JP2012170622A - Active seed generator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、室内空間の除菌や脱臭を行う活性種発生装置に関するものである。 The present invention relates to an active species generator that performs sterilization and deodorization of an indoor space.
近年、空気中にラジカルなどの活性種を供給し、この活性種による清浄化作用により、この空気を清浄化する活性種発生装置が開発されている。 In recent years, active species generators have been developed that supply active species such as radicals into the air and purify the air by the cleaning action of the active species.
従来のこの種、活性種発生装置は、本体ケースと、針電極と、この針電極に対向する対向電極と、これらの針電極と対向電極とに電圧を印加する電源と、対向電極の表面に設けた吸着手段とを備えた構成であった(例えば特許文献1参照)。 This kind of active species generating device has a main body case, a needle electrode, a counter electrode facing the needle electrode, a power source for applying a voltage to the needle electrode and the counter electrode, and a surface of the counter electrode. It was the structure provided with the provided adsorption | suction means (for example, refer patent document 1).
上記従来の活性種発生装置では、本体ケースと、針電極と、針電極に対向する対向電極と、針電極と対向電極とに放電電圧を印加する電源と、対向電極の表面に設けた吸着手段を備えた構成であった。 In the above-described conventional active species generator, a main body case, a needle electrode, a counter electrode facing the needle electrode, a power source for applying a discharge voltage to the needle electrode and the counter electrode, and an adsorption means provided on the surface of the counter electrode It was the composition provided with.
すなわち、針電極と対向電極間に電圧を印加することで、コロナ放電を行わせ、これによって吸着手段に吸着した水分を分解し、活性種を発生させるようになっていた。 That is, by applying a voltage between the needle electrode and the counter electrode, corona discharge is performed, thereby decomposing water adsorbed on the adsorbing means and generating active species.
このような構成において、コロナ放電によって針電極と対向電極間に流れる電流は、針電極から導電体である対向電極への最短経路となる吸着手段の厚み方向に流れ易いので、針近傍の狭い範囲に集中して電子が流れやすい傾向があった。狭い範囲に電流が集中することによって、集中的に生成した高濃度の活性種が、吸着手段の劣化を起こす可能性があった。また、集中的に生成した活性種が吸着手段を剥離させて針電極と対向電極間で火花放電を発生させる可能性があり、安全性を高めることが求められている。 In such a configuration, the current flowing between the needle electrode and the counter electrode due to corona discharge tends to flow in the thickness direction of the suction means that is the shortest path from the needle electrode to the counter electrode that is a conductor. There was a tendency for electrons to flow easily. When the current is concentrated in a narrow range, there is a possibility that the concentrated active species having a high concentration may cause the adsorption means to deteriorate. In addition, there is a possibility that active species generated in a concentrated manner peel off the adsorbing means and generate a spark discharge between the needle electrode and the counter electrode, and it is required to improve safety.
そこで、本発明は、針電極と対向電極の間の絶縁性を高め、より広い範囲で活性種を生成させることにより、安全性を向上させることを目的とするものである。 Therefore, the present invention aims to improve safety by enhancing the insulation between the needle electrode and the counter electrode and generating active species in a wider range.
そして、この目的を達成するために本発明は、本体ケースと、前記本体ケース内に設けられた絶縁性基板と、前記絶縁性基板から所定距離を隔てて配置された針電極と、前記絶縁性基板に接する対向電極と、前記針電極と前記対向電極とに電圧を印加する電源とを備え、前記絶縁性基板の表面を覆うとともに、前記絶縁性基板の近傍の水分を吸着する吸着手段を設け、前記対向電極は前記吸着手段に接して設けられている構成とし、これにより所期の目的を達成するものである。 In order to achieve this object, the present invention includes a main body case, an insulating substrate provided in the main body case, a needle electrode disposed at a predetermined distance from the insulating substrate, and the insulating material. A counter electrode in contact with the substrate, a power source for applying a voltage to the needle electrode and the counter electrode, and a suction means for covering the surface of the insulating substrate and adsorbing moisture in the vicinity of the insulating substrate are provided. The counter electrode is provided in contact with the adsorbing means, thereby achieving the intended purpose.
以上のように本発明は、本体ケースと、前記本体ケース内に設けられた絶縁性基板と、前記絶縁性基板から所定距離を隔てて配置された針電極と、前記絶縁性基板に接する対向電極と、前記針電極と前記対向電極とに電圧を印加する電源とを備え、前記絶縁性基板の表面を覆うとともに、前記絶縁性基板の近傍の水分を吸着する吸着手段を設け、前記対向電極は前記吸着手段に接して設けられている構成としたものであるので、安全性を高めることができる。 As described above, the present invention includes a main body case, an insulating substrate provided in the main body case, a needle electrode disposed at a predetermined distance from the insulating substrate, and a counter electrode in contact with the insulating substrate. And a power source for applying a voltage to the needle electrode and the counter electrode, the surface of the insulating substrate is covered, and an adsorbing means for adsorbing moisture in the vicinity of the insulating substrate is provided, and the counter electrode is Since it is the structure provided in contact with the said adsorption | suction means, safety | security can be improved.
すなわち、本発明においては、本体ケース内に設けられた絶縁性基板と、絶縁性基板から所定距離を隔てて配置された針電極と、絶縁性基板に接する対向電極と、絶縁性基板の表面を覆うとともに、絶縁性基板の近傍の水分を吸着する吸着手段を設けたことにより、針電極と対向電極間に高電圧が印加された場合でも、針電極と対向電極間を流れる電流は、針電極から絶縁性基板の外周に位置する吸着手段を面方向に流れた後に、対向電極へと到達することになる。 That is, in the present invention, an insulating substrate provided in the main body case, a needle electrode disposed at a predetermined distance from the insulating substrate, a counter electrode in contact with the insulating substrate, and a surface of the insulating substrate. Even when a high voltage is applied between the needle electrode and the counter electrode, the current flowing between the needle electrode and the counter electrode is From, the suction means located on the outer periphery of the insulating substrate flows in the surface direction and then reaches the counter electrode.
つまり、針電極と対向電極間に高電圧が印加された場合でも、針電極と対向電極間の沿面距離が長くなり、電子が吸着手段を介してより長い距離にわたって流れることになるため、瞬間的な短絡による火花放電が起こりにくく、その結果として、安全性の向上が図れるものである。また、針電極と対向電極間の沿面距離が長くなることにより、放電範囲が広がり、より広い範囲から活性種が生成するため、安全性の向上が図れるものである。 That is, even when a high voltage is applied between the needle electrode and the counter electrode, the creepage distance between the needle electrode and the counter electrode becomes long, and electrons flow over a longer distance through the adsorption means. Spark discharge due to a short circuit is unlikely to occur, and as a result, safety can be improved. In addition, since the creeping distance between the needle electrode and the counter electrode is increased, the discharge range is expanded, and active species are generated from a wider range, so that safety can be improved.
(実施の形態1)
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
(Embodiment 1)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1に示すように、部屋1の床2上には、活性種発生装置3が配置されている。
As shown in FIG. 1, an
この活性種発生装置3は、部屋1内の空気中にラジカルなどの活性種を供給することで、この活性種による清浄化作用により、空気を清浄化するものである。
The
図2は、図1における活性種発生装置3の断面図を示している。この活性種発生装置3を起動させると、プラスチック製の本体ケース4側面に設けられた吸込口5から、部屋1内の空気が本体ケース4内に流入する。本体ケース4内に流入した空気は、送風機6により本体ケース4内の上部まで移動する。
FIG. 2 shows a cross-sectional view of the
本体ケース4内の上方には、セラミック又はフッ素などの樹脂製の板状の絶縁性基板7が設けられている。この絶縁性基板7は、支持部材18によって本体ケース4に固定されている。なお、絶縁性基板7の素材は、オゾンやラジカルで腐食されにくい無機系のものであればよく、後述のごとく、例えばセラミック基板や、樹脂基板で形成される。
A plate-like
絶縁性基板7の表面の一部には図3のように、吸着手段8を有している。また、吸着手段8は、水を吸着する平均粒子径0.5マイクロメートルから数十マイクロメートル程度の粒子で構成されたゼオライトなどの吸着剤9を有している。更に、この吸着剤9と、絶縁性基板7を接着するコロイダルシリカなどの接着剤10を有している。
A part of the surface of the
この吸着手段8を構成する吸着剤9は、表面に細孔11を有しているため、接着剤10は、ゼオライトなどの吸着剤9の平均粒子径より小さく、ゼオライトの表面に開いている細孔11よりも大きい平均粒子径であれば良い。また、細孔11を閉塞させなければ、接着剤としてガラス粉や、シリケート化合物を用いてもよい。
Since the
本実施の形態における吸着剤9は、細孔11に空気中の水蒸気を吸着させるものであるが、細孔11が接着剤10の粒子で埋まりにくい平均粒子径であれば、空気中の水蒸気を吸着することができる。なお、吸着剤9は接着剤10よりも平均粒子径が大きいものであっても良い。
The adsorbent 9 in the present embodiment adsorbs water vapor in the air to the
また、本実施の形態では、吸着剤9としてゼオライトを例に挙げたが、吸着剤9は、ナノレベルの細孔11を有し、いわゆるKelvinの毛管凝縮現象により細孔内で水蒸気が凝縮し得るような細孔を有する構造を有する多孔質構造体であれば、シリカ、ゼオライト、デシカイト、アロフィン、イモゴライトなどでも、これらのうちいずれか1つを含むものでも良い。また、粒子間の隙間を利用して水を吸着する、多孔質アルミナ、多孔質シリカ、多孔質チタニアであっても良い。
In the present embodiment, zeolite is used as an example of the adsorbent 9, but the
更に、図2のように、この絶縁性基板7から数ミリメートル〜数十ミリメートル程度の所定距離を隔てて、コロナ放電をさせるSUS針やタングステン針などを用いた針電極12が配置され、さらに、絶縁性基板7には対向電極13が設けられている。
Further, as shown in FIG. 2, a
対向電極13は、SUSなどのステンレス、アルミ、金、銀、銅などで形成されている。なお、これらに限られること無く、導電性の素材であれば良い。
The
図2において、絶縁性基板7は、針電極12の長手方向と略平行状態に配置されている。なお、針電極12と絶縁性基板7は、略平行状態に限らず、針電極12が、その長手方向に対し、絶縁性基板7の表面側に多少傾斜を有していても良い。
In FIG. 2, the
すなわち、針電極12に高電圧をかけることで、絶縁性基板7表面にてラジカルやオゾンや過酸化水素などの活性種が発生する。針電極12と絶縁性基板7を略平行状態にすることにより、針の先端から絶縁性基板の長手方向に向けてイオン風が発生するため、絶縁性基板7の表面に生じた活性種が絶縁性基板7表面から移動し、拡散しやすくなる。
That is, by applying a high voltage to the
この点を、いま少し説明すると、針電極12から絶縁性基板7に向かうコロナ放電の進行方向により、絶縁性基板7の表面に生じた活性種を絶縁性基板7表面から押し出すような作用が期待できるのである。
This point will be explained a little. The action of pushing out the active species generated on the surface of the
なお、本実施の形態では、絶縁性基板7の表面の一部に吸着手段8を有しているが、絶縁性基板7の表面の全部や、側面に吸着手段8を有していても良い。また、吸着手段8は、針電極12に対向するように配置されていても良い。これにより、吸着手段8に吸着された水を効率的に分解することができる。
In the present embodiment, the suction means 8 is provided on a part of the surface of the
絶縁性基板7は図4に示すごとく、吸着手段8に覆われている被覆域(絶縁性基板7の表面全部と、側面の大部分と、裏面の一部)16と、吸着手段8に被われていない非被覆域(絶縁性基板7の裏面の一部と側面の一部)17とを有している。対向電極13は、絶縁性基板7と被覆域16に接しており、被覆域16と非被覆域17との間に位置するものである。
As shown in FIG. 4, the
これにより、針電極12と対向電極13間をながれる電流は、例えば針電極12から絶縁性基板7の表面を覆う吸着手段を流れた後に、その側面を経由し、続いて裏面を流れ、その後ようやく対向電極13へと到達することになり、つまり沿面距離が長いので、その結果として火花放電が起こらず、安全性の向上が図れるものである。
As a result, the current flowing between the
また、針電極12の先端からは、イオン風と呼ばれる気流が発生する。この気流は、針電極12の先端から絶縁性基板7の方向に向かって流れる。この気流方向における絶縁性基板7の風上側には、埃等が付着し易いものである。ここで、絶縁性基板7は図4に示すごとく、吸着手段8に覆われている被覆域(絶縁性基板7の表面全部と、側面の大部分と、裏面の一部)16と、吸着手段8に被われていない非被覆域17とを有していても良い。この非被覆域17は、絶縁性基板7の気流方向における風上側寄りに位置するとよい。これにより、絶縁性基板7の風上側の側面に埃や油脂やカーボン等が付着し、絶縁性が低下しても、この非被覆域17があるので、針電極12と対向電極13間をながれる電流は、針電極12から絶縁性基板7の風上側の側面を経由し、続いて裏面を流れ、対向電極13へと到達することが無く、針電極12から絶縁性基板7の表面を覆う吸着剤を風下側の側面を経由し、続いて裏面を流れ、その後ようやく対向電極13へと到達することになり、つまり沿面距離が長い経路を流れるので、その結果として火花放電が起こらず、安全性の向上が図れるものである。
Further, an air flow called ion wind is generated from the tip of the
なお、本実施の形態では、絶縁性基板7は、セラミック基板であっても、フッ素などの樹脂基板であっても良い。セラミック基板として、シリカ、アルミ、マグネシウムのうちいずれか1つを含む基板であっても、アルミナ基板であっても良い。オゾンやラジカルで腐食されにくい無機系のものあるいはフッ素樹脂であれば良いためである。
In the present embodiment, the insulating
なお、絶縁性基板7の表面を覆う吸着手段8を備えたセラミックの表面抵抗は、106から1010Ω/□であることが望ましい。針電極12と対向電極13間との間に高電圧が印加されたとき、電流は一方の電極から放電されて絶縁性基板7の表面を覆う吸着手段8を伝って他方の電極へと流れる。この際に、本体ケース内に設けられた絶縁性基板と、絶縁性基板から所定距離を隔てて配置された針電極と、絶縁性基板に接する対向電極と、絶縁性基板の表面を覆うとともに、絶縁性基板の近傍の水分を吸着する吸着手段を設けることで、電子が移動する距離であるいわゆる沿面距離が伸びることとなる。これにより火花放電の発生を低減させることができ、安全性が向上するためである。
The surface resistance of the ceramic provided with the suction means 8 that covers the surface of the insulating
図4のように、この針電極12に、電源14により放電電圧をプラス約3〜10KVで印加を行うと、針電極12表面に強い電界が形成される。針電極12にプラスの高電圧が印加されているため、空気中に存在する遊離電子が流れ込む。このとき、対向電極13は、マイナス状態となっているので、その結果、電子が移動することで、対向電極13から針電極12へ電子が流れる。この状態がコロナ放電であって、このコロナ放電の力で後述のごとく、OHラジカル(活性種の一例)が発生する。
As shown in FIG. 4, when a discharge voltage is applied to the
これを、図4のように、針電極12にプラスの電圧を印加した場合について説明を行う。
This will be described for the case where a positive voltage is applied to the
セラミック製の絶縁性基板7と吸着剤9は、接着剤10により接着されている。吸着剤9の表面はナノレベルの細孔を有し、空気中の水分は、この細孔内で水蒸気が凝縮することにより、水分を吸着することが知られている(Kelvinの毛管凝縮現象)。これにより、ゼオライトなどの吸着手段8に、空気中の水分が吸着され、電子が流れやすくなる。針電極12にプラスの高電圧を印加してプラスコロナ放電を行うと、吸着剤9中の電子は、針電極12に強い力で引き寄せられるため、電子が高速で移動する。電子が、吸着剤9の近くに有る酸素分子と衝突すると、酸素分子に電子が一つ増えた状態の酸素分子の陰イオンが発生する。その後、酸素分子陰イオンが、絶縁性基板7の表面に吸着された水分子と反応をすることで、OHラジカルなどの活性種を発生する。吸着した水分の周辺でコロナ放電が起こることにより、水分が電子と反応しやすくなるため、OHラジカルの発生をより行いやすくするものである。
The ceramic insulating
なお、この絶縁性基板7は、長方形の板状であり、針電極12と対向する表面(第1の面)と、裏面(第2の面)と、表面と裏面の外周においてこれらの表裏面に接続された側面(第3の面)を有している。
The insulating
対向電極13は、絶縁性基板7の裏面又は側面に接して設けられているものであっても良い。これにより、針電極12から流れる電子が、絶縁性基板7の表面を伝って流れる際に、電子の移動する距離である、いわゆる沿面距離が伸びることで、火花放電を起こりにくくなる。
The
なお、これに限られること無く、対向電極13を絶縁性基板7の表面に設ける場合には、
十分な沿面距離を確保した状態で配置することが必要となる。
However, the present invention is not limited to this, and when the
It is necessary to arrange in a state where a sufficient creepage distance is secured.
なお、本実施の形態において針電極12は、プラスに印加したものであるが、この針電極12に印加する電圧はプラスであっても、マイナスであっても良い。
In the present embodiment, the
図5のように、針電極12にマイナスの電圧を印加した場合について説明を行う。針電極12に、電源14により放電電圧をマイナス約3〜10KVで印加を行うと、針電極12表面に強い電界が形成される。針電極12にマイナスの高電圧が印加されているため、
空気中に遊離電子が放出される。対向電極13に接した絶縁性基板7は、プラス側となる。その結果、電子が移動することで、対向電極13から針電極12へ電流が流れる。
The case where a negative voltage is applied to the
Free electrons are released into the air. The insulating
図5の針電極12から空気に放出された電子は、対向電極13の強い電界に強い力で引き寄せられるため、電子が高速で移動し、空気中の分子などと衝突する。このとき高速で移動している電子が、空気中の酸素分子と衝突するすると、酸素分子に電子が一つ増えた状態の酸素分子の陰イオンが発生する。その後、酸素分子陰イオンが、絶縁性基板7の表面に吸着された水分子と反応をすることで、OHラジカルが発生する。
Since the electrons released from the
上記のようなマイナスに印加された針電極12からの放電であるいわゆるマイナスコロナ放電を行うことにより、吸着手段8周辺の水分が電子と反応することにより、OHラジカルの発生をより行いやすくするものである。
By performing the so-called minus corona discharge, which is a discharge from the
さらに、このように、針電極12と対向電極13間に吸着手段8を介して面方向に電子が流れるため、沿面距離が長くなり、絶縁性基板7の表面を電流が伝って流れるものである。
Further, in this way, electrons flow in the surface direction between the
以上、図4、図5のようにして発生したOHラジカル(活性種)は、図2の送風機6からの送風により、活性種発生装置3の排気口15から室内へ排出される。このOHラジカルを含む空気を部屋1内に供給することで、空気中の菌を不活化することができる。また、空気中の臭いを分解して取り除くことで、脱臭効果を発揮させることができる。
As described above, the OH radicals (active species) generated as shown in FIGS. 4 and 5 are discharged into the room from the
以上のように本発明は、本体ケースと、前記本体ケース内に設けられた絶縁性基板と、前記絶縁性基板から所定距離を隔てて配置された針電極と、前記絶縁性基板に接する対向電極と、前記針電極と前記対向電極とに電圧を印加する電源とを備え、前記絶縁性基板の表面を覆うとともに、前記絶縁性基板の近傍の水分を吸着する吸着手段を設け、前記対向電極は前記吸着手段に接して設けられている構成としたものであるので、安全性を高めることができる。 As described above, the present invention includes a main body case, an insulating substrate provided in the main body case, a needle electrode disposed at a predetermined distance from the insulating substrate, and a counter electrode in contact with the insulating substrate. And a power source for applying a voltage to the needle electrode and the counter electrode, the surface of the insulating substrate is covered, and an adsorbing means for adsorbing moisture in the vicinity of the insulating substrate is provided, and the counter electrode is Since it is the structure provided in contact with the said adsorption | suction means, safety | security can be improved.
すなわち、本発明においては、本体ケース内に設けられた絶縁性基板と、絶縁性基板から所定距離を隔てて配置された針電極と、絶縁性基板に接する対向電極と、絶縁性基板の表面を覆うとともに、絶縁性基板の近傍の水分を吸着する吸着手段を設けたことにより、針電極と対向電極間に高電圧が印加された場合でも、針電極と対向電極間をながれる電流は、針電極から絶縁性基板の外周に位置する吸着手段を流れた後に、対向電極へと到達することになる。 That is, in the present invention, an insulating substrate provided in the main body case, a needle electrode disposed at a predetermined distance from the insulating substrate, a counter electrode in contact with the insulating substrate, and a surface of the insulating substrate. Even when a high voltage is applied between the needle electrode and the counter electrode, the current flowing between the needle electrode and the counter electrode is not affected by the provision of an adsorption means that covers and adsorbs moisture near the insulating substrate. After flowing through the suction means located on the outer periphery of the insulating substrate, the counter electrode is reached.
つまり、針電極と対向電極間に高電圧が印加された場合でも、針電極と対向電極間の沿面距離が長くなり、電子が吸着手段を介してより長い距離にわたって流れることになるため、瞬間的な短絡による火花放電が起こりにくく、その結果として、安全性の向上が図れるものである。また、針電極と対向電極間の沿面距離が長くなることにより、放電範囲が広がり、より広い範囲から活性種が生成するため、安全性の向上が図れるものである。 That is, even when a high voltage is applied between the needle electrode and the counter electrode, the creepage distance between the needle electrode and the counter electrode becomes long, and electrons flow over a longer distance through the adsorption means. Spark discharge due to a short circuit is unlikely to occur, and as a result, safety can be improved. In addition, since the creeping distance between the needle electrode and the counter electrode is increased, the discharge range is expanded, and active species are generated from a wider range, so that safety can be improved.
したがって、空気清浄機としての活用が期待される。 Therefore, utilization as an air cleaner is expected.
1 部屋
2 床
3 活性種発生装置
4 本体ケース
5 吸込口
6 送風機
7 絶縁性基板
8 吸着手段
9 吸着剤
10 接着剤
11 細孔
12 針電極
13 対向電極
14 電源
15 排気口
16 被覆域
17 非被覆域
18 支持部材
1
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