JP2015188883A - マイクロプラズマ用ネット状電極及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】より細かな粉塵を効率よく捕集でき、かつ殺菌効果を有する安価なマイクロプラズマ用ネット状電極を提供すること。【解決手段】樹脂繊維の表面に導電体を被覆して導電体コーティング繊維とし、該導電体コーティング繊維を織成して第１ネット状電極及び第２ネット状電極とし、通気性を有する絶縁層の一方の面に第１ネット状電極を積層し、他方の面に第２ネット状電極を積層することを特徴とするマイクロプラズマ用ネット状電極とする。【選択図】図１

Description

本発明は、エアコンや空気清浄機などの通気口などに取り付けて使用するマイクロプラズマ用ネット状電極であって、詳しくは、空気中の微細な粉塵などを効率よく集塵することができ、脱臭性も併せもったマイクロプラズマ用ネット状電極及びその製造方法に関するものである。

近年の健康指向の高まりにあって、現在では生活必需品ともなっているエアコンや空気清浄機のエアフィルタにおいても、種々の方法により空気中に浮遊している粉塵などの異物を除去している。この種のエアフィルタは、一般的には熱可塑性樹脂製のフィラメントからなるネットであって、ネットの編み目に風にのって浮遊してきた粉塵を引っかけて捕集し、空気中の粉塵を除去するものである。
このため、吸込み側のフィルタ近傍に針状電極やタングステンワイヤーに直流の高電圧を印加することによりコロナ放電を発生させ、プラスイオンあるいはマイナスイオンが充満する中をたばこの煙などの微細粒子の粉塵を流入させて、プラスまたはマイナスに帯電させ、風下にフィルタを配置し吸着させるようにしている。

例えば、特許文献１（特開２００３−１０７３１号公報）には、樹脂製のフィルタ枠の吸込口側に針状の放電電極を設け、放電電極と対向し通気可能なアース電極を設け、アース電極の風下側に設けられてなるフィルタによりフィルタ装置を形成し、フィルタ装置が装着されることにより放電電極にマイナスの高電圧が印加され、アース電極にアースが接続されるようにして空気調和機の空気流路配設した電気集塵ユニットが記載されている。

特開２００３−１０７３１号公報

しかしながら、上記のようなフィルター、電極間距離が大きいため、高電圧を付与する必要があり、省エネ性に劣る。また、オゾン発生の可能性もあり、日常的に用いるエアフィルタとして問題がある。さらに、電気集塵式の空気清浄装置を搭載した場合には、高電圧部の周辺が不必要に帯電することで粉塵が吸着し、美観を損ね、定期的な清掃が必要という課題を有していた。
これらの問題を解決するため、放電ユニットの表面に導電性樹脂を用いたり、使用樹脂に界面活性剤、導電性繊維、金属粉などを配合したりして、帯電と粉塵の蓄積を抑制することもできるが、製造コストの増加を招くという問題があった。

本発明の目的は、より細かな粉塵を効率よく捕集でき、かつ殺菌効果を有する安価なマイクロプラズマ用ネット状電極を提供することである。
また、本発明の他の目的は、通気性を有するネット状の電極構造とし、このネット状電極間にプラズマを生成させるとともに、これによって通過する空気の殺菌処理をするとともに、通過する空気中の粉塵の捕集を同時に行うことができるマイクロプラズマ用ネット状電極、及びその製造方法を提供することである。

（１）本発明のマイクロプラズマ用ネット状電極は、プラズマを生成するとともに空気中の粉塵を捕集するネット状電極であって、通気性を有する絶縁層と、前記絶縁層の一方の面に積層された通気性を有する第１ネット状電極と、この絶縁層の他方の面に積層された通気性を有する第２ネット状電極と、を備え、前記第１ネット状電極及び第２ネット状電極は、そのネット状電極を形成する樹脂繊維に導電体コーティイングが施されていることを特徴とする。
（２）本発明のマイクロプラズマ用ネット状電極は、上記（１）において、前記導電体コーティングが、銅、銀又はステンレスであることを特徴とする。
（３）本発明のマイクロプラズマ用ネット状電極の製造方法は、プラズマを生成するとともに空気中の粉塵を捕集するネット状電極の製造方法であって、樹脂繊維の表面に導電体を被覆して導電体コーティング繊維とし、該導電体コーティング繊維を織成して第１ネット状電極及び第２ネット状電極とし、通気性を有する絶縁層の一方の面に第１ネット状電極を積層し、他方の面に第２ネット状電極を積層することを特徴とする。

本発明のマイクロプラズマ用ネット状電極は、導電体コーティング繊維からなるネット状電極に低電圧を印加してマイクロプラズマを発生させることにより、空気の殺菌、消臭とともに、粉塵の引き寄せをおこなって、効率のよい捕集ができる。

本発明のマイクロプラズマ用ネット状電極の構成を示す概略図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。 本発明のマイクロプラズマ用ネット状電極の構成を示す分解斜視図である。 実施例のマイクロプラズマ用ネット状電極を用いた評価を示すグラフである。

本発明のマイクロプラズマ用ネット状電極１は、図１及び図２に示すように、その表面に導電体のコーティングが施された樹脂繊維１１、２１を、通気性を備えるメッシュ状に形成された２枚の電極（第１ネット状電極１０，第２ネット状電極２０）と、２枚のネット状電極１０，２０の間に介在させた絶縁層３０とから構成されている。
また、第１ネット状電極１０，絶縁層３０、及び第２ネット状電極２０を積層したその周縁を上下枠で挟むように、例えば、ＡＢＳ（アクリロニトリルブタジエンスチレン）樹脂からなるフレーム４０で周囲を成型加工し、ネット状電極の弛みを緊張させることにより、エアコンや空気清浄機などに取り付ける。
なお、図１には、平面板状のマイクロプラズマ用ネット状電極１を記載しているが、その形態を円筒状とすることもできる。その場合は、図１の平面板状のマイクロプラズマ用ネット状電極を丸めて円筒状とし、その円筒状の内部に空気を導入し、ネット状電極の外面から浄化した空気を取り出す方式である。
なお、本発明で「マイクロプラズマ」という用語は、例えば、２００Ｖ〜２ｋＶの低電圧で生成させるプラズマをいう。

＜導電体のコーティング＞
繊維を形成する樹脂は通常絶縁体であるが、本発明では、この樹脂繊維の表面を導電性金属などの導電性物質で被覆して導電体コーティング繊維としている。

＜樹脂繊維＞
導電体コーティング繊維の芯材となる樹脂繊維１１，２１としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、テフロン（登録商標）、ＡＢＳ樹脂、ＡＳ樹脂、アクリル樹脂、などが挙げられるが、本発明においてはいずれも使用できる。
また、ポリエチレンとしては、エチレンが重合した最も単純な構造をもつ高分子であり、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、超低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、超高分子量ポリエチレン、があるが、いずれも使用可能である。ポリエチレンは、エチレンのホモポリマーのみならず、エチレンを主体とするプロピレンやブテン−１などのα−オレフィンとの共重合体であってもよい。ポリエチレンのメルトインデックス（ＭＩ）は、０．１〜１００、好ましくは０．２〜８０とすることが多い。なお、ＭＩとあるのは、温度１９０℃、荷重２１６０ｇ、オリフィス孔径２．０９２ｍｍの条件で１０分間押し出した試料の質量をｇ数で表わしたものである。

ポリプロピレンは、プロピレンを重合させたポリマーであり、プロピレンのホモポリマーのみならず、プロピレンを主体とするエチレン、ブテン−１などのα−オレフィンとの共重合体であってもよい。ポリプロピレンのメルトフローレート（ＭＦＲ）は０．３〜４００、好ましくは０．５〜２００とする。

ポリプロピレンの代表例は、融点がたとえば１５０℃以上のプロピレン単独重合体であり、そのような高融点のポリプロピレンを芯材とする複合フィラメントは、紡糸性、延伸性、物性（強度、寸法安定性）などの点において特に好ましい。なお、メルトフローレート（ＭＦＲ）とは、温度２３０℃、荷重２１６０ｇ、オリフィス孔径２．０９２ｍｍの条件で１０分間押し出した試料の質量をｇ数で表わしたものである。

＜樹脂繊維の太さ＞
メッシュ状のネット状電極１０，２０を構成する樹脂繊維１１，２１の太さとしては、特に限定されず、適宜、決定されるものであるが、通常、直径５０〜４００μｍ程度であることが好ましい。

＜コーティングされる導電性物質＞
樹脂繊維１１，２１の表面に被覆（コーティング）される導電性物質の種類としては、導電性を有していればよく、銅、銀、鉄、タングステン、モリブデン、マンガン、チタン、クロム、ジルコニウム、ニッケル、白金、パラジウム、あるいはこれらの合金が挙げられる。好ましくは、銅、ニッケル、ステンレスなどが挙げられる。また、カーボン、導電性高分子、カーボンナノチューブ等も用いることができる。
樹脂繊維１１，２１の表面に導電体を被覆する導電体コーティング方法としては、真空蒸着、乾式めっき、湿式めっきなどが挙げられる。

＜ネット状電極＞
このように導電体をコーティングされた樹脂繊維を、平織り、蜂の巣織りなどの織成工法で、通気性のある網の目状に加工してネット状電極とする。このようなネット状電極を２枚（第１ネット状電極１０、第２ネット状電極２０）用意するとともに、この２枚のネット状電極の間に絶縁層３０を挟んで、１組のマイクロプラズマ用ネット状電極を構成する。

このように得られる導電体コーティングを施した樹脂繊維は、編織物となってネット状電極とともにエアフィルタを形成するものであり、編織組織として一般的な組織、具体的には織布にあっては、平織、もじり織、模紗織、からみ織等が挙げられる。また、エアフィルタとして要求される弾力性、柔軟性、通風性、捕集性に加えて取扱いにおける寸法安定性の点で、特に繊度が８０〜５００ｄｒの繊維材料からなる蜂巣織構造体（ＪＩＳ−Ｌ０２０６−１９７６の繊維用語（織物部門）参照）とすることが好ましい。
なお、蜂巣織構造体は、スルザー型織機などによって一連に織成でき、表裏面に凹凸部が形成された立体的な構造を特徴とするもので、本発明のネット状電極においては、経緯の織成密度として３０〜７５本／インチとすることができる。

＜絶縁層＞
上記１組のマイクロプラズマ用ネット状電極の間に挟む絶縁層３０としては、不導体でかつ通気性があればよく、例えば、ＰＥＴ、ＰＥＮ、ポリエステル、ナイロン、テフロン（登録商標）、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリプロピレンなどの樹脂が挙げられる。また、繊維布、不織布、紙、可撓性セラミックスなども適用可能である。
この絶縁層３０は通気性があればよく特にその形態を特定するものではないが、例えば、フィルムに多数の貫通孔を形成したもの、網の目状に織成したもの、スリットを形成したものなどが挙げられる。
また、厚みは特定するものではないが、第１ネット状電極１０及び第２ネット状電極２０間で生成されるプラズマ生成時における絶縁破壊に耐える程度の厚みを有していればよく、適宜決定されるものである。

＜マイクロプラズマ用ネット状電極＞
次に、第１ネット状電極１０、第２ネット状電極２０を、それぞれ、フレーム４０に設けた接続端子４１，４２と接触させて外部のプラズマ生成電圧発生装置（図示せず）と接続する。これにより、電圧発生装置で発生させた２００ｖ〜２ｋｖ程度の電圧を、第１ネット状電極１０、第２ネット状電極２０間に印加することができる。
このようにして、ネット状電極を構成する樹脂繊維の表面に導電体コーティングが施されていることにより、空気中に浮遊する粉塵のほとんどが電荷を帯びている（わずかにプラスに帯電している）状態であるため、ネット状電極での粉塵の捕集効率を向上することができるとともに、併せて、通過する空気をマイクロプラズマを用いて処理することで、通過する空気の殺菌もできる。
さらに、マイクロプラズマを用いるので、有害なオゾンの生成が抑制され、人体により優しい環境で通過する空気の殺菌が可能となる。

＜電圧印加＞
本発明における第１ネット状電極１０及び第２ネット状電極２０間への印加電圧は、絶縁層３０の絶縁性を確保するため、プラズマ電極への印加電圧としては低電圧である２００Ｖ〜２ｋＶとすることが好ましい。印加電圧が２００Ｖ未満では、第１ネット状電極及び第２ネット状電極間に、十分なプラズマ生成が困難な場合があり、一方、２ｋＶを超えると基板や保護層の絶縁破壊が生ずるので好ましくない。

次に、実施例をあげて本発明をさらに詳細に説明する。
＜実施例１＞
マイクロプラズマ用ネット状電極は、厚み５０μｍの不織布製の絶縁層３０を介して、
第１ネット状電極１０、第２ネット状電極２０を積層した。
第１ネット状電極１０、第２ネット状電極２０を構成する導電体コーティング繊維は、ポリプロピレン製樹脂繊維の表面に銅を蒸着したものを用い、これを蜂の巣織りしたものを用いた。
このマイクロプラズマ用ネット状電極を樹脂製の２５Ｌボックス内に配設し、第１ネット状電極１０、第２ネット状電極２０間に低電圧１ｋｖのマイクロプラズマ電圧を印加した。
この２５Ｌボックス内に、別途用意した喫煙装置よりタバコ５本分の煙を含んだ空気を吹き込み、ボックス内に設置した撹拌用ファンによってマイクロプラズマ用ネット状電極に通し、この２５Ｌボックス内の空気の粉塵濃度を測定した。
その結果を図３に示す。
図３において、縦軸は、このマイクロプラズマ用ネット状電極を通過した空気中の粉塵濃度（ｍｇ／ｍｌ）を示し、横軸は測定を開始してからの経過時間である。
図３に示す上の線は、マイクロプラズマ用ネット状電極に電圧を印加しないで測定した結果であり、下の線は、マイクロプラズマ用ネット状電極に電圧を印加して測定した結果である。
この結果から、マイクロプラズマ用ネット状電極に電圧を印加した場合は、マイクロプラズマ用ネット状電極によって通過する空気中の粉塵を捕集でき、マイクロプラズマ用ネット状電極に電圧を印加しない場合に比べ、極めて効率よく空気の清浄化ができたことが分かる。

本発明のマイクロプラズマ用ネット状電極は、通過する空気を殺菌することができるとともに、粉塵の捕集効果があり、空調機、空気清浄機、掃除機等の機能性フィルタとして広く用いることができ、産業上の利用可能性が高い。

１：マイクロプラズマ用ネット状電極
１０：第１ネット状電極
１１：樹脂繊維
２０：第２ネット状電極
２１：樹脂繊維
３０：絶縁層
４０：フレーム
４１：接続端子
４２：接続端子

Claims (3)

1. プラズマを生成するとともに空気中の粉塵を捕集するネット状電極であって、
   通気性を有する絶縁層と、
   前記絶縁層の一方の面に積層された通気性を有する第１ネット状電極と、
   この絶縁層の他方の面に積層された通気性を有する第２ネット状電極と、を備え、
   前記第１ネット状電極及び第２ネット状電極は、そのネット状電極を形成する樹脂繊維に導電体コーティイングが施されていることを特徴とするマイクロプラズマ用ネット状電極。
2. 前記導電体コーティングが、
   銅、銀又はステンレスであることを特徴とする請求項１に記載のマイクロプラズマ用ネット状電極。
3. プラズマを生成するとともに空気中の粉塵を捕集するネット状電極の製造方法であって、
   樹脂繊維の表面に導電体を被覆して導電体コーティング繊維とし、
   該導電体コーティング繊維を織成して第１ネット状電極及び第２ネット状電極とし、
   通気性を有する絶縁層の一方の面に第１ネット状電極を積層し、
   他方の面に第２ネット状電極を積層することを特徴とするマイクロプラズマ用ネット状電極の製造方法。