JP4529209B2

JP4529209B2 - ガス分解装置

Info

Publication number: JP4529209B2
Application number: JP36363099A
Authority: JP
Inventors: 康訓松井; 洋須田; 良典才ノ本
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-12-22
Filing date: 1999-12-22
Publication date: 2010-08-25
Anticipated expiration: 2019-12-22
Also published as: JP2001170439A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、室内の空気の清浄化等に用いるガス分解装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、空気中に含まれる臭いガス（例えば、たばこ３臭気といわれるアンモニア、アセトアルデヒド、酢酸）を放電によって分解するガス分解装置が提案されており、これを粉塵の除去を行なう室内空気清浄器に具備させて脱臭も行なうようにしたものも提案されている。このようなガス分解装置は、ガスが流通するガス流路に一対の放電板を対向させて設けて放電板間を放電発生部として形成するものであって、放電板間に印加して放電発生部に放電を起こすと共に放電発生部にガス（ガスを含む空気）を導入することによって、放電発生部で生じた活性種（酸素ラジカルやイオンや電子など）でガスを分解（酸化分解）するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来からある上記のようなガス分解装置では、放電発生部の放電で臭いガスを分解する能力の高い活性種が生成される他に、活性種にまで至っていない励起分子が多数生成されるが、この励起分子は臭いガスの分解にあまり関与していない。そのため、ガス分解装置のガス分解性能が不十分であった。
【０００４】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、ガスの分解能力が低い励起分子をガスの分解能力の高い活性種にして活性種の量を増加させることによって、ガスの分解性能を高くすることができるガス分解装置を提供することを目的とするものである。
【０００５】
また、本発明は、電気集塵機能を合わせ持つガス分解装置を提供することを目的とするものである。
【０００６】
本発明の請求項１に係るガス分解装置は、ガス流路１に共通接地部２を有し、ガス流路１に対して直列に配置された複数個の放電発生部３を具備し、多孔を有する波形の放電板７で共通接地部２を形成し、放電板７に対向してガス流路１の上流と下流に放電線８を配置し、放電板７と放電線８の間を放電発生部３として形成して成ることを特徴とするものである。
【０００７】
本発明の請求項２に係るガス分解装置は、請求項１の構成に加えて、放電発生部３として交流電圧の印加で放電する交流放電発生部４と直流電圧の印加で放電する直流放電発生部５とを少なくとも一つずつ具備し、交流放電発生部４を直流放電発生部５の上流側に配置して成ることを特徴とするものである。
【０００８】
本発明の請求項３に係るガス分解装置は、請求項１の構成に加えて、放電発生部３として交流電圧の印加で放電する交流放電発生部４を少なくとも二つ具備し、一方の交流放電発生部４を他方の交流放電発生部４の上流側に配置して成ることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明の請求項４に係るガス分解装置は、請求項１の構成に加えて、放電発生部３としてパルス電圧の印加で放電するパルス放電発生部６と直流電圧の印加で放電する直流放電発生部５とを少なくとも一つずつ具備し、パルス放電発生部６を直流放電発生部５の上流側に配置して成ることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の請求項５に係るガス分解装置は、請求項１の構成に加えて、放電発生部３としてパルス電圧の印加で放電するパルス放電発生部６を少なくとも二つ具備し、一方のパルス放電発生部６を他方のパルス放電発生部６の上流側に配置して成ることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の請求項６に係るガス分解装置は、請求項１の構成に加えて、放電発生部３として直流電圧の印加で放電する直流放電発生部５を少なくとも二つ具備し、一方の直流放電発生部５を他方の直流放電発生部５の上流側に配置して成ることを特徴とするものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００１５】
図１にガス分解装置の参考例を示す。ガス分解装置は臭いガス（臭いガスを含む空気）が流通するガス流路１に配置されるものであって、放電板７、上流側放電電極１２、下流側放電電極１３、上流側電源１４、下流側電源１５を具備して形成されている。放電板７は多数の貫通孔１１が設けられて板状に形成されるものであって、例えば、パンチングメタルや金網などを用いることができる。尚、図１に示す放電板７は、パンチングメタルのような孔あき金属板である。放電板７は貫通孔１１の貫通方向とガスの流通方向（図１に矢印で示す）をほぼ合致させた状態でガス流路１に配設されている。また、放電板７は接地されており、放電のための接地電極として形成されているが、上流側放電電極１２と下流側放電電極１３の両方が接地電極として利用する共通接地部２として形成されている。
【００１６】
上流側放電電極１２と下流側放電電極１３は、複数本の略丸棒状（断面略円形）の放電線８を上下に並べて形成されるものであり、各放電線８は放電板７の表面と略平行となるように配設されている。また、上流側放電電極１２は放電板７と所定の間隔を介して放電板７よりも上流側（ガスが流れてくる方向）に配置されていると共に下流側放電電極１３は放電板７と所定の間隔を介して放電板７よりも下流側（ガスが流れていく方向）に配置されている。そして、上流側放電電極１２と放電板７の間の空間、及び下流側放電電極１３と放電板７の間の空間がそれぞれ放電発生部３として形成されているが、上流側放電電極１２と放電板７の間の放電発生部３は放電板７よりも上流側に位置する上流側放電発生部１６として、また、下流側放電電極１３と放電板７の間の放電発生部３は放電板７よりも下流側に位置する下流側放電発生部１７としてそれぞれ形成されている。従って、これら上流側放電発生部１６と下流側放電発生部１７は放電板７を介してガス流路１のガスの流通方向に対して直列に真っ直ぐ並べて配置された状態となっている。放電板７及び放電線８の材質は金属等の導電特性を有する導電材料であれば何でもよいが、例えば、ステンレス鋼材やタングステン材などを用いることができる。
【００１７】
上流側電源１４は上流側放電発生部１６に放電を発生させる大きさの電圧を印加することができる高圧電源が用いられており、また、下流側電源１５は下流側放電発生部１７に放電を発生させる大きさの電圧を印加することができる高圧電源が用いられている。そして、上流側電源１４は導体３０により上流側放電電極１２の各放電線８と放電板７に電気的に接続されていると共に下流側電源１５は導体３１により下流側放電電極１３の各放電線８と放電板７に電気的に接続されている。
【００１８】
上記のように形成されるガス分解装置を用いて臭いガスの分解を行なうにあたっては次のようにして行なう。まず、上流側電源１４により上流側放電発生部１６に電圧を印加して放電を発生させると共に下流側電源１５により下流側放電発生部１７に電圧を印加して放電を発生させる。この放電により上流側放電発生部１６と下流側放電発生部１７に活性種と活性種に至らない励起分子が生成される。次に、ガス（ガスを含む空気）を上流側放電電極１２の上流側から放電線８の間を通過させて上流側放電発生部１６内に導入する。ここで臭いガスの一部が上流側放電発生部１６で生成された活性種により分解（酸化分解）されて無臭のガスとなる。この後、臭いガスは放電板７の貫通孔１１を通過して下流側放電発生部１７内に導入されるが、この時、上流側放電発生部１６で生成された励起分子もガスの流れにより貫通孔１１を通過して下流側放電発生部１７内に導入されることになり、上流側放電発生部１６から導入された励起分子が下流側放電発生部１７内の放電により活性種となり、下流側放電発生部１７内の活性種の量が増大する。この後、下流側放電発生部１７内に導入された臭いガスの一部が下流側放電発生部１７内の活性種により分解されて無臭のガスとなる。このようにして大部分の臭いガスが無臭のガスに分解された後、無臭のガスが下流側放電電極１３の下流側へと放電線８の間を通過して導出される。
【００１９】
上記のように本参考例では、ガス流路１に上流側放電発生部１６と下流側放電発生部１７を並べて設けたので、ガス流路１を流通する臭いガスが上流側放電発生部１６から下流側放電発生部１７へと順に通過していくことによって、上流側放電発生部１６で生成された励起分子を下流側放電発生部１７に導入し、ガスの分解能力が低い励起分子をガスの分解能力の高い活性種にして下流側放電発生部１７における活性種の量を増大させることができ、ガスの分解性能を高くすることができるものである。
【００２０】
また、上記の従来例では十分な活性種を作り出すために非常に高い周波数の電圧を印加したり非常に高い電圧を印加したりしなければならず、そのために高価な電源が必要となってコストの点でも問題を有していたが、本発明では、上流側電源１４と下流側電源１５の一つずつについては、非常に高い周波数の電圧を印加したり非常に高い電圧を印加したりすることができるものを使用する必要がなく、高価な電源が不要となって安価に形成することができるものである。しかも、周波数を高くするとエネルギー損失が大きくなるが、本発明では、周波数を低くすることができるので、エネルギー効率を高めることができるものである。尚、上記の実施例では二つの放電発生部３を形成したが、放電発生部３を三つ以上形成しても良い。
【００２１】
図２に他の参考例を示す。このガス分解装置は図１のものにおいて、上流側電源１４として交流電圧を発生する交流電源２０を使用している。そして、上流側放電電極１２は交流電源２０で発生する交流電圧を上流側放電発生部１６に印加するための交流印加放電電極２１として形成されており、また、上流側放電発生部１６は交流印加放電電極２１からの交流電圧の印加で放電が発生する交流放電発生部４として形成されている。
【００２２】
また、下流側電源１５としては直流電圧を発生する直流電源２２を使用している。そして、下流側放電電極１３は直流電源２２で発生する直流電圧を下流側放電発生部１７に印加するための直流印加放電電極２３として形成されており、また、下流側放電発生部１７は直流印加放電電極２３からの直流電圧の印加で放電が発生する直流放電発生部５として形成されている。その他の構成は図１のものと同様に形成されている。
【００２３】
この実施の形態は上記と同様にしてガスの分解を行なうことができるものであるが、上流側電源１４として交流電源２０を使用することによって、上流側放電発生部１６を交流電圧の印加で放電が発生する交流放電発生部４として形成するので、後述のガス分解装置よりもガス分解性能を高くすることができるものである。
【００２４】
図３に他の参考例を示す。このガス分解装置は図１のものにおいて、上流側電源１４と下流側電源１５として交流電圧を発生する交流電源２０を使用している。そして、上流側放電電極１２は上流側の交流電源２０で発生する交流電圧を上流側放電発生部１６に印加するための上流側の交流印加放電電極２１として形成されており、また、上流側放電発生部１６は上流側の交流印加放電電極２１からの交流電圧の印加で放電が発生する上流側の交流放電発生部４として形成されている。さらに、下流側放電電極１３は下流側の交流電源２０で発生する交流電圧を下流側放電発生部１７に印加するための下流側の交流印加放電電極２１として形成されており、また、下流側放電発生部１７は下流側の交流印加放電電極２１からの交流電圧の印加で放電が発生する下流側の交流放電発生部４として形成されている。その他の構成は図１のものと同様に形成されている。
【００２５】
この実施の形態は上記と同様にしてガスの分解を行なうことができるものであるが、上流側電源１４と下流側電源１５として交流電源２０を使用するので、電圧や周波数等の放電条件が同等の単一電源にすることができ、放電条件の管理を容易に行なうことができるものである。
【００２６】
図４に他の参考例を示す。このガス分解装置は図１のものにおいて、上流側電源１４としてパルス電圧を発生するパルス電源２５を使用している。そして、上流側放電電極１２はパルス電源２５で発生するパルス電圧を上流側放電発生部１６に印加するためのパルス印加放電電極２６として形成されており、また、上流側放電発生部１６はパルス印加放電電極２６からのパルス電圧の印加で放電が発生するパルス放電発生部６として形成されている。
【００２７】
また、下流側電源１５としては直流電圧を発生する直流電源２２を使用している。そして、下流側放電電極１３は直流電源２２で発生する直流電圧を下流側放電発生部１７に印加するための直流印加放電電極２３として形成されており、また、下流側放電発生部１７は直流印加放電電極２３からの直流電圧の印加で放電が発生する直流放電発生部５として形成されている。その他の構成は図１のものと同様に形成されている。
【００２８】
この実施の形態は上記と同様にしてガスの分解を行なうことができるものであるが、上流側電源１４としてパルス電源２５を使用するので、上流側放電発生部１６において、ガス分解率に対する電力消費効率を高くすることができ、省電力化を図ることができるものである。
【００２９】
図５に他の参考例を示す。このガス分解装置は図１のものにおいて、上流側電源１４と下流側電源１５としてパルス電圧を発生するパルス電源２５を使用している。そして、上流側放電電極１２は上流側のパルス電源２５で発生するパルス電圧を上流側放電発生部１６に印加するための上流側のパルス印加放電電極２６として形成されており、また、上流側放電発生部１６は上流側のパルス印加放電電極２６からのパルス電圧の印加で放電が発生する上流側のパルス放電発生部６として形成されている。さらに、下流側放電電極１３は下流側のパルス電源２５で発生するパルス電圧を下流側放電発生部１７に印加するための下流側のパルス印加放電電極２６として形成されており、また、下流側放電発生部１７は下流側のパルス印加放電電極２６からのパルス電圧の印加で放電が発生する下流側のパルス放電発生部６として形成されている。その他の構成は図１のものと同様に形成されている。
【００３０】
この実施の形態は上記と同様にしてガスの分解を行なうことができるものであるが、上流側電源１４と下流側電源１５としてパルス電源２５を使用するので、電圧や繰り返し周波数等の放電条件が同等の単一電源にすることができ、放電条件の管理が容易に行なうことができるものであり、しかも、上流側電源１４と下流側電源１５の両方がパルス電源２５であるので、上流側放電発生部１６と下流側放電発生部１７の両方において、ガス分解率に対する電力消費効率を高くすることができ、より省電力化を図ることができるものである。
【００３１】
図６に他の参考例を示す。このガス分解装置は図１のものにおいて、上流側電源１４と下流側電源１５として直流電圧を発生する直流電源２２を使用している。そして、上流側放電電極１２は上流側の直流電源２２で発生するパルス電圧を上流側放電発生部１６に印加するための上流側の直流印加放電電極２３として形成されており、また、上流側放電発生部１６は上流側の直流印加放電電極２３からの直流電圧の印加で放電が発生する上流側の直流放電発生部５として形成されている。さらに、下流側放電電極１３は下流側の直流電源２２で発生する直流電圧を下流側放電発生部１７に印加するための下流側の直流印加放電電極２３として形成されており、また、下流側放電発生部１７は下流側の直流印加放電電極２３からの直流電圧の印加で放電が発生する下流側の直流放電発生部５として形成されている。その他の構成は図１のものと同様に形成されている。
【００３２】
この参考例は上記と同様にしてガスの分解を行なうことができるものであるが、上流側電源１４と下流側電源１５として直流電源２２を使用するので、電圧等の放電条件が同等の単一電源にすることができ、放電条件の管理が容易に行なうことができるものである。しかも、上流側放電発生部１６での放電による副生成物（特に、オゾン）の分解を下流側放電発生部１７での放電で行なうことができ、副生成物を低減することができるものである。
【００３３】
図７に実施の形態の一例を示す。このガス分解装置は図１〜図６のものにおいて、放電板７を厚み方向に蛇行する波形に形成したものである。その他の構成は図１〜図６のものと同様に形成されている。
【００３４】
この実施の形態は上記と同様にしてガスの分解を行なうことができるものであるが、放電板７を厚み方向に蛇行する波形に形成したので、放電板７の表面積が大きくなってガス流路１の断面方向のほぼ全てに亘って放電を発生させることができ、ガスの分解性能を向上させることができるものである。
【００３５】
図８に他の参考例を示す。このガス分解装置は図２、図４、図６のもの、すなわち、下流側電源１５として直流電源２２を用いたものにおいて、下流側放電電極１３の下流側に電気集塵部９を設けたものである。この電気集塵部９は帯電させた粉塵を吸着するものであり、下流側放電発生部１７で帯電される粉塵と逆の極性の電圧が印加されている。また、電気集塵部９は接地されている。
【００３６】
この参考例は上記と同様にしてガスの分解を行なうことができるものであるが、電気集塵部９を設けたので、下流側放電発生部１７の通過によりガス中に含まれている粉塵を帯電させて電気集塵部９で集塵することができ、ガスの分解と共に集塵（除塵）も行なうことができるものである。
【００３７】
尚、上記の図７の実施の形態、および図１〜図６、図８の参考例において、上流側放電電極１２と放電板７の間隔は１３ｍｍ、下流側放電電極１３と放電板７の間隔は８〜１３ｍｍ、交流電圧を用いた場合は放電発生部３に印加される電圧が４ｋＶ以上で周波数が１０ｋＨｚ以上（エネルギー効率や音も考慮に入れると２５ｋＨｚ程度）、直流電圧を用いた場合は放電発生部３に印加される電圧が６．５ｋＶ以上、パルス電圧を用いた場合は放電発生部３に印加される電圧が４ｋＶ以上で繰り返し周波数が１０ｋＨｚ以上（エネルギー効率や音も考慮に入れると２５ｋＨｚ程度）でパルス幅が２〜１０ｍｓｅｃにそれぞれ設定することが好ましいが、これらは装置の大きさや所望のガス分解能力の大きさなどによって、適宜、設計変更可能である。
【００３８】
【発明の効果】
上記のように本発明の請求項１の発明は、ガス流路に共通接地部を有し、前記ガス流路に対して直列に配置された複数個の放電発生部を具備し、多孔を有する波形の放電板で前記共通接地部を形成し、前記放電板に対向してガス流路の上流と下流に放電線を配置し、前記放電板と前記放電線の間を前記放電発生部として形成して成るので、放電板の表面積が大きくなってガス流路の断面方向のほぼ全てに亘って放電を発生させることができ、ガスの分解性能を向上させることができるものである。また、ガスを上流側の放電発生部から下流側の放電発生部に順に通過させて上流側の放電発生部で生成された励起分子を下流側の放電発生部に導入することによって、ガスの分解能力が低い励起分子をガスの分解能力の高い活性種にして下流側の放電発生部における活性種の量を増加させることができ、ガスの分解性能を高くすることができるものである。
【００３９】
また、本発明の請求項２の発明は、放電発生部として交流電圧の印加で放電する交流放電発生部と直流電圧の印加で放電する直流放電発生部とを少なくとも一つずつ具備し、交流放電発生部を直流放電発生部の上流側に配置するので、ガスを上流側の交流放電発生部から下流側の直流放電発生部に順に通過させて交流放電発生部で生成された励起分子を直流放電発生部に導入することによって、ガスの分解能力が低い励起分子をガスの分解能力の高い活性種にして直流放電発生部における活性種の量を増加させることができ、ガスの分解性能を高くすることができるものである。
【００４０】
また、本発明の請求項３の発明は、放電発生部として交流電圧の印加で放電する交流放電発生部を少なくとも二つ具備し、一方の交流放電発生部を他方の交流放電発生部の上流側に配置するので、ガスを上流側の交流放電発生部から下流側の交流放電発生部に順に通過させて上流側の交流放電発生部で生成された励起分子を下流側の交流放電発生部に導入することによって、ガスの分解能力が低い励起分子をガスの分解能力の高い活性種にして下流側の交流放電発生部における活性種の量を増加させることができ、ガスの分解性能を高くすることができるものである。また、両方の交流放電発生部に対して電圧や周波数等の放電条件が同等の単一電源を使用することができ、放電条件の管理を容易に行なうことができるものである。
【００４１】
また、本発明の請求項４の発明は、放電発生部としてパルス電圧の印加で放電するパルス放電発生部と直流電圧の印加で放電する直流放電発生部とを少なくとも一つずつ具備し、パルス放電発生部を直流放電発生部の上流側に配置するので、ガスを上流側のパルス放電発生部から下流側の直流放電発生部に順に通過させてパルス放電発生部で生成された励起分子を直流放電発生部に導入することによって、ガスの分解能力が低い励起分子をガスの分解能力の高い活性種にして直流放電発生部における活性種の量を増加させることができ、ガスの分解性能を高くすることができるものである。
【００４２】
また、本発明の請求項５の発明は、放電発生部としてパルス電圧の印加で放電するパルス放電発生部を少なくとも二つ具備し、一方のパルス放電発生部を他方のパルス放電発生部の上流側に配置するので、ガスを上流側のパルス放電発生部から下流側のパルス放電発生部に順に通過させて上流側のパルス放電発生部で生成された励起分子を下流側のパルス放電発生部に導入することによって、ガスの分解能力が低い励起分子をガスの分解能力の高い活性種にして下流側のパルス放電発生部における活性種の量を増加させることができ、ガスの分解性能を高くすることができるものである。また、両方のパルス放電発生部に対して電圧や繰り返し周波数等の放電条件が同等の単一電源を使用することができ、放電条件の管理を容易に行なうことができるものである。
【００４３】
また、本発明の請求項６の発明は、放電発生部として直流電圧の印加で放電する直流放電発生部を少なくとも二つ具備し、一方の直流放電発生部を他方の直流放電発生部の上流側に配置するので、ガスを上流側の直流放電発生部から下流側の直流放電発生部に順に通過させて上流側の直流放電発生部で生成された励起分子を下流側の直流放電発生部に導入することによって、ガスの分解能力が低い励起分子をガスの分解能力の高い活性種にして下流側の直流放電発生部における活性種の量を増加させることができ、ガスの分解性能を高くすることができるものである。また、両方の直流放電発生部に対して電圧等の放電条件が同等の単一電源を使用することができ、放電条件の管理が容易に行なうことができるものである。しかも、上流側の直流放電発生部での放電による副生成物の分解を下流側の直流放電発生部での放電で行なうことができ、副生成物を低減することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】参考例を示す概略の正面図
【図２】他の参考例を示す概略の正面図
【図３】他の参考例を示す概略の正面図
【図４】他の参考例を示す概略の正面図
【図５】他の参考例を示す概略の正面図
【図６】他の参考例を示す概略の正面図
【図７】本発明の実施の形態の一例を示す概略の正面図
【図８】他の参考例を示す概略の正面図
【符号の説明】
１ガス流路
２共通接地部
３放電発生部
４交流放電発生部
５直流放電発生部
６パルス放電発生部
７放電板
８放電線
９電気集塵部

Claims

ガス流路に共通接地部を有し、前記ガス流路に対して直列に配置された複数個の放電発生部を具備し、多孔を有する波形の放電板で前記共通接地部を形成し、前記放電板に対向してガス流路の上流と下流に放電線を配置し、前記放電板と前記放電線の間を前記放電発生部として形成して成ることを特徴とするガス分解装置。
放電発生部として交流電圧の印加で放電する交流放電発生部と直流電圧の印加で放電する直流放電発生部とを少なくとも一つずつ具備し、交流放電発生部を直流放電発生部の上流側に配置して成ることを特徴とする請求項１に記載のガス分解装置。
放電発生部として交流電圧の印加で放電する交流放電発生部を少なくとも二つ具備し、一方の交流放電発生部を他方の交流放電発生部の上流側に配置して成ることを特徴とする請求項１に記載のガス分解装置。
放電発生部としてパルス電圧の印加で放電するパルス放電発生部と直流電圧の印加で放電する直流放電発生部とを少なくとも一つずつ具備し、パルス放電発生部を直流放電発生部の上流側に配置して成ることを特徴とする請求項１に記載のガス分解装置。
放電発生部としてパルス電圧の印加で放電するパルス放電発生部を少なくとも二つ具備し、一方のパルス放電発生部を他方のパルス放電発生部の上流側に配置して成ることを特徴とする請求項１に記載のガス分解装置。
放電発生部として直流電圧の印加で放電する直流放電発生部を少なくとも二つ具備し、一方の直流放電発生部を他方の直流放電発生部の上流側に配置して成ることを特徴とする請求項１に記載のガス分解装置。