JP2014010945A - イオン発生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 正イオンと負イオンが結合する割合を抑制し、正イオン及び負イオンを室内全体にバランス良く供給することができるイオン発生装置を実現する。
【解決手段】 本発明に係るイオン発生装置１は、正イオンを発生させる第１イオン発生手段３５と、負イオンを発生させる第２イオン発生手段４５とを備えたイオン発生装置１であって、第１イオン発生手段３５より発生した正イオンを導出する第１風路３１と、第２イオン発生手段４５より発生した負イオンを導出する第２風路４１とを備え、第１風路３１の風量が第２風路４１の風量より多い第１状態と、第２風路４１の風量が第１風路３１の風量より多い第２状態とを有し、第１状態と第２状態が交互に生じることを特徴とする。
【選択図】 図３

Description

本発明は、空気中に正イオン及び負イオンを放出して、室内の除菌や消臭を行うイオン発生装置に関する。

近年、正イオン及び負イオンを放出するイオン発生装置が実用化されており、室内空間内に浮遊するカビ菌やウィルスの分解、ニオイの除去、集塵等の効果をもたらすことが知られている。

例えば、特許文献１では、正イオン及び負イオンを空気中に発生することができるイオン発生器を組み込んだ空気清浄装置が開示されており、図７は、特許文献１の空気清浄装置の側面概略図である。空気清浄装置１０１は、正の電圧の印加によりプラスイオンを発生する針状陽電極１０２と、負の電圧の印加によりマイナスイオンを発生する針状陰電極１０３と、針状陽電極１０２及び針状陰電極１０３に電圧を印加する電圧印加手段１０４を備え、針状陽電極１０２及び針状陰電極１０３は、エアミックスチャンバ１０５内に配置している。電圧印加手段１０４は、針状陽電極１０２に正電圧を印加することと針状陰電極１０３に負電圧を印加することとを交互に周期的に繰返して行う。こうすることで、両イオンの分散のタイミングがずれ、両イオンの結合を防止することができる。

特開２００５−２４３２８８号公報（平成１７年９月８日公開）

しかしながら、特許文献１の空気清浄装置のように、正イオンと負イオンを交互に発生させたとしても、正イオン及び負イオンは同じエアミックスチャンバ１０５内に発生するため、両イオンの結合を防ぐことはできない。そこで、装置内での両イオンの結合を防ぐために正イオンと負イオンを別々の風路で発生させ、空間に放出する方法も考えられる。その場合、正イオン及び負イオンを同時に発生させたとしても、装置内での結合は防げるが、その場合においても、正イオンと負イオンを同程度に放出させた場合には、吹出口近傍に正イオン及び負イオンが高密度で存在することになることから、両イオンが吹出口近傍で結合してしまうという課題があった。

本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、イオンと負イオンの結合を抑制し、正イオン及び負イオンを室内全体にバランス良く供給することができるイオン発生装置を提供することである。

本発明に係るイオン発生装置は、正イオンを発生させる第１イオン発生手段と、負イオンを発生させる第２イオン発生手段とを備えたイオン発生装置であって、第１イオン発生手段より発生した正イオンを導出する第１風路と、第２イオン発生手段より発生した負イオンを導出する第２風路とを備え、第１風路の風量が第２風路の風量より多い第１状態と、第２風路の風量が第１風路の風量より多い第２状態とを有し、第１状態と第２状態が交互に生じることを特徴とする。

また、第１風路は、第１送風機を備え、第２風路は、第２送風機を備えており、第１送風機及び第２送風機は、各送風機の出力を個別に制御できる制御装置に接続されていることを特徴としても良い。また、第１風路は、第１吹出口を有し、第２風路は、第２吹出口を有することを特徴としても良い。また、第１吹出口の開口面積と第２吹出口の開口面積は、ほぼ等しいことを特徴としても良い。また、第１吹出口は、第２吹出口より上部に配置されることを特徴としても良い。

本発明によれば、正イオン及び負イオンを室内全体にバランス良く供給し、効果的に殺菌作用・脱臭作用を得ることができる。

実施形態に係るイオン発生装置の構成を示す斜視図である。 実施形態に係るイオン発生装置の構成を示す断面図である。 実施形態に係るイオン発生装置によるイオン放出の状態を示した図である。 制御装置から各送風機へ送る電圧波形の一例を示した図である。 制御装置から各送風機へ送る電圧波形の一例を示した図である。 制御装置から各送風機へ送る電圧波形の一例を示した図である。 従来技術である特許文献１に係る殺菌・脱臭装置の構成を示す斜視図である。

以下、本発明の実施の形態について図面に基づいて説明する。なお、本発明の図面において、同一の参照符号は、同一部分又は相当部分を表わすものとする。また、各部分の長さ、幅、厚さ、深さなどの寸法関係は図面の明瞭化と簡略化のために適宜変更されており、実際の寸法関係を表わすものではない。

〔実施形態１〕
図１は、本発明のイオン発生装置１の斜視図である。本実施形態のイオン発生装置１は、筐体２から外形を形成し、筐体２は、正イオンあるいは負イオンの一方を含んだ清浄空気を放出する第１吹出口３、第１吹出口３から放出するイオンと逆極性のイオンを含んだ清浄空気を吹き出す第２吹出口４、イオン発生装置１を操作するための操作パネル部５、イオン発生装置１の運転状況を表示する運転表示部６とを備えている。本実施形態では、筐体２の前面に第１吹出口３と第２吹出口４が設けられているが、それに限られない。筐体２は、ポリスチレン、ポリカーボネート、アクリルなどの樹脂や、導電性、加工性、汎用性の高い銅やアルミニウムの金属から構成されており、樹脂あるいは金属の単層でも良く、それぞれを重ね合わせた複層でも良い。

図２は、図１に示すイオン発生装置１のＡ−Ａ’部の断面図である。イオン発生装置１は、二つの風路を備えており、第１吹出口３及び第２吹出口４は、それぞれ第１風路３１及び第２風路４１に接続されている。

第１風路３１は、イオンを含んだ空気を導出する役割を有し、背面側に室内の空気を取り込む第１吸込口３２を設け、第１吸込口３２付近には、風路に取り込む空気中の粉塵等を捉える第１フィルター３３を備える。第１風路３１の内部には、第１吸込口３２から取り込んだ空気を第１吹出口３に送風するための第１送風機３４と、正イオンあるいは負イオンの一方を発生させる第１イオン発生手段３５を備える。第１吸込口３２から取り込んだ空気は、第１フィルター３３により清浄され、第１イオン発生手段３５から発生したイオンを含んで第１吹出口３から室内に放出される。第１イオン発生手段３５は、第１フィルター３３及び第１送風機３４よりも第１吹出口３側に配置されるほうが好ましい。第１イオン発生手段３５と第１吹出口３の間に第１フィルター３３あるいは第１送風機３４等が存在すると、第１イオン発生手段３５から発生したイオンが第１フィルター３３あるいは第１送風機３４等に接触してしまうため、第１吹出口３から放出されるイオン量が減少してしまう。そのため、第１イオン発生手段３５と第１吹出口３の間には、何も配置されていないことが好ましい。

第２風路４１は、イオンを含んだ空気を導出する役割を有し、第１風路３１と同様の構成である。第２風路４１は、背面側に室内の空気を取り込む第２吸込口４２を設け、第２吸込口４２付近には、風路に取り込む空気中の粉塵等を捉える第２フィルター４３を備える。第２風路４１の内部には、第２吸込口４２から取り込んだ空気を第２吹出口４に送風するための第２送風機４４と、第１イオン発生手段３５から発生させるイオンと逆極性のイオンを発生させる第２イオン発生手段４５を備える。第２吸込口４２から取り込んだ空気は、第２フィルター４３により清浄され、第２イオン発生手段４５から発生したイオンを含んで第２吹出口４から室内に放出される。第２イオン発生手段４５は、第２フィルター４３及び第２送風機４４よりも第２吹出口４側に配置されるほうが好ましい。第２イオン発生手段４５と第２吹出口４の間に第２フィルター４３あるいは第２送風機４４等が存在すると、第２イオン発生手段４５から発生したイオンが第２フィルター４３あるいは第２送風機４４等に接触してしまうため、第２吹出口４から放出されるイオン量が減少してしまう。そのため、第２イオン発生手段４５と第２吹出口４の間には、何も配置されていないことが好ましい。

このように、互いに逆極性のイオンを発生させる第１イオン発生手段３５及び第２イオン発生手段４５を、独立した別々の風路内に備え、発生させたイオンを独立した第１吹出口３及び第２吹出口４から室内に放出することによって、イオン発生装置１内で正イオン及び負イオンが混合し、結合することを防止している。

第１イオン発生手段３５及び第２イオン発生手段４５はそれぞれ、２つの電極からなるイオン発生素子からなり、各電極には図示しない電源が接続されている。各イオン発生素子は、電源により２つの電極間に電圧差を作り、コロナ放電を生じさせ、イオンを発生させる。例えば、一方の電極に正または負の電圧を印加し、他方の電極を接地させることによって、正イオンまたは負イオンを発生させることができる。電極は、導電部材からなり、針状や線状、板状、リング状等の形状を有する。図２においては、各イオン発生手段は、２つの針状の電極を対向配置させたイオン発生素子を用いているが、電極の形状や配置はこれに限定されるものではない。また、各イオン発生手段は、複数のイオン発生素子から構成されていても良い。

本実施形態においては、第１吹出口３から正イオンを放出させ、第２吹出口４から負イオンを放出させた。このとき、第１イオン発生手段３５の一方の電極に正の電圧を印加し、他方の電極を接地させることで、第１イオン発生手段３５から正イオンを発生させた。同様に、第２イオン発生手段４５の一方の電極に負の電圧を印加し、他方の電極を接地させることで、第２イオン発生手段４５から負イオンを発生させた。なお、第１イオン発生手段３５及び第２イオン発生手段４５から発生する正イオン及び負イオンは、ほぼ同量になるように設定する。また、第１イオン発生手段３５及び第２イオン発生手段４５の一方の電極に正及び負の電圧を印加する際、印加する電圧の波形に限定するものはなく、直流、パルス波形、正弦波形等が挙げられる。

第１送風機３４及び第２送風機４４は、ファンなどから構成され、各吸込口から空気を取り込み、取り込んだ空気にイオンを含んで各吹出口から室内に放出する役割を有する。また、第１送風機３４及び第２送風機４４は、各送風機の出力を個別に制御できる制御装置７に接続されている。

制御装置７は、電源などから構成され、第１送風機３４及び第２送風機４４に任意の電気信号を送ることで、各送風機の出力を制御する役割を有している。制御装置７が送風機に電圧が高い電気信号を送ると、送風機の出力が大きくなり、室内に放出するイオン量は多くなる。一方、電圧が低い電気信号を送ると、送風機の出力が小さくなり、室内に放出するイオン量は少なくなる。このように制御装置７により各送風機に送る電気信号を制御することによって、室内に放出する正イオン及び負イオンの量を個別に制御することができる。

本発明に係るイオン発生装置１は、第１風路３１の風量が第２風路４１の風量より多い第１状態と、第２風路４１の風量が第１風路３１の風量より多い第２状態を有しており、さらに第１状態と第２状態を交互に生じさせることができる。第１状態は、制御装置７によって第１送風機３４の出力を第２送風機４４の出力よりも大きくすることで生じ、第２状態は、制御装置７によって第２送風機４４の出力を第１送風機３４の出力よりも多くすることで生じる。

図３は、本実施形態のイオン発生装置１によるイオン放出の状態を示した図であり、図３（ａ）は、第１状態を示した図であり、図３（ｂ）は、第２状態を示した図である。第１状態においては、第１風路３１の風量が第２風路４１の風量より多くなるため、第１吹出口３から放出される正イオンの方が多く室内空間に放出される。それに対して、第２状態においては、第２風路４１の風量が第１風路３１の風量より多くなるため、第２吹出口４から放出される負イオンの方が多く室内空間に放出される。これらの結果、第１状態あるいは第２状態でイオン発生装置１が運転している場合、第１吹出口３と第２吹出口４の近傍で正イオンと負イオンが混合し、結合する割合を抑制することができる。

さらに、制御装置７により第１状態と第２状態を一定時間ごとに交互に生じさせることによって、二つの吹出口から放出する風量が時間的に変化するため、一定の風量で放出する方式よりも、室内の空気をかき回す作用が強くなり、室内の空気が効果的に混合される。イオンの供給は、空気の流れによる影響が大きいため、室内の空気が効果的に混合されることにより、正イオン及び負イオンを室内全体に供給しやすくすることができる。

また、従来では、正イオン及び負イオンを室内全体に供給するために風量を大きくすることが一般的であったが、風量を大きくすると、電力消費と騒音が増大してしまうといった問題があった。一方、本発明のように風量を時間的に変化させることによって、効果的にイオンを供給することができるため、従来のように風量を大きくする必要はなく、上記のような問題を抑制することができる。

次に、第１風路３１及び第２風路４１の風量を制御する方法について説明する。上記で述べたように、第１風路３１及び第２風路４１から放出される風量の制御は、第１送風機３４及び第２送風機４４の出力を制御することによって行うことができる。第１送風機３４及び第２送風機４４の出力は、制御装置７から各送風機に送る電気信号の電圧の大きさで制御することができる。そのため、第１状態と第２状態を一定時間ごとに交互に起こすためには、例えば、図４、図５、図６に示すような電気信号を制御装置７から第１送風機３４及び第２送風機４４に送信すれば良い。各図の（ａ）は、第１送風機３４への電気信号の電圧波形を示し、各図の（ｂ）は、第２送風機４４への電気信号の電圧波形を示す。各図の横軸は時間を示し、縦軸は送風機への電圧の大きさを示す。横軸上のＴは、一周期を表し、縦軸の電圧の大きさは、最大電圧を１とした相対値で表している。期間Ｔ_１では、第１送風機３４への電圧を第２送風機４４への電圧よりも大きくする。その結果、第１風路３１の風量は、第２風路４１の風量より多くなるため、第１状態となる。期間Ｔ_２では、第２送風機４４への電圧を第１送風機３４への電圧よりも大きくする。その結果、第２風路４１の風量は、第１風路３１の風量より多くなるため、第２状態となる。

図４及び図５は、制御装置７から各送風機へ送る電気信号の一例を示した図であり、図４では矩形波の信号を用いており、図５では正弦波の信号を用いている。図４及び図５では、第１状態である期間Ｔ_１と第２状態である期間Ｔ_２が交互に起こっており、期間Ｔ_１と期間Ｔ_２の合計が一周期となっている。このように、第１送風機３４及び第２送風機４４へ送る電圧を制御することによって、第１状態と第２状態を一定時間ごとに交互に起こすことが可能となる。

図６も、制御装置７から各送風機へ送る電圧波形の一例を示した図であり、図４と同様に矩形波の信号を用いているが、第１状態である期間Ｔ_１と第２状態である期間Ｔ_２の間に第１送風機３４及び第２送風機４４への電圧が最大となる期間を設けていることが図４とは異なる。このように、第１送風機３４及び第２送風機４４への電圧のＤＵＴＹ比を変化させて、第１状態と第２状態を一定時間ごとに交互に生じさせても良い。

なお、図４〜６において、送風機への最低電圧は、最高電圧の６割としたが、これに限定されない。本発明では第１送風機３４と第２送風機４４の出力に差を作ることができればよく、例えば、一方の送風機に電圧を印加し、他方の送風機に電圧を印加しないことで、二つの送風機の出力に差を作っても良い。

本実施形態において、期間Ｔ_１と期間Ｔ_２をほぼ同等にすることが好ましい。そうすることで、室内空間に放出される正イオン及び負イオンがほぼ同量になるため、空気中に浮遊するカビ菌やウィルスの分解、ニオイの除去、集塵等などの効果を効果的に生むことが可能となる。

また、第１吹出口３及び第２吹出口４は、略等しい開口面積であることが好ましい。各吹出口から放出されるイオンを含んだ清浄空気の風速は、各吹出口の開口面積と、風量から決定され、風速と風量は比例関係にある。本発明において、風量は、図４〜６のように第１送風機３４及び第２送風機４４への電圧によって制御されるが、第１吹出口３及び第２吹出口４の開口面積が略等しい場合、第１吹出口３及び第２吹出口４からの風速も同様に制御されることになる。第１状態である期間Ｔ_１では、第１吹出口３から放出される正イオンを含んだ空気の風速は、第２吹出口４から放出される負イオンを含んだ空気の風速よりも大きくなるため、正イオンは負イオンに比べるとイオン発生装置１から離れた場所に供給される。同様に、第２状態である期間Ｔ_２では、第２吹出口４から放出される負イオンを含んだ空気の風速は、第１吹出口３から放出される正イオンを含んだ空気の風速よりも大きくなるため、負イオンは正イオンに比べるとイオン発生装置１から離れた場所に供給される。これらの結果、期間Ｔ_１と期間Ｔ_２において、同じ領域で正イオン及び負イオンが高密度で混合することがなく、結合する割合をより抑制させることができる。

また、正イオンを放出する第１吹出口３は、負イオンを放出する第２吹出口４より上部に配置されており、室内空間の中心付近に向いていることが好ましい。正イオンは質量が重いため、移動度が低く拡散しにくい性質を持つが、負イオンは移動度が高く拡散し易い性質を持つ。正イオンを負イオンよりも下部から放出させた場合、正イオンは、上部から放出する負イオンに遮られるため、空間の上部まで拡散しにくい。それに対して、正イオンを負イオンよりも上部から放出させた場合、負イオンは、移動度が高いため、空間の上部にも供給されやすい。さらに、移動度が低い正イオンを室内空間の中心付近に向けて放出することによって、より効率的に正イオンを室内全体に供給することが可能となる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明に係るイオン発生装置は、空気調和機、除湿器、除電装置、加湿器、空気清浄機、ファンヒ−タ等に用いても良く、主として、家屋の室内、ビルの一室、病院の病室、自動車の車室内、飛行機の機内、船の船室内等の空気を調整すべく用いられる装置である。

１ イオン発生装置
２ 筐体
３ 第１吹出口
４ 第２吹出口
５ 操作パネル部
６ 運転表示部
７ 制御装置
３１ 第１風路
３２ 第１吸込口
３３ 第１フィルター
３４ 第１送風機
３５ 第１イオン発生手段
４１ 第２風路
４２ 第２吸込口
４３ 第２フィルター
４４ 第２送風機
４５ 第２イオン発生手段

Claims (5)

1. 正イオンを発生させる第１イオン発生手段と、
   負イオンを発生させる第２イオン発生手段とを備えたイオン発生装置であって、
   前記第１イオン発生手段より発生した正イオンを導出する第１風路と、
   前記第２イオン発生手段より発生した負イオンを導出する第２風路を備え、
   前記第１風路の風量が前記第２風路の風量より多い第１状態と、
   前記第２風路の風量が前記第１風路の風量より多い第２状態とを有し、
   前記第１状態と前記第２状態が交互に生じることを特徴とするイオン発生装置。
2. 前記第１風路は、第１送風機を備え、
   前記第２風路は、第２送風機を備えており、
   前記第１送風機及び前記第２送風機は、各送風機の出力を個別に制御できる制御装置に接続されていることを特徴とする請求項１に記載のイオン発生装置。
3. 前記第１風路は、第１吹出口を有し、前記第２風路は、第２吹出口を有することを特徴とする請求項１または２に記載のイオン発生装置。
4. 前記第１吹出口の開口面積と前記第２吹出口の開口面積は、ほぼ等しいことを特徴とする請求項３に記載のイオン発生装置。
5. 前記第１吹出口は、前記第２吹出口より上部に配置されることを特徴とする請求項３または４に記載のイオン発生装置。