(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
正イオンおよび負イオンを放出することにより、空間に正イオンが密な空気領域Ａと負イオンが密な空気領域Ｂとを分離した状態で形成せしめ、該空気領域Ａと該空気領域Ｂの配置の距離Ｌを変化させることにより殺菌性能を高めた設定と除電性能を高めた設定との間の切り替えを行なうイオン発生装置であって、
前記空気領域Ａと前記空気領域Ｂの配置の距離Ｌに関して、前記殺菌性能を高めた設定における距離をＬ１、前記除電性能を高めた設定における距離をＬ２とするとき、Ｌ１＜Ｌ２となるように空間へイオンを放出するものであり、
イオン発生の放電電極を複数有し、該放電電極のうち放電に寄与する電極への印加電圧を正または負に切り替え、該放電に寄与する電極から放出されるイオンの正負を変化させることにより、前記Ｌ１と前記Ｌ２との間の切り替えを行なうことを特徴とする、イオン発生装置。
【請求項２】
正イオンおよび負イオンを放出することにより、空間に正イオンが密な空気領域Ａと負イオンが密な空気領域Ｂとを分離した状態で形成せしめ、該空気領域Ａと該空気領域Ｂの配置の距離Ｌを変化させることにより殺菌性能を高めた設定と除電性能を高めた設定との間の切り替えを行なうイオン発生装置であって、
前記空気領域Ａと前記空気領域Ｂの配置の距離Ｌに関して、前記殺菌性能を高めた設定における距離をＬ１、前記除電性能を高めた設定における距離をＬ２とするとき、Ｌ１＜Ｌ２となるように空間へイオンを放出するものであり、
イオン発生部を複数有し、動作させるイオン発生部を切り替えることにより、前記Ｌ１と前記Ｌ２との間の切り替えを行なうことを特徴とする、イオン発生装置。
【請求項３】
正イオンおよび負イオンを放出することにより、空間に正イオンが密な空気領域Ａと負イオンが密な空気領域Ｂとを分離した状態で形成せしめ、該空気領域Ａと該空気領域Ｂの配置の距離Ｌを変化させることにより殺菌性能を高めた設定と除電性能を高めた設定との間の切り替えを行なうイオン発生装置であって、
前記空気領域Ａと前記空気領域Ｂの配置の距離Ｌに関して、前記殺菌性能を高めた設定における距離をＬ１、前記除電性能を高めた設定における距離をＬ２とするとき、Ｌ１＜Ｌ２となるように空間へイオンを放出するものであり、
イオン発生を行なう放電電極へ印加する交流パルス電圧が正および負の電位から構成され、該交流パルス電圧の印加周期を変化させることにより、前記Ｌ１と前記Ｌ２との間の切り替えを行なうことを特徴とする、イオン発生装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のイオン発生装置を備えた空気調和機。
【請求項５】
殺菌性能を高めた設定の動作と除電性能を高めた設定の動作との間の切り替えを、タイマー機能により周期的に行なうことを特徴とする、請求項４に記載の空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気中の浮遊物の変性もしくは殺菌および静電気除去すなわち除電を効果的に行なうイオン発生装置、ならびにそれを備えた空気調和機に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、室内環境を快適にしたいという要望に応えるために、大気中に存在する細菌やカビ、ウイルスなどを除去する技術が提案されている。例えば、特許文献１には、放電装置等により正イオンと負イオンとを放出して空気中に浮遊する浮遊細菌を殺菌する技術が公開されている。また、クリーンルーム等での清浄化や浮遊粒子の帯電防止など、空気中の静電気制御のために静電気除去（除電）が行われているが、この非接触の除電に、コロナ放電式のイオン化装置が多用されている。
【０００３】
その例として、特許文献２には、放電電極を用いてプラスイオンおよびマイナスイオンを発生する除電装置が示されており、イオンバランスを制御する技術について述べられている。除電装置による除電つまり所期の効果を確実なものにするには、除電装置に含まれる放電電極の放電による正負のイオン生成量を等しくバランスさせる必要がある。このことは、この業界では、イオンバランスと呼ばれている。
【０００４】
また、特許文献３においては、除電機能と除菌（殺菌）機能を任意に切り替える技術が述べられている。その切り替え方法として、プラスイオンとマイナスイオンとがほぼ等量生成されるモードと、マイナスイオンの方が多く生成されるマイナス優勢状態が周期的に起こるモードとを切り替えることにより、容器等の帯電物体に付着した塵や細菌等を、帯電物体を除電して付着力を弱めた直後に除菌（殺菌）し、除電と除菌（殺菌）、更には除塵を効果的に行えることを提案している。
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載の殺菌技術は、空気中の細菌を殺菌する技術である。また、特許文献２に記載の除電装置は、塵芥の静電気を除去し、壁面や衣服への付着を抑制する特徴はあるが、殺菌技術としての使用を目的とされたものではない。また、特許文献３に記載の技術は、殺菌方法としてマイナスイオンを用いる技術が示されているが、マイナスイオンの殺菌力は必ずしも強くないため、殺菌性能の向上が困難であるという問題を有している。
【特許文献１】特開２００２−９５７３１号公報
【特許文献２】特開平１０−６４６９１号公報
【特許文献３】特開２００５−１８３２２３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、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、イオンの放出方法を工夫し、付着した菌や塵芥を壁面や衣服等から離脱させる除電性能と、離脱した上記塵芥等に殺菌あるいは変性等の作用を加えることにより、有害な成分を効果的に除去する殺菌性能を目的や状況にあわせて切り替えることのできるイオン発生装置およびこれを備えた空気調和機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、本発明は、正イオンおよび負イオンを放出することにより、空間に正イオンが密な空気領域Ａと負イオンが密な空気領域Ｂとを分離した状態で形成せしめるイオン発生装置であって、該空気領域Ａと該空気領域Ｂの配置の距離を変化させる動作設定を有することを特徴とする。
【０００８】
また本発明のイオン発生装置は、前記空気領域Ａと前記空気領域Ｂの配置の距離を変化させる前記動作設定により、殺菌性能を高めた設定の切り替えおよび／または除電性能を高めた設定の切り替えを行なうことを特徴とする。
【０００９】
また本発明のイオン発生装置は、前記空気領域Ａと前記空気領域Ｂの配置の距離Ｌに関して、Ｌ１＜Ｌ２となるように空間へイオンを放出することを特徴とする装置であって、殺菌性能を高めた設定における距離をＬ１とする設定、および／または、除電性能を高めた設定における距離をＬ２とする設定を有することを特徴とする。
【００１０】
また本発明のイオン発生装置は、イオン発生の放電電極を複数有し、該放電電極のうち放電に寄与する電極への印加電圧を正または負に切り替えることにより、前記Ｌ１と前記Ｌ２を切り替えることを特徴とする。
【００１１】
また本発明のイオン発生装置は、イオン発生部を複数有し、動作させるイオン発生部を切り替えることにより、前記Ｌ１と前記Ｌ２を切り替えることを特徴とする。
【００１２】
また本発明のイオン発生装置は、イオン発生を行なう放電電極へ印加する交流パルス電圧が正および負の電位から構成され、空気をイオン化して正および負のイオンを空気中に放出するイオン発生装置であって、該交流パルス電圧の印加周期を変化させることにより前記空気領域Ａと前記空気領域Ｂの配置の距離を変化させることを特徴とする。
【００１３】
本発明はさらに、上記イオン発生装置を備えた空気調和機も提供する。
上記空気調和機においては、殺菌性能を高めた設定の動作、および／または除電性能を高めた設定の動作とを、タイマー機能により周期的に切り替える方式とするのが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のイオン発生装置によれば、付着した菌や塵芥を壁面や衣服等から離脱させる除電性能と、離脱した上記塵芥等に殺菌あるいは変性等の作用を加えることにより、有害な成分を効果的に除去する殺菌性能を目的や状況にあわせて切り替えることができることから、除電と殺菌を効果的に行なうことが可能となる。このような本発明のイオン発生装置は、空気調和機に好適に用いることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明は、正イオンおよび負イオンを放出することにより、空間に正イオンが密な空気領域Ａと負イオンが密な空気領域Ｂとを分離した状態で形成せしめるイオン発生装置であって、上記空気領域Ａと上記空気領域Ｂの配置の距離Ｌを変化させる動作設定を有する。当該動作設定によって、殺菌性能を高めた設定と除電性能を高めた設定との切り替えを行なうことが可能となり、これにより、殺菌、除電のいずれか又は双方を効果的に行なうことができるイオン発生装置が実現される。
【００１６】
ここで、「殺菌性能」とは、細菌、ウィルスもしくはアレルゲンに作用して、その活動もしくは作用を抑制する性能または有害化学物質等を変性させて有害性を抑制する性能をいい、「除電性能」とは、壁面や衣服等の物体に付着した菌や塵芥を、静電気を除去することによりその物体から離脱させることをいう。また、「殺菌性能を高めた設定」とは、殺菌性能および除電性能の両性能を有するが、より殺菌性能が高い設定を意味し、「除電性能を高めた設定」とは、殺菌性能および除電性能の両性能を有するが、より除電性能が高い設定を意味する。これらの設定間の切り替えは、空気領域Ａと空気領域Ｂの配置の距離Ｌを変化させることにより行なう。すなわち、空気領域Ａと空気領域Ｂの配置の距離Ｌに関して、殺菌性能を高めた設定における空気領域Ａと空気領域Ｂの配置の距離をＬ１、除電性能を高めた設定における空気領域Ａと空気領域Ｂの配置の距離をＬ２とした場合に、Ｌ１とＬ２とを切り替えることにより殺菌性能を高めた設定と除電性能を高めた設定とを切り替える。本発明においては、Ｌ１＜Ｌ２となるように空間へイオンを放出することが好ましい。本発明では、Ｌ１は概して１μｍ〜１ｍｍ未満の範囲の値に設定され、Ｌ２は、概して１ｍｍ〜１０００ｍｍの範囲の値に設定される。以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。
【００１７】
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態を示す概念図である。図１において、１０１は、イオン発生装置、１０２は正負イオンを発生する放電電極を有する放電装置、１０３は２つの電極を有する放電装置、１０３Ａは正イオンを発生する放電電極、１０３Ｂは負イオンを発生する放電電極、１０４はファン、１０５は風洞であり、１０６は送風方向を示している。また、１０７は放電電極１０２に印加される高圧交流電圧パルス発生部、１０８Ａは放電電極１０３Ａに印加される高圧交流電圧パルス発生部、１０８Ｂは放電電極１０３Ｂに印加される高圧交流電圧パルス発生部、１０９は高圧パルス部の切り替え制御装置、１１０は制御部である。
【００１８】
本実施形態においては、イオン発生部である放電装置１０２と放電装置１０３の動作を切り替えることにより、殺菌性能を高めた設定における距離Ｌ１と除電性能を高めた設定におけるＬ２とを切り替える。以下、本実施形態について詳細に説明する。
【００１９】
まず、イオン発生部である放電装置１０２について詳細に説明する。図２は放電装置１０２を詳細に示したものである。ここで、２０１はアルミナ誘電体、２０２は前記アルミナ誘電体に埋め込まれた電極、２０３はアルミナ誘電体２０１の表面に作製された、電極２０２に対向する電極である。また、２０４は前記電極間に加えられる高圧交流電圧パルス発生部（図１の１０７）である。高圧交流電圧パルス発生部２０４は、正および負からなる電圧を周期的に交流パルスとして印加する方式としている。印加される電圧および尖頭値電圧は特に限定されるものではないが、本実施形態においては、電圧は周波数２０ｋＨｚ、尖頭値電圧は正負それぞれ３ｋＶである。電極にはファン（図示せず）より空気が送風され、本実施形態においては、電極部近傍における風速は矢印２０５の方向に毎秒１ｍとしている。
【００２０】
このような構成により、電極部は電極２０２より正イオンおよび負イオンを周期２０ｋＨｚで交互に空間へ放出し、正イオンが密な空気領域２０７と、負イオンが密な空気領域２０８を周期的に重ね合わせた状態の風を発生させる機能を有する。本実施形態においては、印加される電圧の周波数が２０ｋＨｚであることから、正イオンと負イオンが放出される周期は２５μ秒異なるため、正イオンが密な空気領域と負イオンが密な空気領域の配置の距離、すなわち、正イオンが密な空気領域２０７と負イオンが密な空気領域２０８の領域の間隔Ｌ１は０．０２５ｍｍとなっている。ただし、Ｌ１の値はこれに限られるものではなく、上述のように概して１μｍ〜１ｍｍ未満の範囲の値をとり得る。
【００２１】
なお、本実施形態における放電電極１０２では、正イオンとしてＨ+（Ｈ2Ｏ）ｍ、負イオンとしてＯ2-（Ｈ2Ｏ）ｎ（ｍ、ｎは自然数）を主たる成分として含むイオンを発生するが、一般に放電電極から放出されるイオンは、放電電圧と電極構造を調整することによりイオン種を変更することが可能であり、したがって、本明細書中における「正イオン」とは、上記イオンＨ+（Ｈ2Ｏ）ｍだけでなく、たとえばＨ2Ｏ+、Ｈ3Ｏ+、Ｎ2+、Ｏ2+、ＣＯ2+などを含む概念であり、本明細書中における「負イオン」とは、上記イオンＯ2-（Ｈ2Ｏ）ｎだけでなく、たとえばＯＨ-、Ｈ2Ｏ-、Ｏ3-、Ｏ2-、Ｎ2-、ＮＯ2-、ＮＯ3-、ＣＯ2-、ＣＯ3-などを含む概念である。
【００２２】
このように、放電装置１０２が放出する正負イオンにより形成される正イオンが密な空気領域と負イオンが密な空気領域の配置の距離Ｌ１は、比較的小さいことから空気中でイオンの結合が急速に進み、イオンすなわち荷電粒子の結合により発生した結合エネルギーあるいは発生したラジカルのエネルギーが浮遊菌もしくは浮遊菌が付着した塵芥等に作用し、空気中での殺菌もしくは変性作用が大きくなる。また、イオンのエネルギーは室内の壁面等に到達し消滅するまでに使用されるため、当該殺菌もしくは変性作用は高い状態で保たれる。
【００２３】
次に、イオン発生部である放電装置１０３について詳細に説明する。図３は放電装置１０３を詳細に示したものである。ここで、３０１はアルミナ誘電体、３０２および３０３は、前記アルミナ誘電体に埋め込まれた電極と該アルミナを介して対向する表面電極からなる沿面放電電極であり、図１における放電電極１０３Ａおよび放電電極１０３Ｂに対応する。なお、これらそれぞれの沿面放電電極には高圧交流電圧パルス発生部３０４、３０５（図１の１０８Ａおよび１０８Ｂ）が接続されている。本実施形態においては、高圧交流電圧パルス発生部３０４、３０５において、高圧交流電圧パルス発生部３０４は正にバイアスされたパルス電圧を電極３０２の表面電極側へ周期的に印加する構成であり、一方高圧交流電圧パルス発生部３０５は負にバイアスされたパルス電圧を電極３０３の表面電極側へ周期的に印加する構成としている。印加される電圧および尖頭値電圧は特に限定されるものではないが、本実施形態においては、高圧交流電圧パルス発生部３０４、３０５より発生する電圧は、周波数２０ｋＨｚの交流であり、尖頭値電圧は３ｋＶである。電極にはファン（図示せず）より空気が送風され、本実施形態においては、矢印３０６で示される方向に、電極近傍において１ｍ／秒の風速としている。また、本実施形態においては、沿面放電電極３０２、３０３の電極間の距離は５ｃｍであり、両電極を結ぶ方向と、風向とは略直交する。
【００２４】
なお、本実施形態における放電電極１０３Ａおよび１０３Ｂにおいては、正イオンとしてＨ+（Ｈ2Ｏ）ｍ、負イオンとしてＯ2-（Ｈ2Ｏ）ｎ（ｍ、ｎは自然数）を主たる成分として含むイオンを発生する。
【００２５】
以上のような構成により、前記２つの沿面放電電極３０２、３０３は、沿面放電電極３０２より正イオン、沿面放電電極３０３より負イオンを主に放出し、正イオンが密な空気領域３０７と、負イオンが密な空気領域３０８を発生させる機能を有する。本実施形態においては、沿面放電電極３０２、３０３間の距離が５ｃｍであるため、正イオンが密な空気領域と負イオンが密な空気領域の配置の距離、すなわち正イオンが密な空気領域３０７と負イオンが密な空気領域３０８の領域の間隔Ｌ２は５０ｍｍとなっている。ただし、Ｌ２の値はこれに限られるものではなく、上述のように概して１ｍｍ〜１０００ｍｍの範囲の値をとり得る。
【００２６】
このように、放電装置１０３においては、各放電電極１０３Ａおよび１０３Ｂの間隔は５ｃｍであるため、放電電極１０３Ａ、１０３Ｂからそれぞれ放出された正イオン、負イオンは、ファン１０４から送風される空気（電極近傍の風速１ｍ／秒）に運ばれ、正イオンが密な空気領域と負イオンが密な空気領域との配置の距離Ｌ２が約５ｃｍの状態で室内に放出される。このように、Ｌ２は比較的大きいことから、空気中でのイオンの結合速度は比較的小さく、イオンは遠方まで届く。このため、電極近傍においてイオンの結合により発生した結合エネルギーあるいは発生したラジカルのエネルギーの浮遊菌もしくは浮遊菌が付着した塵芥等への作用は比較的小さくなり、したがって、空気中での殺菌もしくは変性作用は小さくなる。しかしながら、イオンは室内の壁面や物品等に良好に到達するため、除電作用を及ぼす効果が相対的に大きくなる。
【００２７】
本実施形態においては、上記したように、イオン発生部である２つの放電装置１０２、１０３を有し、放電装置１０２を動作させることにより、殺菌作用を高めた設定とすることができ、放電装置１０３を動作させることにより、除電性能を高めた設定とすることができる。このような動作させるイオン発生部の切り替えは、高圧パルス部の切り替え制御装置１０９を備えることにより容易に行なうことができる。このような設定の切り替えは、最も単純にはスイッチで行なうことが考えられる。なお、高圧パルス部の切り替え制御装置は、従来公知のものを用いることができる。
【００２８】
なお、放電装置１０２および放電装置１０３の相対的位置関係は特に制限されるものではない。本実施形態では図１に示すように、放電装置１０２は、放電装置１０３の風下側に設置されているが、風上側に設置することも勿論可能である。また、２つの放電電極の間隔も特に制限されるものではない。また、図１においては２つの放電装置は直列的に配置されているが、並列的に配置することも可能である。
【００２９】
ファン１０４が付設される位置も特に制限されるものではない。すなわち、ファン１０４は、放電装置１０２、１０３の風上側に設置されることが前提であるが、放電装置１０２、１０３からの距離は特に制限されない。また、ファン１０４からもたらされる風の風速は、上記説明においては、電極近傍において１ｍ／秒としているが、これに限られるものではない。風速を変化させることによっても、正イオンが密な空気領域と負イオンが密な空気領域の配置の距離Ｌをある程度変化させることが可能である。
【００３０】
また、本実施形態のイオン発生装置には、センサーやタイマーなどの制御部１１０を付設し、これと連動させることにより、放電装置１０２と放電装置１０３との切り替えを行なうようにしてもよい。たとえば、制御部１１０に人体を検知する人体センサーを用いた場合、制御部１１０が人体を検知すると、高圧交流電圧パルス発生部１０８Ａ、１０８Ｂを駆動させ、放電装置１０３からイオンを発生させることが考えられる。これにより、人体に付着する菌やゴミ等を除電により静電気付着効果を低下させ、これらを落下させることができる。また、制御部１１０が人体を検出しない場合は、切り替え制御部１０９の指示により高圧交流電圧パルス発生部１０７を駆動させ、放電装置１０２からイオンを発生させることが考えられる。
【００３１】
以上のように、本実施形態によれば、高圧交流電圧パルス発生部１０７、１０８Ａ、１０８Ｂを切り替え制御装置１０９により選択的に動作させ、イオン発生部である放電装置１０２と放電装置１０３の動作を切り替えることにより、目的に合わせて殺菌作用を高めた設定と除電性能を高めた設定を切り替えることができる。ただし、本実施形態に係る装置を使用するにあたっては、必ずしも殺菌作用を高めた設定と除電性能を高めた設定を切り替えて使用することを要しない。すなわち、目的に応じていずれか一方の設定のみを使用することも可能である。本実施形態においては、正負イオンのそれぞれの密な空気領域の配置の距離Ｌの変化を放電装置自体の切り替えによって行なっているため、操作が容易なスイッチ等で切り替えを行なうことが可能である。したがって、高圧部分の回路定数の変更などの必要がなく、高圧回路を簡単に構成することができるという特徴を有する。本実施形態のイオン発生装置は、空気調和機などの各種電気機器に好適に搭載され得る。
【００３２】
なお、本実施形態においては、放電装置１０２、１０３を単純に切り替える機能のみ有しているが、パルス波形の変形機能を有する高圧発生器を用いることにより、または高電圧パルス波形の変更機能を付設することによって印加電圧を変更できるようにすることにより、それぞれの放電装置から発生するイオンの量を調節または変更する機能をさらに備えてもよい。また、２つの放電装置を同時に動作させる機能をさらに備えていてもよい。このような機能を併せ持つことにより、いたずらに放電電力を消費することなく、適宜殺菌性能と除電性能を調節する機能を提供することができる。
【００３３】
＜第２の実施形態＞
図４は、本発明の第２の実施形態を示す概念図である。図４（ａ）において、４０１はイオン発生装置、４０２は図１の放電装置１０２と同等の沿面放電装置、４０３は風洞、４０４はファン、４０５は送風方向を示している。また、４０８は高圧パルス発生回路である。図４（ｂ）において、４０６および４０７は、本実施形態において、高圧パルス発生回路４０８より放電装置４０２に印加する電圧パルスを示している。電圧パルス４０６、４０７は、それぞれ正および負の電圧からなるパルスで構成されており、そのパルス周期が異なっている。
【００３４】
本実施形態においては、電圧パルスの周期を電圧パルス４０６、４０７のように変化させることを特徴とする。このように、高圧パルス発生回路４０８の制御を変更することによって印加される電圧パルスの周期を変化させることにより、空間に生成される正イオンが密な空気領域と負イオンが密な空気領域の配置の距離Ｌを変化させることが可能となる。これにより、殺菌性能および除電性能の両性能を有するイオン発生装置が実現され、殺菌性能を高めた設定と除電性能を高めた設定との切り替えを容易に行なうことができる。
【００３５】
本実施形態においては、高圧パルス発生回路４０８の制御を変更することによって、たとえば、電圧パルスの周期を電圧パルス４０６においては、正電圧と負電圧のパルスの間隔を約１ミリ秒とし、電圧パルス４０７においては、約１７ミリ秒にする。この場合、正イオンが密な空気領域と負イオンが密な空気領域の配置の距離Ｌは、ファン４０４の風速を１ｍ／秒に設定した場合、それぞれ約１ｍｍ、約１７ｍｍとなる。本実施形態では、電圧パルスの周期が電圧パルス４０６である場合を殺菌性能を高めた設定、電圧パルスの周期が４０７である場合を除電性能を高めた設定とするものである。すなわちＬ１＝約１ｍｍであり、Ｌ２＝約１７ｍｍである。上述のように、Ｌ１は概して１μｍ〜１ｍｍ未満の範囲内で変更され得、Ｌ２は、概して１ｍｍ〜１０００ｍｍの範囲内で変更され得るが、Ｌ１、Ｌ２の値はこれらに限定されるものではなく、距離Ｌの大小により程度差はあるものの、正負イオンは殺菌および除電性能の双方を有するため、用途に合わせて適宜電圧パルスの周期設定を変更させることが可能である。
【００３６】
ここで、ファン４０４が付設される位置は特に制限されるものではない。すなわち、ファン４０４は、放電電極４０２の風上側に設置されることが前提であるが、放電装置４０２からの距離は特に制限されない。また、ファン４０４からもたらされる風の風速は、上記説明においては、電極近傍において１ｍ／秒としているが、これに限られるものではない。風速を変化させることによっても、正イオンが密な空気領域と負イオンが密な空気領域の配置の距離Ｌをある程度変化させることが可能である。
【００３７】
なお、本実施形態における放電装置４０２においては、正イオンとしてＨ+（Ｈ2Ｏ）ｍ、負イオンとしてＯ2-（Ｈ2Ｏ）ｎ（ｍ、ｎは自然数）を主たる成分として含むイオンを発生する。
【００３８】
このように、電圧パルスの周期を変化させることにより、殺菌性能を高めた設定と除電性能を高めた設定とを容易に切り替えることが可能となる。設定の切り替えは、最も単純にはスイッチで行なうことが考えられる。また、第１の実施形態と同様に、人体センサー等の制御部（図示せず）を付設することにより、殺菌性能と除電性能を切り替えるようにしてもよい。また、これらの切り替えにより、殺菌性能への切り替え、あるいは除電性能への切り替えのいずれかだけを目的とするものとしてもよい。
【００３９】
また、本実施形態はタイマーなどを付設することにより、電圧パルス４０６と電圧パルス４０７を周期的に繰り返す機能をさらに有していてもよい。このような機能を追加することにより、周辺の除電と空間の殺菌の両方を定期的に行なうことができ、除電と殺菌のバランスを調整することが可能となる。さらに、タイマーによる周期を目的あるいは好みに合わせて変更できる構成としてもよい。
【００４０】
本実施形態では、正負イオンのそれぞれの密な空気領域の配置の距離Ｌの変化を、高圧パルス発生回路４０８の制御の変更により行なっているため、大幅な周期変更が可能であり、単純に風速の変更では対応できないようなＬの変化を生じさせることができる。
【００４１】
＜第３の実施形態＞
図５は、本発明の第３の実施形態を示す概念図である。図５において、５０１は放電電極５０２および電極の正負切り替え部５０８からなるイオン発生部、５０５は直流電圧を印加する電源、５０２ａ〜ｆは針型放電電極、５０８は電極の正負切り替え部、５０９はファン、５０６は配線、５０３は負イオンが密な空気領域、５０４は正イオンが密な空気領域、５０７は放電電極間の距離Ｒを示している。図５は、放電電極５０２のうち、ａ、ｃ、ｅには負の電圧が印加され、負イオンが密な空気領域５０３が示すようにこれらの電極からは負イオンが放出され、一方５０２ｂ、ｄ、ｆには正の電圧が印加され、正イオンが密な空気領域５０４が示すようにこれらの電極からは正イオンが放出されている状態を示している。なお、印加される電圧は特に制限されないが、本実施形態においては５ｋＶである。これにより、ファン５０９からもたらされる風の電極近傍における風速が２ｍ／ｓである場合、各針型電極から５ｃｍ風下ではイオン濃度が１００万個／ｃｍ3となる。
【００４２】
また、針型放電電極自体は従来公知のものを用いることができ、たとえばタングステンやステンレスのような針型放電電極を用いた場合、正イオンとしてＨ+（Ｈ2Ｏ）ｍ、負イオンとしてＯ2-（Ｈ2Ｏ）ｎ（ｍ、ｎは自然数）を主たる成分として含むイオンを発生する。
【００４３】
本実施形態においては、電極の正負切り替え部５０８のスイッチを操作して、放電電極５０２のうち放電に寄与する電極への印加電圧を正または負に切り替えることにより、各針型放電電極から放出されるイオンの正負を変化させることを特徴とする。これにより、空間に形成される正イオンが密な空気領域と負イオンが密な空気領域の配置の距離Ｌを変化させることができる。このような構成によって、殺菌性能および除電性能の両性能を有するイオン発生装置が実現され、殺菌性能を高めた設定と除電性能を高めた設定との切り替えを容易に行なうことができる。
【００４４】
たとえば、次のように電極の正負切り替え部５０８のスイッチを操作して各針型放電電極５０２ａ〜ｆから放出されるイオンの正負を変化させ、図５に示される状態とは異なる状態に変化させることが考えられる。すなわち、放電電極５０２ａ、ｂ、ｃに正電圧、５０２ｄ、ｅ、ｆに負電圧を印加し、ａ〜ｃからは正イオンを放出させ、ｄ〜ｆからは負イオンを放出させることが考えられる。このような状態においては、図５の状態と比べ、正イオンが密な空気領域と負イオンが密な空気領域の配置の距離Ｌは単純に３倍となる。つまり、たとえば各針型放電電極５０２ａ〜ｆが５ｃｍ間隔（放電電極間の距離Ｒ＝５ｃｍ）で設置されている場合には、距離Ｌは１５ｃｍとなる。このような状態に切り替えることにより、距離Ｌを大きくすることができるので、除電性能を高めた設定とすることができる。また、図５の状態に戻すことにより距離Ｌは５ｃｍと小さくすることができるので、殺菌性能を高めた設定とすることができる。
【００４５】
ここで、針型放電電極５０２の数は特に制限されるものではない。数が多いほど様々なパターンの距離Ｌを提供することが可能となるが、その分イオン発生装置は大型化する。
また、イオン発生装置に設置されるすべての針型放電電極を作動させてもよいが、一部の針型放電電極のみを作動させてもよい。
【００４６】
また、放電電極間の距離Ｒも特に制限されるものではないが、少なくとも正イオンが密な空気領域と負イオンが密な空気領域の配置の距離Ｌが最も小さいとき、すなわちＬがＲに等しくなるときに殺菌性能を高めた設定となるよう、Ｒは、３ｃｍ以下とすることが好ましい。
【００４７】
ここで、ファン５０９が付設される位置は特に制限されるものではない。すなわち、ファン５０９は、イオン発生部５０１の風上側に設置されることが前提であるが、イオン発生部５０１からの距離は特に制限されない。また、ファン５０９からもたらされる風の風速も特に限定されないが、たとえば電極近傍において１ｍ／秒とすることができる。風速を変化させることによっても、正イオンが密な空気領域と負イオンが密な空気領域の配置の距離Ｌをある程度変化させることが可能である。
【００４８】
また、放電電極５０２の各針型放電電極からの放電は必ずしも直流電圧の印加方式に限られるものではなく、交流パルス電圧の印加方式を採用し、適度なタイミングで周期的に電圧の正負を切り替えることによっても同じ効果を得ることができる。このような交流パルス電圧の印加方式によれば、切り替えスイッチを要しない。
【００４９】
このように、本実施形態においては、電極の正負切り替え部５０８のスイッチを操作することにより、殺菌性能を高めた設定と除電性能を高めた設定とを容易に切り替えることが可能となる。このような切り替えを適宜行なわせることにより、たとえば人体や物品に付着した塵芥などを除去する設定と、浮遊した菌を殺菌する設定を切り替えることができるため、効果的に浮遊物および付着物の両方の除去を行なうことが可能となり、衛生的または清浄な空間を生じさせることができる。設定の切り替えは、最も単純にはスイッチで行なうことが考えられる。また、第１の実施形態と同様に、人体センサー等の制御部（図示せず）を付設することにより、殺菌性能と除電性能を切り替えるようにしてもよい。
【００５０】
また、本実施形態にタイマーなどを付設することにより、各放電電極の正負の切り替えを周期的に行なう機能をさらに有していてもよい。このような機能を追加することにより、周辺の除電と空間の殺菌の両方を定期的に行なうことができ、除電と殺菌のバランスを調整することが可能となる。さらに、タイマーによる周期を目的あるいは好みに合わせて変更できる構成としてもよい。
【００５１】
＜第４の実施形態＞
本発明は、上記したイオン発生装置を備える空気調和機をも提供する。
【００５２】
図６は、本発明の第４の実施形態を示す概念図である。図６において、６０１は空気調和機、６０２は正イオンを放出する針型放電電極と負イオンを放出する針型放電電極から構成される正負イオン発生部、６０４は図１の放電装置１０２と同等の放電装置からなるイオン発生部、６０５はファン、６０６はフィルター、６０３は送風方向、６０７は人体である。ここで、本発明の空気調和機は本実施形態に制限されるものではなく、本発明の空気調和機は、本発明のイオン発生装置を備えるあらゆる空気調和機を含むものである。
【００５３】
本実施形態に係る空気調和機は、第３の実施形態と同様の針型放電電極を有するイオン発生部６０２と、第１の実施形態と同様の放電装置からなるイオン発生部６０４の２つのイオン発生部を有する。また、図示していないが、本実施形態の空気調和機はこの２つのイオン発生部の動作を切り替える、切り替え制御装置を有する。このような構成により、殺菌性能と除電性能の両性能を効果的に発揮し、かつ殺菌性能を高める設定と除電性能を高める設定との切り替えが容易な空気調和機が実現される。なお、イオン発生部以外の部分は、従来公知の一般的な構造を採用することができる。
【００５４】
本実施形態においては、特に制限されるものではないが、たとえば、イオン発生部６０２の各針型放電電極間の距離を１０ｃｍとすることができる。第３の実施形態と同様に、この２つの放電電極からはそれぞれ正イオン、負イオンが放出される。なお、針型放電電極自体は従来公知のものを用いることができ、たとえばタングステンやステンレスのような針型放電電極を用いた場合、正イオンとしてＨ+（Ｈ2Ｏ）ｍ、負イオンとしてＯ2-（Ｈ2Ｏ）ｎ（ｍ、ｎは自然数）を主たる成分として含むイオンを発生する。
【００５５】
このイオン発生部６０２を作動させると、空間に形成される正イオンが密な空気領域と負イオンが密な空気領域の配置の距離Ｌは約１０ｃｍと比較的大きいため、除電性能を高めた設定となる。すなわち、たとえば、人体６０７に向けて正負イオンを照射した場合、正イオンと負イオンの結合に時間を要するため、人体６０７まで高濃度のイオンが到達する。これにより、人体６０７の帯電部分に逆極性のイオンの領域が集中して接触し、帯電している箇所あるいは塵芥や細菌などの除電を効果的に行なうことができる。この効果により、人体６０７に付着する細菌や塵芥等を除去することが可能になる。
【００５６】
一方、イオン発生部６０４を作動させると、たとえば電極近傍における風速４ｍ／秒、交流パルス電圧の周波数が２０ｋＨｚの場合、正イオンが密な空気領域と負イオンが密な空気領域の配置の距離Ｌは１００μｍとなる。このように距離Ｌが比較的小さいため、イオン発生部６０４を作動させる殺菌性能を高めた設定となる。すなわち、空気中に浮遊する菌等は正イオンと負イオンに接触する頻度が高くなり、空気中での殺菌が急速に進む。
【００５７】
以上のように、殺菌性能を高めた設定と除電性能を高めた設定を切り替えることができるので、たとえば家の玄関などで本発明の空気調和機を使用する場合、まず除電により衣服に付着した塵芥等を落下させ、続いて空気中に浮遊するウィルスや細菌などを殺菌することが可能となる。設定の切り替えは、最も単純にはスイッチで行なうことが考えられる。
【００５８】
なお、イオン発生部６０２、６０４の相対的位置関係は特に制限されるものではない。本実施形態では図６に示すように、イオン発生部６０２は、イオン発生部６０４の風下側に設置されているが、風上側に設置することも勿論可能である。また、２つの放電電極の間隔も特に制限されるものではない。また、図６においては２つの放電装置は直列的に配置されているが、並列的に配置することも可能である。
【００５９】
ファン６０５が付設される位置も特に制限されるものではない。すなわち、ファン６０５は、イオン発生部６０２、６０４の風上側に設置されることが前提であるが、イオン発生部６０２、６０４からの距離は特に制限されない。また、ファン６０５からもたらされる風の風速も特に制限されるものではなく、たとえば電極近傍において１〜１０ｍ／秒とすることができる。風速を変化させることによっても、正イオンが密な空気領域と負イオンが密な空気領域の配置の距離Ｌをある程度変化させることが可能である。
【００６０】
なお、他の実施形態と同様に、本実施形態の空気調和機は、人体センサー、タイマー等の制御部（図示せず）を付設することにより、殺菌性能と除電性能を切り替えるようにしてもよい。また、本実施形態の空気調和機にタイマーなどを付設することにより、イオン発生部の切り替えを周期的に行なう機能をさらに有していてもよい。このような機能を追加することにより、周辺の除電と空間の殺菌のいずれか、もしくは両方を定期的に行なうことができ、除電および／または殺菌を目的に合わせて実施することが可能となる。さらに、タイマーによる周期を目的あるいは好みに合わせて変更できる構成としてもよい。
【００６１】
＜実施例＞
第１の実施形態で使用した放電装置１０２、１０３と同一の放電装置（それぞれ、以下放電装置Ａ、Ｂと称する）を別個に単独で作動させ、これらの殺菌性能および除電性能を調べ比較した。以下にその結果および評価を示す。なお、放電装置Ａ、Ｂの作動条件は、第１の実施形態に記載された条件と同一である。
【００６２】
［空気イオン濃度の位置依存性］
（測定方法）
室内空間において、放電装置Ａ、Ｂをそれぞれ単独で作動させ、電極近傍の風速１ｍ／秒のファンを用いて正負イオンを送風した。放電装置から送風方向に向かって５０、１００、１５０ｃｍの地点にイオンカウンター（ダン科学社製  ８３−１００１Ｂ）を設置し、イオンカウンターの値を計測した。なお、計測された空気イオン濃度は、小イオン（移動度が１ｃｍ2／Ｖ・ｓｅｃ以上のイオン）を対象として測定されたものである。
【００６３】
（測定結果）
図７に空気イオン濃度の位置依存性を測定した結果を示す。破線は放電装置Ａを用いた場合、実線は放電装置Ｂを用いた場合の結果である。また、縦軸は正イオンと負イオンのイオン濃度の平均値を示している。図７に示すとおり、空間におけるイオン濃度は徐々に低下しており、放電装置Ａの方が、イオン濃度の低下は激しく、放電装置Ｂの方は比較的長時間イオン濃度を保持していることがわかる。なお、放電装置から５０ｃｍの地点では両放電装置でほぼ同じイオン濃度値１万個／ｃｍ3であった。
【００６４】
［殺菌性能試験］
（測定方法）
１ｍ3の空間において、大腸菌を含む液体を微量噴霧し、同時に放電装置を作動させ、正負イオンを当該空間に放出させた。放電装置作動後０、３０、６０、９０分における浮遊大腸菌濃度をエアーサンプラーを用いて測定した。
【００６５】
（測定結果）
図８に浮遊大腸菌濃度の時間依存性を測定した結果を示す。破線は放電装置Ａを用いた場合、実線は放電装置Ｂを用いた場合の結果である。図８に示すように、浮遊大腸菌の減少は、放電装置Ａを用いた方が大きく、より殺菌性能が高いことがわかる。９０分後には約倍の差が認められた。
【００６６】
［除電性能試験］
（測定方法）
図９は、除電性能試験に用いた設備の配置図である。図９において、９０８はイオン発生装置、９０５はテフロン（登録商標）製の平面板、９０６は絶縁台、９０７は床である。また、９０１は放電装置Ａまたは放電装置Ｂ、９０３は風洞、９０２はファンである。放電装置Ａまたは放電装置Ｂは図示されていないが、高圧電源に接続されている。風速は前記試験と同じく、電極近傍において１ｍ／秒である。放電装置９０１とテフロン（登録商標）製平面板９０５の間隔は１ｍとした。このような設備を用い、テフロン（登録商標）製の平面板９０５を摩擦により帯電させ、電圧計（図示せず）でテフロン（登録商標）製平面板９０５の表面電圧を測定して表面電圧を１０ｋＶとした。ついで、放電装置９０１およびファン９０２を１０秒間作動させ、テフロン（登録商標）製平面板５０５の表面電圧を再度測定した。
【００６７】
（測定結果）
放電装置Ａを用いた場合、１０秒間の放電装置の駆動により、表面電圧が２ｋＶまで低下した。一方、放電装置Ｂを用いた場合、１０秒間の放電装置の駆動により、表面電圧が０．５ｋＶまで低下した。このことから、除電性能は放電装置Ｂの方がより高いことがわかる。
【００６８】
［評価］
以上のように、放電装置Ａと放電装置Ｂの殺菌性能と除電性能には差異がある。
【００６９】
放電装置Ａでは、電極近傍の風速が１ｍ／秒であり、放電装置に印加される高圧電源のパルスは正負電圧が２０ｋＨｚの周期で交代している。したがって、空間に形成される正イオンが密な空気領域と負イオンが密な空気領域の配置の距離Ｌは２５μｍとなる。一方、放電装置Ｂの各放電電極からは互いに異なる極性のイオンが主となる空気イオンが放出され、それぞれのイオン濃度が高い空気どうしの間隔は電極部では５ｃｍとなる状態で空間へ送出される。
【００７０】
それぞれの放電装置から放出される空気は、放電装置Ｂの場合よりも放電装置Ａの場合のほうが正イオンと負イオンの平均的距離が短く、イオン間のクーロン力や拡散による衝突により、正負イオンが空気中で再結合する頻度が高くなる。そのため、空間での正および負のイオン寿命はより短くなり、図７に示す結果が得られたものと考えられる。
【００７１】
このことは、正負イオンが空気中で急速に反応することを意味する。特に、正イオンと負イオンの反応により生成する活性なラジカル等が細菌等の表面で発生する。例えば、正または負の極性のイオンに接触した細菌等は、逆極性のイオンに容易に接触し、細菌の表面で化学反応により活性なラジカル（ＯＨラジカル等）が生成する。そのため空気中の浮遊菌を殺菌する性能が高まる。この理由により、図８に示したとおり、放電装置Ａによる空気中での殺菌性能が大きいという結果が得られたと考えられる。
【００７２】
一方、放電装置Ｂは正イオンが密な空気領域と、負イオンが密な空気領域の配置の距離Ｌが比較的離れているため、イオン寿命が長くなりやすく、遠方まで到着する性質を有する。そのため、帯電した壁面や衣服等が存在した場合、その電界を受けて移動し、高濃度の電荷を帯電部分に与え、除電する効果が大きくなる。そのため、図９で示したテフロン（登録商標）製平面板の除電を放電装置Ｂは急速に実施できたものと考えられる。ただし、放電装置Ｂを用いた場合には、細菌に正または負のイオンが付着した場合、逆極性のイオンとの距離が長く接触するまでに時間を要すると考えられる。なお、放電装置Ｂにより生成された片側電位に帯電した空気イオンはクーロン力により帯電した壁面等に引力を受け集団で移動し壁面と接触して電荷を失ってしまいやすいため、浮遊菌表面で再結合する頻度が相対的に低くなり、浮遊菌の殺菌性能が相対的に低下したものと考えられる。
【００７３】
以上の結果を利用し、正イオンおよび負イオンを放出することにより、空間に正イオンが密な空気領域Ａと負イオンが密な空気領域Ｂとを分離した状態で形成せしめるイオン発生装置において、空気領域Ａと空気領域Ｂの配置の距離Ｌを変化させることにより、殺菌性能を高めた設定の切り替え、および／または除電性能を高めた設定の切り替えを行なうことが可能となる。これによって、付着する塵芥や菌を除電、落下させること、および空気中で殺菌することの双方を効果的に行なうイオン発生装置を提供することが可能となる。
【００７４】
ここで、空気領域Ａと空気領域Ｂの配置の距離Ｌに関し、殺菌性能を高めた設定における距離をＬ１、除電性能を高めた設定における距離をＬ２とした場合、上記試験結果より、Ｌ１＜Ｌ２とすることが好ましいことがわかる。
【００７５】
また、空気領域Ａと空気領域Ｂの配置の距離Ｌを変化させることにより、殺菌性能を高めたり、除電性能を高めたりすることができるということを示しており、距離Ｌを変化させる手段は特に制限されない。距離Ｌを変化させて、Ｌ１とＬ２を切り替える手段としては、たとえば上記した第１〜第３の実施形態で示した手段が挙げられる。
【００７６】
また上記試験結果が示すように、本発明のイオン発生装置によれば、殺菌と除電の双方を効果的に行なうことができ、したがって、本発明のイオン発生装置を備えた本発明の空気調和機もまた、殺菌と除電のいずれかまたは双方を効果的に行なうことができる。
【００７７】
今回開示された実施の形態および実施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。たとえば、放出されるイオン濃度は適宜変更するなどの設定条件が許容される。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。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す概念図である。
【図２】図１の放電装置１０２を詳細に示した図である。
【図３】図１の放電装置１０３を詳細に示した図である。
【図４】本発明の第２の実施形態を示す概念図である。
【図５】本発明の第３の実施形態を示す概念図である。
【図６】本発明の第４の実施形態を示す概念図である。
【図７】空気イオン濃度の位置依存性を測定した結果を示すグラフである。
【図８】浮遊大腸菌濃度の時間依存性を測定した結果を示すグラフである。
【図９】除電性能試験に用いた設備の配置図である。
【符号の説明】
【００７９】
１０１，４０１，９０８  イオン発生装置、１０２，１０３，４０２  放電装置、１０３Ａ，１０３Ｂ，３０２，３０３，５０２  放電電極、１０４，４０４，５０９，６０５，９０２  ファン、４０６，４０７  電圧パルス、５０１，６０２，６０４  イオン発生部、５０８  電極の正負切り替え部、６０１  空気調和機、６０６  フィルター、６０７  人体、９０５  テフロン（登録商標）製の平面板。
【図１】
0004624289.tif 000002
【図２】
0004624289.tif 000003
【図３】
0004624289.tif 000004
【図４】
0004624289.tif 000005
【図５】
0004624289.tif 000006
【図６】
0004624289.tif 000007
【図７】
0004624289.tif 000008
【図８】
0004624289.tif 000009
【図９】
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