JPS59209664A - 送風装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、イオン風を利用した送風装置に関する。

従来、放電電極である＠１電極体とそれに対向するよう
に配置された対向電極である第２電極体との間に高電圧
を印加すると、第１電極体から第２電極体に向けてコロ
ナ放電が生し、イオン風が発生することが知られている
。

ずなわぢ、コロナ放電によって第１電極体近傍の空気は
イオン化され、このイオンは静電力によって第２電極体
に向って運動する。この運動の過程で多数の中性分子を
はじき飛ばし、分子の流れ、すなわち風となって誘起さ
れるものである。このイオン風は毎秒数メータの風速が
得られ、使い方によっては十分な風量を得ることかｉｊ
Ｊ能である。

さらに、コロナ放電の際に、空気中のｊα埃もイオン化
され、この塵吹を第２電極体上に集塵する静電式集塵器
の機能をも有する。

そこでこのイオン風が利用できれば、送風部と集塵部が
一体となり、ファンとモータを有する送風機を使用せず
に済み、空気清浄器の小型、軽量化が可能である。また
可動部が無く、ダクトも自由に設定できる為に、空気清
浄器に利用した場合、形状の設計自由度が大きくなり、
薄型の物も容易に設計できる。

ところで、上記の・イオン風を利用をした送風装置とし
て例えば空気清浄器を実用化する場合、空気清浄器とし
て十分な風量が得られ、しかもいかに効率よく放電を行
なわせるかが問題となる。そこで、本発明者らが上記の
風量および効率を決定する要因について調べたところ、
以下に列挙する要因が特に重要であることが判明した。

（１）第１電極体上に設けられた各放電突起間の距離 （２）第２電極体が、複数の平板電極で構成されている
場合には、各平板電極間の距離 （３）第２電極体が、網目状に形成されている場合には
、網目の大きさ く４１ｍ１電極体と第２電極体の間の放電間隙そこで、
本発明は例えば空気清浄器の送風装置としての風量およ
び効率が最適となるように、上記に列挙した要因を決定
し、実用性のある送風装置を提供することを目的とする
。

以下、本発明を図面に示す実施例によって説明する。

第１図は、本第１発明のイオン風を利用した空気清浄器
の具体的構造を示す構造図であり、空気清浄器の電気絶
縁材のアクリル樹脂製ケース１の内部には、第１電極体
２と第２電極体３が放電間隙７！ｌ（本例ではｆｆ＋＝
８ｍｍ）をおいて配置され、ケースｌの外側からビス４
によってケース１にねし止め固定されている。ケース１
の空気吸込口１ａおよび空気吹出口１ｂには、空気中の
比較的大きな塵埃を除去するためのフィルタ５が、アク
リル樹脂製のフｌ／−ムロをビス４によってケースｌに
ねじ止め固定することによって取付番ノられている。前
記第１電極体２は、ステンレス製の矩形フレーム２ａに
、複数のステンレス製の帯状型４＆　Ｑｌ１４４２　ｂ
が適当な間隔をおいて、互いに平行になるように溶接等
により固着されている。帯状電極部材２ｂには、複数の
ステンレス製針状電極２ｃが互いに２２　（本例では’
２＝、８１１１１）の間隔を有して溶接等により固着さ
れている。この場合、第１図に示すように、ある帯状電
極部材２ｂの剣状電極２ｃの配列と、次列の帯状電極部
材２ｂの針状型ｔＭ２ｃの配列は千鳥状となっている。

また隣り合う剣状電極２ｃの間の距離は全て４２となる
ようにし、全ての針状電極２ｃの先端は、同一平面」二
にあるようにする。ここで、針状電極２ｃの配列を千鳥
状にするのは、針状電極２ｃから放出する負イオン流の
空間分布をできるだけ均一にするためである。

一方、上記のように構成された第１電極体２と対向する
第２電極体３は次の如く構成されている。

すなわら、ステンレス製の矩形フレーム３ａには、前記
針状電極２Ｃに放電間隙β２をおいて対向する長辺部の
先端がナイフェツジ状の複数の平板電極３ｂが、互いに
間隔β３　（本例ではβ３＝５＋ｎｍ）をおいて、各々
が平行になるように溶接等にて固着されている。

上記第１電極体２の矩形フレーム２ａは、このフレーム
２ａに半田付けされたリード線７ａによって、直流高圧
電源８の負端子８ａに接続されている。また、第２電極
体３の矩形フレーム３ａは、このフレーム３ａに半田付
けされたリード線７ｂによって、直流高圧電源８の接地
端子８ｂζこ接続されている。

次に上記のような構成を有する本実施例の空気清浄器の
作動について説明する。

第２図は、本実施例の空気清浄器を自動車車室内の天井
に取付けた概略図を示し、この第２図および第１図を用
いて説明する。第１図において直流高圧電源８により、
第１電極体２に負の直流高電圧を印加し、第２電極体３
を接地とする。ここで、負の直流高電圧値を増加させて
いくと、針状電極２Ｃの先端より負コロナ放電が発生し
点状の光点（負コロナ点）があられれる。この時、剣状
型４ηｉ２ｃと平板電極３ｂとの間の空間には強力な直
流電界が形成されており、同時に針状電極２Ｃから平板
電極３ｂに向かう負イオンのシャワー、ずなわら負イオ
ン流が生じている。このため、空気中に存在する塵など
の粒子は負イオン流の衝突を受けて、たちまち負に荷電
される。その結果、強力なり−し１ンカの作用を受け”
ζ、接地側の平板電極３ｂに向かって駆動される。空気
は粘性流体であるから、負に帯電した空気中の粒子が平
板電極３ｂに向かって移動すれば、これに伴って空気は
流れることになる。負に帯電した粒子は、平板電極３ｂ
に捕集されるわけだが、捕集されずに平板と平板のすき
間を通過する粒子も存在し、この通過する粒子の流れが
イオン風となる。つまり、このイオン風は、第１電極体
２から第２電極体３に向かって吹く。

従って、第２図に示すように、車室内の汚れた空気は、
矢印Ａで示す如く、空気清浄器の吸込口１ａから、空気
清浄器内部に吸込まれ、第２電極体３の平板電極３ｂ上
で塵埃を除去された後、矢印Ｂで示す如く、’ｔ？？浄
化空気となって吹出口１ｂから車室内に吹き出される。

以上のようなイオン風を利用した空気清浄器を例えば、
自動車用に適用する場合、以下に述べる如き特徴を有す
る。

従来のイオン風を利用しない自動車用空気清浄機は、大
きな塵埃を取るプレフィルタと、小さな塵埃を高電圧の
コロナ放電により帯電させ集塵する集塵部と、コロナ放
電を発生させる電源部と、臭を取る為の活性炭フィルタ
と、さらに空気を循環させるための送風機と、そのダク
ト等とから構成されている。本発明者らがこれらの構成
部品の体積的および重量的な支配割合を調べて見ると重
量的には、送風機のモータ、ファン及びダクトが、空気
清浄器全体の約１／２を占め、体積的には、約２／３は
ども占めていることが判明した。従って前記モータ、フ
ァン、及びダクトが空気清浄器の大きさおよび重量を決
める支配的要因となり、設置場所が制限され、例えば、
自動車の後部座席後方のリアボード等に設置せざるを得
ない。リアボード上に設置された空気清浄器では、運転
席等で喫煙した場合には、車室内の空気を循環させ、リ
アボード上まで汚れた空気を持って来なくてはならない
。ところが、喫煙時に人が吐き出した煙やタバコから出
る煙は高濃度であり、車室内に気流がない場合には、上
昇気流によって高濃度のまま天井付近にたまる。よって
、車室内空気を循環させ、天井付近に溜った煙をリアボ
ード上まで持って来る間に、人体やシートに煙が当り、
車室内へ拡散し低濃度となる。従ってリアボード上の空
気清浄器は、薄くなった煙を大量に処理しなくてけなら
ず、大きな送風量が得られるファンが必要となる等の問
題がある。そこで、空気清浄器の大きさを制限し、自動
車車室内の天井部に取イ」けるようにしたものがあるが
、モータやファン部分で空気清浄器の体積のほとんどの
部分を占め、自由なダクト設８１が出来ず、集塵部等も
小さくなり、十分な性能を得ることができない。

そこで、従来の空気清浄器に内蔵されている送風機に代
わる送風手段として、イオン風を利用すれば、従来に比
べて小型、軽量の自動車用空気清浄器を提供できる。

風速と効率について、本発明者らが行なった実験結果を
引用して説明する。なお、上記の効率とは、本空気清浄
器の出力を風速から算出し、これを直流電圧源の消費電
力で除したものである。

第１図において、針状電極２ａに負の直流高電圧を印加
すると、まず負コロナ放電があられれるが、さらに電圧
を上げていくと、火花放電に移行する。すなわち、放電
間隙全体が火花によって短絡され全路破壊を起こして放
電が完結しイオン風は流れなくなる。第３図は、本発明
者らが行なった実験結果より得られた本実施例の空気清
浄器の印加電圧に対する風速と効率の関係を示す特性図
である。ここで、剣状電極２Ｃと平板電極３ｂとの放電
間隙はｆｆｌ＝３ｍｍ、剣状電極２Ｃ相互間の距離は４
２＝３ｍｍ、平板電極３ｂ相互間の距離は７！３　＝　
５　ｃｍの条件で実験を行なった。第３図において、実
線ａは効率の曲線を示し、破線すは風速の曲線を示して
いる。風速は、印加電圧を上げていくと、剣状電極２Ｃ
と平板電極３ｂの間の電界強度が増すために大きくなる
。しかし、前述のように印加電圧がある限界を越えると
火花放電に移行し、全路破壊を起こして風は流れなくな
る。この全路破壊を生ずる点が第３図の×印Ｃに示され
る。また、効率の場合も印加電圧の上昇と伴に、大きく
なるが、印加電圧がある限界（第４図では７．５ＫＶ程
度）を越えると、針状電極２Ｃから発生ずる負イオン（
電子）の数に対して、負に帯電すべき空気中の塵粒子の
数が不足し始める。この結果、負イオン（電子）だけが
単独で平板電極３ｂに向かって流れだすために、電流は
どんどん流れるが風速が頭打ちになるという状態になる
。このため、効率は低下するようになる。さらに印加電
圧の値を大きくすると、第３図の×印ｄ点で火花放電に
移行する。

よって、風速２　ｍ　／ｓ以上で、かつ効率が０．４％
以上とするためには、印加電圧は？、５ＫＶ程度が望ま
しいことがわかる。

次に、放電間隙β１、針状電極２ｃ相互間の距離β２、
平板電極３ｂ相互間の距離β３、のそれぞれ対する風速
および効率の関係について説明する。第４図、第５図、
第６図は、本発明者らが行なった実験結果に基づいて、
それぞれ放電間隙β！、針状電極２Ｃ相互間の距１ｔｌ
ｌｔ　Ｉｔ　２、平板電極３ｂの相互間の距１ｔｌｌｔ
／３を変化させたときの風速および効率の関係を示して
いる。なお、上記の３つのパラメータのうち、１つだけ
を変化させるとき、残りの２つは以下のように設定して
いる。すなわち、放電間隙！！＝８鴎、針状電極２ｃ相
互間の距ｌ！ｌｌＩβ２−８１＋Ｉ１１、平板電極３ｂ
相互間の距！！ｌｌｔβ３＝５ＩＩｍとする。また、第
４図、第５図、第６図、おいて実線ａは効率を表わし、
破線すは風速を表わしている。

以下、それぞれの場合について説明する。

まず、放電間隙β１を変化さぜたときの、風速および効
率の関係について述べる。第１図において、第１電極体
２と第２電極体３の間に高電圧を印加したとき、第１電
極体２の剣状？Ｉｉ極２Ｃと第２電極体３の平板電極３
ｂの間の空間に形成される電界は不平等電界であるが、
放電間隙β星が小さくなるに従ってこの不平等電界が形
成されにくくなり、低い印加電圧でも簡単に電極間が短
絡されて全路破壊を起こすようになる。従って、放電間
隙！■が小さいと、大きい場合に比べて小さい印加電圧
で高い風速と効率が得られるが、前述のように全路破壊
が早く起きるようになるため適当ではない。逆に放電間
隙！ｌが大きくなると、より高い電圧を印加しなければ
、高い風速と効率は得られない。すなわち、第４図に示
す如く、放電間隙ｇ、の増加と共に、効率（実線ａ）お
よび風速（破線ｂ）は増加するが、印加電圧もまた増加
するので、省エネルギー性、さらに高電圧を取り扱う上
での簡便さを考慮すると、一方的に放電間隙１１を大き
くするのは適当でない。したがって、第４図のグラフよ
り、全路破壊を起こさない範囲内で、消費電力２０Ｗ以
下、印加電圧１０ＫＶ以下で風速’ｌ　ｍ　／　ｓ以上
、効率０６４％以上とするためには、放電間隙βｌは６
〜１０鶴が好ましい。

次に、針状電極２Ｃ相互間の距離１２を変化させたとき
の、風速および効率の関係について述べる。第１図に示
す針状電極２Ｃ相互間の距離β２が大きくなると、針の
数が減少するために、針状電極２Ｃから放出される電子
の数が減少して、剣状電極３ｂの間に形成される直流電
界の強度が小さくなり、負コロナ放電が抑制されるよう
になり適当ではない。逆に針状電極２Ｃ相互間の距離β
２が小さくなると、直流電界の強度は大きくなるが、針
と針のすき間で圧力損失が大きくなって風速が小さくな
って適当ではない。したがって、第５図のグラフより、
消費電力２０Ｗ以下、印加電圧１０にＶ以下で、風速’
ｌ　ｍ　／　ｓ以上、効率０．４％以上とするためには
、針状電極１ａ相互間の距離β２は６〜１０鰭が好まし
い。

次に平板状電極３ｂ相互間の距離１３を変化させたとき
の風速および効率の関係について述べる。

第１図に示す平板電極３ｂ相互間の距離β３が大きくな
ると、平板の数が減少することになる。ずなわち、剣状
電極２ｃと平板電極３ｂの間の空間に形成される直流電
界の強度が小さくなり、負コロナ放電が抑制されるよう
になる。逆に平板電極３ｂ相互間の距離！３が小さくな
ると、形成される直流電界の強度は大きくなり、負に帯
電した空気中の粒子の移動が多くなるが、平板３ｂと平
板３ｂのすき間において圧力損失が大きくなるため適当
ではない。第６図のグラフより、消費電極２０Ｗ以下、
印加電圧１０ＫＶ以下で、風速２　ｍ　／　ｓ以上、効
率０．４％以上とするためには平板電極３ｂ相互間の距
離β３は３〜７鮪が好ましい。

ここで、本実施例の空気清浄効果について説明する。第
７図は、第１図に示す空気清浄器に印加電圧７．５ＫＶ
を加えた場合に、テストチャンバ１．（において、２分
間でタバコ１本喫煙後の集塵性能を示したもので、時間
の経過に対する空気中の煙濃度の減少の過程をあられず
。第７図の実線イは無集塵の場合を示し、破線口は本空
気清浄器を使用した場合を示している。集塵をおこなわ
ない場合に比べて煙濃度の最高値がおさえられるととも
に、急速に室内の空気が清浄化されることがわかる。

次に、本第２発明について説明する。

本第２発明は、平板電極の代わりに、金網電極を用いて
第２電極体を構成することを特徴とする。

以下、第２発明を図に示す実施例によって説明する。第
８図は、本実施例の空気清浄器の簡略図を示し、第２電
極体は、網目の大きさが＃８〜＃２４程度のステンレス
製金網電極３Ｃで構成されている。その他の構成は、第
１図に示すような第１発明と同様であるため説明を省略
する。

上記のような金網状電極３ｃを有する空気清浄器におい
て、金網電極３Ｃの網目の大きさに対する風速および効
率関係について説明する。

第９図は、本発明者らが行なった実験結果より得られた
、綱目の大きさの変化に対する風速および効率の関係を
示しており、実線ａは効率を表わＬ７、破線すは風速を
表わしている。ここで、実験条件は放電間隙１−　＋−
８ｍｍ、剣状電極２ｃ相互間の距離β２　＝　３　＋ｎ
ｍ、印加電圧７．５ＫＶで実験を行なった。上記第９図
かられかるように、網目の大きさは、粗ずぎると針状電
極２ｃと金網電極３ｃの間に形成される直流電界の強度
が小さくなり、負コロナ放電が抑制され風速、効率とも
に低下し適当ではない。逆に網目の大きさが細かすぎる
と第９図に示すようにある領域では効率がよくなるが、
圧力損失が゛大きくなり通風抵抗が大きくなるため同様
に適当ではない。したがって消費電力２０Ｗ以下、印加
電圧１０ＫＶ以下で、風速２　ｍ　／　ｓ以上、効率０
．４％以上とするためには、金網電極３ｃの網目の大き
さは＃８〜＃２４が好ましい。また、金網電極３ｃを使
った場合の空気清浄効果は、平板電極２ｂと同程度のも
のが得られる。

次に上記第１発明および、第２発明の他の実施例につい
て説明するー。上記の第１発明および第２発明において
、第１電極体の放電突起は、多１状電極を適用したが、
その他種々の変形が可能であり、以下に第１電極体の変
形例を列挙する。

（１１第２実施例・・・第１電極体２に設けられた針状
電極２Ｃを第１０図および第１１図に示すように、上下
および左右方向について全て一直線上にあるように配列
する。格子状配列の剣状電極２Ｃは、風速と効率だけで
なく空気清浄効果も千鳥状配列の針状電極２ｃとほぼ同
程度のものが得られる。

（２）第３実施例・・・電極部材９は第１２図、第１３
図、第１４図に示すようにステンレス製平板９ａの長辺
部をのこぎり刃状に形成されており、こののこぎり刃状
の突起部９ｂが放電突起となる。この突起部９ｂ相互間
の距離ρ！は、前述と同様にｊｉ！１＝３ｍ＋ｎに設定
されている。この場合の第１電極体は、上記のように構
成された複数の電極部材９を前述のようなステンレス製
矩形フレームに、互いに平行となるように溶接等にて固
着することによって構成されている。こののこぎり刃状
の放電突起部９ｂは、針状電極２Ｃの場合と同程度の性
能が得られる。また、針状電極２Ｃの場合、針を１本１
本帯状電極部材２ｂ上にスポット溶接ないし導電性接着
材で接着する必要があるが、のこぎり刃状の突起部９ｂ
が設けられた電極部材９は針状電極２ｃと帯状電極部材
２ｂに相当する部分が一体構造であるから、製作が容易
であるという長所がある。

（３）第４実施例・・・電極部材１０は、第１５図、第
１６図、第１７図に示すようにのこぎり刃状の放電突起
１０ａを有する帯状薄膜電極１０ｂをアルミナ等のセラ
ミック帯状平板１０ｃ上にスクリーン印刷し、焼付ける
ことを特徴としている。したかって第３実施例に示す電
極部材９よりさらに製作が容易となる。この放電突起１
０ａ相互間の距離βｌは、前述と同様にβ１−８鵠に設
定されており、針状電極２Ｃの場合と同程度の性能が得
られる。この場合の第１電極体は、前述の実施例のよう
なステンレス製矩形フレームに、本実施例の帯状薄膜電
極１０ｂとセラミック帯状平板１０Ｃとから構成された
電極部材１０を互いに平行とな　　　　　　□るように
溶接等にて固着することによって構成されている。

以上述べたように、本発明は第１発明においては、第１
電極体の各放電突起間の距離、第２電極体の各平板電極
間の距離、および第１電極体と第２電極体の間の放電間
隙を最適に選び、第２発明においては第２電極体の網目
の大きさを最適に選んでいるため、送風装置としての風
量および効率が最適なものが得られ、イオン風を利用し
た送風装置としてより実用性のあるものが実現できると
いう効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本第１発明の空気清浄器の構造図、第２図は
本第１発明の空気清浄器を自動車車室内の天井に取付け
を概略図、第３図は本第１発明の空気清浄器において印
加電圧と風速および効率の実験結果を示す特性図、第４
図、第５図、第６図は、本第１発明の空気清浄器におい
て、それぞれ放電間隙、針状電極間の距離、平板電極間
の距離に対する風速および効率の実験結果を示す特性図
、第７図は本第１発明の空気清浄器の空気清浄効果を示
す特性図、第８図は本第２発明の空気清浄器の簡略図、
第９図は本第２発明の金網電極の網目の大きさに対する
風速および効率の実験結果を示す特性図、第１０図は本
第１発明および第２発明において第１電極体の他の実施
例を示す正面図、第１１図は第１０図の側面図、第１２
図および第１５図は本第１発明および第２発明において
第１の電極体の他の実施例を示す電極部材の上面図、第
１３図は第１２図の正面図、第１４図は第１２図の側面
図、第１６図は第１５図の正面図、第１′１図は第１５
図の側面図である。 （２ｃ、９ｂ、１０ａ）−放電突起、　　（２ｂ。 ９．１０）・・・電極部材、２・・・第１電極体、３ｂ
・・・平板電極、３・・・第２電極体、３ｃ・・・金網
電極。 代理人弁理士　岡　部　　　隆 第９図 ＾ｎ已の大きさ併） ソ４ 第１５図 ０ 第１頁の続き ■出　願　人　日本電装株式会社 刈谷市昭和町１丁目１番地

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数の放電突起が設けられた電極部材と、この電
   極部材を複数列配列した第１電極体と、このｆ８１電極
   体の各列の前記放電突起に放電間隙をおいて対向する先
   端がナイフェツジ状の複数の平板電極を有する第２電極
   体とを備え、前記第１電極体の前記放電突起間の距離を
   ６〜１０ｍｍとし、前記第２ｆｆｉ極体の前記平板電極
   間の距離を３〜７　ａｍとし、かつ前記放電間隙を６〜
   １０１１とすることを特徴とする送風装置。
2. （２）前記第１電極体の前記放電突起の配列は千鳥状配
   列とすることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   送風装置。
3. （３）前記放電突起は、剣状に形成することを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項又は第２項記載の送風装置。
4. （４）前記電極部材は、のこぎりの刃状の前記放電突起
   を帯状平板に一体成形することを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の送風装置。
5. （５）前記電極部材は、のこぎりの刃状のｍｌ　Ｂ己り
   父型突起を有する帯状薄膜電極をセラミック基板上Ｇこ
   装着せしめてなることを特徴とする特許δ請求の範囲第
   １項記載の送風装置。
6. （６）複数の放電突起が設けられた電極部１オと、この
   電極部材を複数列配列した第１電極体と、この第１電極
   体の各列の前記放電突起Ｇこ放電間隙をおいて対向する
   金網状の第２電極体を個ｎえ、ｖｒＩＩｌ己第１電極体
   の前記放電突起間の距離を６〜ｌＱｍｍとし、前記第２
   電極体の前記金網状の第２電考趣体の網目の大きさを＃
   ８〜＃２４とし、力１つ＊１５Ｈ己ｈｌ電間隙を６〜１
   ０璽饋とすることを特徴と１−る送風装置。
7. （７）前記第１電極体の前記放電突起の丙己夕ＩＪよ、
   千鳥状配列とすることを特徴とする特許“求の範■１第
   ６項記載の送風装置。
8. （８）前記放電突起は、針状に形成することを特徴とす
   る特許請求の範囲第６項また（よ第７項Ｊ己載の送風装
   置。
9. （９）前記電極部材は、のこぎりの刃状の前記放電突起
   を帯状平板に一体成形することを特徴とする特許請求の
   範囲第６項記載の送風装置。 ００）前記電極部月は、のこぎりの刃状の前記放電突起
   を有する帯状薄膜電極をセラミック基板上に装着せしめ
   てなることを特徴とする特許請求の範囲第６項記載の送
   風装置。