JP2007021411A - 電気集塵機および空気調和機 - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明は、集塵機能を確保したうえで、脱臭機能の向上化を得られる電気集塵機と、この電気集塵機を備えた空気調和機を提供する。
【解決手段】電気集塵機Dは、送風路15の上流側に配置され、放電電極21および、この放電電極と対向して設けられる対向電極23を備え、塵埃に荷電するイオン化部40と、このイオン化部の送風路下流側に配置され、高圧電極26および、この高圧電極と対向して設けられる集塵側アース電極24を備え、荷電された塵埃を集塵する集塵部50とから構成され、集塵部を構成する高圧電極および集塵側アース電極の少なくとも、いずれか一方の電極表面に、ゼオライト等の吸着成分および、酸化チタン(TiO2)、銀(Ag)などの触媒成分を有する脱臭剤Zを被着した。
【選択図】 図3

Description

本発明は、電気集塵機と、この電気集塵機を備えた空気調和機に係り、特に、電気集塵機を構成する集塵部の表面処理構造に関する。
屋外では当然であるが、密閉された室内においても浮遊する物質が少なからず存在する。室内における浮遊物質は主に浮遊塵埃であって、通常の状態では人体に対して無害とされている。ただし、体力が極端に低下したときなどに浮遊塵埃を吸込むと、人によっては何らかの影響が及ぶことが知られている。したがって、室内における浮遊塵埃の量は、より少ない方が望ましい。
従来の空気調和機においては、たとえば本出願人が出願した[特許文献1]に記載してあるように、室内熱交換器の前面側に空気清浄装置を配置する構成が一般的に採用されている。上記空気清浄装置は、集塵ユニット(電気集塵機)と脱臭ユニットが左右に並べられている。これら集塵ユニットと脱臭ユニットは互いに独立した部品であり、別個に機能する。
上記集塵ユニットは、浮遊する塵埃にコロナ放電して電荷を与えるイオン化部と、荷電された浮遊塵埃の粒子を静電力によって吸引し捕捉する集塵部とから構成される。上記脱臭ユニットは、ゼオライト等の吸着剤を充填したフィルタからなり、効率のよい脱臭作用をなす。
しかしながら、[特許文献1]の技術によれば、集塵機能を有するユニットと、脱臭機能を有するユニットとを別個に用意して、同一高さ位置に左右に並べて取付けなければならない。当然、熱交換器の面積が設定されているため、自ずと各ユニットの面積も限定されてしまい、それぞれの能力を増大するために面積を拡大できない。
そこで、たとえば[特許文献2]および[引用文献3]で開示されるような電気式集塵機が提案されるに至った。
上記[特許文献2]は、集塵機能を有するとともに、人体に有害なオゾンを利用して脱臭、除菌を行い、安全運転が可能なことを特徴とする空気清浄機である。具体的には、設定オゾン濃度を越えたときOFF信号を出すように構成されたオゾン濃度検出手段によって、オゾン発生手段の動作を制御するようになっている。
上記[特許文献3]は、集塵機能とともに、長期に亘る脱臭機能を合せ持つことを特徴とする電気集塵装置である。具体的には、イオン化部以降の空気通過路中に酸化触媒を配置し、イオン化部で生じた活性酸素と臭気物質との反応による無臭化に加えて、活性酸素で励起される酸化触媒によって臭気物質の無臭化をなす。
このように、いずれの電気集塵機においても、本来の集塵機能に加えて、脱臭機能を備えていることを特徴とする。
特開2001−65903号公報 特開平 9−253179号公報 特開平11−138048号公報
これらの技術においても、種々の不具合が見られる。すなわち、[特許文献2]では電気集塵機の後方にオゾン分解手段を配置するためのスベースが別途必要となり、電気集塵機自体と、この電気集塵機を備えた空気調和機の大型化が避けられない。
[特許文献3]では、酸化触媒は集塵部を構成する複数枚の電極板相互間に配設される。しかるに、空気調和機では各電極板相互間に熱交換空気を流通させているので、ここに酸化触媒を配設すると、酸化触媒が通風抵抗となってしまい熱交換効率の低下を招く。充分な通風量を確保すべく電極板相互の間隙を大きくすると、電気集塵機が大型化して空気調和機に搭載することができなくなる。
さらに、[特許文献3]における他の特徴として、イオン化部における放電極と対をなす対極を酸化触媒で形成することが記載されている。この場合、放電極で生じたオゾンなどの成分が集塵部側へ送られてしまうため、別個にオゾン分解のためのフィルタを後流通路に設けなければならない。そして、対極に酸化触媒を塗布すると、放電により塗膜が剥離し易く、剥がれた塗膜個所が異常放電を生じて集塵機能の低下を招く。
本発明は上記事情に着目してなされたものであり、その目的とするところは、機体を大型化することなく集塵機能を確保したうえで、脱臭機能の向上化を得られる電気集塵機と、この電気集塵機を備えた空気調和機を提供しようとするものである。
上記目的を達成するため本発明の電気集塵機は、送風路の上流側に配置され、放電電極および、この放電電極と対向して設けられる対向電極を備え、送風路に導かれる塵埃を荷電するイオン化部と、このイオン化部の送風路下流側に配置され、高圧電極および、この高圧電極と対向して設けられる集塵側アース電極を備え、荷電された塵埃を集塵する集塵部とから構成される電気集塵機において、集塵部を構成する高圧電極および集塵側アース電極の、少なくともいずれか一方の電極表面に、ゼオライト等の吸着成分および、酸化チタン(TiO2)、銀(Ag)などの触媒成分を有する脱臭剤を被着した。
さらに、上記目的を達成するため本発明の空気調和機は、筐体からなるユニット本体内に室内熱交換器と送風機を対向して配置し、送風機の送風作用にともなってユニット本体内に送風路を形成し、送風路の室内熱交換器上流側に上述した電気集塵機を配置する。
本発明によれば、機体を大型化することなく、集塵機能を確保したうえで、脱臭機能の向上化を得られる等の効果を奏する。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
はじめに、空気調和機について説明する。図1は空気調和機を構成する室内ユニットSの概略断面図である。
空気調和機は、上記室内ユニットSと図示しない室外ユニットとから構成されていて、これら室内ユニットSと室外ユニットは冷媒管および電気配線によって接続される。室外ユニットには、圧縮機や室外熱交換器などの冷凍サイクル構成部品の他に、室外送風機や弁類、配管類等が収容される。
図中1は、前板1Aと後板1Bとから構成される筐体からなるユニット本体である。このユニット本体1は、側面視で湾曲成される前面部を備え、上面部と下面部および左右両側部は、ほぼ平板状をなしている。
ユニット本体1の上面部に上面吸込み口2が設けられ、前面部に前面吸込み口3が設けられる。前面吸込み口3の下部に沿って吹出し口4が設けられる。上面吸込み口2にはグリル5が嵌め込まれていて、常時、開口状態にある。前面吸込み口3には前面パネル6がリンク式の開閉機構(図示しない)を介して開閉自在に取付けられる。
上記吹出し口4には、上下部2枚の水平ルーバ7A,7Bが上下に並行して設けられる。下部水平ルーバ7Bの水平長手方向とは直交する前後方向寸法が、上部水平ルーバ7Aの水平長手方向とは直交する前後方向寸法よりも大に形成される。
これら上下部水平ルーバ7A,7Bは、それぞれ別個の駆動機構(図示しない)に連結されていて、別個に回動制御される。すなわち、上下部水平ルーバ7A,7Bは吹出し口4から吹出される熱交換空気の上下方向の風向を設定する、もしくは吹出し口4を閉成する。
ユニット本体1内には、前側熱交換器部9Aと後側熱交換器部9Bとで略逆V字状に形成される冷凍サイクル構成機器である室内熱交換器9が配置される。上記前側熱交換器部9Aは、ユニット本体1の前面から上面の一部に亘り所定間隙を存してほぼ平行に湾曲成される。後側熱交換器部9Bは、直状で斜めに傾斜して上面吸込み口2と対向する。
上記室内熱交換器9を構成する前側熱交換器部9Aの前面側には、後述する電気集塵機Dが取付けられている。この電気集塵機Dは、本来の集塵動作をなすとともにオゾン発生装置として動作させることも可能である。
上記熱交換器9の前後側熱交換器部9A,9Bの相互間で、かつ上記吹出し口4と対向して室内送風機12が配置される。この室内送風機12は、室内熱交換器9の幅方向寸法と略同一の軸方向寸法を備え、室内熱交換器9と対向して配置される横流ファンと、この横流ファンを回転駆動するファンモータとから構成される。
上記前側熱交換器部9Aの下端部は前ドレンパン13a上に載り、後側熱交換器部9Bの下端部は後板1Bと一体に形成される後ドレンパン13b上に載って、それぞれの熱交換器部9A,9Bから滴下するドレン水を受け、図示しない排水ホースを介して外部に排水できるようになっている。
前後ドレンパン13a,13bと近接した位置には、室内送風機12のファンに対するノーズを構成し、かつ吹出し口7に亘って隔壁部材14が設けられる。この隔壁部材14と上記後板1Bとで囲まれる空間が、ノーズと吹出し口4とを連通する送風路15の一部となる。
すなわち、上記送風機12の駆動にともなって、上面吸込み口2および前面吸込み口3と、上記吹出し口4とを連通する送風路15が形成される。上記室内熱交換器9および電気集塵機11は、この送風路15の中途部に配置されることになる。
一方、上面吸込み口2および前面吸込み口3と、前部熱交換器部9Aおよび上部熱交換器部9Bとの間にフィルタFが取付けられる。このフィルタFは、前面パネル6を開放した状態で、吹出し口4上端から挿着され、必要に応じて同部位から取外し自在である。
つぎに、上記電気集塵機Dについて詳述する。図2は、電気集塵機Dを分解して示す斜視図である。
図の上部から下部に亘って、ワイヤーガード20と、イオン化線である放電電極21と、アッパーフレーム22、対向電極(「アース電極」とも呼ばれる)23および集塵側アース電極24の連結体(以下、「マイナス電極部」と呼ぶ)25と、高圧電極26と、給電部材27と、ロアーフレーム28を示している。
ケース本体30は、上記ワイヤーガード20と、アッパーフレーム22およびロアーフレーム28の組立て体である。このケース本体30内に上記放電電極21および他の構成部品を収容することで電気集塵機Dが組立てられる。電気集塵機Dは、ワイヤーガード20を手前側にして立て、ロアーフレーム28を背面側にして、上記室内熱交換器9の前面部に取付けられる。
上記放電電極21と対向電極23とでイオン化部40が構成され、集塵側アース電極24と給電部材27を取付けた高圧電極26とで集塵部50が構成される。上述のように電気集塵機Dとして室内熱交換器9の前面部に取付けられた状態で、イオン化部40が手前側に位置し、集塵部50は背面側に位置する。
上記ケース本体30を構成するワイヤーガード20と、アッパーフレーム22およびロアーフレーム28は、それぞれ難燃合成樹脂材であるABS樹脂(アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体)、PC樹脂(ポリカーボネート)、PET樹脂(強化ポリエチレンテレフタレート)等のいずれかから選択される。
上記ワイヤーガード20は、幅方向と比較して長手方向が極端に長い矩形枠状をなし、略全体に亘って格子状に形成される。この格子状空間が、ケース本体30における気流の流入口31となる。上記アッパーフレーム22も同様に矩形枠状をなしていて、長手方向の中間部に支持脚32が架設されている。アッパーフレーム22における枠状内周部と支持脚32に、上記放電電極21を支持するようになっている。
上記ロアーフレーム28も同様に矩形の枠状をなしていて、長手方向の中間部に中間部材33が幅方向に亘って架設され、開口部はケース本体30における気流の流出口34を形成している。ロアーフレーム28は、上記給電部材27を取付けた高圧電極26と、対向電極23および集塵側アース電極24を一体化したマイナス電極部25を支持する。
上記イオン化線である放電電極21は、極く細径の金属線、たとえばタングステン線を用いて、その表面が酸化被膜処理される。放電電極21は、このようなイオン化線を長手方向に長く平行とし、幅方向に所定間隔で屈曲した蛇行形状となっている。
上記対向電極23は、たとえば体積抵抗率が10 1〜 2ΩcmのPP導電性難燃樹脂等の合成樹脂材からなっていて、電極面が互いに対向するように所定間隔で並べられる複数の電極板から構成される。上記電極板は幅方向に所定の間隔を存して、長手方向に沿って設けられる。
上記対向電極23と互いに背中合わせにして一体化される上記集塵側アース電極24は、対向電極23と同一の素材から形成される。この集塵側アース電極24は、電極面が互いに対向するよう複数の電極板を備えていて、これら電極板は集塵側アース電極24の長手方向に所定の間隔を存し、幅方向に亘って設けられる。
上記高圧電極26は、たとえば体積抵抗率が1010〜12Ωcmのカーボン入りPP樹脂等の合成樹脂材からなっていて、電極面が互いに対向するよう複数の電極板を備えている。これら電極板は、高圧電極26の長手方向に所定の間隔を存し、幅方向に亘って設けられる。高圧電極26は長手方向に2分割された状態で製造されていて、これらの側部に上記給電部材27が嵌め込まれることにより一体化される。
ここでは、上記集塵部50を構成する高圧電極26および集塵側アース電極24の少なくとも、いずれか一方の電極表面に、ゼオライト等の吸着成分および、酸化チタン(TiO2)、銀(Ag)などの触媒成分を有する脱臭剤Zが被着されることを特徴とする。
上記脱臭剤Zは塗料で構成され、この液体脱臭剤塗料Zを高圧電極26および集塵側アース電極24の少なくとも、いずれか一方の電極表面に塗装する。図3と図4は、液体脱臭塗料Zの塗布対象先を概略的に示す図である。
各図は、放電電極21と対向電極23とから構成されるイオン化部40に隣接して、高圧電極26と集塵側アース電極24とから構成される集塵部50を配置した電気集塵機Dの概略構成を示している。後述する送風機12の作用によって形成される通風路15の上流側にイオン化部40が配置され、下流側に集塵部50が配置される。
図3に示す電気集塵機Dでは、上記集塵部50における高圧電極26の電極板表面に液体脱臭剤塗料Zが塗布されている。図4に示す電気集塵機Dでは、上記集塵部50における高圧電極26と集塵側アース電極24の電極板表面に液体脱臭剤塗料Zが塗布されている。
電気集塵機Dの組立てにあたって、アッパーフレーム22に放電電極21が取付け支持され、対向電極23とアース電極24を連結化したマイナス電極部25および給電部材27が嵌め込まれた高圧電極26はロアーフレーム28に取付け支持される。そして、アッパーフレーム22とロアーフレーム28とを組合せたうえに、上記ワイヤーガード20をアッパーフレーム22に取付けることで完成する。
このようにして、ケース本体30内に放電電極21と対向電極23とからなるイオン化部40と、集塵側アース電極24と高圧電極26とからなる集塵部50とを収容する電気集塵機Dが、空気調和機の室内ユニットSにおける室内熱交換器9の前面に取付けられる。
冷凍サイクル運転と同時に駆動される送風機12の送風作用により室内空気がユニット本体1内に導入されると、一部の室内空気は上記熱交換器9に到達する以前に電気集塵機Dに導かれる。電気集塵機Dにおいて室内空気は、ワイヤーガード20に形成される流入口31からイオン化部40へ導かれる。
イオン化部40を構成する放電電極21には正の電位が与えられ、対向電極23にはアース電位が与えられていて、これらの間にコロナ放電空間が形成される。室内空気はコロナ放電空間を通過し、このとき室内空気に含まれる浮遊塵埃の粒子がプラスに荷電されて集塵部50に導かれる。
上記集塵部50を構成する集塵側アース電極24は、上記対向電極23と一体に連結されてマイナス電極部25を構成するところから、アース電位が与えられる。その一方で、集塵部50を構成する高圧電極26には正の電位が与えられる。集塵側アース電極24と高圧電極26との間には電位差に起因する電界が発生しており、プラスに荷電された浮遊塵埃の粒子は電界の作用にともなう静電力によって高圧電極26に吸引され捕捉される。
ロアーフレーム28に形成される流出口34からは、浮遊塵埃が除去されたクリーンな室内空気が流出される。室内空気は、その直後に室内熱交換器9に導かれ、ここに流通する冷媒と熱交換をなし、所望の熱交換作用が行われる。
なお、イオン化部40におけるコロナ放電によって活性酸素(オゾンを含む)が発生し、この活性酸素が臭気物質と反応して無臭化が図れる。たとえば、アンモニアNH3は、活性酸素との反応でN2+H2Oとなる。さらに活性酸素は、脱臭剤Zに含まれる触媒成分を励起して、脱臭剤Z表面での臭気物質の酸化を促進し、臭気物質の無臭化が促進される。
従来の電気集塵機のように、集塵部50を構成する高圧電極26および集塵側アース電極24のいずれも脱臭剤Zが塗布されていない状態でも、室内空気に含まれる浮遊塵埃が捕捉されるが、臭いの物質は捕捉されずにそれぞれの電極面を通過してしまう。
ここでは、液体脱臭剤塗料Zを高圧電極26および集塵側アース電極26のいずれか一方の電極表面もしくは、両方の電極表面に塗装しているので、イオン化部40を通過した浮遊塵埃と臭気物質をともに捕捉して通過させない。
すなわち、集塵機能とともにイオン化部40で生じるオゾンを含む活性酸素で空気中の臭気成分の無臭化を図るとともに、オゾンを分解して不必要なオゾン濃度を低下させる。脱臭剤Z中に銀が含まれると、銀と酸化チタンとの相乗効果により、脱臭剤Zの表面に付着した汚れを効率よく分解する。
これに対して、イオン化部40を構成する対向電極23の表面に脱臭剤Zを塗布すると、塗膜の密着性が悪い。塗膜が剥がれると異常放電が発生し、異常音の発生や正常な集塵性能が発揮されない可能性がある。
その点、上述したように集塵部50を構成する高圧電極26と集塵側アース電極24の電極表面に脱臭剤Zを塗布しても、放電などにより塗膜の破壊が生じ難いために、長期間に亘り塗膜面を新品状態に維持でき、防臭効果を持続できる。
以下、脱臭剤Zの仕様と性能を具体的に挙げて説明する。
[表1]に示すように、A〜Cの3種類の異なる組成の脱臭剤を用意する。それぞれの脱臭剤をもって集塵部50を構成する高圧電極26と集塵側アース電極24の少なくともいずれか一方の電極表面に塗布する。
Figure 2007021411
[表2]に示すように、A〜Cの3種類の脱臭剤における脱臭性能を見てみる。臭気対象物として、アンモニア、アセトアルデヒト、酢酸を用いている。初期脱臭性能の実力としては、64〜69%であり、これはJEMA(日本電気工業会)で取り決められた空気清浄装置としての脱臭性能基準の脱臭性能50%以上をクリヤするものである。なお、現行光再生脱臭フィルタとあるのは、先に[特許文献1]で説明したように、電気集塵ユニットと並んで取付けられている脱臭フィルタと同等品であり、この脱臭フィルタと略同等の性能を備えている。
Figure 2007021411
図5は3種類の脱臭剤の平均値と、現行光再生脱臭フィルタにおける、各臭気対象に対する除去率を表している。図の黒四角印を繋ぐ折れ線Mは3種類の脱臭剤A〜Cを平均した値の変化であり、黒丸印を繋ぐ折れ線Nは現行光再生脱臭フィルタの変化である。
図から明らかなように、特に臭気対象がアンモニアの場合に、互いの変化M、Nにおける除去率は大きな差がある。臭気対象がアセトアルデヒトの場合に、互いの変化M、Nにおける除去率はわずかの差でしかない。臭気対象が酢酸の場合は、アンモニアよりも差が少ないがアセトアルデヒトよりも差が大である。脱臭性能TOTALとしては、3種類の脱臭剤A〜Cの平均値が現行光再生脱臭フィルタよりも10%以上優れていることが分かった。
図6は脱臭剤を塗布した場合(黒四角印を繋ぐ線M)と、塗布しない場合(黒丸印を繋ぐ線N)の、時間に対するオゾン濃度の特性を示している。塗布される脱臭剤として、先に説明した脱臭剤Bを用いて、5分間隔でオゾン低減効果を見ている。
[表3]は、電気集塵機Dの運転開始から、45分経過後の脱臭剤が高圧電極から発生するオゾンを分解吸収する能力を具体的な数値をもって示している。すなわち、脱臭剤Zを塗布することで、オゾン濃度を約1/10に低減できることが分かった。
Figure 2007021411
以上の集塵機能および脱臭機能を併せ持った電気集塵機Dを空気調和機室内ユニットSに備えると、これまで室内ユニットSに別個に配置していた脱臭ユニットが不要化し、別個に取付けたものと同等以上の脱臭効果が得られるとともに、オゾン濃度の低下を得られる。その反面、室内ユニットSの奥行き寸法が増加することはなく、電気集塵機の大型化による性能拡大が可能となる。
なお、本発明は上述した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。そして、上述した実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。
本発明の実施の形態に係る、電気集塵機を備えた空気調和機室内ユニットの概略の断面図。 同実施の形態に係る、電気集塵機を分解して示す斜視図。 同実施の形態に係る、電気集塵機の概略の構成図。 同実施の形態に係る、さらに異なる電気集塵機の概略の分解図。 同実施の形態に係る、脱臭剤と現行光再生フィルタの臭気対象物に対する除去率の特性を示す図。 同実施の形態に係る、脱臭剤を塗布した場合と塗布しない場合の時間に対するオゾン濃度変化の特性を示す図。
符号の説明
15…送風路、21…放電電極、23…対向電極、40…イオン化部、26…高圧電極、24…集塵側アース電極、50…集塵部、D…電気集塵機、Z…脱臭剤、1…ユニット本体、9…室内熱交換器、12…送風機、S…室内ユニット(空気調和機)。

Claims (3)

  1. 送風路の上流側に配置され、放電電極および、この放電電極と対向して設けられる対向電極を備え、送風路に導かれる塵埃を荷電するイオン化部と、このイオン化部の送風路下流側に配置され、高圧電極および、この高圧電極と対向して設けられる集塵側アース電極を備え、荷電された塵埃を集塵する集塵部とから構成される電気集塵機において、
    上記集塵部を構成する高圧電極および集塵側アース電極の、少なくともいずれか一方の電極表面に、ゼオライト等の吸着成分および、酸化チタン(TiO2)、銀(Ag)などの触媒成分を有する脱臭剤を被着したことを特徴とする電気集塵機。
  2. 上記脱臭剤は塗料で構成され、この液体脱臭剤塗料を上記集塵部の高圧電極に塗装したことを特徴とする請求項1記載の電気集塵機。
  3. 筐体からなるユニット本体内に、室内熱交換器と送風機を対向して配置し、上記送風機の送風作用にともなってユニット本体内に送風路を形成し、この送風路の上記室内熱交換器上流側に電気集塵機を配置した空気調和機において、
    上記電気集塵機は、送風路の上流側に配置され、放電電極および、この放電電極と対向して設けられる対向電極を備え、送風路に導かれる塵埃を荷電するイオン化部と、このイオン化部の送風路下流側に配置され、高圧電極および、この高圧電極と対向して設けられる集塵側アース電極を備え、荷電された塵埃を集塵する集塵部とから構成され、
    上記集塵部を構成する高圧電極および集塵側アース電極の、少なくともいずれか一方の電極表面に、ゼオライト等の吸着成分および、酸化チタン(TiO2)、銀(Ag)などの触媒成分を有する脱臭剤を被着したことを特徴とする空気調和機。
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