JP6641182B2 - イオン風式液体気化装置および空気調和装置 - Google Patents

Description

本発明は、コロナ放電によってイオン風を発生させるイオン風式液体気化装置および空気調和装置に関する。

従来から、放電針と接地電極との間に高電圧を印加してコロナ放電を発生させ、気体中のイオンを増加させる装置が知られている。

例えば、特許文献１に記載のマイナスイオン発生器は、針状の負電極と間隔を隔てて配置された正電極をケース内に備えている。正電極は、マイナスイオンを通過させる複数の開孔部を有している。芳香性物質は、導電性材料から成る正電極に含浸、練り込み等によって固定化されている。直流電源から両電極間に負の高電圧が印加されると、コロナ放電に伴ってマイナスイオンが発生すると共に正電極内の芳香分子が放出される。そして、マイナスイオンと芳香分子とは、ファン（送風機）を作動させることでケース外に送り出される。

また、例えば、特許文献２に記載の空気清浄装置は、放電電極と対向電極を有する放電部に電源部から電圧を印加して放電回路を形成してコロナ放電させる放電ユニットを備えている。針状の放電電極は、平板状の対向電極に対して非接触で直交する姿勢で配置されている。また、放電電極の先端部は、対向電極を突出している。この空気清浄装置は、放電電極の側面に向けて空気を送る送風手段（ファン）と、放電ユニットに対して送風方向下流側に配置される静電霧化ユニットと、を備えている。

特開２００５−３４７１４６号公報 特開２０１４−１２１４２４号公報

しかしながら、特許文献１に記載のマイナスイオン発生器では、コロナ放電が１本の負電極と正電極の複数の開孔部との間で生じる。分散された位置で発生するコロナ放電は弱くなるため、空間に放出される芳香分子の量が少なくなるという問題があった。また、大部分の開孔部は負電極に対向していないため、各々の開孔部において電界にばらつきが生じていた。このため、上記マイナスイオン発生器は、空気のイオン化を効率良く行うことができない虞があった。また、上記マイナスイオン発生器は、正電極に固定化された芳香性物質を消費し切った後に芳香性物質を補給することについて考慮されていなかった。つまり、永続的な芳香分子の放出を担保できない虞があった。さらに、マイナスイオンおよび芳香分子の放出にファンが必要であるため、マイナスイオン発生器の大型化や製造コストの増加という問題もあった。

また、特許文献２に記載の空気清浄装置では、コロナ放電に伴うイオン風の向きと、送風手段による送風の向きとが交差しているため、イオン風を効率良く装置の外部に送り出すことができなかった。また、静電霧化ユニットが送風方向下流側に配置されているため、加湿効率が悪化していた。さらに、イオン化した空気の放出にファンが必要であるため、装置の大型化や製造コストの増加という問題もあった。

本発明は、上記した課題を解決するため、電界を安定させて空気のイオン化を効率良く行うと共に簡易な構成でイオン風を形成するイオン風式液体気化装置および空気調和装置を提供する。

上記した目的を達成するため、本発明の第１のイオン風式液体気化装置は、導電性を有する機能液を保持可能に形成される接地電極部と、前記接地電極部に交差する方向に延設される針状の放電電極部と、前記接地電極部と前記放電電極部との間に電圧を印加してコロナ放電を発生させる電源部と、を備え、前記接地電極部は、前記コロナ放電によって発生するイオン風を通過させる開口部を有し、前記放電電極部の先端部は、前記開口部に対応して配置されると共に前記開口部の縁部に非接触となる位置に配置されている。

本発明の第１のイオン風式液体気化装置によれば、コロナ放電によってイオンが発生すると共に、放電電極部の先端部から基端部に向けてイオン風が発生する。接地電極部に含まれた機能液は、開口部を通過するイオン風によって気化する。ここで、例えば、機能液が芳香、殺菌および消臭等の機能性成分を含む場合、この機能性成分は、水分と共にイオン風に乗って流通方向下流側に運ばれる。これにより、イオン風の流通方向下流側の空間が、加湿されると共に機能性成分の作用（例えば、芳香付与、殺菌、消臭等）を受けることができる。また、水分や機能性成分は、イオン風によって搬送されるため、送風ファン等を省略することができ、装置の製造コストや消費電力等を低減することができる。さらに、イオン風に含まれる塵埃やウィルス等は、コロナ放電によって発生する電界（電場）によって接地電極部の開口部の縁部に捕集される。これにより、空気を清浄化することができる。

本発明の第２のイオン風式液体気化装置は、上記した本発明の第１のイオン風式液体気化装置において、前記放電電極部の先端部は、前記イオン風の流通方向下流側から上流側に向けて前記開口部を貫通している。

本発明の第２のイオン風式液体気化装置によれば、放電電極部は開口部を貫通しているため、コロナ放電を発生させる電気力は、主に、放電電極部の先端部と開口部の上流側の縁部との間に発生する（電気力線が密集する）。また、電気力は、放電電極部の胴部（先端部から基端側に延びる部分）と開口部の内周面との間や、放電電極部の胴部と開口部の下流側縁部との間にも発生する。したがって、機能液は、開口部の内周面を含む表裏両側の縁部から気化する。これにより、機能液の気化効率を向上させることができる。

本発明の第３のイオン風式液体気化装置は、上記した本発明の第１または第２のイオン風式液体気化装置において、前記接地電極部は、電気絶縁性を有する多孔質材料によって形成されている。

本発明の第３のイオン風式液体気化装置によれば、接地電極部は、多孔質材料で形成されているため、機能液を適切に保持することができる。ここで、仮に、全ての機能液が気化してしまった場合、接地電極部は電気絶縁性を有しているため、コロナ放電が停止する。すなわち、機能液を完全に消費したことに起因して、コロナ放電が自動的に禁止される。これにより、機能液の枯渇時における装置の安全性を担保することができる。また、機能液の枯渇を検知する装置や電源部を停止させる装置を省略することができる。

本発明の第４のイオン風式液体気化装置は、上記した本発明の第１ないし第３のいずれかのイオン風式液体気化装置において、前記電源部を制御して前記印加する電圧を調整する制御部を更に備えている。

本発明の第４のイオン風式液体気化装置によれば、制御部が電源部から２つの電極部間に印加する電圧（印加電圧）を調整することで、イオン風の流速（風速）を変更することができる。イオン風の強弱を調整することで、機能液の気化速度を調整することができる。これにより、印加電圧を制御するだけで、加湿量（水分の供給量）を容易に制御することができる。

本発明の第５のイオン風式液体気化装置は、上記した本発明の第１ないし第４のいずれかのイオン風式液体気化装置において、前記接地電極部に補給する前記機能液を貯留可能に構成される供給部を更に含んでいる。

本発明の第５のイオン風式液体気化装置によれば、機能液は供給部から接地電極部に供給されるため、イオン風式液体気化装置は長期間に亘り継続的に稼動することができる。また、例えば、接地電極部に保持させる機能液の機能性成分を変更したい場合、供給部に貯留させる機能液を変更すればよい。このように、機能液の機能性成分を容易に変更することができる。

本発明の第６のイオン風式液体気化装置は、上記した本発明の第１ないし第５のいずれかのイオン風式液体気化装置において、紫外線を前記接地電極部に照射する紫外線照射部を更に備えている。

本発明の第６のイオン風式液体気化装置によれば、高電圧と紫外線照射部から照射された紫外線とによって接地電極部に捕集されたウィルスを有効に不活性化することができる。

本発明の第７のイオン風式液体気化装置は、上記した本発明の第１ないし第６のいずれかのイオン風式液体気化装置において、前記接地電極部は、塩素系成分またはビタミンＣを含む前記機能液を保持する。

本発明の第７のイオン風式液体気化装置によれば、機能液の機能性成分としての塩素系成分がウィルスを不活性化する。機能液の塩素系成分と高電圧（および紫外線照射部）との組み合わせによって、より有効なウィルスの不活性効果を発揮することができる。機能液の機能性成分としてのビタミンＣは、コロナ放電時におけるオゾンの発生を抑制する。

本発明の空気調和装置は、第１ないし第７のいずれかに記載のイオン風式液体気化装置を備える空気調和装置であって、前記イオン風式液体気化装置は、吸気口と排気口とを有する筐体の内部に設けられ、前記吸気口から前記筐体内に吸い込んだ空気にイオンを含ませた前記イオン風を発生させ、前記イオン風を前記排気口から前記筐体外に吹き出す。

本発明の空気調和装置によれば、コロナ放電に伴って発生したイオン風は、開口部を通過する際に接地電極部に含まれた機能液を気化する。これにより、機能液の機能性成分（例えば、芳香、殺菌、消臭等の成分）を水分と共にイオン風に乗せて流通方向下流側の空間に運ぶことができる。また、送風ファン等を用いることなく、水分や機能性成分をイオン風に乗せて搬送することができるため、装置の製造コストや消費電力等を低減することができる。さらに、電界の発生によって、塵埃やウィルス等を接地電極部に捕集することができる。

本発明によれば、電界を安定させて空気のイオン化を効率良く行うことができる。また、送風ファン等を省略し、簡易な構成でイオン風を形成することができる。

本発明の一実施形態に係る空気調和装置の内部構造を模式的に示す断面図である。 本発明の一実施形態に係るイオン風式液体気化装置を模式的に示す断面図である。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。 本発明の一実施形態に係るイオン風式液体気化装置の供給部を模式的に示す断面図である。 本発明の一実施形態に係るイオン風式液体気化装置の制御部を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る空気調和装置の空気調和処理を説明するフローチャートである。 本発明の一実施形態に係るイオン風式液体気化装置の作用を示す斜視図である。

以下、本発明に係るイオン風式液体気化装置を備える空気調和装置の実施の形態について添付した図面を参照しながら説明する。この実施の形態は本発明の好適な具体例であって、技術的に好ましい種々の限定を付している場合もあるが、本発明の技術範囲は、特に本発明を限定する記載がない限りこれらの態様に限定されるものではない。

図１を参照して、本実施形態に係る空気調和装置１の全体構成について説明する。図１は空気調和装置１の内部構造を模式的に示す断面図である。なお、以下の説明では、便宜上、各図に矢印で示すように各方向を設定している。

空気調和装置１は、外部から吸い込んだ空気を清浄化し、清浄化した空気をイオンと共に外部に放出するものである。空気調和装置１は、吸気口３と排気口４とを有する略直方体状の筐体２を備えている。吸気口３は筐体２の前面下部に形成され、排気口４は筐体２の上面に形成されている。吸気口３は、外部の空気を筐体２内に取り込むために設けられている。吸気口３の内側には、空気中の塵埃（比較的大きな粒子）を捕集するフィルター５が設けられている。排気口４は、筐体２内の空気を外部に排出するために設けられている。

空気調和装置１は、操作部６と、イオン風式液体気化装置７と、を備えている。操作部６は、筐体２の前面に設けられている。イオン風式液体気化装置７は、筐体２の内部に設けられている。

操作部６は、フロントパネル１０と、表示部１１と、スイッチ１２と、を含んでいる。フロントパネル１０は、筐体２の前面上部に固定されている。表示部１１およびスイッチ１２は、フロントパネル１０に組み込まれている。表示部１１は、例えば、液晶画面（タッチパネル）や作動状態を示すＬＥＤ等を含んでいる。スイッチ１２は、例えば、各種設定用のスイッチや電源部２１（後述する）をＯＮ／ＯＦＦさせる運転スイッチを含んでいる。

次に、図１ないし図５を参照して、イオン風式液体気化装置７について説明する。図２はイオン風式液体気化装置７を模式的に示す断面図である。図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。図４はイオン風式液体気化装置７の供給部２３を模式的に示す断面図である。図５はイオン風式液体気化装置７の制御部２５を示すブロック図である。

イオン風式液体気化装置７は、吸気口３から筐体２内に吸い込んだ空気にマイナスイオンを含ませたイオン風を発生させ、イオン風を排気口４から筐体２外に吹き出す。なお、イオン風式液体気化装置７は、コロナ放電によってイオン風を発生させる。なお、以下の説明において、「流通方向」とは、イオン風が流れる方向を指す。また、「上流」および「下流」並びにこれらに類する用語は、イオン風の流通方向における「上流」および「下流」並びにこれらに類する概念を指す。

図１に示すように、イオン風式液体気化装置７は、荷電部２０と、電源部２１と、紫外線照射部２２と、供給部２３と、湿度芳香検知部２４と、制御部２５と、を含んでいる。

荷電部２０は、枠体３０と、接地電極部３１と、支持基板３２と、複数（例えば、図１では３本）の放電電極部３３と、を含んでいる。枠体３０は、筐体２の内部フレーム（図示せず）に支持されている。接地電極部３１および複数の支持基板３２は、それぞれ、枠体３０の内側に支持されている。複数の放電電極部３３は、それぞれ、支持基板３２に片持ちで支持されている。

枠体３０は、平面から見て略矩形環状（枠状）に形成されている。枠体３０は、電気絶縁性を有する碍子（図示せず）を介して内部フレームに支持されている。つまり、枠体３０は、筐体２に対して電気的に絶縁された状態で支持されている。枠体３０には、電源部２１を接続するための給電部材（図示せず）が形成されている。

図２および図３に示すように、接地電極部３１は、平面から見て略矩形を成す平板状に形成されている。接地電極部３１は、筐体２の内部空間を上下方向に２分割するように枠体３０の内側に配置されている（図１参照）。接地電極部３１は、イオン風の流通方向（上下方向）に交差（直交）する向きで枠体３０に固定されている。接地電極部３１を略水平に配置することで、筐体２の高さを低く抑えることができる。これにより、空気調和装置１（筐体２）の小型化を図ることができる。

また、接地電極部３１は、アース線ＧＬ（基準電位点）に電気的に接続されている。接地電極部３１は、電気絶縁性を有する多孔質材料によって形成されている。例えば、接地電極部３１は、発泡ウレタン等の比較的硬いスポンジや、ゼオライト等によって形成されている。接地電極部３１は、導電性を有する機能液を保持可能に形成されている。すなわち、多孔質体から成る接地電極部３１は、孔内の空気を機能液に置き換えることで機能液を保持（吸収）する。

ここで、機能液は、水（純水を除く）または水に芳香、殺菌および消臭等の機能性成分を混合して構成されている。また、機能液は、機能性成分として塩素系成分とビタミンＣと芳香成分とのうち少なくとも１つを含んでいる。機能液は、水分を含むことで導電性を有している。したがって、接地電極部３１は、機能液を保持した状態で電極として機能する。なお、塩素系成分とは、一例として、人体への安全性や殺菌作用を考慮して塩（食塩（ＮａＣｌ））であることが好ましい。芳香成分とは、一例として、香りのするアロマオイルであることが好ましい。

接地電極部３１は、コロナ放電によって発生するイオン風を通過させる複数（例えば、図１では３つ）の開口部３４を有している。各開口部３４は、平面から見て円形状に形成されている。各開口部３４は、上下方向に２分割された筐体２の内部空間を連通させるように接地電極部３１に穿設されている。各開口部３４は、例えば、直径１５ｍｍ程度に設定されている。複数の開口部３４は、前後方向に所定間隔で並設されている。

接地電極部３１は、電気絶縁性を有する絶縁カバー３６で覆われている。絶縁カバー３６は、各開口部３４の縁部３５を除く接地電極部３１全体を覆っている。つまり、各開口部３４の縁部３５は、絶縁カバー３６から露出している。各縁部３５の露出面積は、流通方向下流側よりも上流側で広くなっている。すなわち、各開口部３４の上下両側の縁部３５のうち、下側の縁部３５は、上側の縁部３５よりも絶縁カバー３６から大きく露出している。なお、以下の説明では、各開口部３４の下側の縁部３５を「上流縁部３５Ｕ」と呼び、上側の縁部３５を「下流縁部３５Ｄ」と呼ぶこととする。また、上下両側の縁部３５に共通する説明では、単に縁部３５と呼ぶこととする。

下側の絶縁カバー３６は、接地電極部３１の下面から下方に離間して設けられている。絶縁カバー３６は、各開口部３４の上流縁部３５Ｕに当接するように折り曲げられた複数の屈曲部３６ａを有している。複数の屈曲部３６ａによって、接地電極部３１の下面と絶縁カバー３６との間に空間が形成されている。詳細は後述するが、この空間は、機能液を一時的に貯留するための液体貯留部３７として用いられる。

図１および図２に示すように、支持基板３２は、導電性を有する材料で、側面から見て前後方向に長い平板状に形成されている。支持基板３２は、接地電極部３１の上方（流通方向下流側）に配置されている。支持基板３２は、一列に並んだ複数の開口部３４に沿って配置されている。各支持基板３２は、スプリング（図示せず）を介して枠体３０に支持されている。

図３に示すように、支持基板３２の両側面は、正面から見て接地電極部３１に直交している。つまり、支持基板３２は、イオン風の流通方向と平行に配置されている。図２および図３に示すように、支持基板３２の一側面には、上下一対のカシメ部３２ａが前後方向に複数（例えば、３箇所（図１参照））並設されている。複数の上下一対のカシメ部３２ａは、開口部３４に対応して形成されている。なお、支持基板３２は、イオン風の流通を妨げないように配置されていれば、接地電極部３１に直交していなくてもよい。

図１ないし図３に示すように、複数の放電電極部３３は、開口部３４に対応して設けられている。なお、複数の放電電極部３３は同様の形状であるため、以下、１つの放電電極部３３について説明する。

放電電極部３３は、例えば、ＪＩＳ６０種合金（６％Ａｌ＋４％Ｖ＋９０％Ｔｉ）等のチタン合金（所謂６４チタン）で形成されている。放電電極部３３は、例えば、直径０．５ｍｍ〜０．６ｍｍの細線状または針状に形成されている。放電電極部３３の先端部３３ａ（下端部）は、円錐状に研磨加工されている。放電電極部３３の先端部３３ａは、例えば、直径０．０５ｍｍ〜０．１５ｍｍに形成されている。放電電極部３３の材料として靭性に優れた６４チタンを採用することで、放電電極部３３と支持基板３２との接合部の破断を抑制することができ、放電電極部３３の耐久性を高めることができる。

図２および図３に示すように、放電電極部３３は、上下一対のカシメ部３２ａにかしめられ、支持基板３２に接合固定されている。放電電極部３３の基端部３３ｃ（上端部）が、上下一対のカシメ部３２ａに片持ちで支持されている。放電電極部３３は、カシメ部３２ａから接地電極部３１側（支持基板３２よりも流通方向上流側）に延びている。つまり、放電電極部３３は、接地電極部３１に交差（直交）する方向に延設されている。放電電極部３３の先端部３３ａは、開口部３４に対応して配置されると共に開口部３４の縁部３５に非接触となる位置に配置されている。

放電電極部３３の先端部３３ａは、流通方向下流側から上流側に向けて開口部３４を貫通している。図３に示すように、放電電極部３３の先端部３３ａと開口部３４の上流縁部３５Ｕとの間隔（第１放電ギャップＧ１）は一定に維持されている。また、放電電極部３３の胴部３３ｂ（先端部３３ａと基端部３３ｃとの中間部分）と開口部３４の下流縁部３５Ｄ（内周面３４ｉ）との間隔（第２放電ギャップＧ２）は一定に維持されている。本実施形態では、例えば、第１および第２放電ギャップＧ１，Ｇ２は、それぞれ、１０ｍｍ〜２０ｍｍ程度の範囲で設定される。なお、第１および第２放電ギャップＧ１，Ｇ２は、それぞれ、放電電極部３３の太さ、開口部３４の大きさ、印加電圧の大きさ、放電電極部３３や開口部３４の縁部３５に対する汚れの堆積量等を考慮して設定されることが好ましい。

以上のような放電電極部３３を用いることで、オゾンの発生量を著しく低下することができる。また、このような放電電極部３３を採用することで、優れた加工性と安定した放電とを担保することができる。さらに、放電電極部３３の磨耗量が抑制され、長寿命化を図ることができる。されに、強いコロナ放電が発生する放電電極部３３の先端部３３ａは、汚れにくくなるため、安定した放電を継続的に行うことができる。

電源部２１は、交流の商用電源（図示せず）に接続されている。また、電源部２１は、接地電極部３１と枠体３０（給電部材）とに接続されている。電源部２１は、枠体３０および支持基板３２を介して放電電極部３３に電気的に接続されている（図２および図３参照）。電源部２１は、交流電流を直流電流に変換し、操作部６およびイオン風式液体気化装置７の各構成に電力を供給する。また、電源部２１は、数ｋＶ〜数十ｋＶの高電圧を生成する。なお、本実施形態では、放電電極部３３が負極になっている（マイナス荷電方式）。なお、筐体２内には、電源部２１を冷却するための電源冷却用ファン２１ａ（図５参照）が設けられている。

図１および図３に示すように、紫外線照射部２２は、接地電極部３１の上方（流通方向下流側）に配置されている。紫外線照射部２２は、紫外線を接地電極部３１の各開口部３４およびその縁部３５に照射するように設けられている。紫外線照射部２２は、殺菌に有効とされる波長１００〜２８０ｎｍの短波紫外線（区分ＵＶ−Ｃ）を発するランプ（図示せず）を採用している。

図３および図４に示すように、供給部２３は、貯留タンク４０と、水位センサー４１と、接続配管４２と、調整フロート４３と、を含んでいる。供給部２３は、接地電極部３１に補給する機能液を貯留可能に構成されている。

貯留タンク４０は、接地電極部３１の上方（流通方向下流側）に配置されている。貯留タンク４０は、筐体２の後部に配置されている、貯留タンク４０の内部には、機能液が貯留されている。なお、筐体２の後部には、カバー（図示せず）が開閉可能に設けられ、カバーを開放することで、貯留タンク４０に機能液を補充することができるように構成されている。

水位センサー４１は、貯留タンク４０内の機能液の貯留量（上限／下限）を検知する。水位センサー４１は、例えば、機能液に接触することで導通可能な２つの電極（図示せず）を有している。貯留タンク４０内に十分な機能液が存在する場合、２つの電極間が導通する。貯留タンク４０内の機能液が減少してくると、２つの電極間が導通しなくなる。つまり、水位センサー４１は、２つの電極間の導通の有無を検知することで、機能液の貯留量を検知する。

接続配管４２は、貯留タンク４０と接地電極部３１の絶縁カバー３６との間に接続されている。接続配管４２の上端部（上流側）は、貯留タンク４０の内部に連通している。接続配管４２の下端部（下流側）は、接地電極部３１の下側に形成された液体貯留部３７に連通している。

調整フロート４３は、接続配管４２の下端部（下流端部）に設けられている。調整フロート４３は、液体貯留部３７内に貯留された機能液に浮いている。調整フロート４３は、接続配管４２の下端面に密接可能なテーパー面４３ａを有している。

図４に示すように、液体貯留部３７における機能液の水面が規定の高さよりも低い場合、調整フロート４３も下がる。したがって、調整フロート４３のテーパー面４３ａは、接続配管４２の下端面から下方に離間する。これにより、貯留タンク４０に貯留された機能液は、接続配管４２を通って液体貯留部３７に流入する。図３に示すように、液体貯留部３７における機能液の水面が上昇すると、調整フロート４３も上昇する。すると、調整フロート４３のテーパー面４３ａは、接続配管４２の下端面に密着し、接続配管４２を閉塞する。これにより、液体貯留部３７に対する機能液の流入が停止される。以上のように、調整フロート４３は、液体貯留部３７に対する機能液の供給量を調整する。なお、液体貯留部３７において機能液の水面の規定の高さとは、接地電極部３１が機能液に浸る状態を指している。この状態で、液体貯留部３７内の機能液は、接地電極部３１に吸収される。

図１および図３に示すように、湿度芳香検知部２４は、筐体２内の前側上方に配置されている。湿度芳香検知部２４は、筐体２の内部の湿度を検知すると共に、気化した機能液に含まれる芳香成分の濃度を検知する。

図５に示すように、制御部２５は、ＣＰＵ５０と、記憶部５１と、バス５２と、インターフェース部５３と、を含んでいる。制御部２５は、空気調和装置１の各構成要素を制御する。

ＣＰＵ５０（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）は、記憶部５１に記憶されたデータやプロクラム等に従って様々な演算処理を実行する。ＣＰＵ５０は、操作部６を介して入力された情報を受信して記憶部５１に一時記憶させる。記憶部５１は、空気調和装置１の制御（空気調和処理）に必要なデータやプログラム等を記憶している。バス５２は、ＣＰＵ５０、記憶部５１およびインターフェース部５３を電気的に接続させる。インターフェース部５３には、表示部１１、スイッチ１２、紫外線照射部２２、水位センサー４１、電源部２１、電源冷却用ファン２１ａ、湿度芳香検知部２４等が電気的に接続されている。これにより、ＣＰＵ５０は、インターフェース部５３に接続された各構成要素と各種制御信号の送受信を行うことができる。

ここで、図６および図７を参照して、空気調和装置１（イオン風式液体気化装置７）の作用（空気調和処理）について説明する。図６は空気調和装置１の空気調和処理を説明するフローチャートである。図７はイオン風式液体気化装置７の作用を示す斜視図である。

図６に示すように、制御部２５（ＣＰＵ５０）は、操作部６のスイッチ１２（運転スイッチ）がＯＮされたか否かを判定する（Ｓ１）。制御部２５は、スイッチ１２がＯＮされるまでステップＳ１を繰り返す（Ｓ１で「ＮＯ」）。

空気調和処理を行う場合、ユーザーは、スイッチ１２をＯＮにする。すると、制御部２５（ＣＰＵ５０）は、スイッチ１２がＯＮにされたことを検知する（Ｓ１で「ＹＥＳ」）。続いて、制御部２５は、水位センサー４１の検知結果を受信し、貯留タンク４０内に規定範囲内（下限以上上限以下）の機能液が貯留しているか否かを判定する（Ｓ２）。なお、「規定範囲」とは、例えば、水位センサー４１の２つの電極間が導通している状態を示す。水位センサー４１の検知結果が規定範囲内であった場合（Ｓ２で「ＹＥＳ」）、電源部２１は、制御部２５に制御されて、接地電極部３１と放電電極部３３との間に高電圧を印加する（Ｓ３）。

一方、水位センサー４１の検知結果が規定範囲外であった場合（Ｓ２で「ＮＯ」）、制御部２５は、エラーを示す情報を表示部１１に出力（表示）させる（Ｓ１１）。なお、例えば、ユーザーに機能液を貯留タンク４０に補充するように促すエラー情報が、表示部１１に表示されることが好ましい。制御部２５は、再び水位センサー４１の検知結果を受信し、貯留タンク４０内の水位（貯留量）が規定範囲内であるか否かを判定する（Ｓ１２）。以降、制御部２５は、貯留タンク４０内の水位が規定範囲内であることを示す検知結果を受信するまでステップＳ１２の判定を繰り返す（Ｓ１２で「ＮＯ」）。一方、水位センサー４１の検知結果が規定範囲内であった場合（Ｓ１２で「ＹＥＳ」）、制御部２５は、エラー出力を停止（Ｓ１３）し、電源部２１を制御して高電圧を出力させる（Ｓ３）。

ここで、機能液を保持した接地電極部３１と各放電電極部３３とは、コロナ放電による放電閉回路を形成している。電源部２１は、接地電極部３１と各放電電極部３３との間に高電圧を印加してコロナ放電を発生させる。すなわち、２極３１，３３間に生じる電気力（電界）によってコロナ放電（負極性コロナ）が発生する。このコロナ放電によって、各放電電極部３３の先端部３３ａと開口部３４の上流縁部３５Ｕとの間には、略半球状の帯電エリアＥＡが形成される（図７参照）。

各放電電極部３３は開口部３４を貫通しているため、コロナ放電を発生させる電気力（電界）は、主に、各放電電極部３３の先端部３３ａと各開口部３４の上流縁部３５Ｕとの間に発生する（図２および図３に一点鎖線で示す電気力線参照）。つまり、電気力は、各放電電極部３３の先端部３３ａと各開口部３４の上流縁部３５Ｕとの間で最も強くなっている（電気力線が最も密集している）。また、この電気力は、放電電極部３３の胴部３３ｂと開口部３４の内周面３４ｉとの間や、当該胴部３３ｂと開口部３４の下流縁部３５Ｄとの間にも発生する（図２および図３の電気力線参照）。

また、このコロナ放電によって、空気中のマイナスイオンが増加し、電気力線に沿って流れる気流（イオン風）が発生する。したがって、イオン風は、接地電極部３１の下側から上側に向かって各開口部３４を流通する。

以上のようなイオン風が発生すると、筐体２内の圧力が低下するため、外気が吸気口３から筐体２内に吸い込まれる。外気に含まれる微細な塵埃やウィルス等（以下、「塵埃等」という。）は、コロナ放電による電気力（電界）の作用によって、接地電極部３１の各開口部３４の縁部３５や内周面３４ｉに捕集される。なお、各開口部３４の上流縁部３５Ｕが下流縁部３５Ｄよりも広く形成されている理由は、電気力が最も強く働く部分に多くの塵埃等を捕集するためである。

また、電気力は、接地電極部３１に浸み込んだ機能液を表層に移動させる。イオン風は、絶縁カバー３６から露出している各開口部３４の縁部３５に染み出た機能液を気化させる。上記したように、電気力は、各放電電極部３３（基端部３３ｃを除く）から各開口部３４周辺に作用しているため、機能液は、各開口部３４の内周面３４ｉを含む表裏両側の縁部３５Ｕ，３５Ｄから気化する。これにより、機能液の気化効率を向上させることができる。また、主に、イオン風は各放電電極部３３の先端部３３ａから接地電極部３１（各開口部３４）に向かって流れるため、接地電極部３１（各開口部３４の縁部３５）の表層の機能液を効率良く気化させることができる。なお、コロナ放電時の熱も機能液の気化を促進させる。

気化した機能液（水分および機能性成分）は、イオン風に乗って上方（流通方向下流側）に送られる。そして、気化した機能液およびマイナスイオンは、清浄な空気（塵埃等を除去した空気）と共に排気口４から外部に排気される（図１参照）。なお、接地電極部３１に浸み込んだ機能液は、気化作用に伴って各開口部３４の縁部３５に引き寄せられるように移動する。したがって、絶縁カバー３６から露出した各開口部３４の縁部３５に自動的に機能液を供給することができる。

機能液が機能性成分として塩素系成分を含んでいる場合、塩素系成分がウィルスを不活性化する。機能液の塩素系成分と高電圧および紫外線との組み合わせによって、より有効なウィルスの不活性効果を発揮することができる。また、機能液が機能性成分としてビタミンＣを含んでいる場合、ビタミンＣは、コロナ放電時におけるオゾンの発生を抑制する。

続いて、紫外線照射部２２は、制御部２５に制御されて、紫外線を接地電極部３１（各開口部３４）に照射する（Ｓ４）。これにより、高電圧と紫外線照射部から照射された紫外線とによって接地電極部に捕集されたウィルスを有効に不活性化することができる。つまり、高電圧に加えて紫外線によるウィルスの不活性作用を重畳することができる。また、塵埃等に含まれる細菌を殺菌することもできる。

次に、制御部２５は、湿度芳香検知部２４の検知結果を受信し、筐体２内に湿度が設定範囲内であるか否かを判定する（Ｓ５）。なお、湿度の設定範囲は、空気調和装置１の使用条件に合わせて適宜設定され、制御部２５の記憶部５１に記憶されている。湿度芳香検知部２４の検知結果が設定範囲内であった場合（Ｓ５で「ＹＥＳ」）、制御部２５は、再び水位センサー４１の検知結果を受信し、貯留タンク４０内の水位が規定範囲内であるか否かを判定する（Ｓ６）。水位センサー４１の検知結果が規定範囲内であった場合（Ｓ６で「ＹＥＳ」）、制御部２５は、スイッチ１２（運転スイッチ）がＯＦＦにされるまでステップＳ５およびステップＳ６を繰り返す（Ｓ７で「ＮＯ」）。

空気調和処理を停止する場合、ユーザーは、スイッチ１２をＯＦＦにする。制御部２５は、スイッチ１２がＯＦＦにされたことを検知すると（Ｓ７で「ＹＥＳ」）、紫外線照射部２２の停止制御（紫外線の照射を停止）を実行し（Ｓ８）、電源部２１の停止制御を実行する（Ｓ９）。以上によって、空気調和処理が停止される。

次に、湿度芳香検知部２４の検知結果が設定範囲外であった場合（Ｓ５で「ＮＯ」）、制御部２５は、電源部２１を制御して印加する電圧を調整する。制御部２５は、湿度芳香検知部２４の検知結果が設定範囲よりも低いか否かを判定する（Ｓ２１）。なお、制御部２５は、湿度が設定範囲よりも高いか否かを判定してもよい。

湿度が設定範囲よりも低い場合（Ｓ２１で「ＹＥＳ」）、制御部２５は、電源部２１の出力を上昇させる制御を行う（Ｓ２２）。これにより、接地電極部３１と各放電電極部３３との電位差が大きくなる。そして、制御部２５は、再び湿度芳香検知部２４の検知結果を判定する（Ｓ５）。一方、湿度が設定範囲よりも高い場合（Ｓ２１で「ＮＯ」）、制御部２５は、電源部２１の出力を下降させる制御を行う（Ｓ２３）。これにより、接地電極部３１と各放電電極部３３との電位差が小さくなる。そして、制御部２５は、再び湿度芳香検知部２４の検知結果を判定する（Ｓ５）。

以上のように、制御部２５が電源部２１から２つの電極部３１，３３間に印加する電圧（印加電圧）を調整することで、イオン風の流速（風速）を変更することができる。イオン風の強弱を調整することで、機能液の気化速度を調整することができる。これにより、印加電圧を制御するだけで、加湿量（水分の供給量）を容易に制御することができる。

次に、水位センサー４１の検知結果が規定範囲外であった場合（Ｓ６で「ＮＯ」）、制御部２５は、エラーを示す情報を表示部１１に出力（表示）させる（Ｓ３１）。制御部２５は、紫外線照射部２２の停止制御を実行し（Ｓ３２）、電源部２１の停止制御を実行する（Ｓ３３）。続いて、制御部２５は、再び水位センサー４１の検知結果を受信し、貯留タンク４０内の水位が規定範囲内であるか否かを判定する（Ｓ３４）。以降、制御部２５は、貯留タンク４０内の水位が規定範囲内であることを示す検知結果を受信するまでステップＳ３４の判定を繰り返す（Ｓ３４で「ＮＯ」）。一方、水位センサー４１の検知結果が規定範囲内であった場合（Ｓ３４で「ＹＥＳ」）、制御部２５は、エラー出力を停止（Ｓ３５）し、電源部２１を制御して高電圧を出力させる（Ｓ３）。

以上説明した本実施形態に係るイオン風式液体気化装置７（空気調和装置１）によれば、コロナ放電によってマイナスイオンが発生すると共に、各放電電極部３３の先端部３３ａから基端部３３ｃに向けてイオン風が発生する。接地電極部３１に含まれた機能液は、各開口部３４を通過するイオン風によって気化する。機能液に含まれる機能性成分（例えば、芳香、殺菌、消臭等の成分）は、水分と共にイオン風に乗って流通方向下流側に運ばれる。これにより、筐体２の外部空間が、加湿されると共に機能性成分の作用（例えば、芳香付与、殺菌、消臭等）を受けることができる。また、水分や機能性成分は、イオン風によって搬送されるため、送風ファン等を省略することができ、装置の製造コストや消費電力等を低減することができる。さらに、イオン風に含まれる塵埃やウィルス等は、コロナ放電によって発生する電界（電場）によって接地電極部３１の各開口部３４の縁部３５に捕集される。これにより、空気を清浄化することができる。

なお、気化した水分は、単なる微細化の影響に加えて、静電気力による反発の影響によって、広範囲に拡散する。また、気化した水分は、帯電しているので、アース側に引き寄せられる。このため、通常の拡散では回り込まない狭い空間であっても、気化した水分を回り込ませることができる（所謂エレクトロスプレー効果）。

また、本実施形態に係るイオン風式液体気化装置７（空気調和装置１）によれば、接地電極部３１は、多孔質材料で形成されているため、機能液を適切に保持することができる。ここで、仮に、全ての機能液が気化してしまった場合、接地電極部３１は電気絶縁性を有しているため、電極として機能しなくなる。つまり、放電閉回路が分断され、コロナ放電が停止する。すなわち、機能液を完全に消費したことに起因して、コロナ放電が自動的に禁止される。これにより、機能液の枯渇時における装置の安全性を担保することができる。また、機能液の枯渇を検知する装置や電源部２１を停止させる装置を省略することができる。

また、機能液は供給部２３から接地電極部３１に供給されるため、イオン風式液体気化装置７は長期間に亘り継続的に稼動することができる。また、例えば、接地電極部３１に保持させる機能液の機能性成分を変更したい場合、供給部２３に貯留させる機能液を変更すればよい。このように、機能液の機能性成分を容易に変更することができる。なお、本実施形態に係るイオン風式液体気化装置７は、１つの貯留タンク４０を備えていたが、本発明はこれに限定されない。例えば、複数の貯留タンク４０を設け、塩素系の機能液、芳香成分を混合した機能液、消臭成分を混合した機能液を、別個の貯留タンク４０に貯留させてもよい。

なお、本実施形態に係るイオン風式液体気化装置７は、負極性コロナを発生させていたが、本発明はこれに限定されない。例えば、放電電極部３３を正極として正極性コロナを発生させてもよい。なお、本実施形態に係るイオン風式液体気化装置７の放電電極部３３の先端部３３ａは、開口部３４を貫通していたが、本発明はこれに限定されない。例えば、放電電極部３３の先端部３３ａは、開口部３４の上側近傍（流通方向下流側近傍）に配置されていてもよい。

なお、イオン風式液体気化装置７の開口部３４の個数および開口面積（直径）は、イオン風の風量、帯電エリアＥＡの大きさ、接地電極部３１の大きさ（面積）等に基づいて適宜設定される。なお、各開口部３４の形状は、上記した円形であることが好ましいが、例えば、正多角形状であってもよい。なお、本実施形態に係るイオン風式液体気化装置７は、複数の開口部３４を一列に並べていたが、本発明はこれに限定されない。例えば、複数の開口部３４から成る列が左右方向に複数形成されていてもよく、複数の開口部３４が平面から見て格子状または千鳥状に配置されていてもよい。この場合、支持基板３２も開口部３４の列に対応して複数配置され、放電電極部３３も各開口部３４に対応して配置される。

なお、本実施形態に係るイオン風式液体気化装置７は、停止されるまで、常に紫外線照射部２２から紫外線を照射していたが、本発明はこれに限定されない。例えば、紫外線照射部２２は、間欠的に紫外線を照射してもよいし、空気調和機１の運転開始時にのみ紫外線を照射してもよい。これにより、消費電力を削減することができる。

なお、上記したように本実施形態に係るイオン風式液体気化装置７は、マイナス荷電方式を採用している。マイナス荷電方式は、プラス荷電方式に比べて、放電電流が流れやすいため（同一条件で約２倍の電流が流れる）、イオン風の風速を向上させることができる。また、マイナス荷電方式は、プラス荷電方式に比べて、異常放電の発生頻度が少なく、異常放電時のスパーク音も小さい。このため、コロナ放電時の騒音を抑制することができる。

本発明の技術は、空気清浄器等の空気調和装置に好適に利用することができる。

１ 空気調和装置
２ 筐体
３ 吸気口
４ 排気口
７ イオン風式液体気化装置
２１ 電源部
２２ 紫外線照射部
２３ 供給部
２５ 制御部
３１ 接地電極部
３３ 放電電極部
３３ａ 先端部
３４ 開口部
３５ 縁部

Claims (7)

1. 導電性を有する機能液を吸収し保持可能な多孔質材料によって平板状に形成される接地電極部と、
   前記接地電極部に交差する方向に延設される針状の放電電極部と、
   前記接地電極部と前記放電電極部との間に電圧を印加してコロナ放電を発生させる電源部と、
   前記接地電極部に補給する前記機能液を貯留可能に構成される供給部と、を備え、
   前記接地電極部は、前記コロナ放電によって発生するイオン風を通過させる開口部を有し、
   前記放電電極部の先端部は、前記開口部に対応して配置されると共に前記開口部の縁部に非接触となる位置に配置されていることを特徴とするイオン風式液体気化装置。
2. 前記放電電極部の先端部は、前記イオン風の流通方向下流側から上流側に向けて前記開口部を貫通していることを特徴とする請求項１に記載のイオン風式液体気化装置。
3. 前記接地電極部は、電気絶縁性を有する多孔質材料によって形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のイオン風式液体気化装置。
4. 前記電源部を制御して前記印加する電圧を調整する制御部を更に備えていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のイオン風式液体気化装置。
5. 紫外線を前記接地電極部に照射する紫外線照射部を更に備えていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のイオン風式液体気化装置。
6. 前記接地電極部は、塩素系成分またはビタミンＣを含む前記機能液を保持することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のイオン風式液体気化装置。
7. 請求項１ないし６のいずれかに記載のイオン風式液体気化装置を備える空気調和装置であって、
   前記イオン風式液体気化装置は、吸気口と排気口とを有する筐体の内部に設けられ、前記吸気口から前記筐体内に吸い込んだ空気にイオンを含ませた前記イオン風を発生させ、前記イオン風を前記排気口から前記筐体外に吹き出すことを特徴とする空気調和装置。

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