JP2002319471A

JP2002319471A - イオン発生素子及びそれを備えた装置

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Publication number: JP2002319471A
Application number: JP2001120856A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Nishikawa; 和男西川; Hideo Nojima; 秀雄野島
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2001-04-19
Filing date: 2001-04-19
Publication date: 2002-10-31

Abstract

(57)【要約】【課題】比較的実効値の小さな交流電圧の印加によ
って正イオン及び負イオンを両方発生させて、空気中の
浮遊細菌の殺菌除去効果が得られるイオン発生素子を提
供する。【解決手段】イオン発生素子１０は、針状電極１と、
接地電位に接続されたＧＮＤ導体４と、針状電極１とＧ
ＮＤ導体４との間に交流電圧を印加する交流電源２とか
ら構成されている。針状電極１は、直径１ｍｍ、長さ３
０ｍｍ、及び先端曲率０．１ｍｍのステンレスＳＵＳ３
０４製の針状部１ａと、この針状部１ａと一体に形成さ
れるとともに、交流電源２に接続された板状部１ｂとか
ら成る。そして、この針状電極１に交流電源２を用い
て、実効値が１．５〜３．０ｋＶの範囲の比較的小さな
交流電圧を印加することにより、効率良く充分量の正イ
オン及び負イオンを発生できる。そのため、別途安全回
路を設けなくても、感電の危険性を低減できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、イオン発生素子及
びそれを備えた装置（例えば、空気清浄機、空気調和
機、除湿器、加湿器、電気ヒータ、石油ストーブ、ガス
ヒータ、クーラーボックス、及び冷蔵庫等）に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】近年、住環境の高気密化に伴い、人体に
有害な空気中の浮遊細菌を取り除き、健康で快適な生活
を送りたいという要望が強くなっている。こうした要望
に応えるため、抗菌作用を有する各種のフィルタを備え
た空気清浄機等の装置が開発されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような空気清浄機
等においては、空間の空気を吸引してフィルタにより汚
染物質を吸着又は分解する方式が採用されている。その
ため、長期間にわたる使用によりフィルタの交換等のメ
ンテナンスが不可欠であり、しかも、フィルタの特性が
充分でないため、満足のいく性能が得られていない。

【０００４】それに対し、イオン発生装置を用いて発生
させたイオンを送風することにより、空気中のイオン濃
度を増加させる空気清浄機や空気調和機が開発されてい
る。しかしながら、現状のこうした機器は、負イオンリ
ッチな居住空間を提供するものがほとんどであり、負イ
オンによる人間をリラックスさせる効果はある程度期待
できるものの、空気中の浮遊細菌の積極的な除去につい
てはほとんど効果が認められていない。

【０００５】また、従来のイオン発生装置は、直流高電
圧やパルス高電圧を放電針に印加することにより、イオ
ンを発生させる方式が主流であるので、少なくとも５ｋ
Ｖ以上の高電圧を必要とする。そのため、製品や周辺の
機器等が帯電して、ホコリが多く付着するという問題が
あった。更に、高電圧に人体が触れて感電する恐れがあ
るため、安全回路を設置するなどして安全性を充分に確
保する必要があった。そのため、製品の価格の上昇を招
いていた。

【０００６】本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなさ
れたものであり、比較的実効値の小さな交流電圧の印加
によって正イオン及び負イオンを両方発生させて、空気
中の浮遊細菌の殺菌除去効果が得られるイオン発生素子
を提供することを目的とする。また、本発明の他の目的
は、そのようなイオン発生素子を備えることにより、快
適な住環境を実現できる空気清浄機等の装置を提供する
ことを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明のイオン発生素子は、対極電極は設けずに、針状
電極のみを設け、この針状電極に印加する交流電圧の実
効値が１．５ｋＶ〜３．０ｋＶの範囲であることを特徴
とする。

【０００８】これによると、交流電圧を針状電極に印加
することにより、交互に極性の変化する針状電極から空
気分子へ電荷移動が起こり、正イオン及び負イオンが発
生する。このとき、正イオンとしてはＨ⁺（Ｈ₂Ｏ）_n、
負イオンとしてはＯ₂ ^-（Ｈ₂Ｏ）_nが最も安定に生成す
る。

【０００９】これらのイオンは、正イオン又は負イオン
単独では、空気中の浮遊細菌に対し、格別な効果はな
い。しかし、これら正イオンと負イオンが両方生成する
と、正・負のイオンが化学反応を起こして活性種である
過酸化水素（Ｈ₂Ｏ₂）又は水酸化ラジカル（・ＯＨ）が
生成する。このＨ₂Ｏ₂又は・ＯＨは極めて強力な活性を
示す。正・負のイオンが両方空間内に放出されると、こ
れらの正・負のイオンは空気中の浮遊細菌を取り囲み、
化学反応により分解・除去する。

【００１０】また、本発明のイオン発生素子は、針状電
極と、該針状電極と所定の距離を有して対向するメッシ
ュ状電極と、前記針状電極と前記メッシュ状電極との間
に実効値が０．５ｋＶ〜２．０ｋＶの交流電圧を印加す
る交流電源と、を備えたことを特徴とする。

【００１１】これによると、交流電圧を針状電極とメッ
シュ状電極との間に印加することにより、交互に極性の
変化する電極間から空気分子へ電荷移動が起こり、正イ
オン及び負イオンが発生する。そして、これらの正イオ
ンと負イオンとの反応によって、除菌作用に優れた上記
活性種が生成する。

【００１２】この場合、前記交流電圧の周波数を２０ｋ
Ｈｚ以上とすると、人間の可聴範囲を超えるため、イオ
ン発生素子の動作中に騒音が発生することなく静かであ
る。

【００１３】また、前記針状電極の先端曲率を０．１ｍ
ｍ以下とすると、先端の電界強度が増すため、イオン発
生素子の低電圧動作によっても効率良く充分量のイオン
が発生する。

【００１４】そして、このようなイオン発生素子を空気
清浄機を始めとする様々な装置に搭載することにより、
正イオン及び負イオンを空間の隅々まで届かせて空気中
の浮遊細菌を効率良く除去できる。

【００１５】

【発明の実施の形態】＜第１の実施形態＞本発明の第１
の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、
本実施形態に係るイオン発生素子を示す概略的な構成図
である。イオン発生素子１０は、図１に示すように、針
状電極１と、接地電位に接続されたＧＮＤ導体４と、針
状電極１とＧＮＤ導体４との間に高周波の交流電圧を印
加する交流電源２とから構成されている。

【００１６】針状電極１は、直径１ｍｍ、長さ３０ｍ
ｍ、及び先端曲率０．１ｍｍのステンレスＳＵＳ３０４
製の針状部１ａと、この針状部１ａと一体に形成される
とともに、交流電源２に接続された板状部１ｂとから成
る。

【００１７】そして、交流電源２を用いて一定の条件を
満たす交流電圧を、針状電極１の板状部１ｂに印加する
ことにより、交互に極性の変化する針状部１ａから空気
分子への電荷移動が起こり、正イオン及び負イオンを発
生させることができる。尚、針状部１ａは、図７のよう
に、複数の針状部１ａから成る鋸歯状をしていても良
い。

【００１８】図２は、そのイオン発生素子１０の針状電
極１に、交流電源２を用いて種々の実効値及び周波数の
交流電圧を印加した場合に、針状電極１から１０ｃｍだ
け離れた位置で測定した正イオン及び負イオンの濃度を
オゾン濃度とともに示す表である。

【００１９】図２に示すように、交流電圧の実効値、及
び周波数が、それぞれ１．０ｋＶ、及び２５ｋＨｚの場
合にはイオンの発生は観測されなかったが、実効値を
１．５ｋＶに上げると、周波数２５ｋＨｚにおいてわず
かながら正イオン及び負イオンの発生が認められた。

【００２０】更に、実効値を３．０ｋＶまで上げると、
周波数を６０Ｈｚに下げても充分量のイオンを発生させ
ることができた。この場合、６０Ｈｚ〜９０ｋＨｚの広
い周波数帯域において、イオンの発生が確認された。ま
た、いずれの実効値、及び周波数でも、有害なオゾンの
発生を抑制することができた。ただし、２０ｋＨｚ以下
の周波数では、動作時に騒音が聞こえて耳障りなので、
少なくとも２０ｋＨｚ以上の周波数とするのが実用上は
好ましい。

【００２１】それに対し、針状電極１の針状部１ａの先
端曲率を０．３ｍｍとし、交流電源２を用いて実効値、
及び周波数がそれぞれ３．０ｋＶ、及び２５ｋＨｚの交
流電圧を印加した場合は、イオンの発生は確認されなか
った。

【００２２】以上説明したように本実施形態によると、
先端曲率が０．１ｍｍ以下の針状電極１に、実効値、及
び周波数がそれぞれ１．５ｋＶ〜３．０ｋＶ、及び２０
ｋＨｚ以上の交流電圧を印加することにより、有害なオ
ゾンの発生を抑制して、効率良く充分量の正イオン及び
負イオンを発生できる。

【００２３】従って、印加する交流電圧の実効値が比較
的小さく、人間の聴覚によって認識できない高周波であ
るため、別途安全回路を設けなくても、動作時の感電の
危険性を低減できるとともに、騒音が小さく静かなイオ
ン発生素子１０を提供できる。

【００２４】＜第２の実施形態＞本発明の第２の実施形
態について図面を参照して説明する。図３は、本実施形
態に係るイオン発生素子を示す概略的な構成図である。
この図において、図１に示した上記第１の実施形態のイ
オン発生素子と同一の部材には同一の符合を附してい
る。

【００２５】イオン発生素子１０は、図３に示すよう
に、上下端が開放された円筒状のケーシング１２と、該
ケーシング１２の内部の軸方向に対向して配された針状
電極１及びメッシュ状電極３と、接地電位に接続された
ＧＮＤ導体４と、メッシュ状電極３を接地電位として針
状電極１とメッシュ状電極３との間に高周波の交流電圧
を印加する交流電源２とから構成されている。

【００２６】針状電極１は、直径１ｍｍ、長さ３０ｍ
ｍ、及び先端曲率０．１ｍｍのステンレスＳＵＳ３０４
製の針状部１ａと、この針状部１ａと一体に形成される
とともに、交流電源２に接続された板状部１ｂとから成
る電極である。一方、メッシュ状電極３は、線径０．８
ｍｍ、目開き数９メッシュ、直径２０ｍｍのステンレス
ＳＵＳ３０４から形成されており、例えば、針状部１ａ
から１０ｍｍの距離を有して針状電極１と対向してい
る。

【００２７】そして、交流電源２を用いて一定の条件を
満たす交流電圧を針状電極１とメッシュ状電極３との間
に印加することにより、交互に極性の変化する電極間で
電荷移動が起こり、正イオン及び負イオンを同時に発生
させることができる。尚、針状部１ａは、図７のよう
に、複数の針状部１ａから成る鋸歯状をしていても良
い。

【００２８】図４は、そのイオン発生素子１０の針状電
極１とメッシュ状電極３との間に、周波数２５ｋＨｚの
交流電圧を、その実効値を種々変更して印加した場合
に、針状電極１から１０ｃｍだけ離れた位置で測定した
正イオン及び負イオンの濃度をオゾン濃度とともに示す
表である。

【００２９】図４に示すように、交流電圧の実効値が
０．５ｋＶ以上で、正イオン及び負イオンの発生が確認
された。特に、実効値を１．０ｋＶ以上に上昇させると
ことにより、充分量のイオンを発生させることができ
た。ただし、２．５ｋＶ以上の実効値では、針状電極１
とメッシュ状電極３との間で火花放電が起こり、異常音
の発生があった。

【００３０】以上説明したように本実施形態によると、
針状電極１の先端曲率を０．１ｍｍにして、該針状電極
１とメッシュ状電極３との間に、実効値、及び周波数が
それぞれ０．５ｋＶ〜２．０ｋＶ、及び２５ｋＨｚの交
流電圧を印加することにより、有害なオゾンの発生を抑
制して、効率良く充分量の正イオン及び負イオンを発生
できる。

【００３１】従って、印加する交流電圧の実効値が比較
的小さく、人間の聴覚によって認識できない高周波であ
るため、別途安全回路を設けなくても、動作時の感電の
危険性を低減できるとともに、騒音が小さく静かなイオ
ン発生素子１０を提供できる。

【００３２】＜第３の実施形態＞本発明の第３の実施形
態について図面を参照して説明する。図５は本実施形態
に係る空気清浄機の概略的な側面断面図である。この空
気清浄機１３には、上記第１の実施形態によるイオン発
生素子１０（図１参照）が搭載されている。

【００３３】図５に示すように、空気清浄機１３のケー
シング１４の前面には、空気の吸込口６が形成されてい
る。また、ケーシング１４の天板には、スリット状の空
気の吹出口８が開口形成されている。そして、ケーシン
グ１４の内部には、送風用のファン５が配されている。
更に、吸込口６の下流側には除塵脱臭フィルタ７が配設
されている。

【００３４】以上のように構成された空気清浄機１３に
よる除菌性能を評価するため、以下の実験を行った。ま
ず、空気清浄機１３を縦２ｍ×横２．５ｍ×高さ２．７
ｍの密閉された対象区域に設置した。次いで、大腸菌を
対象区域内にミスト状に散布した。そして、空気清浄機
１３のファン５を流速３ｍ／秒で運転するとともに、交
流電源２を用いて実効値３．０ｋＶ、周波数９０ｋＨｚ
の交流電圧を針状電極１に印加した。

【００３５】これにより、イオン発生素子１０の動作に
よって発生した正イオン及び負イオンは、ファン５の回
転によって対象区域内に速やかに送出された。このと
き、所定の時間の経過とともに対象区域内の大腸菌をBi
otest Hyton RCSエアサンプラーで採取して菌数を測定
した。結果を図６に示す。

【００３６】図６に示すように、約１時間の空気清浄機
１３の運転で菌数は約８５％減少した。従って、本実施
形態のイオン発生素子１０を搭載した空気清浄機１３の
運転によって、空気中の浮遊細菌を適度に殺菌除去でき
るものと期待される。

【００３７】尚、本発明のイオン発生素子が搭載される
装置は、上記の空気清浄機に限定されない。その他とし
て、例えば、空気調和機、除湿器、加湿器、電気ヒー
タ、石油ストーブ、ガスヒータ、クーラーボックス、冷
蔵庫等に搭載することによっても、同様な除菌効果が得
られる。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように本発明のイオン発生
素子によると、先端曲率が０．１ｍｍ以下の針状電極
に、実効値の比較的小さな高周波の交流電圧を印加する
ことにより、効率よく充分量の正イオン及び負イオンを
発生できる。そのため、別途安全回路等を設けなくて
も、感電の危険性を低減できる。この場合、交流電圧の
周波数を２０ｋＨｚ以上とすることにより、動作時の騒
音が小さく静かなイオン発生素子を提供できる。

【００３９】そして、そのようなイオン発生素子を空気
清浄機等の装置に搭載することにより、正イオンと負イ
オンを空間の隅々まで届かせて空気中の浮遊細菌を効率
良く除去できる。従って、細菌の少ない快適な居住空間
を実現できる。特に、その装置が冷蔵庫である場合に
は、庫内に貯蔵した食品の鮮度を長持ちできるようにな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係るイオン発生
素子の概略的な構成図である。

【図２】そのイオン発生素子の針状電極に種々の実
効値及び周波数の交流電圧を印加した場合に、針状電極
から１０ｃｍだけ離した位置で測定した正イオン及び負
イオンの濃度をオゾン濃度とともに示す表である。

【図３】本発明の第２の実施形態に係るイオン発生
素子の概略的な構成図である。

【図４】そのイオン発生素子の針状電極とメッシュ
状電極との間に、周波数２５ｋＨｚの交流電圧の実効値
を種々変更して印加した場合に、針状電極から１０ｃｍ
の距離を離した位置で測定した正イオン及び負イオンの
濃度をオゾン濃度とともに示す表である。

【図５】本発明の第３の実施形態に係る空気清浄機
の概略的な側面断面図である。

【図６】その空気調和機を対象区域に設置し、その
運転を開始してから時間の経過とともに空気中の大腸菌
の濃度の変化を示す図である。

【図７】複数の針状部から成る鋸歯状をしている針
状電極の平面図である。

【符号の説明】

１針状電極２交流電源３メッシュ状電極４ＧＮＤ導体５ファン６吸込口７除塵脱臭フィルタ８吹出口１０イオン発生素子１３空気清浄機１２，１４ケーシング

フロントページの続きＦターム(参考） 3L051 BC10 4C080 AA07 BB02 CC12 HH02 JJ01 KK02 LL02 MM40 QQ11

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】対極電極は設けずに、針状電極のみを設
け、この針状電極に印加する交流電圧の実効値が１．５
ｋＶ〜３．０ｋＶの範囲であることを特徴とするイオン
発生素子。
【請求項２】針状電極と、該針状電極と所定の距離を
有して対向するメッシュ状電極と、前記針状電極と前記
メッシュ状電極との間に実効値が０．５ｋＶ〜２．０ｋ
Ｖの交流電圧を印加する交流電源と、を備えたことを特
徴とするイオン発生素子。
【請求項３】前記針状電極に印加する交流電圧の周波
数が２０ｋＨｚ以上の範囲であることを特徴とする請求
項１又は請求項２に記載のイオン発生素子。
【請求項４】前記針状電極の先端曲率が０．１ｍｍ以
下であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれ
かに記載のイオン発生素子。
【請求項５】前記針状電極は、複数の針状部から成る
鋸歯状をしていることを特徴とする請求項１〜請求項４
のいずれかに記載のイオン発生素子。
【請求項６】請求項１〜請求項５のいずれかに記載の
イオン発生素子を備えた空気清浄機。
【請求項７】請求項１〜請求項５のいずれかに記載の
イオン発生素子を備えた空気調和機。
【請求項８】請求項１〜請求項５のいずれかに記載の
イオン発生素子を備えた除湿器。
【請求項９】請求項１〜請求項５のいずれかに記載の
イオン発生素子を備えた加湿器。
【請求項１０】請求項１〜請求項５のいずれかに記載
のイオン発生素子を備えた電気ヒータ。
【請求項１１】請求項１〜請求項５のいずれかに記載
のイオン発生素子を備えた石油ストーブ。
【請求項１２】請求項１〜請求項５のいずれかに記載
のイオン発生素子を備えたガスヒータ。
【請求項１３】請求項１〜請求項５のいずれかに記載
のイオン発生素子を備えたクーラーボックス。
【請求項１４】請求項１〜請求項５のいずれかに記載
のイオン発生素子を備えた冷蔵庫。