空気清浄器
【課題】 放電性能の低下が抑えられかつ低コストな空気清浄器を提供すること。
【解決手段】 本発明の空気清浄器は、電子放出部を有する放電電極４と、放電電極４と間隔を隔てて配置された対向電極５と、放電電極４と対向電極５の間に放電を生じさせるための電圧を印加する電源装置６と、放電電極４と対向電極５との間に浄化される空気を流通させる通風手段２と、をもち、放電電極４と対向電極５との間で放電して空気中の浄化されるべき被浄化成分を分解浄化する空気清浄器において、電子放出部は、対向電極５方向に突出したカーボンナノチューブであることを特徴とする。本発明の空気清浄器は、放電性能の低下が抑えられかつ低コストな空気清浄器となっている。
【解決手段】 本発明の空気清浄器は、電子放出部を有する放電電極４と、放電電極４と間隔を隔てて配置された対向電極５と、放電電極４と対向電極５の間に放電を生じさせるための電圧を印加する電源装置６と、放電電極４と対向電極５との間に浄化される空気を流通させる通風手段２と、をもち、放電電極４と対向電極５との間で放電して空気中の浄化されるべき被浄化成分を分解浄化する空気清浄器において、電子放出部は、対向電極５方向に突出したカーボンナノチューブであることを特徴とする。本発明の空気清浄器は、放電性能の低下が抑えられかつ低コストな空気清浄器となっている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気清浄器に関し、詳しくは、放電電極と対向電極との間に放電して空気中の被浄化成分を分解浄化する空気清浄器に関する。
【背景技術】
【０００２】
大気中には、微細な粉塵等の汚染物質が含まれている。近年の環境の清浄化における要求においては、この汚染物質を除去することが求められている。大気中の汚染物質の除去は空気清浄器により行われる。汚染物質の除去を行う空気清浄器は、たとえば、特許文献１に開示されている。
【０００３】
特許文献１には、空気中で放電を行って原子状の酸素などの各種活性種を発生し、これらの各種活性種により大気中の汚染物質を除去するプラズマ反応器およびこのプラズマ反応器を用いた空気浄化装置が開示されている。特許文献１に記載された空気清浄器は、針状の第１電極と、第１電極に略直交する状態で対向して配置された面状の第２電極と、両電極に放電電圧を印加するように接続された電源手段とを備え、第１電極と第２電極とが被処理流体の流通空間に配置され、両電極間でストリーマ放電を発生させることで被処理流体を処理している。
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の空気清浄器は、ｋＶオーダー（実施例においては２０ｋＶ）の高電圧を一対の電極間に印加して放電を生じさせねばならないため、長時間の使用により放電電極（第１電極）の電子放出部の先端部が摩滅して放電性能が低下し、摩滅の進行が進むと電子放出部の先端部の曲率半径が大きくなりついには放電しなくなるという問題を有していた。
【０００５】
このような電子放出部の摩滅による放電性能の低下を抑えるために、空気清浄器の製造に当たっては特別な絶縁処理が必要となっていた。すなわち、空気清浄器の製造コストが上昇していた。また、特許文献１の空気清浄器は、針状の電子放出部を有することから、この電子放出部に触れたときの安全性を確保する必要があった。
【０００６】
さらに、特許文献１に記載の空気清浄器は、コロナ放電により人体に有害なオゾン（Ｏ3）が発生するという問題があった。具体的には、コロナ放電を生じさせると酸素分子（Ｏ2）が解離して原子状の酸素が生成する（化１）。そして、生成した原子状の酸素は、酸素分子と結合してオゾンを発生する（化２）。オゾンは人体に有害であることから、空気清浄器には、発生したオゾンを除去することが要求され、このオゾン除去装置により空気清浄器の装置の体格の粗大化やコストの上昇が引き起こされていた。
【０００７】
【化１】
【０００８】
【化２】
【特許文献１】特開２００３−３８９３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上記実状に鑑みてなされたものであり、放電性能の低下が抑えられかつ低コストな空気清浄器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】
【００１０】
上記課題を解決するために本発明者らは検討を重ねた結果、放電電極の電子放出部をカーボンナノチューブとした電極をもつ空気清浄器が上記課題を解決できることを見出した。
【００１１】
すなわち、本発明の空気清浄器は、電子放出部を有する放電電極と、放電電極と間隔を隔てて配置された対向電極と、放電電極と対向電極の間に放電を生じさせるための電圧を印加する電源装置と、放電電極と対向電極との間に浄化される空気を流通させる通風手段と、をもち、放電電極と対向電極との間で放電して空気中の浄化されるべき被浄化成分を分解浄化する空気清浄器において、電子放出部は、対向電極方向に突出したカーボンナノチューブであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の空気清浄器は、放電電極の電子放出部にカーボンナノチューブを用いている。カーボンナノチューブは、その径が短いため曲率半径の小さな先端部をもつ。すなわち、カーボンナノチューブに印加された電圧がその先端部により集中するため、高い放電性能を発揮することができる。このため、印加電圧を低下させることができ、放電時の電力量を減らすことができる。このことは、空気清浄器の稼働時のコストを低減できると共に安全性が向上することを示す。また、カーボンナノチューブは、放電により摩滅が発生しても新たな先端部が形成されるため、先端部の曲率半径が大きくならない。このため、放電電極の放電性能が低下しない。また、このことは、空気清浄器の浄化性能の低下が抑えられ、長寿命化の効果が得られることを示す。
【００１３】
上記したように、本発明の空気清浄器は、放電性能の低下が抑えられかつ低コストな空気清浄器となっている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の空気清浄器は、電子放出部を有する放電電極と、放電電極と間隔を隔てて配置された対向電極と、放電電極と対向電極の間に放電を生じさせるための電圧を印加する電源装置と、放電電極と対向電極との間に浄化される空気を流通させる通風手段と、をもち、放電電極と対向電極との間で放電して空気中の浄化されるべき被浄化成分を分解浄化する空気清浄器である。
【００１５】
そして、電子放出部は、対向電極方向に突出したカーボンナノチューブである。なお、本発明において、カーボンナノチューブは、多層カーボンナノチューブであっても単層カーボンナノチューブであってもいずれでもよい。カーボンナノチューブは、直径が数〜数十ｎｍの筒状を有している。放電電極にカーボンナノチューブを用いたときには、その先端部から放電が生じる。カーボンナノチューブは、直径が数〜数十ｎｍの筒状を有していることから、従来の空気清浄器において放電電極として用いられている針状の電極と比較してその径が大幅に細くなっている。すなわち、放電電力が集中するようになっている。カーボンナノチューブに放電電力が集中することで、本発明の放電電極は低電圧で放電を行うことが可能となり、より放電電極の腐蝕による摩滅の発生を抑えることができる。カーボンナノチューブの先端部の曲率半径が小さいことからも放電電圧を低減できる効果を得られる。カーボンナノチューブの放電を行う先端部は、閉じていても開いていてもどちらでもよい。
【００１６】
具体的には、放電電極が平板状の対向電極に対してコロナ放電を開始する電界強度は、放電分野の実験データおよび理論から、放電を行う部材の先端部の曲率半径から推定できる。たとえば、放電電極の放電を行う電極が１０ｎｍ（カーボンナノチューブの先端部の曲率半径）のときには１０9〜10Ｖ／ｍ以上が、１ｍｍ（従来の針状の先端部の曲率半径）のときには１．２×１０7Ｖ／ｍ以上が必要となることが知られている。そして、先端部付近における電界強度は数１式で与えられている。
【００１７】
【数１】
【００１８】
ここで、Ｖ0：印加電圧、ｒ：曲率半径である。
この数１式から、本発明に用いられる放電電極ではＶ0＝１０〜１００Ｖとなり、従来の放電電極ではＶ0＝１２００Ｖが必要となることがわかる。すなわち、本発明の空気清浄器の放電電極は、より低い電圧で放電を行うことが可能となっている。
【００１９】
放電電極は、複数のカーボンナノチューブを有することが好ましい。複数のカーボンナノチューブを有することは、放電電圧を印加したときに一つのカーボンナノチューブに加わる電力量を低減でき、カーボンナノチューブの損傷（電気回路とカーボンナノチューブとの接続部等の損傷）を抑えることができる。さらに、放電を行う部分の数の増加をするとともに、より広い面積で放電を行うことが可能となる。この結果、空気清浄器の浄化性能が向上する。放電電極にもうけられるカーボンナノチューブの数は、印加電圧、電極間の距離等の条件により異なるため一概に決定できるものではないが、数が多ければ多いほど好ましい。
【００２０】
複数のカーボンナノチューブは、互いに絡み合ったことが好ましい。複数のカーボンナノチューブが絡み合うことで複数のカーボンナノチューブ同士が補強するようになり、剛性が増す。
【００２１】
カーボンナノチューブは、触媒および／または吸着材をもつことが好ましい。カーボンナノチューブが触媒をもつことで、発生した原子状の酸素がこの触媒上で被浄化成分を分解除去する。また、カーボンナノチューブが吸着材をもつことで被浄化成分をこの吸着材が吸着し、その後、原子状の酸素が被浄化成分を分解浄除去するようになる。
【００２２】
触媒および／または吸着材は、カーボンナノチューブ上で上記特性を発揮できる状態であれば、カーボンナノチューブの保持の方法については限定されるものではない。たとえば、カーボンナノチューブの表面上に担持させる方法や、カーボンナノチューブの軸心部に内包させる方法をあげることができる。
【００２３】
カーボンナノチューブの表面上に担持される触媒としては、Ｐｔ，Ｍｎ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ｆｅ，Ｔｉ，Ｎｉ，Ｚｎ，Ａｇ等の金属、これらの金属の酸化物、これらの金属を主成分とする化合物の一種以上を用いることができる。吸着材としては、ゼオライト、シリカゲル、αアルミナ、活性炭等の多孔質体の一種以上を用いることができる。
【００２４】
対向電極は、放電電極方向に突出した複数のカーボンナノチューブを有することが好ましい。対向電極の表面にもカーボンナノチューブをもうけることで、一対の電極間での放電が生じやすくなる。
【００２５】
放電電極と対向電極との間に誘電体を配設したことが好ましい。放電電極と対向電極との間に誘電体を配設することで、放電電極と対向電極とが直接対向しなくなり、両者の間隔が近接しても短絡してアークが発生する危険がなくなる。放電電極と対向電極との間に配設される誘電体の材質は限定されるものではない。たとえば、樹脂、セラミックスをあげることができる。
【００２６】
また、放電電極と対向電極との間に誘電体を配設すると、誘電体内における電位勾配が小さくなるので一対の両電極と誘電体とのすき間の電界強度が大きくなり、この結果、低い放電電圧で放電を生じやすくなる。
【００２７】
本発明の空気清浄器において、放電電極および対向電極に印加される印加電圧は、特に限定されるものではなく、１００Ｖを超える電圧であっても１００Ｖ以下であってもどちらでもよい。本発明の空気清浄器は、放電電極にカーボンナノチューブを用いることで低い印加電圧で放電を生じさせることができる。
【００２８】
印加電圧は１００Ｖを超える電圧であることが好ましい。１００Ｖを超える電圧が電極間に印加されると両電極間にコロナ放電が生じる。コロナ放電が生じると上記化１、化２式に示した反応により原子状の酸素（Ｏ）およびオゾン（Ｏ3）が生成する。また、同時に原子状の酸素が大気中の水分子と反応して水酸化物（ＯＨ）を生成する。そして、各生成物は、以下に示した反応により被浄化成分を分解浄化する。
【００２９】
【化３】
【００３０】
【化４】
【００３１】
【化５】
【００３２】
印加電圧は１００Ｖ以下であることが好ましい。上記したように、本発明の空気清浄器は低い印加電圧で放電を生じさせることができる。１００Ｖ以下の印加電圧で放電を生じさせると、有害なオゾンを発生させることなく被浄化成分の分解浄化を行うことができる。すなわち、オゾンの除去装置を必要としなくなり、空気清浄器の体格を小型化できる。また、１００Ｖ以下の低電圧で放電を生じさせるため、安全性が増す。１００Ｖ以下の低電圧で放電を行うと、スーパーオキシドが生成し（化６）、生成したスーパーオキシドが被浄化成分を分解浄化する。
【００３３】
【化６】
【００３４】
【化７】
【００３５】
スーパーオキシドは、電子エネルギーが酸素の解離エネルギーの５．１ｅＶより小さい場合に生成される。すなわち、コロナ放電を生じさせる電圧よりも低い暗電流を印加するとスーパーオキシドが生成する。このように、本発明の空気清浄器は、１００Ｖ以下の低い印加電圧においても空気中の被浄化成分の分解浄化を行うことができる。
【００３６】
本発明の空気清浄器においては、カーボンナノチューブを複数有することでこのスーパーオキシドの生成の効果を特に得られる。具体的には、従来の針状の放電電極では電子放出部の数を多くしてもその数は数十個程度であり、暗電流が生じる程度の電圧では電流値を大きくすることが困難であった。すなわち、スーパーオキシドを生成できず、被浄化成文を分解浄化する酸化分解の反応速度を大きくすることが困難となっていた。これに対して、複数のカーボンナノチューブが電子放出部を形成すると、ナノオーダーの先端部を多数形成でき、暗電流であっても電流値を格段に大きくすることができる。この結果、スーパーオキシドによる酸化分解の反応速度を実用上問題がない程度にまで大きくすることができる。
【００３７】
本発明の空気清浄器において、印加電圧の波形は特に限定されるものではない。たとえば、サイン波（図１０（ａ））、矩形波（図１０（ｂ））、三角波（図１０（ｃ））、山形波（図１０（ｄ））、直流と矩形波の合成波（図１０（ｅ））、直流と三角波の合成波（図１０（ｆ））、直流と山形波の合成波（図１０（ｇ））等の波形をあげることができる。
【００３８】
また、印加電圧の周波数についても特に限定されるものではないが、３０〜５０Ｈｚであることが好ましい。
【００３９】
放電電極は、導電性を有する基材と、基材と一体に形成され基材の表面上に突出したカーボンナノチューブと、を有することが好ましい。導電性の基材の表面に電子放出部が形成されたことで、基材に電圧を印加することでいずれのカーボンナノチューブからも同時に放電できる。基材は、導電性を有する材質であればその材質が限定されるものではない。たとえば、金属、導電性樹脂、半導体やこれらの部材に金属や導電性樹脂の被膜を形成した部材を用いることができる。
【００４０】
カーボンナノチューブは、公知の方法で作製することができる。例えば、シリコン基板の少なくとも片面上にＦｅ膜をフォトリソグラフィーでパターン化し、この面にアセチレン（Ｃ2Ｈ2）ガスを用いて一般的な化学蒸着法（ＣＶＤ法）を施すことにより作製することができる。この方法では、直径１２〜３８ｎｍのカーボンナノチューブが多層構造で基板上に垂直に突出して形成できる。
【００４１】
本発明の空気清浄器において、放電電極（のカーボンナノチューブの先端）と対向電極（の表面）との距離は、特に限定されるものではないが、短いほど好ましい。放電電極と対向電極との距離が短いほど放電が生じやすくなるためである。このことは、低い印加電圧で放電を生じさせることができることを示す。
【００４２】
本発明の空気清浄器において、通風手段は放電電極と対向電極との間に被浄化成分を含む空気を流通させることができる手段であれば特に限定されるものではない。たとえば、様々な形態のファンをあげることができる。
【００４３】
本発明の空気清浄器において、放電電極と対向電極の間に放電を生じさせるための電圧を印加する電源装置は、両電極に所定の印加電圧を印可できる装置であれば特に限定されるものではない。
【００４４】
本発明の空気清浄器は、放電電極と対向電極の形態は特に限定されるものではない。すなわち、放電電極と対向電極との間に被浄化成分を含む空気を流通させることができる形態であればよい。
【実施例】
【００４５】
以下、実施例を用いて本発明を説明する。
【００４６】
本発明の実施例として、空気清浄器を作製した。
【００４７】
（実施例１）
実施例の空気清浄器の構成を図１に示した。図１にその構成を示したように、本実施例において作製された空気清浄器は、浄化される空気および浄化された空気が流れる空気流路を区画する略筒状の通風管１と、通風管１の一方の開口部１０にもうけられ通風管１の外部の空気を通風管１内に導入し導入された空気を通風管１内に流すファン２と、通風管１内であってファン２の下流側に配設された集塵フィルタ３と、通風管１内であって集塵フィルタ３の下流側の位置に互いに間隔を隔てた状態で配設された放電電極４および対向電極５と、放電電極４と対向電極５の間に放電を生じさせるための電圧を印加する電源装置６と、放電電極４と対向電極５との間であって両電極４，５と互いに間隔を隔てた状態で配設された板状の誘電体７と、をもつ。また、図２に、本実施例の空気清浄器の一対の電極４，５および誘電体７の配置された状態を示した。
【００４８】
放電電極４は、方形の板状の導電性をもつ基材４０と、基材４０の表面に対して垂直方向に突出した複数の多層カーボンナノチューブ４１と、をもつ。複数の多層カーボンナノチューブ４１は、それぞれが絡み合った状態でもうけられている。多層カーボンナノチューブ４１は、導電性の基材４０にアセチレン（Ｃ2Ｈ2）ガスを用いる一般的な化学蒸着法（ＣＶＤ法）を施すことにより作製された。
【００４９】
対向電極５は、放電電極４と同様の構成を有している。すなわち、放電電極４と同じ大きさの方形の板状の導電性をもつ基材５０と、基材５０の表面に対して垂直方向に突出した複数の絡み合った多層カーボンナノチューブ５１と、をもつ。対向電極５の多層カーボンナノチューブ５１は、放電電極４の多層カーボンナノチューブ４１と同様の方法を用いて製造された。
【００５０】
誘電体７は、放電電極４と対向電極５との間に、両電極と互いに間隔を隔てた状態で配設されている。
【００５１】
本実施例の空気清浄器においては、放電電極４、誘電体７、対向電極５が複数層積層した構成を有している。具体的には、通風管１の壁面に当接して配される放電電極４および対向電極５は通風管１の内方にむかってカーボンナノチューブ４１，５１が突出し、通風管１の空気流路中に配される電極４，５は板状の基材４０，５０の両面にカーボンナノチューブ４１，５１が突出するように形成されている。板状の基材４０，５０両面にカーボンナノチューブ４１，５１が突出した電極４，５は、板状の基材４０，５０の両面にカーボンナノチューブ４１，５１を形成しても、一方の表面にカーボンナノチューブ４１，５１を形成した基材４０，５０のふたつを他方の表面を当接させて形成してもよい。
【００５２】
本実施例の空気清浄器において放電電極４、誘電体７および対向電極５は、それぞれの表面が空気流路を流れる空気の流れ方向と平行な状態で配設されている。放電電極４、誘電体７および対向電極５は、それぞれの間に電気絶縁性をもつ材質よりなるスペーサ８を配することで小間隔を保持している。なお、このスペーサ８は、空気流路を流れる空気の流れを妨げないようにもうけられている。
【００５３】
集塵フィルタ３は、不織布よりなる。集塵フィルタ３は、ファン２により通風管１中に導入された空気に含まれる大きなほこりを除去する。本実施例において集塵フィルタ３は、不織布を用いているが、空気中の大きなほこりを除去できるものであれば特に限定されない。たとえば、所定の開口を有するメッシュをあげることができる。
【００５４】
電源装置６は、放電電極４および対向電極５に印加電圧を付与する。電源装置６は、一対の電極４，５に付与する印加電圧の波形、周波数、電流値を設定できる。電源装置６が一対の電極４，５に付与する印加電圧は特に限定されるものではない。
【００５５】
本実施例の空気清浄器の動作を以下に説明する。
【００５６】
まず、ファン２を稼働させて通風管１内に空気を導入する。通風管１内に導入された空気は、空気流路を進み、集塵フィルタ３を透過する。空気中の大きなほこりは、集塵フィルタ３の不織布の繊維のすき間を透過することができない。このため、集塵フィルタ３を透過した空気は大きなほこりが除去される。集塵フィルタ３を透過した空気は、大きなほこりは除去されたが臭気成分等の小さな分子の被浄化成分は除去されない。そして、空気流路に沿って流れ、一対の電極４，５が設置された部分に到達する。そして、一対の電極４，５間をそれぞれの表面に沿って流れる。
【００５７】
放電電極４と対向電極５とには、電源装置６から放電電圧が印加されている。本実施例の空気清浄器においては、放電電圧は限定されるものではないが、１００Ｖ以下であることが好ましい。
【００５８】
一対の電極４，５間に放電電圧が印加されると、放電電極４のカーボンナノチューブ４１の先端部から対向電極５に向かって電子が放出される。放出された電子はスーパーオキシドを生成し（上記化６式）、このスーパーオキシドが被浄化成分を分解浄化する（化７式）。なお、印加電圧が１００Ｖを超える電圧であるときには、原子状の酸素が生成し化１〜２式で示した反応により被浄化成分を分解浄化する。これらの被浄化成分を分解浄化する反応は、放電電極と誘電体、誘電体と対向電極との間において生じる。
【００５９】
そして、被浄化成分が分解浄化された空気は、通風管１の他方の開口部１１から外部に排出される。
【００６０】
上記したように、本実施例の空気清浄器は、一対の電極４，５間に誘電体７が配設されたことで低い印加電圧で放電を行うことができ、放電電極４のカーボンナノチューブ４１の摩滅が抑えられている。また、カーボンナノチューブ４１の先端部が摩滅を生じたとしても、カーボンナノチューブ４１の径がかなり小さいことからカーボンナノチューブ４１の先端部の小さな曲率半径が維持される。このため、放電により摩滅が生じても放電性能の低下が生じなくなっている。また、放電電極４においては多数のカーボンナノチューブ４１が形成されたことで、広い面積で放電を行うことができ、空気の浄化性能が向上している。また、一対の電極４，５間に誘電体７が配設されたことで、一対の電極４，５が短絡してアークが発生する危険がなくなっている。すなわち、安全性が向上している。
【００６１】
（実施例２）
本実施例は、放電を行う部分がスペーサを配設しない以外は実施例１と同様な構成の空気清浄器である。図３に本実施例の空気清浄器の一対の電極４，５および誘電体７の構成を示した。なお、本実施例において用いられる各部材は、実施例１において用いられた部材と同じ部材を用いた。
【００６２】
本実施例は、スペーサを配設しない以外は実施例１と同様の構成であり、実施例１と同様な効果を発揮する。
【００６３】
（実施例３）
本実施例は、放電を行う部分の形態が異なる以外は実施例１と同様な構成の空気清浄器である。図４に本実施例の空気清浄器の放電を行う部分の構成を示した。本実施例の空気清浄器の放電を行う部分は、実施例１で用いたものと同様な放電電極４と、実施例１で対向電極５の基材５０として用いた導電体５０’とその表面を被覆する誘電体７’とからなる対向電極５’と、を有している。すなわち、本実施例は、対向電極５’が誘電体７’で覆われている。
【００６４】
本実施例は、対向電極５’が誘電体７’が被覆した構成となっている以外は実施例１と同様の構成であり、実施例１と同様な効果を発揮する。
【００６５】
（実施例４）
本実施例は、放電を行う部分が誘電体を配設しない以外は実施例１と同様な構成の空気清浄器である。図５に本実施例の空気清浄器の放電を行う部分の構成を示した。なお、本実施例において用いられる部材は、実施例１において用いられた部材と同じ部材を用いた。
【００６６】
本実施例は、誘電体を配設しない以外は実施例１と同様の構成であり、被浄化成分の浄化性能等の効果は実施例１と同様な効果を発揮する。
【００６７】
（実施例５）
本実施例は、放電を行う部分がスペーサを配設しない以外は実施例４と同様な構成の空気清浄器である。図６に本実施例の空気清浄器の放電を行う部分の構成を示した。なお、本実施例において用いられる部材は、実施例１において用いられた部材と同じ部材を用いた。
【００６８】
本実施例は、スペーサを配設しない以外は実施例４と同様の構成であり、被浄化成分の浄化性能等の効果は実施例４と同様な効果を発揮する。
【００６９】
（実施例６）
本実施例は、対向電極が平板状を有する以外は実施例１と同様な構成の空気清浄器である。図７に本実施例の空気清浄器の放電を行う部分の構成を示した。なお、本実施例において用いられる部材は、実施例１において用いられた部材と同じ部材を用いた。
【００７０】
本実施例は、誘電体を配設しない以外は実施例１と同様の構成であり、被浄化成分の浄化性能等の効果は実施例１と同様な効果を発揮する。
【００７１】
（実施例７）
本実施例は、放電を行う部分の一対の電極および誘電体の形状が異なる以外は、実施例１と同様な構成の空気清浄器である。図８に本実施例の空気清浄器の放電を行う部分の構成を示した。なお、本実施例において用いられる部材は、実施例１において用いられた部材と同じ部材を用いた。
【００７２】
本実施例の放電電極４は、実施例１の放電電極４を筒状に丸めた形態をしている。具体的には、放電電極４は、導電性をもつ筒状の基材４０と、基材４０の外周面に径方向外方に向かって突出して形成されたカーボンナノチューブ４１と、からなる。
【００７３】
対向電極５は、筒状の放電電極４の外周部に、放電電極４と同軸に配された導電性をもつ筒状の部材よりなる。
【００７４】
また、放電電極４の外周と対向電極５の内周との間には、両電極４，５と同軸に配された筒状の誘電体７が配設されている。
【００７５】
本実施例において筒状の電極４，５および誘電体７は、図示されないスペーサにより同軸状態で配設されている。このスペーサは、実施例１のスペーサと同様な材質よりなり、空気清浄器中で通風管１中を流れる空気の流れを妨げないように配設されている。
【００７６】
本実施例においては、筒状の電極４，５および誘電体７は、軸ののびる方向が空気流路内の空気の流れ方向に沿った状態で配設される。この状態で配設されることで、両電極４，５間に被浄化成分を含む空気が流れることとなる。
【００７７】
本実施例は、電極の形状が異なる以外は実施例１と同様の構成であり、被浄化成分の浄化性能等の効果は実施例１と同様な効果を発揮する。
【００７８】
（実施例８）
本実施例は、誘電体を配設していない以外は実施例７と同様な構成の空気清浄器である。図９に本実施例の空気清浄器の放電を行う部分の構成を示した。なお、本実施例において用いられる部材は、実施例７において用いられた部材と同じ部材を用いた。
【００７９】
本実施例は、誘電体を配設しない以外は実施例７と同様の構成であり、被浄化成分の浄化性能等の効果は実施例７と同様な効果を発揮する。
【００８０】
（変形形態）
実施例７および８の空気清浄器の放電電極、対向電極および誘電体は筒状に形成されているたが、対向電極および誘電体に穴をあけてパンチングパイプ状に形成してもよい。このような形態のときには、各電極を空気の流れに対して傾斜した状態で配設してもよい。
【００８１】
（その他の変形形態）
上記各実施例においては、少なくとも放電電極の電子を放出する部分がカーボンナノチューブより形成されているが、このカーボンナノチューブは、触媒金属および／または吸着材を担持していてもよい。触媒を担持すると、触媒上で被浄化成分を分解除去する。また、吸着材を担持すると被浄化成分をこの吸着材が吸着し、その後、原子状の酸素が被浄化成分を分解浄除去するようになる。すなわち、放電が行われる部分を透過する被浄化成分量が減少する。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】実施例１の空気清浄器の構成を示した図である。
【図２】実施例１の空気清浄器の放電を行う部分の構成を示した図である。
【図３】実施例２の空気清浄器の放電を行う部分の構成を示した図である。
【図４】実施例３の空気清浄器の放電を行う部分の構成を示した図である。
【図５】実施例４の空気清浄器の放電を行う部分の構成を示した図である。
【図６】実施例５の空気清浄器の放電を行う部分の構成を示した図である。
【図７】実施例６の空気清浄器の放電を行う部分の構成を示した図である。
【図８】実施例７の空気清浄器の放電を行う部分の構成を示した図である。
【図９】実施例８の空気清浄器の放電を行う部分の構成を示した図である。
【図１０】印加電圧の波形を示した図である。
【符号の説明】
【００８３】
１…通風管 １０，１１…開口部
２…ファン
３…集塵フィルタ
４…放電電極 ４０…基材
４１…多層カーボンナノチューブ
５，５’…対向電極 ５０，５０’…基材
５１…多層カーボンナノチューブ
６…電源装置
７、７’…誘電体
８…セパレータ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気清浄器に関し、詳しくは、放電電極と対向電極との間に放電して空気中の被浄化成分を分解浄化する空気清浄器に関する。
【背景技術】
【０００２】
大気中には、微細な粉塵等の汚染物質が含まれている。近年の環境の清浄化における要求においては、この汚染物質を除去することが求められている。大気中の汚染物質の除去は空気清浄器により行われる。汚染物質の除去を行う空気清浄器は、たとえば、特許文献１に開示されている。
【０００３】
特許文献１には、空気中で放電を行って原子状の酸素などの各種活性種を発生し、これらの各種活性種により大気中の汚染物質を除去するプラズマ反応器およびこのプラズマ反応器を用いた空気浄化装置が開示されている。特許文献１に記載された空気清浄器は、針状の第１電極と、第１電極に略直交する状態で対向して配置された面状の第２電極と、両電極に放電電圧を印加するように接続された電源手段とを備え、第１電極と第２電極とが被処理流体の流通空間に配置され、両電極間でストリーマ放電を発生させることで被処理流体を処理している。
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の空気清浄器は、ｋＶオーダー（実施例においては２０ｋＶ）の高電圧を一対の電極間に印加して放電を生じさせねばならないため、長時間の使用により放電電極（第１電極）の電子放出部の先端部が摩滅して放電性能が低下し、摩滅の進行が進むと電子放出部の先端部の曲率半径が大きくなりついには放電しなくなるという問題を有していた。
【０００５】
このような電子放出部の摩滅による放電性能の低下を抑えるために、空気清浄器の製造に当たっては特別な絶縁処理が必要となっていた。すなわち、空気清浄器の製造コストが上昇していた。また、特許文献１の空気清浄器は、針状の電子放出部を有することから、この電子放出部に触れたときの安全性を確保する必要があった。
【０００６】
さらに、特許文献１に記載の空気清浄器は、コロナ放電により人体に有害なオゾン（Ｏ3）が発生するという問題があった。具体的には、コロナ放電を生じさせると酸素分子（Ｏ2）が解離して原子状の酸素が生成する（化１）。そして、生成した原子状の酸素は、酸素分子と結合してオゾンを発生する（化２）。オゾンは人体に有害であることから、空気清浄器には、発生したオゾンを除去することが要求され、このオゾン除去装置により空気清浄器の装置の体格の粗大化やコストの上昇が引き起こされていた。
【０００７】
【化１】
【０００８】
【化２】
【特許文献１】特開２００３−３８９３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上記実状に鑑みてなされたものであり、放電性能の低下が抑えられかつ低コストな空気清浄器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】
【００１０】
上記課題を解決するために本発明者らは検討を重ねた結果、放電電極の電子放出部をカーボンナノチューブとした電極をもつ空気清浄器が上記課題を解決できることを見出した。
【００１１】
すなわち、本発明の空気清浄器は、電子放出部を有する放電電極と、放電電極と間隔を隔てて配置された対向電極と、放電電極と対向電極の間に放電を生じさせるための電圧を印加する電源装置と、放電電極と対向電極との間に浄化される空気を流通させる通風手段と、をもち、放電電極と対向電極との間で放電して空気中の浄化されるべき被浄化成分を分解浄化する空気清浄器において、電子放出部は、対向電極方向に突出したカーボンナノチューブであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の空気清浄器は、放電電極の電子放出部にカーボンナノチューブを用いている。カーボンナノチューブは、その径が短いため曲率半径の小さな先端部をもつ。すなわち、カーボンナノチューブに印加された電圧がその先端部により集中するため、高い放電性能を発揮することができる。このため、印加電圧を低下させることができ、放電時の電力量を減らすことができる。このことは、空気清浄器の稼働時のコストを低減できると共に安全性が向上することを示す。また、カーボンナノチューブは、放電により摩滅が発生しても新たな先端部が形成されるため、先端部の曲率半径が大きくならない。このため、放電電極の放電性能が低下しない。また、このことは、空気清浄器の浄化性能の低下が抑えられ、長寿命化の効果が得られることを示す。
【００１３】
上記したように、本発明の空気清浄器は、放電性能の低下が抑えられかつ低コストな空気清浄器となっている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の空気清浄器は、電子放出部を有する放電電極と、放電電極と間隔を隔てて配置された対向電極と、放電電極と対向電極の間に放電を生じさせるための電圧を印加する電源装置と、放電電極と対向電極との間に浄化される空気を流通させる通風手段と、をもち、放電電極と対向電極との間で放電して空気中の浄化されるべき被浄化成分を分解浄化する空気清浄器である。
【００１５】
そして、電子放出部は、対向電極方向に突出したカーボンナノチューブである。なお、本発明において、カーボンナノチューブは、多層カーボンナノチューブであっても単層カーボンナノチューブであってもいずれでもよい。カーボンナノチューブは、直径が数〜数十ｎｍの筒状を有している。放電電極にカーボンナノチューブを用いたときには、その先端部から放電が生じる。カーボンナノチューブは、直径が数〜数十ｎｍの筒状を有していることから、従来の空気清浄器において放電電極として用いられている針状の電極と比較してその径が大幅に細くなっている。すなわち、放電電力が集中するようになっている。カーボンナノチューブに放電電力が集中することで、本発明の放電電極は低電圧で放電を行うことが可能となり、より放電電極の腐蝕による摩滅の発生を抑えることができる。カーボンナノチューブの先端部の曲率半径が小さいことからも放電電圧を低減できる効果を得られる。カーボンナノチューブの放電を行う先端部は、閉じていても開いていてもどちらでもよい。
【００１６】
具体的には、放電電極が平板状の対向電極に対してコロナ放電を開始する電界強度は、放電分野の実験データおよび理論から、放電を行う部材の先端部の曲率半径から推定できる。たとえば、放電電極の放電を行う電極が１０ｎｍ（カーボンナノチューブの先端部の曲率半径）のときには１０9〜10Ｖ／ｍ以上が、１ｍｍ（従来の針状の先端部の曲率半径）のときには１．２×１０7Ｖ／ｍ以上が必要となることが知られている。そして、先端部付近における電界強度は数１式で与えられている。
【００１７】
【数１】
【００１８】
ここで、Ｖ0：印加電圧、ｒ：曲率半径である。
この数１式から、本発明に用いられる放電電極ではＶ0＝１０〜１００Ｖとなり、従来の放電電極ではＶ0＝１２００Ｖが必要となることがわかる。すなわち、本発明の空気清浄器の放電電極は、より低い電圧で放電を行うことが可能となっている。
【００１９】
放電電極は、複数のカーボンナノチューブを有することが好ましい。複数のカーボンナノチューブを有することは、放電電圧を印加したときに一つのカーボンナノチューブに加わる電力量を低減でき、カーボンナノチューブの損傷（電気回路とカーボンナノチューブとの接続部等の損傷）を抑えることができる。さらに、放電を行う部分の数の増加をするとともに、より広い面積で放電を行うことが可能となる。この結果、空気清浄器の浄化性能が向上する。放電電極にもうけられるカーボンナノチューブの数は、印加電圧、電極間の距離等の条件により異なるため一概に決定できるものではないが、数が多ければ多いほど好ましい。
【００２０】
複数のカーボンナノチューブは、互いに絡み合ったことが好ましい。複数のカーボンナノチューブが絡み合うことで複数のカーボンナノチューブ同士が補強するようになり、剛性が増す。
【００２１】
カーボンナノチューブは、触媒および／または吸着材をもつことが好ましい。カーボンナノチューブが触媒をもつことで、発生した原子状の酸素がこの触媒上で被浄化成分を分解除去する。また、カーボンナノチューブが吸着材をもつことで被浄化成分をこの吸着材が吸着し、その後、原子状の酸素が被浄化成分を分解浄除去するようになる。
【００２２】
触媒および／または吸着材は、カーボンナノチューブ上で上記特性を発揮できる状態であれば、カーボンナノチューブの保持の方法については限定されるものではない。たとえば、カーボンナノチューブの表面上に担持させる方法や、カーボンナノチューブの軸心部に内包させる方法をあげることができる。
【００２３】
カーボンナノチューブの表面上に担持される触媒としては、Ｐｔ，Ｍｎ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ｆｅ，Ｔｉ，Ｎｉ，Ｚｎ，Ａｇ等の金属、これらの金属の酸化物、これらの金属を主成分とする化合物の一種以上を用いることができる。吸着材としては、ゼオライト、シリカゲル、αアルミナ、活性炭等の多孔質体の一種以上を用いることができる。
【００２４】
対向電極は、放電電極方向に突出した複数のカーボンナノチューブを有することが好ましい。対向電極の表面にもカーボンナノチューブをもうけることで、一対の電極間での放電が生じやすくなる。
【００２５】
放電電極と対向電極との間に誘電体を配設したことが好ましい。放電電極と対向電極との間に誘電体を配設することで、放電電極と対向電極とが直接対向しなくなり、両者の間隔が近接しても短絡してアークが発生する危険がなくなる。放電電極と対向電極との間に配設される誘電体の材質は限定されるものではない。たとえば、樹脂、セラミックスをあげることができる。
【００２６】
また、放電電極と対向電極との間に誘電体を配設すると、誘電体内における電位勾配が小さくなるので一対の両電極と誘電体とのすき間の電界強度が大きくなり、この結果、低い放電電圧で放電を生じやすくなる。
【００２７】
本発明の空気清浄器において、放電電極および対向電極に印加される印加電圧は、特に限定されるものではなく、１００Ｖを超える電圧であっても１００Ｖ以下であってもどちらでもよい。本発明の空気清浄器は、放電電極にカーボンナノチューブを用いることで低い印加電圧で放電を生じさせることができる。
【００２８】
印加電圧は１００Ｖを超える電圧であることが好ましい。１００Ｖを超える電圧が電極間に印加されると両電極間にコロナ放電が生じる。コロナ放電が生じると上記化１、化２式に示した反応により原子状の酸素（Ｏ）およびオゾン（Ｏ3）が生成する。また、同時に原子状の酸素が大気中の水分子と反応して水酸化物（ＯＨ）を生成する。そして、各生成物は、以下に示した反応により被浄化成分を分解浄化する。
【００２９】
【化３】
【００３０】
【化４】
【００３１】
【化５】
【００３２】
印加電圧は１００Ｖ以下であることが好ましい。上記したように、本発明の空気清浄器は低い印加電圧で放電を生じさせることができる。１００Ｖ以下の印加電圧で放電を生じさせると、有害なオゾンを発生させることなく被浄化成分の分解浄化を行うことができる。すなわち、オゾンの除去装置を必要としなくなり、空気清浄器の体格を小型化できる。また、１００Ｖ以下の低電圧で放電を生じさせるため、安全性が増す。１００Ｖ以下の低電圧で放電を行うと、スーパーオキシドが生成し（化６）、生成したスーパーオキシドが被浄化成分を分解浄化する。
【００３３】
【化６】
【００３４】
【化７】
【００３５】
スーパーオキシドは、電子エネルギーが酸素の解離エネルギーの５．１ｅＶより小さい場合に生成される。すなわち、コロナ放電を生じさせる電圧よりも低い暗電流を印加するとスーパーオキシドが生成する。このように、本発明の空気清浄器は、１００Ｖ以下の低い印加電圧においても空気中の被浄化成分の分解浄化を行うことができる。
【００３６】
本発明の空気清浄器においては、カーボンナノチューブを複数有することでこのスーパーオキシドの生成の効果を特に得られる。具体的には、従来の針状の放電電極では電子放出部の数を多くしてもその数は数十個程度であり、暗電流が生じる程度の電圧では電流値を大きくすることが困難であった。すなわち、スーパーオキシドを生成できず、被浄化成文を分解浄化する酸化分解の反応速度を大きくすることが困難となっていた。これに対して、複数のカーボンナノチューブが電子放出部を形成すると、ナノオーダーの先端部を多数形成でき、暗電流であっても電流値を格段に大きくすることができる。この結果、スーパーオキシドによる酸化分解の反応速度を実用上問題がない程度にまで大きくすることができる。
【００３７】
本発明の空気清浄器において、印加電圧の波形は特に限定されるものではない。たとえば、サイン波（図１０（ａ））、矩形波（図１０（ｂ））、三角波（図１０（ｃ））、山形波（図１０（ｄ））、直流と矩形波の合成波（図１０（ｅ））、直流と三角波の合成波（図１０（ｆ））、直流と山形波の合成波（図１０（ｇ））等の波形をあげることができる。
【００３８】
また、印加電圧の周波数についても特に限定されるものではないが、３０〜５０Ｈｚであることが好ましい。
【００３９】
放電電極は、導電性を有する基材と、基材と一体に形成され基材の表面上に突出したカーボンナノチューブと、を有することが好ましい。導電性の基材の表面に電子放出部が形成されたことで、基材に電圧を印加することでいずれのカーボンナノチューブからも同時に放電できる。基材は、導電性を有する材質であればその材質が限定されるものではない。たとえば、金属、導電性樹脂、半導体やこれらの部材に金属や導電性樹脂の被膜を形成した部材を用いることができる。
【００４０】
カーボンナノチューブは、公知の方法で作製することができる。例えば、シリコン基板の少なくとも片面上にＦｅ膜をフォトリソグラフィーでパターン化し、この面にアセチレン（Ｃ2Ｈ2）ガスを用いて一般的な化学蒸着法（ＣＶＤ法）を施すことにより作製することができる。この方法では、直径１２〜３８ｎｍのカーボンナノチューブが多層構造で基板上に垂直に突出して形成できる。
【００４１】
本発明の空気清浄器において、放電電極（のカーボンナノチューブの先端）と対向電極（の表面）との距離は、特に限定されるものではないが、短いほど好ましい。放電電極と対向電極との距離が短いほど放電が生じやすくなるためである。このことは、低い印加電圧で放電を生じさせることができることを示す。
【００４２】
本発明の空気清浄器において、通風手段は放電電極と対向電極との間に被浄化成分を含む空気を流通させることができる手段であれば特に限定されるものではない。たとえば、様々な形態のファンをあげることができる。
【００４３】
本発明の空気清浄器において、放電電極と対向電極の間に放電を生じさせるための電圧を印加する電源装置は、両電極に所定の印加電圧を印可できる装置であれば特に限定されるものではない。
【００４４】
本発明の空気清浄器は、放電電極と対向電極の形態は特に限定されるものではない。すなわち、放電電極と対向電極との間に被浄化成分を含む空気を流通させることができる形態であればよい。
【実施例】
【００４５】
以下、実施例を用いて本発明を説明する。
【００４６】
本発明の実施例として、空気清浄器を作製した。
【００４７】
（実施例１）
実施例の空気清浄器の構成を図１に示した。図１にその構成を示したように、本実施例において作製された空気清浄器は、浄化される空気および浄化された空気が流れる空気流路を区画する略筒状の通風管１と、通風管１の一方の開口部１０にもうけられ通風管１の外部の空気を通風管１内に導入し導入された空気を通風管１内に流すファン２と、通風管１内であってファン２の下流側に配設された集塵フィルタ３と、通風管１内であって集塵フィルタ３の下流側の位置に互いに間隔を隔てた状態で配設された放電電極４および対向電極５と、放電電極４と対向電極５の間に放電を生じさせるための電圧を印加する電源装置６と、放電電極４と対向電極５との間であって両電極４，５と互いに間隔を隔てた状態で配設された板状の誘電体７と、をもつ。また、図２に、本実施例の空気清浄器の一対の電極４，５および誘電体７の配置された状態を示した。
【００４８】
放電電極４は、方形の板状の導電性をもつ基材４０と、基材４０の表面に対して垂直方向に突出した複数の多層カーボンナノチューブ４１と、をもつ。複数の多層カーボンナノチューブ４１は、それぞれが絡み合った状態でもうけられている。多層カーボンナノチューブ４１は、導電性の基材４０にアセチレン（Ｃ2Ｈ2）ガスを用いる一般的な化学蒸着法（ＣＶＤ法）を施すことにより作製された。
【００４９】
対向電極５は、放電電極４と同様の構成を有している。すなわち、放電電極４と同じ大きさの方形の板状の導電性をもつ基材５０と、基材５０の表面に対して垂直方向に突出した複数の絡み合った多層カーボンナノチューブ５１と、をもつ。対向電極５の多層カーボンナノチューブ５１は、放電電極４の多層カーボンナノチューブ４１と同様の方法を用いて製造された。
【００５０】
誘電体７は、放電電極４と対向電極５との間に、両電極と互いに間隔を隔てた状態で配設されている。
【００５１】
本実施例の空気清浄器においては、放電電極４、誘電体７、対向電極５が複数層積層した構成を有している。具体的には、通風管１の壁面に当接して配される放電電極４および対向電極５は通風管１の内方にむかってカーボンナノチューブ４１，５１が突出し、通風管１の空気流路中に配される電極４，５は板状の基材４０，５０の両面にカーボンナノチューブ４１，５１が突出するように形成されている。板状の基材４０，５０両面にカーボンナノチューブ４１，５１が突出した電極４，５は、板状の基材４０，５０の両面にカーボンナノチューブ４１，５１を形成しても、一方の表面にカーボンナノチューブ４１，５１を形成した基材４０，５０のふたつを他方の表面を当接させて形成してもよい。
【００５２】
本実施例の空気清浄器において放電電極４、誘電体７および対向電極５は、それぞれの表面が空気流路を流れる空気の流れ方向と平行な状態で配設されている。放電電極４、誘電体７および対向電極５は、それぞれの間に電気絶縁性をもつ材質よりなるスペーサ８を配することで小間隔を保持している。なお、このスペーサ８は、空気流路を流れる空気の流れを妨げないようにもうけられている。
【００５３】
集塵フィルタ３は、不織布よりなる。集塵フィルタ３は、ファン２により通風管１中に導入された空気に含まれる大きなほこりを除去する。本実施例において集塵フィルタ３は、不織布を用いているが、空気中の大きなほこりを除去できるものであれば特に限定されない。たとえば、所定の開口を有するメッシュをあげることができる。
【００５４】
電源装置６は、放電電極４および対向電極５に印加電圧を付与する。電源装置６は、一対の電極４，５に付与する印加電圧の波形、周波数、電流値を設定できる。電源装置６が一対の電極４，５に付与する印加電圧は特に限定されるものではない。
【００５５】
本実施例の空気清浄器の動作を以下に説明する。
【００５６】
まず、ファン２を稼働させて通風管１内に空気を導入する。通風管１内に導入された空気は、空気流路を進み、集塵フィルタ３を透過する。空気中の大きなほこりは、集塵フィルタ３の不織布の繊維のすき間を透過することができない。このため、集塵フィルタ３を透過した空気は大きなほこりが除去される。集塵フィルタ３を透過した空気は、大きなほこりは除去されたが臭気成分等の小さな分子の被浄化成分は除去されない。そして、空気流路に沿って流れ、一対の電極４，５が設置された部分に到達する。そして、一対の電極４，５間をそれぞれの表面に沿って流れる。
【００５７】
放電電極４と対向電極５とには、電源装置６から放電電圧が印加されている。本実施例の空気清浄器においては、放電電圧は限定されるものではないが、１００Ｖ以下であることが好ましい。
【００５８】
一対の電極４，５間に放電電圧が印加されると、放電電極４のカーボンナノチューブ４１の先端部から対向電極５に向かって電子が放出される。放出された電子はスーパーオキシドを生成し（上記化６式）、このスーパーオキシドが被浄化成分を分解浄化する（化７式）。なお、印加電圧が１００Ｖを超える電圧であるときには、原子状の酸素が生成し化１〜２式で示した反応により被浄化成分を分解浄化する。これらの被浄化成分を分解浄化する反応は、放電電極と誘電体、誘電体と対向電極との間において生じる。
【００５９】
そして、被浄化成分が分解浄化された空気は、通風管１の他方の開口部１１から外部に排出される。
【００６０】
上記したように、本実施例の空気清浄器は、一対の電極４，５間に誘電体７が配設されたことで低い印加電圧で放電を行うことができ、放電電極４のカーボンナノチューブ４１の摩滅が抑えられている。また、カーボンナノチューブ４１の先端部が摩滅を生じたとしても、カーボンナノチューブ４１の径がかなり小さいことからカーボンナノチューブ４１の先端部の小さな曲率半径が維持される。このため、放電により摩滅が生じても放電性能の低下が生じなくなっている。また、放電電極４においては多数のカーボンナノチューブ４１が形成されたことで、広い面積で放電を行うことができ、空気の浄化性能が向上している。また、一対の電極４，５間に誘電体７が配設されたことで、一対の電極４，５が短絡してアークが発生する危険がなくなっている。すなわち、安全性が向上している。
【００６１】
（実施例２）
本実施例は、放電を行う部分がスペーサを配設しない以外は実施例１と同様な構成の空気清浄器である。図３に本実施例の空気清浄器の一対の電極４，５および誘電体７の構成を示した。なお、本実施例において用いられる各部材は、実施例１において用いられた部材と同じ部材を用いた。
【００６２】
本実施例は、スペーサを配設しない以外は実施例１と同様の構成であり、実施例１と同様な効果を発揮する。
【００６３】
（実施例３）
本実施例は、放電を行う部分の形態が異なる以外は実施例１と同様な構成の空気清浄器である。図４に本実施例の空気清浄器の放電を行う部分の構成を示した。本実施例の空気清浄器の放電を行う部分は、実施例１で用いたものと同様な放電電極４と、実施例１で対向電極５の基材５０として用いた導電体５０’とその表面を被覆する誘電体７’とからなる対向電極５’と、を有している。すなわち、本実施例は、対向電極５’が誘電体７’で覆われている。
【００６４】
本実施例は、対向電極５’が誘電体７’が被覆した構成となっている以外は実施例１と同様の構成であり、実施例１と同様な効果を発揮する。
【００６５】
（実施例４）
本実施例は、放電を行う部分が誘電体を配設しない以外は実施例１と同様な構成の空気清浄器である。図５に本実施例の空気清浄器の放電を行う部分の構成を示した。なお、本実施例において用いられる部材は、実施例１において用いられた部材と同じ部材を用いた。
【００６６】
本実施例は、誘電体を配設しない以外は実施例１と同様の構成であり、被浄化成分の浄化性能等の効果は実施例１と同様な効果を発揮する。
【００６７】
（実施例５）
本実施例は、放電を行う部分がスペーサを配設しない以外は実施例４と同様な構成の空気清浄器である。図６に本実施例の空気清浄器の放電を行う部分の構成を示した。なお、本実施例において用いられる部材は、実施例１において用いられた部材と同じ部材を用いた。
【００６８】
本実施例は、スペーサを配設しない以外は実施例４と同様の構成であり、被浄化成分の浄化性能等の効果は実施例４と同様な効果を発揮する。
【００６９】
（実施例６）
本実施例は、対向電極が平板状を有する以外は実施例１と同様な構成の空気清浄器である。図７に本実施例の空気清浄器の放電を行う部分の構成を示した。なお、本実施例において用いられる部材は、実施例１において用いられた部材と同じ部材を用いた。
【００７０】
本実施例は、誘電体を配設しない以外は実施例１と同様の構成であり、被浄化成分の浄化性能等の効果は実施例１と同様な効果を発揮する。
【００７１】
（実施例７）
本実施例は、放電を行う部分の一対の電極および誘電体の形状が異なる以外は、実施例１と同様な構成の空気清浄器である。図８に本実施例の空気清浄器の放電を行う部分の構成を示した。なお、本実施例において用いられる部材は、実施例１において用いられた部材と同じ部材を用いた。
【００７２】
本実施例の放電電極４は、実施例１の放電電極４を筒状に丸めた形態をしている。具体的には、放電電極４は、導電性をもつ筒状の基材４０と、基材４０の外周面に径方向外方に向かって突出して形成されたカーボンナノチューブ４１と、からなる。
【００７３】
対向電極５は、筒状の放電電極４の外周部に、放電電極４と同軸に配された導電性をもつ筒状の部材よりなる。
【００７４】
また、放電電極４の外周と対向電極５の内周との間には、両電極４，５と同軸に配された筒状の誘電体７が配設されている。
【００７５】
本実施例において筒状の電極４，５および誘電体７は、図示されないスペーサにより同軸状態で配設されている。このスペーサは、実施例１のスペーサと同様な材質よりなり、空気清浄器中で通風管１中を流れる空気の流れを妨げないように配設されている。
【００７６】
本実施例においては、筒状の電極４，５および誘電体７は、軸ののびる方向が空気流路内の空気の流れ方向に沿った状態で配設される。この状態で配設されることで、両電極４，５間に被浄化成分を含む空気が流れることとなる。
【００７７】
本実施例は、電極の形状が異なる以外は実施例１と同様の構成であり、被浄化成分の浄化性能等の効果は実施例１と同様な効果を発揮する。
【００７８】
（実施例８）
本実施例は、誘電体を配設していない以外は実施例７と同様な構成の空気清浄器である。図９に本実施例の空気清浄器の放電を行う部分の構成を示した。なお、本実施例において用いられる部材は、実施例７において用いられた部材と同じ部材を用いた。
【００７９】
本実施例は、誘電体を配設しない以外は実施例７と同様の構成であり、被浄化成分の浄化性能等の効果は実施例７と同様な効果を発揮する。
【００８０】
（変形形態）
実施例７および８の空気清浄器の放電電極、対向電極および誘電体は筒状に形成されているたが、対向電極および誘電体に穴をあけてパンチングパイプ状に形成してもよい。このような形態のときには、各電極を空気の流れに対して傾斜した状態で配設してもよい。
【００８１】
（その他の変形形態）
上記各実施例においては、少なくとも放電電極の電子を放出する部分がカーボンナノチューブより形成されているが、このカーボンナノチューブは、触媒金属および／または吸着材を担持していてもよい。触媒を担持すると、触媒上で被浄化成分を分解除去する。また、吸着材を担持すると被浄化成分をこの吸着材が吸着し、その後、原子状の酸素が被浄化成分を分解浄除去するようになる。すなわち、放電が行われる部分を透過する被浄化成分量が減少する。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】実施例１の空気清浄器の構成を示した図である。
【図２】実施例１の空気清浄器の放電を行う部分の構成を示した図である。
【図３】実施例２の空気清浄器の放電を行う部分の構成を示した図である。
【図４】実施例３の空気清浄器の放電を行う部分の構成を示した図である。
【図５】実施例４の空気清浄器の放電を行う部分の構成を示した図である。
【図６】実施例５の空気清浄器の放電を行う部分の構成を示した図である。
【図７】実施例６の空気清浄器の放電を行う部分の構成を示した図である。
【図８】実施例７の空気清浄器の放電を行う部分の構成を示した図である。
【図９】実施例８の空気清浄器の放電を行う部分の構成を示した図である。
【図１０】印加電圧の波形を示した図である。
【符号の説明】
【００８３】
１…通風管 １０，１１…開口部
２…ファン
３…集塵フィルタ
４…放電電極 ４０…基材
４１…多層カーボンナノチューブ
５，５’…対向電極 ５０，５０’…基材
５１…多層カーボンナノチューブ
６…電源装置
７、７’…誘電体
８…セパレータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子放出部を有する放電電極と、該放電電極と間隔を隔てて配置された対向電極と、該放電電極と該対向電極の間に放電を生じさせるための電圧を印加する電源装置と、該放電電極と該対向電極との間に浄化される空気を流通させる通風手段と、をもち、該放電電極と該対向電極との間で放電して該空気中の浄化されるべき被浄化成分を分解浄化する空気清浄器において、
該電子放出部は、該該対向電極方向に突出したカーボンナノチューブであることを特徴とする空気清浄器。
【請求項２】
前記放電電極は、複数の前記カーボンナノチューブを有する請求項１記載の空気清浄器。
【請求項３】
前記カーボンナノチューブは、触媒および／または吸着材をもつ請求項１記載の空気清浄器。
【請求項４】
前記対向電極は、前記放電電極方向に突出した複数のカーボンナノチューブを有する請求項１記載の空気清浄器。
【請求項５】
前記放電電極と前記対向電極との間に誘電体を配設した請求項１記載の空気清浄器。
【請求項６】
前記放電電極および前記対向電極に印加される印加電圧は、１００Ｖ以下である請求項１記載の空気清浄器。
【請求項１】
電子放出部を有する放電電極と、該放電電極と間隔を隔てて配置された対向電極と、該放電電極と該対向電極の間に放電を生じさせるための電圧を印加する電源装置と、該放電電極と該対向電極との間に浄化される空気を流通させる通風手段と、をもち、該放電電極と該対向電極との間で放電して該空気中の浄化されるべき被浄化成分を分解浄化する空気清浄器において、
該電子放出部は、該該対向電極方向に突出したカーボンナノチューブであることを特徴とする空気清浄器。
【請求項２】
前記放電電極は、複数の前記カーボンナノチューブを有する請求項１記載の空気清浄器。
【請求項３】
前記カーボンナノチューブは、触媒および／または吸着材をもつ請求項１記載の空気清浄器。
【請求項４】
前記対向電極は、前記放電電極方向に突出した複数のカーボンナノチューブを有する請求項１記載の空気清浄器。
【請求項５】
前記放電電極と前記対向電極との間に誘電体を配設した請求項１記載の空気清浄器。
【請求項６】
前記放電電極および前記対向電極に印加される印加電圧は、１００Ｖ以下である請求項１記載の空気清浄器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００６−５５５１２（Ｐ２００６−５５５１２Ａ）
【公開日】平成１８年３月２日（２００６．３．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２４２５８６（Ｐ２００４−２４２５８６）
【出願日】平成１６年８月２３日（２００４．８．２３）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年３月２日（２００６．３．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年８月２３日（２００４．８．２３）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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