JPH11221489A - 低温弱電離プラズマと静電フィルターを併用した空気清浄 ユニット - Google Patents

低温弱電離プラズマと静電フィルターを併用した空気清浄 ユニット

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JPH11221489A
JPH11221489A JP6600498A JP6600498A JPH11221489A JP H11221489 A JPH11221489 A JP H11221489A JP 6600498 A JP6600498 A JP 6600498A JP 6600498 A JP6600498 A JP 6600498A JP H11221489 A JPH11221489 A JP H11221489A
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JP
Japan
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ionized plasma
electrostatic filter
discharge
low temperature
ozone
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JP6600498A
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Takashi Kishioka
俊 岸岡
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Kinki KK
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Kinki KK
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Publication date
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    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
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  • Disinfection, Sterilisation Or Deodorisation Of Air (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)
  • Filtering Materials (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】低温弱電離プラズマと静電フィルターを一体に
組み合わせて、空気清浄化に必要な集塵、脱臭及び殺菌
機能を同時に行なえる空気清浄装置に組み入れる空気清
浄ユニットを提供する。 【解決手段】低温弱電離プラズマ発生体1を組み込み、
発生する低温弱電離プラズマの特徴でプラスイオンとオ
ゾンを生成し、プラスイオンは負に永久電荷を与えてい
る静電フィルター2を用いて静電誘導の法則で集塵し、
また副生成物のオゾン酸化で脱臭と殺菌を計る構造を組
み込んだ装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、低温弱電離プラズマ発
生体と静電フィルターを組み合わせて、集塵と同時に脱
臭及び殺菌機能を、同一ユニット内で処理する空気清浄
ユニット。
【0002】
【従来の技術】空気清浄装置では、電気集塵を利用して
粒子を捕獲する物や、低温弱電離プラズマの一種のオゾ
ン発生機を利用した脱臭装置は実用化されているが、そ
れぞれの機能を同一ユニット内で処理する装置は無く、
各々の特徴を組み合わせた装置としての空気清浄装置と
して存在した。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このうち、電気集塵装
置ではコロナ放電を利用して、浮遊粒子に電荷を与え逆
極性を持たせた集塵電極に、静電引力を働かせて吸着除
去する装置である。粒子捕捉のみを満たすには十分であ
るが、電気集塵装置で起こるコロナ放電では、脱臭や殺
菌に寄与できる程のオゾン生成量は見込めない。
【0004】またオゾン発生装置では、殺菌力や脱臭力
に寄与するオゾン濃度は得られるが、低温弱電離プラズ
マのもう一方の現象である、プラスイオン化の特徴は粒
子吸着作用に寄与されないで見過ごされている。
【0005】その事は、折角プラズマ領域で原子及び分
子が解離して、電子及びプラスイオン化しても、プラス
イオン化した原子や分子を有効的に捕捉する機能を保持
していないからである。
【0006】さらに、その他の空気清浄装置において
も、同時に解離及び粒子(原子・分子レベル)のイオン
化や脱臭・殺菌に寄与する生成物等を同時に発生さす方
法は無く、各々の機能を単独で利用し装置全体として利
用されているにすぎない。
【0007】一方、本発明者は、低温弱電離プラズマの
特徴と静電フィルターの特徴を利用して、両機能を一体
化することで集塵、脱臭及び殺菌と空気清浄装置に必要
な全ての領域を同一ユニット内で処理することに成功し
た。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、効率的に低温弱電離プラズマを発生する放電体と永
久マイナス電荷を持つ静電フィルターを一定の間隔で対
向させて構成された集塵・脱臭・殺菌ユニットを特徴と
するものである。
【0009】請求項1に係わる発明は、オゾン発生体の
ような通常の低温弱電離プラズマ発生体と違い、オゾン
及びNoxが発生しにくく、尚且つ有効にプラズマ領域
を作り出すように制作されている。プラズマを発生さす
ためには、高電圧で絶縁破壊を起こすと放電現象を得る
ことが出来るが、印加電極と誘電体を挟んで接地電極を
構成したセラミック放電体や、ジーメンス型の放電体で
は発生領域の温度が高温となり、Noxの発生やオゾン
の熱分解が起こり効率的ではない。しかし、本ユニット
に採用した発生体では、印加電極と接地電極の両方にガ
ラスコーティングを施し、コーティングが誘電体とな
り、尚且つ両極の放電ギャップを取ることで、放電を発
生する構造を取り入れた。そうすることで、放電領域の
温度上昇が極端に低減し長時間放電を行なった後でも、
発生体自体の温度上昇は無く低温で放電現象を発生する
ことが可能となった。
【0010】上記構成によれば、印加電極及び接地電極
にコーティングされた誘電体は、非常に薄く(ミクロン
単位)制作できるため、放電ギャツプを通常よりかなり
広い幅で離すことができる。放電ギャツプを離して取る
と、通常では放電開始の絶縁破壊を起こすために、より
高電圧が必要となると思われるが、誘電体自体が非常に
薄いためにロスを押さえ同等の電圧で十分放電現象を発
生さすことができることになる。そのため脱臭や殺菌に
必要なオゾンガスの生成の際、熱分解で消費するオゾン
ガスが低減するため、通常の高電圧よりかなり低い電圧
領域や電流値での放電が可能となり、放電温度もそれに
伴い低くなる。
【0011】請求項1に係わる発明は、低温領域で放電
現象を発生させ、低温弱電離プラズマの特徴である解離
した状態が、電子及びプラスイオンのみでマイナスイオ
ンは無視できる範囲であることを利用している。本来の
プラズマは、ほぼ同数の負電気を持った粒子と、正電気
を持った粒子が混在して自由に動き回っている状態のこ
とだが、気体放電の場合は正と負のイオンが生まれる
が、低圧力での放電の場合は、プラズマ中の負のイオン
は正イオンや電子に比べて小さく、殆どが正イオンと電
子のみの構成となる。気体中で放電を発生さすと気体中
の粒子は正の電気を帯びた方が多くなるのは、当然の現
象と理解できる。
【0012】上記の現象を有効に利用することで、電気
集塵法に近い静電誘導を利用した粒子捕捉法が構成でき
る。気中の粒子が放電により正の電気を帯びた状態とな
る率が高いため、粒子捕捉用に逆極性を帯びさせたフィ
ルターを放電領域の後方に設置することで、静電引力に
より粒子が逆極性を有したフィルターに捕捉されるのは
承知の事実である。
【0013】通常の静電フィルターでは、気中で自然に
起こる摩擦電気、即ち気中の粒子同士が互いにぶつかり
あった時に発生する摩擦電気により帯電し、帯電した粒
子を永久帯電加工したフィルターで吸着除去することを
目的にしているが、自然界の摩擦電気では、帯電序列が
あり粒子の種類により正の電気や負の電気に帯電するも
のがあり、極性の付加の状態で捕捉率も異なる。例えば
極性を正にした静電フィルターでは、負の粒子を捕捉す
るのには有効であるが、逆の電荷を帯びた粒子には効果
がない。
【0014】しかるに、放電により強制的に一方の電荷
を与えることで、静電フィルター単独で利用する場合と
異なり、捕捉効率の向上が見込まれることは確かな事実
であり、電気集塵装置のようなコロナ放電を利用して、
一方の電荷を粒子に与えるのではなく、通常の気体放電
に於いても正の電荷は少なからず与えられることにな
る。
【0015】少なからず正の電荷のみ粒子に与えられる
ことは、電気的に帯電電極と集塵電極を構成する電気集
塵装置以外でも、放電を利用して一方の電荷を与え、集
塵用として永久に逆極性を施した静電フィルターを組み
合わせて一体化することで、電気集塵装置に類似した静
電引力を利用した集塵装置が構築できることになる。
【0016】請求項2に係わる発明は、請求項1記載の
低温弱電離プラズマ放電体と静電フィルターを集塵用と
して一体化した集塵ユニット内で、副次的生成物である
オゾンを有効に利用して、殺菌と脱臭を計り集塵機能以
外に必要な空気浄化機能を、単独装置内で処理せしむる
ものである。
【0017】上記構成によれば、放電により照射される
電子が、酸素分子を解離して2個の酸素原子を生成する
が、放電領域以外に存在する酸素分子は、解離した不安
定な酸素原子1個を取り込みオゾンガスを生成する。オ
ゾンガスは不安定であり一定の時間内で、再解離を起こ
し酸素とシングレットオキシジョン、即ち活性酸素を作
る。活性酸素は酸化力に富、まわりに存在する物質を酸
化分解する。臭気物質は分解され無臭化されるし、細菌
は細胞膜が酸化され不活性化して死滅する。
【0018】請求項1で採用した放電体は、低温領域で
放電現象を再現できることから、熱によりオゾンの自己
分解が起こりにくく、低温での放電は放電エネルギーも
低いことから過剰なオゾン発生量もなく適度に殺菌や脱
臭に寄与する程度のオゾンが得られる。また放電エネル
ギーが低く熱エネルギーの発生も押さえられるので、放
電により発生するNoxの生成も無く、悪影響を及ぼす
二次的副産物が無い。また放電領域の後方にマイナス電
荷を施した静電フィルターを設置されているので、適当
な圧損がありオゾンと被酸化物との間に、酸化分解に必
要な適度な接触時間が保たれることになる。
【0019】上記構成によれば、空気浄化に必要な因
子、集塵機能及び脱臭機能と殺菌機能のすべてが、一連
の流れの中で同時に解決できることになる。
【実施例】本発明を添付図面に示す実施例により詳細に
述べる。図1は本発明に係わる空気清浄ユニットの概略
図であり、図2はその実施形態図、図3は使用する電極
の概略図、図4は静電フィルターの概略図である。
【0020】先ず、図1の空気清浄ユニットの概要につ
いて述べる。空気清浄ユニット5は、フィルター収納ケ
ース4内にプリーツ状に加工され負に荷電された静電フ
ィルター2を収納し、一定の間隔を開けて前方に気流ガ
イド板3に覆われた低温弱電離プラズマ発生体1が設け
られている。
【0021】次に、かかる空気清浄ユニットの動作形態
にについて述べる。図2の実施形態図でも解るように、
空気清浄器ユニット1の後方には吸引排気を兼た軸流フ
ァン5が設けられ、プレフィルター2を通して予め粗ゴ
ミを除去した、汚染空気が空気清浄ユニット1内に流入
するようになっている。
【0022】前記空気清浄ユニット1内に流入した汚染
空気は、図1の気流ガイド板3の攪拌作用を受け、低温
弱電離プラズマ発生体1で作られる放電領域に効率良く
接触され、絶縁破壊作用で原子及び分子の解離現象を受
けることになる。
【0023】解離現象では粒子の一部が原子に解離され
正の電荷を持つプラスイオンと、電子また解離した原子
の再結合作用等の各種の化学反応が起こる。この時放電
による電子の照射を受けた酸素分子は、一旦原子に解離
し次に解離を免れた酸素分子と再結合反応を起こしオゾ
ンとなる。この時の反応を式で示すと、O+e→O
+O+eとなり、次にO+O+O→O+O
反応でオゾンができる。このオゾンは臭気成分や有機質
である細菌類と結合し、相手に余分な酸素を与えて酸化
分解反応を起こし、酸化力による脱臭や殺菌作用を導く
ことになる。その際低温弱電離プラズマ発生体1と静電
フィルター2の間に適当な空間があるため、被酸化物と
オゾンの接触時間が取れると共に、静電フィルター2に
オゾンや被酸化物が一旦吸着され時間をかけて酸化作用
が行なわれる。また粒子は放電により正の電荷を持つこ
とに繋がるので、逆極性を与えられた静電フィルター2
の粒子捕捉能力の向上にも寄与することになる。
【0024】図1で示す空気清浄ユニットで5におい
て、目的の浄化即ち粒子捕捉と脱臭及び殺菌機能は行な
われるが、安全対策を盛り込んだ空気清浄装置としての
実施例は図2のように様々な安全対策を盛り込んだ装置
となる。粗ゴミは放電の際火災の原因になりかねないた
め、予め前処理として空気清浄ユニット1の前方にプレ
フィルター2を設けることにした。
【0025】次に、空気清浄ユニット1で粒子捕捉作用
を受けてある程度浄化された空気は、紫外線3の照射を
与えられる。オゾンの酸化力は強いと言えども、難分解
成分は完全に酸化されず中間生成物として存在したり、
未反応のオゾンとして流出する可能性がある。そこで流
出成分の分解促進のため紫外線3の照射が寄与する。
【0026】また、紫外線3の照射後に活性炭を主体と
する、機能性フィルター4を設けることで、これらの安
全機構を免れた成分や何らかの原因で故障したりして、
未反応のオゾンや中間生成物、或いは活性酸素の二次災
害を防ぐために吸着除去の物理的抑止機構を盛り込んで
いる。
【0027】いずれの空気浄化装置でも、集塵脱臭及び
殺菌機能の何れも満足させる装置は無く、低温弱電離プ
ラズマの特性と静電フィルターの特性を合体して、一つ
の空気清浄ユニットとして構成された、本発明以外では
三つの機能を同時に解決させることはできない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の請求項1及び請求項2の実施形態に係
わる、空気清浄ユニットの概略図である。
【図2】本発明の請求項1及び請求項2を組み込んだ空
気清浄装置の、実施形態図の概略図である。
【図3】本発明に使用する電極の概略図である。
【図4】本発明に使用する静電気フィルターの概略断面
図である。
【符号の説明】
図1 1 低温弱電離プラズマ発生体 2 静電フィルター 3 電磁遮蔽板兼気流ガイド板 4 フィルター収納ケース 5 空気清浄ユニット 図2 1 空気清浄ユニット 2 プレフィルター 3 紫外線ランプ 4 機能性フィルター(活性炭繊維フィルター) 5 吸排気用軸流ファン 6 空気清浄装置ケース 図3 1 印加電極 2 接地電極 3 誘電体(ガラスコーティング) 4 放電ギャップ 5 絶縁碍子 6 結線用金属スリーブ 図4 1 静電フィルター(負電荷処理済みポリエ
ステル不織布) 2 プリーツ固定用樹脂クリップ 3 静電フィルター固定用紙枠ケース
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成10年5月28日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図1】 低温弱電離プラズマで解離したプラズマイオ
ンを利用してマイナスに永久帯電を施した静電フィルタ
ーに帯電粒子を吸着せしめる空気清浄ユニットの概略図
である。
【図2】
【図1】の空気清浄ユニットにより解離した酸素原子
が、再結合して生成されるオゾンガスを利用して臭気成
分の酸化分解や微生物の不活性化を計り、粒子補集機能
の他に脱臭と殺菌機能を付加した空気清浄装置の実施形
態図の概略図である。
【図3】 低温弱電離プラズマ発生体の電極の概略図で
ある。
【符号の説明】
【図3】の左右の概略図の右側の概略図で符号が1.
2.3.にて示す図を
【図4】とし、静電気フィルターの概略断面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI B01D 53/74 B01D 53/34 116F B03C 3/02

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 低温弱電離プラズマで解離したプラスイ
    オンを利用して、マイナスに永久帯電を施した静電フィ
    ルターに、帯電粒子を吸着せしめる空気清浄ユニット。
  2. 【請求項2】 低温弱電離プラズマで解離した酸素原子
    が、再結合して生成されるオゾンガスを利用して、臭気
    成分の酸化分解や微生物の不活性化を計り、粒子捕集機
    能の他に、脱臭と殺菌機能を付加した空気清浄ユニッ
    ト。
JP6600498A 1998-02-09 1998-02-09 低温弱電離プラズマと静電フィルターを併用した空気清浄 ユニット Pending JPH11221489A (ja)

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