(57)【要約】【課題】均一な放電を広範囲に発生することができ、低コストで耐久性に優れた空気清浄機を提供する。【解決手段】  表面に突部が形成された放電極と、表面に突部が形成された対向電極とを備える。また、放電極と前記対向電極の間に電圧を印加して放電を発生させる電源を備える。さらに、放電極側突部から対向電極側突部までの距離が周期的に変化するように、放電極および対向電極のうち少なくとも一を回転させることにより、放電極と対向電極の間に発生した放電が火花放電に変化しないようにする回転装置を備える。放電極と対向電極との間に空気を流通させて該空気を浄化する。放電極側突部から対向電極側突部までの距離が時間的に変化するので、火花放電が発生しない。また、高価なパルス電源を使用しなくてもすむので、低コストで空気清浄機を提供することができる。【選択図】図１
2006239639.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に突部が形成された放電極と、
表面に突部が形成された対向電極と、
前記放電極と前記対向電極の間に電圧を印加して放電を発生させる電源と、
放電極側突部から対向電極側突部までの距離が周期的に変化するように、前記放電極および前記対向電極のうち少なくとも一を回転させることにより、前記放電極と前記対向電極の間に発生した前記放電が火花放電に変化しないようにする回転装置と、
を備え、前記放電極と前記対向電極との間に空気を流通させて該空気を浄化することを特徴とする空気清浄機。
【請求項２】
棒状の放電極と、
その放電極を中心にして取り囲む筒状の対向電極と、
前記放電極の表面に形成された放電極側突部と、
前記対向電極の内周面に形成された対向電極側突部と、
前記放電極と前記対向電極の間に電圧を印加して放電を発生させる電源と、
前記放電極側突部から前記対向電極側突部までの距離が周期的に変化するように、前記放電極および前記対向電極のうち少なくとも一を回転させることにより、前記放電極と前記対向電極の間に発生した前記放電が火花放電に変化しないようにする回転装置と、
を備え、前記放電極と前記対向電極との間に空気を流通させて該空気を浄化することを特徴とする空気清浄機。
【請求項３】
前記対向電極の内周面には、前記空気中の被処理成分を吸収するための処理液からなる液膜が形成されている請求項２記載の空気清浄機。
【請求項４】
前記放電極は回転せず、前記対向電極は前記放電極を中心にして所定方向に回転する請求項２または３記載の空気清浄機。
【請求項５】
前記棒状の放電極は所定の方向に軸回転し、
前記対向電極は、前記放電極を中心にして前記放電極の回転方向とは逆の方向に回転する請求項２または３に記載の空気清浄機。
【請求項６】
前記放電極にはファンが固定されており、
前記回転装置は前記放電極を前記ファンとともに回転させ、
そのファンの回転によって前記空気が前記放電極と前記対向電極の間に送られる請求項２又は３又は５に記載の空気清浄機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気清浄機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、放電極と対向電極を備え、これらの間に電圧を印加して放電させるとともに、その放電によって空気中の粉塵や臭気成分などを帯電させて対向電極に付着させたり、分解したりする空気清浄機が知られている。例えば下記特許文献１には、放電極と対向電極の間に高電圧パルスを連続的に印加して、非平衡プラズマを発生させるガス浄化装置が開示されている。
【特許文献１】特開平９−２４２３７号公報
【０００３】
従来の空気清浄機の一例を図４に示す。放電極１０２は先端が尖った形状をしており、板状の対向電極１０３との間にパルス電圧が印加され、コロナ放電やプラズマを発生させている。この放電の中に空気を流通させて、粉塵や臭気成分などを分解したり、対向電極１０３に付着させたりする。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電源には、従来から直流電源が主に用いられてきた。しかしながら直流電源を使用する場合、電圧を上げていくと、放電極１０２と対向電極１０３の間に発生したコロナ放電やプラズマが火花放電に変化してしまう問題がある。火花放電になると局所的に大電流が流れてしまい、広範囲に放電させることが難しくなる。
【０００５】
空気清浄機では、放電を均一に且つ広く発生させることが望ましいので、火花放電の発生を防ぐ必要がある。そのため、交流電源やパルス電源を用いることが検討された。交流電源やパルス電源を使うとコロナ放電が火花放電に変化する前に電圧が下がるため、火花放電が発生しない。
【０００６】
これらの電源の中でも、パルス電源を使用するのが好ましい。特に、立ち上がり時間が短いパルス電源を使用すると良い。つまり、電圧を上げていくと放電が始まって電流が流れるため、その付近では電位が下がって放電が起きにくくなるのであるが、立ち上がり時間が短いパルスを用いると、放電電流によって電圧が降下する前に放電電極のあらゆる場所で電界強度が強まり、同時多発的に放電が開始される。パルス電源は矩形波を発生させており、瞬間的に電圧を上げることができるので、広範囲に放電させるには好適な電源といえる。しかしながらパルス電源は高価であり、また、耐久性が低いという問題がある。
【０００７】
本発明は上述のような事情を背景になされたもので、特に、均一な放電を広範囲に発生することができ、低コストで耐久性に優れた空気清浄機を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【０００８】
上記課題を解決するために本第１発明の空気清浄機は、
表面に突部が形成された放電極と、
表面に突部が形成された対向電極と、
放電極と対向電極の間に電圧を印加して放電を発生させる電源と、
放電極側突部から対向電極側突部までの距離が周期的に変化するように、放電極および対向電極のうち少なくとも一を回転させることにより、放電極と対向電極の間に発生した放電が火花放電に変化しないようにする回転装置と、
を備え、放電極と対向電極との間に空気を流通させて該空気を浄化することを主要な特徴とする。
【０００９】
上記第１発明によると、放電極と対向電極にはそれぞれ突部が形成されており、これらの電極間に電圧を印加すると、放電極側突部と対向電極側突部の間にコロナ放電やプラズマが発生する。放電極と対向電極の間に空気を流通させることで、その空気に含まれる粒子状成分（粉塵）やガス状成分（例えばアンモニアや硫化水素、メチルメルカプタン）などの被処理成分が放電によって帯電し、対向電極に付着したり、分解したりする。本発明では放電極と対向電極の少なくとも一を回転させることにより、放電極側突部から対向電極側突部までの距離が周期的に変化するようにしている。すなわち、放電極側突部と対向電極側突部の間隔は狭くなったり広くなったりするので、その間隔が狭い時にコロナ放電やプラズマが発生し、火花放電に移行する前に上記間隔が広くなって放電が消滅する。これにより、火花放電に移行させることなく安定してコロナ放電やプラズマを発生することが可能となる。また、電源には安価な直流電源を使用できるので、低コスト化が可能である。
【００１０】
また、本第２発明の空気清浄機は、
棒状の放電極と、
その放電極を中心にして取り囲む筒状の対向電極と、
放電極の表面に形成された放電極側突部と、
対向電極の内周面に形成された対向電極側突部と、
放電極と対向電極の間に電圧を印加して放電を発生させる電源と、
放電極側突部から対向電極側突部までの距離が周期的に変化するように、放電極および対向電極のうち少なくとも一を回転させることにより、放電極と対向電極の間に発生した放電が火花放電に変化しないようにする回転装置と、
を備え、放電極と対向電極との間に空気を流通させて該空気を浄化することを主要な特徴とする。
【００１１】
上記第２発明によると、放電極は棒状とされ、対抗電極は筒状（望ましくは円筒形状）とされており、その筒状の対向電極の中心に放電極が位置している。放電極と対向電極にはそれぞれ突部が形成されており、電極間に電圧を印加すると、放電極側突部と対向電極側突部の間にコロナ放電やプラズマが発生する。空気は筒状の対向電極の一端から他端へ流れ、コロナ放電等によって空気中の被処理成分が分解したり、帯電して対向電極に引き寄せられたりする。
【００１２】
また、本第３発明は、上記第２発明の空気清浄機におけるもので、
対向電極の内周面に、空気中の被処理成分を吸収するための処理液からなる液膜が形成されている。
【００１３】
上記第３発明によると、対抗電極の内周面に処理液の液膜が形成されている。ここで処理液とは、例えば水である。対向電極の内周面に水膜を形成しておくと、空気中に含まれる粉塵を取り込むことができるとともに、親水性のガス状成分を溶解することが可能となり、空気を効率的に清浄化できる。空気清浄機を一定時間、使用していると粉塵やガス状成分が取り込まれて水が汚れてくるのであるが、定期的に新しい水と取り替えることにより、再飛散を防止できる。
【００１４】
なお、処理液は水に限らず、他の液体を使用することができる。例えば空気中の親油性物質を吸収するために、有機溶媒を使用してもよい。さらに、空気中のアルカリ性物質（例えばアンモニア）を吸収するために、酸性水を使用してもよく、また、酸性物質（例えば酢酸）を吸収するためにアルカリ性水を使用してもよい。
【００１５】
さらに本第４発明は、第２〜第３発明の空気清浄機におけるもので、
放電極は回転せず、対向電極は放電極を中心にして所定方向に回転している。
【００１６】
上述したように、対向電極には水膜などを形成するのであるが、この対向電極を回転させることにより、遠心力を利用して水膜を均一な厚さにすることが可能となる。これにより、空気中の被処理成分を水が吸収する効率が高くなり、その結果、水の使用量を減らすことができる。また、水膜を形成するためには、ポンプなどで水を汲んで対向電極に供給するのであるが、対抗電極が回転していると一箇所に水を供給するだけで均一な水膜を形成することが可能となり、複数箇所に水を供給する場合と比較して、装置の構成を簡素化することができる。
【００１７】
一方、放電を発生させるためには通常、放電極に高電圧を印加して対向極を接地するのであるが、高電圧側の放電極を回転させる場合には、回転装置に高圧電流が流れないように放電極と回転装置を絶縁しておく必要がある。しかしながら対向電極を回転させる場合には、対向電極は接地されているため絶縁する必要がない。
【００１８】
また、本第５発明は、第２〜第３発明の空気清浄機におけるもので、
前記棒状の放電極は所定の方向に軸回転し、
対向電極は、放電極を中心にして放電極の回転方向とは逆の方向に回転している。
【００１９】
放電極側突部と対向電極側突部の間に発生したコロナ放電やプラズマは短時間のうちに火花放電に移行するので、これらの電極がすれ違う時間はなるべく短くすることが望ましい。上記第５発明によると、放電極と対向電極の双方が回転し、且つ回転方向が互いに逆になっている。このようにすると、放電極に対する対向電極の相対速度が速くなるので、いずれか一方のみを回転させる場合と比較して、より短時間で放電極側突部と対向電極側突部がすれ違うことになる。その結果、火花放電が発生しにくくなる。
【００２０】
また、本第６発明は、第２、第３、第５発明の空気清浄機におけるもので、
放電極にはファンが固定されており、
回転装置は放電極をファンとともに回転させ、
そのファンの回転によって空気が放電極と対向電極の間に送られる。
【００２１】
上記第６発明によると、放電極にファンが固定されており、回転装置が放電極をファンとともに回転させることにより、その回転によって装置内に空気が送られる。このようにすると、ファンを回転させるための専用の回転装置を別個に設ける必要がなくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
次に、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。
図１Ａは本発明に係る空気清浄機１の縦断面図であり、図１Ｂは横断面図である。このように、空気清浄機１は棒状の放電極２と、筒状の対向電極３、回転装置４、絶縁体５、送風装置６、高電圧電源７を備えている。そして、対向電極３の中心に放電極２が位置している。また、放電極２の表面には複数個の放電極側突部８が形成されており、対向電極３の内周面には複数個の対向電極側突部９が形成されている。
【００２３】
放電極２と対向電極３の間には高圧電源７により直流電圧が印加される。放電極２は正または負に印加され、対向電極３は接地されている。電圧が印加されることにより、放電極２と対向電極３の間にはコロナ放電やプラズマが発生する。一方、送風装置６によって空気が上方から送られ、放電極２と対向電極３の間を通り、空気中に含まれる被処理成分が帯電して対向電極に引き寄せられる。この空気は装置の下方から排出される。
【００２４】
なお、放電極２は絶縁体５を介して回転装置４に接続しており、所定方向に回転するようになっている。上述したように、放電極２には高電圧が印加されるのであるが、絶縁体５を介しているので回転装置４に高圧電流が流れないようになっている。また、本実施形態の送風装置６は、放電極２にファンを固定した構成を採用している。つまり、回転装置４によって放電極２とファンの双方を回転させており、ファンの回転によって空気が装置内に送られるのである。これにより、ファンを回転させるために専用の装置を別途設ける必要がなくなり、装置の構成を簡素化することができる。なお、回転装置４の回転力ではファンを十分に回転させることができず、空気の供給量が不十分である場合は、専用の送風手段を別途設けてもよい。
【００２５】
次に、図２を用いてコロナ放電が発生してから消滅するまでの過程について説明する。放電極２に形成されている複数の放電極側突部８のうち、特定の放電極側突部８ａと、特定の対向電極側突部９ａとの間でコロナ放電が発生する場合を想定する。上述したように放電極２は回転装置４によって所定方向に回転しているので、この回転に伴って放電極側突部８ａと対向電極側突部９ａが接近し、これらの間にコロナ放電が発生する（図２Ａ）。その後、コロナ放電は成長するのであるが、火花放電に移行する前に放電極側突部８ａと対向電極側突部９ａは離れるため、コロナ放電が消滅する（図２Ｂ）。このような放電の発生・成長・消滅過程は、放電極側突部８ａと対向電極側突部９ａがそれぞれ複数個、形成されているため、放電極２と対向電極３の間に連続的に且つ広範囲に生じる。
【００２６】
次に、図３を用いて本発明に係る空気清浄機の別の実施形態を説明する。この実施形態では対向電極３の内周面に水膜１２（図３Ｂ）を形成することにより、空気中の被処理成分を水に溶解させている。水膜１２は重力によって下方に流出し、下部に配置された水集積・処理部１０に溜まる。その後、ポンプ１１によって汲み上げられ、対向電極３に供給される。水膜１２を形成することで、空気中の親水性のガス状成分を効果的に吸収することが可能となる。
【００２７】
また、水集積・処理部１０にはオゾン発生装置や触媒などが配置されており、水に溶解した被処理成分を分解するようになっている。これにより、同じ水を長時間、繰り返して使用することが可能になる。なお、水の汚れが一定のレベル以上になった時には排出し、外部から新しい水を入れて交換する。
【００２８】
一方、上記実施形態では回転装置４を放電極２に接続しているが、対向電極３に接続してもよい。対向電極３は接地されているので、放電極２のように絶縁体５を介して接続する必要が無く、対向電極３と回転装置４を直接、接続することができる。また、対向電極３を回転させると、遠心力を利用して水膜を均一に形成できるようになる。さらに、ポンプ１１から対向電極３に水を供給する場所が一箇所であっても、回転による遠心力を利用して均一な水膜を形成できる。そのため、水の供給場所を複数箇所、設ける場合と比較すると、装置を簡素化できる。
【００２９】
なお、放電極２と対向電極３を両方とも回転させるようにしてもよい。この場合、双方の回転方向が逆方向になるようにする。例えばギア（図示しない）を用いて、回転装置４の回転力を対向電極３に伝達するようにしてもよく、また、別の回転装置を配置して対抗電極３を回転させるようにしてもよい。逆方向に回転させると、対向電極側突部９と放電極側突部８とが短時間のうちにすれ違うので、火花放電の発生を効果的に抑制ないし防止できる。放電極２と対向電極３のどちらか一方だけを回転させることにより、このような効果を生じさせようとすると、回転装置４の回転速度が速くなるので、回転装置４の耐久性が低下する。また、より高価な回転装置４を使用する必要が生じる。
【００３０】
また、上記実施形態では高電圧電源７として安価な直流電源を使用しているが、交流電源を使用することもできる。交流電源を使用すると、コロナ放電やプラズマが火花放電に移行する前に電圧の向きを逆にすることができる。この効果と、放電極２や対向電極３を回転させることによって生じる効果を相乗させることにより、パルス電源による立ち上がり時間の短い矩形波を利用した場合に得られるような、均一で且つ広範囲な放電を得ることができる。
【００３１】
なお、上記実施形態では放電極２を棒状にし、対向電極３を筒状にしたが、本発明はこのような形状に限定しなくとも効果を奏させることができる。例えば対向電極３を板状に形成し、２枚を略平行に配置するとともに、その内側に対向電極側突部９を設けてもよい。略平行に配置された板状の対抗電極３の間に棒状の放電極２を配置し、その放電極２を回転すると、図１〜図２に示した実施形態と同様の効果が生じる。さらには、放電極２を球状にし、表面に放電極側突部８を設けるとともに、対向電極３を半円球形状にし、その半円球の内面に対向電極側突部９を設けてもよい。放電極２に棒を取り付けて、この棒を使って放電極２を回転させる。この場合、空気を半円球の内面に向かって送り込むようにする。また、別の形態としては、このような半円球の対向電極３を２つ合わせ、その間に棒を取り付けた球状の放電極２を配置して、２つの対向電極３の隙間から空気を送る構成にすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係る空気清浄機の（Ａ）縦断面図（Ｂ）横断面図
【図２】コロナ放電の発生過程を示す図
【図３】図１とは別の実施形態
【図４】パルス電源を用いた従来の空気清浄機の例
【符号の説明】
【００３３】
１  空気清浄機
２  放電極
３  対向電極
４  回転装置
５  絶縁体
６  送風装置
７  高電圧電源
８  放電極側突部
９  対向電極側突部
１０  水集積・処理部
１１  ポンプ
１２  水膜
【図１】
2006239639.tif 000003
【図２】
2006239639.tif 000004
【図３】
2006239639.tif 000005
【図４】
2006239639.tif 000006