JPH1027672A - コロナ放電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 正イオンの放出を抑制した状態で負イオンを
放出することが可能なコロナ放電装置を提供する。 【解決手段】 絶縁層１は、その長さ方向がコロナ放電
装置本体への空気の流入方向１１に並行になるよう装置
内に設置される。誘導電極３、７は、絶縁層１の風上寄
りの領域に配置され、誘導電極７は、絶縁層１の風下寄
りの領域に誘導電極３から離間させて配置される。放電
電極５は、絶縁層１における誘導電極３、７より上方の
位置において、絶縁層１の長さ方向の中心線に沿って絶
縁層１の中央部に、誘導電極３、７と部分的に対向する
よう配置される。負電位駆動電源９は周波数が８０ｋＨ
ｚ以下に設定され、その高電圧出力端子は誘導電極７
に、そのアース端子は誘導電極３に夫々接続される。誘
導電極７側は負電位の高電圧に設定され、放電電極５
は、電気的にフロート状態とされる。これにより、生成
された正イオンについては装置外への放出が抑制され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、沿面コロナ放電に
より空気中からオゾン及びイオンを生成するコロナ放電
素子を備えたコロナ放電装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、コロナ放電装置において、絶縁層
を挟んで対向する、コロナ放電素子を構成するための放
電電極及び誘導電極に、負電位の交流高電圧を印加して
放電電極近傍で沿面コロナ放電を生じさせ、これにより
大気中から生成したオゾン及び負イオンを外部に放出す
る装置が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した構
成のコロナ放電装置では、原理的には生成されたイオン
のうち負イオンのみが装置外部に放出されるはずであ
る。しかし、実際に装置を駆動した場合、その駆動条件
によっては無視できない量の正イオンが負イオンと共に
装置外部に放出されることがあった。そのため、負イオ
ンのみを放出するという上記コロナ放電装置の目的を果
たすことができなかった。

【０００４】従って本発明の目的は、正イオンの放出を
抑制した状態で負イオンを放出することが可能なコロナ
放電装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の側面に従
うコロナ放電装置は、複数の電極間の沿面コロナ放電に
より空気中から負イオンを生成するコロナ放電素子を備
えるもので、コロナ放電素子の複数の電極のうちの１つ
に負電圧を印加するための交流電源を有しており、この
交流電源の周波数は８０ｋＨｚ以下に設定されている。

【０００６】ここで、コロナ放電装置は通常、装置内に
空気を送り込むためのファンとの組合せで使用される。
そのため、沿面コロナ放電により生成された正イオン
は、上記送り込まれた空気流の力と、コロナ放電素子と
正イオンとの間の電位差に応じて大きさが決まるクーロ
ン力との合成力の作用を受けることとなる。交流電源の
周波数が８０ｋＨｚ以下と低ければ、それに応じてコロ
ナ放電素子の電位が変化するのに要する時間は当然に長
くなる。つまり、交流電源の出力電圧が正イオンと負電
圧が印加される電極との間の電位差を大きくする方向に
変化する時間は、正イオンが上記合成力の作用によって
コロナ放電素子に捕集されるに十分な長さになってい
る。そのため、正イオンは、合成力によってコロナ放電
素子へ運ばれ、コロナ放電素子で捕集されることとな
る。この事実は、本発明者等が行なった実験の結果から
得られた新規な知見である。

【０００７】本発明の第１の側面に係る好適な実施形態
では、複数の電極のうち負電圧が印加される電極を、装
置内に流入する空気流の下流側に配置することとしてい
る。

【０００８】これは、装置内に送り込まれる空気流の力
を考慮したためである。即ち、上記構成のように風下側
の電極を負電位の高電圧に設定することにより、正イオ
ンに作用するクーロン力を大きくすることができ、正イ
オンをコロナ放電素子が効率良く捕集できるような大き
さと方向とを有した合成力が得られるからである。

【０００９】

【実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図面によ
り詳細に説明する。

【００１０】図１及び図２は、本発明のコロナ放電装置
が備えるコロナ放電素子の一実施形態を示すもので、図
１は、コロナ放電素子の一実施形態を示す平面図、図２
は、コロナ放電素子の一実施形態を示す断面図である。

【００１１】上記コロナ放電装置は、図示のように、絶
縁層１と、誘導電極３、７と、放電電極５とから成るコ
ロナ放電素子２を備えており、上記誘導電極３、７に負
電位駆動電源９を接続することによって放電電極５の近
傍で沿面コロナ放電を生じさせ、大気中からオゾン及び
イオンを生成する。

【００１２】次に、コロナ放電素子２を構成する各部に
ついて説明する。

【００１３】コロナ放電素子２は、所定の厚みを有した
矩形状を呈しており、その長さ方向がコロナ放電装置本
体（図示しない）への空気の流入方向（図２において矢
印１１で示す）に並行になるようにコロナ放電装置（図
示しない）内に設置されている。

【００１４】誘導電極３、７は、いずれも矩形状に形成
されている。誘導電極３は、絶縁層１の空気の流入方向
上流（即ち、風上）寄りの領域に配置されており、誘導
電極７は、絶縁層１の空気の流入方向下流（即ち、風
下）寄りの領域に誘導電極３から離間させて配置されて
いる。

【００１５】放電電極５は、誘導電極３、７と共にコロ
ナ放電素子２を構成するもので、帯状に形成されてい
る。放電電極５は、絶縁層１における誘導電極３、７よ
り上方の位置において、絶縁層１の長さ方向の中心線に
沿って絶縁層１の中央部に、誘導電極３、７と部分的に
対向するように配置されている。

【００１６】本実施形態では、負電位駆動電源９として
周波数を８０ｋＨｚ以下に設定した交流高電圧電源を使
用する。そして、この交流高電圧電源の高電圧出力端子
を誘導電極７に、そのアース端子を誘導電極３に夫々接
続することによって誘導電極７側を負電位の高電圧に設
定するとともに、放電電極５を、電気的にフロート状態
としている。

【００１７】上記構成において、放電電極５の近傍で生
じる沿面放電によりオゾン及び正、負イオンが生成され
る。そして、生成された正、負イオンのうち、負イオン
についてはその大部分が、コロナ放電装置内（図示しな
い）を通る空気流（矢印１１で示す）によってオゾンと
共に装置外部へ放出されるが、正イオンについては装置
外への放出が抑制される（図２参照）。これは、本発明
者等が実験を行なった結果、確認された事実である。

【００１８】よって、空気中からオゾンと共に負イオン
を得るコロナ放電装置において、本実施形態のように、
周波数を８０ｋＨｚ以下に設定した交流高電圧電源を用
いて風下の電極（誘導電極７）を風上の電極（誘導電極
３）より高電圧にする構成は、本発明者等が行なった実
験の結果得られた新規な知見に基づくものである。

【００１９】以下、本発明者等が行なった実験、及びそ
の実験によって得られた新規な知見について、図３〜図
８を参照して詳細に説明する。

【００２０】本発明者等が以下に説明するような実験を
行なうに至った動機は、コロナ放電装置外への正イオン
の放出と、コロナ放電素子２に印加される交流高電圧電
源の周波数との間に何らかの関連性があると推察したこ
とによる。つまり、本発明者等は、コロナ放電素子２に
印加される交流高電圧電源の周波数が低い場合には正イ
オンの放出が抑制されるが、交流高電圧電源の周波数が
或る周波数を超えると正イオンの放出が始まるであろう
との予測の下に以下の実験を行なったものである。

【００２１】図３は、コロナ放電素子２近傍における電
源周波数（ｋＨｚ）と空気中のイオン濃度との関係を示
した特性図である。図３に示すデータは、コロナ放電装
置に空気を送り込むファンの回転数を所定値に制御した
状態で、コロナ放電素子２に上述した交流高電圧電源を
接続してその周波数を可変しながらサンプリングしたも
のである。

【００２２】図３において、実線ａ、ｂは、いずれも風
下の電極、即ち、上述した装置では誘導電極７を高電圧
に設定したときの電源周波数とイオン濃度との関係を示
す曲線であり、実線ａは、電源周波数と負イオン濃度と
の関係を、また、実線ｂは、電源周波数と正イオン濃度
との関係を夫々示している。

【００２３】図から明らかなように、正イオン濃度は、
電源周波数が８０ｋＨｚ付近から急激に上昇して８２ｋ
Ｈｚ付近では負イオン濃度を上廻ることとなり、９０ｋ
Ｈｚに至っては負イオン濃度との間にかなりの差が生じ
てしまう。つまり、電源周波数が８０ｋＨｚを超える付
近よりコロナ放電素子２から放出される正イオンが急激
に増加することが分かる。

【００２４】このような現象は、以下のような原因によ
り発生するものと思料される。

【００２５】即ち、コロナ放電装置は通常、上記実験に
おけるように装置内に空気を送り込むためのファン（図
示しない）との組合せで使用される。そのため、図４に
示すように、放電電極５の近傍で生成される正イオンｐ
は、空気流の力（風の力）Ｆ1と、コロナ放電素子２
（この場合は誘導電極７）と正イオンｐとの間の電位差
に応じて大きさが決まるクーロン力Ｆ2との合成力Ｆ3を
受けることとなる。

【００２６】ここで、前述した負電位駆動電源（交流高
電圧電源）９の周波数が８０ｋＨｚより低い領域にあれ
ば、それに応じて誘導電極７の極性が変化するのに要す
る時間は当然に長くなる。つまり、図５に示すように、
交流高電圧電源の出力電圧が正イオンｐと誘導電極７と
の電位差を大きくする矢印方向に変化する時間Ｔ1
は、正イオンｐが上記合成力Ｆ3によって放電電極５の
近傍部位に捕集されるに十分な長さになっている。その
ため、図６に示すように、上述した沿面コロナ放電によ
り生成された正イオンｐは、図示のような大きさと方向
とを有した合成力Ｆ3によって運ばれて放電電極５の近
傍部位で捕集されることとなる。

【００２７】一方、前述した交流高電圧電源の周波数が
８０ｋＨｚより高い領域にあれば、それに応じて誘導電
極７の極性が変化するのに要する時間は当然に短くな
る。つまり、図７に示すように、交流高電圧電源の出力
電圧が正イオンｐと誘導電極７との電位差を大きくする
矢印方向に変化する時間Ｔ1´は、正イオンｐが上記
合成力Ｆ3によって放電電極５の近傍部位に捕集される
には短過ぎる長さになっている。

【００２８】そのため、図４で示したクーロン力Ｆ2の
方向は、上記正イオンｐが放電電極５の近傍部位に到達
する前に図４の方向と逆方向に変化してしまうこととな
るので、それに応じて合成力Ｆ3の方向も、図８に示す
ように正イオンｐを放電電極５の近傍部位に接近させる
方向から離間させる方向に変化する。そして、正イオン
ｐが放電電極５の近傍部位から離れ切らない間に、交流
高電圧電源の出力電圧が正イオンｐと誘導電極７との電
位差を小さくする矢印方向から再び上記矢印方向に
変化すると、クーロン力Ｆ2の方向も再び図４の方向に
変化しそれに応じて合成力Ｆ3の方向も、図８に示すよ
うに正イオンｐを放電電極５の近傍部位から離間させる
方向から接近させる方向に変化することとなる。

【００２９】つまり、上記正イオンｐは、図から明らか
なように、方向の変化する合成力Ｆ3によって放電電極
５の近傍部位に接近する方向、離間する方向に運ばれな
がら、結局は放電電極５の近傍部位に捕集されることな
く装置外へと放出されてしまう。

【００３０】上記の実験結果から、本発明者等は、コロ
ナ放電素子２に印加する交流高電圧電源の周波数を８０
ｋＨｚ以下にすることがコロナ放電装置から正イオンの
放出を抑制するための有効な手段であるという新規な知
見を得たものである。

【００３１】なお、上記実験では、図１、及び図２に示
した構成のコロナ放電素子２において、風下側の誘電電
極７を負電位の高電圧に設定した装置を用いることとし
たが、これは、図４に示した風の力Ｆ1を考慮したため
である。即ち、このように風下側の電極を負電位の高電
圧に設定することにより、正イオンｐに作用するクーロ
ン力Ｆ2を大きくすることができ、正イオンｐをコロナ
放電素子２が効率良く捕集できるような大きさと方向と
を有した合成力Ｆ3が得られるからである。

【００３２】上述した内容は、あくまで本発明の一実施
形態に関するものであって、本発明が上記内容のみに限
定されることを意味するものでないのは勿論である。

【００３３】例えば、上記実施形態では２枚の誘導電極
を備えた構成のコロナ放電素子について説明したが、風
上側に１枚の誘導電極を、風下側に放電電極を夫々備え
た構成のコロナ放電素子についても適用可能である。そ
の場合、放電電極側を負電位の高電圧に設定すれば、上
述した実施形態におけると同様な優れた正イオンの捕集
効果を得ることができる。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
正イオンの放出を抑制した状態で負イオンを放出するこ
とが可能なコロナ放電装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態のコロナ放電素子の平面
図。

【図２】図１のコロナ放電素子の断面図。

【図３】コロナ放電素子近傍の電源周波数とイオン濃度
との関係を示した特性図。

【図４】風下側電極が負電位高電圧のときの正イオンに
作用する力を示す説明図。

【図５】周波数を低く設定したときの交流高電圧電源の
出力電圧波形を示した図。

【図６】風下側電極が負電位高電圧のときの正イオンに
作用する合成力を示す説明図。

【図７】周波数を高く設定したときの交流高電圧電源の
出力電圧波形を示した図。

【図８】風下側電極が負電位高電圧のときの正イオンに
作用する合成力を示す説明図。

【符号の説明】

１ 絶縁層 ２ コロナ放電素子 ３、７ 誘導電極 ５ 放電電極 ９ 負電位駆動電源 １１ 風向き

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の電極間の沿面コロナ放電により空
   気中から負イオンを生成するコロナ放電素子を備えたコ
   ロナ放電装置において、 前記コロナ放電素子の複数の電極のうちの１つに負電圧
   を印加するための交流電源を有し、 前記交流電源の周波数は、８０ｋＨｚ以下に設定されて
   いることを特徴とするコロナ放電装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のコロナ放電装置におい
   て、 前記複数の電極のうち負電圧が印加される電極を、装置
   内に流入する空気流の下流側に配置することを特徴とす
   るコロナ放電装置。