(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシング本体（2）の開放部に嵌合する前面カバー（3）と、放電電極(13)と、上記放電電極(13)に対峙する対向電極(14)と、上記両電極(13,14)に放電電圧を印加するように接続された電源手段(18)とを備え、上記ケーシング本体（2）の内部には、上記前面カバー（3）側から後方へ向かって被処理流体が流れる流通経路（6）が形成され、該流通経路（6）に配置された上記両電極(13,14)の間でストリーマ放電を行うことで被処理流体を処理するように構成された空気浄化装置であって、
被処理流体中の塵埃を捕集するプレフィルタ（8）と、
被処理流体中の塵埃を帯電させるイオン化部（9）と、
上記イオン化部（9）で帯電させた塵埃を電気的に捕集する静電フィルタ（10）とを更に備え、
上記流通経路（6）では、上流側から下流側に向かって順に、上記プレフィルタ（8）、イオン化部（9）、静電フィルタ（10）、上記両電極（13,14）が順に配置され、
上記前面カバー（3）には、被処理流体を上記流通経路（6）へ導入するための空気吸込口（4）が該前面カバー（3）の外周縁部に形成されていることを特徴とする空気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気中の臭気成分や有害成分の除去を行う空気浄化装置に関し、特にストリーマ放電により低温プラズマを生成して空気浄化を行う装置に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、空気中の臭気成分、有害成分を分解除去する空気浄化装置として、グロー放電、沿面放電などを利用したものが知られている。これらの空気浄化装置では、グロー放電や沿面放電によって空気中でオゾンなどの活性種を発生させ、この活性種に被処理流体を通気接触させることで、被処理流体中の臭気成分や有害成分の分解除去を行う。しかしながら、グロー放電や沿面放電においては、オゾンに代表されるような電子温度（活性エネルギー）の小さい活性種は大量に生成可能であるものの、電子温度の大きな高速電子は少量しか生成させることができないため、被処理流体中の臭気成分や有害成分の分解除去能力に限界があった。
【０００３】
この課題を解決する技術として、ストリーマ放電を利用した空気浄化装置が挙げられる。この空気浄化装置は、例えば図５に示すような、針状の放電電極(30)と、この放電電極(30)に対峙する平板状の対向電極(31)からなる放電装置(29)を備えている。ここで、この放電装置(29)の両電極(30,31)に所定の放電電圧を印加すると、針状の放電電極(30)の先端面（放電面）より対向電極(32)に向かってストリーマ放電が生成し、それに伴って低温プラズマが発生する。このストリーマ放電における低温プラズマの発生時には、電子温度の大きな活性種（高速電子）を大量に生成することができるため、被処理流体中の臭気成分や有害成分の分解除去を効率的に行うことができる（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】
しかしながら、特許文献１に開示されているストリーマ放電を利用した空気浄化装置は、グロー放電や沿面放電を利用した空気浄化装置と比較すると、放電電極(30)における放電面の面積が小さいため、この放電面が塵埃などの汚れによって覆われてしまう可能性が高い。このため、この塵埃などの付着により放電がうまく行われず、その結果、空気浄化効率が低下してしまうという問題があった。特に、この放電面に付着した塵埃の粒径が比較的大きく、この塵埃が非導電性である場合には、放電電極(30)の放電面が絶縁されてしまい、空気浄化効率が大幅に低下してしまうということが考えられる。すなわち、ストリーマ放電を利用した空気浄化装置の高い空気浄化効率をより安定的に発揮させるためには、特に、非導電性である比較的粒径の大きな塵埃を除去し、塵埃の付着による放電阻害の影響を低減する必要がある。
【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、ストリーマ放電を用いた空気浄化装置において、放電電極の放電面における非導電性の塵埃付着を積極的に抑制し、ストリーマ放電を安定的に行うことのできる空気浄化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、ストリーマ放電を行う放電装置の上流側に、主に比較的粒径が大きな非導電性の塵埃を捕集するための捕集手段(20)を設け、放電装置の放電面における放電阻害を抑制するようにしたものである。
【０００７】
具体的に、第１の発明は、ケーシング本体（2）の開放部に嵌合する前面カバー（3）と、放電電極(13)と、上記放電電極(13)に対峙する対向電極(14)と、上記両電極(13,14)に放電電圧を印加するように接続された電源手段(18)とを備え、上記ケーシング本体（2）の内部には、上記前面カバー（3）側から後方へ向かって被処理流体が流れる流通経路（6）が形成され、該流通経路（6）に配置された上記両電極(13,14)の間でストリーマ放電を行うことで被処理流体を処理するように構成された空気浄化装置を前提としている。そして、この空気浄化装置は、被処理流体中の塵埃を捕集するプレフィルタ（8）と、被処理流体中の塵埃を帯電させるイオン化部（9）と、上記イオン化部（9）で帯電させた塵埃を電気的に捕集する静電フィルタ（10）とを更に備え、上記流通経路（6）では、上流側から下流側に向かって順に、上記プレフィルタ（8）、イオン化部（9）、静電フィルタ（10）、上記両電極（13,14）が順に配置され、上記前面カバー（3）には、被処理流体を上記流通経路（6）へ導入するための空気吸込口（4）が該前面カバー（3）の外周縁部に形成されていることを特徴とするものである。
【０００８】
上記第１の発明は、放電電極(13)の塵埃付着による放電阻害の影響を小さくすることができ、安定した放電を行うことができる。
【発明の効果】
【０００９】
第１の発明によれば、放電電極(13)の放電面における塵埃の付着による放電効率の低減を抑制することができる。したがって、被処理流体中の臭気成分などの除去を安定して行うことができる。
【００１０】
また、塵埃の付着を積極的に抑制することで、放電電極(13)の放電面における放電異常などが生じることもなく、安全かつ信頼性の高い放電を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
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。
【００１２】
図１は、本発明の実施形態に係る空気浄化装置(1)の分解斜視図である。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。また、この空気浄化装置(1)は、放電装置(11)によるストリーマ放電によって低温プラズマを発生して、臭気成分などの分解、除去を行うものである。
【００１３】
空気浄化装置(1)は、一端が開放された箱形のケーシング本体(2)と、上記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)の両側面には、被処理流体を導入するための空気吸込口(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、被処理流体が流出する空気吐出口(5)が形成されている。そして、上記空気吸込口(4)から上記空気吐出口(5)までの間に、被処理流体が流通する流通経路(6)が形成されている。また、上記ケーシング本体(2)には、被処理流体を上記流通経路(6)に流通させるための図示しないファンが設けられている。
【００１４】
流通経路(6)には、空気浄化を行うために設けた機能部品(7)が配置されている。この機能部品(7)は、空気吸込口(4)側（上流側）より空気吐出口(5)（下流側）へ向かって、プレフィルタ(8)、電気集塵器（集塵手段）(20)、放電装置(11)、触媒部(12)の順に設けられている。これらの機能部品(7)は、被処理流体の流れ方向に対してほぼ一直線上に配列されている。
【００１５】
プレフィルタ(8)は、被処理流体の前処理として、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。
【００１６】
プレフィルタ(8)の下流側に配置された電気集塵器(20)は、被処理流体中の比較的小さな塵埃などを捕集するためのものである。この電気集塵器(20)は、イオン化部（電離部）(9)と、静電フィルタ（集塵部）(10)とで構成されている。イオン化部(9)は、被処理流体中の塵埃を帯電させるためのものである。このイオン化部(9)は、複数のイオン化線(9a)と、このイオン化線(9a)に対向する対向板(9b)とで構成されている。イオン化線(9a)は、イオン化部(9)の支持体である第１電極枠(9c)内に上下に延びて支持されており、所定の間隔で複数本配列されている。一方、対向板(9b)は、コ型状の板が複数連なった水平断面を有する形状となっており、それぞれのイオン化線(9a)の周りを、対向板(9b)のコ型となった部分が囲繞するように、第１電極枠(9c)に支持されている。そして、上記イオン化線(9a)と対向板(9b)とに所定の電圧を印加すると、イオン化線(9a)と対向板(9b)との間で放電が生じ、この放電部を通過する被処理流体は、正の電荷に帯電する。また、上記対向板(9b)には、帯電した後の被処理流体が流通する複数の通気口(9d)が形成されている。
【００１７】
静電フィルタ(10)は、イオン化部(9)の下流側に設けられ、イオン化部(9)によって帯電した塵埃などを静電作用によって吸着、捕集するためのものである。この静電フィルタ(10)は、いわゆるロール型タイプのフィルタとなっており、静電フィルタ(10)にある程度の塵埃が捕集されると、ロール部(10b)より未使用の静電フィルタ(10)が引出されて、静電フィルタ(10)の目詰まりなどを防止するように構成されている。
【００１８】
イオン化部(9)と静電フィルタ(10)とで構成された電気集塵器(20)は、以上のように構成されて、被処理流体中の粒径２μｍ以上の塵埃に対する捕集率(η)が８０％以上、１００％以下となる性能を有している。
【００１９】
集塵手段(20)の下流側には、ストリーマ放電を行うための放電装置(11)が配置されている。この放電装置(11)は、図１に示すように、放電電極(13)と、この放電電極(13)に対峙する対向電極(14)と、上記両電極(13,14)を支持するための第２電極枠(15)とを備えている。そして、両電極(13,14)は、上記第２電極枠(15)の枠内に、放電電極(13)と対向電極(14)とが、交互に所定の間隔となるように上下に延びて並設されている。
【００２０】
放電電極(13)は、図２(Ａ)、(Ｂ)に示すように、上記電極枠(15)に支持された板状の放電基板(13b)と、この放電基板(16)の左右両側に所定の間隔で複数枚設けられた放電端(13a)とで構成されている。この放電端(13a)は、三角形ないし台形の板状に形成されている。
【００２１】
また、対向電極(14)は、放電基板(13b)の左右に配列された放電端(13a)に対応して、上記対向電極(14)の両側に電極面を有している。そして、電極枠(15)に交互に配列された両電極(13,14)は、放電基板(13b)の左右両側でストリーマ放電を行う。
【００２２】
また、放電装置(11)は、上記放電電極(13)及び対向電極(14)に放電電圧を印加するための電源手段(18)を備えている。この電源手段(18)の放電電圧として、本実施形態では、直流電圧を両電極(13,14)に印加している。
【００２３】
−運転動作−
次に、この空気浄化装置(1)の運転動作について図１を参照しながら説明する。
【００２４】
空気浄化装置(1)に通電すると、図示しないファンが起動して、被処理流体が、前面カバー(3)の両側面の空気吸込口(4)より吸引される。空気吸込口(4)より吸引された被処理流体は、流通経路(6)に導入され、ケーシング本体(2)の後方へ向かって直進的に流れ、次に述べる複数段階の処理によって浄化される。
【００２５】
第１段階では、プレフィルタ(8)により被処理流体中の比較的大きな塵埃が捕集、除去される。
【００２６】
次に、第２段階では、プレフィルタ(8)を通過した被処理流体が、イオン化部(9)のイオン化線(9a)と対向板(9b)との間を流通する。この際、イオン化線(9a)と対向板(9b)との間では、放電が行われており、この放電によって、被処理流体中の塵埃は、正の電荷に帯電する。そして、帯電した後の被処理流体は、対向板(9b)に形成された複数の通気口(9d)を通過する。
【００２７】
次に、第３段階では、通気口(9)を通過した後の被処理流体が、静電フィルタ(10)へ流通する。ここで、被処理流体中の塵埃は、正の電荷に帯電しているため、負の電荷を帯びた静電フィルタ(10)の静電作用によって、静電フィルタ(10)へ誘導されて捕集される。以上のような第２，第３段階による電気集塵器(20)の処理によって、被処理流体は、粒径２μｍ以上の塵埃がおおむね捕集されて、放電装置(11)へ導入される。
【００２８】
第４段階では、被処理流体が放電装置(11)の放電電極(13)と対向電極(14)との間を流れる。この際、両電極(13,14)の間には、放電端(13a)の放電面より進展する低温プラズマによって、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）が発生している。したがって、被処理流体中の有害物質や臭気成分は、上記活性種と通気接触することで分解、除去される。また、上記放電装置(11)の下流側には、触媒部(12)が配置されており、この触媒部(12)の触媒作用によって、被処理流体の分解を促進することができる。このような構成により、被処理流体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。以上の処理によって浄化された被処理流体は、ケーシング本体(2)の空気吐出口(5)より上部方向へ排出される。
【００２９】
−実施形態の効果−
本実施形態に係る空気浄化装置(1)では、以下の効果が発揮される。
【００３０】
本実施形態では、放電電極(13)と対向電極(14)との上流側の流通経路(6)に、集塵手段(20)として、電気集塵器(20)を設けている。図３は、この電気集塵器(20)における塵埃に対する捕集性能を示すものである。なお、この図３は、横軸に塵埃の粒径を、縦軸に塵埃の捕集率(η)（重量法によって測定）をそれぞれとり、両者の関係を表したものである。
【００３１】
図３より、本実施形態に係る電気集塵器(20)では、粒径２μｍ以上の塵埃に対する捕集率(η)は、ほぼ１００％に近い値を示しており、非導電性である粒径２μｍ以上の塵埃をほぼ完全に捕集できる。したがって、放電電極(13)には、導電性である２μｍより小さい粒径の塵埃がほとんど流れることがなく、塵埃の付着によって放電が損なわれることを効果的に抑制することができる。
【００３２】
また、図３に示すように、電気集塵器(20)は、粒径２μｍより小さな塵埃に対しても高い捕集率を有している。したがって、放電電極(13)の汚れ付着の進行を大幅に抑制することができ、この空気浄化装置(1)によって、安定したストリーマ放電を行い、臭気成分の分解、除去を行うことができる。
【００３３】
また、本実施形態に係る空気浄化装置(1)のその他の特徴として、放電装置(11)の上流側にプレフィルタ(8)、イオン化部(9)、静電フィルタ(10)を配置し、下流側に触媒部(12)を配置しており、これらは、放電装置(11)を挟み込むように一直線状に配列されている。ところで、放電装置(11)の放電時には、ストリーマ放電に伴う比較的大きな放電音が生じており、この放電音が騒音となる可能性がある。本実施形態においては、この放電時の放電音が、上記プレフィルタ(8)、イオン化部(9)、静電フィルタ(10)、及び触媒部(12)によって遮断され、この放電音を低減することができる。したがって、空気浄化装置(1)の静音化を図ることができる。また、上記機能部材(7)を直線状に配列すると、被処理流体は、ケーシング本体(2)内を一直線に流通することになる。これにより、機能部材(7)を被処理流体が流通する際の圧力損失を低減することもできる。したがって、ファンの動力を小さくすることができ、この空気浄化装置(1)のランニングコストの低減を図ることができる。
【００３４】
また、本実施形態では、ケーシング本体(2)の前面カバー（4）の両側面に空気吸込口(4)を形成し、ケーシング本体(2)の上面に空気吐出口(5)を形成している。このため、上述したような放電装置(11)の放電時に発生する放電音は、放電装置(11)より直接的に空気吸込口(4)、空気吐出口(5)に伝わらず、ケーシング本体(2)内で反射してから空気吸込/吐出口(4,5)へ伝達する。このため、放電音が直接ケーシング本体(2)の外部へ伝達することがなく、ストリーマ放電による騒音をさらに低減することができる。したがって、空気浄化装置(1)の静音化をさらに図ることができる。
【００３５】
《その他の実施形態》
本発明は、上記実施形態について、以下のような構成としてもよい。
【００３６】
本実施形態では、放電電極(13)と対向電極(14)との上流側に配置した集塵手段(20)として、電気集塵器(20)を用いている。しかしながら、上記集塵手段(20)として、必ずしも電気集塵器(20)を適用する必要はない。すなわち、被処理流体中の粒径２μｍ以上の塵埃に対して８０％以上の捕集率(η)を有するものであれば、電気集塵器(20)以外の集塵手段(20)を、空気浄化装置(1)に適用することもできる。
【００３７】
図４は、その他の集塵手段(20)であるろ過フィルタ（中性能フィルタ、静電フィルタ、ＨＥＰＡフィルタ、ＵＬＰＡフィルタ）の塵埃に対する捕集性能を示したものである。
【００３８】
中性能フィルタは、粒子径２μｍ以上の塵埃に対してほぼ８０％の捕集率(η)を有している。この中性能フィルタは、比較的安価であり、集塵手段(20)として、容易に適用することができる。したがって、この中性能フィルタを空気浄化装置(1)に適用することで、放電電極(13)における塵埃の付着を簡便に抑制することができる。
【００３９】
静電フィルタは、中性能フィルタと同様に、粒子径２μｍ以上の塵埃に対してほぼ８０％の捕集率(η)を有している。なお、この図４に示す静電フィルタは、ＮＢＳ（米国国家基準局）準拠の集塵効率測定法（約１μｍの粒子径の塵埃をフィルタにより吸引し、この捕集率を光透過率によって求める測定法）による捕集率が、６５％のものである。したがって、集塵手段(20)として用いる静電フィルタは、このＮＢＳ式捕集率が６５％以上のものが好ましい。この静電フィルタにおいては、静電作用によって、より効果的に被処理流体中の塵埃を捕集することができ、放電電極(13)の汚れ付着をさらに抑制することができる。
【００４０】
ＨＥＰＡフィルタ及びＵＬＰＡフィルタは、上述したように、微細な粒径の塵埃に対しても高い捕集性能を有しており、図４中においては、ほぼ全ての粒径の塵埃に対して、１００％の捕集率を有している。このため、ＨＥＰＡフィルタまたはＵＬＰＡフィルタを集塵手段(20)として適用することで、粒径２μｍ以上の塵埃はもちろんのこと、粒径が２μｍより小さな塵埃も極めて効果的に捕集することができる。したがって、放電電極(13)の放電面における汚れ付着をさらに効果的に抑制することができ、放電装置(11)によるストリーマ放電を安定的に行うことができる。
【００４１】
また、ＵＬＰＡフィルタは、ＨＥＰＡフィルタと比較して、さらに微細な塵埃に対しても高い捕集性能を有している。このため、ＵＬＰＡフィルタを集塵手段(20)として適用すれば、放電装置(11)によるさらに安定したストリーマ放電を行うことができる。
【００４２】
また、本実施形態では、電気集塵器(20)の集塵部(10)として、静電フィルタ(10)を用いている。しかしながら、この集塵部(10)は、必ずしも静電フィルタ(10)である必要はなく、イオン化部(9)によって帯電した塵埃を静電作用によって吸着できるものであれば、例えば、集塵電極のようなものであってもよい。この場合にも、粒子径２μｍ以上の塵埃に対する捕集率(η) が８０％以上であれば、放電電極(13)の塵埃付着による放電阻害の影響を小さくすることができ、ストリーマ放電を安定して行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本実施形態に係る空気浄化装置の全体構成を示す分解斜視図である。
【図２】図２(Ａ)は、放電装置を上側から視た構成図であり、図２(Ｂ)は、放電電極の拡大された側面図である。
【図３】本実施形態に係る電気集塵器の塵埃に対する捕集性能を示すグラフである。
【図４】その他の実施形態に係る集塵手段の塵埃に対する捕集性能を示すグラフである。
【図５】従来技術における放電装置の要部構造を示す概略図である。
【符号の説明】
【００４４】
(9)   電離部
(10)  集塵部
(11)  放電装置
(13)  放電電極
(14)  放電電極
(18)  電源手段
(20)  集塵手段
(η)   捕集率
【図１】
0004415622.tif 000002
【図２】
0004415622.tif 000003
【図３】
0004415622.tif 000004
【図４】
0004415622.tif 000005
【図５】
0004415622.tif 000006