JP2023104361A - プラズマ送風機、掃除機、ドライヤー、パーソナルケア装置、および空気調整装置 - Google Patents

プラズマ送風機、掃除機、ドライヤー、パーソナルケア装置、および空気調整装置 Download PDF

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Abstract

【課題】小型、低価格のプラズマ送風機の提供。【解決手段】回転により風を発生させるファン１１０と、ファン１１０を回転させるモータ１２０と、モータ１２０によりファン１１０と共に回転する回転電極１３０と、回転する回転電極１３０が周期的に接近する固定電極１４０と、回転電極１３０と固定電極１４０との間に直流電圧を印加する電源１５０と、を備えるプラズマ送風機１００。【選択図】図１

Description

本発明は、プラズマを含む空気流を発生させるプラズマ送風機、およびプラズマ送風機を備える掃除機、ドライヤー、パーソナルケア装置、空気調整装置に関する。
従来、プラズマ発生装置は、一対の電極の間に高電圧を印加し、電極間での放電により空気中でプラズマを発生させている。また、発生させたプラズマを利用するために、一対の電極の近傍に流れる空気流を発生させ、空気流にプラズマを乗せて所定の場所に運ぶことが行われている。
例えば、特許文献１には、プラズマ発生装置を小型化し、ドライヤーなどで形成される空気流中にプラズマ発生装置を配置することで、プラズマを髪の毛などに運ぶ技術が記載されている。
特開２０２１－１８２４７１号公報
ところが、大気中において電極間における放電によりプラズマを発生させるには、交流もしくはパルス電源を用いて高電圧を電極間に印加する必要があることから、電源を含むパルス発生装置の小型化が困難であった。
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、電源の小型化を図るとともにプラズマを運ぶ空気流も発生させることのできるプラズマ送風機の提供を目的としている。また、プラズマ送風機を備えた掃除機、ドライヤー、パーソナルケア装置、および空気調整装置の提供を目的としている。
上記目的を達成するために、本発明の１つであるプラズマ送風機は、回転により風を発生させるファンと、前記ファンを回転させるモータと、前記モータにより前記ファンと共に回転する回転電極と、回転する前記回転電極が周期的に接近する固定電極と、前記回転電極と前記固定電極との間に直流電圧を印加する電源と、を備える。
風を発生させるファンを駆動するモータを用いて回転電極を回転させ、固定電極に対して接近と離隔とを繰り返すことで、直流電源を用いても交流的、またはパルス的な電界を創出することができる。これにより、小型の直流電源を用いてもプラズマを発生させることができ、かつファンにより発生させた空気流によりプラズマを所定の位置に運ぶことが可能となり、小型のプラズマ送風機を提供することができる。
図１は、プラズマ送風機を軸受側から示す斜視図である。 図２は、プラズマ送風機をモータ側から示す斜視図である。 図３は、図１に示すｉ－ｉ線で切断したプラズマ送風機を示す断面図である。 図４は、プラズマ送風機の別例を示す断面図である。 図５は、プラズマ送風機が取り付けられた掃除機のヘッドを示す斜視図である。 図６は、掃除機内部のプラズマ、気体の流れを模式的に示す図である。 図７は、プラズマ送風機が取り付けられたドライヤーを示す断面図である。 図８は、プラズマ発生装置を示す断面図である。
以下、本発明に係るプラズマ送風機、掃除機、ドライヤー、パーソナルケア装置、および空気調整装置の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施の形態は、本発明を説明するために一例を挙示するものであり、本発明を限定する主旨ではない。例えば、以下の実施の形態において示される形状、構造、材料、構成要素、相対的位置関係、接続状態、数値、数式、方法における各段階の内容、各段階の順序などは、一例であり、以下に記載されていない内容を含む場合がある。また、平行、直交などの幾何学的な表現を用いる場合があるが、これらの表現は、数学的な厳密さを示すものではなく、実質的に許容される誤差、ずれなどが含まれる。また、同時、同一などの表現も、実質的に許容される範囲を含んでいる。
また、図面は、本発明を説明するために適宜強調、省略、または比率の調整を行った模式的な図となっており、実際の形状、位置関係、および比率とは異なる。また、図中に示す場合があるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は、図の説明のために任意に設定した直交座標を示している。つまりＺ軸は、鉛直方向に沿う軸とは限らず、Ｘ軸、Ｙ軸は、水平面内に存在するとは限らない。
また、以下では複数の発明を一つの実施の形態として包括的に説明する場合がある。また、以下に記載する内容の一部は、本発明に関する任意の構成要素として説明している。
図１は、プラズマ送風機を軸受側から示す斜視図である。図２は、プラズマ送風機をモータ側から示す斜視図である。図３は、図１に示すｉ－ｉ線で切断したプラズマ送風機を示す断面図である。なお、図３は、固定電極と回転電極とが対向した状態を示している。これらの図に示すように、プラズマ送風機１００は、ファン１１０と、モータ１２０と、回転電極１３０と、固定電極１４０と、電源１５０（図３参照）と、を備えている。本実施形態の場合、プラズマ送風機１００は、基礎部材１６０と、軸受１７０と、シャフト１８０と、を備えている。
ファン１１０は、回転により風を発生させる部材である。ファン１１０の種類は、特に限定されるものではなく、軸流ファン、遠心ファン、ブロアファン（シロッコファン）等を例示することができる。本実施形態の場合、プラズマ送風機１００は、モータ１２０の回転軸（図中Ｙ軸方向）に沿って気体流を発生させる軸流ファンを備えている。
基礎部材１６０は、ファン１１０を回転可能に保持する構造的な基礎となる部材である。基礎部材１６０は、他の機器の筐体などに取り付けられることによりファン１１０を所定の場所に配置する。
軸受１７０は、基礎部材１６０に対しファン１１０を回転可能に連結する機械要素である。軸受１７０の種類は、特に限定されるものではなく、ボールベアリング、ローラーベアリング、すべり軸受等を例示することができる。本実施の形態の場合、軸受１７０を介して回転電極に電圧を印加するため、軸受１７０は、金属などの導体により形成されている。
シャフト１８０は、軸受１７０に接続され、ファン１１０を回転可能に保持する棒状の部材である。本実施の形態の場合、軸受１７０、およびシャフト１８０を介して回転電極に電圧を印加するため、シャフト１８０は、金属などの導体により形成されている。本実施の形態の場合、シャフト１８０は、モータ１２０の出力軸と同軸に連結され、絶縁状態で連結されている。
なお、基礎部材１６０に取り付けられたモータ１２０の出力軸にファン１１０が取り付けられる場合などにおいては、プラズマ送風機１００が軸受１７０、シャフト１８０などを備えない場合もある。また、ファン１１０の回転軸とモータ１２０の回転軸とが一致しない場合もある。この場合、モータ１２０は、減速機を含むトルク伝達装置を介してファン１１０を回転させる。
モータ１２０は、ファン１１０を回転させプラズマを搬送する気体流を発生させる駆動源である。モータ１２０の種類は、特に限定されるものではなく、ＡＣモータ、ＤＣモータのいずれでも構わない。
回転電極１３０は、モータ１２０によりファン１１０と共に回転する電極である。本実施の形態の場合、回転電極１３０は、ファン１１０が発生させる気体流の中において気体流の流れの方向と交差（直交含む）する面内を回転するように配置されている。回転電極１３０は、回転によって周期的に固定電極１４０と所定の間隔で対向する回転平面を備えている。回転電極１３０の形状は、特に限定されるものではなく、矩形の板状や、円形の板状などでもよい。また、回転電極１３０の回転軸を中心として扇型の板状でも構わない。
回転電極１３０のモータ１２０との接続態様は、特に限定されるものではない。本実施の形態の場合、回転電極１３０は、ファン１１０から一体に伸びるアーム１３１に取り付けられており、モータ１２０によって回転するファン１１０と一体に回転する。
回転電極１３０と電源１５０との電気的な接続態様は限定されるものではない。本実施の形態の場合、回転電極１３０が取り付けられるアーム１３１、およびファン１１０は、絶縁性の樹脂で形成されており、シャフト１８０と回転電極１３０とは、アーム１３１、およびファン１１０に埋設、または表面に取り付けられた電線により接続されている。
なお、回転電極１３０は、周方向に複数個配置されても構わない。また、図４に示すように、シャフト１８０、またはモータ１２０の出力軸に取り付けられても構わない。また、回転電極１３０は、ファン１１０の表面に直接取り付けられても構わない。また、ファン１１０の一部、または全部が導体で形成され、ファン１１０の導体部分を回転電極１３０として機能させても構わない。
固定電極１４０は、回転電極１３０が周期的に接近と離反とを繰り返す電極である。本実施の形態の場合、固定電極１４０は、基礎部材１６０の軸受１７０を保持する梁部１６１のファン１１０に対向する面の一部に固定されている。固定電極１４０は、ファン１１０が発生させる気体流の中に配置されている。固定電極１４０は、回転によって周期的に近接する回転電極１３０と所定の間隔で対向する固定平面を備えている。固定電極１４０の形状は、特に限定されるものではなく、矩形、円形、扇型などでもよい。
固定電極１４０と電源１５０との電気的な接続態様は限定されるものではない。本実施の形態の場合、固定電極１４０が取り付けられる梁部１６１に設けられた貫通孔に刺し通された電線により接続されている。
なお、固定電極１４０は、回転電極１３０が回転する周方向に複数個配置されても構わない。また、基礎部材１６０ではなく、モータ１２０、プラズマ送風機１００が取り付けられる機器の筐体など任意の場所にブラケットなどにより固定電極１４０が取り付けられても構わない。
電源１５０は、回転電極１３０と固定電極１４０との間に直流電圧を印加する装置である。電源１５０に発生させる電圧は、固定電極１４０と回転電極１３０とが対向する際の距離などにより調整される。例えば、固定電極１４０と回転電極１３０とが最も近づいた際の距離が２ｍｍの場合、電源１５０が固定電極１４０と回転電極１３０との間に印加する電圧は、３０ｋｖを例示することができる。なお、電源１５０と、各電極との接続は、回転電極１３０をグランド（ＧＮＤ）にすることが望ましい。
以上のプラズマ送風機１００によれば、プラズマ（活性種郡）を所定の場所へ送り出すためのファン１１０の回転を利用して回転電極１３０を回転させ、固定電極１４０との距離を周期的に変化させることで電極間にプラズマを周期的に発生させることができる。これにより、電源１５０は、直流の電源装置でよく、高電圧の交流やパルスを発生させる必要がないため、比較的小型の電源装置を採用することができる。また、プラズマの発生装置とプラズマを送り出す送風機構とが一体化されたプラズマ送風機１００であるため小型化が容易になり、家電製品などの他の機器の筐体内に容易に配置することができる。
次に、プラズマ送風機１００の適用例１を説明する。図５は、掃除機のヘッド部分を示す斜視図である。図６は、掃除機内部のプラズマ、気体の流れを模式的に示す図である。これらの図に示すように、掃除機２００は、空気を吸い込むことにより塵埃、菌、ウイルスなどを集塵する装置であり、ヘッド２１０と、パイプ２２０と、集塵部２３０と、除去手段２４０と、を備えている。また掃除機２００は、ヘッド２１０に取り付けられたプラズマ送風機１００を備えている。
掃除機２００を駆動させると、掃除機２００は、ヘッド２１０の開口から空気を吸い込む。パイプ２２０と交差する方向において両側に向かって突出するヘッド２１０の両端部にそれぞれ取り付けられたプラズマ送風機１００を駆動させると、プラズマ送風機１００は、ヘッド２１０の外部から空気を吸い込み、ヘッド２１０の内部に吸い込んだ空気とともにプラズマを供給する。ヘッド２１０の開口部と接触する床、畳、カーペットなどは、プラズマ送風機１００が供給したプラズマにより、除菌などが行われる。掃除機２００は、プラズマを含む空気とともに塵埃などをパイプ２２０を介して集塵部２３０まで吸引する。集塵部２３０では、空気と塵埃などとが分離され、空気は排気口から排気される。掃除機２００は、排気口に取り付けられた除去手段２４０により、プラズマ活性種を除去した後、空気が排気される。
除去手段２４０の種類は、特に限定されるものではないが、例えば活性炭フィルターなどを例示することができる。また、除去手段２４０は、帯電させた電極の間にプラズマを含む空気を流し、クーロン力により活性種を捕集する装置でも構わない。
以上の掃除機２００によれば、比較的軽量のプラズマ送風機１００が、ヘッド２１０に取り付けられているため、掃除の際のヘッド２１０の取り回しの大きな負担になることがない。また、ヘッド２１０に供給したプラズマにより掃除済みの床面の清潔度を向上させる事ができる。また、除去手段２４０により排気するプラズマの濃度を可及的に低減するため、安心して掃除機２００を使用することができる。
なお、掃除機２００が二つのプラズマ送風機１００を備える場合を例示したが、掃除機２００は、プラズマ送風機１００を一個、または三個以上備えても構わない。
次に、プラズマ送風機１００の適用例２を説明する。図７は、プラズマ送風機を備えるドライヤーを示す断面図である。ドライヤー３００は、吸い込んだ空気をヒーター３１０により加熱し、加熱した空気を送り出して髪の毛などを乾かす装置であり、空気を吸い込み空気を送り出す装置としてプラズマ送風機１００を備えている。
ドライヤー３００を駆動させると、プラズマ送風機１００は、給気口３２０から空気を吸い込み吐出口３３０に向かって空気流を創出する。空気流にはプラズマが含まれており、ドライヤー３００は、プラズマを含んだ空気流をヒーター３１０により加熱し、吐出口３３０から送風する。以上により、ドライヤー３００は、プラズマを含んだ空気流により髪の毛をケアしながら乾燥させる事ができる。
尚、ドライヤー３００に本発明のプラズマ送風機１００を搭載した場合、ヒーター３１０の加熱によりオゾン等のプラズマ活性種の一部を除去できるため、使用者は安心してドライヤー３００を使用することができる。
また、固定電極１４０と回転電極１３０のどちらか一方、もしくは両方の電極の表面に誘電体を挿入することで誘電体バリア放電の電極であるＤＢＤ（Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｂａｒｒｉｅｒ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）にしてもよい。
次に、プラズマ送風機１００の適用例３として、プラズマ送風機１００を備えたパーソナルケア装置を例示することができる。パーソナルケア装置とは、皮膚、粘膜などに光、熱、電界、磁界、水蒸気などを作用させてケアする装置、温めた部材、冷やした部材を皮膚の表面に当接させてケアする装置などである。例えば、水蒸気を人の皮膚に当ててケアするパーソナルケア装置がプラズマ送風機１００を備えている場合、プラズマ送風機１００が創出したプラズマを含む空気流により水蒸気を皮膚に送り出すことができる。これにより、水蒸気とプラズマによりケア効果を高めることができる。光、熱、電界、磁界、温冷付与と同時にプラズマを含む空気流を皮膚などに作用させてケア効果を高めることも可能である。
次に、プラズマ送風機１００の適用例４として、プラズマ送風機１００を備えた空気調整装置を例示することができる。空気調整装置とは、空気の状態を調整する装置であり、空気清浄機、加湿器、除湿機、いわゆるエアコンなどの空調機、扇風機、サーキュレーター、換気扇などを例示することができる。例えば、空調機がプラズマ送風機１００を備えている場合、プラズマ送風機１００が創出したプラズマを含む空気流を、空調機が加熱、または冷却した空気流に合流させ、居室内などに送り出すことができる。これにより、プラズマによって空間中の除菌などを実現することができる。
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、本明細書において記載した構成要素を任意に組み合わせて、また、構成要素のいくつかを除外して実現される別の実施の形態を本発明の実施の形態としてもよい。また、上記実施の形態に対して本発明の主旨、すなわち、請求の範囲に記載される文言が示す意味を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例も本発明に含まれる。
また、モータ１２０の回転数を可変にすることによりプラズマの発生量をコントロールしても構わない。
また、掃除機２００は、図８に示すようなプラズマ発生装置１０１を備えても構わない。プラズマ発生装置１０１は、掃除機２００の吸引により発生する風により回転するファン１１０と、ファン１１０の回転により回転する回転電極１３０と、回転する回転電極が周期的に接近する固定電極１４０と、回転電極１３０と固定電極１４０との間に直流電圧を印加する電源１５０と、を備え、掃除機２００のヘッド２１０に取り付けられている。つまり、プラズマ発生装置１０１は、掃除機２００のモータにより発生した空気流によりファン１１０が回転し、回転電極１３０は、ファン１１０の回転により固定電極１４０に接近し、離隔する。これにより回転電極１３０と固定電極１４０との間で周期的な放電が発生してプラズマを生成し、ヘッド２１０内にプラズマを供給することが可能となる。
本発明は、プラズマを含んだ空気流を用いる機器に適用可能である。
１００ プラズマ送風機
１０１ プラズマ発生装置
１１０ ファン
１２０ モータ
１３０ 回転電極
１３１ アーム
１４０ 固定電極
１５０ 電源
１６０ 基礎部材
１６１ 梁部
１７０ 軸受
１８０ シャフト
２００ 掃除機
２１０ ヘッド
２２０ パイプ
２３０ 集塵部
２４０ 除去手段
３００ ドライヤー
３１０ ヒーター
３２０ 給気口
３３０ 吐出口

Claims (8)

  1. 回転により風を発生させるファンと、
    前記ファンを回転させるモータと、
    前記モータにより前記ファンと共に回転する回転電極と、
    回転する前記回転電極が周期的に接近する固定電極と、
    前記回転電極と前記固定電極との間に直流電圧を印加する電源と、
    を備えるプラズマ送風機。
  2. 前記ファンが前記回転電極として機能する
    請求項１に記載のプラズマ送風機。
  3. 請求項１または２に記載のプラズマ送風機をヘッドに備える
    掃除機。
  4. 前記プラズマ送風機により発生する活性種を除去する除去手段を排気口に備える
    請求項３に記載の掃除機。
  5. 掃除機であって、
    前記掃除機の吸引により発生する風により回転するファンと、
    前記ファンの回転により回転する回転電極と、
    回転する前記回転電極が周期的に接近する固定電極と、
    前記回転電極と前記固定電極との間に直流電圧を印加する電源と、
    を備える掃除機。
  6. 請求項１または２に記載のプラズマ送風機を備える
    ドライヤー。
  7. 請求項１または２に記載のプラズマ送風機を備える
    パーソナルケア装置。
  8. 請求項１または２に記載のプラズマ送風機を備える
    空気調整装置。
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