WO2024111049A1 - 空気清浄機および空気調和装置 - Google Patents
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- H01T23/00—Apparatus for generating ions to be introduced into non-enclosed gases, e.g. into the atmosphere
Definitions
- This disclosure relates to an air purifier and air conditioner equipped with a generation unit that generates chemical species such as discharge products by discharging at high voltage.
- an air purifier that applies a high voltage between electrodes to generate discharge products, which are supplied into the air and then transported to a treatment target such as bacteria or viruses, thereby sterilizing bacteria or inactivating viruses.
- This type of air purifier is equipped with a generator that generates discharge products such as ions.
- An example of a conventional generator is the ion generating device disclosed in Patent Document 1.
- the ion generating device disclosed in Patent Document 1 is equipped with a plurality of rod-shaped discharge electrodes arranged in parallel, a plurality of induction electrodes arranged opposite the plurality of discharge electrodes in the axial direction of the discharge electrodes, and a high voltage application unit that applies a high voltage between the discharge electrodes and the induction electrodes.
- the ion generating device disclosed in Patent Document 1 generates discharge products between a plurality of discharge electrodes and a plurality of opposing electrodes.
- the ion generating device of Patent Document 1 multiple discharge electrodes are charged to the same pole, and many of the discharge products generated from the multiple discharge electrodes are charged to the same pole. Homogeneously charged discharge products repel each other, and there is a risk that the repulsion will cause the discharge products to diffuse and the supply direction will not be determined. For this reason, when the ion device of Patent Document 1 is applied to an air purifier, the discharge products are not transported to the treatment target in a concentration required for killing bacteria or inactivating viruses. Therefore, the air purifier has a problem in that it cannot fully kill bacteria and inactivate viruses (hereinafter referred to as the killing and inactivating virus effect).
- the present disclosure has been made in consideration of these points, and aims to provide an air purifier and air conditioner that can suppress the diffusion of discharge products and improve the sterilization and virus inactivation effects.
- the air conditioning device has the above air purifier, a heat exchanger that exchanges heat between the refrigerant flowing inside and the surrounding air, and a blower that forms an air flow and is positioned upstream of a plurality of first discharge electrodes to supply discharge products into a space, and the air supplied by the blower passes through the heat exchanger, and the air that has passed through the heat exchanger and been conditioned supplies the discharge products into the air.
- the air purifier and air conditioner disclosed herein have a plurality of discharge electrodes that are formed extending in a first direction and are arranged at intervals in a second direction perpendicular to the first direction.
- an induction electrode that forms an electric field between the plurality of first discharge electrodes is arranged at the center of the plurality of first discharge electrodes as viewed in the first direction. Therefore, the air purifier can collect discharge products generated from the plurality of discharge electrodes toward the induction electrode in a direction in which the discharge products approach each other as viewed in the first direction, thereby suppressing the diffusion of the discharge products and increasing their concentration. Therefore, the air purifier can transport the discharge products in a highly concentrated state toward the treatment target, improving the sterilization and virus inactivation effect.
- FIG. 1 is a schematic perspective view of an air purifier according to a first embodiment.
- 2 is a schematic perspective view of the generation unit of the air purifier according to the first embodiment, viewed from below.
- FIG. 2 is a schematic side view of a generation unit of the air purifier according to the first embodiment.
- FIG. 11 is a diagram showing an electric field formed around a first discharge electrode in a comparative example.
- FIG. 4 is a schematic diagram showing the behavior of discharge products in a comparative example.
- 5A and 5B are diagrams illustrating an electric field formed between a first discharge electrode and an induction electrode in the air purifier according to the first embodiment.
- 5A to 5C are schematic diagrams showing the behavior of discharge products in the air purifier according to the first embodiment.
- FIG. 11 is a perspective view showing a modified example of the air purifier according to the first embodiment.
- FIG. 11 is a schematic side view of an air purifier according to a second embodiment.
- 11A and 11B are schematic diagrams showing the behavior of discharge products in an air purifier according to a second embodiment.
- FIG. 11 is a schematic diagram showing the behavior of discharge products in the air purifier according to embodiment 1 as a comparative example.
- FIG. 11 is a schematic perspective view of an air purifier according to a third embodiment.
- 11 is a schematic perspective view of the generation unit of the air purifier according to embodiment 3, viewed from below.
- FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of a generation section of an air purifier according to embodiment 3.
- FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of a generation section of an air purifier according to embodiment 3.
- FIG. 1 is a schematic perspective view of an air purifier 1 according to embodiment 1.
- Fig. 2 is a schematic perspective view of the generation unit 2 of the air purifier 1 according to embodiment 1, as viewed from below.
- Fig. 3 is a schematic side view of the generation unit 2 of the air purifier 1 according to embodiment 1.
- arrows X, Y, and Z respectively indicate three directions perpendicular to each other. The X direction indicates the left-right direction, the Z direction indicates the up-down direction, and the Y direction indicates the front-rear direction.
- Air purifier 1 is a device that purifies the air in the space S in which it is installed. More specifically, air purifier 1 is a device that sterilizes bacteria or inactivates viruses present in the space. Air purifier 1 may be configured to function as a so-called air conditioning device, such as a device with a temperature control function and a humidity control function, or a device with a ventilation function.
- air conditioning device such as a device with a temperature control function and a humidity control function, or a device with a ventilation function.
- the air purifier 1 has a high-voltage conversion unit (not shown) that converts an input voltage into a high voltage, a generation unit 2 that generates a discharge product DP1 (see FIG. 7 described below), and a blower unit 3 that supplies the discharge product DP1 generated from the generation unit 2 to a space S.
- the discharge product DP1 is supplied to the space S in the direction of the white arrow in FIG. 1.
- the discharge product DP1 supplied to the space S is transported to a treatment object W present in the space S, and treats the treatment object W.
- the treatment object W is bacteria, viruses, or both. "Treating the treatment object W" means sterilizing bacteria, inactivating viruses, or both.
- the generating section 2 has a plurality of first discharge electrodes 4, an induction electrode 5, and a frame-shaped holding member 6 that holds the plurality of first discharge electrodes 4 and the induction electrode 5.
- the first discharge electrodes 4 are formed to extend in a first direction indicated as the Z direction in the figure.
- the plurality of first discharge electrodes 4 are arranged at intervals in a second direction perpendicular to the first direction.
- the second direction is a planar direction perpendicular to the first direction, and includes the X direction and the Y direction.
- the number of first discharge electrodes 4 is two, but is not limited to two, and may be two or more.
- the first discharge electrode 4 is composed of a cone-shaped needle electrode whose diameter decreases from the base end to the tip end. One of the ends of the first discharge electrode 4 in the first direction is the tip end, and the other is the base end. The base end of the first discharge electrode 4 is held by the first holding part 11 described later of the holding member 6.
- the first discharge electrode 4 has a discharge point 4a at the tip end, which is composed of a needle-shaped tip and where discharge occurs.
- the first discharge electrode 4 is held by the first holding part 11 so that the discharge point 4a protrudes downward from the lower end surface 11a of the first holding part 11 and the lower end surface 15a of the frame part 15 described later.
- the material of the first discharge electrode 4 is metal.
- the material of the first discharge electrode 4 is not limited to metal, and may be formed from other conductive materials, such as conductive carbon fiber.
- the induction electrode 5 is formed to extend in the first direction, similar to the first discharge electrode 4.
- the induction electrode 5 is formed in a cylindrical shape.
- the induction electrode 5 is disposed at the center of the multiple first discharge electrodes 4 when viewed in the first direction.
- the induction electrode 5 is disposed side-by-side with the multiple first discharge electrodes 4.
- the material of the induction electrode 5 is metal. Note that the material of the induction electrode 5 is not limited to metal, and may be formed from other conductive materials, such as conductive carbon fiber.
- the induction electrode 5 has a base end 5a that is held by a second holding portion 13 (described later) of the holding member 6, and a tip end 5b on the opposite side to the base end 5a.
- the induction electrode 5 is arranged so that the tip surface 5b1 of the tip end 5b overlaps with an imaginary line L that connects the discharge points 4a of the multiple first discharge electrodes 4.
- the induction electrode 5 is arranged in the second direction such that the central axis O of the induction electrode 5 coincides with the central axis of the blower section 3. Note that there is no particular limitation on whether the central axis O of the induction electrode 5 coincides with the central axis of the housing (not shown) of the air purifier 1, and they may or may not coincide.
- the first holding parts 11 are provided in the same number as the number of first discharge electrodes 4, and here there are two.
- the two first holding parts 11 are fixed inside the frame part 15 with a space between them.
- the first holding parts 11 are formed in a cylindrical shape that surrounds the periphery of the first discharge electrode 4.
- the first holding parts 11 are fixed to the frame part 15 by a pair of fixing legs 12 that extend in opposite directions from the outer circumferential surface of the first holding parts 11.
- the end of the first discharge electrode 4 opposite the discharge point 4a is inserted into the first holding parts 11 and fixed to the first holding parts 11.
- the first discharge electrode 4 is fixed to the first holding parts 11 by inserting a fixing member (not shown) between the outer circumferential surface of the first discharge electrode 4 and the inner circumferential surface of the first holding parts 11.
- the second holding portion 13 is disposed at the center of the two second holding portions 13 when viewed in the first direction.
- the second holding portion 13 is formed in a cylindrical shape surrounding the periphery of the induction electrode 5.
- the second holding portion 13 is fixed to the frame portion 15 by a pair of fixing legs 14 extending in opposite directions from the outer circumferential surface of the second holding portion 13.
- the induction electrode 5 is held by the second holding portion 13 with the base end portion 5a of the induction electrode 5 inserted into the second holding portion 13.
- the induction electrode 5 is fixed to the second holding portion 13 by inserting a fixing member (not shown) between the outer circumferential surface of the induction electrode 5 and the inner circumferential surface of the second holding portion 13.
- the fixing member is, for example, an electrically insulating resin part, a potting material, or an adhesive.
- the air near the first discharge electrode 4 is ionized to generate discharge products DP1 such as negative ions or positive ions.
- the polarity of electricity applied to the multiple first discharge electrodes 4 is the same. In other words, the multiple first discharge electrodes 4 are electrodes of the same polarity. Therefore, all of the multiple first discharge electrodes 4 are of the same polarity.
- the polarity of electricity applied to the first discharge electrode 4 is negative here, but is not limited to negative and may be positive.
- the polarity of the ions generated from the first discharge electrode 4 depends on the polarity of the high voltage applied from the high voltage conversion unit.
- the ions generated from the first discharge electrode 4 are negative ions when the polarity of the high voltage applied from the high voltage conversion unit is negative, and positive ions when the polarity is positive.
- When a high voltage is applied to the negative pole of the first discharge electrode 4 electrons are emitted from the first discharge electrode 4, and these electrons combine with oxygen or water present in the air near the first discharge electrode 4 to generate the discharge product DP1.
- the electric field formed between the first discharge electrode 4 and the induction electrode 5 can be concentrated at the discharge point 4a at the tip of the first discharge electrode 4.
- the electric field EF see FIG. 6 described later
- the electric field can be concentrated at the discharge point 4a at the tip of the first discharge electrode 4, making it easy to emit electrons.
- the first discharge electrode 4 is preferably in a shape with a tapered tip such as a needle-shaped electrode, but is not limited to this shape and may be columnar.
- the first discharge electrode 4 may also be an electrode made of equal fine wires or a brush-shaped electrode made of a bundle of fine wires.
- the induction electrode 5 forms an electric field EF between itself and the first discharge electrodes 4, and attracts the discharge product DP1 generated from the first discharge electrodes 4.
- the induction electrode 5 is grounded or has a different polarity applied to it than the first discharge electrodes 4.
- an electric field EF is formed between the induction electrode 5 and the first discharge electrodes 4.
- the blower 3 is composed of a fan, and forms an air flow to generate wind.
- the blower 3 supplies the discharge product DP1 generated from the generation unit 2 into the space S by wind.
- the discharge product DP1 supplied into the space S reaches the surfaces of furniture such as desks in the room, and acts on and treats bacteria and viruses attached to the surfaces.
- the blower 3 is disposed near the generation unit 2.
- the blower 3 is disposed upstream of the generation unit 2. If the blower 3 is disposed downstream of the generation unit 2, the discharge product DP1 generated from the generation unit 2 may be agitated and diffused by passing through the blower 3. For this reason, the blower 3 is disposed upstream of the generation unit 2.
- the fan is, for example, an axial propeller fan.
- an axial propeller fan By using an axial propeller fan as the blower fan, the blower fan can generate a large volume of airflow.
- the motor connected to the blower fan is a general AC capacitor motor, but is not limited to an AC capacitor motor.
- FIG. 4 is a diagram showing the electric field EF formed around the first discharge electrode 4 in the comparative example.
- FIG. 5 is a schematic diagram showing the behavior of the discharge product DP1 in the comparative example.
- FIG. 4 shows a case where there is no induction electrode 5 between the multiple first discharge electrodes 4 and the high voltage applied to the first discharge electrode 4 is negative. Since the high voltage applied to the first discharge electrode 4 is negative, the direction of the electric field EF is from the outside toward the first discharge electrode 4. In FIG. 4, the electric field EF is indicated by an arrow. Since the high voltage applied to the first discharge electrode 4 is negative, negative ions are generated as the discharge product DP1 from the first discharge electrode 4 as shown in FIG. 5.
- the negative ions are negatively charged, a force in the opposite direction to the electric field EF is applied. Therefore, in the comparative example, as shown in FIG. 5, the negative ions generated from the multiple first discharge electrodes 4 of the same polarity repel each other and diffuse. Therefore, in the comparative example, the concentration of the discharge product DP1 that reaches the treatment target W is low.
- FIG. 6 is a diagram showing the electric field EF formed between the first discharge electrode 4 and the induction electrode 5 in the air purifier 1 according to the first embodiment.
- FIG. 7 is a schematic diagram showing the behavior of the discharge product DP1 in the air purifier 1 according to the first embodiment.
- FIGS. 6 and 7 show the case where the high voltage applied to the first discharge electrode 4 is negative.
- the direction of the electric field EF is from the induction electrode 5 to the first discharge electrode 4. Also, because the high voltage applied to the first discharge electrode 4 is negative, negative ions are generated from the first discharge electrode 4. Since the negative ions are negatively charged, a force in the opposite direction to the electric field EF acts on them. Therefore, as shown in Figure 7, the negative ions are subjected to a force from the first discharge electrode 4 toward the induction electrode 5, and are attracted to the induction electrode 5 as indicated by the white arrow.
- the induction electrode 5 is disposed at the center of the multiple first discharge electrodes 4 when viewed in the first direction. Therefore, the negative ions generated from each of the multiple first discharge electrodes 4 are collected at the center of the multiple first discharge electrodes 4 when viewed in the first direction. In other words, the negative ions generated from each of the multiple first discharge electrodes 4 are collected toward the induction electrode 5 in a direction in which they approach each other when viewed in the first direction. Furthermore, the induction electrode 5 is disposed side by side with the multiple first discharge electrodes 4.
- the induction electrode 5 is not disposed side by side with the multiple first discharge electrodes 4, that is, if the induction electrode 5 is disposed opposite the multiple first discharge electrodes 4 in the first direction, there is a possibility that repulsion of the discharge product DP1 as shown in FIG. 5 will occur. For this reason, the induction electrode 5 is disposed side by side with the multiple first discharge electrodes 4.
- the air purifier 1 can collect the negative ions generated from each of the multiple first discharge electrodes 4 in a direction approaching each other, suppressing the diffusion of the negative ions and increasing their concentration. Therefore, the air purifier 1 can transport negative ions at a high concentration to the treatment target W even if the treatment target W is located away from the air purifier 1. In this way, the air purifier 1 can transport negative ions at a high concentration to the treatment target W, thereby achieving a high sterilization and virus inactivation effect.
- the direction of the electric field EF is from the first discharge electrode 4 toward the induction electrode 5.
- the high voltage applied to the first discharge electrode 4 is positive, positive ions are generated from the first discharge electrode 4. Since positive ions are positively charged, a force in the same direction as the electric field EF acts on the positive ions. In other words, a force acts on the positive ions in the direction from the first discharge electrode 4 toward the induction electrode 5, just like negative ions, and the positive ions are attracted to the induction electrode 5. Therefore, even when the high voltage applied to the first discharge electrode 4 is positive, the air purifier 1 can obtain the same effect as when the high voltage applied to the first discharge electrode 4 is negative, as described above.
- FIG. 1 there are two first discharge electrodes 4, but there may be two or more first discharge electrodes 4.
- FIG. 8 shows an example of an arrangement in which there are four first discharge electrodes 4.
- FIG. 8 is a perspective view showing a modified example of the air purifier 1 according to the first embodiment.
- the modified example of FIG. 4 there are four first discharge electrodes 4, and the four first discharge electrodes 4 are arranged at intervals in a circular shape in the second direction.
- the induction electrode 5 is arranged in the center of the four first discharge electrodes 4 when viewed in the first direction.
- the air purifier 1 includes a plurality of first discharge electrodes 4, and supplies discharge products DP1 generated from the plurality of first discharge electrodes 4 toward a treatment target W in a space S to purify the air in the space.
- the plurality of first discharge electrodes 4 are formed extending in a first direction, and are electrodes of the same polarity arranged at intervals in a second direction perpendicular to the first direction.
- the air purifier 1A includes an induction electrode 5 that forms an electric field between itself and the plurality of first discharge electrodes 4, and that is arranged in the center of the plurality of first discharge electrodes 4 as viewed in the first direction.
- the air purifier 1 can collect the discharge products DP1 generated from the multiple first discharge electrodes 4 toward the induction electrode in a direction approaching each other when viewed in the first direction, suppressing the diffusion of the discharge products and increasing their concentration. Therefore, the air purifier can transport the discharge products DP1 in a highly concentrated state toward the treatment target, improving the sterilization and virus inactivation effect.
- the air purifier 1 is equipped with a holding member 6 that is electrically insulating and holds a plurality of first discharge electrodes 4 and an induction electrode 5.
- Each of the plurality of first discharge electrodes 4 has a discharge point 4a, which is formed of a needle-shaped tip and where discharge occurs, at one of both ends in the first direction, and the end opposite the discharge point 4a is held by the holding member 6.
- the tip of the first discharge electrode 4 is not needle-shaped, it becomes necessary to increase the voltage or place the induction electrode 5 near the first discharge electrode 4 in order to cause a discharge.
- Increasing the voltage has the disadvantage of unavoidably increasing the size and cost of the power supply.
- Placing the induction electrode 5 near the first discharge electrode 4 causes problems such as the generation of ozone in addition to ions.
- the end of the first discharge electrode 4 opposite the discharge point 4a is not held by the holding member 6, there is a possibility that the first discharge electrode 4 may come into contact with the metal housing that constitutes the outer shell of the air purifier 1 when voltage is applied, resulting in abnormal discharge or leakage.
- the air purifier 1 can avoid the above problem because the tip of the first discharge electrode 4 is needle-shaped and the end of the first discharge electrode 4 opposite the discharge point 4a is held by a holding member 6.
- Embodiment 2 The air purifier 1A according to the second embodiment differs from the air purifier 1 according to the first embodiment in the position in the first direction of the tip surface 5b1 of the induction electrode 5.
- the following description will focus on the differences between the second embodiment and the first embodiment, and the configuration not described in the second embodiment is the same as that of the first embodiment.
- FIG. 9 is a schematic side view of an air purifier 1A according to embodiment 2.
- Air purifier 1A differs from air purifier 1 of embodiment 1 in that tip surface 5b1 of induction electrode 5 is located closer to the treatment target W side than imaginary line L in the first direction. The rest of the configuration is the same as air purifier 1 of embodiment 1.
- the specific structure for positioning tip surface 5b1 of induction electrode 5 at the above position is not particularly limited, and may be, for example, as follows.
- air purifier 1A may be structured such that the length of second holding portion 13 in the first direction is extended toward the treatment target W side compared to air purifier 1, and base end portion 5a of induction electrode 5 is inserted and fixed inside the extended portion.
- FIG. 10 is a schematic diagram showing the behavior of discharge product DP1 in air purifier 1A according to embodiment 2.
- FIG. 11 is a schematic diagram showing the behavior of discharge product DP1 in air purifier 1 according to embodiment 1 as a comparative example.
- the distance between discharge product group DPg in the part circled with a solid line and induction electrode 5 is closer than in embodiment 1 shown in FIG. 11.
- distance l1 in FIG. 10 is shorter than distance l2 in FIG. 11.
- discharge product group DPg is more susceptible to the attractive effect of induction electrode 5, and diffusion of discharge product DP1 can be suppressed to further increase the concentration.
- Discharge product DPs1 surrounded by a dotted circle in FIG. 10 and discharge product DPs2 surrounded by a dotted circle in FIG. 11 are discharge products DP1 that are the same distance from the holding member 6 in the first direction. Because the tip surface 5b1 of the induction electrode 5 is located closer to the treatment target W than the imaginary line L, the discharge product DPs1 and the discharge product DPs2 exhibit the following different behaviors.
- the discharge product DPs2 in FIG. 11 is attracted laterally to the induction electrode 5 as shown by the arrow r2.
- the discharge product DPs1 in FIG. 10 is attracted diagonally downward as shown by the arrow r1, in other words, in the direction approaching the treatment target W. For this reason, the air purifier 1A can accelerate and attract the discharge product DPs1 toward the treatment target W, and can increase the concentration of the discharge product DP1 that reaches the treatment target W compared to the air purifier 1.
- the air purifier 1A can obtain the same effects as the air purifier 1, and can also obtain the following effects.
- the tip surface 5b1 of the induction electrode 5 is located closer to the treatment target W in the first direction than the virtual line L, so that the discharge product DP1 is more susceptible to the attraction effect of the induction electrode 5 than in the air purifier 1.
- the air purifier 1A can suppress the diffusion of the discharge product DP1 and increase the concentration more than the air purifier 1.
- the air purifier 1A can transport the discharge product DP1 to the treatment target at a higher concentration than the air purifier 1, and can enhance the sterilization and virus inactivation effect.
- Embodiment 3 differs from air purifier 1 according to embodiment 1 and air purifier 1A according to embodiment 2 in that it further includes a second discharge electrode and in the shape of the induction electrode 5.
- the following description will focus on the differences between embodiment 3 and embodiment 1, and configurations not described in embodiment 3 are similar to embodiment 1.
- FIG. 12 is a schematic perspective view of air purifier 1B according to embodiment 3.
- FIG. 13 is a schematic perspective view of generation unit 2 of air purifier 1B according to embodiment 3, seen from below.
- FIG. 14 is a schematic cross-sectional view of generation unit 2 of air purifier 1B according to embodiment 3.
- FIG. 15 is a schematic diagram showing the behavior of discharge product DP1 and discharge product DP2 in air purifier 1B according to embodiment 3.
- Air purifier 1B includes a second discharge electrode 21 in addition to the components of air purifier 1.
- the second discharge electrode 21 is fixed to the second holding portion 13 by being surrounded by an electrically insulating resin part (not shown), or is fixed to the second holding portion 13 by screws or adhesive.
- the shape of induction electrode 5B is cylindrical, unlike induction electrode 5 of embodiment 1.
- Induction electrode 5B is cylindrical in order to guide discharge product DP2 generated between induction electrode 5B and second discharge electrode 21 to the treatment object W side. As shown in FIG. 14, induction electrode 5B is arranged so that tip surface 5b1 overlaps virtual line L, but may be arranged closer to treatment object W than virtual line L in the first direction.
- the second discharge electrode 21 is formed to extend in the first direction, similar to the first discharge electrode 4. Specifically, the second discharge electrode 21 is configured as a conical needle electrode whose diameter decreases from the base end toward the tip end. The second discharge electrode 21 is disposed inside the induction electrode 5B when viewed in the first direction. The second discharge electrode 21 is disposed at the center of the induction electrode 5B when viewed in the first direction. The second discharge electrode 21 is disposed on the opposite side of the treatment target W side with respect to the induction electrode 5B in the first direction. The second discharge electrode 21 is disposed so that its tip portion faces the induction electrode 5B in the first direction. The second discharge electrode 21 is disposed spaced apart from the induction electrode 5B in the first direction.
- the second discharge electrode 21 does not have to be disposed spaced apart from the induction electrode 5B in the first direction, and may be disposed so as to overlap the induction electrode 5B in the first direction. Specifically, the lower end of the second discharge electrode 21 may be inserted into the internal space of the induction electrode 5B.
- the second discharge electrode 21 when a high voltage obtained from a high voltage conversion unit (not shown) is applied to the second discharge electrode 21, a discharge occurs between the second discharge electrode 21 and the induction electrode 5B, generating a discharge product DP2 different from the discharge product DP1.
- the second discharge electrode 21 is arranged so that the discharge distance between the second discharge electrode 21 and the induction electrode 5B is shorter than the discharge distance between the first discharge electrode 4 and the induction electrode 5B. Since the discharge distance between the second discharge electrode 21 and the induction electrode 5B is shorter than the discharge distance between the first discharge electrode 4 and the induction electrode 5B, the second discharge electrode 21 generates a discharge product DP2 different from the discharge product DP1.
- the second discharge electrode 21 is described as being configured as a needle-shaped electrode, it is not limited to being a needle-shaped electrode.
- the second discharge electrode 21 is preferably shaped with a tapered tip in order to concentrate the electric field, but is not limited to this shape and may be columnar.
- the second discharge electrode 21 may also be an electrode made of equal fine wires or a brush-like electrode made of multiple bundled fine wires.
- the material of the second discharge electrode 21 is metal.
- the material of the second discharge electrode 21 is not limited to metal and may be made of other conductive materials, such as conductive carbon fiber.
- the discharge product DP2 generated from the second discharge electrode 21 is different from the discharge product DP1 generated from the first discharge electrode 4 as described above.
- the discharge product DP1 is an ion
- the discharge product DP2 is ozone. Since the discharge distance between the second discharge electrode 21 and the induction electrode 5B is shorter than the discharge distance between the first discharge electrode 4 and the induction electrode 5B, the electrons emitted from the second discharge electrode 21 are easily accelerated between the second discharge electrode 21 and the induction electrode 5B, and are in a high-energy state. For this reason, the electrons between the second discharge electrode 21 and the induction electrode 5B also include electrons with energy higher than 5.12 eV, which is the dissociation energy of oxygen molecules in the air.
- the high-energy electrons collide with oxygen molecules in the air, and a triple collision occurs involving the dissociated oxygen molecules and oxygen molecules, generating ozone.
- the difference between the discharge product DP1 and the discharge product DP2 is not limited to the above-mentioned ions and ozone, and may be, for example, a difference in the ratio or concentration of active species.
- the air purifier 1B generates a discharge product DP2 different from the discharge product DP1 from the second discharge electrode 21 in addition to the discharge product DP1 generated from the first discharge electrode 4. Therefore, the air purifier 1B can treat the treatment object W using both the discharge product DP1 and the discharge product DP2, thereby enhancing the sterilization and inactivation effect.
- the induction electrode 5B is cylindrical, at least a portion of the discharge product DP2 generated from the second discharge electrode 21 passes through the internal space of the induction electrode 5B and is guided to the treatment target W side. In this way, the induction electrode 5B acts as a guide path for the discharge product DP2 to the space S, so that the diffusion of the discharge product DP2 can be suppressed and the concentration can be increased.
- the air purifier 1B can obtain the same effects as those of the first embodiment, and can also obtain the following effects.
- the air purifier 1B includes a second discharge electrode 21 that generates a discharge product DP2 that is different from the discharge product DP1 generated from the first discharge electrode 4. This allows the air purifier 1B to treat the treatment target W using both the discharge product DP1 and the discharge product DP2, thereby improving the sterilizing and virus inactivating effect.
- the discharge distance between the second discharge electrode 21 and the induction electrode 5B is shorter than the discharge distance between the first discharge electrode 4 and the induction electrode 5B.
- the second discharge electrode 21 generates a discharge product DP2 different from the discharge product DP1.
- the induction electrode 5B is cylindrical, and the second discharge electrode 21 is disposed inside the cylindrical induction electrode 5B when viewed in the first direction.
- at least a part of the discharge product DP2 passes through the internal space of the cylindrical induction electrode 5B and is guided to the treatment object W side, and the diffusion of the discharge product DP2 is suppressed.
- the air purifier 1B can increase the concentration of not only the discharge product DP1 but also the discharge product DP2. As a result, the air purifier 1B can transport both the discharge product DP1 and the discharge product DP2 to the treatment object W at high concentrations, and can enhance the sterilization virus inactivation effect.
- Embodiment 4 The air purifier 1C according to the fourth embodiment differs from the air purifier 1B according to the third embodiment in that it further includes a shielding electrode 31.
- the following description will focus on the differences between the fourth embodiment and the third embodiment, and the configuration not described in the fourth embodiment is the same as that in the third embodiment.
- FIG. 16 is a schematic perspective view of an air purifier 1C according to embodiment 4.
- FIG. 17 is a schematic perspective view of the generation unit 2 of an air purifier 1C according to embodiment 4, as viewed from below.
- FIG. 18 is a schematic cross-sectional view of the generation unit 2 of an air purifier 1B according to embodiment 4.
- air purifier 1C includes a shielding electrode 31 that prevents charging of holding member 6 by discharge product DP1.
- the shielding electrode 31 is cylindrical and surrounds induction electrode 5B and second discharge electrode 21.
- the shielding electrode 31 surrounds the end of induction electrode 5B facing second discharge electrode 21 and the end of second discharge electrode 21 facing induction electrode 5B.
- the shielding electrode 31 is positioned so as to intersect both line L1 connecting the tip of first discharge electrode 4 and the tip of second discharge electrode 21, and line L2 connecting the tip of first discharge electrode 4 and the upper end of induction electrode 5B.
- the shielding electrode 31 prevents the charge-up phenomenon in which the discharge product DP1 generated from the first discharge electrode 4 adheres to the surface of the holding member 6 near the second discharge electrode 21, causing the surface of the holding member 6 to become charged.
- the shielding electrode 31 can also prevent not only the charge-up caused by the discharge product DP1, but also the charge-up phenomenon caused by the discharge product DP2 adhering to the surface of the holding member 6 near the second discharge electrode 21 when the discharge product DP2 has polarity.
- the shielding electrode 31 is grounded, and allows the electric charge to escape outside the system.
- the shielding electrode 31 comes into contact with the discharge product DP1 and allows the electric charge to escape outside the system, thereby preventing the charge-up phenomenon.
- the material of the shielding electrode 31 is metal.
- the material of the shielding electrode 31 is not limited to metal, and it may be made of other conductive materials, such as conductive carbon fiber.
- the shielding electrode 31 prevents the charge-up phenomenon by shielding the portion circled in FIG. 18, i.e., the portion where the induction electrode 5B and the second discharge electrode 21 face each other, from the electric field formed by the first discharge electrode 4.
- air purifier 1C can prevent charge-up, so discharge product DP1 and discharge product DP2 are generated stably, and the concentrations of discharge product DP1 and discharge product DP2 can be increased.
- the air purifier 1C has the same effects as the air purifier 1B, and also has the following effects.
- the air purifier 1C includes a shielding electrode 31 that surrounds the induction electrode 5B and the second discharge electrode 21. This allows the air purifier 1C to prevent charge-up, so that the discharge products DP1 and DP2 are generated stably and the concentrations of the discharge products DP1 and DP2 can be increased. As a result, the air purifier 1C can transport the discharge products DP1 and DP2 to the treatment target W at higher concentrations than the air purifier 1B, and can enhance the sterilization and virus inactivation effect.
- Embodiment 5 relates to an air conditioner equipped with any one of the air purifiers according to the first to fourth embodiments. Below, an example in which the air conditioner is equipped with the air purifier 1 of the first embodiment will be described.
- FIG. 19 is a schematic diagram showing an example of an air-conditioning device 40 according to embodiment 5.
- the air-conditioning device 40 has an air purifier 1 and a heat exchanger 41 that exchanges heat between a refrigerant flowing inside the heat exchanger 41 and the air present around the heat exchanger 41.
- air supplied by the blower 3 passes through the heat exchanger 41, and the air that has passed through the heat exchanger 41 and been conditioned supplies discharge products DP1 into the space S.
- the air purifier 1 is provided with the blower 3, but the blower 3 may be provided within the air-conditioning device 40.
- the air conditioning device 40 configured as described above is equipped with an air purifier 1, so that the discharge product DP1 generated by the air purifier 1 can be transported in a highly concentrated state toward the treatment target W, thereby achieving a high bactericidal and virus inactivation effect.
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Abstract
空気清浄機は、複数の第1放電電極を備え、複数の第1放電電極から発生した放電生成物を空間内の処理対象に向けて供給して空間の空気清浄を行う空気清浄機である。空気清浄機は、複数の第1放電電極は、第1方向に延びて形成されており、第1方向に直交する第2方向に間隔を空けて配置された同極の電極であり、複数の第1放電電極との間で電界を形成し、第1方向に見て複数の第1放電電極の中心部に配置された誘導電極を備える。
Description
本開示は、高電圧による放電により放電生成物等の化学種を発生させる発生部を備えた空気清浄機および空気調和装置に関するものである。
従来、電極間に高電圧を印加して発生させた放電生成物を空気中に供給し、放電生成物を細菌又はウイルスといった処理対象に運搬することで細菌の殺菌又はウイルスの不活化を行う空気清浄機がある。この種の空気清浄機は、イオン等の放電生成物を発生させる発生器を備えている。従来の発生器として、例えば、特許文献1のイオン発生装置がある。特許文献1のイオン発生装置は、並列に配置された複数の棒状の放電電極と、放電電極の軸方向に複数の放電電極に対向して配置された複数の誘導電極と、放電電極と誘導電極との間に高電圧を印加する高電圧印加部とを備えている。特許文献1のイオン発生装置は、複数の放電電極と複数の対向電極との間で放電生成物を発生させている。
特許文献1のイオン発生装置は、複数の放電電極が同極に帯電しており、複数の放電電極から発生した放電生成物の多くは、同極に帯電している。同極に帯電した放電生成物同士は反発するため、反発によって放電生成物が拡散して供給方向が定まらない虞がある。このため、特許文献1のイオン装置が空気清浄機に適用された場合、放電生成物が細菌の殺菌又はウイルスの不活化に必要な濃度で処理対象まで運搬されない。よって、当該空気清浄機は、細菌の殺菌およびウイルスの不活化効果(以下、殺菌ウイルス不活化効果という)を十分に得られないという問題があった。
本開示はこのような点を鑑みなされたもので、放電生成物の拡散を抑制して殺菌ウイルス不活化効果を向上することが可能な空気清浄機および空気調和装置を提供することを目的とする。
本開示に係る空気清浄機は、複数の第1放電電極を備え、複数の第1放電電極から発生した放電生成物を空間内の処理対象に向けて供給して空間の空気清浄を行う空気清浄機であって、複数の第1放電電極は、第1方向に延びて形成されており、第1方向に直交する第2方向に間隔を空けて配置された同極の電極であり、複数の第1放電電極との間で電界を形成し、第1方向に見て複数の第1放電電極の中心部に配置された誘導電極を備えたものである。
本開示に係る空気調和装置は、上記の空気清浄機と、内部を流れる冷媒と周囲に存在する空気との間で熱交換を行う熱交換器と、空気の流れを形成し、複数の第1放電電極の上流に配置されて放電生成物を空間内に供給する送風部と、を有し、送風部によって供給される空気が熱交換器を通過し、熱交換器を通過して空気調和された空気によって放電生成物を空気内に供給するものである。
本開示に係る空気清浄機および空気調和装置は、第1方向に延びて形成されており、第1方向に直交する第2方向に間隔を空けて配置された同極の電極である複数の放電電極を有する。空気清浄機は、複数の第1放電電極との間で電界を形成する誘導電極が第1方向に見て複数の第1放電電極の中心部に配置されている。このため、空気清浄機は、複数の放電電極から発生した放電生成物を第1方向に見て互いに近づく方向に、誘導電極に向かって集めることができ、放電生成物の拡散を抑制して濃度を高めることができる。よって、空気清浄機は、放電生成物を濃度の高い状態で処理対象に向けて運搬でき、殺菌ウイルス不活化効果を向上できる。
以下、実施の形態に係る空気清浄機について、図面などを参照しながら説明する。以下の図面において、同一の符号を付したものは、同一又はこれに相当するものであり、以下に記載する実施の形態の全文において共通することとする。また、図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。そして、明細書全文に表わされている構成要素の形態は、あくまでも例示であって、明細書に記載された形態に限定するものではない。特に構成要素の組み合わせは、各実施の形態における組み合わせのみに限定するものではなく、他の実施の形態に記載した構成要素を別の実施の形態に適用できる。
実施の形態1.
[空気清浄機1の全体構成]
図1は、実施の形態1に係る空気清浄機1の概略斜視図である。図2は、実施の形態1に係る空気清浄機1の発生部2を下方から見た概略斜視図である。図3は、実施の形態1に係る空気清浄機1の発生部2の概略側面図である。図中矢印X、Y、Zは互いに直交する3方向をそれぞれ示す。X方向は左右方向を示し、Z方向は上下方向を示し、Y方向は前後方向を示している。
[空気清浄機1の全体構成]
図1は、実施の形態1に係る空気清浄機1の概略斜視図である。図2は、実施の形態1に係る空気清浄機1の発生部2を下方から見た概略斜視図である。図3は、実施の形態1に係る空気清浄機1の発生部2の概略側面図である。図中矢印X、Y、Zは互いに直交する3方向をそれぞれ示す。X方向は左右方向を示し、Z方向は上下方向を示し、Y方向は前後方向を示している。
空気清浄機1は、空気清浄機1が設置された空間Sにおける空気を清浄する装置である。より詳細には、空気清浄機1は、空間に存在する細菌を殺菌又はウイルスを不活化する装置である。空気清浄機1は、いわゆる空気調和装置としての機能である、例えば調温機能および調湿機能を有した装置、又は換気機能を有した装置に含まれた構成でもよい。
空気清浄機1は、入力された電圧を高電圧に変換する高電圧変換部(図示しない)と、放電生成物DP1(後述の図7参照)を発生する発生部2と、発生部2から発生した放電生成物DP1を空間Sに供給する送風部3と、を有する。放電生成物DP1は、図1の白抜き矢印の方向に向けて空間Sに供給される。空間Sに供給された放電生成物DP1は、空間S中に存在する処理対象Wに運搬され、処理対象Wを処理する。処理対象Wは、細菌、ウイルス、又はその両方である。「処理対象Wを処理する」とは、細菌の殺菌、ウイルスの不活化又はその両方を行うことである。
(発生部2)
発生部2は、複数の第1放電電極4と、誘導電極5と、複数の第1放電電極4および誘導電極5を保持する枠状の保持部材6と、を有する。第1放電電極4は、図中Z方向で示される第1方向に延びて形成されている。複数の第1放電電極4は、第1方向に直交する第2方向に間隔を空けて配置されている。第2方向は、第1方向に直交する面方向であって、X方向およびY方向を含む面方向である。第1放電電極4は、ここでは2つであるが、2つに限られたものではなく、2つ以上あればよい。
発生部2は、複数の第1放電電極4と、誘導電極5と、複数の第1放電電極4および誘導電極5を保持する枠状の保持部材6と、を有する。第1放電電極4は、図中Z方向で示される第1方向に延びて形成されている。複数の第1放電電極4は、第1方向に直交する第2方向に間隔を空けて配置されている。第2方向は、第1方向に直交する面方向であって、X方向およびY方向を含む面方向である。第1放電電極4は、ここでは2つであるが、2つに限られたものではなく、2つ以上あればよい。
第1放電電極4は、基端部から先端部に向かって縮径する円錐状の針状電極で構成されている。第1放電電極4において第1方向の両端部の一方が先端部、他方が基端部である。第1放電電極4は、基端部が保持部材6の後述の第1保持部11によって保持されている。第1放電電極4は、先端部に、針状の先端で構成されて放電が生じる放電点4aを有する。第1放電電極4は、放電点4aが第1保持部11の下端面11aおよび後述の枠体部15の下端面15aよりも下方に突出するように第1保持部11によって保持されている。第1放電電極4の材質は、金属である。第1放電電極4の材質は、金属に限定されるものではなく、例えば、導電性を有する炭素繊維等、導電性を有する他の素材から形成されてもよい。
誘導電極5は、第1放電電極4と同様に第1方向に延びて形成されている。誘導電極5は、円柱状に形成されている。誘導電極5は、第1方向に見て複数の第1放電電極4の中心部に配置されている。誘導電極5は、複数の第1放電電極4と横並びで配置されている。誘導電極5の材質は、金属である。なお、誘導電極5の材質は、金属に限定されるものではなく、例えば、導電性を有する炭素繊維等、導電性を有する他の素材から形成されてもよい。
図3に示すように、誘導電極5は、保持部材6の後述の第2保持部13に保持される基端部5aと、基端部5aとは反対側の先端部5bとを有する。誘導電極5は、先端部5bの先端面5b1が、複数の第1放電電極4の放電点4a同士を結ぶ仮想線Lに重なるように配置されている。
誘導電極5は、第2方向の配置位置として、誘導電極5の中心軸Oが送風部3の中心軸に一致するように配置されている。なお、誘導電極5は、誘導電極5の中心軸Oが空気清浄機1の筐体(図示せず)の中心軸に一致するかについては特に限定するものではなく、一致してもよいし、一致しなくてもよい。
複数の第1放電電極4および誘導電極5は、保持部材6に保持されている。複数の第1放電電極4および誘導電極5は、第1方向の同一側の端部で保持部材6に保持されている。保持部材6は、第1放電電極4を保持する第1保持部11と、誘導電極5を保持する第2保持部13と、矩形の枠体部15と、を有する。第1保持部11、第2保持部13および枠体部15とは一体に形成されている。保持部材6の材質は、樹脂である。なお、保持部材6の材質は、樹脂に限定されるものではなく、例えば、電気絶縁性の高いセラミック等、電気絶縁性を有する他の素材から形成されてもよい。
第1保持部11は、第1放電電極4の数と同数設けられており、ここでは2つである。2つの第1保持部11は、互いに離間して枠体部15の内部に固定されている。第1保持部11は、第1放電電極4の周囲を囲む円筒状に形成されている。第1保持部11は、第1保持部11の外周面から互いに反対方向に延びる一対の固定脚12によって枠体部15に固定されている。第1放電電極4は、放電点4aとは逆側の端部が第1保持部11内に挿入されて第1保持部11に固定されている。第1放電電極4は、第1放電電極4の外周面と第1保持部11の内周面との間に固定部材(図示しない)が挿入されることによって第1保持部11に固定されている。
第2保持部13は、第1方向に見て2つの第2保持部13の中心部に配置されている。第2保持部13は、誘導電極5の周囲を囲む筒状に形成されている。第2保持部13は、第2保持部13の外周面から互いに反対方向に延びる一対の固定脚14によって枠体部15に固定されている。誘導電極5は、誘導電極5の基端部5aが第2保持部13内に挿入されて第2保持部13に保持されている。誘導電極5は、誘導電極5の外周面と第2保持部13の内周面との間に固定部材(図示しない)が挿入されることによって第2保持部13に固定されている。固定部材は、例えば電気絶縁性の樹脂パーツ、ポッティング材又は接着剤などである。
第1放電電極4は、高電圧変換部から得られた高電圧が印加されることによって、第1放電電極4付近の空気を電離して、例えば負イオン又は正イオン等の放電生成物DP1を発生する。複数の第1放電電極4に印加される電気の極性は同じである。つまり、複数の第1放電電極4は、同極の電極である。よって、複数の第1放電電極4はいずれも同極である。第1放電電極4に印加される電気の極性は、ここでは負極であるが、負極に限定されるものではなく、正極でもよい。
第1放電電極4から発生するイオンの極性は、高電圧変換部から印加される高電圧の極性に応じている。第1放電電極4から発生するイオンは、高電圧変換部から印加される高電圧の極性が負極性の場合、負イオン、正極性では正イオンである。第1放電電極4の負極に高電圧が印加された場合、第1放電電極4から電子が放出され、その電子が第1放電電極4の近傍の空気中に存在する酸素あるいは水と結合して放電生成物DP1が生成される。
第1放電電極4は針状電極であるため、第1放電電極4の先端の放電点4aに、第1放電電極4と誘導電極5との間に形成される電界を集中させることができる。第1放電電極4に負極性の高電圧が印加された場合の第1放電電極4からの電子の放出は、第1放電電極4と誘導電極5との間に形成される電界EF(後述の図6参照)が第1放電電極4に集中していない場合よりも、第1放電電極4に集中している場合の方が容易である。第1放電電極4は前述の様に針状電極であるため、第1放電電極4の先端の放電点4aに電界を集中させることができ、電子の放出を容易に行える。なお、第1放電電極4は、上記理由から針状電極等の先細りの先端部を有する形状が望ましいが、この形状に限られたものではなく、柱状でもよい。また、第1放電電極4は、等細線からなる電極あるいは細線を複数本束ねたブラシ状電極でもよい。
誘導電極5は、複数の第1放電電極4との間で電界EFを形成し、第1放電電極4から発生した放電生成物DP1を誘引する。誘導電極5は接地されているか、又は第1放電電極4とは異なる極性に印加されている。第1放電電極4に電圧が印加されることで、誘導電極5と第1放電電極4との間で電界EFが形成される。
(送風部3)
送風部3は、ファンで構成され、空気の流れを形成し、風を発生させる。送風部3は、発生部2から発生した放電生成物DP1を、風によって空間S内に供給する。空間S内に供給された放電生成物DP1は、室内の机等の什器等の表面に到達し、その表面に付着した細菌およびウイルスに作用して処理する。送風部3は、発生部2の近傍に配置されている。送風部3は、発生部2の上流側に配置されている。送風部3が発生部2の下流側に配置されていると、発生部2から発生した放電生成物DP1が送風部3を通過することによって撹拌されて拡散される可能性がある。このため、送風部3は、発生部2の上流側に配置されている。
送風部3は、ファンで構成され、空気の流れを形成し、風を発生させる。送風部3は、発生部2から発生した放電生成物DP1を、風によって空間S内に供給する。空間S内に供給された放電生成物DP1は、室内の机等の什器等の表面に到達し、その表面に付着した細菌およびウイルスに作用して処理する。送風部3は、発生部2の近傍に配置されている。送風部3は、発生部2の上流側に配置されている。送風部3が発生部2の下流側に配置されていると、発生部2から発生した放電生成物DP1が送風部3を通過することによって撹拌されて拡散される可能性がある。このため、送風部3は、発生部2の上流側に配置されている。
ファンは、例えば、軸流式のプロペラファンである。送風用のファンに軸流式のプロペラファンを採用することによって、送風用のファンは、大風量の空気流を発生させることができる。送風用のファンに接続されるモーターは、一般的なACコンデンサモーターであるが、ACコンデンサモーターに限定されるものではない。
次に、上記した構成による作用について説明する。まず、比較例として、複数の第1放電電極4の間に誘導電極5が無い構成について図4および図5を用いて説明する。
図4は、比較例において第1放電電極4の周囲に形成される電界EFを示す図である。図5は、比較例における放電生成物DP1の挙動を示す模式図である。図4には、複数の第1放電電極4の間に誘導電極5が無く、第1放電電極4へ印加される高電圧が負極性の場合を示している。第1放電電極4へ印加される高電圧が負極性であるため、電界EFの向きは外方から第1放電電極4に向かう向きとなる。図4において、電界EFは矢印で示されている。第1放電電極4へ印加される高電圧が負極性であるため、図5に示すように第1放電電極4からは放電生成物DP1として負イオンが発生する。負イオンは負の電荷を帯びているため、電界EFとは逆向きの力がかかる。このため、比較例では、図5に示すように、同極の複数の第1放電電極4から発生した負イオン同士が反発して拡散する。このため、比較例では、処理対象Wに届く放電生成物DP1の濃度が低くなる。
図6は、実施の形態1に係る空気清浄機1において第1放電電極4と誘導電極5との間に形成される電界EFを示す図である。図7は、実施の形態1に係る空気清浄機1における放電生成物DP1の挙動を示す模式図である。図6および図7は、第1放電電極4へ印加される高電圧が負極性の場合を示している。
第1放電電極4へ印加される高電圧が負極性であるため、電界EFの向きは誘導電極5から第1放電電極4に向かう向きとなる。また、第1放電電極4へ印加される高電圧が負極性であるため、第1放電電極4からは負イオンが発生する。負イオンは負の電荷を帯びているため、電界EFとは逆向きの力が働く。よって、図7に示すように、負イオンは、第1放電電極4から誘導電極5の方向に向かう力を受け、白抜き矢印で示すように誘導電極5に誘引される。
ここで、電界EFがE[V/m]、放電生成物DP1の電荷がq[C]であるとした場合、放電生成物DP1に働く力F[N]は次式にて表せる。
F=qE
F=qE
前述の様に、誘導電極5は、第1方向に見て複数の第1放電電極4の中心部に配置されている。このため、複数の第1放電電極4のそれぞれから発生した負イオンは、第1方向に見て複数の第1放電電極4の中心部に集められる。言い換えれば、複数の第1放電電極4のそれぞれから発生した負イオンは、第1方向に見て互いに近づく方向に、誘導電極5に向かって集められる。また、誘導電極5は、複数の第1放電電極4と横並びで配置されている。誘導電極5の配置位置が複数の第1放電電極4と横並びでない場合、つまり誘導電極5が、複数の第1放電電極4と第1方向に対向して配置されている場合、図5で示したような放電生成物DP1の反発が生じる可能性がある。このため、誘導電極5は、複数の第1放電電極4と横並びで配置されている。
このように、空気清浄機1は、複数の第1放電電極4のそれぞれから発生した負イオンを互いに近づく方向に集めることができ、負イオンの拡散を抑制して濃度を高めることができる。よって、空気清浄機1は、処理対象Wが空気清浄機1から離れた位置であっても、負イオンを濃度が高い状態で処理対象Wに運搬できる。このように、空気清浄機1は、負イオンを濃度が高い状態で処理対象Wに運搬できるため、高い殺菌ウイルス不活化効果を得ることができる。
第1放電電極4へ印加される高電圧が正極性の場合、電界EFの向きは第1放電電極4から誘導電極5に向かう向きとなる。第1放電電極4へ印加される高電圧が正極性の場合、第1放電電極4から正イオンが発生する。正イオンは正の電荷を帯びているため、正イオンには電界EFと同じ向きの力がかかる。すなわち、正イオンには、負イオンの時と同じく第1放電電極4から誘導電極5に向かう方向に力がかかることとなり、正イオンは誘導電極5に誘引される。よって、空気清浄機1は、第1放電電極4へ印加される高電圧が正極性の場合も、前述の様に第1放電電極4へ印加される高電圧が負極性の場合と同様の作用効果を得ることができる。
なお、図1では、第1放電電極4が2つであったが、第1放電電極4は2つ以上であればよい。次の図8は、第1放電電極4が4つの場合の配置例を示している。
図8は、実施の形態1に係る空気清浄機1の変形例を示す斜視図である。図4の変形例では、第1放電電極4が4つであり、4つの第1放電電極4が第2方向において円周状に間隔を空けて配置されている。そして、誘導電極5が第1方向に見て4つの第1放電電極4の中心部に配置されている。
上記構成においても、第1放電電極4が2つの場合と同様の作用効果を得ることができる。
[空気清浄機1の効果]
空気清浄機1は、複数の第1放電電極4を備え、複数の第1放電電極4から発生した放電生成物DP1を空間S内の処理対象Wに向けて供給して空間の空気清浄を行うものである。複数の第1放電電極4は、第1方向に延びて形成されており、第1方向に直交する第2方向に間隔を空けて配置された同極の電極である。空気清浄機1Aは、複数の第1放電電極4との間で電界を形成し、第1方向に見て複数の第1放電電極4の中心部に配置された誘導電極5を備えている。
空気清浄機1は、複数の第1放電電極4を備え、複数の第1放電電極4から発生した放電生成物DP1を空間S内の処理対象Wに向けて供給して空間の空気清浄を行うものである。複数の第1放電電極4は、第1方向に延びて形成されており、第1方向に直交する第2方向に間隔を空けて配置された同極の電極である。空気清浄機1Aは、複数の第1放電電極4との間で電界を形成し、第1方向に見て複数の第1放電電極4の中心部に配置された誘導電極5を備えている。
上記構成により、空気清浄機1は、複数の第1放電電極4から発生した放電生成物DP1を第1方向に見て互いに近づく方向に、誘導電極に向かって集めることができ、放電生成物の拡散を抑制して濃度を高めることができる。よって、空気清浄機は、放電生成物DP1を濃度の高い状態で処理対象に向けて運搬でき、殺菌ウイルス不活化効果を向上できる。
空気清浄機1は、電気絶縁性を有し、複数の第1放電電極4と誘導電極5とを保持する保持部材6を備える。複数の第1放電電極4のそれぞれは、第1方向の両端部の一方に、針状の先端で構成されて放電が生じる放電点4aを有し、放電点4aとは逆側の端部が保持部材6によって保持されている。
仮に、第1放電電極4の先端が針状ではない場合、放電を起こすには、電圧を高くしたり、第1放電電極4の近傍に誘導電極5を配置したりする必要性が生じる。電圧を高くするには、電源の大型化および高額化が避けられないというデメリットがある。第1放電電極4の近傍に誘導電極5を配置すると、イオンの他にオゾンが発生するなどの弊害が生じる。また、第1放電電極4において放電点4aとは逆側の端部が保持部材6によって保持されていない場合、電圧が印加された際に、第1放電電極4が空気清浄機1の外郭を構成する金属製の筐体に接触するなどして異常放電又は漏電の可能性がある。
一方、空気清浄機1は、第1放電電極4の先端が針状であり、また、第1放電電極4において放電点4aとは逆側の端部が保持部材6によって保持されているため、上記の問題を避けることができる。
実施の形態2.
実施の形態2に係る空気清浄機1Aは、誘導電極5の先端面5b1の第1方向の位置が実施の形態1に係る空気清浄機1と異なる。以下、実施の形態2が実施の形態1と異なる点を中心に説明するものとし、実施の形態2で説明されていない構成は実施の形態1と同様である。
実施の形態2に係る空気清浄機1Aは、誘導電極5の先端面5b1の第1方向の位置が実施の形態1に係る空気清浄機1と異なる。以下、実施の形態2が実施の形態1と異なる点を中心に説明するものとし、実施の形態2で説明されていない構成は実施の形態1と同様である。
図9は、実施の形態2に係る空気清浄機1Aの概略側面図である。空気清浄機1Aは、誘導電極5の先端面5b1が、第1方向において、仮想線Lよりも処理対象W側に位置している点が実施の形態1の空気清浄機1と異なる。それ以外の構成は実施の形態1の空気清浄機1と同様である。誘導電極5の先端面5b1の位置を上記位置とするための具体的な構造は特に限定するものではなく、例えば以下の様にすればよい。例えば、空気清浄機1Aは、第2保持部13の第1方向の長さを空気清浄機1に比べて処理対象W側に延長し、延長部分の内部に誘導電極5の基端部5aを挿入して固定する構造とすればよい。
上記構成による作用効果について、実施の形態2における放電生成物DP1の挙動と、実施の形態1における放電生成物DP1の挙動と、を比較して説明する。
図10は、実施の形態2に係る空気清浄機1Aにおける放電生成物DP1の挙動を示す模式図である。図11は、比較例として実施の形態1に係る空気清浄機1における放電生成物DP1の挙動を示す模式図である。図10に示す実施の形態2では、実線の丸で囲った部分の放電生成物群DPgと誘導電極5との距離が、図11に示す実施の形態1よりも近づく。具体的には、図10の距離l1が、図11の距離l2よりも短い。これにより、実施の形態2の空気清浄機1Aは、放電生成物群DPgが誘導電極5の誘引効果を受けやすくなり、放電生成物DP1の拡散を抑制して濃度をより高めることができる。
図10において点線の円で囲った放電生成物DPs1と、図11において点線の円で囲った放電生成物DPs2とは、第1方向において保持部材6からの距離が同一の放電生成物DP1である。誘導電極5の先端面5b1が仮想線Lよりも処理対象W側に位置していることで、放電生成物DPs1と放電生成物DPs2とは、以下の異なる挙動を示す。図11の放電生成物DPs2は、矢印r2で示す様に横方向に誘導電極5に引き寄せられる。これに対し、図10の放電生成物DPs1は、矢印r1で示す様に斜め下向き、言い換えれば処理対象Wに近づく方向に向けて誘引される。このため、空気清浄機1Aは、放電生成物DPs1を処理対象Wに向けて加速して誘引でき、空気清浄機1に比べて処理対象Wに届く放電生成物DP1の濃度を高めることができる。
[空気清浄機1Aの効果]
空気清浄機1Aは、空気清浄機1と同様の効果が得られるとともに、以下の効果が得られる。空気清浄機1Aは、誘導電極5の先端面5b1が、仮想線Lよりも第1方向において処理対象W側に位置していることで、放電生成物DP1が空気清浄機1に比べて誘導電極5の誘引効果を受けやすい。よって、空気清浄機1Aは、空気清浄機1に比べて放電生成物DP1の拡散を抑制して濃度をより高めることができる。その結果、空気清浄機1Aは、空気清浄機1に比べて高濃度で放電生成物DP1を処理対象に運搬でき、殺菌ウイルス不活化効果を高めることができる。
空気清浄機1Aは、空気清浄機1と同様の効果が得られるとともに、以下の効果が得られる。空気清浄機1Aは、誘導電極5の先端面5b1が、仮想線Lよりも第1方向において処理対象W側に位置していることで、放電生成物DP1が空気清浄機1に比べて誘導電極5の誘引効果を受けやすい。よって、空気清浄機1Aは、空気清浄機1に比べて放電生成物DP1の拡散を抑制して濃度をより高めることができる。その結果、空気清浄機1Aは、空気清浄機1に比べて高濃度で放電生成物DP1を処理対象に運搬でき、殺菌ウイルス不活化効果を高めることができる。
実施の形態3.
実施の形態3に係る空気清浄機1Bは、第2放電電極を更に有する点と、誘導電極5の形状の点で、実施の形態1に係る空気清浄機1および実施の形態2に係る空気清浄機1Aと異なる。以下、実施の形態3が実施の形態1と異なる点を中心に説明するものとし、実施の形態3で説明されていない構成は実施の形態1と同様である。
実施の形態3に係る空気清浄機1Bは、第2放電電極を更に有する点と、誘導電極5の形状の点で、実施の形態1に係る空気清浄機1および実施の形態2に係る空気清浄機1Aと異なる。以下、実施の形態3が実施の形態1と異なる点を中心に説明するものとし、実施の形態3で説明されていない構成は実施の形態1と同様である。
図12は、実施の形態3に係る空気清浄機1Bの概略斜視図である。図13は、実施の形態3に係る空気清浄機1Bの発生部2を下方から見た概略斜視図である。図14は、実施の形態3に係る空気清浄機1Bの発生部2の概略断面図である。図15は、実施の形態3に係る空気清浄機1Bにおける放電生成物DP1および放電生成物DP2の挙動を示す模式図である。
空気清浄機1Bは、空気清浄機1の構成に加えて第2放電電極21を備える。第2放電電極21は、電気絶縁性の樹脂パーツ(図示しない)で囲って第2保持部13に固定されるか、又はビス留めあるいは接着によって第2保持部13に固定されている。また、空気清浄機1Bは、誘導電極5Bの形状が実施の形態1の誘導電極5と異なり、円筒状に形成されている。誘導電極5Bは、第2放電電極21との間で発生した放電生成物DP2を処理対象W側に案内するために円筒状とされている。図14に示すように、誘導電極5Bは、先端面5b1が仮想線Lに重なるように配置されているが、第1方向において、仮想線Lよりも処理対象W側に配置されてもよい。
第2放電電極21は、第1放電電極4と同様に第1方向に延びて形成されている。具体的には、第2放電電極21は、基端部から先端部に向かって縮径する円錐状の針状電極で構成されている。第2放電電極21は、第1方向に見て誘導電極5Bの内側に配置されている。第2放電電極21は、第1方向に見て誘導電極5Bの中心部に配置されている。第2放電電極21は、第1方向において誘導電極5Bに対して処理対象W側とは反対側に配置されている。第2放電電極21は、先端部が誘導電極5Bと第1方向に対向するようにして配置されている。第2放電電極21は、第1方向に誘導電極5Bから離間して配置されている。なお、第2放電電極21は、第1方向に誘導電極5Bから離間して配置されていなくてもよく、第1方向に誘導電極5Bと重なるように配置されてもよい。具体的には、第2放電電極21は、第2放電電極21の下端部が誘導電極5Bの内部空間に挿入されていてもよい。
第2放電電極21は、図15に示すように、第2放電電極21は、高電圧変換部(図示しない)から得られた高電圧が印加されることによって誘導電極5Bとの間で放電を起こし、放電生成物DP1とは異なる放電生成物DP2を発生する。第2放電電極21と誘導電極5Bとの放電距離が、第1放電電極4と誘導電極5Bとの放電距離よりも短くなるように配置されている。第2放電電極21は、第2放電電極21と誘導電極5Bとの放電距離が、第1放電電極4と誘導電極5Bとの放電距離よりも短いことで、放電生成物DP1とは異なる放電生成物DP2を発生する。
第2放電電極21は針状電極で構成されているとしたが、針状電極に限られたものではない。第2放電電極21は、電界を集中させるために、先細りの先端部を有する形状が望ましいが、この形状に限られたものではなく、柱状でもよい。また、第2放電電極21は、等細線からなる電極あるいは細線を複数本束ねたブラシ状電極でもよい。第2放電電極21の材質は、金属である。第2放電電極21の材質は、金属に限定されるものではなく、例えば、導電性を有する炭素繊維等、導電性を有する他の素材から形成されてもよい。
第2放電電極21から発生する放電生成物DP2は、前述の様に第1放電電極4から発生する放電生成物DP1とは異なる。具体的には例えば、放電生成物DP1はイオンであり、放電生成物DP2はオゾンである。第2放電電極21と誘導電極5Bとの放電距離が、第1放電電極4と誘導電極5Bとの放電距離よりも短いことで、第2放電電極21から放出された電子は、第2放電電極21と誘導電極5Bとの間で加速しやすく、エネルギーが高い状態にある。このため、第2放電電極21と誘導電極5Bとの間の電子には、空中の酸素分子の解離エネルギーである5.12eVよりも高いエネルギーの電子も含まれる。高いエネルギーの電子は、空気中の酸素分子と衝突し、解離した酸素分子と酸素分子とを含む三体衝突が生じてオゾンが生成される。なお、放電生成物DP1と放電生成物DP2の違いは、上記のイオンとオゾンとに限定されるものではなく、他に例えば、活性種の比率又は濃度が異なるものでもよい。
以上のように、空気清浄機1Bは、第1放電電極4から発生する放電生成物DP1に加えて、第2放電電極21から放電生成物DP1とは異なる放電生成物DP2を発生する。よって、空気清浄機1Bは、放電生成物DP1と放電生成物DP2との両者を用いて処理対象Wを処理できるため、殺菌不活化効果を高めることができる。
誘導電極5Bが円筒状であるため、第2放電電極21から発生した放電生成物DP2の少なくとも一部は、誘導電極5Bの内部空間を通過して処理対象W側に導かれる。このように誘導電極5Bが放電生成物DP2の空間Sへの案内路として作用するため、放電生成物DP2の拡散を抑制して濃度を高めることができる。
[空気清浄機1Bの効果]
空気清浄機1Bは、実施の形態1と同様の効果が得られるとともに、以下の効果が得られる。空気清浄機1Bは、第1放電電極4から発生する放電生成物DP1とは異なる放電生成物DP2を発生する第2放電電極21を備えた。これにより、空気清浄機1Bは、放電生成物DP1と放電生成物DP2との両者を用いて処理対象Wを処理でき、殺菌ウイルス不活化効果を向上できる。
空気清浄機1Bは、実施の形態1と同様の効果が得られるとともに、以下の効果が得られる。空気清浄機1Bは、第1放電電極4から発生する放電生成物DP1とは異なる放電生成物DP2を発生する第2放電電極21を備えた。これにより、空気清浄機1Bは、放電生成物DP1と放電生成物DP2との両者を用いて処理対象Wを処理でき、殺菌ウイルス不活化効果を向上できる。
また、空気清浄機1Bは、第2放電電極21と誘導電極5Bとの放電距離が、第1放電電極4と誘導電極5Bとの放電距離よりも短い。これにより、第2放電電極21は、放電生成物DP1とは異なる放電生成物DP2を発生する。空気清浄機1Bは、誘導電極5Bが円筒状であり、第2放電電極21が第1方向に見て円筒状の誘導電極5Bの内側に配置されている。これにより、放電生成物DP2の少なくとも一部が、円筒状の誘導電極5Bの内部空間を通過して処理対象W側に導かれ、放電生成物DP2の拡散が抑制される。これにより、空気清浄機1Bは、放電生成物DP1だけでなく放電生成物DP2の濃度も高めることができる。その結果、空気清浄機1Bは、放電生成物DP1および放電生成物DP2の両方を高濃度で処理対象Wに運搬でき、殺菌ウイルス不活化効果を高めることができる。
実施の形態4.
実施の形態4に係る空気清浄機1Cは、遮蔽電極31を更に有する点で実施の形態3に係る空気清浄機1Bと異なる。以下、実施の形態4が実施の形態3と異なる点を中心に説明するものとし、実施の形態4で説明されていない構成は実施の形態3と同様である。
実施の形態4に係る空気清浄機1Cは、遮蔽電極31を更に有する点で実施の形態3に係る空気清浄機1Bと異なる。以下、実施の形態4が実施の形態3と異なる点を中心に説明するものとし、実施の形態4で説明されていない構成は実施の形態3と同様である。
図16は、実施の形態4に係る空気清浄機1Cの概略斜視図である。図17は、実施の形態4に係る空気清浄機1Cの発生部2を下方から見た概略斜視図である。図18は、実施の形態4に係る空気清浄機1Bの発生部2の概略断面図である。
空気清浄機1Cは、空気清浄機1Bの構成に加えて、放電生成物DP1による保持部材6の帯電を防止する遮蔽電極31を備える。遮蔽電極31は、円筒状に構成され、誘導電極5Bおよび第2放電電極21の周囲を囲っている。遮蔽電極31は、誘導電極5Bの第2放電電極21側の端部と、第2放電電極21の誘導電極5B側の端部との周囲を囲っている。遮蔽電極31は、第1放電電極4の先端と第2放電電極21の先端を結ぶ線L1と、第1放電電極4の先端と誘導電極5Bの上端を結ぶ線L2との両方に交差するように配置される。
遮蔽電極31は、第1放電電極4から生じた放電生成物DP1が、保持部材6における第2放電電極21の近傍の表面に付着して保持部材6の表面が帯電するチャージアップ現象を防ぐものである。なお、遮蔽電極31は、放電生成物DP1によるチャージアップのみならず、放電生成物DP2が極性を有するものである場合、保持部材6における第2放電電極21の近傍の表面に付着することに因るチャージアップ現象を防ぐこともできる。
遮蔽電極31は接地されており、接地により電荷を系外に逃がす。遮蔽電極31は、放電生成物DP1が接触し、電荷を系外に逃がすことでチャージアップ現象を防ぐ。そのため、遮蔽電極31の材質は、金属である。なお、遮蔽電極31の材質は、金属に限定されるものではなく、例えば、導電性を有する炭素繊維等、導電性を有する他の素材から形成されてもよい。遮蔽電極31は、図18において丸で囲った部分、つまり、誘導電極5Bと第2放電電極21とが対向した部分を第1放電電極4が形成する電界から遮蔽することでチャージアップ現象を防ぐ。
ここで、仮にチャージアップが防げない場合、放電に必要な電界25[kV/cm]を確保できなくなり、放電生成物DP1および放電生成物DP2が安定して発生しなくなり、放電生成物DP1および放電生成物DP2の濃度が低下する。これに対し、空気清浄機1Cは、チャージアップを防ぐことができるため、放電生成物DP1および放電生成物DP2が安定して発生し、放電生成物DP1および放電生成物DP2の濃度を高めることができる。
[空気清浄機1Cの効果]
空気清浄機1Cは、空気清浄機1Bと同様の効果が得られるとともに、以下の効果が得られる。空気清浄機1Cは、誘導電極5Bおよび第2放電電極21の周囲を囲む遮蔽電極31を備えた。これにより、空気清浄機1Cは、チャージアップを防ぐことができるため、放電生成物DP1および放電生成物DP2が安定して発生し、放電生成物DP1および放電生成物DP2の濃度を高めることができる。その結果、空気清浄機1Cは、空気清浄機1Bに比べて高濃度で放電生成物DP1および放電生成物DP2を処理対象Wに運搬でき、殺菌ウイルス不活化効果を高めることができる。
空気清浄機1Cは、空気清浄機1Bと同様の効果が得られるとともに、以下の効果が得られる。空気清浄機1Cは、誘導電極5Bおよび第2放電電極21の周囲を囲む遮蔽電極31を備えた。これにより、空気清浄機1Cは、チャージアップを防ぐことができるため、放電生成物DP1および放電生成物DP2が安定して発生し、放電生成物DP1および放電生成物DP2の濃度を高めることができる。その結果、空気清浄機1Cは、空気清浄機1Bに比べて高濃度で放電生成物DP1および放電生成物DP2を処理対象Wに運搬でき、殺菌ウイルス不活化効果を高めることができる。
実施の形態5.
実施の形態5は、実施の形態1~実施の形態4に係る空気清浄機のいずれかを備えた空気調和装置に関する。以下、空気調和装置が実施の形態1の空気清浄機1を備える例で説明を行う。
実施の形態5は、実施の形態1~実施の形態4に係る空気清浄機のいずれかを備えた空気調和装置に関する。以下、空気調和装置が実施の形態1の空気清浄機1を備える例で説明を行う。
図19は、実施の形態5に係る空気調和装置40の一例を示す概要図である。空気調和装置40は、空気清浄機1と、熱交換器41の内部を流れる冷媒と熱交換器41の周囲に存在する空気との間で熱交換を行う熱交換器41と、を有する。空気調和装置40は、送風部3によって供給される空気が熱交換器41を通過し、熱交換器41を通過して空気調和された空気によって放電生成物DP1を空間S内に供給する。図19では、空気清浄機1が送風部3を備えているが、送風部3は空気調和装置40内に備えられていればよい。
上記構成の空気調和装置40は、空気清浄機1を備えることで、空気清浄機1で生成された放電生成物DP1を濃度の高い状態で処理対象Wに向けて運搬でき、高い殺菌ウイルス不活化効果を発揮できる。
以上の実施の形態に示した構成は、本開示の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本開示の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略および変更することも可能である。
1 空気清浄機、1A 空気清浄機、1B 空気清浄機、1C 空気清浄機、2 発生部、3 送風部、4 第1放電電極、4a 放電点、5 誘導電極、5B 誘導電極、5a 基端部、5b 先端部、5b1 先端面、6 保持部材、11 第1保持部、11a 下端面、12 固定脚、13 第2保持部、14 固定脚、15 枠体部、15a 下端面、21 第2放電電極、25 電界、31 遮蔽電極、40 空気調和装置、41 熱交換器、D1 放電生成物、DP1 放電生成物、DP2 放電生成物、DPg 放電生成物群、DPs1 放電生成物、DPs2 放電生成物、EF 電界、L 仮想線、L1 第1放電電極の先端と第2放電電極の先端を結ぶ線、L2 第1放電電極の先端と誘導電極の上端を結ぶ線、O 中心軸、S 空間、W 処理対象。
Claims (7)
- 複数の第1放電電極を備え、前記複数の第1放電電極から発生した放電生成物を空間内の処理対象に向けて供給して前記空間の空気清浄を行う空気清浄機であって、
前記複数の第1放電電極は、第1方向に延びて形成されており、前記第1方向に直交する第2方向に間隔を空けて配置された同極の電極であり、
前記複数の第1放電電極との間で電界を形成し、前記第1方向に見て前記複数の第1放電電極の中心部に配置された誘導電極を備えた空気清浄機。 - 電気絶縁性を有し、前記複数の第1放電電極と前記誘導電極とを保持する保持部材を備え、
前記複数の第1放電電極のそれぞれは、前記第1方向の両端部の一方に、針状の先端で構成されて放電が生じる放電点を有し、前記放電点とは逆側の端部が前記保持部材によって保持されている
請求項1記載の空気清浄機。 - 前記誘導電極は、前記保持部材に保持される基端部と、前記基端部とは反対側の先端部とを有し、前記先端部の先端面が、前記第1方向において、前記複数の第1放電電極の前記放電点同士を結ぶ仮想線よりも前記処理対象側に位置している
請求項2記載の空気清浄機。 - 前記複数の第1放電電極から発生する前記放電生成物とは異なる放電生成物を発生する第2放電電極を有する
請求項1~請求項3のいずれか一項に記載の空気清浄機。 - 前記誘導電極は円筒状であり、
前記第2放電電極は、前記第1方向に見て前記誘導電極の内側に配置され、
前記第2放電電極と前記誘導電極との放電距離が、前記第1放電電極と前記誘導電極との放電距離よりも短い
請求項4記載の空気清浄機。 - 前記誘導電極および前記第2放電電極の周囲を囲い、前記放電生成物による前記保持部材の帯電を防止する円筒状の遮蔽電極を更に有する
請求項4または請求項5記載の空気清浄機。 - 請求項1~請求項6のいずれか一項に記載の空気清浄機と、
内部を流れる冷媒と周囲に存在する空気との間で熱交換を行う熱交換器と、
空気の流れを形成し、前記複数の第1放電電極の上流に配置されて前記放電生成物を前記空間内に供給する送風部と、を有し、
前記送風部によって供給される空気が前記熱交換器を通過し、前記熱交換器を通過して空気調和された空気によって前記放電生成物を前記空間内に供給する空気調和装置。
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