JP2018140362A - 電気集塵ユニット、および電気集塵ユニットを備えた空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】荷電部を大きくしつつ、電気集塵ユニット自体は小さくする場合であっても、電流リークを発生させることのない電気集塵ユニット、および電気集塵ユニットを備えた空気調和機を提供すること。【解決手段】空気中の微粒子に電荷を与えるための放電電極３と、高電圧が印加される集塵高圧端子１０と、低電圧が印加される低圧端子９と、放電電極３、集塵高圧端子１０、および低圧端子９を取り付けるフレーム部７と、を備え、フレーム部７は、張設された前記放電電極を折り返すための支持部１２と、支持部１２の取り付け位置と低圧端子９の取り付け位置との間に設けられたリブと、を含み、リブは、支持部１２の形成面１２ａに対する高さが、支持部１２における放電電極３の位置よりも高い。【選択図】図５

Description

この発明は、電気集塵ユニット、および電気集塵ユニットを備えた空気清浄装置に関する。

近年、空気中の各種塵埃、粉塵または煙草の煙等を除去するために、塵埃等の粒子をコロナ放電によって荷電し、荷電した粒子を電気的に集塵する電気集塵ユニットが開発されている。このような電気集塵ユニットとしては、家屋内の空気を清浄化したいという要望に伴い、冷暖房装置等の空気調和機に内蔵されたものがある。

電気集塵ユニットは、コロナ放電により粒子を荷電する荷電部と、荷電部で荷電粒子となった塵埃を集塵する集塵部とから構成されている。このうち荷電部は、放電電極となる放電電極（イオン化線）と、この放電電極に平行に配置された平板状の対向電極とを具備し、放電電極と対向電極との間に高電圧を印加してコロナ放電により粒子を荷電している。

上記荷電部においては、放電電極を支持する支持部が形成されており、１本の放電電極が支持部において順次折り返されて一筆書き状に張設（架設）されている。このような支持部の従来例として、例えば、特許文献１のように、ばね部材のばね力により放電電極に張力を与え、半円筒形状の外周面を有する支持部により放電電極を折り返して支持するものが提案されている。

特開２０１０−５８０６１号公報

このような電気集塵ユニットを空気調和機のような家庭電気製品等に内蔵する場合には、放電電極が張設される荷電部の領域を広げつつ、電気集塵ユニット自体はできるだけ小型化したいという要望がある。そのため、高電圧が印加される高圧電極、および接地電位が印加される低圧電極を配置する電極配置部を小さくして、この電極配置部を荷電部に近接させる必要がある。

しかしながら、放電電極が折り返される支持部と、接地電位が印加される低圧電極とが近すぎると、電流リークが発生するという問題があった。

この発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、荷電部を大きくしつつ、電気集塵ユニット自体を小型化する場合であっても、電流リークを発生させることのない電気集塵ユニット、および電気集塵ユニットを備えた空気調和機を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様に係る電気集塵ユニットは、空気中の微粒子に電荷を与えるための放電電極と、高電圧が印加される高圧電極と、低電圧が印加される低圧電極と、前記放電電極、前記高圧電極、および前記低圧電極を有するフレーム部と、を備え、前記フレーム部は、張設された前記放電電極を折り返すための支持部と、前記支持部の取り付け位置と前記低圧電極の取り付け位置との間に設けられたリブと、を含み、前記リブは、前記支持部の形成面に対する高さが、前記支持部における前記放電電極の位置よりも高い、ことを特徴とする。

本明細書において、「低電圧」とは、接地電位を含む概念である。

本発明によれば、フレーム部材において、支持部と低圧電極の取り付け位置との間には、リブが備えられ、支持部の形成面に対するリブの高さは、支持部における放電電極の位置よりも高くなっている。したがって、荷電部を大きくしつつ、電気集塵ユニット自体は小さくした場合でも、高電位が印加され、支持部において折り返される放電電極の部分と、低圧電極との間に、沿面距離を確保することができ、電流リークの発生を防止することができる。

本発明の一実施形態に係る電気集塵ユニットの分解斜視図である。 電気集塵ユニットのフレーム部を示す平面図である。 カバーをフレーム部に取り付ける前の状態の電気集塵ユニットの内部を示す平面図である。 放電電極の支持部および低圧電極取付部の周辺の部分拡大斜視図である。 図４から放電電極抑え部およびスプリングを省略した図である。 図５における放電電極の支持部および低圧電極取付部の周辺の側面図である。 本発明に係る一実施形態の空気調和機を示す斜視図である。

以下、この発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。

（第１実施形態）
まず、本発明の第１実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係る電気集塵ユニット１を示す分解斜視図である。図１に示すように、電気集塵ユニット１は、カバー２と、放電電極３と荷電部低圧電極４０とを含む荷電部と、集塵部低圧電極４１と集塵部高圧電極５０とを含む集塵部４と、給電部６と、フレーム部７とを備える。

カバー２は、熱可塑性樹脂で形成されており、矢印Ｙ方向における下部に開口を有する箱体である。カバー２は、矢印Ｘで示す電気集塵ユニット１の長手方向（以下、「Ｘ方向」と称する。）に沿って延在する上板２ａと、上記Ｘ方向に沿って延在する側板２ｂと、矢印Ｚで示す電気集塵ユニット１の幅方向（以下、「Ｚ方向」と称する。）に沿って延在する側板２ｃとを備える。上板２ａには、外部からの空気を取り込むための格子状に仕切られた複数の開口部２ｄが形成されている。側板２ｂ，側板２ｃには、後述するフレーム部７の爪部と係合する複数の孔部２ｅが形成されている。カバー２は、フレーム部７に組み付けられた放電電極３、集塵部４、および給電部６を覆うようにフレーム部７に取り付けられる。

放電電極３は、金属製の電線であり、例えばタングステン線、メッキ線、あるいはクラッド線等が用いられる。メッキ線としては、例えば、線材の表面に、白金、ロジウム、パラジウム、またはこれらの合金を被覆したものが用いられる。放電電極３の両端には、スプリング８Ａ，８Ｂが取り付けられており、放電電極３は、フレーム部７内においてスプリング８Ａ，８Ｂから張力を付与されて張設される。詳しくは後述する。荷電部低圧電極４０は、導電性樹脂により形成されており、体積抵抗値は、例えば１０⁰〜１０⁵Ωｃｍ に設定されている。

集塵部４は、導電性樹脂により形成されており、荷電部低圧電極４０と、集塵部低圧電極４１と、導電路４２とを備えている。荷電部低圧電極４０、集塵部低圧電極４１、および導電路４２は一体成形される。集塵部４に用いられる導電性樹脂の体積抵抗値は、例えば１０⁰〜１０⁵Ωｃｍに設定されている。荷電部低圧電極４０は、Ｘ方向に沿って延在し、Ｚ方向に所定幅の間隙を有して複数配列されている。荷電部低圧電極４０によって形成される上記間隙には、張設された放電電極３が配置される。集塵部低圧電極４１は、矢印Ｙ方向において荷電部低圧電極４０の下方に位置し、荷電部低圧電極４０の配列方向とは直交する方向に所定幅の間隙を有して複数配列されている。導電路４２は、一端が荷電部低圧電極４０と一体に成形され、他端には低圧端子９が取り付けられる。また、集塵部４のＸ方向の両端部には、荷電部低圧電極４０と集塵部低圧電極４１との間の位置に、後述するフレーム部７の爪部７ｋと係合する凸部４ａが設けられている。

集塵部高圧電極５０は、半導電性樹脂により形成されており、集塵部高圧電極５０、および枠部５１が設けられている。集塵部高圧電極５０、および枠部５１は、一体成形される。集塵部高圧電極５０に用いられる半導電性樹脂の体積抵抗値は、例えば１０⁸〜１０¹³Ωｃｍに設定されている。集塵部高圧電極５０は、Ｘ方向に所定幅の間隙を有して複数配列されている。枠部５１は、Ｘ方向に沿って延在する一対の長辺部５１ａと、Ｚ方向に沿って延在する短辺部５１ｂとを有するＵ字形状の枠体である。枠部５１の長辺部５１ａの複数箇所には、凸部５１ｃが形成されている。凸部５１ｃには、矢印Ｙ方向に貫通する開口が設けられており、後述する給電部６の凸部６ｃが、枠部５１における凸部５１ｃの開口に圧入される。

給電部６は、スズ、ニッケル、またはステンレス等の表面をスズメッキしたもの、あるいはニッケルメッキにより形成されている。給電部６は、メッキせずに形成してもよい。給電部６は、Ｘ方向に沿って延在する一対の長辺部６ａと、Ｚ方向に沿って延在する短辺部６ｂとを有するＵ字形状に形成されており、長辺部６ａの複数箇所には、凸部６ｃが複数箇所に形成されている。凸部６ｃの位置は、枠部５１における凸部５１ｃの位置に対応しており、枠部５１に形成された開口に、給電部６の凸部５１ｃを圧入することにより、矢印Ｙ方向における枠部５１の底面に給電部６を取り付けることができる。また、給電部６の短辺部６ｂには、２つの凸部が対向して配置された端子部６ｄが形成されている。給電部６を枠部５１に取り付けた際には、端子部６ｄの２つの凸部が、枠部５１の短辺部５１ｂを挟むように配置されることになる。さらに、給電部６を枠部５１に取り付けた後には、集塵高圧端子１０が枠部５１に取り付けられる。集塵高圧端子１０は、Ｕ字形状に形成された端子部１０ａを備えており、枠部５１の短辺部５１ｂを挟むように配置された端子部６ｄの２つの凸部と、集塵高圧端子１０の端子部１０ａとが接触するように、集塵高圧端子１０が枠部５１に取り付けられる。図１において集塵高圧端子１０と共に示される荷電高圧端子１１は、フレーム部７に取り付けられる。荷電高圧端子１１には、スプリング８Ａと係合する爪部１１ａが設けられている。

フレーム部７は、体積抵抗値が１０¹³Ωｃｍ以上望ましくは１０¹⁵Ωｃｍ程度の材質から形成されており、例えばＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体）が用いられる。フレーム部７は、その他にも、ＡＣＳ樹脂（アクリロニトリル・塩素化ポリエチレン・スチレン共重合体）、ＰＣ樹脂（ポリカーボネート）、ＰＭＭＡ（アクリル樹脂）、ＰＥＴ樹脂（強化ポリエチレンテレタレート）、ＰＳ（ポリスチレン）等を用いることができる。

図２は、フレーム部７を示す平面図である。図１および図２に示すように、フレーム部７は、Ｘ方向に沿って延在する一対の長辺部７ａと、Ｚ方向に沿って延在する短辺部７ｂとを有する矩形状の枠部７ｃとを備える。長辺部７ａには、長辺部７ａに沿って延在すると共に、矢印Ｙ方向に起立した側板７ｄが形成されている。図２においてＸ方向の上側に示される短辺部７ｂには、短辺部７ｂに沿って延在すると共に、矢印Ｙ方向に起立した側板７ｅが形成されている。側板７ｅには、縁部７ｆが連続して形成されており、図２においてＸ方向の下側に示される短辺部７ｂには、縁部７ｇが連続して形成されている。縁部７ｆの端部には、側板７ｈが形成されている。側板７ｄの内壁には、枠部５１の凸部５１ｃと係合する爪部７ｉが複数箇所に形成されている。縁部７ｆに形成された側板７ｈの外壁、および側板７ｄの外壁には、カバー２の孔部２ｅと係合する爪部７ｊが複数箇所に形成されている。また、短辺部７ｂには、集塵部４の凸部４ａと係合する爪部７ｋが形成されている。

縁部７ｆには、放電電極３の支持部１２が形成されている。支持部１２は、半円筒形の外周面を有しており、フレーム部７内で張設される放電電極３は、支持部１２によって折り返される。縁部７ｇには、放電電極３の支持部１３，１４が形成されている。支持部１３は、４分の１の円筒形の外周面を有しており、フレーム部７内で張設される放電電極３は、支持部１３によって、その張設方向を約９０度変更される。支持部１４は、半円筒形の外周面を有しており、フレーム部７内で張設される放電電極３は、支持部１４によって折り返される。また、支持部１４の近くには、スプリング８Ｂの係止部１５が縁部７ｇに形成されている。

支持部１２の矢印Ｙ方向における高さ方向上部には、図１において放電電極３の近くに示すように放電電極抑え部１６が着脱可能に設けられる。支持部１２，１３，１４を介して放電電極３が張設された後に、放電電極抑え部１６を支持部１２の上記上部に装着することにより、放電電極３は、放電電極抑え部１６によって、支持部１２から外れることなく支持部１２に支持される。

縁部７ｆには、低圧端子９の取り付け位置としての低圧端子取付部２０と、集塵高圧端子１０が取り付けられる集塵高圧端子取付部２１と、荷電高圧端子１１が取り付けられる荷電高圧端子取付部２２とが設けられている。

縁部７ｆにおいて、放電電極３の支持部１２と、低圧端子９の取り付け位置としての低圧端子取付部２０との間には、図２に示す平面視においてＬ字形状のリブ３０が設けられている。リブ３０の詳細については後述する。

以上のような電気集塵ユニット１において、各部の取り付けは次の順番で行う。まず、給電部６を集塵部高圧電極５０に取り付け、集塵部高圧電極５０の凸部５１ｃをフレーム部７の爪部７ｉに係合させて集塵部高圧電極５０をフレーム部７に取り付ける。次に、集塵高圧端子１０の端子部１０ａを給電部６の端子部６ｄと接触するように枠部５１の短辺部５１ｂに取り付けると共に、集塵高圧端子１０を縁部７ｆの高圧端子取付部２１に取り付ける。また、荷電高圧端子１１を縁部７ｆの荷電高圧端子取付部２２に取り付ける。

次に、集塵部４の導電路４２に低圧端子９を取り付けた後、集塵部４の凸部４ａをフレーム部７の爪部７ｋに係合させ、集塵部４をフレーム部７に取り付ける。また、低圧端子９を縁部７ｆの低圧端子取付部２０に取り付ける。次に、放電電極３の一端部にスプリング８Ａの一端部を取り付けた後、放電電極３の他端部にスプリング８Ｂの一端部を取り付ける。その後、スプリング８Ａの他端部を荷電高圧端子１１の爪部１１ａに係合させ、放電電極３を支持部１４にて折り返し、さらに放電電極３を支持部１２にて折り返す。そして、放電電極３を支持部１３に支持させ、スプリング８Ｂの他端部をフレーム部７の係止部１５に係止させる。このようにして、放電電極３はフレーム部７に張設される。その後、放電電極抑え部１６を支持部１２に装着する。最後に、カバー２の孔部２ｅとフレーム部７の爪部７ｊとを係合させて、カバー２をフレーム部７に取り付ける。

図３は、カバー２をフレーム部７に取り付ける前の状態の電気集塵ユニット１の内部を示す平面図である。図３に示すように、集塵部４の荷電部低圧電極４０と放電電極３とが対向している。放電電極３には、荷電高圧端子１１を介して高圧の電位が供給され、荷電部低圧電極４０には、低圧端子９を介して低圧電位として接地電位が供給される。その結果、放電電極３と荷電部低圧電極４０とによりコロナ放電が発生し、このコロナ放電によって空気中の微粒子に電荷を与える機能を果たす。このように本実施形態においては、集塵部４の荷電部低圧電極４０と放電電極３との対向領域が、荷電部３５として働く。

荷電部３５の下方においては、集塵部低圧電極４１と、集塵部高圧電極５０とが対向している。上述したように、集塵部低圧電極４１には接地電位が供給され、集塵部高圧電極５０には集塵高圧の電位が供給される。したがって、荷電部３５において正の電荷を与えられた空気中の微粒子は、高圧の電位の集塵部高圧電極５０に反発し、接地電位の集塵部低圧電極４１に付着することになる。このようにして、集塵が行われる。

次に、本実施形態のリブ３０の詳細について説明する。図４は、放電電極３の支持部１２および低圧端子取付部２０の周辺の部分拡大斜視図である。図５は、図４から放電電極抑え部１６およびスプリング８Ａを省略した図である。図６は、図５における放電電極３の支持部１２および低圧端子取付部２０の周辺の側面図である。

図４から図６に示すように、放電電極３の支持部１２と、低圧端子９が取り付けられる低圧端子取付部２０とは近接して配置されている。これは、荷電部低圧電極４０と放電電極３とが対向している荷電部３５を大きくしつつ、電気集塵ユニット１自体を小さくするため、縁部７ｆの面積を小さくし、縁部７ｆに低圧端子取付部２０、集塵高圧端子取付部２１、および荷電高圧端子取付部２２を配置したためである。したがって、低圧端子取付部２０に取り付けられる低圧端子９と、放電電極３の支持部１２とは、近接して配置されることになる。

このように近接して配置された支持部１２と、低圧端子取付部２０および低圧端子９との間には、図２における平面視がＬ字形状のリブ３０が設けられている。図６に示すように、支持部１２の形成面１２ａに対する高さは、リブ３０は高さｈ１であり、支持部１２は高さｈ２となっている。つまり、リブ３０における支持部１２の形成面１２ａに対する高さｈ１は、支持部１２における放電電極３の位置の形成面１２ａに対する高さｈ２よりも高く設定されている。

したがって、支持部１２と低圧端子９との直線距離が近くても、支持部１２と低圧端子９との間に支持部１２における放電電極３の位置よりも高いリブ３０を設けることにより、支持部１２と低圧端子９との沿面距離を確保することができる。その結果、高圧の電位が供給される放電電極３と、低圧の接地電位が供給される低圧端子９との間に、電流リークが発生することを防止することができる。

以上のようなリブ３０を設けることができたのは、支持部１２に着脱可能な放電電極抑え部１６を設けたことによる。図１および図２に示す支持部１４のような放電電極抑え部と支持部とが一体に形成された支持部は、次のように作製される。まず、平面が形成された一方の金型を図１および図２に示す支持部１４の後方面１４ａに配置し、支持部１４の形状に対応した凹部が形成された他方の金型を上記一方の金型に密着させる。その後、上記凹部内に材料を射出し、上記他方の金型を図２に示す矢印Ｘ方向とは逆方向に引き抜く必要がある。つまり、支持部１２を、支持部１４のような放電電極抑え部と支持部とが一体に形成された支持部とする場合には、凹部が形成された金型を、支持部１２の位置から低圧端子取付部２０側に引き抜く必要がある。したがって、支持部１２の位置と低圧端子取付部２０との間にリブ３０を形成することができない。しかしながら、本実施形態では、支持部１２に着脱可能な放電電極抑え部１６を設けたので、図５に示すような放電電極抑え部１６のない状態の支持部１２を形成すればよい。つまり、凹部が形成された金型は、支持部１２の位置から低圧端子取付部２０側に引き抜くのではなく、矢印Ｙ方向に引き抜けばよい。このように、本実施形態においては、支持部１２に着脱可能な放電電極抑え部１６を設けたことにより、支持部１２と低圧端子取付部２０との間に、支持部１２よりも高いリブ３０を形成することができる。

また、本実施形態では、支持部１２に着脱可能な放電電極抑え部１６を設け、上述のような平面が形成された金型と、凹部が形成された金型とを用いる必要がないので、支持部１２におけるバリの発生を抑制することができる。平面が形成された金型と、凹部が形成された金型とを用いる場合には、これらの金型の隙間にバリが発生してしまう。バリのように鋭利な先端を有する箇所には、電界集中が起き、放電電極を腐食するいわゆる電食が発生してしまう。その結果、放電電極が断線することがある。しかしながら、本実施形態では、支持部１２の作製に以上のような平面が形成された金型と、凹部が形成された金型とを用いる必要がないので、支持部１２におけるバリの発生を抑制し、バリに起因する放電電極３の断線を防止することができる。

以上のように、本発明の電気集塵ユニット１によれば、放電電極３の支持部１２と、低圧端子９が取り付けられる低圧端子取付部２０との間に、支持部１２よりも高いリブ３０を設けたので、支持部１２と低圧端子９との間の沿面距離を確保することができる。その結果、電流リークの発生を防止することができる。また、放電電極抑え部１６を支持部１２とは別部材とし、支持部１２に着脱可能としたので、低圧端子９が取り付けられる低圧端子取付部２０との間に、支持部１２よりも高いリブ３０を形成することができる。さらに、支持部１２におけるバリの発生を抑制し、バリに起因する放電電極３の断線を防止することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態を図面を参照しつつ説明する。図７は、本実施形態の空気調和機１００を背面側から見た斜視図である。

図７に示すように、空気調和機１００は、本体８０を備える。本体８０の内部には、図示を省略する室内熱交換器が収容される。本体８０の底板８１には図示を省略する吹出口が形成される。吹出口は室内に向けて開口される。本体８０は背面で例えば室内の壁面に固定されることができる。吹出口は、本体８０内の室内熱交換器で生成される冷気または暖気の気流を吹き出す。

本体８０の天板８２には吸込口８３が形成される。本体８０内の室内熱交換器に流入する空気は吸込口８３から取り込まれる。本体８０には天板８２の下方で室内熱交換器の前方に複数のエアフィルタアセンブリ８４が着脱自在に装着される。エアフィルタアセンブリ８４は水平軸線８５ａ、８５ｂの軸方向に横並びに並べられる。個々のエアフィルタアセンブリ８４はエアフィルタ８６および図示を省略するフィルタ清掃ユニットを備える。エアフィルタ８６はフィルタ清掃ユニット上に支持され保持される。フィルタ清掃ユニットは支持枠８７で本体８０に固定される。吸込口８３側の空間の空気はエアフィルタ８６を通過して室内熱交換器の収容空間に進入する。

本体８０には本発明の電気集塵ユニット１が着脱自在に装着される。図７においては、電気集塵ユニット１をフレーム部７の底面側から見た状態を示している。ここでは、電気集塵ユニット１は一方のエアフィルタアセンブリ８４の背後に収納される。本体８０には本体８０前面側から収納空間８８に向かって電気集塵ユニット１の移動を案内する案内構造が形成される。案内構造は、上向きの物理的水平面８９や、当該水平面８９の前端に位置する稜線９０で構成されることができる。稜線９０は水平軸線８５ａ、８５ｂに平行に延びる。水平面８９は下方から電気集塵ユニット１を支持し、電気集塵ユニット１の水平姿勢の維持に役立つ。稜線９０は、水平面８９上で水平軸線８５ａ、８５ｂに平行に電気集塵ユニット１の姿勢を維持する際に役立つ。

以上のように、本実施形態によれば、電気集塵ユニット１を小型に構成し、空気調和機１００の本体８０内の限られた空間に電気集塵ユニット１を収容することができるので、全体として小型の空気調和機１００を提供することができる。

１ 電気集塵ユニット
３ 放電電極
４ 集塵部
７ フレーム部
９ 低圧端子
１０ 集塵高圧端子
１２ 支持部
３０ リブ
１００ 空気調和機

Claims (3)

1. 空気中の微粒子に電荷を与えるための放電電極と、
   高電圧が印加される高圧電極と、
   低電圧が印加される低圧電極と、
   前記放電電極、前記高圧電極、および前記低圧電極を有するフレーム部と、を備え、
   前記フレーム部は、
   張設された前記放電電極を折り返すための支持部と、
   前記支持部の取り付け位置と前記低圧電極の取り付け位置との間に設けられたリブと、を含み、
   前記リブは、前記支持部の形成面に対する高さが、前記支持部における前記放電電極の位置よりも高い、
   ことを特徴とする電気集塵ユニット。
2. 前記支持部の高さ方向上部に対して着脱可能な放電電極抑え部をさらに備える、
   ことを特徴とする請求項１に記載の電気集塵ユニット。
3. 請求項１または請求項２に記載の電気集塵ユニットを備えた空気調和機。