JP2015182033A - 空気浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】空気浄化に水を利用すれば、大掛かりな廃水処理が必要となる。また、フィルターを利用すれば、フィルターの頻繁な清掃や交換が必要となり、しかも、除去できる汚染物質は、フィルターで補足できる大きさのものに限られる。【解決手段】導電性の縦型円筒部２３と、円筒部２３の内周面寄りに設けられ、径方向の空気の流れを規制して滞留させる滞留域３５と、円筒部２３の中心軸上に延びる線乃至針状の放電極４７と、放電極４７から円筒部２３の内周面側との間で放電を発生させる直流電源とを備え、滞留域３５を画定するＭ字状の突設部材２５が円筒部２３と導通連結されている。放電により、半径方向外方に向かう電子流が発生するので、円筒部２３の上側から流入した空気流は滞留域側に誘導され、空気の汚染物質Ｃは遠心力や電気的作用を受けて、内壁面３３に付着して、そのまま滑落していく。【選択図】 図５

Description

本発明は、空気中に含まれる粒子状や気体状の汚染物質を除去して、空気を浄化する空気浄化装置に関するものである。

内燃機関試験装置から排出されるオイルミストや、化学工場等で発生するアンモニア等の気体等、工場では空気中にさまざまな汚染物質が混入される機会がある。
そのため、従来から、空気浄化装置が利用されている。その代表的なものは、特許文献１に記載のように、汚染物質を水に吸収させたり、フィルターを利用したり、特許文献２に記載のように、汚染物質を電気的に吸着させたりするものである。

特開２００７−１１７９２１号公報 特開２００２−１６６１９５号公報

而して、水を利用すれば、大掛かりな廃水処理が必要となる。また、フィルターを利用すれば、フィルターの頻繁な清掃や交換が必要となり、しかも、除去できる汚染物質は、フィルターで補足できる大きさのものに限られる。
特許文献２は、電気集塵式のものであり、これは、汚染物質を帯電させて集塵筒に電気的に吸着させている。フィルターと言う廃棄物は出ないが、放電極から集塵筒までの距離が取れないので、過剰に熱を受けて乾燥した汚染物質が集塵筒に堆積することになる。このような堆積を放置すれば、目詰まりの進行により空気浄化性能が劣化すると共に、乾燥した汚染物質による火災の危険性もあるので、頻繁なメンテナンスが必要となっている。
上記したように、既存の装置では、いずれにしても、汚染物質の除去性能、後処理やメンテナンスの負担と言った面から、不満の残るものであった。

本発明は上記従来の問題点に着目して為されたものであり、汚染物質を効果的に除去して空気を浄化しながら、従来よりも上記した負担が軽減される、新規且つ有用な空気浄化装置を提供することを、その目的とする。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、請求項１の発明は、導電性の縦型円筒部と、前記円筒部の内周面寄りに設けられ、径方向中心側から流れてきた空気の戻りを規制して滞留させる滞留域と、前記円筒部の中心軸上に延びる線乃至針状の放電極と、前記放電極から前記円筒部の内周面側との間で放電を発生させる直流電源とを備え、前記滞留域が前記円筒部と導通連結された導電材で囲まれていることを特徴とする空気浄化装置である。

請求項２の発明は、請求項１に記載した空気浄化装置において、縦型円筒部はその軸方向上下端で開放されており、下端が凝集した汚染物質の出口側となっていることを特徴とする空気浄化装置である。

請求項３の発明は、請求項１または２に記載した空気浄化装置において、複数の滞留域が円筒部の内周面に沿って環状に配設されていることを特徴とする空気浄化装置である。

請求項４の発明は、請求項１から３のいずれかに記載した空気浄化装置において、滞留域が軸方向に直状または螺旋をなして延びていることを特徴とする空気浄化装置である。

請求項５の発明は、請求項１から４のいずれかに記載した空気浄化装置において、滞留域は、円筒部の内周面から突設した突設部材を導電材として利用して構成されていることを特徴とする空気浄化装置である。

請求項６の発明は、請求項５に記載した空気浄化装置において、突設部材の一部を成す一対の対向した突設片の中心側が狭まって狭口部が形成されていることを特徴とする空気浄化装置である。

請求項７の発明は、請求項６に記載した空気浄化装置において、突設片の反し部で狭口部が形成されていることを特徴とする空気浄化装置である。

請求項８の発明は、請求項１から５のいずれかに記載した空気浄化装置において、滞留域は、円筒部の内周側に同軸状に配され、孔の開いた通気筒で構成されていることを特徴とする空気浄化装置である。

請求項９の発明は、請求項１から８のいずれかに記載した空気浄化装置において、円筒部の上端側空気流入口の前段に空気溜め部を設けたことを特徴とする空気浄化装置である。

請求項１０の発明は、請求項９に記載した空気浄化装置において、円筒部の下端側空気流出口の後段に空気と汚染物質との分別部を設けたことを特徴とする空気浄化装置である。

請求項１１の発明は、請求項１０に記載した空気浄化装置において、円筒部を囲ったケースと、前記円筒部と前記ケースとの隙間を上下で区画する区画部と、前記ケースの上部側に収容された円筒部の外周面に対向する位置に設けられた空気流入口と、前記ケースの下部側に収容された円筒物の外面に対向する位置に設けられた空気流出口と、前記ケースの下部の下端側に設けられた汚染物質排出口とを備え、前記ケースの上部を空気溜め部、前記ケースの下部を分別部として利用していることを特徴とする空気浄化装置である。

本発明の空気浄化装置によれば、汚染物質を効果的に除去して空気を浄化しながら、従来よりも後処理やメンテナンスの負担が軽減される、

本発明の実施の形態に係る空気浄化装置の全体図である。 図１の空気浄化装置の筐体の背面側の扉を開けたときに見える内部の構成図である。 図２の縦型円筒部の斜視図である。 図２の縦型円筒部の横断面図である。 図１の装置における空気浄化メカニズムの説明図である。 図１の装置における空気浄化メカニズムの説明図である。 別例の突設部材の説明図である。 別例の突設部材の説明図である。 通気筒の利用例の説明図である。 通気筒のパターンの説明図である。

本発明の実施の形態に係る空気浄化装置１を、図面にしたがって説明する。
図１に示すように、この空気浄化装置１は、筐体（ケース）３を備えている。この筐体３は角形で縦長となっており、その正面には運転の操作ダイヤルや運転ボタン等を配置した操作部５や、運転状態の表示部７が設けられている。
この筐体３には、正面から見て左側に空気流入口９が設けられ、対向する右側に空気流出口１１が設けられている。また、筐体３の底側は漏斗状になっており、その下端開口がドレン口１３になっている。筐体３の内部は、それぞれの口を介して外部と連通している。

空気流入口９を介して、空気が筐体３の内部に流入する。
符号１５は吸引チューブを示す。この吸引チューブ１５の一端側はブロア１７に接続され、他端側が上記した空気流出口１１に接続されている。このブロア１７による吸引作用を利用して、空気流入口９から、筐体３内に浄化すべき空気が流入し、空気流出口１１から流出するようになっている。
ドレン口１３は、汚染物質Ｃ（後述）の排出口として利用されている。
筐体３は、脚部１９により持ち上げ支持されており、下方を向いたドレン口１３に回収チューブ２１が接続できるようになっている。

筐体３の内部は仕切られて上下二段に分けられており、上段側にはコントローラと高電圧電源（図示省略）が収容されている。
下段側が処理室となっており、図２に示すように、内部空間に縦型円筒部２３が収容されている。この縦型円筒部２３は、同径で上下方向が軸方向になっており、上下端で開口している。図３に示すように、内周面側に、突設部材２５が複数取付けられている。この突設部材２５は、細長い矩形の板材を、幅方向側から見て断面がＭ字状を為すように折り曲げられ、さらに、両端部を互いに近づく方向に折り返したものであり、細長い異形材になっている。

突設部材２５は、上記した折り曲げにより、凸条基部２７と、その両側から起こされて対向した一対の突設片２９、２９が作られ、さらに、各突設片２９の先端での折り返しにより、反し部３１が作られている。
図４に示すように、突設部材２５の凸条基部２７とその両側の突設片２９、２９と反し部３１、３１の内壁面３３で囲まれた領域が滞留域３５となっており、その滞留域３５の出入り口が反し部３１、３１の間の隙間となっている。この隙間は、反し部３１、３１により狭くなって、狭口部３７となっている。

突設部材２５は、縦型円筒部２３の内周面に、その長手方向が軸方向に沿って平行になるように取り付けられ固定されており、狭口部３７が内方の中心軸を向いている。従って、滞留域３５が上下方向に連なった状態となっている。
複数の突設部材２５が隣り合う隙間を小さくして同じように固定されており、図４に示すように、複数の突設部材２５で環状に並んだ状態で、「ヒダ」のようになっている。
なお、突設部材２５の長手寸法は、縦型円筒部２３の長手寸法より若干小さくなっており、突設部材２５の長手方向両端部は、縦型円筒部２３の上下端より若干後退して内部に収まっている。

縦型円筒部２３の軸方向一端側には外方フランジ部３９が嵌め込まれて固定されている。
筐体３内には、二つの縦型円筒部２３、２３が同軸状になるように、互いの外方フランジ部３９が区画板（部)４０に重ね合されて固定されて一体となっている。その固体状態では、それぞれの環状の突設部材２５、２５が上下で直列になるよう位置合わせされており、区画板４０には、縦型円筒部２３の内径と等しい開口が形成されているので、上側の複数の滞留域３５が、下側の複数の滞留域３５に各別に直列に連なって、上下方向で連通している。

二つの外方フランジ部３９は、筐体３の内面に嵌り込まれた区画板（部）４０に取り付けられている。
縦型円筒部２３と筐体３の内面との間には隙間が設けられているので、上記した区画により、それぞれの縦型円筒部２３の周囲に空間室が形成される。上側は、空気溜め室（部）４１として利用され、下側は分別室（部）４３として利用される。
上記した空気流入口９が空気溜め室４１と連通しており、空気流出口１１とドレン口１３が分別室４３と連通している。

筐体３と、縦型円筒部２３と、突設部材２５と、外方フランジ部３９は、いずれも導電性金属材で形成されており、互いに導通連結された状態になっている。
また、筐体３には、アース線４５が取り付けられており、縦型円筒部２３と突設部材２５とが対向電極として働くようになっている。

符号４７は線状の放電極を示し、この放電極４７は、図２、図３に示すように、上側の縦型円筒部２３を通り抜け、下側の縦型円筒部２３の下端付近まで、それぞれの中心軸上に沿って長く下されている。放電極４７の基端側は絶縁パイプ４９に通されている。この絶縁パイプ４９は筐体３の背面側で外に引き出されている。絶縁パイプ４９は外で高電圧ケーブル（図示省略）と繋がれており、ケーブル内から延出した導電線が上記した放電極４７と絶縁パイプ４９の中で導通接続されている。高電圧ケーブルには、コッククロフトウォルトン回路で構成された高電圧電源（図示省略）が接続されている。

空気浄化装置１は、上記したように構成されている。
次に、空気浄化のメカニズムについて、図２、図５、図６にしたがって説明する。
図２に示すように、汚染された空気流Ａは、空気流入口９から筐体３の空気溜め室４１に流入する。その後、上昇し、上側の縦型円筒部２３の入口である上端開口部から筒内に入り込む。汚染された空気を装置に送って浄化するために、ブロア１７を利用して流れをもった空気流Ａにしているが、この空気溜め室４１に流入させ、縦型円筒部２３の外面に当てて流れ方向を変えた上で、縦型円筒部２３の入口に向かわせているので、縦型円筒部２３に入り込む時点では十分に減速されている。
一方、高電圧電源からは直流の高電圧電源が供給されて、放電極４７と、対向電極として働く縦型円筒部２３乃至突設部材２５側との間で放電が発生し、強力な電子流Ｅができている。

空気流Ａが、縦型円筒部２３に入り込むと、太点線の矢印に示す半径方向外方に向かう電子流Ｅにより生じた風の流れにより、空気流Ａの方向が縦型円筒部２３の内周面方向に曲げられる。従って、矢印に示すように、空気流Ａの速度に応じて、遅いものほど、鋭い放物線を描きながら、縦型円筒部２３の内周面に最短距離で向かう。そして、狭口部３７を通り抜けて滞留域３５に入り込み、その中で旋回しながら負圧の影響で速度を上げながら下降していく。なお、矢印は半径方向外方に放射状に均等に描画すべきであるが、視認の便宜のために、部分的に描画されている。
狭い滞留域３５では、その帯電された汚染物質Ｃのうち質量が大きいものは、遠心力等が大きく働くので飛び出し、Ｍ字状になった突設部材２５の内壁面３３に衝突して付着する。

また、図６に示すように、汚染物質Ｃは電子流Ｅから電荷を受け取り、帯電されているので、アースされた突設部材２５の内壁面３３に近づくと、分極する。滞留域３５内では上記したように空気流が旋回して滞留しているので、既に分極した汚染物質Ｃも存在する。従って、質量が小さく空気中で浮遊しているものも、分極した部分どうしが静電引力で結合して凝集し、質量が大きくなると、上記と同様にして内壁面３３に衝突して付着する。

滞留域３５の出入り口は、限られた隙間寸法の狭口部３７であり、しかも、そこは、空気流Ａが滞留域３５に入る際の入口になっている。従って、その狭口部３７から汚染物質Ｃが出ていくことはない。
この空気浄化装置１では、凸状基部２７があるので、小さい旋回流が二つでき、汚染物質Ｃが効率よく内壁面３３に付着していく。
放電極４７と内壁面３３との間には、電気的吸着作用が想定されていないので、十分な距離が確保されており、汚染物質Ｃは、油の場合には流状で、塵の場合には粉状で等、過度に乾燥されずに内壁面３３に付着している。

従って、付着した汚染物質Ｃは内壁面３３上を自重により滑落していく。縦型円筒部２３の下側にいくについて、付着した汚染物質Ｃどうしが凝集して質量が大きくなり乾燥し易くなっているが、そこでは空気流Ａは比較的強力になっているので、その大きくなった自重と空気流Ａとの相乗作用で、そこに堆積されずに滑落していく。

なお、図５に示すように、隣り合う突設部材２５、２５どうしの間の空間を角画定する外壁面３４、３４は、中心側が狭くなるようテーパ状になっており、この空間も滞留域３５として利用されている。

縦型円筒部２３、２３が二つ上下に並んでいるが、それぞれの滞留域３５が上下で連なっているので、上側の縦側円筒部２３の滞留域３５の内壁面３３から滑落した汚染物質Ｃは下側の縦型円筒部２３の滞留域３５の内壁面３３にそのまま移行、または、一端内壁面側から離れてもその質量の大きさから再び内壁面３３に付着する。
汚染物質Ｃは、下側の縦型円筒部２３の内壁面３３を滑落すると、筐体３の底面の漏斗状のドレン口１３に集まって、そこから落下する。一方、滞留域３５を通り抜けた空気流Ａは、上昇して空気流出口１１から外に抜けていく。すなわち、分別室４３で空気と汚染物質Ｃとが分別される。

空気浄化装置１では、上記したメカニズムで、空気が浄化されており、内周面に均一に複数の突設部材２５が配設されており、且つ、空気が十分に減速された上で、縦型円筒部２３に入るので、空気が滞留域３５側へ誘導され易く、効率よく浄化される。
しかも、フィルターや水を必要とせず、メンテナンスや後処理の負担が軽くなっている。
この空気浄化装置１の縦型円筒部は、直径が１３０ｍｍ、高さが３３０ｍｍに設計されており、設置スペースはそれほど必要としないので、筐体３を家庭用に室内に設置することも可能と考えられる。

以下、突設部材の別例等を、簡略図にしたがって説明する。
図７は、突設部材の別例を示す。
この突設部材５１は、上記突設部材２５と略同じ断面Ｍ字状になっているが、反し部はなく、一方の突設片５３が他方の突設片５５より突出している。内壁面５７側に滞留域５９が形成されている。この突設部材５１は、突設片５３の外壁面６１が上側に水平にくるように縦型円筒部２３の内周面に取り付けられている。複数の突設部材５１が一定の間隔をあけて環状になるように取り付けられており、その間隔は突設部材５１の長手寸法よりも小さく設定されている。縦型円筒部２３の軸方向に沿って、上記したような環状配置で突設部材５１が多段にわたって取り付けられており、上下で、突設部材５１と間隔とが互い違いになっている。

このタイプでも、空気流が矢印に示すように滞留域５７に流入し、螺旋流となって、汚染物質Ｃが上記と同様にして内壁面５７に付着していく。突設部材５１の長手寸法はそれほど大きくないので、付着した汚染物質Ｃは、空気流を受けて、左右の両端部側に誘導されて滑動し、そこから落下して、縦型円筒部２３の下端出口に向かっていく。
特に、突設片５３側が突出するように工夫されており、空気流の戻りが上手く規制されている。

図８は、突設部材の別例を示す。
この突設部材６３は、上記した突設部材５１と同じ断面を有している。但し、長手方向に長く延びており、縦型円筒部２３の内周面に螺旋を描くように取り付けられている。この場合には、付着した汚染物質Ｃが内壁面５７上を滑動していく。

図９は、突設部材２５等に代えて、導通した通気筒６５を利用した例を示す。
この通気筒６５は縦型円筒部２３の内周面側に同軸状に配されており、その展開図に示すように、縦スリット６７が所定の間隔をあけて複数形成されている。通気筒６５と縦型円筒部２３との間に滞留域６９が形成される。
空気流はその縦スリット６７から滞留域６９内に流入した後に戻ろうとしても、一部は通気筒６５の壁に衝突して上記と同様な螺旋流になる。従って、上記と同様に、汚染物質Ｃの付着及び落下が起こる。

図１０は、通気筒６５の孔の種々のパターンを示したものであり、このように大きさや配置を変えて利用できる。付着物質の性質、例えば、凝集し易さや、付着状態を考慮して適宜選択すればよい。

上記したように、滞留域は、汚染物質を電気的に分極させると共に、螺旋流でその方向を変えて電気的吸着を汚染物質どうしで起こさせる領域であり、突設部材、通気筒でも構成できる。また、筒としてユニット化されておらずとも、例えば、複数の細長い板を間隔をあけて筒状に並べて、その間を縦スリットとして利用したものでも、滞留域は形成できる。

以上、本発明の実施の形態について詳述してきたが、具体的構成は、この実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計の変更などがあっても発明に含まれる。
例えば、縦型円筒部は単独でも二つ以上縦に並べてもよい。また、複数並列させて、一つの縦型円筒部の下端開口部から流出した空気を隣り合う別の縦型円筒部の上端開口部から流入させてもよい。
また、吸引手段は、筐体３に内蔵させてもよい。
また、空気流は縦型円筒部内に上側から流入するとその風向きを僅かではあるが、汚染物質の壁上の滑落に利用できるが、設置環境等の関係から下側から流入するように設定しても、汚染物質の分離回収には問題ない。

本発明の空気浄化装置は、小型化できるので、工場等の事業用だけでなく、家庭内での利用も期待できる。

１…空気浄化装置 ３…筐体
５…操作部 ７…表示部
９…空気流入口 １１…空気流出口
１３…ドレン口 １５…吸引チューブ
１７…ブロア １９…脚部
２１…回収チューブ ２３…縦型円筒部
２５…突設部材 ２７…凸条基部
２９…突設片 ３１…反し部
３３、３４…内壁面、外壁面 ３５…滞留域
３７…狭口部 ３９…外方フランジ部
４０…区画板 ４１…空気溜め室
４３…分別室 ４５…アース線
４７…放電極 ４９…絶縁パイプ
Ａ…空気流 Ｅ…電子流
５１…突設部材（別例） ５３、５５…突設片
５７、６１…内壁面、外壁面 ５９…滞留域
６３…突設部材(別例)
６５…通気筒 ６７…縦スリット
６９…滞留域

Claims (11)

1. 導電性の縦型円筒部と、前記円筒部の内周面寄りに設けられ、径方向中心側から流れてきた空気の戻りを規制して滞留させる滞留域と、前記円筒部の中心軸上に延びる線乃至針状の放電極と、前記放電極から前記円筒部の内周面側との間で放電を発生させる直流電源とを備え、前記滞留域が前記円筒部と導通連結された導電材で囲まれていることを特徴とする空気浄化装置。
2. 請求項１に記載した空気浄化装置において、
   縦型円筒部はその軸方向上下端で開放されており、下端が凝集した汚染物質の出口側となっていることを特徴とする空気浄化装置。
3. 請求項１または２に記載した空気浄化装置において、
   複数の滞留域が円筒部の内周面に沿って環状に配設されていることを特徴とする空気浄化装置。
4. 請求項１から３のいずれかに記載した空気浄化装置において、
   滞留域が軸方向に直状または螺旋をなして延びていることを特徴とする空気浄化装置。
5. 請求項１から４のいずれかに記載した空気浄化装置において
   滞留域は、円筒部の内周面から突設した突設部材を導電材として利用して構成されていることを特徴とする空気浄化装置。
6. 請求項５に記載した空気浄化装置において、
   突設部材の一部を成す一対の対向した突設片の中心側が狭まって狭口部が形成されていることを特徴とする空気浄化装置。
7. 請求項６に記載した空気浄化装置において、
   突設片の反し部で狭口部が形成されていることを特徴とする空気浄化装置。
8. 請求項１から５のいずれかに記載した空気浄化装置において、
   滞留域は、円筒部の内周側に同軸状に配され、孔の開いた通気筒で構成されていることを特徴とする空気浄化装置。
9. 請求項１から８のいずれかに記載した空気浄化装置において、
   円筒部の上端側空気流入口の前段に空気溜め部を設けたことを特徴とする空気浄化装置。
10. 請求項９に記載した空気浄化装置において、
    円筒部の下端側空気流出口の後段に空気と汚染物質との分別部を設けたことを特徴とする空気浄化装置。
11. 請求項１０に記載した空気浄化装置において、
    円筒部を囲ったケースと、前記円筒部と前記ケースとの隙間を上下で区画する区画部と、前記ケースの上部側に収容された円筒部の外周面に対向する位置に設けられた空気流入口と、前記ケースの下部側に収容された円筒物の外面に対向する位置に設けられた空気流出口と、前記ケースの下部の下端側に設けられた汚染物質排出口とを備え、前記ケースの上部を空気溜め部、前記ケースの下部を分別部として利用していることを特徴とする空気浄化装置。

Images