JP2011025049A - フィルタ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明は、静電フィルタに関する。特に、以下に限定するものではないが、本発明は、ほこり粒子を除去するための静電フィルタ、例えば、真空掃除機、ファン、又は空気調節器に用いるための静電フィルタに関する。静電フィルタは、第1及び第2の電極の間に位置するフィルタ媒体を含み、電極の各々は、電位差がフィルタ媒体にわたって形成されるように使用中に異なる電圧であり、第1及び第2の電極は、実質的に無孔性である。
【選択図】図1
Description
公知のサイクロン分離装置は、真空掃除機に用いるものを含む。そのようなサイクロン分離装置は、比較的大きな粒子を分離するための低効率サイクロンと、空気流内に同伴されたままの微粒子を分離するための低効率サイクロンの下流に位置する高効率サイクロンとを含むことは公知である(例えば、EP0、042、723B参照)。
そのような静電フィルタは、生産するのに比較的廉価であるが、これらの電荷が時間と共に消散し、これらの静電特性の低減をもたらすという欠点を抱えている。これは、次に、静電フィルタが収集することができるほこりの量を低減し、これは、静電フィルタ自体及びあらゆる更に下流のフィルタの両方の寿命を短縮する場合がある。
別の例は、US5593476に示されており、そこでは、フィルタ媒体は、2つの透過性電極間に置かれ、空気流は、電極を通過してフィルタ媒体を通過するように配置される。
従って、長い使用寿命と共に高効率を提供することができる静電フィルタが望ましい。ある一定の用途では、例えば、家庭用真空掃除機用途では、その電気器具が電気器具の性能を損なうことなくできるだけ小型に作られることが望ましい。従って、構成がより簡単で、容易に電気器具にパッケージ化することを可能にする静電フィルタも同様に望ましいと考えられる。
本明細書で用いられる場合、用語「無孔性」は、第1及び第2の電極が、穿孔、開口、又は間隙なしに連続中実表面を有するという意味を取るものとする。好ましい実施形態では、第1及び第2の電極は、使用中に空気流がフィルタ媒体を通って電極の長さに沿って移動するように無孔性である。理想的には、空気流は、第1又は第2の電極を通過しない。
好ましい実施形態では、フィルタ媒体は、電気抵抗フィルタ媒体とすることができる。本明細書で用いられる場合、用語「電気抵抗フィルタ媒体」は、フィルタ媒体が、22℃で1x107から1x1013オームメートルの抵抗率を有するという意味を取るものとする。最も好ましい実施形態では、フィルタ媒体は、22℃で2x109から2x1011オームメートルの抵抗率を有することができる。フィルタ媒体の電気抵抗率は、フィルタ媒体の長さに沿って変化する場合がある。特定的な実施形態では、電気抵抗率は、下流方向に低下すると考えられる。
電位差は、電気抵抗フィルタ媒体が負荷をもたらし、従って、僅かな電流のみがそれを貫流するので起こる。しかし、電界は、電気抵抗フィルタ媒体の繊維におけるあらゆる正及び負電荷の分布を乱すことになり、これらをそのそれぞれの電極に整列させる。この工程は、フィルタを貫流する空気流のほこり粒子が、フィルタ媒体のそれぞれの正及び負端部に引き付けられることになるので、ほこりをフィルタ媒体の繊維に結合させるか又はこの上に定着させる。これは、ほこり粒子を荷電電極上に捕捉する必要なく、ほこり粒子がフィルタ媒体自体に捕捉されるようにするのを助けると考えられる。
特に好ましい実施形態では、第1及び第2の電極は、使用中にほこり粒子を含有する空気流が空気通路に沿ってフィルタ媒体を通過しなければならないように、空気通路の壁の少なくとも一部分を形成し、フィルタ媒体は、その全長に沿って壁と接触する。
好ましい実施形態では、第2の電極の下縁は、鋸歯状にされてコロナ放電電極を形成し、第1の電極の下側部分は、低曲率の電極を形成する。代替的な実施形態では、第2の電極の上縁は、鋸歯状にされてコロナ放電電極を形成し、第1の電極の上側部分は、低曲率の電極を形成する。
好ましくは、コロナ放電電極及び/又は低曲率の電極は、フィルタ媒体の上流面から上流に突出する。理想的には、放電電極及び/又は低曲率の電極は、フィルタ媒体の下面の下方に又は上面の上方に突出することができる。特定的な実施形態では、低曲率の電極は、コロナ放電電極の下面から上流及び下流の両方に突出する。これは、イオン化電界が発生する容積を最大にし、ほこり粒子がイオン化電界を通過する時にほこり粒子を荷電する機会を最大にするのに役立つので有利である。
別の代替的な実施形態では、コロナ放電手段、すなわち、コロナ放電電極及び低曲率の電極の両方は、第1及び第2の電極から遠隔に位置することができる。
代替的に、第1及び/又は第2の電極は、管状とすることができ、例えば、これらは、その断面が円形、四角形、三角形、又は他の適切な形状とすることができる。特定的な実施形態では、電極は、円筒形とすることができ、フィルタ媒体は、電極円筒間に位置する。好ましい実施形態では、第1及び第2の電極は、同心に位置することができ、フィルタ媒体は、これらの間に同心に位置する。
第1及び第2の電極が円筒形である実施形態では、静電フィルタは、例えば、第3の電極を更に含むことができる。そのような実施形態では、第2の電極は、第1と第3の電極の間に位置することができる。そのような実施形態では、第2の電極は、第1の電極と第3の電極の間に同心に位置することができる。そのような実施形態では、更に別のフィルタ媒体は、第2の電極と第3の電極の間に位置することができる。更に、第2の電極及び第3の電極は、好ましくは、電位差が更に別のフィルタ媒体にわたって形成されるように、使用中に各々異なる電圧である。
代替的な実施形態では、静電フィルタは、互いに対して平行に又は実質的に平行に配置された複数の平面電極を含むことができ、フィルタ媒体は、隣接する電極間に位置し、隣接する電極は、電位差がフィルタ媒体の各々にわたって形成されるように、使用中に異なる電圧である。
追加的に又は代替的に、フィルタ媒体は、電極の1つ又はそれよりも多くで被覆することができる。例えば、フィルタ媒体の1つ又はそれよりも多くの表面は、導電性層で被覆することができる。
孔隙サイズのそのような変化は、単一フィルタ媒体で起こる段階的変化とすることができ、又はフィルタ媒体の複数の区画を一緒にし、その長さにわたって様々な孔隙サイズを有するフィルタ媒体を形成することができる。PPIはまた、下流方向に減少するか又は増加する場合があり、又は代替的に、それは、別のランダム又は非ランダム方式で変化させることができる。
同じ参照番号は、明細書を通して同じ部分を意味する。
図1を参照すると、静電フィルタが示されており、全体が参照番号1によって表示されている。
静電フィルタ1は、第1の無孔電極4と第2の無孔電極6の間に挟まれてこれらに接触した電気抵抗フィルタ媒体2を含むことを見ることができる。使用時には、第1及び第2の電極4、6は、電位差が電気抵抗フィルタ媒体2にわたって形成されるように、各々異なる電圧である。第1の電極4は、0ボルトの状態にあり、第2の電極6は、使用中に±4から10kVである。電極4、6は、高電圧電源(図示せず)に接続される。
この実施形態では、コロナ放電電極10及び低曲率12の電極と共に第1及び第2の電極4、6は、使用時にほこり含有空気(B)が、ほこり含有空気(B)のほこり粒子を荷電させるコロナ放電手段を通らなければならないように、電気抵抗フィルタ媒体2によって部分的に充填された空気通路の少なくとも一部を形成する。荷電ほこり粒子を含有するほこり含有空気(B)は、次に、電気抵抗フィルタ媒体2を通過しなければならない。電気抵抗フィルタ媒体2にわたって発生する電位差は、荷電ほこり粒子が電気抵抗フィルタ媒体2のそれぞれの正及び負の端部に引き付けられるようにし、従って、これらを電気抵抗フィルタ媒体2内に捕捉する。この実施形態では、第1の電極4は、使用中に0ボルトであり、第2の電極6は、−4から10kVである。これはまた、コロナ放電電極10は、−4から10kVであり、低曲率12の電極は、0ボルトであることを意味する。更に、電極4、6は、高電圧電源(図示せず)に接続される。
この実施形態は、第1及び第2の電極4、6の上流に配置された少なくとも1つのコロナ放電電極10及び少なくとも1つの低曲率12の電極を含む。ほこり含有空気(D)は、少なくとも1つのコロナ放電電極10及び少なくとも1つの低曲率12の電極を収容する空気通路を通って移動し、ほこり粒子は、コロナ放電手段によって荷電される。荷電ほこり粒子を含有するほこり含有空気(D)は、次に、第1の電極4と第2の電極6の間に位置する電気抵抗フィルタ媒体2を通って空気通路内に入る。更に、電気抵抗フィルタ媒体2にわたって発生する電位差は、荷電ほこり粒子が電気抵抗フィルタ媒体2のそれぞれの正及び負の端部に引き付けられるようにし、従って、これらを電気抵抗フィルタ媒体2内に捕捉する。
この実施形態では、コロナ放電電極10及び低曲率12の電極と共に第1、第2、及び第3の電極4、6、8は、使用時にほこり含有空気(E)が、ほこり含有空気(E)のほこり粒子を荷電させるコロナ放電手段を通らなければならないように、電気抵抗フィルタ媒体2によって部分的に充填された空気通路の少なくとも一部を形成する。荷電ほこり粒子を含有するほこり含有空気(E)は、次に、電気抵抗フィルタ媒体2のいずれかを通過しなければならない。電気抵抗フィルタ媒体2にわたって発生する電位差は、荷電ほこり粒子が電気抵抗フィルタ媒体2のそれぞれの正及び負の端部に引き付けられるようにし、従って、これらを電気抵抗フィルタ媒体内に捕捉する。
第1、第2、及び第3の管状電極4、6、8を含む実施形態は、図6、7、8a、及び8bに示されている。これらの実施形態では、電極4、6、8は、第2の電極6が第1の電極4と第3の電極8の間に同心に配置された管状である。電極4、6、8は、円筒形であるが、これらは、その断面が四角形、矩形、三角形、又は不規則のようなあらゆる適切な形状のものとすることができることがわかる。
この実施形態では、空気通路22は、静電フィルタ1の中心を通って形成される。この空気通路22を用いて、ほこり含有空気(F)をコロナ放電手段に送出することができる。ほこり含有空気(F)は、この空気通路22を通ってコロナ放電手段の方向に移動する。ほこり含有空気(F)は、次に、コロナ放電手段を通って、ほこり粒子を荷電する。荷電ほこり粒子を含有するほこり含有空気(F)は、次に、第1の電極4と第2の電極6の間に位置する電気抵抗フィルタ媒体2、又は第2の電極6と第3の電極8の間に位置する電気抵抗フィルタ媒体2を通過し、ほこり粒子は、電気抵抗フィルタ媒体2に捕捉される。
電極4、6、8は、あらゆる適切な導電材料から形成することができる。好ましくは、第1、第2、及び/又は第3の電極4、6、8は、厚みが0.1mm、又は0.25mm、又は0.5mm、又は1mm、又は1.5mm、又は2mmから、2.5mm、又は3mmまでの導電性金属シートから形成される。
好ましい実施形態では、電気抵抗フィルタ媒体2は、3から12PPI、及び好ましくは、8から10PPI、並びに最も好ましくは、3から6PPIである。電気抵抗フィルタ媒体2の平均孔隙サイズ、PPI又はタイプは、しかし、その長さに沿って変化する場合がある。例えば、図8aに示す電気抵抗フィルタ媒体2の孔隙サイズは、それが、異なる孔隙サイズを有する2つの区画各々から形成されるので、その長さに沿って変化する。図示の実施形態では、上流部分は、3又は8PPIを有し、下流部分は、6又は10PPIを有する。
1)発泡体構造の顕微鏡写真を水平断面を通して取って孔隙一貫性を保証すべきである。
2)5つの個々の孔隙を選択すべきである。
3)各孔隙直径は、100ミクロンよりも小さくない精度に対して測定され、平均は、5つの孔隙にわたって取るべきである。
4)この平均孔隙サイズ(孔隙直径)は、ミクロン又はミリメートルで示される。
インチ当たりの孔隙数は、25400(1インチ=25400ミクロン)をミクロンの孔隙直径で割って計算される。
図11では、真空掃除機100は、本体24、掃除する表面を横切る真空掃除機100を操作するための本体24上に装着されたホイール26、及び本体24上に同じく取外し可能に装着されたサイクロン分離装置28を含む。ホース30は、サイクロン分離装置28と連通し、モータ及びファンユニット(図示せず)は、ほこり含有空気をホース30を通じてサイクロン分離装置28に引き込むために本体24内に収容される。通常、床係合掃除機ヘッド(図示せず)は、ワンドを通じてホース30の遠位端に連結され、掃除する表面にわたって汚れ空気入口34の操作を容易にする。
使用時には、ホース30を通じてサイクロン分離装置28に引き込まれたほこり含有空気は、サイクロン分離装置28においてそれから分離されたほこり粒子を有する。汚れ及びほこりは、サイクロン分離装置28内に収集され、一方、清浄化空気は、本体24の出口ポートを通じて真空掃除機100から取り出される前に冷却目的のためにモータを越して送られる。
サイクロン分離装置28は、実質的にその形状が円筒形である外壁44を有する外側容器42を含む。外側容器42の下端は、ピボット48により外壁44にピボット回転可能に取り付けられた基部46によって閉鎖され、キャッチ50によって閉鎖位置に保持される。閉鎖位置では、基部46は、外壁44の下端に対して密封される。キャッチ50の解除は、基部46が、サイクロン分離装置28を空にするために外壁44から分離されてピボット回転することを可能にする。第2の円筒壁52は、外壁44の半径方向内向きに位置し、これらの間に環状チャンバ54を形成するためにそれから離間している。第2の円筒壁52は、基部46に交差し(基部46が閉鎖位置にある時に)、それに対して密封される。環状チャンバ54は、一般的に、外壁44、第2の円筒壁52、及び基部46によって範囲を定められ、外側容器42を形成する。この外側容器42は、第1段サイクロン56及びほこりコレクタの両方である。
基部46が閉鎖位置にある時に、第3の円筒壁70は、図10aに示すようにそれに対して密封することができる。代替的に、図8a及び9に示すように、第3の円筒壁70は、静電フィルタ底板77によって密封することができる。
各第2段サイクロン68は、その形状が円錐台状であり、第2の環状チャンバ74の上部に開放する円錐開口部76を含む。使用時には、第2段サイクロン68によって分離されたほこりは、円錐開口部76を通って出ることになり、第2の環状チャンバ74に収集されることになる。渦ファインダ78は、各第2段サイクロン68の上端に設けられる。渦ファインダ78は、渦ファインダプレート72の一体化部分とすることができ、又はこれらは、渦ファインダプレート72を通過することができる。
しかし、渦ファインダ78は、次に、静電フィルタ1と連通するプレナム81と連通することができるということが可能である。そのようなプレナムは、図10aに示されている。
静電フィルタ1は、第1段サイクロン56の少なくとも一部及び第2段サイクロン68が静電フィルタ1を取り囲むように、サイクロン分離装置28の中心の下方に同心に配置される。
コロナ放電電極10は、電気抵抗フィルタ媒体2の下面16より下に延びる第2の電極4の鋸歯状下縁14の形態である。低曲率12の電極は、コロナ放電電極10の鋸歯状下縁14の上流及び下流の両方に突出することがわかる。
静電フィルタの他の特徴は、図6に関して上述したようなものとすることができる。
図9では、清浄化空気は、次に、電気抵抗フィルタ媒体2の下流の静電フィルタ1の上端に配置された出口フィンガ88を通過することによって静電フィルタ1を離れる。出口フィンガ88は、空気をサイクロン分離装置28の中心を通過する排出通路90に向ける。空気は、この排出通路90を通過し、サイクロン分離装置28の基部にある出口ポート86を通じてサイクロン分離装置28から排出される。
コロナ放電電極10は、2つの他の電極間に配置された電極の鋸歯状上縁14の形態である。低曲率12の電極は、コロナ放電電極10の両側上に位置する電極の上側部分から形成される。低曲率12の電極は、コロナ放電電極10の鋸歯状上縁14の上流及び下流の両方に突出することがわかる。
空気は、次に、空気に残っているあらゆるほこり粒子が荷電されるように、コロナ放電電極10及び低曲率12の電極から形成されたコロナ放電手段を越して移動する。荷電ほこりを含有する空気は、次に、電気抵抗フィルタ媒体2を通って移動する。電気抵抗フィルタ媒体2にわたって発生する電位差は、荷電ほこり粒子が電気抵抗フィルタ媒体2のそれぞれの正及び負の端部に引き付けられるようにし、従って、これらを電気抵抗フィルタ媒体2内に捕捉する。
第1及び第2段サイクロン56、58によってほこり含有空気から分離されたほこり粒子は、環状チャンバ54、74の両方に収集されることになる。
これらのチャンバを空にするように、キャッチ50は解除され、基部46が壁44、52の下端から離れるように、基部46が例えばヒンジ(図示せず)の周りでピボット回転することを可能にする。チャンバ54、74に収集された汚れ及びほこりは、次に、サイクロン分離装置28から容易に空にすることができる。
図示の実施形態の全てにおいて、電極の全てが無孔性であることが好ましい。しかし、第1及び第2の電極が無孔性である限り、存在するいずれの他の電極も必要に応じて多孔性であるということが可能である。
Claims (15)
- 第1及び第2の電極の間に位置するフィルタ媒体、
を含み、
前記電極の各々は、電位差が前記フィルタ媒体にわたって形成されるように使用中異なる電圧であり、
前記第1及び第2の電極は、実質的に無孔性である、
ことを特徴とする静電フィルタ。 - 前記フィルタ媒体は、長さを有し、前記第1及び第2の電極は、該フィルタ媒体の該長さに沿って無孔性であることを特徴とする請求項1に記載の静電フィルタ。
- 前記第1及び第2の電極は、それらの全長に沿って無孔性であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の静電フィルタ。
- 前記フィルタ媒体は、前記第1及び/又は前記第2の電極と接触していることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の静電フィルタ。
- 前記フィルタ媒体は、電気抵抗フィルタ媒体であることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の静電フィルタ。
- 少なくとも1つのコロナ放電手段を更に含むことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の静電フィルタ。
- 前記コロナ放電手段は、高曲率の少なくとも1つのコロナ放電電極と低曲率の少なくとも1つの電極とを含むことを特徴とする請求項6に記載の静電フィルタ。
- 前記コロナ放電電極は、前記第1又は第2の電極の一部分から形成されることを特徴とする請求項7に記載の静電フィルタ。
- 前記低曲率の電極は、前記第1又は第2の電極の一部分から形成されることを特徴とする請求項7に記載の静電フィルタ。
- 前記コロナ放電電極は、前記第1及び第2の電極から遠方であることを特徴とする請求項7に記載の静電フィルタ。
- 前記電極は、平面であることを特徴とする請求項1から請求項10のいずれか1項に記載の静電フィルタ。
- 前記第1及び/又は第2の電極は、厚みが0.1mm、又は0.25mm、又は0.5mm、又は1mm、又は1.5mm、又は2mmから、2.5mm、又は3mm、又は4mmまでの導電性金属シート又は箔から形成されることを特徴とする請求項1から請求項11のいずれか1項に記載の静電フィルタ。
- 前記フィルタ媒体は、ポリエステルから導出された開放セル網状ポリウレタン発泡体であることを特徴とする請求項1から請求項12のいずれか1項に記載の静電フィルタ。
- 前記フィルタ媒体の孔隙サイズは、その長さに沿って変化することを特徴とする請求項1から請求項13のいずれか1項に記載の静電フィルタ。
- 請求項1から請求項14のいずれか1項に記載の静電フィルタ、
を含むことを特徴とする真空掃除機。
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