JP3388562B2 - 空気清浄機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、塵埃を集じん部に付着
させる空気清浄機に係り、特に、集じん部を改良したも
のに関する。 【０００２】 【従来の技術】空気清浄機の従来技術として、特開平１
−３１０７５３号公報に示される技術のものがある。こ
の従来技術は、銅箔，アルミ箔等からなる導電部（陽極
板）の表面が、ポリプロピレン樹脂かなる絶縁層によっ
て被覆され、導電部が外部に露出しないようにすると共
に、該導電部が集じん極板の空気流入側端部に対し内方
に引っ込んで配設されることにより、集じん特性の向上
及びコンパクト化を図るようにしている。また、導電部
の表面を絶縁層によって被覆する場合、その絶縁層のフ
ィルムをラミネートまたは融着して取付けられている。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】ところで、上記に示す
従来技術では、導電部の表面がポリプロピレンの絶縁層
によって被覆されているので、該絶縁層と導線部との熱
による膨張率（線膨張係数）が異なり、そのため、熱に
よって変形したり、また貼り合わせ部に応力が発生した
りすると、導電部から絶縁層が剥がれる問題がある。ま
た、ポリプロピレンの絶縁層は可燃物であるので、万
一、絶縁層が導電部から剥がれることによって異常放電
した場合、該絶縁層に着火し、火災に至ると云う危険性
を招く問題がある。 【０００４】本発明の目的は、上記従来技術の問題点に
鑑み、熱による変形や貼り合わせ部に応力が発生して
も、絶縁層が導電部から剥がれるのを確実に防止でき、
また火災などが起こることなく、安全性を考慮した空気
清浄機を提供することにある。 【０００５】 【課題を解決するための手段】本発明では、プラス側を
なす薄板とマイナス側をなす薄板とが互い違いに配列さ
れた複数の薄板からなる集じん部を有する空気清浄機に
おいて、前記複数の薄板のうち、プラス側又はマイナス
側をなす薄板の片面又は両面に不燃性絶縁材からなる誘
電体を貼り付け、かつ前記薄板における板厚ｔ_１と縦弾
性係数Ｅ_１の積と、該誘電体における板厚ｔ_２と縦弾性
係数Ｅ_２の積とが、 ｔ_１＊Ｅ_１≦ｔ_２＊Ｅ_２ の関係となることを特徴としている。 【０００６】 【作用】本発明では、プラス側とマイナス側との薄板の
何れか一方に対し、少なくとも片面に貼り付けられ、か
つ不燃性絶縁材からなる誘電体を設けているので、誘電
体とこれを貼り付けた薄板とが、熱膨張率の違いにより
内部応力を発生することとなり、そのため、誘電体が薄
板から剥がれるおそれがある。しかし、上述の如く、誘
電体の前記何れか一方の薄板に対する剥し力を小さく構
成しているので、誘電体が薄板から剥がれるのを防止し
得る。また、上述の如く、集じん部の薄板における板厚
と縦弾性係数との関係が、誘電体における板厚と縦弾性
係数との関係以下となっているので、これら薄板と誘電
体との双方の板厚を小さくすることができ、それだけ薄
板に対する誘電体の剥し力を確実に小さく抑えることが
でき、しかも、板厚を薄くしたにも拘らず、誘電体が高
電圧で破壊されるおそれがない。従って、薄板上に堆積
した塵埃に電界が集中しても、異常放電することがない
ので、絶縁体として確実に機能することができる。 【０００７】そして、誘電体が不燃性絶縁材で構成され
ているので、万一、誘電体の一部が外力により破損し、
異常放電が発生しても、燃えるおそれがないので、火災
などの危険性を招くおそれがない。 【０００８】 【実施例】以下、本発明の一実施例を図１乃至図１３に
より説明する。図１乃至図６は本発明の第１の実施例を
示している。実施例の空気清浄機を述べる前に、まず、
一般的な空気清浄機について説明すると、図１４に示す
ように、互いに対向する上・下部の電極１，１の間に、
電離部３及び集じん部２が配設されている。電離部３
は、空気の流入側に位置しており、放電板４とイオン化
線５が設けられ、空気の流入方向Ｂに沿って塵埃Ａが送
り込まれると、放電板４，イオン化線５とで正のコロナ
放電を行うことによってプラスイオンを発生させ、該発
生したプラスイオンが塵埃Ａに付着して電荷をもつ。 【０００９】一方、集じん部２は、プラス側薄板である
陽極板６と、マイナス側薄板である集じん板７との導電
部からなり、これらが空気の流入方向に沿って互い違い
に配列されている。なお、集じん板７のうち、一部の集
じん板７が幅方向に延長することにより、前記電離部３
の放電板４を構成している。そして、集じん部２は、電
離部３にて電荷された塵埃Ａが流れ込んでくると、該塵
埃Ａが陽極板６，集じん板７間の電界によって集じん板
７に吸着され、付着するようにしている。そのため、電
離部３には電離のための高電圧が、集じん部２には集じ
んのための高電圧が夫々印加されている。このような空
気清浄機にあっては、集じん効率ηが数１により求める
ことができる。 【００１０】 【数１】 【００１１】なお、Ｄｐ：集じん部２の間隔，Ｌｐ：集
じん部２の幅方向の長さ，Ｅｃ：電離部３の電界，Ｉ
ｃ：電離部電流，Ｅｐ：集じん部２の電界，Ｖｇ：通過
風速，Ｋ：係数である。従って、この式により、同じ通
過風速で集じん効率を向上したり、集じん効率を維持し
ながら集じん電極６，７の奥行き（幅方向）を小さくす
るためには、集じん電極の間隔Ｄｐを小さくするか、集
じん部電界Ｅｐを高くするのが効果的である。 【００１２】実施例においては、図１に示すように、集
じん部２の集じん板７の表裏面が不燃性絶縁材料からな
る誘電体８により夫々被覆されている。該誘電体８は、
集じん板７に付着した塵埃に電界が集中した場合、集じ
ん電極７及び陽極板６との間に誘電体８が存在すること
により、即ち、集じん部２のプラス側とマイナス側との
間に位置することにより、短絡を防ぐことができるよう
にしている。この誘電体８としては、例えばマイカ充填
樹脂，石綿充填樹脂，ガラス繊維充填樹脂，ポリ四ふっ
化エチレン（テフロン）などで構成されている。 【００１３】また、誘電体８は、集じん板７における剥
し力が小さくなるように構成されている。この場合、誘
電体８と集じん板７との材質については、該集じん板７
の（板厚×縦弾性係数）が誘電体８の（板厚×縦弾性係
数）以下となることにより誘電体８の剥し力を確実に小
さくさせ、これにより、熱膨張の違いによって誘電体８
が導電部から剥がれるのを防ぐようにしている。このよ
うな誘電体８は、図１及び図２に示すように、集じん板
７の表裏面全体にわたって貼り付けられている。なお、
集じん板７と陽極板６とは互いに同じアルミ製の材質で
ある。 【００１４】実施例の集じん電極機は、上記の如き構成
よりなるので、次にその作用効果について説明する。誘
電体８が集じん板７の表裏面に貼り付けられていると、
熱膨張の違いにより集じん７が誘電体８より幅方向に長
くなり、双方７，８の貼り合わされた面に剥し力が発生
し、図３に示すように、剥がれようとするおそれがあ
る。これを防ぐため、図４（ａ）から同図（ｂ）となる
ようにするため、集じん板７と、これに貼り合わせる誘
電体８との変形量を同じにすることが考えられる。しか
し、そのようにしたとしても、夫々７，８に内部応力が
発生することとなる。この内部応力σ１，σ２は数２，
数３で表すことができる。 【００１５】 【数２】 【００１６】 【数３】 【００１７】ここで、σ１：導電性薄板（６，７）の応
力，σ２：不燃性絶縁材からなる誘電体８の応力，ｔ
１：導電性薄板の板厚，ｔ２：誘電体の板厚，ΔＴ：温
度変化，Ｅ１：導電性薄板の縦弾性係数，Ｅ２：誘電体
の縦弾性係数，α１：導電性薄板の線膨張係数，α２：
誘電体の線膨張係数である。 【００１８】一方、夫々７，８の貼り合わされた面に発
生する剥し力Ｐは、図５に示す内部構造となり、以下に
示す数４の関係となる。 【００１９】 【数４】 【００２０】なお、Ｌｐ：集じん部２の幅方向の長さで
ある。そして、上記数２〜数４により次式数５を得るこ
とができる。 【００２１】 【数５】 【００２２】即ち、数５により、集じん板７に対する誘
電体８の剥し力Ｐを小さくするためには、上記板厚ｔ
１，ｔ２を小さくすればよいことがわかる。しかし、こ
の場合、誘電体８の板厚ｔ２を小さくすることは、誘電
体８の層が高電圧によって破壊されるおそれがある。そ
こで、下記のような数６により、導電板の（板厚×縦弾
性係数）が、誘電体８の（板厚×縦弾性係数）以下とな
る材料で構成されることが望ましい。 【００２３】 【数６】 【００２４】実施例では、上述の如く、誘電体８の集じ
ん電極７に対する剥し力が小さく、しかも集じん板７，
陽極板６の（板厚×縦弾性係数）が誘電体８の（板厚×
縦弾性係数）以下となる材料で構成されているので、こ
れら双方の板厚ｔ１，ｔ２を小さくすることができ、そ
れだけ集じん板７に対する誘電体８の剥し力を確実に小
さくすることができ、しかも、板厚を薄くしたにも拘ら
ず、誘電体８が高電圧で破壊されるおそれがない。従っ
て、集じん板７上に堆積した塵埃Ａに電界が集中して
も、異常放電することがないので、絶縁体として的確に
機能することができる。このため、数１により、集じん
部２において集じん板７と陽極板６間の間隔Ｄｐを小さ
くすることにより、集じん効率を上げることができ、ま
た集じん効率をそのままにしても、集じん部の幅方向の
寸法Ｌｐを小さくすることができる。本例では、集じん
部２の寸法Ｌｐ＝９６ｍｍ，集じん部印加電圧ＤＣ４．
５ｋＶ，集じん部間隔Ｄｐ＝６ｍｍの場合、集じん効率
ηが９０％であるものを、集じん部印加電圧ＤＣ４．５
ｋＶで、集じん部間隔Ｄｐ＝４ｍｍにすることができ、
そのときの集じん部電解が７．５ｋＶ／ｍｍから１１．
２５ｋＶ／ｍｍに上昇し、集じん部寸法Ｌｐ＝４８ｍｍ
に半減させても、集じん効率ηが９０％を維持できるこ
とが確認された。従って、集じん部の陽極板６と集じん
板７との間隔Ｄｐを小さくすることができると共に、集
じん効率を高めることができる。 【００２５】また、誘電体８が不燃性絶縁材で構成され
ているので、万一、誘電体８の一部が外力により破損
し、異常放電が発生しても、燃えるおそれがないので、
火災などの危険性を招くおそれがない。本例の場合、集
じん板７，陽極板６はアルミ製であるが、因みに誘電体
８として、前述した材料（マイカ充填樹脂，石綿充填樹
脂，ガラス繊維充填樹脂，ポリ四ふっ化エチレン）の場
合の特性について図６に示す。因みに、破壊電圧２が９
ｋＶ／ｍｍのマイカ充電樹脂を用いた場合、電離部３の
イオン化線５にＤＣ９ｋＶ，集じん部２の陽極板７にＤ
Ｃ４．５ｋＶを夫々印加すると、該集じん部２の印加電
圧ＤＣ４．５ｋＶに耐えるには、片側０．２５ｍｍあれ
ば耐圧７．２５ｋＶとなり、十分であることが確認され
た。そして、マイカ充填樹脂の縦弾性係数を２１１０ｋ
ｇ／ｍｍ２とし、集じん部２の導電層にアルミニウムを
採用した場合、数６より、ｔ１≦０．０７３ｍｍが算出
されることから、導電層としては板厚０．０５ｍｍのア
ルミ箔が良いことがわかる。 【００２６】また、誘電体８として、マイカ，石綿など
は強度的に脆いが、天然で採れる材料であるから、比較
的安価である。一方、誘電体８としてのガラス繊維充填
物は、強度的に十分であり、またテフロンは有機化合物
であるので、天然材より比較的加工性に優れている。こ
れらを目的に応じ適宜選定すればよい。 【００２７】なお参考までに述べると、集じん部２にお
いて、誘電体８の板厚を０．２５、集じん板７の板厚を
０．０５としているので、誘電体８を両面に有する集じ
ん板７全体として０．５５（＝０．２５×２＋０．０
５）ｍｍの厚さとなるが、誘電体を用いていない陽極板
６の板厚は０．６であり、誘電体を用いない板全体と、
誘電体を用いた板全体の厚さをほぼ同じにしている。 【００２８】図７乃至図１２は本発明の他の実施例を示
している。まず、図７に示す実施例は、不燃性絶縁材と
しての誘電体８が、集じん部２の集じん板７のみなら
ず、陽極板６にも貼り付けられている。この場合、誘電
体８は、集じん板７及び陽極板６に対し、同一面にだけ
貼り付けられる。誘電体８と集じん板７，陽極板６から
なる導電層とは、第１の実施例と同様に、導電層の（板
厚×縦弾性係数）が誘電体８の（板厚×縦弾性係数）以
下となる材料で構成されており、基本的には第１の実施
例と同様の作用効果を得ることができる。これに加え、
誘電体８が集じん板７，陽極板６の互いに同一面に貼り
付けられていると、集じん板７と陽極板６とをプラス
側，マイナス側の区別なく製作することができるばかり
でなく、その組付け時にもそれを注意する必要がないの
で、それだけ組み付けを容易に行うことができる。 【００２９】図８に示す実施例は、誘電体８として、材
質が異なるもの８ａ，８ｂを夫々用意し、それらが集じ
ん板７の表面，裏面に貼り付けられている。この場合の
誘電体８ａ，８ｂの双方と、集じん板７との材料は前述
の如き関係に保たれている。この実施例では、集じん板
７に貼り付けられた誘電体８ａ，８ｂの互いの材質を変
えると、集じん部２における任意の箇所での電界調節を
微妙に行うことができる。 【００３０】図９及び図１０に示す実施例は、集じん板
７の表裏面に誘電体８が貼り付けられる他、該誘電体８
が集じん板７の幅方向の端面を、隙間９を介し覆うよう
にしたものである。このときの隙間９は、集じん板７の
熱膨張を見込んだ大きさである。従って、集じん板７が
熱膨張しても、誘電体８が変形することがなく、熱膨張
の悪影響を受けることがない。 【００３１】図１１に示す実施例は、誘電体８が陽極板
６の表裏面に貼り付けられ、しかもその誘電体８を貼り
付けている陽極板６が、互いに隣列する集じん板７に比
較し、幅方向に長い寸法に形成されている。このように
集じん板７と陽極板６との幅方向の長さが違った場合、
短い方の集じん板７の端面と陽極板６との間で異常放電
が発生するおそれがある。しかし上述の如く、陽極板６
の表裏面が誘電体８で覆われているので、集じん板７の
端面と陽極板６との間の空間距離を確保することがで
き、集じん板端面からの異常放電の発生を防止すること
ができる。 【００３２】なお、これまでの実施例では、誘電体８
が、集じん部２の陽極板６と集じん板７との何れか一方
に貼り付けられた例を示したが、双方６，７に貼り付け
ても同様の作用効果を得ることができるのは勿論であ
る。その実施例を図１２により説明する。図１２におい
て、誘電体８が集じん部２の陽極板６の表裏面のみなら
ず、集じん板７の表裏面にも貼り付けられ、しかも集じ
ん板７の幅方向の長さが陽極板８より短く形成されてい
る。そのように集じん板７と陽極板８とで幅方向の長さ
を変えると、図１１に示す実施例に比較し、異常放電の
発生をより確実に防止することができる。 【００３３】図１３は本発明のさらに他の実施例を示し
ている。この実施例においては、誘電体８が集じん部２
の集じん板７と陽極板６との表裏面に夫々貼り付けられ
たものであって、図１２の実施例と基本的には同様であ
る。そして、集じん板７，陽極板６には貫通穴１０が夫
々設けられ、該貫通穴１０に導電性のスタッド１１が挿
通すると共に、スタッド１１の上部，下部が上部集じん
電極１Ａ，下部集じん電極１Ｂに設けられた碍子１Ｃに
支持されている。スタッド１１は集じん板７，陽極板６
の貫通穴１０とほぼ同じ外径をなしており、貫通したと
き、それら集じん板７，陽極板６と接触し、これにより
両者６，７に通電するようにしている。スタッド１１に
おいて陽極板６と集じん板７との間の外周には絶縁性の
Ｄピース１２が夫々設けられ、これによって陽極板６と
集じん板７との距離を保っている。従って、導電性のス
タッド１１により集じん部２，電離部３に確実に通電す
ることができる。 【００３４】 【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、集
じん部のプラス側である陽極板と集じん板との少なくと
も何れか一方の面に、不燃性絶縁材からなる誘電体を貼
り付け、該誘電体がプラス側とマイナス側との間に存在
することによって異常放電を防止し得るように構成した
ので、集じん部の間隔を狭くしても、集じん効率を高め
ることができ、また同じ集じん効率であっても、集じん
部の幅方向を小さくすることができ、しかも万一、異常
放電が発生しても、燃えるおそれがないので、火災など
の危険性を招くことがない結果、より効率化及びより小
形化を図れると共に、信頼性を高めることができる効果
がある。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明による空気清浄機の第１の実施例を示す
説明図。 【図２】誘電体を貼り付けた集じん板を示す説明用斜視
図。 【図３】同じく誘電体を貼り付けた集じん板が熱膨張し
たときの状態を示す断面図。 【図４】熱膨張によって集じん板が延びた状態を示す断
面図（ａ）及び集じん板と誘電体との材質の変形量を同
じにしたときの断面図（ｂ）。 【図５】誘電体と集じん板（陽極板）との応力の違いに
よって剥し力が作用する状態を示す説明図。 【図６】誘電体として用いた種々の材料特性を示す説明
図。 【図７】本発明による空気清浄機の第２の実施例を示す
説明図。 【図８】本発明による空気清浄機の第３の実施例を示す
説明図。 【図９】本発明による空気清浄機の第４の実施例を示す
説明図。 【図１０】集じん板が熱膨張したときの状態を示す断面
説明図。 【図１１】本発明による空気清浄機の第５の実施例を示
す説明図。 【図１２】本発明による空気清浄機の第６の実施例を示
す説明図。 【図１３】本発明の空気清浄機の他の実施例を示す取付
け状態の説明図。 【図１４】一般的な空気清浄機を示す説明図。 【符号の説明】 ２…集じん部、３…電離部、５…イオン化線、６…陽極
板、７…集じん板、８…不燃性絶縁材からなる誘電体、
Ａ…塵埃。

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 プラス側をなす薄板とマイナス側をなす
   薄板とが互い違いに配列された複数の薄板からなる集じ
   ん部を有する空気清浄機において、 前記複数の薄板のうち、プラス側又はマイナス側をなす
   薄板の片面又は両面に不燃性絶縁材からなる誘電体を貼
   り付け、 かつ前記薄板における板厚ｔ_１と縦弾性係数Ｅ_１の積
   と、該誘電体における板厚ｔ_２と縦弾性係数Ｅ_２の積と
   が、 ｔ_１＊Ｅ_１≦ｔ_２＊Ｅ_２ の関係となることを特徴とする空気清浄機。