(57)【要約】【課題】オゾンを発生部分でヒドロキシラジカルなどの機能成分に変え、機能成分の高濃度化が図れる。【解決手段】放電部１を有する放電電極２と、この放電電極２に高電圧を印加する電圧印加部３とを備えたイオン発生装置４である。高電圧の印加に伴って発生する放電領域５に紫外線を照射する紫外線照射部６を設ける。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電部を有する放電電極と、この放電電極に高電圧を印加する電圧印加部とを備えたイオン発生装置において、前記高電圧の印加に伴って発生する放電領域に紫外線を照射する紫外線照射部を設けることを特徴とするイオン発生装置。
【請求項２】
前記放電部に紫外線を照射することを特徴とする請求項１記載のイオン発生装置。
【請求項３】
前記放電電極に水を供給する水供給手段を備え、高電圧の印加によって前記放電電極に供給された水に高電圧を印加して静電霧化により帯電微粒子水を生成する請求項１又は請求項２記載のイオン発生装置。
【請求項４】
前記放電領域に水蒸気を供給する水蒸気供給手段を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のイオン発生装置。
【請求項５】
前記照射される紫外線が少なくとも３１０ｎｍ以下の波長であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のイオン発生装置。
【請求項６】
前記照射される紫外線が少なくとも２５４ｎｍの波長であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のイオン発生装置。
【請求項７】
前記紫外線照射部がＡｒＦエキシマーレーザであることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のイオン発生装置。
【請求項８】
前記照射される紫外線として、２５４ｎｍの波長の紫外線と、１８５ｎｍの波長の紫外線の２種類を照射することを特徴とする請求項６記載のイオン発生装置。
【請求項９】
前記放電領域の周囲に、発生したイオンを放出する放出用開口を除いて紫外線防止手段を配置することを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか一項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、イオンを発生するイオン発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、放電電極に高電圧を印加することで、正及び負、又は正負のいずれか一方のイオンを放出する空気イオン発生装置が知られている。また、放電電極に水を供給し、当該水に高電圧を印加することで、帯電微粒子水を生成する静電霧化装置も知られている。以下、空気イオン発生装置、静電霧化装置をまとめてイオン発生装置と称する。
【０００３】
これらのイオン発生装置では、空気中で高電圧を印加しており、放電に伴って酸素分子から酸素ラジカルが発生し、水と反応することからヒドロキシラジカル（ＯＨ・）等の機能成分が生成される。このヒドロキシラジカル等の機能成分は、脱臭、除菌、アレルゲン物質の不活性化等があることが知られている。
【０００４】
ところで、イオン発生装置で放電して発生した酸素ラジカルが空気中の酸素分子と結合するとオゾンが発生する。このオゾンは、所定濃度で人が吸収すると、呼吸器系に影響を与える。
【０００５】
そこで、例えば、特許文献１に示される従来例にあっては、対向電極を挟んで放電電極と反対側方向にオゾン分解触媒を配置し、対向電極の開口を通過して拡散しているオゾンに気流を当ててオゾン確保部で確保し、オゾン確保部に紫外線を照射することで、オゾンを消滅させ、呼吸器系への影響を抑制するようにしている。
【０００６】
ところで、最近では、インフルエンザ等への社会的関心から、空気清浄への期待が高まっている。それに伴い、上記イオン発生装置もイオンや帯電微粒子水の生成時に発生する機能成分、例えば、ヒドロキシラジカルの高濃度化が図られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平２００８−１８３４８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１に示された従来例は、放電領域で発生したオゾンが、対向電極の開口を通過して放電領域外に拡散している状態で、気流を当て、オゾンのみを確保部に流して確保するようにしているので、拡散したオゾンのうち確保部に確保されず、放出対象空間に放出されてしまうものが存在するおそれがある。
【０００９】
また、イオンの発生量を多くするとヒドロキシラジカルの発生量が多くなるが、オゾンの発生量も増し、確保部に確保されずに放出対象空間に放出されるオゾンの量も増えることになる。
【００１０】
このように、特許文献１においては、オゾンの抑制ができるものの、確保部に紫外線を当ててオゾンを消滅させているため、ヒドロキシラジカルの高濃度化という観点では、必ずしも最適ではないと考えられる。
【００１１】
本発明は上記の従来例の問題点に鑑みて発明したものであって、オゾンを発生部分でヒドロキシラジカルなどの機能成分に変え、機能成分の高濃度化が図れるイオン発生装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、放電部を有する放電電極と、この放電電極に高電圧を印加する電圧印加部とを備えたイオン発生装置において、前記高電圧の印加に伴って発生する放電領域に紫外線を照射する紫外線照射部を設けることを特徴とする。
【００１３】
前記放電部に紫外線を照射することが好ましい。
【００１４】
また、前記放電電極に水を供給する水供給手段を備え、高電圧の印加によって前記放電電極に供給された水に高電圧を印加して静電霧化により帯電微粒子水を生成することが好ましい。
【００１５】
また、前記放電領域に水蒸気を供給する水蒸気供給手段を備えることも好ましい。
【００１６】
また、前記照射される紫外線が少なくとも３１０ｎｍ以下の波長であることが好ましい。
【００１７】
ここで、前記照射される紫外線が少なくとも２５４ｎｍの波長であることがより好ましい。
【００１８】
また、前記紫外線照射部がＡｒＦエキシマーレーザであることが好ましい。
【００１９】
また、前記照射される紫外線として、２５４ｎｍの波長の紫外線と、１８５ｎｍの波長の紫外線の２種類を照射することが好ましい。
【００２０】
また、前記放電領域の周囲に、発生したイオンを放出する放出用開口を除いて紫外線防止手段を配置することが好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は、高電圧の印加に伴って発生する放電領域に紫外線を照射する紫外線照射部を設けるので、イオンの発生の際に同時にオゾンが発生するが、このオゾンを発生部分で紫外線により分解してヒドロキシラジカルとして生成できる。これにより、イオン発生の際に生成するヒドロキシラジカル等の機能成分に加え、オゾンの分解によりヒドロキシラジカルが生成し、機能成分の濃度を高くできる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態の概略構成図である。
【図２】同上の他の実施形態の概略構成図である。
【図３】同上の更に他の実施形態の概略構成図である。
【図４】同上の更に他の実施形態の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明のイオン発生装置４としては、放電電極２に水を供給し、当該水に高電圧を印加することで、帯電微粒子水を生成する静電霧化装置４ａと、正及び負、又は正負のいずれか一方のイオンを放出する空気イオン発生装置４ｂがある。
【００２４】
図１、図２には、イオン発生装置４として静電霧化装置４ａの例を示し、図３、図４にはイオン発生装置４として空気イオン発生装置４ｂの例を示している。
【００２５】
まず、図１、図２に基づいて静電霧化装置４ａを例として説明する。
【００２６】
静電霧化装置４ａは、放電電極２と、放電電極２の先端の放電部１に水を供給する水供給手段７と、放電電極２に供給された水に高電圧を印加して静電霧化により帯電微粒子水を生成するための電圧印加部３を備えている。
【００２７】
放電部１に水を供給する水供給手段７は、水溜め部に溜めた水を毛細管現象を利用して供給したり、加圧により水を供給したり、重力を利用して流下又は滴下することで水を供給したり、あるいは、ペルチェユニット７ａのような冷却手段により空気中の水分を冷却して結露水を生成することで放電部１に水を供給する。
【００２８】
図１、図２に示す実施形態では、ペルチェユニット７ａのような冷却手段を用いた例を示している。
【００２９】
また、図１、図２に示す実施形態では、絶縁性を有する略筒状をした本体ケース８の内部を仕切りで仕切り、本体ケース８内の仕切りで仕切った片側半分に水供給手段７であるペルチェユニット７ａを内装し、本体ケース８内の他の片側半分が静電霧化室９となっている。
【００３０】
ペルチェユニット７ａは、一対のペルチェ回路板を、互いの回路が向き合うように対向させ、多数列設してある熱電素子を両ペルチェ回路板間で挟持すると共に隣接する熱電素子同士を両側の回路で電気的に接続している。そして、ペルチェ入力リード線を介して熱電素子に通電すると、一方のペルチェ回路板側から他方のペルチェ回路板側に向けて熱が移動するように構成している。
【００３１】
一方の側のペルチェ回路板の外側には冷却部１０を接続している。また、他方の側のペルチェ回路板の外側には放熱部１１を接続しており、実施形態では放熱部１１として放熱フィンの例を示している。
【００３２】
ペルチェユニット７ａの冷却部１０側に放電電極２の後端部を接続し、放電電極２を本体ケース８内の仕切りに設けた孔を嵌通して静電霧化室９内に突出している。
【００３３】
筒状をした本体ケース８の先端開口部に環状をした対向電極１２を設けている。
【００３４】
なお、対向電極１２は必須の要件ではなく、遠方上としてもよく、また、静電霧化装置４ａが格納されるハウジングの他、帯電除去板を対向としてもよい。
【００３５】
本体ケース８には放電電極２の先端部の放電部１に高電圧を印加した際に放電を行う放電領域５に紫外線を照射するための紫外線照射部６を設けている。
【００３６】
紫外線照射部６としては、例えば、水銀ランプ、紫外線照射ＬＥＤ、ＡｒＦエキシマーレーザ等を用いることができる。
【００３７】
本体ケース８は紫外線が外部に出るのを防止するための紫外線防止手段１４で覆っている。この紫外線防止手段１４は紫外線カットシートで構成しており、対向電極１２の中央孔に対向した帯電微粒子水を放出用空間に放出するための放出用開口１５を設けている。
【００３８】
静電霧化装置４ａを運転すると、ペルチェユニット７ａに通電されて冷却部１０が冷却され、冷却部１０が冷却されることで放電電極２が冷却され、空気中の水分を結露して放電電極２の先端部の放電部１に水（結露水）を供給する。このように放電部１に水が供給された状態で上記放電部１に供給された水に高電圧を印加することで、該高電圧により放電部１に供給された水の水面が局所的に錐状に盛り上がり（テーラーコーン）が形成される。テーラーコーンが形成されると、該テーラーコーンの先端に電荷が集中してこの部分における電界強度が大きくなって、更にテーラーコーンを成長させる。このようにテーラーコーンが成長し該テーラーコーンの先端に電荷が集中して電荷の密度が高密度となると、テーラーコーンの先端部分の水が大きなエネルギー（高密度となった電荷の反発力）を受ける。このように、テーラーコーンの先端部分の水が大きなエネルギーを受けると、表面張力を超えて分裂・飛散（レイリー分裂）を繰り返してマイナスに帯電したナノメータサイズの帯電微粒子水が大量に生成する。
【００３９】
このように、放電部１に供給された水を静電霧化することで生成されるナノメータサイズの帯電微粒子水にはヒドロキシラジカルのようなラジカルが含まれる。また、既に述べたように、放電の際に、ナノメータサイズの帯電微粒子水の生成と同時にオゾンが発生する
上記放電部１の先端に供給された水がレイリー分裂で静電霧化して帯電微粒子水と共にオゾンを発生する際、放電領域５に紫外線照射部６により紫外線を照射する。
【００４０】
放電領域５への紫外線照射に当たって、放電電極２の先端部の放電部１に紫外線照射を照射するのが好ましい。
【００４１】
上記ペルチェユニット７ａへの通電、放電電極２への高電圧の印加、紫外線照射部６による紫外線の照射は、制御部により制御する。
【００４２】
放電領域５に紫外線を照射すると、静電霧化により帯電微粒子水と共に発生したオゾンが分解してヒドロキシラジカルを発生する。
【００４３】
この紫外線の照射によるオゾンの分解は下記の化１により表せる。
【００４４】
（化１）
Ｏ３＋ｈμ（λ＜３１０ｎｍ）→［Ｏ］＋Ｏ２
［Ｏ］＋Ｈ２Ｏ→２ＨＯ・
このように、帯電微粒子水の発生の際に、同時にオゾンが発生するが、静電霧化室９内の放電領域５に紫外線を照射するので、発生したオゾンが放電領域５を出て拡散する前に、オゾンの発生領域において発生と同時に集中して分解できる。したがって、オゾンの分解効果が向上し、オゾンが放出対象空間に放出されるのを抑制し、オゾン臭の低減、オゾンによる人体への悪影響を抑制することが可能となる。
【００４５】
また、オゾンの発生源でオゾンの発生と同時に、紫外線により上記化１に示すようにオゾンを分解して、ヒドロキシラジカルを生成するので、帯電微粒子水の発生の際に生成されるヒドロキシラジカル等の有効成分に加え、オゾンを分解することで生成されるヒドロキシラジカルが加えられ、生成する有効成分の量を多くできる。したがって、放出対象空間における脱臭、除菌、アレルゲン物質の不活性化等の効果がより向上する。
【００４６】
照射する紫外線としては２５４ｎｍ以下の波長の紫外線を照射するものであり、特に、２５４ｎｍの波長の紫外線を照射させると、オゾンを分解してヒドロキシラジカルを最も効果的に生成できる。
【００４７】
ここで、２５４ｎｍの波長の紫外線と、１８５ｎｍの波長の紫外線の２種類の紫外線を放電領域５に照射するようにしてもよい。
【００４８】
１８５ｎｍの波長の紫外線は、空気（酸素）に作用するとオゾンを発生させる。このため、上記のように、放電により発生するオゾンだけでなく、更に空気（酸素）に１８５ｎｍの波長の紫外線を照射することにより発生するオゾンが加えられ、全体として発生するオゾン量が増える。
【００４９】
そして、このように発生量が増大したオゾンを、上記のように２５４ｎｍの波長の紫外線の照射で分解してヒドロキシラジカルを生成することで、より多量のヒドロキシラジカルを生成することができる。
【００５０】
この場合、２５４ｎｍの波長の紫外線と、１８５ｎｍの波長の紫外線の２種類の紫外線を放電領域５に同時に照射するのが好ましいが、１８５ｎｍの波長の紫外線の照射と２５４ｎｍの波長の紫外線を短時間で交互に照射するようにしてもよい。
【００５１】
上記化１において明らかなように、紫外線照射によりオゾンを分解してヒドロキシラジカルを生成するには水分子（Ｈ２Ｏ）が必要となる。しかし、静電霧化装置４ａにおいては、放電領域５に紫外線を照射すると、放電領域５で帯電微粒子水が発生するので放電領域における空気中に含まれる水分の量が多く、また、発生源である放電部１に形成されるテイラーコーンが水であるから、水の存在下でオゾンに紫外線を当てることになり、ヒドロキシラジカルの生成効果が向上する。
【００５２】
特に、放電領域５への紫外線照射に当たって、放電電極２の先端部の放電部１に紫外線照射をすると、放電部１のテイラーコーンが形成される部分に直接紫外線照射されるので、水の存在する環境下で発生したオゾンに紫外線を照射して確実にヒドロキシラジカルを発生できる。
【００５３】
なお、ＡｒＦエキシマーレーザを用いて紫外線を照射すると、高いエネルギーを与えることができて、より効率的にオゾンを分解してヒドロキシラジカルを生成できる。ＡｒＦエキシマーレーザの波長は１９３ｎｍのものを用いるのが好ましい。
【００５４】
図２には、放電領域５に水蒸気を供給する水蒸気供給手段１３を備えている。水蒸気供給手段１３としては、水をヒータで加熱することで水蒸気を発生させる等従来から公知の水蒸気の発生技術が採用できる。
【００５５】
このように、放電領域５に水蒸気を供給すると、更に多量の水分子が存在する環境下で、紫外線照射によりオゾンを分解するので、紫外線によりオゾンから分解された酸素原子が水蒸気中の水分子と結合する確率が上昇し、よりいっそうヒドロキシラジカルを多量に生成できる。
【００５６】
上記実施形態では、イオン発生装置４として静電霧化装置４ａの例で説明したが、図３、図４はイオン発生装置４が空気イオン発生装置４ｂの例を示している。
【００５７】
本実施形態においては、空気イオン発生装置４ｂの放電電極２に高電圧を印加することで、負又は正のイオンを発生させるか、印加する電圧の正負を交互に切り替えることで、負イオンと正イオンを交互に発生させる。このようなイオン発生の際に同時にオゾンが発生するが、放電領域５に直接紫外線を照射するので、発生したオゾンが拡散する前に、オゾンの発生源において発生と同時に分解してヒドロキシラジカルを生成する。したがって、放電によりイオン発生の際に生成されるヒドロキシラジカル等の有効成分に加え、オゾンを分解することで生成されるヒドロキシラジカルが加えられ、生成する有効成分の量を多くできる。
【００５８】
空気イオン発生装置４ｂにおいては、紫外線照射によりオゾンを分解してヒドロキシラジカルを生成する際に必要な水分子は空気中から得られるが、図４のように、放電領域５に水蒸気を供給する水蒸気供給手段１３を備えていると、多量の水分子が存在する環境下で、紫外線によりオゾンから分解された酸素原子が水蒸気中の水分子と結合してヒドロキシラジカルを多量に生成できる。
【符号の説明】
【００５９】
１  放電部
２  放電電極
３  電圧印加部
４  イオン発生装置
５  放電領域
６  紫外線照射部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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