JP2013079755A - イオン送出装置及びそれを備えた空気調節装置 - Google Patents

Abstract

【課題】消費電力を小さくして帯電微粒子水を容易に発生させ、殺菌効果を向上できるイオン送出装置及びそれを用いた空気調節装置を提供する。
【解決手段】プラスイオンを発生して空気中に放出するイオン発生装置１５と、マイナス電荷に帯電した霧状の帯電微粒子水を発生して空気中に放出する静電霧化装置１０と、前記静電霧化装置の上流に配される加湿装置３３と、前記プラスイオン及び前記帯電微粒子水を送出する送風機５と、を備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、静電霧化装置を備えたイオン送出装置及びそれを用いた空気調節装置に関する。

特許文献１には静電霧化装置を備えた従来の空気清浄機が開示されている。この空気清浄機は筐体に吸込口及び吹出口を開口し、筐体内に吸込口と吹出口とを連通させる送風ダクトが設けられる。送風ダクト内には送風機が配される。送風機の上流側には塵埃を捕集する集塵フィルタが配され、送風機の下流側には静電霧化装置が配される。

静電霧化装置は放電電極、対向電極及びペルチェ素子を備えている。放電電極は平板状の平板部と平板部に立設される円柱部とを有している。対向電極は円柱部の先端に対向した円筒状に形成される。ペルチェ素子は放電電極の平板部に接して配される。

ペルチェ素子に通電すると放電電極が冷却されるため、放電電極の表面に結露による水が生成される。次に、放電電極を負極として対向電極を正極とし、放電電極と対向電極との間に高電圧が印加される。これにより、放電電極にマイナスの電荷が集中し、水と対向電極との間にクーロン力が働いて表面張力を超えて水の分裂及び飛散が繰り返される。その結果、マイナス電荷に帯電した霧状の帯電微粒子水が生成される。

上記構成の空気清浄機において、送風機の駆動によって吸込口から送風ダクト内には室内の空気が取り込まれ、空気に含まれる塵埃が集塵フィルタにより捕集される。塵埃を除去された空気には静電霧化装置により発生した帯電微粒子水が含まれ、吹出口から送出される。帯電微粒子水を含む空気によって室内の殺菌等を行うことができる。

特開２０１１−３３２９３号公報（第４頁−第８頁、第６図）

しかしながら、上記従来の空気清浄機によると、冬場等の湿度が低い状態ではペルチェ素子が結露し難くなる。このため帯電微粒子水を十分生成することができず、殺菌効果が低下する問題があった。一方、十分な量の帯電微粒子水を発生させるためにペルチェ素子をより低温にすると、静電霧化装置の消費電力が大きくなるという問題がある。

本発明は、消費電力を小さくして殺菌効果を向上できるイオン送出装置及びそれを用いた空気清浄機等の空気調節装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明のイオン送出装置は、プラスイオンを発生して空気中に放出するイオン発生装置と、マイナス電荷に帯電した霧状の帯電微粒子水を発生して空気中に放出する静電霧化装置と、前記静電霧化装置の上流に配される加湿装置と、前記プラスイオン及び前記帯電微粒子水を送出する送風機と、を備えたことを特徴とする。

この構成によると、加湿装置から湿った空気が放出され、下流に配されるペルチェ素子に供給されてペルチェ素子は結露し易くなる。静電霧化装置により発生した帯電微粒子水とイオン発生装置により発生したプラスイオンとが送風機により室内に向けて送出される。マイナス電荷に帯電する帯電微粒子水は拡散するプラスイオンに引き寄せられて拡散する。また、マイナス電荷に帯電した領域はプラスイオンにより除電され、帯電微粒子水が導かれる。帯電微粒子水によって室内の殺菌や保湿が行われる。

また本発明は、上記構成のイオン送出装置において、前記加湿装置及び前記静電霧化装置が配置される第１気流路と、前記イオン発生装置が配置される第２気流路と、を備えたことを特徴とする。

また本発明は、上記構成のイオン送出装置において、前記送風機を複数備え、第１気流路及び第２気流路にそれぞれ配置したことを特徴とする。

また本発明は、上記構成のイオン送出装置において、第１気流路、第２気流路が前記送風機の下流で分岐する第１排気路、第２排気路から成ることを特徴とする。

また本発明は、上記構成のイオン送出装置において、起動からの所定時間は前記プラスイオンを送出し、該所定時間の経過後は前記プラスイオン及び前記帯電微粒子水を送出したことを特徴とする。

また本発明は、上記構成のイオン送出装置において、前記プラスイオン及び前記帯電微粒子水を同時に送出したことを特徴とする。

また本発明の空気調節装置は、上記各構成のイオン送出装置を備えたことを特徴とする。

本発明によると、静電霧化装置の上流に配される加湿装置から湿った空気が放出される。これによりペルチェ素子は結露し易くなるので、本発明は電力が少ない状態で帯電微粒子水を静電霧化装置から発生させることができる。イオン発生装置により空気中に放出されたプラスイオンと帯電微粒子水とを送風機により送出するので、空間中に拡散したプラスイオンに帯電微粒子水が引き寄せられる。また、マイナス電荷に帯電した領域がプラスイオンにより除電され、帯電微粒子水が行き届く。これにより、空間中に帯電微粒子水が十分供給され、殺菌効果を向上することができる。

本発明の第１実施形態の空気清浄機を示す側面断面図 本発明の第１実施形態の空気清浄機の静電霧化装置を示す側面断面図 本発明の第２実施形態の空気清浄機を示す側面断面図

以下に本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図１は第１実施形態の空気清浄機２０の側面断面図を示している。空気清浄機２０は筐体２１内にイオン送出装置１が配される。

筐体２１は背面に吸込口２が開口し、上面に吹出口３ａ、３ｂが開口する。筐体２１内に配されるイオン送出装置１は送風ダクト４、送風機５、加湿装置３３、静電霧化装置１０及びイオン発生装置１５を備えている。送風ダクト４は樹脂成形品により形成され、吸込口２と吹出口３ａ、３ｂとを連通させる。

送風ダクト４内には吸込口２に面して塵埃を捕集する集塵フィルタ２２が配されている。送風機５はモータ（不図示）により駆動されるプロペラファンにより形成され、吸気側を吸込口２に面して配置される。送風ダクト４は送風機５の上流側に吸気路４ｃが形成され、下流側に仕切板３４を介して隔てられた第１排気路４ａ、第２排気路４ｂが形成される。また、第１気流路、第２気流路は送風機５の下流で分岐する第１排気路４ａ、第２排気路４ｂから成る。

これにより、吸込口２から吸気路４ｃ及び第１排気路４ａを介して吹出口３ａに吐出される気流と、吸込口２から吸気路４ｃ及び第２排気路４ｂを介して吹出口３ｂに吐出される気流とに分かれる。

加湿装置３３は加湿フィルタ３０、トレイ３１及びタンク３２から構成される。タンク３２は樹脂成形品により形成され、トレイ３１に対して上下方向に着脱可能である。タンク３２の底面には着脱自在に取り付けられたキャップ（不図示）が設けられ、ユーザはキャップを取り外してタンク３２内に給水を行う。

トレイ３１は樹脂成形品により形成されて空気清浄機２０の底部に設けられ、タンク３２から供給される水３５を所定高さまで貯水する。加湿フィルタ３０は下端をタンク３２内に浸漬して保持される。加湿フィルタ３０は吸水性を有する多孔質材等により形成される。

イオン発生装置１５は第２排気路４ｂに臨む針状の放電電極１６を有している。放電電極１６に高電圧を印加するとコロナ放電によりイオンを発生して空気中に放出する。

静電霧化装置１０は加湿装置３３の下流に配される。図２に示すように静電霧化装置１０は放電電極１１、対向電極１２、ペルチェ素子１３及び放熱フィン１４を備えている。放電電極１１は先端を第１排気路４ａに臨む針状に形成され、底部が平板状に形成される。対向電極１２は環状に形成され、放電電極１１の先端の周囲に配される。

放電電極１１と対向電極１２との間に高電圧を印加すると、放電電極１１がコロナ放電する。ペルチェ素子１３は放電電極１１の底部に一面を接して配され、放電電極１１を冷却する。放熱フィン１４はペルチェ素子１３の他面に接する。

上記構成の空気清浄機２０において、空気清浄機２０が起動して運転が開始されると送風機５が駆動されるとともに、イオン発生装置１５が駆動される。送風機５の駆動によって室内の空気が矢印Ｄ１に示すように吸込口２から送風ダクト４に流入する。送風ダクト４に流入した空気は集塵フィルタ２２により塵埃が捕集され、第１排気路４ａ、第２排気路４ｂを流通する。

イオン発生装置１５の放電電極１６は交流波形またはインパルス波形から成る高圧の正電圧が印加され、コロナ放電する。これにより、空気中の水分が電離して水素イオン（Ｈ^＋）が生じ、空気中の水分との結合によりクラスタ化して主としてＨ^＋（Ｈ_２Ｏ）ｍから成るプラスイオンが発生する。ここで、ｍは０または自然数である。イオン発生装置１５で発生したプラスイオンは第２排気路４ｂに向けて放出される。

このプラスイオンの粒子径は水分子の数に応じて数オングストローム〜数ｎｍ程度である。また、放電電極１６の印加電圧はコロナ放電によって発生するオゾンが許容範囲（例えば、０．１ｐｐｍ）以下になるように設定される。

加湿装置３３では送風機５の駆動により加湿フィルタ３０の表面からの水の気化が促進され、湿った空気が第１排気路４ａ内に流通する。

起動から所定時間の経過後には静電霧化装置１０が駆動される。静電霧化装置１０が駆動されるとペルチェ素子１３に通電され、放電電極１１から放熱フィン１４に伝熱して第１排気路４ａを流通する湿った空気との熱交換により放熱される。これにより、放電電極１１が冷却され、放電電極１１の表面に結露による水が生成される。この時、静電霧化装置１０に湿った空気が供給さるためペルチェ素子１３が結露し易くなる。

次に、放電電極１１を負極として対向電極１２を正極とし、放電電極１１と対向電極１２との間に高電圧が印加される。これにより、放電電極１１にマイナスの電荷が集中し、水と対向電極１２との間にクーロン力が働いて表面張力を超えて水の分裂及び飛散が繰り返される。その結果、マイナス電荷に帯電した霧状の帯電微粒子水が生成され、第１排気路４ａに放出される。帯電微粒子水は粒子径を数ｎｍ程度に形成すると容易に消滅するため、数十ｎｍ程度の粒子径に形成される。

これにより、起動から所定時間までは第２排気路４ｂを流通する空気にプラスイオンが含まれ、吹出口３ｂから矢印Ｄ３を示すように室内に向けて送出される。所定時間の経過後には、第１排気路４ａを流通する空気に帯電微粒子水が含まれ、吹出口３ａから矢印Ｄ２に示すように室内に向けて送出される。

プラスイオンは空気分子に比して同程度の粒子径を有するため、容易に拡散して室内の隅々に行き渡る。これにより、マイナス電荷に帯電する帯電微粒子水がプラスイオンに引き寄せられて室内の隅々に行き渡る。また、室内のマイナス電荷に帯電した箇所がプラスイオンにより除電され、帯電微粒子水が行き届く。そして、帯電微粒子水によって室内の殺菌が行われる。

また、放電により放電電極１６からプラスイオンは、放電電極１６周辺に存在する空気の相対湿度によってＨ＋に対してクラスタ化する水分子の平均個数は異なる。相対湿度が高いとクラスタ化する水分子の平均個数は多くなり、相対湿度が低いとクラスタ化する水分子の平均個数は少なくなる。クラスタ化する水分子の平均個数が少ない方がイオンの平均質量が小さくなり、拡散性がより向上する。本実施形態ではプラスイオンの拡散性をより向上させ、室内の隅々に行き渡らせるために、イオン発生装置１５が設けられている第２排気路４ｂには加湿フィルタ３０を通過しない空気を流通させている。

本実施形態によると、静電霧化装置１０の上流に配される加湿装置３３から湿った空気が放出されるためペルチェ素子１３が容易に結露する。これにより帯電微粒子水を十分に供給することができる。このため消費電力を少なくして帯電微粒子水は静電霧化装置１０から発生される。また、イオン発生装置１５により空気中に放出されたプラスイオンと帯電微粒子水とを送風機５により送出するので、空間中に拡散したプラスイオンに帯電微粒子水が引き寄せられる。さらに、室内等のマイナス電荷に帯電した領域がプラスイオンにより除電され、帯電微粒子水が行き届く。これにより、殺菌効果を向上することができる。

また、加湿装置３３及び静電霧化装置１０が配置される第１気流路と、イオン発生装置１５が配置される第２気流路と、を備えたため、プラスイオンと帯電微粒子水との衝突による帯電微粒子水の減少を抑制することができる。

また、第１気流路、第２気流路が前記送風機の下流で分岐する第１排気路４ａ、第２排気路４ｂから成るため、容易にプラスイオンと帯電微粒子水との衝突による帯電微粒子水の減少を抑制することができる。

また、起動からの所定時間はプラスイオンを送出し、所定時間の経過後はプラスイオン及び帯電微粒子水を送出したため、特に室内がマイナスに帯電しているときは最初にプラスイオンだけを出すことで効率よく室内を除電することができる。さらにまた、その後に発生させる帯電微粒子水が室内に拡散しやすくなる。

また、プラスイオン及び帯電微粒子水を同時に送出するため、帯電微粒子水がプラスイオンから大きく離れず、室内に帯電微粒子水を拡散させることができる。

また、イオン送出装置１を搭載した空気清浄機２０について説明しているが、これに限られない。例えば、冷暖房機、加湿器、除湿機等であってもよく、イオン送出装置１を搭載した空気調節装置であればよい。

（第２実施形態）
次に図３は第２実施形態の空気清浄機２０を示す側面断面図である。説明の便宜上、前述の図１、図２示す第１実施形態と同様の部分には同一の符号を付している。本実施形態は送風機５、６を備え、第１気流路及び第２気流路にそれぞれ配置した点が異なる。

筐体２１は背面に吸込口２が開口して上面に吹出口３ａが開口する。また、前面に吸込口６０が開口して上面に吹出口３ｂが開口する。吹出口３ｂは吹出口３ａに隣接して設けられ、吹出口３ａよりも前方に設けられる。

筐体２１内に配されるイオン送出装置１は送風ダクト６１、６２、送風機５、６、静電霧化装置１０及びイオン発生装置１５を備えている。送風ダクト６１、６２は樹脂成形品により形成される。送風ダクト６１は吸込口２と吹出口３ａとを連通させる。送風ダクト６２は吸込口６０と吹出口３ｂとを連通させる。

送風機５はモータ５ａにより駆動されるシロッコファンにより形成され、吸気側を吸込口２に面して配置される。送風ダクト６１は送風機５の上流側に吸気路４ｃが形成され、下流側に第１排気路４ａが形成される。送風機６はモータ（不図示）により駆動されるクロスフローファンにより形成され、送風機６の上流側に吸気路６２ａが形成され、下流側に第２排気路４ｂが形成される。

ここで、第１排気路４ａは第１気流路を構成し、第２排気路４ｂは第２気流路を構成する。また、それぞれの気流路には送風機５、６が配置される。

加湿装置３３は加湿フィルタ３０、トレイ３１及びタンク（不図示）から構成され、吸込口２及び送風機５の間に配される。トレイ３１は樹脂成形品により形成されて空気清浄機２０の底部に設けられ、タンク３２から供給される水３５を所定高さまで貯水する。

静電霧化装置１０は放電電極１１、対向電極１２、ペルチェ素子１３及び放熱フィン１４を備えている。放電電極１１は先端を第１排気路４ａに臨む針状に形成され、底部が平板状に形成される。対向電極１２は環状に形成され、放電電極１１の先端の周囲に配される。放電電極１１と対向電極１２との間に高電圧を印加すると、放電電極１１がコロナ放電する。ペルチェ素子１３は放電電極１１の底部に一面を接して配され、放電電極１１を冷却する。放熱フィン１４はペルチェ素子１３の他面に接し、吸込口２からの空気が流通する吸気路４ｃに臨んで配される。

上記構成の空気清浄機２０において、空気清浄機２０が起動して運転が開始されると送風機５、６及びイオン発生装置１５が駆動される。起動から所定時間の経過後には静電霧化装置１０が駆動される。

送風機５の駆動によって、室内の空気が矢印Ｄ１に示すように吸込口２から流入し、吸気路４ｃ及び第１排気路４ａを介して吹出口３ａから矢印Ｄ２のように吐出する。送風機６の駆動によって室内の空気が矢印Ｄ４に示すように吸込口６０から流入し、第２排気路４ｂを介して吹出口３ｂから矢印Ｄ３のように吐出する。

本実施形態によると、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。また、送風機５、６を備え、第１気流路及び第２気流路にそれぞれ配置したために、第１気流路を構成する第１排気路４ａに加湿空気が送り込まれ、第２気流路を構成する第２排気路４ｂには加湿されていない空気が確実に送りこまれる。これにより、プラスイオンと帯電微粒子水との衝突による帯電微粒子水の減少を確実に抑制することができる。

また、プラスイオンの拡散性をより向上させ、室内の隅々に行き渡らせるために、イオン発生装置１５が設けられている第２排気路４ｂには加湿フィルタ３０を通過しない空気が流通する。

本発明によると、イオン発生装置及び静電霧化装置を有するイオン送出装置を搭載した空気清浄機、冷暖房機、加湿器、除湿機等の空気調節装置に利用することができる。

１ イオン送出装置
２ 吸込口
３ａ 吹出口
３ｂ 吹出口
４ 送風ダクト
４ａ 第１排気路
４ｂ 第２排気路
４ｃ 吸気路
５ 送風機
６ 送風機
１０ 静電霧化装置
１１ 放電電極
１２ 対向電極
１３ ペルチェ素子
１４ 放熱フィン
１５ イオン発生装置
１６ 放電電極
２０ 空気清浄機
２１ 筐体
２２ 集塵フィルタ
３０ 加湿フィルタ
３１ トレイ
３２ タンク
３３ 加湿装置
３４ 仕切板
３５ 水
６０ 吸込口
６１ 送風ダクト
６２ 送風ダクト
６２ａ 吸気路

Claims (7)

1. プラスイオンを発生して空気中に放出するイオン発生装置と、
   マイナス電荷に帯電した霧状の帯電微粒子水を発生して空気中に放出する静電霧化装置と、
   前記静電霧化装置の上流に配される加湿装置と、
   前記プラスイオン及び前記帯電微粒子水を送出する送風機と、
   を備えたことを特徴とするイオン送出装置。
2. 前記加湿装置及び前記静電霧化装置が配置される第１気流路と、
   前記イオン発生装置が配置される第２気流路と、
   を備えたことを特徴とする請求項１に記載のイオン送出装置。
3. 前記送風機を複数備え、第１気流路及び第２気流路にそれぞれ配置したことを特徴とする請求項２に記載のイオン送出装置。
4. 第１気流路、第２気流路が前記送風機の下流で分岐する第１排気路、第２排気路から成ることを特徴とする請求項２に記載のイオン送出装置。
5. 起動からの所定時間は前記プラスイオンを送出し、該所定時間の経過後は前記プラスイオン及び前記帯電微粒子水を送出したことを特徴とする請求項１〜４のいずれかの記載のイオン送出装置。
6. 前記プラスイオン及び前記帯電微粒子水を同時に送出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送出装置。
7. 請求項１〜請求項６のいずれかに記載のイオン送出装置を備えたことを特徴とする空気調節装置。

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