除菌装置
【課題】長い時間に渡って除菌能力を維持できるマイクロプラズマ発生部、オゾン分解触媒部を備えた除菌装置を得る。
【解決手段】マイクロプラズマ発生部７を備え、マイクロプラズマ発生部７の除菌対象ガス流れ下流側にオゾン分解触媒部８を備え、マイクロプラズマ発生部７より上流側に、固形物分離部９を備えた第一ガス流路６ａと並列に、第一ガス流路６ａとは別に除菌対象ガスが流れる第二ガス流路６ｂを設け、第二ガス流路６ｂに燃焼部２を備え、除菌対象ガスが第一ガス流路６ａを流れる第一状態、第二ガス流路６ｂを流れる第二状態で、それぞれ、マイクロプラズマ、燃焼熱で除菌可能に構成され、第二状態において、燃焼部２から排出される排ガスをオゾン分解触媒部８及びマイクロプラズマ発生部７に流して、オゾン分解触媒部８及びマイクロプラズマ発生部７を再生する再生運転を行う。
【解決手段】マイクロプラズマ発生部７を備え、マイクロプラズマ発生部７の除菌対象ガス流れ下流側にオゾン分解触媒部８を備え、マイクロプラズマ発生部７より上流側に、固形物分離部９を備えた第一ガス流路６ａと並列に、第一ガス流路６ａとは別に除菌対象ガスが流れる第二ガス流路６ｂを設け、第二ガス流路６ｂに燃焼部２を備え、除菌対象ガスが第一ガス流路６ａを流れる第一状態、第二ガス流路６ｂを流れる第二状態で、それぞれ、マイクロプラズマ、燃焼熱で除菌可能に構成され、第二状態において、燃焼部２から排出される排ガスをオゾン分解触媒部８及びマイクロプラズマ発生部７に流して、オゾン分解触媒部８及びマイクロプラズマ発生部７を再生する再生運転を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロプラズマ発生部を備え、当該マイクロプラズマ発生部の除菌対象ガス流れ下流側にオゾン分解触媒部を備えた除菌装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、除菌装置として、ストリーマ放電（特許文献１）、沿面放電（特許文献２、３）、グロー放電（特許文献４）、コロナ放電等の放電により、低温プラズマを発生させ、その低温プラズマの作用により、除菌を行うものが実用化されてきている。
【０００３】
また、このような技術では、低エネルギーで効率よくプラズマを発生させ、かつ、居室空間内の空気と接触させる必要があるため、微小空間内で前記沿面放電を効率よく行い、低温プラズマを発生させる、いわゆるマイクロプラズマを利用した除菌装置が研究されている（特許文献３）。
【０００４】
表面に誘電体膜が形成されるとともにプラズマ処理の対象となる流体が流通可能な貫通孔が厚み方向に複数形成された一対の電極板を、数十μｍ程度の間隔をあけて互いに略平行に配置されてなるプラズマ電極を備え、前記電極間に交流高電圧を印加することにより、電極間に放電プラズマを発生させ、放電プラズマにより生成した正イオンおよび負イオンを居室空間に送出し、これらのイオンが引き起こす化学反応により空気中の有害な化学物質や浮遊微生物を無害化すると考えられているものである。
【０００５】
しかし、空気などの流体をプラズマと接触させ処理するために十分な流通性を確保するためには、放電電極間のギャップを広くとる必要があり、このようにすると、大きな放電エネルギーが必要になる。一方、放電エネルギーを小さくするためには、前記ギャップを小さくする必要があるが、小さなギャップで前記流体とプラズマとの接触性を確保するためには、前記流体を流通させるときに非常に大きな圧力差損が生じ、そのための特段の圧入手段等が必要とされ、圧損と、放電エネルギーの低減をともに解決することが主な課題として、種々検討されている。
【０００６】
また、上述の放電技術によると、プラズマの発生とともに、前記電極間には不可避的にオゾンが発生することが知られている。上記電極において、オゾンが大量に発生すると、居室空間内にオゾンが漏洩し始め、前記居室空間内の人に悪影響を及ぼすおそれがあると考えられる。そこで、上記電極を備えたマイクロプラズマ発生部には、オゾン除去装置を設けるなどの対策が検討されている。
【０００７】
そのため、上記マイクロプラズマ発生用の電極は、構造が複雑化して、メンテナンス効率を度外視して設計される傾向にある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−３４６３３４号公報
【特許文献２】特開２００６−１２２５２１号公報
【特許文献３】特開２００９−０７８２６６号公報
【特許文献４】特開２００２−３３６３４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記電極を備えたマイクロプラズマ発生部に、居室空間内の空気を流通させると、前記電極周辺に前記居室空間内のダストが付着するなどして、前記マイクロプラズマ発生部のプラズマ発生効率が低下する場合があり、このような場合長期に渡って良好な運転状態を維持できない。
【００１０】
また、発生したオゾンが居室空間に放出されるのを防止するために、マイクロプラズマ発生部の下流側にオゾン分解触媒（例えばＭｎ触媒部）を設ける必要があるが、この種のオゾン分解触媒も、前記ダスト、その他の異物、化学物質等により経時劣化し、所定の寿命を設定してそのオゾン分解触媒を交換、再生する必要が生じる。
【００１１】
そこで、本願の目的は、長い時間に渡って除菌能力を維持できるマイクロプラズマ発生部、オゾン分解触媒部を備えた除菌装置を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
〔構成〕
上記目的を達成するための本発明の除菌装置の特徴構成は、マイクロプラズマ発生部を備え、除菌対象ガスが流れるガス流路の前記マイクロプラズマ発生部より上流側に、固形物分離部を備えるとともに、前記マイクロプラズマ発生部の下流側に、オゾン分解触媒部を備え、前記固形物分離部、マイクロプラズマ発生部及びオゾン分解触媒部が備えられる第一ガス流路と並列に、第一ガス流路とは別に前記除菌対象ガスが流れる第二ガス流路を設けるとともに、前記第二ガス流路に燃焼部を備え、前記除菌対象ガスが前記第一ガス流路を流れる第一状態、前記第二ガス流路を流れる第二状態で、それぞれ、マイクロプラズマ、燃焼熱で除菌可能に構成されるとともに、前記第二状態において、燃焼部から排出される排ガスを前記オゾン分解触媒部及び前記マイクロプラズマ発生部に流して、前記オゾン分解触媒部及び前記マイクロプラズマ発生部を再生する再生運転を可能に構成してある点にある。
【００１３】
〔作用効果〕
つまり、マイクロプラズマ発生部を備えるから、前記マイクロプラズマ発生部でプラズマが発生し、前記マイクロプラズマ発生部を流れる空気中に含まれる有害な化学物質や浮遊微生物を無害化することができる。
【００１４】
また、当該マイクロプラズマ発生部の除菌対象ガス流れ下流側にオゾン分解触媒部を備えるから、前記マイクロプラズマ発生部においてオゾンが発生したとしても、そのオゾンを前記オゾン分解触媒部で分解除去することができる。そのため、前記マイクロプラズマ発生部で発生したオゾンによる悪影響が居室空間に及ぶのを防止することができる。
【００１５】
ちなみに、前記オゾンは、オゾン分解触媒部で分解される際、活性酸素を発生しつつ酸素ガスとなるが、オゾンや活性酸素にも除菌能力があり、オゾン分解触媒部に達した空気中の有害な化学物質や浮遊微生物は、そのオゾン分解触媒部に達するまでの間にオゾンによっても分解され、かつ、オゾン分解処理部上でも活性酸素によってさらに分解除去されることになるので、効率的に空気中の有害な化学物質や浮遊微生物を無害化することができる。
【００１６】
ここで、除菌対象ガスが流れるガス流路の前記マイクロプラズマ発生部より上流側に、固形物分離部を備えるから、前記マイクロプラズマ発生部に流れる除菌対象ガス中に混入するダストその他の菌に比して大きな固形物を前記除菌対象ガスから除去して、前記マイクロプラズマ発生部に流入するのを防止することができる。
【００１７】
従って、除菌対象ガスを前記固形物分離部、マイクロプラズマ発生部及びオゾン分解触媒部が備えられる第一ガス流路に流通すると、その除菌対象ガスは、固形物分離部を介して、マイクロプラズマ発生部に達し、除菌対象ガス中の有害な化学物質や浮遊微生物を無害化するとともに、その際発生するオゾンを除去して、居室空間内を清浄化する空気清浄運転（第一状態）が可能となる。
【００１８】
また、前記第一ガス流路と並列に、第一ガス流路とは別に前記除菌対象ガスが流れる第二ガス流路を設けるとともに、前記第二ガス流路に燃焼部を備えると、前記第二ガス流路に除菌対象ガスを流通したときに、前記除菌対象ガスは、前記燃焼部において燃焼させられ、その除菌対象ガスに含まれる有害な化学物質や浮遊微生物を無害化する燃焼除菌運転（第二状態）ができる。
【００１９】
前記燃焼除菌運転における、燃焼部から排出される排ガスは、すでに除菌され、ダスト等も燃焼除去された高温のガスとなっている。そのため、前記排ガスを前記オゾン分解触媒部及び前記マイクロプラズマ発生部に流すと、前記オゾン分解触媒部及び前記マイクロプラズマ発生部を加熱し、これらに付着する有害な化学物質や浮遊微生物を加熱分解除去することができるとともに、逆洗することができ、再生する再生運転を行うことができる。
【００２０】
そのため、前記マイクロプラズマ発生部には汚れが蓄積されにくくなるとともに、汚れによるプラズマ発生効率の定価等の悪影響が生じにくい。その與、前記マイクロプラズマ発生部を長寿命で使用することができるようになり。メンテナンスに要する労力、費用を削減することができた。
【００２１】
〔構成〕
尚、前記固形物分離部としては、種々形態のものを採用することができるが、Ｕ字管部としてあると、好ましい。
【００２２】
〔作用効果〕
すなわち、Ｕ字管部は、単純な形状で、前記第一流路の圧損を増加させにくく、かつ、前記マイクロプラズマ発生部に流入して問題になるような固形部を効率良く分離除去することができる。また、Ｕ字管部は、構造的に単純であるのでメンテナンスが容易である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】除菌装置の概略図である。
【図２】除菌装置の除菌運転時の流路を示す図である。
【図３】除菌装置の暖房運転時の流路を示す図である。
【図４】除菌装置の暖房除菌運転時の流路を示す図である。
【図５】除菌装置の再生運転時の流路を示す図である。
【図６】マイクロプラズマ発生部の全体構成を示す模式図である。
【図７】マイクロプラズマ発生部の要部分解斜視図である。
【図８】マイクロプラズマ発生部の電極板の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下に、本発明の除菌装置として機能する暖房装置について説明する。
【００２５】
本発明にかかる暖房装置１は、図１に示すように、暖房装置本体１ａ内部に燃焼部２を備えるとともに、送風機３を備え、前記送風機３を駆動することにより、前記暖房装置本体１ａの吸気口４から吹出口５に通じる流路に除菌対象ガスとしての室内空気を流通させるガス流路６を設けて構成してある。
【００２６】
前記ガス流路６は２つの流路に分岐して設けられ、一方（第一ガス流路６ａ）を、前記燃焼部２によらず除菌対象ガスを除菌する除菌運転可能に構成し、他方（第二ガス流路６ｂ）を前記燃焼部の燃焼熱により除菌する暖房除菌運転可能に構成する。
【００２７】
前記第一ガス流路６ａは、前記吸気口４と前記吹出口５との間に後述のマイクロプラズマ発生部７を備え、そのマイクロプラズマ発生部７の除菌対象ガス流れ下流側に、後述のオゾン分解触媒部８を備え、除菌対象ガスが流れる第一ガス流路６ａの前記マイクロプラズマ発生部７より上流側に、Ｕ字管部からなる固形物分離部９を備える。これにより、前記第一流路６ａは、前記送風機３を駆動することにより、除菌対象ガスを吸気口４より取り入れ、固形物分離部９に通じてその除菌対象ガス中の固形物を分離した後、前記マイクロプラズマ発生部７に導き、そのマイクロプラズマ発生部７によって発生するマイクロプラズマにより前記マイクロプラズマ発生部７内に流通する空気を除菌するとともに、マイクロプラズマとともに発生するオゾンをオゾン分解触媒部８で分解除去し、前記送風機３に達し、吹出口５より排出される第一状態を実現する（図２参照）。
【００２８】
他方、第二ガス流路６ｂには、前記燃焼部２を備え、前記送風機３を駆動すると、前記吸気口４からの除菌対象ガスを燃焼部２に通じ、燃焼熱により加熱するとともに除菌し、前記送風機３に達した除菌対象ガスが、吹出口５より排出される第二状態を実現する（図３参照）。
【００２９】
即ち、図２に示す様に、燃焼部２を機能させず、前記送風機３を動作させると、第一状態のみを実現することができ、例えば、夏季にでも暖房なしに除菌運転を行うことができ、冬季には、図３に示すように、燃焼部２により暖房運転を行うことによって、前記燃焼部２の燃焼による除菌が行え、さらに、図４に示すように、燃焼部２で燃焼を行いつつ前記第一流路を開けて前記送風機３を動作させると、前記第一状態と第二状態を同時に実現し、第二流路６ｂに流通される除菌対象ガスを加熱しつつ除菌し、かつ、前記第一流路６ａに流通される除菌対象ガスをマイクロプラズマ発生部７で除菌した後、加熱除菌された第二流路６ｂの除菌対象ガスと混合し、適度な温度として吹出口５から温風として吹き出す暖房除菌運転を行うことができる。
【００３０】
また、前記第一流路６ａの前記吸気口４および前記吹出口５には、開閉部材（順に第一、第二開閉部材１０ａ．１０ｂとする）が設けられ、前記第一流路６ａの前記マイクロプラズマ発生部７と前記固形物分離部９との間には、マイクロプラズマ発生部７の上流側のガスを暖房装置本体１ａ外部に逃す逃し流路６ｃを設けるとともに、逃し流路開閉部材１０ｃを設けてある（図１ａ参照）。
【００３１】
上記各開閉部材１０ａ，１０ｂ，１０ｃを操作すると、図１ｂに示すように、吹出口および第一流路６ａの吸気口４を封鎖した状態でかつ前記前記逃し流路６ｃを逃し流路開閉部材１０ｃにより開状態として前記逃し流路６ｃを流通状態にすることができる。この状態では、前記第二流路６ｂに流入した除菌対象ガスは、送風機３に導かれ燃焼部２を通って前記第一流路６ａに逆流する構成となる。前記第一流路６ａに逆流した除菌対象ガスは、前記オゾン分解触媒部８、マイクロプラズマ発生部７を順に経由して前記逃し流路６ｃから暖房装置本体１ａ外部に排出される。そのため、第二流路６ｂから第一流路６ａを逆流し逃し流路６ｃに至る上記流路（図１ｂ参照）を構成した状態で、前記燃焼部２および前記送風機３を動作させると、前記除菌対象ガスは前記燃焼部２で加熱除菌された後、前記オゾン分解触媒部８、マイクロプラズマ発生部７を順に逆洗して再生する再生運転を行うことができる（図５参照）。尚、再生運転の際、前記逃し流路６ｃに流通するガスは、前記固形物分離部９を経由することなく暖房装置本体１ａの外部に導くことができるので、前記第一流路にガスを逆流させる構成であっても、圧損は低く抑えられている。
【００３２】
そのため、前記オゾン分解触媒部８、マイクロプラズマ発生部７を目詰まりさせにくくして、長寿命に使用することができるようになった。
【００３３】
〔燃焼部〕
前記燃焼部２は、前記暖房装置本体１ａ内部に、上部が開口して前記第二流路６ｂに連通する燃焼室２０を仕切って形成するとともに、前記燃焼室２０内にガスバーナ２１を設けて構成される。前記ガスバーナ２１にはガス管、燃焼用空気供給部（図示省略）等が接続される。
【００３４】
暖房装置１の運転が開始されると、送風機３が駆動され、室内の空気が吸引口から取り込まれる。ガスバーナ２１は、ガス管から供給される燃料を燃焼用空気と混合し、点火されて燃焼を開始する。ここで、加熱される除菌対象ガスは約８００℃に達し、加熱されると同時に除菌される。この除菌されたガスは、（予備希釈された後）（希釈ガスが第一流路を必ず通ることとしなければ、予備希釈用の流路を設けることも可能であると考えますが、現状設けておりません。）前記第一流路６ａからのガスと混合され、適温（約２００℃）に希釈され、吹出口から排出される構成となる。
【００３５】
〔マイクロプラズマ発生部〕
マイクロプラズマ発生部７は、図６に示すように、第一流路６ａを横断して互いに略平行に配置される一対の電極板７０と、電極板７０にプラズマ発生用の電圧を印加する高周波電源７１とを備えて構成されるとともに、一対の電極板７０の夫々に、除菌対象の流体である空気が通過可能な貫通孔７０ａを電極板７０の厚み方向に形成して構成されている。また、電極板７０の表面には誘電体膜が形成されている。高周波電源７１と一対の電極板７０のそれぞれとは電気配線により電気的に接続されている。そして、一対の電極板７０間に高周波電源７１から交流電圧を印加することで、一対の電極板７０間にストリーマ形式の誘電体バリア放電を生起させ、マイクロプラズマを生成することができる。このマイクロプラズマにより生成された高速電子、各種活性ラジカル（Ｎ*，Ｏ*，ＯＨ*等）、強電界、紫外線が、一対の電極板７０に形成された貫通孔７０ａを上流側から下流側へ向かって通過する空気を除菌する。
【００３６】
電極板７０は、大気圧中でマイクロプラズマを発生させるための電極として用いるため、高温での耐酸化性を有する各種のステンレス鋼で形成されたものを用いるのが好ましい。このようなステンレス鋼としては、例えば、マルテンサイト系ステンレス鋼（martensitic stainless steels）、フェライト系ステンレス鋼（ferritic stainless steels）、
オーステナイト系ステンレス鋼（austenitic stainless steels）、オーステナイト・フ
ェライト系ステンレス鋼（austenitic-ferritic stainless steels）、析出硬化系ステンレス鋼（precipitation hardening stainless steels）等がある。なお、ステンレス鋼以外の金属を用いて電極板７０を形成しても良い。
【００３７】
図６から図８に示すように、電極板７０には空気が通過可能な貫通孔７０ａが厚み方向に複数形成されている。ここでは、貫通孔７０ａは、断面形状が円形であり、図８に示すように、平面視で六方格子（三角格子、６０度千鳥）状に配置されている。複数の貫通孔７０ａは同一の孔径φを有しており、貫通孔７０ａ間に位置する電極板部分に関し、隣接して配置される貫通孔７０ａ間の最小離間長さｓは、貫通孔７０ａによらず一定の値となっている。なお、複数の貫通孔７０ａの孔径φが同一でなく、孔径φが所定の範囲内で分布する構成としても好適である。また、複数の貫通孔７０ａの配置は六方格子状の配置に限られるものではなく、例えば、複数の貫通孔７０ａを正方格子状に配置したり、不規則に配置しても良い。
【００３８】
ここで、電極板７０の板厚ｔ（図８参照）は、１ｍｍ以上とするのが好ましい。電極板７０の厚みｔが１ｍｍ未満の場合、電極板７０の縁部近傍で両電極板間にわたって直接放電が発生するおそれがあるが、電極板７０の板厚ｔを１ｍｍ以上に設定することで、電極板７０の縁部近傍で両電極板間にわたって直接放電が発生することを抑制することができる。結果、一対の電極板７０間に安定してマイクロプラズマを発生させることができる。なお、電極板７０の板厚ｔの上限値は、製造コストの抑制や製造工程の簡素化の観点から定めたり、電極板７０に形成する貫通孔７０ａの孔径φに基づいて定めると好適である。一般的に、板厚ｔより小さい孔径φの貫通孔７０ａを電極板７０に形成するのは、製造工程を簡素化するという観点から望ましくない。そのため、電極板７０の板厚ｔは、貫通孔７０ａの孔径φと同じ値としたり、貫通孔７０ａの孔径φより小さな値とすることが好ましく、電極板７０の板厚ｔの上限値としては、例えば、１．５ｍｍ、２ｍｍ、或いは３ｍｍ程度とすることができる。なお、当然ながら、本発明は、電極板７０の板厚ｔが１ｍｍ以上である構成に限定されるものではなく、厚さｔが１ｍｍ未満の電極板７０を備えてマイクロプラズマ発生部７を構成してもよい。
【００３９】
また、電極板７０に形成される貫通孔７０ａの孔径φは、１．５ｍｍ以上３ｍｍ以下とするのが好ましい。貫通孔７０ａの孔径φが１．５ｍｍ未満となると、電極板７０の製造コストの上昇や、除菌対象の流体を貫通孔７０ａに流通させる際の圧力損失の上昇を招来するおそれがある。そこで、上記のように貫通孔７０ａの孔径φを１．５ｍｍ以上とすることで、電極板７０に貫通孔７０ａを安定的に穿孔でき、製造コストの上昇を抑制することができる。また、圧力損失の上昇も抑制することができる。また、貫通孔７０ａの孔径φが３ｍｍを超えると、除菌対象の流体がマイクロプラズマにより処理されずに電極板７０に形成された貫通孔７０ａを通過する割合が高くなり、除菌性能が低下するおそれがある。そこで、貫通孔７０ａの孔径φを３ｍｍ以下とすることで、除菌対象の空気がマイクロプラズマにより処理されずに電極板７０に形成された貫通孔７０ａを通過することが抑制され、除菌率の向上を図ることができる。なお、貫通孔７０ａの孔径φの上限値を３ｍｍに替えて２ｍｍとすると更に好ましい。また、当然ながら、本発明は、貫通孔７０ａの孔径φが１．５ｍｍ以上３ｍｍ以下である構成に限定されるものではなく、貫通孔７０ａの孔径φを１．５ｍｍ未満としたり３ｍｍより大きな値としてもよい。
【００４０】
マイクロプラズマ発生部７は、一対の電極板７０間に誘電体バリア放電を生起させマイクロプラズマを発生させる。そのため、一対の電極板７０の互いに対向する面のうち少なくとも一方の面には誘電体膜（図示せず）を形成することになる。そこで、電極板７０に隣接して配設される貫通孔７０ａ間に位置する電極板７０部分に関し、隣接して配設される貫通孔７０ａ間の最小離間長さｓ（図８参照）は、少なくとも１ｍｍとするのが好ましい。最小離間長さｓが１ｍｍ未満の場合、電極板７０の他方の電極板７０に対向する面の面積が小さくなり、電極板７０の表面に形成した誘電体膜が剥離しやすくなるおそれがある。しかし、上記のように最小離間長さｓを設定することで、誘電体膜を形成する面の面積を十分に確保することができ、電極板７０の表面に形成した誘電体膜が剥離することが抑制され、一対の電極板７０間にマイクロプラズマを安定して発生させることができる。一方、最小離間長さｓが大きくなるにつれて除菌対象の空気を貫通孔７０ａに流通させる際の圧力損失が大きくなるため、最小離間長さｓの上限値は、許容できる圧力損失の大きさに応じて定めると好適である。例えば、最小離間長さｓの上限値は、１．５ｍｍや２ｍｍ程度とすることができる。なお、当然ながら、本発明は、最小離間長さｓが１ｍｍ以上である構成に限定されるものではなく、最小離間長さｓが１ｍｍ未満となる構成としてもよい。
【００４１】
先にも述べたように、電極板７０の表面には誘電体膜が形成されている。一対の電極板７０間には、誘電体バリア放電を生起させるため、一対の電極板７０の互いに対向する面のうち少なくとも一方の面或いは双方の面には誘電体膜を形成することとなる。また、これらの面に加え、貫通孔７０ａの内周面にも誘電体膜を形成する構成としてもよい。このように誘電体膜を形成することで、一対の電極板７０間に安定してマイクロプラズマを発生させることができる。誘電体膜の膜厚は、例えば、５０μｍ以上５００μｍ以下とすることが好ましい。また、誘電体膜は、例えば、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＭｇＯ、ＺｒＯ2、Ｙ2Ｏ3、ＰｂＺｒＯ3−ＰｂＴｉＯ3、ＢａＴｉＯ3、ＴｉＯ2、ＺｎＯ等や、これらの複合酸化物により構成することができる。
【００４２】
また、一対の電極板７０は、電極板７０の周縁部に沿う形状の円環状のスペーサ（図示せず）を間に挟持した状態で互いに固定されている。このスペーサは一様の厚みを有しており、一対の電極板７０は互いに略平行になるように配置される。よって、一対の電極板７０間に形成される空隙の板面に直交する方向の長さｄ（図６参照）は、このスペーサの厚みにより概ね定められる。一対の電極板７０をこのように配設することで、一対の電極板７０間に形成される空隙を板面に沿う方向において略均一にすることができ、誘電体バリア放電を均一に安定して発生させることが可能となっている。スペーサの厚みは、例えば、３０μｍ以下の値から選択することができる。この時、上記の長さｄも３０μｍ以下となり、一対の電極板７０間に印加する交流電圧の波高値を１０００Ｖ程度と比較的低い値としても、マイクロプラズマを発生させることができる。この場合、一対の電極板間に波高値が１０００Ｖ以上の交流電圧が印加される構成とすると好適である。このようなスペーサは、例えば、ポリエチレン樹脂、テフロン（登録商標）樹脂等の合成樹脂等の絶縁材料により形成することができる。
【００４３】
なお、一対の電極板７０の互いに対向する面の双方に誘電体膜が形成され、当該誘電体膜が電極板７０の板面に直交する方向（厚み方向）に凹凸（例えば、５μｍ以上５０μｍ以下の高低差を有する凹凸）を有する場合には、上記のスペーサを介さずに一対の電極板７０を積層するように互いに固定する構成としても好適である。この場合、上記の凹凸により形成される間隙において誘電体バリア放電が生じるため、一対の電極板７０間にマイクロプラズマを発生させることができる。
【００４４】
なお、一対の電極板７０は同じ構成のものであり、一対の電極板７０は、板面に直交する方向からみて、双方の電極板７０に形成された貫通孔７０ａ同士が全体として互いに重なり合うように円周方向に位置決めされ、互いに固定されている。そのため、図６に示すように、除菌対象の空気は貫通孔７０ａの間を通過することができ、除菌対象の空気の流れを大きく阻害することなく一対の電極板７０を厚さ方向に近接して配置することができる。その結果、マイクロプラズマを発生させるために一対の電極板７０間に印加することが必要となる電圧の大きさを低く抑えることができ、少ない消費電力で効率的にマイクロプラズマ発生部７にマイクロプラズマを発生させることが可能な構成となっている。なお、当然ながら、一対の電極板７０を、板面に直交する方向からみて、双方の電極板７０に形成された貫通孔７０ａ同士の一部のみが互いに重なり合うように円周方向に位置決めしたり、一対の電極板７０を異なる構成の２枚の電極板７０により構成してもよい。
【００４５】
〔オゾン分解触媒部〕
オゾン分解触媒部８は、オゾン分解触媒フィルタを備えて構成されている。オゾン分解触媒フィルタは、例えば、二酸化マンガン、酸化ニッケル、四三酸化鉄、酸化銅、炭酸コバルト、炭酸ニッケル、及び炭酸銅の何れか一種又は複数種の組み合わせからなるオゾン分解触媒と、ハニカム状に構成された触媒担持用の構造体とから構成される。そして、マイクロプラズマ発生部７によりマイクロプラズマが形成される状態で、電極板７０に形成された貫通孔７０ａを通過した除菌対象の空気がオゾン分解触媒部８の配設箇所を通過するように構成されている。具体的には、除菌対象の空気は、オゾン分解触媒フィルタを通過するように構成されている。なお、このようなオゾン分解触媒フィルタの構成は公知であるため、ここでは詳細な説明は省く。
【００４６】
前記マイクロプラズマ発生部７において、一定の除菌効果が得られる程度の電圧を一対の電極板７０間に印加すると、一対の電極板７０間に発生するマイクロプラズマにより環境上の観点から無視できない程度の濃度のオゾンが生成されるが、マイクロプラズマにより発生したオゾンは、貫通孔７０ａを通過した除菌対象の空気とともにオゾン分解触媒部８に導かれる。
【００４７】
オゾン分解触媒部８に導かれたオゾンは、上記のオゾン分解触媒フィルタにより無害な酸素分子に変化するため、オゾンが除菌部８の下流に流出することが抑制されている。しかも、オゾンは酸素分子に変化する過程で酸素原子として存在するため、オゾン分解触媒部８に導かれた空気は、当該酸素原子によっても除菌される。そのため、オゾン分解触媒部８を設けることで、マイクロプラズマを用いて流体の除菌を行う際にオゾンが発生するという課題を解決できるとともに、空気の除菌効果を高めることも可能となっている。
【００４８】
〔その他〕
尚、前記燃焼部２の燃焼制御、送風機３，オゾン分解触媒部８、マイクロプラズマ発生部７の動作制御、ならびに、前記第一、第二開閉部材１０ａ，１０ｂおよび逃し流路開閉部材１０ｃの開閉制御等の運転制御は前記暖房装置本体１ａ内部に設けられる制御部１１
から一括して行われるものとする。また、除菌暖房運転中に吹出口５から排出されるガスの温度は、燃焼部２で加熱された第一流路６ａのガスと、加熱されていない第二流路６ｂのガスとの混合により調節され、この際、前記第一開閉部材１０ａの開度調整が行われる。
【００４９】
また、前記再生運転は、前記マイクロプラズマ発生部７の汚れが所定レベルに達したと考えられる時期に、冬季の暖房除菌運転停止後や、冬季以外の夜間に１時間程度行うことにより、マイクロプラズマ発生部７およびオゾン分解触媒部８の再生が可能となる。前記汚れが所定レベルに達したと考えられる時期は、暖房除菌運転や除菌運転の経過時間で判断しても良いし、汚れを光学的に検知するセンサに基づいて判断しても良く、前記制御部１１に設けられる種々判定機構により判断される。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明の除菌装置によると、マイクロプラズマ発生部を長期にわたって性状に保つことができるので、長寿命の除菌装置として使用することができる。
【符号の説明】
【００５１】
２ 燃焼部
６ａ 第一ガス流路
６ｂ 第二ガス流路
７ マイクロプラズマ発生部
８ オゾン分解触媒部
９ 固形物分離部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロプラズマ発生部を備え、当該マイクロプラズマ発生部の除菌対象ガス流れ下流側にオゾン分解触媒部を備えた除菌装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、除菌装置として、ストリーマ放電（特許文献１）、沿面放電（特許文献２、３）、グロー放電（特許文献４）、コロナ放電等の放電により、低温プラズマを発生させ、その低温プラズマの作用により、除菌を行うものが実用化されてきている。
【０００３】
また、このような技術では、低エネルギーで効率よくプラズマを発生させ、かつ、居室空間内の空気と接触させる必要があるため、微小空間内で前記沿面放電を効率よく行い、低温プラズマを発生させる、いわゆるマイクロプラズマを利用した除菌装置が研究されている（特許文献３）。
【０００４】
表面に誘電体膜が形成されるとともにプラズマ処理の対象となる流体が流通可能な貫通孔が厚み方向に複数形成された一対の電極板を、数十μｍ程度の間隔をあけて互いに略平行に配置されてなるプラズマ電極を備え、前記電極間に交流高電圧を印加することにより、電極間に放電プラズマを発生させ、放電プラズマにより生成した正イオンおよび負イオンを居室空間に送出し、これらのイオンが引き起こす化学反応により空気中の有害な化学物質や浮遊微生物を無害化すると考えられているものである。
【０００５】
しかし、空気などの流体をプラズマと接触させ処理するために十分な流通性を確保するためには、放電電極間のギャップを広くとる必要があり、このようにすると、大きな放電エネルギーが必要になる。一方、放電エネルギーを小さくするためには、前記ギャップを小さくする必要があるが、小さなギャップで前記流体とプラズマとの接触性を確保するためには、前記流体を流通させるときに非常に大きな圧力差損が生じ、そのための特段の圧入手段等が必要とされ、圧損と、放電エネルギーの低減をともに解決することが主な課題として、種々検討されている。
【０００６】
また、上述の放電技術によると、プラズマの発生とともに、前記電極間には不可避的にオゾンが発生することが知られている。上記電極において、オゾンが大量に発生すると、居室空間内にオゾンが漏洩し始め、前記居室空間内の人に悪影響を及ぼすおそれがあると考えられる。そこで、上記電極を備えたマイクロプラズマ発生部には、オゾン除去装置を設けるなどの対策が検討されている。
【０００７】
そのため、上記マイクロプラズマ発生用の電極は、構造が複雑化して、メンテナンス効率を度外視して設計される傾向にある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−３４６３３４号公報
【特許文献２】特開２００６−１２２５２１号公報
【特許文献３】特開２００９−０７８２６６号公報
【特許文献４】特開２００２−３３６３４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記電極を備えたマイクロプラズマ発生部に、居室空間内の空気を流通させると、前記電極周辺に前記居室空間内のダストが付着するなどして、前記マイクロプラズマ発生部のプラズマ発生効率が低下する場合があり、このような場合長期に渡って良好な運転状態を維持できない。
【００１０】
また、発生したオゾンが居室空間に放出されるのを防止するために、マイクロプラズマ発生部の下流側にオゾン分解触媒（例えばＭｎ触媒部）を設ける必要があるが、この種のオゾン分解触媒も、前記ダスト、その他の異物、化学物質等により経時劣化し、所定の寿命を設定してそのオゾン分解触媒を交換、再生する必要が生じる。
【００１１】
そこで、本願の目的は、長い時間に渡って除菌能力を維持できるマイクロプラズマ発生部、オゾン分解触媒部を備えた除菌装置を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
〔構成〕
上記目的を達成するための本発明の除菌装置の特徴構成は、マイクロプラズマ発生部を備え、除菌対象ガスが流れるガス流路の前記マイクロプラズマ発生部より上流側に、固形物分離部を備えるとともに、前記マイクロプラズマ発生部の下流側に、オゾン分解触媒部を備え、前記固形物分離部、マイクロプラズマ発生部及びオゾン分解触媒部が備えられる第一ガス流路と並列に、第一ガス流路とは別に前記除菌対象ガスが流れる第二ガス流路を設けるとともに、前記第二ガス流路に燃焼部を備え、前記除菌対象ガスが前記第一ガス流路を流れる第一状態、前記第二ガス流路を流れる第二状態で、それぞれ、マイクロプラズマ、燃焼熱で除菌可能に構成されるとともに、前記第二状態において、燃焼部から排出される排ガスを前記オゾン分解触媒部及び前記マイクロプラズマ発生部に流して、前記オゾン分解触媒部及び前記マイクロプラズマ発生部を再生する再生運転を可能に構成してある点にある。
【００１３】
〔作用効果〕
つまり、マイクロプラズマ発生部を備えるから、前記マイクロプラズマ発生部でプラズマが発生し、前記マイクロプラズマ発生部を流れる空気中に含まれる有害な化学物質や浮遊微生物を無害化することができる。
【００１４】
また、当該マイクロプラズマ発生部の除菌対象ガス流れ下流側にオゾン分解触媒部を備えるから、前記マイクロプラズマ発生部においてオゾンが発生したとしても、そのオゾンを前記オゾン分解触媒部で分解除去することができる。そのため、前記マイクロプラズマ発生部で発生したオゾンによる悪影響が居室空間に及ぶのを防止することができる。
【００１５】
ちなみに、前記オゾンは、オゾン分解触媒部で分解される際、活性酸素を発生しつつ酸素ガスとなるが、オゾンや活性酸素にも除菌能力があり、オゾン分解触媒部に達した空気中の有害な化学物質や浮遊微生物は、そのオゾン分解触媒部に達するまでの間にオゾンによっても分解され、かつ、オゾン分解処理部上でも活性酸素によってさらに分解除去されることになるので、効率的に空気中の有害な化学物質や浮遊微生物を無害化することができる。
【００１６】
ここで、除菌対象ガスが流れるガス流路の前記マイクロプラズマ発生部より上流側に、固形物分離部を備えるから、前記マイクロプラズマ発生部に流れる除菌対象ガス中に混入するダストその他の菌に比して大きな固形物を前記除菌対象ガスから除去して、前記マイクロプラズマ発生部に流入するのを防止することができる。
【００１７】
従って、除菌対象ガスを前記固形物分離部、マイクロプラズマ発生部及びオゾン分解触媒部が備えられる第一ガス流路に流通すると、その除菌対象ガスは、固形物分離部を介して、マイクロプラズマ発生部に達し、除菌対象ガス中の有害な化学物質や浮遊微生物を無害化するとともに、その際発生するオゾンを除去して、居室空間内を清浄化する空気清浄運転（第一状態）が可能となる。
【００１８】
また、前記第一ガス流路と並列に、第一ガス流路とは別に前記除菌対象ガスが流れる第二ガス流路を設けるとともに、前記第二ガス流路に燃焼部を備えると、前記第二ガス流路に除菌対象ガスを流通したときに、前記除菌対象ガスは、前記燃焼部において燃焼させられ、その除菌対象ガスに含まれる有害な化学物質や浮遊微生物を無害化する燃焼除菌運転（第二状態）ができる。
【００１９】
前記燃焼除菌運転における、燃焼部から排出される排ガスは、すでに除菌され、ダスト等も燃焼除去された高温のガスとなっている。そのため、前記排ガスを前記オゾン分解触媒部及び前記マイクロプラズマ発生部に流すと、前記オゾン分解触媒部及び前記マイクロプラズマ発生部を加熱し、これらに付着する有害な化学物質や浮遊微生物を加熱分解除去することができるとともに、逆洗することができ、再生する再生運転を行うことができる。
【００２０】
そのため、前記マイクロプラズマ発生部には汚れが蓄積されにくくなるとともに、汚れによるプラズマ発生効率の定価等の悪影響が生じにくい。その與、前記マイクロプラズマ発生部を長寿命で使用することができるようになり。メンテナンスに要する労力、費用を削減することができた。
【００２１】
〔構成〕
尚、前記固形物分離部としては、種々形態のものを採用することができるが、Ｕ字管部としてあると、好ましい。
【００２２】
〔作用効果〕
すなわち、Ｕ字管部は、単純な形状で、前記第一流路の圧損を増加させにくく、かつ、前記マイクロプラズマ発生部に流入して問題になるような固形部を効率良く分離除去することができる。また、Ｕ字管部は、構造的に単純であるのでメンテナンスが容易である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】除菌装置の概略図である。
【図２】除菌装置の除菌運転時の流路を示す図である。
【図３】除菌装置の暖房運転時の流路を示す図である。
【図４】除菌装置の暖房除菌運転時の流路を示す図である。
【図５】除菌装置の再生運転時の流路を示す図である。
【図６】マイクロプラズマ発生部の全体構成を示す模式図である。
【図７】マイクロプラズマ発生部の要部分解斜視図である。
【図８】マイクロプラズマ発生部の電極板の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下に、本発明の除菌装置として機能する暖房装置について説明する。
【００２５】
本発明にかかる暖房装置１は、図１に示すように、暖房装置本体１ａ内部に燃焼部２を備えるとともに、送風機３を備え、前記送風機３を駆動することにより、前記暖房装置本体１ａの吸気口４から吹出口５に通じる流路に除菌対象ガスとしての室内空気を流通させるガス流路６を設けて構成してある。
【００２６】
前記ガス流路６は２つの流路に分岐して設けられ、一方（第一ガス流路６ａ）を、前記燃焼部２によらず除菌対象ガスを除菌する除菌運転可能に構成し、他方（第二ガス流路６ｂ）を前記燃焼部の燃焼熱により除菌する暖房除菌運転可能に構成する。
【００２７】
前記第一ガス流路６ａは、前記吸気口４と前記吹出口５との間に後述のマイクロプラズマ発生部７を備え、そのマイクロプラズマ発生部７の除菌対象ガス流れ下流側に、後述のオゾン分解触媒部８を備え、除菌対象ガスが流れる第一ガス流路６ａの前記マイクロプラズマ発生部７より上流側に、Ｕ字管部からなる固形物分離部９を備える。これにより、前記第一流路６ａは、前記送風機３を駆動することにより、除菌対象ガスを吸気口４より取り入れ、固形物分離部９に通じてその除菌対象ガス中の固形物を分離した後、前記マイクロプラズマ発生部７に導き、そのマイクロプラズマ発生部７によって発生するマイクロプラズマにより前記マイクロプラズマ発生部７内に流通する空気を除菌するとともに、マイクロプラズマとともに発生するオゾンをオゾン分解触媒部８で分解除去し、前記送風機３に達し、吹出口５より排出される第一状態を実現する（図２参照）。
【００２８】
他方、第二ガス流路６ｂには、前記燃焼部２を備え、前記送風機３を駆動すると、前記吸気口４からの除菌対象ガスを燃焼部２に通じ、燃焼熱により加熱するとともに除菌し、前記送風機３に達した除菌対象ガスが、吹出口５より排出される第二状態を実現する（図３参照）。
【００２９】
即ち、図２に示す様に、燃焼部２を機能させず、前記送風機３を動作させると、第一状態のみを実現することができ、例えば、夏季にでも暖房なしに除菌運転を行うことができ、冬季には、図３に示すように、燃焼部２により暖房運転を行うことによって、前記燃焼部２の燃焼による除菌が行え、さらに、図４に示すように、燃焼部２で燃焼を行いつつ前記第一流路を開けて前記送風機３を動作させると、前記第一状態と第二状態を同時に実現し、第二流路６ｂに流通される除菌対象ガスを加熱しつつ除菌し、かつ、前記第一流路６ａに流通される除菌対象ガスをマイクロプラズマ発生部７で除菌した後、加熱除菌された第二流路６ｂの除菌対象ガスと混合し、適度な温度として吹出口５から温風として吹き出す暖房除菌運転を行うことができる。
【００３０】
また、前記第一流路６ａの前記吸気口４および前記吹出口５には、開閉部材（順に第一、第二開閉部材１０ａ．１０ｂとする）が設けられ、前記第一流路６ａの前記マイクロプラズマ発生部７と前記固形物分離部９との間には、マイクロプラズマ発生部７の上流側のガスを暖房装置本体１ａ外部に逃す逃し流路６ｃを設けるとともに、逃し流路開閉部材１０ｃを設けてある（図１ａ参照）。
【００３１】
上記各開閉部材１０ａ，１０ｂ，１０ｃを操作すると、図１ｂに示すように、吹出口および第一流路６ａの吸気口４を封鎖した状態でかつ前記前記逃し流路６ｃを逃し流路開閉部材１０ｃにより開状態として前記逃し流路６ｃを流通状態にすることができる。この状態では、前記第二流路６ｂに流入した除菌対象ガスは、送風機３に導かれ燃焼部２を通って前記第一流路６ａに逆流する構成となる。前記第一流路６ａに逆流した除菌対象ガスは、前記オゾン分解触媒部８、マイクロプラズマ発生部７を順に経由して前記逃し流路６ｃから暖房装置本体１ａ外部に排出される。そのため、第二流路６ｂから第一流路６ａを逆流し逃し流路６ｃに至る上記流路（図１ｂ参照）を構成した状態で、前記燃焼部２および前記送風機３を動作させると、前記除菌対象ガスは前記燃焼部２で加熱除菌された後、前記オゾン分解触媒部８、マイクロプラズマ発生部７を順に逆洗して再生する再生運転を行うことができる（図５参照）。尚、再生運転の際、前記逃し流路６ｃに流通するガスは、前記固形物分離部９を経由することなく暖房装置本体１ａの外部に導くことができるので、前記第一流路にガスを逆流させる構成であっても、圧損は低く抑えられている。
【００３２】
そのため、前記オゾン分解触媒部８、マイクロプラズマ発生部７を目詰まりさせにくくして、長寿命に使用することができるようになった。
【００３３】
〔燃焼部〕
前記燃焼部２は、前記暖房装置本体１ａ内部に、上部が開口して前記第二流路６ｂに連通する燃焼室２０を仕切って形成するとともに、前記燃焼室２０内にガスバーナ２１を設けて構成される。前記ガスバーナ２１にはガス管、燃焼用空気供給部（図示省略）等が接続される。
【００３４】
暖房装置１の運転が開始されると、送風機３が駆動され、室内の空気が吸引口から取り込まれる。ガスバーナ２１は、ガス管から供給される燃料を燃焼用空気と混合し、点火されて燃焼を開始する。ここで、加熱される除菌対象ガスは約８００℃に達し、加熱されると同時に除菌される。この除菌されたガスは、（予備希釈された後）（希釈ガスが第一流路を必ず通ることとしなければ、予備希釈用の流路を設けることも可能であると考えますが、現状設けておりません。）前記第一流路６ａからのガスと混合され、適温（約２００℃）に希釈され、吹出口から排出される構成となる。
【００３５】
〔マイクロプラズマ発生部〕
マイクロプラズマ発生部７は、図６に示すように、第一流路６ａを横断して互いに略平行に配置される一対の電極板７０と、電極板７０にプラズマ発生用の電圧を印加する高周波電源７１とを備えて構成されるとともに、一対の電極板７０の夫々に、除菌対象の流体である空気が通過可能な貫通孔７０ａを電極板７０の厚み方向に形成して構成されている。また、電極板７０の表面には誘電体膜が形成されている。高周波電源７１と一対の電極板７０のそれぞれとは電気配線により電気的に接続されている。そして、一対の電極板７０間に高周波電源７１から交流電圧を印加することで、一対の電極板７０間にストリーマ形式の誘電体バリア放電を生起させ、マイクロプラズマを生成することができる。このマイクロプラズマにより生成された高速電子、各種活性ラジカル（Ｎ*，Ｏ*，ＯＨ*等）、強電界、紫外線が、一対の電極板７０に形成された貫通孔７０ａを上流側から下流側へ向かって通過する空気を除菌する。
【００３６】
電極板７０は、大気圧中でマイクロプラズマを発生させるための電極として用いるため、高温での耐酸化性を有する各種のステンレス鋼で形成されたものを用いるのが好ましい。このようなステンレス鋼としては、例えば、マルテンサイト系ステンレス鋼（martensitic stainless steels）、フェライト系ステンレス鋼（ferritic stainless steels）、
オーステナイト系ステンレス鋼（austenitic stainless steels）、オーステナイト・フ
ェライト系ステンレス鋼（austenitic-ferritic stainless steels）、析出硬化系ステンレス鋼（precipitation hardening stainless steels）等がある。なお、ステンレス鋼以外の金属を用いて電極板７０を形成しても良い。
【００３７】
図６から図８に示すように、電極板７０には空気が通過可能な貫通孔７０ａが厚み方向に複数形成されている。ここでは、貫通孔７０ａは、断面形状が円形であり、図８に示すように、平面視で六方格子（三角格子、６０度千鳥）状に配置されている。複数の貫通孔７０ａは同一の孔径φを有しており、貫通孔７０ａ間に位置する電極板部分に関し、隣接して配置される貫通孔７０ａ間の最小離間長さｓは、貫通孔７０ａによらず一定の値となっている。なお、複数の貫通孔７０ａの孔径φが同一でなく、孔径φが所定の範囲内で分布する構成としても好適である。また、複数の貫通孔７０ａの配置は六方格子状の配置に限られるものではなく、例えば、複数の貫通孔７０ａを正方格子状に配置したり、不規則に配置しても良い。
【００３８】
ここで、電極板７０の板厚ｔ（図８参照）は、１ｍｍ以上とするのが好ましい。電極板７０の厚みｔが１ｍｍ未満の場合、電極板７０の縁部近傍で両電極板間にわたって直接放電が発生するおそれがあるが、電極板７０の板厚ｔを１ｍｍ以上に設定することで、電極板７０の縁部近傍で両電極板間にわたって直接放電が発生することを抑制することができる。結果、一対の電極板７０間に安定してマイクロプラズマを発生させることができる。なお、電極板７０の板厚ｔの上限値は、製造コストの抑制や製造工程の簡素化の観点から定めたり、電極板７０に形成する貫通孔７０ａの孔径φに基づいて定めると好適である。一般的に、板厚ｔより小さい孔径φの貫通孔７０ａを電極板７０に形成するのは、製造工程を簡素化するという観点から望ましくない。そのため、電極板７０の板厚ｔは、貫通孔７０ａの孔径φと同じ値としたり、貫通孔７０ａの孔径φより小さな値とすることが好ましく、電極板７０の板厚ｔの上限値としては、例えば、１．５ｍｍ、２ｍｍ、或いは３ｍｍ程度とすることができる。なお、当然ながら、本発明は、電極板７０の板厚ｔが１ｍｍ以上である構成に限定されるものではなく、厚さｔが１ｍｍ未満の電極板７０を備えてマイクロプラズマ発生部７を構成してもよい。
【００３９】
また、電極板７０に形成される貫通孔７０ａの孔径φは、１．５ｍｍ以上３ｍｍ以下とするのが好ましい。貫通孔７０ａの孔径φが１．５ｍｍ未満となると、電極板７０の製造コストの上昇や、除菌対象の流体を貫通孔７０ａに流通させる際の圧力損失の上昇を招来するおそれがある。そこで、上記のように貫通孔７０ａの孔径φを１．５ｍｍ以上とすることで、電極板７０に貫通孔７０ａを安定的に穿孔でき、製造コストの上昇を抑制することができる。また、圧力損失の上昇も抑制することができる。また、貫通孔７０ａの孔径φが３ｍｍを超えると、除菌対象の流体がマイクロプラズマにより処理されずに電極板７０に形成された貫通孔７０ａを通過する割合が高くなり、除菌性能が低下するおそれがある。そこで、貫通孔７０ａの孔径φを３ｍｍ以下とすることで、除菌対象の空気がマイクロプラズマにより処理されずに電極板７０に形成された貫通孔７０ａを通過することが抑制され、除菌率の向上を図ることができる。なお、貫通孔７０ａの孔径φの上限値を３ｍｍに替えて２ｍｍとすると更に好ましい。また、当然ながら、本発明は、貫通孔７０ａの孔径φが１．５ｍｍ以上３ｍｍ以下である構成に限定されるものではなく、貫通孔７０ａの孔径φを１．５ｍｍ未満としたり３ｍｍより大きな値としてもよい。
【００４０】
マイクロプラズマ発生部７は、一対の電極板７０間に誘電体バリア放電を生起させマイクロプラズマを発生させる。そのため、一対の電極板７０の互いに対向する面のうち少なくとも一方の面には誘電体膜（図示せず）を形成することになる。そこで、電極板７０に隣接して配設される貫通孔７０ａ間に位置する電極板７０部分に関し、隣接して配設される貫通孔７０ａ間の最小離間長さｓ（図８参照）は、少なくとも１ｍｍとするのが好ましい。最小離間長さｓが１ｍｍ未満の場合、電極板７０の他方の電極板７０に対向する面の面積が小さくなり、電極板７０の表面に形成した誘電体膜が剥離しやすくなるおそれがある。しかし、上記のように最小離間長さｓを設定することで、誘電体膜を形成する面の面積を十分に確保することができ、電極板７０の表面に形成した誘電体膜が剥離することが抑制され、一対の電極板７０間にマイクロプラズマを安定して発生させることができる。一方、最小離間長さｓが大きくなるにつれて除菌対象の空気を貫通孔７０ａに流通させる際の圧力損失が大きくなるため、最小離間長さｓの上限値は、許容できる圧力損失の大きさに応じて定めると好適である。例えば、最小離間長さｓの上限値は、１．５ｍｍや２ｍｍ程度とすることができる。なお、当然ながら、本発明は、最小離間長さｓが１ｍｍ以上である構成に限定されるものではなく、最小離間長さｓが１ｍｍ未満となる構成としてもよい。
【００４１】
先にも述べたように、電極板７０の表面には誘電体膜が形成されている。一対の電極板７０間には、誘電体バリア放電を生起させるため、一対の電極板７０の互いに対向する面のうち少なくとも一方の面或いは双方の面には誘電体膜を形成することとなる。また、これらの面に加え、貫通孔７０ａの内周面にも誘電体膜を形成する構成としてもよい。このように誘電体膜を形成することで、一対の電極板７０間に安定してマイクロプラズマを発生させることができる。誘電体膜の膜厚は、例えば、５０μｍ以上５００μｍ以下とすることが好ましい。また、誘電体膜は、例えば、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＭｇＯ、ＺｒＯ2、Ｙ2Ｏ3、ＰｂＺｒＯ3−ＰｂＴｉＯ3、ＢａＴｉＯ3、ＴｉＯ2、ＺｎＯ等や、これらの複合酸化物により構成することができる。
【００４２】
また、一対の電極板７０は、電極板７０の周縁部に沿う形状の円環状のスペーサ（図示せず）を間に挟持した状態で互いに固定されている。このスペーサは一様の厚みを有しており、一対の電極板７０は互いに略平行になるように配置される。よって、一対の電極板７０間に形成される空隙の板面に直交する方向の長さｄ（図６参照）は、このスペーサの厚みにより概ね定められる。一対の電極板７０をこのように配設することで、一対の電極板７０間に形成される空隙を板面に沿う方向において略均一にすることができ、誘電体バリア放電を均一に安定して発生させることが可能となっている。スペーサの厚みは、例えば、３０μｍ以下の値から選択することができる。この時、上記の長さｄも３０μｍ以下となり、一対の電極板７０間に印加する交流電圧の波高値を１０００Ｖ程度と比較的低い値としても、マイクロプラズマを発生させることができる。この場合、一対の電極板間に波高値が１０００Ｖ以上の交流電圧が印加される構成とすると好適である。このようなスペーサは、例えば、ポリエチレン樹脂、テフロン（登録商標）樹脂等の合成樹脂等の絶縁材料により形成することができる。
【００４３】
なお、一対の電極板７０の互いに対向する面の双方に誘電体膜が形成され、当該誘電体膜が電極板７０の板面に直交する方向（厚み方向）に凹凸（例えば、５μｍ以上５０μｍ以下の高低差を有する凹凸）を有する場合には、上記のスペーサを介さずに一対の電極板７０を積層するように互いに固定する構成としても好適である。この場合、上記の凹凸により形成される間隙において誘電体バリア放電が生じるため、一対の電極板７０間にマイクロプラズマを発生させることができる。
【００４４】
なお、一対の電極板７０は同じ構成のものであり、一対の電極板７０は、板面に直交する方向からみて、双方の電極板７０に形成された貫通孔７０ａ同士が全体として互いに重なり合うように円周方向に位置決めされ、互いに固定されている。そのため、図６に示すように、除菌対象の空気は貫通孔７０ａの間を通過することができ、除菌対象の空気の流れを大きく阻害することなく一対の電極板７０を厚さ方向に近接して配置することができる。その結果、マイクロプラズマを発生させるために一対の電極板７０間に印加することが必要となる電圧の大きさを低く抑えることができ、少ない消費電力で効率的にマイクロプラズマ発生部７にマイクロプラズマを発生させることが可能な構成となっている。なお、当然ながら、一対の電極板７０を、板面に直交する方向からみて、双方の電極板７０に形成された貫通孔７０ａ同士の一部のみが互いに重なり合うように円周方向に位置決めしたり、一対の電極板７０を異なる構成の２枚の電極板７０により構成してもよい。
【００４５】
〔オゾン分解触媒部〕
オゾン分解触媒部８は、オゾン分解触媒フィルタを備えて構成されている。オゾン分解触媒フィルタは、例えば、二酸化マンガン、酸化ニッケル、四三酸化鉄、酸化銅、炭酸コバルト、炭酸ニッケル、及び炭酸銅の何れか一種又は複数種の組み合わせからなるオゾン分解触媒と、ハニカム状に構成された触媒担持用の構造体とから構成される。そして、マイクロプラズマ発生部７によりマイクロプラズマが形成される状態で、電極板７０に形成された貫通孔７０ａを通過した除菌対象の空気がオゾン分解触媒部８の配設箇所を通過するように構成されている。具体的には、除菌対象の空気は、オゾン分解触媒フィルタを通過するように構成されている。なお、このようなオゾン分解触媒フィルタの構成は公知であるため、ここでは詳細な説明は省く。
【００４６】
前記マイクロプラズマ発生部７において、一定の除菌効果が得られる程度の電圧を一対の電極板７０間に印加すると、一対の電極板７０間に発生するマイクロプラズマにより環境上の観点から無視できない程度の濃度のオゾンが生成されるが、マイクロプラズマにより発生したオゾンは、貫通孔７０ａを通過した除菌対象の空気とともにオゾン分解触媒部８に導かれる。
【００４７】
オゾン分解触媒部８に導かれたオゾンは、上記のオゾン分解触媒フィルタにより無害な酸素分子に変化するため、オゾンが除菌部８の下流に流出することが抑制されている。しかも、オゾンは酸素分子に変化する過程で酸素原子として存在するため、オゾン分解触媒部８に導かれた空気は、当該酸素原子によっても除菌される。そのため、オゾン分解触媒部８を設けることで、マイクロプラズマを用いて流体の除菌を行う際にオゾンが発生するという課題を解決できるとともに、空気の除菌効果を高めることも可能となっている。
【００４８】
〔その他〕
尚、前記燃焼部２の燃焼制御、送風機３，オゾン分解触媒部８、マイクロプラズマ発生部７の動作制御、ならびに、前記第一、第二開閉部材１０ａ，１０ｂおよび逃し流路開閉部材１０ｃの開閉制御等の運転制御は前記暖房装置本体１ａ内部に設けられる制御部１１
から一括して行われるものとする。また、除菌暖房運転中に吹出口５から排出されるガスの温度は、燃焼部２で加熱された第一流路６ａのガスと、加熱されていない第二流路６ｂのガスとの混合により調節され、この際、前記第一開閉部材１０ａの開度調整が行われる。
【００４９】
また、前記再生運転は、前記マイクロプラズマ発生部７の汚れが所定レベルに達したと考えられる時期に、冬季の暖房除菌運転停止後や、冬季以外の夜間に１時間程度行うことにより、マイクロプラズマ発生部７およびオゾン分解触媒部８の再生が可能となる。前記汚れが所定レベルに達したと考えられる時期は、暖房除菌運転や除菌運転の経過時間で判断しても良いし、汚れを光学的に検知するセンサに基づいて判断しても良く、前記制御部１１に設けられる種々判定機構により判断される。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明の除菌装置によると、マイクロプラズマ発生部を長期にわたって性状に保つことができるので、長寿命の除菌装置として使用することができる。
【符号の説明】
【００５１】
２ 燃焼部
６ａ 第一ガス流路
６ｂ 第二ガス流路
７ マイクロプラズマ発生部
８ オゾン分解触媒部
９ 固形物分離部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロプラズマ発生部を備え、当該マイクロプラズマ発生部の除菌対象ガス流れ下流側にオゾン分解触媒部を備えた除菌装置であって、
除菌対象ガスが流れるガス流路の前記マイクロプラズマ発生部より上流側に、固形物分離部を備えるとともに、
前記固形物分離部、マイクロプラズマ発生部及びオゾン分解触媒部が備えられる第一ガス流路と並列に、
第一ガス流路とは別に前記除菌対象ガスが流れる第二ガス流路を設けるとともに、前記第二ガス流路に燃焼部を備え、
前記除菌対象ガスが前記第一ガス流路を流れる第一状態、前記第二ガス流路を流れる第二状態で、それぞれ、マイクロプラズマ、燃焼熱で除菌可能に構成されるとともに、
前記第二状態において、燃焼部から排出される排ガスを前記オゾン分解触媒部及び前記マイクロプラズマ発生部に流して、前記オゾン分解触媒部及び前記マイクロプラズマ発生部を再生する再生運転を可能に構成してある除菌装置。
【請求項２】
前記固形物分離部が、Ｕ字管部である請求項１記載の除菌装置。
【請求項１】
マイクロプラズマ発生部を備え、当該マイクロプラズマ発生部の除菌対象ガス流れ下流側にオゾン分解触媒部を備えた除菌装置であって、
除菌対象ガスが流れるガス流路の前記マイクロプラズマ発生部より上流側に、固形物分離部を備えるとともに、
前記固形物分離部、マイクロプラズマ発生部及びオゾン分解触媒部が備えられる第一ガス流路と並列に、
第一ガス流路とは別に前記除菌対象ガスが流れる第二ガス流路を設けるとともに、前記第二ガス流路に燃焼部を備え、
前記除菌対象ガスが前記第一ガス流路を流れる第一状態、前記第二ガス流路を流れる第二状態で、それぞれ、マイクロプラズマ、燃焼熱で除菌可能に構成されるとともに、
前記第二状態において、燃焼部から排出される排ガスを前記オゾン分解触媒部及び前記マイクロプラズマ発生部に流して、前記オゾン分解触媒部及び前記マイクロプラズマ発生部を再生する再生運転を可能に構成してある除菌装置。
【請求項２】
前記固形物分離部が、Ｕ字管部である請求項１記載の除菌装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−２４００４４（Ｐ２０１１−２４００４４Ａ）
【公開日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１１６５６４（Ｐ２０１０−１１６５６４）
【出願日】平成２２年５月２０日（２０１０．５．２０）
【出願人】（００００００２８４）大阪瓦斯株式会社 (2,453)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月２０日（２０１０．５．２０）
【出願人】（００００００２８４）大阪瓦斯株式会社 (2,453)
【Ｆターム（参考）】
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