JP3693490B2

JP3693490B2 - Air cleaner

Info

Publication number: JP3693490B2
Application number: JP10452198A
Authority: JP
Inventors: 昇堀口
Original assignee: 昇堀口
Priority date: 1998-04-15
Filing date: 1998-04-15
Publication date: 2005-09-07
Anticipated expiration: 2018-04-15
Also published as: JPH11290716A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
【０００２】
本願発明は、マイナスイオン発生機能を有した空気清浄機に関するものである。
【従来の技術】
【０００３】
従来の空気清浄機は、例えば空気吸込口から空気吹出口に到る空気通路中に各種のフィルターや静電集塵器を設けるとともに、それらを通して通風するための送風機を設けて構成されている。
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記従来の空気清浄機に用いられている各種のフィルターや静電集塵器による集塵機能では、ホコリやダニ、浮遊粉塵等を除去することはできても、大気中のプラスイオンやプラスに帯電した汚染大気微粒子等を除去することができない。
【０００５】
また、大気中に発生するスーパーオキサイドラジカル（・Ｏ₂）やヒドロキシルラジカル（・ＯＨ）などの有害な活性酸素（フリーラジカル）を消去することもできない。
【０００６】
さらに、人体やテレビ、パソコン、エアコンなどの電器製品や自動車の車体などに帯電したプラス静電気を除去することもできない。
【０００７】
大気中には、電気的に中性の気体分子又は原子が存在し、これらが太陽からの紫外線や宇宙線、地殻放射線などの物理的エネルギーによって電離される。平均３４ｅＶ（エレクトロンボルト）の電離エネルギーによって、気体分子又は原子からマイナス電荷をもつ１個の電子と、プラスの電荷をもつプラスの核イオンが生成する。そして、飛散した電子は、大気中のほかの気体分子と衝突してマイナスの核イオンとなる。プラスとマイナスの核イオンは、それぞれ衝突による化学反応を繰り返してプラスの小イオンとマイナスの小イオンに成長する。この小イオンを一般に大気イオンと称する。
【０００８】
自然大気中の小イオンは、プラスイオンもマイナスイオンもほぼ同数ずつ存在し、およそ２０００個／ｃｍ³前後である。
【０００９】
しかし、近年大気の性質が大きく変化し、大気プラスイオンの増加と大気マイナスイオンの減少といったアンバランスが生じている。
【００１０】
その理由は、人間活動の各種の物質の燃焼が行われプラスの電荷をもつ汚染大気微粒子（エアロゾル粒子）が増え、大気中に浮遊蓄積するためである。すなわち、自動車に乗ることでガソリンや軽油を燃焼し、暖房や炊事のために灯油やガスが燃焼している。あるいは、パソコンを操作するには電気が消費されるが、電気は重油を燃焼しての火力発電によって得られている。こうした物質の燃焼によって発生したプラスの電荷をもつ汚染大気微粒子（エアロゾル粒子）は、太陽によって地表面が暖まり、空気の対流運動がおこることによって上空５００ｍ〜１０００ｍ付近まで拡散し、風（日本では偏西風）に乗って地球全土まで広がっていくため、プラスイオン優位の大気となる。
【００１１】
また、地上２０ｋｍ付近の成層圏で地球を覆っているオゾン層がフロンガスの大量使用によって破壊され、北極や南極を中心にオゾンホールが生じている。
【００１２】
オゾン層は、太陽からの有害紫外線であるＵＶＣ（２８０ｎｍ以下）やＵＶＢ（２８０〜３２０ｎｍ）を吸収し、地表面への到達を遮断している。オゾンホールが生じると、地表における有害紫外線強度が極めて大きくなる。紫外線が地表の酸素分子と衝突すると酸素は不安定な励起状酸素となり、この励起状酸素が水分子（Ｈ₂Ｏ）と科学反応して有害な活性酸素種：ヒドロキシルラジカル（・ＯＨ）を生成する。ヒドロキシルラジカルも不安定な物質であり、大気中のマイナスイオンから電子を奪取し安定な水分子に変化する。この際に電子が奪われたマイナスイオンは消滅し、中性の気体成分に変化するため、大気中のマイナスイオンが減少傾向となる。
【００１３】
さらに、工場や自動車からの排気ガス（ＮＯ₂，ＳＯ₂）とヒドロキシルラジカルが反応することで硫酸（Ｈ₂ＳＯ₄）や硝酸（ＨＮＯ₃）が生成し酸性の雨滴（酸性雨）を形成する。この時、大気マイナスイオンは酸性化物質の中和反応に消費されて減少し、一方酸性化物質から水素イオンが遊離して、大気中のプラスイオンの生成に加わるため大気プラスイオンが増加する。
【００１４】
また静電気減少は２種類の異なった物質の摩擦によって発生する。自動車の座席に座っていると、走行中の振動や体動によって人間の衣服とシートの間摩擦がおこり相互に帯電が生じる。あるいは、ジュータンやカーペットの上を歩く時、はきものや靴下との間で摩擦がおこり帯電する。さらに、テレビやパソコン、エアコン等の電気製品にも静電気現象が認められる。
【００１５】
一般に物質を構成している原子は、原子核（陽子と中性子）とその周囲を回っている電子とで成り立っているが、安定状態では電子の数と陽子の数とが同じであるため、電気的に中性である。
【００１６】
しかし、２種類の異なった物質の間に摩擦が生じると、その摩擦のエネルギーによって片方の物質を構成している原子から電子がはずれ、もう片方の物質に移動する。その結果、電子を失った物質はプラスの静電気を帯び、電子を取り込んだ物質はマイナスの静電気を帯びることになる。
【００１７】
従来の空気清浄機では、このようにプラスイオンとプラスに帯電した汚染大気微粒子、大気中に発生した活性酸素（フリーラジカル）、及び人体に帯電した静電気を除去することは極めて困難である。
【００１８】
本願発明は、以上のような問題を解決するためになされたもので、フィルター、イオン電極に加えてイオン変換器を設けることにより、上述のような問題を解決した空気清浄機を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本願発明は、上記の目的を達成するために、次のような課題解決手段を備えて構成されている。
【００２０】
（１）請求項１の発明
すなわち、先ず本願請求項１の発明の空気清浄機は、空気吸込口と空気吹出口との間の空気通路中に、フィルター、送風機、イオン電極を設けてなる空気清浄機において、上記イオン電極には、非導電性ケース内にあって、相互に対向する一対の電極板と、これら一対の電極板の間に介設された多孔質の土又は石材からなり、上記一対の電極板の一方に所定の高負電圧を印加することにより上記多孔質の土又は石材部分で放電を生じさせ、他方側非電源側電極から同放電により生じる負電圧を出力するように構成されたイオン変換器の他方側非電源側電極が接続されて構成されている。
【００２１】
したがって、該構成では、先ず従来同様のフィルターによって空気中のホコリやダニ、浮遊粉塵等が除去される。
【００２２】
さらに、それに加えて上記イオン変換器内の放電によって空気中のプラスイオンがマイナスイオンに変換され、それによる負電圧がイオン電極に印加されて生成されるマイナスイオンが空気吹出口から吹き出されるようになる。
【００２３】
そして、この放出されたマイナスイオンは大気中のプラスイオンやプラスに帯電した汚染大気微粒子と衝突して結合することにより、互いに電気的に中和して中性の気体分子となる。その結果大気プラスイオンが消滅する。
【００２４】
なお、自然大気マイナスイオンの組成は、酸素核イオン（Ｏ₂）、炭酸核イオン（ＣＯ₃）、硝酸核イオン（ＮＯ₃）などで、これらにいくつかの水分子が結合してクラスターイオン（Ｈ₃Ｏ⁺）やアンモニウムイオン（ＮＨ₃ ⁺）などいくつかの水分子が結合してクラスターイオンとなって存在する。
【００２５】
また、大気中に発生した活性酸素（フリーラジカル）は、その分子内に不対電子をもっていて極めて不安定な構造となっている。同空気清浄機から発生したマイナスイオンは空気中で活性酸素と化学的に反応し、すなわちマイナスイオンがもつ電子を活性酸素に供与することで、活性酸素は安定で無害な水分子などに変化し、活性酸素が消去されることになる。この作用はマイナスイオンがもつ還元力によるものである。
【００２６】
さらに人体に帯電しているプラスの静電気に対しては、マイナスイオンがもつマイナス電荷との間でクーロン力が作用し静電気が抹消される。静電気現象では、物体に帯電した静電気はやがて自然放電により帯電を失うが、この時大地へ向けて放電するかたわら、大気中のイオン（小イオン、中イオン、大イオン）との間で電気的に引き合い静電気が抹消される。すなわち、物体に帯電したプラスの静電気は、大気マイナスイオンとの間で吸引し合うクーロン力によって結合し、プラスの帯電が抹消される。
【００２７】
そして、上記構成におけるイオン変換器は、非導電性のケース内の両端に設けられた相互に対向する一対の電極板と、これら一対の電極板の間に介設された多孔質の土又は石材からなり、上記一対の電極板の一方に所定の高負電圧を印加する一方、他方側の非電源側電極を上述のイオン電極に接続して同イオン電極に荷電作用を生ぜしめ、上記空気通路を流れる清浄化後の空気にマイナスイオンを発生させるように構成されている。
【００２８】
このように、上記イオン変換器の一方の電極板に静電気の高負電圧、例えばマイナス（−）３０００Ｖが印加されると、多孔質の土又は石材を介して相互に対向する一対の電極板間で放電が生じ、そこで発生するマイナス電荷をもつ電子が土又は軽石等の多孔質の天然地層材に衝突する際、自然大気中のマイナスイオンに変化し、これが他方の対向する非電源側の電極板にマイナス（−）２０００Ｖからマイナス（−）２４００Ｖの負の出力を有する電子として集められ、それによる（−）２０００Ｖから（−）２４００Ｖの出力電圧が上記空気吸込口と空気吹出口との間の空気通路中に設けられたイオン電極に印加され、同イオン電極の荷電作用により、同イオン電極を介して空気通路を流れる清浄化された空気中にマイナスイオンが生成される。
【００２９】
（２）請求項２の発明
次に本願請求項２の発明の空気清浄機は、上記請求項１の発明の構成において、多孔質の石材が、天然の軽石であることを特徴としている。
【００３０】
このように多孔質の石材が、天然の軽石の場合、上述したイオン電極部分で、特に効果的にマイナスイオンを生成させることができるイオン電極荷電用の負の出力電圧を生じさせることができる。
【発明の効果】
【００３１】
以上の結果、本願発明の空気清浄機によると、上述した従来の問題を確実に解決することができる。
【発明の実施の形態】
【００３２】
（実施の形態１）
図１〜図９は、室内用として構成した本願発明の実施の形態１に係る空気清浄機各部の構成と同空気清浄機の実験による作用効果例を示している。
【００３３】
先ず図１〜図３は、同空気清浄機本体の機械的な構造を示している。これらの図中、符号１は当該空気清浄機の本体部を形成する例えば木製箱型のキャビネットである。そして、このキャビネット１の前面にはグリル構造の空気吸込口２と同じくグリル構造の空気吹出口３とが、サーキュレーション作用を生じないように左側と右側上部に相互に距離を置いて設けられている。また、同前面部の上記空気吸込口２と空気吹出口３との間には化粧パネル４が設けられている。そして、同化粧パネル４の上記空気吹出口３の下方部分には、表示パネル５と電源スイッチ６とが上下に位置して設けられている。表示パネル５には、例えば微風、弱風、中風、強風、急風５段階の風量レベルを表示する第１〜第５の風量表示部７ａ〜７ｅ、電源スイッチのＯＮ，ＯＦＦ状態を示す電源表示部（ＬＥＤ）８、リモートコントローラ用赤外光受光部９が、それぞれ設けられている。
【００３４】
また、上記キャビネット１の右側壁部１０の背面側下部には、電源コード接続口１１と電源ヒューズホルダー１２が、それぞれ設けられている。
【００３５】
電源コード接続口１１には、例えば図４に示すような電源ジャック１３ａ、電源プラグ１３ｂを備えた電源コード１３が接続されるようになっている一方、上記リモートコントローラ用赤外光受光部９には、例えば図５に示すような赤外光発光部（送信部）１４ａ、ディスプレイ部１４ｂ、電源スイッチ１４ｃ、コントロール操作スイッチ１４ｄ等を備えたリモートコントローラ１４の上記赤外光発光部１４ａからの赤外光信号が受光入力されるようになっている。
【００３６】
一方、上記キャビネット１内には、上記空気吸込口２から空気吹出口３に到る空気通路（送風通路）１５が設けられており、この空気通路１５の空気流上流側から空気流下流側にかけて、第１の除塵作用を果たす目の荒い第１フィルター２１、第２の除塵作用を果たす目の細かい第２フィルター２２、抗菌作用を果たす抗菌加工を施した活性炭フィルター２３、煙草の煙や花粉等の粒子状の浮遊物質を取り除くミクロ集塵フィルター２４、放電により空気中の微粒子を吸着集塵するイオン対向電極フィルター（静電集塵器）２５、水分や悪臭を吸着するとともにアルカリ性のマイナスイオンを発生する第１，第２の木炭ケース２６ａ，２６ｂ、多翼送風機２７、イオン電極板３９が以上の順に配設されている。
【００３７】
上記イオン電極板３９は、上記多翼送風機２７のクロスフィンとキャビネット１の空気吹出口３との間に位置して、帯電性マット３９ａに包んで設けられている。
【００３８】
そして、上記リモートコントローラ１４側の電源スイッチ１４ｃ又はキャビネット１本体側の電源スイッチ６が入れられて、上記空気通路１５最下流側の多翼送風機２７を駆動すると、上記空気吸込口２から吸い込まれた空気が、上記第１フィルター２１、第２フィルター２２、活性炭フィルター２３、ミクロ集塵フィルター２４、イオン対向電極フィルター２５、第１の木炭ケース２６ａ、第２の木炭ケース２６ｂ、多翼送風機２７、イオン電極板３９を経て、順次集塵、マイナスイオン化された清浄な空気が上記空気吹出口３から室内に向けて吹き出される。そして、それによって、大気中のプラスイオンを中和・低減するとともに帯電したプラスの静電気の中和と抹消作用を促進させる。
【００３９】
次に、図６〜図８は上記空気清浄機本体の電気的な構成を示している。
【００４０】
先ず同空気清浄機本体の全体的な回路構成を示す図６において、符号３０は制御基板である。この制御基板３０には、上記電源コード接続口１１の給電端子３１、変圧器３２、キャビネット本体側電源スイッチ入力端子３３、赤外光受光部６、多翼送風機２７のファンモータ２７ａの駆動信号出力端子３４、高電圧発生器３６へのＤＣ電圧出力端子３５等が付設されている。
【００４１】
そして、上記電源スイッチ入力端子３３には上記キャビネット本体側電源スイッチ６が、また上記ファンモータ２７ａの駆動信号出力端子３４には上記多翼送風機２７のファンモータ２７ａが、さらに上記高電圧発生器出力端子３５には高電圧発生器３６が、それぞれ接続されている。
【００４２】
上記高電圧発生器３６は、例えば図７に示すように、上記ＤＣ電圧出力端子から出力される直流電圧ＤＣ１２Ｖを全波倍電圧方式により−１０００（Ｖ）に昇圧し、第２の出力端子３６ｂを介して上述のイオン対向電極フィルター２５に出力するとともに、同直流電圧ＤＣ１２Ｖを同じく全波倍電圧方式により−３０００Ｖに昇圧し、第１の出力端子３６ａを介してイオン変換器３８に供給して放電によるマイナスイオンを生ぜしめ、同マイナスイオン変換器３８を通してマイナスイオンによる負電圧に変化させた上で上記イオン電極板３９に印加する。上記イオン電極板３９は、上記のように帯電性マット３９ａに包んで空気吹出口３の内側に設けられている。
【００４３】
イオン変換器３８は、例えば図８に示されるように、蓋体４１を備えたアクリル製等の非導電性ケース４０内の両端に相互に対向する一対のステンレス製の電極板４２ａ，４２ｂを設けるとともに、それらの間に例えば天然軽石等の多孔質の石材４５，４５・・・を充填して構成されている。
【００４４】
上記第１の電極板４２ａは、マイナス電源ライン４３を介して上記高電圧発生器３６の第１の出力端子−ＤＣ１０００（Ｖ）３６ａに接続されている一方、第２の電極板４２ｂは、マイナス電源ライン４４を介してイオン電極板３９に接続されている。
【００４５】
そして、上記第１，第２の電極板４２ａ，４２ｂ間に上記高電圧発生器３６の第１の出力端子３６ａから−ＤＣ１０００（Ｖ）を印加すると、それらの間で放電が生じ、そこで発生する空気中のマイナス電荷をもつ電子が土又は軽石等の多孔質の天然地層材に衝突する際、自然大気中のマイナスイオンに変化し、これが他方の対向する非電源側電極板にマイナス（−）２０００Ｖからマイナス（−）２４００Ｖの出力を有する電子として集められ、同（−）２０００Ｖ〜（−）２４００Ｖの負電圧出力が上記の帯電性マット３９ａに包まれたイオン電極板３９に印加され、同イオン電極板３９の荷電作用で空気吹出口３に供給される清浄化後の空気中に自然大気のマイナスイオンを生成する。
【００４６】
ところで、上記制御基板３０上には電源電圧波形モニター回路５１、定電圧電源回路５２、ファンモータ駆動回路５３、接点異常モニター回路５４、リレー回路５５、リモートコントローラ用受光回路５６、ブザー５７、電源表示部（ＬＥＤ）、マイクロコンピュータよりなる制御ユニット５９が、それぞれ設けられている。
【００４７】
そして、先ず上記変圧器３２を介して所定のＡＣ電圧に降圧されたＡＣ電源１００（Ｖ）６０からのファンモータ駆動制御電圧は、上記ファンモータ駆動回路５３を介して上記多翼送風機２７のファンモータ２７ａに供給されてファンモータ２７ａが設定風量に応じた所定の目標回転数で駆動される。
【００４８】
また、上記変圧器３２で所定の電圧に降圧された上記ＡＣ電源６０からのＡＣ電圧は、定電圧電源回路５２に供給され、先ずダイオードブリッジ等でＤＣ電圧に整流され、さらに抵抗ドロップ回路等で所定のＤＣ電圧値に降圧された後、ツェナーダイオード等を備えた定電圧設定手段によって所定の定電圧に設定される。そして、該定電圧が抵抗分圧されて上記制御ユニット５９の動作電源又はリレー回路５５のリレー駆動電圧、上記高電圧発生器３６のＤＣ入力（１２Ｖ）等として供給される。
【００４９】
制御ユニット５９は、上記本体側電源スイッチ６のＯＮ信号、又は上記リモートコントローラ用受光回路５６を介して入力されるリモートコントローラ１４の電源スイッチ１４ｃのＯＮ信号によって作動し、上記ファンモータ駆動制御回路５３を駆動制御するとともに上記リレー回路５５のリレーを駆動して上記電源表示部８を点灯又は消灯制御するとともに上記高電圧発生器３６を作動させ、また必要に応じてブザー５７を駆動する。
【００５０】
以上のように、本実施の形態の空気清浄機では、空気吸込口２と空気吹出口３との間の空気通路１５中に、フィルター類２１〜２５、木炭ケース２６ａ，２６ｂ、送風機２７、イオン電極３９を備えてなる空気清浄機において、上記空気通路１５中のイオン電極３９には、非導電性のケース４０内の両端に設けられた相互に対向する一対の電極板４２ａ，４２ｂと、これら一対の電極板４２ａ，４２ｂの間に介設された多孔質の石材４５，４５・・・からなり、上記一対の電極板４２ａ，４２ｂの一方４２ａに所定の高負電圧を印加する一方、他方側の非電源側電極を上述のイオン電極３９に接続して同イオン電極３９に荷電作用を生ぜしめることにより、上記空気通路を流れる清浄化後の空気を（−）に荷電するイオン変換器３８を設けて構成されている。
【００５１】
したがって、該構成では、先ず従来同様の各種フィルター類２１〜２５と木炭ケース２６ａ，２６ｂによって空気中のホコリやダニ、浮遊粉塵、悪臭や水分等が除去される。
【００５２】
さらに、それに加えて、そのようにして清浄化された空気中のプラスイオンが、上記イオン変換器３８を備えたイオン電極板３９の荷電作用によってマイナスイオンに変換されて、空気吹出口３から吹き出されるようになる。
【００５３】
そして、この放出されたマイナスイオンは大気中のプラスイオンやプラスに帯電した汚染大気微粒子と衝突して結合することにより、互いに電気的に中和して中性の気体分子となる。その結果大気プラスイオンが消滅する。
【００５４】
なお、自然大気マイナスイオンの組成は、酸素核イオン（Ｏ₂）、炭酸核イオン（ＣＯ₃）、硝酸核イオン（ＮＯ₃）などで、これらにいくつかの水分子が結合してクラスターイオン（Ｈ₃Ｏ⁺）やアンモニウムイオン（ＮＨ₃ ⁺）などいくつかの水分子が結合してクラスターイオンとなって存在する。
【００５５】
また、大気中に発生した活性酸素（フリーラジカル）は、その分子内に不対電子をもっていて極めて不安定な構造となっている。同空気清浄機から発生したマイナスイオンは空気中で活性酸素と化学的に反応し、すなわちマイナスイオンがもつ電子を活性酸素に供与することで、活性酸素は安定で無害な水分子などに変化し、活性酸素が消去されることになる。この作用はマイナスイオンがもつ還元力によるものである。
【００５６】
さらに人体に帯電しているプラスの静電気に対しては、マイナスイオンがもつマイナス電荷との間でクーロン力が作用し静電気が抹消される。静電気現象では、物体に帯電した静電気はやがて自然放電により帯電を失うが、この時大地へ向けて放電するかたわら、大気中のイオン（小イオン、中イオン、大イオン）との間で電気的に引き合い静電気が抹消される。すなわち、物体に帯電したプラスの静電気は、大気マイナスイオンとの間で吸引し合うクーロン力によって結合し、プラスの帯電が抹消される。
【００５７】
（実験例１）
次に、上記実施の形態１に係る空気清浄機の室内大気中のプラスイオンの低減効果を第１の実験によって実際に確認した。
【００５８】
（実験方法）
この実験では、室内（１２畳）における空気中のプラスイオンの低減効果を、マイナスイオン変換器３８非装着のものとマイナスイオン変換器３８装着のものとで比較実験をした。
【００５９】
実験方法として、室内をほぼ密着状態にして、各空気清浄機をイオンカウンターから１．５ｍの位置に設置し、それぞれの稼働前後の室内大気中のプラスイオン量を経時的に測定した。
【００６０】
先ず、空気清浄機にマイナスイオン変換器３８を接続せず、マイナスイオン電極板３９に直接つないだ状態での空気清浄機稼働前後のプラスイオン量を計２０回測定した（ａ）。
【００６１】
また同様にして、空気清浄機にマイナスイオン変換器３８を介して接続した状態での空気清浄機稼働前後のプラスイオン量を計２０回測定した（ｂ）。
【００６２】
上記の測定結果を各々ペンレコーダで記録表示した平均値（ａ），（ｂ）を図９のグラフに示す。
【００６３】
この測定結果から明らかなように、自然状態を基準値０とした場合、本実施の形態のマイナスイオン変換器３８を接続した場合（ｂ）では、室内空気中のプラスイオン量が２０秒後には平均１３００個／ｃｍ³の大幅な減少を示し、ほぼ横倍の状態で低減状態を維持した。
【００６４】
これと比較して、マイナスイオン変換器３８を接続せず、直接マイナスイオン電極板３９に直接つないだもの（ａ）では、平均１００個／ｃｍ³程度しかプラスイオン量が減少しておらず、ほぼ変化がないことが分る。
【００６５】
さらに、本実施の形態の空気清浄機を稼働させた場合、マイナスイオン量が平均値１０００個／ｃｍ³の増加となるのに対して、マイナスイオン変換器３８を装着しないものでは、有意義な増加は認められなかった。
【００６６】
以上の測定結果から明らかなように、やはり本実施の形態のようにマイナスイオン変換器３８を備えた空気清浄機によると、室内大気中のプラスイオンの中和・低減効果が高いことが実証される。
【００６７】
（他の実施の形態）
本願発明の空気清浄機は、以上のような室内用のものに限らず、例えば車両用、携帯用等各種のものに構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本願発明の実施の形態１に係る空気清浄機本体部の構造を示す斜視図である。
【図２】同空気清浄機の本体内部の構造を示す水平断面図である。
【図３】同空気清浄機のフィルター構成を分かり易く空気流方向に縦列させて示す斜視図である。
【図４】同空気清浄機の電源供給手段を示す斜視図である。
【図５】同空気清浄機の操作手段を示す正面図である。
【図６】同空気清浄機の電気的な回路の構成を示すブロック図である。
【図７】同空気清浄機の高圧発生回路の構成を示すブロック図である。
【図８】同空気清浄機のマイナスイオン変換器の構成を示す断面図である。
【図９】実験例１の室内空気中のプラスイオン低減効果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６９】
１はキャビネット、２は空気吸込口、３は空気吹出口、３８はマイナスイオン変換器である。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
[0002]
The present invention relates to an air cleaner having a function of generating negative ions.
[Prior art]
[0003]
A conventional air cleaner is configured, for example, by providing various filters and electrostatic precipitators in an air passage extending from an air suction port to an air blowout port and a blower for passing air through them.
[Problems to be solved by the invention]
[0004]
However, the dust collection function using various filters and electrostatic precipitators used in the above conventional air purifiers can remove dust, mites, suspended dust, etc. It is impossible to remove the polluted atmospheric fine particles charged on the surface.
[0005]
Further, harmful active oxygen (free radicals) such as superoxide radical (.O ₂ ) and hydroxyl radical (.OH) generated in the atmosphere cannot be eliminated.
[0006]
Furthermore, it is impossible to remove the positive static electricity charged on the human body, electric appliances such as TVs, personal computers, air conditioners, and automobile bodies.
[0007]
In the atmosphere, there are electrically neutral gas molecules or atoms that are ionized by physical energy such as ultraviolet rays from the sun, cosmic rays, and crustal radiation. An ionization energy of an average of 34 eV (electron volts) generates one electron having a negative charge from a gas molecule or atom and a positive nuclear ion having a positive charge. The scattered electrons collide with other gas molecules in the atmosphere and become negative nuclear ions. Positive and negative nuclear ions grow into positive small ions and negative small ions by repeating chemical reaction by collision. These small ions are generally called atmospheric ions.
[0008]
There are approximately the same number of small ions in the natural atmosphere, both positive ions and negative ions, and the number is about 2000 / cm ³ .
[0009]
However, the nature of the atmosphere has changed greatly in recent years, and imbalances such as an increase in atmospheric positive ions and a decrease in atmospheric negative ions have occurred.
[0010]
The reason is that various substances of human activity are burned and polluted atmospheric fine particles (aerosol particles) having a positive charge are increased and suspended in the atmosphere. That is, gasoline and light oil are burned by getting on a car, and kerosene and gas are burned for heating and cooking. Alternatively, electricity is consumed to operate a personal computer, but electricity is obtained by thermal power generation by burning heavy oil. The polluted atmospheric fine particles (aerosol particles) generated by the combustion of these substances are warmed by the sun and diffused from 500m to 1000m above the surface due to the convective movement of the air. ) To spread all over the earth, and it becomes a positive ion dominant atmosphere.
[0011]
In addition, the ozone layer covering the earth in the stratosphere near 20 km above the ground has been destroyed by the use of a large amount of chlorofluorocarbon gas, and ozone holes are generated mainly in the North and South Pole.
[0012]
The ozone layer absorbs UVC (280 nm or less) and UVB (280 to 320 nm), which are harmful ultraviolet rays from the sun, and blocks reaching the ground surface. When ozone holes are generated, harmful ultraviolet light intensity on the surface becomes extremely large. When ultraviolet rays collide with oxygen molecules on the surface, oxygen becomes unstable excited oxygen, and this excited oxygen chemically reacts with water molecules (H ₂ O) to generate harmful active oxygen species: hydroxyl radical (· OH). To do. Hydroxyl radicals are also unstable substances, taking electrons from negative ions in the atmosphere and turning them into stable water molecules. At this time, the negative ions from which the electrons have been removed disappear and change to a neutral gas component, so that negative ions in the atmosphere tend to decrease.
[0013]
Furthermore, exhaust gas (NO ₂ , SO ₂ ) from a factory or automobile reacts with hydroxyl radicals to produce sulfuric acid (H ₂ SO ₄ ) or nitric acid (HNO ₃ ), forming acidic raindrops (acid rain). . At this time, atmospheric negative ions are consumed and reduced in the neutralization reaction of the acidifying substance, while hydrogen ions are liberated from the acidifying substance and participate in the generation of positive ions in the atmosphere, so that the atmospheric positive ions increase.
[0014]
Static electricity reduction is caused by friction between two different substances. When sitting on a car seat, vibrations and body movements during running cause friction between human clothes and the seat, causing mutual charging. Or, when walking on a jut or a carpet, friction occurs between the footwear and socks and charges. In addition, electrostatic phenomena are also observed in electrical products such as televisions, personal computers and air conditioners.
[0015]
In general, the atoms that make up a substance are made up of nuclei (protons and neutrons) and electrons that travel around them, but in the stable state, the number of electrons is the same as the number of protons. Neutral.
[0016]
However, when friction occurs between two different substances, the energy of the friction causes electrons to detach from the atoms that make up one substance and move to the other substance. As a result, a material that has lost an electron has a positive static charge, and a material that has taken in an electron has a negative static charge.
[0017]
In conventional air purifiers, it is extremely difficult to remove the positive air and positively charged polluted air fine particles, active oxygen (free radicals) generated in the air, and static electricity charged on the human body.
[0018]
The present invention has been made to solve the above problems, a filter, by providing the ion-converter in addition to the ion electrode, to provide an air purifier that has solved the problems as described above It is intended.
[Means for Solving the Problems]
[0019]
In order to achieve the above object, the present invention is configured with the following problem solving means.
[0020]
(1) The invention of claim 1, that is, the air cleaner of the invention of claim 1 of the present application is an air in which a filter , a blower , and an ion electrode are provided in an air passage between an air inlet and an air outlet. In the purifier, the ion electrode includes a pair of electrode plates in a non-conductive case and facing each other, and a porous soil or stone material interposed between the pair of electrode plates. By applying a predetermined high negative voltage to one of the electrode plates, a discharge is generated in the porous soil or stone part, and a negative voltage generated by the discharge is output from the other non-power-side electrode. The other non-power supply side electrode of the ion converter is connected .
[0021]
Therefore, in this configuration, dust, mites, airborne dust, and the like in the air are first removed by a conventional filter.
[0022]
Moreover, positive ions in the air by the discharge in the upper heard on transducers are converted into negative ions in addition, by negative ions negative voltage is generated is applied to the ion electrode is then blown out from the air outlet Become so.
[0023]
The released negative ions collide with positive ions in the atmosphere and positively charged polluted atmospheric fine particles, and are electrically neutralized to become neutral gas molecules. As a result, atmospheric positive ions disappear.
[0024]
The composition of negative ions in the natural atmosphere is oxygen nucleus ions (O ₂ ), carbonate nucleus ions (CO ₃ ), nitrate nucleus ions (NO ₃ ), etc., and some water molecules bind to these to form cluster ions ( Several water molecules such as H ₃ O ⁺ ) and ammonium ions (NH ₃ ⁺ ) are combined to form cluster ions.
[0025]
Active oxygen (free radicals) generated in the atmosphere has an unpaired electron in the molecule and has a very unstable structure. Negative ions generated from the air cleaner chemically react with active oxygen in the air, that is, by donating the electrons of the negative ions to the active oxygen, the active oxygen changes into stable and harmless water molecules. The active oxygen will be erased. This action is due to the reducing power of negative ions.
[0026]
Furthermore, for the positive static electricity charged on the human body, the Coulomb force acts between the negative charges of the negative ions and the static electricity is erased. In the static electricity phenomenon, the static electricity charged on the object eventually loses its charge due to spontaneous discharge, but at this time it is electrically discharged with ions in the atmosphere (small ions, medium ions, large ions) while discharging towards the ground. Inquiry Static electricity is erased. That is, the positive static electricity charged on the object is coupled by the Coulomb force attracted to the atmospheric negative ions, and the positive charge is erased.
[0027]
Then, Louis on transducer put to the above configuration includes a pair of electrode plates facing each other provided on both ends of the non-conductive casing, soil pair of electrode plates to be interposed porous or It is made of stone and applies a predetermined high negative voltage to one of the pair of electrode plates, while the other non-power supply side electrode is connected to the ion electrode to cause a charging action on the ion electrode, and the air Ru Tei is configured to generate negative ions into the air after cleaning through the passage.
[0028]
Thus, when a high static negative voltage, for example, minus (−) 3000 V, is applied to one electrode plate of the ion converter, a gap between a pair of electrode plates facing each other through porous soil or stone material When an electron having a negative charge collides with a porous natural layer material such as soil or pumice, it is changed to negative ions in the natural atmosphere, and this is the other electrode on the non-power supply side facing the other. minus the plate (-) minus from 2000V (-) collected as electrons having a negative output of 2400V, according to which (-) from 2000V (-) between the output voltage of 2400V is between the air inlet and the air outlet is applied to the ion electrode provided in an air passageway, the charging action of the ion electrodes, negative ions in the air that has been cleaned through an air passage through the ion electrode produced It is.
[0029]
(2) Invention of Claim 2
Next, an air cleaner according to a second aspect of the present invention is characterized in that, in the configuration of the first aspect of the present invention, the porous stone material is natural pumice.
[0030]
Thus, when the porous stone material is natural pumice, a negative output voltage for charging the ion electrode capable of generating negative ions particularly effectively can be generated at the ion electrode portion described above.
【The invention's effect】
[0031]
As a result, according to the air cleaner of the present invention, the above-described conventional problems can be reliably solved.
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[0032]
(Embodiment 1)
FIGS. 1-9 has shown the structure of each part of the air cleaner which concerns on Embodiment 1 of this invention comprised for indoor use, and the example of an effect by experiment of the same air cleaner.
[0033]
First, FIG. 1 to FIG. 3 show a mechanical structure of the air cleaner body. In these drawings, reference numeral 1 denotes, for example, a wooden box-type cabinet that forms the main body of the air cleaner. The front side of the cabinet 1 is provided with a grill structure air inlet 2 and a grill structure air outlet 3 at a distance from each other on the left side and the upper right side so as not to cause a circulation action. Yes. In addition, a decorative panel 4 is provided between the air inlet 2 and the air outlet 3 on the front surface portion. And the display panel 5 and the power switch 6 are provided in the up-and-down position in the downward part of the said air blower outlet 3 of the said decorative panel 4. FIG. The display panel 5 includes, for example, first to fifth air volume display units 7a to 7e for displaying five levels of light, weak, medium, strong, and steep winds, and a power display indicating the ON / OFF state of the power switch. A unit (LED) 8 and an infrared light receiving unit 9 for remote controller are provided.
[0034]
Further, a power cord connection port 11 and a power fuse holder 12 are respectively provided at the lower part on the back side of the right side wall portion 10 of the cabinet 1.
[0035]
For example, a power cord 13 having a power jack 13a and a power plug 13b as shown in FIG. 4 is connected to the power cord connection port 11, while the infrared light receiving unit 9 for remote controller is connected to the power cord connecting port 11. For example, the red light from the infrared light emitting section 14a of the remote controller 14 having an infrared light emitting section (transmitting section) 14a, a display section 14b, a power switch 14c, a control operation switch 14d and the like as shown in FIG. An external light signal is received and input.
[0036]
On the other hand, an air passage (blower passage) 15 from the air inlet 2 to the air outlet 3 is provided in the cabinet 1, and the air passage 15 extends from the air flow upstream side to the air flow downstream side. 1st rough filter 21 that performs the first dust removing action, 2nd fine filter 22 that performs the second dust removing action, activated carbon filter 23 that has been subjected to antibacterial processing that provides the antibacterial action, tobacco smoke and pollen, etc. Micro dust collection filter 24 that removes particulate suspended solids, ion counter electrode filter (electrostatic dust collector) 25 that adsorbs and collects fine particles in the air by discharge, adsorbs moisture and bad odors, and removes alkaline negative ions The generated first and second charcoal cases 26a and 26b, the multiblade fan 27, and the ion electrode plate 39 are arranged in the above order.
[0037]
The ion electrode plate 39 is positioned between the cross fin of the multiblade fan 27 and the air outlet 3 of the cabinet 1 and is provided so as to be wrapped in a chargeable mat 39a.
[0038]
Then, when the power switch 14c on the remote controller 14 side or the power switch 6 on the cabinet 1 body side is turned on and the multi-blade fan 27 on the most downstream side of the air passage 15 is driven, the air suction port 2 is sucked in. The air is the first filter 21, the second filter 22, the activated carbon filter 23, the micro dust collecting filter 24, the ion counter electrode filter 25, the first charcoal case 26a, the second charcoal case 26b, the multi-blade fan 27, the ions. Through the electrode plate 39, clean air that is sequentially collected and negatively ionized is blown out from the air outlet 3 into the room. This neutralizes and reduces the positive ions in the atmosphere and promotes neutralization and neutralization of the charged positive static electricity.
[0039]
Next, FIGS. 6 to 8 show an electrical configuration of the air cleaner body.
[0040]
First, in FIG. 6 showing the overall circuit configuration of the main body of the air cleaner, reference numeral 30 denotes a control board. The control board 30 includes a power supply terminal 31 of the power cord connection port 11, a transformer 32, a cabinet body side power switch input terminal 33, an infrared light receiving unit 6, and a drive signal output of a fan motor 27 a of the multiblade fan 27. A terminal 34, a DC voltage output terminal 35 to the high voltage generator 36, and the like are attached.
[0041]
The cabinet power switch 6 is connected to the power switch input terminal 33, the fan motor 27a of the multi-blade fan 27 is connected to the drive signal output terminal 34 of the fan motor 27a, and the output of the high voltage generator. A high voltage generator 36 is connected to each terminal 35.
[0042]
For example, as shown in FIG. 7, the high voltage generator 36 boosts the DC voltage DC12V output from the DC voltage output terminal to −1000 (V) by the full-wave voltage doubler method, and outputs the second output terminal 36b. And the DC voltage DC12V is boosted to −3000V by the full-wave voltage doubler method and supplied to the ion converter 38 via the first output terminal 36a. Negative ions are generated by the discharge , changed to a negative voltage by negative ions through the negative ion converter 38, and then applied to the ion electrode plate 39. The ion electrode plate 39 is provided inside the air outlet 3 so as to be wrapped in the chargeable mat 39a as described above.
[0043]
For example, as shown in FIG. 8, the ion converter 38 is provided with a pair of stainless-made electrode plates 42 a and 42 b facing each other at both ends in a non-conductive case 40 made of acrylic or the like provided with a lid 41. In addition, a porous stone material 45 such as natural pumice is filled between them.
[0044]
The first electrode plate 42a is connected to the first output terminal -DC1000 (V) 36a of the high voltage generator 36 via a negative power supply line 43, while the second electrode plate 42b is connected to the negative output line -b. The power supply line 44 is connected to the ion electrode plate 39.
[0045]
When -DC1000 (V) is applied from the first output terminal 36a of the high voltage generator 36 between the first and second electrode plates 42a and 42b, a discharge is generated between them and is generated there. When electrons with negative charges in the air collide with porous natural formations such as soil or pumice, they change into negative ions in the natural atmosphere, which are negative (-) on the opposite non-power-side electrode plate. The negative voltage output of (−) 2000V to (−) 2400V is applied to the ion electrode plate 39 wrapped in the above-mentioned charging mat 39a, and collected as electrons having an output of 2000V to minus (−) 2400V. generating negative ions of natural air in the air after cleaning to be supplied to the air outlet 3 with a charged action of ion electrode plate 3 9.
[0046]
By the way, on the control board 30, a power supply voltage waveform monitor circuit 51, a constant voltage power supply circuit 52, a fan motor drive circuit 53, a contact abnormality monitor circuit 54, a relay circuit 55, a remote controller light receiving circuit 56, a buzzer 57, a power supply display. A control unit 59 including a unit (LED) and a microcomputer is provided.
[0047]
First, the fan motor drive control voltage from the AC power supply 100 (V) 60 stepped down to a predetermined AC voltage via the transformer 32 is supplied to the fan of the multiblade fan 27 via the fan motor drive circuit 53. The fan motor 27a is supplied to the motor 27a and is driven at a predetermined target rotational speed corresponding to the set air volume.
[0048]
The AC voltage from the AC power source 60 that has been stepped down to a predetermined voltage by the transformer 32 is supplied to a constant voltage power source circuit 52, first rectified to a DC voltage by a diode bridge or the like, and further by a resistor drop circuit or the like. After being stepped down to a predetermined DC voltage value, the voltage is set to a predetermined constant voltage by a constant voltage setting means having a Zener diode or the like. Then, the constant voltage is resistance-divided and supplied as an operating power source for the control unit 59 or a relay driving voltage for the relay circuit 55, a DC input (12V) for the high voltage generator 36, and the like.
[0049]
The control unit 59 operates in response to an ON signal of the main body side power switch 6 or an ON signal of the power switch 14c of the remote controller 14 input via the remote controller light receiving circuit 56, and the fan motor drive control circuit 53. The power supply display unit 8 is controlled to be turned on or off and the high voltage generator 36 is operated, and the buzzer 57 is driven as necessary.
[0050]
As described above, in the air cleaner of the present embodiment, in the air passage 15 between the air inlet 2 and the air outlet 3, full Iruta such 21-25, charcoal cases 26a, 26b, feed air blower 27 In the air purifier including the ion electrode 39, the ion electrode 39 in the air passage 15 includes a pair of electrode plates 42a and 42b facing each other provided at both ends in the non-conductive case 40. Are made of porous stone materials 45, 45... Interposed between the pair of electrode plates 42a, 42b, and apply a predetermined high negative voltage to one of the pair of electrode plates 42a, 42b. The other non-power source side electrode is connected to the above-mentioned ion electrode 39 to cause a charging action on the ion electrode 39, whereby the ionized air that charges the cleaned air flowing through the air passage to (−). A vessel 38 is provided. It is configured.
[0051]
Therefore, in this configuration, dust, mites, suspended dust, malodor, moisture, etc. in the air are first removed by the various filters 21 to 25 and the charcoal cases 26a and 26b as in the prior art.
[0052]
Further, in addition, that way positive ions cleaned air is converted into negative ions by the charged action of ion electrode plate 39 having the above-described ion converter 38, from the air blow-out port 3 Be blown out.
[0053]
The released negative ions collide with positive ions in the atmosphere and positively charged polluted atmospheric fine particles, and are electrically neutralized to become neutral gas molecules. As a result, atmospheric positive ions disappear.
[0054]
The composition of negative ions in the natural atmosphere is oxygen nucleus ions (O ₂ ), carbonate nucleus ions (CO ₃ ), nitrate nucleus ions (NO ₃ ), etc., and some water molecules bind to these to form cluster ions ( Several water molecules such as H ₃ O ⁺ ) and ammonium ions (NH ₃ ⁺ ) are combined to form cluster ions.
[0055]
Active oxygen (free radicals) generated in the atmosphere has an unpaired electron in the molecule and has a very unstable structure. Negative ions generated from the air cleaner chemically react with active oxygen in the air, that is, by donating the electrons of the negative ions to the active oxygen, the active oxygen changes into stable and harmless water molecules. The active oxygen will be erased. This action is due to the reducing power of negative ions.
[0056]
Furthermore, for the positive static electricity charged on the human body, the Coulomb force acts between the negative charges of the negative ions and the static electricity is erased. In the static electricity phenomenon, the static electricity charged on the object eventually loses its charge due to spontaneous discharge, but at this time it is electrically discharged with ions in the atmosphere (small ions, medium ions, large ions) while discharging towards the ground. Inquiry Static electricity is erased. That is, the positive static electricity charged on the object is coupled by the Coulomb force attracted to the atmospheric negative ions, and the positive charge is erased.
[0057]
(Experimental example 1)
Next, the effect of reducing positive ions in the indoor atmosphere of the air cleaner according to the first embodiment was actually confirmed by a first experiment.
[0058]
(experimental method)
In this experiment, a comparison experiment was conducted on the effect of reducing positive ions in the air (12 tatami mats) between the case without the negative ion converter 38 and the one with the negative ion converter 38.
[0059]
As an experimental method, the room was almost in close contact, each air cleaner was installed at a position 1.5 m from the ion counter, and the amount of positive ions in the indoor atmosphere before and after each operation was measured over time.
[0060]
First, the amount of positive ions before and after the operation of the air purifier in a state where the negative ion converter 38 was not directly connected to the air cleaner but directly connected to the negative ion electrode plate 39 was measured 20 times in total (a).
[0061]
Similarly, the amount of positive ions before and after the operation of the air purifier in a state where it was connected to the air purifier via the negative ion converter 38 was measured 20 times in total (b).
[0062]
The average values (a) and (b) obtained by recording and displaying the above measurement results with a pen recorder are shown in the graph of FIG.
[0063]
As is apparent from this measurement result, when the natural state is set to the reference value 0, when the negative ion converter 38 of the present embodiment is connected (b), the amount of positive ions in the indoor air is 20 seconds later. A significant decrease of 1300 / cm ^{3 on} average was exhibited, and the reduced state was maintained in a substantially doubled state.
[0064]
In comparison with this, in the case (a) in which the negative ion converter 38 is not connected but directly connected to the negative ion electrode plate 39, the amount of positive ions is reduced only about 100 / cm ^{3 on} average, You can see that there is almost no change.
[0065]
Further, when the air purifier of the present embodiment is operated, the amount of negative ions is increased by an average value of 1000 / cm ³ , whereas a significant increase is obtained when the negative ion converter 38 is not attached. Was not recognized.
[0066]
As is clear from the above measurement results, the air cleaner provided with the negative ion converter 38 as in the present embodiment has proven to be highly effective in neutralizing and reducing positive ions in the indoor air. The
[0067]
(Other embodiments)
The air cleaner of the present invention is not limited to the indoor one as described above, and can be configured for various types such as a vehicle and a portable one.
[Brief description of the drawings]
[0068]
FIG. 1 is a perspective view showing a structure of an air cleaner body according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a horizontal sectional view showing a structure inside the main body of the air cleaner.
FIG. 3 is a perspective view showing the filter configuration of the air purifier in a column in an easy-to-understand manner in the air flow direction.
FIG. 4 is a perspective view showing power supply means of the air cleaner.
FIG. 5 is a front view showing operating means of the air cleaner.
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of an electric circuit of the air cleaner.
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a high pressure generation circuit of the air cleaner.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a configuration of a negative ion converter of the air cleaner.
FIG. 9 is a graph showing an effect of reducing positive ions in room air in Experimental Example 1.
[Explanation of symbols]
[0069]
1 is a cabinet, 2 is an air inlet, 3 is an air outlet, and 38 is a negative ion converter.

Claims

In an air cleaner in which a filter , a blower , and an ion electrode are provided in an air passage between an air inlet and an air outlet , the ion electrodes are in a non-conductive case and face each other. The porous soil or stone material includes a pair of electrode plates and porous soil or stone material interposed between the pair of electrode plates, and a predetermined high negative voltage is applied to one of the pair of electrode plates. An air cleaner characterized in that the other non-power supply side electrode of an ion converter configured to cause a discharge in the portion and to output a negative voltage generated by the discharge from the other non-power supply side electrode is connected Machine.

The air cleaner according to claim 1, wherein the porous stone material is natural pumice.