放電電極、放電装置および空気浄化装置
【課題】電気的信頼性などを向上させることができる、放電電極、放電装置および空気浄化装置を提供することである。
【解決手段】本発明の実施形態の放電電極によれば、導電性を呈する板状の基材を有する正電極と、導電性を呈する板状の基材を有する負電極と、を備え、前記正電極および前記負電極の少なくともいずれかは、前記基材の表面に被覆された誘電体をさらに有し、前記正電極および前記負電極は、前記正電極の側面と、前記負電極の側面と、所定の距離を有して対向し、かつ、それら対向する側面の間に誘電体が位置する前記正電極側面と前記負極の側面との間に、前記誘電体が位置する状態で、前記正電極の側面と前記負電極の側面との間で放電させる。
【解決手段】本発明の実施形態の放電電極によれば、導電性を呈する板状の基材を有する正電極と、導電性を呈する板状の基材を有する負電極と、を備え、前記正電極および前記負電極の少なくともいずれかは、前記基材の表面に被覆された誘電体をさらに有し、前記正電極および前記負電極は、前記正電極の側面と、前記負電極の側面と、所定の距離を有して対向し、かつ、それら対向する側面の間に誘電体が位置する前記正電極側面と前記負極の側面との間に、前記誘電体が位置する状態で、前記正電極の側面と前記負電極の側面との間で放電させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、放電電極、放電装置および空気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、オゾナイザで発生させたオゾンを用いて空気中の臭気成分や有害物質などを分解する空気浄化装置がある。このようなオゾンを用いた空気浄化装置には、オゾン発生用の放電電極が設けられ、放電電極に高電圧を印加して放電を生じさせ、この放電によりオゾンなどを発生させる。このような用途に用いられる放電電極は、セラミックやガラスなどの無機質材料により形成された誘電体を正負電極間に有する。セラミックやガラスなどの構造体としては、３次元多孔質体や基板などが用いられている。
【０００３】
しかしながら、誘電体は、セラミックなどの脆性材料により形成されているため金属などと比較すると破損しやすいという問題がある。これにより、保持部材を増加する必要性が生じたり、組立性の向上が困難であるなどの問題がある。また、高電圧が印加される正電極の金属が露出している場合には、異常放電発生のおそれがあるなどの電気的信頼性の課題がある。空気浄化装置に使用される放電電極には、電気的信頼性の向上が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１０００３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、電気的信頼性を向上させることができる、放電電極、放電装置および空気浄化装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の実施形態の放電電極によれば、導電性を呈する板状の基材を有する正電極と、導電性を呈する板状の基材を有する負電極と、を備え、前記正電極および前記負電極の少なくともいずれかは、前記基材の表面に被覆された誘電体をさらに有し、前記正電極および前記負電極は、前記正電極の側面と、前記負電極の側面と、所定の距離を有して対向し、かつ、それら対向する側面の間に誘電体が位置する前記正電極側面と前記負極の側面との間に、前記誘電体が位置する状態で、前記正電極の側面と前記負電極の側面との間で放電させる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施の形態にかかる放電電極を表す斜視模式図である。
【図２】図１に表した切断面Ａ−Ａにおける断面模式図である。
【図３】本発明の他の実施にかかる放電電極を表す断面模式図である。
【図４】本実施形態にかかる放電電極を上方から眺めた平面模式図である。
【図５】図４に表した範囲Ｂを拡大して眺めた拡大模式図である。
【図６】保持部材の具体例を例示する断面模式図である。
【図７】本発明者が実施した解析のモデルを例示する斜視模式図である。
【図８】本解析において設定した電極および保持部材の材料および物性値を表す表である。
【図９】本解析の結果の一例を例示するグラフ図である。
【図１０】本発明者が実施した性能試験の結果の一例を例示するグラフ図である。
【図１１】本発明の実施の形態にかかる空気浄化装置を表す断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
図１は、本発明の実施の形態にかかる放電電極を表す斜視模式図である。
また、図２は、図１に表した切断面Ａ−Ａにおける断面模式図である。
【０００９】
本実施形態にかかる放電電極１００は、正電極１１０と、負電極１２０と、保持部材１３０と、を備える。
正電極１１０は、板状を有し、例えばホーロー基板などと呼ばれる基板により形成されている。すなわち、図２に表したように、正電極１１０は、基材１１１と、誘電体１１３と、を有する。基材１１１は、金属などの導電性を有する材料により形成されている。誘電体１１３は、ガラスを含む材料により形成され、基材１１１の表面を被覆している。ここで、本願明細書において、「ガラス」とは、ケイ酸塩を含む材料により形成された物質をいうものとする。誘電体１１３は、例えば電気泳動法などにより基材１１１の表面にコーティングされ、その後に焼結されてなる。誘電体１１３が電気泳動法により基材１１１の表面にコーティングされた場合には、誘電体１１３の膜厚は、基材１１１の表面の全面に亘って略均一となる。誘電体１１３の膜厚は、例えば約１２０μｍ（マイクロメートル）〜１５０μｍ程度である。但し、誘電体１１３の膜厚は、これだけに限定されるわけではない。
【００１０】
負電極１２０は、正電極１１０と同様に、板状を有し、例えばホーロー基板などと呼ばれる基板により形成されている。すなわち、図２に表したように、負電極１２０は、基材１２１と、誘電体１２３と、を有する。基材１２１および誘電体１２３は、正電極１１０に関して前述した基材１１１および誘電体１１３とそれぞれ同様である。
【００１１】
なお、正電極１１０および負電極１２０は、ホーロー基板に限定されるわけではない。正電極１１０および負電極１２０は、例えばセラミックなどの誘電体の表面に金属を含有するペーストが印刷され、その印刷されたペーストが絶縁膜で被覆されたものでもよい。
【００１２】
保持部材１３０は、正電極１１０および負電極１２０を保持あるいは支持している。図２に表したように、保持部材１３０は、例えば上下に分割された第１の部材１３１と第２の部材１３３とを有し、正電極１１０および負電極１２０を挟設して保持あるいは支持する。但し、保持部材１３０は、これだけに限定されず、例えば輪状を有し、正電極１１０および負電極１２０の端部から中央部へスライドされて正電極１１０および負電極１２０を保持あるいは支持してもよい。保持部材１３０は、例えば樹脂やゴムなどの絶縁材料により形成されることがより望ましい。
【００１３】
図２に表したように、正電極１１０および負電極１２０は、互いの板厚面１１５、１２５が対向した状態で保持部材１３０により保持されている。ここで、本願明細書において「板厚面」とは、基板の板厚を形成する面をいうものとする。つまり、「板厚面」とは、板状の基板の主面と交差する側面を意味する。
【００１４】
正電極１１０の基材１１１に高電圧が印加され、負電極１２０の基材１２１がグランドに導通されると、正電極１１０と負電極１２０との間に放電が生ずる。このとき、正電極１１０の基材１１１と、負電極１２０の基材１２１と、の間に誘電体１１３、１２３が介在するため、正電極１１０と負電極１２０との間において誘電体バリア放電が生ずる。この放電により空気中の酸素分子が解離し、他の酸素分子と再結合することでオゾンが発生する。
【００１５】
このとき、前述したように、正電極１１０の板厚面１１５と、負電極１２０の板厚面１２５と、は、互いに対向している。つまり、正電極１１０および負電極１２０の主面が互いに対向した場合と比較して、正電極１１０と負電極１２０の両電極間に加わる電圧が同じであれば両電極間の電界は強くなる。または、同じ電界強度を得るための電圧は低くなる。したがって、放電開始電圧は低くなり、より低い電圧でオゾンを発生させることができる。
【００１６】
また、板厚面１１５、１２５と並行する方向（上下方向：図１参照）と比較すると、正電極１１０および負電極１２０の主面と並行する方向には、反りなどの変形が生じにくい。そのため、正電極１１０と、負電極１２０と、の間の距離Ｄ１は、より安定して、略一定に保たれる。これにより、放電が均一になりやすく、より安定的となる。なお、正電極１１０と、負電極１２０と、の間の距離Ｄ１は、電源の適正負荷容量ならびに、放電開始電界を考慮し、適宜設定される。正電極１１０と、負電極１２０と、の間の距離Ｄ１は、例えば約０ｍｍ（ミリメートル）〜１ｍｍ程度である。但し、正電極１１０と、負電極１２０と、の間の距離Ｄ１は、これだけに限定されるわけではない。
【００１７】
前述したように、誘電体１１３、１２３が電気泳動法により基材１１１、１２１の表面にそれぞれコーティングされた場合には、誘電体１１３、１２３の膜厚は、基材１１１、１２１の表面の全面に亘ってそれぞれ略均一となる。そうすると、正電極１１０と、負電極１２０と、の間の距離Ｄ１は、略一定になりなやすい。これにより、放電が均一になりやすく、より安定的となる。
【００１８】
また、前述したように、基材１１１、１２１の表面は、誘電体１１３、１２３によりそれぞれ被覆されている。そのため、放電により発生したオゾンと、基材１１１、１２１と、の接触が抑制される。そのため、基材１１１、１２１の表面が酸化することを抑制することができる。これによれば、基材１１１、１２１が酸化することで放電が不均一になったり、あるいは基材１１１、１２１に由来する金属が被処理体（例えば空気など）に混入することを抑制することができる。また、高電圧が印加された基材１１１、１２１が誘電体１１３、１２３によりそれぞれ保護されているため、異常放電の発生を抑制し、塵や埃や結露水などの付着による電気回路の短絡を抑制することができる。つまり、電気的信頼性を向上させることができる。さらに、基材１１１、１２１の表面が酸化することを抑制できるため、正電極１１０および負電極１２０の寿命を向上させることができる。
【００１９】
また、正電極１１０および負電極１２０のそれぞれの基材１１１、１２１は、金属などの導電性を有する材料により形成されているため、セラミックなどよりも高い強度を有する。そのため、放電電極１００の強度を向上させることができる。さらに、ガラスを含む誘電体１１３、１２３により被覆された基材１１１、１２１は、セラミックよりも高い延性を有する。そのため、放電電極１００の組立工程において、正電極１１０や負電極１２０が破損することを抑制し、組立性を向上させることができる。
【００２０】
図３は、本発明の他の実施にかかる放電電極を表す断面模式図である。
なお、図３は、図１に表した切断面Ａ−Ａにおける断面模式図に相当する。
本実施形態にかかる放電電極１００ａでは、正電極１１０の基材１１１の表面は、誘電体１１３により被覆されている一方で、負電極１２０の基材１２１の表面は、誘電体１２３により被覆されていない。つまり、負電極１２０の基材１２１は、露出している。放電によりオゾンが発生するため、負電極１２０の基材１２１は、アルミニウムやステンレスや防錆処理が施された金属などにより形成されることがより望ましい。その他の構造は、図１および図２に関して前述した放電電極１００の構造と同様である。
【００２１】
本実施形態によれば、負電極１２０の構造の簡略化を図ることができる。これにより、放電電極１００ａの構造の簡略化および組立性のさらなる向上を図ることができる。なお、図３に表した放電電極１００ａでは、正電極１１０の基材１１１の表面は、誘電体１１３により被覆されている一方で、負電極１２０の基材１２１の表面は、誘電体１２３により被覆されていないが、これだけに限定されるわけではない。例えば、負電極１２０の基材１２１の表面が誘電体１２３により被覆されている一方で、正電極１１０の基材１１１の表面が誘電体１１３により被覆されていなくともよい。
【００２２】
一方、図１および図２に関して前述した放電電極１００では、正電極１１０および負電極１２０の基材１１１、１２１のそれぞれの表面に誘電体１１３、１２３がそれぞれ形成されている。そのため、基材１１１と基材１２１との間に介在する誘電体１１３、１２３の膜厚は、図３に表した放電電極１００ａにおける誘電体１１３の膜厚よりも厚い。これにより、放電による絶縁破壊をより抑制することができ、正電極１１０および負電極１２０の寿命を向上させることができる。また、正電極１１０および負電極１２０のいずれか一方の誘電体に亀裂などの欠陥が生じた場合でも、他方の誘電体に欠陥がなければ放電電極１００の動作に支障はない。これにより、電気的信頼性をより向上させることができる。
【００２３】
図４は、本実施形態にかかる放電電極を上方から眺めた平面模式図である。
また、図５は、図４に表した範囲Ｂを拡大して眺めた拡大模式図である。
正電極１１０は、一端部において導通部１１７を有する。放電の際に基材１１１に電気を導通させるため、誘電体１１３は、導通部１１７には形成されていない。言い換えれば、導通部１１７には、ホーロー層が形成されておらず、金属などの導電性を有する材料が露出している。導通部１１７においては、正電極１１０の製造工程において例えばマスクなどにより誘電体１１３が形成されなくともよいし、正電極１１０の製造後に誘電体１１３が除去されてもよい。なお、焼結の際に基材１１１の表面に酸化層が生ずる場合には、その酸化層を除去することがより望ましい。
【００２４】
負電極１２０は、正電極１１０と同様に、一端部において導通部１２７を有する。負電極１２０の導通部１２７の構造や形成方法については、正電極１１０の導通部１１７の構造や形成方法と同様である。
【００２５】
図５（ａ）に表したように、主面に対して垂直な方向（上下方向：図１参照）にみたときに、互いに対向する板厚面１１５、１２５の形状は、直線状である。
【００２６】
あるいは、図５（ｂ）に表したように、主面に対して垂直な方向（上下方向：図１参照）にみたときに、正電極１１０の板厚面１１５および負電極１２０の板厚面１２５の少なくともいずれかの形状は、凹凸形状である。すなわち、正電極１１０の板厚面１１５および負電極１２０の板厚面１２５の少なくともいずれかには、凸部１１５ａが形成されている。
【００２７】
あるいは、図５（ｃ）に表したように、主面に対して垂直な方向（上下方向：図１参照）にみたときに、正電極１１０の板厚面１１５および負電極１２０の板厚面１２５の少なくともいずれかの形状は、例えば棘や針などのような尖形状である。すなわち、正電極１１０の板厚面１１５および負電極１２０の板厚面１２５の少なくともいずれかには、尖形部１１５ｂが形成されている。
【００２８】
板厚面１１５および板厚面１２５の少なくともいずれかに凸部１１５ａや尖形部１１５ｂが形成された場合には、正電極１１０と、負電極１２０と、の間の距離Ｄ１が略一定に保たれやすい。すなわち、凸部１１５ａの頂面と、負電極１２０の板厚面１２５と、の間の距離が略一定に保たれやすい。また、尖形部１１５ｂの尖端と、負電極１２０の板厚面１２５と、の間の距離が略一定に保たれやすい。そのため、放電が均一になりやすく、より安定的となりやすい。また、電界が凸部１１５ａおよび尖形部１１５ｂに集中し強くなるので、凸部１１５ａおよび尖形部１１５ｂから放電しやすい。そのため、オゾンが発生しやすい。また、放電が起こりやすくなるため、放電に必要な電圧を低減することができる。
【００２９】
なお、図５（ｂ）および図５（ｃ）では、正電極１１０の板厚面１１５のみに、凸部１１５ａや尖形部１１５ｂが形成された場合を例示しているが、これだけに限定されず、凸部１１５ａや尖形部１１５ｂは、負電極１２０の板厚面１２５に形成されていてもよい。また、正電極１１０および負電極１２０は、板状ではなくワイヤ状を有していてもよい。
【００３０】
導通部１１７、１２７には、金属などの導電性を有する材料が露出した状態で高電圧が印加される。そのため、導通部１１７と導通部１２７との間において、放電が発生する可能性がある。放電は、図４に表した放電部１０１のように、正電極１１０と負電極１２０とが例えば約０ｍｍ〜１ｍｍ程度にまで近接した部分で発生することが望ましい。放電部１０１では、正電極１１０と負電極１２０とが一定の距離を維持しつつ延在している。そのため、図４に表したように、正電極１１０の導通部１１７と、負電極１２０の導通部１２７と、の間には、放電部１０１における電極間距離Ｄ１よりも長い距離を設ける必要がある。正電極１１０の導通部１１７と、負電極１２０の導通部１２７と、の間の距離Ｄ２は、例えば約１５ｍｍ程度である。但し、導通部１１７と導通部１２７との間の距離Ｄ２は、これだけに限定されず、供給電圧に応じて適宜設定されることがより望ましい。また、図示しない電源からの供給形態によっては、沿面放電が発生する場合がある。この場合には、さらに沿面距離を確保する必要がある。このとき、沿面距離を確保する方向は、正電極１１０および負電極１２０の長手方向および短手方向のいずれの方向でもよい。
【００３１】
放電部１０１における板厚面１１５と板厚面１２５との間の距離Ｄ１は、導通部１１７と導通部１２７との間の距離Ｄ２よりも短い。そのため、図４に表したように、正電極１１０および負電極１２０は、導通部１１７、１２７から放電部１０１に向かって傾斜した部分を有する。傾斜の角度が緩やかであるほど、正電極１１０および負電極１２０の製造時の取り数は、より増加する。これにより、コスト低減を図ることができる。一方、傾斜の角度が急になるほど、放電するエリアが拡大する。これにより、発生するオゾンの範囲が拡大される。
【００３２】
正電極１１０は、導通部１１７とは反対側に形成された端面１１９を有する。また、負電極１２０は、導通部１２７とは反対側に形成された端面１２９を有する。端面１１９、１２９において、金属などの導電性を有する材料が露出している場合には、導通部１１７、１２７に関して前述したように、端面１１９と端面１２９との間において放電が発生する可能性がある。そのため、図４に表したように、正電極１１０の端面１１９と、負電極１２０の端面１２９と、の間には、放電部１０１における電極間距離Ｄ１よりも長い距離を設ける必要がある。正電極１１０の端面１１９と、負電極１２０の端面１２９と、の間の距離Ｄ３は、例えば約５ｍｍ程度である。但し、端面１１９と端面１２９との間の距離Ｄ３は、これだけに限定されず、供給電圧に応じて適宜設定されることがより望ましい。なお、端面１１９および端面１２９には、絶縁体が形成されていてもよい。
【００３３】
なお、正電極１１０および負電極１２０の板幅Ｄ４は、例えば約２ｍｍ程度である。また、正電極１１０および負電極１２０の長手方向における傾斜部１０３の長さＤ５は、例えば約１５ｍｍ程度である。また、正電極１１０および負電極１２０の長手方向における放電部１０１の長さＤ６は、例えば約１５０ｍｍ程度である。但し、これらの寸法は、これだけに限定されず、適宜変更可能である。
【００３４】
図６は、保持部材の具体例を例示する断面模式図である。
なお、図６は、図１に表した切断面Ａ−Ａにおける断面模式図に相当する。
本具体例の保持部材１３０は、上下に分割された第１の部材１３１と第２の部材１３３とを有する。第１の部材１３１は、突起部１３１ａを有する。一方、第２の部材１３３は、突起部１３１ａと嵌合可能な孔１３３ａを有する。
【００３５】
図６に表したように、正電極１１０および負電極１２０は、互いの板厚面１１５、１２５が対向した状態で第１の部材１３１と第２の部材１３３との間に挟設される。このとき、突起部１３１ａと孔１３３ａとが嵌合することにより、第１の部材１３１と第２の部材１３３とは、相対的に位置決めされる。
【００３６】
正電極１１０と、負電極１２０と、の間の距離Ｄ１は、例えば治具などにより適宜決定される。そして、正電極１１０および負電極１２０は、上下の主面において、図示しない接着剤により第１の部材１３１および第２の部材１３３にそれぞれ接着されている。これにより、正電極１１０および負電極１２０は、保持部材１３０に対して位置決めされている。なお、正電極１１０と、負電極１２０と、の間の距離Ｄ１を決定する治具は、正電極１１０および負電極１２０と、保持部材１３０と、の接着工程の後に適宜取り外される。
【００３７】
保持部材１３０は、中央部に第１の空間１３５を有する。第１の空間１３５は、正電極１１０および負電極１２０の放電部１０１の周辺に形成されている。これにより、正電極１１０と負電極１２０との間の放電による絶縁破壊や沿面放電が生ずることを抑制することができる。
また、保持部材１３０と、正電極１１０および負電極１２０の板厚面１１５、１２５とは反対側のそれぞれの側面と、の間には、第２の空間１３７が存在する。これによれば、正電極１１０と、負電極１２０と、の間の距離Ｄ１を、供給電圧に応じて治具などに適宜設定変更することができる。
【００３８】
次に、本発明者が実施した解析結果の一例について、図面を参照しつつ説明する。
図７は、本発明者が実施した解析のモデルを例示する斜視模式図である。
また、図８は、本解析において設定した電極および保持部材の材料および物性値を表す表である。
また、図９は、本解析の結果の一例を例示するグラフ図である。
なお、図９に表したグラフ図の横軸は、振動の周波数を表し、縦軸は、１Ｇ（重力加速度（ｍ／ｓ２））に対する正負電極の変位（ｍｍ）を表している。
【００３９】
本発明者は、本解析において、放電電極１００の左右方向（図７（ａ）参照）に振動を与えた。このとき、正電極１１０、負電極１２０、保持部材１３０の材料および物性値は、図８に表した如くである。また、全モードにおける減衰係数を３％とした。正電極１１０および負電極１２０の変形状態の一例は、図７（ｂ）に表した如くである。そして、本発明者は、放電電極１００の解析モデルに振動を与えたときの図７（ａ）に表した部分Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３のそれぞれの変位（振幅）を測定した。
【００４０】
正電極１１０および負電極１２０の部分Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３のそれぞれの変位の一例は、図９に表した如くである。これによれば、部分Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３の振動方向の変位は、周波数が増加するにつれて減少し、また、局所的に増加していないことが分かる。つまり、共振は生じていないことが分かる。そのため、振動が生ずる環境下において本実施形態にかかる放電電極１００が使用された場合でも、より安定した放電が発生することが分かる。また、振動方向と直交する方向（上下方向）の部分Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３の変位は、周波数が変化しても比較的安定していることが分かる。本解析結果によれば、本実施形態にかかる放電電極１００は、振動に対してより高い耐久性を有することが分かる。
【００４１】
次に、本発明者が実施した性能試験の結果の一例について、図面を参照しつつ説明する。
図１０は、本発明者が実施した性能試験の結果の一例を例示するグラフ図である。
なお、図１０（ａ）は、放電時間とオゾン発生量との関係を例示するグラフ図であり、図１０（ｂ）は、放電時間と放電電圧との関係を例示するグラフ図である。
【００４２】
図１０（ａ）に表したように、本実施形態にかかる放電電極１００によれば、放電時間（動作時間）が経過しても、オゾン発生量の変化が比較的小さいことが分かる。つまり、放電時間が経過しても、オゾン発生量が比較的安定していることが分かる。これによれば、本実施形態にかかる放電電極１００では、放電むらが比較的少なく、安定した放電を実行可能であることが分かる。
【００４３】
また、図１０（ｂ）に表したように、本実施形態にかかる放電電極１００によれば、放電時間が経過しても、放電電圧の変化が比較的小さいことが分かる。つまり、放電時間が経過しても、放電電圧が比較的安定していることが分かる。これによれば、本実施形態にかかる放電電極１００では、例えば異常放電などの異常が発生するなどの不具合は、生じていないことが分かる。
また、本実施形態では、前述の放電電極の実施形態に加えて、前述の放電電極が、さらに、この放電電極の正電極、及び負電極との間に電圧を供給する電源部を備えることで、放電装置を構成することが可能である。この場合、所定の位置において、放電電極１００の正電極１１０、および負電極１２０の間に所定の電圧を供給する電源部を配置することで、その構成が可能となる。ここでは、放電装置は、オゾン分解モジュール等を有しない放電装置（所謂、オゾナイザ）や、基材の表面を改質する表面処理（改質）装置などを含むものとする。
【００４４】
次に、本発明の実施の形態にかかる空気浄化装置について、図面を参照しつつ説明する。
図１１は、本発明の実施の形態にかかる空気浄化装置を表す断面模式図である。
本実施形態にかかる空気浄化装置２００は、放電電極１００と、光触媒モジュール２１０と、オゾン分解触媒モジュール２２０と、電源部２３０と、筐体２４０と、を備える。
【００４５】
放電電極１００は、図１〜図１０に関して前述した如くである。
図１１に表した矢印Ａ１のように、被処理体は、空気浄化装置２００の上方から下方へ向かって流れる。本願明細書においては、説明の便宜上、被処理体の上流側の方向を上方とし、被脱臭体の下流側の方向を下方とする。
【００４６】
オゾン分解触媒モジュール２２０は、例えば主としてアルミニウムを含む材料により形成され、ハニカム形状を有する。基体（例えばアルミニウムなど）の表面には、オゾン分解触媒が担持されている。オゾン分解触媒モジュール２２０は、放電電極１００の放電により発生したオゾンや空気中に含まれる臭気成分や有害物質などを吸着することができる。放電電極１００の放電により発生したオゾンは、オゾン分解触媒モジュール２２０により吸着され還元される際に、オゾン分解触媒モジュール２２０の表面近傍に存在する気体中に含まれる臭気成分や有害物質などを分解することができる。また、放電電極１００の放電により発生したオゾンは、オゾン分解触媒モジュール２２０に吸着された臭気成分や有害物質などを分解し、オゾン分解触媒モジュール２２０から脱離させることができる。そのため、オゾン分解触媒モジュール２２０に吸着された臭気成分や有害物質などが残存し続けることを抑制することができる。これにより、オゾン分解触媒モジュール２２０の寿命を向上させることができる。
【００４７】
光触媒モジュール２１０は、オゾン分解触媒モジュール２２０の基体（例えばアルミニウムなど）の表面に光触媒を担持されてなる。つまり、本実施形態にかかる空気浄化装置２００では、オゾン分解触媒モジュール２２０の基体と、光触媒モジュール２１０の基体と、が共有化されている。これにより、空気浄化装置２００の小型化や、薄型化や、圧力損失の低減などを図ることができる。
【００４８】
放電電極１００の放電により発生した光は、光触媒モジュール２１０の光触媒を活性化させる。そして、活性化した光触媒の作用により、光触媒モジュール２１０の表面近傍に存在する気体中に含まれる臭気成分や有害物質などを分解することができる。そのため、臭気成分や有害物質などの分解性能をより向上させることができる。
【００４９】
筐体２４０は、放電電極１００と、光触媒モジュール２１０と、オゾン分解触媒モジュール２２０と、を内蔵する。図１１に表したように、筐体２４０の上下面は、網状となっている。つまり、筐体２４０は、上方から下方へ向けて空気などの気体を通過させることができる。そのため、筐体２４０は、振動や荷重により撓みを生ずる場合がある。これに対して、本実施形態にかかる空気浄化装置２００では、図１１に表したように、放電電極１００の保持部材１３０は、筐体２４０と光触媒モジュール２１０とに接触している。なお、前述したように、オゾン分解触媒モジュール２２０の基体と、光触媒モジュール２１０の基体と、は共有化されているため、保持部材１３０が光触媒モジュール２１０と接触することは、保持部材１３０がオゾン分解触媒モジュール２２０と接触することと同等である。
【００５０】
これにより、空気浄化装置２００全体の強度を向上させることができる。また、組立性およびメンテナンス性を向上させることができる。さらに、筐体２４０と、正電極１１０および負電極１２０と、間の距離が略一定に保たれるため、正電極１１０および負電極１２０の少なくともいずれかと、筐体２４０と、の間において異常放電が発生することを抑制することができる。これにより、電気的信頼性を向上させることができる。
また、筐体２４０は、放電電極１００の放電により発生する電磁波を遮蔽することができる。
【００５１】
電源部２３０が正電極１１０と負電極１２０との間に高電圧を供給すると、正電極１１０と負電極１２０との間に放電が生ずる。このとき、正電極１１０の基材１１１と、負電極１２０の基材１２１と、の間に誘電体１１３、１２３が介在するため、正電極１１０と負電極１２０との間において誘電体バリア放電が生ずる。この放電により空気中の酸素分子が解離し、他の酸素分子と再結合することでオゾンが発生する。電源部２３０は、筐体２４０の内部に設置されてもよいし、筐体２４０の外部に設置されてもよい。
【００５２】
なお、本実施形態では、放電電極１００を備える空気浄化装置２００が、空気清浄機や脱臭装置などのように臭気成分や有害物質など分解する装置である場合を例に挙げて説明したが、空気浄化装置２００は、これだけに限定されるわけではない。
以上、本発明の実施形態では、電気的信頼性を向上させることができる、放電電極、放電装置および空気浄化装置を提供する。
【００５３】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５４】
１００ 放電電極、 １００ａ 放電電極、 １０１ 放電部、 １０３ 傾斜部、 １１０ 正電極、 １１１ 基材、 １１３ 誘電体、 １１５ 板厚面、 １１５ａ 凸部、 １１５ｂ 尖形部、 １１７ 導通部、 １１９ 端面、 １２０ 負電極、 １２１ 基材、 １２３ 誘電体、 １２５ 板厚面、 １２７ 導通部、 １２９ 端面、 １３０ 保持部材、 １３１ 第１の部材、 １３１ａ 突起部、 １３３ 第２の部材、 １３３ａ 孔、 １３５ 第１の空間、 １３７ 第２の空間、 ２００ 空気浄化装置、 ２１０ 光触媒モジュール、 ２２０ オゾン分解触媒モジュール、 ２３０ 電源部、 ２４０ 筐体
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、放電電極、放電装置および空気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、オゾナイザで発生させたオゾンを用いて空気中の臭気成分や有害物質などを分解する空気浄化装置がある。このようなオゾンを用いた空気浄化装置には、オゾン発生用の放電電極が設けられ、放電電極に高電圧を印加して放電を生じさせ、この放電によりオゾンなどを発生させる。このような用途に用いられる放電電極は、セラミックやガラスなどの無機質材料により形成された誘電体を正負電極間に有する。セラミックやガラスなどの構造体としては、３次元多孔質体や基板などが用いられている。
【０００３】
しかしながら、誘電体は、セラミックなどの脆性材料により形成されているため金属などと比較すると破損しやすいという問題がある。これにより、保持部材を増加する必要性が生じたり、組立性の向上が困難であるなどの問題がある。また、高電圧が印加される正電極の金属が露出している場合には、異常放電発生のおそれがあるなどの電気的信頼性の課題がある。空気浄化装置に使用される放電電極には、電気的信頼性の向上が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１０００３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、電気的信頼性を向上させることができる、放電電極、放電装置および空気浄化装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の実施形態の放電電極によれば、導電性を呈する板状の基材を有する正電極と、導電性を呈する板状の基材を有する負電極と、を備え、前記正電極および前記負電極の少なくともいずれかは、前記基材の表面に被覆された誘電体をさらに有し、前記正電極および前記負電極は、前記正電極の側面と、前記負電極の側面と、所定の距離を有して対向し、かつ、それら対向する側面の間に誘電体が位置する前記正電極側面と前記負極の側面との間に、前記誘電体が位置する状態で、前記正電極の側面と前記負電極の側面との間で放電させる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施の形態にかかる放電電極を表す斜視模式図である。
【図２】図１に表した切断面Ａ−Ａにおける断面模式図である。
【図３】本発明の他の実施にかかる放電電極を表す断面模式図である。
【図４】本実施形態にかかる放電電極を上方から眺めた平面模式図である。
【図５】図４に表した範囲Ｂを拡大して眺めた拡大模式図である。
【図６】保持部材の具体例を例示する断面模式図である。
【図７】本発明者が実施した解析のモデルを例示する斜視模式図である。
【図８】本解析において設定した電極および保持部材の材料および物性値を表す表である。
【図９】本解析の結果の一例を例示するグラフ図である。
【図１０】本発明者が実施した性能試験の結果の一例を例示するグラフ図である。
【図１１】本発明の実施の形態にかかる空気浄化装置を表す断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
図１は、本発明の実施の形態にかかる放電電極を表す斜視模式図である。
また、図２は、図１に表した切断面Ａ−Ａにおける断面模式図である。
【０００９】
本実施形態にかかる放電電極１００は、正電極１１０と、負電極１２０と、保持部材１３０と、を備える。
正電極１１０は、板状を有し、例えばホーロー基板などと呼ばれる基板により形成されている。すなわち、図２に表したように、正電極１１０は、基材１１１と、誘電体１１３と、を有する。基材１１１は、金属などの導電性を有する材料により形成されている。誘電体１１３は、ガラスを含む材料により形成され、基材１１１の表面を被覆している。ここで、本願明細書において、「ガラス」とは、ケイ酸塩を含む材料により形成された物質をいうものとする。誘電体１１３は、例えば電気泳動法などにより基材１１１の表面にコーティングされ、その後に焼結されてなる。誘電体１１３が電気泳動法により基材１１１の表面にコーティングされた場合には、誘電体１１３の膜厚は、基材１１１の表面の全面に亘って略均一となる。誘電体１１３の膜厚は、例えば約１２０μｍ（マイクロメートル）〜１５０μｍ程度である。但し、誘電体１１３の膜厚は、これだけに限定されるわけではない。
【００１０】
負電極１２０は、正電極１１０と同様に、板状を有し、例えばホーロー基板などと呼ばれる基板により形成されている。すなわち、図２に表したように、負電極１２０は、基材１２１と、誘電体１２３と、を有する。基材１２１および誘電体１２３は、正電極１１０に関して前述した基材１１１および誘電体１１３とそれぞれ同様である。
【００１１】
なお、正電極１１０および負電極１２０は、ホーロー基板に限定されるわけではない。正電極１１０および負電極１２０は、例えばセラミックなどの誘電体の表面に金属を含有するペーストが印刷され、その印刷されたペーストが絶縁膜で被覆されたものでもよい。
【００１２】
保持部材１３０は、正電極１１０および負電極１２０を保持あるいは支持している。図２に表したように、保持部材１３０は、例えば上下に分割された第１の部材１３１と第２の部材１３３とを有し、正電極１１０および負電極１２０を挟設して保持あるいは支持する。但し、保持部材１３０は、これだけに限定されず、例えば輪状を有し、正電極１１０および負電極１２０の端部から中央部へスライドされて正電極１１０および負電極１２０を保持あるいは支持してもよい。保持部材１３０は、例えば樹脂やゴムなどの絶縁材料により形成されることがより望ましい。
【００１３】
図２に表したように、正電極１１０および負電極１２０は、互いの板厚面１１５、１２５が対向した状態で保持部材１３０により保持されている。ここで、本願明細書において「板厚面」とは、基板の板厚を形成する面をいうものとする。つまり、「板厚面」とは、板状の基板の主面と交差する側面を意味する。
【００１４】
正電極１１０の基材１１１に高電圧が印加され、負電極１２０の基材１２１がグランドに導通されると、正電極１１０と負電極１２０との間に放電が生ずる。このとき、正電極１１０の基材１１１と、負電極１２０の基材１２１と、の間に誘電体１１３、１２３が介在するため、正電極１１０と負電極１２０との間において誘電体バリア放電が生ずる。この放電により空気中の酸素分子が解離し、他の酸素分子と再結合することでオゾンが発生する。
【００１５】
このとき、前述したように、正電極１１０の板厚面１１５と、負電極１２０の板厚面１２５と、は、互いに対向している。つまり、正電極１１０および負電極１２０の主面が互いに対向した場合と比較して、正電極１１０と負電極１２０の両電極間に加わる電圧が同じであれば両電極間の電界は強くなる。または、同じ電界強度を得るための電圧は低くなる。したがって、放電開始電圧は低くなり、より低い電圧でオゾンを発生させることができる。
【００１６】
また、板厚面１１５、１２５と並行する方向（上下方向：図１参照）と比較すると、正電極１１０および負電極１２０の主面と並行する方向には、反りなどの変形が生じにくい。そのため、正電極１１０と、負電極１２０と、の間の距離Ｄ１は、より安定して、略一定に保たれる。これにより、放電が均一になりやすく、より安定的となる。なお、正電極１１０と、負電極１２０と、の間の距離Ｄ１は、電源の適正負荷容量ならびに、放電開始電界を考慮し、適宜設定される。正電極１１０と、負電極１２０と、の間の距離Ｄ１は、例えば約０ｍｍ（ミリメートル）〜１ｍｍ程度である。但し、正電極１１０と、負電極１２０と、の間の距離Ｄ１は、これだけに限定されるわけではない。
【００１７】
前述したように、誘電体１１３、１２３が電気泳動法により基材１１１、１２１の表面にそれぞれコーティングされた場合には、誘電体１１３、１２３の膜厚は、基材１１１、１２１の表面の全面に亘ってそれぞれ略均一となる。そうすると、正電極１１０と、負電極１２０と、の間の距離Ｄ１は、略一定になりなやすい。これにより、放電が均一になりやすく、より安定的となる。
【００１８】
また、前述したように、基材１１１、１２１の表面は、誘電体１１３、１２３によりそれぞれ被覆されている。そのため、放電により発生したオゾンと、基材１１１、１２１と、の接触が抑制される。そのため、基材１１１、１２１の表面が酸化することを抑制することができる。これによれば、基材１１１、１２１が酸化することで放電が不均一になったり、あるいは基材１１１、１２１に由来する金属が被処理体（例えば空気など）に混入することを抑制することができる。また、高電圧が印加された基材１１１、１２１が誘電体１１３、１２３によりそれぞれ保護されているため、異常放電の発生を抑制し、塵や埃や結露水などの付着による電気回路の短絡を抑制することができる。つまり、電気的信頼性を向上させることができる。さらに、基材１１１、１２１の表面が酸化することを抑制できるため、正電極１１０および負電極１２０の寿命を向上させることができる。
【００１９】
また、正電極１１０および負電極１２０のそれぞれの基材１１１、１２１は、金属などの導電性を有する材料により形成されているため、セラミックなどよりも高い強度を有する。そのため、放電電極１００の強度を向上させることができる。さらに、ガラスを含む誘電体１１３、１２３により被覆された基材１１１、１２１は、セラミックよりも高い延性を有する。そのため、放電電極１００の組立工程において、正電極１１０や負電極１２０が破損することを抑制し、組立性を向上させることができる。
【００２０】
図３は、本発明の他の実施にかかる放電電極を表す断面模式図である。
なお、図３は、図１に表した切断面Ａ−Ａにおける断面模式図に相当する。
本実施形態にかかる放電電極１００ａでは、正電極１１０の基材１１１の表面は、誘電体１１３により被覆されている一方で、負電極１２０の基材１２１の表面は、誘電体１２３により被覆されていない。つまり、負電極１２０の基材１２１は、露出している。放電によりオゾンが発生するため、負電極１２０の基材１２１は、アルミニウムやステンレスや防錆処理が施された金属などにより形成されることがより望ましい。その他の構造は、図１および図２に関して前述した放電電極１００の構造と同様である。
【００２１】
本実施形態によれば、負電極１２０の構造の簡略化を図ることができる。これにより、放電電極１００ａの構造の簡略化および組立性のさらなる向上を図ることができる。なお、図３に表した放電電極１００ａでは、正電極１１０の基材１１１の表面は、誘電体１１３により被覆されている一方で、負電極１２０の基材１２１の表面は、誘電体１２３により被覆されていないが、これだけに限定されるわけではない。例えば、負電極１２０の基材１２１の表面が誘電体１２３により被覆されている一方で、正電極１１０の基材１１１の表面が誘電体１１３により被覆されていなくともよい。
【００２２】
一方、図１および図２に関して前述した放電電極１００では、正電極１１０および負電極１２０の基材１１１、１２１のそれぞれの表面に誘電体１１３、１２３がそれぞれ形成されている。そのため、基材１１１と基材１２１との間に介在する誘電体１１３、１２３の膜厚は、図３に表した放電電極１００ａにおける誘電体１１３の膜厚よりも厚い。これにより、放電による絶縁破壊をより抑制することができ、正電極１１０および負電極１２０の寿命を向上させることができる。また、正電極１１０および負電極１２０のいずれか一方の誘電体に亀裂などの欠陥が生じた場合でも、他方の誘電体に欠陥がなければ放電電極１００の動作に支障はない。これにより、電気的信頼性をより向上させることができる。
【００２３】
図４は、本実施形態にかかる放電電極を上方から眺めた平面模式図である。
また、図５は、図４に表した範囲Ｂを拡大して眺めた拡大模式図である。
正電極１１０は、一端部において導通部１１７を有する。放電の際に基材１１１に電気を導通させるため、誘電体１１３は、導通部１１７には形成されていない。言い換えれば、導通部１１７には、ホーロー層が形成されておらず、金属などの導電性を有する材料が露出している。導通部１１７においては、正電極１１０の製造工程において例えばマスクなどにより誘電体１１３が形成されなくともよいし、正電極１１０の製造後に誘電体１１３が除去されてもよい。なお、焼結の際に基材１１１の表面に酸化層が生ずる場合には、その酸化層を除去することがより望ましい。
【００２４】
負電極１２０は、正電極１１０と同様に、一端部において導通部１２７を有する。負電極１２０の導通部１２７の構造や形成方法については、正電極１１０の導通部１１７の構造や形成方法と同様である。
【００２５】
図５（ａ）に表したように、主面に対して垂直な方向（上下方向：図１参照）にみたときに、互いに対向する板厚面１１５、１２５の形状は、直線状である。
【００２６】
あるいは、図５（ｂ）に表したように、主面に対して垂直な方向（上下方向：図１参照）にみたときに、正電極１１０の板厚面１１５および負電極１２０の板厚面１２５の少なくともいずれかの形状は、凹凸形状である。すなわち、正電極１１０の板厚面１１５および負電極１２０の板厚面１２５の少なくともいずれかには、凸部１１５ａが形成されている。
【００２７】
あるいは、図５（ｃ）に表したように、主面に対して垂直な方向（上下方向：図１参照）にみたときに、正電極１１０の板厚面１１５および負電極１２０の板厚面１２５の少なくともいずれかの形状は、例えば棘や針などのような尖形状である。すなわち、正電極１１０の板厚面１１５および負電極１２０の板厚面１２５の少なくともいずれかには、尖形部１１５ｂが形成されている。
【００２８】
板厚面１１５および板厚面１２５の少なくともいずれかに凸部１１５ａや尖形部１１５ｂが形成された場合には、正電極１１０と、負電極１２０と、の間の距離Ｄ１が略一定に保たれやすい。すなわち、凸部１１５ａの頂面と、負電極１２０の板厚面１２５と、の間の距離が略一定に保たれやすい。また、尖形部１１５ｂの尖端と、負電極１２０の板厚面１２５と、の間の距離が略一定に保たれやすい。そのため、放電が均一になりやすく、より安定的となりやすい。また、電界が凸部１１５ａおよび尖形部１１５ｂに集中し強くなるので、凸部１１５ａおよび尖形部１１５ｂから放電しやすい。そのため、オゾンが発生しやすい。また、放電が起こりやすくなるため、放電に必要な電圧を低減することができる。
【００２９】
なお、図５（ｂ）および図５（ｃ）では、正電極１１０の板厚面１１５のみに、凸部１１５ａや尖形部１１５ｂが形成された場合を例示しているが、これだけに限定されず、凸部１１５ａや尖形部１１５ｂは、負電極１２０の板厚面１２５に形成されていてもよい。また、正電極１１０および負電極１２０は、板状ではなくワイヤ状を有していてもよい。
【００３０】
導通部１１７、１２７には、金属などの導電性を有する材料が露出した状態で高電圧が印加される。そのため、導通部１１７と導通部１２７との間において、放電が発生する可能性がある。放電は、図４に表した放電部１０１のように、正電極１１０と負電極１２０とが例えば約０ｍｍ〜１ｍｍ程度にまで近接した部分で発生することが望ましい。放電部１０１では、正電極１１０と負電極１２０とが一定の距離を維持しつつ延在している。そのため、図４に表したように、正電極１１０の導通部１１７と、負電極１２０の導通部１２７と、の間には、放電部１０１における電極間距離Ｄ１よりも長い距離を設ける必要がある。正電極１１０の導通部１１７と、負電極１２０の導通部１２７と、の間の距離Ｄ２は、例えば約１５ｍｍ程度である。但し、導通部１１７と導通部１２７との間の距離Ｄ２は、これだけに限定されず、供給電圧に応じて適宜設定されることがより望ましい。また、図示しない電源からの供給形態によっては、沿面放電が発生する場合がある。この場合には、さらに沿面距離を確保する必要がある。このとき、沿面距離を確保する方向は、正電極１１０および負電極１２０の長手方向および短手方向のいずれの方向でもよい。
【００３１】
放電部１０１における板厚面１１５と板厚面１２５との間の距離Ｄ１は、導通部１１７と導通部１２７との間の距離Ｄ２よりも短い。そのため、図４に表したように、正電極１１０および負電極１２０は、導通部１１７、１２７から放電部１０１に向かって傾斜した部分を有する。傾斜の角度が緩やかであるほど、正電極１１０および負電極１２０の製造時の取り数は、より増加する。これにより、コスト低減を図ることができる。一方、傾斜の角度が急になるほど、放電するエリアが拡大する。これにより、発生するオゾンの範囲が拡大される。
【００３２】
正電極１１０は、導通部１１７とは反対側に形成された端面１１９を有する。また、負電極１２０は、導通部１２７とは反対側に形成された端面１２９を有する。端面１１９、１２９において、金属などの導電性を有する材料が露出している場合には、導通部１１７、１２７に関して前述したように、端面１１９と端面１２９との間において放電が発生する可能性がある。そのため、図４に表したように、正電極１１０の端面１１９と、負電極１２０の端面１２９と、の間には、放電部１０１における電極間距離Ｄ１よりも長い距離を設ける必要がある。正電極１１０の端面１１９と、負電極１２０の端面１２９と、の間の距離Ｄ３は、例えば約５ｍｍ程度である。但し、端面１１９と端面１２９との間の距離Ｄ３は、これだけに限定されず、供給電圧に応じて適宜設定されることがより望ましい。なお、端面１１９および端面１２９には、絶縁体が形成されていてもよい。
【００３３】
なお、正電極１１０および負電極１２０の板幅Ｄ４は、例えば約２ｍｍ程度である。また、正電極１１０および負電極１２０の長手方向における傾斜部１０３の長さＤ５は、例えば約１５ｍｍ程度である。また、正電極１１０および負電極１２０の長手方向における放電部１０１の長さＤ６は、例えば約１５０ｍｍ程度である。但し、これらの寸法は、これだけに限定されず、適宜変更可能である。
【００３４】
図６は、保持部材の具体例を例示する断面模式図である。
なお、図６は、図１に表した切断面Ａ−Ａにおける断面模式図に相当する。
本具体例の保持部材１３０は、上下に分割された第１の部材１３１と第２の部材１３３とを有する。第１の部材１３１は、突起部１３１ａを有する。一方、第２の部材１３３は、突起部１３１ａと嵌合可能な孔１３３ａを有する。
【００３５】
図６に表したように、正電極１１０および負電極１２０は、互いの板厚面１１５、１２５が対向した状態で第１の部材１３１と第２の部材１３３との間に挟設される。このとき、突起部１３１ａと孔１３３ａとが嵌合することにより、第１の部材１３１と第２の部材１３３とは、相対的に位置決めされる。
【００３６】
正電極１１０と、負電極１２０と、の間の距離Ｄ１は、例えば治具などにより適宜決定される。そして、正電極１１０および負電極１２０は、上下の主面において、図示しない接着剤により第１の部材１３１および第２の部材１３３にそれぞれ接着されている。これにより、正電極１１０および負電極１２０は、保持部材１３０に対して位置決めされている。なお、正電極１１０と、負電極１２０と、の間の距離Ｄ１を決定する治具は、正電極１１０および負電極１２０と、保持部材１３０と、の接着工程の後に適宜取り外される。
【００３７】
保持部材１３０は、中央部に第１の空間１３５を有する。第１の空間１３５は、正電極１１０および負電極１２０の放電部１０１の周辺に形成されている。これにより、正電極１１０と負電極１２０との間の放電による絶縁破壊や沿面放電が生ずることを抑制することができる。
また、保持部材１３０と、正電極１１０および負電極１２０の板厚面１１５、１２５とは反対側のそれぞれの側面と、の間には、第２の空間１３７が存在する。これによれば、正電極１１０と、負電極１２０と、の間の距離Ｄ１を、供給電圧に応じて治具などに適宜設定変更することができる。
【００３８】
次に、本発明者が実施した解析結果の一例について、図面を参照しつつ説明する。
図７は、本発明者が実施した解析のモデルを例示する斜視模式図である。
また、図８は、本解析において設定した電極および保持部材の材料および物性値を表す表である。
また、図９は、本解析の結果の一例を例示するグラフ図である。
なお、図９に表したグラフ図の横軸は、振動の周波数を表し、縦軸は、１Ｇ（重力加速度（ｍ／ｓ２））に対する正負電極の変位（ｍｍ）を表している。
【００３９】
本発明者は、本解析において、放電電極１００の左右方向（図７（ａ）参照）に振動を与えた。このとき、正電極１１０、負電極１２０、保持部材１３０の材料および物性値は、図８に表した如くである。また、全モードにおける減衰係数を３％とした。正電極１１０および負電極１２０の変形状態の一例は、図７（ｂ）に表した如くである。そして、本発明者は、放電電極１００の解析モデルに振動を与えたときの図７（ａ）に表した部分Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３のそれぞれの変位（振幅）を測定した。
【００４０】
正電極１１０および負電極１２０の部分Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３のそれぞれの変位の一例は、図９に表した如くである。これによれば、部分Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３の振動方向の変位は、周波数が増加するにつれて減少し、また、局所的に増加していないことが分かる。つまり、共振は生じていないことが分かる。そのため、振動が生ずる環境下において本実施形態にかかる放電電極１００が使用された場合でも、より安定した放電が発生することが分かる。また、振動方向と直交する方向（上下方向）の部分Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３の変位は、周波数が変化しても比較的安定していることが分かる。本解析結果によれば、本実施形態にかかる放電電極１００は、振動に対してより高い耐久性を有することが分かる。
【００４１】
次に、本発明者が実施した性能試験の結果の一例について、図面を参照しつつ説明する。
図１０は、本発明者が実施した性能試験の結果の一例を例示するグラフ図である。
なお、図１０（ａ）は、放電時間とオゾン発生量との関係を例示するグラフ図であり、図１０（ｂ）は、放電時間と放電電圧との関係を例示するグラフ図である。
【００４２】
図１０（ａ）に表したように、本実施形態にかかる放電電極１００によれば、放電時間（動作時間）が経過しても、オゾン発生量の変化が比較的小さいことが分かる。つまり、放電時間が経過しても、オゾン発生量が比較的安定していることが分かる。これによれば、本実施形態にかかる放電電極１００では、放電むらが比較的少なく、安定した放電を実行可能であることが分かる。
【００４３】
また、図１０（ｂ）に表したように、本実施形態にかかる放電電極１００によれば、放電時間が経過しても、放電電圧の変化が比較的小さいことが分かる。つまり、放電時間が経過しても、放電電圧が比較的安定していることが分かる。これによれば、本実施形態にかかる放電電極１００では、例えば異常放電などの異常が発生するなどの不具合は、生じていないことが分かる。
また、本実施形態では、前述の放電電極の実施形態に加えて、前述の放電電極が、さらに、この放電電極の正電極、及び負電極との間に電圧を供給する電源部を備えることで、放電装置を構成することが可能である。この場合、所定の位置において、放電電極１００の正電極１１０、および負電極１２０の間に所定の電圧を供給する電源部を配置することで、その構成が可能となる。ここでは、放電装置は、オゾン分解モジュール等を有しない放電装置（所謂、オゾナイザ）や、基材の表面を改質する表面処理（改質）装置などを含むものとする。
【００４４】
次に、本発明の実施の形態にかかる空気浄化装置について、図面を参照しつつ説明する。
図１１は、本発明の実施の形態にかかる空気浄化装置を表す断面模式図である。
本実施形態にかかる空気浄化装置２００は、放電電極１００と、光触媒モジュール２１０と、オゾン分解触媒モジュール２２０と、電源部２３０と、筐体２４０と、を備える。
【００４５】
放電電極１００は、図１〜図１０に関して前述した如くである。
図１１に表した矢印Ａ１のように、被処理体は、空気浄化装置２００の上方から下方へ向かって流れる。本願明細書においては、説明の便宜上、被処理体の上流側の方向を上方とし、被脱臭体の下流側の方向を下方とする。
【００４６】
オゾン分解触媒モジュール２２０は、例えば主としてアルミニウムを含む材料により形成され、ハニカム形状を有する。基体（例えばアルミニウムなど）の表面には、オゾン分解触媒が担持されている。オゾン分解触媒モジュール２２０は、放電電極１００の放電により発生したオゾンや空気中に含まれる臭気成分や有害物質などを吸着することができる。放電電極１００の放電により発生したオゾンは、オゾン分解触媒モジュール２２０により吸着され還元される際に、オゾン分解触媒モジュール２２０の表面近傍に存在する気体中に含まれる臭気成分や有害物質などを分解することができる。また、放電電極１００の放電により発生したオゾンは、オゾン分解触媒モジュール２２０に吸着された臭気成分や有害物質などを分解し、オゾン分解触媒モジュール２２０から脱離させることができる。そのため、オゾン分解触媒モジュール２２０に吸着された臭気成分や有害物質などが残存し続けることを抑制することができる。これにより、オゾン分解触媒モジュール２２０の寿命を向上させることができる。
【００４７】
光触媒モジュール２１０は、オゾン分解触媒モジュール２２０の基体（例えばアルミニウムなど）の表面に光触媒を担持されてなる。つまり、本実施形態にかかる空気浄化装置２００では、オゾン分解触媒モジュール２２０の基体と、光触媒モジュール２１０の基体と、が共有化されている。これにより、空気浄化装置２００の小型化や、薄型化や、圧力損失の低減などを図ることができる。
【００４８】
放電電極１００の放電により発生した光は、光触媒モジュール２１０の光触媒を活性化させる。そして、活性化した光触媒の作用により、光触媒モジュール２１０の表面近傍に存在する気体中に含まれる臭気成分や有害物質などを分解することができる。そのため、臭気成分や有害物質などの分解性能をより向上させることができる。
【００４９】
筐体２４０は、放電電極１００と、光触媒モジュール２１０と、オゾン分解触媒モジュール２２０と、を内蔵する。図１１に表したように、筐体２４０の上下面は、網状となっている。つまり、筐体２４０は、上方から下方へ向けて空気などの気体を通過させることができる。そのため、筐体２４０は、振動や荷重により撓みを生ずる場合がある。これに対して、本実施形態にかかる空気浄化装置２００では、図１１に表したように、放電電極１００の保持部材１３０は、筐体２４０と光触媒モジュール２１０とに接触している。なお、前述したように、オゾン分解触媒モジュール２２０の基体と、光触媒モジュール２１０の基体と、は共有化されているため、保持部材１３０が光触媒モジュール２１０と接触することは、保持部材１３０がオゾン分解触媒モジュール２２０と接触することと同等である。
【００５０】
これにより、空気浄化装置２００全体の強度を向上させることができる。また、組立性およびメンテナンス性を向上させることができる。さらに、筐体２４０と、正電極１１０および負電極１２０と、間の距離が略一定に保たれるため、正電極１１０および負電極１２０の少なくともいずれかと、筐体２４０と、の間において異常放電が発生することを抑制することができる。これにより、電気的信頼性を向上させることができる。
また、筐体２４０は、放電電極１００の放電により発生する電磁波を遮蔽することができる。
【００５１】
電源部２３０が正電極１１０と負電極１２０との間に高電圧を供給すると、正電極１１０と負電極１２０との間に放電が生ずる。このとき、正電極１１０の基材１１１と、負電極１２０の基材１２１と、の間に誘電体１１３、１２３が介在するため、正電極１１０と負電極１２０との間において誘電体バリア放電が生ずる。この放電により空気中の酸素分子が解離し、他の酸素分子と再結合することでオゾンが発生する。電源部２３０は、筐体２４０の内部に設置されてもよいし、筐体２４０の外部に設置されてもよい。
【００５２】
なお、本実施形態では、放電電極１００を備える空気浄化装置２００が、空気清浄機や脱臭装置などのように臭気成分や有害物質など分解する装置である場合を例に挙げて説明したが、空気浄化装置２００は、これだけに限定されるわけではない。
以上、本発明の実施形態では、電気的信頼性を向上させることができる、放電電極、放電装置および空気浄化装置を提供する。
【００５３】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５４】
１００ 放電電極、 １００ａ 放電電極、 １０１ 放電部、 １０３ 傾斜部、 １１０ 正電極、 １１１ 基材、 １１３ 誘電体、 １１５ 板厚面、 １１５ａ 凸部、 １１５ｂ 尖形部、 １１７ 導通部、 １１９ 端面、 １２０ 負電極、 １２１ 基材、 １２３ 誘電体、 １２５ 板厚面、 １２７ 導通部、 １２９ 端面、 １３０ 保持部材、 １３１ 第１の部材、 １３１ａ 突起部、 １３３ 第２の部材、 １３３ａ 孔、 １３５ 第１の空間、 １３７ 第２の空間、 ２００ 空気浄化装置、 ２１０ 光触媒モジュール、 ２２０ オゾン分解触媒モジュール、 ２３０ 電源部、 ２４０ 筐体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性を呈する板状の基材を有する正電極と、
導電性を呈する板状の基材を有する負電極と、
を備え、
前記正電極および前記負電極の少なくともいずれかは、前記基材の表面に被覆された誘電体をさらに有し、
前記正電極および前記負電極は、前記正電極の側面と、前記負電極の側面と、所定の距離を有して対向し、かつ、それら対向する側面の間に誘電体が位置する前記正電極側面と前記負極の側面との間に、前記誘電体が位置する状態で、前記正電極の側面と前記負電極の側面との間で放電させる放電電極。
【請求項２】
前記正電極および前記負電極は、ホーロー基板である請求項１記載の放電電極。
【請求項３】
前記正電極および前記負電極のいずれか一方は、ホーロー基板であり、
前記正電極および前記負電極のいずれか他方は、前記基材が露出してなる請求項１記載の放電電極。
【請求項４】
前記正電極と前記負電極とは、両者が一定の距離を維持しつつ延在する放電部を有する請求項１〜３のいずれか１つに記載の放電電極。
【請求項５】
前記正電極の前記導通部と、前記負電極の前記導通部と、の距離は、前記放電部における前記正電極と前記負電極との距離よりも大きく、
前記正電極および前記負電極は、前記導通部から前記放電部へ向かって傾斜した部分を有する請求項３記載の放電電極。
【請求項６】
前記正電極および前記負電極の主面に対して垂直な方向にみたときに、前記正電極および前記負電極の対向するそれぞれの側面の少なくともいずれかは、直線状、凹凸状、および尖形状のいずれかである請求項１〜５のいずれか１つに記載の放電電極。
【請求項７】
前記正電極および前記負電極は、前記導通部とは反対の側に形成された端面を有し、
前記正電極の端面と、前記負電極の端面と、の距離は、前記放電部における前記正電極と前記負電極との距離よりも大きい請求項３または５に記載の放電電極。
【請求項８】
前記正電極および前記負電極を保持する保持部材をさらに備え、
前記保持部材は、前記正電極と前記負電極との間において放電を生ずる放電部の周辺に空間を有する請求項１〜７のいずれか１つに記載の放電電極。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１つに記載の放電電極と、
前記正電極と前記負電極との間に電圧を供給する電源部と、
を備えたことを特徴とする放電装置。
【請求項１０】
請求項９記載の放電装置と、
オゾン分解触媒が担持されたオゾン分解触媒モジュールと、
を備えた空気浄化装置。
【請求項１】
導電性を呈する板状の基材を有する正電極と、
導電性を呈する板状の基材を有する負電極と、
を備え、
前記正電極および前記負電極の少なくともいずれかは、前記基材の表面に被覆された誘電体をさらに有し、
前記正電極および前記負電極は、前記正電極の側面と、前記負電極の側面と、所定の距離を有して対向し、かつ、それら対向する側面の間に誘電体が位置する前記正電極側面と前記負極の側面との間に、前記誘電体が位置する状態で、前記正電極の側面と前記負電極の側面との間で放電させる放電電極。
【請求項２】
前記正電極および前記負電極は、ホーロー基板である請求項１記載の放電電極。
【請求項３】
前記正電極および前記負電極のいずれか一方は、ホーロー基板であり、
前記正電極および前記負電極のいずれか他方は、前記基材が露出してなる請求項１記載の放電電極。
【請求項４】
前記正電極と前記負電極とは、両者が一定の距離を維持しつつ延在する放電部を有する請求項１〜３のいずれか１つに記載の放電電極。
【請求項５】
前記正電極の前記導通部と、前記負電極の前記導通部と、の距離は、前記放電部における前記正電極と前記負電極との距離よりも大きく、
前記正電極および前記負電極は、前記導通部から前記放電部へ向かって傾斜した部分を有する請求項３記載の放電電極。
【請求項６】
前記正電極および前記負電極の主面に対して垂直な方向にみたときに、前記正電極および前記負電極の対向するそれぞれの側面の少なくともいずれかは、直線状、凹凸状、および尖形状のいずれかである請求項１〜５のいずれか１つに記載の放電電極。
【請求項７】
前記正電極および前記負電極は、前記導通部とは反対の側に形成された端面を有し、
前記正電極の端面と、前記負電極の端面と、の距離は、前記放電部における前記正電極と前記負電極との距離よりも大きい請求項３または５に記載の放電電極。
【請求項８】
前記正電極および前記負電極を保持する保持部材をさらに備え、
前記保持部材は、前記正電極と前記負電極との間において放電を生ずる放電部の周辺に空間を有する請求項１〜７のいずれか１つに記載の放電電極。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１つに記載の放電電極と、
前記正電極と前記負電極との間に電圧を供給する電源部と、
を備えたことを特徴とする放電装置。
【請求項１０】
請求項９記載の放電装置と、
オゾン分解触媒が担持されたオゾン分解触媒モジュールと、
を備えた空気浄化装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−７３６９８（Ｐ２０１３−７３６９８Ａ）
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０９９７０（Ｐ２０１１−２０９９７０）
【出願日】平成２３年９月２６日（２０１１．９．２６）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２６日（２０１１．９．２６）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]