JP2023084808A - ブラシ装置、電気集塵機、及び空気清浄機 - Google Patents

Abstract

【課題】放電ブラシを構成する線電極の脱落やずれを防止すると共に放電ポイントの減少を防止し、荷電性能（放電性能）及び捕集性能（集塵性能）の低下を防止することのできるブラシ装置、電気集塵機、及び空気清浄機を提供する。【解決手段】本発明は、繊維状の線電極を束ねて形成される複数の放電ブラシ１２と、放電ブラシ１２を両側から挟持する第１の板状部材４０及び第２の板状部材４１を有する短冊状の支持基板１３と、第１の板状部材４０と第２の板状部材４１とを接合する接合手段４９と、を備え、放電ブラシ１２は、その先端部が支持基板１３の幅方向に沿って支持基板１３から突出した姿勢で支持基板１３の長手方向に間隔を空けて配置され、接合手段４９は、各放電ブラシ１２に隣接して配置されていることを特徴とする。【選択図】図４

Description

特許法第３０条第２項適用申請有り 令和３年４月２８日付にてアマノ株式会社の自社ウェブサイトで公開 令和３年４月２８日付にて株式会社日本経済新聞社が新聞で公開 令和３年４月２８日付にて株式会社日本経済新聞社が新聞で公開 令和３年４月２８日付にてニュースリリース配信で公開 令和３年５月１２日から令和３年１１月３０日複数社への販売で公開 令和３年７月６日付にて株式会社日刊工業新聞社がウェブサイトで公開 令和３年１０月２０日から令和３年１０月２３日開催のメカトロテックジャパン２０２１で公開

本発明は、電圧の印加によって発生するコロナ放電により、含塵空気中の塵埃や油煙中のミスト等の粒子を帯電させるブラシ装置、帯電された粒子を除電させる除電機のブラシ装置、該ブラシ装置を備える電気集塵機、及び該ブラシ装置を備える空気清浄機に関する。

従来、コロナ放電によって空気中の粒子を帯電させる装置が知られている。

例えば、特許文献１の図４（ａ）には、２枚の短冊状の長形金属板の間に等長の炭素繊維束が等しい間隔をおいて並べられ、一方の周縁に設けられた爪状突起を折曲げてこれらの金属板を相互に固定するコロナ放電極が開示されている。
また、特許文献２の図５には、Ｕ字状の支持板に挟まれて支持されているブラシ状電極が開示されている。

特開平８－１１２５４９号公報 特開２０１６－１０７１９３号公報

しかしながら、上記した特許文献１に開示された発明では、一方の金属板に設けられている爪状突起は、炭素繊維束のすべての間隔に設けられておらず、図４（ａ）では、６個の炭素繊維束の間隔のうち２箇所のみに爪状突起が設けられている。すなわち、４個の炭素繊維束の間隔には、爪状突起が設けられていないため、爪状突起が設けられていない４個の炭素繊維束は、爪状突起が設けられている２個の炭素繊維束と比べて、金属板から炭素繊維束が脱落したり、所定の位置からずれたりする恐れが生じる。

また、上記した特許文献２に開示された発明では、すべてのブラシに対して、ブラシの抜け強度の向上及び均一化を図ると共に所定の位置からブラシがずれるのを防止することは、構造上難しい。

さらに、特許文献１及び２に開示された発明では、放電部のメンテナンス時に行われる洗浄水やエアーブロー（圧縮空気の吹き付け）によって放電ブラシに付着した汚れを除去する際、放電ブラシが撓んだり曲がったりすることで、放電ブラシの一部の線電極が支持板間又はＵ字状の隙間に入り込んでしまい、結果的に、放電ブラシの放電ポイントが減少し、荷電性能（放電性能）の低下や捕集性能（集塵性能）が低下してしまう恐れが生じる。さらにまた、放電ブラシの線電極が支持板間に入り込んでしまうと、放電することができない恐れもある。

本発明は、上記した課題を解決すべくなされたものであり、ブラシ装置のメンテナンスや清掃を行う際に、放電ブラシに対して、洗浄水やエアーブローによる圧力や引っ張り方向又は圧縮方向の力が作用したとしても、放電ブラシを構成する線電極が支持基板から脱落したり所定の位置から線電極がずれたりするのを防止すると共に放電ポイントの減少を防止し、荷電性能（放電性能）及び捕集性能（集塵性能）の低下を防止することのできるブラシ装置、電気集塵機、及び空気清浄機を提供することを目的とするものである。

上記した課題を解決するため、本発明の第１のブラシ装置は、電圧を印加することで発生するコロナ放電により空気中の粒子を帯電又は帯電された粒子を除電させるブラシ装置であって、繊維状の線電極を束ねて形成される複数の放電ブラシと、前記放電ブラシを両側から挟持する第１の板状部材及び第２の板状部材を有する短冊状の支持基板と、前記第１の板状部材と前記第２の板状部材とを接合する接合手段と、を備え、前記放電ブラシは、その先端部が前記支持基板の幅方向に沿って該支持基板から突出した姿勢で該支持基板の長手方向に間隔を空けて配置され、前記接合手段は、前記各放電ブラシに隣接して配置されていることを特徴とする。

本発明の第１のブラシ装置によれば、接合手段が各放電ブラシに隣接して配置されることにより、すべての放電ブラシの抜け強度を高めると共に位置ずれ防止を図ることができる。

本発明の第２のブラシ装置は、前記接合手段が、前記各放電ブラシの片側に離間して配置されていることを特徴とする。

本発明の第２のブラシ装置によれば、放電ブラシを傷つけたり切断したりすることがなく、放電ブラシが支持基板から脱落したり、位置ずれしたりするのを防止することができる。

本発明の第３のブラシ装置は、前記接合手段が、前記放電ブラシの両側に離間して対向配置されていることを特徴とする。

本発明の第３のブラシ装置によれば、放電ブラシを傷つけたり切断したりすることがなく、放電ブラシが支持基板から脱落したり、位置ずれしたりするのを防止する効果をより高めることができる。

本発明の第４のブラシ装置は、前記支持基板が、第１の板状部材と第２の板状部材の破断面同士が向き合うように接合されて形成されていることを特徴とする。

本発明の第４のブラシ装置によれば、破断面のバリが原因でスパーク（異常放電）が発生するのを防止することができる。

本発明の第５のブラシ装置は、前記支持基板が、前記第１の板状部材と前記第２の板状部材をカシメることで形成されていることを特徴とする。

本発明の第５のブラシ装置によれば、比較的低コストで、第１の板状部材と第２の板状部材を強固に接合することができる。

本発明の第６のブラシ装置は、前記第１の板状部材と前記第２の板状部材のいずれか一方の板状部材には、前記放電ブラシの配置箇所に凸部が設けられ、他方の板状部材には、前記凸部に篏合可能な開口部が設けられていることを特徴とする。

本発明の第６のブラシ装置によれば、凸部を設けることで放電ブラシの取り付け高さに段差が生じて凸部での抵抗分がプラスされるため、放電ブラシを抜け難くすることができると共に、すべての放電ブラシに対して安定的に電圧を印加することができる。

本発明の第７のブラシ装置は、前記凸部が、矩形状に形成されていることを特徴とする。

本発明の第７のブラシ装置によれば、放電ブラシのすべての線電極を矩形状の凸部の上面に配置させることができるので、放電ブラシを抜け難くすることができる。

本発明の第８のブラシ装置は、前記放電ブラシが、その先端部が突出するように該放電ブラシを両側から保持する挟持体を備え、該挟持体は前記凸部の上面に配置され、前記第１の板状部材と前記第２の板状部材が接合された時に前記挟持体が前記開口部から突出しないように前記凸部の高さが設定されていることを特徴とする。

本発明の第８のブラシ装置によれば、支持基板の取り扱い時に、挟持体や該挟持体に保持されている放電ブラシの破損を回避することができる。

本発明の第９のブラシ装置は、前記放電ブラシを挟持する前記第１の板状部材と前記第２の板状部材との間に形成される前記支持基板の幅方向側端面の隙間を覆う侵入防止手段を備えていることを特徴とする。

本発明の第１０のブラシ装置は、前記侵入防止手段が、前記第１の板状部材と前記第２の板状部材の少なくともいずれか一方の板状部材の幅方向側端部に形成される曲げ部を備えていることを特徴とする。

本発明の第１１のブラシ装置は、前記第１の板状部材と前記第２の板状部材の少なくともいずれか一方の板状部材の幅方向側端部に、隣接する前記曲げ部の間に形成される隙間を埋める突起部が形成されていることを特徴とする。

本発明の第９～１１のブラシ装置によれば、洗浄水やエアーブロー（圧縮空気の噴射）によって放電ブラシに付着した汚れを除去する際に、放電ブラシが撓んだり曲がったりしたとしても、放電ブラシの一部が板状部材間の隙間に入り込むのを防止することができる。したがって、放電ポイントの減少を防止することができるため、荷電性能（放電性能）及び捕集性能（集塵性能）の低下を防止することができる。

本発明の第１２のブラシ装置は、前記放電ブラシの先端部が突出するように該放電ブラシを両側から挟持する第１の挟持体及び第２の挟持体を備え、前記第１の挟持体は前記第１の板状部材に対向して配置され、前記第２の挟持体は前記第２の板状部材に対向して配置され、前記第１の挟持体と前記第２の挟持体の少なくともいずれか一方の挟持体は、導電性を有する接着層を介して電圧が印加されることを特徴とする。

本発明の第１２のブラシ装置によれば、放電ブラシを第１の挟持体と第２の挟持体により挟持させることで、放電ブラシの固定作業を容易に行うことができると共に、放電ブラシが支持基板から抜け難い構造を比較的に低コストで実現することができる。また、比較的簡単な構造となると共に、導電性を有する接着層を備えているため、すべての放電ブラシに対して安定的に電圧を印加することができる。

本発明の第１３のブラシ装置は、前記放電ブラシが、非磁性で直径５～２５μｍのステンレス繊維の線電極を１０～２００本束ねて形成されていることを特徴とする。

本発明の第１３のブラシ装置によれば、線電極が束状に形成された放電ブラシ（束状部）は離間しやすいため、放電性能を高めることができる。また、流通性と経済性を高めることができると共に、耐久性（錆び難さ）と放電性能（荷電性能）の向上を図ることができる。

本発明の電気集塵機は、上記したいずれかのブラシ装置を備えた電気集塵機において、前記ブラシ装置により帯電された粒子を捕集するための集塵部と、含塵空気を吸引するためのファンと、を備え、前記ブラシ装置と前記集塵部とは一体的に形成され、前記ブラシ装置と前記集塵部と前記ファンとは、含塵空気の流通方向上流側から順に直列に配置されていることを特徴とする。

本発明の電気集塵機によれば、ブラシ装置と集塵部とファンとを直列に配置することで、電気集塵機の高さ寸法を低く抑えることができる。また、ブラシ装置の長手方向の寸法を短縮化すると共にブラシ装置と集塵部とを一体的に形成することで、電気集塵機の長手方向の寸法も小さくすることができるため、
製品の小型化を図ることができる。

本発明の空気清浄機は、上記したいずれかのブラシ装置を備えた空気清浄機において、吸気口と、排気口と、ファンと、集塵部と、を備え、前記ファンによって吸気口から吸い込まれた空気中に含まれる塵埃・微粒子を、前記ブラシ装置が荷電した後に前記集塵部が吸着し、前記排気口から清浄空気が排出されることを特徴とする。

本発明の空気清浄機によれば、空気中の塵埃・微粒子を含む粒子を確実に帯電させて捕集することができ、集塵効率を高めることができる。

本発明によれば、ブラシ装置のメンテナンスや清掃を行う際に、放電ブラシに対して、洗浄水やエアーブローによる圧力や放電ブラシに引っ張り方向又は圧縮方向の力が作用したとしても、放電ブラシを構成する線電極が支持基板から脱落したり所定の位置から線電極がずれたりするのを防止すると共に放電ポイントの減少を防止し、荷電性能（放電性能）及び捕集性能（集塵性能）の低下を防止することができる等、種々の優れた効果を得ることができる。

本発明の実施形態に係る電気集塵機の全体構成を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る電気集塵機の荷電集塵部を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る電気集塵機の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る電気集塵機のブラシ装置を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る電気集塵機のブラシ装置を示す分解斜視図である。 本発明の実施形態に係る電気集塵機のブラシ装置の要部を拡大して示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る電気集塵機のブラシ装置の曲げ部を拡大して示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る電気集塵機のブラシ装置の曲がった放電ブラシを拡大して示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る電気集塵機のブラシ装置において、（ａ）は放電ブラシを示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＹ方向から見た放電ブラシを示す拡大矢視図である。 本発明の実施形態に係る電気集塵機のブラシ装置において、（ａ）はベース板を示す平面図、（ｂ）はベース板を示す側面図、（ｃ）は（ａ）のＹ１－Ｙ１断面図、（ｄ）は（ａ）のＹ２－Ｙ２断面図である。 本発明の実施形態に係る電気集塵機のブラシ装置において、（ａ）は押え板を示す平面図、（ｂ）は押え板を示す側面図である。 本発明の実施形態に係る電気集塵機のブラシ装置において、（ａ）はベース板を示す平面図、（ｂ）はベース板の上に放電ブラシを保持した挟持体を接着した状態を示す平面図、（ｃ）は放電ブラシを保持した挟持体が接着されたベース板の上に押え板を固定した状態を示す平面図である。 本発明の実施形態に係る電気集塵機のブラシ装置において、（ａ）はベース板と放電ブラシを保持した挟持体とを示す側面図、（ｂ）はベース板の上に放電ブラシを保持した挟持体を接着した状態を示す側面図、（ｃ）は放電ブラシを保持した挟持体が接着されたベース板と押え板とを示す側面図、（ｄ）は放電ブラシが接着されたベース板の上に押え板を固定した状態を示す側面図である。 図１３（ｄ）のＸ－Ｘ断面図である。 本発明の実施形態に係る電気集塵機の荷電集塵部において、空気中の粒子が帯電及び集塵される状態を示す平面図である。 本発明の実施形態に係る電気集塵機のブラシ装置の変形例を示す平面図である。 本発明の実施形態に係る電気集塵機のブラシ装置の変形例を示す平面図である。 本発明の実施形態に係る電気集塵機のブラシ装置の変形例を示す平面図である。 本発明の実施形態に係る電気集塵機のブラシ装置の変形例を示す平面図である。 本発明の実施形態に係る電気集塵機のブラシ装置の変形例を示す平面図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
［電気集塵機の全体構成］
先ず、図１～図３を参照しつつ、本発明の実施形態に係る電気集塵機の全体構成について説明する。ここで、図１は本発明の実施形態に係る電気集塵機の全体構成を示す斜視図、図２は本発明の実施形態に係る電気集塵機の荷電集塵部を示す斜視図、図３は本発明の実施形態に係る電気集塵機の構成を示すブロック図である。

図１に示されているように、本実施形態に係る電気集塵機１は、直方体形状の本体ケース２を備えている。本体ケース２には、空気の流通方向の上流側（図１の左手前側）に吸気口３が開口され、この吸気口３に吸気ダクト（図示省略）が接続される。また、本体ケース２の上面には、空気の流通方向の下流側（図１の右奥側）に排気口４が開口されている。

本体ケース２の内部には、プレフィルタ５と、荷電集塵部６と、ファン７（図３参照）と、が空気の流通方向に沿って順に直列に配置されている。また、本体ケース２には、ファン７を回転させるための駆動源としてモータ（図示省略）が取り付けられている。また、本体ケース２の前面側（図１の右手前側）には、開閉扉（図示省略）が開閉可能に取り付けられている。なお、図１では、電気集塵機１の内部の状態が視認できるように、便宜上、開閉扉を省略して示している。

図２に示されているように、荷電集塵部６は、全体の骨組みを形成する枠体８の内部に設けられて外形が略直方体形状を有しており、ブラシ装置としての荷電部１０と集塵部１１とが一体的に形成されて構成されている。

荷電部（ブラシ装置）１０は、複数の放電ブラシ１２と、放電ブラシ１２を支持する複数の支持基板１３と、支持基板１３に対向するように該支持基板１３に平行に配置される複数の荷電用アース板１４（接地電極）と、を備えて構成され、支持基板１３と荷電用アース板１４との間に空気の流通路が形成されている。なお、荷電部（ブラシ装置）１０の詳細については、後述する。

集塵部１１は、支持基板１３及び荷電用アース板１４の空気の流通方向下流側に設けられており、支持基板１３及び荷電用アース板１４に平行な向きに並設される複数の集塵板１５と、集塵板１５に対向するように平行に配置される複数の集塵用電圧極板１６と、を備えて構成されている。

枠体８は、互いに対向するように設けられる端板１７と、端板１７間に水平姿勢で貫設される１０本の連結シャフト１８と、を備えて構成されている。１０本の連結シャフト１８のうち、２本の連結シャフト１８は支持基板１３の上下両端部を支持し、別の４本の連結シャフト１８は集塵板１５の上下左右両端部を支持し、さらに別の４本の連結シャフト１８は集塵用電圧極板１６の上下左右両端部を支持する。

支持基板１３の連結シャフト１８と集塵用電圧極板１６の連結シャフト１８には、給電部材２０が取り付けられており、支持基板１３の給電部材２０は、絶縁碍子２９を介して端板１７に立設されたステー１９に固定され、集塵用電圧極板１６の給電部材２０は、絶縁碍子２９を介して枠体８に固定されている。給電部材２０には、電圧電源部（図示省略）の電圧供給部２１（図３参照）が電気的に接続されている。給電部材２０の給電接続部２２と前記開閉扉の給電部（図示省略）とが接続することで、支持基板１３と集塵用電圧極板１６に電圧が印加される。前記電圧電源部は、交流の元電源を高圧トランス（図示省略）で昇圧した後、倍圧部（図示省略）で交流電流を直流に変換すると共にさらに昇圧して電圧を生成するように構成されている。なお、本実施形態では、荷電部１０と集塵部１１に印加される電圧の出力は別々であるが、同一出力の電圧を印加しても良い。

図３に示されているように、前記開閉扉には、表示部２３、設定操作部２４、運転・停止スイッチ２５、安全スイッチ２６、リセットスイッチ２７を有するコントロールパネル２８が設けられている。また、電気集塵機１には、記憶部３１とＣＰＵ３２を有する制御部３０が設けられており、制御部３０には、インターフェイス部３３を介して、コントロールパネル２８及び各機器（ファン７、電圧供給部２１等）が接続されている。

［荷電部（ブラシ装置）］
次に、図４～図１４を参照しつつ、本発明の実施形態に係る電気集塵機１の荷電部（ブラシ装置）１０について詳細に説明する。

＜放電ブラシ＞
上記したように荷電部（ブラシ装置）１０は、複数の放電ブラシ１２を備えている。各放電ブラシ１２は、繊維状の線電極を束ねてブラシ状に形成された束状部を有している。線電極は、直径１４μｍの非磁性のステンレス繊維で形成されており、ステンレスは、流通性と経済性と耐食性に優れた、１８％のＣｒと１２％のＮｉにモリブデン（Ｍｏ）を添加したＳＵＳ３１６を使用している。なお、線電極は、非磁性のステンレスであれば、例えば、１８％のＣｒと８％のＮｉを含むＳＵＳ３０４等、他の材質を使用しても良い。

このように放電ブラシ１２の線電極を非磁性のステンレスにより形成することで、線電極が放電ブラシ１２の束状部から離間しやすく、放電性能を高めるこができる。仮に線電極が磁性を備えたフェライト系の繊維で形成された場合には、線電極が放電ブラシ１２の束状部から離間し難くなるため、放電ブラシ１２との電界干渉による影響が大きく、強電界のコロナ放電を発生させることが難しい。

１つの放電ブラシ１２の束状部は、例えば、約１００本の線電極が束ねられることで形成されている。
なお、放電ブラシ１２は、直径５～２５μｍの線電極を１０～２００本束ねて形成されていても良い。このように放電ブラシ１２を形成することで、流通性と経済性を高めることができると共に、耐久性（錆び難い）と放電性能（荷電性能）の向上を図ることができる。

各放電ブラシ１２は、支持基板１３の幅方向に沿って支持基板１３から空気の流通方向の上流側と下流側の両側に向かって延びた状態で設けられている。これにより、支持基板１３の空気の流通方向の片側に放電ブラシ１２を設けた場合に比べて、放電ブラシ１２の数を増加させることができ、コロナ放電の発生箇所を増加させることができるため、空気中の粒子を効率良く帯電させることができる。なお、後述するように、放電ブラシ１２は、支持基板１３から空気の流通方向の上流側のみに配置されても良いし、或いは、支持基板１３から空気の流通方向の下流側のみに配置されても良い。

各放電ブラシ１２はすべて略同じ全長に形成され、各放電ブラシ１２の先端は略揃えられている。各放電ブラシ１２の突出長さ（支持基板１３の縁部から放電ブラシ１２の先端までの長さ）は、約５ｍｍに設定されている。なお、放電ブラシ１２の突出長さは、離間可能な長さが３ｍｍ以上であり、自立可能な長さが７ｍｍ以下であるから、３～７ｍｍの範囲に設定されるのが好ましい。

また、各放電ブラシ１２は、支持基板１３の長手方向に沿って所定のピッチで間欠的に設けられている。隣接する放電ブラシ１２間のピッチは、５～１０ｍｍの範囲であることが好ましい。これにより、装置の小型化（高密度配置）を実現することができると共に、集塵性能（捕集性能）を向上させることができる。

放電ブラシ１２に印加される電圧は、４～８ｋＶの範囲である（本実施形態では、８ｋＶ）。放電ブラシ１２には、直流でマイナスの電圧が印加される。直流方式を採用することで、他の方式（交流、パルス）に比べて、比較的簡単な構成とすることができる。また、マイナス荷電方式を採用することで、プラス荷電方式に比べて、同じ空間（隙間）でも放電ブラシ１２に放電電流を多く流すことができると共に、放電安定性（異常放電し難い特性）を向上させることができる。

＜挟持体＞
複数の放電ブラシ１２は、その両先端部が突出するように挟持体３４によって保持されている。図９（ｂ）に示されているように、挟持体３４は、複数の放電ブラシ１２を両側から挟持する第１の挟持体３５及び第２の挟持体３６を備えている。第１の挟持体３５は、アルミテープ製の金属箔帯状体で、第２の挟持体３６は、導電性の両面テープであり、接着層３７を備えており、挟持体３４を支持基板１３に取り付ける際には、第２の挟持体３６の両面テープを剥がして支持基板１３に接着する。なお、この場合、第１の挟持体３５と第２の挟持体３６の少なくともいずれか一方の挟持体が導電性を有する接着層３７を備えていれば良い。

挟持体３４は、除電目的の部材として市販に広く流通しているアルミテープ型ブラシを利用することができる。この場合、製造工程において放電ブラシ１２を供給する製造設備等を用意する必要がなくなるため、挟持体３４をより容易且つより安価に製造することができ、挟持体３４のイニシャルコストを低減させることができる。また、放電ブラシ１２の製造工程の簡素化を図ることができるため、放電ブラシ１２の製造コストの削減を図ることもできる。

＜支持基板＞
上記したように荷電部（ブラシ装置）１０は、複数の支持基板１３を備えている。本実施形態において、支持基板１３は、空気の流通方向に対して平行な向きに７列設けられている。支持基板１３は、第１の板状部材であるベース板４０と第２の板状部材である押え板４１とを接合させることで形成され、ベース板４０と押え板４１との間に挟持体３４によって保持された複数の放電ブラシ１２が固定される。ベース板４０及び押え板４１は、いずれも細長短冊状で導電性を有する金属により形成されている。

ベース板４０は、加工性に優れているアルミ製で、長尺状を成している。ベース板４０は、押え板４１と向かい合う側が破断面になるようにプレス抜き加工されている。このようにせん断面を外側にすることで、破断面のバリが原因でスパーク（異常放電）が発生するのを防止することができる。

ベース板４０には、プレスで抜き加工を行うことにより、一方の端部（下端部）にＵ字型の溝部４２が形成され、他方の端部（上端部）に半円状の溝部４３が形成されている。Ｕ字型の溝部４２及び半円状の溝部４３はそれぞれ連結シャフト１８に係合可能に形成されている。Ｕ字型の溝部４２が係合する連結シャフト１８には、Ｕ字型の溝部４２に係合可能な溝が等間隔で平行に加工されている。半円状の溝部４３が係合する連結シャフト１８には、複数のスペーサ４４（図２参照）が周設されており、これらのスペーサ４４の
押し付け力によって各支持基板１３は、等間隔で平行に固定且つ保持されている。

このように構成することにより、支持基板１３は、一方の連結シャフト１８の締め付け力を弱めてスライドさせると、半円状の溝部４３と連結シャフト１８との係合が解除されるため、支持基板１３を回動させて連結シャフト１８から引き離すことで荷電集塵部６から簡単に取り外すことができる。また、ベース板４０の一方の溝部４２をＵ字型として溝の深さを他方の溝部４３より大きく形成することで、支持基板１３の交換が必要となった場合に支持基板１３の取り出し及び取付け作業を容易に行うことができる。なお、支持基板１３を荷電集塵部６に装着させる場合には、上記した手順と逆の手順で行うことができる。

図５及び図１０（ａ）～（ｄ）に良く示されているように、ベース板４０には、複数の矩形状の第１の凸部４５と、複数の円形状の第２の凸部４６と、複数の円形状の凹部４７及び丸穴４８と、複数の突起部５０と、が設けられている。

第１の凸部４５及び第２の凸部４６は、いずれも半抜き加工により形成されている。第１の凸部４５は、ベース板４０の長手方向の中心線に沿って所定の間隔を空けて形成されている。第２の凸部４６は、ベース板４０の幅方向の両端側においてそれぞれ長手方向に所定の間隔を空けて形成されており、第１の凸部４５の間隔に対応した位置及び長手方向の両端部の第１の凸部４５の外側部分に対応した位置にそれぞれ配置されている。また、第１の凸部４５及び第２の凸部４６の高さは、ベース板４０と押え板４１との接合時に第１の凸部４５の上面に配置された挟持体３４が支持基板１３から上方に突出しないように設定されている。

凹部４７は、挟持体３４の位置合わせ用のセンターポンチであり、長手方向の両端部の第１の凸部４５の外側部分（長手方向の両端部の対向する第２の凸部４６の間）にそれぞれ形成されている。また、丸穴４８は、ベース板４０と押え板４１の位置合わせ用の穴であり、長手方向の両端部の凹部４７のさらに外側部分にそれぞれ形成されており、製造治具のピンが係合可能となっている。

突起部５０は、ベース板４０の幅方向側の両端面において長手方向に所定の間隔を空けて形成されており、各第１の凸部４５に対応した位置にそれぞれ配置されている。これにより、ベース板４０の幅方向側の両端面には各突起部５０の間に溝部５１が形成され、各溝部５１は各第２の凸部４６に対応した位置にそれぞれ配置されている。

押え板４１は、強度に優れているステンレス製で、長尺状を成している。 図５及び図１１（ａ）及び（ｂ）に良く示されているように、押え板４１には、プレスで抜き加工を行うと共に幅方向の端部で曲げ加工を行うことにより、複数の矩形状の第１の開口部５２と、複数の円形状の第２の開口部５３と、複数の丸穴５４と、複数の曲げ部５５と、が形成されている。

第１の開口部５２は、押え板４１の長手方向の中心線に沿って所定の間隔を空けて形成されている。第１の開口部５２は、ベース板４０の第１の凸部４５が内部に納まるように、第１の凸部４５よりも一回り大きな寸法に設定されている。

第２の開口部５３は、押え板４１の幅方向の両端側においてそれぞれ長手方向に所定の間隔を空けて形成されている。第２の開口部５３は、ベース板４０の第２の凸部４６とのカシメ加工が適正に行われて、接合手段であるカシメ部４９が形成されるように、第２の凸部４６よりも一回り大きな寸法に設定されている。

丸穴５４は、ベース板４０と押え板４１の位置合わせ用の穴であり、押え板４１の長手方向の両端部においてベース板４０の丸穴４８に対応した位置に形成されており、製造治具のピンが係合可能となっている。

曲げ部５５は、押え板４１の幅方向側の両端面において長手方向に所定の間隔を空けて形成されている。曲げ部５５は、対向するベース板４０側に曲げられており、ベース板４０と押え板４１との接合時にベース板４０の溝部５１に篏合して、曲げ部５５の先端部がベース板４０の非接合面と同一面を形成するか、或いはベース板４０非接合面から僅かに後退して、該非接合面から突出しないように形成されている（図７参照）。

このように曲げ部５５を形成することにより、押え板４１の幅方向側の両端面には、各曲げ部５５の間に曲げ逃げ部５６が形成される。図１１（ｂ）に示されているように、曲げ部５５の長さＡは放電ブラシ１２に接触しない程度の長さに設定され、曲げ逃げ部５６の長さＢは放電ブラシ１２の幅寸法より大きく設定され、押え板４１の加工性も考慮してＡ＞Ｂに設定されている。

図８に示すように、メンテナンス等により支持基板１３を洗浄水により洗浄したり、エアーブロー（圧縮空気による吹き付け）を行ったりすると、放電ブラシ１２の線電極は、柔らかいため曲がってしまうことがある。そして、曲がってしまった放電ブラシ１２の線電極は、ベース板４０と押え板４１との間の隙間に入り込んでしまい、放電することができなくなり、放電ポイントの減少が生じるといった問題がある。なお、実際には多数の放電ブラシが曲がったり撓んだりすることがあるが、多数の放電ブラシを図示すると分かり難くなるため、図８では、上下の放電ブラシの２本のみを簡略的に示している。

しかしながら、上記したように、本発明の実施形態に係る荷電部（ブラシ装置）１０には、曲げ部５５が形成されているため、上記した問題が生じるのを防止することができる。さらに、ベース板４０には、押え板４１の曲げ部５５間の隙間を埋めるために突起部５０が設けられており、この突起部５０により、洗浄時やエアーブロー時においても、放電ブラシ１２の一部の線電極がベース板４０と押え板４１との間の隙間（図７の斜線部）に入り込むのを確実に防止することができる。なお、突起部５０の突出長は、曲げ部５５の厚みと略同等に設定されているのが好ましい。

なお、曲げ部５５は、ベース板４０の幅方向側の一方の端面と押え板４１の幅方向側の他方の面にそれぞれ設けたり、或いはベース板４０及び押え板４１の幅方向側の両端面に互い違いに設けたりすることもできる。

＜支持基板による放電ブラシの支持方法＞
次に、図１２（ａ）～（ｃ）、図１３（ａ）～（ｄ）、及び図１４を参照しつつ、上記した構成を備えた支持基板１３によって放電ブラシ１２を支持する方法について説明する。ここで、図１２（ａ）はベース板４０を示す平面図、図１２（ｂ）はベース板４０の上に放電ブラシ１２を保持した挟持体３４を接着した状態を示す平面図、図１２（ｃ）は放電ブラシ１２を保持した挟持体３４が接着されたベース板４０の上に押え板４１を固定した状態を示す平面図、図１３（ａ）はベース板４０と放電ブラシ１２を支持した挟持体３４とを示す側面図、図１３（ｂ）はベース板４０の上に放電ブラシ１２を保持した挟持体３４を接着した状態を示す側面図、図１３（ｃ）は放電ブラシ１２を保持した挟持体３４が接着されたベース板４０と押え板４１とを示す側面図、図１３（ｄ）は放電ブラシ１２を保持した挟持体３４が接着されたベース板４０の上に押え板４１を固定した状態を示す側面図、図１４は図１３（ｄ）のＸ－Ｘ断面図である。

まず、図１２（ａ）及び図１３（ａ）に示すように、第１の凸部４５と第２の凸部４６を上側に向けた姿勢でベース板４０を製造治具（図示省略）にセットする。この時、製造治具に立設されている２本のピンをベース板４０の両端部の丸穴４８に貫通させることで、ベース板４０は製造治具に位置決めされた状態でセットされる。

次に図１２（ｂ）及び、図１３（ｂ）に示すように、第２の挟持体３６の両面テープを剥がし、ベース板４０の凹部４７（位置合わせ用のセンターポンチ）を利用して、放電ブラシ１２を保持した挟持体３４をベース板４０の所定の位置に接着させる。
なお図１２（ａ）及び図１３（ａ）に示す工程より先に、図１２（ｂ）及び、図１３（ｂ）に示す工程を行っても良い。

次に、図１３（ｃ）に示すように、曲げ部５５の先端部を下方に向けた姿勢で押え板４１の丸穴５４を前記製造治具の２本のピンに貫通させて、放電ブラシ１２を保持した挟持体３４が接着されたベース板４０上に押え板４１を載せる。これにより、ベース板４０の第１の凸部４５、第２の凸部４６、及び曲げ部５５がそれぞれ押え板４１の第１の開口部５２、第２の開口部５３、及び溝部５１に係合する。

次に、図１２（ｃ）、図１３（ｄ）、及び図１４に示すように、カシメ装置（図示省略）を用いて、ベース板４０の各第２の凸部４６と押え板４１の各第２の開口部５３をカシメることで、接合手段である複数のカシメ部４９を形成させる。このカシメ部４９により、ベース板４０と押え板４１とが接合され、挟持体３４によって保持された複数の放電ブラシ１２の両側にカシメ部４９が隣接して対向配置された状態で、ベース板４０と押え板４１との間に複数の放電ブラシ１２が固定される。

なお、図１４では、見易いように、放電ブラシ１２の挟持部分１２ａの上面と押え板４１の下面との間及び放電ブラシ１２の挟持部分１２ａの下面とベース板４０の上面との間に隙間が生じているように示されているが、実際には、ベース板４０と押え板４１は、カシメによる接合で密着しているので、放電ブラシ１２の挟持部分１２ａは、前記各隙間がほぼない状態でベース板４０と押え板４１により挟持されている。
また図１４より挟持体３４が、押え板４１の開口部５２から突出しない（開口部から外側に、はみ出さない）ように凸部４５の高さが設定されていので、支持基板１３の取り扱い時においても、挟持体３４の破損および、該挟持体３４に保持されている放電ブラシ１２の破損を回避することができる。

このようにベース板４０と押え板４１とを接合する場合、ベース板４０と押え板４１の一方の部材が他方の部材よりも変形しやすいのが好ましい。例えば、ベース板４０の板厚を厚くして強くする一方、押え板４１の板厚を薄くて撓みやすくすることにより、ベース板４０と押え板４１を接合する際、ベース板４０に押え板４１が沿って密着することで、ベース板４０と押え板４１との間の隙間を最小限に留めることができる。

また、本発明の実施形態では、挟持体３４がベース板４０と押え板４１の接合箇所（カシメ部４９）に干渉しない位置に設置されており、ベース板４０と押え板４１を接合する際に、挟持体３４が一緒にカシメられることがないため、接合不良が発生する恐れがない。

なお、ベース板４０と押え板４１を接合する方法として、溶接（スポット溶接など）、溶着（超音波溶着など）、ネジ止め、接着などの様々な接合方法があるが、本発明の実施形態のようにカシメによる接合方法は、低コストで強固に接合することができるので好適な接合方法である。また、本発明の実施形態では、カシメ部４９の形状が丸型となっているが、例えば、楕円形や長方形、四角形、多角形等、他の形状であっても良い。

また、放電ブラシ１２の密着性を上げるためには、第１の凸部４５に乗り上げる放電ブラシ１２の長さを長くした方が有効であるため、第１の凸部４５の形状は、中心以外で乗り上げる長さが短くなる丸型にするより、中心以外でも乗り上げる長さの変わらない矩形状とするのが好ましい。

［電気集塵機の作用］
次に、図１～図３、及び図１５を参照しつつ、上記した構成を備えた本発明の実施形態に係る電気集塵機１の作用について説明する。

ファン７の駆動により、吸気口３から本体ケース２内に流入した含塵空気は、プレフィルタ５で濾過された後、荷電部（ブラシ装置）１０に流入する。

荷電部（ブラシ装置）１０では、支持基板１３と挟持体３４を介して放電ブラシ１２に電圧が印加され、含塵空気が支持基板１３に支持された放電ブラシ１２と荷電用アース板１４との間に形成された帯電エリアを通過することで、含塵空気中の微粉塵又はミスト等の粒子や微細なウィルス等は均一に帯電される。

帯電された粒子や微細なウィルス等は、その後、集塵部１１において、集塵板１５に捕集された後、濾過されて清浄空気となり、排気口４から電気集塵機１の外へ排出される。

［荷電部（ブラシ装置）の変形例］
次に、図１６ａ～図１６ｅを参照しつつ、荷電部（ブラシ装置）１０の変形例について説明する。

図１６ａは、放電ブラシ１２が支持基板１３の片側（図示では上側）から突出し、放電ブラシ１２の数とカシメ部４９の数の割合が１：１の場合の変形例を示している。

図１６ｂは、放電ブラシ１２が支持基板１３の片側（図示では上側）から突出し、放電ブラシ１２の数とカシメ部４９の数の割合が２：１の場合の変形例を示している。なお、図１６ａ及び図１６ｂに示す変形例では、挟持体３４から一方側（図示では下側）に突出した放電ブラシ１２をカットしたものを使用している。

図１６ｃは、放電ブラシ１２が支持基板１３の両側から突出し、放電ブラシ１２とカシメ部４９がそれぞれ千鳥掛けに配置されており、放電ブラシ１２の数とカシメ部４９の数の割合が１：１の場合の変形例を示している。

図１６ｄは、放電ブラシ１２が支持基板１３の片側（図示では上側）から突出し、放電ブラシ１２の数とカシメ部４９の数の割合が１：１の場合の変形例を示している。

図１６ｅは、放電ブラシ１２が支持基板１３の片側（図示では上側）から突出し、放電ブラシ１２の数とカシメ部４９の数の割合が２：１の場合の変形例を示している。

なお、図１６ｄ及び図１６ｅに示す変形例では、一方側（図示では下側）の放電ブラシ１２は、支持基板１３から突出していないが、挟持体３４からは突出していて、カシメ部４９に対応した位置まで延出している（なお、カシメ部４９より下側に延出していても良い）。

また、図１６ｄ及び図１６ｅの変形例では、第１の凸部４５及び第１の開口部５２とカシメ部４９の配置が、図１６ａ～図１６ｃの変形例と比較して、反対側に配置されている。（図１６ａ～図１６ｃの変形例は、支持基板の１３の幅方向の略中央部に第１の開口部５２が配置され、図１６ｄ及び図１６ｅの変形例では、支持基板の１３の幅方向の略中央部にカシメ部４９が配置されている）

なお、上記した本発明の実施形態では、荷電部（ブラシ装置）１０と集塵部１１が一体型となった、いわゆる一段式の荷電集塵部６を備えた電気集塵機１について説明したが、本発明は、荷電部１０と集塵部１１が別々に構成された２段式の電気集塵機にも適用可能であることは言う迄もない。また、本発明は空気清浄機の荷電部に使用することも可能である。

また、上記した本発明の実施形態の説明では、技術的に好ましい種々の限定を付している場合もあるが、本発明の技術範囲は、特に本発明を限定する記載がない限り、これらの態様に限定されるものではない。すなわち、上記した本発明の実施形態における構成要素は適宜、既存の構成要素等との置き換えが可能であり、かつ、他の既存の構成要素との組合せを含む様々なバリエーションが可能であり、上記した本発明の実施形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。

本発明の技術は、帯電された粒子を除電させる除電装置のブラシ装置、加工工場等で発生する粉塵やオイルミストを吸引して捕集する電気集塵機で利用されることが見込まれると共に、家庭用や業務用の空気清浄機において利用されることが見込まれるものである。

１ 電気集塵機
３ 吸気口
４ 排気口
７ ファン
１０ 荷電部（ブラシ装置）
１１ 集塵部
１２ 放電ブラシ
１３ 支持基板
３４ 挟持体
３７ 接着層
４０ ベース板（第１の板状部材）
４１ 押え板（第２の板状部材）
４５ 第１の凸部（凸部）
４９ カシメ部（接合手段）
５０ 突起部
５２ 第１の開口部（開口部）
５５ 曲げ部（侵入防止手段）

Claims (15)

1. 電圧を印加することで発生するコロナ放電により空気中の粒子を帯電又は帯電された粒子を除電させるブラシ装置であって、
   繊維状の線電極を束ねて形成される複数の放電ブラシと、
   前記放電ブラシを両側から挟持する第１の板状部材及び第２の板状部材を有する短冊状の支持基板と、
   前記第１の板状部材と前記第２の板状部材とを接合する接合手段と、
   を備え、
   前記放電ブラシは、その先端部が前記支持基板の幅方向に沿って該支持基板から突出した姿勢で該支持基板の長手方向に間隔を空けて配置され、
   前記接合手段は、前記各放電ブラシに隣接して配置されていることを特徴とするブラシ装置。
2. 前記接合手段は、前記各放電ブラシの片側に離間して配置されていることを特徴とする 請求項１に記載のブラシ装置。
3. 前記接合手段は、前記放電ブラシの両側に離間して対向配置されていることを特徴とする請求項１に記載のブラシ装置。
4. 前記支持基板は、第１の板状部材と第２の板状部材の破断面同士が向き合うように接合されて形成されていることを特徴とする請求項１～３のいずれかの請求項に記載のブラシ装置。
5. 前記支持基板は、前記第１の板状部材と前記第２の板状部材をカシメることで形成されていることを特徴とする請求項１～４のいずれかの請求項に記載のブラシ装置。
6. 前記第１の板状部材と前記第２の板状部材のいずれか一方の板状部材には、前記放電ブラシの配置箇所に凸部が設けられ、他方の板状部材には、前記凸部に篏合可能な開口部が設けられていることを特徴とする請求項１～５のいずれかの請求項に記載のブラシ装置。
7. 前記凸部は、矩形状に形成されていることを特徴とする請求項６に記載のブラシ装置。
8. 前記放電ブラシは、その先端部が突出するように該放電ブラシを両側から保持する挟持体を備え、該挟持体は前記凸部の上面に配置され、
   前記第１の板状部材と前記第２の板状部材が接合された時に前記挟持体が前記開口部から突出しないように前記凸部の高さが設定されていることを特徴とする請求項６又は７に記載のブラシ装置。
9. 前記放電ブラシを挟持する前記第１の板状部材と前記第２の板状部材との間に形成される前記支持基板の幅方向側端面の隙間を覆う侵入防止手段を備えていることを特徴とする請求項１～８のいずれかの請求項に記載のブラシ装置。
10. 前記侵入防止手段は、前記第１の板状部材と前記第２の板状部材の少なくともいずれか一方の板状部材の幅方向側端部に形成される曲げ部を備えていることを特徴とする請求項９に記載のブラシ装置。
11. 前記第１の板状部材と前記第２の板状部材の少なくともいずれか一方の板状部材の幅方向側端部に、隣接する前記曲げ部の間に形成される隙間を埋める突起部が形成されていることを特徴とする請求項１０に記載のブラシ装置。
12. 前記放電ブラシの先端部が突出するように該放電ブラシを両側から挟持する第１の挟持体及び第２の挟持体を備え、
    前記第１の挟持体は前記第１の板状部材に対向して配置され、前記第２の挟持体は前記第２の板状部材に対向して配置され、前記第１の挟持体と前記第２の挟持体の少なくともいずれか一方の挟持体は、導電性を有する接着層を介して電圧が印加されることを特徴とする請求項１～１１のいずれかの請求項に記載のブラシ装置。
13. 前記放電ブラシは、非磁性で直径５～２５μｍのステンレス繊維の線電極を１０～２００本束ねて形成されていることを特徴とする請求項１～１１のいずれかの請求項に記載のブラシ装置。
14. 請求項１～１３のいずれかの請求項に記載のブラシ装置を備えた電気集塵機において、
    前記ブラシ装置により帯電された粒子を捕集するための集塵部と、
    含塵空気を吸引するためのファンと、
    を備え、前記ブラシ装置と前記集塵部とは一体的に形成され、前記ブラシ装置と前記集塵部と前記ファンとは、含塵空気の流通方向上流側から順に直列に配置されていることを特徴とする電気集塵機。
15. 請求項１～１３のいずれかの請求項に記載のブラシ装置を備えた空気清浄機において、
    吸気口と、排気口と、ファンと、集塵部と、を備え、
    前記ファンによって吸気口から吸い込まれた空気中に含まれる塵埃・微粒子を、前記ブラシ装置が荷電した後に前記集塵部が吸着し、前記排気口から清浄空気が排出されることを特徴とする空気清浄機。

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