JP4071926B2 - イオン発生装置及びそれを用いた室内空気制御装置 - Google Patents
イオン発生装置及びそれを用いた室内空気制御装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、イオン発生装置およびこれを用いた空気清浄機に関するものであ
り、より詳細にはプラスイオンとマイナスイオンとを同時に発生させるイオン発生装置及びそれを用いた空気清浄機やエアコンなどの室内空気制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、事務所や会議室などの換気の少ない密閉化された部屋では、部屋内の人が多いと、呼吸により排出される二酸化炭素やタバコの煙、ホコリなどの空気汚染物質が増加するため、人間をリラックスさせる効能を有するマイナスイオンが空気中から減少していく。特にタバコの煙によってマイナスイオンが多量に失われ、通常の１／２〜１／５程度にまで減少することがあった。そこで空気中のマイナスイオンを補給するため、種々のイオン発生装置がこれまでから市販されているが、いずれの装置も直流高電圧方式でマイナスイオンのみを発生させるものであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
マイナスイオンのみを発生させる従来のイオン発生装置では、空気中にマイナスイオンを供給することはできるものの、空気中の浮遊細菌を積極的に除去することはできなかった。
【０００４】
本発明はこのような従来の問題に鑑みてなされたものであり、オゾンの発生を抑えながらプラスイオン・マイナスイオンを同時に、双方が安定してバランスよく発生させるイオン発生装置を提供することを目的としている。
【０００５】
また、本発明は、空気中にプラスイオン・マイナスイオン量を供給しながら浮遊細菌を除去できる空気清浄機やエアコンといった室内空気制御装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するため、本発明は、誘電体と、該誘電体を挟んで対向する第１電極及び第２電極を有し、前記第１電極と前記第２電極との間に交流電圧を印加することによりプラスイオンとマイナスイオンとを同時に発生させるイオン発生装置であって、前記第１電極は板状電極とし、第２電極は網状電極とし、両電極の長手方向の長さが第１電極よりも第２電極を長くしている。
【０００７】
この場合、前記誘電体が円筒状に形成され、該誘電体の内周面に円筒状に形成された板状の第１電極が密着され、また、誘電体の外周面に網状の第２電極が密着される。また、第１電極を円筒状にロール加工して誘電体の内周面に添わすよう嵌装され、そのロール面の両側端がオーバーラップして重なり合うようにすることができる。これにより、円筒状の誘電体との密着が良くなり、安定したプラスイオンとマイナスイオンを発生する。
【０００８】
さらに、第１電極を円筒状にロール加工して前記誘電体の内周面に添わすよう嵌装され、そのロール面の両側端が自由端とされる。また、円筒状の第１電極の端面に角を形成する。これらにより、プラスイオンとマイナスイオン量がそれぞれ効率的にバランスよく安定して発生させることができる。
【００１１】
そして、本発明は、前記第１電極が、平板に穴を複数個以上設け、穴の周辺部に突起が、前記誘電体側に形成したことを特徴とするイオン発生装置を提供できる。
【００１４】
さらにまた、本発明によれば、前記のイオン発生装置を搭載したことを特徴とする空気清浄機やエアコンなどの室内空気制御装置が提供できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明者等は、空気中にマイナスイオンを供給すると同時に、空気中の浮遊細菌を除去することもできないか鋭意検討を重ねた結果、プラスイオンとマイナスイオンとを同時に発生させればよいことを見出し本発明をなすに至った。
【００１６】
すなわち、本発明のイオン発生装置の大きな特徴の一つは、誘電体を挟んで対向する第１電極（以下内電極という）と第２電極（以下外電極という）間に交流電圧を印加することによりプラスイオンとマイナスイオンとを同時に発生させる点にある。内・外電極に交流電圧を印加することにより、プラスイオンとしてのＨ+（ Ｈ2 Ｏ）n と、マイナスイオンとしてのＯ2 -（ Ｈ2 Ｏ）mとが同時に発生し、これらが化学反応して活性種である過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）及び／又は水酸化ラジカル（・ＯＨ）を生成し、空気中の浮遊細菌を除去するのである。
【００１７】
イオン発生装置に印加する交流電圧を高くすれば、発生するプラスイオン、マイナスイオン量も増加するが、発生するオゾン量も同時に増加する。オゾンは人の健康上に必要なものではないから、その発生量は極力抑える必要がある。
【００１８】
そこで、本発明のイオン発生装置の第二の大きな特徴は、外電極を網状電極、内電極を板状電極として用い、電極の長手方向の長さが、内電極の板状電極よりも外電極の網状電極を長くした点にある。このような構成によれば、プラスイオンとマイナスイオン量がそれぞれ、効率的にバランスよく発生させることができ、且つ、オゾンの発生をも抑えることができるのである。
【００１９】
以下、本発明のイオン発生装置について図に基づき説明する。図１に、本発明のイオン発生装置の一実施態様を示す断面図を示す。図１のイオン発生装置１は、ガラス管（誘電体）２と、ガラス管２の内周面に密着するように配設した内電極３と、ガラス管２の外周面に密着するように配設した外電極４と、ガラス管２の両側端に嵌着された一対の栓部材５、６とを有し、栓部材５の中心に形成された孔２０からガラス管２内にリード線７を挿入し内電極３に接続している。
【００２０】
一方、外電極４にもリード線８が接続され、リード線７、８を介して交流電圧電源（不図示）から内電極３および外電極４に交流電圧が印加される。
【００２１】
図１のイオン発生装置１では、誘電体２としてガラス管（商品名、「パイレックス」、外径２０ｍｍ）を用いているが、これに限定されるものではなく、絶縁性を有するものであれば何でもよい。またその形状についても特に限定はなく、搭載する機器の形状、構造などから適宜決定すればよい。
【００２２】
誘電体２が円筒体形状の場合、外径が大きいほど、また肉厚が薄いほど誘電体の静電容量が大きくなる。また、誘電体の静電容量が大きいほどイオンが発生しやすくなる。したがって、イオンの効率的発生のみを考えれば、誘電体の外径を大きくし、肉厚を薄くするのがよいといえる。しかし誘電体の外径を大きくすれば、発生するイオン量が増加すると同時にオゾン量も増加する。そこでオゾン量の増加を抑えながらイオン量を増加させる手段について検討した。図２〜図４に具体的データを示す。
【００２３】
これらの図は、ガラス管２の大きさを決めるための実験データの一例で、外電極４と内電極３とも網目状電極にて実験を行った。
【００２４】
内電極３の網目を４０メッシュ、外電極４の網目を１６メッシュとし、ガラス管２の肉厚を１．２ｍｍとして、ガラス管２の外径を１７ｍｍ、２０ｍｍ、２４ｍｍと変化させたときの、マイナスイオン、プラスイオン、オゾンの印加電圧に対する濃度変化を図２から図４に示したものである。図２，３によれば、マイナスイオン及びプラスイオン濃度は印加電圧を上げると高くなり、また同じ印加電圧であれば管径が２４ｍｍものが１７、２０ｍｍのものに比べ濃度は高くなっている。一方図４によれば、オゾン濃度は管径２４ｍｍのものが管径１７、２０ｍｍのものに比べ格段に高い値を示している。管径を２０ｍｍから２４ｍｍとした場合のイオン濃度の増加量とオゾン増加量を比較した場合、オゾン増加量がイオン増加量よりはるかに大きい。したがって、オゾン量の増加を抑えながらイオン量を増加させるには、円筒体形状の誘電体の管径は２０ｍｍ以下とすることが推奨される。
【００２５】
また、内電極３の網目を４０メッシュ、外電極４の網目を１６メッシュとし、ガラス管２の外径を２０ｍｍとして、ガラス管２の肉厚を１．２ｍｍ、１．６ｍｍとしたときの、マイナスイオン、プラスイオン、オゾンの印加電圧に対する濃度変化を図５、図６に示したものである。これらの図５、図６を比較すると、ガラス管２の肉厚が薄くした方がイオン濃度は格段に高くなり、また印加電圧による変動率も高くなっている。したがってガラス管２の肉厚は１．６ｍｍ以下とすることが推奨される。
【００２６】
図１において、内電極３および外電極４として材質は、内電極３はステンレス鋼鈑、外電極４はステンレス鋼線を使用している。内電極３は一般に高圧電極と呼ばれ、ＳＵＳ３０４またはＳＵＳ３１６からなるステンレス鋼鈑を使用している。他方、外電極４は一般にＧＮＤ電極と呼ばれ、ＳＵＳ３１６またはＳＵＳ３０４からなるステンレス鋼線を平織りした３０メッシュの金網を使用している。
【００２７】
次に、板状電極の内電極３、網状電極の外電極４について説明する。内電極３の板形状と、網状電極の外電極４のメッシュ数とイオン発生量との関係を示す。
【００２８】
内電極３と外電極４ともに網状電極の場合のイオン発生装置では、内電極３と外電極４が互いに左右に位置のズレを生じると、プラスイオンが０．１〜１８万Ｎ／ｃｃ、マイナスイオンが０．３〜１８万Ｎ／ｃｃとイオン量にバラツキが生じる。これは、内電極３と外電極４の網状電極の関係がガラス管２を介して点対点となり、放電力が低下しイオン発生量にバラツキが生じるためである。このため、安定したプラスイオンとマイナスイオン量を発生させるために、内電極３を板状電極、外電極４を網状電極とした構造でのイオン発生装置では、プラスイオンが４０〜６０万Ｎ／ｃｃ、マイナスイオンが４０〜６０万Ｎ／ｃｃのイオン量が発生する。尚、内電極３、外電極４共に板状電極にすると、ほとんどイオン量の発生はない。
【００２９】
次に内電極３の形状について説明をする。図１２、１３に示すように、円筒状の板状電極の端面が平坦な形状であると、板状電極の内電極３と網状電極の外電極４の関係がガラス管２を介して線対点となり、板状電極の内電極３の端面部における放電力が強くなる。更に、図に示すように、円筒状の板状電極の端面に角を形成した構造にすると、角部での放電がし易く、放電を発生させる場所が限定されるので安定して放電をする。
【００３０】
次に、板状電極の内電極３と網状電極の外電極４の関係で、内電極３を板を円筒状で長さを６０ｍｍ、ガラス管２の外径２０ｍｍ肉厚１．６ｍｍとし、外電極４の長さ６０ｍｍでメッシュを変えたときの、マイナスイオン、プラスイオンの濃度変化を図７に示したものである。図に示すように、外電極４のメッシュがイオン量の発生に大きく影響し、メッシュが小さいほどイオン量の発生が増加するが、穴のない板状電極の内電極３ではイオンの発生はない。
【００３１】
また、板状電極の内電極３の長さと網状電極の外電極４の長さの関係で、外電極４の網目を１６メッシュ長さ５０ｍｍ、ガラス管２の外径を２０ｍｍ肉厚を１．６ｍｍとし、内電極３を板を円筒状にし長さを変えたときの、マイナスイオン、プラスイオンの濃度変化を図８、内電極３を板を円筒状にし長さ５０ｍｍ、ガラス管２の外径を２０ｍｍ肉厚を１．６ｍｍとし、外電極４の網目を４０メッシュにし長さを変えたときの、マイナスイオン、プラスイオンの濃度変化を図９に示したものである。図８、図９に示すように、板状電極の内電極３の長さと網状電極の外電極４の長さが同じ長さのときは、イオン発生量が低いが外電極４に対し、内電極３が短くなると、イオン量が増加する。但し、短かすぎると、イオン量は減少傾向にある。
【００３２】
また、内電極３の長さに対し、外電極４の長さが短くなると、イオン量は多く発生するが、プラスイオンがマイナスイオンに比べ、極端に増加する傾向にあるので、内電極３の長さに対し、外電極４の長さを長くすることがポイントである。
【００３３】
イオン発生量を安定して発生させる観点から、内電極３および外電極４をガラス管２に密着させる構造体である。内・外電極３、４をガラス管２に密着させるには、従来公知の方法を用いればよい。外電極４をガラス管２に密着させるには、例えば次のようにすればよい。図１０を参照して、円筒としたときに針金が円筒の軸に対し４５度の角度を有するように切断し、金網のほつれ防止するために４隅をスポット溶接した後、ロール加工して円筒とし、両側端を重ねて溶着して外電極４を作製する。このとき、作製した外電極４の内径はガラス管２の外径よりも小さくしておく。そして軸線方向（図では上下方向）から外電極４に力を加え、外電極４を軸方向に圧縮する。すると、外電極４は半径方向に広がるので、この間にガラス管２を外電極４に挿入する。そして加えていた力を緩めると、外電極４は元の状態に戻ろうとして軸方向に伸びる結果、半径方向に縮む。これにより、外電極４はガラス管２にぴったりと密着する。
【００３４】
外電極をガラス管に密着させる他の方法としては、図１１を参照して、円筒状の外電極４の軸線方向に、半径方向の外方に断面Ｖ字状のリブ２１を設けるとともに、外電極４の内径をガラス管２の外径よりも小さくしておく。そして、この外電極４にガラス管２を圧入していくと、Ｖ字状のリブ２１の２辺からなる挟角が広がって外電極４の内径が大きくなるので、外電極４にガラス管２を挿入できるようになる。ガラス管２を外電極４に挿入した後、Ｖ字状のリブ２１には元の状態の戻ろうとする力が生じるので外電極４とガラス管２は良好に密着する。
【００３５】
一方、内電極３の板状電極としては、例えば次のようにすればよい。図１２に示すように、板状電極をプレス加工にて略四角形ＳＴＵＶのブランク抜きを行う。ここで、辺ＳＴと辺ＵＶは平行で、角度Ｔ＝角度Ｖ＝９０°、角度Ｓは鋭角、角度Ｖは鈍角とする。辺ＳＴと辺ＵＶが円筒軸と平行になるように、ロール加工して円筒とし、作製した内電極３の外径はガラス管２の内径よりも大きくしておく。このとき、内電極３の両側端（辺ＳＴと辺ＵＶ）は溶着せず自由端としておく。円筒状にした形状は、辺ＴＵに相当する側の端面部は略平坦で、他方側は、鋭角の角Ｓが鈍角の角Ｖより外側に飛出した形状になる。
【００３６】
また、全ての角が９０度でない鈍角、鋭角を組み合わせた形状、例えば図１３に示すように、台形状ＷＸＹＺにてのブランク抜きのプレス加工し、平行辺（ＷＸおよびＺＹ）が円筒軸と平行になるようにロール加工して円筒とし、作製した内電極３の外径はガラス管２の内径よりも大きくしておく。ここで角度Ｗと角度Ｘは鈍角、角度Ｙと角度Ｚは鋭角とする。内電極３の両側端は溶着せず自由端（辺ＷＸと辺ＺＹ側）としておく。円筒状にした形状は、二つ鋭角がなすＹ，Ｚが外側に飛出した形状になる。
【００３７】
全ての角が９０度でない形状は、三角、四角、五角、六角などの円に近い形状まであり、円筒状にロール加工した後に、端面部より一つ以上の角が飛出した形状であればよい。
【００３８】
円筒状にロール加工した板状の内電極３の接線方向に力を加えて、いわば筒を丸め込むようにして、ガラス管２の内径（Ｄ）よりも大きめにした内電極３の外径ｄを、ガラス管２の内径よりも小さな径（Ｄ−α）とし、内電極３をガラス管２に挿入する。挿入後、接線方向に加えていた力を開放すると、元の状態に戻ろうとする力により内電極３はガラス管２の内周面に密着する。
【００３９】
このように、平板をロール加工して円筒状にしたときに、円筒の端面部より一つ以上の角が飛出し形状と、外電極４より内電極３の長手方向の寸法を短くしたことにより、板状の内電極３の一つの角周辺部から高圧交流が、網状の外電極４の広い面に対して放電されるので、調和のとれたプラスイオンとマイナスイオン量が発生するが、外電極４より内電極３の長手方向の寸法を長くすると、板状の内電極３の一つの角周辺部から高圧交流が、網状の外電極４の面に対して局部的に放電されるので、プラスイオンとマイナスイオン量がそれぞれバランスが崩れ、プラスイオン量の発生が多くなる。
【００４０】
また、内電極３とガラス管２の密着度を上げる方法としては、平板を所定の寸法にプレス加工し、更に、作製した内電極３の外径がガラス管２の内径よりも大きくしてロール加工して円筒状に作製する。このとき、内電極３の両側端は溶着せず自由端としておく。円筒状にロール加工したときに、両側端部の重なり部分は、最低でも面状の重なり部分をもち、重なり部分の最大は円周の１／２以下にするのが好ましく、ガラス管２の内面の円周長さより重なりあう部分をプラスした長さの寸法で加工される。
【００４１】
このように、ガラス管２の内面の円周長より重なりあう部分をプラスした長さの寸法で円筒状にロール加工した板状の内電極３を筒を丸め込むようにして、更に細い円筒状にしてガラス管２内に挿入し、内電極３を開放すると、元の状態に戻ろうとする力が内電極３に働き、重なり部分が多いために、より内電極３が外側に拡がろうとしてガラス管２の内周面に密着する効果が大きい。
【００４２】
上述の実施形態の他に、図１４に示すように、板に複数の穴３ａを形成し、穴の周囲に突起部３ｂを設けた形状にプレス加工し、穴３ａの突起部３ｂがガラス管２側に面するように、ロール加工して円筒状にし、作製した内電極３の外径はガラス管２の内径よりも大きくしておく。このとき、内電極３の両側端は溶着せず自由端としておく。円筒状にした形状の穴３ａの突起部３ｂがガラス管２の内面側になるようにロール加工をする。
【００４３】
円筒状にロール加工した平板状の内電極３に力を加えて、いわば筒を丸め込むようにして、ガラス管２の内径（Ｄ）よりも大きくしていた内電極３の外径ｄを、ガラス管２の内径よりも小さな径（Ｄ−α）とし、内電極３をガラス管２に挿入する。挿入後、内電極３の力を開放すると、元の状態に戻ろうとして内電極３はガラス管２の内周面に密着する。
【００４４】
このことにより、板状電極の内電極３と網状電極の外電極４の関係がガラス管２を介して複数の面対点となり、面における放電力が強く、突起部での放電がし易く、放電を発生させる場所が限定されるので安定して放電をする。
【００４５】
図１において、栓部材５、６は円盤状をなし、一方面側のガラス管２の側端が嵌着する周溝２３が形成されている。そして栓部材５、６の側面には、イオン発生装置１を取り付けるための外周溝２４が形成されている。また栓部材５、６の中心には薄膜が形成された孔２０が設けられており、この薄膜にはリード線７を通す際に容易に破れるような加工処理がなされている。
【００４６】
また、栓部材５、６に形成する周溝２３の幅としては、栓部材５、６をガラス管２に強力に嵌着する観点からガラス管２の肉厚よりも若干薄くするのが望ましい。
【００４７】
栓部材５、６の材質としては特に限定はないが、ガラス管２の側端に嵌着しやすく、またガラス管２を容易に密封できることから、ゴムなどの弾性部材が好ましい。弾性部材の中でも、イオン発生装置で発生する虞があるオゾンに対して耐久性があることからＥＰＤＭがより好ましい。
【００４８】
内・外電極に接続するリード線７，８としては、特に限定はなく従来公知のものが使用できるが、耐オゾン性に優れている点でステンレス鋼線をポリフッ化エチレン系樹脂で被覆したものが好適である。
【００４９】
特に、リード線７を平板の内電極３にスポット溶接をするときには、板厚に関係し、薄ければスポット溶接時に穴があく虞があり、反面、ロール加工時には、板厚が分厚くなるとロール加工や加工後のガラス管への挿入がやり難く、実験を重ねた結果、下記の表１のとおり、板厚は０．０５〜０．０８ｍｍがよい結果が得られ、０．０８ｍｍで実施している。
【００５０】
【表１】
【００５１】
ガラス管２を挟んだ内電極３と、外電極４とがずれないことが望ましい。内電極３と外電極４の位置がずれていると、電極に電圧を印加したときに電気容量に損失が生じるからである。なお、ここでいう「位置のずれ」とは、左右方向のずれを意味する。
【００５２】
内電極３と外電極４の位置のずれで、両電極が左右に５ｍｍずれた場合に電気容量が位置にずれがない場合に比べ約６．７％も電気容量を損失する。そのため、イオン発生装置において、網状電極の外電極をガラス管に挿入した後に、治具で位置決めをし、図１に示すように、弾力性のあるバンド９で網状電極の外電極の左右の端部を固定する。また、板状の内電極は、金属板の端面部でガラス管の内面を押えるようになり、内電極３と外電極４の位置のずれが生じ難くなる。
【００５３】
図１のイオン発生装置１は、例えば次のようにして組み立てることができる。リード線７を予め溶着した内電極３をガラス管２の内側に、位置決め治具で所定位置に挿入する。そしてリード線７の自由端を栓部材５の孔２０に挿通させながら、ガラス管２の一方の側端に栓部材５を嵌着する。次に、リード線８を予め溶着した外電極４をガラス管２の外側に装着し、治具で位置決めをして弾性力のあるバンド９で外電極４の左右の端部を固定し、ガラス管２のもう一方の側端に栓部材６を嵌着する。
【００５４】
次に本発明のイオン発生装置を搭載した空気清浄機について説明する。本発明の空気清浄機の大きな特徴は、前記説明したイオン発生装置を搭載している点にある。これにより室内の空気を浄化する本来の作用に加えて、空気中の浮遊細菌を除去することができるのである。以下、図を参照しながら説明する。
【００５５】
図１５および図１６は、本発明の空気清浄機の一実施態様を示す外観斜視図および分解斜視図である。空気清浄機は、ベース５１の上に固着された本体５０と、本体５０の前側に形成された収納部５２に収納されるフィルタ５３と、収納されたフィルタ５３を覆う前カバー５４と、本体５０の後側を覆う後カバー５５（図１８に図示）とを備えている。
【００５６】
フィルター５３は前面から順に、プレフィルター５６、脱臭フィルター５７、集塵フィルター５８から構成されている。プレフィルター５６では空気清浄機に吸引された空気中の塵や埃を捕集する。プレフィルター５６の材質としては例えば空気抵抗の大きいポリプロピレン製がよい。脱臭フィルター５７は、長方形状の枠にポリエステル製の不織布を取付、その上に活性炭を均一に分散して配設し、そしてその上にポリエステル製の不織布を取り付けた３層構造をなしている。このような構造により、アセトアルデヒドやアンモニア、酢酸など空気中の臭い成分を吸着除去する。集塵フィルター５８は、電石加工したメルトブロー不織布（「トレミクロン」東レ社製）と骨材（ポリエステル／ビニロン系不織布）とからなる濾材を折り畳み、その上・下面に抗菌シートを熱圧着し、これを枠体に挿入した後、枠体を溶着したものである。この集塵フィルター５８では空気中の小さな塵や埃を捕集する。
【００５７】
前カバー５４、平面視中央が僅かに凸となるような湾曲を有し、正面視中央部には室内の空気を吸い込むための吸込口５９が形成されている。前カバー５４は本体５０から一定距離をおいて本体５０に係止され、前カバー５４と本体５０の間隙は室内の空気を吸い込む側面吸込口６０となる。
【００５８】
次に、本体５０の斜視図を図１７に示す。本体５０は縦長の直方体形状をなし、前面中央部にはフィルター５３を収納するための略矩形状に内側に凹んだ収納部５２を有し、収納部５２の底面中央部には放射状の長孔からなる通風口６１が形成されている。さらに通風口６１の中心には、モータ６２（図１９に図示）を取り付けるための凹部がさらに形成され、凹部の背面側にはファン６４（図１９に図示）がモータ６２の回転軸に取り付けられる。本体５０の前面上部には、電源スイッチや風量、タイマー、運転モード切換スイッチ、運転状況表示ランプなどが設けられた操作部６５と、イオン発生装置１の作動状態を視認するための視認窓６６が形成されている。
【００５９】
空気清浄機の背面斜視図を図１８に示す。後カバー５５の上部の傾斜面に、多数のスリット穴を配列した吹出口６７が形成され、左上部の傾斜面には、多数のスリット穴を配列したイオン吹出口６８が形成されている。また後カバー５５の上部中央には矩形状凹部からなる取っ手６９、背面部の４隅には壁かけ用の係止部７０が設けられている。
【００６０】
空気清浄機の側断面図を図１９に示す。モータ６２によってファン６４が回転すると、前カバー５４の吸込口５９および側面吸込口６０から空気が吸い込まれ、吸い込まれた空気はフィルター５３を通ってファン６４に至り、ここで上方向に流れを変えて吹出口６７へ向かう。途中、本体５０の上部（正面右上部）に取り付けられたイオン発生装置１へ至るバイパス通路７１が形成されており、排出される空気の一部はこのバイパス通路７１を通ってイオン発生装置１に導かれる（図２０参照）。イオン発生装置１に導かれた空気の一部は、イオン発生装置１によりマイナスイオンとプラスイオンに分解され、イオン吹出口６８からはマイナスイオン・プラスイオンを含んだ空気が排出される。
【００６１】
バイパス通路７１およびイオン発生装置１の部分拡大図を図２１に示す。通路口７２はファン６４の回転方向に向かって開口し、ファン６４により送られる空気の一部は、通路口７２からバイパス通路７１に取り込まれる。バイパス通路７１は、直進（ファン回転方向）した後、空気清浄機の正面方向に向きを変え、イオン発生装置１の下を潜って上方向にさらに向きを変えてイオン発生装置１に至る経路からなる。
【００６２】
図１７において、イオン発生装置１に対向する本体正面部には、イオン発生装置１の作動状態を外から視認できるように視認窓６６が設けられている。そして視認窓６６の表面には、機内から空気が漏れ出さないように保護カバー７３が取り付けられている。この保護カバー７３は、視認窓６６を含め本体５０の前面すべてを保護する（収納部を除く）、収納部５２に相当する部分を開口としたシート状の形状がよい。例えば、材料として透明の樹脂材料を使用し、メタリックシルバー色を裏面に塗布やシルク印刷をすれば、正面から見たときに重厚感を与えるようになる。
【００６３】
次に、空気清浄機の運転についてその一例を説明する。まず、操作部６５の電源スイッチを「入」にすると、自動運転モードで運転が開始される。モータ６２によりファン６４が回転し、前カバー５４の吸込口５９および側面吸込口６０から機内に空気が吸い込まれる。そして、プレフィルター５６で空気中の大きい塵や埃が捕集され、脱臭フィルター５７で臭気成分が吸着除去され、集塵フィルター５８で小さな塵や埃が捕集される。フィルター５３で塵、埃、臭気を除去された空気は、ファン６４により吹出口６７から機外へ排出され、一部は通路口７２からパイバス通路７１を経てイオン発生装置１に送られる。
【００６４】
イオン発生装置１では、空気清浄機の運転開始から約１．７５Ｖの交流電圧が印加されている。ここで空気からマイナスイオンとプラスイオンが生成される。このときの各濃度は、マイナスイオン・プラスイオン濃度が２万個／ｃｃである。イオン発生装置で同時に生成したマイナスイオンとプラスイオンの作用で空気中の浮遊細菌が除去される。発明者による実験によれば細菌の除去率は、運転を開始してから２時間後で８６％、４時間後で９３％、２０時間後で９９％であった。
【００６５】
本発明のイオン発生装置を搭載する商品として、ここで説明した空気清浄機以外に、空気調和機、除湿機、加湿器などの空調機器に搭載できる。
【００６６】
【発明の効果】
本発明のイオン発生装置は、誘電体と、該誘電体を挟んで対向する第１電極及び第２電極を有し、前記第１電極と前記第２電極との間に交流電圧を印加することによりプラスイオンとマイナスイオンとを同時に発生させるイオン発生装置であって、前記第１電極は板状電極とし、第２電極は網状電極とし、両電極の長手方向の長さが第１電極よりも第２電極を長くしたので、電極の設置位置が多少ずれた場合や量産によるばらつきによって電極間の絶縁距離が安定しない場合であっても、電極間の絶縁距離を略一定とすることとなり安定した放電状態を得ることができる。しかも、交流電圧の印加によって発生するイオン中のプラスイオン濃度が過剰と成ることがなく、プラスイオンとマイナスイオンの濃度のバランスを良好な状態で発生させることができる。さらにまた、第１電極は円筒状にロール加工して誘電体の内周面に添わすよう嵌装され、そのロール面の両側端がオーバーラップして重なり合うようにしたので、円筒状の誘電体との密着が良くなり、安定したプラスイオンとマイナスイオンを発生することができる。
【００７３】
そして、本発明は、前記板状電極が、平板に穴を複数個以上設け、穴の周辺部に突起が、前記誘電体側に形成したことで、バラツキにないプラスイオンとマイナスイオンを量を同時に発生させ、さらに、プラスイオンとマイナスイオン量がそれぞれ、効率的にバランスよく安定して発生させることができる。
【００７４】
また、本発明によれば、前記のイオン発生装置を搭載したことを特徴とする空気清浄機などの室内空気制御装置よりプラスイオンとマイナスイオンを同時に放出し、空気中の浮遊細菌を除去できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のイオン発生装置の一実施態様を示す断面図である。
【図２】誘電体の外径とマイナスイオン濃度との関係を示す図である。
【図３】誘電体の外径とプラスイオン濃度との関係を示す図である。
【図４】誘電体の外径とオゾン濃度との関係を示す図である。
【図５】誘電体の肉厚とプラスイオン・マイナスイオン・オゾン濃度との関係を示す図である。
【図６】誘電体の肉厚とプラスイオン・マイナスイオン・オゾン濃度との関係を示す図である。
【図７】外電極の網目とプラスイオン・マイナスイオン濃度との関係を示す図である。
【図８】内電極の長さとプラスイオン・マイナスイオン濃度との関係を示す図である。
【図９】外電極の長さとプラスイオン・マイナスイオン濃度との関係を示す図である。
【図１０】外電極をガラス管に密着させる手段の一例を示す図である。
【図１１】外電極をガラス管に密着させる手段の他の例を示す図である。
【図１２】内電極をガラス管に密着させる手段の一例を示す図である。
【図１３】内電極をガラス管に密着させる手段の他の例を示す図である。
【図１４】内電極の他の実施形態の内電極をガラス管に密着させる手段の例を示す図である。
【図１５】本発明のイオン発生装置を搭載した空気清浄機の外観斜視図である。
【図１６】図１５の空気清浄機の分解斜視図である。
【図１７】図１５の空気清浄機の本体の斜視図である。
【図１８】図１５の空気清浄機の裏側斜視図である。
【図１９】図１５の空気清浄機の側断面図である。
【図２０】図１５の空気清浄機の空気の流通路を示す図である。
【図２１】図１５の空気清浄機のイオン発生装置への空気通路を示す図である。
【符号の説明】
１ イオン発生装置
２ ガラス管（誘電体）
３ 内電極（板状）、第１電極
４ 外電極（網状）、第２電極
５、６ 栓
７、８ リード栓
９ バンド
５０ 本体
５３ フィルタ
５４ 前カバー
５６ プレフイルター
５７ 脱臭フィルター
５８ 集塵フィルタ−
５９ 吸込口
６０ 側面吸込口
６４ モータ
６５ 操作部
６７ 吹出口
６８ イオン吹出口
７１ バイパス通路
７２ 通路口
【発明の属する技術分野】
本発明は、イオン発生装置およびこれを用いた空気清浄機に関するものであ
り、より詳細にはプラスイオンとマイナスイオンとを同時に発生させるイオン発生装置及びそれを用いた空気清浄機やエアコンなどの室内空気制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、事務所や会議室などの換気の少ない密閉化された部屋では、部屋内の人が多いと、呼吸により排出される二酸化炭素やタバコの煙、ホコリなどの空気汚染物質が増加するため、人間をリラックスさせる効能を有するマイナスイオンが空気中から減少していく。特にタバコの煙によってマイナスイオンが多量に失われ、通常の１／２〜１／５程度にまで減少することがあった。そこで空気中のマイナスイオンを補給するため、種々のイオン発生装置がこれまでから市販されているが、いずれの装置も直流高電圧方式でマイナスイオンのみを発生させるものであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
マイナスイオンのみを発生させる従来のイオン発生装置では、空気中にマイナスイオンを供給することはできるものの、空気中の浮遊細菌を積極的に除去することはできなかった。
【０００４】
本発明はこのような従来の問題に鑑みてなされたものであり、オゾンの発生を抑えながらプラスイオン・マイナスイオンを同時に、双方が安定してバランスよく発生させるイオン発生装置を提供することを目的としている。
【０００５】
また、本発明は、空気中にプラスイオン・マイナスイオン量を供給しながら浮遊細菌を除去できる空気清浄機やエアコンといった室内空気制御装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するため、本発明は、誘電体と、該誘電体を挟んで対向する第１電極及び第２電極を有し、前記第１電極と前記第２電極との間に交流電圧を印加することによりプラスイオンとマイナスイオンとを同時に発生させるイオン発生装置であって、前記第１電極は板状電極とし、第２電極は網状電極とし、両電極の長手方向の長さが第１電極よりも第２電極を長くしている。
【０００７】
この場合、前記誘電体が円筒状に形成され、該誘電体の内周面に円筒状に形成された板状の第１電極が密着され、また、誘電体の外周面に網状の第２電極が密着される。また、第１電極を円筒状にロール加工して誘電体の内周面に添わすよう嵌装され、そのロール面の両側端がオーバーラップして重なり合うようにすることができる。これにより、円筒状の誘電体との密着が良くなり、安定したプラスイオンとマイナスイオンを発生する。
【０００８】
さらに、第１電極を円筒状にロール加工して前記誘電体の内周面に添わすよう嵌装され、そのロール面の両側端が自由端とされる。また、円筒状の第１電極の端面に角を形成する。これらにより、プラスイオンとマイナスイオン量がそれぞれ効率的にバランスよく安定して発生させることができる。
【００１１】
そして、本発明は、前記第１電極が、平板に穴を複数個以上設け、穴の周辺部に突起が、前記誘電体側に形成したことを特徴とするイオン発生装置を提供できる。
【００１４】
さらにまた、本発明によれば、前記のイオン発生装置を搭載したことを特徴とする空気清浄機やエアコンなどの室内空気制御装置が提供できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明者等は、空気中にマイナスイオンを供給すると同時に、空気中の浮遊細菌を除去することもできないか鋭意検討を重ねた結果、プラスイオンとマイナスイオンとを同時に発生させればよいことを見出し本発明をなすに至った。
【００１６】
すなわち、本発明のイオン発生装置の大きな特徴の一つは、誘電体を挟んで対向する第１電極（以下内電極という）と第２電極（以下外電極という）間に交流電圧を印加することによりプラスイオンとマイナスイオンとを同時に発生させる点にある。内・外電極に交流電圧を印加することにより、プラスイオンとしてのＨ+（ Ｈ2 Ｏ）n と、マイナスイオンとしてのＯ2 -（ Ｈ2 Ｏ）mとが同時に発生し、これらが化学反応して活性種である過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）及び／又は水酸化ラジカル（・ＯＨ）を生成し、空気中の浮遊細菌を除去するのである。
【００１７】
イオン発生装置に印加する交流電圧を高くすれば、発生するプラスイオン、マイナスイオン量も増加するが、発生するオゾン量も同時に増加する。オゾンは人の健康上に必要なものではないから、その発生量は極力抑える必要がある。
【００１８】
そこで、本発明のイオン発生装置の第二の大きな特徴は、外電極を網状電極、内電極を板状電極として用い、電極の長手方向の長さが、内電極の板状電極よりも外電極の網状電極を長くした点にある。このような構成によれば、プラスイオンとマイナスイオン量がそれぞれ、効率的にバランスよく発生させることができ、且つ、オゾンの発生をも抑えることができるのである。
【００１９】
以下、本発明のイオン発生装置について図に基づき説明する。図１に、本発明のイオン発生装置の一実施態様を示す断面図を示す。図１のイオン発生装置１は、ガラス管（誘電体）２と、ガラス管２の内周面に密着するように配設した内電極３と、ガラス管２の外周面に密着するように配設した外電極４と、ガラス管２の両側端に嵌着された一対の栓部材５、６とを有し、栓部材５の中心に形成された孔２０からガラス管２内にリード線７を挿入し内電極３に接続している。
【００２０】
一方、外電極４にもリード線８が接続され、リード線７、８を介して交流電圧電源（不図示）から内電極３および外電極４に交流電圧が印加される。
【００２１】
図１のイオン発生装置１では、誘電体２としてガラス管（商品名、「パイレックス」、外径２０ｍｍ）を用いているが、これに限定されるものではなく、絶縁性を有するものであれば何でもよい。またその形状についても特に限定はなく、搭載する機器の形状、構造などから適宜決定すればよい。
【００２２】
誘電体２が円筒体形状の場合、外径が大きいほど、また肉厚が薄いほど誘電体の静電容量が大きくなる。また、誘電体の静電容量が大きいほどイオンが発生しやすくなる。したがって、イオンの効率的発生のみを考えれば、誘電体の外径を大きくし、肉厚を薄くするのがよいといえる。しかし誘電体の外径を大きくすれば、発生するイオン量が増加すると同時にオゾン量も増加する。そこでオゾン量の増加を抑えながらイオン量を増加させる手段について検討した。図２〜図４に具体的データを示す。
【００２３】
これらの図は、ガラス管２の大きさを決めるための実験データの一例で、外電極４と内電極３とも網目状電極にて実験を行った。
【００２４】
内電極３の網目を４０メッシュ、外電極４の網目を１６メッシュとし、ガラス管２の肉厚を１．２ｍｍとして、ガラス管２の外径を１７ｍｍ、２０ｍｍ、２４ｍｍと変化させたときの、マイナスイオン、プラスイオン、オゾンの印加電圧に対する濃度変化を図２から図４に示したものである。図２，３によれば、マイナスイオン及びプラスイオン濃度は印加電圧を上げると高くなり、また同じ印加電圧であれば管径が２４ｍｍものが１７、２０ｍｍのものに比べ濃度は高くなっている。一方図４によれば、オゾン濃度は管径２４ｍｍのものが管径１７、２０ｍｍのものに比べ格段に高い値を示している。管径を２０ｍｍから２４ｍｍとした場合のイオン濃度の増加量とオゾン増加量を比較した場合、オゾン増加量がイオン増加量よりはるかに大きい。したがって、オゾン量の増加を抑えながらイオン量を増加させるには、円筒体形状の誘電体の管径は２０ｍｍ以下とすることが推奨される。
【００２５】
また、内電極３の網目を４０メッシュ、外電極４の網目を１６メッシュとし、ガラス管２の外径を２０ｍｍとして、ガラス管２の肉厚を１．２ｍｍ、１．６ｍｍとしたときの、マイナスイオン、プラスイオン、オゾンの印加電圧に対する濃度変化を図５、図６に示したものである。これらの図５、図６を比較すると、ガラス管２の肉厚が薄くした方がイオン濃度は格段に高くなり、また印加電圧による変動率も高くなっている。したがってガラス管２の肉厚は１．６ｍｍ以下とすることが推奨される。
【００２６】
図１において、内電極３および外電極４として材質は、内電極３はステンレス鋼鈑、外電極４はステンレス鋼線を使用している。内電極３は一般に高圧電極と呼ばれ、ＳＵＳ３０４またはＳＵＳ３１６からなるステンレス鋼鈑を使用している。他方、外電極４は一般にＧＮＤ電極と呼ばれ、ＳＵＳ３１６またはＳＵＳ３０４からなるステンレス鋼線を平織りした３０メッシュの金網を使用している。
【００２７】
次に、板状電極の内電極３、網状電極の外電極４について説明する。内電極３の板形状と、網状電極の外電極４のメッシュ数とイオン発生量との関係を示す。
【００２８】
内電極３と外電極４ともに網状電極の場合のイオン発生装置では、内電極３と外電極４が互いに左右に位置のズレを生じると、プラスイオンが０．１〜１８万Ｎ／ｃｃ、マイナスイオンが０．３〜１８万Ｎ／ｃｃとイオン量にバラツキが生じる。これは、内電極３と外電極４の網状電極の関係がガラス管２を介して点対点となり、放電力が低下しイオン発生量にバラツキが生じるためである。このため、安定したプラスイオンとマイナスイオン量を発生させるために、内電極３を板状電極、外電極４を網状電極とした構造でのイオン発生装置では、プラスイオンが４０〜６０万Ｎ／ｃｃ、マイナスイオンが４０〜６０万Ｎ／ｃｃのイオン量が発生する。尚、内電極３、外電極４共に板状電極にすると、ほとんどイオン量の発生はない。
【００２９】
次に内電極３の形状について説明をする。図１２、１３に示すように、円筒状の板状電極の端面が平坦な形状であると、板状電極の内電極３と網状電極の外電極４の関係がガラス管２を介して線対点となり、板状電極の内電極３の端面部における放電力が強くなる。更に、図に示すように、円筒状の板状電極の端面に角を形成した構造にすると、角部での放電がし易く、放電を発生させる場所が限定されるので安定して放電をする。
【００３０】
次に、板状電極の内電極３と網状電極の外電極４の関係で、内電極３を板を円筒状で長さを６０ｍｍ、ガラス管２の外径２０ｍｍ肉厚１．６ｍｍとし、外電極４の長さ６０ｍｍでメッシュを変えたときの、マイナスイオン、プラスイオンの濃度変化を図７に示したものである。図に示すように、外電極４のメッシュがイオン量の発生に大きく影響し、メッシュが小さいほどイオン量の発生が増加するが、穴のない板状電極の内電極３ではイオンの発生はない。
【００３１】
また、板状電極の内電極３の長さと網状電極の外電極４の長さの関係で、外電極４の網目を１６メッシュ長さ５０ｍｍ、ガラス管２の外径を２０ｍｍ肉厚を１．６ｍｍとし、内電極３を板を円筒状にし長さを変えたときの、マイナスイオン、プラスイオンの濃度変化を図８、内電極３を板を円筒状にし長さ５０ｍｍ、ガラス管２の外径を２０ｍｍ肉厚を１．６ｍｍとし、外電極４の網目を４０メッシュにし長さを変えたときの、マイナスイオン、プラスイオンの濃度変化を図９に示したものである。図８、図９に示すように、板状電極の内電極３の長さと網状電極の外電極４の長さが同じ長さのときは、イオン発生量が低いが外電極４に対し、内電極３が短くなると、イオン量が増加する。但し、短かすぎると、イオン量は減少傾向にある。
【００３２】
また、内電極３の長さに対し、外電極４の長さが短くなると、イオン量は多く発生するが、プラスイオンがマイナスイオンに比べ、極端に増加する傾向にあるので、内電極３の長さに対し、外電極４の長さを長くすることがポイントである。
【００３３】
イオン発生量を安定して発生させる観点から、内電極３および外電極４をガラス管２に密着させる構造体である。内・外電極３、４をガラス管２に密着させるには、従来公知の方法を用いればよい。外電極４をガラス管２に密着させるには、例えば次のようにすればよい。図１０を参照して、円筒としたときに針金が円筒の軸に対し４５度の角度を有するように切断し、金網のほつれ防止するために４隅をスポット溶接した後、ロール加工して円筒とし、両側端を重ねて溶着して外電極４を作製する。このとき、作製した外電極４の内径はガラス管２の外径よりも小さくしておく。そして軸線方向（図では上下方向）から外電極４に力を加え、外電極４を軸方向に圧縮する。すると、外電極４は半径方向に広がるので、この間にガラス管２を外電極４に挿入する。そして加えていた力を緩めると、外電極４は元の状態に戻ろうとして軸方向に伸びる結果、半径方向に縮む。これにより、外電極４はガラス管２にぴったりと密着する。
【００３４】
外電極をガラス管に密着させる他の方法としては、図１１を参照して、円筒状の外電極４の軸線方向に、半径方向の外方に断面Ｖ字状のリブ２１を設けるとともに、外電極４の内径をガラス管２の外径よりも小さくしておく。そして、この外電極４にガラス管２を圧入していくと、Ｖ字状のリブ２１の２辺からなる挟角が広がって外電極４の内径が大きくなるので、外電極４にガラス管２を挿入できるようになる。ガラス管２を外電極４に挿入した後、Ｖ字状のリブ２１には元の状態の戻ろうとする力が生じるので外電極４とガラス管２は良好に密着する。
【００３５】
一方、内電極３の板状電極としては、例えば次のようにすればよい。図１２に示すように、板状電極をプレス加工にて略四角形ＳＴＵＶのブランク抜きを行う。ここで、辺ＳＴと辺ＵＶは平行で、角度Ｔ＝角度Ｖ＝９０°、角度Ｓは鋭角、角度Ｖは鈍角とする。辺ＳＴと辺ＵＶが円筒軸と平行になるように、ロール加工して円筒とし、作製した内電極３の外径はガラス管２の内径よりも大きくしておく。このとき、内電極３の両側端（辺ＳＴと辺ＵＶ）は溶着せず自由端としておく。円筒状にした形状は、辺ＴＵに相当する側の端面部は略平坦で、他方側は、鋭角の角Ｓが鈍角の角Ｖより外側に飛出した形状になる。
【００３６】
また、全ての角が９０度でない鈍角、鋭角を組み合わせた形状、例えば図１３に示すように、台形状ＷＸＹＺにてのブランク抜きのプレス加工し、平行辺（ＷＸおよびＺＹ）が円筒軸と平行になるようにロール加工して円筒とし、作製した内電極３の外径はガラス管２の内径よりも大きくしておく。ここで角度Ｗと角度Ｘは鈍角、角度Ｙと角度Ｚは鋭角とする。内電極３の両側端は溶着せず自由端（辺ＷＸと辺ＺＹ側）としておく。円筒状にした形状は、二つ鋭角がなすＹ，Ｚが外側に飛出した形状になる。
【００３７】
全ての角が９０度でない形状は、三角、四角、五角、六角などの円に近い形状まであり、円筒状にロール加工した後に、端面部より一つ以上の角が飛出した形状であればよい。
【００３８】
円筒状にロール加工した板状の内電極３の接線方向に力を加えて、いわば筒を丸め込むようにして、ガラス管２の内径（Ｄ）よりも大きめにした内電極３の外径ｄを、ガラス管２の内径よりも小さな径（Ｄ−α）とし、内電極３をガラス管２に挿入する。挿入後、接線方向に加えていた力を開放すると、元の状態に戻ろうとする力により内電極３はガラス管２の内周面に密着する。
【００３９】
このように、平板をロール加工して円筒状にしたときに、円筒の端面部より一つ以上の角が飛出し形状と、外電極４より内電極３の長手方向の寸法を短くしたことにより、板状の内電極３の一つの角周辺部から高圧交流が、網状の外電極４の広い面に対して放電されるので、調和のとれたプラスイオンとマイナスイオン量が発生するが、外電極４より内電極３の長手方向の寸法を長くすると、板状の内電極３の一つの角周辺部から高圧交流が、網状の外電極４の面に対して局部的に放電されるので、プラスイオンとマイナスイオン量がそれぞれバランスが崩れ、プラスイオン量の発生が多くなる。
【００４０】
また、内電極３とガラス管２の密着度を上げる方法としては、平板を所定の寸法にプレス加工し、更に、作製した内電極３の外径がガラス管２の内径よりも大きくしてロール加工して円筒状に作製する。このとき、内電極３の両側端は溶着せず自由端としておく。円筒状にロール加工したときに、両側端部の重なり部分は、最低でも面状の重なり部分をもち、重なり部分の最大は円周の１／２以下にするのが好ましく、ガラス管２の内面の円周長さより重なりあう部分をプラスした長さの寸法で加工される。
【００４１】
このように、ガラス管２の内面の円周長より重なりあう部分をプラスした長さの寸法で円筒状にロール加工した板状の内電極３を筒を丸め込むようにして、更に細い円筒状にしてガラス管２内に挿入し、内電極３を開放すると、元の状態に戻ろうとする力が内電極３に働き、重なり部分が多いために、より内電極３が外側に拡がろうとしてガラス管２の内周面に密着する効果が大きい。
【００４２】
上述の実施形態の他に、図１４に示すように、板に複数の穴３ａを形成し、穴の周囲に突起部３ｂを設けた形状にプレス加工し、穴３ａの突起部３ｂがガラス管２側に面するように、ロール加工して円筒状にし、作製した内電極３の外径はガラス管２の内径よりも大きくしておく。このとき、内電極３の両側端は溶着せず自由端としておく。円筒状にした形状の穴３ａの突起部３ｂがガラス管２の内面側になるようにロール加工をする。
【００４３】
円筒状にロール加工した平板状の内電極３に力を加えて、いわば筒を丸め込むようにして、ガラス管２の内径（Ｄ）よりも大きくしていた内電極３の外径ｄを、ガラス管２の内径よりも小さな径（Ｄ−α）とし、内電極３をガラス管２に挿入する。挿入後、内電極３の力を開放すると、元の状態に戻ろうとして内電極３はガラス管２の内周面に密着する。
【００４４】
このことにより、板状電極の内電極３と網状電極の外電極４の関係がガラス管２を介して複数の面対点となり、面における放電力が強く、突起部での放電がし易く、放電を発生させる場所が限定されるので安定して放電をする。
【００４５】
図１において、栓部材５、６は円盤状をなし、一方面側のガラス管２の側端が嵌着する周溝２３が形成されている。そして栓部材５、６の側面には、イオン発生装置１を取り付けるための外周溝２４が形成されている。また栓部材５、６の中心には薄膜が形成された孔２０が設けられており、この薄膜にはリード線７を通す際に容易に破れるような加工処理がなされている。
【００４６】
また、栓部材５、６に形成する周溝２３の幅としては、栓部材５、６をガラス管２に強力に嵌着する観点からガラス管２の肉厚よりも若干薄くするのが望ましい。
【００４７】
栓部材５、６の材質としては特に限定はないが、ガラス管２の側端に嵌着しやすく、またガラス管２を容易に密封できることから、ゴムなどの弾性部材が好ましい。弾性部材の中でも、イオン発生装置で発生する虞があるオゾンに対して耐久性があることからＥＰＤＭがより好ましい。
【００４８】
内・外電極に接続するリード線７，８としては、特に限定はなく従来公知のものが使用できるが、耐オゾン性に優れている点でステンレス鋼線をポリフッ化エチレン系樹脂で被覆したものが好適である。
【００４９】
特に、リード線７を平板の内電極３にスポット溶接をするときには、板厚に関係し、薄ければスポット溶接時に穴があく虞があり、反面、ロール加工時には、板厚が分厚くなるとロール加工や加工後のガラス管への挿入がやり難く、実験を重ねた結果、下記の表１のとおり、板厚は０．０５〜０．０８ｍｍがよい結果が得られ、０．０８ｍｍで実施している。
【００５０】
【表１】
ガラス管２を挟んだ内電極３と、外電極４とがずれないことが望ましい。内電極３と外電極４の位置がずれていると、電極に電圧を印加したときに電気容量に損失が生じるからである。なお、ここでいう「位置のずれ」とは、左右方向のずれを意味する。
【００５２】
内電極３と外電極４の位置のずれで、両電極が左右に５ｍｍずれた場合に電気容量が位置にずれがない場合に比べ約６．７％も電気容量を損失する。そのため、イオン発生装置において、網状電極の外電極をガラス管に挿入した後に、治具で位置決めをし、図１に示すように、弾力性のあるバンド９で網状電極の外電極の左右の端部を固定する。また、板状の内電極は、金属板の端面部でガラス管の内面を押えるようになり、内電極３と外電極４の位置のずれが生じ難くなる。
【００５３】
図１のイオン発生装置１は、例えば次のようにして組み立てることができる。リード線７を予め溶着した内電極３をガラス管２の内側に、位置決め治具で所定位置に挿入する。そしてリード線７の自由端を栓部材５の孔２０に挿通させながら、ガラス管２の一方の側端に栓部材５を嵌着する。次に、リード線８を予め溶着した外電極４をガラス管２の外側に装着し、治具で位置決めをして弾性力のあるバンド９で外電極４の左右の端部を固定し、ガラス管２のもう一方の側端に栓部材６を嵌着する。
【００５４】
次に本発明のイオン発生装置を搭載した空気清浄機について説明する。本発明の空気清浄機の大きな特徴は、前記説明したイオン発生装置を搭載している点にある。これにより室内の空気を浄化する本来の作用に加えて、空気中の浮遊細菌を除去することができるのである。以下、図を参照しながら説明する。
【００５５】
図１５および図１６は、本発明の空気清浄機の一実施態様を示す外観斜視図および分解斜視図である。空気清浄機は、ベース５１の上に固着された本体５０と、本体５０の前側に形成された収納部５２に収納されるフィルタ５３と、収納されたフィルタ５３を覆う前カバー５４と、本体５０の後側を覆う後カバー５５（図１８に図示）とを備えている。
【００５６】
フィルター５３は前面から順に、プレフィルター５６、脱臭フィルター５７、集塵フィルター５８から構成されている。プレフィルター５６では空気清浄機に吸引された空気中の塵や埃を捕集する。プレフィルター５６の材質としては例えば空気抵抗の大きいポリプロピレン製がよい。脱臭フィルター５７は、長方形状の枠にポリエステル製の不織布を取付、その上に活性炭を均一に分散して配設し、そしてその上にポリエステル製の不織布を取り付けた３層構造をなしている。このような構造により、アセトアルデヒドやアンモニア、酢酸など空気中の臭い成分を吸着除去する。集塵フィルター５８は、電石加工したメルトブロー不織布（「トレミクロン」東レ社製）と骨材（ポリエステル／ビニロン系不織布）とからなる濾材を折り畳み、その上・下面に抗菌シートを熱圧着し、これを枠体に挿入した後、枠体を溶着したものである。この集塵フィルター５８では空気中の小さな塵や埃を捕集する。
【００５７】
前カバー５４、平面視中央が僅かに凸となるような湾曲を有し、正面視中央部には室内の空気を吸い込むための吸込口５９が形成されている。前カバー５４は本体５０から一定距離をおいて本体５０に係止され、前カバー５４と本体５０の間隙は室内の空気を吸い込む側面吸込口６０となる。
【００５８】
次に、本体５０の斜視図を図１７に示す。本体５０は縦長の直方体形状をなし、前面中央部にはフィルター５３を収納するための略矩形状に内側に凹んだ収納部５２を有し、収納部５２の底面中央部には放射状の長孔からなる通風口６１が形成されている。さらに通風口６１の中心には、モータ６２（図１９に図示）を取り付けるための凹部がさらに形成され、凹部の背面側にはファン６４（図１９に図示）がモータ６２の回転軸に取り付けられる。本体５０の前面上部には、電源スイッチや風量、タイマー、運転モード切換スイッチ、運転状況表示ランプなどが設けられた操作部６５と、イオン発生装置１の作動状態を視認するための視認窓６６が形成されている。
【００５９】
空気清浄機の背面斜視図を図１８に示す。後カバー５５の上部の傾斜面に、多数のスリット穴を配列した吹出口６７が形成され、左上部の傾斜面には、多数のスリット穴を配列したイオン吹出口６８が形成されている。また後カバー５５の上部中央には矩形状凹部からなる取っ手６９、背面部の４隅には壁かけ用の係止部７０が設けられている。
【００６０】
空気清浄機の側断面図を図１９に示す。モータ６２によってファン６４が回転すると、前カバー５４の吸込口５９および側面吸込口６０から空気が吸い込まれ、吸い込まれた空気はフィルター５３を通ってファン６４に至り、ここで上方向に流れを変えて吹出口６７へ向かう。途中、本体５０の上部（正面右上部）に取り付けられたイオン発生装置１へ至るバイパス通路７１が形成されており、排出される空気の一部はこのバイパス通路７１を通ってイオン発生装置１に導かれる（図２０参照）。イオン発生装置１に導かれた空気の一部は、イオン発生装置１によりマイナスイオンとプラスイオンに分解され、イオン吹出口６８からはマイナスイオン・プラスイオンを含んだ空気が排出される。
【００６１】
バイパス通路７１およびイオン発生装置１の部分拡大図を図２１に示す。通路口７２はファン６４の回転方向に向かって開口し、ファン６４により送られる空気の一部は、通路口７２からバイパス通路７１に取り込まれる。バイパス通路７１は、直進（ファン回転方向）した後、空気清浄機の正面方向に向きを変え、イオン発生装置１の下を潜って上方向にさらに向きを変えてイオン発生装置１に至る経路からなる。
【００６２】
図１７において、イオン発生装置１に対向する本体正面部には、イオン発生装置１の作動状態を外から視認できるように視認窓６６が設けられている。そして視認窓６６の表面には、機内から空気が漏れ出さないように保護カバー７３が取り付けられている。この保護カバー７３は、視認窓６６を含め本体５０の前面すべてを保護する（収納部を除く）、収納部５２に相当する部分を開口としたシート状の形状がよい。例えば、材料として透明の樹脂材料を使用し、メタリックシルバー色を裏面に塗布やシルク印刷をすれば、正面から見たときに重厚感を与えるようになる。
【００６３】
次に、空気清浄機の運転についてその一例を説明する。まず、操作部６５の電源スイッチを「入」にすると、自動運転モードで運転が開始される。モータ６２によりファン６４が回転し、前カバー５４の吸込口５９および側面吸込口６０から機内に空気が吸い込まれる。そして、プレフィルター５６で空気中の大きい塵や埃が捕集され、脱臭フィルター５７で臭気成分が吸着除去され、集塵フィルター５８で小さな塵や埃が捕集される。フィルター５３で塵、埃、臭気を除去された空気は、ファン６４により吹出口６７から機外へ排出され、一部は通路口７２からパイバス通路７１を経てイオン発生装置１に送られる。
【００６４】
イオン発生装置１では、空気清浄機の運転開始から約１．７５Ｖの交流電圧が印加されている。ここで空気からマイナスイオンとプラスイオンが生成される。このときの各濃度は、マイナスイオン・プラスイオン濃度が２万個／ｃｃである。イオン発生装置で同時に生成したマイナスイオンとプラスイオンの作用で空気中の浮遊細菌が除去される。発明者による実験によれば細菌の除去率は、運転を開始してから２時間後で８６％、４時間後で９３％、２０時間後で９９％であった。
【００６５】
本発明のイオン発生装置を搭載する商品として、ここで説明した空気清浄機以外に、空気調和機、除湿機、加湿器などの空調機器に搭載できる。
【００６６】
【発明の効果】
本発明のイオン発生装置は、誘電体と、該誘電体を挟んで対向する第１電極及び第２電極を有し、前記第１電極と前記第２電極との間に交流電圧を印加することによりプラスイオンとマイナスイオンとを同時に発生させるイオン発生装置であって、前記第１電極は板状電極とし、第２電極は網状電極とし、両電極の長手方向の長さが第１電極よりも第２電極を長くしたので、電極の設置位置が多少ずれた場合や量産によるばらつきによって電極間の絶縁距離が安定しない場合であっても、電極間の絶縁距離を略一定とすることとなり安定した放電状態を得ることができる。しかも、交流電圧の印加によって発生するイオン中のプラスイオン濃度が過剰と成ることがなく、プラスイオンとマイナスイオンの濃度のバランスを良好な状態で発生させることができる。さらにまた、第１電極は円筒状にロール加工して誘電体の内周面に添わすよう嵌装され、そのロール面の両側端がオーバーラップして重なり合うようにしたので、円筒状の誘電体との密着が良くなり、安定したプラスイオンとマイナスイオンを発生することができる。
【００７３】
そして、本発明は、前記板状電極が、平板に穴を複数個以上設け、穴の周辺部に突起が、前記誘電体側に形成したことで、バラツキにないプラスイオンとマイナスイオンを量を同時に発生させ、さらに、プラスイオンとマイナスイオン量がそれぞれ、効率的にバランスよく安定して発生させることができる。
【００７４】
また、本発明によれば、前記のイオン発生装置を搭載したことを特徴とする空気清浄機などの室内空気制御装置よりプラスイオンとマイナスイオンを同時に放出し、空気中の浮遊細菌を除去できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のイオン発生装置の一実施態様を示す断面図である。
【図２】誘電体の外径とマイナスイオン濃度との関係を示す図である。
【図３】誘電体の外径とプラスイオン濃度との関係を示す図である。
【図４】誘電体の外径とオゾン濃度との関係を示す図である。
【図５】誘電体の肉厚とプラスイオン・マイナスイオン・オゾン濃度との関係を示す図である。
【図６】誘電体の肉厚とプラスイオン・マイナスイオン・オゾン濃度との関係を示す図である。
【図７】外電極の網目とプラスイオン・マイナスイオン濃度との関係を示す図である。
【図８】内電極の長さとプラスイオン・マイナスイオン濃度との関係を示す図である。
【図９】外電極の長さとプラスイオン・マイナスイオン濃度との関係を示す図である。
【図１０】外電極をガラス管に密着させる手段の一例を示す図である。
【図１１】外電極をガラス管に密着させる手段の他の例を示す図である。
【図１２】内電極をガラス管に密着させる手段の一例を示す図である。
【図１３】内電極をガラス管に密着させる手段の他の例を示す図である。
【図１４】内電極の他の実施形態の内電極をガラス管に密着させる手段の例を示す図である。
【図１５】本発明のイオン発生装置を搭載した空気清浄機の外観斜視図である。
【図１６】図１５の空気清浄機の分解斜視図である。
【図１７】図１５の空気清浄機の本体の斜視図である。
【図１８】図１５の空気清浄機の裏側斜視図である。
【図１９】図１５の空気清浄機の側断面図である。
【図２０】図１５の空気清浄機の空気の流通路を示す図である。
【図２１】図１５の空気清浄機のイオン発生装置への空気通路を示す図である。
【符号の説明】
１ イオン発生装置
２ ガラス管（誘電体）
３ 内電極（板状）、第１電極
４ 外電極（網状）、第２電極
５、６ 栓
７、８ リード栓
９ バンド
５０ 本体
５３ フィルタ
５４ 前カバー
５６ プレフイルター
５７ 脱臭フィルター
５８ 集塵フィルタ−
５９ 吸込口
６０ 側面吸込口
６４ モータ
６５ 操作部
６７ 吹出口
６８ イオン吹出口
７１ バイパス通路
７２ 通路口
Claims (6)
- 誘電体と、該誘電体を挟んで対向する第１電極及び第２電極を有し、前記第１電極と前記第２電極との間に交流電圧を印加することによりプラスイオンとマイナスイオンとを同時に発生させるイオン発生装置であって、前記第１電極は板状電極とし、第２電極は網状電極とし、両電極の長手方向の長さが第１電極よりも第２電極を長くし、
前記誘電体が円筒状に形成され、該誘電体の内周面に円筒状に形成された板状の第１電極が密着され、また、前記誘電体の外周面に網状の第２電極が密着され、
前記第１電極は、円筒状にロール加工して前記誘電体の内周面に添わすよう嵌装され、そのロール面の両側端がオーバーラップして重なり合うようにしたことを特徴とするイオン発生装置。 - 前記第１電極は、円筒状にロール加工して前記誘電体の内周面に添わすよう嵌装され、そのロール面の両側端が自由端とされたことを特徴とする請求項１に記載のイオン発生装置。
- 前記円筒状の第１電極の端面に角を形成したことを特徴とする請求項２に記載のイオン発生装置。
- 前記第１電極が、板に穴を複数個設け、穴の周辺部に突起を形成したことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のイオン発生装置。
- 前記穴の周辺部の突起は、前記誘電体側に形成したことを特徴とする請求項４に記載のイオン発生装置。
- 請求項１から請求項５のいずれかに記載のイオン発生装置を搭載したことを特徴とする室内空気制御装置。
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