(57)【要約】【課題】発生するイオン種を制御することができるとともに、発生するイオンの濃度を高めることができ、かつイオンの寿命を長くすることが可能なイオン発生装置を提供することである。【解決手段】イオン発生装置１は、水中に気泡を作り出し、この気泡内で大気圧放電を起こさせることによりイオンを生成するイオン発生デバイス１０を備える。イオン発生デバイス１０は、水を保持する水槽１１と、水槽１１内の水１２の中に気泡を発生させるマイクロバブル発生器２０と、マイクロバブル発生器２０によって発生した気泡内で大気圧放電を起こさせるために互いに対向するように配置された一対の電極１３ａ、１３ｂと、電極１３ａ、１３ｂに高周波の交流駆動電圧を印加する交流電源１４とを含む。【選択図】図１
2007134209.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水中に気泡を作り出し、この気泡内で大気圧放電を起こさせることによりイオンを生成するイオン発生デバイスを備えた、イオン発生装置。
【請求項２】
前記イオン発生デバイスは、
水を保持する容器と、
前記容器内の水の中に気泡を発生させる気泡発生部と、
前記気泡発生部によって発生した気泡内で大気圧放電を起こさせるために互いに対向するように配置された一対の電極部と、
前記電極部に高周波の交流駆動電圧を印加する駆動電源とを含む、請求項１に記載のイオン発生装置。
【請求項３】
前記気泡発生部は、前記容器に取り付けられ、前記容器内の水に気泡を送り込む、請求項１または請求項２に記載のイオン発生装置。
【請求項４】
前記電極部は、前記容器内で水中放電を生じさせるために前記容器内の水を介して互いに対向するように配置された一対の電極を含む、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のイオン発生装置。
【請求項５】
前記容器内の水は空気と接する水面を有する、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のイオン発生装置。
【請求項６】
外部空気を取り入れる空気導入口と、外部に空気を送り出す空気送出口と、前記空気導入口から前記空気送出口まで通じる空気流通路とを備え、前記水面が空気と接するように前記イオン発生デバイスは前記空気流通路内に配置されている、請求項５に記載のイオン発生装置。
【請求項７】
前記イオン発生デバイスは、前記容器内の水を加熱する加熱部を含む、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】
この発明は、一般的にはイオン発生装置に関し、特定的には空気浄化作用のあるイオンを発生するイオン発生装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、住環境の高気密化に伴い、室内等の居住空間に浮遊する人体に有害な空気中の浮遊細菌を取り除き、健康で快適な生活を送りたいという要望が強くなっている。この要望に応えるため、各種の装置や器具が提案されている。
【０００３】
代表的な装置は、空気調和機、空気清浄機などである。このような装置を用いて、たとえば、室内雰囲気の温度調整および湿度調整、塵埃の除去、有害物質の除去などを図ることにより、環境の快適化が物理的または機械的に達成される。
【０００４】
しかしながら、このような装置では、部屋の空気を吸引して汚染物質を吸着または分解により除去する方式であるため、長期間にわたる使用によりフィルターの交換等のメンテナンスが不可欠である。また、フィルターの特性が充分でないため、満足のいく性能が得られていない。
【０００５】
これに対し、イオン発生装置を用いて、空気中のイオン濃度を増加させる空気清浄機や空気調和機も開発されている。現在市販されているものは負イオンのみを発生させて負イオンによって人間をリラックスさせる効果を期待するものといったもの、また正負両イオンを発生させて空気中の浮遊細菌を積極的に除去するといったものである。
【０００６】
しかしながら、このような従来のイオン発生装置は、必要とするイオンの供給量と大気中での寿命に問題がある。また、イオン発生装置が適用される空間範囲の大小によって、効果に有意差があるために効果が得られるまでに多くの時間を要する。これらの問題により、イオン発生領域を拡大することが必要となる。さらに、イオン発生デバイスの放電部周辺の空気組成等の空質差異によって発生イオン種や発生イオン濃度にバラツキがあり、イオン発生装置としての信頼性に問題が生じる可能性もある。
【０００７】
そこで、イオン発生デバイスの放電部に使用する材料や構造・形状の最適化によって発生イオンを高濃度化する方法等が提案されている。
【０００８】
たとえば、特開２００５−５６６０７号公報（特許文献１）には、高濃度で正イオンおよび／または負イオンを発生させることが可能なイオン発生装置とこれを用いた空気調節装置が提案されている。このイオン発生装置は、２５℃における比誘電率が１０以上である誘電体と、この誘電体を挟んで対向する電極とを備え、電極間に電圧を印加することによりイオンを発生することを特徴とするものである。
【特許文献１】特開２００５−５６６０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、このようなイオン発生部の材料や形態の変更による検討は、いずれもイオン発生デバイスが同一環境に曝されることを前提とした発生イオンの増量化のみに着眼しており、空質に依存したイオン種やイオンの寿命という観点は含まれていない。このため、発生したイオン中に、所望するイオン種が少量である、または全く存在しない可能性もある。また、イオンの寿命が短い場合、イオン濃度を高めても必ずしも広範囲の空間にイオンを速やかに供給できるとは限らない。 
そこで、この発明の目的は、発生するイオン種を制御することができるとともに、発生するイオンの濃度を高めることができ、かつイオンの寿命を長くすることが可能なイオン発生装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明に従ったイオン発生装置は、水中に気泡を作り出し、この気泡内で大気圧放電を起こさせることによりイオンを生成するイオン発生デバイスを備える。
【００１１】
この発明においては、気泡内で大気圧放電を起こさせることによって、水分子の作用により、気泡内部に長寿命で高濃度のイオンを発生させることができる。また、気泡の大きさ、気泡の量および気泡内部の気体組成や気泡の成分を調整することにより、イオン発生デバイスから発生するイオン量、イオン濃度およびイオン種を制御することができる。
【００１２】
この発明のイオン発生装置において、イオン発生デバイスは、水を保持する容器と、この容器内の水の中に気泡を発生させる気泡発生部と、この気泡発生部によって発生した気泡内で大気圧放電を起こさせるために互いに対向するように配置された一対の電極部と、この電極部に高周波の交流駆動電圧を印加する駆動電源とを含むように構成されるのが好ましい。
【００１３】
また、この発明のイオン発生装置において、気泡発生部は、容器に取り付けられ、容器内の水に気泡を送り込むように構成されるのが好ましい。
【００１４】
このように構成することにより、気泡発生部において気泡の生成量と気泡内部の気体組成を調整することにより、イオン発生デバイスから発生するイオン量、イオン濃度およびイオン種を制御することができる。
【００１５】
さらに、この発明のイオン発生装置において、電極部は、容器内で水中放電を生じさせるために容器内の水を介して互いに対向するように配置された一対の電極を含むように構成されるのが好ましい。
【００１６】
このように構成することにより、気泡内部の気体と液体との界面で放電を起こさせることができる。また、水中の水分子クラスターにおいては、一対の電極間に高周波の高い交流駆動電圧を印加することにより、容器内の水を構成する水分子集団を通常の水の状態よりも小さくすることができる。
【００１７】
この発明のイオン発生装置において、容器内の水は空気と接する水面を有するのが好ましい。
【００１８】
このように構成することにより、生成したイオンを含有する気泡が容器内の水中を上昇し、空気との界面である水面で破壊される際にイオンを外部に供給することができる。
【００１９】
この場合、この発明のイオン発生装置は、外部空気を取り入れる空気導入口と、外部に空気を送り出す空気送出口と、空気導入口から空気送出口まで通じる空気流通路とを備え、水面が空気と接するようにイオン発生デバイスが空気流通路内に配置されているのが好ましい。
【００２０】
このように構成することにより、発生したイオンを外部空気に供給することができる。
【００２１】
また、この場合、この発明のイオン発生装置において、イオン発生デバイスは、容器内の水を加熱する加熱部を含むのが好ましい。
【００２２】
このように構成することにより、水面から蒸発する水蒸気とともに外部空間にイオンを放出することができる。
【発明の効果】
【００２３】
以上のようにこの発明によれば、気泡内部に長寿命で高濃度のイオンを発生させることができるとともに、気泡の大きさ、気泡の量および気泡内部の気体組成を調整することにより、発生するイオン量、イオン濃度およびイオン種を制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
（イオン発生装置の概要）
この発明のイオン発生装置は、容器としての水槽の内部に、一対の電極部として対向する電極板を備えたイオン発生デバイスと、気泡発生部として、水槽の底面から水中に気泡を送り込むマイクロバブル発生器とを備えている。
【００２５】
具体的には、本発明によるイオン発生装置は、水槽と水槽内で水中放電を生じさせるために高周波の交流駆動電圧を印加する対向した電極とからなるイオン発生デバイスと、電極に挟まれた水の領域に微細な気泡を送り込むためのマイクロバブル発生器と、水中気泡内部での大気圧放電により発生され、水面での気泡の破壊とともに空間に放出される正負両イオンまたは正負いずれかのイオンをイオン発生装置の外部に送出、拡散するための送風機とを備えるイオン発生装置である。
【００２６】
ここで、上記の水槽は、内部の水を容易に入替可能な構造になっており、高電圧印加により処理された水を必要に応じて別の目的に使用することができる。
【００２７】
また、上記の電極には、水による腐食や水への溶出がないように白金や金等の金属ペーストが施されていることが好ましい。
【００２８】
さらに、上記のマイクロバブル発生器は、気泡の大きさ、気泡内部の気体組成、気泡の発生量を制御することができる機構を備えたものであることが好ましい。
【００２９】
上記のように、イオン発生装置に、水中に発生させた気泡内部での大気圧放電によりイオンを発生するイオン発生デバイスを搭載させることにより、水面から放出されるイオンを所望のイオンにするとともに高濃度で長寿命に発生させることができる。そして、発生したイオンを送風機の気流にのせることにより、イオン発生装置から高濃度で長寿命なイオンを外部に供給・拡散することができる。ここで、発生イオンとは、たとえば、酸素イオンＯ2-と水素イオンＨ+が複数の水分子でクラスター化されたイオン等である。
【００３０】
また、室内環境等のイオン発生装置の設置条件によるイオン種の変動を緩和し、安定したイオンを供給することができ、イオン発生装置の機能の信頼性を向上することが可能である。
【００３１】
さらに、イオン発生デバイスの動作によるイオン発生と同時に、水槽内の水の水分子クラスターを通常状態で存在する水の水分子クラスターサイズよりも小さくすることが可能であり、良質な飲料水や洗浄水として利用できる。ここで、通常状態の水のクラスターサイズは平均十数個の水分子集団であり、本発明で生成される小さいクラスターサイズは平均数個の水分子集団から構成されている。
【００３２】
（イオン発生デバイス）
本発明のイオン発生装置を構成するイオン発生デバイスは、水を保持した水槽と対向する電極とから構成されており、駆動電圧の印加による放電により正負両イオン、または正負いずれかのイオンを発生するデバイスである。より具体的には、上記のイオン発生デバイスは、水中で対向する電極間にパルス高電圧や高周波の交流電圧を印加することにより、水中に発生させた気泡内部に正負両イオン、または正負いずれかのイオンを発生させる能力を備えたデバイスである。
【００３３】
（マイクロバブル発生器）
本発明のイオン発生装置を構成する気泡発生部としてのマイクロバブル発生器とは、水槽の水に多量のマイクロオーダーの大きさの微細な気泡を送り込む装置であり、気泡の量と大きさ、気泡内の気体組成を制御することができる。水槽は、水量を任意に増減することができる、また水を容易に交換することができる構造を有しているのが好ましい。
【００３４】
（イオン発生装置）
本発明のイオン発生装置は、空間中に高濃度かつ長寿命な正負両イオンあるいは正負いずれかのイオンを安定に供給するものであって、上記のイオン発生デバイスと、マイクロバブル発生器と、送風機とを、少なくとも備えたものとすることが好ましい。
【００３５】
上記の正負イオンとは、たとえば、酸素イオンＯ2-と水素イオンＨ+とを各々核とした水分子クラスターイオン等である。
【００３６】
このようなイオン発生装置は、放電針や誘電体を挟んで対向する電極間等に高電圧を印加するタイプのイオン発生デバイスと送風機を少なくとも搭載した従来型の装置に比較して、供給されるイオン量、イオン種、イオン寿命の向上を簡素かつ効率よく実現する装置を提供するものであり、空気の出入り口を備え、かつイオン発生デバイスと、マイクロバブル発生器と、送風機が搭載されているものであればその形状を問わない。
【００３７】
なお、本発明のイオン発生装置は、周囲空間の空気浄化能力またはリフレッシュ効果能力を有する各種の空気調節装置（たとえば、空気清浄機、空気調和機、除湿機、加湿器、電気ヒータ、石油ストーブ、ガスヒータ、クーラーボックスおよび冷蔵庫等）や水質調整装置（たとえば、浄水器、食器洗い機および洗濯機等）に組み入れて構成することが可能である。
【００３８】
以下、さらに具体的な実施の形態を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、以下の実施の形態の説明では、図面を用いて説明しているが、本願の図面において同一の参照符号を付したものは、同一部分または相当部分を示している。
【００３９】
（実施の形態１）
図１は、本発明に従ったイオン発生装置の実施の形態１を示す側面断面図である。図２は、図１に示すイオン発生装置に搭載するイオン発生デバイス部の概略拡大図である。なお、図２中、プラス印（＋）は正イオンまたは正イオンを含有する気体を示し、マイナス印（−）は負イオンまたは負イオンを含有する気体を示し、矢印はイオン発生装置１およびイオン発生デバイス１０内の空気の流れを示すものである。
【００４０】
イオン発生装置１は、図１に示すように、駆動電圧を印加することにより正負両イオンあるいは正負いずれかのイオンを発生させるイオン発生デバイス１０と、マイクロバブル発生器２０と、送風機３０と、空気導入口４０と、空気流通路５１、５２と、空気送出口６０とを備えている。
【００４１】
空気導入口４０の付近には、送風機３０が設けられ、空気導入口４０から矢印Ｐで示す方向に外気を吸引し、イオン発生デバイス１０の水槽１１内を経由して、矢印Ｑで示す方向に空気送出口６０に向けて送り出し、矢印Ｒで示す方向に外部に空気を送り出す。
【００４２】
イオン発生デバイス１０は、水槽１１と、水１２と、正負イオンを発生させるために高電圧を印加する一対の対向する電極１３ａ、１３ｂと、駆動電源として駆動電圧を印加する高周波の交流電源１４を含む制御回路とを備えており、水面から放出される正負イオンを空気導入口４０から導入された気流にのせて空気送出口６０を経由して効率よくイオン発生装置１の外に放出するように設置されている。
【００４３】
また、マイクロバブル発生器２０は、導入通路２１を通じて、水槽１１の底面に配置された導入口２２から気泡を水１２中に導入することができるように配置されており、気泡の大きさ、量および気泡内部の気体組成を制御できるようになっている。
【００４４】
さらに、水槽１１は、水１２を保持し、たとえば、図１に示すような、水１２の注入口１５と、排出口１６とから構成されるような水交換手段を備えており、イオン発生中でも随時、水１２を取り出して他の目的に使用することができる構造になっている。
【００４５】
従来のイオン発生装置では、通常、放電針や誘電体を一対の電極で挟んだ構造のイオン発生デバイスの放電部が導入された外気に直接曝されるため、発生するイオン種、イオン量、イオン寿命等は、外気の条件、つまりイオン発生装置の配置された環境条件によって大きく変化する。その結果、イオン発生装置による除菌作用等のイオン効果が不安定になり、製品としての信頼性の低下を招く恐れを生じる。
【００４６】
しかし、図１に示された本発明のイオン発生装置１によれば、水中の気泡という閉じた空間で大気圧放電を起こさせるため、マイクロバブル発生器２０によって送り込まれた、組成の制御された気体が気泡内面の放電部に曝され、効率よく反応安定性のよいイオン化が実現される。さらに、図２に示すように、イオン化された気体を含む気泡１２ａ、１２ｂが水中を上昇して水面で破壊されるため、大気中に放出されるイオン１０ａ、１０ｂは、水分子によるクラスター成長が促進されることにより、安定化するので、寿命の長いイオンを提供することが可能となる。
【００４７】
また、マイクロバブル発生器２０によって発生する気泡の大きさ、量を調整することにより、イオン発生装置１から外部に供給されるイオン濃度を制御することができる。
【００４８】
さらに、イオン発生時には、水１２が強い電場に曝されるため、液体水分子の水素結合の切断に起因してクラスターサイズの小さい水１２が生成されるため、その水を飲料用や洗浄用等といった方面に有効に利用することが期待され得る。
【００４９】
このように、上記のような機構を採用することによって、イオン発生装置１から周囲環境に対して供給されるイオン種、イオン量の制御および安定化、イオンの長寿命化が実現され、イオン効能および信頼性の向上が可能である。
【００５０】
（実施の形態２）
図３は、本発明に従ったイオン発生装置の実施の態様２に係るイオン発生装置を示す側面断面図である。
【００５１】
図３に示されたイオン発生装置２は、イオン発生装置２にイオン発生デバイス１０とマイクロバブル発生器２０を搭載した機構という点では基本的に実施の形態１のイオン発生装置１と同様の構成である。図３に示すように、本実施形態のイオン発生装置２は、熱源１７を水槽１１の底面に設け、水１２を煮沸できる構造を有していることを特徴とするものである。本実施形態のイオン発生装置２は、イオン発生方式およびその他の基本的な構成については上記の実施の形態１と同様である。説明の便宜上、図１、図２に示される部分と同一の部分には同一の符号を付している。
【００５２】
図３に示すように、本実施形態では、煮沸によって水面から気化した水蒸気を多く含んだ気体に、発生したイオンが混合した状態でイオン発生装置２の外部に放出されることになる。
【００５３】
以上のような構成によると、イオンのさらなる長寿命化を実現することができると同時に周囲環境の加湿も行うことが可能となる。
【００５４】
また、水１２は煮沸されるため、水１２の交換を長期間行わないときであっても、細菌の発生や繁殖を防止することができ、常に清潔な湿度空間を提供することが可能となる。
【００５５】
以上に開示された実施の形態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慮されるべきである。本発明の範囲は、以上の実施の形態ではなく、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修正や変形を含むものである。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
この発明のイオン発生装置を用いた電気機器としては、周囲空間の空気浄化能力またはリフレッシュ効果能力を有する各種の空気調節装置（たとえば、空気清浄機、空気調和機、除湿機、加湿器、電気ヒータ、石油ストーブ、ガスヒータ、クーラーボックスおよび冷蔵庫等）や水質調整装置（たとえば、浄水器、食器洗い機および洗濯機等）等を挙げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施の形態１に係るイオン発生装置の側面断面図である。
【図２】本発明のイオン発生装置に搭載するイオン発生デバイスの概略拡大図である。
【図３】本発明の実施の形態２に係るイオン発生装置の側面断面図である。
【符号の説明】
【００５８】
１，２：イオン発生装置、１０：イオン発生デバイス、１０ａ，１０ｂ：イオン、１１：水槽、１２：水、１２ａ，１２ｂ：気泡、１３ａ，１３ｂ：電極、１４：交流電源、１５：注入口、１６：排出口、１７：熱源、２０：マイクロバブル発生器、３０：送風機、４０：空気導入口、５１，５２：空気流通路、６０：空気送出口。
【図１】
2007134209.tif 000003
【図２】
2007134209.tif 000004
【図３】
2007134209.tif 000005