(57)【要約】【課題】空気清浄装置の大型化を抑制しつつ、空気清浄能力を確保する。【解決手段】空気清浄装置１は、空気導入部４１３と空気排出部４２１とを有し、空気導入部４１３から空気排出部４２１へと被処理空気をサイクロン流として流通させる空間Ｓを有したサイクロン部４０と、サイクロン部４０の周囲に設けられた第一電極（サイクロン部４０）と、サイクロン部４０の空間Ｓ内に設けられた第二電極（電極体５０）と、第一電極と第二電極との間に電圧を印加し、空間Ｓ内にプラズマを発生させる電圧印加部２０と、サイクロン部４０の空間Ｓ内側の内壁面に設けられた触媒層６０と、を備えている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気導入部と空気排出部とを有し、前記空気導入部から前記空気排出部へと被処理空気をサイクロン流として流通させる空間を有したサイクロン部と、
前記サイクロン部の周囲に設けられた第一電極と、
前記サイクロン部の前記空間内に設けられた第二電極と、
前記第一電極と前記第二電極との間に電圧を印加し、前記空間内にプラズマを発生させる電圧印加部と、
前記サイクロン部の前記空間内側の内壁面に設けられた触媒層と、を備える
空気清浄装置。
【請求項２】
前記第二電極は、前記空間から前記被処理空気を排出するための筒状構造の電極である
請求項１に記載の空気清浄装置。
【請求項３】
前記触媒層は、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｃｏ、Ｏｓ、Ｒｕ、Ｆｅ、Ｒｅ、Ｔｃ、Ｍｎ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔｉのうちの少なくとも一種もしくは少なくとも一種の酸化物を含有し、前記被処理空気に対する処理を促進する活性種を、前記プラズマによって前記触媒層の表面上に生成する
請求項１又は２に記載の空気清浄装置。
【請求項４】
前記触媒層は、前記プラズマにより発生するオゾンに対する処理を促進する
請求項３に記載の空気清浄装置。
【請求項５】
前記電圧印加部は、交流電源であり、１ｋＨｚ以上の周波数で３ｋＶ以上の電圧を印加する
請求項１〜４のいずれか一項に記載の空気清浄装置。
【請求項６】
空気導入部から空気排出部へと被処理空気をサイクロン流として流通させる空間を有し、前記空間内側の内壁面に触媒層を備えたサイクロン部の周囲に設けられた第一電極と、前記サイクロン部の前記空間内に設けられた第二電極との間に、電圧を印加することで、前記空間にプラズマを発生させて、前記サイクロン部を流通する前記被処理空気を浄化する
空気清浄方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気清浄装置及び空気清浄方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、放電と触媒とのそれぞれの空気清浄効果を用いて、空気を浄化する空気清浄装置が知られている（例えば特許文献１及び２参照）。
【０００３】
特許文献１では、針状電極と前記環状電極との間をコロナ放電が発生する放電空間とし、この放電空間の下部に、触媒からなるプレート状の処理部材を配置することで、放電と触媒とによって空気を浄化する空気清浄装置が開示されている。また、特許文献２では、触媒を担持した多孔質の処理部材を放電場内に配置することで、放電と触媒とによって空気を浄化する空気清浄装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−９３８３６号公報
【特許文献２】特開２００２−３３６６８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１に記載の空気清浄装置では、放電空間の下部に処理部材が配置されているために、被処理空気と処理部材との接触が不十分で、触媒による空気清浄効果を発揮できないのが実状である。所望の空気清浄能力を確保するには、処理部材を大きくせねばならず、空気清浄装置の大型化を招くことになる。
【０００６】
一方、特許文献２に記載の空気清浄装置では、多孔質の処理部材を被処理空気が通過するため、通過時の空気抵抗が大きくなって、浄化する空気の処理量が少なくなってしまう。空気の処理量を大きくするためには、それだけ大きな送風装置を用いなければならず、この場合においても空気清浄装置の大型化を招く。
【０００７】
そこで、本発明は、空気清浄装置の大型化を抑制しつつ、空気清浄能力を確保することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る空気清浄装置は、空気導入部と空気排出部とを有し、空気導入部から空気排出部へと被処理空気をサイクロン流として流通させる空間を有したサイクロン部と、サイクロン部の周囲に設けられた第一電極と、サイクロン部の空間内に設けられた第二電極と、第一電極と第二電極との間に電圧を印加し、空間内にプラズマを発生させる電圧印加部と、サイクロン部の空間内側の内壁面に設けられた触媒層と、を備える。
【０００９】
また、本発明の一態様に係る空気清浄方法は、空気導入部から空気排出部へと被処理空気をサイクロン流として流通させる空間を有し、空間内側の内壁面に触媒層を備えたサイクロン部の周囲に設けられた第一電極と、サイクロン部の空間内に設けられた第二電極との間に、電圧を印加することで、空間にプラズマを発生させて、サイクロン部を流通する被処理空気を浄化する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、空気清浄装置の大型化を抑制しつつ、空気清浄能力を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態に係る空気清浄装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】実施の形態に係る本体部の概略構成を示す斜視図である。
【図３】実施の形態に係る空気清浄方法の実行時の空気清浄装置内の状態を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下では、本発明の実施の形態に係る空気清浄装置について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置及び接続形態などは、一例であり、本発明を限定する趣旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
【００１３】
また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、同じ構成部材については同じ符号を付している。
【００１４】
［空気清浄装置］
図１は、実施の形態に係る空気清浄装置１の概略構成を示す模式図である。図１では、空気清浄装置１の本体部１０を断面図で示している。図１に示すように、空気清浄装置１は、本体部１０と、電圧印加部２０と、ファン部３０とを備えている。空気清浄装置１は、例えば空気清浄機、エアコンなどに搭載されるデバイスである。
【００１５】
電圧印加部２０は、交流電源であり、本体部１０におけるサイクロン部４０と電極体５０とに電気的に接続されている。電圧印加部２０は、サイクロン部４０と電極体５０との間に電圧を印加することで、サイクロン部４０の空間Ｓ内にプラズマを発生させる。具体的には、電圧印加部２０は、１ｋＨｚ以上の周波数で３Ｋｖ以上の電圧をサイクロン部４０と電極体５０との間に印加する。ファン部３０は、サイクロン部４０の空気導入部４１３に対して処理空気を送る送風部である。
【００１６】
図２は、実施の形態に係る本体部１０の概略構成を示す斜視図である。図１及び図２に示すように、本体部１０は、サイクロン部４０と、電極体５０と、触媒層６０とを備えている。
【００１７】
サイクロン部４０は、空気導入部４１３と空気排出部４２１とを有し、空気導入部４１３から空気排出部４２１へと被処理空気をサイクロン流として流通させる空間Ｓを有している。サイクロン部４０は、第一部材４１と、第二部材４２とを一体的に組み付けることで形成されている。
【００１８】
第一部材４１は、円筒部４１１と、テーパ部４１２と、空気導入部４１３とを備えている。円筒部４１１は、内部が中空の円筒体であり、その外径が例えば２ｍｍ以上となっている。円筒部４１１の外周面には、空気導入部４１３が連結されている。テーパ部４１２は、円筒部４１１の一端部から円錐台状に突出しており、円筒部４１１の内部空間と連続した中空形状となっている。具体的には、テーパ部４１２は、円筒部４１１から離れるに連れて細くなる円錐筒形状であり、その先端部が閉塞されている。テーパ部４１２の先端部の外径は、例えば１．０ｍｍ以下である。
【００１９】
空気導入部４１３は、サイクロン部４０内に被処理空気を導入するための円筒体である。この空気導入部４１３の開口に対向する位置にはファン部３０が配置されている。ファン部３０が駆動することで、サイクロン部４０の外方の被処理空気が空気導入部４１３に送られる。そして、空気導入部４１３の内部空間と、サイクロン部４０の内部空間とは連続しており、空気導入部４１３を通過した被処理空気がサイクロン部４０内に導入される。サイクロン部４０内に導入された被処理空気は、テーパ部４１２の内周面によってサイクロン流となってテーパ部４１２の先端部に導かれるようになっている。
【００２０】
そして、円筒部４１１、テーパ部４１２及び空気導入部４１３は、例えばステンレス鋼などの導電性部材によって一体的に形成されている。つまり、サイクロン部４０は、全体として導電性を有しており、第一電極として機能する。換言すると、第一電極は、サイクロン部４０の周囲に設けられているとも言える。
【００２１】
第二部材４２は、第一部材４１における円筒部４１１の他端部に連結されて、当該他端部を覆う円板状の板体である。第一部材４１及び第二部材４２がなす空間が上述の空間Ｓである。第二部材４２は、ステンレス鋼などの導電部材と、当該導電部材の表面にコーティングされた例えばアルミナ、酸化チタンなどの誘電体とを備えて形成されている。また、第二部材４２の中央部には、開口部が形成されている。この第二部材４２の開口部がサイクロン部４０内の被処理空気をサイクロン部４０の外部に排出する空気排出部４２１である。
【００２２】
電極体５０は、空間Ｓから被処理空気を排出するための筒状構造の第二電極である。具体的には、電極体５０は、例えばステンレス鋼などの導電部材により円筒状に形成されている。電極体５０は、空気排出部４２１を貫通した状態で、第二部材４２に連結されている。電極体５０の一端部は、第二部材４２から外方に突出しており、電極体５０の他端部は、テーパ部４１２との間に隙間をあけるようにテーパ部４１２の先端部近傍に配置されている。テーパ部４１２で発生した被処理空気のサイクロン流は、電極体５０の他端部から当該電極体５０内に進入して、電極体５０の一端部から外部に排出される。
【００２３】
そして、第一電極であるサイクロン部４０と、第二電極である電極体５０との間に電圧が印加されると、空間Ｓ内にはプラズマが発生する。このプラズマによって、空間Ｓ内の被処理空気が浄化される。
【００２４】
触媒層６０は、サイクロン部４０の空間Ｓ側の内壁面に設けられている。具体的には、触媒層６０は、サイクロン部４０における第一部材４１の空間Ｓ内側の内壁面に積層されている。なお、触媒層６０は、第二部材４２の空間Ｓ内側の内壁面に設けられていてもよい。触媒層６０は、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｃｏ、Ｏｓ、Ｒｕ、Ｆｅ、Ｒｅ、Ｔｃ、Ｍｎ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔｉのうちの少なくとも一種もしくは少なくとも一種の酸化物を含有している。これにより触媒層６０は、被処理空気に対する処理を促進する活性種を、プラズマによって当該触媒層６０の表面上に生成する。また、触媒層６０は、プラズマにより発生するオゾンに対する処理を促進する。オゾンに対する処理には、オゾンを分解する処理が含まれる。ここで、触媒層６０は、Ｍｎ、Ｆｅの少なくとも一種若しくは少なくとも一種の酸化物を含有していると、オゾンに対する処理効率を高めることができる。
【００２５】
［空気清浄方法］
次に、本実施の形態に係る空気清浄方法について説明する。図３は実施の形態に係る空気清浄方法の実行時の空気清浄装置１内の状態を示す模式図である。具体的には図３は図１に対応する図である。
【００２６】
まず、被処理空気の流れについて説明する。空気清浄方法の開始により、ファン部３０が回転駆動して、本体部１０の外部から空気導入部４１３に向けて被処理空気を送る（図３中、矢印Ｙ１）。これにより、サイクロン部４０の空間Ｓには、空気導入部４１３から被処理空気が導入される。このとき、被処理空気は、テーパ部４１２の内周面に衝突しながら案内されることでサイクロン流となって、テーパ部４１２の先端部まで導かれる（図３中、矢印Ｙ２）。テーパ部４１２の先端部まで至った被処理空気、つまりサイクロン流の下流側の被処理空気は、電極体５０の他端部から電極体５０内に進入し、電極体５０を通過する（図３中、矢印Ｙ３）。その後、被処理空気は、電極体５０の一端部を介して空気排出部４２１から本体部１０の外方へと排出される（図３中、矢印Ｙ４）。
【００２７】
一方、空気清浄方法の開始に伴って、電圧印加部２０は、第一電極であるサイクロン部４０と、第二電極である電極体５０とに対して、１ｋＨｚ以上の周波数で３Ｋｖ以上の電圧を印加する。これにより、サイクロン部４０の空間Ｓ内に放電が生じ、プラズマが発生する。プラズマの発生によって、空間Ｓ内にはプラスイオンとマイナスイオンとが放出される。プラスイオンとマイナスイオンは、被処理空気中の汚染物質（細菌、ウィルス、微粒子、ＶＯＣなど）に付着して、非常に酸化力の強いＯＨラジカルに変化する。ＯＨラジカルは、汚染物質の表面のタンパク質から水素を抜き取り、汚染物質を分解する。
【００２８】
ここで、触媒層６０の表面では、プラズマの発生に伴って、処理空気に対する処理を促進する活性種（例えばＯＨラジカルなど）が生成されている。これにより、ＯＨラジカルが触媒層６０の表面で高密度化する。被処理空気は、テーパ部４１２の内周面、つまり触媒層６０に衝突しながらサイクロン流となるが、この衝突時においても活性種に晒されることになる。被処理空気が触媒層６０に晒されることで、被処理空気中の汚染物質に活性種が付着することにより、汚染物質が分解されることになる。また、完全に分解されなかった汚染物質においては、サイクロン流による遠心分離効果によって、被処理空気から分離されるものもある。このように、被処理空気は、サイクロン部４０を通過することによって、浄化されることになる。
【００２９】
［効果など］
以上のように、本実施の形態に係る空気清浄装置１は、空気導入部４１３と空気排出部４２１とを有し、空気導入部４１３から空気排出部４２１へと被処理空気をサイクロン流として流通させる空間Ｓを有したサイクロン部４０と、サイクロン部４０の周囲に設けられた第一電極（サイクロン部４０）と、サイクロン部４０の空間Ｓ内に設けられた第二電極（電極体５０）と、第一電極と第二電極との間に電圧を印加し、空間Ｓ内にプラズマを発生させる電圧印加部２０と、サイクロン部４０の空間Ｓ内側の内壁面に設けられた触媒層６０と、を備えている。
【００３０】
また、本実施の形態に係る空気清浄方法は、空気導入部４１３から空気排出部４２１へと被処理空気をサイクロン流として流通させる空間Ｓを有し、空間Ｓ内側の内壁面に触媒層６０を備えたサイクロン部４０の周囲に設けられた第一電極と、サイクロン部４０の空間Ｓ内に設けられた第二電極との間に、電圧を印加することで、空間Ｓにプラズマを発生させて、サイクロン部４０を流通する被処理空気を浄化する。
【００３１】
この構成によれば、放電を起因としたプラズマによる空気清浄効果と、触媒層６０を起因とした空気清浄効果とを被処理空気に適用することができる。特に、触媒層６０を起因とした空気清浄効果においては、触媒層６０の表面上で高密度化されたＯＨラジカルに、サイクロン流となった被処理空気が晒されて浄化されることになる。これにより、触媒層６０による空気清浄効果を高めることができ、処理能力を高めることができる。処理能力が高められれば、従来の処理部材を大きくしたり、大きな送風装置を用いたりしなくてもよくなるので、空気清浄装置１の大型化も抑制することができる。
【００３２】
また、第二電極は、空間Ｓから被処理空気を排出するための筒状構造の電極体５０である。
【００３３】
この構成によれば、サイクロン流の下流側から空気排出部４２１まで被処理空気を案内する機能と、第二電極としての機能とを電極体５０に兼ね備えさせることができる。したがって、部品点数を抑えることができる。また、筒状構造の電極体５０が、空間Ｓ内の中心で延在していると、プラズマを広範囲に発生させることもでき、空気清浄効果をより高めることが可能である。
【００３４】
また、触媒層６０は、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｃｏ、Ｏｓ、Ｒｕ、Ｆｅ、Ｒｅ、Ｔｃ、Ｍｎ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔｉのうちの少なくとも一種もしくは少なくとも一種の酸化物を含有し、被処理空気に対する処理を促進する活性種を、プラズマによって触媒層６０の表面上に生成する。
【００３５】
この構成によれば、プラズマによって触媒層６０の表面上に活性種が生成されるので、触媒層６０による空気清浄効果をより高めることができる。
【００３６】
また、触媒層６０は、プラズマにより発生するオゾンに対する処理を促進する。
【００３７】
この構成によれば、プラズマによって発生したオゾンを触媒層６０で処理することができ、処理空気とともにオゾンが排出されることを抑制することができる。
【００３８】
また、電圧印加部２０は、交流電源であり、１ｋＨｚ以上の周波数で３ｋＶ以上の電圧を印加する。
【００３９】
この構成によれば、電圧印加部２０が第一電極と第二電極との間に１ｋＨｚ以上の周波数で３ｋＶ以上の電圧を印加するので、空間Ｓ内にプラズマを安定して発生させることができ、放電による空気清浄効果と触媒層６０による空気清浄効果との相乗効果を高めることができる。
【００４０】
［その他］
以上、本発明に係る空気清浄装置について、上記実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。
【００４１】
例えば、上記実施の形態では、サイクロン部４０が第一電極を兼ねている場合を例示して説明した。しかしながら、第一電極として機能する専用の導電部材をサイクロン部とは別に設けることも可能である。この場合、第一電極をサイクロン部の周囲に配置する。第一電極の配置場所は、サイクロン部の周囲であれば当該サイクロン部の内方であっても外方であってもよい。
【００４２】
また、上記実施の形態では、電極体５０が、サイクロン流の下流側から空気排出部４２１まで被処理空気を案内する機能と、第二電極としての機能とを兼ね備えている場合を例示した。これらの機能を個別に有する専用部材をそれぞれ設けることも可能である。具体的には、サイクロン流の下流側から空気排出部４２１まで被処理空気を案内する専用の筒状体と、第二電極とをサイクロン部４０に個別に設けた構造とする。例えば、専用の筒状体は、上記の電極体５０と同様の位置に設置する。また、第二電極は、空間Ｓ内に配置されていれば、第一電極であるサイクロン部４０とともにプラズマを発生することができる。この場合、第二電極は、筒状構造の電極でなくてもよい。第二電極は、第一電極であるサイクロン部４０とともにプラズマを発生させる形状であれば如何様でもよい。
【００４３】
また、上記実施の形態では、本体部１０とファン部３０とが一対一である場合を例示したが、各空気導入部４１３が同一方向を向くように複数の本体部１０を配列し、これらの空気導入部４１３に対して１つのファン部３０で被処理空気を送るようにすることも可能である。
【００４４】
また、上記実施の形態では、ファン部３０が空気導入部４１３に対して被処理空気を送る場合を例示したが、ファン部３０を空気排出部４２１側に配置して、当該ファン部３０で空気排出部４２１からサイクロン部４０内の空気を吸引することも可能である。
【００４５】
また、上記実施の形態では、ファン部３０を備えた空気清浄装置１を例示して説明したが、ファン部を備えていない空気清浄装置に対して、上記実施の形態の特徴部分を適用することも可能である。
【００４６】
また、上記実施の形態では、サイクロン部４０の一部が先細りする形状である場合を例示したが、被処理空気をサイクロン流とするのであればサイクロン部４０の形状は如何様でもよい。例えば、サイクロン部を全体として寸胴な円筒体とすることも可能である。また、サイクロン部の内部に、被処理空気をサイクロン流として導くガイド部などを設けることもできる。ガイド部としては、例えば、サイクロン部の内壁面に設けられた螺旋状の突起、又は螺旋状の溝部などが挙げられる。
【００４７】
その他、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。
【符号の説明】
【００４８】
１  空気清浄装置
２０  電圧印加部
４０  サイクロン部（第一電極）
５０  電極体（第二電極）
６０  触媒層
４１３  空気導入部
４２１  空気排出部
Ｓ  空間
【図１】
2018117785.tif 000003
【図２】
2018117785.tif 000004
【図３】
2018117785.tif 000005