酸化物質の発生を目的とした直流高出力ストリーマ放電装置

【課題】従来電源回路の簡単な消費電力少ない直流ストリーマ放電は他の放電方式に比べ魅力があったが放電の持続性、安定性がなく又従来の方法では電流量を増やす事ができず、言い換えれば出力電流が少なく低酸化能力で処理分解能力は低く解決策はないものと思われていた。
【解決手段】直流電流で安定した放電をさせるための解決策はピンの形状と放電素子板配置の仕方、又清掃方法に問題があった。ピンの形状は０．１５ｍｍ以下の径又は幅で、ピン間隔をピン径又は幅の十数倍程度をあけ１列又は２列Ｖ字型配置する。又放電素子の長さはピン固定台より１０ｍｍ程度出し５ＫＶ以上の電圧を加える。この円形型放電素子ピン固定板を絶縁樹脂で挟み筒の中央に配置した軸に３０ｍｍ程度離し等間隔に５枚〜１０枚程度配置し固定する。これらの方法により安定した高出力の直流ストリーマ放電によってＯＨラジカル等の酸化物質を出すことが出来るようになり効率よく脱臭、除菌有害物質除去が出来るようになった。

【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】

【技術分野】
【０００１】
本発明は直流電流ストリーマ放電が、酸化出力（ＯＨラジカル等）を生成させる事と、同時に安定した持続放電性能を得る事が技術的に困難であった。そのため効率の良い酸化分解反応を得ることが出来なかった。これらの諸問題を解決できる方法である。
【背景技術】
【０００２】
たとえば簡単な方法で一酸化炭素除去が分解可能な装置であれば今までの空気清浄機が一酸化炭素等を分解できないことでの消費者不満があった問題が解消され環境改善につながる、酸化能力が上がることにより脱臭、除菌効果も向上する。一般的な応用面として水殺菌、医療における滅菌装置、排ガス処理装置、一酸化炭素除去が簡単な装置で出来るとすれば燃料電池等にも必要な装置となる。又さらなる高出力な装置が出来れば気候温暖化で問題になっている二酸化炭素もＯＨラジカルとＨ２Ｏとの化学反応で得られる（Ｈ＋＋ｅ−）による還元反応により固形化が出来ることも期待されている。今までの直流によるストリーマ放電装置によって生み出されるＮＯ、Ｏ、ＯＨ等の酸化物質（ラジカル）の生成量はごく少量で酸化分解は限定されていた。一方、酸化力を目的とした大電流プラズマ装置はパルスを加えた電源が必要となり効率も非常に悪く電源製作コストも高価であり、大型化が避けられなかった。そこで注目されたのがパルスを加えない直流電源によるストリーマ放電が注目をされたが高効率酸化分解反応が出来る安定した高電流ストリーマ放電は技術的に無理があり実用化はされなかった。一番の問題点は放電ピン同士の放電時の干渉問題があり、ピン４本以上立てても電流の増加が望めないという現象があり、電流を増加させようとして電圧を上げれば雷放電を引き起こしてしまい実用化にならない。又放電によるピンの汚れ又対極の汚れがあり長時間の安定した放電維持を妨げていた。これらの問題を乗り越えなければ高出力の放電電流（酸化能力）は得られないことになる。
【０００３】
【特許文献１】特願２００８−１７３９８０特願２００８−２０４７８８
【発明が解決しようとしている課題】
【０００４】
大電力のストリーマ放電を発生させるためにはピンの形状と放電ピンの配置方法と又安定した放電の持続方法としてピンの清掃と筒の清掃が必要条件となり、その機構の工夫が重要な課題であった。
【発明を実施するための形態】
【０００５】
直流電流でストリーマ放電が安定持続性を得られるためのピンの形態と固定方法を鋭意検討した結果、ピン７，の素材はタングステン等放電に対して消耗の少なく堅い物質、放電素子のピンの形状は径又は幅、厚みを０．２ｍｍ（理想は０．１５ｍｍ以下）以下とし必ずピン間をあける。ピン間の距離はピンの径の十数倍程度以上の間隔を取り先端がピン同士接触しないよう図４，のピン７，の様に１列又は２列Ｖ字型（１列の場合はピンを１本交互にＶ字型に配置）ピン配置で本数１００本〜２００本程度を導電材料の円形型放電素子板１１，に等間隔で取付ける。ピンの先端までの距離は放電素子取付け板より１０００Ｖ、１ｍｍとして出力電圧の１．２倍程度の長さ（最低５ｍｍ以上最低電圧４０００Ｖ）以上出し等間隔でピンを並べ固定、ピンの先端より５ｍｍ程度低い絶縁樹脂円盤８，で挟み込む。このような条件にするとで放電ピンの干渉が無くなる。高圧電極ブラシ１８，を経由して電圧を放電素子板に直流電流を供給する。一枚の円形型放電素子板１１，での出力を５Ｗ〜１０Ｗ程度に調整する。この円形型放電素子板を絶縁樹脂板で挟んだ物を図２の用に複数枚直列に並べる。そうすることにより出力総電力量は円形型放電素子板枚数に比例し出力増加が可能になる。
【０００６】
放電ピン７，の形状は先端をとがらせるのではなく先端を９０度でカットする。これは清掃機の消耗を少なくするためである。
【０００７】
放電素子ピン先端の汚れ、対極筒の汚れは放電電流の低下する原因と異常放電の原因となり定期的に清掃しクリーンさを保たなければならない。汚れを解消するための方法として、円形型放電放電素子板を駆動モータ６，で回転させて清掃させる構造になっている。又マイクロＳＷ９，はピン清掃用の板バネがホルダー５，に当たるのを防止するためのセンサー用ＳＷで有る。この清掃の構造は放電を自動的に止めると同時に、ピンの先端にダイヤモンドヤスリ１２，を貼り付けた板バネ４、がピンの先端にソレノイド３，等を利用し接触させる。回転時間１０秒程掛けピンの先端を清掃させる。時間が来ると自動復帰する。対極筒の清掃は円形型の放電素子板１１，を挟み込んだ絶縁樹脂板８，に図４の様な構造でホルダー５，にナイロンサンダー１５，を取付けスプリング１６，で筒内面に圧力を掛ける。ピンの清掃と連動し３時間〜１０時間に１回筒を自動清掃をさせる。この事によりピンの先端と対極である筒１０，の内面も同時に清掃され放電が保たれることになる。放電の安定と維持が出来と同時に放電出力を上げる事が出来る様になり出力の増加に伴い酸化ラジカルの発生量も増え酸化能力が上がることになる。
【発明の効果】
【０００８】
放電素子板一枚で実験の結果、ストリーマ放電は安定した長時間出力維持が可能になり１立方米空間の一酸化炭素２０ｐｐｍとしストリーマ放電装置に一酸化炭素混合空気（通過風量０．５立方米／ｍｉｎ）を通過させ２０分間に０ｐｐｍ〜３ｐｐｍなるそのための分解に必要なストリーマ放電量は１０Ｗ程度であった。ストリーマ放電電流量は５０Ｗ〜１５０Ｗ程度ならば１０〜１５倍の効率が得られ１０ｐｐｍ程度であればワンパスでの分解可能になると思われる。そのための円形型放電放電素子板１０枚程度を２５ｍｍ程度の間隔を開け図２の様に１０段程度配置をする事により可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ストリーマ放電装置を上から見た図。
【図２】１０枚放電素子板を並べたストリーマ放電装置を横から見た断面図面である。
【図３】円形型放電素子板の配置を上から見た図である。
【図４】円形型放電素子板の配置と筒清掃用ナイロンアンダーホルダー配置の断面図である。
【符号の説明】
１ソレノイド駆動、モータ用電源端子、兼用端子
２高圧電源用端子
３ソレノイド
４ピン清掃用板バネ
５筒清掃用ナイロンサンダー用ホルダー
６清掃駆動モータ
７Ｖ字形放電素子ピン
８絶縁樹脂円板
９マイクロＳＷ
１０対極筒
１１円形型放電端子ピン固定板
１２ダイアモンドヤスリ
１３清掃用ソレノイド戻り用バネ
１４（−）ＧＮＤ電極
１５ナイロンサンダー
１６スプリング
１７空気の流れ方向
１８高圧電極ブラシ

【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒型の多段円形放電素子構造で高出力ストリーマ放電を発生させる機構。
【請求項２】
放電ピンの配置方法とピンの径を選定することで持続性のある安定した放電を得ることの出来る機構。
【請求項３】
高出力ストリーマ放電発生が安定と持続性能が得られるための方法として板バネにダイヤモンドヤスリを貼ったピンの清掃と対極の円筒を清掃する事を目的としたナイロンササンダーホルダーにナイロンササンダー取付けた自動清掃構造。

【図１】