(57)【要約】【課題】空気の処理風速が上がったとしても、空気中に含まれるガス状成分をも効果的に液中に溶解させることができる空気清浄機を提供する。【解決手段】空気の流通経路上に配置された放電極を有する。また、空気透過性を有する材料から構成され、空気が自身を透過するとともに、放電極との間に略一様な強度の電界が発生する対向電極を有する。そして、対向電極は湿潤状態とされている。一様な強度の電界が発生するので、空気中の被処理成分が帯電しやすい。また、空気が対向電極を透過する際に気液接触するので、被処理成分を効果的に処理液に溶解させることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気の流通経路上に配置された放電極と、
空気透過性を有する材料から構成され、前記空気が自身を透過するとともに、前記放電極との間に略一様な強度の電界が発生する対向電極と、
を有し、前記対向電極は湿潤状態とされていることを特徴とする空気清浄機。
【請求項２】
空気を送る送風手段と、
その空気の流通経路上に配置された放電極と、
その放電極を取り囲むように配置され、空気透過性を有する材料から構成されるとともに、前記空気を内側から外側へ透過させ、前記放電極との間に略一様な強度の電界を発生させて、前記空気に含まれる被処理成分を捕集する対向電極と、
前記被処理成分を吸収する処理液を前記対向電極へ供給して該対向電極を湿潤状態にする処理液供給手段と、
を有することを特徴とする空気清浄機。
【請求項３】
前記放電極は線状で、前記空気の流通方向に対して平行となる方向に向けられ、
前記対向電極は、前記線状の放電極を中心として取り囲む円筒形状に形成され、一端が開口して前記空気の流入口とされている請求項１または２記載の空気清浄機。
【請求項４】
前記放電極は線状で且つ複数本、配置され、前記空気が給気される方向に対して垂直な方向を向くとともに、前記複数本の放電極はそれぞれ前記空気が給気される方向に対して重なるように位置し、
前記対向電極は、各前記放電極を中心とする横断面円弧状の円弧状部を、前記空気の給気方向に連ねた形状を有し、一端が開口して前記空気の流入口とされている請求項１または２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などを帯電させて、対向電極に付着させる集塵装置が知られている。集塵装置には乾式集塵装置と湿式集塵装置がある。乾式集塵装置は、対向電極を打撃して振動させることで、対向電極の表面に付着した粉塵等を落下させるものであり、湿式集塵装置は、対向電極の表面に水等の流体を供給して液膜を形成して流下させ、この液膜によって粉塵等を除去するものである。
【０００３】
湿式集塵装置としては例えば下記特許文献１および２が開示されている。特許文献１には、対向電極を金網状にするとともに水流膜を形成し、この水流膜に帯電した粒子成分を捕集させる方法が開示されており、特許文献２には、透水性被覆材を利用して筒状に形成し、その筒状体の内部に導電性を有する流体を充填した集塵電極が開示されている。水流膜が形成された金網や、透水性被覆材を集塵電極として利用することで、粉塵などを効果的に除去できる。
【特許文献１】特許第３１８７２０５号公報
【特許文献２】特許第２６８６８８１号公報
【０００４】
一方、従来の装置では、例えば図６Ａ，Ｂに示すように、対向する２枚の対向電極１０３の間に線状の放電極１０２を配置し、対向電極と放電極との間に電圧を印加することにより、放電を発生させている。空気は図６Ａの上方から下方へ流通し、放電領域Ｐを通過する。そして空気に含まれる粉塵等が放電領域Ｐにより帯電して、対向電極１０３に付着する。また、対向電極１０３の内部または表面には水流膜が形成されて、付着した粉塵等を除去する。
【０００５】
図６Ａ，Ｂでは放電領域Ｐと、低放電領域ＬＰが存在している。処理対象物が微粒子やミストである場合は、比較的サイズが大きい為に帯電しやく、たとえその微粒子やミストが低放電領域を通過したとしても対向電極に捕集することが可能である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが処理対象物質がガス状成分（例えばアンモニアや硫化水素、メチルメルカプタンなど）である場合は、対向電極に捕集しにくいという問題がある。一般に、ガス状成分を捕集する場合は、次のようなメカニズムが起こると考えられている。
１．放電による電子衝突が繰り返されてガス状成分が分解される。
２．プラズマの高いエネルギーによってガス状成分が分解される。
３．放電・プラズマなどの副生成物であるオゾンや活性酸素などによってガス状成分が酸化分解される。
４．帯電したガス状分子が静電気的に対向電極に引き寄せられ付着する。
５．放電によって電子衝突等の過程の中で、ガス状分子間に縮重合、クラスター化が生じて肥大化しながら対向電極に付着する。
【０００７】
このようなメカニズムを経てガス状成分は捕集されると考えられるが、ガス状成分は粒子状成分と比較するとサイズが小さい為、帯電しにくく、また、帯電しても電荷が小さいために対向電極に引き寄せられにくいという問題がある。すなわち、上述したように放電領域Ｐと低放電領域ＬＰが存在し、放電の強度にバラツキが存在すると、ガス状成分に電子衝突の繰り返しや静電沈着を生じさせにくく、その結果、ガス状成分を捕集しにくいのである。
【０００８】
この問題を解決するために、例えば図７に示すように対向電極１０３を円筒形（図７では前面を切り欠いている）にして一様な強度の電界を発生させることも考えられる。そして円筒形の対向電極１０３の内面または表面に水流膜を形成して、その水流膜にガス状成分を溶解させ、捕集するのである。しかしながらこのようにしても、帯電したガス状成分の電荷が小さいため、処理風速が上がるとガス状成分を捕集しにくくなる。
【０００９】
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、空気の処理風速が上がったとしても、空気中に含まれるガス状成分をも効果的に液中に溶解させることができる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】
【００１０】
上記課題を解決するために本第１発明の空気清浄機は、
空気の流通経路上に配置された放電極と、
空気透過性を有する材料から構成され、空気が自身を透過するとともに、放電極との間に略一様な強度の電界が発生する対向電極と、
を有し、対向電極は湿潤状態とされていることを主要な特徴とする。
【００１１】
上記第１発明によると、放電極と対向電極の間に略一様な強度の電界が発生するようにされている。例えば、放電極を線状に形成し、対向電極はその線状の放電極を中心とした円筒形状にする。このようにすると、放電極と対向電極の距離が一定になるため、これらの間に電圧を印加した際に略一様な強度の電界が生じるのである。そして、放電極と対向電極の間に放電（例えばコロナ放電）が発生する。この放電は、放電極と対向電極の間に略均一に発生するので、空気中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効果的に帯電される。なお、略一様な電界の“略”とは、放電極や対向電極の加工上の歪み等により電界が不均一になる場合を排除しないことを意味する。
【００１２】
対向電極は空気透過性を有する材料から構成され、空気が対向電極を透過するようにされ、かつ湿潤状態とされている。ここで空気透過性を有する対向電極としては、例えば金網状や、細孔を形成したものや、不織布状にしたものを採用できる。また、湿潤状態とは、例えば対向電極の表面に処理液（例えば水）の膜を形成したり、内部に処理液を含ませたりすることを意味する。このような構成を採用することにより、空気と処理液が気液混合し、空気中に含まれる粒子状成分やガス状成分を効果的に捕集できる。
【００１３】
すなわち、本第１発明は、上述したように略一様な強度の電界を発生させることで、粒子状成分やガス状成分を効果的に帯電させる効果と、その空気を湿潤な対向電極に透過させて気液混合することにより、帯電したガス状成分などを水に溶解させる効果との、２つの効果を有するものである。このダブル効果により、空気中に含まれるガス状成分を効果的に捕集することが可能となる。
【００１４】
従来の空気清浄機では電界が一様に発生しなかったため、ガス状成分を帯電させにくい問題点があった。また、空気と水との接触効率も悪かったので、帯電した処理対象成分を効果的に捕集できなかった。このような問題点が、本第１発明によって解決された。
【００１５】
また、本第２発明の空気清浄機は、
空気を送る送風手段と、
その空気の流通経路上に配置された放電極と、
その放電極を取り囲むように配置され、空気透過性を有する材料から構成されるとともに、空気を内側から外側へ透過させ、放電極との間に略一様な強度の電界を発生させて、空気に含まれる被処理成分を捕集する対向電極と、
被処理成分を吸収する処理液を対向電極へ供給して該対向電極を湿潤状態にする処理液供給手段と、
を有することを特徴とする。
【００１６】
本第２発明によると、空気清浄機は送風手段（例えばファン）を備え、これにより空気が装置内を流通するようにされている。また、処理液供給手段（例えばポンプ）を備え、これにより対向電極に水（処理液の一例）が補給される。一方、空気は対向電極の内側から外側へ透過し、この時に空気中の粒子状成分やガス状成分が水に捕集される。
【００１７】
さらに本第３発明は、上記第１および第２発明をより詳細に記載したもので、すなわち、
放電極は線状で、空気の流通方向に対して平行となる方向に向けられ、
対向電極は、線状の放電極を中心として取り囲む円筒形状に形成され、一端が開放して空気の流入口とされている。
【００１８】
また、本第４発明は、上記第１および第２発明をより詳細に記載したもので、すなわち、
放電極は線状で且つ複数本、配置され、空気が給気される方向に対して垂直な方向を向くとともに、複数本の放電極はそれぞれ空気が給気される方向に対して重なるように位置し、
対向電極は、各放電極を中心とする横断面円弧状の円弧状部を、空気の給気方向に連ねた形状を有し、一端が開口して空気の流入口とされている。
【００１９】
上記本第３および第４発明によると、空気中に含まれるガス状成分等の処理対象成分が対向電極を透過するまで電子衝突や静電誘引等の効果が途切れることなく継続的に得られ、さらに全ての空気が湿潤な対向電極を透過するので、処理対象成分が処理液に対して効率的に接触して溶解、加水分解、中和反応、気液混合等の効果が得られる。その結果、ガス状成分の分離・浄化を効果的に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
次に、本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照しながら説明する。
図１は本発明の空気清浄機の縦断面図であり、図２は同じく横断面図である。このように、本発明の空気清浄機は線状の放電極２と、その放電極２を中心として取り囲む円筒形状の対向電極３を有し、対向電極３は空気透過性の材料から構成されている。対向電極３は一端が開口して空気の流入口４ができており、他端が閉じている。これにより、流入した空気はすべて対向電極３を透過する。また、放電極２および対向電極３は電源Ｅ１，Ｅ２によって電圧が印加される。放電極２と対向電極３の距離は一定なので、これらの間で略一様な強度の電界が生じる。そして、高い電圧が印加されて電界強度が一定のレベルを超えると、放電極２と対向電極３の間でコロナ放電が始まる。
【００２１】
一方、空気清浄機には図示しない処理液供給手段（ポンプ）が設けられており、水５を供給して、対向電極３の表面や内部が湿潤状態となるようにしている。また、図示しない送風手段（ファン）が設けられており、浄化前の空気が給気７として流入口４から装置内へ送られる。給気７内には粒子状成分やガス状成分が含まれているが、上述したコロナ放電によってこれらが帯電する。そして、空気は排気８となって対向電極３を透過する。この際、帯電した粒子状成分やガス状成分が対向電極３の水５に捕集される。この水は流下して、排水口６から排水となって流れ出る。
【００２２】
本実施形態では上述したように、対向電極３を円筒形状にすることにより、放電極２と対向電極３との間に略一様な強度の電界を発生させている。これによって、流入口４からの給気７に含まれる処理対象成分が効率良く帯電する。ここで仮に図８の断面図に示すように、対向電極３’を四角筒にすると、放電極２’と対向電極３’との間隔が一定にならず、間隔が短い部分ａと、長い部分ｂができてしまう。その結果、内部の電界強度が一様にならず、角の部分において電界が低下し、放電が局所的に弱くなる。その弱くなった放電を通過した空気は、処理対象成分が十分に帯電されていないので、対向電極３’で処理対象成分を捕集することが難しくなる。特に、処理対象成分がガス状成分の場合は、サイズが小さいため帯電させにくく、なかなかガス状成分を捕集できない。これに対して本発明では、対向電極３を円筒形状にしているので、電界が略一様に形成され、局所的に弱い放電が起きることが無くなる。その結果、ガス状成分を効果的に帯電させ、捕集することができる。
【００２３】
一方、本発明では、空気は湿潤な対向電極３を透過するので、気液接触が効率的に起こり、その結果、帯電した処理対象成分を効果的に除去することができる。従来の空気清浄機では例えば図６に示すように、空気が上方から下方へ流れており、帯電した処理対象成分を静電気力によって対向電極１０３に捕集させていたのであるが、静電気力が小さすぎて捕集されない物もあった。しかしながら本発明では図１および２に示すように、空気が対向電極３を透過するため、たとえ帯電した処理対象成分の電荷がわずかであったとしても、その成分を対向電極３に付着させることができる。さらには、対向電極３は湿潤状態に保たれているので、気液接触が起こり、水５に処理対象成分を効果的に溶解させることができる。
【００２４】
このように、従来の空気清浄機ではガス状成分を有効に除去できなかったのであるが、本発明のように略一様な電界を形成してそこにガス状成分を含んだ空気を送り込み、さらに湿潤な対向電極３を透過させることで、ガス状成分をも有効に除去できるようになる。
【００２５】
次に、本発明に係る別の実施形態を、図３の断面図および図４の斜視図を参照しながら説明する。この実施形態では、複数本の放電極２が配置され、これらが空気の給気方向に対して垂直方向を向くとともに、これら複数本の放電極２がそれぞれ給気７方向に対して重なるように位置している。そして、対向電極３は、各放電極２を中心とする横断面円弧状の円弧状部を、空気の給気方向に連ねた形状を有している。また、対向電極３は上方が開口して空気の流入口４が形成されている。
【００２６】
それぞれの放電極２は各円弧状部によって囲まれており、その円弧状部と放電極２との間隔は一定にされているため、これらの間に生じる電界の強度は略一様になる。
【００２７】
また、この空気清浄機にも処理液供給手段（図示しない）が設けられており、対向電極３が湿潤状態となるように水を供給する。さらに、図示しない送風手段（ファン）が設けられ、流通口４から空気が給気７として送られる。その空気に含まれる処理対象成分は、放電極２と対向電極３との間に生じるコロナ放電によって帯電し、対向電極３を通過する際に水５に捕集される。
【００２８】
この実施形態では、給気７の方向に対して各放電極２が垂直方向を向いているため、放電を有効に活用できる。また、空気が装置内に流入する方向、すなわち給気７の流入方向に複数の放電極２が重なるように位置しているので、空気が対向電極３を透過するまで電子衝突や静電誘引等の効果が途切れることなく継続的に得られ、効果的に処理対象物を帯電させることができる。また、対向電極３は、単なる板状のものと比較すると表面積が広いので、処理風速を上げても処理対象成分を効果的に捕集することができる。
【００２９】
次に、空気透過性を有する材料から構成される対向電極３の具体例について説明する。対向電極３は、例えば図５Ａに示すように空気流路が確保されたユニット結合体にすることができる。また、図５Ｂに示すように焼結金属などを利用したピーズ状にしてもよい。さらに、図５Ｃに示すようにメッシュ状としてもよく、図５Ｄのように細孔を有する形状にしてもよい。また、図示しないが、不織布状のものでもよく、滴下する水流を電極として用いてもよい。
【００３０】
なお、本発明の空気清浄機は空気の流通路全体にわたって略一様に電界が発生するものであれば他の構造を採用することもできる。例えば図示しないが、沿面放電を利用した平版構造や、バリア放電を利用した構造を採用してもよい。
【００３１】
また、放電極２および対向電極３に電圧を印加するための電源として、上記実施形態では直流電源を使用したが、交流電源を使用してもよい。
【００３２】
一方、上記実施形態では水５を排水口６から排水させているが、装置内に水５を循環させ、所定のレベルまで水５が汚れた時点で排水し、綺麗な水と交換するようにしてもよい。このようにすると、水を節約できる。
【００３３】
また、対向電極３に水５を供給する方法としては、対向電極３の表面に水流膜を形成するように水を供給してもよく、また、ピーズ状やメッシュ状（図５Ｂ，Ｃ）の対向電極３を採用した場合は内部に水５を含ませるようにしてもよい。水５を内部に含ませるようにすると、空気と水５の気液接触効率が高くなり、処理対象物をより効果的に捕集することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係る空気清浄機の縦断面図。
【図２】同じく横断面図。
【図３】図１，図２とは異なる実施形態の縦断面図。
【図４】図３の一部切り欠き斜視図。
【図５】対向電極３の具体例。
【図６】（Ａ）従来の空気清浄機における、放電部の斜視図（Ｂ）同じく横断面図。
【図７】対向電極を円筒にした場合の、一部切り欠き斜視図。
【図８】仮に対向電極を四角筒状にした場合の空気清浄機。
【符号の説明】
【００３５】
１  空気清浄機
２  放電極
３  対向電極
４  流入口
５  水（処理液）
６  排水口
７  給気
８  排気
Ｅ１，Ｅ２  電源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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