特開 2023-47378 イオン発生装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023047378

(43)【公開日】2023-04-06

(54)【発明の名称】イオン発生装置

(51)【国際特許分類】

   H01T 23/00 20060101AFI20230330BHJP

   A61L 9/22 20060101ALI20230330BHJP

   A61L 9/14 20060101ALI20230330BHJP

【ＦＩ】

H01T23/00

A61L9/22

A61L9/14

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021156252

(22)【出願日】2021-09-27

(71)【出願人】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106116

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 健司

(74)【代理人】

【識別番号】100131495

【弁理士】

【氏名又は名称】前田 健児

(72)【発明者】

【氏名】荒川 亮

【テーマコード（参考）】

4C180

【Ｆターム（参考）】

4C180AA02

4C180AA07

4C180BB06

4C180BB12

4C180CB01

4C180EA54X

4C180GG09

4C180HH01

4C180HH05

4C180KK03

4C180LL11

(57)【要約】

【課題】実使用環境課において、帯電微粒子水をより広範囲に噴霧可能なイオン発生装置を提供することを目的とするものである。
【解決手段】帯電微粒子水を生成する静電霧化部と、前記静電霧化部が生成した帯電微粒子水を運ぶための気流を生成する送風機と、周囲の温度を検知する温度センサと、周囲の湿度を検知する湿度センサと、前記検知した温度と前記検知した湿度に基づいて前記送風機の風量を制御する制御部とを備えたイオン発生装置において、帯電微粒子水の噴霧時の初速度を最適化するイオン発生装置を提供する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

帯電微粒子水を生成する静電霧化部と、
前記静電霧化部が生成した帯電微粒子水を運ぶための気流を生成する送風機と、
周囲の温度を検知する温度センサと、
周囲の湿度を検知する湿度センサと、
前記検知した温度と前記検知した湿度とに基づいて前記送風機の風量を制御する制御部と、
を備えたイオン発生装置。

【請求項2】

温度と湿度とから構成される周囲環境を複数に分割して分割領域とし当該分割領域と風量とを対応させて記憶する制御テーブルを備え、
前記制御部は、
前記温度センサが検知した温度と前記湿度センサが検知した湿度と前記制御テーブルとに基づいて前記送風機の風量を決定する請求項１記載のイオン発生装置。

【請求項3】

前記制御テーブルは、
前記周囲環境を少なくとも低温高湿度領域と、前記低温高湿度領域よりも高温である高温低湿度領域と、前記低温高湿度領域及び前記高温低湿度領域に属さないその他領域と、に分割して記憶する請求項２記載のイオン発生装置。

【請求項4】

前記制御テーブルは、
前記高温低湿度領域に対応する風量を前記低温高湿度領域に対応する風量よりも小さくした請求項３記載のイオン発生装置。

【請求項5】

前記制御テーブルは、
さらに前記その他領域に対応する風量を、前記高温低湿度領域に対応する風量よりも大きく且つ前記低温高湿度領域に対応する風量よりも小さくした請求項４記載のイオン発生装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、空気中に帯電微粒子水を放出するイオン発生装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、空気中にイオンを供給し、空気中の菌を抑制したり（除菌）、空気中の臭いを分解して除去する（脱臭）空気浄化を目的としてイオン発生装置が開発され、一般家庭に広く普及している。

【0003】

イオン発生装置として、放電電極に電圧を印加させることで、正及び負、又は正負のいずれか一方のイオンを放出するものが知られている（例えば、特許文献１）。

【0004】

また、放電電極に水を供給し、当該水に電圧を印加することで、帯電微粒子水を生成するイオン発生装置（あるいは、静電霧化装置）も知られている（例えば、特許文献２）。

【0005】

帯電微粒子水においては、放電電極に電圧を印加させることで発生させたイオンの周囲を水で保護することで、当該イオンが空間中に放出された後、消滅するまでの時間（寿命）が水の保護が無い場合と比較して長いという特徴を有する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００６－２３０７０６号公報

【特許文献2】特開２０１１―２５３７８０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

ところで、さらなる広範囲に除菌・脱臭効果を届けるには、帯電微粒子水の長寿化に加えて、さらに遠方にまで帯電微粒子水を到達させることが望まれる。

【0008】

そこで本発明は、帯電微粒子水の到達距離を拡大することにより、除菌・脱臭の効果範囲を拡大したイオン発生装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明は、帯電微粒子水を生成する静電霧化部と、前記静電霧化部が生成した帯電微粒子水を運ぶための気流を生成する送風機と、周囲の温度を検知する温度センサと、周囲の湿度を検知する湿度センサと、前記検知した温度と前記検知した湿度とに基づいて前記送風機の風量を制御する制御部とを備えたイオン発生装置を提供し、これにより所期の目的を達成する。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、除菌・脱臭の効果範囲を拡大したイオン発生装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明に係る静電霧化部の原理を示す図

【図2】本発明に係るイオン発生装置のシステム構成図

【図3】本発明に係るイオン発生装置の本体部の組立図

【図4】本発明に係るイオン発生装置の操作部の組立図

【図5】本発明に係るイオン発生装置の制御テーブル

【図6】本発明に係るイオン発生装置のフローチャート

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本実施の形態について図面を参照しながら説明する。

【0013】

なお、以下の実施の形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。また、全図面を通して、同一の部位については同一の符号を付して二度目以降の説明を省略する。

【0014】

（実施の形態１）
本発明における帯電微粒子水の発生原理を図１に示す。

【0015】

帯電微粒子水の発生手段としての静電霧化部２は、ペルチェ素子３と、ペルチェ素子を冷却する冷却フィン４と、針状又は球状の放電電極５と、リング状の対向電極６と、で構成されている。

【0016】

放電電極５は、ペルチェ素子３の冷却面と接合されている。

【0017】

ペルチェ素子３は、放電電極５を冷却し、ペルチェ素子３周囲の大気を露点温度以下とすることで、放電電極５の先端（図１の下方の球体部）に結露水が生成される。また、この時、放電電極５と対向電極６との間に高電圧（絶縁破壊電圧）を印加することで放電電極５と対向電極６との間に電場が形成される。

【0018】

放電電極５の先端に電荷が集中した際、対抗電極６との間でコロナ放電が生じ、コロナ放電によって放電電極５の先端近傍で大気中に存在する水や酸素分子が分解されることでＯＨラジカルなどの強い酸化分解作用を有するイオンが生成される。

【0019】

また、結露水においては、電極間への高電圧印加によって結露水表面に急激な電荷集中が生じる。この際、結露水は数ナノメートル程度の微小な水滴に分裂することで表面積を急速に拡大し、表面電荷を保持するはたらきをする。結露水が微小な水滴に分裂する際、ＯＨラジカルなどのイオンを被膜することで、微小水滴中にイオンを含んだ帯電微粒子水７が生成される。

【0020】

その後、帯電微粒子水７は電極間の電場方向に沿って加速され、リング状の対抗電極６から射出される。

【0021】

以上が、静電霧化部２による帯電微粒子水の発生原理である。

【0022】

一般的に、ＯＨラジカルなどのイオンは極めて反応性が高く、アンモニアなどの臭気物質や菌と結合し、酸化させることで対象物の分解や除菌を行うことが可能とされている。一方で、その反応性の高さから、空間中に存在できる寿命は極めて短いものであることが知られる。

【0023】

帯電微粒子水７は、ＯＨラジカルなどのイオンを微小な水滴で被膜することで保護しており、従来のイオン単体での空間浮遊時より長い寿命を有するという特徴を有する。

【0024】

ところで、空間中に噴霧された水粒子単体での挙動について考えると、一般的に、空気中に噴霧・拡散される水粒子の水平方向の到達距離は、水粒子に与えられる水平方向の初速度と水粒子が噴霧・拡散される環境の温湿度に依存することが知られている。

【0025】

水粒子と同様に、帯電微粒子水も、環境の温湿度に依存することが予想され、つまり、空間中に噴霧する水粒子の到達距離を最大とする為には、温湿度条件毎に最適な初速度を与えるのが好ましい。

【0026】

本発明においては、ＯＨラジカルなどのイオンを被膜する水滴に対して、使用環境の温湿度を考慮した送風制御を実行することで、空間を浮遊する水滴自体の寿命を最大化し、より広範囲への除菌・脱臭効果を実現するものである。

【0027】

次に、イオン発生装置の全体の構造について図２、図３及び図４を用いて説明する。

【0028】

図２にはイオン発生装置のシステム構成、図３にはイオン発生装置の本体部の組立図、図４にはイオン発生装置１の操作部の組立図をそれぞれ示す。

【0029】

図２に示すように、イオン発生装置１は、本体部８と、操作部９と、を備える。

【0030】

本体部８は、構造の一部が天井に埋め込まれる形で設置される。本体部８は、下面に開口を設けた円筒形状を有し、内部空間に静電霧化部２を備えるが、詳細は後述する。

【0031】

操作部９は、本体部８と同様に、構造の一部が壁面に埋め込まれる形で設置され、本体部８と有線又は無線により通信可能に接続される。操作部９は、例えばＯｎ／Ｏｆｆを切り替えるスイッチを備えており、操作者がボタンを押下することで、操作部９から本体部８に動作命令を送信することができるが詳細は後述する。

【0032】

本体部８と操作部９とは、同一の部屋に対して設置され使用される。

【0033】

図３（ａ）は、本体部８の内部空間に配置された各部位を示す図であり、図３（ｂ）は、本体部８を設置状態で下方から見た図である。

【0034】

図３（ａ）に示すように、本体部８の内部空間には、下方からグリル１１、仕切り板１２、静電霧化部２、送風機としてのターボファン１３及び電動機１６、制御ケース１７が、この順に配置される。

【0035】

グリル１１は、円盤形状を有し、図３（ｂ）に示すように、平面中央部に吸い込み口１４、外周部に吹き出し口１５が設けられる。

【0036】

仕切り板１２は、吸い込み口１４と外周部に吹き出し口１５とを分断する。

【0037】

静電霧化部２は、仕切り板１２によって分断された空気流路において、外周側、つまり吹出し口１５側の空気流路内に配置される。

【0038】

ターボファン１３は、電動機１６に接続され、回転することにより気流を生成する。

【0039】

制御回路ケース１７内には、制御部として、主に電源制御や電動機１６の回転制御などを行う制御基板ａ１８と、静電霧化部２を制御する制御基板ｂ１９が格納される。

【0040】

上記構成において、ターボファン１３が旋回することによって、グリル１１の中央部の吸込み口１４を通じて部屋の空気を吸込み、仕切り板１２の内周を通過してターボファン１３に引き寄せられる。ターボファン１３に到達した部屋の空気は、ターボファン１３による外周方向への遠心力に基づいて、仕切り板１２の上部より仕切り板１２の外周に放出され、仕切り板１２の外周を通過してグリル１１の外周部の吹き出し口１５から送り出される。

【0041】

上述の吸い込み口１４から吹き出し口１５の流れの過程において、流路中に設けられた静電霧化部２から放出された帯電微粒子水７が空気に取り込まれ、吹き出し口１５からは、除菌・脱臭成分を有する帯電微粒子水７を含んだ空気が放出される。

【0042】

次に、操作部の構成ついて説明する。図４に示すように、操作部９は、押下することによって接点の入／切が切り替わるスイッチ機構２１、スイッチ機構２１を操作する為の操作パネル２２、取付フレーム２３、温度センサ２４Ａ、湿度センサ２４Ｂ、温度センサ２４Ａ及び湿度センサ２４Ｂからの信号を処理する制御基板ｃ２５を備える。

【0043】

図３の本体部８と図４の操作部９とは、図２にて示したように、操作部９のスイッチの信号を伝える導線（例えば、ＶＶＦケーブル）及びセンサの信号を伝える信号線によって結線された状態で使用される。

【0044】

また本体部８を構成する制御基板ａ１８はメモリ（記憶部）を有し、制御テーブルを格納する。

【0045】

制御テーブルについて、図５（ａ）及び図５（ｂ）を用いて説明する。なお図５（ａ）は、周囲環境に対して温度及び湿度から構成される分割領域のイメージ図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）の分割領域とイオン発生装置１からの送風量を対応させた制御テーブルのイメージ図である。

【0046】

制御テーブルは、温度と（相対）湿度から構成される周囲環境を複数に分割し、分割した各領域、すなわち分割領域と風量とを対応させて記憶する。図５（ａ）では、分割領域をＬｖ．１～Ｌｖ．３として示している。具体的には、分割領域は周囲環境に基づいて『低温高湿度領域（Ｌｖ．３）』・『高温低湿度領域（Ｌｖ．１）』・『低温高湿度領域 及び 高温低湿度領域に属さないその他領域（Ｌｖ．２）』のように分割される。

【0047】

また、図５（ｂ）に示すように、分割領域に対応する風量としては、『低温高湿度領域 の風量』＞『低温高湿度領域 及び 高温低湿度領域に属さないその他領域』＞『高温低湿度領域 の風量』の関係である。なお、図５に示した制御テーブルは一例であり、例えば温度と湿度とを入力することで一意の風量が得られるように対応付けられておれば良い。

【0048】

例えば操作者により操作部９を介して本体部８の動作が開始されると、本体部８が操作部９を構成する温度センサ２４Ａ及び湿度センサ２４Ｂから温度及び湿度を受信する。温度及び湿度を受信すると、制御部は、制御基板ａ１８のメモリに記憶されている制御テーブルを参照することで、温度及び湿度に対応する風量（値）を取得し、風量（値）に基づいて送風機の出力を制御する。

【0049】

ここで、図５の制御テーブルにおいて特定の温湿度の閾値条件（温度Ａ＞２０℃、温度Ｂ＜３０℃、湿度ａ＞５０％ＲＨ、湿度ｂ＜６０％ＲＨ）、また、動作環境の温湿度が温度３５℃、湿度４０％ＲＨであった場合の動作フローを説明する。

【0050】

図６は、実施形態１に係るイオン発生機の動作時のフローチャートである。
Ｓ１からＳ９までの添え字は各処理のステップを識別する為のものであり、処理ステップの添え字（Ｓ１～Ｓ９）の数値の大小関係は処理順序とは無関係である。

【0051】

初めに、操作部９に設けられたスイッチがＯＮ状態となることで本体部が駆動する（Ｓ１）。この際、本体部８において、制御基板ａ１８、制御基板ｂ１９が駆動する（Ｓ２）。その後、本体部８の制御基板ａ１８において、動作環境の温湿度に依らず図５記載の温湿度レベルはレベル２の状態として初期風量が設定される（Ｓ３）。

【0052】

設定された初期風量は電動機の回転数として反映されることで前述の風量設定が実行される（Ｓ４）。

【0053】

風量設定の反映後、所定時間の待機時間が設けられる。この待機時間は例えば１０分程度の時間である（Ｓ５）。特に、初期起動後は、帯電微粒子水７が空間中に放出されることで周囲環境の温度及び湿度の変化が顕著となる。初期起動後の待機時間については、イオン発生装置１と周囲環境における温度及び湿度の安定化を目的としたものである。

【0054】

初期起動後、操作部９の温度センサ２４Ａ，湿度センサ２４Ｂによって動作環境の温湿度が計測される（Ｓ６）。操作部で計測された温湿度は本体部の制御基板ａ１８に送信される。ここで、前述の条件においては、温度３５℃、湿度４０％ＲＨが検出される。

【0055】

制御基板ａ１８は、操作部で計測された温湿度の情報を受信し、同制御基板１８のメモリに保存された制御テーブル（図５）を参照することで、本体の送風レベルＸを決定する。ここで、前述の条件においては、送風レベルＸ＝１となる（Ｓ７）。

【0056】

また、制御基板ａ１８は、制御基板ａ１８によって駆動されるモータの電流値からファンの回転数を計測し、送風量を監視する。監視された送風量は図５記載の制御テーブルによってレベル分類され、この時の送風レベルをレベルＹとする。前述したように、動作初期状態ではレベルＹ＝２となる。

【0057】

初期状態以降の動作フローにおいては、レベルＸ、Ｙのそれぞれの算定後に、レベルＸ，Ｙの比較が行われる（Ｓ８）。レベルＸ、Ｙが異なる値（Ｘ≠Ｙ）の時、制御基板ａ１８からレベルＸで送風量（送風レベル）を制御するように電動機１６に対して制御信号が送信される。レベルＸ、Ｙが同じ値（Ｘ＝Ｙ）の時、送風量の変更の必要は無く、制御基板ａ１８から送信される電動機１６の制御信号は送風レベルＹ（＝Ｘ）を保持する状態が継続される。前述の条件においては、Ｘ＝１，Ｙ＝２であるから、送風レベル２となるように制御基板ａ１８から電動機１６の電流を制御するように信号が送信される（Ｓ９）。

【0058】

本発明では、温湿度の計測及び風量制御の切替を所定の時間間隔で繰り返すことで空間の温湿度に応じて最適な風量制御を実行し、実使用環境下において広範囲に除菌／脱臭効果を有するイオン発生装置１を実現する。ここで所定の時間間隔とは、例えば、１０分程度の時間間隔である。

【0059】

ここで、最適な風量制御とは、イオン発生装置１が帯電微粒子水７に与える吹出時の初速度の最適化を意味する。本発明においては、送風機としてのターボファン１３及び電動機１６によって与えられる風量を周囲環境に応じて変化させることで帯電微粒子水７の吹出し時の初速度をコントロールし、所期の目的を達成したものである。

【産業上の利用可能性】

【0060】

本発明にかかるイオン発生装置は、イオンによってもたらすことができる効果や効能を居住空間に供給することに有用である。また、クローゼットやバス、トイレ、あるいは倉庫などの非居住空間においても有用である。

【符号の説明】

【0061】

１． イオン発生装置
２． 静電霧化部
３． ペルチェ素子
４． 冷却フィン
５． 放電電極
６． 対抗電極
７． 帯電微粒子水
８． 本体部
９． 操作部
１０． 本体ケース
１１． グリル
１２． 仕切り板
１３． ターボファン
１４． 吸い込み口
１５． 吹き出し口
１６． 電動機
１７． 制御回路ケース
１８． 制御基板ａ
１９． 制御基板ｂ
２０． 制御回路ケースカバー
２１． スイッチ機構
２２． 操作パネル
２３． 取付フレーム
２４Ａ． 温度センサ
２４Ｂ． 湿度センサ
２５． 制御基板ｃ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】