JP2016205659A - 空気清浄装置 - Google Patents

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Nobuyasu Suematsu
伸康 末松
貴幸 石川
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Abstract

【課題】イオナイザのサイズを小さくしても空気中の微粒子の捕捉を的確に行うことができるとともに、コストの上昇を抑えることができる空気清浄装置を提供する。【解決手段】送風機構3と、送風機構3の上流側に設けられ、空気中の粗塵11を捕獲する粗塵フィルタ5と、粗塵フィルタ5と送風機構3との間に設けられ、もしくは、送風機構3の羽根23の近傍に設けられ、空気中の微粒子13を帯電させるイオナイザ7と、イオナイザ7の下流側に設けられ、帯電した微粒子13を捕獲する帯電フィルタ9とを有する空気清浄装置1である。【選択図】図6

Description

本発明は、空気清浄装置に係り、特に、粗塵フィルタと、イオナイザと、帯電フィルタとを用いて空気中の塵を捕獲するものに関する。
従来、図7で示すような空気清浄装置301が知られている(たとえば、特許文献1参照)。空気清浄装置301は、空調ケース303と、送風機305とを備えて構成されている。
空調ケース303の内部には、送風機305が設けられている。送風機305は、空調ケース303内に空気を吸い込んで下流側に送風するようになっている。
また、空調ケース303の内部には、送風機305によって発生する空気の流れ方向で、送風機305の下流側に、空気清浄部307、エバポレータ309、ヒータコア311がこの順に設けられている。
空気清浄部307は、図8で示すように、イオナイザ(荷電部)313と、この下流側に配された集塵脱臭部(帯電フィルタ)315と、イオナイザ313の上流側に配されて粗大な異物を除去するプレフィルタ(粗塵フィルタ)317とを備えて構成されている。
イオナイザ313は、荷電ユニット319によって構成されており、荷電ユニット319は、空気の流れ方向にほぼ平行に配された多数の対向極板321と、それぞれの対向極板321間に配された放電線(イオン化線)323とからなる放電機構を備えている。
そして、放電線323から対向極板321に生じるコロナ放電によってこれら放電線323と対抗極板321との間を通過する粉塵粒子を帯電するようになっている。集塵脱臭部315は、これを通過しようとする帯電された粉塵粒子(微粒子)を吸着捕集するようになっている。
これにより、空気清浄装置301の上流から送られてくる空気中の粗大な異物と微粒子とがプレフィルタ317と集塵脱臭部315とによって吸着捕集され、下流に吐出されるようになっている。
特開2002−103960号公報
ところで、従来の空気清浄装置301では、微粒子を均一に帯電させるために、イオナイザ313が、粗塵フィルタ317や帯電フィルタ315の全面を覆うように、格子状になって設置されている。
これにより、イオナイザ313のサイズが大きくなってしまい、コスト(製造コストやランニングコスト)が上昇してしまうという問題がある。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、イオナイザのサイズを小さくしても空気中の微粒子の捕捉を的確に行うことができるとともに、コストの上昇を抑えることができる空気清浄装置を提供することを目的とする。
本発明は、送風機構と、前記送風機構の上流側に設けられ、空気中の粗塵を捕獲する粗塵フィルタと、前記粗塵フィルタと前記送風機構との間に設けられ、もしくは、前記送風機構の羽根の近傍に設けられ、空気中の微粒子を帯電させるイオナイザと、前記イオナイザの下流側に設けられ、前記帯電した微粒子を捕獲する帯電フィルタとを有する空気清浄装置である。
本発明によれば、イオナイザのサイズを小さくしても空気中の微粒子の捕捉を的確に行うことができるとともに、コストの上昇を抑えることができるという効果を奏する。
本発明の実施形態に係る空気清浄装置の断面図である。 図1におけるII矢視図である。 イオナイザの概略構成を示す斜視図である。 1つ目の変形例に係る空気清浄装置の断面図である。 2つ目の変形例に係る空気清浄装置の断面図である。 3つ目の変形例に係る空気清浄装置の断面図である。 従来の空気清浄装置を示す図である。 従来の空気清浄装置を示す図である。
本発明の実施形態に係る空気清浄装置(空気調和装置)1は、たとえば、車両に搭載されて使用されるものであり、空気清浄装置1で清浄化された空気が車両のキャビン内に供給されるようになっている。
空気清浄装置1は、図1で示すように、送風機構(ファン)3と、粗塵フィルタ5(図5、図6も併せて参照)と、イオナイザ(荷電ユニット)7と、帯電フィルタ(微粒子吸着フィルタ)9(図6も併せて参照)とを備えて構成されている。なお、図1は、空気清浄装置1の要部を示しており、図1では、粗塵フィルタ5、帯電フィルタ9などの表示を省略している。
送風機構3は空気流を発生するようになっている。粗塵フィルタ5は、送風機構3で発生する空気の流れ方向で送風機構3の上流側に設けられており、送風機構5へ流れる空気中の粗塵11(図6参照)を捕獲するようになっている。
イオナイザ7は、送風機構3で発生する空気の流れ方向で、粗塵フィルタ5と送風機構3との間に設けられており(図1、図4、図5参照)、イオンを発生し、このイオンで空気中に拡散している微粒子13(図6参照)を帯電させるようになっている。
帯電フィルタ9は、送風機構3で発生する空気の流れ方向で、イオナイザ7の下流側に設けられており、帯電した微粒子13を捕獲するようになっている。
イオナイザ7は、粗塵フィルタ5と送風機構3との間で送風機構3の上流側に設けられており、さらに、送風機構3の空気吸い込み口47の縁部に設けられている(図1、図2参照)。
また、空気清浄装置1には、空調用の熱交換器(たとえば、冷房用のエアバポレータ)15(図6参照)が設けられている。空調用の熱交換器15は、送風機構3で発生する空気の流れ方向で帯電フィルタ9の下流側に設けられている。
イオナイザ7は、図3で示すように、放電針17と、対向電極19で構成されている。
さらに説明すると、イオナイザ7では、放電針17と対向電極19との間に高電圧を印加して放電針17と対向電極19との間で発生するコロナ放電により、イオンを生成するようになっている。イオンは、1本の放電針17の先端近傍の狭い領域(点状の領域)で発生するようになっている。
送風機構3は、遠心ファン(たとえば、シロッコファン)で構成されており、シロッコファン3は、図1、図2で示すように、ケーシング21と、羽根23とを備えて構成されている。ケーシング21は、側壁部25と、底壁部27と、上壁部29とを備えて構成されている。
図1、図2等で示すように、側壁部25は、平面に描かれた所定形状の線31を、上記平面に対して直交する方向(図2の紙面に直交する方向)に所定の距離だけ移動したときに、上記所定形状の線31の軌跡であらわされる形状になっている。
所定形状の線31は、所定長さのうずまき線33と、2本の線分35,37とで構成されている。所定長さのうずまき線(たとえば、アルキメデスのうずまき線)33は、極座標の方程式「r=aθ+b」であらわされる。なお、極座標の方程式における「a」、「b」は正の定数であり、「θ」、「r」は変数である。また、所定長さのうずまき線33は、極座標の方程式において、角度θが、たとえば、0°≦θ≦270°〜300°になっている。
底壁部27は、平板状に形成されており、厚さ方向から見ると、図2で示すように、所定形状の線(側壁部25の所定長さのうずまき線33および2本の線分35,37と同様な線)と、一方の線分35の先端と他方の線分37の先端とを結ぶ線分39とで囲まれた形状になっている。
上壁部29も底壁部27とほぼ同形状になっている。ただし、上壁部29では、中央部に円形状の貫通孔(上壁部29の厚さ方向を貫通している貫通孔)41が設けられている。この貫通孔41がシロッコファン3の空気吸い込み口47を形成している。
底壁部27は、側壁部25の一方の端部を塞ぐようにして、側壁部25に一体的に設けられており、上壁部29は、側壁部25の他方の端部を塞ぐようにして、側壁部25に一体的に設けられている。
これにより、ケーシング21は、所定長さのうずまき線33の部位で形成されている円筒状の部位(本体部)43と、一対の線分35,37の部位で形成されている部位45とを備えて構成されている。矩形な筒状の部位45の端の開口部がシロッコファン3の空気吐出口49を構成している。
ケーシング21の内部空間51は、空気吸い込み口47と空気吐出口49とによって、ケーシング21の外部につながっている。
羽根23は、肉厚円筒状に形成されており、円筒の肉部に相当する箇所には、複数枚の翼53(図2参照)が円筒の周方向で所定の間隔をあけて設けられている。
羽根23の外径は、上壁部29の貫通孔41の直径よりも大きく、図2に示すような間隙55が羽根23と側壁部25との間に形成されている。間隙55の幅寸法は、羽根23の径方向における羽根23と側壁部25との間の距離の最小値であり、詳しくは後述するスクロール部57の巻き始め部(舌部)59になる。
羽根23は、図示しないモータ等のアクチュエータにより回転するようになっている。
スクロール部57の断面形状(うずまき線33の延伸方向に対して直交する平面による断面形状)は矩形状になっている(図1参照)。スクロール部57の高さ寸法(図1の上下方向の寸法;図2の紙面に直交する方向の寸法)は一定であるが、スクロール部57の幅寸法B1(図2参照)は変化している。
すなわち、スクロール部57の巻き始め部(舌部59;角度θが「0°」の部位)では、スクロール部57の幅寸法B1は最小値になっている。上記角度θが図2の中心軸C1を中心とした時計まわりで増えるしたがって、スクロール部57の幅寸法B1は次第に大きくなっている。
そして、羽根23が図2に矢印で示す方向に回転することによって、空気吸い込み口47からの羽根23の内側に空気が入り、この空気が翼53の間の隙間を通ってスクロール部57に至り、空気吐出口49から、ケーシング21の外部に吐出されるようになっている。
ここで、イオナイザ7の設置形態についてさらに説明する。イオナイザ7は、図1で示すように、イオナイザ支持部材61によって、粗塵フィルタ5と送風機構3との間で送風機構3の空気吸い込み口47の縁部に設けられている。ここで、イオナイザ支持部材61を無くして、イオナイザ7を送風機構3(ケーシング21)に直接設けてもよい。なお、図1に参照符号63で示すものは、イオナイザ7に電力供給する等のためのハーネスである。
スクロール部57の中心軸C1の延伸方向では、イオナイザ7は、空気吸い込み口47の近傍に設けられている(図1では、空気吸い込み口47の上方で空気吸い込み口47の近傍に設けられている)。
また、スクロール部57の中心軸C1の延伸方向から見ると、イオナイザ7は、空気吸い込み口47の外周の近傍で空気吸い込み口47の内側に位置している(図2参照)が、イオナイザ7が、空気吸い込み口47の外周の近傍で空気吸い込み口47の外側に位置していてもよい。
なお、ケーシング21には、図6で示すように、筒状の上流側ダクト65と、筒状の下流側ダクト67とが、一体的に設けられている。
上流側ダクト65は、送風機構3の空気吸い込み口47に接続されており、下流側ダクト67は、空気吸い込み口47から離れて、送風機構3の空気吐出口49に設けられている。図6で示すように、粗塵フィルタ5は、上流側ダクト65内に設けられており、帯電フィルタ9は、空気吐出口49から離れて下流側ダクト67内に設けられている。空調用の熱交換器15は、送風機構3で発生する空気の流れ方向において帯電フィルタ9の下流側で帯電フィルタ9に隣接して下流側ダクト67内に設けられている。
ここで、空気清浄装置1の動作を説明する。
送風機構3の羽根23が回転すると、上流側ダクト65内に、外気もしくは車両のキャビン内の空気が入る。この上流側ダクト65内に入った空気が、粗塵フィルタ5を通過し、空気 吸い込み口47から送風機構3内に入る。送風機構3内に入った空気は、スクロール部57と空気吐出口49とを通って下流側ダクト67内に入る。下流側ダクト67内に入った空気は、帯電フィルタ9や空調用の熱交換器15を通って、車両のキャビン内に供給される。
この状態でイオナイザ7が稼働すると、図6で示すように、イオナイザ7からイオンが発生し、このイオンによって、粗塵フィルタ5で粗塵11が除去された空気中の微粒子13が帯電されるとともに、帯電された微粒子13(イオンが残っている場合もある)が、送風機構3の羽根23等で撹拌され、帯電された微粒子13の濃度分布が、空気や微粒子13が下流側ダクト67に到達するまでに均一化される。
濃度分布が均一化された微粒子13を含む空気が帯電フィルタ9を通過することで、微粒子13が、帯電フィルタ9の全面にわたって偏りなくほぼ均一に捕獲される。
空気清浄装置1によれば、イオナイザ7が、粗塵フィルタ5と送風機構3との間に設けられているので、イオナイザ7で発生したイオンが、送風機構3を通過するときに送風機構3の羽根23によって撹拌され、空気中の帯電した微粒子13の濃度分布が、空気と微粒子13とが帯電フィルタ9に至るまでに均一になる。
これにより、イオナイザ7のサイズを従来のようにフィルタの全面を覆う態様で大型化しなくても空気中の微粒子13の捕捉を帯電フィルタ9で的確に行うことができるとともに、イオナイザ7をコンパクトにしてコストの上昇を抑えることができる。
さらに、イオナイザ7をコンパクト化することができることで、空気清浄装置1全体も小型にすることができる。
また、空気清浄装置1によれば、イオナイザ7が送風機構3の空気吸い込み口47の縁部に設けられているので、イオナイザ7を設置するための部材を小さくするか無くすことができる。
また、空気清浄装置1によれば、空調用の熱交換器15が帯電フィルタ9の下流側に設けられているので、空気中の微粒子13の空調用の熱交換器15への付着を確実に防止することができる。
また、空気清浄装置1によれば、イオナイザ7が放電針17と対向電極19のみで構成されているので、イオナイザ7の構成を簡素化してイオナイザ7を小型化することができる。
なお、イオナイザ7を、送風機構3の空気吸い込み口47の縁部に設けることに代えてもしくは加えて、図4で示すように、また、図2に参照符号PS1で示すように、送風機構3の空気吸い込み口47の中央部もしくは送風機構3の空気吸い込み口47の中央部の近傍に設けてもよい。なお、図4に参照符号61で示すものはイオナイザ支持部材であり、参照符号63で示すものはハーネスである。
また、上記説明(図1、図4参照)では、イオナイザ7を、イオナイザ支持部材61を用いて、ケーシング21(上壁部29)に固定しているが、図5で示すように、イオナイザ7を、イオナイザ支持部材61を用いて、粗塵フィルタ5と送風機構3との間で、粗塵フィルタ5に固定してもよい。この場合、イオナイザ支持部材61を用いることなく、イオナイザ7を粗塵フィルタ5に直接設けてもよい。なお、図5では、送風機構3の空気吸い込み口47の中央部もしくは送風機構3の空気吸い込み口47の中央部の近傍にイオナイザ7を設けているが、図5で示す場合(粗塵フィルタ5でイオナイザ7を支持する場合)において、図1等で示すように、送風機構3の空気吸い込み口47の縁部にイオナイザ7を設けてもよい。
イオナイザ7が送風機構3の空気吸い込み口47の中央部もしくは送風機構3の空気吸い込み口47の中央部の近傍に設けられていることで、送風機構3の羽根23の回転によってイオナイザ7で発生したイオンを確実に拡散させることができる。
また、イオナイザ7が粗塵フィルタ5と送風機構3との間で粗塵フィルタ5に設けられていることで、イオナイザ7を設置するための部材を無くすか小さくすることができる。
なお、イオナイザ7を、図2に参照符号PS2や参照符号PS3で示すような、スクロール部57の巻き始め部の近傍であって、空気吸い込み口47の縁部(スクロール部57の外部に位置している縁部;上壁部29の上面)に設けてあってもよい。この場合も、イオナイザ7が、粗塵フィルタ5と送風機構3との間で送風機構3の上流側に設けられていることになる。
また、イオナイザ7が送風機構3のスクロール部57の巻き始め側のエリアで、空気吸い込み口47の縁部に設けられていてもよい。送風機構3のスクロール部57の巻き始め側のエリア(スクロール部57の巻き始め部よりも広い範囲)の詳細については後述する。
ところで、上記説明では、イオナイザ7が粗塵フィルタ5と送風機構3との間で送風機構3の上流側に設けられているが、これに代えてもしくは加えて、イオナイザ7を、送風機構3内(スクロール部57内)で送風機構3の羽根23の近傍に設けてもよい(図2に示す参照符号PS4、図6に示す参照符号PS4、PS5、PS6)。
イオナイザ7が、送風機構3の羽根23の近傍に設けられている態様では、送風機構3の羽根23とイオナイザ7との間の空気流路の長さに比べて、送風機構3の羽根23と帯電フィルタ9との間の空気流路の長さが長くなっている。
さらには、イオナイザ7が、送風機構3の近傍に設けられている態様では、帯電フィルタ9は、送風機構3で発生する空気の流れ方向で、イオナイザ7で発生したイオンやこのイオンによって帯電した微粒子13がほぼ均一に空気中に分散される程度(イオンやこのイオンによって帯電した微粒子の濃度分布が均一化される程度)の距離だけイオナイザ7から離れている(図6参照)。
さらに説明すると、イオナイザ7は、図2に示す参照符号PS4で示すように、送風機構3のスクロール部57の巻き始め側のエリアに設けられている(スクロール部巻き始め側エリア内の所定の位置に設けられている)。
スクロール部57の巻き始め側のエリアは、スクロール部57の巻き始め部(舌部)59の位置から、スクロール部57の中心軸C1を回転中心にして、スクロール部57の空気吐出部69に向かう方向に略90°回転した位置までの間のエリアである。すなわち、図2に角度θ1で示すエリアである。
また、イオナイザ7は、図6に参照符号PS4で示すように、スクロール部57の壁部であって送風機構3の空気吸い込み口47側の壁部である上壁部29の内面の部位に設けられている。また、図6に参照符号PS4で示す位置に設けることに代えてもしくは加えて、図6に参照符号PS5で示すように、スクロール部57の壁部であって送風機構3の空気吸い込み口47とは反対側の壁部である底壁部27の内面の部位に設けられていてもよい。また、図6に参照符号PS4やPS5で示す位置に設けることに代えてもしくは加えて、図6に参照符号PS6で示すように、スクロール部57の壁部であって上壁部29と底壁部27との間の側壁部25の内面の部位に設けられていてもよい。
すなわち、図6に参照符号PS4,PS5,PS6で示すうちの少なくともいずれかの位置にイオナイザ7が設けられていてもよい。
なお、イオナイザ7が、送風機構3の近傍に設けられている場合であっても、送風機構3の羽根23で発生する空気の流れ(乱流)で、イオナイザ7で発生したイオンを撹拌することができるので、イオナイザ7が粗塵フィルタ5と送風機構3との間に設けられている場合と同様にして、空気中の微粒子13の捕捉を帯電フィルタ9で的確に行うことができるとともに、イオナイザ7をコンパクト化することができる。
また、イオナイザ7が送風機構3のスクロール部57の巻き始め側のエリアに設けられているので、空気がスクロール部57の空気吐出部69(空気吐出口49でもよい。)まで流れる間に、イオナイザ7で発生したイオンや帯電した微粒子13をスクロール部57内で充分に拡散させることができる。
また、イオナイザ7が、スクロール部57の上壁部29の内面やスクロール部57の底壁部27の内面やスクロール部57の側壁部25の内面に設けられているので、羽根23からスクロール部57に出てきた空気がスクロール部57の各壁部25,27,29にぶつかって跳ね返る。この空気の跳ね返りによってイオナイザ7で発生したイオンをより的確に空気中に拡散させることができる。
なお、上述した空気清浄装置1は、送風機構と、前記送風機構の上流側に設けられ、空気中の粗塵を捕獲する粗塵フィルタと、前記送風機構の下流側に設けられ、空気中の微粒子を捕獲する帯電フィルタと、空気中の微粒子を帯電させるイオンを発生し、前記粗塵フィルタと前記帯電フィルタとの間であって、前記送風機構で発生する空気の乱流によって前記イオンおよびこのイオンで帯電した微粒子が前記帯電フィルタに至るまでにほぼ均一に空気中に拡散される位置に設けられたイオナイザとを有する空気清浄装置の例である。
1 空気清浄装置
3 送風機構
5 粗塵フィルタ
7,PS1,PS2,PS3,PS4,PS5,PS6 イオナイザ
9 帯電フィルタ
11 粗塵
13 微粒子
15 空調用の熱交換器
17 放電針
19 対向電極
23 羽根
25 側壁部
27 底壁部
29 上壁部
47 空気吸い込み口
57 スクロール部
59 スクロール部の巻き始め部
69 スクロール部の空気吐出部

Claims (11)

  1. 送風機構と、
    前記送風機構の上流側に設けられ、空気中の粗塵を捕獲する粗塵フィルタと、
    前記粗塵フィルタと前記送風機構との間に設けられ、もしくは、前記送風機構の羽根の近傍に設けられ、空気中の微粒子を帯電させるイオナイザと、
    前記イオナイザの下流側に設けられ、前記帯電した微粒子を捕獲する帯電フィルタと、
    を有することを特徴とする空気清浄装置。
  2. 請求項1に記載の空気清浄装置において、
    前記イオナイザが、前記送風機構のスクロール部の巻き始め側のエリアに設けられていることを特徴とする空気清浄装置。
  3. 請求項2に記載の空気清浄装置において、
    前記スクロール部の巻き始め側のエリアは、前記スクロール部のき始めの位置から前記スクロール部の空気吐出部に向かう方向に略90°回転した位置までの間のエリアであることを特徴とする空気清浄装置。
  4. 請求項2または請求項3に記載の空気清浄装置において、
    前記イオナイザが、前記スクロール部の壁部であって前記送風機構の空気吸い込み口側の壁部である上壁部の内面、前記スクロール部の壁部であって前記送風機構の空気吸い込み口とは反対側の壁部である底壁部の内面、前記スクロール部の壁部であって前記上壁部と前記底壁部との間の側壁部の内面の少なくともいずれかの部位に設けられていることを特徴とする空気清浄装置。
  5. 請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の空気清浄装置において、
    前記イオナイザが、前記送風機構の空気吸い込み口の中央部もしくは前記送風機構の空気吸い込み口の中央部の近傍に設けられていることを特徴とする空気清浄装置。
  6. 請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の空気清浄装置において、
    前記イオナイザが、前記送風機構の空気吸い込み口の縁部に設けられていることを特徴とする空気清浄装置。
  7. 請求項6に記載の空気清浄装置において、
    前記イオナイザが、前記スクロール部の巻き始め部の近傍であって、前記空気吸い込み口の縁部に設けられていることを特徴とする空気清浄装置。
  8. 請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の空気清浄装置において、
    前記イオナイザは、前記粗塵フィルタと前記送風機構との間で前記粗塵フィルタに設けられていることを特徴とする空気清浄装置。
  9. 請求項1〜請求項8のいずれか1項に記載の空気清浄装置において、
    前記帯電フィルタの下流側には空調用の熱交換器が設けられていることを特徴とする空気清浄装置。
  10. 請求項1〜請求項9のいずれか1項に記載の空気清浄装置において、
    前記イオナイザは、放電針と対向電極のみで構成されていることを特徴とする空気清浄装置。
  11. 送風機構と、
    前記送風機構の上流側に設けられ、空気中の粗塵を捕獲する粗塵フィルタと、
    前記送風機構の下流側に設けられ、空気中の微粒子を捕獲する帯電フィルタと、
    空気中の微粒子を帯電させるイオンを発生し、前記粗塵フィルタと前記帯電フィルタとの間であって、前記送風機構で発生する空気の乱流によって前記イオンで帯電した微粒子が前記帯電フィルタに至るまでにほぼ均一に空気中に拡散される位置に設けられたイオナイザと、
    を有することを特徴とする空気清浄装置。
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JP2018173254A (ja) * 2017-03-31 2018-11-08 マックス株式会社 送風装置
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