JP2012157796A

JP2012157796A - 集塵フィルタ部材、集塵フィルタとそれを用いた自然給気口および集塵装置

Info

Publication number: JP2012157796A
Application number: JP2011017548A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Shigemori; 正宏重森; Akira Kato; 亮加藤; Tomohiro Adachi; 知弘足立
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2011-01-31
Filing date: 2011-01-31
Publication date: 2012-08-23

Abstract

【課題】従来の電気集塵装置の高い電位差を有する二つの電極を有することにより欠点となる短絡を起こさず、また、帯電部を設置しないことで、オゾンを発生せず、高圧電源を必要としない集塵フィルタを提供することを目的とする。
【解決手段】集塵フィルタ部材１は、接地された平板状の電極板２と電気的に浮遊状態の平板状の電極板３と波板状の絶縁板４から構成されている。電気的に浮遊状態の平板状の電極板３が空気の摩擦により帯電し、接地された平板状の電極板２との間で電位差が生じ、コロナ放電を利用せずに集塵できるため、オゾンを発生させず、高圧電源が必要ないため、電力も消費せず、安定かつ安全に運転することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、室内空間の大気塵を捕集する集塵フィルタとそれを用いた自然給気口および集塵装置に関するものである。

従来、この種の集塵フィルタ、もしくは集塵装置は、特許文献１に記載されるような主にコロナ放電によって空気分子をイオン化して空気中に含まれる粉塵を帯電する帯電部を前段に配置し、異なる電圧が印加される極板Ａおよび極板Ｂが通風方向に対して平行かつ空間を設けながら積層された集塵部を後段に配置した電気集塵ユニットとして知られている。集塵装置の上流側もしくは下流側に送風機などの送風手段を設けることで帯電部、集塵部の順に空気が送り込まれ、帯電部で帯電された空気中の粉塵は集塵部の極板Ａおよび極板Ｂの間に設けられた電場の力を受けて極板Ａもしくは極板Ｂに捕集される。

以下、その電気集塵ユニットについて図９を参照しながら説明する。

図１０に示すように、帯電部１０１と、その下流側に設けられた集塵部１０２とで電気集塵ユニットは構成される。帯電部１０１は、通風方向に対して平行となる棘状の先端１０３を有する放電極板１０４および対向極板１０５とを一定の間隔を開けながら平行となるように積層することで構成される。放電極板１０４に高電圧を、また、対向極板１０５に０Ｖの電圧を印加することで棘状の先端１０３に不均一な電場を設け、コロナ放電を発生させる。コロナ放電が発生することで空気分子が電離し、電荷を有する空気イオンが作られる。空気中の粉塵に空気イオンが付着することで粉塵を帯電させる。

また、集塵部１０２は、極板Ａ１０６と極板Ｂ１０７とを通風方向に対して平行かつ空間を設けながら積層することで構成される。高圧電源１０８によって例えば極板Ａ１０６に高電圧を、また、極板Ｂ１０７に０Ｖの電圧が印加され、極板Ａ１０６と極板Ｂ１０７の間に電場が形成される。帯電部によって帯電した粉塵は集塵部の極板Ａ１０６および極板Ｂ１０７との間に導入されて極板Ａ１０６もしくは極板Ｂ１０７のどちらかに捕集される。

特許第３２５４１３４号公報

このような従来の集塵装置では高い電位差を有する二つの電極を有するため、スパークなどの短絡を起こし、帯電部を有してコロナ放電によってオゾンが発生して安定かつ安全な運転を確保するのが難しいという課題を有する。

そこで本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、接地された平板状の電極板と、電気的に浮遊状態で配置された電極板の間に長手方向の断面が波板状になる絶縁板を配置し、通過する空気の摩擦により、電気的に浮遊状態の電極板が帯電し、接地された電極板と電気的に浮遊状態の電極板との間で電位差が生じ、スパークやオゾンを発生させずに安定かつ安全に集塵することを目的とするものである。

そして、この目的を達成するために、本発明は、接地された平板状の電極板と、電気的に浮遊状態で配置された電極板の間に長手方向の断面が波板状になる絶縁板を配置した構成を有する集塵フィルタ部材であり、これにより初期の目的を達成するものである。

本発明によれば、接地された平板状の電極板と、電気的に浮遊状態で配置された電極板の間に長手方向の断面が波板状になる絶縁板を配置した構成を有することで、電気的に浮遊状態の電極板が帯電し、接地した電極板との間で電位差が生じるため、コロナ放電を利用せずに集塵できるため、オゾンを発生させず、高圧電源が必要ないため、電力も消費せず、安定かつ安全に運転することができる。

本発明の実施の形態１の集塵フィルタ部材を示す構成図同集塵フィルタ部材の集塵原理を示す図同集塵フィルタを示す構成図同集塵フィルタ部材の電極の被覆を示す構成図本発明の実施の形態２の集塵フィルタ部材を示す構成図本発明の実施の形態３の集塵フィルタ部材の上面を示す構成図本発明の実施の形態４の集塵フィルタ部材を示す構成図本発明の実施の形態５の自然給気口を示す構成図本発明の実施の形態６の集塵装置を示す構成図特許文献１に示す集塵装置を示す構成図

本発明の請求項１記載の集塵フィルタ部材は、接地された平板状の電極板と、電気的に浮遊状態で配置された電極板の間に長手方向の断面が波板状になる絶縁板を配置した構成を有する。これにより、電気的に浮遊状態の電極板が帯電し、接地した電極板との間で電位差が生じるため、コロナ放電を利用せずに集塵できるため、オゾンを発生させず、高圧電源が必要ないため、電力も消費せず、安定かつ安全に運転することができるという効果を奏する。

また、板状の電極板と、電気的に浮遊状態で配置された電極板の間に長手方向の断面が波板状になる絶縁板を配置し、平板状の電極板を断続的に印加してもよい。これにより、電極板間の電位差を上昇させることができるため、集塵効率を増加させることができるという効果を奏する。

また、接地された平板状の電極板と、電気的に浮遊状態で配置された電極板の間に長手方向の断面が波板状になる絶縁板を配置した集塵フィルタ部材とその集塵フィルタ部材の間に波板状の絶縁板を配置して多数配列するという構成にしてもよい。これにより、集塵面積を拡大することができ、集塵効率を増加させるという効果を奏する。

また、電気的に浮遊状態の電極板を樹脂フィルムで被覆した構成にしてもよい。これにより、帯電した電極板から電荷の放電を防ぐことができるため、集塵効率を増加させることができるという効果を奏する。

また、電極板と絶縁板とが形成する空間を通風路とし、この通風路が電極板と絶縁板の端面に対して斜めとなる構成にしてもよい。これにより、通過する距離を伸ばすことができるため、集塵効率を増加させることができるという効果を奏する。

また、集塵フィルタの上流部に帯電部を設置した構成にしてもよい。これにより、電極板が帯電しやすくなり、電極板間の電位差がつき易くなるため、集塵効率を増加させることができるという効果を奏する。

また、化粧パネル、本体ケースおよび集塵フィルタとで構成される自然給気口にしてもよい。これにより、屋外の粉塵を捕集することができるため、室内に清浄な空気を供給することができるという効果を奏する。

また、本体ケース、集塵フィルタおよび送風手段とで構成される集塵装置にしてもよい。これにより、集塵フィルタを通過した粉塵を捕集することができるため、集塵装置が設置されている空間を清浄することができるという効果を奏する。

以下、本実施の形態について図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１に集塵フィルタ部材１の構成図を、また、図２にこの集塵フィルタ部材１の集塵原理を示す。

集塵フィルタ部材１は、接地された平板状の電極板２と電気的に浮遊状態の平板状の電極板３と波板状の絶縁板４から構成されている。

そして図２に示すように接地された平板状の電極板２と電気的に浮遊状態の平板状の電極板３と波板状の絶縁板４を隔壁とした三角形状の通風路５が形成される。空気は紙面手前方向から、集塵フィルタ部材１に導入され、通風路５を通過する。この時空気が接触することで接地された平板状の電極板２と電気的に浮遊状態の平板状の電極板３が摩擦により自然に帯電し、接地された平板状の電極板２からは、接地されているため、放電され０Ｖとなる。このため、接地された平板状の電極板２と電気的に浮遊状態の平板状の電極板３とに電位差が生じ、波板状の絶縁板４が分極を起こし、接地された平板状の電極板２と波板状の絶縁板４、電気的に浮遊状態の平板状の電極板３と波板状の絶縁板４とで電場が三角形状の通風路５内部に形成される。空気中に含まれる粉塵はこの電場の作用を受けて分極を起こし、電場に沿って移動し、通風路５の波板状の絶縁板４、または接地された平板状の電極板２、または電気的に浮遊状態の平板状の電極板３の壁面に付着し捕集される。

この集塵フィルタ部材１は空気の摩擦による自然な帯電による電場を集塵原理としており、粉塵を帯電するために必要なコロナ放電を利用しない。その分高い集塵性能を得ることが難しくなるが、空気の通過風速が遅ければ十分に高い集塵性能が得られる。

しかもコロナ放電を用いないため粉塵が過度に帯電することがなく、集塵フィルタ部材１を通過した後に壁などに付着して汚したりすることがない。また、人体に有害なオゾンも発生しない。そして、コロナ放電を起こしたり、人為的に電場を形成するために必要な高圧電源が必要ないため、電力も消費せず低コストかつ構造を簡単にできるという特徴を有する。

ここで、接地された平板状の電極板２と電気的に浮遊状態の平板状の電極板３に用いることが可能な部材としては金属などの導電性を有する材料からなる板が挙げられる。より安価かつより強度の高いものとしては、図には示していないがカーボンや金属粉、金属酸化物の粒子などを含んだ導電塗料を塗って導電性を持たせた樹脂フィルムを用いることができる。

また、図３に示すように、集塵フィルタ部材１と集塵フィルタ部材１の間に波板状の絶縁板４を配置して、多段にすることで集塵フィルタ６とすることができ、集塵面積が拡大することができるため、集塵効率を増加させることができる。

また、図４に示すように、電気的に浮遊状態の平板状の電極板３を絶縁性の樹脂フィルム７で被覆することで、空気の摩擦により帯電した電気的に浮遊状態の平板状の電極板３から電荷の放電を防ぐことができるので、接地された平板状の電極板２と電気的に浮遊状態の平板状の電極板３との電位差を保つことができ、集塵効率を増加させることができる。

（実施の形態２）
図５において、実施の形態１と同一の部分は同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。

実施の形態１に示した集塵フィルタ部材１と構造的にはほぼ同等であるが、接地された平板状の電極板２の代わりに平板状の電極板８を用い、スイッチ９を用いて高圧電源１０と接地を切り替えることができ、平板状の電極板８に高電圧を印加することが可能となっている。平板状の電極板８に高電圧が印加されると、平板状の電極板８に接触している波板状の絶縁板４に電荷が供給され帯電し、電気的に浮遊状態の平板状の電極板３に電荷が移動する。平板状の電極板８はスイッチ９を切り替えることによって、接地された状態になり、平板状の電極板８は０Ｖになり電荷がなくなるが、電気的に浮遊状態の平板状の電極板３は電気的に浮遊状態であるがゆえに帯電したままとなり、平板状の電極板８との間で電位差が生じ、両者で形成される通風路５内部に電場を作り出すことができる。この電場によって粉塵は自ら分極を起こし、電場に沿って移動し、通風路５の壁面に付着して捕集される。平板状の電極板８に電圧を断続的に印加することで前記電場を常に形成することが可能となり、常に高い集塵性能を得ることができる。

本形態の集塵フィルタ部材１もコロナ放電を起こして粉塵を帯電しない構造であるため、集塵フィルタ部材１よりも下流にある壁などに粉塵が付着して汚れたりせず、またオゾンも発生しない。高圧電源１０が必要であるため構造はやや複雑となるが、電圧を常時印加しないため消費電力が小さい。そのため乾電池でも高圧電源１０を長期間駆動させることが可能であり、入力用の電源工事が不要になる。

（実施の形態３）
電極板と絶縁板とが形成する空間を通風路とし、この通風路が前記電極板と前記絶縁板の端面に対して斜めとなる集塵フィルタ６の上面図を図６に示す。波板状の絶縁板４は、図には示していないがかみ合う二つの歯車に通すことで波板加工が施されるが、この時通常の歯車ではなくはすば歯車を用いることで、長尺方向に対して波板が垂直ではなく斜めとなる加工が可能となる。このような加工を施して開口面に対して斜めとなる通風路５が得られる。通風路５を斜めにすることによって同じ奥行寸法でありながら長い通風路５が得られ、集塵性能を高めることが可能となる。

（実施の形態４）
図７において、実施の形態１と同一の部分は同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。

集塵フィルタ６の上流側に、帯電部１１を設置する。帯電部１１にプラスの電位を与えることで、空気中の粉塵がプラスに帯電し、電気的に浮遊状態の平板状の電極板３に衝突すると電荷が電気的に浮遊状態の平板状の電極板３に移る。また、帯電した粉塵が、接地された平板状の電極板２に捕集されると、接地されているため電荷がなくなる。そのため、電気的に浮遊状態の平板状の電極板３と接地された平板状の電極板２との電位差が増加し、集塵効率を増加させることができる。なお、帯電部１１にマイナスの電位を与えても作用効果に差は無い。

（実施の形態５）
図８において、実施の形態１と同一の部分は同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。

換気設備を備えた部屋では屋外空気を室内へ導入するため給気孔１２が壁１３に設けられている。自然給気口１４は本体ケース１５、化粧パネル１６、集塵フィルタ６とで構成され、給気孔１２にはめ込むように室内側から取り付けられている。給気孔１２の内部に本発明の集塵フィルタ６を搭載する。室内側に向けられた化粧パネル１６は取り外しが可能であり、集塵フィルタ６の取外しが可能である。

例えば６畳相当（２３ｍ３）の部屋で０．５回／時の換気を実施する場合、□１００ｍｍの集塵フィルタであれば導入される室外空気の通過風速は０．３ｍ／ｓとかなり低いため、サブミクロンの微細粉塵をそれなりに高い集塵性能で捕集することが可能である。サブミクロン粉塵を高率捕集でき、目開き構造であるため圧力損失が低く、またオゾンが発生せず高圧電源も必要としない、自然給気口にすることができる。

（実施の形態６）
図９において、実施の形態１と同一の部分は同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。

集塵装置１７は本体ケース１８、集塵フィルタ６、送風手段１９とで構成され、送風手段１９によって集塵装置１７に空気が取り込まれ、集塵フィルタ６内部を空気が通過する仕組みになっている。

送風手段１９は送風機など空気を搬送することができる装置であればどのような形態でもよく、また、集塵フィルタ６の上流側、下流側どちらに設けても同様の効果が得られる。

サブミクロン粉塵を高率捕集でき、目開き構造であるため圧力損失が低く、またオゾンが発生せず高圧電源も必要としない集塵装置にすることができる。

本発明にかかる集塵フィルタ部材は、室内空気質を改善する空気浄化機器などに適応できる。

１集塵フィルタ部材
２接地された平板状の電極板
３電気的に浮遊状態の平板状の電極板
４波板状の絶縁板
５通風路
６集塵フィルタ
７樹脂フィルム
８平板状の電極板
９スイッチ
１０高圧電源
１１帯電部
１２給気孔
１３壁
１４自然給気口
１５本体ケース
１６化粧パネル
１７集塵装置
１８本体ケース
１９送風手段
１０１帯電部
１０２集塵部
１０３棘状の先端
１０４放電極板
１０５対向極板
１０６極板Ａ
１０７極板Ｂ
１０８高圧電源

Claims

接地された平板状の電極板と、電気的に浮遊状態で配置された電極板の間に長手方向の断面が波板状になる絶縁板を配置したことを特徴とする集塵フィルタ部材。
平板状の電極板と、電気的に浮遊状態で配置された電極板の間に長手方向の断面が波板状になる絶縁板を配置し、前記平板状の電極板を断続的に印加することを特徴とする集塵フィルタ部材。
請求項１または２に記載の集塵フィルタ部材とこの集塵フィルタ部材の間に波板状の絶縁板を配置して多数配列することを特徴とする集塵フィルタ。
電気的に浮遊状態の電極板を樹脂フィルムで被覆したことを特徴とする請求項３記載の集塵フィルタ。
電極板と絶縁板とが形成する空間を通風路とし、この通風路が前記電極板と前記絶縁板の端面に対して斜めとなることを特徴とする請求項３または４に記載の集塵フィルタ。
集塵フィルタの上流部に帯電部を設置したことを特徴とする請求項３から５のいずれか１項に記載の集塵フィルタ。
化粧パネル、本体ケースおよび集塵フィルタとで構成される自然給気口において、前記集塵フィルタは請求項３から６のいずれか１項に記載の集塵フィルタであることを特徴とする自然給気口。
本体ケース、集塵フィルタおよび送風手段とで構成される集塵装置において、前記集塵フィルタは請求項３から６のいずれか１項に記載の集塵フィルタであることを特徴とする集塵装置。