WO2004023615A1 - イオン発生素子、イオン発生素子の製造方法、イオン発生素子を備えたイオン発生装置およびイオン発生装置を備えた電気機器 - Google Patents

イオン発生素子、イオン発生素子の製造方法、イオン発生素子を備えたイオン発生装置およびイオン発生装置を備えた電気機器 Download PDF

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WO2004023615A1
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electrode
discharge
dielectric
ion generating
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Yoshinori Sekoguchi
Ryoichi Sugioka
Masato Urushisaki
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Sharp Kabushiki Kaisha
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    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
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    • A61L9/16—Disinfection, sterilisation or deodorisation of air using physical phenomena
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    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C2201/00—Details of magnetic or electrostatic separation
    • B03C2201/10—Ionising electrode has multiple serrated ends or parts

Definitions

  • the present invention provides, for example, an ion generating element that generates both positive and negative ions for sterilizing and removing airborne bacteria in the air and removing harmful substances in the air, a method for manufacturing the ion generating element, and an ion generating element.
  • the present invention relates to an ion generator provided with the ion generator and an electric device provided with the ion generator. Background art
  • This air purifier has a structure in which a mesh electrode is provided on the outside with a dielectric of a cylindrical glass tube interposed, and a plate electrode is provided on the inside.
  • both positive and negative ions are generated and released into the air.
  • these positive and negative ions attach to the surface of airborne bacteria and harmful substances, they cause a chemical reaction to generate active species such as hydrogen peroxide and hydroxyl radicals. By decomposing this active species, airborne bacteria and harmful substances are removed. Has become.
  • FIG. 33 An electric field device having a configuration shown in FIG. 33 has also been proposed (see, for example, Japanese Patent Publication No. 7-95477).
  • a linear discharge electrode 102 and a planar induction electrode 103 are arranged to face each other via a dielectric substrate 101, and are orthogonal to the longitudinal direction of the linear discharge electrode 102.
  • a plurality of electric field concentration branch electrodes 104 are provided in the direction.
  • a high voltage is applied between the linear discharge electrode 102 and the planar induction electrode 103, and a corona discharge is caused in the vicinity of the linear discharge electrode 102.
  • a plasma containing both positive and negative ions is formed on 1.
  • corona discharge starts at the electric field concentration portion 105, which is the sharp portion of the electric field concentration branch electrode 104, and the discharge spreads from there to the entire linear discharge electrode 102. And the variation in the discharge starting voltage is reduced.
  • FIG. 34 An electric field device having the configuration shown in FIG. 34 has also been proposed (see, for example, Japanese Patent Publication No. 2-56769).
  • a plurality of linear discharge electrodes 202 are provided on the surface of a dielectric substrate 201, and the linear discharge electrodes 202 are interposed through the dielectric substrate 201.
  • a flat planar induction electrode 203 is provided.
  • the linear discharge electrode 202 is covered with an alumina coating 204 having a thickness of 1 to 40 m.
  • NOX is generated by discharging between the linear discharge electrode 202 and the planar induction electrode 203 in a high-humidity atmosphere.
  • No. 04 is not attacked by nitric acid, and the durability of the electric field device is improved.
  • the electrode inside the dielectric of the ion generating element is a plate-like electrode
  • the electrode outside the dielectric covers the entire plate-like electrode. Discharge will occur between the mesh electrodes.
  • the discharge noise generated during the discharge is large, the amount of ozone generated due to the discharge increases, and the human body is adversely affected. .
  • the dielectric substrate (dielectric substrate 101 and dielectric substrate 106) Is a plate-like electrode (sheet-like induction electrode 103), discharge occurs between the entire surface of the sheet-like induction electrode 103 and the linear discharge electrode 102. .
  • the problem that the discharge noise is loud and the human body is greatly adversely affected by the large amount of ozone is caused.
  • the alumina coating 204 covering the linear discharge electrode 202 is formed in an area where the linear discharge electrode 202 is formed, Irrespective of the formation region, the film is formed to have a constant thickness from the surface of the dielectric substrate 201, and the alumina film 204 in the region where the linear discharge electrode 202 is not formed. The thickness is larger than the thickness of the linear discharge electrode 202.
  • the alumina coating 204 is dielectrically polarized by the discharge between the linear discharge electrode 202 and the planar induction electrode 203, the electric field concentration near the linear discharge electrode 202 is caused. It gets worse. As a result, a large variation occurs in the generation amount between the positive and negative ions, and a desired ion amount can be obtained unless the discharge voltage between the linear discharge electrode 202 and the planar induction electrode 203 is increased. Can not. Therefore, when the discharge voltage rises, as in the above, there is a problem that the discharge noise generated during the discharge is large, the amount of ozone generated due to the discharge increases, and the human body is adversely affected. Disclosure of the invention
  • the present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an ion generating element capable of reducing discharge noise and having excellent safety, a method of manufacturing an ion generating element, An object of the present invention is to provide an ion generator and an electric device.
  • a further object of the present invention is to provide an ion generating element, a method for manufacturing an ion generating element, an ion generating apparatus, and an electric device capable of reducing variation in the amount of generation between positive and negative ions and reducing power consumption. Is to provide.
  • the induction electrode formed inside the dielectric is bent and formed in a plane facing the discharge electrode provided on the surface of the dielectric.
  • the bending shape of the induction electrode for example, a U-shape, an S-shape, a W-shape or the like can be assumed in plan view.
  • the induction electrode With such a configuration in which the induction electrode is bent, a rectangular area where the induction electrode fits is formed.
  • the discharge area of the induction electrode can be reduced as compared with the case where the induction electrode is formed in a plate shape over the entire area.
  • the discharge noise of the element can be suppressed low, and the amount of ozone harmful to the human body, which is generated by the discharge, can be reduced, and a highly safe element can be provided.
  • the discharge electrodes are formed in a grid shape and each grid is formed with a sharpened portion protruding toward the inside of the grid, electric field concentration occurs between the sharpened portion of the discharge electrode and the induction electrode, and the induction electrode Discharge between the discharge electrode and the discharge electrode is likely to occur.
  • the discharge voltage voltage applied to the induction and discharge electrodes
  • a sufficient amount to inactivate airborne bacteria and remove harmful substances from the air. Both positive and negative ions can be generated.
  • activation refers to the action of disinfecting, removing bacteria, and sterilizing airborne bacteria and decomposing and removing viruses.
  • the power consumption of the element can be reduced, and energy can be saved.
  • Such an effect is achieved by providing a structure in which at least one linear electrode has at least one linear electrode, and a direction different from the extending direction of the longitudinal part (for example, a vertical direction). The same can be obtained even when the configuration is such that a protruding portion is formed to protrude.
  • a discharge occurs (for example, corona discharge near the discharge electrode) based on a potential difference between the discharge electrode and the induction electrode
  • dielectric polarization occurs on the surface of the protective layer on the dielectric.
  • the surface potential of the protective layer located close to the discharge electrode is polarized to the same polarity as the polarity of the discharge electrode, and the protective layer (for example, the dielectric layer) located away from the discharge electrode.
  • the surface potential of the protective layer in the non-formation area of the discharge electrode on the body is polarized to the opposite polarity to the polarity of the discharge electrode.
  • the lines of electric force connecting the discharge electrode and the induction electrode become denser as they are closer to the discharge electrode.
  • the thickness of the protective layer in the non-formation region of the discharge electrode (t When 1) is smaller than the thickness (t 2) of the discharge electrode, the potential on the surface of the protective layer is higher where the line of electric force is denser than when t 1 force St 2 or higher. It becomes polarized.
  • the above-mentioned dielectric has a plate shape (plane shape). This is because both the discharge electrode and the induction electrode provided on the dielectric can have a flat plate shape (including a lattice shape and a U-shape). As a result, the productivity of the ion generating element can be improved.
  • the protective layer is formed on the first dielectric so that the thickness of the protective layer in a region where the discharge electrode is not formed is smaller than the thickness of the discharge electrode.
  • the first dielectric and the second dielectric on which the inductive electrode is formed are bonded together to form an ion generating element. Therefore, a discharge (for example, a discharge electrode) is performed based on the potential difference between the two electrodes.
  • a corona discharge occurs near the discharge electrode, the electric field strength near the discharge electrode can be increased. Thereby, the same effect as above can be obtained.
  • an ion generator is constituted by the above-described ion generating element of the present invention and voltage applying means for applying a voltage between a discharge electrode and an induction electrode of the ion generating element.
  • various electric devices for example, an air conditioner, a refrigerator, a vacuum cleaner, etc.
  • a sending means for sending ions generated by the ion generator into the air Even in this case, the above-described effects can be obtained.
  • FIG. 1A is a plan view showing a schematic configuration of an ion generator according to the present invention.
  • FIG. 1B is a side view of the ion generator as viewed from one side.
  • FIG. 1C is a side view of the ion generator as viewed from another side.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a vacuum cleaner provided with the above-mentioned ion generator.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a refrigerator provided with the above-mentioned ion generator.
  • FIG. 3 is a plan view showing a schematic configuration of an induction electrode provided in an ion generating element of the ion generating device.
  • FIG. 5 is a plan view showing a schematic configuration of a discharge electrode provided in the ion generating element.
  • FIG. 6 is an enlarged plan view showing a portion A in FIG. 1A.
  • FIG. 7 is a plan view showing a schematic configuration of an ion generating element including a discharge electrode having a configuration different from that of the discharge electrode.
  • FIG. 8 is a plan view showing another configuration of the ion generating element.
  • FIG. 9A is an explanatory diagram showing the results of examining the changes in the amount of both positive and negative ions and the amount of ozone generated when the line voltage is changed in the ion generating element having the configuration shown in FIG.
  • FIG. 9B is an explanatory diagram showing the results of examining the change in the amount of both positive and negative ions and the amount of ozone generated when the line voltage is changed in the ion generating element having the configuration shown in FIG. is there.
  • FIG. 10 is a graph showing the relationship between the amount of positive and negative ions generated and the line voltage in the ion generating element having the configuration shown in FIGS.
  • FIG. 11 is a graph showing the relationship between the concentration of generated ozone and the line voltage in the ion generating element having the configuration shown in FIGS.
  • FIG. 12 is a plan view showing still another configuration of the ion generating element.
  • FIG. 13 is a plan view showing still another configuration of the ion generating element.
  • FIG. 14A shows the variation of the line voltage in the ion generator with the configuration shown in Fig. 12.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram showing the results of examining changes in the amount of both positive and negative ions generated and the amount of ozone generated at the time of application.
  • Fig. 14B is an explanatory diagram showing the results of examining the change in the amount of both positive and negative ions and the amount of ozone generated when the line voltage was changed in the ion generating element having the configuration shown in Fig. 13. It is.
  • FIG. 15 is a graph showing the relationship between the amount of both positive and negative ions generated and the line voltage in the ion generating element having the configuration shown in FIGS. 12 and 13.
  • FIG. 16 is a graph showing the relationship between the concentration of ozone generated and the line voltage in the ion generating element having the configuration shown in FIGS.
  • FIG. 17 is a plan view showing still another configuration of the ion generating element.
  • Fig. 18A is an explanatory diagram showing the results of examining the change in the amount of both positive and negative ions and the amount of ozone generated when the line voltage was changed in the ion generating element with the configuration shown in Fig. 12. It is.
  • Fig. 18B is an explanatory diagram showing the results of examining the changes in the amount of positive and negative ⁇ ions and the amount of ozone generated when the line voltage was changed in the ion generating element with the configuration shown in Fig. 17 It is. 'FIG. 19 is a graph showing the relationship between the amount of both positive and negative ions generated and the line voltage in the ion generating device having the configuration shown in FIGS. 12 and 17.
  • FIG. 20 is a graph showing the relationship between the concentration of ozone generated and the line voltage in the ion generating device having the configuration shown in FIGS. 12 and 1.
  • FIG. 21 is a plan view showing still another configuration of the ion generating element.
  • FIG. 22 is a plan view showing still another configuration of the ion generating element.
  • Fig. 23A is an explanatory diagram showing the results of examining the changes in the amount of both positive and negative ions and the amount of ozone generated when the line voltage is changed in the ion generating element with the configuration shown in Fig. 21. It is.
  • Fig. 23B is an explanatory diagram showing the results of examining the change in the amount of both positive and negative ions and the amount of ozone generated when the line voltage was changed in the ion generating element having the configuration shown in Fig. 22. It is.
  • FIG. 24 shows the positive and negative ion generators having the configurations shown in FIGS. 21 and 22.
  • 5 is a graph showing the relationship between the amount of generated ions and the line voltage.
  • FIG. 25 is a graph showing the relationship between the concentration of ozone generated and the line voltage in the ion generating element having the configuration shown in FIGS. 21 and 22.
  • FIG. 26 is an explanatory diagram showing the relationship between the positional relationship between the discharge electrode and the induction electrode and the discharge starting voltage.
  • FIG. 27A is an explanatory diagram showing a state where the sharp portion of the discharge electrode is completely displaced from the induction electrode.
  • FIG. 27B is an explanatory view showing a state in which the sharp portion is slightly closer to the induction electrode.
  • FIG. 27C is an explanatory view showing a state in which the sharp portion overlaps the induction electrode.
  • FIG. 28 is an explanatory diagram showing the relationship between how air is applied to the discharge electrode and the amount of ions generated at that time.
  • FIG. 30 is an explanatory diagram showing electric lines of force directed from the discharge electrode to the induction electrode.
  • FIG. 30 shows that a coating layer is formed on the dielectric, and the thickness of the coating layer in the non-formation region of the discharge electrode is reduced. Indicates a line of electric force from the discharge electrode to the induction electrode when a positive voltage is applied to the discharge electrode and a negative voltage is applied to the induction electrode when the thickness is smaller than the thickness of the discharge electrode.
  • FIG. 31 which is an explanatory diagram shows that the coating layer is formed on the dielectric and the thickness of the coating layer in the non-formation region of the discharge electrode is equal to the thickness of the discharge electrode.
  • FIG. 32 is an explanatory diagram showing lines of electric force from the discharge electrode to the induction electrode when a positive voltage is applied to the discharge electrode and a negative voltage is applied to the induction electrode. If the coating layer is formed on the upper surface of the coating layer and the thickness of the coating layer in the area where the discharge electrode is not formed is larger than the thickness of the discharge electrode,
  • FIG. 3 is an explanatory diagram showing lines of electric force from the discharge electrode to the induction electrode when a positive voltage is applied to the discharge electrode and a negative voltage is applied to the induction electrode. It is an explanatory view showing a schematic configuration of a conventional electric field device.
  • FIG. 34 is a cross-sectional view showing another configuration example of the conventional electric field device. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • FIG. 1A is a plan view showing a schematic configuration of an ion generator 1 according to the present invention
  • FIG. 1B is a side view of the ion generator 1
  • FIG. 1C is a side view of the ion generator 1. It is another side view.
  • the ion generator 1 of the present invention includes an ion generating element 2 and a voltage applying circuit 9 (voltage applying means).
  • the ion generating element 2 includes a dielectric 3, a discharge electrode 4, an induction electrode 5, a discharge electrode contact 6, an induction electrode contact 7, a coating layer 8, and a resistance contact for welding a resistance (not shown). ), And a positive and negative ion is generated by the discharge between the discharge electrode 4 and the induction electrode 5.
  • the dielectric 3 is formed in a flat plate shape in which a substantially rectangular parallelepiped upper dielectric 3a and a lower dielectric 3b are bonded together.
  • a material having excellent oxidation resistance is suitable as long as it is an organic substance.
  • a resin such as polyimide or glass epoxy can be used.
  • an inorganic material is selected as the material of the dielectric 3, a high-purity ceramic such as alumina, crystallized glass, forsterite, and steatite can be used.
  • an inorganic material is more preferable as the material of the dielectric 3, and in view of the moldability and the ease of electrode formation described later, it is preferable to form the material using ceramic. is there.
  • the insulation resistance between the discharge electrode 4 and the induction electrode 5 is uniform, the density variation inside the material is small, The more uniform the insulation ratio of 3, the better.
  • the shape of the dielectric 3 may be another shape such as a circular plate, an elliptical plate, or a polygonal plate, and may be a columnar shape. As shown in FIG. IB and FIG. 1C, it is preferable to use a flat plate shape (including a disk shape and a rectangular solid shape).
  • the discharge electrode 4 is formed integrally with the dielectric 3 on the surface of the dielectric 3 (upper dielectric 3a).
  • any material having conductivity such as tungsten can be used without any particular limitation, provided that the material does not cause deformation such as melting by discharge. It becomes.
  • the discharge electrode 4 has a depth from the surface of the dielectric 3 (when the discharge electrode 4 is provided on the induction electrode 5 side from the surface of the dielectric 3) or a thickness (the discharge electrode 4 protrudes from the surface of the dielectric 3). It is desirable that is uniform.
  • the shape of the discharge electrode 4 may be any of a planar shape, a grid shape, a linear shape, and the like.However, a shape such as a grid shape or a linear shape in which electric field concentration with the induction electrode 5 is likely to occur tends to occur. However, even if the voltage applied between the discharge electrode 4 and the induction electrode 5 is low, it is possible to discharge between the two electrodes.
  • the shape of the discharge electrode 4 is a lattice shape or a comb blade shape, the details of which will be described later.
  • the induction electrode 5 is formed inside the dielectric 3 (between the upper dielectric 3a and the lower dielectric 3b), and is arranged to face the discharge electrode 4. This is because the insulation resistance between the discharge electrode 4 and the induction electrode 5 is desirably uniform, and the discharge electrode 4 and the induction electrode 5 are desirably parallel. With such an arrangement, the distance between the discharge electrode 4 and the induction electrode 5 (hereinafter referred to as the inter-electrode distance) becomes constant, so that the discharge state between the discharge electrode 4 and the induction electrode 5 becomes stable, It is possible to preferably generate ions.
  • the discharge electrode 4 is formed on the outer peripheral surface of the column, and the induction electrode 5 is provided on the axis of the column, so that the distance between the electrodes is constant. be able to.
  • any material having conductivity such as tungsten can be used without particular limitation.
  • the shape of the induction electrode 5 is U-shaped, but details thereof will be described later.
  • the discharge electrode contact 6 is a contact that is electrically connected to the discharge electrode 4 via a connection terminal 23 provided on the same surface as the discharge electrode 4.
  • a lead wire made of a copper wire By connecting one end of a lead wire made of a copper wire to the discharge electrode contact 6 and the other end to the voltage application circuit 9, the discharge electrode 4 and the voltage application circuit 9 can be conducted. Note that the other end of the lead wire may be grounded.
  • the discharge electrode contact 6 may be provided anywhere on the surface of the dielectric 3 because of easy connection with the lead wire. However, since the discharge electrode contact 6 has the same potential as the discharge electrode 4, in order to obtain a stable discharge state, the distance between the induction electrode 5 and the discharge electrode contact 6 must be longer than the inter-electrode distance. It is desirable to provide the discharge electrode contact 6 on the surface of the dielectric 3.
  • the induction electrode contact 7 is a contact that conducts with the induction electrode 5 via a connection terminal 13 provided on the same surface as the induction electrode 5.
  • the induction electrode contact 7 may be provided anywhere on the surface of the dielectric 3 because of ease of connection with the lead wire. However, since the induction electrode contact 7 has the same potential as the induction electrode 5, in order to obtain a stable discharge state, the distance between the discharge electrode 4 and the induction electrode contact 7 must be longer than the inter-electrode distance. It is desirable to provide the induction electrode contact 7 on the surface of the dielectric 3.
  • the discharge electrode contact 6 and the induction electrode contact 7 are formed on the surface of the dielectric 3 so that the distance between the discharge electrode contact 6 and the induction electrode contact 7 is longer than the above-mentioned inter-electrode distance, more stable This is preferable because a discharge state can be obtained.
  • both the discharge electrode contact 6 and the induction electrode contact 7 be provided on a surface of the dielectric 3 other than the surface on which the discharge electrode 4 is provided (hereinafter referred to as the upper surface).
  • the upper surface no wires such as lead wires are arranged on the surface of the dielectric 3 on which the discharge electrode 4 is provided, so that air is blown to the surface on which the discharge electrode 4 is provided by providing a separate blower or the like. In the event of wind, it is possible to prevent the air flow from being disturbed by the lead wire. Thereby, positive ions and negative ions generated at the discharge electrode 4 can be reliably discharged to the outside of the element by being put on the flow of air.
  • both the discharge electrode contact 6 and the induction electrode contact 7 are arranged on a surface (hereinafter, referred to as a lower surface) of the dielectric 3 opposite to the surface on which the discharge electrode 4 is provided. Provided.
  • connection terminal 13 and the induction electrode contact 7 connected to the induction electrode 5 are formed outside the region where the induction electrode 5 and the discharge electrode 4 are opposed to each other.
  • the connection terminal 13 and the discharge electrode 4 are formed outside the region where the induction electrode 5 and the discharge electrode 4 are opposed to each other.
  • connection terminal 23 and the discharge electrode contact 6 connected to the discharge electrode 4 are also formed outside the region where the induction electrode 5 and the discharge electrode 4 face each other. Thereby, the same effect as described above can be obtained. That is, discharge unevenness due to electric field concentration between the connection terminal 23 and the induction electrode 5 at the start of discharge can be reliably avoided, and a stable amount of ions can be emitted.
  • the coating layer 8 protects the discharge electrode 4 formed on the upper surface of the dielectric 3, and is made of, for example, alumina (aluminum oxide).
  • the voltage application circuit 9 supplies a voltage to at least one of the discharge electrode 4 and the induction electrode 5 of the ion generating element 2. For example, when both the discharge electrode 4 and the induction electrode 5 are connected to the voltage application circuit 9, the voltage is applied to both electrodes by the voltage application circuit 9. Further, when the discharge electrode 4 is connected to the ground to set the ground potential and the induction electrode 5 is connected to the voltage application circuit 9, the voltage is applied only to the induction electrode 5 by the voltage application circuit 9. On the other hand, when the induction electrode 5 is connected to the ground to set the ground potential and the discharge electrode 4 is connected to the voltage application circuit 9, the voltage application circuit 9 applies a voltage only to the discharge electrode 4.
  • the voltage applying circuit 9 applies a voltage between the discharge electrode 4 and the induction electrode 5.
  • the voltage applied to must be an alternating voltage.
  • This alternating voltage is not limited to a sine-wave alternating voltage generally used in commercial power supplies (hereinafter, a sine-wave alternating voltage is referred to as an AC voltage), but may be a rectangular-wave alternating voltage. Alternatively, the alternating voltage may be applied using another waveform.
  • the ion generator 1 having such a configuration is applicable to various electric devices.
  • Examples of such electrical equipment include air conditioners, air conditioners (air conditioners), dehumidifiers, humidifiers, air purifiers, refrigerators, fan heaters, electronic ranges, washing and drying machines, vacuum cleaners, and the like.
  • air conditioners air conditioners
  • dehumidifiers dehumidifiers
  • humidifiers air purifiers
  • refrigerators refrigerator heaters
  • electronic ranges washing and drying machines
  • washing and drying machines vacuum cleaners, and the like.
  • a sterilizer and the like can be mentioned.
  • Such electrical equipment is mainly placed in the interior of a house, in a building, in a hospital room or operating room, in a car, on an airplane, in a ship, in a warehouse, or in a refrigerator.
  • FIG. 2 shows an example in which the ion generator 1 of the present invention is applied to a vacuum cleaner 40.
  • the vacuum cleaner 40 includes an ion generator 1 and a blower 41.
  • the blower 41 constitutes a sending means for sending both positive and negative ions generated by the ion generator 1 into the air.
  • the blower 41 includes a fan 42, a motor 43, and a motor drive circuit 44. Further, a filter 45 for removing fine particles is arranged between the ion generator 1 and the blower 41.
  • the air sucked by the vacuum cleaner 40 may be directly sent to the blower 41.
  • the sucked air is transported to the ion generator 1 by the blower 41, and both positive and negative ions generated by the ion generator 1 remove suspended substances and harmful substances in the air and clean the purified air. Released outside the machine 40. Therefore, with such a configuration, it is possible to effectively remove air dirt associated with the use of the vacuum cleaner 40.
  • FIG. 3 shows an example in which the ion generator 1 of the present invention is applied to a refrigerator 50.
  • This refrigerator 50 includes an ion generator 1 and a blower 41 having exactly the same configuration as that applied to the vacuum cleaner 40 described above.
  • the air in the refrigerator 50 may be sucked, and the sucked air may be directly sent to the blower 41.
  • the air is purified before the positive and negative ions are sent into the refrigerator 50, but even in this case, the purified air can be sent into the refrigerator 50. Therefore, the odor in the refrigerator 50 can be removed as described above.
  • FIG. 4 is a plan view of the lower dielectric 3b on which the induction electrode 5 is formed.
  • the induction electrode 5 is formed on the lower dielectric 3b by bending in a surface facing the discharge electrode 4 (see FIG. 1A).
  • the induction electrode 5 connects two longitudinal portions 11 extending parallel to the longitudinal direction of the dielectric 3 (the lower dielectric 3 b) and one end of each longitudinal portion 11. And the connection terminal 13 formed integrally with the connection portion 12. It has a U-shape in plan view as a whole. Then, the induction electrode 5 is placed on the lower dielectric 3b so that the axis connecting the midpoints of the sides of the lower dielectric 3b in the lateral direction coincides with the axis B of the induction electrode 5 that is line-symmetric. Is formed.
  • the sizes of these members are as follows, for example.
  • Each of the longitudinal portions 11 has a width (length in the short direction of the lower dielectric 3b) of 1 mm and a length (length of the lower dielectric 3b in the longitudinal direction) of 23.775 mm. Is formed.
  • the connecting portion 12 has a width (length of the lower dielectric 3b in the longitudinal direction) of 1.5 m ni and a length (length of the lower dielectric 3b in the shorter direction) of 2.5 mm. Is formed. That is, the distance between each of the long portions 11 is 2.5 mm, and the distance between the outermost sides of each of the long portions 11 is 4.5 because the width of each of the long portions 11 is 1 mm. mm.
  • the connection terminal 13 is formed in a semicircular shape having a radius of 1.5 mm, and is formed such that a chord portion thereof coincides with the long side of the connection portion 12.
  • the induction electrode 5 is formed in a U-shape, but may be formed in an S-shape or a W-shape, for example.
  • FIG. 5 is a plan view of the upper dielectric 3a on which the discharge electrode 4 is formed.
  • the discharge electrodes 4 are formed in a grid on the upper dielectric 3a.
  • the discharge electrode 4 is provided with two longitudinal portions 21 extending parallel to the longitudinal direction of the upper dielectric 3a, and provided in a direction perpendicular to the extending direction of each longitudinal portion 21. It has a plurality of connecting portions 22 for connecting the respective longitudinal portions 21 at different positions. Therefore, a portion surrounded by two long portions 21 and two adjacent connecting portions 22 forms one lattice.
  • the discharge electrode 4 has a shape in which four grids are continuously arranged in the longitudinal direction of the upper dielectric 3a. And the three grids arranged in a row have a substantially square shape, while the other grid has a substantially rectangular shape. One side of this rectangular grid, which forms part of the outer periphery of the discharge electrode 4
  • the connecting portion 22 is provided with a circular connecting terminal 23 so that the center thereof is located on the connecting portion 22.
  • each of the grids in the discharge electrode 4 has a plurality of sharpened portions 24 protruding toward the inside of the grid. More specifically, in each of the three substantially square lattices, four triangular sharp points 24 protruding in the direction toward the inside of the lattice from almost the midpoints of the four sides forming each lattice are formed. In addition, four sharp portions 24 protruding from the four vertices of each lattice toward the inside of the lattice are formed.
  • one sharp portion 24 protruding toward the inside of the lattice from the midpoint of the coupling portion 22 facing the coupling portion 22 on which the connection terminal 23 is formed, and Two sharpened portions 24 projecting in the direction toward the inside of the lattice from the intersections of the portion 22 and the adjacent longitudinal portion 21 are formed.
  • the above-mentioned direction toward the inside of the lattice can be assumed to be, for example, a direction toward the intersection of two diagonal lines in each lattice, but is not limited to this direction.
  • the orientation may be any direction in the lattice forming surface.
  • the discharge electrode 4 having such a lattice shape has a shape which is line-symmetrical with respect to an axis C in a direction parallel to the extending direction of the longitudinal portion 21 as a whole, and the upper electrode 3 a
  • the discharge electrode 4 is formed on the upper dielectric 3a such that the axis connecting the midpoints of the lateral sides in the lateral direction coincides with the axis C of line symmetry in the discharge electrode 4.
  • Each of the longitudinal portions 21 has a width (length in the short direction of the upper dielectric 3a) of 0.5 mm and a length (length in the longitudinal direction of the upper dielectric 3a) of 23.6. It is formed with 25 mm.
  • the connecting portion 22 has connection terminals 23 formed thereon, and has a width (length in the longitudinal direction of the upper dielectric 3a) of 0.5 mm, and a width of 0.2 mm in other portions. The length is 5 mm, and the length (length in the short direction of the upper dielectric 3a) is 6 mm.
  • connection terminal 23 is a circle with a radius of 3 mm. Is formed.
  • each grid in the discharge electrode 4 is also formed at intervals of 6.25 mm.
  • each sharp portion 24 of the discharge electrode 4 is formed such that its tip portion 24 a overlaps the above-described induction electrode 5. This is based on the experimental result of Example 6 described later, and the reason will be described in Example 6.
  • each sharp portion 24 is formed such that the distance between the tip portions 24a of the sharp portions 24 in the extending direction of the longitudinal portion 21 is constant (for example, 2 mm).
  • the overlapping portions of the sharp portions 24 of the discharge electrode 4 and the induction electrode 5 are evenly arranged in the extending direction, so that the electric field concentration between the discharge electrode 4 and the induction electrode 5 occurs uniformly.
  • both positive and negative ions are generated from the ion generating element 2 in a well-balanced manner.
  • FIG. 7 is a plan view of the ion generating element 2 having the comb-shaped discharge electrodes 4.
  • the discharge electrode 4 has at least one linear long part 31, and has three in this embodiment.
  • One end of each longitudinal portion 31 is connected by a connecting portion 32, and the connecting portion 32 has the above-mentioned circular connecting terminal 2 so that its center is located on the connecting portion 32. 3 are provided physically.
  • Each longitudinal portion 31 has a direction different from the extending direction of each longitudinal portion 31 in a surface facing the induction electrode 5 (for example, a direction perpendicular to the extending direction of each longitudinal portion 31).
  • a plurality of protruding portions 33 protruding from each other are formed.
  • the distance between the protruding portions 33 adjacent to each other in the extending direction of the longitudinal portion 31 is referred to as a pitch.
  • each protrusion 3 The tip 3 3 a of 3 is formed so as to overlap with the above-described induction electrode 5.
  • the electric field concentrates between the protruding portions 33 of the discharge electrode 4 and the induction electrode 5, and the discharge easily occurs between the two electrodes even at a low voltage. As a result, power consumption can be reliably reduced.
  • a high-purity alumina sheet with a thickness of 0.445 mm is cut into a predetermined size (for example, width 15 mm x length 37 mm), and two aluminum sheets having approximately the same size are cut.
  • a base material of Mina is formed, and these are used as an upper dielectric 3a (first dielectric) and a lower dielectric 3b (second dielectric).
  • the purity of alumina may be 90% or more.
  • alumina having a purity of 92% is used.
  • tungsten is screen-printed in a lattice or comb shape to form the discharge electrode 4 and the connection terminal 23 integrally with the upper dielectric 3a.
  • tungsten is screen-printed in a U-shape on the upper surface of the lower dielectric 3b to form the conductive electrode 5 integrally with the lower dielectric 3b, and the discharge electrode contact is formed on the lower surface of the lower dielectric 3b.
  • 6 and induction electrode contacts 7 are formed by screen printing.
  • an alumina coating layer 8 having a thickness of, for example, 0.2 mm is formed on the surface of the upper dielectric 3a, and the discharge electrode 4 is insulated. At this time, the coating layer 8 is formed so that the thickness of the coating layer 8 in the non-formation region of the discharge electrode 4 is smaller than the thickness of the discharge electrode 4, which will be described later. This will be described in a second embodiment.
  • the ion generating element 2 of the present invention can be easily manufactured.
  • the ground potential of a separately provided circuit (not shown) and the discharge electrode contact 6 are connected by a lead wire.
  • the induction electrode contact 7 and the voltage application circuit 9 are connected by a lead wire, the ion generator 1 is completed.
  • the configuration in which the induction electrode 5 is bent makes it possible to reduce the discharge area of the induction electrode 5 as compared with the case where the induction electrode 5 is formed in a plate shape over the entire rectangular area where the induction electrode 5 fits. it can.
  • the discharge noise of the element can be suppressed to a low level, and the amount of ozone harmful to the human body, which is generated by the discharge, can be reduced, and a highly safe element can be provided.
  • two types of ion generating elements 2 shown in FIGS. 7 and 8 are prepared, and a voltage (hereinafter, also referred to as an input voltage) applied to a voltage applying circuit 9 and an output voltage of an AC voltage (discharge electrode).
  • the voltage between the positive electrode 4 and the induction electrode 5; hereinafter, also referred to as the line voltage) was varied to measure the amount of both positive and negative ions generated, the amount of ozone generated, and the noise.
  • FIGS. 9A and 9B The results are shown in FIGS. 9A and 9B, respectively.
  • the change range of the input voltage is 50 to 100 V
  • the change range of the line voltage is 2.64 to 6.68 kV
  • the frequency is about 40 kHz
  • the temperature is 23.3 to The temperature was 27. 4 ° C and the humidity was 38 to 40%.
  • Fig. 10 shows a graph of the relationship between the line voltage and the ion concentration based on the results of Figs. 9A and 9B, and a graph of the relationship between the line voltage and the ozone concentration. Is shown in FIG.
  • the ion generating element 2 shown in FIG. 7 is referred to as a lot No. l
  • the ion generating element 2 shown in FIG. 8 is referred to as a lot No. 2.
  • the induction electrode 5 is formed in a U-shape, and the discharge electrode 4 is formed in a comb-like shape.
  • the number of protrusions 33 of the discharge electrode 4 is 32, and the tip 33 a of each protrusion 33 overlaps the U-shaped induction electrode 5. It is formed to do. Therefore, the number of intersections (overlapping portions) between the two electrodes is also 32.
  • the pitch of each protrusion 33 is 3 mm.
  • the lot No. 2 has a configuration in which the induction electrode 5 is plate-shaped and the discharge electrode 4 is densely formed with a lattice. Each grid projects from each side toward the inside of the grid The four sharpened portions 61 are provided, and a total of 37 2 sharpened portions 61 are provided in the entire discharge electrode 4. Therefore, the number of intersections between the sharp portion 61 of the discharge electrode 4 and the induction electrode 5 is 37.2.
  • the lot No. 1 can obtain a higher ion concentration than the lot No. 2 even at a lower line voltage than the lot No. 2.
  • the discharge noise when the input voltage is 100 V, the discharge noise is almost the same between lot No. 1 and lot No. 2, but the input voltage is 50 to 90 V As a result, it was confirmed that the discharge sound of Lot No. 1 was smaller than that of Lot No. 2.
  • the shaded portion in the figure indicates the input voltage when the discharge sound becomes the same as that of Lot No. 2 (the same applies to the following drawings).
  • the induction electrode 5 is formed in a U-shape, and the number (area) of intersections (overlapping portions) between the discharge electrode 4 and the induction electrode 5 is reduced, so that the ozone amount and the discharge noise It can be said that the effect of reducing power consumption can be obtained, and that the power consumption can be reduced by lowering the line voltage.
  • FIGS. 14A and 14B The results are shown in FIGS. 14A and 14B, respectively.
  • the change range of the input voltage is 55 to 100 V
  • the change range of the line voltage is 2.8 to 4.4 kV
  • the frequency is about 40 kHz
  • the temperature is 24.6 to The temperature was 29. 3 ° C and the humidity was 36 to 38%.
  • Fig. 15 shows a graph of the relationship between the line voltage and the ion concentration based on the results of Figs. 14A and 14B, and the graph shows the relationship between the line voltage and the ozone concentration.
  • Figure 16 shows the result.
  • the ion generating element 2 shown in FIG. 12 is referred to as Lot No. 3
  • the ion generating element 2 shown in FIG. 13 is referred to as Lot No. 4.
  • the discharge electrode 4 has a comb-tooth shape, and the induction electrode 5 has Both are U-shaped.
  • the number of the projecting portions 33 of the discharge electrode 4 was set to 20 and the number of intersections (overlapping portions) between the discharge electrode 4 and the induction electrode 5 was set to 20.
  • the number of the protrusions 33 of the discharge electrode 4 is 36, and the number of intersections between the discharge electrode 4 and the induction electrode 5 is 36. Note that the pitch of each protrusion 33 is 2 mm for both lot No. 3 and lot No. 4.
  • FIGS. 12 and 17 two types of ion generating elements 2 shown in FIGS. 12 and 17 are prepared, and the input voltage and the line voltage are changed. And noise. The results are shown in FIGS. 18A and 18B, respectively.
  • the change range of the input voltage is 55 to 100 V
  • the change range of the line voltage is 2.80 to 4.5 kV
  • the frequency is about 40 kHz
  • the temperature is 24.4 to The temperature was 27. 6 ° C and the humidity was 28 to 29%.
  • a blank column in the figure indicates that data could not be obtained due to unstable discharge.
  • Fig. 19 shows a graph of the relationship
  • Fig. 20 shows a graph of the relationship between line voltage and ozone concentration.
  • the ion generating element 2 shown in FIG. 12 will be referred to as Lot No. 5
  • the ion generating element 2 shown in FIG. 17 will be referred to as Lot No. 6.
  • both the discharge electrodes 4 are comb-shaped and the induction electrodes 5 are both U-shaped.
  • lot No. 5 has exactly the same configuration as lot No. 3 of Example 2. That is, in the lot No. 5, the number of the projecting portions 33 of the discharge electrode 4 is 20, the number of intersections between the discharge electrode 4 and the induction electrode 5 is 20, and the pitch of each projecting portion 33 is It is 2 mm.
  • the lot No. 6 has exactly the same configuration as the lot No. 5 except that the pitch of each protrusion 33 of the discharge electrode 4 is 4 mm. Note that despite the fact that Lot No. 5 has exactly the same configuration as Lot No. 3, the result in Figure 18A for Lot No. 5 is the result in Figure 14A for Lot No. 3. The slight difference is due to the different environment (eg, temperature and humidity) during the experiment.
  • each protrusion in discharge electrode 4 is different. It can be said that the larger the pitch of 33 (the larger the distance between the protrusions 33), the larger the amount of ions generated at the same line voltage. In addition, the ozone concentration for Lot No. 5 and Lot No. 6 did not change much for the same line voltage.
  • both the mouthpiece No. 5 and the mouthpiece ⁇ ⁇ 6 have almost the same loudness as that of the lot No. 2 at the same input voltage when the input voltage is 90 V.
  • the discharge noise was smaller than that of the outlet No. 2 at the same input voltage.
  • FIGS. 23A and 23B Two types of ion generating elements 2 shown in FIG. 21 and FIG. 22 are prepared, the input voltage and the line voltage are changed, the amount of both positive and negative ions generated at that time, Ozone generation and noise were examined. The results are shown in FIGS. 23A and 23B, respectively.
  • the change range of the input voltage is 55 to 100 V
  • the change range of the line voltage is 2.76 to 4.34 kV
  • the frequency is about 40 kHz
  • the temperature is 24.9 to The temperature was 28. 8 ° C and the humidity was 40 to 44%.
  • FIG. 24 shows a graph of the relationship between the line voltage and the ion concentration based on the results of FIGS. 23A and 23B, and a graph of the relationship between the line voltage and the ozone concentration.
  • Figure 25 shows the result.
  • the ion generating element 2 shown in FIG. 21 is referred to as Lot No. 7
  • the ion generating element 2 shown in FIG. 22 is referred to as Lot No. 8.
  • the shape of the induction electrode 5 is formed as a flat plate as before, and the number of grids is 5 in parallel with the discharge electrode 4 and the number of sharp portions 24 is 37. It is a thing. Therefore, in Lot No. 7, the number of the sharp portions 24 overlapped by the sharpened portions 24 of the discharge electrodes 4 is 37, which is the same as the number of the sharpened portions 24.
  • Lot No. 8 has the same configuration as Lot No. 7 except that the induction electrode 5 is formed in a U-shape. Therefore, also in the lot No. 8, the number of the sharp portions 24 of the discharge electrode 4 is 37, which is the same as the lot No. 7. However, in lot No. 8, the induction electrode 5 is formed in a U-shape, and the sharp portion 24 on the axis of symmetry of the discharge electrode 4 does not overlap with the induction electrode 5, so that the discharge electrode The overlap between the tip of the sharpened portion 4 of 4 and the induction electrode 5 is 28 by subtracting this portion (9).
  • the discharge noise of Lot No. 7 is almost the same as that of Lot No. 2 at the same input voltage when the input voltage is 100 V and the input voltage is 55 to 9 At 0 V, it was smaller than the discharge sound of Lot No. 2 at the same input voltage.
  • the discharge noise is almost the same as the discharge sound of Lot No. 2 at the same input voltage, and when the input voltage is 55 to 80 V, the same. It was smaller than the discharge sound of port No. 2 at the same input voltage.
  • the intersection between the sharp portion 24 of the discharge electrode 4 and the induction electrode 5 is formed by forming the induction electrode 5 in a U-shape, as compared with the configuration in which the induction electrode 5 is formed in a flat shape. It can be said that the smaller the amount, the higher the effect of reducing ozone and discharge noise.
  • the induction electrode 5 was formed in a U-shape, the intersection between the sharp electrode 24 or the protrusion 33 of the discharge electrode 4 and the induction electrode 5 was reduced, and each sharp electrode was formed.
  • the positive and negative ions can be efficiently generated even if the line voltage is lowered by increasing the pitch of the portion 24 or the protrusions 33.
  • the reduction in line voltage makes it possible to reliably reduce the power consumption of the device, and also to reliably reduce the amount of ozone generated in the device and the discharge noise.
  • the induction electrode 5 is formed in a U-shape, the discharge area of the induction electrode 5 can be reliably reduced as compared with the case where the induction electrode 5 is formed in an S-shape or a W-shape. Thereby, the above-described effect can be further ensured.
  • the discharge between the discharge electrode 4 and the induction electrode 5 was investigated in order to investigate the relationship between the uniformity of the electric field between the discharge electrode 4 and the induction electrode 5 and the ion balance (quantitative balance between positive ions and negative ions).
  • Two types of ion generating elements 2 having different grid patterns of the electrodes 4 were prepared, and the quality of the ion balance was examined for each of them.
  • one of the ion generating elements 2 has a discharge electrode 4 formed in a lattice shape, and has a plurality of lattices having the same pattern (in FIG. 5, a substantially square shape). (3 lattices).
  • the other ion generating element 2 has a non-uniform formation pattern of each grid of the discharge electrode 4, though not shown. For example, this corresponds to a case in which the size of the lattice is different between the lattices, or the pointed portion 24 provided in each lattice is formed at a different position for each lattice.
  • the complete displacement between the discharge electrode 4 and the induction electrode 5 means that the sharp portion 24 of the discharge electrode 4 is formed by the longitudinal portion 11 1 of the induction electrode 5 as shown in FIG. 27A. Refers to the state where it does not overlap. Also, as shown in FIG. 27B, the state in which the discharge electrode 4 and the induction electrode 5 are close to each other means that the sharp portion 24 of the discharge electrode 4 does not overlap the longitudinal portion 11 of the induction electrode 5. This indicates a state in which the tip portion 24a is in contact with the longitudinal portion 11 in plan view. Furthermore, that the discharge electrode 4 and the induction electrode 5 overlap each other means that the tip portion 24a of the sharp portion 24 of the discharge electrode 4 is completely in plan view as shown in FIG. 27C. 5 refers to the state located above.
  • the discharge starting voltage gradually decreases as the positional relationship between the discharge electrode 4 and the induction electrode 5 changes from the state of FIG. 27A to the state of FIG. 27C. Then, as shown in FIG. 27C, in a state where the tip portion 24a of the sharp portion 24 of the discharge electrode 4 and the induction electrode 5 completely overlap, the discharge starting voltage is the lowest. This is because in the state of FIG. 27C, the electric field concentrates between the sharp portion 24 of the discharge electrode 4 and the induction electrode 5, and the discharge easily occurs between the above-mentioned two electrodes even at a low voltage. It seems to be.
  • the way of applying air to the discharge electrode 4 (air flow) is changed.
  • the change in the amount of ions at that time was examined.
  • Figure 28 shows the results. It is assumed that the discharge electrode 4 is formed in a line-symmetric pattern as shown in FIG. As shown in FIG. 28, the amount of ions sent into the air changes depending on how the air is applied to the discharge electrode 4. On the other hand, although not shown, when the discharge electrode 4 was a non-symmetric pattern, the result of the change in the amount of ions was more intense than in the case of the line symmetric pattern.
  • the present invention can be applied to an ion generating element that generates either positive ions or negative ions.
  • the relationship between the thickness of the coating layer 8 and the thickness of the discharge electrode 4 in the ion generator 1 described in the first embodiment will be described.
  • FIG. 29 shows that, when the coating layer 8 is not formed on the dielectric 3, a positive voltage is applied to the discharge electrode 4 and a negative voltage is applied to the induction electrode 5 (see FIG. 4).
  • 5 shows the lines of electric force directed from the discharge electrode 4 to the induction electrode 5 when the electric field is present.
  • the thickness of the discharge electrode 4 is set to 20 ⁇ m.
  • FIGS. 30 to 32 show that a positive voltage is applied to the discharge electrode 4 and a negative voltage is applied to the induction electrode 5 when the coating layer 8 is formed on the dielectric 3. In this case, lines of electric force from the discharge electrode 4 to the induction electrode 5 are shown.
  • the thickness t l of the coating layer 8 in the area where the discharge electrode 4 is not formed on the dielectric 3 is l l / x m in FIG. 30, 22 / z m in FIG. 31, and 22 / z m in FIG.
  • each of the discharge electrodes 4 is 20 ⁇ .
  • the “coating layer 8 in the region where the discharge electrode 4 is not formed on the dielectric 3” does not include the coating layer 8 covering the end surface of the discharge electrode 4.
  • the surface potential of the coating layer 8 located close to the discharge electrode has the same polarity as the polarity of the discharge electrode 4 as shown in FIGS. 30 to 32. To be positive.
  • the surface potential of the coating layer 8 distant from the discharge electrode 4 has a surface potential as shown in FIGS. 30 to 32. However, the polarity is reversed to the polarity of the discharge electrode 4 and becomes negative.
  • the output voltage (the voltage between the discharge electrode 4 and the induction electrode 5, also called the line voltage) is a prototype in which the thickness of the coating layer 8 is changed as shown in FIGS. 30 to 32.
  • the relationship between the amount of both positive and negative ions generated was examined. The results are shown in Table 1.
  • the change range of the input voltage (voltage applied to the voltage application circuit 9) is 55 to 100 V
  • the change range of the output voltage is 2.62 to 4.2 kV
  • the frequency is about 40 kV. Hz.
  • the electric field strength near the discharge electrode 4 is increased by making t 1 smaller than t 2, even if the potential difference (line voltage) between the discharge electrode 4 and the induction electrode 5 is reduced, the discharge is prevented.
  • a desired amount of both positive and negative ions can be generated near the electrode 4. This makes it possible to reduce the power consumption of the device and to reduce the power consumption of the device. Electric noise can be kept low. As a result, the amount of ozone harmful to the human body generated by the discharge can be reduced, and a highly safe element can be provided.
  • the ion generating element of the present invention has no discharge electrode.
  • the thickness of the protective layer in the region may be smaller than the thickness of the protective layer on the discharge electrode.
  • the present invention can be applied to an ion generating element that generates either positive ions or negative ions.
  • the ion generating element, the method for manufacturing the ion generating element, the ion generating apparatus, and the electric apparatus according to the present invention are useful for sterilizing and removing airborne bacteria and removing harmful substances in air.

Abstract

誘電体(3)の内部に誘導電極(5)がU字状に形成され、誘電体(3)の表面に放電電極(4)が格子状に形成される。各格子には、格子内部に向かって突出する先鋭部(24)が形成される。この先鋭部(24)は、その先端部分が誘導電極(5)と重畳するように形成される。また、放電電極(4)は、同一形成パターンの格子を複数有して構成されるとともに、線対称パターンで形成される。また、誘電体(3)上の放電電極(4)を覆うように、コーティング層(8)が誘電体(3)上に形成される。このとき、放電電極(4)の非形成領域におけるコーティング層(8)の厚さが、放電電極(4)の厚さよりも小さくなるように、コーティング層(8)が形成される。

Description

T JP2003/010238
明 細 書 イオン発生素子、 イオン発生素子の製造方法、 イオン発生素子を備えたイオン 発生装置およびイオン発生装置を備えた電気機器 技術分野
本発明は、 例えば、 空気中の浮遊細菌を殺菌、 除去したり、 空気中の有害物質 を除去するための正負両イオンを発生するイオン発生素子、 イオン発生素子の製 造方法、 イオン発生素子を備えたイオン発生装置、 および、 イオン発生装置を備 えた電気機器に関するものである。 背景技術
一般に、 事務所や会議室など、 換気の少ない密閉化された部屋では、 部屋内に 人が多いと、 呼吸により排出される二酸化炭素やタバコの煙、 ホコリなどの空気 汚染物質が増加するため、 人間をリラックスさせる効能を有する負イオンが空気 中から減少する。 特に、 タバコの煙によって負イオンが多量に失われ、 通常の 1 Z 2〜 1 / 5程度にまで減少することがある。 そこで、 空気中に負イオンを補給 方る i め、 種々のイオン発生装置がこれまで市販されている。
しかし、 いずれの装置も、 直流高電圧方式で負イオンのみを発生させるもので あり、 空気中に負イオンを捕給することはできるものの、 空気中の浮遊細菌や有 害物質を積極的に除去するものではなかった。
そこで、 近年では、 正イオンおょぴ負イオンの両イオンを発生させるイオン発 生素子が開発されており、 それを搭載した空気清浄機が既に実用化されている。 この空気清浄機は、 円筒状ガラス管の誘電体を挟んで外側に網状電極を配設する 一方、 内側に板状電極を配設した構造となっている。
これら両電極間を放電させることにより、 正負両イオンが発生して空気中に放 出される。 これらの正負両イオンが空気中の浮遊細菌や有害物質表面に付着する と、 化学反応を起こして過酸化水素や水酸基ラジカルなどの活性種が発生する。 この活性種の分解作用により、 空気中の浮遊細菌や有害物質が除去されるように なっている。
また、 従来から、 図 3 3に示す構成の電界装置も提案されている （例えば、 特 公平 7— 9 5 4 7 7号公報参照） 。 この電界装置は、 誘電体基板 1 0 1を介して 線状放電電極 1 0 2と面状誘導電極 1 0 3 とを対向して配置し、 線状放電電極 1 0 2の長手方向と直交する方向に複数の電界集中用枝電極 1 0 4を設けた構成と なっている。 この構成では、 線状放電電極 1 0 2と面状誘導電極 1 0 3 との間に 高電圧を印加し、 線状放電電極 1 0 2近傍でコロナ放電させることで、 誘電体基 板 1 0 1上に正負両イオンを含むプラズマが形成される。 このとき、 電界集中用 枝電極 1 0 4の鋭利部である電界集中部 1 0 5にてコロナ放電が開始し、 そこか ら線状放電電極 1 0 2の全体に放電が広がるため、 放電開始性が向上し、 放電開 始電圧のバラツキも縮小されるものとなっている。
また、 従来から、 図 3 4に示す構成の電界装置も提案されている （例えば、 特 公平 2— 5 6 7 9 3号公報参照） 。 この電界装置では、 誘電体基板 2 0 1の表面 に複数の線状放電電極 2 0 2が設けられており、 かつ、 線状放電電極 2 0 2に対 して誘電体基板 2 0 1を介して平板状の面状誘導電極 2 0 3が設けられている。 そして、 線状放電電極 2 0 2は、 膜厚が 1 ~ 4 0 mのアルミナ被膜 2 0 4で覆 われている。
この構成では、 高湿度雰囲気で線状放電電極 2 0 2と面状誘導電極 2 0 3 との 間で放電を行うことによって N O Xが発生し、 それが硝酸を生成しても、 アルミ ナ被膜 2 0 4は硝酸によって侵されることがなく、 電界装置の耐久性が向上する ものとなっている。
しかしながら、 上述した、 既に実用化されている空気清浄機においては、 ィォ ン発生素子の誘電体内部の電極が板状の電極であるため、 当該板状電極の全体に わたって誘電体外側の網状電極との間で放電が起こることになる。 その結果、 こ のように放電領域が広いことに起因して、 放電時に発生する放電音が大きい、 放 電に伴って発生するオゾン量が増大し、 人体への悪影響が大きいという問題が生 ずる。
また、 特公平 7— 9 5 4 7 7号公報に記載の電界装置においても、 上記と同様 の問題が起こる。 すなわち、 誘電体内部 （誘電体基板 1 0 1と誘電体基板 1 0 6 との間） の電極が板状の電極 （面状誘導電極 1 0 3 ) であるために、 面状誘導電 極 1 0 3の全体にわたって線状放電電極 1 0 2との間で放電が起こる。 その結果 、 やはり、 放電音が大きい、 オゾン量の增大による人体への悪影響が大きいとい う問題が生ずる。
また、 特公平 2— 5 6 7 9 3号公報に記載の電界装置においては、 線状放電電 極 2 0 2を覆うアルミナ被膜 2 0 4は、 線状放電電極 2 0 2の形成領域、 非形成 領域に関係なく、 誘電体基板 2 0 1表面からの距離が一定となるような膜厚で形 成されており、 線状放電電極 2 0 2の非形成領域におけるアルミナ被膜 2 0 4の 膜厚が、 線状放電電極 2 0 2の厚さよりも大きいものとなっている。
このため、 線状放電電極 2 0 2と面状誘導電極 2 0 3との間の放電により、 ァ ルミナ被膜 2 0 4が誘電分極したときに、 線状放電電極 2 0 2付近での電界集中 度が悪くなる。 その結果、 正負両イオン間でその発生量に大きなバラツキが生じ 、 線状放電電極 2 0 2と面状誘導電極 2 0 3との間の放電電圧を上げなければ、 所望のイオン量を得ることができない。 したがって、 放電電圧の上昇時には、 上 記と同様に、 放電時に発生する放電音が大きい、 放電に伴って発生するオゾン量 が増大し、 人体への悪影響が大きいという問題が生ずる。 発明の開示
本発明は、 上記の問題点を解決するためになされたものであり、 その目的は、 放電音を低減することができ、 安全性にも優れたイオン発生素子、 イオン発生素 子の製造方法、 イオン発生装置および電気機器を提供することにある。
また、 本発明のさらなる目的は、 正負両イオン間での発生量のバラツキを低減 するとともに、 消費電力を低減することができるイオン発生素子、 イオン発生素 子の製造方法、 イオン発生装置および電気機器を提供することにある。
上記の目的を達成するため、 本発明のイオン発生素子においては、 誘電体内部 に形成される誘導電極は、 誘電体表面に設けられる放電電極と対向する面内で屈 曲して形成されている。 このときの誘導電極の屈曲形状としては、 例えば平面視 で U字形や S字形、 W字形などを想定することができる。
このように誘導電極を屈曲させる構成により、 当該誘導電極がはまる矩形の領 域全体にわたって誘導電極を板状で形成する場合に比べて、 誘導電極における放 電面積を小さくすることができる。 その結果、 素子における放電音を低く抑える ことができるとともに、 放電に伴って発生する、 人体に有害なオゾンの量を低減 することができ、 安全性の高い素子を提供することができる。
特に、 放電電極を格子状に形成するとともに、 各格子に、 格子内部に向かって 突出する先鋭部を形成すれば、 放電電極の先鋭部と誘導電極との間で電界集中が 起こり、 誘導電極と放電電極との間での放電が発生しやすくなる。 その結果、 放 電電圧 （誘導電極および放電電極に印加する電圧） を従来より低く しても、 空気 中の浮遊細菌を不活化させたり、 空気中の有害物質を除去するのに十分な量の正 負両イオンを発生させることができる。 なお、 上記の不活化とは、 空気中の浮遊 細菌に対する殺菌、 除菌、 滅菌作用や、 ウィルス類の分解 ·除去作用を言う。
したがって、 放電電圧を低下させることによって、 素子の消費電力を低減する ことができ、 省エネルギー化を図ることができる。
このような効果は、 放電電極を、 線状の長手部を少なく とも 1本有する構成と し、 かつ、 この長手部に、 当該長手部の延設方向に対して異なる方向 （例えば垂 直方向） に突出する突出部を形成する構成とした場合でも、 同様に得ることがで きる。
また、 本発明のイオン発生素子においては、 放電電極と誘導電極との間の電位 差に基づいて放電 （例えば放電電極近傍でのコロナ放電） が起こる際、 誘電体上 の保護層表面で誘電分極が起こる。 このとき、 放電電極に近い位置にある保護層 (例えば放電電極上の保護層） の表面電位は、 放電電極の極性と同極性に分極し 、 放電電極から離れた位置にある保護層 （例えば誘電体上で放電電極の非形成領 域にある保護層） の表面電位は、 放電電極の極性と逆極性に分極する。
このとき、 放電電極と誘導電極とを結ぶ電気力線は、 放電電極に近づけば近づ くほど密となるが、 本発明のように、 放電電極の非形成領域における保護層の厚 さ （ t 1 ) が放電電極の厚さ （ t 2 ) よりも小さいときは、 t 1力 S t 2と同等も しくはそれ以上の場合に比べて電気力線が密なところで、 保護層表面の電位が分 極するようになる。
これにより、 放電電極付近の電界集中度 （電界強度） が高くなるので、 放電電 極付近で安定して正負両イオンを発生させることができる。 その結果、 正負両ィ オン間での発生量のバラツキを低減することができ、 イオンバランスを良好に保 つことができる。
また、 放電電極付近の電界強度が高くなることにより、 放電電極と誘導電極と の間の電位差 （線間電圧） を小さく しても、 上記放電により、 放電電極付近にて 所望の量の正負両イオンを発生させることができる。 これにより、 素子における 消費電力を低減することができる。 また、 線間電圧を小さく しても、 正負両ィォ ンをバランスよく発生させることができるので、 素子における放電音を低く抑え ることができるとともに、 放電に伴って発生する、 人体に有害なオゾンの量を低 減することができ、 安全性の高い素子を提供することができる。
本発明のイオン発生素子においては、 上記の誘電体は平板状 （面状） であるほ うが好ましい。 これは、 誘電体に設けられる放電電極および誘導電極をどちらも 平板状 （格子状や U字状を含む） とすることができ、 誘電体を円柱状などで構成 する場合に比べて、 誘電体ひいてはイオン発生素子の生産性を向上させることが できるからである。
また、 本発明のイオン発生素子の製造方法によれば、 放電電極の非形成領域に おける保護層の厚さが放電電極の厚さよりも小さくなるように、 第 1の誘電体上 に保護層が形成され、 この第 1の誘電体と誘導電極の形成された第 2の誘電体と が貼り合わされてイオン発生素子が構成されるので、 上記両電極間の電位差に基 づいて放電 （例えば放電電極付近でのコロナ放電） が起こる際に、 放電電極付近 での電界強度を高めることができる。 これにより、 上記と同様の効果を得ること ができる。
また、 上述した本発明のイオン発生素子と、 このイオン発生素子の放電電極と 誘導電極との間に電圧を印加する電圧印加手段とでイオン発生装置を構成しても- 上述の効果を得ることができる。 さらには、 上記のイオン発生装置と、 このィォ ン発生装置にて発生したイオンを空気中に送出する送出手段とで各種の電気機器 (例えば空気調節装置、 冷蔵庫、 掃除機など） を構成した場合でも、 上述の効果 を得ることができる。 3 010238
- 6 - 図面の簡単な説明
図 1 Aは、 本発明に係るイオン発生装置の概略の構成を示す平面図である。 図 1 Bは、 上記イオン発生装置を一側面から見たときの側面図である。
図 1 Cは、 上記イオン発生装置を他の側面から見たときの側面図である。 図 2は、 上記イオン発生装置を備えた掃除機の概略の構成を示す説明図である 図 3は、 上記イオン発生装置を備えた冷蔵庫の概略の構成を示す説明図である 図 4は、 上記イオン発生装置のイオン発生素子が備える誘導電極の概略の構成 を示す平面図である。
図 5は、 上記イオン発生素子が備える放電電極の概略の構成を示す平面図であ る。
図 6は、 図 1 A中の A部分を拡大して示す平面図である。
図 7は、 上記放電電極とは異なる構成の放電電極を備えたイオン発生素子の概 略の構成を示す平面図である。
図 8は、 上記イオン発生素子の他の構成を示す平面図である。
図 9 Aは、 図 7に示す構成のイオン発生素子において、 線間電圧を変化させた ときの、 正負両イオンの発生量およびオゾン発生量の変化を調べた結果を示す説 明図である。
図 9 Bは、 図 8に示す構成のイオン発生素子において、 線間電圧を変化させた ときの、 正負両イオンの発生量おょぴオゾン発生量の変化を調べた結果を示す説 明図である。
図 1 0は、 図 7および図 8に示す構成のイオン発生素子において、 正負両ィォ ンの発生量と線間電圧との関係を示すグラフである。
図 1 1 は、 図 7および図 8に示す構成のイオン発生素子において、 発生するォ ゾンの濃度と線間電圧との関係を示すグラフである。
図 1 2は、 上記イオン発生素子のさらに他の構成を示す平面図である。
図 1 3 は、 上記イオン発生素子のさらに他の構成を示す平面図である。
図 1 4 Aは、 図 1 2に示す構成のイオン発生素子において、 線間電圧を変化さ せたときの、 正負両イオンの発生量およびオゾン発生量の変化を調べた結果を示 す説明図である。
図 1 4 Bは、 図 1 3に示す構成のイオン発生素子において、 線間電圧を変化さ せたときの、 正負両イオンの発生量およびオゾン発生量の変化を調べた結果を示 す説明図である。
図 1 5 は、 図 1 2および図 1 3に示す構成のイオン発生素子において、 正負両 イオンの発生量と線間電圧との関係を示すグラフである。
図 1 6は、 図 1 2および図 1 3に示す構成のイオン発生素子において、 発生す るオゾンの濃度と線間電圧との関係を示すグラフである。
図 1 7 は、 上記イオン発生素子のさらに他の構成を示す平面図である。
図 1 8 Aは、 図 1 2に示す構成のイオン発生素子において、 線間電圧を変化さ せたときの、 正負両イオンの発生量およびオゾン発生量の変化を調べた結果を示 す説明図である。
図 1 8 Bは、 図 1 7に示す構成のイオン発生素子において、 線間電圧を変化さ せたときの、 正負两イオンの発生量およびオゾン発生量の変化を調べた結果を示 す説明図である。 ' 図 1 9 は、 図 1 2および図 1 7に示す構成のイオン発生素子において、 正負両 イオンの発生量と線間電圧との関係を示すグラフである。
図 2 0は、 図 1 2および図 1 Ίに示す構成のイオン発生素子において、 発生す るオゾンの濃度と線間電圧との関係を示すグラフである。
図 2 1 は、 上記イオン発生素子のさらに他の構成を示す平面図である。
図 2 2は、 上記イオン発生素子のさらに他の構成を示す平面図である。
図 2 3 Aは、 図 2 1に示す構成のイオン発生素子において、 線間電圧を変化さ せたときの、 正負両イオンの発生量およびオゾン発生量の変化を調べた結果を示 す説明図である。
図 2 3 Bは、 図 2 2に示す構成のイオン発生素子において、 線間電圧を変化さ せたときの、 正負両イオンの発生量およびオゾン発生量の変化を調べた結果を示 す説明図である。
図 2 4は、 図 2 1および図 2 2に示す構成のイオン発生素子において、 正負両 イオンの発生量と線間電圧との関係を示すグラフである。
図 2 5 は、 図 2 1および図 2 2に示す構成のイオン発生素子において、 発生す るオゾンの濃度と線間電圧との関係を示すグラフである。
図 2 6 は、 放電電極および誘導電極との位置関係と、 放電開始電圧との関係を 示す説明図である。
図 2 7 Aは、 上記放電電極の先鋭部が、 上記誘導電極と完全にずれている状態 を示す説明図である。
図 2 7 Bは、 上記先鋭部が、 上記誘導電極とすれすれである状態を示す説明図 である。
図 2 7 Cは、 上記先鋭部が、 上記誘導電極と重畳している状態を示す説明図で $>る。
図 2 8 は、 上記放電電極に対する空気の当て方と、 そのとき発生するイオンの 量との関係を示す説明図である。
図 2 9 は、 イオン発生素子の誘電体上にコーティング層が形成されていない場 合において、 放電電極に正の電圧が印加されており、 誘導電極に負の電圧が印加 されている場合の、 放電電極から誘導電極に向かう電気力線を示す説明図である 図 3 0は、 上記誘電体上にコーティング層が形成されており、 かつ、 放電電極 の非形成領域にあるコーティング層の厚さが上記放電電極の厚さよりも小さい場 合において、 放電電極に正の電圧が印加されており、 誘導電極に負の電圧が印加 されている場合の、 放電電極から誘導電極に向かう電気力線を示す説明図である 図 3 1 は、 上記誘電体上にコーティング層が形成されており、 かつ、 放電電極 の非形成領域にあるコ一ティング層の厚さが上記放電電極の厚さと同等である ¾ 合において、 放電電極に正の電圧が印加されており、 誘導電極に負の電圧が印加 されている場合の、 放電電極から誘導電極に向かう電気力線を示す説明図である 図 3 2は、 上記誘電体上にコーティング層が形成されており、 かつ、 放電電極 の非形成領域にあるコーティング層の厚さが上記放電電極の厚さよりも大きい場 合において、 放電電極に正の電圧が印加されており、 誘導電極に負の電圧が印加 されている場合の、 放電電極から誘導電極に向かう電気力線を示す説明図である 図 3 3 は、 従来の電界装置の概略の構成を示す説明図である。
図 3 4は、 従来の電界装置の他の構成例を示す断面図である。 発明を実施するための最良の形態
〔実施の形態 1〕
本発明の実施の一形態について、 図面に基づいて説明すれば、 以下の通りであ る。
図 1 Aは、 本発明に係るイオン発生装置 1の概略の構成を示す平面図であり、 図 1 Bは、 イオン発生装置 1 の一側面図であり、 図 1 Cは、 イオン発生装置 1の 他の側面図である。
本発明のイオン発生装置 1は、 イオン発生素子 2と、 電圧印加回路 9 (電圧印 加手段） とを有して構成されている。
イオン発生素子 2は、 誘電体 3と、 放電電極 4と、 誘導電極 5と、 放電電極接 点 6と、 誘導電極接点 7と、 コーティ ング層 8と、 抵抗を溶着する抵抗接点 （図 示せず） とを有しており、 放電電極 4と誘導電極 5との間での放電により、 正負 両ィオンを発生させるものである。
誘電体 3は、 略直方体形状の上部誘電体 3 aと下部誘電体 3 bとを貼り合わせ た平板状で構成されている。 誘電体 3の材料としては、 有機物であれば耐酸化性 に優れた材料が好適であり、 例えばポリイミ ドまたはガラスエポキシ等の樹脂を 使用することができる。 また、 誘電体 3の材料として無機物を選択するのであれ ば、 純度の高いアルミナ、 結晶化ガラス、 フォルステラィ ト、 ステアタイ ト等の セラミックを使用することができる。
なお、 耐食性の面を考えれば、 誘電体 3の材料として無機系のもののほうが望 ましく、 さらに、 成形性や後述する電極形成の容易性を考えれば、 セラミックを 用いて成形するのが好適である。 また、 放電電極 4と誘導電極 5 との間の絶縁抵 抗が均一であることが望ましいため、 材料内部の密度ばらつきが少なく、 誘電体 3の絶縁率が均一であればあるほど好適である。
誘電体 3の形状は、 円板や楕円板、 多角形板等の他の形状であってもよく、 さ らには円柱状であってもよいが、 生産性を考えると、 図 1 A、 図 I Bおよび図 1 Cに示すように平板状 （円板状、 直方体状も含む） とするのが好適である。
放電電極 4は、 誘電体 3 (上部誘電体 3 a ) の表面に誘電体 3 と一体的に形成 されている。 放電電極 4の材料と しては、 例えばタングステンのように導電性を 有するものであれば、 特に制限なく使用することができるが、 放電によって溶融 する等の変形を起こさないものであることが条件となる。 放電電極 4は、 誘電体 3の表面からの深さ （誘電体 3の表面より誘導電極 5側に放電電極 4を設ける場 合） あるいは厚み （誘電体 3の表面より突出して放電電極 4を設ける場合） が均 一であるほうが望ましい。
放電電極 4の形状は、 面状、 格子状、 線状等のいずれの形状であってもよいが 、 格子状や線状のように、 誘導電極 5 との電界集中が起こりやすい形状とするほ うが、 放電電極 4と誘導電極 5 との間に印加する電圧が低くても、 上記両電極間 を放電させることができるので、 できればそのほうが望ましい。
本実施形態では、 放電電極 4の形状は格子状もしくは櫛刃状となっているが、 その詳細については後述する。
誘導電極 5は、 誘電体 3の内部 （上部誘電体 3 aと下部誘電体 3 b との間） に 形成され、 放電電極 4と対向して配置されている。 これは、 放電電極 4と誘導電 極 5 との間の絶縁抵抗は均一であることが望ましく、 放電電極 4と誘導電極 5と は平行であることが望ましいからである。 このような配置により、 放電電極 4と 誘導電極 5 との距離 （以下、 電極間距離と称する） が一定となるので、 放電電極 4と誘導電極 5 との間の放電状態が安定し、 正負両イオンを好適に発生させるこ とが可能となる。
また、 誘電体 3を円柱状に形成した場合は、 放電電極 4を円柱の外周表面に形 成する一方、 誘導電極 5をその円柱の軸状に設けることによって、 上記電極間距 離を一定とすることができる。
誘導電極 5の材料としては、 放電電極 4と同様に、 例えばタングステンのよう に導電性を有するものであれば、 特に制限なく使用することができる。 本実施形態では、 誘導電極 5の形状は、 U字状となっているが、 その詳細につ いては後述する。
放電電極接点 6は、 放電電極 4と同一形成面に設けられる接続端子 2 3を介し て、 放電電極 4と導通する接点である。 銅線からなるリード線の一端を放電電極 接点 6に接続し、 他端を電圧印加回路 9と接続することにより、 放電電極 4と電 圧印加回路 9とを導通させることができる。 なお、 リード線の上記他端を接地す るようにしてもよい。
放電電極接点 6は、 リード線との接続の容易性から、 誘電体 3の表面であれば どこに設けられてもよい。 ただし、 放電電極接点 6は放電電極 4と同電位となる ため、 安定した放電状態を得るためには、 誘導電極 5 と放電電極接点 6 との距離 が上記電極間距離よりも遠くなるように、 放電電極接点 6を誘電体 3の表面に設 けることが望ましい。
誘導電極接点 7は、 誘導電極 5と同一形成面に設けられる接続端子 1 3を介し て、 誘導電極 5と導通する接点である。 銅線からなるリード線の一端を誘導電極 接点 7に結線し、 他端を電圧印加回路 9に接続することにより、 誘導電極 5と電 圧印加回路 9とを導通させることができる。 なお、 リード線の上記他端を接地す るようにしてもよい。
誘導電極接点 7は、 リード線との接続の容易性から、 誘電体 3の表面であれば どこに設けられてもよい。 ただし、 誘導電極接点 7は誘導電極 5と同電位となる ため、 安定した放電状態を得るためには、 放電電極 4と誘導電極接点 7 との距離 が上記電極間距離よりも遠くなるように、 誘導電極接点 7を誘電体 3の表面に設 けることが望ましい。
また、 放電電極接点 6と誘導電極接点 7 との距離が上記電極間距離よりも遠く なるように、 放電電極接点 6と誘導電極接点 7とを誘電体 3の表面に形成すれば 、 より安定した放電状態を得ることができるので、 このほうが望ましい。
さらに、 放電電極接点 6および誘導電極接点 7を両方とも、 誘電体 3における 放電電極 4を設けた面 （以下、 上面と称する） 以外の面に設けることが望ましい 。 これは、 誘電体 3における放電電極 4を設けた面にリード線等の配線が配置さ れないため、 別途に送風機を設けるなどして、 放電電極 4を設けた面に空気を送 風した場合に、 リ一ド線によって空気の流れが乱れるのを回避できるからである 。 これにより、 放電電極 4にて発生する正イオンおよび負イオンを確実に空気の 流れに乗せて素子外部に放出することができる。
以上のことを考慮して、 本実施形態では、 放電電極接点 6および誘導電極接点 7を両方とも、 誘電体 3における放電電極 4を設けた面と相対する面 （以下、 下 面と称する） に設けている。
また、 本実施形態では、 誘導電極 5に接続される接続端子 1 3および誘導電極 接点 7は、 誘導電極 5と放電電極 4との対向領域の外側に形成されている。 これ により、 放電開始時に接続端子 1 3と放電電極 4 との間で電界集中が起こること による放電ムラを確実に回避することができる。 つまり、 放電開始直後から、 誘 導電極 5と放電電極 4との間での放電を、 場所によらず均一にすることができる 。 その結果、 安定した量のイオンを放出することができる。
また、 本実施形態では、 放電電極 4に接続される接続端子 2 3および放電電極 接点 6についても、 誘導電極 5と放電電極 4 との対向領域の外側に形成されてい る。 これにより、 上記と同様の効果を得ることができる。 すなわち、 放電開始時 に接続端子 2 3と誘導電極 5との間で電界集中が起こることによる放電ムラを確 実に回避して、 安定した量のイオンを放出することができる。
コーティング層 8は、 誘電体 3の上面に形成された放電電極 4を保護するもの であり、 例えばアルミナ (酸化アルミ二ゥム) で形成されている。
電圧印加回路 9は、 イオン発生素子 2の放電電極 4と誘導電極 5 とのうち少な く とも一方に電圧を供給するものである。 例えば、 放電電極 4と誘導電極 5 とを ともに電圧印加回路 9に接続した場合は、 電圧印加回路 9により、 これら両電極 に電圧が印加される。 また、 放電電極 4をグランドに接続して接地電位とし、 誘 導電極 5を電圧印加回路 9に接続した場合は、 電圧印加回路 9により、 誘導電極 5にのみ電圧が印加される。 一方、 誘導電極 5をグランドに接続して接地電位と し、 放電電極 4を電圧印加回路 9に接続した場合は、 電圧印加回路 9により、 放 電電極 4にのみ電圧が印加される。
ところで、 イオン発生素子 2が 1個の場合、 イオン発生素子 2から正負両ィォ ンを発生させるために、 電圧印加回路 9によって放電電極 4と誘導電極 5 との間 に印加される電圧は、 交番電圧であることが必要である。 この交番電圧は、 一般 的に商用電源に用いられているような正弦波状の交番電圧 （以下、 正弦波状の交 番電圧を交流電圧と称する） に限られず、 矩形波状の交番電圧であってもよく、 また、 他の波形を用いて交番電圧を印加してもよい。
上記の構成において、 電圧印加回路 9を動作させ、 放電電極 4と誘導電極 5と の間に交流高電圧を印加すると、 放電電極 4近傍でコロナ放電が起こる。 これに より、 放電電極 4の周辺の空気がイオン化され、 例えば H + (H 20 )„ ( mは任意の 自然数） からなる正イオンと、 例えば 0 2— ( H 20 ) n ( nは任意の自然数） からな る負イオンとが発生し、 これら両イオンが装置外部に放出される。
これら両イオンが空気中の浮遊細菌または有害物質の表面に付着すると、 化学 反応を起こして、 活性種である過酸化水素 （H 20 2) または水酸基ラジカル （ · O H ) がそれぞれ生成される。 これら活性種の分解作用により、 空気中の浮遊細 菌または有害物質が破壊されることとなる。 また、 これらの正負両イオンには、 脱臭作用があることも確認できている。
このような構成のイオン発生装置 1は、 様々な電気機器に適用可能である。 こ のような電気機器としては、 例えば、 空気調節装置、 空気調和機 (ェアーコンデ イショナ一） 、 除湿機、 加湿器、 空気清浄機、 冷蔵庫、 フアンヒーター、 電子レ ンジ、 洗濯乾燥機、 掃除機、 殺菌装置等が挙げられる。 このよ うな電気機器は、 主に、 家屋の室内、 ビル内の一室、 病院の病室若しくは手術室、 車内、 飛行機内 、 船内、 倉庫内、 冷蔵庫の庫内等に配置される。
ここで、 図 2は、 本発明のイオン発生装置 1を掃除機 4 0に適用した例を示し ている。 この掃除機 4 0は、 イオン発生装置 1 と送風機 4 1 とを備えている。 送 風機 4 1は、 イオン発生装置 1にて発生した正負両イオンを空気中に送出する送 出手段を構成している。 この送風機 4 1は、 ファン 4 2と、 モータ 4 3と、 モー タ駆動回路 4 4 とで構成されている。 また、 イオン発生装置 1 と送風機 4 1 との 間には、 微粒子を除去するためのフィルタ 4 5が配置されている。
この構成により、 モータ駆動回路 4 4によってモータ 4 3が駆動されると、 フ アン 4 2が回転し、 空気の流れが生じる。 イオン発生装置 1にて発生した正負両 イオンは、 この空気の流れにのって、 掃除機 4 0の排出口 4 6から外部に放出さ れる。 これにより、 掃除機 4 0を使用している部屋の空気の汚れや、 掃除機 4 0 の使用によって生じる空気の汚れを除去することができる。
また、 掃除機 4 0によって吸引した空気を、 直接、 送風機 4 1に送り込む構成 としてもよい。 この場合、 吸引した空気は送風機 4 1によってイオン発生装置 1 に運ばれ、 イオン発生装置 1が発生する正負両イオンにより、 空気中の浮遊物質 および有害物質が除去され、 清浄化された空気が掃除機 4 0の外部に放出される 。 したがって、 このような構成とすれば、 掃除機 4 0の使用に伴う空気の汚れを 効果的に除去することができる。
また、 図 3は、 本発明のイオン発生装置 1を冷蔵庫 5 0に適用した例を示して いる。 この冷蔵庫 5 0は、 イオン発生装置 1と、 上述の掃除機 4 0に適用したの と全く同様の構成の送風機 4 1 とを備えている。
この構成により、 モータ駆動回路 4 4によってモータ 4 3が駆動されると、 フ アン 4 2が回転し、 空気の流れが生じる。 イオン発生装置 1にて発生した正負両 イオンは、 この空気の流れにのって、 冷蔵庫 5 0の庫内送出口 5 1から冷蔵庫 5 0内部の空間に放出される。 これにより、 冷蔵庫 5 0に収容された被冷蔵物から 生じる異臭を冷蔵庫 5 0の収容室内にて除去することができる。
なお、 冷蔵庫 5 0内の空気を吸引して、 この吸引した空気を送風機 4 1に直接 送り込む構成と してもよい。 この場合、 冷蔵庫 5 0の内部に正負両イオンを送り 込む前段階で空気を清浄化することとなるが、 この場合であっても、 清浄化した 空気を冷蔵庫 5 0の内部に送り込むことができるので、 やはり、 上記と同様に、 冷蔵庫 5 0内の異臭を除去することができる。
次に、 本発明の特徴部分である、 イオン発生素子 2の誘導電極 5の形状の詳細 について説明する。
図 4は、 誘導電極 5が形成された下部誘電体 3 bの平面図である。 誘導電極 5 は、 放電電極 4 (図 1 A参照） との対向面内で屈曲して下部誘電体 3 b上に形成 されている。
より詳しく説明すると、 誘導電極 5は、 誘電体 3 (下部誘電体 3 b ) の長手方 向に平行に延びる 2本の長手部 1 1 と、 各長手部 1 1の一方の端部同士を連結す る連結部 1 2と、 この連結部 1 2と一体的に形成される上述の接続端子 1 3とで 構成されており、 全体として平面視で U字状に形成されている。 そして、 下部誘 電体 3 bの短手方向の各側辺の中点同士を結んだ軸が誘導電極 5における線対称 の軸 Bと一致するように、 誘導電極 5が下部誘電体 3 b上に形成されている。 これら各部材のサイズは、 例えば以下の通りである。 各長手部 1 1は、 幅 （下 部誘電体 3 bの短手方向の長さ） が l m mで、 長さ （下部誘電体 3 bの長手方向 の長さ） が 2 3 . 7 5 m mで形成されている。 連結部 1 2は、 幅 （下部誘電体 3 bの長手方向の長さ） が 1 . 5 m niで、 長さ （下部誘電体 3 bの短手方向の長さ ) が 2 . 5 m mで形成されている。 すなわち、 各長手部 1 1間の距離は、 2 . 5 m mであり、 各長手部 1 1の最外辺同士の距離は、 各長手部 1 1の幅が 1 m mで あることから 4 . 5 m mである。 また、 接続端子 1 3は、 半径 1 . 5 m mの半円 状で形成されており、 その弦となる部分が連結部 1 2の長辺と一致するように形 成されている。
なお、 上述した各部材のサイズはあくまでも一例であり、 これらの数値に限定 されるものではないことは勿論のことである。 また、 本実施形態では、 誘導電極 5を U字状で形成しているが、 例えば S字状や W字状のような形状で形成しても よい。
次に、 上記構成の誘導電極 5を備えた本発明のイオン発生素子 2に好適な放電 電極 4の形状について説明する。
図 5は、 放電電極 4が形成された上部誘電体 3 aの平面図である。 放電電極 4 は、 上部誘電体 3 a上において格子状に形成されている。
より詳しく説明すると、 放電電極 4は、 上部誘電体 3 aの長手方向に平行に延 びる 2本の長手部 2 1 と、 各長手部 2 1の延設方向に対して垂直方向に設けられ 、 各長手部 2 1をそれぞれ異なる位置で連結する複数の連結部 2 2とを有してい る。 したがって、 2本の長手部 2 1 と、 隣接する 2本の連結部 2 2とで囲まれた 部分が 1つの格子を形成することになる。
本実施形態では、 放電電極 4は、 上部誘電体 3 aの長手方向に 4つの格子が連 続して並んだ形状となっている。 そして、 連続して並んでいる 3つの格子は、 略 正方形の形状をなしている一方、 残りの 1個の格子は、 略長方形の形状となって いる。 この長方形形状の格子の 1側辺であって、 放電電極 4の外周の一部を構成 する連結部 2 2には、 その中心が連結部 2 2上に位置するように、 円形の接続端 子 2 3がー体的に設けられている。
そして、 さらに、 放電電極 4における各格子には、 格子内部に向かって突出す る複数の先鋭部 2 4が形成されている。 より詳しくは、 3つの略正方形状の各格 子においては、 各格子を構成する 4つの側辺のほぼ中点から格子内部に向かう方 向に突出する 4つの三角形状の先鋭部 2 4が形成されているとともに、 各格子の 4つの頂点から格子内部に向かう方向に突出する 4つの先鋭部 2 4が形成されて いる。 一方、 略長方形状の格子においては、 接続端子 2 3が形成された連結部 2 2と対向する連結部 2 2の中点から格子内部に向かって突出する 1つの先鋭部 2 4と、 上記連結部 2 2と隣り合う長手部 2 1 との各交点から格子内部に向かう方 向に突出する 2つの先鋭部 2 4とが形成されている。
ここで、 上記した格子内部に向かう方向とは、 例えば、 各格子における 2本の 対角線の交点に向かう方向を想定することができるが、 この方向に限定されるわ けではなく、 後述するように先鋭部 2 4の先端部分 2 4 a (図 6参照） が U字状 の誘導電極 5と重畳するような方向であれば、 上記格子の形成面内においてどの ような方向であってもよい。 以上の構成により、 放電電極 4には、 合計 2 7個の 先鋭部 2 4が形成されていることになる。
このよ うな格子形状を有する放電電極 4は、 全体として、 長手部 2 1の延設方 向と平行な方向の軸 Cを中心として線対称となる形状となっており、 上部誘電体 3 aの短手方向の各側辺の中点同士を結んだ軸が放電電極 4における線対称の軸 Cと一致するように、 上部誘電体 3 a上に形成されている。
これら各部材のサイズは、 例えば以下の通りである。 各長手部 2 1は、 幅 （上 部誘電体 3 aの短手方向の長さ） が 0 . 5 m mで、 長さ （上部誘電体 3 aの長手 方向の長さ） が 2 3 . 6 2 5 m mで形成されている。 連結部 2 2は、 接続端子 2 3が形成されているもので、 幅 （上部誘電体 3 aの長手方向の長さ） が 0 . 5 m mであり、 それ以外のもので幅が 0 . 2 5 m m、 長さ （上部誘電体 3 aの短手方 向の長さ） が 6 m mで形成されている。 すなわち、 各長手部 2 1間の距離は、 6 m mであり、 各長手部 2 1の最外辺同士の距離は、 各長手部 2 1の幅がそれぞれ 0 . 5 m mであることから 7 m mである。 接続端子 2 3は、 半径 3 m mの円状で 形成されている。
また、 長手部 2 1の延設方向に隣接する各連結部 2 2間の距離は、 6 m mとな つている。 したがって、 上記隣接する各連結部 2 2の中点同士を結んだ距離は、 連結部 2 2の幅が 0 . 2 5 m mであることから、 6 . 2 5 m mとなる。 以下では 、 この距離のことをピッチと称することとする。 したがって、 放電電極 4におけ る各格子も、 6 . 2 5 m m間隔で形成されることとなる。
なお、 上述した各部材のサイズ、 格子の数、 先鋭部 2 4の数は、 あくまでも一 例であって、 これらの数値に限定されるものではないことは勿論のことである。 また、 本実施形態では、 図 6に示すように、 放電電極 4の各先鋭部 2 4は、 そ の先端部分 2 4 aが上述した誘導電極 5と重畳するように形成されている。 これ は、 後述する実施例 6の実験結果に基づく ものであり、 その理由については実施 例 6にて説明することにする。
さらに、 長手部 2 1の延設方向における、 各先鋭部 2 4の先端部分 2 4 a同士 の距離が一定 （例えば 2 m m ) となるように、 各先鋭部 2 4が形成されている。 これにより、 放電電極 4の各先鋭部 2 4と誘導電極 5との重畳部分が、 上記延設 方向に均等に並ぶので、 放電電極 4と誘導電極 5との間における電界集中が均一 に起こる。 その結果、 イオン発生素子 2から正負両イオンがバランスよく発生す るものとなる。
ところで、 放電電極 4の形状としては、 上述の格子状のほかに、 例えば櫛刃状 を考えることもできる。 図 7は、 櫛刃状の放電電極 4を有するイオン発生素子 2 の平面図である。 この放電電極 4は、 線状の長手部 3 1を少なく とも 1本有して おり、 本実施形態では 3本有している。 各長手部 3 1の一端は、 連結部 3 2によ り連結されており、 この連結部 3 2には、 その中心が連結部 3 2上に位置するよ うに、 上述の円形の接続端子 2 3がー体的に設けられている。
そして、 各長手部 3 1には、 誘導電極 5との対向面内で各長手部 3 1の延設方 向とは異なる方向 （例えば各長手部 3 1の延設方向に対して垂直方向） に突出す る複数の突出部 3 3が形成されている。 以下では、 長手部 3 1の延設方向に隣接 する各突出部 3 3間の距離のことをピッチと称することとする。
このよ うに櫛刃状の放電電極 4を適用する場合でも、 放電電極 4の各突出部 3 3の先端部分 3 3 aは、 上述した誘導電極 5と重畳するように形成される。 この 構成により、 放電電極 4の各突出部 3 3と誘導電極 5 との間で電界が集中しゃす くなり、 低電圧でも上記両電極間で放電が発生しやすくなる。 その結果、 消费電 力を確実に低減することができる。
次に、 本発明のイオン発生素子 2およびイオン発生装置 1の製造方法について 説明する。
まず、 厚さ 0 . 4 5 m mの純度の高いアルミナのシートを所定の大きさ （例え ば、 幅 1 5 m m X長さ 3 7 m m ) に切断し、 2つの略同一の大きさを有するアル ミナの基材を形成し、 これらを上部誘電体 3 a (第 1の誘電体） および下部誘電 体 3 b (第 2の誘電体） とする。 なお、 アルミナの純度は 9 0 %以上であればよ いが、 ここでは 9 2 %の純度のアルミナを用いている。
次に、 上部誘電体 3 aの上面に、 格子状または櫛刃状にタングステンをスク リ ーン印刷し、 放電電極 4および接続端子 2 3を上部誘電体 3 aと一体形成する。 一方、 下部誘電体 3 bの上面に、 U字状にタングステンをスク リーン印刷し、 誘 導電極 5を下部誘電体 3 bと一体形成するとともに、 下部誘電体 3 bの下面に、 放電電極接点 6および誘導電極接点 7をスクリーン印刷して形成する。
さらに、 上部誘電体 3 aの表面に、 アルミナのコーティ ング層 8を例えば膜厚 0 . 2 m mで形成して、 放電電極 4を絶縁コートする。 このとき、 放電電極 4の 非形成領域におけるコーティング層 8の厚さが、 放電電極 4の厚さよりも小さく なるように、 コーティング層 8を形成しているが、 この点については、 後述する 実施の形態 2にて説明する。
そして、 上部誘電体 3 aの下面と下部誘電体 3 の上面とを重ね合わせた後、 圧着、 真空引きを行い、 さらにこれらを炉に入れて 1 4 0 0〜 1 6 0 0 °Cの非酸 化性雰囲気で焼成する。 このようにして、 本発明のイオン発生素子 2を容易に製 造することができる。
そして、 イオン発生素子 2の放電電極 4と誘導電極 5との間に電圧を印加する 構成とすべく、 別途に設ける回路等 （不図示） のグランド電位と放電電極接点 6 とをリード線で接続し、 誘導電極接点 7と電圧印加回路 9とをリード線で接続す れば、 イオン発生装置 1が完成する。 以上のように、 誘導電極 5を屈曲させる構成により、 誘導電極 5がはまる矩形 の領域全体にわたって誘導電極 5を板状で形成する場合に比べて、 誘導電極 5に おける放電面積を小さくすることができる。 その結果、 素子における放電音を低 く抑えることができるとともに、 放電に伴って発生する、 人体に有害なオゾンの 量を低減することができ、 安全性の高い素子を提供することができる。
次に、 誘導電極 5を U字状にした本発明のイオン発生素子 2の効果を確認する ため、 イオン発生素子 2の放電電極 4および誘導電極 5の形状を種々変化させて 実験を行った結果を、 実施例 1〜 7と して以下に示す。
(実施例 1 )
本実施例では、 図 7および図 8に示す 2種類のイオン発生素子 2を用意し、 電 圧印加回路 9に印加する電圧 （以下、 入力電圧とも称する） および交流電圧の出 力電圧 （放電電極 4と誘導電極 5 との間の電圧； 以下、 線間電圧とも称する） を 変化させて、 そのときの正負両イオンの発生量と、 オゾン発生量と、 騒音とを調 ベた。 その結果を図 9 Aおよび図 9 Bにそれぞれ示す。
なお、 入力電圧の変化範囲は 5 0〜 1 0 0 V、 線間電圧の変化範囲は 2 . 6 4 〜 6 . 6 8 k V、 周波数は約 4 0 k H z、 温度 2 3 . 3〜 2 7 . 4 °C、 湿度 3 8 〜 4 0 %と した。
また、 図 9 Aおよび図 9 Bの結果に基づいて、 線間電圧とイオン濃度との関係 をグラフ化したものを図 1 0に示し、 線間電圧とオゾン濃度との関係をダラフ化 したものを図 1 1に示す。
なお、 説明の便宜上、 図 7に示すイオン発生素子 2をロッ ト No. lと称し、 図 8 に示すイオン発生素子 2をロッ ト No. 2と称することにする。
ロッ ト No. 1は、 誘導電極 5を U学状で形成し、 放電電極 4を櫛刃状に形成した ものである。 口ット No. 1は、 放電電極 4の突出部 3 3の数を 3 2個と したもので あり、 各突出部 3 3の先端部分 3 3 aは、 U字状の誘導電極 5と重畳するように 形成されている。 したがって、 上記両電極間の交点 （重畳部分） の数も 3 2個と なっている。 また、 各突出部 3 3のピッチは、 3 m mとなっている。
一方、 ロッ ト No. 2は、 誘導電極 5が平板状で、 かつ、 放電電極 4が格子が密に 形成された構成のものである。 各格子には、 各側辺から格子内部に向かって突出 した 4本の先鋭部 6 1が設けられており、 放電電極 4全体では、 合計 3 7 2本の 先鋭部 6 1が設けられている。 したがって、 放電電極 4の先鋭部 6 1と誘導電極 5との交点は、 3 7 2個である。
図 9 A、 図 9 Bないし図 1 1を参照すると、 ロッ ト No. 1は、 ロッ ト No. 2に比べ て低い線間電圧でも、 口ッ ト No. 2よりも多いイオン濃度が得られていることがわ かる。 また、 ロッ ト No. 2よりも線間電圧を低くすることにより、 ロット No. 2より もオゾン濃度を低減できていることがわかる。 また、 放電音については、 入力電 圧 1 0 0 Vのときの放電音が、 ロット No. 1とロッ ト No. 2とでほぼ同じ大きさであ るものの、 入力電圧 5 0〜 9 0 Vでは、 ロッ ト No. 1のほうがロッ ト No. 2よりも放 電音が小さいことが確認できた。 なお、 図中の網かけ部分は、 放電音がロッ ト No . 2と同じになるときの入力電圧を示している （以下の図面でも同じ） 。
したがって、 本実施例からは、 誘導電極 5を U字状に形成し、 放電電極 4と誘 導電極 5との交点 （重畳部分） の数 （面積） を少なくすることにより、 オゾン量 および放電音の低減効果が得られるとともに、 線間電圧を低くすることによる低 消費電力化を図ることができると言える。
(実施例 2 )
本実施例では、 図 1 2および図 1 3に示す 2種類のイオン発生素子 2を用意し 、 入力電圧および線間電圧を変化させて、 そのときの正負両イオンの発生量と、 オゾン発生量と、 騒音とを調べた。 その結果を図 1 4 Aおよび図 1 4 Bにそれぞ れ示す。
なお、 入力電圧の変化範囲は 5 5〜 1 0 0 V、 線間電圧の変化範囲は 2 . 8 0 〜4 . 4 0 k V、 周波数は約 4 0 k H z、 温度 2 4 . 6〜 2 9 . 3 °C、 湿度 3 6 ~ 3 8 %とした。
また、 図 1 4 Aおよび図 1 4 Bの結果に基づいて、 線間電圧とイオン濃度との 関係をグラフ化したものを図 1 5に示し、 線間電圧とオゾン濃度との関係をダラ フ化したものを図 1 6に示す。
なお、 説明の便宜上、 図 1 2に示すイオン発生素子 2をロッ ト No. 3と称し、 図 1 3に示すイオン発生素子 2をロット No. 4と称することにする。
ロッ ト No. 3およびロッ ト No. 4は、 放電電極 4がともに櫛刃状で、 誘導電極 5が ともに U字状のものである。 ただし、 ロッ ト No. 3は、 放電電極 4の突出部 3 3の 数を 2 0個、 放電電極 4と誘導電極 5 との交点 （重畳部分） の数を 2 0個と した ものである。 これに対して、 ロッ ト No. 4は、 放電電極 4の突出部 3 3の数を 3 6 個、 放電電極 4と誘導電極 5との交点の数を 3 6個と したものである。 なお、 各 突出部 3 3のピッチは、 ロッ ト No. 3およびロッ ト No. 4ともに 2 m mである。
図 1 4 A、 図 1 4 Bないし図 1 6を参照すると、 ロッ ト No. 4では口ッ ト No. 3に 比べて、 同じ線間電圧に対するイオン濃度が高いことから、 放電電極 4における 突出部 3 3の数が多いほど （放電電極 4と誘導電極 5との交点が多いほど） 、 同 じ線間電圧におけるイオン発生量は多くなると言える。 また、 ロッ ト No. 4では口 ッ ト No. 3に比べて、 同じ線間電圧に対するオゾン濃度が高いことから、 放電電極 4における突出部 3 3の数が多いほど、 オゾン発生量は多くなると言える。
また、 放電音については、 ロッ ト No. 3では、 入力電圧 9 0 Vのときに、 同じ入 力電圧における口ッ ト No. 2の放電音とほぼ同じ大きさであり、 入力電圧 5 5〜 8 0 Vのときには、 同じ入力電圧におけるロッ ト No. 2の放電音よりも小さかった。 一方、 ロッ ト No. 4では、 入力電圧 1 0 0 Vのときに、 同じ入力電圧におけるロッ ト No. 2の放電音とほぼ同じ大きさであり、 入力電圧 5 5〜 9 0 Vのときには、 同 じ入力電圧における口ッ ト No. 2の放電音よりも小さかった。
したがって、 本実施例からは、 放電電極 4の突出部 3 3の数が少ないほうが、 オゾン量おょぴ放電音の低減効果が高いことが言える。
(実施例 3 )
本実施例では、 図 1 2および図 1 7に示す 2種類のイオン発生素子 2を用意し 、 入力電圧および線間電圧を変化させて、 そのときの正負両イオンの発生量と、 オゾン発生量と、 騒音とを調べた。 その結果を図 1 8 Aおよび図 1 8 Bにそれぞ れ示す。
なお、 入力電圧の変化範囲は 5 5〜 1 0 0 V、 線間電圧の変化範囲は 2 . 8 0 〜4 . 5 0 k V、 周波数は約 4 0 k H z、 温度 2 4 . 4〜 2 7 . 6 °C、 湿度 2 8 〜 2 9 %と した。 また、 図中の空欄は、 放電不安定のためにデータが取れなかつ たことを示している。
また、 図 1 8 Aおよぴ図 1 8 Bの結果に基づいて、 線間電圧とイオン濃度との 3 010238
- 22 - 関係をグラフ化したものを図 1 9に示し、 線間電圧とオゾン濃度との関係をダラ フ化したものを図 2 0に示す。
なお、 説明の便宜上、 図 1 2に示すイオン発生素子 2をロッ ト No. 5と称し、 図 1 7に示すイオン発生素子 2をロット No. 6と称することにする。
口ッ ト No. 5およびロッ ト No. 6は、 放電電極 4がともに櫛刃状で、 誘導電極 5が ともに U字状のものである。 ただし、 ロッ ト No. 5は、 実施例 2のロット No. 3と全 く同じ構成のものである。 すなわち、 ロッ ト No. 5は、 放電電極 4の突出部 3 3の 数を 2 0個、 放電電極 4と誘導電極 5との交点の数を 2 0個、 各突出部 3 3のピ ツチを 2 m mとしたものである。 これに対して、 ロッ ト No. 6は、 放電電極 4の各 突出部 3 3のピッチを 4 m mとした以外は、 口ッ ト No. 5と全く同じ構成である。 なお、 ロッ ト No. 5はロット No. 3と全く同じ構成であるにもかかわらず、 ロッ ト No. 5に関する図 1 8 Aの結果が、 口ッ ト No. 3に関する図 1 4 Aの結果と若干異な つているのは、 実験時における環境 （例えば温度および湿度） が異なっているこ とに起因している。
図 1 8 Α、 図 1 8 Βないし図 2 0を参照すると、 ロット No. 6ではロッ ト No. 5に 比べて、 同じ線間電圧に対するイオン濃度が高いことから、 放電電極 4における 各突出部 3 3のピッチが大きい （各突出部 3 3間の距離が広いほど） 、 同じ線間 電圧におけるイオン発生量は多くなると言える。 また、 ロット No. 5とロッ ト No. 6 とでは、 同じ線間電圧に対するオゾン濃度はあまり変わらなかった。
また、 放電音については、 口ッ ト No. 5および口ッ ト Νο· 6ともに、 入力電圧 9 0 Vのときに、 同じ入力電圧におけるロット No. 2の放電音とほぼ同じ大きさであり 、 入力電圧 5 5〜 8 0 Vのときには、 同じ入力電圧における口ッ ト No. 2の放電音 よりも小さかった。
したがって、 本実施例からは、 放電電極 4の各突出部 3 3のピッチを大きくす るほうが、 同じ線間電圧でも効率よくイオンを発生させることができると言える
(実施例 4 )
本実施例では、 図 2 1および図 2 2に示す 2種類のイオン発生素子 2を用意し 、 入力電圧および線間電圧を変化させて、 そのときの正負両イオンの発生量と、 オゾン発生量と、 騒音とを調べた。 その結果を図 2 3 Aおよび図 2 3 Bにそれぞ れ示す。
なお、 入力電圧の変化範囲は 5 5 ~ 1 0 0 V、 線間電圧の変化範囲は 2 . 7 6 〜 4 . 3 4 k V、 周波数は約 4 0 k H z、 温度 2 4 . 9〜 2 8 . 8 °C、 湿度 4 0 〜 4 4 %とした。
また、 図 2 3 Aおよび図 2 3 Bの結果に基づいて、 線間電圧とイオン濃度との 関係をグラフ化したものを図 2 4に示し、 線間電圧とオゾン濃度との関係をグラ フ化したものを図 2 5に示す。
なお、 説明の便宜上、 図 2 1に示すイオン発生素子 2をロッ ト No. 7と称し、 図 2 2に示すイオン発生素子 2をロット No. 8と称することにする。
口ッ ト No. 7は、 誘導電極 5の形状を従来と同様の平板状で形成するとともに、 放電電極 4において格子の数を並列して 5個、 先鋭部 2 4の数を 3 7個形成した ものである。 したがって、 ロット No. 7においては、 放電電極 4の先鋭部 2 4と誘 導電極 5との重畳部分は、 先鋭部 2 4の数と同じ 3 7個である。
一方、 ロッ ト No. 8は、 誘導電極 5を U字状で形成した以外は、 ロッ ト No. 7と同 じ構成のものである。 したがって、 ロッ ト No. 8においても、 放電電極 4の先鋭部 2 4の数は、 ロッ ト No. 7と同じ 3 7個である。 しかし、 ロッ ト No. 8は、 誘導電極 5を U字状で形成したものであり、 放電電極 4の線対称の軸上にある先鋭部 2 4 は誘導電極 5 とは重畳しないため、 放電電極 4の先鋭部 2 4の先端と誘導電極 5 との重畳部分は、 この部分 （ 9個） を差し引いて 2 8個となっている。
図 2 3 A、 図 2 3 Bないし図 2 5を参照すると、 イオン濃度については、 線間 電圧の変化に伴い、 口ッ ト No. 7と口ッ ト No. 8とでほぼ同じょうな変化を示してい るものの、 ロッ ト No. 8のほうがロット No. 7よりも、 同じ線間電圧に対するオゾン 濃度が確実に低減されていることがわかる。
また、 放電音については、 ロッ ト No. 7では、 入力電圧 1 0 0 Vのときに、 同じ 入力電圧におけるロッ ト No. 2の放電音とほぼ同じ大きさであり、 入力電圧 5 5〜 9 0 Vのときには、 同じ入力電圧におけるロッ ト No. 2の放電音よりも小さかった 。 一方、 ロッ ト No. 8では、 入力電圧 9 0 Vのときに、 同じ入力電圧におけるロッ ト No. 2の放電音とほぼ同じ大きさであり、 入力電圧 5 5〜 8 0 Vのときには、 同 じ入力電圧における口ッ ト No. 2の放電音よりも小さかった。
したがって、 本実施例からは、 誘導電極 5を U字状で形成することによって、 誘導電極 5を平板状で形成する構成よりも、 放電電極 4の先鋭部 2 4と誘導電極 5との交点を少なくするほうが、 オゾン量および放電音の低減効果が高いことが 言える。
以上の実施例 1〜 4の結果から、 誘導電極 5を U字状に形成し、 放電電極 4の 先鋭部 2 4または突出部 3 3と誘導電極 5との交点を少なく し、 かつ、 各先鋭部 2 4または各突出部 3 3のピッチを広くするほう力 線間電圧を下げても、 正負 両イオンを効率よく発生させることができる。 また、 線間電圧の低下により、 素 子の消費電力を確実に低減することができるとともに、 素子にて発生するオゾン 量および放電音を確実に低減することができる。
また、 誘導電極 5を U字状に形成しているので、 S字状や W字状に形成した場 合に比べて、 誘導電極 5における放電面積を確実に小さくすることができる。 こ れにより、 上述の効果をより確実なものとすることができる。
(実施例 5 )
本実施例では、 放電電極 4と誘導電極 5との間の電界の均一性と、 そのときの イオンバランス （正イオンと負イオンとの量的なバランス） との関係について調 ベるため、 放電電極 4の格子パターンが異なる 2種類のイオン発生素子 2を用意 し、 それらの各々についてイオンパランスの良否を調べた。
ここで、 一方のイオン発生素子 2は、 図 5に示すように、 放電電極 4が、 格子 状に形成されてなつているとともに、 同一形成パターンの格子を複数 （図 5では 、 略正方形状の格子を 3個） 有しているものである。 これに対して、 他方のィォ ン発生素子 2は、 図示はしないが、 放電電極 4の各格子の形成パターンが不均一 のものである。 例えば、 各格子間で格子の大きさを異ならせたり、 各格子に設け られる先鋭部 2 4を、 格子ごとに異なる位置に形成したり したものがこれに相当 する。
これら両方のイオン発生素子 2について、 イオンバランスを調べたところ、 や はり、 図 5に示すような均一な格子パターンを有するイオン発生素子 2のほうが イオンバランスはよかった。 つまり、 正負でほぼ同量のイオンが得られた。 これ は、 上記イオン発生素子 2においては、 格子パターンが均一であることにより、 放電電極 4と誘導電極 5 との間の電界が均一になるからであり、 その結果、 発生 する正負イオン量のパランスがよくなるものと思われる。 したがって、 このよう なイオンバランスの点を考慮すれば、 格子パターンが不均一なイオン発生素子 2 よりも、 格子パターンが均一なイオン発生素子 2を用いるほうが望ましいと言え る。
(実施例 6 )
本実施例では、 放電電極 4と誘導電極 5 との位置関係による放電開始電圧の違 いを調べた。 その結果を図 2 6に示す。
なお、 図 2 6において、 放電電極 4と誘導電極 5とが完全にずれているとは、 図 2 7 Aに示すように、 放電電極 4の先鋭部 2 4が誘導電極 5の長手部 1 1 と重 畳していない状態を指している。 また、 放電電極 4と誘導電極 5とがすれすれの 状態とは、 図 2 7 Bに示すように、 放電電極 4の先鋭部 2 4が誘導電極 5の長手 部 1 1と重畳はしていないものの、 その先端部分 2 4 aが長手部 1 1と平面視で 接している状態を指している。 さらに、 放電電極 4と誘導電極 5とが重畳してい るとは、 図 2 7 Cに示すように、 放電電極 4の先鋭部 2 4の先端部分 2 4 aが、 平面視で完全に誘導電極 5上に位置する状態を指している。
図 2 6の結果より、 放電電極 4と誘導電極 5 との位置関係が、 図 2 7 Aの状態 から図 2 7 Cの状態に向かうにつれて、 放電開始電圧が次第に減少していること がわかる。 そして、 図 2 7 Cのように放電電極 4の先鋭部 2 4の先端部 2 4 aと 誘導電極 5 とが完全に重畳した状態では、 放電開始電圧が最も低くなっている。 これは、 図 2 7 Cの状態では、 放電電極 4の先鋭部 2 4と誘導電極 5との間で電 界が集中しゃすくなり、 低電圧でも上記両量電極間で容易に放電が発生するから と思われる。
したがって、 放電電極 4の先鋭部 2 4を、 その先端部分 2 4 aが誘導電極 5と 重畳するように形成することにより、 放電開始電圧を低く抑えても、 安定した放 電を行うことができ、 その結果、 消費電力を確実に低減することができる。
(実施例 7 )
本実施例では、 放電電極 4に対する空気の当て方 （空気流れ） を変化させて、 そのときのイオン量の変化について調べた。 その結果を図 2 8に示す。 なお、 放 電電極 4は、 図 5に示すような線対称パターンで形成されているものとする。 図 2 8に示すように、 放電電極 4に対する空気の当て方によって、 空気中に送 り出されるイオン量が変わる。 一方、 図示はしないが、 放電電極 4が非線対称パ ターンの場合は、 イオン量の変化の仕方が、 線対称パターンの場合よりもさらに 激しい結果が得られた。
したがって、 発生するイオン量が空気流れの影響を受けて変化するのを極力抑 えるために、 放電電極 4のパターンを線対称にすることが好ましいと言える。 なお、 実施例 6および 7では、 放電電極 4が図 5に示したような格子状のもの で実験を行っているが、 放電電極 4が図 7に示したような櫛刃状のものであって も、 格子状のときと同様の結果が得られることが確認できている。
なお、 本発明は、 正イオンあるいは負イオンのいずれかを発生させるイオン発 生素子にも適用することができる。
〔実施の形態 2〕
本発明の他の実施の形態について、 図面に基づいて説明すれば、 以下の通りで ある。 なお、 実施の形態 1と同一の構成には同一の部材番号を付記し、 その説明 を省略する。
本実施形態では、 実施の形態 1にて説明したイオン発生装置 1における、 コー ティング層 8の厚さと放電電極 4の厚さとの関係について説明する。
図 2 9は、 誘電体 3上にコーティング層 8が形成されていない場合において、 放電電極 4に正の電圧が印加されており、 誘導電極 5 (図 4参照） に負の電圧が 印加されている場合の、 放電電極 4から誘導電極 5に向かう電気力線を示してい る。 なお、 放電電極 4の厚さは 2 0 μ mとする。
放電電極 4と誘導電極 5との間の電位差に基づいて、 放電電極 4近傍でコロナ 放電が起こる際、 同図に示すように、 誘電体 3表面の電位は、 電気力線に沿って 分極し、 負の電位となる。 その強さは誘電体 3の誘電率が大きいほど大きく、 誘 電体 3がない場合に比べて電気力線は密となる （電気力線の密度が高くなる） 。 この結果、 あたかも、 誘導電極 5が放電電極 4に近づいたような電界となる。 つまり、 この現象は、 誘電体 3がない場合の電気力線 （図 2 9よりも密度の小 さい電気力線） によって引き起こされるものであるから、 そのときの電気力線の 密度が高いほど、 誘電体 3がある場合の電気力線の密度も高くなる。 電気力線の 密度は、 すなわち電界の強さを示すものである。
以上の前提のもとで、 次に、 誘電体 3上にコーティング層 8が形成されている 場合における、 コーティング層 8での誘電分極について説明する。 図 3 0ないし 図 3 2は、 誘電体 3上にコーティング層 8が形成されている場合において、 放電 電極 4に正の電圧が印加されており、 誘導電極 5に負の電圧が印加されている場 合の、 放電電極 4から誘導電極 5に向かう電気力線を示している。
ただし、 誘電体 3上における放電電極 4の非形成領域にあるコーティ ング層 8 の厚さ t lは、 図 3 0では l l /x m、 図 3 1では 2 2 /z m、 図 3 2では
であり、 放電電極 4の厚さ t 2はいずれも 2 0 μ πιであるとする。 また、 ここで 言う 「誘電体 3上における放電電極 4の非形成領域にあるコーティ ング層 8」 に は、 放電電極 4の端面を覆うコーティング層 8は含まれないものとする。
放電電極 4と誘導電極 5 との間の電位差に基づいて、 放電電極 4近傍でコロナ 放電が起こる際、 コーティング層 8表面で誘電分極が起こる。 このとき、 放電電 極に近い位置にあるコーティング層 8 (例えば放電電極 4上のコーティング層 8 ) の表面電位は、 図 3 0ないし図 3 2に示すように、 放電電極 4の極性と同極性 に分極して正となる。 一方、 放電電極 4から離れた位置にあるコーティング層 8 (例えば誘電体 3上で放電電極 4の非形成領域にあるコーティング層 8 ) の表面 電位は、 図 3 0ないし図 3 2に示すように、 放電電極 4の極性と逆極性に分極し て負となる。
このとき、 放電電極 4と誘導電極 5 とを結ぶ電気力線は、 放電電極 4に近づけ ば近づくほど密となるが、 t 1力 S t 2よりも小さいときは、 t 1が t 2と同等 （ 図 3 1の場合） もしくはそれ以上の場合 （図, 3 2の場合） に比べて電気力線が密 なところで、 コーティング層 8表面の電位が分極するようになる。
つまり、 図 3 0ないし図 3 2において、 コーティング層 8表面における最も電 界の強いところ （電気力線の最も密なところ） をそれぞれ P、 Q、 Rとすると、 電界強度は大きい順で P > Q〉Rとなる。 したがって、 コーティング層 8を有す るこのような構造では、 t 1が t 2よりも大きくなると、 コーティング層 8表面 側の電界強度が極端に弱くなることがわかる。
ここで、 図 3 0ないし図 3 2のようにコーティング層 8の厚さを変えた試作品 で、 出力電圧 （放電電極 4と誘導電極 5との間の電圧で、 線間電圧とも言う） と 正負両イオンの発生量との関係を調べた。 その結果を表 1に示す。 なお、 入力電 圧 （電圧印加回路 9に印加する電圧） の変化範囲は 5 5 〜 1 0 0 V、 出力電圧の 変化範囲は 2 . 6 2 〜 4 . 2 k V、 周波数は約 4 0 k H z と した。
【表 1】
Figure imgf000030_0001
この実験結果より、 t 1を t 2よりも小さくすることで、 正負両イオン間での 発生量のバラツキを低減することができ、 イオンバランスを良好に保つことがで きると言える。 これは、 t 1を t 2よりも小さくすることで、 放電電極 4付近の 電界集中度 （電界強度） が高くなり、 放電電極 4付近で安定して正負両イオンを 発生させることができているからである。
また、 t 1を t 2よりも小さくすることで放電電極 4付近の電界強度が高くな るので、 放電電極 4と誘導電極 5 との間の電位差 （線間電圧） を小さく しても、 放電電極 4付近にて所望の量の正負両イオンを発生させることができる。 これに より、 素子における消费電力を低減することができるとともに、 素子における放 電音を低く抑えることができる。 その結果、 放電に伴って発生する、 人体に有害 なオゾンの量を低減することができ、 安全性の高い素子を提供することができる なお、 本発明のイオン発生素子は、 放電電極の非形成領域における保護層の厚 さが、 放電電極上の保護層の厚さよりも小さい構成であってもよい。
なお、 本発明は、 正イオンあるいは負イオンのいずれかを発生させるイオン発 生素子にも適用することができる。 産業上の利用の可能性
本発明のイオン発生素子、 イオン発生素子の製造方法、 イオン発生装置および 電気機器は、 空気中の浮遊細菌の殺菌 ·除去、 空気中の有害物質の除去に際して 有用である。

Claims

請求の範囲 誘電体の表面に形成される放電電極と、
前記誘電体の内部に形成され、 前記放電電極と対向して配置される篛導電 極とを含み、 前記両電極間を放電させることによってイオンを発生する イオン発生素子において、
前記誘導電極は、 前記放電電極との対向面内で屈曲して形成されているこ とを特徴とするイオン発生素子。 前記誘導電極は、 前記対向面内で U字形に形成されていることを特徴とす る請求の範囲 1に記載のイオン発生素子。 前記放電電極は、 格子状に形成されており、
各格子には、 格子内部に向かって突出する先鋭部が形成されていることを 特徴とする請求の範囲 1に記載のイオン発生素子。 前記放電電極は、 同一形成パターンの格子を複数有していることを特徴と する請求の範囲 3に記載のイオン発生素子。 前記先鋭部は、 その先端部分が前記誘導電極と重畳するように形成されて いることを特徴とする請求の範囲 3に記載のイオン発生素子。 前記先鋭部は、 その先端部分同士の距離が一定となるように形成されてい ることを特徴とする請求の範囲 3に記載のイオン発生素子。 前記放電電極は、 線状の長手部を少なく とも 1本有しており、
前記長手部には、 前記誘導電極との対向面内で当該長手部の延設方向とは 異なる方向に突出する突出部が形成されていることを特徴とする請求の 範囲 1に記載のイオン発生素子。 前記突出部は、 その先端部分が前記誘導電極と重畳するように形成されて いることを特徴とする請求の範囲 7に記載のイオン発生素子。 前記放電電極は、 線対称パターンで形成されていることを特徴とする請求 の範囲 1に記載のイオン発生素子。 . 第 1の誘電体上に放電電極を形成する工程と、
第 2の誘電体上に誘導電極を屈曲させて形成する工程と、
前記第 1の誘電体を介して前記放電電極と前記誘導電極とが対向するよ うに、 前記第 1 の誘電体と前記第 2の誘電体とを貼り合わせる工程と を含んでいることを特徴とするイオン発生素子の製造方法。 . 前記第 1の誘電体上には、 前記放電電極を格子状に形成することを特徴 とする請求の範囲 1 0に記載のイオン発生素子の製造方法。 . 請求の範囲 1に記載のイオン発生素子と、
前記イオン発生素子の前記放電電極と前記誘導電極とのうち少なく とも 一方に電圧を供給する電圧印加手段とを含んでいることを特徴とする イオン発生装置。 . 請求の範囲 1 2に記載のイオン発生装置と、
前記イオン発生装置にて発生したイオンを空気中に送出する送出手段と を含んでいることを特徴とする電気機器。 . 誘電体の表面に形成される放電電極と、
前記誘電体の内部に形成され、 前記放電電極と対向して配置される誘導 電極と、
前記放電電極を覆うように、 前記誘電体上に形成される保護層とを含み 、 前記两電極間の電位差に基づいて発生する放電により、 イオンを発 生するイオン発生素子において、
前記放電電極の非形成領域における前記保護層の厚さが、 前記放電電極 の厚さよりも小さいことを特徴とするイオン発生素子。 第 1の誘電体上に放電電極を形成する工程と、
第 2の誘電体上に誘導電極を形成する工程と、
前記放電電極を覆うように、 前記第 1 の誘電体上に保護層を形成するェ 程と、
前記第 1の誘電体を介して前記放電電極と前記誘導電極とが対向するよ うに、 前記第 1 の誘電体と前記第 2の誘電体とを貼り合わせる工程と を含み、
前記保護層の形成工程では、 前記放電電極の非形成領域における保護層 の厚さが、 前記放電電極の厚さより も小さくなるように、 前記保護層 を形成することを特徴とするイオン発生素子の製造方法。 請求の範囲 1 4に記載のイオン発生素子と、
前記イオン発生素子の前記放電電極と前記誘導電極とのうち少なく とも 一方に電圧を供給する電圧印加手段とを含んでいることを特徴とする イオン発生装置。 請求の範囲 1 6に記載のイオン発生装置と、
前記イオン発生装置にて発生したイオンを空気中に送出する送出手段と を含んでいることを特徴とする電気機器。
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