JP2004025034A - 空気清浄器 - Google Patents

Abstract

【課題】空気清浄器（電気集塵機）におけるイオン化線の自律発振の抑制又は防止を図る手段を提供する。
【解決手段】イオン化線２を放電極とした空気清浄器１において、（１）枠体６に絶縁支持したイオン化部シャフト１０にイオン化線２を圧接し、前記イオン化部シャフト１０により分画されるイオン化線２の分画単位１１それぞれの固有振動数を高くする、（２）集塵部５の集塵板７又は対応極板８は枠体６の給電部９と半導電性樹脂製スペーサ１２を介して接続してなり、イオン化線２から前記集塵板７又は対応極板８に向けて流れる脈動電流の変動幅を半導電性樹脂製スペーサ１２の電圧降下により小さくする、又は（３）イオン化線２はこのイオン化線２の外径よりも大きな内径を有する樹脂パイプ３を遊嵌し、イオン化線２の振動に対してこの樹脂パイプ３が衝突することで前記振動に対して逆方向の衝撃を加えることにより、それぞれイオン化線２の自律発振を抑制する。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気清浄器（電気集塵機）の集塵効率改善、主にイオン化線の振動防止に基づく集塵効率改善にかかる改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
空気清浄器は、大きくイオン化部と集塵部とから構成し、このイオン化部は枠体に架設したイオン化線を放電極とするものがある。通常、前記イオン化線表面は安定したコロナ放電が発生しているが、イオン化線表面が汚れていると放電が不安定になり、払子（ほっす）コロナ放電になりやすく、脈動電流が流れる等の不具合を来たす。また、電場中のイオン化線にはクーロン力が作用しているが、前記脈動電流の変化に応じてイオン化線に働くクーロン力も同期して変動する（振動する）。この自律発振によるイオン化線の振動がイオン化線の固有振動数に近づくと共振が起こり、イオン化線はより大きな振幅で振動することになる。そして、こうした共振に伴い、イオン化線とその他電極との間でリークが起こり、総じて空気清浄器の集塵効率低下を招くわけである。
【０００３】
これから分かるように、イオン化線を用いた場合、いかにイオン化線の自律発振を抑制又は防止するかが、空気清浄器における一つの課題として挙げられている。この解決策としては、（１）イオン化線の固有振動数を高くする、（２）脈動電流の発生を抑制する、又は（３）イオン化線の振動に対抗する負荷を与える、等の手段が考えられる。前記（１）について、実開平０５−０９５６６１号「電気集塵器」は、ケ−スの前面中央部に絶縁性の放電線保持材を設け、この放電線保持材で放電線（イオン化線）を保持する電気集塵器を提案している。これは、放電線保持部材によって、強制的にイオン化線の振動を抑制しようとする。同様な構造を採用している先行技術には、特開平０８−０７１４４８号「イオン化装置」がある。
【０００４】
上記（２）について、実開平０２−１０８７４５号「電気集塵機」は、放電線が貫通して前記放電線に案内されて上下摺動自在な可動体と、前記可動体を支持する上下可動部を有し、前記可動体の放電線が貫通する孔の内周面にスパイラル溝を形成した電気集塵機を提案している。これは、可動体の摺動によりイオン化線表面の汚れを落とすことで、脈動電流の発生を抑制し、結果としてイオン化線の自律発振を抑制又は防止できる。これら（１）及び（２）の手段に比べ、（３）に該当する先行技術は見られない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
イオン化線の自律発振を抑制又は防止する手段としての上記（１）〜（３）の手段それぞれは、装置の大きさや何よりもコスト的な制約が大きいため、容易に実用化しにくい問題がある。例えば、実開平０５−０９５６６１号や特開平０８−０７１４４８号に見られるイオン化線の固有振動数を高める手段は、絶縁性の放電線保持材に各イオン化線を押し当てるため、確かに物理的な各イオン化線の固有振動数の向上を図ることはできるが、ただそれだけであり、何ら他の機能を提供するものではない。また、絶縁性の放電部材とは樹脂部材であり、構造強度を確保する点で金属部材に劣る問題がある。
【０００６】
また、実開平０２−１０８７４５号によるイオン化線表面の汚れを落とす手段は、確かに脈動電流の発生を抑制する手段には違いないが、イオン化線の自律発振を抑制又は防止する観点からは不十分であり、なお別の対策が必要となる。そこで、空気清浄器（電気集塵機）の集塵効率改善を目的としてイオン化線の自律発振の抑制又は防止を図ることとし、（１）イオン化線の固有振動数を高くする、（２）脈動電流の発生を抑制する、又は（３）イオン化線の振動に対抗する負荷を与える、の各観点から改めてイオン化部の構成について検討した。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
検討の結果、開発したものが、イオン化部と集塵部とからなり、このイオン化部は枠体に架設したイオン化線を放電極とした空気清浄器において、（１）イオン化線の固有振動数を高くする手段として、前記枠体に絶縁支持した導電性構造部材にイオン化線を圧接し、前記導電性部材により分画されるイオン化線の分画単位それぞれの固有振動数を高くすることでイオン化線の自律発振を抑制した空気清浄器である。イオン化線の固有振動数は、イオン化線が振動できる範囲の長さ＝実質長に反比例する。そこで、導電性構造部材を圧接すると、前記圧接点でイオン化線が区切られ、各実質長を短くすることで実質長毎の固有振動数を高くし、結果としてイオン化線の自律発振を抑制する。ここで、導電性構造部材は全イオン化線を横断するので、単なる構造部材ではなく、各イオン化線の電位を均一化する電気的構成要素としての意義がある。
【０００８】
次に、（２）脈動電流の発生を抑制する手段として、イオン化部の接地電極、集塵部の放電極又は接地電極は枠体の給電部と半導電性樹脂を介して接続してなり、イオン化線からイオン化部の接地電極、集塵部の放電極又は接地電極に向けて流れる脈動電流の変動幅を前記半導電性樹脂の電圧降下により小さくすることでイオン化線の自律発振を抑制した空気清浄器とした。脈動電流は、イオン化線と、イオン化部の接地電極、集塵部の放電極又は接地電極とを結ぶ回路を流れる。よって、半導電性樹脂をイオン化部の接地電極、集塵部の放電極又は接地電極と給電部との間に介在させることで、高い放電圧への影響を避けながら、電圧降下により微弱な脈動電流の変動を抑制し、結果としてイオン化線の自律発振を抑制する。
【０００９】
そして、（３）イオン化線の振動に対抗する負荷を与える手段として、イオン化線はこのイオン化線の外径よりも大きな内径を有する樹脂可動体を遊嵌し、イオン化線の振動に対してこの樹脂可動体が衝突することで前記振動に対して逆方向の衝撃を加えてイオン化線の自律発振を抑制した空気清浄器とした。イオン化線が振動を始めても、別体の樹脂可動体は慣性によってすぐに追随しないので、イオン化線の振動に対する負荷となり、結果としてイオン化線の自律発振を抑制する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図を参照しながら説明する。図１は本発明を適用した空気清浄器１の空気吸入方向から見た斜視図、図２は同空気清浄器１の断面図、図３はイオン化線２に遊嵌状態で挿通した樹脂パイプ３を表す部分拡大正面図であり、図４はイオン化線２の架設方向に樹脂パイプ３が移動する状態を表す部分拡大正面図である。本例は、イオン化部４と集塵部５とからなる帯電粉塵中和機能付空気清浄器１である。本発明は、後述するように、帯電粉塵中和機能付空気清浄器１において、より効果を発揮する。
【００１１】
基本的な電極構成は従来同様の空気清浄器と変わらず、図１及び図２に見られるように、イオン化部４は枠体６に架設したイオン化線２を放電極、集塵部５は枠体６に架設した集塵板７を放電極とし、前記集塵板７に対して交互に並べた対応極板８からなる接地電極は、２枚おきに前方へ延設してイオン化線２に対する接地電極をも兼ねている。各放電極（イオン化線２、集塵板７）は、枠体６側部に設けた給電部９と接続しており、イオン化線２には正高電圧（＋ｋＶ）、集塵板７には負高電圧（−ｋＶ）を印加している。
【００１２】
イオン化線２は、枠体６に絶縁支持したイオン化部シャフト１０（導電性構造部材）に圧接し、空気流入方向へ突に屈曲し、前記イオン化部シャフト１０により左右略二等分に分画している（図１参照）。各イオン化線２は、枠体幅に略等しい全長を有するが、振動する有効長は前記イオン化部シャフト１０の両側に略等分な分画単位１１，１１である。各分画単位１１は、長さに合わせた高い固有振動数を有するので、結果としてイオン化線２の自律発振を抑制できる。
【００１３】
このイオン化部シャフト１０にイオン化線２を圧接する構造は、イオン化部シャフト１０の導電性により全イオン化線２が同電位にできる利点や、イオン化線２全体が折れ曲がることで、単純に枠体６へイオン化線２を架設する場合に比べて、緊張状態のままイオン化線２の全長を長くし、より広範囲での放電を可能にする効果もある。また、イオン化部シャフト１０が導電性を有していても構わないことから、従来一般に用いられていた樹脂製支持部材に代えて、より強度がある金属部材（例えばＳＵＳ）を用いることができ、空気清浄器１としての構造強度を高めることができる利点もある。
【００１４】
本例のような帯電粉塵中和機能付空気清浄器１では、上述したように、イオン化部４のイオン化線２と集塵部５の集塵板７との電圧極性が異なるため、イオン化線２から見た電位差が大きくなり、イオン化線２から前記集塵板７又は対応極板８に向けて脈動電流が流れやすくなる。そこで、本発明では、脈動電流に対する抵抗成分となる半導電性樹脂製スペーサ１２を介して、集塵板７と給電部９とを、そして対応極板８と枠体６（ＧＮＤ）とを接続している。ここで、本発明による半導電性樹脂製スペーサ１２は、脈動電流に対して抵抗成分を与えることが目的であるため、主として絶縁性が求められる同種の材料に比べて低い表面抵抗値であることが望ましい。本例では、表面抵抗値１０^２〜１０^５ΩのＰＰによる一体成型品を用いている。
【００１５】
集塵板７について具体的に説明する。集塵板７は、互いが嵌合する多段構造の半導電性樹脂製スペーサ１２を給電部９に繋がる集塵部シャフト１３に連続して嵌装する際に各半導電性樹脂製スペーサ１２，１２で挟持するのみで、集塵部シャフト１３には直接触れないようにしている。イオン化線２から集塵板７に向けて流れようとする脈動電流は、半導電性樹脂製スペーサ１２の抵抗成分により電圧降下を受けて変動幅を小さくし、脈動電流によるイオン化線２への影響を減らすことで、イオン化線２の自律発振が抑制できるわけである。対応極板８に対して接地シャフト１４に嵌装した半導電性樹脂製スペーサ１２も同様の働きを有し、総じてイオン化線２の自律発振を抑制する。脈動電流は、本例のような帯電粉塵中和機能付空気清浄器１において大きくなりやすいため、こうした半導電性樹脂製スペーサ１２による自律発振抑制の効果が大きい。
【００１６】
本例は、更に物理的なイオン化線２の自律発振抑制手段として、各イオン化線２の分画単位１１毎に樹脂パイプ３（樹脂可動体）を遊嵌状態で挿通している。この樹脂パイプ３は、イオン化線２が振動を始める前には、図３に見られるように、イオン化線２に接触状態でぶら下がることで力学的には一体物となって見かけ上の固有振動数を変え、また樹脂パイプ３の重量がイオン化線２に対する負荷Ｗとなり、自律発振を抑制する。更に、イオン化線２が振動を始めようとすれば、構造的にイオン化線２とは別体物である樹脂パイプ３はイオン化線２の振動に遅延して上下に振られることになるため、イオン化線２の振動方向に対抗して衝突するようになり、やはり自律発振を抑制するように働く。このように、樹脂パイプ３は総じてイオン化線２の自律発振を抑制する。
【００１７】
このほか、遊嵌状態でイオン化線２に挿通した樹脂パイプ３は、図４に見られるように、イオン化線２の架設方向に移動自在であり、この移動に際して樹脂パイプ３の内周縁の一部がイオン化線２に摺接することで、イオン化線２表面から付着物を削ぎ落とす効果が期待できる。このようなイオン化線２の清掃作用は物理的な構造による作用であるから、樹脂パイプ３に代えて金属パイプ、セラミックパイプや紙又は木製パイプ等も考えられるが、前述のようにイオン化線２に摺接しながら移動することから、放電を防止するには非導電性材料が好ましい。加えて言えば、耐久性の観点から樹脂パイプ３が最も好ましいことになる。本例では、ＰＴＦＥを素材とした樹脂パイプ３を用いている。
【００１８】
樹脂パイプ３による自律発振抑制の効果、とりわけ衝突による自律発振抑制の効果は、イオン化線２の略中央（本例では分画単位の略中央）に樹脂パイプ３が位置していることが望ましい。しかし、上述のように、樹脂パイプ３による自律発振抑制の効果は、多様な態様を有するため、樹脂パイプ３がイオン化線２に対して移動しても、十分に自律発振抑制の効果を得ることができる。むしろ、イオン化線２表面の清掃は、脈動電流の発生を抑制することに繋がり、この脈動電流の発生抑制が、異なる面からのイオン化線２の自律発振抑制の効果をもたらすので、好ましいと言える。
【００１９】
【発明の効果】
本発明により、空気清浄器（電気集塵機）の集塵効率改善を目的としたイオン化線の自律発振の抑制又は防止、特に脈動電流の発生により前記自律発振が起きやすい帯電粉塵中和機能付空気清浄器において、イオン化線の自律発振の抑制又は防止を図ることができるようになる。具体的には、（１）枠体に絶縁支持した導電性構造部材にイオン化線を圧接し、前記導電性部材により分画されるイオン化線の分画単位それぞれの固有振動数を高くすることで、自律発振を防止する効果を有する。また、結果として斜行するイオン化線の全長が延びることで、帯電に寄与する放電領域が実質的に拡大し、より能率的に帯電粉塵を生成できるようになる付随効果もある。
【００２０】
次に、（２）イオン化部の接地電極、集塵部の放電極又は接地電極が枠体の給電部と半導電性樹脂を介して接続することで、前記半導電性樹脂の電圧降下により集塵部の放電極又は接地電極に向けて流れる脈動電流の変動幅を小さくし、結果としてイオン化線の自律発振を抑制することができる。また、上記例示に見られるように、各電極を挟持して位置固定するスペーサとして半導電性樹脂を用いれば、こうした電極の保持部材としての軽量化や、組立時の負担をなくする付随効果もある。
【００２１】
そして、（３）イオン化線に樹脂可動体を遊嵌することで、イオン化線の振動に対して前記樹脂可動体が衝突してこのイオン化線の自律発振を抑制できる。この樹脂可動体は、イオン化線の架設方向に移動自在となるため、イオン化線の表面を削るようにして清掃できる付随効果があり、こうしてイオン化線表面を清掃することで脈動電流の発生を防止して、別途イオン化線の自律発振を抑制する効果も発揮する。各自律発振の抑制手段は、個別に利用できるほか、排他的な利用関係にないため、組み合わせて利用することができ、その場合、より確実にイオン化線の自律発振を抑制できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した空気清浄器の空気吸入方向から見た斜視図である。
【図２】同空気清浄器の断面図である。
【図３】イオン化線に遊嵌状態で挿通した樹脂パイプを表す部分拡大正面図である。
【図４】イオン化線の架設方向に樹脂パイプが移動する状態を表す部分拡大正面図である。
【符号の説明】
１　空気清浄器
２　イオン化線
３　樹脂パイプ
４　イオン化部
５　集塵部
６　枠体
７　集塵板
８　対応極板
９　給電部
１０　イオン化部シャフト
１１　分画単位
１２　半導電性樹脂製スペーサ
１３　集塵部シャフト
１４　接地シャフト

Claims (3)

1. イオン化部と集塵部とからなり、該イオン化部は枠体に架設したイオン化線を放電極とした空気清浄器において、前記枠体に絶縁支持した導電性構造部材にイオン化線を圧接し、前記導電性部材により分画されるイオン化線の分画単位それぞれの固有振動数を高くすることでイオン化線の自律発振を抑制したことを特徴とする空気清浄器。
2. イオン化部と集塵部とからなり、該イオン化部は枠体に架設したイオン化線を放電極とした空気清浄器において、イオン化部の接地電極、集塵部の放電極又は接地電極は枠体の給電部と半導電性樹脂を介して接続してなり、イオン化線からイオン化部の接地電極、集塵部の放電極又は接地電極に向けて流れる脈動電流の変動幅を前記半導電性樹脂の電圧降下により小さくすることでイオン化線の自律発振を抑制したことを特徴とする空気清浄器。
3. イオン化部と集塵部とからなり、該イオン化部は枠体に架設したイオン化線を放電極とした空気清浄器において、イオン化線は該イオン化線の外径よりも大きな内径を有する樹脂可動体を遊嵌し、イオン化線の振動に対して該樹脂可動体が衝突することで前記振動に対して逆方向の衝撃を加えてイオン化線の自律発振を抑制したことを特徴とする空気清浄器。

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