JP2015188854A

JP2015188854A - 電気集塵装置並びにそれを利用した空気調和機

Info

Publication number: JP2015188854A
Application number: JP2014069466A
Authority: JP
Inventors: 大樹奥野; Hiroki Okuno; 俊岩野; Takashi Iwano
Original assignee: Fujitsu General Ltd
Current assignee: Fujitsu General Ltd
Priority date: 2014-03-28
Filing date: 2014-03-28
Publication date: 2015-11-02

Abstract

【課題】さらなる集塵の効率化を実現することができる電気集塵装置を提供する。【解決手段】電気集塵装置は、気流中に配置されて気流に放電して気流中の物質を帯電させる帯電電極７３と、気流の流通方向に沿って帯電電極７３の下流に配置され、気流の流通方向に貫通する通気路を区画する導電材で形成される集塵電極３５と、導電体に接続されて、導電体に帯電電極７３と逆極性の電圧を印加する電圧源８４と、電圧源８４に接続されて、放電の極性の反転に応じて、放電と逆極性に電圧源８４の極性を切り替える制御部８５とを備える。【選択図】図７

Description

本発明は、電気集塵装置や、それを利用した空気調和機に関する。

電気集塵装置は放電電極（帯電電極）および集塵部を備える。放電電極は集塵部に対して気流の上流側で放電する。放電に応じて気流中の塵埃は帯電する。帯電した塵埃は、平板形状の集塵電極および高電圧の高圧電極からなる集塵部に付着する。このような電気集塵装置は特許文献１に開示される。

特許第３６２２６００号

一般に集塵電極はグラウンドに落とされる。集塵電極の電位は０[Ｖ]に設定される。帯電した塵埃と集塵電極の電位差が大きいほど、塵埃が集塵電極に引き寄せられる力が強くなる。よって、塵埃と集塵電極の電位差を大きくする方法が望まれていた。

本発明のいくつかの態様によれば、さらなる集塵の効率化を実現することができる電気集塵装置は提供されることができる。

本発明の一形態は、気流中に配置されて前記気流に放電して前記気流中の塵埃などの物質を帯電させる帯電電極と、前記気流の流通方向に沿って前記帯電電極の下流に配置され、前記気流の流通方向に貫通する通気路を区画する導電材で形成される集塵電極と、前記導電体に接続されて、前記導電体に前記帯電電極と逆極性の電圧を印加する電圧源と、前記電圧源に接続されて、放電の極性の反転に応じて、前記放電と逆極性に前記電圧源の極性を切り替える制御部とを備える電気集塵装置に関する。

帯電電極から放電が行われると、気流中の塵埃などの微粒子は特定の極性で帯電する。帯電した微粒子は集塵電極に付着する。微粒子はクーロン力の働きで逆極性の集塵電極に引き寄せられる。したがって、集塵電極がグラウンドに接続される場合に比べて集塵の効率は高められる。こうして塵埃などの微粒子は集塵電極に捕獲される。

本発明者は帯電した微粒子の付着量の増加に伴う集塵機能の低下（あるいは喪失）を見出した。本発明者の観察によれば、単に集塵電極を帯電電極と逆極性にしただけでは、帯電した微粒子（帯電物質）の付着量が増加すると、集塵電極上で逆極性の電荷が不足し、放電の電荷と電圧源から供給される逆極性の電荷との中和が飽和することが発見された。これは集塵電極の導電材の電気抵抗によるもので、電気抵抗が大きくなるほど、帯電物質と集塵電極との間で行われる電気的な中和に時間を要する。集塵電極での飽和が生じると、集塵電極の表面に放電と同極性の電界が形成されてしまい、集塵電極上で集塵機能が失われてしまっていた。本発明の一形態によれば、電荷同士の中和の飽和に先立って、帯電電極で行われる放電により発生する帯電物質の極性（以下、放電の極性）が反転され、それに合わせて集塵電極の極性が切り替えられる。その結果、逆極性の電荷の不足は解消され、微粒子の付着は持続することができる。こうして集塵の効率は高められる。

本発明の他の形態は、気流中に配置されて前記気流に放電して前記気流中の物質を帯電させる帯電電極と、前記気流の流通方向に沿って前記帯電電極の下流に配置され、前記気流の流通方向に貫通する通気路を区画する導電材で形成される集塵電極と、前記導電体に接続されて、前記導電体に前記帯電電極と逆極性の電圧を印加する電圧源と、前記帯電電極の電圧および前記電圧源の電圧の間で相対的に前記電圧源の電圧を高める制御部とを備える電気集塵装置に関する。

帯電電極から放電が行われると、気流中の塵埃などの微粒子は特定の極性で帯電する。帯電した微粒子は集塵電極に付着する。微粒子はクーロン力の働きで集塵電極に引き寄せられる。したがって、集塵電極がグラウンドに接続される場合に比べて集塵の効率は高められる。こうして塵埃などの微粒子は集塵電極に捕獲される。

前述のように、本発明者の観察によれば、帯電した微粒子の付着量が増加すると、集塵電極上で逆極性の電荷が不足し、放電の電荷と電圧源から供給される逆極性の電荷との中和が飽和することが発見された。本発明の他の形態によれば、電荷同士の中和の飽和に先立って集塵電極の電圧は高められる。その結果、逆極性の電荷の不足は解消され、微粒子の付着は持続することができる。こうして集塵の効率は高められる。

いずれの電気集塵装置も、前記気流の流通方向に沿って前記集塵電極の下流に配置され、前記帯電電極と同極性であって気流の流通方向に交差する姿勢の電気的な障壁を形成する反発電極をさらに備えてもよい。

気流は通気路を通って集塵電極を通過する。帯電した微粒子は気流に乗って集塵電極を通過する。帯電した微粒子は電気的な障壁に衝突する。帯電した微粒子と電気的な障壁とは同極性を有することから、帯電した微粒子は電気的な障壁で跳ね返される。これによって微粒子の進行速度は減じられるとともに進行方向が逆方向となり、帯電した微粒子は集塵電極に付着する。こうして塵埃などの微粒子は集塵電極に捕獲される。電気的な障壁は微粒子の進路を塞ぐことから、微粒子の直線的な進行は確実に妨げられる。その結果、さらなる集塵の効率化は実現される。

前記反発電極は前記集塵電極に等間隔に向き合わせられればよい。こうして電気的な障壁では電位の分布の偏りはできる限り抑制されることができる。その結果、集塵電極上に満遍なく塵埃などの微粒子は付着することができる。反発電極と集塵電極とが向かい合う箇所全体で、効率的に微粒子を捕獲することができる。

電気集塵装置は、前記集塵電極の一部を構成し、前記気流を受ける面を第１面とし、当該第１面の反対側の第２面で前記導電材を支持する第１絶縁体と、前記反発電極の一部を構成し、前記第１絶縁体の前記第２面に向き合わせられる面で導電材を支持する第２絶縁体とを備えてもよい。集塵電極の下流に反発電極が配置されると、集塵電極上の導電材に反発電極上の導電材は向き合わせられる。こうして集塵電極の導電材および反発電極の導電材は第１絶縁体および第２絶縁体の間に配置される。高電圧が供給される導電材に対して、ユーザーが外側から直接接触することを防止できる。

以上のような電気集塵装置は空気調和機に組み込まれて利用されることができる。こうして空気調和機で空気清浄機能は実現されることができる。その他、電気集塵装置は空気清浄機や換気装置に組み込まれて利用されてもよい。こうした電気集塵装置はクリーンルームの構築にあたって利用されてもよい。

以上のように開示の電気集塵装置によれば、さらなる集塵の効率化を実現することができる

本発明の一実施形態に係る空気調和機の構成を概略的に示す概念図である。一実施形態に係る室内機の外観を概略的に示す斜視図である。室内機の本体の構成を概略的に示す斜視図である。室内機の構造を概略的に示す分解斜視図である。エアフィルタの構造を概略的に示す拡大斜視図である。図５のＡ−Ａ線に沿った断面図である。室内機の本体の拡大垂直断面図である。本発明に係る電気集塵の原理を概略的に示す拡大断面図である。本発明の一実施形態に係る空気清浄機の構成を概略的に示す分解斜視図である。他の実施形態に係る空気清浄機の構成を概略的に示す分解斜視図である。本発明の一実施形態に係る換気装置の構成を概略的に示す分解斜視図である。本発明の一実施形態に係るクリーンルームの構成を概略的に示す概念図である。

以下、添付図面を参照しつつ本発明の一実施形態を説明する。

（１）空気調和機の構成
図１は本発明の一実施形態に係る空気調和機１１の構成を概略的に示す。空気調和機１１は室内機１２および室外機１３を備える。室内機１２は例えば建物内の室内空間に設置される。その他、室内機１２は室内空間に相当する空間に設置されればよい。室内機１２には室内熱交換器１４が組み込まれる。室外機１３には圧縮機１５、室外熱交換器１６、膨張弁１７および四方弁１８が組み込まれる。室内熱交換器１４、圧縮機１５、室外熱交換器１６、膨張弁１７および四方弁１８は冷凍回路１９を形成する。

冷凍回路１９は第１循環経路２１を備える。第１循環経路２１は四方弁１８の第１口１８ａおよび第２口１８ｂを相互に結ぶ。第１循環経路２１には、圧縮機１５が設けられている。圧縮機１５の吸入管１５ａは四方弁１８の第１口１８ａに冷媒配管を介して接続される。第１口１８ａからガス冷媒は圧縮機１５の吸入管１５ａに供給される。圧縮機１５は低圧のガス冷媒を所定の圧力まで圧縮する。圧縮機１５の吐出管１５ｂは四方弁１８の第２口１８ｂに冷媒配管を介して接続される。圧縮機１５の吐出管１５ｂからガス冷媒は四方弁１８の第２口１８ｂに供給される。冷媒配管は例えば銅管であればよい。

冷凍回路１９は第２循環経路２２をさらに備える。第２循環経路２２は四方弁１８の第３口１８ｃおよび第４口１８ｄを相互に結ぶ。第２循環経路２２には、第３口１８ｃ側から順番に室外熱交換器１６、膨張弁１７および室内熱交換器１４が組み込まれる。室外熱交換器１６は、通過する冷媒と周囲の空気との間で熱エネルギーを交換する。室内熱交換器１４は、通過する冷媒と周囲の空気との間で熱エネルギーを交換する。第２循環経路２２は例えば銅管などの冷媒配管で形成されればよい。

室外機１３には送風ファン２３が組み込まれる。送風ファン２３は室外熱交換器１６に通風する。送風ファン２３は例えば羽根車の回転に応じて気流を生成する。気流は室外熱交換器１６を通り抜ける。通り抜ける気流の流量は羽根車の回転数に応じて調整される。

室内機１２には送風ファン２４が組み込まれる。送風ファン２４は室内熱交換器１４に通風する。送風ファン２４は羽根車の回転に応じて気流を生成する。送風ファン２４の働きで室内機１２には室内空気が吸い込まれる。室内空気は室内熱交換器１４を通り抜け冷媒と熱交換する。熱交換された冷気または暖気の気流は室内機１２から吹き出される。通り抜ける気流の流量は羽根車の回転数に応じて調整される。

冷凍回路１９で冷房運転が実施される場合には、四方弁１８は第２口１８ｂおよび第３口１８ｃを相互に接続し第１口１８ａおよび第４口１８ｄを相互に接続する。したがって、圧縮機１５の吐出管１５ｂから高温高圧の冷媒が室外熱交換器１６に供給される。冷媒は室外熱交換器１６、膨張弁１７および室内熱交換器１４を順番に流通する。室外熱交換器１６では冷媒から外気に放熱する。膨張弁１７で冷媒は低圧まで減圧される。減圧された冷媒は室内熱交換器１４で周囲の空気から吸熱する。冷気が生成される。冷気は送風ファン２４の働きで室内空間に吹き出される。

冷凍回路１９で暖房運転が実施される場合には、四方弁１８は第２口１８ｂおよび第４口１８ｄを相互に接続し第１口１８ａおよび第３口１８ｃを相互に接続する。圧縮機１５から高温高圧の冷媒が室内熱交換器１４に供給される。冷媒は室内熱交換器１４、膨張弁１７および室外熱交換器１６を順番に流通する。室内熱交換器１４では冷媒から周囲の空気に放熱する。暖気が生成される。暖気は送風ファン２４の働きで室内空間に吹き出される。膨張弁１７で冷媒は低圧まで減圧される。減圧された冷媒は室外熱交換器１６で周囲の空気から吸熱する。その後、冷媒は圧縮機１５に戻る。

（２）室内機の構成
図２は一実施形態に係る室内機１２の外観を概略的に示す。室内機１２の本体２６にはアウターパネル２７が覆い被さる。本体２６の下面には吹出口２８が形成される。吹出口２８は室内に向けて開口される。本体２６は例えば室内の壁面に固定されることができる。吹出口２８は、室内熱交換器１４で生成される冷気または暖気の気流を吹き出す。

吹出口２８には前後１対の上下風向板３１ａ、３１ｂが配置される。上下風向板３１ａ、３１ｂはそれぞれ水平軸線３２ａ、３２ｂ回りに回転することができる。回転に応じて上下風向板３１ａ、３１ｂは吹出口２８を開閉することができる。上下風向板３１ａ、３１ｂの角度に応じて、吹き出される気流の方向は変えられる。

図３に示されるように、本体２６には吸込口３３が形成される。吸込口３３は本体２６の正面および上面で開口する。アウターパネル２７は本体２６の正面で吸込口３３に覆い被さることができる。室内熱交換器１４に流入する空気は吸込口３３からを取り込まれる。

吸込口３３には、吸込口３３の長手方向にわたって同形状のエアフィルタアセンブリ３４が複数配置される。エアフィルタアセンブリ３４はエアフィルタ３５および保持部３６を備える。エアフィルタ３５は保持部３６に保持される。保持部３６は枠体３７を有する。保持部３６は枠体３７で本体２６に固定される。保持部３６が本体２６にセットされると、エアフィルタ３５は吸込口３３の全面にわたって配置される。

保持部３６の枠体３７には後述するエアフィルタ３５の枠部を保持する前側のフィルタレール３８が設けられる。前側のフィルタレール３８に対応して本体２６には後側のフィルタレール３９が設けられる。フィルタレール３８、３９は一続きの経路を形成する。フィルタレール３８、３９は、エアフィルタ３５の左右両端をスライド可能に保持するよう、水平軸線３２ａ、３２ｂに直交する垂直面に沿って設けられる。エアフィルタ３５はフィルタレール３８、３９に沿って移動する。

図４に示されるように、本体２６には送風ファン２４が回転自在に支持される。送風ファン２４には例えばクロスフローファンが用いられる。送風ファン２４は水平軸線３２ａ、３２ｂに平行な回転軸４１回りで回転する。送風ファン２４の回転軸４１は本体２６の設置時の水平方向に延びる。送風ファン２４は吹出口２８に平行に配置される。送風ファン２４には駆動源（図示せず）から回転軸４１回りの駆動力が伝達される。駆動源は本体２６に支持される。送風ファン２４の回転に応じて気流は室内熱交換器１４を通過する。その結果、冷気または暖気の気流が生成される。冷気または暖気の気流は吹出口２８から吹き出される。

室内熱交換器１４は前側体１４ａおよび後側体１４ｂを備える。前側体１４ａは送風ファン２４の前側から送風ファン２４の羽根に向き合わせられる。後側体１４ｂは送風ファン２４の後側から送風ファン２４の羽根に向き合わせられる。前側体１４ａおよび後側体１４ｂは上端で相互に連結される。前側体１４ａおよび後側体１４ｂは冷媒管４２ａを有する。冷媒管４２ａは水平方向に往復する。すなわち、冷媒管４２ａは、水平軸線３２ａ、３２ｂに平行に延び、本体２６の正面視左右端で折り返され、再び水平軸線３２ａ、３２ｂに平行に延び、再び本体２６の正面視左右端で折り返され、これらが繰り返される。冷媒管４２ａは第２循環経路２２の一部を構成する。冷媒管４２ａには複数の放熱フィン４２ｂが結合される。放熱フィン４２ｂは水平軸線３２ａ、３２ｂに直交しつつ相互に平行に広がる。冷媒管４２ａおよび放熱フィン４２ｂは例えば銅やアルミニウムといった金属材料から成形されることができる。冷媒管４２ａおよび放熱フィン４２ｂを通じて冷媒と空気との間で熱交換が実現される。

図４に示されるように、エアフィルタアセンブリ３４はフィルタ清掃ユニット４３および電気集塵ユニット（電気集塵装置）４４を含む。フィルタ清掃ユニット４３は上ダストボックス４５および下ダストボックス４６を備える。上ダストボックス４５および下ダストボックス４６は保持部３６の枠体３７を有する。上ダストボックス４５はエアフィルタ３５の前面側に配置される。上ダストボックス４５はカバー４７を有する。カバー４７はボックス本体４８の塵埃貯留部４９を開閉可能に覆うように設けられている。下ダストボックス４６はエアフィルタ３５の後面側に配置される。上ダストボックス４５および下ダストボックス４６はエアフィルタ３５に対して水平方向に配置されている。エアフィルタ３５の清掃時、概ねエアフィルタ３５の前面の塵埃は上ダストボックス４５のボックス本体４８に回収され、エアフィルタ３５の後面の塵埃は下ダストボックス４６に回収される。

フィルタ清掃ユニット４３は第１従動ギア５１および第２従動ギア５２を備える。第１従動ギア５１は上ダストボックス４５に取り付けられる。第１従動ギア５１は水平軸５３回りで回転する。第１従動ギア５１は上ダストボックス４５内の後述する清掃ブラシを回転させる。第１従動ギア５１の歯は上ダストボックス４５の外面から少なくとも部分的に露出する。同様に、第２従動ギア５２は下ダストボックス４６に取り付けられる。第２従動ギア５２は水平軸５４回りで回転する。第２従動ギア５２は下ダストボックス４６の両端側に設けられており、後述するようにエアフィルタ３５を駆動する。第２従動ギア５２の歯は下ダストボックス４６の外面から部分的に露出する。エアフィルタアセンブリ３４が本体２６にセットされると、第１従動ギア５１は本体２６に搭載の第１駆動ギア（図示されず）に噛み合い、同様に第２従動ギア５２は本体２６に搭載の第２駆動ギア（図示されず）に噛み合う。第１駆動ギアおよび第２駆動ギアには個別に電動モータといった駆動源（図示されず）が連結される。個々の駆動源から供給される駆動力に応じて第１従動ギア５１および第２従動ギア５２は個別に回転する。

電気集塵ユニット４４は、イオナイザ５５と、後述する帯電電極と、後述する集塵電極とを備える。イオナイザ５５は上ダストボックス４５に設けられる。イオナイザ５５の筐体５６は上ダストボックス４５のカバー４７に一体的に設けられればよい。イオナイザ５５の筐体５６には上下に開口５７が形成される。開口５７からイオンおよびオゾンが放出される。放出されたイオンおよびオゾンはアウターパネル２７とエアフィルタ３５との間の空間に分散する。イオナイザ５５は配線（図示されず）で本体２６内の図示しない制御部に電気的に接続される。イオナイザ５５の配線は着脱可能な電気接点を有し、エアフィルタアセンブリ３４の取り付けおよび取り外しの際には、配線の結合および分断が行われる。配線を通じてイオナイザ５５には動作電力が供給される。

図５に示されるように、エアフィルタ３５はフレーム６１およびメッシュシート６２を備える。メッシュシート６２は例えばポリエチレンテレフタラートの繊維（樹脂繊維）を格子状に組み合わせて構成される。メッシュシート６２はフレーム６１に支持される。フレーム６１はメッシュシート６２の形状を保持する機能を有する。フレーム６１は樹脂材料（例えばポリプロピレン）から形成される。フレーム６１およびメッシュシート６２は第１絶縁体６３を構成する。メッシュシート６２のメッシュは通気路を流れる気流に対して交差するように配置され、通気路を区画する。

エアフィルタ３５の後面側でフレーム６１にはラック６４が形成される。ラック６４は、フレーム６１の一対の対向する枠部に設けられている。ラック６４は、下ダストボックス４６に収納されるピニオン（図示されず）に噛み合う。ピニオンは第２従動ギア５２に連結される。第２従動ギア５２の回転はピニオンに伝達される。ピニオンの回転はピニオンの接線方向にラック６４の移動を引き起こす。こうして第２従動ギア５２の回転に応じてエアフィルタ３５はフィルタレール３８、３９に沿って前後に移動する。上ダストボックス４５および下ダストボックス４６に対してエアフィルタ３５は相対的に移動する。

図６に示されるように、エアフィルタ３５の気流に対して下流側となる第２面３５ｂ（後面）には導電材の被膜６５が形成される。導電材には例えばアルミニウムといった金属材料が用いられることができる。被膜６５はエアフィルタ３５の後述する反発電極７６側の面でメッシュシート６２の表面に積層される。被膜６５の形成には例えばスパッタリング法が用いられればよい。メッシュシート６２によって格子状に区画された通気路はそのまま確保される。エアフィルタ３５の室内側の第１面３５ａ（前面）には一面に絶縁材が維持される。被膜６５は本体２６のグラウンドに接続される。こうした接続にあたって、本体２６には被膜６５の一部に接触する電気的な接点が形成されればよい。接点から被膜６５の電位はグラウンドに落とされればよい。被膜６５に接触する電気的な接点は、例えばエアフィルタ３５を保持するフィルタレール３８に形成されればよく、その場合には、フィルタレール３８の接点から延びる配線が本体２６上の接点に接続されればよい。

図７に示されるように、フィルタ清掃ユニット４３は清掃ブラシ６６を備える。清掃ブラシ６６は上ダストボックス４５内に収納される。清掃ブラシ６６はブラシ台座６７を備える。ブラシ台座６７は第１従動ギア５１からの駆動力により水平軸６８回りに回転することができる。ブラシ毛６９はブラシ台座６７の筒面上に所定の中心角範囲にわたって配置される。ブラシ毛６９の植毛範囲はブラシ台座６７の軸方向にエアフィルタ３５を横切る広がりを有する。清掃ブラシ６６は所定の回転位置でブラシ毛６９をエアフィルタ３５に接触させ当該回転位置以外ではブラシ毛６９をエアフィルタ３５から離脱させる。ブラシ毛６９がエアフィルタ３５に接触する状態で水平軸線３２ａ、３２ｂに直交する垂直面に沿った方向にエアフィルタ３５が移動すると、エアフィルタ３５の前面に付着した塵埃はブラシ毛６９に絡め取られることができる。

フィルタ清掃ユニット４３はブラシ受け７１を備える。ブラシ受け７１は下ダストボックス４６内に収納される。ブラシ受け７１は受け面７２を有する。受け面７２は清掃ブラシ６６に向き合わせられる。ブラシ毛６９がエアフィルタ３５に接触する際に受け面７２はブラシ毛６９との間にエアフィルタ３５を挟み込む。その他、受け面７２にはブラシ毛が植毛されてもよい。

電気集塵ユニット４４のイオナイザ５５は帯電電極７３を有する。帯電電極７３には本体２６に搭載の第１電圧源７４が接続される。第１電圧源７４は例えば高電圧電源で構成される。帯電電極７３は第１電圧源７４から高電圧の供給を受けて空気中に放電する。放電によりイオンおよびオゾンが生成される。こうして生成されたイオンおよびオゾンがイオナイザ５５の開口５７から放出される。ここでは、帯電電極７３は正電圧を受けて正電荷のイオンを放出し負電圧を受けて負電荷のイオンを放出する。帯電電極７３は正電荷用の電極および負電荷用の電極を有すればよい。帯電電極７３は正電荷のイオンの放出と負電荷のイオンの放出とで切り替えられることができる。

電気集塵ユニット４４は反発電極７６をさらに備える。反発電極７６はエアフィルタ３５と同様な構造を有すればよい。すなわち、反発電極７６はフレーム７７およびメッシュシート７８を備える。メッシュシート７８は例えばポリエチレンテレフタラートの繊維（樹脂繊維）を格子状に組み合わせて構成される。メッシュシート７８はフレーム７７に支持される。フレーム７７はメッシュシート７８の形状を保持する機能を有する。フレーム７７は樹脂材料（例えばポリプロピレン）から成形される。フレーム７７およびメッシュシート７８は第２絶縁体７９を構成する。メッシュシート７８のメッシュは通気路を流れる気流に対して交差するように配置けられ、通気路を区画する。

反発電極７６の集塵電極側（ここではエアフィルタ３５側）の面は導電材の被膜８１で覆われる。導電材には例えばアルミニウムといった金属材料が用いられることができる。被膜８１は反発電極７６の帯電電極７３側の面でメッシュシート７８の表面に積層される。被膜８１の形成には例えばスパッタリング法が用いられればよい。メッシュシート７８によって格子状に区画された通気路はそのまま確保される。反発電極７６の室内熱交換器１４側の面には一面に絶縁材（第２絶縁体７９）が維持される。

反発電極７６は、下ダストボックス４６に一体的に設けられたフィルタレール３８の室内熱交換器１４側に固定されればよい。前面の被膜８１はエアフィルタ３５の被膜６５に等間隔で向き合わせられる。こうして電気集塵ユニット４４は集塵電極としてエアフィルタ３５を利用する。

被膜８１は配線（図示されず）で本体２６に搭載の第２電圧源８２に接続される。第２電圧源８２は例えば高電圧電源で構成される。反発電極７６と第２電圧源８２とを接続する配線は着脱可能な電気接点を有し、エアフィルタアセンブリ３４の取り付けおよび取り外しの際には、配線の結合および分断が行われる。配線を通じて被膜８１には高電圧が供給される。ここでは、反発電極７６の被膜８１には帯電電極７３と同極性の電圧が供給される。したがって、高電圧の供給を受けて反発電極７６は前面の被膜８１に沿って帯電電極７３と同極性の電気的な障壁を形成する。

本体２６内では吸込口３３から吹出口２８に向かって気流の通路８３が形成される。通路８３内に室内熱交換器１４は配置される。室内熱交換器１４の上流には通路８３を横切る横断面ＣＲ（吸込口３３の上面後端側から全面下側）に沿ってエアフィルタ３５が配置される。エアフィルタ３５の上流側にはイオナイザ５５が配置される。エアフィルタ３５の被膜６５には配線（図示されず）で本体２６に搭載の第３電圧源８４が接続される。第３電圧源８４は例えば高電圧電源で構成されればよい。エアフィルタ３５と第３電圧源８４とを接続する配線は着脱可能な電気接点を有し、エアフィルタアセンブリ３４の取り付けおよび取り外しの際には、配線の結合および分断が行われる。配線を通じて被膜６５には高電圧が供給される。高電圧の供給を受けてエアフィルタ３５は前面の被膜６５に沿って帯電電極７３により帯電される微粒子の極性と逆極性の電界を形成する。

第１電圧源７４、第２電圧源８２および第３電圧源８４には制御部８５が接続される。制御部８５は第１電圧源７４、第２電圧源８２および第３電圧源８４の動作を制御する。制御部８５から供給される制御信号に応じて第１電圧源７４、第２電圧源８２および第３電圧源８４は出力する電圧を変化させる。制御部８５は、第１電圧源７４および第２電圧源８２から出力される電圧を同極性に維持し、第３電圧源８４から出力される電圧を第１電圧源７４および第２電圧源８２とは逆極性に維持する。したがって、第１電圧源７４および第２電圧源８２で電圧が正電圧から負電圧に切り替えられると、第３電圧源８４で電圧は負電圧から正電圧に切り替えられ、反対に、第１電圧源７４および第２電圧源８２で電圧が負電圧から正電圧に切り替えられると、第３電圧源８４で電圧は正電圧から負電圧に切り替えられる。

（３）室内機の動作
送風ファン２４が動作すると、本体２６内では吸込口３３から吹出口２８に向かって気流が生成される。吸込口３３から吸引された空気はエアフィルタ３５を通過して室内熱交換器１４を通過する。冷房運転時には空気は室内熱交換器１４で冷却されて吹出口２８から吹き出される。暖房運転時には空気は室内熱交換器１４で暖められて吹出口２８から吹き出される。気流がエアフィルタ３５を通過する際にメッシュシート６２のメッシュの大きさよりも大きい塵埃はメッシュを通過することができない。大きい塵埃はエアフィルタ３５の前面に捕獲される。メッシュの大きさよりも小さい塵埃などの微粒子は、後述する電気集塵の原理によりエアフィルタ３５の被膜６５に付着する。こうして室内熱交換器１４に向かって流れる気流から塵埃などは除去される。室内熱交換器１４には清浄な気流が流れ込む。吹出口２８から清浄な空気の冷気または暖気は吹き出される。

エアフィルタ３５の清掃の行われる際のフィルタ清掃ユニット４３の動作について説明する。ブラシ台座６７の回転動作に応じて清掃ブラシ６６のブラシ毛６９はエアフィルタ３５の前面に接触する。このとき、エアフィルタ３５の後面はブラシ受け７１の受け面７２に受け止められる。エアフィルタ３５はブラシ毛６９と受け面７２との間に挟まれる。第２従動ギア５２が駆動されると、エアフィルタ３５の移動に応じてブラシ毛６９はエアフィルタ３５の前面をなぞる。こうしてブラシ毛６９はエアフィルタ３５の前面から大きな塵埃を絡め捕る。絡め捕られた塵埃は上ダストボックス４５に回収される。エアフィルタ３５の後面では電荷はグラウンドに逃げることから、受け面７２とエアフィルタ３５とが接触することで微粒子はエアフィルタ３５の後面から落下する。落下した微粒子は下ダストボックス４６に回収される。

帯電電極７３から放電が行われると、気流中の塵埃などの微粒子は特定の極性で帯電する。帯電した微粒子はエアフィルタ３５の被膜６５に付着する。微粒子はクーロン力の働きで逆極性の被膜６５に引き寄せられる。したがって、導電材の被膜６５がグラウンドに接続される場合に比べて集塵の効率は高められる。こうして塵埃やといった微粒子は導電材の被膜６５に捕獲される。

本発明者は帯電した微粒子の付着量の増加に伴う集塵機能の低下（あるいは喪失）を見出した。本発明者の観察によれば、帯電した微粒子の付着量が増加すると、エアフィルタ３５の被膜６５上で逆極性の電荷が不足し、放電の電荷と第２電圧源８２から供給される逆極性の電荷との中和が飽和することが発見された。その後、エアフィルタ３５の表面に放電と同極性の電界が形成されてしまい、エアフィルタ３５上で集塵機能が失われてしまっていた。本実施形態によれば、電荷同士の中和の飽和に先立って放電の極性が反転され、それに合わせてエアフィルタ３５の被膜６５の極性が切り替えられ、同時に、反発電極７６の極性が切り替えられる。その結果、そのまま反発電極７６の機能は維持され、逆極性の電荷の不足は解消され、微粒子の付着は持続することができる。こうして集塵の効率は高められる。

（４）電気集塵の原理
図８に示されるように、送風ファン２４で生成される気流中に、帯電電極７３、エアフィルタ３５（集塵電極）および反発電極７６が配置される。気流の流通方向に沿って、帯電電極７３の下流にエアフィルタ３５が配置され、エアフィルタ３５の下流に反発電極７６が配置される。帯電電極７３は気流に放電する。ここでは、放電により気流中に正のイオン８６が生成される。正のイオン８６は気流中の塵埃などの微粒子８７に付着する。こうして微粒子８７は正極に帯電する（以下、帯電した微粒子を「帯電微粒子８８」という）。

反発電極７６の被膜８１に高電圧が供給されると、反発電極７６のメッシュシート７８の表面は正に帯電する。正に帯電したメッシュシート７８は、気流の流通方向に交差する姿勢の電気的な障壁８９を形成する。ここでは、電気的な障壁８９は気流の流通方向に直交する。電気的な障壁８９はメッシュシート７８の表面に沿って連続する。ここで、電気的な障壁８９は帯電電極７３と同極性すなわち正極としている。

気流は、メッシュシート６２のメッシュで区画される通気路を通過する。気流に乗った帯電微粒子８８はメッシュシート６２のメッシュよりも小さいことからエアフィルタ３５のメッシュシート６２を通過する。帯電微粒子８８は電気的な障壁８９に衝突する。帯電微粒子８８と電気的な障壁８９とは同極性を有することから、帯電微粒子８８は電気的な障壁８９で跳ね返される。これによって帯電微粒子８８の進行速度が減じられるとともに進行方向が逆方向となり、帯電微粒子８８はエアフィルタ３５の被膜６５に付着する。

電荷同士の中和の飽和に先立って第１電圧源７４および第２電圧源８２の極性が反転され、それに合わせて第３電圧源８４の極性が切り替えられる。放電により負電荷のイオンが生成され、反発電極７６では帯電電極７３と同極性すなわち負極の電界が形成される。その一方で、エアフィルタ３５の被膜６５に沿って放電の極性と逆極性すなわち正極の電界が形成される。エアフィルタ３５の被膜６５では電荷の不足は解消され、微粒子の付着は持続することができる。こうした極性の切り替えは電荷の飽和に先立って規定のタイミングで実施されればよい。こうした切り替えが繰り返される結果、微粒子８７の付着は持続する。

反発電極７６の被膜８１はエアフィルタ３５の被膜６５に等間隔に向き合わせられる。こうして電気的な障壁８９では電位の分布の偏りはできる限り抑制されることができる。その結果、エアフィルタ３５上に満遍なく帯電微粒子８８は付着することができる。しかも、反発電極７６の被膜８１とエアフィルタ３５の被膜６５とが向かい合う箇所全体で、効率的に微粒子を捕獲することができる。

ここでは、エアフィルタ３５では第１絶縁体６３は前面（第１面３５ａ）で気流を受け後面（当該第１面３５ａの反対側の第２面３５ｂ）で被膜６５を支持する。同様に、反発電極７６では第２絶縁体７９はエアフィルタ３５の被膜６５に向き合わせられる面で被膜８１を支持する。こうしてエアフィルタ３５上の被膜６５に反発電極７６上の被膜８１は向き合わせられる。こうしてエアフィルタ３５の被膜６５および反発電極７６の被膜８１は第１絶縁体６３および第２絶縁体７９の間に配置される。これにより、高電圧が供給される被膜８１に対して、ユーザーが外側から直接接触することを防止できる。

前述の極性の切り替えに代えて、制御部８５は帯電電極７３の電圧および第３電圧源８４の電圧の間で相対的に第３電圧源８４の電圧を高めてもよい。例えば、制御部８５は相対的に第１電圧源７４の電圧を低下させてもよく相対的に第３電圧源の電圧を上昇させてもよい。電荷同士の中和の飽和に先立ってエアフィルタ３５の被膜６５の電圧は帯電電極７３の電圧に比べて高められる。その結果、エアフィルタ３５の被膜６５では逆極性の電荷の不足は解消され、微粒子８７の付着は持続することができる。こうして集塵の効率はさらに高まる。

（５）空気清浄機の構成
図９は本発明の一実施形態に係る空気清浄機９１の構成を概略的に示す。空気清浄機９１は本体９２とフロントカバー９３とを備える。本体９２の前面にフロントカバー９３が結合される。本体９２には収容空間９４が区画される。収容空間９４はフロントカバー９３で塞がれる。フロントカバー９３には収容空間９４に繋がる前通気口９５は形成される。

収容空間９４には、フロントカバー９３に向き合わせられる壁面に後通気口９６が形成される。後通気口９６内には送風ファン９７が配置される。送風ファン９７が作動すると、前通気口９５から空気が収容空間９４に取り込まれる。空気は収容空間９４から後通気口９６に流れ込む。空気は後通気口９６から外部に排出される。こうして収容空間９４内では前通気口９５から後通気口９６に向かって気流が生成される。

収容空間９４には電気集塵ユニット（電気集塵装置）９８が収容される。電気集塵ユニット９８は１対の帯電電極９９を備える。帯電電極９９は収容空間９４の左右の壁面に沿って縦長に形成される。帯電電極９９の間の空間を気流は流通する。帯電電極９９の働きで気流中の塵埃などの微粒子は特定の極性に帯電する。

電気集塵ユニット９８は第１エアフィルタ１０１、第１反発電極１０２、第２エアフィルタ１０３および第２反発電極１０４を備える。第１エアフィルタ１０１および第２エアフィルタ１０３は前述のエアフィルタ３５と同様に構成されればよい。すなわち、第１絶縁体の後面に導電材の被膜が形成される。被膜はグラウンドに接続される。メッシュシートのメッシュは気流の流通方向に貫通する通気路を区画する。同様に、第１反発電極１０２および第２反発電極１０４は前述の反発電極７６と同様に構成されればよい。すなわち、第２絶縁体の前面に導電材の被膜が形成される。被膜には高電圧の電源が接続される。メッシュシートのメッシュは気流の流通方向に貫通する通気路を区画する。収容空間９４内では気流は順番に帯電電極９９、第１エアフィルタ１０１、第１反発電極１０２、第２エアフィルタ１０３および第２反発電極１０４を通過する。第１反発電極１０２の被膜は第１エアフィルタ１０１の被膜に等間隔で向き合わせられる。同様に、第２反発電極１０４の被膜は第２エアフィルタ１０３の被膜に等間隔で向き合わせられる。ここでは、第１反発電極１０２は第２エアフィルタ１０３および第２反発電極１０４に対して帯電電極として機能することができる。その他、第１反発電極１０２と第２エアフィルタ１０３との間にさらに帯電電極が配置されてもよい。前述の原理に従って、電気集塵ユニット９８では第１エアフィルタ１０１および第２エアフィルタ１０３に塵埃などの微粒子は捕獲される。空気清浄機９１では第１エアフィルタ１０１に対して前述と同様にフィルタ清掃ユニット４３が組み合わせられてもよい。

図１０に示されるように、空気清浄機９１ａでは第２エアフィルタ１０３および第２反発電極１０４に代えてＨＥＰＡフィルタ１０５が利用されてもよい。ＨＥＰＡフィルタ１０５は帯電せずに第１エアフィルタ１０１を通過する微粒子を捕獲することができる。電気集塵ユニット９８はＨＥＰＡフィルタ１０５のプレフィルタとして機能することができる。その場合には、プレフィルタで微粒子が捕獲されることから、ＨＥＰＡフィルタ１０５単独で微粒子が捕獲される場合に比べて、ＨＥＰＡフィルタ１０５の交換頻度は緩和されることができる。前述と同様に、空気清浄機９１ａでは第１エアフィルタ１０１に対して前述と同様にフィルタ清掃ユニットが組み合わせられてもよい。

（６）換気装置の構成
図１１は本発明の一実施形態に係る換気装置１０７の構成を概略的に示す。換気装置１０７は筐体１０８を備える。筐体１０８には電気集塵ユニット（電気集塵装置）１０９および送風ファン１１１が収納される。電気集塵ユニット１０９は帯電電極１１２、第１エアフィルタ１１３、第１反発電極１１４、第２エアフィルタ１１５および第２反発電極１１６を含む。帯電電極１１２、第１エアフィルタ１１３、第１反発電極１１４、第２エアフィルタ１１５および第２反発電極１１６は前述と同様に機能する。送風ファン１１１が動作すると、気流は順番に帯電電極１１２、第１エアフィルタ１１３、第１反発電極１１４、第２エアフィルタ１１５および第２反発電極１１６を通過する。気流中の微粒子は第１エアフィルタ１１３および第２エアフィルタ１１５で捕獲される。こうした換気装置１０７は室内と室外とを相互に結ぶエアダクト内に設置されればよい。外気の導入にあたって空気中の塵埃などの微粒子は効率的に捕獲される。前述と同様に、換気装置１０７では第１エアフィルタ１１３に対して前述と同様にフィルタ清掃ユニットが組み合わせられてもよく、第２エアフィルタ１１５および第２反発電極１１６に代えてＨＥＰＡフィルタが利用されてもよい。

（７）クリーンルームの構成
図１２は本発明の一実施形態に係るクリーンルーム１１８の構成を概略的に示す。室内１１９は密閉された空間で構成される。室内１１９にはエアダクト１２１が接続される。エアダクト１２１は室内１１９の第１位置で開口するとともに第１位置と離れた第２位置で開口する。エアダクト１２１内には前述の換気装置１０７が組み込まれればよい。空気はエアダクト１２１を通じて循環する。循環のたびに換気装置１０７で空気は浄化される。こうしてクリーンルーム１１８内の空間は清浄に保たれる。

１１空気調和機、３５集塵電極（エアフィルタ）、４４電気集塵装置（電気集塵ユニット）、６３第１絶縁体、６５導電材（被膜）、７３帯電電極、７９第２絶縁体、８４電圧源（第３電圧源）、８５制御部、８９電界、９１空気清浄機、９１ａ空気清浄機、９８電気集塵装置（電気集塵ユニット）、９９帯電電極、１０１集塵電極（第１エアフィルタ）、１０２第１反発電極、１０３集塵電極（第２エアフィルタ）、１０４第２反発電極、１０９電気集塵装置（電気集塵ユニット）、１１２帯電電極、１１３集塵電極（第１エアフィルタ）、１１４第１反発電極、１１５集塵電極（第２エアフィルタ）、１１６第２反発電極。

Claims

気流中に配置されて前記気流に放電して前記気流中の物質を帯電させる帯電電極と、
前記気流の流通方向に沿って前記帯電電極の下流に配置され、前記気流の流通方向に貫通する通気路を区画する導電材で形成される集塵電極と、
前記導電体に接続されて、前記導電体に前記帯電電極と逆極性の電圧を印加する電圧源と、
前記電圧源に接続されて、帯電電極で生じる放電の極性の反転に応じて、前記放電と逆極性に前記電圧源の極性を切り替える制御部と
を備えることを特徴とする電気集塵装置。
気流中に配置されて前記気流に放電して前記気流中の物質を帯電させる帯電電極と、
前記気流の流通方向に沿って前記帯電電極の下流に配置され、前記気流の流通方向に貫通する通気路を区画する導電材で形成される集塵電極と、
前記導電体に接続されて、前記導電体に前記帯電電極と逆極性の電圧を印加する電圧源と、
前記帯電電極の電圧および前記電圧源の電圧の間で相対的に前記電圧源の電圧を高める制御部と
を備えることを特徴とする電気集塵装置。
請求項１または２に記載の電気集塵装置において、前記気流の流通方向に沿って前記集塵電極の下流に配置され、前記帯電電極と同極性であって気流の流通方向に交差する姿勢の電気的な障壁を形成する反発電極をさらに備えることを特徴とする電気集塵装置。
請求項３に記載の電気集塵装置において、前記反発電極は前記集塵電極に等間隔に向き合わせられることを特徴とする電気集塵装置。
請求項３または４に記載の電気集塵装置において、前記集塵電極の一部を構成し、第１面で前記気流を受け、当該第１面の反対側の第２面で前記導電材を支持する第１絶縁体と、前記反発電極の一部を構成し、前記第１絶縁体の前記第２面に向き合わせられる面で導電材を支持する第２絶縁体とを備えることを特徴とする電気集塵装置。
請求項１〜５のいずれか１項に記載の電気集塵装置を備えることを特徴とする空気調和機。