JP3124193B2 - 帯電粉塵中和機能付空気清浄器 - Google Patents

帯電粉塵中和機能付空気清浄器

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、空気清浄器において、
集塵部で回収されずに通過して外部へ放出される帯電し
た粉塵(以下、帯電粉塵)を中和する装置に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば自動車の空気清浄器では、図6に
見られるような概略構造を持ち、吸入した粉塵をコロナ
放電で正に帯電し、この帯電粉塵をクーロン力で集塵部
の負電極に付着させ、回収する。この場合、吸入した粉
塵は、すべて集塵部で回収できず、若干の帯電粉塵は外
部へ放出され、空気清浄器の放出口付近だけでなく、装
置外部の周辺にも付着して、汚れの原因となっていた。
【0003】従来、こうした帯電粉塵による汚れは、
予め両極性に帯電させた帯電粉塵を発生させて、放出す
る段階で混合、中和する方法(特開昭53-64878号)や、
集塵部後方において、イオン化部とは逆極性のコロナ放
電により中和する方法(特開昭55-157348号)等の方法に
より解決を図っていた。両者の共通点は、帯電粉塵の中
和機構を空気清浄器に付加した点である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記いずれの装置も、
帯電粉塵を中和させる機構を、空気清浄器に組合わせる
又は付加するため、装置が大型化する。そのため、先に
例示した自動車の空気清浄器には、中和機構を加えて帯
電粉塵を中和することができない問題があった。そこ
で、従来の自動車の空気清浄器とほぼ同等な大きさを維
持し、かつ、帯電粉塵の効率的な中和が可能な装置につ
いて検討することにした。
【0005】
【課題を解決するための手段】その結果、イオン化部と
集塵部とからなる空気清浄器において、イオン化部
は、a.一方に放電部位を有して対向する電極の組を複数
配し、各組別に正又は負いずれか一方の電位を放電部位
を有する電極に割当てる(一方放電型と呼ぶ)、b.双方に
放電部位を有して対向する電極の組を配する(双方放電
型と呼ぶ)、又は集塵部が、一方に放電部位を有して
対向する電極の組を配し、イオン化部の正電極又は負電
極と逆極性の電位を放電部位を有する電極に割当てる
(逆放電型と呼ぶ)構造の帯電粉塵中和機能付空気清浄器
である。双方放電型において、対向する放電部位は、互
いにずれた位置関係にするとよい。
【0006】放電部位とは、コロナ放電の発生を容易に
するため、電極上に不平等電界を形成する電極の部分を
言い、例えば針電極、切欠や電極面の角等があり、イオ
ン化線も含まれる。なお、具体的には、一方放電型では
放電部位を有する電極を正及び負電極として接地電極に
対向させるもの、双方放電型では放電部位を有して対向
する電極を正又は負電極いずれか一方として接地電極と
組合せるものがある。
【0007】
【作用】一方放電型、双方放電型は、イオン化部におい
て、空気清浄器が吸入した粉塵を正又は負に帯電させ、
予め両極性の帯電粉塵を同時かつ等量に生成する。集塵
部で回収されなかった帯電粉塵は、放出する際に混ぜ合
わさり、中和可能な状態を創出する。これを自然中和と
呼ぶことにする。
【0008】コロナ放電は、不平等電界を形成する放電
部位、例えば針電極から対向する電極面へ向かって生じ
る。こうして、対向する電極間には正性コロナ又は負性
コロナが生起する。一方放電型では、正電極又は負電極
はそれぞれ接地電極に対し、放電部位から正性又は負性
コロナを起こし、それぞれの極性のコロナで粉塵を正又
は負に帯電させる。正又は負の帯電粉塵の量は、それぞ
れの電極の印加電圧、電極数及び接地電極との間隙の大
きさ、針電極等の放電部位の形状、数等の変数を試験的
に確定し、等量にすることができる。
【0009】双方放電型では、それぞれの電極の放電部
位、例えば針電極から対向する電極面へ、電位差の大き
さ、向きに従って正性又は負性コロナを起こす。例え
ば、正電極の放電部位から接地電極面へは正性コロナ
が、同一の正電極面に対しては接地電極の放電部位から
負性コロナが生じ、それぞれの極性のコロナで粉塵を正
又は負に帯電させる。この場合、接地電極の代わりに負
電極を用いても同じである。コロナ放電は、対向する放
電部位同士でも生じるが、対向する放電部位を互いにず
れた位置関係にして放電部位から対向する電極面へと発
生させることで、より安定させることができる。
【0010】正又は負の帯電粉塵は、イオン化部から集
塵部までの短い区間ではほとんど中和されずに、それぞ
れ集塵部の負又は正電極か、接地電極へクーロン力によ
り付着し、回収される。正又は負の帯電粉塵は、極性は
逆だが等量なので、回収される正又は負の帯電粉塵の
量、放出される正又は負の帯電粉塵の量はほぼ等しい。
このように、正又は負の帯電粉塵は中和可能な状態にあ
り、集塵部から放出されて暫時中和していく。正又は負
の帯電粉塵の量は、それぞれの電極の印加電圧、電極数
及び接地電極との間隙の大きさ、針電極等の針電極の形
状、数等の変数を試験的に確定し、等量にすることがで
きる。
【0011】逆放電型は、集塵部に、イオン化部で発生
させた正又は負性コロナとは逆極性のコロナ放電を起こ
すことにより、帯電粉塵を中和する。これを強制中和と
呼ぶことにする。
【0012】集塵部に配した電極は、表面を非絶縁にす
ることで放電部位からコロナ放電を発生させる。このコ
ロナ放電は、イオン化部に誘起した正又は負性コロナと
逆極性なので、帯電粉塵が中和できる。
【0013】イオン化部で帯電してきた帯電粉塵は、集
塵部に形成された高電界により、逆極性の電極又は接地
電極に付着し、回収される。同時に、イオン化部とは逆
極性のコロナ放電により、集塵部から放出する帯電粉塵
は中和される。
【0014】
【実施例】以下、本発明の帯電粉塵中和機能付空気清浄
器の実施例につき、図を参照して説明する。まず、帯電
粉塵を自然中和するものとして、図1は一方放電型の空
気清浄器1の原理図、図2は双方放電型の空気清浄器2
の原理図で、この双方放電型の空気清浄器2では正電極
3と短い接地電極4とに放電部位(針電極)5を形成して
いる。なお、図6にイオン化部6の印加電圧を+6.0k
V、集塵部7の印加電圧を+3.5kVとした従来の空気清浄
器8の原理図を示す。各図左側から吸入した粉塵は、イ
オン化部9,10で帯電粉塵とされ、集塵部7,7で回収さ
れる。回収できなかった帯電粉塵は、自然中和により暫
時中和しながら外部へ放出する。
【0015】一方放電型の空気清浄器1では、図1に見
られるように、イオン化部9は、吸入口11に近接して、
接地電極12を挾んでそれぞれ放電部位5を有する正又は
負電極13,14を交互に配している。印加電圧は、正電極1
3に6.4kV、負電極14に−3.9kVである。両電極の配置関
係、数、接地電極との間隙の大きさは同じなので、この
実施例では、正電極13の印加電圧を負電極14のそれの1.
5倍程としている。これは、試験に基づき得られた数値
で、負性コロナを安定して創出できる負の印加電圧に対
して、発生する正又は負の帯電粉塵の量は同じになるよ
うに、正の印加電圧を0.4kVほど上げている。
【0016】双方放電型の空気清浄器2では、図2に見
られるように、イオン化部10は、吸入口11に近接して長
短のある接地電極15,4で正電極3を挾んで配してい
る。放電部位5(針電極)は短い接地電極4と正電極3と
にそれぞれ形成し、この放電部位5に対向する正電極
3、長い接地電極15の面に向かってコロナ放電を発生さ
せる。正電極3への印加電圧は、6kVとしている。これ
は、試験に基づき得られた数値で、正電極3から長い接
地電極15への正性コロナと、短い接地電極4から正電極
3への負性コロナとから、それぞれ生成される帯電粉塵
の量が同じになるように、正の印加電圧を決定してい
る。
【0017】双方放電型の空気清浄器では、対向する電
極それぞれに放電部位を形成するので、対向する放電部
位が同じ水平位置関係にあると、放電部位間にコロナ放
電が生じるが、このコロナ放電は不安定で、やがてコロ
ナ放電が起こりにくくなる畏れがある。そこで、図2に
見られるように、粉塵の流れ方向に対して放電部位5を
前後にずらすほかに、図3の斜視図に示す電極配置例1
のように同一形状の正電極16、接地電極17を左右にずら
す、又は図4の斜視図に示す電極配置例2のように同一
形状の正電極18、接地電極19とを前後に対向させて配す
るなど、電極の配置関係を考慮することにより、安定し
たコロナ放電を創出することができる。
【0018】集塵部7の正電極20それぞれは絶縁され、
3.5kVを印加することにより、正の高電界を形成する。
この集塵部7は、従来同様のもの(図6参照)である。そ
れぞれのイオン化部9,10で正に帯電した帯電粉塵は負
極性を有する接地電極21に吸着し、負に帯電した帯電粉
塵は正極性を有する正電極20に吸着して回収される。
【0019】帯電粉塵の自然中和の機能を有する空気清
浄器1,2は、実施例の図1,2と従来例の図6とを比較
すればわかるように、構造的にはほとんど差異がなく、
従来同様、コンパクトにまとめて車載用に供すること
ができるほか、およそ小型化を要する分野に適用でき、
製造面において、新たな投資を要さずに製造ラインを
構築できる利点がある。そのほか、正又は負の帯電粉塵
が互いに結合して中和する雰囲気を創出しているものの
イオン化部から集塵部に至る短い区間ではほとんど中和
せず、したがって集塵効率を低下させないが、集塵部か
らの放出後、例えば排気ダクトや空気中でも中和するこ
とが期待できる特徴を有している。
【0020】次に、強制中和の実施例について、同じく
従来例と比較しながら説明する。図5は帯電粉塵を強制
中和する逆放電型の空気清浄器23の原理図であり、図7
はこれに相当する従来例の空気清浄器24の原理図で、イ
オン化部25には+6.6kV、集塵部26には+3.3kVの印加電
圧をかけている。粉塵は、図5左側から吸入され、まず
イオン化部27で帯電粉塵とされ、続く集塵部28において
粉塵を帯電された状態で吸着して回収、同時に回収でき
なかった粉塵は、強制中和により中和された後、外部へ
放出される。
【0021】この実施例は、図5に見られるように、吸
入口29から放出口30までが一定の筒状の外観を持ち、吸
入口29に線状(図5において、図奥行き方向)の正電極31
を配して、これをイオン化部27としている。印加電圧は
+5.8kVである。吸入された粉塵は、このイオン化部27
で正に帯電し、後方(図5中、右方向)の集塵部28へ流れ
ていく。
【0022】集塵部28の負電極32は非絶縁で、−4.0kV
を印加することにより、負の高電界を形成し、かつ負電
極32の放電部位(この負電極32には特に針電極のような
放電部位は形成していない)から接地電極33の面に向か
って負性コロナを創出する。正の帯電粉塵は、この集塵
部28の負電極32に付着し、回収される。
【0023】逆放電型の空気清浄器23は、集塵部28にお
ける印加電圧の極性を逆にしただけで、構造的には従来
の空気清浄器24と同じであるが、帯電粉塵を中和すると
いう能力を集塵部28に持たせているため、各部の印加電
圧は個別に決定できず、相対的な関係にあることに留意
する必要がある。この実施例においても、先に示した自
然中和の空気清浄器同様の利点があり、必要な電源が先
の例よりも少なくて済み、構造的により簡単になってい
る点も特徴として挙げることができる。
【0024】
【発明の効果】本発明の帯電粉塵中和機能付空気清浄器
により、集塵部で回収できなかった帯電粉塵による空気
清浄器周辺への汚れの付着を軽減又は皆無に近い状態に
することができ、結果として、集塵効率の維持、保守間
隔の長期化等の二次的効果を生み出し、総じて経済的効
果を発揮する。
【0025】更に、本発明の帯電粉塵の中和機能は、こ
れまでの装置の組合せや新たな付加とは異なり、空気清
浄器そのものに機能を付加できるため、空気清浄器の小
型化が可能となる。このため、例えば車載用の空気清浄
器等、コンパクト化が要求される場合にも適用できる汎
用性を有する。
【0026】このほか、構造的には、従来のものとあま
り変わらないので、部品及び製造ラインの共通化を図る
ことによる新たな設備投資や保守費用を抑えることがで
きる利点を有する。また、帯電粉塵の中和機能は、各部
の印加電圧の関数として制御できるので、中和特性を外
部から電圧調整という形で行える利便性も特徴としてあ
げることができるのである。
【図面の簡単な説明】
【図1】帯電粉塵を自然中和する一方放電型の空気清浄
器の原理図である。
【図2】帯電粉塵を自然中和する双方放電型の空気清浄
器の原理図である。
【図3】双方放電型の電極配置例1の斜視図である。
【図4】双方放電型の電極配置例2の斜視図である。
【図5】帯電粉塵を強制中和する逆放電型の空気清浄器
の原理図である。
【図6】図1相当の構造を有する従来の空気清浄器の原
理図である。
【図7】図2相当の構造を有する従来の空気清浄器の原
理図である。
【符号の説明】
1 空気清浄器 2 空気清浄器 3 正電極 4 接地電極 5 放電部位 7 集塵部 9 イオン化部 10 イオン化部 12 接地電極 13 正電極 14 負電極 15 接地電極 23 空気清浄器 27 イオン化部 28 集塵部 31 正電極 32 負電極 33 接地電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小沢 栄一 東京都港区芝5丁目33番8号 三菱自動 車工業株式会社内 (72)発明者 本美 浩志 東京都港区芝5丁目33番8号 三菱自動 車工業株式会社内 (72)発明者 赤松 泰吉 岡山県笠岡市茂平1410番地 ヒルタ工業 株式会社内 (72)発明者 田口 文和 岡山県笠岡市茂平1410番地 ヒルタ工業 株式会社内 (72)発明者 石井 淳二 岡山県笠岡市茂平1410番地 ヒルタ工業 株式会社内 (72)発明者 三宅 正晃 岡山県笠岡市茂平1410番地 ヒルタ工業 株式会社内 (72)発明者 金本 一彦 岡山県笠岡市茂平1410番地 ヒルタ工業 株式会社内 (72)発明者 牛田 善喜 香川県香川郡香南町大字池内958番地 隆祥産業株式会社内 (72)発明者 岩本 昌克 香川県香川郡香南町大字池内958番地 隆祥産業株式会社内 (56)参考文献 実開 昭61−33647(JP,U) 実開 昭63−149249(JP,U) 実開 平5−4056(JP,U) 実開 昭52−144870(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B03C 3/00 - 3/88

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】イオン化部と集塵部とからなる空気清浄器
    において、イオン化部は一対の電極の組から構成し、該
    電極双方は放電部位及び電極面を有し、対向する放電部
    は互いにずれた位置関係にあり、該組のうち相対的高
    電位の電極の放電部位から相対的低電位の電極の電極面
    へ正性コロナを、相対的低電位の電極の放電部位から相
    対的高電位の電極の電極面へ負性コロナを生じさせ、粉
    塵を正負両極性に帯電させてなる帯電粉塵中和機能付空
    気清浄器。
  2. 【請求項2】イオン化部と集塵部とからなる空気清浄器
    において、集塵部は一対の電極の組から構成し、該電極
    の一方は放電部位及び電極面を有し、他方は電極面のみ
    からなり、イオン化部で発生させた正又は負性コロナと
    は逆極性のコロナ放電を起こす電圧を放電部位を有する
    電極に印加し、放出する帯電粉塵を中和してなる帯電粉
    塵中和機能付空気清浄器。
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