JP2006079950A - イオン発生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 放電面の汚れを防止し、イオン又はオゾンの生成量を保つイオン発生装置を提供することである。
【解決手段】 イオン発生装置は、誘電体１１と、誘電体１１を介して対向する放電電極１２ａ及び誘導電極１２ｂと、放電電極１２ａの誘電体１１とは反対側に設けられた光触媒層１４と、放電電極１２ａと光触媒層１４との間に設けられた絶縁層１３とを有するイオン発生素子１０と、イオン発生素子１０に接続された電圧印加回路２０と、発光により運転状態を報知するとともに、光触媒層１４へも照射する光源とを備えた構成とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、イオン（プラスイオンとマイナスイオン）又はオゾンを空間に放出することで、空気中に浮遊する細菌やカビ菌、有害物質などを不活性化することが可能なイオン発生装置に関するものである。

一般に、事務所や会議室など、換気の少ない密閉化された部屋では、室内の人数が多いと、呼吸により排出される二酸化炭素、タバコの煙、埃などの空気汚染物質が増加するため、人間をリラックスさせる効能を有するマイナスイオンが空気中から減少していく。特に、タバコの煙が存在すると、マイナスイオンは通常の１／２〜１／５程度にまで減少することがあった。そこで、空気中のマイナスイオンを補給するため、従来から種々のイオン発生装置が市販されている。

また、従来より、本発明者らが鋭意研究を進めた結果、プラスイオンとマイナスイオンの双方を同時に発生させ、空気中に放出することで、空気中の浮遊カビ菌等を不活性化し得ることが見出されている。すなわち、空気中にプラスイオンであるＨ⁺（Ｈ₂Ｏ）_mと、マイナスイオンであるＯ₂ ^-（Ｈ₂Ｏ）_n（ｍ、ｎは自然数）を略同等量発生させることにより、両イオンが空気中の浮遊カビ菌やウィルスの周りを取り囲み、その際に生成される活性種の水酸基ラジカル（・ＯＨ）の作用により、前記浮遊カビ菌等を不活化することができるのである。

イオンを発生させる方法としては、水に衝撃を与えることで、レナード効果によりイオンを発生させる方式と、電極に高電圧を印加することで電気的に発生させる方式がある。レナード効果によりイオンを発生させる方法では、マイナスイオンのみ発生可能であり、プラスイオンを発生できないという欠点や、空気が加湿された装置が大型になるという欠点があった。

一方、電極に高電圧を印加することにより、イオンやオゾンを発生させる方法は、基本的に同様の電極構造で実現することが可能である。例えば、針状電極と対向電極間に高電圧を印加することでイオンを発生させることができる。また、誘電体の裏面と表面間に電圧を印加するぬま円沿面放電方式では、誘電体を使用しているため、電極間が空気である方式に比べて、一般的に低電圧でイオンやオゾンを発生させることができるという利点がある。また、高電圧印加方式においては、空気に与える放電エネルギーを調整することで、発生するイオン種やオゾンの生成量を変化させることができるという利点がある。

このような、プラスイオンとマイナスイオンを略同等量発生させることが可能なイオン発生装置については、既に本願出願人によって開示・提案が為されている（例えば、特許文献１、２を参照）。また、当該発明については、本願出願人によって既に実用化され、実用機には、セラミックの誘電体を挟んで外側に放電電極、内側に誘導電極を配設した構造のイオン発生装置、及びこれを搭載した空気清浄機や空気調和機などがある。
特開２００２−３１９４７２号公報 特開２００３−４７６５１号公報

例えば、上記のイオン発生装置は冷蔵庫に搭載され得る。一般に冷蔵庫は台所に設置されるので、使用しているうちに調理で発生する油煙がイオン発生装置の内部に侵入する。これにより、高電圧印加イオン発生装置の電極表面（放電面）に油煙が付着し、放電面積が減少する結果、イオン又はオゾンの生成量が減少する欠点があった。

本発明は、放電面の汚れを防止し、イオン又はオゾンの生成量を保つイオン発生装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明のイオン発生装置は、誘電体と、該誘電体を介して対向する放電電極及び誘導電極と、前記放電電極の前記誘電体とは反対側に設けられた光触媒層とを有するイオン発生素子と、該イオン発生素子に接続された電圧印加回路とを備えた構成とする。

この構成により、光触媒が光源からの光で活性化され、放電面となる光触媒層の表面に付着した油汚れが分解・除去される。

上記のイオン発生装置において、前記放電電極と前記光触媒層との間に絶縁層を設けてもよい。この構成により、外的衝撃から放電電極を保護することができる。

更に上記のイオン発生装置において、発光により運転状態を報知するとともに、前記光触媒層へも照射する光源を設けてもよい。この構成により、装置内部に設けられたイオン発生素子でも光触媒が機能する。この光源は通常のイオン発生装置にも用いられているので、その光を光触媒層へ導くことで光触媒活性化のために専用の光源を設ける必要がなく、コスト削減が図れる。

本発明のイオン発生装置によると、光触媒により、放電面の汚れを防止し、イオン又はオゾンの生成量を保つことができる。従って、メンテナンスの頻度を減らすことができる。

図１は本発明のイオン発生装置の概略平面図、図２は図１のイオン発生装置の正面断面図である。

このイオン発生装置は、イオンやオゾンを発生するイオン発生素子１０と、イオン発生素子１０に対して所定の電圧印加を行う電圧印加回路２０とを有して成る。

なお、イオン発生素子１０の形態としては、針状電極を用いた構成を採用しても構わないが、図１及び図２では、誘電体１１の表面に設けられた放電電極と、誘電体１１の内部に埋没された誘導電極とで一対の電極を成す構成を例に挙げて説明を行うことにする。

イオン発生素子１０は、誘電体１１（上部誘電体１１ａと下部誘電体１１ｂ）と、放電部１２（放電電極１２ａ、誘導電極１２ｂ、放電電極接点１２ｃ、誘導電極接点１２ｄ、接続端子部１２ｅ、１２ｆ）と、絶縁コーティング層１４と、絶縁コーティング層１４上に設けられる光触媒コーティング層１４とを有して成る。

放電電極接点１２ｃは、放電電極１２ａと同一形成面（すなわち上部誘電体１１ａの表面）に設けられた接続端子部１２ｅ、及び、上部誘電体１１ａと下部誘電体１１ｂを貫通する接続経路１２ｇを介して、放電電極１２ａと電気的に導通されている。従って、放電電極接点１２ｃにリード線（銅線やアルミ線など）の一端を接続し、該リード線の他端を電圧印加回路２０に接続すれば、放電電極１２ａと電圧印加回路２０を電気的に導通させることができる。

誘導電極接点１２ｄは、誘導電極１２ｂと同一形成面（すなわち下部誘電体１１ｂの表面）に設けられた接続端子部１２ｆ、及び、下部誘電体１１ｂを貫通する接続経路１２ｈを介して、誘導電極１２ｂと電気的に導通されている。従って、誘導電極接点１２ｄにリード線（銅線やアルミ線など）の一端を接続し、該リード線の他端を電圧印加回路２０に接続すれば、誘導電極１２ｂと電圧印加回路２０を電気的に導通させることができる。

そして、放電電極１２ａと誘導電極１２ｂとの間に電圧印加を行い、放電電極１２ａ近傍において放電を行うことにより、それぞれプラスイオン、マイナスイオンを発生させる。

誘電体１１は、略直方体状の上部誘電体１１ａと下部誘電体１１ｂを貼り合わせて成る（例えば、縦１５［ｍｍ］×横３７［ｍｍ］×厚み０．４５［ｍｍ］）。誘電体１１の材料として無機物を選択するのであれば、高純度アルミナ、結晶化ガラス、フォルステライト、ステアタイト等のセラミックを使用することができる。また、誘電体１１の材料として有機物を選択するのであれば、耐酸化性に優れたポリイミドやガラスエポキシなどの樹脂が好適である。ただし、耐食性の面を考えれば、誘電体１１の材料として無機物を選択する方が望ましく、さらに、成形性や後述する電極形成の容易性を考えれば、セラミックを用いて成形するのが好適である。

また、放電電極１２ａと誘導電極１２ｂとの間の絶縁抵抗は均一であることが望ましいため、誘電体１１の材料としては、密度ばらつきが少なく、その絶縁率が均一であるものほど好適である。

なお、誘電体１１の形状は、略直方体状以外（円板状や楕円板状、多角形板状等）であってもよく、さらには円柱状であってもよいが、生産性を考えると、本実施形態のように平板状（円板状及び直方体状を含む）とするのが好適である。

放電電極１２ａは、上部誘電体１１ａの表面に該上部誘電体１１ａと一体的に形成されている。放電電極１２ａの材料としては、例えば、タングステンのように、導電性を有するものであれば、特に制限なく使用することができるが、放電によって溶融等の変形を起こさないことが条件となる。

誘導電極１２ｂは、上部誘電体１１ａを挟んで、放電電極１２ａと平行に設けられている。このような配置とすることにより、放電電極１２ａと誘導電極１２ｂの距離（以下、電極間距離と呼ぶ）を一定とすることができるので、両電極間の絶縁抵抗を均一化して放電状態を安定させ、イオンを好適に発生させることが可能となる。なお、誘電体１１を円柱状とした場合には、放電電極１２ａを円柱の外周表面に設けるとともに、誘導電極１２ｂを軸状に設けることによって、前記電極間距離を一定とすることができる。

誘導電極１２ｂの材料としては、放電電極１２ａと同様、例えば、タングステンのように、導電性を有するものであれば、特に制限なく使用することができるが、放電によって溶融等の変形を起こさないことが条件となる。

絶縁コーティング層１３は、図２では放電電極１２ａ及び放電電極１２ａが形成されていない上部誘電体１１ａ部分を覆っている。これにより、外的衝撃から放電電極１２ａを保護している。なお、絶縁コーティング層１３は、少なくとも放電電極１２ａを覆うように設ければよい。絶縁コーティング層１３の材料としては、アルミナ、酸化チタン等を使用することができる。また、十分な外傷防止効果と十分な放電生成量を得るために、絶縁コーティング層１３の厚みは７〜１８μｍとすることが望ましい。

光触媒コーティング層１４は、図２では絶縁コーティング層１３の全面を覆っている。光触媒コーティング層１４に光を照射することにより分解反応を促し、光触媒コーティング層１４表面に付着した油汚れを分解・除去する。これにより、放電面の汚れを防止し、イオン又はオゾンの生成量を保つことができる。従って、メンテナンスの頻度を減らすことができる。なお、光触媒コーティング層１４は、少なくとも放電電極１２ａ上に設ければよい。

光触媒コーティング層１４の材料としては、酸化チタンを使用することができる。これにより、油汚れは二酸化炭素に分解される。また、十分な触媒効果と十分な放電生成量を得るために、光触媒コーティング層１４の厚みは７〜１８μｍとすることが望ましい。

上記絶縁コーティング層１３や光触媒コーティング層１４は、均一に層形成できればその形成方法には特に限定はなく、例えば塗布や散布等により形成できる。

また本発明のイオン発生装置には、光源（不図示）が設けられている。この光源は、その発光によりユーザに運転状態（装置のＯＮ／ＯＦＦや運転モードの種類）を報知するとともに、光触媒コーティング層１４へも照射する。これにより、装置内部に設けられたイオン発生素子１０でも光触媒が機能する。運転状態を報知する光源は通常のイオン発生装置にも用いられているので、その光を光触媒コーティング層１４へ導くことで光触媒活性化のために専用の光源を設ける必要がなく、コスト削減が図れる。

なお、放電電極接点１２ｃ及び誘導電極接点１２ｄは、誘電体１１の表面であって放電電極１２ａが設けられた面（誘電体１１の上面）以外の面に設けることが望ましい。このような構成とすることにより、誘電体１１の上面に不要なリード線等が配設されないので、発生したイオンを空気中に送出する手段として設けられたファン（不図示）からイオン発生素子１０に向けて送られる空気流が乱れにくくなり、イオン同士の衝突による消滅を低減できる。

以上のことを考慮して、本実施形態のイオン発生素子１０では、放電電極接点１２ｃ及び誘導電極接点１２ｄが、誘電体１１の上面に対する裏面（誘電体１１の下面）に設けられている。

なお、本実施形態のイオン発生素子１０において、放電電極１２ａは鋭角部を持ち、その部分で電界を集中させ、局部的に放電を起こす構成とされているが、電界集中ができれば、図１記載の電極以外のパターンを用いてもよい。

本発明のイオン発生装置は、主に閉空間（家屋内、ビル内の一室、病院の病室や手術室、車内、飛行機内、船内、倉庫内、冷蔵庫の庫内等）で使用される空気調和機、除湿器、加湿器、空気清浄機、冷蔵庫、ファンヒータ、電子レンジ、洗濯乾燥機、掃除機、殺菌装置などに搭載することができる。

本発明のイオン発生装置の概略平面図である。 図１のイオン発生装置の正面断面図である。

符号の説明

１０ イオン発生素子
１１ 誘電体
１１ａ 上部誘電体
１１ｂ 下部誘電体
１２ 放電部
１２ａ 放電電極
１２ｂ 誘導電極
１２ｃ 放電電極接点
１２ｄ 誘導電極接点
１２ｅ 接続端子部
１２ｆ 接続端子部
１２ｇ 接続経路
１２ｈ 接続経路
１３ 絶縁コーティング層
１４ 光触媒コーティング層
２０ 電圧印加回路

Claims (3)

1. 誘電体と、該誘電体を介して対向する放電電極及び誘導電極と、前記放電電極の前記誘電体とは反対側に設けられた光触媒層とを有するイオン発生素子と、
   該イオン発生素子に接続された電圧印加回路とを備えたイオン発生装置。
2. 前記放電電極と前記光触媒層との間に絶縁層を設けた請求項１記載のイオン発生装置。
3. 発光により運転状態を報知するとともに、前記光触媒層へも照射する光源を設けた請求項１又は２記載のイオン発生装置。

Images