WO2014125696A1 - イオン発生装置及びこれを用いた除電器 - Google Patents
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Definitions
- the present invention has a charge removing function that applies positive voltage to the electrode to ionize the air to generate positive ions and negative ions, and in particular, removes electric charges from the surface of the charge removal object. It is related with the ion generator which has.
- an ion generator that emits positive and negative ions has been used as one of the static eliminators that neutralize static elimination objects.
- this ion generator when a high voltage is applied to the electrodes, molecules in the air are separated, and positive ions and negative ions are generated.
- Such ion generators can be roughly divided into an AC pulse method and a DC pulse method.
- An AC pulse type ion generator is generally a single electrode type having one electrode, and when a voltage is applied to the electrode from a high voltage power source, positive and negative ions are alternately cycled from one electrode. Will occur.
- a DC pulse type ion generator is generally a two-electrode system having a set of two electrodes. When a voltage is applied to each electrode by a high-voltage power source, the positive ion electrode (positive electrode) Positive ions are generated from the negative ion electrode (negative electrode).
- the merit of the single electrode method is that both positive and negative ions can be generated uniformly without location dependence. This makes the total sum of ions around the electrode zero, making the ion balance uniform, and the generation cycle of both ions. It is possible to control the reachable distance of ions by changing.
- the demerit of the single electrode system is that control for generating equal amounts of positive and negative ions from a single electrode, a circuit configuration, and the like are complicated compared to the two-electrode system.
- the DC pulse system is generally used, and control and circuit configuration for generating equal amounts of positive and negative ions are easier than in the single-electrode system.
- the normal configuration has a demerit that an excess of positive ions exists around the positive electrode and an excess of negative ions exists around the negative electrode. In other words, in this case, even if the amount of positive and negative ions generated is equal, a region having excessive positive ions and a region having excessive negative ions exist locally.
- FIG. 14 to 17 are schematic views of the static eliminator 900 disclosed in the literature, FIG. 14 is a view from the top, FIG. 15 is a front view, FIG. 16 is a view from the side, and FIG. It is the figure seen from the lower surface.
- the static eliminator 900 has a configuration in which two rod-shaped static eliminators 901 and 902 are arranged in parallel, and the polarity of ions emitted from the adjacent discharge electrodes 901a and 902a is constantly opposite. Since these two rod-shaped static eliminators are arranged relatively close to each other, the ion balance becomes almost zero in the region 903 where ions are emitted.
- an object of the present invention is to provide an ion generator and a static eliminator that have a uniform ion balance distribution and can reach ions over a wide range with a high ion concentration.
- An ion generation apparatus includes a first ion generation unit and a second ion generation unit in which positive ion generation electrodes and negative ion generation electrodes are alternately arranged in a row, the first ion generation unit, A high voltage power source for applying a high voltage to the second ion generating means, and a blower means for sending the ions generated by the first ion generating means and the second ion generating means to the outside of the electrical equipment on the carrier wind And an air passage wall that partitions the carrier wind in the direction of wind flow, wherein the first ion generating means and the second ion generating means are arranged substantially parallel to each other, and The polarities of the ions emitted from the ion generating electrodes facing each other of the first ion generating means and the second ion generating means are arranged along the flow direction of the conveying wind in this order from the upstream of the conveying wind.
- the wind path wall is arranged so as to be separated into a pair of positive and negative electrodes across the first ion generating means and the second ion generating means, and the high-voltage power supply is A voltage is alternately applied to the first ion generating means and the second ion generating means.
- the arrangement direction of the first ion generation means and the second ion generation means and the flow direction of the carrier air are substantially parallel, and the carrier air flows between the first ion generator and the second ion source.
- the flow direction may change after passing through the ion generating means.
- the arrangement interval of the ion generation electrodes of the first ion generation means may be different from the arrangement interval of the ion generation electrodes of the second ion generation means.
- the arrangement interval of the ion generation electrodes of the first ion generation means may be narrower than the arrangement interval of the ion generation electrodes of the second ion generation means.
- the static eliminator according to the present invention is characterized by using any of the ion generators described above.
- an ion generator and a static eliminator that have a uniform ion balance distribution and can reach ions over a wide range with a high ion concentration.
- FIG. 1 is a schematic perspective view showing an ion generation unit 1 according to Embodiment 1.
- FIG. 2 is a top view of the internal configuration of the static eliminator 100 according to Embodiment 1.
- FIG. It is a measurement result of the ion balance of the static eliminator 100.
- 6 is a top view of the internal configuration of a static eliminator 101 according to Embodiment 2.
- FIG. It is a measurement result of the ion balance of the static eliminator 101.
- 6 is a schematic perspective view of an ion generator 60 according to Embodiment 3.
- FIG. 6 is a top view of an internal configuration of a static eliminator 102 according to a third embodiment. 6 is a top view of an internal configuration of a static eliminator 800 according to Comparative Example 1.
- FIG. 1 is a schematic perspective view showing an ion generation unit 1 according to Embodiment 1.
- FIG. 2 is a top view of the internal configuration of the static eliminator 100 according to Embodiment 1.
- FIG. 6 is a top view of the internal configuration of a static eliminator 801 according to Comparative Example 2.
- FIG. It is a measurement result of the ion balance of the static eliminator 801.
- 10 is a top view of an internal configuration of a static eliminator 802 according to Comparative Example 3.
- FIG. It is a measurement result of the ion balance of the static eliminator 802.
- FIG. 1 is a schematic perspective view showing an ion generation unit 1 provided in the static eliminator according to the present embodiment.
- the ion generation unit 1 includes a positive ion generation electrode 11 that generates positive ions and a negative ion generation electrode 12 that generates negative ions as one unit, and the static eliminator includes six units of the ion generation unit 1.
- FIG. 2 is a top view of the internal configuration of the static eliminator 100 according to the present embodiment.
- the static eliminator 100 includes ion generation units 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, and 1f, a cross roller fan 2, a fan outlet 3, an air passage wall 4, and a partition wall 5.
- Each of the ion generation units 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, and 1f includes a positive ion generation electrode 11 and a negative ion generation electrode 12.
- the cross roller fan 2 has an effective air blowing width of 230 mm, and the ion generating units 1a, 1b, 1c are arranged in the width direction of the cross roller fan 2 in the vicinity of the fan outlet 3, and further the ion generating units 1d, 1e in the ion blowing direction. 1f is arranged in the width direction of the cross roller fan 2, and a total of 6 units are arranged.
- the first unit group 61 three units of ion generating units 1a, 1b, and 1c arranged on the upstream side in the blowing direction of the conveying wind from the cross roller fan 2 are the first unit group 61, and three units of ion generating arranged on the downstream side.
- the units 1d, 1e, and 1f are defined as a second unit group 62.
- the top and bottom of the static eliminator 100 are the top and bottom when viewed from the front of the figure. That is, as shown in FIG. 2, the first unit group 61 is arranged in the rear row, and the second unit group 62 is arranged almost in parallel in the front row.
- the units close to the fan outlet 3 are the first unit group 61, and the distant units are the second unit group 62. Since each unit is arranged in this way, the arrangement direction of each unit is along the flow direction of the conveying air.
- each unit group ion generating units are arranged in a row so that electrodes of different polarities are adjacent to each other.
- the units are arranged so that the opposing electrodes have opposite polarities in the front and rear directions.
- the positive ion generating electrode 11 and the negative ion generating electrode 12 are arranged vertically upward (frontward on the paper surface), and their tips are directed upward.
- Each ion generation unit has a voltage application circuit (not shown) for applying a high voltage, and this voltage application circuit can alternately apply a voltage to each unit group. It is.
- the voltage application circuit repeats application and non-application of voltage with a constant period simultaneously for each electrode of each unit group. That is, after a certain ion generation time, there is an ion non-generation time of the same time, and the presence or absence of ion generation is periodically performed.
- the frequency is 8 Hz.
- the ion generation of the 1st unit group 61 and the 2nd unit group 62 has shifted
- positive and negative ion generating electrodes are alternately arranged in both the width direction and the front-rear direction to generate positive and negative ions, and positive and negative ions are generated periodically in time.
- positive and negative ions are alternately and evenly generated, and a uniform ion balance can be realized.
- the wind path wall 4 is provided inside the static eliminator 100 and controls the wind direction of the wind generated by the cross roller fan 2. Further, the air passage wall 4 is for controlling the ion reachable range, that is, the charge removal possible region, and is provided along the side surfaces of the first unit group 61 and the second unit group 62 described above. In addition, after the conveying air passes through the first unit group 61 and the second unit group 62, it is provided so as to spread outward at a predetermined angle. By setting it as such a structure, the wind direction of the conveyance wind which flows along the wind path wall of the both ends of a wind path and the direction of a pair of electrode arrangement
- the balance of the positive / negative ion contained in a conveyance wind can be maintained, and the ventilation range can be determined at a predetermined angle after that. What is necessary is just to set the angle of the air passage wall 4 suitably according to the shape of the static elimination object.
- the partition wall 5 is provided so as to separate each of the pair of electrodes before and after the first unit group 61 and the second unit group 62.
- a charged plate is generally used.
- a TREK charged plate having a capacitance of 5 pF and a capacitance of 5 pF is used.
- the surface potential of the positive side from reaching +1000 V to +100 V (seconds) and from ⁇ 1000 V to ⁇ 100 V are reached.
- the static elimination speed is evaluated by the static elimination time (seconds) which is an average of the negative side static elimination time (seconds) until the completion.
- the distance between the static eliminator and the charged plate is 100 mm.
- variation in the surface potential of the charged plate after static elimination is also set as an evaluation item.
- the ion balance is the average value of the charged plate surface potential for 10 seconds. Generally, if the ion balance is within ⁇ 20 V, it can be said that the charged state after the charge removal of the charge removal object is good.
- the ion balance and static elimination speed were evaluated by measuring the range of ⁇ 150 mm to +150 mm at a pitch of 25 mm with the center in the width direction of the cross roller fan 2 being 0 mm.
- FIG. 3 shows the measurement results of the ion balance of the static eliminator 100.
- the vertical axis indicates the amount of ion balance, and the horizontal axis indicates the measurement position. Regardless of the measurement position, the ion balance is within ⁇ 20 V, and it can be seen from this result that the charged state of the static elimination object after static elimination is good.
- Embodiment 2 Next, Embodiment 2 will be described. In the present embodiment, an example in which the arrangement intervals of ion generation units in each unit group are made different will be described. In addition, about the component demonstrated in Embodiment 1, it shall have the same function as Embodiment 1, and description is abbreviate
- FIG. 4 is a top view of the internal configuration of the static eliminator 101 according to the present embodiment.
- the static eliminator 101 includes ion generation units 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, and 1f, a cross roller fan 2, a fan outlet 3, an air passage wall 41, and a partition wall 51.
- the three units of ion generating units 1a, 1b, and 1c arranged on the upstream side in the blowing direction of the conveying air from the cross roller fan 2 are the first unit group 63, and the three units of ion generating arranged on the downstream side.
- the units 1d, 1e, and 1f are defined as the second unit group 64, and the top and bottom of the unit 1d, 1e, and 1f are the front and rear of the static eliminator 101 as viewed from the front of the figure.
- the air passage wall 41 is provided inside the static eliminator 101 and controls the wind direction of the wind generated by the cross roller fan 2.
- the air passage wall 41 is for controlling the ion reachable range, that is, the charge removal possible region, and is provided along the side surfaces of the first unit group 63 and the second unit group 64 described above.
- each unit group is arranged in two rows in the front and rear, and the arrangement interval in the row of each unit constituting the second unit group 64 in the front row is set as the row of each unit constituting the first unit group 63 in the rear row. It is arranged wider than the inner arrangement interval.
- a partition wall 51 is provided so as to separate the front and rear electrode pairs. The partition wall 51 can prevent positive and negative ions generated simultaneously from adjacent ion generating electrodes from being deactivated inside the static eliminator 101 and can determine the direction of the wind from the cross roller fan 2. That is, each air passage divided by the partition wall 51 has a structure having an angle determined by a difference in arrangement interval between the front row and the rear row of the ion generation units.
- the arrangement interval between the first unit group 63 and the second unit group 64 is 15 mm
- the arrangement pitch of each unit of the second unit group 64 is 20 mm
- the first unit group 63 is 8 mm.
- the unit arrangement interval of the two unit groups 64 is wider than the unit arrangement interval of the first unit group 63 in the rear row.
- FIG. 5 shows the measurement results of the ion balance of the static eliminator 101.
- the vertical axis indicates the amount of ion balance and the horizontal axis indicates the measurement position. Regardless of the measurement position, the ion balance is within ⁇ 20 V, and it can be seen from this result that the charged state of the static elimination object after static elimination is good.
- Embodiment 3 Next, Embodiment 3 will be described.
- the ion generation unit used above is not arranged in units, but a rod-like ion generator in which positive ion generation electrodes and negative ion generation electrodes are alternately arranged is used in any of the above embodiments. Also different.
- FIG. 6 is a schematic perspective view showing an example of the ion generator 60 used in the present embodiment.
- the ion generator 60 positive ion generation electrodes 11 and negative ion generation electrodes 12 are alternately arranged on a rod-shaped substrate.
- the interval between the positive ion generation electrode 11 and the negative ion generation electrode 12 is appropriately set according to the specifications of the static eliminator used.
- FIG. 7 is a top view of the internal configuration of the static eliminator 102 according to the present embodiment.
- the static elimination 102 includes ion generators 65 and 66, a cross roller fan 2, a fan outlet 3, an air passage wall 42, and a partition wall 52.
- the ion generator 65 is disposed on the upstream side in the direction in which the conveying air blows from the cross roller fan 2.
- the ion generator 66 is disposed on the downstream side, and the ion generators 65 and 66 are substantially parallel to each other.
- the top and bottom are the front and rear of the static eliminator 102 as viewed from the front of the figure.
- each ion generator electrodes of different polarities are arranged in a row so as to be adjacent to each other, and in the ion generators 65 and 66, the opposing electrodes are arranged so as to have opposite polarities in the front and rear. Further, the arrangement interval between the positive ion generation electrode 11 and the negative ion generation electrode 12 in the ion generator 65 is narrower than the arrangement interval between the positive ion generation electrode 11 and the negative ion generation electrode 12 in the ion generator 66. At this time, the positive ion generating electrode 11 and the negative ion generating electrode 12 are arranged vertically upward (frontward on the paper surface), and their tips are directed upward.
- the air passage wall 42 is provided inside the static eliminator 102 and controls the wind direction of the wind generated by the cross roller fan 2.
- the air passage wall 42 is for controlling the ion reachable range, that is, the neutralization possible region, and is provided along the side surfaces of the ion generators 65 and 66.
- the configuration of the static eliminator 102 Compared with the case where the unit used in Embodiments 1 and 2 is used, the degree of freedom of arrangement of the ion generating electrodes is increased and the assembly can be easily performed.
- FIG. 8 is a top view of the internal configuration of the static eliminator 800 of the first comparative example.
- the static elimination 800 does not have a partition wall that separates the front and rear electrode pairs in the first unit group 61 and the second unit group 62, and the air passage wall 43 is near the fan outlet 3 of the cross roller fan 2. To the outside of the static eliminator 800.
- FIG. 9 shows measurement results of ion balance of the static eliminator 800, where the vertical axis indicates the amount of ion balance and the horizontal axis indicates the measurement position. From this result, it can be seen that the ion balance at the measurement points at both end portions ( ⁇ 150 mm and ⁇ 125 mm) is worse than that in the central portion. That is, the carrier air flowing through the left air passage wall contains a large amount of negative ions generated from the leftmost electrode of the first unit group 61, and positive ions generated from the leftmost electrode of the second unit group 62. It is hard to include.
- the carrier air flowing through the right air passage wall contains a large amount of positive ions generated from the rightmost electrode of the first unit group 61 and negative ions generated from the rightmost electrode of the second unit group 62. It is hard to include. For this reason, it can be said that the ratio including positive and negative ions of the conveyance wind in the vicinity of the air passage walls 43 provided to widen the conveyance wind in the width direction is not uniform.
- the ratio of positive and negative ions contained in the carrier air because the direction of the carrier air flowing along the air passage walls at both ends of the air passage does not match the direction of the pair of electrodes arranged at the front and rear of the edge. Can be said to have collapsed.
- FIG. 10 is a top view of the internal configuration of the static eliminator 801 of the second comparative example.
- the air passage wall 44 does not spread from the vicinity of the fan outlet 3 of the cross roller fan 2 toward the outside of the static eliminator 801, but extends vertically along the first unit group 61 and the second unit group 62. Except for being provided, the configuration is the same as that of Comparative Example 1.
- FIG. 11 shows the measurement results of ion balance of the static eliminator 801, wherein the vertical axis indicates the amount of ion balance and the horizontal axis indicates the measurement position.
- the ion balance in the range of ⁇ 125 mm to +125 mm was improved.
- neutralization was impossible at the measurement points of ⁇ 150 mm and +150 mm (the neutralization was not completed within a predetermined time).
- collapse of the ion balance can be avoided by balancing the direction of the flow of the carrier air flowing at both ends of the air passage and the direction of arrangement of the pair of front and rear electrodes, and balancing the positive and negative ions contained in the carrier air.
- FIG. 12 is a top view of the internal configuration of the static eliminator 802 of the third comparative example.
- the air passage wall 45 does not spread from the vicinity of the fan outlet 3 of the cross roller fan 2 toward the outside of the static eliminator 801 and extends vertically along the first unit group 61 and the second unit group 62. After the conveyance air passes through the first unit group 61 and the second unit group 62, they are provided so as to spread outward at a predetermined angle.
- FIG. 13 shows the measurement results of the ion balance of the static eliminator 802.
- the vertical axis indicates the amount of ion balance and the horizontal axis indicates the measurement position. It can be seen that neutralization is possible in the entire range of ⁇ 150 mm to +150 mm and that the ion balance is good in the entire region.
- the ion balance varies.
- average static elimination time became 0.5 second longer. This is probably because by not providing the partition wall, positive ions and negative ions generated from adjacent ion generation electrodes were neutralized, and the amount of generated ions was reduced.
- the first ion generating means and the second ion generating means in which the positive ion generating electrodes and the negative ion generating electrodes are alternately arranged in a line, the first ion generating means, and the second ions
- a high-voltage power source for applying a high voltage to the generating means, a blower means for sending ions generated by the first ion generating means and the second ion generating means to the outside of the electrical equipment on the carrier wind, and a carrier wind
- the first ion generating means and the second ion generating means are arranged substantially in parallel with each other, and further, in this order from the upstream of the conveying wind.
- the polarity of the ions radiated from the ion generation electrodes arranged in the flow direction and facing each of the first ion generation means and the second ion generation means is opposite, and the air passage wall has the first channel From ion
- the positive and negative electrode pairs that are paired across the first and second ion generating means are arranged so as to be separated from each other, and the high-voltage power supply alternately applies voltage to the first ion generating means and the second ion generating means.
- the ion generator according to the present invention can be suitably used for electrical equipment such as an air cleaner, an air conditioner, a humidifier, a dehumidifier, and a static eliminator that discharges ions into the room.
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Abstract
第1のイオン発生手段及び第2のイオン発生手段は、互いに略平行に配置され、なおかつ搬送風の上流からこの順に搬送風の流れ方向に沿って配置され、第1のイオン発生手段と第2のイオン発生手段のそれぞれ対向するイオン発生電極から放射されるイオンの極性が逆極性であり、風路壁は、第1のイオン発生手段及び第2のイオン発生手段に亘って対となる正負の電極対ごとに分離するように配置されており、高圧電源は、第1のイオン発生手段と第2のイオン発生手段に交互に電圧を印加する。
Description
本発明は、電極に高電圧を印加することにより、空気を電離させて正イオンと負イオンを発生させ、そのイオンによって、特に、除電対象物の表面に帯びている電荷を除去する除電機能を持つイオン発生装置に関するものである。
従来除電対象物を除電する除電器の一つとして、正負イオンを放出するイオン発生装置が使用されている。このイオン発生装置は、電極に高電圧が印加されることによって空気中の分子が分離し、正イオンと負イオンが発生する。
このようなイオン発生装置はACパルス方式とDCパルス方式に大別することができる。ACパルス方式のイオン発生装置は、一般的に1本の電極を有する単電極方式であり、高圧電源により当該電極に電圧が印加されると1本の電極から正イオンと負イオンが交互に周期的に発生する。一方、DCパルス方式のイオン発生装置は、一般的に2本1組の電極を有する2電極方式であり、高圧電源により各電極に電圧が印加されると正イオン用電極(正電極)からは正イオンが、負イオン用電極(負電極)からは負イオンが発生する。
単電極方式のメリットは、正負両イオンを場所依存性無く均一に発生させやすいこと、これにより電極の周囲もイオンの総和がゼロになり、イオンバランスが均一になりやすいこと、両イオンの発生周期を変えることでイオンの到達可能距離を制御できることである。一方、単電極方式のデメリットは、単一の電極から正負イオンを等量発生させる制御、回路構成等が2電極方式に比べて複雑になることである。
これに対し、2電極方式では、一般にDCパルス方式が用いられ、正負イオンを等量発生させる制御、回路構成等が単電極方式に比べて容易である。しかしながら、通常の構成では正電極の周囲では正イオンが過剰に存在し、負電極の周囲では負イオンが過剰に存在するというデメリットも有する。すなわちこの場合、正負イオンの発生量が等しかったとしても局所的には正イオン過多の領域と負イオン過多の領域とが存在することになる。
このような状況に鑑みて、たとえば、特許文献1に示す除電装置は、正電極と負電極が交互に並んで配置されており、また、対向する2本の電極は逆極性となるように配置されている。このような構成により、時間経過に関係なく、すべての場所でイオンバランスを取ることが可能であるとしている。
図14~図17は、該文献に示された除電装置900の概略図であり、図14は、上面から見た図、図15は正面、図16は側面から見た図、図17は、下面から見た図である。除電装置900は、2本の棒状除電器901、902を平行に並べた構成であり、隣り合う放電電極901a、902aから放射されるイオンの極性が絶えず逆極性である。これらの2本の棒状除電器は比較的接近して配置されているので、イオンバランスは、イオンが放射される領域903ではほぼ0となる。
しかしながら、特許文献1に示された除電装置900においては、左右に隣接する逆極性の電極が常に同時にイオンを発生している場合、幅方向にイオンの流動が起こればプラスイオンとマイナスイオンの中和が生じ、イオンの失活の可能性は高くなる。また、単に正電極と負電極の空間的距離を近づけて設置すると、イオンバランス分布は向上するが、この場合も、正イオンと負イオンとが相殺し合うことによってイオン量が低下し、広範囲にイオン風を十分に到達させることができないという問題があった。
本発明は、上述した問題点に鑑み、イオンバランス分布が均一であって、且つ、高いイオン濃度で広範囲にイオンを到達させることができるイオン発生装置及び除電器を提供することを目的とする。
本発明に係るイオン発生装置は、正イオン発生電極と負イオン発生電極が列状に交互に配置された第1のイオン発生手段及び第2のイオン発生手段と、前記第1のイオン発生手段及び第2のイオン発生手段に高電圧を印加する高圧電源と、前記第1のイオン発生手段及び第2のイオン発生手段で生じたイオンを搬送風に乗せて電気機器の外部に送るための送風手段と、前記搬送風を風の流れ方向に仕切る風路壁と、を備えるイオン発生装置であって、前記第1のイオン発生手段及び第2のイオン発生手段は、互いに略平行に配置され、なおかつ前記搬送風の上流からこの順に前記搬送風の流れ方向に沿って配置され、前記第1のイオン発生手段と前記第2のイオン発生手段のそれぞれ対向するイオン発生電極から放射されるイオンの極性が逆極性であり、前記風路壁は、前記第1のイオン発生手段及び第2のイオン発生手段に亘って対となる正負の電極対ごとに分離するように配置されており、前記高圧電源は、前記第1のイオン発生手段と前記第2のイオン発生手段に交互に電圧を印加することを特徴とする。
また、前記第1のイオン発生手段と前記第2のイオン発生手段の配置方向と前記搬送風の流れ方向とは略平行であり、前記搬送風は、前記第1のイオン発生手段と前記第2のイオン発生手段の通過後に流れ方向が変化することを特徴としてもよい。
また、前記第1のイオン発生手段のイオン発生電極の配置間隔と、前記第2のイオン発生手段のイオン発生電極の配置間隔が異なることを特徴としてもよい。
また、前記第1のイオン発生手段のイオン発生電極の配置間隔は、前記第2のイオン発生手段のイオン発生電極の配置間隔よりも狭いことを特徴としてもよい。
本発明に係る除電器は、上記のいずれかに記載のイオン発生装置を用いたことを特徴とする。
本発明によれば、イオンバランス分布が均一であって、且つ、高いイオン濃度で広範囲にイオンを到達させることができるイオン発生装置及び除電器を提供することが可能となる。
以下、本発明の実施形態について図を用いて説明する。なお、以下の実施形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
<実施形態1>
本発明を実施するための一形態として、正イオンを発生させる電極と負イオンを発生させる電極を一つのユニットとしたイオン発生ユニットを用いた除電器の例を説明する。
本発明を実施するための一形態として、正イオンを発生させる電極と負イオンを発生させる電極を一つのユニットとしたイオン発生ユニットを用いた除電器の例を説明する。
図1は、本実施形態に係る除電器が備えるイオン発生ユニット1を示す概略斜視図である。イオン発生ユニット1は、正イオンを発生させる正イオン発生電極11と負イオンを発生させる負イオン発生電極12とを一つのユニットとしており、除電器はこのイオン発生ユニット1を6ユニット備えている。
図2は、本実施形態に係る除電器100の内部構成上面図である。除電器100は、イオン発生ユニット1a、1b、1c、1d、1e、1f、クロスローラーファン2、ファン吹出口3、風路壁4及び仕切り壁5を備える。イオン発生ユニット1a、1b、1c、1d、1e、1fにおいては、それぞれ正イオン発生電極11、負イオン発生電極12を備えている。
クロスローラーファン2は、有効送風幅が230mmであり、ファン吹出口3近傍にイオン発生ユニット1a、1b、1cがクロスローラーファン2の幅方向に並び、さらにイオン吹き出し方向にイオン発生ユニット1d、1e、1fがクロスローラーファン2の幅方向に並び、計6ユニットが配置されている。
ここで、クロスローラーファン2からの搬送風の吹き出し方向の上流側に配置される3ユニットのイオン発生ユニット1a、1b、1cを第1ユニット群61、下流側に配置される3ユニットのイオン発生ユニット1d、1e、1fを第2ユニット群62とする。また、図の正面から見て上下を除電器100の前後とする。すなわち、図2に示すように第1ユニット群61は後列に、第2ユニット群62は前列にほぼ平行に並んでいる。また、ファン吹出口3に近いユニットは第1ユニット群61、遠いユニットは第2ユニット群62である。このように各ユニットが配置されるため、各ユニットの配置方向は搬送風の流れ方向に沿っている。
各ユニット群には、異なる極性の電極が隣接する様にイオン発生ユニットが列状に配置されている。また、第1ユニット群61と第2ユニット群62において、対向する電極は前後でそれぞれ逆極性となるように各ユニットが配置されている。この時の正イオン発生電極11及び負イオン発生電極12は鉛直に上向き(紙面手前)に配置され、その先端は上方を向いている。また、各イオン発生ユニットには、高電圧を印加するための電圧印加回路(図示せず)を有しており、この電圧印加回路では、それぞれのユニット群に交互に電圧を印加することが可能である。
電圧印加回路は、それぞれのユニット群の各電極に対し、同時に一定の周期で電圧の印加と非印加を繰り返している。つまり、ある一定のイオン発生時間の後、同じ時間のイオン非発生時間を持ち、イオン発生の有無を周期的に行っていることになる。本実施例の場合その周波数は8Hzとしている。また、第1ユニット群61と第2ユニット群62のイオン発生は半周期ずれており、それぞれのユニット群は同時にはイオンを発生させない。
この構成によれば、幅方向、前後方向ともに正負のイオン発生電極が交互に並び、正負イオンを発生させ、なおかつ時間周期的に正負イオンを発生させることになるので、空間的にも時間的にも正負イオンが交互に均等に発生することになり、均一なイオンバランスを実現することが可能となる。
風路壁4は、除電器100内部に設けられ、クロスローラーファン2で発生した風の風向を制御する。また、風路壁4は、イオンの到達範囲、つまり除電可能領域を制御するためのものであり、上述の第1ユニット群61及び第2ユニット群62の側面に沿って設けられる。また、搬送風が第1ユニット群61及び第2ユニット群62を通過後は、所定の角度でそれぞれ外側に広がるように設けられている。このような構成とすることで、風路の両端部の風路壁に沿って流れる搬送風の風向と、端部の前後1対の電極配置の方向とが整合する。これにより、搬送風に含まれる正負イオンのバランスを保つことができ、その後所定の角度で送風範囲を決定することができる。風路壁4の角度は除電対象物の形状に応じて適宜設定すればよい。
仕切り壁5は、第1ユニット群61及び第2ユニット群62の前後1対の電極対のそれぞれを分離するように設けられる。このような構成とすることで、隣り合うイオン発生電極から同時に発生する正負のイオンが除電器100内部で失活するのを防止することができる。結果としてイオン濃度の低下を防ぎ、除電時間を短縮することが可能となる。
ここで、除電器100の性能を評価するため、以下のような測定を行った。除電器の除電性能を評価する手法としては、チャージドプレートを用いるのが一般的である。本実施形態では、25mm□で静電容量が5pFのTREK社製チャージドプレートを用い、その表面電位が+1000Vから+100Vに到達するまでの+側除電時間(秒)と、-1000Vから-100Vに到達するまでの-側除電時間(秒)との平均である除電時間(秒)によって、除電速度を評価する。除電器とチャージドプレートの距離は100mmとする。また、除電後のチャージドプレートの表面電位のばらつきであるイオンバランスも評価項目とする。イオンバランスはチャージドプレート表面電位の10秒間の平均値としており、一般的にイオンバランスが±20V以内であれば、除電対象物の除電後の帯電状態として良好であると言える。イオンバランス及び除電速度はクロスローラーファン2の幅方向の中央を0mmとし、-150mm~+150mmの範囲を25mmピッチで測定し評価した。
図3は、除電器100のイオンバランスの測定結果であり、縦軸はイオンバランス量、横軸は測定位置を示している。測定位置にかかわらず、イオンバランスが±20V以内となっており、この結果から除電対象物の除電後の帯電状態として良好であることが分かる。
<実施形態2>
次に、実施形態2について説明する。本実施形態では、各ユニット群におけるイオン発生ユニットの配置間隔を異ならせる例を説明する。なお、実施形態1で説明した構成要素については、実施形態1と同じ機能を有するものとし、特に記載する場合を除いて説明を省略する。
次に、実施形態2について説明する。本実施形態では、各ユニット群におけるイオン発生ユニットの配置間隔を異ならせる例を説明する。なお、実施形態1で説明した構成要素については、実施形態1と同じ機能を有するものとし、特に記載する場合を除いて説明を省略する。
図4は、本実施形態に係る除電器101の内部構成上面図である。除電器101は、イオン発生ユニット1a、1b、1c、1d、1e、1f、クロスローラーファン2、ファン吹出口3、風路壁41及び仕切り壁51を備える。ここで、クロスローラーファン2からの搬送風の吹き出し方向の上流側に配置される3ユニットのイオン発生ユニット1a、1b、1cを第1ユニット群63、下流側に配置される3ユニットのイオン発生ユニット1d、1e、1fを第2ユニット群64とし、図の正面から見て上下を除電器101の前後とする。
風路壁41は、除電器101内部に設けられ、クロスローラーファン2で発生した風の風向を制御する。風路壁41は、イオンの到達範囲、つまり除電可能領域を制御するためのものであり、上述の第1ユニット群63及び第2ユニット群64の側面に沿って設けられる。
図に示すように、各ユニット群を前後2列に配置し、前列の第2ユニット群64を構成する各ユニットの列内の配置間隔を後列の第1ユニット群63を構成する各ユニットの列内の配置間隔よりも広く配置する。その上で、前後1対の電極対のそれぞれを分離するよう仕切り壁51を設ける。仕切り壁51は、隣り合うイオン発生電極から同時に発生する正負のイオンが除電器101内部で失活するのを防止することができるとともに、クロスローラーファン2からの風向きを決定することができる。すなわち、仕切り壁51で区切られた各風路は、イオン発生ユニットの前列と後列での配置間隔の差によって定まる角度を有する構造になる。
本実施形態では、第1ユニット群63と第2ユニット群64の配置間隔は15mmであり、第2ユニット群64の各ユニットの配置ピッチは20mm、第1ユニット群63で8mmとし、前列の第2ユニット群64のユニット配置間隔が後列の第1ユニット群63のユニット配置間隔より広くなっている。このように、前列と後列のイオン発生ユニットの配置間隔を異ならせることにより、実施形態1の効果に加え、除電器101の奥行き方向Xが短くなり、装置の小型化及び薄型化が図れる。
ここで、除電器101の性能を評価するため、上記実施形態1と同様のイオンバランス評価を行った。
図5は、除電器101のイオンバランスの測定結果であり、縦軸はイオンバランス量、横軸は測定位置を示している。測定位置にかかわらず、イオンバランスが±20V以内となっており、この結果から除電対象物の除電後の帯電状態として良好であることが分かる。
<実施形態3>
次に実施形態3について説明する。本実施形態では、上記で用いたイオン発生ユニットをユニット単位で配置するのではなく、正イオン発生電極と負イオン発生電極を交互に配置した棒状のイオン発生器を用いる点が上記実施形態のいずれとも異なる。
次に実施形態3について説明する。本実施形態では、上記で用いたイオン発生ユニットをユニット単位で配置するのではなく、正イオン発生電極と負イオン発生電極を交互に配置した棒状のイオン発生器を用いる点が上記実施形態のいずれとも異なる。
図6は、本実施形態で用いるイオン発生器60の一例を示す概略斜視図である。イオン発生器60は棒状の基板に正イオン発生電極11と負イオン発生電極12が交互に配置されている。正イオン発生電極11と負イオン発生電極12の間隔は、用いる除電器の仕様により適宜設定される。
図7は、本実施形態に係る除電器102の内部構成上面図である。除電気102は、イオン発生器65、66、クロスローラーファン2、ファン吹出口3、風路壁42及び仕切り壁52を備える。ここで、イオン発生器65は、クロスローラーファン2からの搬送風の吹き出し方向の上流側に配置される。イオン発生器66は、下流側に配置され、なおかつイオン発生器65、66は互いにほぼ平行である。図の正面から見て上下を除電器102の前後とする。
各イオン発生器には異なる極性の電極が隣接する様に列状に配置されており、イオン発生器65、66において、対向する電極は前後でそれぞれ逆極性となるように配置されている。また、イオン発生器65における正イオン発生電極11及び負イオン発生電極12の配置間隔は、イオン発生器66における正イオン発生電極11及び負イオン発生電極12の配置間隔よりも狭い。この時の正イオン発生電極11及び負イオン発生電極12は鉛直に上向き(紙面手前)に配置され、その先端は上方を向いている。
風路壁42は、除電器102内部に設けられ、クロスローラーファン2で発生した風の風向を制御する。風路壁42は、イオンの到達範囲、つまり除電可能領域を制御するためのものであり、イオン発生器65、66の側面に沿って設けられる。
このようにあらかじめ所定の間隔で正イオン発生電極11と負イオン発生電極12を配置したイオン発生器65、66を用いることで、実施形態1及び2で説明した効果に加え、除電器102の構成がシンプルになり、実施形態1、及び2で用いたユニットを用いる場合に比べて、イオン発生電極同士の配置の自由度が高まるとともに、簡単に組み立てることができる。
上記の各実施形態の効果を確認するため、比較例として以下の構成にて比較評価を行った。
(比較例1)
図8は、比較例1の除電器800の内部構成上面図である。除電気800には、第1ユニット群61、第2ユニット群62における前後1対の電極対のそれぞれを分離する仕切り壁がなく、風路壁43が、クロスローラーファン2のファン吹出口3近傍から除電器800の外部に向かって広がるように設けられている。
図8は、比較例1の除電器800の内部構成上面図である。除電気800には、第1ユニット群61、第2ユニット群62における前後1対の電極対のそれぞれを分離する仕切り壁がなく、風路壁43が、クロスローラーファン2のファン吹出口3近傍から除電器800の外部に向かって広がるように設けられている。
図9は、除電器800のイオンバランスの測定結果であり、縦軸はイオンバランス量、横軸は測定位置を示している。この結果から両端部(±150mm及び±125mm)の測定点でのイオンバランスが中央部と比較して悪いことがわかる。つまり、左側の風路壁を流れる搬送風には第1ユニット群61の最左の電極から発生される負イオンが多く含まれ、第2ユニット群62の最左の電極から発生される正イオンが含まれ難い。逆に右側の風路壁を流れる搬送風には第1ユニット群61の最右の電極から発生される正イオンが多く含まれ、第2ユニット群62の最右の電極から発生される負イオンが含まれ難い。このため、搬送風を幅方向に広げるために設けた両端の風路壁43の近傍の搬送風の正負イオンを含む割合が均等でなくなったと言える。
言い換えれば、風路の両端部の風路壁に沿って流れる搬送風の風向と、端部の前後1対の電極配置の方向とが整合していないために搬送風に含まれる正負イオンの割合が崩れたと言うことができる。
(比較例2)
図10は、比較例2の除電器801の内部構成上面図である。除電気801には、風路壁44が、クロスローラーファン2のファン吹出口3近傍から除電器801の外部に向かって広がらずに第1ユニット群61及び第2ユニット群62に沿って垂直に設けられている以外は比較例1と同じ構成である。
図10は、比較例2の除電器801の内部構成上面図である。除電気801には、風路壁44が、クロスローラーファン2のファン吹出口3近傍から除電器801の外部に向かって広がらずに第1ユニット群61及び第2ユニット群62に沿って垂直に設けられている以外は比較例1と同じ構成である。
図11は、除電器801のイオンバランスの測定結果であり、縦軸はイオンバランス量、横軸は測定位置を示している。比較例1よりも、-125mmから+125mmの範囲でのイオンバランスは改善されたことが確認できる。しかし、-150mm及び+150mmの測定点では除電不可(所定の時間内に除電が終了しない)となった。つまり、風路の両端部に流れる搬送風の風向と、前後1対の電極配置の方向とを並行にし、搬送風に含まれる正負イオンのバランスを取ることで、イオンバランスの崩れは回避可能であるが、搬送風の幅方向の拡散を抑制する結果となり、当初よりも除電可能領域の幅が狭まったことになる。
(比較例3)
図12は、比較例3の除電器802の内部構成上面図である。除電気802には、風路壁45が、クロスローラーファン2のファン吹出口3近傍から除電器801の外部に向かって広がらずに第1ユニット群61及び第2ユニット群62に沿って垂直に設けられ、第1ユニット群61及び第2ユニット群62を搬送風が通過後は、所定の角度でそれぞれ外側に広がるように設けられている。
図12は、比較例3の除電器802の内部構成上面図である。除電気802には、風路壁45が、クロスローラーファン2のファン吹出口3近傍から除電器801の外部に向かって広がらずに第1ユニット群61及び第2ユニット群62に沿って垂直に設けられ、第1ユニット群61及び第2ユニット群62を搬送風が通過後は、所定の角度でそれぞれ外側に広がるように設けられている。
図13は、除電器802のイオンバランスの測定結果であり、縦軸はイオンバランス量、横軸は測定位置を示している。-150mm~+150mmの全領域で除電が可能で且つイオンバランスは全域で良好であることが分かる。しかしながら、仕切り壁5を設けた上記実施形態1と比較した場合、イオンバランスにバラツキがみられた。また、上記実施形態1と比較し、平均除電時間が0.5秒長くなった。仕切り壁を設けないことにより、隣り合うイオン発生電極から発生する正イオンと負イオンが中和し、イオン発生量が減ったためと考えられる。
以上、説明したとおり、正イオン発生電極と負イオン発生電極が列状に交互に配置された第1のイオン発生手段及び第2のイオン発生手段と、第1のイオン発生手段及び第2のイオン発生手段に高電圧を印加する高圧電源と、第1のイオン発生手段及び第2のイオン発生手段で生じたイオンを搬送風に乗せて電気機器の外部に送るための送風手段と、搬送風を風の流れ方向に仕切る風路壁とを備えるイオン発生装置において、第1のイオン発生手段及び第2のイオン発生手段は、互いに略平行に配置され、なおかつ搬送風の上流からこの順に搬送風の流れ方向に沿って配置され、第1のイオン発生手段と第2のイオン発生手段のそれぞれ対向するイオン発生電極から放射されるイオンの極性が逆極性であり、風路壁は、前記第1のイオン発生手段及び第2のイオン発生手段に亘って対となる正負の電極対ごとに分離するように配置されており、高圧電源は、第1のイオン発生手段と第2のイオン発生手段に交互に電圧を印加することで、イオンバランス分布が均一であって、且つ、高いイオン濃度で広範囲にイオンを到達させることができるイオン発生装置及び除電器を実現すること可能となる。
本発明に係るイオン発生装置は、室内にイオンを放出する空気清浄機、空気調和機、加湿器、除湿器、除電器等の電機機器に好適に利用できる。
1、1a、1b、1c、1d、1e、1f イオン発生ユニット
2 クロスローラーファン
3 ファン吹出口
4、41、42 風路壁
5、51、52 仕切り壁
11 正イオン発生電極
12 負イオン発生電極
60、65、66 イオン発生器
61、63 第1ユニット群
62、64 第2ユニット群
100、101 除電器
2 クロスローラーファン
3 ファン吹出口
4、41、42 風路壁
5、51、52 仕切り壁
11 正イオン発生電極
12 負イオン発生電極
60、65、66 イオン発生器
61、63 第1ユニット群
62、64 第2ユニット群
100、101 除電器
Claims (5)
- 正イオン発生電極と負イオン発生電極が列状に交互に配置された第1のイオン発生手段及び第2のイオン発生手段と、
前記第1のイオン発生手段及び第2のイオン発生手段に高電圧を印加する高圧電源と、
前記第1のイオン発生手段及び第2のイオン発生手段で生じたイオンを搬送風に乗せて電気機器の外部に送るための送風手段と、
前記搬送風を風の流れ方向に仕切る風路壁と、
を備えるイオン発生装置であって、
前記第1のイオン発生手段及び第2のイオン発生手段は、互いに略平行に配置され、なおかつ前記搬送風の上流からこの順に前記搬送風の流れ方向に沿って配置され、
前記第1のイオン発生手段と前記第2のイオン発生手段のそれぞれ対向するイオン発生電極から放射されるイオンの極性が逆極性であり、
前記風路壁は、前記第1のイオン発生手段及び第2のイオン発生手段に亘って対となる正負の電極対ごとに分離するように配置されており、
前記高圧電源は、前記第1のイオン発生手段と前記第2のイオン発生手段に交互に電圧を印加することを特徴とするイオン発生装置。 - 前記第1のイオン発生手段と前記第2のイオン発生手段の配置方向と前記搬送風の流れ方向とは略平行であり、前記搬送風は、前記第1のイオン発生手段と前記第2のイオン発生手段の通過後に流れ方向が変化することを特徴とする請求項1記載のイオン発生装置。
- 前記第1のイオン発生手段のイオン発生電極の配置間隔と、前記第2のイオン発生手段のイオン発生電極の配置間隔が異なることを特徴とする請求項1または請求項2記載のイオン発生装置。
- 前記第1のイオン発生手段のイオン発生電極の配置間隔は、前記第2のイオン発生手段のイオン発生電極の配置間隔よりも狭いことを特徴とする請求項3記載のイオン発生装置。
- 請求項1から請求項4のいずれかに記載のイオン発生装置を用いた除電器。
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