JP4718639B2

JP4718639B2 - イオン発生カートリッジ

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Publication number: JP4718639B2
Application number: JP2010002212A
Authority: JP
Inventors: 廣士北垣内; 卓小濱; 裕康山下; 治仁宮崎; 潤片山
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2010-01-07
Filing date: 2010-01-07
Publication date: 2011-07-06
Anticipated expiration: 2028-08-28
Also published as: JP2010118351A

Description

本発明は、イオン発生装置と送風機を備えるイオン拡散装置に関し、特に、イオン発生装置を交換容易として安定したイオン供給能力を維持可能なイオン拡散装置に装着されるイオン発生カートリッジに関する。

近年、空気中に発生させたプラスイオンとマイナスイオンによって空気中に浮遊する細菌を殺菌しウイルスを不活化して、空気を清浄する作用が見出され、この技術を応用した空気清浄機などの製品が注目を集めている。

また、プラスイオンとマイナスイオンを発生させるイオン発生部は、針状の正負の放電電極と、板状の誘導電極との間でそれぞれ放電させて、正の放電電極部からプラスイオンを発生し、負の放電電極からマイナスイオンを発生するプラズマ放電式のものが知られている。針状の正負の放電電極部でプラズマ放電することで、空気および水蒸気がイオン化され、プラスイオンとマイナスイオンが発生する。プラスイオンとしては、水素イオンの周囲に複数の水分子が付着したＨ⁺（Ｈ₂Ｏ）_m（ｍは自然数）が、マイナスイオンとしては、酸素イオンの周囲に複数の水分子が付着したＯ₂ ^-（Ｈ₂Ｏ）_n（ｎは自然数）が主に発生する。

上記したＨ⁺（Ｈ₂Ｏ）_mとＯ₂ ^-（Ｈ₂Ｏ）_nとが浮遊菌の表面に付着すると、化学反応をおこ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。そのために、この活性種の分解作用により浮遊菌が破壊される。このようにして、空気中の細菌やウイルスなどの細菌類を殺菌、あるいは、不活化して除去することができるとされている。

上記したように、Ｈ⁺（Ｈ₂Ｏ）_mとＯ₂ ^-（Ｈ₂Ｏ）_nとを同時に室内に供給することで、室内の空気中に含まれる細菌類を殺菌・不活化することが可能となる。しかし、イオン発生部である針状の放電電極部に不純物や粉塵などが付着した場合には、イオン発生効果が低下してしまい、所望されるイオン発生量を供給できなくなってしまう。

空気中の細菌類を殺菌・不活化して除去するためには、細菌類に付着するプラスイオンとマイナスイオンの量が必要なので、単位容積当り所定量以上のプラスイオンとマイナスイオンが必要となって、イオン発生効果が悪化したイオン発生部は、その原因を修復するか交換することが好ましい。

そのために、空気処理ユニットやイオン拡散装置を取り外しての清掃やメンテナンスを容易とするために、空気処理ユニットやイオン拡散装置をそれらを装着するベース部に対して再脱着可能とした空気処理装置及びイオン拡散装置が既に提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許第４１１４６０２号公報

室内に、プラスイオンとマイナスイオンを供給して、空気中に浮遊する細菌類を殺菌・不活化して空気を清浄することは可能であるが、プラスイオンとマイナスイオンを同時に用いて空気中の細菌類を殺菌・不活化して除去するので、空気中に残存するプラスイオンとマイナスイオンの量は所定量以上であることが好ましく、また、同程度の量であることが好ましい。

さらに、送風機などを用いてイオン発生装置のイオン発生部から発生するプラス及びマイナスのイオンを拡散する際に、単にイオン発生部に送風して、気流に乗せて拡散する方法では、プラス及びマイナスのイオンが衝突して中和してしまい、イオンのまま空気中に均一に分散させることは困難である。また、プラス及びマイナスのイオンを別々に発生して、別々に送風して搬送する方法では、イオン同士が衝突して中和することを防止して、遠くまで搬送させることはできるが、プラス及びマイナスのイオンの分散量が均一とならず、所望の殺菌効果や不活化効果を発揮することはできない。

そのために、プラス及びマイナスのイオンを均一に発生して、室内に送出した単位容積当りの残存量を多くし、その割合も略同じとするイオン拡散装置が望まれている。さらには、イオン発生部のメンテナンスを容易とする構成であることが望まれている。

そこで本発明は、上記問題点に鑑み、イオン発生装置を着脱自在な構成としてメンテナンスを容易とすると共に、プラスイオンとマイナスイオンを均等に発生しながら、室内の遠くまで送出可能なイオン拡散装置に好適に利用可能となるイオン発生カートリッジ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、イオン拡散装置に設けるイオン発生装置収容部に装着され、放電によりプラスイオン及びマイナスイオンを発生するイオン発生装置であって、外部電源に接続すると共に信号の入出力を行う入出力コネクタ部と、プラスイオン発生電極とマイナスイオン発生電極とをそれぞれ設けたイオン発生器と、該イオン発生器が発生するイオンを検出するイオンセンサと、前記入出力コネクタ部を介して得られた電力によりイオン発生器を駆動制御する制御基板と、を備えたカートリッジ式とされ、さらに、前記収容部に装着する際にガイド機能を発揮する挿入ガイド部と位置決めガイド部と、前記収容部に設ける係止部に係止して位置固定するレバー部材を一体に備えたイオン発生カートリッジとしたことを特徴としている。

この構成によると、プラスイオンとマイナスイオンのそれぞれのイオン発生部を備えているので、プラス及びマイナスのイオンを同時に発生するカートリッジ式のイオン発生装置として取り扱い容易となる。また、イオンセンサを備えているので、正常に作動しているか否かを容易に確認できるイオン発生カートリッジを得ることができる。また、挿入ガイド部と位置決めガイド部とレバー部材を一体に備えたカートリッジ式であるので、着脱自在な構成となりメンテナンスが容易となる。

また本発明は上記構成のイオン発生カートリッジにおいて、前記イオンセンサが、マイナスイオン発生電極から発生するマイナスイオンを検知するマイナスイオン検知センサであることを特徴としている。この構成によると、イオン発生電極部が劣化すると、マイナスイオン発生電極から発生するマイナスイオンの量も減少するので、運転作動中のマイナスイオン発生電極部から発生しているマイナスイオンの量を検知することで、イオン発生カートリッジが正常に作動しているか、また、どの程度劣化しているかを検知することができる。

また本発明は上記構成のイオン発生カートリッジにおいて、前記レバー部材が、カートリッジ挿脱時に把持する取っ手部と、挿入した後で所定位置に固定するフック部とを備え、前記挿入ガイド部として、カートリッジの枠体の側部に、カートリッジ挿入時にガイド機能を発揮するガイド突部を設け、前記位置決めガイド部として、当り面とガイド面を設けたことを特徴としている。この構成によると、イド機能を発揮するガイド突部と当り面とガイド面と、フック部を備えるレバー部材を介してイオン拡散装置の所定位置に着脱容易となるイオン発生カートリッジを得ることができる。

また本発明は上記構成のイオン発生カートリッジにおいて、前記イオン発生カートリッジが、正負のイオン発生電極が露出しているイオン発生面を上から見て平面視矩形状であって、前記イオン発生器を、そのイオン発生電極部の正負の極性を逆として二段に並列した二段イオン発生器型とすると共に、前記イオン発生面を前記イオン発生カートリッジが装着される通流面に合致した曲面としたことを特徴としている。この構成によると、このイオン発生カートリッジを設置する通流面に矩形状の切欠部を設けることで、この通流面にイオン発生面を合致させて装着することが可能となるイオン発生カートリッジとなる。また、仕切られた通流路にプラス及びマイナスのイオンを同時に、また、交互に送出することも可能となる。

また本発明は上記構成のイオン発生カートリッジにおいて、前記二段イオン発生器型イオン発生カートリッジのそれぞれの段のイオン発生器を交互に作動させることを特徴としている。この構成によると、仕切られた通流路にプラス及びマイナスのイオンを交互に送出すると共に、寿命が２倍に延びるイオン発生カートリッジを得ることができる。

本発明によれば、イオン発生装置を、入出力コネクタ部とプラスイオンとマイナスイオンをそれぞれ発生するイオン発生器とイオンセンサと制御基板と、を備え、さらに、挿入ガイド部と位置決めガイド部とレバー部材を一体に備えたイオン発生カートリッジとしたので、着脱自在な構成となりメンテナンスが容易となる。そのために、プラスイオンとマイナスイオンを均等に発生しながら、室内の遠くまで送出可能なイオン拡散装置に好適に利用可能なイオン発生カートリッジを得ることができる。

本発明に係るイオン発生カートリッジを備えるイオン拡散装置の一実施例を示し、（ａ）は側面断面図であり、（ｂ）は正面図である。本発明に係るイオン発生カートリッジの挿入手順を示す概略説明図であって、（ａ）は挿入開始時の状態を示す側面断面図であり、（ｂ）は、途中の状態を示す側面断面図であり、（ｃ）は挿入完了の状態を示す側面断面図である。イオン発生カートリッジのレバー部材の概略説明図であって、（ａ）は固定ロック部を示す拡大説明図であり、（ｂ）はレバー部材全体の平面図である。本発明に係るイオン発生カートリッジの一例を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は側面図である。通流路の概略説明図である。

以下に本発明の実施形態を図面を参照して説明する。また、同一構成部材については同一の符号を用い、詳細な説明は適宜省略する。

本実施形態に係るイオン拡散装置は、イオン発生装置と送風機を備えて、イオン発生装置で発生したイオンを室内に送出するイオン拡散装置であって、図１（ａ）に示すように、装置本体２に、送風機３と、プラスイオン発生部とマイナスイオン発生部を有するイオン発生器を備えるイオン発生装置１０とを設けている。また、前記イオン発生装置１０が発生するイオンを装置外に送出する吹出口４を装置本体２の前面に設けており、装置本体２の他面側（例えば底面）に吸込口５を設けている。

空気を吸込む吸込口５に、エアーフィルタを装着することも可能であって、この吸込口５から吸入する空気を、送風機３を介してプラズマ放電を行うイオン発生装置１０に送り込んで、空気および水蒸気をイオン化して、吹出口４から送出する構成である。

前記イオン発生装置１０は、それぞれがプラズマ放電を行う正負の電極ペアを備えるイオン発生器を有しており、後述するように、プラスイオン発生電極を備えるプラスイオン発生部とマイナスイオン発生電極を備えるマイナスイオン発生部が所定距離離間して配設されている。

また、送風機３から吹出口４に至る通流路の下部壁面となる下部横風向板２２Ａと、上部壁面となる上部横風向板２２Ｅを設けている。そして、この下部横風向板２２Ａの通流面にイオン発生器が設けられているイオン発生面を合致させて前記イオン発生装置１０を配設するためのイオン発生装置収容部を設けている。また、吹出口側に差込口６を設けて、イオン拡散装置１の装置前面から前記イオン発生装置１０を出し入れ可能としている。この際に、イオン発生装置１０をカートリッジ式として、装置本体内に設けるイオン発生装置収容部に装着する構成とすれば、一体的に着脱自在となり交換容易となり好ましい。そのために、本実施形態においては、イオン発生装置１０を、挿入ガイド部と位置決めガイド部と、本体側のイオン発生装置収容部内に設ける係止部に係止して位置固定するレバー部材１４を一体に備えるカートリッジ式として、前記レバー部材１４を介して前記イオン発生面を前記通流面側に露出した姿勢に着脱自在な構成としている。

イオン発生装置１０をカートリッジ式として、通流路を形成する通流面にイオン発生面を合致させた状態に着脱自在としているので、プラスイオン発生部とマイナスイオン発生部が設けられているイオン発生面は、通流面に合致した形状とすることが好ましい。また、プラス及びマイナスのイオン発生部は、通流方向に交差する方向に離隔して配置したプラスイオン発生部及びマイナスイオン発生部を備えていることが好ましい。この構成であれば、イオン発生面から放出されるイオンを通流面に沿った層流に乗せて送出可能となる。さらに、通流方向と交差する方向にプラス及びマイナスのイオン発生部を配設しているので、プラスイオンとマイナスイオンとの衝突を抑制して中和させることなく室内の遠くまで送出可能となる。

そのために、送風機３から吹出口４に至る通流路が湾曲した形状の場合には、イオン発生装置１０のイオン発生面は、湾曲した下部横風向板２２Ａの通流面に合致した曲面とすることが好ましい。

また、挿入ガイド部と位置決めガイド部と、本体側のイオン発生装置収容部内に設ける係止部に係止して位置固定するレバー部材１４を一体に備えるカートリッジ式とされるイオン発生装置１０を、装置前面に設ける差込口６から挿入して、通流路の外側から前記イオン発生面を通流面に露出した姿勢に装着することで、イオン発生面が通流面に合致して、気流を乱すことなく、イオンを通流路を通流する空気に含ませることができる。

そのために、イオン発生面に設けられているプラス及びマイナスのイオン発生部で発生したプラス及びマイナスのイオンを混乱させることなく、通流路の通流面の層流に沿って送出することが可能となる。また、通流路の下部壁面を形成する下部横風向板２２Ａにイオン発生装置収容部を設けているので、下部壁面に形成される層流を用いて、プラス及びマイナスのイオンを水平方向に安定して送出することができる。

送風機３から吹出口６に至る通流路を上下の層流方向に仕切るために、本実施形態においては、図示するように、下部横風向板２２Ａと上部横風向板２２Ｅとの間に、中間風向板として第二横風向板２２Ｂ、第三横風向板２２Ｃ、第四横風向板２２Ｄを設け、これらの横風向板２２（２２Ａ〜２２Ｅ）を設けることで、送風機３に近い内周側から外周側に向けて複数段の層流通路に仕切るようにしている。

上記の構成の場合は、下部横風向板２２Ａの通流路下側の装置本体内にイオン発生装置収容部を設けることで、吹出口４の下部に設ける差込口６からカートリッジ式のイオン発生装置１０を挿入して、下部横風向板２２Ａの外側からイオン発生面を通流面に露出した姿勢に着脱自在とすることができる。

また、横風向板２２の通流面にイオン発生面を合致させてイオン発生装置１０を配設するには、イオン発生面を横風向板２２の通流面の一部として利用すればよく、横風向板２２と並行にイオン発生装置１０を設置するか、もしくは、横風向板２２の通流面の一部を切り欠いて、イオン発生装置１０を設置することで実現できる。そこで、本実施形態においては、下部横風向板２２Ａにイオン発生面を露出する切欠部２２ａ（図２（ａ）参照）を設けて、この切欠部にイオン発生装置１０のイオン発生面を露出させる構成とした。

イオン発生装置１０は、それぞれがプラズマ放電を行うプラスイオン発生電極とマイナスイオン発生電極との正負の電極ペアを備えた構成とされているので、プラスイオンとマイナスイオンを室内の遠くまで均一に送出可能とするには、発生したプラスイオンとマイナスイオンとが衝突して中和することを防止するために、それぞれ別の通流路で搬送することが好ましい。

また、室内にプラスイオンとマイナスイオンを混在させるには、プラス及びマイナスのイオン発生部を順に交互に並べるように配設すればよく、正負の電極ペアを備えるイオン発生器を、一列に所定ピッチで配設することで、プラスイオン発生部とマイナスイオン発生部を交互に配設することができる。また、プラス及びマイナスのイオン発生部を所定間隔離間して配設することで、発生するプラス及びマイナスのイオンの発生直後の衝突を抑制することができる。

そのために、図１（ｂ）に示すように、イオン拡散装置１を、横に長い装置本体２とし、その内部に、複数のイオン発生装置１０（１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ）を配設する構成とした。また、これらのイオン発生装置が発生するイオンを送出するために、横長の送風機３を用い、横長の吹出口４から送出するようにしている。

横方向に複数のイオン発生装置１０（１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ）を並列する際には、プラスイオン発生部とマイナスイオン発生部を備えるイオン発生装置１０を一列に併設することで、プラスイオン発生部とマイナスイオン発生部を交互に配設することができる。また、プラスイオン発生部とマイナスイオン発生部を交互に配設しているので、それぞれのイオン発生部毎の通流路に仕切る縦風向板２１（２１ａ〜２１ｊ）を設けて、それぞれ別の通流路で送出するようにしている。

また、それぞれの縦風向板に角度をつけて、室内に広角度に吹き出すことができる。例えば、真ん中の縦風向板２１ｄの角度を０とし、外側に行くにつれて徐々に大きな角度とし、両端の縦風向板２１ａ、２１ｊの角度を外側に向けた大きな角度とすることで、広角度に吹出して室内にイオンを拡散することができる。

例えば図５に示すように、イオン発生装置１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄのそれぞれのプラス及びマイナスのイオン発生部毎の通流路に仕切る縦風向板２１ａ〜２１ｊを、外側の縦風向板ほど大きく開いて、広角度に吹出す通流路を形成することができる。

上記の構成であれば、それぞれのイオン発生部で発生するイオンを、隣接する異なる極性のイオンと衝突させずに送出可能となるので、室内の遠くまで均一に送出することができる。しかし、プラス及びマイナスのイオンを連続して同一の通流路を介して送出する方法では、プラス及びマイナスのイオンを均一に混在させることは困難であり、通流路が帯電したりして不都合が生じる場合がある。そのために、本実施形態においては、プラスイオン発生電極とマイナスイオン発生電極とを、それぞれ二個の発生電極を近接して設けたダブル電極型とするイオン発生器を二段に並列すると共に、それぞれのイオン発生器のイオン発生電極の極性を逆とする二段イオン発生器型のイオン発生カートリッジとした。

例えば、上記のイオン発生カートリッジを装着したイオン拡散装置を１０畳大の居住空間内で作動させた際に、二段のイオン発生器を交互に駆動した場合には、居住空間内の平均イオン個数は、プラスイオンとマイナスイオンのいずれも７，０００個／ｃｍ³以上であることが実験的に確認された。また、二段のイオン発生器を同時に駆動した場合には、プラスイオンとマイナスイオンのいずれも５０，０００個／ｃｍ³以上であることが実験的に確認された。そのために、本実施形態のイオン拡散装置を用いれば、室内に存在するインフルエンザウィルスなどを短時間で死滅させることが可能となる。

従来からプラスイオンＨ+（Ｈ₂Ｏ）ｍ（ｍは任意の整数）、マイナスイオンＯ₂-（Ｈ₂Ｏ）ｎ（ｎは任意の整数）を空気中に送出し、イオンの反応によって浮遊細菌等を殺菌することは知られていた。しかし、前記イオンは各々が再結合して消滅するため、イオン発生素子の極近傍では高濃度が実現できても、送出する距離が遠くなればなるほど急激にその濃度が減少してしまっていた。従って、実験装置のような小容量の空間ではイオン濃度を数万個/ｃｍ³とすることが出来ても、実際の居住空間や作業空間等の大きな空間ではせいぜい２〜３，０００個/ｃｍ³の濃度とするのが限度であった。

一方発明者らは、実験室レベルで前記イオン濃度が７，０００個/ｃｍ³の時には、トリインフルエンザウイルスが１０分間で９９％、５０，０００個/ｃｍ³においては９９.９％除去できることを発見した。双方の除去率が持つ意味は、空気中に１，０００個/ｃｍ³のウイルスが存在したと仮定すると、各々１０個/ｃｍ³および1個/が残留することを示す。つまり、イオン濃度を７，０００個/から５０，０００個/に高めることによって、残留するウイルスが１/１０になるのである。このことから、人などが生活する居住空間や作業空間において、高濃度のイオンを送出するだけではなく、空間全体にイオン濃度を高濃度にすることが感染症予防や環境浄化において非常に重要なことであることがわかる。

次に、上記のような構成としたイオン発生カートリッジについて図４を用いて説明する。このイオン発生カートリッジは、イオン発生装置１０をカートリッジ式にしたものであって同一構成部材であるので、同一の符合を用いてイオン発生カートリッジ１０として説明する。図４に示すイオン発生カートリッジ１０は、ダブル電極型のプラスイオン発生部１３Ａとマイナスイオン発生部１３Ｂとを備えるイオン発生器１２Ａと、ダブル電極型のマイナスイオン発生部１３Ｂとプラスイオン発生部１３Ａとを備えるイオン発生器１２Ｂとを二段に並列して設けた二段イオン発生器型である。

正負それぞれのイオン発生電極は、それぞれ針状の放電電極ＨＤを備えていて、その周囲の板状の誘導電極との間でプラズマ放電を行いイオンを発生する。また、それぞれの放電電極ＨＤをダブル電極型とすると、プラスイオン発生部１３Ａはプラスイオン発生電極１３Ａａと１３Ａｂの二個の電極を備え、マイナスイオン発生部１３Ｂはマイナスイオン発生電極１３Ｂａと１３Ｂｂの二個の電極を備えるので、それぞれ放電量が２倍となって、所定量以上のイオンを安定して発生することができる。

前記二段イオン発生器型のそれぞれのイオン発生器１２Ａ、１２Ｂを交互に作動させる構成とし、通流路を縦風向板２１で仕切る構成とすれば、空気流Ｆ１により送出されるイオンは、イオン発生器１２Ａが作動している間はプラスイオンを送出し、イオン発生器１２Ｂが作動している間はマイナスイオンを送出する構成となる。

そのために、イオン発生器１２Ａとイオン発生器１２Ｂとの作動周期を所定間隔とすることで、同一空気流内にプラス及びマイナスのイオンを所定間隔で断続的に放出して、プラス及びマイナスの両イオンを所定密度で混在させることができる。

また、空気流Ｆ２により送出されるイオンは、イオン発生器１２Ａが作動してマイナスイオンを送出し、イオン発生器１２Ｂが作動してプラスイオンを送出する構成となる。このように、空気流Ｆ１と空気流Ｆ２とでは、その極性を逆とするイオンが断続的に送出されており、時間平均で見ると、それぞれの通流路に、プラスイオンとマイナスイオンを均等に放出することができる。

また、一つのイオン発生カートリッジ１０が、二つのイオン発生器１２Ａ、１２Ｂを交互に作動しているので、イオン発生カートリッジ１０としての寿命が２倍となり、長期間に亘って使用可能となる。

それぞれのイオン発生部毎に通流路を仕切る縦風向板２１の配設位置は、上記の空気流Ｆ１と空気流Ｆ２とに仕切ることができる位置であればよく、平行な空気流を生成する送風機であれば、イオン発生カートリッジ１０の前端部近辺から設置することもできる。

前記イオン発生カートリッジ１０は、その枠体１１の形状が、プラスイオン発生部１３Ａとマイナスイオン発生部１３Ｂが露出しているイオン発生面を上から見て平面視矩形状であって、側面視では、図４（ｂ）に示すようにイオン発生面１１ａを通流面に合致した曲面としている。

また、枠体１１に、外部電源に接続すると共に信号の入出力を行う入出力コネクタ部１９と、該入出力コネクタ部を介して得られた電力から所定の放電電圧を発生する高電圧発生回路と駆動制御回路を備えてプラスイオン発生電極とマイナスイオン発生電極を所定間隔で駆動制御する制御基板と、プラスイオン発生電極とマイナスイオン発生電極とをそれぞれ二個近接して設けたダブル電極型のイオン発生器１２Ａ、１２Ｂと、該イオン発生器が発生するイオンを検出するイオンセンサ１８とを備えている。

また、カートリッジ挿脱時に把持する取っ手部と、挿入した後で所定位置に固定するフック部とを備えるレバー部材１４を装着し、カートリッジの枠体１１の側部に、カートリッジ挿入時にガイド機能を発揮するガイド突部１５と、当り面１７と、ガイド面１６を設けている。レバー部材１４は、枠体１１の裏面１１ｂの枠フレーム１１ｃに軸支部１４ｄを介して回動自在に装着されている。

前記イオンセンサ１８は、イオン発生器１２Ａのマイナスイオン発生部１３Ｂの下流側に近接して設けられていて、マイナスイオン発生部１３Ｂから発生するマイナスイオンを検知するマイナスイオン検知センサである。例えば、イオンを捕捉する電極部に捕捉されたマイナスイオン濃度に応じて出力されるイオン電流を電圧に変換して検知することができるが、特にこのタイプに限定されるものではなく、所定量以上のマイナスイオンが発生していることを検知する機能を備えるイオンセンサを用いることができる。

イオン発生器１２Ａは、プラスイオン発生部１３Ａが常時プラスイオンを発生し、マイナスイオン発生部１３Ｂが常時マイナスイオンを発生している。また、所定の正負の放電電圧をそれぞれの針状放電電極に同時に印加しているので、発生するプラス及びマイナスのイオンは略同量であって、イオン拡散装置の作動中における一方のイオン量を計測することで、イオン発生器１２Ａが正常に作動していることが確認できる。また、イオン発生器１２Ａとイオン発生器１２Ｂを一体に備えるイオン発生カートリッジ１０が正常であるか否かを推定することができる。つまり、マイナスイオン発生部１３Ｂから発生するマイナスイオンを検知することで、イオン発生カートリッジ１０の劣化程度を推定し、メンテナンスを行うことが可能となる。

イオン発生カートリッジ１０の枠体１１の側部に設けられているガイド突部１５は、該カートリッジの挿入時に前記イオン発生装置収容部を形成するガイドフレーム２４ｂ（図３（ａ）参照）に当接して摺動する挿入ガイド部であって、枠体１１の側部両側のガイド突部１５を、それぞれ両側のガイドフレームに当接させながら、イオン発生カートリッジ１０を押し込んでいく。

当り面１７は、イオン発生カートリッジ１０をイオン発生装置収容部に装着する際に、枠体１１の先端面となる部分であって、イオン発生装置収容部を形成する収容部フレーム２５に当接して位置決めされる面である。

ガイド面１６は、レバー部材１４のフック部１４ｃを係止部２４ａ（図３（ａ）参照）に係止させて所定位置に固定する際に、下部横風向板２２Ａの裏面フレーム２３に当接して位置決めされる面である。このように、挿入端位置を規定する当り面１７と固定位置を規定するガイド面１６とが位置決めガイド部となる。

上記したように、イオン発生カートリッジ１０を収容するイオン発生装置収容部は、差込口６の内部に形成され、カートリッジの挿入端を規制する収容部フレーム２５と、カートリッジの側部を規制するガイドフレーム２４ｂと、カートリッジのイオン発生面を露出する切欠部２２ａと、カートリッジの固定位置を規制する裏面フレーム２３と、係止部２４ａを設ける構成とされていて、イオン発生カートリッジ１０の設置個数に応じたそれぞれのイオン発生装置収容部が配設されている。

レバー部材１４は、図３（ａ）に示すように、イオン発生カートリッジ１０に軸支部１４ｄを介して回動自在に装着されていて、アーム１４ｂとカートリッジ挿脱時に把持する取っ手部１４ａと、挿入した後で本体装置側に設ける係止部に係止して固定するフック部１４ｃとを設けている。そのために、取っ手部１４ａを把持して図中の矢印Ｄ１方向に回動操作して、前記フック部１４ｃを、本体装置側に設ける係止部２４ａに係止して位置固定することができる。

取っ手部１４ａは、軸支部１４ｄが形成されるアーム１４ｂから、操作容易となる所定角度屈曲して延設されている。また、フック部１４ｃは、回動するレバー部材１４のいずれにかに設ければよく、前記アーム１４ｂにでも、取っ手部１４ａにでも設けることができる。本実施形態においては、図３（ｂ）に示すように、取っ手部１４ａを前記アーム１４ｂから凸状に突出させて、この取っ手部１４ａの両側のアーム１４ｂの先端部に相当する部分に、本体装置側のフレーム２４に形成する係止部２４ａに係止する円弧状のフック部１４ｃを設ける構成とした。

そのために、フック部１４ｃがレバー部材１４の中間部に形成される構成となって、レバー部材１４の先端側に設けられる取っ手部１４ａを把持してレバー部材１４を回動操作して、係止部２４ａに係止して位置固定する操作と、前記フック部１４ｃを係止部２４ａから離脱して開放する操作とを、フック部１４ｃと係止部２４ａとの嵌め合い抵抗力よりも小さな力で行うことができ、操作容易となる。

上記したように、カートリッジ挿脱時に把持する取っ手部１４ａと、挿入した後で所定位置に固定するフック部１４ｃとを備えるレバー部材１４を装着し、カートリッジの枠体の側部に、カートリッジ挿入時にガイド機能を発揮するガイド突部１５と、当り面１７と、ガイド面１６を設けた構成のイオン発生カートリッジとすることで、着脱容易なカートリッジ式のイオン発生装置を得ることができる。

次に、上記のような構成のレバー部材１４を備えたイオン発生カートリッジ１０を、イオン拡散装置１に装着する構成について図２を用いて説明する。

図２（ａ）に示すように、開閉カバー７を開いて差込口６を開放し、この開放された差込口６からイオン発生カートリッジ１０を挿入する。このとき、当り面１７が収容部フレーム２５に当接するまで、レバー部材１４を把持して押し込むようにして挿入する。また、この挿入操作時に、ガイド突部１５がガイドフレーム２４ｂ上を摺動する構成としている。

当り面１７が収容部フレーム２５に当接するまでイオン発生カートリッジ１０を押し込んだ後、図２（ｂ）に示すように、レバー部材１４のフック部１４ｃを本体装置側の係止部２４ａに係止させるようにレバー部材１４を押し下げる。

レバー部材１４を押し下げて、フック部１４ｃを本体装置側の係止部２４ａに係止させる操作で、イオン発生カートリッジ１０を下部横風向板２２Ａに設ける切欠部２２ａに嵌め込むことができる。また、イオン発生カートリッジ１０の枠体の側面に設けるガイド面１６が、下部横風向板２２Ａの裏面フレーム２３に当接して、その嵌め込み姿勢が規定されるようにしている。

レバー部材１４のフック部１４ｃを本体装置側の係止部２４ａに係止させると、図２（ｃ）に示すように、イオン発生カートリッジ１０のイオン発生面を前記切欠部２２ａに露出した姿勢で固定する。この姿勢は、イオン発生面を通流面に合致させて露出した姿勢であって、イオン発生面で発生するイオンを送風気流に確実に放出することができる。

また、レバー部材１４のフック部１４ｃを本体装置側の係止部２４ａに係止させた状態では、開いた開閉カバー７を閉止可能としているが、図２（ａ）や図２（ｂ）のように、フック部１４ｃが固定されていない状態では、閉止しようとする開閉カバー７が、レバー部材１４の取っ手部１４ａに干渉する構成としている。この構成であれば、正規の位置にないレバー部材１４を用いて、開閉カバー７の閉止を妨害することができる。

上記したように、レバー部材１４が開閉カバー７の閉止を妨害する構成とすることで、イオン発生カートリッジ１０が正しく装着されているかどうかの確認を容易に行うことが可能となり好適である。

また、イオン発生カートリッジ１０を所定位置に固定した後で、入出力コネクタ部１９を本体装置内に設けられている接続端子に接続して、イオン発生カートリッジ１０の装着作業が完了する。

本実施形態に係るイオン拡散装置１は、複数のイオン発生カートリッジ１０（１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ）を備えた横長な構成とされているので、使用する送風機３は、前記複数のイオン発生カートリッジを配設した列に向けて送風する長さのファン長さを有するクロスフロー送風機が好ましい。クロスフロー送風機であれば、静音性が高く、微風域から運転可能であって、静かな運転が求められる居住空間内に設置するイオン拡散装置１に使用する送風機として好適である。

また、図１（ａ）に示すように、複数の層流通路に仕切られる通流路を、クロスフローファンに近い内周側の下部横風向板２２Ａと次の第二横風向板２２Ｂとで仕切られる第一通流路４Ａと、第二横風向板２２Ｂと次の第三横風向板２２Ｃとで仕切られる第二通流路４Ｂと、第三横風向板２２Ｃと第四横風向板２２Ｄとで仕切られる第三通流路４Ｃと、第四横風向板２２Ｄと上部横風向板２２Ｅとで仕切られる第四通流路４Ｄとに分流しているので、それぞれの通流路の流速を加減して、イオンを遠くまで運ぶことができる。

例えば、内周側の第一通流路４Ａの風速Ｋ１をもっとも遅い風速とし、第二通流路の風速Ｋ２、第三通流路の風速Ｋ３を徐々に高くして、外周側の第四通流路の風速Ｋ４を最も速くすることができる。この構成であれば、イオン発生装置（イオン発生カートリッジ）１０が発生するイオンを、最も遅い第一通流路４Ａが搬送することになるので、その上を流れるより速い空気流が壁となり、イオンの上方への拡散を防止することができる。また、上部の速い風速の空気流によるコアンダ効果を用いて遠くまで搬送され、下方の所定空間内に高濃度のイオン滞在領域を形成することが可能となる。

つまり、複数の層流通路に仕切られる通流路の、最も遅い風速の通流路に、イオンを送出することで、送風する室内の所定領域のイオン濃度を高濃度に維持することが可能となり、人が生活する居住空間を効果的に除菌・殺菌することが可能となる。また、それぞれの通流路の風速は、上部、下部の横風向板と中間横風向板のそれぞれの横風向板間の隙間を加減することや、クロスフロー送風機の回転数を加減することで変化させることができる。

クロスフロー送風機を運転してイオン拡散装置１を駆動するための運転停止操作部８（図１（ｂ）参照）を装置本体の前面側に設けている。この運転停止操作部８には、オン・オフスイッチに加えて、例えば、前記クロスフロー送風機の回転速度を設定する運転モード設定部と、新たなイオン発生カートリッジを装着したことを設定するカートリッジ装着時期設定部と、タイマー設定部と、新たなイオン発生カートリッジを装着して運転開始後の所定時間経過後に、カートリッジ交換を推奨する交換推奨表示部と、それぞれのイオン発生カートリッジが発生するイオンが所定量以上か以下かを表示するレベル表示部とを配設することができる。

そのために、その使用時間が予め定められるイオン発生カートリッジであれば、新品のカートリッジ装着時に新たなイオン発生カートリッジを装着したことを設定することで、その後の装置使用による経過時間から、交換を推奨する表示を行い、交換時期が近づいてきたことを報知することができる。また、装置使用中に発生しているイオンが所定量以下のときには、その旨を表示するので、イオン発生部のメンテナンスが必要であることを知ることができる。

上記したように、本実施形態によれば、イオン発生装置を、そのイオン発生面を風向板の通流面に合致した曲面とし、挿入ガイド部と位置決めガイド部と、装置本体側の係止部に係止して位置固定するレバー部材を一体に備えるカートリッジ式として、装置前面に設ける吹出口側に設ける差込口から出し入れ可能としたので、装置前面側から着脱容易なイオン発生カートリッジを得ることができる。また、イオンを送出する通流路に、プラス及びマイナスそれぞれのイオン発生部毎の通流路に仕切る縦風向板を設けた構成のイオン拡散装置としたので、プラスイオンとマイナスイオンを均等に発生しながら、室内の遠くまで均一に送出可能なイオン拡散装置を得ることができる。

また、それぞれ二個のイオン発生電極を近接して設けたダブル電極型のプラスイオン発生部とマイナスイオン発生部とを備えるイオン発生器と、イオンセンサを備えるイオン発生カートリッジとしたので、プラス及びマイナスのイオンを大量に発生するカートリッジ式のイオン発生装置として取り扱い容易となり、正常に作動しているか否かを容易に確認できる。そのために、容易に交換可能なイオン発生カートリッジを得ることができる。

さらに、ダブル電極型のイオン発生部を備えるイオン発生器を、そのイオン発生部のイオン発生電極の極性を逆として二段に並列した二段イオン発生器型のイオン発生カートリッジとしたので、同一空気流内にプラス及びマイナスのイオンを同時に、また、放出所定間隔で断続的に放出して、プラス及びマイナスの両イオンを所定密度で混在させることができる。

また、送風機から吹出口に至る通流路を複数段の層流通路に仕切り、イオンを送出する層流通路を最も遅い最下段の通流路とし、その上に速い層流通路を順に形成する構成としたので、イオンの拡散を防止する空気の壁を形成して、イオン濃度を維持する所定空間を形成することができる。さらに、送風機としてクロスフロー送風機を用いることで、静音性が高く、微風域から運転可能となって、静かな運転が求められる居住空間に好適なイオン拡散装置を得ることができる。

なお、本実施形態のイオン拡散装置の設置される対象は居室内には限定されず、不特定の人がある程度の時間滞在する室内（例えば、駅や病院の待合室、広間、教室等）でもよい。また、換気率が一定以下であれば窓の開放や換気装置により換気された室内でもよい。また、空調装置により空調された室内でもよい。さらに、本実施形態のイオン拡散装置を複数個、間隔を置いて配置することで、仕切られていない空間（例えばホテル、空港等のロビー）の広範な領域で十分なイオン濃度を確保できる。

本発明に係るイオン発生カートリッジは、居住空間のプラス及びマイナスのイオン残存量を高濃度に維持可能なイオン拡散装置に装着して、メンテナンス容易なイオン発生カートリッジとなるので、病気感染を防止したい人の居住空間を確保するためのイオン拡散装置に好適に利用可能となる。

１イオン拡散装置
２装置本体
３送風機
４吹出口
５吸込口
６差込口
７開閉カバー
８運転停止操作部
１０イオン発生装置（イオン発生カートリッジ）
１１ａイオン発生面
１２イオン発生器
１３Ａプラスイオン発生部
１３Ａａ、１３Ａｂプラスイオン発生電極
１３Ｂマイナスイオン発生部
１３Ｂａ、１３Ｂｂマイナスイオン発生電極
１４レバー部材
１４ａ取っ手部
１４ｃフック部
１５ガイド突部
１６ガイド面
１７当り面
１８イオンセンサ
１９入出力コネクタ部
２１縦風向板
２２横風向板
２２Ａ下部横風向板
２２Ｅ上部横風向板

Claims

イオン拡散装置に設けるイオン発生装置収容部に装着され、放電によりプラスイオン及びマイナスイオンを発生するイオン発生装置であって、
外部電源に接続すると共に信号の入出力を行う入出力コネクタ部と、プラスイオン発生電極とマイナスイオン発生電極とをそれぞれ設けたイオン発生器と、該イオン発生器が発生するイオンを検出するイオンセンサと、前記入出力コネクタ部を介して得られた電力によりイオン発生器を駆動制御する制御基板と、を備えたカートリッジ式とされ、
さらに、前記収容部に装着する際にガイド機能を発揮する挿入ガイド部と位置決めガイド部と、前記収容部に設ける係止部に係止して位置固定するレバー部材を一体に備えたことを特徴とするイオン発生カートリッジ。
前記イオンセンサが、マイナスイオン発生電極から発生するマイナスイオンを検知するマイナスイオン検知センサであることを特徴とする請求項１に記載のイオン発生カートリッジ。
前記レバー部材が、カートリッジ挿脱時に把持する取っ手部と、挿入した後で所定位置に固定するフック部とを備え、前記挿入ガイド部として、カートリッジの枠体の側部に、カートリッジ挿入時にガイド機能を発揮するガイド突部を設け、前記位置決めガイド部として、当り面とガイド面を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載のイオン発生カートリッジ。
前記イオン発生カートリッジが、正負のイオン発生電極が露出しているイオン発生面を上から見て平面視矩形状であって、前記イオン発生器を、そのイオン発生電極部の正負の極性を逆として二段に並列した二段イオン発生器型とすると共に、前記イオン発生面を前記イオン発生カートリッジが装着される通流面に合致した曲面としたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のイオン発生カートリッジ。
前記二段イオン発生器型イオン発生カートリッジのそれぞれの段のイオン発生器を交互に作動させることを特徴とする請求項４に記載のイオン発生カートリッジ。