JP2000070761A - 電気集塵極とそれを用いた空気清浄機及び空気調和機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電気集塵器等に搭載される電気集塵極におい
て、この電気集塵極の基体であるヒータの内部に備えら
れた電気抵抗線に対して漏洩電流が流れることを防止し
て、高電圧発生回路の簡略化と、この高電圧発生回路が
搭載される回路基板とこの回路基板の取り付けスペース
の小型化を図り、さらには、この回路を構成するパーツ
点数及びパーツコストの削減を図る。 【解決手段】 集塵極７０の基体としてガラス管ヒータ
７１を用い、このガラス管７５上に設けられた導電性を
有する酸化触媒層７７に対して高電圧を印加するように
した。これにより、酸化触媒層７７と電気抵抗線７６と
の絶縁耐力が高くなり、酸化触媒層７７への高電圧印加
時に電気抵抗線７６に漏洩電流が流れることを防止する
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気集塵極とこの
電気集塵極を用いた空気清浄機及び空気調和機に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、室内空気に含まれる臭気成分
を吸着除去する装置として、脱臭装置が知られている。
例えば、特開平６−３００３０７号公報には、シーズヒ
ータ等の表面に活性アルミナとシリカとゼオライトから
なる吸着層を設け、この吸着層の表面に白金族金属から
なる触媒層が形成された脱臭ヒータが示されている。こ
の脱臭ヒータは、ヒータに適宜に通電がなされ、触媒層
に吸着された臭気成分を、白金族金属の触媒作用によ
り、酸化分解して無臭成分として除去し、吸着能力を回
復させることができるようになっている。したがって、
この脱臭装置は、メンテナンスなしで長期間にわたって
脱臭能力が保たれる。

【０００３】ところで、このような脱臭装置では、綿埃
等の比較的粒子の大きな塵埃を除去することができず、
空気清浄能力が低いという問題があった。そこで、綿埃
等の塵埃も除去することができる空気清浄装置として電
気集塵器が知られている。この電気集塵器は、放電極と
集塵極とを備え、これら両電極間に高電圧を印加し（一
般に放電極にプラス電圧、集塵極にマイナス電圧を印
加）、その放電作用（放電電流）により周囲の空気中に
含まれる塵埃や微粒子をイオン化し、集塵極に吸着させ
ることにより、空気を清浄にするものである。このよう
な電気集塵器においても、メンテナンスなしで長期間に
わたって集塵を行うことができるように、集塵極とし
て、ヒータ表面に触媒層が形成されたものを用い、この
ヒータにより集塵極に吸着した塵埃を酸化分解して取り
除き、集塵極を再生する、セルフクリーニング型（メン
テナンスフリー型）のものが考えられている。

【０００４】このような電気集塵器の集塵極の基体とな
るヒータとしては、インコロイ又はステンレス等の金属
管の内部に電気抵抗線（ニクロム線）を収納すると共
に、酸化マグネシウム等の絶縁材料を金属管の内部に充
填してなるシーズヒータが一般に用いられており、集塵
動作時には高圧ユニットより集塵極である金属管と放電
極の間に高電圧が印加され、また、セルフクリーニング
時には金属管内のニクロム線に対してＡＣ電源より通電
がなされるようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
シーズヒータを基体とした集塵極では、集塵動作時に金
属管にマイナス電圧を印加するため、放電電流が絶縁材
料を通り抜けてヒータ内部のＡＣ電源に接続されている
ニクロム線に漏洩（リーク）する現象が見られる。

【０００６】このようなリーク現象を解決する方法とし
て、ニクロム線とＡＣ電源回路との間に回路を開閉する
リレー回路を挿入して、集塵動作のための高電圧印加時
には、これらニクロム線とＡＣ電源との間を電気的に絶
縁状態とすることが考えられており、本出願人は、先
に、空気清浄機及び空気調和機に適用され得る複数の接
点を直列に接続してなる高電圧ライン用リレー回路を提
案している（特願平９−３５９１２５号）。このような
高電圧リレー回路を金属管内のニクロム線とＡＣ電源と
の間に配置することにより、金属管への高電圧印加時
に、金属管からニクロム線に向かってリーク電流が流れ
ることを防止することができる。

【０００７】しかしながら、このような高電圧リレー回
路を用いた場合には、このリレー回路を含む高圧発生回
路が複雑化するため、この高圧発生回路が搭載される回
路基板とこの回路基板の取り付けスペースの大型化、さ
らには、回路を構成するパーツ点数とパーツコストの増
化を招くという問題があった。また、リーク電流の流出
を防止する方法としては、集塵極の金属管の円筒径を大
きくして、金属管とニクロム線との間の距離を大きくす
ることが考えられるが、この場合には、集塵極が大きく
なり、結果として電気集塵器の大型化を招く。

【０００８】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、集塵極の大型化を図ることな
く、ニクロム線への漏洩電流の流出を防止することがで
きるようにして、高圧発生回路の簡略化と、この高圧発
生回路が搭載された回路基板とこの回路基板の取り付け
スペースの小型化を図り、さらには、パーツ点数及びパ
ーツコストの低減を図ることができる電気集塵極とそれ
を用いた空気清浄機及び空気調和機を提供することを目
的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、高電圧が印加される放電極に対峙して用
いられ、高電圧とは逆極性の電圧が印加される電気集塵
極であって、表面が電気絶縁材料で構成され、内部にヒ
ータ線を有したヒータを基体とし、このヒータの基体の
表面に導電体層を設け、この導電体層と一体に又は表面
に酸化触媒を有したものである。

【００１０】この構成においては、放電極と電気集塵極
の導電体層との間に高電圧が印加されると、放電極空の
放電電流によって空気中に含まれる塵埃はイオン化さ
れ、このイオン化された塵埃は、電気集塵極の導電体層
と一体、又は導電体層表面の酸化触媒上に吸着される。
さらに、セルフクリーニングのためにヒータに通電され
ると、電気集塵極の酸化触媒が昇温され、吸着した塵埃
を触媒作用により段階的に酸化分解し、最終的に塵埃を
二酸化炭素と水蒸気の無色無臭の気体とする。このよう
に、集塵極の基体として表面が絶縁材料で構成されたヒ
ータであって、この絶縁材料上に導電体層を設けたもの
を用いるようにしたので、導電体層とヒータ本体内のヒ
ータ線との絶縁耐力が高くなり、導電体層への高電圧印
加時に導電体層からヒータ線にリーク電流が流れること
を防止できる。

【００１１】また、上記導電体層はアルミ蒸着層であ
り、このアルミ蒸着層の表面に酸化触媒層を設けたもの
であってもよい。

【００１２】また、本発明は、高電圧が印加される放電
極に対峙して用いられ、高電圧とは逆極性の電圧が印加
される電気集塵極であって、表面が電気絶縁材料で構成
され、内部にヒータ線を有したヒータを基体とし、この
ヒータの基体の表面に吸湿により導電度が上がる、酸化
触媒機能を有する物質層を設けたものである。

【００１３】この構成においては、物質層が空気中の水
分を吸収して導電度が上がった状態において、放電極と
電気集塵極の物質層との間に高電圧が印加されると、放
電極から物質層に放電電流が流れ、上記と同様の作用が
得られる。また、セルフクリーニング時においても、ヒ
ータ線へリーク電流が流れることを防止できる。

【００１４】また、上記物質層はゼオライトであること
が望ましい。

【００１５】また、上記ヒータの基体として、ガラス
管、石英管、セラミックのいずれかを用いたものであっ
てもよい。

【００１６】また、本発明は、上記電気集塵極と、この
電気集塵極と対にして用いられる放電極とを備え、両者
間に高電圧が印加されることによる放電作用を用いて、
空気中に含まれる塵埃を電気集塵極に集塵する空気清浄
機である。また、本発明は、上記空気清浄機と、空調用
の熱交換器とを備え、空気清浄機を熱交換器により熱交
換される空気の通風路中に配置した空気調和機である。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態による
電気集塵極とそれを用いた空気清浄機及び空気調和機に
ついて、電気集塵器付き空気調和機を例として図１乃至
図４を参照して説明する。電気集塵器付き空気調和機１
は、室内空気を冷却又は加熱する空気調和機能と、室内
空気に含まれる塵埃を取り除いて、空気を清浄にする集
塵機能とを併せ持ち、室内ユニットとして、取り付板２
を介して壁等に取り付けられる。空気調和機１は、前面
が空気吸入口１１として開口し、その空気吸入口１１の
下方に空気吐出口１２が設けられたケーシング１０と、
前面グリル２１と、ケーシング１０の空気吸入口１１に
装着される前面パネル２０と、ケーシング１０の吸入口
１１に臨んでケーシング１０内に設けられた空調用の熱
交換器３０と、この熱交換器３０を経由して吸入口１１
から吐出口１２へ空気を流通させるために、吐出口１２
の奥側に設けられたクロスフロー型のファン４０と、熱
交換器３０の背面側の通風路３１に配置された電気集塵
器５０とを備えている。前面パネル２０と熱交換器３０
との間には、フィルタ３２が設けられ、また、ケーシン
グ１０の吐出口１２には、角度調整式のルーバ１３が設
けられている。ケーシング１０内部には、空気調和機１
の全体を制御する制御回路９１（図６参照）が搭載され
ている。また、熱交換器３０は室外ユニット（不図示）
の熱交換器と冷媒配管により連結される。

【００１８】電気集塵器５０は、水平に張設された放電
極６０と、この放電極６０から所定の間隔をおいて並列
状に設けられ、セルフクリーニングのためのシーズヒー
タ７１を内蔵した棒状の集塵極７０（電気集塵極）と、
この集塵極７０のシーズヒータ７１の熱を遮蔽すると共
に、放電極６０と集塵極７０とを保持する熱遮蔽板８０
から構成されており、放電極６０と集塵極７０とが通風
路３１内に臨むようにケーシング１０の垂直な背板部１
８の表面に取り付けられる。

【００１９】放電極６０を構成する放電線６１は、その
両端部が保持部材６２に取り付けられた電極６３に引張
バネ６４を介して保持され、引張バネ６４の張力によっ
て位置決め固定されている。放電線６１には、電極６３
から引張バネ６４を通して電圧が付加される。また、集
塵極７０は、放電極６０に対して通風路３１上の風下側
に、放電極６０から所定の間隔をおいて対峙して配置さ
れており、その長さ方向両端部７２が係止部材７３によ
り保持部材７４に固定されている。これら放電極６０と
集塵極７０には、空気清浄動作時にそれぞれ正の直流電
圧、負の直流電圧が印加されるようになっている。な
お、保持部材６２及び保持部材７４は熱遮断板８０に固
定されている。

【００２０】電気集塵器５０を構成する集塵極７０の詳
細構成を図５に示す。集塵極７０は、ガラス管７５とこ
のガラス管７５内に挿入された電気抵抗線７６（ニクロ
ム線又はヒータ線）とから構成されるガラス管ヒータ７
１を基体とするものである。このガラス管７５の表面の
所定の部位には、ゼオライト、活性アルミナ、二酸化マ
ンガン等に代表される触媒物質からなる酸化触媒層７７
が塗布や溶着等により形成されている。この酸化触媒層
７７には、鉄粉等の導電体が加えられており、これによ
り、酸化触媒層７７は、導電性を有するものとなる。

【００２１】ゼオライト（一般に沸石と称される）は、
空洞を有する三次元網目構造をなしており、この空洞内
に吸着された分子の反応を促進する。活性アルミナ（Ａ
ｌ2Ｏ3 ）は、吸着能力の高いアルミナ微粉末であり、
結晶粒径が小さく、表面積が大きく、触媒、触媒担体、
吸着剤として好適である。二酸化マンガン（ＭｎＯ2）
は、上述のゼオライト、活性アルミナと同様に触媒とし
ての機能を有する。ガラス管７５内部には、絶縁材料で
ある酸化マグネシウム７８が充填されている。また、こ
のガラス管７５の端部７５ａはガラス封口材７９によっ
て封口されている。

【００２２】電気集塵器付き空気調和機の電気的な概略
構成を図６に示す。高圧ユニット８５は、空気清浄動作
時に、放電極６０の放電線６１と、集塵極７０の酸化触
媒層７７に対して高電圧を印加するものである。また、
ガラス管ヒータ７１の電気抵抗線７６には、ＡＣ電源線
８６が接続されており、制御回路８７の動作によりセル
フクリーニング時に、ＡＣ電源線８６を介してＡＣ電源
より１００Ｖの交流電圧が印加される。制御回路８７
は、放電極６０と集塵極７０への印加タイミング、及び
電気抵抗線７６への印加タイミングを制御する。また、
ＡＣ電源線８６のライン中には、サーモスタット８８、
ヒューズ８９が挿入されており、電気抵抗線７６が一定
温度以上に昇温することを防止している。

【００２３】次に、上記のように構成された集塵器付き
空気調和機１の動作を説明する。空気調和中は、熱交換
器３０及びファン４０を作動させることにより、室内空
気が前面パネル２０の前面グリル２１及びフィルタ３２
を通過してケーシング１０内に吸入され、熱交換器３０
を通過する過程で冷却又は加熱された後、背面側の通風
路３１を上から下に流通する。この通風路３１を通過す
る空気は集塵器５０の周辺を通過する。ここで、放電極
６０の放電線６１と集塵極７０の酸化触媒層７７に高圧
ユニット８５からの高電圧が印加されていれば、両電極
６０，７０間にはコロナ放電が発生し、放電極６０の周
囲の空気中に存在する煙草のタール（油煙）の微粒子や
綿埃等の塵埃は正に帯電され、両電極間のクーロン力に
よって、集塵極７０に引き寄せられ、集塵極７０に捕集
される。また、臭気成分を含む微粒子が空気中に含まれ
ている場合には、臭気成分は集塵極７０の触媒層７７に
より吸着脱臭される。こうして、熱交換器３０を通過し
た空気は、その背面側の通風路３１を通過する過程で清
浄化されて、空気吐出口１２から室内に吐出される。こ
うして、空気吸入口１３から吸入された空気は、通風路
３１を通過する過程で清浄化されて、空気吐出口１４か
ら室内に吐出される。

【００２４】ここで、集塵極７０の基体としてガラス管
ヒータ７１を用いると共に、このガラス管ヒータ７１の
ガラス管７５の表面に導電性を有する酸化触媒層７７を
設けたので、電気抵抗線７６と高電圧が印加される酸化
触媒層７７との間の絶縁耐力は、従来のシーズヒータを
集塵極の基体に用いた場合における電気抵抗線と金属管
とのそれに比して高いものとなり、酸化触媒層７７から
電気抵抗線７６にリーク電流が流れることを防止でき
る。これにより、電気抵抗線７６とＡＣ電源との間に高
圧リレー回路を配置する必要がなくなり、高圧発生回路
の簡略化、この高圧発生回路が搭載される回路基板の縮
小化と省スペース化、これら回路を構成するパーツ点数
及びパーツコストの低減を図ることができ、さらには、
電気集塵器付き空気調和機１の小型化及び低コスト化を
図ることが可能となる。また、電気抵抗線７６との距離
が大きくなるように、基体となるヒータの外径を大きく
するものではないので、集塵極が大型化することもな
い。

【００２５】次に、触媒層のセルフクリーニング動作に
ついてを説明する。セルフクリーニング時には、ＡＣ電
源線８６から集塵極７０のガラス管ヒータ７１の電気抵
抗線７６に１００Ｖの交流電圧が印加され、これによ
り、電気抵抗線７６が発熱し、ガラス管７５が加熱さ
れ、酸化触媒層７７を昇温させ、付着した塵埃を触媒の
酸化作用により段階的に酸化分解し、最終的に塵埃を二
酸化炭素と水蒸気の無色無臭の気体とする。これによ
り、酸化触媒層７７上の塵埃は除去される。

【００２６】従来においては、集塵動作により集塵極に
高電圧を印加した時には、集塵極から電気抵抗線に向か
ってリーク電流が流れるおそれがあるため、集塵動作時
には、電気抵抗線とＡＣ電源との間は、高圧リレー回路
等により電気的に絶縁状態としなければならず、このた
め、集塵動作とセルフクリーニング動作とを同時に行う
ことは困難であり、セルフクリーニング動作は、所定の
空気清浄動作時間が経過した後の清浄運転停止時にしか
行うことができなかった。これに対して、本実施形態に
おいては、集塵極から電気抵抗線へリーク電流が流れる
ことを防ぐことができるので、常時もしくは随時に集塵
動作を行いながらセルフクリーニング動作を行うことが
可能となる。

【００２７】次に、本実施形態の変形例による電気集塵
器を構成する集塵極を図７に示す。この集塵極７０は、
基体となるガラス管ヒータ７１の表面にアルミ蒸着層９
０を形成し、さらに、このアルミ蒸着層９０の表面に酸
化触媒層９１を設けたものである。この構成において
も、上述同様、電気抵抗線７６へリーク電流が流ること
を防ぐことができるので、電気抵抗線７６とＡＣ電源と
の間を電気的に絶縁状態とするためのリレー回路等は不
要となり、高圧発生回路の簡略化、この高圧発生回路が
搭載される回路基板の縮小化と省スペース化、さらに
は、これら回路を構成するパーツ点数及びパーツコスト
の低減を図ることができる。

【００２８】さらに、本実施形態の他の変形例による電
気集塵器を構成する集塵極を図８に示す。この集塵極７
０は、基体となるガラス管ヒータ７１の表面に、金属酸
化物が添加された酸化触媒層９５を設けたものである。
この酸化触媒層９５は、空気中の湿気を吸湿すると、放
電抵抗が１ＭΩ以下になるように金属酸化物が加えられ
たものである。この構成においても、上述の図７に示し
た集塵極７０と同様の効果を得ることができる。

【００２９】なお、本発明は上記の実施形態に限られず
種々の変形が可能である。例えば、空気清浄機能のみを
有する空気清浄機において、上述したような集塵極を適
用したものであってもよく、この場合においても、高圧
発生回路の簡略化、この高圧発生回路が搭載される回路
基板の縮小化と省スペース化、これら回路を構成するパ
ーツ点数及びパーツコストの低減を図ることが可能とな
る。また、上記実施形態においては、集塵極の基体とし
てガラス管ヒータを用いた場合について説明したが、表
面が電気絶縁材料からなるヒータであればよく、例え
ば、石英管ヒータ、セラミックヒータ等であっても構わ
ない。

【００３０】

【発明の効果】以上のように、請求項１に係る電気集塵
極によれば、集塵極の基体として表面が電気絶縁材料で
構成された内部にヒータ線を有するヒータを用い、さら
に、この絶縁材料の表面に酸化触媒を有する導電体層を
設けたものとしたので、これら導電体層とヒータ線との
間の絶縁耐力は高いものとなり、導電体層への高電圧印
加時において、導電体層からヒータ線に向かってリーク
電流が流れることを防止することができる。これによ
り、この電気集塵極を用いた空気清浄機や空気調和機に
おいて、高圧リレー回路を備える必要がなくなり、高圧
発生回路の簡略化、この高圧発生回路が搭載される回路
基板の縮小化と省スペース化、さらに、これら回路を構
成するパーツ点数及びパーツコストの低減を図ることが
できる。また、空気清浄機や空気調和機の小型化と低コ
スト化を図ることができる。

【００３１】また、導電体層はアルミ蒸着層であり、こ
のアルミ蒸着層の表面に酸化触媒層を設けたものとする
ことにより、上記第１の請求項と同様の効果を得ること
ができる。

【００３２】また、請求項３に係る電気集塵極によれ
ば、この集塵極の基体として表面が電気絶縁材料で構成
されたヒータを用い、さらに、このヒータの表面に吸湿
により導電度が上がる酸化触媒機能を有する物質層を設
けたものとしたので、物質層が吸湿することにより上述
の請求項１と同様の作用効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態による電気集塵器付き空気
調和機の側面図である。

【図２】電気集塵器の部分斜視図である。

【図３】電気集塵器の部分側面図である。

【図４】電気集塵器の部分底面図である。

【図５】集塵極の要部断面図である。

【図６】空気調和機の電気的な概略構成図である。

【図７】本実施形態の変形例による集塵極の要部断面図
である。

【図８】本実施形態の他の変形例による集塵極の要部断
面図である。

【符号の説明】

１ 電気集塵器付き空気調和機 ６１ 放電線（放電線） ７０ 集塵極（電気集塵極） ７１ ガラスヒータ（ヒータ） ７５ ガラス管（電気絶縁材料） ７６ 電気抵抗線（ヒータ線） ７７ 酸化触媒層（導電体層） ９０ アルミ蒸着層 ９１ 酸化触媒層 ９５ 酸化触媒層（物質層）

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高電圧が印加される放電極に対峙して用
   いられ、前記高電圧とは逆極性の電圧が印加される電気
   集塵極であって、 表面が電気絶縁材料で構成され、内部にヒータ線を有し
   たヒータを基体とし、 このヒータの基体の表面に導電体層を設け、この導電体
   層と一体に又は表面に酸化触媒を有したことを特徴とす
   る電気集塵極。
2. 【請求項２】 前記導電体層はアルミ蒸着層であり、こ
   のアルミ蒸着層の表面に酸化触媒層を設けたことを特徴
   とする請求項１に記載の電気集塵極。
3. 【請求項３】 高電圧が印加される放電極に対峙して用
   いられ、前記高電圧とは逆極性の電圧が印加される電気
   集塵極であって、 表面が電気絶縁材料で構成され、内部にヒータ線を有し
   たヒータを基体とし、 このヒータの基体の表面に吸湿により導電度が上がる、
   酸化触媒機能を有する物質層を設けたことを特徴とする
   電気集塵極。
4. 【請求項４】 前記物質層がゼオライトであることを特
   徴とする請求項３に記載の電気集塵極。
5. 【請求項５】 前記ヒータの基体として、ガラス管、石
   英管、セラミックのいずれかを用いたことを特徴とする
   請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の電気集塵極。
6. 【請求項６】 請求項１乃至請求項５のいずれかに記載
   の電気集塵極と、この電気集塵極と対にして用いられる
   放電極とを備え、両者間に高電圧が印加されることによ
   る放電作用を用いて、空気中に含まれる塵埃を前記電気
   集塵極に集塵することを特徴とする空気清浄機。
7. 【請求項７】 請求項６に記載の空気清浄機と、 空調用の熱交換器とを備え、 前記空気清浄機を前記熱交換器により熱交換される空気
   の通風路中に配置したことを特徴とする空気調和機。