JPWO2004019462A1 - イオン発生装置 - Google Patents

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Abstract

マイナスイオン発生装置(10)は、針状電極(2)と、対向電極(3)と、絶縁物(4)と、支持部材(5)と、電源回路(6)と、配線(7,8)とを備える。対向電極(3)は、絶縁物(4)により覆われる。針状電極(2)は、支持部材(5)に固定される。配線(7)は、針状電極(2)に接続され、配線(8)は、対向電極(3)に接続される。電源回路(6)は、−5kV〜−9kVの負電圧を配線(7)を介して針状電極(2)に印加し、接地電圧(0V)を配線(8)を介して対向電極(3)に印加する。

Description

この発明は、マイナスイオンまたはプラスイオンを発生するイオン発生装置に関するものである。
最近、健康機器への関心が高まっている。このような健康機器の1つとしてマイナスイオン発生装置がある。このマイナスイオン発生装置は、2つの電極間に電圧を印加して空気中にマイナスイオンを発生するものである。
従来のマイナスイオン発生装置の主要部を図32に示す。従来のマイナスイオン発生装置は、放電針60と対向電極70とを備える。対向電極70は、リング形状をしており、放電針60の先端60Aに対して前方に配置される。放電針は、絶縁物で覆われておらず、先端60Aは尖っている。
そして、放電針60は、配線61を介して数kV程度の負電圧が印加される。また、対向電極70は、配線71を介して0Vまたは正の電圧が印加される。そうすると、放電針60と対向電極70との間の空間80に電流がわずかに流れ、局部破壊が発生する。そして、コロナ放電が放電針60と対向電極70との間の空間80で持続する。
この場合、放電針60は、先端60Aまたは先端60Aの近傍の空気から電子を放出させる。しかし、電子が放出される方向には、0Vまたは正の電圧が印加された対向電極70が存在するため、放電針60の先端60Aまたは先端60Aの近傍の空気から放出された電子は、大部分、対向電極70に引かれ、消滅する。そして、対向電極70をすり抜けた電子だけが、酸素分子または窒素分子に付着してマイナスイオンとなり、マイナスイオン発生装置からイオン風となって放出されていた。
放電針60と対向電極70との間の空間80でコロナ放電が発生すると、0Vまたは正の電圧が印加された対向電極70の近傍で、酸素分子または窒素分子が乖離したり、電離したりする。その結果、プラスイオンが対向電極70の近傍に発生する。対向電極70は、0Vまたは正の電圧が印加されているため、プラスイオンは、対向電極70によって消滅されず、放電針60によって吸収されないプラスイオンが再結合してオゾンまたは窒素酸化物になる。
このように、電子の放出方向に対向電極が配置される方式では、空気中に放出された電子は、大部分、対向電極70に引っ張られ、消滅する。
そこで、図33に示すように、放電針の前方に対向電極が存在しない方式が考案された。この方式は、空中放電方式と呼ばれる。空中放電方式のマイナスイオン発生装置は、ガラス90と、放電針100A,100Bと、対向電極110とを備える。
放電針100A,100Bおよび対向電極110は、ガラス90の一主面91に設けられる。放電針100A,100Bは、放電針60と同じように、絶縁物で覆われておらず、先端は尖っている。そして、放電針60は、数kVの負電圧が配線101を介して印加される。
対向電極110は、紙面の裏方向に長く延びた、板形状からなり、配線111を介して0Vまたは正の電圧が印加される。
そうすると、たとえば、放電針100Aと対向電極110との間で局部破壊が生じ、放電が空間120に生じる。この場合、放電針100Aは、電子を放出するので、放電針100A,100Bの近傍の酸素分子は、放電針100Aから放出された電子と衝突して電子を放出し、プラスイオンになる。発生したプラスイオンは、放電針100A,100Bに引かれ、消滅する。また、酸素分子から放出された電子は、次の酸素分子と衝突して電子を放出させる。
一方、0Vまたは正の電圧が印加される対向電極110の近傍では、放電により発生した電子は、対向電極110に引かれて消滅し、プラスイオンは、再結合してオゾンまたは窒素酸化物になる。
このように、空中放電方式によるマイナスイオン発生装置は、対向電極が放電針の前方に存在するマイナスイオン発生装置に比べ、より多くのマイナスイオンを発生可能であるが、オゾンまたは窒素酸化物も発生させる点で対向電極が放電針の前方に存在するマイナスイオン発生装置と共通する。
また、特開平11−19201号公報は、図34に示すイオン発生装置200を開示する。イオン発生装置200は、針状電極201と平板電極202とを備える。平板電極202は、中央部に開口部204を有し、四角い枠状に形成されている。
一方、針状電極201は、その軸線が平板電極202の板面と略平行し、かつ、平板電極202の放電用枠辺202dと交差可能な位置関係に設けられる。より具体的には、針状電極201は、平板電極202の平行する2つの枠辺202c,202eに取付けられたニードルホルダ203の中間部に固定される。
針状電極201は、その先端部201aが平板電極202の枠辺202dの方向を向き、平板電極202との高さをdに維持している。ニードルホルダ203は、その両側にスリープ205を有し、スリープ205には調整ネジ206が挿入されている。
平板電極202の2つの枠辺202c,202eには、ほぼ、等間隔でネジ孔202aが形成されており、このネジ孔202aにスリープ205内の調整ネジ206を挿入することにより、ニードルホルダ203および針状電極201は、所定の位置に固定される。
そして、負電圧が針状電極201に印加されると、針状電極201と平板電極202との間でコロナ放電が開始される。その後、針状電極201の全体からの放電が生じる。
針状電極201から放出された電子は、空気分子と衝突して大量のマイナスイオンを発生する。
しかし、上述した従来の技術では、2つの電極間に電流を流し、2つの電極間に存在する空気中で放電を起こさせるため、0Vまたは正の電圧が印加される電極の近傍にもプラスイオンが発生し、その発生したプラスイオンは、消滅せず、オゾンまたは窒素酸化物が大量に発生するという問題がある。
また、2つの電極間に電流を流すため、誤って電極に触れると、感電するという問題がある。
さらに、温度によって空気の抵抗が変化し、放電が安定せず、安定してマイナスイオンを得ることが困難であるという問題がある。
それゆえに、この発明の目的は、2つの電極間に放電を起こさせずにイオンを発生するイオン発生装置を提供することである。
この発明によれば、イオン発生装置は、負電極と、電圧印加回路とを備える。電圧印加回路は、正極と負極とを有し、負電極の周囲に存在する媒質の絶縁破壊電界よりも弱い電界を負電極と正極との間に生成するための負電圧を負極から負電極に印加する。
また、この発明によれば、イオン発生装置は、負電極と、対向電極とを備える。負電極は、所定の負電圧が印加される。対向電極は、負電極と所定の距離を設定して配置され、絶縁物により覆われる。
そして、所定の負電圧は、負電極と対向電極との間に存在する媒質の絶縁破壊電界よりも弱い電界を負電極と対向電極との間に生成するための電圧である。
さらに、この発明によれば、イオン発生装置は、負電極と、対向電極とを備える。負電極は、先端部を除く胴体部が絶縁物により覆われる。対向電極は、負電極との間に所定の電界を生成するために設けられる。
そして、所定の電界は、負電極と対向電極との間に存在する媒質の絶縁破壊電界よりも弱い電界である。
さらに、この発明によれば、イオン発生装置は、負電極と、対向電極と、絶縁物と、電圧印加回路とを備える。絶縁物は、負電極と対向電極との間に設けられる。電圧印加回路は、負電極と対向電極との間に存在する媒質の絶縁破壊電界よりも弱い電界を負電極と対向電極との間に生成するための負電圧を負電極に印加する。
さらに、この発明によれば、イオン発生装置は、負電極と、対向電極と、絶縁物とを備える。対向電極は、負電極との間に所定の電界を生成するために配置される。絶縁物は、負電極と対向電極との間に設けられる。
そして、所定の電界は、負電極と対向電極との間に存在する媒質の絶縁破壊電界よりも弱い電界である。
さらに、この発明によれば、イオン発生装置は、ケースと、絶縁物と、電子放出器とを備える。ケースは、開口部を有する。絶縁物は、ケースの内壁および開口部の端面に接して形成され、かつ、アースされる。電子放出器は、ケース内に配置され、開口部からケースの外側へ電子を放出する。
そして、電子放出器は、電子を放出する負電極と、正極と負極とを有し、負電極の周囲に存在する媒質の絶縁破壊電界よりも弱い電界を負電極と正極との間に生成するための負電圧を負極から負電極に印加する電圧印加回路とを含む。
さらに、この発明によれば、イオン発生装置は、ケースと、第1の絶縁物と、電子放出器とを備える。ケースは、開口部を有する。第1の絶縁物は、ケースの内壁および開口部の端面に接して形成され、かつ、アースされる。電子放出器は、ケース内に配置され、開口部からケースの外側へ電子を放出する。
そして、電子放出器は、所定の負電圧が印加され、電子を放出する負電極と、負電極と所定の距離を設定して配置され、第2の絶縁物により覆われた対向電極とを含み、所定の負電圧は、負電極と対向電極との間に存在する媒質の絶縁破壊電界よりも弱い電界を負電極と対向電極との間に生成するための電圧である。
さらに、この発明によれば、イオン発生装置は、ケースと、第1の絶縁物と、電子放出器とを備える。ケースは、開口部を有する。第1の絶縁部は、ケースの内壁および開口部の端面に接して形成され、かつ、アースされる。電子放出器は、ケース内に配置され、開口部からケースの外側へ電子を放出する。
そして、電子放出器は、先端部を除く胴体部が第2の絶縁物により覆われた負電極と、負電極との間に所定の電界を生成するための対向電極とを含み、所定の電界は、負電極と対向電極との間に存在する媒質の絶縁破壊電界よりも弱い電界である。
さらに、この発明によれば、イオン発生装置は、ケースと、第1の絶縁物と、電子放出器とを備える。ケースは、開口部を有する。第1の絶縁物は、ケースの内壁および開口部の端面に接して形成され、かつ、アースされる。電子放出器は、ケース内に配置され、開口部からケースの外側へ電子を放出する。
そして、電子放出器は、電子を放出する負電極と、対向電極と、負電極と対向電極との間に設けられた第2の絶縁物と、負電極と対向電極との間に存在する媒質の絶縁破壊電界よりも弱い電界を負電極と対向電極との間に生成するための負電圧を負電極に印加する。
さらに、この発明によれば、イオン発生装置は、ケースと、第1の絶縁物と、電子放出器とを備える。ケースは、開口部を有する。第1の絶縁物は、ケースの内壁および開口部の端面に接して形成され、かつ、アースされる。電子放出器は、ケース内に配置され、開口部からケースの外側へ電子を放出する。
そして、電子放出器は、電子を放出する負電極と、負電極との間に所定の電界を生成するための対向電極と、負電極と対向電極との間に設けられた第2の絶縁物とを含み、所定の電界は、負電極と対向電極との間に存在する媒質の絶縁破壊電界よりも弱い電界である。
さらに、この発明によれば、イオン発生装置は、第1の電極と、第2の電極とを備える。第1の電極は、所定の電圧が印加される。第2の電極は、第1の電極と所定の距離を設定して配置され、絶縁物により覆われる。そして、所定の電圧は、第1の電極と第2の電極との間に存在する媒質の絶縁破壊電界よりも弱い電界を第1の電極と第2の電極との間に生成するための電圧である。
さらに、この発明によれば、イオン発生装置は、第1の電極と、第2の電極と、絶縁物と、電圧印加回路とを備える。絶縁物は、第1の電極と第2の電極との間に設けられる。電圧印加回路は、第1の電極と第2の電極との間に存在する媒質の絶縁破壊電界よりも弱い電界を第1の電極と第2の電極との間に生成するための電圧を第1の電極に印加する。
さらに、この発明によれば、イオン発生装置は、第1の電極と、第2の電極と、絶縁物とを備える。第2の電極は、第1の電極との間に所定の電界を生成するための電極である。絶縁物は、第1の電極と第2の電極との間に設けられる。そして、所定の電界は、第1の電極と第2の電極との間に存在する媒質の絶縁破壊電界よりも弱い電界である。
好ましくは、対向電極は、被覆電線からなる。
好ましくは、絶縁物は、対向電極を覆う。
好ましくは、絶縁物は、ガラス、セラミックス、樹脂および半導体のいずれか1つからなる。
好ましくは、絶縁物は、負電極の先端部を除く部分を覆う。
好ましくは、絶縁物は、第1および第2の絶縁物からなり、第1の絶縁物は、対向電極を覆い、第2の絶縁物は、負電極の先端部を除く部分を覆う。
好ましくは、第1および第2の絶縁物は、ガラス、セラミックス、樹脂および半導体のいずれか1つからなる。
好ましくは、第2の絶縁物は、対向電極を覆う。
好ましくは、第2の絶縁物は、負電極の先端部を除く部分を覆う。
好ましくは、第2の絶縁物は、第1および第2の電極用絶縁物からなり、第1の電極用絶縁物は、対向電極を覆い、第2の電極用絶縁物は、負電極の先端部を除く部分を覆う。
好ましくは、第1の絶縁物、第1の電極用絶縁物および第2の電極用絶縁物は、ガラス、セラミックス、樹脂および半導体のいずれか1つからなる。
好ましくは、負電極の先端部は、尖っている。
この発明によるマイナスイオン発生装置においては、負電極(または第1の電極)と対向電極(または第2の電極)との間に放電が生じる電界よりも弱い電界が生成され、電子が負電極から放出される。そして、負電極から放出された電子は、負電極と対向電極との間に存在する分子と衝突し、プラスイオンおよび電子を生成する。生成されたプラスイオンは負電極に吸引され、負電極で消滅する。また、生成された電子は、他の分子に付着してマイナスイオンを発生する。なお、この発明においては、電子は、負電極(または第1の電極)の近傍の空気分子から放出されてもよい。
したがって、この発明によれば、マイナスイオンまたはプラスイオンを優先的に発生させることができる。また、負電極(または第1の電極)と対向電極(または第2の電極)との間に存在する媒質が空気である場合、さらに、オゾンの発生を抑制できる。
図1は、実施の形態1によるマイナスイオン発生装置の斜視図である。
図2は、図1に示すマイナスイオン発生装置のA方向から見た断面構造図である。
図3は、図1に示すマイナスイオン発生装置のB方向から見た平面構造図である。
図4は、マイナスイオンの発生機構を説明するための図である。
図5は、図1に示すマイナスイオン発生装置の電気回路図である。
図6は、部屋の平面図である。
図7は、実施の形態1によるマイナスイオン発生装置によって発生されるマイナスイオン量の図6に示す部屋における分布を示す図である。
図8は、空中放電方式によるマイナスイオン発生装置によって発生されるマイナスイオン量の図6に示す部屋における分布を示す図である。
図9は、実施の形態2によるマイナスイオン発生装置の斜視図である。
図10は、図9に示すマイナスイオン発生装置のA方向から見た断面構造図である。
図11は、図9に示すマイナスイオン発生装置における対向電極の配置位置を示す平面図である。
図12から図15は、対向電極の変形例を示す図である。
図16は、実施の形態3によるマイナスイオン発生装置の斜視図である。
図17は、実施の形態4によるマイナスイオン発生装置の斜視図である。
図18は、図17に示すマイナスイオン発生装置のA方向から見た断面構造図である。
図19は、図17に示すマイナスイオン発生装置のB方向から見た平面構造図である。
図20は、実施の形態5によるマイナスイオン発生装置の斜視図である。
図21は、実施の形態6によるマイナスイオン発生装置の断面図である。
図22は、実施の形態6によるマイナスイオン発生装置の他の断面図である。
図23は、針状電極の変形例を示す斜視図である。
図24から図31は、電子放出器の変形例を示す図である。
図32は、従来の放電方式によるマイナスイオン発生装置の主要部を示す図である。
図33は、従来の放電方式によるマイナスイオン発生装置の他の主要部を示す図である。
図34は、従来の放電方式によるマイナスイオン発生装置のさらに他の主要部を示す図である。
本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
[実施の形態1]
図1を参照して、実施の形態1によるマイナスイオン発生装置10は、ケース1と、針状電極2と、対向電極3と、絶縁物4と、支持部材5と、電源回路6と、配線7,8とを備える。
絶縁物4、支持部材5および電源回路6は、ケース1の底面1Aに固定される。ケース1は、開口部11を有する。針状電極2は、直径が0.5mm〜1.0mmのタングステンから成る。そして、針状電極2は、尖った先端部2Aを有し、先端部2Aがケース1の開口部11を向くように支持部材5に固定される。また、針状電極2は、絶縁物により被覆されていない。なお、針状電極2は、タングステンに限らず、密度が高く、かつ、耐熱温度が高い電気的導体であればよい。
対向電極3は、絶縁物4により覆われ、針状電極2に対して所定の距離を設定して配置される。絶縁物4は、対向電極3を覆う。そして、絶縁物4は、ガラス、セラミックス、樹脂および半導体のいずれかから成る。したがって、絶縁物4は、対向電極3を電気的に絶縁する。なお、絶縁物4を構成する半導体は、10Ωcm以上の比抵抗を有する。つまり、絶縁物4を構成する半導体は、p型およびn型のいずれにもドーピングされていない。
支持部材5は、絶縁物から成る。したがって、支持部材5は、針状電極2をケース1から電気的に浮かす。電源回路6は、−5kV〜−9kVの範囲の負電圧と、接地電圧(0V)とを発生する。そして、電源回路6は、発生した負電圧を配線7を介して針状電極2に与え、発生した接地電圧(0V)を配線8を介して対向電極3に与える。
配線7は、一方端が針状電極2に接続され、他方端が電源回路6に接続される。配線8は、一方端が対向電極3に接続され、他方端が電源回路6に接続される。したがって、針状電極2は、配線7を介して電源回路6から−5kV〜−9kVの範囲の負電圧を受け、対向電極3は、配線8を介して電源回路6から接地電圧(0V)を受ける。
図2を参照して、図1に示すマイナスイオン発生装置10をA方向から見た断面構造について説明する。絶縁物4、支持部材5および電源回路6は、ケース1の底面1Aに接している。対向電極3および絶縁物4は、針状電極2の向こう側に配置される。電源回路6は、針状電極2および支持部材5の向こう側に配置される。
針状電極2の先端部2Aとケース1の開口部11との距離L1は、0cm〜3cmの範囲であり、好ましくは、約1cmである。また、ケース1の底面1Aに垂直な方向の開口部11の距離L2は、0.5cm〜1cmの範囲であり、好ましくは、0.5cm〜0.7cmの範囲である。
図3を参照して、図1に示すマイナスイオン発生装置10のB方向から見た平面構造について説明する。針状電極2は、その先端部2Aがケース1の開口部11から距離L1の位置になるように支持部材5によって固定される。対向電極3および絶縁物4は、針状電極2から距離L4の位置に配置される。距離L4は、絶縁物4の材質によって異なる。絶縁物4がガラスから成るとき、距離L4は、0mm〜15mmの範囲であり、絶縁物4がテフロンからなるとき、距離L4は、30mmである。また、ケース1の底面1Aに平行な方向の開口部11の距離L3は、0.5cm〜1cmの範囲であり、好ましくは、0.5cm〜0.7cmの範囲である。なお、対向電極3および絶縁物4は、針状電極2の先端部2Aよりも開口部11側に配置されてもよく、支持部材5とケース1との間に配置されてもよい。
−5kV〜−9kVの範囲の負電圧が針状電極2に印加され、接地電圧(0V)が対向電極3に印加されると、マイナスイオン発生装置10は、マイナスイオンを開口部11から放出する。図4を参照して、マイナスイオン発生装置10がマイナスイオンを放出する機構について説明する。
負電圧が針状電極2に印加され、接地電圧(0V)が対向電極3に印加されると、針状電極2は、その先端部2Aから電子をケース1の開口部11に向けて放出させる(または、針状電極2は、その先端部2Aの近傍の空気分子から電子を放出させる。以下において同じ。)。放出された電子は、空気中の酸素分子31および窒素分子32に衝突する。そうすると、酸素分子31は、電子31Bを放出し、プラスイオン31Aに変化する。また、窒素分子32は、電子32Bを放出し、プラスイオン32Aに変化する。そして、電子31B,32Bは、他の酸素分子または窒素分子に付着し、マイナスイオン33,34が生成される。
電子の衝突によって生成されたプラスイオン31A,32Aは、針状電極2と対向電極3との間に生成された電界によって針状電極2へ引かれ、針状電極2で消滅する。
その結果、マイナスイオン発生装置10は、マイナスイオン33,34だけを生成する。
−5kV〜−9kVの範囲の負電圧が針状電極2に印加されると、電子は、針状電極2から勢いよく飛び出し、針状電極2の近傍である領域40で酸素分子31または窒素分子32に衝突する。そして、領域40において、酸素分子31および窒素分子32は、それぞれ、電子31B,32Bを放出してプラスイオン31A,32Aに変化する。放出された電子31B,32Bは、空気中を拡散し、他の酸素分子または窒素分子に付着し、マイナスイオン33,34が生成される。
このように、マイナスイオン発生装置10は、針状電極2から電子を放出し、針状電極2の近傍(領域40)で空気中の分子を電離させてプラスイオンと電子とを発生させ、その発生させた電子を針状電極2に印加された負電圧によって針状電極2から遠ざかる方向にさらに拡散させ、プラスイオンを針状電極2に印加された負電圧によって吸引する。その結果、マイナスイオン発生装置10は、電子だけを空気中に拡散し、周囲にマイナスイオンを発生することができる。
図5は、マイナスイオン発生装置10における針状電極2、対向電極、配線7,8および電源回路6の回路図を示す。電源6Aは、−5kV〜−9kVの範囲の負電圧を針状電極2に印加する電源である。
電源6Aと針状電極2との間に電流計を挿入して電源6Aから針状電極2へ流れる電流を測定した結果、8μAであった。また、接地電圧(0V)が印加された対向電極3と接地ノードGNDとの間に電流計を挿入して対向電極3から接地ノードGNDへ流れる電流を測定した結果、0Aであった。
したがって、針状電極2と対向電極3との間には電流が流れない。つまり、針状電極2と対向電極3との間に存在する空気を介して電流が流れることはない。そして、針状電極2と対向電極3との間に存在する空気を介して電流が流れないことは、針状電極2と対向電極3との間に放電が生じないことを意味する。
絶縁物4がガラスで構成される場合、針状電極2と対向電極3との距離L4は、たとえば、10mmである、そして、針状電極2に印加される負電圧は、−5kV〜−9kVの範囲であるので、針状電極2と対向電極3との間の電界は、−5kV/cm〜−9kV/cmの範囲である。
1気圧の空気中で放電を起こさせるには、10kV/cm以上の電界が必要であるので、針状電極2に印加される負電圧は、針状電極2と対向電極3との間に放電を生じさせる電界(すなわち、空気の絶縁破壊電界)よりも弱い電界を生成するための電圧である。
したがって、この発明は、針状電極2と対向電極3との間に放電が生じる電界(すなわち、空気の絶縁破壊電界)よりも弱い電界を生成することを特徴とする。
再び、図1を参照して、電源回路6が配線7を介して−5kV〜−9kVの範囲の負電圧を針状電極2に印加し、配線8を介して接地電圧(0V)を対向電極3に印加すると、針状電極2と対向電極3との間に空気の絶縁破壊電界よりも弱い電界が生成され、針状電極2は、先端部2Aまたは先端部2Aの近傍の空気分子から電子を放出させる。そして、放出された電子は、空気中の酸素分子31または窒素分子32と衝突し、プラスイオン31A,32Aと電子31B,32Bとを生成する。そうすると、針状電極2は、先端部2Aの近傍で生成されたプラスイオンを吸引し、酸素分子31または窒素分子32から放出された電子31B,32Bは、他の酸素分子または窒素分子に付着してマイナスイオン33,34を生成する。そして、マイナスイオン発生装置10は、開口部11からマイナスイオン33,34を放出する。
表1は、この発明によるマイナスイオン発生装置の1号機から10号機について、発生されたマイナスイオン量を測定した結果である。比較のために、空中放電方式によるマイナスイオン発生装置の測定結果を示す。
Figure 2004019462
マイナスイオンを測定した測定器は次のとおりである。型式がアンデス電気ITC−201Aで、測定方式が平板方式である測定器(測定器Aという。)と、型式がシグマテックSC−10で、測定方式が2重円筒方式である測定器(測定器Bという。)とを用いてマイナスイオン量が測定された。
測定順序は、まず、空中放電方式によるマイナスイオン発生装置について測定し、その後、この発明によるマイナスイオン発生装置の1号機〜5号機について順次マイナスイオン量を測定する。そして、再度、空中放電方式によるマイナスイオン発生装置についてマイナスイオン量を測定し、その後、この発明によるマイナスイオン発生装置の6号機〜10号機について順次マイナスイオン量を測定する。最後に、空中放電方式によるマイナスイオン発生装置についてマイナスイオン量を測定する。
上述した測定を、気温:25℃、湿度:50%の条件と、気温:26℃、湿度:58%の条件とにおいて行なった。
その結果、この発明によるマイナスイオン発生装置は、測定器A,Bのいずれの測定器を用いて測定しても、空中放電方式によるマイナスイオン発生装置に比べ、2倍以上のマイナスイオンを発生することが解った。また、湿度が50%から58%へ変化したことによるマイナスイオン量の変化は、殆どない。
空中放電方式によるマイナスイオン発生装置は、放電方式を用いてマイナスイオンを発生させる装置では、最も多くのマイナスイオンを発生するが、この発明によるマイナスイオン発生装置は、その空中放電方式によるマイナスイオン発生装置よりもさらに多くのマイナスイオンを発生することが明らかになった。
表2は、マイナスイオン量のマイナスイオン発生装置からの距離依存性を示す。
Figure 2004019462
測定器は、上述した測定器Bを用いた。測定条件は、気温:25℃、湿度:51%である。この発明によるマイナスイオン発生装置は、測定した全ての距離において、空中放電方式によるマイナスイオン発生装置よりも多くのマイナスイオンを発生することが明らかとなった。
また、空中放電方式によるマイナスイオン発生装置におけるマイナスイオンの発生量は、この発明によるマイナスイオン発生装置におけるマイナスイオンの発生量に対して、距離が3mmの位置では、59%であるのに対して、距離が1mの位置では43%である。このことは、この発明によるマイナスイオン発生装置は、より広い範囲でマイナスイオンを発生させることが可能であることを意味する。
表3は、この発明によるマイナスイオン発生装置の1号機〜10号機について、マイナスイオン発生装置から3mmの位置および10cmの位置におけるマイナスイオン量を測定した結果を示す。
Figure 2004019462
3mmの距離においては、1号機〜10号機により発生されたマイナスイオン量の平均値は、764万個/cmであり、10cmの距離においては、1号機〜10号機により発生されたマイナスイオン量の平均値は、438万個/cmである。そして、2つの距離において、1号機〜10号機間の機器によるマイナスイオン量のバラツキは小さい。したがって、この発明によるマイナスイオン発生装置は、装置としての再現性を十分に備える。
表4は、この発明によるマイナスイオン発生装置と空中放電方式によるマイナスイオン発生装置とにおけるオゾン発生量の比較を示す。測定場所は、装置正面である。また、測定条件は、気温:25℃、湿度:50%である。さらに、測定装置は、荏原実業(株)のオゾンモニターEG−5000である。
Figure 2004019462
中央および左の両方において、この発明によるマイナスイオン発生装置におけるオゾン発生量は、検出限界以下であり、空中放電方式によるマイナスイオン発生装置の場合に比べ、2桁以上少ない。
表5は、この発明によるマイナスイオン発生装置および空中放電方式によるマイナスイオン発生装置の複数の機器についてオゾン量を比較したものである。測定条件は、気温:22℃、湿度:60%である。
Figure 2004019462
この発明によるマイナスイオン発生装置の場合、全ての機器についてオゾン発生量が検出限界以下であり、空中放電方式によるマイナスイオン発生装置の場合に比ベオゾンの発生量が少ない。
図6は、一定の広さを有する部屋30の平面図を示す。長さL7は、3.46mであり、長さL8は、4.36mである。部屋30のポイントP1〜P6の各々において、マイナスイオン発生装置10によって発生されたマイナスイオン量を測定した。ポイントP1,P2,P3,P5は、部屋30の4つの隅に位置し、ポイントP4は、ポイントP3とポイントP5との中間点に位置し、ポイントP6は、マイナスイオン発生装置10から2mの位置に位置する。
表6は、この発明によるマイナスイオン発生装置10によって発生されたマイナスイオン量の各ポイントP1〜P6における測定結果を示す。
Figure 2004019462
表6には、比較のために空中放電方式によるマイナスイオン発生装置によって発生されたマイナスイオン量のポイントP1〜P6における測定結果が示されている。測定条件は、気温:30℃、湿度56%である。
この発明によるマイナスイオン発生装置10によって発生されたマイナスイオン量は、測定器A,Bのいずれの測定器で測定されても、ポイントP1,P2,P6,P4,P3,P5の順で減少し、ポイントP5で最も減少する。
一方、空中放電方式によるマイナスイオン発生装置によって発生されたマイナスイオン量は、ポイントP1,P2,P6,P3,P4,P5の順で減少し、ポイントP5で最も減少する。
そして、この発明によるマイナスイオン発生装置10は、ポイントP1〜P6の全てにおいて、空中放電方式によるマイナスイオン発生装置よりも多くのマイナスイオンを発生できることが解った。つまり、この発明によるマイナスイオン発生装置10は、15.08m(=4.36m×3.46m)の広さにおいて、空中放電方式によるマイナスイオン発生装置よりも多くのマイナスイオンを発生できる。
図7は、この発明によるマイナスイオン発生装置10によって発生されたマイナスイオン量のポイントP1〜P6における分布を示す。また、図8は、空中放電方式によるマイナスイオン発生装置によって発生されたマイナスイオン量のポイントP1〜P6における分布を示す。なお、図7および図8に示すマイナスイオン量は、測定器Bにより測定された。
図7および図8において、縦軸は、マイナスイオン量を表わす。図7および図8からも、この発明によるマイナスイオン発生装置10は、部屋30において、空中放電方式によるマイナスイオン発生装置よりも多くのマイナスイオンを発生できることが明らかである。
表7は、滝において発生されたマイナスイオン量の測定結果を示す。
Figure 2004019462
表7に示すマイナスイオン量は、測定器Aにより測定され、測定条件は、気温30℃、湿度:60%である。測定場所は、滝壷から水平方向へ約15mの位置、および滝壷から水平方向へ約30mの位置である。滝壷から約15mの位置では、20000〜30000個/cmのマイナスイオンが検出され、滝壷から約30mの位置では、5000〜8000個/cmのマイナスイオンが検出された。
一般的には、滝壷の周辺に存在するマイナスイオン量が健康に良いと評価されており、健康に良いマイナスイオン量は、数千〜数万個/cmの範囲であることが解った。
表6に示したように、この発明によるマイナスイオン発生装置10は、約15mの広さを有する部屋30の全領域において、22000個/cm以上のマイナスイオン量を発生する。なお、この数値は、表7の測定結果と比較するために測定器Aによる測定値である。
したがって、この発明によるマイナスイオン発生装置10は、健康に良いと評価されているマイナスイオン量よりも多くのマイナスイオン量を発生できることが解った。
上述したように、この発明によるマイナスイオン発生装置10は、従来のマイナスイオン発生装置に比べ、より多くのマイナスイオンを、より広い範囲で発生でき、オゾンの発生を抑制できる。
また、この発明によるマイナスイオン発生装置10は、自然界において発生されるマイナスイオン量よりも多くのマイナスイオンを発生できる。
なお、電源回路6は、「電圧印加回路」を構成する。また、針状電極2、対向電極3、絶縁物4、電源回路6および配線7,8は、「電子放出器」を構成する。
[実施の形態2]
図9を参照して、実施の形態2によるマイナスイオン発生装置10Aは、マイナスイオン発生装置10に絶縁物9を追加し、絶縁物4を削除したものであり、その他は、マイナスイオン発生装置10と同じである。
絶縁物9は、針状電極2の先端部2Aおよび後端部2Bを除く胴体部2Cを覆う。そして、絶縁物9は、ガラス、セラミックス、樹脂および半導体のいずれかからなる。針状電極2の胴体部2Cを絶縁物9で覆ったものは、負電極20を構成する。負電極20は、胴体部2Cおよび絶縁物9が支持部材5を貫通することにより、支持部材5に固定される。針状電極2の後端部2Bは、配線7に接続される。
マイナスイオン発生装置10Aにおいては、対向電極3は、被覆されず、針状電極2の胴体部2Cが絶縁物9によって被覆される。つまり、針状電極2の一部を絶縁物9によって被覆することによって、針状電極2と対向電極3との間に電流が流れないようにしている。
図10を参照して、図9に示すマイナスイオン発生装置10AのA方向から見た断面構造について説明する。ケース1の底面1A上に対向電極3、支持部材5および電源回路6が設置される。そして、負電極20は、その胴体部2Cおよび絶縁物9が支持部材5を貫通することにより支持部材5により固定される。その他は、図2の説明と同じである。
また、図9に示すマイナスイオン発生装置10AのB方向から見た平面構造は、図3に示す平面構造と同じである。
図11を参照して、対向電極3の配置位置について説明する。負電極20の先端部2Aから後端部2Bに向かう方向をx方向とすると、対向電極3は、通常、絶縁物9のx方向における中央部cpに対向して配置される。しかし、対向電極3は、これに限らず、針状電極2の先端部2Aが接する面15よりもx方向側に配置されればよい。したがって、対向電極3は、点C〜Fのどの位置に配置されてもよい。対向電極3を平面15よりもx方向と反対側に配置すると、絶縁物によって覆われていない針状電極2と対向電極3とが対向することになり、針状電極2と対向電極3との間で放電が生じ易くなるので、これを防止するために、対向電極3の配置位置を上記のように制限したものである。
その他は、マイナスイオン発生装置10と同じである。
再び、図9を参照して、電源回路6が配線7を介して−5kV〜−9kVの負電圧を負電極20の針状電極2に印加し、配線8を介して接地電圧(0V)を対向電極3に印加すると、針状電極2と対向電極3との間に空気の絶縁破壊電界よりも弱い電界が生成され、負電極20は、先端部2Aから電子を放出する。または、負電極20は、先端部2Aの近傍の空気分子から電子を放出させる。そして、放出された電子は、空気中の酸素分子31または窒素分子32と衝突し、プラスイオン31A,32Aと電子31B,32Bとを生成する。そうすると、負電極20は、先端部2Aの近傍で生成されたプラスイオン31A,32Aを吸引し、酸素分子31または窒素分子32から放出された電子31B,32Bは、他の酸素分子または窒素分子に付着してマイナスイオン33,34を生成する。そして、マイナスイオン発生装置10Aは、開口部11からマイナスイオン33,34を放出する。
このように、対向電極3を絶縁物によって覆わず、負電圧が印加される針状電極2の胴体部2Cを絶縁物9によって覆うことによっても、針状電極2と対向電極との間に空気の絶縁破壊電界よりも弱い電界を生成でき、多くのマイナスイオンを発生させることができる。
図12〜図15を参照して、対向電極3の変形例について説明する。図12を参照して、対向電極3は、負電極20の絶縁物9の周方向に沿って弧状に曲げられた対向電極3Aであってもよい。
図13を参照して、対向電極3は、線状の対向電極3Bであってもよい。したがって、対向電極3Bは、より具体的には、通常の配線材によって構成されてもよい。
図14を参照して、対向電極3は、負電極20の絶縁物9を中心軸とするリング状の対向電極3Cであってもよい。
図15を参照して、対向電極3は、負電極20の軸方向に螺旋状に曲げられた対向電極3Dであってもよい。
図12〜図15に示す対向電極3A〜3Dをマイナスイオン発生装置10Aに用いた場合も、針状電極2と対向電極3との間に空気の絶縁破壊電界よりも弱い電界が生成され、オゾンの発生を抑えて多くのマイナスイオンを発生させることができる。
図12〜図15に示した対向電極3A〜3Dは、実施の形態1におけるマイナスイオン発生装置10に用いられてもよい。
なお、負電極20、対向電極3、電源回路6および配線7,8は、「電子放出器」を構成する。
その他は、実施の形態1と同じである。
[実施の形態3]
図16を参照して、実施の形態3によるマイナスイオン発生装置10Bは、マイナスイオン発生装置10に絶縁物9を追加したものであり、その他は、マイナスイオン発生装置10と同じである。
針状電極2および絶縁物9は、負電極20を構成する。したがって、絶縁物9の具体的な材料、負電極20の支持部材5への固定方法および負電極20と配線7との接続方法については、実施の形態2において説明したとおりである。
マイナスイオン発生装置10Bにおいては、針状電極2および対向電極3が、それぞれ、絶縁物4,9によって被覆される。したがって、対向電極3および絶縁物4は、実施の形態1において説明したように、ケース1内のどの位置に配置されてもよい。
針状電極2および対向電極3がそれぞれ絶縁物9,4によって覆われたマイナスイオン発生装置10Bにおいて、−5kV〜−9kVの負電圧が配線7を介して針状電極2に印加され、接地電圧(0V)が配線8を介して対向電極3に印加されると、空気の絶縁破壊電界よりも弱い電界が針状電極2と対向電極3との間に生成され、多くのマイナスイオンが発生する。
なお、負電極20、対向電極3、絶縁物4、電源回路6および配線7,8は、「電子放出器」を構成する。
その他は、実施の形態1,2と同じである。
[実施の形態4]
図17を参照して、実施の形態4によるマイナスイオン発生装置10Cは、マイナスイオン発生装置10の絶縁物4を絶縁物12に代えたものであり、その他は、マイナスイオン発生装置10と同じである。
絶縁物12は、針状電極2と対向電極3との間に配置される。つまり、絶縁物12は、針状電極2または対向電極3を覆うのではなく、針状電極2と対向電極3とを空間的に隔てるために針状電極2と対向電極3との間に配置される。絶縁物12は、ガラス、セラミックスおよび樹脂のいずれかからなる。また、絶縁物12は、対向電極3よりも少なくとも3mm程度以上高くなる高さH、対向電極3の幅よりも少なくとも3mm程度以上広い幅W、および0.1mm程度以上の奥行きDを有する。そして、奥行きDは、絶縁物の絶縁能力によって決定される。なお、絶縁物12は、10Ωcm以上の比抵抗を有する半導体(すなわち、p型またはn型にドーピングされていない半導体)によって構成されてもよい。この場合、絶縁物12の奥行きDは、数百ミクロンのオーダーである。
マイナスイオン発生装置10Cは、針状電極2および対向電極3の両方を絶縁物によって覆うのではなく、針状電極2と対向電極3との間に絶縁物12を配置することにより針状電極2と対向電極3との間に空気の絶縁破壊電界よりも弱い電界を生成することにしたものである。
図18を参照して、図17に示すマイナスイオン発生装置10CのA方向から見た断面構造について説明する。支持部材5、電源回路6および絶縁物12がケース1の底面1A上に配置される。絶縁物12は、針状電極2の向こう側に配置され、対向電極3は、さらに、絶縁物12の向こう側に配置される(図18においては、対向電極3は、絶縁物12により隠されている。)。その他は、図2の説明と同じである。
図19を参照して、図17に示すマイナスイオン発生装置10CのB方向から見た平面構造について説明する。絶縁物12は、針状電極2と平行に針状電極2から距離L5を隔てた位置に配置される。また、対向電極3は、絶縁物12から距離L6を隔てた位置に配置される。距離L5は、0〜30mmの範囲であり、距離L6は、0〜30mmの範囲である。
その他は、図3の説明と同じである。
負電圧が針状電極2に印加され、接地電圧(0V)が対向電圧3に印加されると、対向電極3から針状電極2へ向かう電界が生成される。そして、その電界における電気力線は、対向電極3から出発して針状電極2に入射する。この場合、電気力線は、尖った部分に集中する性質を有するので、針状電極2の先端部2Aに電気力線が集中する傾向が強い。したがって、絶縁物12は、好ましくは、対向電極3と針状電極2の先端部2Aとを結ぶ直線をさえぎる位置に配置される。
針状電極2および対向電極3が絶縁物12によって隔てられたマイナスイオン発生装置10Cにおいて、−5kV〜−9kVの負電圧が配線7を介して針状電極2に印加され、接地電圧(0V)が配線8を介して対向電極3に印加されると、空気の絶縁破壊電界よりも弱い電界が針状電極2と対向電極3との間に生成され、多くのマイナスイオンが発生する。
なお、針状電極2、対向電極3、絶縁物12、電源回路6および配線7,8は、「電子放出器」を構成する。
その他は、実施の形態1と同じである。
[実施の形態5]
図20を参照して、実施の形態5によるマイナスイオン発生装置10Dは、マイナスイオン発生装置10の対向電極3、絶縁物4および配線8を削除したものであり、その他は、マイナスイオン発生装置10と同じである。
電源回路6は、−5kV〜−9kVの負電圧を配線7を介して針状電極2に印加し、接地電圧(0V)を端子66へ出力する。そうすると、針状電極2と電源回路6の端子66との間に空気の絶縁破壊電界よりも弱い電界が生成される。そして、針状電極2は、先端部2Aから電子を放出し、その放出された電子は、空気中の酸素分子または窒素分子に衝突し、プラスイオンと電子とを生成する。針状電極2は、さらに、生成されたプラスイオンを吸引し、空気中に生成されたプラスイオンを消滅させる。そして、酸素分子または窒素分子から放出された電子は、他の酸素分子または窒素分子に付着し、マイナスイオンが生成される。
マイナスイオン発生装置10Dにおいては、針状電極2と電源回路6の端子66との間で放電が生じることはないので、プラスイオンは、専ら針状電極2の先端部2Aの近傍で生成される。したがって、マイナスイオン発生装置10Dのように、特に、対向電極3を設けなくてもオゾンの発生を抑制し、多くのマイナスイオンを発生させることができる。
なお、針状電極2、電源回路6および配線7は、「電子放出器」を構成する。また、実施の形態5によるマイナスイオン発生装置は、実施の形態2によるマイナスイオン発生装置10Aから対向電極3および配線8を削除したもの、または実施の形態3によるマイナスイオン発生装置10Bから対向電極3、絶縁物4および配線8を削除したもの、または実施の形態4によるマイナスイオン発生装置10Cから対向電極3、絶縁物12および配線8を削除したものであってもよい。
その他は、実施の形態1,2,3,4と同じである。
[実施の形態6]
実施の形態6によるマイナスイオン発生装置は、マイナスイオン発生装置10のケース1の内壁を絶縁物で覆ったマイナスイオン発生装置である。図21を参照して、実施の形態6によるマイナスイオン発生装置10Eの断面構造について説明する。ケース1の内壁は、絶縁物13によって覆われている。ケース1は、開口部11を有するが、開口部11の端面11A,11Aも、絶縁物13により覆われている。つまり、絶縁物13は、針状電極2から放出された電子がケース1に帯電しないようにケース1の内壁および開口部11の端面11A,11Aを覆う。そして、絶縁物13は、アースされている。また、絶縁物13は、テフロンまたはガイシからなる。また、絶縁物13は、セラミックス、樹脂および半導体のいずれかにより構成されてもよい。
ケース1の内壁および開口部11の端面11A,11Aが絶縁物13によって覆われるのは、次の理由による。絶縁物13が設けられていないと、針状電極2から放出された電子は、その一部がケース1の内壁または開口部11の端面11A,11Aに帯電する。そうすると、ケース1が絶縁物によって構成されていても、電気を通すようになり、ケース1と針状電極2との間で放電が生じる。したがって、ケース1が帯電することによってケース1と針状電極2との間で放電が生じるのを防止するためにケース1の内壁および開口部11の端面11A,11Aが絶縁物13によって覆われる。
対向電極3、絶縁物4、支持部材5および電源回路6は、アースされた絶縁物13上に配置される。
図21に示すマイナスイオン発生装置10Eの開口部11は、その端面11A,11Aにテーパが形成されている。これにより、生成された電子およびマイナスイオンは、開口部11から外部へ放出され易い。
その他は、図2の説明と同じである。
マイナスイオン発生装置10Eは、図22に示すように、開口部11の端面11A,11Aが絶縁物13によって覆われていれば、テーパが形成されていなくてもよい。
マイナスイオン発生装置10Eにおいて、電源回路6が、−5kV〜−9kVの範囲の負電圧を配線7を介して針状電極2に印加し、接地電圧(0V)を配線8を介して対向電極3に印加すると、針状電極2と対向電極3との間に空気の絶縁破壊電界よりも弱い電界が生成され、針状電極2は、電子を開口部11の方向へ放出する。そして、針状電極2の先端部2Aの近傍で、針状電極2から放出された電子と空気中の酸素分子または窒素分子との衝突が生じ、プラスイオンおよび電子が発生する。プラスイオンは、針状電極2に吸引されて消滅し、電子は、空気中の他の酸素分子または窒素分子に付着してマイナスイオンが生成される。
そして、マイナスイオン発生装置10Eは、電子およびマイナスイオンを開口部11から外部へ放出する。この場合、ケース1は、その内壁および開口部11の端面11A,11Aが絶縁物13により覆われているため、針状電極2から放出された電子により帯電することはなく、ケース1と針状電極2との間で放電は生じない。
したがって、マイナスイオン発生装置10Eは、安定してマイナスイオンを発生できる。
なお、針状電極2、対向電極3、絶縁物4、電源回路6、配線7,8および絶縁物13は、「電子放出器」を構成する。
また、絶縁物13をマイナスイオン発生装置10A,10B,10C,10Dのいずれに適用してもよい。この場合にも、マイナスイオン発生装置10Eと同じように、ケース1と針状電極2との間で放電が生じない。
その他は、実施の形態1〜実施の形態5と同じである。
針状電極2は、図23に示す針状電極21であってもよい。針状電極21は、板状の本体210と、尖端部211,212と、絶縁物213とからなる。尖端部211,212は、本体210に取付けられ、または本体210の一部として形成される。絶縁物213は、樹脂からなり、尖端部211,212を除く本体210を覆う。
針状電極21を用いた場合も、針状電極21と対向電極3との間に空気の絶縁破壊電界よりも弱い電界が生成され、オゾンの発生を抑制して多くのマイナスイオンを発生させることができる。
また、針状電極21は、複数の尖端部211,212を有するので、より多くの電子を放出することができ、その結果、より多くのマイナスイオンを発生させることができる。
図24〜図31を参照して、針状電極2および対向電極3を含む電子放出器の変形例について説明する。
図24を参照して、電子放出器140は、2本の針状電極2,2と、配線131を有するプリント基板130と、支持部材5と、配線7,8とを含む。2本の針状電極2,2は、その一部が直角に曲げられている。そして、直角に曲げられた部分を支持部材5に挿入することにより、2本の針状電極2,2が支持部材5に固定される。配線7は、支持部材5中で針状電極2,2に接続されている。また、配線131を有するプリント基板130が2本の針状電極2,2の下側に配置され、配線8は、配線131に接続される。この場合、プリント基板130は、配線131と2本の針状電極2,2との間に介在するように配置される。
電源回路6が、−5kV〜−9kVの範囲の負電圧を配線7を介して針状電極2,2に印加し、接地電圧(0V)を配線8を介して配線131に印加すると、針状電極2,2と対向電極3としての配線131との間は、絶縁物であるプリント基板130によって絶縁されているので、針状電極2,2と配線131との間に放電が生じない。その結果、上述した機構により、オゾンの発生を抑制して多くのマイナスイオンを発生できる。
図25を参照して、電子放出器141は、2本の針状電極2,2と、配線131を有するプリント基板130と、配線7,8とを含む。2本の針状電極2,2は、その一部が直角に曲げられている。そして、直角に曲げられた部分をプリント基板130に挿入することにより、2本の針状電極2,2が配線131を有するプリント基板130に固定される。この場合、2本の針状電極2,2は、配線131が設けられたプリント基板130の表面と反対側の表面に固定される。そして、配線7は、2本の針状電極2,2に接続され、配線8は、配線131に接続される。
電子放出器141は、電子放出器140と同様に、オゾンの発生を抑制して多くのマイナスイオンを発生できる。電子放出器141の場合、配線131を有するプリント基板130は、針状電極2,2の支持部材5および針状電極2と対向電極3との間に設けられた絶縁物12として機能するため、より簡単に電子放出器を形成することができる。
図26を参照して、電子放出器142は、2本の針状電極2,2と、プリント基板130A,130Bと、配線131と、配線7,8とを含む。2本の針状電極2,2は、その一部が直角に曲げられている。そして、直角に曲げられた部分をプリント基板130Aに挿入することにより、2本の針状電極2,2がプリント基板130Aの一方の表面に固定される。配線7は、2本の針状電極2,2に接続される。
配線131は、プリント基板130Aおよびプリント基板130Bのいずれかの表面に形成され、プリント基板130Aとプリント基板130Bとにより挟まれる。そして、配線131は、配線8に接続される。
電子放出器142においては、対向電極3としての配線131は、2つのプリント基板130A,130Bによって針状電極2,2から絶縁されているので、電子放出器142は、上述した機構によって、オゾンの発生を抑制し、多くのマイナスイオンを発生する。
図27を参照して、電子放出器143は、図25に示す電子放出器142において、針状電極2,2を直線状の針状電極2,2に代えたものであり、その他は、電子放出器141と同じである。
図28を参照して、電子放出器144は、図26に示す電子放出器142において、針状電極2,2を直線状の針状電極2,2に代えたものであり、その他は、電子放出器142と同じである。
図29を参照して、電子放出器145は、2本の針状電極2,2と、配線131を有するプリント基板130と、絶縁物132と、配線7,8とを含む。2本の針状電極2,2は、直線形状を有する。そして、針状電極2,2は、その一部がプリント基板130に挿入されることによりプリント基板130に固定される。
電子放出器145においては、配線131は、針状電極2,2が固定されるプリント基板130の表面と同じ表面に配置される。そして、絶縁物132は、配線131を覆うようにプリント基板130の表面に形成される。配線7は、針状電極2,2に接続され、配線8は、配線131に接続される。
電子放出器145においては、対向電極3としての配線131が絶縁物132によって針状電極2,2から絶縁されるので、電子放出器145は、上述した機構と同じ機構に従って、オゾンの発生を抑制し、より多くのマイナスイオンを発生する。
図30を参照して、電子放出器146は、針状電極2(2A)と、対向電極133と、絶縁物134とを含む。対向電極133は、針状電極2の直径よりも大きい直径を有するチューブからなる。そして、対向電極133の内壁および端面は、絶縁物134により覆われている。また、針状電極2は、対向電極133の中へ入り込み、先端部2Aだけが対向電極133から出ている。針状電極2は、配線7に接続され、−5kV〜−9kVの負電圧が印加される。また、対向電極133は、配線8に接続され、接地電圧(0V)が印加される。
電子放出器146においては、対向電極133が絶縁物134によって針状電極2から絶縁されるので、電子放出器146は、上述した機構と同じ機構に従って、オゾンの発生を抑制し、より多くのマイナスイオンを発生する。
図31を参照して、電子放出器147は、針状電極2と、配線135,136とを含む。配線135,136は、絶縁物によって被覆された通常の配線からなる。そして、配線135,136は、その一方端が針状電極2に接触するように配置される。この場合、針状電極2に接触する一方端は、絶縁物によって被覆されている。
針状電極2は、配線7に接続され、−5kV〜−9kVの負電圧が印加される。また、配線135,136は、配線8に接続され、接地電圧(0V)が印加される。電子放出器147においては、対向電極3としての配線135,136が絶縁物によって針状電極2から絶縁されるので、電子放出器147は、上述した機構と同じ機構に従って、オゾンの発生を抑制し、より多くのマイナスイオンを発生する。
図24〜図31に示す電子放出器140〜147をマイナスイオン発生装置10〜10Eのいずれに適用しても、上述したように、オゾンの発生を抑制し、より多くのマイナスイオンを発生させることができる。
なお、上記においては、2つの電極の間に存在する媒質は、空気であるとして説明したが、この発明においては、2つの電極に間に存在する媒質は空気に限らず、それ以外の媒質であってもよい。
2つの電極の間に存在する媒質が空気以外の場合、2つの電極の間に存在する媒質の絶縁破壊電界よりも弱い電界を生成するための負電圧が針状電極2に印加される。
つまり、この発明は、2つの電極間に存在する媒質中に放電を生じさせないで、マイナスイオンを優先的に発生させるマイナスイオン発生装置に適用可能である。
また、上記においては、対向電極3は、接地電圧(0V)が印加されるとして説明したが、この発明においては、接地電圧(0V)に限らず、針状電極2と対向電極3との間に存在する媒質の絶縁破壊電界よりも弱い電界を生成する正の電圧が対向電極3に印加されてもよい。
さらに、上記においては、マイナスイオン発生装置10〜10Eは、マイナスイオンを発生すると説明したが、5kV〜9kVの範囲の正の電圧が針状電極2に印加され、接地電圧(0V)が対向電極3に印加されることにより、マイナスイオン発生装置10〜10Eは、上述した機構と同じ機構によってプラスイオンのみを発生する。そして、発生されるプラスイオン量は、上述したマイナスイオン量と同等である。
したがって、上述したマイナスイオン発生装置10〜10Eは、マイナスイオンのみ、またはプラスイオンのみを発生するイオン発生装置を構成する。
さらに、マイナスイオンのみ、またはプラスイオンのみを発生するイオン発生装置は、静電気除去装置に適用される。静電気除去装置に適用されたイオン発生装置は、−5kV〜−9kVの負電圧および接地電圧(0V)がそれぞれ針状電極2および対向電極3に一定期間印加されてマイナスイオンを発生し、5kV〜9kVの正電圧および接地電圧(0V)がそれぞれ針状電極2および対向電極3に一定期間印加されてプラスイオンを発生する。このように、一定の周期でマイナスイオンとプラスイオンとを交互に発生するイオン発生装置は、静電気除去装置に適している。
この発明は、空気の絶縁破壊電界よりも弱い電界を針状電極と対向電極との間に生成してイオンを発生するイオン発生装置に適用可能である。

Claims (40)

  1. 負電極(2)と、
    正極と負極とを有し、前記負電極(2)の周囲に存在する媒質の絶縁破壊電界よりも弱い電界を前記負電極(2)と前記正極との間に生成するための負電圧を前記負極から前記負電極(2)に印加する電圧印加回路(6)とを備えるイオン発生装置。
  2. 所定の負電圧が印加される負電極(2)と、
    前記負電極(2)と所定の距離を設定して配置され、絶縁物(4)により覆われた対向電極(3)とを備え、
    前記所定の負電圧は、前記負電極(2)と前記対向電極(3)との間に存在する媒質の絶縁破壊電界よりも弱い電界を前記負電極(2)と前記対向電極(3)との間に生成するための電圧である、イオン発生装置。
  3. 前記対向電極(3)は、被覆電線(135,136)からなる、請求の範囲第2項に記載のイオン発生装置。
  4. 先端部(2A)を除く胴体部(2C)が絶縁物(9)により覆われた負電極(20)と、
    前記負電極(20)との間に所定の電界を生成するための対向電極(3)とを備え、
    前記所定の電界は、前記負電極(20)と前記対向電極(3)との間に存在する媒質の絶縁破壊電界よりも弱い電界である、イオン発生装置。
  5. 負電極(2,20)と、
    対向電極(3)と、
    前記負電極(2,20)と前記対向電極(3)との間に設けられた絶縁物(4,9,12)と、
    前記負電極(2,20)と前記対向電極(3)との間に存在する媒質の絶縁破壊電界よりも弱い電界を前記負電極(2,20)と前記対向電極(3)との間に生成するための負電圧を前記負電極(2,20)に印加する電圧印加回路(6)とを備えるイオン発生装置。
  6. 前記絶縁物(4)は、前記対向電極(3)を覆う、請求の範囲第5項に記載のイオン発生装置。
  7. 前記絶縁物(4)は、ガラス、セラミックス、樹脂および半導体のいずれか1つからなる、請求の範囲第6項に記載のイオン発生装置。
  8. 前記絶縁物(9)は、前記負電極(20)の先端部(2A)を除く部分(2C)を覆う、請求の範囲第5項に記載のイオン発生装置。
  9. 前記絶縁物(9)は、ガラス、セラミックス、樹脂および半導体のいずれか1つからなる、請求の範囲第8項に記載のイオン発生装置。
  10. 前記絶縁物(4,9)は、第1および第2の絶縁物からなり、
    前記第1の絶縁物(4)は、前記対向電極(4)を覆い、
    前記第2の絶縁物(9)は、前記負電極(20)の先端部(2A)を除く部分(2C)を覆う、請求の範囲第5項に記載のイオン発生装置。
  11. 前記第1および第2の絶縁物(4,9)は、ガラス、セラミックス、樹脂および半導体のいずれか1つからなる、請求の範囲第10項に記載のイオン発生装置。
  12. 負電極(2,20)と、
    前記負電極(2,20)との間に所定の電界を生成するための対向電極(3)と、
    前記負電極(2,20)と前記対向電極(3)との間に設けられた絶縁物(4,9,12)とを備え、
    前記所定の電界は、前記負電極(2,20)と前記対向電極(3)との間に存在する媒質の絶縁破壊電界よりも弱い電界である、イオン発生装置。
  13. 前記絶縁物(4)は、前記対向電極(3)を覆う、請求の範囲第12項に記載のイオン発生装置。
  14. 前記絶縁物(4)は、ガラス、セラミックス、樹脂および半導体のいずれか1つからなる、請求の範囲第13項に記載のイオン発生装置。
  15. 前記絶縁物(9)は、前記負電極(20)の先端部(2A)を除く部分(2C)を覆う、請求の範囲第12項に記載のイオン発生装置。
  16. 前記絶縁物(9)は、ガラス、セラミックス、樹脂および半導体のいずれか1つからなる、請求の範囲第15項に記載のイオン発生装置。
  17. 前記絶縁物(4,9)は、第1および第2の絶縁物からなり、
    前記第1の絶縁物(4)は、前記対向電極(3)を覆い、
    前記第2の絶縁物(9)は、前記負電極(20)の先端部(2A)を除く部分(2C)を覆う、請求の範囲第12項に記載のイオン発生装置。
  18. 前記第1および第2の絶縁物(4,9)は、ガラス、セラミックス、樹脂および半導体のいずれか1つからなる、請求の範囲第17項に記載のイオン発生装置。
  19. 開口部(11)を有するケース(1)と、
    前記ケース(1)の内壁および前記開口部(11)の端面(11A)に接して形成され、かつ、アースされた絶縁物(13)と、
    前記ケース(1)内に配置され、前記開口部(11)から前記ケース(1)の外側へ電子を放出する電子放出器とを備え、
    前記電子放出器は、
    前記電子を放出する負電極(2)と、
    正極と負極とを有し、前記負電極(2)の周囲に存在する媒質の絶縁破壊電界よりも弱い電界を前記負電極(2)と前記正極との間に生成するための負電圧を前記負極から前記負電極(2)に印加する電圧印加回路(6)とを含む、イオン発生装置。
  20. 開口部(11)を有するケース(1)と、
    前記ケース(1)の内壁および前記開口部(11)の端面(11A)に接して形成され、かつ、アースされた第1の絶縁物(13)と、
    前記ケース(1)内に配置され、前記開口部(11)から前記ケース(1)の外側へ電子を放出する電子放出器とを備え、
    前記電子放出器は、
    所定の負電圧が印加され、前記電子を放出する負電極(2)と、
    前記負電極(2)と所定の距離を設定して配置され、第2の絶縁物(4)により覆われた対向電極(3)とを含み、
    前記所定の負電圧は、前記負電極(2)と前記対向電極(3)との間に存在する媒質の絶縁破壊電界よりも弱い電界を前記負電極(2)と前記対向電極(3)との間に生成するための電圧である、イオン発生装置。
  21. 前記対向電極(3)は、被覆電線(135,136)である、請求の範囲第20項に記載のイオン発生装置。
  22. 開口部(11)を有するケース(1)と、
    前記ケース(1)の内壁および前記開口部(11)の端面(11A)に接して形成され、かつ、アースされた第1の絶縁物(13)と、
    前記ケース(1)内に配置され、前記開口部(11)から前記ケース(1)の外側へ電子を放出する電子放出器とを備え、
    前記電子放出器は、
    先端部(2A)を除く胴体部(2C)が第2の絶縁物(9)により覆われた負電極(20)と、
    前記負電極(20)との間に所定の電界を生成するための対向電極(3)とを含み、
    前記所定の電界は、前記負電極(20)と前記対向電極(3)との間に存在する媒質の絶縁破壊電界よりも弱い電界である、イオン発生装置。
  23. 開口部(11)を有するケース(1)と、
    前記ケース(1)の内壁および前記開口部(11)の端面(11A)に接して形成され、かつ、アースされた第1の絶縁物(13)と、
    前記ケース(1)内に配置され、前記開口部(11)から前記ケース(1)の外側へ電子を放出する電子放出器とを備え、
    前記電子放出器は、
    前記電子を放出する負電極(2,20)と、
    対向電極(3)と、
    前記負電極(2,20)と前記対向電極(3)との間に設けられた第2の絶縁物(4,9)と、
    前記負電極(2,20)と前記対向電極(3)との間に存在する媒質の絶縁破壊電界よりも弱い電界を前記負電極(2,20)と前記対向電極(3)との間に生成するための負電圧を前記負電極(2,20)に印加する電圧印加回路(6)とを含む、イオン発生装置。
  24. 前記第2の絶縁物(4)は、前記対向電極(3)を覆う、請求の範囲第23項に記載のイオン発生装置。
  25. 前記第1および第2の絶縁物(13,4)は、ガラス、セラミックス、樹脂および半導体のいずれか1つからなる、請求の範囲第24項に記載のイオン発生装置。
  26. 前記第2の絶縁物(9)は、前記負電極(20)の先端部(2A)を除く部分(2C)を覆う、請求の範囲第23項に記載のイオン発生装置。
  27. 前記第1および第2の絶縁物(13,9)は、ガラス、セラミックス、樹脂および半導体のいずれか1つからなる、請求の範囲第26項に記載のイオン発生装置。
  28. 前記第2の絶縁物(4,9)は、第1および第2の電極用絶縁物からなり、
    前記第1の電極用絶縁物(4)は、前記対向電極(3)を覆い、
    前記第2の電極用絶縁物(9)は、前記負電極(20)の先端部(2A)を除く部分(2C)を覆う、請求の範囲第23項に記載のイオン発生装置。
  29. 前記第1の絶縁物(13)、第1の電極用絶縁物(4)および第2の電極用絶縁物(9)は、ガラス、セラミックス、樹脂および半導体のいずれか1つからなる、請求の範囲第28項に記載のイオン発生装置。
  30. 開口部(11)を有するケース(1)と、
    前記ケース(1)の内壁および前記開口部(11)の端面(11A)に接して形成され、かつ、アースされた第1の絶縁物(13)と、
    前記ケース(1)内に配置され、前記開口部(11)から前記ケース(1)の外側へ電子を放出する電子放出器とを備え、
    前記電子放出器は、
    前記電子を放出する負電極(2,20)と、
    前記負電極(2,20)との間に所定の電界を生成するための対向電極(3)と、
    前記負電極(2,20)と前記対向電極(3)との間に設けられた第2の絶縁物(4,9)とを含み、
    前記所定の電界は、前記負電極(2,20)と前記対向電極(3)との間に存在する媒質の絶縁破壊電界よりも弱い電界である、イオン発生装置。
  31. 前記第2の絶縁物(4)は、前記対向電極(3)を覆う、請求の範囲第30項に記載のイオン発生装置。
  32. 前記第1および第2の絶縁物(13,4)は、ガラス、セラミックス、樹脂および半導体のいずれか1つからなる、請求の範囲第31項に記載のイオン発生装置。
  33. 前記第2の絶縁物(9)は、前記負電極(20)の先端部(2A)を除く部分(2C)を覆う、請求の範囲第30項に記載のイオン発生装置。
  34. 前記第1および第2の絶縁物(13,9)は、ガラス、セラミックス、樹脂および半導体のいずれか1つからなる、請求の範囲第33項に記載のイオン発生装置。
  35. 前記第2の絶縁物(4,9)は、第1および第2の電極用絶縁物からなり、
    前記第1の電極用絶縁物(4)は、前記対向電極(3)を覆い、
    前記第2の電極用絶縁物(9)は、前記負電極(20)の先端部(2A)を除く部分(2C)を覆う、請求の範囲第30項に記載のイオン発生装置。
  36. 前記第1の絶縁物(13)、第1の電極用絶縁物(4)および第2の電極用絶縁物(9)は、ガラス、セラミックス、樹脂および半導体のいずれか1つからなる、請求の範囲第35項に記載のイオン発生装置。
  37. 前記負電極(2,20)の先端部(2A)は、尖っている、請求の範囲第1項から請求の範囲第36項のいずれか1項に記載のイオン発生装置。
  38. 所定の電圧が印加される第1の電極(2)と、
    前記第1の電極(2)と所定の距離を設定して配置され、絶縁物(4)により覆われた第2の電極(3)とを備え、
    前記所定の電圧は、前記第1の電極(2)と前記第2の電極(3)との間に存在する媒質の絶縁破壊電界よりも弱い電界を前記第1の電極(2)と前記第2の電極(3)との間に生成するための電圧である、イオン発生装置。
  39. 第1の電極(2,20)と、
    第2の電極(3)と、
    前記第1の電極(2,20)と前記第2の電極(3)との間に設けられた絶縁物(4,9,12)と、
    前記第1の電極(2,20)と前記第2の電極(3)との間に存在する媒質の絶縁破壊電界よりも弱い電界を前記第1の電極(2,20)と前記第2の電極(3)との間に生成するための電圧を前記第1の電極(2,20)に印加する電圧印加回路(6)とを備えるイオン発生装置。
  40. 第1の電極(2,20)と、
    前記第1の電極(2,20)との間に所定の電界を生成するための第2の電極(3)と、
    前記第1の電極(2,20)と前記第2の電極(3)との間に設けられた絶縁物(4,9,12)とを備え、
    前記所定の電界は、前記第1の電極(2,20)と前記第2の電極(3)との間に存在する媒質の絶縁破壊電界よりも弱い電界である、イオン発生装置。
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