JP2006247547A - 空気清浄機 - Google Patents

Abstract

【課題】空気中に含まれる化学的性質の異なる複数種類の物質を効率良く除去できる空気清浄機を提供する。
【解決手段】 線状の放電極を中心にして取り囲むように筒状の第一対向電極を配置する。そして、その第一対向電極を取り囲む筒状の第二対向電極を配置する。これらの対向電極は空気透過性を有する材料から構成されている。また、各対向電極には化学的特性の異なる別の処理液を供給する。空気中には酢酸やアンモニア等の、化学的特性の異なるガス状成分が含まれているが、これらは放電極と第一対向電極の間に生じたコロナ放電等で分解される。また、分解されずに通過したガス状成分は第一および第二処理液によって別々に吸収・処理される。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気清浄機に関するものである。

従来から、放電極と対向電極を備え、これらの間に電圧を印加して放電させるとともに、その放電によって空気中の粉塵などを帯電させて、対向電極に付着させる集塵装置が知られている。集塵装置には乾式集塵装置と湿式集塵装置がある。乾式集塵装置は、対向電極を打撃して振動させることで、対向電極の表面に付着した粉塵等を落下させるものであり、湿式集塵装置は、対向電極の表面に水等の流体を供給して液膜を形成して流下させ、この液膜によって粉塵等を除去するものである。

湿式集塵装置としては例えば下記特許文献１および２が開示されている。特許文献１には、対向電極を金網状にするとともに水流膜を形成し、この水流膜に帯電した粒子成分を捕集させる方法が開示されており、特許文献２には、透水性被覆材を利用して筒状に形成し、その筒状体の内部に導電性を有する流体を充填した対向電極が開示されている。水流膜が形成された金網や、透水性被覆材を対向電極として利用することで、粉塵などを効果的に除去できる。
特許第３１８７２０５号公報 特許第２６８６８８１号公報

一方、従来の装置では、例えば図４Ａに示すように、２枚の対向電極１０３の間に線状の放電極１０２を配置し、対向電極１０３と放電極１０２と間に電圧を印加することにより、放電を発生させている。空気は図４Ａに示す装置の上方から下方へ流通し、放電領域Ｐを通過する。この時に、空気に含まれる粉塵等が放電領域Ｐにより帯電して、対向電極１０３に付着する。そして、対向電極１０３の内部または表面には水流膜が形成されて、付着した粉塵等を除去する。一方、空気中のガス状成分（例えばアンモニア）は一部が放電領域Ｐによって分解され、分解されなかった分子は水流膜に吸収される。

湿式集塵装置には水を用いることが一般的である。ところが、空気中にはアルカリ性物質（例えばアンモニア）や酸性物質（例えば酢酸）等、化学的性質の異なる複数種類の物質が含まれている。そのため、水だけを用いていては、アルカリ性物質と酸性物質のどちらか一方しか効率的に吸収できないという問題があった。

本発明は上述のような事情を背景になされたもので、特に、空気中に含まれる化学的性質の異なる複数種類の物質を効率良く除去できる空気清浄機を提供することを課題とする。

課題を解決するための手段および発明の効果

上記課題を解決するために本第１発明は、
線状の放電極と、
その放電極を取り囲む筒状に形成され、空気透過性を有する材料からなるとともに、一端が開口して空気の流入口が形成された第一対向電極と、
第一対向電極を取り囲む筒状の第二対向電極と、
第一対向電極に第一の処理液を供給して該第一対向電極を湿潤状態にする第一処理液供給手段と、
第二対向電極に第一の処理液とは化学的性質の異なる第二の処理液を供給して該第二対向電極を湿潤状態にする第二処理液供給手段と、
放電極と第一対向電極との間に電圧を印加して放電を発生させる電源と、
流入口から空気を送り込んで、その空気を第一対向電極の内側から外側へ透過させるとともに、その透過した空気を第二の処理液に接触させる送風手段と、
を備え、空気中に含まれる化学的特長の異なる複数種類の被処理成分を第一の処理液と第二の処理液とに分けて吸収することを主要な特徴とする。

上記第１発明によると、線状の放電極を取り囲むように筒状の第一対向電極が配置され、その第一対向電極をさらに取り囲む第二対向電極が配置されている。そして、これら第一対向電極と第二対向電極には互いに化学的性質の異なる第一処理液と第二処理液が供給され、湿潤状態にされている。一方、第一対向電極と放電極の間には電圧が印加されて、コロナ放電やプラズマが発生している。このコロナ放電やプラズマに空気を送り込むことにより、空気中に含まれる粒子状成分（粉塵）を帯電させて対向極に付着させたり、ガス状成分（例えばアンモニアや硫化水素、酢酸、メチルメルカプタン）を分解したりする。

より詳しくは、コロナ放電やプラズマを通過したガス状成分は、以下のようにして分解されると考えられる。
１．放電による電子衝突が繰り替えされてガス状成分が分解される。
２．コロナ放電やプラズマ等の副生成物であるオゾンや活性酸素等によってガス状成分が酸化分解される。
しかしながら、分解されないで通過する分子も存在する。本第１発明によると、分解されないで通過した分子を第一処理液と第二処理液に接触させて、これらの処理液に吸収させることができる。つまり、コロナ放電やプラズマによって空気中のガス状成分を分解できなかったとしても、その通過したガス状成分を化学的性質の異なる複数種類の処理液を使うことにより、化学反応（例えば中和反応）を利用して効果的に吸収させることができる。

また、本第２発明は、本第１発明をより具体的にしたもので、すなわち、
第一の処理液および第二の処理液は、アルカリ性水および酸性水から選択されるものである。

空気中に含まれる汚染物質にはアルカリ性物質と酸性物質がある。アルカリ性物質の代表例はアンモニアであり、酸性物質の例は酢酸である。これらは煙草の煙等に含まれている物質である。上記本第２発明の構成を採用することにより、例えば空気中にアンモニアや酢酸が含まれていて、コロナ放電やプラズマによって分解されなかったとしても、アンモニアを酸性水によって中和処理し、酢酸をアルカリ性水によって中和処理できる。このように中和反応を利用することにより、単なる中性水を使って溶解させる場合に比べ、処理効率を大幅に上げることができる。

また、本第３発明は、本第１または第２発明におけるもので、
第二対向電極は空気透過性を有する材料からなり、空気は第一対向電極および第二対向電極の双方を透過するものである。

上記第３発明のようにすると、空気が第一処理液と第二処理液に気液接触して、効率よく被処理成分を吸収させることができる。

さらに、本第４発明は、本第１〜第３発明におけるもので、
第一対向電極および第二対向電極には空気流通孔が複数個、形成され、
放電極に直交する任意の直線上に、第一対向電極側の空気流通孔と、第二対向電極側の空気流通孔とが両方とも載らないように、各空気流通孔が位置しているものである。

上記第４発明によると、第一対向電極と第二対向電極には空気流通孔が複数個、形成されている。また、空気が第一対向電極と第二対向電極を透過する際に、直線的に流出するのではなく、曲がりながら流出するようになる。そのため、各処理液と空気との気液接触が起こりやすくなり、ガス状成分の吸収効率が上がる。

以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。
図１は本発明に係る空気清浄機１の縦断面図であり、図２は同じく斜視図である。このように、本発明の空気清浄機１は線状の放電極２と、その放電極２を中心にして取り囲む円筒形状の第一対向電極３ａと、その第一対向電極３ａを取り囲む第二対向電極３ｂと、高電圧側電源６、接地側電源９、第一処理液供給手段５ａ、第二処理液供給手段５ｂを備えている。また、空気清浄機１の上方には図示しない送風手段（ファン）が配置されている。

放電極２と第一対向電極３ａの間には数千Ｖ程度の電圧を印加して、コロナ放電やプラズマ等を発生させる。このコロナ放電などによって、空気中のガス状成分が分解する。また、粉塵が帯電して第一対向電極３ａと第二対向電極３ｂに引き寄せられる。

一方、第一処理液供給手段５ａは第一の処理液４ａを第一対向電極３ａに供給して、第一対抗電極３ａを湿潤状態にする。また、第二処理液供給５ｂは第二の処理液４ｂを第二対向電極３ｂに供給する。供給した各処理液４ａ，４ｂは流下して各対向電極３ａ，３ｂの底部１０ａ，１０ｂに溜まり、その後、排出口７ａ，７ｂから排出する。その後、ポンプ（処理液供給手段５ａ，５ｂの一例）によって汲み上げ、対向電極３ａ，３ｂに再び供給する。また、処理液を循環させていると汚れてくるので、汚れの程度が一定のレベル以上になったら交換する。

また、第一対向電極３ａおよび第二対向電極３ｂはそれぞれ空気透過性を有する材料から構成されている。第一対向電極３ａは一端が開口して空気の流入口８が形成され、他端が閉じており、送風手段によって流入口８から送られた空気は全て第一および第二対向電極３ａ，３ｂを透過する。なお、図１、２では空気の流れを左側にしか示していないが、右側においても同様に流れる。

空気中のガス状成分がコロナ放電やプラズマを通過すると、上述したように、ガス状成分が放電による電子衝突によって分解したり、オゾンや活性酸素によって分解したりする。しかしながらガス状成分の中には分解されずに、通過してしまう分子もある。例えば空気中に酢酸とアンモニアが含まれており、これらが分解されずにコロナ放電等を通過してしまう場合は、第一の処理液４ａにアルカリ性水を使用し、第二の処理液４ｂに酸性水を使用するとよい。コロナ放電等によって分解されなかった分子のうち、第一対向電極３ａの内壁にあるアルカリ性水によって酢酸が中和され、また、第二対向電極３ｂの内壁にある酸性水によってアンモニアが中和される。このように、コロナ放電等によってガス状成分が分解する効果と、中和反応を利用して処理液にガス状成分を吸収させる効果を組み合わせることにより、ガス状成分の除去効率が飛躍的に高まる。

本実施形態のように中和反応を利用して、酢酸とアンモニアを別々に吸収させると、単なる中性水に吸収させる場合と比較して、ガス状成分の吸収効率を高めることができる。

なお、図１および図２の実施形態では２種類の対向電極３ａ，３ｂしか用いなかったが、第３の対向電極を配置しても勿論良い。煙草の煙には親油性の物質が含まれているので、第３の対向電極に有機溶媒を供給して、親油性物質を吸収するようにしてもよい。

一方、第一対向電極３ａは図１、２に示すように、円筒形状にすることが望ましい。円筒形にすると、放電極２との距離が一定になり、略一様な電界が生じる。すなわち、コロナ放電やプラズマが局所的に弱くなることが無く、略一様に発生する。これによって、空気中のガス状成分を効果的に分解できる。仮に、図４Ｂに示すように、第一対向電極３ａ’を四角筒状にしたとすると、放電極２’との距離が短い場所Ａと長い場所Ｂができてしまい、その結果、角の部分において、コロナ放電等が局所的に弱くなってしまう。コロナ放電が弱い箇所をガス状物質が通過すると、分解されにくくなる。

なお、図１、２の実施形態においては、被処理成分を含んだ空気が全て第一対向電極３ａおよび第二対向電極３ｂを透過することも重要な点である。つまり、従来の空気清浄機では例えば図４Ａに示すように、装置の上方から下方へ空気が流れるため、対向電極１０３を流れる水流膜と空気の気液接触が十分に起きなかった。しかしながら上記実施形態では、空気が各対向電極３ａ，３ｂを透過するので、気液接触が起きやすくなり、その結果、空気中の被処理成分を吸収する効率が上がるのである。

より詳しくは、図１、２に示すように、第一対向電極３ａおよび第二対向電極３ｂには空気流通孔Ｈａ，Ｈｂが複数個、形成されており、これによって各対向電極３ａ，３ｂは空気透過性を備えている。図１、２に示すように、第一対向電極３ａから第二対抗電極３ｂに向かって空気が直線的に出ていかず、曲がりながら流出するようになっている。これは、空気流通孔Ｈａ，Ｈｂの配置位置に工夫がなされているからである。すなわち、放電極２に直交する任意の直線上に、第一対向電極３ａの空気流通孔Ｈａと、第二対向電極３ｂの空気流通孔Ｈｂとが両方とも載らないように、各空気流通孔Ｈａ，Ｈｂが位置している。これによって、第一対向電極３ａの内側から外側へ向かって空気が直線的に流出することなく、曲がりながら流出するようになる。そのため、空気と処理液３ｂとの気液接触が起きやすくなり、ガス状成分の吸収効率が高まる。

次に、空気透過性を有する材料から構成される対抗電極３ａ，３ｂの他の例について説明する。対抗電極３ａ，３ｂは、例えば図３Ａに示すように空気流路が確保されたユニット結合体にすることができる。また、図３Ｂに示すように焼結金属を利用したピーズ状にしてもよい。さらに、図３Ｃに示すようにメッシュ状にしてもよい。

一方、図１、２の実施形態においては、高電圧側電源６と、接地側電源９とに直流電源を使用したが、交流電源を使用してもよい。

なお、処理液４ａ，４ｂを対向電極３ａ，３ｂに供給する方法としては、例えば各対向電極３ａ，３ｂの内周面に液膜を形成するように供給してもよく、また、ピーズ状やメッシュ状（図３Ｂ、Ｃ）の対向電極を使用した場合は、内部に処理液を含ませるようにしてもよい。処理液を内部に含ませるようにすると、空気と処理液との気液接触効率が高くなり、ガス状成分をより効果的に吸収することができる。

本発明に係る空気清浄機の縦断面図。 同じく斜視図。 対向電極の他の例。 従来例。

符号の説明

１ 空気清浄機
２ 放電極
３ａ 第一対向電極
３ｂ 第二対向電極
４ａ 第一の処理液
４ｂ 第二の処理液
５ａ 第一処理液供給手段
５ｂ 第二処理液供給手段
６ 高電圧側電源
７ａ，７ｂ （処理液の）排出口
８ （空気の）流入口
９ 接地側電源
Ｈａ，Ｈｂ 空気流通孔

Claims (4)

1. 線状の放電極と、
   その放電極を取り囲む筒状に形成され、空気透過性を有する材料からなるとともに、一端が開口して空気の流入口が形成された第一対向電極と、
   前記第一対向電極を取り囲む筒状の第二対向電極と、
   前記第一対向電極に第一の処理液を供給して該第一対向電極を湿潤状態にする第一処理液供給手段と、
   前記第二対向電極に前記第一の処理液とは化学的性質の異なる第二の処理液を供給して該第二対向電極を湿潤状態にする第二処理液供給手段と、
   前記放電極と前記第一対向電極との間に電圧を印加して放電を発生させる電源と、
   前記流入口から空気を送り込んで、その空気を前記第一対向電極の内側から外側へ透過させるとともに、その透過した空気を前記第二の処理液に接触させる送風手段と、
   を備え、前記空気中に含まれる化学的特長の異なる複数種類の被処理成分を前記第一の処理液と前記第二の処理液とに分けて吸収することを特徴とする空気清浄機。
2. 前記第一の処理液および前記第二の処理液は、アルカリ性水および酸性水から選択されるものである請求項１記載の空気清浄機。
3. 前記第二対向電極は空気透過性を有する材料からなり、前記空気は前記第一対向電極および前記第二対向電極の双方を透過する請求項１または２記載の空気清浄機。
4. 前記第一対向電極および前記第二対向電極には空気流通孔が複数個、形成され、
   前記放電極に直交する任意の直線上に、前記第一対向電極側の空気流通孔と、前記第二対向電極側の空気流通孔とが両方とも載らないように、各前記空気流通孔が位置している請求孔１ないし３のいずれか１項に記載の空気清浄機。

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