WO2012043246A1 - イオン発生装置 - Google Patents

イオン発生装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2012043246A1
WO2012043246A1 PCT/JP2011/071065 JP2011071065W WO2012043246A1 WO 2012043246 A1 WO2012043246 A1 WO 2012043246A1 JP 2011071065 W JP2011071065 W JP 2011071065W WO 2012043246 A1 WO2012043246 A1 WO 2012043246A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
discharge
ion generator
electric field
electrodes
electrode
Prior art date
Application number
PCT/JP2011/071065
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
純平 大江
浅野　幸康
須田　洋
昌治 町
泰浩 小村
Original Assignee
パナソニック株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by パナソニック株式会社 filed Critical パナソニック株式会社
Publication of WO2012043246A1 publication Critical patent/WO2012043246A1/ja

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T23/00—Apparatus for generating ions to be introduced into non-enclosed gases, e.g. into the atmosphere
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T19/00—Devices providing for corona discharge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T19/00—Devices providing for corona discharge
    • H01T19/04—Devices providing for corona discharge having pointed electrodes

Definitions

  • the present invention relates to an ion generating device including a discharge electrode for ion emission and a high voltage application unit that applies a high voltage to the discharge electrode.
  • an electrostatic atomizer as disclosed in Patent Document 1 that functions as an ion generator for generating ion mist is known.
  • the electrostatic atomizer of Patent Document 1 applies a high voltage between the discharge electrode and the corresponding electrode in a state where water is held in the discharge electrode. Thereby, the electrostatic atomizer produces
  • the discharge electrode is cooled by the Peltier module, and moisture in the air condenses on the discharge electrode.
  • a high voltage is applied between the discharge electrode and the corresponding electrode in a state where the condensed water is held on the discharge electrode.
  • the condensed water is pulled from the discharge electrode to the corresponding electrode side, and Rayleigh splitting occurs at the tip of the condensed water that rises into a so-called Taylor cone.
  • ion mist generated by the electrostatic atomizer of Patent Document 1 active species (radicals) having actions such as sterilization and deodorization are included.
  • the ion mist has actions such as deodorizing action based on active species, removal / suppression of viruses or fungi, and inactivation of allergen substances.
  • a plurality of discharge electrodes are provided.
  • the tip of each discharge electrode has substantially the same cooling temperature.
  • the tips of the discharge electrodes when a high voltage is applied have substantially the same electric field strength. Thereby, it becomes possible to discharge
  • the present invention reduces the amount of ozone generated when the distance between two adjacent discharge electrodes is within a specific range in an ion generator having a plurality of discharge electrodes. It was made based on finding out what to do.
  • the objective of this invention is providing the ion generator which can suppress the generation amount of ozone in an ion generator provided with a some discharge electrode.
  • an ion generator includes a plurality of discharge electrodes, each of the plurality of discharge electrodes including a discharge unit for emitting ions, A high voltage application unit that discharges the ions from each of the plurality of discharge electrodes, wherein a distance between two discharge units of two adjacent discharge electrodes is: The electric field of one discharge electrode is set to be affected by the electric field of the other discharge electrode so that the electric field strength at the discharge portion of the one discharge electrode is lowered.
  • the distance between the two discharge portions of the two adjacent discharge electrodes is such that the electric field of one discharge electrode is affected by the electric field of the other discharge electrode and the discharge portion of one discharge electrode It is preferable that the electric field strength is set so as to decrease to 95% or less.
  • the distance between the two discharge portions of the two adjacent discharge electrodes is such that when the other discharge electrode is brought closer to infinity from one discharge electrode, the electric field of one discharge electrode is It is preferably set so that the electric field strength at the discharge portion of one discharge electrode starts to decrease under the influence of the electric field of the other discharge electrode.
  • the distance between the two discharge portions of the two adjacent discharge electrodes is preferably set such that the electric field strength in the discharge portion of one discharge electrode is reduced by 5%.
  • the positions of two discharge portions of two adjacent discharge electrodes in the ion emission direction are different.
  • At least two discharge portions of at least two adjacent discharge electrodes among the plurality of discharge electrodes are arranged so as to point to a common point.
  • the ion generator further includes water supply means for supplying water to the plurality of discharge portions of the plurality of discharge electrodes, and the discharge electrode electrostatically atomizes the water supplied to the discharge portion. .
  • the water supply means includes a heat exchanger that cools the discharge electrode to condense water in the discharge part.
  • the water supply means includes a water reservoir, and the water stored in the water reservoir is supplied to the discharge unit.
  • an ion generator that can suppress the amount of ozone generated in an ion generator that includes a plurality of discharge electrodes can be provided.
  • the schematic block diagram of the ion generator in 1st Embodiment Explanatory drawing which shows the reaction in the discharge electrode periphery.
  • the schematic block diagram of the ion generator in 2nd Embodiment The schematic block diagram of the generator in 3rd Embodiment.
  • the schematic block diagram of the generator in 4th Embodiment The graph which shows the relationship between an electric field strength and radical generation efficiency.
  • the electrostatic atomizer of 1st Embodiment is the plate-shaped voltage application member 1 which consists of an electroconductive member, and five discharge electrodes erected in this row on the voltage application member 1 2 is provided.
  • Each of the five discharge electrodes 2 has a conical shape whose diameter is reduced from the proximal end toward the distal end as a whole.
  • the tip of each discharge electrode 2 includes a discharge portion 2a having a spherical shape.
  • Each discharge electrode 2 is formed of a porous material that can suck up the surrounding liquid by capillary action.
  • each discharge electrode 2 At the front position of the discharge part 2 a of each discharge electrode 2, a ring-shaped counter electrode 3 disposed so as to face each discharge electrode 2 is provided.
  • the voltage application member 1 and each of the five counter electrodes 3 are electrically connected via a high voltage application unit 4. A high voltage is applied between each of the five discharge electrodes 2 and the corresponding counter electrode 3.
  • the electrostatic atomizer includes a water reservoir 5 and a voltage applying member 1 disposed inside the water reservoir 5.
  • the base end portions of the voltage application member 1 and the five discharge electrodes 2 are immersed in the water stored in the water reservoir 5.
  • each of the five discharge electrodes 2 sucks up water in the water reservoir 5 by capillary action and supplies water to the corresponding discharge part 2a.
  • the discharge electrode 2 and the water reservoir 5 constitute water supply means.
  • the water stored in the water reservoir 5 is supplied to the discharge part 2a of each discharge electrode 2 by capillary action. Then, in a state where water is held on the surface of the discharge part 2 a of each of the five discharge electrodes 2, the high voltage application part 4 so that the discharge electrode 2 becomes a negative electrode and electric charges are concentrated on the tip of the discharge electrode 2. Thus, a high voltage is applied between the discharge electrode 2 and the counter electrode 3.
  • each discharge electrode 2 As a result, the water held in the discharge part 2a of each discharge electrode 2 is pulled up to the counter electrode 3 side by electrostatic force and formed into a shape called a Taylor cone, while repeating Rayleigh splitting, Ion mist consisting of fine particles is released (electrostatic atomization).
  • the electrostatic atomizer of 1st Embodiment has set the distance L between the two discharge parts 2a of the two adjacent discharge electrodes 2 as follows. That is, in a state where a high voltage is applied between each of the five discharge electrodes 2 and the corresponding counter electrode 3 by the high voltage application unit 4, one of the adjacent two discharge electrodes 2.
  • the distance L is set so that the electric field strength of the other discharge electrode 2 is affected by the electric field of the other discharge electrode 2 and the electric field strength in the discharge part 2a of the one discharge electrode 2 is reduced.
  • the reduction in the electric field strength is based on the electric field strength when the discharge electrode 2 is present alone.
  • This configuration can reduce the amount of ozone generated during electrostatic atomization.
  • electrostatic atomization is caused by applying a high voltage between each of the five discharge electrodes 2 and the corresponding counter electrode 3, each of the five discharge electrodes 2 is used. Ozone is generated around the area. At this time, if the distance L is within the above range, a field in which electrons are abundant is formed by electrons emitted from one discharge electrode 2 during discharge. Thereby, the ozone generated in the other discharge electrode 2 is exposed to a field where electrons are abundant.
  • ozone exposed to the above field is converted into hydroxy radicals through reaction with surrounding electrons and water molecules (see reaction formula shown in FIG. 2). That is, ozone is used as a generation source of hydroxy radicals. As a result, the generation amount of ozone causing a bad odor is reduced, and the generation amount of hydroxy radicals having actions such as sterilization and deodorization is increased.
  • the distance L between the two discharge portions 2a of the two adjacent discharge electrodes 2 is reduced to 90 to 95% in terms of obtaining the ozone reduction effect while ensuring a predetermined discharge efficiency. It is preferable to set the distance to be set. Further, when the distance L is made closer to one discharge electrode 2 from the infinity, the other discharge electrode 2 is affected by the electric field of the other discharge electrode 2 in the discharge portion 2a of the one discharge electrode 2. When the distance is set to a distance at which the electric field strength begins to decrease (for example, a distance at which the electric field intensity decreases by 5%), the discharge efficiency of the discharge electrode 2 can be maximized while obtaining an ozone reduction effect.
  • the electrostatic atomizer of the first embodiment includes a plurality of discharge electrodes 2 and a high voltage application unit 4 that applies a high voltage to each of the plurality of discharge electrodes 2.
  • the distance L between the two discharge portions 2a of the two adjacent discharge electrodes 2 is such that the electric field of one discharge electrode 2 is affected by the electric field of the other discharge electrode 2 and the discharge portion 2a of one discharge electrode 2 is. It is set so that the electric field strength at is reduced.
  • the ozone generated at one of the two adjacent discharge electrodes 2 is formed by electrons emitted from the other electrode during discharge, and is a field where electrons are abundant. Exposed inside. And the ozone exposed in the said field is converted into a hydroxy radical through a predetermined reaction. That is, ozone can be used as a generation source of hydroxy radicals. As described above, ozone generated when a high voltage is applied is converted into hydroxy radicals, so that the amount of ozone contained in the ion mist generated from the electrostatic atomizer is suppressed and the amount of hydroxy radicals contained in the ion mist is increased. It is done.
  • the distance L between the two discharge portions 2a of the two adjacent discharge electrodes 2 is such that the electric field of one discharge electrode 2 is affected by the electric field of the other discharge electrode 2 and one discharge electrode 2
  • the electric field strength in the discharge part 2a is set to be reduced to 95% or less.
  • the ratio of the amount of hydroxy radicals generated to the amount of ozone generated is greatly improved. That is, it is possible to effectively increase the hydroxy radical generation amount while effectively suppressing the ozone generation amount.
  • one discharge electrode 2 2 is set so that the electric field strength of the discharge part 2a of one discharge electrode 2 starts to decrease due to the influence of the electric field of the other discharge electrode 2 (for example, the electric field strength decreases by 5%). .
  • the discharge efficiency of the some discharge electrode 2 can be maximized, obtaining the reduction effect of ozone generation amount.
  • the electrostatic atomizer of the first embodiment includes a water reservoir 5 that functions as water supply means for supplying water to each discharge part 2a of the plurality of discharge electrodes 2. Thereby, the water in the water sump part 5 is sucked up by capillary action inside each of the plurality of discharge electrodes 2, and water is supplied to the corresponding discharge part 2a. According to the above configuration, since a large amount of liquid can be supplied to each discharge part 2a of the plurality of discharge electrodes 2, a large amount of electrostatic atomization can be performed at the same time.
  • the water reservoir 5 is omitted in the second embodiment.
  • the voltage application member 1 and the some discharge electrode 2 are formed with a heat conductive material.
  • a heat exchanger 6 for cooling the plurality of discharge electrodes 2 is connected to the lower surface of the voltage application member 1.
  • the heat exchanger 6 may be configured to absorb heat from the plurality of discharge electrodes 2 and cool the plurality of discharge electrodes 2, and for example, a Peltier module or a cooling / heating cycle can be suitably used.
  • the heat exchanger 6 functions as water supply means.
  • the plurality of discharge electrodes 2 are cooled by the operation of the heat exchanger 6, moisture in the air around the plurality of discharge electrodes 2 is condensed. Then, when condensed water adheres to the surface of each of the plurality of discharge electrodes 2, water is supplied to each discharge part 2 a of the plurality of discharge electrodes 2.
  • the electrostatic atomizer of 2nd Embodiment is equipped with the heat exchanger 6 as a water supply means for supplying water to each discharge part 2a of the some discharge electrode 2, and several by the heat exchanger 6 is provided. Water is supplied to the plurality of discharge parts 2a by cooling the discharge electrode 2 and attaching condensed water. According to the above configuration, since the water supplied to each discharge part 2a of the plurality of discharge electrodes 2 is obtained from the air, it is not necessary to supply water to the electrostatic atomizer.
  • the plurality of discharge electrodes 2 are arranged so that the positions of the two discharge portions 2 a of the two adjacent discharge electrodes 2 are different in the ion mist emission direction.
  • the upper surface of the voltage application member 1 is formed in a step shape, and the discharge electrode 2 is disposed on each step of the voltage application member 1 to discharge the ion mist from the discharge portion 2a of each discharge electrode 2.
  • the position in the direction is different.
  • the discharge directions of the ion mists discharged from the discharge portions 2a of the discharge electrodes 2 are all the same (parallel).
  • the discharge electrode 2 is positioned so that the position of the discharge portion 2a of each discharge electrode 2 in the ion mist emission direction gradually increases toward the center side (positioned downstream in the emission direction). Has been placed.
  • the positions of the two discharge portions 2a of the two adjacent discharge electrodes 2 in the ion emission direction are different.
  • a field in which electrons are abundant in two adjacent discharge electrodes 2 is formed by electrons emitted from an electrode located on the downstream side (high position) in the ion emission direction.
  • the field in which electrons are abundant can be located on the discharge path of the ion mist emitted from the discharge electrode 2 located on the upstream side (low position).
  • ozone generated from the discharge electrode 2 positioned on the upstream side is easily exposed to a field where electrons are abundantly formed by electrons emitted from the adjacent electrodes. Therefore, ozone and an electron can be made to contact efficiently and the conversion efficiency from ozone to a hydroxyl radical can be improved.
  • the five discharge electrodes 2 are arranged so that the five discharge portions 2a of the five discharge electrodes 2 are directed to a common point. That is, the discharge directions of the ion mist discharged from the discharge part 2a of each discharge electrode 2 intersect at a common point.
  • the upper surface of the voltage application member 1 is formed in a concave curved surface shape, and five discharge electrodes 2 are arranged on the concave curved surface, so that the five discharge portions 2a of the five discharge electrodes 2 are common in one point. Oriented.
  • the plurality of discharge electrodes 2 are arranged such that the corresponding discharge portions 2a are directed to a common point.
  • the two adjacent discharge electrodes 2 form a field where electrons are abundant.
  • the two adjacent discharge electrodes 2 can be positioned on the discharge path of the ion mist discharged from the two adjacent discharge electrodes 2 respectively.
  • a field in which electrons formed by one discharge electrode 2 are abundant can be located on the emission path of ion mist emitted from the other discharge electrode 2.
  • a field in which electrons formed by the other discharge electrode 2 are abundant can be located on the emission path of the ion mist emitted from one discharge electrode 2.
  • the number of discharge electrodes 2 may be at least two or more, may be four or less, or may be six or more.
  • the plurality of discharge electrodes 2 are arranged in a line, but the arrangement of the discharge electrodes 2 excluding the distance L between the discharge portions 2a is not particularly limited.
  • the plurality of discharge electrodes 2 are not limited to the porous material as long as the liquid can be supplied to the discharge part 2a by capillary action.
  • the positions of the plurality of discharge portions 2a of the plurality of discharge electrodes 2 are adjusted by changing the shape of the voltage application member 1, but the length and shape of each discharge electrode 2 are adjusted.
  • the position of each discharge part 2a may be adjusted by changing each.
  • the third embodiment it is not necessary to regularly change the positions of the plurality of discharge portions 2a of the plurality of discharge electrodes 2 as a whole, and at least in relation to the two discharge electrodes 2 positioned next to each other, It is only necessary that the position of the portion 2a in the ion mist emission direction is different.
  • the discharge part 2a of all the discharge electrodes 2 does not need to point to one common point,
  • the discharge part 2a of the at least 2 adjacent discharge electrode 2 of several discharge electrodes is It only needs to point at a common point.
  • the positions in the vertical direction (gravity direction) of the plurality of discharge portions 2a of the plurality of discharge electrodes 2 may be varied. Since ozone is a gas heavier than air, it tends to move from a high position to a low position. Therefore, when configured as described above, ozone generated in the discharge electrode 2 located at a high position is rich in electrons formed by electrons emitted from the discharge electrode 2 located at a low position. It will move downward toward the place to do. Thereby, ozone and an electron can be made to contact efficiently and the conversion efficiency from ozone to a hydroxyl radical can be improved.
  • each said embodiment is not restricted to an electrostatic atomizer, It can apply to the ion generator which raise
  • Test Examples 1 and 2 an electrostatic atomizer having two discharge electrodes was prepared.
  • the basic configuration of the apparatus is the configuration shown in FIG. Test Examples 1 and 2 differ only in the distance between the discharge portions of the two discharge electrodes (hereinafter referred to as the interelectrode distance), and the interelectrode distances are set to 12 mm and 9 mm, respectively.
  • the electrostatic atomizer provided with one discharge electrode which functions as a controller was prepared.
  • the configuration of the controller is the same as in Test Examples 1 and 2 except that there is one discharge electrode.
  • regulated by the generation amount of the radical with respect to the ozone generation amount was measured. Note that the high voltage applied to the discharge electrode during each measurement is all constant.
  • the electric field strength at the discharge portion of one discharge electrode when a high voltage was applied to both discharge electrodes was measured, and the distance between the electrodes was infinite for the value of the electric field strength.
  • the ratio (%) to the electric field strength was calculated.
  • the electric field strength measured in Test Example 1 in which the distance between the electrodes was 12 mm was 98.3% with respect to the electric field strength when the distance between the two electrodes was infinite.
  • the electric field strength measured in Test Example 2 in which the distance between the electrodes was 9 mm was 94.2% with respect to the electric field strength in the case where the distance between the two electrodes was infinite.
  • the amount of radicals in the ion mist generated from the electrostatic atomizer of each example was measured using an electron spin resonance (ESR) -spin trap method.
  • ESR electron spin resonance
  • FIG. 6 is a graph showing the relationship between the electric field strength and interelectrode distance and the radical generation efficiency in each example. As shown in FIG. 6, compared with the controller having one discharge electrode, both of Test Examples 1 and 2 having two discharge electrodes arranged within a predetermined distance have improved radical generation efficiency. In particular, in Test Example 2 in which the electric field strength is 95% or less, the radical generation efficiency is more than twice that of the controller, and it can be seen that the radical generation efficiency is more significantly improved.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Electrostatic Spraying Apparatus (AREA)
  • Disinfection, Sterilisation Or Deodorisation Of Air (AREA)

Abstract

イオンを放出する放電部（２ａ）を含む複数の放電電極（２）と、高電圧印加部（４）とを備えたイオン発生装置において、隣接する２つの放電電極（２）の２つの放電部間（２ａ）の距離を、一方の放電電極の電界が他方の放電電極の電界の影響を受けて一方の放電電極の放電部における電界強度が低下するように設定するものである。　当該構成により、オゾンの発生量を抑制できる。

Description

イオン発生装置
　本発明は、イオン放出用の放電電極と、該放電電極に高電圧を印加する高電圧印加部とを備えたイオン発生装置に関するものである。
　従来、イオンミストを発生させるイオン発生装置として機能する、特許文献１に開示されるような静電霧化装置が知られている。特許文献１の静電霧化装置は、放電電極に水を保持させた状態で、その放電電極と、対応する電極との間に高電圧を印加する。これにより、静電霧化装置は、放電電極で保持されている水にレイリー分裂を生じさせてイオンミストを生成する。
　具体的には、ペルチェモジュールにより放電電極が冷却されて、空気中の水分が放電電極上に結露する。その結露水を放電電極に保持させた状態で、放電電極と、対応する電極との間に高電圧が印加される。これにより、その結露水が放電電極から対応する電極側に引っ張られて、所謂テイラーコーンと称される円錐形状に盛り上がった結露水の先端にレイリー分裂が生じる。
　特許文献１の静電霧化装置により生成されたイオンミスト中には、除菌や脱臭等の作用を有する活性種（ラジカル）が含まれている。同イオンミストは、活性種に基づく脱臭作用や、ウイルス又はカビ菌の除去・抑制、アレルゲン物質の不活性化等の作用を有している。
　また、特許文献１の静電霧化装置では、複数の放電電極が設けられる。各放電電極の先端は、ほぼ同一の冷却温度を有する。また、且つ高電圧印加時の各放電電極の先端は、ほぼ同一の電界強度を有する。これにより、各放電電極からイオンミストを同時に且つ安定して放出することが可能となり、イオンミストの放出量を増大させることができる。
特開２００６－２０５０１３号公報
　ところで、放電電極において放電を起こしてイオンを発生させるイオン発生装置では、異臭等の原因となるオゾンが放電時に発生する。とくに、特許文献１の静電霧化装置のように複数の放電電極を設けた場合には、放電電極の数に応じてオゾンの発生量が増加しやすくなる。このため、オゾンの発生量の低減がより強く求められている。
　本発明は、本研究者らによる鋭意研究の結果、複数の放電電極を備えるイオン発生装置において、隣接する２つの放電電極間の距離を特定の範囲内とした場合に、オゾンの発生量が減少することを見出したことに基づいてなされた。本発明の目的は、複数の放電電極を備えるイオン発生装置において、オゾンの発生量を抑制することのできるイオン発生装置を提供することにある。
　上記課題を解決するために、本発明のイオン発生装置は、複数の放電電極であって、前記複数の放電電極の各々は、イオンを放出するための放電部を含む、前記複数の放電電極と、前記複数の放電電極の各々の前記放電部から前記イオンを放出させる高電圧印加部とを備えた前記イオン発生装置であって、隣接する２つの放電電極の２つの放電部間の距離は、一方の放電電極の電界が他方の放電電極の電界の影響を受けて一方の放電電極の前記放電部における電界強度が低下するように設定されることを特徴とする。
　このイオン発生装置において、前記隣接する２つの放電電極の２つの放電部間の距離は、一方の放電電極の電界が他方の放電電極の電界の影響を受けて一方の放電電極の前記放電部における電界強度が９５％以下に低下するように設定されることが好ましい。
　このイオン発生装置において、前記隣接する２つの放電電極の２つの放電部間の距離は、一方の放電電極に対して他方の放電電極を無限遠から近づけたときに、一方の放電電極の電界が前記他方の放電電極の電界の影響を受けて一方の放電電極の前記放電部における電界強度が低下し始めるように設定されることが好ましい。
　このイオン発生装置において、前記隣接する２つの放電電極の２つの放電部間の距離は、一方の放電電極の前記放電部における前記電界強度が５％低下するように設定されることが好ましい。
　このイオン発生装置において、隣接する２つの放電電極の２つの放電部のイオン放出方向における位置が異なることが好ましい。
　このイオン発生装置において、前記複数の放電電極のうちの少なくとも隣接する２つの放電電極の２つの放電部が共通の一点を指向するように配置されていることが好ましい。
　このイオン発生装置において、前記複数の放電電極の前記複数の放電部に水をそれぞれ供給する水供給手段を備え、前記放電電極は前記放電部に供給された水を静電霧化することが好ましい。
　このイオン発生装置において、前記水供給手段は、前記放電電極を冷却して前記放電部に水を結露させる熱交換器を含むことが好ましい。
　このイオン発生装置において、前記水供給手段は水溜め部を備え、該水溜め部に貯留された水が前記放電部に供給されることが好ましい。
　本発明によれば、複数の放電電極を備えるイオン発生装置において、オゾンの発生量を抑制することのできるイオン発生装置を提供できる。
第１実施形態におけるイオン発生装置の概略構成図。 放電電極周辺における反応を示す説明図。 第２実施形態におけるイオン発生装置の概略構成図。 第３実施形態における発生装置の概略構成図。 第４実施形態における発生装置の概略構成図。 電界強度とラジカル発生効率との関係を示すグラフ。
　以下、本発明のイオン発生装置を静電霧化装置に具体化した実施形態を図面に従って説明する。
　［第１実施形態］
　図１に示すように、第１実施形態の静電霧化装置は、導電性部材からなる板状の電圧印加部材１と、この電圧印加部材１上に一列に立設された５つの放電電極２を備える。５つの放電電極２の各々は全体として基端から先端に向かって縮径する円錐状を有する。各放電電極２の先端は、球状を有する放電部２ａを含む。また、各放電電極２は周囲の液体を毛管現象によって吸い上げることが可能な多孔質材料により形成されている。
　各放電電極２の放電部２ａの前方位置には、各放電電極２に対向するように配置されたリング状の対向電極３がそれぞれ設けられている。電圧印加部材１と、５つの対向電極３の各々とは高電圧印加部４を介して電気的に接続されている。５つの放電電極２の各々と、対応する対向電極３との間に高電圧が印加される。
　また、静電霧化装置は水溜め部５と、この水溜め部５の内部に配置された電圧印加部材１とを備える。電圧印加部材１及び５つの放電電極２の基端部分は、水溜め部５に貯留された水の中に浸かっている。このように構成することにより、５つの放電電極２の各々は、毛管現象により水溜め部５内の水を吸い上げて、対応する放電部２ａに水を供給する。第１実施形態においては、放電電極２及び水溜め部５により水供給手段が構成されている。
　このように構成された第１実施形態の静電霧化装置によれば、水溜め部５内に貯留される水が毛管現象によって各放電電極２の放電部２ａへそれぞれ供給される。そして、５つの放電電極２の各々の放電部２ａ表面に水が保持された状態で、放電電極２がマイナス電極となって電荷が放電電極２の先端に集中するように、高電圧印加部４により放電電極２と対向電極３との間に高電圧が印加される。これにより、各放電電極２の放電部２ａに保持された水が、静電気力によって対向電極３側に引き上げられてテイラーコーンと称される形状に形成されつつ、レイリー分裂を繰り返して、ナノメータサイズの微粒子からなるイオンミストが放出される（静電霧化）。
　ここで、第１実施形態の静電霧化装置は、隣接する２つの放電電極２の２つの放電部２ａ間の距離Ｌを次のように設定している。すなわち、高電圧印加部４によって５つの放電電極２の各々と、対応する対向電極３との間に高電圧が印加された状態において、隣接する２つの放電電極２のうちの一方の放電電極２の電界が他方の放電電極２の電界の影響を受けて、一方の放電電極２の放電部２ａにおける電界強度が低下するように距離Ｌが設定されている。なお、上記電界強度の低下は、放電電極２が単独で存在する場合の電界強度を基準とするものである。
　このように構成することにより、静電霧化時に生じるオゾンの発生量を低減させることができる。図２に示すように、５つの放電電極２の各々と、対応する対向電極３との間に高電圧を印加して静電霧化を生じさせた際には、５つの放電電極２の各々の周囲にオゾンが発生する。このとき、距離Ｌが上記の範囲内であると、放電時に一方の放電電極２から放出された電子によって、電子が豊富に存在する場が形成される。これにより、他方の放電電極２で発生したオゾンは、電子が豊富に存在する場の中に曝される。
　そして、上記場の中に曝されたオゾンは、周囲の電子及び水分子との反応を経てヒドロキシラジカルへと変換される（図２に示す反応式を参照）。つまり、オゾンがヒドロキシラジカルの発生源として利用される。その結果、異臭等の原因となるオゾンの発生量が低減し、かつ除菌や脱臭等の作用を有するヒドロキシラジカルの発生量が増加する。
　なお、上記電界強度の低下は放電効率の低下を招き、引いては発生するイオンミスト量の低下を招く。そのため、所定の放電効率を確保しつつ、オゾンの低減効果を得るという観点において、隣接する２つの放電電極２の２つの放電部２ａ間の距離Ｌを、上記電界強度が９０～９５％に低下する距離に設定することが好ましい。また、上記距離Ｌを、一方の放電電極２に対して他方の放電電極２を無限遠から近づけたときに、他方の放電電極２の電界の影響を受けて一方の放電電極２の放電部２ａにおける電界強度が低下し始める距離（例えば、電界強度が５％低下する距離）に設定した場合には、オゾンの低減効果を得つつ、かつ放電電極２の放電効率を最大にすることができる。
　次に、第１実施形態の特徴的な作用効果を記載する。
　（１）第１実施形態の静電霧化装置は、複数の放電電極２と、複数の放電電極２の各々に高電圧を印加する高電圧印加部４とを備えている。そして、隣接する２つの放電電極２の２つの放電部２ａ間の距離Ｌは、一方の放電電極２の電界が他方の放電電極２の電界の影響を受けて一方の放電電極２の放電部２ａにおける電界強度が低下するように設定される。
　上記構成によれば、隣接する２つの放電電極２のうちの一方の放電電極２で発生したオゾンは、放電時に他方の電極から放出された電子によって形成される、電子が豊富に存在する場の中に曝される。そして、上記場の中に曝されたオゾンは所定の反応を経てヒドロキシラジカルへと変換される。つまり、オゾンをヒドロキシラジカルの発生源として利用することが可能となる。このように、高電圧印加時に発生したオゾンがヒドロキシラジカルへと変換されることによって、静電霧化装置から発生したイオンミストの含有オゾン量が抑制され、かつイオンミストの含有ヒドロキシラジカル量が高められる。
　（２）好ましくは、隣接する２つの放電電極２の２つの放電部２ａ間の距離Ｌは、一方の放電電極２の電界が他方の放電電極２の電界の影響を受けて一方の放電電極２の放電部２ａにおける電界強度が９５％以下に低下するように設定される。このように構成した場合には、オゾン発生量に対するヒドロキシラジカル発生量の比率が大きく向上する。つまり、オゾン発生量を効果的に抑制しつつ、ヒドロキシラジカル発生量を効果的に高めることができる。
　（３）好ましくは、隣接する２つの放電電極２の２つの放電部２ａ間の距離Ｌを、一方の放電電極２に対して他方の放電電極２を無限遠から近づけたときに、一方の放電電極２の電界が他方の放電電極２の電界の影響を受けて一方の放電電極２の放電部２ａの電界強度が低下し始めるように（例えば、電界強度が５％低下すように）設定される。このように構成した場合には、オゾン発生量の低減効果を得つつ、かつ複数の放電電極２の放電効率を最大にすることができる。
　（４）第１実施形態の静電霧化装置は、複数の放電電極２の各々の放電部２ａに水を供給する水供給手段として機能する水溜め部５を備える。これにより、複数の放電電極２の各々の内部における毛管現象により水溜め部５内の水が吸い上げられて、対応する放電部２ａに水が供給される。上記構成によれば、複数の放電電極２の各々の放電部２ａに多量の液体を供給することができるため、同時に多量の静電霧化を行うことができる。
　［第２実施形態］
　以下、本発明を具体化した第２実施形態を図面に従って説明する。第２実施形態の静電霧化装置では、水供給手段の構成が第１実施形態と異なっている。したがって、以下では第１実施形態と同様の構成については同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
　図３に示すように、第２実施形態においては、水溜め部５が省略されている。そして、電圧印加部材１及び複数の放電電極２が熱伝導性の材料により形成される。電圧印加部材１の下面に対して、複数の放電電極２を冷却するための熱交換器６が接続されている。熱交換器６は、複数の放電電極２から熱を吸収して複数の放電電極２を冷却可能な構成であればよく、例えばペルチェモジュールや冷熱サイクルを好適に用いることができる。
　第２実施形態の静電霧化装置では、熱交換器６が水供給手段として機能する。熱交換器６の作動により複数の放電電極２が冷却された状態となると、複数の放電電極２の周囲の空気中の水分が結露する。そして、複数の放電電極２の各々の表面に結露水が付着することによって、複数の放電電極２の各々の放電部２ａに水が供給される。
　次に、第２実施形態の特徴的な作用効果を記載する。
　（５）第２実施形態の静電霧化装置は、複数の放電電極２の各々の放電部２ａに水を供給するための水供給手段として熱交換器６を備え、熱交換器６により複数の放電電極２を冷却して結露水を付着させることによって複数の放電部２ａに水を供給する。上記構成によれば、複数の放電電極２の各々の放電部２ａに供給する水を空気中から取得するようにしているため、静電霧化装置に水を補給する必要がない。
　［第３実施形態］
　以下、本発明を具体化した第３実施形態を図面に従って説明する。第３実施形態の静電霧化装置では、各放電電極２の配置構成が第２実施形態と異なっている。したがって、以下では第２実施形態と同様の構成については同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
　図４に示すように、第３実施形態においては、隣接する２つの放電電極２の２つの放電部２ａの位置がイオンミストの放出方向おいて異なるように、複数の放電電極２が配置されている。具体的には、電圧印加部材１の上面を段状に形成し、且つ電圧印加部材１の各段上に放電電極２をそれぞれ配置することによって各放電電極２の放電部２ａのイオンミストの放出方向における位置が異なる。なお、各放電電極２の放電部２ａからそれぞれ放出されるイオンミストの放出方向は全て同じ（平行）になっている。また、本実施形態では、各放電電極２の放電部２ａのイオンミストの放出方向における位置が、中央側へ向かって徐々に高くなる（放出方向の下流側に位置する）ように放電電極２が配置されている。
　次に、第３実施形態の特徴的な作用効果を記載する。
　（６）第３実施形態の静電霧化装置では、隣接する２つの放電電極２の２つの放電部２ａのイオン放出方向における位置が異なる。上記構成によれば、隣接する２つの放電電極２において、電子が豊富に存在する場が、イオン放出方向における下流側（高い位置）に位置する電極から放出された電子によって形成される。電子が豊富に存在する場を、上流側（低い位置）に位置する放電電極２から放出されるイオンミストの放出経路上に位置させることができる。これにより、上流側に位置する放電電極２から発生したオゾンは、隣接する電極から放出された電子によって形成される、電子が豊富に存在する場の中に曝されやすくなる。よって、オゾンと電子とを効率よく接触させることができ、オゾンからヒドロキシラジカルへの変換効率を向上させることができる。
　［第４実施形態］
　以下、本発明を具体化した第４実施形態を図面に従って説明する。第４実施形態の静電霧化装置は、各放電電極２の配置構成が第２実施形態と異なっている。したがって、以下では第２実施形態と同様の構成については同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
　図５に示すように、第４実施形態においては、５つの放電電極２の５つの放電部２ａが共通の一点を指向するように５つの放電電極２が配置されている。つまり、各放電電極２の放電部２ａからそれぞれ放出されるイオンミストの放出方向が共通の一点にて交わる。具体的には、電圧印加部材１の上面を凹曲面状に形成し、同凹曲面上に５つの放電電極２を配置することによって、５つの放電電極２の５つの放電部２ａが共通の一点を指向する。
　次に、第４実施形態の特徴的な作用効果を記載する。
　（７）第４実施形態の静電霧化装置では、複数の放電電極２は、対応する放電部２ａが共通の一点を指向するように配置されている。上記構成によれば、隣接する２つの放電電極２は、電子が豊富に存在する場を形成する。隣接する２つの放電電極２は、隣接する２つの放電電極２からそれぞれ放出されるイオンミストの放出経路上に位置させ合うことができる。つまり、一方の放電電極２によって形成される電子が豊富に存在する場を、他方の放電電極２から放出されるイオンミストの放出経路上に位置させることができる。そして、同時に他方の放電電極２によって形成される電子が豊富に存在する場を、一方の放電電極２から放出されるイオンミストの放出経路上に位置させることができる。これにより、オゾンと電子とを効率よく接触させることができ、オゾンからヒドロキシラジカルへの変換効率をより向上させることができる。
　なお、本発明の上記各実施形態は、以下のように変更してもよい。
　・各実施形態において、放電電極２の数は少なくとも２つ以上であればよく、４つ以下であってもよいし、６つ以上であってもよい。
　・各実施形態において、複数の放電電極２のすべてが隣接する２つの放電電極２に対して上述の範囲内に位置している必要はなく、最も近傍に位置する放電電極２に対して上述の範囲よりも離れて位置する放電電極２が存在していてもよい。
　・各実施形態では、複数の放電電極２を一列に配置していたが、放電部２ａ間の距離Ｌを除く放電電極２の配置構成は特に限定されるものではない。
　・第１実施形態において、複数の放電電極２は、毛管現象により放電部２ａへ液体を供給可能な構成であれば、多孔質材であることに限定されない。
　・第３及び第４実施形態では、電圧印加部材１の形状を変更することにより複数の放電電極２の複数の放電部２ａの位置が調整されていたが、各放電電極２の長さや形状をそれぞれ変化させることにより各放電部２ａの位置が調整されもよい。
　・第３の実施形態について、複数の放電電極２の複数の放電部２ａの位置を、全体として規則的に変化させる必要はなく、少なくとも隣に位置する２つの放電電極２との関係において、放電部２ａのイオンミストの放出方向における位置が異なっていればよい。
　・第４の実施形態において、全ての放電電極２の放電部２ａが共通の一点を指向している必要はなく、複数の放電電極のうちの少なくとも隣接する２つの放電電極２の放電部２ａが共通の一点を指向していればよい。
　・複数の放電電極２の複数の放電部２ａについて、鉛直方向（重力方向）における位置を異ならせるようにしてもよい。オゾンは空気よりも重い気体であることから、高い位置から低い位置へ移動する傾向がある。そのため、上記のように構成した場合には、高い位置に位置する放電電極２にて発生したオゾンは、低い位置に位置する放電電極２から放出された電子によって形成される、電子が豊富に存在する場に向かって下方に移動することになる。これにより、オゾンと電子とを効率よく接触させることができ、オゾンからヒドロキシラジカルへの変換効率を向上させることができる。
　・上記各実施形態の構成は、静電霧化装置に限られるものではなく、複数の放電電極において放電を起こしてイオンを発生させるイオン発生装置に適用することができる。
　次に、各試験例を挙げて上記実施形態をさらに具体的に説明する。
　試験例１及び２として、２つの放電電極を有する静電霧化装置を用意した。装置の基本的な構成は図１に示す構成を採用した。試験例１及び２は２つの放電電極の放電部間の距離（以下、電極間距離と記載する。）のみが異なっており、電極間距離がそれぞれ１２ｍｍ、９ｍｍに設定されている。また、コントローラとして機能する１つの放電電極を備える静電霧化装置を用意した。コントローラの構成は、放電電極が１つである点を除いて試験例１及び２と同様である。そして、各例の静電霧化装置について、オゾン発生量に対するラジカルの発生量により規定されるラジカル発生効率（ラジカル発生量／オゾン発生量）を測定した。なお、各測定時において放電電極に印加した高電圧は全て一定である。
　まず、試験例１及び２について、両放電電極に高電圧を印加した際の一方の放電電極の放電部における電界強度を測定し、その電界強度の値について、両電極間距離が無限遠である場合の電界強度に対する割合（％）を算出した。その結果、電極間距離が１２ｍｍである試験例１において測定された電界強度は、両電極間距離が無限遠である場合の電界強度に対して９８．３％であった。また、電極間距離が９ｍｍである試験例２において測定された電界強度は、両電極間距離が無限遠である場合の電界強度に対して９４．２％であった。
　次いで、各例の静電霧化装置から発生されたイオンミスト中のラジカル量を電子スピン共鳴（ＥＳＲ）－スピントラップ法を用いて測定した。測定条件は以下のとおりである。
　スピントラップ剤：ＤＥＰＭＰＯ（５－Ｄｉｅｔｈｏｘｙｐｈｏｓｐｈｏｒｙｌ－５－ｍｅｔｈｙｌ－１－ｐｙｒｒｏｌｉｎｅ－Ｎ－ｏｘｉｄｅ）
　捕集液量：１ｃｃ
　捕集距離：１０ｍｍ
　暴露時間：２０ｍｉｎ
　次いで、各例の静電霧化装置から発生するオゾン量を測定した。具体的には、１１０ｌのチャンバー内にて各例の静電霧化装置を作動させてイオンミストを放出させ、同チャンバー内のオゾン量を測定した。測定条件は以下のとおりである。
　使用機器：オゾン量計測装置（Ｄｙｌｅｃ社製、ＭＯＤＥＬ１１００）
　測定時間：２０ｍｉｎ
　サンプリング流量：１．５ｌ／ｍｉｎ
　そして、測定された各例のラジカル量及びオゾン量から、ラジカル発生効率を算出した。図６は各例の電界強度及び電極間距離とラジカル発生効率との関係を示すグラフである。図６に示されるように、１つの放電電極を有するコントローラと比較して、所定の距離内に配置された２つの放電電極を有する試験例１及び２は共にラジカル発生効率が向上している。とくに、電界強度が９５％以下である試験例２では、コントローラと比較してラジカル発生効率が２倍以上となっており、ラジカル発生効率がより顕著に向上していることがわかる。
　Ｌ…放電部間の距離、１…電圧印加部材、２…放電電極、２ａ…放電部、３…対向電極、４…高電圧印加部、５…水溜め部、６…熱交換器。

Claims (9)

  1. 　イオン発生装置であって、
    　複数の放電電極であって、前記複数の放電電極の各々は、イオンを放出するための放電部を含む、前記複数の放電電極と、前記複数の放電電極の各々の前記放電部から前記イオンを放出させる高電圧印加部とを備えた前記イオン発生装置であって、
    　隣接する２つの放電電極の２つの放電部間の距離は、一方の放電電極の電界が他方の放電電極の電界の影響を受けて一方の放電電極の前記放電部における電界強度が低下するように設定される、イオン発生装置。
  2. 　請求項１に記載のイオン発生装置において、
    　前記隣接する２つの放電電極の２つの放電部間の距離は、一方の放電電極の電界が他方の放電電極の電界の影響を受けて一方の放電電極の前記放電部における電界強度が９５％以下に低下するように設定される、イオン発生装置。
  3. 　請求項１に記載のイオン発生装置において、
    　前記隣接する２つの放電電極の２つの放電部間の距離は、一方の放電電極に対して他方の放電電極を無限遠から近づけたときに、一方の放電電極の電界が前記他方の放電電極の電界の影響を受けて一方の放電電極の前記放電部における電界強度が低下し始めるように設定される、イオン発生装置。
  4. 　請求項３に記載のイオン発生装置において、
    　前記隣接する２つの放電電極の２つの放電部間の距離は、一方の放電電極の前記放電部における前記電界強度が５％低下するように設定される、イオン発生装置。
  5. 　請求項１～請求項４のいずれか一項に記載のイオン発生装置において、
    　隣接する２つの放電電極の２つの放電部のイオン放出方向における位置が異なる、イオン発生装置。
  6. 　請求項１～請求項４のいずれか一項に記載のイオン発生装置において、
    　前記複数の放電電極のうちの少なくとも隣接する２つの放電電極の２つの放電部が共通の一点を指向するように配置されている、イオン発生装置。
  7. 　請求項１～請求項６のいずれか一項に記載のイオン発生装置において、
    　前記複数の放電電極の前記複数の放電部に水をそれぞれ供給する水供給手段を備え、前記放電電極は前記放電部に供給された水を静電霧化する、イオン発生装置。
  8. 　請求項７に記載のイオン発生装置において、
    　前記水供給手段は、前記放電電極を冷却して前記放電部に水を結露させる熱交換器を含む、イオン発生装置。
  9. 　請求項７に記載のイオン発生装置において、
    　前記水供給手段は水溜め部を備え、該水溜め部に貯留された水が前記放電部に供給される、イオン発生装置。
PCT/JP2011/071065 2010-09-30 2011-09-15 イオン発生装置 WO2012043246A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010220728A JP2012079423A (ja) 2010-09-30 2010-09-30 イオン発生装置
JP2010-220728 2010-09-30

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2012043246A1 true WO2012043246A1 (ja) 2012-04-05

Family

ID=45892713

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2011/071065 WO2012043246A1 (ja) 2010-09-30 2011-09-15 イオン発生装置

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2012079423A (ja)
WO (1) WO2012043246A1 (ja)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56112892U (ja) * 1980-01-31 1981-08-31
JP2008516766A (ja) * 2004-10-20 2008-05-22 ザ プロクター アンド ギャンブル カンパニー 対象面からの距離が可変の多数ポートを備える静電スプレーノズル
JP2009172560A (ja) * 2008-01-28 2009-08-06 Panasonic Electric Works Co Ltd 静電霧化装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56112892U (ja) * 1980-01-31 1981-08-31
JP2008516766A (ja) * 2004-10-20 2008-05-22 ザ プロクター アンド ギャンブル カンパニー 対象面からの距離が可変の多数ポートを備える静電スプレーノズル
JP2009172560A (ja) * 2008-01-28 2009-08-06 Panasonic Electric Works Co Ltd 静電霧化装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2012079423A (ja) 2012-04-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20200140274A1 (en) Active ingredient generator
JP2006204968A (ja) 霧化装置
JP2018504757A (ja) 多孔質誘電体を含むプラズマ発生源
JP4974923B2 (ja) ナノ材料の観察試料作製装置及び作製方法
CN110190520B (zh) 一种纳米水离子发生装置
JP5149095B2 (ja) 静電霧化装置およびそれを用いる空気調和機
JP2008084789A (ja) 除電装置
WO2012021185A9 (en) Methods and apparatus for mass spectrometry utilizing an ac electrospray device
US9259742B2 (en) Electrostatic collecting system for suspended particles in a gaseous medium
KR20170100732A (ko) 플라즈마 가습기
EP2897736B1 (en) Capsule and electrostatic atomizing device thereof
JP2010194439A (ja) 除湿装置
WO2012043246A1 (ja) イオン発生装置
JP2014231047A (ja) 静電霧化装置
JP6779847B2 (ja) 荷電粒子装置、荷電粒子描画装置および荷電粒子ビーム制御方法
CN101464427A (zh) 敞开式喷雾场解吸离子化方法及离子化装置
CN111482291A (zh) 一种纳米水离子雾化液、静电雾化装置及应用
US20120006915A1 (en) Electrostatic atomization apparatus
CN114024214B (zh) 负离子炮的发生装置
JP4581990B2 (ja) 静電霧化装置
JP2011113832A (ja) 質量分析装置
JP4297770B2 (ja) イオン発生素子およびそれを備えたイオン発生装置
US20230187196A1 (en) Capillary emitter with electrospray ionization providing femtoliter to nanoliter flow rates
KR20170118660A (ko) 플라즈마 가습기
JP4915931B2 (ja) 静電霧化装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 11828806

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 11828806

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1