JP2011233467A

JP2011233467A - 放電装置

Info

Publication number: JP2011233467A
Application number: JP2010105137A
Authority: JP
Inventors: Masaharu Machi; 昌治町; Junpei Oe; 純平大江; Yukiyasu Asano; 幸康浅野; Hiroshi Suda; 洋須田; Yasuhiro Komura; 泰浩小村
Original assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2010-04-30
Filing date: 2010-04-30
Publication date: 2011-11-17

Abstract

【課題】ＯＨラジカル同士が反応して生成されたＨ_２Ｏ_２を再びＯＨラジカル化することができる。
【解決手段】放電電極１と、この放電電極１に高電圧を印加する電圧印加部２とを備えた放電装置３である。放電電極１がＦｅ又はＭｎ又はＣｏの何れかを含む材料で形成してある。
【選択図】図１

Description

本発明は、放電装置に関するものである。

従来から、特許文献１等により静電霧化装置が知られている。静電霧化装置は、霧化電極と、霧化電極に水を供給する供給手段とを備え、霧化電極に高電圧を印加することで霧化電極に保持された水を静電霧化してナノメータサイズの帯電微粒子水を生成する。

この静電霧化装置が生成するナノメータサイズの帯電微粒子水は、ＯＨラジカル（ヒドロキシラジカル）のようなラジカル（活性種）を含んでいる。ラジカルは、反応性、酸化力を有している有効成分で、このラジカルによる酸化作用で脱臭効果や、ウイルス、カビ菌の除菌、アレルゲン物質等の不活性化効果などがある。

また、放電電極に高電圧を印加して放電によりマイナスイオン又はプラスイオンを生成させる空気イオン発生装置も知られている。

この空気イオン発生装置は、静電霧化装置に比べると、ラジカルの生成量は少ないが、放電により空気中の水分を基にしてＯＨラジカルのようなラジカルが生成するといわれている。

特開２００６−６８７１１号公報

しかしながら、生成したＯＨラジカルは、ＯＨラジカル同士が反応することでＨ_２Ｏ_２（過酸化水素）になってしまう。

このＨ_２Ｏ_２もある程度の酸化力があって、脱臭、除菌効果を発揮する有効成分であると言えるが、ＯＨラジカルに比べると酸化力が弱い。したがって、生成させたＯＨラジカル同士が反応してＨ_２Ｏ_２になると、その分、脱臭、除菌として作用するＯＨラジカル量が少なくなって、除菌性能等が相対的に低下するという問題がある。

本発明は、上記の従来例の問題点に鑑みて発明したもので、その目的とするところは、ＯＨラジカル同士が反応して生成されたＨ_２Ｏ_２を再びＯＨラジカル化することができる放電装置を提供するにある。

本発明の放電装置は、放電電極と、この放電電極に高電圧を印加する電圧印加部とを備えた放電装置において、前記放電電極がＦｅ又はＭｎ又はＣｏの何れかを含む材料で形成してあることを特徴とする。

ここで、前記Ｆｅ又はＭｎ又はＣｏの何れかを含む材料で形成した放電電極に水を供給する水供給手段を備え、高電圧の印加により前記放電電極に供給された水を静電霧化して帯電微粒子水を生成させることが好ましい。

また、放電装置が、放電電極と、この放電電極に水を供給する水供給手段と、放電電極に高電圧を印加する電圧印加部とを備え、この高電圧の印加により前記放電電極に供給された水を静電霧化して帯電微粒子水を生成させる放電装置において、前記放電電極に供給される水にＦｅ又はＭｎ又はＣｏの何れかのイオンを含んでいることを特徴とするものであってもよい。

ここで、前記水供給手段が、タンク部内の水を前記放電電極に供給するものであり、このタンク部内の水中に、前記Ｆｅ又はＭｎ又はＣｏの何れかの金属と、この金属よりもイオン化傾向の小さい別の金属を入れ、前記Ｆｅ又はＭｎ又はＣｏの何れかの金属が負極、この金属よりもイオン化傾向の小さい別の金属が正極となる電池機構を備えたものである

本発明は、放電電極に高電圧を印加すること生成するＯＨラジカル同士が反応して酸化力の弱いＨ_２Ｏ_２になるが、放電の際にＦｅ又はＭｎ又はＣｏの何れかのイオンが同時に生成することで、Ｈ_２Ｏ_２がＦｅ又はＭｎ又はＣｏの何れかのイオンと反応して再びＯＨラジカル化することができ、除菌性能や脱臭性能などが向上する。

本発明の一実施形態の概略構成図である。同上の他の実施形態の概略構成図である。同上の更に他の実施形態の概略構成図である。同上の更に他の実施形態の概略構成図である。

以下、添付図面に示す実施形態を説明する。

放電装置３は放電電極１に高電圧を印加してイオンと同時にＯＨラジカル（ヒドロキシラジカル）のようなラジカル（活性種）を発生させるものであり、静電霧化装置３ａと、空気イオン発生装置３ｂとがある。
図１、図２、図３に示す実施形態は、放電装置３が静電霧化装置３ａの場合の一実施形態を示している。

静電霧化装置３ａは、放電電極１と、放電電極１に水を供給する水供給手段４と、放電電極１に高電圧を印加する電圧印加部２を備えている。

図１、図２に示す実施形態では静電霧化装置３ａの放電電極１をＦｅ又はＭｎ又はＣｏの何れかを含む材料で形成している。

まず、図１に示す実施形態から説明する。この図１に示す実施形態は、水供給手段４をペルチェユニット１０のような冷却手段で構成した例を示している。

絶縁性を有する略筒状をした本体ケース１１の内部を仕切りで仕切り、本体ケース１１内の仕切りで仕切った片側半分に水供給手段であるペルチェユニット１０を内装し、本体ケース１１内の他の片側半分が静電霧化室となっている。

ペルチェユニット１０は、一対のペルチェ回路板を、互いの回路が向き合うように対向させ、多数列設してある熱電素子を両ペルチェ回路板間で挟持すると共に隣接する熱電素子同士を両側の回路で電気的に接続している。そして、ペルチェ入力リード線を介して熱電素子に通電すると、一方のペルチェ回路板側から他方のペルチェ回路板側に向けて熱が移動するように構成している。

一方の側のペルチェ回路板の外側には冷却部１２を接続している。また、他方の側のペルチェ回路板の外側には放熱部１３を接続しており、実施形態では放熱部１３として放熱フィンの例を示している。

ペルチェユニット１０の冷却部１２側に放電電極１の後端部を接続し、放電電極１を本体ケース１１内の仕切りに設けた孔を貫通して静電霧化室内に突出している。

筒状をした本体ケース１１の先端開口部に環状をした対向電極１４を設け、放電電極１と対向電極１４との間に電圧印加部２で高電圧を印加するようなっている。

静電霧化装置３ａを運転すると、ペルチェユニット１０に通電されて冷却部１２が冷却され、冷却部１２が冷却されることで放電電極１が冷却され、空気中の水分を結露して放電電極１の先端部に水（結露水）を供給する。このように放電電極１の先端部に水が供給された状態で上記放電電極１の先端部に供給された水に高電圧を印加することで、該高電圧により放電電極１に供給された水の水面が局所的に錐状に盛り上がり、テーラーコーンが形成される。テーラーコーンが形成されると、該テーラーコーンの先端に電荷が集中してこの部分における電界強度が大きくなって、更にテーラーコーンを成長させる。このようにテーラーコーンが成長し該テーラーコーンの先端に電荷が集中して電荷の密度が高密度となると、テーラーコーンの先端部分の水が大きなエネルギー（高密度となった電荷の反発力）を受ける。このように、テーラーコーンの先端部分の水が大きなエネルギーを受けると、表面張力を超えて分裂・飛散（レイリー分裂）を繰り返してマイナスに帯電したナノメータサイズの帯電微粒子水が大量に生成する。この帯電微粒子水にはＯＨラジカル（ヒドロキシラジカル）のようなラジカル（活性種）を含んでいる。

ここで、上記のように放電電極１に高電圧を印加すると、放電電極１の先端に供給された水が静電霧化されてＯＨラジカルのようなラジカルを含む帯電微粒子水を生成すると同時に、放電電極１をＦｅ又はＭｎ又はＣｏの何れかを含む材料で形成しているので、放電電極１が放電によりスパッタリングされて、Ｆｅ又はＭｎ又はＣｏが原子もしくはイオンの状態となって生成して空気中に放出される。

生成した帯電微粒子水に含まれるＯＨラジカルのようなラジカルは、反応性、酸化力が強いので、静電霧化装置３ａから放出空間に放出されると、脱臭、除菌、アレルゲン物質の不活性化効果等を行う。

ところで、静電霧化により生成されたＯＨラジカルの一部は、ＯＨラジカル同士が反応してＨ_２Ｏ_２になる。このＨ_２Ｏ_２はある程度の酸化力があって、ある程度の脱臭、除菌、花粉の不活性化の効果を有しているが、ＯＨラジカルに比べると、反応力、酸化力が弱い。したがって、ＯＨラジカルの一部がＨ_２Ｏ_２として生成される分、ＯＨラジカル量が少なくなって、除菌性能等が低下する。

しかしながら、上記のように、Ｈ_２Ｏ_２の生成と同時に、Ｆｅ又はＭｎ又はＣｏが原子もしくはイオンの状態となって生成して空気中に放出されるので、Ｈ_２Ｏ_２がＦｅ又はＭｎ又はＣｏと反応することで、再びＯＨラジカル化する。このように、Ｈ_２Ｏ_２を、より反応性、酸化力の強いＯＨラジカルとして再生成することで、脱臭、除菌、花粉などの不活性化の効果を更に向上させることができる。

Ｈ_２Ｏ_２がＦｅ又はＭｎ又はＣｏと反応して再びＯＨラジカル化するのは、以下のようにして行われる。

Ｆｅ^２＋＋Ｈ_２Ｏ_２＝Ｆｅ^３＋＋ＯＨ⁻＋ＯＨ
Ｍｎ^２＋＋２Ｈ_２Ｏ_２＝Ｍｎ^４＋＋２ＯＨ⁻＋２ＯＨ
Ｃｏ^２＋＋Ｈ_２Ｏ_２＝Ｃｏ^３＋＋ＯＨ⁻＋ＯＨ
静電霧化装置３ａにおける放電電極１の先端に水を供給する水供給手段４として、図１に示す実施形態においては、空気中の水分を冷却手段で冷却して結露水を放電電極１の先端部に供給する例で説明したが、必ずしもこれの例にのみ限定されない。

図２にはタンク部５内に溜めた水を毛細管現象で放電電極１の先端部に供給する例を示している。

放電電極１は水を毛細管現象で搬送できるように、多孔質に形成したり、小孔やスリットを形成している。また、この放電電極１は前述の実施形態と同様に放電電極１をＦｅ又はＭｎ又はＣｏの何れかを含む材料で形成する。なお、毛細管現象で放電電極１の先端部に供給するに当たって、放電電極１は図２のように縦向きのものに限定されず、横向き、あるいは斜めを向いていてもよい。

また、図示を省略しているが、Ｆｅ又はＭｎ又はＣｏの何れかを含む材料で形成した放電電極１の先端部に水を供給するに当たって、加圧により供給したり、あるいは、重力を利用して流下又は滴下することで供給するものであってもよい。

これらの各例においても、放電電極１をＦｅ又はＭｎ又はＣｏの何れかを含む材料で形成する。放電電極１をＦｅ又はＭｎ又はＣｏの何れかを含む材料で形成することによる作用、効果は前述の図１に示す実施形態と同様であるので、詳細な説明は省略する。

次に、放電装置３が静電霧化装置３ａの場合の他の実施形態を図３に基づいて説明する。

図３において、水供給手段４が、Ｆｅ又はＭｎ又はＣｏのイオンを含んだタンク部５内の水を放電電極１に毛細管現象や加圧により供給するようになっている。

タンク部５内の水中に、Ｆｅ又はＭｎ又はＣｏの何れかの金属６と、この金属６よりもイオン化傾向の小さい別の金属７（例えばＣｕ）を入れ、この両金属６、７を導線８で接続することで、Ｆｅ又はＭｎ又はＣｏの何れかの金属６が負極、この金属６よりもイオン化傾向の小さい別の金属７が正極となる電池機構（いわゆるボルタの電池と同じ原理の電池機構）を構成している。

このような電池機構を構成することで、負極であるＦｅ又はＭｎ又はＣｏの何れかの金属６から水中にＦｅ又はＭｎ又はＣｏの何れかのイオンが析出し、タンク部５内の水がＦｅ又はＭｎ又はＣｏの何れかのイオンを含んだ水となる。

そして、このＦｅ又はＭｎ又はＣｏの何れかのイオンを含んだ水を放電電極１の先端に供給し、高電圧を印加して静電霧化することで、ＯＨラジカル（ヒドロキシラジカル）のようなラジカル（活性種）を含んだナノメータサイズの帯電微粒子水が生成する。この場合、Ｆｅ又はＭｎ又はＣｏの何れかのイオンを含んだ水を静電霧化するので、静電霧化に伴い水に含まれたＦｅ又はＭｎ又はＣｏの何れかのイオンも放出される。

ここで、前述の実施形態と同様に、静電霧化により生成されたＯＨラジカルの一部は、ＯＨラジカル同士の反応によりＨ_２Ｏ_２になるが、同時にＦｅ又はＭｎ又はＣｏの何れかのイオンも放出されるので、Ｈ_２Ｏ_２がＦｅ又はＭｎ又はＣｏのイオンと反応することで、再びＯＨラジカル化する。

これにより、放出空間に放出されるＨ_２Ｏ_２の量を少なくし、反応性、酸化力の強いＯＨラジカルの量を多くできて、より反応性、酸化力の強いＯＨラジカルにより、脱臭、除菌、花粉などの不活性化の効果を更に向上させることができる。

次に、本発明の更に他の実施形態につき図４に基づいて説明する。

本実施形態は、放電装置３が、放電電極１に高電圧を印加して放電によりマイナスイオン又はプラスイオンを生成させる空気イオン発生装置３ｂの場合の一実施形態を示している。

本実施形態においては、空気イオン発生装置３ｂの放電電極１をＦｅ又はＭｎ又はＣｏの何れかを含む材料で形成している。電圧印加部２により放電電極１と対向電極１４との間に高電圧を印加すると、空気放電が行われ、空気中の水分を基にしてＯＨラジカル（ヒドロキシラジカル）を生成する。この際同時に、放電電極１をＦｅ又はＭｎ又はＣｏの何れかを含む材料で形成しているので、放電電極１が放電によりスパッタリングされて、Ｆｅ又はＭｎ又はＣｏが原子もしくはイオンの状態となって生成して空気中に放出される。

そして、生成されたＯＨラジカルは、一部のＯＨラジカル同士が反応してＨ_２Ｏ_２になるが、前述の図１の実施形態で述べたように、Ｈ_２Ｏ_２がＦｅ又はＭｎ又はＣｏと反応することで、再びＯＨラジカル化する。

したがって、本実施形態においても、ＯＨラジカル同士が反応して生成されるＨ_２Ｏ_２を、再びより反応性、酸化力の強いＯＨラジカルとして再生成することで、脱臭、除菌、花粉などの不活性化の効果を更に向上させることができる。

なお、前述のいずれの実施形態においても、対向電極１４を設けた例で説明しているが、対向電極１４を設けない場合であってあってもよい。

１放電電極
２電圧印加部
３放電装置
４水供給手段
５タンク部
６金属
７金属

Claims

放電電極と、この放電電極に高電圧を印加する電圧印加部とを備えた放電装置において、前記放電電極がＦｅ又はＭｎ又はＣｏの何れかを含む材料で形成してあることを特徴とする放電装置。
前記Ｆｅ又はＭｎ又はＣｏの何れかを含む材料で形成した放電電極に水を供給する水供給手段を備え、高電圧の印加により前記放電電極に供給された水を静電霧化して帯電微粒子水を生成させることを特徴とする請求項１記載の放電装置。
放電電極と、この放電電極に水を供給する水供給手段と、放電電極に高電圧を印加する電圧印加部とを備え、この高電圧の印加により前記放電電極に供給された水を静電霧化して帯電微粒子水を生成させる放電装置において、前記放電電極に供給される水にＦｅ又はＭｎ又はＣｏの何れかのイオンを含んでいることを特徴とする放電装置。
前記水供給手段が、タンク部内の水を前記放電電極に供給するものであり、このタンク部内の水中に、前記Ｆｅ又はＭｎ又はＣｏの何れかの金属と、この金属よりもイオン化傾向の小さい別の金属を入れ、前記Ｆｅ又はＭｎ又はＣｏの何れかの金属が負極、この金属よりもイオン化傾向の小さい別の金属が正極となる電池機構を備えたものであることを特徴とする請求項３記載の放電装置。