JP5010432B2 - イオン発生装置及び換気システム - Google Patents

Description

本発明は、正イオンと負イオンを供給するイオン発生装置及びこのイオン発生装置を備えて正イオンと負イオンを含む空気を給気する換気システムに関する。

近年、住宅等の高気密化により自然換気が行われにくくなっており、ファン等を利用して強制的に外気を室内に給気して換気を行う換気装置が提案されている。また、負イオン（マイナスイオン）と正イオン（プラスイオン）が空気中に供給されると、カビ菌及びウイルス等の空気中に浮遊する雑菌が除去されることが知られている。

そこで、室内に給気する空気に正イオンと負イオンを供給する換気装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

従来の換気装置では、室内に給気される空気が吹き出される給気口が、換気装置本体とダクトで接続される構成で、正イオンと負イオンの双方を発生させるイオン発生素子が給気口に取り付けられていた。

特開２００４−２８６３８４号公報

しかし、従来の換気装置では、給気口にイオン発生素子が取り付けられているので、複数の部屋に給気を行う構成では、各給気口にイオン発生素子が必要となる。このため、部屋の数に応じたイオン発生素子が必要で、コストが高くなるという問題があった。また、各給気口でイオン発生素子に対する配線が必要で、設置作業に手間が掛かるという問題があった。

一方、換気装置本体と給気口を接続するダクトの途中にイオン発生素子を備えて、イオン発生素子の設置箇所より下流でダクトを分岐させる構成とすれば、イオン発生素子の数を減らして低コスト化が図れると共に、配線作業も容易となる。

しかし、換気装置本体と給気口を接続するダクトの途中にイオン発生素子を備えた構成では、イオン発生素子から給気口までの距離が長くなり、空気中の浮遊雑菌を除去するために十分な量の正イオンと負イオンを含む空気を給気できないという問題があった。

本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、十分な量の正イオンと負イオンを供給できるようにしたイオン発生装置及びこのイオン発生装置を備えた換気システムを提供することを目的とする。

上述した課題を解決するため、本発明のイオン発生装置は、正イオンを発生させる正イオン発生素子と、負イオンを発生させる負イオン発生素子とを備え、複数の正イオン発生素子と、正イオン発生素子と同数の負イオン発生素子は、空気が通る給気風路を挟んで対向して配置され、正イオン発生素子と負イオン発生素子は、給気風路と連通する空気取入口と空気吹出口の中心線に位置を合わせ、給気風路に露出させたイオン放出面の長手方向を、空気取入口と空気吹出口の中心線に沿った向きとして、給気風路を通る空気の風量が多い位置に、給気風路を通る空気の流れに沿ってそれぞれ直列に複数配置されることを特徴とする。

本発明のイオン発生装置では、給気風路を通る空気に対して、対向する位置から正イオンと負イオンが供給されることで、十分な量の正イオンと負イオンを含む空気を給気可能となる。

また、本発明の換気システムは、正イオンを発生させる正イオン発生素子及び負イオンを発生させる負イオン発生素子を備え、複数の正イオン発生素子と、正イオン発生素子と同数の負イオン発生素子が、空気が通る給気風路を挟んで対向して配置され、正イオン発生素子と負イオン発生素子が、給気風路と連通する空気取入口と空気吹出口の中心線に位置を合わせ、給気風路に露出させたイオン放出面の長手方向を、空気取入口と空気吹出口の中心線に沿った向きとして、給気風路を通る空気の風量が多い位置に、給気風路を通る空気の流れに沿ってそれぞれ直列に複数配置されるイオン発生装置と、イオン発生装置に空気を送る送風装置とを備えたことを特徴とする。

本発明の換気システムでは、送風装置による送風で給気風路を通る空気に対して、対向する位置から正イオンと負イオンが供給されることで、十分な量の正イオンと負イオンを含む空気が室内に給気される。

これにより、イオン発生装置と給気吹出口との間がダクト部材で接続される構成で、正イオン発生素子及び負イオン発生素子から給気吹出口までの距離が長くなっても、空気中の浮遊雑菌を除去するために十分な量の正イオンと負イオンを含む空気を給気することができる。

本発明のイオン発生装置によれば、給気風路を通る空気に対して、対向する位置から正イオンと負イオンが供給されることで、正イオン発生素子で発生させた正イオンと負イオン発生素子で発生させた負イオンの双方を、空気の流れによって送ることができる。

これにより、このようなイオン発生装置を備えた換気システムによれば、十分な量の正イオンと負イオンを含む空気を給気可能となり、空気中の浮遊雑菌を除去することができる。

以下、図面を参照して本発明のイオン発生装置及び換気システムの実施の形態について説明する。

＜本実施の形態のイオン発生装置の構成例＞
図１，図２及び図３は、本実施の形態のイオン発生装置の一例を示す構成図で、図１（ａ）は、本実施の形態のイオン発生装置１Ａの平面断面図、図１（ｂ）は、イオン発生装置１Ａの側断面図、図１（ｃ）は、イオン発生装置１Ａの正面断面図である。

また、図２（ａ）は、イオン発生装置１Ａの平面図、図２（ｂ）は、イオン発生装置１Ａの側面図、図２（ｃ）は、イオン発生装置１Ａの正面図である。更に、図３は、イオン発生装置１Ａの外観斜視図である。

本実施の形態のイオン発生装置１Ａは、送風される空気が通る送風ボックス２と、送風ボックス２を通る空気に正イオンを供給する正イオン発生素子３Ａと、負イオンを供給する負イオン発生素子３Ｂとを備える。

送風ボックス２は、空気取入口２０と、空気吹出口２１と、側板２２Ａ及び側板２２Ａと対向する側板２２Ｂと、天板２３と、底板２４が組み合わされて、直方体または立方体形状に構成される。

空気取入口２０は、例えば円形の開口部で構成され、ダクトジョイント２０ａが取り付けられる。また、空気吹出口２１は、同様に円形の開口部で構成され、ダクトジョイント２１ａが取り付けられる。

そして、送風ボックス２は、空気取入口２０から取り入れられた空気が通って空気吹出口２１から吹き出される給気風路２５が形成される。

正イオン発生素子３Ａは、イオン放出面３０を給気風路２５に露出させて、送風ボックス２の一方の側板２２Ａに取り付けられる。また、負イオン発生素子３Ｂは、イオン放出面３０を給気風路２５に露出させて、送風ボックス２の他方の側板２２Ｂに正イオン発生素子３Ａと対向させて取り付けられる。

イオン発生装置１Ａは、正イオン発生素子３Ａの長手方向を、給気風路２５を通る空気の流れに沿った向きとして、複数個の一例として２個の正イオン発生素子３Ａが、円形に開口したダクトジョイント２０ａの略中心と、同様に円形に開口したダクトジョイント２１ａの略中心を通る中心線Ｏに位置を合わせて、長手方向に並べられて直列に配置される。

同様に、イオン発生装置１Ａは、負イオン発生素子３Ｂの長手方向を、給気風路２５を通る空気の流れに沿った向きとして、正イオン発生素子３Ａと同数、本例では２個の負イオン発生素子３Ｂが、ダクトジョイント２０ａとダクトジョイント２１ａの中心線Ｏに位置を合わせて、長手方向に並べて配置される。

正イオン発生素子３Ａと負イオン発生素子３Ｂの原理について説明すると、正イオン発生素子３Ａと負イオン発生素子３Ｂは、図示しない一対の電極が誘電体を介して対向配置され、電極間に家庭用交流電源等から取った交流電圧を昇圧して印加することにより、コロナ放電を起こし、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）が主体のイオンを放出するものである。

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除去することができる。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。

これにより、正イオン発生素子３Ａと負イオン発生素子３Ｂで略同数の正イオンと負イオンを発生させ、給気風路２５を通る空気に略同数の正イオンと負イオンを供給することで、空気中の浮遊雑菌が除去される。

イオン発生装置１Ａは、送風ボックス２の外部に基板ボックス３１を備える。基板ボックス３１は、送風ボックス２の底板２４に取り付けられ、正イオン発生素子３Ａ及び負イオン発生素子３Ｂを駆動する回路等が実装された基板３２が収納される。そして、正イオン発生素子３Ａ及び負イオン発生素子３Ｂは、それぞれ配線３３で基板３２と電気的に接続される。

イオン発生装置１Ａは、送風ボックス２に取り付け金具２６を備える。取り付け金具２６は、送風ボックス２の天板２３に取り付けられ、建物の天井裏に設けられた図示しないアンカーボルトに締結されて、イオン発生装置１Ａは吊り下げる形態で設置される。なお、イオン発生装置１Ａを設置する工法は、他の工法でも良い。

＜本実施の形態の換気システムの構成例＞
図４は、本実施の形態の換気システムの一例を示す構成図である。本実施の形態の換気システム１０Ａは、上述したイオン発生装置１Ａと、イオン発生装置１Ａを通して給気を行う送風換気装置４Ａとを備え、図示しない建物の天井裏等に設置される。

送風換気装置４Ａは送風装置の一例で、吸込口４０と、吹出口４１と、送風ファン部４２を備え、送風ファン部４２を作動させることで、吸込口４０から空気が吸い込まれ、吹出口４１から吹き出される。

送風換気装置４Ａは、吸込口４０にダクトジョイント４０ａが取り付けられ、ダクトジョイント４０ａが、建物の外壁に設置される屋外グリル等の外気吸込口４３とダクト部材であるダクト４４を介して接続される。

また、送風換気装置４Ａは、吹出口４１にダクトジョイント４１ａが取り付けられ、ダクトジョイント４１ａが、イオン発生装置１Ａのダクトジョイント２０ａとダクト部材であるダクト４５を介して接続される。

更に、イオン発生装置１Ａは、ダクトジョイント２１ａが、図示しない各部屋の天井に設置される給気グリル等の給気吹出口４６とダクト部材であるダクト４７を介して接続される。ここで、送風換気装置４Ａで複数の部屋に給気を行う構成では、イオン発生装置１Ａより下流のダクト４７の途中に分岐チャンバー４７ａを備えて、給気経路が分岐される。

これにより、１台のイオン発生装置１Ａで、複数の部屋に正イオンと負イオンの双方を含む空気の給気が可能となる。そして、イオン発生装置１Ａには、正イオン発生素子３Ａと負イオン発生素子３Ｂを駆動する制御用及び電源用の配線が接続されるが、給気する部屋数によらず、１台のイオン発生装置１Ａの設置で済むことから、イオン発生装置１Ａへの配線作業は容易である。

＜本実施の形態のイオン発生装置及び換気システムの動作例＞
次に、各図を参照して、イオン発生装置を備えた換気システムの動作例について説明する。

換気システム１０Ａは、送風換気装置４Ａで送風ファン部４２を作動させると、外気吸込口４３からダクト４４を通って送風換気装置４Ａの吸込口４０に外気ＯＡが吸い込まれる。

送風換気装置４Ａの吸込口４０から吸い込まれた外気ＯＡは、吹出口４１から吹き出され、ダクト４５を通ってイオン発生装置１Ａの空気取入口２０に送り込まれる。

イオン発生装置１Ａは、正イオン発生素子３Ａと負イオン発生素子３Ｂで略同数の正イオンと負イオンが発生され、送風換気装置４Ａによる送風で空気取入口２０に送り込まれて給気風路２５を通る空気に、略同数の正イオンと負イオンが供給される。

略同数の正イオンと負イオンが供給された空気は、送風換気装置４Ａによる送風でイオン発生装置１Ａの空気吹出口２１から吹き出され、ダクト４７を通って給気吹出口４６から給気ＳＡとして室内に吹き出される。

これにより、略同数の正イオンと負イオンを含む空気が室内に給気されるので、空気中の浮遊雑菌が除去されて、カビ等の発生を抑えることができる。また、イオン発生装置１Ａより下流のダクト４７にも、正イオンと負イオンを含む空気が通ることで、ダクト中の雑菌が除去されて、カビ等の発生を抑えることができる。

図１〜図３で説明したイオン発生装置１Ａでは、正イオン発生素子３Ａと負イオン発生素子３Ｂは、給気風路２５に露出させたイオン放出面３０の長手方向を、空気取入口２０のダクトジョイント２０ａと空気吹出口２１のダクトジョイント２１ａの中心線Ｏに沿った向きとして直列に配置される。

これにより、送風換気装置４Ａによる送風でイオン発生装置１Ａの給気風路２５を通る空気の風量が多い位置に、空気の流れに沿って正イオン発生素子３Ａと負イオン発生素子３Ｂが配置されることで、正イオン発生素子３Ａで発生させた正イオンと負イオン発生素子３Ｂで発生させた負イオンの大部分を、空気の流れによって送ることができる。

これにより、イオン発生装置１Ａと給気吹出口４６との間がダクト４７で接続される構成で、正イオン発生素子３Ａ及び負イオン発生素子３Ｂから給気吹出口４６までの距離が長くなっても、空気中の浮遊雑菌を除去するために十分な量の正イオンと負イオンを含む空気を給気することができる。

従って、イオン発生装置１Ａの下流でダクト４７を分岐させて、複数の部屋に給気を行う構成としても、各部屋に十分な量の正イオンと負イオンを含む空気を給気することができる。

＜イオン発生素子の配置例＞
次に、イオン発生装置１Ａにおける正イオン発生素子３Ａ及び負イオン発生素子３Ｂの配置と、供給されるイオンの数の関係について説明する。

図５は、正イオン発生素子と負イオン発生素子の配置例を示す構成図である。なお、図５では、正イオン発生素子を例に配置を説明しているが、正イオン発生素子と対向する負イオン発生素子も同じ配置である。

図５（ａ）では、正イオン発生素子３Ａの長手方向を、給気風路２５を通る空気の流れに沿った向きとして、複数個の一例として２個の正イオン発生素子３Ａが短手方向に並べられて並列に配置される。

図５（ｂ）では、図５（ａ）の配置を９０°回転させたもので、正イオン発生素子３Ａの短手方向を空気の流れに沿った向きとして、複数個の一例として２個の正イオン発生素子３Ａが短手方向に並べられて並列に配置される。

図５（ｃ）では、正イオン発生素子３Ａの短手方向を空気の流れに沿った向きとして、複数個の一例として２個の正イオン発生素子３Ａが長手方向に並べられて直列に配置される。

図５（ｄ）では、図５（ｃ）の配置を９０°回転させたもので、正イオン発生素子３Ａの長手方向を空気の流れに沿った向きとして、複数個の一例として２個の正イオン発生素子３Ａが長手方向に並べられて直列に配置される。

図６は、正イオンの数と負イオンの数を測定した換気システムにおける配管接続例を示す構成図である。

正イオンと負イオンが供給された空気が通るダクト４７は、図６に示す寸法（単位ｍｍ）で５本に分岐した構成である。そして、正イオン発生素子３Ａと負イオン発生素子３Ｂを図５（ａ）〜（ｄ）の配置として、図６の位置（４）のダクト４７の給気吹出口４６で正イオンと負イオンの数を測定した。

ここで、各条件で正イオン発生素子３Ａと負イオン発生素子３Ｂの駆動電圧は同一とし、また、送風換気装置４Ａの風量は同一とした。

図７は、正イオンの数と負イオンの数の測定結果を示す説明図で、図７では、正負のイオン発生素子を、図５（ａ）の配置としたときに測定した正（＋）イオンの数及び負（−）イオンの数を「１」としたときに、図５（ｂ）〜図５（ｄ）の配置におけるイオン測定数の比率を示す。図７に示す測定結果から、２個の正イオン発生素子３Ａと２個の負イオン発生素子３Ｂを対向させて備えた構成では、正負のぞれぞれのイオン発生素子を長手方向に直列に配置した図５（ｄ）の例が、空気中に含まれる正イオンと負イオンの数が最も多いことがわかる。

＜本実施の形態の換気システムの変形例＞
図８は、本実施の形態の換気システムの変形例を示す構成図である。変形例の換気システム１０Ｂは、送風換気装置４Ｂにイオン発生装置１Ａを内蔵した構成で、送風ファン部４２の吹出口４１とイオン発生装置１Ａの空気取入口２０が直接接続される構成である。

このように、イオン発生装置と送風換気装置を一体に構成することで、イオン発生装置と送風換気装置の間をダクトで接続する工事及びイオン発生素子を駆動するための配線の接続工事が不要となり、設置が容易となる。

本発明は、外気を取り入れて室内の換気を行う換気装置に適用される。

本実施の形態のイオン発生装置の一例を示す構成図である。 本実施の形態のイオン発生装置の一例を示す構成図である。 本実施の形態のイオン発生装置の一例を示す構成図である。 本実施の形態の換気システムの一例を示す構成図である。 正イオン発生素子と負イオン発生素子の配置例を示す構成図である。 正イオンの数と負イオンの数を測定した換気システムにおける配管接続例を示す構成図である。 正イオンの数と負イオンの数の測定結果を示す説明図である。 本実施の形態の換気システムの変形例を示す構成図である。

符号の説明

１Ａ・・・イオン発生装置、１０Ａ，１０Ｂ・・・換気システム、２・・・送風ボックス、２０・・・空気取入口、２１・・・空気吹出口、２５・・・給気風路、３Ａ・・・正イオン発生素子、３Ｂ・・・負イオン発生素子、４Ａ，４Ｂ・・・送風換気装置、４６・・・給気吹出口、４７・・・ダクト

Claims (5)

1. 正イオンを発生させる正イオン発生素子と、
   負イオンを発生させる負イオン発生素子とを備え、
   複数の前記正イオン発生素子と、前記正イオン発生素子と同数の前記負イオン発生素子は、空気が通る給気風路を挟んで対向して配置され、
   前記正イオン発生素子と前記負イオン発生素子は、前記給気風路と連通する空気取入口と空気吹出口の中心線に位置を合わせ、前記給気風路に露出させたイオン放出面の長手方向を、前記空気取入口と前記空気吹出口の中心線に沿った向きとして、前記給気風路を通る空気の風量が多い位置に、前記給気風路を通る空気の流れに沿ってそれぞれ直列に複数配置される
   ことを特徴とするイオン発生装置。
2. 前記正イオン発生素子は、前記空気取入口から取り入れられた空気が前記空気吹出口から吹き出される前記給気風路が形成される送風ボックスの一方の側板に、イオン放出面を前記給気風路に露出させて前記送風ボックスの外側から取り付けられ、
   前記負イオン発生素子は、前記送風ボックスの他方の側板に、イオン放出面を前記給気風路に露出させ、前記正イオン発生素子と対向させて、前記送風ボックスの外側から取り付けられる
   ことを特徴とする請求項１記載のイオン発生装置。
3. 正イオンを発生させる正イオン発生素子及び負イオンを発生させる負イオン発生素子とを備え、
   複数の前記正イオン発生素子と、前記正イオン発生素子と同数の前記負イオン発生素子が、空気が通る給気風路を挟んで対向して配置され、
   前記正イオン発生素子と前記負イオン発生素子が、前記給気風路と連通する空気取入口と空気吹出口の中心線に位置を合わせ、前記給気風路に露出させたイオン放出面の長手方向を、前記空気取入口と前記空気吹出口の中心線に沿った向きとして、前記給気風路を通る空気の風量が多い位置に、前記給気風路を通る空気の流れに沿ってそれぞれ直列に複数配置されるイオン発生装置と、
   前記イオン発生装置に空気を送る送風装置とを備えた
   ことを特徴とする換気システム。
4. 前記イオン発生装置は、前記空気取入口から取り入れられた空気が前記空気吹出口から吹き出される前記給気風路が形成される送風ボックスの一方の側板に、前記正イオン発生素子がイオン放出面を前記給気風路に露出させて前記送風ボックスの外側から取り付けられ、
   前記送風ボックスの他方の側板に、前記負イオン発生素子がイオン放出面を前記給気風路に露出させ、前記正イオン発生素子と対向させて、前記送風ボックスの外側から取り付けられる
   ことを特徴とする請求項３記載の換気システム。
5. 前記送風装置と前記イオン発生装置、及び前記イオン発生装置と給気吹出口は、それぞれ空気が通るダクト部材を介して接続され、前記送風装置による送風で前記ダクト部材を通って前記イオン発生装置に送られた空気に、前記正イオン発生素子で発生された正イオンと前記負イオン発生素子で発生された負イオンが供給され、正イオンと負イオンが供給されて前記イオン発生装置から吹き出された空気が、前記ダクト部材を通って前記給気吹出口から室内に給気される
   ことを特徴とする請求項３または４記載の換気システム。

Images