(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電電極（１１）と前記放電電極（１１）に対向する対向電極（１２）とを有し、前記両電極（１１、１２）間の放電によって空気中の除去対象物質の浄化と分解とを行なう空気浄化装置において、
前記両電極（１１、１２）の電気容量により電源（１３）と前記両電極（１１、１２）との間に発生する電流を吸収するための等価回路（１５）が設けられ、前記両電極（１１、１２）は、前記等価回路（１５）を並列に配設させたことを特徴とする空気浄化装置。
【請求項２】
前記等価回路（１５）の一端に第２コンデンサ（１９）が設けられ、前記両電極（１１、１２）は、前記等価回路（１５）を並列に配設させたことを特徴とする請求項１に記載の空気浄化装置。
【請求項３】
前記等価回路（１５）は、コイル（１６）と第１コンデンサ（１８）とが並列に設けられ、前記両電極（１１、１２）を並列に配設させたことを特徴とする請求項１または請求項２に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、電極間の放電により空気中の汚染物質の浄化を行なう空気浄化装置に関するものであり、特に、電極間に発生する電流の抑制に関する。
【０００２】
【従来の技術】
空気中の臭気や建材、壁、家具から発生するアルデヒドなどの揮発性有機化合物などの汚染ガスを浄化するための空気浄化装置として、発明者らは、放電電極と対向電極とを有し、これらの両電極によって形成される空間内に、触媒を担持または触媒層を形成した誘電部材を配設させるとともに、触媒の近傍に空気通路を形成させて、この空気通路内に除去対象物質が含まれる空気を流すように構成させた空気浄化装置を出願（特願２０００−３９３１５４号）した。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記構成の装置では、除去対象物質を浄化させるために、両電極の放電によって酸素分子や水分子を解離し活性化させ、その酸素分子や水分子を触媒を介して除去対象物質を分解している。両電極に入力させる電力に対して、効率的に酸素分子や水分子を解離させるためには一定以上の電界強度が必要なため電極間の隙間を小さくするほど有利である。
【０００４】
ところが、本発明者の研究によると、電極間の隙間を小さくすると、電気容量が大きくなるために電源から電極への充放電電流に不具合があることを見出した。一例を図５に基づいて説明すると、図５は電源として、サインカーブ状の波形を示す電圧を電極に印加させたときの電圧波形と電流波形を模式的に示したものである。
【０００５】
サインカーブ状の波形の電圧波形よりも位相が９０°早いサインカーブ状の波形が電流波形であって一部に突出したピーク部を有している。このピーク部が、酸素、水の活性化を行なっているときの電極間での電荷の移動である。
【０００６】
しかし、このときの電流は電源と電極との間だけで行われる充放電であって、位相が電圧とずれているために消費電力は０であるが、ピーク部の電流値がときには電源の電源容量を越える不具合がある。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、上記点を鑑みてなされたもので、電極と並列に電流を緩和する等価回路を配設させることで、電源と電極との間に発生する充放電電流の抑制を可能とした空気浄化装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１ないし請求項３記載の技術的手段を採用する。すなわち、請求項１に記載の発明では、放電電極（１１）とこの放電電極（１１）に対向する対向電極（１２）とを有し、両電極（１１、１２）間の放電によって空気中の除去対象物質の浄化と分解とを行なう空気浄化装置において、
両電極（１１、１２）の電気容量により電源（１３）と両電極（１１、１２）との間に発生する電流を吸収するための等価回路（１５）が設けられ、両電極（１１、１２）は、等価回路（１５）を並列に配設させたことを特徴としている。
【０００９】
請求項１に記載の発明によれば、両電極（１１、１２）に電流を吸収するための等価回路（１５）を配設させたことにより、電源（１３）と両電極（１１、１２）との間に発生する充放電電流の一部が等価回路（１５）において吸収され、特に、空気浄化の電荷の移動のときに発生するピーク状に突出した電流の抑制ができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明では、等価回路（１５）の一端に第２コンデンサ（１９）が設けられ、両電極（１１、１２）は、等価回路（１５）を並列に配設させたことを特徴としている。
【００１１】
請求項２に記載の発明によれば、また、両電極（１１、１２）に印加される電源電圧が、例えば、脈流状およびパルス状の直流成分を有する電圧波形のときには、第２コンデンサ（１９）を設けることにより、等価回路（１５）に流れる直流分がカットされて充放電電流の吸収がし易くなる。従って、脈流状およびパルス状の電圧波形を有する電源（１３）に対して効果が大きい。
【００１２】
請求項３に記載の発明では、等価回路（１５）は、コイル（１６）と第１コンデンサ（１８）とが並列に設けられ、前記両電極（１１、１２）を並列に配設させたことを特徴としている。
【００１３】
請求項３に記載の発明によれば、等価回路（１５）をコイル（１６）と第１コンデンサ（１８）とを並列に設けることにより、因みに、サインカーブ状の電圧波形を有する電源（１３）に対して最も電流の吸収が大きく、次に矩形状および鋸状の電圧波形を有する電源（１３）に対してもこれに続いて電流の吸収が大きい。従って、空気浄化の電荷の移動のときに発生するピーク状に突出した電流の抑制ができる。
【００１４】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態における空気浄化装置の空気浄化電気回路を図１ないし図３に基いて説明する。まず、図１は、空気浄化電気回路１０であって、放電電極１１、この放電電極１１に対向する対向電極１２、電源および等価回路１５から構成されている。
【００１６】
放電電極１１および対向電極１２は、それぞれ導体材料で形成され、対向電極１２側が接地側に接続され高電圧の電源１３に接続されている。この高電圧の電源１３は、正極性か負極性のサインカーブ状の電圧波形を交互に発生する交流高電圧発生器であり数ｋＶ〜２０ｋＶの高電圧を放電電極１１および対向電極１２に印加するものである。
【００１７】
また、放電電極１１と対向電極１２との間の空間には空気通路１４が形成される。そして、この空気通路１４に浄化対象物質が含まれる空気を流通させ、かつ空気通路１４の部分に電界を集中させることによりコロナ放電を発生させるものである。
【００１８】
等価回路１５は、両電極１１、１２の電気容量により電源１３と両電極１１、１２との間に発生する電流を吸収する回路であって、両電極１１、１２に対して並列に構成させている。そして、等価回路１５には、コイル１６と直列に抵抗１７を設けねこれらのコイル１６および抵抗１７と並列に第１コンデンサ１８を設けてある。
【００１９】
次に、以上の構成による空気浄化装置の作動について説明する。まず、運転スイッチ（図示しない）を作動させると、空気通路１４に浄化対象物質が含まれる空気を流通させるとともに、両電極間１１、１２に所定の高電圧が印加される。これにより、空気通路１４の部分に電界を集中させることによりコロナ放電を発生させる。
【００２０】
ここで、空気通路１４内でコロナ放電が起きることにより、酸素分子や水分子を解離して活性化させ、その酸素分子や水分子を触媒を介して除去対象物質を分解している。両電極１１、１２に入力させる電力に対して、効率的に酸素分子や水分子を解離させるためには一定以上の電界強度が必要なため電極間１１、１２の隙間を小さくするほど有利である。
【００２１】
ところが、発明者らは電極間１１、１２の隙間を小さくすると、電気容量が大きくなるために電源から電極への充放電電流に不具合があることを見出した。つまり、酸素、水の活性化を行なっているときには、電極間１１、１２での電荷の移動によって、充放電電流のうちでピーク状の突出した電流が発生する。この突出した電流は希に電源１３の電源容量を越える不具合がある。
【００２２】
そこで、本発明では、この突出した電流を吸収するために、両電極１１、１２と並列に等価回路１５を設けて電源１３と両電極間１１、１２に発生する電流を抑制したものである。以下、図２および図３に基づいて説明する。
【００２３】
まず、等価回路１５は、コイル１６の誘導インダクタンスＬ、抵抗Ｒおよび第１コンデンサ１８の電気容量ＣLを有しているため、この中で誘導インダクタンスＬを最適値に設定することで発生する電流を抑制できる。
【００２４】
以下、電極に印加する電源電圧がサイン波（サインカーブ状に示す電圧波形）のときの電流値を求める原理を説明する。
【００２５】
図２に示すように、Ｃｄを両電極間１１、１２の電気容量、ＣLをコイル１６の電気容量（コンデンサ）、Ｌをコイル１６のインダクスタンス、Ｒをコイルの抵抗、ωを印加電圧の角周波数、ｔが経過時間および電源電圧をｖ＝Ｖｓｉｎ（ωｔ）とおくと、コンデンサ１８の電気容量によって流れる電流ｉｃおよびコイル１６（Ｌ）分と抵抗１７（Ｒ）分に流れる電流ｉLは次式のようになる。
【００２６】
ｉｃ＝Ｖω（Ｃｄ＋ＣL）ｓｉｎ（ωｔ＋π／２）
ｉL＝Ｖ（Ｒ2＋ω2Ｌ2）1/2ｓｉｎ（ωｔ＊φ）となる。
【００２７】
これをベクトル図に表わしたものが図３に示す。ここでは、ｓｉｎ（ωｔ）が水平軸になるように表わして流れる電源から流れる電流Ｉを求めたものでこれらのベクトルを足し合わせたものである。
【００２８】
ここで、垂直成分が打ち消されるようにコイル１６を設定すると、設定値は、２次方程式  ωＬ（Ｒ2＋ω2Ｌ2）1＝ω（ＣL＋Ｃｄ）を解くことで、
Ｌ＝｛ω2Ｌ1±（ω4Ｌ2−４Ｒ2ω2）1/2｝／２と得られそのときの電源電流は、
Ｉ＝ＶＲ（Ｒ2＋ω2Ｌ2）1ｓｉｎ（ωｔ）となる。
【００２９】
この式に、例えばＣｄ＝２０ｎＦ、ＣＬ＝５ｎＦ、Ｌ＝０．６Ｈ、Ｒ＝２００Ω、ω＝８１００ｒａｄ（１２９０ＨZ）、Ｖ＝５０００Ｖとおいて計算すると、等価回路１５を設けないときの電源電流のピーク値は、１．０１２５アンペアに対して等価回路１５を設けたときには、電源電流のピーク値は、０．１２５アンペアとなって大幅な抑制効果がある。
【００３０】
なお、この抑制効果は、電源電圧がサイン波のときに最も効果的であるが、矩形波、鋸状波をはじめとする一般の交流波形でも適用できる。また、これらの波形を有する電源電圧のときには、最も電流値が大きくなる周波数成分について上述のコイル１６を設定させると、その周波数成分における電流値の抑制効果が大である。
【００３１】
以上の空気浄化装置の空気浄化電気回路１０によれば、両電極１１、１２に電流を吸収するための等価回路１５を配設させたことにより、電源１３と両電極１１、１２との間に発生する充放電電流の一部が等価回路１５において吸収され、特に、空気浄化の電荷の移動のときに発生するピーク状に突出した電流の抑制ができる。
【００３２】
（他の実施形態）
以上の一実施：形態では、サイン波の電源波形を有する電源電圧を両電極１１、１２間に印加したときの等価回路１５について説明したが、脈流、パルス波のように直流成分を有する電源電圧のときには、この直流成分を吸収する第２コンデンサを介して、両電極１１、１２と等価回路１５とを並列に配設すると良い。
【００３３】
具体的には、図４に示すように、第２コンデンサ１９の一端を等価回路１５と直列に接続し、他端を放電電極１１に接続する。これによれば、第２コンデンサ１９の電源容量をＣｃとすれば、一実施形態で述べた計算式において、ωＬをωＬ−１／（ωＣｃ）と置き換えることで同じように、最適なコイル１８の誘導インダクタンスＬを最適値に設定することで電流の抑制が図れる。なお、図中の符号は、一実施形態と同じ構成のものは同一符号を付して説明は省略する。
【００３４】
以上の実施形態によれば、脈流状およびパルス状の直流成分を有する電圧波形のときには、第２コンデンサ１９を設けることにより、等価回路１５に流れる直流分がカットされて充放電電流の吸収がし易くなる。従って、脈流状およびパルス状の電圧波形を有する電源１３に対して効果が大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態における空気浄化電気回路１０の全体構成を示す電気回路図である。
【図２】本発明の第１実施形態における空気浄化電気回路１０における電流の流れを示す電気回路図である。
【図３】図２に示す電流の流れをベクトルで示す説明図である。
【図４】他の実施形態における空気浄化電気回路１０の全体構成を示す電気回路図である。
【図５】先願発明における空気浄化装置の電源と両電極に流れる電流波形を示す特性図である。
【符号の説明】
１１…放電電極
１２…対向電極
１３…電源
１５…等価回路
１６…コイル
１８…第１コンデンサ
１９…第２コンデンサ
【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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