JP3971643B2

JP3971643B2 - マイナスイオン発生装置

Info

Publication number: JP3971643B2
Application number: JP2002124138A
Authority: JP
Inventors: 久寿住江
Original assignee: ダイトー株式会社
Priority date: 2002-04-25
Filing date: 2002-04-25
Publication date: 2007-09-05
Anticipated expiration: 2022-04-25
Also published as: JP2003311181A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は空気清浄装置などに用いられる、マイナスイオン発生装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
マイナスイオンは１９３０年ごろから、衛生学、生理学、病理学、臨床分野の研究者たちによって、様々な動物実験と臨床的な調査が行われており、近年では呼吸器疾患や胃酸過多、胃潰瘍、胃内出血、ストレスなどを解消するなどの様々な病理的効果が確認されている。また、空気中の塵埃を帯電させて電気的に集塵することにも利用されている。
【０００３】
このため、近年、マイナスイオン発生装置を備えた環境殺菌装置（空気清浄装置）が知られている（特開昭６３−７８４７１号公報など）。直流フリーコロナ放電（以下、単に、「コロナ放電」という。）はマイナスイオンを発生させる仕組みのひとつとして知られている。なお、本明細書において、マイナスイオンとは、電子が分子（空気中の水分等）に付着してマイナスの電荷を帯びた粒子をいう。
【０００４】
直流フリーコロナ放電を発生させる機構（以下、「コロナ放電機構」という。）は、負の電圧が印加される棒状ないし針状の放電電極（放電電極針）と、正の電圧が印加される板状の誘電電極とを対向して配置してなり、これにより、電界の強い領域だけが局所的に絶縁破壊され発光すると共に、放電電極針の尖った先端部から電子を放出させることができる（『電離気体論』電気学会出版、第１０６頁等）。
【０００５】
特開平８-２６２４９８号公報には、コロナ放電を発生させて空気清浄装置内で浄化すべき流入空気中の塵埃等の微粒子を帯電させる空気清浄機用のアイオナイザに関する技術が開示されている。特に、同文献の請求項３の発明の実施の形態に示される構造について、図５を参照して説明する。
【０００６】
図５は、従来の空気清浄機用のアイオナイザの構成を示す図である。空気清浄機のアイオナイザに用いられる放電極が、対向極と平行に配置される導電性金属材料からなる支持基材と、該支持基材に所定の間隔をあけて多数取り付けられた針電極部材とからなり、該針電極部材が焼入れした導電性金属材料から作られている。そして、この構成によると、針電極部材の各先尖部と対向極との間でコロナ放電が生じた場合、針電極部材が硬質のため消耗が少なく、従来の針電極の構造の場合に比べて大巾に寿命を延ばすことができる。（同文献第９段落及び第１０段落参照）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この構造では、放電電極（放電針）の先端部から放出された電子が誘電電極（対向極）との間の電界によって加速され、誘電電極の表面に衝突する。そのため、この衝突の際のエネルギーによって陽子（プラス電荷をもつイオン）が誘電電極から発生すると考えられる。
【０００８】
また、相当加速された電子が空気中を移動する際に空気分子にもたらすエネルギーによって空気中の酸素分子をオゾンに変化させるなどの問題が懸念される。周知のように、オゾンは人体に有害な物質であるため、マイナスイオンを発生させる際になるべくオゾンを発生させないようにすることが望まれる。
【０００９】
本発明は、人体に有益なマイナスイオン（電子）の発生効率を高めると共に、人体に有害なオゾンの発生を低減できる、新規なマイナスイオン発生装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係る第１のマイナスイオン発生装置は、負の直流電圧が印加される放電電極針１１と、正の直流電圧が印加される誘電電極１２と、絶縁板１３とを備え、前記絶縁板１３が前記放電電極針１１と前記誘電電極１２との間であって前誘電電極１２の近傍に配置されていると共に、前記誘電電極（１２）が前記放電電極針（１１）の先端部よりも後方の側面位置に配置されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る第２のマイナスイオン発生装置は、負の直流電圧が印加される放電電極針２１と、正の直流電圧が印加される誘電電極２２と、絶縁被膜２３とを備え、前記誘電電極２２の表面が前記絶縁被膜２３によって覆われていると共に、前記誘電電極（２２）が前記放電電極針（２１）の先端部よりも後方の側面位置に配置されていることを特徴とする。
本発明に係る第３のマイナスイオン発生装置は、負の直流電圧が印加される放電電極針３１と、正の直流電圧が印加される誘電電極３２と、絶縁被膜３４とを備え、前記放電電極針３１の表面が前記絶縁被膜３４によって覆われていると共に、前記誘電電極（３２）が前記放電電極針（３１）の先端部よりも後方の側面位置に配置されていることを特徴とする。
本発明に係る第４のマイナスイオン発生装置は、負の直流電圧が印加される放電電極針４１と、正の直流電圧が印加される誘電電極４２と、絶縁板４５とを備え、前記絶縁板４５が前記放電電極針４１と前記誘電電極４２との間であって前記放電電極針（４１）の側方近傍に配置されていると共に、前記誘電電極（４２）が前記放電電極針（４１）の先端部よりも後方の側面位置に配置されていることを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る第１から第４のマイナスイオン発生装置の構成によると、放電電極針から飛び出した電子が絶縁材料によって遮られるため、放電電極針と誘電電極との間の絶縁抵抗値が安定的に大きくなり、対向電極に向かう電子の移動時のエネルギーが小さくなる。これにより、オゾンの発生を大幅に防止することができる。
【００１３】
これらの場合、前記誘電電極（１２，２２，３２，４２）が前記放電電極針（１１，２１，３１，４１）の先端部よりも後方の側面位置に配置されていると電子の加速が抑えられ、オゾンの発生を防止できる点でさらに好ましい。
【発明の実施の形態】
マイナスイオンを効率よく大量に発生させるという目的を、絶縁部材を適宜利用することにより、オゾンの発生をさせることなく実現した。
【実施例】
（第１の実施例）
図１は、本発明の第１の実施例に係るマイナスイオン発生装置の構成の一例を示す図である。この装置は、放電電極針１１と円柱状の誘電電極１２と絶縁板１３とからなる。放電電極針１１は直流電源のマイナス極に接続されており、誘電電極１２は直流電源のプラス極に接続されている。そして、放電電極針１１の先端部（図１のＡ部）から電子が放出される。
この実施例の特徴は、誘電電極１２が放電電極針１１の先端部（図１のＡ部）よりも後方（図１の矢印の方向を便宜上前方と呼ぶことにする）で放電電極針の側面位置に配置されていると共に、放電電極針１１と誘電電極１２との間であって誘電電極１２の近傍に絶縁板１３が設けられている点にある。なお、近傍にとは、絶縁板１３は誘電電極１２と接触していてもよいし、少し空間を設けて配置してもよいことを意味するものである。また、後述する第４の実施例のように、放電電極針の近傍に配置してもよい。
【００１４】
この構成では、放電電極針１１の先端部（図１のＡ部）から飛び出した電子が誘電電極１２に到達するまでの間に絶縁板１３が存在するため、加速された電子が空気中を移動する際に絶縁板１３によって遮られ空気中の酸素をオゾンに変化させにくくなる。
【００１５】
すなわち、この絶縁板１３は加速された電子が誘電電極１２に直接衝突することを避け、対向電極に向かう電子の移動時のエネルギーを小さくするためのものである。この絶縁板１３によって、オゾンの発生が抑制される。
放電電極針１１と誘電電極１２との間には高い電界が存在しているので絶縁板１３は、セラミック、ガラス、フッ素樹脂など、高絶縁性の部材を用いることが必要である。
【００１６】
放電電極針１１と誘電電極１２との位置関係は図１のように、放電電極針１１の先端部（図１のＡ部）から放出された電子が直接絶縁板１３に到達しないように配置することが好ましい。図１の配置では、放電電極針１１の先端部（図２のＡ部）から放出された電子が加速されにくく、絶縁板１３の働きとも相俟ってオゾンの発生が一層抑制される。
【００１７】
（第２の実施例）
図２は、本発明の第２の実施例に係るマイナスイオン発生装置の構成の一例を示す図である。この装置は、放電電極針２１と絶縁被膜２３により表面を覆われた円柱状の誘電電極２２とからなる。放電電極針２１は直流電源のマイナス極に接続されており、誘電電極２２は直流電源のプラス極に接続されている。そして、放電電極針２１の先端部（図２のＡ部）から電子が放出される。
この実施例の特徴は、誘電電極２２が放電電極針２１の先端部（図２のＡ部）よりも後方（図２の矢印の方向を便宜上前方と呼ぶことにする）で放電電極針の側面位置に配置されていると共に、誘電電極２２の表面が絶縁被膜２３によって覆われている点にある。
【００１８】
この絶縁被膜２３は、第１の実施例における絶縁板１３と同様の役割を果たすものであり、加速された電子を遮ることで電子が誘電電極２２に直接衝突することを避け、対向電極に向かう電子の移動時のエネルギーを小さくする。また、絶縁被膜２３は誘電電極２２の表面全体をすべて覆っており、放電電極針２１との間の絶縁抵抗値を安定的に大きくするためのものである。
【００１９】
放電電極針２１と誘電電極２２との間には高い電界が存在しているので絶縁被膜２３は、セラミック、ガラス、フッ素樹脂など、高絶縁性の部材を用いることが必要である。
【００２０】
放電電極針２１と誘電電極２２との位置関係を図２のようにすると、放電電極針２１の先端部（図２のＡ部）から放出された電子が加速されにくくなり、絶縁被膜２３の働きとも相俟ってオゾンの発生が一層抑制される。
【００２１】
表１は、図２に示すような、被覆された誘電電極２２を放電電極針２１の後方側面に配置したマイナスイオン発生装置を用いてマイナスイオンとオゾンの発生量を実際に測定した結果を示したものである。
【表１】

【００２２】
装置を稼働させてからの経過時間が増大するに従ってマイナスイオンの発生量が増大していくことが分かる。また、人体に有害なプラスイオンは全く発生しておらず、同じく人体に有害なオゾンもほとんど発生しないことが確認された。なお、オゾンは空気中の通常の環境でも０．０１［ｐｐｍ］程度は存在しており、本実施例のマイナスイオン発生装置のオゾン発生量はほとんどゼロといえるレベルであった（一般に、オゾン濃度が０．０５［ｐｐｍ］以下であればオゾン発生量が実質的にゼロと判断される。）。
【００２３】
（第３の実施例）
図３は、本発明の第３の実施例に係るマイナスイオン発生装置の構成の一例を示す図である。この装置は、絶縁被膜３４により覆われた放電電極針３１と円柱状の誘電電極３２とからなる。放電電極針３１は直流電源のマイナス極に接続されており、誘電電極３２は直流電源のプラス極に接続されている。そして、放電電極針３１の先端部（図３のＡ部）から電子が放出される。
この実施例の特徴は、誘電電極３２が放電電極針３１の先端部（図３のＡ部）よりも後方（図３の矢印の方向を便宜上前方と呼ぶことにする）で放電電極針の側面位置に配置されていると共に、放電電極針３１の表面が絶縁被膜３４によって覆われている点にある。
【００２４】
この絶縁被膜３３は、放電電極針３１の表面全体をすべて覆っており、誘電電極との間絶縁抵抗値を安定的に大きくするためのものである。
放電電極針３１と誘電電極３２との間には高い電界が存在しているので絶縁被膜３４は、セラミック、ガラス、フッ素樹脂など、高絶縁性の部材を用いることが必要である。
【００２５】
放電電極針３１と誘電電極３２との位置関係を図３のようにすると、放電電極針３１の先端部（図３のＡ部）から放出された電子が加速されにくくなり、絶縁被膜３３の働きとも相俟ってオゾンの発生が一層抑制される。
【００２６】
なお、誘電電極３２は、第３の実施例で示したように、絶縁被膜をさらに設けてもよい。
【００２７】
（第４の実施例）
図４は、本発明の第４の実施例に係るマイナスイオン発生装置の構成の一例を示す図である。この装置は、放電電極針４１と円柱状の誘電電極４２に加えて、放電電極針の側方に絶縁板４５が設けられている。放電電極針４１は直流電源のマイナス極に接続されており、誘電電極４２は直流電源のプラス極に接続されている。そして、放電電極針４１の先端部（図４のＡ部）から電子が放出される。この実施例の特徴は、誘電電極４２が放電電極針４１の先端部（図４のＡ部）よりも後方（図４の矢印の方向を便宜上前方と呼ぶことにする）で放電電極針の側面位置に配置されていると共に、放電電極針４１の側方近傍に絶縁板４５が設けられている点にある。なお、近傍にとは、絶縁板４５は放電電極針４１と接触していてもよいし、少し空間を設けて配置してもよいことを意味するものである。
【００２８】
このようにしても、放電電極針４１から放出された電子が直接誘電電極４２に衝突することを防止でき、オゾンの発生を防止することができる。
【００２９】
放電電極針４１と誘電電極４２との位置関係を図４のようにすると、放電電極針４１の先端部（図４のＡ部）から放出された電子が加速されにくくなり、絶縁板４５の働きとも相俟ってオゾンの発生が一層抑制される。
【００３０】
なお、誘電電極４２と放電電極針４１との間に、第１の実施例で示したような絶縁板をさらに設けてもよい。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によると、放電電極針から飛び出した電子が絶縁材料によって遮られ、放電電極針と誘電電極との間の絶縁抵抗値が安定的に大きくなり、対向電極に向かう電子の移動時のエネルギーが小さくなる。これにより、オゾンの発生を大幅に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例に係る環境殺菌装置の構成の一例を示す図
【図２】本発明の第２の実施例に係る環境殺菌装置の構成の一例を示す図
【図３】本発明の第３の実施例に係る環境殺菌装置の構成の一例を示す図
【図４】本発明の第４の実施例に係る環境殺菌装置の構成の一例を示す図
【図５】従来の空気清浄機用のアイオナイザの構成を示す図
【符号の説明】
１１放電電極針
１２誘電電極
１３絶縁板
２１放電電極針
２２誘電電極
２３絶縁被膜
３１放電電極針
３２誘電電極
３４絶縁被膜
４１放電電極針
４２誘電電極
４５絶縁板
５１放電電極針
５２誘電電極

Claims

負の直流電圧が印加される放電電極針（１１）と、正の直流電圧が印加される誘電電極（１２）と、絶縁板（１３）とを備え、前記絶縁板（１３）が前記放電電極針（１１）と前記誘電電極（１２）との間であって前記誘電電極（１２）の近傍に配置されていると共に、前記誘電電極（１２）が前記放電電極針（１１）の先端部よりも後方の側面位置に配置されていることを特徴とするマイナスイオン発生装置。
負の直流電圧が印加される放電電極針（２１）と、正の直流電圧が印加される誘電電極（２２）と、絶縁被膜（２３）とを備え、前記誘電電極（２２）の表面が前記絶縁被膜（２３）によって覆われていると共に、前記誘電電極（２２）が前記放電電極針（２１）の先端部よりも後方の側面位置に配置されていることを特徴とするマイナスイオン発生装置。
負の直流電圧が印加される放電電極針（３１）と、正の直流電圧が印加される誘電電極（３２）と、絶縁被膜（３４）とを備え、前記放電電極針（３１）の表面が前記絶縁被膜（３４）によって覆われていると共に、前記誘電電極（３２）が前記放電電極針（３１）の先端部よりも後方の側面位置に配置されていることを特徴とするマイナスイオン発生装置。
負の直流電圧が印加される放電電極針（４１）と、正の直流電圧が印加される誘電電極（４２）と、絶縁板（４５）とを備え、前記絶縁板（４５）が前記放電電極針（４１）と前記誘電電極（４２）との間であって前記放電電極針（４１）の側方近傍に配置されていると共に、前記誘電電極（４２）が前記放電電極針（４１）の先端部よりも後方の側面位置に配置されていることを特徴とするマイナスイオン発生装置。