JP2006034946A - イオン発生器 - Google Patents

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    • H01T23/00—Apparatus for generating ions to be introduced into non-enclosed gases, e.g. into the atmosphere

Abstract

【課題】 短時間の間に充分な量のイオンを発生することで、人体に有害でない水準のイオン発生数を維持するイオン発生器を提供する。
【解決手段】 陽イオンを発生する第１電極１１と；前記第１電極１１から予め設定された距離だけ離隔され、電子および陰イオンを発生する針状の第２電極１２と、を含み；前記第１電極１１から発生する陽イオンと前記第２電極１２から発生する電子とが反応して水素原子を生成し、前記水素原子と前記第２電極１２から発生した陰イオンとが反応して空気中の細菌を殺菌するイオン発生器を構成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、イオン発生器に関するもので、詳しくは、陽イオンおよび陰イオンを発生して空気中の細菌を殺菌するイオン発生器に関するものである。
一般に、空気浄化装置は、ハウジングの内部に設置されて各種の不純物をろ過するフィルターと、ハウジングの内部に流入されてフィルターを通過する室内空気をハウジングの外部に吐出する送風ファンと、陰イオンを発生する陰イオン発生器と、を備えている。
この空気浄化装置の送風ファンが駆動されると、室内空気は、フィルターを通過しながら浄化され、陰イオン発生器により生成された陰イオンと一緒に室内に吐出される。しかしながら、陰イオン発生器を備えた従来の空気浄化装置において、フィルターおよび陰イオンのみで細菌を殺菌するには限界があり、陽イオンおよび陰イオンの全てを発生して殺菌できるイオン発生器が開発された。これは、特許文献１に詳しく開示されている。
従来のイオン発生器は、放電電極および誘導電極に交流電流を印加し、交代で発生した陽イオンおよび陰イオンを室内に供給していた。このときに発生した陽イオンは、水素イオン(Ｈ＋)であり、陰イオンは、スーパーオキサイドアニオン(Ｏ２ −)である。水素イオンおよびスーパーオキサイドアニオン(Ｏ２ −)が室内に供給されると、水酸基(ＯＨ)または過酸化水素(Ｈ２Ｏ２)が形成されるが、これらの物質が細菌に付着されて酸化反応を起こすことで細菌を除去した。
しかしながら、このような従来のイオン発生器は、人体に有害な水素イオンおよびスーパーオキサイドアニオン(Ｏ２ −)がそのまま室内に放出されるため、使用者により吸入される場合、健康を害する憂いがある。また、一個のイオン発生器から陽イオンおよび陰イオンを交代で発生するので、相当量の陽イオンおよび陰イオンが、殺菌作用をする前に相互結合されて消滅することで、殺菌に必要なイオンを短時間内に充分に発生することができない。
特開２００３−１２３９４０号公報
本発明のイオン発生器は、短時間内に充分な量のイオンを発生することで、人体に有害でない程のイオン発生数を維持することに目的がある。
前記目的を達成するために、本発明によるイオン発生器は、陽イオンを発生する第１電極と；前記第１電極から予め設定された距離だけ離隔され、電子および陰イオンを発生する針状の第２電極と、を含み；前記第１電極から発生する陽イオンと前記第２電極から発生する電子とが反応して水素原子を生成し、前記水素原子と前記第２電極から発生した陰イオンとが反応して空気中の細菌を殺菌するように構成したことを特徴とする。
また、本発明によるイオン発生器は、水素イオンを発生する第１電極と；前記第１電極から２５ｍｍ〜５０ｍｍの距離に設置され、５ｍｍ〜２５ｍｍの高さおよび針状を有して電子およびスーパーオキサイドアニオンを発生する第２電極と、を含み；前記第１電極から発生した水素イオンと前記第２電極から発生した電子とが反応して水素原子を生成し、前記水素原子と前記第２電極から発生したスーパーオキサイドアニオンとが反応して空気中の細菌を殺菌するように構成したことを特徴とする。
本発明によるイオン発生器は、人体に有害な水素イオンの代わりに水素原子(Ｈ)を殺菌に用い、水素原子(Ｈ)と活性酸素の一種であるスーパーオキサイドアニオン(Ｏ２ −)とが反応して中和することで、殺菌をしながらも、使用者が有害な水素イオンおよびスーパーオキサイドアニオン(Ｏ２ −)に露出されることを防止できる。
また、イオン発生器の陽イオン発生部および陰イオン発生部を別途に構成することにより、同一のイオン発生部から陽イオンおよび陰イオンが交代で発生する場合に起こっていた、陽イオンと陰イオンとの結合によりイオンが消滅することで、殺菌に用いられるイオンの数が減少するという現象を防止できる。
また、イオン発生器の陽イオン発生部および陰イオン発生部を別途に構成することで、殺菌に要する充分な量のイオンを短時間内に生成するので、殺菌性能を向上できる。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
まず、図１は、本発明の実施形態によるイオン発生器を示した図で、図２は、図１に示したイオン発生器から発生するイオンを示した図である。図１および図２に示すように、イオン発生器は、支え台１０の上面に設置されるセラミックプレート１１と、このセラミックプレート１１から予め設定された距離だけ離隔される針状電極１２と、セラミックプレート１１および針状電極１２から発生するイオンの拡散範囲を所定空間内に限定するためのカバー１３と、から構成される。
支え台１０の上面には、セラミックプレート１１を設置するための陥没空間が設けられており、この陥没空間にセラミックプレート１１が挿入される。セラミックプレート１１は、陽イオンを発生する部分であり、内部上部に設けられた放電電極１４と、内部中央に設けられた誘導電極１５と、を含んでいる。また、放電電極１４および誘導電極１５を除いた部分には、保護層をセラミックにより形成する。
放電電極１４と誘導電極１５との間には、＋極性の高電圧(好ましくは、約３．９ｋＶ〜４．３ｋＶ；それ以上および以下の電圧範囲も適用可能である)が印加されるが、このように、放電電極１４と誘導電極５との間に＋極性の高電圧が印加されると、セラミックプレート１１では、プラズマ放電により空気中の水分(Ｈ２Ｏ)が電離されて水素イオン(Ｈ+)が発生することになる。
一方、針状電極１２と接地電極１７との間には、−極性の高電圧(３．２ｋＶ〜３．６ｋＶ)が印加される。針状電極１２に−極性の高電圧が印加されると、プラズマ放電により針状電極１２の周囲に陽イオンが集積することになり、多量の電子が針状電極１２から空気中に放出される。この空気中に放出された多量の電子は、非常に不安定であるので、酸素分子(Ｏ２)に捕獲されてスーパーオキサイドアニオン(Ｏ２ −)を形成する。したがって、針状電極１２に−極性の高電圧が印加されると、電子およびスーパーオキサイドアニオン(Ｏ２ −)を発生することになる。
針状電極１２から各電子が放出されると、これら電子は、セラミックプレート１１から発生して針状電極１２の周囲を通過する水素イオンと結合し、水素原子(または、活性水素、Ｈ)を生成する。このとき、セラミックプレート１１から発生した水素イオンと針状電極１２から発生した電子とをよく結合するために、イオン発生器の一側に送風装置１８を設置する。よって、この送風装置１８を駆動することで、水素イオンを強制的に針状電極１２側に送ることもできる。
このように、セラミックプレート１１から発生した水素イオンと針状電極１２から放出された電子とが結合して水素原子(Ｈ)になることで、イオン発生器から最終的に排出される物質は、水素原子(Ｈ)およびスーパーオキサイドアニオン(Ｏ２ −)になる。
カバー１３は、トンネル状を有しており、支え台１０の上面両側に長手方向に形成されたカバーレール１６に沿って、その両側下部がスライディングしながら着脱される。支え台１０にカバー１３が付着された状態で、イオン発生器が水素イオンを発生し、送風装置１８がカバー１３の一側から送風すると、水素イオンは、カバー１３の内部から針状電極１２側に移動することになり、針状電極１２から放出された電子と結合して水素原子(Ｈ)になった後、カバー１３の他側に排出される。また、針状電極１２から発生したスーパーオキサイドアニオン(Ｏ２ −)も、送風により水素原子(Ｈ)と一緒にカバーの他側に排出される。
図３ａ乃至３ｅは、図１に示したイオン発生器の殺菌過程を示した図である。図３ａに示すように、イオン発生器から水素原子(Ｈ)およびスーパーオキサイドアニオン(Ｏ２ −)が空気中に排出されると、空気中に浮遊する細菌の静電気(＋極性)により細菌の静電気と反対の極性を有するスーパーオキサイドアニオン(Ｏ２ −)が細菌の表面に吸着される。このように、スーパーオキサイドアニオン(Ｏ２ −)が細菌に吸着されると、図３ｂおよび図３ｃに示すように、水素原子(Ｈ)がスーパーオキサイドアニオン(Ｏ２ −)に吸着される。
スーパーオキサイドアニオン(Ｏ２ −)および水素原子(Ｈ)が細菌の表面に吸着されると、下記の反応式１および２により、図３ｄおよび図３ｅに示したような状態になる。
［反応式１］
Ｈ＋ Ｏ２ −→ＨＯ２(ヒドロペルオキシラジカル)＋ｅ＋細菌の静電気
［反応式２］
ＨＯ２+３Ｈ(細菌の細胞膜をなす蛋白質の水素原子)→２Ｈ２Ｏ
すなわち、接触されたスーパーオキサイドアニオン(Ｏ２ −)および水素原子(Ｈ)は、ヒドロペルオキシラジカルを形成し、スーパーオキサイドアニオン(Ｏ２ −)の電子は、細菌の静電気と互いに相殺される。また、ヒドロペルオキシラジカル(ＨＯ２)は、細菌の細胞膜構成成分である蛋白質から３個の水素原子(Ｈ)を奪って二分子の水を作る。したがって、水素原子(Ｈ)を奪われた細胞膜の蛋白質分子が破壊されることで、細菌の細胞膜も破壊されて殺菌が行われる。
図４は、図１に示したイオン発生器におけるセラミックプレートと針状電極との相関関係を示した図で、図５ａおよび図５ｂは、図１に示したイオン発生器の特性を示したグラフである。図４、図５ａおよび図５ｂに示すように、針状電極１２は、セラミックプレート１１から予め設定された距離だけ離隔設置されるが、針状電極１２とセラミックプレート１１との離隔距離および針状電極１２の高さによって、セラミックプレート１１から発生した水素イオンにより生成される水素原子(Ｈ)の数が変わるので、セラミックプレート１１の大きさ、針状電極１２の高さなどによって両者の離隔距離を調節することが好ましい。すなわち、図５ａおよび図５ｂに示すように、セラミックプレート１１から約２５ｍｍ〜５０ｍｍ離隔された位置に針状電極１２を設置し、針状電極１２の高さを約５ｍｍ〜２５ｍｍの範囲にすると、結合するイオンの数が人体に無害な範囲内で最大化され、活性水素の数も極大化される。
本発明の実施形態によるイオン発生器を示した図である。 図１に示したイオン発生器から発生するイオンを示した図である。 図１に示したイオン発生器の殺菌過程を示した図である。 図１に示したイオン発生器の殺菌過程を示した図である。 図１に示したイオン発生器の殺菌過程を示した図である。 図１に示したイオン発生器の殺菌過程を示した図である。 図１に示したイオン発生器の殺菌過程を示した図である。 図１に示したイオン発生器におけるセラミックプレートと針状電極との相関関係を示した図である。 図１に示したイオン発生器の特性を示したグラフである。 図１に示したイオン発生器の特性を示したグラフである。
符号の説明
１０ 支え台
１１ セラミックプレート
１２ 針状電極
１３ カバー
１６ カバーレール

Claims (6)

  1. 陽イオンを発生する第１電極と；
    前記第１電極から予め設定された距離だけ離隔され、電子および陰イオンを発生する針状の第２電極と、を含み；
    前記第１電極から発生する陽イオンと前記第２電極から発生する電子とが反応して水素原子を生成し、前記水素原子と前記第２電極から発生した陰イオンとが反応して空気中の細菌を殺菌するように構成したことを特徴とするイオン発生器。
  2. 前記第１電極と前記第２電極との間の距離は、２５ｍｍ〜５０ｍｍの範囲を有することを特徴とする請求項１記載のイオン発生器。
  3. 前記第２電極の高さは、５ｍｍ〜２５ｍｍの範囲を有することを特徴とする請求項１記載のイオン発生器。
  4. 前記第１電極は、相互に対向する放電電極および誘導電極を含み；
    前記放電電極と前記誘導電極との間には、＋極性の高電圧が印加されることを特徴とする請求項１記載のイオン発生器。
  5. 前記第２電極には、−極性の高電圧が印加されることを特徴とする請求項１記載のイオン発生器。
  6. 水素イオンを発生する第１電極と；
    前記第１電極から２５ｍｍ〜５０ｍｍの距離に設置され、５ｍｍ〜２５ｍｍの高さおよび針状を有して電子およびスーパーオキサイドアニオンを発生する第２電極と、を含み；
    前記第１電極から発生した水素イオンと前記第２電極から発生した電子とが反応して水素原子を生成し、前記水素原子と前記第２電極から発生したスーパーオキサイドアニオンとが反応して空気中の細菌を殺菌するように構成したことを特徴とするイオン発生器。
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