(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体ケースと、
前記本体ケース内に設けられた平板形状の絶縁性基板と、
前記絶縁性基板の一方面に対向して配置された棒形状の放電電極と、
前記絶縁性基板に接する対向電極と、
前記放電電極と前記対向電極とに電圧を印加する電源とを設け、
前記絶縁性基板は孔部を有し、
この孔部の内面と前記絶縁性基板の一方面表面とに水分を吸着する吸着手段を備え、
前記放電電極の先端は、
前記孔部の内方中央に位置する構成とした活性種発生装置。
【請求項２】
前記放電電極は単一の材料で形成した請求項１に記載の活性種発生装置。
【請求項３】
前記放電電極の先端の断面形状と、前記絶縁性基板の前記孔部の形状は、放電電極の先端の周囲と、絶縁性基板の孔部内面との距離が均一になるようにした請求項１または２に記載の活性種発生装置。
【請求項４】
前記放電電極の断面形状と、
前記絶縁性基板の前記孔部の形状は、
円形状である請求項３に記載の活性種発生装置。
【請求項５】
前記放電電極の先端が、
前記絶縁性基板における一方面表面寄りに位置する構成としたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の活性種発生装置。
【請求項６】
前記放電電極の先端と前記対向電極との距離は、
前記放電電極の先端と前記吸着手段との距離より長いことを特徴とする請求項５に記載の活性種発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、室内空間の除菌や脱臭等を行う活性種発生装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、空気中にラジカルなどの活性種を供給し、この活性種による清浄化作用により、この空気を清浄化する活性種発生装置が開発されている。
【０００３】
従来のこの種、活性種発生装置は、本体ケースと、放電電極と、この放電電極に対向する対向電極と、これらの放電電極と対向電極とに電圧を印加する電源と、対向電極の表面に設けた吸着手段とを備えた構成であった（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３２０６１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来の活性種発生装置では、放電電極と対向電極間に電圧を印加することで、コロナ放電を行わせ、これによって吸着手段に吸着した水分を分解し、活性種を発生させるようになっていた。
【０００６】
このような構成において、コロナ放電によって放電電極と対向電極間に流れる電流は、放電電極から導電体である対向電極への最短経路に流れ易いので、放電電極近傍の狭い範囲の吸着手段に集中して電子が流れる傾向があった。つまり、吸着手段の狭い範囲に電流が集中することにより、放電電極の放電部分も、同様に放電電極の狭い範囲から集中して放電されるものであった。
【０００７】
しかしながら、放電電極の狭い範囲から集中して放電されるので、この放電部分が劣化し、その結果として活性種の発生が不安定になってしまう課題があった。
【０００８】
そこで、本発明は、活性種を安定して発生させることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そして、この目的を達成するために本発明は、本体ケースと、前記本体ケース内に設けられた平板形状の絶縁性基板と、前記絶縁性基板の一方面に対向して配置された棒形状の放電電極と、前記絶縁性基板に接する対向電極と、前記放電電極と前記対向電極とに電圧を印加する電源とを設け、前記絶縁性基板は孔部を有し、この孔部の内面と前記絶縁性基板の一方面表面とに水分を吸着する吸着手段を備え、前記放電電極の先端は、前記孔部の内方中央に位置する構成とし、これにより所期の目的を達成するものである。
【発明の効果】
【００１０】
以上のように本発明は、本体ケースと、前記本体ケース内に設けられた平板形状の絶縁性基板と、前記絶縁性基板の一方面に対向して配置された棒形状の放電電極と、前記絶縁性基板に接する対向電極と、前記放電電極と前記対向電極とに電圧を印加する電源とを設け、前記絶縁性基板は孔部を有し、この孔部の内面と前記絶縁性基板の一方面表面とに水分を吸着する吸着手段を備え、前記放電電極の先端は、前記孔部の内方中央に位置する構成としたものであるので、活性種を安定して発生させることができる。
【００１１】
すなわち、本発明においては、絶縁性基板の孔部の内面と、絶縁性基板の一方面表面とに吸着手段を備え、放電電極の先端が、孔部の内方中央に位置することにより、放電電極と対向電極間に高電圧が印加された場合に、放電電極と対向電極間を流れる電流は、放電電極から絶縁性基板に設けた放電電極の周囲に位置する吸着手段を流れた後に、対向電極へと到達することになる。
【００１２】
つまり、放電電極の周囲に吸着手段が位置するので、吸着手段の広い範囲に電流が分散することになり、放電電極の放電部分も、同様に放電電極の広い範囲から分散して放電するため、放電電極での劣化を抑制することができ、結果として活性種を安定して発生させることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態１における活性種発生装置を設置する屋内の斜視図
【図２】同活性種発生装置の断面図
【図３】同活性種発生装置の断面図
【図４】同活性種発生装置における絶縁性基板および吸着手段部分の側断面図
【図５】同活性種発生装置における絶縁性基板、吸着手段、放電電極、対向電極、支持部材を示す側断面図
【図６】同活性種発生装置における絶縁性基板、放電電極、支持部材を示す斜視図
【図７】絶縁性基板、対向電極、支持部材の構成を示す展開図
【図８】絶縁性基板を対向電極側から見たときの平面図
【図９】同活性種発生装置におけるプラスコロナ放電の概念を示す図
【図１０】同活性種発生装置におけるマイナスコロナ放電の概念を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１５】
図１に示すように、部屋１の床上２には、活性種発生装置３が配置されている。
【００１６】
この活性種発生装置３は、部屋内の空気中にラジカルなどの活性種を供給することで、この活性種による清浄化作用により、空気を清浄化するものである。また、活性種を含む空気を衣類やカーテン等にあてることによって、衣類やカーテンの脱臭・除菌などの効果が期待できる。
【００１７】
図２は、図１における活性種発生装置３の断面図を示している。図３は、図２とは部品配置が異なる活性種発生装置３の断面図を示している。
【００１８】
活性種発生装置３は、吸気口４と排気口５を有する本体ケース６と、この本体ケース６内には、送風手段７と、活性種発生手段８とを備えている。
【００１９】
本体ケース６は、略中央に位置する仕切板部９によって、吸気口４と排気口５とを連通する風路部１０と、空間部１１とに分けられている。
【００２０】
送風手段７は、本体ケース６の仕切板部９に固定された電動機１２と、この電動機１２によって回転する羽根部１３と、この羽根部１３を囲むケーシング部１４とから形成している。ケーシング部１４の吸込口１５は、本体ケース６の吸気口４に対向している。送風手段７によって、吸気口４から吸い込んだ空気は、活性種発生手段８の一部を介して、排気口５へ送風されるものである。
【００２１】
活性種発生手段８は、絶縁性基板１６と、この絶縁性基板１６に対向して配置された放電電極１７と、絶縁性基板１６に接する吸着手段１８と、対向電極１９と、電源２０とから形成している。
【００２２】
絶縁性基板１６は、平板形状で略中央に開口である孔部２１を有し、絶縁性基板１６の端部が支持部材２２を介して本体ケースの仕切板部９に固定されている。図２の部品配置では、送風手段７によって、吸気口４から吸い込んだ空気の一部は、放電電極１７の周囲を通り、孔部２１を介して、排気口５へ送風されるものである。図３の部品配置では、孔部２１は、本体ケース６の排気口５に対向しており、送風手段７によって、吸気口４から吸い込んだ空気の一部は、放電電極１７の周囲を通り、孔部２１を介して、排気口５へ送風されるものである。絶縁性基板１６は、セラミック基板であっても、フッ素などの樹脂基板であっても良い。セラミック基板として、シリカ、アルミ、マグネシウムのうちいずれか１つを含む基板であっても、アルミナ基板であっても良い。オゾンやラジカルで腐食されにくい無機系のものあるいはフッ素樹脂であれば良いためである。絶縁性基板１６の表面抵抗は、１０10Ω／□以上であることが望ましい。
【００２３】
放電電極１７は、棒形状で、絶縁性基板１６の一方面、および孔部２１に対向し、絶縁性基板１６の風上側に配置されている。図３の配置では、棒形状の放電電極１７は、送風手段７によって送風される空気の送風方向と平行に延びている。そして、放電電極１７の先端は、絶縁性基板１６から数ミリメートル〜数十ミリメートル程度の所定距離を隔てて、孔部２１の内方略中央に位置するものである。放電電極１７の材質は、コロナ放電をさせるＳＵＳなどのステンレスやタングステンなどである。
【００２４】
対向電極１９は、ＳＵＳなどのステンレス、アルミ、金、銀、銅などで形成され、絶縁性基板１６の周縁部に固定されている。なお、これらに限られること無く、導電性の素材であれば良い。対向電極１９の表面抵抗は、１０-1Ω／□以下であることが望ましい。
【００２５】
電源２０は、本体ケース６の空間部１１に位置し、放電電極１７と、対向電極１９とに、電圧を印加するものである。
【００２６】
吸着手段１８は、絶縁性基板１６の一方面側の表面、つまり、絶縁性基板１６の風上側の面と、孔部２１の内面とに設けられ、対向電極１９と接している。吸着手段１８の表面抵抗は、１０6から１０10Ω／□であることが望ましい。
【００２７】
図４、図５、図６、図７および図８を用いて説明する。図４は、絶縁性基板１６および吸着手段１８部分の側断面図である。図５は、図３の部品配置における絶縁性基板１６、吸着手段１８、放電電極１７、対向電極１９、支持部材２２を示す側断面図である。図６は、絶縁性基板１６、放電電極１７、支持部材２２を示す斜視図である。図７は、絶縁性基板１６、放電電極１７、対向電極１９、支持部材２２の構成を示す展開図である。図８は、絶縁性基板１６を放電電極１７側から見たときの平面図である。
【００２８】
図４に示すように、吸着手段１８は、絶縁性基板１６の近傍の水分を吸着する吸着剤２３と、この吸着剤２３と絶縁性基板１６を接着する接着剤２４とから形成している。吸着剤２３は、水を吸着する平均粒子径０．５マイクロメートルから数十マイクロメートル程度の粒子で、表面に細孔２５を有しているゼオライトである。なお、吸着剤２３としてゼオライトを例に挙げたが、吸着剤２３は、ナノレベルの細孔２５を有し、いわゆるＫｅｌｖｉｎの毛管凝縮現象により細孔内で水蒸気が凝縮し得るような細孔２５を有する構造を有する多孔質構造体であれば、シリカ、ゼオライト、デシカイト、アロフィン、イモゴライトなどでも、これらのうちいずれか１つを含むものでも良い。また、粒子間の隙間を利用して水を吸着する、多孔質アルミナ、多孔質シリカ、多孔質チタニアであっても良い。なお、吸着剤２３は、細孔２５に空気中の水蒸気を吸着させるものであるが、細孔２５が接着剤２４の粒子で埋まりにくい平均粒子径であれば、空気中の水蒸気を吸着することができる。なお、吸着剤２３は接着剤２４よりも平均粒子径が大きいものであっても良い。
【００２９】
接着剤２４は、吸着剤２３と、絶縁性基板１６とを接着するコロイダルシリカである。なお、接着剤２４は、ゼオライトなどの吸着剤２３の平均粒子径より小さく、ゼオライトの表面に開いている細孔２５よりも大きい平均粒子径であれば良い。また、細孔２５を閉塞させなければ、接着剤２４としてガラス粉や、シリケート化合物を用いてもよい。
【００３０】
ここで、図９のように、放電電極１７にプラスの電圧を印加した場合について説明を行う。図９のように、この放電電極１７に、電源２０により放電電圧をプラス約３〜１０ｋＶで印加を行うと、放電電極１７表面に強い電界が形成される。放電電極１７にプラスの高電圧が印加されているため、空気中に存在する遊離電子が流れ込む。このとき、対向電極１９は、マイナス状態となっているので、その結果、電子が移動することで、対向電極１９から放電電極１７へ電子が流れる。この状態がコロナ放電であって、このコロナ放電の力で後述のごとく、ＯＨラジカル（活性種の一例）が発生する。
【００３１】
更に詳細に説明すると、セラミック製の絶縁性基板１６と吸着剤２３は、接着剤２４により接着されている。吸着剤２３の表面はナノレベルの細孔２５を有し、空気中の水分は、この細孔２５内で水蒸気が凝縮することにより、水分を吸着することが知られている（Ｋｅｌｖｉｎの毛管凝縮現象）。これにより、ゼオライトなどの吸着手段１８に、空気中の水分が吸着され、電子が流れやすくなる。放電電極１７にプラスの高電圧を印加してプラスコロナ放電を行うと、吸着剤２３中の電子は、放電電極１７に強い力で引き寄せられるため、電子が高速で移動する。電子が、吸着剤２３の近くに有る酸素分子と衝突すると、酸素分子に電子が一つ増えた状態の酸素分子の陰イオンが発生する。その後、酸素分子陰イオンが、絶縁性基板１６の表面に吸着された水分子と反応をすることで、ＯＨラジカルなどの活性種を発生する。吸着した水分の周辺でコロナ放電が起こることにより、水分が電子と反応しやすくなるため、ＯＨラジカルの発生をより行いやすくするものである。
【００３２】
本実施形態における特徴は、絶縁性基板１６の孔部２１の内面と、絶縁性基板１６の一方面表面とに吸着手段１８を備え、放電電極１７の先端が、孔部２１の内方略中央に位置する点である。これにより、放電電極１７と対向電極１９間に高電圧が印加された場合に、放電電極１７と対向電極１９間を流れる電流は、放電電極１７から絶縁性基板１６に設けた放電電極１７の周囲に位置する吸着手段１８を流れた後に、対向電極１９へと到達することになる。
【００３３】
つまり、放電電極１７を中心として円周方向の周囲に吸着手段１８が位置するので、吸着手段１８の広い範囲に電流が均一に分散することになり、広い範囲で均一に分散して放電するため、結果として活性種を安定して発生させることができるものである。また、円筒棒状の放電電極１７の放電部分は、先端部の断面形状が円状になっているため  放電電極１７を中心として円周方向に広い範囲に分散して放電が発生する。その結果、先端が鋭利な針状の放電電極を用いる場合に比べて、局所的な放電集中が起こりにくく、放電電極１７の劣化を抑制することができ、結果として活性種を安定して発生させることができるものである。さらに、吸着手段１８の広い範囲に電流が均一に分散するので、ＯＨラジカルなどの活性種の発生量が増加するものである。
【００３４】
なお、本実施の形態において放電電極１７は、プラスに印加したものであるが、この放電電極１７に印加する電圧はプラスであっても、マイナスであっても良い。
【００３５】
なお、本実施の形態では、絶縁性基板１６の表面の一部に吸着手段１８を有しているが、絶縁性基板１６の表面の全部や、側面に吸着手段１８を有していても良い。これにより、吸着手段１８に吸着された水を効率的に分解することができる。
【００３６】
また、放電電極１７は単一の材料で形成したものである。これにより、めっき等の処理をした場合に比べ、放電電極１７の耐久性の向上が図れるものである。
【００３７】
また、放電電極１７の先端の断面形状と、絶縁性基板１６の孔部２１の形状は、同種の形状である。具体的には、放電電極１７の断面形状と、絶縁性基板１６の孔部２１の形状は、円形状である。
【００３８】
すなわち、放電電極１７の先端の周囲と、絶縁性基板１６の孔部２１との内面との距離が、均一になる。これにより、吸着手段１８の広い範囲に電流が分散することになり、放電電極１７の放電部分も、同様に放電電極１７の広い範囲から分散して放電するため、放電電極１７での劣化を抑制することができ、結果として活性種を安定して発生させることができるものである。
【００３９】
また、放電電極１７の先端が、絶縁性基板１６における一方面側寄りに位置する構成としたものである。これにより、絶縁性基板１６の孔部との内面に設けた吸着手段１８全体の広い範囲に電流が分散し易くなるので、ＯＨラジカルの発生量が増加するものである。図５の例では、吸着手段１８を備えた面に放電電極１７の先端を配置している。
【００４０】
また、放電電極１７の先端と対向電極１９との距離は、放電電極１７の先端と吸着手段１８との距離より長いものである。具体的には、放電電極１７と対向電極１９間を流れる電流は、例えば放電電極１７から絶縁性基板１６の孔部２１の内面を覆う吸着手段１８を流れた後に、続いて絶縁性基板１６の一方面表面の吸着手段１８を流れ、その後ようやく対向電極１９へと到達することになり、つまり沿面距離が長いので、その結果として火花放電が起こらず、安全性の向上が図れるものである。
【００４１】
また、対向電極１９は、絶縁性基板１６における一方面の裏側に位置する他方面、つまり、風下側面、又は絶縁性基板１６における一方面と他方面との間の外周面に接して設けられているものであっても良い。これにより、放電電極１７から流れる電子が、絶縁性基板１６の表面を伝って流れる際に、電子の移動する距離である、いわゆる沿面距離が伸びることで、火花放電を起こりにくくなる。
【００４２】
なお、これに限られること無く、対向電極１９を絶縁性基板１６の表面に設ける場合には、十分な沿面距離を確保した状態で配置することが必要となる。
【００４３】
次に、図１０のように、放電電極１７にマイナスの電圧を印加した場合について説明を行う。放電電極１７に、電源により放電電圧をマイナス約３〜１０ＫＶで印加を行うと、放電電極１７表面に強い電界が形成される。放電電極１７にマイナスの高電圧が印加されているため、空気中に遊離電子が放出される。対向電極１９に接した絶縁性基板１６は、プラス側となる。その結果、電子が移動することで、対向電極１９から放電電極１７へ電流が流れる。
【００４４】
図１０の放電電極１７から空気に放出された電子は、対向電極１９の強い電界に強い力で引き寄せられるため、電子が高速で移動し、空気中の分子などと衝突する。このとき高速で移動している電子が、空気中の酸素分子と衝突するすると、酸素分子に電子が一つ増えた状態の酸素分子の陰イオンが発生する。その後、酸素分子陰イオンが、絶縁性基板の表面に吸着された水分子と反応をすることで、ＯＨラジカルが発生する。
【００４５】
上記のようなマイナスに印加された放電電極１７からの放電であるいわゆるマイナスコロナ放電を行うことにより、吸着手段１８周辺の水分が電子と反応することにより、ＯＨラジカルの発生をより行いやすくするものである。
【００４６】
さらに、このように、放電電極１７と対向電極１９間に吸着手段１８を介して面方向に電子が流れるため、沿面距離が長くなり、絶縁性基板１６の表面を電流が伝って流れるものである。
【００４７】
以上、図９、図１０のようにして発生したＯＨラジカル（活性種）は、図２または図３の送風手段７からの送風により、活性種発生装置３の排気口５から室内へ排出される。このＯＨラジカルを含む空気を部屋１内に供給することで、空気中の菌を不活化することができる。また、空気中の臭いを分解して取り除くことで、脱臭効果を発揮させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
以上のように本発明は、本体ケースと、前記本体ケース内に設けられた平板形状の絶縁性基板と、前記絶縁性基板の一方面に対向して配置された棒形状の放電電極と、前記絶縁性基板に接する対向電極と、前記放電電極と前記対向電極とに電圧を印加する電源とを設け、前記絶縁性基板は孔部を有し、この孔部の内面と前記絶縁性基板の一方面表面とに水分を吸着する吸着手段を備え、前記放電電極の先端は、前記孔部の内方略中央に位置する構成としたものであるので、活性種が安定して発生するようにすることができる。
【００４９】
すなわち、本発明においては、絶縁性基板の孔部の内面と、絶縁性基板の一方面表面とに吸着手段を備え、放電電極の先端が、孔部の内方略中央に位置することにより、放電電極と対向電極間に高電圧が印加された場合に、放電電極と対向電極間を流れる電流は、放電電極から絶縁性基板に設けた放電電極の周囲に位置する吸着手段を流れた後に、対向電極へと到達することになる。
【００５０】
つまり、放電電極の周囲に吸着手段が位置するので、吸着手段の広い範囲に電流が分散することになり、放電電極の放電部分も、同様に放電電極の広い範囲から分散して放電するため、放電電極での劣化を抑制することができ、結果として活性種が安定して発生するようにすることができるものである。
【００５１】
したがって、空気清浄機としての活用が期待される。
【符号の説明】
【００５２】
１    部屋
２    床上
３    活性種発生装置
４    吸気口
５    排気口
６    本体ケース
７    送風手段
８    活性種発生手段
９    仕切板部
１０  風路部
１１  空間部
１２  電動機
１３  羽根部
１４  ケーシング部
１５  吸込口
１６  絶縁性基板
１７  放電電極
１８  吸着手段
１９  対向電極
２０  電源
２１  孔部
２２  支持部材
２３  吸着剤
２４  接着剤
２５  細孔
【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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【図９】
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【図１０】
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