JP2005254178A - 電気集塵式空気清浄装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 小型で、空中浮遊菌や浮遊粉塵の除去に有効な電気集塵式空気清浄装置を提供する。
【解決手段】 平板状の第１の電極１１と、第１の電極と離隔対向して配置された絶縁性を有する平板１３に第１の電極と対向させて細線１４を所定のピッチで設けた第２の電極１２と、第１及び第２の電極に接続されてこれらの電極間に直流高電圧を印加する電源７とを備えた構成とし、空気中に浮遊する微細な粉塵や菌等は、第１の電極と第２の電極との間を通過する際に負に帯電して第１の電極に吸引されて捕集され、菌は、強力な電界や発生されるオゾンの殺菌力により死滅されて空気が浄化される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、空中浮遊菌及び浮遊粉塵の除去に有効な電気集塵式空気清浄装置に関する。

空気中に浮遊する微細な粉塵を除去して浄化する電気集塵装置は、周知のように２枚の平板電極を離隔対向して平行に配置し、これらの平板電極間の中央に細い針金を配置し、前記平板電極を陽極、前記針金を陰極にして直流高電圧を印加し、前記２枚の平板電極を集塵極、前記針金を放電極として２枚の平板電極間に空気を通す。前記針金の表面付近の電界は極めて強いために分子の衝突イオン化が盛んで電離した陽イオンは陰極の針金に直ぐに吸い取られて中和するが、電子は平板電極に向かって進み、電界内は負電荷で充満し、これらの電極間を空気が通る際に当該空気中に浮遊する粉塵が負に帯電して平板電極に吸引捕捉される。これにより、前記空気は、浮遊する粉塵等の微粒子が除去されて浄化される（例えば、非特許文献１参照）。
小野英二著「静電現象での基本法則」電気書院出版（昭和３８年、Ｐ．６６）

しかしながら、上記構成の電気集塵装置は、放電極として針金（以下「電極線」という）が１本であるために集塵性能が低く微細な粉塵等の微粒子を充分に除去することが困難である。集塵性能を向上させるためには集塵極、電極線を長くすることが必要となり、大型になるという問題がある。また、集塵性能を向上させるべく電極線を複数本設けた構成のものもあるが、装置が大型化するという問題がある。２枚の平板電極間の自由空間に存在する電極線を強電界中に晒すと、振動を伴い、更に放電の熱により伸び、当該電極線の平板電極への最短箇所に電界が集中して放電が始まり、粉塵等を帯電させることが困難となる。このため、電極線を長くしたり、或いは複数設ける構造においては、電極線の振動や、熱膨張による延びに対して充分に対処することが必要となり、装置が大型になる。

本発明は、上述の点に鑑みてなされたもので、小型で、空中浮遊菌や浮遊粉塵の除去に有効な電気集塵式空気清浄装置を提供することを目的する。

上記目的を達成するため、請求項１の発明では、電気集塵式空気清浄装置は、平板状の第１の電極と、前記第１の電極と離隔対向して配置された絶縁性を有する平板に前記第１の電極と対向させて細線を所定のピッチで設けた第２の電極と、前記第１及び第２の電極に接続されてこれらの電極間に直流高電圧を印加する電源とを備えたことを特徴としている。

請求項２の発明では、前記第２の電極の細線は、前記絶縁性を有する平板に所定のピッチで巻回され、且つ板面に密着固定されていることを特徴としている。
電気集塵式空気清浄装置は、第１の電極と第２の電極との間に直流高電圧が印加されてこれら電極間に強力な電界が発生される。第２の電極の細線は、絶縁板に密着して巻回されている（請求項２）ことで振動が防止され、且つ放電による熱も絶縁板を介して放熱され、変形が防止される。これにより、特定箇所に電界が集中して放電することが防止され、これらの電極の間を通る間に空気中に浮遊する微細な粉塵や菌等を良好に帯電させることができる。空気中に浮遊する微細な粉塵や菌等は、第１の電極と第２の電極との間を通過する際に負に帯電して第１の電極に吸引捕集され、菌は、強力な電界や発生されるオゾンの殺菌力により死滅される。これにより、前記空気が浄化される。

請求項１の発明では、集塵性能の大幅な向上が図られ、空気中に浮遊する粉塵等の微細粒子や浮遊菌を極めて良好に除去することが可能となり、良好に空気を浄化することができる。また、装置の小型化が図られる等の効果がある。
請求項２の発明では、絶縁性を有する平板に第２の電極の細線を密着固定することで、強電界中に晒されても、振動したり、変形することが防止され、特定箇所に電界が集中して放電することが防止され、空中に浮遊する粉塵や菌等を良好に帯電させることができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る電気集塵式空気清浄装置の概略構成を示す。電気集塵式空気清浄装置１は、ハウジング２、ハウジング２内に収納されたフィルタ３、殺菌灯４、集塵部５、電動ファン６、及び集塵部５に直流高電圧を供給する電源部７等からなる。
ハウジング２は、縦長の角筒形状をなし、下端が底壁２ａにより閉塞され、前壁の下部に２点鎖線で示す空気取入口２ｂが、上壁２ｃの中央部に排出口２ｄが設けられている。フィルタ３は、ハウジング２の下部且つ空気取入口２ｂの僅かに上方位置に配置されている。このフィルタ３は、空気取入口２ｂから取り込まれた空気中に浮遊する比較的大きな粉塵を除去するためのものである。殺菌灯４は、フィルタ３の上方に配置されており、前記空気中に浮遊する雑菌を滅菌するためのものである。

集塵部５は、殺菌灯４の僅か上方に配置されている。この集塵部５は、第１の電極としての集塵極１１と第２の電極としての放電極１２とからなり、集塵極１１は、上下方向に長い長方形状の金属板（例えば、アルミ板）とされ、所定の間隔を存して複数枚例えば、４枚平行に配置されている。放電極１２は、対向する集塵極１１、１１の間に且つ中央位置に配置されている。この放電極１２は、図３に示すように集塵極１１と同じ大きさの絶縁板例えば、アクリル板１３に細い針金（例えば、線径０.１６ｍｍのニクロム線）（以下「電極線」という）１４が上端近傍から下端近傍まで所定のピッチＰ（例えば、２０ｍｍ）で且つ板面に密着して巻回され、更に接着剤例えば、シリコン接着剤１５により適宜の間隔で強固に固定されている。尚、絶縁板１３は、アクリル板に限るものではなく、他の例えば、ガラスエポキシ樹脂部材を使用してもよい。

これらの４枚の集塵極１１と３枚の放電極１２は、夫々図２に示すように両側部が支持枠１６に上下方向に沿って所定の間隔（例えば、３０ｍｍ）で平行に設けられたスリット１６ａ、１６ｂに上方から挿入されて固定されている。この支持枠１６は、絶縁部材により構成されており、ハウジング２に嵌装されて固定されている。そして、放電極１２の絶縁板１３に所定ピッチＰで巻回されて両面に固定されている電極線１４が夫々集塵極１１と前記所定の間隔（３０ｍｍ）で平行に離隔対向している。このようにしてハウジング２内に上下方向に沿って集塵極１１と放電極１２が配置されている。絶縁板１３に電極線１４を前記所定のピッチＰで巻回することにより放電極１２の小型化が図られ、これに伴い集塵部５の小型化及び集塵性能の大幅な向上が図られる。

電動ファン６は、ハウジング２の排出口２ｄに設けられており、空気取入口２ｂから空気を取り込みフィルタ３、集塵部５を通して浄化した空気を排出口２ｄから排出する。電源部７は、商用交流電源を整流して直流高電圧（例えば、１５ｋＶ）を発生して集塵極１１と放電極１２とに印加する。即ち、各集塵極１１は、電源部７の正極端子７ａに接続され、各放電極１２の電極線１４の一端が負極端子７ｂに接続されている。各電極線１４の他端は開放されている。尚、正極端子７ａは、接地することが好ましい。

以下に作用を説明する。
電源部７のスイッチが投入されると、集塵極１１と放電極１２との間に直流高電圧が印加されてこれら集塵極１１と放電極１２との間に強力な電界が発生されると共に電動ファン６が稼動してハウジング２の空気取入口２ｂから室内空気が取り込まれる。放電極１２の電極線１４は、絶縁板１３にその板面に密着して巻回され、且つシリコン接着剤１５で適宜箇所を接着されて強固に固定されていることで振動が防止され、且つ放電による熱も絶縁板１３を介して放熱され、変形が防止される。従って、特定箇所に電界が集中して放電することが防止され、空中に浮遊する粉塵や菌等を良好に帯電させることができる。

ハウジング２内に取り込まれた空気は、フィルタ３により当該空気中に浮遊する比較的大きな塵埃が除去された後、殺菌灯４により浮遊する雑菌がある程度滅菌される。次いで、集塵部５の集塵極１１と放電極１２との間を通過する際に当該空気中に浮遊する微細な粉塵や雑菌が負に帯電して集塵極１１に吸引されて捕集される。そして、雑菌は、強力な電界や発生されるオゾンの殺菌力により大部分が死滅される。これにより、前記空気は、浮遊する粉塵等の微粒子が除去されて浄化される。この浄化された空気は、ハウジング２の排出口２ｄから室内に排出される。これにより、室内空気が浄化される。尚、殺菌灯４は、必ずしも必要ではない。

次に、上記電気集塵式空気清浄装置１の空中浮遊菌に対する除去効果の試験結果の一例を示す。

１．試験条件
１−１．室内の空中浮遊菌の滅菌効果を評価するために図４に示すような試験装置を用いた。図４は、本発明の電気集塵式空気清浄装置１の性能試験装置２０を示し、口腔常在菌散布用チャンバ２１内に導入した室内空気を性能試験用空気清浄装置設置用チャンバ２２に設置した電気集塵式空気清浄装置１の稼動の有無により、測定用チャンバ２３内に掃気（排出）された空中浮遊菌を、微生物用アンダーセンサンプラー２４にて粒子径別(stage１：＜７.０μｍ、stage２：４.７〜７.０μｍ、stage３：３.３〜４.７μｍ、stage４：２.１〜３.３μｍ、stage５：１.１〜２.１μｍ、stage６：０.６５〜１.１μｍ）に捕集した。捕集には、血液寒天培地を使用した。

１−２．同時に粒子径別(０.３μｍ、０.５μｍ、１.０μｍ、３.０μｍ、５.０μｍ）レーザーパーティクルカウンタを使用し、発塵数の経過時間的変動について測定した。
１−３．ヒト口腔レンサ球菌を既知の細菌を用いて上記１−１と同様の検討を実施した。尚、口腔レンサ球菌は、培養後超音波ネブライザー２５により口腔常在菌散布用チャンバ２１内に導入した。

２．試験結果
２−１．電気集塵式空気清浄装置１の滅菌効果について稼動前では図５にハッチングを施した棒グラフで示すように生育したコロニー数は、stage４、５、６に多く観察され、総コロニー数は３０４個であった。空気清浄装置１の稼働後においては、同図に白抜きの棒グラフで示すようにコロニーはstage４、５に観察され、総コロニー数は６個であった。この結果から、室内空中浮遊菌の除去率は９８.０３％であった。図５は、空気清浄装置１の使用の有無による室内空中浮遊菌の滅菌効果の一例を示すグラフである。

また、発塵数の経過時間的変動について測定した結果を図６、図７に示した。図６は、試験装置内にて空気清浄装置１を稼動しない場合のバックグランドの浮遊粉塵数の経過時間的変動を示し、図７は、試験装置内にて空気清浄装置１を稼動した場合のバックグランドの浮遊粉塵数の経過時間的変動を示す。これらの結果から発塵数は、空気清浄装置１の稼働時において明らかに減少していた。

２−２．ヒト口腔レンサ球菌の滅菌効果について稼動前では図８にハッチングを施した棒グラフで示すように生育したコロニー数は、stage１〜６の全てのstageに多く観察され、総コロニー数は７７８個であった。空気清浄装置１の稼働後においてコロニーはstage１〜６の全てのstageに観察されなかった。この結果から、室内空中浮遊菌の除去率は１００％であった。図８は、空気清浄装置１の使用の有無による試験装置内空中浮遊口腔レンサ球菌の滅菌効果の一例を示すグラフである。

以上の結果から、本願発明の電気集塵式空気清浄装置の空中浮遊菌の除去率は９８.０３％以上であり、滅菌効果は明らかである。また、発塵数も減少することが明らかである。従って、上記空気清浄装置は、清浄な空気が要求される病室や、特に犬や猫等のペットを飼う場合に室内に設置することで、空中浮遊菌を良好に除去することができ極めて有効である。

本発明に係る電気集塵式空気清浄装置の断面図である。 図１に示す電気集塵式空気清浄装置の矢線II―IIに沿う断面図である。 図１に示す集塵部の要部説明図である。 本発明に係る電気集塵式空気清浄装置の性能試験装置の概略構成図である。 図４に示す空気清浄装置の使用の有無による室内空中浮遊菌の滅菌効果の一例を示すグラフである。 図４に示す試験装置内にて空気清浄装置を稼動しない場合のバックグランドの浮遊粉塵数の経過時間的変動の一例を示すグラフである。 図４に示す試験装置内にて空気清浄装置を稼動した場合のバックグランドの浮遊粉塵数の経過時間的変動の一例を示すグラフである。 図４に示す空気清浄装置の使用の有無による試験装置内空中浮遊口腔レンサ球菌の滅菌効果の一例を示すグラフである。

符号の説明

１ 電気集塵式空気清浄装置
２ ハウジング
２ｂ 空気取入口
２ｄ 排出口
３ フィルタ
４ 殺菌灯
５ 集塵部
６ 電動ファン
７ 電源部
１１ 集塵極（第１の電極）
１２ 放電極（第２の電極）
１３ 絶縁板
１４ 細線（電極線）
１５ 接着剤
１６ 支持枠
２０ 電気集塵式空気清浄装置の性能試験装置
２１ 口腔常在菌散布用チャンバ
２２ 性能試験用空気清浄装置設置用チャンバ
２３ 測定用チャンバ
２４ 微生物用アンダーセンサンプラー
２５ 超音波ネブライザー

Claims (2)

1. 平板状の第１の電極と、
   前記第１の電極と離隔対向して配置された絶縁性を有する平板に前記第１の電極と対向させて細線を所定のピッチで設けた第２の電極と、
   前記第１及び第２の電極に接続されてこれらの電極間に直流高電圧を印加する電源と
   を備えたことを特徴とする電気集塵式空気清浄装置。
2. 前記第２の電極の細線は、前記絶縁性を有する平板に所定のピッチで巻回され、且つ板面に密着固定されていることを特徴とする請求項１記載の電気集塵式空気清浄装置。

Images