(57)【要約】【課題】イオン放出機能を備えた電気機器において、放出されるイオンの量を測定するにあたり、イオン測定装置の存在に起因するイオン量の減少を極力小さくする。【解決手段】イオン放出機能付き電気機器は、空気中で放電することによりイオンを発生するイオン発生装置２と、イオン発生装置２が発生したイオンを含む気流を送出する送風路１及び送風機を備え、送風路１にはバイパス路３が形成され、バイパス路３はその中にイオン測定装置１０が配置されるとともに弁装置６を備え、送風路１を流れる気流の一部をバイパス路３に流すかどうかが弁装置６の開閉で選択可能である。弁装置６は入口弁７と出口弁８を含む。イオン測定装置１０は対向配置された集電電極１１と反発電極１２により構成される。【選択図】図４
2012112746.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気中で放電することによりイオンを発生するイオン発生装置と、
前記イオン発生装置が発生したイオンを含む気流を送出する送風路及び送風機を備え、
前記送風路にはバイパス路が形成され、
前記バイパス路はその中にイオン測定装置が配置されるとともに弁装置を備え、
前記送風路を流れる気流の一部を前記バイパス路に流すかどうかが前記弁装置の開閉で選択可能であることを特徴とするイオン放出機能付き電気機器。
【請求項２】
前記弁装置は、前記バイパス路の入口を開閉する入口弁を含むことを特徴とする請求項１に記載のイオン放出機能付き電気機器。
【請求項３】
前記送風路から送出されるイオンの量が、前記弁装置の開閉で調節可能であることを特徴とする請求項１または２に記載のイオン放出機能付き電気機器。
【請求項４】
前記イオン測定装置は対向配置された集電電極と反発電極により構成され、前記集電電極に引き寄せられたイオンがもたらす電位の変動をイオン量の測定原理とすることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のイオン放出機能付き電気機器。
【請求項５】
前記弁装置を開いて前記送風路を流れる気流の一部を前記バイパス路に流すこととした上で、前記集電電極と反発電極の一方または双方の極性設定により、前記送風路から送出されるイオンのうち特定の極性のイオンを減少させることを特徴とする請求項４に記載のイオン放出機能付き電気機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はイオン放出機能付き電気機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近の電気機器には、空気の除菌や消臭を行うべく、空気中にイオンを放出する機能を備えたものが増えている。このような電気機器にあっては、イオンが発生しているかどうか、発生量はいかほどかを把握できることが好ましい。このような目的で用いられるイオン測定装置の例を特許文献１に見ることができる。
【０００３】
特許文献１に記載されたイオン測定装置は、イオン検知電極に大気中のイオンを吸着させて該大気中のイオン濃度に応じた電位を生じさせ、前記イオン検知電極に生じた電位を信号増幅回路で増幅してイオン測定信号として出力する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−４１２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に見られるように、イオン測定装置には、正イオンまたは負イオンを集電電極（検知電極）に引き寄せ、引き寄せられたイオンがもたらす電位の変動によりイオン量を測定する仕組みのものが多い。このようなイオン測定装置を送風路に置いてイオン量を測定することとすると、送風路を流れるイオンが相当な割合でイオン測定装置に吸い取られてしまう。そのため空気中に放出すべきイオンの量が激減してしまう。また、このようなイオン測定装置は、停止中であっても、物理的に回路が遮断されていない限り、リレー等で電気的に遮断した程度の遮断の仕方では、イオンの吸い取りをやめないことが報告されている。
【０００６】
本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、イオン放出機能を備えた電気機器において、放出されるイオンの量を測定するにあたり、イオン測定装置の存在に起因するイオン量の減少を極力小さくすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の好ましい実施形態によれば、イオン放出機能付き電気機器は、空気中で放電することによりイオンを発生するイオン発生装置と、前記イオン発生装置が発生したイオンを含む気流を送出する送風路及び送風機を備え、前記送風路にはバイパス路が形成され、前記バイパス路はその中にイオン測定装置が配置されるとともに弁装置を備え、前記送風路を流れる気流の一部を前記バイパス路に流すかどうかが前記弁装置の開閉で選択可能である。
【０００８】
また、上記構成のイオン放出機能付き電気機器において、前記弁装置は、前記バイパス路の入口を開閉する入口弁を含むことが好ましい。
【０００９】
また、上記構成のイオン放出機能付き電気機器において、前記送風路から送出されるイオンの量が、前記弁装置の開閉で調節可能であることが好ましい。
【００１０】
また、上記構成のイオン放出機能付き電気機器において、前記イオン測定装置は対向配置された集電電極と反発電極により構成され、前記集電電極に引き寄せられたイオンがもたらす電位の変動をイオン量の測定原理とすることが好ましい。
【００１１】
また、上記構成のイオン放出機能付き電気機器において、前記弁装置を開いて前記送風路を流れる気流の一部を前記バイパス路に流すこととした上で、前記集電電極と反発電極の一方または双方の極性設定により、前記送風路から送出されるイオンのうち特定の極性のイオンを減少させることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明では、送風路を流れる空気中のイオン量を測定するにあたり、イオン測定装置を直接送風路に配置するのでなく、送風路に形成したバイパス路にイオン測定装置を配置したから、バイパス路を流れる一部の空気に含まれるイオンはイオン測定装置に吸い取られるものの、送風路を流れる大部分の空気に含まれるイオンはそのまま機外に放出される。このため、イオンを放出して得ようとする除菌や消臭などの効果がイオン量の測定で減殺される割合が少ない。また弁装置を閉じてバイパス路に気流を流さないこととすれば、イオンの吸い取りをゼロにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係るイオン放出機能付き電気機器の概念図である。
【図２】本発明に係るイオン放出機能付き電気機器の概念図で、イオン量測定中の状況を示すものである。
【図３】第１実施形態に係る電気機器のバイパス路部分の模式図である。
【図４】第１実施形態に係る電気機器のバイパス路部分の模式図で、イオン量測定中の状況を示すものである。
【図５】イオン測定装置の測定原理を説明する図である。
【図６】イオン測定回路の模式図である。
【図７】第２実施形態に係る電気機器のバイパス路部分の模式図である。
【図８】第２実施形態に係る電気機器のバイパス路部分の模式図で、イオン量測定中の状況を示すものである。
【図９】第３実施形態に係る電気機器のバイパス路部分の模式図である。
【図１０】第３実施形態に係る電気機器のバイパス路部分の模式図で、イオン量測定中の状況を示すものである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明に係る電気機器としては、空気調和機（家屋用ばかりでなく、車載用も含む）や空気清浄機などを想定する。その電気機器の一部には図１に示すダクト状の送風路１が設けられる。送風路１には図示しない送風機が組み合わせられ、送風路１の内部を図１において下から上に吹き上げる気流が形成される。送風機１を流れる気流は、最終的には当該電気機器の機外に排出される。
【００１５】
送風路１にはイオン発生装置２が取り付けられる。実施形態のイオン発生装置２は正イオンＨ+（Ｈ2Ｏ）m（ｍは任意の自然数）と負イオンＯ2-（Ｈ2Ｏ）n（ｎは任意の自然数）を同時に生成することができるタイプのものを想定するが、このタイプに限定されるものではない。イオン発生装置２は空気中で放電することにより正イオンと負イオンを発生し、発生したイオンは送風路１を流れる気流に乗って機外に放出される。
【００１６】
送風路１の外側にバイパス路３が形成される。バイパス路３は送風路１の内部に連通する入口４と出口５を有する（図２及び図４参照）。入口４は出口５よりも気流の風上側にある。
【００１７】
バイパス路３は弁装置６により開閉される。弁装置６は入口４を開閉する入口弁７と出口５を開閉する出口弁８を含む。入口弁７と出口弁８は共に電動式であり、図示しないモータまたはアクチュエータにより開閉の動きを与えられる。
【００１８】
バイパス路３の中はイオン測定装置１０が配置される。イオン測定装置１０は、互いに間隔を置いて対向配置された集電電極１１と反発電極１２（図５参照）により構成される。
【００１９】
図６に示す制御装置１３が集電電極１１と反発電極１２への電圧印加を制御する。制御装置は中央処理装置（ＣＰＵ）を中心的構成要素として含む。集電電極１１はアンプ１４を介して制御装置１３のＡ／Ｄ入力部１５に接続され、反発電極１２は制御装置１３のＤ／Ａ出力部１６に接続される。
【００２０】
正イオンは正の電位を持ち、負イオンは負の電位を持つ。正イオンを捕捉（測定）したい場合は、反発電極１２に正電位を与える。すると、クーロンの法則により正イオンは反発電極１２から反発力を受けて集電電極１１の方に向かう。集電電極１１の初期電位を負電位にすると、正イオンは集電電極１１に引き寄せられる。負イオンを捕捉（測定）するときの電位の関係は正イオンの場合と逆になる。図５には、反発電極１２に負電位を与えて負イオンを集電電極１１に向かわせている状況が描かれている。集電電極１１は、反発電極１２と反対の電位をかける場合もあり、グラウンド電位（ＧＮＤ電位：±ゼロ）にする場合もある。
【００２１】
一定時間の間に集電電極１１に集められた正イオンまたは負イオンは、集まった数に応じ、異なる電位を集電電極１１に生じさせる。この電位の異なり具合を測定することにより、イオン量を測定することができる。
【００２２】
正イオンは正の電位を持った物質であり、負イオンは負の電位を持った物質である。ある物質に余計な電子が１個結びつくと負イオンになる。負イオンが集電電極１１と反発電極１２の間に形成されるイオン測定風路に入ってくると、反発電極１２が負電位とされていれば反発電極１２より反発力を受け、集電電極１１が正電位とされていれば集電電極１１より吸引力を受けて、集電電極１１に衝突する。集電電極１１に衝突した負イオンは電気的に中和しようとし、その物質が持っていた余計な電子１個は集電電極１１に移動する。このような現象のことを、本明細書では「吸い取る」と称している。
【００２３】
上記測定原理からして、イオン測定装置１０は、その測定行動を通じ、本質的にイオン量を減少させるものである。イオン測定装置１０は停止中でもイオンの吸い取りをやめないので、それが送風路１の中に配置されていると、機外に放出することで役立てようとしているイオン量が激減してしまう。イオン測定装置１０を送風路１の中でなくバイパス路３の中に配置することにより、そのような不都合が避けられる他、新たな効果も生み出される。これについて以下説明する。
【００２４】
弁装置６は、通常は図１及び図３に示すようにバイパス路３の入口４と出口５を閉ざしている。イオン測定装置１０は送風路１を流れる気流から物理的に遮断されており、イオン量を測定することはできない。逆に言えば、イオン測定装置１０が気流中の正イオンまたは負イオンを減少させることはない。
【００２５】
送風路１を流れる気流のイオン濃度を測定するときは、図２及び図４に示すように弁装置６を開く。すると送風路１を流れる気流の一部が入口４からバイパス路３に入り込み、イオン測定装置１０を通り抜けて出口５から送風路１に戻る。イオン測定装置１０を通り抜ける空気を用いて、送風路１を流れる気流のイオン濃度を測定することができる。
【００２６】
イオン測定装置１０のイオン感知部、すなわち集電電極１１と反発電極１２の面積が一定の場合、風量に比例してイオンが吸い取られることが分かっている。そこで、イオン濃度の測定と同時にイオンを吸い取り、送風路１から排出されるイオン量を調整することができる。イオン測定装置１０を流れる風量は弁装置６に開き具合によって変わるから、弁装置６の開き度を調整することにより、吸い取るイオン量の調整が可能ということになる。イオン測定装置１０がイオンを吸い取るのはバイパス路３を流れる気流からだけであるから、イオンが必要以上に吸い取られることはない。なお送風路１とバイパス路３は両方が合わさって一つの空間を形成するものであり、弁装置６が開かれても送風路１から排出される風量に変化はない。
【００２７】
図５の集電電極１１と反発電極１２は負イオンを測定する態勢とされており、反発電極１２には負電位が与えられている。イオン測定風路には正イオンと負イオンの両方が供給され、正イオンは反発電極１２に捕捉され、負イオンは集電電極１１に捕捉される。これにより、正イオンと負イオンの両方の量を調整できる。負イオンのみを減らしたければ集電電極１１と反発電極１２の両方に正電位を与えれば良いし、正イオンのみを減らしたければ集電電極１１と反発電極１２の両方に負電位を与えれば良い。
【００２８】
本発明に係る装置を用いれば、設定されている風量と、弁装置６の開閉度合いと、イオン測定装置１０の測定レベルにより、イオン発生量を知ることができる。例えば、１ＧΩ（ギガオーム）の抵抗を用いた測定回路では、電極面積が１ｃｍ2、回路増幅が１０倍、出力が１ｍＶである場合、一般的に下記の式をもってイオン量を計算できる。
イオンの数Ｎ＝（１／１．６０２２）＊１０＾１９／（１０＾９＊１０＊１０＾３）
＝６２．４万個（１秒当たり）
【００２９】
実際には風路の開閉度合いと風量でイオン測定装置１０の電極に当たるイオンの１秒当たりの数が変化する。つまり、設定風量と開閉度合いが決まった状態で測定される測定レベルが吸い取ったイオン量すなわちイオン発生量となる。但し、ここで得られたイオン発生量はイオン測定装置１０が吸い取った量なので、実際には、弁装置６を閉じた状態（イオン量を測定しない状態）で、当該電気機器の外の決まった場所で測定したイオン量との相関をとり、その相関関係により、イオン測定装置１０が測定したレベルから、電気機器が排出しているイオン量が分かることになる。
【００３０】
上記から理解されるように、送風路１を流れる気流の風量を変化させず、イオン量のみを少なく調整したい場合、イオン測定をしていない時に弁装置６を開くことで目的を達成することができる。
【００３１】
送風機の構造が特定されると、定められた回転数でモータが回転した場合、風量は一定となる。送風機が吹き出す風は電気機器の内部を通り、吹出口から機外に放出される。この電気機器の内部にイオン測定装置１０が存在し、弁装置６を開いてイオンを含む風をイオン測定装置１０に通すことによりイオン量の測定が可能になる訳であるが、弁装置６の開き具合がどのようになっていようとも、機外に放出される風量は変わらない。弁装置６を閉じれば機外に放出される風量を変えずにその中に含まれるイオン量を増やし、弁装置６を開けば機外に放出される風量を変えずにその中に含まれるイオン量を減らすことができる。同時にイオン量を測定することができる。
【００３２】
イオン量の測定については、空気調和機などの電気機器に搭載されたイオン発生装置２を起動して所定時間が経過した時点でイオン量の測定を行う制御や、イオン発生装置２の運転中所定時間毎に定期的にイオン量の測定を行う制御、運転モード切換時にイオン量の測定を行う制御などが考えられる。正イオンまたは負イオンの量を調節する場合には、その動作と並行してイオン量の測定がなされる。
【００３３】
弁装置６を開いたとき、反発電極１２の極性を制御することにより、また反発電極１２に加えて集電電極１１の極性を制御することにより、機外に放出する正イオンと負イオンの一方または両方の量を調整することができる。イオン測定装置１０が、反発電極を持たず集電電極のみを持つタイプである場合は、減らしたい極性のイオンと反対の極性の電位を集電電極に印加することにより、機外に放出する正イオンと負イオンの一方または両方の量を調整することができる。
【００３４】
負イオンを多く減らしたい場合は、弁装置６を大きく開き、反発電極１２に正電位（例えば５Ｖ）を印加する。
【００３５】
正イオンを少し減らしたい場合は、弁装置６を小さく開き、反発電極１２に負電位（例えば−５Ｖ）を印加する。
【００３６】
正イオンと負イオンの両方を普通程度に減らしたい場合は、弁装置６を中程度に開き、反発電極にグラウンド電位（ＧＮＤ電位：±ゼロ）を印加する。
【００３７】
上記のような正イオンと負イオンの量的調整を、時系列で順次切り換えて実施することも可能である。
【００３８】
従来のイオン放出機能付き電気機器におけるイオン量の調整は、風量の変更または放電電圧の変更をもって行うことが原則であったが、これまでに説明した通り本発明では、風量も放電電圧も変更することなくイオン量のみを調整することが可能である。
【００３９】
図７及び図８にバイパス路３の箇所の第２実施形態を示す。ここでは入口４と出口５を開閉する弁装置６を単一のバイメタル１７で構成している。周知の通り、バイメタル１７は熱膨張率の異なる２種類の金属板を張り合わせたものであり、サーモスタットなどの装置の駆動機構として用いられている。バイメタル１７は、一方の側が入口弁７として機能し、他方の側が出口弁８として機能する。
【００４０】
バイメタル１７にはセラミックヒータ１８が組み合わせられている。セラミックヒータ１８は電流量を制御することにより発熱量を調節することが可能であり、比較的安全なヒータとして電気機器にしばしば用いられている。
【００４１】
バイメタル１７は、セラミックヒータ１８に電流が流れていない状態では図７に示す通り反りのない形態を保っており、入口４と出口５を閉ざしている。セラミックヒータ１８に電流を流して発熱させると、バイメタル１７の温度が上昇して図８に示すように反りを生じる。これにより入口４と出口５が開き、送風路１を流れる気流の一部がバイパス路３に取り込まれることになる。
【００４２】
通電中のセラミックヒータ１８の温度は送風路１を流れる気流の風量によっても変化する。このため、セラミックヒータ１８に流れる電流の値と、弁装置６の開度と、風量との関係を、実験によって求めておく必要がある。なお、バイメタルの代わりに形状記憶合金を用いて弁装置６を構成することも可能である。
【００４３】
図９及び図１０にバイパス路３の箇所の第３実施形態を示す。実施形態２と同じくバイメタル１７により弁装置６を構成しているが、出口５を小さくして出口弁８を廃止した点が実施形態２と異なっている。
【００４４】
出口５が大きいと、送風路１を流れる気流が出口５からバイパス路３に巻き込まれ、イオン測定装置１０でイオンが吸い取られる恐れが出てくる。そのため、大きな出口５には弁が欠かせない。出口５を小さくすればそこからバイパス路３に気流が巻き込まれなくなり、弁を設ける必要がなくなる。このため第３実施形態では、第２実施形態に比べバイメタル１７を小型化することができた。
【００４５】
セラミックヒータ１８に電流を流して発熱させ、バイメタル１７の温度を上昇させると、図１０に示す通りバイメタル１７が反り、入口４が開く。これにより、入口４からバイパス路３に入り、イオン測定装置１０を通り抜けて出口５より送風路１に戻る気流が形成されるので、その気流からイオン量を測定することができる。
【００４６】
第１実施形態から第３実施形態までのいずれの実施形態においても、弁装置６の開閉に加えて、送風量の変更もしくはイオン発生装置２の放電電圧の変更、またはその両方を同時に実施することができる。これにより、イオン量の調整をきめ細かに行うことができる。
【００４７】
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明はイオン放出機能付き電気機器に広く利用可能である。
【符号の説明】
【００４９】
１    送風路
２    イオン発生装置
３    バイパス路
４    入口
５    出口
６    弁装置
７    入口弁
８    出口弁
１０  イオン測定装置
１１  集電電極
１２  反発電極
【図１】
2012112746.tif 000003
【図２】
2012112746.tif 000004
【図３】
2012112746.tif 000005
【図４】
2012112746.tif 000006
【図５】
2012112746.tif 000007
【図６】
2012112746.tif 000008
【図７】
2012112746.tif 000009
【図８】
2012112746.tif 000010
【図９】
2012112746.tif 000011
【図１０】
2012112746.tif 000012