JP3797994B2 - イオン拡散装置 - Google Patents

Description

本発明は、イオンを広範囲に放出するイオン拡散装置に関するものである。

従来のイオン拡散装置の一例が後述する比較例２（図３６参照）に記載されている。このイオン拡散装置１１０ａを搭載した冷蔵庫（図３５参照）が特願２００２−２０４６２２号、特願２００２−２０６１６３号に記載されている。この冷蔵庫２００は庫外にイオンを放出して冷蔵庫庫外近辺を殺菌するものである。冷蔵庫庫外の浮遊菌を殺菌することで衛生的な生活空間を提供するとともに、扉の開閉時に庫外から庫内へ浮遊菌が侵入することを抑制し、衛生的な庫内環境を実現している。

しかしながら、上記のイオン拡散装置１１０ａにおいては、イオン発生装置１４近傍の乱流とイオン発生効率との関係については考慮されていなかった。例えば、イオン発生装置１４近傍を流通する空気によどみや渦流といった乱れがあると、発生したイオンが停留して新たなイオン発生を阻害するためイオン発生効率が低下する。

また、送風機１２により生じた偏流の影響で、イオン発生装置１４の放電面１４ａを流通する気流の風速にムラがあるような場合には、風速が遅い部分ではイオンの発生量が低下し、風速の早い部分ではイオン発生装置１４の発生能力が追いつかず、全体としてイオン発生装置１４の能力を十分に生かせないことになる。

また、イオン発生装置１４近傍を流通する空気によどみや渦流といった乱れがあると、発生したイオン同士の衝突確率が飛躍的に上昇する。イオン発生装置１４がプラスイオンとマイナスイオンをほぼ同量発生する装置である場合には、発生したプラスイオンとマイナスイオンが衝突により電荷を失って消滅するため、衝突確率の増加によって空気によるイオンの搬送効率が低下する。

また、上記のイオン拡散装置１１０ａのように、イオンを空気中に拡散するイオン拡散装置が多くの家電製品に搭載されているが、何れも上記と同様の問題があった。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、イオン発生装置近傍に生ずる乱れや偏流を抑制し、イオン発生効率やイオン搬送効率を高めることにより、より能力の高いイオン拡散装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、送風機とイオン発生装置との間に整流装置を設けることにより、イオン発生装置近傍を流通する空気を整流し乱れが少ない状態にしてイオン発生効率の低下を防止するとともに、発生したイオン同士の衝突確率を低下させることができる。例えば、イオン発生装置がプラスイオンとマイナスイオンをほぼ同量発生する場合には、発生したプラスイオンとマイナスイオンが衝突により電荷を失って消滅するのを抑制して、イオンの搬送効率の低下を防止する。すなわち、整流装置が気流の乱れを整流して、整流された気流がイオン発生装置に流入することで、イオン発生効率の低下やイオン搬送効率の低下を防止することができる。

また本発明は、絞り部を設けたことにより送風機からイオン発生装置に流入する気流の乱れを整流する。イオン発生装置近傍を流通する空気は整流されて乱れが少ない状態になっているため、上記とほぼ同様の効果を特別な装置を用いることなしに実現することができる。

また本発明は、イオン発生装置における放電面を通過する流体の流れに対して略垂直な方向の幅をｗ１、放電面に対向する送風経路の幅をｗ２として、0.7×ｗ１≦ｗ２≦1.3×ｗ１に設定する。かかる構成により、イオンを効率的に搬送し、拡散させることができる。

上記構成のイオン発生装置において、送風経路をイオン発生装置が配設された位置から吹出し口に向かって徐々に断面のアスペクト比が大きくなる構成とするとよい。このアスペクト比の変化率を適切に設定することにより、吹出口から放出される噴流の風速の減衰を抑制できるため、イオンの到達距離を延長するとともに、広範囲へのイオンの搬送が可能となる。

また、上記のアスペクト比の拡大率や断面積の拡大率を適切な値に選定すれば、ディフューザの効果が得られ、イオン送出能力を高めることができる。

上記構成のイオン発生装置において、送風経路の吹出口における断面のアスペクト比ＡＲを２≦ＡＲ≦２０、又は５≦ＡＲ≦２２とするとよい。かかる構成により、吹出口から送出される噴流の風速の減衰を抑制し、イオンの到達距離を延ばすことができる。従って、比較的遠方に位置するイオンの濃度を高めることができる。

なお、送風経路のイオン発生装置が配設された位置における断面のアスペクト比ＡＲはＡＲ≦２であることが望ましい。

また本発明は、エアフィルターによりイオン拡散装置内部に油煙や塵埃の侵入を防ぐとともに、イオン発生装置への汚れの付着を防止し、イオンの発生量の経時劣化を抑制することができる。

本発明によると、整流装置や絞り部を設けることにより、イオン発生装置近傍に生ずる乱れや偏流を抑制し、イオン発生効率やイオン搬送効率を高めることができ、より能力の高いイオン拡散装置を実現することができる。

以下に本発明の実施形態について図面を参照して説明する。説明の便宜上、従来例と同一の部分については同一の符号を付し、各実施形態や比較例で同一の部分についても同一の符号を付している。

〈第１の実施形態〉
第１の実施形態について説明する。図１は本実施形態の流体発生装置を示す概略平面断面図、図２は本実施形態の流体発生装置を示す概略側断面図である。本実施形態の流体発生装置１ａは、気体や液体などの流体を送り出す流体送り装置２と、該流体送り装置２から送り出された流体を搬送する流体流通経路３と、該流体流通経路３の末端に形成され、流体を噴流として送出する吹出口５と、図示しない制御部とから構成されている。流体は、流体送り装置２の駆動により搬送され、流体流通経路３を流通し、吹出口５から噴流となって外部へ放出される。なお、図中の矢印は流体の流れを示している。

また、流体流通経路３において吹出口５の上流部は拡大管部３ｂにて構成されており、流体が吹出口５に向かうに従い高さが徐々に減少するとともに幅が徐々に増加し、断面積が滑らかに拡大する構成となっている。また、流体送り装置２の直後である流体流通経路３の始点において、拡大管部３ｂの断面形状は、高さ４５ｍｍ、幅４５ｍｍ、即ちアスペクト比：ＡＲ＝１に設定されている。そして流体流通経路３の終点、即ち吹出口５においては、高さ１０ｍｍ、幅３６０ｍｍ、即ちアスペクト比：ＡＲ＝３６に設定されている。

ここで、アスペクト比とは、断面の形状を決定する長さのパラメータ同士の比であり、アスペクト比：ＡＲ＝（長い方のパラメータ）／（短い方のパラメータ）で決定される値である。よって、断面が長方形の場合には、アスペクト比：ＡＲ＝（長辺）／（短辺）、また断面が楕円の場合には、アスペクト比：ＡＲ＝（長径）／（短径）、で表される。例えば、断面が正方形の場合は、アスペクト比：ＡＲ＝１、長辺と短辺の比が２：１の長方形の場合は、アスペクト比：ＡＲ＝２、断面が真円の場合は、アスペクト比：ＡＲ＝１となる。従って、本明細書等におけるアスペクト比は常に１以上の値をとる。

さらに、拡大管部３ｂには、流体送り装置２のすぐ下流部から吹出口５のやや上流部にかけて、複数の案内板６が設置されており、該案内板６により拡大管部３ｂ内が複数に分割されている。本実施形態において拡大管部３ｂは、３枚の案内板６により４分割され、区切られたそれぞれの流体流通経路３は吹出口５に近づくにつれてアスペクト比が大きくなるように構成され、吹出口５に近い案内板６の端部でのアスペクト比はＡＲ＝９程度に設定されている。また、３枚の案内板６は、吹出口５での長手方向の流速分布がどこでも略同一になるように設置されている。従って、吹出口５直後の長手方向の流速分布は吹出口５のどの部分においても略均一となる。

図３は、流体発生装置１ａの使用例として、吹出し流速１．５ｍ／ｓの空気を送出した場合の流速分布を表す図である。図中の格子は１マスが０．５ｍを表している。なお、吹出口から送出される流体が液体であっても、定性的にはほぼ同様の傾向を示す。後述の比較例１の流体発生装置１００ａの使用例（図３４参照）と比較すれば明らかであるが、図３によると、吹出口５から送出された流体の到達距離が増加し、かつ、広範囲の領域に流速の大きい流体を搬送できていることがわかる。

以下に、本実施形態の流体発生装置１ａが比較例１の流体発生装置１００ａに対して、流体発生装置の能力が大幅に向上したメカニズムについて説明する。噴流の流速は吹出口５から吹出された直後から減衰する。噴流の到達距離は、噴流のポテンシャルコアの長さに関係する。図４は、ポテンシャルコアを説明する概略図である。一般に、吹出口から送出した直後の噴流中央部の速度分布は一様である。この一様な速度の部分は、両側から発達する自由混合層により侵食されて減少し、ある距離のところで消滅する。この部分はくさび状であって、ポテンシャルコアとよばれる。静止流体中に流出する自由噴流の場合、ポテンシャルコアの長さは、吹出口形状、吹出口壁面に沿う境界層の状態、初期乱れ等によって異なるが、２次元乱流噴流では吹出口高さ又は直径の５〜７倍程度、軸対称乱流噴流では吹出口高さ又は直径の５〜８倍程度になることが知られている。このポテンシャルコアの長さが長くなるにつれて、噴流の到達距離が延長される。

本実施形態の流体発生装置１ａにおいては、吹出口５のアスペクト比を最適化して噴流のポテンシャルコアを延長することにより流速の減衰を抑制しているため、流体の到達距離が従来技術（比較例１）に比べ大幅に延長されている。例えば吹出口５の高さを一定に、横幅を無限長さに設定すれば、既に説明の通り２次元乱流噴流となり、ポテンシャルコア長は吹出口高さあるいは直径の５〜７倍程度となる。また、例えば吹出口の高さと横幅を同一に設定（ＡＲ＝１）に設定すれば、軸対称乱流噴流と同様になり、ポテンシャルコア長は吹出口高さおよび吹出口横幅の５〜８倍程度になる。吹出口５のアスペクト比を最適化し、例えば吹出口５の高さに対して横幅を適切に設定してやれば、ポテンシャルコア長は吹出口高さだけでなく吹出口横幅の影響をも受けるため、ポテンシャルコア長は、吹出口高さと幅の平均値の５〜８倍程度となり、同一の吹出し口高さの場合の２次元乱流噴流や軸対称乱流噴流の場合に比べて飛躍的に延長される。

図５および図６は、本実施形態の流体発生装置１ａにおいて、吹出口５近傍の断面のアスペクト比と、ポテンシャルコア長との関係を表す図である。図５の■印は、吹出流速、吹出流量、吹出口面積を固定し、アスペクト比（吹出口幅／吹出口高さ）を変化させたときのポテンシャルコア長をアスペクト比が１（吹出口が正方形）となるときのポテンシャルコア長で割って無次元化したものである。○印は、吹出口高さから予測されるポテンシャルコア長をアスペクト比が１となるときのポテンシャルコア長で割って無次元化したものである。◇印は、吹出口高さと幅の平均値から予測されるポテンシャルコア長をアスペクト比が１となるときのポテンシャルコア長で割って無次元化したものである。

図５によれば、実際のポテンシャルコア長は、アスペクト比が５程度までは吹出し口高さと幅の平均値から予測される値に近似し、アスペクト比が３０以上においては２次元乱流噴流となり吹出口高さから予測される値に近似し、アスペクト比が５〜３０の領域では、前者２つの予測値の間をなだらかに結ぶ特性を示す。図５より、アスペクト比が２以上で無次元ポテンシャルコア長がアスペクト比１に比べて優位となり、アスペクト比が２０以上で優位性を失う（２≦ＡＲ≦２０）。

図６の■印は、吹出流速、吹出口高さを固定し、アスペクト比を変化させたときのポテンシャルコア長をアスペクト比が１（吹出口が正方形）となるときのポテンシャルコア長で割って無次元化したものである。この場合、アスペクト比が高くなるにつれて吹出口面積および吹出流量が増加する。図６によれば、無次元ポテンシャルコア長から、アスペクト比が３０以上で２次元乱流噴流となっているのがわかる。また、アスペクト比が１以上で無次元ポテンシャルコア長がアスペクト比１に比べて優位となり、アスペクト比が３０以上で優位性を失う。更に顕著な優位性が現れるのは無次元ポテンシャルコア長が３以上の場合であり、そのときのアスペクト比は５≦ＡＲ≦２２である。

従って、図５から導かれたアスペクト比の範囲（２≦ＡＲ≦２０）と図６から導かれたアスペクト比の範囲（５≦ＡＲ≦２２）の両方を満たす５≦ＡＲ≦２０の範囲が最適なアスペクト比といえる。なお、図５、図６の特性は、流体の種類（物性）、吹出口形状、吹出口壁面に沿う境界層の状態、初期乱れ等によってやや値や特性が異なる場合もある。

即ち、吹出口面積および吹出口流速が同じ、つまり、同一流量であれば、吹出口５のアスペクト比を最適にすることでポテンシャルコア長、すなわち、流体の到達距離を延長することができる。言い換えれば、同じポテンシャルコア長、つまり、流体の到達距離が同一の場合、流量を小さくできるため、流体送り装置２の消費電力および騒音値を低減することができる。

なお、流体流通経路３および拡大管部３ｂの終点の断面積は、始点の断面積に対して大きく設定されるのが望ましい。本実施形態においては、流体流通経路３および拡大管部３ｂはディフューザの働きを持つように設計されており、従って流体の運動エネルギを静圧に変換することができ、流体送り装置２の能力を助けることができるため、流体が各部を流通する際に生ずる圧力損失の全てが流体送り装置２にかかる場合に比べて、流量が増加し、騒音も低くなる。

また、流体送り装置２のアスペクト比、即ち、流体流通経路３の始点のアスペクト比は、ＡＲ≦２であることが望ましいが、流体流通経路３の始点のアスペクト比が大きい場合においても、流体流通経路３の終点の断面のアスペクト比を５≦ＡＲ≦２０に設定するか、または、流体流通経路３を案内板６で分割し、案内板６の吹出口５側の端部での流体流通経路３の断面のアスペクト比を５≦ＡＲ≦２０に設定することにより、上記に近い効果を得ることができる。

〈第２の実施形態〉
次に、第２の実施形態について説明する。図７は本実施形態の流体発生装置を示す概略平面断面図、図８は本実施形態の流体発生装置を示す概略側断面図である。

本実施形態は第１の実施形態の案内板６が廃止される代わりに流体送り装置２のすぐ下流部から、流体流通経路３が複数の拡大管部３ｂに分割される。本実施形態において流体流通経路３は、左右に２分割、上下に２分割され、合計４個の拡大管部３ｂに分割され、従って吹出口５は４個設けられる。また、分割されて区切られた流体流通経路３およびそれぞれの拡大管部３ｂは吹出口５に近づくにつれてアスペクト比が大きくなるように構成され、吹出口５の位置でのアスペクト比は１０程度に設定されている。その他の構成は第１の実施形態と同一である。

本実施形態の流体発生装置１ｂは第１の実施形態に対して流速分布が異なる。即ち、流体発生装置１ｂの前方への噴流の到達距離はやや短くなるが、流体発生装置１ｂの前方空間における上下方向の噴流の搬送領域を拡大することができる。

なお、吹出口５の形状は、高さ＜幅に限定されるものではない。図９は、本実施形態に係る他の流体発生装置を示す斜視図である。この流体発生装置１ｃの吹出口５の形状は、高さ＞幅であり、流体流通経路３は、左右に２割、上下に２分割され、合計４個の拡大管部３ｂに分割され、従って吹出口５は４個設けられる。また、分割されて区切られた流体流通経路３およびそれぞれの拡大管部３ｂは吹出口５に近づくにつれてアスペクト比が大きくなるように構成され、吹出口５の位置でのアスペクト比は１０程度に設定されている。その他の構成は流体発生装置１ｂと同一である。この流体発生装置１ｃは、流体発生装置１ｂに対して流速分布が異なる。即ち、流体発生装置１ｃの前方への噴流の到達距離は同等、流体発生装置１ｃの前方空間における上下方向の噴流の搬送領域は大幅に拡大され、左右方向の噴流の搬送領域は縮小される。

なお、流体送り装置２のアスペクト比、即ち、流体流通経路３の始点のアスペクト比は、ＡＲ≦２であることが望ましいが、流体流通経路３の始点のアスペクト比が大きい場合においても、流体流通経路３の終点の断面のアスペクト比を５≦ＡＲ≦２０に設定するか、または、流体流通経路３を案内板６で分割し、案内板６の吹出口５側の端部での流体流通経路３の断面のアスペクト比を５≦ＡＲ≦２０に設定することにより、上記に近い効果を得ることができる。

〈第３の実施形態〉
次に、第３の実施形態について説明する。図１０は本実施形態の流体発生装置を示す斜視図である。

本実施形態の流体発生装置１ｄは、第２の実施形態に係る他の実施形態と同様に、吹出口５の形状が高さ＞幅となっている。流体流通経路３は、左右に７分割、上下に２分割され、合計１４個の拡大管部３ｂに分割され、従って吹出口５は１４個設けられる。また、分割されて区切られた流体流通経路３およびそれぞれの拡大管部３ｂは吹出口５に近づくにつれてアスペクト比が大きくなるように構成され、吹出口５の位置でのアスペクト比（この場合、吹出口高さ／吹出口幅）は８程度に設定されている。その他の構成は第２の実施形態に係る他の実施形態と同一である。

この流体発生装置１ｄにおいては、第２の実施形態に係る他の実施形態に対して流速分布が異なる。即ち、流体発生装置１ｄの前方への噴流の到達距離はやや短くなり、流体発生装置１ｄの前方空間における上下方向の噴流の搬送領域は略同等、左右方向の噴流の搬送領域は大幅に拡大される。即ち、流体発生装置１ｄの前方の上下左右方向の広範囲の領域に噴流を搬送することが可能となる。

〈第４の実施形態〉
次に、第４の実施形態について説明する。図１１は、本実施形態の流体発生装置の概略平面断面図である。

本実施形態の流体発生装置１ｅは、第１の実施形態の吹出口５近傍に、連動して回動する複数の吹出方向変更板９が追加されており、吹出方向変更板９の方向を変更することで流体の吹出方向を可変できる構成となっている。その他の構成は第１の実施形態と同一である。

複数の吹出方向変更板９の方向を回転軸９ａを中心に例えば図１２に示すように変更することで、噴流を所望の方向に集中的に散布したり、広範囲に散布することができる。流体発生装置１ｅを有する機器は、機器の設置場所によっては、壁面や障害物等の影響により噴流を効果的に拡散できない場合があるが、本実施形態の流体発生装置１ｅの場合には、吹出方向変更板９の方向を変更することにより、壁面や障害物等の影響をある程度軽減することができる。

〈第５の実施形態〉
次に、第５の実施形態について説明する。図１３は、本実施形態のファンヒータ１０の斜視図である。本実施形態のファンヒータ１０は、第２の実施形態の流体発生装置１ｂを備えている。

一般に、ファンヒータから吹出される暖気は、風速の減衰に伴い、浮力により大きく巻き上がるため、到達距離が短くなる。本実施形態のファンヒータ１０は、第２の実施形態の流体発生装置１ｂを備えているため、風速の減衰が抑えられ、暖気の巻き上がりが抑制されるので床面に暖気が沿って流れる。これにより、ファンヒータの快適性が大幅に高められるとともに、風量を低減できるため騒音も小さい。

なお、第５の実施形態に係る他の実施形態としては、ファンヒータ１０の流体発生装置１ｂを図１、図２に示した第１の実施形態の流体発生装置１ａに変更するものである。この場合、第５の実施形態に対して、暖気の流速分布が異なる。即ち、ファンヒータ１０の前方への暖気の到達距離はやや長くなり、ファンヒータ１０の前方空間における上下方向の暖気の搬送領域が縮小される。

また、第５の実施形態に係るさらに他の実施形態としては、ファンヒータ１０の流体発生装置１ｂを図９に示した第２の実施形態に係る他の流体発生装置１ｃに変更するものである。この場合、第５の実施形態に対して、暖気の流速分布が異なる。即ち、ファンヒータ１０の前方への暖気の到達距離は同等、ファンヒータ１０の前方空間における上下方向の暖気の搬送領域は大幅に拡大され、左右方向の暖気の搬送領域は縮小される。

〈第６の実施形態〉
第６の実施形態について説明する。図１４は本実施形態のイオン拡散装置を示す概略平面断面図、図１５は本実施形態のイオン拡散装置を示す概略側断面図、図１６は、本実施形態のイオン拡散装置を備えた冷蔵庫の正面図である。

本実施形態のイオン拡散装置１１ａは、送風機１２と、送風経路１３と、放電面１４ａを送風経路１３に面するように設置されたイオン発生装置１４と、図示しない制御部とから成る。イオン発生装置１４の駆動により生成されるイオンは、送風機１２の駆動により搬送され、送風経路１３を流通し、拡散装置吹出口１５から外部へ放出される。なお、図１４および図１５中の矢印は、この時の気流の様子を示している。

また、冷蔵庫２０ａの前面に設置される開閉扉２１の上部には、前記送風経路１３および拡散装置吹出口１５が連通する冷蔵庫庫外イオン吹出口２２が備えられ、冷蔵庫庫外にイオンが放出、拡散される構成となっている。なお、送風機１２の吸込口上流には、イオン拡散装置１１ａ内部への油煙や塵埃の侵入を防ぐために、図示しないエアフィルターが設置されている。

イオン発生装置１４は、Ｈ⁺(Ｈ₂Ｏ)_n及びＯ₂ ^-(Ｈ₂Ｏ)_mなるイオンを発生させることができ、使用目的に応じて、プラスイオンに比べてマイナスイオンを多く発生させるモード、マイナスイオンに比べてプラスイオンを多く発生させるモード、及び、プラスイオンとマイナスイオンの両方を略同量の割合で発生させるモードの切替えができる。イオン発生装置１４の放電面１４ａから発生したイオンは送風経路１３内に放出され、送風機１２の駆動により拡散装置吹出口１５および冷蔵庫庫外イオン吹出口２２から冷蔵庫庫外に吹出される。

特に、イオン発生装置１４によりプラスイオン（Ｈ⁺(Ｈ₂Ｏ)_n等）とマイナスイオン（Ｏ₂ ^-(Ｈ₂Ｏ)_m等）をほぼ同量発生させる場合には、冷蔵庫庫外に放出されたＨ⁺(Ｈ₂Ｏ)_n及びＯ₂ ^-(Ｈ₂Ｏ)_mは微生物の表面で凝集し、空気中の微生物等の浮遊菌を取り囲む。そして、式（１）〜（３）に示すように、衝突により活性種である［・ＯＨ］（水酸基ラジカル）やＨ₂Ｏ₂（過酸化水素）を微生物等の表面上で凝縮生成して浮遊菌の殺菌を行う。

Ｈ⁺(Ｈ₂Ｏ)_n＋Ｏ₂ ^-(Ｈ₂Ｏ)_m→・ＯＨ＋1/2Ｏ₂＋(n+m)Ｈ₂Ｏ ・・・（１）
Ｈ⁺(Ｈ₂Ｏ)_n＋Ｈ⁺(Ｈ₂Ｏ)_n'＋Ｏ₂ ^-(Ｈ₂Ｏ)_m＋Ｏ₂ ^-(Ｈ₂Ｏ)_m'
→ 2・ＯＨ＋Ｏ₂＋(n+n'+m+m')Ｈ₂Ｏ ・・・（２）
Ｈ⁺(Ｈ₂Ｏ)_n＋Ｈ⁺(Ｈ₂Ｏ)_n'＋Ｏ₂ ^-(Ｈ₂Ｏ)_m＋Ｏ₂ ^-(Ｈ₂Ｏ)_m'
→ Ｈ₂Ｏ₂＋Ｏ₂＋(n+n'+m+m')Ｈ₂Ｏ ・・・（３）
上記のように、プラスイオンとマイナスイオンを冷蔵庫２０ａの前方周囲の庫外生活空間に放出することで、その生活空間に存在する浮遊菌を殺菌し、衛生的な生活空間を提供するとともに、開閉扉２１開閉時に庫外から庫内への浮遊菌の侵入を抑制し、衛生的な庫内環境を実現できる。

また、送風経路１３は絞り部１３ａと拡大管部１３ｂを備えている。送風機１２から拡散装置吹出口１５に向かう送風経路１３において、絞り部１３ａはイオン発生装置１４の放電面１４ａの直前に備えられており、送風機１２から連通する送風経路１３の断面積は絞り部１３ａにおいてイオン発生装置１４の放電面１４ａに近づくに従い滑らかに小さくなる形状を呈している。該絞り部１３ａによりイオン発生装置１４の放電面１４ａ近傍を流通する空気の乱れを整流するとともに、送風機１２下流に生ずる流れの偏り、所謂偏流を抑制することができる。

さらに、イオン発生装置１４の放電面１４ａの流れに垂直な方向の幅をｗ１、放電面１４ａに面する送風経路１３の幅をｗ２とすると、ｗ２＝ｗ１に設定されている。このため、イオン発生装置１４下流部の送風経路１３内のイオン濃度が流れ方向に垂直な平面内において略均一となる。

ここで、ｗ２＞1.3×ｗ１に設定すると、流れに垂直な方向にイオン濃度のばらつきが生ずるため望ましくない。特に、イオン発生装置１４の放電面１４ａの流れに垂直な方向の中央と、放電面１４ａに面する送風経路１３の中央を同一位置に一致させた場合には、イオンは拡散装置吹出口１５の中央付近でイオン濃度が高く、両端においてイオン濃度が低くなる。また、送風経路１３の片側に放電面１４ａを寄せた構造とすると、拡散装置吹出口１５の片側のみイオン濃度が高く、他方においてイオン濃度が低くなる。

また、ｗ２＜0.7×ｗ１とすると、放電面１４ａから放出されるイオンが気流に乗らないため非効率的である。従って、0.7×ｗ１≦ｗ２≦1.3×ｗ１、望ましくはｗ２＝ｗ１に設定することにより、イオンを効率的に搬送して拡散させることができる。

また、イオン発生装置１４から拡散装置吹出口１５に至る部分は拡大管部１３ｂにて構成されており、イオン発生装置１４から拡散装置吹出口１５に向かうに従い断面積が滑らかに拡大する構成となっている。また、イオン発生装置１４直後における拡大管部１３ｂの断面形状は、高さ１０ｍｍ、幅３０ｍｍ、即ちアスペクト比：ＡＲ＝３であり、拡大管部１３ｂの終点、即ち、拡散装置吹出口１５においては、高さ８ｍｍ、幅４５０ｍｍ、即ちアスペクト比：ＡＲ＝５６に設定されている。

さらに、拡大管部１３ｂには、イオン発生装置１４のすぐ下流部から拡散装置吹出口１５のやや上流部にかけて複数の導風板１６が設置されており、該導風板１６により拡大管部１３ｂの内部が複数に分割されている。本実施形態において拡大管部１３ｂは、６枚の導風板１６により７分割され、区切られたそれぞれの送風経路１３は拡散装置吹出口１５に近づくにつれてアスペクト比が大きくなるように構成され、拡散装置吹出口１５に近いほうの導風板１６の端部でのアスペクト比が８程度に設定されている。また、６枚の導風板１６は、拡散装置吹出口１５での長手方向の風速分布がどこでも略同一になるように設定されている。従って、拡散装置吹出口１５下流部のイオン濃度が流れ方向に垂直な平面内において略均一となる。

また、拡大管部１３ｂは、拡散装置吹出口１５に近づくにつれて下に傾斜している。つまり、イオンは冷蔵庫庫外イオン吹出口２２から水平面に対し下方向に送出される。本実施形態においては、冷蔵庫庫外イオン吹出口２２は、床面から約１７００ｍｍに設けられているため、水平面に対し下方向にイオンを送出することにより、冷蔵庫庫外の空間に効率よくイオンを散布することができる。また、冷蔵庫の周囲の空間に存在する浮遊菌等の微生物は、重力により時間とともに沈降し、空間下部に蓄積するため、水平面に対し下方向にイオンを送出することによって、これら微生物をより効率良く殺菌することができる。特に、本実施形態の場合には、床面からの高さが１３００ｍｍから１５００ｍｍの位置に効果的にイオンを散布することができるため、使用者がウイルス等の微生物を呼吸により体内に吸引するのを効果的に抑制できる。

図１７は、室温１５℃の部屋において、本実施形態のイオン拡散装置１１ａを備えた冷蔵庫２０の冷蔵庫庫外イオン吹出口２２から、Ｈ⁺(Ｈ₂Ｏ)_nとＯ₂ ^-(Ｈ₂Ｏ)_mなるイオン、所謂クラスターイオンを室内に放出した場合の部屋の各部でのイオン濃度を示している。図１８は本実施形態の冷蔵庫と室内のイオン濃度分布の計測ポイントとの位置関係を示す図である。部屋の大きさは８畳（高さ２４００ｍｍ、横３６００ｍｍ、奥行き３６００ｍｍ）であり、計測ポイントは図１８に１点鎖線で示すように、部屋の床面からの高さ１７００ｍｍの断面である。また、このときの冷蔵庫庫外イオン吹出口２２の風速は、吹出口の長手方向のどの位置においても略均一の１．５ｍ／ｓであり、図１８の矢印は、この時の気流の様子を示している。さらに、このときの冷蔵庫前方１ｍにおける騒音値は２２ｄＢである。

なお、プラスイオン濃度２０００個／ｃｍ³以上、かつ、マイナスイオン濃度２０００個／ｃｍ³以上の時、上記の殺菌効果が確認されている。

後述の比較例２のイオン拡散装置１１０ａと比較すれば明らかであるが、図１７によると、冷蔵庫庫外イオン吹出口２２から吹出されたイオンは、部屋の端まで到達しているのがわかる。また、本実施形態の冷蔵庫庫外イオン吹出口２２の前方１０ｍｍ位置におけるイオン濃度は約１万個／ｃｍ³であり、比較例２のように吹出口近傍に高濃度のイオンが停滞するということもない。また、８畳の部屋の約６０％以上の領域において、プラスイオン濃度２０００個／ｃｍ³以上、かつ、マイナスイオン濃度２０００個／ｃｍ³以上のイオン濃度を示しており、殺菌効果を示す領域が比較例２に対して格段に広がっているのがわかる。

以下に、本実施形態のイオン拡散装置１１ａが比較例２のイオン拡散装置１１０ａに対して、イオン拡散能力が大幅に向上したメカニズムについて説明する。第１に、拡大管部１３ｂは、ディフューザの働きを持つように設計されており、従って気流の運動エネルギーを静圧に変換することができ、送風機１２の送風能力を助けることができるため、図示しないエアフィルター、絞り部１３ａ、その他送風経路１３内において生ずる圧力損失の全てが送風機１２にかかる場合に比べて送風量が増加し、送風機騒音も低くなる。そのため比較例２に比べ大風量の気流によりイオンを搬送するため、拡散効率が格段に上昇する。イオン拡散装置１１ａは比較例２に比べて風量が約２倍であり、このときの冷蔵庫２９ａ前方１ｍにおける騒音値は比較例２と同様で２２ｄＢである。

第２に、該絞り部１３ａによりイオン発生装置１４の放電面１４ａ近傍を流通する空気の乱れを整流するとともに、送風機１２下流に生ずる流れの偏り、所謂偏流を抑制しているため、気流の乱れが比較例２に比べて大幅に抑制されている。イオンは壁面やその他障害物に衝突することにより電荷を失い消滅する。また、イオン発生装置１４からプラスイオンとマイナスイオンの両方を略同量の割合で発生させている場合には、プラスイオンとマイナスイオンが衝突することによりイオンが消滅する。即ち、気流が乱れていれば、障害物とイオン及び／またはイオン同士が衝突することによるイオン消滅量が多く、気流が整流されていれば、障害物とイオン及び／またはイオン同士が衝突することによるイオン消滅量が少なくなり、そのためイオンが長寿命化する。比較例２においては約３秒でイオン濃度が１／ｅに減衰するのに対し、本実施形態においてはイオン濃度が１／ｅに減衰する時間が約５秒まで延長される。

第３に、イオン発生装置１４の放電面１４ａ近傍を流通する空気の乱れや偏りを抑制しているため、イオン発生装置１４の放電面１４ａ近傍を流通する空気は一様となる。これにより、イオン発生装置１４の放電面１４ａ上におけるイオン発生効率が増加する。即ち、所望のイオン発生量を確保するのに、低電圧または低風量で可能となり、騒音面でも有利となる。

第４に、送風経路１３とイオン発生装置１４の位置関係を、イオン発生装置１４の放電面１４ａの流れに垂直な方向の幅と、放電面１４ａに面する送風経路１３の幅とを等しくするように設定したことにより、流れに垂直な方向のイオン濃度のばらつきが抑制され、イオン発生装置１４下流部の送風経路１３内のイオン濃度が流れ方向に垂直な平面内において略均一となり、イオンを効率良く気流に乗せることができる。そのため、イオンを効率的に搬送し、拡散させることができる。

第５に、吹出口のアスペクト比を最適化し、噴流のポテンシャルコアを延長することにより、風速の減衰を抑制しているため、気流の到達距離が比較例２に比べ、大幅に延長されている。ポテンシャルコアの説明およびポテンシャルコアの延長による気流の到達距離延長のメカニズムおよび効果については、第１の実施形態と同様である。従って、吹出口面積および吹出口風速が同じ、つまり、同一風量であれば、吹出口のアスペクト比を最適にすることでポテンシャルコア長、即ち、気流の到達距離を延長することができる。言い換えれば、同じポテンシャルコア長、つまり、気流の到達距離が同一の場合、風量を小さくできるため、送風機１２の消費電力および騒音値を低減することができる。

〈第７の実施形態〉
次に、第７の実施形態について説明する。図１９は本実施形態のイオン拡散装置を示す概略平面断面図、図２０は本実施形態のイオン拡散装置を示す概略側断面図である。

本実施形態は、第６の実施形態の絞り部１３ａを廃止し、イオン発生装置１４の放電面１４ａの上流の送風経路１３に整流装置１７が設けられている。これにより、イオン発生装置１４の放電面１４ａ近傍を流通する空気の乱れを整流することができるため、第６の実施形態における絞り部１３ａの効果を得ることができるとともに、第６の実施形態における絞り部１３ａにて生じていた圧力損失を無くし、送風経路１３において生ずる圧力損失を低減することができるため、送風機１２の風量を増加および／または送風機１２の騒音を低減することができる。また、拡大管部１３ｂの導風板１６が廃止され、代わりにイオン発生装置１４のすぐ下流部から、送風経路１３が複数の拡大管部１３ｂに分割される。本実施形態において送風経路１３は、左右に５分割、上下に３分割され、合計１５個の拡大管部１３ｂに分割され、従って拡散装置吹出口１５は１５個設けられる。また、分割されて区切られた送風経路３およびそれぞれの拡大管部１３ｂは吹出口５に近づくにつれてアスペクト比が大きくなるように構成され、拡散装置吹出口５の位置でのそれぞれの送風経路はアスペクト比が８程度に設定されている。

その他の構成は第６の実施形態と同一であり、第６の実施形態と同様に送風経路１３および拡散装置吹出口１５は冷蔵庫２０ａの前面に設置される開閉扉２１の上部に備えられた冷蔵庫庫外イオン吹出口２２に連通し、冷蔵庫庫外にイオンが放出、拡散される構成となっている。

本実施形態は第６の実施形態に対してイオンの分布が異なる。即ち、送風経路１３の圧力損失低減による風量増加のため、冷蔵庫の前方へのイオンの拡散距離はやや増加し、冷蔵庫の前方空間における上下方向のイオン濃度をより均一化し、冷蔵庫の前方下部のイオン濃度を増加することができる。

なお、拡散装置吹出口１５および冷蔵庫庫外イオン吹出口２２の形状は、高さ＜幅に限定するものでない。

〈第８の実施形態〉
次に、第８の実施形態について説明する。図２１は本実施形態のイオン拡散装置を示す斜視図である。

本実施形態は、第７の実施形態の送風経路１３及び拡散装置吹出口１５が、第３の実施形態の流体発生装置１ｄの流体流通経路３及び吹出口５と同様に形成されている。従って、拡散装置吹出口１５の形状は高さ＞幅であり、送風経路１３は、左右に７分割、上下に２分割され、合計１４個の拡大管部１３ｂに分割され、その結果拡散装置吹出口１５は１４個設けられる。また、分割されて区切られた送風経路３およびそれぞれの拡大管部１３ｂは吹出口５に近づくにつれてアスペクト比が大きくなるように構成され、拡散装置吹出口５の位置でのそれぞれの送風経路はアスペクト比（この場合、吹出口高さ／吹出口幅）が８程度に設定されている。

その他の構成は第７の実施形態と同一であり、第７の実施形態と同様に送風経路１３および拡散装置吹出口１５は冷蔵庫２０の前面に設置される開閉扉２１の上部に備えられた冷蔵庫庫外イオン吹出口２２に連通し、冷蔵庫庫外にイオンが放出、拡散される構成となっている。

本実施形態は第６の実施形態に対してイオンの分布が異なる。即ち、冷蔵庫の前方へのイオンの拡散距離および冷蔵庫の前方空間における左右方向のイオン拡散領域はやや減少するものの、冷蔵庫の前方空間における上下方向のイオン拡散領域は大幅に拡大され、上下方向のイオン濃度をより均一化し、冷蔵庫の前方下部のイオン濃度を増加することができる。即ち、イオン拡散装置１１ｃの前方の上下左右方向の広範囲の領域にイオンを拡散することが可能となる。

〈第９の実施形態〉
次に、第９の実施形態について説明する。図２２は本実施形態のイオン拡散装置を示す概略側断面図である。

本実施形態は、第７の実施形態の整流装置１７が廃止されるとともに、イオン発生装置１４の配置が異なり、イオン発生装置１４近傍の送風経路１３の形状および空気の流れが異なる。イオン発生装置１４の放電面１４ａは送風機１２から送出される風の流れを妨げる位置にあり、送風機１２から送出された空気はイオン発生装置１４の放電面１４ａに衝突し、放電面１４ａから発生したイオンを含んで、イオン発生装置１４の脇から送風経路１３へ流出することにより整流効果を得る。その他の構成は第７の実施形態と同一である。

本実施形態のイオン拡散装置１１ｄにおいては、送風機１２から送出された空気がイオン発生装置１４の放電面１４ａに衝突する際に、偏流が抑制されるため、整流装置１７が廃止されているにもかかわらず、第７の実施形態と略同様の効果を得ることができるため、コスト面で有利となる。

〈第１０の実施形態〉
次に、第１０の実施形態について説明する。図２３は本実施形態のイオン拡散装置を示す概略側断面図である。

本実施形態は、第７の実施形態の整流装置１７が廃止されるとともに、イオン発生装置１４の配置が異なり、イオン発生装置１４近傍の送風経路１３の形状および空気の流れが異なる。イオン発生装置１４の放電面１４ａは送風機１２から送出される風の流れを妨げる位置にあり、送風機１２から送出された空気はイオン発生装置１４の放電面１４ａに衝突し、放電面１４ａから発生したイオンを含んで、イオン発生装置１４の上下両脇から送風経路１３へ流出することにより整流効果を得る。その他の構成は第７の実施形態と同一である。

本実施形態のイオン拡散装置１１ｅにおいては、送風機１２から送出された空気がイオン発生装置１４の放電面１４ａに衝突する際に、偏流が抑制されるため、整流装置１７が廃止されているにもかかわらず、第７の実施形態と略同様の効果を得ることができるため、コスト面で有利となる。

〈第１１の実施形態〉
次に、第１１の実施形態について説明する。図２４は、本実施形態のイオン拡散装置の概略平面断面図である。

本実施形態のイオン拡散装置１１ｆは、第６の実施形態の拡散装置吹出口１５近傍に、連動して回動する複数の風向変更板１９が追加されており、風向変更板１９の方向を変更することでイオンの吹出方向を可変できる構成となっている。その他の構成は第６の実施形態と同一である。

本実施形態においては、複数の風向変更板１９の方向を、回転軸１９ａを中心に例えば図２５に示すように変更することで、イオンを所望の方向に集中的に散布したり、広範囲に散布することができる。イオン拡散装置１１ｆを有する機器は、機器の設置場所によっては、壁面や障害物等の影響により効果的にイオンを拡散できない場合があるが、本実施形態のイオン拡散装置１１ｆの場合には、風向変更板１９の方向を変更することにより、壁面や障害物等の影響をある程度軽減することができる。

〈第１２の実施形態〉
次に、第１２の実施形態について説明する。図２６は、本実施形態のイオン拡散装置の概略平面断面図である。

本実施形態のイオン拡散装置１１ｇは、第６の実施形態の導風板１６が省略されている一方で、拡大管部１３ｂに風向変更ユニット１９ｂが追加されている。該風向変更ユニット１９は、導風板の機能を有する３枚の板状部材が一体に成型されており、回転軸１９ａを中心に回動できる構成となっており、該風向変更ユニット１９ｂの方向を変更することでイオンの吹出方向を可変できる。その他の構成は第６の実施形態と同一である。

本実施形態においては、風向変更ユニット１９ｂの回動角度を、例えば図２７に示すように変更することで、広範囲へのイオンの吹出しを、片側のみの吹出しに切り替えることができる。即ち、広範囲にイオンを吹出す場合、一方側にのみイオンを吹出す場合、他方側にのみイオンを吹出す場合の３種類のイオン吹出し方向に切り替えることができる。

また、第１１の実施形態のイオン拡散装置１１ｆと比べて可動部が少なく、部品点数を少なくすることができるため、コスト面、信頼性面において優位性がある。

〈第１３の実施形態〉
次に、第１３の実施形態について説明する。図２８は、本実施形態のイオン拡散装置およびそれを備えた冷蔵庫の概略側断面図である。

本実施形態のイオン拡散装置１１ｈは、第６の実施形態の送風機１２が省略されており、送風経路１３の一部である上昇気流流通経路１３ｃは、冷蔵庫２０ｂ本体の背面および／または側面に配されている放熱部２３を覆うように配されている。その他の構成は第６の実施形態と同一である。

本実施形態の冷蔵庫２０ｂが動作すると、冷蔵庫２０ｂの圧縮機２４からの放熱、および冷蔵庫２０ｂ本体の背面および／または側面に配され、図示しない熱交換器の熱を庫外に放出するための放熱部２３からの放熱により、上昇気流流通経路１３ｃ内に上昇気流２５が生じ、図２８に示すように冷蔵庫２０ｂの上部に上昇する。上昇気流２５は冷蔵庫２０ｂの天面部を送風経路１３に沿って流通し、イオン発生装置１４を通過する際にイオンを含み、拡散装置吹出口１５および冷蔵庫庫外イオン吹出口２２から冷蔵庫庫外に放出、拡散される。

本実施形態においては、送風機１２を省略することができるだけでなく、送風機１２から発生する支配的な送風騒音を無くすことができるため、大幅な低騒音化が可能となる。また、一般に圧縮機２４近傍に設けられる図示しないサイクル用送風機により、上昇気流の上昇を助ける構成としてもよい。また、放電面１４ａ近傍にイオン風を生ずるイオン発生装置１４を用い、イオン発生装置１４の生ずるイオン風により送風しても上記と同様の効果を得ることができる。

〈第１４の実施形態〉
次に、第１４の実施形態について説明する。図２９は、本実施形態の微小粒子拡散装置の主要部を示す概略側断面図、図３０は本実施形態の微小粒子拡散装置の主要部を示す概略平面断面図である。本実施形態の微小粒子拡散装置３０の主要部は、送風機１２と、送風経路１３と、図示しない制御部とから成り、微小粒子は送風機１２の駆動により搬送され、送風経路１３を流通し、拡散装置吹出口１５から外部へ放出される。また、送風経路１３は絞り部１３ａと拡大管部１３ｂを備えている。

絞り部１３ａは、送風経路の高さが徐々に減少するとともに幅が徐々に拡大し、断面積としては緩やかに減少する構成となっている。また、絞り部１３ａから拡散装置吹出口１５に至る部分は拡大管部１３ｂにて構成されており、拡散装置吹出口１５に向かうに従い断面積が滑らかに拡大する構成となっている。具体的には、絞り部１３ａの終点位置で、高さ１２ｍｍ、幅３０ｍｍ、即ちアスペクト比：ＡＲ＝２．５、絞り部１３ａの終点位置で、高さ８ｍｍ、幅４０ｍｍ、即ちアスペクト比：ＡＲ＝５、拡大管部１３ｂの終点、即ち、拡散装置吹出口１５部においては、高さ８ｍｍ、幅４５０ｍｍ、即ちアスペクト比：ＡＲ＝５６に設定されている。

さらに、拡大管部１３ｂは、絞り部１３ａのすぐ下流部から拡散装置吹出口１５のやや上流部にかけて、複数の導風板１６が設置されており、該導風板１６により複数に分割されている。本実施形態において拡大管部１３ｂは、６枚の導風板１６により７分割されて、区切られたそれぞれの送風経路３は拡散装置吹出口１５に近づくにつれてアスペクト比が大きくなるように構成され、拡散装置吹出口１５に近いほうの導風板１６の端部でのアスペクト比が８程度に設定されている。また、６枚の導風板１６は、拡散装置吹出口１５部での長手方向の風速分布がどこでも略同一になるように設定されており、従って、拡散装置吹出口１５下流部のイオン濃度が流れ方向に垂直な平面内において略均一となる。

上記送風系に、所望の微小粒子を発生させる微小粒子発生装置を設置する。設置位置は、図２９、図３０に示すＡまたはＢの位置が望ましい。即ち、Ａの位置は送風機１２の更に上流側であり、この位置に微小粒子発生装置を設置した場合には、送風機１２の混合能力により微小粒子が空気に均一に混合する。また、Ｂの位置は絞り部１３ａまたは絞り部１３ａのすぐ下流部であり、この位置に微小粒子発生装置を設置した場合には、絞り部１３ａの整流効果により微小粒子が空気に比較的均一に混合する。

上記微小粒子の例としては、プラスイオン、マイナスイオン、クラスターイオンといった電荷をもつ粒子、活性を持ったラジカル、原子、酸素分子、水分子（水蒸気）といった各種分子、殺菌作用を呈する微小粒子、芳香成分、薬効成分、空気清浄装置により花粉や塵埃等を清浄した後のきれいな空気、その他、空気中に拡散して効果を発揮する微小粒子ならどのようなものでも用いることができる。

本実施形態によれば、第６の実施形態と同様に微小粒子を広範囲の領域に拡散することができる。なお、絞り部１３ａに代えて整流装置や整流部を設けてもよい。また、導風板１６に代えて送風経路１３を分割し、それぞれの送風経路１３の終端部、即ち複数設けられた拡散装置吹出口１５のアスペクト比を８程度に設定しても同様の効果を得ることができる。

次に、本実施形態に係る他の実施形態について説明する。図３１は、本実施形態の微小粒子拡散装置の一例として、加湿器等に搭載する水蒸気拡散装置３１を示す概略側断面図である。本実施形態の水蒸気拡散装置３１は、上記微小粒子拡散装置３０に追加して、図２９および図３０に記載のＢの位置に水蒸気吹出口３２が設けられ、水蒸気吹出口３２に連通する水蒸気流通経路３３および水蒸気発生装置３４が設けられる。水蒸気発生装置３４は例えば図示しない水タンクと水タンク内の水を加熱して水蒸気を発生させる加熱ヒータから構成される。本実施形態によれば、第１４の実施形態と同様に水蒸気を広範囲の領域に拡散することができる。

なお、本発明の冷蔵庫において、冷蔵庫庫外イオン吹出口２２は冷蔵庫天井部に設けてもよい。この構成によると、殺菌作用を呈する微小粒子をより遠くまで拡散することができ、冷蔵庫の周囲の空間に存在する浮遊菌等の微生物を殺菌することができる空間を拡大することができるため、開閉扉の開閉時に庫外から庫内へ浮遊菌が侵入するのを防止し、より衛生的な庫内環境を実現できる。

以上、実施形態を説明してきたが、本発明は上記実施形態に限定される訳ではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜の変更を加えて実施される。また、イオン拡散装置および微小粒子拡散装置は冷蔵庫だけでなくあらゆる機器に搭載しても上記と同様の効果を得ることができる。

〈比較例１〉
第１の実施形態と比較するための比較例について説明する。図３２は、比較例１の流体発生装置を示す概略平面断面図、図３３は比較例１の流体発生装置を示す概略側断面図である。比較例１の流体発生装置１００ａは、流体送り装置２と、流体流通経路３と、噴流を発生する吹出口５と、図示しない制御部とから構成されている。流体は、流体送り装置２の駆動により搬送され、流体流通経路３を流通し、吹出口５から噴流となって外部へ放出される。なお、図中の矢印は流体の流れを示している。

また図３４は、上記流体発生装置１００ａの使用例として、高さ６０ｍｍ、幅６０ｍｍの形状を呈する吹出口から、吹出し流速１．５ｍ／ｓの空気を送出した場合の流速分布を表す図である。図中の格子は１マスが０．５ｍを表している。なお、吹出口から送出される流体が液体であってもほぼ同様の傾向を示す。図３４より、比較例１の流体発生装置１００ａは、噴流の到達距離が短いといった問題があることがわかる。

さらに、比較例１の流体発生装置１００ａは、広範囲への流体の搬送に不向きであるといった問題があることもわかる。一般に、従来技術を用いた流体発生装置の吹出口形状は、低アスペクト比のものが多く、そのような吹出口から吹出された噴流は、広範囲に広がりにくく、仮に広がったとしても、流速が大幅に低下してしまう。

〈比較例２〉
第６の実施形態と比較するための比較例２について説明する。図３５は、比較例２のイオン拡散装置を備えた冷蔵庫の正面図、図３６は、比較例２のイオン拡散装置を示す概略平面断面図である。図３５の比較例２の冷蔵庫２００の天井部には、比較例２のイオン拡散装置１１０ａが備えられている。

比較例２のイオン拡散装置１１０ａは、送風機１２と、送風経路１３と、放電面１４ａを送風経路１３に面するように設置されたイオン発生装置１４と、図示しない制御部とから成る。イオン発生装置１４の駆動により生成されるイオンは、送風機１２の駆動により搬送され、送風経路１３を流通し、拡散装置吹出口１５から外部へ放出される。なお、図３６中の矢印は、この時の気流の様子を示している。また、冷蔵庫２００の開閉扉２１の上部には、前記送風経路１３および拡散装置吹出口１５が連通する冷蔵庫庫外イオン吹出口２２が備えられ、冷蔵庫庫外にイオンが放出、拡散する構成となっている。なお、イオン拡散装置１１０ａの送風機１２の吸込口上流には、イオン拡散装置１１０ａ内部への油煙や塵埃の侵入を防ぐために、図示しないエアフィルターが設置されている。

イオン発生装置１４は、Ｈ⁺(Ｈ₂Ｏ)_n及びＯ₂ ^-(Ｈ₂Ｏ)_mなるイオンを発生させることができる。イオン発生装置１４の放電面１４ａから発生したイオンは送風経路１３内に放出され、送風機１２の駆動により拡散装置吹出口１５および冷蔵庫庫外イオン吹出口２２から冷蔵庫庫外に吹出される。

上記のように、プラスイオンとマイナスイオンを冷蔵庫２００の前方周囲の庫外生活空間に放出することで、その生活空間に存在する浮遊菌を殺菌し、衛生的な生活空間を提供するとともに、開閉扉２１開閉時に庫外から庫内への浮遊菌の侵入を抑制し、衛生的な庫内環境を実現できる。

図３７は、室温１５℃の部屋において、比較例２のイオン拡散装置１１０ａを備えた冷蔵庫２００の冷蔵庫庫外イオン吹出口２２から、Ｈ⁺(Ｈ₂Ｏ)_nとＯ₂ ^-(Ｈ₂Ｏ)_mなるイオン、所謂クラスターイオンを室内に放出した場合の、部屋の各部でのイオン濃度を示している。部屋の大きさは８畳（高さ２４００ｍｍ、横３６００ｍｍ、奥行き３６００ｍｍ）であり、計測ポイントは図１８に１点鎖線で示した部屋の床面からの高さ１７００ｍｍの断面である。また、このときの冷蔵庫庫外イオン吹出口２２の風速は１．５ｍ／ｓである。さらに、このときの冷蔵庫前方１ｍにおける騒音値は２２ｄＢである。なお、このときのイオン発生装置１４の制御方法に関しては、第６の実施形態と同等である。

図３７によると、冷蔵庫庫外イオン吹出口２２の周囲には高濃度のイオンが存在するものの、その領域は狭く、必ずしも十分とは言えない。比較例２の冷蔵庫庫外イオン吹出口２２の前方１０ｍｍ位置におけるイオン濃度は約１０万個／ｃｍ³であり、イオン発生装置１４から十分なイオンが発生しているものの、吹出口近傍に高濃度のイオンが停滞した状態となっており、部屋全体に拡散していない。即ち、比較例２のイオン拡散装置１１０ａを備えた冷蔵庫２００は、イオンの発生量に対して、イオンの拡散能力が低いといった問題があることがわかる。

イオン濃度が高い領域を拡大するには、イオン拡散装置１１０ａの送風機１２の回転数を増加してやればよいが、これだと送風騒音が著しく増加するという問題が生ずる。または、イオン濃度が高い領域を拡大するには、イオン発生装置１４によるイオンの生成量を増加してやればよいが、この場合、イオン発生装置１４に印加する電圧を大幅に増加する必要があるだけでなく、イオン発生音の増大、および、イオンと同時に発生するオゾン量が爆発的に増加してしまうとう問題が生ずる。

比較例２のイオン拡散装置１１０ａおよび／またはイオン発生装置１４と同様のものが、多くの家電製品に搭載されているが、何れも上記と同様にイオン拡散能力が低いという問題がある。

〈比較例３〉
第６の実施形態と比較するための比較例３について説明する。図３８は比較例３のイオン拡散装置を示す概略平面断面図、図３９は比較例３のイオン拡散装置を示す概略側断面図である。

比較例３のイオン拡散装置１１０ｂでは、第６の実施形態の絞り部１３ａが廃止されている。このため、送風経路３の圧力損失は低減するものの、イオン発生装置１４の放電面１４ａ近傍を流通する空気の乱れを整流することができず、さらに、送風機１２下流に生ずる流れの偏り、所謂偏流を抑制することもできない。即ち、気流の乱れによるイオン同士の衝突確率上昇のためイオン消滅量が多くなりイオンの寿命が短くなるとともに、気流の乱れや偏りのため放電面１４ａ近傍を流通する空気は一様とならず、イオン発生装置１４の放電面１４ａ上におけるイオン発生効率が低下する。即ち、所望のイオン発生量を確保するのに更なる高電圧または大風量が必要となるだけでなく、騒音面でも不利となる。また、偏った気流がイオンを含んで拡大管部１３ｂを流通し、拡散装置吹出口１５から送出されるため、拡散装置吹出口１５での長手方向の風速分布にも偏りが生じる。従って、拡散装置吹出口１５下流部のイオン濃度も流れ方向に垂直な平面内において偏りが生じ、イオンの拡散能力が低下してしまう。

〈比較例４〉
第６の実施形態と比較するための比較例４について説明する。図４０は比較例４のイオン拡散装置を示す概略平面断面図であり、概略側断面図は図１５に示す第６の実施形態と全く同一となる。

比較例４のイオン拡散装置１１０ｃは、第６の実施形態のイオン拡散装置１１ａと比較して放電面１４ａとその近傍の送風経路１３の形状および配置が異なる。イオン発生装置１４の放電面１４ａの流れに垂直な方向の幅をｗ１、放電面１４ａに面する送風経路１３の幅をｗ２とすると、ｗ２＝２×ｗ１に設定し、さらに、イオン発生装置１４の放電面１４ａの流れに垂直な方向の中央と、放電面１４ａに面する送風経路１３の中央を同一位置に一致する構成となっている。このため、流れに垂直な方向にイオン濃度のばらつきが生じ、拡散装置吹出口１５の中央付近でイオン濃度が高く、両端においてイオン濃度が低くなる。特に、送風機１２から送出される空気の偏りが大きく、気流が送風経路１３の左右どちらかの壁面に沿って流れるような場合には、沿って流れる壁面の下流側の拡散装置吹出口１５の風速が大きく、拡散装置吹出口１５のそれ以外の場所では風速が小さくなる。従って、風速の小さい部分の下流域のイオン濃度が低下するとともに、風速の大きい気流がイオン発生装置１４の放電面１４ａを通過しないため、イオン発生効率も大幅に低下し、イオンの拡散能力が低下してしまう。

〈比較例５〉
第６の実施形態と比較するための比較例５について説明する。図４１は比較例５のイオン拡散装置を示す概略平面断面図であり、概略側断面図は図１５に示す第６の実施形態と全く同一となる。

比較例５のイオン拡散装置１１０ｄは、第６の実施形態のイオン拡散装置１１ａの導風板１６が廃止されている。このため、拡大管部１３ｂの左右の壁面から気流が剥離してしまい、ディフューザの効果が得られないとともに、図４１に示すＣの領域に渦領域が生じ、送風効率が低下する。また、気流が左右に広範囲に拡散せず、拡散装置吹出口１５の中央部付近に偏って流れるため、イオンも左右方向に広範囲に拡散せず、一方向にのみ分布する。さらに、拡散装置吹出口１５でのアスペクト比が最適化されないため、気流の到達距離も短縮される。従って、イオンの拡散能力が低下してしまう。

〈比較例６〉
第６の実施形態と比較するための比較例６について説明する。図４２は比較例６のイオン拡散装置を示す概略平面断面図、図４３は比較例６のイオン拡散装置を示す概略側断面図である。

比較例６のイオン拡散装置１１０ｅは、比較例３からさらにイオン発生装置の設置位置を変更した構成となる。即ち、比較例３においては、イオン発生装置１４の長手方向を気流の流れと垂直になるように配置していたのに対し、比較例６においては、イオン発生装置１４の長手方向を気流の流れと平行にすると同時に、拡大管部１３ｂの右側の側壁に配置している。このため、比較例３の不都合にあわせて、イオン発生装置１４の設置されている拡大管部１３ｂの右側の側壁の下流である拡散装置吹出口１５の右側から送出されるイオンの濃度は高く、拡散装置吹出口１５の左側および中央部から送出されるイオンの濃度は低くなるという不都合が生じる。即ち、イオンは左右方向に広範囲に拡散せず、一方向（右方向）にのみ分布するため、イオンの拡散能力が低下してしまう。

は、本発明の第１の実施形態の流体発生装置を示す概略平面断面図である。 は、本発明の第１の実施形態の流体発生装置を示す概略側断面図である。 は、本発明の第１の実施形態の流体発生装置動作時における流速分布を示す図である。 は、ポテンシャルコアを説明する概略図である。 は、断面積一定時の吹出口近傍の断面のアスペクト比と、ポテンシャルコア長との関係を表す図である。 は、高さ一定時の吹出口近傍の断面のアスペクト比と、ポテンシャルコア長との関係を表す図である。 は、本発明の第２の実施形態の流体発生装置を示す概略平面断面図である。 は、本発明の第２の実施形態の流体発生装置を示す概略側断面図である。 は、本発明の第２の実施形態に係る他の流体発生装置を示す斜視図である。 は、本発明の第３の実施形態の流体発生装置を示す斜視図である。 は、本発明の第４の実施形態の流体発生装置を示す概略平面断面図である。 は、本発明の第４の実施形態の流体発生装置の吹出方向変更板の動作を示す概略平面断面図である。 は、本発明の第５の実施形態のファンヒータの斜視図である。 は、本発明の第６の実施形態のイオン拡散装置を示す概略平面断面図である。 は、本発明の第６の実施形態のイオン拡散装置を示す概略側断面図である。 は、本発明の第６の実施形態のイオン拡散装置を備えた冷蔵庫の正面図である。 は、本発明の第６の実施形態のイオン拡散装置を備えた冷蔵庫のイオン拡散装置動作時における８畳の部屋の床面から高さ１７００ｍｍの位置のイオン濃度分布を示す図である。 は、本発明の第６の実施形態のイオン拡散装置を備えた冷蔵庫と室内のイオン濃度分布の計測ポイントとの位置関係を示す図である。 は、本発明の第７の実施形態のイオン拡散装置を示す概略平面断面図である。 は、本発明の第７の実施形態のイオン拡散装置を示す概略側断面図である。 は、本発明の第８の実施形態のイオン拡散装置を示す斜視図である。 は、本発明の第９の実施形態のイオン拡散装置を示す概略側断面図である。 は、本発明の第１０の実施形態のイオン拡散装置を示す概略側断面図である。 は、本発明の第１１の実施形態のイオン拡散装置を示す概略平面断面図である。 は、本発明の第１１の実施形態のイオン拡散装置の風向変更板の動作を示す概略平面断面図である。 は、本発明の第１２の実施形態のイオン拡散装置を示す概略平面断面図である。 は、本発明の第１２の実施形態のイオン拡散装置の風向変更ユニットの動作を示す概略平面断面図である。 は、本発明の第１３の実施形態のイオン拡散装置を備えた冷蔵庫の概略側断面図である。 は、本発明の第１４の実施形態の微小粒子拡散装置の主要部を示す概略側断面図である。 は、本発明の第１４の実施形態の微小粒子拡散装置の主要部を示す概略平面断面図である。 は、本発明の第１４の実施形態に係る他の実施形態である水蒸気拡散装置を示す概略側断面図である。 は、比較例１の流体発生装置を示す概略平面断面図である。 は、比較例１の流体発生装置を示す概略側断面図である。 は、比較例１の流体発生装置動作時における流速分布を示す図である。 は、比較例２のイオン拡散装置を備えた冷蔵庫の正面図である。 は、比較例２のイオン拡散装置を示す概略平面断面図である。 は、比較例２のイオン拡散装置を備えた冷蔵庫のイオン拡散装置動作時における８畳の部屋の床面から高さ１７００ｍｍの位置のイオン濃度分布を示す図である。 は、比較例３のイオン拡散装置を示す概略平面断面図である。 は、比較例３のイオン拡散装置を示す概略側断面図である。 は、比較例４のイオン拡散装置を示す概略平面断面図である。 は、比較例５のイオン拡散装置を示す概略平面断面図である。 は、比較例６のイオン拡散装置を示す概略平面断面図である。 は、比較例６のイオン拡散装置を示す概略側断面図である。

符号の説明

１ａ〜１ｅ、１００ａ 流体発生装置
２ 流体送り装置
３ 流体流通経路
３ｂ、１３ｂ 拡大管部
５ 吹出口
６ 案内板
９ 吹出方向変更板
９ａ 回転軸
１０ ファンヒータ
１１ａ〜１１ｈ、１１０ａ〜１１０ｅ イオン拡散装置
１２ 送風機
１３ 送風経路
１３ａ 絞り部
１３ｃ 上昇気流流通経路
１４ イオン発生装置
１４ａ 放電面
１５ 拡散装置吹出口
１６ 導風板
１７ 整流装置
１９ 風向変更板
２０ａ、２０ｂ、２００ 冷蔵庫
２１ 開閉扉
２２ 冷蔵庫庫外イオン吹出口
２３ 放熱部
２４ 圧縮機
２５ 上昇気流
３０ 微小粒子拡散装置
３１ 水蒸気拡散装置
３２ 水蒸気流通経路
３３ 水蒸気発生装置

Claims (5)

1. 空気を送出する送風機と、
   一端に前記送風機が配設され、他端に吹出口が形成された送風経路と、
   前記送風経路中に配設され、放電面を有するイオン発生装置と、
   前記送風機から前記イオン発生装置に至る送風経路に配設され、前記送風機から前記イオン発生装置に至る送風経路内の空気の乱れを整流する整流装置とを備え、
   前記イオン発生装置は前記放電面を通過する空気にイオンを生成し、
   前記送風経路は前記イオン発生装置が配設された位置から前記吹出口に向かって徐々に断面のアスペクト比が大きくなり、
   前記イオン発生装置における前記放電面を通過する流体の流れに対して略垂直な方向の
   幅をｗ１、前記放電面に対向する前記送風経路の幅をｗ２とすると、
   0.7×ｗ１≦ｗ２≦1.3×ｗ１であることを特徴とするイオン拡散装置。
2. 前記送風経路の前記イオン発生装置が配設された位置における断面のアスペクト比ＡＲが、ＡＲ≦２であることを特徴とする請求項１に記載のイオン拡散装置。
3. 前記整流装置として絞り部が設けられており、
   前記絞り部は、前記イオン発生装置に近づくに従い断面積が滑らかに小さくなることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のイオン拡散装置。
4. 前記送風経路の前記吹出口における断面のアスペクト比ＡＲが、２≦ＡＲ≦２０であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のイオン拡散装置。
5. 前記送風経路の前記吹出口における断面のアスペクト比ＡＲが、５≦ＡＲ≦２２であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のイオン拡散装置。

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