JP4451740B2 - 空気清浄器及び空気調和機 - Google Patents

Description

この発明は、空気清浄器及びそれを用いた空気清浄装置及び空気清浄器を備えた空気調和機に関するものである。

近年、建物内や車両内の空気を常に清浄化された状態に維持するために空気清浄装置が広く使用されている。空気清浄装置は産業用の大型装置から家庭用の小型の装置まで種々のタイプがあり、空気清浄装置単独で用いたり、空気調和機の内部に装着されたりしている。

近年普及している空気清浄装置は、気流中の微粒子に対してコロナ放電等により電荷を与え、この荷電粒子が電界中を通過する間に静電力により荷電粒子を集塵して除去するもので、静電集塵装置と言えるものである。

従来の空気清浄装置は、先端が鋭角な放電電極やワイヤー放電電極に平行に接地平板を配置し、高電圧を先端が鋭角な放電電極に印加することで電極間で放電が発生し空気中の粉塵を帯電させる帯電部を設け、その下流に帯電部で帯電された粉塵を捕集する集塵部を設けて空間の粉塵を除去する（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−２７６６４９号公報

一般的に、空気清浄装置は、空気中の浮遊粉塵を帯電させる帯電部と、帯電された浮遊粉塵を捕集する集塵部とにより構成され、集塵効率を向上させるためには、如何に帯電部で浮遊粉塵を帯電させるか、また集塵部において帯電した浮遊粉塵をしっかり捕集するかが重要になる。

従来の空気清浄装置は、先端が鋭角な放電電極に平板状の接地電極を配置しているために、放電電極の先端から平板状の接地電極間で接地電極に向かってほぼ真っ直ぐに放電し、結果として浮遊粉塵の帯電領域が狭くなり、集塵効率が低下してしまうという問題点があった。

また、この問題を解決するために、帯電部をワイヤー放電電極と接地平板により構成する方法があるが、この方法では帯電領域は確保されるが、経年変化や使用者がワイヤーに触れ誤ってワイヤーを切断して、ワイヤー放電電極が接地電極と接する現象が発生し、発火する危険性があるという問題点があった。

この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、放電電極先端から接地電極面に広がりをもった放電を発生し、広い浮遊粉塵の帯電領域得ることができ、集塵効率を向上することができる空気清浄器及びそれを用いた空気清浄装置及び空気清浄器を組み込んだ空気調和機を提供することを目的とする。

この発明に係る空気清浄器は、先端が鋭角な放電電極と、この放電電極を囲むように設けられた帯電部の接地電極との間に高電圧を印加して気中放電を発生させることで空気中の浮遊粉塵を帯電させる帯電部と、高電圧が印加される集塵部高電圧電極と集塵部の接地電極とが互い違いに配置され、帯電部で帯電した浮遊粉塵を捕集する集塵部とを備えたことを特徴とする。

この発明に係る空気清浄器は、上記構成により、放電電極先端から接地電極面に広がりをもった放電を発生し、広い浮遊粉塵の帯電領域得ることができ、集塵効率を向上する効果が得られる。

実施の形態１．
図１〜１４は実施の形態１を示す図で、図１はプレフィルタを閉じた状態の空気清浄器の斜視図、図２はプレフィルタを開いた状態の空気清浄器の斜視図、図３は空気清浄器の分解斜視図、図４は放電電極の正面図、図５は枠に放電電極を取り付けた状態の背面斜視図、図６は接地電極の正面図、図７は空気清浄器の帯電部と集塵部の斜視図、図８〜１２は空気清浄器の帯電部を示す断面図、図１３は従来の空気清浄器の帯電部を示す断面図、図１４は空気清浄器の原理図である。

図１、図２の空気清浄器の斜視図に示すように、空気清浄器１は、格子状の空気取入口を有する枠３の上流側（外側）にプレフィルタ２を有し、放電電極４を有する帯電部及び集塵部が枠３の内部に収納されている。図を見やすくするために、接地電極と半絶縁樹脂は省略している。プレフィルタ２は、枠３に開閉自在に取り付けられている。これは、集塵部を水で洗浄する場合に、プレフィルタ２がない方が、洗浄しやすくなるためである。

図３の空気清浄器の分解斜視図に示すように、空気清浄器１は、格子状の空気取入口を有する枠３の上流側（外側）にプレフィルタ２を有し、枠３の内部には放電電極４と接地電極５とで構成される帯電部１０と、半絶縁樹脂６（集塵部高電圧電極）と接地電極５とで構成され、半絶縁樹脂６と接地電極５とが交互に配置される集塵部１１が収納される。接地電極５には、図示しない高電圧電源部の端子部品と接触する端子７が取り付けられている。

図４は放電電極の正面図であり、放電電極４は図に示すように、全体が横長な四角形の形状で、中央に長手方向に延びる長辺を有し、全部で３つの長辺を有する。各長辺からは、通風路に直交する方向に、先端が鋭角な電極が形成されている。両端部の長辺は内側の片方に、中央の長辺は両側に先端が鋭角な電極が形成されている。放電電極４の材質は板金で、具体的には、例えばステンレス（ＳＵＳ３０４）を使用している。

図５に示すように、放電電極４は横長な四角形の３つの長辺が、枠３の凹部にそれぞれ位置決めされる。そして、横長な四角形の外側の二つの長辺の近傍に、枠３の内側と外側とを仕切る仕切部と係合する折り曲げ部を有し、この折り曲げ部を、枠３の仕切部と半絶縁樹脂６とで挟み込むことで放電電極４は固定される。

図６、７に示すように、接地電極５は、先端が鋭角な放電電極４を囲むように設けられた帯電部の接地電極５１と、集塵部の接地電極５２とを有し、この例では帯電部の接地電極５１と集塵部の接地電極５２とが一体の構成である。接地電極５の材質は、例えばＡＢＳ樹脂に炭素繊維やカーボンブラックを加えた導電性樹脂を使用している。この導電性樹脂は、表面抵抗値が１０^４Ω以下のものである。
上記の例では帯電部の接地電極５１と集塵部の接地電極５２とが一体の構成のものを示したが、一体でなくてもよい。また、例えば、帯電部の接地電極５１を板金で、集塵部の接地電極５２を上記の導電性樹脂で別々に構成してもよい。

図８に示す帯電部は、帯電部の接地電極５１が波状の帯電部の接地電極５１ａで構成されている。そして、波状の帯電部の接地電極５１ａが先端が鋭角な放電電極４を囲むように配置されて、帯電領域８を形成する。また、粉塵の流入方向は、図に示すように、放電電極４に直交する方向である。

図９に示す帯電部は、帯電部の接地電極５１が台形状の帯電部の接地電極５１ｂで構成されている。そして、台形状の帯電部の接地電極５１ｂが先端が鋭角な放電電極４を囲むように配置されて、帯電領域８を形成する。

図１０に示す帯電部は、帯電部の接地電極５１が三角形状の帯電部の接地電極５１ｃで構成されている。そして、三角形状の帯電部の接地電極５１ｃが先端が鋭角な放電電極４を囲むように配置されて、帯電領域８を形成する。

図１１に示す帯電部は、帯電部の接地電極５１が四角形状の帯電部の接地電極５１ｄで構成されている。そして、四角形状の帯電部の接地電極５１ｄが先端が鋭角な放電電極４を囲むように配置されて、帯電領域８を形成する。

図１２に示す帯電部は、帯電部の接地電極５１が先端が丸い台形状の帯電部の接地電極５１ｅで構成されている。そして、先端が丸い台形状の帯電部の接地電極５１ｅが先端が鋭角な放電電極４を囲むように配置されて、帯電領域８を形成する。

図１３に示す従来の空気清浄器の帯電部は、先端４ａが鋭角な放電電極４に平板状の帯電部の接地電極５１ｆを配置している。

次に動作を説明する。
図１４の空気清浄器の原理図に示すように、先ず帯電部１０において、先端４ａが鋭角な放電電極４と、放電電極４を囲むように設けられた接地電極５（帯電部の接地電極５１）との間に例えば６ｋｖの高電圧を印加してコロナ放電を接地電極５に向かって発生させることにより、流入した浮遊粉塵を帯電させる帯電領域８を広く確保することができ、集塵部の接地電極５２と半絶縁樹脂６に生じた静電界により帯電した粒子は、高電圧を印加した半絶縁樹脂６側で反発し、導電性樹脂で成型された接地電極５に吸引され集塵することができる。

図１３に示す従来の空気清浄器の帯電部は、先端が鋭角な放電電極４に平板状の帯電部の接地電極５１ｆを配置しているために、放電電極４の先端４ａから平板状の帯電部の接地電極５１ｆ間で、平板状の帯電部の接地電極５１ｆに向かってほぼ真っ直ぐに放電し、結果として浮遊粉塵の帯電領域８が狭くなり、集塵効率が低下してしまうという問題があった。

それに対し、本実施の形態の帯電部は、放電電極４を囲むように設けられた帯電部の接地電極５１との間に高電圧を印加してコロナ放電を接地電極５に向かって発生させることにより、流入した浮遊粉塵を帯電させる帯電領域８を広く確保することができる点が特徴である。

放電電極４を囲むように設けられた帯電部の接地電極５１の形状を、波状の帯電部の接地電極５１ａ（図８）、台形状の帯電部の接地電極５１ｂ（図９）、三角形状の帯電部の接地電極５１ｃ（図１０）、四角形状の帯電部の接地電極５１ｄ（図１１）、先端が丸い台形状の帯電部の接地電極５１ｅ（図１２）のようにすることで流入した浮遊粉塵を帯電させる帯電領域８を広く確保することができ、集塵部の接地電極５２と半絶縁樹脂６との間に生じた静電界により帯電した粒子は、例えば６ｋｖの高電圧を印加した半絶縁樹脂６側で反発し、導電性樹脂で成型された集塵部の接地電極５２に吸引され集塵することができる。

放電電極４を囲むように帯電部の接地電極５１を設けることで、流入した浮遊粉塵を帯電させる帯電領域８を広く確保することができ、集塵部の接地電極５２と半絶縁樹脂６との間に生じた静電界により帯電した粒子は、例えば６ｋｖの高電圧を印加した半絶縁樹脂６側で反発し、導電性樹脂で成型された集塵部の接地電極５２に吸引され集塵するとともに、帯電部の接地電極５１と集塵部の接地電極５２を一体に成型することで部品点数を少なくすることができ、組立性、リサイクル性が優れた空気清浄器を得ることができる。

先端４ａが鋭角な放電電極４を囲むように設けられた帯電部の接地電極５１と放電電極４との距離の関係が、放電電極４と帯電部の接地電極５１の最短距離Ａと、放電電極４と帯電部の接地電極５１との垂直方向距離ＢがＡ≦Ｂになるようにすることで、放電電極の先端４ａの電界強度が高い部分から帯電部の接地電極５１に放電電極４の帯び部に対し垂直に放電する現象を、垂直方向の距離Ｂに対して放電電極の先端４ａ周囲の距離を近くすることで垂直方向のみではなく、周囲の広がりを持った放電を行い、結果浮遊粉塵を帯電させる帯電領域８を広く確保でき、集塵効率がよい空気清浄器を得るものである。

上述の実施の形態の空気清浄器１は、従来の平板状の帯電部の接地電極（図１３）では、放電電極の先端４ａより平板状の帯電部の接地電極５１ｆに向かってほぼ真っ直ぐな狭い領域での放電が発生し、浮遊粉塵の帯電領域８が狭いのに対し、先端４ａが鋭角な放電電極４を囲むように設けられた波状の帯電部の接地電極（図８）、台形状の帯電部の接地電極（図９）、三角形状の帯電部の接地電極（図１０）、四角形状の帯電部の接地電極（図１１）、先端が丸い台形状の帯電部の接地電極（図１２）等で構成することで放電電極４の先端４ａから接地電極面に広がりをもった放電を発生し、広い浮遊粉塵の帯電領域８を得ることができ、結果集塵効率向上する効果が得られる。

実施の形態２．
上記実施の形態１では、空気清浄器について説明したが、次に上記空気清浄器を吸込口３１と吹出口３２を有する箱体３０に取り入れた空気清浄装置について説明する。

図１５は実施の形態２を示す図で、空気清浄装置の断面図である。図において、空気清浄装置５０は、箱体３０の吸込口３１と吹出口３２からなる通風路３３の内部に空気清浄器１が配置されている。通風路３３に送風を行う送風機は、空気清浄装置５０の内部に配置してもよいし、外部に配置してもよい。

次に動作について説明する。
箱体３０に実施の形態１の空気清浄器１を配置するようにしているので、吸込口３１から流入した空気は、通風路３３から空気清浄器１を通過し、吹出口３２より浮遊粉塵量の少ない空気を送り出す空気清浄装置５０を得ることができる。

実施の形態３．
上記実施の形態１の空気清浄器１を壁掛け形空気調和機に組み込む実施の形態を説明する。
図１６〜１８は実施の形態３を示す図で、図１６は壁掛け形空気調和機の室内機の断面図、図１７は壁掛け形空気調和機の室内機の正面図、図１８は壁掛け形空気調和機の室内機の変形例の正面図である。

壁掛け形の空気調和機室内機４０は、吸込口４１の下流に熱交換器４２と、空気の流れを生じさせる送風機４３と、吹出口４４とからなる空気の通風路内の何処かに空気清浄器１が配置されればよいが、図１６では、熱交換器４２の上流側の前面上部に配置した例を示している。この場合は、熱交換器４２以降の部品に浮遊粉塵量の少ない空気が送られるので、それらの部品に浮遊粉塵が付着することを抑制することができる。また、空気清浄器１は熱交換器４２の上流側の前面下部や背面に配置しても同様の効果を奏する。

図１７において、高電圧電源部４５が示されているが、この高電圧電源部４５の端子部品に、接地電極５に取り付けられた端子７が接触する。

次に動作について説明する。
以上のように、壁掛け形の空気調和機室内機４０に実施の形態１の空気清浄器１を配置するようにしているので、吸込口４１から流入した室内空気は、空気清浄器１を通過することで室内の浮遊粉塵を除去することが可能になるため、熱交換器４２により室内空気を加熱または冷却し室内へ吹出し、室内の温湿度を調整する壁掛け形空気調和機の基本機能に加え、室内の粉塵を除去する壁掛け形空気調和機を得ることができる。

図１８に示すように、空気調和機室内機４０の通風路に設けられた室内の悪臭や揮発性有機化合物（ＶＯＣ）やホルムアルデヒド等を除去・分解する放電電極と酸化物により形成された触媒フィルタにより構成された脱臭装置６０とを組み合わせることでさらに、快適な室内空間を得ることができる。

実施の形態４．
上記実施の形態１の空気清浄器１を天井カセット形空気調和機に組み込む実施の形態を説明する。
図１９は実施の形態４を示す図で、天井カセット形空気調和機の室内機の断面図である。
図に示すように、実施の形態１の空気清浄器１を熱交換器４２の上流側に配置している。但し、実施の形態３と同様、吸込口４１の下流に熱交換器４２と、空気の流れを生じさせる送風機４３と、吹出口４４とからなる空気の通風路内の何処かに空気清浄器１が配置されればよい。

以上のように、天井カセット形の空気調和機室内機４０に実施の形態１の空気清浄器１を配置するようにしているので、吸込口４１から流入した室内空気は、空気清浄器１を通過することで室内の浮遊粉塵を除去することが可能になるため、熱交換器４２により室内空気を加熱または冷却し室内へ吹出し、室内の温湿度を調整する天井カセット形空気調和機の基本機能に加え、室内の粉塵を除去する天井カセット形空気調和機を得ることができる。

実施の形態５．
上記実施の形態１の空気清浄器１を床置形空気調和機に組み込む実施の形態を説明する。
図２０は実施の形態５を示す図で、床置形空気調和機の室内機の断面図である。
図に示すように、実施の形態１の空気清浄器１を送風機４３の上流側に配置している。但し、実施の形態３と同様、吸込口４１の下流に熱交換器４２と、空気の流れを生じさせる送風機４３と、吹出口４４とからなる空気の通風路内の何処かに空気清浄器１が配置されればよい。

以上のように、床置形の空気調和機室内機４０に実施の形態１の空気清浄器１を配置するようにしているので、吸込口４１から流入した室内空気は、空気清浄器１を通過することで室内の浮遊粉塵を除去することが可能になるため、熱交換器４２により室内空気を加熱または冷却し室内へ吹出し、室内の温湿度を調整する床置形空気調和機の基本機能に加え、室内の粉塵を除去する床置形空気調和機を得ることができる。

また、電車用空気調和機、車用空気調和機、エレベータ用空気調和機等ある空間の温湿度を調整する空気調和機に実施の形態１の空気清浄器１を取り入れることで、室内の温湿度を調整する各空気調和機の基本機能に加え、室内の粉塵を除去する機能を付加することができる。

実施の形態１を示す図で、プレフィルタを閉じた状態の空気清浄器の斜視図である。 実施の形態１を示す図で、プレフィルタを開いた状態の空気清浄器の斜視図である。 実施の形態１を示す図で、空気清浄器の分解斜視図である。 実施の形態１を示す図で、放電電極の正面図である。 実施の形態１を示す図で、枠に放電電極を取り付けた状態の背面斜視図である。 実施の形態１を示す図で、接地電極の正面図である。 実施の形態１を示す図で、空気清浄器の帯電部と集塵部の斜視図である。 実施の形態１を示す図で、空気清浄器の帯電部（波状の接地電極のケース）を示す断面図である。 実施の形態１を示す図で、空気清浄器の帯電部（台形状の接地電極のケース）を示す断面図である。 実施の形態１を示す図で、空気清浄器の帯電部（三角形状の接地電極のケース）を示す断面図である。 実施の形態１を示す図で、空気清浄器の帯電部（四角形状の接地電極のケース）を示す断面図である。 実施の形態１を示す図で、空気清浄器の帯電部（先端が丸い台形状の接地電極のケース）を示す断面図である。 実施の形態１を示す図で、比較のために示す従来の空気清浄器の帯電部を示す断面図である。 実施の形態１を示す図で、空気清浄器の原理図である。 実施の形態２を示す図で、空気清浄装置の断面図である。 実施の形態３を示す図で、壁掛け形空気調和機の室内機の断面図である。 実施の形態３を示す図で、壁掛け形空気調和機の室内機の正面図である。 実施の形態３を示す図で、壁掛け形空気調和機の室内機の変形例の正面図である。 実施の形態４を示す図で、天井カセット形空気調和機の室内機の断面図である。 実施の形態５を示す図で、床置形空気調和機の室内機の断面図である。

符号の説明

１ 空気清浄器、２ プレフィルタ、３ 枠、４ 放電電極、５ 接地電極、６ 半絶縁樹脂、７ 端子、８ 帯電領域、１０ 帯電部、１１ 集塵部、３０ 箱体、３１ 吸込口、３２ 吹出口、３３ 通風路、４０ 空気調和機室内機、４１ 吸込口、４２ 熱交換器、４３ 送風機、４４ 吹出口、４５ 高電圧電源部、５１ 帯電部の接地電極、５１ａ 波状の帯電部の接地電極、５１ｂ 台形状の帯電部の接地電極、５１ｃ 三角形状の帯電部の接地電極、５１ｄ 四角形状の帯電部の接地電極、５１ｅ 先端が丸い台形状の帯電部の接地電極、５１ｆ 平板状の帯電部の接地電極、５２ 集塵部の接地電極、６０ 脱臭装置。

Claims (3)

1. 先端が鋭角な放電電極と、
   前記放電電極を囲むように設けられた帯電部の接地電極との間に高電圧を印加して気中
   放電を発生させることで空気中の浮遊粉塵を帯電させる帯電部と、
   高電圧が印加される集塵部高電圧電極と集塵部の接地電極とが互い違いに配置され、前記帯電部で帯電した浮遊粉塵を捕集する集塵部と、を備え、
   前記帯電部の接地電極が波状に形成されるとともに、
   前記放電電極と前記帯電部の接地電極との最短距離Ａを、前記放電電極と前記帯電部の接地電極との電極方向距離Ｂよりも短くし、
   前記帯電部の接地電極と前記集塵部の接地電極とが、表面抵抗値が１０ ^４ Ω以下の導電性樹脂により構成され、かつ前記帯電部の接地電極と前記集塵部の接地電極とが、一体に成型されたことを特徴とする空気清浄器。
2. 吸込口と、この吸込口の下流に熱交換器と、空気の流れを生じさせる送風機と、吹出口とを有し、前記吸込口から前記吹出口までの間が通風路となる空気調和機であって、前記通風路に、請求項１に記載の空気清浄器を備えたことを特徴とする空気調和機。
3. 前記通風路に放電電極と酸化物により形成された触媒フィルタとを有する脱臭装置を備えたことを特徴とする請求項２記載の空気調和機。

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