JP6947830B2 - 空気清浄に用いられる双極イオン発生器及び該双極イオン発生器を使用したサーキュラーディフューザー - Google Patents

Description

本発明は、イオン発生器に関し、特に、交互式双極イオン発生器に関し、また特に、空気清浄に用いられる交替式双極イオン発生器に関する。

従来技術において、気体電離を利用して空気を清浄するのには、主に次のいくつかの構造方式がある。

１．針先端放電装置（単極）。針先端放電は、公知されている気体放電装置であり、針先の頂端の面積が非常に小さいため、曲率変化が大きく、同種の材料において最も容易に放電するため、古くから最も多く静電除塵等の分野に活用されていた。中国国内では早期において針先が六角形ハニカム式アレイ構造内に取り付けられ、その後これを針先円孔構造として改造したことで、集塵に対しても明らかに効果が上がったが、単極性であるため、酸化還元能力を持たず、消臭機能がなかった。これは単極発生器として、プラスやマイナスを問わず、空気品質の改善及び向上要件を満たすことができなかった。ここ数年において、炭素繊維束が放電極として用いられ、一致性から言うと、針先より優れているが、集束効果が膠化することで障害があった。単針先上にプラスイオン・マイナスイオンの励起を実現できるかを実験で証明したが、交流高圧が針先の局所に急劇な酸化現象を生じさせたため、急速に針先の鋭さを鈍らせることで、継続して放電できないという障害を招き、このため、通常の条件下において、単針先の装置内に双極イオンの発生を実現させることが非常に困難であった。

２．ワイヤを用いた放電装置（単極）。ワイヤ（一般的にタングステンワイヤを使用）を用いた放電装置は、主に高圧タングステンワイヤ（典型的な電源配置は＋８１５０Ｖ）、高圧ワイヤ間の接地極板、集塵極板（−３６５０Ｖ）で構成され、このような配置は、単極で、静電気集塵を主な機能とする空気清浄モジュールであり、用いられるタングステンワイヤの直径の一致性が非常に良好で、集中放電の点を急速に鈍らせるという可能性がなく、これに加え、高圧発生極を通過した気流中の粒子状物質をプラスに帯電させた時、負極性に帯電する集塵板上に到達すると、容易に表面に滞在し、このような仕組みが非常に有効であるが、室内環境の揮発性有機化合物として発生する異臭に対して分解酸化メカニズムを備えていないため、装置内の後端部にマイナスイオン発生器（少量のオゾンを発生）を追加で取り付けることで、その不足を補てんしてきた。

上述の２種類の放電形式は、非常に有効な１つの効果を有し、すなわち、瞬間的にエアロゾルを破砕する直接観測効果であり、多くの業者がそれをデモンストレータとし、煙塵が熱力学の拡張・上昇した時、自然に発生器を通ると、エアロゾルが瞬間的に破砕されることで、観測者に空気が清浄されたことを知らせ、実際に破砕されたエアロゾルは肉眼で観測できない程の微小粒子状物質に変わった。しかし、本来どのような性質の分子も変化せず、臭いが依然として消されることがなかったため、人々は常に消臭効果を満たす他の方法を求め続けてきた。例えば、気流経路の後端部にＭ型活性炭を備えたフィルタ等が追加されてきた。

３．双針先（炭素繊維束）を用いた双極イオン発生器。この発生器は、２個の高圧端があり、この２個の高圧端に各々直流の正負高電圧を印加し、各々がプラスイオン・マイナスイオンを発生させる。比較的典型的なものがシャープの正味イオン方式であり、２個の隣り合うエミッタ電極が各自の極性イオン空気を励起することで、同種電荷の気体分子或いは粒子状物質が互いに反発しあう（イオン風を形成）。付近に異種電荷の気体分子或いは粒子状物質がある場合、互いに引き合い、衝突して消滅して中性分子或いは粒子状物質となり、この過程の本質は揮発性有機化合物の降価は、異種電荷の気体と粒子状物質が互いに衝突した時のエネルギーが酸化分解過程に参加し、互いに引き合って衝突して消滅する過程中に空中の浮遊菌に接触させ、細胞膜内の電解質を帯電させることで殺滅させ、異種電荷と引き合って消滅しない大量のイオン態の気体分子と粒子状物質が接触した後に荷電させ、この部分の粒子状物質を大気粉塵から降下ばいじんに変換させる。このため、双極異種のイオン発生器の性能が単極のイオン発生器と対比しても遥かに優れていることは、このメカニズムにより決定している。

本発明の目的は、上記従来技術の欠陥を克服して住まい環境内に双極イオン気流を注入することで、室内空気品質を向上及び改善できる多孔或いはマルチワイヤアレイの双極イオン交互発生器を提供することである。

空気清浄に用いられる双極イオン発生器であって、熱伝導シート付き基板、多孔式エミッタ電極板、誘電体バリア、イオン引出メカニズムを備えた多孔接地極板を順次積層してからなる板状構造を特徴とする。

上記空気清浄に用いられる双極イオン発生器において、前記エミッタ電極板は、前記基板の頂面に置かれた第１エミッタ電極板と、前記基板の底面に置かれた第２エミッタ電極板とを含み、前記誘電体バリアは、前記第１エミッタ電極板の上に設けられた第１誘電体バリアと、前記第２エミッタ電極板の下に設けられた第２誘電体バリアとを含み、前記接地極板は、第１誘電体バリアの上に設けられた第１接地極板と、第２誘電体バリアの下に設けられた第２接地極板とを含み、前記第１エミッタ電極板及び第２エミッタ電極板は、いずれも金属多孔質シートであり；前記第１接地極板及び第２接地極板は、いずれも金属多孔質シートであり、前記熱伝導シートと第１エミッタ電極板間に形成した電場勾配は、第１エミッタ電極板と第１接地極板間に形成した電場勾配より小さく、前記熱伝導シートと第２エミッタ電極板間に形成した電場勾配が第２エミッタ電極板と第２接地極板間に形成した電場勾配より小さい。

上記空気清浄に用いられる双極イオン発生器において、前記熱伝導シートは、基板の中央部に位置することで、基板を上下が均等となる２枚に分かれ、前記第１誘電体バリア及び前記第２誘電体バリアは、同種の材料であり、かつ厚さも同じである。

上記空気清浄に用いられる双極イオン発生器において、前記第１接地極板及び第２接地極板は、同じ構造を備えた金属多孔質シートであり、網目の配列が規則性のある配列になる。

上記空気清浄に用いられる双極イオン発生器において、前記第１誘電体バリア及び第２誘電体バリアは、いずれも高いシリコーンガラス板或いは変性セラミック板である。

上記空気清浄に用いられる双極イオン発生器において、前記熱伝導シートは、電熱シートである。

上記空気清浄に用いられる双極イオン発生器において、板状構造の周縁にシールリングが設けられる。

双極イオン発生器を使用したサーキュラーディフューザーであって、サーキュラーディフューザーの羽根に双極イオン発生器を同一方向に配列するよう取り付けられる。

上記述技術的解決策を用いると、イオン引出構造を備えた接地極板とエミッタ電極板は精密寸法を有する電場を構成し、電場接地の一側にエミッタ電極板の電子を誘電体バリアに引き出し、一部の電子が接地極板に接触して接地極板に流れ込むことで電流を形成し、一部の電子が誘電体表面から離脱して室内の空気分子と接触し、離脱した電子が一定速度に達した時、酸素分子を励起してイオン態となり、空気品質を改善できる。交流高圧電流を入力した時、双極イオンが交互に発生されることで、空気中に双極イオン気流を注入でき、効果的に空気品質を改善する。

本発明に係る空気清浄に用いられる双極イオン発生器の正面図 図１のＡ−Ａ線断面図 図２のＢ−Ｂ線断面図 双極イオン発生器を使用したサーキュラーディフューザーを示す模式図 図１のＡ−Ａ線断面図 図１のＡ−Ａ線断面図

以下に、実施例及び添付図面を組み合わせて本発明を詳細に説明する。

図１、図２、図３を参照すると、本発明に係る空気清浄に用いられる双極イオン発生器の実施例である。熱伝導シート６は、基板３の中央に位置することで基板３を上下が均等にする上基板３１及び下基板３２に分かれ、前記エミッタ電極板は、前記上基板３１の頂面に置かれた第１エミッタ電極板４１と、前記下基板３２の底面に置かれた第２エミッタ電極板４２とを含み、誘電体バリアは、前記第１エミッタ電極板４１の上に設けられた第１誘電体バリア２１と、前記第２エミッタ電極板４２の下に設けられた第２誘電体バリア２２とを含み、接地極板は、前記第１誘電体バリア２１の上に設けられた第１接地極板５１と、前記第２誘電体バリア２２の下に設けられた第２接地極板５２とを含み、前記第１誘電体バリア２１及び前記第２誘電体バリア２２は、同種の材料であり、かつ厚さも同じであることが好ましい。熱伝導シート６付き基板、多孔式エミッタ電極板、誘電体バリア、イオン引出メカニズムを備えた多孔接地極板を順次積層して板状構造を構成する。前記第１エミッタ電極板４１及び第２エミッタ電極板４２は、いずれも金属多孔質シートであり；前記第１接地極板５１及び第２接地極板５２は、金属多孔質シートであり、前記基板３は、前記第１誘電体バリア２１、第２誘電体バリア２２と同じ材質の場合において、基板３の肉厚が第１誘電体バリア２１及び第２誘電体バリア２２の肉厚より厚いことで、前記熱伝導シート６と第１エミッタ電極板４１間に形成した電場勾配は、第１エミッタ電極板４１と第１接地極板５１間に形成した電場勾配より小さく、前記熱伝導シート６と第２エミッタ電極板４２間に形成した電場勾配が第２エミッタ電極板４２と第２接地極板５２間に形成した電場勾配より小さいことを保証し、電子の引出方向が第１接地極板５１及び第２接地極板５２の一側にあることを確保し、こうして冷房コンシステムの運転時、気流通過箇所に結露現象が生じた時、基板３に埋め込んだ熱伝導シート６が誘電体バリアから離脱した電子は受ける水分子の干渉を軽減させ、適したエネルギー状態で空気中の酸素分子を励起できる。

本実施例において、前記第１接地極板５１及び第２接地極板５２の構造は、同じ構造を備えた金属多孔質シートであり、網目の配列が規則性のある配列になる。

本実施例において、前記第１誘電体バリア２１及び第２誘電体バリア２２は、高いシリコーンガラス板或いは変性セラミック板である。

本実施例において、前記熱伝導シート６は、電熱シートである。

本実施例において、板状構造の周縁にシールリング１が設けられる。

本発明に係る双極イオン発生器が空気中の微小粒子状物質を捕集する効果は、異種電離エリアから流出した気流中に互いに引き合うことで単極電離気体に対比すると、活動度が高いため、粒径が小さい微小粒子状物質において特に顕著である。本発明は、双極イオン交互励起機能で流出されるイオン風を有し、その自体が膨張効果を持ち、さらに異種イオンの互いに引き合うメカニズムを加え、異種イオンが出口外で激しい衝突させ、その過程において揮発性有機化合物の気体分子に接触しない場合、二者間が互いに消滅して本来の中性酸素分子状態に戻り、処理対象となる揮発性有機化合物の気体分子に接触した場合、その酸素分子より高い酸化能力及び２個のイオン結合時の運動量が有機化発物の気体分子を効果的に解離させることで、その化学特性を変え、通常それら気体分子は、最終的に水と二酸化炭素の気態分子に変える。実験したところ、いかなるフィルタ及び集塵器がない条件下でも、双極イオン交互励起機能のＮＳ−ＤＢＤを用いてホルムアルデヒドを分解する効果は極めて顕著になり、同様にも容易にアンモニア／ベンゾ系物質の気体分子の分解を解決できることを証明した。本発明に係る双極イオン発生器は、極めて短い時間で効果的に細菌を殺滅できる。

図４に示すとおり、双極イオン発生器を使用したサーキュラーディフューザーであり、サーキュラーディフューザー７の羽根７１、吹出風口内側に双極イオン発生器８を同一方向に配列するよう取り付ける。吹出口の材質は、非金属材質を選択することが好ましく、こうして更にプラスイオン・マイナスイオンを運ぶ多くの気流が室内環境に注入され、双極イオンが室内環境において微小粒子状物質／揮発性有機化合物の気体分子／浮遊菌に接触する機会は正味流入する空気通量より高く、この意味から言えば、双極イオン発生器は、能動的清浄装置である。

図５に示すように、一実施例において、熱伝導シート６は第１接地極板５１の第１電誘電体バリア２１から離れた表面に設けることができる。

図６に示すように、双極イオン発生器の一実施例において、第１接地極板５１の第１電誘電体バリア２１から離れた表面に第１熱伝導シート６１が設けられ、並びに第２接地極板５２の第２電誘電体バリア２２から離れた表面に第２熱伝導シート６２が設けることができる。

以上本発明につき、好ましい実施例を挙げて種々説明したが、これらは決して本発明に限定するものではない。当業者であれば、本発明の原理を逸脱しない範囲内で多くの改変及び変形を施し得るのは、均しく本発明の保護範囲内に網羅する。

Claims (10)

1. 空気清浄に用いられる双極イオン発生器であって、熱伝導シート付き基板、多孔式エミッタ電極板、誘電体バリア、多孔接地極板を順次積層してからなる板状構造を含む
   ことを特徴とする空気清浄に用いられる双極イオン発生器。
2. 前記多孔式エミッタ電極板は、前記基板の頂面に置かれた第１エミッタ電極板と、前記基板の底面に置かれた第２エミッタ電極板とを含み、前記誘電体バリアは、前記第１エミッタ電極板の上に設けられた第１誘電体バリアと、前記第２エミッタ電極板の下に設けられた第２誘電体バリアとを含み、前記多孔接地極板は、第１誘電体バリアの上に設けられた第１接地極板と、第２誘電体バリアの下に設けられた第２接地極板とを含み、前記第１エミッタ電極板及び第２エミッタ電極板は、いずれも金属多孔質シートで製造されたエミッタ電極板であり、前記第１接地極板及び第２接地極板は、いずれも金属多孔質シートで製造された接地極板あり、前記熱伝導シートと第１エミッタ電極板間に形成した電場勾配は、第１エミッタ電極板と第１接地極板間に形成した電場勾配より小さく、前記熱伝導シートと第２エミッタ電極板間に形成した電場勾配が第２エミッタ電極板と第２接地極板間に形成した電場勾配より小さい
   請求項１に記載の空気清浄に用いられる双極イオン発生器。
3. 前記熱伝導シートは、基板の中央部に位置することで、基板を上下が均等となる２部分に分かれ、前記第１誘電体バリア及び前記第２誘電体バリアは、同種の材料で製造され、かつ厚さも同じである
   請求項２に記載の空気清浄に用いられる双極イオン発生器。
4. 基板と、多孔エミッタ電極板と、誘電体バリアと、多孔接地極板とを含む空気清浄に用いられる双極イオン発生器であって、
   前記基板、前記多孔エミッタ電極板、前記誘電体バリアに多孔接地極板を順次積層し、前記多孔接地極板の上にアレイ状に配置した網目が開設され、
   前記多孔エミッタ電極板は、第１多孔エミッタ電極板と第２多孔エミッタ電極板とを含み、
   前記誘電体バリアは、第１誘電体バリアと第２誘電体バリアとを含み、
   前記多孔接地極板は、第１多孔接地極板と第２多孔接地極板とを含み、前記第２多孔接地極板、前記第２誘電体バリア、前記第２多孔エミッタ電極板、前記基板、前記第１多孔エミッタ電極板、前記第１誘電体バリア及び前記第１多孔接地極板を順次積層し、
   前記第１多孔接地極板の前記第１誘電体バリアから離れた表面に設けられた第１熱伝導シートと、
   前記第２多孔接地極板の前記第２誘電体バリアから離れた表面に設けられた第２熱伝導シートと、を更に含む
   ことを特徴とする空気清浄に用いられる双極イオン発生器。
5. 前記多孔エミッタ電極板及び前記多孔接地極板は、いずれも金属多孔質シートである
   請求項４に記載の空気清浄に用いられる双極イオン発生器。
6. 前記第１誘電体バリア及び前記第２誘電体バリアは、同種の材料で製造され、かつ厚さも同じである
   請求項４に記載の空気清浄に用いられる双極イオン発生器。
7. 前記第１多孔接地極板及び第２多孔接地極板の上にアレイ状に配置した網目が開設される
   請求項３に記載の空気清浄に用いられる双極イオン発生器。
8. 前記第１誘電体バリア及び第２誘電体バリアは、いずれもガラス板或いは変性セラミックで製造される
   請求項３または６に記載の空気清浄に用いられる双極イオン発生器。
9. 前記板状構造の周縁にシールリングが設けられる
   請求項１ないし８のいずれかに記載の空気清浄に用いられる双極イオン発生器。
10. サーキュラーディフューザーであって、
    羽根と、請求項１ないし９のいずれかに記載の双極イオン発生器とを含み、
    前記双極イオン発生器を前記サーキュラーディフューザーの前記羽根に同一方向に配列するよう取り付けられる
    ことを特徴とするサーキュラーディフューザー。

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