JP3680121B2

JP3680121B2 - Sterilization method, ion generator and air conditioner

Info

Publication number: JP3680121B2
Application number: JP2001148809A
Authority: JP
Inventors: 和男西川; 秀雄野島; 昭雄宮田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2000-05-18
Filing date: 2001-05-18
Publication date: 2005-08-10
Anticipated expiration: 2021-05-18
Also published as: JP2002095731A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気中に浮遊する浮遊細菌を殺菌する殺菌方法に関する。また本発明は、浮遊細菌の殺菌のためにイオンを発生するイオン発生装置及び空気の物性を変化させて所望の雰囲気状態を作り出す空気調節装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、住環境の高気密化に伴い、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、屋内や貯蔵室内等の汚染物質を各種のフィルタにより除去する空気清浄機、空気調和機、冷蔵庫等の空気調節装置が開発されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来の空気調節装置によると、空間の空気を汚染物質とともに吸引してフィルタにより汚染物質を吸着若しくは分解して除去する。このため、長期の使用によりフィルタの交換等のメンテナンスが不可欠である。しかも、フィルタ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。
【０００４】
これに対し、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調節装置も開発されている。しかし、現在市販されている空気調節装置は負イオンのみを発生させるものである。このため、負イオンによって人間をリラックスさせる効果はある程度期待できるものの、空気中の浮遊細菌の積極的な除去についてはほとんど効果が認められていない。
【０００５】
また、直流高電圧方式やパルス高電圧方式により負イオンを放電針からイオンを発生させているので、印加電圧として５ｋＶ以上の高電圧を必要とする。このため、製品や周辺の機器等にホコリが多く付着する問題がある。更に、高電圧を使用するために機器の安全性に課題があり、安全回路を設置する等の対策が必要であった。
【０００６】
本発明は、上記従来の問題に鑑みてなされたものであり、空気中の浮遊細菌を効果的に除去することのできる殺菌方法、イオン発生装置及び空気調節装置を提供することを目的とする。また本発明は、安全性を向上することができるイオン発生装置及び空気調節装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の殺菌方法は、正イオンとしてＨ ⁺ （Ｈ ₂ Ｏ） _m （ｍは任意の自然数）と、負イオンとしてＯ ₂ ^- （Ｈ ₂ Ｏ） _n （ｎは任意の自然数）とを放出して空気中に浮遊する浮遊細菌を殺菌することを特徴としている。この構成によると、例えば、電極間に交流高電圧を印加することにより、大気中で放電等による電離現象が起こり、正イオン及び負イオンが発生する。このとき発生する正イオンとしてＨ ⁺ ( Ｈ ₂ Ｏ ) _n を、負イオンとしてＯ ₂ ^- ( Ｈ ₂ Ｏ ) _n を生成する。これらの正イオン及び負イオンは、単独では空気中の浮遊細菌に対して格別な効果はない。しかし、これらのイオンが同時に発生すると、化学反応によって活性種が生成され、活性種により空気中の浮遊細菌を取り囲んで除去することができる。
【００１０】
また本発明の殺菌方法は、Ｈ⁺(Ｈ₂Ｏ)_m（ｍは任意の自然数）から成る正イオンと、Ｏ₂ ^-(Ｈ₂Ｏ)_n（ｎは任意の自然数）から成る負イオンとを発生して、空気中に浮遊する浮遊細菌に付着させ、該Ｈ⁺(Ｈ₂Ｏ)_m及び該Ｏ₂ ^-(Ｈ₂Ｏ)_nが反応して生成するＨ₂Ｏ₂（過酸化水素）または・ＯＨ（水酸基ラジカル）により前記浮遊細菌を殺菌することを特徴としている。
この構成によると、例えば、電極間に交流高電圧を印加することにより、大気中で放電等による電離現象が起こり、正イオンであるＨ ⁺ ( Ｈ ₂ Ｏ ) _n 及び負イオンであるＯ ₂ ^- ( Ｈ ₂ Ｏ ) _n が最も安定して生成される。Ｈ ⁺ ( Ｈ ₂ Ｏ ) _n 及びＯ ₂ ^- ( Ｈ ₂ Ｏ ) _n は、細菌の表面に付着し、化学反応して活性種であるＨ ₂ Ｏ ₂ または・ＯＨを生成する。Ｈ ₂ Ｏ ₂ または・ＯＨは、極めて強力な活性を示すため、これらにより、空気中の浮遊細菌を取り囲んで除去することができる。ここで、・ＯＨは活性種の１種であり、ラジカルのＯＨを示している。
【００１２】
また本発明は、上記各構成の殺菌方法において、前記正イオン及び前記負イオンの発生点から１０ｃｍ離れた位置のそれぞれのイオン濃度を１０，０００個／ｃｍ³以上にしたことを特徴としている。
【００１３】
また本発明のイオン発生装置は、正イオンとしてＨ ⁺ （Ｈ ₂ Ｏ） _m （ｍは任意の自然数）と、負イオンとしてとしてＯ ₂ ^- （Ｈ ₂ Ｏ） _n （ｎは任意の自然数）とを発生して空気中に浮遊する浮遊細菌を殺菌することを特徴としている。この構成によると、空気中に放出される正イオンと負イオンとにより空気中に浮遊する浮遊細菌が殺菌される。
【００１６】
また本発明のイオン発生装置は、正イオンとしてＨ⁺(Ｈ₂Ｏ)_m（ｍは任意の自然数）から成る正イオンと、負イオンとしてＯ₂ ^-(Ｈ₂Ｏ)_n（ｎは任意の自然数）から成る負イオンとを発生して、空気中に浮遊する浮遊細菌に付着させ、該Ｈ⁺(Ｈ₂Ｏ)_m及び該Ｏ₂ ^-(Ｈ₂Ｏ)_nが反応して生成するＨ₂Ｏ₂または・ＯＨにより前記浮遊細菌を殺菌することを特徴としている。
【００１７】
また本発明は、上記各構成のイオン発生装置において、誘電体を挟んで対向する電極間に交流電圧を印加することにより前記正イオンと前記負イオンとを発生したことを特徴としている。この構成によると、電極に交流電圧を印加することにより大気中で放電等による電離現象が起こり、正イオン及び負イオンが発生する。
【００１８】
また本発明は、上記各構成のイオン発生装置において、前記交流電圧の実効値を１．１ｋＶ〜１．４ｋＶにしたことを特徴としている。この構成によると、従来よりも低い印加電圧でイオンを発生することができるため安全性が向上するとともに、高電圧を印加する際に必要となる安全装置を省くことができ、コストダウンが図られる。
【００１９】
また本発明は、上記各構成のイオン発生装置において、前記誘電体は平板から成ることを特徴としている。この構成によると、誘電体を挟む電極の形成及びメンテナンスが容易になる。
また本発明のイオン発生装置は、電極に電圧を印加することにより、大気中で放電による電離現象を起こし、正イオンとしてＨ⁺(Ｈ₂Ｏ)_m（ｍは任意の自然数）から成る正イオンと、負イオンとしてＯ₂ ^-(Ｈ₂Ｏ)_n（ｎは任意の自然数）を最も安定して生成されることを特徴としている。
また本発明のイオン発生装置は、電極に電圧を印加することにより、空気中の水分子を電離し、正イオンとしてＨ⁺（Ｈ₂Ｏ）_m（ｍは任意の自然数）、負イオンとしてＯ₂ ^-（Ｈ₂Ｏ）_n（ｎは任意の自然数）を生成することを特徴としている。
また本発明のイオン発生装置は、電極を備え、空気中の水分子を電離して、正イオンとしてＨ⁺（Ｈ₂Ｏ）_m（ｍは任意の自然数）、負イオンとしてＯ₂ ^-（Ｈ₂Ｏ）_n（ｎは任意の自然数）を最も安定して生成される電圧を前記電極に印加することを特徴としている。
【００２０】
また本発明は、上記各構成のイオン発生装置において、前記正イオン及び前記負イオンの発生点から１０ｃｍ離れた位置のそれぞれのイオン濃度を１０，０００個／ｃｍ³以上にしたことを特徴としている。
【００２１】
また本発明の空気調節装置は、上記各構成のイオン発生装置を備え、前記正イオンと前記負イオンとを空気中に送出することを特徴としている。
【００２２】
また本発明は、上記構成の空気調節装置において、空気の送風経路内に前記イオン発生装置を配置したことを特徴としている。この構成によると、電極が露出することなく手指等の接触の危険を回避できる。
【００２３】
また本発明は、上記各構成の空気調節装置において、前記送風経路の空気吹出口の内部近傍に前記イオン発生装置を配置したことを特徴としている。空気吹出口から送出される前のイオンの減少を抑制することができる。
【００２４】
また本発明は、上記各構成の空気調節装置において、オゾンの濃度を検知するオゾンセンサを前記イオン発生装置の近傍に設け、前記オゾンセンサの検知結果に基づいてオゾンの濃度が一定値以下になるように前記イオン発生装置に印加する交流電圧の実効値または空気の送出量の少なくとも一方を可変したことを特徴としている。この構成によると、イオン発生装置によって発生する人体に有害なオゾンの発生量が基準値以下に抑えられる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
＜第１実施形態＞
以下に本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図１は第１実施形態のイオン発生装置を備えた空気清浄機の側面断面図である。空気清浄機は、前面側に空気吸込口１２を有し、空気吸込口１２の後方にフィルタ１３及び送風ファン１４を備えている。送風ファン１４の上方には、空気吹出口１５が設けられ、送風ファン１４と空気吹出口１５との間にイオン発生装置１１が配されている。
【００２６】
送風ファン１４が駆動されると、空気吸込口１２から室内の空気が取り入れられ、フィルタ１４により塵埃等が除去される。塵埃等が除去された清浄な空気は空気吹出し口１５から室内に送出される。この時、イオン発生装置１１により発生した正イオンと負イオンとが空気とともに室内に放出されるようになっている。
【００２７】
図２はイオン発生装置１１を示す断面図である。イオン発生装置１１は一方の端部が閉じられた円筒形の誘電体であるガラス管２１の外周面に沿って接地電極２３が配され、ガラス管２１の内周面に沿って印加電極２２が配されている。印加電極２２には高周波回路４が接続されている。本実施形態のガラス管２１は厚さ１ｍｍのパイレックスから成っている。接地電極２３及び印加電極２２は、多数の透穴を有する電極材料が望ましく、メッシュ状のＳＵＳ３０４を用いている。
【００２８】
接地電極２３を接地電位として印加電極２２には高周波回路４により交流電圧が印加される。印加電極２２に交流高電圧を印加すると、メッシュ状の接地電極２３の端面が強電界になる。このため、接地電極２３からプラズマ放電が起こり、空気中の酸素や水蒸気を電離してイオンが発生する。
この構成によると、例えば、電極間に交流高電圧を印加することにより、大気中で放電等による電離現象が起こり、正イオンであるＨ ⁺ ( Ｈ ₂ Ｏ ) _n 及び負イオンであるＯ ₂ ^- ( Ｈ ₂ Ｏ ) _n が最も安定して生成される。Ｈ ⁺ ( Ｈ ₂ Ｏ ) _n 及びＯ ₂ ^- ( Ｈ ₂ Ｏ ) _n は、細菌の表面に付着し、化学反応して活性種であるＨ ₂ Ｏ ₂ または・ＯＨを生成する。Ｈ ₂ Ｏ ₂ または・ＯＨは、極めて強力な活性を示すため、これらにより、空気中の浮遊細菌を取り囲んで除去することができる。ここで、・ＯＨは活性種の１種であり、ラジカルのＯＨを示している。
【００２９】
図３（ａ）、（ｂ）は、イオン発生装置１１から発生するイオンの濃度を測定した結果を示す図である。図３（ａ）、（ｂ）の縦軸はそれぞれ負イオンの濃度及び正イオンの濃度（単位：個／ｃｍ³）を示しており、横軸はガラス管２１の周面からの距離（単位：ｃｍ）を示している。
【００３０】
印加する交流電圧は、周波数を１５ｋＨｚ、実効値を１．１ｋＶ及び１．４ｋＶにしている。イオン濃度の測定装置には、（株）ダン科学製空気イオンカウンタ（型番83-1001B）を用い、移動度１ｃｍ²/Ｖｓｅｃ以上の小イオンについて、イオン発生装置１１のガラス管２１の周面から距離を可変して検出している。
【００３１】
これらの図によると、イオン発生装置１１からの距離が遠ざかると正イオン、負イオンともに濃度が減少し、ガラス管２１の周面から２０ｃｍの位置で、約２００，０００〜４００，０００個／ｃｍ³の正イオンと負イオンが同時に測定された。
【００３２】
図４（ａ）、（ｂ）はプラズマ放電によって発生する正イオン及び負イオンの組成図である。プラズマ放電により空気中の水分子が電離して水素イオン（Ｈ⁺）が生成され、溶媒和エネルギーにより空気中の水分子が水素イオンとクラスタリングして正イオンＨ⁺(Ｈ₂Ｏ)_mが形成されている。また、プラズマ放電により空気中の酸素分子または水分子が電離して酸素イオン（Ｏ₂ ^-）が生成され、溶媒和エネルギーにより空気中の水分子が酸素イオンとクラスタリングして負イオンＯ₂ ^-(Ｈ₂Ｏ)_nが形成されている。
【００３３】
図５に示すように、居住空間に送出された正負イオンは空気中に浮遊している浮遊細菌を取り囲む。正負のイオンは浮遊細菌の表面で式（１）〜式（３）に示すように化学反応して、活性種である過酸化水素（Ｈ₂Ｏ₂）または水酸基ラジカル（・ＯＨ）を生成する。ここで、式（１）〜式（３）において、ｍ、ｍ’、ｎ、ｎ’は任意の自然数である。これにより、活性種の分解作用によって浮遊細菌が破壊して殺菌される。従って、効率的に空気中の浮遊細菌を殺菌除去することができる。
【００３４】

【００３５】
上記のイオン発生装置１１を、前述の図１に示すように、空気清浄機の送風経路内の空気吹出口１５の上流側に設け、空気中の浮遊細菌の除去性能を評価した。まず、縦２．０ｍ、横２．５ｍ、高さ２．７ｍ（容積１３．５ｍ³）の対象区域に空気清浄機を設置し、予め培地上で培養した一般生菌と真菌を容器内に散布する。そして、イオン発生装置１１を動作させるとともに、空気清浄機の運転を開始し、所定の時間の経過ごとに、浮遊細菌の濃度を測定した。一般生菌及び真菌の濃度はドイツBiotest社製ＲＣＳエアサンプラーにより４０Ｌ／ｍｉｎの流量で４分間採取して測定している。その結果を表１に示す。
【００３６】
【表１】

【００３７】
表１から明らかなように、空気清浄機の運転を開始してから３時間後に、一般生菌の８３％、真菌の８８％を除去することができる。従って、本実施形態に係るイオン発生装置を備えた空気清浄機によると、極めて良好に空気中の浮遊細菌の大部分を除去できる。また、室内に放出されたイオンが落下して室内の空気の流通経路外まで隅々に行き渡るため、浮遊細菌を効率良く除去することができる。
【００３８】
また、従来の放電方式では、印加電圧が５ｋＶ以上であるのに対し、イオン発生装置１１に印加する交流電圧の実効値が１．１ｋＶ〜１．４ｋＶ程度で良好な殺菌性能を得ることができる。これにより、機器の安全性や信頼性が飛躍的に向上するとともに、電極間に高電圧を印加する際に必要となる安全装置を省くことができる。従って、簡便な構造で安全性に優れたイオン発生装置を備えた空気清浄機を低コストで得ることができる。
【００３９】
また、イオン発生装置１１を空気清浄機の送風経路内に配置することで、高圧となる印加電極２２が露出することなく手指等の接触の危険を回避して安全性を向上させることができる。更に、イオン発生装置１１を空気吹出し口１５の近傍に配置することにより、空気吹出し口１５から送出される前のイオンの減少を抑制し、効率良く殺菌することができる。
【００４０】
＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態について説明する。本実施形態は、前述の図１に示す第１実施形態の空気清浄機と同様の構成から成り、イオン発生装置の構造を変更したものである。図６は本実施形態のイオン発生装置１１を示す断面図である。イオン発生装置１１は円筒形の誘電体であるガラス管１の外周面に沿って接地電極２が配され、ガラス管１の内周面に沿って印加電極３が配されている。
【００４１】
本実施形態のガラス管１は、内径１０ｍｍ、厚さ１．３ｍｍ、長さ１５０ｍｍのパイレックスから成っている。接地電極２は線径０．２３ｍｍ、目開き数３０メッシュ、長さ１００ｍｍのメッシュ状のＳＵＳ３０４から成っている。印加電極３は、厚さ０．８ｍｍ、長さ８０ｍｍの板状のＳＵＳ３０４から成っている。
【００４２】
接地電極２と印加電極３との間には高周波回路４が接続され、高周波回路４により印加電極３に交流電圧が印加されるようになっている。印加電極３に交流電圧を印加すると、第１実施形態と同様に、接地電極２からプラズマ放電が起こりイオンが発生する。
【００４３】
図７は印加電極３に電圧を印加したときの空気中のイオン濃度を測定した図である。縦軸はイオン濃度（単位：個／ｃｍ³）を示し、横軸は印加する交流電圧の実効値（単位：ｋＶ）を示している。高周波回路４により、印加電極３には、周波数が２２ｋＨｚで、実効電圧を１．３ｋＶから１．８ｋＶに可変して印加している。
【００４４】
イオン濃度の測定装置には上記と同様の空気イオンカウンタを用い、イオン発生装置１１の周面から１０ｃｍの位置に該測定装置を設置している。イオン発生装置１１に対して測定装置と反対側には送風機を設置し、風速３ｍ／ｓｅｃで送風して測定を行っている。
【００４５】
イオン濃度を測定した結果、印加電極３に電圧を印加しないときは、正イオン及び負イオンのイオン濃度はそれぞれ約３００個／ｃｍ³であった。印加する交流電圧を増加して１．５２ｋＶ以上になると、イオン発生装置１１からの明らかなイオンの発生が確認された。そして、印加する電圧が１．６ｋＶでそれぞれ約１０，０００個／ｃｍ³以上、１．８ｋＶでそれぞれ約３００，０００個／ｃｍ³となり、印加する電圧の増加に伴ってイオン濃度が上昇することが確認された。
【００４６】
図８は、イオン発生装置から放出されるイオンの濃度に対する空気中の浮遊細菌の残存率を示した図である。縦軸は浮遊細菌の残存率（単位：％）を示し、横軸はイオン濃度（単位：個／ｃｍ³）を示している。温度２５℃、相対湿度４２％の雰囲気で縦２．０ｍ、横２．５ｍ、高さ２．７ｍ（容積１３．５ｍ³）の対象区域において、イオン発生装置１１を用いてイオンを空間中に送出し、風量４ｍ³／ｍｉｎで送風して室内の空気を攪拌した。
【００４７】
イオン濃度はイオン発生装置１１のガラス管１の周面から１０ｃｍの位置の測定値を示している。浮遊細菌の残存率は、大腸菌をミスト状に濃度５００〜１５００個／ｍ³程度散布し、イオンを１時間送出した時に空気中に残存する大腸菌数により検出した。大腸菌数は、上記と同様のエアサンプラーにより４０Ｌ／ｍｉｎの流量で４分間採取して測定している。
【００４８】
同図によると、イオンを送出しない場合（イオン濃度が約３００個／ｃｍ³）に、１時間経過後の自然減衰による浮遊細菌の残存率は６３．５％（減少率３６．５％）である。大腸菌の初期濃度（例えば、５００〜１５００個／ｍ³とする）には１０％程度の測定誤差がある。従って、浮遊細菌の残存率が５３．５％（減少率４６．５％）以下である場合に殺菌効果があると考えてよい。
【００４９】
また、試験の精度を考慮すると、１時間経過後の大腸菌の残存率は、イオンを送出しない場合に６０％以上の条件が望ましい。これに基づいて、図８の測定結果を見ると、イオン濃度が約１０，０００個／ｃｍ³の時に殺菌効果が表れ、それ以上になると残存率が急速に低下することが分かる。従って、イオン濃度を１０，０００個／ｃｍ³以上にすることにより、殺菌効果を得ることができる。
【００５０】
また、図９はイオンの送出時間に対する浮遊細菌の残存率の経時変化を示している。縦軸は浮遊細菌の残存率（単位：％）を示し、横軸はイオン送出開始後の経過時間（単位：時間）を示している。試験条件は上記と同様であり、イオン発生装置１１のガラス管１（図６参照）の周面から１０ｃｍの位置のイオン濃度が、３００個／ｃｍ³（イオンを送出しない場合）、１０，０００個／ｃｍ³、３００，０００個／ｃｍ³の場合について測定している。
【００５１】
これによると、イオン濃度が高い方が浮遊細菌の残存率が低くなっており、図８の場合と同様の結果が得られている。従って、上記したように、イオン発生装置１１により発生するイオン濃度を高くすることでより高い殺菌効果を得ることができる。また、イオン濃度を３００，０００個／ｃｍ³以上にすると、イオンの送出後１時間で残存率を１０％以下にすることができ、より急速且つ効率良く殺菌を行うことができる。
【００５２】
＜第３実施形態＞
図１０は、第３実施形態の空気清浄機を示す側面断面図である。本実施形態は、前述の図１に示す第１実施形態の空気清浄機と同様の構成から成り、イオン発生装置の構造を変更したものである。説明の便宜上、図１と同一の部分には同一の符号を付している。
【００５３】
図１１は本実施形態のイオン発生装置１１ａを示す断面図である。イオン発生装置１１ａは、平板状の誘電体であるガラス板２１ａを挟んで金属のメッシュから成る接地電極２３ａと印加電極２２ａが対向して配設されている。本実施形態のガラス板２１ａは厚さ３ｍｍのパイレックスから成り、接地電極２３ａ及び印加電極２２ａはメッシュ状のステンレス（ＳＵＳ３０４）から成っている。また、接地電極２３ａを接地電位として、印加電極２２ａには高周波回路４により交流電圧を印加できるようになっている。
【００５４】
前述したように、印加電極２２ａに交流高電圧を印加するとイオンが発生する。この時のイオンの濃度を上記と同様の測定方法により測定した。印加する交流電圧は、周波数を２０ｋＨｚ、実効値を３ｋＶにしている。イオン濃度の測定装置には上記の空気イオンカウンタを用い、イオン発生装置１１ａのガラス板２１ａの表面から１０ｍｍの位置で移動度１ｃｍ²/Ｖｓｅｃ以上の小イオンについて検出した。その結果、約６０，０００〜７０，０００個／ｃｍ³の正イオンと負イオンが同時に測定された。
【００５５】
このイオン発生装置１１ａを、前述の図１０に示すように、空気清浄機の送風経路の空気吹出口１５の上流側に設け、空気中の浮遊細菌に対する除去性能を評価した。まず、縦２．０ｍ、横２．５ｍ、高さ２．７ｍ（容積１３．５ｍ³）の対象区域にこの空気清浄機を設置し、予め培地上で培養した一般生菌と真菌を容器内に散布する。そして、イオン発生装置１１ａを動作させるとともに、空気清浄機の運転を開始し、所定の時間の経過ごとに、浮遊細菌の濃度を測定した。一般生菌及び真菌の濃度は上記と同じエアーサンプラーにより４０Ｌ／ｍｉｎの流量で４分間採取して測定している。その結果を表２に示す。
【００５６】
【表２】

【００５７】
表２から明らかなように、空気清浄機の運転を開始してから３時間後に、一般生菌は７２％、真菌は７５％を除去することができる。従って、本実施形態に係るイオン発生装置１１ａを備えた空気清浄機によると、極めて良好に空気中の浮遊細菌の大部分を除去できることが確認された。
【００５８】
また、誘電体（ガラス板２１ａ）を平板状に形成しているので、第１、第２実施形態のイオン発生装置に比して接地電極２３ａ及び印加電極２２ａの作成及びメンテナンスを容易にすることができる。また、接地電極２３ａ及び印加電極２２ａと、誘電体との密着性がよくなるため、イオン発生装置の信頼性を向上させることができる。
【００５９】
＜第４実施形態＞
図１２は、第４実施形態に係るイオン発生装置を備えた空気調和機の側面断面図である。同図において、１１は前述の図２に示す第１実施形態と同一のイオン発生装置、４２は空気吸込口、４３は空気吸込口４２の下流側に配設されたフィルタ、４４は送風ファン、４５は熱交換器、４６は空気吹出口である。
【００６０】
第１実施形態と同様に、イオン発生装置１１を空気調和機の送風経路の空気吹出口４６の上流側に設け、空気中の浮遊細菌に対する除去性能を評価した。まず、縦２．０ｍ、横２．５ｍ、高さ２．７ｍ（容積１３．５ｍ³）の対象区域にこの空気調和機を設置し、予め培地上で培養した一般生菌と真菌を容器内に散布した。そして、イオン発生装置１１を動作させるとともに、空気調和機の運転を開始し、所定の時間の経過ごとに、浮遊細菌の濃度を測定した。一般生菌及び真菌の濃度は上記と同一のエアーサンプラーで４０Ｌ／ｍｉｎの流量で４分間採取して測定している。その結果を表３に示す。
【００６１】
【表３】

【００６２】
表３から明らかなように、空気調和機の運転を開始してから３時間後に、一般生菌は８７％、真菌は９０％を除去することができる。従って、本実施形態に係るイオン発生装置を備えた空気調和機によると、極めて良好に空気中の浮遊細菌の大部分を除去できることが確認された。また、図６に示す第２実施形態と同一のイオン発生装置を用いても同様の効果を得ることができる。
【００６３】
＜第５実施形態＞
図１３は、第５実施形態に係るイオン発生装置を備えた空気調和機の側面断面図である。説明の便宜上、図１２の第４実施形態と同一の部分には同一の符号を付している。本実施形態は第４実施形態の空気調和機のイオン発生装置１１に替えて図１１に示す第３実施形態と同一のイオン発生装置１１ａを用いている。その他の点は第４実施形態と同一である。
【００６４】
第４実施形態と同様に、イオン発生装置１１ａを空気調和機の送風径路の空気吹出口４６の上流側に設け、空気中の浮遊細菌に対する除去性能を評価した。まず、縦２．０ｍ、横２．５ｍ、高さ２．７ｍ（容積１３．５ｍ³）の対象区域にこの空気調和機を設置し、予め培地上で培養した一般生菌と真菌を容器内に散布した。そして、イオン発生装置１１を動作させるとともに、空気調和機の運転を開始し、所定の時間の経過ごとに、浮遊細菌の濃度を測定した。一般生菌及び真菌の濃度は上記と同一のエアーサンプラーで４０Ｌ／ｍｉｎの流量で４分間採取して測定している。その結果を表４に示す。
【００６５】
【表４】

【００６６】
表４から明らかなように、空気調和機の運転を開始してから３時間後に、一般生菌は７５％、真菌は７８％を除去することができる。従って、本実施形態に係るイオン発生装置を備えた空気調和機によると、極めて良好に空気中の浮遊細菌の大部分を除去できることが確認された。
【００６７】
＜第６の実施形態＞
第１〜第５実施形態に示したイオン発生装置１１、１１ａは、イオンを生成する際にオゾンも同時に発生する。このオゾンは不快な臭気があるだけでなく、人体にも有害な物質である。従って、快適に空間中の浮遊細菌を除去するためには、オゾン発生量を極力抑えつつ、充分なイオンの発生量を確保する必要がある。
【００６８】
本実施形態は、前述の図１に示す第１実施形態の空気清浄機において、破線で示すように、オゾンの濃度を検出するオゾンセンサ３１をイオン発生装置１１と空気吹出し口１５との間に設置している。オゾンセンサ３１は空気吹出し口１５から送出される空気中のオゾンの濃度を検出し、制御部（不図示）にフィードバックする。制御部により、イオン発生装置１１に印加する交流電圧の実効値及び送風ファン１４の送風量が制御されている。
【００６９】
図１４（ａ）、（ｂ）は、イオン発生装置１１から空気吹出し口１５の方向の異なる距離にオゾン濃度測定装置を設置してオゾンの濃度を測定した結果を示す図である。縦軸はオゾン濃度（単位：ｐｐｍ）を示し、横軸はイオン発生装置１１からの距離（単位：ｃｍ）を示している。印加する交流電圧は周波数を１５ｋＨｚ、実効値を１．１ｋＶ（図１４（ａ））及び１．４ｋＶ（図１４（ｂ））にしている。また、送風ファン１４の風量を０．８ｍ³／ｍｉｎと４ｍ³／ｍｉｎの場合について測定を行っている。
【００７０】
これらの図によると、イオン発生装置１１に印加する交流高電圧の実効値の低い方がオゾン濃度が低く、送風ファン１４の風量の大きい方がオゾン濃度が低いことが見いだされる。従って、オゾンセンサ３１（図１参照）の検知結果に基づいて、イオン発生装置１１に印加する交流電圧の実効値または送風機１４の風量を可変することにより、オゾン濃度を所望の値にすることができる。
【００７１】
本実施形態では、オゾン濃度の基準値として、産業衛生協会により定められた安全性の基準値である０．１ｐｐｍを採用し、印加電圧及び風量を可変してオゾン濃度を０．１ｐｐｍ以下に維持するようになっている。これにより、人体に安全な空気清浄機を提供することができる。
【００７２】
尚、本実施形態では、イオン発生装置を備えた空気清浄機を用いてオゾン濃度の調整を行う場合について説明したが、前述の図１２に示す空気調和機に対しても同様にオゾンセンサを設けてイオン発生装置の印加電圧または送風機の風量を制御することにより、オゾン濃度を基準値以下に抑えながら、空気中の浮遊細菌を除去できる。
【００７３】
また、第１〜第６実施形態において、空気清浄機及び空気調和機について説明しているが、他の空気調節装置であってもよい。本発明にいう空気調節装置とは、空気の物性を変化させて所望の雰囲気状態を作り出すものをいい、除湿機、加湿器、石油ファンヒーター、ガスファンヒーター、セラミックファンヒーター、冷蔵庫等が含まれる。これらの具体例に記載したものに上記のイオン発生装置を備えた構成とすることにより、同様の効果を得ることができる。
【００７４】
【発明の効果】
本発明によると、正イオンと負イオンとを放出して空気中に浮遊する浮遊細菌を殺菌することにより、簡単かつ良好に空気中の浮遊細菌の大部分を除去できる。また、室内や貯蔵室内に放出されたイオンが落下して送出された空気の流通経路外まで隅々に行き渡るため、浮遊細菌を効率良く除去することができる。
【００７５】
また本発明によると、正イオンＨ⁺(Ｈ₂Ｏ)_mまたは負イオンＯ₂ ^-(Ｈ₂Ｏ)_nを用いるため、各イオンを安定して供給でき、また正イオンと負イオンが反応することにより活性種を容易に生成することができる。
【００７６】
また本発明によると、正イオン及び負イオンの発生点から１０ｃｍ離れた位置のイオン濃度をそれぞれ１０，０００個／ｃｍ³以上にすることによって、高い殺菌効果を得ることができる。
【００７７】
また本発明によると、誘電体を挟んで対向する電極間に交流電圧を印加することにより容易に正イオンと負イオンを発生させることができる。また、印加する交流電圧の実効値が１．１ｋＶ〜１．４ｋＶ程度で殺菌に充分な正イオンと負イオンを発生させることができる。これにより、機器の安全性や信頼性が飛躍的に向上するとともに、電極間に高電圧を印加する際に必要となる安全装置を省くことができる。従って、簡便な構造で安全性に優れたイオン発生装置を備えた空気清浄機を低コストで得ることができる。
【００７８】
また本発明によると、誘電体を平板状にしているので、電極の作成及びメンテナンスを容易にすることができる。また、電極と誘電体との密着性が良くなるため、イオン発生装置の信頼性を向上させることができる。
【００７９】
また本発明によると、イオン発生装置を空気調節機の送風経路内に配置することで、高圧となる電極が露出することなく手指等の接触の危険を回避して安全性を向上させることができる。
【００８０】
また本発明によると、イオン発生装置を空気吹出し口の近傍に配置することにより、空気吹出し口から送出される前のイオンの減少を抑制し、効率良く殺菌することができる。
【００８１】
また本発明によると、イオン発生装置の近傍に設けたオゾンセンサの検知結果に基づいてオゾンの濃度が一定値以下になるように交流電圧の実効値または空気の送出量を可変しているので、人体に安全な空気調節機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の空気清浄機を示す側面断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態の空気清浄機のイオン発生装置を示す側面断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態の空気清浄機のイオン発生装置から発生するイオンの濃度と距離との関係を示す図である。
【図４】正イオン及び負イオンの組成を示す図である。
【図５】正イオン及び負イオンによる殺菌の状態を示す図である。
【図６】本発明の第２実施形態の空気清浄機のイオン発生装置を示す側面断面図である。
【図７】本発明の第２実施形態の空気清浄機のイオン発生装置から発生するイオンの濃度と印加電圧との関係を示す図である。
【図８】本発明の第２実施形態の空気清浄機のイオン発生装置から発生するイオンの濃度と浮遊細菌の残存率との関係を示す図である。
【図９】本発明の第２実施形態の空気清浄機のイオン発生装置から発生するイオンの発生時間と浮遊細菌の残存率との関係を示す図である。
【図１０】本発明の第３実施形態の空気清浄機を示す側面断面図である。
【図１１】本発明の第３実施形態の空気清浄機のイオン発生装置を示す側面断面図である。
【図１２】本発明の第４実施形態の空気調和機を示す側面断面図である。
【図１３】本発明の第５実施形態の空気調和機を示す側面断面図である。
【図１４】本発明の第５実施形態の空気調和機のイオン発生装置により生成されるオゾン濃度と距離との関係を示す図である。
【符号の説明】
１、２１ガラス管
２、２３、２３ａ接地電極
３、２２、２２ａ印加電極
１１，１１ａイオン発生装置
１２，４２空気吸込口
１３，４３フィルタ
１４，４４送風ファン
１５，４６空気吹出口
２１ａガラス板
３１オゾンセンサ
４５熱交換器[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a sterilization method for sterilizing airborne bacteria floating in the air. The present invention also relates to an ion generator that generates ions for sterilization of airborne bacteria and an air conditioner that changes a physical property of air to create a desired atmosphere state.
[0002]
[Prior art]
In recent years, with the airtightness of the living environment, there has been a strong demand to remove airborne bacteria harmful to the human body and lead a healthy and comfortable life. In order to meet this demand, air conditioners such as air purifiers, air conditioners, refrigerators, etc. have been developed that remove pollutants indoors and storage rooms with various filters.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, according to the conventional air conditioner described above, the air in the space is sucked together with the contaminant, and the contaminant is adsorbed or decomposed and removed by the filter. For this reason, maintenance such as filter replacement is indispensable for long-term use. Moreover, since the filter characteristics are not sufficient, satisfactory performance cannot be obtained.
[0004]
On the other hand, an air conditioner that uses an ion generator to increase the ion concentration in the air has been developed. However, commercially available air conditioners generate only negative ions. For this reason, although the effect of relaxing humans by negative ions can be expected to some extent, little effect has been observed for the active removal of airborne bacteria in the air.
[0005]
Further, since negative ions are generated from the discharge needle by the DC high voltage method or the pulse high voltage method, a high voltage of 5 kV or more is required as the applied voltage. For this reason, there is a problem that a lot of dust adheres to the product and peripheral devices. In addition, since high voltage is used, there is a problem with the safety of the equipment, and measures such as installing a safety circuit are necessary.
[0006]
The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and an object thereof is to provide a sterilization method, an ion generator, and an air conditioner that can effectively remove airborne bacteria. Another object of the present invention is to provide an ion generator and an air conditioner that can improve safety.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above object, the sterilization method of the present invention comprises positive ions andH ⁺ (H ₂ O) _m (M is an arbitrary natural number) andNegative ionAs O ₂ ^- (H ₂ O) _n (N is an arbitrary natural number)It is characterized by sterilizing airborne bacteria floating in the air. According to this configuration, for example, by applying an alternating high voltage between the electrodes, an ionization phenomenon due to discharge or the like occurs in the atmosphere, and positive ions and negative ions are generated. As positive ions generated at this timeH ⁺ ( H ₂ O ) _n TheAs a negative ionO ₂ ^- ( H ₂ O ) _n TheGenerationYouThe These positive ions and negative ions alone have no particular effect on airborne bacteria. However, when these ions are generated simultaneously, an active species is generated by a chemical reaction, and the active species can surround and remove airborne bacteria.
[0010]
  Moreover, the sterilization method of the present invention comprises H⁺(H₂O)_mA positive ion composed of (m is an arbitrary natural number) and O₂ ^-(H₂O)_n(N is an arbitrary natural number) is generated and attached to airborne bacteria floating in the air.⁺(H₂O)_mAnd the O₂ ^-(H₂O)_nProduced by reaction of H₂O₂The suspension bacteria is sterilized by (hydrogen peroxide) or .OH (hydroxyl radical).
According to this configuration, for example, by applying an alternating high voltage between the electrodes, an ionization phenomenon due to discharge or the like occurs in the atmosphere, and the positive ions are H ⁺ ( H ₂ O ) _n And negative ions O ₂ ^- ( H ₂ O ) _n Is produced most stably. H ⁺ ( H ₂ O ) _n And O ₂ ^- ( H ₂ O ) _n Attaches to the surface of bacteria and reacts chemically with H, which is an active species. ₂ O ₂ Or -OH is produced. H ₂ O ₂ Or • OH exhibits very strong activity and can therefore surround and remove airborne bacteria. Here, .OH is one kind of active species, and represents radical OH.
[0012]
Further, in the sterilization method according to each of the above configurations, the present invention provides an ion concentration of 10,000 ions / cm at a position 10 cm away from the generation point of the positive ions and the negative ions.^ThreeIt is characterized by the above.
[0013]
  Moreover, the ion generator of the present invention comprises positive ions.As H ⁺ (H ₂ O) _m (M is an arbitrary natural number)When,Negative ionAs O ₂ ^- (H ₂ O) _n (N is an arbitrary natural number)It is characterized by sterilizing airborne bacteria floating in the air. According to this configuration, suspended bacteria floating in the air are sterilized by positive ions and negative ions released into the air.
[0016]
The ion generator of the present invention isAs positive ionH⁺(H₂O)_mA positive ion composed of (m is an arbitrary natural number),As negative ionO₂ ^-(H₂O)_n(N is an arbitrary natural number) is generated and attached to airborne bacteria floating in the air.⁺(H₂O)_mAnd the O₂ ^-(H₂O)_nProduced by reaction of H₂O₂Alternatively, the floating bacteria are sterilized with OH.
[0017]
Further, the present invention is characterized in that in the ion generator of each of the above-described configurations, the positive ions and the negative ions are generated by applying an alternating voltage between electrodes facing each other with a dielectric interposed therebetween. According to this configuration, when an AC voltage is applied to the electrodes, an ionization phenomenon due to discharge or the like occurs in the atmosphere, and positive ions and negative ions are generated.
[0018]
Moreover, the present invention is characterized in that, in the ion generating apparatus having the above-described configuration, the effective value of the AC voltage is set to 1.1 kV to 1.4 kV. According to this configuration, ions can be generated at a lower applied voltage than in the prior art, so safety is improved and a safety device required when applying a high voltage can be omitted, thereby reducing costs. .
[0019]
  According to the present invention, in the ion generating apparatus having the above-described configuration, the dielectric is formed of a flat plate. According to this configuration, formation and maintenance of the electrodes sandwiching the dielectric are facilitated.
  In addition, the ion generator of the present invention causes ionization due to discharge in the atmosphere by applying a voltage to the electrode, and generates H as positive ions.⁺(H₂O)_m(M is any natural number) positive ions and negative ions O₂ ^-(H₂O)_n(Where n is any natural number)Most stably generatedIt is characterized by that.
  Further, the ion generator of the present invention ionizes water molecules in the air by applying a voltage to the electrodes, and converts them into H ions as positive ions.⁺(H₂O)_m(M is an arbitrary natural number), O as a negative ion₂ ^-(H₂O)_n(N is an arbitrary natural number).
  Moreover, the ion generator of this invention is equipped with an electrode, ionizes water molecules in the air, and forms H as positive ions.⁺(H₂O)_m(M is an arbitrary natural number), O as a negative ion₂ ^-(H₂O)_n(Where n is any natural number)Most stably generatedA voltage is applied to the electrode.
[0020]
In the ion generator of each of the above-described configurations, the present invention provides an ion concentration of 10,000 ions / cm at a position 10 cm away from the generation point of the positive ions and the negative ions.^ThreeIt is characterized by the above.
[0021]
An air conditioner according to the present invention includes the ion generator configured as described above, and sends out the positive ions and the negative ions into the air.
[0022]
According to the present invention, in the air conditioner configured as described above, the ion generator is disposed in an air blowing path. According to this configuration, it is possible to avoid the risk of contact with fingers and the like without exposing the electrodes.
[0023]
Further, the present invention is characterized in that, in the air conditioner having the above-described configuration, the ion generator is disposed in the vicinity of the inside of the air outlet of the air blowing path. Decrease in ions before being sent out from the air outlet can be suppressed.
[0024]
Further, according to the present invention, in the air conditioning apparatus having each configuration described above, an ozone sensor that detects the concentration of ozone is provided in the vicinity of the ion generator, and the concentration of ozone becomes a predetermined value or less based on the detection result of the ozone sensor. As described above, at least one of the effective value of the alternating voltage applied to the ion generator and the amount of air delivered is varied. According to this structure, the generation amount of ozone harmful to the human body generated by the ion generator is suppressed to a reference value or less.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
<First Embodiment>
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a side cross-sectional view of an air cleaner provided with the ion generator of the first embodiment. The air cleaner has an air inlet 12 on the front side, and includes a filter 13 and a blower fan 14 behind the air inlet 12. An air outlet 15 is provided above the blower fan 14, and the ion generator 11 is disposed between the blower fan 14 and the air outlet 15.
[0026]
When the blower fan 14 is driven, indoor air is taken in from the air inlet 12 and dust and the like are removed by the filter 14. Clean air from which dust and the like have been removed is sent out indoors through the air outlet 15. At this time, positive ions and negative ions generated by the ion generator 11 are released into the room together with air.
[0027]
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the ion generator 11. In the ion generator 11, a ground electrode 23 is disposed along the outer peripheral surface of the glass tube 21, which is a cylindrical dielectric whose one end is closed, and the application electrode 22 is disposed along the inner peripheral surface of the glass tube 21. It is arranged. A high frequency circuit 4 is connected to the application electrode 22. The glass tube 21 of the present embodiment is made of Pyrex having a thickness of 1 mm. The ground electrode 23 and the application electrode 22 are preferably an electrode material having a large number of through holes, and mesh-like SUS304 is used.
[0028]
An AC voltage is applied to the application electrode 22 by the high frequency circuit 4 with the ground electrode 23 as a ground potential. When an alternating high voltage is applied to the application electrode 22, the end face of the mesh-like ground electrode 23 becomes a strong electric field. For this reason, plasma discharge occurs from the ground electrode 23, and ions are generated by ionizing oxygen and water vapor in the air.
According to this configuration, for example, by applying an alternating high voltage between the electrodes, an ionization phenomenon due to discharge or the like occurs in the atmosphere, and the positive ions are H ⁺ ( H ₂ O ) _n And negative ions O ₂ ^- ( H ₂ O ) _n Is produced most stably. H ⁺ ( H ₂ O ) _n And O ₂ ^- ( H ₂ O ) _n Attaches to the surface of bacteria and reacts chemically with H, which is an active species. ₂ O ₂ Or -OH is produced. H ₂ O ₂ Or • OH exhibits very strong activity and can therefore surround and remove airborne bacteria. Here, .OH is one kind of active species, and represents radical OH.
[0029]
3A and 3B are diagrams showing the results of measuring the concentration of ions generated from the ion generator 11. 3A and 3B, the vertical axis represents the concentration of negative ions and the concentration of positive ions (unit: pieces / cm, respectively).^ThreeThe horizontal axis represents the distance (unit: cm) from the peripheral surface of the glass tube 21.
[0030]
The AC voltage to be applied has a frequency of 15 kHz and effective values of 1.1 kV and 1.4 kV. The ion concentration measuring device uses an air ion counter (model number 83-1001B) manufactured by Dan Kagaku Co., Ltd., with a mobility of 1 cm.²Small ions of / Vsec or more are detected by varying the distance from the peripheral surface of the glass tube 21 of the ion generator 11.
[0031]
According to these figures, as the distance from the ion generator 11 increases, the concentration of both positive ions and negative ions decreases, and is approximately 200,000 to 400,000 pieces / cm at a position 20 cm from the peripheral surface of the glass tube 21.^ThreeThe positive and negative ions were measured simultaneously.
[0032]
4A and 4B are composition diagrams of positive ions and negative ions generated by plasma discharge. Water molecules in the air are ionized by plasma discharge and hydrogen ions (H⁺) And water molecules in the air are clustered with hydrogen ions by the solvation energy, resulting in positive ions H⁺(H₂O)_mIs formed. In addition, oxygen molecules or water molecules in the air are ionized by plasma discharge and oxygen ions (O₂ ^-) And water molecules in the air are clustered with oxygen ions due to solvation energy, and negative ions O₂ ^-(H₂O)_nIs formed.
[0033]
As shown in FIG. 5, the positive and negative ions sent to the living space surround the floating bacteria floating in the air. Positive and negative ions chemically react with the surface of the floating bacteria as shown in the formulas (1) to (3) to generate hydrogen peroxide (H₂O₂) Or hydroxyl radical (.OH). Here, in the formulas (1) to (3), m, m ′, n, and n ′ are arbitrary natural numbers. Thereby, floating bacteria are destroyed and sterilized by the action of decomposing active species. Therefore, the airborne bacteria can be sterilized and removed efficiently.
[0034]

[0035]
As shown in FIG. 1 described above, the ion generator 11 is provided on the upstream side of the air outlet 15 in the air blowing path of the air purifier, and the removal performance of airborne bacteria in the air is evaluated. First, length 2.0m, width 2.5m, height 2.7m (volume 13.5m^Three) Install an air purifier in the target area of () and spray general viable bacteria and fungi previously cultured on the medium into the container. And while operating the ion generator 11, the driving | operation of the air cleaner was started and the density | concentration of airborne bacteria was measured for every progress of predetermined time. The concentration of general viable bacteria and fungi is measured by sampling for 4 minutes at a flow rate of 40 L / min using an RCS air sampler manufactured by Biotest, Germany. The results are shown in Table 1.
[0036]
[Table 1]

[0037]
As is clear from Table 1, 83% of general viable bacteria and 88% of fungi can be removed 3 hours after the start of the operation of the air cleaner. Therefore, according to the air cleaner provided with the ion generator which concerns on this embodiment, most airborne bacteria in the air can be removed very favorably. In addition, since the ions released into the room fall and reach every corner of the indoor air distribution path, airborne bacteria can be efficiently removed.
[0038]
In addition, in the conventional discharge method, the applied voltage is 5 kV or more, whereas the effective value of the AC voltage applied to the ion generator 11 is about 1.1 kV to 1.4 kV, and good sterilization performance can be obtained. . As a result, the safety and reliability of the device are dramatically improved, and a safety device required when a high voltage is applied between the electrodes can be omitted. Therefore, it is possible to obtain an air cleaner provided with an ion generator having a simple structure and excellent safety at a low cost.
[0039]
Further, by disposing the ion generator 11 in the air blowing path of the air cleaner, it is possible to improve the safety by avoiding the risk of contact with fingers and the like without exposing the high-voltage application electrode 22. Furthermore, by disposing the ion generator 11 in the vicinity of the air outlet 15, it is possible to suppress the decrease of ions before being sent out from the air outlet 15 and to sterilize efficiently.
[0040]
Second Embodiment
Next, a second embodiment will be described. This embodiment has the same configuration as the air cleaner of the first embodiment shown in FIG. 1 described above, and has a modified structure of the ion generator. FIG. 6 is a cross-sectional view showing the ion generator 11 of the present embodiment. In the ion generator 11, the ground electrode 2 is disposed along the outer peripheral surface of the glass tube 1 that is a cylindrical dielectric, and the application electrode 3 is disposed along the inner peripheral surface of the glass tube 1.
[0041]
The glass tube 1 of the present embodiment is made of Pyrex having an inner diameter of 10 mm, a thickness of 1.3 mm, and a length of 150 mm. The ground electrode 2 is made of mesh-like SUS304 having a wire diameter of 0.23 mm, a mesh size of 30 mesh, and a length of 100 mm. The application electrode 3 is made of a plate-like SUS304 having a thickness of 0.8 mm and a length of 80 mm.
[0042]
A high frequency circuit 4 is connected between the ground electrode 2 and the application electrode 3, and an AC voltage is applied to the application electrode 3 by the high frequency circuit 4. When an AC voltage is applied to the application electrode 3, plasma discharge occurs from the ground electrode 2 and ions are generated as in the first embodiment.
[0043]
FIG. 7 is a diagram in which the ion concentration in the air when a voltage is applied to the application electrode 3 is measured. The vertical axis represents ion concentration (unit: pieces / cm^ThreeThe horizontal axis represents the effective value (unit: kV) of the applied AC voltage. The high frequency circuit 4 applies a voltage of 22 kHz to the application electrode 3 while changing the effective voltage from 1.3 kV to 1.8 kV.
[0044]
An air ion counter similar to the above is used as the ion concentration measuring device, and the measuring device is installed at a position 10 cm from the peripheral surface of the ion generator 11. A blower is installed on the side opposite to the measuring device with respect to the ion generator 11, and measurement is performed by blowing air at a wind speed of 3 m / sec.
[0045]
As a result of measuring the ion concentration, when no voltage is applied to the application electrode 3, the ion concentrations of positive ions and negative ions are about 300 ions / cm, respectively.^ThreeMet. When the applied AC voltage was increased to 1.52 kV or more, the generation of clear ions from the ion generator 11 was confirmed. The applied voltage is 1.6 kV and about 10,000 pieces / cm respectively.^ThreeAbove, about 300,000 pieces / cm at 1.8 kV each^ThreeThus, it was confirmed that the ion concentration increased as the applied voltage increased.
[0046]
FIG. 8 is a diagram showing the residual rate of airborne bacteria in the air with respect to the concentration of ions released from the ion generator. The vertical axis shows the residual rate of floating bacteria (unit:%), and the horizontal axis shows the ion concentration (unit: pieces / cm).^Three). In an atmosphere with a temperature of 25 ° C. and a relative humidity of 42%, the height is 2.0 m, the width is 2.5 m, and the height is 2.7 m (volume: 13.5 m).^Three), Ions are sent into the space using the ion generator 11 and the air volume is 4 m.^ThreeThe air in the room was stirred by blowing air at / min.
[0047]
The ion concentration indicates a measured value at a position 10 cm from the peripheral surface of the glass tube 1 of the ion generator 11. The residual rate of airborne bacteria is a mist concentration of 500-1500 cells / m.^ThreeIt was detected by the number of Escherichia coli remaining in the air when ions were delivered for 1 hour. The number of E. coli is measured by collecting for 4 minutes at a flow rate of 40 L / min using the same air sampler as described above.
[0048]
According to the figure, when ions are not sent out (the ion concentration is about 300 / cm^Three), The residual rate of airborne bacteria due to natural decay after 1 hour is 63.5% (decrease rate 36.5%). The initial concentration of E. coli (for example, 500-1500 cells / m^Three) Has a measurement error of about 10%. Therefore, it may be considered that there is a bactericidal effect when the residual rate of airborne bacteria is 53.5% (decrease rate 46.5%) or less.
[0049]
Considering the accuracy of the test, it is desirable that the residual rate of E. coli after 1 hour is 60% or more when ions are not delivered. Based on this, the measurement result of FIG. 8 shows that the ion concentration is about 10,000 ions / cm.^ThreeIt can be seen that the bactericidal effect appears at this time, and when it exceeds that, the residual rate decreases rapidly. Therefore, the ion concentration is 10,000 ions / cm.^ThreeThe sterilization effect can be acquired by setting it as the above.
[0050]
FIG. 9 shows the change over time in the residual rate of airborne bacteria with respect to the ion delivery time. The vertical axis shows the residual rate of floating bacteria (unit:%), and the horizontal axis shows the elapsed time (unit: time) after the start of ion delivery. The test conditions are the same as above, and the ion concentration at a position 10 cm from the peripheral surface of the glass tube 1 (see FIG. 6) of the ion generator 11 is 300 / cm.^Three(When ions are not sent out) 10,000 / cm^Three300,000 pieces / cm^ThreeMeasure for the case.
[0051]
According to this, the higher the ion concentration, the lower the residual rate of the floating bacteria, and the same result as in FIG. 8 is obtained. Therefore, as described above, a higher sterilization effect can be obtained by increasing the concentration of ions generated by the ion generator 11. Also, the ion concentration is 300,000 pieces / cm.^ThreeIn this way, the remaining rate can be reduced to 10% or less in one hour after the delivery of ions, and sterilization can be performed more rapidly and efficiently.
[0052]
<Third Embodiment>
FIG. 10 is a side sectional view showing the air cleaner of the third embodiment. This embodiment has the same configuration as the air cleaner of the first embodiment shown in FIG. 1 described above, and has a modified structure of the ion generator. For convenience of explanation, the same parts as those in FIG.
[0053]
FIG. 11 is a cross-sectional view showing the ion generator 11a of this embodiment. In the ion generator 11a, a ground electrode 23a made of a metal mesh and an application electrode 22a are arranged opposite to each other with a glass plate 21a, which is a flat dielectric, interposed therebetween. The glass plate 21a of the present embodiment is made of Pyrex having a thickness of 3 mm, and the ground electrode 23a and the application electrode 22a are made of mesh stainless steel (SUS304). Further, an AC voltage can be applied to the application electrode 22a by the high-frequency circuit 4 with the ground electrode 23a as a ground potential.
[0054]
As described above, ions are generated when an AC high voltage is applied to the application electrode 22a. The ion concentration at this time was measured by the same measurement method as described above. The applied AC voltage has a frequency of 20 kHz and an effective value of 3 kV. The ion concentration measuring device uses the above air ion counter, and the mobility is 1 cm at a position of 10 mm from the surface of the glass plate 21a of the ion generator 11a.²Detection was performed for small ions of / Vsec or more. As a result, about 60,000 to 70,000 pieces / cm^ThreeThe positive and negative ions were measured simultaneously.
[0055]
As shown in FIG. 10 described above, the ion generator 11a was provided on the upstream side of the air outlet 15 of the air passage of the air cleaner, and the removal performance against airborne bacteria in the air was evaluated. First, length 2.0m, width 2.5m, height 2.7m (volume 13.5m^ThreeThis air cleaner is installed in the target area of), and general viable bacteria and fungi previously cultured on the medium are sprayed into the container. And while operating the ion generator 11a, the operation | movement of the air cleaner was started and the density | concentration of airborne bacteria was measured for every progress of predetermined time. The concentration of general viable bacteria and fungi was measured by collecting for 4 minutes at a flow rate of 40 L / min using the same air sampler as described above. The results are shown in Table 2.
[0056]
[Table 2]

[0057]
As is apparent from Table 2, after 3 hours from the start of the operation of the air purifier, 72% of general viable bacteria and 75% of fungi can be removed. Therefore, according to the air cleaner provided with the ion generator 11a which concerns on this embodiment, it was confirmed that most of the floating bacteria in the air can be removed very well.
[0058]
Further, since the dielectric (glass plate 21a) is formed in a flat plate shape, it is easier to create and maintain the ground electrode 23a and the application electrode 22a than the ion generators of the first and second embodiments. Can do. In addition, since the adhesion between the ground electrode 23a and the application electrode 22a and the dielectric is improved, the reliability of the ion generator can be improved.
[0059]
<Fourth embodiment>
FIG. 12 is a side cross-sectional view of an air conditioner including an ion generator according to the fourth embodiment. In this figure, 11 is the same ion generator as in the first embodiment shown in FIG. 2, 42 is an air inlet, 43 is a filter disposed downstream of the

air inlet

42, 44 is a blower fan, 45 is a heat exchanger and 46 is an air outlet.
[0060]
Similar to the first embodiment, the ion generator 11 was provided on the upstream side of the air outlet 46 of the air passage of the air conditioner, and the removal performance against airborne bacteria in the air was evaluated. First, length 2.0m, width 2.5m, height 2.7m (volume 13.5m^ThreeThis air conditioner was installed in the target area of), and general viable bacteria and fungi previously cultured on the medium were sprayed into the container. And while operating the ion generator 11, the operation | movement of the air conditioner was started and the density | concentration of airborne bacteria was measured for every progress of predetermined time. The concentration of general viable bacteria and fungi was measured by sampling for 4 minutes at a flow rate of 40 L / min with the same air sampler as described above. The results are shown in Table 3.
[0061]
[Table 3]

[0062]
As is apparent from Table 3, 87% of general viable bacteria and 90% of fungi can be removed 3 hours after starting the operation of the air conditioner. Therefore, according to the air conditioner provided with the ion generator concerning this embodiment, it was confirmed that most of the floating bacteria in the air can be removed very well. The same effect can be obtained even if the same ion generator as that of the second embodiment shown in FIG. 6 is used.
[0063]
<Fifth Embodiment>
FIG. 13 is a side cross-sectional view of an air conditioner including an ion generator according to the fifth embodiment. For convenience of explanation, the same parts as those in the fourth embodiment in FIG. In this embodiment, the same ion generator 11a as that of the third embodiment shown in FIG. 11 is used instead of the ion generator 11 of the air conditioner of the fourth embodiment. Other points are the same as in the fourth embodiment.
[0064]
Similar to the fourth embodiment, the ion generator 11a was provided on the upstream side of the air outlet 46 of the air passage of the air conditioner, and the removal performance against airborne bacteria was evaluated. First, length 2.0m, width 2.5m, height 2.7m (volume 13.5m^ThreeThis air conditioner was installed in the target area of), and general viable bacteria and fungi previously cultured on the medium were sprayed into the container. And while operating the ion generator 11, the operation | movement of the air conditioner was started and the density | concentration of airborne bacteria was measured for every progress of predetermined time. The concentration of general viable bacteria and fungi was measured by sampling for 4 minutes at a flow rate of 40 L / min with the same air sampler as described above. The results are shown in Table 4.
[0065]
[Table 4]

[0066]
As is clear from Table 4, 75% of general viable bacteria and 78% of fungi can be removed 3 hours after the start of the operation of the air conditioner. Therefore, according to the air conditioner provided with the ion generator concerning this embodiment, it was confirmed that most of the floating bacteria in the air can be removed very well.
[0067]
<Sixth Embodiment>
The

ion generators

11 and 11a shown in the first to fifth embodiments simultaneously generate ozone when generating ions. This ozone not only has an unpleasant odor, but is also harmful to the human body. Therefore, in order to remove airborne bacteria in the space comfortably, it is necessary to secure a sufficient amount of ions generated while suppressing the amount of ozone generated as much as possible.
[0068]
In the present embodiment, in the air cleaner of the first embodiment shown in FIG. 1, an ozone sensor 31 that detects the concentration of ozone is interposed between the ion generator 11 and the air outlet 15 as indicated by a broken line. It is installed. The ozone sensor 31 detects the concentration of ozone in the air sent from the air outlet 15 and feeds it back to a control unit (not shown). The control unit controls the effective value of the AC voltage applied to the ion generator 11 and the amount of air blown by the blower fan 14.
[0069]
FIGS. 14A and 14B are views showing the results of measuring the ozone concentration by installing an ozone concentration measuring device at different distances in the direction from the ion generator 11 to the air outlet 15. The vertical axis represents the ozone concentration (unit: ppm), and the horizontal axis represents the distance from the ion generator 11 (unit: cm). The AC voltage to be applied has a frequency of 15 kHz and an effective value of 1.1 kV (FIG. 14A) and 1.4 kV (FIG. 14B). Moreover, the air volume of the blower fan 14 is 0.8 m.^Three/ Min and 4m^ThreeMeasurement is performed in the case of / min.
[0070]
According to these figures, it is found that the lower the effective value of the AC high voltage applied to the ion generator 11, the lower the ozone concentration, and the higher the air volume of the blower fan 14, the lower the ozone concentration. Therefore, the ozone concentration can be set to a desired value by varying the effective value of the AC voltage applied to the ion generator 11 or the air volume of the blower 14 based on the detection result of the ozone sensor 31 (see FIG. 1). it can.
[0071]
In the present embodiment, 0.1 ppm, which is a safety reference value determined by the Industrial Hygiene Association, is adopted as the ozone concentration reference value, and the ozone concentration is maintained at 0.1 ppm or less by varying the applied voltage and the air volume. It is supposed to do. Thereby, an air cleaner safe for the human body can be provided.
[0072]
In addition, although this embodiment demonstrated the case where ozone concentration was adjusted using the air cleaner provided with the ion generator, an ozone sensor is similarly provided also to the air conditioner shown in above-mentioned FIG. By controlling the applied voltage of the ion generator or the air volume of the blower, it is possible to remove airborne bacteria while keeping the ozone concentration below the reference value.
[0073]
Moreover, although the air cleaner and the air conditioner have been described in the first to sixth embodiments, other air conditioners may be used. The air conditioner referred to in the present invention refers to a device that changes the physical properties of air to create a desired atmospheric state, and includes a dehumidifier, a humidifier, a petroleum fan heater, a gas fan heater, a ceramic fan heater, a refrigerator, and the like. . Similar effects can be obtained by providing the above-described ion generator in the examples described in these specific examples.
[0074]
【The invention's effect】
According to the present invention, most of the floating bacteria in the air can be easily and satisfactorily removed by sterilizing the floating bacteria floating in the air by releasing positive ions and negative ions. In addition, since the ions released into the room or the storage room fall everywhere to the outside of the flow path of the air that has been sent out, suspended bacteria can be efficiently removed.
[0075]
Also according to the present invention, positive ions H⁺(H₂O)_mOr negative ion O₂ ^-(H₂O)_nTherefore, each ion can be stably supplied, and active species can be easily generated by the reaction between positive ions and negative ions.
[0076]
According to the present invention, the ion concentration at a position 10 cm away from the generation point of positive ions and negative ions is 10,000 ions / cm, respectively.^ThreeBy doing so, a high sterilizing effect can be obtained.
[0077]
In addition, according to the present invention, positive ions and negative ions can be easily generated by applying an AC voltage between electrodes facing each other with a dielectric interposed therebetween. Moreover, when the effective value of the applied alternating voltage is about 1.1 kV to 1.4 kV, positive ions and negative ions sufficient for sterilization can be generated. As a result, the safety and reliability of the device are dramatically improved, and a safety device required when a high voltage is applied between the electrodes can be omitted. Therefore, it is possible to obtain an air cleaner provided with an ion generator having a simple structure and excellent safety at a low cost.
[0078]
In addition, according to the present invention, since the dielectric is formed in a flat plate shape, the creation and maintenance of the electrode can be facilitated. In addition, since the adhesion between the electrode and the dielectric is improved, the reliability of the ion generator can be improved.
[0079]
Further, according to the present invention, by disposing the ion generator in the air flow path of the air conditioner, it is possible to improve the safety by avoiding the risk of contact with fingers and the like without exposing the high-pressure electrode. .
[0080]
Moreover, according to this invention, by arrange | positioning an ion generator in the vicinity of an air blowing outlet, the reduction | decrease of the ion before sending out from an air blowing outlet can be suppressed, and it can sterilize efficiently.
[0081]
Further, according to the present invention, the effective value of the AC voltage or the amount of air delivered is varied so that the concentration of ozone is below a certain value based on the detection result of the ozone sensor provided in the vicinity of the ion generator. A safe air conditioner can be provided to the human body.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side sectional view showing an air cleaner according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a side sectional view showing the ion generator of the air cleaner according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the concentration and distance of ions generated from the ion generator of the air cleaner according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing the composition of positive ions and negative ions.
FIG. 5 is a diagram showing a state of sterilization by positive ions and negative ions.
FIG. 6 is a side sectional view showing an ion generator of an air cleaner according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the concentration of ions generated from the ion generator of the air cleaner according to the second embodiment of the present invention and the applied voltage.
FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the concentration of ions generated from the ion generator of the air cleaner according to the second embodiment of the present invention and the residual rate of airborne bacteria.
FIG. 9 is a graph showing the relationship between the generation time of ions generated from the ion generator of the air cleaner according to the second embodiment of the present invention and the residual rate of airborne bacteria.
FIG. 10 is a side sectional view showing an air cleaner according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a side sectional view showing an ion generator of an air cleaner according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a side sectional view showing an air conditioner according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a side sectional view showing an air conditioner according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a diagram showing a relationship between ozone concentration and distance generated by an ion generator of an air conditioner according to a fifth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1,21 Glass tube
2, 23, 23a Ground electrode
3, 22, 22a Applied electrode
11, 11a ion generator
12, 42 Air inlet
13,43 filter
14,44 Blower fan
15, 46 Air outlet
21a glass plate
31 Ozone sensor
45 heat exchanger

Claims

And H ⁺ in the positive ion (H ₂ O) _{m (m} is an arbitrary natural number), O ₂ as a negative ion ^{_{_{- (H 2 O) n (}}} n is an arbitrary natural number) airborne by releasing and A sterilizing method characterized by sterilizing floating bacteria.

And H ⁺ as a positive ion (H ₂ O) _{m (m} is an arbitrary natural number), O ₂ as a negative ion ^{_{_{- (H 2 O) n (}}} n is an arbitrary natural number) to generate, airborne It is attached to airborne bacteria, and the airborne bacteria are sterilized by H ₂ O ₂ or .OH generated by reaction of the H ⁺ (H ₂ O) _m and the O ₂ ⁻ (H ₂ O) _n. bacteria method killing you.

The sterilization method according to claim 1 or 2, wherein each ion concentration at a position 10 cm away from the generation point of the positive ions and the negative ions is set to 10,000 ions / cm ³ or more .

And H ⁺ as a positive ion (H ₂ O) _{m (m} is an arbitrary natural number), O ₂ as a negative ion ^{_{_{- (H 2 O) n (}}} n is an arbitrary natural number) floating in the air to generate the An ion generator characterized by sterilizing airborne bacteria .

And H ⁺ as a positive ion (H ₂ O) _{m (m} is an arbitrary natural number), O ₂ as a negative ion ^{_{_{- (H 2 O) n (}}} n is an arbitrary natural number) to generate, airborne It is attached to airborne bacteria, and the airborne bacteria are sterilized by H ₂ O ₂ or .OH generated by reaction of the H ⁺ (H ₂ O) _m and the O ₂ ⁻ (H ₂ O) _n. Ion generator.

6. The ion generator according to claim 5, wherein the positive ions and the negative ions are generated by applying an alternating voltage between electrodes facing each other with a dielectric interposed therebetween .

The ion generator according to claim 6, wherein an execution value of the AC voltage is set to 1.1 kV to 1.4 kV .

8. The ion generator according to claim 6, wherein the dielectric is a flat plate .

By applying a voltage to the electrode, ionization occurs due to discharge in the atmosphere, and H ⁺ (H ₂ O) _m (m is an arbitrary natural number) as positive ions and O ₂ ⁻ (H ₂ O) _n as negative ions. An ion generator characterized in that (n is an arbitrary natural number) is generated most stably .

By applying a voltage to the electrodes, water molecules in the air are ionized, and H ⁺ (H ₂ O) _m (m is an arbitrary natural number) as positive ions and O ₂ ⁻ (H ₂ O) _n ( as negative ions). n is an arbitrary natural number) .

An electrode is provided to ionize water molecules in the air, and H ⁺ (H ₂ O) _m (m is an arbitrary natural number) as a positive ion and O ₂ ⁻ (H ₂ O) _n (n is an arbitrary ion ) most stable characteristics and to Louis on generating device a voltage that is generated applying the electrodes natural numbers).

The ion generator according to claim 9, wherein an AC voltage is applied to the electrode .

The ion according to any one of claims 4 to 12, wherein each ion concentration at a position 10 cm away from the generation point of the positive ions and the negative ions is 10,000 ions / cm ³ or more. Generator.

The ion generator according to any one of claims 4 to 13 is disposed in the vicinity of an air outlet such as an air blowing path, and the positive ions and the negative ions are sent into the air. Air conditioning device.

An ozone sensor for detecting the concentration of ozone is provided in the vicinity of the ion generator, and the effective value of the alternating voltage applied to the ion generator or the ozone concentration is set to a predetermined value or less based on the detection result of the ozone sensor or 15. The air conditioner according to claim 14 , wherein at least one of the air delivery amounts is variable .