(57)【要約】【課題】集塵、脱臭、有害物質除去、殺菌を十分に行なえる空気浄化装置を提供する。【解決手段】放電電極２の両側に対向電極３を配設し、両電極２，３間に放電を発生させる高電圧を印加する高電圧印加装置４を設けた空気浄化装置において、前記放電電極２は側部に突起２ａを形成して突起先端部のみ対向電極３間の間隙内に配置し、高電圧印加装置４は高周波数かつ極小パルス幅の高電圧を印加するように構成する。これにより、従来よりも安定した高エネルギーを持ったストリーマ放電を発生させることが可能になり、放電領域１０内を通過する微生物を死滅、不活化できるとともに、臭気物質や有害物質を分解することができ、塵埃も後段で電気集塵可能に帯電させることができる。【選択図】  図２
2004351310.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電電極の両側に対向電極を配設し、両電極間に放電を発生させる高電圧を印加する高電圧印加装置を設けた空気浄化装置において、前記放電電極は側部に突起を形成して突起先端部のみ前記対向電極間の間隙内に配置し、前記高電圧印加装置は高周波数かつ極小パルス幅の高電圧を印加するように構成した空気浄化装置。
【請求項２】
放電電極の突起は電極長手方向に沿う側部に適当間隔で複数個形成し、空気通過方向に沿って配置した請求項１記載の空気浄化装置。
【請求項３】
放電電極の突起は電極長手方向に沿う両側部に形成し、対向電極は前記放電電極の各側部に対応して２組設けた請求項２記載の空気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放電を利用して空気を浄化する空気浄化装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、放電を利用した空気浄化装置では、空気流通経路内に設置された電極間に直流高電圧を印加して塵埃を帯電させ、後方に設置されたコレクタ部で集塵したり、あるいは直流高電圧＋パルス状電圧を印可することで、前記集塵性能を発揮させるとともに、コロナ放電を発生させ、ラジカルの酸化反応によって臭気物質を分解するなどにより、空気の浄化を行っていた（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−５１７３５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の方法で利用しているコロナ放電は、電圧印加時の電流値が数１００〜数１０００μＡ程度のものであることから、パルス幅はおよそ数十μｓｅｃと広く、放電のエネルギーが小さい。そのため、脱臭性能や集塵性能は非常に小さく、高エネルギーの放電を要する有害物質除去や殺菌はさらに困難であり、十分な空気浄化を実現できないという問題を有していた。
【０００５】
本発明は上記問題を解決するもので、集塵、脱臭、有害物質除去、殺菌を十分に行なえる空気浄化装置を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、放電電極の両側に対向電極を配設し、両電極間に放電を発生させる高電圧を印加する高電圧印加装置を設けた空気浄化装置において、前記放電電極は側部に突起を形成して突起先端部のみ前記対向電極間の間隙内に配置し、前記高電圧印加装置は高周波数かつ極小パルス幅の高電圧を印加するように構成したことを特徴とする。
【０００７】
上記構成によれば、高電圧印加装置より高周波数かつ極小パルス幅の高電圧を印加することにより、コロナ放電の中でも放電エネルギーの大きいストリーマ放電を発生させることができる。その際に、放電電極の突起の先端部のみを対向電極間の間隙内に配置しているため、放電電極の基部からは放電しにくく、突起先端部にエネルギーが集中することになり、従来よりも安定した高エネルギーを持ったストリーマ放電を発生させることができる。つまり、従来文献に記載されたような、突起を有する放電電極の全体を対向電極間に配置したものは、突起部以外の基部からも（放電線の全体から）放電されるため、突起部以外の基部は放電線加工のときに発生するバリ・カエリ・キズ等があれば突起部と同じような効果で、その部分に放電エネルギーが集中しやすくなり、本来突起部に集中させるべきエネルギーが分散されることになる。
【０００８】
本発明装置の放電領域内では、気体分子、イオン、ラジカル、加速した電子等が多量に高速に飛散しており、放電領域を通過する空気中に含まれる塵埃、臭気物質、有害物質、微生物に対する衝突回数も増大するため、ウイルスなどの微生物の外壁等のたんぱく質やＤＮＡ・ＲＮＡを破壊することができ、微生物を死滅、不活化することが可能となる。また、イオン、ラジカル、電子等の相乗効果で臭気物質や有害物質の分解も可能となる。塵埃については、高電圧パルスを正または負のパルスとして帯電させることで、後段での電気集塵性能を向上できる。よって、コロナ放電を利用する場合に比べて、空気浄化効率を向上できる。
【０００９】
また、放電電極の突起は、電極長手方向に沿う側部に適当間隔で複数個形成し、空気通過方向に沿って配置することができる。
好ましくは、放電電極の突起は電極長手方向に沿う両側部に形成し、対向電極は前記放電電極の各側部に対応して２組設ける。これにより、放電電極の一側部にのみ突起を形成するのに比べて、放電電極の基部からの放電をさらに低減して突起先端部にエネルギーを集中させることができ、放電エネルギーを増大できるとともに、放電領域を気流通過方向に沿って拡大できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における空気浄化装置の概略構成を示す断面図、図２は同空気浄化装置を別方向から示した断面図、図３は同空気浄化装置の電極部の一部拡大図である。
【００１１】
図１〜図３において、１は浄化部、２，３はそれぞれ浄化部１内に配置された放電電極，対向電極である。４は高周波数かつ極小パルス幅の高電圧を印加可能な高電圧印加装置、５，６はそれぞれ高電圧印加装置４のプラス電極，マイナス電極（またはアース）である。放電電極２はプラス電極５に接続され、対向電極３はマイナス電極６（またはアース６）に接続されている。７は浄化部１の気流通過領域、８は浄化部１に流入する上流気流、９は浄化部１から流出した下流気流、１０は放電領域を示す。
【００１２】
詳細には、複数の放電電極２が並列に設けられ、各放電電極２を挟むように複数の対向電極３が並列に設けられている。各放電電極２は、帯状の基部２ａの長手方向に沿った一側に、その縁部と直交する方向に突出する針状突起２ｂが一定間隔で複数個形成されていて、各針状突起２ｂの先端部のみが対向電極３間の間隙に侵入している。放電電極２の配置方向は、基部２ａの長手方向が気流通過方向と直交する方向であり、針状突起２ｂの突出方向は気流通過方向に沿っている。
【００１３】
高電圧印加装置４としては、例えば、倍電圧回路にＩＧＢＴなどのスイッチングを備え、高周波数のパルス波形の電圧を生成し、さらに高圧トランスで昇圧するなど、高周波数かつ極小パルス幅の高電圧を印加する電装回路を使用可能であるが、これに限定されない。
【００１４】
以下、上記構成における作用を説明する。
放電電極２，対向電極３間に高電圧印加装置４により高周波数かつ極小パルス幅の高電圧を印加する。放電電極２と対向電極３との間に印加すべき高電圧は、効率よくパルスストリーマ放電を発生させ得るパルス波形の高電圧であり、両電極間の間隙の大きさによっても異なるが、たとえば間隙が約１０ｍｍである時には約７ｋＶ以上、約８ｍｍである時には約６ｋＶ以上、約５ｍｍである時には約４ｋＶ以上が必要である。このことにより、放電電極２の基部２ａからは放電しにくく、対向電極３間の間隙内に位置している針状突起２ｂの先端部にエネルギーが集中するようになり、針状突起２ｂの先端部から両側の対向電極３へと放電される高エネルギーを持ったストリーマ放電（以下、パルスストリーマ放電という）が発生する。
【００１５】
パルスストリーマ放電の発生機構は、放電電極２から放出される電子の前方で中性分子の電離が起こって電子がなだれのように放出され、これが次の新しい電子なだれを起こすというように、電子なだれが次々と起こって合体していくことにより高速に進行するものであり、放電電流の大部分は電子によるものである。
【００１６】
その際には、放電電極２と対向電極３との間における放電電極２の付近に著しい電界集中があるため、印加される高電圧が十分な大きさであれば、電子なだれが発生し、多量のイオンと光量子とが作り出される。なおその際に、放電電極２をプラス電極としているため、放電電極２の付近で多量の光量子が放出され、放出された光量子がその付近の中性分子（気体分子）に吸収されて電離を生起していき、放電電極２に向かう方向の電子なだれが多数に発生し、それと同時に作り出される正イオン中でプラズマ柱を形成する。このプラズマ柱の前縁に、対向電極３（つまりマイナス電極あるいはアースに接続した電極）に向かう正イオンが高密度で集中し、それによる電界集中の他に、これら正イオンの空間電荷と電子なだれ群の空間電荷との間に特に強力な電界が形成されるため、プラズマ柱の前縁の発光はさらに促進される。
【００１７】
このようなパルスストリーマ放電の放電領域１０内で高速にかつ多量に飛散しているイオン、ラジカル、電子、中性分子等に対し、放電領域１０を通過する空気中に含まれている塵埃、臭気物質、有害物質、ウイルスなどの微生物等が多数回、衝突することになり、微生物は、外壁等のたんぱく質や、さらにはＤＮＡやＲＮＡが破壊される結果、死滅または不活化される。ＮＨ３，ＮＯ２などの臭気物質，有害物質も、放電領域１０の飛散粒子の相乗効果や電位差等よりエネルギー供給を受けて分解に至り、無臭化、無害化される。
【００１８】
印加する高電圧パルスを正または負のパルスとしておけば、塵埃を帯電させることができ、この浄化部１の下流側に設置した逆電位のコレクタ電極やエレクトリックフィルター等により電気集塵することが可能である。（図示省略）
したがって、コロナ放電を利用する従来法に比べて、集塵の性能を大きく向上できるとともに、ワンパスでも、臭気物質や有害物質の除去、殺菌を確実に行うことができ、空気浄化効率が向上する。
【００１９】
確実な浄化のためには、放電領域１０を通過する気流の速度と高電圧のパルス周波数との関係も重要である。気流中の微生物や臭気物質や有害物質（以下、汚染物質という。気流中の任意の１点に相応する。）が放電領域１０を通過する間に少なくとも１回、高電圧パルスを供給してパルスストリーマ放電に遭遇させることが必要である。
【００２０】
たとえば空気調和機の場合、室内機を通過する気流の速度は約１ｍ／ｓなので、気流の通過方向における放電領域１０の幅を数ｍｍ〜数１０ｍｍとする場合、気流中の汚染物質を確実にパルスストリーマ放電に遭遇させるためには、数１００〜数ｋＨｚという高い周波数で高電圧を印加する必要がある。
【００２１】
さらに、放電領域１０により多量の電子を高速飛散させるため、また電圧印加時間を短縮して人体に有害なオゾンの発生を低減するため、また火花放電を抑制するためには、電圧を瞬時に立ち上がらせる方が有利であり、そのために極小パルス幅の高電圧を印加させる必要がある。たとえば約１μｓｅｃ以下のパルス幅が用いられる。
【００２２】
このように、確実な浄化のためには、高周波数、極小パルス幅、高電圧という３条件が必要になる。
（実施の形態２）
図４、図５は本発明の実施の形態２における空気浄化装置の概略構成を示す断面図である。
【００２３】
この空気浄化装置は、上記実施の形態１とほぼ同様の構成を有しており、浄化部１においては、複数の放電電極２が並列に設けられ、各放電電極２を挟むように複数の対向電極３が並列に設けられている。
【００２４】
ただし、各放電電極２には、帯状の基部２ａの長手方向に沿った一側と他側とに、その縁部と直交する方向に突出する針状突起２ｂ，２ｃが一定間隔で複数個形成されている。また対向電極３は、放電電極２の針状突起２ｂと針状突起２ｃがそれぞれ侵入する間隙を形成すべく、２組配列されている。
【００２５】
このため、実施の形態１の構成に比べてさらに放電電極２の基部２ａからの放電が少なくなって、針状突起２ｂ，２ｃにエネルギーが集中し、放電エネルギーが大きくなるとともに、それぞれの放電領域１０ａ，１０ｂが形成されることで全体としての放電領域は気流通過方向に沿って拡大する。
【００２６】
その結果、空気中に含まれている塵埃、臭気物質、有害物質、ウイルス等の微生物は、高エネルギーの放電領域１０ａ，１０ｂを通過する時間が長くなり、高速に飛散しているイオン、ラジカル、電子、中性分子等との衝突回数も増大する。
【００２７】
よって、ワンパスでの脱臭効果、有害物質除去効果、殺菌効果をより向上させることができ、後段での電気集塵の性能も当然ながら向上できるため、空気浄化効率がより向上する。
【００２８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、側部に突起を形成した放電電極を突起先端部のみが対向電極間の間隙に侵入するように配置し、両電極間に高電圧印加装置により高周波数かつ極小パルス幅の高電圧を印加することで、コロナ放電に比べてはるかに高い安定したエネルギーを持ったストリーマ放電を発生させて、脱臭、有害物質除去、殺菌を十分に行なうことが可能となり、後段での集塵効果も向上できる。
【００２９】
放電電極の両側部に突起を形成し、各側部の突起に対応させて対向電極を２組設けることで、放電エネルギーをより大きくできるとともに、放電領域を気流通過方向に沿って拡大することができ、ワンパスでの浄化効果をさらに向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における空気浄化装置の概略構成を示す断面図
【図２】図１の空気浄化装置を別方向から示した断面図
【図３】図１の空気浄化装置の電極部の一部拡大図
【図４】本発明の他の実施形態における空気浄化装置の概略構成を示す断面図
【図５】図４の空気浄化装置の電極部の一部拡大図
【符号の説明】
１…浄化部
２…放電電極
２ａ…針状突起
２ｂ…針状突起
３…対向電極
４…高電圧印加装置
７…気流通過領域
１０…放電領域
１０ａ，１０ｂ  …放電領域
【図１】
2004351310.tif 000003
【図２】
2004351310.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004351310.tif 000006
【図５】
2004351310.tif 000007