(57)【要約】【課題】      ストリーマ放電方式の放電装置において、ストリーマ放電からグロー・コロナ放電への移行を抑制し、安定したストリーマ放電を維持できるようにする。【解決手段】  放電装置の放電電極として、チタン又はステンレス鋼を含む金属材料を用いることで、ストリーマ放電からグロー・コロナ放電への移行を抑制できるようする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電電極（41）と、該放電電極（41）に対向して配置された対向電極（42）とを備え、
電源手段（45）より両電極（41,42）へ電圧を印加することで、上記放電電極（41）と上記対向電極（42）との間でストリーマ放電を行う放電装置であって、
上記放電電極（41）は、チタンを含む材料で構成されていることを特徴とする放電装置。
【請求項２】
請求項１に記載の放電装置において、
放電電極（41）が、チタンとニッケルとを含む材料で構成されていることを特徴とする放電装置。
【請求項３】
請求項２に記載の放電装置において、
放電電極（41）が、チタンとニッケルとアルミニウムとを含む材料で構成されていることを特徴とする放電装置。
【請求項４】
放電電極（41）と、該放電電極（41）に対向して配置された対向電極（42）とを備え、
電源手段（45）より両電極（41,42）へ電圧を印加することで、上記放電電極（41）と上記対向電極（42）との間でストリーマ放電を行う放電装置であって、
上記放電電極（41）は、ステンレス鋼を含む材料で構成されていることを特徴とする放電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ストリーマ放電を行う放電装置に係るものであり、特に、上記放電装置の放電電極材料に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、放電装置を備えた空気浄化装置は、放電によって生じたプラズマにより、臭気成分や有害成分などを分解除去する手段として利用されている。この空気浄化装置の中で、ストリーマ放電により低温プラズマを発生するストリーマ放電方式の空気浄化装置は、グロー・コロナ放電など他の放電方式の空気浄化装置と比較すると、低電力で高い空気浄化効率が得られるため、有害成分の分解や脱臭を行うのに好適な技術である。
【０００３】
ストリーマ放電方式の空気浄化装置は、例えば放電装置として、複数の放電電極と、この放電電極に対向する対向電極と、両電極に電圧を印加する電源手段とを備えている。このような構成において、電源手段より両電極へ電圧が印加されると、放電電極と対向電極との間でストリーマ放電が行われ、低温プラズマが発生する。そして、この低温プラズマにより発生した活性種（高速電子、イオン、ラジカル、その他の励起分子等）に、被処理空気中の有害成分や臭気成分を通気接触させることで、これらの成分が分解除去される（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−３３６６８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１などに開示されているストリーマ放電方式の放電装置は、臭気成分や有害成分に対して高い分解効率を有する反面、ストリーマ放電を安定的に維持させるのが困難であるという特性を有する。具体的に、例えばストリーマ放電を長時間継続することで、放電電極の先端部が酸化し、放電電極の先端形状が変化してしまうと、放電電極の先端部における電界密度が増大し、その結果、ストリーマ放電がグロー・コロナ放電に移行してしまうという問題があった。そして、このようなストリーマ放電からグロー・コロナ放電の移行によって、上記低温プラズマの発生に伴い生じる活性種の量が減少すると、この放電装置を備えた空気浄化装置の空気浄化効率が低減してしまうという問題があった。
【０００５】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ストリーマ放電方式の放電装置において、ストリーマ放電からグロー・コロナ放電への移行を抑制し、安定したストリーマ放電を維持できるようにすることで、この放電装置の高い空気浄化効率を十分発揮できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、放電装置の放電電極として、チタン又はステンレス鋼を含む金属材料を用いることで、ストリーマ放電からグロー・コロナ放電への移行を抑制できるようにしたものである。
【０００７】
具体的に、第１の発明は、放電電極（41）と、該放電電極（41）に対向して配置された対向電極（42）とを備え、電源手段（45）より両電極（41,42）へ電圧を印加することで、上記放電電極（41）と上記対向電極（42）との間でストリーマ放電を行う放電装置を前提としている。そして、この放電装置は、上記放電電極（41）が、チタンを含む材料で構成されていることを特徴とするものである。
【０００８】
上記第１の発明では、チタンを含む材料で構成された放電電極（41）と、対向電極（42）との間でストリーマ放電が行われる。そして、両電極（41,42）の間でストリーマ放電が行われ、低温プラズマが発生すると、低温プラズマの発生に伴い上記活性種が生じる。この活性種に被処理空気中の有害成分や臭気成分が分解されることで、被処理空気の清浄化が行われる。
【０００９】
ここで、このようなストリーマ放電を継続的に行った場合、チタンを含む材料で構成された放電電極（41）の先端部が酸化されても、放電電極（41）の先端形状が変わりにくく、ストリーマ放電を安定的に維持しやすいことが実験的に観察された。すなわち、放電電極（41）をチタンを含む材料で構成することによって、ストリーマ放電からグロー・コロナ放電への移行を抑制できる。
【００１０】
第２の発明は、第１の発明の放電装置において、放電電極（41）が、チタンとニッケルとを含む材料で構成されていることを特徴とするものである。
【００１１】
上記第２の発明では、チタンとニッケルとを含む材料で構成された放電電極（41）と対向電極（42）との間でストリーマ放電が行われる。ここで、ストリーマ放電を継続的に行った場合、チタンとニッケルとを含む材料で構成された放電電極（41）の先端部が酸化されると、チタン酸化物が放電電極（41）の先端部を被覆するため、その先端形状が変わりにくく、ストリーマ放電を安定的に維持しやすいことが実験的に観察された。すなわち、放電電極（41）をチタンとニッケルとを含む材料で構成することによって、ストリーマ放電からグロー・コロナ放電への移行を抑制できる。
【００１２】
また、チタン単体の金属より融点が高いニッケル及びチタンの合金を放電電極（41）として用いると、ストリーマ放電時における放電電極（41）の溶融を抑制することができる。したがって、放電電極（41）の耐久性を向上させることができる。
【００１３】
第３の発明は、第２の発明の放電装置において、放電電極（41）が、チタンとニッケルとアルミニウムとを含む材料で構成されていることを特徴とするものである。
【００１４】
上記第３の発明では、チタン、ニッケル、及びアルミニウムを含む材料で構成された放電電極（41）と対向電極（42）との間でストリーマ放電が行われる。ここで、ストリーマ放電を継続的に行った場合、チタン、ニッケル、及びアルミニウムを含む材料で構成された放電電極（41）の先端部が酸化されると、アルミニウム酸化物が放電電極（41）の先端部を被覆するため、その先端形状が変わりにくく、ストリーマ放電を安定的に維持しやすいことが実験的に観察された。すなわち、放電電極（41）をチタンとニッケルとアルミニウムとを含む材料で構成することによって、ストリーマ放電からグロー・コロナ放電への移行を抑制できる。
【００１５】
また、上記アルミニウム酸化物によって放電電極（41）の先端部が被覆されると、ストリーマ放電時における放電電極（41）の溶融を効果的に抑制することができる。したがって、第２の発明と比較して放電電極の耐久性をさらに向上させることができる。
【００１６】
第４の発明は、放電電極（41）と、該放電電極（41）に対向して配置された対向電極（42）とを備え、電源手段（45）より両電極（41,42）へ電圧を印加することで、上記放電電極（41）と上記対向電極（42）との間でストリーマ放電を行う放電装置を前提としている。そして、この放電装置は、上記放電電極（41）が、ステンレス鋼を含む材料で構成されていることを特徴とするものである。
【００１７】
上記第４の発明では、ステンレス鋼を含む材料で構成された放電電極（41）と、対向電極（42）との間でストリーマ放電が行われる。ここで、ストリーマ放電を継続的に行った場合、ステンレス鋼を含む材料で構成された放電電極（41）の先端部が酸化されても、放電電極（41）の先端形状が変わりにくく、ストリーマ放電を安定的に維持しやすいことが実験的に観察された。すなわち、放電電極（41）をステンレス鋼を含む材料で構成することによって、ストリーマ放電からグロー・コロナ放電への移行を抑制できる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、以下の効果が発揮される。
【００１９】
上記第１の発明によれば、放電電極（41）としてチタンを含む材料を用いることにより、ストリーマ放電からグロー・コロナ放電への移行を抑制できるようにしている。したがって、放電装置によるストリーマ放電を安定的に維持させることができ、この放電装置を備えた空気浄化装置の高い空気浄化効率を十分に発揮させることができる。
【００２０】
また、放電電極（41）でグロー・コロナ放電が行われてしまう頻度を減少させることができるため、このグロー・コロナ放電を抑止するためのメンテナンス（例えば放電電極（41）の交換や放電電極（41）の洗浄など）の頻度を減少させることができる。
【００２１】
上記第２の発明によれば、放電電極（41）としてチタンとニッケルを含む材料を用いることにより、ストリーマ放電からグロー・コロナ放電への移行を抑制できるようにしている。したがって、第１の発明と同様の作用効果を得ることができる。
【００２２】
また、チタンにニッケルを加えることで、放電電極（41）の耐久性の向上を図ることができる。したがって、ストリーマ放電の長期継続によって、例えば放電電極（41）が対向電極（42）に対して後退してしまい、両電極（41,42）の間隔が拡がってしまうことによってスパークが発生してしまうことを抑制することができる。
【００２３】
上記第３の発明によれば、放電電極（41）としてチタン、ニッケル、及びアルミニウムを含む材料を用いることにより、ストリーマ放電からグロー・コロナ放電への移行を抑制できるようにしている。したがって、第１、第２の発明と同様の作用効果を得ることができる。
【００２４】
また、ストリーマ放電時に生成される酸化アルミニウムによって放電電極（41）の先端部を被覆することにより、放電電極（41）の先端部の溶融を効果的に抑制でき、放電電極（41）の耐久性を向上させることができる。したがって、ストリーマ放電の長期継続によって、例えば放電電極（41）が対向電極（42）に対して後退してしまい、両電極（41,42）の間隔が拡がってしまうことによってスパークが発生してしまうことを効果的に抑制することができる。
【００２５】
上記第４の発明によれば、放電電極（41）としてステンレス鋼を含む材料を用いることにより、ストリーマ放電からグロー・コロナ放電への移行を抑制できるようにしている。したがって、放電装置によるストリーマ放電を安定的に維持させることができ、この放電装置を備えた空気浄化装置の高い空気浄化効率を十分に発揮させることができる。
【００２６】
また、放電電極（41）でグロー・コロナ放電が行われてしまう頻度を減少させることができるため、このグロー・コロナ放電を抑止するためのメンテナンス（例えば放電電極（41）の交換や放電電極（41）の洗浄など）の頻度を減少させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２８】
本実施形態に係る放電装置を備えた空気浄化装置について図１及び図２を参照しながら説明する。なお、図１は空気浄化装置（1）の分解斜視図であり、図２は、本実施形態に係る放電装置（40）の要部拡大図である。
【００２９】
空気浄化装置（1）は、放電装置（40）でストリーマ放電を行うことによって低温プラズマを生成し、被処理空気中の臭気成分や有害成分を分解除去するストリーマ放電方式の空気浄化装置である。なお、この空気浄化装置（1）は、一般家庭や小規模店舗などで用いる民生用の空気浄化装置である。
【００３０】
空気浄化装置（1）は、前方が開放された箱形のケーシング本体（2）と、上記ケーシング本体（2）の開放部に嵌合する前面カバー（3）とを備えている。上記前面カバー（3）の左右両端には、被処理空気が流入する空気吸込口(4)が形成されている。また、上記ケーシング本体(2)の上面には、被処理空気が流出する空気吐出口(5)が形成されている。さらに、上記ケーシング本体（2）の内部には、被処理空気の流通経路（6）が形成されている。上記流通経路（6）には、空気清浄を行うために設けた各種の機能部品（7）が配置されている。また、ケーシング本体（2）内には、被処理空気を流通経路（6）に流通させる図示しないファンが設置されている。
【００３１】
上記機能部品（7）は、被処理空気の上流側より順に配置された、プレフィルタ（8）、イオン化部（9）、集塵フィルタ（10）、放電装置（40）、さらに触媒部（12）で構成されている。
【００３２】
プレフィルタ（8）は、被処理空気中に含まれている比較的大きな塵埃などを捕集するためのものである。次のイオン化部（9）は、被処理空気中の比較的小さな塵埃などを帯電させるためのもので、帯電された塵埃などは、集塵フィルタ（10）（静電フィルタ）により捕集される。さらに、上記集塵フィルタ（10）の下流側には、ストリーマ放電を行うための放電装置（40）及び触媒部（12）が配置されている。上記触媒部（12）は、例えばハニカム構造をしており、上記放電装置（40）の放電によって生じる低温プラズマの活性を高め、反応を促進させるための触媒作用を有している。
【００３３】
また、空気浄化装置（1）には、放電装置（40）に電圧を印加する電源手段（18）が備えられている。この電源手段（18）は、ケーシング本体（2）内の下部右側寄りに内蔵されている。
【００３４】
次に、本実施形態の放電装置（40）について詳細に説明する。
【００３５】
図２(Ａ)は、放電装置（40）の水平断面を拡大して示す図であり、図２(Ｂ)は、放電装置（40）の放電電極（41）の要部拡大図である。
【００３６】
放電装置（40）は、図１に示すように、前後方向が開口する枠体（15）の内部に、放電電極（41）と該放電電極（41）に対向する対向電極（42）とを備えている。
【００３７】
放電電極（41）は、上下方向に延在する電極基板（41a）と該電極基板（41a）の左右両端に所定の間隔を介して並設された複数の放電端（41b）とで構成されている。電極基板（41a）は、平板状に形成され、その上端が枠体（15）の上部下面側に支持される一方、その下端が枠体（15）の下部上面側に支持されている。そして、電極基板（41a）は、枠体（15）の内部において、所定の間隔を介して複数配列されている。一方、放電端（41b）は、図２(Ｂ)に示すように、電極基板（41a）の両端より水平方向に突出した三角形状の平板で構成されている。
【００３８】
一方、対向電極（42）は、上記電極基板（41a）と同様に、平板状に形成されており、その上端が枠体（15）の上部下面側に支持されている一方、その下端が枠体（15）の下部上面側に支持されている。上記対向電極（42）は、各電極基板（41a）の左右両側に配置されている。そして、電極基板（41a）と対向電極（42）とが枠体（15）の内部において、一定の間隔で交互に配列されている。
【００３９】
このような放電電極（41）と対向電極（42）との配置によって、図２(Ａ)に示すように、放電電極（41）の放電端（41b）と対向電極（42）とは、所定の間隔を保持した状態で互いに対峙している。なお、本実施形態において、上記放電端（41b）の先端部から対向電極（42）までの距離（ギャップ長）は、約５ｍｍとなっている。
【００４０】
以上のような構成の放電装置（40）において、本実施形態の放電電極（41）は、チタンで構成されている。
【００４１】
−運転動作−
次に、この空気浄化装置(1)の運転動作について説明する。
【００４２】
図示しないファンが起動すると、被処理空気は、前面カバー（3）の空気吸込口（4）を流入して流通経路（6）内を流通する。この被処理空気は、第１段階でプレフィルタ（8）を通過する。この際、被処理空気中の比較的大きな塵埃がプレフィルタ（8）によって捕集、除去される。次に、被処理空気は、第２段階でイオン化部（9）を流通する。この際、被処理空気中の比較的小さな塵埃は、イオン化部（9）によって正の電荷に帯電する。このようにして帯電した塵埃は、イオン化部（9）の下流側に配置された集塵フィルター（10）によって捕集、除去される。以上のような２段階の物理的処理によって、被処理空気中の塵埃は概ね、捕集、除去される。
【００４３】
次に、上述の２段階の処理が行われた被処理空気は、第３段階で放電装置（40）を流通する。ここで、放電装置（40）では、電源手段（18）より放電電極（41）及び対向電極（42）へ電圧が印加されている。このため、放電電極（41）の放電端（41b）と対向電極（42）との間では、ストリーマ放電による低温プラズマが発生する。したがって、両電極（41,42）の間では、低温プラズマの発生に起因する反応性の高い活性種（高速電子、イオン、ラジカル、その他の励起分子等）が生成した状態となっている。
【００４４】
このような状態の放電装置（40）の近傍に被処理空気が流通すると、被処理空気中の有害物質や臭気成分は、上記活性種によって分解、除去される。この際、上記放電装置（40）の下流側近傍には、触媒部（12）が配置されているため、触媒部（12）の触媒作用によって、被処理空気の分解が促進される。このように、被処理空気中の有害物質や臭気成分は、低温プラズマと触媒作用の相乗効果により、高効率に分解、除去される。
【００４５】
以上のようにして、塵埃や臭気成分などが除去されて清浄化された被処理空気は、ケーシング本体（2）の空気吐出口（5）よりケーシング本体（2）の外側へ排出される。
【００４６】
<ストリーマ放電の安定性の検証試験>
以上のような構成の放電装置（40）を用いて、ストリーマ放電の安定性の検証試験を行った。この試験では、チタンを材料とした放電電極（41）において、電源手段（18）より所定の電圧を印加した際、ストリーマ放電が安定的に維持できるかを実験的に調べた。なお、両電極（41,42）において、ストリーマ放電が起こっているか、あるいはストリーマ放電がグロー・コロナ放電に移行しているかについては、放電電極（41）を流れる電流値、及び目視での確認によって検証するものとした。また、上記チタンを材料とした放電電極（41）の比較試料として、ニッケルを材料とした放電電極（41）、銅を材料とした放電電極（41）について、同様の試験条件によって比較試験を行った。
【００４７】
図３は、この試験結果を示す表である。試験の結果、銅、及びニッケルを材料とした放電電極（41）では、試験開始より所定の時間が経過した後、いずれもストリーマ放電からグロー・コロナ放電に移行し、ストリーマ放電を安定して行うことができなかった。一方、本実施形態のチタンを材料とした放電電極（41)では、ストリーマ放電を安定的に維持することができた。以上の結果より、放電電極（41）としてチタンを用いることで、ストリーマ放電を安定的に維持できることが確認できた。
【００４８】
−実施形態の効果−
本実施形態に係る放電装置では、以下の効果が発揮される。
【００４９】
本実施形態に係る放電装置によれば、放電電極（41）としてチタンを用いることで、ストリーマ放電を安定的に維持できるようにしてる。したがって、ストリーマ放電からグロー・コロナ放電への移行を抑制でき、放電装置が備えられた空気浄化装置の高い空気浄化効率を十分に発揮させることができる。
【００５０】
また、ストリーマ放電からグロー・コロナ放電への移行頻度が減少するため、グロー・コロナ放電を抑止するためのメンテナンス（放電電極（41）の交換、放電電極（41）の洗浄）の頻度も低減できる。
【００５１】
<実施形態の変形例に係るストリーマ放電の安定性の検証試験>
次に、実施形態と同様の構成の放電装置（40）について、異なる材料の放電電極（41）を用いた場合におけるストリーマ放電の安定性の検証試験を行った。具体的に、放電電極（41）として、チタンとニッケルとからなる合金を用いたもの、チタンとニッケルとアルミニウムとからなる合金を用いたもの、ステンレス鋼を用いたものについて、上述した検証試験と同様の評価を行った。
【００５２】
図４は、この試験結果を示す表である。その結果、チタンとニッケルとからなる合金を用いたもの、チタンとニッケルとアルミニウムとからなる合金を用いたもののいずれにおいても、銅又はニッケルを用いた放電電極（41）よりもストリーマ放電を安定的に維持できた。この結果より、放電電極（41）として、チタンとニッケルとからなる合金、あるいはチタンとニッケルとアルミニウムとからなる合金を用いることで、ストリーマ放電からグロー・コロナ放電への移行を抑制することができ、ストリーマ放電を安定的に維持できることが確認できた。
【００５３】
また、チタンとニッケルとからなる放電電極（41）、あるいはチタンとニッケルとアルミニウムとからなる放電電極（41）は、チタンからなる放電電極（41）よりもストリーマ放電時の対向電極（42）に対する放電電極（41）の後退量が少なことが確認された。すなわち、チタンにニッケルを加えるか、あるいはニッケル及びアルミニウムを加えることで、放電電極（41）の耐久性を向上できることが確認できた。
【００５４】
一方、ステンレス鋼を放電電極（41）として用いたものについても、チタンと同様に、ストリーマ放電を安定的に維持でき、グロー・コロナ放電への移行が抑制できることが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】実施形態に係る空気浄化装置の全体構成を示す概略斜視図である。
【図２】図２(Ａ)は、実施形態に係る放電装置の水平断面を拡大した図であり、図２(Ｂ)は、実施形態に係る放電電極の要部拡大図である。
【図３】実施形態に係る放電装置におけるストリーマ放電の安定性を検証した試験結果を示す表である。
【図４】変形例に係る放電装置におけるストリーマ放電の安定性を検証した試験結果を示す表である。
【符号の説明】
【００５６】
(10)   空気浄化装置
(18）  電源手段
(40)   放電装置
(41)   放電電極
(42)   対向電極
【図１】
2005267874.tif 000003
【図２】
2005267874.tif 000004
【図３】
2005267874.tif 000005
【図４】
2005267874.tif 000006