JP2005080835A

JP2005080835A - 空気浄化装置

Info

Publication number: JP2005080835A
Application number: JP2003315401A
Authority: JP
Inventors: Masaru Yonezawa; 勝米澤; Tsutomu Shimizu; 努清水; Daisuke Tabata; 大輔田畑
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-09-08
Filing date: 2003-09-08
Publication date: 2005-03-31

Abstract

【課題】放電による電子等の高速飛散をすることができる空気清浄化装置において、放電状態の安定性を向上する。
【解決手段】気流通過領域全体を放電領域とし放電電極から放射場に発生するパルスストリーマーの放電効率を上げるため、放電しやすい先端の鋭利な形状を持つ突起物を、放電電極に等間隔あるいはランダムな間隔に形成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、微生物を破壊または不活化させることができる空気浄化装置に関するものである。

従来の放電による空気浄化装置は、未公開自社出願の特願２００３−１４８４５３号に示すように図１０の金属線１を放電電極とし、この放電電極に対向する円筒状の対向電極２を備え、金属線１が対向電極２の円筒の中心にとなるように、対向電極２を円筒型に形成した。これらの間の空間４に放電により、イオン化およびオゾン化した空気を発生させ、イオン化およびオゾン化の相乗効果により空間内の微生物ほ繁殖を防止させていた。

なお、図１０（ａ）、（ｂ）における３１は高電圧印加装置３のプラス電極、３２はアースまたは高電圧印加装置３のマイナス電極（図１０（ａ）においては、高電圧印加装置３のマイナス電極である場合を図示している）、４は気流通過領域、５は放電領域、ａは気体の流れ方向である。

しかしながら、上記従来の構成では、放電電極１である金属線は、金属線の表面は滑らかであり、放電のきっかけがないため、清浄化しようとする気体の湿度変化によって、放電量が大きく変化する。また、放電電極１と対向電極２との距離は、放電電極１が対向電極２の中心から距離ｄずれると、２倍の２ｄの差が最大で発生するため、対向電極２の全体で均一に放電させることが難しい。

つまり、放電電極１の表面が滑らかな状態であるため、湿度条件や、放電電極１と対向電極２との距離の微小なずれで、微生物を含んだ気流通過領域が放電領域とはならない場合には、微生物を含んだ気流通過領域全体を覆うためにさらに高電圧が必要となり、高電圧印加装置に対する負荷も大きくなり高入力となる。また、オゾンの発生量も増加する。もしくは、破壊または不活性化されずに通過してしまう微生物が発生して空気浄化効率が低下してしまうという課題を有していた。一方、放電電極１と対向電極２１との距離を近づけすぎると、アーク放電を起こしてしまうという課題を有していた。

そこで、本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、放電電極と対向電極との間に高周波数かつ極小パルス幅の高電圧を印加させて、放電による電子等の高速飛散をすることができる空気浄化装置において、気体に含まれる微生物を確実に破壊または不活化させることができる高効率な空気浄化装置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、本発明の空気浄化装置は、放電しやすい先端の鋭利な形状を持つ突起物を、放電電極に等間隔あるいはランダムな間隔に形成することを特徴とする。

この構成により、放電電極から放電が安定化され、放電電極と対向電極との間の空間全体が良好な放電領域となり、気体中に含まれる微生物を放電領域の通過中に効率よく破壊または不活化できる。

以上のように、上記各実施例から明らかなように、放電電極に先端の鋭利な形状を配置したことにより、放電がしやすくなり、湿度等の変化に対して、放電量のバラツキは抑えられることがわかる。そのことにより、放電電流が安定し、高周波数極小パルス幅高電圧印加装置に対する負荷も軽減でき低入力化を図れ、オゾンの発生量も抑えることが可能となる。

また、先端の鋭利な金属線を、放電線に巻き付ける方法をとると、少ない部品で加工コストを抑えながら、先端の鋭利な形状を複数放電電極に設けることができる。

本発明の第１の実施の形態である空気浄化装置は、金属線からなる放電電極と、この放電電極に対向する対向電極と、高周波数かつ極小パルス幅の高電圧を前記放電電極と対向電極との間に印加する高電圧印加装置とを備え、前記放電電極の金属線に先端が鋭利な突起物を前記金属線の方向に複数個配置し、前記対向電極を円筒型に構成したものである。

この構成により、放電電極の放電位置が限定され、放電が安定化するため、
放電電極と対向電極との間の空間全体が良好な放電領域となり、気体中に含まれる微生物は放電領域の通過中に効率よく破壊または不活化される。

なお、前記対向電極は円筒形であれば編み目状になっていてもよい。

本発明の第２の実施の形態である空気浄化装置は、金属線からなる放電電極と、この放電電極に対向する対向電極と、高周波数かつ極小パルス幅の高電圧を前記放電電極と対向電極との間に印加する高電圧印加装置とを備え、前記放電電極の金属線に、いくつかの先端の鋭利な金属線を複数個巻き付け、前記対向電極を円筒型に構成したものである。

この構成により、少ない部品で、先端の鋭利な形状を複数放電電極に設けることができ、安定した放電を得ることができ、放電電極と対向電極との間の空間全体が良好な放電領域となり、気体中に含まれる微生物は放電領域の通過中に先端の鋭利な形状を複数放電電極に設けることができ、安定した放電を得ることができ、放電電極と対向電極との間の空間全体が良好な放電領域となり、気体中に含まれる微生物は放電領域の通過中に効率よく破壊または不活化される。

本発明の第３の実施の形態である空気浄化装置は、金属線からなる放電電極と、この放電電極に対向する対向電極と、高周波数かつ極小パルス幅の高電圧を前記放電電極と対向電極との間に印加する高電圧印加装置とを備え、前記金属線からなる放電電極に、先端の鋭利な金属棒を複数個束ね、前記金属棒の先端を、前記金属線の放電電極の方向にそってずらして複数個配置し、前記対向電極を円筒型に構成したことものである。

この構成により、先端の鋭利な形状をより、中心に近づけた位置で複数放電電極に設けることができ、請求項２の記載の発明より、部品点数は増加するが、より放電電極と対向電極との間の距離を均一化することができ、放電空間全体が良好な放電領域となり、気体中に含まれる微生物は放電領域の通過中に効率よく破壊または不活化される。

本発明の第４の実施の形態である空気浄化装置は、金属線からなる放電電極と、この放電電極に対向する対向電極と、高周波数かつ極小パルス幅の高電圧を前記放電電極と対向電極との間に印加する高電圧印加装置とを備え、フランジが金属で、前記フランジの外周が鋭利になっていて、前記金属線からなる放電電極に複数個配置し、前記対向電極を円筒
型に構成したものである。

この構成により、フランジ形状を金型等で成形することが可能になり、フランジの外周の鋭利な形状を均一化でき、放電をより安定化することが出来る。

本発明の第５の実施の形態である空気浄化装置は、前記突起物の先端以外を絶縁材にてコーティングしたものである。

この構成によれば、放電線に部分的な絶縁コーティングが必要となるため、加工コストは上がるが、突起物の鋭利な先端を対向電極の円の中心に配置することが、容易になるため、放電の安定性がさらに増すことになる。

本発明の第６の実施の形態である空気浄化装置は、帯状の金属板からなる放電電極と、この放電電極に対向する対向電極と、高周波数かつ極小パルス幅の高電圧を前記放電電極と対向電極との間に印加する高電圧印加装置とを備え、前記放電電極に斜めに切り込みスリット形状を複数個具備し、前記対向電極を円筒型に構成したものである。

この構成によれば、帯状の放電電極を形成する加工工程で、同時に先端な鋭利な三角形状を、成形することができ、加工コストを低減することが出来る。

本発明の第７の実施の形態である空気浄化装置は、帯状の金属板からなる放電電極と、この放電電極に対向する対向電極と、高周波数かつ極小パルス幅の高電圧を前記放電電極と対向電極との間に印加する高電圧印加装置とを備え、前記放電電極に三角形状の先端が複数個配置され、前記三角形状の部分を除く放電電極の表面に絶縁性材料でコーティングしたものである。

この構成によっても、帯状の放電電極を形成する加工工程で、同時に先端な鋭利な三角形状を、成形することができ、加工コストを低減することが出来る。

以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。

（実施例１）
図１（ａ）、（ｂ）に示すように、本発明の実施例１に係る空気浄化装置は、タングステンまたはステンレスなどの金属線からなる放電電極１と、この放電電極１に対向する対向電極２と、高周波数かつ極小パルス幅の高電圧を放電電極１と対向電極２との間に印加する高電圧印加装置３とを備えている。そして、この空気浄化装置においては、浄化対象となる気体（空気）を流す向きと同方向に放電電極１の金属線を配置し、対向電極２は、放電電極１の金属線が円の中心となるように円筒型に形成している。

なお、高周波数極小パルス幅高電圧印加装置３は、例えば、倍電圧回路にＩＧＢＴなどのスイッチングを備え、高周波数のパルス波形の電圧を生成し、さらに高圧トランスで昇圧するなど高周波数かつ極小パルス幅の高電圧を印加する電装回路であれば、その種類については何ら限定しない。

以上の構成の空気浄化装置における気体（空気）の浄化に関する動作ならびに作用について説明する。

高周波数極小パルス幅高電圧印加装置３のプラス電極３１を放電電極１に接続し、アースまたはマイナス電極３２を対向電極２に接続し、高周波数極小パルス幅高電圧印加装置３により高周波数極小パルス幅高電圧を放電電極１に印加する。これにより、放電領域５
において、パルスストリーマ放電が行われる。

このパルスストリーマ放電の発生機構は、電子のなだれの前方で中性分子の電離によって電子が作られ、これが次の新しい電子なだれを起こし、次々とこれらのなだれが合体して高速でなだれが進行するものであり、電流の大部分は電子によるものである。

放電電極１と対向電極２との間の電解は、放電電極１付近に著しい電界集中があるため、電圧が十分であれば電子なだれで多量のイオンと光量子とが作り出される。放電電極１を、プラス電極とすることにより放電電極１付近では多量の光量子があらゆる方向に放出されて付近の中性分子に吸収され、これを電離していくため放電電極１に向かう多数の電子なだれが形成され、正イオン中に流出してプラズマ柱を形成する。この場合、プラズマにはマイナスやアースに向かう正イオンが高密度で集中し、電界集中のほかに空間電荷と飛散する新しい電子なだれ群の空間電荷との間に特に強力な電界が形成され、これによって発光がさらに促進される。

上記作用が放電領域５で行われるため、この放電領域５で、ａ方向に気体を通過させた場合、上流の気流ａ１に微生物が含まれていると、放電領域５において微生物は通過中に多量電子の高速飛散により外壁やたんぱく質が破壊される。さらにはＤＮＡやＲＮＡが変形されたりするなど、すなわち、微生物は放電領域５の通過中に破壊または不活化される。

以上のことから、放電領域５の通過中に微生物の破壊または不活化を確実に行うためには、微生物を含んだ気体通過領域４全体がパルスストリーマ放電の領域である必要がある。そして、気体の通過する領域全体を覆う多量電子の高速飛散により、微生物の外壁やたんぱく質を破壊しなくてはならない。

たとえば、従来構成を示す図１０（ａ）のように、放電電極１の表面が滑らかな場合、放電電極１である金属線は、金属線の表面は滑らかであり、放電のきっかけがないため、清浄化しようとする気体の湿度変化によって、放電の量の変化が大きく、また、放電電極１と対向電極２との距離は、放電電極１が対向電極２の中心から距離ｄずれると２倍の２ｄの差が最大で発生するため、対向電極２の領域全体で放電させることがむずかしいという課題を有していた。対向電極２の領域全体で放電させるためには、電流を増大させるために引加電圧を高電圧にする必要があり、高周波数極小パルス幅高電圧印加装置３に対する負荷も大きくなり高入力となる。また、オゾンの発生量も増加する。もしくは、破壊または不活性化されずに通過してしまう微生物が発生し空気浄化効率が低下してしまう。一方、放電電極１と対向電極２との距離を近づけすぎると、アーク放電を起こしてしまうことになる。

これに対して、本発明の実施例では、図１に示すように、放電電極１の金属線に、放電しやすい先端の鋭利な形状を持つ突起物６を、設置している。
図２に示すように、突起物６からは、対向電極２に対して末広がりの放電が行われることが実験で判明しており、いくつかの突起物６を放電電極１の表面に設置する際、突起物６同士の間隔は、次の様にして決定すればよい。

まず、突起物６からは、対向電極２に対して末広がりの放電が行われるが、放電電極１と対向電極２との距離がもっとも近い点から、遠い地点になればなる程、放電する電子の量は少なくなる。その角度は、放電電極１と対向電極２との最短距離を結ぶ線から、放電電極１の先端を中心として、３０度から４５度程度までが有効な放電領域となる。すなわち、突起物６同士の距離は、図２の様に、この放電の有効領域が重なるように等間隔あるいは、ランダムに選択して、決定すればよい。

この構成により、放電電極の放電が安定化すると同時に、放電電極と対向電極との間の空間全体が有効な放電領域となり、気体中に含まれる微生物は放電領域の通過中に効率よく破壊または不活化される。

このことにより、高周波数極小パルス幅高電圧印加装置３に対する負荷も軽減できて低入力化を図れ、オゾンの発生量も抑えることが可能となる。

（実施例２）
次に、実施例２を、図３を用いて説明する。放電電極の金属線１に、いくつかの先端の鋭利な金属線７を等間隔あるいはランダムな間隔で巻き付けている。この構成によれば、少ない部品で加工コストを抑えながら、先端の鋭利な形状を複数放電電極に設けることができる。

それにより、放電のきっかけが存在するために、安定した放電を得ることが可能となり、放電電極と対向電極との間の空間全体が良好な放電領域となり、気体中に含まれる微生物は放電領域の通過中に効率よく破壊または不活化される。

（実施例３）
次に、実施例３を、図４を用いて説明する。

図４のように、金属線からなる放電電極１に、いくつかの先端の鋭利な金属棒８をいくつかの金属線９で束ね、前記金属棒８の先端を、等間隔あるいはランダムな間隔で、前記金属線の放電電極１の方向にそってずらして、配置するものである。

この構成によれば、先端の鋭利な形状をより、中心に近づけた位置で複数放電電極に設けることができ、請求項２の記載の発明より、部品点数は増加するが、より放電電極と対向電極との間の距離を均一化することができ、放電空間全体が良好な放電領域となり、気体中に含まれる微生物は放電領域の通過中に効率よく破壊または不活化される。

（実施例４）
次に、実施例４を、図５を用いて説明する。

図５に示すように、金属の小さなフランジ１０は、外周が鋭利になっていて、金属線からなる放電電極１に等間隔あるいはランダムな間隔で配置されている。
この構成により、フランジ形状を金型等で成形することが可能になり、フランジの外周の鋭利な形状を均一化でき、放電をより安定化することが出来る。

（実施例５）
次に、実施例５を、図６（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。
図６（ｂ）に示すように、非導電製材料の成形棒１２には、外周が鋭利になっているフランジ形状１１が具備されており、その表面には導電性金属１３がコーティングされている。図（ｂ）に示されるように、フランジ形状１１は、非導電性材料の成形棒１２の方向に対して等間隔あるいはランダムに配置されている。

この構成により、成形棒１２とフランジ形状１１を金型等で、一体成形することが可能になる。さらに、導電性金属コーティングという比較的加工を利用することができるため、加工コストを下げることが可能になる。

（実施例６）
次に、実施例６を、図７を用いて説明する。図７に示すように、金属線からなる放電電極１と、この放電電極１に対向する対向電極２と、高周波数かつ極小パルス幅の高電圧を前記放電電極１と対向電極２との間に印加する高電圧印加装置３とを備え、前記放電電極の金属線１に先端が鋭利な突起物１４を前記金属線１の方向に等間隔あるいはランダムな間隔でいくつか配置し、前記対向電極２を円筒に形成し、前記対向電極２の円の中心線１６上に、前記突起物１４の先端を配置し、前記突起物の先端以外を絶縁材１５にてコーティングしたことを特徴とする。

この構成によれば、放電電極１に部分的な絶縁コーティングが必要となるため、加工コストは上がるが、突起物の鋭利な先端１４を対向電極の円の中心に配置することが、容易になるため、放電の安定性がさらに増すことになる。

（実施例７）
次に、実施例７を、図８を用いて説明する。図８に示すように、放電電極１は巾の細い帯状の金属板であり、等間隔あるいはランダムな間隔で、先端が鋭利な三角形状１７を形成するように、斜めに切り込みスリット形状１８を具備している。そして、前記三角形状１７の鋭利な先端を、対向する対向放電電極２の円筒型の中心線１６上に形成する。先端が鋭利な三角形状以外の部分は絶縁材によるコーティングを施す。

この構成によれば、帯状の放電電極１を形成する加工工程で、同時に先端な鋭利な三角形状１７を、成形することができ、加工コストを低減することが出来る。

（実施例８）
次に、実施例８を、図９を用いて説明する。図９に示すように、帯状の放電電極１の中心に、三角形状の先端１９が配置され、前記三角形状１９の周囲を打ち抜きで除去し、三角形状の先端１９を放電電極１の方向に等間隔及びランダムな間隔で配置し、前記三角形状の先端１９の部分を除く、放電電極１の表面に絶縁性材料のコーティング２０を施している。

この構成によっても、帯状の放電電極１を形成する加工工程で、同時に先端な鋭利な三角形状１９を、成形することができ、加工コストを低減することが出来る。

本発明の実施例１に係る空気浄化装置の概略的な正面図本発明の実施例１に係る空気浄化装置の概略的な正面図における放電状態を示す図本発明の実施例２に係る空気浄化装置の概略的な正面図本発明の実施例３に係る空気浄化装置の概略的な正面図本発明の実施例４に係る空気浄化装置の概略的な正面図（ａ）本発明の実施例５に係る空気浄化装置の正面図（ｂ）本発明の実施例５に係る空気浄化装置の断面図本発明の実施例６に係る空気浄化装置の概略的な正面図本発明の実施例７に係る空気浄化装置の概略的な正面図本発明の実施例８に係る空気浄化装置の概略的な正面図（ａ）従来の空気浄化装置の正面図（ｂ）従来の空気浄化装置の側面図

符号の説明

１放電電極
２対向電極
３高電圧印加装置
４気流通過領域
５放電領域
ａ気体の流れ方向
６先端の鋭利な突起
７先端の鋭利な金属線
８先端の鋭利な金属棒
９金属線
１０フランジ
１１フランジ
１２非導電製材料の成形棒
１３導電性材
１４先端が鋭利な突起物
１５絶縁材
１６対向電極の円筒形状の中心線
１７先端の鋭利な三角形状
１８スリット
１９先端の鋭利な三角形状
２０絶縁材
３１プラス電極
３２マイナス電極

Claims

金属線からなる放電電極と、この放電電極に対向する対向電極と、高周波数かつ極小パルス幅の高電圧を前記放電電極と対向電極との間に印加する高電圧印加装置とを備え、前記放電電極の金属線に先端が鋭利な突起物を前記金属線の方向に複数個配置し、前記対向電極を円筒型に構成したことを特徴とする空気浄化装置。
金属線からなる放電電極と、この放電電極に対向する対向電極と、高周波数かつ極小パルス幅の高電圧を前記放電電極と対向電極との間に印加する高電圧印加装置とを備え、前記放電電極の金属線に、いくつかの先端の鋭利な金属線を複数個巻き付け、前記対向電極を円筒型に構成したことを特徴とする空気浄化装置。
金属線からなる放電電極と、この放電電極に対向する対向電極と、高周波数かつ極小パルス幅の高電圧を前記放電電極と対向電極との間に印加する高電圧印加装置とを備え、前記金属線からなる放電電極に、先端の鋭利な金属棒を複数個束ね、前記金属棒の先端を、前記金属線の放電電極の方向にそってずらして複数個配置し、前記対向電極を円筒型に構成したことを特徴とする空気浄化装置。
金属線からなる放電電極と、この放電電極に対向する対向電極と、高周波数かつ極小パルス幅の高電圧を前記放電電極と対向電極との間に印加する高電圧印加装置とを備え、フランジが金属で、前記フランジの外周が鋭利になっていて、前記金属線からなる放電電極に複数個配置し、前記対向電極を円筒型に構成したことを特徴とする空気清浄化装置。
前記突起物の先端以外を絶縁材にてコーティングしたことを特徴とする請求項１記載の空気清浄化装置。
帯状の金属板からなる放電電極と、この放電電極に対向する対向電極と、高周波数かつ極小パルス幅の高電圧を前記放電電極と対向電極との間に印加する高電圧印加装置とを備え、前記放電電極に斜めに切り込みスリット形状を複数個具備し、前記対向電極を円筒型に構成したことを特徴とする空気浄化装置。
帯状の金属板からなる放電電極と、この放電電極に対向する対向電極と、高周波数かつ極小パルス幅の高電圧を前記放電電極と対向電極との間に印加する高電圧印加装置とを備え、前記放電電極に三角形状の先端が複数個配置され、前記三角形状の部分を除く放電電極の表面に絶縁性材料でコーティングした構成であることを特徴とする空気清浄化装置。