JP2007305436A - イオン放出装置及びこれを備えた空気調節装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、室内に浮遊するカビ等の菌類を積極的かつ効率的に減少させる機構を有するイオン放出装置を提供することを目的とする。
【解決手段】大気圧放電によりイオンを発生するイオン発生装置２と、ミストを発生するミスト発生装置３と、イオン発生装置２及びミスト発生装置３からそれぞれ発生したイオン及びミストを含有する空気が通気するダクト４とを備え、ダクト４は、軸方向Ｘの長さ及び／又はダクト出口８の開口面積が調整可能に形成されたことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、イオンとミストの融合により、室内に浮遊するバクテリア、カビ等の雑菌を効率的に抑制するイオン放出装置に関する。より詳細には、誘電体を介して両側にメタル電極を配置した放電部と、メタル電極に高電圧を印加してイオンを発生させる駆動回路とから構成されるイオン発生装置と、微細なミストを発生させるミスト発生装置と、イオンとミストを通気するダクトとを備え、ダクト内にてミスト成長を促進させるとともに、ミストにイオンを混合して通気させ、室内に浮遊する細菌等を効率的に除去させるようにしたイオン放出装置に係るものである。

近年、住環境の高気密化に伴い、室内等の居住空間に浮遊する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。この要望に応えるため、各種の装置や器具が提案されている。

代表的な装置は、空調機、空気清浄機などであり、例えば室内雰囲気の温度調整および湿度調整、塵埃の除去、有害物質の除去などを図ることにより、環境の快適化が物理的ないし機械的に達成される。

しかしながら、このような装置では、部屋の空気を吸引して汚染物質を吸着又は分解により除去する方式であるため、長期に渡る使用によりフィルターの交換等のメンテナンスが不可欠であり、しかも、フィルター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。
それに対し、イオン発生装置を用いて、空気中のイオン濃度を増加させる空気清浄機や空調機も開発されている。現在市販されているものは負イオンのみを発生させて負イオンによって人間をリラックスさせる効果を期待するものといったもの、また正負両イオンを発生させて空気中の浮遊細菌を積極的に除去するといったものである。

しかしながら、このような従来のイオン発生装置は、必要とするイオンの供給量と大気中での寿命に課題があり、イオン発生装置の適用される空間範囲の大小によって、効果の有意差を呈するために多くの時間を要したり、イオン発生領域を拡大することが必要となる。さらに、大気中には様々な菌種が存在するため、発生させたイオン量やイオン種のみでは充分な効果が得られないという問題が生じる可能性もある。

そこで、放電部に使用する材料や構造・形状の最適化によって発生イオンを高濃度化する方法（例えば、特許文献１）等が提案されている。
特開２００５−５６６０７号公報

しかし、こうしたイオン発生部の材料や形態の変更によるイオン発生の検討は、いずれもイオン発生デバイスが同一環境に曝されることを前提とした発生イオンの増量化のみに着眼しており、イオンが作用して抑制する菌種等やイオンの寿命という観点は含まれていない。そのため、発生したイオンによって所望する除菌性能レベルが得られない可能性がある。また、イオンの寿命が短い場合、イオン濃度を高めても必ずしも広範囲の空間にイオンを速やかに供給できるとは限らないといった問題があった。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、適応空間での除菌効果を増加させたイオン放出装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係るイオン放出装置は、大気圧放電によりイオンを発生するイオン発生装置と、ミストを発生するミスト発生装置と、イオン発生装置及びミスト発生装置からそれぞれ発生したイオン及びミストを含有する空気が通気するダクトとを備え、ダクトは、軸方向長さ又はダクト出口の開口面積が調整可能に形成されたことを特徴とする。

上記構成によれば、イオンと、ミストとを含有する空気を、軸方向長さ又はダクト出口の開口面積を調整可能としたダクト内を通過させることにより、イオンとミストの衝突頻度が制御され、ミスト径、イオンのクラスターサイズ及びミストへのイオンの溶け込みをコントロールすることができる。

すなわち、ダクトの軸方向長さが長くなるほど、また、ダクト入口の開口面積に比べてダクト出口の開口面積が小さくなるほど、イオンとミストの衝突頻度が高くなり、ミスト径、イオンのクラスターサイズ及びミストへのイオンの溶け込み量はいずれも増加することになる。

本発明のイオン放出装置によれば、ミストの利用によって除菌性能を高めるとともに、空間中に高濃度かつ長寿命な正負両イオンあるいは正負いずれかのイオンを安定して供給することが可能となる。

イオン放出装置に取り込まれた外気に含まれる雑菌の一部は、ダクト通過時にミストとの衝突することによって、浸透圧、ミストに溶け込んだイオン等の作用で不活化される。さらに、その他の空気中に浮遊する雑菌は、ダクト内及びイオン放出装置の設置された空間内でイオンによって除菌される。ここで、発生イオンとは、例えば、酸素イオンＯ₂ ^-や水酸化物イオンＯＨ^-や水素イオンＨ⁺が複数の水分子でクラスター化されたイオン等である。

また、室内環境等のイオン放出装置の設置条件によるイオン濃度の変動を緩和し、安定したイオンを供給することができ、イオン放出装置の機能の信頼性を向上することが可能である。

ミスト径、イオンのクラスターサイズ及びミストへのイオンの溶け込みをコントロールするには、ダクトの軸方向長さ及びダクト出口の開口面積のいずれか一方を調整可能とすればよいが、両者を調整可能とすれば、上記コントロールがより容易となる。

すなわち、本発明では、大気圧放電によりイオンを発生するイオン発生装置と、ミストを発生するミスト発生装置と、イオン発生装置及びミスト発生装置からそれぞれ発生したイオン及びミストを含有する空気が通気するダクトとを備え、ダクトは、軸方向長さ及びダクト出口の開口面積が調整可能に形成されたことを特徴とする。

この場合、ダクトの具体的な構成としては、例えば、ダクトを断面矩形状の角筒状に形成し、ダクトを構成する各壁材をそれぞれ独立して形成し、２組の対向する壁材のうち、一組の壁材を固定配置し、他組の壁材については、ダクト入口側の端部を中心に回動可能で、かつ軸方向長さが伸縮可能に形成することができる。

また、ミストが通過するダクト内は、内壁に結露が生じるおそれが生じる。そこで、本発明では、ダクトに、ダクト壁材を加熱する加熱手段を設置するようにし、これにより、ミストがダクト内で結露することなく、効果的にミストを外部に放出可能とした。

本発明で使用されるイオン発生装置は、沿面放電を生じさせるための誘電体と、メタル電極とから構成されており、駆動電圧印加による放電により正負両イオン、または正負いずれかのイオンを発生する装置である。なお、イオン発生装置には、誘電体表面の結露を防止するためのヒーターを設置するのが好ましい。

具体的なイオン発生装置の構成としては、誘電体を挟んで対向するように配置されたメッシュ状のメタル電極に交流電源から所定の電圧、たとえば、１０〜２０ｋＨｚ程度の高い周波数で、１〜３ｋＶ程度の高い交流電圧を印加することにより、正イオンと負イオンとを放出することができる。

ミスト発生装置は、超音波方式、ノズル噴霧方式、加熱蒸発方式などの方法で水から霧状の微細な水滴を発生させるための装置であり、発生したミストは、送風機からの気流によってダクト内に送られ、ミスト粒子が制御された後イオン放出装置の外部へと放出される。

ミスト発生装置の設置により、イオン発生装置から発生するイオンのイオン種およびクラスター化をコントロールでき、高濃度で長寿命なイオンを周囲の環境に放出することが可能となる。なお、ミスト発生装置に導入される水は、殺菌効果を高めるため、水道水等の極微量の酸を含む水を使用する方が好ましい。

ダクトは、イオン発生装置及びミスト発生装置でそれぞれ発生したイオン及びミストを含有する空気を取り入れるダクト入口と、該空気を外部に放出するダクト出口を備えている。ミスト発生装置によって発生したミストは、ダクト内を通過する間にミスト粒子どうしが衝突して粒径が制御されるとともに、イオン発生装置によって発生したイオンの一部がミスト内に溶け込む。ダクトには壁材を加熱する加熱手段として、例えばヒーターを設置し、ダクト内壁への結露防止及びダクト内の温度を制御できる構造を有している方が好ましい。

イオン放出装置は、ミスト発生装置で発生するミストを含む空気流に、イオン発生装置で発生するイオンを混合してダクトを通じて外部に放出することができる。例えば、ミスト発生装置として後述するノズル噴霧方式のものを使用する場合、ミスト発生装置としては、ミストを噴霧するノズルを備え、該ノズルから発生するミストを含む空気流を利用して、この空気流にイオン発生装置で発生したイオンを混合して外部に放出することができる。

より具体的には、ダクト軸方向（通気方向）にミストが噴霧されるようにミスト発生装置のノズルを配置し、その下流側にイオン発生装置を設置すればよい。ノズルの出口に向って噴霧されたミストを含む空気流は、イオン発生装置で発生したイオンも含んだ状態でダクト出口から放出される。なお、ミスト発生装置として加熱蒸発方式のものを使用する場合には、湯気として立ち上るミストを含む空気流にイオンを混合して外部に放出することもできる。

すなわち、本発明においては、ミスト発生装置は、ミストを噴霧するノズル及び／又はミストを含む空気流を生じさせる熱源を備え、ミスト発生装置から発生するミストを含む空気流に、イオン発生装置で発生したイオンを混合して外部に放出する構成を採用可能とした。

また、イオン発生装置及びミスト発生装置で発生したイオン及びミストをダクトを通じて外部に放出する送風手段を別途設けるようにすれば、より効率よくイオン及びミストを放出することができる。

本発明のイオン放出装置は、各種の空気調節装置（例えば、空気調和機、空気清浄機、除湿機、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、および冷蔵庫等）に搭載することができ、これにより、周囲空間の空気浄化能力もしくはリフレッシュ効果能力をもった空気調節装置を得ることが可能となる。なお、イオン放出装置を空気調節装置に搭載する際には、イオン放出装置の設置位置は、空気調節装置内の空気流通路において空気吹出口の近傍とするのが好ましい。これにより、イオンとミストを含有する空気を空気調節装置の外部にスムーズに放出することが可能となる。

本発明は、上記のように、イオン発生装置から発生するイオンと、ミスト発生装置から供給されるミストとの混合気流をダクト内を通過させることにより、イオンとミストの衝突頻度が制御され、ミストサイズ、イオンのクラスターサイズおよびミストへのイオンの溶け込みをコントロールすることができる。

以下、さらに具体的な実施の形態を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、以下の実施形態の説明では、図面を用いて説明しているが、本願の図面において同一の参照符号を付したものは、同一部分または相当部分を示している。

［第１実施形態］
図１〜図５は、本発明に係るイオン放出装置の第１実施形態を示す図であり、図１は、イオン放出装置の側面断面図であり、図２は、図１のイオン放出装置に搭載するイオン発生装置の概略拡大図であり、図３は伸張状態のダクトの正面図及び側面断面図であり、図４は収縮状態のダクトの側面断面図であり、図５はダクトの可動板を示す斜視図である。なお、図１中、プラス印Ａは正イオンまたは正イオンを含有するミストを示し、マイナス印Ｂは負イオンまたは負イオンを含有するミストを示し、矢印はイオン放出装置１内の空気の流れを示すものである。

図１及び図２に示すように、イオン放出装置１は、外部から空気を導入する空気導入口６と、導入した空気を外部に送出する空気送出口８と、空気導入口６と空気送出口８との間に形成される空気流路７とを備え、空気流路７の空気導入口６近傍に送風手段としての送風機５が設置され、その下流側に、駆動電圧を印加することにより正負両イオンあるいは正負いずれかのイオンを発生させるイオン発生装置２及び微細な霧状の水滴を発生するミスト発生装置３が配されている。

そして、イオン発生装置２及びミスト発生装置３の下流側にダクト４が設置され、このダクト４が空気流路７の一部を構成している。送風機５とダクト４の間の空気流路７は、空気流路７ａ及び７ｂの２流路に分割されており、空気流路７ａ及び７ｂにそれぞれイオン発生装置２及びミスト発生装置３とが配されている。

上記構成のイオン放出装置１において、空気導入口６から導入された空気は、イオン発生装置２の配置された空気流路７ａと、ミスト発生装置３の配置された空気流路７ｂに分流し、イオンとミストの各々を含有した空気として、ダクト４で合流・混合された後、空気送出口８に向けて送気される。

イオン発生装置２は、正負イオンを発生させるために高電圧を印加するメタル電極１１と、放電面となる誘電体１２とを備えており、正負イオンを空気導入口６から導入された一方の気流にのせてダクト４を経由して空気送出口８から効率よくイオン放出装置１外に放出するように設置されている。

また、ミスト発生装置３は、給水システム１０からの水９がミストの状態で空気流路７ｂ内に導入され、空気導入口６から導入された他方の気流によって、ダクト４を経由して空気送出口８から放出されるように設置されている。

図３〜図５に示すように、ダクト４は、断面矩形状の角筒状に形成され、イオン及びミストを含有する空気を取り入れるダクト入口２１と、該空気を外部に放出するダクト出口８とを備えている。なお、本実施形態では、ダクト４は、空気流路７の下流部分を構成しており、空気流路７の空気送出口８がダクト出口とされている。

ダクト４は、対向する２組の壁材から構成されており、各壁材はそれぞれ独立して形成されている。一方の組の壁材は、互いに一定間隔をあけて平行に対向配置される固定板１８，１８から構成されており、他方の組の壁材は、ダクト入口２１側の端部を中心に回動可能とされ、かつ軸方向長さが伸縮可能に形成された可動板１９，１９から構成されている。

可動板１９は、複数枚の板状材１９ａを重ねて、隣接する板状材１９ａ同士が一部で常に重合するようにダクト軸方向にスライド可能とされている。可動板１９のダクト入口２１側の端部には、回転軸２２が形成されており、対向する固定板１８，１８間で軸支されている。

可動板１９の軸方向長さ及び傾斜度は可動板制御部材２０によって制御されている。可動板制御部材２０は、ダクト４の軸方向に平行に設けられたレール部２０ａと、該レール部２０ａ上をスライド自在に設けられた基台部２０ｂと、該基台部２０ｂに取付けられるアーム部２０ｃとを供えており、アーム部２０ｃは、ダクト軸方向に直交する方向に伸縮可能とされている。アーム部２０ｃの先端は、複数の板状材１９ａのうち、ダクト出口側に伸ばした状態で先頭となる板状材１９ａに接続されている。

上記構成の可動板１９及び可動板制御部材２０において、ダクト４の軸方向長さを長くして、ダクト出口８の開口面積を小さくするには、図３に示すように、可動板制御部材２０の基台部２０ｂをダクト出口８側に移動させ、アーム部２０ｃを伸ばせばよい。

これにより、各板状材１９ａが伸びた状態となり、結果的にダクト４の軸方向長さを長くすることができる。さらに、アーム部２０ｃを伸ばすことで可動板１９の傾斜角度が大きくなり、可動板１９におけるダクト出口８側の端部と、固定板１８とで囲まれて形成されるダクト出口８の開口面積をダクト入口２１の開口面積に対して小さくすることが可能となる。

一方、ダクト４の軸方向長さを短くして、ダクト出口８の開口面積を大きくするには、図４に示すように、可動板制御部材２０の基台部２０ｂをダクト入口側に移動させ、アーム部２０ｃを縮めればよい。

これにより、各板状材１９ａが縮んだ状態となり、結果的にダクト４の軸方向長さを短くすることができる。さらに、アーム部２０ｃを縮めることで可動板１９の傾斜角度が小さくなり、可動板１９におけるダクト出口８側の端部と、固定板１８とで囲まれて形成されるダクト出口８の開口面積を大きくすることが可能となる。

ダクト４内では、イオン発生装置２から供給された正負イオンと、ミスト発生装置３から発生したミストとが高濃度に混合された状態で存在し、ダクト４の形状調節により、ミストサイズの制御、ミストへのイオンの溶解、ミストおよびイオンとの衝突による気流中に含まれる雑菌等の一部の除菌が高効率に行えるようになっている。

さらに、給水システム１０は、例えば、図１に示すような、雑菌等の繁殖を防止するため紫外線ランプ１３やこまめに水９を交換できるような、注入口１４と、排出口１５とから構成されるような水交換手段を備えた構造となっていることが好ましい。

従来のイオン発生装置では、通常、放電針や誘電体を電極でサンドウィッチした構造の放電部が、導入された外気に直接曝されているだけであるため、発生するイオンの種類、量、寿命等は、外気の条件、つまりイオン発生装置の配置された環境条件、特に湿度等によって大きく変化する。その結果、イオン発生装置による除菌作用等のイオン効果が不安定になる恐れを生じる。

しかし、本発明に係るイオン放出装置では、イオン放出装置の設置された空間へのイオン拡散に加えて、ミスト発生装置３およびダクト４によって、狭空間においてミストおよびイオン濃度、ミストサイズ、ミストへのイオン溶解が制御されるため、ミスト、イオンおよび雑菌等の衝突頻度が増大するとともに、ミストの有する除菌作用によって、所望する除菌性能を安定して実現することができる。

また、上記構成を採用することによって、イオン放出装置から周囲環境に対して供給されるイオンによる効果に加えて、イオン放出装置内部でのミストとダクトによる除菌効果が実現され、安定した空気浄化性能および信頼性の向上が可能である。

［第２実施形態］
図６は、本発明に係るイオン放出装置の第２実施形態を示す側面断面図であり、イオンとミストを混合させた機構という点では基本的に第１実施形態と同様である。図６に示すように、本実施形態においては、イオン発生装置２の放電部近傍にミストを供給する機構を設けたことを特徴とするものである。イオン発生方式およびその他の基本的な構成は上記第１実施形態と同様である。説明の便宜上、第１実施形態におけるイオン放出装置と同一の部分には同一の符号を付してある。

図６に示すように、本実施形態では、給水システム１０の水９を熱源１６によって加熱してミストを発生させるミスト発生装置３が、イオン発生装置２の放電部近傍に設置された構成となっている。

また、イオン発生装置２には、誘電体１２表面の結露を防止するためのヒーター１７を備えている。本形態では、水９の煮沸によって水面から気化した水蒸気が空気中で冷却されてミストとなり、送風機５による気流にのって効率よくイオン発生装置２の放電部近傍に供給されることになる。

以上のような構成によると、放電によるイオンのクラスター化が促進されてイオン長寿命化を実現でき、放出されるイオン濃度の増加と同時に周囲環境の加湿も行うことが可能となる。

さらに、イオン化された気体は、ミスト発生装置３からの水９の供給量の制御により、水分子によるクラスター成長を制御することが可能であるため、大気中に放出されるイオンの寿命を飛躍的に増加することができる。

また、水９は煮沸されるため、水９の交換を長期で行わないときであっても、細菌の発生や繁殖を防止することができ、常に清潔な湿度空間を提供することが可能となる。

本発明に係るイオン放出装置の第１実施形態を示す側面断面図 イオン発生装置の概略拡大図 伸張状態のダクトを示す正面図及び側面図 収縮状態のダクトの側面図 ダクトの可動板を示す斜視図 本発明に係るイオン放出装置の第２実施形態を示す側面断面図

符号の説明

１ イオン放出装置
２ イオン発生装置
３ ミスト発生装置
４ ダクト
５ 送風機
６ 空気導入口
７ 空気流路
８ 空気送出口（ダクト出口）
９ 水
１０ 給水システム
１１ メタル電極
１２ 誘電体
１３ 紫外線ランプ
１４ 注水口
１５ 排水口
１６ 熱源
１７ ヒーター
１８ 固定板
１９ 可動板
２０ 可動板制御部材

Claims (8)

1. 大気圧放電によりイオンを発生するイオン発生装置と、ミストを発生するミスト発生装置と、前記イオン発生装置及びミスト発生装置からそれぞれ発生したイオン及びミストを含有する空気が通気するダクトとを備え、前記ダクトは、軸方向長さ又はダクト出口の開口面積が調整可能に形成されたことを特徴とするイオン放出装置。
2. 大気圧放電によりイオンを発生するイオン発生装置と、ミストを発生するミスト発生装置と、前記イオン発生装置及びミスト発生装置からそれぞれ発生したイオン及びミストを含有する空気が通気するダクトとを備え、前記ダクトは、軸方向長さ及びダクト出口の開口面積が調整可能に形成されたことを特徴とするイオン放出装置。
3. 前記ダクトは、断面矩形状の角筒状に形成され、ダクトを構成する各壁材がそれぞれ独立して形成され、２組の対向する壁材のうち、一組の壁材は固定配置され、他組の壁材はダクト入口側の端部を中心に回動可能で、かつ軸方向長さが伸縮可能とされたことを特徴とする請求項２記載のイオン放出装置。
4. 前記ダクトは、ダクト壁材を加熱する加熱手段を備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のイオン放出装置。
5. 前記ダクトの軸方向長さ又はダクト出口の開口面積を調節することによって、前記ミストの径を制御することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のイオン放出装置。
6. 前記ミスト発生装置で発生するミストを含む空気流に、前記イオン発生装置で発生するイオンを混合してダクトを通じて外部に放出することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のイオン放出装置。
7. 前記ミスト発生装置は、ミストを噴霧するノズル及び／又はミストを含む空気流を生じさせる熱源を備え、ミスト発生装置から発生するミストを含む空気流に前記イオン発生装置で発生したイオンを混合して外部に放出することを特徴とする請求項６記載のイオン放出装置。
8. 請求項１〜７のいずれかに記載のイオン放出装置を備えたことを特徴とする空気調節装置。

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