JP2012512016A - 空気処理設備用のイオン化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
本発明は、空気処理設備用の２つの電極を有するイオン化装置に関する。これらの電極は、交流を発生させる高電圧源に接続可能であり、プラズマを発生させる誘電体バリア放電が、当該２つの電極間で引き起こされ得る。
【解決手段】
この課題は、各電極が導電体を有する変形可能な構造体２，３を備え、この導電体が誘電体７によって被覆されていること及び誘電体バリア放電を引き起こし得るようにするため前記変形可能な両構造体２，３が少なくともその一部の領域で接触して又は互いに十分に僅かな間隔を成して固定可能であることによって解決される。

Description

本発明は、空気処理設備用の２つの電極を有するイオン化装置に関する。これらの電極は、交流を発生させる高電圧源に接続可能である。プラズマを発生させる誘電体バリア放電が、当該２つの電極間で引き起こされ得る。

空気を浄化、濾過又は熱処理するための、電気式に運転可能な様々な装置が公知である。例えば、適切な方法で浄化した、温度・湿度調節した若しくは乾燥させた空気を使用するため又は浄化しなかった排出空気を野外に排出する前に浄化若しくは濾過するため又は浄化しなかった排出空気から一緒に送られた浮遊粒子若しくは臭いを取り除くために、このような装置は多様に使用される。

実際に知られている多くの電気式フィルタ装置は、特に埃及びその他の浮遊粒子を析出させるための静電フィルタに関係する。この場合、電位差又は静電界が、２つの電極間に発生する。気流中で一緒に送られた浮遊粒子が、電界中でイオン化又は帯電され、引き続き逆の電位を有する集塵電極によって吸引されるか又はこの集塵電極で析出される。この場合、当該設定されている電位差を、浮遊粒子を通気中にフィルタ装置によって帯電させ、引き続き析出させるために十分にする必要がある。このような電気フィルタは、多くの場合に電気集塵機として使用される。

さらに、例えば空気濾過設備用で通常は間隔をあけた２つの電極を有し、プラズマがこれらの２つの電極間で発生され得るイオン化装置が公知である。平行板コンデンサとして規則的に構成された電極が、高電圧源に接続される。その結果、数ＫＶの電位差が、当該電極間に発生され得る。これらの両電極間に存在する粒子及びより大きい分子の少なくとも一部が、適切な交流電圧を印加することによって励起又はイオン化され得る。プラズマが適切に発生された場合、悪臭と感じる複雑な分子化合物が、無臭である個々の構成要素に分解される。

このようなプラズマの発生に適した電極が、例えばドイツ連邦共和国特許出願第２０２００６０１４８００．０号明細書から公知である。一方では例えば１ＫＶ〜１０ＫＶの範囲内の経済的に好ましい小さい交流電圧で運転できるようにするため、他方ではプラズマが発生している空気中に含まれている粒子の十分なイオン化を保証するため、これらの電極のそれぞれの寸法は、希望する濾過作用又は洗浄作用に応じて十分に大きく寸法決めされる必要がある。したがって、当該公知の電極は、多くの場合に大面積であり且つ場所をとる。その結果、当該公知の電極は、例えばレンジフード又は産業用のフィルタ設備に組み込まれて使用され得るものの、非常に狭い空間を有する車両内の空気フィルタ設備で使用するには適さないと考えられる。

ドイツ連邦共和国特許出願第２０２００６０１４８００．０号明細書

本発明の課題は、可能な限り僅かな必要スペースでも、誘電体バリア放電つまりプラズマの比較的効果的な発生が可能になるように、冒頭で述べた種類の電極を構成することにある。

この課題は、本発明により、各電極が導電体を有する変形可能な構造体を備え、この導電体は、誘電体によって被覆されていること、及び、誘電体バリア放電を引き起こし得るようにするため、当該変形可能な両構造体が、少なくともその一部の領域で接触して又は互いに十分に僅かな間隔を成して固定可能であることによって解決される。本出願人の調査は、プラズマを発生させるための必要な前提条件とみなされていた、従来使用された平行板又は格子状の固定導体は必須ではなくて、電極が変形可能な構造体によっても形成され得ることを初めて証明した。空気処理に適切なプラズマを発生できるようにするため、適切な誘電体バリア放電が、当該電極と電極との間に引き起こされ得る。

主に変形可能な構造体から構成されるこのような電極は、簡単に変形され得るため、いろいろな形に適合され得る。当該構造体は、高電圧源に電気伝導性に接続可能である。したがって、例えば、処理すべき空気が貫流する所定の空間容積をより良好に利用できるようにするため、互いに相対して固定された変形可能な両電極は、湾曲され若しくは巻き付けられ又は不規則に若しくはランダムに一緒に圧着されるか若しくはほぼ任意に変形されてもよい。

特に、変形可能な両構造体がそれぞれ、テープ状又は線状の形を有することが提唱されている。この場合、当該変形可能な構造体の破損又は電極の機能の妨害を心配する必要なしに、このような構造体は、簡単に且つ安価に製造可能であって適切な材料の選択によって且つ個々の具体的な事例で選択された寸法に応じてほぼ任意の変形を可能にする。

本発明の特に好適な構造によれば、各電極が被覆された電線を有することが提唱されている。この電線は、可塑性に変形可能である。適切な誘電体によって被覆されたこのような電線は、商業的に安価に入手可能である。当該被覆されたこれらの電線は、その可塑特性を適切に利用することによって互いに結合され得るか又は例えば交差して若しくは巻き付けられて固定され得る。この場合、所定の運転条件で及び所定の形態で希望する又は必要なプラズマの発生を持続して保証できるようにするため、当該電線は、より多くの経費なしに且つ追加の構造手段なしに十分な形状安定性を有する。

本発明の特に簡単で且つ安価な構造によれば、変形可能な両構造体が互いに織り込まれていることが提唱されている。この場合、特に変形可能な線状の構造体が、公知の機織技術によって互いに織り込まれ得て、編んだ生地又は織物に近い特性を有する織布を形成する。この場合、互いに織り込まれた電極は、互いに間隔をあけて配置された多数の交点を有する。当該変形可能な両構造体が、これらの交点で接触可能である。電位差が、適切な交流を印加することによって当該両電極間で発生される。その結果、プラズマが、これらの交点で発生され且つこれらの交点の直近の周囲内で好適に発生される。このプラズマは、これらの領域を貫流する気流の粒子をイオン化し、より大きい分子、粒子又は液滴をより小さい構成要素又は無臭の成分に分解する。

互いに織り込まれている電極が、織布又は織物の扁平構造体を好適に形成する。この織布又は織物の扁平構造体は、場合によっては多層に複雑に曲げられるか又は縁部に沿って曲げられるか若しくは折り曲げられ、各々の中空体の形にほぼ適合され得る。

変形可能な構造体又は電極の得られた柔軟性及び変形性をアシストするため、変形可能な構造体が、２ｍｍ未満の直径を有することが提唱されている。使用される材料に応じて明らかに１ｍｍ未満になり得るか２ｍｍより大きくもなり得るこのような寸法の場合、その都度の空気処理に対して十分なプラズマが、変形可能な構造体と構造体との間の交点又はその直近の領域で発生され得ることが同時に保証され得る。

特に、変形可能な両構造体の隣接した交点がそれぞれ、５ｍｍより大きい、特に１０ｍｍより大きい間隔を有することが提唱されている。電極を貫流する気流が電極織布の多層の配置の場合でも当該電極配置を貫流できることが、過度の流れ抵抗が当該電極配置によって生成されることなしに且つ所定の又は得られた流れが不当に妨害されることなしにこのようなメッシュ幅を付与することによって保証され得る。

発生されたプラズマに起因したその都度の負荷にもかかわらず、電極の長い寿命を得ようと配慮すると、誘電体が炭素を含まない材料であることが好ましいことが分かっている。その大部分が炭素原子から成る誘電体の場合、個々の炭素分子は、当該材料化合物から分離されたものである。その結果、当該誘電体は、破損され、場合によっては完全に分解される。この危険は、例えばセラミック・無機材料を使用する場合又はシリコン樹脂を使用する場合は同程度に存在しない。

誘電体バリア放電又はプラズマを発生させるための、変形可能な２つの線状構造体を有する電極配置の概略図である。これらの構造体はそれぞれ、交流を発生させる高電圧源に接続されている。 図１の線ＩＩ−ＩＩに沿った図１中に示された電極配置の断面図である。

以下に、図中に示されている本発明の実施の形態を詳しく説明する。

図面中に示された空気処理設備用のイオン化装置１は、変形可能な２つの線状構造体２，３を有する。これらの線状構造体２，３はそれぞれ、高電圧源の出力部４，５に接続されている。この高電圧源は、数ヘルツと数キロヘルツとの間の範囲内の所定の周波数で例えば１〜１０ＫＶの範囲内の出力電圧又は当該範囲より大きい出力電圧を呈する交流電圧を発生させることができる。

当該変形可能な両構造体２，３はそれぞれ、電気伝導性の金属線６から成る。この金属線６は、炭素を含まない誘電体７で被覆されているか又は完全に絶縁性に包囲されている。金属線６の直径は、１−２ｍｍである。誘電体７を含む被覆部分の厚さは、１ｍｍ未満である。

それぞれ１つの電極を形成する当該変形可能な両線状構造体２，３は、互いに織り込まれていて織布を形成するか又は織物に近い特性を有する扁平構造体を形成する。特に、直接重なり合っていて接触している変形可能な構造体２と構造体３との交点８に適切な交流電圧を印加した時に、プラズマが発生される。このプラズマは、一緒に送られた粒子、液滴又はより大きい分子を個々の構成要素及び成分に気流中で分解できる。これらの構成要素及び成分は、無臭であり且つ周囲中に心配なく放出され得る。調査の結果、当該電極配置は、揮発性の有機化合物（ＶＯＣ）を個々の構成要素及び周囲に対して心配のない構成要素に好適に分解するためにも適していることが明らかにされている。

図面中に典型的に示された織布が、矢印９の方向に送られる気流によって通気される場合、最大のイオン化作用が、互いに間隔をあけた交点８とこれらの交点８を直接包囲している領域とで及ぼされる。プラズマが発生されないより広い領域が、個々の交点８の間で維持されるように、個々の交点８の間隔が互いに大きく選択される場合、すなわち織物のメッシュ幅が、気流の可能な限り小さい妨害を考慮して広く選択される場合、イオン化装置が、流れ方向に沿って多層に配置された織物を適切に有する。その結果、気流が、互いに間隔をあけて配置された当該織物の複数の層を繰り返し透過することによって、全体的に十分な濾過作用又は浄化作用が実現され得る。

本発明の電極の構造のその他の利点は、これらの電極を稼働中に例えば安全に液体に接触させることが可能である。

１ イオン化装置
２ 構造体
３ 構造体
４ 出力部
５ 出力部
６ 金属線
７ 誘電体
８ 交点
９ 矢印

Claims (7)

1. 空気処理設備用の２つの電極を有するイオン化装置であって、これらの電極は、交流を発生させる高電圧源に接続可能であり、プラズマを発生させる誘電体バリア放電が、当該２つの電極間で引き起こされ得るイオン化装置において、
   各電極が、導電体を有する変形可能な構造体（２，３）を備え、この導電体は、誘電体（７）によって被覆されていること、及び、誘電体バリア放電を引き起こし得るようにするため、前記変形可能な両構造体（２，３）が、少なくともその一部の領域で接触して又は互いに十分に僅かな間隔を成して固定可能であることを特徴とするイオン化装置。
2. 前記変形可能な両構造体（２，３）はそれぞれ、テープ状又は線状の形を有することを特徴とする請求項１に記載のイオン化装置。
3. 各電極は、被覆された金属線（６）を有し、この金属線（６）は、可塑性に変形可能であることを特徴とする請求項１又は２に記載のイオン化装置。
4. 前記変形可能な両構造体（２，３）は、互いに織り込まれていることを特徴とする請求項２又は３に記載のイオン化装置。
5. 前記変形可能な構造体（２，３）は、２ｍｍ未満の直径を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のイオン化装置。
6. 前記変形可能な両構造体（２，３）の隣接した交点（８）がそれぞれ、５ｍｍより大きい、特に１０ｍｍより大きい間隔を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のイオン化装置。
7. 前記誘電体（７）は、炭素を含まない材料であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のイオン化装置。

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