JP2003151718A - イオン発生器およびそれを搭載した装置および車両 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 安全性を高めることができるように改良され
たイオン発生器を提供することを主要な目的とする。 【解決手段】 イオン発生器においては、沿面放電を生
成する放電電極の一方の片側電極１０１が、大気と触れ
る位置に配置されている。一方の片側電極１０１に対向
し、誘電体１０２を挟んで他方の片側電極１０３が位置
している。他方の片側電極１０３と電線１０５，１０６
と、一方の片側電極１０１と他方の片側電極１０３への
印加電圧を発生する回路１０９とは、箱１０４に覆われ
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、車両や電気製品
等の装置に搭載可能なイオン発生器に関するものであ
り、より特定的には、感電や電流リークによる人体やそ
の他機器への障害を未然に防止することができるように
改良されたイオン発生器に関する。この発明は、また、
そのようなイオン発生器を搭載した装置および車両に関
する。

【０００２】

【従来の技術】空気中で放電することにより、イオン発
生やオゾン発生により、人にリラックス感を与えたり、
殺菌あるいは空気浄化を行なう技術が一般に用いられて
いる。そのような技術においては、針状電極や、沿面放
電電極に、通常１ｋＶあるいは数ｋＶ程度の電圧を印加
させている。

【０００３】図６は、特開平１０−３３８５０５号公報
に記載されているオゾン発生装置の模式図である。

【０００４】放電電極５０１は、接地電極５０３の上
に、誘電体５０２を挟むように設けられている。接地電
極５０３は絶縁体５０４に埋込まれている。

【０００５】この放電電極５０１への印加電圧は、共振
トランス５０５を通じて供給され、共振トランス５０５
へは、バッテリー５１０に接続されたスイッチング回路
５０９から発生された電流が印加される。

【０００６】このような高電圧を扱う場合、人体への感
電や、電子機器への障害を防止するため、イオン発生部
を装置内部に設け、手が届かない場所に配置したり、電
子機器の配線が高電圧部に近づかないように配置したり
する必要があり、この従来の技術では、オゾン発生ユニ
ット５１１の中に人が触れられないようになっており、
安全性を高めるようになっている。原料ガス５０６は、
オゾン発生ユニット５１１内に入り、オゾン化ガス５０
７として出ていく。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
方法を大気を用いたイオン発生やオゾン発生の用途に応
用する場合、高電圧部分を装置の奥に位置させるだけで
は、安全対策は十分ではない。たとえば車載用の場合、
車体の浸水や、事故における車体の損傷が起こった場合
を考えると、高電圧部からの電流リークにより人体ある
いは電子機器への障害が発生する可能性がある。また、
家庭電化商品に応用する場合でも、同様の可能性があ
る。このような問題は、図６装置の場合に限らず、大気
中で針電極に高電圧を印加して、イオン発生を生じさせ
る装置でも起こり得る問題である。そのため、大気中で
放電によるイオン発生あるいはオゾン発生を行ないつ
つ、放電部に水や人体が触れたとしても、上記電流リー
クを生じさせないための工夫が必要になる。

【０００８】この発明は、上記のような問題点を解決す
るためになされたもので、安全性を高めるように改良さ
れたイオン発生器を提供することを目的とする。

【０００９】この発明の他の目的は、放電部に水や人体
が触れたとしても、電流リークを生じさせないように改
良されたイオン発生器を提供することにある。

【００１０】この発明の他の目的は、そのようなイオン
発生器を搭載した装置および車両を提供することを目的
とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明の第１の局面に
従うイオン発生器においては、沿面放電を生成する放電
電極の一方の片側電極が、大気と触れる位置に配置され
ている。上記一方の片側電極に対向し、誘電体を挟んで
位置する他方の片側電極と、その配線と、上記一方の片
側電極と上記他方の片側電極への印加電圧を発生する回
路とは、箱に覆われている。

【００１２】この発明の第２の局面に従うイオン発生器
は、第１の局面に従うイオン発生器において、上記一方
の片側電極および上記他方の片側電極がトランスの二次
側に接続され、該トランスの一次側に交流発生回路が設
置されている。

【００１３】この発明の第３の局面に従うイオン発生器
は、第１の局面に従うイオン発生器において、上記一方
の片側電極は、イオン発生器のアース電極と接続されて
いる。

【００１４】この発明の第４の局面に従うイオン発生器
は、第１の局面から第３の局面のいずれかの局面に従う
イオン発生器において、上記他方の片側電極および印加
電圧発生回路は、閉空間に収められ、あるいは絶縁体に
よりモールドされることにより、外部からの水の侵入が
ないように防水処理がなされており、上記印加電圧発生
回路には外部から電源を供給する。

【００１５】この発明の第５の局面に従うイオン発生器
は、第１の局面に従うイオン発生器において、当該イオ
ン発生器は、異物が侵入するのを防止する覆いがイオン
吹き出し口に設けられ、さらに該イオン吹き出し口から
前記一方の片側電極までの距離が８ｃｍ以上にされてい
る。

【００１６】この発明の第６の局面に従うイオン発生器
は、第４の局面に従うイオン発生器において、上記印加
電圧発生回路に外部から電源を供給する外部供給電源
は、アースを基準として３０Ｖを超えない直流あるいは
交流の電源としている。

【００１７】この発明の第７の局面に従うイオン発生器
は、第１の局面から第６の局面のいずれかの局面に従う
イオン発生器において、上記一方の片側電極と上記他方
の片側電極との間には、交流電圧あるいは正負のパルス
電圧が印加され、正イオンおよび負イオンを発生させ
る。

【００１８】この発明の第８の局面に従う発明は、第１
の局面から第７の局面のいずれか１の局面に従うイオン
発生器を搭載した装置および車両に係る。

【００１９】この発明の第９の局面に従う発明は、第１
の局面から第７の局面のいずれか１の局面に従うイオン
発生器を搭載し、かつイオン発生器と共通のアース部を
介して接続されている、装置および車両に関する。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を用いて説明する。

【００２１】実施の形態１ 図１は、実施の形態１に係るイオン発生器の構成を示す
図である。

【００２２】これは、沿面放電を用いたイオン発生器で
あり、沿面を生じさせる電極１０１は、網状の模様のパ
ターンを形成した導電体からなり各部からイオン発生が
できるようになっている。また、対向電極１０３は、平
面の導電性電極の例を示しているが、こちらも同様に網
状の模様のパターンを形成した導電体でもよい。

【００２３】なお、これら電極１０１，１０３は、誘電
体１０２を挟んでおり、これら放電部は、箱１０４に組
込まれ、電極１０１が筐体の外部にあり、一方対向電極
１０３は箱１０４の内部に位置している。

【００２４】上記２つの電極１０１，１０３は、電線１
０５および１０６にて、高圧発生回路１０７に接続され
ている。この高圧発生回路１０７の内部では、高圧トラ
ンス１０８の二次側が出力部に接続されており、その一
次側は、交流発生回路１０９に接続されている。

【００２５】また、交流発生回路１０９は、箱の外部の
バッテリあるいは発電機１１２から電源を取っている。

【００２６】なお、バッテリあるいは発電機１１２と、
交流発生回路１０９は、共通のアース１１０にて、この
イオン発生器を搭載した筐体に接続されている。

【００２７】次に、本装置を駆動したときの各部分の詳
細を説明する。まず、電極１０１および１０３には、高
圧発生器１０７で作られた交流電圧あるいはパルス電圧
が印加される。その結果、電極１０１は、誘電体１０２
を挟んで対向する電極１０３との間で放電を生じ、付近
の大気をイオン化するので、電極１０１付近に風を送る
ことにより、イオンを含んだ風を目的とする方向に送る
ことができる。

【００２８】次に、高圧発生部１０７の内側は、高圧ト
ランス１０８と、交流発生回路１０９からなっており、
交流発生回路１０９は、バッテリあるいは発電機１１２
から受けた電圧を交流あるいはパルス状の電圧に変換
し、高圧トランス１０８にて昇圧し、放電部に送ること
ができるようになっている。

【００２９】また、バッテリあるいは発電機１１２は筐
体１１１に搭載され、アース１１０にて高圧発生回路と
接続されている。

【００３０】さて、放電電極には、人体や電子機器が接
触しないようにすることが重要である。しかしながら、
装置内部に人体の指や、針金、電子機器の配線あるいは
水などが入ってきた場合、図６で示す従来装置では、沿
面放電の電極の配線が同じ空間にあるため、その間に短
絡する可能性があり、事故につながりやすい。

【００３１】一方、実施の形態１では、電極１０１と電
極１０３の間は高電圧が発生するが、箱１０４が壊れな
い限り、人体の指が触れるとしても、電極１０１のみで
あり、高電圧部の両端に触れることはないので、安全性
が保たれる。

【００３２】なお、高圧トランス１０８は、一次側と二
次側が絶縁されているので、放電電極１０１と、筐体１
１１のアース部との間で直流の大電流が流れることを防
ぐことができ、安全性を確保できる。

【００３３】また、箱１０４を防水加工して、箱内部に
水が入らないように処置を施すことにより、わずかな水
の侵入によるリークを防ぐことができる。

【００３４】また、本実施の形態では、沿面放電を生じ
る電極に、交流あるいはパルス電圧を印加している。こ
のようにすることにより、電極１０１からは、正イオン
と負イオンの両方が放出されるので、電極１０１付近の
誘電体１０２には、一方の電荷のたまること（チャージ
アップ）がなくなるため、万一、電極１０１および誘電
体１０２付近にて人体やその他電子機器の一部が近づい
ても、放電等が生じないという利点がある。

【００３５】なお、以上の効果をさらに効果的にするた
めには、箱１０４から外部に出ている電極間で、高電圧
によるリーク電流が生じないようにすることが重要であ
り、バッテリあるいは発電機１１２から供給する電圧
は、直流あるいは、３０Ｖを超えないように設定するこ
とで、人体への安全性を保ち、信頼性の高い装置とする
ことができる。

【００３６】なお、本実施の形態では、正イオンおよび
負イオンを放出するように設計しているが、電圧パルス
パターンを変更して、正イオンあるいは負イオンのバラ
ンスを変更することや、正イオンあるいは負イオンのみ
を発生するようにしても、構成を本発明の仕様に合せる
ことにより、感電を防ぐ効果を得ることができる。

【００３７】また、本実施の形態では、電極１０１と１
０３は、高圧トランス１０８を介して、交流発生部１０
９と直流的に絶縁されているため、万一電極１０１に触
れたときでも、直流電流が人体に流れることを抑制でき
るという顕著な効果がある。しかしながら、高圧トラン
ス１０８の一次側と二次側を、抵抗や半導体素子などに
より部分的につながらせた場合でも、電極１０１と１０
３の両方が人体に触れることはないため、感電を抑制で
きるという本発明の効果が期待できる。その場合、人体
へ流れる電流が約２０ｍＡ以上となると、激しい痛みを
伴う感電あるいは後遺症等が生じる危険性があるため、
少なくとも高圧トランスの一次側から二次側へ流れる電
流の直流成分が１０ｍＡ以下になるよう制限されるか、
あるいは電極１０１に現われる電圧が、人体に影響のな
いたとえば３０Ｖ以下にする等の対策をとった回路を設
計することが望ましい。

【００３８】実施の形態２ 図２に実施の形態２に係るイオン発生器の構成を示す。

【００３９】これは、実施の形態１と同様に、沿面放電
を用いたイオン発生器であり、沿面放電を生じさせる電
極２０１と２０３を含む。電極２０１は、網状の模様の
パターンを形成した導電体からなり、各部からイオン発
生ができるようになっている。

【００４０】また、対向電極２０３は平面の導電性電極
の例を示しているが、こちらも同様に、網状の模様のパ
ターンを形成した導電体でもよい。なお、それら電極２
０１，２０３は誘電体２０２を挟んでおり、これら放電
部は箱２０４に組込まれ、電極２０１は箱２０４の外部
にあり、一方電極２０３は箱２０４の内部に位置してい
る。

【００４１】なお、電極２０３は、絶縁体２１５と誘電
体２０２に覆われて空気に接触しない構成になってい
る。この絶縁体２１５は、誘電体２０２と一体の物質で
もよく、たとえば誘電体２０２と絶縁体２１５をセラミ
ックスで形成し、その中に電極２０３を埋込む構造でも
よい。

【００４２】次に、上記２つの電極２０１と２０３は、
電線２０５および２０６にて高圧発生回路２０７に接続
されている。高圧発生回路２０７は、高圧トランス２０
８に接続されており、その一次側は交流発生回路２０９
に接続されている。また、交流発生回路２０９は、箱２
０４の外部のバッテリあるいは発電機２１２から電源を
取っている。

【００４３】なお、電極２０１と、バッテリあるいは発
電機２１２と、交流発生回路２０９は、共通のアース２
１０にて、このイオン発生器を搭載した筐体２１１に接
続されている。

【００４４】次に本装置を駆動したときの各部分の詳細
を説明する。まず、電極２０１および２０３には、高圧
発生回路２０７で作られた交流電圧あるいはパルス電圧
が印加される。その結果、電極２０１は、誘電体２０２
を挟んで対向する電極部２０３との間で放電を生じ、付
近の大気をイオン化するので、電極２０１付近に風を送
ることにより、イオンを含んだ風を目的とする方向に送
ることができる。

【００４５】次に、高圧発生回路２０７の内部は、高圧
トランス２０８と交流発生回路２０９からなっており、
交流発生回路２０９は、バッテリあるいは発電機２１２
から受けた電圧を、交流あるいはパルス状の電圧に変換
し、高圧トランス２０８にて昇圧し、放電部に送ること
ができるようになっている。

【００４６】また、バッテリあるいは発電機２１２は、
筐体２１１に搭載され、アース２１０にて高圧発生回路
と接続されている。

【００４７】さて、本実施の形態では、実施の形態１と
同様装置内部に人体の指や、針金、電子機器の配線ある
いは水などの入ってきた場合、下記のような作用によ
り、事故を防ぐことができる。

【００４８】まず、図２を参照して、電源２０１と電極
２０３の間は高電圧が発生するが、箱が壊れない限り人
体の指が触れるとしても、電極２０１のみであり電極２
０１は筐体とアースされているので、人体に高電圧が加
わることはなく、安全性が保たれる。

【００４９】なお、本実施の形態で、高圧トランス２０
８や高圧発生部は箱２０４に覆われているだけである
が、これらを樹脂で覆ってもよく、その場合、たとえ箱
に隙間が生じたとしても、電流リークが生じないため、
一層安全な装置にすることができる。

【００５０】また、沿面放電を生じる電極２０３は、誘
電体２０２と絶縁体２１５に囲まれている。このような
配置にすることにより、電極２０３付近では、イオン発
生およびオゾン発生が生じない。そのため、特にオゾン
による電気回路および構成要素の機械的劣化が防げるた
め、電流リークを抑制することができる。

【００５１】また、実施の形態１と同様、電極２０１と
電極２０３の間には、交流あるいはパルス状の電圧が加
わるため、正イオンと負イオンの両方が放出されるの
で、電極２０１付近の誘電体２０２には、一方の電荷の
たまること（チャージアップ）がなくなるため、万一、
電極２０１および誘電体２０２付近に、人体やその他電
子機器の一部が近づいても、放電等が生じないという利
点がある。

【００５２】実施の形態３ 次に、本発明を車のエアコンに搭載した場合を、図３お
よび図４に示す。

【００５３】図３は、車にイオン発生器を搭載した場合
の、風洞およびイオン発生部分を断面でわかりやすく示
したものである。

【００５４】イオン発生器を収めた箱３０１に、板状の
誘電体３０２と、それを挟んで網状電極３０３と、電極
３０４が形成されている。また、それらに２つの電極
が、被覆した電線を通じて、高圧パルス発生回路３０５
に接続され、正負電圧からなるピーク値１．４ｋＶのパ
ルス電圧が印加される。さらに、高圧パルス発生回路か
らは、被覆した電源ケーブル３０６が箱３０１の外部に
引出されており、直流１２Ｖを印加するようになってい
る。なお、電極３０４は電源ケーブル３０６のアース線
と接続されている。

【００５５】また、図では断面が示されているが、この
箱３０１は、外部から水や物体が侵入しないようにプラ
スチック製樹脂で閉じられた箱に形成されており、継目
には、接着剤で防水処理が施されている。

【００５６】なお、図では示していないが、箱３０１内
を樹脂で封入し、電極や、高電圧部および電線を覆うよ
うな構造とすることにより、さらに電流リークを防ぐ構
造としてもよい。

【００５７】次に、このイオン発生器を構成する箱３０
１は、車のエアコン用の噴出口に設けられている。

【００５８】図３では、温度調節された空気が風洞３０
７にて、矢印３０９で示す方向に送られ、電極３０３に
てイオン化され、風向調節器３０８で風向を整えられ、
矢印３１０で示す方向に送られる。

【００５９】図４は、このイオン発生器および風洞部分
を、車のエアコンとともに搭載した場合の組織図を示し
ている。

【００６０】当該車は、車の筐体４０１、イオン発生部
４０２、イオン発生のためのバッテリ４０６を備え、バ
ッテリ４０６は筐体にアースされている。また、当該車
は、温度調節部４０３と送風機、外気取入れのための弁
４０４、内気循環のための弁４０５を備える。

【００６１】このシステムでは、希望に合せて、外気お
よび内気の切換え、温度調節、風力調整、イオン発生強
度の調節ができるようになっている。

【００６２】また、このシステムは、図３と図４を参照
して、大雨や洪水などにより車が浸水した場合でも、電
極３０３はアース電位に保たれているので、人体や、そ
の他電子機器への電流リークにより被害が及ぶ心配がな
い。また、風洞部３０７へ、何かのアクシデントにより
物体や、人体が入った場合でも、同様の被害を回避でき
る。

【００６３】なお、実施の形態３では、電極部３０４を
アース電位としているが、実施の形態１で示す回路を用
いて、高圧トランスと電極部を直流的に絶縁した場合で
も、上記アクシデントの際には、大きなリーク電流を生
じることなく、被害を抑制することができる。

【００６４】さらに、放電電極に交流電圧あるいは正負
のパルス電圧を加えているので、放電電極を挟む誘電体
が一方の電荷にチャージアップすることを抑制できるた
め、物体が近づいたときに、物体への放電を抑制し、感
電あるいは電気的損傷を防ぐことができる。

【００６５】実施の形態４ 図５は、実施の形態４に係る、本発明を車に装着した場
合の概念図である。

【００６６】本実施の形態では、イオン発生器を車の送
風装置に装着しており、エアコンあるいは空気清浄器と
組合せることができる形態となっている。

【００６７】図５を参照して、車は、車内の運転席６０
１、運転手６０２、ハンドル６０３、全部の窓ガラス６
０４、車内の内壁６０５，６０６を含む。また、当該車
は、イオン発生器の高圧部を収納した箱６０７、イオン
発生電極６０８、風向調節板からなる異物侵入防止の覆
い６０９を含む。風向調節板とイオン発生電極までの距
離６１０が、図中記入されている。

【００６８】本実施の形態では、ファン（図示せず）か
ら送られた空気が電極６０８の近傍を通過し、さらに風
向調節板６０９により風向を定められ、車内にイオンが
送風される。

【００６９】図５において、イオンを含む風が運転手に
向けて送風され、イオンによる殺菌効果あるいは脱臭効
果、快適環境等を人間が受けられるようになっている。

【００７０】イオン発生電極６０８、風向調節板からな
る異物侵入防止の覆い６０９に至る距離６１０は、８ｃ
ｍとなっている。風向調節板６０９は空気が通過する必
要があるが、可能な限り人間の指が通過しない大きさの
孔であることが重要である。しかし、風向調節板の状況
により、人間の指が通過することが考えられるため、指
が電極まで届かないよう、距離６１０は８ｃｍ以上に設
定することが安全上重要となる。

【００７１】また、イオンが効率よく車内に送風できる
よう、距離６１０はイオンの平均寿命×風速で計算され
た距離以下であることが望ましく、本実施の形態では風
速１ｍ、イオンの寿命が約３秒であることから、距離６
１０はおよそ３ｍ以下であることが望ましい。

【００７２】なお、本発明は、車載用だけではなく、電
車や航空機、船舶などのあらゆる乗物や、家庭用や業務
用のエアコン、空気清浄器、送風機、空気浄化器に使う
ことができる。

【００７３】また、本発明は、イオン発生器として使う
だけでなく、オゾン発生器としても使うことができる。

【００７４】今回開示された実施の形態はすべての点で
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。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求
の範囲によって示され、特許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。

【００７５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
沿面放電を利用したイオン発生装置において、片側電極
のみを外側に配置し、発生器内部に高圧部を収納し、さ
らに放電部は、電源と絶縁するか、外部放電部をアース
電極に設定しているため、外部放電電極に触れたとして
も、放電による被害を抑制できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施の形態１に係るイオン発生器の構成を示
す図である。

【図２】 実施の形態２に係るイオン発生器の構成を示
す図である。

【図３】 実施の形態３に係るイオン発生器の構成を示
す図である。

【図４】 実施の形態３に係るイオン発生器を車両に搭
載した構成を示す図である。

【図５】 実施の形態４のイオン発生器を車両に搭載し
た構成を示す図である。

【図６】 従来のオゾン発生装置の構成を示す図であ
る。

【符号の説明】

１０１ 放電電極の一方の片側電極、１０２ 誘電体、
１０３ 放電電極の他方の片側電極、１０４ 箱、１０
５，１０６ 電線、１０９ 交流発生回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西川 和男 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 Ｆターム(参考） 4G042 CA01 CC04 CC09 CC10 CC16 CD01

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 沿面放電を生成する放電電極の一方の片
   側電極が、大気と触れる位置に配置され、 前記一方の片側電極に対向し、誘電体を挟んで位置する
   他方の片側電極と、その配線と、前記一方の片側電極と
   前記他方の片側電極への印加電圧を発生する回路とは、
   箱に覆われている、イオン発生器。
2. 【請求項２】 前記一方の片側電極および前記他方の片
   側電極がトランスの二次側に接続され、該トランスの一
   次側に交流発生回路が設置されている、請求項１に記載
   のイオン発生器。
3. 【請求項３】 前記一方の片側電極は、イオン発生器の
   アース電極と接続されている、請求項１に記載のイオン
   発生器。
4. 【請求項４】 前記他方の片側電極および印加電圧発生
   回路は、閉空間に収められ、あるいは絶縁体によりモー
   ルドされることにより、外部からの水の侵入がないよう
   に防水処理がなされており、前記印加電圧発生回路には
   外部から電源を供給する、請求項１から３のいずれか１
   項に記載のイオン発生器。
5. 【請求項５】 当該イオン発生器は、異物が侵入するの
   を防止する覆いがイオン吹き出し口に設けられ、さらに
   該イオン吹き出し口から前記一方の片側電極までの距離
   が８ｃｍ以上にされている、請求項１に記載のイオン発
   生器。
6. 【請求項６】 前記印加電圧発生回路に外部から電源を
   供給する外部供給電源は、アースを基準として３０Ｖを
   超えない、直流あるいは交流の電源とした、請求項４に
   記載のイオン発生器。
7. 【請求項７】 前記一方の片側電極と前記他方の片側電
   極との間には、交流電圧あるいは正負のパルス電圧が印
   加され、正イオンおよび負イオンを発生させる、請求項
   １から６のいずれか１項に記載のイオン発生器。
8. 【請求項８】 請求項１から７のいずれか１項に記載の
   イオン発生器を搭載した装置および車両。
9. 【請求項９】 請求項１から７のいずれか１項に記載の
   イオン発生器を搭載し、かつイオン発生器と共通のアー
   ス部を介して接続されている、装置および車両。