(57)【要約】【課題】広範囲の空間に正イオンと負イオンとを高濃度で混在させて空気を清浄にする。【解決手段】送風機構１９０と、送風機構１９０から離れる方向に延在して送風機構１９０により送風された気体が通流する流路を構成する立設ダクト１１１，１１２と、立設ダクト１１１，１１２に対して立設ダクト１１１，１１２の延在方向に並設されて上記流路と連通した流路を有し、上記延在方向と交差する方向に気体を吹き出す複数の吹出ダクトと、各吹出ダクトに設けられて、イオンを発生するイオン発生部とを備える。複数の吹出ダクトのうちの送風機構から最も離れて位置する第１吹出ダクト１２０ａは正イオンを吹き出す。複数の吹出ダクトのうちの第１吹出ダクト１２０ａに隣接する第２吹出ダクト１３０ａは負イオンを吹き出す。第１吹出ダクト１２０ａは、第２吹出ダクト１３０ａより大きな流速で気体を吹き出す。【選択図】図１
2014000193.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送風機構と、
前記送風機構から離れる方向に延在して前記送風機構により送風された気体が通流する流路を構成するダクトと、
前記ダクトに対して前記ダクトの延在方向に並設されて前記流路と連通した流路を有し、前記延在方向と交差する方向に気体を吹き出す複数の吹出ダクトと、
各前記吹出ダクトに設けられて、イオンを発生するイオン発生部と
を備え、
前記複数の吹出ダクトのうちの前記送風機構から最も離れて位置する第１吹出ダクトは正イオンを吹き出し、
前記複数の吹出ダクトのうちの前記第１吹出ダクトに隣接する第２吹出ダクトは負イオンを吹き出し、
前記第１吹出ダクトは、前記第２吹出ダクトより大きな流速で気体を吹き出す、イオン発生装置。
【請求項２】
前記イオン発生部は、放電電極および誘導電極を含み、
前記第１吹出ダクトの前記放電電極は、前記第２吹出ダクト側とは反対側の内壁に位置し、
前記第２吹出ダクトの前記放電電極は、前記第１吹出ダクト側とは反対側の内壁に位置する、請求項１に記載のイオン発生装置。
【請求項３】
前記放電電極は針状電極であり、
前記誘導電極は、前記吹出ダクトにおいて前記放電電極が位置する内壁に対向する内壁に位置する、請求項２に記載のイオン発生装置。
【請求項４】
前記第１吹出ダクトは気体を乱流状態にして吹き出す、請求項１から３のいずれかに記載のイオン発生装置。
【請求項５】
前記吹出ダクトがそれぞれ設けられた複数の前記ダクトを有する、請求項１から４のいずれかに記載のイオン発生装置。
【請求項６】
前記複数のダクトのうち互いに隣接しているダクトにそれぞれ設けられた前記吹出ダクト同士の水平方向における最短距離が１００ｍｍ以上である、請求項５に記載のイオン発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イオン発生装置に関し、特に、正イオンおよび負イオンの両方を発生させるイオン発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
吹出口に可動ルーバを設けた空気清浄機の構成を開示した先行文献として、特開２００６−５７９１９号公報(特許文献１)がある。特許文献１に記載された空気清浄機においては、可動ルーバがスイングしている間は常にセンサが検知動作を行なっている。
【０００３】
センサがある一定量以上のホコリまたはニオイを検知すると、吹出口の可動ルーバがスイングを止めてその位置に停止する。この状態で、空気清浄機は、吸い込み風量を強程度にアップして、その気流により室内の清浄を一定時間もしくはホコリまたはニオイの検知が所定量以下になるまで行なう。室内清浄終了後は、風量を弱または中にして運転し、再度可動ルーバが自動でスイングする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−５７９１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
可動ルーバをスイングさせつつセンサによる検知動作を行なう場合、室内を循環した空気に含まれるホコリまたはニオイをセンサが検知するまでに、空気が循環して戻ってくるまでの時間を要する。そのため、空気を吹き出した際の可動ルーバの位置と、センサの検知時の可動ルーバの位置との間にずれが生じる。よって、センサ検知時に可動ルーバを停止させても実際にホコリまたはニオイがある位置に空気を循環させることができず、室内を効率よく清浄にすることができない。
【０００６】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、広範囲の空間に正イオンと負イオンとを混在させて空気を清浄にできるイオン発生装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に基づくイオン発生装置においては、送風機構と、送風機構から離れる方向に延在して送風機構により送風された気体が通流する流路を構成するダクトと、ダクトに対してダクトの延在方向に並設されて上記流路と連通した流路を有し、上記延在方向と交差する方向に気体を吹き出す複数の吹出ダクトと、各吹出ダクトに設けられて、イオンを発生するイオン発生部とを備える。複数の吹出ダクトのうちの送風機構から最も離れて位置する第１吹出ダクトは正イオンを吹き出す。複数の吹出ダクトのうちの第１吹出ダクトに隣接する第２吹出ダクトは負イオンを吹き出す。第１吹出ダクトは、第２吹出ダクトより大きな流速で気体を吹き出す。
【０００８】
本発明の一形態においては、イオン発生部は、放電電極および誘導電極を含む。第１吹出ダクトの放電電極は、第２吹出ダクト側とは反対側の内壁に位置する。第２吹出ダクトの放電電極は、第１吹出ダクト側とは反対側の内壁に位置する。
【０００９】
本発明の一形態においては、放電電極は針状電極である。誘導電極は、吹出ダクトにおいて放電電極が位置する内壁に対向する内壁に位置する。
【００１０】
本発明の一形態においては、第１吹出ダクトは気体を乱流状態にして吹き出す。
本発明の一形態においては、イオン発生装置は、吹出ダクトがそれぞれ設けられた複数のダクトを有する。
【００１１】
本発明の一形態においては、複数のダクトのうち互いに隣接しているダクトにそれぞれ設けられた吹出ダクト同士の水平方向における最短距離が１００ｍｍ以上である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、広範囲の空間に正イオンと負イオンとを高濃度で混在させて空気を清浄にできる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係るイオン発生装置の外観を示す斜視図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線矢印方向から見た一部断面図である。
【図３】図１のイオン発生装置を矢印ＩＩＩ方向から見た図である。
【図４】図１のイオン発生装置を矢印ＩＶ方向から見た図である。
【図５】同実施形態に係るイオン発生装置におけるイオン発生部の構成を示す正面図である。
【図６】同実施形態に係るイオン発生装置に含まれるイオン発生回路部の構成を示す回路図である。
【図７】同実施形態に係るイオン発生装置から放出された気体の拡散状態を示す側面図である。
【図８】同実施形態に係るイオン発生装置から放出された気体の拡散状態を示す平面図である。
【図９】参考例に係るイオン発生装置の構成を示す平面図である。
【図１０】比較例に係るイオン発生装置の構成を示す平面図である。
【図１１】比較例に係るイオン発生部の構成を示す平面図である。
【図１２】図１１のイオン発生部を矢印ＸＩＩから見た図である。
【図１３】参考例にて第１ダクトおよび第２ダクトの上方において電極から２５０ｍｍ離れた位置で計測された正イオンの濃度分布を示すグラフである。
【図１４】参考例にて第１ダクトおよび第２ダクトの上方において電極から１ｍ離れた位置で計測された正イオンの濃度分布を示すグラフである。
【図１５】参考例にて第１ダクトおよび第２ダクトの上方において電極から２５０ｍｍ離れた位置で計測された負イオンの濃度分布を示すグラフである。
【図１６】参考例にて第１ダクトおよび第２ダクトの上方において電極から１ｍ離れた位置で計測された負イオンの濃度分布を示すグラフである。
【図１７】比較例にてダクトの上方において電極から２５０ｍｍ離れた位置で計測された正イオンの濃度分布を示すグラフである。
【図１８】比較例にてダクトの上方において電極から１ｍ離れた位置で計測された正イオンの濃度分布を示すグラフである。
【図１９】比較例にてダクトの上方において電極から２５０ｍｍ離れた位置で計測された負イオンの濃度分布を示すグラフである。
【図２０】比較例にてダクトの上方において電極から１ｍ離れた位置で計測された負イオンの濃度分布を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態に係るイオン発生装置について図を参照して説明する。以下の実施形態の説明においては、図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は繰り返さない。
【００１５】
図１は、本発明の一実施形態に係るイオン発生装置の外観を示す斜視図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線矢印方向から見た一部断面図である。図３は、図１のイオン発生装置を矢印ＩＩＩ方向から見た図である。図４は、図１のイオン発生装置を矢印ＩＶ方向から見た図である。
【００１６】
図５は、本実施形態に係るイオン発生装置におけるイオン発生部の構成を示す正面図である。図６は、本実施形態に係るイオン発生装置に含まれるイオン発生回路部の構成を示す回路図である。図５においては、ルーバを図示していない。
【００１７】
図１〜４に示すように、本実施形態に係るイオン発生装置１００は、送風機構１９０を有している。送風機構１９０は、円形の吸込口１９８を有する略円筒形のケース１９５と、ケース１９５内に配置されたファン１９６と、ケース１９５内において吸込口１９８とファン１９６との間に配置された集塵フィルタ１９７とを含んでいる。
【００１８】
ケース１９５の側方に、共通ダクト１１０が設けられている。共通ダクト１１０の上部には、開口１９９が設けられている。ケース１９５の内部と、共通ダクト１１０の内部とは連通している。本実施形態においては、ケース１９５と共通ダクト１１０とは一体で形成されている。
【００１９】
ファン１９６の回転により吸込口１９８から吸い込まれた空気などの気体は、矢印４０で示す方向に流動し、集塵フィルタ１９７を通過して共通ダクト１１０内に到達した後、開口１９９から上方へ向けて送風される。
【００２０】
イオン発生装置１００は、共通ダクト１１０内の上方に２つの立設ダクト１１１，１１２を有している。各立設ダクト１１１，１１２は、略直方体状の外形を有して下端が開口した筒状部材からなり、上下方向に延びて送風機構１９０により送風された空気などの気体が上昇する流路を構成している。すなわち、２つの立設ダクト１１１，１１２は、ファン１９６から離れる方向に延在してファン１９６により送風された気体が通流する流路を構成する。
【００２１】
本実施形態においては、各立設ダクト１１１，１１２は、内部で互いに隣接した４つの流路を有している。図２中の左側から順に、流路の幅はＬ1、Ｌ2、Ｌ3、Ｌ4であり、Ｌ1＞＞Ｌ2＞Ｌ3＞Ｌ4である。なお、各立設ダクト１１１，１１２内の流路の数は、４つに限られず、複数であればよい。
【００２２】
イオン発生装置１００は、各立設ダクト１１１，１１２の側面にて上下方向に並設された４つの吹出ダクトを有している。具体的には、最上部に位置する第１吹出ダクトである上部吹出ダクト１２０ａ、最下部に位置する下部吹出ダクト１２０ｂ、上部吹出ダクト１２０ａと下部吹出ダクト１２０ｂとの間に位置する中間吹出ダクトである第１中間吹出ダクト１３０ａおよび第２中間吹出ダクト１３０ｂが設けられている。第２吹出ダクトである第１中間吹出ダクト１３０ａは、第２中間吹出ダクト１３０ｂの上方に位置している。
【００２３】
上部吹出ダクト１２０ａ、第１中間吹出ダクト１３０ａ、第２中間吹出ダクト１３０ｂおよび下部吹出ダクト１２０ｂの各々は、直方体状の外形を有して両端が開口した筒状部材からなる。
【００２４】
本実施形態においては、各吹出ダクトは立設ダクト１１１，１１２に対して固定されているが、各吹出ダクトが立設ダクト１１１，１１２に対してフレキシブルに角度調節可能に設けられていてもよい。すなわち、各吹出ダクトは、立設ダクト１１１，１１２の延在方向と交差する方向に気体を吹き出す。
【００２５】
本実施形態においては、立設ダクト１１１にて、上部吹出ダクト１２０ａ、第１中間吹出ダクト１３０ａ、第２中間吹出ダクト１３０ｂおよび下部吹出ダクト１２０ｂをイオン発生装置１００の正面に対して立設ダクト１１２側とは反対側に１５°傾けている。
【００２６】
立設ダクト１１２にて、上部吹出ダクト１２０ａ、第１中間吹出ダクト１３０ａ、第２中間吹出ダクト１３０ｂおよび下部吹出ダクト１２０ｂをイオン発生装置１００の正面に対して立設ダクト１１１側とは反対側に１５°傾けている。
【００２７】
図２，５に示すように、上部吹出ダクト１２０ａは、各立設ダクト１１１，１１２における幅Ｌ1の流路と連通した流路１２１ａを有している。上部吹出ダクト１２０ａの立設ダクト１１１，１１２側とは反対側の端部が、送風機構１９０により送風された気体の一部１９１の吹出口となる。
【００２８】
第１中間吹出ダクト１３０ａは、各立設ダクト１１１，１１２における幅Ｌ2の流路と連通した流路１３１ａを有している。第１中間吹出ダクト１３０ａの立設ダクト１１１，１１２側とは反対側の端部が、送風機構１９０により送風された気体の一部１９２の吹出口となる。
【００２９】
第２中間吹出ダクト１３０ｂは、各立設ダクト１１１，１１２における幅Ｌ3の流路と連通した流路１３１ｂを有している。第２中間吹出ダクト１３０ｂの立設ダクト１１１，１１２側とは反対側の端部が、送風機構１９０により送風された気体の一部１９３の吹出口となる。
【００３０】
下部吹出ダクト１２０ｂは、各立設ダクト１１１，１１２における幅Ｌ4の流路と連通した流路１２１ｂを有している。下部吹出ダクト１２０ｂの立設ダクト１１１，１１２側とは反対側の端部が、送風機構１９０により送風された気体の一部１９４の吹出口となる。
【００３１】
図１〜４に示すように、各吹出ダクト内に、直方体状の外形を有して両端が開口した筒状のルーバが配置されている。具体的には、上部吹出ダクト１２０ａにルーバ１２６が設けられている。ルーバ１２６は、上部吹出ダクト１２０ａに固定された回転軸１２５に回動可能に取り付けられている。
【００３２】
第１中間吹出ダクト１３０ａにルーバ１３６が設けられている。ルーバ１３６は、第１中間吹出ダクト１３０ａに固定された回転軸１３５に回動可能に取り付けられている。
【００３３】
第２中間吹出ダクト１３０ｂにルーバ１３８が設けられている。ルーバ１３８は、第２中間吹出ダクト１３０ｂに固定された回転軸１３７に回動可能に取り付けられている。
【００３４】
下部吹出ダクト１２０ｂにルーバ１２８が設けられている。ルーバ１２８は、下部吹出ダクト１２０ｂに固定された回転軸１２７に回動可能に取り付けられている。
【００３５】
各吹出ダクトにルーバを設けることにより、後述する正イオンを含む気体１２０ａｇ，１２０ｂｇおよび負イオンを含む気体１３０ａｇ，１３０ｂｇの吹き出し方向を左右方向に微調整することができる。なお、ルーバは、上下方向に回動可能に取り付けられていてもよい。
【００３６】
図５，６に示すように、イオン発生装置１００は、各立設ダクト１１１，１１２において上下方向に２つ並設された４つのイオン発生回路部１０を含むイオン発生部を有している。イオン発生回路部１０は、第１放電電極１４０、第１誘導電極１５０、第２誘導電極１６０および第２放電電極１７０を含んでいる。
【００３７】
４つのイオン発生回路部１０のうち上方に位置する２つのイオン発生回路部１０において、第１放電電極１４０は、上部吹出ダクト１２０ａの第１中間吹出ダクト１３０ａ側とは反対側の内壁から突出して正電圧を印加される。第１誘導電極１５０は、上部吹出ダクト１２０ａの第１中間吹出ダクト１３０ａ側の内壁から第１放電電極１４０と対向するように突出している。
【００３８】
第２誘導電極１６０は、第１中間吹出ダクト１３０ａの上部吹出ダクト１２０ａ側の内壁から第２放電電極１７０と対向するように突出している。第２放電電極１７０は、第１中間吹出ダクト１３０ａの上部吹出ダクト１２０ａ側とは反対側の内壁から突出して負電圧を印加される。
【００３９】
４つのイオン発生回路部１０のうち下方に位置する２つのイオン発生回路部１０において、第２放電電極１７０は、第２中間吹出ダクト１３０ｂの第１中間吹出ダクト１３０ａ側の内壁から突出して負電圧を印加される。第２誘導電極１６０は、第２中間吹出ダクト１３０ｂの下部吹出ダクト１２０ｂ側の内壁から第２放電電極１７０と対向するように突出している。
【００４０】
第１誘導電極１５０は、下部吹出ダクト１２０ｂの第２中間吹出ダクト１３０ｂ側の内壁から第１放電電極１４０と対向するように突出している。第１放電電極１４０は、下部吹出ダクト１２０ｂの第２中間吹出ダクト１３０ｂ側とは反対側の内壁から突出して正電圧を印加される。
【００４１】
本実施形態においては、第１放電電極１４０、第１誘導電極１５０、第２誘導電極１６０および第２放電電極１７０の各々は、針状の形状を有している。第１放電電極１４０、第１誘導電極１５０、第２誘導電極１６０および第２放電電極１７０を針状に形成することにより、板状またはリング状に形成する場合に比べて、対向する電極同士間に電界を集中させることができる。
【００４２】
そのため、放電に必要な印加電圧の増加を抑制しつつ、第１放電電極１４０と第１誘導電極１５０との間の距離、および、第２誘導電極１６０と第２放電電極１７０との距離を大きくすることができる。
【００４３】
第１放電電極１４０と第１誘導電極１５０との間の距離、および、第２誘導電極１６０と第２放電電極１７０との間の距離を大きくした場合、これらの距離が小さい場合に比べて、放電電極の近傍で発生したイオンを誘導電極に吸収されにくくすることができる。具体的には、放電電極と誘導電極との距離が大きいため、放電電極の近傍で発生したイオンが誘導電極に吸収される前に、電極間を通過する風によってイオンを運ぶことができる。その結果、イオンを効率よく発生させることができる。
【００４４】
本実施形態においては、第１放電電極１４０、第１誘導電極１５０、第２誘導電極１６０および第２放電電極１７０の各々は、先端が尖って尖鋭形状の外形を有している。このようにすることで、電極間において電界集中が起きやすくなるため、コロナ放電を起こりやすくさせることができ、イオンの発生に必要な印加電圧を低減できる。
【００４５】
ただし、第１放電電極１４０、第１誘導電極１５０、第２誘導電極１６０および第２放電電極１７０の各々は、必ずしも尖鋭形状の外形を有さなくてもよく、たとえば直径が０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下で、先端が平坦な円柱状の外形、または、先端が丸みを帯びた円柱状の外形を有していてもよい。さらに、第１放電電極１４０、第１誘導電極１５０、第２誘導電極１６０および第２放電電極１７０の各々は、たとえば、厚さが０．２ｍｍの金属製薄板から針状に切り出された電極でもよい。
【００４６】
また、第１放電電極１４０と第１誘導電極１５０との間の距離、および、第２誘導電極１６０と第２放電電極１７０との間の距離は、１５ｍｍ以上２００ｍｍ以下であることが好ましい。後述するように、電極間距離は８０ｍｍであることが特に好ましい。ここで、電極間距離とは、互いに対向する電極の先端同士の間の距離のことである。
【００４７】
電極間距離が１５ｍｍより小さい場合、アーク放電が起こりやすくなり、オゾンガスが高い濃度で発生する可能性がある。また、電極同士が近くに位置するため、放電電極の近傍で発生したイオンにおいて、誘導電極に吸収される割合が多くなる。すなわち、イオンの発生効率が低下する。
【００４８】
電極間距離が２００ｍｍより大きい場合、コロナ放電が、第１放電電極１４０と第１誘導電極１５０との間、または、第２誘導電極１６０と第２放電電極１７０との間ではなく、電極の近傍に存在する他の物体と電極との間で生じやすくなる。たとえば、第１誘導電極１５０より近くに存在する上部吹出ダクト１２０ａの内壁と第１放電電極１４０との間でコロナ放電が生じて、イオンの発生効率が低下することがある。
【００４９】
イオン発生回路部１０は、高電圧を印加する電源１８０を含んでいる。第１放電電極１４０は、導線１８４を介して電源１８０と接続されている。第１誘導電極１５０および第２誘導電極１６０は、導線１８５を介して電源１８０と接続されている。第２放電電極１７０は、導線１８７を介して電源１８０と接続されている。
【００５０】
本実施形態においては、第１誘導電極１５０と第２誘導電極１６０とが導線１８５に互いに電気的に接続されて同電位を有している。
【００５１】
図６に示すように、イオン発生回路部１０は電極制御部１１を含んでいる。なお、図５においては、簡単のため、電極制御部１１を図示していない。電極制御部１１は、電源１８０と導線１８４，１８５，１８７との間に接続されている。
【００５２】
電極制御部１１は、昇圧トランス１７を有している。また、電極制御部１１は、昇圧トランス１７の一次側の一端と電源１８０との間に直列に接続されたダイオード１３、抵抗１４、および２端子サイリスタ１６を有している。昇圧トランス１７の１次側の他端は、電源１８０と接続されている。
【００５３】
抵抗１４および２端子サイリスタ１６の接続点と、昇圧トランスの１次側の他端との間には、コンデンサ１５が接続されている。昇圧トランス１７の２次側に、ダイオード１８およびダイオード１９が並列に接続されている。昇圧トランス１７の２次側からは、商用交流電圧を昇圧した昇圧交流電圧が、ダイオード１８およびダイオード１９から出力される。
【００５４】
ダイオード１８のカソード端子は、第１放電電極１４０と接続されている。この結果、昇圧トランス１７の２次側から出力される昇圧交流電圧の正電圧が第１放電電極１４０に印加される。
【００５５】
ダイオード１９のアノード端子は、第２放電電極１７０と接続される。この結果、昇圧トランス１７の２次側から出力される昇圧交流電圧の負電圧が第２放電電極１７０に印加される。
【００５６】
第１誘導電極１５０と第２誘導電極１６０とには、ともに、昇圧トランス１７の２次側の電圧が印加される。電源１８０から高電圧が印加されると、第１放電電極１４０と第１誘導電極１５０との間でコロナ放電が起こって正イオンが発生する。同様に、第２誘導電極１６０と第２放電電極１７０との間でコロナ放電が起こって負イオンが発生する。
【００５７】
第１放電電極１４０と第１誘導電極１５０との間、および、第２誘導電極１６０と第２放電電極１７０との間の電位差は、３ｋＶ以上１０ｋＶ以下であることが好ましい。電位差が３ｋＶより小さい場合、コロナ放電が生じにくく、イオンを十分に発生させることができない。電位差が１０ｋＶより大きい場合、アーク放電が起こる可能性が高くなり、イオン発生装置１００が故障する可能性がある。
【００５８】
本実施形態においては、第１誘導電極１５０および第２誘導電極１６０を０電位にしている。ここで、０電位とは、第１誘導電極１５０および第２誘導電極１６０を接地させる、または、第１誘導電極１５０および第２誘導電極１６０を電気的に浮かせることにより得られる電位であり、０Ｖおよび０Ｖ近傍を含む。
【００５９】
上記の構成により、正イオンの放出と負イオンの放出とは、昇圧交流電圧の半周期毎に交互に行なわれる。なお、本実施形態においては交流電源を用いたが、直流電源を用いてもよい。また、電極の形状は、針状に限られず、リング状または平板状などでもよい。
【００６０】
図２，３に示すように、送風機構１９０により送風された気体の一部１９１によって、第１放電電極１４０と第１誘導電極１５０との間で発生した正イオンを含む気体１２０ａｇが上部吹出ダクト１２０ａから放出される。
【００６１】
送風機構１９０により送風された気体の一部１９２によって、第２誘導電極１６０と第２放電電極１７０との間で発生した負イオンを含む気体１３０ａｇが第１中間吹出ダクト１３０ａから放出される。
【００６２】
送風機構１９０により送風された気体の一部１９３によって、第２誘導電極１６０と第２放電電極１７０との間で発生した負イオンを含む気体１３０ｂｇが第２中間吹出ダクト１３０ｂから放出される。
【００６３】
送風機構１９０により送風された気体の一部１９４によって、第１放電電極１４０と第１誘導電極１５０との間で発生した正イオンを含む気体１２０ｂｇが下部吹出ダクト１２０ｂから放出される。
【００６４】
本実施形態においては、各吹出ダクトは、互いに異なる流速で気体を吹き出す。上述のように、上部吹出ダクト１２０ａは立設ダクト１１１，１１２における幅Ｌ1の流路と連通し、第１中間吹出ダクト１３０ａは立設ダクト１１１，１１２における幅Ｌ2の流路と連通し、第２中間吹出ダクト１３０ｂは立設ダクト１１１，１１２における幅Ｌ3の流路と連通し、下部吹出ダクト１２０ｂは立設ダクト１１１，１１２における幅Ｌ4の流路と連通している。各幅は、Ｌ1＞Ｌ2＞Ｌ3＞Ｌ4の関係を有している。
【００６５】
送風機構１９０から送風された気体は、流路面積の大きな流路に多く流れる。また、ファン１９６の遠心力によって、外側に位置する流路に多く流れる。そのため、上部吹出ダクト１２０ａ、第１中間吹出ダクト１３０ａ、第２中間吹出ダクト１３０ｂ、下部吹出ダクト１２０ｂの順に多くの気体が流れる。さらに、各ダクトの内部においても流速に分布が生じており、曲がった流路の外周側に近づくに従って、つまり各吹出ダクト内において下部から上部へ行くに従って流速が速くなる。すなわち、上部吹出ダクト１２０ａの第１放電電極１４０は、気体の流速が最も大きい位置に配置されている。
【００６６】
その結果、上部吹出ダクト１２０ａは、第１中間吹出ダクト１３０ａ、第２中間吹出ダクト１３０ｂおよび下部吹出ダクト１２０ｂより大きな流速で気体を乱流状態にして吹き出す。たとえば、正イオンを含む気体１２０ａｇを平均速度１０ｍ／ｓ、負イオンを含む気体１３０ａｇを平均速度８ｍ／ｓ、負イオンを含む気体１３０ｂｇを平均速度３ｍ／ｓ、正イオンを含む気体１２０ｂｇを平均速度２ｍ／ｓの流速で吹き出す。
【００６７】
気体を乱流状態にして吹き出させるために、上部吹出ダクト１２０ａから吹き出される気体の平均流速をｖ、気体の動粘度をν、上部吹出ダクト１２０ａの流路１２１ａの横断面における長手方向の長さをＬとした際のレイノルズ数Ｒｅが、Ｒｅ＝ｖＬ／ν≧２３００を満たすように各パラメータを調整している。本実施形態においては、レイノルズ数Ｒｅが２３００以上である状態を乱流状態としている。
【００６８】
たとえば、上部吹出ダクト１２０ａにおいて、Ｌを０.１４２(ｍ)、気体の動粘度を１５．３×１０-6(Ｐａ・ｓ)、ｖを１０ｍ／ｓとすると、Ｒｅ＝９．２８×１０4＞２３００となり、正イオンを含む気体１２０ａｇは乱流状態で吹き出される。
【００６９】
また、下部吹出ダクト１２０ｂにおいて、Ｌを０.１４２(ｍ)、気体の動粘度を１５．３×１０-6(Ｐａ・ｓ)、ｖを２ｍ／ｓとすると、Ｒｅ＝１．８６×１０4＞２３００となり、正イオンを含む気体１２０ｂｇは乱流状態で吹き出される。すなわちこの場合、全ての吹出ダクトから乱流状態で気体が吹き出される。
【００７０】
乱流状態の気体において、レイノルズ数Ｒｅが大きいほど渦の発生頻度が高く、周囲の空気との撹拌作用が大きくなる。逆にレイノルズ数Ｒｅが小さいほど渦の発生頻度が小さく、周囲の空気との撹拌作用が小さくなる。つまり、上部吹出ダクト１２０ａから送出されたイオンは、下部吹出ダクト１２０ｂから送出されたイオンより周囲の空気と撹拌されやすく拡散速度が大きい。
【００７１】
図７は、本実施形態に係るイオン発生装置から放出された気体の拡散状態を示す側面図である。図８は、本実施形態に係るイオン発生装置から放出された気体の拡散状態を示す平面図である。
【００７２】
図７に示すように、負イオンを含む気体１３０ａｇ，１３０ｂｇを上下から挟みこむように、正イオンを含む気体１２０ａｇ，１２０ｂｇを室内空間９００内に吹き出させることにより、負イオンの拡散領域の大体を正イオンの拡散領域内に包含させることができる。そのため、正イオンの拡散領域内において、正イオンと負イオンとを混在させることができる。
【００７３】
また、正イオンを含む気体１２０ａｇを大きな流速で吹き出させることにより、空気中では負イオンに比べて拡散し難い正イオンの拡散速度を高めて正イオンの拡散速度と負イオンの拡散速度とを近づけて、室内空間９００内のイオン発生装置１００から離れた位置まで略同等量の正イオンと負イオンとを供給することができる。
【００７４】
さらに、正イオンを含む気体１２０ａｇを最も多くの風量で吹き出させることにより、室内空間９００の隅々まで気体を攪拌して、正イオンおよび負イオンを広範囲の空間に混在させることができる。
【００７５】
図８に示すように、立設ダクト１１１に設けられた各吹出ダクトから吹き出される正イオンを含む気体１２０ａｇ，１２０ｂｇおよび負イオンを含む気体１３０ａｇ，１３０ｂｇと、立設ダクト１１２に設けられた各吹出ダクトから吹き出される正イオンを含む気体１２０ａｇ，１２０ｂｇおよび負イオンを含む気体１３０ａｇ，１３０ｂｇとの吹き出し方向を互いに異ならせることにより、図８に示すイオンの拡散領域９０１内において正イオンと負イオンとをより広範囲に均一に混在させることができる。
【００７６】
本実施形態のイオン発生装置１００においては、正イオンと負イオンとをそれぞれ別々の流路１２１ａ，１３１ａ，１２１ｂ，１３１ｂを通過させて放出することにより、上部吹出ダクト１２０ａ，第１中間吹出ダクト１３０ａ、第２中間吹出ダクト１３０ｂおよび下部吹出ダクト１２０ｂ内において消滅するイオンの数を低減することができる。
【００７７】
また、イオンの放出直後において、正イオンの高濃度領域は、上部吹出ダクト１２０ａの上部と下部吹出ダクト１２０ｂの下部とに位置し、負イオンの高濃度領域は、第１中間吹出ダクト１３０ａの下部と第２中間吹出ダクト１３０ｂの上部とに位置しており、それぞれの高濃度領域が別れて位置している。そのため、放出直後に正イオンと負イオンとが結合して消滅することを抑制できる。
【００７８】
このように、正イオンと負イオンとをそれぞれ別々のダクトから放出し、かつ、逆極性の高電圧が印加される放電電極同士を離間して配置することにより、ダクトの内部および吹出口の近傍において消滅するイオンの数を低減して、広範囲の空間に高濃度のイオンを供給することが可能である。
【００７９】
よって、イオン発生装置１００から離れた位置まで十分な数の正イオンおよび負イオンを供給して、正イオンと負イオンとを広範囲の空間に高密度で混在させることができる。特に、正イオンをＨ+(Ｈ2Ｏ)m(ｍは任意の自然数)、負イオンをＯ2-(Ｈ2Ｏ)n(ｎは任意の自然数)とする場合には、正イオンおよび負イオンが浮遊細菌の表面に付着して過酸化水素(Ｈ2Ｏ2)または水酸基ラジカル(・ＯＨ)などの活性種を生成させ、その働きにより殺菌効果を得られる。
【００８０】
このように正イオンおよび負イオンを空気中に放出させることで、空気中に浮遊するカビ菌またはウィルスの分解、ニオイの除去、集塵などの効果を得ることができる。また、正イオンおよび負イオンを空気中に放出させることで、半導体工場などにおいて除電を行なうことができる。高濃度の正イオンおよび負イオンを工場の隅々まで行き渡らせることにより、優れた除電効果を得られる。
【００８１】
なお、互いに隣接している立設ダクト１１１，１１２にそれぞれ設けられた吹出ダクト同士の水平方向における最短距離は１００ｍｍ以上であることが好ましい。
【００８２】
図５に示すように、立設ダクト１１１に設けられた上部吹出ダクト１２０ａと立設ダクト１１２に設けられた上部吹出ダクト１２０ａとの間の距離をＰ1とする。立設ダクト１１１に設けられた第１中間吹出ダクト１３０ａと立設ダクト１１２に設けられた第１中間吹出ダクト１３０ａとの間の距離をＰ2とする。
【００８３】
立設ダクト１１１に設けられた第２中間吹出ダクト１３０ｂと立設ダクト１１２に設けられた第２中間吹出ダクト１３０ｂとの間の距離をＰ3とする。立設ダクト１１１に設けられた下部吹出ダクト１２０ｂと立設ダクト１１２に設けられた下部吹出ダクト１２０ｂとの間の距離をＰ4とする。本実施形態においては、Ｐ1＝Ｐ2＝Ｐ3＝Ｐ4＝１３０ｍｍとしている。
【００８４】
水平方向における互いの距離が１００ｍｍより短い吹出ダクト同士から吹き出された気体は、それぞれ寄せ集まるように流動する。その結果、水平方向におけるイオンの拡散が抑制されて広範囲にイオンを供給することができなくなることがある。そのため、隣接する吹出ダクト同士間の距離を１００ｍｍ以上確保することが好ましい。
【００８５】
なお、本実施形態のように、立設ダクト１１１に設けられた各吹出ダクトの吹き出し方向と、立設ダクト１１２に設けられた各吹出ダクトの吹き出し方向とが異なる場合には、水平方向において互いに対向する２つの吹出ダクトの先端部の対向面同士の最短距離を１００ｍｍ以上とすることが好ましい。
【００８６】
なお、本実施形態においては立設ダクトを２本配置したが、これに限られず、少なくとも１本以上の立設ダクトが配置されていればよい。イオン発生装置が１つのダクトのみを有する場合、正イオン発生部および負イオン発生部のいずれかが当該ダクトに装着される。
【００８７】
また、本実施形態においては、立設ダクト１１１および立設ダクト１１２を床面に対して鉛直方向に延在させたが、立設ダクトの延在方向はこれに限られず、たとえば、床面に対して斜め方向または水平方向にダクトが延在していてもよい。この場合においても、遠くまで高濃度のイオンを到達させる効果に変わりはない。
【００８８】
さらに、本実施形態においては、最も上部の吹出ダクトが吹き出す気流の流速が最も速いとして説明を行なったが、これは、吹出口が床面に近い場合に埃などを巻き上げること、および、使用者に強い風が当たったりすることを避けるためである。イオン発生装置が、床面に載置されるのではなく、天井に設置される場合または壁面に設置される場合は、設置された天井面または壁面から最も離れた吹出口から送出する気流を最も速くすることが好ましい。
【００８９】
さらに、イオン発生部は、必ずしも誘導電極を含まなくてもよい。すなわち、放電電極単体で放電してイオンを発生させることが可能である。また、放電電極および誘導電極の各々は、必ずしも針状の外形を有さなくてもよく、たとえば、放電電極および誘導電極が平板電極であってもよい。
【００９０】
以下、比較例のイオン発生装置と参考例のイオン発生装置とから放出されたイオンの濃度分布を比較した実験例１について説明する。
【００９１】
(実験例１)
図９は、参考例に係るイオン発生装置の構成を示す平面図である。図１０は、比較例に係るイオン発生装置の構成を示す平面図である。図１１は、比較例に係るイオン発生部の構成を示す平面図である。図１２は、図１１のイオン発生部を矢印ＸＩＩから見た図である。
【００９２】
図９，１０に示すように、長さ６０４ｍｍ、幅３４ｍｍの流路を有する共通ダクト９１０内に、図示しないクロスフローファンにより１．５ｍ3／ｍｉｎの流量で空気を送風した。
【００９３】
図９に示すように、参考例においては、共通ダクト９１０の上部中央に、長さ１０３ｍｍ、幅３４ｍｍの流路を有する第１ダクト１２０と、第１ダクト１２０との間に２０ｍｍの間隔を置いて、長さ１０３ｍｍ、幅３４ｍｍの流路を有する第２ダクト１３０とを設けた。互いに反対側に位置して対向する第１ダクト１２０の外壁と第２ダクト１３０の外壁との距離を２４５ｍｍとした。
【００９４】
第１ダクト１２０の第２ダクト１３０側とは反対側の内壁から１１．５ｍｍ突出する針状の第１放電電極１４０を設けた。第１ダクト１２０の第２ダクト１３０側の内壁から第１放電電極１４０と対向するように１１．５ｍｍ突出する第１誘導電極１５０を設けた。第１放電電極１４０の先端と第１誘導電極１５０の先端との距離は８０ｍｍとした。
【００９５】
第２ダクト１３０の第１ダクト１２０側の内壁から第２放電電極１７０と対向するように１１．５ｍｍ突出する針状の第２誘導電極１６０を設けた。第２ダクト１３０の第１ダクト１２０側とは反対側の内壁から１１．５ｍｍ突出する第２放電電極１７０を設けた。第２誘導電極１６０の先端と第２放電電極１７０の先端との距離は８０ｍｍとした。
【００９６】
比較例のイオン発生部８００と条件を近づけるために、図９に示すように、第１放電電極１４０および第１誘導電極１５０を、第１ダクト１２０の幅方向の一方側に偏って位置させた。具体的には、第１ダクト１２０の幅方向の一方側の内壁から１７ｍｍの位置に第１放電電極１４０および第１誘導電極１５０の各中心軸が位置するように、第１放電電極１４０および第１誘導電極１５０を配置した。
【００９７】
同様に、第２誘導電極１６０および第２放電電極１７０を、第２ダクト１３０の幅方向の一方側に偏って位置させた。具体的には、第２ダクト１３０の幅方向の一方側の内壁から１７ｍｍの位置に第２誘導電極１６０および第２放電電極１７０の各中心軸が位置するように、第２誘導電極１６０および第２放電電極１７０を配置した。
【００９８】
図１０〜１２に示すように、比較例においては、共通ダクト９１０の上部中央に、長さ２３５．５ｍｍ、幅３４ｍｍの流路を有するダクト９２０を設けた。共通ダクト９１０内に、図示しないクロスフローファンにより１．５ｍ3／ｍｉｎの流量で空気を送風した。ダクト９２０の幅方向の一方側の内壁にイオン発生部８００を配置した。
【００９９】
イオン発生部８００は、電源回路部８５０から突出した針状の第１放電電極８１０と、第１放電電極と間隔を置いて平行に位置して針状の第２放電電極８２０とを含んでいる。イオン発生部８００は、第１放電電極８１０の先端と所定の間隔を置いて対向する円環状の第１誘導電極８３０と、第２放電電極８２０の先端と所定の間隔を置いて対向する円環状の第２誘導電極８４０とを含んでいる。
【０１００】
イオン発生部８００は、第１放電電極８１０および第２放電電極８２０の先端がダクト９２０内に突出しないように配置されている。
【０１０１】
電源回路部８５０によって、第１放電電極８１０に正の高電圧を印加し、第２放電電極８２０に負の高電圧を印加して、第１誘導電極８３０および第２誘導電極８４０を接地電位に固定することにより、第１放電電極８１０の先端近傍から正イオンを、第２放電電極８２０の先端近傍から負イオンを発生させた。
【０１０２】
図１３は、参考例にて第１ダクトおよび第２ダクトの上方において電極から２５０ｍｍ離れた位置で計測された正イオンの濃度分布を示すグラフである。図１４は、参考例にて第１ダクトおよび第２ダクトの上方において電極から１ｍ離れた位置で計測された正イオンの濃度分布を示すグラフである。
【０１０３】
図１５は、参考例にて第１ダクトおよび第２ダクトの上方において電極から２５０ｍｍ離れた位置で計測された負イオンの濃度分布を示すグラフである。図１６は、参考例にて第１ダクトおよび第２ダクトの上方において電極から１ｍ離れた位置で計測された負イオンの濃度分布を示すグラフである。
【０１０４】
図１７は、比較例にてダクトの上方において電極から２５０ｍｍ離れた位置で計測された正イオンの濃度分布を示すグラフである。図１８は、比較例にてダクトの上方において電極から１ｍ離れた位置で計測された正イオンの濃度分布を示すグラフである。
【０１０５】
図１９は、比較例にてダクトの上方において電極から２５０ｍｍ離れた位置で計測された負イオンの濃度分布を示すグラフである。図２０は、比較例にてダクトの上方において電極から１ｍ離れた位置で計測された負イオンの濃度分布を示すグラフである。
【０１０６】
図１３〜２０においては、縦軸にダクトの幅方向の座標、横軸にダクトの長さ方向の座標を示し、規格化したイオン濃度を等高線で示している。なお、共通ダクト９１０内の流路の中心位置を座標軸の０としている。
【０１０７】
図１３に示すように、参考例にて電極から２５０ｍｍ離れた位置においては、第１ダクト１２０上の第１放電電極１４０側に正イオン２０の高濃度領域が存在している。図１５に示すように、参考例にて電極から２５０ｍｍ離れた位置においては、第２ダクト１３０上の第２放電電極１７０側に負イオン３０の高濃度領域が存在している。よって、放出直後に正イオン２０および負イオン３０のほとんどは互いに離れて位置しており、正イオン２０および負イオン３０の結合消滅が抑制されている。
【０１０８】
図１４に示すように、参考例にて電極から１ｍ離れた位置においては、正イオン２０が共通ダクト９１０の略中心上から放射状に拡散して存在している。図１６に示すように、参考例にて電極から１ｍ離れた位置においては、負イオン３０が共通ダクト９１０の略中心上から放射状に拡散して存在している。よって、放出された空間の広範囲の領域において正イオン２０と負イオン３０とが混在している。
【０１０９】
このように参考例においては、イオン発生装置から離れた位置まで十分な数の正イオン２０および負イオン３０を供給することができることが確認された。
【０１１０】
図１７に示すように、比較例にて電極から２５０ｍｍ離れた位置においては、比較例にて電極から２５０ｍｍ離れた位置においては、正イオン２０がダクト９２０の長さ方向の略中心かつ幅方向の一方側の内壁近傍から放射状に拡散して存在している。図１９に示すように、比較例にて電極から２５０ｍｍ離れた位置においては、負イオン３０がダクト９２０の長さ方向の略中心かつ幅方向の一方側の内壁近傍から放射状に拡散して存在している。よって、放出直後に正イオン２０および負イオン３０の多くは互いに結合して消滅する。
【０１１１】
図１８に示すように、比較例にて電極から１ｍ離れた位置においては、正イオン２０がダクト９２０の略中心上から放射状に拡散して存在している。図２０に示すように、比較例にて電極から１ｍ離れた位置においては、負イオン３０がダクト９２０の略中心上から放射状に拡散して存在している。よって、放出された空間において正イオン２０と負イオン３０とは混在している。ただし、放出された正イオン２０および負イオン３０の濃度は、本実施例に比較して低く、また、正イオン２０および負イオン３０の放出された範囲も本実施例に比較して狭かった。
【０１１２】
この比較例の場合、空気中に浮遊するカビ菌またはウィルスの分解、ニオイの除去、集塵などの効果をさらに向上できる余地がある。
【０１１３】
以下、上記の比較例のイオン発生装置と参考例のイオン発生装置とから放出されたイオンの量を比較した実験例２について説明する。
【０１１４】
(実験例２)
実験例１で用いた比較例のイオン発生装置および参考例のイオン発生装置を用いて、電極から５００ｍｍの位置におけるイオンの量を比較した。なお、イオンの量は、共通ダクト９１０の幅方向において２５ｍｍ間隔で５点、長さ方向において５０ｍｍ間隔で７点の格子状に合計３５点で計測した。
【０１１５】
表１は、比較例および参考例において、上記３５計測点の中で正イオン量の最大値、負イオン量の最大値、および、３５計測点におけるイオン量の積分値をまとめたものである。
【０１１６】
【表１】
2014000193.tif 000003
【０１１７】
表１に示すように、比較例における正イオン量の最大値が４．２ｎＡ、負イオン量の最大値が３．９ｎＡで、３５計測点のイオン量の積分値が３９．９ｎＡであった。
【０１１８】
参考例における正イオン量の最大値は５．４ｎＡで比較例の１２９％、負イオン量の最大値は５．１ｎＡで比較例の１３１％、３５計測点のイオン量の積分値が９４．１ｎＡで比較例の２３６％であった。
【０１１９】
上記の実験結果から、参考例のイオン発生装置では、比較例のイオン発生装置に比較して、正イオンおよび負イオンを多く供給できていることが確認できた。また、電極間距離を８０ｍｍとすることにより、多くのイオンを供給できることが確認された。
【０１２０】
今回開示された実施形態および実験例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１２１】
１０  イオン発生回路部、１１  電極制御部、１３，１８，１９  ダイオード、１４  抵抗、１５  コンデンサ、１６  ２端子サイリスタ、１７  昇圧トランス、２０  正イオン、３０  負イオン、１００  イオン発生装置、１１０，９１０  共通ダクト、１１１，１１２  立設ダクト、１２０  第１ダクト、１２０ａ  上部吹出ダクト、１２０ａｇ，１２０ｂｇ，１３０ａｇ，１３０ｂｇ  気体、１２０ｂ  下部吹出ダクト、１２１ａ，１２１ｂ，１３１ａ，１３１ｂ  流路、１２５，１２７，１３５，１３７  回転軸、１２６，１２８，１３６，１３８  ルーバ、１３０  第２ダクト、１３０ａ  第１中間吹出ダクト、１３０ｂ  第２中間吹出ダクト、１４０，８１０  第１放電電極、１５０，８３０  第１誘導電極、１６０，８４０  第２誘導電極、１７０，８２０  第２放電電極、１８０  電源、１８４，１８５，１８７  導線、１９０  送風機構、１９１，１９２，１９３，１９４  気体の一部、１９５  ケース、１９６  ファン、１９７  集塵フィルタ、１９８  吸込口、１９９  開口、８００  イオン発生部、８５０  電源回路部、９００  室内空間、９２０  ダクト。
【図１】
2014000193.tif 000004
【図２】
2014000193.tif 000005
【図３】
2014000193.tif 000006
【図４】
2014000193.tif 000007
【図５】
2014000193.tif 000008
【図６】
2014000193.tif 000009
【図７】
2014000193.tif 000010
【図８】
2014000193.tif 000011
【図９】
2014000193.tif 000012
【図１０】
2014000193.tif 000013
【図１１】
2014000193.tif 000014
【図１２】
2014000193.tif 000015
【図１３】
2014000193.tif 000016
【図１４】
2014000193.tif 000017
【図１５】
2014000193.tif 000018
【図１６】
2014000193.tif 000019
【図１７】
2014000193.tif 000020
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
2014000193.tif 000023