JP2002198160A

JP2002198160A - マイナスイオン発生器

Info

Publication number: JP2002198160A
Application number: JP2000396703A
Authority: JP
Inventors: Keiichi Watanabe; 恵一渡辺; Takayuki Kato; 隆幸加藤
Original assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 2000-12-27
Filing date: 2000-12-27
Publication date: 2002-07-12

Abstract

(57)【要約】【課題】小型で高いマイナスイオン発生性能を有する
マイナスイオン発生器を提供すること。【解決手段】本発明のマイナスイオン発生器は、針状
の負電極１と、負電極１と間隔を隔てて配置された正電
極２と、を有し、負電極１と正電極２の間に高電圧を印
加して負電極１と正電極２との間にマイナスイオンを発
生させるマイナスイオン発生器において、正電極２が、
帯電を抑制できる抵抗値を有する導電性高分子よりなる
ことを特徴とする。本発明のマイナスイオン発生器は、
マイナスイオンの移動速度を低下させることで、体格が
粗大化することなく発生したマイナスイオンを多量に取
り出すことができるようになっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マイナスイオン発
生器に関し、詳しくは、正電極と針状の負電極とを有す
るマイナスイオン発生器に関する。

【０００２】

【従来の技術】図８に示されたように、平板状の正電極
と、正電極と垂直な方向にかつ正電極と間隔を隔てて配
された針状の負電極と、からなる正負両電極に数〜数十
ｋＶの負電圧を加えて負コロナ放電を行うと、電極間に
マイナスイオンが発生する。この正負電極間に、送風フ
ァン等の送風手段を用いて正電極の広がる方向と平行な
方向に送風すると、発生したマイナスイオンが風により
横方向に移動できるようになり、マイナスイオンを装置
の外部に取り出すことができる。

【０００３】マイナスイオンは、ストレスの低減や疲労
回復などに効果があるといわれている。通常、このマイ
ナスイオンは、高電圧が印加される正負電極を有するマ
イナスイオン発生器を用いて発生させている。また、こ
のマイナスイオン発生器は、健康を回復する効果を有す
ることから、空気清浄機やエアコン等の空調機器に組み
込まれて使用されている。

【０００４】マイナスイオン発生器において、マイナス
イオンを多量に取り出すためには、マイナスイオンの移
動速度を小さく、好ましくは送風速度と同程度にするこ
とが求められていた。すなわち、マイナスイオンの移動
速度が大きいと、発生したマイナスイオンが正電極に移
動して消滅し、マイナスイオンを取り出すことができな
くなるためである。このマイナスイオンの移動速度を小
さくする手段としては、電極間距離を大きくすることで
電位勾配を小さくする方法があった。

【０００５】しかしながら、電極間距離を大きくする
と、マイナスイオン発生器が粗大化するという問題があ
った。すなわち、空気清浄機やエアコンなどの空調機器
には体格の小型化が求められており、マイナスイオン発
生器を配置するスペースも限られたものとなっていた。
このため、マイナスイオン発生器自身にも小型化が求め
られており、電極間距離を大きくすることが困難となっ
ていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記実状に鑑
みてなされたものであり、小型で高いマイナスイオン発
生性能を有するマイナスイオン発生器を提供することを
課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明者等は、発生したマイナスイオンの移動速度を
規制する方法について検討を重ねた結果、正電極が高い
抵抗を有することで上記課題を解決できることを見出し
た。

【０００８】すなわち、本発明のマイナスイオン発生器
は、針状の負電極と、負電極と間隔を隔てて配置された
正電極と、を有し、負電極と正電極の間に高電圧を印加
して負電極と正電極との間にマイナスイオンを発生させ
るマイナスイオン発生器において、正電極が、帯電を抑
制できる抵抗値を有する導電性高分子よりなることを特
徴とする。また、正電極が、１０⁸〜１０¹¹Ωの抵抗値
を有する。

【０００９】本発明のマイナスイオン発生器は、正電極
が１０⁸〜１０¹¹Ωの抵抗値を有することで、正負両極
間の電位勾配が小さくなり、マイナスイオンの移動速度
が低下する。このため、本発明のマイナスイオン発生器
は、体格が粗大化することなく発生したマイナスイオン
を多量に取り出すことができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明のマイナスイオン発生器
は、針状の負電極と、負電極と間隔を隔てて配置された
正電極と、を有し、負電極と正電極の間に高電圧を印加
して負電極と正電極との間にマイナスイオンを発生させ
るマイナスイオン発生器である。

【００１１】本発明のマイナスイオン発生器は、正電極
が１０⁸Ω以上の抵抗値を有する。正電極が１０⁸Ω以上
の抵抗値を有することで、本発明のマイナスイオン発生
器は、体格が粗大化することなく多量のマイナスイオン
を取り出すことができる。

【００１２】詳しくは、電極間距離が小さいときには、
電極間で発生したマイナスイオンは正電極に高速で移動
して吸収されてしまうが、１０⁸Ω以上の抵抗値を有す
ることで、放電電流と正電極の抵抗値とにより決定され
る電圧分だけ正電極電位が低下し、正負両極間の電界強
度が低下する。この電界強度の低下にともなって発生し
たマイナスイオンの移動速度が低下するようになる。こ
の結果、電極間に発生したマイナスイオンを、マイナス
イオン発生器から取り出すことができる。

【００１３】また、正電極の抵抗値が１０⁸Ω未満とな
ると、マイナスイオンの移動速度が速く、十分な量のマ
イナスイオンを取り出せなくなる。さらに、正電極の抵
抗値が高くなりすぎると電極間の放電が不十分となるた
め、正電極は、１０¹¹Ω未満であることが好ましい。

【００１４】正電極は、導電性高分子よりなる。導電性
高分子を用いることで、正電極に所望の抵抗値を付与で
きる。また、導電性高分子は、帯電を生じなくなってお
り、感電をしなくなるという安全性に優れる。さらに、
導電性高分子は、安価であるとともに、さまざまな形状
を形成できる。

【００１５】導電性高分子は、導電性を有するフィラー
と、フィラーを分散させた樹脂と、からなることが好ま
しい。導電性高分子は、導電性がない樹脂に導電性を付
与するため、導電性を有するフィラーを分散させてい
る。このため、導電性高分子は、導電性を発揮できる。

【００１６】さらに、導電性高分子は、導電性を有する
フィラーの分散量を調整することで、所望の導電性が得
られる。

【００１７】このため、フィラーの導電性は、高いこと
が好ましい。フィラーの導電性が高いと、フィラーの分
散量を少なくすることができ、導電性高分子の形成によ
うするコストの上昇が抑えられる。さらに、フィラーが
分散した導電性高分子の重量の増加が抑えられる。

【００１８】フィラーは、金属および／またはカーボン
よりなることが好ましい。金属およびカーボンは、高い
導電性を有するため、これらの材料をフィラーとして用
いることが好ましい。

【００１９】フィラーとして用いられる金属およびカー
ボンとしては、たとえば、アルミニウム、銀、グラファ
イト等をあげることができる。

【００２０】フィラーとして金属が用いられたときに
は、金属フィラーが正極板の表面から突出していること
が好ましい。金属フィラーが表面から突出することで、
正極板として用いられたときに電界強度を高くすること
ができる。このため、低電圧でマイナスイオンを生成す
ることが可能となる。

【００２１】導電性高分子において、フィラーが分散さ
れる樹脂は特に限定されるものではない。すなわち、フ
ィラーを分散させることができる樹脂であれば、熱可塑
性樹脂、熱硬化性樹脂など、限定されない。この樹脂と
しては、たとえば、ポリプロピレン、アクリル樹脂、塩
化ビニル樹脂等の樹脂をあげることができる。

【００２２】正電極は、前記負電極ののびる方向に対し
て垂直な方向に広がる平面を有する電極板であることが
好ましい。正電極が平面を有する電極板よりなること
で、正負両極間にコロナ放電を行うことで、負電極から
正電極にマイナスイオン風が発生するようになる。

【００２３】電極板は、前記マイナスイオンが通過する
貫通孔が開口したことが好ましい。すなわち、貫通孔が
開口することで、上述のマイナスイオン風が貫通孔を通
過することができ、マイナスイオンを取り出すための送
風手段が必要なくなる。ここで、貫通孔の形状は、特に
限定されるものではなく、たとえば、円、四角、メッシ
ュ、スリットなどの形状をあげることができる。

【００２４】正電極は、負電極と対向する表面が負電極
の先端部から等距離となるように湾曲した湾曲面を形成
したことが好ましい。正電極が湾曲面を形成すること
で、風電極の先端部から放射状に広がるマイナスイオン
風が均一に吹くようになる。

【００２５】湾曲面は、負電極の先端部を中心とした半
球を区画する表面を有することが好ましい。すなわち、
半球状に形成されることで、全方向に均一にマイナスイ
オンを発生させることができる。

【００２６】湾曲面は、マイナスイオンが通過する貫通
孔が開口したことが好ましい。すなわち、湾曲面に貫通
孔が開口することで、上述のマイナスイオン風が貫通孔
を通過することができ、マイナスイオンを取り出すため
の送風手段が必要なくなる。ここで、貫通孔の形状は、
特に限定されるものではなく、たとえば、円、四角、メ
ッシュ、スリットなどの形状をあげることができる。

【００２７】正電極は、負電極と対向しない表面がマイ
ナスイオン発生器の外周の一部を形成することが好まし
い。正電極が、マイナスイオン発生器の外周の一部を形
成することで、マイナスイオン発生器に要する部品点数
を削減することができ、コストを削減できる。また、正
電極が帯電を生じないため、正電極を触っても感電を生
じなくなっている。このため、外周面に露出しても十分
な安全性が確保されている。

【００２８】負電極は、基端部に負電極ののびる方向と
垂直な方向に広がり、かつ周縁部がなめらかな円盤状の
フランジ部を有することが好ましい。フランジ部を有す
ることで負電極の先端部から生じたマイナスイオン風が
負電極の基端側に向かって広がることを防止でき、マイ
ナスイオンの放出される方向を決定できる。

【００２９】また、フランジ部が周縁部がなめらかな円
盤状に形成されることで、周縁部からスパークが生じる
ことが防止されている。

【００３０】フランジ部は、負電極の基端部に形成され
ていることで、上述の効果を示すものであり、負電極と
一体であっても別体であってもよい。

【００３１】本発明のマイナスイオン発生器は、針状の
負電極と、負電極と間隔を隔てて配置された正電極と、
を有し、負電極と正電極の間に高電圧を印加して負電極
と正電極との間にマイナスイオンを発生させるマイナス
イオン発生器であり、正電極以外は特に限定されるもの
ではなく、従来のマイナスイオン発生器に用いられた部
材を用いることができる。

【００３２】すなわち、正電極と負電極とに高電圧を付
与するための高電圧電源や、ケースなどは、従来のマイ
ナスイオン発生器と同様の部材を用いることができる。

【００３３】本発明のマイナスイオン発生器は、正電極
が１０⁸〜１０¹¹Ωの抵抗値を有することで、正負両極
間の電位勾配が小さくなり、マイナスイオンの移動速度
が低下する。このため、本発明のマイナスイオン発生器
は、体格が粗大化することなく発生したマイナスイオン
を多量に取り出すことができる。

【００３４】

【実施例】以下、実施例を用いて本発明を説明する。

【００３５】本発明の実施例としてマイナスイオン発生
器を作成した。

【００３６】（実施例）実施例のマイナスイオン発生器
は、針状部１２を有する負電極１と、針状部１２の先端
と間隔を隔てて配置された導電性プラスチックよりなる
正電極２と、正負両電極間１、２に負の高電圧を付与す
る負高電圧電源３と、負高電圧電源３の動作を規制する
電源スイッチ４と、電源の動作を表示するＬＥＤ５と、
負電極板１を固定するスペーサ６と、正電極板２が外周
面の一部を形成した状態でこれらを内部に収容するプラ
スチックよりなるケース７と、それぞれを電気的に接続
する導線（図示せず）と、から構成される。実施例のマ
イナスイオン発生器の構成を図１に示した。なお、図１
は、内部の構成がわかるように、上面および側面が開い
た状態で示した。

【００３７】負電極１は、図２に示されたように、略だ
円形状を有する本体部１１と、本体部１１から突出した
針状部１２と、本体部１１を貫通して開口した貫通孔１
３と、を有する厚さ０．１ｍｍのステンレス板により形
成された。

【００３８】正電極板２は、図３に示されたように、縦
５０ｍｍ、横１００ｍｍ、厚さ１ｍｍの導電性プラスチ
ック板よりなり、中央部の縦３０ｍｍ、横４０ｍｍの範
囲に直径４．５ｍｍの送風口２１が２３個、貫通して形
成された。

【００３９】負高電圧電源３は、負電極１と正電極板２
との間に−３ｋＶの高電圧を付与し、負電極１と正電極
板２との間にコロナ放電を生じさせる電源装置である。

【００４０】ＤＣコネクタ（図示せず）から供給された
電力は、負高電圧電源３に供給される。ここで、ＤＣコ
ネクタは、外部の１２Ｖ電源（図示せず）と接続されて
いる。

【００４１】電源スイッチ４は、ＤＣコネクタと負高圧
電源３との間にもうけられ、負高圧電源３に供給される
電力を制御するスイッチである。

【００４２】ＬＥＤ５は、ＤＣコネクタと負高電圧電源
３との間にもうけられ、負高電圧電源３に電力が供給さ
れたときに点灯し、供給が遮断されると消灯する発光ダ
イオードである。

【００４３】ケース７は、厚さ１ｍｍのプラスチックに
より外周面が形成された箱状を有する。

【００４４】スペーサ６は、負電極１の針状部１２の先
端部が正電極板２と１８ｍｍの間隔でありかつ底面から
の高さが２０ｍｍの位置で、ケース７内の所定の位置に
保持する部材である。スペーサ６は、ジュラコンよりな
る柱状を有し、上面の端面にねじ穴が開口している。

【００４５】スペーサ６への負電極１の固定は、ボルト
を負電極１の貫通孔１３を貫通した状態でねじ穴に螺入
させることでなされていた。

【００４６】実施例のマイナスイオン発生器の電気回路
の構成を図４に示した。

【００４７】（操作方法）実施例のマイナスイオン発生
器は、以下の方法により作動させることができる。

【００４８】実施例のマイナスイオン発生器は、電源ス
イッチ４をＯＮにすることで、外部から負高電圧電源３
に電力が供給されるとともに、ＬＥＤ５が点灯する。電
力が供給された負高電圧電源３は、負電極１には−３ｋ
Ｖ、正電極板２には接地電位となる電位を付与して、負
電極１と正電極板２との間にコロナ無声放電を発生さ
せ、マイナスイオンを含むマイナスイオン風を生じさせ
る。

【００４９】実施例のマイナスイオン発生器は、負電極
１から正電極板２の方向にマイナスイオン風が吹く。こ
のマイナスイオン風は、正電極板２の送風口２１を通過
することでマイナスイオン発生器の外部に吹き出す。

【００５０】（比較例）比較例は、正電極板２がアルミ
ニウムよりなる以外は、実施例と同様なマイナスイオン
発生器である。

【００５１】（評価）実施例のマイナスイオン発生器の
評価として、マイナスイオン発生器のマイナスイオンの
発生量を測定した。詳しくは、神戸電波（株）製イオン
数測定器ＫＳＴ−９００を用いて、発生したマイナスイ
オンの数を測定することで評価を行った。

【００５２】マイナスイオン数の測定は、まず、気流の
ない安定した空間の実験室内に、マイナスイオン発生器
およびイオン数測定器を、それぞれ異なる載置台上に配
置した。この載置台は、マイナスイオン発生器およびイ
オン数測定器を、マイナスイオン発生器の送風口２１
と、イオン数測定器の入力口とが同一の高さに保持し
た。ここで、マイナスイオン発生器およびイオン数測定
器をそれぞれ異なる載置台上に配置したことで、送風口
２１から吹き出したマイナスイオンが床面にそってイオ
ン数測定器に導かれなくなっている。

【００５３】マイナスイオン発生器およびイオン数測定
器を配置した状態で、イオン数測定器を作動させた後
に、マイナスイオン発生器の電源スイッチ４を作動させ
て、送風口２１からマイナスイオンを吹き出させる。こ
の状態で、５分間イオン数を測定し、５分間の平均値を
測定結果とした。なお、イオン数の測定は、イオン数測
定器とマイナスイオン発生器の間の距離（Ｌ）を変化さ
せてイオン数を測定した。測定結果を図５に示した。ま
た、マイナスイオン発生器の作動前の状態で、実験室内
の雰囲気は、３３７個／ｃｍ³のマイナスイオンを有し
ていた。

【００５４】図５より、実施例のマイナスイオン発生器
は、比較例のマイナスイオン発生器と比較して、測定さ
れたマイナスイオンの数が２桁程度多かった。このこと
から、実施例のマイナスイオン発生器は、マイナスイオ
ンを発生させる性能が格段に向上している。

【００５５】さらに、実施例のマイナスイオン発生器
は、正電極板２が導電性プラスチックよりなるため、イ
オン発生器の作動後に正電極板２が帯電を生じなく、手
で触っても感電することがなくなっている。また、正電
極板２に開口した送風口２１の穴が直径４．５ｍｍと小
さいため、指先が送風口２１に挿入できなくなってお
り、負電極の針状部を指で突くことがなくなっている。
さらに、電極１、２間で生じたマイナスイオンがイオン
風により吹き出すため、送風ファンなどの送風手段が必
要なく、構成の簡便化による低コスト化が行われるだけ
でなく、作動中の静粛性が保たれる。このため、実施例
のマイナスイオン発生器は、高いイオン発生性能を有す
るだけでなく、安全なイオン発生器となっている。

【００５６】（第一変形形態）実施例のマイナスイオン
発生器の第一変形形態として、図６に示されたマイナス
イオン発生器を作成した。第一変形形態のマイナスイオ
ン発生器は、略円筒状に形成されたマイナスイオン発生
器である。なお、本変形形態は、実施例の変形形態であ
り、特に言及がないものについては実施例のマイナスイ
オン発生器に用いられた部材が用いられている。

【００５７】図６より、第一変形形態のマイナスイオン
発生器は、正電極２’およびケース７’とで、略円筒形
状の外周形状を形成し、内部に負電極１’、負高圧電源
３’などを配したマイナスイオン発生器である。

【００５８】正電極２’は、一方が軸と垂直な端面２
３’により閉じた有底円筒状を有し、かつ端面２３’に
は送風口２１’が開口している。また、円筒状の開いた
端部側の内周面にはねじ２５’がきってある。

【００５９】ケース７’は、少なくとも一方の端部側が
閉じた略円筒状の外周形状に形成されている。この一方
の端部の外周面部には、ねじ２５’と螺合するねじ７
６’が形成されている。

【００６０】正電極２’は、ねじ２５’とねじ７６’と
を螺合させることで、ケース７’の一方の端部側に固定
されている。

【００６１】さらに、ケース７’は一方の端部の端面は
軸と垂直な端面７５’を有し、この端面７５’が、軸心
部に針状部１２’が突出した状態で負電極１’を有す
る。また、ねじ７６’は、負高圧電源の正極と電気的に
接続された導体を有する。この導体は、ねじ７６’とね
じ２５’を螺合させることで、負高圧電源と正電極２’
とを電気的に接続させる。

【００６２】（第二変形形態）第二変形形態は、負電極
１’’および正電極２’’を有する以外は第一変形形態
のマイナスイオン発生器と同様である。本形態のマイナ
スイオン発生器を図７に示した。

【００６３】詳しくは、負電極１’’は、ケース７’’
の端面７５’’から針状部１２’’が突出して配置され
たときに、端面７５’’と平行な方向に広がる周縁部が
なめらかに形成された円盤状のフランジ部を１４’’を
有する。

【００６４】正電極２’’は、一方が半球状に形成され
た端面２３’’により閉じた有底円筒状を有し、かつ閉
じた端面２３’’には送風口２１’’が開口している。
また、円筒状の開いた端部側の内周面にはねじ山がきっ
てある。

【００６５】半球状に形成された端面２３’’は、負電
極の針状部の先端を中心とした球面であり、この端面２
３’’の内周面も、針状部の先端を中心とした球面にそ
った形状に形成されている。

【００６６】第二変形形態は、正電極２’’が半球形状
に形成されたことで、発生したイオン風が正電極２’’
の表面から互いに干渉しあうことなく放出されるため、
多量のマイナスイオンを放出できる。

【００６７】さらに、本変形形態のマイナスイオン発生
器は、針状部１２’の先端部から発生したイオン風の一
部は、端面７５’およびケース７’に付着して帯電しよ
うとするが、フランジ部を１４’’により電位面が変化
を生じ、マイナスイオンがケース７’側に届きにくくな
っている。このため、ケース８’に帯電が生じにくく、
安全性が保持されている。

【００６８】加えて、電源として乾電池を利用すること
ができる。この乾電池を組み込んだマイナスイオン発生
器は、小型で卓上型として用いることができる。

【００６９】さらに、バッテリを電源として用いること
で、自動車などの車両で使用することができ、車室内に
マイナスイオンを充満させることができる。

【００７０】

【発明の効果】本発明のマイナスイオン発生器は、正電
極が導電性高分子よりなることで、正負両極間の電位勾
配が小さくなり、マイナスイオンの移動速度が低下す
る。このため、本発明のマイナスイオン発生器は、体格
が粗大化することなく発生したマイナスイオンを多量に
取り出すことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例のマイナスイオン発生器を示した図で
ある。

【図２】実施例のマイナスイオン発生器の負電極を示
した図である。

【図３】実施例のマイナスイオン発生器の正電極板を
示した図である。

【図４】実施例のマイナスイオン発生器の電気回路を
示した図である。

【図５】マイナスイオン数の測定結果を示した図であ
る。

【図６】第一変形形態のマイナスイオン発生器を示し
た図である。

【図７】第二変形形態のマイナスイオン発生器を示し
た図である。

【図８】マイナスイオン発生器を示した図である。

【符号の説明】

１、１’、１’’…負電極２、２’、２’’…正電極３…負高電圧電源４…電源スイッチ５…ＬＥＤ６…スペーサ７、７’、７’’…ケース

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】針状の負電極と、該負電極と間隔を隔て
て配置された正電極と、を有し、該負電極と該正電極の
間に高電圧を印加して該負電極と該正電極との間にマイ
ナスイオンを発生させるマイナスイオン発生器におい
て、該正電極が、帯電を抑制できる抵抗値を有する導電性高
分子よりなることを特徴とするマイナスイオン発生器。
【請求項２】前記正電極は、１０⁸〜１０¹¹Ωの抵抗
値を有する請求項１記載のマイナスイオン発生器。
【請求項３】前記正電極は、前記負電極ののびる方向
に対して垂直な方向に広がる平面を有する電極板である
請求項１記載のマイナスイオン発生器。
【請求項４】前記電極板は、前記マイナスイオンが通
過する貫通孔が開口した請求項３記載のマイナスイオン
発生器。
【請求項５】前記正電極は、前記負電極と対向する表
面が該負電極の先端部から等距離となるように湾曲した
湾曲面を形成した請求項１記載のマイナスイオン発生
器。
【請求項６】前記湾曲面は、前記負電極の先端部を中
心とした半球を区画する表面を有する請求項５記載のマ
イナスイオン発生器。
【請求項７】前記湾曲面は、前記マイナスイオンが通
過する貫通孔が開口した請求項５記載のマイナスイオン
発生器。
【請求項８】前記正電極は、前記負電極と対向しない
表面が前記マイナスイオン発生器の外周の一部を形成す
る請求項２記載のマイナスイオン発生器。
【請求項９】前記負電極は、基端部に該負電極ののび
る方向と垂直な方向に広がり、かつ周縁部がなめらかな
円盤状のフランジ部を有する請求項１記載のマイナスイ
オン発生器。