(57)【要約】【課題】本発明は、高効率でＯＨラジカルを生成す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。【解決手段】電極３ａと電極３ｂは電極基材１１の表面に誘電体１２がコーティングされている。誘電体１２の内部には反射材１３が担持されており、誘電体１２の表面に露出している。電極３ａと電極３ｂに高電圧を印加することで、電極３ａと電極３ｂの間で放電が行われ、被処理気体中の酸素からオゾンが生成される。紫外線光源から電極３ａと電極３ｂに紫外線が照射されており、紫外線光源に近い側の開口部８ｂを通過した紫外線は、電極３ａの表面の反射材により電極３ｂ側へ反射される。電極３ｂおよび電極３ａに向けて照射された紫外線は反射材の作用により電極間で反射を繰り返すことで、電極面の広い範囲にわたって照射され、放電で生成したオゾンから空気中に含まれる水分と反応して強い酸化力を有するＯＨラジカルが生成される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理気体を流出入させる流入口と流出口を有する本体内に、
少なくとも一対の電極と紫外線光源を備え、
前記電極間に被処理気体を導入し、前記電極間に電圧を印加するとともに前記紫外線光源により紫外線を照射することで活性酸素種を生成する空気浄化装置であって、少なくとも前記電極の対向する表面に光反射材を担持することを特徴とする空気浄化装置。
【請求項２】
前記電極は複数の開口を有し、前記電極を前記被処理気体の流れに対し略垂直方向に配置し、
前記電極が各々有する複数の開口径は同一であり、上流側に配置した前記電極の開口径は下流側に配置した前記電極の開口径より大きい構成とした請求項１記載の空気浄化装置。
【請求項３】
前記電極は複数の開口を有し、前記電極を前記被処理気体の流れに対し略垂直方向に配置し、
上流側に配置した前記電極の開口中心の、下流側に配置した前記電極への投影位置が、下流側に配置した前記電極の開口中心と異なるように前記開口を配置した請求項１記載の空気浄化装置。
【請求項４】
前記光反射材が石英砂である請求項１から３のいずれか一項に記載の空気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極間に高電圧を印加することで活性種を発生させ、当該活性種の作用により被処理気体の除菌、脱臭や有機物の分解をおこなう空気浄化装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の空気浄化装置として、複数の開口部を有する一対の電極板の表面に誘電体を塗布し、電極間に高電圧を印加することで放電により生成するオゾン等の活性種の作用により被処理気体を浄化する空気浄化装置が知られている（例えば下記特許文献１参照）。
【０００３】
以下、その空気浄化装置について、図６を参照しながら説明する。
【０００４】
図６に示すように、電極板１０１には誘電体１０２が塗布されており、対向する電極間に高電圧電源１０３を用いて高電圧が印加されている。被処理気体は流通経路１０４にそって開口部１０５を通過するので、電極板１０１の表面で放電により生成されたオゾンの作用により被処理気体の除菌、脱臭や有機物の分解がなされるものである。
【０００５】
また別の空気浄化装置として任意の方法で生成したオゾンに紫外線を作用させることでオゾンよりも高活性なＯＨラジカルを生成する空気浄化装置が知られている（例えば下記特許文献２参照）。
【０００６】
以下、その空気浄化装置について、図７を参照しながら説明する。
【０００７】
図７に示すように、オゾン発生器２０１により生成されたオゾン含有空気は流入口２０２と流出口２０３を有する反応容器２０４に導入される。反応容器２０４には拡散板２０５が設けられており、オゾンは反応容器内に均一に拡散される。また、反応容器２０４は紫外線透過窓２０６を備えており、反応容器２０４の外部に設けられた紫外線光源２０７から紫外線が照射される。紫外線光源２０７は電源２０８により点灯されている。
【０００８】
紫外線が照射されたオゾンから以下の反応により空気中に含まれる水分と反応してＯＨラジカルが生成される。
Ｏ3＋ｈν→Ｏ2＋Ｏ（１Ｄ）
Ｏ（１Ｄ）＋Ｈ2Ｏ→２ＯＨ・
ＯＨラジカルはオゾンよりも強い酸化力を有しており、有機物の分解や微生物の殺菌に高い効果を示すので、空気浄化に利用することができる。反応容器２０４から流出口２０３を経由して被処理気体にＯＨラジカルを放出することで、被処理気体中の有機物の分解や微生物の殺菌を高効率で実施することができる。
【０００９】
なお、上記反応式においてＯ（１Ｄ）は一重項酸素を示し、π*２ｐ  軌道がスピンの向きが反対の電子により一重項状態で占有され、励起状態にあることを示す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００７−７３３０号公報
【特許文献２】特開２００３−３１５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
このような従来の空気浄化装置を組み合わせることで、オゾンを生成する電極間に紫外線を照射すれば、オゾンからＯＨラジカルを生成することが可能となるが、オゾンの生成効率を向上するために電極を近接させると、電極の全面に紫外線を照射することが困難になりＯＨラジカルの生成効率が低下するという課題を有していた。
【００１２】
つまり、放電により生成するオゾンの生成効率を向上するためには、低電圧で放電が成立するように電極を近接させればよい。一方、オゾンへの紫外線照射により生成するＯＨラジカルの生成効率を向上させるためには、オゾンの濃度が高い電極表面に紫外線を照射すればよい。しかし、オゾンの生成効率を向上するために電極を近接させると、お互いの電極が影になり、放電している電極表面の全面に紫外線を照射することが困難になる。
【００１３】
そこで本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、オゾンの生成効率とＯＨラジカルの生成効率を両立することのできる空気浄化装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
そして、この目的を達成するために、本発明は、対向する電極の表面に光反射材を担持することを特徴とする空気浄化装置としたものであり、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】
【００１５】
本発明は、対向する電極の表面に光反射材を担時する構成としたものである。上記構成によれば、放電によるオゾン生成効率を向上するために電極を近接させても、電極の端面で受光した紫外線が電極表面の光反射材による反射を繰り返すことで、電極全面に紫外線を照射することができ、電極が対向して近接している場合においても高効率にＯＨラジカルを生成するという効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態１の空気浄化装置を示す概略斜視図
【図２】同電極部を示す概略拡大断面図
【図３】同電極部の別構造の例を示す概略拡大断面図
【図４】本発明の実施の形態２の空気浄化装置の電極部を示す概略斜視図
【図５】本発明の実施の形態２の空気浄化装置の電極部を示す概略拡大断面図
【図６】従来の空気浄化装置を示す概略斜視図
【図７】従来の空気浄化装置を示す概略図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の請求項１記載の空気浄化装置は、被処理気体を流出入させる流入口と流出口を有する本体内に、少なくとも一対の電極と紫外線光源を備え、前記電極間に被処理気体を導入し、前記電極間に電圧を印加するとともに前記紫外線光源により紫外線を照射することで活性酸素種を生成する空気浄化装置であって、少なくとも前記電極の対向する表面に光反射材を担持する構成を有する。
【００１８】
これにより、電極の表面に照射された紫外線が光反射材により反射することで、電極表面の広範囲にわたって紫外線を照射することができるので、電極が対向して近接している場合においても高効率にＯＨラジカルを生成するという効果を奏する。
【００１９】
また、前記電極は複数の開口を有し、前記電極を前記被処理気体の流れに対し略垂直方向に配置し、前記電極が各々有する複数の開口径は同一であり、上流側に配置した前記電極の開口径は下流側に配置した前記電極の開口径より大きい構成にしてもよい。
【００２０】
これにより、上流側の開口部を通過した紫外線は下流側の電極の表面の光反射材で反射するので、上流側の電極に照射されることになり、電極が対向して近接している場合においても高効率にＯＨラジカルを生成するという効果を奏する。
【００２１】
また、前記電極は複数の開口を有し、前記電極を前記被処理気体の流れに対し略垂直方向に配置し、上流側に配置した前記電極の開口中心の、下流側に配置した前記電極への投影位置が、下流側に配置した前記電極の開口中心と異なるように前記開口を配置した構成にしてもよい。
【００２２】
これにより上流側の開口部を通過した紫外線は対向する電極の表面の光反射材で反射するので、対向した電極表面を照射することになり、電極が対向して近接している場合においても高効率にＯＨラジカルを生成するという効果を奏する。
【００２３】
また、電極の表面に担時する反射材として石英砂を用いた構成にしてもよい。これにより石英砂の表面で紫外線が反射されることになり、電極表面の広範囲にわたって紫外線を照射することができるので、電極が対向して近接している場合においても高効率にＯＨラジカルを生成するという効果を奏する。
【００２４】
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。
【００２５】
（実施の形態１）
図１に示すように、空気浄化装置１は本体２の内部に電極３ａ、電極３ｂ、紫外線光源４を備えている。流入口５から本体２内に吸引された被処理気体は送風機６により流出口７を経由して排出される。電極３ａと電極３ｂはそれぞれ開口部８ａと開口部８ｂを備えており、高圧パルス電源９と電気的に接続されている。
【００２６】
被処理気体の流れにおいて、上流部に位置する開口部８ｂは下流部に位置する開口部８ａよりも開口径が大きく、上流側に配置された電極３ｂの上流側に紫外線光源４を配置している。
【００２７】
紫外線光源４は電源１０と電気的に接続されている。電極３ａと電極３ｂの主要部分Ａを図２で示す。
【００２８】
図２に示すように、電極３ａと電極３ｂは電極基材１１の表面に誘電体１２がコーティングされている。誘電体１２の内部には反射材１３が担持されており、誘電体１２の表面に露出している。
【００２９】
このような構成によれば、電極３ａと電極３ｂに高電圧を印加することで、電極３ａと電極３ｂの間で放電が行われ、被処理気体中の酸素からオゾンが生成される。流入口５から本体２内に吸引された被処理気体は開口部８ｂおよび開口部８ａを経由して電極間を通過するので、電極３ａと電極３ｂの間で生成されたオゾンの作用により、浄化されるものである。
【００３０】
さらに、紫外線光源４から電極３ａと電極３ｂに紫外線が照射されており、図２の折れ線矢印で示すように、開口面積の広い開口部８ｂを通過した紫外線は、電極３ａの表面の反射材により電極３ｂ側へ反射されることになる。
【００３１】
このように、電極３ｂおよび電極３ａに向けて照射された紫外線は反射材１３の作用により反射を繰り返すことで、電極３ａおよび電極３ｂの表面の広い範囲にわたって照射されることになる。
【００３２】
電極３ａまたは電極３ｂの表面では紫外線が照射されたオゾンから以下の反応により空気中に含まれる水分と反応してＯＨラジカルが生成される。
Ｏ3＋ｈν→Ｏ2＋Ｏ（１Ｄ）
Ｏ（１Ｄ）＋Ｈ2Ｏ→２ＯＨ・
ＯＨラジカルはオゾンよりも強い酸化力を有しており、有機物の分解や微生物の殺菌に高い効果を示すので、空気浄化に利用することができる。
【００３３】
なお、上記反応式においてＯ（１Ｄ）は一重項酸素を示し、π*２ｐ  軌道がスピンの向きが反対の電子により一重項状態で占有され、励起状態にあることを示す。
【００３４】
本実施の形態では、従来の空気浄化装置とは異なり、電極３ａおよび電極３ｂの間において放電によりオゾンが生成される電極の表面に紫外線を照射しているので、被処理気体中にオゾンが拡散する前の高濃度のオゾンに紫外線を照射することができ、紫外線の利用効率が高いものである。
【００３５】
また、低い放電電圧でオゾンを生成するように、近接させた電極３ａおよび電極３ｂの間においても反射材１３の作用により広範囲に紫外線を照射することができるので、紫外線の利用効率が高いものである。
【００３６】
また、電極３ａおよび電極３ｂの間では放電に伴い直接生成されるＯＨラジカルも存在するので、オゾンに紫外線を照射することで生成されるＯＨラジカルと合わせて、高濃度のＯＨラジカルが被処理気体に作用することとなり、空気浄化性能を向上することができる。
【００３７】
なお、被処理気体中の酸素から放電によりオゾンを生成し、紫外線照射により被処理気体中の水分とオゾンからＯＨラジカルを生成するので、被処理気体としては酸素と水分を含有する気体が適用されるものである。被処理気体中に水分が含まれていない場合には加湿手段を電極部分の上流側に追加することで、被処理空気への水分の供給を行うことも可能である。
【００３８】
また、電極３ａおよび電極３ｂの表面に担時される反射材１３は紫外線を高効率に反射する材料が好ましく、石英砂を反射材に用いることで、石英砂の表面および石英砂と誘電体１２の界面で紫外線が反射されることになる。
【００３９】
なお、本実施の形態では、電極３ａおよび電極３ｂの間での安定的な放電を実現するために電極３ａおよび電極３ｂの表面に誘電体１２をコーティングしているものであるから、電極３ａおよび電極３ｂの間の放電に影響を与えにくい反射材が求められる。金属等の電気伝導性の高い材料は局所的な放電を形成する可能性があるので、電気伝導性の低い材料を反射材として用いるほうが好ましい。
【００４０】
なお、誘電体１２とそのコーティング方法については、特に限定するものではない。具体的にはゾルゲル法による無機酸化被膜を形成させる方法が好ましく、また材料は、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、ＺｎＯ、Ｙ２Ｏ３、ＢａＴｉＯ２などが使用できる。比誘電率などの観点から、好ましくはＢａＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２が採用される。
【００４１】
なお、電極３ａおよび電極３ｂの間に印加する高電圧の条件については、特に限定するものではない。具体的には対向する電極３ａおよび電極３ｂの面積と電極間の距離に応じて、火花放電に移行しない程度の高電圧を印加すればよく、パルス状である数ｋＶの高電圧や高周波の高電圧を印加してもよい。
【００４２】
なお、紫外線光源４については、特に限定するものではない。放電で生成されるオゾンは２００ｎｍ〜３００ｎｍの波長を吸収して励起状態の酸素原子を放出するので、２５４ｎｍの紫外線を放射する高圧水銀ランプなど、紫外線を高効率に照射できる光源であればよい。
【００４３】
なお、紫外線光源４を点灯させるための電源１０については、特に限定するものではない。具体的には紫外線光源４として水銀ランプを用いるのであれば、商用電源から点灯に必要な電圧を得るためのトランスや高周波電源を得るためのインバータを備えた電源であれば、紫外線を点灯することができる。
【００４４】
なお、紫外線光源４を上流側に配置された電極３ｂの上流側に配置するものとしたが、下流側に配置された電極３ａの下流側に配置してもよい。その場合においては、下流側に配置された電極３ａの開口部８ａの開口径を上流側に配置された電極３ｂの開口部８ｂの開口径よりも大きくすれば同様の効果を得ることができる。
【００４５】
すなわち、開口面積の広い開口部８ａを通過した紫外線は、電極３ｂの表面の反射材により電極３ａ側へ反射されることになる。
【００４６】
なお、紫外線光源４の配置位置については、特に制限するものではないが、電極３ａと電極３ｂの間に紫外線が照射されるような配置であれば良く、開口部の開口径が大きい電極側から照射したほうが、電極３ａと電極３ｂの間に効率よく照射することが可能になる。
【００４７】
また、電極３ａおよび電極３ｂの開口部の開口径については、特に制限するものではないが、開口径を大きくすれば被処理気体の流通抵抗を低減することができるが、放電に寄与する電極面積が低減することによりオゾンの生成効率が低減する。したがって、被処理気体の流通抵抗に大きな影響を与えないようにできるだけ小さな開口径にするほうが好ましい。
【００４８】
また、上流側の開口径を下流側の開口径より大きくすることで、電極３ａと電極３ｂの間を通過する被処理空気の量を増加することができるものである。
【００４９】
図３に実施の形態１の別構造の電極３ａと電極３ｂの主要部分を示す。図２と同様の構成要素については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００５０】
開口部８ａと開口部８ｂは被処理気体の流通経路において、上流側に配置した電極３ｂの開口部８ｂの中心の、下流側に配置した電極３ａへの投影位置が、下流側に配置した電極３ａの開口部８ａの中心と異なるように開口部を配置した構成であるので、図３の折れ線矢印で示すように、開口部８ｂを通過した紫外線は、電極３ａの表面の反射材により電極３ｂ側へ反射されることになる。
【００５１】
このように、電極３ｂおよび電極３ａに向けて照射された紫外線は反射材１３の作用により反射を繰り返すことで、電極３ａと電極３ｂの表面の広い範囲にわたって照射されることになる。
【００５２】
この構成によれば、図２で示した２枚の電極の開口径が異なる電極構造に比べて、２枚の電極が同一の開口径であるので電極を作り分ける必要が無く、電極の製造コストを低減することができる。
【００５３】
ただし、電極面に照射される紫外線を反射材の作用により有効に活用するためには、紫外線光源の設置されていない側の電極の開口部は、被処理気体の流通抵抗に大きな影響を与えない程度にできるだけ小さな開口径にするほうが好ましい。
【００５４】
（実施の形態２）
図４に実施の形態２における空気浄化装置の電極部周辺の概略斜視図を示す。実施の形態１と同様の構成要素については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００５５】
実施の形態１とは異なり、電極には開口部が無く、被処理気体は電極間を電極面に沿って流通するものである。
【００５６】
電極１４ａ、電極１４ｂ、側壁１５で被処理気体の流通経路が構成され、流入口１６、流出口１７が備えられている。電極１４ａと電極１４ｂは高圧パルス電源１８に接続されている。流入口１６の上部には紫外線光源１９と紫外線透過窓２０が備えられており、紫外線光源１９は電源２１と接続されている。
【００５７】
図５に実施の形態２における空気浄化装置の電極部周辺の概略断面図を示す。被処理気体は送風機（図示せず）の作用により流入口１６から吸入され、流出口１７から吹き出される。
【００５８】
電極１４ａおよび電極１４ｂが対向する側の表面には誘電体２２がコーティングされており、誘電体２２により反射材２３が担時されている。紫外線光源１９には反射板２４が備えられており、紫外線光源１９から放出される紫外線を電極１４ｂの表面に照射している。
【００５９】
このような構成によれば、実施の形態１と同様に電極１４ａと電極１４ｂの間で放電が行われ、被処理気体中の酸素からオゾンが生成される。
【００６０】
さらに、電極表面に紫外線を照射することでオゾンからＯＨラジカルを生成することができる。低い電圧で放電を行うために、電極１４ａと電極１４ｂを近接させると、対向する電極１４ａおよび電極１４ｂの表面に紫外線を照射することが困難になるが、紫外線光源１９からの紫外線は電極１４ｂの表面の反射材により電極１４ａ側へ反射されることになる。
【００６１】
このように、電極１４ｂおよび電極１４ａに向けて照射された紫外線は反射材２３の作用により反射を繰り返すことで、電極１４ａおよび電極１４ｂの表面の広い範囲にわたって照射されることになる。
【００６２】
特に、実施の形態１と異なり、電極１４ａおよび電極１４ｂのに被処理気体が通過する開口部を有していない本実施の形態では、電極１４ａおよび電極１４ｂの表面における紫外線受光面積を増加させるためには、紫外線透過窓の面積を拡大するか、電極１４ａおよび電極１４ｂの間に紫外線光源１９を設置する必要がある。
【００６３】
しかし、紫外線透過窓２０を拡大することは電極１４ａの面積を削減することにつながり、オゾンの生成効率を低下させることになる。また、電極１４ａおよび電極１４ｂの間に紫外線光源１９を設置すると被処理気体を流通させる際の抵抗となり、被処理気体の処理量を低減することになる。また、低い電圧で放電を開始する目的で電極１４ａおよび電極１４ｂを近接するので、電極１４ａおよび電極１４ｂの間に紫外線光源１９を設置すると、電極１４ａおよび電極１４ｂの近接を阻害することになる。つまり、本実施の形態２では反射材２３を電極１４ａおよび電極１４ｂの表面に担持しているので上記課題を解決することができる。
【００６４】
なお、紫外線透過窓２０の材質は石英ガラスが好ましい。オゾンをＯＨラジカルに変換するために必要な波長の紫外線をできるだけ減衰することなく透過させる特性を有する材質であれば、石英ガラス以外の素材でも紫外線透過窓として利用することができる。
【００６５】
なお、紫外線によりオゾンから生成されるＯＨラジカルの利用については実施の形態１と同様である。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
以上のように本発明の空気浄化装置は、オゾンの生成効率とＯＨラジカルの生成効率を両立することで、ＯＨラジカルを高効率に生成するものであり、ＯＨラジカルの作用により空気を浄化する空気浄化装置として有用である。
【符号の説明】
【００６７】
１      空気浄化装置
２      本体
３ａ    電極
３ｂ    電極
４      紫外線光源
５      流入口
６      送風機
７      流出口
８ａ    開口部
８ｂ    開口部
９      高圧パルス電源
１０    電源
１１    電極基材
１２    誘電体
１３    反射材
１４ａ  電極
１４ｂ  電極
１５    側壁
１６    流入口
１７    流出口
１８    高圧パルス電源
１９    紫外線光源
２０    紫外線透過窓
２１    電源
２２    誘電体
２３    反射材
２４    反射板
１０１  電極板
１０２  誘電体
１０３  高電圧電源
１０４  流通経路
１０５  開口部
２０１  オゾン発生器
２０２  流入口
２０３  流出口
２０４  反応容器
２０５  拡散板
２０６  紫外線透過窓
２０７  紫外線光源
２０８  電源
【図１】
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【図２】
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【図３】
2013154145.tif 000005
【図４】
2013154145.tif 000006
【図５】
2013154145.tif 000007
【図６】
2013154145.tif 000008
【図７】
2013154145.tif 000009