JP5774936B2

JP5774936B2 - イオン送出装置及びそれを備えた電気機器

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Publication number: JP5774936B2
Application number: JP2011171581A
Authority: JP
Inventors: 松井　裕文; 裕文松井
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2011-08-05
Filing date: 2011-08-05
Publication date: 2015-09-09
Anticipated expiration: 2031-08-05
Also published as: JP2013037831A

Description

本発明は、イオンを送出するイオン送出装置及びそれを備えた電気機器に関する。

従来よりイオンを送出するイオン送出装置が知られている。イオン送出装置は空気通路を備え、空気通路内にイオン発生装置及び送風ファンが配される。イオン発生装置によって空気通路内に放出されたイオンが送風ファンの駆動によって所望位置に送出される。これにより、マイナスイオン及びプラスイオンの送出による除菌効果を得ることができる。

特許文献１にはイオンを検出するイオンセンサが開示される。イオンセンサはイオンを捕集する金属板から成る捕集電極を有し、イオン発生装置の下流側に配置される。イオン発生装置で発生して空気通路を流通するイオンの一部は捕集電極で捕集される。これにより、イオン量を検出し、イオン発生装置の交換時期や清掃時期等が検知される。

特開２００４−８７２０４号公報（第３頁−第７頁、第１図）

イオン送出装置は送風ファンを停止してイオン発生装置を駆動することによって空気通路内にイオンが充満し、空気通路内の除菌を行うことができる。しかしながら、上記従来のイオンセンサを備えたイオン送出装置によると、イオンセンサがイオン発生装置の下流に配置されるため、送風ファンを停止した際にイオン発生装置により発生したイオンを正確に検出することができない問題があった。

本発明は、イオンを正確に検出できるイオンセンサを備えたイオン送出装置及びそれを用いた電気機器を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、空気の吸込口及び吹出口を有して送風ファンが配される空気通路と、イオンを発生して前記空気通路内に放出するイオン発生装置と、イオンを捕集する捕集電極を有して前記イオン発生装置から放出されたイオンを検知するイオンセンサとを備え、イオンを含む空気を前記吹出口から送出するイオン送出装置において、前記捕集電極が気流流通方向に延びて形成され、気流流通方向に対して垂直で前記イオン発生装置を通る断面上に配置されることを特徴としている。

この構成によると、イオン発生装置及び送風ファンが駆動されると、空気通路内に放出されたイオンが空気通路から送出される。これにより、使用者の居住空間や使用者の近傍の除菌効果を得ることができる。また、送風ファンを停止してイオン発生装置が駆動されると、空気通路内にイオンが充満して空気通路内が除菌される。

イオンセンサは空気通路の周壁等に設置され、捕集電極が気流流通方向に対して垂直且つイオン発生装置を通る断面上に配置される。これにより、送風ファンの停止時にイオン発生装置の周囲に漂うイオンの一部が捕集電極に捕集され、イオンが検出される。また、捕集電極は気流流通方向に延びて形成され、送風ファンの駆動時にイオン発生装置から下流側に流れるイオンの一部が捕集電極に捕集され、イオンが検出される。イオンセンサによるイオンの検出によってイオン発生装置の交換時期や清掃時期等が検知される。

また本発明は、上記構成のイオン送出装置において、前記イオン発生装置と前記捕集電極とが前記空気通路の周壁上に非対向配置されることを特徴としている。この構成によると、捕集電極がイオン発生装置に対向する位置よりもイオン発生装置に近設され、イオンをより正確に検出することができる。

また本発明は、上記構成のイオン送出装置において、前記イオン発生装置がコロナ放電によりイオンを発生する電極を有することを特徴としている。この構成によると、イオン発生装置の電極からコロナ放電してイオンが放出される。放電によって電極に付着する異物によりイオン発生装置のイオン発生量が低下すると、イオンセンサによって清掃時期が検知される。

また本発明は、上記構成のイオン送出装置において、前記イオンセンサの検知結果に基づいてイオンの発生量が所定値よりも減少した際に前記電極の清掃を促す報知を行うことを特徴としている。

また本発明は、上記構成のイオン送出装置において、前記イオンセンサの検知結果に基づいてイオンの発生量を表示することを特徴としている。

また本発明の電気機器は、上記各構成のイオン送出装置を備えたことを特徴としている。

本発明によると、イオンセンサの捕集電極が気流流通方向に延びて形成され、気流流通方向に対して垂直でイオン発生装置を通る断面上に配置されるので、送風ファンの停止時及び駆動時にイオン発生装置で発生したイオンをイオンセンサによって正確に検出することができる。

本発明の実施形態のイオン送出装置を備えたスタンド型の空気調和機を示す側面図本発明の実施形態の空気調和機の送風部を示す正面図本発明の実施形態の空気調和機の送風部を示す側面断面図本発明の実施形態の空気調和機のイオン発生装置を示す平面図本発明の実施形態の空気調和機のイオン送出装置を示す気流方向に垂直な断面図本発明の実施形態の空気調和機のイオン送出装置の送風ファン停止時のイオンの濃度分布を示す気流方向に平行な断面図本発明の実施形態の空気調和機のイオン送出装置の送風ファン駆動時のイオンの濃度分布を示す気流方向に平行な断面図

以下に本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図１は一実施形態のスタンド型の空気調和機を示す側面図である。空気調和機１は支持部４、支持パイプ３及び送風部２を備えている。

送風部２は吸込口５と吹出口６とを開口した筐体２ａを有し、筐体２ａの上部にイオン送出装置４０（図３参照）が配される。イオン送出装置４０は詳細を後述するように両端にそれぞれ吸込口５及び吹出口６を配した円筒形状の空気通路１４を備えるとともに、イオン発生装置７、送風ファン８、イオンセンサ４１（図５参照）を有している。イオン発生装置７は筐体２ａ内の吸込口５側に配置され、送風ファン８は吹出口６側に配置されている。

また、後述するように、吹出口６を有する吹出面２ｂには光源９（図２参照）が配置されている。筐体２ａ内の送風ファン８が設けられた箇所の支持パイプ３側にはイオン発生装置７、送風ファン８及び光源９を駆動するための回路基板１０が設けられている。

回路基板１０には電源コード１１が導出され、電源コード１１の一端にはＡＣアダプター１２及び電源プラグ１３が設けられている。電源プラグ１３、ＡＣアダプター１２及び電源コード１１を介して商用交流電源から電力の供給を受け、送風部２に配したイオン発生装置７、送風ファン８及び光源９に給電される。

支持パイプ３は中空の可撓性の部材であり、その一端に設けた送風部２を支持する。支持パイプ３の内部は送風部２の筐体２ａの内部に連通し、回路基板１０から延びる電源コード１１が挿通される。尚、電源コード１１は支持パイプ３の他端側に設けた接続部２１で外部に露出し、その先端にＡＣアダプター１２及び電源プラグ１３が設けられている。接続部２１は支持部４の上面に嵌合する。

支持部４は支持パイプ３の送風部２が設けられた一端とは反対側の端部に設けられている。支持部４は例えば空気調和機１を机上に置くなどする際に送風部２及び支持パイプ３を起立状態にして支持する。

図２、図３は送風部２の正面図及び垂直断面側面図を示している。尚、図３に描画した白抜きの矢印Ａは空気の流通方向を示し、実線の矢印Ｂはイオンの放出方向を示している。吸込口５は送風部２の背面側に設けられるとともに、吹出口６は送風部２の正面側に設けられる。吸込口５及び吹出口６は各々筐体２ａの内部と外部とを連通させる複数の小孔を備えている。空気通路１４の吸込口５のすぐ内側には塵埃を捕集するためのエアフィルター１５が配置されている。

送風ファン８は軸流ファンで構成され、空気通路１４内に設けられている。送風ファン８はそのハウジングの軸線方向に開口する吸気口（不図示）が吸込口５に対向して配置され、吸気口に対して軸線方向の反対側で開口する排気口（不図示）が吹出口６に対向して配置されている。これにより、送風ファン８を駆動させると、矢印Ａで示したように、吸込口５から吸い込んだ外部の空気が空気通路１４内に流通し、吹出口６から送風部２の正面側に向かって吹き出される。

イオン発生装置７は空気通路１４に隣接させて送風ファン８に対して空気流通方向上流側に配置されている。イオン発生装置７はイオンを放出するための放電に用いる電極やその他電子部品がハウジング内に収容されてパッケージ化されている。そして、イオン発生装置７は空気通路１４に隣接させて形成された収納部（不図示）に対して着脱可能にして収納される。

図４はイオン発生装置７の平面図を示している。イオン発生装置７は一対のイオン発生部７ｅ、７ｆを有している。イオン発生部７ｅは針状の放電電極７ａと、放電電極７ａに対向する環状の対向電極７ｃとを有している。イオン発生部７ｆは針状の放電電極７ｂと、放電電極７ｂに対向する環状の対向電極７ｄとを有している。

イオン発生装置７の放電電極７ａと対向電極７ｃとの間及び放電電極７ｂと対向電極７ｄとの間には交流波形またはインパルス波形から成る電圧が印加される。これにより、放電電極７ａ、７ｂがコロナ放電し、イオン発生部７ｅ、７ｆからイオンが発生する。イオン発生装置７で発生したイオンは矢印Ｂ（図３参照）で示したように空気通路１４に放出される。

放電電極７ａと対向電極７ｃとの間には正電圧が印加され、イオンが空気中の水分と結合して主としてＨ^＋（Ｈ_２Ｏ）ｍから成るプラスイオンを発生する。放電電極７ｂと対向電極７ｄとの間には負電圧が印加され、イオンが空気中の水分と結合して主としてＯ_２ ⁻（Ｈ_２Ｏ）ｎから成るマイナスイオンを発生する。ここで、ｍ、ｎは任意の自然数である。Ｈ^＋（Ｈ_２Ｏ）ｍ及びＯ_２ ⁻（Ｈ_２Ｏ）ｎは空気中の浮遊菌や臭い成分の表面で凝集してこれらを取り囲む。

そして、式（１）〜（３）に示すように、衝突により活性種である［・ＯＨ］（水酸基ラジカル）やＨ_２Ｏ_２（過酸化水素）を微生物等の表面上で凝集生成して浮遊菌や臭い成分を破壊する。ここで、ｍ’、ｎ’は任意の自然数である。従って、プラスイオン及びマイナスイオンを発生して吹出口６から吐出することにより使用者の近傍の殺菌及び臭い除去を行うことができる。

Ｈ^＋(Ｈ_２Ｏ)ｍ＋Ｏ_２ ⁻(Ｈ_２Ｏ)ｎ→・ＯＨ＋1/2Ｏ_２＋(ｍ＋ｎ)Ｈ_２Ｏ・・・（１）
Ｈ^＋(Ｈ_２Ｏ)ｍ＋Ｈ^＋(Ｈ_２Ｏ)ｍ’＋Ｏ_２ ⁻(Ｈ_２Ｏ)ｎ＋Ｏ_２ ⁻(Ｈ_２Ｏ)ｎ’
→ 2・ＯＨ＋Ｏ_２＋(ｍ＋ｍ'＋ｎ＋ｎ')Ｈ_２Ｏ・・・（２）
Ｈ^＋(Ｈ_２Ｏ)ｍ＋Ｈ^＋(Ｈ_２Ｏ)ｍ’＋Ｏ_２ ⁻(Ｈ_２Ｏ)ｎ＋Ｏ_２ ⁻(Ｈ_２Ｏ)ｎ’
→ Ｈ_２Ｏ_２＋Ｏ_２＋(ｍ＋ｍ'＋ｎ＋ｎ')Ｈ_２Ｏ・・・（３）

尚、本実施形態ではイオン発生装置７によってプラスイオン及びマイナスイオンを発生しているが、マイナスイオンのみを発生してもよい。

また、本発明において、イオンには帯電微粒子水も含むものとする。この時、イオン発生装置７は静電霧化装置から成り、静電霧化装置によってラジカル成分を含む帯電微粒子水が生成される。即ち、静電霧化装置に設けた放電電極をペルチェ素子により冷却することで放電電極の表面に結露水が生じる。次に、放電電極にマイナスの高電圧を印加すると、結露水から帯電微粒子水が生成される。また、放電電極からは帯電微粒子水とともに空気中に放出されるマイナスイオンも発生する。

図５は空気通路１４の気流に垂直な断面を示す断面図である。イオン発生装置７の放電電極７ａ、７ｂは気流の流通方向（矢印Ａ、図３参照）に対して垂直方向に並設される。空気通路１４の周壁にはイオンセンサ４１が配される。イオンセンサ４１は空気通路１４に臨む捕集電極４１ｂ（図５参照）を有し、捕集電極４１ｂがイオン発生装置７に対して対向しない非対向位置に配される。

図６は空気通路１４の気流に平行な断面を示す断面図である。イオンセンサ４１は基板４１ａ上に捕集電極４１ｂが導体パターンによって形成される。捕集電極４１ｂを金属板により形成してもよい。捕集電極４１ｂは気流流通方向に延びて帯状に形成される。捕集電極４１ｂを気流流通方向に分割して気流流通方向に延びて形成してもよい。また、捕集電極４１ｂは空気通路１４の気流流通方向に垂直且つイオン発生装置７のイオン発生部７ｅ、７ｆを通る断面上に配置される。

イオン発生装置７により発生するイオンの濃度は送風ファン８の停止時に図５、図６に破線Ｃで示すように、放電電極７ａ、７ｂの先端に対して同心の球状に分布する。これにより、放電電極７ａ、７ｂに垂直な断面上に配される捕集電極４１ｂによりイオンを捕集し、イオンセンサ４１によって送風ファン８の停止時のイオンを正確に検出することができる。

また、図７は送風ファン８の駆動時のイオンの濃度分布を示している。送風ファン８の駆動により矢印Ａ方向に流通する気流によってイオン発生装置７で発生するイオンは下流側に流される。これにより、イオンの濃度は破線Ｃ’で示すように放電電極７ａ、７ｂに対して下流側に偏って分布する。この時、気流流通方向に延びて形成される捕集電極４１ｂによりイオンを捕集し、イオンセンサ４１によって送風ファン８の駆動時のイオンを正確に検出することができる。

図２、図３において、回路基板１０は空気調和機１の制御回路を実装している。送風部２の正面側の回路基板１０表面には光源９と操作部１６とが設けられている。光源９と操作部１６とはともに送風部２の吹出面２ｂに配置されている。送風部２の背面側の回路基板１０表面には表示部１７が設けられている。

光源９は図２に示すように例えば３個のＬＥＤ９ａを備え、吹出口６に近接させて吹出面２ｂに設けられている。そして、光源９は吹出口６からの空気吹出方向と同一方向に光を照射する。

操作部１６は図２に示すように例えばスライドスイッチ１６ａを備え、吹出面２ｂの光源９に対して支持パイプ３側に設けられている。操作部１６においてスライドスイッチ１６ａをスライド操作することで「切」による電源オフ状態、「イオン」によるイオン放出動作状態、「イオン＋照明」によるイオン放出と照明オンの動作状態のいずれかを選択することができる。また、図示していないが、所定の操作によってイオン発生装置７を駆動して送風ファン８が停止されるメンテナンスモードが設けられている。

表示部１７は図３に示すように例えば３個のＬＥＤ１７ａを備え、送風部２の背面側であって光源９や操作部１６の配置箇所の反対側に設けられている。３個のＬＥＤ１７ａは各々点灯することで送風ファン８、イオン発生装置７及び光源９それぞれの動作状態、すなわち電源ＯＮの状態を表示している。

また、回路基板１０には例えばボタン型電池で構成される電池１８が設けられている。この電池１８には光源９が電気的に接続されている。すなわち、操作部１６や図示しない制御回路などを介して、送風ファン８及びイオン発生装置７は電源プラグ１３のみに電気的に接続され、光源９は電源プラグ１３及び電池１８に電気的に接続されている。これにより、空気調和機１は停電時に光源９による照明を行うことができる。

上記構成の空気調和機１において、支持パイプ３を屈曲して使用者の顔の近傍等の所望位置に送風部２が配置される。操作部１６のスライドスイッチ１６ａが「切」から「イオン」に切り替えられると、送風ファン８及びイオン発生装置７が駆動される。これにより、使用者の顔の近傍等にイオンが送出され、使用者の付近の除菌及び脱臭を行うことができる。

また、スライドスイッチ１６ａが「イオン＋照明」に切り替えられると、光源９、送風ファン８及びイオン発生装置７が駆動される。これにより、使用者の付近の除菌及び脱臭を行うとともに使用者近傍の卓上の照明を行うことができる。

また、メンテナンスモードが実行されると、イオン発生装置７が駆動される。これにより、イオンが空気通路１４内に充満し、空気通路１４内の除菌及び脱臭を行うことができる。

イオン発生装置７により発生したイオンはイオンセンサ４１により検出される。イオンセンサ４１により検出したイオン量が所定値よりも減少すると、表示部１７が例えば、点滅表示して報知する。これにより、コロナ放電によって放電電極７ａ、７ｂに付着する異物によりイオン発生装置７のイオン発生量が低下すると、放電電極７ａ、７ｂの清掃やイオン発生装置７の交換が促される。

本実施形態によると、イオンセンサ４１の捕集電極４１ｂが気流流通方向に延びて形成され、気流流通方向に対して垂直でイオン発生装置７のイオン発生部７ｅ、７ｆを通る断面上に配置される。これにより、送風ファン８の停止時及び駆動時にイオン発生装置７で発生したイオンをイオンセンサ４１によって正確に検出することができる。

尚、捕集電極４１ｂを空気通路１４の広い範囲に例えば矩形に形成すると、捕集電極４１ｂで捕集されるイオンが増加して吹出口６から送出されるイオンが減少する。このため、捕集電極４１ｂが帯状等によって気流流通方向に延びて形成することにより、吹出口６から送出されるイオンの減少を抑制することができる。

また、イオン発生装置７と捕集電極４１ｂとが空気通路１４の周壁上に非対向配置されるので、対向配置する場合に比してイオン発生装置７と捕集電極４１ｂとが近設される。従って、イオン発生装置７で発生したイオンをより正確に検出することができる。

また、イオン発生装置７がコロナ放電によりイオンを発生する電極（７ａ、７ｂ）を有するので、コロナ放電によって異物が付着する電極のイオン発生量を正確に検出することができる。従って、イオン発生装置７の清掃時期や交換時期を容易に検知することができる。

また、イオンセンサ４１の検知結果に基づいてイオンの発生量が所定値よりも減少した際に電極の清掃を促す報知を表示部１７により行うので、イオン発生装置７の清掃によって所望量のイオンを送出することができる。

尚、表示部１７を液晶パネル等により形成し、イオンセンサ４１により検出したイオンの発生量を数値等によって表示してもよい。これにより、イオン発生装置７の清掃時期や交換時期を使用者がより詳細に把握することができ、イオン送出装置４０の利便性を向上することができる。

本実施形態において、支持部４を机の天板やベッドフレーム等にクランプするように形成してもよい。

また、イオン送出装置４０がスタンド型の空気調和機１に搭載されているが、他の電気機器に搭載してもよい。例えば、冷暖房機、加湿器、除湿機、温風器、扇風機、空気清浄機等の室内の床面や壁面に設置される空気調和機にイオン送出装置４０を搭載してもよく、掃除機や冷蔵庫等にイオン送出装置４０を搭載してもよい。

本発明は、イオンを送出するイオン送出装置に利用することができ、空気調和機、掃除機、冷蔵庫等に利用することができる。

１空気調和機
２送風部
２ａ筐体
２ｂ吹出面
３支持パイプ
４支持部
５吸込口
６吹出口
７イオン発生装置
７ａ、７ｂ放電電極
７ｃ、７ｄ対向電極
８送風ファン
９光源
１１電源コード
１３電源プラグ
１４空気通路
１６操作部
１７表示部
１８電池
４０イオン送出装置
４１イオンセンサ
４１ａ基板
４１ｂ捕集電極

Claims

空気の吸込口及び吹出口を有して送風ファンが配される空気通路と、イオンを発生して前記空気通路内に放出するイオン発生部と、イオンを捕集する捕集電極を有して前記イオン発生部から放出されたイオンを検知するイオンセンサとを備え、イオンを含む空気を前記吹出口から送出するイオン送出装置において、
気流流通方向に垂直で前記イオン発生部を通る断面に対して気流の上流側及び下流側に延びる帯状に前記捕集電極を形成し、前記イオン発生部と前記捕集電極とが前記空気通路の周壁上に配置されることを特徴とするイオン送出装置。
前記イオン発生部と前記捕集電極とが非対向配置されることを特徴とする請求項１に記載のイオン送出装置。
前記イオン発生部によりイオンを発生して前記送風ファンを駆動した状態と、前記イオン発生部によりイオンを発生して前記送風ファンを停止した状態とを選択できることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のイオン送出装置。
前記捕集電極が導体パターンまたは金属板によって形成されることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載のイオン送出装置。
前記イオン発生部がコロナ放電によりイオンを発生する電極を有し、前記イオンセンサの検知結果に基づいてイオンの発生量が所定値よりも減少した際に前記電極の清掃を促す報知を行うことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載のイオン送出装置。
請求項１〜請求項５のいずれかに記載のイオン送出装置を備えたことを特徴とする電気機器。