JPS62163755A - イオン風式空気清浄器 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、自動車用、家庭用等の空気清浄器として用い
られて有効なイオン風式空気清浄器に関する。

〔従来の技術〕

従来、放電電極とそれに対向するように配置された対向
電極との間に高電圧を印加すると、放電電極から対向電
極に向けてコロナ放電が生じ、イオン風が発生すること
が知られている。

すなわち、コロナ放電によって放電電極近傍の空気はイ
オン化され、このイオンは静電力によって対向電極に向
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が可能であ
る。さらに、コロナ放電の際に、空気中の塵埃もイオン
化され、この塵埃を集塵電極上に集塵する機能をも有す
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器を使用せず
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ために、空気
清浄器に使用した場合、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。

特に自動車の天井等に取り付けられる空気清浄器の場合
には、厚さの薄い事が、後方視野を確保しなければなら
ない等の理由により、必要不可欠である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、本発明者等らが、詳しい研究を進めたところ
、イオン風発生部分を小さくするため、放電電極（数１
０μｍの金属ワイヤー等）と、絶縁物等で構成された、
ダクト等の壁上の間隔が十分に取ることが出来ないと言
う事が明らかとなった。この様なイオン風発生部では、
放電電極の近傍で発生したイオンのうち、この放電電極
と同じ極性を持ったイオンが対向電極へ引張られ、一方
、前記イオンと反対の極性を持ったイオンは、前記放電
電極へ吸収され電荷を与える。しかし、上述のように放
電電極と壁との距離が近いと放電電極へ電荷を与えるべ
きイオンが、壁に（容量的にはアース電位）向って、移
動する様になることを本発明者は発見した。この時、移
動する方向は、このイオンが前記対向電極と同じ極性を
持つために、対向電極とは反対の方向、すなわち、イオ
ン風の流れとは逆の方向に移動する様になる。従って、
この壁近傍では、イオンの流れは、対向電極の方向のみ
ならず、反対の方向にも流れる事となり、イオン風の流
れが阻害されることになり、結果的にイオン風の風量が
低下し、最悪の場合には、逆流現象が発生する事もある
ことが明らかとなった。

〔問題点を解決するための手段〕

そこで本発明は上記の如き問題点を解決するために前記
放電電極の空気吸入口側に所定の間隔を隔てて配置され
、前記放電電極と前記電界形成電極との中間の電位が印
加されるよう構成されたイオン反発電極を備えたイオン
風式空気清浄器を作用するものである。

〔作用〕

上記手段によれば、放電電極から壁に向って逆方向に動
こうとするイオンをイオン反発電極が静電気力により反
発し、逆方向に押し返すこととなり、その結果壁近傍で
のイオン風の乱れを防止することができる。

〔実施例〕

第１図に本発明の第１実施例となる基本構成図を示す。

第１図において１は、直径数１０μの白金、あるいは、
タングステン等のワイヤで構成された放電電極であり、
その両端部を図示しないスプリング等を介して、アクリ
ル、ＡＢＳ樹脂等の絶縁体で構成されたダクト５に、た
るみのない様に一定間隔で複数本張られている。２は、
厚さ０．５〜１日程度のアルミニウム、あるいはステン
レス等の金属の仮で構成された対向電極であり、空気の
流れと平行で、一定間隔となる様に、図示しない両端部
の樹脂等で構成されたホルダに収められ、前記ダクト５
内に設置されている。３は、対向電極２と同様な金属板
で構成された集塵電極であり、前記対向電極の中間位置
になる様に、前記ホルダに対向電極と同様に収められて
いる。この時、前記対向電極の空気上流側端部２ａより
も、前記集塵電極３の空気上流側端部３ａが、下流側に
来る様に設置されている。また前記放電電極ｌは、前゛
記対向電極２の空気上流側にあって、各対向電極板２の
中間位置に来る様に配置されている。上記対向電極２と
集塵電極３とで本発明の電界形成電橋を構成している。

４はステンレス、アルミニウム等の金属で構成され、前
記樹脂等の絶縁材で構成されたダクト５の壁面に埋め込
まれ、この金属のダクト内表面と、ダクト内面が同一平
面となる様に配設され、接着剤等によりダクト５に固定
された枠形のイオン反発用電極である。

このイオン反発用電極４は、前記放電電極１の空気上流
側に、一定間隔をおいて設置されている。

６は高電圧電源で、負電極側が、集塵電極３に接続され
ており、正電極側が、前記放電電極１に接続されている
。一方前記イオン反発用電極４には、正極性で、かつ前
記放電電極１の電位よりも低い電位が印加されている。

また対向電極２は接地されている。

以上のように構成されたイオン反発電極４．放電電極１
．対向電極２．集塵電極３は、樹脂製ケース５内に空気
吸入口５ａがら空気吹出口５ｂに向って順次配設される
。第２図は、前記第１実施例の構成を利用した自動車用
の空気清浄器である。

本空気清浄器は、図に示す様に、偏平な樹脂製ケース５
の内部に、放電電極１とイオン反発電極４とからなるイ
オン風発生部Ａ、対向電極２．集塵電極３からなる集塵
部Ｂを、前記実施例と同様に配置し、ケース５の端部５
Ｃに、ケースと一体となった高電圧電源６を収納した構
造となっており、自動車の天井に取り付ける様な構成と
したものである。又空気吸入口５ａ、吹出口５ｂには、
各々グリル、７．８が設けられており、異物や指等が入
らない様になっている。なお、対向電極２と集塵電極３
は取りはずし可能に装着されている。

上記イオン風発生部Ａにおけるイオン反発用電極４は、
前記放電電極１と前記対向電極２との間隔と同程度か、
それ以上の間隔を前記放電電極１との間に保ったもので
ある。さらに、イオン反発用電極４に印加する電圧は、
前記放電電極１と対向電極２の電圧の中間の電圧を印加
する。

次に本第１実施例の作動について説明する。第１図およ
び第２図において放電電極１と対向電極２の間に電源６
にて高電圧（数ＫＶ〜数１０Ｋｖ）を印加すると、電極
形状の違い（φ６０μとｔｏ、５１■）から、不平等電
界が前記両電極間に形成され、形状的に鋭い６０μの放
電電極１の周囲に電界が集中し、コロナ放電が発生する
。このコロナ放電により、正負両極性のイオンが発生す
るが、放電電極１と反対の極性を持つ負イオンの大半は
放電電極１に吸収されてしまい、同一の極性を持つ正イ
オンだけが対向電極２に引きつけられていく。

この正イオンが、対向電極２に引きつけられていく過程
で、多数の中性ガス分子と衝突し、これら中性ガス分子
に運動エネルギーを与えて駆動させることにより、正イ
オンと中性ガス分子の両方が、対向電極２に向って風を
発生させる。

また、空気中の塵埃は、前記コロナ放電によって発生し
たイオンによって帯電されるため、第１図９第２図に示
す様に、対向電極２の中間位置に、集塵用電極３を設置
し、これに、−の電位を印加することにより、接地され
た前記対向電極２との間に電界が形成される。この時、
塵埃は、前記イオン風発生部において、正イオンにより
、正に帯電される。従って、一部対向電極２に付着する
ものもあるが、大部分の塵埃は、前記対向電極２と集塵
電極３によって形成された電界により、はとんど集塵電
極３の上に集塵される。

よって車室内の汚れた空気は、第２図矢印りに示すごと
く、入口グリル７を通って吸入され、集塵電極３に集塵
された後、清浄化された空気となって、吹出口グリル８
を通って車室内へ吹出される。

一般にイオン風を効率良く発生させようとするには放電
電極１と、対向電極２との間の距離をできるだけ離し、
高い電位差を与えることで、発生したイオンが、対向電
極まで到達する間にできるだけ多くの中性ガス分子と衝
突させることが必要である。従って薄形のイオン風発生
器では、前記放電電極１と、対向電極２との間の距離よ
りも壁に近い放電電極と壁との距離の方が近くなってし
まう。本実施例の様な場合、対向電極２が接地であり壁
（容量的には接地と同じ）も同じ様な電位であるとする
と、前記放電電極ｌの近傍のコロナ放電により発生した
イオンは、できるだけ近く、電位差の大きな所に移動し
ようとするために、負のイオンは、すぐ近くに正の高い
電位の場所（放電電極１）があるため、そちらの方向に
移動するが、正のイオンは対向電極２のみならず、特に
壁に近い放電電極１の回りで発生した正イオンは、壁に
向って移動することとなり、壁近傍の流れを乱し、さら
には、壁の電位をも変化させ、壁近傍の放電電極でのコ
ロナ放電に影響を与えようとするが、イオン反発電極４
が正イオンと同極性であるため、壁に向おうとするイオ
ンが反発され、はとんどが対向電極２の方向へ向って動
くことになり、イオン風の発生を阻害されることがなく
、イオン風発生効率が向上する。

また前記イオン反発電極４は、前記放電電極ｌの上流側
にあれば良いが、望ましぐは、１０重璽〜数＋鶴上流側
が良い９又イオン反発電極４の電位は放電電極ｌの電位
よりも低い電位であれば良いがあまり低くすぎると、発
生するオゾンが増加する場合もある。第３図〜第６図は
、前記イオン反発電極４を用い、その電位を変えた時の
特性を調べた結果の一例である。第１図において、放電
電極１と対向電極２の先端２ａまでの距離は２０重重、
また集塵電極３の先端３ａまでの距離は、３０ｎとそれ
ぞれ設定され、放電電極１のピッチは１０ｍｍ、対向電
極のピッチもＬｏａｍで、対向電極２の中間位置に、集
塵電極が設置されており、またイオン反発電極４は、中
８ｍｌの金属帯で、前記放電電極ｌと、イオン反発電極
４の放電電極１例の端部までの間隔が１Ｑｓｓと設定さ
れている。また前記放電電極１０線径は６０μ、対向集
塵電極の板厚はＱ、５　ｕ＋である。また第３図、第４
図は、第３図の断面における電位の分布を調べたもので
あり、図中の線は等電位線を表わしている。第３図は放
電電極１にｌ　４Ｋｖ、対向電極２は接地とし、集塵電
極３は−２，５Ｋ　ｖ、イオン反発電極４は接地とした
場合である。第４図は、第３図と前記イオン反発電極４
の電位をｌ０ＫＶとした点のみが異なる場合である。第
３図、第４図において、放電電極ｌの回りの等電位線が
密になっているが、この場所で電界の集中が発生し、コ
ロナ放電が起こっている。ここで第３図、第４図を比較
すると、第３図の方が電界集中の度合が大きく、コロナ
放電が活発になり、より多くのイオンが発生している。

ところが発生したイオンのうち、負のイオンは、放電電
極ｌに吸収されるが、正のイオンは、図の等電位線に垂
直な方向で、放電電極１の周囲に進んで行き、さらに等
電位線の密な方向（電位の傾斜の急な方向）により多く
進んで行く。従って第３図のイオン反発電極４を接地し
たものでは、対向電極２の方向のみならず、特に壁に近
い放電電極からは、壁（あるいはイオン反発電極）の方
向にも多量の正イオンが進んで行くことが解る。一方策
４図のイオン反発電極４に１４Ｋｖの電位を与えたもの
では、若干コロナ放電は少なくなるが、等電位線の密な
方向が、対向電極２の方向にのみあり、しかも、この等
電位線も空気の流れる方向に垂直であり、効率良くイオ
ン風が発生していることが解る。またここでイオン反発
電極４の無い場合を考えて見ると、最初は、壁も接地に
近いため、第３図の様な電位分布を示し、絶縁体である
ダクト５の表面状態によっては、電荷が、集積され、第
４図の方向に近ずく場合も考えられるが、長時間使用し
ていると、ダクト５の内表面が汚れる等により、沿面リ
ーク等が発生し、時には異常な放電が起る場合もある。

従って、イオン反発電極４を設置することは、イオンの
逆流を防ぐだけではなく、長時間コロナ放電を安定させ
て、発生させることにも役立つ。

次にイオン反発電極４に加える電圧を変化させた時のオ
ゾン濃度について調べた結果について述べる。放電電極
１に＋■１の電圧を付加し、対向電極２を接地とし、集
塵電極に一■３の電圧と印加し、イオン反発電極に＋■
２の電圧を印加して、発生するイオン風速Ｖが一定とな
る様に、Ｖ、、Ｖ。

をコントロールし、この■１と■２の電圧の差に対し、
発生したオゾン濃度を調べたものが、第５図である。図
に示す様に風速Ｖが同じでも、イオン反発電極４の電圧
と、放電電極１の電圧の差が５ＫＶ以下では、発生する
オゾン量は一定であるが、電圧差がＯＫＶ以上となると
オゾン濃度が増加している。しかしながら、■１と■２
の差はできるだけ大きい方が、放電電極１の壁近傍のも
ののコロナ放電がさかんになり、より低い電圧（■１）
で同じ風速が得られる。これらのことより、イオン反発
電極４に印加する電圧は、放電電極１に印加する電圧よ
りも４ＫＶ程度低いぐらいが適当となる。

また本実施例では、金属の板状の物を、ダクト５の内面
に埋込みイオン反発電極４としているが、このイオン反
発電極４として、金属の薄いフィルム（アルミ箔数１０
μ程度）を放電電極１の上流側（放電電極ｌに対し、対
向電極２と反対側）ダクト５の内面に、放電電極１より
一定の間隔を開けて接着等により貼り付けた物であって
も良く、さらには、同様な効果を示す方法として、銀あ
るいはカーボン等を使用した導電性塗料を同様な位置に
塗布しても良い。作用効果は、第１実施例に同じである
。

次に本発明の第２実施例を示す。本実施例では、イオン
反発電極４を、ダクト５の内表面に埋込むかわりに、第
７図に示す様に、ダクト５の内表面より、若干（数龍程
度あるいはそれ以上）離して設置し、厚さ放言ｌ、巾数
ｌｌｌ−数１０璽１程度の、アルミニウム、ステンレス
等の板で、イオン反発電極４を構成したものである。ま
たこのイオン反発電極４は、板状の金属に限らず、金属
の丸棒あるいは、パイプ状の物でも、空気の流れをさま
たげない様な物で、電気的に導体の物であればどの様な
物でも良い。他の構成、構造は、第１実施例に同じであ
る。

第７図に本発明の第３実施例を示す。一般に空気清浄器
においては、塵埃の集塵だけではな（、空気中の臭気等
も除去しなければならない場合がある。この時使用され
る脱臭装置としては、活性炭等が多く使用されており、
イオン風の場合にも同様に利用できる。しかしながらイ
オン風の特性として、その風圧が小さく、下流部に活性
炭を設置すると圧損のため、イオン風速が極度に低下し
てしまう。そこで、イオン風下流部のダクトを広げても
、イオン風の特性である直進性の強い風であることより
あまり効果がない。そこで本実施例のごとく、イオン風
のダクト５の入口側に、活性炭を設置することにより空
気の脱臭を行おうとするものである。第７図において、
活性炭はハニカム状に成形されたアルミニウム等°から
なるフィルタ９の内面に付着されている。一方ダクト５
の吸入口５ａ側はイオン反発電極４から上流側でラッパ
状に広げられており、この入口端にフィルタ９が配設さ
れている。そして、このフィルタ９の通気路の断面積の
総和は、ダクト５の下流側のストレート部の断面積より
も大きくなるよう構成されている。従って、活性炭をイ
オン風入口部に設置することで、はとんど全方位より空
気を導入することができるため、イオン風に対して大き
な圧損にならず、多量の活性炭を設置することができる
。

またこの時、活性炭には若干の導電性があるため、接地
とすることで、高電圧に対するガード電極としても使用
できる。さらには、このフィルタ９をプレフィルタとし
て利用し、糸くず等の比較的大きなごみ等を取り、イオ
ン風発生部での阻害等を防止することもできる。

次に以上いずれの実施例も、集塵電極３には負の電位を
与えていたが、対向電極２との間で、異常放電を起さな
いかぎり、正の電位を前記集塵電極３に与えても良い。

つまり、対向電極２と、集塵電極３の間に異常な放電を
起さない程度の電界があれば良い。

また以上の実施例において、放電電極を十の高電圧とし
ているが、これは正のイオンを対向電極まで動かし、こ
の正イオンの移動により風を起こしたいためである。従
って、正イオンのみが、対向電極に向って移動する様な
、放電電極、対向電極の電圧設定であるならば、前記放
電電極１の極性は、負でもあるいは接地でも良い。たと
えば、放電電極１を接地とした場合には、対向電極２は
負の電圧を加えなければならず、集塵電極３には、異常
放電を起さないかぎり、集塵に必要な電界の形成できる
電圧を加えれば良い。さらにこの時、イオン反発電極９
には、本第１実施例と同様に考え、放電電極１よりも若
干低い電圧（この場合は負の電圧）を加えれば良い。

〔発明の効果〕

以上述べた様に、本発明によれば放電電極と電界形成電
極との間の電圧を印加されたイオン反発電極を設けるこ
とにより、通風路を形成するケースの壁付近のイオン風
の乱れを防止できるために、放電電極とケース内壁との
間隔が小さい場合でも大きな風速が得られ、その結果イ
オン風起風装置の薄形化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例のイオン風式空気清浄器の
基本構成を示す概略図、第２図は、天井取付型の自動車
用空気清浄器の外観図、第３図。 第４図はイオン反発電極４がない場合とある場合に形成
される電位分布をそれぞれ示す分布図、第５図はイオン
反発電極４の電圧と、放電電極の電圧との差の変化に対
するオゾン濃度の変化を示した特性図、第６図は、本発
明の第２の実施例を示す断面概略図、第７図は、本発明
の第３実施例の断面概略図である。 ｌ・・・放電電極、２・・・対向電極、３・・・集塵電
極。 ４・・・イオン反発電極、５・・・ケース、５ａ・・・
空気吸入口、５ｂ・・・空気吹出０．６・・・高電圧電
源。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）　空気吸入口および空気吹出口を有し、通風路を
   形成するケース内に設けられ、コロナ放電を誘起する放
   電電極と、前記ケース内に設けられ該放電電極に対向し
   て設けられた電界形成電極と、高電圧電源とを備えたイ
   オン風式空気清浄器において、 前記放電電極の空気吸入口側に所定の間隔を隔てて配置
   され、前記放電電極と前記電界形成電極との中間の電位
   が印加されるよう構成されたイオン反発電極を備えたこ
   とを特徴とするイオン風式空気清浄器。
2. （２）　前記放電電極は金属細線よりなり、前記電界形
   成電極は平面薄板状金属からなることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載のイオン風式空気清浄器。
3. （３）　前記電界形成電極は、主に前記放電電極との間
   に電界を形成させる対向電極と、主にイオン化された塵
   埃粒子を吸着集塵する集塵電極とで構成されたことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載のイオン
   風式空気清浄器。
4. （４）　前記放電電極は、前記高電圧電源の正極に接続
   され、前記対向電極は接地され、前記集塵電極は前記高
   電圧電源の負極に接続され、前記イオン反発電極は、前
   記高電圧電源の正極でかつ、前記放電電極よりも低い電
   位の電極に接続されたことを特徴とする特許請求の範囲
   第３項記載のイオン風式空気清浄器。
5. （５）　前記放電電極は接地され、前記対向電極は前記
   高電圧電源の負極に接続され、前記集塵電極も前記高電
   圧電源の負極に接続され、前記イオン反発電極は、前記
   高電圧電源の負極で、かつ前記対向電極の電位よりも高
   い電位の電極に接続されたことを特徴とする特許請求の
   範囲第４項記載のイオン風式空気清浄器。
6. （６）前記イオン反発電極は、帯状の導電性部材である
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第５項のい
   ずれかに記載のイオン風式空気清浄器。（７）前記ケー
   スの空気吸入口はその空気上流端に向うに従って通路断
   面積が広がった形状を有するとともに、該吸入口部に脱
   臭剤を備えたことを特徴とする特許請求の範囲第１項又
   は第６項いずれかに記載のイオン風式空気清浄器。