JP4488836B2 - 空気調節装置 - Google Patents

Description

本発明は、室内の空気を取り込んで送出する空気調和機や空気清浄機等の空気調節装置に関し、特に空気とともにイオンを送出する空気調節装置に関する。

従来の空気清浄機は特許文献１に開示されている。この空気清浄機はハウジングの前面に吸気口が設けられ、上部に吹出口が設けられる。吸気口と吹出口とは通気路により連通し、通気路内に送風機が配される。送風機と吸気口との間には塵埃を捕集するフィルターが設けられている。また、吹出口の近傍には通気路内にプラスイオンとマイナスイオンを放出するイオン発生装置が設けられている。

送風機を駆動すると吸気口から取り込まれた室内の空気はフィルターにより塵埃が除去される。イオン発生装置により発生したイオンは通気路を流通する空気流により吹出口から送出される。室内に送出されたプラスイオンとマイナスイオンは室内のカビ菌やウィルス等の浮遊菌を取り囲んで破壊する。これにより、殺菌効果を得ることができる。

特開２００２−１０２３２７号公報（第４頁−第１０頁、第８図）

しかしながら、上記従来の空気清浄機によると、イオン発生装置により発生したプラスイオンとマイナスイオンとが通気路を流通する空気流によって吹出口までの通気路内でイオンが同士が衝突して消滅する。従って、安定して多量のイオンを送出することができない問題や、衝突により一方のイオンが消滅してイオン量のバランスが崩れる問題があった。

本発明は、イオン発生装置を具備した空気調節装置において、バランスよく安定して多量のイオンを送出できる空気調節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の空気調節装置は、吸気口から空気を取り込んで通気路を介して吹出口から送出する送風機と、前記通気路に臨んで互いに隣接して配されるとともにイオンを発生する第１、第２放電部を有したイオン発生部とを備えた空気調節装置において、前記第１放電部によりプラスイオン、前記第２放電部によりマイナスイオンを発生させるとともに、前記第１、第２放電部が前記通気路を流通する空気流に直交する方向に並んで配置され、前記第１放電部を通過する気流と前記第２放電部を通過する気流が並行して流通するようにして、さらに前記第１、第２放電部を仕切る仕切壁を前記通気路内に空気流に沿って設けたことを特徴としている。

この構成によると、送風機の駆動によって吸気口から取り込まれた空気は通気路を流通する。イオン発生部の第１放電部で発生したイオンと第２放電部で発生したイオンとは仕切壁により互いに隔てられ、通気路を流通する空気流により吹出口から送出される。

イオン発生部の第１放電部で発生したプラスイオンと第２放電部で発生したマイナスイオンとは仕切壁により互いに隔てられ、通気路を流通する空気流により吹出口から送出される。室内に送出されたプラスイオンとマイナスイオンとは室内の浮遊菌を取り囲んで破壊する。

また本発明の空気調節装置は、前記通気路が前記送風機の周囲に設けられ、前記通気路の周壁に前記イオン発生部を配置したことを特徴としている。この構成によると、送風機から排気された空気は遠心力により通気路の外周面に沿って流通し、外周面に設けられたイオン発生部で発生したイオンを含んで吹出口から送出される。

本発明の空気調節装置によると、イオンを発生する第１、第２放電部が通気路を流通する空気流に直交する方向に並んで配置されるとともに、第１、第２放電部を仕切る仕切壁を設けたので、イオンの衝突を低減してバランスよく安定して多量のイオンを送出することができる。

また、第１放電部によりプラスイオンを発生するとともに、第２放電部によりマイナスイオンを発生するので、プラスイオンとマイナスイオンとの衝突を低減してバランスよく安定して多量のイオンを送出することができ、殺菌効果を安定して得ることができる。さらに仕切壁を通気路内に設けたので、通気路を流通する気流に乗るイオンの衝突を容易に低減することができる。

また本発明の空気調節装置によると、送風機の周囲に設けられた通気路の周壁にイオン発生部を配置したので、空気流に沿って仕切壁を配置してイオンと仕切壁との衝突を低減することができる。

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は一実施形態の空気清浄機を示す斜視図である。空気清浄機１はベース１１の支持により本体部１０が立設されている。本体部１０の前面は前面パネル１２により覆われている。前面パネル１２には室内の空気を取り込む吸気口１３が設けられるとともに、本体部１０と前面パネル１２との隙間により側面吸気口１４が形成されている。本体部１０の上部にはユーザ操作を行う操作パネル１５が設けられる。

図２は空気清浄機１の前面パネル１２を取り外した状態を示す側面断面図である。本体部１０内には軸方向に吸気して周方向に排気するシロッコファンから成る送風機２５が設けられる。送風機２５は吸気側が吸気口１３に面して配され、通気口２７を有する通気パネル２８により前面が覆われる。

通気パネル２８によって本体部１０の後部には上下に延びる通気路３１が形成される。通気路３１は上方に向けて開口する吹出口２９が設けられるとともに、斜め上方に屈曲して前方に開口する吹出口３０が設けられる。これにより、送風機２５の排気が吹出口２９、３０に導かれる。

送風機２５と吹出口２９との間にはイオン発生装置２６が設けられている。図４に示すように、イオン発生装置２６は高圧電圧の印加によりイオンを発生するイオン発生素子１１０(イオン発生部)を有している。

図５、図６はそれぞれイオン発生素子１１０の平面図及び側面断面図を示している。イオン発生素子１１０は、誘電体１１１、第１、第２放電部１１２、１１３及びコーティング層１１４を有している。第１、第２放電部１１２、１１３は電圧印加回路１２０に接続され、第１放電部１１２がプラスイオンを発生して、第２放電部１１３がマイナスイオンを発生する。これにより、イオン独立発生方式のイオン発生装置２６が構成されている。

誘電体１１１は、略直方体状の上部誘電体１１１ａと下部誘電体１１１ｂを貼り合わせて成る（例えば縦１５［ｍｍ］×横３７［ｍｍ］×厚み０．４５［ｍｍ］）。誘電体１１１の材料として、高純度アルミナ、結晶化ガラス、フォルステライト、ステアタイト等のセラミック等の無機物や、耐酸化性に優れたポリイミドやガラスエポキシ等の樹脂等の有機物を使用することができる。

耐食性の面で誘電体１１１の材料として無機物を選択する方が望ましく、更に、成形性や電極形成の容易性の面でセラミックを用いて成形するのが好適である。また、後述する放電電極１１２ａ、１１３ａと誘導電極１１２ｂ、１１３ｂとの間の絶縁抵抗は均一であることが望ましいため、誘電体１１１の材料としては、密度ばらつきが少なく、その絶縁率が均一であるものほど好適である。

第１、第２放電部１１２、１１３は通気路３１を流通する空気流の方向に対して直交するように左右に隣接して設けられている。これにより、詳細を後述するように、一方の放電部上を通過した空気流が他方の放電部上を通過しない。このため、イオン独立放出方式の効果を活かして第１、第２放電部１１２、１１３で発生したイオンの減衰を抑えて効率的でバランスの良いイオン放出を行うことが可能となる。

第１、第２放電部１１２、１１３は対向配置される放電電極１１２ａ、１１３ａと誘電電極１１２ｂ、１１３ｂとを有している。放電電極１１２ａ、１１３ａは上部誘電体１１１ａの表面に一体的に形成されている。放電電極１１２ａ、１１３ａの材料として、導電性を有するものであれば特に制限なく使用することができる。例えばタングステンのように、放電によって溶融等の変形を起こさないことが望ましい。

放電電極１１２ａ、１１３ａは、電界集中させて放電を起こす放電部位１１２ｊ、１１３ｊと、この周囲を取り囲む導電部位１１２ｋ、１１３ｋと、接続端子部１１２ｅ、１１３ｅとを有している。これらは全て同一パターン上にあり、印加される電圧が等しくなっている。

放電部位１１２ｊ、１１３ｊは先端が尖った針状のパターンが複数形成され、それぞれプラス電位によりプラスイオンが発生するとともにマイナス電位によりマイナスイオンが発生する。この時、放電を起こす放電部位１１２ｊの周囲を同電位の導電部位１１２ｋにより取り囲むため、放電部位１１２ｊから発生したプラスイオンはプラス電位の導電部位１１２ｋによって反発される。これにより、プラスイオンが逆極性でマイナス電位の放電部位１１３ｊに捕らえられて中和することを防止することができる。

同様に、放電を起こす放電部位１１３ｊの周囲を同電位の導電部位１１３ｋにより取り囲むため、放電部位１１３ｊから発生したマイナスイオンはマイナス電位の導電部位１１３ｋによって反発される。これにより、マイナスイオンが逆極性でプラス電位の放電部位１１２ｊに捕らえられて中和することを防止することができる。従って、イオン発生の効率を向上することができるようになっている。

誘導電極１１２ｂ、１１３ｂは上部誘電体１１１ａを挟んで、放電電極１１２ａ、１１３ａと平行に設けられている。このような配置によって、放電電極１１２ａ、１１３ａと誘導電極１１２ｂ、１１３ｂとの距離（以下、「電極間距離」という）を一定とすることができる。従って、放電電極１１２ａ、１１３ａと誘導電極１１２ｂ、１１３ｂとの間の絶縁抵抗を均一化して放電状態を安定させ、イオンを良好に発生させることができる。

尚、誘電体１１１を円柱状とした場合には、放電電極１１２ａ、１１３ａを円柱の外周表面に設けるとともに、誘導電極１１２ｂ、１１３ｂを軸状に設けることによって、前記電極間距離を一定とすることができる。

誘導電極１１２ｂ、１１３ｂの材料としては、放電電極１１２ａ、１１３ａと同様に、導電性を有するものであれば、特に制限なく使用することができる。例えばタングステンのように、放電によって溶融等の変形を起こさないことが望ましい。

下部誘電体１１１ｂの下面には放電電極接点１１２ｃ、１１３ｃ及び誘導電極接点１１２ｄ、１１３ｄが設けられる。放電電極接点１１２ｃ、１１３ｃは放電電極１１２ａ、１１３ａと同一面に設けられた接続端子１１２ｅ、１１３ｅ及び接続経路１１２ｇ、１１３ｇを介して、放電電極１１２ａ、１１３ａと電気的に導通されている。従って、放電電極接点１１２ｃ、１１３ｃに銅線やアルミ線等から成るリード線を介して電圧印加回路１２０に接続すると、放電電極１１２ａ、１１３ａと電圧印加回路１２０とを電気的に導通させることができる。

誘導電極接点１１２ｄ、１１３ｄは、誘導電極１１２ｂ、１１３ｂと同一面に設けられた接続端子１１２ｆ、１１３ｆ及び接続経路１１２ｈ、１１３ｈを介して、誘導電極１１２ｂ、１１３ｂと電気的に導通されている。従って、誘導電極接点１１２ｄ、１１３ｄに導線やアルミ線等のリード線を介して電圧印加回路１２０に接続すると、誘導電極１１２ｂ、１１３ｂと電圧印加回路１２０とを電気的に導通させることができる。

放電電極接点１１２ｃ、１１３ｃと誘導電極接点１１２ｄ、１１３ｄは全て誘電体１１１の表面であって放電電極１１２ａ、１１３ａが設けられた上面以外の面に設けることが望ましい。このような構成であれば、誘電体１１１の上面に不要なリード線などが配設されないので、送風機２５（図２参照）からの空気流が乱れにくく、イオン独立発生方式の効果を最大限に発揮させることができる。

イオン発生装置２６のイオン発生素子１１０には交流波形またはインパルス波形から成る電圧が印加される。イオン発生素子１１０の印加電圧が正電圧の場合は主としてＨ⁺（Ｈ₂Ｏ）_nから成るプラスイオンを発生し、負電圧の場合は主としてＯ₂ ^-（Ｈ₂Ｏ）_mから成るマイナスイオンを発生する。ここで、ｎ、ｍは整数である。Ｈ⁺（Ｈ₂Ｏ）_n及びＯ₂ ^-（Ｈ₂Ｏ）_mは空気中の浮遊菌や臭気成分の表面で凝集してこれらを取り囲む。

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集生成して浮遊菌等を破壊する。ここで、ｎ’、ｍ’は整数である。従って、プラスイオン及びマイナスイオンを発生して吹出口２９、３０から送出することにより室内の殺菌及び臭い除去を行うことができる。

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）

尚、イオン発生装置２６を吹出口２９と送風機２５との間に配置することにより送風機２５との衝突によるイオンの消滅を防止することができる。また、イオンを発生する電極を通気路３１に配置してイオン発生装置２６の電源部等を別の位置に配置してもよい。

前面パネル１２と通気パネル２８との間には空気清浄用フィルターユニット２０及び加湿部２１が配される。吸気口１３(図１参照)に面して配される空気清浄用フィルターユニット２０は、空気清浄機に組み込むものとして設計されている。

空気清浄用フィルターユニット２０は空気の吸込み側から順にプレフィルター、脱臭フィルター、集塵フィルター（いずれも不図示）の３種類のフィルターが配設されている。プレフィルターは吸気中の大きな塵埃を捕集する。脱臭フィルター空気内の臭気成分を吸着して空気を脱臭する。集塵フィルターはＨＥＰＡフィルターから成り、微細な塵埃を捕集する。

空気清浄用フィルターユニット２０と通気パネル２８との間には所定幅の空間部３２が形成されている。空間部３２を設けることにより空気清浄用フィルターユニット２０を通過した空気が通気口２７にスムーズに流入し、圧力損失及び騒音を低減できるようになっている。加湿部２１は空間部３２の下部に配置されている。

図３は空気清浄用フィルターユニット２０を脱着した状態の正面図を示している。加湿部２１は加湿フィルター２２、トレイ２３及び水タンク２４により構成されている。水タンク２４は加湿用の水が貯水され、本体部１０の側部に着脱可能に立設されている。加湿フィルター２２は通気パネル２８により背面を塞がれており、通気口２７の一部が加湿フィルター２２の一部によって覆われている。

水タンク２４の下端にはジョイント２４ａが形成され、上面には取っ手部２４ｃが形成されている。ジョイント２４ａは本体部１０の下部に配置されたトレイ２３の一端に設けられる給水口２３ａに連結される。ジョイント２４ａ内には止水弁２４ｂが設けられる。水タンク２４をトレイ２３に装着すると、トレイ２３の給水口２３ａの弁押さえ２３ｄが止水弁２４ａが開いて、水タンク２４の水がトレイ２３に供給される。水タンク２４を取り外すと止水弁２４ｂが閉じて漏水が防止されるようになっている。

トレイ２３には上面の後部に開口部(不図示)が設けられ、保持枠２２ａにより保持される加湿フィルター２２が挿入されている。これにより、加湿フィルター２２の下端がトレイ２３内の水に浸漬される。また、送風機２５の前面に加湿フィルター２２が配されるため、空気清浄用フィルターユニット２０を取り外すことにより加湿フィルター２２を開口部から抜き出して容易に加湿フィルター２２の清掃や交換を行うことができる。加えて、送風機２５の前面に加湿部２１を配置すると加湿部２１を下方に設置することができる。このため、トレイ２３や水タンク２４の漏水による電装部品の故障を防止することができる。

加湿フィルター２２は吸水性を有する吸水材から成り、トレイ２３内の水を吸い上げて保水する。また、加湿フィルター２２は前後方向にジグザグに折曲した屏風状に形成されている。これにより、加湿フィルター２２の各壁面間を上下方向に延びた平面的に視てハニカム状の空気通路２２ｃが形成され、空気通路２２ｃ内を下方から上方に向かって空気が移動する。空気通路２２ｃをハニカム状に形成することにより、圧力損失の増加を防止することができる。

また、同図に示すように、通気路３１は送風機２５(図２参照)の周囲に一部環状に設けられ、通気路３１の周壁にイオン発生装置２６が配される。イオン発生装置２６の第１、第２放電部１１２、１１３(図５参照）は送風機２５の軸方向に並設されている。これにより、第１放電部１１２上を通過する空気流と第２放電部１１３上を通過する空気流とが並行して流通する。従って、プラスイオンとマイナスイオンとの衝突が低減される。尚、イオン発生装置２６を通気パネル２８に設けると、第１、第２放電部１１２、１１３上を通過する空気流が遠心力によって外周方向に導かれるため交差し易くなる。これにより、プラスイオンとマイナスイオンとが衝突し易くなる。

更に、通気路３１内には第１、第２放電部１１２、１１３を仕切る仕切壁４１が設けられる。図７は仕切壁４１を有した仕切部材４０を示す斜視図である。仕切部材４０は樹脂成形品から成り、背後に設けられた突起部４４によりイオン発生装置２６を挟持してイオン発生装置２６と一体化される。

仕切部材４０の正面には開口部４２、４３が設けられる。開口部４２を介して第１放電部１１２が通気路３１に臨むように露出するとともに、開口部４３を介して第２放電部１１３が通気路３１に臨むように露出する。仕切壁４１は開口部４２、４３の間に突設され、通気路３１内に突出する。

これにより、第１、第２放電部１１２、１１３で発生したプラスイオンとマイナスイオンとが仕切壁４１により隔てられる。従って、プラスイオンとマイナスイオンとの衝突をより低減することができる。

上記構成の空気調和機１において、送風機２５が駆動されると吸気口１３から本体部１０内に室内の空気が取り込まれる。吸気口１３から取り込まれた空気は矢印Ａ（図２参照）に示すように空気清浄用フィルターユニット２０を通過して塵埃が捕集され、ウィルスやアレルゲンが不活化される。空気清浄用フィルターユニット２０を通過した空気は通気口２７を介して通気路３１に流入する。

また、空気清浄用フィルターユニット２０を通過した下方の空気は加湿フィルター２２に衝突し、背面側が遮蔽されるため吸水材の折曲された壁面に沿って矢印Ｂ（図２参照）に示すように空気通路２２ｃ内を下方から上方に向かって上昇する。この時、加湿フィルター２２に保水された水分が気化して空気通路２２ｃを流通する空気内に取り込まれ、加湿された空気が通気口２７を介して通気路３１に流入する。

通気路３１を流通する空気は、イオン発生装置２６から放出されるイオンと水分子とが空気清浄機１の本体内で混合される。これにより、水分子がイオンを取り囲んだ状態で、本体の吹出口２９、３０から室内に送出される。

また、操作パネル１５(図１参照)の操作によってプラスイオン及びマイナスイオンを室内に送出するモードと、マイナスイオンのみを室内に送出するモードとを切り替えることができるようになっている。これにより、プラスイオン及びマイナスイオンを室内に送出して室内に浮遊する浮遊菌を殺菌及び臭い除去することができる。また、モードを切り替えてマイナスイオンを室内に送出してリラクゼーション効果を得ることができる。

室内に送出されるイオンは水分子により周囲が取り囲まれる。この時、加湿部２１による空気の加湿を行わない場合は粒子径が２〜３ｎｍと推定されるが、加湿部２１による加湿を行うと水分子の数が増加して粒子径が約１８ｎｍになると推定される。このため、空気中のカビ菌やウィルス等の浮遊菌とイオンとが衝突する度合が高くなる。また、空気中の塵埃にイオンが衝突した際に、イオンは水分子に保護され消滅が低減される。従って、室内の浮遊菌を迅速に除去することができる。

更に、衣類、カーテン、ソファー等の繊維とイオンが衝突した際に、イオンは水分子に取り囲まれているために保護された状態となり、イオンの消滅が低減される。従って、繊維内の奥深くに水分子に囲まれたイオンが進入して、付着した臭気成分を取り囲んで破壊し、臭いを迅速に効率よく除去することができる。

また、マイナスイオンのみを室内に送出する際も同様にイオンが水分に取り囲まれ、塵埃との衝突によるイオンの消滅が低減される。従って、リラクゼーション効果を効率よく迅速に得ることができる。

本実施形態によると、プラスイオンを発生する第１放電部１１２とマイナスイオンを発生する第２放電部１１３が通気路３１を流通する空気流に直交する方向に並んで配置されるとともに、第１、第２放電部１１２、１１３を仕切る仕切壁４１を通気路３１内に設けたので、プラスイオンとマイナスイオンとの衝突を低減することができる。

実際に吹出口３０の前方２０ｃｍの地点のプラスイオンとマイナスイオンの割合を測定したところ、仕切壁４１を設けない場合には１．４対１であったのに対し、仕切壁４１を設けた場合は１：１になった。従って、衝突による一方のイオンの消滅を低減してバランスよく安定して多量のイオンを送出することができる。

尚、本実施形態では第１放電部１１２によりプラスイオンを発生して第２放電部１１３によりマイナスイオンを発生しているが、第１、第２放電部１１２、１１３から同じイオンを発生しても同様に衝突によるイオンの消滅を低減することができる。また、本実施形態は空気清浄機１について説明しているが、第１、第２放電部１１２、１１３を有するイオン発生装置２６を搭載して空気を送出する空気調和機、除湿器、加湿器等の空気調節装置において、同様に構成することができる。更に、イオン発生装置２６に仕切壁４１を一体化することによって、イオン発生装置２６を搭載した機器からバランスよく安定して多量のイオンを送出することができる。

本発明によると、室内にイオンを送出する空気清浄機、空気調和機、加湿器、除湿器等の空気調節装置に利用することができる。

本発明の実施形態の空気清浄機を示す斜視図 本発明の実施形態の空気清浄機を示す側面断面図 本発明の実施形態の空気清浄機を示す正面図 本発明の実施形態の空気清浄機のイオン発生装置を示す斜視図 本発明の実施形態の空気清浄機のイオン発生素子を示す平面図 本発明の実施形態の空気清浄機のイオン発生素子を示す側面断面図 本発明の実施形態の空気清浄機の仕切部材を示す斜視図

符号の説明

１ 空気清浄機
１０ 本体部
１２ 前面パネル
１３ 吸気口
１４ 側面吸気口
１５ 操作パネル
２０ 空気清浄用フィルターユニット
２１ 加湿部
２２ 加湿フィルター
２３ トレイ
２４ 水タンク
２５ 送風機
２６ イオン発生装置
２７ 通気口
２８ 通気パネル
２９、３０ 吹出口
３１ 通気路
３２ 空間部
４０ 仕切部材
４１ 仕切壁
１１０ イオン発生素子（イオン発生部）
１１２ 第１放電部
１１３ 第２放電部

Claims (2)

1. 吸気口から空気を取り込んで通気路を介して吹出口から送出する送風機と、前記通気路に臨んで互いに隣接して配されるとともにイオンを発生する第１、第２放電部を有したイオン発生部とを備えた空気調節装置において、
   前記第１放電部によりプラスイオン、前記第２放電部によりマイナスイオンを発生させるとともに、
   前記第１、第２放電部が前記通気路を流通する空気流に直交する方向に並んで配置され、前記第１放電部を通過する気流と前記第２放電部を通過する気流が並行して流通するようにして、
   さらに前記第１、第２放電部を仕切る仕切壁を前記通気路内に空気流に沿って設けたことを特徴とする空気調節装置。
2. 前記通気路が前記送風機の周囲に設けられ、前記通気路の周壁に前記イオン発生部を配置したことを特徴とする請求項１に記載の空気調節装置。

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