JP2001513422A - 空気清浄装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 １つまたはいくつかの沈殿器パネル（１１、１１′）を有していて空気流通ダクト内の帯電粒子（エールゾル）から空気を清浄にする装置は、１またはそれを超える沈殿器ユニットからなる。沈殿器ユニットは、それらの入口領域が空気透過性であって、空気流通ダクトの断面積に関して大きい延長部と、および沈殿器ユニットを通る空気流の方向に比較的小さい延長部とを有するように、配置される。沈殿器パネルは、少なくとも２つの電極要素（０１、０２）または少なくとも２つのグループの電極要素を含む。電極要素は、高電圧源に好ましくは接続され、かつ、空気流通ダクト内のほぼすべての空気が各電極要素（０１、０２）を通過するように、配置される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 ［技術分野］ 本発明は、帯電粒子（エールゾル）から空気を清浄にする空気清浄装置に関す
る。この装置は、少なくとも１つの沈殿器パネルを含む。パネルは、少なくとも
２つの電極要素または少なくとも２つのグループの電極要素を有する少なくとも
１つの沈殿器ユニットを含む。電極要素は内部間隙距離で互いに関して交互に配
置される。電極要素は、高電圧源の各端子に適切に接続される。空気清浄装置は
空気流通ダクト内にまたは空気流通ダクトに直結して配置される。

【０００２】 ［背景技術］ 換気用途に用いられる粒子フィルタ、すなわち、いわゆるダクト・フィルタは
、いわゆる障壁フィルタの周囲に機械的に設けられるように通常は設計される。
粒子分離に関する分離能力は、構造設計（フィルタ等級）にもとづくこれらフィ
ルタ、すなわち、粗フィルタ、密フィルタ、マイクロ・フィルタに広く変化して
いる。これらのフィルタの特性は、なかんずく、微粒子を分離する能力に関連し
て実質的に増大する圧力低下である。この欠点は、強力な空気送風ファンの必要
性を募らせることである。そのファンは、高い雑音レベルと、高価な装備費用と
共に不要な高エネルギ消費を伴う。また、改良された屋内空気のための増大しつ
つある要請および清浄な換気ダクトのための要請がより高級なフィルタの使用を
高めた。

【０００３】 帯電された繊維の機械的フィルタ、いわゆりるエレクトレット・フィルタは、
他の形式の障壁フィルタよりも最初は良好な動作特性を有している。しかし、こ
れらの特性は、動作上安定せず、結局低下する。

【０００４】 従来の電子フィルタ技術の使用、すなわち、機械的フィルタに代えて金属製電
極要素の沈殿器の使用は、今日まで高度には成功してこなかった。これは、高い
装備費用と込み入った高価なサービスに依存しているからである。紙のフィルタ
・カセットを使用する電子フィルタ技術の最近の開発は、この技術が特に換気ダ
クトにおけるような必要とする状況の下ではその制約を有するので、今日まで換
気ダクト用途には用いられてこなかった。その状況とは、温度、広く変わる湿度
、空気清浄機よりも数倍早い空気流速である。空気清浄機は、問題の技術が基本
的に開発した装置である。

【０００５】 前記制約の理由は、下記のとおりである。ボード（セルロス系材料）、すなわ
ち、高抵抗材料、から設計された沈殿器は、隣接電極要素、すなわち、高電圧源
の各端子に接続された電極要素、の間の間隙を橋略するダストによって影響を受
ける。この影響は、湿度を増加することによって増加し、また、電子フィルタの
粒子分離能力を劇的に減少する。隣接電子要素間の橋略ダストは、電子要素の表
面からの電荷を偏向し、この効果は、前記表面間の電位が減少し、その結果、粒
子（エーロゾル）分離能力が減少するということである。

【０００６】 ［発明の開示］ 本発明の目的は、前記制約を排除し、静電特性の新式換気フィルタまたはダク
ト・フィルタの実用的でかつ経済的な代替を創生することにある。これに関連し
て、ダクト・フィルタの表現は、家庭用換気フィルタから離れて、供給空気およ
び／または排気空気用フィルタ、その他の用途、例えば、自動車の換気装置に一
体化された自動車のクーペ用フィルタ、比較的に高い空気流速を有するその他の
産業用途をも意味する。もちろん、例えば、空気清浄機、炊事用具フード等のそ
の他の状況においてもその技術を使用することが可能である。新型のフィルタの
最も重要な利点は、重い粒子の瞬時分離と組み合わせて微粒子の高い分離能力で
ある。これは、極端に低い圧力低下、真空清浄機を使用する簡単な作業またはフ
ィルタの交換によってなされる。

【０００７】 ［発明を実施するための最良の形態］ 本発明は、添付図面を参照して、以下に詳細に記載される。

【０００８】 図１は、本発明の第１実施例を概略的に示す。パネル形体の沈殿器１１は、空
気流通ダクト０９に設けられる。沈殿器パネル１１の入口領域Ａは、ダクトを通
る空気流方向に見て空気流通ダクト０９を横切って傾斜して配置される。このよ
うにして、ほとんどすべての空気搬送が沈殿器パネル１１を通して起こる。これ
は、沈殿器パネル１１が空気清浄装置を通る空気流に関して傾けられているので
、実現されうる。

【０００９】 その特徴にもとづく沈殿器パネル１１は、１またはそれを超えるユニット、す
なわち、独立した沈殿器を有する。各ユニットは、少なくとも２つの電極要素０
１、０２または高電圧源ＨＶＵの各端子に好ましくは接続された少なくとも２つ
のグループの電極要素からなる。ユニットは、空気流に対して透過性であり、隣
接電極要素０１、０２間に間隙距離ｄを有する。

【００１０】 沈殿器パネル１１の深さｂ、すなわち、沈殿器パネル１１を通過する空気流の
最短路、は沈殿器パネル１１の入口領域Ａの延長部よりも実質的に小さい。

【００１１】 図１に示されているものにもとづいて、沈殿器パネル１１は、特許出願ＰＣＴ
／ＳＥ９７／００９５６または類似の実施例にもとづいて設計された１またはそ
れを超える沈殿器ユニット、すなわち、互いに関して間隙距離ｄで配列された少
なくとも２つの帯状電極要素０１、０２からなる円形ユニットまたは著しく丸い
ユニットからなることが好ましい。電極要素は、軸のまわりにまたは軸に代えて
ボビン本体０８のまわりに数回丸く設けられ、高電圧源ＨＶＵの各端子に適切に
接続される。

【００１２】 このような実施例においては、活性パネル部分、すなわち、沈殿器ユニットと
空気流通ダクトの内壁との間の空間が空気流に対して不透過性であることが必須
である。これは、ほぼ長方形または方形を有する沈殿器パネルのカバー２０によ
って図１に示すようにしてなされる。長方形または方形断面のボビン本体０８の
まわりに電極要素０１、０２を巻き付けることによって、図８に示すように著し
く丸い縁を有するボビン本体が、対応して形成された入口領域を有する沈殿器ユ
ニットのまわりに起こり、沈殿器ユニットの丸い形体をつくり、その形体が円形
の沈殿器ユニットよりもいくぶん大きい充填係数を有する。しかし、その欠点は
、機械的安定性を欠き、これは各用途について考慮されなければならない。機械
的安定性、固有の電気的安定性、同時に対応する円形のボビン本体よりも良好な
充填係数に関して、改良されたボビン本体が図９に示されている。図９のボビン
本体は、少なくとも２つの異なる半径を有し、したがって帯状要素０１、０２が
ほぼそれらの全長にわたって一定の曲率を有する。長方形入口領域を有するよう
に、すなわち、電極要素０１、０２がほぼ互いに平行な状態で、活性パネル部分
を設計することは、もちろん可能である。しかし、このような設計は、機械的観
点からも電気的観点からも等しく安定ではない。電極要素０１、０２は、湿度／
熱に関する変数が変化したとき、変形する傾向を有し、したがって、要素間に短
絡が生じる危険性がある。

【００１３】 図２は、本発明の別の実施例を示す。ダクトを通る空気流の方向に垂直に見て
、２つの沈殿器パネル１１が、すべての空気搬送が沈殿器パネルを通して起こる
ように、空気流通ダクトの断面を横切って配置される。沈殿器ユニット１１は、
空気流通ダクト０９を横切って傾斜されている。パネルは、下流縁において結合
され、このようにしてＶ字形沈殿器ユニットをつくる。

【００１４】 図３は、互いに関してほぼ平行に配置されかつダクト０９を通る空気流方向に
関して傾斜された２つの沈殿器パネル１１を有する別の実施例を示す。空気流に
対して不透過性の適切な充填表面１１１は、すべての空気流が各沈殿器パネル１
１を通して起こるようにさせるために、配置される。

【００１５】 図４、５は、図２、３に示す実施例の多設計の可能性を概略的に示す。 統合された入口領域Ａｔｏｔ、すなわち、空気清浄装置の沈殿器パネルの空気
流透過性の全活性表面の合計は、本発明にもとづいて、動作条件に関する変化、
すなわち、汚染後においても空気湿度および温度の変化のボード・スペクトル内
で本質的に不変の動作特徴を、間隙距離ｄおよびパネル深さｂと組み合わせて、
保証するのに十分な大きさでなければならない。

【００１６】 沈殿器の隣接電極要素０１、０２間の比較的小さな間隙距離ｄと組み合わせて
沈殿器を通る十分に低い空気流速でダスト蓄積が電極要素の縁部分、すなわち、
沈殿器の入口表面、に起こるので、このような設計は可能性があるように変更し
た。間隙距離ｄを減少することによって、重いダストに対して減少された移動傾
向がある。このことは、上述したように、不可欠の程度まで、沈殿器の入口領域
において各電極要素０１、０２の縁部分を横切って起こるダストの影響をもちろ
ん無視して沈殿器の分離能力によってダストの影響を減少する。

【００１７】 したがって、本発明にもとづく空気清浄装置は、一方においては面積拡大係数
Ｘ、すなわち、空気流通ダクト０９の断面積に関連した合計入口面積Ａｔｏｔを
考慮して電極要素０１、０２間の間隙距離ｄの関数といて設計されねばならず、
また、他方では沈殿器の深さｂ、すなわち、パネルを通る空気流の最短路の関数
として設計されねばならない。間隙距離ｄの関数といて面積拡大係数Ｘは、最小
値よりも大きくなければならず、また、好ましくは図６のグラフにもとづく好適
値よりも大きくなければならない。最大パネル深さｂは、１０ｃｍを超えてはな
らず、また、好適値としておよび間隙距離ｄとして図７にもとづく影を付けた領
域内になければならない。

【００１８】 図６および７から明らかなように、６００×６００ｍｍまでの換気ダクトの標
準寸法では、比較的大きい機械的構造の問題がある。研究室試験においては、４
ｍｍまでの間隙距離ｄについてならびに機械的要求および電気的安定性のために
沈殿器パネル１１のための好適設計は、数回巻かれかつ好ましくは耐湿性膜によ
って被覆された薄い帯状材料の帯状電極要素０１、０２を有する。しかし、他の
材料、導体、半導体、または消散剤が、沈殿器ユニットを設計する他の方法ばか
りではなく使用されてもよい。もちろん、３００×３００ｍｍの換気ダクトへの
沈殿器パネル１１を採用することを妨げず、また、６００×６００ｍｍのダクト
が３００×３００ｍｍの４つの等しい部分に分割される場合には、６００×６０
０ｍｍの断面を有するダクトにこのような沈殿器パネルを使用してもよい。本発
明にもとづく空気清浄装置が配置されるべき空気流通ダクトが面積を拡大され、
処置される空気流面積が増加され、それにより実際には、面積拡大係数Ｘがさも
なければ可能であったものよりも大きく実現される。

【００１９】 図１０−１２に示す実施例は、円形断面を有する空気流ダクト０９′、および
好ましくは部屋の壁面に配置された遷移空間１２′からなる供給空気終端装置に
関する。図１２から最も明らかなように、遷移空間１２′は、空気流の方向に見
て空気流通ダクト０９′よりもほぼ大きい断面積を有する。好ましくは、遷移空
間の前側は、丸められている。しかし、空気流通ダクト０９′および遷移空間１
２′は、図１０−１２に示すもの以外の断面を有していてもよい。

【００２０】 空気流通ダクト０９′において、イオン化装置１０′は、ダクト０９′に流れ
る空気をイオン化するために設けられてもよい。イオン化装置１０′は、公知の
仕方で高電圧源（図示せず）に接続される。遷移空間１２′において、沈殿器パ
ネル１１′が配置される。沈殿器パネル１１′は、空気流通ダクト０９′の長手
方向、すなわち、空気流自体の方向に関して傾斜されている。従来の方法で、沈
殿器パネル１１′の電極要素が高電圧源（図示せず）に接続される。好ましくは
、沈殿器は図１と関連して上述した形式のものである。沈殿器パネル１１′は、
ほぼすべての空気搬送が沈殿器パネル１１′を通して起こるように遷移空間１２
′内に配置される。その結果、遷移空間１２′の前側の少なくとも一部が、沈殿
器パネルを通過した空気を室内に放出するように透過性である。遷移空間１２′
の断面積が空気流通ダクト０９′の断面積よりも相当に大きい理由は、空気の速
度が空気が室内に放出される前に減少されなければならないからである。さもな
ければ、室内にいる人間が空気清浄装置から吹き出された空気を経験する。

【００２１】 異なるフィルタの等級にもとづいて設計された機械的フィルタに反して、本発
明にもとづいて採寸されかつ設計されたフィルタ・システムが、粗フィルタおよ
び密フィルタとして同時に動作してもよい。このような設計は、空気清浄装置に
含まれる沈殿器ユニットを相当に特大にする実際的な可能性の新規な知識に依存
している。このことは、ダクト０９の断面積よりも数倍大きい（大面積拡大係数
Ｘ）沈殿器パネルの全入口面積を設計しかつ間隙距離ｄを減少することによって
、なされる。

【００２２】 実際には、面積拡大係数Ｘを増加することは、各沈殿器ユニットを通る空気流
速度を減少させる。電極要素０１、０２間の可能な電位のボード範囲内で、これ
は沈殿器ユニットの分離能力に影響を及ぼさない。間隙距離ｄを増加することは
、隣接電極要素０１、０２間の橋略ダストの移動を減少または防止する結果にな
る。これは、要素間の電位減少を防止する。いわゆるカスケード・システム、す
なわち、チャネル内の空気流の方向に見て交互に続く２またはそれを超える対応
したフィルタ・システムを配置することが可能である。

【００２３】 面積拡大係数Ｘの上限は、存在しないが、一定の与えられた換気ダクトのより
高いＸ値の可能性が間隙距離ｄを減少しかつ電極要素０１、０２のバンド幅を減
少することによりその他の間で増加しつつある。

【００２４】 請求の範囲に特定された本発明は、沈殿器の電極要素０１、０２用の特殊な材
料に制限されず、消散材料を含む高抵抗材料の沈殿器が好ましい。

【００２５】 好ましくは、セルロース系材料が用いられてもよい。特にこのような材料は、
湿気に対する保護としてプラスチック膜の極めて薄い被覆を設けられてもよい。

【００２６】 粒子の帯電は、沈殿器パネル１１の上流で、または空気が空気流通ダクトを通
りもしくはその他の方法で搬送される前に、公知の方法でなされてもよい。

【００２７】 本発明にもとづく実施例は、収集されたダストの除去（真空浄化）装置を容易
に設けられる。これは、もちろん装置の信頼性およびその保守間隔をさらに増加
する。

【００２８】 一定の用途、例えば、自動車クーペのフィルタについて、自動車の走行からの
強制空気吹出しへの応用により、沈殿器パネルを通る逆の空気流を設け、したが
って収集ダストを自由空気中に吹き出すことが、適切である。このことは、空気
流が設計された運転条件よりも数倍強力な逆の作用によって用いられる場合に、
可能となる。

【００２９】 自動車クーペのフィルタについての適切な間隙距離ｄは、２ｍｍ以下でなけれ
ばならない。面積拡大係数Ｘは４以上でなければならない。低容積の要求に対し
て、これは沈殿器パネル１１の深さに影響を及ぼす。適切なパネル深さは、３．
５ｃｍ以下であり、好ましくは２ｃｍ以下である。

【００３０】 本発明のために設計された比較的高い面積拡大係数Ｘにより、ダスト収集は、
各沈殿器パネルの入口領域の頂部で起こり、微細なダストのみが電極要素０１ま
たは０２の表面に付着する。間隙距離ｄを減少することによって、沈殿器の入口
領域へのダスト堆積は比例して増加する。そのために、沈殿器パネルおよび入口
領域をそれぞれ清掃するために真空掃除機ノズルによってダスト収集を排除する
ことが容易で効果的である。

【００３１】 沈殿器パネル１１は、図１−３、４、５に示すように、換気ダクト内に配置さ
れる。空気流は、換気ダクトに設けられた機械的なファンによって、またはその
他の方法で、例えば、自然通風でなされてもよい。

【００３２】 沈殿器が好ましくはセルロース系材料からなる分離したケーシング内にあるけ
れども、沈殿器パネルが図１−５の沈殿器にもとづいて配置されることを妨げな
い。そのケーシングは、換気ダクトの標準寸法を直接採用するように外部の寸法
を有している。その利点は、交換に関連して全体の装置の組付けの可能性、特に
汚染されたダストが装置において分離される危険性がある場合に、簡単で衛生的
である。

【００３３】 このような装置は、目標電極および前に知られた実施例にもとづくイオン化源
としてダクトの壁を有するイオン化室を含んでいてもよい。全体のシステムは、
適切な方法で高電圧源に接続される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にもとづく空気清浄装置の第１実施例の概略斜視図であって
、換気ダクトの一部が除去された状態を示す。

【図２】本発明にもとづく空気清浄装置の第２実施例の概略斜視図であって
、換気ダクトの一部が除去された状態を示す。

【図３】本発明にもとづく空気清浄装置の第３実施例の概略斜視図であって
、換気ダクトの一部が除去された状態を示す。

【図４】図２にもとづく実施例の多設計の可能性を概略的に示す。

【図５】図３にもとづく実施例の多設計の可能性を概略的に示す。

【図６】面積拡大係数Ｘと間隙距離ｄとの関係を示すグラフである。

【図７】沈殿器の深さｄと間隙距離ｄとの関係を示すグラフである。

【図８】帯状電極要素がボビンのまわりに巻き付けられている状態のボビン
の概略斜視図である。

【図９】図８に匹敵するボビンの別の設計の概略斜視図である。

【図１０】本発明にもとづく空気清浄装置の第４実施例の概略正面図である
。

【図１１】図１０にもとづく実施例の概略側面図である。

【図１２】図１０にもとづく実施例の概略上面図である。

【手続補正書】

【提出日】平成１２年１０月３１日（２０００．１０．３１）

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図６

【補正方法】変更

【補正内容】

【図６】

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図７

【補正方法】変更

【補正内容】

【図７】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ， ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，Ｄ Ｋ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＵ ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ， ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，Ｍ Ｄ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ， ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，Ｕ Ｚ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】帯電粒子（エールゾル）から空気を清浄にする装置であって、
   少なくとも１つの沈殿器パネル（１１、１１′）を含み、該パネル（１１、１１
   ′）は少なくとも２つの電極要素（０１、０２）または少なくとも２つのグルー
   プの電極要素を有する少なくとも１つの沈殿器ユニットを含み、前記要素は内部
   間隙距離（ｄ）だけ互いに関して交互に配置され、前記電極要素（０１、０２）
   は高電圧源の各端子に適切に接続され、前記装置は空気流通ダクト内にまたは空
   気流通ダクトに直結して配置され、前記沈殿器パネル（１１、１１′）のうちの
   主要パネルが前記装置を通過する空気流の方向に関して傾斜され、前記沈殿器パ
   ネル（１１、１１′）は、ほぼすべての空気の搬送が前記沈殿器パネル（１１、
   １１′）を通って起きるように、配置されていることを特徴とした空気清浄装置
   。
2. 【請求項２】少なくとも２つの沈殿器パネル（１１）を共通主要面内に有す
   ることを特徴とした請求項１に記載の空気清浄装置。
3. 【請求項３】少なくとも２つの沈殿器パネル（１１）を異なる主要面内に有
   し、前記パネルが一縁で結合されていることを特徴とした請求項１に記載の空気
   清浄装置。
4. 【請求項４】少なくとも２つの沈殿器パネル（１１）を異なる主要面内に有
   し、前記パネルが互いに平行であることを特徴とした請求項１に記載の空気清浄
   装置。
5. 【請求項５】前記沈殿器パネル（１１′）が空間（１２′）で前記空気流通
   ダクト（０９′）に直結して配置され、前記空間は前記装置を通る空気流の方向
   に見て前記空気流通ダクト（０９）よりも実質的に大きい断面積を有しているこ
   とを特徴とした請求項１に記載の空気清浄装置。
6. 【請求項６】前記沈殿器パネルの深さ（ｂ）が隣接電極要素（０１、０２）
   間の間隙距離（ｄ）に関連して決定されることを特徴とした請求項１ー５のうち
   の任意の一項に記載の空気清浄装置。
7. 【請求項７】面積拡大係数（Ａ）が隣接電極要素（０１、０２）間の間隙距
   離（ｄ）に関連して決定され、前記面積拡大係数は図７のグラフにもとづいて最
   高値と好適値とを有することを特徴とした請求項１ー６のうちの任意の一項に記
   載の空気清浄装置。
8. 【請求項８】前記沈殿器パネル（１１、１１′）がほぼ円形または丸い沈殿
   器ユニットから設計され、該沈殿器ユニットは互いに関して内部間隙距離（ｄ）
   で軸またはボビン本体のまわりに数巻きの円で配置された少なくとも２つの帯状
   電極要素（０１、０２）からなり、該電極要素（０１、０２）は高電圧源の各端
   子に接続され、各沈殿器ユニットが前記沈殿器パネルのカバー（２０）内に引き
   込められていることを特徴とした前記請求項のうちの任意の一項に記載の空気清
   浄装置。
9. 【請求項９】セルロース系材料が前記電極要素（０１、０２）に用いられ、
   該材料は耐湿気膜によって好ましくは被覆されていることを特徴とした前記請求
   項のうちの任意の一項に記載の空気清浄装置。