WO2015019641A1 - イオン発生装置および電気機器 - Google Patents

Abstract

　高濃度のイオンを広範囲に放出できるとともに取扱性に優れたイオン発生装置を提供する。イオン発生装置は、それぞれが放電によりイオンを発生する第１の針状電極（４１）および第２の針状電極（４２）と、第１の針状電極（４１）を搭載している基板（５１）と、基板（５１）とは異なる基材であって、第２の針状電極（４２）を搭載している第２の基材と、第１の針状電極（４１）および第２の針状電極（４２）に印加するための高電圧を発生する高電圧発生回路部（５３）と、高電圧発生回路部（５３）と第２の針状電極（４２）とを電気的に接続している配線（５６）と、高電圧発生回路部（５３）および基板（５１）を収容している基板支持ケース（５４）と、基板支持ケース（５４）、基板（５２）および配線（５６）を収容している外装ケース（３１）とを備えている。

Description

イオン発生装置および電気機器

　本発明は、イオン発生装置および電気機器に関し、特に、複数の針状電極を備えるイオン発生装置と、そのイオン発生装置を用いた電気機器とに関する。

　従来、室内の空気の浄化、殺菌または消臭などを行なうために、イオン発生装置が利用されている。イオン発生装置の多くは、コロナ放電により正イオンおよび負イオンを発生させている。

　特開２０１１－６０５３７号公報（特許文献１）には、電源から供給された電力によりプラスイオンを放出する第１の電極と、第１の電極に対し所定の間隔をあけて配置され、電源から供給された電力によりマイナスイオンを放出する第２の電極とを備えており、電源の正端子と第１の電極とが接続されており、電源の負端子と第２の電極とが接続されている、除電装置が開示されている。

特開２０１１－６０５３７号公報

　一般的にイオン発生装置は、放電によりイオンを発生する放電電極と、放電電極に高電圧を印加するための高電圧発生部とを備えている。放電を長期間に渡って繰り返し行なうと、放電電極に汚れが生じたり劣化したりするため、イオン発生装置は定期的なメンテナンスまたは交換を必要としている。そのため、容易に取扱の可能なイオン発生装置の構造が重要となっている。

　本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、高濃度のイオンを広範囲に放出できるとともに取扱性に優れた、イオン発生装置を提供することである。

　本発明に係るイオン発生装置は、第１放電電極および第２放電電極と、第１の基材と、第２の基材と、高電圧発生部と、接続部と、第１筺体と、第２筺体とを備えている。第１放電電極および第２放電電極は、それぞれが放電によりイオンを発生する。第１の基材は、第１放電電極を搭載している。第２の基材は、第１の基材とは異なる基材であって、第２放電電極を搭載している。高電圧発生部は、第１放電電極および第２放電電極に印加するための高電圧を発生する。接続部は、高電圧発生部と第２放電電極とを電気的に接続している。第１筺体は、高電圧発生部および第１の基材を収容している。第２筺体は、第１筺体、第２の基材および接続部を収容している。

　上記イオン発生装置において好ましくは、第２筺体は、外表面を有している。外表面の一部は、中空空間に面している。中空空間は、第１放電電極および第２放電電極が発生したイオンを搬送する気体が流れる風路の一部を構成している。第１放電電極の先端は、中空空間へ突出している。第２放電電極の先端は、中空空間へ突出している。

　上記イオン発生装置において好ましくは、第１放電電極と第２放電電極とは、中空空間に面する同一の壁面から中空空間へ突出している。

　上記イオン発生装置において好ましくは、第１放電電極と第２放電電極とは、中空空間に面し互いに対向する一対の壁面の各々からそれぞれ中空空間へ突出している。好ましくは、第１放電電極の先端と第２放電電極の先端とが互いに向かい合っている。

　上記イオン発生装置において好ましくは、接続部は、高電圧発生部で発生する高電圧に対応した絶縁耐性を有する高圧線である。

　本発明に係る電気機器は、上記のいずれかの局面のイオン発生装置と、イオン発生装置の放電電極が発生したイオンを搬送する気体を送風するために構成された送風装置とを備えている。

　本発明によると、高濃度のイオンを広範囲に放出できるとともに取扱性に優れたイオン発生装置を実現することができる。

本発明の実施の形態１におけるイオン発生装置を備える電気機器の概略構成を示す側面図である。 実施の形態１のイオン発生装置の構成を示す平面図である。 図２中の矢印ＩＩＩに示す方向から見たイオン発生装置を示す側面図である。 図２中の矢印ＩＶに示す方向から見たイオン発生装置を示す側面図である。 実施の形態１のイオン発生装置の内部構造を示す平面図である。 図５に示すＶＩ－ＶＩ線に沿うイオン発生装置の断面図である。 実施の形態１のイオン発生装置の構成を示す回路図である。 実施の形態１のイオン発生装置と風路との関係の第１の例を示す模式図である。 実施の形態１のイオン発生装置と風路との関係の第２の例を示す模式図である。 実施の形態１のイオン発生装置と風路との関係の第３の例を示す模式図である。 実施の形態１のイオン発生装置と風路との関係の第４の例を示す模式図である。 実施の形態２のイオン発生装置の内部構造を示す平面図である。 実施の形態３のイオン発生装置の内部構造を示す平面図である。 実施の形態４のイオン発生装置の内部構造を示す平面図である。 実施の形態５のイオン発生装置の内部構造を示す平面図である。 実施の形態６のイオン発生装置の内部構造を示す平面図である。 実施の形態７のイオン発生装置の内部構造を示す平面図である。 実施例１のイオン発生装置を風路内に配置した状態を示す模式図である。 実施例２のイオン発生装置を風路内に配置した状態を示す模式図である。 比較例１のイオン発生装置を風路内に配置した状態を示す模式図である。 実施例１のイオン発生装置の下流側におけるイオン濃度分布を示す模式図である。 比較例１のイオン発生装置の下流側におけるイオン濃度分布を示す模式図である。

　以下、図面に基づいてこの発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において、同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。

　（実施の形態１）
　図１は、本発明の実施の形態１におけるイオン発生装置２６を備える電気機器１００の概略構成を示す側面図である。電気機器１００は、たとえばイオン発生機、空気調和機、除湿機、加湿器、空気清浄機、ファンヒータまたはその他の機器であってもよい。電気機器１００は、家屋の室内、ビルの一室、病院の病室、自動車の車室内、飛行機の機内または船の船舶内などの空気を調節するために、好適に用いられる機器である。

　図１に示すように、電気機器１００は、イオン発生装置２６と、送風装置１６と、ダクト１２，１５とを備えている。ダクト１２，１５は中空であり、ダクト１２，１５の内部空間が互いに連通されることにより、空気が流れる風路１０が形成されている。送風装置１６は、ダクト１２の開口部に設けられており、風路１０内に空気の流れを形成する。送風装置１６は、シロッコファン、クロスフローファンまたはその他のファンであってもよい。

　イオン発生装置２６は、ダクト１５の内部に配置されている。イオン発生装置２６は、電気機器１００に一体に組み込まれた構成であってもよい。またはイオン発生装置２６は、電気機器１００に対して取り外し可能に設けられてもよく、この場合、イオン発生装置２６を交換可能な仕様にできるので、電気機器１００のメンテナンスが容易になる。

　図２は、実施の形態１のイオン発生装置２６の構成を示す平面図である。図３は、図２中の矢印ＩＩＩに示す方向から見たイオン発生装置２６を示す側面図である。図４は、図２中の矢印ＩＶに示す方向から見たイオン発生装置２６を示す側面図である。図５は、実施の形態１のイオン発生装置２６の内部構造を示す平面図である。図６は、図５に示すＶＩ－ＶＩ線に沿うイオン発生装置２６の断面図である。図２～図６を参照して、本実施の形態のイオン発生装置２６の構造について詳細に説明する。

　実施の形態１のイオン発生装置２６は、外装ケース３１と、放電電極４０と、誘導電極（対向電極）４５と、基材５０と、高電圧発生回路部５３と、基板支持ケース５４および基板支持ケース５５と、配線５６および配線５７とを主に備えている。

　放電電極４０は、第１の針状電極４１、第２の針状電極４２、第３の針状電極４３および第４の針状電極４４を含んでいる。第１～第４の針状電極４１～４４は、それぞれ、針形状に形成されており、直線状に延在するとともに、先端が尖鋭化された針先を有している。第１～第４の針状電極４１～４４は、それぞれの電極の延びる方向が互いに平行となるように、同一平面内に配置されている。

　第１の針状電極４１と第３の針状電極４３とは、それぞれの延びる方向に対して直交する方向に間隔をあけて、並んで配置されている。第２の放電電極４２と第４の針状電極４４とは、それぞれの延びる方向に対して直交する方向に間隔をあけて、並んで配置されている。

　第１の針状電極４１と第２の針状電極４２とは、それぞれの延びる方向に距離を設けて、互いに対向して配置されている。第１の針状電極４１の針先と、第２の針状電極４２の針先とは、互いに向かい合っている。第１の針状電極４１の中心軸と第２の針状電極４２の中心軸とは、同一直線上に位置している。第３の針状電極４３と第４の針状電極４４とは、それぞれの延びる方向に距離を設けて、互いに対向して配置されている。第３の針状電極４３の針先と、第４の針状電極４４の針先とは、互いに向かい合っている。第３の針状電極４３の中心軸と第４の針状電極４４の中心軸とは、同一直線上に位置している。

　誘導電極４５は、第１の針状電極４１と第３の針状電極４３との間に配置されている。誘導電極４５は、第１の針状電極４１および第３の針状電極４３の両方から離れて配置されている。誘導電極４５は、第１の針状電極４１と誘導電極４５との間の距離と、第３の針状電極４３と誘導電極４５との間の距離とが、互いに等しくなる位置に設けられている。誘導電極４５はまた、第２の針状電極４２と誘導電極４５との間の距離と、第４の針状電極４４と誘導電極４５との間の距離とが、互いに等しくなる位置に設けられている。誘導電極４５を第１の針状電極４１と第３の針状電極４３との中間に設けることで、第１および第３の針状電極４１，４３の両方から最も離れた位置に誘導電極４５を配置することができ、誘導電極４５で回収されて消滅するイオンの量を低減できる。

　第１～第４の針状電極４１～４４は、それぞれが放電によりイオンを発生する。第１の針状電極４１と第４の針状電極４４とは、正イオンを発生する。第２の針状電極４２と第３の針状電極４３とは、負イオンを発生する。第１の針状電極４１と第３の針状電極４３とは、互いに異なる極性のイオンを発生させ、第２の針状電極４２と第４の針状電極４４とは、互いに異なる極性のイオンを発生させる。第１の針状電極４１と第２の針状電極４２とは、互いに異なる極性のイオンを発生させ、第３の針状電極４３と第４の針状電極４４とは、互いに異なる極性のイオンを発生させる。

　第１～第４の針状電極４１～４４のうち、隣接して配置されるまたは互いに向かい合って配置される２つの針状電極は、異なる極性のイオンを発生する。第１～第４の針状電極４１～４４は、発生する正イオンと負イオンとが混合されやすいように配置されており、たとえば、第１～第４の針状電極４１～４４に対し空気流れの下流側（風下側）に風路を分岐させたとしても、各々の分岐ダクトにバランスよく正イオンと負イオンとを供給でき、室内空間に高濃度の正イオンと負イオンとの両方が混合された空気を放出できる。

　高電圧発生回路部５３は、第１～第４の針状電極４１～４４に印加するための高電圧を発生させる。第１の針状電極４１に正の高電圧が印加され、第３の針状電極４３に負の高電圧が印加されると、これら放電電極と誘導電極４５との間にコロナ放電が発生し、正イオンおよび負イオンが発生する。同様に、第２の針状電極４２に負の高電圧が印加され、第４の針状電極４４に正の高電圧が印加されると、これら放電電極と誘導電極４５との間にコロナ放電が発生し、負イオンおよび正イオンが発生する。

　基材５０は、放電電極４０を搭載している。基材５０は、第１の基材としての基板５１と、第２の基材としての基板５２とを、別々の異なる基材として含んでいる。基板５１と基板５２とは、互いに対向して設けられている。基板５１は一方の表面５１ａと他方の表面５１ｂとを有しており、基板５２は一方の表面５２ａを有している。表面５１ａと表面５２ａとが対面するように、基板５１，５２は配置されている。

　第１の針状電極４１および第３の針状電極４３は、基板５１に搭載されている。第１の針状電極４１および第３の針状電極４３は、それぞれの針先が表面５１ａから突出するように、基板５１に固定されている。第２の針状電極４２および第４の針状電極４４は、基板５２に搭載されている。第２の針状電極４２および第４の針状電極４４は、それぞれの針先が表面５２ａから突出するように、基板５２に固定されている。

　高電圧発生回路部５３は、基板５１の他方の表面５１ｂに設けられている。基板支持ケース５４は、基板５１を支持するとともに、高電圧発生回路部５３を覆うように設けられている。基板支持ケース５４は、高電圧発生回路部５３および基板５１を収容する第１筺体としての機能を有している。基板支持ケース５５は、基板５２を支持するように設けられている。基板支持ケース５４は、基板５２を収容する筺体としての機能を有している。

　基板５１には、基板５１の厚み方向に延びるビア電極、および、厚み方向に直交する面方向に延びる電極パターンが形成されている。これらビア電極および電極パターンは、高電圧発生回路部５３と第１および第３の針状電極４１，４３との間を電気的に接続する接続部材を含んでいる。配線５６は、高電圧発生回路部５３と第２の針状電極４２の間を電気的に接続する接続部材として設けられている。配線５７は、高電圧発生回路部５３と第４の針状電極４４との間を電気的に接続する接続部材として設けられている。配線５６，５７は、高電圧発生回路部５３で発生する高電圧に対応した絶縁耐性を有している高圧線である。

　基板支持ケース５５は、基板５２における、第２および第４の放電電極４２，４４と配線５６，５７との接点を覆うように、設けられている。単一の基板支持ケース５５が第２および第４の放電電極４２，４４と配線５６，５７との２つの接点の両方を覆っている図５に示す構成に替えて、第２の放電電極４２と配線５６との接点を覆うケースと、第４の放電電極４４と配線５７との接点を覆うケースとを、別々に設けてもよい。

　外装ケース３１は、イオン発生装置２６の外観をなす筺体として設けられている。外装ケース３１は、樹脂材料により一体に成形されている。外装ケース３１は、その構成部位として、基板収容部３２，３３と、リブ状部３４～３６とを有している。外装ケース３１は、基板収容部３２、リブ状部３５、基板収容部３３およびリブ状部３４により四辺が構成される、矩形の枠形状を有している。外装ケース３１は、放電電極４０の延在方向に沿って延びる長辺と、放電電極４０の延在方向に直交する方向に沿って延びる短辺とを有する、矩形の平面視を有している。

　基板収容部３２および基板収容部３３は、互いに距離を隔てて平行に配置されている。基板収容部３２は、基板収容部３３よりも大きい容積を有している。基板収容部３２には、基板５１、高電圧発生回路部５３および基板支持ケース５４が収容されている。基板収容部３３には、基板５２および基板支持ケース５５が収容されている。外装ケース３１は、基板支持ケース５４、基板５２および配線５６を収容する、第２筺体としての機能を有している。

　第１の針状電極４１および第３の針状電極４３は、基板５１の表面５１ａから外装ケース３１の外部に延出している。第２の針状電極４２および第４の針状電極４４は、基板５２の表面５２ａから外装ケース３１の外部に延出している。図５に示す構成に追加して、安全性を向上させるために、第１～第４の針状電極４１～４４の針先に直接触れられなくする保護カバーを設けてもよい。

　第１および第３の針状電極４１，４３、誘導電極４５、基板５１、高電圧発生回路部５３および基板支持ケース５４は、電源ユニットを構成している。第２および第４の針状電極４２，４４、基板５２および基板支持ケース５５は、電極ユニットを構成している。

　第１および第３の針状電極４１，４３を搭載している基板５１と、第２および第４の針状電極４２，４４を搭載している基板５２とは、いずれも外装ケース３１内に収容されている。これにより、第１～第４の針状電極４１～４４は、１ユニット化されている。外装ケース３１内にはさらに、高電圧発生回路部５３、誘導電極４５、配線５６，５７も収容されており、イオン発生装置２６を構成する各要素が外装ケース３１内に収められて一体化されている。第１～第４の針状電極４１～４４が１ユニット化されているために、第１～第４の針状電極４１～４４の位置決め精度が向上されており、また第１～第４の針状電極４１～４４の取扱が容易とされている。

　リブ状部３４およびリブ状部３５は、互いに距離を隔てて平行に、かつ、基板収容部３２および基板収容部３３と直交するように配置されている。互いに対向する基板収容部３２および基板収容部３３の一方端同士が、リブ状部３４によって連結されている。互いに対向する基板収容部３２および基板収容部３３の他方端同士が、リブ状部３５によって連結されている。

　リブ状部３６は、リブ状部３４およびリブ状部３５と平行に配置されている。リブ状部３６は、リブ状部３４とリブ状部３５との間で、基板収容部３２および基板収容部３３を互いに連結している。

　リブ状部３４～３６は、基板収容部３２から、第１の針状電極４１および第３の針状電極４３の延在方向に沿って、直線状に延びている。リブ状部３４～３６は、基板収容部３３から、第２の針状電極４２および第４の針状電極４４の延在方向に沿って、直線状に延びている。

　誘導電極４５は、基板５１の表面５１ａからリブ状部３６の内部に向けて突出している。誘導電極４５の先端部は、外装ケース３１（リブ状部３６）の内部に収容されている。絶縁性の樹脂材料製である外装ケース３１内に誘導電極４５を収容することにより、誘導電極４５で回収されて消滅するイオンの量を低減できる。なお、誘導電極４５は、図示された針状の形状のほか、板状または棒状の形状を有していてもよい。

　配線５６は、基板収容部３２からリブ状部３５の内部を通って基板収容部３３に向かうように配索されている。配線５７は、基板収容部３２からリブ状部３４の内部を通って基板収容部３３に向かうように配索されている。配線５６は、リブ状部３４およびリブ状部３５のいずれか一方を通るように配索され、配線５７は、リブ状部３４およびリブ状部３５のいずれか他方を通るように配索されている。

　基板収容部３２、リブ状部３５、基板収容部３３およびリブ状部３４により囲まれた外装ケース３１の内側には、中空の空間３８が形成されている。空間３８は、図２および図５における紙面垂直方向、すなわち、図３、図４および図６における上下方向に、外装ケース３１を貫通する形状に形成されている。

　外装ケース３１は、外表面３１ｓを有しており、外表面３１ｓの一部は、第１壁面３７と、第１壁面３７に対向する第２壁面３９とを構成している。第１壁面３７は基板収容部３２に形成されており、第２壁面３９は基板収容部３３に形成されている。第１壁面３７と第２壁面３９とは、空間３８の周縁の一部を構成している。第１壁面３７と第２壁面３９とは、基板収容部３２，３３間の空間３８を区画形成している。空間３８は、第１壁面３７と第２壁面３９との間に形成されている。互いに対向する一対の第１壁面３７と第２壁面３９とは、空間３８に面して設けられている。

　基板５１，５２から延出する第１～第４の針状電極４１～４４の先端部は、空間３８に配置されている。第１の針状電極４１および第３の針状電極４３の針先は、第１壁面３７から外装ケース３１の外部へ突出して、空間３８内に並べて配置されている。第２の針状電極４２および第４の針状電極４４の針先は、第２壁面３９から外装ケース３１の外部へ突出して、空間３８内に並べて配置されている。第１の針状電極４１および第２の針状電極４２の針先は、リブ状部３４とリブ状部３６との間の空間３８に配置され、第３の針状電極４３および第４の針状電極４４の針先は、リブ状部３６とリブ状部３５との間の空間３８に配置されている。

　リブ状部３６は、互いに極性の異なるイオンを発生する第１および第３の針状電極４１，４３の間を仕切り、同様に、第２および第４の針状電極の間を仕切っている。リブ状部３６は、隣接する二つの針状電極間を仕切る仕切り板としての機能を有している。リブ状部３６は、外装ケース３１の一部を構成しており、絶縁性の樹脂材料によって形成されている。極性の異なるイオンを発生する二つの針状電極間がリブ状部３６で空間的に遮断されるので、極性の異なる正イオンおよび負イオンが中和してイオン濃度が減少することが抑制されている。

　第１壁面３７には、外装ケース３１を厚み方向に貫通する開口部が形成されており、当該開口部は、基板収容部３２の内部空間と空間３８とを連通している。第１の針状電極４１および第３の針状電極４３は、第１壁面３７に形成された開口部を貫通して、先端を空間３８に突出させて配置されている。第２壁面３９には、外装ケース３１を厚み方向に貫通する開口部が形成されており、当該開口部は、基板収容部３３の内部空間と空間３８とを連通している。第２の針状電極４２および第４の針状電極４４は、第２壁面３９に形成された開口部を貫通して、先端を空間３８に突出させて配置されている。

　空間３８には、空気が通風される。外装ケース３１は、空気の流路の一部を規定している。放電電極４０が発生したイオンは、空間３８を通過して流れる空気によって搬送される。空間３８は、第１～第４の針状電極４１～４４が発生したイオンを搬送するための気体が流れる風路の一部を構成している。空間３８の外縁を規定する第１壁面３７および第２壁面３９は、風路の一部を構成している。

　空間３８を流れる空気は、図２および図５における紙面垂直方向、すなわち、図３、図４および図６における上下方向に、通風される。第１～第４の針状電極４１～４４は、空間３８内の空気の流れる方向に対し直交する同一平面上に配置されている。第１～第４の針状電極４１～４４は、空間３８内の空気の流れる方向に対し直交する方向に延びて、互いに平行に配置されている。

　イオン発生装置２６の外装ケース３１により規定される空間３８は、図１に示す風路１０の一部を構成している。空間３８は、ダクト１５により形成される一部の風路１０に連通している。送風装置１６は、風路１０に含まれる空間３８内に気体を送風する。空間３８には、ダクト１５内の風路１０を流れる空気が通風される。空間３８を通過して流れる空気は、図１中の上向き方向に通風される。

　空間３８を通過して空気が流れることにより、放電電極４０が発生したイオンが、空気の流れによって搬送され、図１に示す風路１０を経由して吹出口から室内空間に放出される。空間３８内に突出した第１～第４の針状電極４１～４４の風上および風下には、第１～第４の針状電極４１～４４への通風の妨げとなる構造物を配置しないように、電気機器１００は設けられている。第１～第４の針状電極４１～４４が発生した正イオンＰおよび負イオンＮ（図１参照）は、ダクト１５が外部に開口する吹出口から放出される。風路１０内に平行に配置された第１～第４の針状電極４１～４４で発生したイオンは、空気により搬送されて広いエリアに拡散し、高濃度の正イオンおよび負イオンが広範囲に存在するようになる。

　イオン発生装置２６は、給電コネクタ４６をさらに備えている。給電コネクタ４６は、高電圧発生回路部５３を収容する基板収容部３２に設けられている。給電コネクタ４６は、高電圧発生回路部５３に電力を供給するための給電部として設けられている。

　図７は、実施の形態１のイオン発生装置２６の構成を示す回路図である。図７に示すように、イオン発生装置２６は、第１～第４の針状電極４１～４４および誘導電極４５の他に、端子Ｔ１，Ｔ２、昇圧回路９０、昇圧トランス９１、ダイオード９２，９３、コンデンサ９４，９５とを備えている。昇圧回路９０、昇圧トランス９１、ダイオード９２，９３、コンデンサ９４，９５は、図５に示す高電圧発生回路部５３の構成に含まれている。

　昇圧回路９０は、ダイオード、抵抗素子およびＮＰＮバイポーラトランジスタなどを適宜含んで構成されている。昇圧トランス９１は、一次巻線９１ａと、二次巻線９１ｂとを含んでいる。ダイオード９２，９３およびコンデンサ９４，９５は、整流のために設けられている。二次巻線９１ｂの一端は、第１～第４の針状電極４１～４４に電気的に接続されている。二次巻線９１ｂの他端は、誘導電極４５に電気的に接続されている。

　昇圧トランス９１は、第１～第４の針状電極４１～４４のそれぞれに印加される正または負の高電圧を発生する。端子Ｔ１，Ｔ２間に電圧が印加されると、ダイオード９２を介して正の高電圧パルスが第１の針状電極４１および第４の針状電極４４に印加され、ダイオード９３を介して負の高電圧パルスが第２の針状電極４２および第３の針状電極４３に印加される。これにより、第１～第４の針状電極４１～４４の針先と誘導電極４５との間でコロナ放電が発生し、第１の針状電極４１および第４の針状電極４４が正イオンを発生し、第２の針状電極４２および第３の針状電極４３が負イオンを発生する。

　１つの昇圧トランス９１で第１～第４の針状電極４１～４４の各々に高電圧を印加することができ、高電圧発生用回路の数を最小限に留めることができるので、部品点数を削減してイオン発生装置２６の製造コストを抑制できるとともに、イオン発生装置２６の消費電力を低減することができる。高電圧発生用回路の数に合わせて誘導電極４５の数を低減することで、イオン発生の効率を向上できるとともに、第１～第４の針状電極４１～４４で発生したイオンが誘導電極４５で回収されてイオン濃度が減少することを抑制でき、より高濃度のイオンを発生することができる。

　なお、正イオンは、水素イオン（Ｈ^＋）の周囲に複数の水分子が付随したクラスターイオンであり、Ｈ^＋（Ｈ_２Ｏ）ｍ（ｍは０以上の任意の整数）と表わされる。負イオンは、酸素イオン（Ｏ_２ ^－）の周囲に複数の水分子が付随したクラスターイオンであり、Ｏ_２ ^－（Ｈ_２Ｏ）ｎ（ｎは０以上の任意の整数）と表わされる。正イオンおよび負イオンを放出すると、両イオンが空気中を浮遊するカビ菌やウィルスの周りを取り囲み、その表面上で互いに化学反応を起こす。その際に生成される活性種の水酸化ラジカル（・ＯＨ）の作用により、浮遊カビ菌などが除去される。

　図８は、実施の形態１のイオン発生装置２６と風路１０との関係の第１の例を示す模式図である。図９は、実施の形態１のイオン発生装置２６と風路１０との関係の第２の例を示す模式図である。図１０は、実施の形態１のイオン発生装置２６と風路１０との関係の第３の例を示す模式図である。図１１は、実施の形態１のイオン発生装置２６と風路１０との関係の第４の例を示す模式図である。なお、図８～１１において斜線のハッチングを付した部分が、風路１０を示している。

　上述したように、電気機器１００のダクト１５内に形成される風路１０は、イオン発生装置２６の外装ケース３１によって規定される空間３８を含んでいる。この空間３８と風路１０との関係としては、たとえば図８に示すように、風路１０の外形と空間３８の外形とが等しく形成されてもよい。すなわち、ダクト１５内を通過する空気の全てが空間３８を通過するような構成としてもよい。または、図９に示すように、風路１０の外形を空間３８の外形よりも大きくし、典型的には風路１０の外形を外装ケース３１の外形よりも大きくしてもよい。すなわち、ダクト１５内を通過する空気の一部のみが空間３８を通過するような構成としてもよい。

　また、電気機器１００が形状または寸法の異なるダクト１５を備えている場合、外装ケース３１の形状、従って空間３８の形状を、ダクト１５の形状に合わせて形成してもよい。たとえば図１０に示すように、ダクト１５が横長形状の風路１０を形成する場合、外装ケース３１の形状を変更することにより空間３８の形状も横長にして、ダクト１５内を通過する空気の全てが空間３８を通過するような構成としてもよい。図１１に示すように、ダクト１５が縦長形状の風路１０を形成する場合、外装ケース３１の形状を変更することにより空間３８の形状の縦長にして、ダクト１５内を通過する空気の全てが空間３８を通過するような構成としてもよい。

　本実施の形態によれば、各々の風路サイズに適した高濃度のイオンを供給できるイオン発生装置２６を、より安価に作成することが可能となる。

　（実施の形態２）
　図１２は、実施の形態２のイオン発生装置２６の内部構造を示す平面図である。図５に示す実施の形態１のイオン発生装置２６と比較して、図１２に示す実施の形態２のイオン発生装置２６では、誘導電極４５が基板５１に対して他方の表面５１ｂ側に設けられている。誘導電極４５は、高電圧発生回路部５３の配線パターンによって構成されている。誘導電極４５を基板５１上の印刷パターンで形成すれば、ピン状の誘導電極４５を設ける構成と比較して、部品点数を削減できるとともに加工費を抑制することができる。

　（実施の形態３）
　図１３は、実施の形態３のイオン発生装置２６の内部構造を示す平面図である。図５に示す実施の形態１のイオン発生装置２６では、第１～第４の針状電極４１～４４の各々の針先が空間３８に突出する構成を備えていた。この構成に替えて、図１３に示すように、第１～第４の針状電極４１～４４は針先が外装ケース３１内に存在しているように配置されていてもよく、外装ケース３１に、第１壁面３７に開口する２つの穴、および、第２壁面３９に開口する２つの穴を形成してもよい。この場合、第１および第３の針状電極４１，４３で発生するイオンは、第１壁面３７に開口する穴から空間３８に放出される。第２および第４の針状電極４２，４４で発生するイオンは、第２壁面３９に開口する穴から空間３８に放出される。空間３８に放出されたイオンは、空間３８内を通過する空気の流れによって搬送され、室内空間へ供給される。

　（実施の形態４）
　図１４は、実施の形態４のイオン発生装置２６の内部構造を示す平面図である。図５に示す実施の形態１のイオン発生装置２６では、空間３８に突出する第１～第４の針状電極４１～４４を備えていた。この構成に替えて、外装ケース３１の第１壁面３７から空間３８に突出する１本の第１の針状電極４１と、第２壁面３９から空間３８に突出する１本の第２の針状電極４２とを備える構成としてもよい。この場合、第１および第２の針状電極４１，４２は、リブ状部３４，３５の中間位置に配置されており、外装ケース３１はリブ状部３６を有していない。誘導電極４５は、第１の針状電極４１に対してリブ状部３５に近接する位置において、針先が空間３８に突出するように配置されている。

　（実施の形態５）
　図１５は、実施の形態５のイオン発生装置２６の内部構造を示す平面図である。これまでの実施の形態においては、外装ケース３１は空間３８を取り囲むように設けられ、互いに対向する第１壁面３７および第２壁面３９の両側からイオンを空間３８に放出する複数の針状電極が設けられていた。この構成に替えて、第１壁面３７と第２壁面３９とを、空間３８に面する同一の壁面として形成してもよい。つまり、図１５に示すように、平面状の第１壁面３７と、平面状の第２壁面３９とは、同一の平面を形成している。第１～第４の針状電極４１～４４は、同一の平面から突出し、空間３８内に露出している。

　電極ユニットは、第２の針状電極４２を含んでいる一方の電極ユニット（図１５中の左側）と、第４の針状電極４４を含んでいる他方の電極ユニット（図１５中の右側）とに、２分割されている。電源ユニットに設けられた１つの高電圧発生回路部５３は、配線５６を介して第２の針状電極４２と電気的に接続されており、配線５７を介して第４の針状電極４４と電気的に接続されている。誘導電極４５は、高電圧発生回路部５３の配線パターンによって構成されている。

　（実施の形態６）
　図１６は、実施の形態６のイオン発生装置２６の内部構造を示す平面図である。図１５に示す実施の形態５のイオン発生装置２６と比較して、図１６に示す実施の形態６のイオン発生装置２６では、基板５１に１本の第１の針状電極４１が搭載されており、第３の針状電極４３は設けられていない。基板５１に搭載された第１の針状電極４１と誘導電極４５とが、第１壁面３７から空間３８へ突出して設けられている。

　この場合、第１の針状電極４１は、正イオンと負イオンとのいずれかを放出する構成とされていてもよい。第２および第４の針状電極４２，４４のうち少なくともいずれか一方は、第１の針状電極４１が発生するイオンと異なる極性のイオンを発生する。たとえば、第１の針状電極４１が正イオンを発生する場合、第２および第４の針状電極４２，４４の両方が負イオンを発生してもよく、または第２および第４の針状電極４２，４４の一方が負イオンを発生し他方が正イオンを発生してもよい。

　（実施の形態７）
　図１７は、実施の形態７のイオン発生装置２６の内部構造を示す平面図である。図１７に示す実施の形態７のイオン発生装置２６では、電源ユニットに１本の第１の針状電極４１が設けられており、電極ユニットに１本の第３の針状電極４３が設けられている。第１および第２の針状電極４１，４２は、同一平面上の第１壁面３７および第２壁面３９から、それぞれ空間３８に突出している。電源ユニットに含まれている高電圧発生回路部５３と電極ユニットに含まれている第２の針状電極４２とは、配線５６を介して電気的に接続されている。

　以上説明した各実施の形態の構成および作用効果についてまとめて説明すると、以下のとおりである。なお、実施の形態の構成に参照番号を付すが、これは一例である。

　イオン発生装置２６は、第１放電電極としての第１の針状電極４１および第２放電電極としての第２の針状電極４２と、第１の針状電極４１を搭載する第１の基材としての基板５１と、第２の針状電極４２を搭載する第２の基材としての基板５２とを備えている。第１の針状電極４１および第２の針状電極４１は、それぞれが放電によりイオンを発生する。基板５２は、基板５１とは異なる別々の構成として設けられている。イオン発生装置２６はまた、第１の針状電極４１および第２の針状電極４２に印加するための高電圧を発生する高電圧発生回路部５３と、高電圧発生回路部５３と第２の針状電極４２とを電気的に接続する接続部としての配線５６と、高電圧発生回路部５３および基板５１を収容する第１筺体としての基板支持ケース５４と、基板支持ケース５４、基板５２および配線５６を収容する第２筺体としての外装ケース３１とを備えている。

　このようにすれば、高電圧発生回路部５３が発生する高電圧が第１および第２の針状電極４１，４２に印加されることにより、第１および第２の針状電極４１，４２は高濃度のイオンを発生できる。第１の針状電極４１と第２の針状電極４２とは別々の基板５１，５２に搭載されており、第２の針状電極４２は配線５６を介して高電圧発生回路部５３と電気的に接続されている構成のため、第１の針状電極４１と第２の針状電極４２とを空間的に離れた位置に配置することができ、より広い範囲にイオンを放出できるとともに、発生したイオンの拡散を促進してイオン濃度の低下を抑制することができる。

　イオン発生装置２６を構成する各要素、特に、第１および第２の針状電極４１，４２ならびに高電圧発生回路部５３を含む高電圧要素が、すべて外装ケース３１に収容されて一体化され、一つのユニットとして設けられているので、イオン発生装置２６の取扱性が向上されており、使用者は容易にイオン発生装置２６を取り扱うことができる。さらに、高電圧発生回路部５３が基板支持ケース５４に収容されており、さらに基板支持ケース５４が外装ケース３１に収容されており、高電圧発生回路部５３は二重のケースに収容されている。高電圧発生回路部５３を２重に保護することにより、イオン発生装置２６を取り扱う使用者が高電圧発生回路部５３に直接触れることを回避できるので、イオン発生装置２６の安全性を向上することができる。

　好ましくは、外装ケース３１は、外表面３１ｓを有しており、外表面３１ｓの一部は、第１の針状電極４１および第２の針状電極４２が発生したイオンを搬送する気体が流れる風路１０の一部を構成する中空の空間３８に面しており、第１の針状電極４１の先端は、空間３８へ突出しており、第２の針状電極４２の先端は、空間３８へ突出している。このようにすれば、空間３８内に突出した第１および第２の針状電極４１，４２の針先でイオンが発生し、発生したイオンは空間３８を流れる気体によって搬送される。したがって、高濃度のイオンを効率よく放出できるイオン発生装置２６を実現することができる。

　好ましくは、第１の針状電極４１と第２の針状電極４２とは、空間３８に面する同一の面を構成する第１および第２壁面３７，３９から空間３８へ突出している。このようにすれば、面積の大きい平面が空間３８を構成している場合に、高濃度のイオンを広範囲に放出することができる。

　好ましくは、第１の針状電極４１と第２の針状電極４２とは、空間３８に面し互いに対向する一対の第１壁面３７および第２壁面３９の各々からそれぞれ空間３８へ突出している。このようにすれば、異なる極性のイオンを発生する第１の針状電極４１と第２の針状電極４２とを離して配置することができ、より広い範囲に正イオンおよび負イオンを拡散することができる。また、発生した正イオンと負イオンとの中和、または異極性電極へのイオンの回収などによるイオン濃度の減少を抑制できるので、より高濃度のイオンを発生することができる。外装ケース３１を貫通する形状に空間３８を設ければ、空間３８内部で発生したイオンを早期に拡散することができ、正イオンと負イオンとの中和によるイオン濃度の減少をさらに抑制することができる。

　好ましくは、第１の針状電極４１の先端と第２の針状電極４２の先端とが互いに向かい合っている。これにより、第１の針状電極４１と第２の針状電極４２とが同一直線上に並んで配置されるので、イオン発生装置２６を小型化することができる。

　好ましくは、配線５６は、高電圧発生回路部５３で発生する高電圧に対応した絶縁耐性を有する高圧線である。このようにすれば、高圧線である配線５６が外装ケース３１内に収容され、外装ケース３１が配線５６を配索する経路を形成していることにより、イオン発生装置２６を取り扱う使用者が高圧線に直接触れることを回避できるので、イオン発生装置２６の安全性をより向上することができる。

　電気機器１００は、上記のいずれかの局面のイオン発生装置２６と、イオン発生装置２６の放電電極４０が発生したイオンを搬送する気体を送風する送風装置１６とを備えている。このようにすれば、高濃度のイオンを広範囲に発生できるとともに取扱性および安全性に優れたイオン発生装置２６を備えた、電気機器１００を提供することができる。イオン発生装置２６が一つのユニットとして設けられているので、イオン発生装置２６が電気機器１００に対して着脱可能な場合には、イオン発生装置２６の交換も容易である。

　以下、この発明の実施例について説明する。図１８は、実施例１のイオン発生装置２６を風路１０内に配置した状態を示す模式図である。図１８に示すように、電気機器１００の筐体に相当するハウジング１４の内部に、風路１０を形成するためのダクト１５を設け、ダクト１５の内部に、図２～６を参照して説明した実施の形態１のイオン発生装置２６を配置した。図１８に示すように、ハウジング１４の寸法は幅３００ｍｍ、高さ１５０ｍｍとし、ダクト１５の寸法は幅２４５ｍｍ、高さ１５０ｍｍとした。このダクト１５内に、図示しないクロスフローファンにより、放電電極４０において５ｍ／ｓの流速となるように、空気を送風した。

　第１～第４の針状電極４１～４４は、それぞれ外装ケース３１から針先が９．５ｍｍ突出するように設けられた。第１の針状電極４１の針先と第２の針状電極４２の針先との距離、および、第３の針状電極４３の針先と第４の針状電極４４の針先との距離は、それぞれ１０１ｍｍとした。第１の針状電極４１の針先と第３の針状電極４３の針先との間隔、および、第２の針状電極４２の針先と第４の針状電極４４の針先との間隔は、それぞれ３７ｍｍとした。

　ダクト１５は、図１８の紙面垂直方向に空気が流れるように配置されており、イオン発生装置２６は、ダクト１５内を流れる空気が空間３８内を貫通するように、外装ケース３１をダクト１５内に立てて配置された。その結果、第１～第４の針状電極４１～４４は、ダクト１５内の空気の流れる方向に対して直交する方向に延びて配置された。後述する比較例１のイオン発生装置と条件を近づけるために、実施例１のイオン発生装置２６は、ダクト１５内で高さ方向に片寄って配置された。具体的には、ダクト１５の底面側の内壁から１８．５ｍｍの位置に、第１の針状電極４１および第２の針状電極４２を結ぶ軸が位置するように配置された。

　図１９は、実施例２のイオン発生装置２６を風路１０内に配置した状態を示す模式図である。実施例２のイオン発生装置２６は、図１２を参照して説明した実施の形態２のイオン発生装置２６、すなわち、誘導電極４５が高電圧発生回路部５３内に配線パターン状に設けられた構成とした。図１９に示すように、図１８と同形状のダクト１５内に、実施例２のイオン発生装置２６を同様に配置した。

　図２０は、比較例１のイオン発生装置２２６を風路１０内に配置した状態を示す模式図である。比較例１のイオン発生装置２２６は、放電電極である第１の針状電極２４１、第２の針状電極２４２、第３の針状電極２４３および第４の針状電極２４４と、各放電電極を囲繞する４つの円環状の誘導電極とを備えている。第１～第４の針状電極２４１～２４４には、それぞれ正または負の高電圧が印加され、それぞれ正イオンまたは負イオンを発生する。

　このような比較例１のイオン発生装置２２６を、図１８と同形状のダクト１５内に、ダクト１５内の高さ方向の底面側の位置に配置した。第１～第４の針状電極２４１～２４４は、それぞれの針先がダクト１５内に７ｍｍ突出するように設けられた。

　表１は、比較例１および実施例１におけるイオン濃度の計測値の積分値を、比較例１を１００％として規格化してまとめたものである。なお、イオン濃度は、ダクト１５を流れる空気流れ下流側（風下側）の、電極から３５０ｍｍ離れる位置において計測した。計測点は、ダクト１５の幅方向において１００ｍｍ間隔で３点、高さ方向において６０ｍｍ間隔で３点の、格子状の合計９点とした。

　表１に示すように、実施例１における９計測点のイオン濃度の積分値は、比較例１の３１８％であった。この結果から、実施例１のイオン発生装置２６は、比較例１のイオン発生装置２２６に比較して正イオンおよび負イオンを多く供給でき、イオン発生装置２６の吹出口近傍において十分な数の正イオンおよび負イオンを供給できていることが確認できた。

　表２は、実施例１および２において、ダクト１５を流れる空気流れ下流側（風下側）の電極から３５０ｍｍ離れた、ダクト１５の底面側の内壁の幅方向の中心の１計測点におけるイオン濃度を、実施例１を１００％としてまとめたものである。

　表２に示すように、実施例２における１計測点の正イオン濃度は実施例１の１０１％、負イオン濃度は実施例１の１０３％であった。この結果から、誘導電極４５を配線パターンによって形成した実施例２においても、実施例１のイオン発生装置２６と同等またはそれ以上の、十分な量のイオンを供給できることが確認された。

　図２１は、実施例１のイオン発生装置２６の下流側におけるイオン濃度分布を示す模式図である。図２２は、比較例１のイオン発生装置２６の下流側におけるイオン濃度分布を示す模式図である。

　図２１，２２では、実施例１および比較例１において、ダクト１５を流れる空気流れ下流側（風下側）の電極から３５０ｍｍの位置において計測した、正イオンと負イオンとのいずれか濃度が低い方の濃度分布（すなわち、正負イオンが共存するときの低い方のイオン濃度の分布）が、グラフとして図示されている。図２１，２２では、縦軸にダクト１５の高さ方向の座標、横軸にダクト１５の幅方向の座標を示し、規格化したイオン濃度をグラフの濃淡で示している。なお、ダクト１５の幅方向の中心、高さ方向における底面側の内壁を、座標軸の０とした。

　図２２に示す比較例１では、４本の針状電極が設けられているダクト１５の底面中央付近では高いイオン濃度が得られるものの、ダクト１５の天井付近および幅方向の左右におけるイオン濃度は小さく、高濃度のイオンが存在する範囲は小さかった。

　これに対し、図２１に示す実施例１では、正イオンおよび負イオンの共存する領域が広範囲に存在しており、かつ、座標軸０近傍のイオン濃度を比べると、比較例１よりも実施例１の方が、高濃度の正イオンおよび負イオンが共存する領域がより大きく存在していることがわかる。したがって、実施例１のイオン発生装置２６によって、十分な数の正イオンおよび負イオンを供給することができ、高濃度の正イオンおよび負イオンを広範囲に存在させることができることが示された。

　以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、各実施の形態の構成を適宜組み合わせてもよい。また、今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。この発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

　１０　風路、１２，１５　ダクト、１６　送風装置、２６　イオン発生装置、３１　外装ケース、３１ｓ　外表面、３２，３３　基板収容部、３４，３５，３６　リブ状部、３７　第１壁面、３８　空間、３９　第２壁面、４０　放電電極、４１　第１の針状電極、４２　第２の針状電極、４３　第３の針状電極、４４　第４の放電電極、４５　誘導電極、４６　給電コネクタ、５０　基材、５１，５２　基板、５１ａ，５１ｂ，５２ａ　表面、５３　高電圧発生回路部、５４，５５　基板支持ケース、５６，５７　配線、９０　昇圧回路、９１　昇圧トランス、９１ａ　一次巻線、９１ｂ　二次巻線、９２，９３　ダイオード、９４，９５　コンデンサ、１００　電気機器、Ｎ　負イオン、Ｐ　正イオン、Ｔ１，Ｔ２　端子。

Claims (7)

1. 　それぞれが放電によりイオンを発生する第１放電電極および第２放電電極と、
   　前記第１放電電極を搭載する第１の基材と、
   　前記第２放電電極を搭載する、前記第１の基材とは異なる第２の基材と、
   　前記第１放電電極および前記第２放電電極に印加するための高電圧を発生する高電圧発生部と、
   　前記高電圧発生部と前記第２放電電極とを電気的に接続する接続部と、
   　前記高電圧発生部および前記第１の基材を収容する第１筺体と、
   　前記第１筺体、前記第２の基材および前記接続部を収容する第２筺体とを備える、イオン発生装置。
2. 　前記第２筺体は、外表面を有し、
   　前記外表面の一部は、前記第１放電電極および前記第２放電電極が発生したイオンを搬送する気体が流れる風路の一部を構成する中空空間に面し、
   　前記第１放電電極の先端は、前記中空空間へ突出し、
   　前記第２放電電極の先端は、前記中空空間へ突出する、請求項１に記載のイオン発生装置。
3. 　前記第１放電電極と前記第２放電電極とは、前記中空空間に面する同一の壁面から前記中空空間へ突出する、請求項２に記載のイオン発生装置。
4. 　前記第１放電電極と前記第２放電電極とは、前記中空空間に面し互いに対向する一対の壁面の各々からそれぞれ前記中空空間へ突出する、請求項２に記載のイオン発生装置。
5. 　前記第１放電電極の先端と前記第２放電電極の先端とが互いに向かい合う、請求項４に記載のイオン発生装置。
6. 　前記接続部は、前記高電圧発生部で発生する高電圧に対応した絶縁耐性を有する高圧線である、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のイオン発生装置。
7. 　請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のイオン発生装置と、前記イオン発生装置の放電電極が発生したイオンを搬送する気体を送風する送風装置とを備える、電気機器。

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