JP2013247976A

JP2013247976A - 活性種発生ユニットおよびこれを用いた活性種発生装置

Info

Publication number: JP2013247976A
Application number: JP2012122730A
Authority: JP
Inventors: Jun Inagaki; 純稲垣; Mariko Kimura; 真理子木村
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2012-05-30
Filing date: 2012-05-30
Publication date: 2013-12-12

Abstract

【課題】本発明は活性種の発生量の減少を抑制する活性種発生ユニットおよび活性種発生装置を提供することを目的とする。
【解決手段】空気流入口１３ａおよび空気流出口１３ｂを有するケース１３と、このケース１３内の空気流入口１３ａと空気流出口１３ｂを結ぶ送風通路内に、その先端側を挿入した放電電極１５と、ケース１３内において、放電電極１５の先端側に所定間隔をおいて対向配置した導電部１７と、導電部１７と放電電極１５とに電圧を印加する電源部２とを備え、電源部２から導電部１７と放電電極１５間に流す電流を一定に制御する制御部２０を設けたことを特徴とする。したがって、雰囲気が低湿になっても、活性種の発生量の減少を抑制することができるのである。
【選択図】図４

Description

本発明は、室内空間の除菌や脱臭等を行う活性種発生装置に用いる活性種発生ユニットおよび活性種発生装置に関するものである。

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。

従来のこの種、活性種発生装置は、ケースと、放電電極と、この放電電極に対向する対向電極と、これらの放電電極と対向電極とに電圧を印加する電源部と、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）。

特開２００６−３２０６１３号公報

上記従来の活性種発生装置では、放電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。

このような構成において、雰囲気が低湿の場合、電源部から導電部と放電電極間に流す電流が低下し、活性種の発生量が減少するという課題があった。

そこで、本発明は、活性種の発生量の減少を抑制することを目的とするものである。

そして、この目的を達成するために本発明は、空気流入口および空気流出口を有するケースと、このケース内の前記空気流入口と空気流出口を結ぶ送風通路内に、その先端側を挿入した放電電極と、前記ケース内において、前記放電電極の先端側に所定間隔をおいて対向配置した導電部と、前記導電部と前記放電電極とに電圧を印加する電源部とを備え、前記電源部から前記導電部と前記放電電極間に流す電流を一定に制御する制御部を設けたことを特徴とし、これにより所期の目的を達成するものである。

以上のように本発明は、空気流入口および空気流出口を有するケースと、このケース内の前記空気流入口と空気流出口を結ぶ送風通路内に、その先端側を挿入した放電電極と、前記ケース内において、前記放電電極の先端側に所定間隔をおいて対向配置した導電部と、前記導電部と前記放電電極とに電圧を印加する電源部とを備え、前記電源部から前記導電部と前記放電電極間に流す電流を一定に制御する制御部を設けたことを特徴とするので、活性種の発生量の減少を抑制することができる。

すなわち、本発明の活性種発生ユニットおよび活性種発生装置においても、雰囲気が低湿の場合、電源部から導電部と放電電極間に流す電流が低下し、活性種の発生量が減少してしまう。

しかしながら、本発明は、上述のごとく、電源部から導電部と放電電極間に流す電流を一定に制御する制御部を設けたので、雰囲気が低湿の場合に、電源部から導電部と放電電極間に流す電流が低下しても、制御部によって、導電部と放電電極とに印加する電圧値を上昇させ、電流値を一定に制御する。

したがって、雰囲気が低湿になっても、電源部から導電部と放電電極間に流す電流値は実質的に変化せず、その結果として活性種の発生量の減少を抑制することができるのである。

本発明の実施の形態１における活性種発生装置の使用例を示す斜視図同活性種発生装置の断面図同活性種発生装置に用いる活性種発生ユニットの断面図同活性種発生ユニットの分解斜視図同活性種発生ユニットの放電電極を示す正面図同放電電極の使用前状態を示す図同放電電極の使用前表面状態を示すＥＤＸ分析図同放電電極の使用後の状態を示す図同放電電極の使用後表面状態を示すＥＤＸ分析図

（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。

図１には、活性種発生装置１の外観図が示されている。

この活性種発生装置１は、室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。

図１では、風にのせて衣類やカーテンに活性種を放出することにより、衣類に付着したにおいの脱臭や除菌などの効果を発現させている。

図２は、図１における活性種発生装置１の断面を示している。

活性種発生装置１は、吸気口３と排気口４を有する本体ケース５と、この本体ケース５内に設けられた活性種発生ユニット６と、送風手段７と、電源部２とを備えている。

本体ケース５は、略箱形状で天面に排気口４を備え、側面に吸気口３を設けている。

この吸気口３に対向して、送風手段７を備えている。

この送風手段７は、スクロール形状のケーシング８と、このケーシング８内に設けた電動機９と、この電動機９によって回転する羽根１０とから形成している。

ケーシング８は、側面には円形状の吸込口１１を、天面には吐出口１２を備えている。ケーシング８の吸込口１１が、本体ケース５の吸気口３に対向している。

ケーシング８の吐出口１２と、本体ケース５の排気口４との間の風路に活性種発生ユニット６を設けている。室内の空気は、送風手段７によって、本体ケース５の吸気口３から吸い込まれ、活性種発生ユニット６を介して、排気口４から室内へ送風される。

なお、図２では活性種発生ユニット６を送風経路に沿って上方に開口部を備える位置にしているが、発生する活性種が風にのって室内に送風されればよく、活性種発生ユニット６の位置や向きは、この場所には限定されない。例えば活性種発生ユニット６自体は本体ケース５内の送風経路外に設置し、活性種の放出口を送風経路に備える配置でもよい。活性種発生ユニット６を送風手段７の上流に配置してもよい。また、活性種発生ユニット６を複数備えてもよい。

活性種発生ユニット６は、図３、図４に示すように、筒形状のケース１３と、このケース１３の空気流入口１３ａ（図３の下方および側面）と、下方からこのケース１３内に、その先端側を挿入した円柱形状の放電電極１５と、この放電電極１５の先端側に所定間隔をおいて対向配置した平板形状の絶縁性基板１４とを備えている。絶縁性基板１４の放電電極１５に対向する面には、半導電性の皮膜が備えられている。

図４に示すように、絶縁性基板１４は、放電電極１５の先端側に対向する部分に円形の孔である孔部１６を備えている。

絶縁性基板１４の放電電極１５側には、リング形状の導電部１７を備え、この導電部１７の角部には、対向電極１８を有している。

なお、絶縁性基板１４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。また、対向電極１８を設けず、導電部１７を対向電極としてもよい。

なお、通常セラミックは絶縁体であり表面抵抗は、１０¹⁰Ω／□以上であるが、本実施形態では、表面に半導電性の皮膜を備えているため、半導電性皮膜の表面抵抗は１０⁶から１０¹⁰Ω／□となっている。

半導電性の皮膜を備える方法としては、適度な導電性を有するインキを印刷して乾燥させる方法、適度な導電性を有する材料を蒸着する方法などが挙げられ、前記表面抵抗の範囲内に制御できれば、特に方法は限定されない。

表面抵抗率の測定方法は以下の２種類の方法があり、本実施の形態では方法１で行った。

方法１は、円柱状の主電極と主電極の周りを取り囲むようにリング状の対電極をそれぞれの距離が一定となるように試験片上に置き、主電極と試験片の間には接触抵抗を減らすために、導電性ゴムを挟む。次に主電極はアース側、対電極には１０００Ｖを印加し、その間に流れる電流を測定し表面抵抗Ｒを算出し、試験片上で電流の流れる方向の距離Ｌと、電流の流れ方向と垂直方向の電極の長さＷから表面抵抗率ρｓを求める方法である。

ρｓ＝Ｒ×Ｌ／Ｗ
表面抵抗率の単位は［Ω／□］または単に［Ω］を使用するが、本特許では、単なる抵抗値との区別が容易な［Ω／□］を用いている。

方法２は、試験片の両側に平行に一定の距離を置いて同じ長さの導電性テープを貼り付け、それぞれのテープは方法１における主電極と対電極となり、同様に主電極となる側にはアースへ、対電極となる側には１０００Ｖを印加して、その間に流れる電流から算出した表面抵抗Ｒと、導電性テープ間の距離Ｌと、導電性テープの長さＷより表面抵抗率を測定する。

導電部１７は、図３、図４に示すように、絶縁性基板１４とケース１３との間に位置するものである。導電部１７および対向電極１８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。導電部１７および対向電極１８の表面抵抗は、１０^-1Ω／□以下であることが望ましい。

これら絶縁性基板１４と、導電部１７とは、筒形状のケース１３の他端開口部に嵌る固定蓋１９によって、ケース１３に固定されるものである。対向電極１８と放電電極１５には電源部２から電圧を印加する構成である。

なお、放電電極１５の放電を受ける電極として、半導電性の皮膜を備えた絶縁性基板１４および導電部１７および対向電極１８からなる構成を説明したが、電極として対向電極１８のみを用いてもよい。すなわち、絶縁性基板１４と同形状で穴径のみが大きい平板状の導電性金属を使って対向電極１８としてもよい。

また、固定蓋１９には、空気流出口１３ｂが形成されている。

以上の構成において、図５に示すように、放電電極１５にマイナスの電圧、導電部１７および対向電極１８にプラスの電圧を印加した場合について説明を行う。

図４のように、放電電極１５にマイナスの電圧、導電部１７および対向電極１８にプラスの電圧を印加すると、対向電極１８と放電電極１５間でコロナ放電が発生し、このコロナ放電の力でＯＨラジカル（活性種の一例）が発生する（空気中の水分活用）。

そして、この活性種が、図２のごとく、活性種発生ユニット６内に送風される風に乗って、本体ケース５の排気口４から、室内に供給される。

以上の説明で、基本的な構造が理解されたところで、以下、本実施形態における最も大きな特徴点について説明する。

本実施形態における特徴点は、図２、図４に示すように、制御部２０を設けた点である。この制御部２０は、電源部２から導電部１７と放電電極１５間に流す電流を一定に制御するのである。なお、定電流制御の構成および作用については、例えば特開昭４２−７８８０号公報に記載された一般的なものを使用している。

すなわち、電源部２から導電部１７と放電電極１５間に流す電流を一定に制御する制御部を設けたので、雰囲気が低湿の場合に、電源部２から導電部１７と放電電極１５間に流す電流が低下しても、制御部２０によって、導電部１７と放電電極１５とに印加する電圧値を上昇させ、電流値を一定に制御する。

したがって、雰囲気が低湿になっても、電源部２から導電部１７と放電電極１５間に流す電流値は実質的に変化せず、その結果として活性種の発生を安定させることができるのである。

更に、放電電極１５にマイナスの電圧、導電部１７および対向電極１８にプラスの電圧を印加すると、対向電極１８と放電電極１５間でコロナ放電が発生し、このコロナ放電の力でＯＨラジカル（活性種の一例）が発生する（空気中の水分活用）と共に、イオン風が発生する。このイオン風は、放電電極１５の先端に発生する気流で、この気流は、放電電極１５の先端方向に流れるのである。ここで制御部２０は、電源部２から導電部１７と放電電極１５間に流す電流を一定に制御するので、この気流の風速も実質的に一定に保たれることになる。これにより、放電電極１５の先端では、一定の風速の気流が常に流れるので、放電電極１５の先端に付着する汚れが一定の割合で吹き飛ばされ続け、放電電極１５の先端が汚れ難いと考えられる。

また、放電電極１５は、円柱状で、その先端側が先端に向かうに従って徐徐にその直径が、小さくなる円錐形としたものであり、先端は、この図５（ａ）に示す如く、半球状面としたものである。

その具体的な、製造方法については、まず、円柱状の放電電極１５の先端側を、その先端が、尖った円錐形とする。

次に、その尖った先端部分を研磨することでこの図８（ａ）に示す如く、半球状面としたものである。

このように、先端が半球状面となった放電電極１５においては、その円錐部分（先端から後方に広がった部分）、および半球状面部分（先端部分）に、極めて小さな研磨痕が、縦横斜めと、定まらない状態となっている。

つまり、上述した最初の先端側を尖らせた円錐形とする研磨では、その円錐面に、先端側に向かう溝の深い研磨痕だけが存在した状態となっていたが、本実施形態の如く、放電電極１５の先端面を、半球状面にする研磨を行なえば、上述した先端側に向かう溝の深い研磨痕は削り取られ、その先端の半球状面部分も含めて、前記先端側に向かう溝の深い研磨痕は実質的に消失した状態となる。

すなわち、放電電極１５は、円柱形状で、その先端側が先端に向かうに従って徐徐にその直径が、小さくなる円錐形としたものであり、先端は、この図８（ａ）に示す如く、半球状面となり、このように、先端が半球状面となった放電電極１５の円錐部分においては、極めて小さな研磨痕が、縦横斜めと、定まらない状態となっているのである。

さて、このような放電電極１５の使用前の状態で、その先端側のＥＤＸ分析を行ったものが、図６、図７である。

図６は電子顕微鏡像であり、放電電極１５の先端側は上述した半球状面となっている。

勿論、使用前の状態であるので、この先端側は上述した半球状面にも、付着物質は観測されない。

図７は放電電極１５における先端側の半球状面をＥＤＸ分析したものである。

この実施形態では、放電電極１５をステンレスで形成したので、図７においても、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｉが多量に検出されている。

これに対して図８、図９は１０００時間のコロナ放電を実行した状態を示している。

図８、図５（ｂ）からも理解されるように、放電電極１５の先端側半球状面部分には、付着物質が存在する。

つまり、放電電極１５がマイナス状態となっているので、空気中に浮遊する物質が吸引（衝突状態で）され、その結果として放電電極１５の先端側半球状面部分に、付着物質が存在することとなるのである。

これを、ＥＤＸ分析したものが、図９であり、分析した部分においては、図７で多量に検出されたＦｅ、Ｃｒ、Ｎｉが減少し、逆にＳｉ、Ｎａ、Ｃｌ、Ｋ、Ｓ、Ｃの量が大幅に増加している。

このうち、Ｓｉ、Ｓ等は絶縁物なので、放電を阻害する物質となる。

また、Ｎａ、Ｃｌ、Ｋ、Ｃ等は、それ自体は導電性ではあるが、この図８からも理解されるようにＯが増加しており、それらは酸化された状態（Ｃは有機物状態となる）となっているので、これらも絶縁性となり、放電を阻害する物質となる。

したがって、この状態になると、コロナ放電は減少すると思われたが、本実施形態品では、コロナ放電の発生は減少せず、活性種の発生を安定させることができた。

また、図５（ｃ）は６００００時間経過時の放電電極１５を示したものであるが、このときには、上述したように、空気中に浮遊する物質が衝突状態で吸引されたことにより、放電電極１５の先端側半球状面部分は後端部側へと後退することになる。

勿論、図５（ｂ）で示した１０００時間使用時でも、放電電極１５の先端側半球状面部分は後端部側へと後退しているが、後退すればその先端側半球状面部の面積は増加するようになっている。

すなわち、本実施形態の放電電極１５は、上述のごとく、金属製柱状体の先端側を、先端に向かうにしたがって徐々にその直径が小さくなる円錐形状とし、かつ先端は、研磨による半球状面としたものであるので、長時間使用により、その先端部が後退すればする程、この先端面の面積は大きくなり、しかも半球状面は保持された状態となる。

したがって、図５（ｂ）（ｃ）のごとく、この先端面での電気不良導体膜（空気中浮遊物質により形成される）の面積が広くなっても、放電可能な面積の減少は実質的に発生せず、その結果としてコロナ放電の発生は減少せず、活性種の発生量の減少を抑制することができるのである。

以上のように本発明は、空気流入口および空気流出口を有するケースと、このケース内の前記空気流入口と空気流出口を結ぶ送風通路内に、その先端側を挿入した放電電極と、前記ケース内において、前記放電電極の先端側に所定間隔をおいて対向配置した導電部と、前記導電部と前記放電電極とに電圧を印加する電源部とを備え、前記電源部から前記導電部と前記放電電極間に流す電流を一定に制御する制御部を設けたことを特徴とするので、活性種の発生を安定させることができる。

したがって、空気清浄機や活性種発生装置としての活用が期待される。

１活性種発生装置
２電源部
３吸気口
４排気口
５本体ケース
６活性種発生ユニット
７送風手段
８ケーシング
９電動機
１０羽根
１１吸込口
１２吐出口
１３ケース
１３ａ空気流入口
１３ｂ空気流出口
１４絶縁性基板
１５放電電極
１６孔部
１７導電部
１８対向電極
１９固定蓋
２０制御部

Claims

空気流入口および空気流出口を有するケースと、このケース内の前記空気流入口と空気流出口を結ぶ送風通路内に、その先端側を挿入した放電電極と、前記ケース内において、前記放電電極の先端側に所定間隔をおいて対向配置した導電部と、前記導電部と前記放電電極とに電圧を印加する電源部とを備え、前記電源部から前記導電部と前記放電電極間に流す電流を一定に制御する制御部を設けたことを特徴とする活性種発生ユニット。
前記放電電極は、金属製柱状体の先端側を、先端に向かうにしたがって徐々にその直径が小さくなる円錐形状とし、かつ先端は、研磨による半球状面となったことを特徴とする請求項１記載の活性種発生ユニット。
前記金属製柱状体をステンレスによって形成した請求項２記載の活性種発生ユニット。
前記金属製柱状体は、円柱状とした請求項２または３に記載の活性種発生ユニット。
電源部から、放電電極には、導電部に対してマイナス側の電圧を印加する構成とした請求項４記載の活性種発生ユニット。
吸気口と排気口を有する本体ケース内に、送風手段と、請求項４または５記載の活性種発生ユニットとを設け、前記送風手段により前記本体ケースの吸気口から吸込んだ空気を、前記活性種発生ユニットに送り、この活性種発生ユニットで発生した活性種を含んだ空気を前記排気口から吹出す構成とした活性種発生装置。