JP2014087586A - 微小粒子拡散装置および照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】圧力損失が少なく、騒音が小さく、塵埃や昆虫等の異物が付着しにくい微小粒子拡散装置およびそれを用いた照明装置を提供する。
【解決手段】微小粒子拡散装置（３）は、同心円状の渦流を生成する攪拌部（６）と、微小粒子を発生する微小粒子発生部（４，４）と、上記渦流を攪拌部（６）から分離する分離部（１４，１４，１４，１４）と、攪拌部（６）の外周部の近傍に設けられた通風口（１３）とを備える。
【選択図】図３

Description

この発明は、微小粒子拡散装置および照明装置に関する。

従来、微小粒子拡散装置としては、特開２０１２−１０４３０４号公報（特許文献１）に記載されたものがある。この微粒子拡散装置は、シロッコファンを備え、このシロッコファンの軸方向の一方に設けられている空気流入口から吸い込んだ空気を、上記シロッコファンの径方向から吹き出し、この吹き出した空気を、空気通路を介して空気排出口から微粒子拡散装置の外部に排出するようにしている。

特開２０１２−１０４３０４号公報

しかしながら、上記従来の微小粒子拡散装置では、空気をシロッコファンの軸方向の一方から吸い込んで、その後、シロッコファンの径方向に吹き出しているため、空気の方向転換による圧力損失が大きく、さらに、上記シロッコファンを含む攪拌部に空気がぶつかって垂直な方向に空気の流れを変えるため、大きな騒音を生じてしまうという問題があった。

また、上記従来の微小粒子拡散装置は、シロッコファンを用いているので、動翼間の間隔が狭く、空気中の塵埃や昆虫あるいは鳥の羽根等の異物が動翼の間に非常に蓄積され易いため、動翼間に塵埃等の異物が蓄積して、シロッコファンの動バランスが悪化すると共に、シロッコファンにより吐出される風量が激減し、微小粒子の拡散能力が大幅に低下してしまうという問題があった。

そこで、この発明の課題は、圧力損失が少なく、騒音が小さく、塵埃や昆虫等の異物が付着しにくい微小粒子拡散装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明の微小粒子拡散装置は、
複数の動翼を有して、回転軸を中心とする同心円状の渦流を生成する攪拌部と、
上記攪拌部の上記回転軸の方向の一方の側に面し、微小粒子を発生する微小粒子発生部と、
上記攪拌部に、その攪拌部の外周部の近傍から空気を流入させる空気流入口と、
上記攪拌部の外周部の近傍からの空気を排出する空気流出口と、
上記攪拌部の上記動翼よりも径方向の外側に位置すると共に、上記攪拌部の上記動翼の回転により形成される空気の上記攪拌部の周方向の渦流を上記攪拌部から分離する分離部と
を備え、
上記空気流入口から流入した空気が、上記攪拌部の中心を通らないで、上記渦流となって、上記攪拌部の周方向に流れて、上記空気流出口から流出し、
上記微小粒子発生部で発生させた上記微小粒子が、上記空気流出口から流出されるべき空気、または、上記空気流出口から流出された空気に乗って外部に放出されることを特徴とする。

上記構成によれば、上記攪拌部の動翼の回転により形成される動翼の回転軸を中心とする同心円状の空気の渦流は、分離部により動翼の回転方向から逸らされて、分離部に沿った流れとなって空気流出口から流出する。

このように、上記空気流入口から流入した空気は、動翼により生じた渦流によって攪拌部に垂直にぶつかることが少なく、分離部に沿って空気流出口から流出するので、空気と攪拌部との衝突が少なく、騒音を低減することができる。

また、上記空気流入口から流入した空気は、上記渦流に沿って流れ、分離部に沿って空気流出口から流出するので、空気の流れの方向を変えることが少なくて、圧力損失が少なく、動力ロスが少ない。

また、上記攪拌部の動翼の回転により、動翼の回転軸を中心とする同心円状の渦流を生成しているので、攪拌部に塵埃や小型の昆虫等の異物が流入しても動翼に付着しにくく、動翼の動バランスの悪化を防止できて、信頼性を高くすることができる。

また、一実施形態の微小粒子拡散装置では、
上記微小粒子発生部は、上記動翼の径方向の外側端部に対向するように配置されている。

上記実施形態によれば、微小粒子発生部で発生した微小粒子を最も強い渦流部分に放出することができるので、微小粒子拡散装置の外部に微小粒子を効率よく放出することができる。

また、一実施形態の微小粒子拡散装置では、
上記攪拌部は、回転円板部を備え、この回転円板部は、上記動翼が固定されると共に、上記攪拌部の上記回転軸の方向の他方の側に設けられている。

上記実施形態によれば、上記攪拌部が回転円板部を備え、この回転円板部に動翼が固定されているので、動翼と回転円板部との間に隙間をなくして、送風効率を向上させることができると共に、上記回転円板部が上記攪拌部の他方の側を覆って露出しないようにできるので、攪拌部の内部に侵入する塵埃や異物の量を低減することができる。

また、上記回転円板部が攪拌部の回転軸の方向の他方の側に設けられているので、微小粒子発生部で発生させた微小粒子を放出する際に回転円板部が邪魔になることがなく、微小粒子発生部で発生させた微小粒子を上記空気流出口から流出されるべき空気、または、上記空気流出口から流出された空気に効率よく放出することができる。

また、一実施形態の微小粒子拡散装置では、
上記回転軸の方向の他方の側に位置し、上記回転円板部を覆うと共に、上記回転円板部との間に間隙を有する平板を備える。

上記実施形態によれば、攪拌部の回転軸の方向の他方の側に生じる渦流は、平板により生成が妨げられ、半径方向外側に向かう空気の流れが小さくなるので、微小粒子拡散装置内に流入する空気を確保できて、サージングを防止することができる。

また、一実施形態の微小粒子拡散装置では、
上記回転円板部と上記平板との間の距離は、上記動翼の径方向の外側端部と上記分離部との間の距離よりも大きい。

上記実施形態によれば、攪拌部の回転軸の方向の他方の側に生じる渦流の生成を妨げながら、攪拌部の回転軸の方向の一方の側に生じる渦流を分離部により分離することができるので、微小粒子拡散装置３内に流入する空気を確実に確保できて、サージングを防止することができる。

また、一実施形態の微小粒子拡散装置では、
上記攪拌部を制御する制御手段を備える。

上記実施形態によれば、攪拌部を制御して、動翼の回転を制御することができる。

また、一実施形態の微小粒子拡散装置では、
上記微小粒子が荷電粒子である。

上記実施形態によれば、荷電粒子によって空気浄化をすることができる。この荷電粒子は、負の荷電粒子のみ、正の荷電粒子のみ、あるいは、正負の荷電粒子であってもよい。

また、一実施形態の微小粒子拡散装置では、
上記微小粒子が、Ｈ^＋（Ｈ_２Ｏ）_ｍ（ｍは任意の自然数）である正イオンと、Ｏ_２ ⁻（Ｈ_２Ｏ）_ｎ（ｎは任意の自然数）である負イオンである。

上記実施形態によれば、上記微小粒子が、Ｈ^＋（Ｈ_２Ｏ）_ｍ（ｍは任意の自然数）である正イオンと、Ｏ_２ ⁻（Ｈ_２Ｏ）_ｎ（ｎは任意の自然数）である負イオンであるので、空気中の浮遊細菌の表面に付着し、化学反応して活性種であるＨ_２Ｏ_２または・ＯＨ（水酸基ラジカル）を生成し、空気中の浮遊細菌であるカビや雑菌を取り囲んで不活化、除去することができる。

また、この発明の照明装置では、
上記いずれか１つに記載の微小粒子拡散装置を備えることを特徴とする。

上記構成によれば、圧力損失が少なく、騒音が小さく、塵埃や昆虫等の異物が付着しにくい微小粒子拡散装置を備えた照明装置を提供することができる。

以上より明らかなように、この発明の微小粒子拡散装置によれば、圧力損失が少なく、騒音が小さく、塵埃や昆虫等の異物が付着しにくい微小粒子拡散装置およびそれを用いた照明装置を実現することができる。

図１は、この発明の実施の一形態の微小粒子拡散装置を備えた照明装置の斜視図である。 図２は、上記照明装置の側面図である。 図３は、上記照明装置を示す図２のＡ−Ａ線から見た縦断面の模式図である。 図４は、上記微小粒子拡散装置の分解斜視図である。 図５は、上記微小粒子拡散装置の攪拌部の斜視図である。 図６は、上記微小粒子拡散装置の制御ブロック図である。 図７は、上記微小粒子拡散装置で発生する空気の流れを示す図２のＢ−Ｂ線から見た横断面図である。 図８は、上記微小粒子拡散装置で発生する空気の流れを示す図７のＩ−Ｉ線から見た縦断面の通風口部分を示す模式図である。 図９は、上記微小粒子拡散装置で発生する空気の流れを示す図７のＩＩ−ＩＩ線から見た縦断面の通風口部分を示す模式図である。 図１０は、上記微小粒子拡散装置で発生する空気の流れを示す図７のＩＩＩ−ＩＩＩ線から見た縦断面の通風口部分を示す模式図である。 図１１は、上記微小粒子拡散装置の通風口部分の最適形状を示す縦断面の模式図である。 図１２は、上記微小粒子拡散装置の通風口部分の最適形状を示す縦断面の模式図である。 図１３は、上記微小粒子拡散装置の通風口部分の最適形状を示す縦断面の模式図である。 図１４は、上記微小粒子拡散装置の攪拌部の最適形状を示す攪拌部の平面図の模式図である。 図１５は、動翼の設置枚数と風速との関係を示す図である。 図１６は、動翼の設置枚数とイオン数との関係を示す図である。 図１７は、動翼の設置枚数と騒音値との関係を示す図である。 図１８は、距離Ｃとイオン数との関係を示す図である。 図１９は、分離部を４箇所設けている場合の角度ｚ２と正負のイオン数との関係を示す図である。

以下、この発明の微小粒子拡散装置および照明装置を図示の実施の形態により詳細に説明する。

この実施形態の微小粒子拡散装置は、図１に示すように、本体１と、シェード２とを備える照明装置に設けている。

上記本体１は、図２に示すように、上部１００から底部１１０に向かって漸次広がる指数曲線や双曲線等の凹曲線を回転して生成できる回転凹曲面の外周面と、この回転凹曲面の外周面の底部１１０側の端に連なる円筒形状の外周面とを有している。上記本体１の底部１１０には、本体１内部に設けている微小粒子拡散装置３の一部分が中央部から突出しており、この突出部分の側面には、空気流入口および空気流出口となる通風口１３が開口している。なお、本体１の底部１１０には、ＬＥＤ（発光ダイオード）や有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）等からなる発光部８０(図６に示す)を設けている。

上記シェード２は、図１に示すように、平面視環状の円板で、中央に本体１が位置している。また、このシェード２は、図２に示すように、側面から見て、上記本体１の円筒形状の外周面の中央に位置するように取り付けている。

上記微小粒子拡散装置３は、図２，図３に示すように、上記本体１の中央部に位置している。上記微小粒子拡散装置３の下部には、平板の一例である下部ケーシング１２を設けており、この下部ケーシング１２と本体１の底部１１０との間に、通風口１３を設けている。

上記微小粒子拡散装置３の下部ケーシング１２の本体１内部側には、図３に示すように、攪拌部６と上部ケーシング１１と分離部１４とを設けており、上部ケーシング１１で攪拌部６と分離部１４とを覆っている。また、上部ケーシング１１の天井面の上部には、微小粒子発生部の一例のイオン発生器４と駆動部５と制御部７０（図６に示す）とを設けている。上記イオン発生器４、攪拌部６、上部ケーシング１１、下部ケーシング１２および分離部１４は、微小粒子拡散装置３の一実施形態を構成する。

上記イオン発生器４は、イオンを発生するイオン発生部４１を一端に有し、攪拌部６の回転軸６０を中心として左右対称に２つ設けている。この２つのイオン発生器４，４は、一方が正イオンを発生させ、他方が負イオンを発生させる。上記イオン発生器４，４は、上部ケーシング１１の天井面から上部ケーシング１１と下部ケーシング１２とで囲まれた微小粒子拡散装置３の内部１２０にイオン発生部４１が露出するように配置されている。また、イオン発生器４，４は、イオン発生部４１，４１が、後述する攪拌部６の動翼２２の径方向の外側端部と対向する位置に配置されている。

上記駆動部５には、モータ（図示せず）と回転シャフト１５とを設けており、このモータが、上記回転シャフト１５を介して攪拌部６を回転させる。したがって、この回転シャフト１５の中心が攪拌部６の回転軸６０となる。なお、駆動部５のモータは、インナーロータのタイプであっても、アウターロータのタイプであってもよい。

上記攪拌部６は、回転円板部２１と動翼２２とを有し、回転円板部２１に動翼２２を固定している。この攪拌部６の中心には、上記駆動部５により回転する回転シャフト１５が挿入される軸受け部２３を設けている。また、上記攪拌部６は、回転円板部２１の動翼２２を固定していないフラットな面が下部ケーシング１２に面するように配置している。回転円板部２１と下部ケーシング１２との間には、図３に示すように、一定の間隙W１を設けて、回転円板部２１と下部ケーシング１２とが接触しないようにしている。

上記回転円板部２１は、図３，図４に示すように、平面視環状の平板形状であり、上記動翼２２は、略平板形状である。上記回転円板部２１には、軸受け部２３から径方向に放射状に、回転円板部２１に対して垂直に、上記動翼２２を固定している。回転円板部２１の下部ケーシング１２に面している面には、図示していないが、動翼２２の回転軸６０を中心とする円形の溝を設けて、成形性を向上させている。本実施形態では、高さ約０．５ｍｍ，幅約９．６ｍｍの溝を形成している。なお、溝の大きさは、設計に応じて変更可能である。また、本実施形態の攪拌部６には、図５に示すように、５枚の動翼２２が等間隔で回転円板部２１に取り付けられている。このように攪拌部６を構成することで、軸受け部２３がリブの機能を果たし、攪拌部６の動バランスの悪化を防止すると共に、動翼２２の振れを小さくすることができる。上記軸受け部２３の内部は、回転シャフト１５を固定するためのナット１７（図４に示す）を収容するため空洞であり、上記動翼２２の面積を広くして風量を大きし、かつ、攪拌部６を軽量化するために、できるだけ小型化を図っている。なお、上記回転円板部２１、動翼２２および軸受け部２３は、それぞれ別々に形成して組み合わせてもいいし、一体に形成してもよい。

また、図４に示すように、上記攪拌部６の外周囲、つまり攪拌部６の動翼２２，２２，２２，２２，２２の径方向外側に４つの分離部１４，１４，１４，１４を設けている。分離部１４，１４，１４，１４と攪拌部６の動翼２２，２２，２２，２２，２２の径方向の外側端部との間には、図３に示すように、一定の間隙W２を設けている。この間隙Ｗ２は、回転円板部２１と下部ケーシング１２との間の間隙Ｗ１よりも小さく設けられている。この分離部１４，１４，１４，１４は、図７に示すように、平面視において、脚の一方が傾斜面であり攪拌部６側が底辺となる略台形で、環状のリングカバー５１によって同一円周上に位置している。また、図７に示すように、上記分離部１４，１４，１４，１４の各々が正方形の頂点となるように配置している。但し、正方形の頂点とは限らず、他に台形の頂点等、不均等であってもかまわない。

上記下部ケーシング１２には、４つの固定ボス１６，１６，１６，１６（図４には２つだけ記載）を設けている。この固定ボス１６，１６，１６，１６は、それぞれが分離部１４，１４，１４，１４を貫通しており、一端を下部ケーシング１２に、そして、他端を上部ケーシング１１に（例えばビス締めで）固定している。このように、分離部１４，１４，１４，１４を貫通する位置に固定ボス１６，１６，１６，１６を設けることで、上記通風口１３を最大限大きくすることができる。

上記上部ケーシング１１には、上記微小粒子拡散装置３の内部１２０側の上記分離部１４，１４，１４，１４に対応した位置に突出部５２，５２，５２，５２を設けている。この突出部５２，５２，５２，５２は、分離部１４，１４，１４，１４の外周側の面と合致する面を有しており、分離部１４，１４，１４，１４と上部ケーシング１１との間の隙間をなくして、送風効率を向上させている。また、上部ケーシング１１の内周面は、外周面の形状に沿って滑らかに形成されており、空気の流れをロスなく効率よく流すことができる。

上記制御部７０は、図６に示すように、操作部９０からの信号に基づいて、イオン発生器４、駆動部５、および発光部８０を制御する。この制御部７０により、駆動部５を制御して、攪拌部６の動翼２２の回転速度の高低を調整したり、回転方向の正逆を自在に切り替えたりすることができる。また、動翼２２の回転速度が一定値以上のときに、イオンを発生するようイオン発生器４を制御することもできる。なお、操作部９０は、イオン発生器４のオンオフあるいは駆動部５のモータの回転速度の変更等を行うための装置であり、リモートコントローラであってもいいし、微小粒子拡散装置３に直接設けてもよい。

次に、上記構成の照明装置における微小粒子の拡散について説明する。

照明装置を動作させると、上記微小粒子拡散装置３の駆動部５へ図示しない電源部から電力が供給され、駆動部５が回転シャフト１５を介して攪拌部６を回転させる。そうすると、図７に示すように、微小粒子拡散装置３の内部１２０に攪拌部６の回転軸６０を中心とする同心円状の空気の渦流Ｘ（第１の渦）が発生する。

この渦流Ｘには遠心力が働くため、攪拌部６内の空気は回転と共に径方向外側に向かって移動して、分離部１４，１４，１４，１４により攪拌部６の回転方向から逸らされる。そのため、微小粒子拡散装置３の内部１２０には、流れる方向の異なる空気の流れが４方向に形成される。

そして、微小粒子拡散装置３の内部１２０に形成された４方向の空気の流れによって、攪拌部６の外周部の近傍、かつ、照明装置の外部にある空気が、通風口１３，１３，１３，１３の空気流入部１３ａ，１３ａ，１３ａ，１３ａから微小粒子拡散装置３の内部１２０に流入する。この流入した空気は、攪拌部６の渦流に沿って流れ、分離部１４，１４，１４，１４に案内されて通風口１３，１３，１３，１３の空気流出部１３ｂ，１３ｂ，１３ｂ，１３ｂから本体１の外部に流出する。

このとき、上記制御部７０により攪拌部６の回転速度を調整することによって、分離部１４，１４，１４，１４により案内される空気の吹き出し方向を、約５°〜１０°の範囲で変更することができる。

上記駆動部５による攪拌部６の回転と同時に、イオン発生器４にも電力が供給され、微小粒子拡散装置３の内部１２０に正負のイオンが放出される。そして、この正負のイオンは、形成された４方向の空気の流れに乗って本体１の外部に流出して、照明装置外部の空気中に拡散される。

このとき、上記通風口１３，１３，１３，１３の空気流入部１３ａ，１３ａ，１３ａ，１３ａから流入した空気は、攪拌部６に形成されている空気の渦流に沿って流れると共に、図８に示すように、上部ケーシング１１に沿って微小粒子拡散装置３の内部１２０の上部に流れ、渦流Ｙ（第２の渦）が発生する。そして、微小粒子拡散装置３の内部１２０に発生した渦流Ｙは、図９，図１０に示すように、イオン発生器４から放出された正負のイオンを巻き込みながら、軸受け部２３に沿って回転円板部２１に向かって流れ、攪拌部６の回転により生じる遠心力によって径方向外側に向かう。その後、上述のように、分離部１４，１４，１４，１４によって攪拌部６の回転方向から逸らされ、通風口１３，１３，１３，１３の空気流出部１３ｂ，１３ｂ，１３ｂ，１３ｂから本体１の外部に流出する。

上記構成の微小粒子拡散装置３によれば、上記攪拌部６の動翼２２の回転により形成される動翼２２の回転軸６０を中心とする同心円状の空気の渦流Ｘは、分離部１４により動翼２２の回転方向から逸らされて、分離部１４に沿った流れとなって通風口１３の空気流出部１３ｂから流出する。

このように、上記空気流入部１３ａから流入した空気は、動翼２２の回転により生じた渦流Ｘによって攪拌部６に垂直にぶつかることが少なく、分離部１４に沿って通風口１３の空気流出部１３ｂから流出するので、空気と攪拌部６との衝突が少なく、騒音を低減することができる。

また、上記空気流入部１３ａから流入した空気は、上記渦流Ｘに沿って流れ、分離部１４に沿って通風口１３の空気流出部１３ｂから流出するので、空気の流れの方向を変えることが少なくて、圧力損失が少なく、動力ロスが少ない。

さらに、上記微小粒子拡散装置３では、動翼２２の回転方向に沿って流れる渦流Ｘ（第１の渦）だけでなく、この渦流Ｘを含む仮想平面に対して略垂直な平面に沿って流れる渦流Ｙ（第２の渦）も発生し、この渦流Ｘと渦流Ｙとが相俟って３次元流れを形成する。この３次元流れは、渦流Ｘのみを用いる場合（２次元流れ）と比較して、強い空気の流れであるので、攪拌効果を高めることができる。これにより、イオン発生器４で発生させたイオンを微細分散化することができるので、４つの空気流出部１３ｂ，１３ｂ，１３ｂ，１３ｂから放出されるイオンの数量を均一にすることができる。

また、イオン発生部４１が攪拌部６の動翼２２の径方向の外側端部と対向する位置に、イオン発生器４を配置しているので、イオン発生器４で発生させたイオンを渦流Ｘの最も強い部分に放出することができる。従って、微小粒子拡散装置３の外部にイオンを効率よく放出することができる。

なお、上記照明装置がペンダント型の吊り下げ照明である場合に特に顕著であるが、攪拌部６の回転開始時および回転停止時に、本体１が慣性力で揺動してしまう。そのため、制御部７０により駆動部５を制御して、攪拌部６の回転速度を段階的に上昇または下降させて、本体１の揺動を防止している。

本実施形態の微小粒子拡散装置３は、分離部１４により渦流が分離される部分において、動翼２２の回転による遠心力の方向と空気の分離の方向とがほぼ一致するため、動翼２２に付着した塵埃等に攪拌部６の外側に向かう強い流体力（セルフクリーニング作用）が働く。また、動翼２２の翼間においては、塵埃等と動翼２２との相対速度が小さいため、塵埃等を動翼２２に押し付ける圧力が小さい。そのため、例えば小さい昆虫や鳥の羽根等、比較的大きい異物が通風口１３の空気流入部１３ａから微小粒子拡散装置３の内部１２０に流入しても、上記セルフクリーニング作用により動翼２２の翼間に詰まることがなく、通風口１３の空気流出部１３ｂから微小粒子拡散装置３の外部に排出される。

このように、上記攪拌部６の動翼２２の回転により形成される動翼２２の回転軸６０を中心とする同心円状の空気の渦流を生成しているので、攪拌部６に塵埃や小型の昆虫等の異物が流入しても動翼２２に付着しにくく、容易く排出できるので、動翼２２の動バランスの悪化を防止できて、かつ、信頼性を高くすることができる。

特に、照明装置においては、その内部に小さな昆虫が侵入することが大きな解決すべき問題であるが、本微小粒子拡散装置３を備えた照明装置では、この昆虫の侵入という問題が解決される。

従来のように、塵埃や異物等が微小粒子拡散装置３の内部１２０に侵入することを防ぐために、通風口１３のサイズを小さくしたり、通風口１３にフィルタ取り付けたりすると、微小粒子拡散装置３の送風能力が低下して、十分に微小粒子を空気中に拡散できなくなってしまう。しかし、上記微小粒子拡散装置３は、塵埃や異物等が微小粒子拡散装置３の内部１２０に侵入しても容易に排出できるため、通風口１３のサイズを小さくしたり、通風口１３にフィルタを取り付けたりする必要が無く、無用な送風能力の低下を招くことが無い。

また、上記攪拌部６が回転円板部２１を備え、この回転円板部２１に動翼２２が固定されているので、動翼２２と回転円板部２１との間に隙間をなくして、送風効率を向上させることができる。但し、この回転円板部２１がなくても、圧力損失が少なく、騒音が小さく、塵埃や昆虫等の異物が付着しにくいといった、本発明における必要最小限の効果は発揮できる。

また、上記回転円板部２１を攪拌部６の下部ケーシング１２側に設けることによって、イオン発生器４で発生させた正負のイオンを上部ケーシング１１と下部ケーシング１２とで囲まれた微小粒子拡散装置３の内部１２０に放出する際に回転円板部２１が邪魔になることがなく、イオン発生器４で発生させた正負のイオンを微小粒子拡散装置３の内部１２０に効率よく放出して、正負のイオンを十分含んだ空気を拡散することができる。

また、上記下部ケーシング１２を設けることによって上記攪拌部６を覆って露出しないようにできるので、安全を確保でき、かつ、攪拌部６の内部に侵入する塵埃や異物の量を低減することができる。

さらに、上記回転円板部２１を覆い、かつ、回転円板部２１と下部ケーシング１２との間に間隙Ｗ１を有するように下部ケーシング１２を設けることで、微小粒子拡散装置３の内部から外部に向かって強い空気の流れが発生しても、攪拌部の回転軸の方向の他方の側に生じる渦流の生成を妨げながら、攪拌部の回転軸の方向の一方の側に生じる渦流を分離部により分離することができるので、微小粒子拡散装置３内に流入する空気を確保できて、騒音の原因にもなるサージングの発生を抑制できる。また、回転円板部２１と下部ケーシング１２との間の距離Ｗ１が、動翼２２の径方向の外側端部と分離部１４との間の距離Ｗ２よりも大きいので、微小粒子拡散装置３内に流入する空気を確実に確保できる。

なお、上記下部ケーシング１２の上面（回転円板部２１の動翼２２を固定していない面に面している面）は、リブ等の凹凸の無いフラットな平面であるのが好ましい。これは、下部ケーシング１２の上面に凹凸が存在すると、回転円板部２１と下部ケーシング１２との間を流れる空気によって圧力変動が生じ、騒音の原因となるからである。なお、下部ケーシング１２の上面に円形のリブまたは溝を設けると、騒音値の増大をもたらすが、下部ケーシング１２の成形性を向上させる。

ところで、上記照明装置を動作したとき、ＬＥＤ等の発光部や電子部品から熱が発生する。この熱は、上部ケーシング１１を介して、微小粒子拡散装置３の内部１２０に伝わる。上記微小粒子拡散装置３によって形成された空気の流れは、微小粒子拡散装置４の内部１２０に伝わった熱を外部に放出して、微小粒子拡散装置３を冷却する。すなわち、上記微小粒子拡散装置３は、上記照明装置の冷却装置としての役割をも果たすことができる。

上記微小粒子拡散装置３では、イオン発生器４として、Ｈ^＋（Ｈ_２Ｏ）_ｍ（ｍは任意の自然数）である正イオンと、Ｏ_２ ⁻（Ｈ_２Ｏ）_ｎ（ｎは任意の自然数）である負イオンとを放出するイオン発生器を用いている。これらの正負のイオンは、空気中の浮遊細菌の表面に付着し、化学反応して活性種であるＨ_２Ｏ_２または・ＯＨ（水酸基ラジカル）を生成する。Ｈ_２Ｏ_２または・ＯＨは、極めて強力な活性を示すため、空気中の浮遊細菌であるカビや雑菌を取り囲んで不活化、除去することができる。

また、上記正負のイオンは、正イオンと負イオンが対の状態で放出されることにより、空気中の浮遊細菌の不活化、除去に効果を発揮する。しかし、これらの正イオンと負イオンは、空気の流れが無い、あるいは、少ない場所に放出された場合、互いに引き寄せられ打ち消しあって消滅してしまう。上記照明装置では、微小粒子拡散装置３により空気の流れを形成するので、上記正イオンと負イオンとが打ち消しあって消滅するのを防ぐことができる。

また、上記微小粒子発生装置は、微小粒子発生部として、Ｈ^＋（Ｈ_２Ｏ）_ｍ（ｍは任意の自然数）である正イオンと、Ｏ_２ ⁻（Ｈ_２Ｏ）_ｎ（ｎは任意の自然数）である負イオンを発生させるイオン発生器４を用いているが、これに限られず、例えば、高電圧を使用する通常のイオンを発生させるイオン発生器を用いてもいいし、さらに異なる荷電粒子を発生させるイオン発生器であってもよい。さらに、例えば、荷電粒子と共に、あるいは、荷電粒子に換えて、微小粒子として匂い成分を放出する装置を微小粒子発生部として用いてもよい。但し、匂い成分としての上記微粒子は、上記イオンと同程度の大きさであるのが望ましいが、塵埃等と同程度の大きさであることは望ましくない。塵埃等と同程度の大きさの粒子が放電電子に付着した場合、放電の不良に繋がる可能性があるからである。

上記微小粒子拡散装置３では、正負のイオンを発生させているが、これに限られず、正のイオンのみ、または、負のイオンのみを発生するようにしてもよい。また、上記微小粒子拡散装置３では、イオン発生器４を２つ設けているが、これに限られず、１つだけ設けるようにしてもいいし、３以上設けてもよい。

上記微小粒子拡散装置３では、発生させたイオンを微小粒子拡散装置３の内部１２０に放出して、通風口１３の空気流出部１３ｂから流出する前の空気にイオンを放出するようにしているが、これに限らず、例えば、本体１の底部１１０からイオンを放出するようにして、通風口１３の空気流出部１３ｂから流出した空気にイオンを放出するようにしてもよい。

また、上記微小粒子拡散装置３では、攪拌部６の動翼２２を５枚有しているが、これに限られず、１枚以上であれば何枚であってもよい。なお、動翼２２が０枚すなわち平坦な円板であっても、本発明で意図している渦流を発生させることはできる。

ところで、動翼２２の枚数の違いは、風速・風量・イオン数・騒音性・耐埃性・部品の成形性などに影響する。例えば、上記実施形態同様に、分離部１４を４箇所設けた場合、図１５，図１６，図１７に示すような違いが生じる。なお、風速、イオン数および騒音値は、攪拌部６の回転軸６０から７００mmの位置で測定した値である。

すなわち、動翼２２が３枚のときは、風速は高いが、騒音値が最も大きくなる。また、動翼２２が５枚のときは、風速が３枚時と同等であるのに、騒音値が３枚時よりも低く、さらに、イオン数量が１．５倍以上ある。また、動翼２２が７枚のときは、騒音値は最も低いが風速、イオン数量共に最低である。

したがって、動翼２２の枚数に関して以下のように評価できる。
動翼３枚：風量○ イオン数○ 騒音× 成形性×
動翼５枚：風量○ イオン数○ 騒音○ 成形性○
動翼７枚：風量△ イオン数△ 騒音○ 成形性◎
（◎…最適 ○…適 △…可 ×…不適）
以上から、分離部１４を４箇所設けた場合には、動翼２２を５枚設けるのが好ましい。

上記微小粒子拡散装置３では、分離部１４を４箇所に設けているが、これに限られず、分離部１４を１つだけ設けてもいいし、５以上設けてもよい。また、上記分離部１４は、各々が正方形の頂点となるように配置しているが、攪拌部６の外周囲であれば自由に位置を変更できるようにしてもよい。分離部１４の位置を変えることで、通風口１３の大きさや空気が流れる方向を変更することができるので、イオンの拡散量や拡散方向を調整することができる。

なお、分離部１４の形状は、上記実施形態の平面視略台形に限られず、略矩形や平板形状にしてもいいし、あるいは、周方向両方に傾斜面を有する形状にしてもよい。つまり、攪拌部６で形成された空気の渦流を逸らして、分離部１４に沿った流れにすることができる形状であればどんなものでもよい。

上記微小粒子拡散装置３において、図３に示している上部ケーシング１１の天井面と動翼２２との間の距離Ｃは、１５mmに設定するのが好ましい。図１８に示すように、距離Ｃを１５mmとすることで、最も多くのイオンを放出することができる。

また、図１１に示す回転円板部２１の底面から動翼２２の上面までの寸法Ｈは、３０mmであるのが好ましく、回転円板部２１の底面と動翼２２の側面とが成す角度ｚ１は、７２°であるのが好ましい。さらに、図１２に示す上部ケーシング１１の回転凹曲面の内周面と動翼２２の上面の端部との間の距離ｔ１は、９．５mmであるのが好ましく、上部ケーシング１１の円筒形状の内周面と回転円板部２１の底面との間の距離ｔ２は、７．５mmであるのが好ましい。また、上部ケーシング１１の回転凹曲面の外周面と円筒形状の外周面との間の曲面Ｒは、曲率半径が２６mmであるのが好ましい。このように微小粒子拡散装置３を構成することで、高いイオンの放出量を確保し、さらに空気の流出入に起因する騒音を低減することができる。

また、図１３に示すように、上部ケーシング１１の内周面と動翼２２の側面との間の距離ｈ１，ｈ２，ｈ３，ｈ４が、ｈ１からｈ４に向かって漸次大きくなるように構成している。このように微小粒子拡散装置３を構成することで、空気の流出入に起因する騒音を低減することができ、風量、風速およびイオンの個数を最適化することができる。

また、図１４に示すように、攪拌部６の回転軸６０を通り２つのイオン発生器４の中心を結ぶ線をＸとし、攪拌部６の回転軸６０を通りＸに垂直な線をＹとすると、図１４に示す攪拌部６の回転軸６０を通り対向する分離部１４，１４を貫通する固定ボス１６の中心を結ぶ線とＹとが成す角度ｚ２を変えることで、各通風口１３の空気流出部１３ｂから放出されるイオン数量を調整することができる。イオンの総数は、イオン発生器４の性能や設置数により決定するが、ある１箇所の通風口１３の空気流出部１３ｂから放出されるイオンの数量を他の空気流出部１３ｂよりも多くしたり、正（負）のイオンの放出割合を調整したりすることが可能である。

なお、本実施形態においては、ｚ２＝３５°としている。図１９に示すように、分離部１４の設置数が４箇所である場合、ｚ２＝３５°とすると、正負のイオン数のバランスが最適となる。なお、図１９において、Ｌ１は正イオンに関する曲線であり、Ｌ２は負イオンに関する曲線である。

また、図１４に示すように、攪拌部６の回転円板部２１の直径をＤとし、２つのイオン発生器４の攪拌部６の回転軸６０側の面の両端を通り攪拌部６の回転軸６０を中心とする円の直径をｄとすると、Ｄとｄは、０．５ｄ＜Ｄ＜２ｄの関係を満たすのが好ましい。この関係を満たすように動翼２２および回転円板部２１を設けることで、イオン発生器４で発生させた正負のイオンを攪拌部６に形成されている渦流の流速の高い部分に放出することができる。なお、本実施形態においては、Ｄ＝Φ１００、ｄ＝Φ７４にしており、上記関係を満たしている。

また、図３に示している上部ケーシング１１の天井面と動翼２２との間の距離Ｃと、図１４に示している回転円板部２１の直径をＤとは、０．０５Ｄ＜Ｃ＜０．２Ｄの関係を満たすのが好ましい。本実施形態では、上部ケーシング１１の天井面と動翼２２との間の距離Ｃを１５mmにしているので、回転円板部２１の直径Ｄは７５〜３００mmであるのが好ましい。回転円板部２１の直径Ｄを７５〜３００mmにすることで、最適なイオン放出量を維持しつつ攪拌部６の大きさを抑制して、微小粒子拡散装置３をコンパクトにすることができる。

また、上記攪拌部６の回転軸６０とイオン発生器４の中心とを結ぶ線が、動翼２２の中心と分離部１４の中心とを結ぶ線と交わることがない。このため、イオン発生器４で生成させたイオンを確実に攪拌部６に形成される空気の渦流に放出することができる。

上記微小粒子拡散装置３では、攪拌部６の動翼２２の回転により形成される空気の渦流が分離部１４により動翼２２の回転方向から逸らされる方向にイオンを放出することができるので、１つの微小粒子拡散装置３で複数方向にイオンを拡散することができる。そのため、異なる複数の方向にイオンを放出する場合に、方向の異なる流路に対して個別に微小粒子発生装置３を設ける必要が無く、部品点数を抑えて製造コストを抑制することができる。

また、上記微笑粒子拡散装置３では、略平板形状の動翼２２を回転円板部２１に対して垂直に固定しているが、これに限られず、例えば、動翼２２の形状を湾曲させてもよい。動翼２２の回転方向の前面を凹面に湾曲させると、大量の空気を搬送して、攪拌部６の能力を高めることができる。

なお、動翼２２の厚さは、できる限り薄く形成するのが好ましい。動翼２２を薄くすることで、動翼２２の外側端部（澱み点）に塵埃等が蓄積するのを低減することができる。なお、澱み点とは、外部から流入した空気が最初に動翼２２に接触する動翼２２の外側端部をいう。

上記攪拌部６の動翼２２の回転方向が、正回転または逆回転のどちらであっても、同様の作用効果を奏する。

なお、上記攪拌部６の動翼２２を同一方向に回転させ続けると、澱み点に少なからず塵埃等が蓄積してしまう虞がある。この場合、制御部７０により動翼２２の回転方向を切り替えて、澱み点の場所を変えることで、塵埃等が蓄積していた澱み点に、更なる塵埃等が蓄積することがなくなる。そして、動翼２２の回転による遠心力と、空気の流れによる流体力とによりセルフクリーニング作用が働いて、動翼２２に蓄積していた塵埃等を取り除くことができる。

上記微小粒子拡散装置３は、照明装置に限られず、例えば、冷蔵庫や映像機器やパーソナルコンピュータ等の電子機器に用いることもできる。

１…本体
２…シェード
３…微小粒子拡散装置
４…イオン発生器
５…駆動部
６…攪拌部
１１…上部ケーシング
１２…下部ケーシング
１３…通風口
１３ａ…空気流入部
１３ｂ…空気流出部
１４…分離部
１５…回転シャフト
１６…固定ボス
１７…ナット
２１…回転円板部
２２…動翼
２３…軸受け部
４１…イオン放出部
５１…リングカバー
５２…突出部
６０…回転軸
７０…制御部
８０…発光部
９０…操作部
１００…上部
１１０…底部
１２０…内部

Claims (9)

1. 複数の動翼を有して、回転軸を中心とする同心円状の渦流を生成する攪拌部と、
   上記攪拌部の上記回転軸の方向の一方の側に位置し、微小粒子を発生する微小粒子発生部と、
   上記攪拌部に、その攪拌部の外周部の近傍から空気を流入させる空気流入口と、
   上記攪拌部の外周部の近傍からの空気を排出する空気流出口と、
   上記攪拌部の上記動翼よりも径方向の外側に位置すると共に、上記攪拌部の上記動翼の回転により形成される空気の上記攪拌部の周方向の渦流を上記攪拌部から分離する分離部と
   を備え、
   上記空気流入口から流入した空気が、上記攪拌部の中心を通らないで、上記渦流となって、上記攪拌部の周方向に流れて、上記空気流出口から流出し、
   上記微小粒子発生部により発生した上記微小粒子が、上記空気流出口から流出されるべき空気、または、上記空気流出口から流出された空気に乗って外部に放出されることを特徴とする微小粒子拡散装置。
2. 請求項１に記載の微小粒子拡散装置において、
   上記微小粒子発生部は、上記動翼の径方向の外側端部に対向するように配置されていることを特徴とする微小粒子拡散装置。
3. 請求項１または２に記載の微小粒子拡散装置において、
   上記攪拌部は、回転円板部を備え、この回転円板部は、上記動翼が固定されると共に、上記攪拌部の上記回転軸の方向の他方の側に設けられていることを特徴とする微小粒子拡散装置。
4. 請求項３に記載の微小粒子拡散装置において、
   上記回転軸の方向の他方の側に位置し、上記回転円板部を覆うと共に、上記回転円板部との間に間隙を有する上記回転円板部を覆う平板を備えることを特徴とする微小粒子拡散装置。
5. 請求項４に記載の微小粒子拡散装置において、
   上記回転円板部と上記平板との間の距離は、上記動翼の径方向の外側端部と上記分離部との間の距離よりも大きいことを特徴とする微小粒子拡散装置。
6. 請求項１から５のいずれか１つに記載の微小粒子拡散装置において、
   上記攪拌部を制御する制御手段を備えることを特徴とする微小粒子拡散装置。
7. 請求項１から６のいずれか１つに記載の微小粒子拡散装置において、
   上記微小粒子が荷電粒子であることを特徴とする微小粒子拡散装置。
8. 請求項１から７のいずれか１つに記載の微小粒子拡散装置において、
   上記微小粒子が、Ｈ^＋（Ｈ_２Ｏ）_ｍ（ｍは任意の自然数）である正イオンと、Ｏ_２ ⁻（Ｈ_２Ｏ）_ｎ（ｎは任意の自然数）である負イオンであることを特徴とする微小粒子拡散装置。
9. 請求項１から８のいずれか１つの微小粒子拡散装置を備える照明装置。
   微小粒子拡散装置。

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