JP4266537B2 - 殺菌方法、イオン送り装置及び空間殺菌装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、人為的に発生させたイオンを空間に送るイオン送り装置及びその構成を有した空気清浄機等の空間殺菌装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、住環境の高気密化に伴い、人体に有害な空気中の浮遊細菌を取り除き、健康で快適な生活を送りたいという要望が強くなっている。この要望に応えるため、各種のフィルタを備えた空気清浄機が開発されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような空気清浄機は、空間内の空気をファンにより吸引してフィルタにより汚染物質を吸着又は分解する方式であるため、長期にわたる使用によって寿命のあるフィルタの交換等のメンテナンスが不可欠であり、しかも、フィルタの特性が充分でないため、必ずしも満足のいく性能が得られていない。
【０００４】
それに対し、イオン発生装置を用いて、空気中のイオン濃度を増加させる空気清浄機も開発されているが、現在、市販されているものは、負イオンのみを発生させるものであったため、負イオンによる人間をリラックスさせる作用はある程度期待できるものの、空気中の浮遊細菌の積極的な除去についてはほとんど効果が認められていない。
【０００５】
このような問題に鑑みて本願発明者らは、以前、誘電体を挟んで対向する電極間に高周波の交流電圧を印加することにより、誘電体の表面で放電等の電離現象が起こり、正イオン及び負イオンが同時に発生するイオン発生装置を開発した。正イオンとしてはＨ+（Ｈ2Ｏ）n、負イオンとしてはＯ2 -（Ｈ2Ｏ）nが最も安定に生成する。
【０００６】
これらのイオンは、正イオン又は負イオン単独では、空気中の浮遊細菌に対し、格別な効果はない。しかし、これらのイオンが同時に生成すると、化学反応を起こして活性種である過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）又は水酸化ラジカル（・ＯＨ）が生成する。このＨ2Ｏ2又は・ＯＨは極めて強力な活性を示すため、これらが空間内に放出されると空気中の浮遊細菌が分解・除去される。
【０００７】
ところが、生成する正イオン及び負イオンは誘電体の極近傍に集中して停滞するため、大部分がクーロン的な相互作用により再結合し、せっかく発生したイオンの濃度が減少してしまう。そのため、所望の滅菌性能が得られないという不具合があった。
【０００８】
本発明は、上記従来の問題に鑑みてなされたものであり、発生させた正イオン及び負イオンを安定して大量に供給できるイオン送り装置を提供することを目的とする。また本発明の他の目的は、そのようなイオン送り装置の構成を有した空間殺菌装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の殺菌方法は、正イオンとしてＨ + （Ｈ 2 Ｏ） ｍ （ｍは任意の自然数）と負イオンとしてＯ 2 - （Ｈ 2 Ｏ） n （ｎは任意の自然数）とを発生させるイオン発生装置と、前記イオン発生装置への送風路に正又は負の電界を起こす電界印加手段とを備え、該電界印加手段により空間に電界を起こすことによって発生する風により、前記正イオン及び負イオンを空気中に送出することによって、空気中に浮遊する細菌に前記正イオン及び負イオンが付着してこれを殺菌することを特徴とする。また、本発明のイオン送り装置は、正イオンとしてＨ+（Ｈ2Ｏ）ｍ（ｍは任意の自然数）と負イオンとしてＯ2 -（Ｈ2Ｏ）n（ｎは任意の自然数）とを発生させるイオン発生装置と、前記イオン発生装置への送風路に正又は負の電界を起こす電界印加手段とを備え、前記正イオン及び負イオンの量を該電界印加手段により空間に電界を起こすことによって発生する風により、増量して空気中に送出することを特徴とする。
【００１０】
この場合、前記電界印加手段は、一方を電圧印加用電極、他方を接地用電極とした一対の電極からなり、前記接地用電極を前記イオン発生装置側に配置してなるものである。これによると、接地用電極をイオン発生装置の近くに配しているため、電界印加手段により発生させた電解ががイオン発生装置のイオンの発生状態に悪い影響を与えることがなく、安定して正イオンと負イオンを発生させることができるとともに、送風時に送風機のような騒音が発生せず、好適である。
【００１１】
また、前記接地用電極としては、目開き数９〜２４メッシュの範囲の網状電極を好適に使用できる。この構成によると、空気抵抗は大きくないが、均一に電解を発生させることができることから、良好な送風状態を得ることができる。
【００１２】
そして、前記電圧印加用電極に印加する電圧を、負の直流電圧とすれば、空間に負の電界が起こり、電圧印加用電極から空気分子に電子が移動して負イオンが生成する。この負イオンは接地用電極側に加速されながら移動するため、風が起こる。この風によって正・負のイオンが送られる。
【００１５】
また本発明によるイオン送り装置は、絶縁体を挟んで対向する第１，第２電極と、
前記第２電極と所定の距離を有して隔離され対向する第３電極と、を有し
前記第２電極は接地用電極とし、
前記第１電極に接続され前記第１電極に交流電圧を印加する第1の交流電圧印加手段と、前記第３電極に接続され前記第３電極に交流電圧を印加する第２の交流電圧印加手段と、を備え、
前記第１の交流電圧印加手段が前記第１電極に印加する交流電圧と、前記第２の交流電圧印加手段が前記第３電極に印加する交流電圧との位相を逆位相とする構成を有することを特徴とする。
【００１６】
この構成によると、第１電極に交流電圧が印加されると、絶縁体の表面で放電が起こり、電子の移動を伴って正・負のイオンが空間に生成する。このとき、第３電極に印加される交流電圧の位相は、第１の交流電圧の位相と逆位相であるので、第３電極は生成した正・負のイオンとは逆の極性となる。従って、第３電極側に正・負のイオンが加速されながら移動し、送られる。
【００２３】
そして、上記のような構成を有した空間殺菌装置によると、正イオンと負イオンとが細菌の表面で結合するときに発生する活性種の作用により空間中の細菌が殺菌除去される。
【００２４】
【発明の実施の形態】
＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施形態に係るイオン送り装置１の概略的な側面断面図である。図２は、そのイオン送り装置１におけるイオン発生装置１０１の一部を破砕して示す斜視図である。図１において、２は少なくとも吸込口２ａと吹出口２ｂとを有するイオン送り装置１のケーシングであり、例えば、両端が吸込口２ａと吹出口２ｂとして開放された直方体状に形成されている。３はケーシング２内の吹出口２ｂ側に設けられ、後述する第１，第２電極４，５間を隔離させるための誘電体であり、例えば、内径１０ｍｍ、厚さ１．３ｍｍ、長さ１５０ｍｍの円筒型パイレックス（Ｒ）製ガラス管を好適に使用できる。
【００２５】
誘電体３の内側には、図２に示すように、第１電極４が誘電体３の内周面と密接するように配設されており、本実施形態ではその一例として、厚さ０．８ｍｍ、長さ８０ｍｍのステンレスＳＵＳ３０４製の円筒形電極を用いている。誘電体３の外側には、第２電極５が誘電体３の外周面と密接するように配設されており、本実施形態ではその一例として、線径０．４０ｍｍ、目開き数４０メッシュ、長さ８０ｍｍの網状の円筒形電極を用いている。これにより、一対の第１，第２電極４，５は、図示の如く、誘電体３を挟んで対向している。
【００２６】
ケーシング２の外部に配された交流電源６は、第１電極４を電圧印加用電極とし、第２電極５を接地用電極として接続されており、第２電極５を接地電位として第１，第２電極４，５間に交流電源６から実効値０．４４〜２．０ｋＶの交流電圧が印加されるようになっている。そして、このような誘電体３、第１，第２電極４，５及び交流電源６から本実施形態で言うイオン発生装置１０１が構成されている。
【００２７】
また、ケーシング２内のイオン発生装置１０１よりも吸込口２ａ側には、空間に正又は負の電界を起こす電界印加手段としての一対の第３，第４電極７，８が配設されている。第３電極７としては、例えば、直径１ｍｍ、長さ２０ｍｍ、先端曲率０．１ｍｍ以下の針状に形成された６本の針状部７ａが２０ｍｍの間隔で一列に突設されたステンレスＳＵＳ３０４製の板状部７ｂを有した針状電極を使用できる。尚、第３電極７は針状である必要はなく、線形やメッシュ状としてもよい。但し、有効に気流を発生するために必要な印加電圧は、針状、線形、メッシュ状の順に増大するため、省エネルギーの観点から針状の電極を使用するのが理想的である。
【００２８】
また、第４電極８としては、例えば、線径０．８ｍｍ、目開き数９〜２４メッシュ、大きさ３０ｍｍ×１５０ｍｍのステンレスＳＵＳ３０４製の網状電極を好適に使用でき、本実施形態では、第１電極７の針状部７ａの先端から１０ｍｍの距離を有して第１電極７と対向するようにケーシング２の内壁に装着されている。ここで、目開き数９〜２４メッシュの範囲とした理由は、９メッシュより小さいと、目が粗すぎて放電の精度にバラツキが生じやすく、また、２４メッシュより大きいと、圧力損失が大きくなって送風に支障を来すからである。
【００２９】
この第４電極８は、ケーシング２の内壁に一箇所で固定できればよく、ケーシング２の内部空間の断面全部をカバーしていなくてもよいが、ケーシング２を吸込口２ａ側から見たとき、少なくとも第３電極７と重なって対向している必要がある。また、本実施形態では第４電極８をイオン発生装置１０１側に設けている。そのため、第２電極５と第４電極８はともに接地電位にある。従って、隣接する第２，第４電極５，８間に電位差が存在せず、電界も生じないので、第３，第４電極７，８間で電界を起こすことによって発生する風をスムーズにイオン発生装置１０１に送ることができるのである。
【００３０】
ケーシング２の外部に配設された直流電源９は、負極が第３電極７を電圧印加用電極とし、正極が第４電極８を接地用電極として接続されており、第４電極８を接地電位として第３，第４電極７，８間に直流電源９から所定の直流電圧が印加されるようになっている。
【００３１】
次に、以上のように構成されたイオン送り装置１の動作の一例を説明する。交流電源６を用いて第２電極５を接地電位として第１電極４に実効値１．５ｋＶ、周波数２０ｋＨｚの交流電圧を印加するとともに、直流電源９を用いて第２気流発生電極８を接地電位として第３電極７に−１５ｋＶの負の直流電圧を印加した。
【００３２】
これにより、第１、第２電極４，５を離間する誘電体３の表面で放電が起こり、正イオン及び負イオンが生成するとともに、第３，第４電極７，８間に電界が生じ、針状部７ａの先端から空気分子に電子が移動し、空気分子が負に帯電する。これにより、相対的に正の電位にある第４電極８側へ帯電した空気分子が加速されながら移動することになる。従って、ケーシング２内で空気の流れが起こり、吸込口２ａから吹出口２ｂへと抜ける風が生ずる。この風に乗って、イオン発生装置１０１の動作によって空間に生成した正イオンと負イオンが吹出口２ｂからケーシング２の外部へ送出される。
【００３３】
このとき、吹出口２ｂから送出される正イオン及び負イオンの濃度を、誘電体３から吹出口２ｂ方向に１０ｃｍだけ離れた位置に配した空気イオンカウンタによって測定したところ、正イオン濃度は２５０，０００個／ｃｍ3、負イオン濃度は５００，０００個／ｃｍ3であり、第３電極７に電圧を印加しなかった場合（正・負イオンともに２５，０００個／ｃｍ3 ）に比べて一桁も上昇させることができた。
【００３４】
よって、本実施形態のイオン送り装置１によると、空間に生成した正・負のイオンが中和して消滅してしまう前に、風によってイオンを送ることができる。これにより、正・負のイオンは空気中の浮遊細菌の表面に付着され、化学反応によって生成した活性種の作用で細菌を効率よく殺菌除去できる。また、負イオンをリッチな状態で送風できるので、人間の気分をリラックスさせる効果も相乗効果として得られる。
【００３５】
＜第２の実施形態＞
本発明の第２の実施形態について図面を参照して説明する。図３は本実施形態に係るイオン送り装置の概略的な側面断面図である。図３において、２１は少なくとも吸込口２１ａと吹出口２１ｂとを有するイオン送り装置１１のケーシングであり、例えば、一端が吹出口２１ｂとして開放されるとともに、側面の周方向に複数の吸込口２１ｂが設けられた直方体状に形成されている。３１はケーシング２内の吸込口２１ａより下方に略水平に配設され、後述する第１、第２電極４１，５１を隔離させるための誘電体であり、例えば、厚さ１．３ｍｍの平板型パイレックス（Ｒ）製ガラス板を好適に使用できる。
【００３６】
誘電体３１の下方には、第１電極４１が誘電体３１の底面３１ａと部分的に接触するように配設されており、本実施形態ではその一例として、直径１ｍｍ、長さ２０ｍｍ、先端曲率０．１ｍｍ以下の針状に形成された５本の針状部４１ａが２０ｍｍの間隔で一列に突設されたステンレスＳＵＳ３０４製の板状部４１ｂを有した針状電極を用いている。この第１電極４１は、針状部４１ａの先端でもって誘電体３１の底面３１ａに接するように板状部４１ｂを介してケーシング２１内の底面に装着されている。尚、第１電極４１は針状である必要はなく、線形やメッシュ状としてもよい。但し、有効にイオンを発生するために必要な印加電圧は、針状、線形、メッシュ状の順に増大するため、省エネルギーの観点から針状の電極を使用するのが理想的である。
【００３７】
誘電体３１の上方には、第２電極５１が誘電体３１の上面３１ｂと接触するように配設されており、本実施形態ではその一例として、線径０．８ｍｍ、目開き数９メッシュ、大きさ３０ｍｍ×１５０ｍｍのステンレスＳＵＳ３０４製の網状電極を用いている。この第２電極５１は誘電体３１の上面３１ｂに密着している。これにより、一対の第１，第２電極４１，５１は、図示の如く、誘電体３１を挟んで対向している。
【００３８】
ケーシング２１の外部に配された第１交流電源６１ａは、第１電極４１を電圧印加用電極とし、第２電極５１を接地用電極として接続されており、第２電極５１を接地電位として第１，第２電極４１，５１間に第１交流電源６１ａから所定の第１の交流電圧が印加されるようになっている。そして、このような誘電体３１、第１，第２電極４１，５１及び第１交流電源６１ａから本実施形態で言うイオン発生装置１１１が構成されている。
【００３９】
また、ケーシング２１内の吸込口２１ａより上方には、電界印加手段としての第３電極７１が第２電極５１と所定の距離を有して配設されている。第３電極７１としては、例えば、線径０．８ｍｍ、目開き数９メッシュ、大きさ３０ｍｍ×１５０ｍｍのステンレスＳＵＳ３０４製の網状電極を使用できる。従って、図示の如く、第３電極７１に対してイオン発生装置１１１側に吸込口２１ａが存在し、イオン発生装置１１１と反対側に吹出口２１ｂが存在するという位置関係が成立している。
【００４０】
ケーシング２１の外部に配された第２交流電源６１ｂは、接地電位に接続されるとともに、第３電極７１を電圧印加用電極として接続されており、第３電極７１に第２交流電源６１ｂから前記第１の交流電圧と逆位相の所定の第２の交流電圧が印加されるようになっている。
【００４１】
次に、以上のように構成されたイオン送り装置１１の動作の一例を説明する。第１交流電源６１ａを用いて第２電極５１を接地電位として第１電極４１に実効値１．５ｋＶ、周波数２０ｋＨｚの第１の交流電圧を印加するとともに、第３電極７１に第１の交流電圧の位相と逆位相の実効値１．５ｋＶ、周波数２０ｋＨｚの第２の交流電圧を印加した。
【００４２】
これにより、第１，第２電極４１，５１を離間する誘電体３１の表面で放電が起こり、第１電極４１の極性が反転するごとに、正イオンと負イオンが交互に生成するとともに、第２，第３電極５１，７１間に交互に極性の変化する電界が生じる。このとき、第１の交流電圧と第２の交流電圧は互いに逆位相なので、第３電極７１は、イオン発生装置１１１の動作によって空間に生成したイオンが帯びている電荷とは反対の極性を有することになる。そのため、正・負イオンともに加速されながら速やかに第３電極７１側に移動する。これにより、ケーシング２１内で吸込口２１ａから吹出口２１ｂへと抜けるイオンの流れが起こり、正イオンと負イオンが吹出口２１ｂからケーシング２１の外部へ送出される。
【００４３】
このとき、吹出口２１ｂから送出される正イオン及び負イオンの濃度を、誘電体３１の表面から吹出口２１ｂ方向に１０ｃｍだけ離れた位置に配した空気イオンカウンタによって測定したところ、正イオン濃度は２５０，０００個／ｃｍ3、負イオン濃度は５００，０００個／ｃｍ3であり、第３電極７に電圧を印加しなかった場合（正・負イオンともに２５，０００個／ｃｍ3 ）に比べて一桁も上昇させることができた。
【００４４】
よって、本実施形態のイオン送り装置１１によると、空間に生成した正・負のイオンが中和して消滅してしまう前に、電界によってイオンを送ることができる。これにより、正・負のイオンは空気中の浮遊細菌の表面に付着し、化学反応によって生成した活性種の作用で細菌を効率よく殺菌除去できる。また、負イオンをリッチな状態で送風できるので、人間の気分をリラックスさせる効果も相乗効果として得られる。
【００４５】
＜第３の実施形態＞
本発明の第３の実施形態について図面を参照して説明する。図４は本実施形態に係るイオン送り装置の概略的な断面図である。図４において、２２は少なくとも吸込口２２ａと吹出口２２ｂとを有するイオン送り装置１２のケーシングであり、例えば、両端が吸込口２２ａと吹出口２２ｂとして開放された直方体状に形成されている。ケーシング２２内部の吸込口２２ａから吹出口２２ｂに至る空間は、アクリル等の樹脂から成る仕切板３２によって第１空間２２ｃと第２空間２２ｄとに仕切られている。
【００４６】
第１空間２２ｃ内の吸込口２２ａ側には、第１電極４２が配設されている。本実施形態ではその一例として、直径１ｍｍ、長さ２０ｍｍ、先端曲率０．１ｍｍ以下の針状に形成された３本の針状部４２ａが２０ｍｍの間隔で一列に突設されたステンレスＳＵＳ３０４製の板状部４２ｂを有した針状電極を用いており、針状部４２ａが吹出口２２ｂ側に向くようにケーシング２２内の側面に板状部４２ｂを介して装着されている。尚、第１電極４２は針状である必要はなく、線形やメッシュ状としてもよい。但し、有効にイオンを発生するために必要な印加電圧は、針状、線形、メッシュ状の順に増大するため、省エネルギーの観点から針状の電極を使用するのが理想的である。
【００４７】
第１空間２２ｃ内の吹出口２２ｂ側には、第２電極５２が配設されている。本実施形態ではその一例として、線径０．８ｍｍ、目開き数９メッシュ、大きさ３０ｍｍ×１５０ｍｍのステンレスＳＵＳ３０４製の網状電極を用いており、第１電極４２の針状部４２ａの先端から１０ｍｍの間隔を有して第１電極４２と対向するようにケーシング２２の内壁に装着されている。
【００４８】
ケーシング２２の外部に配された第１直流電源９２ａは、正極が第１電極４２を電圧印加用電極とし、負極が第２電極５２を接地用電極として接続されており、第２電極５２を接地電位として第１，第２電極４２，５２間に第１直流電源９２ａから正の直流電圧が印加されるようになっている。そして、このような第１，第２電極４２，５２及び第１直流電源９２ａから本実施形態で言う第１のイオン送り装置１２１が構成されている。
【００４９】
一方、第２空間２２ｄ内の吸込口２２ａ側には、第３電極７２が配設されておいる。本実施形態ではその一例として、直径１ｍｍ、長さ２０ｍｍ、先端曲率０．１ｍｍ以下の針状に形成された３本の針状部７２ａが２０ｍｍの間隔で一列に突設されたステンレスＳＵＳ３０４製の板状部７２ｂを有した針状電極を用いており、針状部７２ａが吹出口７２ｂ側に向くようにケーシング２２内の側面に板状部７２ｂを介して装着されている。尚、第３電極７２は針状である必要はなく、線形やメッシュ状としてもよい。但し、有効にイオンを発生するために必要な印加電圧は、針状、線形、メッシュ状の順に増大するため、省エネルギーの観点から針状の電極を使用するのが理想的である。
【００５０】
第２空間２２ｄ内の吹出口２２ｂ側には、第４電極８２が配設されている。本実施形態ではその一例として、線径０．８ｍｍ、目開き数９メッシュ、大きさ３０ｍｍ×１５０ｍｍのステンレスＳＵＳ３０４製の網状電極を用いており、第３電極７２の針状部４２ａの先端から１０ｍｍの間隔を有して第１電極７２と対向するようにケーシング２２の内壁に装着されている。
【００５１】
ケーシング２２の外部に配された第２直流電源９２ｂは、負極が第３電極７２を電圧印加用電極とし、正極が第４電極８２を接地用電極として接続されており、第４電極８２を接地電位として第３，第４電極７２，８２間に第１直流電源９２ａから負の直流電圧が印加されるようになっている。そして、このような第３，第４電極７２，８２及び第２直流電源９２ｂから本実施形態で言う第２のイオン送り装置１２２が構成されている。
【００５２】
次に、以上のように構成されたイオン送り装置１２の動作の一例を説明する。まず、第１直流電源９２ａを用いて第２電極５２を接地電位として第１電極４２に＋１５ｋＶの正の直流電圧を印加するとともに、第２直流電源９２ｂを用いて第４電極８２を接地電位として第３電極７２に−１５ｋＶの負の直流電圧を印加した。
【００５３】
これにより、第１電極４２から第１空間２２ｃ内の空気分子に正電荷が移動して正イオンが生成し、第３電極７２から第２空間２２ｄ内の空気分子に負電荷が移動して負イオンが生成するとともに、第１，第２電極４２，５２間に正から負への電界が生じ、第３，第４電極７２，８２間に負から正への電界が生じる。このとき、第２電極５２と第４電極８２は、第１のイオン送り装置１２１，第２のイオン送り装置１２２の動作によって空間に生成したと正又は負イオンの電荷とは反対の極性を有することになる。そのため、第１空間２２ｃ内で正イオンが加速されなら速やかに第２電極５２側に移動するとともに、第２空間２２ｄ内で負イオンが加速されながら速やかに第４電極７２側に移動する。これにより、ケーシング２２内の第１空間２２ｃ及び第２空間２２ｄで吸込口２２ａから吹出口２２ｂへと抜けるイオンの流れが起こり、正イオンと負イオンが混合されて吹出口２２ｂからケーシング２２の外部へ送出される。
【００５４】
このとき、吹出口２１ｂから送出される正イオン及び負イオンの濃度を、誘電体３１から吹出口２１ｂ方向に１０ｃｍだけ離れた位置に配した空気イオンカウンタによって測定したところ、正イオン濃度は３００，０００個／ｃｍ3、負イオン濃度は３００，０００個／ｃｍ3であった。
【００５５】
次に、第１直流電源９２ａを用いて第２電極５２を接地電位として第１電極４２に＋１０ｋＶの正の直流電圧を印加するとともに、第２直流電源９２ｂを用いて第４電極８２を接地電位として第３電極７２に−１５ｋＶの負の直流電圧を印加した。
【００５６】
このとき、吹出口２１ｂから送出される正イオン及び負イオンの濃度を、誘電体３１から吹出口２１ｂ方向に１０ｃｍだけ離れた位置に配した空気イオンカウンタによって測定したところ、正イオン濃度は２００，０００個／ｃｍ3、負イオン濃度は３００，０００個／ｃｍ3であった。
【００５７】
よって、本実施形態のイオン送り装置１２によると、空間に生成した正・負のイオンが中和して消滅してしまう前に、電界によってイオンを送ることができる。これにより、正・負のイオンは空気中の浮遊細菌の表面に付着され、化学反応によって生成した活性種の作用で細菌を効率よく殺菌除去できる。また、第１電極４２又は第３電極７２の少なくとも一方の電極に印加する電圧を調整することにより、送られる正・負イオンの比率を様々に可変することができる。
【００５８】
＜第４の実施形態＞
本発明の第４の実施形態について図面を参照して説明する。図５は本実施形態に係る空気清浄機の概略的な側面断面図である。この空気清浄機には、上記第１の実施形態によるイオン送り装置（図１参照）の構成が備えられている。尚、図５において図１に示すイオン送り装置と共通の部材には同一の符号を附し、その詳細な説明を省略する。
【００５９】
図５に示すように、空気清浄機１３のケーシング１４の下方には、スリット状の空気の吸込口１４ａが開口形成されている。また、ケーシング１４の天板にも同じくスリット状の空気の吹出口１４ｂが開口形成されている。１５は吸込口１４ａにケーシング１４の内部から装着された除塵フィルタである。１６は第４電極８とイオン発生装置との間の空気の流通路に装着された脱臭フィルタである。
【００６０】
次に、以上のように構成された空気清浄機１３の動作の一例について説明する。交流電源６を用いて第２電極５を接地電位として第１電極４に実効値１．５ｋＶ、周波数２０ｋＨｚの交流電圧を印加するとともに、直流電源９を用いて第４電極８を接地電位として第３電極７に−１５ｋＶの直流電圧を印加した。
【００６１】
これにより、第１，第２電極４，５を離間する誘電体３の表面で放電が起こり、正イオン及び負イオンが生成するとともに、第３，第４電極７，８間に電界が生じ、針状部７ａの先端から空気分子に電子が移動し、空気分子が負に帯電する。これにより、相対的に正の電位にある第４電極８側へ帯電した空気分子が加速されながら移動することになる。従って、ケーシング１４内で空気の流れが起こり、吸込口１４ａから吹出口１４ｂへと抜ける風が生ずる。この風に乗って、イオン発生装置の動作によって空間に生成した正イオンと負イオンが吹出口１４ｂからケーシング１４の外部へ送出される。
【００６２】
このとき、吹出口１４ｂから送出される正イオン及び負イオンの濃度を、吹出口１４ｂから１０ｃｍだけ離れた位置に配した空気イオンカウンタによって測定したところ、正イオン濃度は１５０，０００個／ｃｍ3、負イオン濃度は１５０，０００個／ｃｍ3であった。
【００６３】
また、この空気清浄機１３による殺菌性能を評価するため、空気清浄機１３を縦２ｍ×横２．５ｍ×高さ２．７ｍの対象区域に設置し、大腸菌をミスト状に散布し、空気清浄機１３の運転を開始して、時間の経過とともに対象区域内の大腸菌数の変化をBiotest Hyton RCSエアサンプラーで追跡したところ、約１時間の運転で菌数は５１％減少した。従って、本発明に係るイオン送り装置を搭載した空気清浄機１３の運転によって、空気中の浮遊細菌を適度に殺菌除去できる。
【００６４】
＜第５の実施形態＞
本発明の第５の実施形態について図面を参照して説明する。図６は本実施形態に係る空気調和機の概略的な側面断面図である。この空気清浄機には、上記第１の実施形態によるイオン送り装置１（図１参照）の構成が備えられている。尚、図６において図１に示すイオン送り装置と共通の部材には同一の符号を附し、その詳細な説明を省略する。
【００６５】
図６に示すように、空気調和機２３のケーシング２４の前面及び天面には、スリット状の空気の吸込口２４ａが開口形成されている。また、ケーシング２４の吸込口２４ａの下方には風向き調整用のルーバ２５を有した空気の吹出口２４ｂが形成されている。２６は吸込口２４ａにケーシング２４の内部から装着された除塵フィルタである。２７は熱交換器であり、２８はファンである。
【００６６】
次に、以上のように構成された空気調和機２３の動作の一例について説明する。交流電源６（図１参照）を用いて第２電極５（図１参照）を接地電位として第１電極４（図１参照）に実効値１．５ｋＶ、周波数２０ｋＨｚの交流電圧を印加するとともに、直流電源９（図１参照）を用いて第４電極８（図１参照）を接地電位として第３電極７（図１参照）に−１５ｋＶの直流電圧を印加した。同時に、ファン２８を回転動作させて空気調和機２３の運転を開始した。
【００６７】
これにより、第１，第２電極４，５（図１参照）を離間する誘電体３の表面で放電が起こり、正イオン及び負イオンが生成するとともに、第３，第４電極７，８間に電界が生じ、針状部７ａの先端から空気分子に電子が移動し、空気分子が負に帯電する。これにより、相対的に正の電位にある第４電極８側へ帯電した空気分子が加速されながら移動することになる。従って、ケーシング２４内で空気の流れが起こり、吸込口２４ａから吹出口２４ｂへと抜ける風が生ずる。
【００６８】
また、外部の空気は、ファン２８の回転によって吸込口２４ａからケーシング２４内に吸い込まれ、熱交換器２７を通過する際に熱交換された後、吹出口２４ｂからルーバ２５に風向きを調整されて吹き出される。この風によっても、上記の正イオンと負イオンが吹出口２４ｂからケーシング２４の外部へ送出される。
【００６９】
このとき、吹出口２４ｂから送出される正イオン及び負イオンの濃度を、吹出口２４ｂから１０ｃｍだけ離れた位置に配した空気イオンカウンタによって測定したところ、正イオン濃度は１５０，０００個／ｃｍ3、負イオン濃度は１５０，０００個／ｃｍ3であった。
【００７０】
また、この空気調和機２３による殺菌性能を評価するため、空気調和機２３を縦２ｍ×横２．５ｍ×高さ２．７ｍの対象区域に設置し、大腸菌をミスト状に散布し、空気調和機２３の運転を開始して、時間の経過とともに対象区域内の大腸菌数の変化をBiotest Hyton RCSエアサンプラーで追跡したところ、約１時間の運転で菌数は５１％減少した。従って、本発明に係るイオン送り装置１を搭載した空気調和機２３の運転によって、空気中の浮遊細菌を適度に除菌できる。
【００７１】
尚、本実施形態によれば、ファン２８の回転を停止した場合でも、イオン送り装置１のみを動作させることによって正・負のイオンの送風が可能であり、この場合は、省エネルギーに空気中の浮遊細菌の殺菌除去効果を得ることができる。
【００７２】
尚、本発明によるイオン送り装置が搭載される空間殺菌装置は、上記の空気清浄機や空気調和機に限定されない。その他として、例えば、除湿器、加湿器、冷蔵庫、電気ファンヒータ、石油ファンヒータ、ガスファンヒータ、電気ストーブ等に搭載することによって、同様な空気浄化機能の得られる空間殺菌装置を提供できる。
【００７３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によるイオン送り装置によると、イオン発生装置の動作によって空間に生成した正イオン及び負イオンが中和して消滅する前に、遠くへ送ることができ、安定した正イオン及び負イオンの供給を確保できる。
【００７４】
また、このようなイオン送り装置の構成を備えた空気清浄機や空気調和機等の装置は空間殺菌装置として機能し、居住空間に正・負のイオンを送って空気中の浮遊細菌の表面で結合させ、これらが反応して生ずる活性種によって、効率的に空気中の浮遊細菌を殺菌除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施形態に係るイオン送り装置の概略的な側面断面図である。
【図２】 そのイオン送り装置におけるイオン発生部の一部を破砕して示す斜視図である。
【図３】 本発明の第２の実施形態に係るイオン送り装置の概略的な斜視側面断面図である。
【図４】 本発明の第３の実施形態に係るイオン送り装置の概略的な斜視側面断面図である。
【図５】 本発明の第４の実施形態に係る空気清浄機の概略的な斜視側面断面図である。
【図６】 本発明の第５の実施形態に係る空気調和機の概略的な斜視側面断面図である。
【符号の説明】
１，１１，１２ イオン送り装置
１０１，１１１ イオン発生装置
１２１ 第１のイオン送り装置
１２２ 第２のイオン送り装置
２，２１，２２，１４，２４ ケーシング
３，３１ 誘電体
３２ 仕切板
４，４１，４２ 第１電極
５，５１，５２ 第２電極
６ 交流電源
６１ａ 第１交流電源
６１ｂ 第２交流電源
７，７１，７２ 第３電極
８，８１，８２ 第４電極
９ 直流電源
９２ａ 第１直流電源
９２ｂ 第２直流電源
１３ 空気清浄機
２３ 空気調和機
２８ ファン
【発明の属する技術分野】
本発明は、人為的に発生させたイオンを空間に送るイオン送り装置及びその構成を有した空気清浄機等の空間殺菌装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、住環境の高気密化に伴い、人体に有害な空気中の浮遊細菌を取り除き、健康で快適な生活を送りたいという要望が強くなっている。この要望に応えるため、各種のフィルタを備えた空気清浄機が開発されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような空気清浄機は、空間内の空気をファンにより吸引してフィルタにより汚染物質を吸着又は分解する方式であるため、長期にわたる使用によって寿命のあるフィルタの交換等のメンテナンスが不可欠であり、しかも、フィルタの特性が充分でないため、必ずしも満足のいく性能が得られていない。
【０００４】
それに対し、イオン発生装置を用いて、空気中のイオン濃度を増加させる空気清浄機も開発されているが、現在、市販されているものは、負イオンのみを発生させるものであったため、負イオンによる人間をリラックスさせる作用はある程度期待できるものの、空気中の浮遊細菌の積極的な除去についてはほとんど効果が認められていない。
【０００５】
このような問題に鑑みて本願発明者らは、以前、誘電体を挟んで対向する電極間に高周波の交流電圧を印加することにより、誘電体の表面で放電等の電離現象が起こり、正イオン及び負イオンが同時に発生するイオン発生装置を開発した。正イオンとしてはＨ+（Ｈ2Ｏ）n、負イオンとしてはＯ2 -（Ｈ2Ｏ）nが最も安定に生成する。
【０００６】
これらのイオンは、正イオン又は負イオン単独では、空気中の浮遊細菌に対し、格別な効果はない。しかし、これらのイオンが同時に生成すると、化学反応を起こして活性種である過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）又は水酸化ラジカル（・ＯＨ）が生成する。このＨ2Ｏ2又は・ＯＨは極めて強力な活性を示すため、これらが空間内に放出されると空気中の浮遊細菌が分解・除去される。
【０００７】
ところが、生成する正イオン及び負イオンは誘電体の極近傍に集中して停滞するため、大部分がクーロン的な相互作用により再結合し、せっかく発生したイオンの濃度が減少してしまう。そのため、所望の滅菌性能が得られないという不具合があった。
【０００８】
本発明は、上記従来の問題に鑑みてなされたものであり、発生させた正イオン及び負イオンを安定して大量に供給できるイオン送り装置を提供することを目的とする。また本発明の他の目的は、そのようなイオン送り装置の構成を有した空間殺菌装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の殺菌方法は、正イオンとしてＨ + （Ｈ 2 Ｏ） ｍ （ｍは任意の自然数）と負イオンとしてＯ 2 - （Ｈ 2 Ｏ） n （ｎは任意の自然数）とを発生させるイオン発生装置と、前記イオン発生装置への送風路に正又は負の電界を起こす電界印加手段とを備え、該電界印加手段により空間に電界を起こすことによって発生する風により、前記正イオン及び負イオンを空気中に送出することによって、空気中に浮遊する細菌に前記正イオン及び負イオンが付着してこれを殺菌することを特徴とする。また、本発明のイオン送り装置は、正イオンとしてＨ+（Ｈ2Ｏ）ｍ（ｍは任意の自然数）と負イオンとしてＯ2 -（Ｈ2Ｏ）n（ｎは任意の自然数）とを発生させるイオン発生装置と、前記イオン発生装置への送風路に正又は負の電界を起こす電界印加手段とを備え、前記正イオン及び負イオンの量を該電界印加手段により空間に電界を起こすことによって発生する風により、増量して空気中に送出することを特徴とする。
【００１０】
この場合、前記電界印加手段は、一方を電圧印加用電極、他方を接地用電極とした一対の電極からなり、前記接地用電極を前記イオン発生装置側に配置してなるものである。これによると、接地用電極をイオン発生装置の近くに配しているため、電界印加手段により発生させた電解ががイオン発生装置のイオンの発生状態に悪い影響を与えることがなく、安定して正イオンと負イオンを発生させることができるとともに、送風時に送風機のような騒音が発生せず、好適である。
【００１１】
また、前記接地用電極としては、目開き数９〜２４メッシュの範囲の網状電極を好適に使用できる。この構成によると、空気抵抗は大きくないが、均一に電解を発生させることができることから、良好な送風状態を得ることができる。
【００１２】
そして、前記電圧印加用電極に印加する電圧を、負の直流電圧とすれば、空間に負の電界が起こり、電圧印加用電極から空気分子に電子が移動して負イオンが生成する。この負イオンは接地用電極側に加速されながら移動するため、風が起こる。この風によって正・負のイオンが送られる。
【００１５】
また本発明によるイオン送り装置は、絶縁体を挟んで対向する第１，第２電極と、
前記第２電極と所定の距離を有して隔離され対向する第３電極と、を有し
前記第２電極は接地用電極とし、
前記第１電極に接続され前記第１電極に交流電圧を印加する第1の交流電圧印加手段と、前記第３電極に接続され前記第３電極に交流電圧を印加する第２の交流電圧印加手段と、を備え、
前記第１の交流電圧印加手段が前記第１電極に印加する交流電圧と、前記第２の交流電圧印加手段が前記第３電極に印加する交流電圧との位相を逆位相とする構成を有することを特徴とする。
【００１６】
この構成によると、第１電極に交流電圧が印加されると、絶縁体の表面で放電が起こり、電子の移動を伴って正・負のイオンが空間に生成する。このとき、第３電極に印加される交流電圧の位相は、第１の交流電圧の位相と逆位相であるので、第３電極は生成した正・負のイオンとは逆の極性となる。従って、第３電極側に正・負のイオンが加速されながら移動し、送られる。
【００２３】
そして、上記のような構成を有した空間殺菌装置によると、正イオンと負イオンとが細菌の表面で結合するときに発生する活性種の作用により空間中の細菌が殺菌除去される。
【００２４】
【発明の実施の形態】
＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施形態に係るイオン送り装置１の概略的な側面断面図である。図２は、そのイオン送り装置１におけるイオン発生装置１０１の一部を破砕して示す斜視図である。図１において、２は少なくとも吸込口２ａと吹出口２ｂとを有するイオン送り装置１のケーシングであり、例えば、両端が吸込口２ａと吹出口２ｂとして開放された直方体状に形成されている。３はケーシング２内の吹出口２ｂ側に設けられ、後述する第１，第２電極４，５間を隔離させるための誘電体であり、例えば、内径１０ｍｍ、厚さ１．３ｍｍ、長さ１５０ｍｍの円筒型パイレックス（Ｒ）製ガラス管を好適に使用できる。
【００２５】
誘電体３の内側には、図２に示すように、第１電極４が誘電体３の内周面と密接するように配設されており、本実施形態ではその一例として、厚さ０．８ｍｍ、長さ８０ｍｍのステンレスＳＵＳ３０４製の円筒形電極を用いている。誘電体３の外側には、第２電極５が誘電体３の外周面と密接するように配設されており、本実施形態ではその一例として、線径０．４０ｍｍ、目開き数４０メッシュ、長さ８０ｍｍの網状の円筒形電極を用いている。これにより、一対の第１，第２電極４，５は、図示の如く、誘電体３を挟んで対向している。
【００２６】
ケーシング２の外部に配された交流電源６は、第１電極４を電圧印加用電極とし、第２電極５を接地用電極として接続されており、第２電極５を接地電位として第１，第２電極４，５間に交流電源６から実効値０．４４〜２．０ｋＶの交流電圧が印加されるようになっている。そして、このような誘電体３、第１，第２電極４，５及び交流電源６から本実施形態で言うイオン発生装置１０１が構成されている。
【００２７】
また、ケーシング２内のイオン発生装置１０１よりも吸込口２ａ側には、空間に正又は負の電界を起こす電界印加手段としての一対の第３，第４電極７，８が配設されている。第３電極７としては、例えば、直径１ｍｍ、長さ２０ｍｍ、先端曲率０．１ｍｍ以下の針状に形成された６本の針状部７ａが２０ｍｍの間隔で一列に突設されたステンレスＳＵＳ３０４製の板状部７ｂを有した針状電極を使用できる。尚、第３電極７は針状である必要はなく、線形やメッシュ状としてもよい。但し、有効に気流を発生するために必要な印加電圧は、針状、線形、メッシュ状の順に増大するため、省エネルギーの観点から針状の電極を使用するのが理想的である。
【００２８】
また、第４電極８としては、例えば、線径０．８ｍｍ、目開き数９〜２４メッシュ、大きさ３０ｍｍ×１５０ｍｍのステンレスＳＵＳ３０４製の網状電極を好適に使用でき、本実施形態では、第１電極７の針状部７ａの先端から１０ｍｍの距離を有して第１電極７と対向するようにケーシング２の内壁に装着されている。ここで、目開き数９〜２４メッシュの範囲とした理由は、９メッシュより小さいと、目が粗すぎて放電の精度にバラツキが生じやすく、また、２４メッシュより大きいと、圧力損失が大きくなって送風に支障を来すからである。
【００２９】
この第４電極８は、ケーシング２の内壁に一箇所で固定できればよく、ケーシング２の内部空間の断面全部をカバーしていなくてもよいが、ケーシング２を吸込口２ａ側から見たとき、少なくとも第３電極７と重なって対向している必要がある。また、本実施形態では第４電極８をイオン発生装置１０１側に設けている。そのため、第２電極５と第４電極８はともに接地電位にある。従って、隣接する第２，第４電極５，８間に電位差が存在せず、電界も生じないので、第３，第４電極７，８間で電界を起こすことによって発生する風をスムーズにイオン発生装置１０１に送ることができるのである。
【００３０】
ケーシング２の外部に配設された直流電源９は、負極が第３電極７を電圧印加用電極とし、正極が第４電極８を接地用電極として接続されており、第４電極８を接地電位として第３，第４電極７，８間に直流電源９から所定の直流電圧が印加されるようになっている。
【００３１】
次に、以上のように構成されたイオン送り装置１の動作の一例を説明する。交流電源６を用いて第２電極５を接地電位として第１電極４に実効値１．５ｋＶ、周波数２０ｋＨｚの交流電圧を印加するとともに、直流電源９を用いて第２気流発生電極８を接地電位として第３電極７に−１５ｋＶの負の直流電圧を印加した。
【００３２】
これにより、第１、第２電極４，５を離間する誘電体３の表面で放電が起こり、正イオン及び負イオンが生成するとともに、第３，第４電極７，８間に電界が生じ、針状部７ａの先端から空気分子に電子が移動し、空気分子が負に帯電する。これにより、相対的に正の電位にある第４電極８側へ帯電した空気分子が加速されながら移動することになる。従って、ケーシング２内で空気の流れが起こり、吸込口２ａから吹出口２ｂへと抜ける風が生ずる。この風に乗って、イオン発生装置１０１の動作によって空間に生成した正イオンと負イオンが吹出口２ｂからケーシング２の外部へ送出される。
【００３３】
このとき、吹出口２ｂから送出される正イオン及び負イオンの濃度を、誘電体３から吹出口２ｂ方向に１０ｃｍだけ離れた位置に配した空気イオンカウンタによって測定したところ、正イオン濃度は２５０，０００個／ｃｍ3、負イオン濃度は５００，０００個／ｃｍ3であり、第３電極７に電圧を印加しなかった場合（正・負イオンともに２５，０００個／ｃｍ3 ）に比べて一桁も上昇させることができた。
【００３４】
よって、本実施形態のイオン送り装置１によると、空間に生成した正・負のイオンが中和して消滅してしまう前に、風によってイオンを送ることができる。これにより、正・負のイオンは空気中の浮遊細菌の表面に付着され、化学反応によって生成した活性種の作用で細菌を効率よく殺菌除去できる。また、負イオンをリッチな状態で送風できるので、人間の気分をリラックスさせる効果も相乗効果として得られる。
【００３５】
＜第２の実施形態＞
本発明の第２の実施形態について図面を参照して説明する。図３は本実施形態に係るイオン送り装置の概略的な側面断面図である。図３において、２１は少なくとも吸込口２１ａと吹出口２１ｂとを有するイオン送り装置１１のケーシングであり、例えば、一端が吹出口２１ｂとして開放されるとともに、側面の周方向に複数の吸込口２１ｂが設けられた直方体状に形成されている。３１はケーシング２内の吸込口２１ａより下方に略水平に配設され、後述する第１、第２電極４１，５１を隔離させるための誘電体であり、例えば、厚さ１．３ｍｍの平板型パイレックス（Ｒ）製ガラス板を好適に使用できる。
【００３６】
誘電体３１の下方には、第１電極４１が誘電体３１の底面３１ａと部分的に接触するように配設されており、本実施形態ではその一例として、直径１ｍｍ、長さ２０ｍｍ、先端曲率０．１ｍｍ以下の針状に形成された５本の針状部４１ａが２０ｍｍの間隔で一列に突設されたステンレスＳＵＳ３０４製の板状部４１ｂを有した針状電極を用いている。この第１電極４１は、針状部４１ａの先端でもって誘電体３１の底面３１ａに接するように板状部４１ｂを介してケーシング２１内の底面に装着されている。尚、第１電極４１は針状である必要はなく、線形やメッシュ状としてもよい。但し、有効にイオンを発生するために必要な印加電圧は、針状、線形、メッシュ状の順に増大するため、省エネルギーの観点から針状の電極を使用するのが理想的である。
【００３７】
誘電体３１の上方には、第２電極５１が誘電体３１の上面３１ｂと接触するように配設されており、本実施形態ではその一例として、線径０．８ｍｍ、目開き数９メッシュ、大きさ３０ｍｍ×１５０ｍｍのステンレスＳＵＳ３０４製の網状電極を用いている。この第２電極５１は誘電体３１の上面３１ｂに密着している。これにより、一対の第１，第２電極４１，５１は、図示の如く、誘電体３１を挟んで対向している。
【００３８】
ケーシング２１の外部に配された第１交流電源６１ａは、第１電極４１を電圧印加用電極とし、第２電極５１を接地用電極として接続されており、第２電極５１を接地電位として第１，第２電極４１，５１間に第１交流電源６１ａから所定の第１の交流電圧が印加されるようになっている。そして、このような誘電体３１、第１，第２電極４１，５１及び第１交流電源６１ａから本実施形態で言うイオン発生装置１１１が構成されている。
【００３９】
また、ケーシング２１内の吸込口２１ａより上方には、電界印加手段としての第３電極７１が第２電極５１と所定の距離を有して配設されている。第３電極７１としては、例えば、線径０．８ｍｍ、目開き数９メッシュ、大きさ３０ｍｍ×１５０ｍｍのステンレスＳＵＳ３０４製の網状電極を使用できる。従って、図示の如く、第３電極７１に対してイオン発生装置１１１側に吸込口２１ａが存在し、イオン発生装置１１１と反対側に吹出口２１ｂが存在するという位置関係が成立している。
【００４０】
ケーシング２１の外部に配された第２交流電源６１ｂは、接地電位に接続されるとともに、第３電極７１を電圧印加用電極として接続されており、第３電極７１に第２交流電源６１ｂから前記第１の交流電圧と逆位相の所定の第２の交流電圧が印加されるようになっている。
【００４１】
次に、以上のように構成されたイオン送り装置１１の動作の一例を説明する。第１交流電源６１ａを用いて第２電極５１を接地電位として第１電極４１に実効値１．５ｋＶ、周波数２０ｋＨｚの第１の交流電圧を印加するとともに、第３電極７１に第１の交流電圧の位相と逆位相の実効値１．５ｋＶ、周波数２０ｋＨｚの第２の交流電圧を印加した。
【００４２】
これにより、第１，第２電極４１，５１を離間する誘電体３１の表面で放電が起こり、第１電極４１の極性が反転するごとに、正イオンと負イオンが交互に生成するとともに、第２，第３電極５１，７１間に交互に極性の変化する電界が生じる。このとき、第１の交流電圧と第２の交流電圧は互いに逆位相なので、第３電極７１は、イオン発生装置１１１の動作によって空間に生成したイオンが帯びている電荷とは反対の極性を有することになる。そのため、正・負イオンともに加速されながら速やかに第３電極７１側に移動する。これにより、ケーシング２１内で吸込口２１ａから吹出口２１ｂへと抜けるイオンの流れが起こり、正イオンと負イオンが吹出口２１ｂからケーシング２１の外部へ送出される。
【００４３】
このとき、吹出口２１ｂから送出される正イオン及び負イオンの濃度を、誘電体３１の表面から吹出口２１ｂ方向に１０ｃｍだけ離れた位置に配した空気イオンカウンタによって測定したところ、正イオン濃度は２５０，０００個／ｃｍ3、負イオン濃度は５００，０００個／ｃｍ3であり、第３電極７に電圧を印加しなかった場合（正・負イオンともに２５，０００個／ｃｍ3 ）に比べて一桁も上昇させることができた。
【００４４】
よって、本実施形態のイオン送り装置１１によると、空間に生成した正・負のイオンが中和して消滅してしまう前に、電界によってイオンを送ることができる。これにより、正・負のイオンは空気中の浮遊細菌の表面に付着し、化学反応によって生成した活性種の作用で細菌を効率よく殺菌除去できる。また、負イオンをリッチな状態で送風できるので、人間の気分をリラックスさせる効果も相乗効果として得られる。
【００４５】
＜第３の実施形態＞
本発明の第３の実施形態について図面を参照して説明する。図４は本実施形態に係るイオン送り装置の概略的な断面図である。図４において、２２は少なくとも吸込口２２ａと吹出口２２ｂとを有するイオン送り装置１２のケーシングであり、例えば、両端が吸込口２２ａと吹出口２２ｂとして開放された直方体状に形成されている。ケーシング２２内部の吸込口２２ａから吹出口２２ｂに至る空間は、アクリル等の樹脂から成る仕切板３２によって第１空間２２ｃと第２空間２２ｄとに仕切られている。
【００４６】
第１空間２２ｃ内の吸込口２２ａ側には、第１電極４２が配設されている。本実施形態ではその一例として、直径１ｍｍ、長さ２０ｍｍ、先端曲率０．１ｍｍ以下の針状に形成された３本の針状部４２ａが２０ｍｍの間隔で一列に突設されたステンレスＳＵＳ３０４製の板状部４２ｂを有した針状電極を用いており、針状部４２ａが吹出口２２ｂ側に向くようにケーシング２２内の側面に板状部４２ｂを介して装着されている。尚、第１電極４２は針状である必要はなく、線形やメッシュ状としてもよい。但し、有効にイオンを発生するために必要な印加電圧は、針状、線形、メッシュ状の順に増大するため、省エネルギーの観点から針状の電極を使用するのが理想的である。
【００４７】
第１空間２２ｃ内の吹出口２２ｂ側には、第２電極５２が配設されている。本実施形態ではその一例として、線径０．８ｍｍ、目開き数９メッシュ、大きさ３０ｍｍ×１５０ｍｍのステンレスＳＵＳ３０４製の網状電極を用いており、第１電極４２の針状部４２ａの先端から１０ｍｍの間隔を有して第１電極４２と対向するようにケーシング２２の内壁に装着されている。
【００４８】
ケーシング２２の外部に配された第１直流電源９２ａは、正極が第１電極４２を電圧印加用電極とし、負極が第２電極５２を接地用電極として接続されており、第２電極５２を接地電位として第１，第２電極４２，５２間に第１直流電源９２ａから正の直流電圧が印加されるようになっている。そして、このような第１，第２電極４２，５２及び第１直流電源９２ａから本実施形態で言う第１のイオン送り装置１２１が構成されている。
【００４９】
一方、第２空間２２ｄ内の吸込口２２ａ側には、第３電極７２が配設されておいる。本実施形態ではその一例として、直径１ｍｍ、長さ２０ｍｍ、先端曲率０．１ｍｍ以下の針状に形成された３本の針状部７２ａが２０ｍｍの間隔で一列に突設されたステンレスＳＵＳ３０４製の板状部７２ｂを有した針状電極を用いており、針状部７２ａが吹出口７２ｂ側に向くようにケーシング２２内の側面に板状部７２ｂを介して装着されている。尚、第３電極７２は針状である必要はなく、線形やメッシュ状としてもよい。但し、有効にイオンを発生するために必要な印加電圧は、針状、線形、メッシュ状の順に増大するため、省エネルギーの観点から針状の電極を使用するのが理想的である。
【００５０】
第２空間２２ｄ内の吹出口２２ｂ側には、第４電極８２が配設されている。本実施形態ではその一例として、線径０．８ｍｍ、目開き数９メッシュ、大きさ３０ｍｍ×１５０ｍｍのステンレスＳＵＳ３０４製の網状電極を用いており、第３電極７２の針状部４２ａの先端から１０ｍｍの間隔を有して第１電極７２と対向するようにケーシング２２の内壁に装着されている。
【００５１】
ケーシング２２の外部に配された第２直流電源９２ｂは、負極が第３電極７２を電圧印加用電極とし、正極が第４電極８２を接地用電極として接続されており、第４電極８２を接地電位として第３，第４電極７２，８２間に第１直流電源９２ａから負の直流電圧が印加されるようになっている。そして、このような第３，第４電極７２，８２及び第２直流電源９２ｂから本実施形態で言う第２のイオン送り装置１２２が構成されている。
【００５２】
次に、以上のように構成されたイオン送り装置１２の動作の一例を説明する。まず、第１直流電源９２ａを用いて第２電極５２を接地電位として第１電極４２に＋１５ｋＶの正の直流電圧を印加するとともに、第２直流電源９２ｂを用いて第４電極８２を接地電位として第３電極７２に−１５ｋＶの負の直流電圧を印加した。
【００５３】
これにより、第１電極４２から第１空間２２ｃ内の空気分子に正電荷が移動して正イオンが生成し、第３電極７２から第２空間２２ｄ内の空気分子に負電荷が移動して負イオンが生成するとともに、第１，第２電極４２，５２間に正から負への電界が生じ、第３，第４電極７２，８２間に負から正への電界が生じる。このとき、第２電極５２と第４電極８２は、第１のイオン送り装置１２１，第２のイオン送り装置１２２の動作によって空間に生成したと正又は負イオンの電荷とは反対の極性を有することになる。そのため、第１空間２２ｃ内で正イオンが加速されなら速やかに第２電極５２側に移動するとともに、第２空間２２ｄ内で負イオンが加速されながら速やかに第４電極７２側に移動する。これにより、ケーシング２２内の第１空間２２ｃ及び第２空間２２ｄで吸込口２２ａから吹出口２２ｂへと抜けるイオンの流れが起こり、正イオンと負イオンが混合されて吹出口２２ｂからケーシング２２の外部へ送出される。
【００５４】
このとき、吹出口２１ｂから送出される正イオン及び負イオンの濃度を、誘電体３１から吹出口２１ｂ方向に１０ｃｍだけ離れた位置に配した空気イオンカウンタによって測定したところ、正イオン濃度は３００，０００個／ｃｍ3、負イオン濃度は３００，０００個／ｃｍ3であった。
【００５５】
次に、第１直流電源９２ａを用いて第２電極５２を接地電位として第１電極４２に＋１０ｋＶの正の直流電圧を印加するとともに、第２直流電源９２ｂを用いて第４電極８２を接地電位として第３電極７２に−１５ｋＶの負の直流電圧を印加した。
【００５６】
このとき、吹出口２１ｂから送出される正イオン及び負イオンの濃度を、誘電体３１から吹出口２１ｂ方向に１０ｃｍだけ離れた位置に配した空気イオンカウンタによって測定したところ、正イオン濃度は２００，０００個／ｃｍ3、負イオン濃度は３００，０００個／ｃｍ3であった。
【００５７】
よって、本実施形態のイオン送り装置１２によると、空間に生成した正・負のイオンが中和して消滅してしまう前に、電界によってイオンを送ることができる。これにより、正・負のイオンは空気中の浮遊細菌の表面に付着され、化学反応によって生成した活性種の作用で細菌を効率よく殺菌除去できる。また、第１電極４２又は第３電極７２の少なくとも一方の電極に印加する電圧を調整することにより、送られる正・負イオンの比率を様々に可変することができる。
【００５８】
＜第４の実施形態＞
本発明の第４の実施形態について図面を参照して説明する。図５は本実施形態に係る空気清浄機の概略的な側面断面図である。この空気清浄機には、上記第１の実施形態によるイオン送り装置（図１参照）の構成が備えられている。尚、図５において図１に示すイオン送り装置と共通の部材には同一の符号を附し、その詳細な説明を省略する。
【００５９】
図５に示すように、空気清浄機１３のケーシング１４の下方には、スリット状の空気の吸込口１４ａが開口形成されている。また、ケーシング１４の天板にも同じくスリット状の空気の吹出口１４ｂが開口形成されている。１５は吸込口１４ａにケーシング１４の内部から装着された除塵フィルタである。１６は第４電極８とイオン発生装置との間の空気の流通路に装着された脱臭フィルタである。
【００６０】
次に、以上のように構成された空気清浄機１３の動作の一例について説明する。交流電源６を用いて第２電極５を接地電位として第１電極４に実効値１．５ｋＶ、周波数２０ｋＨｚの交流電圧を印加するとともに、直流電源９を用いて第４電極８を接地電位として第３電極７に−１５ｋＶの直流電圧を印加した。
【００６１】
これにより、第１，第２電極４，５を離間する誘電体３の表面で放電が起こり、正イオン及び負イオンが生成するとともに、第３，第４電極７，８間に電界が生じ、針状部７ａの先端から空気分子に電子が移動し、空気分子が負に帯電する。これにより、相対的に正の電位にある第４電極８側へ帯電した空気分子が加速されながら移動することになる。従って、ケーシング１４内で空気の流れが起こり、吸込口１４ａから吹出口１４ｂへと抜ける風が生ずる。この風に乗って、イオン発生装置の動作によって空間に生成した正イオンと負イオンが吹出口１４ｂからケーシング１４の外部へ送出される。
【００６２】
このとき、吹出口１４ｂから送出される正イオン及び負イオンの濃度を、吹出口１４ｂから１０ｃｍだけ離れた位置に配した空気イオンカウンタによって測定したところ、正イオン濃度は１５０，０００個／ｃｍ3、負イオン濃度は１５０，０００個／ｃｍ3であった。
【００６３】
また、この空気清浄機１３による殺菌性能を評価するため、空気清浄機１３を縦２ｍ×横２．５ｍ×高さ２．７ｍの対象区域に設置し、大腸菌をミスト状に散布し、空気清浄機１３の運転を開始して、時間の経過とともに対象区域内の大腸菌数の変化をBiotest Hyton RCSエアサンプラーで追跡したところ、約１時間の運転で菌数は５１％減少した。従って、本発明に係るイオン送り装置を搭載した空気清浄機１３の運転によって、空気中の浮遊細菌を適度に殺菌除去できる。
【００６４】
＜第５の実施形態＞
本発明の第５の実施形態について図面を参照して説明する。図６は本実施形態に係る空気調和機の概略的な側面断面図である。この空気清浄機には、上記第１の実施形態によるイオン送り装置１（図１参照）の構成が備えられている。尚、図６において図１に示すイオン送り装置と共通の部材には同一の符号を附し、その詳細な説明を省略する。
【００６５】
図６に示すように、空気調和機２３のケーシング２４の前面及び天面には、スリット状の空気の吸込口２４ａが開口形成されている。また、ケーシング２４の吸込口２４ａの下方には風向き調整用のルーバ２５を有した空気の吹出口２４ｂが形成されている。２６は吸込口２４ａにケーシング２４の内部から装着された除塵フィルタである。２７は熱交換器であり、２８はファンである。
【００６６】
次に、以上のように構成された空気調和機２３の動作の一例について説明する。交流電源６（図１参照）を用いて第２電極５（図１参照）を接地電位として第１電極４（図１参照）に実効値１．５ｋＶ、周波数２０ｋＨｚの交流電圧を印加するとともに、直流電源９（図１参照）を用いて第４電極８（図１参照）を接地電位として第３電極７（図１参照）に−１５ｋＶの直流電圧を印加した。同時に、ファン２８を回転動作させて空気調和機２３の運転を開始した。
【００６７】
これにより、第１，第２電極４，５（図１参照）を離間する誘電体３の表面で放電が起こり、正イオン及び負イオンが生成するとともに、第３，第４電極７，８間に電界が生じ、針状部７ａの先端から空気分子に電子が移動し、空気分子が負に帯電する。これにより、相対的に正の電位にある第４電極８側へ帯電した空気分子が加速されながら移動することになる。従って、ケーシング２４内で空気の流れが起こり、吸込口２４ａから吹出口２４ｂへと抜ける風が生ずる。
【００６８】
また、外部の空気は、ファン２８の回転によって吸込口２４ａからケーシング２４内に吸い込まれ、熱交換器２７を通過する際に熱交換された後、吹出口２４ｂからルーバ２５に風向きを調整されて吹き出される。この風によっても、上記の正イオンと負イオンが吹出口２４ｂからケーシング２４の外部へ送出される。
【００６９】
このとき、吹出口２４ｂから送出される正イオン及び負イオンの濃度を、吹出口２４ｂから１０ｃｍだけ離れた位置に配した空気イオンカウンタによって測定したところ、正イオン濃度は１５０，０００個／ｃｍ3、負イオン濃度は１５０，０００個／ｃｍ3であった。
【００７０】
また、この空気調和機２３による殺菌性能を評価するため、空気調和機２３を縦２ｍ×横２．５ｍ×高さ２．７ｍの対象区域に設置し、大腸菌をミスト状に散布し、空気調和機２３の運転を開始して、時間の経過とともに対象区域内の大腸菌数の変化をBiotest Hyton RCSエアサンプラーで追跡したところ、約１時間の運転で菌数は５１％減少した。従って、本発明に係るイオン送り装置１を搭載した空気調和機２３の運転によって、空気中の浮遊細菌を適度に除菌できる。
【００７１】
尚、本実施形態によれば、ファン２８の回転を停止した場合でも、イオン送り装置１のみを動作させることによって正・負のイオンの送風が可能であり、この場合は、省エネルギーに空気中の浮遊細菌の殺菌除去効果を得ることができる。
【００７２】
尚、本発明によるイオン送り装置が搭載される空間殺菌装置は、上記の空気清浄機や空気調和機に限定されない。その他として、例えば、除湿器、加湿器、冷蔵庫、電気ファンヒータ、石油ファンヒータ、ガスファンヒータ、電気ストーブ等に搭載することによって、同様な空気浄化機能の得られる空間殺菌装置を提供できる。
【００７３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によるイオン送り装置によると、イオン発生装置の動作によって空間に生成した正イオン及び負イオンが中和して消滅する前に、遠くへ送ることができ、安定した正イオン及び負イオンの供給を確保できる。
【００７４】
また、このようなイオン送り装置の構成を備えた空気清浄機や空気調和機等の装置は空間殺菌装置として機能し、居住空間に正・負のイオンを送って空気中の浮遊細菌の表面で結合させ、これらが反応して生ずる活性種によって、効率的に空気中の浮遊細菌を殺菌除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施形態に係るイオン送り装置の概略的な側面断面図である。
【図２】 そのイオン送り装置におけるイオン発生部の一部を破砕して示す斜視図である。
【図３】 本発明の第２の実施形態に係るイオン送り装置の概略的な斜視側面断面図である。
【図４】 本発明の第３の実施形態に係るイオン送り装置の概略的な斜視側面断面図である。
【図５】 本発明の第４の実施形態に係る空気清浄機の概略的な斜視側面断面図である。
【図６】 本発明の第５の実施形態に係る空気調和機の概略的な斜視側面断面図である。
【符号の説明】
１，１１，１２ イオン送り装置
１０１，１１１ イオン発生装置
１２１ 第１のイオン送り装置
１２２ 第２のイオン送り装置
２，２１，２２，１４，２４ ケーシング
３，３１ 誘電体
３２ 仕切板
４，４１，４２ 第１電極
５，５１，５２ 第２電極
６ 交流電源
６１ａ 第１交流電源
６１ｂ 第２交流電源
７，７１，７２ 第３電極
８，８１，８２ 第４電極
９ 直流電源
９２ａ 第１直流電源
９２ｂ 第２直流電源
１３ 空気清浄機
２３ 空気調和機
２８ ファン
Claims (8)
- 正イオンとしてＨ + （Ｈ 2 Ｏ） ｍ （ｍは任意の自然数）と負イオンとしてＯ 2 - （Ｈ 2 Ｏ） n （ｎは任意の自然数）とを発生させるイオン発生装置と、前記イオン発生装置への送風路に正又は負の電界を起こす電界印加手段とを備え、該電界印加手段により空間に電界を起こすことによって発生する風により、前記正イオン及び負イオンを空気中に送出することによって、空気中に浮遊する細菌に前記正イオン及び負イオンが付着してこれを殺菌することを特徴とする殺菌方法。
- 正イオンとしてＨ+（Ｈ2Ｏ）ｍ（ｍは任意の自然数）と負イオンとしてＯ2 -（Ｈ2Ｏ）n（ｎは任意の自然数）とを発生させるイオン発生装置と、前記イオン発生装置への送風路に正又は負の電界を起こす電界印加手段とを備え、前記正イオン及び負イオンの量を該電界印加手段により空間に電界を起こすことによって発生する風により、増量して空気中に送出することを特徴とするイオン送り装置。
- 前記電界印加手段は、一方を電圧印加用電極、他方を接地用電極とした一対の電極からなり、前記接地用電極を前記イオン発生装置側に配置してなることを特徴とする請求項２に記載のイオン送り装置。
- 前記接地用電極は、目開き数９〜２４メッシュの範囲の網状電極であることを特徴とする請求項３に記載のイオン送り装置。
- 前記電圧印加用電極に印加する電圧は、負の直流電圧であることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載のイオン送り装置。
- 絶縁体を挟んで対向する第１，第２電極と、前記第２電極と所定の距離を有して隔離され対向する第３電極と、を有し前記第２電極は接地用電極とし、前記第１電極に接続され前記第１電極に交流電圧を印加する第1の交流電圧印加手段と、前記第３電極に接続され前記第３電極に交流電圧を印加する第２の交流電圧印加手段と、を備え、前記第１の交流電圧印加手段が前記第１電極に印加する交流電圧と、前記第２の交流電圧印加手段が前記第３電極に印加する交流電圧との位相を逆位相とする構成を有することを特徴とするイオン送り装置。
- 一端が吹出口として開放されるともに、側面の周方向に複数の吸込口が設けられた直方体状のケーシングを有し、該ケーシング内に前記誘電体を挟んで対向する第１，第２電極から成るイオン発生装置及び前記第３電極が配設され、前記第３電極に対して前記イオン発生装置側に前記吸込口が位置し、前記イオン発生装置と反対側に吹出口が位置することを特徴とする請求項６に記載のイオン送り装置。
- 請求項２〜請求項７のいずれかに記載した構成を有し、正イオンと負イオンとが細菌の表面で結合するときに発生する活性種の作用により空間中の細菌を殺菌することを特徴とする空間殺菌装置。
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