JP5621563B2

JP5621563B2 - イオン発生装置

Info

Publication number: JP5621563B2
Application number: JP2010273167A
Authority: JP
Inventors: 林　英樹; 英樹林; 弘仁堺
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2010-12-08
Filing date: 2010-12-08
Publication date: 2014-11-12
Anticipated expiration: 2030-12-08
Also published as: JP2012123996A

Description

本発明は、室内空間の除菌や脱臭を行うイオン発生装置に関するものである。

近年、空気中にイオンやラジカルなどの活性種（以後イオンと記載）を供給して空気中の菌を抑制したり（除菌）、空気中の臭いを分解して取り除く（脱臭）イオン発生装置が空気浄化を目的として開発され、一般家庭に広く普及している。ここで、天井への設置を目的としたものとして特許文献１に記載されるようなイオン発生装置が考案されている。

特開２００６−２３０７０６号公報

特許文献１に記載されるイオン発生装置は、発生したイオンを気流に載せて下方に流出させる構造となっているが、この場合、真下の空間のみにイオンを供給することになり、部屋の隅々までというような幅広い範囲に供給できないという課題を有する。

そこで、本発明のイオン発生装置は、発生したイオンを部屋の隅々まで広範囲にわたって供給できることを目的とするものである。

そして、この目的を達成するために、本発明のイオン発生装置は、天井に本体を埋め込み、天井面からイオンを発生させるイオン発生装置であって、前記本体は、円筒状を有しており下方にはフランジを有し、前記本体の天面に、遠心ファンを回転させるための電動機を保持する天板と前記電動機を設け、前記天板の下方に前記電動機に接続する遠心ファンを設け、前記本体の下端に吸込み口と吹出し口を有するグリルとを備え、前記本体の下端の吸込み口から、オリフィス部にかけて筒状の経路を通って前記遠心ファンに吸い込まれ、全周に吹出し前記本体の吹出し口へ導く空気流路を設け、前記本体内部に静電霧化手段と前記静電霧化手段を完全に覆う保護カバーを備え、前記保護カバーの下方には前記静電霧化手段から発生したイオンを排出するイオン排出口を備え、前記イオン排出口が前記吹出し口近傍に設けることにより所期の目的を達成するものである。

本発明のイオン発生装置は発生したイオンを部屋の隅々まで、広範囲にわたって供給できる。

本発明の実施の形態１のイオン発生装置を天井に取付けた状態の断面図同イオン発生装置の分解斜視図同イオン発生装置の内部を示す斜視図同イオン発生装置の内部を示す斜視図同イオン発生装置の静電霧化手段の霧化部における水被覆イオンの発生原理を示す図同イオン発生装置の天井への取付け時を示す図同イオン発生装置の制御回路ケースを分離し天井へ取付け時を示す図

本発明に係るイオン発生装置は、天井に本体を埋め込み、天井面からイオンを発生させるイオン発生装置であって、前記本体は、筒状を有しており下方にはフランジを有し、前記本体の天面に、遠心ファンを回転させるための電動機を保持する天板と前記電動機を設け、前記天板の下方に前記電動機に接続する遠心ファンを設け、前記本体の下端に吸込み口と吹出し口を有するグリルとを備え、前記本体の下端の吸込み口から、オリフィス部にかけて筒状の経路を通って前記遠心ファンに吸い込まれ、全周に吹出し前記本体の吹出し口へ導く空気流路を設け、前記本体内部に静電霧化手段と前記静電霧化手段を完全に覆う保護カバーを備え、前記保護カバーの下方には前記静電霧化手段から発生したイオンを排出するイオン排出口を備え、前記イオン排出口が前記吹出し口近傍に設けるという構成を有する。これにより、遠心ファンによって、全周に向けて均一に空気の流れをつくるため、グリルの吹出し口から均一に吹き出すことができることとなるので、設置した場所にイオンを均一に排出することができるという効果を有する。

また、前記グリルの中央には前記吸込み口を有し、前記吸込み口の外周囲に吹出し口を有し、空気流路内に遠心方向の斜め下に角度がついた風向板を設置する構成にしてもよい。これにより、前記グリルから吹き出す風は、前記風向板に沿って流れることで、遠心方向の斜め下に角度をつけて排出され、前記グリルの中央の前記吸込み口から遠ざけることができることとなるので、前記吹出し口からでる風と共に放出されるイオンが、前記グリル中央の前記吸込み口に直ぐに吸込まれないようにでき、イオンをより多く設置した場所に供給することができるという効果を奏する。

また、遠心送風手段はターボファンという構成にしてもよい。これにより、ケーシングが必要なく遠心ファンの能力を発揮することができることとなるので、前記本体を小さく作成することができるため、前記本体重量を軽くすることができ、施工する時も天井にあける穴が小さくできるので施工性も向上する。また、前記本体が小さくなることで前記グリルも小さくなりデザイン性が向上するができるという効果を奏する。

また、前記ターボファンは前記電動機の前記天板取付け面から軸方向にかけて覆い隠す形状という構成にしてもよい。これにより、前記本体全体の高さ方向を低くすることができることとなるので、天井裏の高さが低い場所でも設置が可能となるという効果を奏する。

また、前記グリル中央の前記吸込み口の背面に円筒状のリブを設け、前記筒状の経路が前記円筒状のリブの内側すなわち空気の吸込まれる側になって重なりあうように配置され、前記円筒状の経路の外側と前記円筒状のリブの内側との隙間を極力少なくしたという構成にしてもよい。これにより、円筒状の経路の外側と円筒状のリブの内側の隙間を極力少なくすることで、空気経路を通る風が、吹出し口に流れず、円筒状の経路に流れ込まないようにすることができることとなるので、吹出し口からでる風が減少し、発生したイオンを部屋の隅々まで、広範囲にわたって供給できるという効果を奏する。

また、制御部を納める制御回路ケースは、前記本体外部にあたる前記天板の上方に設置し、前記制御回路ケースの幅は前記本体の直径値より小さくし、前記制御回路ケースの長手方向は、前記本体の中心よりどちらか片方に寄せて配置するという構成にしてもよい。これにより、本体と制御回路ケースとが電源コードと高圧電源コードのみで繋がっているため、本体の状態に関わらず、制御回路ケースを電源コードと高圧電源コードの長さの範囲で自由に動かすことができ、また、本体全体の高さを低くすることができるという効果を奏する。

また、制御部を収める前記制御回路ケースは、前記本体の前記天板から完全に分離することができ、前記本体と前記制御回路ケースとは前記電動機の電源コードと、前記静電霧化手段のための高圧電源コードのみで繋がっており、前記本体が設置される天井の裏面に前記制御回路ケースを配置することができることとなるので、本体と制御回路ケースとが電源コードと高圧電源コードのみで繋がっているため、本体の状態に関わらず、制御回路ケースを電源コードと高圧電源コードの長さの範囲で自由に動かすことができる。また、本体全体の高さを低くすることができ、天井裏の高さが低い場所にも設置することができ、施工性を向上させることができるという効果を奏する。

以下、本実施の形態について図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
実施の形態１は、図１〜４に示すように、天井に本体を埋め込み、天井面からイオンを発生させるイオン発生装置に係るものであり、図１に示すように本体１は、円筒状を有しており下方にはフランジ２を有し、本体１の天面３には、遠心送風手段であるターボファン４とターボファン４を回転させる電動機５を有し、電動機５を保持する天板６を設け、天板６の下方には電動機５に接続するターボファン４を組み込んで構成されている。

また、図２に示すように本体１の左右すなわち側面には固定金具７を設け、図３に示すように固定金具７は固定金具７ａと根底金具７ｂの二つの部品で構成され、固定金具７ｂは固定金具７ａとの接触面を中心に回転でき、本体１にあいた穴８と固定金具７ａにあいた長穴９を貫通する金具専用ネジ１０の先端には、固定ナット１０が設けられている。金具専用ネジ１０を回転させることで、本体１に設けたコの字形状の壁１２によって回転方向の動きを規制された固定ナット１０が上下に移動し固定金具７を下方に移動させて、フランジ２と固定金具７とで天井を挟みこんで本体１を天井に固定することとなる。なお、フランジ２に設けてある取り付け穴１３にネジを差し込んで締め付けることで天井に取り付けることも可能である。

また、図２に示すように、電動機５の軸方向の中央には電動機フランジ１４が設けられており、電動機５は天板６の上方よりネジで電動機フランジ１４を介して取付けられ、電動機５が取り付けられる天板６の中央には本体１の天面３より低い窪み部１５があり、電動機５は窪み部１５の面に取り付けられており、ターボファン４は電動機５を天板６に取り付けている面から軸１６にかけて覆い隠す形状となっている。

また、図２に示すように本体１の下端の中央に吸込み口１７と吸込み口１７の外周囲に吹出し口１８を有するグリル１９とを備え、図２に示すように本体１の下端の吸込み口１７から、オリフィス部２０にかけて筒状の経路２１を通ってターボファン４に吸い込まれ、全周に吹出し、また、グリル１９の吹出し口１８へ導く空気流路２２を設け、前記空気流路２２内に遠心方向の斜め下に角度がついた風向板２３を有し、この空気流路２２および風向板２３は本体１の円筒状の軸を中心とした点対称の位置にもうひとつ設けられている。

また、筒状の経路２１はターボファン４の吸込み付近のオリフィス部２０で径を広げており、ターボファン４に流入される空気の経路が大きくなるように構成されており、円筒状の本体１と略同心円となっている。

また、グリル１９中央の吸込み口１７の背面に円筒状のリブ２４を設け、筒状の経路２１が円筒状のリブ２４の内側すなわち空気が吸込まれる側に重なり合うように配置され、筒状の経路２１の外側の面と円筒状のリブ２４の内側の面の隙間を極力少なくなるように配置している。なお、図１に示すようにグリル１９は、引っ掛かり形状２５によってフランジ２に係合している。

また、図４に示すように、本体１の内部に本体１を天面３に平行な水平に仕切る仕切板２６と、仕切板２６を貫通した開口２７に静電霧化手段２８を設け、図５に示すように静電霧化手段２８は霧化部２９と熱電素子の一種であるペルチェ素子３０およびペルチェ素子３０を冷却する冷却フィン３１とで構成されており、冷却フィン３１のみが図１に示す空気流路２２内になるように設置され、ペルチェ素子３０側には、図２に示すように保護カバー３２を完全に覆うことでユーザーが手を触れることができないようにしてある。図４に示すように保護カバー３２の下方には、静電霧化手段２８から発生したイオンを排出するイオン排出口３３を備え、イオン排出口３３が吹出し口１８近傍に設けられ、イオン排出口３３の大きさは直径５ミリメートル程度となっており、ユーザーの指が入り込まない大きさとなっている。なお、図１、図４の矢印は空気の流れを示している。

次に、図５に示すように霧化部２９は球状の先端を有する放電電極３４と中央に孔の開いたリング状の対向電極３５とで構成され、放電電極３４はペルチェ素子３０の冷却面３６と接合されている。その際放熱面と接する冷却フィン３１を冷やすことで放熱面３７に発生する熱を逃がし、ペルチェ素子３０の冷却面３６の冷却性能を確保している。そしてペルチェ素子３０によって放電電極３４を冷却して露点温度以下にすることで放電電極３４の先端に結露水を生成する。具体的には、高圧電源３８を接続し、放電電極３４の先端に結露水を有する状態で放電電極３４に例えば−３〜−５ｋＶ程度、対向電極３５に０ｋＶの電圧をそれぞれ印加すると、電場によって対向電極３５に引き寄せられ、引き寄せられた結露水の先端に電荷が集中する。結露水の先端は集中した電荷を保持するだけの表面積が不足し、表面積を増やすために直径数ナノメートルの微細な水粒子に分裂する。分裂した水粒子は電場の向きに沿って対向電極３５に向かって飛んでいき、対向電極３５中央にある孔を通過して静電霧化手段２８外側に流出する。この現象によって結露水の先端は針のように尖った形状となる。この尖った先端形状を有する状態の結露水のことをテイラーコーン３９と呼ぶ。ここで、放電電極３４の先端はテイラーコーン３９を作り出すのに必要な量の結露水を得るためにある一定以上の表面積を有することが必要となる。したがって半径０．１〜１ミリメートル程度の球体状としている。テイラーコーン３９の有する尖った先端には電荷が集中する。そのため対向電極３５との間でコロナ放電が発生する。テイラーコーン３９の先端近傍ではコロナ放電によって空気中に含まれる水や酸素分子が分解され、ＯＨラジカルなど強い酸化分解作用を有する活性種が発生する。そして活性種は前述の水粒子に覆われる。これを水被覆イオン４０と呼ぶ。ＯＨラジカル等の活性種は化学的に不安定であり、空気中に含まれる窒素や硫黄成分などと結合し、それらを酸化して自身は分解し消滅する。このプロセスは数マイクロ秒で起こるため、単体で存在した場合の活性種の寿命はとても短い。しかし、水被覆イオン４０に含まれる活性種は微細な水粒子によって守られるため、６００秒程度ととても長い寿命を有する。その長い寿命の間に水被覆イオン４０は空気中の臭気や浮遊菌、または壁面や床面に存在する臭気や菌に付着し、分解や除菌を行うことが可能となる。

また、図１に示すように電動機５および静電霧化手段２８をコントロールする基板を納める制御回路ケース４１は、本体１の外郭にあたる天板６と電動機５の上方に設置し、図２に示すように制御回路ケース４１の幅４２は、本体１の直径値４３より小さくしているため、結果として幅４２は、本体１を天井に取り付ける際に開ける穴４４の直径値４５より小さくなる。また、制御回路ケース４１の長手方向は、本体１の中心軸より片方に完全に寄せて配置されている。なお、制御回路ケース４１は、図７に示すように、本体１の天板６から完全に分離することができ、本体１と制御回路ケース４１とは電動機５の電源コード４６、図５に示す静電霧化手段２８のための図７に示す高圧電源コード４７が繋がっており、本体１が設置される天井の裏面に、電源コード４６、高圧電源コード４７の長さの分だけ自由に配置することができる。また、電源コード４６と高圧電源コード４７は保護チューブ４８によって一つに束ねてから制御回路ケース４１に導かれている。

上記構成において、図１に示すように空気の流れを上流から追っていくと、ターボファン４はグリル１９中央の吸込み口１７を通じて部屋の空気を吸込み、ターボファン４によって遠心方向に均一に空気を送り出される。そして、均一に送り出された空気は、本体１の内壁に沿って下方に曲げられ、空気流路２２を通じて、グリル１９の吹出し口１８から均一に吹出す。また、空気が空気流路２２を流れる過程で、空気流路２２内に設置された冷却フィン３１が冷却され静電霧化手段２８よりイオンが生成され、図４に示す吹出し口１８の近傍に設置してあるイオンを排出するためのイオン排出口３３から、静電霧化手段２８によって生成されたイオンが放出され、イオンは図１に示す吹出し口１８から吹出す風の流れにのって均一に部屋全体にいきわたることとなり、部屋の隅々まで広範囲にわたって供給できる。

また、図４に示す保護カバー３２によって、図５に示す放電電極３４をさえぎる為、直接ユーザーが触れることができなくなり、高圧を発生させてもユーザーが触れることができないため安全性を向上させることができる。

また、グリルから吹き出す風は、図１に示すように風向板２３に沿って流れることで、遠心方向の斜め下に角度をつけて排出され、グリル１９の中央の吸込み口１７から遠ざけることとなり、吹出し口１８からでるイオンをのせた空気が、グリル１９中央の吸込み口１７に直ぐに吸込まれなくなり、生成したイオンをより多く設置した部屋に供給することができる。また、吸込み口１７の背面の円筒状のリブ２４においても、筒状の経路２１の外側と円筒状のリブ２４の内側の隙間を極力少なくすることで、空気経路を通る風が、吹出し口に流れず、筒状の経路２１に流れ込まないようなるため、吹出し口１８からでる風が減少することを防ぐことができ、発生したイオンを部屋の隅々まで、広範囲にわたって供給することができる。

また、ターボファン４を使用することで、ケーシングが必要としなくなるため、本体１の円周方向の大きさを小さくすることができ、天井に取り付ける施工をする再に開ける穴を小さくできるため施工の手間が軽減することができる。

なお、ターボファン４は電動機５を覆いかぶさるように重なっており、更に、電動機５は天板６の窪み部１５の面に取り付けられているため、本体１の高さ方向を低く構成できることとなり、天井裏が低い場合でも設置することができる。

また、制御回路ケース４１を本体１の内部に入れないため、本体１の内部の流路を大きくとることができ、本体１の内部の圧力損失を減少させることとなり、ターボファン４の負荷を下げることができ、ターボファン４の回転は下がり騒音の低下をすることができる。そして、制御回路ケース４１は、施工の際に天井にあけた穴４４に本体１を挿入するときに中心より片方に寄せて配置しているため、図６に示すように本体１を斜めにして制御回路ケース４１から穴４４に挿入することが可能となり、天井に制御回路ケース４１と同じ大きさの穴をあけなくても良くなるため、施工の工数を削減することができる。

また、図７に示すように、本体１と制御回路ケース４１を電源コード４６、高圧電源コード４７のみで繋がっている状態に分離することができるため、本体１の設置状態に関わらず、制御回路ケース４１を電源コード４６、高圧電源コード４７の長さの範囲で自由に動かすことができるため、本体１の高さを低く構成できることとなり、天井裏が低い場合でも設置することができ、施工性を向上させることができる。更に、保護チューブ４８によって束ねてから制御回路ケース４１に導かれているため、それぞれの電源コード４６、高圧電源コード４７が絡まらなくすることができ、余計な張力がかからなくなるため断線等の危険がなくなり、安全性が向上することができる。

以上のごとく、本発明のイオン発生装置は、天井に取り付けて広範囲にイオンを供給することができるため、イオンによってもたらすことができる効果や効能を居住空間に供給することに有用であり、また、クローゼットやバス、トイレ、または倉庫などの非居住空間においても有用である。

１本体
２フランジ
３天面
４ターボファン
５電動機
６天板
１６軸
１７吸込み口
１８吹出し口
１９グリル
２０オリフィス部
２１筒状の経路
２２空気流路
２３風向板
２４円筒状のリブ
２８静電霧化手段
３２保護カバー
３３イオン排出口
４１制御回路ケース
４２幅
４３直径値
４６電源コード
４７高圧電源コード

Claims

天井に本体を埋め込み、天井面からイオンを発生させるイオン発生装置であって、前記本体は、筒状を有しており下方にはフランジを有し、前記本体の天面に、遠心ファンを回転させるための電動機を保持する天板と前記電動機を設け、前記天板の下方に前記電動機に接続する遠心ファンを設け、前記本体の下端に吸込み口と吹出し口を有するグリルとを備え、前記本体の下端の吸込み口から、オリフィス部にかけて筒状の経路を通って前記遠心ファンに吸い込まれ、全周に吹出し前記本体の吹出し口へ導く空気流路を設け、前記本体内部に静電霧化手段と前記静電霧化手段を完全に覆う保護カバーを備え、前記保護カバーの下方には前記静電霧化手段から発生したイオンを排出するイオン排出口を備え、前記イオン排出口が前記吹出し口近傍に設けられていることを特徴とするイオン発生装置。
グリルの中央には吸込み口を有し、前記吸込み口の外周囲に吹出し口を有し、空気流路内に遠心方向の斜め下に角度がついた風向板を設置することを特徴とする請求項１記載のイオン発生装置。
前記遠心ファンはターボファンであることを特徴とする請求項１記載のイオン発生装置。
前記遠心ファンは電動機を天板取付け面から軸方向にかけて覆い隠す形状とする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。
グリル中央の吸込み口の背面に円筒状のリブを設け、前記筒状の経路が前記円筒状のリブの内側すなわち空気の吸込まれる側になって重なりあうように配置され、前記筒状の経路の外側と前記円筒状のリブの内側との隙間を極力少なくしたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のイオン発生装置。
制御部を納める制御回路ケースは、本体外部にあたる天板の上方に設置し、前記制御回路ケースの幅は前記本体の直径値より小さくし、前記制御回路ケースの長手方向は、前記本体の中心よりどちらか片方に寄せて配置することを特徴とする請求項１に記載のイオン
発生装置。
制御部を収める制御回路ケースは、本体の天板から完全に分離することができ、前記本体と前記制御回路ケースとは電動機の電源コードと、静電霧化手段のための高圧電源コードのみで繋がっており、前記本体が設置される天井の裏面に前記制御回路ケースを配置することができることを特徴とする請求項６に記載のイオン発生装置。