JP2004033944A

JP2004033944A - 空気清浄機

Info

Publication number: JP2004033944A
Application number: JP2002195754A
Authority: JP
Inventors: Junichi Abe; 安部　順一; Yoshifumi Yamaguchi; 山口　芳文; Kiyonori Oguma; 小熊　清典; Akira Moriyama; 森山　顕
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2002-07-04
Filing date: 2002-07-04
Publication date: 2004-02-05

Abstract

【課題】空気中の粉塵に帯電させる荷電部と、前記荷電部の下流側に設けられた集塵部をそなえた空気清浄機において、集塵部の電極構造によって集塵効果を増大させる。
【解決手段】空気中の粉塵に帯電させる荷電部３と、前記荷電部の下流側に設けられた集塵部５をそなえた空気清浄機において、前記集塵部５が、フィルタ部材５１と、その上流側と下流側に、通風孔をそなえた電極板５５２、５３を設けている場合は、前記上流側電極板５２と下流側の電極板５３に設けた通風孔５４と５５を相互にずらせ、反発電極５６と集塵電極５７を積層状態に設置する場合は、空気流の方向に傾斜させて、集塵部５を通過する粉塵の滞留を長くする。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、室内の空気を浄化する空気清浄機に係り、特に塵埃を帯電させて捕集する電気式空気清浄機の構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、室内の空気中に含まれている粉塵を帯電させて集塵電極に捕集させるようにした空気清浄機は、吸入空気の流れに沿って、プレフィルタ、荷電部、集塵部、脱臭フィルタの順に配置し、プレフィルタで大きな粉塵を除去し、プレフィルタを通った空気中の粉塵を、放電電極と対向電極で構成された荷電部で、コロナ放電によってプラスに荷電させ、荷電した粉塵をマイナス極性の集塵部で捕集するようにしており、浄化された空気は、脱臭フィルタを通して排出される。
このような空気清浄機の例は、たとえば特開平１−２６６８６３号、特開平７−８８３９８号などに示されている。
【０００３】
図８は従来の例を示す縦断面図で、ケース１内の吸気口２側にプレフィルタ９をそなえ、その下流側に、直流高圧電源４に接続されてプラスに充電された複数の放電極３１と、マイナスに充電された対極３２からなる荷電部３が設けられている。前記荷電部３の下流に集塵部５が配置され、この集塵部５は、多数のプラスとマイナスに分極された繊維で構成したフィルタ部材５１と、その上流側の面に、直流高電圧電源６のマイナス側に接続してアースされた上流側電極板５２をそなえ、下流側の面に、プラス側に接続された下流側電極板５３を重ねて構成している。フィルタ部材５１は誘電フィルタや帯電フィルタが用いられ、前記電極板５２、５３は導電性網や打抜金属板などが使用されている。７は集塵部５の下流に設けた送風ファン、８は排出口、５４は上流側電極板５２に設けた通風孔、５５は下流側電極板５３に設けた通風孔である。
【０００４】
吸気口２から流入しプレフィルタ９を通った空気中の粉塵は、荷電部３で放電極３１から対極３２に向かって生じるコロナ放電によりプラスに荷電される。この粉塵の一部は、荷電部３のアースされた対極３２に付着されるが、大部分は集塵部５に送られ、前記上流側電極板５２のクーロン力によってフィルタ部材５１に送り込まれ、目付け量に応じた集塵効率でメカニカルに捕集されるとともに、両側面の電極板５２、５３間に発生する電界によりフィルタ部材５１の繊維が誘電分極され、繊維のマイナス分極部に付着して捕集される。
なお、下流側電極５３にはプラスの高電圧が印加されているので、プラスに帯電した粉塵に、空気の流れ方向とは逆のクーロン力が作用してフィルタ部材内、とくに下流側で粉塵の速度を低下させ、滞留時間を延ばして付着効率を向上させるようにしている。
【０００５】
また、特開平７−８８３９８号の空気清浄装置では、導電性で通気性を有する捕集電極板を、空気の流れに直交させて、ひだ状に屈曲させたプリーツ電極を用いて接地させ、その凹部分に高電圧の捕集電極を対向させて空気の流れを改善させたものが示されている。
なお、荷電部や集塵部には、十分な脱臭作用がなく、排出される清浄空気に悪臭が残るため、特開平１１−１３８０４８号では、集塵部に空気流と直交する方向に積層配置した複数枚の電極板を設けてマイナスに充電させ、この電極板間に酸化触媒を配置したものが提案されている。
【０００６】
図９は、このような集塵装置を示すもので、プレフィルタ９の下流に高圧電源４によりプラスに充電される複数の放電極３１とマイナスに充電された対極３２からなる荷電部３と、この荷電部３の下流に配置された集塵部５を設け、集塵部５は、高圧電源６に接続され空気流と平行な複数枚の集塵電極５８を、空気流と直交する方向に積層状態に配置し、この集塵電極５８相互間に二酸化マンガンなどからなる酸化触媒５９をそなえている。
ケース１内に空気が吸入されると、荷電部３においてコロナ放電によりプラスに荷電された粉塵が対極３２と集塵電極５８に捕集されるが、荷電部３ではコロナ放電によって活性酸素（オゾンを含む）が発生し、粉塵中の臭気物質と反応して化学的に分解・無臭化させ、さらに集塵部５の酸化触媒５９を活性化して、臭気物質の酸化を促進させ無臭化するようにしている。なお、臭気成分との反応に寄与しないで集塵部５を通過した活性酸素は、オゾン分解触媒１１で分解処理させ、排出口８からのケース外への漏出を防ぐようにしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このように、フィルタ部材の上流側と下流側に電極板を設けて粉塵の捕集効率を向上させており、一例では、集塵効率１０％のフィルタ部材を使用して８５％の集塵効率が得られているが、この時の面風速を０．５ｍ／ｓｅｃとした場合の圧力損失は１０Ｐａ以下と小さい。この圧力損失を維持したままで、さらに集塵効率を向上させるには電極に印加する電圧を上げる方法があるが、電極間の絶縁性の確保などで限界があり、また、集塵効率の高いフィルタ部材を使用すると、圧力損失が増加し大風量化に対応できなくなる。つまり、低圧力の維持と集塵効率の向上には限界があった。
【０００８】
また、荷電部で発生した活性酸素と集塵部の酸化触媒で、臭気成分の酸化分解を行わせる場合、運転時間の経過とともに荷電部の電極に粉塵が付着堆積することにより放電電流が低下して、臭気成分の分解に必要な活性酸素量が低下し、臭気成分との化学反応が進行しにくくなり、結果的に反応中間体（異臭）が酸化触媒上に生成されてしまう問題がある。なお、悪臭成分のアンモニアは、活性酸素との反応が遅く、十分な脱臭効果が期待できなかった。
さらに室内が高湿度の場合は、酸化触媒上に捕捉された臭気成分や反応中間体の成分が、吸入空気中のミスト（水分子）と置換反応して酸化触媒から脱離して漏出する問題があるだけでなく、活性酸素の一部が集塵部を通過して排出されるため、集塵部の下流にオゾン分解触媒を設ける必要があり、圧力損失の上昇を招き、装置が大型化するなどの欠点があった。
【０００９】
本発明は、フィルタ部材を用いた集塵部において、フィルタ部材両側に設けた電極板の通風孔相互の相対位置関係を改善して、低圧力を維持して集塵効率の向上を図ることを目的とする。
また、集塵部に設けた集塵電極と反発電極との配置を改善して、集塵効果を向上させるとともに、脱臭性能を向上させ、圧力損失を低減させ、装置を小型化させる。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
このため、ケース内に空気中の粉塵に帯電させる荷電部と、この荷電部の下流側に集塵部をそなえた空気清浄機において、前記集塵部が、フィルタ部材を挟んで、その上流側と下流側に電極板を設け、前記フィルタ部材の上流側電極板と下流側電極板に設けたそれぞれの通風孔を、相互にずらせた位置に配置させ、フィルタ部材を通る空気中に含まれる粉塵の滞留時間を長くするようにしている。
なお、フィルタ部材下流側の電極板は、通風孔を除いて絶縁物で被覆することにより、フィルタに堆積した粉塵による絶縁低下を防ぐようにしている。
また、集塵部に吸入空気流と直交する方向に複数枚の集塵電極をそなえ、この集塵電極間に反発電極を配置させ、集塵電極と反発電極相互を平行に対向させた状態で、吸入空気流の方向に対して所定の角度で傾斜させて配置している。
また、集塵電極と反発電極板とのいずれか一方を、吸入空気流の方向に屈曲させてブリーツ状に形成し、他方を平板状に形成している。
【００１１】
さらに臭気成分を分解脱臭するため、集塵電極と反発電極の両面に、酸性ガス用添着形活性炭、塩基性ガス用添着形活性炭、アルカリ性ガス用添着形活性炭、オゾン除去用添着形活性炭、または二酸化マンガンと酸化アルミナを主成分とする触媒などからなる吸着材のいずれかを固着させている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１および図２は本発明の実施例を示す概略縦断面図と一部の拡大図で、１はケース、２は吸気口、３は荷電部で、直流高圧電源４でプラスに充電される複数の放電極３１とマイナスに充電された対極３２をそなえている。５は荷電部３の下流に配置された集塵部で、フィルタ部材５１と、その上流側に直流高圧電源６のマイナス側に接続してアースされた上流側電極板５２と、下流側に直流高圧電源６のプラス側に接続された下流側電極板５３を重ねて構成している。７は集塵部５の下流に設けた送風ファン、８は排出口、９は吸気口の近くに設けたプレフィルタである。
上流側電極板５２と下流側電極板５３には、それぞれ打抜加工による多数の通風孔５４、５５を設けており、図２に示すように、相互の通風孔の加工位置をずらせ、フィルタ部材５１を挟んで組み立てたときに、通風孔５４、５５の位置がずれるようにしている。なお、通風孔はスリットにしてもよい。
【００１３】
送風ファン７により吸気口２から吸い込まれた空気は、プレフィルタ９で粗いゴミが除去されて、粉塵を含んだ空気が荷電部３に送られる。荷電部３では放電電極３１から対極３２に向かってコロナ放電を生じ、流入した粉塵はプラスに荷電されるため、荷電された粉塵の一部は対極３２に付着捕集される。荷電部３で捕集されない粉塵は集塵部５に送られ、上流側電極５２に付着し、残りはクーロン力でフィルタ部材５１に流入する。フィルタ部材５１は、フィルタの目付け量で決まる集塵効率でメカニカルに捕集されるとともに、電極間の強い電界によってフィルタ部材５１の繊維が誘電分極するので、これによって繊維のマイナス分極部分にプラスに帯電した粉塵が付着し捕集される。この場合、上流側電極板５２の通風孔５４と、下流側電極板５３の通風孔５５の位置がずれているため、フィルタ部材５１に流れ込んだ空気は、図２に矢印で示すように、通風孔５４からフィルタ部材内、とくに下流側で曲がって流れるだけでなく、下流側電極板５３にはプラス電圧が印加されているので、プラスに帯電した粉塵には空気の流れ方向とは逆方向にクーロン力が働いて、粉塵の流れ方向をさらに曲げるように作用する。このため、粉塵がフィルタ部材５１中を通過する経路が長くなり、下流側電極板５３のクーロン力によって速度が低下し、フィルタ部材５１に付着する確率を増大させ、集塵効率が向上する。
なお、通風孔の形状や大きさ、配置、間隔、およびずれの程度などは、任意に設定できるが、フィルタの特性を含めて実験により最適な組み合わせを選ぶことができる。
【００１４】
図３は、別の実施例を示す要部の断面図で、下流側電極板５３に絶縁被覆１０を設けている。
フィルタ部材５１には、運転に応じて粉塵が付着堆積してくるが、このためフィルタ部材の絶縁抵抗が低下するので、抵抗の低い部分で短絡状態になり火花放電を発生することがある。下流側電極板５３に絶縁被覆１０を設けることにより放電時の電流が抑制され、火花放電が起こりにくくなり、電極間の印加電圧を大きくしてフィルタ部分にかかる電界を強くすることができ、フィルタ部分の誘電分極を強くし、集塵効率を向上させる。また、電界を強くできるので、空気の流れ方向とは逆方向のクーロン力が大きくなり、粉塵のフィルタ部材内の滞留時間をさらに長くし、付着する確率を向上させる。
【００１５】
図４は別の実施例の概略を示す断面図で、図１と同じ部分に同一の符号を付している。
集塵部５は、直流高圧電源６のプラス側に接続され通気性を有する反発電極５６と、直流高圧電源６のマイナス側に接続して接地された集塵電極５７が、相互に平行に対向して吸入空気流に対して直交する方向に積層して設けられ、空気流の方向に対して所定の角度ｇだけ傾けて構成されている。１１はオゾン分解触媒である。
したがって、反発電極５６と集塵電極５７の間に空気通路が長く確保されるが圧力損失の増加を防ぎ、傾斜角ｇに応じて空気中の粉塵と臭気成分が、反発電極５６と集塵電極５７に強く当たって接触が良好になり、集塵および臭気成分の分解効率を向上させる。
【００１６】
図５および図６は、集塵部５の構成を示す別の実施例で、図５は、反発電極５６を吸入空気流の方向に屈曲させてブリーツ状に形成し、集塵電極５７を平板状にしており、図６は、反発電極５６を平板状にし、集塵電極５７をブリーツ状に形成している。
このため、プリーツ状にした電極の凸部と、平板状の電極との間に強力な電界作用を形成でき、荷電された粉塵を、静電的な作用（クーロン力）により集塵電極５７に効率よく捕集させる。また、プリーツ形状に屈曲させているため、電極の表面積が増大し、この電極面を通過する空気流の速度が減速され、圧力損失の上昇を抑制できる。
【００１７】
図７は、集塵部５における反発電極５６と集塵電極５７の１組を示す別の実施例で、それぞれの電極の上下両面に、酸性ガス用添着形活性炭、塩基性ガス用添着形活性炭、アルカリ性ガス用添着形活性炭、オゾン除去用添着形活性炭、または二酸化マンガンと酸化アルミナを主成分とする触媒、からなる吸着材１２のいずれか、あるいは各面で異なる吸着材を組み合わせて固着させている。
このため、吸着材１２による物理的吸着と、オゾンによる酸化分解反応との相乗効果が得られ、吸入空気中の臭気の主成分である窒素化合物、硫黄化合物や脂肪酸を効率良く吸着分解させる。
また、反発電極５６と集塵電極５７の上下面のいずれかにオゾン除去用添着型活性炭を固着させておくと、未反応オゾンを吸着分解させることができ、集塵部５の下流にオゾン分解触媒１１を設置する必要がなくなり、設置する場合でも薄いもので良く、装置の小型化を行うことができる。
【００１８】
【発明の効果】
このように本発明の請求項１の発明は、集塵部を構成するフィルタ部材を挟む上流側電極板と下流側電極板に設けた通風孔を、相互にずらせた位置に設けているので、粉塵がフィルタ部材内を通過する滞留時間が長くすることができ、粉塵がフィルタ部材に付着する確率を増大させ、低圧力を維持して集塵効率を向上させる効果が得られる。
【００１９】
また、請求項２に示すように、下流側電極板に、通風孔を除いて絶縁被覆を設けることにより、フィルタ部材に堆積した粉塵によって絶縁低下を生じても、火花放電を防ぎ、電極間電圧を増してフィルタ部材にかかる電界を強くでき、集塵効率をさらに高め得る効果がある。
【００２０】
請求項３の空気清浄機では、集塵部における圧力損失の増大を抑制でき、反発電極と集塵電極の表面積とともに、吸入空気中の粉塵や臭気成分と反発電極および集塵電極との接触状態を改善でき、集塵効果を向上させることができる。
また、請求項４では、プリーツ状にした電極の突部と平板状にした電極との間に、高い電界領域を形成でき、粉塵を集塵電極に効率良く捕集させることができる効果があり、電極間を通る空気の速度を減速させ、集塵部における圧力損失の上昇を一層抑制できる。
【００２１】
請求項５の空気清浄機では、吸入空気中に含まれる臭気成分を効率良く吸着分解させ、集塵部の下流に脱臭部やオゾン分解触媒などの脱臭装置を設ける必要がなくなり、装置を簡単な構成にすることができ、脱臭装置を設ける場合でも小型のもので十分であり、装置全体をコンパクトにできるなどの効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の概略を示す縦断面図である。
【図２】図１の一部の拡大断面図である。
【図３】本発明の別の実施例を示す要部の断面図である。
【図４】本発明の別の実施例の概略を示す縦断面図である。
【図５】本発明の集塵部の別の構成を示す実施例である。
【図６】本発明の集塵部のさらに別の構成を示す実施例である。
【図７】本発明の集塵部の構成を示す別の実施例で、反発電極と集塵電極の１組を示している。
【図８】従来の例を示す縦断面図である。
【図９】従来の別の例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１　ケース
２　吸気口
３　荷電部
３１　放電極
３２　対極
４　直流高圧電源
５　集塵部
５１　フィルタ部材
５２　上流側電極板
５３　下流側電極板
５４　通風孔
５５　通風孔
５６　反発電極
５７　集塵電極
６　直流高圧電源
７　送風ファン
８　排出口
９　プレフィルタ
１０　絶縁被覆
１１　オゾン分解触媒
１２　吸着材

Claims

空気中の粉塵に帯電させる荷電部と、前記荷電部の下流側に設けられた集塵部をそなえ、前記集塵部が、フィルタ部材と、その上流側と下流側に、通風孔をそなえた電極板を設けている空気清浄機において、前記上流側の電極板と下流側の電極板に設けた通風孔を、相互にずらせた位置に設けていることを特徴とする空気清浄機。
前記下流側の電極板が、絶縁物で被覆されている請求項１の空気清浄機。
空気中の粉塵に帯電させる荷電部と、前記荷電部の下流側に設けられた集塵部をそなえ、前記集塵部が、複数枚の通気性を有する反発電極と集塵電極を、吸入空気流に対して直交する方向に積層配置した空気清浄機において、前記反発電極と集塵電極を、吸入空気流の方向に対して傾斜させたことを特徴とする空気清浄機。
前記反発電極と集塵電極のいずれか一方を、吸入空気流の方向に屈曲させてプリーツ状に形成し、他方が平板状に形成されている請求項３の空気清浄機。
前記反発電極と集塵電極のそれぞれ両面に、酸性ガス用添着形活性炭、塩基性ガス用添着形活性炭、アルカリ性ガス用添着形活性炭、オゾン除去用添着形活性炭、二酸化マンガンと酸化アルミナを主成分とする触媒、からなる吸着材のいずれかが固着されている請求項３または４の空気清浄機。