JP2011092920A - 液処理用放電ユニット、調湿装置、及び給湯器 - Google Patents

液処理用放電ユニット、調湿装置、及び給湯器 Download PDF

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Abstract

【課題】電源部の簡素化、低コスト化を図りつつ、液中で安定的な放電を行うことができる液処理用放電ユニット、この液処理用放電ユニットを備えた調湿装置及び給湯器を提案する。
【解決手段】液処理用放電ユニットには、液中に設けられる電極対(52,53)と、電極対(52,53)の間で放電が行われるように電極対(52,53)に電圧を印加する高圧の直流電源(61)と、電極対(52,53)間の電流経路の電流密度を上昇させるための電流密度集中部(70)とが設けられる。
【選択図】図3

Description

本発明は、液中で放電を行って液を浄化する液処理用放電ユニットと、この液処理用放電ユニットを備えた調湿装置及び給湯器に関するものである。
従来より、液中の不純物等を除去して液を浄化する液浄化技術が広く知られている。この種の液浄化技術として、特許文献1には、放電を行って液を浄化する放電ユニットを備えた液処理装置が開示されている。
特許文献1の液処理装置は、水が流れる経路に放電電極と対向電極とから成る電極対を有する放電ユニットが設けられている。放電電極と対向電極とは液中に浸漬されている。放電電極は、基板と、この基板から突出する複数の突起とを有しており、いわゆる鋸歯状の電極を構成している。対向電極は、平板状に形成され、放電電極の複数の突起と対向するように配置されている。
放電ユニットでは、パルス電源から電極対へ高電圧パルスが印加される。これにより、放電電極の突起部から対向電極に向かって放電が生起する。液中では、放電に伴ってOHラジカル等の活性種が生成する。その結果、この活性種により、液中の溶解物質(例えば窒素系化合物や有機系化合物等の有害物質)の分解や殺菌が行われる。
特開2001−252665号公報
上述したように、特許文献1に開示される放電ユニットでは、電源部として高電圧のパルス電源を用いている。このパルス電源は、例えばブロッキングコンデンサやスイッチング素子等を含む電源回路を有するため、電源部の複雑化、高コスト化を招いてしまう。一方、電源部の簡素化、低コスト化を図るため、放電ユニットの電源部として高圧の直流電源を用いることが考えられる。しかしながら、電源部として直流電源を用いる場合、電極対には常に所定の電圧が印加される。このため、比較的導電率の高い液中においては、電極の周囲に電流が分散し易くなり、所望とする放電を安定的に行うことができない、という虞がある。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、電源部の簡素化、低コスト化を図りつつ、液中で安定的な放電を行うことができる液処理用放電ユニットと、この液処理用放電ユニットを備えた調湿装置及び給湯器を提案することである。
第1の発明は、液中に設けられる電極対(52,53)と、該電極対(52,53)の間で放電が行われるように該電極対(52,53)に電圧を印加する電源部(61)とを備えた液処理用放電ユニットを対象とする。そして、この液処理用放電ユニットは、上記電源部が、高圧の直流電源(61)で構成され、上記電極対(52,53)間の電流経路の電流密度を上昇させるための電流密度集中部(70)を備えていることを特徴とする。
第1の発明では、電源部(61)から電極対(52,53)に電圧が印加されることで、電極対(52,53)の間で放電が行われる。これにより、液中では、放電に伴ってOHラジカル等の活性種が生成する。液中に含まれる被処理物質(有害物質や菌等)は、この活性種によって酸化/分解される。
本発明では、電極対(52,53)に電圧を印加するための電源部として、高圧の直流電源(61)が用いられる。このため、従来例のパルス電源と比較すると、電源部の簡素化、低コスト化を図ることができる。一方、このように電源部として高圧の直流電源(61)を用いると、電極対(52,53)の周囲では、電気的な密度が分散し易くなってしまう。しかしながら、本発明の液処理用放電ユニットには、電極対(52,53)の間の電流経路の電流密度を上昇させるための電流密度集中部(70)が設けられている。このため、直流電源(61)を用いたとしても、電極対(52,53)の周囲に電流が分散してしまうのを回避しつつ、電流経路の密度を上昇させることができる。その結果、電極対(52,53)の間で所望とする放電を行うことができる。
第2の発明は、第1の発明において、上記電流密度集中部は、上記電極対(52,53)の電流経路の近傍に配設される絶縁部材(71,71a,75,77)で構成されていることを特徴とする。
第2の発明では、電極対(52,53)の近傍に電流密度集中部としての絶縁部材(71,71a,75,77)が設けられる。これにより、電極対(52,53)から絶縁部材(71,71a,75,77)側への電流の分散が抑止されるため、電極対(52,53)の間の電流経路の電流密度が上昇する。
第3の発明は、第2の発明において、上記絶縁部材は、電極対(52,53)のうちの少なくとも一方の電極(52)の一部を覆うカバー部材(71)であることを特徴とする。
第3の発明の液処理用放電ユニットには、電流密度集中部として、絶縁性のカバー部材(71)が設けられる。このカバー部材(71)は、電極対(52,53)のうちの一方、あるいは両方の電極(52,53)について、その一部を覆うように配設される。これにより、電極(52)のうちカバー部材(71)で覆われた部位への電流の分散が抑止されるため、電極対(52,53)の間の電流経路の電流密度が上昇する。
第4の発明は、第3の発明において、上記カバー部材(71)は、軸方向の少なくとも一端が開口する筒状に形成され、上記筒状のカバー部材(71)で覆われる電極(52)は、該筒状のカバー部材(71)の内部に嵌合する棒状に形成されていることを特徴とする。
第4の発明では、筒状のカバー部材(71)の内部に棒状の電極(52)が内嵌する。これにより、電極(52)の外周側への電流の分散を回避しつつ、電極(52)の先端側の電流密度を高くできる。
第5の発明は、第4の発明において、上記棒状の電極(52)は、先端が上記筒状のカバー部材(71)の一端側の開口面(72b)よりも内方に凹むように配設されていることを特徴とする。
第5の発明では、棒状の電極(52)の先端が、筒状のカバー部材(71)の開口面(72b)よりも内方に陥没した位置となる。これにより、カバー部材(71)の開口面(72b)の内部には、電流経路の断面積を縮小させるための絞り空間が形成される。その結果、棒状の電極(52)の先端部の近傍において、電流密度を更に高くできる。
第6の発明は、第3の発明において、上記カバー部材(71)には、複数の貫通穴(74)が開口部として形成されていることを特徴とする。
第6の発明では、電極(52)の一部を覆うカバー部材(71)に複数の貫通穴(74)を設けることで、カバー部材(71)の温度上昇を抑制できる。即ち、貫通穴(74)の内部では、電流密度が高くなることに起因してジュール熱が生じるため、貫通穴(74)の近傍の液温が上昇し易い。しかしながら、本発明では、カバー部材(71)に複数の貫通穴(74)を形成しているため、ジュール熱の影響を分散できる。その結果、カバー部材(71)の温度上昇を抑制できる。
第7の発明は、第2の発明において、上記絶縁部材は、上記電極対(52,53)を仕切るように配設されると共に該電極対(52,53)の電流経路を構成するための貫通穴(74)が開口部として形成される遮蔽部材(71a,77)であることを特徴とする。
第7の発明の液処理用放電ユニットには、電流密度集中部として、絶縁性の遮蔽部材(71a,77)が設けられる。遮蔽部材(71a,77)は、2つの電極(52,53)を仕切るように、これらの電極(52,53)の間に配設される。また、遮蔽部材(71a,77)は、2つの電極対(52,53)の間での電流経路を構成するために貫通穴(74)が形成されている。つまり、電極対(52,53)の間では、遮蔽部材(71a,77)の貫通穴(74)を通じて、放電が許容される。以上のような構成により、遮蔽部材(71a,77)の貫通穴(74)内の電流経路では、電流密度が上昇する。
第8の発明は、第4乃至第7のいずれか1つの発明において、上記開口部(72a,74)の開口幅は、0.5mm以下であることを特徴とする。なお、ここでいう「開口部」の形状は、正円形状に限らず、例えば楕円形、正方形、長方形等であっても良い。また、ここでいう「開口部の開口幅」とは、開口部の内縁部のうち最も離れた箇所の開口幅(最大開口長さ)を意味する。
第8の発明では、開口部(72a,74)の開口幅を0.5mm以下としている。ここで、開口部(72a,74)の開口幅を0.5mmよりも大きくすると、電極(52)の先端からの水中に拡散する電流が大きくなってしまう。その結果、電極対(52,53)の間の電流経路の電流密度が低下してしまう。しかしながら、本発明では、開口部(72a,74)の開口幅を0.5mm以下に制限しているため、電極(52)から水中へ拡散する電流を小さくして、電極対(52,53)の間の電流経路の電流密度を高めることができる。
第9の発明は、第4乃至第8のいずれか1つの発明において、上記開口部(72a,74)の開口幅は、0.02mm以上であることを特徴とする。
第9の発明では、開口部(72a,74)の開口幅を0.02mm以上としている。このため、開口部(72a,74)を比較的容易に形成できる。
第10の発明は、第2の発明において、上記絶縁部材は、上記電極対(52,53)を内部に収容すると共に液が流通可能な流通口(75a,75b)が開口部として形成されるケース部材(75)であることを特徴とする。
第10の発明の液処理用放電ユニットには、電流密度集中部として、絶縁性のケース部材(75)が設けられる。ケース部材(75)の内部には、電極対(52,53)が収容される。また、ケース部材(75)には、液が流通可能な流通口(75a,75b)が形成される。このため、ケース部材(75)の内部は液で満たされ、この液中に電極対(52,53)が浸漬される。本発明では、電極対(52,53)の周囲が絶縁性のケース部材(75)で囲まれるため、電極対(52,53)から周囲への電流の拡散を確実に防止できる。その結果、電極対(52,53)の間の電流経路の電流密度を確実に高めることができる。
第11の発明は、第2乃至第10のいずれか1つの発明において、上記絶縁部材(71,71a,75,77)は、セラミックス材料で構成されていることを特徴とする。
第11の発明では、絶縁部材(71,71a,75,77)がセラミックス材料で構成される。ここで、セラミックス材料は、耐熱性、耐反応性に優れるため、放電に伴って絶縁部材(71,71a,75,77)が劣化してしまうことを防止できる。
第12の発明は、第1の発明において、上記電流密度集中部(70)は、上記電極対(52,53)の電流経路に気泡を供給する気泡発生部(80)であることを特徴とする。
第12の発明の液処理用放電ユニットには、電流密度集中部として、気泡発生部(80)が設けられる。気泡発生部(80)は、電極対(52,53)の間の電流経路に気泡を供給する。このため、電極対(52,53)の間に電流経路における実質的な水の断面積が小さくなる。その結果、電極対(52,53)の間の電流経路の電流密度を上昇できる。
第13の発明は、水を貯留する貯留部(41)と、該貯留部(41)の水を空気中へ付与する加湿部(43)と、該貯留部(41)の水を浄化するための液処理用放電ユニット(50)とを備えた調湿装置を対象としている。そして、この調湿装置は、上記液処理用放電ユニット(50)が、第1乃至第12のいずれか1つの液処理用放電ユニットで構成されていることを特徴とする。
第13の発明の調湿装置では、貯留部(41)に貯留された水が加湿部(43)によって空気中へ付与され、室内空間等の加湿が行われる。液処理用放電ユニット(50)で放電が行われると、放電に伴って生成される活性種によって貯留部(41)内の水が浄化される。ここで、本発明の液処理用放電ユニット(50)では、電源部として高圧の直流電源(61)が用いられているため、電源部の簡素化/低コスト化が図られる。また、電流密度集中部(70)によって、電極対(52,53)の間の電流経路の電流密度が上昇するため、放電の安定化が図られる。
第14の発明は、空気中の水分を捕捉して空気を除湿する除湿部(31)と、該除湿部(31)で捕捉した水が回収される貯留部(41)と、該貯留部(41)の水を浄化するための液処理用放電ユニット(50)とを備えた調湿装置を対象とする。そして、この調湿装置は、上記液処理用放電ユニット(50)が、第1乃至第12のいずれか1つの液処理用放電ユニットで構成されていることを特徴とする。
第14の発明では、除湿部(31)によって空気の水分が捕捉されることで、この空気が除湿される。除湿部(31)で捕捉された水は、貯留部(41)に回収される。液処理用放電ユニット(50)で放電が行われると、放電に伴って生成される活性種によって貯留部(41)内の水が浄化される。ここで、本発明の液処理用放電ユニット(50)では、電源部として高圧の直流電源(61)が用いられているため、電源部の簡素化/低コスト化が図られる。また、電流密度集中部(70)によって、電極対(52,53)の間の電流経路の電流密度が上昇するため、放電の安定化が図られる。
第15の発明は、加熱された水が貯留される給水タンク(91)と、該給水タンク(91)内の水を浄化するための液処理用放電ユニット(50)とを備えた給湯器を対象としている。そして、この給湯器は、上記液処理用放電ユニット(50)が、第1乃至第12のいずれか1つの発明の液処理用放電ユニットで構成されていることを特徴とする。
第15の発明では、給水タンク(91)内に加熱された水(温水)が貯留される。液処理用放電ユニット(50)で放電が行われると、放電に伴って生成される活性種によって貯留部(41)内の水が浄化される。ここで、本発明の液処理用放電ユニット(50)では、電源部として高圧の直流電源(61)が用いられているため、電源部の簡素化/低コスト化が図られる。また、電流密度集中部(70)によって、電極対(52,53)の間の電流経路の電流密度が上昇するため、放電の安定化が図られる。
本発明では、電極対(52,53)に電圧を印加するための電源部として、高圧の直流電源(61)を用いている。このため、電源部の簡素化、低コスト化を図ることができる。また、例えば従来例のパルス電源であれば、放電に伴って衝撃波や騒音が生じやすくなる。これに対し、本発明では、このような衝撃波や騒音の発生も抑制できる。
また、本発明では、電流密度集中部(70)を設けているため、電極対(52,53)の間の電流経路の電流密度を上昇できる。従って、電極対(52,53)の周囲に電流が分散してしまうことを回避でき、電極対(52,53)の間で所望の放電を行うことができる。その結果、放電に伴って液中で発生する活性種の量を増やすことができるので、液の浄化効率の向上を図ることができる。
第2の発明では、電極対(52,53)の近傍に絶縁部材(71,71a,75,77)を設けることで、比較的単純な構造により、電極対(52,53)の間の電流経路の電流密度を高めることができる。
また、第3の発明では、電極対(52,53)の一部を絶縁性のカバー部材(71)によって覆うようにしている。このため、このカバー部材(71)によって、電極対(52,53)の周囲に電流が分散してしまうのを確実に防止できる。
また、第4の発明では、筒状のカバー部材(71)の内部に棒状の電極(52)を嵌合させている。これにより、カバー部材(71)の開口部(72a)の近傍において、電流経路の電流密度を高めることができる。
更に、第5の発明では、電極(52)の先端面(52a)が、筒状のカバー部材(71)の一端側の開口面(72b)よりも内方に凹んでいる。これにより、カバー部材(71)の開口面(72b)と電極(52)の先端面(52a)との間に、電流経路の断面積を縮小させるための絞り空間を形成できる。従って、このような絞り空間によって、電流経路の電流密度を一層確実に高めることができる。その結果、電極対(52,53)の間での放電が更に安定する。
また、第6の発明では、カバー部材(71)に複数の貫通穴(74)を形成しているため、各貫通穴(74)内の電流密度を高めることができる。この際、電流経路で発生するジュール熱が、各貫通穴(74)に分散される。従って、放電時におけるカバー部材(71)の温度上昇を抑制できる。その結果、温度上昇に起因するカバー部材(71)の劣化を防止でき、カバー部材(71)の耐久性を向上できる。
特に、第8の発明のように、開口部(72a,74)の開口幅を0.5mm以下とすることで、電極対(52,53)の周囲への電流の分散を確実に抑制でき、安定した放電を生起できる。また、第9の発明のように、開口部(72a,74)の開口幅を0.02mm以上とすることで、カバー部材(71)の加工性が向上する。
第10の発明では、絶縁性のケース部材(75)の内部に電極対(52,53)を収容している。このため、電極対(52,53)の周囲に電流が分散してしまうことを確実に回避できるので、電極対(52,53)の間で安定した放電を行うことができる。
第11の発明では、絶縁部材(71,71a,75,77)をセラミックス材料で構成しているため、放電に伴って絶縁部材(71,71a,75,77)が酸化/溶融してしまうことを回避でき、絶縁部材(71,71a,75,77)の耐久性を向上できる。
第12の発明では、電極対(52,53)の間の電流経路に気泡を供給することで、電流経路の電流密度を容易に上昇させることができる。また、このように気泡を供給することで、気泡内においても気体絶縁破壊に伴って放電を行うことができる。従って、気泡中からもOHラジカル等の活性種を生成できる。
第13の発明では、空気の少なくとも加湿を行う調湿装置において、水中で気泡内の放電を確実且つ安定的に行うことができる。また、第14の発明では、空気の少なくとも除湿を行う調湿装置において、水中で気泡内の放電を確実且つ安定的に行うことができる。第15の発明では、温水を供給する給湯器において、水中で気泡内の放電を確実且つ安定的に行うことができる。
図1は、実施形態1に係る調湿装置の全体構成を示す斜視図である。 図2は、実施形態1に係る調湿装置の内部構造を表した概略の構成図である。 図3は、実施形態1に係る放電ユニットの概略の構成図である。 図4は、実施形態1に係る放電ユニットの放電電極の近傍における上面図である。 図5は、カバー部材の開口部の開口幅が異なる3つの放電ユニットについて、電流−電圧特性を表すグラフである。 図6は、変形例1の放電ユニットの概略の構成図である。 図7は、変形例2の放電ユニットの概略の構成図である。 図8は、変形例3の放電ユニットの概略の構成図である。 図9は、変形例4の放電ユニットの概略の構成図である。 図10は、変形例5の放電ユニットの概略の構成図である。 図11は、変形例6の放電ユニットの概略の構成図である。 図12は、変形例7の放電ユニットの概略の構成図である。 図13は、変形例8の放電ユニットの概略の構成図である。 図14は、変形例9の放電ユニットの概略の構成図である。 図15は、実施形態2に係る調湿装置の内部構造を表した概略の構成図である。 図16は、実施形態3に係る給湯器の概略の構成図である。 図17は、実施形態4に係る給湯システムの概略の構成図である。 図18は、実施形態4に係る放電ユニットの概略の構成図である。 図19は、実施形態4の他の例に係る放電ユニットの概略の構成図である。 図20は、その他の実施形態(第1の例)に係る放電ユニットの放電電極の近傍における上面図である。 図21は、その他の実施形態(第2の例)に係る放電ユニットの放電電極の近傍における上面図である。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
《発明の実施形態1》
本発明の実施形態1に係る調湿装置(10)は、空気を加湿する加湿運転が可能に構成されている。また、上記調湿装置(10)は、空気を浄化するための種々の空気浄化手段を有している。
図1及び図2に示すように、調湿装置(10)は、樹脂製のケーシング(11)内に空気の加湿や空気の浄化を行うための各種の構成機器が収納されたものである。このケーシング(11)は、幅方向寸法が前後方向の寸法よりも大きく、且つ高さ寸法が該幅方向や前後方向の寸法よりも大きい直方体状に形成されている。上記ケーシング(11)には、その前面及び側面の少なくとも一方に、ケーシング(11)内に空気を導入するための吸込口(12)が形成されている。また、上記ケーシング(11)には、その上部後方寄りの部位にケーシング(11)内の空気を室内へ吹き出すための吹出口(13)が形成されている。そして、上記ケーシング(11)の内部には、上記吸込口(12)から吹出口(13)に亘って、空気が流れる空気通路(14)が形成されている。なお、図1に示す調湿装置(10)では、上記ケーシング(11)の前面が、前面パネル(11a)によって覆われている。
図2に示すように、空気通路(14)内には、空気の流れの上流側から下流側に向かって順に、空気浄化手段(20)、加湿ユニット(40)(加湿機構)及び遠心ファン(15)が配設されている。
〈空気浄化手段の構成〉
図2に示すように、空気浄化手段(20)は、空気通路(14)内を流れる空気を浄化するためのものであり、空気の流れの上流側から下流側に向かって順に、プレフィルタ(21)、イオン化部(22)、プリーツフィルタ(23)、及び脱臭フィルタ(24)を有している。
上記プレフィルタ(21)は、空気中に含まれる比較的大きな塵埃を物理的に捕捉する集塵用のフィルタを構成している。
上記イオン化部(22)は、空気中の塵埃を帯電させる塵埃荷電手段を構成している。このイオン化部(22)には、例えば線状の電極と、この線状の電極に対向する板状の電極とが設けられている。上記イオン化部(22)では、両電極に電源から電圧が印加されることで、両電極の間でコロナ放電が行われる。このコロナ放電により、空気中の塵埃が所定の電荷(正又は負の電荷)に帯電される。
上記プリーツフィルタ(23)は、波板状の静電フィルタを構成している。つまり、プリーツフィルタ(23)では、上記イオン化部(22)で帯電された塵埃が電気的に誘引されて捕捉される。なお、上記プリーツフィルタ(23)に光触媒等の脱臭用の材料を担持させても良い。
脱臭フィルタ(24)は、ハニカム構造の基材の表面に空気を脱臭するための脱臭剤が担持されて構成されている。脱臭剤は、空気中の被処理成分(臭気物質や有害物質)を吸着する吸着剤や、該被処理成分を酸化分解するための触媒等が用いられる。
〈加湿ユニットの構成〉
図2に示すように、加湿ユニット(40)は、液体としての加湿水を貯留する貯留部としての水タンク(41)と、該水タンク(41)内の水を汲み上げるための水車(42)と、該水車(42)によって汲み上げられた水を空気中へ付与するための加湿部としての加湿ロータ(43)と、該加湿ロータ(43)を回転駆動するための駆動モータ(44)とを備えている。また、加湿ユニット(40)は、加湿ロータ(43)を加熱するためのヒータ(48)も備えている。
水タンク(41)は、図1にも示すように、上側が開口する横長の箱部材(45)と該箱部材(45)の上側を覆う蓋部材(46)とによって構成されている。この水タンク(41)は、ケーシング(11)の下部の空間内に、該水タンク(41)の長手方向がケーシング(11)の幅方向になるように設置され、該ケーシング(11)の側面に形成された引出口(11b)に対して出し入れ可能(スライド可能)に構成されている。即ち、水タンク(41)は、ケーシング(11)内に着脱自在に収容されている。これにより、水タンク(41)をケーシング(11)から引き出した状態で、該水タンク(41)内に加湿用の水を適宜補充することができる。
水車(42)は、略円盤状に形成され、その軸心部に両面から厚み方向外方に突出するように回転軸(42a)が設けられている。この回転軸(42a)は、上記水タンク(41)の底面に立設された軸受部(図示省略)の上端に枢支されており、これにより、水車(42)は水タンク(41)内に回転自在に支持されている。また、上記水車(42)は、その下端部を含む所定部位が水タンク(41)内の水中に浸漬される高さ位置になるように、上記軸受部に支持されている。
水車(42)には、ケーシング後方側に位置する側面(上記加湿ロータ(43)に面する側面)に複数の凹部(42b)が形成されている。これらの凹部(42b)は、加湿水を上記加湿ロータ(43)側へ汲み上げるための加湿用凹部を構成している。上記凹部(42b)は、上記水車(42)の径方向外側端部において周方向に等間隔になるように形成されている。また、上記凹部(42b)は、水車(42)の回転動作によって、水タンク(41)の水中に浸積する位置と、水中から引き出される位置との間を交互に変位する。これにより、水車(42)では、水中に浸漬する位置の凹部(42b)内に浸入した水を、液面の上方まで汲み上げることが可能となる。
また、水車(42)の後側の側面上には、該水車(42)と同軸状に中間歯車(42d)が配設されていて、該中間歯車(42d)の外周面上には歯部(42c)が一体的に形成されている。この中間歯車(42d)の歯部(42c)は、後述する加湿ロータ(43)の従動歯車(43a)と噛み合うように構成されている。
加湿ロータ(43)は、環状の従動歯車(43a)と、この従動歯車(43a)に内嵌して保持される円盤状の吸着部材(43b)とを有している。この吸着部材(43b)は、吸水性を有する不織布によって構成されている。上記加湿ロータ(43)は、上記水タンク(41)の満水時の水位よりも高い位置において、回転軸を介して回転自在に保持されている。また、上記加湿ロータ(43)は、その下端を含む所定部位が上記水車(42)と実質的に接触するように配置されている。つまり、上記加湿ロータ(43)は、水車(42)の凹部(42b)と軸方向(前後方向)に重なる部位を有している。これにより、上記加湿ロータ(43)の吸着部材(43b)には、水車の凹部(42b)によって汲み上げられた水が吸収される。
駆動モータ(44)は、ピニオン等を介して加湿ロータ(43)の従動歯車(43a)を回転駆動するように構成されている。そして、駆動モータ(44)によって従動歯車(43a)が回転すると、該従動歯車(43a)と歯合する水車(42)が回転する。これにより、上記駆動モータ(44)によって、加湿ロータ(43)及び水車(42)を回転させることができる。
ヒータ(48)は、加湿ロータ(43)の上流側の側面の上端部に近接するように配置されている。このヒータ(48)を設けることによって、上記加湿ロータ(43)に流入する空気を加熱することができ、その熱によって該加湿ロータ(43)の水を気化させて空気を加湿することができる。
〈液処理用放電ユニットの構成〉
図2及び図3に示すように、調湿装置(10)は、水タンク(41)内に貯留される水を浄化するための液処理用放電ユニットとして、放電ユニット(50)を備えている。放電ユニット(50)は、水を浄化するための放電が行われる放電部(51)と、この放電部(51)の電源回路を構成する電源ユニット(60)とを有している。
放電部(51)は、水タンク(41)の内部において、水タンク(41)の底面寄りに配設されている。放電部(51)は、2つの電極(52,53)から成る電極対(52,53)を有している。この電極対(52,53)は、放電電極(52)と対向電極(53)とから構成されている。
放電電極(52)は、水タンク(41)内の水中に浸漬されるように設けられている。放電電極(52)は、金属製であり、対向電極(53)側に向かって延びる棒状ないし線状に構成されている。この放電電極(52)は、軸直角断面が円形状に形成されているが、その軸直角断面を三角形状、四角形状、楕円形状等の他の形状としても良い。
対向電極(53)は、水タンク(41)内の水中に浸漬されるように設けられている。対向電極(53)は、放電電極(52)の軸方向端部(上端部)に対向するようにして、放電電極(52)と所定の間隔を介して配設されている。対向電極(53)は、金属製であり、その外形が平板状をしている。対向電極(53)は、その一方の平面が放電電極(52)の先端を向いている。
放電ユニット(50)は、放電電極(52)の一部を覆うカバー部材(71)を備えている。このカバー部材(71)は、電極対(52,53)の間の電流経路の電流密度を上昇させるための電流密度集中部(70)を構成している。また、本実施形態において、カバー部材(71)は、セラミックス材料から成る絶縁部材で構成されている。
カバー部材(71)は、上端が開口して下端が閉塞する有底筒状に形成されている。カバー部材(71)の中央には、該カバー部材(71)の上端面から該カバー部材(71)の下端面よりもやや上方の部位に亘って、軸方向に延びる嵌合溝(72)が形成されている。嵌合溝(72)は、軸直角断面が正円形状に形成されている。この嵌合溝(72)の内部には、棒状の放電電極(52)が嵌合する。つまり、カバー部材(71)は、放電電極(52)の外周面及び下端面を覆う一方、放電電極(52)の上端面(先端面(52a))を対向電極(53)に露出させている。
なお、本実施形態では、カバー部材(71)の嵌合溝(72)の内壁と放電電極(52)とが実質的に接触しており、放電電極(52)と水との接触面積の縮小化が図られている。しかしながら、カバー部材(71)の嵌合溝(72)の内壁と放電電極(52)との間に隙間を形成しても良い。
本実施形態では、嵌合溝(72)に内嵌する放電電極(52)の先端面(52a)が、嵌合溝(72)の一端側(上端側)の開口部(72a)の開口面(72b)よりも内方(下方)に凹んでいる。これにより、嵌合溝(72)の内部には、開口面(72b)と放電電極(52)の先端面(52a)との間に絞り空間(73)が形成されている。この絞り空間(73)は、放電電極(52)から対向電極(53)までの間の電流経路を絞る(電流経路の断面積を縮小する)ことで、電流密度を集中させるための空間である。
本実施形態において、カバー部材(71)の嵌合溝(72)の開口部(72a)の開口幅W(図4を参照)は、0.02mm以上0.5mm以下に設定されている。なお、開口幅Wは、開口部(72a)の内径であり、且つ開口部(72a)の最大開口長さである。また、開口幅Wは、0.3mm以下であることが特に好ましい。
本実施形態の電源ユニット(60)は、高圧の直流電源(61)を有している。直流電源(61)の正極には、放電電極(52)が接続されている。一方、直流電源(61)の負極には、対向電極(53)が接続されている。つまり、直流電源(61)は、電極対(52,53)に直流電圧を印加する電源部を構成している。本実施形態では、直流電源(61)の最高電圧が7.0kV以下となっている。更に、放電時における電極対(52,53)の放電電流は、3.0mA以下に設定されている。また、電源ユニット(60)には、電極対(52,53)の放電電流が一定となるような定電流制御、又は電極対(52,53)の放電電力が一定となるような定電力制御を行うための制御部(図示省略)が設けられている。
−運転動作−
次に調湿装置(10)の運転動作について説明する。調湿装置(10)は、室内空気を浄化しながら、この室内空気を加湿する加湿運転を行う。また、調湿装置(10)は、この加湿運転時や停止時において、水タンク(41)内の水を浄化する水浄化動作を行う(詳細は後述する)。
〈加湿運転〉
加湿運転では、遠心ファン(15)が運転されるとともに、加湿ロータ(43)が駆動モータ(44)によって回転駆動される。また、イオン化部(22)の電極に電圧が印加されるとともに、ヒータ(48)が通電状態となる。
遠心ファン(15)が運転されると、室内空気(図1及び図2の白抜きの矢印)が吸込口(12)からケーシング(11)内の空気通路(14)に導入される。空気通路(14)に導入された空気は、プレフィルタ(21)を通過して該プレフィルタ(21)で塵埃が捕捉された後、イオン化部(22)を通過する。イオン化部(22)では、対となる電極の間でコロナ放電が行われており、このコロナ放電により空気中の塵埃が帯電される。イオン化部(22)を通過した空気は、プリーツフィルタ(23)を通過する。プリーツフィルタ(23)では、イオン化部(22)で帯電した塵埃が電気的に誘引されて捕捉される。プリーツフィルタ(23)を通過した空気は、脱臭フィルタ(24)を流れる。脱臭フィルタ(24)では、空気中に含まれる被処理成分(臭気物質や有害物質)が除去される。脱臭フィルタ(24)を通過した空気は、ヒータ(48)で加熱された後、加湿ロータ(43)を通過する。
加湿ユニット(40)では、水車(42)が回転することで、水タンク(41)内の水(加湿水)が加湿ロータ(43)の吸着部材(43b)に適宜供給される。
具体的には、水車(42)が回転して該水車(42)の凹部(42b)が水タンク(41)内の加湿水中に浸漬することにより、凹部(42b)内に加湿水が浸入し、該凹部(42b)内に保持される。水車(42)がさらに回転すると、加湿水を保持した状態の凹部(42b)は、加湿水中から引き上げられて上方へ変位する。そして、上述のように、水車(42)の回転に伴って凹部(42b)が上方へ移動すると、該凹部(42b)は加湿ロータ(43)に徐々に近接するとともに、該凹部(42b)内に保持されている加湿水は自重によって徐々に該凹部(42b)から流出する。これにより、凹部(42b)内の加湿水は、加湿ロータ(43)の吸着部材(43b)に吸着される。このような動作によって、加湿ユニット(40)において、加湿ロータ(43)に連続的に加湿水が供給される。
なお、凹部(42b)は、水車(42)の回転によって最上端位置まで到達すると、該凹部(42b)内の加湿水が概ね全量流出するように構成されている。
以上のようにして加湿水が吸着された加湿ロータ(43)を空気が通過すると、加湿ロータ(43)の吸着部材(43b)に吸着された水分が空気中へ放出される。これにより、加湿水が空気中に付与されて、この空気の加湿が行われる。
以上のようにして、清浄化及び加湿された空気は、吹出口(13)から室内へ供給される。なお、この加湿運転では、電源からイオン化部(22)への電圧の供給を停止することで、イオン化部(22)による空気の浄化を休止させながら室内を加湿する運転も可能である。
〈水浄化動作〉
水タンク(41)内に加湿水が長期間に亘って貯留されると、水中でカビや雑菌等が繁殖することにより、水タンク(41)内の加湿水が汚染される場合がある。また、例えば空気通路(14)内を流れる空気中にアンモニア等の物質(有害物質や臭気物質)が含まれている場合、この物質が水中に溶解して水タンク(41)内の加湿水が汚染されることもある。従って、このように汚染された加湿水が上述のようにして室内へ供給されると、室内に雑菌や有害物質等を付与することになり、室内の清浄度を損なう虞がある。そこで、調湿装置(10)では、放電ユニット(50)によって水タンク(41)内の水を浄化する水浄化動作を行うようにしている。
水浄化動作時には、電源ユニット(60)の直流電源(61)から、放電部(51)の電極対(52,53)に所定の直流電圧が印加される。これにより、放電部(51)では、放電電極(52)から対向電極(53)に向かって放電が行われる。なお、本実施形態の放電部(51)では、放電電極(52)がプラス電位となり、対向電極(53)がマイナス電位となる、いわゆるプラス放電が行われる。ここで、本実施形態では、カバー部材(71)によって放電電極(52)の先端側に絞り空間(73)が形成されており、電流経路の断面積の縮小化が図られている。このため、絞り空間(73)では、電流密度が大幅に上昇する。従って、放電電極(52)の近傍では、周囲に電流が分散してしまうことが回避されて、放電電極(52)の先端部の電界強度も大きくなる。その結果、放電電極(52)から対向電極(53)に向かって安定的に放電が進展する。
以上のようにして、放電電極(52)と対向電極(53)との間で安定的な放電が行われると、液中においてOHラジカル等の活性種が生成される。この活性種は、被処理物質(有害物質や菌等)の清浄化に利用される。つまり、水タンク(41)内では、活性種によって有害物質が酸化分解され、且つ活性種によって殺菌がなされる。その結果、水タンク(41)内の水が浄化されるので、その後の加湿動作では、清浄な水を室内に供給することができる。
〈カバー部材の開口幅の検証結果〉
次に、カバー部材(71)の開口部(72a)の開口幅Wと放電性能との関係ついて検証した結果を、図5を参照しながら説明する。なお、図5は、カバー部材(71)の開口幅Wの異なる3つの放電ユニット(A:W=0.1mm、B:W=0.3mm、C:W=0.5mm)について、直流電源(61)から電極対(52,53)に電圧を印加した際の、電流−電圧特性を表すものである。
各放電ユニットでは、電極(52,53)の印加電圧を徐々に上昇させていくと、この印加電圧に比例して電流も上昇する。ここで、各放電ユニットでは、印加電圧が破線丸印で囲む電圧となる点(以下、変曲点という)に至るまでは、放電が生起せずに、水を抵抗体としながらオームの法則に従うように電流が流れることになる。このため、各放電ユニットでは、印加電圧が変曲点よりも低い範囲にある場合、液中で活性種が発生せず、よって水が浄化されることもない。即ち、各放電ユニットでは、対応する変曲点よりも印加電圧が低い範囲では、単にエネルギーをロスするだけである。
一方、各放電ユニットにおいて、印加電圧が変曲点より高くなると、電極対(52,53)の間の電界強度が高くなり、放電が発生する。この放電に伴って電流が一気に流れると、電流−電圧特性の傾きが変化する。つまり、各放電ユニットでは、印加電圧が変曲点を越えることで、電流−電圧特性の傾きが大きくなる。以上より、放電ユニットでは、放電が行われない範囲(図5における変曲点よりも左側の範囲)の電流−電圧特性の傾きに対する、放電が行われる範囲(図5における変曲点よりも右側の範囲)の電流−電圧特性の傾きの変化率が、放電の強さを表す指標となる。
そこで、A,B,Cの放電ユニットについて、それぞれの傾きの変化率を求めたところ、A(W=0.1mm)の変化率は7.3であり、B(W=0.3mm)の変化率は6.0であり、C(W=0.5mm)の変化率は、2.1であった。以上より、ある程度の放電性能を確保するためには、カバー部材(71)の開口幅Wを0.5mm以下とするのが好ましく、開口幅Wが0.5mmよりも大きくなると放電性能が損なわれてしまうことがわかる。
また、カバー部材(71)の開口幅Wを0.5mmとすると、放電を生起するために少なくとも印加電圧を6.0kV以上とする必要がある。一方、絶縁設計の観点からは、直流電源(61)の電源電圧は、7.0kV以下であるのが好ましい。以上より、開口幅Wを0.5mm以下とすることで、直流電源(61)の電源電圧を7.0kV以下に抑えながら、ある程度の放電パワーを得ることができる。
特に、開口幅Wを0.3mm以下とすると、電源電圧の電力を約10W以下に抑えることができ、汎用性の高い直流電源を用いることができる。
−実施形態1の効果−
上記実施形態によれば、電極対(52,53)に電圧を印加するための電源部として、高圧の直流電源(61)を用いている。このため、電源部の簡素化、低コスト化を図ることができる。また、例えば従来例のパルス電源であれば、放電に伴って衝撃波や騒音が生じやすくなるのに対し、本実施形態では、このような衝撃波や騒音の発生も抑制できる。
また、上記実施形態では、絶縁性のカバー部材(71)によって放電電極(52)の一部を覆うことで、電流経路の電流密度を上昇させている。具体的に、カバー部材(71)では、放電電極(52)の先端側に絞り空間(73)を形成し、この絞り空間(73)によって電流経路の断面積を小さくして電流密度を高めている。このため、この絞り空間(73)を通じて放電電極(52)から対向電極(53)に向かって安定的な放電を行うことができる。その結果、放電に伴って水中で発生する活性種の量を増やすことができるので、水タンク(41)内の水の浄化効率の向上を図ることができる。
また、上記実施形態では、カバー部材(71)の開口部(72a)の開口幅Wを0.5mm以下としている。このため、直流電源(61)の電源電圧を低く抑えながら、比較的大きな強度で放電を行うことができる。従って、放電ユニット(50)の消費電力を抑えつつ、水タンク(41)内の水を高効率に浄化できる。また、開口幅Wを0.02mm以上とすることで、カバー部材(71)に開口部(72a)を形成する際の加工も容易となる。
また、上記実施形態では、放電電極(52)の一部とカバー部材(71)とを接触させることで、放電電極(52)と水との接触面積を小さくしている。このため、放電電極(52)から水中へ流れる漏れ電流を少なくできるので、直流電源(61)の電源電圧を更に低減できる。
また、上記実施形態のカバー部材(71)は、セラミックス材料から成る絶縁材料で構成されている。このため、放電ユニット(50)での放電に伴って絶縁部材(71,71a,75,77)が酸化/溶融してしまうことを回避でき、絶縁部材(71,71a,75,77)の耐久性を向上できる。
−実施形態1の変形例−
上記実施形態の放電ユニット(50)については、以下のような各変形例の構成としても良い。
〈変形例1〉
図6に示すように、変形例1の放電ユニット(50)では、放電電極(52)の先端面(52a)と、カバー部材(71)の嵌合溝(72)の開口面(72b)とが、同一平面上に位置している。つまり、変形例1では、嵌合溝(72)の深さと放電電極(52)の長さとが概ね等しくなっている。また、カバー部材(71)の嵌合溝(72)の内壁と放電電極(52)とは、実質的に接触している。
変形例1においては、放電電極(52)の先端面(52a)の近傍において、電流経路の電流密度を上昇させることができる。その結果、放電電極(52)から対向電極(53)に向かって安定した放電を行うことができる。
〈変形例2〉
図7に示すように、変形例2の放電ユニット(50)では、放電電極(52)が水平方向に延びている。一方、対向電極(53)は、放電電極(52)の先端と向かい合うように、鉛直な姿勢で水中に保持されている。また、カバー部材(71)では、水平方向に延びる嵌合溝(72)が形成され、その一端側(図7における右側)の開口部(72a)が対向電極(53)を向いている。上記実施形態1と同様、嵌合溝(72)には、カバー部材(71)の開口面(72b)よりも放電電極(52)の先端面(52a)が内部へ凹むように、放電電極(52)が配設されている。これにより、嵌合溝(72)の開口面(72b)と放電電極(52)の先端面(52a)との間には、絞り空間(73)が形成されている。
変形例2においても、絞り空間(73)において、電流密度が上昇する。その結果、放電電極(52)から対向電極(53)に向かって安定した放電を行うことができる。
〈変形例3〉
図8に示すように、変形例3の放電ユニット(50)では、カバー部材(71)が2つの部材(71a,71b)によって構成されている。具体的に、カバー部材(71)は、上方が開放された箱部(71a)と、該箱部(71a)の上方の開放部を閉塞する蓋部(71b)とを有している。箱部(71a)及び蓋部(71b)は、それぞれセラミックス等の絶縁部材で構成されている。
変形例3では、箱部(71a)の内部に放電電極(52)が敷設されている。カバー部材(71)では、箱部(71a)と蓋部(71b)との間に放電電極(52)が挟み込まれている。
カバー部材(71)の蓋部(71b)には、複数の貫通穴(74,74,74)が形成されている。これにより、放電ユニット(50)では、各貫通穴(74,74,74)を介して放電電極(52)が対向電極(53)に向かって露出している。
変形例3では、各貫通穴(74,74,74)の内部において、電流経路の電流密度がそれぞれ高くなる。従って、放電電極(52)から対向電極(53)に向かって、各貫通穴(74)を通じて安定した放電が行われる。
また、この変形例3では、電流経路で発生するジュール熱の影響によってカバー部材(71)の温度が上昇し過ぎるのを回避できる。即ち、カバー部材(71)の貫通穴(74)では、電流密度の上昇に起因してジュール熱も多く発生するが、変形例3のようにカバー部材(71)に複数の貫通穴(74,74,74)を形成することで、ジュール熱を分散させることができる。その結果、放電に伴うカバー部材(71)の温度上昇を抑制することができ、カバー部材(71)の耐久性を向上できる。なお、上記貫通穴(74)の開口幅は、0.02mm以上、0.5mm以下とするのが好ましい。
〈変形例4〉
図9に示すように、変形例4の放電ユニット(50)では、上記変形例3と同様、カバー部材(71)が2つの部材(71a,71b)によって構成されている。具体的に、カバー部材(71)は、上方が開放された箱部(71a)と、該箱部(71a)の上方の開放部を閉塞する蓋部(71b)とを有している。箱部(71a)及び蓋部(71b)は、それぞれセラミックス等の絶縁部材で構成されている。
変形例4では、箱部(71a)の底部に、板状の放電電極(52)が敷設されている。また、蓋部(71b)には、放電電極(52)から対向電極(53)への放電を許容するように、1つの貫通穴(74)が形成されている。つまり、カバー部材(71)の蓋部(71b)は、電極対(52,53)を仕切るように配設されると共に、電極対(52,53)の電流経路を構成するための貫通穴(74)が形成される絶縁性の遮蔽部材を構成している。そして、カバー部材(71)の蓋部(71b)は、電極対(52,53)の間の電流経路の電流密度を上昇させるための電流密度集中部(70)を構成している。
変形例4では、蓋部(71b)の貫通穴(74)の内部において、電流経路の断面積の縮小化が図られ、電流密度が高くなっている。このため、この貫通穴(74)を通じて、放電電極(52)から対向電極(53)に向かって安定した放電を行うことができる。なお、上記貫通穴(74)の開口幅は、0.02mm以上、0.5mm以下とするのが好ましい。
〈変形例5〉
図10に示すように、変形例5の放電ユニット(50)では、変形例4と同様、カバー部材(71)が、箱部(71a)と蓋部(71b)とを有している。変形例5の箱部(71a)は、変形例4と比較よりも扁平に構成される一方、変形例5の蓋部(71b)は、変形例4よりも上下に厚くなっている。放電電極(52)は、箱部(71a)の底面と蓋部(71b)の下面とに当接するようにして、箱部(71a)の内部に収容されている。
変形例5の蓋部(71b)には、テーパー形状の貫通穴(74)が形成されている。即ち、変形例5の貫通穴(74)は、放電電極(52)に近い下側から、対向電極(53)に近い上側に向かうにつれて、徐々に軸直角断面積が小さくなるような台形円錐状に形成されている。これにより、貫通穴(74)の内部では、電流経路の断面積も上方に向かうにつれて徐々に小さくなっている。
変形例5においては、特に貫通穴(74)の上端部近傍において、電流密度が高くなる。このため、この貫通穴(74)を通じて、放電電極(52)から対向電極(53)に向かって安定した放電を行うことができる。なお、上記貫通穴(74)の開口幅は、0.02mm以上、0.5mm以下とするのが好ましい。
〈変形例6〉
図11に示すように、変形例6の放電ユニット(50)では、板状の放電電極(52)と板状の対向電極(53)とが、水平方向において互いに向かい合うように配設されている。そして、これらの電極対(52,53)の間には、遮蔽部材としての遮蔽板(77)が設けられている。遮蔽板(77)は、セラミックス等の絶縁部材で構成されている。遮蔽板(77)には、放電電極(52)と対向電極(53)との間に介在する部位において、水平方向に延びる貫通穴(74)が形成されている。この貫通穴(74)は、電極対(52,53)の間の電流経路の一部を構成している。
変形例6においては、貫通穴(74)の内部において、電流密度を上昇させることができる。このため、この貫通穴(74)を通じて、放電電極(52)から対向電極(53)に向かって安定した放電を行うことができる。なお、上記貫通穴(74)のうち最も小径となる開口部(貫通穴(74)の上端)の開口幅は、0.02mm以上、0.5mm以下とするのが好ましい。
〈変形例7〉
図12に示すように、変形例7の放電ユニット(50)は、放電電極(52)と対向電極(53)との双方を収容するケース部材(75)を備えている。ケース部材(75)は、上下に扁平な中空の箱状に形成されている。ケース部材(75)は、セラミックス等の絶縁材料で構成されている。そして、ケース部材(75)の内部には、水平方向に離間するようにして放電電極(52)と対向電極(53)とが対向して配置されている。
また、ケース部材(75)には、上側壁部に水流入口(75a)が形成され、下側壁部に水流出口(75b)が形成されている。変形例7では、図示しない水搬送機構によって、ケース部材(75)の外部の水が水流入口(75a)を通じてケース部材(75)の内部に流入する。ケース部材(75)の内部の水は、水流出口(75b)を通じてケース部材(75)の外部に流出する。以上のように、水流入口(75a)及び水流出口(75b)は、液が流通可能な流通口を構成している。
変形例7では、絶縁性のケース部材(75)によって放電電極(52)と対向電極(53)とを囲んでいるため、電流が電極対(52,53)の周囲に分散してしまうのを効果的に防止できる。その結果、放電電極(52)と対向電極(53)との間の電流経路の電流密度を確実に高めることができ、放電を安定して行うことができる。
一方、変形例7では、水流入口(75a)を通じてケース部材(75)の内部に流入した水は、電極対(52,53)の間の電流経路を流通する。ここで、この電流経路には、放電に伴って多量の活性種が生成されている。従って、水中に含まれる被処理物質が活性種によって効率良く浄化される。以上のようにして浄化された水は、水流出口(75b)を通じてケース部材(75)の外部へ送られる。
〈変形例8〉
図13に示すように、変形例8の放電ユニット(50)では、変形例7と同様、絶縁性のケース部材(75)の内部に電極対(52,53)が収容されている。変形例3では、ケース部材(75)における水平方向の一端側に水流入口(75a)が形成され、他端側に水流出口(75b)が形成されている。また、変形例8においても、図示しない水搬送機構によって、ケース部材(75)の水が水流入口(75a)を通じてケース部材(75)の内部に流入する。ケース部材(75)の内部の水は、水流出口(75b)を通じてケース部材(75)の外部に流出する。
また、変形例8では、放電電極(52)と対向電極(53)とがケース部材(75)の底部に所定の間隔を介して敷設されている。
変形例8においても、絶縁性のケース部材(75)によって放電電極(52)と対向電極(53)とを囲んでいるため、電流が電極対(52,53)の周囲に分散してしまうのを効果的に防止できる。その結果、放電電極(52)と対向電極(53)との間の電流経路の電流密度を確実に高めることができ、放電を安定して行うことができる。
〈変形例9〉
図14に示すように、変形例9の放電ユニット(50)は、変形例8の放電ユニット(50)に気泡発生部(80)が付与されたものである。気泡発生部(80)は、例えばチューブ式のエアーポンプで構成されている。気泡発生部(80)で発生した気泡は、ケース部材(75)の内部に供給される。これにより、ケース部材(75)の内部の電流経路は、複数の気泡で満たされる。その結果、ケース部材(75)では、水の断面積が実質的に小さくなるため、電流経路の電流密度が上昇する。即ち、変形例9では、気泡発生部(80)が、電極対(52,53)の電流経路の電流密度を上昇させるための電流密度集中部(70)を構成している。
変形例9では、電極対(52,53)が絶縁性のケース部材(75)によって囲まれるため、電流の分散を抑制して電流経路の電流密度を高めることができる。加えて、気泡発生部(80)から電流経路に気泡を供給することで、水の実質的な断面積を小さくできる。従って、電流密度を更に高めることができ、放電の一層の安定化を図ることができる。
なお、上述した実施形態1や各変形例の組み合わせに係る放電ユニット(50)を採用しても良いのは勿論のことである。
《発明の実施形態2》
実施形態2に係る調湿装置(10)は、上記実施形態1の調湿装置について、空気の除湿機能が付与されたものである。つまり、図15に示す実施形態2の調湿装置(10)には、上記実施形態1の空気浄化手段(20)及び加湿ユニット(40)に加えて、除湿ユニット(30)が設けられている。
除湿ユニット(30)は、空気通路(14)における加湿ユニット(40)の上流側に設けられている。この除湿ユニット(30)は、除湿ロータ(31)とロータケース(32)と循環ファン(33)と除湿ヒータ(34)とを有している。
除湿ロータ(31)は、空気中の水分を捕捉して空気を除湿する除湿部を構成している。実施形態2の除湿ロータ(31)は、いわゆる回転式の吸着ロータである。つまり、除湿ロータ(31)は、空気が流通可能なハニカム構造の基材の表面に吸着剤(ゼオライト等)が担持されて構成されている。除湿ロータ(31)は、モータ等の駆動機構に駆動される回転軸と共に回転自在となっている。
ロータケース(32)は、その上部寄りに円形の開口(図示省略)が形成されている。ロータケース(32)は、この円形開口の内部に除湿ロータ(31)を回転自在に保持している。これにより、空気通路(14)を流れる空気は、円形開口を介して除湿ロータ(31)を通過する。また、ロータケース(32)には、除湿ロータ(31)の吸着剤を再生するための空気が流れる循環通路(35)が形成されている。循環通路(35)は、除湿ロータ(31)の外回りに形成されており、この循環通路(35)に跨るように循環ファン(33)及び除湿ヒータ(34)が設けられている。即ち、循環ファン(33)によって循環通路(35)内で搬送される空気は、除湿ヒータ(34)で加熱された後、除湿ロータ(31)の再生部を通過する。これにより、除湿ロータ(31)の吸着剤の水分が脱離して、この吸着剤が再生される。除湿ロータ(31)の吸着剤から水分を奪った空気は、ロータケース(32)の下部を流れる。この際、循環通路(35)を流れる空気は、空気通路(14)を流れる空気によって冷却される。これにより、循環通路(35)内の空気中に含まれる水蒸気が凝縮して凝縮水が生成される。この凝縮水は、図示しない凝縮水通路を通じて、水タンク(41)へ送られる。
以上のように、実施形態2の調湿装置(10)では、除湿ロータ(31)で捕捉された水が水タンク(41)に回収される。つまり、実施形態2の調湿装置(10)は、除湿ロータ(31)で回収した水を加湿水として利用できるように構成されている。循環通路(35)で凝縮水が生成した後の空気は、再び除湿ヒータ(34)で加熱されて除湿ロータ(31)の吸着剤の再生に利用される。
実施形態2の調湿装置(10)においても、実施形態1と同様の放電ユニット(50)が設けられている(図3を参照)。つまり、実施形態2の放電ユニット(50)は、実施形態1と同様の放電部(51)及び電源ユニット(60)を備えている。即ち、実施形態2においても、電源部として高圧の直流電源(61)が用いられ、且つ電極対(52,53)の電流経路の電流密度を向上させるための電流密度集中部(70)が設けられている。
−運転動作−
実施形態2の調湿装置(10)は、空気を浄化しながらの除湿運転と、空気を浄化しながらの加湿運転とを実行可能に構成されている。実施形態2の調湿装置(10)の加湿運転は、上記実施形態1と実質的に同じである。そこで、以下には、実施形態2の調湿装置(10)の除湿運転について説明する。
〈除湿運転〉
除湿運転では、除湿ロータ(31)が回転すると共に、除湿ヒータ(34)が通電状態となる。一方、加湿ロータ(43)は回転駆動されず、よって加湿ロータ(43)に連動して回転する水車(42)も停止状態となる。また、遠心ファン(15)が運転されることで、室内の空気が吸込口(12)を通じて空気通路(14)内に導入される。同時に、循環ファン(33)が運転されることで循環通路(35)内を再生用空気が循環する。また、イオン化部(22)の電極に電圧が印加される。
遠心ファン(15)が運転されると、室内空気が吸込口(12)からケーシング(11)内の空気通路(14)に導入される。空気通路(14)に導入された空気は、プレフィルタ(21)を通過して該プレフィルタ(21)で塵埃が捕捉された後、イオン化部(22)を通過する。イオン化部(22)では、対となる電極の間でコロナ放電が行われており、このコロナ放電により空気中の塵埃が帯電される。イオン化部(22)を通過した空気は、プリーツフィルタ(23)を通過する。プリーツフィルタ(23)では、イオン化部(22)で帯電した塵埃が電気的に誘引されて捕捉される。プリーツフィルタ(23)を通過した空気は、脱臭フィルタ(24)を流れる。脱臭フィルタ(24)では、空気中に含まれる被処理成分(臭気物質や有害物質)が除去される。脱臭フィルタ(24)を通過した空気は、ロータケース(32)の円形開口を介して除湿ロータ(31)を通過する。
除湿ロータ(31)において空気通路(14)の空気が流れる部位は、循環通路(35)を流れる再生用空気によって再生された状態となっている。このため、空気通路(14)を流れる空気中に含まれる水分が、除湿ロータ(31)の吸着剤に吸着される。その結果、除湿ロータ(31)を通過する空気が除湿される。以上のようにして清浄化及び除湿された空気は、吹出口(13)を通じて室内へ供給される。
〈水浄化動作〉
以上のような除湿運転では、循環通路(35)を循環する空気に付与された水が、水タンク(41)に回収される。そして、この水タンク(41)に回収された水は、その後の加湿水としても利用される。このため、実施形態2においても、水タンク(41)内の水を浄化するために上記実施形態1と同様の水浄化動作を行うようにしている。
即ち、図3に示すように、水浄化動作では、直流電源(61)から電極対(52,53)へ電圧が印加されることで、放電電極(52)と対向電極(53)との間で放電が行われる。この際、カバー部材(71)の絞り空間(73)では、電流経路の電流密度が高くなっているため、放電電極(52)から対向電極(53)に向かって安定した放電を行うことができる。
なお、実施形態2の調湿装置(10)について、上述した各変形例やそれらの組み合わせに係る放電ユニット(50)を採用しても良いのは勿論のことである。
《発明の実施形態3》
実施形態3は、上述した実施形態1に係る放電ユニット(50)を給湯器(90)に適用したものである。給湯器(90)は、水道やお風呂等に温水を供給するためのものである。図16に示すように、給湯器(90)は、水(温水)が貯留される給水タンク(91)と、水を浄化するためのサブタンク(92)とを備えている。給水タンク(91)には、流入水路(93)と流出水路(94)と循環水路(95)とが接続されている。
流入水路(93)の流出端は、給水タンク(91)の頂部に接続されている。流入水路(93)の流入側には、加熱手段(図示省略)が設けられている。つまり、流入水路(93)は、加熱手段で加熱された水(温水)を給水タンク(91)へ供給するための流路である。なお、本実施形態では、加熱手段として、二酸化炭素を冷媒として冷凍サイクルを行うヒートポンプ装置の放熱器が用いられている。
流出水路(94)は、給水タンク(91)の底部に接続されている。流出水路(94)は、給水タンク(91)に貯留された温水を所定の供給源(風呂、水道の蛇口等)へ供給するための流路である。
循環水路(95)は、流入端が給水タンク(91)の下部に接続され、流出端が給水タンク(91)の中間部に接続されている。循環水路(95)には、循環ポンプ(96)とサブタンク(92)とが接続されている。循環ポンプ(96)は、給水タンク(91)の水をサブタンク(92)へ送り、このサブタンク(92)の水を再び給水タンク(91)へ送るためのものである。サブタンク(92)は、循環水路(95)を循環する水を一時的に貯留し、貯留した水を浄化するように構成されている。
実施形態3の給湯器(90)は、上記実施形態1や2と同様の液処理用放電ユニット(50)を有している。そして、サブタンク(92)には、上記実施形態1や2と同様の放電部(51)が設けられている(例えば図3を参照)。更に、給湯器(90)は、放電部(51)の電極対(52,53)に高圧の直流電圧を印加するための直流電源(61)が設けられている。
実施形態3において、直流電源(61)から電極対(52,53)に高圧の直流電圧が印加されると、電極対(52,53)の間で安定的に放電が行われる。その結果、サブタンク(92)内では、多量の活性種を生成され、この活性種によってサブタンク(92)内の水が浄化される。以上のようにして、サブタンク(92)で浄化された水は、給水タンク(91)へ送られる。その結果、本実施形態の給湯器(90)では、給水タンク(91)の水の清浄度が保たれる。
なお、実施形態3の給湯器(90)について、上述した各変形例やそれらの組み合わせに係る放電ユニット(50)を採用しても良いのは勿論のことである。
《発明の実施形態4》
実施形態4は、上記実施形態と異なる給湯器(給湯システム(90))の一例である。
〈給湯システムの構成〉
図17に示すように、給湯システム(90)は、室外ユニット(100)と循環ユニット(110)と給湯ユニット(120)とを備えている。室外ユニット(100)は、室外に設置され、循環ユニット(110)及び給湯ユニット(120)は、室内に設置されている。
室外ユニット(100)には、圧縮機(102)と室外熱交換器(103)と膨張弁(104)とが設けられている。循環ユニット(110)には、内部熱交換器(111)と循環ポンプ(112)とが設けられている。給湯ユニット(120)には、給湯タンク(91)と加熱コイル(123)とが設けられている。
圧縮機(102)の吐出側は、第1連絡配管(105)を介して内部熱交換器(111)の第1流路(111a)の流入端と接続している。この第1流路(111a)の流出端は、第2連絡配管(106)を介して膨張弁(104)と接続している。以上のように、給湯システム(90)では、圧縮機(102)、内部熱交換器(111)の第1流路(111a)、膨張弁(104)、及び室外熱交換器(103)が閉回路となるように接続されることで、冷媒が循環して冷凍サイクルが行われる冷媒回路(100a)が構成されている。
内部熱交換器(111)は、上記第1流路(111a)と第2流路(111b)とを有し、両者の流路(111a,111b)を流れる流体同士を熱交換させる。第2流路(111b)の流出端は、循環ポンプ(112)及び第3連絡配管(113)を介して加熱コイル(123)の流入端と接続している。この加熱コイル(123)の流出端は、第4連絡配管(114)を介して第2流路(111b)の流入端と接続している。以上のように、給湯システム(90)では、内部熱交換器(111)の第2流路(111b)、循環ポンプ(112)、加熱コイル(123)が閉回路となるように接続されることで、熱媒体としての水が循環する循環回路(110a)が構成されている。
給湯タンク(91)は、略円筒状の密閉容器で構成されている。給湯タンク(91)には、給水ライン(121)と給湯ライン(122)とが接続されている。また、給湯タンク(91)内の底部寄りには、上記加熱コイル(123)が設けられている。加熱コイル(123)は、給湯タンク(91)の内周壁に沿うように形成される螺旋状の伝熱管で構成されている。
給湯タンク(91)の内部には、液処理用放電ユニット(50)が配設されている。本実施形態の液処理用放電ユニット(50)は、給湯タンク(91)の側壁を貫通して該側壁に支持される、フランジ式に構成されている。
図18に示すように、本実施形態の液処理用放電ユニット(50)は、円板状の複数の放電電極(52)と、平板状又は棒状の対向電極(53)と、絶縁材料から成るカバー部材(71)とを有している。放電電極(52)は、カバー部材(71)の内部に配設されている。各放電電極(52)は、上下に扁平な円板状に形成され、所定の間隔を置いて水平方向に配列されている。各放電電極(52)は、電源(61)の正極側に並列に接続されている。なお、本実施形態では、5枚の放電電極(52)が配列されている。対向電極(53)は、各放電電極(52)の配列方向に延びる棒状又は平板状に形成されている。対向電極(53)は、各放電電極(52)と所定の間隔を置いて対向している。
カバー部材(71)は、上方が開放された扁平な皿状の箱部(71a)と、該箱部(71a)の上側の開放部を閉塞する蓋部(71b)とを有している。カバー部材(71)では、複数の放電電極(52)を挟み込むように、箱部(71a)の上側に蓋部(71b)が固定される。蓋部(71b)には、複数の放電電極(52)に対応するように、複数(5つ)の貫通穴(74)が形成されている。これにより、各放電電極(52)は、各貫通穴(74)を介して対向電極(53)に向かって露出している。本実施形態の貫通穴(74)は、下端側よりも上端側の方が小径となる、略台形円錐形状に形成されている。つまり、貫通穴(74)は、上方に向かうに連れて開口面積が縮径されている。
−給湯システムの動作−
この給湯システム(90)の運転時には、圧縮機(102)及び循環ポンプ(112)が運転状態となり、膨張弁(104)の開度が適宜調節される。圧縮機(102)で圧縮された冷媒は、内部熱交換器(111)の第1流路(111a)を流れる。これにより、内部熱交換器(111)では、第1流路(111a)の冷媒が凝縮する一方、この冷媒の凝縮熱が第2流路(111b)の循環水に付与される。内部熱交換器(111)で凝縮した冷媒は、膨張弁(104)で減圧された後、室外熱交換器(103)を流れる。室外熱交換器(103)では、冷媒が室外空気に放熱して蒸発する。室外熱交換器(103)で蒸発した冷媒は、圧縮機(102)で再び圧縮される。
循環回路(110a)では、内部熱交換器(111)の第2流路(111b)で加熱された循環水が、循環ポンプ(112)によって搬送されて加熱コイル(123)へ送られる。これにより、加熱コイル(123)を流れる水(温水)によって、給湯タンク(91)内の水が加熱される。加熱コイル(123)で放熱した水は、内部熱交換器(111)の第2流路(111b)へ送られ、再び加熱される。以上のようにして、給湯タンク(91)内では温水が生成される。給湯タンク(91)で生成された温水は、お風呂や水道等の利用対象へ供給される。
本実施形態では、このような給湯タンク(91)の内部において、液処理用放電ユニット(50)による水浄化動作が行われる。水浄化動作では、電源(60)から各放電電極(52)に高圧の直流電圧が印加される。これにより、各放電電極(52)から対向電極(53)に向かって放電が行われる。ここで、本実施形態では、カバー部材(71)によって放電電極(52)の放電面側に絞り空間としての貫通穴(74)が形成されており、電流経路の断面積が縮小されている。このため、貫通穴(74)では、電流密度が大幅に上昇する。従って、放電電極(52)の近傍では、周囲に電流が分散してしまうことが回避され、放電電極(52)の近傍の電界強度が大きくなる。その結果、各放電電極(52)から対向電極(53)に向かって安定した放電が行われる。
なお、上記実施形態4では、カバー部材(71)の内部に複数の放電電極(52)を埋設しているが、例えば図19に示すように、一枚の平板状の放電電極(52)をカバー部材(71)の内部に埋設し、放電電極(52)の所定部位を複数の貫通口(74)を介して対向電極(53)に露出させるようにしても良い。また、本実施形態の貫通穴(74)のうち最も小径となる開口部(貫通穴(74)の上端)の開口幅が、0.02mm以上、0.5mm以下とするのが好ましい。
《その他の実施形態》
上記実施形態(各変形例も含む)については、以下のような構成としてもよい。
上記実施形態に係るカバー部材(71)は、放電電極(52)の一部を覆うのものであれば、必ずしも放電電極(52)と接触していなくても良い。この場合にも、放電電極(52)の一部を覆うことで、電流経路における電流密度を高めることができる。
また、上記実施形態に係るカバー部材(71)は、放電電極(52)に対応して該放電電極(52)の一部を覆っている。しかしながら、このカバー部材(71)を対向電極(53)に対応させ、この対向電極(53)の一部を覆うように設けても良い。即ち、対向電極(53)の近傍をカバー部材(71)で覆うことによっても、電流経路の電流密度を上昇させることができる。更に、放電電極(52)と対向電極(53)との双方をカバー部材(71)で覆うようにしても良い。
また、上記実施形態に係るカバー部材(71)は、放電電極(52)の一部が対向電極(53)に対向するように放電電極(52)を覆っている。しかしながら、放電電極(52)と対向電極(53)との間での電流経路が確保できるのであれば、放電電極(52)の一部を必ずしも対向電極(53)に対向させなくても良い。
また、上記実施形態に係るカバー部材(71)に形成される開口部(72a)の形状は、正円形に限られない。つまり、開口部(72a)の形状は、例えば図20に示すような楕円形であっても良いし、図21に示すような正方形であっても良い。なお、このような開口部(72a)の形状である場合にも、開口部(72a)の開口幅W(即ち、最大開口長)を0.02mm以上0.5mm以下、更に好ましくは0.02mm以上0.3mm以下とすると良い。
また、上記実施形態に係る放電ユニット(50)では、放電電極(52)をプラス電位として対向電極(53)をマイナス電位とすることで、放電電極(52)から対向電極(53)に向かってプラス放電を行うようにしている。しかしながら、放電電極(52)をマイナス電位として対向電極(53)をプラス電位とすることで、放電電極(52)から対向電極(53)に向かってマイナス放電を行うようにしても良い。
また、上記実施形態に係る放電ユニット(50)では、放電電極(52)が1つだけ設けられているが、放電ユニット(50)に複数の放電電極(52)を設けるようにしても良い。また、対向電極(53)の外形が略板状に形成されているが、例えば対向電極(53)を線状ないし棒状としても良いし、対向電極(53)を点形状としても良い。同様に、放電電極(52)を点状、あるいは板状に形成しても良い。
以上説明したように、本発明は、液中で放電を行って液を浄化する液処理用放電ユニットと、この液処理用放電ユニットを備えた調湿装置及び給湯器について有用である。
10 調湿装置
31 除湿ロータ(除湿部)
41 水タンク(貯留部)
43 加湿ロータ(加湿部)
50 放電ユニット(液処理用放電ユニット)
52 放電電極(電極対)
53 対向電極(電極対)
61 電極部(直流電源)
70 電流密度集中部
71 カバー部材(電流密度集中部、絶縁部材)
71a 蓋部(電流密度集中部、絶縁部材、遮蔽部材)
72 嵌合溝
72a 開口部
72b 開口面
74 貫通穴(開口部)
75 ケース部材(電流密度集中部、絶縁部材)
77 遮蔽板(電流密度集中部、絶縁部材、遮蔽部材)
80 気泡発生部(電流密度集中部)
90 給湯器
91 給水タンク
本発明は、液中で放電を行って液を浄化する液処理用放電ユニットと、この液処理用放電ユニットを備えた調湿装置及び給湯器に関するものである。
従来より、液中の不純物等を除去して液を浄化する液浄化技術が広く知られている。この種の液浄化技術として、特許文献1には、放電を行って液を浄化する放電ユニットを備えた液処理装置が開示されている。
特許文献1の液処理装置は、水が流れる経路に放電電極と対向電極とから成る電極対を有する放電ユニットが設けられている。放電電極と対向電極とは液中に浸漬されている。放電電極は、基板と、この基板から突出する複数の突起とを有しており、いわゆる鋸歯状の電極を構成している。対向電極は、平板状に形成され、放電電極の複数の突起と対向するように配置されている。
放電ユニットでは、パルス電源から電極対へ高電圧パルスが印加される。これにより、放電電極の突起部から対向電極に向かって放電が生起する。液中では、放電に伴ってOHラジカル等の活性種が生成する。その結果、この活性種により、液中の溶解物質(例えば窒素系化合物や有機系化合物等の有害物質)の分解や殺菌が行われる。
特開2001−252665号公報
上述したように、特許文献1に開示される放電ユニットでは、電源部として高電圧のパルス電源を用いている。このパルス電源は、例えばブロッキングコンデンサやスイッチング素子等を含む電源回路を有するため、電源部の複雑化、高コスト化を招いてしまう。一方、電源部の簡素化、低コスト化を図るため、放電ユニットの電源部として高圧の直流電源を用いることが考えられる。しかしながら、電源部として直流電源を用いる場合、電極対には常に所定の電圧が印加される。このため、比較的導電率の高い液中においては、電極の周囲に電流が分散し易くなり、所望とする放電を安定的に行うことができない、という虞がある。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、電源部の簡素化、低コスト化を図りつつ、液中で安定的な放電を行うことができる液処理用放電ユニットと、この液処理用放電ユニットを備えた調湿装置及び給湯器を提案することである。
第1の発明は、液中に設けられる電極対(52,53)と、該電極対(52,53)の間で放電が行われるように該電極対(52,53)に電圧を印加する電源部(61)とを備えた液処理用放電ユニットを対象とする。そして、この液処理用放電ユニットは、上記電源部が、高圧の直流電源(61)で構成され、上記電極対(52,53)間の電流経路の電流密度を上昇させるための電流密度集中部(70)を備え、上記電極密度集中部は、中空容器状に形成されて内部に電極対(52,53)の一方の電極(52)が収容される絶縁性のカバー部材(71)で構成され、上記カバー部材(71)には、上記電極(52)と間隔を置いた壁部(71b)に開口(74)が形成され、上記電極対(52,53)の他方の電極(53)が、上記カバー部材(71)の外部に配置されていることを特徴とする。
第2の発明は、液中に設けられる電極対(52,53)と、該電極対(52,53)の間で放電が行われるように該電極対(52,53)に電圧を印加する電源部(61)とを備えた液処理用放電ユニットを対象とし、上記電源部は、高圧の直流電源(61)で構成され、上記電極対(52,53)間の電流経路の電流密度を上昇させるための電流密度集中部(70)を備え、上記電極対(52,53)の一方は、平板状の平板電極(52)で構成され、上記電流密度集中部(70)は、上記平板電極(52)が埋設される絶縁性のカバー部材(71)で構成され、カバー部材(71)のうち平板電極(52)の平面に接する壁部(71b)に開口(74)が形成され、上記電極対(52,53)の他方の電極(53)が、上記カバー部材(71)の外部に配置されていることを特徴とする。
第3の発明は、第1又は第2の発明において、上記開口(74)は、上記カバー部材(71)の内側に向かうにつれて開口面積が拡がるように形成されていることを特徴とする。
第4の発明は、液中に設けられる電極対(52,53)と、該電極対(52,53)の間で放電が行われるように該電極対(52,53)に電圧を印加する電源部(61)とを備えた液処理用放電ユニットを対象とし、上記電源部は、高圧の直流電源(61)で構成され、上記電極対(52,53)間の電流経路の電流密度を上昇させるための電流密度集中部(70)と、上記電極対(52,53)の放電電力を一定に制御する定電力制御部とを備えていることを特徴とする。
第5の発明は、液中に設けられる電極対(52,53)と、該電極対(52,53)の間で放電が行われるように該電極対(52,53)に電圧を印加する電源部(61)とを備えた液処理用放電ユニットを対象とし、上記電源部は、高圧の直流電源(61)で構成され、上記電極対(52,53)間の電流経路の電流密度を上昇させるための電流密度集中部(70)と、上記電極対(52,53)の放電電流を一定に制御する定電流制御部とを備えていることを特徴とする。
第6の発明は、液中に設けられる電極対(52,53)と、該電極対(52,53)の間で放電が行われるように該電極対(52,53)に電圧を印加する電源部(61)とを備えた液処理用放電ユニットを対象とし、上記電源部は、高圧の直流電源(61)で構成され、上記電極対(52,53)間の電流経路の電流密度を上昇させるための電流密度集中部(70)を備え、該電流密度集中部は、軸方向の少なくとも一端が開口する筒状の絶縁性のカバー部材(71)で構成され、上記電極対(52,53)の一方は、上記筒状のカバー部材(71)の内部に嵌合する棒状電極(52)で構成され、該棒状電極(52)は、先端が筒状のカバー部材(71)の一端側の開口(72a)の開口面(72b)よりも内方に凹むように配設され、上記カバー部材(71)の一端側の開口(72a)は、水平方向又は上方を向いていることを特徴とする。
発明では、電源部(61)から電極対(52,53)に電圧が印加されることで、電極対(52,53)の間で放電が行われる。これにより、液中では、放電に伴ってOHラジカル等の活性種が生成する。液中に含まれる被処理物質(有害物質や菌等)は、この活性種によって酸化/分解される。
本発明では、電極対(52,53)に電圧を印加するための電源部として、高圧の直流電源(61)が用いられる。このため、従来例のパルス電源と比較すると、電源部の簡素化、低コスト化を図ることができる。一方、このように電源部として高圧の直流電源(61)を用いると、電極対(52,53)の周囲では、電気的な密度が分散し易くなってしまう。しかしながら、本発明の液処理用放電ユニットには、電極対(52,53)の間の電流経路の電流密度を上昇させるための電流密度集中部(70)が設けられている。このため、直流電源(61)を用いたとしても、電極対(52,53)の周囲に電流が分散してしまうのを回避しつつ、電流経路の密度を上昇させることができる。その結果、電極対(52,53)の間で所望とする放電を行うことができる。
の発明は、第の発明において、上記カバー部材(71)には、複数の開口(74)が形成されていることを特徴とする。
第7の発明では、電極(52)を覆うカバー部材(71)に複数の開口(74)を設けることで、カバー部材(71)の温度上昇を抑制できる。即ち、開口(74)の内部では、電流密度が高くなることに起因してジュール熱が生じるため、開口(74)の近傍の液温が上昇し易い。しかしながら、本発明では、カバー部材(71)に複数の開口(74)を形成しているため、ジュール熱の影響を分散できる。その結果、カバー部材(71)の温度上昇を抑制できる。
第8の発明は、第1、第2、第6、第7のいずれか1つの発明において、上記開口(74)の開口幅は、0.5mm以下であることを特徴とする。なお、ここでいう「開口部」の形状は、正円形状に限らず、例えば楕円形、正方形、長方形等であっても良い。また、ここでいう「開口部の開口幅」とは、開口部の内縁部のうち最も離れた箇所の開口幅(最大開口長さ)を意味する。
第8の発明では、開口(74)の開口幅を0.5mm以下としている。ここで、開口(74)の開口幅を0.5mmよりも大きくすると、電極(52)の先端からの水中に拡散する電流が大きくなってしまう。その結果、電極対(52,53)の間の電流経路の電流密度が低下してしまう。しかしながら、本発明では、開口(74)の開口幅を0.5mm以下に制限しているため、電極(52)から水中へ拡散する電流を小さくして、電極対(52,53)の間の電流経路の電流密度を高めることができる。
第9の発明は、第1、第2、第6、第7、第8のいずれか1つの発明において、上記開口(74)の開口幅は、0.02mm以上であることを特徴とする。
第9の発明では、開口(74)の開口幅を0.02mm以上としている。このため、開口(74)を比較的容易に形成できる。
第1の発明は、第1、第2、第6、第7、第8、第9のいずれか1つの発明において、上記カバー部材(71)は、セラミックス材料で構成されていることを特徴とする。
第1の発明では、カバー部材(71)がセラミックス材料で構成される。ここで、セラミックス材料は、耐熱性、耐反応性に優れるため、放電に伴ってカバー部材(71)が劣化してしまうことを防止できる。
第1の発明は、第4又は第5の発明において、上記電流密度集中部(70)は、上記電極対(52,53)の電流経路に気泡を供給する気泡発生部(80)であることを特徴とする。
第1の発明の液処理用放電ユニットには、電流密度集中部として、気泡発生部(80)が設けられる。気泡発生部(80)は、電極対(52,53)の間の電流経路に気泡を供給する。このため、電極対(52,53)の間に電流経路における実質的な水の断面積が小さくなる。その結果、電極対(52,53)の間の電流経路の電流密度を上昇できる。
第1の発明は、水を貯留する貯留部(41)と、該貯留部(41)の水を空気中へ付与する加湿部(43)と、該貯留部(41)の水を浄化するための液処理用放電ユニット(50)とを備えた調湿装置を対象としている。そして、この調湿装置は、上記液処理用放電ユニット(50)が、第1乃至第1のいずれか1つの液処理用放電ユニットで構成されていることを特徴とする。
第1の発明の調湿装置では、貯留部(41)に貯留された水が加湿部(43)によって空気中へ付与され、室内空間等の加湿が行われる。液処理用放電ユニット(50)で放電が行われると、放電に伴って生成される活性種によって貯留部(41)内の水が浄化される。ここで、本発明の液処理用放電ユニット(50)では、電源部として高圧の直流電源(61)が用いられているため、電源部の簡素化/低コスト化が図られる。また、電流密度集中部(70)によって、電極対(52,53)の間の電流経路の電流密度が上昇するため、放電の安定化が図られる。
第1の発明は、空気中の水分を捕捉して空気を除湿する除湿部(31)と、該除湿部(31)で捕捉した水が回収される貯留部(41)と、該貯留部(41)の水を浄化するための液処理用放電ユニット(50)とを備えた調湿装置を対象とする。そして、この調湿装置は、上記液処理用放電ユニット(50)が、第1乃至第1のいずれか1つの液処理用放電ユニットで構成されていることを特徴とする。
第1の発明では、除湿部(31)によって空気の水分が捕捉されることで、この空気が除湿される。除湿部(31)で捕捉された水は、貯留部(41)に回収される。液処理用放電ユニット(50)で放電が行われると、放電に伴って生成される活性種によって貯留部(41)内の水が浄化される。ここで、本発明の液処理用放電ユニット(50)では、電源部として高圧の直流電源(61)が用いられているため、電源部の簡素化/低コスト化が図られる。また、電流密度集中部(70)によって、電極対(52,53)の間の電流経路の電流密度が上昇するため、放電の安定化が図られる。
第1の発明は、加熱された水が貯留される給水タンク(91)と、該給水タンク(91)内の水を浄化するための液処理用放電ユニット(50)とを備えた給湯器を対象としている。そして、この給湯器は、上記液処理用放電ユニット(50)が、第1乃至第1のいずれか1つの発明の液処理用放電ユニットで構成されていることを特徴とする。
第1の発明では、給水タンク(91)内に加熱された水(温水)が貯留される。液処理用放電ユニット(50)で放電が行われると、放電に伴って生成される活性種によって貯留部(41)内の水が浄化される。ここで、本発明の液処理用放電ユニット(50)では、電源部として高圧の直流電源(61)が用いられているため、電源部の簡素化/低コスト化が図られる。また、電流密度集中部(70)によって、電極対(52,53)の間の電流経路の電流密度が上昇するため、放電の安定化が図られる。
本発明では、電極対(52,53)に電圧を印加するための電源部として、高圧の直流電源(61)を用いている。このため、電源部の簡素化、低コスト化を図ることができる。また、例えば従来例のパルス電源であれば、放電に伴って衝撃波や騒音が生じやすくなる。これに対し、本発明では、このような衝撃波や騒音の発生も抑制できる。
また、本発明では、電流密度集中部(70)を設けているため、電極対(52,53)の間の電流経路の電流密度を上昇できる。従って、電極対(52,53)の周囲に電流が分散してしまうことを回避でき、電極対(52,53)の間で所望の放電を行うことができる。その結果、放電に伴って液中で発生する活性種の量を増やすことができるので、液の浄化効率の向上を図ることができる。
の発明では、筒状のカバー部材(71)の内部に棒状の電極(52)を嵌合させている。これにより、カバー部材(71)の開口部(72a)の近傍において、電流経路の電流密度を高めることができる。
の発明では、電極(52)の先端面(52a)が、筒状のカバー部材(71)の一端側の開口面(72b)よりも内方に凹んでいる。これにより、カバー部材(71)の開口面(72b)と電極(52)の先端面(52a)との間に、電流経路の断面積を縮小させるための絞り空間を形成できる。従って、このような絞り空間によって、電流経路の電流密度を一層確実に高めることができる。その結果、電極対(52,53)の間での放電が更に安定する。
また、第の発明では、カバー部材(71)に複数の開口(74)を形成しているため、各開口(74)内の電流密度を高めることができる。この際、電流経路で発生するジュール熱が、各貫通穴(74)に分散される。従って、放電時におけるカバー部材(71)の温度上昇を抑制できる。その結果、温度上昇に起因するカバー部材(71)の劣化を防止でき、カバー部材(71)の耐久性を向上できる。
特に、第の発明のように、開口(74)の開口幅を0.5mm以下とすることで、電極対(52,53)の周囲への電流の分散を確実に抑制でき、安定した放電を生起できる。また、第の発明のように、開口(74)の開口幅を0.02mm以上とすることで、カバー部材(71)の加工性が向上する。
第1の発明では、カバー部材(71)をセラミックス材料で構成しているため、放電に伴ってカバー部材(71)が酸化/溶融してしまうことを回避でき、カバー部材(71)の耐久性を向上できる。
第1の発明では、電極対(52,53)の間の電流経路に気泡を供給することで、電流経路の電流密度を容易に上昇させることができる。また、このように気泡を供給することで、気泡内においても気体絶縁破壊に伴って放電を行うことができる。従って、気泡中からもOHラジカル等の活性種を生成できる。
第1の発明では、空気の少なくとも加湿を行う調湿装置において、水中で気泡内の放電を確実且つ安定的に行うことができる。また、第1の発明では、空気の少なくとも除湿を行う調湿装置において、水中で気泡内の放電を確実且つ安定的に行うことができる。第1の発明では、温水を供給する給湯器において、水中で気泡内の放電を確実且つ安定的に行うことができる。
図1は、実施形態1に係る調湿装置の全体構成を示す斜視図である。 図2は、実施形態1に係る調湿装置の内部構造を表した概略の構成図である。 図3は、実施形態1に係る放電ユニットの概略の構成図である。 図4は、実施形態1に係る放電ユニットの放電電極の近傍における上面図である。 図5は、カバー部材の開口部の開口幅が異なる3つの放電ユニットについて、電流−電圧特性を表すグラフである。 図6は、変形例1の放電ユニットの概略の構成図である。 図7は、変形例2の放電ユニットの概略の構成図である。 図8は、変形例3の放電ユニットの概略の構成図である。 図9は、変形例4の放電ユニットの概略の構成図である。 図10は、変形例5の放電ユニットの概略の構成図である。 図11は、参考形態1の放電ユニットの概略の構成図である。 図12は、参考形態2の放電ユニットの概略の構成図である。 図13は、参考形態3の放電ユニットの概略の構成図である。 図14は、変形例の放電ユニットの概略の構成図である。 図15は、実施形態2に係る調湿装置の内部構造を表した概略の構成図である。 図16は、実施形態3に係る給湯器の概略の構成図である。 図17は、実施形態4に係る給湯システムの概略の構成図である。 図18は、実施形態4に係る放電ユニットの概略の構成図である。 図19は、実施形態4の他の例に係る放電ユニットの概略の構成図である。 図20は、その他の実施形態(第1の例)に係る放電ユニットの放電電極の近傍における上面図である。 図21は、その他の実施形態(第2の例)に係る放電ユニットの放電電極の近傍における上面図である。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
《発明の実施形態1》
本発明の実施形態1に係る調湿装置(10)は、空気を加湿する加湿運転が可能に構成されている。また、上記調湿装置(10)は、空気を浄化するための種々の空気浄化手段を有している。
図1及び図2に示すように、調湿装置(10)は、樹脂製のケーシング(11)内に空気の加湿や空気の浄化を行うための各種の構成機器が収納されたものである。このケーシング(11)は、幅方向寸法が前後方向の寸法よりも大きく、且つ高さ寸法が該幅方向や前後方向の寸法よりも大きい直方体状に形成されている。上記ケーシング(11)には、その前面及び側面の少なくとも一方に、ケーシング(11)内に空気を導入するための吸込口(12)が形成されている。また、上記ケーシング(11)には、その上部後方寄りの部位にケーシング(11)内の空気を室内へ吹き出すための吹出口(13)が形成されている。そして、上記ケーシング(11)の内部には、上記吸込口(12)から吹出口(13)に亘って、空気が流れる空気通路(14)が形成されている。なお、図1に示す調湿装置(10)では、上記ケーシング(11)の前面が、前面パネル(11a)によって覆われている。
図2に示すように、空気通路(14)内には、空気の流れの上流側から下流側に向かって順に、空気浄化手段(20)、加湿ユニット(40)(加湿機構)及び遠心ファン(15)が配設されている。
〈空気浄化手段の構成〉
図2に示すように、空気浄化手段(20)は、空気通路(14)内を流れる空気を浄化するためのものであり、空気の流れの上流側から下流側に向かって順に、プレフィルタ(21)、イオン化部(22)、プリーツフィルタ(23)、及び脱臭フィルタ(24)を有している。
上記プレフィルタ(21)は、空気中に含まれる比較的大きな塵埃を物理的に捕捉する集塵用のフィルタを構成している。
上記イオン化部(22)は、空気中の塵埃を帯電させる塵埃荷電手段を構成している。このイオン化部(22)には、例えば線状の電極と、この線状の電極に対向する板状の電極とが設けられている。上記イオン化部(22)では、両電極に電源から電圧が印加されることで、両電極の間でコロナ放電が行われる。このコロナ放電により、空気中の塵埃が所定の電荷(正又は負の電荷)に帯電される。
上記プリーツフィルタ(23)は、波板状の静電フィルタを構成している。つまり、プリーツフィルタ(23)では、上記イオン化部(22)で帯電された塵埃が電気的に誘引されて捕捉される。なお、上記プリーツフィルタ(23)に光触媒等の脱臭用の材料を担持させても良い。
脱臭フィルタ(24)は、ハニカム構造の基材の表面に空気を脱臭するための脱臭剤が担持されて構成されている。脱臭剤は、空気中の被処理成分(臭気物質や有害物質)を吸着する吸着剤や、該被処理成分を酸化分解するための触媒等が用いられる。
〈加湿ユニットの構成〉
図2に示すように、加湿ユニット(40)は、液体としての加湿水を貯留する貯留部としての水タンク(41)と、該水タンク(41)内の水を汲み上げるための水車(42)と、該水車(42)によって汲み上げられた水を空気中へ付与するための加湿部としての加湿ロータ(43)と、該加湿ロータ(43)を回転駆動するための駆動モータ(44)とを備えている。また、加湿ユニット(40)は、加湿ロータ(43)を加熱するためのヒータ(48)も備えている。
水タンク(41)は、図1にも示すように、上側が開口する横長の箱部材(45)と該箱部材(45)の上側を覆う蓋部材(46)とによって構成されている。この水タンク(41)は、ケーシング(11)の下部の空間内に、該水タンク(41)の長手方向がケーシング(11)の幅方向になるように設置され、該ケーシング(11)の側面に形成された引出口(11b)に対して出し入れ可能(スライド可能)に構成されている。即ち、水タンク(41)は、ケーシング(11)内に着脱自在に収容されている。これにより、水タンク(41)をケーシング(11)から引き出した状態で、該水タンク(41)内に加湿用の水を適宜補充することができる。
水車(42)は、略円盤状に形成され、その軸心部に両面から厚み方向外方に突出するように回転軸(42a)が設けられている。この回転軸(42a)は、上記水タンク(41)の底面に立設された軸受部(図示省略)の上端に枢支されており、これにより、水車(42)は水タンク(41)内に回転自在に支持されている。また、上記水車(42)は、その下端部を含む所定部位が水タンク(41)内の水中に浸漬される高さ位置になるように、上記軸受部に支持されている。
水車(42)には、ケーシング後方側に位置する側面(上記加湿ロータ(43)に面する側面)に複数の凹部(42b)が形成されている。これらの凹部(42b)は、加湿水を上記加湿ロータ(43)側へ汲み上げるための加湿用凹部を構成している。上記凹部(42b)は、上記水車(42)の径方向外側端部において周方向に等間隔になるように形成されている。また、上記凹部(42b)は、水車(42)の回転動作によって、水タンク(41)の水中に浸積する位置と、水中から引き出される位置との間を交互に変位する。これにより、水車(42)では、水中に浸漬する位置の凹部(42b)内に浸入した水を、液面の上方まで汲み上げることが可能となる。
また、水車(42)の後側の側面上には、該水車(42)と同軸状に中間歯車(42d)が配設されていて、該中間歯車(42d)の外周面上には歯部(42c)が一体的に形成されている。この中間歯車(42d)の歯部(42c)は、後述する加湿ロータ(43)の従動歯車(43a)と噛み合うように構成されている。
加湿ロータ(43)は、環状の従動歯車(43a)と、この従動歯車(43a)に内嵌して保持される円盤状の吸着部材(43b)とを有している。この吸着部材(43b)は、吸水性を有する不織布によって構成されている。上記加湿ロータ(43)は、上記水タンク(41)の満水時の水位よりも高い位置において、回転軸を介して回転自在に保持されている。また、上記加湿ロータ(43)は、その下端を含む所定部位が上記水車(42)と実質的に接触するように配置されている。つまり、上記加湿ロータ(43)は、水車(42)の凹部(42b)と軸方向(前後方向)に重なる部位を有している。これにより、上記加湿ロータ(43)の吸着部材(43b)には、水車の凹部(42b)によって汲み上げられた水が吸収される。
駆動モータ(44)は、ピニオン等を介して加湿ロータ(43)の従動歯車(43a)を回転駆動するように構成されている。そして、駆動モータ(44)によって従動歯車(43a)が回転すると、該従動歯車(43a)と歯合する水車(42)が回転する。これにより、上記駆動モータ(44)によって、加湿ロータ(43)及び水車(42)を回転させることができる。
ヒータ(48)は、加湿ロータ(43)の上流側の側面の上端部に近接するように配置されている。このヒータ(48)を設けることによって、上記加湿ロータ(43)に流入する空気を加熱することができ、その熱によって該加湿ロータ(43)の水を気化させて空気を加湿することができる。
〈液処理用放電ユニットの構成〉
図2及び図3に示すように、調湿装置(10)は、水タンク(41)内に貯留される水を浄化するための液処理用放電ユニットとして、放電ユニット(50)を備えている。放電ユニット(50)は、水を浄化するための放電が行われる放電部(51)と、この放電部(51)の電源回路を構成する電源ユニット(60)とを有している。
放電部(51)は、水タンク(41)の内部において、水タンク(41)の底面寄りに配設されている。放電部(51)は、2つの電極(52,53)から成る電極対(52,53)を有している。この電極対(52,53)は、放電電極(52)と対向電極(53)とから構成されている。
放電電極(52)は、水タンク(41)内の水中に浸漬されるように設けられている。放電電極(52)は、金属製であり、対向電極(53)側に向かって延びる棒状ないし線状に構成されている。この放電電極(52)は、軸直角断面が円形状に形成されているが、その軸直角断面を三角形状、四角形状、楕円形状等の他の形状としても良い。
対向電極(53)は、水タンク(41)内の水中に浸漬されるように設けられている。対向電極(53)は、放電電極(52)の軸方向端部(上端部)に対向するようにして、放電電極(52)と所定の間隔を介して配設されている。対向電極(53)は、金属製であり、その外形が平板状をしている。対向電極(53)は、その一方の平面が放電電極(52)の先端を向いている。
放電ユニット(50)は、放電電極(52)の一部を覆うカバー部材(71)を備えている。このカバー部材(71)は、電極対(52,53)の間の電流経路の電流密度を上昇させるための電流密度集中部(70)を構成している。また、本実施形態において、カバー部材(71)は、セラミックス材料から成る絶縁部材で構成されている。
カバー部材(71)は、上端が開口して下端が閉塞する有底筒状に形成されている。カバー部材(71)の中央には、該カバー部材(71)の上端面から該カバー部材(71)の下端面よりもやや上方の部位に亘って、軸方向に延びる嵌合溝(72)が形成されている。嵌合溝(72)は、軸直角断面が正円形状に形成されている。この嵌合溝(72)の内部には、棒状の放電電極(52)が嵌合する。つまり、カバー部材(71)は、放電電極(52)の外周面及び下端面を覆う一方、放電電極(52)の上端面(先端面(52a))を対向電極(53)に露出させている。
なお、本実施形態では、カバー部材(71)の嵌合溝(72)の内壁と放電電極(52)とが実質的に接触しており、放電電極(52)と水との接触面積の縮小化が図られている。しかしながら、カバー部材(71)の嵌合溝(72)の内壁と放電電極(52)との間に隙間を形成しても良い。
本実施形態では、嵌合溝(72)に内嵌する放電電極(52)の先端面(52a)が、嵌合溝(72)の一端側(上端側)の開口部(72a)の開口面(72b)よりも内方(下方)に凹んでいる。これにより、嵌合溝(72)の内部には、開口面(72b)と放電電極(52)の先端面(52a)との間に絞り空間(73)が形成されている。この絞り空間(73)は、放電電極(52)から対向電極(53)までの間の電流経路を絞る(電流経路の断面積を縮小する)ことで、電流密度を集中させるための空間である。
本実施形態において、カバー部材(71)の嵌合溝(72)の開口部(72a)の開口幅W(図4を参照)は、0.02mm以上0.5mm以下に設定されている。なお、開口幅Wは、開口部(72a)の内径であり、且つ開口部(72a)の最大開口長さである。また、開口幅Wは、0.3mm以下であることが特に好ましい。
本実施形態の電源ユニット(60)は、高圧の直流電源(61)を有している。直流電源(61)の正極には、放電電極(52)が接続されている。一方、直流電源(61)の負極には、対向電極(53)が接続されている。つまり、直流電源(61)は、電極対(52,53)に直流電圧を印加する電源部を構成している。本実施形態では、直流電源(61)の最高電圧が7.0kV以下となっている。更に、放電時における電極対(52,53)の放電電流は、3.0mA以下に設定されている。また、電源ユニット(60)には、電極対(52,53)の放電電流が一定となるような定電流制御、又は電極対(52,53)の放電電力が一定となるような定電力制御を行うための制御部(図示省略)が設けられている。
−運転動作−
次に調湿装置(10)の運転動作について説明する。調湿装置(10)は、室内空気を浄化しながら、この室内空気を加湿する加湿運転を行う。また、調湿装置(10)は、この加湿運転時や停止時において、水タンク(41)内の水を浄化する水浄化動作を行う(詳細は後述する)。
〈加湿運転〉
加湿運転では、遠心ファン(15)が運転されるとともに、加湿ロータ(43)が駆動モータ(44)によって回転駆動される。また、イオン化部(22)の電極に電圧が印加されるとともに、ヒータ(48)が通電状態となる。
遠心ファン(15)が運転されると、室内空気(図1及び図2の白抜きの矢印)が吸込口(12)からケーシング(11)内の空気通路(14)に導入される。空気通路(14)に導入された空気は、プレフィルタ(21)を通過して該プレフィルタ(21)で塵埃が捕捉された後、イオン化部(22)を通過する。イオン化部(22)では、対となる電極の間でコロナ放電が行われており、このコロナ放電により空気中の塵埃が帯電される。イオン化部(22)を通過した空気は、プリーツフィルタ(23)を通過する。プリーツフィルタ(23)では、イオン化部(22)で帯電した塵埃が電気的に誘引されて捕捉される。プリーツフィルタ(23)を通過した空気は、脱臭フィルタ(24)を流れる。脱臭フィルタ(24)では、空気中に含まれる被処理成分(臭気物質や有害物質)が除去される。脱臭フィルタ(24)を通過した空気は、ヒータ(48)で加熱された後、加湿ロータ(43)を通過する。
加湿ユニット(40)では、水車(42)が回転することで、水タンク(41)内の水(加湿水)が加湿ロータ(43)の吸着部材(43b)に適宜供給される。
具体的には、水車(42)が回転して該水車(42)の凹部(42b)が水タンク(41)内の加湿水中に浸漬することにより、凹部(42b)内に加湿水が浸入し、該凹部(42b)内に保持される。水車(42)がさらに回転すると、加湿水を保持した状態の凹部(42b)は、加湿水中から引き上げられて上方へ変位する。そして、上述のように、水車(42)の回転に伴って凹部(42b)が上方へ移動すると、該凹部(42b)は加湿ロータ(43)に徐々に近接するとともに、該凹部(42b)内に保持されている加湿水は自重によって徐々に該凹部(42b)から流出する。これにより、凹部(42b)内の加湿水は、加湿ロータ(43)の吸着部材(43b)に吸着される。このような動作によって、加湿ユニット(40)において、加湿ロータ(43)に連続的に加湿水が供給される。
なお、凹部(42b)は、水車(42)の回転によって最上端位置まで到達すると、該凹部(42b)内の加湿水が概ね全量流出するように構成されている。
以上のようにして加湿水が吸着された加湿ロータ(43)を空気が通過すると、加湿ロータ(43)の吸着部材(43b)に吸着された水分が空気中へ放出される。これにより、加湿水が空気中に付与されて、この空気の加湿が行われる。
以上のようにして、清浄化及び加湿された空気は、吹出口(13)から室内へ供給される。なお、この加湿運転では、電源からイオン化部(22)への電圧の供給を停止することで、イオン化部(22)による空気の浄化を休止させながら室内を加湿する運転も可能である。
〈水浄化動作〉
水タンク(41)内に加湿水が長期間に亘って貯留されると、水中でカビや雑菌等が繁殖することにより、水タンク(41)内の加湿水が汚染される場合がある。また、例えば空気通路(14)内を流れる空気中にアンモニア等の物質(有害物質や臭気物質)が含まれている場合、この物質が水中に溶解して水タンク(41)内の加湿水が汚染されることもある。従って、このように汚染された加湿水が上述のようにして室内へ供給されると、室内に雑菌や有害物質等を付与することになり、室内の清浄度を損なう虞がある。そこで、調湿装置(10)では、放電ユニット(50)によって水タンク(41)内の水を浄化する水浄化動作を行うようにしている。
水浄化動作時には、電源ユニット(60)の直流電源(61)から、放電部(51)の電極対(52,53)に所定の直流電圧が印加される。これにより、放電部(51)では、放電電極(52)から対向電極(53)に向かって放電が行われる。なお、本実施形態の放電部(51)では、放電電極(52)がプラス電位となり、対向電極(53)がマイナス電位となる、いわゆるプラス放電が行われる。ここで、本実施形態では、カバー部材(71)によって放電電極(52)の先端側に絞り空間(73)が形成されており、電流経路の断面積の縮小化が図られている。このため、絞り空間(73)では、電流密度が大幅に上昇する。従って、放電電極(52)の近傍では、周囲に電流が分散してしまうことが回避されて、放電電極(52)の先端部の電界強度も大きくなる。その結果、放電電極(52)から対向電極(53)に向かって安定的に放電が進展する。
以上のようにして、放電電極(52)と対向電極(53)との間で安定的な放電が行われると、液中においてOHラジカル等の活性種が生成される。この活性種は、被処理物質(有害物質や菌等)の清浄化に利用される。つまり、水タンク(41)内では、活性種によって有害物質が酸化分解され、且つ活性種によって殺菌がなされる。その結果、水タンク(41)内の水が浄化されるので、その後の加湿動作では、清浄な水を室内に供給することができる。
〈カバー部材の開口幅の検証結果〉
次に、カバー部材(71)の開口部(72a)の開口幅Wと放電性能との関係ついて検証した結果を、図5を参照しながら説明する。なお、図5は、カバー部材(71)の開口幅Wの異なる3つの放電ユニット(A:W=0.1mm、B:W=0.3mm、C:W=0.5mm)について、直流電源(61)から電極対(52,53)に電圧を印加した際の、電流−電圧特性を表すものである。
各放電ユニットでは、電極(52,53)の印加電圧を徐々に上昇させていくと、この印加電圧に比例して電流も上昇する。ここで、各放電ユニットでは、印加電圧が破線丸印で囲む電圧となる点(以下、変曲点という)に至るまでは、放電が生起せずに、水を抵抗体としながらオームの法則に従うように電流が流れることになる。このため、各放電ユニットでは、印加電圧が変曲点よりも低い範囲にある場合、液中で活性種が発生せず、よって水が浄化されることもない。即ち、各放電ユニットでは、対応する変曲点よりも印加電圧が低い範囲では、単にエネルギーをロスするだけである。
一方、各放電ユニットにおいて、印加電圧が変曲点より高くなると、電極対(52,53)の間の電界強度が高くなり、放電が発生する。この放電に伴って電流が一気に流れると、電流−電圧特性の傾きが変化する。つまり、各放電ユニットでは、印加電圧が変曲点を越えることで、電流−電圧特性の傾きが大きくなる。以上より、放電ユニットでは、放電が行われない範囲(図5における変曲点よりも左側の範囲)の電流−電圧特性の傾きに対する、放電が行われる範囲(図5における変曲点よりも右側の範囲)の電流−電圧特性の傾きの変化率が、放電の強さを表す指標となる。
そこで、A,B,Cの放電ユニットについて、それぞれの傾きの変化率を求めたところ、A(W=0.1mm)の変化率は7.3であり、B(W=0.3mm)の変化率は6.0であり、C(W=0.5mm)の変化率は、2.1であった。以上より、ある程度の放電性能を確保するためには、カバー部材(71)の開口幅Wを0.5mm以下とするのが好ましく、開口幅Wが0.5mmよりも大きくなると放電性能が損なわれてしまうことがわかる。
また、カバー部材(71)の開口幅Wを0.5mmとすると、放電を生起するために少なくとも印加電圧を6.0kV以上とする必要がある。一方、絶縁設計の観点からは、直流電源(61)の電源電圧は、7.0kV以下であるのが好ましい。以上より、開口幅Wを0.5mm以下とすることで、直流電源(61)の電源電圧を7.0kV以下に抑えながら、ある程度の放電パワーを得ることができる。
特に、開口幅Wを0.3mm以下とすると、電源電圧の電力を約10W以下に抑えることができ、汎用性の高い直流電源を用いることができる。
−実施形態1の効果−
上記実施形態によれば、電極対(52,53)に電圧を印加するための電源部として、高圧の直流電源(61)を用いている。このため、電源部の簡素化、低コスト化を図ることができる。また、例えば従来例のパルス電源であれば、放電に伴って衝撃波や騒音が生じやすくなるのに対し、本実施形態では、このような衝撃波や騒音の発生も抑制できる。
また、上記実施形態では、絶縁性のカバー部材(71)によって放電電極(52)の一部を覆うことで、電流経路の電流密度を上昇させている。具体的に、カバー部材(71)では、放電電極(52)の先端側に絞り空間(73)を形成し、この絞り空間(73)によって電流経路の断面積を小さくして電流密度を高めている。このため、この絞り空間(73)を通じて放電電極(52)から対向電極(53)に向かって安定的な放電を行うことができる。その結果、放電に伴って水中で発生する活性種の量を増やすことができるので、水タンク(41)内の水の浄化効率の向上を図ることができる。
また、上記実施形態では、カバー部材(71)の開口部(72a)の開口幅Wを0.5mm以下としている。このため、直流電源(61)の電源電圧を低く抑えながら、比較的大きな強度で放電を行うことができる。従って、放電ユニット(50)の消費電力を抑えつつ、水タンク(41)内の水を高効率に浄化できる。また、開口幅Wを0.02mm以上とすることで、カバー部材(71)に開口部(72a)を形成する際の加工も容易となる。
また、上記実施形態では、放電電極(52)の一部とカバー部材(71)とを接触させることで、放電電極(52)と水との接触面積を小さくしている。このため、放電電極(52)から水中へ流れる漏れ電流を少なくできるので、直流電源(61)の電源電圧を更に低減できる。
また、上記実施形態のカバー部材(71)は、セラミックス材料から成る絶縁材料で構成されている。このため、放電ユニット(50)での放電に伴って絶縁部材(71,71a,75,77)が酸化/溶融してしまうことを回避でき、絶縁部材(71,71a,75,77)の耐久性を向上できる。
−実施形態1の変形例−
上記実施形態の放電ユニット(50)については、以下のような各変形例の構成としても良い。
〈変形例1〉
図6に示すように、変形例1の放電ユニット(50)では、放電電極(52)の先端面(52a)と、カバー部材(71)の嵌合溝(72)の開口面(72b)とが、同一平面上に位置している。つまり、変形例1では、嵌合溝(72)の深さと放電電極(52)の長さとが概ね等しくなっている。また、カバー部材(71)の嵌合溝(72)の内壁と放電電極(52)とは、実質的に接触している。
変形例1においては、放電電極(52)の先端面(52a)の近傍において、電流経路の電流密度を上昇させることができる。その結果、放電電極(52)から対向電極(53)に向かって安定した放電を行うことができる。
〈変形例2〉
図7に示すように、変形例2の放電ユニット(50)では、放電電極(52)が水平方向に延びている。一方、対向電極(53)は、放電電極(52)の先端と向かい合うように、鉛直な姿勢で水中に保持されている。また、カバー部材(71)では、水平方向に延びる嵌合溝(72)が形成され、その一端側(図7における右側)の開口部(72a)が対向電極(53)を向いている。上記実施形態1と同様、嵌合溝(72)には、カバー部材(71)の開口面(72b)よりも放電電極(52)の先端面(52a)が内部へ凹むように、放電電極(52)が配設されている。これにより、嵌合溝(72)の開口面(72b)と放電電極(52)の先端面(52a)との間には、絞り空間(73)が形成されている。
変形例2においても、絞り空間(73)において、電流密度が上昇する。その結果、放電電極(52)から対向電極(53)に向かって安定した放電を行うことができる。
〈変形例3〉
図8に示すように、変形例3の放電ユニット(50)では、カバー部材(71)が2つの部材(71a,71b)によって構成されている。具体的に、カバー部材(71)は、上方が開放された箱部(71a)と、該箱部(71a)の上方の開放部を閉塞する蓋部(71b)とを有している。箱部(71a)及び蓋部(71b)は、それぞれセラミックス等の絶縁部材で構成されている。
変形例3では、箱部(71a)の内部に放電電極(52)が敷設されている。カバー部材(71)では、箱部(71a)と蓋部(71b)との間に放電電極(52)が挟み込まれている。
カバー部材(71)の蓋部(71b)には、複数の貫通穴(74,74,74)が形成されている。これにより、放電ユニット(50)では、各貫通穴(74,74,74)を介して放電電極(52)が対向電極(53)に向かって露出している。
変形例3では、各貫通穴(74,74,74)の内部において、電流経路の電流密度がそれぞれ高くなる。従って、放電電極(52)から対向電極(53)に向かって、各貫通穴(74)を通じて安定した放電が行われる。
また、この変形例3では、電流経路で発生するジュール熱の影響によってカバー部材(71)の温度が上昇し過ぎるのを回避できる。即ち、カバー部材(71)の貫通穴(74)では、電流密度の上昇に起因してジュール熱も多く発生するが、変形例3のようにカバー部材(71)に複数の貫通穴(74,74,74)を形成することで、ジュール熱を分散させることができる。その結果、放電に伴うカバー部材(71)の温度上昇を抑制することができ、カバー部材(71)の耐久性を向上できる。なお、上記貫通穴(74)の開口幅は、0.02mm以上、0.5mm以下とするのが好ましい。
〈変形例4〉
図9に示すように、変形例4の放電ユニット(50)では、上記変形例3と同様、カバー部材(71)が2つの部材(71a,71b)によって構成されている。具体的に、カバー部材(71)は、上方が開放された箱部(71a)と、該箱部(71a)の上方の開放部を閉塞する蓋部(71b)とを有している。箱部(71a)及び蓋部(71b)は、それぞれセラミックス等の絶縁部材で構成されている。
変形例4では、箱部(71a)の底部に、板状の放電電極(52)が敷設されている。また、蓋部(71b)には、放電電極(52)から対向電極(53)への放電を許容するように、1つの貫通穴(74)が形成されている。つまり、カバー部材(71)の蓋部(71b)は、電極対(52,53)を仕切るように配設されると共に、電極対(52,53)の電流経路を構成するための貫通穴(74)が形成される絶縁性の遮蔽部材を構成している。そして、カバー部材(71)の蓋部(71b)は、電極対(52,53)の間の電流経路の電流密度を上昇させるための電流密度集中部(70)を構成している。
変形例4では、蓋部(71b)の貫通穴(74)の内部において、電流経路の断面積の縮小化が図られ、電流密度が高くなっている。このため、この貫通穴(74)を通じて、放電電極(52)から対向電極(53)に向かって安定した放電を行うことができる。なお、上記貫通穴(74)の開口幅は、0.02mm以上、0.5mm以下とするのが好ましい。
〈変形例5〉
図10に示すように、変形例5の放電ユニット(50)では、変形例4と同様、カバー部材(71)が、箱部(71a)と蓋部(71b)とを有している。変形例5の箱部(71a)は、変形例4と比較よりも扁平に構成される一方、変形例5の蓋部(71b)は、変形例4よりも上下に厚くなっている。放電電極(52)は、箱部(71a)の底面と蓋部(71b)の下面とに当接するようにして、箱部(71a)の内部に収容されている。
変形例5の蓋部(71b)には、テーパー形状の貫通穴(74)が形成されている。即ち、変形例5の貫通穴(74)は、放電電極(52)に近い下側から、対向電極(53)に近い上側に向かうにつれて、徐々に軸直角断面積が小さくなるような台形円錐状に形成されている。これにより、貫通穴(74)の内部では、電流経路の断面積も上方に向かうにつれて徐々に小さくなっている。
変形例5においては、特に貫通穴(74)の上端部近傍において、電流密度が高くなる。このため、この貫通穴(74)を通じて、放電電極(52)から対向電極(53)に向かって安定した放電を行うことができる。なお、上記貫通穴(74)の開口幅は、0.02mm以上、0.5mm以下とするのが好ましい。
参考形態1
図11に示すように、参考形態1の放電ユニット(50)では、板状の放電電極(52)と板状の対向電極(53)とが、水平方向において互いに向かい合うように配設されている。そして、これらの電極対(52,53)の間には、遮蔽部材としての遮蔽板(77)が設けられている。遮蔽板(77)は、セラミックス等の絶縁部材で構成されている。遮蔽板(77)には、放電電極(52)と対向電極(53)との間に介在する部位において、水平方向に延びる貫通穴(74)が形成されている。この貫通穴(74)は、電極対(52,53)の間の電流経路の一部を構成している。
参考形態1においては、貫通穴(74)の内部において、電流密度を上昇させることができる。このため、この貫通穴(74)を通じて、放電電極(52)から対向電極(53)に向かって安定した放電を行うことができる。なお、上記貫通穴(74)のうち最も小径となる開口部(貫通穴(74)の上端)の開口幅は、0.02mm以上、0.5mm以下とするのが好ましい。
参考形態2
図12に示すように、参考形態2の放電ユニット(50)は、放電電極(52)と対向電極(53)との双方を収容するケース部材(75)を備えている。ケース部材(75)は、上下に扁平な中空の箱状に形成されている。ケース部材(75)は、セラミックス等の絶縁材料で構成されている。そして、ケース部材(75)の内部には、水平方向に離間するようにして放電電極(52)と対向電極(53)とが対向して配置されている。
また、ケース部材(75)には、上側壁部に水流入口(75a)が形成され、下側壁部に水流出口(75b)が形成されている。変形例7では、図示しない水搬送機構によって、ケース部材(75)の外部の水が水流入口(75a)を通じてケース部材(75)の内部に流入する。ケース部材(75)の内部の水は、水流出口(75b)を通じてケース部材(75)の外部に流出する。以上のように、水流入口(75a)及び水流出口(75b)は、液が流通可能な流通口を構成している。
参考形態2では、絶縁性のケース部材(75)によって放電電極(52)と対向電極(53)とを囲んでいるため、電流が電極対(52,53)の周囲に分散してしまうのを効果的に防止できる。その結果、放電電極(52)と対向電極(53)との間の電流経路の電流密度を確実に高めることができ、放電を安定して行うことができる。
一方、参考形態2では、水流入口(75a)を通じてケース部材(75)の内部に流入した水は、電極対(52,53)の間の電流経路を流通する。ここで、この電流経路には、放電に伴って多量の活性種が生成されている。従って、水中に含まれる被処理物質が活性種によって効率良く浄化される。以上のようにして浄化された水は、水流出口(75b)を通じてケース部材(75)の外部へ送られる。
参考形態3
図13に示すように、参考形態2の放電ユニット(50)では、参考形態2と同様、絶縁性のケース部材(75)の内部に電極対(52,53)が収容されている。参考形態3では、ケース部材(75)における水平方向の一端側に水流入口(75a)が形成され、他端側に水流出口(75b)が形成されている。また、参考形態3においても、図示しない水搬送機構によって、ケース部材(75)の水が水流入口(75a)を通じてケース部材(75)の内部に流入する。ケース部材(75)の内部の水は、水流出口(75b)を通じてケース部材(75)の外部に流出する。
また、参考形態3では、放電電極(52)と対向電極(53)とがケース部材(75)の底部に所定の間隔を介して敷設されている。
参考形態3においても、絶縁性のケース部材(75)によって放電電極(52)と対向電極(53)とを囲んでいるため、電流が電極対(52,53)の周囲に分散してしまうのを効果的に防止できる。その結果、放電電極(52)と対向電極(53)との間の電流経路の電流密度を確実に高めることができ、放電を安定して行うことができる。
〈変形例
図14に示すように、変形例の放電ユニット(50)は、参考形態3の放電ユニット(50)に気泡発生部(80)が付与されたものである。気泡発生部(80)は、例えばチューブ式のエアーポンプで構成されている。気泡発生部(80)で発生した気泡は、ケース部材(75)の内部に供給される。これにより、ケース部材(75)の内部の電流経路は、複数の気泡で満たされる。その結果、ケース部材(75)では、水の断面積が実質的に小さくなるため、電流経路の電流密度が上昇する。即ち、変形例9では、気泡発生部(80)が、電極対(52,53)の電流経路の電流密度を上昇させるための電流密度集中部(70)を構成している。
変形例では、電極対(52,53)が絶縁性のケース部材(75)によって囲まれるため、電流の分散を抑制して電流経路の電流密度を高めることができる。加えて、気泡発生部(80)から電流経路に気泡を供給することで、水の実質的な断面積を小さくできる。従って、電流密度を更に高めることができ、放電の一層の安定化を図ることができる。
なお、上述した実施形態1や各変形例の組み合わせに係る放電ユニット(50)を採用しても良いのは勿論のことである。
《発明の実施形態2》
実施形態2に係る調湿装置(10)は、上記実施形態1の調湿装置について、空気の除湿機能が付与されたものである。つまり、図15に示す実施形態2の調湿装置(10)には、上記実施形態1の空気浄化手段(20)及び加湿ユニット(40)に加えて、除湿ユニット(30)が設けられている。
除湿ユニット(30)は、空気通路(14)における加湿ユニット(40)の上流側に設けられている。この除湿ユニット(30)は、除湿ロータ(31)とロータケース(32)と循環ファン(33)と除湿ヒータ(34)とを有している。
除湿ロータ(31)は、空気中の水分を捕捉して空気を除湿する除湿部を構成している。実施形態2の除湿ロータ(31)は、いわゆる回転式の吸着ロータである。つまり、除湿ロータ(31)は、空気が流通可能なハニカム構造の基材の表面に吸着剤(ゼオライト等)が担持されて構成されている。除湿ロータ(31)は、モータ等の駆動機構に駆動される回転軸と共に回転自在となっている。
ロータケース(32)は、その上部寄りに円形の開口(図示省略)が形成されている。ロータケース(32)は、この円形開口の内部に除湿ロータ(31)を回転自在に保持している。これにより、空気通路(14)を流れる空気は、円形開口を介して除湿ロータ(31)を通過する。また、ロータケース(32)には、除湿ロータ(31)の吸着剤を再生するための空気が流れる循環通路(35)が形成されている。循環通路(35)は、除湿ロータ(31)の外回りに形成されており、この循環通路(35)に跨るように循環ファン(33)及び除湿ヒータ(34)が設けられている。即ち、循環ファン(33)によって循環通路(35)内で搬送される空気は、除湿ヒータ(34)で加熱された後、除湿ロータ(31)の再生部を通過する。これにより、除湿ロータ(31)の吸着剤の水分が脱離して、この吸着剤が再生される。除湿ロータ(31)の吸着剤から水分を奪った空気は、ロータケース(32)の下部を流れる。この際、循環通路(35)を流れる空気は、空気通路(14)を流れる空気によって冷却される。これにより、循環通路(35)内の空気中に含まれる水蒸気が凝縮して凝縮水が生成される。この凝縮水は、図示しない凝縮水通路を通じて、水タンク(41)へ送られる。
以上のように、実施形態2の調湿装置(10)では、除湿ロータ(31)で捕捉された水が水タンク(41)に回収される。つまり、実施形態2の調湿装置(10)は、除湿ロータ(31)で回収した水を加湿水として利用できるように構成されている。循環通路(35)で凝縮水が生成した後の空気は、再び除湿ヒータ(34)で加熱されて除湿ロータ(31)の吸着剤の再生に利用される。
実施形態2の調湿装置(10)においても、実施形態1と同様の放電ユニット(50)が設けられている(図3を参照)。つまり、実施形態2の放電ユニット(50)は、実施形態1と同様の放電部(51)及び電源ユニット(60)を備えている。即ち、実施形態2においても、電源部として高圧の直流電源(61)が用いられ、且つ電極対(52,53)の電流経路の電流密度を向上させるための電流密度集中部(70)が設けられている。
−運転動作−
実施形態2の調湿装置(10)は、空気を浄化しながらの除湿運転と、空気を浄化しながらの加湿運転とを実行可能に構成されている。実施形態2の調湿装置(10)の加湿運転は、上記実施形態1と実質的に同じである。そこで、以下には、実施形態2の調湿装置(10)の除湿運転について説明する。
〈除湿運転〉
除湿運転では、除湿ロータ(31)が回転すると共に、除湿ヒータ(34)が通電状態となる。一方、加湿ロータ(43)は回転駆動されず、よって加湿ロータ(43)に連動して回転する水車(42)も停止状態となる。また、遠心ファン(15)が運転されることで、室内の空気が吸込口(12)を通じて空気通路(14)内に導入される。同時に、循環ファン(33)が運転されることで循環通路(35)内を再生用空気が循環する。また、イオン化部(22)の電極に電圧が印加される。
遠心ファン(15)が運転されると、室内空気が吸込口(12)からケーシング(11)内の空気通路(14)に導入される。空気通路(14)に導入された空気は、プレフィルタ(21)を通過して該プレフィルタ(21)で塵埃が捕捉された後、イオン化部(22)を通過する。イオン化部(22)では、対となる電極の間でコロナ放電が行われており、このコロナ放電により空気中の塵埃が帯電される。イオン化部(22)を通過した空気は、プリーツフィルタ(23)を通過する。プリーツフィルタ(23)では、イオン化部(22)で帯電した塵埃が電気的に誘引されて捕捉される。プリーツフィルタ(23)を通過した空気は、脱臭フィルタ(24)を流れる。脱臭フィルタ(24)では、空気中に含まれる被処理成分(臭気物質や有害物質)が除去される。脱臭フィルタ(24)を通過した空気は、ロータケース(32)の円形開口を介して除湿ロータ(31)を通過する。
除湿ロータ(31)において空気通路(14)の空気が流れる部位は、循環通路(35)を流れる再生用空気によって再生された状態となっている。このため、空気通路(14)を流れる空気中に含まれる水分が、除湿ロータ(31)の吸着剤に吸着される。その結果、除湿ロータ(31)を通過する空気が除湿される。以上のようにして清浄化及び除湿された空気は、吹出口(13)を通じて室内へ供給される。
〈水浄化動作〉
以上のような除湿運転では、循環通路(35)を循環する空気に付与された水が、水タンク(41)に回収される。そして、この水タンク(41)に回収された水は、その後の加湿水としても利用される。このため、実施形態2においても、水タンク(41)内の水を浄化するために上記実施形態1と同様の水浄化動作を行うようにしている。
即ち、図3に示すように、水浄化動作では、直流電源(61)から電極対(52,53)へ電圧が印加されることで、放電電極(52)と対向電極(53)との間で放電が行われる。この際、カバー部材(71)の絞り空間(73)では、電流経路の電流密度が高くなっているため、放電電極(52)から対向電極(53)に向かって安定した放電を行うことができる。
なお、実施形態2の調湿装置(10)について、上述した各変形例やそれらの組み合わせに係る放電ユニット(50)を採用しても良いのは勿論のことである。
《発明の実施形態3》
実施形態3は、上述した実施形態1に係る放電ユニット(50)を給湯器(90)に適用したものである。給湯器(90)は、水道やお風呂等に温水を供給するためのものである。図16に示すように、給湯器(90)は、水(温水)が貯留される給水タンク(91)と、水を浄化するためのサブタンク(92)とを備えている。給水タンク(91)には、流入水路(93)と流出水路(94)と循環水路(95)とが接続されている。
流入水路(93)の流出端は、給水タンク(91)の頂部に接続されている。流入水路(93)の流入側には、加熱手段(図示省略)が設けられている。つまり、流入水路(93)は、加熱手段で加熱された水(温水)を給水タンク(91)へ供給するための流路である。なお、本実施形態では、加熱手段として、二酸化炭素を冷媒として冷凍サイクルを行うヒートポンプ装置の放熱器が用いられている。
流出水路(94)は、給水タンク(91)の底部に接続されている。流出水路(94)は、給水タンク(91)に貯留された温水を所定の供給源(風呂、水道の蛇口等)へ供給するための流路である。
循環水路(95)は、流入端が給水タンク(91)の下部に接続され、流出端が給水タンク(91)の中間部に接続されている。循環水路(95)には、循環ポンプ(96)とサブタンク(92)とが接続されている。循環ポンプ(96)は、給水タンク(91)の水をサブタンク(92)へ送り、このサブタンク(92)の水を再び給水タンク(91)へ送るためのものである。サブタンク(92)は、循環水路(95)を循環する水を一時的に貯留し、貯留した水を浄化するように構成されている。
実施形態3の給湯器(90)は、上記実施形態1や2と同様の液処理用放電ユニット(50)を有している。そして、サブタンク(92)には、上記実施形態1や2と同様の放電部(51)が設けられている(例えば図3を参照)。更に、給湯器(90)は、放電部(51)の電極対(52,53)に高圧の直流電圧を印加するための直流電源(61)が設けられている。
実施形態3において、直流電源(61)から電極対(52,53)に高圧の直流電圧が印加されると、電極対(52,53)の間で安定的に放電が行われる。その結果、サブタンク(92)内では、多量の活性種を生成され、この活性種によってサブタンク(92)内の水が浄化される。以上のようにして、サブタンク(92)で浄化された水は、給水タンク(91)へ送られる。その結果、本実施形態の給湯器(90)では、給水タンク(91)の水の清浄度が保たれる。
なお、実施形態3の給湯器(90)について、上述した各変形例やそれらの組み合わせに係る放電ユニット(50)を採用しても良いのは勿論のことである。
《発明の実施形態4》
実施形態4は、上記実施形態と異なる給湯器(給湯システム(90))の一例である。
〈給湯システムの構成〉
図17に示すように、給湯システム(90)は、室外ユニット(100)と循環ユニット(110)と給湯ユニット(120)とを備えている。室外ユニット(100)は、室外に設置され、循環ユニット(110)及び給湯ユニット(120)は、室内に設置されている。
室外ユニット(100)には、圧縮機(102)と室外熱交換器(103)と膨張弁(104)とが設けられている。循環ユニット(110)には、内部熱交換器(111)と循環ポンプ(112)とが設けられている。給湯ユニット(120)には、給湯タンク(91)と加熱コイル(123)とが設けられている。
圧縮機(102)の吐出側は、第1連絡配管(105)を介して内部熱交換器(111)の第1流路(111a)の流入端と接続している。この第1流路(111a)の流出端は、第2連絡配管(106)を介して膨張弁(104)と接続している。以上のように、給湯システム(90)では、圧縮機(102)、内部熱交換器(111)の第1流路(111a)、膨張弁(104)、及び室外熱交換器(103)が閉回路となるように接続されることで、冷媒が循環して冷凍サイクルが行われる冷媒回路(100a)が構成されている。
内部熱交換器(111)は、上記第1流路(111a)と第2流路(111b)とを有し、両者の流路(111a,111b)を流れる流体同士を熱交換させる。第2流路(111b)の流出端は、循環ポンプ(112)及び第3連絡配管(113)を介して加熱コイル(123)の流入端と接続している。この加熱コイル(123)の流出端は、第4連絡配管(114)を介して第2流路(111b)の流入端と接続している。以上のように、給湯システム(90)では、内部熱交換器(111)の第2流路(111b)、循環ポンプ(112)、加熱コイル(123)が閉回路となるように接続されることで、熱媒体としての水が循環する循環回路(110a)が構成されている。
給湯タンク(91)は、略円筒状の密閉容器で構成されている。給湯タンク(91)には、給水ライン(121)と給湯ライン(122)とが接続されている。また、給湯タンク(91)内の底部寄りには、上記加熱コイル(123)が設けられている。加熱コイル(123)は、給湯タンク(91)の内周壁に沿うように形成される螺旋状の伝熱管で構成されている。
給湯タンク(91)の内部には、液処理用放電ユニット(50)が配設されている。本実施形態の液処理用放電ユニット(50)は、給湯タンク(91)の側壁を貫通して該側壁に支持される、フランジ式に構成されている。
図18に示すように、本実施形態の液処理用放電ユニット(50)は、円板状の複数の放電電極(52)と、平板状又は棒状の対向電極(53)と、絶縁材料から成るカバー部材(71)とを有している。放電電極(52)は、カバー部材(71)の内部に配設されている。各放電電極(52)は、上下に扁平な円板状に形成され、所定の間隔を置いて水平方向に配列されている。各放電電極(52)は、電源(61)の正極側に並列に接続されている。なお、本実施形態では、5枚の放電電極(52)が配列されている。対向電極(53)は、各放電電極(52)の配列方向に延びる棒状又は平板状に形成されている。対向電極(53)は、各放電電極(52)と所定の間隔を置いて対向している。
カバー部材(71)は、上方が開放された扁平な皿状の箱部(71a)と、該箱部(71a)の上側の開放部を閉塞する蓋部(71b)とを有している。カバー部材(71)では、複数の放電電極(52)を挟み込むように、箱部(71a)の上側に蓋部(71b)が固定される。蓋部(71b)には、複数の放電電極(52)に対応するように、複数(5つ)の貫通穴(74)が形成されている。これにより、各放電電極(52)は、各貫通穴(74)を介して対向電極(53)に向かって露出している。本実施形態の貫通穴(74)は、下端側よりも上端側の方が小径となる、略台形円錐形状に形成されている。つまり、貫通穴(74)は、上方に向かうに連れて開口面積が縮径されている。
−給湯システムの動作−
この給湯システム(90)の運転時には、圧縮機(102)及び循環ポンプ(112)が運転状態となり、膨張弁(104)の開度が適宜調節される。圧縮機(102)で圧縮された冷媒は、内部熱交換器(111)の第1流路(111a)を流れる。これにより、内部熱交換器(111)では、第1流路(111a)の冷媒が凝縮する一方、この冷媒の凝縮熱が第2流路(111b)の循環水に付与される。内部熱交換器(111)で凝縮した冷媒は、膨張弁(104)で減圧された後、室外熱交換器(103)を流れる。室外熱交換器(103)では、冷媒が室外空気に放熱して蒸発する。室外熱交換器(103)で蒸発した冷媒は、圧縮機(102)で再び圧縮される。
循環回路(110a)では、内部熱交換器(111)の第2流路(111b)で加熱された循環水が、循環ポンプ(112)によって搬送されて加熱コイル(123)へ送られる。これにより、加熱コイル(123)を流れる水(温水)によって、給湯タンク(91)内の水が加熱される。加熱コイル(123)で放熱した水は、内部熱交換器(111)の第2流路(111b)へ送られ、再び加熱される。以上のようにして、給湯タンク(91)内では温水が生成される。給湯タンク(91)で生成された温水は、お風呂や水道等の利用対象へ供給される。
本実施形態では、このような給湯タンク(91)の内部において、液処理用放電ユニット(50)による水浄化動作が行われる。水浄化動作では、電源(60)から各放電電極(52)に高圧の直流電圧が印加される。これにより、各放電電極(52)から対向電極(53)に向かって放電が行われる。ここで、本実施形態では、カバー部材(71)によって放電電極(52)の放電面側に絞り空間としての貫通穴(74)が形成されており、電流経路の断面積が縮小されている。このため、貫通穴(74)では、電流密度が大幅に上昇する。従って、放電電極(52)の近傍では、周囲に電流が分散してしまうことが回避され、放電電極(52)の近傍の電界強度が大きくなる。その結果、各放電電極(52)から対向電極(53)に向かって安定した放電が行われる。
なお、上記実施形態4では、カバー部材(71)の内部に複数の放電電極(52)を埋設しているが、例えば図19に示すように、一枚の平板状の放電電極(52)をカバー部材(71)の内部に埋設し、放電電極(52)の所定部位を複数の貫通口(74)を介して対向電極(53)に露出させるようにしても良い。また、本実施形態の貫通穴(74)のうち最も小径となる開口部(貫通穴(74)の上端)の開口幅が、0.02mm以上、0.5mm以下とするのが好ましい。
《その他の実施形態》
上記実施形態(各変形例も含む)については、以下のような構成としてもよい。
上記実施形態に係るカバー部材(71)は、放電電極(52)の一部を覆うのものであれば、必ずしも放電電極(52)と接触していなくても良い。この場合にも、放電電極(52)の一部を覆うことで、電流経路における電流密度を高めることができる。
また、上記実施形態に係るカバー部材(71)は、放電電極(52)に対応して該放電電極(52)の一部を覆っている。しかしながら、このカバー部材(71)を対向電極(53)に対応させ、この対向電極(53)の一部を覆うように設けても良い。即ち、対向電極(53)の近傍をカバー部材(71)で覆うことによっても、電流経路の電流密度を上昇させることができる。
また、上記実施形態に係るカバー部材(71)は、放電電極(52)の一部が対向電極(53)に対向するように放電電極(52)を覆っている。しかしながら、放電電極(52)と対向電極(53)との間での電流経路が確保できるのであれば、放電電極(52)の一部を必ずしも対向電極(53)に対向させなくても良い。
また、上記実施形態に係るカバー部材(71)に形成される開口部(72a)の形状は、正円形に限られない。つまり、開口部(72a)の形状は、例えば図20に示すような楕円形であっても良いし、図21に示すような正方形であっても良い。なお、このような開口部(72a)の形状である場合にも、開口部(72a)の開口幅W(即ち、最大開口長)を0.02mm以上0.5mm以下、更に好ましくは0.02mm以上0.3mm以下とすると良い。
また、上記実施形態に係る放電ユニット(50)では、放電電極(52)をプラス電位として対向電極(53)をマイナス電位とすることで、放電電極(52)から対向電極(53)に向かってプラス放電を行うようにしている。しかしながら、放電電極(52)をマイナス電位として対向電極(53)をプラス電位とすることで、放電電極(52)から対向電極(53)に向かってマイナス放電を行うようにしても良い。
また、上記実施形態に係る放電ユニット(50)では、放電電極(52)が1つだけ設けられているが、放電ユニット(50)に複数の放電電極(52)を設けるようにしても良い。また、対向電極(53)の外形が略板状に形成されているが、例えば対向電極(53)を線状ないし棒状としても良いし、対向電極(53)を点形状としても良い。同様に、放電電極(52)を点状、あるいは板状に形成しても良い。
以上説明したように、本発明は、液中で放電を行って液を浄化する液処理用放電ユニットと、この液処理用放電ユニットを備えた調湿装置及び給湯器について有用である。
10 調湿装置
31 除湿ロータ(除湿部)
41 水タンク(貯留部)
43 加湿ロータ(加湿部)
50 放電ユニット(液処理用放電ユニット)
52 放電電極(電極対)
53 対向電極(電極対)
61 電極部(直流電源)
70 電流密度集中部
71 カバー部材(電流密度集中部、絶縁部材)
71a 蓋部(電流密度集中部、絶縁部材、遮蔽部材)
72 嵌合溝
72a 開口部
72b 開口面
74 貫通穴(開口部)
75 ケース部材(電流密度集中部、絶縁部材)
77 遮蔽板(電流密度集中部、絶縁部材、遮蔽部材)
80 気泡発生部(電流密度集中部)
90 給湯器
91 給水タンク
本発明は、液中で放電を行って液を浄化する液処理用放電ユニットと、この液処理用放電ユニットを備えた調湿装置及び給湯器に関するものである。
従来より、液中の不純物等を除去して液を浄化する液浄化技術が広く知られている。この種の液浄化技術として、特許文献1には、放電を行って液を浄化する放電ユニットを備えた液処理装置が開示されている。
特許文献1の液処理装置は、水が流れる経路に放電電極と対向電極とから成る電極対を有する放電ユニットが設けられている。放電電極と対向電極とは液中に浸漬されている。放電電極は、基板と、この基板から突出する複数の突起とを有しており、いわゆる鋸歯状の電極を構成している。対向電極は、平板状に形成され、放電電極の複数の突起と対向するように配置されている。
放電ユニットでは、パルス電源から電極対へ高電圧パルスが印加される。これにより、放電電極の突起部から対向電極に向かって放電が生起する。液中では、放電に伴ってOHラジカル等の活性種が生成する。その結果、この活性種により、液中の溶解物質(例えば窒素系化合物や有機系化合物等の有害物質)の分解や殺菌が行われる。
特開2001−252665号公報
上述したように、特許文献1に開示される放電ユニットでは、電源部として高電圧のパルス電源を用いている。このパルス電源は、例えばブロッキングコンデンサやスイッチング素子等を含む電源回路を有するため、電源部の複雑化、高コスト化を招いてしまう。一方、電源部の簡素化、低コスト化を図るため、放電ユニットの電源部として高圧の直流電源を用いることが考えられる。しかしながら、電源部として直流電源を用いる場合、電極対には常に所定の電圧が印加される。このため、比較的導電率の高い液中においては、電極の周囲に電流が分散し易くなり、所望とする放電を安定的に行うことができない、という虞がある。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、電源部の簡素化、低コスト化を図りつつ、液中で安定的な放電を行うことができる液処理用放電ユニットと、この液処理用放電ユニットを備えた調湿装置及び給湯器を提案することである。
第1の発明は、液中に設けられる電極対(52,53)と、該電極対(52,53)の間で放電が行われるように該電極対(52,53)に電圧を印加する電源部(61)とを備えた液処理用放電ユニットを対象とする。そして、この液処理用放電ユニットは、上記電源部が、高圧の直流電源(61)で構成され、上記電極対(52,53)間の電流経路の電流密度を上昇させるための電流密度集中部(70)を備え、上記電密度集中部は、中空容器状に形成されて内部に電極対(52,53)の一方の電極(52)が収容される絶縁性のカバー部材(71)で構成され、上記カバー部材(71)には、上記電極(52)と間隔を置いた壁部(71b)に開口(74)が形成され、上記電極対(52,53)の他方の電極(53)が、上記カバー部材(71)の外部に配置されていることを特徴とする。
第2の発明は、液中に設けられる電極対(52,53)と、該電極対(52,53)の間で放電が行われるように該電極対(52,53)に電圧を印加する電源部(61)とを備えた液処理用放電ユニットを対象とし、上記電源部は、高圧の直流電源(61)で構成され、上記電極対(52,53)間の電流経路の電流密度を上昇させるための電流密度集中部(70)を備え、上記電極対(52,53)の一方は、平板状の平板電極(52)で構成され、上記電流密度集中部(70)は、上記平板電極(52)が埋設される絶縁性のカバー部材(71)で構成され、該カバー部材(71)のうち平板電極(52)の平面に接する壁部(71b)に開口(74)が形成され、上記電極対(52,53)の他方の電極(53)が、上記カバー部材(71)の外部に配置されていることを特徴とする。
第3の発明は、第1又は第2の発明において、上記開口(74)は、上記カバー部材(71)の内側に向かうにつれて開口面積が拡がるように形成されていることを特徴とする
第4の発明は、液中に設けられる電極対(52,53)と、該電極対(52,53)の間で放電が行われるように該電極対(52,53)に電圧を印加する電源部(61)とを備えた液処理用放電ユニットを対象とし、上記電源部は、高圧の直流電源(61)で構成され、上記電極対(52,53)間の電流経路の電流密度を上昇させるための電流密度集中部(70)を備え、該電流密度集中部は、軸方向の少なくとも一端が開口する筒状の絶縁性のカバー部材(71)で構成され、上記電極対(52,53)の一方は、上記筒状のカバー部材(71)の内部に嵌合する棒状電極(52)で構成され、該棒状電極(52)は、先端が筒状のカバー部材(71)の一端側の開口(72a)の開口面(72b)よりも内方に凹むように配設され、上記カバー部材(71)の一端側の開口(72a)は、水平方向又は上方を向いていることを特徴とする。
本発明では、電源部(61)から電極対(52,53)に電圧が印加されることで、電極対(52,53)の間で放電が行われる。これにより、液中では、放電に伴ってOHラジカル等の活性種が生成する。液中に含まれる被処理物質(有害物質や菌等)は、この活性種によって酸化/分解される。
本発明では、電極対(52,53)に電圧を印加するための電源部として、高圧の直流電源(61)が用いられる。このため、従来例のパルス電源と比較すると、電源部の簡素化、低コスト化を図ることができる。一方、このように電源部として高圧の直流電源(61)を用いると、電極対(52,53)の周囲では、電気的な密度が分散し易くなってしまう。しかしながら、本発明の液処理用放電ユニットには、電極対(52,53)の間の電流経路の電流密度を上昇させるための電流密度集中部(70)が設けられている。このため、直流電源(61)を用いたとしても、電極対(52,53)の周囲に電流が分散してしまうのを回避しつつ、電流経路の密度を上昇させることができる。その結果、電極対(52,53)の間で所望とする放電を行うことができる。
の発明は、第2の発明において、上記カバー部材(71)には、複数の開口(74)が形成されていることを特徴とする。
の発明では、電極(52)を覆うカバー部材(71)に複数の開口(74)を設けることで、カバー部材(71)の温度上昇を抑制できる。即ち、開口(74)の内部では、電流密度が高くなることに起因してジュール熱が生じるため、開口(74)の近傍の液温が上昇し易い。しかしながら、本発明では、カバー部材(71)に複数の開口(74)を形成しているため、ジュール熱の影響を分散できる。その結果、カバー部材(71)の温度上昇を抑制できる。
の発明は、第1、第2、第、第のいずれか1つの発明において、上記開口(74)の開口幅は、0.5mm以下であることを特徴とする。なお、ここでいう「開口部」の形状は、正円形状に限らず、例えば楕円形、正方形、長方形等であっても良い。また、ここでいう「開口部の開口幅」とは、開口部の内縁部のうち最も離れた箇所の開口幅(最大開口長さ)を意味する。
の発明では、開口(74)の開口幅を0.5mm以下としている。ここで、開口(74)の開口幅を0.5mmよりも大きくすると、電極(52)の先端からの水中に拡散する電流が大きくなってしまう。その結果、電極対(52,53)の間の電流経路の電流密度が低下してしまう。しかしながら、本発明では、開口(74)の開口幅を0.5mm以下に制限しているため、電極(52)から水中へ拡散する電流を小さくして、電極対(52,53)の間の電流経路の電流密度を高めることができる。
の発明は、第1、第2、第、第、第のいずれか1つの発明において、上記開口(74)の開口幅は、0.02mm以上であることを特徴とする。
の発明では、開口(74)の開口幅を0.02mm以上としている。このため、開口(74)を比較的容易に形成できる。
の発明は、第1、第2、第、第、第、第のいずれか1つの発明において、上記カバー部材(71)は、セラミックス材料で構成されていることを特徴とする。
の発明では、カバー部材(71)がセラミックス材料で構成される。ここで、セラミックス材料は、耐熱性、耐反応性に優れるため、放電に伴ってカバー部材(71)が劣化してしまうことを防止できる。
の発明は、水を貯留する貯留部(41)と、該貯留部(41)の水を空気中へ付与する加湿部(43)と、該貯留部(41)の水を浄化するための液処理用放電ユニット(50)とを備えた調湿装置を対象としている。そして、この調湿装置は、上記液処理用放電ユニット(50)が、第1乃至第のいずれか1つの液処理用放電ユニットで構成されていることを特徴とする。
の発明の調湿装置では、貯留部(41)に貯留された水が加湿部(43)によって空気中へ付与され、室内空間等の加湿が行われる。液処理用放電ユニット(50)で放電が行われると、放電に伴って生成される活性種によって貯留部(41)内の水が浄化される。ここで、本発明の液処理用放電ユニット(50)では、電源部として高圧の直流電源(61)が用いられているため、電源部の簡素化/低コスト化が図られる。また、電流密度集中部(70)によって、電極対(52,53)の間の電流経路の電流密度が上昇するため、放電の安定化が図られる。
第1の発明は、空気中の水分を捕捉して空気を除湿する除湿部(31)と、該除湿部(31)で捕捉した水が回収される貯留部(41)と、該貯留部(41)の水を浄化するための液処理用放電ユニット(50)とを備えた調湿装置を対象とする。そして、この調湿装置は、上記液処理用放電ユニット(50)が、第1乃至第のいずれか1つの液処理用放電ユニットで構成されていることを特徴とする。
第1の発明では、除湿部(31)によって空気の水分が捕捉されることで、この空気が除湿される。除湿部(31)で捕捉された水は、貯留部(41)に回収される。液処理用放電ユニット(50)で放電が行われると、放電に伴って生成される活性種によって貯留部(41)内の水が浄化される。ここで、本発明の液処理用放電ユニット(50)では、電源部として高圧の直流電源(61)が用いられているため、電源部の簡素化/低コスト化が図られる。また、電流密度集中部(70)によって、電極対(52,53)の間の電流経路の電流密度が上昇するため、放電の安定化が図られる。
第1の発明は、加熱された水が貯留される給水タンク(91)と、該給水タンク(91)内の水を浄化するための液処理用放電ユニット(50)とを備えた給湯器を対象としている。そして、この給湯器は、上記液処理用放電ユニット(50)が、第1乃至第のいずれか1つの発明の液処理用放電ユニットで構成されていることを特徴とする。
第1の発明では、給水タンク(91)内に加熱された水(温水)が貯留される。液処理用放電ユニット(50)で放電が行われると、放電に伴って生成される活性種によって貯留部(41)内の水が浄化される。ここで、本発明の液処理用放電ユニット(50)では、電源部として高圧の直流電源(61)が用いられているため、電源部の簡素化/低コスト化が図られる。また、電流密度集中部(70)によって、電極対(52,53)の間の電流経路の電流密度が上昇するため、放電の安定化が図られる。
本発明では、電極対(52,53)に電圧を印加するための電源部として、高圧の直流電源(61)を用いている。このため、電源部の簡素化、低コスト化を図ることができる。また、例えば従来例のパルス電源であれば、放電に伴って衝撃波や騒音が生じやすくなる。これに対し、本発明では、このような衝撃波や騒音の発生も抑制できる。
また、本発明では、電流密度集中部(70)を設けているため、電極対(52,53)の間の電流経路の電流密度を上昇できる。従って、電極対(52,53)の周囲に電流が分散してしまうことを回避でき、電極対(52,53)の間で所望の放電を行うことができる。その結果、放電に伴って液中で発生する活性種の量を増やすことができるので、液の浄化効率の向上を図ることができる。
の発明では、筒状のカバー部材(71)の内部に棒状の電極(52)を嵌合させている。これにより、カバー部材(71)の開口部(72a)の近傍において、電流経路の電流密度を高めることができる。
の発明では、電極(52)の先端面(52a)が、筒状のカバー部材(71)の一端側の開口面(72b)よりも内方に凹んでいる。これにより、カバー部材(71)の開口面(72b)と電極(52)の先端面(52a)との間に、電流経路の断面積を縮小させるための絞り空間を形成できる。従って、このような絞り空間によって、電流経路の電流密度を一層確実に高めることができる。その結果、電極対(52,53)の間での放電が更に安定する。
また、第の発明では、カバー部材(71)に複数の開口(74)を形成しているため、各開口(74)内の電流密度を高めることができる。この際、電流経路で発生するジュール熱が、各貫通穴(74)に分散される。従って、放電時におけるカバー部材(71)の温度上昇を抑制できる。その結果、温度上昇に起因するカバー部材(71)の劣化を防止でき、カバー部材(71)の耐久性を向上できる。
特に、第の発明のように、開口(74)の開口幅を0.5mm以下とすることで、電極対(52,53)の周囲への電流の分散を確実に抑制でき、安定した放電を生起できる。また、第の発明のように、開口(74)の開口幅を0.02mm以上とすることで、カバー部材(71)の加工性が向上する。
の発明では、カバー部材(71)をセラミックス材料で構成しているため、放電に伴ってカバー部材(71)が酸化/溶融してしまうことを回避でき、カバー部材(71)の耐久性を向上できる。
の発明では、空気の少なくとも加湿を行う調湿装置において、水中で気泡内の放電を確実且つ安定的に行うことができる。また、第1の発明では、空気の少なくとも除湿を行う調湿装置において、水中で気泡内の放電を確実且つ安定的に行うことができる。第1の発明では、温水を供給する給湯器において、水中で気泡内の放電を確実且つ安定的に行うことができる。
図1は、実施形態1に係る調湿装置の全体構成を示す斜視図である。 図2は、実施形態1に係る調湿装置の内部構造を表した概略の構成図である。 図3は、実施形態1に係る放電ユニットの概略の構成図である。 図4は、実施形態1に係る放電ユニットの放電電極の近傍における上面図である。 図5は、カバー部材の開口部の開口幅が異なる3つの放電ユニットについて、電流−電圧特性を表すグラフである。 図6は、参考例の放電ユニットの概略の構成図である。 図7は、変形例の放電ユニットの概略の構成図である。 図8は、変形例の放電ユニットの概略の構成図である。 図9は、変形例の放電ユニットの概略の構成図である。 図10は、変形例の放電ユニットの概略の構成図である。 図11は、参考形態1の放電ユニットの概略の構成図である。 図12は、参考形態2の放電ユニットの概略の構成図である。 図13は、参考形態3の放電ユニットの概略の構成図である。 図14は、参考形態4の放電ユニットの概略の構成図である。 図15は、実施形態2に係る調湿装置の内部構造を表した概略の構成図である。 図16は、実施形態3に係る給湯器の概略の構成図である。 図17は、実施形態4に係る給湯システムの概略の構成図である。 図18は、実施形態4に係る放電ユニットの概略の構成図である。 図19は、実施形態4の他の例に係る放電ユニットの概略の構成図である。 図20は、その他の実施形態(第1の例)に係る放電ユニットの放電電極の近傍における上面図である。 図21は、その他の実施形態(第2の例)に係る放電ユニットの放電電極の近傍における上面図である。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
《発明の実施形態1》
本発明の実施形態1に係る調湿装置(10)は、空気を加湿する加湿運転が可能に構成されている。また、上記調湿装置(10)は、空気を浄化するための種々の空気浄化手段を有している。
図1及び図2に示すように、調湿装置(10)は、樹脂製のケーシング(11)内に空気の加湿や空気の浄化を行うための各種の構成機器が収納されたものである。このケーシング(11)は、幅方向寸法が前後方向の寸法よりも大きく、且つ高さ寸法が該幅方向や前後方向の寸法よりも大きい直方体状に形成されている。上記ケーシング(11)には、その前面及び側面の少なくとも一方に、ケーシング(11)内に空気を導入するための吸込口(12)が形成されている。また、上記ケーシング(11)には、その上部後方寄りの部位にケーシング(11)内の空気を室内へ吹き出すための吹出口(13)が形成されている。そして、上記ケーシング(11)の内部には、上記吸込口(12)から吹出口(13)に亘って、空気が流れる空気通路(14)が形成されている。なお、図1に示す調湿装置(10)では、上記ケーシング(11)の前面が、前面パネル(11a)によって覆われている。
図2に示すように、空気通路(14)内には、空気の流れの上流側から下流側に向かって順に、空気浄化手段(20)、加湿ユニット(40)(加湿機構)及び遠心ファン(15)が配設されている。
〈空気浄化手段の構成〉
図2に示すように、空気浄化手段(20)は、空気通路(14)内を流れる空気を浄化するためのものであり、空気の流れの上流側から下流側に向かって順に、プレフィルタ(21)、イオン化部(22)、プリーツフィルタ(23)、及び脱臭フィルタ(24)を有している。
上記プレフィルタ(21)は、空気中に含まれる比較的大きな塵埃を物理的に捕捉する集塵用のフィルタを構成している。
上記イオン化部(22)は、空気中の塵埃を帯電させる塵埃荷電手段を構成している。このイオン化部(22)には、例えば線状の電極と、この線状の電極に対向する板状の電極とが設けられている。上記イオン化部(22)では、両電極に電源から電圧が印加されることで、両電極の間でコロナ放電が行われる。このコロナ放電により、空気中の塵埃が所定の電荷(正又は負の電荷)に帯電される。
上記プリーツフィルタ(23)は、波板状の静電フィルタを構成している。つまり、プリーツフィルタ(23)では、上記イオン化部(22)で帯電された塵埃が電気的に誘引されて捕捉される。なお、上記プリーツフィルタ(23)に光触媒等の脱臭用の材料を担持させても良い。
脱臭フィルタ(24)は、ハニカム構造の基材の表面に空気を脱臭するための脱臭剤が担持されて構成されている。脱臭剤は、空気中の被処理成分(臭気物質や有害物質)を吸着する吸着剤や、該被処理成分を酸化分解するための触媒等が用いられる。
〈加湿ユニットの構成〉
図2に示すように、加湿ユニット(40)は、液体としての加湿水を貯留する貯留部としての水タンク(41)と、該水タンク(41)内の水を汲み上げるための水車(42)と、該水車(42)によって汲み上げられた水を空気中へ付与するための加湿部としての加湿ロータ(43)と、該加湿ロータ(43)を回転駆動するための駆動モータ(44)とを備えている。また、加湿ユニット(40)は、加湿ロータ(43)を加熱するためのヒータ(48)も備えている。
水タンク(41)は、図1にも示すように、上側が開口する横長の箱部材(45)と該箱部材(45)の上側を覆う蓋部材(46)とによって構成されている。この水タンク(41)は、ケーシング(11)の下部の空間内に、該水タンク(41)の長手方向がケーシング(11)の幅方向になるように設置され、該ケーシング(11)の側面に形成された引出口(11b)に対して出し入れ可能(スライド可能)に構成されている。即ち、水タンク(41)は、ケーシング(11)内に着脱自在に収容されている。これにより、水タンク(41)をケーシング(11)から引き出した状態で、該水タンク(41)内に加湿用の水を適宜補充することができる。
水車(42)は、略円盤状に形成され、その軸心部に両面から厚み方向外方に突出するように回転軸(42a)が設けられている。この回転軸(42a)は、上記水タンク(41)の底面に立設された軸受部(図示省略)の上端に枢支されており、これにより、水車(42)は水タンク(41)内に回転自在に支持されている。また、上記水車(42)は、その下端部を含む所定部位が水タンク(41)内の水中に浸漬される高さ位置になるように、上記軸受部に支持されている。
水車(42)には、ケーシング後方側に位置する側面(上記加湿ロータ(43)に面する側面)に複数の凹部(42b)が形成されている。これらの凹部(42b)は、加湿水を上記加湿ロータ(43)側へ汲み上げるための加湿用凹部を構成している。上記凹部(42b)は、上記水車(42)の径方向外側端部において周方向に等間隔になるように形成されている。また、上記凹部(42b)は、水車(42)の回転動作によって、水タンク(41)の水中に浸積する位置と、水中から引き出される位置との間を交互に変位する。これにより、水車(42)では、水中に浸漬する位置の凹部(42b)内に浸入した水を、液面の上方まで汲み上げることが可能となる。
また、水車(42)の後側の側面上には、該水車(42)と同軸状に中間歯車(42d)が配設されていて、該中間歯車(42d)の外周面上には歯部(42c)が一体的に形成されている。この中間歯車(42d)の歯部(42c)は、後述する加湿ロータ(43)の従動歯車(43a)と噛み合うように構成されている。
加湿ロータ(43)は、環状の従動歯車(43a)と、この従動歯車(43a)に内嵌して保持される円盤状の吸着部材(43b)とを有している。この吸着部材(43b)は、吸水性を有する不織布によって構成されている。上記加湿ロータ(43)は、上記水タンク(41)の満水時の水位よりも高い位置において、回転軸を介して回転自在に保持されている。また、上記加湿ロータ(43)は、その下端を含む所定部位が上記水車(42)と実質的に接触するように配置されている。つまり、上記加湿ロータ(43)は、水車(42)の凹部(42b)と軸方向(前後方向)に重なる部位を有している。これにより、上記加湿ロータ(43)の吸着部材(43b)には、水車の凹部(42b)によって汲み上げられた水が吸収される。
駆動モータ(44)は、ピニオン等を介して加湿ロータ(43)の従動歯車(43a)を回転駆動するように構成されている。そして、駆動モータ(44)によって従動歯車(43a)が回転すると、該従動歯車(43a)と歯合する水車(42)が回転する。これにより、上記駆動モータ(44)によって、加湿ロータ(43)及び水車(42)を回転させることができる。
ヒータ(48)は、加湿ロータ(43)の上流側の側面の上端部に近接するように配置されている。このヒータ(48)を設けることによって、上記加湿ロータ(43)に流入する空気を加熱することができ、その熱によって該加湿ロータ(43)の水を気化させて空気を加湿することができる。
〈液処理用放電ユニットの構成〉
図2及び図3に示すように、調湿装置(10)は、水タンク(41)内に貯留される水を浄化するための液処理用放電ユニットとして、放電ユニット(50)を備えている。放電ユニット(50)は、水を浄化するための放電が行われる放電部(51)と、この放電部(51)の電源回路を構成する電源ユニット(60)とを有している。
放電部(51)は、水タンク(41)の内部において、水タンク(41)の底面寄りに配設されている。放電部(51)は、2つの電極(52,53)から成る電極対(52,53)を有している。この電極対(52,53)は、放電電極(52)と対向電極(53)とから構成されている。
放電電極(52)は、水タンク(41)内の水中に浸漬されるように設けられている。放電電極(52)は、金属製であり、対向電極(53)側に向かって延びる棒状ないし線状に構成されている。この放電電極(52)は、軸直角断面が円形状に形成されているが、その軸直角断面を三角形状、四角形状、楕円形状等の他の形状としても良い。
対向電極(53)は、水タンク(41)内の水中に浸漬されるように設けられている。対向電極(53)は、放電電極(52)の軸方向端部(上端部)に対向するようにして、放電電極(52)と所定の間隔を介して配設されている。対向電極(53)は、金属製であり、その外形が平板状をしている。対向電極(53)は、その一方の平面が放電電極(52)の先端を向いている。
放電ユニット(50)は、放電電極(52)の一部を覆うカバー部材(71)を備えている。このカバー部材(71)は、電極対(52,53)の間の電流経路の電流密度を上昇させるための電流密度集中部(70)を構成している。また、本実施形態において、カバー部材(71)は、セラミックス材料から成る絶縁部材で構成されている。
カバー部材(71)は、上端が開口して下端が閉塞する有底筒状に形成されている。カバー部材(71)の中央には、該カバー部材(71)の上端面から該カバー部材(71)の下端面よりもやや上方の部位に亘って、軸方向に延びる嵌合溝(72)が形成されている。嵌合溝(72)は、軸直角断面が正円形状に形成されている。この嵌合溝(72)の内部には、棒状の放電電極(52)が嵌合する。つまり、カバー部材(71)は、放電電極(52)の外周面及び下端面を覆う一方、放電電極(52)の上端面(先端面(52a))を対向電極(53)に露出させている。
なお、本実施形態では、カバー部材(71)の嵌合溝(72)の内壁と放電電極(52)とが実質的に接触しており、放電電極(52)と水との接触面積の縮小化が図られている。しかしながら、カバー部材(71)の嵌合溝(72)の内壁と放電電極(52)との間に隙間を形成しても良い。
本実施形態では、嵌合溝(72)に内嵌する放電電極(52)の先端面(52a)が、嵌合溝(72)の一端側(上端側)の開口部(72a)の開口面(72b)よりも内方(下方)に凹んでいる。これにより、嵌合溝(72)の内部には、開口面(72b)と放電電極(52)の先端面(52a)との間に絞り空間(73)が形成されている。この絞り空間(73)は、放電電極(52)から対向電極(53)までの間の電流経路を絞る(電流経路の断面積を縮小する)ことで、電流密度を集中させるための空間である。
本実施形態において、カバー部材(71)の嵌合溝(72)の開口部(72a)の開口幅W(図4を参照)は、0.02mm以上0.5mm以下に設定されている。なお、開口幅Wは、開口部(72a)の内径であり、且つ開口部(72a)の最大開口長さである。また、開口幅Wは、0.3mm以下であることが特に好ましい。
本実施形態の電源ユニット(60)は、高圧の直流電源(61)を有している。直流電源(61)の正極には、放電電極(52)が接続されている。一方、直流電源(61)の負極には、対向電極(53)が接続されている。つまり、直流電源(61)は、電極対(52,53)に直流電圧を印加する電源部を構成している。本実施形態では、直流電源(61)の最高電圧が7.0kV以下となっている。更に、放電時における電極対(52,53)の放電電流は、3.0mA以下に設定されている。また、電源ユニット(60)には、電極対(52,53)の放電電流が一定となるような定電流制御、又は電極対(52,53)の放電電力が一定となるような定電力制御を行うための制御部(図示省略)が設けられている。
−運転動作−
次に調湿装置(10)の運転動作について説明する。調湿装置(10)は、室内空気を浄化しながら、この室内空気を加湿する加湿運転を行う。また、調湿装置(10)は、この加湿運転時や停止時において、水タンク(41)内の水を浄化する水浄化動作を行う(詳細は後述する)。
〈加湿運転〉
加湿運転では、遠心ファン(15)が運転されるとともに、加湿ロータ(43)が駆動モータ(44)によって回転駆動される。また、イオン化部(22)の電極に電圧が印加されるとともに、ヒータ(48)が通電状態となる。
遠心ファン(15)が運転されると、室内空気(図1及び図2の白抜きの矢印)が吸込口(12)からケーシング(11)内の空気通路(14)に導入される。空気通路(14)に導入された空気は、プレフィルタ(21)を通過して該プレフィルタ(21)で塵埃が捕捉された後、イオン化部(22)を通過する。イオン化部(22)では、対となる電極の間でコロナ放電が行われており、このコロナ放電により空気中の塵埃が帯電される。イオン化部(22)を通過した空気は、プリーツフィルタ(23)を通過する。プリーツフィルタ(23)では、イオン化部(22)で帯電した塵埃が電気的に誘引されて捕捉される。プリーツフィルタ(23)を通過した空気は、脱臭フィルタ(24)を流れる。脱臭フィルタ(24)では、空気中に含まれる被処理成分(臭気物質や有害物質)が除去される。脱臭フィルタ(24)を通過した空気は、ヒータ(48)で加熱された後、加湿ロータ(43)を通過する。
加湿ユニット(40)では、水車(42)が回転することで、水タンク(41)内の水(加湿水)が加湿ロータ(43)の吸着部材(43b)に適宜供給される。
具体的には、水車(42)が回転して該水車(42)の凹部(42b)が水タンク(41)内の加湿水中に浸漬することにより、凹部(42b)内に加湿水が浸入し、該凹部(42b)内に保持される。水車(42)がさらに回転すると、加湿水を保持した状態の凹部(42b)は、加湿水中から引き上げられて上方へ変位する。そして、上述のように、水車(42)の回転に伴って凹部(42b)が上方へ移動すると、該凹部(42b)は加湿ロータ(43)に徐々に近接するとともに、該凹部(42b)内に保持されている加湿水は自重によって徐々に該凹部(42b)から流出する。これにより、凹部(42b)内の加湿水は、加湿ロータ(43)の吸着部材(43b)に吸着される。このような動作によって、加湿ユニット(40)において、加湿ロータ(43)に連続的に加湿水が供給される。
なお、凹部(42b)は、水車(42)の回転によって最上端位置まで到達すると、該凹部(42b)内の加湿水が概ね全量流出するように構成されている。
以上のようにして加湿水が吸着された加湿ロータ(43)を空気が通過すると、加湿ロータ(43)の吸着部材(43b)に吸着された水分が空気中へ放出される。これにより、加湿水が空気中に付与されて、この空気の加湿が行われる。
以上のようにして、清浄化及び加湿された空気は、吹出口(13)から室内へ供給される。なお、この加湿運転では、電源からイオン化部(22)への電圧の供給を停止することで、イオン化部(22)による空気の浄化を休止させながら室内を加湿する運転も可能である。
〈水浄化動作〉
水タンク(41)内に加湿水が長期間に亘って貯留されると、水中でカビや雑菌等が繁殖することにより、水タンク(41)内の加湿水が汚染される場合がある。また、例えば空気通路(14)内を流れる空気中にアンモニア等の物質(有害物質や臭気物質)が含まれている場合、この物質が水中に溶解して水タンク(41)内の加湿水が汚染されることもある。従って、このように汚染された加湿水が上述のようにして室内へ供給されると、室内に雑菌や有害物質等を付与することになり、室内の清浄度を損なう虞がある。そこで、調湿装置(10)では、放電ユニット(50)によって水タンク(41)内の水を浄化する水浄化動作を行うようにしている。
水浄化動作時には、電源ユニット(60)の直流電源(61)から、放電部(51)の電極対(52,53)に所定の直流電圧が印加される。これにより、放電部(51)では、放電電極(52)から対向電極(53)に向かって放電が行われる。なお、本実施形態の放電部(51)では、放電電極(52)がプラス電位となり、対向電極(53)がマイナス電位となる、いわゆるプラス放電が行われる。ここで、本実施形態では、カバー部材(71)によって放電電極(52)の先端側に絞り空間(73)が形成されており、電流経路の断面積の縮小化が図られている。このため、絞り空間(73)では、電流密度が大幅に上昇する。従って、放電電極(52)の近傍では、周囲に電流が分散してしまうことが回避されて、放電電極(52)の先端部の電界強度も大きくなる。その結果、放電電極(52)から対向電極(53)に向かって安定的に放電が進展する。
以上のようにして、放電電極(52)と対向電極(53)との間で安定的な放電が行われると、液中においてOHラジカル等の活性種が生成される。この活性種は、被処理物質(有害物質や菌等)の清浄化に利用される。つまり、水タンク(41)内では、活性種によって有害物質が酸化分解され、且つ活性種によって殺菌がなされる。その結果、水タンク(41)内の水が浄化されるので、その後の加湿動作では、清浄な水を室内に供給することができる。
〈カバー部材の開口幅の検証結果〉
次に、カバー部材(71)の開口部(72a)の開口幅Wと放電性能との関係ついて検証した結果を、図5を参照しながら説明する。なお、図5は、カバー部材(71)の開口幅Wの異なる3つの放電ユニット(A:W=0.1mm、B:W=0.3mm、C:W=0.5mm)について、直流電源(61)から電極対(52,53)に電圧を印加した際の、電流−電圧特性を表すものである。
各放電ユニットでは、電極(52,53)の印加電圧を徐々に上昇させていくと、この印加電圧に比例して電流も上昇する。ここで、各放電ユニットでは、印加電圧が破線丸印で囲む電圧となる点(以下、変曲点という)に至るまでは、放電が生起せずに、水を抵抗体としながらオームの法則に従うように電流が流れることになる。このため、各放電ユニットでは、印加電圧が変曲点よりも低い範囲にある場合、液中で活性種が発生せず、よって水が浄化されることもない。即ち、各放電ユニットでは、対応する変曲点よりも印加電圧が低い範囲では、単にエネルギーをロスするだけである。
一方、各放電ユニットにおいて、印加電圧が変曲点より高くなると、電極対(52,53)の間の電界強度が高くなり、放電が発生する。この放電に伴って電流が一気に流れると、電流−電圧特性の傾きが変化する。つまり、各放電ユニットでは、印加電圧が変曲点を越えることで、電流−電圧特性の傾きが大きくなる。以上より、放電ユニットでは、放電が行われない範囲(図5における変曲点よりも左側の範囲)の電流−電圧特性の傾きに対する、放電が行われる範囲(図5における変曲点よりも右側の範囲)の電流−電圧特性の傾きの変化率が、放電の強さを表す指標となる。
そこで、A,B,Cの放電ユニットについて、それぞれの傾きの変化率を求めたところ、A(W=0.1mm)の変化率は7.3であり、B(W=0.3mm)の変化率は6.0であり、C(W=0.5mm)の変化率は、2.1であった。以上より、ある程度の放電性能を確保するためには、カバー部材(71)の開口幅Wを0.5mm以下とするのが好ましく、開口幅Wが0.5mmよりも大きくなると放電性能が損なわれてしまうことがわかる。
また、カバー部材(71)の開口幅Wを0.5mmとすると、放電を生起するために少なくとも印加電圧を6.0kV以上とする必要がある。一方、絶縁設計の観点からは、直流電源(61)の電源電圧は、7.0kV以下であるのが好ましい。以上より、開口幅Wを0.5mm以下とすることで、直流電源(61)の電源電圧を7.0kV以下に抑えながら、ある程度の放電パワーを得ることができる。
特に、開口幅Wを0.3mm以下とすると、電源電圧の電力を約10W以下に抑えることができ、汎用性の高い直流電源を用いることができる。
−実施形態1の効果−
上記実施形態によれば、電極対(52,53)に電圧を印加するための電源部として、高圧の直流電源(61)を用いている。このため、電源部の簡素化、低コスト化を図ることができる。また、例えば従来例のパルス電源であれば、放電に伴って衝撃波や騒音が生じやすくなるのに対し、本実施形態では、このような衝撃波や騒音の発生も抑制できる。
また、上記実施形態では、絶縁性のカバー部材(71)によって放電電極(52)の一部を覆うことで、電流経路の電流密度を上昇させている。具体的に、カバー部材(71)では、放電電極(52)の先端側に絞り空間(73)を形成し、この絞り空間(73)によって電流経路の断面積を小さくして電流密度を高めている。このため、この絞り空間(73)を通じて放電電極(52)から対向電極(53)に向かって安定的な放電を行うことができる。その結果、放電に伴って水中で発生する活性種の量を増やすことができるので、水タンク(41)内の水の浄化効率の向上を図ることができる。
また、上記実施形態では、カバー部材(71)の開口部(72a)の開口幅Wを0.5mm以下としている。このため、直流電源(61)の電源電圧を低く抑えながら、比較的大きな強度で放電を行うことができる。従って、放電ユニット(50)の消費電力を抑えつつ、水タンク(41)内の水を高効率に浄化できる。また、開口幅Wを0.02mm以上とすることで、カバー部材(71)に開口部(72a)を形成する際の加工も容易となる。
また、上記実施形態では、放電電極(52)の一部とカバー部材(71)とを接触させることで、放電電極(52)と水との接触面積を小さくしている。このため、放電電極(52)から水中へ流れる漏れ電流を少なくできるので、直流電源(61)の電源電圧を更に低減できる。
また、上記実施形態のカバー部材(71)は、セラミックス材料から成る絶縁材料で構成されている。このため、放電ユニット(50)での放電に伴って絶縁部材(71,71a,75,77)が酸化/溶融してしまうことを回避でき、絶縁部材(71,71a,75,77)の耐久性を向上できる。
−実施形態1の変形例−
上記実施形態の放電ユニット(50)については、以下のような各変形例の構成としても良い。
参考例〉
図6に示すように、参考例の放電ユニット(50)では、放電電極(52)の先端面(52a)と、カバー部材(71)の嵌合溝(72)の開口面(72b)とが、同一平面上に位置している。つまり、変形例1では、嵌合溝(72)の深さと放電電極(52)の長さとが概ね等しくなっている。また、カバー部材(71)の嵌合溝(72)の内壁と放電電極(52)とは、実質的に接触している。
参考例においては、放電電極(52)の先端面(52a)の近傍において、電流経路の電流密度を上昇させることができる。その結果、放電電極(52)から対向電極(53)に向かって安定した放電を行うことができる。
〈変形例
図7に示すように、変形例の放電ユニット(50)では、放電電極(52)が水平方向に延びている。一方、対向電極(53)は、放電電極(52)の先端と向かい合うように、鉛直な姿勢で水中に保持されている。また、カバー部材(71)では、水平方向に延びる嵌合溝(72)が形成され、その一端側(図7における右側)の開口部(72a)が対向電極(53)を向いている。上記実施形態1と同様、嵌合溝(72)には、カバー部材(71)の開口面(72b)よりも放電電極(52)の先端面(52a)が内部へ凹むように、放電電極(52)が配設されている。これにより、嵌合溝(72)の開口面(72b)と放電電極(52)の先端面(52a)との間には、絞り空間(73)が形成されている。
変形例においても、絞り空間(73)において、電流密度が上昇する。その結果、放電電極(52)から対向電極(53)に向かって安定した放電を行うことができる。
〈変形例
図8に示すように、変形例の放電ユニット(50)では、カバー部材(71)が2つの部材(71a,71b)によって構成されている。具体的に、カバー部材(71)は、上方が開放された箱部(71a)と、該箱部(71a)の上方の開放部を閉塞する蓋部(71b)とを有している。箱部(71a)及び蓋部(71b)は、それぞれセラミックス等の絶縁部材で構成されている。
変形例では、箱部(71a)の内部に放電電極(52)が敷設されている。カバー部材(71)では、箱部(71a)と蓋部(71b)との間に放電電極(52)が挟み込まれている。
カバー部材(71)の蓋部(71b)には、複数の貫通穴(74,74,74)が形成されている。これにより、放電ユニット(50)では、各貫通穴(74,74,74)を介して放電電極(52)が対向電極(53)に向かって露出している。
変形例では、各貫通穴(74,74,74)の内部において、電流経路の電流密度がそれぞれ高くなる。従って、放電電極(52)から対向電極(53)に向かって、各貫通穴(74)を通じて安定した放電が行われる。
また、この変形例では、電流経路で発生するジュール熱の影響によってカバー部材(71)の温度が上昇し過ぎるのを回避できる。即ち、カバー部材(71)の貫通穴(74)では、電流密度の上昇に起因してジュール熱も多く発生するが、変形例のようにカバー部材(71)に複数の貫通穴(74,74,74)を形成することで、ジュール熱を分散させることができる。その結果、放電に伴うカバー部材(71)の温度上昇を抑制することができ、カバー部材(71)の耐久性を向上できる。なお、上記貫通穴(74)の開口幅は、0.02mm以上、0.5mm以下とするのが好ましい。
〈変形例
図9に示すように、変形例の放電ユニット(50)では、上記変形例と同様、カバー部材(71)が2つの部材(71a,71b)によって構成されている。具体的に、カバー部材(71)は、上方が開放された箱部(71a)と、該箱部(71a)の上方の開放部を閉塞する蓋部(71b)とを有している。箱部(71a)及び蓋部(71b)は、それぞれセラミックス等の絶縁部材で構成されている。
変形例では、箱部(71a)の底部に、板状の放電電極(52)が敷設されている。また、蓋部(71b)には、放電電極(52)から対向電極(53)への放電を許容するように、1つの貫通穴(74)が形成されている。つまり、カバー部材(71)の蓋部(71b)は、電極対(52,53)を仕切るように配設されると共に、電極対(52,53)の電流経路を構成するための貫通穴(74)が形成される絶縁性の遮蔽部材を構成している。そして、カバー部材(71)の蓋部(71b)は、電極対(52,53)の間の電流経路の電流密度を上昇させるための電流密度集中部(70)を構成している。
変形例では、蓋部(71b)の貫通穴(74)の内部において、電流経路の断面積の縮小化が図られ、電流密度が高くなっている。このため、この貫通穴(74)を通じて、放電電極(52)から対向電極(53)に向かって安定した放電を行うことができる。なお、上記貫通穴(74)の開口幅は、0.02mm以上、0.5mm以下とするのが好ましい。
〈変形例
図10に示すように、変形例の放電ユニット(50)では、変形例と同様、カバー部材(71)が、箱部(71a)と蓋部(71b)とを有している。変形例の箱部(71a)は、変形例と比較よりも扁平に構成される一方、変形例の蓋部(71b)は、変形例よりも上下に厚くなっている。放電電極(52)は、箱部(71a)の底面と蓋部(71b)の下面とに当接するようにして、箱部(71a)の内部に収容されている。
変形例の蓋部(71b)には、テーパー形状の貫通穴(74)が形成されている。即ち、変形例の貫通穴(74)は、放電電極(52)に近い下側から、対向電極(53)に近い上側に向かうにつれて、徐々に軸直角断面積が小さくなるような台形円錐状に形成されている。これにより、貫通穴(74)の内部では、電流経路の断面積も上方に向かうにつれて徐々に小さくなっている。
変形例においては、特に貫通穴(74)の上端部近傍において、電流密度が高くなる。このため、この貫通穴(74)を通じて、放電電極(52)から対向電極(53)に向かって安定した放電を行うことができる。なお、上記貫通穴(74)の開口幅は、0.02mm以上、0.5mm以下とするのが好ましい。
〈参考形態1〉
図11に示すように、参考形態1の放電ユニット(50)では、板状の放電電極(52)と板状の対向電極(53)とが、水平方向において互いに向かい合うように配設されている。そして、これらの電極対(52,53)の間には、遮蔽部材としての遮蔽板(77)が設けられている。遮蔽板(77)は、セラミックス等の絶縁部材で構成されている。遮蔽板(77)には、放電電極(52)と対向電極(53)との間に介在する部位において、水平方向に延びる貫通穴(74)が形成されている。この貫通穴(74)は、電極対(52,53)の間の電流経路の一部を構成している。
参考形態1においては、貫通穴(74)の内部において、電流密度を上昇させることができる。このため、この貫通穴(74)を通じて、放電電極(52)から対向電極(53)に向かって安定した放電を行うことができる。なお、上記貫通穴(74)のうち最も小径となる開口部(貫通穴(74)の上端)の開口幅は、0.02mm以上、0.5mm以下とするのが好ましい。
〈参考形態2〉
図12に示すように、参考形態2の放電ユニット(50)は、放電電極(52)と対向電極(53)との双方を収容するケース部材(75)を備えている。ケース部材(75)は、上下に扁平な中空の箱状に形成されている。ケース部材(75)は、セラミックス等の絶縁材料で構成されている。そして、ケース部材(75)の内部には、水平方向に離間するようにして放電電極(52)と対向電極(53)とが対向して配置されている。
また、ケース部材(75)には、上側壁部に水流入口(75a)が形成され、下側壁部に水流出口(75b)が形成されている。参考形態2では、図示しない水搬送機構によって、ケース部材(75)の外部の水が水流入口(75a)を通じてケース部材(75)の内部に流入する。ケース部材(75)の内部の水は、水流出口(75b)を通じてケース部材(75)の外部に流出する。以上のように、水流入口(75a)及び水流出口(75b)は、液が流通可能な流通口を構成している。
参考形態2では、絶縁性のケース部材(75)によって放電電極(52)と対向電極(53)とを囲んでいるため、電流が電極対(52,53)の周囲に分散してしまうのを効果的に防止できる。その結果、放電電極(52)と対向電極(53)との間の電流経路の電流密度を確実に高めることができ、放電を安定して行うことができる。
一方、参考形態2では、水流入口(75a)を通じてケース部材(75)の内部に流入した水は、電極対(52,53)の間の電流経路を流通する。ここで、この電流経路には、放電に伴って多量の活性種が生成されている。従って、水中に含まれる被処理物質が活性種によって効率良く浄化される。以上のようにして浄化された水は、水流出口(75b)を通じてケース部材(75)の外部へ送られる。
〈参考形態3〉
図13に示すように、参考形態の放電ユニット(50)では、参考形態2と同様、絶縁性のケース部材(75)の内部に電極対(52,53)が収容されている。参考形態3では、ケース部材(75)における水平方向の一端側に水流入口(75a)が形成され、他端側に水流出口(75b)が形成されている。また、参考形態3においても、図示しない水搬送機構によって、ケース部材(75)の水が水流入口(75a)を通じてケース部材(75)の内部に流入する。ケース部材(75)の内部の水は、水流出口(75b)を通じてケース部材(75)の外部に流出する。
また、参考形態3では、放電電極(52)と対向電極(53)とがケース部材(75)の底部に所定の間隔を介して敷設されている。
参考形態3においても、絶縁性のケース部材(75)によって放電電極(52)と対向電極(53)とを囲んでいるため、電流が電極対(52,53)の周囲に分散してしまうのを効果的に防止できる。その結果、放電電極(52)と対向電極(53)との間の電流経路の電流密度を確実に高めることができ、放電を安定して行うことができる。
参考形態4
図14に示すように、参考形態4の放電ユニット(50)は、参考形態3の放電ユニット(50)に気泡発生部(80)が付与されたものである。気泡発生部(80)は、例えばチューブ式のエアーポンプで構成されている。気泡発生部(80)で発生した気泡は、ケース部材(75)の内部に供給される。これにより、ケース部材(75)の内部の電流経路は、複数の気泡で満たされる。その結果、ケース部材(75)では、水の断面積が実質的に小さくなるため、電流経路の電流密度が上昇する。即ち、参考形態4では、気泡発生部(80)が、電極対(52,53)の電流経路の電流密度を上昇させるための電流密度集中部(70)を構成している。
参考形態4では、電極対(52,53)が絶縁性のケース部材(75)によって囲まれるため、電流の分散を抑制して電流経路の電流密度を高めることができる。加えて、気泡発生部(80)から電流経路に気泡を供給することで、水の実質的な断面積を小さくできる。従って、電流密度を更に高めることができ、放電の一層の安定化を図ることができる。
なお、上述した実施形態1や各変形例の組み合わせに係る放電ユニット(50)を採用しても良いのは勿論のことである。
《発明の実施形態2》
実施形態2に係る調湿装置(10)は、上記実施形態1の調湿装置について、空気の除湿機能が付与されたものである。つまり、図15に示す実施形態2の調湿装置(10)には、上記実施形態1の空気浄化手段(20)及び加湿ユニット(40)に加えて、除湿ユニット(30)が設けられている。
除湿ユニット(30)は、空気通路(14)における加湿ユニット(40)の上流側に設けられている。この除湿ユニット(30)は、除湿ロータ(31)とロータケース(32)と循環ファン(33)と除湿ヒータ(34)とを有している。
除湿ロータ(31)は、空気中の水分を捕捉して空気を除湿する除湿部を構成している。実施形態2の除湿ロータ(31)は、いわゆる回転式の吸着ロータである。つまり、除湿ロータ(31)は、空気が流通可能なハニカム構造の基材の表面に吸着剤(ゼオライト等)が担持されて構成されている。除湿ロータ(31)は、モータ等の駆動機構に駆動される回転軸と共に回転自在となっている。
ロータケース(32)は、その上部寄りに円形の開口(図示省略)が形成されている。ロータケース(32)は、この円形開口の内部に除湿ロータ(31)を回転自在に保持している。これにより、空気通路(14)を流れる空気は、円形開口を介して除湿ロータ(31)を通過する。また、ロータケース(32)には、除湿ロータ(31)の吸着剤を再生するための空気が流れる循環通路(35)が形成されている。循環通路(35)は、除湿ロータ(31)の外回りに形成されており、この循環通路(35)に跨るように循環ファン(33)及び除湿ヒータ(34)が設けられている。即ち、循環ファン(33)によって循環通路(35)内で搬送される空気は、除湿ヒータ(34)で加熱された後、除湿ロータ(31)の再生部を通過する。これにより、除湿ロータ(31)の吸着剤の水分が脱離して、この吸着剤が再生される。除湿ロータ(31)の吸着剤から水分を奪った空気は、ロータケース(32)の下部を流れる。この際、循環通路(35)を流れる空気は、空気通路(14)を流れる空気によって冷却される。これにより、循環通路(35)内の空気中に含まれる水蒸気が凝縮して凝縮水が生成される。この凝縮水は、図示しない凝縮水通路を通じて、水タンク(41)へ送られる。
以上のように、実施形態2の調湿装置(10)では、除湿ロータ(31)で捕捉された水が水タンク(41)に回収される。つまり、実施形態2の調湿装置(10)は、除湿ロータ(31)で回収した水を加湿水として利用できるように構成されている。循環通路(35)で凝縮水が生成した後の空気は、再び除湿ヒータ(34)で加熱されて除湿ロータ(31)の吸着剤の再生に利用される。
実施形態2の調湿装置(10)においても、実施形態1と同様の放電ユニット(50)が設けられている(図3を参照)。つまり、実施形態2の放電ユニット(50)は、実施形態1と同様の放電部(51)及び電源ユニット(60)を備えている。即ち、実施形態2においても、電源部として高圧の直流電源(61)が用いられ、且つ電極対(52,53)の電流経路の電流密度を向上させるための電流密度集中部(70)が設けられている。
−運転動作−
実施形態2の調湿装置(10)は、空気を浄化しながらの除湿運転と、空気を浄化しながらの加湿運転とを実行可能に構成されている。実施形態2の調湿装置(10)の加湿運転は、上記実施形態1と実質的に同じである。そこで、以下には、実施形態2の調湿装置(10)の除湿運転について説明する。
〈除湿運転〉
除湿運転では、除湿ロータ(31)が回転すると共に、除湿ヒータ(34)が通電状態となる。一方、加湿ロータ(43)は回転駆動されず、よって加湿ロータ(43)に連動して回転する水車(42)も停止状態となる。また、遠心ファン(15)が運転されることで、室内の空気が吸込口(12)を通じて空気通路(14)内に導入される。同時に、循環ファン(33)が運転されることで循環通路(35)内を再生用空気が循環する。また、イオン化部(22)の電極に電圧が印加される。
遠心ファン(15)が運転されると、室内空気が吸込口(12)からケーシング(11)内の空気通路(14)に導入される。空気通路(14)に導入された空気は、プレフィルタ(21)を通過して該プレフィルタ(21)で塵埃が捕捉された後、イオン化部(22)を通過する。イオン化部(22)では、対となる電極の間でコロナ放電が行われており、このコロナ放電により空気中の塵埃が帯電される。イオン化部(22)を通過した空気は、プリーツフィルタ(23)を通過する。プリーツフィルタ(23)では、イオン化部(22)で帯電した塵埃が電気的に誘引されて捕捉される。プリーツフィルタ(23)を通過した空気は、脱臭フィルタ(24)を流れる。脱臭フィルタ(24)では、空気中に含まれる被処理成分(臭気物質や有害物質)が除去される。脱臭フィルタ(24)を通過した空気は、ロータケース(32)の円形開口を介して除湿ロータ(31)を通過する。
除湿ロータ(31)において空気通路(14)の空気が流れる部位は、循環通路(35)を流れる再生用空気によって再生された状態となっている。このため、空気通路(14)を流れる空気中に含まれる水分が、除湿ロータ(31)の吸着剤に吸着される。その結果、除湿ロータ(31)を通過する空気が除湿される。以上のようにして清浄化及び除湿された空気は、吹出口(13)を通じて室内へ供給される。
〈水浄化動作〉
以上のような除湿運転では、循環通路(35)を循環する空気に付与された水が、水タンク(41)に回収される。そして、この水タンク(41)に回収された水は、その後の加湿水としても利用される。このため、実施形態2においても、水タンク(41)内の水を浄化するために上記実施形態1と同様の水浄化動作を行うようにしている。
即ち、図3に示すように、水浄化動作では、直流電源(61)から電極対(52,53)へ電圧が印加されることで、放電電極(52)と対向電極(53)との間で放電が行われる。この際、カバー部材(71)の絞り空間(73)では、電流経路の電流密度が高くなっているため、放電電極(52)から対向電極(53)に向かって安定した放電を行うことができる。
なお、実施形態2の調湿装置(10)について、上述した各変形例やそれらの組み合わせに係る放電ユニット(50)を採用しても良いのは勿論のことである。
《発明の実施形態3》
実施形態3は、上述した実施形態1に係る放電ユニット(50)を給湯器(90)に適用したものである。給湯器(90)は、水道やお風呂等に温水を供給するためのものである。図16に示すように、給湯器(90)は、水(温水)が貯留される給水タンク(91)と、水を浄化するためのサブタンク(92)とを備えている。給水タンク(91)には、流入水路(93)と流出水路(94)と循環水路(95)とが接続されている。
流入水路(93)の流出端は、給水タンク(91)の頂部に接続されている。流入水路(93)の流入側には、加熱手段(図示省略)が設けられている。つまり、流入水路(93)は、加熱手段で加熱された水(温水)を給水タンク(91)へ供給するための流路である。なお、本実施形態では、加熱手段として、二酸化炭素を冷媒として冷凍サイクルを行うヒートポンプ装置の放熱器が用いられている。
流出水路(94)は、給水タンク(91)の底部に接続されている。流出水路(94)は、給水タンク(91)に貯留された温水を所定の供給源(風呂、水道の蛇口等)へ供給するための流路である。
循環水路(95)は、流入端が給水タンク(91)の下部に接続され、流出端が給水タンク(91)の中間部に接続されている。循環水路(95)には、循環ポンプ(96)とサブタンク(92)とが接続されている。循環ポンプ(96)は、給水タンク(91)の水をサブタンク(92)へ送り、このサブタンク(92)の水を再び給水タンク(91)へ送るためのものである。サブタンク(92)は、循環水路(95)を循環する水を一時的に貯留し、貯留した水を浄化するように構成されている。
実施形態3の給湯器(90)は、上記実施形態1や2と同様の液処理用放電ユニット(50)を有している。そして、サブタンク(92)には、上記実施形態1や2と同様の放電部(51)が設けられている(例えば図3を参照)。更に、給湯器(90)は、放電部(51)の電極対(52,53)に高圧の直流電圧を印加するための直流電源(61)が設けられている。
実施形態3において、直流電源(61)から電極対(52,53)に高圧の直流電圧が印加されると、電極対(52,53)の間で安定的に放電が行われる。その結果、サブタンク(92)内では、多量の活性種を生成され、この活性種によってサブタンク(92)内の水が浄化される。以上のようにして、サブタンク(92)で浄化された水は、給水タンク(91)へ送られる。その結果、本実施形態の給湯器(90)では、給水タンク(91)の水の清浄度が保たれる。
なお、実施形態3の給湯器(90)について、上述した各変形例やそれらの組み合わせに係る放電ユニット(50)を採用しても良いのは勿論のことである。
《発明の実施形態4》
実施形態4は、上記実施形態と異なる給湯器(給湯システム(90))の一例である。
〈給湯システムの構成〉
図17に示すように、給湯システム(90)は、室外ユニット(100)と循環ユニット(110)と給湯ユニット(120)とを備えている。室外ユニット(100)は、室外に設置され、循環ユニット(110)及び給湯ユニット(120)は、室内に設置されている。
室外ユニット(100)には、圧縮機(102)と室外熱交換器(103)と膨張弁(104)とが設けられている。循環ユニット(110)には、内部熱交換器(111)と循環ポンプ(112)とが設けられている。給湯ユニット(120)には、給湯タンク(91)と加熱コイル(123)とが設けられている。
圧縮機(102)の吐出側は、第1連絡配管(105)を介して内部熱交換器(111)の第1流路(111a)の流入端と接続している。この第1流路(111a)の流出端は、第2連絡配管(106)を介して膨張弁(104)と接続している。以上のように、給湯システム(90)では、圧縮機(102)、内部熱交換器(111)の第1流路(111a)、膨張弁(104)、及び室外熱交換器(103)が閉回路となるように接続されることで、冷媒が循環して冷凍サイクルが行われる冷媒回路(100a)が構成されている。
内部熱交換器(111)は、上記第1流路(111a)と第2流路(111b)とを有し、両者の流路(111a,111b)を流れる流体同士を熱交換させる。第2流路(111b)の流出端は、循環ポンプ(112)及び第3連絡配管(113)を介して加熱コイル(123)の流入端と接続している。この加熱コイル(123)の流出端は、第4連絡配管(114)を介して第2流路(111b)の流入端と接続している。以上のように、給湯システム(90)では、内部熱交換器(111)の第2流路(111b)、循環ポンプ(112)、加熱コイル(123)が閉回路となるように接続されることで、熱媒体としての水が循環する循環回路(110a)が構成されている。
給湯タンク(91)は、略円筒状の密閉容器で構成されている。給湯タンク(91)には、給水ライン(121)と給湯ライン(122)とが接続されている。また、給湯タンク(91)内の底部寄りには、上記加熱コイル(123)が設けられている。加熱コイル(123)は、給湯タンク(91)の内周壁に沿うように形成される螺旋状の伝熱管で構成されている。
給湯タンク(91)の内部には、液処理用放電ユニット(50)が配設されている。本実施形態の液処理用放電ユニット(50)は、給湯タンク(91)の側壁を貫通して該側壁に支持される、フランジ式に構成されている。
図18に示すように、本実施形態の液処理用放電ユニット(50)は、円板状の複数の放電電極(52)と、平板状又は棒状の対向電極(53)と、絶縁材料から成るカバー部材(71)とを有している。放電電極(52)は、カバー部材(71)の内部に配設されている。各放電電極(52)は、上下に扁平な円板状に形成され、所定の間隔を置いて水平方向に配列されている。各放電電極(52)は、電源(61)の正極側に並列に接続されている。なお、本実施形態では、5枚の放電電極(52)が配列されている。対向電極(53)は、各放電電極(52)の配列方向に延びる棒状又は平板状に形成されている。対向電極(53)は、各放電電極(52)と所定の間隔を置いて対向している。
カバー部材(71)は、上方が開放された扁平な皿状の箱部(71a)と、該箱部(71a)の上側の開放部を閉塞する蓋部(71b)とを有している。カバー部材(71)では、複数の放電電極(52)を挟み込むように、箱部(71a)の上側に蓋部(71b)が固定される。蓋部(71b)には、複数の放電電極(52)に対応するように、複数(5つ)の貫通穴(74)が形成されている。これにより、各放電電極(52)は、各貫通穴(74)を介して対向電極(53)に向かって露出している。本実施形態の貫通穴(74)は、下端側よりも上端側の方が小径となる、略台形円錐形状に形成されている。つまり、貫通穴(74)は、上方に向かうに連れて開口面積が縮径されている。
−給湯システムの動作−
この給湯システム(90)の運転時には、圧縮機(102)及び循環ポンプ(112)が運転状態となり、膨張弁(104)の開度が適宜調節される。圧縮機(102)で圧縮された冷媒は、内部熱交換器(111)の第1流路(111a)を流れる。これにより、内部熱交換器(111)では、第1流路(111a)の冷媒が凝縮する一方、この冷媒の凝縮熱が第2流路(111b)の循環水に付与される。内部熱交換器(111)で凝縮した冷媒は、膨張弁(104)で減圧された後、室外熱交換器(103)を流れる。室外熱交換器(103)では、冷媒が室外空気に放熱して蒸発する。室外熱交換器(103)で蒸発した冷媒は、圧縮機(102)で再び圧縮される。
循環回路(110a)では、内部熱交換器(111)の第2流路(111b)で加熱された循環水が、循環ポンプ(112)によって搬送されて加熱コイル(123)へ送られる。これにより、加熱コイル(123)を流れる水(温水)によって、給湯タンク(91)内の水が加熱される。加熱コイル(123)で放熱した水は、内部熱交換器(111)の第2流路(111b)へ送られ、再び加熱される。以上のようにして、給湯タンク(91)内では温水が生成される。給湯タンク(91)で生成された温水は、お風呂や水道等の利用対象へ供給される。
本実施形態では、このような給湯タンク(91)の内部において、液処理用放電ユニット(50)による水浄化動作が行われる。水浄化動作では、電源(60)から各放電電極(52)に高圧の直流電圧が印加される。これにより、各放電電極(52)から対向電極(53)に向かって放電が行われる。ここで、本実施形態では、カバー部材(71)によって放電電極(52)の放電面側に絞り空間としての貫通穴(74)が形成されており、電流経路の断面積が縮小されている。このため、貫通穴(74)では、電流密度が大幅に上昇する。従って、放電電極(52)の近傍では、周囲に電流が分散してしまうことが回避され、放電電極(52)の近傍の電界強度が大きくなる。その結果、各放電電極(52)から対向電極(53)に向かって安定した放電が行われる。
なお、上記実施形態4では、カバー部材(71)の内部に複数の放電電極(52)を埋設しているが、例えば図19に示すように、一枚の平板状の放電電極(52)をカバー部材(71)の内部に埋設し、放電電極(52)の所定部位を複数の貫通口(74)を介して対向電極(53)に露出させるようにしても良い。また、本実施形態の貫通穴(74)のうち最も小径となる開口部(貫通穴(74)の上端)の開口幅が、0.02mm以上、0.5mm以下とするのが好ましい。
《その他の実施形態》
上記実施形態(各変形例も含む)については、以下のような構成としてもよい。
上記実施形態に係るカバー部材(71)は、放電電極(52)の一部を覆うのものであれば、必ずしも放電電極(52)と接触していなくても良い。この場合にも、放電電極(52)の一部を覆うことで、電流経路における電流密度を高めることができる。
また、上記実施形態に係るカバー部材(71)は、放電電極(52)に対応して該放電電極(52)の一部を覆っている。しかしながら、このカバー部材(71)を対向電極(53)に対応させ、この対向電極(53)の一部を覆うように設けても良い。即ち、対向電極(53)の近傍をカバー部材(71)で覆うことによっても、電流経路の電流密度を上昇させることができる。
また、上記実施形態に係るカバー部材(71)は、放電電極(52)の一部が対向電極(53)に対向するように放電電極(52)を覆っている。しかしながら、放電電極(52)と対向電極(53)との間での電流経路が確保できるのであれば、放電電極(52)の一部を必ずしも対向電極(53)に対向させなくても良い。
また、上記実施形態に係るカバー部材(71)に形成される開口部(72a)の形状は、正円形に限られない。つまり、開口部(72a)の形状は、例えば図20に示すような楕円形であっても良いし、図21に示すような正方形であっても良い。なお、このような開口部(72a)の形状である場合にも、開口部(72a)の開口幅W(即ち、最大開口長)を0.02mm以上0.5mm以下、更に好ましくは0.02mm以上0.3mm以下とすると良い。
また、上記実施形態に係る放電ユニット(50)では、放電電極(52)をプラス電位として対向電極(53)をマイナス電位とすることで、放電電極(52)から対向電極(53)に向かってプラス放電を行うようにしている。しかしながら、放電電極(52)をマイナス電位として対向電極(53)をプラス電位とすることで、放電電極(52)から対向電極(53)に向かってマイナス放電を行うようにしても良い。
また、上記実施形態に係る放電ユニット(50)では、放電電極(52)が1つだけ設けられているが、放電ユニット(50)に複数の放電電極(52)を設けるようにしても良い。また、対向電極(53)の外形が略板状に形成されているが、例えば対向電極(53)を線状ないし棒状としても良いし、対向電極(53)を点形状としても良い。同様に、放電電極(52)を点状、あるいは板状に形成しても良い。
以上説明したように、本発明は、液中で放電を行って液を浄化する液処理用放電ユニットと、この液処理用放電ユニットを備えた調湿装置及び給湯器について有用である。
10 調湿装置
31 除湿ロータ(除湿部)
41 水タンク(貯留部)
43 加湿ロータ(加湿部)
50 放電ユニット(液処理用放電ユニット)
52 放電電極(電極対)
53 対向電極(電極対)
61 電極部(直流電源)
70 電流密度集中部
71 カバー部材(電流密度集中部、絶縁部材)
71a 蓋部(電流密度集中部、絶縁部材、遮蔽部材)
72 嵌合溝
72a 開口部
72b 開口面
74 貫通穴(開口部)
75 ケース部材(電流密度集中部、絶縁部材)
77 遮蔽板(電流密度集中部、絶縁部材、遮蔽部材)
80 気泡発生部(電流密度集中部)
90 給湯器
91 給水タンク

Claims (15)

  1. 液中に設けられる電極対(52,53)と、該電極対(52,53)の間で放電が行われるように該電極対(52,53)に電圧を印加する電源部(61)とを備えた液処理用放電ユニットであって、
    上記電源部は、高圧の直流電源(61)で構成され、
    上記電極対(52,53)間の電流経路の電流密度を上昇させるための電流密度集中部(70)を備えていることを特徴とする液処理用放電ユニット。
  2. 請求項1において、
    上記電流密度集中部は、上記電極対(52,53)の電流経路の近傍に配設される絶縁部材(71,71a,75,77)で構成されていることを特徴とする液処理用放電ユニット。
  3. 請求項2において、
    上記絶縁部材は、電極対(52,53)のうちの少なくとも一方の電極(52)の一部を覆うカバー部材(71)であることを特徴とする液処理用放電ユニット。
  4. 請求項3において、
    上記カバー部材(71)は、軸方向の少なくとも一端が開口する筒状に形成され、
    上記筒状のカバー部材(71)で覆われる電極(52)は、該筒状のカバー部材(71)の内部に嵌合する棒状に形成されていることを特徴とする液処理用放電ユニット。
  5. 請求項4において、
    上記棒状の電極(52)は、先端が上記筒状のカバー部材(71)の一端側の開口面(72b)よりも内方に凹むように配設されていることを特徴とする液処理用放電ユニット。
  6. 請求項3において、
    上記カバー部材(71)には、複数の貫通穴(74)が開口部として形成されていることを特徴とする液処理用放電ユニット。
  7. 請求項2において、
    上記絶縁部材は、上記電極対(52,53)を仕切るように配設されると共に該電極対(52,53)の電流経路を構成するための貫通穴(74)が開口部として形成される遮蔽部材(71a,77)であることを特徴とする液処理用放電ユニット。
  8. 請求項4乃至7のいずれか1つにおいて、
    上記開口部(72a,74,75a,75b)の開口幅が、0.5mm以下であることを特徴とする液処理用放電ユニット。
  9. 請求項4乃至8のいずれか1つにおいて、
    上記開口部(72a,74,75a,75b)の開口幅は、0.02mm以上であることを特徴とする液処理用放電ユニット。
  10. 請求項2において、
    上記絶縁部材は、上記電極対(52,53)を内部に収容すると共に液が流通可能な流通口(75a,75b)が形成されるケース部材(75)であることを特徴とする液処理用放電ユニット。
  11. 請求項2乃至10のいずれか1つにおいて、
    上記絶縁部材(71,71a,75,77)は、セラミックス材料で構成されていることを特徴とする液処理用放電ユニット。
  12. 請求項1において、
    上記電流密度集中部(70)は、上記電極対(52,53)の電流経路に気泡を供給する気泡発生部(80)であることを特徴とする液処理用放電ユニット。
  13. 水を貯留する貯留部(41)と、該貯留部(41)の水を空気中へ付与する加湿部(43)と、該貯留部(41)の水を浄化するための液処理用放電ユニット(50)とを備えた調湿装置であって、
    上記液処理用放電ユニット(50)は、請求項1乃至12のいずれか1つの液処理用放電ユニットで構成されていることを特徴とする調湿装置。
  14. 空気中の水分を捕捉して空気を除湿する除湿部(31)と、該除湿部(31)で捕捉した水が回収される貯留部(41)と、該貯留部(41)の水を浄化するための液処理用放電ユニット(50)とを備えた調湿装置であって、
    上記液処理用放電ユニット(50)は、請求項1乃至12のいずれか1つの液処理用放電ユニットで構成されていることを特徴とする調湿装置。
  15. 加熱された水が貯留される給水タンク(91)と、該給水タンク(91)内の水を浄化するための液処理用放電ユニット(50)とを備えた給湯器であって、
    上記液処理用放電ユニット(50)は、請求項1乃至12のいずれか1つの液処理用放電ユニットで構成されていることを特徴とする給湯器。
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