(57)【要約】【課題】殺菌装置及びイオン発生装置において、短時間で十分な量のイオンを発生させながらも、人体に無害な水準のイオン発生数を維持し、かつ、電極の位置を最適化して活性水素の生成を極大化する。【解決手段】水素イオンを発生させる第１電極と、該第１電極から所定距離離れて配置され、電子及びスーパーオキサイドアニオンを発生させる第２電極と、を備え、第１電極から発生した水素イオンと第２電極から発生した電子が反応して水素原子を生成し、該水素原子と第２電極から発生したスーパーオキサイドアニオンとの反応により空気を殺菌する。【選択図】図６
2006212414.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽イオンを生成する陽イオン発生部と、
前記陽イオン発生部から所定距離離れて配置され、陰イオンを生成する陰イオン発生部と、
を備えることを特徴とする殺菌装置。
【請求項２】
前記陽イオン発生部が、放電電極と誘導電極を有し、前記放電電極と誘導電極との間にはプラス成分の高電圧が印加されることを特徴とする請求項１に記載の殺菌装置。
【請求項３】
前記陰イオン発生部が、針状電極であり、前記針状電極にはマイナス成分の高電圧が印加されることを特徴とする請求項１に記載の殺菌装置。
【請求項４】
前記針状電極が、前記陽イオン発生部から２５ｍｍ〜４０ｍｍ距離だけ離れた位置に配置されることを特徴とする請求項３に記載の殺菌装置。
【請求項５】
前記針状電極が、前記陽イオン発生部が置かれている平面から１５ｍｍ〜４０ｍｍ高さだけ離れた位置に配置されることを特徴とする請求項３に記載の殺菌装置。
【請求項６】
前記針状電極が、前記陽イオン発生部の側面に並んで２５ｍｍ〜４０ｍｍの長さに該当する範囲内に設置されることを特徴とする請求項３に記載の殺菌装置。
【請求項７】
水素イオンを発生させる第１電極と、
前記第１電極から所定距離離れて配置され、電子とスーパーオキサイドアニオンを発生させる第２電極と、を備え、
前記第１電極から発生した水素イオンと前記第２電極から発生した電子が水素原子を生成し、該水素原子と前記第２電極から発生したスーパーオキサイドアニオンとが反応して空気を殺菌することを特徴とするイオン発生装置。
【請求項８】
前記第１電極が、相対向する放電電極と誘導電極を有し、前記第２電極は針状電極を含むことを特徴とする請求項７に記載のイオン発生装置。
【請求項９】
前記第２電極が、前記第１電極から２５ｍｍ〜４０ｍｍ距離だけ離れた位置、前記第１電極の置かれた平面から１５ｍｍ〜４０ｍｍ高さだけ離れた位置、及び前記第１電極の側面に並んで２５ｍｍ〜４０ｍｍの長さに該当する範囲内に設置されることを特徴とする請求項７に記載のイオン発生装置。
【請求項１０】
前記第２電極の設置範囲内に前記第２電極の端部を配置させることを特徴とする請求項９に記載のイオン発生装置。
【請求項１１】
前記イオン発生装置は、前記第１電極により発生された水素イオンと前記第２電極により発生された電子及びスーパーオキサイドアニオンの拡散範囲を一定の空間内に制限するためのカバーをさらに備えることを特徴とする請求項７に記載のイオン発生装置。
【請求項１２】
陽イオンを生成する陽イオン発生部と、
陰イオンを生成する陰イオン発生部と、を備え
これら陽イオン及び陰イオン発生部のうち一つは平面上に配置され、他の一つは前記平面以外の箇所に設置されることを特徴とするイオン発生装置。
【請求項１３】
前記陽イオン発生部は、平面上に設置され、前記陰イオン発生部は、前記陽イオン発生部が置かれた平面から所定高さだけ離れた箇所に設置されることを特徴とする請求項１２に記載のイオン発生装置。
【請求項１４】
前記陰イオン発生部は、前記陽イオン発生部から２５ｍｍ〜４０ｍｍ距離だけ離れた箇所に配置されることを特徴とする請求項１３に記載のイオン発生装置。
【請求項１５】
前記陰イオン発生部は、前記陽イオン発生部から２５ｍｍ〜４０ｍｍ距離だけ離れた位置、前記陽イオン発生部が置かれた平面から１５ｍｍ〜４０ｍｍ高さだけ離れた位置、及び前記陽イオン発生部の側面に並んで２５ｍｍ〜４０ｍｍの長さに該当する範囲内に設置されることを特徴とする請求項１３に記載のイオン発生装置。
【請求項１６】
前記陰イオン発生部は、前記陽イオン発生部から２５ｍｍ〜４０ｍｍ距離だけ離れた位置、前記陽イオン発生部が置かれた平面から１５ｍｍ〜４０ｍｍ高さだけ離れた位置、及び前記陽イオン発生部の側面に並んで２５ｍｍ〜４０ｍｍの長さに該当する範囲内に前記陰イオン発生部の端部が位置するように設置されることを特徴とする請求項１３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、殺菌装置及びイオン発生装置に係り、より詳細には、陽イオンと陰イオンを発生させて空気中の細菌を殺菌する殺菌装置及びイオン発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、空気浄化装置は、ハウジングの内部に設置されて各種不純物をろ過するフィルターと、室内空気をハウジング内部へ流入させてフィルターに通した後、ハウジングの外部へ吐出させる送風ファンと、陰イオンを発生させる陰イオン発生装置と、を備える。
【０００３】
このように構成される空気浄化装置において送風ファンが駆動されると、室内空気はフィルターを通りつつ浄化され、陰イオン発生装置から発生した陰イオンと共に室内に吐出される。しかしながら、陰イオン発生装置を備えた従来の空気浄化装置においてフィルターと陰イオンだけで空気を殺菌するのには限界があった。そこで、陽イオン及び陰イオンの両方を発生させて殺菌できるイオン発生装置が開発されてきており、その一例が特許文献１に詳細に開示されている。
【０００４】
特許文献１に記載された従来のイオン発生装置では、２個の電極に交流電圧を印加して交互に発生する陽イオンと陰イオンを室内に供給する。このときに発生した陽イオンは水素イオン(Ｈ＋)で、陰イオンはスーパーオキサイドアニオン(Ｏ２−)である。水素イオンとスーパーオキサイドアニオンが室内に供給されると、水酸基(ＯＨ)または過酸化水素(Ｈ２Ｏ２)が生成され、これらの物質が細菌に付着し酸化反応を起こすことによって細菌を除去する。
【０００５】
しかしながら、かかる従来のイオン発生装置は、人体に有害な水素イオンをそのまま室内へ放出するため、使用者が吸い込む場合に健康を害する問題点があった。
また、同じ電極から陽イオンと陰イオンを交互に発生させるため、相当量の陽イオンと陰イオンが殺菌作用をする前に互いに結合されて消滅する問題点があった。
また、同じ電極で陽イオンと陰イオンを交互に発生させるため、短時間で殺菌に必要なイオンを十分に生成させられない、という問題点があった。
【特許文献１】特開２００３-１２３９４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記の問題点を解決するためのもので、その目的は、短時間で十分な量のイオンを発生させながらも人体に無害な水準のイオン発生数を維持しうる殺菌装置及びイオン発生装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、電極の位置を最適化して活性水素の生成を極大化しうる殺菌装置及びイオン発生装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明に係る殺菌装置は、陽イオンを生成する陽イオン発生部と、前記陽イオン発生部から所定距離離れて配置されて、陰イオンを生成する陰イオン発生部と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、前記陽イオン発生部は、放電電極と誘導電極を有し、前記放電電極と誘導電極との間にはプラス成分の高電圧が印加されることを特徴とする。
また、前記陰イオン発生部は、針状電極であり、前記針状電極にはマイナス成分の高電圧が印加されることを特徴とする。
【０００９】
また、前記針状電極は、前記陽イオン発生部から２５ｍｍ〜４０ｍｍ距離だけ離れた位置に配置されることを特徴とする。
前記針状電極は、前記陽イオン発生部が置かれている平面から１５ｍｍ〜４０ｍｍ高さだけ離れた位置に設置されることを特徴とする。
【００１０】
また、前記針状電極は、前記陽イオン発生部の側面に並んで２５ｍｍ〜４０ｍｍの長さに該当する範囲内に配置されることを特徴とする。
また、本発明に係るイオン発生装置は、水素イオンを発生させる第１電極と、前記第１電極から所定距離離れて配置され、電子とスーパーオキサイドアニオンを発生させる第２電極と、を備え、前記第１電極から発生した水素イオンと前記第２電極から発生した電子が水素原子を生成し、該水素原子と前記第２電極から発生したスーパーオキサイドアニオンとが反応して空気を殺菌することを特徴とする。
【００１１】
また、前記第１電極は、相対向する放電電極と誘導電極を有し、前記第２電極は針状電極を含むことを特徴とする。
また、前記第２電極は、前記第１電極から２５ｍｍ〜４０ｍｍ距離だけ離れた位置、前記第１電極の置かれた平面から１５ｍｍ〜４０ｍｍ高さだけ離れた位置、及び前記第１電極の側面に並んで２５ｍｍ〜４０ｍｍの長さに該当する範囲内に設置されることを特徴とする。
【００１２】
また、前記第２電極の設置範囲内に前記第２電極の端部を配置させることを特徴とする。
また、前記イオン発生装置は、前記第１電極により発生された水素イオンと前記第２電極により発生された電子及びスーパーオキサイドアニオンの拡散範囲を一定の空間内に制限するためのカバーをさらに備えることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係るイオン発生装置は、陽イオンを生成する陽イオン発生部と、陰イオンを生成する陰イオン発生部と、を備え、これら陽イオン及び陰イオン発生部のうち一つは平面上に配置され、他の一つは前記平面以外の箇所に設置されることを特徴とする。
【００１４】
また、前記陽イオン発生部は、平面上に設置され、前記陰イオン発生部は、前記陽イオン発生部が置かれた平面上から所定高さだけ離れた箇所に配置されることを特徴とする。
また、前記陰イオン発生部は、前記陽イオン発生部から２５ｍｍ〜４０ｍｍ距離だけ離れた箇所に配置されることを特徴とする。
【００１５】
また、前記陰イオン発生部は、前記陽イオン発生部から２５ｍｍ〜４０ｍｍ距離だけ離れた位置、前記陽イオン発生部の置かれた平面から１５ｍｍ〜４０ｍｍ高さだけ離れた位置、及び前記陽イオン発生部の側面に並んで２５ｍｍ〜４０ｍｍの長さに該当する範囲内に設置されることを特徴とする。
【００１６】
また、前記陰イオン発生部は、前記陽イオン発生部から２５ｍｍ〜４０ｍｍ距離だけ離れた位置、前記陽イオン発生部の置かれた平面から１５ｍｍ〜４０ｍｍ高さだけ離れた位置、及び前記陽イオン発生部の側面に並んで２５ｍｍ〜４０ｍｍの長さに該当する範囲内に前記陰イオン発生部の端部が位置するように設置されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、人体に有害な水素イオンの代わりに水素原子を殺菌に使用するため、殺菌をしながらも使用者が有害な水素イオンに晒されることを防止することが可能になる。
また、殺菌装置の陽イオン発生部と陰イオン発生部を別途に構成するため、短時間で殺菌に必要な十分な量のイオンを生成させることができ、結果として殺菌性能を向上させることが可能になる。
【００１８】
また、陰イオン発生部を構成する針状電極を陽イオン発生部と同じ平面に配置させないので、針状電極の位置が最適化し、水素イオンと電子の結合性能を高めて水素原子の量を最大化し、結果として殺菌及び除菌能力を極大化させることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の好適な実施の形態について、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
図１及び図２に示すように、本発明の一実施の形態による殺菌装置は、基台１０の上面に設けられたセラミックプレート１１と、セラミックプレート１１から所定距離離れて設けられた針状電極１２と、セラミックプレート１１及び針状電極１２から発生するイオンの拡散範囲を、一定の空間内に限定するためのカバー１３と、を備える。
【００２０】
基台１０の上面には凹所が形成され、この凹所にセラミックプレート１１が挿入されて基台１０に固定される。セラミックプレート１１は、陽イオンを生成するための部分であり、セラミックプレート１１内部の上側には放電電極１４が設けられ、内部中央には誘導電極１５が設けられる。また、放電電極１４と誘導電極１５以外の部分は、セラミックで保護層を形成する。
【００２１】
放電電極１４と誘導電極１５との間にはプラス成分の高電圧(約３．９ｋＶ〜４．３ｋＶ)が印加されるが、このように放電電極１４と誘導電極１５との間にプラス成分の高電圧が印加されると、セラミックプレート１１ではプラズマ放電により空気中の水分(Ｈ２Ｏ)が電離されて水素イオン(Ｈ＋)が発生する。
【００２２】
一方、針状電極１２と接地電極１７との間にはマイナス成分の高電圧(約−３．２ｋＶ〜３．６ｋＶ)が印加される。針状電極１２にマイナス成分の高電圧が印加されると、プラズマ放電により針状電極１２の周囲には陽イオンが集まり、針状電極１２から多量の電子が空気中に放出される。空気中に放出された多量の電子は非常に不安定なので、酸素分子(Ｏ２)に捕捉されてスーパーオキサイドアニオン(Ｏ２−)を形成する。したがって、針状電極１２にマイナス成分の高電圧が印加されると、電子及びスーパーオキサイドアニオンが発生する。
【００２３】
針状電極１２から電子が放出されると、これら電子は、セラミックプレート１１から発生されて針状電極１２の周囲を通る水素イオンと結合して水素原子(または、活性水素)となる。このとき、セラミックプレート１１から発生した水素イオンが針状電極１２から発生した電子とよく結合するように、殺菌装置の一側に送風装置１８を設置し、これを駆動して強制的に水素イオンを針状電極１２の方へ送ることもできる。
【００２４】
このようにセラミックプレート１１から発生した水素イオンが針状電極１２から放出された電子と結合して水素原子となることから、殺菌装置から最終的に排出される物質は、水素原子とスーパーオキサイドアニオンとなる。
【００２５】
カバー１３は、トンネル形状を有し、基台１０上面の両側に長手方向に形成されたカバーレール１６に両側下端がスライディングしつつ基台１０に着脱自在に結合される。殺菌装置にカバー１３が結合された状態で水素イオンを発生させ、カバー１３の一側から送風すると、水素イオンはカバー１３内部において針状電極１２の方へ移動し、針状電極１２から放出された電子と結合して水素原子となった後、カバー１３の他側から排出される。また、針状電極１２から発生したスーパーオキサイドアニオンも送風により水素原子と共にカバー１３の他側から排出される。
【００２６】
次に、図１の殺菌装置による殺菌方法について、図３ａ乃至図３ｅを参照して説明する。
セラミックプレート１１の放電電極１４と誘導電極１５にはプラス成分の高電圧を印加して水素イオンを発生させ、針状電極１２にはマイナス成分の高電圧を印加して電子及びスーパーオキサイドアニオンを発生させる。また、カバー１３の一側から送風をして水素イオンが針状電極１２または針状電極１２の周囲を通るようにする。
【００２７】
水素イオンが針状電極１２に近付くと、水素イオンは針状電極１２の周囲に存在する電子と結合して水素原子となり、針状電極１２より生成されたスーパーオキサイドアニオンと共にカバー１３の外へ排出される。
【００２８】
図３ａに示すように、殺菌装置から水素原子とスーパーオキサイドアニオンが空気中に排出されると、空気中に浮遊する細菌の静電気(＋)により、この細菌の静電気と反対極性を持つスーパーオキサイドアニオンが細菌の表面に吸着する。スーパーオキサイドアニオンが細菌の表面に吸着すると、図３ｂ及び図３ｃに示すように、殺菌装置から空気中に放出された水素原子がスーパーオキサイドアニオンに吸着する。
【００２９】
スーパーオキサイドアニオンと水素原子が吸着し合うと、下記の反応によって図３ｄ及び図３ｅに示すような状態となる。
【００３０】
Ｈ＋Ｏ２−→ＨＯ２(ヒドロペルオキシラジカル)＋ｅ＋細菌の静電気
【００３１】
ＨＯ２＋３Ｈ(細菌の細胞膜を構成するタンパク質の水素原子)→２Ｈ２Ｏ
【００３２】
すなわち、接触したスーパーオキサイドアニオンと水素原子はヒドロペルオキシラジカルを形成し、スーパーオキサイドアニオンの電子は細菌の静電気と相殺される。また、ヒドロペルオキシラジカルは細菌の細胞膜構成成分であるタンパク質から３つの水素原子を奪って２分子の水となる。したがって、水素原子を奪われた細胞膜のタンパク質分子は破壊され、これによって細菌の細胞膜も破壊されて殺菌がなされる。
【００３３】
図４は、湿度によるイオン結合性能の変化を示す図であり、針状電極１２から放出された電子と針状電極１２の周囲を通る水素イオンとの結合率が、湿度によって変化する様相を示す。すなわち、テストチャンバー（図示せず）の湿度を異ならせながら、殺菌装置において電子と水素イオンが結合して活性水素が発生した後に残った水素イオンの数量を測定したもので、図４に示すように、チャンバーの湿度が高いほどイオン結合がよくでき、残留する水素イオンの数が少ないことが確認された。
【００３４】
チャンバーの湿度は、風速（風量）と密接に関連しており、風速が大きくなると湿度が低くなる。したがって、風速（風量）が大きい場合には殺菌装置の湿度が低くなり、イオン結合率が落ちる。風速（風量）が大きくない冷蔵庫や掃除機などのような製品では湿度が低くならないが、風速（風量）が大きい空気清浄機やエアコンなどのような製品では湿度が低くなり、イオン結合性能において問題が生じることがある。
【００３５】
したがって、最適のイオン結合性能を維持しうるように針状電極１２とセラミックプレート１１の位置を設定することが必要である。図５は、針状電極１２とセラミックプレート１１の位置を設定するためにテストした結果を示すものである。本テストは、殺菌装置を空気清浄器に適用した場合、イオン結合後に残った水素イオンの数量を測定したもので、セラミックプレート１１と同一の平面上に針状電極１２を配置させたＡモデルと、セラミックプレート１１と同一の平面上に針状電極１２を配置させないＢモデルを対象にしてテストを行った。テスト進行時にテストチャンバー内の湿度はイオン結合性能が落ちる２０％ＲＨと設定し、風速と風量を変化させながらＡモデルとＢモデルのイオン結合後に残った水素イオンの数量を測定した。
【００３６】
図５に示すように、風速と風量が小さい状態（弱モード）ではＡモデルとＢモデルの両方ともイオン結合性能に変わりがないが、風速と風量の大きい状態(ターボモード)ではＢモデルに比べてＡモデルがイオン結合後に残った水素イオンの数量が多いことがわかる。すなわち、Ｂモデルのイオン結合性能がＡモデルに比べて優れていることが確認された。
【００３７】
図６は、Ｂモデルによるセラミックプレート１１と針状電極１２の構造を示すもので、セラミックプレート１１と針状電極１２が同一の平面上に配置してしない。図７ａ乃至図７ｃは、図６に示す針状電極１２の空間上の最適位置を決定するためにテストした結果を示すグラフであり、イオンの主発生部である針状電極のポイント２０に対して３次元空間上でイオン結合率が最適となりうるポイントを設定するためのものである。
【００３８】
図７ａは、セラミックプレート１１から針状電極１２のポイント２０までの距離Ｘに従ってイオン結合後に残存する水素イオン量を測定したもので、セラミックプレート１１から少なくとも２５ｍｍ以上の離隔距離を維持しないとイオン結合率が高まらないことが確認された。逆に、セラミックプレート１１からポイント２０までの距離が４０ｍｍ以上になると、イオン結合に問題が生じる確率が高い。したがって、セラミックプレート１１から針状電極のポイント２０までの離隔距離は２５ｍｍ〜４０ｍｍ程度が好ましい。
【００３９】
図７ｂは、セラミックプレート１１から針状電極のポイント２０までの離隔距離Ｘが、２５ｍｍ〜４０ｍｍ程度確保された場合、図６に示すＹ軸方向への長さに従って、イオン結合後に残存する水素イオン量を測定したもので、長さが少なくとも２５mm以上にならないとイオン結合率が高まらないことが確認できた。図７ａにおけるのと同理由から、Ｙ軸方向における針状電極１２の長さが４０ｍｍ以上になることは好ましくない。したがって、Ｙ軸方向において針状電極１２の距離は２５ｍｍ〜４０ｍｍ程度が好ましい。
【００４０】
図７ｃは、セラミックプレート１１から針状電極ポイント２０までの離隔距離Ｘが２５〜４０ｍｍ程度確保された場合、図６に示すＺ軸方向、すなわちセラミックプレート１１が位置した平面からの高さに従って、イオン結合後に残存する水素イオン量を測定したグラフであり、高さが少なくとも１５ｍｍ以上にならないとイオン結合率が高まらないことが確認できた。図７ａにおけるのと同理由から、高さが４０ｍｍ以上になることは好ましくない。したがって、針状電極ポイント２０のＺ軸方向への高さは１５ｍｍ〜４０ｍｍ程度が好ましい。
【００４１】
このように、針状電極のポイント２０が、前記陽イオン発生部から２５ｍｍ〜４０ｍｍの離隔距離、１５ｍｍ〜４０ｍｍの離隔高さ、及び前記陽イオン発生部の側面に並んで２５ｍｍ〜４０ｍｍの長さに該当する空間に位置するときに最適のイオン結合性能が維持される。
【００４２】
本発明の一実施の形態では、カバー１３を設置して水素イオンと電子との反応及び水素原子とスーパーオキサイドアニオンとの反応が容易となるようにしたが、カバー１３なしでも本発明を実施できることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の一実施の形態による殺菌装置を示す斜視図である。
【図２】図１に示す殺菌装置で発生するイオンを示す図である。
【図３ａ】図１に示す殺菌装置による殺菌過程を示す図である。
【図３ｂ】図１に示す殺菌装置による殺菌過程を示す図である。
【図３ｃ】図１に示す殺菌装置による殺菌過程を示す図である。
【図３ｄ】図１に示す殺菌装置による殺菌過程を示す図である。
【図３ｅ】図１に示す殺菌装置による殺菌過程を示す図である。
【図４】湿度によるイオン結合性能の変化を示すグラフである。
【図５】殺菌装置内の電極の位置と風量によるイオン結合性能の変化を示すグラフである。
【図６】図１に示す殺菌装置において針状電極の設置位置を示す図である。
【図７ａ】図１に示す殺菌装置の特性を示すグラフである。
【図７ｂ】図１に示す殺菌装置の特性を示すグラフである。
【図７ｃ】図１に示す殺菌装置の特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４４】
１０  基台
１１  セラミックプレート
１２  針状電極
１３  カバー
１４  放電電極
１５  誘導電極
１７  設置電極
１８  送風装置
【図１】
2006212414.tif 000003
【図２】
2006212414.tif 000004
【図３ａ】
2006212414.tif 000005
【図３ｂ】
2006212414.tif 000006
【図３ｃ】
2006212414.tif 000007
【図３ｄ】
2006212414.tif 000008
【図３ｅ】
2006212414.tif 000009
【図４】
2006212414.tif 000010
【図５】
2006212414.tif 000011
【図６】
2006212414.tif 000012
【図７ａ】
2006212414.tif 000013
【図７ｂ】
2006212414.tif 000014
【図７ｃ】
2006212414.tif 000015