JP5182344B2 - 活性種生成装置および空気調和機の室内機 - Google Patents

活性種生成装置および空気調和機の室内機 Download PDF

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Description

本発明は、活性種生成装置およびこれを備えた空気調和機の室内機に関するものである。
従来から、放電を利用して電子やラジカル等の活性種を生成する活性種生成装置が知られている。活性種は、空気中に含まれる有害成分や臭気成分を分解する能力を有しており、活性種生成装置は、空気清浄機や空気調和機などに備えられている。
例えば特許文献1に記載のストリーマ放電ユニット(活性種生成装置)は、放電針が設けられた矩形状の放電電極板と、矩形状であって長手方向が一致するように放電電極板に対向配置されたアース板とを有する。放電電極板およびアース板は、それぞれ、両端部において2つの絶縁支柱で支持されている。4つの絶縁支柱は同一面に一直線上に配置されている。
特開2007−215985号公報
しかしながら、特許文献1のストリーマ放電ユニットでは、2枚の電極板(放電電極板とアース板)の長手方向と、隣接する電極板用の絶縁支柱とアース板用の絶縁支柱との沿面距離の方向とが一致している。そのため、沿面放電が生じない沿面距離を確保するには、電極板の長さを長くする必要がある。したがってストリーマ放電ユニットを小型化することは困難であった。
そこで、本発明は、小型化が可能な活性種生成装置およびこれを備える空気調和機の室内機を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、第1の発明に係る活性種生成装置は、放電針が設けられた矩形状の第1電極と、平面視において前記第1電極の長手方向と前記第1電極の前記放電針が設けられた部分において略直交するように配置された矩形状の第2電極と、前記第1電極の長手方向について前記放電針の両側において前記第1電極を支持する2つの第1支持部と、前記第2電極の長手方向について前記第1電極との交差部分の両側において前記第2電極を支持する2つの第2支持部とを備えており、2つの前記第1支持部が、平面視において、2つの前記第2支持部を結ぶ直線と直交し且つ2つの前記第2支持部をそれぞれ通る2本の直線の間に配置されており、2つの前記第1支持部の離間距離が、2つの前記第2支持部の離間距離よりも短く、前記第1電極と前記第2電極との間に電圧が印加されることで活性種を生成することを特徴とする。
この活性種生成装置では、第1電極と第2電極が交差するように配置されており、第1電極を支持する2つの第1支持部が、平面視において、第2電極を支持する2つの第2支持部を結ぶ直線に直交し且つ2つの第2支持部を通る2直線の間に配置されているため、第1支持部と第2支持部との間の沿面距離を十分確保しつつ、平面視において2つの第1支持部と2つの第2支持部が一直線上に配置されている場合に比べて、2つの第2支持部を結ぶ直線方向について活性種生成装置を小型化できる。
この活性種生成装置では、2つの第1支持部を結ぶ直線方向について活性種生成装置が大型化するのを防止できる。
この活性種生成装置では、第1電極と第2電極とが略直交しているため、第1支持部と第2支持部と間の沿面距離を全て同じにすることができる。したがって、全ての沿面距離を必要最低限の距離にすることができるため、第1電極と第2電極との絶縁性を確保しつつ、活性種生成装置をより小型化できる。
の発明に係る空気調和機の室内機は、第の発明に係る活性種生成装置を備えることを特徴とする。
この空気調和機の室内機では、小型化可能な活性種生成装置を備えているため、設計の自由度が向上する。
以上の説明に述べたように、本発明によれば、以下の効果が得られる。
第1の発明では、第1電極と第2電極が交差するように配置されており、第1電極を支持する2つの第1支持部が、平面視において、第2電極を支持する2つの第2支持部を結ぶ直線に直交し且つ2つの第2支持部を通る2直線の間に配置されているため、第1支持部と第2支持部との間の沿面距離を十分確保しつつ、平面視において2つの第1支持部と2つの第2支持部が一直線上に配置されている場合に比べて、2つの第2支持部を結ぶ直線方向について活性種生成装置を小型化できる。
の発明では、2つの第1支持部を結ぶ直線方向について活性種生成装置が大型化するのを防止できる。
の発明では、第1電極と第2電極とが略直交しているため、第1支持部と第2支持部と間の沿面距離を全て同じにすることができる。したがって、全ての沿面距離を必要最低限の距離にすることができるため、第1電極と第2電極との絶縁性を確保しつつ、活性種生成装置をより小型化できる。
の発明では、小型化可能な活性種生成装置を備えているため、設計の自由度が向上する。
本発明の実施形態に係る室内機の斜視図である。 図1のA−A線断面図である。 前面パネルが開いた状態の室内機の斜視図である。 ストリーマ放電ユニットを外した状態の室内機の斜視図である。 ストリーマ放電ユニットの斜視図である。 (a)はストリーマ放電ユニットの平面図であって、(b)は(a)のB−B線における一部省略断面図であり、(c)は(a)のC−C線における一部省略断面図である。 (a)はカバーを外した状態のストリーマ放電ユニットの平面図であって、(b)は(a)のD矢視図である。 (a)はストリーマ放電ユニットのフレームの平面図であって、(b)は(a)のE矢視図である。 本発明の他の実施形態に係る活性種生成装置の概略平面図である。 (a)は本発明の他の実施形態に係る活性種生成装置の概略平面図であって、(b)は(a)を図中の下方から視た図である。
以下、本発明の実施形態に係る空気調和機の室内機1について説明する。
図1に示すように、本実施形態の室内機1は、全体として一方向に細長い形状を有しており、その長手方向が水平となるように室内の壁面に据え付けられるものである。室内機1は、図示しない室外機と共に空気調和機を構成しており、室内の冷暖房を行う。なお、以下の説明において、室内機1が取り付けられる壁から突出する方向を「前方」と称し、その反対の方向を「後方」と称する。また、図1中の左右方向を単に「左右方向」と称する。
図2に示すように、室内機1は、ケーシング10と、このケーシング10内に収容される本体部20およびストリーマ放電ユニット(活性種生成装置)30を有している。
図2および図3に示すように、ケーシング10は、後方が開口した略直方体状の箱状に形成されている。ケーシング10は、前面に開口部11cを有するグリル11と、グリル11の開口部11cを開閉する前面パネル12とを有している。図1および図2に示すように、グリル11の天井部には、吸込口11aが形成されている。吸込口11aは、室内機1の長手方向に長い複数のスリット状の開口である。また、図2に示すように、前面パネル12の上端部には、吸込口12aが形成されている。吸込口11aと吸込口12aを合わせて吸込口10aとする。また、グリル11の下部には、吹出口11bが形成されている。吹出口11bは、左右方向に長い矩形状の開口である。
図2に示すように、本体部20は、ファン21と、熱交換器22と、2つの防塵フィルタ(図示省略)と、ストリーマ放電ユニット30が取り付けられる取付部23と、水平羽根24とを備えている。
ファン21は、その軸方向が左右方向に沿うように配置されている。ファン21は、上前方の空気を吸い込んで、下方に吹き出すようになっている。熱交換器22は、ファン21の上方と前方を取り囲むように配置されている。
水平羽根24は、吹出口11bの近傍に配置されている。水平羽根24は、吹出口11bから吹き出される空気流の上下方向の風向きを変更すると共に、吹出口11bの開閉を行う。
2つの防塵フィルタ(図示省略)は、グリル11内において吸込口10aに近接する位置に左右に並んで配置されている。防塵フィルタは、通過する空気中に含まれる比較的大きな埃等を捕捉するために設けられている。右側の防塵フィルタが配置される左右方向の範囲は、図3に示す範囲A1であり、ストリーマ放電ユニット30が配置される左右方向の範囲を含んでいる。左側の防塵フィルタが配置される左右方向の範囲は、図3に示す範囲A2である。範囲A1と範囲A2の左右方向の長さはほぼ同じである。
図3に示すように、取付部23は、グリル11内の右側部分に配置されている。図2に示すように、取付部23は、吸込口10aの前側部分と熱交換器22との間に配置されている。図3および図4に示すように、取付部23は、下向きに開口した開口部23aを有しており、ストリーマ放電ユニット30は、前面パネル12を開いた状態で、この開口部23aから取付部23内に挿抜される。
ストリーマ放電ユニット30(活性種生成装置)は、取付部23に着脱可能に取り付けられている。図2に示すように、ストリーマ放電ユニット30は、熱交換器22の前側の傾斜面22aと平行に配置される。以下のストリーマ放電ユニット30の説明において、ストリーマ放電ユニット30が取付部23に取り付けられた状態での上下方向、前後方向および左右方向を、単に上下方向、前後方向および左右方向と称する。
図5および図6に示すように、ストリーマ放電ユニット30は、略矩形状のフレーム40と、フレーム40の前側に取り付けられるカバー50と、フレーム40とカバー50との間に配置される放電部31と、フレーム40の後側に取り付けられる矩形板状の脱臭フィルタ60とを有している。図6に示すように、放電部31は、略矩形状の放電電極板(第1電極)32と、放電電極板32に設けられた放電針34と、放電電極板よりも長い矩形状の対向電極板(第2電極)35とを有している。なお、図6(b)と図6(c)は、フレーム40の一部と脱臭フィルタ60を省略して表示している。
図5および図8に示すように、フレーム40は、矩形状の外枠部41と、外枠部41の内側に配置された略板状の台座部43と、この台座部43に設けられた第1支持柱(第1支持部)44a、44bおよび第2支持柱(第2支持部)45a、45bを有している。フレーム40は、絶縁性合成樹脂材料で形成されている。
図5に示すように、外枠部41の四隅には、1/4円形状の孔41aが形成されている。この孔41aの後方には、1/4円形状の保持部42aが設けられている。保持部42aは、後述する保持部42b、42cと共に、外枠部41の前面部との間に脱臭フィルタ60を保持する。外枠部41の左右両辺の中央部と上辺の中央部には、半円形状の孔41bが形成されており、この孔41bの後方には、半円形状の保持部42bが設けられている。また、図6(a)に示すように、外枠部41の下辺には、2つの半円形状の保持部42cが設けられている。
また、図5および図6(c)に示すように、外枠部41の前側部分には、空気を通過させるための連通孔41dが形成されている。
図6(b)および図8に示すように、台座部43には、空気を通過させるための複数の円形孔43aが形成されている。
図6(b)および図6(c)に示すように、第1支持柱44a、44bおよび第2支持柱45a、45bは、台座部43から略前方(詳細には、台座部43に直交する方向)に突出している。第1支持柱44a、44bおよび第2支持柱45a、45bは、円柱状であって、内部にネジ孔を有している。第1支持柱44a、44bには、ネジ46a、46bによって放電電極板32が固定されており、第2支持柱45a、45bには、ネジ47a、47bによって対向電極板35が固定されている。
図6(c)に示すように、第1支持柱44a、44bの台座部43からの突出長さは、互いに同じである。また、図6(b)に示すように、第2支持柱45a、45bの台座部43からの突出長さは、互いに同じであって、第1支持柱44a、44bよりも長い。
図8(a)に示すように、第1支持柱44a、44bは、フレーム40左右方向の略中央において、上下方向に離れて配置されている。また、第2支持柱45a、45bは、フレーム40の上下方向の略中央において、左右方向に離れて配置されている。また、第1支持柱44a、44bの中間の位置と、第2支持柱45a、45bの中間の位置は、ほぼ一致している。
また、図6(b)に示すように、第2支持柱45a、45bの中間の位置には、放電針34が配置されている。2つの第2支持柱45a、45bの離間距離は、放電電極板32と対向電極板35との間に所定の電圧が印加されたときに、第2支持柱45a、45bと放電針34との間で放電が生じないような距離に設定されている。また、2つの第1支持柱44a、44bの離間距離は、2つの第2支持柱45a、45bの離間距離よりも短い。
また、第1支持柱44a、44bと第2支持柱45a、45bとの沿面距離(台座部43の前面の凹凸に沿った距離)D1〜D4(図8(a)参照)は、放電電極板32と対向電極板35との間に所定の電圧が印加されたときに、第1支持柱44a、44bと第2支持柱45a、45bとの間で沿面放電が生じないような距離に設定されている。
放電電極板32は、長手方向一端(図7(a)中の下端)近傍において第1支持柱44bに固定されており、長手方向他端(図7(a)中の上端)から若干離れた位置において第1支持柱44aに固定されている。図6(a)に示すように、放電電極板32の上端部32aは、カバー50の外に露出している。
図7(a)に示すように、放電電極板32の第1支持柱44a、44bの中間位置には、放電針保持部33が設けられている。図7(b)に示すように、放電針保持部33は、放電電極板32から台座部43に直交する方向に突出している。放電針保持部33の先端部は折り返されており、この折り返し部分に放電針34が挟み込まれている。放電針34は、両端部が放電針保持部33から突出している。放電針34は、線径が例えば0.2mmのタングステン線で構成されている。なお、本実施形態では、放電針34は、平面視において放電電極板32の長手方向と直交する向きに配置されているが、対向電極板35の長手方向と直交する向きに配置されていてもよい。
対向電極板35は、長手方向一端(図7(a)中の左端)近傍において第2支持柱45aに固定されており、長手方向他端(図7(a)中の右端)から若干離れた位置において第2支持柱45bに固定されている。したがって、対向電極板35は、平面視において放電電極板32と直交するように対向配置されている。また、図6(a)に示すように、対向電極板35の右端部35aは、カバー50の外に露出している。
図2に示すように、放電電極板32の上端部32aは、本体部20に設けられた本体接続部25と挟持部26との間に挿抜可能に配置され、本体接続部25に電気的に接続されている。本体接続部25は電源部(図示省略)の正極側に接続されている。
また、図示は省略するが、対向電極板35の右端部は、本体部20に設けられたアース接続部に電気的に接続されている。アース接続部(図示省略)は電源部(図示省略)の負極側(アース側)に接続されている。
放電電極板32と対向電極板35との間に電圧が印加されると、放電針34の両端から対向電極板35に向かってストリーマ放電が発生し、これにより、低温プラズマが生成される。この低温プラズマによって、高速電子、イオン、水酸化ラジカル、励起酸素分子などの活性種が生成される。これらの活性種は、アンモニア類や、アルデヒド類、窒素酸化物等の小さな有機分子からなる空気中の有害成分や臭気成分を分解する能力を有する。
図5および図6に示すように、カバー50は、台座部43の前方に配置されている。カバー50は、絶縁性合成樹脂材料で形成されており、後方が開口した箱体である。カバー50は、下方に突出する突出部55を有している。図6(b)および図6(c)に示すように、カバー50と台座部43との間に形成される空間51(以下、放電空間51という)内に、放電部31は配置されている。
また、図5に示すように、カバー50の右側面52には、切欠部52aが形成されている。この切欠部52aから、対向電極板35の右端部35aがカバー50の外に突出している。また、図6(a)および図6(c)に示すように、カバー50の上面53の左右方向中央部には、切欠部53aが形成されている。この切欠部53aから、放電電極板32の上端部32aがカバー50の外に突出している。
図6(a)に示すように、カバー50の上面53には、空気を通過させるための複数の円形孔53bが形成されている。また、図6(b)に示すように、カバー50の下面54には、空気を通過させるための複数の円形孔54aが形成されている。また、図6(c)に示すように、カバー50の突出部55は、外枠部41に形成された連通孔41dと対応する位置に、開口部55aを有している。
脱臭フィルタ60は、外枠部41の内周面とほぼ同じ大きさの矩形板状に形成されている。上述したように、脱臭フィルタ60は、外枠部41と保持部42a、42b、42cとの間に保持されている。脱臭フィルタ60は、例えばハニカム構造の基材の表面に吸着剤とプラズマ触媒とを担持させたものである。吸着剤は、空気中の臭気成分や有害成分を吸着するものであって、具体的には、ゼオライトや活性炭が用いられる。プラズマ触媒は、放電部31で生成した活性種を活性化させて、有害成分や臭気成分の分解を促進させるものであって、具体的には、マンガン系触媒や貴金属系触媒などが用いられる。
次に、室内機1の動作について説明する。
ファン21を駆動させることにより、吸込口10aからケーシング10内に空気が吸い込まれる。吸込口10aの左側部分から吸い込まれた空気は、左側の防塵フィルタ(図示省略)を通過した後、熱交換器22を通過して熱交換されて、その後、ファン21を通過して吹出口11bから吹き出される。
また、吸込口10aの右側部分から吸い込まれた空気は、右側の防塵フィルタ(図示省略)を通過する。右側の防塵フィルタを通過した空気の一部は、開口部23aから取付部23内に流入した後、フレーム40の連通孔41dやカバー50の開口部55aや円形孔54aを通って、放電空間51に流入する。
放電空間51内では、放電針34と対向電極板35との間でストリーマ放電が生じ、これにより、活性種が生成される。放電空間51内の空気は、カバー50の円形孔53bや台座部43の円形孔43aを通って、放電空間51から放出された後、脱臭フィルタ60を通過する。その後、熱交換器22とファン21を通過して吹出口11bから吹き出される。
放電空間51から放出された空気が脱臭フィルタ60を通過する際、空気中の有害成分や臭気成分が脱臭フィルタ60に吸着されるため、空気が脱臭および除菌される。また、この空気中に含まれる活性種は、プラズマ触媒によって活性化されると共に、脱臭フィルタ60に吸着された有害成分や臭気成分を分解する。これにより、脱臭フィルタ60は吸着性能が再生される。
また、右側の防塵フィルタ(図示省略)を通過した空気の残りは、ストリーマ放電ユニット30を通過せずに、熱交換器22とファン21を通過して吹出口11bから吹き出される。
以上説明した本実施形態のストリーマ放電ユニット30では、放電電極板32と対向電極板35が直交するように対向配置されている。そのため、放電電極板と対向電極板とが長手方向が一致するように対向配置され、且つ、2つの第2支持柱の間に2つの第1支持柱が配置されている場合と比較すると、第1支持部と第2支持部との間の沿面距離が同じであっても、放電電極板の長手方向に関して、2つの第1支持柱の離間距離の分だけ放電部31を短くできる。
また、放電電極板と対向電極板とが長手方向が一致するように対向配置され、且つ、2つの第1支持柱の間に2つの第2支持柱が配置されている場合と比較すると、第1支持部と第2支持部との間の沿面距離が同じであっても、放電電極板の長手方向に関して、隣接する第1支持柱と第2支持柱との距離の分だけ放電部31を短くできる。
このように、電極板を支持する4つの支持部が一直線上に配置されている場合に比べて、放電電極板32の長手方向についてストリーマ放電ユニット30を小型化できる。その結果、ストリーマ放電ユニット30の配置の自由度が向上するため、室内機1の設計の自由度が向上する。
また、2つの第1支持柱44a、44bの離間距離は、2つの第2支持柱45a、45bの離間距離よりも短い。そのため、2つの第1支持部44a、44bを結ぶ直線方向について、ストリーマ放電ユニット30が大型化するのを防止できる。
また、放電電極板32と対向電極板35とが直交しているため、第1支持部44a、44bと第2支持部45a、45bと間の沿面距離D1〜D4(図8(a)参照)を全て同じにすることができる。したがって、沿面距離D1〜D4を必要最低限の距離にすることができるため、放電電極板32と対向電極板35との絶縁性を確保しつつ、直交していない場合に比べてストリーマ放電ユニット30をより小型化できる。
また、左右に並んで配置された2つの防塵フィルタ(図示省略)のうち右側の防塵フィルタは、左右方向においてストリーマ放電ユニット30が配置される範囲を含む範囲(図3中の範囲A1)に配置される。そのため、2つの防塵フィルタの左右方向長さは、ストリーマ放電ユニット30の左右方向長さに依存しており、ストリーマ放電ユニットの左右方向長さが長すぎると、左右の防塵フィルタの左右方向長さを同じにすることができない。本実施形態では、ストリーマ放電ユニット30を左右方向において小型化できるため、左右の防塵フィルタの左右方向長さ(図3中の範囲A1、A2の長さ)を同じにすることができる。
また、本実施形態では、放電針34は、平面視において放電電極板32の長手方向と直交する向きに配置されている。そのため、放電針34が対向電極板35の長手方向と直交する向きに配置されている場合に比べて、放電電極板32の長手方向長さを短くできる。
また、放電針34が対向電極板35の長手方向と直交する向きに配置されている場合には、本実施形態に比べて、対向電極板35の長手方向長さを短くできる。
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の具体的な構成は、上記実施形態に限定されるものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記実施形態の説明だけではなく特許請求の範囲によって示され、さらに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。なお、後述する変更形態は、適宜組み合わせて実施することも可能である。
上記実施形態では、放電電極板32と対向電極板35とは平面視において直交しているが、参考例として、図9に示すように、放電電極板132を支持する第1支持部144a、144bが、平面視において、対向電極板135を支持する第2支持部145a、145bを結ぶ直線L1と直交し且つ第2支持部145a、145bをそれぞれ通る2本の直線L2、L3の間に配置されていれば、放電電極板132と対向電極板135とは、平面視において90°以外の角度で交差していてもよい。この構成であっても、放電電極板と対向電極板とが長手方向が一致するように対向配置されている場合に比べて、対向電極板135の長さを短くできる。この場合、放電針134は、放電電極板132における対向電極板135との交差部分に設けられる。また、第1支持部144aと第2支持部145a、145bとの沿面距離、および、第1支持部145bと第2支持部145a、145bとの沿面距離は、沿面放電が生じない距離に設定されている。
なお、放電電極板と対向電極板とがなす角度は、70°〜110°が好ましく、80°〜100°がより好ましい。
上記実施形態では、第1支持柱44a、44bと第2支持柱45a、45bは、台座部43から突出しているが、この構成に限定されない。例えば図10に示すように、第1支持柱244a、244bおよび第2支持柱245a、245bが、連結部248a、248b、248c、248dで連結されると共に、放電電極板232と対向電極板235との間に配置された構成であってもよい。この場合、第1支持柱244a、244bと第2支持柱245a、245bの沿面距離は、連結部248a、248b、248c、248dの表面に沿った距離である。
上記実施形態では、ストリーマ放電ユニット30のフレーム40に脱臭フィルタ60が取り付けられているが、この構成に限定されない。脱臭フィルタ60を取り付けるためフレームが、ストリーマ放電ユニット30のフレーム40と別体であってもよい。
室内機1におけるストリーマ放電ユニット30の配置位置は、ファン21によって吸い込まれた空気が通過する位置であれば、上記実施形態の位置に限定されない。
上記実施形態のストリーマ放電ユニット30では、ストリーマ放電によって活性種を生成しているが、グロー放電やバリア放電で活性種を生成してもよい。
上記実施形態では、活性種生成装置を空気調和機の室内機に適用した一例を説明したが、本発明の活性種生成装置は、空気清浄機など空気調和機の室内機以外の装置にも適用可能である。
本発明を利用すれば、活性種生成装置を小型化することができる。
1 空気調和機の室内機
30 ストリーマ放電ユニット(活性種生成装置)
44a、44b 第1支持柱(第1支持部)
45a、45b 第2支持柱(第2支持部)
32 放電電極板(第1電極)
34 放電針
35 対向電極板(第2電極)

Claims (2)

  1. 放電針が設けられた矩形状の第1電極と、
    平面視において前記第1電極の長手方向と前記第1電極の前記放電針が設けられた部分において略直交するように配置された矩形状の第2電極と、
    前記第1電極の長手方向について前記放電針の両側において前記第1電極を支持する2つの第1支持部と、
    前記第2電極の長手方向について前記第1電極との交差部分の両側において前記第2電極を支持する2つの第2支持部とを備えており、
    2つの前記第1支持部が、平面視において、2つの前記第2支持部を結ぶ直線と直交し且つ2つの前記第2支持部をそれぞれ通る2本の直線の間に配置されており、
    2つの前記第1支持部の離間距離が、2つの前記第2支持部の離間距離よりも短く、
    前記第1電極と前記第2電極との間に電圧が印加されることで活性種を生成することを特徴とする活性種生成装置。
  2. 請求項に記載の活性種生成装置を備えた空気調和機の室内機。
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