JP2020528657A - イオン発生装置 - Google Patents

Abstract

イオン発生装置は、開口を有するハウジングと、ハウジング内に配置され、互いの間に開口と流体連通する空間を有するアノード及びカソードと、マイナス端子及びプラス端子を有する電源であって、マイナス端子とアノードとの間に第１の接続を有し、プラス端子とカソードとの間に第２の接続を有する、電源と、空気流を、上記空間を通して開口の外に導くように配置されたエアムーバーとを備えることができる。【選択図】図１

Description

［関連出願の相互参照］
本出願は、２０１７年７月２７日に出願された米国仮特許出願第６２／５３７，６６４号の利益を主張し、その出願は引用することによりその全体が本明細書の一部をなす。

空気マイナスイオン発生は、空気を浄化する手段として用いることができる。この動作原理は、互いに離隔した表面に電界を印加し、それらの離隔した表面の間を通るマイナスに帯電した空気粒子を発生させることにより、空気分子に電子を付加する（すなわち、「イオンを発生させる」）ものである。これらのマイナスに帯電した粒子は、環境空気又は周囲空気中に漂う浮遊汚染物質に結合し、その結果、壁及び床のようなプラスに帯電した表面に移動する又は引き寄せられる。このプロセス全体によって、汚染物質が、規定の空間内の空気から、従来の方法で容易に清掃することができる他の場所（例えば、壁及び床）へと移動する。

１つの態様では、本開示は、イオン発生装置であって、開口を有するハウジングと、前記ハウジング内に配置され、互いの間に空間を有するアノード及びカソードと、マイナス端子及びプラス端子を有する電源であって、前記マイナス端子と前記アノードとの間に第１の接続を有し、前記プラス端子と前記カソードとの間に第２の接続を有する、電源と、内部を画定し、前記開口と流体接続する流体導管と、空気流を、前記空間を通して前記流体導管内部及び前記開口の外に導くように配置されたエアムーバーと、前記流体導管の前記内部に露出し、前記アノードと導電接続されるように、前記流体導管に対して配置される少なくとも１つのニードルであって、該少なくとも１つのニードルの先端部は、３マイクロメートル未満である、少なくとも１つのニードルとを備えるイオン発生装置に関する。

本明細書に記載の種々の態様に係る、イオンを空気流に注入する装置の概略図である。 本明細書に記載の種々の態様に係る、電荷蓄積を強調した、イオンを空気流に注入する装置の外面図である。 本明細書に記載の種々の態様に係る電子回路の概略回路図である。 本明細書に記載の種々の態様に係る、車両内で使用される場合の回路図である。 本明細書に記載の種々の態様に係る、絶縁トランス外部電源とともに使用される場合の回路図である。 本明細書に記載の種々の態様に係る、内部電源とともに使用される場合の回路図である。 本明細書に記載の種々の態様に係る、イオンを空気流に注入する別の非限定的な装置の概略図である。 本明細書に記載の種々の態様に係る、図７の装置のダクト及びニードルマウントの断面図である。 本明細書に記載の種々の態様に係る、図８のニードルマウントの等角図である。 本明細書に記載の種々の態様に係る、図７の装置の導電性表面から離隔したニードルの回路図である。 本明細書に記載の種々の態様に係る、層流装置を備える図７の装置のダクトの断面図である。 本明細書に記載の種々の態様に係る、図１１の線ＸＩＩ−ＸＩＩに沿うダクトの断面図である。

本開示の態様は、包括的には、イオン、特にマイナスイオンを空気流に注入する装置及び方法に関する。本開示の態様を含む装置、方法、又はプロセスは、空気分子に付着する電子流を発射することからなることができ、したがって、イオン発生器から室内への電流の流れをもたらす。何らかの要因によって電子の流れが低減する場合、装置、方法、若しくはプロセスの有効性が低減し、又は電子若しくはイオンが少なくなる。本開示の態様は、空気イオン発生器内の電流の流れを低減する要因に打ち勝つ方法又は装置を含むことができる。別の態様において、本開示は、イオンの安定した生成をもたらす、イオンを空気流に注入する装置及び方法に関し、所望の空間又は環境へのイオン（電子）の流れを向上させることができる。

本明細書において用いられる場合、「規定の空間」とは、イオン発生器を収容しており、仕切り壁によってより大きな空間から分離されている領域のことを指す。例えば、寝室、病室、又は車両の内部が挙げられる。種々の要素の「組」が記載されるが、「組」とは、１つのみの要素を含め、任意の数の個々の要素を含むことができることが理解されよう。接続に関する用語（例えば、取り付ける、連結する、接続する、及び接合する）は、広義に解釈すべきであり、別段指示がない限り、要素の集合間に介在する部材、及び要素間の相対運動を含む場合がある。したがって、接続に関する用語は、２つの要素が直接接続していること、及び互いに固定された関係にあることを必ずしも意味しない。非限定的な例において、接続又は接続解除は、個々の要素間の電気的接続を提供する、可能にする、不能にする等のために選択的に構成することができる。例示的な図面は、例示目的にすぎず、本明細書に添付の図面に反映されている寸法、位置、順序、及び相対的なサイズは、変更することができる。

一般に、少なくとも２つの要因によって、室内へのイオン発生電流の流れが低減し得る。第１の要因として、マイナスイオン発生プロセスにより、イオン発生器の表面がマイナスに帯電する場合があり、それにより、空気マイナスイオンを含む、同じくマイナスに帯電した粒子を反発させる傾向があることを挙げることができる。この現象を指す用語は、「電荷蓄積」という。結果として、電子の流れが少ないほど、イオン発生器はより長期間動作する。

第２の要因として、電流は、閉鎖経路を通って流れなければならないことを挙げることができる。本明細書に開示の態様等の空気イオン発生器の場合、閉鎖経路は、発生器の周り又はアノード要素及びカソード要素等の離隔した導電性表面の間の空間における空気を含み得る。したがって、イオンが発射される範囲は、当然ながら、電流戻り経路を含むしかない。戻り経路が規定の空間を囲む表面を含まない場合、イオンが生成されたとしても、意図された空間内には発射されない。この現象を指す用語は、「イオン閉じ込め」という。

本開示の態様は、イオン発生器の表面、特にイオン源の近くの表面における電荷蓄積の作用を、少なくとも１つの表面を導電性材料によって処理することで、低減することを含むことができる。導電性材料によって処理された表面は、負電荷が表面上に集まり、それによってイオンを反発させることがないように、負電荷を除去するための電気的経路を提供することができる。導電性材料は、例えば、関連する電子電流源のプラス端子（「カソード」とも称する）への導電性経路を含むことができる。

本開示の１つの例示の態様において、イオン閉じ込めの作用を低減するために、電子源戻り経路を、１つの非限定的な例において建築用配線を含む、電気的接地に電気的に連結することができる。例えば、空気イオナイザーを使用する場合の接地接続に建築用配線を用いることは、直接的なアース接地が提供されない場合、又は、ユーザーが建築物をこの製品の使用に適合させることが現実的でない場合に利用することができる。本開示の態様において、電流経路には、電子源の建築用配線への接続を提供することができる。この接続は、建築物内の多くの共通の機構が導管、配水管、床、基礎等のアースに接続されることから、上記手段が建築物のアース接地（例えば、「接地線」）を含む場合が最も効果的である。一方で、多くの例において、アース接地は、イオン発生器には利用可能でない。この場合、代替的又は付加的な手段は、抵抗経路を通した建築用配線への接続を提供することである。建築用配線への接続は、電流戻り経路を設けない場合に比べて建築物の機構に直接的には接続されないにもかかわらず非常に効果的である経路を提供する、簡便かつ効果的な方法を提供する。建築用配線への接続は、通常、電流に対する十分だがその場限りの戻り経路を提供し、意図的な戻り経路を追加するコストが保証されない状況に適している。

イオン閉じ込めの作用を低減するために、本開示の実施形態に対する別の形態が存在する。この形態は、少なくとも１つの導電性表面を、電子源に更に電気的に接続することができる規定の空間に付加する、適用する、又は重ねることによって、電流経路を提供する。この方法は、産業用途又は医療用途等の、コストが正当化される状況に適している。例えば、病室は、導電性の床を含んでもよく、畜舎は、１つ以上の壁に導電性スクリーンを有してもよい。

図１は、イオンを空気流１０５に注入するイオン発生装置１００を示している。装置は、カソード１０２及びアノード１０３に接続された高電圧発生器又は高電圧源等の電源１０１を使用する。電子１０７は、電源１０１から流れる（矢印で示されている）。マイナスイオン１０６は、アノード１０３とカソード１０２との間の領域において生成される又は発生する。ファン１０４が、空気流１０５内に含まれるイオン１０６に風を送る、又はイオン１０６を流路１０５に沿って方向付けることができる。

図２は、別の態様に係る、ハウジング２０３を備えるイオン発生装置２００の斜視図を示している。イオン発生装置２００は、イオン２０１を空気流２０２に注入することによって、図１に示されている装置１００と同様に動作する。装置は、表面における電荷蓄積２０４が示されているハウジング２０３を備える。

図３は、本開示の態様に係る、イオン濃度を向上させるイオン発生装置を含む概略図を示している。室内、車内、又は包囲容積等の規定の空間３００は、電気的接地３０１に対する少なくとも１つの電気的接続を含むことができる。電気的接地３０１は、１つの非限定的な例ではアース接地を含み得る。電気的接地３０１の接続部は、ワイヤ３０２によって、抵抗器３０７を通してイオン発生器３０３に更に電気的に接続し、抵抗器３０７は、イオン発生器３０３の少なくとも１つの表面に接続する。イオン発生器３０３の表面は、カソード３０６と、離隔したアノード３０５とを備えることができる。カソード３０６はまた、抵抗器３０８を通して接地３０１に接続される。高電圧発生器等の電源３０４は、保護抵抗器等の電流制限抵抗素子３０９を通してアノード３０５に接続される。電流制限抵抗素子３０９は、人間が不慮にアノードに接触しないための保護を提供するように選択することができる。電源３０４をカソード３０６及びアノード３０５に連結することで、カソード３０６とアノード３０５との間に電界が形成される。また、電界は、電界を占める又は横断する周囲空気内にマイナスイオン３１０の組を発生させる又は生成する。上述したように、マイナスイオン３１０は、壁又は床等の空間を画定する材料のより高い電圧電位に引き付けられることにより、周囲空間３００に進入する。図示のように、空間を画定する材料は、電気的接地３０１に接続されるため、より高い電圧電位を有し得る。

図４は、自動車等の車両に適用されるイオン発生装置４００として使用されるように構成された、本開示の別の態様を示している。自動車が記載されているが、本開示の実施形態は、航空機又は水上輸送機にも等しく適用可能とすることができる。周囲空気の体積は、マイナスイオンによって占めることができる。上述したように、高電圧発生器等の電源４０６が、保護抵抗器４０１を通してカソード４０３及びアノード４０２に接続される。イオン４１３は、カソード４０３とアノード４０２との間の領域内で生成される。電力接続部４０５は、電源ソケット４１０を通して電源４０６にエネルギーを与えるように設けられ、例えば、車両内に位置するバッテリー４１１からの電力を供給することができる。したがって、車両接地４１２は、内部回路４０８及びカソード４０３への接続部４０４を通して装置に接続される。接続部４１５によって抵抗器４１４を通して電荷蓄積を軽減するように、導電性表面４０７が設けられる。

図５は、空気流５０４及びイオン５１７を含む、本開示の更に別の態様に係るイオン生成装置５００を示している。イオン発生装置５００は、外部電源５１２を使用することができる。多くの場合、外部電源は、トランス５１６を通して接地絶縁を提供する。したがって、ブリッジ抵抗器５１３は、高抵抗経路を提供するが、この高抵抗経路は、依然として、イオン閉じ込めに対する対抗策として十分な電流の流れを可能にする。この図は、高電圧源等の電源５０６のプラス端子から電源リード５０９を通り、ブリッジ抵抗器５１３を通って建築用配線接続部５１４に至る接続部５１０を示している。また、接続部５１０は、少なくとも１つの選択された外面５１１に又は少なくとも１つの内面５１７に対して抵抗器５０８を経由するようにして設けられる。イオン生成装置５００は、図示のように、カソード５０３を更に備えることができる。

図６は、カソード６１０とアノード６０９との間の領域にイオン６１２を生成するイオン生成装置６００を備える、本開示の更に別の態様を示している。アノード６０９は、安全抵抗器６０７を通して高電圧電源等の電源６０８に接続される。ファン６１３は、空気流６１１を生成して、離隔したカソード６１０とアノード６０９との間の容積から装置６００の外の周囲空間に、イオン６１２を推進させる。装置６００は、例えば、壁コンセント等の商用電源６０２によって電気的に補助される電源６０３、６０８を使用するように構成することができる。電源６０２、６０３、６０８は、装置６００の内部又は外部にあることができる。この例では、電気的接地６０１は、電源６０８のプラス端子に接続される。また、電気的接地６０１は、装置６００の少なくとも１つの選択された外面６０５又は少なくとも１つの選択された内面６０６に接続される。必要に応じて、畜舎又は病室において使用され得る場合には、外部イオン経路を提供するために接地グリッド又は接地プレート６１３が含まれる。

上述したように、電荷蓄積によって、イオンが生成点から出口点へと反発する結果となり得る。限定はしないが内面５１７、６０６又は外面５１１、６０５を含む、イオン経路における表面を選択的にコーティングし、これらの表面をカソード１０２、３０６、４０３、５０３、６１０に接続することによって、電荷蓄積の作用を軽減することができる。

図３は、イオン発生器３０３の表面の、抵抗器３０８を通したカソード３０６への接続を概略的に示している。

図４におけるように、車両用途での本開示の１つの非限定的な態様において、抵抗器４１４を通したカソード４０３への導電性表面４０７の直通の接続部４１５が示されている。

図５及び図６に示されているように、テーブルトップ、床モデル、又は商業モデルの本開示の１つの非限定的な態様において、同様の導電性経路が設けられる。テーブル／床タイプでは、導電性表面５１１を、抵抗器５０８を通してカソード５０３への接続部５１０に接続する。

図６に示されている商業用途は、上述の態様と同様とすることができる。導電性表面６０５は、カソード６１０に接続するために、抵抗器６０４を通した接続部６０６を使用する。

本明細書に記載の本開示の態様において、導電性表面自体が抵抗性であり得ることから、１つ以上の別個の抵抗器を省くことができる。

また、イオン閉じ込めは、イオンによって処理される空間を通って流れた後、各カソード１０２、３０６、４０３、５０３、６１０に戻るように流れる電流の経路を提供することによって、軽減することができる。この経路は、配水管、床等のような導電性材料又は半導電性材料を出ることを含むことができる。この態様において、接続部は、システムカソード１０２、３０６、４０３、５０３、６１０から上記導電性材料の間に存在することができる。図３では、カソード３０６の接続部は、アース接地３０１に接続された抵抗器３０８として概略的に示されている。

図４の態様におけるような車両に対する用途の場合、電気的接地は、車両接地４１２に置き換えられる。図４に更に示されているように、カソード４０３は、内部回路４０８、電力接続部４０５、電源ソケット４１０を通した一連の接続部４０４によって、車両接地４１２に接続される。本開示の態様は、上述の接続部のサブセット、又は追加の接続部を含むことができる。

図５に示されているようなテーブルモデル又は床モデルの場合、カソード５０３は、電源リード５０９を通した接続部５１０によって電源５１２に接続することができ、電源５１２において、絶縁トランス５１６は、建築用配線５１４への接続を可能にする抵抗器５１３を含む。電気的接地接続が含まれる（例えば、接地電力接続部を備える）場合では、絶縁トランスを介する抵抗器の代わりに、直接接続部を設けることができる。本開示の態様は、上述の接続部のサブセット、又は追加の接続部を含むことができる。

直接接続部は、例えば、図６に示されているように、商業用途の実施形態にも含めることができる。図６では、カソード６１０は、電気的接地６０１に直接接続される。より大きな面積がイオンによって処理される場合、又は建築物が接地機構を保有しない場合、追加のプレート又はスクリーン６１３を設けることができる。これは、例えば、畜舎の天井又は病室の導電性の床におけるワイヤメッシュとすることができる。

図７は、本開示の別の非限定的な態様に係る、イオン７１０を空気７１１に注入する別の非限定的な装置７００を示している。装置７００は、上述した装置１００、２００、３００、４００、５００、６００と同様のものであり、したがって、同様の部分は、７００番台の数字で指定された同様の符号によって示される。この場合、装置１００、２００、３００、４００、５００、６００の同様の部分の説明は、別段言及がない限り、装置７００にも当てはまることが理解されよう。図示のように、高電圧発生器７０１は、カソード７０２及びアノード７０３を備える。ファン７０４は、限定はしないがダクト７１３又は配管を含む流体導管を通して空気（矢印７０５で概略的に示されている）を送るのに利用することができる。

ダクト７１３の非限定的な態様は、空気７０５にさらされるとともに、抵抗器７１４を通してカソード７０２に導電接続される、内面に面する又は内面側の少なくとも１つの導電性表面７０６を有することができる。ダクト７１３の非限定的な態様は、ダクト７１３の外に、同様にカソード７０２に導電接続される、外面に面する又は外面側の少なくとも１つの導電性表面７０８を有することもできる。ダクト７１３の更に別の非限定的な態様は、装置の空気出口７１６（すなわち、空気２０５、７１１又はイオン７１０が装置７００から排出又は放出される場所）上又はその場所において、配置される、位置する、設けられる等の導電性スクリーン７０９を備えることができる。導電性スクリーン７０９は、抵抗器７１５を通してカソード７０２に導電接続することができる。ダクト７１３の更に別の非限定的な態様は、限定はしないが、ニードル７０７又はニードル先端部が、ダクト７１３を横断する空気２０５、７１１又はイオン７１０にさらされるように、位置付けられる、設けられる、配置される等のニードル７０７を含む、尖端点の組を備えることができる。ニードル７０７の組は、抵抗器７１２の対応する組を通してアノード７０３に導電接続することができる。この意味で、ニードル７０７の組は、装置７００のイオン化アノードとして効果的に動作することができる。

本明細書に記載のように、電荷蓄積によって、イオンが出口点から反発し、装置７００の外部の意図された目的地に到達しない結果となり得る。図７では、これらの蓄積した電荷は、カソード７０２から反発が生じ得る表面７０６、７０８への電気的接続を提供することによって、容易に散逸される。しかしながら、この接続は、接続する抵抗器７１４の各抵抗が低すぎる場合に、これらのイオンのうちの相当数を散逸させる可能性がある。本開示の１つの態様は、抵抗器７１４又は抵抗器の組７１４、７１５、７１２を選択して、蓄積したイオンをカソード７０２との導電接続によって散逸しながら、イオンを少なくとも部分的に反発させることができるほど高く電荷を蓄積させる又は蓄積することを可能にするバランスを選択的に維持することを含むことができる。

１つの非限定的な態様において、バランスは、帯電した表面７０６、７０８を高電圧カソード７０２に接続する抵抗器７１４又は抵抗器の組７１４、７１５、７１２を適切に選択することによって維持することができる。抵抗器７１４又は抵抗器の組７１４、７１５、７１２の値は、さらに、イオン流に対する表面７０６、７０８の場所（例えば、ダクト７１３に対して表面７０６、７０８が配置される場所）、又は表面７０６、７０８の露出されている量若しくは表面積に応じて決まり得る。概して、所望のより高いイオン含量は、より高い抵抗値を必要とする。例えば、スクリーン７０９の抵抗器７１５の抵抗が小さすぎると（例えば、２．５ギガオーム未満）、装置７００又はダクト７１３を出る前にイオン７１０の「短絡」を引き起こす可能性がある。別の例において、スクリーン７０９の抵抗器７１５の抵抗が高すぎると（例えば、１５ギガオームよりも大きい）、イオン７１０がスクリーン７０９から反発し、装置７００又はダクト７１３を出るイオン空気流７１１を低減又は妨害する可能性がある。１つの非限定的な例示の値において、スクリーン７０９の抵抗器７１５の抵抗は、およそ１０ギガオームとすることができ、上述の小さすぎる場合の考慮事項と高すぎる場合の考慮事項との間のバランスをとる。

図８は、図７のダクト７１３の断面図を示している。図示のように、マウント８０２は、接続する、取り付ける、配置する、支持する等ができる。マウント８０２は、ニードル７０７の組を備える。ダクト７１３、マウント８０２、又はニードル７０７の組のうちの少なくとも１つは、組み合わせて、ニードル７０７（又は例えば、遠位端部若しくはニードル７０７の先端部）の組が、ダクト７１３によって画定される内部キャビティ８０３に露出することを可能にする、露出させる、又は露出をもたらすように、選択するか又は取り付けることができる。装置の動作中、ダクト７１３内を空気又はイオンが横断する。

ニードル７０７の材料が、生成されるイオンの規模に影響を及ぼし得る、本開示の態様が含まれ得る。本開示の１つの非限定的な態様において、ニードル７０７の組は、限定はしないが、耐久性、腐食抵抗、鋭利化できる能力、高イオン電流を生成する導電性（例えば、材料の分子構造に起因する）等を含む基準の組に基づいて選択することができる。本開示の１つの非限定的な態様は、タングステンニードル７０７の組を利用することができる。タングステンは、ニードル７０７の構造の１つの非限定的な例にすぎない。更なるニードル７０７の組成は、限定はしないが、純銀、金メッキ材料、ロジウムメッキ材料、ＮｉＣｒ_３溶接棒、金メッキ仕上げのＮｉＣｒ_３溶接棒、又は縫い針を含むことができる。

本開示の別の態様において、限定はしないが鋭さ及び直径を含むニードル７０７の幾何学的形状も、イオン電流に影響を及ぼし得る。概して、より鋭いニードル７０７は、より多くのイオン電流を生成することができる。以下、直径０．７６２ミリメートルのタングステンニードルと、ニードル７０７の種々の先端部形態とを用いたイオン電流の比較を示す。

図９は、マウント８０２及びニードル７０７の組の１つの非限定的な例の斜視図を示している。タングステンニードルの先端部の鋭さは、例えば、３マイクロメートル未満である。

図１０は、本開示の別の非限定的な態様に係る、イオン発生器ダクト１０００の内部における電気的接続及び幾何学的形状を示している。図示のように、高電圧発生器１０１１は、アノード１００９及びカソード１０１０を備える。２つのニードル１００６として示されているニードルの組は、抵抗器１００５を通してアノード１００９に接続される。抵抗器１００５は、上述した抵抗器７１２と同様とすることができる。導電性表面１００２は、ダクト１０００の内部に位置することができ、抵抗器１００３を通してカソード１０１０に更に導電接続することができる。抵抗器１００３は、上述した抵抗器７１４と同様とすることができる。

ニードルの組が距離（ｄ）１００７によって分離される、本開示の非限定的な態様が含まれ得る。ニードル１００４（例えば、ニードル又はニードルの先端部若しくは突端）の少なくとも１つ又はそれぞれが、半径（ｒ）１０１３を形成する少なくとも或る一定の距離だけ、最も近い導電性表面１００２から離隔している、本開示の更なる非限定的な態様が含まれ得る。図示のように、図示の２つのニードル１００６のそれぞれは、対応する弧形状の導電性表面１００２から径方向に離隔している。この意味で、ニードル１００６の組に対する導電性表面１００２の弧形状は、一定若しくは一貫した半径（ｒ）１０１３、又は導電性表面１００２とニードル１００６の組との間の径方向範囲を確保する。

ファン１０１２によって、ダクト１０００を通して空気を送ることができる。この空気流は、矢印１００１によって示されている。図示のように、ニードル１００６の組は、導電性表面１００２の下流に位置する又は位置付けることができ、それにより、空気流１００１は、まず、導電性表面１００２を通り過ぎ、その後、ニードル１００６の組を通り過ぎることができる。空気流１００１は、ニードル１００６の組を通り過ぎた後、さらに、ダクト１０００を出ることができる。

高出力のイオン発生器は、空気の絶縁破壊及びそれに続いてオゾンを生じ得る可能性がある高電圧を使用又は利用することができる。この絶縁破壊は、ニードル１００６と電荷除去メタライゼーション（すなわち、導電性表面１００２）と間の領域に生じる。上述した電荷蓄積／イオン放出のバランスと同様に、電荷散逸の有効性と、許容される電位電圧（アノード１００９からカソード１０１０への電圧の大きさ）との間のバランスが存在する。１つの非限定的な例において、このバランスは、考慮事項又は基準に従って、電荷蓄積を散逸するのに用いられる導電性表面１００２を適切に成形及び離隔させることによって維持することができる。別の非限定的な例において、導電性表面１００２の成形及び離隔は、ニードル１００６又はニードル先端部の組に対するものとすることができる。第１の非限定的な考慮事項において、導電性表面１００２は、ニードル１００６の組の近位又は付近にあるときに、蓄積した電荷を最も効果的に散逸する。別の非限定的な考慮事項において、ニードル１００６の組と導電性表面１００２との間の最大の分離、距離、又は半径（ｒ）１０１３によって、最も高い電位電圧が支えられる。非限定的な例において、１００００ボルトの電位を用いる場合、空気の絶縁破壊は生じず、出力イオン発生は、距離（ｄ）１００７がおよそ１００ミリメートルであり、半径（ｒ）１０１３がおよそ５０ミリメートルである場合に最適となることがわかっている。２つのイオン化ニードル１００６に対応するには２つの弧パターンが適しているが、追加のニードル１００６が含まれる場合には、この弧パターンを更に繰り返すことができる。ニードル１００６の組と導電性表面１００２との間の弧として設けられる一定の半径（ｒ）１０１３は、導電性表面１００２上に、他の任意の一点よりもニードル１００６又はニードル先端部の組に近い一点が存在しないという１つの例示的な態様であり得る。１つの例において、導電性表面１００２の弧形状は、「王冠」形状とも称することができる。

本開示の１つの非限定的な態様において、抵抗器１００３は、例えば、所望のイオン流特性に基づいて選択することができる。例えば、抵抗が低すぎる抵抗器１００３（例えば、０．２ギガオーム未満）を選択することにより、低すぎることは、イオン又は空気流１００１が装置又はダクト１０００を出る前に、導電性表面１００２に対するイオンの「短絡」を引き起こす場合がある。別の例において、抵抗が高すぎる抵抗器１００３（例えば、２ギガオームよりも大きい）は、導電性表面１００２からイオンを反発させ、装置又はダクト１０００を出るイオン空気流１００１を低減又は妨害する可能性がある。１つの非限定的な例示の値において、抵抗器１００３の抵抗は、およそ１ギガオームとすることができ、上述の小さすぎる場合の考慮事項と高すぎる場合の考慮事項との間のバランスをとる。

本開示の更に別の態様において、装置は、装置を通した「直接的な」又は「妨げのない」空気流を確立するような構成、配置等になっているダクト又はダクトシステムを含むことができる。いくつかの空気浄化方法は、浄化装置から目的地への空気の高速の搬送に頼らない。しかしながら、本明細書に記載のようなイオンに基づく浄化は、それとは異なる。イオンは、散逸するか、又は、排出される空間内の別の帯電した粒子又は表面を通過した放電によって、イオン化空気流から別様に除去されることから、イオンは、浄化機能の限られた「寿命」すなわち有効「期間」を有する。

したがって、イオン発生点から意図される目的地までの迅速な経路を確立することで、イオン空気浄化の有効性が向上する。この意味で、装置を通る「直接的な」又は「妨げのない」空気流とは、イオンが、ダクト又は配管システム経路に対して平行でない不要な動きを伴わず又は低減されて、排出ポートに直接移動する又は出力することができるものとなる。１つの非限定的な例において、「サイクロン」運動は、円形運動が、ダクト又は配管システム経路に対して平行でない成分を有するため、不要な運動である。

１つの非限定的な例において、ファン速度の増大等により空気速度を単純に増大させることによって、より多くの又はより速い排気流を生成することができる。しかしながら、増大したファン速度により、更なる騒音を引き起こす場合があるとともに、より強力でコストのかかるファンが必要となる。

本開示の１つの非限定的な態様は、直接的な又は妨げのない空気流（例えば、従来のシステムと比較して、サイクロン空気流を伴わない又は低減されている）を可能にする又はもたらすことができる。図１１は、ダクト１１０３、ファン１１０１、及び層流装置１１０２を備える装置１１００の断面図を示している。図示のように、ファン１１０１は、空気流の方向（概略的に矢印１１０４で示されている）に対して角度が付いているか又はオフセットされているファンブレード１１０５を備えることができる。層流装置１１０２は、ファンブレード１１０５に対して反対方向に角度が付いているか又はオフセットされている静止要素又は層流ブレード１１０６を備えることができる。

ファン１１０１の動作中、ファンブレード１１０５の回転運動によって、ダクト１１０３を通して空気流が送られる。ファンブレード１１０５の回転運動及び角度付けにより、結果として送られる空気流において自然発生的なサイクロン運動を引き起こす、もたらす等ができる。しかしながら、結果として送られる空気流の自然発生的なサイクロン運動は、空気が層流装置１１０２及び層流ブレード１１０６を通して送られる際に、少なくとも部分的に打ち消され、除去され、中和される等する。層流装置１１０２を備えることにより、送られる空気流１１０４は、ダクト１１０３に対して、比較的少ない非平行の動きでダクト１１０３を通して並列して流れる（図示）ことができることが効果的である。換言すれば、空気流１１０４の流れは、サイクロンから層流へと変化する。したがって、空気流１１０４は、下流の意図された目的地により速く到達する。

１つの例示の形態において、目的地は、ダクト１１０３のテーパー付き出口部分１１０８を含むことができ、テーパー付き出口部分１１０８は、ファン１１０１又は層流装置１１０２から離隔している。この意味で、空気は、ファン１１０１の近位の入口から引き出し、層流装置１１０２の下流のテーパー付き出口部分１１０８に向かって送ることができる。

図１２は、線ＸＩＩ−ＸＩＩに沿う、層流装置１１０２及びダクト１１０３の断面斜視図を示している。図示のように、層流ブレード１１０６は、ハブ１１０７の周りに周方向に離隔し、径方向外方に延在し、ダクト１１０３において終端することができる。別の例示の形態において、層流ブレード１１０６は、ファンブレードの周方向の空間（図示せず）を反映し得る。

本開示では、上記図面に示されているものに加えて他の多くの可能な実施形態及び構成が想定される。

種々の実施形態の異なる特徴及び構造を、上述していない範囲まで、所望に応じて互いに組み合わせて用いることができる。或る特徴が実施形態の全てに示されていない場合があっても、その特徴が存在しない場合があるという解釈を意図するのではなく、記載を簡潔にするものとして意図される。したがって、異なる実施形態の種々の特徴は、新たな実施形態が明示的に記載されているか否かにかかわらず、新たな実施形態を形成するように、所望に応じて混成及び合体させることができる。本開示には、本明細書に記載の特徴の組合せ又は順列が包含される。

記載されている本明細書は、最良の形態を含む本発明の実施形態を開示するため、また、当業者が、任意の装置又はシステムを作製及び使用すること、並びに組み込まれた任意の方法を実行することを含め、本発明の実施形態を実施することを可能にするために、例を使用している。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって規定され、当業者には想到される他の例を含むことができる。そのような他の例は、特許請求の範囲の字義通りの言葉と相違ない構造要素を有する場合、又は特許請求の範囲の字義通りの言葉と略相違ない均等の構造要素を含む場合、特許請求の範囲の範囲内に入るように意図される。

Claims (14)

1. イオン発生装置であって、
   開口を有するハウジングと、
   前記ハウジング内に配置され、互いの間に前記開口と流体連通する空間を有するアノード及びカソードと、
   マイナス端子及びプラス端子を有する電源であって、前記マイナス端子と前記アノードとの間に第１の接続を有し、前記プラス端子と前記カソードとの間に第２の接続を有する、電源と、
   内部を画定し、前記開口と流体接続する流体導管と、
   空気流を、前記空間を通して前記流体導管内部及び前記開口の外に導くように配置されたエアムーバーと、
   前記流体導管の前記内部に露出し、前記アノードと導電接続されるように、前記流体導管に対して配置される少なくとも１つのニードルであって、該少なくとも１つのニードルの先端部は、３マイクロメートル未満である、少なくとも１つのニードルと、
   を備えるイオン発生装置。
2. 前記少なくとも１つのニードルは、タングステンを含む、請求項１に記載のイオン発生装置。
3. 前記少なくとも１つのニードルの前記先端部の直径は、３マイクロメートル未満である、請求項１に記載のイオン発生装置。
4. 離隔した少なくとも２つのニードルを更に備える、請求項１に記載のイオン発生装置。
5. 前記少なくとも２つのニードルは、前記導かれた空気流の方向に対して垂直の方向に離隔している、請求項４に記載のイオン発生装置。
6. 前記少なくとも１つのニードルは、抵抗器を介して前記アノードに導電接続される、請求項１に記載のイオン発生装置。
7. 前記流体導管は、ダクトであり、前記ニードルの少なくとも第１の部分は、前記ダクトの外部に配置され、前記ニードルの第２の部分は、前記ダクトの前記内部に配置される、請求項１に記載のイオン発生装置。
8. 前記ニードルは、第１の端部及び遠位側の第２の端部を有し、該第２の端部は、前記先端部を含み、前記ニードルの前記第２の部分は、前記第２の端部を含む、請求項７に記載のイオン発生装置。
9. 前記ニードルの組成は、耐久性、腐食抵抗、鋭利化できる能力、導電性、鋭さ、直径、又はニードルの幾何学的形状を含む、考慮事項の少なくとも１つのサブセットに基づいて選択される、請求項１に記載のイオン発生装置。
10. 前記流体導管の前記内部に配置され、前記カソードに導電接続される導電性表面を更に有する、請求項１に記載のイオン発生装置。
11. 前記導電性表面は、帯電イオンの蓄積により、イオン発生装置の動作中、イオンを少なくとも部分的に反発させると同時に、前記帯電イオンの蓄積を少なくとも部分的に散逸させることも可能にするバランスをとるように選択される抵抗器を介して、前記カソードに導電接続される、請求項１０に記載のイオン発生装置。
12. 前記少なくとも１つのニードルは、前記導電性表面から離隔している、請求項１０に記載のイオン発生装置。
13. 前記導電性表面は、弧形状の導電性表面であり、前記少なくとも１つのニードルから、前記弧の半径を形成する一定の距離だけ離隔している、請求項１２に記載のイオン発生装置。
14. 前記少なくとも１つのニードルは、前記空気流の方向に対して、前記導電性表面の下流に配置される、請求項１０に記載のイオン発生装置。