JP2012075483A - イオン発生装置、及びこれを備えた電気機器 - Google Patents

Abstract

【課題】プラスイオンを長期的に安定して発生させることの容易なイオン発生装置、及びこれを備えた電気機器を提供する。
【解決手段】イオン発生装置は、マイナスに帯電した帯電微粒子ミストを発生させる静電霧化部１１と、プラスイオンを発生させるプラスイオン発生部２１とを備えている。静電霧化部１１は、霧化電極１２に供給された液体に高電圧が印加されることにより、マイナスに帯電した帯電微粒子ミストを発生する。プラスイオン発生部２１は、放電によりプラスイオンを発生する。イオン発生装置は、静電霧化部１１の作動中にプラスイオン発生部２１の作動を停止させる制御部３１を備えている。電気機器は、イオン発生装置を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、マイナスに帯電した帯電微粒子ミストとプラスイオンとを発生するイオン発生装置、及びこれを備えた電気機器に関する。

従来、霧化電極に供給された液体に高電圧を印加してマイナスに帯電した帯電微粒子ミストを発生させる静電霧化装置が知られている（特許文献１等参照）。この帯電微粒子ミストに含まれるラジカルは、空気中の浮遊物質に作用することで、脱臭や除菌といった効果を奏する。一方、放電によりプラスイオンを発生するイオン発生装置が知られている（特許文献２参照）。

特開２００６−６８７１１号公報 特開２００７−３０５４１７号公報

放電により発生したプラスイオンは、例えば空気中を浮遊する物質に付着することで、その物質をプラスに帯電させたり、その物質の有するマイナスの電荷を打ち消したりする。このようにプラスイオンの付着した物質に対して、マイナスに帯電した帯電微粒子ミストの電気的な反発力が生じ難くなる。このため、マイナスに帯電した帯電微粒子ミストを各種物質に効率的に付着させることができると考えられる。従って、所定の空間内に存在する物質に対して、マイナスに帯電した帯電微粒子ミストの機能性を速やかに発揮させたい場合では、プラスイオンを共存させることが好適であると考えられる。この点、マイナスに帯電した帯電微粒子ミストを発生させる静電霧化部と、放電によりプラスイオンを発生させるプラスイオン発生部とを備えるイオン発生装置が有効である。ところで、プラスイオン発生させるための放電電極は、マイナスに帯電した帯電微粒子ミストを発生させる霧化電極よりも摩耗し易く、その摩耗が進行することでプラスイオンの発生が不安定になるおそれがある。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、プラスイオンを長期的に安定して発生させることの容易なイオン発生装置、及びこれを備えた電気機器を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のイオン発生装置は、霧化電極に供給された液体に高電圧を印加してマイナスに帯電した帯電微粒子ミストを発生させる静電霧化部と、放電によりプラスイオンを発生させるプラスイオン発生部と、前記静電霧化部の作動中に前記プラスイオン発生部の作動を停止させる制御部とを備えることを特徴とする。

このイオン発生装置においては、前記プラスイオン発生部の作動を開始させるか否かを選択する選択スイッチを備えることが好ましい。
このイオン発生装置においては、前記制御部は、前記静電霧化部の作動中に空気中の浮遊物質を検出する検出センサからの入力信号に基づいて前記プラスイオン発生部の作動を開始することが好ましい。

このイオン発生装置においては、前記浮遊物質が、埃、アレルゲン、臭気物質、菌類、及びウイルスから選ばれる少なくとも一種であることが好ましい。
本発明の電気機器は、上記イオン発生装置を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、プラスイオンを長期的に安定して発生させることの容易なイオン発生装置、及びこれを備えた電気機器が提供される。

実施形態におけるイオン発生装置を示す概略図である。

以下、本発明を具体化した実施形態を図１に従って説明する。
図１に示されるように、イオン発生装置は、マイナスに帯電した帯電微粒子ミストを発生させる静電霧化部１１と、プラスイオンを発生させるプラスイオン発生部２１とを備えている。

静電霧化部１１は、霧化電極１２と、霧化電極１２を冷却するペルチェユニット１３と、霧化電極１２に高電圧を印加する第１高電圧印加部１４とを備えている。霧化電極１２の先端部には、空気中の水分（水蒸気）が冷却されることで凝縮した水が供給される。霧化電極１２には、第１高電圧印加部１４により高電圧が印加されることで、霧化電極１２の水が静電霧化される。すなわち、霧化電極１２の先端部に供給された水に、高電圧の印加により静電気力が与えられると、水は、テイラーコーンを形成してレイリー分裂を繰り返すようになる。こうして静電霧化部１１は、水を静電霧化させることで、マイナスに帯電した帯電微粒子ミストを発生する。

霧化電極１２は、熱伝導性及び導電性を有する材料、例えば金属材料から構成され、霧化電極１２の先端は、球状に形成されている。霧化電極１２の周囲には、筒状をなすとともに絶縁材料からなる側壁部が立設されている。側壁部により囲まれるとともに霧化電極１２の配置された空間は、水を静電霧化させる霧化空間となっている。側壁部は、空気を取り込む開口を有することで、霧化空間に空気が供給されるようになっている。側壁部の上部には、霧化電極１２のグランド電極となる対向電極１５が設置されている。この対向電極１５は環状をなし、その内側は霧化空間から帯電微粒子ミストが放出される放出部として構成されている。なお、絶縁材料からなり、開口を有する上壁部を側壁部に設けるとともに、その上壁部に導電性膜を設けることでグランド電極を構成してもよい。

霧化電極１２及び対向電極１５は、第１高電圧印加部１４に接続されている。そして、第１高電圧印加部１４により霧化電極１２と対向電極１５との間に高電圧が印加されることで、静電霧化部１１は作動する。

ペルチェユニット１３は、厚さ方向に互いに対向して配置される一対の回路基板間に複数の熱電素子を配置して構成されている。こうした回路基板によって複数の熱電素子が電気的に接続されている。ペルチェユニット１３は、通電により一方の回路基板から、他方の回路基板へ熱を移動する。ペルチェユニット１３において、一方の回路基板は冷却部となり、他方の回路基板は放熱部となる。

冷却部には、熱伝導性を有する絶縁板を介して霧化電極１２が設けられている。放熱部には、放熱を促進する放熱部材１６（放熱フィン）が設けられている。
プラスイオン発生部２１は、放電電極２２と、放電電極２２に高電圧を印加する第２高電圧印加部２３とを備えている。放電電極２２には、第２高電圧印加部２３により高電圧が印加されることで、例えばコロナ放電等の放電により、プラスイオンを発生する。

放電電極２２は、導電性を有する材料、例えば金属材料から構成され、放電電極２２の先端は、針状に形成されている。放電電極２２の周囲には、筒状をなすとともに絶縁材料からなる側壁部が立設されている。側壁部の上部には、放電電極２２のグランド電極となる対向電極２４が設置されている。この対向電極２４は環状をなし、その内側はプラスイオンが放出される放出部として構成されている。なお、絶縁材料からなり、開口を有する上壁部を側壁部に設けるとともに、その上壁部に導電性膜を設けることでグランド電極を構成してもよい。

放電電極２２及び対向電極２４は、第２高電圧印加部２３に接続されている。そして、第２高電圧印加部２３により放電電極２２と対向電極２４との間に高電圧が印加されることで、プラスイオン発生部２１は作動する。

イオン発生装置は、第１高電圧印加部１４と第２高電圧印加部２３とを制御する制御部３１を備えている。制御部３１は、静電霧化部１１の作動中に、第２高電圧印加部２３を制御することでプラスイオン発生部２１の作動を停止する。

制御部３１は、プラスイオン発生部２１の作動時間を計時するタイマを備えている。制御部３１は、タイマの計時時間と予め設定された時間とに基づいてプラスイオン発生部２１の作動を停止させる。なお、イオン発生装置には、プラスイオン発生部２１を作動させる時間を入力する入力部が装備されていてもよい。また、イオン発生装置には、プラスイオン発生部２１を作動させる時間を異なる時間に切り替える切替部が装備されていてもよい。すなわち、制御部３１は、入力部又は切替部により設定された時間と、タイマの計時時間とに基づきプラスイオン発生部２１の作動を停止するように構成されてもよい。

上記のようにプラスイオン発生部２１の作動が停止されたとき、静電霧化部１１の作動は停止されずに、マイナスに帯電した帯電微粒子ミストの発生は継続される。静電霧化部１１の作動は、例えばメインスイッチ（図示省略）の操作により停止される。

本実施形態のイオン発生装置は、静電霧化部１１のみの作動を開始させる第１モードと、静電霧化部１１及びプラスイオン発生部２１のいずれの作動も開始させる第２モードとを選択可能な選択スイッチ３２を備えている。この選択スイッチ３２は、制御部３１に接続され、選択スイッチ３２の操作により、第１モード及び第２モード、すなわち、プラスイオン発生部２１の作動を開始させるか否かについて選択される。そして、制御部３１は、選択スイッチ３２で選択されたモードに基づいて静電霧化部１１及びプラスイオン発生部２１を制御する。

本実施形態のイオン発生装置は、空気中の浮遊物質を検出する検出センサ３３を備えている。検出センサ３３は、制御部３１に接続されている。そして、制御部３１は、静電霧化部の作動中に、検出センサ３３からの入力信号に基づいてプラスイオン発生部２１の作動を開始する。制御部３１は、例えば、検出センサ３３の検出値が所定値以上になった場合にプラスイオン発生部２１の作動を開始するように構成される。

検出センサ３３により検出される浮遊物質としては、例えば、埃、アレルゲン、臭気物質、菌類、及びウイルスから選ばれる少なくとも一種が好ましい。すなわち、検出センサ３３としては、埃センサ、アレルゲンセンサ、臭気センサ、及び、菌類又はウイルスを検出するバイオセンサが挙げられる。

イオン発生装置には、単一の検出センサ３３を装備させてもよいし、複数の検出センサ３３を装備させてもよい。例えば、複数の検出センサ３３により、異なる種類の浮遊物質を検出した結果に基づいてプラスイオン発生部２１の作動を開始するように構成してもよい。

上記のように構成されたイオン発生装置では、選択スイッチ３２により、第１モードと第２モードとが選択される。第２モードでは、静電霧化部１１及びプラスイオン発生部２１のいずれの作動についても開始されるため、所定の空間には、マイナスに帯電した帯電微粒子ミスト、及びプラスイオンが放出される。このとき、プラスイオンは、所定の空間内に浮遊している物質やその空間に露出する面に存在する物質に付着する。これにより、空間に存在する物質は、プラスに帯電されたり、マイナスの電荷が弱められたりすることになる。このようにプラスイオンの付着した物質に対して、マイナスに帯電した帯電微粒子ミストの電気的な反発力が生じ難くなる。このため、マイナスに帯電した帯電微粒子ミストを各種物質に効率的に付着させることができると考えられる。これにより、マイナスに帯電した帯電微粒子ミストに含まれるラジカルが各種物質に効率的に作用するようになる。

従って、例えば、所定の空間内に存在する物質に対して、マイナスに帯電した帯電微粒子ミストの機能性を速やかに発揮させたい場合では、選択スイッチ３２により第２モードが選択されることが好適である。

なお、本実施形態では、第１モードが選択された場合では、静電霧化部１１の作動中において、検出センサ３３の検出信号に基づいてプラスイオン発生部２１の作動が開始される。従って、例えば、所定の空間内に存在する浮遊物質の量が所定量を超えたときや、特定の浮遊物質が検出されたときに、マイナスに帯電した帯電微粒子ミストの機能性は、プラスイオンの発生により速やかに発揮されるようになる。

そして、制御部３１は、静電霧化部１１の作動中に、プラスイオン発生部２１の作動を停止する。これにより、プラスイオン発生部２１の作動している時間は、静電霧化部１１の作動している時間よりも短縮される。このため、放電電極２２の摩耗の進行を抑制することができる。

プラスイオン発生部２１の作動が停止された後、制御部３１は、検出センサ３３からの入力信号に基づいてプラスイオン発生部２１の作動を開始する。そして、制御部３１は、タイマの計時時間に基づいてプラスイオン発生部２１の作動を再び停止する。

上述したイオン発生装置は、電気機器に搭載させることができる。電気機器の具体例としては、空気調和機、空気清浄機、美容・理容器具、冷蔵庫、洗濯機、乾燥機、掃除機、扇風機、及び暖房器具が挙げられる。ここで、空気調和機、空気清浄機、冷蔵庫、扇風機、暖房器具、又は乾燥機においては、例えば、電気機器の使用の開始とともに、イオン発生装置が作動されるように構成すると、その作動は長時間継続されることになり得る。また、例えば、イオン発生装置の作動を開始及び停止する手動スイッチを電気機器に設けたとしても、その手動スイッチの操作は煩雑であり、イオン発生装置を一旦停止してしまうと、帯電微粒子ミストのみによる効果すら得られなくなる。この点、本実施形態のイオン発生装置は、プラスイオン発生部２１の作動時間を短縮させることができるため、上記のような長時間継続して使用される電気機器に適用することが極めて有効である。

以上説明した本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
（１）イオン発生装置は、静電霧化部１１の作動中にプラスイオン発生部２１の作動を停止させる制御部３１を備えているため、プラスイオン発生部２１の作動している時間は、静電霧化部１１の作動している時間よりも短縮される。これにより、霧化電極１２に対して放電電極２２の摩耗の進行を抑制することができるようになる。従って、プラスイオンを長期的に安定して発生させることの容易なイオン発生装置を提供することができる。こうしたイオン発生装置では、例えば、霧化電極１２の寿命と放電電極２２の寿命とを近づけることができるため、その結果、長寿命化されたイオン発生装置が提供できるようなる。

（２）イオン発生装置は、プラスイオン発生部２１を作動させるか否かを選択する選択スイッチ３２を備えている。これにより、例えば、臭気が強く感じられる場合には、静電霧化部１１とともにプラスイオン発生部２１を作動させることができる。一方、例えば、臭気があまり感じられない場合には、静電霧化部１１のみを作動させることができる。このように選択スイッチ３２は、イオン発生装置の作動開始時に、常にプラスイオン発生部２１の作動が開始されることを回避することができる。従って、プラスイオンを長期的に安定して発生させることがさらに容易となる。

（３）制御部３１は、静電霧化部１１の作動中に、検出センサ３３からの入力信号に基づいてプラスイオン発生部２１の作動を開始する。このように構成した場合、例えば、浮遊物質の検出量に応じて、マイナスに帯電した帯電微粒子ミスト、及びプラスイオンのいずれも発生されるようになる。従って、放電電極２２の摩耗の進行を抑制しつつも、静電霧化部１１及びプラスイオン発生部２１を備えるイオン発生装置を有効に利用することができる。検出センサ３３の検出する浮遊物質としては、埃、アレルゲン、臭気物質、菌類、及びウイルスから選ばれる少なくとも一種であることが好適である。

（４）イオン発生装置が電気機器に搭載されることで、上記（１）の作用効果の得られる電気機器が提供される。電気機器として、例えば、空気調和機、空気清浄機、冷蔵庫、扇風機、暖房器具、又は乾燥機では、長時間継続して使用されることになり得るため、放電電極２２の摩耗の進行を抑制することが特に重要となる。従って、このような電気機器において、上記イオン発生装置の搭載は極めて有効となる。

なお、前記実施形態を次のように変更して構成することもできる。
・イオン発生装置には、選択スイッチ３２及び検出センサ３３が備えられているが、選択スイッチ３２及び検出センサ３３の少なくとも一方を省略してもよい。選択スイッチ３２を省略したイオン発生装置では、静電霧化部１１及びプラスイオン発生部２１のいずれの作動も開始されるように構成される。また、検出センサ３３を省略したイオン発生装置では、制御部３１によりプラスイオン発生部２１が停止された後、選択スイッチ３２により第２モードが選択されるまで、プラスイオン発生部２１の作動は停止される。このように構成した場合であっても、プラスイオン発生部２１の継続した作動を抑制することができるため、上記（１）に記載の作用効果が得られる。

・選択スイッチ３２により選択される第１モードは、静電霧化部１１の作動の開始時のみ、プラスイオン発生部２１の作動が開始されずに、検出センサ３３からの入力信号に基づきプラスイオン発生部２１の作動が開始されるように構成されている。例えば、第１モードは、常にプラスイオン発生部２１の作動が開始されない構成に変更されてもよい。また例えば、第１モードとして、次のような第１Ａモードと第１Ｂモードとが選択可能な構成とされていてもよい。第１Ａモードは、静電霧化部１１の作動の開始時のみ、プラスイオン発生部２１の作動が開始されない構成とされる。第１Ｂモードは、常にプラスイオン発生部２１の作動が開始されない構成とされる。

・前記制御部３１は、検出センサ３３からの入力信号に基づいてプラスイオン発生部２１の作動を停止するように構成されてもよい。この場合、タイマの計時時間に基づいてプラスイオン発生部２１の作動を停止する構成を省略しても、上記（１）に記載の作用効果が得られる。

なお、制御部３１が、検出センサ３３及びタイマを有する場合には、タイマの計時時間、又は、検出センサ３３からの入力信号のいずれかを優先させて、プラスイオン発生部２１の作動を停止させる構成とすることができる。すなわち、制御部３１は、タイマの計時時間が所定時間に達する前であっても、検出センサ３３からの入力信号に基づきプラスイオン発生部２１の作動を強制的に停止する制御を行うように構成されてもよい。また、制御部３１は、検出センサ３３からの入力信号が所定の値に達する前であっても、タイマの計時時間に基づきプラスイオン発生部２１の作動を強制的に停止する制御を行うように構成されてもよい。

・静電霧化部１１では、霧化電極１２をマイナス電圧として、対向電極１５をグランドとした高電圧を印加することでマイナスに帯電した帯電微粒子ミストを発生させることができる。例えば、霧化電極１２をグランドとして、対向電極１５をプラス電圧とした高電圧を印加することで、マイナスに帯電した帯電微粒子ミストを発生させるようにしてもよい。また、プラスイオン発生部２１では、放電電極２２をプラス電圧として、対向電極１５をグランドとした高電圧を印加してプラスイオンを発生させることができる。例えば、放電電極２２をグランドとして、対向電極２４をマイナス電圧とした高電圧を印加することで、プラスイオンを発生させるようにしてもよい。

・対向電極１５をプラス電極として構成することで、放電によって生じた帯電微粒子ミストを対向電極１５によって一層引きつけることができるので、帯電微粒子ミストの推進力を増加させることができる。また、対向電極２４をマイナス電極として構成することで、放電によって生じたプラスイオンを対向電極２４によって一層引きつけることができるので、プラスイオンの推進力を増加させることができる。

・対向電極１５，２４を設けずに、霧化電極１２及び放電電極２２に高電圧が印加される構成としてもよい。例えば、霧化電極１２及び放電電極２２の周囲に配置される構成部品、例えば帯電除去板、側壁、ハウジング等に対向電極１５，２４の働きをさせてもよい。

・前記実施形態では、ペルチェユニット１３の冷却部で霧化電極１２を冷却することで放電部に水を供給しているが、例えば貯留タンクを設けることでその貯留タンクから水を供給するように変更してもよい。この場合、貯留タンクからポンプの圧力を用いて水を供給してもよいし、毛細管現象により霧化電極１２の先端部位に水が供給されるように構成してもよい。

・前記静電霧化部１１では、水を静電霧化させることで、帯電微粒子ミストを発生させているが、水以外の液体（例えば、化粧水、薬液等）を霧化電極１２の先端部位に供給してもよい。すなわち、静電霧化部１１は、水以外の液体を静電霧化させることで、マイナスに帯電した帯電微粒子ミストを生成するように変更されてもよい。

１１…静電霧化部、１２…霧化電極、２１…プラスイオン発生部、３１…制御部、３２…選択スイッチ、３３…検出センサ。

Claims (5)

1. 霧化電極に供給された液体に高電圧を印加してマイナスに帯電した帯電微粒子ミストを発生させる静電霧化部と、放電によりプラスイオンを発生させるプラスイオン発生部と、前記静電霧化部の作動中に前記プラスイオン発生部の作動を停止させる制御部とを備えることを特徴とするイオン発生装置。
2. 請求項１に記載のイオン発生装置において、
   前記プラスイオン発生部の作動を開始させるか否かを選択する選択スイッチを備えることを特徴とするイオン発生装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載のイオン発生装置において、
   前記制御部は、前記静電霧化部の作動中に空気中の浮遊物質を検出する検出センサからの入力信号に基づいて前記プラスイオン発生部の作動を開始することを特徴とするイオン発生装置。
4. 請求項３に記載のイオン発生装置において、前記浮遊物質が、埃、アレルゲン、臭気物質、菌類、及びウイルスから選ばれる少なくとも一種であることを特徴とするイオン発生装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のイオン発生装置を備えたことを特徴とする電気機器。

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