特許 7599133 放電装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-12-05

(45)【発行日】2024-12-13

(54)【発明の名称】放電装置

(51)【国際特許分類】

   H01T 23/00 20060101AFI20241206BHJP

   B05B 5/10 20060101ALI20241206BHJP

   B05B 5/057 20060101ALI20241206BHJP

【ＦＩ】

H01T23/00

B05B5/10

B05B5/057

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2021125195

(22)【出願日】2021-07-30

(65)【公開番号】P2023020047

(43)【公開日】2023-02-09

【審査請求日】2024-04-02

(73)【特許権者】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002527

【氏名又は名称】弁理士法人北斗特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】今井 慎

(72)【発明者】

【氏名】秦 秀敏

(72)【発明者】

【氏名】石上 陽平

(72)【発明者】

【氏名】大森 崇史

(72)【発明者】

【氏名】滝川 裕基

(72)【発明者】

【氏名】青野 哲典

(72)【発明者】

【氏名】裏谷 豊

(72)【発明者】

【氏名】伊東 幹夫

【審査官】内田 勝久

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－０４６６３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１２５３０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－２４５３８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０３５６２４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｔ ７／００ － ２３／００

Ｈ０５Ｆ １／００ － ７／００

Ａ６１Ｌ ９／００ － ９／２２

Ｂ０５Ｂ ５／００ － ５／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

液体を保持する放電電極を含む負荷に出力電圧を印加することにより、前記放電電極に放電を生じさせる電圧印加回路を備え、
前記電圧印加回路は、
前記出力電圧の大きさを変動させる機能と、
前記出力電圧の大きさを変動させる周期である放電周期を、複数の周期のいずれかに経過時間に基づいて切り替える機能と、を有する
放電装置。

【請求項2】

前記複数の周期の平均は、前記出力電圧の変動によって生じる前記液体の振動の振幅が最大になる共振周期を含む所定範囲に含まれている
請求項１記載の放電装置。

【請求項3】

前記複数の周期のそれぞれは、周期的に変動する前記出力電圧によって生じる前記液体の振動の振幅が最大になる共振周期に前記共振周期の半値を加えた値である第１値以下、かつ、前記共振周期から前記半値を引いた値である第２値以上、である
請求項１又は２記載の放電装置。

【請求項4】

前記放電電極に前記液体を供給する液体供給部、を更に備える
請求項１乃至３のいずれか１つに記載の放電装置。

【請求項5】

前記液体は、前記放電によって静電霧化される
請求項１乃至４のいずれか１つに記載の放電装置。

【請求項6】

前記電圧印加回路は、前記放電周期を所定回数繰り返す毎に、前記放電周期を前記複数の周期のいずれかに切り替える
請求項１乃至５のいずれか１つに記載の放電装置。

【請求項7】

前記電圧印加回路は、前記放電周期を前記複数の周期のいずれかにランダムに切り替える
請求項１乃至５のいずれか１つに記載の放電装置。

【請求項8】

液体を保持する放電電極を含む負荷に出力電圧を印加することにより、前記放電電極に放電を生じさせる電圧印加回路を備え、
前記電圧印加回路は、
前記出力電圧の大きさを変動させる機能と、
前記出力電圧の大きさを変動させる周期である放電周期を、複数の周期のいずれかに時間の経過に伴って切り替える機能と、を有し、
前記電圧印加回路は、前記放電周期を所定回数繰り返す毎に、前記放電周期を前記複数の周期のいずれかに切り替える
放電装置。

【請求項9】

液体を保持する放電電極を含む負荷に出力電圧を印加することにより、前記放電電極に放電を生じさせる電圧印加回路を備え、
前記電圧印加回路は、
前記出力電圧の大きさを変動させる機能と、
前記出力電圧の大きさを変動させる周期である放電周期を、複数の周期のいずれかに時間の経過に伴って切り替える機能と、を有し、
前記電圧印加回路は、前記放電周期を前記複数の周期のいずれかにランダムに切り替える
放電装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、放電装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、放電電極と電圧印加回路とを備えた放電装置が提供されている。

【0003】

例えば特許文献１の放電装置では、電圧印加回路は、液体を保持する放電電極を含む負荷に電圧を印加することにより、放電電極に放電を生じさせる。電圧印加回路は、負荷に印加する電圧の大きさを、液体の共振周波数を含む所定範囲内の駆動周波数にて周期的に変動させることにより、液体を機械的に振動させる。そして、放電電極に保持されている液体が、放電によって静電霧化される。その結果、ラジカルを含有する帯電微粒子液が生成される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１９－４６６３５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

放電装置では、放電電極の放電時に放電音が発生する。そこで、放電装置に対して、放電音を低減させることが求められている。

【0006】

本開示の目的は、放電音を低減させることができる放電装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示の一態様に係る放電装置は、液体を保持する放電電極を含む負荷に出力電圧を印加することにより、前記放電電極に放電を生じさせる電圧印加回路を備える。前記電圧印加回路は、前記出力電圧の大きさを変動させる機能と、前記出力電圧の大きさを変動させる周期である放電周期を、複数の周期のいずれかに経過時間に基づいて切り替える機能と、を有する。
本開示の一態様に係る放電装置は、液体を保持する放電電極を含む負荷に出力電圧を印加することにより、前記放電電極に放電を生じさせる電圧印加回路を備える。前記電圧印加回路は、前記出力電圧の大きさを変動させる機能と、前記出力電圧の大きさを変動させる周期である放電周期を、複数の周期のいずれかに時間の経過に伴って切り替える機能と、を有する。前記電圧印加回路は、前記放電周期を所定回数繰り返す毎に、前記放電周期を前記複数の周期のいずれかに切り替える。
本開示の一態様に係る放電装置は、液体を保持する放電電極を含む負荷に出力電圧を印加することにより、前記放電電極に放電を生じさせる電圧印加回路を備える。前記電圧印加回路は、前記出力電圧の大きさを変動させる機能と、前記出力電圧の大きさを変動させる周期である放電周期を、複数の周期のいずれかに時間の経過に伴って切り替える機能と、を有する。前記電圧印加回路は、前記放電周期を前記複数の周期のいずれかにランダムに切り替える。

【発明の効果】

【0008】

本開示は、放電音を低減させることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、実施形態に係る放電装置のブロック図である。

【図2】図２Ａは、同上の放電装置において放電電極に保持されている液体が伸びた状態を示す模式図である。図２Ｂは、同上の放電装置において放電電極に保持されている液体が縮んだ状態を示す模式図である。

【図3】図３Ａは、同上の放電装置における放電電極及び対向電極の具体例を示す斜視図である。図３Ｂは、図３ＡのＸ１－Ｘ１線断面図である。

【図4】図４は、同上の放電電極の先端形状を示す側面図である。

【図5】図５は、同上の放電装置の一例を示す回路図である。

【図6】図６Ａは、同上の放電装置の出力を概略的に示すグラフである。図６Ｂは、比較例に係る放電装置の出力を概略的に示すグラフである。

【図7】図７は、同上の放電装置及び比較例に係る放電装置の各放電音の周波数特性を示すグラフである。

【図8】図８は、実施形態の第１変形例に係る放電装置の出力を簡略的に示すグラフである。

【図9】図９は、実施形態の第２変形例に係る放電装置の出力を簡略的に示すグラフである。

【図10】図１０は、実施形態の第３変形例に係る放電装置の出力を簡略的に示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

実施形態は、一般に放電装置に関する。より詳細に、実施形態は、液体を保持する放電電極に放電を生じさせる放電装置に関する。

【0011】

以下、実施形態に係る放電装置について、図面を参照して詳細に説明する。ただし、下記の実施形態において説明する各図は模式的な図であり、各構成要素の大きさや厚さそれぞれの比が必ずしも実際の寸法比を反映しているとは限らない。

【0012】

また、以下に説明する実施形態は、本開示の実施形態の一例にすぎない。本開示は、以下の実施形態に限定されず、本開示の効果を奏することができれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。

【0013】

（実施形態）
（１）概要
まず、本実施形態に係る放電装置１０の概要について、図１を参照して説明する。

【0014】

本実施形態に係る放電装置１０は、図１に示すように、電圧印加装置１と、負荷４と、液体供給部５と、を備えている。

【0015】

電圧印加装置１は、放電を生じさせるための電圧Ｖｏを負荷４に印加する装置であり、電圧印加回路２、及び検出回路３を有している。つまり、放電装置１０は、電圧印加回路２を備えている。なお、以降では、電圧Ｖｏを出力電圧Ｖｏと称す。

【0016】

負荷４は、放電電極４１、及び対向電極４２を有している。対向電極４２は、放電電極４１と隙間を介して対向するように配置される電極である。つまり、放電電極４１は、対向電極４２に対向して配置されている。負荷４では、放電電極４１と対向電極４２との間に出力電圧Ｖｏが印加されることにより、放電電極４１と対向電極４２との間に放電が生じる。

【0017】

液体供給部５は、放電電極４１に液体５０を供給する機能を有する。

【0018】

このように、本実施形態に係る放電装置１０は、電圧印加回路２、検出回路３、液体供給部５、放電電極４１、及び対向電極４２を、構成要素に含んでいる。ただし、放電装置１０は、電圧印加回路２を最低限の構成要素として含んでいればよく、検出回路３、放電電極４１、対向電極４２、及び液体供給部５等の各々は、放電装置１０の構成要素に含まれていなくてもよい。

【0019】

本実施形態に係る放電装置１０では、放電電極４１に液体５０が保持されている状態において、電圧印加回路２が放電電極４１と対向電極４２との間に出力電圧Ｖｏを印加する。放電電極４１に液体５０が保持されている状態とは、例えば放電電極４１の表面に液体５０が付着している状態である。つまり、電圧印加回路２は、液体５０を保持する放電電極４１を含む負荷４に出力電圧Ｖｏを印加する。これにより、放電電極４１と対向電極４２との間で放電が生じ、放電電極４１に保持されている液体５０が、放電によって静電霧化される。すなわち、本実施形態に係る放電装置１０は、いわゆる静電霧化装置を構成する。放電装置１０では、放電電極４１と対向電極４２との間に生じる放電によって、放電電極４１に保持されている液体５０が静電霧化される。本実施形態において、放電電極４１に保持されている液体５０、つまり静電霧化の対象となる液体５０を、単に「液体５０」とも呼ぶ。

【0020】

電圧印加回路２は、放電電極４１及び対向電極４２に電気的に接続されている。具体的には、対向電極４２が電圧印加回路２の正極（プラス）に電気的に接続され、放電電極４１が電圧印加回路２の負極（グランド）に電気的に接続されている。電圧印加回路２は、放電電極４１と対向電極４２との間に出力電圧Ｖｏを印加する。

【0021】

そして、電圧印加回路２は、負荷４（放電電極４１と対向電極４２との間）に出力電圧Ｖｏを印加することにより、放電電極４１と対向電極４２との間に放電を生じさせる。特に、本実施形態では、電圧印加回路２は、出力電圧Ｖｏの大きさを周期的に変動させることにより、放電を間欠的に生じさせる。すなわち、出力電圧Ｖｏは、出力電圧Ｖｏが上昇して高電圧となる期間と、出力電圧Ｖｏが低下して低電圧となる期間と、を交互に繰り返し、出力電圧Ｖｏの大きさが周期的に変動することで、液体５０には機械的な振動が生じる。なお、ここでいう「高電圧」とは、放電電極４１に放電が生じるように設定された電圧であればよく、一例として、ピークが７．０ｋＶ程度となる電圧である。ただし、出力電圧Ｖｏの電圧値は、７．０ｋＶ程度に限らず、例えば、放電電極４１及び対向電極４２の形状、又は放電電極４１と対向電極４２と間の距離Ｗ１（図３Ｂ参照）等に応じて適宜設定される。また、「低電圧」とは、放電電極４１に放電が生じないように設定された電圧であればよく、上述の「高電圧」より低い電圧であり、０Ｖより大きい電圧、及び０Ｖのいずれであってもよい。なお、以降では、「出力電圧Ｖｏの大きさが周期的に変動する」ことを、「出力電圧Ｖｏが周期的に変動する」ということがある。

【0022】

具体的に、負荷４に出力電圧Ｖｏが印加されると、出力電圧Ｖｏが高電圧となる期間では、放電電極４１に保持されている液体５０は、図２Ａに示すように、電界による力を受けてテイラーコーン（Taylor cone）と呼ばれる円錐状の形状を成す。そして、テイラーコーンの先端部（頂点部）に電界が集中することで、放電が発生する。このとき、テイラーコーンの先端部が尖っている程、つまり円錐の頂角が小さく（鋭角に）なる程に、絶縁破壊に必要な電界強度が小さくなり、放電が生じやすくなる。また、出力電圧Ｖｏが低電圧となる期間では、放電電極４１に保持されている液体５０は、図２Ｂに示すように、電界による力が低下することで略球状の形状を成す。そして、出力電圧Ｖｏが周期的に変動することで、放電電極４１に保持されている液体５０は、機械的な振動に伴って、図２Ａに示す形状と図２Ｂに示す形状とに交互に変形する。その結果、上述したようなテイラーコーンが周期的に形成されるため、図２Ａに示すようなテイラーコーンが形成されるタイミングに合わせて、放電が間欠的に発生することになる。なお、図２Ａ及び図２Ｂでは、先端部４１１と液体５０とを区別しやすいように、液体５０に対してドットハッチングを施している。

【0023】

そして、放電装置１０は、負荷４の放電電極４１と対向電極４２との間に放電を生じさせることによって、ラジカルを生成し、かつ、放電電極４１に保持されている液体５０を静電霧化する。而して、放電装置１０は、静電霧化された液体５０の微細液滴中にラジカルを含有しているナノメータサイズの帯電微粒子液（帯電微粒子水）を生成する。つまり、放電装置１０は、帯電微粒子液生成装置として機能する。ラジカルは、除菌、脱臭、保湿、保鮮、ウイルスの不活性化にとどまらず、様々な場面で有用な効果を奏する基となる。以降、ラジカル、及び帯電微粒子液などを有効成分と総称することがある。また、有効成分には、後述の空気イオンも含まれる。

【0024】

上述の放電装置１０は、ラジカルを含有する帯電微粒子液を生成することによって、ラジカルが単体で空気中に放出される場合に比べて、ラジカルの長寿命化を図ることができる。さらに、帯電微粒子液が例えばナノメータサイズであることで、比較的広範囲に帯電微粒子液を浮遊させることができる。

【0025】

そして、本実施形態に係る放電装置１０では、電圧印加回路２は、負荷４に印加する出力電圧Ｖｏの大きさを周期的に変動させる機能と、出力電圧Ｖｏの大きさを変動させる周期である放電周期を、複数の周期のいずれかに時間の経過に伴って切り替えることが可能なように構成されている。すなわち、放電装置１０は、放電周期を時間の経過に伴って切り替える機能と、を有することで、複数の周期で放電を生じさせる。この結果、放電装置１０は、放電周期を単一の周期としたときに比べて、放電音を低減させることができる。

【0026】

（２）詳細
次に、本実施形態に係る放電装置１０の詳細について、図１～図７を参照して説明する。

【0027】

（２．１）全体構成
本実施形態に係る放電装置１０は、図１に示すように、電圧印加装置１と、負荷４と、液体供給部５と、を備えている。電圧印加装置１は、電圧印加回路２と、検出回路３と、を有している。負荷４は、放電電極４１と、対向電極４２と、を有している。液体供給部５は、放電電極４１に液体５０を供給する。

【0028】

（２．１．１）電極
図３Ａ及び図３Ｂに示すように、放電電極４１及び対向電極４２の各々は、電気絶縁性を有する合成樹脂製のハウジング４０に保持されている。

【0029】

（放電電極）
放電電極４１は、棒状の電極である。放電電極４１は、軸部４１ａ、及び基端部４１ｂを備える。軸部４１ａは、円形断面の棒状に形成されており、軸部４１ａの長手方向の第１端に先端部４１１を有する。軸部４１ａの長手方向の第２端（先端部４１１とは反対側の端部）には、平板形状の基端部４１ｂが連続一体に形成されている。先端部４１１は、軸部４１ａの先端に近付くにつれて断面積が小さくなる先細り形状である。すなわち、放電電極４１は、先端部４１１が先細り形状に形成された針電極である。ここでいう「先細り形状」とは、先端が鋭く尖っている形状に限らず、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、先端が丸みを帯びた形状を含む。

【0030】

放電電極４１の先端部４１１の形状について、図４を参照して説明する。なお、図４では、先端部４１１と液体５０とを区別しやすいように、液体５０に対してドットハッチングを施している。

【0031】

放電電極４１の先端部４１１の形状は、例えば、円錐部を含んだ形状である。先端部４１１のうち対向電極４２との対向部分の形状（ここでは円錐部の先端の形状）は、例えばＲ形状である。すなわち、先端部４１１における基端部４１ｂ側（図３Ｂ参照）と反対側の部分の形状は、Ｒ形状である。本開示でいう「Ｒ形状」とは、ある部材の表面が丸みを帯びている（丸みを有している）ことを含み得る。本実施形態の先端部４１１の先端面は、凸の丸みを有する曲面を含んでいる。本実施形態の放電電極４１の先端面は、放電電極４１の中心軸を含む断面形状が、先端部４１１の側面から連続的につながる弧状に形成されており、角を含まない。つまり、放電電極４１の先端面は全体が曲面（湾曲面）である。例えば、先端部４１１の形状は、半球形状（又は、ほぼ半球形状）である。

【0032】

先端部４１１は、第１部分４１１１、及び第２部分４１１２を有している。第１部分４１１１は、先端部４１１において第２部分４１１２よりも基端部４１ｂに近い部分であり、放電電極４１の軸方向において扁平な、円柱状である。第２部分４１１２は、先端部４１１において第１部分４１１１よりも基端部４１ｂから遠い部分であり、円錐状である。要するに、先端部４１１は、円柱部に相当する第１部分４１１１と、円錐部に相当する第２部分４１１２とを有している。

【0033】

また、放電電極４１と対向電極４２との間に電圧を印加させることにより、放電電極４１に保持されている液体５０は、図４に示すように、電界による力を受けてテイラーコーンと呼ばれる円錐状の形状を成す。テイラーコーンの形状は、図４に示すように、放電電極４１の先端部４１１の円錐部に沿った円錐状である。放電電極４１の先端部４１１のうち第２部分４１１２は、テイラーコーン形状の液体５０内に入り込んでいる。すなわち、本実施形態に係る放電装置１０では、第２部分４１１２により、テイラーコーン形状の液体５０内に入り込んでいる先端部４１１の一部が構成されている。

【0034】

（対向電極）
対向電極４２は、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、放電電極４１の先端部４１１に対向するように配置されている。対向電極４２は、例えば、平板状の支持部４２２を備え、支持部４２２の略中央には第１凹部４２１が設けられている。第１凹部４２１は、支持部４２２の略中央を放電電極４１側に凹ませることにより円錐台状に形成されている。第１凹部４２１の底壁４２１１の中央部には、突台部４２３が一体に形成されている。突台部４２３は、第１凹部４２１の底壁４２１１の一部を放電電極４１側とは反対側に突出させることにより円錐台状（ドーム形状）に形成されている。言い換えると、底壁４２１１の中央部を放電電極４１とは反対向きに凹ませることにより、底壁４２１１に円錐台状の第２凹部４２４が形成されている。

【0035】

第１凹部４２１が窪んでいる向き（第１凹部４２１が凹む方向）と突台部４２３が突出している向き（第２凹部４２４の凹設方向）とは、反対方向である。突台部４２３の天壁４２３１（第２凹部４２４の底壁４２３１）の中央部には、円形状の開口部４２３２が形成されている。開口部４２３２は、天壁４２３１を天壁４２３１の厚さ方向に貫通している。

【0036】

上述の対向電極４２は、放電電極４１に向かって窪んでいる円錐台状の第１凹部４２１と、第１凹部４２１の底面４２１１において放電電極４１から離れる向きに突出している円錐台状の突台部４２３と、突台部４２３の天壁４２３１に形成されている開口部４２３２と、を備える。

【0037】

ここで、対向電極４２の厚さ方向（開口部４２３２の貫通方向）が放電電極４１の長手方向に一致している。そして、平面視において（対向電極４２の厚さ方向から見て）、放電電極４１の先端部４１１は、対向電極４２の開口部４２３２の中心付近に位置する。また、放電電極４１の先端部４１１は、対向電極４２の第２凹部４２４の外側に位置し、第１凹部４２１の底壁４２１１よりも、放電電極４１の基端部４１ｂの側に位置している。つまり、対向電極４２と放電電極４１との間には、少なくとも対向電極４２の第２凹部４２４の開口４２４１によって隙間（空間）が確保される。言い換えると、対向電極４２は、放電電極４１に対して隙間を介して対向するように配置されており、放電電極４１と空間的に離れている。

【0038】

上述の対向電極４２の突台部４２３（第２凹部４２４）は、放電電極４１に対向しており、平面視において、放電電極４１の軸部４１ａに対して軸対象の形状となるように形成されている。第２凹部４２４の開口４２４１の周縁（突台部４２３において開口部４２３２に対向している開口４２４１の周縁）は、底壁４２１１と突台部４２３との境界部分を構成する円環状の縁部４２５となる。平面視では、円環状の縁部４２５の中心に、放電電極４１の先端部４１１が位置する。すなわち、円環状の縁部４２５と先端部４１１との間の距離Ｗ１（図３Ｂ参照）は、縁部４２５の全周に亘って等しくなる。

【0039】

（２．１．２）液体供給部
液体供給部５は、放電電極４１に対して静電霧化用の液体５０を供給する。液体供給部５は、一例として、図３Ｂに示す冷却装置５１を用いて実現される。冷却装置５１は、放電電極４１を冷却して、放電電極４１に液体５０として結露水を発生させる。具体的には、冷却装置５１は、一対のペルチェ素子５１１、及び一対の放熱板５１２を備えている。一対のペルチェ素子５１１は、一対の放熱板５１２に保持されている。冷却装置５１は、一対のペルチェ素子５１１への通電によって放電電極４１を冷却する。一対の放熱板５１２は、一対の放熱板５１２の各々における一部がハウジング４０に埋め込まれることにより、ハウジング４０に保持されている。一対の放熱板５１２のうち、少なくともペルチェ素子５１１を保持する部位は、ハウジング４０から露出している。

【0040】

一対のペルチェ素子５１１は、放電電極４１の基端部４１ｂに対して、例えば、半田により機械的かつ電気的に接続されている。また、一対のペルチェ素子５１１は、一対の放熱板５１２に対して、例えば、半田により機械的かつ電気的に接続されている。一対のペルチェ素子５１１への通電は、一対の放熱板５１２及び放電電極４１を通じて行われる。したがって、液体供給部５を構成する冷却装置５１は、基端部４１ｂを通じて放電電極４１の全体を冷却する。これにより、空気中の水分が凝結して放電電極４１の表面に結露水として付着する。この結露水が、液体５０として放電電極４１に保持される。すなわち、液体供給部５は、放電電極４１を冷却して放電電極４１の表面に液体５０としての結露水を生成するように構成されている。この構成では、液体供給部５は、空気中の水分を利用して、放電電極４１に液体５０（結露水）を供給できるため、放電装置１０への液体の供給、及び補給が不要になる。

【0041】

（２．１．３）電圧印加回路及び検出回路
電圧印加回路２は、図１に示すように、駆動回路２１、及び電圧発生回路２２を有している。駆動回路２１は、電圧発生回路２２を駆動する回路である。電圧発生回路２２は、電源部６からの電力供給を受けて、負荷４に印加する電圧である出力電圧Ｖｏを生成する回路である。電源部６は、例えば、数Ｖ～十数Ｖ程度の直流電圧を発生する電源回路である。本実施形態では、電源部６が電圧印加装置１の構成要素に含まれないこととして説明するが、電源部６は電圧印加装置１の構成要素に含まれていてもよい。電圧印加回路２は、電源部６からの入力電圧Ｖｉｎを周期的に昇圧することで出力電圧Ｖｏを生成し、出力電圧Ｖｏを負荷４に印加する。

【0042】

電圧印加回路２は、負荷４（放電電極４１及び対向電極４２）に電気的に接続されている。電圧印加回路２は、周期的に変動する出力電圧Ｖｏを負荷４に印加する。電圧印加回路２は、放電電極４１を負極（グランド）、対向電極４２を正極（プラス）として、放電電極４１と対向電極４２との間に出力電圧Ｖｏを印加するように構成されている。電圧印加回路２が負荷４に出力電圧Ｖｏを印加しているとき、放電電極４１と対向電極４２との間に、対向電極４２側を高電位、放電電極４１側を低電位とする電位差が生じる。

【0043】

そして、電圧印加回路２は、少なくとも第１モード及び第２モードのいずれかの動作モードで動作する。第１モードは、出力電圧Ｖｏを時間経過に伴って上昇させ、絶縁破壊に至らせて放電を開始し、出力電流Ｉｏ（放電電流）を生じさせるためのモードである。第２モードは、放電を終わらせるために出力電流Ｉｏを遮断するためのモードである。つまり、電圧印加回路２は、動作モードとして、第１モード、及び第２モードを有する。具体的に、駆動回路２１は、第１モード及び第２モードのいずれかで電圧発生回路２２を駆動する。

【0044】

検出回路３は、出力電圧Ｖｏ及び出力電流Ｉｏの各大きさを検出する。電圧印加回路２は、電圧印加装置１が駆動される駆動期間において、検出回路３の検出結果に基づいて、動作モードとして第１モードと第２モードとを交互に繰り返す。

【0045】

これにより、放電電極４１に保持されている液体５０に作用する電気エネルギーの大きさが周期的に変動することになり、結果的に、放電電極４１に保持されている液体５０が出力電圧Ｖｏを変動させる周期にて機械的に振動する。

【0046】

本実施形態では、電圧印加回路２は、検出回路３の監視対象に基づいて動作する。ここでいう「監視対象」は、電圧印加回路２の出力電流Ｉｏ及び出力電圧Ｖｏである。なお、「監視対象」は、電圧印加回路２の出力電流Ｉｏ及び出力電圧Ｖｏの少なくとも一方であってもよい。

【0047】

検出回路３は、図１に示すように、電圧検出回路３１、及び電流検出回路３２を有している。電圧検出回路３１は、電圧印加回路２の出力電圧Ｖｏを監視対象とし、出力電圧Ｖｏの大きさ（電圧値）を検出する。そして、電圧検出回路３１は、出力電圧Ｖｏの大きさのデータを含む電圧検出信号Ｓｉ１を、電圧印加回路２の駆動回路２１に出力する。電流検出回路３２は、電圧印加回路２の出力電流Ｉｏを監視対象とし、出力電流Ｉｏの大きさ（電流値）を検出する。そして、電流検出回路３２は、出力電流Ｉｏの大きさのデータを含む電流検出信号Ｓｉ２を、電圧印加回路２の駆動回路２１に出力する。駆動回路２１は、電圧検出信号Ｓｉ１及び電流検出信号Ｓｉ２に基づいて電圧発生回路２２を駆動し、出力電圧Ｖｏを制御する。すなわち、検出回路３は、電圧印加回路２の出力電流Ｉｏ及び出力電圧Ｖｏの両方を監視対象とする。また、検出回路３は、電圧印加回路２の出力電流Ｉｏ及び出力電圧Ｖｏの一方を監視対象としてもよい。

【0048】

なお、電圧印加回路２の出力電圧Ｖｏ（二次側電圧）と、電圧印加回路２の入力電圧Ｖｉｎ（一次側電圧）との間には相関関係があるので、電圧検出回路３１は、入力電圧Ｖｉｎから間接的に出力電圧Ｖｏを検出してもよい。同様に、電圧印加回路２の出力電流Ｉｏ（二次側電流）と、電圧印加回路２の入力電流（一次側電流）との間には相関関係があるので、電流検出回路３２は、入力電流から間接的に出力電流Ｉｏを検出してもよい。

【0049】

電圧印加回路２は、監視対象の大きさが閾値未満であれば第１モードで動作し、監視対象の大きさが閾値以上になると第２モードで動作するように構成されている。まず、電圧印加回路２が第１モードで動作し、出力電圧Ｖｏが時間経過に伴って上昇すると、放電電極４１においては局所的な絶縁破壊によりコロナ放電が開始され、出力電流Ｉｏが生じる。監視対象の大きさが閾値に達すると、電圧印加回路２は第２モードで動作し、出力電圧Ｖｏが低下し、放電電極４１と対向電極４２との間の電位差が低下することで、出力電流Ｉｏが遮断される。すなわち、電圧印加回路２は、負荷４が放電した後、出力電圧Ｖｏを低下させることによって出力電流Ｉｏを消滅（立ち消え）させる。そして、電圧印加回路２は、第１モードで再び動作し、上記動作を繰り返す。なお、電圧印加回路２は、負荷４が放電してから一定時間が経過した時点で、動作モードを第１モードから第２モードに切り替えてもよい。

【0050】

具体的に、電圧印加回路２は、出力電圧Ｖｏが電圧閾値Ｖｓ１（図６Ａ参照）未満、かつ、出力電流Ｉｏが電流閾値Ｉｓ１（図６Ａ参照）未満であれば、第１モードで動作して、出力電圧Ｖｏを時間経過に伴って上昇させる。そして、電圧印加回路２は、第１モードで動作しているときに出力電流Ｉｏが電流閾値Ｉｓ１（図６Ａ参照）以上になれば、動作モードを第１モードから第２モードに切り替えて放電を終わらせる。なお、図６Ａでは、電圧印加回路２は、出力電流Ｉｏが電流閾値Ｉｓ１以上になってから一定時間が経過した時点で、動作モードを第１モードから第２モードに切り替えている。

【0051】

このように、電圧印加回路２は、駆動期間において第１モードと第２モードとを交互に繰り返すように動作し、放電電極４１と対向電極４２との間に印加する出力電圧Ｖｏの大きさを周期的に変動させる。電圧印加回路２は、まず動作モードを第１モードとして、液体５０を保持している放電電極４１の先端部４１１において局所的なコロナ放電を生じさせる。放電が開始されると、電圧印加回路２は、動作モードを第２モードとして放電を終了させる。この結果、放電電極４１においては、間欠的に放電が繰り返される。

【0052】

なお、駆動回路２１、及び電圧発生回路２２（昇圧回路Ｂ１）の具体的な回路構成については、後述の「（２．２）回路構成」の欄で説明する。

【0053】

（２．２）回路構成
次に、電圧印加装置１の具体的な回路構成について、図５を参照して説明する。図５は、放電装置１０の回路構成の一例を概略的に示す回路図である。なお、図５では、電源部６の図示を省略している。

【0054】

電圧印加回路２は、上述したように、駆動回路２１と、電圧発生回路２２と、を有している。図５の例では、電圧印加回路２は、絶縁型のＤＣ／ＤＣコンバータであり、昇圧回路Ｂ１を有している。昇圧回路Ｂ１は、電源部６からの直流の入力電圧Ｖｉｎ（例えば１３．８Ｖ）を周期的に昇圧し、出力電圧Ｖｏとして出力する。ここでは、電圧発生回路２２が昇圧回路Ｂ１として機能する。出力電圧Ｖｏは、印加電圧として負荷４（放電電極４１、及び対向電極４２）に印加される。すなわち、電圧印加回路２は、周期的に変動する出力電圧Ｖｏを負荷４に印加することにより、放電電極４１に周期的に放電を生じさせる。

【0055】

電圧発生回路２２（昇圧回路Ｂ１）は、絶縁トランス２２０を有している。絶縁トランス２２０は、一次巻線２２１、二次巻線２２２、及び補助巻線２２３を具備する、一次巻線２２１、及び補助巻線２２３は、二次巻線２２２に対して電気的に絶縁されており、かつ磁気的に結合している。二次巻線２２２の第１端には対向電極４２が電気的に接続されている。つまり、昇圧回路Ｂ１は、一次側（一次巻線２２１側）に入力される入力電圧Ｖｉｎを昇圧して、負荷４と電気的に接続された二次側（二次巻線２２２側）から出力電圧Ｖｏを出力する絶縁トランス２２０を含む。

【0056】

駆動回路２１は、トランジスタＱ１を有し、トランジスタＱ１のスイッチング動作により、絶縁トランス２２０の一次巻線２２１に電力を供給するように構成されている。駆動回路２１は、トランジスタＱ１の他、トランジスタＱ１を駆動するマイクロコンピュータＭＣ１を有している。トランジスタＱ１は、一例として、ｎｐｎ型のバイポーラトランジスタからなる。

【0057】

トランジスタＱ１のコレクタは一次巻線２２１に接続され、トランジスタＱ１のエミッタはグランドに接続されている。一次巻線２２１及びトランジスタＱ１の直列回路には、電源部６から入力電圧Ｖｉｎが印加される。トランジスタＱ１のベースは、抵抗Ｒ１を介してマイクロコンピュータＭＣ１の出力ポートに接続されている。制御電源は、制御電圧Ｖｃｃ（例えば５Ｖ）を生成し。駆動回路２１に対して制御電圧Ｖｃｃを印加する。

【0058】

上記構成により、電圧印加回路２は他励式のコンバータを構成する。すなわち、マイクロコンピュータＭＣ１によりトランジスタＱ１がオン、オフを繰り返し、パルス状の電圧が一次巻線２２１に発生する。これにより、絶縁トランス２２０の二次巻線２２２に高電圧が誘起され、二次巻線２２２に誘起した高電圧は、放電電極４１及び対向電極４２を介して負荷４に印加される。電圧印加回路２は、これらの動作により、入力電圧Ｖｉｎを周期的に昇圧した出力電圧Ｖｏを生成し、出力電圧Ｖｏを負荷４に印加する。

【0059】

検出回路３は、図５に示す電圧検出回路３１及び電流検出回路３２を有している。

【0060】

電圧検出回路３１は、ダイオードＤ１１、抵抗Ｒ１１－Ｒ１３、及びコンデンサＣ１１を有している。ダイオードＤ１１のアノードは、補助巻線２２３の第１端に接続されている。補助巻線２２３の第２端は、グランドに接続されている。ダイオードＤ１１のカソードは、抵抗Ｒ１１を介してコンデンサＣ１１の第１端に接続されている。コンデンサＣ１１の第２端は、グランドに接続されている。さらに、コンデンサＣ１１の第１端は、抵抗Ｒ１２を介してマイクロコンピュータＭＣ１の入力ポートに接続され、抵抗Ｒ１２，Ｒ１３の直列回路を介してグランドに接続されている。

【0061】

上記構成により、電圧検出回路３１は、補助巻線２２３の誘起電圧を監視することによって、監視対象となる電圧印加回路２の出力電圧Ｖｏ（二次巻線２２２の誘起電圧）を間接的に監視する。具体的に、コンデンサＣ１１は、ダイオードＤ１１及び抵抗Ｒ１１を介して、補助巻線２２３の誘起電圧によって充電される。抵抗Ｒ１２、Ｒ１３で分圧されたコンデンサＣ１１の電圧は、電圧検出信号Ｓｉ１として、マイクロコンピュータＭＣ１の入力ポートに入力される。出力電圧Ｖｏが増加すると、電圧検出信号Ｓｉ１は増加し、出力電圧Ｖｏが減少すると、電圧検出信号Ｓｉ１は減少する。

【0062】

電流検出回路３２は、抵抗Ｒ２１、Ｒ２２、及びコンデンサＣ２１、Ｃ２２を有している。抵抗Ｒ２１の第１端には制御電圧Ｖｃｃが印加され、抵抗Ｒ２１の第２端にはコンデンサＣ２１の第１端が接続されている。コンデンサＣ２１の第２端はグランドに接続されている。抵抗Ｒ２１とコンデンサＣ２１との接続点は、絶縁トランス２２０の二次巻線２２２の第２端が接続されている。二次巻線２２２の第２端は、対向電極４２が接続されている二次巻線２２２の第１端とは反対側の端部である。すなわち、制御電圧Ｖｃｃは、抵抗Ｒ２１及び二次巻線２２２を介して対向電極４２に印加されている。また、二次巻線２２２の第２端は、抵抗Ｒ２２とコンデンサＣ２２との直列回路を介してグランドに接続されている。そして、コンデンサＣ２２の電圧は、電流検出信号Ｓｉ２として、マイクロコンピュータＭＣ１の入力ポートに入力される。出力電流Ｉｏが増加すると、電流検出信号Ｓｉ２は増加し、出力電流Ｉｏが減少すると、電流検出信号Ｓｉ２は減少する。

【0063】

マイクロコンピュータＭＣ１は、電圧検出信号Ｓｉ１に基づいて出力電圧Ｖｏを監視し、電流検出信号Ｓｉ２に基づいて出力電流Ｉｏを監視する。そして、マイクロコンピュータＭＣ１は、出力電圧Ｖｏが電圧閾値（図６ＡのＶｓ１参照）未満、かつ、出力電流Ｉｏが電流閾値（図６ＡのＩｓ１参照）未満であれば、動作モードを第１モードとして、トランジスタＱ１をオン、オフ駆動する。マイクロコンピュータＭＣ１は、第１モードで動作しているときに出力電流Ｉｏが電流閾値以上になれば、動作モードを第２モードとし、トランジスタＱ１のオン、オフ駆動を停止して、トランジスタＱ１をオフ状態に維持する。なお、図６Ａでは、出力電流Ｉｏが電流閾値Ｉｓ１以上になってから一定時間が経過した時点で動作モードを第２モードとし、トランジスタＱ１のオン、オフ駆動を停止して、トランジスタＱ１をオフ状態に維持している。また、マイクロコンピュータＭＣ１は、第１モードで動作しているときに出力電圧Ｖｏが電圧閾値（図６ＡのＶｓ１参照）以上になると、所定時間が経過した後に動作モードを第２モードとし、トランジスタＱ１のオン、オフ駆動を停止して、トランジスタＱ１をオフ状態に維持する。

【0064】

（２．３）放電制御
図６Ａは、本実施形態の電圧印加回路２による放電制御を示す。図６Ａは、出力電圧Ｖｏの波形、及び出力電流Ｉｏの波形を示す。なお、図６Ａでは、横軸が時間、左側の縦軸が電圧、右側の縦軸が電流をそれぞれ示す。

【0065】

電圧印加回路２が出力電圧Ｖｏを周期的に変動させることで、放電電極４１と対向電極４２との間には周期的に放電が生じる。負荷４においては、放電電極４１及び対向電極４２間の電位差によって、放電電極４１と対向電極４２との間に放電が生じる。そして、負荷４の放電電極４１と対向電極４２との間に生じた放電によって、ラジカルが生成され、かつ、放電電極４１に保持されている液体５０が静電霧化される。而して、放電装置１０は、静電霧化された液体５０の微細液滴中にラジカルを含有しているナノメータサイズの帯電微粒子液を生成する。生成された帯電微粒子液は、例えば、対向電極４２の開口部４２３２を通して、放電装置１０の周囲に放出される。

【0066】

電圧印加回路２が出力電圧Ｖｏを変化させる周期を放電周期とすると、各放電周期では、電圧印加回路２は、まず第１モードで動作して、出力電圧Ｖｏを最小値Ｖｏ２から最大値Ｖｏ１にまで増加させる。そして、電圧印加回路２は、出力電圧Ｖｏが最大値Ｖｏ１に達すると、出力電圧Ｖｏを最大値Ｖｏ１に維持する。このとき、出力電圧Ｖｏが最小値Ｖｏ２から増加すると、放電電極４１に保持されている液体５０の先端で局所的な絶縁破壊が発生して、コロナ放電による微小放電が始まる。その後、出力電圧Ｖｏが更に増加して最大値Ｖｏ１に達し、出力電流Ｉｏが流れる。

【0067】

そして、電圧印加回路２は、第１モードで動作しているときに、出力電流Ｉｏが電流閾値Ｉｓ１以上になれば、動作モードを第１モードから第２モードに切り替えて、出力電圧Ｖｏを低下させることで、放電を停止させる。なお、図６Ａでは、出力電流Ｉｏが電流閾値Ｉｓ１以上になってから一定時間が経過した時点で動作モードを第１モードから第２モードに切り替えて、出力電圧Ｖｏを低下させることで、放電を停止させている。すなわち、出力電圧Ｖｏの波形は台形状になっている。

【0068】

また、電圧印加回路２は、第１モードで動作しているときに出力電圧Ｖｏが電圧閾値Ｖｓ１以上になると、所定時間が経過した後に動作モードを第２モードとし、動作モードを第１モードから第２モードに切り替えて、出力電圧Ｖｏを低下させることで、放電を停止させる。

【0069】

上述のように、出力電圧Ｖｏは、最大値Ｖｏ１と最小値Ｖｏ２とを交互に繰り返し、放電周期で周期的に変動する。すなわち、出力電圧Ｖｏの大きさは、駆動期間において０Ｖを上回る範囲で変動する。出力電圧Ｖｏの最大値Ｖｏ１は、放電を生じさせる放電電圧に相当する。出力電圧Ｖｏの最小値Ｖｏ２は、０Ｖより高く、最大値Ｖｏ１より低い。最大値Ｖｏ１は、例えば７．０ｋＶ程度である。最小値Ｖｏ２は、放電電極４１に放電が生じないように設定された電圧であればよく、０Ｖより高く、最大値Ｖｏ１より低い電圧である。

【0070】

図６Ａでは、出力電圧Ｖｏが最小値Ｖｏ２から最大値Ｖｏ１に増加するとき、出力電圧Ｖｏは、時間経過に対して略線形に増加している。出力電圧Ｖｏが最大値Ｖｏ１から最小値Ｖｏ２に減少するとき、出力電圧Ｖｏは、時間経過に対して略線形に減少している。なお、出力電圧Ｖｏは、時間経過に対して非線形に増加又は減少してもよい。

【0071】

そして、電圧印加回路２は、出力電圧Ｖｏを変動させる周期である放電周期を、第１周期Ｔ１及び第２周期Ｔ２のいずれかに時間の経過に伴って切り替える。具体的に、電圧印加回路２は、図６Ａに示すように、放電周期の１周期毎に、放電周期を第１周期Ｔ１と第２周期Ｔ２とに交互に切り替える。第１周期Ｔ１と第２周期Ｔ２とは互いに異なる放電周期である。例えば、第１周期Ｔ１は２．２ｍｓｅｃ（周波数４５５Ｈｚ）、第２周期Ｔ２は１．８ｍｓｅｃ（周波数５５５Ｈｚ）である。すなわち、電圧印加回路２は、放電周期として第１周期Ｔ１及び第２周期Ｔ２の２つの周期を用いる。放電周期としての第１周期Ｔ１及び第２周期Ｔ２は、放電電極４１に保持されている液体５０の共振周期の近傍となるように設定される。液体５０の共振周期は、出力電圧Ｖｏの変動によって生じる液体５０の振動の振幅が最大になる周期である。

【0072】

液体５０の共振周期は、液体５０の体積（量）に依存し、［１／ａ・Ｖ－０．５］にて表される。「Ｖ」は、放電電極４１に保持されている液体５０の体積である。「ａ」は、放電電極４１に保持されている液体５０の表面張力及び粘度等に依存する比例係数である。

【0073】

例えば、テイラーコーンの体積が０．０９１７ｍｍ^３、先端部４１１の第２部分４１１２の体積が０．０６５０ｍｍ^３であれば、テイラーコーンを形成する液体５０の体積は０．０７６μＬであり、このとき液体５０の共振周期は０．３３ｍｓｅｃとなる。本実施形態では、テイラーコーンを形成する液体５０の体積を０．４６μＬとし、液体５０の共振周期を２ｍｓとしている。

【0074】

（２．４）放電音の改善
以下、本実施形態に係る放電装置１０における放電音の改善について、図６Ａ、図６Ｂ、及び図７を参照して説明する。

【0075】

上述の通り、負荷４への印加電圧、すなわち出力電圧Ｖｏの大きさを、放電周期で周期的に変動させることで、放電電極４１に保持されている液体５０に作用する電気エネルギーの大きさが、周期的に変動する。結果的に、液体５０は、放電周期にて機械的に振動する。そして、放電周期が液体５０の共振周期（共振周波数の逆数）又は共振周期の近傍に設定されていると、出力電圧Ｖｏの大きさが変動することに伴う液体５０の機械的な振動の振幅は、比較的大きくなる。液体５０の振幅が増加すると、テイラーコーン形状の液体５０（図４参照）の先端部がより尖った（鋭利な）形状となり、放電しやすくなる。

【0076】

しかし、放電装置１０では、液体５０の機械的な振動による放電音が発生する。液体５０の振動の振幅が大きい程、放電音の音圧も大きくなる。液体５０に作用するエネルギーを抑制すれば、放電音は小さくなるが、放電装置１０が生成するラジカル及び帯電微粒子液などの有効成分も減少してしまう。而して、有効成分の生成量の減少を抑えながら、放電音を低減させることが求められている。

【0077】

そこで、図６Ａに示すように、放電装置１０の電圧印加回路２は、出力電圧Ｖｏを変動させる周期である放電周期を、第１周期Ｔ１及び第２周期Ｔ２のいずれかに時間の経過に伴って切り替える。本実施形態では、電圧印加回路２は、放電周期として第１周期Ｔ１及び第２周期Ｔ２の２つの周期を用いて、放電周期の１周期毎に、放電周期をＴ１→Ｔ２→Ｔ１→Ｔ２→・・・と交互に切り替える。したがって、放電装置１０の放電音は、第１周期Ｔ１の音成分及び第２周期Ｔ２の音成分を主に含むようになる。

【0078】

ここで、第１周期Ｔ１と第２周期Ｔ２との平均は、液体５０の共振周期を含む所定範囲に含まれていることが好ましい。この場合、液体５０の共振周期を含む所定範囲は、放電装置１０が生成する有効成分の量を十分に確保できる範囲であればよい。この結果、放電装置１０が生成する有効成分の量は、後述の図６Ｂの比較例が生成する有効成分の量とほぼ同じにでき、放電装置１０が生成する有効成分の減少を抑えることができる。具体的に、液体５０の共振周期２ｍｓｅｃ（周波数５００Ｈｚ）に対して、第１周期Ｔ１は２．２ｍｓｅｃ（周波数４５５Ｈｚ）、第２周期Ｔ２は１．８ｍｓｅｃ（周波数５５５Ｈｚ）に設定される。すなわち、第１周期Ｔ１と第２周期Ｔ２との平均は、液体５０の共振周期に等しくなる。なお、第１周期Ｔ１と第２周期Ｔ２との平均が液体５０の共振周期に近い程、放電装置１０が生成する有効成分の量を増やすことができる。

【0079】

一方、図６Ｂは、比較例の放電形態を示す。比較例では、放電周期として１つの周期Ｔ１１のみを用いる。ここで、周期Ｔ１１は、液体５０の共振周期２ｍｓｅｃ（周波数５００Ｈｚ）に設定される。したがって、放電装置１０の放電音は、周期Ｔ１１の音成分を主に含むようになる。

【0080】

図７は、横軸に周波数、縦軸を放電音の音圧（大きさ）としたグラフであり、特性Ｙ１、Ｙ１１を示す。特性Ｙ１は、図６Ａの放電形態で動作する放電装置１０が発する放電音の周波数特性である。特性Ｙ１１は、図６Ｂの放電形態で動作する比較例が発する放電音の周波数特性である。

【0081】

特性Ｙ１では、第１周期Ｔ１と第２周期Ｔ２との平均に相当する周波数５００Ｈｚ（周期２ｍｓｅｃ）において、音圧が最大値（ピーク値）Ｐ１になる。特性Ｙ１１では、周期Ｔ１１に相当する周波数５００Ｈｚ（周期２ｍｓｅｃ）において、音圧が最大値（ピーク値）Ｐ１１になる。特性Ｙ１の音圧の最大値Ｐ１は、特性Ｙ１１の音圧の最大値Ｐ１１より小さく、放電装置１０の放電音は、比較例の放電音より小さくなる。図７では、特性Ｙ１の音圧の最大値Ｐ１は、特性Ｙ１１の音圧の最大値Ｐ１１より４～５ｄＢ程度低減（約４０％低減）している。すなわち、放電装置１０は、比較例に比べて放電音を低減させることができる。

【0082】

上述では、第１周期Ｔ１及び第２周期Ｔ２のそれぞれを、放電電極４１に保持されている液体５０の共振周期の近傍から選択しており、放電装置１０が生成する有効成分の量を、比較例が生成する有効成分の量とほぼ同じにできる。しかしながら、第１周期Ｔ１を０．５ｍｓｅｃ、第２周期Ｔ２を３．５ｍｓｅｃとすると、第１周期Ｔ１及び第２周期Ｔ２の平均は共振周期と同じ２ｍｓｅｃになるが、放電装置１０が生成する有効成分の量は、比較例に比べて大幅に減少してしまう。これは、第１周期Ｔ１及び第２周期Ｔ２のそれぞれが、共振周期から離れ過ぎているためである。そのため、第１周期Ｔ１及び第２周期Ｔ２のそれぞれは、共振周期と離れ過ぎていないことが好ましい。すなわち、放電周期としての第１周期Ｔ１及び第２周期Ｔ２は、共振周期の近傍となるように設定されることが好ましい。

【0083】

具体的に、第１周期Ｔ１及び第２周期Ｔ２のそれぞれは、共振周期に共振周期の半値を加えた値である第１値以下、かつ、共振周期から半値を引いた値である第２値以上、であることが好ましい。例えば、共振周期が２ｍｓｅｃであれば、共振周期の半値は１ｍｓｅｃとなる。この場合、第１値は３ｍｓｅｃ（＝２ｍｓｅｃ＋１ｍｓｅｃ）となり、第２値は１ｍｓｅｃ（＝２ｍｓｅｃ－１ｍｓｅｃ）となる。すなわち、第１周期Ｔ１及び第２周期Ｔ２のそれぞれは、１ｍｓｅｃ以上、かつ、３ｍｓｅｃ以下の範囲から選択される。この結果、放電装置１０が生成する有効成分の減少をより抑えることができる。

【0084】

（３）第１変形例
電圧印加回路２は、放電周期を所定回数繰り返す毎に、放電周期を複数の周期のいずれかに切り替えることが好ましい。

【0085】

上述の実施形態では、電圧印加回路２は、放電周期の１周期毎（１つの放電周期毎）に、放電周期を第１周期Ｔ１と第２周期Ｔ２とに交互に、Ｔ１→Ｔ２→Ｔ１→Ｔ２→Ｔ１→・・・と切り替えている。

【0086】

また、電圧印加回路２は、放電周期の複数周期毎（複数の放電周期毎）に、放電周期を第１周期Ｔ１と第２周期Ｔ２とに交互に切り替えてもよい。例えば、図８では、電圧印加回路２は、放電周期の２周期毎（２つの放電周期毎）に、放電周期を第１周期Ｔ１と第２周期Ｔ２とに交互に、Ｔ１→Ｔ１→Ｔ２→Ｔ２→Ｔ１→Ｔ１→Ｔ２→Ｔ２→・・・と切り替えている。

【0087】

（４）第２変形例
電圧印加回路２は、時間の経過に伴って、放電周期を３つ以上の周期のいずれかに切り替えてもよい。

【0088】

放電周期として３つの周期Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３を用いる場合、電圧印加回路２は、例えば図９に示すように、放電周期の１周期毎に、放電周期を第１周期Ｔ１、第２周期Ｔ２、第３周期Ｔ３の順に、Ｔ１→Ｔ２→Ｔ３→Ｔ１→Ｔ２→Ｔ３→・・・と切り替える。

【0089】

また、電圧印加回路２は、放電周期の複数周期毎に、放電周期を第１周期Ｔ１、第２周期Ｔ２、第３周期Ｔ３の順に切り替えてもよい。例えば、電圧印加回路２は、放電周期の２周期毎に、放電周期をＴ１→Ｔ１→Ｔ２→Ｔ２→Ｔ３→Ｔ３→Ｔ１・・・と切り替える。

【0090】

本変形例においても、第１周期Ｔ１と第２周期Ｔ２と第３周期Ｔ３との平均は、液体５０の共振周期に等しいことが好ましい。

【0091】

また、第１周期Ｔ１、第２周期Ｔ２、及び第３周期Ｔ３のそれぞれは、共振周期に共振周期の半値を加えた値である第１値以下、かつ、共振周期から半値を引いた値である第２値以上、であることが好ましい。例えば、共振周期が２ｍｓｅｃであれば、第１周期Ｔ１、第２周期Ｔ２、及び第３周期Ｔ３のそれぞれは、１ｍｓｅｃ以上、かつ、３ｍｓｅｃ以下の範囲から選択される。

【0092】

なお、放電周期として４つ以上の周期を用いてもよい。

【0093】

（５）第３変形例
電圧印加回路２は、放電周期を複数の周期のいずれかにランダムに切り替えることが好ましい。

【0094】

例えば、図１０では、電圧印加回路２は、放電周期の１周期毎に、放電周期を第１周期Ｔ１、第２周期Ｔ２、第３周期Ｔ３のいずれかにランダムに切り替えている。例えば、電圧印加回路２は、乱数発生器（乱数発生機能）を有している。電圧印加回路２は、第１周期Ｔ１、第２周期Ｔ２、及び第３周期Ｔ３のうち、乱数発生器が生成した乱数に対応する周期を、次の放電周期に設定する。

【0095】

本変形例においても、第１周期Ｔ１と第２周期Ｔ２と第３周期Ｔ３との平均は、液体５０の共振周期に等しいことが好ましい。

【0096】

また、第１周期Ｔ１、第２周期Ｔ２、及び第３周期Ｔ３のそれぞれは、共振周期に共振周期の半値を加えた値である第１値以下、かつ、共振周期から半値を引いた値である第２値以上、であることが好ましい。例えば、共振周期が２ｍｓｅｃであれば、第１周期Ｔ１、第２周期Ｔ２、及び第３周期Ｔ３のそれぞれは、１ｍｓｅｃ以上、かつ、３ｍｓｅｃ以下の範囲から選択される。

【0097】

なお、放電周期として４つ以上の周期を用いてもよい。

【0098】

（６）第４変形例
上述の実施形態における放電電極４１及び対向電極４２による放電は、コロナ放電であるが、放電電極４１及び対向電極４２による放電はコロナ放電に限定されない。

【0099】

例えば、放電電極４１及び対向電極４２による放電は、コロナ放電から進展して、放電電極４１と対向電極４２との間の絶縁破壊に至る、という現象が間欠的に繰り返される放電（以下、リーダ放電と称す）であってもよい。リーダ放電では、電圧印加回路２が第１モードで動作して、出力電圧Ｖｏが時間経過に伴って上昇し、放電電極４１での局所的なコロナ放電が進展して絶縁破壊に至ると、比較的大きな出力電流Ｉｏが瞬間的に流れる。その直後に、電圧印加回路２が第２モードで動作して、出力電圧Ｖｏが低下して出力電流Ｉｏが遮断される。その後、電圧印加回路２が、動作モードとして第１モードと第２モードとを交互に繰り返すことで、コロナ放電 → 絶縁破壊 → 放電電流 → 放電遮断、という一連の過程が繰り返される。つまり、リーダ放電では、放電電極４１と対向電極４２との間に放電経路が間欠的に形成され、パルス状の出力電流Ｉｏ（放電電流）が繰り返し発生する。

【0100】

このようなリーダ放電においては、コロナ放電と比較して大きなエネルギーでラジカルが生成され、コロナ放電と比較して２～１０倍程度の大量のラジカルが生成される。このようにして生成されるラジカルは、除菌、脱臭、保湿、保鮮、ウイルスの不活化にとどまらず、様々な場面で有用な効果を奏する基となる。ここで、リーダ放電によってラジカルが生成される際には、オゾンも発生する。但し、リーダ放電では、コロナ放電と比較して２～１０倍程度のラジカルが生成されるのに対して、オゾンの発生量はコロナ放電の場合と同程度に抑えられる。したがって、ラジカルの生成量を増大させながらも、オゾンの発生量を抑制できる。

【0101】

一般的には、一対の電極間にエネルギーを投入して放電を生じさせると、投入したエネルギーの量に応じて、放電形態がコロナ放電から、火花放電、グロー放電、アーク放電へと進展する。

【0102】

コロナ放電は、一方の電極で局所的に発生する放電であり、一対の電極（例えば、放電電極４１及び対向電極４２）間の絶縁破壊を伴わない放電である。火花放電、グロー放電、及びアーク放電は、一対の電極間での絶縁破壊を伴う放電である。火花放電は、瞬間的（単発的）に放電経路が形成される放電である。グロー放電、及びアーク放電においては、一対の電極間にエネルギーが投入されている間、絶縁破壊によって形成される放電経路が維持され、一対の電極間に放電電流が継続的に発生する。電源（例えば、電圧印加回路２）から一対の電極間に対して単位時間当たりに放出可能な電流容量が十分に大きければ、一度形成された放電経路は途切れることなく維持され、コロナ放電、火花放電から、グロー放電、アーク放電へと進展する。

【0103】

一方、リーダ放電は、一対の電極間での絶縁破壊を伴うものの、絶縁破壊が継続的に生じるのではなく、絶縁破壊が間欠的に発生する放電である。そのため、一対の電極間に生じる放電電流は、間欠的に発生する。すなわち、コロナ放電から絶縁破壊に進展した途端一対の電極間に印加する電圧を低下させることで、放電経路が途切れて放電が停止する。このような放電の発生及び停止が繰り返されることにより、一対の電極間に放電電流が間欠的に流れる。このように、リーダ放電は、放電エネルギーの高い状態と放電エネルギーの低い状態とを繰り返す点において、絶縁破壊が瞬間的（単発的）に発生する火花放電、絶縁破壊が継続的に発生する（つまり放電電流が継続的に発生する）グロー放電、及びアーク放電とは相違する。

【0104】

特に、放電電極４１と対向電極４２が上述の（２．１．１）のように構成されることによって、対向電極４２において先端部４１１との間の距離Ｗ１（図３Ｂ参照）が最短となる箇所は、円環状の縁部４２５となる。したがって、放電電極４１と対向電極４２との間の放電経路は、円環状の縁部４２５と先端部４１１との間に生成されやすくなる。すなわち、対向電極４２の円環状の縁部４２５に電界集中が生じやすくなる。その結果、対向電極４２の縁部４２５と放電電極４１の先端部４１１との間を結ぶ円錐側面状に広がる放電経路を形成する放電（以下、ラウンド放電と称す）が安定して生じやすくなる。ラウンド放電では、放電電極４１と対向電極４２との間の放電経路は、先端部４１１から円環状の縁部４２５に至る経路、すなわち点から広がって円環に至る円錐の側面に沿った経路になる。

【0105】

また、放電電極４１及び対向電極４２による放電は、絶縁破壊を間欠的に発生させるラウンド放電（以下、ラウンドリーダ放電と称す）であってもよい。ラウンドリーダ放電は、リーダ放電及びラウンド放電の両方の利点を有している。ラウンドリーダ放電では、放電経路を円錐側面状に広げることで電界集中が急激に成長し全路破壊放電へ進展することを防ぎ、部分破壊放電を空間的に広げることができる。すなわち、ラウンドリーダ放電では、有効成分の生成量をより増大させることができる。

【0106】

また、上述のリーダ放電、ラウンド放電、及びラウンドリーダ放電のそれぞれにおいて、放電電極４１と対向電極４２との間には、部分的に絶縁破壊された放電経路を形成することが好ましい。この場合、放電経路は、放電電極４１の周囲に生成される第１絶縁破壊領域と、対向電極４２の周囲に生成される第２絶縁破壊領域と、を含む。すなわち、放電電極４１と対向電極４２との間には、全体的にではなく部分的（局所的）に、絶縁破壊された放電経路が形成される。本開示でいう「絶縁破壊」は、導体間を隔離している絶縁体（気体を含む）の電気絶縁性が破壊され、絶縁状態が保てなくなることを意味する。気体の絶縁破壊は、例えば、イオン化された分子が電場により加速されて他の気体分子に衝突してイオン化し、イオン濃度が急増して気体放電を起こすために生じる。要するに、部分的（局所的）に絶縁破壊された放電経路では、放電電極４１と対向電極４２とを結ぶ経路上に存在する気体（空気）において、部分的に、つまり一部でのみ、絶縁破壊が生じることになる。すなわち、放電電極４１と対向電極４２との間に形成される放電経路は、全路破壊には至らず、部分的に絶縁破壊された経路であることが好ましい。このように部分的な絶縁破壊が生じた放電経路（一部は絶縁破壊されていない放電経路）であっても、放電電極４１と対向電極４２との間には、放電経路を通して電流が流れ、放電が生じる。このように、部分的に絶縁破壊された放電経路が形成される形態の放電を、「部分破壊放電」と称する。この部分破壊放電では、縁部４２５は、底壁４２１１と突台部４２３との間を断面円弧状の曲面で連結する形状となるように構成されることが好ましい。縁部４２５を曲面とすることで、部分破壊放電が生じやすくなる。

【0107】

このような部分破壊放電においては、コロナ放電と比較して大きなエネルギーでラジカルが生成され、コロナ放電と比較して２～１０倍程度の大量のラジカルが生成される。このようにして生成されるラジカルは、除菌、脱臭、保湿、保鮮、ウイルスの不活化にとどまらず、様々な場面で有用な効果を奏する基となる。ここで、部分破壊放電によってラジカルが生成される際には、オゾンも発生する。ただし、部分破壊放電では、コロナ放電と比較して２～１０倍程度のラジカルが生成されるのに対して、オゾンの発生量はコロナ放電の場合と同程度に抑えられる。

【0108】

また、部分破壊放電とは別に、コロナ放電から進展して、放電電極４１と対向電極４２との間に連続した絶縁破壊（全路破壊）が生じた放電経路（放電電極４１から対向電極４２に至るまで連続して絶縁破壊されている放電経路）が形成される形態の放電がある。このような形態の放電を、以下では「全路破壊放電」と称する。全路破壊放電では、コロナ放電から進展して全路破壊に至ると比較的大きな出力電流Ｉｏ（放電電流）が瞬間的に流れ、その直後に出力電圧Ｖｏが低下して出力電流Ｉｏが遮断され、また出力電圧Ｖｏが上昇して絶縁破壊に至る、という現象が繰り返される。全路破壊放電においては、部分破壊放電と同様に、コロナ放電と比較して大きなエネルギーでラジカルが生成され、コロナ放電と比較して２～１０倍程度の大量のラジカルが生成される。ただし、全路破壊放電のエネルギーは、部分破壊放電のエネルギーに比べても更に大きい。そのため、エネルギー準位が「中」の状態で、オゾンが消失しラジカルが増加することによって、ラジカルが大量に発生したとしても、その後の反応経路においてエネルギー準位が「高」となることで、ラジカルの一部が消失する可能性がある。

【0109】

言い換えれば、全路破壊放電では、その放電に係るエネルギーが高すぎるが故に、生成されたラジカル等の有効成分の一部が消失して、有効成分の生成効率の低下につながる可能性がある。結果的に、部分破壊放電を採用することで、全路破壊放電を採用したときに比較して、有効成分の生成効率の向上を図ることができる。

【0110】

上述のように、放電装置１０において、一対の電極（例えば、放電電極４１及び対向電極４２）間の放電は、コロナ放電に限定されず、リーダ放電、ラウンド放電、又はラウンドリーダ放電であってもよい。

【0111】

リーダ放電は、一対の電極間に放電経路を間欠的に形成し、放電電流（出力電流Ｉｏ）を間欠的に繰り返し発生させる。

【0112】

ラウンド放電は、一対の電極間を結ぶ円錐側面状に広がる放電経路を形成する。

【0113】

ラウンドリーダ放電は、一対の電極間を結ぶ円錐側面状に広がる放電経路を間欠的に形成し、放電電流（出力電流Ｉｏ）を間欠的に繰り返し発生させる。

【0114】

また、リーダ放電、ラウンド放電、及びラウンドリーダ放電のそれぞれは、部分破壊放電及び全路破壊放電のいずれであってもよい。

【0115】

部分破壊放電は、一対の電極間に、部分的に絶縁破壊された放電経路を形成する。

【0116】

全路破壊放電は、一対の電極間に、連続した絶縁破壊が生じた放電経路（一方の電極から他方の電極に至るまで連続して絶縁破壊されている放電経路）を形成する。

【0117】

（７）その他の変形例
対向電極４２は、上述の実施形態の形状に限定されず、放電電極４１との間に放電が生じる形状であればよい。例えば、対向電極４２は、針形状の突起部を備えて、この針形状の突起部と放電電極４１との間で絶縁破壊領域を生成するように構成されてもよい。

【0118】

放電装置１０は、帯電微粒子液を生成するための液体供給部５が省略されていてもよい。この場合、放電装置１０は、放電電極４１、及び対向電極４２間に生じる部分破壊放電によって、空気イオンを生成する。この構成では、空気イオンが有効成分に含まれる。

【0119】

また、液体供給部５は、上述の実施形態のように放電電極４１を冷却して放電電極４１に結露水を発生させる構成に限らない。液体供給部５は、例えば、毛細管現象、又はポンプ等の供給機構を用いて、タンクから放電電極４１に液体５０を供給する構成であってもよい。さらに、液体５０は、水（結露水を含む）に限らず、水以外の液体であってもよい。

【0120】

また、電圧印加回路２は、放電電極４１を正極（プラス）、対向電極４２を負極（グランド）として、放電電極４１と対向電極４２との間に出力電圧Ｖｏを印加するように構成されていてもよい。さらに、放電電極４１と対向電極４２との間に電位差（電圧）が生じればよいので、電圧印加回路２は、高電位側の電極（正極）をグランドとし、低電位側の電極（負極）をマイナス電位とすることで、負荷４にマイナスの電圧を印加してもよい。すなわち、電圧印加回路２は、放電電極４１をグランドとし、対向電極４２をマイナス電位としてもよいし、又は放電電極４１をマイナス電位とし、対向電極４２をグランドとしてもよい。

【0121】

また、電圧印加装置１は、電圧印加回路２と、放電電極４１又は対向電極４２との間に、制限抵抗を備えていてもよい。制限抵抗は、部分破壊放電において、絶縁破壊後に流れる出力電流Ｉｏ（放電電流）のピーク値を制限するための抵抗器である。制限抵抗は、例えば、電圧印加回路２と放電電極４１との間、又は電圧印加回路２と対向電極４２との間に電気的に接続される。

【0122】

また、電圧印加装置１の具体的な回路構成は適宜変更可能である。例えば、電圧印加回路２は、他励式のコンバータに限らず、自励式のコンバータであってもよい。また、電圧発生回路２２は、圧電素子を有する変圧器（圧電トランス）にて実現されてもよい。

【0123】

また、電圧印加回路２が放電電極４１と対向電極４２との間に印加する出力電圧Ｖｏの波形は、図６Ａ、及び図８－図１０に示す波形に限定されない。出力電圧Ｖｏは、徐々に増加して、放電経路が形成されて出力電流Ｉｏ（放電電流）が流れるとすぐに低下する三角波状であってもよい。

【0124】

また、放電装置１０は、対向電極４２が省略されていてもよい。この場合、放電は、放電電極４１と、放電電極４１の周囲に存在する部材（例えば筐体等）と、の間で生じる。さらに、放電装置１０は、液体供給部５と対向電極４２との両方が省略されていてもよい。

【0125】

また、上述の電圧印加装置１と同様の機能は、電圧印加回路２の制御方法、コンピュータプログラム、又はコンピュータプログラムを記録した記録媒体等で具現化されてもよい。すなわち、電圧印加回路２の機能を、電圧印加回路２の制御方法、コンピュータプログラム、又はコンピュータプログラムを記録した記録媒体等で具現化してもよい。

【0126】

また、放電装置１０は、静電霧化装置以外に、イオン発生装置などであってもよい。

【0127】

（８）まとめ
上述の実施形態に係る第１の態様の放電装置（１０）は、液体（５０）を保持する放電電極（４１）を含む負荷（４）に出力電圧（Ｖｏ）を印加することにより、放電電極（４１）に放電を生じさせる電圧印加回路（２）を備える。電圧印加回路（２）は、出力電圧（Ｖｏ）の大きさを変動させる機能と、出力電圧（Ｖｏ）の大きさを変動させる周期である放電周期を、複数の周期（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３）のいずれかに時間の経過に伴って切り替える機能と、を有する。

【0128】

上述の放電装置（１０）は、放電音を低減させることができる。

【0129】

上述の実施形態に係る第２の態様の放電装置（１０）では、第１の態様において、複数の周期（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３）の平均は、出力電圧（Ｖｏ）の変動によって生じる液体（５０）の振動の振幅が最大になる共振周期を含む所定範囲に含まれていることが好ましい。

【0130】

上述の放電装置（１０）は、有効成分の生成量の減少を抑えながら、放電音を低減させることができる。

【0131】

上述の実施形態に係る第３の態様の放電装置（１０）では、第１又は第２の態様において、複数の周期（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３）のそれぞれは、周期的に変動する出力電圧（Ｖｏ）によって生じる液体（５０）の振動の振幅が最大になる共振周期に共振周期の半値を加えた値である第１値以下、かつ、共振周期から前記半値を引いた値である第２値以上、であることが好ましい。

【0132】

上述の放電装置（１０）は、有効成分の生成量の減少をより抑えながら、放電音を低減させることができる。

【0133】

上述の実施形態に係る第４の態様の放電装置（１０）は、第１乃至第３の態様のいずれか１つにおいて、放電電極（４１）に液体（５０）を供給する液体供給部（５）、を更に備えることが好ましい。

【0134】

上述の放電装置（１０）は、放電電極（４１）に液体（５０）が自動的に供給されるので、放電電極（４１）に液体（５０）を供給する人の作業が不要となる。

【0135】

上述の実施形態に係る第５の態様の放電装置（１０）では、第１乃至第４の態様のいずれか１つにおいて、液体（５０）は、放電によって静電霧化されることが好ましい。

【0136】

上述の放電装置（１０）は、ラジカルを含有する帯電微粒子液を生成することができる。したがって、ラジカルが単体で空気中に放出される場合に比べて、ラジカルの長寿命化を図ることができる。さらに、帯電微粒子液が例えばナノメータサイズであることで、比較的広範囲に帯電微粒子液を浮遊させることができる。

【0137】

上述の実施形態に係る第６の態様の放電装置（１０）では、第１乃至第５の態様のいずれか１つにおいて、電圧印加回路（２）は、放電周期を所定回数繰り返す毎に、放電周期を複数の周期（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３）のいずれかに切り替えることが好ましい。

【0138】

上述の放電装置（１０）は、放電音を低減させることができる。

【0139】

上述の実施形態に係る第７の態様の放電装置（１０）では、第１乃至第５の態様のいずれか１つにおいて、電圧印加回路（２）は、放電周期を複数の周期（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３）のいずれかにランダムに切り替えることが好ましい。

【0140】

上述の放電装置（１０）は、放電音を低減させることができる。

【符号の説明】

【0141】

１０ 放電装置
２ 電圧印加回路
４ 負荷
４１ 放電電極
５ 液体供給部
５０ 液体
Ｖｏ 出力電圧
Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３ 周期

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】