JP2012038510A - イオン発生器 - Google Patents

Abstract

【課題】帯電した電荷を除去して、イオン発生器が安定してマイナスイオンを発生できるようにする。
【解決手段】上流側から下流側へ向けて流体を流す合成樹脂製パイプ（８）の径の中心に絶縁体（２１）で支持したマイナス電極（４）を設ける。一方、前記マイナス電極（４）の下流に、パイプ（８）の壁面を貫通して内壁から先端を露出させたプラス電極（５）を設ける。そして、パイプ（８）の内壁から露出させたブラス電極（５）によって前記電極（５）周囲の帯電を中和し除去することで、イオン発生器（２０）が安定してマイナスイオンを発生できるようにする。
【選択図】図１

Description

この発明は、排水処理に使用するイオン発生器に関するものである。

飲食店、食品加工工場、給食センターなどの業務用の厨房では、排水処理のためにグリストラップを設けなければならない。
グリストラップは、複数の処理槽を使って排水を処理するもので、処理槽に汚れを沈殿させて取り除く、その際、比重の小さな油成分が槽の上部に滞留し、悪臭を放つ問題がある。

その解決策の一つとして、例えば、マイナスイオンを含む空気で処理槽を曝気して悪臭を無くすという浄化方法がある。
このような浄化に用いられる浄化装置は、例えば、図７のように、装置内の送風ポンプ１と圧縮空気の吐出口３との間にイオン発生器２を設けた構造となっており、前記吐出口３と処理層６との間に配管７を敷設して使用する。
前記イオン発生器２は、図９（ａ）に模式的に示すように、ブラシ（針でも可）状のマイナス（放電）電極４とそのマイナス電極４に対向して配置されたプラス（対向）電極５とで構成する。そのため、前記電極４、５を、例えば、送風ポンプ１と吐出口３とを接続するパイプ８を利用して設けたものがある。
ところで、前記パイプ８と配管７には、耐久性、耐油性、耐食性、加工の容易さ、安価であるなどから、例えば、塩化ビニルなどの樹脂製パイプを使用する。
ところが、前記パイプ８や配管７に使用する塩化ビニルは、絶縁体であり送風される空気との間で“―”に帯電しやすい。そのため、マイナス電極４で発生したマイナスイオンは、図９（ａ）のように、プラス電極５に至るパイプ８の内側に滞留して、マイナス電極４からのマイナスイオンの発生が著しく妨げられる問題があった。
このような問題を解決する一つの方法として、特許文献１に示すような浄化装置がある。

この浄化装置は、図８のように、イオン発生器２を金属（導電体）製の発生筒９と、その発生筒９内に設けたマイナス電極４とで構成したものである。
発生筒９には、供給口１０と排出口１１が設けられている。また、発生筒９には、内部にリード線１２が挿入されており、挿入されたリード線１２の先端にマイナス電極４を取り付けた構造となっている。

このイオン発生器２は、発生筒９の上部から突出したリード線１２の後端をマイナス電源と接続し、発生筒９をプラス電源に接続する。そして、供給口１０から送風ポンプ１で空気を導入する。すると、リード線１２先端のマイナス電極４のコロナ放電により、マイナスイオンが放出されて排出口１１から排出される。その際、発生筒９の内壁に接触したマイナスイオンは、内壁がプラス電位に保たれているため、自由電子となってプラス電源に流れる。そのため、帯電現象が起きず、発生筒内でのマイナスイオンの滞留を起こさない。その結果、大量のマイナスイオンを排出できるというものである。

ところが、前記の金属製のイオン発生器２では、金属製の発生筒９は、従来の塩化ビニルの配管に電極４、５を設けたものに比べて構造が複雑である。そのため、形状も大きくなり、重量も重いものとなる。その結果、コストも高く、使用できる浄化装置にも制限を受ける問題がある。
そこで、従来の樹脂製パイプ（特に塩化ビニル）８を用いたもので、マイナスイオンの発生が改善できないか検討した。

まず、図９（ａ）の帯電箇所を少なくするため、図９（ｂ）のように、マイナス電極４に円筒型のプラス電極５を近づけた。このように、プラス電極５をマイナス電極４に近づけると、マイナス電極４からプラス電極５へマイナスイオンが流れて、パイプ８内に流れ出るマイナスイオンが著しく減少した。
そのため、図９（ｃ）のように、円筒型のプラス電極５をパイプ８の外周に設けて、プラス電極５の電界強度を下げることにした。すると、図９（ｃ）のように、パイプ８の内側（プラス電極５の内側）が“−”に帯電してマイナスイオンの発生が妨げられた。
このため、図９（ｄ）のように、パイプ８に小さな孔を設けて、帯電した電荷をプラス電極５に移動させるようにした。

特願２００９−１６０４８９号公報

しかしながら、上記のパイプに小さな孔を設けたものでは、マイナスイオンの移動（沿面放電の電流）が安定せず、帯電した電荷の除去にバラツキを生じた。また、時間の経過とともにマイナスイオンの発生量の変動が大きくなった。

そこで、この発明の課題は、帯電した電荷を除去できるようにし、安定してマイナスイオンを発生できるようにすることである。

上記の課題を解決するため、この発明では、上流側から下流側へ向けて流体を流す合成樹脂製パイプの径の中心に電極が位置するように絶縁体で支持したマイナス電極と、前記マイナス電極の下流に、パイプの壁面を貫通してパイプの内壁から先端を露出させて周囲の帯電を中和するようにしたプラス電極とからなる構成を採用したのである。

このような構成を採用することにより、パイプの内壁から露出させたブラス電極によって、その電極周囲のパイプの帯電を中和し除去する。このため、マイナス電極からのマイナスイオンの発生は、帯電により妨げられることはない。

また、このとき、上記のイオン発生器のマイナス電極とプラス電極を設けたパイプの両端に接合部を形成するとともに、前記プラス電極とマイナス電極にイオン発生用の電圧を印加する高電圧電源を備え、前記パイプの接合部で曝気用のポンプと散気管とを連結する途中の配管に取り付けられるようにした構成を採用することができる。

このような構成を採用することにより、イオン発生器を、例えば、配管の処理槽に臨む部分に取り付けるようにすれば、取り付けたイオン発生器から処理槽までの距離を短くできる。そのため、マイナスイオンの発生から処理槽に達するまでの期間を短くし帯電した配管に曝される期間を短くできるので、処理槽へ供給するマイナスイオンの減少を少なくできる。

この発明は、上記のように構成したことにより、パイプに帯電するマイナス電荷を除去してマイナスイオンを発生させることができる。

実施形態の模式図 実施形態の回路ブロック図 実施例２の模式図 実施例２の作用説明図 実施例３の作用説明図 実施例３の作用説明図 従来例の作用説明図 従来例のイオン発生器の模式図 （ａ）従来例の作用説明図、（ｂ）従来例の作用説明図、（ｃ）従来例の作用説明図、（ｄ）従来例の作用説明図

以下、この発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。
図１の模式図に示すように、この形態のイオン発生器２０は、例えば、送風ポンプ１と接続されたパイプ（合成樹脂：塩化ビニル製）８に、上流から下流へ向けてマイナス電極４とプラス電極５を設けたものである。
マイナス電極４は、ブラシまたは針状の電極で、パイプ８の径の中心に位置するように絶縁体２１で支持されている。また、前記電極４の先端は、図１のように、下流側へ向けてある。

一方、下流のプラス電極５は、パイプ８を貫通してパイプ８の内壁から先端を露出させてある。この電極の先端は例えば、ピンのような細い点状のものでも良いが、この形態では、図１のように、パイプ８に設けた小さな孔にネジ（タッピングネジ）をねじ込むことで、電極５に代えている。そのため、ねじ込むことで、先端の露出量を調整して、帯電量に応じて中和の程度を変えられるようにすることもできる。
なお、符号２２は、絡げ用の孔を設けた座金兼用の端子で、絡げ用の孔に配線することで“ネジ”と後述の高電圧回路２５との接続が簡単かつ確実にできるようにしてある。

高電圧回路２５は、マイナス電極４とプラス電極５に放電電圧を印加するためのもので、図２に示すように、インバータ回路２６と倍電圧整流回路２７で構成され、インバータ回路２６には整流回路２８が接続されている。
インバータ回路２６は、図２のようなトランジスタによる自励式のもので、ベース回路の帰還量を変えることで発振周波数を調整する。ここでは、発振周波数を２５ｋＨｚ程度に設定している。
整流回路２８は、半波整流回路を採用しており、交流１００Vを直接入力するようになっている。
倍電圧回路２７は、この形態の場合、３倍電圧回路となっており、−３ＫV〜−２０ＫＶ程度の電圧を出力できるようにしてある。

この形態は、上記のように構成されており、送風ポンプ１を作動し、図１の矢印のように空気をパイプ８の上流から下流に向けて流すと、流れる空気によってパイプ８の内壁は“−”電位に帯電する。この状態でマイナス電極４とプラス電極５間に高電圧回路を接続して電圧を印加する。
ちなみに、ここでは、プラス電極５を０Ｖ、マイナス電極４に−３〜−２０ＫＶを印加する。
すると、プラス電極５の周囲は、印加された“＋”の電圧（マイナス電極に対して）によって、図１のように“−”の帯電が中和される（中和できるように電極の露出量を調整するようにしても良い）。
一方、マイナス電極４は、印加された電圧でマイナスイオンを発生する。発生したマイナスイオンは、下流のプラス電極５に引き寄せられる。これは、プラス電極５の周囲が中和されて電位差を生じたためである。
このとき、マイナス電極４を離脱したマイナスイオンはパイプ８内を浮遊することになる。その際、この浮遊するマイナスイオンの大部分は、送風ポンプ１からの送風によって下流に運ばれて放出されるのである。
また、残りはプラス電極５で中和されるため、マイナス電極４とプラス電極５間に滞留してマイナスイオンの発生を阻害することはない。
このように、パイプ８の帯電を除去できるため、大量のマイナスイオンを発生できる。

実施例１では、マイナス電極４とプラス電極５に関して考察を行った。
すなわち、パイプ８の内径と前記電極４、５間の距離の関係を調べるため、パイプ８の内径を１３ｍｍと２０ｍｍ超の場合について、電極間距離（図１の符号Ａ）を８ｍｍ〜３５ｍｍとして、そのときのマイナスイオンの発生量をパイプ８の下流側の開口にマイナスイオン測定器を配置して測定した。
また、プラス電極（ネジ）５の個数とマイナスイオンの発生数の関係を調べるため、プラス電極５の数を１個〜４個の場合についてマイナスイオンの発生量を先と同様の方法で測定した。その際、プラス電極（ネジ）５の径の異なるものを使用して、径と個数との関係についても調べた。結果は以下のようなものであった。

１．パイプ８の内径が１３ｍｍ（１３φ）では、マイナスイオンの数は、電極４、５間の距離が、８ｍｍ〜３５ｍｍの間で１２３万個／ｃｃ以上（因みに、イオン測定器の測定限界は１，２３６，０００個／ｃｃであった）の個数が測定でき、良好な結果が得られた。その際、プラス電極５の電極数は１個で十分であった。
２．パイプ８の内径が２０ｍｍ超（２０φ）では、プラス電極（ネジ）５を２個以上とした場合に、電極４、５間の距離が、８ｍｍ〜３５ｍｍの間で１２３万個／ｃｃ以上の個数が測定でき、良好な結果が得られた。
３．プラス電極（ネジ）５の径は、２．６ｍｍ（２．６φ）以上が１２３万個／ｃｃ程度のマイナスイオンが検出できて良い結果が得られた。
また、プラス電極（ネジ）５の径が、１．０ｍｍ（１．０φ）では、マイナスイオンの発生は不安定であった。このとき、プラス電極５の数を４個にすると１２３万個／ｃｃ程度のマイナスイオンが検出できて良い結果が得られた。
以上の結果から、パイプ８の内径面とプラス電位（０V）電位のプラス電極（ネジ）５の接する長さの合計が８ｍｍ程度以上必要なことが分かった。

この実施例２は、図３のように、本願発明のイオン発生器２０を曝気用の浄化装置の筐体の中に組み込んだものを示す。この場合、イオン発生器２０は、筐体内の送風ポンプ１と吐出口３とを接続するパイプ８に設けてある。
すなわち、図４に示すように、送風ポンプ１と吐出口３を接続するパイプ８を利用して、その内部にマイナス電極４とプラス電極５を設け、その電極４、５をケースで被った形状となっている。また、この形態の場合、高電圧回路２５は、図３のように、筐体内に設けるようにしているが、これに限定されるものではない。例えば、電極４、５を収容したケース内に設けるようにしても良いことは明らかである。

この実施例３は、図５のように、モジュール化したイオン発生装置２０´を示す。
このイオン発生装置２０´は、イオン発生器２０と高電圧回路２５を樹脂でパッケージして防水構造としたものである。
すなわち、箱型のパッケージは、パイプ８が左右に突き出した形状となっており、突き出したパイプ８の端部に接合部３０を形成して曝気用の送風ポンプ１から処理槽６への配管７と接続できるようにしてある。
そのため、例えば、図６のように、処理槽６の手前に配置すれば、処理槽６までの距離が短くなるので、その間に帯電などでロスするマイナスイオンを少なくできるというメリットがある。

１ 送風ポンプ
４ マイナス電極
５ プラス電極
７ 配管
８ パイプ
２０ イオン発生器
２０´イオン発生装置
２５ 高電圧回路
２６ インバータ回路
２７ 倍電圧回路
２８ 整流回路
３０ 接合部

Claims (2)

1. 上流側から下流側へ向けて流体を流す合成樹脂製パイプ（８）の径の中心に電極が位置するように絶縁体で支持したマイナス電極（４）と、前記マイナス電極（４）の下流に、パイプ（８）の壁面を貫通してパイプ（８）の内壁から先端を露出させて周囲の帯電を中和するようにしたプラス電極（５）とからなるイオン発生器（２０）。
2. 上記請求項１に記載のイオン発生器（２０）のマイナス電極（４）とプラス電極（５）を設けたパイプ（８）の両端に接合部（３０）を形成するとともに、前記プラス電極（５）とマイナス電極（４）にイオン発生用の電圧を印加する高圧電源（２５）を備え、前記パイプ（８）の接合部（３０）で曝気用の送風ポンプ（１）から処理槽（６）への配管（７）の途中に取り付けられるようにしたイオン発生装置。

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