄空気は該コロナ
放電極２〜５が最適値（約350℃）に加熱されて
いる故に、そのオゾンとNOxの含有率は極めて
低い値に抑えられ、人体に対して完全に無害とな
つている。

第１０図は本発明による新規のイオン源を用い
て室内イオン調整用の負イオン供給器を構成せる
例の縦断面図、第１１図はそのコロナ放電極を含
む面に沿つての鉛直断面図である。図において１
は本発明による所の低オゾン低NOx型コロナ放
電式イオン源で、その構成は第１図〜第３図の実
施例のものとまつたく同一であり、２より３２に
至る番号の要素の名称および機能は第１図〜第３
図における同一番号の要素のそれと同一である。
但し本例では直流高圧電源の極性が逆となつてお
り、その結果、負イオンがコロナ放電極から空間
３２に供給される。４８は空気取入管で、図には
示されていない送風機より送られた空気が入口４
０より矢印３３の方向に該取入管４８内に入り、
次いでコロナ放電極２，３と対向電極１９，２
０，２１の間の空間３２をへて出口４１より矢印
３３の方向に室内へ排出され、この間に空間３２
に存在する負イオンを同搬して室内空気に負イオ
ンを附与する。

第１２図は本発明による所の新規のイオン源を
帯電物体の表面荷電を除去するための除電器に利
用せる例の縦断面図である。図において４９は接
地せる金属函体で空気入口４０と、円形の小孔よ
り成る空気出口５０を備え、Ｖ字型に折り曲げた
細線５１より成るコロナ放電極５２の尖端が該小
孔の中心部に位置する如くに碍管５３に絶縁支持
されて配設されている。そして導線５４，５５を
介して一次側を商用周波数電源の出力端子１７，
１８に接続せる絶縁用変圧器５６の二次側に接続
され、その結果Ｖ字型コロナ放電極５２は交流電
流の直接通電によるジユール熱で約350℃に加熱
されている。５７は商用周波数の交流高圧電源で
導線５８によつてその一つの出力端子が接地さ
れ、他の出力端子は導線５９によつて導線５５に
接続されている。これによつてコロナ放電極には
交流高電圧が印加され、そのＶ字型に折り曲げら
れた尖端部分から空気出口５０の内壁に向つて交
流コロナ放電が行なわれ、正・負両極性のイオン
が供給される。いま空気入口４０から高速気流を
矢印３３の方向に該函体４９の内部に導入する
と、空気出口５０からこの高速気流が外方に噴出
し、これに同搬されて正・負イオンが外部に供給
される。したがつて、この噴出気流を帯電物体に
吹きつけると、その表面電荷が上記の正・負イオ
ンの中の逆極性のイオンと適宜に結合して完全に
中和除電される。この場合、該コロナ放電極は働
作状態で約350℃となる如く加熱されているので、
人体に有害なオゾンとNOxが気流と共に外部に
あらわれることは有効に抑制されるのである。

第１３図は本発明による所の新規のイオン源を
用いて室内イオン調整用の正イオン供給器を構成
せる例の縦断面図である。図において６０は絶縁
物で出来た円筒状函体で空気入口４０を有し、か
つその底端６１は閉じているが、他端は接地され
た金属円筒６２をへて外部に開放し、空気出口６
３を有する。該底端６１よりこれに支持されて針
状コロナ放電極６４を有する金属円筒６５が該円
筒６０，６２内の軸に沿つて突出し、その尖端に
ある針状コロナ放電極６４は該接地金属円筒のほ
ぼ中央部に位置している。該金属円筒６５の内部
には、これより絶縁されて発熱抵抗体６６が埋設
され、導線５４，５５を介して、一次側を商用周
波数電源の出力端子１７，１８に接続せる絶縁用
変圧器５６の二次側に接続される。その結果、該
発熱抵抗体６６には交流電流が流れて発熱し、こ
れによつて該コロナ放電極６４は働作時において
約350℃になる様に間接的に加熱される。３１は
負端子を接地せる直流高圧電源でその正端子は導
線２９を介して導線５４に接続され、更に導線６
７を介して該金属円筒６５に接続される。これに
よつて該針状コロナ放電極６４の尖端から該接地
金属円筒６２の内面に向つて正コロナ放電が行な
われ、正イオンを放出する。いま空気入口４０よ
り矢印３３の方向に気流を該円筒状函体６０の内
部に導入すると、それは該金属円筒６２の内部を
通つて出口６３より外方に放出され、この際該正
イオンを同搬して室内に供給し、そのイオンを調
整する。この際、有害なオゾンとNOxが室内に
供給されることが有効に抑制されることは、すで
に述べた通りである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の縦断面図、第２図
はその水平断面図、第３図はそのコロナ放電極群
を含む面に沿つての鉛直断面図である。第４図は
本発明のいま一つの実施例の縦断面図、第５図は
その水平断面図、第６図はそのコロナ放電極群を
含む面に沿つての鉛直断面図である。第７図は本
発明を空気清浄用電気集塵装置のダスト荷電部に
利用せる例の縦断面図、第８図はその水平断面
図、第９図はそのコロナ放電極を含む面に沿つて
の鉛直断面図である。第１０図は本発明を室内イ
オン調整用負イオン供給器に利用せる例の縦断面
図、第１１図はそのコロナ放電極を含む面に沿つ
ての鉛直断面図である。第１２図は本発明を除電
器に利用せる例の縦断面図、第１３図は本発明を
室内イオン調整用正イオン供給器に利用せる例の
縦断面図である。図における主要な要素は次の通りである。１…
…イオン源、２，３，４，５，３４，３５……コ
ロナ放電極、６……絶縁物ダクト、１６……交流
電源、１９，２０，２１，２２，２３……板状対
向電極、３１……直流高圧電源、３６……刺状突
起部、３７……耐熱絶縁物、３８，３９……発熱
抵抗線、４０……空気入口、４１，５０，６３…
…空気出口、４３，４４，４３′，４４′……平行
平板電極、４５……捕集部、４９……金属製函
体、５１……Ｖ字型細線、５３……碍管、５２…
…コロナ放電極、５６……絶縁用変圧器、５７…
…交流高圧電源、６０……絶縁物円筒状函体、６
２……金属円筒、６４……針状コロナ放電極、６
５……金属円筒、６６……発熱抵抗体。

Claims

【特許請求の範囲】

１コロナ放電を行うためのコロナ放電極と、こ
れに対向してこれより絶緑の上配設された所の非
コロナ性対向電極と、両者の間に高電圧を印加し
て該コロナ放電極より該対向電極に向つてコロナ
放電を発生せしめるための高圧電源を有し、該コ
ロナ放電によつてイオンを発生供給する所のコロ
ナ放電式イオン源において、該コロナ放電極を働
作状態下で300℃以上400℃以下の範囲の温度に加
熱する交流電源を設けたことを特徴とする所の低
オゾン低NOx型コロナ放電式イオン源。