JP2010029740A - 電気集塵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 高い集塵性能を有する電気集塵装置を小型かつ低コストで提供する。
【解決手段】 直流高電圧により気流中の塵埃を荷電して集塵する電気集塵器２０２と、前記電気集塵器２０２の下流側に設けられ、直流又は交流の高電圧によりイオン化された空気を生成して前記電気集塵器２０２から漏れ出た荷電塵埃を除電する除電器２０４と、前記電気集塵器２０２と除電器２０４とに各所要の高電圧を給電する共通の高圧電源部１１とを備える。
【選択図】図５

Description

本発明は電気集塵装置に関し、起動によって機器内や部品が高温になる機器において、空冷により空気取り入れ口付近に取付けられ機器内に異物が入ることを防止する必要のあるもの、例えば複写機、プリンタ、投写型映像表示装置（液晶プロジェクタ）および空気清浄器（分煙機等の空気清浄機やエアコン搭載用空気清浄器）等に適用して好適なるものである。

例えば、分煙機等の空気清浄機にでは、空気中のタバコ煙等（埃、塵埃）の捕集を行うことを目的にしているので、空気清浄機となる電気集塵器を筐体内に載置し、吸込み口よりタバコ煙等を含んだ空気を吸い込んで、電気集塵器でタバコ煙等を集塵して浄化した空気を筐体外へ排出しているが、電気集塵器でタバコ煙等を１００％集塵することはきわめて難しいので、詳しくは後述するが電気集塵器を通過した埃（塵埃、荷電粒子）が空気清浄機の排気口付近の床や壁に付着して、床や壁を汚してしまうという問題があった。

また、液晶プロジェクタでは、光源が発する熱により投影部（プロジェクタ）が高温になることを防止するために、プロジェクタに空気を送風している。この空気に含まれている埃（塵埃）がプロジェクタの内部部品に付着すると、映像が暗くなったり色合いが悪くなるという不具合が発生する。

さらに、複写機やプリンタなどでも本体内のトナーを定着させるための高温になるローラや他の高熱部の温度上昇を防止するために空気を送風している。この空気に含まれている埃（塵埃）が内部機器に付着すると、印字不良が発生するなどの問題があった。

この不具合を防止するために空気清浄機では電気集塵器後かつ送風ファンの間にスポンジなどで構成されたアフターフィルタ（所謂メカニカルフィルタ）を取り付けている。この方法では、フィルタに汚れが付着することにより、目が細かいフィルタであると目詰まりが発生し、通気抵抗(圧損)の増加により所望の処理風量が発揮できなくなることがあり、また、前記フィルタでも埃を全て捕集することはできないので、根本的な床や壁の汚れの対策とはなっていなかった。

また従来のプロジェクタにおいては、空気の吸込口にスポンジ等で構成されたフィルタ（所謂メカニカルフィルタ）を配置している。この場合において、フィルタの目が細かいと目詰まりが発生しやすく、フィルタを頻繁に交換もしくは掃除しないと、プロジェクタの冷却が十分になされないおそれがある。またフィルタの目が粗いと、微粒子（微細な埃）がフィルタを通過してしまい、プロジェクタに微細な粒子が到達して付着し、プロジェクタ内部が汚れてしまう。

そこで、従来は、電気集塵装置によって埃が除去された空気を用いてプロジェクタを冷却する方法や、除電装置によってイオン化された空気を用いてプロジェクタを冷却する方法が採用されている（例えば、特許文献１〜特許文献４参照）。
特開２００５−１０６９０３号公報 実開平３−４３６２９号公報 特開２００５−１８１５８７号公報 特開２００１−６８２９３号公報

しかし、電気集塵装置のみを用いて空気中の埃を取り除く方法の場合は、実際埃を１００％集塵することは極めて困難であり、多かれ少なかれ下流側に荷電した粒子（埃）が排出され、プロジェクタの部位に荷電粒子が付着いてしまう問題があった。

一方、除電装置のみを用いてプロジェクタへの埃の付着を防止する方法であると、放電部が汚れて除電機能が低下し（即ち、イオンバランスが偏り）、逆に帯電装置となってプロジェクタに埃が付着してしまうおそれがあった。なお、イオンバランスとは、イオン照射後の残留電位が０Ｖからどの程度離れているかを示すもので、残留電位が定常的に０Ｖとなることが理想とされる。

また、上記電気集塵装置も除電装置も共に高電圧を発生するためにトランスや高圧発生回路等の比較的大きな回路部品が必要となるため、高圧電源部を含む装置全体が大きくなり、プロジェクタ等の応用機器への実装が困難になる問題があった。

本発明は上記従来技術の問題点に鑑みなされたものであり、高い集塵性能を有する電気集塵装置を小型かつ低コストで提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明の第１の態様による電気集塵装置は、直流高電圧により気流中の塵埃を荷電して集塵する電気集塵器と、前記電気集塵器の下流側に設けられ、直流又は交流の高電圧によりイオン化された空気を生成して前記電気集塵器より抜け出た荷電塵埃を除電する除電器と、前記電気集塵器と除電器とに各所要の高電圧を給電する共通の高圧電源部とを備えるものである。

本発明においては、電気集塵器より抜け出た荷電粒子をその下流側に設けた除電器で除電する構成により、空気中の埃がプロジェクタ等の冷却対象物や途中の通風路内に付着することを従来よりも確実に防止することができる。また、共通の高圧電源部より電気集塵器と除電器とに各所要の高電圧を給電する構成により、高い集塵性能を有する電気集塵装置を小型かつ低コストで提供できる。

本発明の第２の態様では、前記高圧電源部は、入力の交流電圧を昇圧して交流高電圧を生成し、この交流高電圧を前記除電器の放電手段に供給する変圧手段と、前記変圧手段の交流高電圧をｍ（ｍは任意整数）倍圧整流して所定極性の複数種の直流高電圧を生成し、これらの直流高電圧を前記電気集塵器に供給する高電圧生成手段とを備える。

本発明における除電器では、一つの放電手段（放電針）から正負のイオンを交互に発生することによりイオンバランスの経時的な偏りや、空間的な偏りを少なくすることができ、これにより電気集塵器を抜け出た荷電粒子に対する高い除電効果が得られる。また本発明では、このような構成の電気集塵装置に対しても必要最小限の構成からなる共通の高圧電源部より電気集塵器と除電器とに各所要の高電圧を効率よく給電できる。

本発明の第３の態様では、前記高圧電源部は、入力の交流電圧を昇圧して交流高電圧を生成する変圧手段と、前記変圧手段の交流高電圧をｍ（ｍは任意整数）倍圧整流して所定極性の複数種の直流高電圧を生成し、これらの直流高電圧を前記電気集塵器と除電器の一部放電手段に供給する第１の高電圧生成手段と、前記変圧手段の交流高電圧をｎ（ｎは任意整数）倍圧整流して前記所定極性と反対極性の直流高電圧を生成し、この直流高電圧を前記除電器の残りの放電手段に供給する第２の高電圧生成手段とを備える。

本発明における除電器では、正側の放電針と負側の放電針とにそれぞれ正負の直流高電圧を印加することにより、各放電針からはより多くの正と負のイオンが定常的に発生し、これにより電気集塵器を抜け出た荷電粒子に対する高い除電効果が得られる。また本発明では、このような構成の電気集塵装置に対しても必要最小限の構成からなる共通の高圧電源部より電気集塵器と除電器とに各所要の高電圧を効率よく給電できる。

本発明の第４の態様では、前記高圧電源部は、入力の交流電圧を昇圧して交流高電圧を生成する変圧手段と、前記変圧手段の交流高電圧をｍ（ｍは任意整数）倍圧整流して所定極性の複数種の直流高電圧を生成し、これらの直流高電圧を前記電気集塵器に供給する第１の高電圧生成手段と、前記変圧手段の交流高電圧をｎ（ｎは任意整数）倍圧整流して前記所定極性と反対極性の直流高電圧を生成し、この直流高電圧を前記除電器の放電手段に供給する第２の高電圧生成手段とを備える。

本発明においては、電気集塵器が塵埃を所定極性（例えば、正極性）に荷電して集塵する場合は、この電気集塵器を抜け出る荷電粒子の殆どは正極性に荷電しており、イオンバランスが正極性側に偏ることが明らかである。そこで、この場合の除電器では専ら反対極性（即ち、負極性）にイオン化された空気を生成することで、電気集塵器より抜け出た正極性の荷電粒子を効率良く除電する。本発明では、このような構成の電気集塵装置に対しても、必要最小限の構成からなる共通の高圧電源部より電気集塵器と除電器とに各所要の高電圧を効率よく給電できる。

本発明の第５の態様では、前記電気集塵器と除電器との間に静電フィルタを設けた。

本発明の第６の態様では、前記電気集塵器と除電器との間にメカニカルフィルタを設けた。

本発明の第７の態様では、前記交流高電圧の周波数は１０ｋＨｚ乃至２００ｋＨｚの範囲内にある。従って、変圧手段を小型にできる。

以上述べた如く本発明によれば、高い集塵性能を有する電気集塵装置を小型かつ低コストで提供できるため、高性能な電気集塵装置およびそれを利用した機器の普及、拡大に寄与するところが極めて大きい。

図１は、本発明の実施形態に係る電気集塵装置２００の概略構成を示す図で、主に電気集塵器２０２と除電器２０４とに関する構成を示している。図中の矢印は電気集塵装置２００における空気の流れを示し、図１の左側から右側に向かって空気が流れるようになっている。電気集塵装置２００は、空気中の埃を捕捉するための電気集塵器２０２と、イオン化された空気分子を含む空気を供給するための除電器２０４とを備えて構成されている。除電器２０４は、空気の流れる方向で電気集塵器２０２よりも下流側に設けられている。したがって、電気集塵器２０２で埃が除去された空気が除電器２０４に供給されるようになっている。

また、電気集塵装置２００には、ファン２０６が設けられており、このファン２０６によって、電気集塵器２０２と除電器２０４を通過し、冷却対象物２０８に到達する空気の流れを生成するようになっている。

なお、この例のファン２０６は、空気の流れ方向で、除電器２０４と冷却対象物２０８との間に設けられているが、冷却対象物２０８の下流側に設けられていてもよいし、または、電気集塵器２０２と除電器２０４との間に設けられていてもよい。

また、ファン２０６による空気の流れ方向で、電気集塵器２０２の上流側には、開き目の比較的大きなフィルタ（例えば網目状のメカニカルフィルタ）２１０が設けられている。フィルタ２１０は、開き目が細か過ぎると前記のとおり目詰まりが発生しやすくなるので、比較的大きな埃（例えば、粒径が０．５ｍｍ以上の粗塵）を除去する程度の性能を持つように選択されている。さらに、ファン２０６による空気の流れ方向で、電気集塵器２０２と除電器２０４との間には、静電フィルタ（エレクトレットフィルタ）２１２が設けられている。

静電フィルタ２１２は、電気を通しにくい高分子材料（テフロン（登録商標）、ポリプロピレン、マイラー等）等を加熱溶融し、これに直流の高電圧を加えながら電極の間で固化させたあと電極を取り去ることによって生成されるものである。これにより、電極に接していた面が正または負に帯電し、それらの分極が半永久的に保持されている。したがって、エレクトレットフィルタでは、その素材繊維（フィルタ繊維）がエレクトレット化しているため、静電気による吸引力が加わり、埃を捕集する効果が増加するようになっている。

なお、フィルタ２１０、電気集塵器２０２、静電フィルタ２１２、除電器２０４、ファン２０６は、筒状の筐体２１５の内側に並んで設けられている。また、ファン２０６を電気集塵器２０２と除電器２０４との間に設けた場合は、ファン２０６が、静電フィルタ２１２の上流側に位置していてもよいし、下流側に位置していてもよい。

ここで、電気集塵器２０２について詳しく説明する。この電気集塵器２０２は、荷電部２１４と集塵部２１６とを備えており、空気中の塵埃が荷電部２１４を通過するときに帯電し、この帯電した塵埃が集塵部２１６を通過するときに捕捉されるようになっている。

より詳しく説明すると、荷電部２１４は、空気の流入方向と直交する面方向に等間隔で配置された複数の放電線（イオン化線）２１８と、この放電線２１８を挟んで上下にそれぞれ配置された板状の対向電極２２０とを備え、放電線２１８と対向電極２２０とは互いに離れて絶縁されている。放電線２１８は、金属製の細線からなり、例えばタングステン線のほか、抗張力に富む線材の表面に白金、ロジウム、パラジウム又はこれらの合金を被覆したメッキ線やクラッド線等の部材、又は同等の特性、機能を有する部材を用いることができる。対向電極２２０は例えば接地されている。そして、放電線２１８に電源から高い直流電圧（例えば正極性の７ｋＶ）を印加することにより、放電線２１８の周りにコロナ放電を起こし、周囲の空気を電離して正極性にイオン化すると共に、これらの＋イオンが塵埃に付着することによってこの塵埃を正極性に帯電（荷電）させるようになっている。

また、集塵部２１６にも、前記放電線２１８と平行に設けられた板状の電極２２２と、この電極２２２を挟んで上下にそれぞれ配置された板状の集塵電極２２４（図の例では、対向電極２２０と共通にしている）とが設けられており、電極２２２と集塵電極２２４とは互いに離れて絶縁されている。そして、電極２２２に前記電源から高い直流電圧（例えば＋２．５ｋＶ）を印加することにより接地された集塵電極２２４との間に略一様な電界（静電場）を発生させる。図１の態様では正極性に帯電した塵埃が静電場から受けるクーロン力によって電極２２２に対しては反発すると共に、集塵電極２２４の側に引き寄せられ、集塵電極２２４によって捕捉（集塵）される。

更に、除電器２０４では、放電針２２６によって正極性にイオン化された空気や負極性にイオン化された空気を生成することにより、集塵部２１６より抜け出た荷電粒子の電荷を中和（除電）すると共に、除電後の空気を冷却対象物２０８に当てることで冷却対象物２０８を帯電させることなく冷却することを可能とする。

なお、一例の放電針２２６は、その基端部側が柱状に形成されており、先端部側が尖っている。例えば、基端部側が円柱状に形成されており、先端部側が円錐状に形成されている。なお、参照符号２２８は、接地された板状の電極を示しており、複数の放電針２２６と接地電極２２８とによってイオン化された空気を生成する。

また、前述した静電フィルタ２１２は、集塵電極２２４に捕捉された塵埃が何らかの理由により集塵電極２２４から離れて再飛散した際に、これを捕捉する目的で設けられている。また、静電フィルタ２１２のかわりに同等性能を有するメカニカルフィルタを用いてもよい。

なお、冷却対象物２０８としては、例えば、複写機内部、プリンタ内部、プロジェクタ内部等を掲げることができる。プロジェクタはディスプレイ装置の一種で、映像を大型スクリーンなどに投影することにより表示する装置である。プロジェクタには色々な種類があるが、例えば、液晶で生成された画像や映像を拡大して投影する装置のことをさすのが一般的である。

ここで、電気集塵装置２００の基本的な動作について説明する。まず、冷却対象物たるプロジェクタ２０８が稼動を開始すると、ファン２０６が稼動を開始し、電気集塵器２０２と除電器２０４に電力が供給される。これにより、図１に矢印で示すような空気の流れが発生し、筒状の筐体２１５の内側で電気集塵器２０２と除電器２０４を通過した空気がプロジェクタ２０８に到達し、プロジェクタ２０８を冷却するようになっている。

本実施形態の電気集塵装置２００によれば、電気集塵器２０２と除電器２０４とを備えているので、プロジェクタ２０８内部に空気中の塵埃が付着することを従来よりも確実に防止することができる。すなわち、従来のように、電気集塵器２０２だけを設けた構成であると、運転によって例えば帯電したプロジェクタ２０８の内部において部分的部位に、電気集塵器２０２で取りきれなかった塵埃が付着してしまう。一方、除電器２０４だけを設けた構成であると、埃が多い空気がそのままプロジェクタ２０８の内部に送られるのでプロジェクタ２０８に塵埃が付着するおそれが高い。

これに対して本実施形態の電気集塵装置２００は、電気集塵器２０２と除電器２０４とを備えることにより、まず空気中の埃の大部分を電気集塵器２０２で集塵すると共に、集塵部２１６より抜け出た一部の荷電粒子については、これらを除電器で除電して後、プロジェクタ２０８に到達させるため、塵埃はプロジェクタ２０８に付着することなく、そのままプロジェクタ２０８を通り抜けてしまう。こうして、プロジェクタ２０８に空気中の埃が付着することを従来よりも確実に防止することができる。

また、この電気集塵装置２００によれば、ファン２０６が除電器２０４とプロジェクタ２０８との間に設けられているので、除電器２０４でイオン化された空気分子を含む空気がプロジェクタ２０８とファン２０６とに到達するようになっており、ファン２０６が実質何れかの極性に帯電することが無くなり、プロジェクタ２０８だけでなくファン２０６への埃の付着をも防止することができる。この効果は、除電器２０４を単独で設けた場合における該除電器２０４によって得られる効果と同様である。

また、ファン２０６を、空気の流れ方向で、プロジェクタ２０８の下流側に設けた場合には、除電器２０４でイオン化された空気を含む空気が直接的にプロジェクタ２０８に到達するため、プロジェクタ２０８が帯電することを一層効果的に防止することができる。

また、この電気集塵装置２００によれば、空気の流れ方向で、電気集塵器２０２と除電器２０４との間に静電フィルタ２１２が設けられているので、電気集塵器２０２から再飛散した埃（塵埃）を静電フィルタ２１２で効率よく捕らえることができ、さらに一層埃が取り除かれた空気を除電器２０４やプロジェクタ２０８に流入せしめることができる。

ここで、冷却対象物２０８がプロジェクタである電気集塵装置２００を用いた場合の効果を、図２を用いて説明する。塵埃として線香が発生する煙を用いてある。図２の横軸は線香の本数を示し、図２の縦軸は線香の煙を含む空気を所定時間プロジェクタに供給した場合の照度の低下率を示している。

図２のグラフＧ３は電気集塵器２０２のみを用いた場合であり、線香の本数の増加に伴って照度が低下している。これに対して、グラフＧ１では電気集塵器２０２と除電器２０４とを設けてあるので、線香の本数増加しても照度の低下はほとんど発生していない。

図３は本実施形態の動作を説明するための原理説明図である。プロジェクタ本体に設けた機械式の塵埃除去フィルタ１（プレフィルタ；図１に示すフィルタ２１０に相当）により空気中に浮遊する塵埃ａのうち比較的寸法の大きい（例えば５００μｍ以上の）塵埃がプロジェクタ内部に侵入することを防止する。また、帯電部６−１に設けた高圧電源８の正極（高圧）側電極３とその負極（アース）側電極２−１の間でコロナ放電を発生させ、このコロナ放電部を通過する塵埃ｂを正に荷電させる。コレクタ部６−２には高圧電源９の正極（高圧）側電極４とコレクタ電極２−２が設けられている。

前述の帯電部６−１を通過することで正に荷電した塵埃ｂは高圧電極４に反発するとともに正電荷に働くクーロン力によりコレクタ電極２−２の側に吸着する。なお、帯電部６−１、コレクタ部６−２が、図１の電気集塵器２０２に相当する。

更に、塵埃除去フィルタ５（静電フィルタ２１２に相当）により吸引した空気の塵埃を除去した後、除電器（図１の除電器２０４に相当）２０により前記イオン化した塵埃を電気的に中和し、こうして得られた空気を遠心式送風機（図１のファン２０６に相当）により照明光学系を構成する部材の一部及び映像表示素子（図１の冷却対象物２０８に相当）に送り、冷却する構成とする。

除電器２０には、複数の針状電極２１が設けられ、高電圧発生電源２２が接続されている。針状電極２１に、高電圧発生電源２２からプラス・マイナス（±）の交流（ＡＣ）の高電圧を供給されることで、プラスイオンとマイナスイオンが放出される。上記塵埃帯電部６−１でプラスにイオン化された塵埃ｂは、集塵部６−２、機械式塵埃除去フィルタ５で捕集されるが、このうち数％は捕集されずにフィルタ５を通過してしまう。各フィルタから抜け出たイオン化された塵埃ｂは、そのまま送風ファンによって内部に送られる。塵埃ｂはイオン化されているためプロジェクタ内部の構成部材に付き易い状態となるが、除電器２０から放出されるプラスやマイナスイオンと混合されることによって電気的に中和される。このため、、塵埃ｂがプロジェクタ内部の構成部材に付着することを防止出来る。

図４は本発明の実施例としての集塵装置（電気式集塵装置と機械式塵埃除去フィルタの組み合わせ）１０の全体構成を示す配置図である。プロジェクタ内部には高圧電源部１１が併設されている。図４では機械式の塵埃除去フィルタ１をプロジェクタと一体化されているものの、別体として取り外し可能とし、使用者が必要に応じて取り外して掃除することをできるように構成しても良い。

以上、本発明に係る電気集塵装置２００に関して、電気集塵器２０２と除電器２０４とを組み合わせた場合の基本的な構成と動作について説明した。以上の説明では、電気集塵器２０２に給電する高圧電源部と除電器２０４に給電する高圧電源部とが別々に設けられていたが、もしこれらの高圧電源を効率良く一つにまとめることができれば、高性能な電気集塵装置２００の全体をコンパクトに構成できる。そこで、本発明では、更に、電気集塵器２０２と除電器２０４とに供給すべき各所要の高電圧を必要最小限からなる構成により共通化することで単一の高圧電源部１１から効率良く給電するようにしている。

なお、除電器２０４の除電方式については幾つかの方法が考えられ、これに伴い、電気集塵器２０２と除電器２０４とに給電する高圧電源部１１の構成も異なってくる。以下、実施形態に係る電気集塵装置２００の幾つかの例を具体的に説明する。

図５は第１実施形態に係る電気集塵装置２００Ａの概略構成図であり、ＡＣ高周波式の除電器２０４Ａを組み合わせた場合を示している。ＡＣ高周波式とは、除電器２０４Ａの放電針２２６に高周波交流高電圧（例えば２０ｋＨｚ〜７０ｋＨｚ）を印加するもので、商用周波数（５０／６０Ｈｚ）の交流で駆動する通常のＡＣ式に比べて昇圧トランスを軽く、小型にできる利点がある。なお、電気集塵器２０２と除電器２０４Ａの構成については上記図１で説明したものと同様で良いため、説明を省略する。ここでは、ＡＣ高周波式の除電器２０４Ａに給電する高圧電源部１１Ａの構成について説明する。

この高圧電源部１１Ａは、ＤＣ電源部３１、交流発生回路３２、変圧回路３３、ｍ倍圧整流回路３４で構成されている。ＤＣ電源回路３１は、商用入力の交流電圧（ＡＣＩ００Ｖ、５０Ｈｚ）を所定の直流電圧（例えばＤＣ１２Ｖ）に変換して出力する。交流発生回路３２は、ＤＣ電源回路３１の出力の直流電圧を入力として所定の高周波交流電圧（例えば５０ｋＨｚ、１２Ｖ）を生成すると共に、この高周波交流電圧を変圧回路３３の一次側に加える。この変圧回路３３は、例えば高周波巻線（電磁）トランスにより構成されており、交流発生回路３２の出力の高周波交流電圧を昇圧して所定の高周波交流高電圧（例えば５０ｋＨｚ、１ＫＶ）を出力する。

変圧回路３３の出力の高周波交流高電圧の一方はｍ倍圧整流回路３４に入力され、このｍ倍圧整流回路３４から複数種の直流高電圧が出力される。そのうちの直流高電圧Ｖ３（例えば７ｋＶ）は荷電部２１４の放電線２１８に印加され、この放電線２１８の周囲の空気を電離して正極性にイオン化する。更に、この正極性にイオン化された空気分子は付近の塵埃粒子に付着して該塵埃粒子を正極性に荷電する。一方、ｍ倍圧整流回路３４の出力の直流高電圧Ｖ２（例えば２．５ｋＶ）は集塵部２１６の板状電極２２２に印加され、接地された集塵電極２２４との間に略一様な静電場を発生させ、この静電場を通過する荷電粒子（塵埃）を捕捉する。

また、上記変圧回路３３の出力の高周波交流高電圧の他方は、除電器２０４Ａの複数の放電針２２６にも加えられ、これら放電針２２６と接地されている板電極２２８との間をＡＣ高周波式により駆動する。即ち、この場合の除電器２０４Ａは、複数の放電針２２６によって＋と−にイオン化された空気を交互に発生することで、集塵部２１６より抜け出た荷電粒子（塵埃）の主に＋電荷を中和して除電し、これら除電された塵埃を空気と共に冷却対象物２０８に送ることで、冷却対象物２０８に塵埃を付着させることなく冷却対象物２０８を効率よく冷却できる。

なお、変圧回路３３の出力のコモン端子ｃの側をアース電位に固定したい場合はこのコモン端子ｃの側を接地してもよい。この点については以下の各実施形態についても同様である。

本第１実施形態では、電気集塵器２０２とＡＣ高周波式の除電器２０４Ａで使用する各種高電圧を共通の高圧電源部１１Ａから供給することにより、変圧回路３３等の共用可能な部分を必要最小限の部品で構成でき、電気集塵装置２００Ａをよりコンパクト且つ低価格に構成できる。

また、共通の変圧回路３３から電気集塵器２０２と除電器２０４Ａとに給電する構成により、変圧回路３３等の共用部分が何らかの理由で不調になった場合には電気集塵器２０２と除電器２０４Ａとが共に動作不能となる。即ち、電気集塵器２０２のみが機能して除電機能が不充分であったり、あるいは除電器２０４Ａのみが機能して電気集塵機能が不充分であるような場合を有効に回避できる。

従って、本電気集塵装置２００Ａが、所要の性能を発揮できずに稼働を続けてしまうような状態を有効に回避できると共に、複雑な故障監視制御を行わなくても、一方（電気集塵器２０２又は除電器２０４Ａ）の故障監視を行うだけの簡単な構成により、本電気集塵装置２００Ａを高い信頼性で使用できる。

なお、変圧回路３３については、上記高周波巻線（電磁）型のトランスに代えて圧電トランスを使用しても良い。圧電トランスでは、入力の電気エネルギーが１次側で機械的振動に変換され、この機械的振動の共振特性を利用して２次側のコンデンサに電荷を注入することにより高い電圧が発生する。巻線トランスは、絶縁耐圧の確保などのため、あまり薄型化できず、また様々な損失によって効率も上げにくいが、圧電トランスを使用することで変圧回路３３の一層の小型化、軽量化を図ることが可能となる。この点については、以下の各実施形態についても同様である。

次に、ここで、本実施形態で使用したｍ倍圧整流回路（本発明の高電圧生成手段に相当）を説明しておく。図９は実施の形態によるｍ（ｎ）倍圧整流回路の回路図であり、図９（Ａ）は正極性の直流高電圧を発生するｍ（＝３）倍圧整流回路３４の原理的な回路構成を示している。このｍ倍圧整流回路３４は、コンデンサＣ１〜Ｃ３と、ダイオードＤ１〜Ｄ３とで構成される各整流回路を多段に接続した回路構成を有している。

係る構成により、交流入力Ｖの負の半波ではダイオードＤ１が導通し、コンデンサＣ１を振幅Ｖまで充電する。次の正の半波ではダイオードＤ２が導通し、コンデンサＣ２を充電する。このとき、コンデンサＣ２には正の半波Ｖと前記コンデンサＣ１に充電されたチャージ電圧Ｖとの和が印加されるため、コンデンサＣ２の両端（即ち、コモン端子ｃと出力端子Ｖ２の間）には略２Ｖの電圧Ｖ２が得られる。さらに、この方法を繰り返すことで、任意ｍ（ｍは整数）倍の直流高電圧を得ることができ、この回路はコッククロフト・ワルトンの回路として知られている。このｍ倍圧整流回路３４では中間段より複数種の直流高電圧を取り出すことで、外部で必要とされる異なるレベルの正の直流高電圧を容易に提供できるようになっている。

図９（Ｂ）は負極性の直流高電圧を発生するｎ（ｎ＝３）倍圧整流回路３５の原理的な回路構成を示している。このｎ倍圧整流回路３５は、コンデンサＣ５〜Ｃ７と、ダイオードＤ５〜Ｄ７とで構成される各整流回路を多段に接続した回路構成を有している。

係る構成により、交流入力Ｖの正の半波ではダイオードＤ５が導通し、コンデンサＣ５を振幅Ｖまで充電する。次の負の半波ではダイオードＤ６が導通し、コンデンサＣ６を充電する。このとき、コンデンサＣ６には負の半波Ｖと前記コンデンサＣ５に充電されたチャージ電圧Ｖとの和が印加されるため、コンデンサＣ６の両端（即ち、コモン端子ｃと出力端子−Ｖ２の間）には略−２Ｖの電圧−Ｖ２が得られる。さらに、この方法を繰り返すことで、任意ｎ（ｎは整数）倍の直流高電圧を得ることができる。このｎ倍圧整流回路３５では中間段より複数種の直流高電圧を取り出すことで、外部で必要とされる異なるレベルの負の直流高電圧を容易に提供できるようになっている。

図６は第２実施形態に係る電気集塵装置２００Ｂの概略構成図であり、ＤＣ式の除電器２０４Ｂを組み合わせた場合を示している。ＤＣ式とは、除電器２０４Ｂの正放電針２２６ｐと負放電針２２６ｎとにそれぞれ正と負の直流高電圧を印加することにより、各放電針２２６ｐ、２２６ｎからそれぞれ定常的に正と負のイオン化空気を発生させるものであり、各放電針２２６ｐ、２２６ｎから一様に放出された正と負のイオン化空気は、上記ＡＣ高周波式の除電器２０４Ａと比べると、除電対象物２０８に達するまでに各極性のイオン化空気が再結合しにくいため、生成イオンを遠くまで飛ばすことができる。

なお、この例の電気集塵装置２００Ｂでは除電対象物２０８に至るまでの筐体２１５の途中に延長部２１５ｅが設けられており、別々に発生された正と負のイオン化空気はこの延長部２１５ｅを通る間に適度に入り混じる。

次に、このＤＣ式の除電器２０４Ｂを実現する高圧電源部１１Ｂの構成について説明する。この場合の高圧電源部１１Ｂには負の直流高電圧を発生するｎ倍圧整流回路３５が追加されている。他の、ＤＣ電源部３１、交流発生回路３２、変圧回路３３、ｍ倍圧整流回路３４については上記図５で述べたものと同様でよい。

変圧回路３３の出力の高周波交流高電圧は、ｍ倍圧整流回路３４とｎ倍圧整流回路３５とに入力されると共に、このｍ倍圧整流回路３４からは複数種の正の直流高電圧Ｖ１〜Ｖ３が出力され、またｎ倍圧整流回路３５からは負の直流高電圧−Ｖ１が出力される。そして、上記同様にして、ｍ倍圧整流回路３４の直流高電圧Ｖ３は荷電部２１４の放電線２１８に印加され、また直流高電圧Ｖ２は集塵部２１６の板状電極２２２に印加される。更に、このｍ倍圧整流回路３４の正の直流高電圧Ｖ１は除電器２０４Ｂの正放電針２２６ｐに加えられ、一方、ｎ倍圧整流回路３５の負の直流高電圧−Ｖ１は除電器２０４Ｂの負放電針２２６ｎに加えられる。

この場合の除電器２０４Ｂは、正放電針２２６ｐにより正極性にイオン化された空気と負放電針２２６ｎにより負極性にイオン化された空気をそれぞれ一様に発生することで、集塵部２１６より抜け出た荷電粒子（塵埃）の主に＋電荷を中和して除電し、これら除電された塵埃を空気と共に冷却対象物２０８に送ることで、冷却対象物２０８に塵埃を付着させることなく冷却対象物２０８を効率よく冷却できる。

本第２実施形態では、電気集塵器２０２とＤＣ式の除電器２０４Ｂで使用する各種高電圧を共通の高圧電源部１１Ｂから供給することにより、変圧回路３３等の共用可能な部分を必要最小限の部品で構成でき、電気集塵装置２００Ｂをよりコンパクト且つ低価格に構成できる。

また、共通の変圧回路３３からｍ倍圧整流回路３４とｎ倍圧整流回路３５とに給電する構成により、変圧回路３３等の共用部分が何らかの理由で不調になった場合には電気集塵器２０２と除電器２０４Ｂとが共に動作不能となる。即ち、電気集塵器２０２のみが機能して除電機能が不充分であったり、あるいは除電器２０４Ｂのみが機能して電気集塵機能が不充分であるような場合を有効に回避できる。従って、複雑な故障監視制御を行わなくても、一方（電気集塵器２０２又は除電器２０４Ｂ）の故障監視を行うだけの簡単な構成により、本電気集塵装置２００Ｂを高い信頼性で使用できる。

図７は第３実施形態に係る電気集塵装置２００Ｃの概略構成図であり、ＤＣ式の除電器２０４Ｂに給電するための他の例の高圧電源部１１Ｃを示している。この例の変圧回路３３’は２次巻線に中間タップを備えており、この中間タップをコモン端子ｃとして負荷に異なる振幅の高周波交流高電圧を提供可能となっている。この例の２次巻線の巻線比は例えばｍ：ｎとなっており、これにより負荷側には振幅がｍ：ｎの高周波交流高電圧を提供可能である。このため、負荷側には略同一の回路構成からなるｍ倍圧整流回路３４とｎ倍圧整流回路３５とを使用でき、部品や基板等の共通化による回路コストの低減化が図れる。

図８は第４実施形態に係る電気集塵装置２００Ｄの概略構成図であり、ＤＣ式による他の例の除電器２０４Ｃを組み合わせた場合を示している。ところで、この種の電気集塵器２０２では、塵埃を正極性に荷電して集塵するため、集塵部２１６より抜け出た塵埃の殆どが正極性に荷電しており、除電器２０４Ｃ以降におけるイオンバランスが正極性側に偏ることが明らかである。そこで、この例の除電器２０４Ｃでは、全ての放電針２２６に対してｎ倍圧整流回路３５からの負の直流高電圧−Ｖ１が供給されており、これにより専ら負極性のイオン化空気を生成するようになっている。これにより集塵部２１６を抜け出た荷電粒子の電荷を効率良く除電できる。
なお、電気集塵器２０２で塵埃を負極性に帯電させた場合は、上記とは逆に除電器２０４Ｃで専ら正極性のイオン化空気を生成するように構成すれば良い。また、上記各実施形態では具体的数値例を伴って説明したが、本発明がこれらの数値例に限定されないことは言うまでも無い。

図１０は、本願発明の集塵装置１０の具体的な実施例を示す図で電気集塵部（図中の２、３、４）と電源部分（図中５１ｂに配置）を一体としている。塵埃除去フィルタ及び集塵装置各部の作用は図１において説明しているためここでは省略する。正極（高圧）側電源３とその負極（アース）側電極２が絶縁物を介してフレーム５１ａと一体に形成され、コレクタ電極４は別体として電源回路を配置するフレーム５１ｂに取り付けられる。また、メインフィルタ５は後面筐体５４とフレーム５１ｂに挟まれた形で保持され、かつフレーム５１ａを含め後面筐体５４と前面筐体５２により一体化される。

さらに、電気集塵部が高圧の活電部を有するために安全規格を満足するためには、前面筐体５２には機械的強度を強化目的で補強プレート５３を設けてある。

図１１は、図１０に示した集塵装置１０と電源部１１を組み上げた状態を示す斜視図である。

なお、上述した電気集塵装置２００を備えた複写機、プリンタ、プロジェクタおよび空気清浄機は、空気中の埃を捕捉するための電気集塵器とこの電気集塵器の下流側にイオン化された空気分子を含む空気を供給するための除電装置とを備える電気集塵装置を筐体内に内装した機器であって、筐体を貫いている空気通路の上流側から下流側に向かって、電気集塵器、除電装置が順にならんで配置されており、前記電気集塵器を通過し、前記除電装置を通過した空気が筐体内の空気通路およびこの空気通路内に存在する対象物に到達するように構成されている電気集塵装置を内装した機器の例である。

これにより、電気集塵器を通過し除電装置を通過した空気が対象物に到達するように構成されているので、複写機、プリンタ、プロジェクタおよび空気清浄機等の筐体内部や付近の壁や床に空気中の埃が付着することをより確実に防止することができると共に、イオナイザ（除電装置）の電極への塵埃の付着を防止することができる。

すなわち、電気集塵器を通過してほとんどの塵埃が除去された空気のみが、イオナイザと筐体内の空気通路および同空気通路内に存在する対象物とに到達するので、イオナイザの電極は埃で汚れることを防止することができ、機器内通風路および同空気通路内に存在する対象物や排気口付近の床や壁への塵埃の付着を防止することができる。

本発明の実施形態に係る電気集塵装置２００の概略構成を示す図である。 電気集塵装置２００の効果を説明する図である。 本発明の実施形態の原理説明図である。 本発明の実施例としての集塵装置の全体構成を示す構成図である。 第１実施形態に係る電気集塵装置２００Ａの概略構成図である。 第２実施形態に係る電気集塵装置２００Ｂの概略構成図である。 第３実施形態に係る電気集塵装置２００Ｃの概略構成図である。 第４実施形態に係る電気集塵装置２００Ｄの概略構成図である。 実施の形態によるｍ（ｎ）倍圧整流回路の回路図である。 本発明の実施例としての集塵装置を含めた主要部の構成を示す構成図である。 本発明の実施例としての主要部の構成を示す構成図である。

符号の説明

１ 機械式塵埃除去フィルタ
２−１ アース側電極
２−２ コレクタ電極
３ 正極側電極
４ 正極側電極
５ 機械式塵埃除去フィルタ
６−１ 帯電部
６−２ コレクタ部 ８高圧電源
９ 高圧電源
１０ 集塵装置
１１ 外部電源
２０ 除電器
２１ 針状電極
２２ 高電圧発生電源
５１ａ、５１ｂ、５１ｃ フレーム
５４ 後面筐体
５２ 前面筐体
５３ 補強プレート
２００ 電気集塵装置
２０２ 電気集塵器
２０４ 除電装置
２０６ ファン
２０８ 対象物
２１０ フィルタ
２１２ 静電フィルタ

Claims (7)

1. 直流高電圧により気流中の塵埃を荷電して集塵する電気集塵器と、
   前記電気集塵器の下流側に設けられ、直流又は交流の高電圧によりイオン化された空気を生成して前記電気集塵器より抜け出た荷電塵埃を除電する除電器と、
   前記電気集塵器と除電器とに各所要の高電圧を給電する共通の高圧電源部とを備えることを特徴とする電気集塵装置。
2. 前記高圧電源部は、
   入力の交流電圧を昇圧して交流高電圧を生成し、この交流高電圧を前記除電器の放電手段に供給する変圧手段と、
   前記変圧手段の交流高電圧をｍ（ｍは任意整数）倍圧整流して所定極性の複数種の直流高電圧を生成し、これらの直流高電圧を前記電気集塵器に供給する高電圧生成手段とを備えることを特徴とする請求項１記載の電気集塵装置。
3. 前記高圧電源部は、
   入力の交流電圧を昇圧して交流高電圧を生成する変圧手段と、
   前記変圧手段の交流高電圧をｍ（ｍは任意整数）倍圧整流して所定極性の複数種の直流高電圧を生成し、これらの直流高電圧を前記電気集塵器と除電器の一部放電手段に供給する第１の高電圧生成手段と、
   前記変圧手段の交流高電圧をｎ（ｎは任意整数）倍圧整流して前記所定極性と反対極性の直流高電圧を生成し、この直流高電圧を前記除電器の残りの放電手段に供給する第２の高電圧生成手段とを備えることを特徴とする請求項１記載の電気集塵装置。
4. 前記高圧電源部は、
   入力の交流電圧を昇圧して交流高電圧を生成する変圧手段と、
   前記変圧手段の交流高電圧をｍ（ｍは任意整数）倍圧整流して所定極性の複数種の直流高電圧を生成し、これらの直流高電圧を前記電気集塵器に供給する第１の高電圧生成手段と、
   前記変圧手段の交流高電圧をｎ（ｎは任意整数）倍圧整流して前記所定極性と反対極性の直流高電圧を生成し、この直流高電圧を前記除電器の放電手段に供給する第２の高電圧生成手段とを備えることを特徴とする請求項１記載の電気集塵装置。
5. 前記電気集塵器と除電器との間に静電フィルタを設けたことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一つに記載の電気集塵装置。
6. 前記電気集塵器と除電器との間にメカニカルフィルタを設けたことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一つに記載の電気集塵装置。
7. 前記交流高電圧の周波数は１０ｋＨｚ乃至２００ｋＨｚの範囲内にあることを特徴とする請求項２記載の電気集塵装置。

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