空気の浄化乾燥方法及びその装置
【課題】室内の空気を循環させて、空気中の細菌を死滅させ、悪臭を放つ有機ガスを分解して空気を浄化するとともに空気中の水分子を減少させて湿度を低下させることが可能となる安全で電力消費の少ない空気の浄化乾燥方法を提供する。
【解決手段】電極１、２間に浮遊物を含む空気を通過させ、該電極１、２に浮遊物の分子結合を切断可能とする電圧よりも高い電圧で、しかも空気絶縁を破壊して放電を発生させる電圧よりも低い立ち上がり時間の短い急俊なパルス電圧を印加し、両電極１、２間に瞬間的な高電場をパルス周期で発生させ、該高電場により加速された電子を両電極間に存在する浮遊物の分子に衝突させて該分子を分解し、空気中の微細な生命体は細胞破壊をして死滅させ、悪臭を放つ有機ガスは分解して無臭のガスにすることで殺菌及び消臭を可能とするとともに空気中の水分子は分解して空気を乾燥可能としたことを特徴とする
【解決手段】電極１、２間に浮遊物を含む空気を通過させ、該電極１、２に浮遊物の分子結合を切断可能とする電圧よりも高い電圧で、しかも空気絶縁を破壊して放電を発生させる電圧よりも低い立ち上がり時間の短い急俊なパルス電圧を印加し、両電極１、２間に瞬間的な高電場をパルス周期で発生させ、該高電場により加速された電子を両電極間に存在する浮遊物の分子に衝突させて該分子を分解し、空気中の微細な生命体は細胞破壊をして死滅させ、悪臭を放つ有機ガスは分解して無臭のガスにすることで殺菌及び消臭を可能とするとともに空気中の水分子は分解して空気を乾燥可能としたことを特徴とする
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は殺菌と消臭と乾燥とを同時に行う空気の浄化乾燥装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、殺菌と消臭のための空気浄化装置や、空気を乾燥させる乾燥機や除湿機が一般家庭用として提供され、またオフィスビルや倉庫、工場などの業務用では建物内の温度と湿度を一定に保つための空調機に除湿機能、殺菌機能及び脱臭機能等を備えたものも提供されている。
近年では、医療施設や養護施設などでは利用者の空気感染性の病原菌による感染防止のため殺菌効果が十分有効で永続性のある空調機が希求されている。
各装置の機能については、通常、殺菌機能については、オゾンが使用されるが、オゾンの発生はオゾン発生器で行われ、紫外線照射法では紫外線照射管を使用して行われ、また脱臭機能については活性炭などの脱臭材を含んだフィルターに吸着させるか又は発生させたオゾンによって臭いの元の有機ガスを分解させて消臭することが行われている。
また下記特許文献1及び下記特許文献２に記載のように、電極間に発生させたプラズマにより有機ガスの分解を可能とするとともに殺菌機能を備えた装置の提案もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１３９１９８号公報
【特許文献２】特開２００３−１５８９９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記従来の手法では、例えば紫外線照射やオゾン発生器を使用した場合には、殺菌作用があるものの色素成分を有する分子を分解し、装置内外の周辺機器の部品などを変色や劣化させる問題があり、また人間に直射すると皮膚細胞を害するおそれがある。
また活性炭フィルターを使用したものでは適宜フィルターの交換を行わないと性能が失われるため、フィルター交換のメンテナンス管理が必要となるという煩わしさがある。
そして、従来のオゾン発生器など電極間に発生させたプラズマによる装置では、電磁波ノイズが発生し周囲にある通信機器の信号処理の妨げとなるなど電磁波障害が発生するおそれがあるため、その対策が必要である。
また、電極間に発生させたプラズマでＯＨラジカルを発生させる装置の提案もなされているが、この装置では水分の存在下で発生するＯＨラジカルの強い酸化作用によって殺菌作用も生じるが、積極的に水を供給する必要があり、空気中の湿気を除去しようとした場合には逆効果となる欠点がある。
さらに、従来の乾燥機や除湿機では多くが冷媒を使用して熱交換で結露させ除湿する手法を用いており、この手法では熱交換のための電力消費が大きく、また大量の結露水が発生しその処置をしなければならないという難点がある。
【０００５】
そこで本発明は、上記従来の技術による種々の難点を解決するためになされたものであり、少ない電力消費で、空気中の細菌類の殺菌及び臭いの元ととなるに有機ガスの分解により消臭が可能となり、同時に空気の水分を除去して空気を乾燥させることが可能となる空気の浄化乾燥方法及びその装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の空気の浄化乾燥方法の発明にあっては、電極間に浮遊物を含む空気を通過させ、該電極に浮遊物の分子結合を切断可能とする電圧よりも高い電圧で、しかも空気絶縁を破壊して放電を発生させる電圧よりも低い、立ち上がり時間の短い急峻なパルス電圧を印加し、両電極間に瞬間的な高電場をパルス周期で発生させ、該高電場により加速された電子を両電極間に存在する浮遊物の分子に衝突させて該分子を分解し、空気中の微細な生命体は細胞破壊をして死滅させ、悪臭を放つ有機ガスは分解して無臭のガスにすることで殺菌及び消臭を可能とするとともに空気中の水分子は分解して空気を乾燥可能としたことを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載の上記請求項１に記載の発明を実施するための空気の浄化乾燥装置にあっては、空気循環路中に該空気循環路を仕切るように平面的広がりを持ち、且つ該平面が網状又は格子状の通気性の内部電極と、その内部電極の表裏面を外側から囲むように設けた網状又は格子状の通気性の外部電極とを設置し、前記内部電極と外部電極とには各電極の通電回路を介して電源に通電されてパルス電圧を発信するパルス電圧発信機を接続し、前記外部電極にはアースを接続したことを特徴とする。
【０００８】
請求項３に記載の発明にあっては、上記発明において、前記網状又は格子状の内部電極と外部電極の各表面間の間隔を１ｍｍとした場合、印加するパルス電圧の立ち上がり時間を５マイクロ秒以下とし、パルス出力電圧は５００Ｖ〜２ｋＶとしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の空気の浄化乾燥方法においては、有機ガスや微細な浮遊物を含む空気を電極間に通過させ、該電極間に急俊なパルス電圧で両電極間に発生する瞬間的な高電場により加速された電子を両電極間に存在する分子に衝突させて該分子の化学結合を切断し別の化学物質に分解することが可能となる。
このため、加速された電子によって悪臭を放つ有機ガスは無臭のガスに分解され、ウイルスや空気中浮遊細菌類などの病原菌は細胞が破壊され死滅させることが可能となる。
同時に、空気中の水分子は分解され、その結果、空気の乾燥が可能となる。
【００１０】
また、請求項２に記載の空気の浄化乾燥装置においては、上記空気の浄化乾燥方法を実施して、内部電極と外部電極との間に発生する高電場内を室内などの空気が通過するように循環させて、空気中の人体にとって有害なウイルスや細菌類などの微細生命体を死滅させ、メタンなどの悪臭を放つ有機ガスなどを分解して空気を浄化し、同時に空気中の水分子を分解して、不快指数を高める要因の１つである空気中の湿度を低下させることが可能となる。
また、本空気の浄化乾燥装置では電極間に電流を流すのではなく、パルス電圧を間欠的にかけるだけなので使用する電力消費が少なく、且つ優れた殺菌機能及び消臭機能及び空気の乾燥機能を同時に得ることが可能となる。
しかも、従来のオゾンや紫外線によって殺菌や消臭を行う装置では劣化や脱色などの弊害があったが、本発明ではそのような弊害が全く起こらない利点がある。
【００１１】
そして、網状又は格子状の平面的な内部電極と外部電極とを重ね合わせた構造としたことで、空気を一方面から他方面に通過させる過程で空気を浄化するフィルター的使用が可能となり、空調機や空気浄化装置などの各種の空気調整機器や浄化機器の中に容易に組み込んで使用することも可能となった。
【００１２】
また、請求項３に記載の発明では、内部電極と外部電極との間隔が１ｍｍの場合、印加するパルス電圧の立ち上がり時間を５マイクロ秒以下とし、パルス出力電圧は５００Ｖ〜２ｋＶと数値的限定をしたことで、電極間に存在する分子の結合を切断可能とする立ち上がり時間の短い急俊なパルス電圧が得られ、しかも空気絶縁を破壊する放電は発生させず、両電極間に瞬間的な高電場をパルス周期で発生させることが可能となり、その該高電場により加速された電子で空気中の微細な生命体は細胞破壊をして死滅させ、悪臭を放つ有機ガスは分解して無臭化するとともに空気中の水分子は分解して空気を乾燥可能とする殺菌機能及び消臭機能及び空気の乾燥機能を十分に発揮させることが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の作用の説明を示す模式的解説図である。
【図２】本発明の装置の模式図である。
【図３】網状の内部電極及び外部電極の要部を示す斜視図である。
【図４】図３の装置の要部を分解した状態を示す装置の斜視図である。
【図５】パルス電圧の一例を示すグラフ図である。
【図６】乾燥を確認する実験結果のグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明は空気の浄化乾燥方法及びその装置であり、その実施形態を、空気の浄化乾燥方法から説明する。
本発明の空気の浄化乾燥方法は、電極間に浮遊物を含む空気を通過させ、該両電極に浮遊物の分子結合を切断可能とする電圧よりも高い電圧で、しかも空気絶縁を破壊して放電を発生させる電圧よりも低く且つ立ち上がり時間の短い急俊なパルス電圧を印加して両電極間に瞬間的な高電場をパルス周期で発生させ、該高電場により加速された電子を両電極間に存在する分子に衝突させて該分子を分解させるものである。
その結果、本発明は、両電極間に存在する空気中の生命体は細胞破壊をして死滅させ、臭気性ガスは分解して無臭のガスにすることで殺菌及び消臭させるとともに水分子は水素と酸素の分解して空気を乾燥させることが可能となる。
【００１５】
例えば、図１に示すように、前記内部電極１と、その内部電極１の表裏面を外側から囲むように設けた外部電極２、３とか成る電極間に、メタンガス（Ｃ2Ｈ4）や一酸化炭素ガス（ＣＯ）等の有害な有機ガスを含む空気を通過させ（図１では右から左へ通過させる）、その際に各電極１及び２、３に有機ガスの分子結合を切断可能とする電圧よりも高い電圧で、しかも空気絶縁を破壊して放電を発生させる電圧よりも低く且つ立ち上がり時間の短い急俊なパルス電圧をパルス電圧発信機４で印加し、前記電極１及び２、３間に瞬間的な高電場をパルス周期で発生させる。
そして、該高電場により加速された電子ｅを電極間の空気中に存在するメタンガス（Ｃ2Ｈ4）や一酸化炭素ガス（ＣＯ）などの有害な有機ガスの分子に衝突させて該分子の結合を切断し炭素（Ｃ）、水素（Ｈ2）、酸素（Ｏ2）などに分解させる。
【００１６】
この化学反応について以下さらに詳しく説明する。
本発明では、電極間に高電場を発生させ、その高電場で電子を加速させて、その加速された電子を電極内に存在する気体化合物や細菌などの浮遊物に衝突させ、菌類細胞では電子が細胞膜に衝突して破壊され、有機ガスでは分子の化学結合を切断して分解する。
その化学反応を以下の式（１）〜式（４）で示される化学式で示す。
【００１７】
【化１】
この式（１）はエチレンガスが分解される化学式である。理論上、この炭素と水素の結合する結合エネルギー（３．５ｅＶ）程度であるのでこの値以上のエネルギーに加速された電子で分子結合を切断することが可能となる。
本発明では、立ち上がり時間の短い急俊なパルス電圧をパルス電圧発信機４で印加して発生した高電場により、結合エネルギー（３．５ｅＶ）を越えるエネルギーに加速された電子を短時間で繰り返し得ることが可能となり、この繰り返しで上記式（１）の化学式の通りエチレンガスの分解が進行する。
エチレンガスは生鮮植物の呼吸によっても放出されるガスであり、保冷庫や冷蔵庫内に蓄積され、濃度が高くなると植物類が窒息状態になり鮮度を落とす大きな要因であるので、鮮度保持のためにもエチレンガス（Ｃ2Ｈ4）を分解することは有益である。
【００１８】
【化２】
この式（２）は水蒸気が分解される化学式である。理論上、この水素と酸素の結合する結合エネルギーは（４．５ｅＶ）程度であるのでこの値以上のエネルギーに加速された電子で分子結合を切断することが可能となる。
本発明では、立ち上がり時間の短い急俊なパルス電圧をパルス電圧発信機４で印加して発生した高電場により、結合エネルギー（４．５ｅＶ）を越える加速された電子のエネルギーを短時間で繰り返し得ることが可能となり、この繰り返しで上記式（２）の化学式の通り水の分解が進行する。
上記化学反応によって、水がなくなり室内の空気を乾燥させることができるので、高湿状態にあった室内の空気を乾燥させて快適な湿度の室内環境を整えることが可能となる。
【００１９】
【化３】
この式（３）は二酸化炭素が分解される化学式である。理論上、この炭素と酸素の結合する結合エネルギーは（５．５ｅＶ）程度であるのでこの値以上のエネルギーに加速された電子で分子結合を切断することが可能となる。
本発明では、立ち上がり時間の短い急俊なパルス電圧をパルス電圧発信機４で印加して発生した高電場により、結合エネルギー（５．５ｅＶ）を越える加速された電子のエネルギーを短時間で繰り返し得ることが可能となり、この繰り返しで上記式（３）の化学式の通り二酸化炭素の分解が進行する。
そして、二酸化炭素が分解されると室内の空気が浄化され、また保冷庫や冷蔵庫内等では生鮮植物の炭酸同化作用による成長を阻害することとなるので長期間の鮮度保持が可能となる。
【００２０】
【化４】
この式（４）は一酸化炭素が分解される化学式である。理論上、この炭素と酸素の結合する結合エネルギーは（１１．２ｅＶ）程度であるのでこの値以上のエネルギーに加速された電子で分子結合を切断することが可能となる。
本発明では、立ち上がり時間の短い急俊なパルス電圧をパルス電圧発信機４で印加して発生した高電場により、結合エネルギー（１１．５ｅＶ）を越える加速された電子のエネルギーを短時間で繰り返し得ることが可能となり、この繰り返しで上記式（４）の化学式の通り一酸化炭素の分解が進行する。
一酸化炭素は脳の活動を弱める作用があり、この一酸化炭素が分解されることは、脳の活動を正常にすることが可能となる。また空気中の一酸化炭素の濃度が高まった場合には濃度を下げて一酸化炭素中毒になるのを防止するこが可能となる。
【００２１】
上記各化学式に示した反応は、オゾンや紫外線光などでも起こり得る反応であるが、本発明では、オゾンや紫外線光によるものではないので、当然オゾンや紫外線光を起因とする上記各種弊害も一切発生しない。
【００２２】
そして、空気中の人体にとって有害なウイルスや細菌類などの微細生命体も有機物の分子結合でできたものなのでその分子が分解されることで微細生命体の細胞組織が破壊されて死滅する。
また悪臭を放つ有機ガスでは無臭の炭素、酸素及び水素などの気体に分解される結果、消臭されることとなる。
これと同時に、不快指数を高める要因の１つである空間内の水分子は酸素と水素の分子に分解され（上記化２）、その際、酸素（Ｏ2）と水素（Ｈ2）は再結合（燃焼）しないので水（Ｈ2Ｏ）が消滅して空気の湿度が、その空気の循環で繰り返されて低下していくこととなる。
【００２３】
次に、上記空気の浄化乾燥方法を実施するための空気の浄化乾燥装置について説明する。
本発明の空気の浄化乾燥装置は、図２及び図３に示すように、室内中や、風洞中の空気循環路５中に、網や格子状の隙間からの空気の通過が可能な平面的広がりを持つステンレス製の内部電極１と、その内部電極１の表裏面を外側から囲むように設けた外部電極２、３とに、パルス電圧を印加するパルス電圧発信機４を備えて、該内部電極１と外部電極２、３とに各電極の通電回路６、７を接続し、前記外部電極２、３にはアース８を接続する。
【００２４】
さらに具体的には、図３及び図４に示すように、通気性を備えた網状又は格子状の広がりを持つ平面の内部電極１を中にしてその表裏両側を該内部電極１と同様に通気性を備えた網状又は格子状の広がりを持つ平面の外部電極２、３で覆うように間隔を均一に保持するために以下の如き構成とする。
即ち、内部電極１と、該内部電極１よりも径の大きい外部電極２、３の周囲に重なり合うように外周径を略同径としたプラスチック絶縁材の絶縁枠９、１０、１１を設け、該プラスチック絶縁材の絶縁枠９、１０、１１間に、該絶縁枠９、１０、１１と重なり合うように略同径とした間隔保持枠１２、１３を配着するとともにプラスチック絶縁材の円形の間確保持材１４を前記内部電極１と前記外部電極２、３の網状面の間に適宜間隔に配置する。
そして、前記絶縁枠９、１０、１１と間隔保持枠１２、１３と間確保持材１４とに、それらが重なり状態で貫通可能に各ネジ孔９ａ、１０ａ、１１ａ、１２ａ、１３ａ、１４ａを設けて、プラスチック絶縁材製の固定ネジ１５を各ネジ孔９ａ、１０ａ、１１ａ、１２ａ、１３ａ、１４ａに差込みんで、固定ネジ１５の突出端部にはプラスチック絶縁材製のナット１６を螺着して前記内部電極１と前記外部電極２、３を均一間隔に固定する。
さらに、図２に示すように、前記内部電極１と外部電極２、３には交流電源１７に繋いだパルス電圧発信機４を接続する。
その接続は、前記内部電極１の通電回路６をパルス電圧発信機４へ接続し、前記外部電極２、３の２本の通電回路７ａ、７ｂを１本の通電回路７に繋いでパルス電圧発信機４へ接続する。
また、前記外部電極３の通電回路７ｂにはアース８に接続する。
そして、該内部電極１と外部電極２、３から成る電極部分を空気循環路５内に設置する。
【００２５】
網状又は格子状の平面である前記内部電極１と外部電極２、３部分の空隙率は、空気の流量や流速に応じて通風性を阻害しないように設定し、前記各内部電極１、外部電極２、３ともに同じ空隙率とするか、それらのうち最小の空隙率となる前記各内部電極１又は外部電極２、３を基準に全ての空隙率を決める。
また、前記内部電極１と外部電極２、３の外径は、空気の流量や取り付ける対象装置のサイズに合わせて決めるが、室内空調機に付設する場合で、３０〜８０ｃｍ程度である。
この場合、前記間隔保持枠１２、１３及び円形間隔保持体１４の厚さを１ｍｍとして、内部電極１と外部電極２、３との間隔を１ｍｍとし、 この間隔は、小さいほど性能が高くなるが、実際に製作をする場合の均一性の確保を考慮すると０．５ｍｍから１．５ｍｍ程度が好ましい。
【００２６】
そして、本発明では、上記各電極に印加するパルス電圧は、前記内部電極１と外部電極２、３との間隔や電極平面の面積によって異なるが、例えば電極の径を３０ｃｍとし、その各電極の間隔を１ｍｍとした場合には、印加するパルス電圧の立ち上がり時間を５マイクロ秒以下とし、パルス出力電圧は５００Ｖ〜２ｋＶとする。
なお、パルス幅は小さい方が良く、図５に示す上側の波形のように、最適なパルスの立ち上がり時間の値は、負荷電極接続時に０．１〜０．５マイクロ秒程度であり、パルス出力電圧は０．５ｋＶ〜２ｋＶ程度が最適である。
【００２７】
パルス幅の小さい方が良い理由は、パルス電圧波形の時間積分値はパルス電力損に対応し、このためパルス幅は狭い方が電力消費が少ないからである。
また、パルスの繰り返し周波数を増加することは、有毒ガスなどの分解速度の増加になり、その分高い殺菌や消臭効果を得ることが可能となる。しかし、周波数を増加させると消費電力も増加し、それに加えてパルス電圧発生回路には他の回路要素が入ってくるため、システムが複雑になるので増加させるにも限界はある。しかし、本発明では、プラズマ放電を発生させる電圧よりも低い電圧を前記内部電極１と外部電極２、３に印加するものなので、電流は流れず、このため消費電力が極めて少なく、周波数を増加させて消費電力を増加させたとしても稼動コスト面への影響を大きく受けることはない。
【００２８】
次に、本発明の電極についてさらに詳しく説明する。
本発明は、図２に示すように、電極は前記内部電極１と外部電極２、３の２極からなり、図３に示すように、前記外部電極２、３は高電圧の印加される内部電極１を完全に包み込む形状とし、アース（接地）する。
前記内部電極１と外部電極２、３とは面的に広がりを持ち、その面は通気性が得られるように高い空隙率に設定する。このため、図２及び図３に示すように、網目状や格子状の電極材を使用する。
また、各電極間の間隔は何処でも一定となるようにし、高電圧が２極間に満遍なく均一に印加されるようにする。このため、電極材は図３示す網目状や格子状のほかに、ハニカム状や同一径の円孔を同間隔で整列させた円孔板状などの形状をしたものでも良く、表面間を均一間隔とするため、いずれも断面形状には凹凸がないものが好ましい。
前記内部電極１と外部電極２、３との間隔はできれば小さいほど良いが、製造する場合、間隔が微小であると間隔を均一に保持することが困難となる。
前記内部電極１と外部電極２、３に印加するパルス電圧は、高くすると絶縁破壊が起きてプラズマ放電が発生して通電され、また前記内部電極１と外部電極２、３の表面の間隔が不均一な場合においても最小間隔部分に集中的にプラズマ放電が発生して通電してしまうおそれがある。
プラズマ放電するとその瞬間に高電場が消滅してしまい分子結合を切断可能とする高い電圧による高電場が得られなくなる。
【００２９】
前記内部電極１と外部電極２、３の径が１００ｃｍ以上の大きさとなると平面性の維持が困難となり均一性を保持するための間隔保持材を増加するなどの工夫か必要となる。しかし電極面の径が５０ｃｍ以下の場合では、１ｍｍ程度の間隔であれば製造するのは容易である。
例えば、１ｍｍ程度の均一間隔にした３０ｃｍ径のステンレス製の電極については常温状圧下で２ｋＶのパルス電圧が掛かっても空気の絶縁破壊が発生して通常は通電することはない。しかし、条件によっては絶縁破壊して通電するこもとも考えられるのでその際にはパルス電圧を下げて絶縁破壊が起きない印加電圧に設定し直すことで対応が可能である。
【００３０】
電極の電気的インピーダンスは可能な限り小さくすることが必要である。もし負荷インピーダンスが大きいと、パルスの高周波成分、即ち立ち上がり時間の短い成分で早く通電が発生してしまい高電場を得ることができなくなり、この結果、電極内の化学物質を十分に分解することができなくなる。したがって、高電場を発生ささるために、電気的インピーダンスを小さくして、図５に示す上側の波形にように、立ち上がり時間の短い（峻度の高い）高電圧パルスを発生させ、しかも放電を起こさないようにパルス電圧を設定することが必要である。
【００３１】
また、本発明では前記外部電極２、３で高電圧の印加される内部電極１を完全に包み込んでいるので、電極間に発生する可能性のある電気パルスによる電磁波ノイズなどは前記外部電極２、３の外には漏れず、電磁波ノイズの外部への放出を完全に防止することが可能となる。
【００３２】
上記本発明の高電場を発生させる空気の浄化乾燥装置では有害な化学物質は高電場で加速された電子で分解されるが、オゾン等の有害なガスは発生しない。このため本発明の空気の浄化乾燥装置を生鮮農作物の保冷庫などに使用した場合には、オゾンによる野菜類や庫内機器の変色が起こらず、また紫外線も使用していないので紫外線に起因する変色なども起こることはない。
また、本発明の空気の浄化乾燥装置を住宅の居室に取り付けた場合には、有害なウイルスや細菌類を殺菌し、不快な悪臭室を消し去り、併せて空気中の水分の分解も行うことが可能となるので、爽やかで健康的な居住空間を実現することが可能となる。
【００３３】
本発明の滅菌機能を確認する実験を行った。
長さ５５ｃｍ、幅４１ｃｍ、高さ３６．５ｃｍの半透明なプラスチック製の箱を２箱用意し、各直径１２ｃｍの扇風機を装着し、バナナを一方には約１０４５ｇ（６本）「箱１」、他方には１２３５ｇ（７本）「箱２」を投入して、その後常温に温度を保持させた。そして一方の「箱１」には本発明の装置をつけず、他方の「箱２」には外部電極２、３の径が３０ｃｍの本発明の装置を装着して稼動した。
本実験は１１月２８日に開始し、１２月１８日に終了した。
その結果、１２月１８日の計測では、一方の本発明の装置をつけない「箱１」の方のバナナは水分が減少して重量が９４５ｇとなったが、他方の装置を装着した「箱２」の方のバナナは水分の減少が大きく、重量が８４４ｇとなった。
このときのバナナの表面の目視観察では、一方の本発明の装置をつけない「箱１」の中のバナナの表面は殆どの部分が黒く変色し、その表面の約２０％には白くカビで覆われた状態に腐っていた。しかし、他方の本発明の装置を装着した「箱２」の中のバナナの表面は全面が黒く変色したもののカビは殆ど発生していなかった。そして皮を剥くと黄色い熟したバナナとなっていた。
このことから、本発明の装置の滅菌機能が確認された。
【００３４】
本発明の消臭機能を確認する実験を行った。
上記滅菌機能を確認する実験と同様の長さ５５ｃｍ、幅４１ｃｍ、高さ３６．５ｃｍの半透明なプラスチック製の箱を２箱用意し、一方の箱には本発明の装置をつけないで、他方の箱には外部電極２、３の径が３０ｃｍの本発明の装置を装着した。
両方の箱にシガレットタバコを半分に切って点火したタバコを投入して蓋で箱を密閉した。
タバコが燃え尽きたとき、蓋を少し開けてこの時の臭いを嗅いでタバコ特有の臭いを記憶した。
その後、本発明の装置を３５分だけ稼動して再度臭いの確認を行った。その確認は、蓋を開けて箱の中の臭いを鼻で直接嗅ぐ方法で行った。
この結果、本発明の装置を装着した箱の方は、タバコの臭いはなくなり、また白煙も消え箱の中は透明となっていた。しかし、一方の本発明の装置を付けなかった箱の方の中は、タバコの臭は当初とほぼ同じあり、また白煙も当初と同じく箱の中が白煙で不透明な状態のまま殆ど変化がなかった
このことから本発明の装置での消臭機能が確認された。
【００３５】
本発明の乾燥機能を確認する実験を行った。
上記滅菌機能を確認する実験と同様の長さ５５ｃｍ、幅４１ｃｍ、高さ３６．５ｃｍの半透明なプラスチック製の箱を用意し、直径１２ｃｍの扇風機を装着し、エチレンガスの測定器を設置し、箱には外部電極２、３の径が３０ｃｍの本発明の装置を装着した。
そして、箱の中にバナナ６本を入れて、蓋を密閉し、そのまま温度を常温に保持した。
本実験の結果、図６に示されるデータが得られた。
前記図６中の黒塗り四角で示されたｏｎ/ｏｆｆは装置の稼動のスイッチを開閉するタイミングを示している。
本実験では、本発明の装置を稼動させた毎に湿度が約９０％から６０％に低下しており、これで本発明に優れた乾燥機能があることが確認できた。
また、エチレンガス測定器による計測結果を見ると、本発明の装置の稼動を停止（ｏｆｆ）する毎に、バナナから発生したエチレンガスのガス濃度が上昇し、稼動（ｏｎ）する毎に１５０〜２００ｐｐｍ程度に上昇したガス濃度が０ｐｐｍにまで減少しており、バナナから発生したエチレンガスが確実に分解されていることが確認できた。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、単独で又は空調機などに付設して室内の空気の浄化乾燥を目的に使用されるが、エチレンガスの分解や殺菌効果が得られることから、野菜や果実等の生鮮食料品や花卉などの植物を初期の鮮度を保って長期保存するために、花卉の保存庫やショウルーム、生鮮食料品の保冷庫などに設置して利用することも可能である。
【符号の説明】
【００３７】
１ 内部電極
２ 外部電極
３ 外部電極
４ パルス電圧発信機
５ 空気循環路
６ 内部電極の通電回路
７ 外部電極の通電回路
７ａ 上側の外部電極の通電回路
７ｂ 下側の外部電極の通電回路
８ アース
９ 絶縁枠
９ａ ネジ孔
１０ 絶縁枠
１０ａ ネジ孔
１１ 絶縁枠
１１ａ ネジ孔
１２ 間隔保持枠
１２ａ ネジ孔
１３ 間隔保持枠
１３ａ ネジ孔
１４ 円形間隔保持体
１４ａ ネジ孔
１５ 固定ネジ
１６ ナット
１７ 電源
【技術分野】
【０００１】
本発明は殺菌と消臭と乾燥とを同時に行う空気の浄化乾燥装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、殺菌と消臭のための空気浄化装置や、空気を乾燥させる乾燥機や除湿機が一般家庭用として提供され、またオフィスビルや倉庫、工場などの業務用では建物内の温度と湿度を一定に保つための空調機に除湿機能、殺菌機能及び脱臭機能等を備えたものも提供されている。
近年では、医療施設や養護施設などでは利用者の空気感染性の病原菌による感染防止のため殺菌効果が十分有効で永続性のある空調機が希求されている。
各装置の機能については、通常、殺菌機能については、オゾンが使用されるが、オゾンの発生はオゾン発生器で行われ、紫外線照射法では紫外線照射管を使用して行われ、また脱臭機能については活性炭などの脱臭材を含んだフィルターに吸着させるか又は発生させたオゾンによって臭いの元の有機ガスを分解させて消臭することが行われている。
また下記特許文献1及び下記特許文献２に記載のように、電極間に発生させたプラズマにより有機ガスの分解を可能とするとともに殺菌機能を備えた装置の提案もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１３９１９８号公報
【特許文献２】特開２００３−１５８９９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記従来の手法では、例えば紫外線照射やオゾン発生器を使用した場合には、殺菌作用があるものの色素成分を有する分子を分解し、装置内外の周辺機器の部品などを変色や劣化させる問題があり、また人間に直射すると皮膚細胞を害するおそれがある。
また活性炭フィルターを使用したものでは適宜フィルターの交換を行わないと性能が失われるため、フィルター交換のメンテナンス管理が必要となるという煩わしさがある。
そして、従来のオゾン発生器など電極間に発生させたプラズマによる装置では、電磁波ノイズが発生し周囲にある通信機器の信号処理の妨げとなるなど電磁波障害が発生するおそれがあるため、その対策が必要である。
また、電極間に発生させたプラズマでＯＨラジカルを発生させる装置の提案もなされているが、この装置では水分の存在下で発生するＯＨラジカルの強い酸化作用によって殺菌作用も生じるが、積極的に水を供給する必要があり、空気中の湿気を除去しようとした場合には逆効果となる欠点がある。
さらに、従来の乾燥機や除湿機では多くが冷媒を使用して熱交換で結露させ除湿する手法を用いており、この手法では熱交換のための電力消費が大きく、また大量の結露水が発生しその処置をしなければならないという難点がある。
【０００５】
そこで本発明は、上記従来の技術による種々の難点を解決するためになされたものであり、少ない電力消費で、空気中の細菌類の殺菌及び臭いの元ととなるに有機ガスの分解により消臭が可能となり、同時に空気の水分を除去して空気を乾燥させることが可能となる空気の浄化乾燥方法及びその装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の空気の浄化乾燥方法の発明にあっては、電極間に浮遊物を含む空気を通過させ、該電極に浮遊物の分子結合を切断可能とする電圧よりも高い電圧で、しかも空気絶縁を破壊して放電を発生させる電圧よりも低い、立ち上がり時間の短い急峻なパルス電圧を印加し、両電極間に瞬間的な高電場をパルス周期で発生させ、該高電場により加速された電子を両電極間に存在する浮遊物の分子に衝突させて該分子を分解し、空気中の微細な生命体は細胞破壊をして死滅させ、悪臭を放つ有機ガスは分解して無臭のガスにすることで殺菌及び消臭を可能とするとともに空気中の水分子は分解して空気を乾燥可能としたことを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載の上記請求項１に記載の発明を実施するための空気の浄化乾燥装置にあっては、空気循環路中に該空気循環路を仕切るように平面的広がりを持ち、且つ該平面が網状又は格子状の通気性の内部電極と、その内部電極の表裏面を外側から囲むように設けた網状又は格子状の通気性の外部電極とを設置し、前記内部電極と外部電極とには各電極の通電回路を介して電源に通電されてパルス電圧を発信するパルス電圧発信機を接続し、前記外部電極にはアースを接続したことを特徴とする。
【０００８】
請求項３に記載の発明にあっては、上記発明において、前記網状又は格子状の内部電極と外部電極の各表面間の間隔を１ｍｍとした場合、印加するパルス電圧の立ち上がり時間を５マイクロ秒以下とし、パルス出力電圧は５００Ｖ〜２ｋＶとしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の空気の浄化乾燥方法においては、有機ガスや微細な浮遊物を含む空気を電極間に通過させ、該電極間に急俊なパルス電圧で両電極間に発生する瞬間的な高電場により加速された電子を両電極間に存在する分子に衝突させて該分子の化学結合を切断し別の化学物質に分解することが可能となる。
このため、加速された電子によって悪臭を放つ有機ガスは無臭のガスに分解され、ウイルスや空気中浮遊細菌類などの病原菌は細胞が破壊され死滅させることが可能となる。
同時に、空気中の水分子は分解され、その結果、空気の乾燥が可能となる。
【００１０】
また、請求項２に記載の空気の浄化乾燥装置においては、上記空気の浄化乾燥方法を実施して、内部電極と外部電極との間に発生する高電場内を室内などの空気が通過するように循環させて、空気中の人体にとって有害なウイルスや細菌類などの微細生命体を死滅させ、メタンなどの悪臭を放つ有機ガスなどを分解して空気を浄化し、同時に空気中の水分子を分解して、不快指数を高める要因の１つである空気中の湿度を低下させることが可能となる。
また、本空気の浄化乾燥装置では電極間に電流を流すのではなく、パルス電圧を間欠的にかけるだけなので使用する電力消費が少なく、且つ優れた殺菌機能及び消臭機能及び空気の乾燥機能を同時に得ることが可能となる。
しかも、従来のオゾンや紫外線によって殺菌や消臭を行う装置では劣化や脱色などの弊害があったが、本発明ではそのような弊害が全く起こらない利点がある。
【００１１】
そして、網状又は格子状の平面的な内部電極と外部電極とを重ね合わせた構造としたことで、空気を一方面から他方面に通過させる過程で空気を浄化するフィルター的使用が可能となり、空調機や空気浄化装置などの各種の空気調整機器や浄化機器の中に容易に組み込んで使用することも可能となった。
【００１２】
また、請求項３に記載の発明では、内部電極と外部電極との間隔が１ｍｍの場合、印加するパルス電圧の立ち上がり時間を５マイクロ秒以下とし、パルス出力電圧は５００Ｖ〜２ｋＶと数値的限定をしたことで、電極間に存在する分子の結合を切断可能とする立ち上がり時間の短い急俊なパルス電圧が得られ、しかも空気絶縁を破壊する放電は発生させず、両電極間に瞬間的な高電場をパルス周期で発生させることが可能となり、その該高電場により加速された電子で空気中の微細な生命体は細胞破壊をして死滅させ、悪臭を放つ有機ガスは分解して無臭化するとともに空気中の水分子は分解して空気を乾燥可能とする殺菌機能及び消臭機能及び空気の乾燥機能を十分に発揮させることが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の作用の説明を示す模式的解説図である。
【図２】本発明の装置の模式図である。
【図３】網状の内部電極及び外部電極の要部を示す斜視図である。
【図４】図３の装置の要部を分解した状態を示す装置の斜視図である。
【図５】パルス電圧の一例を示すグラフ図である。
【図６】乾燥を確認する実験結果のグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明は空気の浄化乾燥方法及びその装置であり、その実施形態を、空気の浄化乾燥方法から説明する。
本発明の空気の浄化乾燥方法は、電極間に浮遊物を含む空気を通過させ、該両電極に浮遊物の分子結合を切断可能とする電圧よりも高い電圧で、しかも空気絶縁を破壊して放電を発生させる電圧よりも低く且つ立ち上がり時間の短い急俊なパルス電圧を印加して両電極間に瞬間的な高電場をパルス周期で発生させ、該高電場により加速された電子を両電極間に存在する分子に衝突させて該分子を分解させるものである。
その結果、本発明は、両電極間に存在する空気中の生命体は細胞破壊をして死滅させ、臭気性ガスは分解して無臭のガスにすることで殺菌及び消臭させるとともに水分子は水素と酸素の分解して空気を乾燥させることが可能となる。
【００１５】
例えば、図１に示すように、前記内部電極１と、その内部電極１の表裏面を外側から囲むように設けた外部電極２、３とか成る電極間に、メタンガス（Ｃ2Ｈ4）や一酸化炭素ガス（ＣＯ）等の有害な有機ガスを含む空気を通過させ（図１では右から左へ通過させる）、その際に各電極１及び２、３に有機ガスの分子結合を切断可能とする電圧よりも高い電圧で、しかも空気絶縁を破壊して放電を発生させる電圧よりも低く且つ立ち上がり時間の短い急俊なパルス電圧をパルス電圧発信機４で印加し、前記電極１及び２、３間に瞬間的な高電場をパルス周期で発生させる。
そして、該高電場により加速された電子ｅを電極間の空気中に存在するメタンガス（Ｃ2Ｈ4）や一酸化炭素ガス（ＣＯ）などの有害な有機ガスの分子に衝突させて該分子の結合を切断し炭素（Ｃ）、水素（Ｈ2）、酸素（Ｏ2）などに分解させる。
【００１６】
この化学反応について以下さらに詳しく説明する。
本発明では、電極間に高電場を発生させ、その高電場で電子を加速させて、その加速された電子を電極内に存在する気体化合物や細菌などの浮遊物に衝突させ、菌類細胞では電子が細胞膜に衝突して破壊され、有機ガスでは分子の化学結合を切断して分解する。
その化学反応を以下の式（１）〜式（４）で示される化学式で示す。
【００１７】
【化１】
この式（１）はエチレンガスが分解される化学式である。理論上、この炭素と水素の結合する結合エネルギー（３．５ｅＶ）程度であるのでこの値以上のエネルギーに加速された電子で分子結合を切断することが可能となる。
本発明では、立ち上がり時間の短い急俊なパルス電圧をパルス電圧発信機４で印加して発生した高電場により、結合エネルギー（３．５ｅＶ）を越えるエネルギーに加速された電子を短時間で繰り返し得ることが可能となり、この繰り返しで上記式（１）の化学式の通りエチレンガスの分解が進行する。
エチレンガスは生鮮植物の呼吸によっても放出されるガスであり、保冷庫や冷蔵庫内に蓄積され、濃度が高くなると植物類が窒息状態になり鮮度を落とす大きな要因であるので、鮮度保持のためにもエチレンガス（Ｃ2Ｈ4）を分解することは有益である。
【００１８】
【化２】
この式（２）は水蒸気が分解される化学式である。理論上、この水素と酸素の結合する結合エネルギーは（４．５ｅＶ）程度であるのでこの値以上のエネルギーに加速された電子で分子結合を切断することが可能となる。
本発明では、立ち上がり時間の短い急俊なパルス電圧をパルス電圧発信機４で印加して発生した高電場により、結合エネルギー（４．５ｅＶ）を越える加速された電子のエネルギーを短時間で繰り返し得ることが可能となり、この繰り返しで上記式（２）の化学式の通り水の分解が進行する。
上記化学反応によって、水がなくなり室内の空気を乾燥させることができるので、高湿状態にあった室内の空気を乾燥させて快適な湿度の室内環境を整えることが可能となる。
【００１９】
【化３】
この式（３）は二酸化炭素が分解される化学式である。理論上、この炭素と酸素の結合する結合エネルギーは（５．５ｅＶ）程度であるのでこの値以上のエネルギーに加速された電子で分子結合を切断することが可能となる。
本発明では、立ち上がり時間の短い急俊なパルス電圧をパルス電圧発信機４で印加して発生した高電場により、結合エネルギー（５．５ｅＶ）を越える加速された電子のエネルギーを短時間で繰り返し得ることが可能となり、この繰り返しで上記式（３）の化学式の通り二酸化炭素の分解が進行する。
そして、二酸化炭素が分解されると室内の空気が浄化され、また保冷庫や冷蔵庫内等では生鮮植物の炭酸同化作用による成長を阻害することとなるので長期間の鮮度保持が可能となる。
【００２０】
【化４】
この式（４）は一酸化炭素が分解される化学式である。理論上、この炭素と酸素の結合する結合エネルギーは（１１．２ｅＶ）程度であるのでこの値以上のエネルギーに加速された電子で分子結合を切断することが可能となる。
本発明では、立ち上がり時間の短い急俊なパルス電圧をパルス電圧発信機４で印加して発生した高電場により、結合エネルギー（１１．５ｅＶ）を越える加速された電子のエネルギーを短時間で繰り返し得ることが可能となり、この繰り返しで上記式（４）の化学式の通り一酸化炭素の分解が進行する。
一酸化炭素は脳の活動を弱める作用があり、この一酸化炭素が分解されることは、脳の活動を正常にすることが可能となる。また空気中の一酸化炭素の濃度が高まった場合には濃度を下げて一酸化炭素中毒になるのを防止するこが可能となる。
【００２１】
上記各化学式に示した反応は、オゾンや紫外線光などでも起こり得る反応であるが、本発明では、オゾンや紫外線光によるものではないので、当然オゾンや紫外線光を起因とする上記各種弊害も一切発生しない。
【００２２】
そして、空気中の人体にとって有害なウイルスや細菌類などの微細生命体も有機物の分子結合でできたものなのでその分子が分解されることで微細生命体の細胞組織が破壊されて死滅する。
また悪臭を放つ有機ガスでは無臭の炭素、酸素及び水素などの気体に分解される結果、消臭されることとなる。
これと同時に、不快指数を高める要因の１つである空間内の水分子は酸素と水素の分子に分解され（上記化２）、その際、酸素（Ｏ2）と水素（Ｈ2）は再結合（燃焼）しないので水（Ｈ2Ｏ）が消滅して空気の湿度が、その空気の循環で繰り返されて低下していくこととなる。
【００２３】
次に、上記空気の浄化乾燥方法を実施するための空気の浄化乾燥装置について説明する。
本発明の空気の浄化乾燥装置は、図２及び図３に示すように、室内中や、風洞中の空気循環路５中に、網や格子状の隙間からの空気の通過が可能な平面的広がりを持つステンレス製の内部電極１と、その内部電極１の表裏面を外側から囲むように設けた外部電極２、３とに、パルス電圧を印加するパルス電圧発信機４を備えて、該内部電極１と外部電極２、３とに各電極の通電回路６、７を接続し、前記外部電極２、３にはアース８を接続する。
【００２４】
さらに具体的には、図３及び図４に示すように、通気性を備えた網状又は格子状の広がりを持つ平面の内部電極１を中にしてその表裏両側を該内部電極１と同様に通気性を備えた網状又は格子状の広がりを持つ平面の外部電極２、３で覆うように間隔を均一に保持するために以下の如き構成とする。
即ち、内部電極１と、該内部電極１よりも径の大きい外部電極２、３の周囲に重なり合うように外周径を略同径としたプラスチック絶縁材の絶縁枠９、１０、１１を設け、該プラスチック絶縁材の絶縁枠９、１０、１１間に、該絶縁枠９、１０、１１と重なり合うように略同径とした間隔保持枠１２、１３を配着するとともにプラスチック絶縁材の円形の間確保持材１４を前記内部電極１と前記外部電極２、３の網状面の間に適宜間隔に配置する。
そして、前記絶縁枠９、１０、１１と間隔保持枠１２、１３と間確保持材１４とに、それらが重なり状態で貫通可能に各ネジ孔９ａ、１０ａ、１１ａ、１２ａ、１３ａ、１４ａを設けて、プラスチック絶縁材製の固定ネジ１５を各ネジ孔９ａ、１０ａ、１１ａ、１２ａ、１３ａ、１４ａに差込みんで、固定ネジ１５の突出端部にはプラスチック絶縁材製のナット１６を螺着して前記内部電極１と前記外部電極２、３を均一間隔に固定する。
さらに、図２に示すように、前記内部電極１と外部電極２、３には交流電源１７に繋いだパルス電圧発信機４を接続する。
その接続は、前記内部電極１の通電回路６をパルス電圧発信機４へ接続し、前記外部電極２、３の２本の通電回路７ａ、７ｂを１本の通電回路７に繋いでパルス電圧発信機４へ接続する。
また、前記外部電極３の通電回路７ｂにはアース８に接続する。
そして、該内部電極１と外部電極２、３から成る電極部分を空気循環路５内に設置する。
【００２５】
網状又は格子状の平面である前記内部電極１と外部電極２、３部分の空隙率は、空気の流量や流速に応じて通風性を阻害しないように設定し、前記各内部電極１、外部電極２、３ともに同じ空隙率とするか、それらのうち最小の空隙率となる前記各内部電極１又は外部電極２、３を基準に全ての空隙率を決める。
また、前記内部電極１と外部電極２、３の外径は、空気の流量や取り付ける対象装置のサイズに合わせて決めるが、室内空調機に付設する場合で、３０〜８０ｃｍ程度である。
この場合、前記間隔保持枠１２、１３及び円形間隔保持体１４の厚さを１ｍｍとして、内部電極１と外部電極２、３との間隔を１ｍｍとし、 この間隔は、小さいほど性能が高くなるが、実際に製作をする場合の均一性の確保を考慮すると０．５ｍｍから１．５ｍｍ程度が好ましい。
【００２６】
そして、本発明では、上記各電極に印加するパルス電圧は、前記内部電極１と外部電極２、３との間隔や電極平面の面積によって異なるが、例えば電極の径を３０ｃｍとし、その各電極の間隔を１ｍｍとした場合には、印加するパルス電圧の立ち上がり時間を５マイクロ秒以下とし、パルス出力電圧は５００Ｖ〜２ｋＶとする。
なお、パルス幅は小さい方が良く、図５に示す上側の波形のように、最適なパルスの立ち上がり時間の値は、負荷電極接続時に０．１〜０．５マイクロ秒程度であり、パルス出力電圧は０．５ｋＶ〜２ｋＶ程度が最適である。
【００２７】
パルス幅の小さい方が良い理由は、パルス電圧波形の時間積分値はパルス電力損に対応し、このためパルス幅は狭い方が電力消費が少ないからである。
また、パルスの繰り返し周波数を増加することは、有毒ガスなどの分解速度の増加になり、その分高い殺菌や消臭効果を得ることが可能となる。しかし、周波数を増加させると消費電力も増加し、それに加えてパルス電圧発生回路には他の回路要素が入ってくるため、システムが複雑になるので増加させるにも限界はある。しかし、本発明では、プラズマ放電を発生させる電圧よりも低い電圧を前記内部電極１と外部電極２、３に印加するものなので、電流は流れず、このため消費電力が極めて少なく、周波数を増加させて消費電力を増加させたとしても稼動コスト面への影響を大きく受けることはない。
【００２８】
次に、本発明の電極についてさらに詳しく説明する。
本発明は、図２に示すように、電極は前記内部電極１と外部電極２、３の２極からなり、図３に示すように、前記外部電極２、３は高電圧の印加される内部電極１を完全に包み込む形状とし、アース（接地）する。
前記内部電極１と外部電極２、３とは面的に広がりを持ち、その面は通気性が得られるように高い空隙率に設定する。このため、図２及び図３に示すように、網目状や格子状の電極材を使用する。
また、各電極間の間隔は何処でも一定となるようにし、高電圧が２極間に満遍なく均一に印加されるようにする。このため、電極材は図３示す網目状や格子状のほかに、ハニカム状や同一径の円孔を同間隔で整列させた円孔板状などの形状をしたものでも良く、表面間を均一間隔とするため、いずれも断面形状には凹凸がないものが好ましい。
前記内部電極１と外部電極２、３との間隔はできれば小さいほど良いが、製造する場合、間隔が微小であると間隔を均一に保持することが困難となる。
前記内部電極１と外部電極２、３に印加するパルス電圧は、高くすると絶縁破壊が起きてプラズマ放電が発生して通電され、また前記内部電極１と外部電極２、３の表面の間隔が不均一な場合においても最小間隔部分に集中的にプラズマ放電が発生して通電してしまうおそれがある。
プラズマ放電するとその瞬間に高電場が消滅してしまい分子結合を切断可能とする高い電圧による高電場が得られなくなる。
【００２９】
前記内部電極１と外部電極２、３の径が１００ｃｍ以上の大きさとなると平面性の維持が困難となり均一性を保持するための間隔保持材を増加するなどの工夫か必要となる。しかし電極面の径が５０ｃｍ以下の場合では、１ｍｍ程度の間隔であれば製造するのは容易である。
例えば、１ｍｍ程度の均一間隔にした３０ｃｍ径のステンレス製の電極については常温状圧下で２ｋＶのパルス電圧が掛かっても空気の絶縁破壊が発生して通常は通電することはない。しかし、条件によっては絶縁破壊して通電するこもとも考えられるのでその際にはパルス電圧を下げて絶縁破壊が起きない印加電圧に設定し直すことで対応が可能である。
【００３０】
電極の電気的インピーダンスは可能な限り小さくすることが必要である。もし負荷インピーダンスが大きいと、パルスの高周波成分、即ち立ち上がり時間の短い成分で早く通電が発生してしまい高電場を得ることができなくなり、この結果、電極内の化学物質を十分に分解することができなくなる。したがって、高電場を発生ささるために、電気的インピーダンスを小さくして、図５に示す上側の波形にように、立ち上がり時間の短い（峻度の高い）高電圧パルスを発生させ、しかも放電を起こさないようにパルス電圧を設定することが必要である。
【００３１】
また、本発明では前記外部電極２、３で高電圧の印加される内部電極１を完全に包み込んでいるので、電極間に発生する可能性のある電気パルスによる電磁波ノイズなどは前記外部電極２、３の外には漏れず、電磁波ノイズの外部への放出を完全に防止することが可能となる。
【００３２】
上記本発明の高電場を発生させる空気の浄化乾燥装置では有害な化学物質は高電場で加速された電子で分解されるが、オゾン等の有害なガスは発生しない。このため本発明の空気の浄化乾燥装置を生鮮農作物の保冷庫などに使用した場合には、オゾンによる野菜類や庫内機器の変色が起こらず、また紫外線も使用していないので紫外線に起因する変色なども起こることはない。
また、本発明の空気の浄化乾燥装置を住宅の居室に取り付けた場合には、有害なウイルスや細菌類を殺菌し、不快な悪臭室を消し去り、併せて空気中の水分の分解も行うことが可能となるので、爽やかで健康的な居住空間を実現することが可能となる。
【００３３】
本発明の滅菌機能を確認する実験を行った。
長さ５５ｃｍ、幅４１ｃｍ、高さ３６．５ｃｍの半透明なプラスチック製の箱を２箱用意し、各直径１２ｃｍの扇風機を装着し、バナナを一方には約１０４５ｇ（６本）「箱１」、他方には１２３５ｇ（７本）「箱２」を投入して、その後常温に温度を保持させた。そして一方の「箱１」には本発明の装置をつけず、他方の「箱２」には外部電極２、３の径が３０ｃｍの本発明の装置を装着して稼動した。
本実験は１１月２８日に開始し、１２月１８日に終了した。
その結果、１２月１８日の計測では、一方の本発明の装置をつけない「箱１」の方のバナナは水分が減少して重量が９４５ｇとなったが、他方の装置を装着した「箱２」の方のバナナは水分の減少が大きく、重量が８４４ｇとなった。
このときのバナナの表面の目視観察では、一方の本発明の装置をつけない「箱１」の中のバナナの表面は殆どの部分が黒く変色し、その表面の約２０％には白くカビで覆われた状態に腐っていた。しかし、他方の本発明の装置を装着した「箱２」の中のバナナの表面は全面が黒く変色したもののカビは殆ど発生していなかった。そして皮を剥くと黄色い熟したバナナとなっていた。
このことから、本発明の装置の滅菌機能が確認された。
【００３４】
本発明の消臭機能を確認する実験を行った。
上記滅菌機能を確認する実験と同様の長さ５５ｃｍ、幅４１ｃｍ、高さ３６．５ｃｍの半透明なプラスチック製の箱を２箱用意し、一方の箱には本発明の装置をつけないで、他方の箱には外部電極２、３の径が３０ｃｍの本発明の装置を装着した。
両方の箱にシガレットタバコを半分に切って点火したタバコを投入して蓋で箱を密閉した。
タバコが燃え尽きたとき、蓋を少し開けてこの時の臭いを嗅いでタバコ特有の臭いを記憶した。
その後、本発明の装置を３５分だけ稼動して再度臭いの確認を行った。その確認は、蓋を開けて箱の中の臭いを鼻で直接嗅ぐ方法で行った。
この結果、本発明の装置を装着した箱の方は、タバコの臭いはなくなり、また白煙も消え箱の中は透明となっていた。しかし、一方の本発明の装置を付けなかった箱の方の中は、タバコの臭は当初とほぼ同じあり、また白煙も当初と同じく箱の中が白煙で不透明な状態のまま殆ど変化がなかった
このことから本発明の装置での消臭機能が確認された。
【００３５】
本発明の乾燥機能を確認する実験を行った。
上記滅菌機能を確認する実験と同様の長さ５５ｃｍ、幅４１ｃｍ、高さ３６．５ｃｍの半透明なプラスチック製の箱を用意し、直径１２ｃｍの扇風機を装着し、エチレンガスの測定器を設置し、箱には外部電極２、３の径が３０ｃｍの本発明の装置を装着した。
そして、箱の中にバナナ６本を入れて、蓋を密閉し、そのまま温度を常温に保持した。
本実験の結果、図６に示されるデータが得られた。
前記図６中の黒塗り四角で示されたｏｎ/ｏｆｆは装置の稼動のスイッチを開閉するタイミングを示している。
本実験では、本発明の装置を稼動させた毎に湿度が約９０％から６０％に低下しており、これで本発明に優れた乾燥機能があることが確認できた。
また、エチレンガス測定器による計測結果を見ると、本発明の装置の稼動を停止（ｏｆｆ）する毎に、バナナから発生したエチレンガスのガス濃度が上昇し、稼動（ｏｎ）する毎に１５０〜２００ｐｐｍ程度に上昇したガス濃度が０ｐｐｍにまで減少しており、バナナから発生したエチレンガスが確実に分解されていることが確認できた。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、単独で又は空調機などに付設して室内の空気の浄化乾燥を目的に使用されるが、エチレンガスの分解や殺菌効果が得られることから、野菜や果実等の生鮮食料品や花卉などの植物を初期の鮮度を保って長期保存するために、花卉の保存庫やショウルーム、生鮮食料品の保冷庫などに設置して利用することも可能である。
【符号の説明】
【００３７】
１ 内部電極
２ 外部電極
３ 外部電極
４ パルス電圧発信機
５ 空気循環路
６ 内部電極の通電回路
７ 外部電極の通電回路
７ａ 上側の外部電極の通電回路
７ｂ 下側の外部電極の通電回路
８ アース
９ 絶縁枠
９ａ ネジ孔
１０ 絶縁枠
１０ａ ネジ孔
１１ 絶縁枠
１１ａ ネジ孔
１２ 間隔保持枠
１２ａ ネジ孔
１３ 間隔保持枠
１３ａ ネジ孔
１４ 円形間隔保持体
１４ａ ネジ孔
１５ 固定ネジ
１６ ナット
１７ 電源
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極間に浮遊物を含む空気を通過させ、該電極に浮遊物の分子結合を切断可能とする電圧よりも高い電圧で、しかも空気絶縁を破壊して放電を発生させる電圧よりも低い立ち上がり時間の短い急俊なパルス電圧を印加し、両電極間に瞬間的な高電場をパルス周期で発生させ、該高電場により加速された電子を両電極間に存在する浮遊物の分子に衝突させて該分子を分解し、空気中の微細な生命体は細胞破壊をして死滅させ、悪臭を放つ有機ガスは分解して無臭のガスにすることで殺菌及び消臭を可能とするとともに空気中の水分子は分解して空気を乾燥可能としたことを特徴とする空気の浄化乾燥方法。
【請求項２】
請求項１に記載の空気の浄化乾燥方法を実施するための空気の浄化乾燥装置であって、空気循環路中に該空気循環路を仕切るように平面的広がりを持ち、且つ該平面が網状又は格子状の通気性の内部電極と、その内部電極の表裏面を外側から囲むように設けた網状又は格子状の通気性の外部電極とを設置し、前記内部電極と外部電極とには各電極の通電回路を介して電源に通電されてパルス電圧を発信するパルス電圧発信機を接続し、前記外部電極にはアースを接続したことを特徴とする空気の浄化乾燥装置。
【請求項３】
網状又は格子状の内部電極と外部電極の各表面間の間隔を１ｍｍとした場合、印加するパルス電圧の立ち上がり時間を５マイクロ秒以下とし、パルス出力電圧は５００Ｖ〜２ｋＶとしたことを特徴とする請求項２に記載の空気の浄化乾燥装置。
【請求項１】
電極間に浮遊物を含む空気を通過させ、該電極に浮遊物の分子結合を切断可能とする電圧よりも高い電圧で、しかも空気絶縁を破壊して放電を発生させる電圧よりも低い立ち上がり時間の短い急俊なパルス電圧を印加し、両電極間に瞬間的な高電場をパルス周期で発生させ、該高電場により加速された電子を両電極間に存在する浮遊物の分子に衝突させて該分子を分解し、空気中の微細な生命体は細胞破壊をして死滅させ、悪臭を放つ有機ガスは分解して無臭のガスにすることで殺菌及び消臭を可能とするとともに空気中の水分子は分解して空気を乾燥可能としたことを特徴とする空気の浄化乾燥方法。
【請求項２】
請求項１に記載の空気の浄化乾燥方法を実施するための空気の浄化乾燥装置であって、空気循環路中に該空気循環路を仕切るように平面的広がりを持ち、且つ該平面が網状又は格子状の通気性の内部電極と、その内部電極の表裏面を外側から囲むように設けた網状又は格子状の通気性の外部電極とを設置し、前記内部電極と外部電極とには各電極の通電回路を介して電源に通電されてパルス電圧を発信するパルス電圧発信機を接続し、前記外部電極にはアースを接続したことを特徴とする空気の浄化乾燥装置。
【請求項３】
網状又は格子状の内部電極と外部電極の各表面間の間隔を１ｍｍとした場合、印加するパルス電圧の立ち上がり時間を５マイクロ秒以下とし、パルス出力電圧は５００Ｖ〜２ｋＶとしたことを特徴とする請求項２に記載の空気の浄化乾燥装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−１９５７９（Ｐ２０１１−１９５７９Ａ）
【公開日】平成２３年２月３日（２０１１．２．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１６５１８３（Ｐ２００９−１６５１８３）
【出願日】平成２１年７月１４日（２００９．７．１４）
【出願人】（３９９０８４１９９）株式会社大高商事 (2)
【出願人】（５０００３９７６２）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月３日（２０１１．２．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月１４日（２００９．７．１４）
【出願人】（３９９０８４１９９）株式会社大高商事 (2)
【出願人】（５０００３９７６２）
【Ｆターム（参考）】
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