JP4148756B2

JP4148756B2 - イオン発生装置

Info

Publication number: JP4148756B2
Application number: JP2002327010A
Authority: JP
Inventors: 英敏後藤
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2002-11-11
Filing date: 2002-11-11
Publication date: 2008-09-10
Anticipated expiration: 2022-11-11
Also published as: JP2004164918A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、イオン発生装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、室内の空気の浄化、殺菌あるいは消臭等を行なうために、イオン発生装置が使用されている。これらの多くは、イオン発生電極を備えてコロナ放電により発生する正イオンと負イオン（以下、併せて正負イオンという。）を、筐体に孔設されたイオン放出口から放出させるものである。これらの正負イオンには空気の浄化や消臭あるいは殺菌を行なう作用がある。
【０００３】
上記のようなイオン発生装置を長時間使用していると、気流に含まれている埃やその他の汚れ物質がイオン発生電極に付着し、やがては放電面がそれらの汚れ物質にて覆われてしまう。このような状態になると、イオン発生のためのコロナ放電が著しく妨げられ、イオン発生効率の低下や、甚だしい場合にはイオン発生の停止につながる場合がある。
【０００４】
そこで、イオン発生電極を抵抗発熱させることにより、イオン発生電極に付着した付着物を焼失させるようにしている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−１５８３４号公報（第１１−１２頁、第１５図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記公報では付着物を焼失させるとしているが、実際には燃焼後に跡形もなく消えることはなく、焼けた付着物が灰になりイオン発生電極に焦げ付いたり、燃えかすや灰が落下してそこらに散乱したりして、定期的に清掃が必要になるため、実用性に極めて乏しかった。また、イオン発生電極を抵抗発熱させるために電気的クリーニング手段を別途設けなければならず、イオン発生装置の製品価格の上昇を招いていた。
【０００７】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、特別な装置が不要で洗浄やふき取りの手間もなく放電面に付着した埃を飛ばして除去することのできるイオン発生装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、誘電体と、この誘電体の放電面に設けられた第１電極と、前記誘電体の材料が介在するように第１電極に対向して設けられた第２電極とから成るイオン発生素子と、複数の高電圧を発生させる高電圧発生回路とを備えたイオン発生装置において、通常は前記第１，第２電極間に、前記高電圧発生回路より所定の電圧を印加してイオンを発生させ、放電面にたまった埃を除去するときは、前記所定の電圧より高い電圧を印加して前記イオン発生素子の放電面を振動させることを特徴とする。
【０００９】
この構成によると、放電面に塵が付着し、埃がたまっても、埃を飛散させる電圧の印加を行なうことにより、放電面に振動を起こし、埃を放電面から剥離して取り除くことができる。
【００１０】
この場合、前記異なる電圧は、ピーク値で前記所定電圧よりも１．２〜１．５倍高い電圧が適している。
【００１１】
また、前記所定の電圧の印加が通算で所定時間に達したとき、前記異なる電圧の印加を行なうと、放電面の清掃を自動で行なえて便利である。そして、所定時間が経つと自動で終了するように設定することで完全な自動化を達成できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図１は、イオン発生装置１を備えた空気清浄機１０の模式的な側面図を示している。空気清浄機１０の内部には、筐体１２の前面の吸込口１３から上面の吹出口１４へ通ずるＬ字型の送風通路１５が形成されており、この送風通路５にイオン発生装置１が設けられている。さらに、筐体１２内には送風ファン１６が設けられ、この送風ファン１６の駆動によって、吸込口１３から入り、送風通路１５を通過して吹出口１４へ抜ける矢印のような空気流が発生する。
【００１３】
図２は、イオン発生装置１の模式的な斜視図を示している。箱型のケース２の上面には矩形の開口部が形成され、この開口部に平板型のイオン発生素子２１０が設けられている。このイオン発生素子２１０の上面の放電面２１０Ａはケース２の上面２Ａと一致している。ケース２の内部下方には、イオン発生素子２１０を駆動するための高圧パルス駆動回路３が収容されている。
【００１４】
図３は、イオン発生素子２１０の斜視図（Ａ）と断面図（Ｂ）を示している。イオン発生素子２１０は、平板状の誘電体２１１の表面に設けられた表面電極２１３と、該表面電極２１３に電力を供給するため誘電体２１１の表面に設けられる表面電極接点２１５と、誘電体２１１の内部に埋設され且つ前記表面電極２１３と平行に設けられた内部電極２１２と、該内部電極２１２に電力を供給するため誘電体２１１の表面に設けられる内部電極接点２１４を有している。誘電体２１１は、上板２１１ａ、下板２１１ｂ、表面保護板２１１ｃにより構成される。内部電極接点２１４と表面電極接点２１５は、リード線（図示せず）を介して高圧パルス駆動回路３（図２参照）の出力端子に接続されている。
【００１５】
ここで、表面電極２１３がグリッド状の電極としてあるのは、駆動電圧の印加に伴って発生するイオン量を可及的に増大させるためである。また内部電極２１２は、表面電極２１３と中心を合わせて形成され、該表面電極２１３よりも長さ及び幅が夫々小さい帯状電極としてあり、この形状もまたイオンの発生量の増大に寄与する。
【００１６】
例えば、共に約０．４５ｍｍの厚さを有する上板２１１ａ及び下板２１１ｂを重ねて形成された約１５ｍｍ×３７ｍｍ×０．９ｍｍなるサイズの誘電体２１１の表面に、０．２５ｍｍの線幅を０．８ｍｍピッチにて縦横に並べ、約１０．４ｍｍ×２８ｍｍなる大きさを有するグリッド状の表面電極２１３を形成する一方、上板２１１ａと下板２１１ｂとの間に、約６ｍｍ×２４ｍｍなる大きさを有する面状の内部電極２１２を形成し、これらの間に高圧パルス駆動回路３によって、３〜４ｋＶ（ピーク値）、１００ｋＨｚなる周波数を有する高圧電流の駆動電圧を印加したところ、両電極２１２，２１３間に発生するプラズマ放電の作用により、イオン発生素子２１０の放電面２１０Ａから２５ｃｍ離れた位置において測定したところ、夫々２０万個／ｃｃを超えるプラスイオン及びマイナスイオンが発生することが確かめられた。このイオン発生量は、一般的な大きさの居室用の空気清浄として機能させるために充分な量である。
【００１７】
なお、上記電極２１２，２１３間に交流高電圧を印加することにより、空気中の酸素ないしは水分が電離によりエネルギーを受けてイオン化し、Ｈ⁺(Ｈ₂Ｏ)_m（ｍは任意の自然数）とＯ₂ ^-(Ｈ₂Ｏ)_n（ｎは任意の自然数）を主体としたイオンを生成し、これらを送風ファン１６（図１参照）により空間に放出させる。これらＨ⁺(Ｈ₂Ｏ)_m及びＯ₂ ^-(Ｈ₂Ｏ)_nは、浮遊菌の表面に付着し、化学反応して活性種であるＨ₂Ｏ₂または・ＯＨを生成する。Ｈ₂Ｏ₂または・ＯＨは、極めて強力な活性を示すため、これらにより、空気中の浮遊細菌を取り囲んで不活化することができる。ここで、・ＯＨは活性種の１種であり、ラジカルのＯＨを示している。
【００１８】
正負のイオンは浮遊細菌の細胞表面で式（１）〜式（３）に示すように化学反応して、活性種である過酸化水素（Ｈ₂Ｏ₂）または水酸基ラジカル（・ＯＨ）を生成する。ここで、式（１）〜式（３）において、ｍ、ｍ'、ｎ、ｎ'は任意の自然数である。これにより、活性種の分解作用によって浮遊細菌が破壊される。従って、効率的に空気中の浮遊細菌を不活化、除去することができる。
Ｈ⁺(Ｈ₂Ｏ)_m＋Ｏ₂ ^-(Ｈ₂Ｏ)_n→・ＯＨ＋1/2Ｏ₂＋(m+n)Ｈ₂Ｏ・・・（１）
Ｈ⁺(Ｈ₂Ｏ)_m＋Ｈ⁺(Ｈ₂Ｏ)_m'＋Ｏ₂ ^-(Ｈ₂Ｏ)_n＋Ｏ₂ ^-(Ｈ₂Ｏ)_n' → 2・ＯＨ＋Ｏ₂＋(m+m'+n+n')Ｈ₂Ｏ・・・（２）
Ｈ⁺(Ｈ₂Ｏ)_m＋Ｈ⁺(Ｈ₂Ｏ)_m'＋Ｏ₂ ^-(Ｈ₂Ｏ)_n＋Ｏ₂ ^-(Ｈ₂Ｏ)_n' → Ｈ₂Ｏ₂＋Ｏ₂＋(m+m'+n+n')Ｈ₂Ｏ・・・（３）
【００１９】
以上のメカニズムにより、上記正負イオンの放出により、浮遊菌等の不活化効果を得ることができる。
【００２０】
また、上記式（１）〜式（３）は、空気中の有害物質表面でも同様の作用を生じさせることができるため、活性種である過酸化水素（Ｈ₂Ｏ₂）または水酸基ラジカル（・ＯＨ）が、有害物質を酸化若しくは分解して、ホルムアルデヒドやアンモニアなどの化学物質を、二酸化炭素や、水、窒素などの無害な物質に変換することにより、実質的に無害化することが可能である。
【００２１】
ところで、送風通路１５を流通する空気は塵や埃を多く含む空気であるため、放電により静電気を帯びるイオン発生素子２１０の放電面２１０Ａに塵が付着し、埃がたまりやすい。埃がたまると、放電が阻害され、あるいは発生した正負イオンが埃に吸収され、イオン発生量が低下してしまう。
【００２２】
そこで、本発明では放電面２１０Ａにたまった埃を飛ばすために、通常よりも高い電圧を印加する。通常の電圧は、オゾン発生や騒音の低減、節電、耐電性等を考慮して、ピーク値が３〜４ｋＶのパルス電圧に設定されているが、トランスで昇圧することにより、電圧のピーク値はさらに高くすることができる。例えば、１．２〜１．５倍（ピーク値）に昇圧して電極２１２，２１３間に印加すると、放電面２１０Ａに微振動が発生し、たまった埃が剥離されるとともに、まとわりが解かれて細かな塵となり、放電面から飛散して周辺に塵が浮遊する。したがって、送風ファン１６を駆動して空気流を作ることにより、浮いた塵を筐体１２の外部へ吹き飛ばして除去することができる。これにより、放電面２１０Ａを清掃することができる。
【００２３】
図４は、空気清浄機１０のブロック図を示し、特に、放電面２１０Ａの清掃に関係する部分の連携を示している。制御部１８には、印加電圧切換えのためのスイッチ１７と、イオンの濃度を検出するイオンセンサー１９の出力が接続されている。そして、制御部１８はこれらの出力に基づいて高圧パルス駆動回路３や送風ファン１６を制御したり、イオンの発生量の低下を知らせるランプ２０に通電したりする。
【００２４】
図５は、この空気清浄機１０の動作例を示すフローチャートである。空気清浄機の運転をスタートすると、ステップ＃１０のように、通常の電圧が印加され、イオン発生素子２１０から発生させた正負イオンを送風ファン１６によって放出し、空気中の浮遊菌を不活化する。そして、ステップ＃１１でイオンセンサー１９により放電面２１０Ａ近傍の正負イオンの発生量を検出する。制御部は１８、ステップ＃１２で正負イオンの発生量が著しく低下したと判断すると、ステップ＃１３でランプ２０に通電し、点灯させる。なお、イオンセンサー１９はイオン発生量の検出を継続して行なっている。
【００２５】
このように、イオン発生量が極端に低下するとランプ２０が点灯するので、放電面２１０Ａの清掃が必要であることを使用者は知ることができる。ランプ２０の点灯に気づいた使用者がステップ＃１４でスイッチを切り替えると、ステップ＃１５で上記のように通常より高い電圧が印加され、放電面２１０Ａの掃除が行なわれる。これにより、イオン発生量が回復し、ステップ＃１６でランプ２０は再び消灯する。その後は、ステップ＃１０に戻り、上記と同様の動作が繰り返される。
【００２６】
なお、スイッチ１７を手動でオンする場合を説明したが、タイマーで通常の電圧でのイオン発生素子２１０の駆動が通算で所定時間に達すると、自動的にスイッチ１７をオンし、所定時間が経つと、あるいはイオン量が回復すると自動でオフするようにしてもよい。この場合は、通常より高い電圧の印加を所定時間行なった後、自動的に通常の電圧に復帰させることで、完全な自動化が達成でき、違和感なく空気清浄機の運転を継続できる。なお、その時間は自由に設定できるようにしてもよい。例えば、浮遊菌の不活化よりも空気中の塵埃の除去を重視するときは設定時間を長めにするとか、埃っぽい部屋では早く埃がたまるので短めにするとか、気分や場所に応じて変更できると使い勝手がよくなる。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によると、イオン発生素子の放電面にたまった埃の除去が必要なときにスイッチ１つあるいは自動で、通常より高い電圧を印加することで、放電面に振動を起こし、埃を剥離して取り除くことができるので、放電面の洗浄やふき取りの手間が要らず非常に便利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るイオン発生装置を備えた空気清浄機の構成を模式的に示す側面図である。
【図２】上記イオン発生装置を示す模式的な斜視図である。
【図３】イオン発生素子を示す斜視図（Ａ）と断面図（Ｂ）である。
【図４】上記空気清浄機のブロック図を示している。
【図５】上記空気清浄機の動作例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１イオン発生装置
２１０イオン発生素子
２１０Ａ放電面
２１１誘電体
２１２内部電極（第２電極）
２１３表面電極（第１電極）
１０空気清浄機
１６送風ファン

Claims

誘電体と、この誘電体の放電面に設けられた第１電極と、前記誘電体の材料が介在するように第１電極に対向して設けられた第２電極とから成るイオン発生素子と、複数の高電圧を発生させる高電圧発生回路とを備えたイオン発生装置において、
通常は前記第１，第２電極間に、前記高電圧発生回路より所定の電圧を印加してイオンを発生させ、放電面にたまった埃を除去するときは、前記所定の電圧より高い電圧を印加して前記イオン発生素子の放電面を振動させることを特徴とするイオン発生装置。
前記異なる電圧は、ピーク値で前記所定の電圧よりも１．２〜１．５倍高い電圧であることを特徴とする請求項１に記載のイオン発生装置。
前記所定の電圧の印加が通算で所定時間に達したとき、前記異なる電圧の印加を行なうことを特徴とする請求項１に記載のイオン発生装置。
前記異なる電圧の印加を所定時間行なうことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のイオン発生装置。