JP4525395B2

JP4525395B2 - 電気集塵装置およびそれを備えた空調装置

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Publication number: JP4525395B2
Application number: JP2005070684A
Authority: JP
Inventors: 美緒織部; 亮加藤; 隆弘中島; 純稲垣; 由浩辻; 豊谷山
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2005-03-14
Filing date: 2005-03-14
Publication date: 2010-08-18
Anticipated expiration: 2025-03-14
Also published as: JP2006247596A

Description

本発明は、空気清浄の分野において空気中の浮遊粒子状物質を除去することができる電気集塵装置に関する。

空気中に存在する粒子状浮遊物質、すなわち粉塵は喘息などの疾病の原因として知られており従来から除去の対象となる物質であったが、近年の研究において粒子径２．５マイクロメートル以下の粉塵（いわゆるＰＭ２．５）が肺ガンなどの疾病を誘起する可能性があるとの報告があり、捕集技術の更なる向上が求められている。その中で電気集塵技術を用いた集塵装置は粒子径がマイクロメートル以下の小粒径の粉塵を捕集することに優れており、また低圧損な特性を持つことから注目を集め、更なる性能向上が求められている。

従来、この種の集塵装置として、放電によって粉塵を帯電するイオン化手段を前段に設け、平板電極を積層し、交互に異なる電圧を印加して電界を形成して帯電した粉塵を捕集する構成を持つものが知られている。この構成を応用した例として、特許文献１には積層する片方の極性の平板電極を絶縁体である樹脂製のフィルムで被覆した集塵装置が示されている。以下、その集塵装置について図３を参照しながら説明する。図３に示すように、荷電部１０１は線状電極１０２とアース平板電極Ａ１０３とからなり、荷電部１０１の通風方向下流側に電圧印加平板電極１０５とアース平板電極Ｂ１０６とからなる集塵部１０４を設けている。通常、荷電部１０１においては線状電極１０２とアース平板電極Ａ１０３の間に５〜１５ｋＶ、また、集塵部１０４の電圧印加平板電極１０５とアース平板電極Ｂ１０６の間に２〜６ｋＶの電位差を持つように高圧電源１０７によって線状電極１０２および電圧印加平板電極１０５にそれぞれ電圧が印加されている。

上記構成において、荷電部１０１では線状電極１０２に高い電圧がかかっており、線状電極１０２近傍に非常に強い電界が作られている。そのため空気中の電荷をもつ物質が空気分子と衝突を起こし、空気分子から電子が分離したり、分離した電子が他の空気分子に付着したりして空気イオンとなる。これを空気のイオン化と呼ぶことにする。そして、アース電極の間にある絶縁体である空気が絶縁破壊を起こし、一定の大きな放電電流を伴いながら空気のイオン化が起こる放電現象をコロナ放電というが、コロナ放電によって作られた空気イオンが集塵装置に供給された空気に含まれる粉塵に付着して粉塵を帯電させる。帯電した粉塵は送風の流れにそって集塵部１０４に導入され、電圧印加平板電極１０５とアース平板電極Ｂ１０６との電界の力を受けて両電極板のどちらかに付着して取り除かれ、清浄な空気が集塵部１０４後方から吹出される。電圧印加平板電極１０４は絶縁体である樹脂フィルムで被覆されており、アース平板電極Ｂ１０６と接触しても短絡を起こさない工夫が施されている。
特開平６−３１２００号公報

このような従来の集塵装置の集塵部においては、集塵と、悪臭や有害ガスの除去を同時に行うことが難しく、用途に応じた単独の部材を複数個備える必要があり、機能を付加すればコンパクト性が損なわれるという相反する課題があった。

また、空気中に浮遊する物質の中には菌やカビ、ウイルス、またはアレルゲンなど人体に入り込んで疾病などの悪影響を及ぼすものがあり、人体に疾病を誘引する物質を集塵部で捕集し、かつ不活化させることが要求されていた。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、集塵と悪臭や有害ガスの除去を一つの部材で行うことができ、かつ人体に悪影響を及ぼす空気中の浮遊物質の活動を抑制することができる電気集塵装置およびその電気集塵装置を搭載した空調装置を提供することを目的としている。

本発明の集塵装置は、上記目的を達成するために、請求項１記載のとおり電気集塵装置の集塵部として、片側の面に導電層が設けられたシート状絶縁体にくぼみを設け、前記くぼみに吸着剤をはめ込んで前記吸着剤が前記くぼみから一部突出して設けられ固定化した電極シートを複数個積層し、前記くぼみと前記吸着剤は積層する隣りの前記電極シートに接して、積層する前記電極シート間に間隔を設け、前記電極シートの前記導電層に積層ごとに交互に異なる電圧を印加することを特徴とするも,
のである。

また、請求項２記載の電気集塵装置は、請求項１記載の電気集塵装置の集塵部において、くぼみが積層時に重ならないように設けられた２種類の電極シートを交互に積層することを特徴とするものである。

また、請求項３記載の電気集塵装置は、集塵部として、片側の面に導電層が設けられたシート状絶縁体にくぼみを設け、前記くぼみに吸着剤をはめ込んで前記吸着剤が前記くぼみから一部突出して設けられ固定化した、くぼみを有する電極シートと、平坦なシート状絶縁体の片側の面に導電層が設けられた、平板状の電極シートとを交互に積層し、前記くぼみと前記吸着剤は積層する隣りの前記平板状の電極シートに接して、交互に積層する前記くぼみを有する電極シートと前記平板状の電極シート間に間隔を設け、前記くぼみを有する電極シートの前記導電層および前記平板状の電極シート状の前記導電層にそれぞれ異なる電圧を印加することを特徴とするものである。

また、請求項４記載の電気集塵装置は、請求項１乃至３いずれかに記載の電気集塵装置の集塵部において、吸着剤が活性炭であることを特徴とするものである。

また、請求項５記載の電気集塵装置は、請求項１乃至３いずれかに記載の電気集塵装置の集塵部において、吸着剤がゼオライトであることを特徴とするものである。

また、請求項６記載の電気集塵装置は、請求項１乃至５いずれかに記載の電気集塵装置の集塵部に抗菌剤を添着したことを特徴とするものである。

また、請求項７記載の電気集塵装置は、請求項６記載の電気集塵装置の集塵部に添着した抗菌剤がチタニアもしくはシリカアルミナの微細粒子に銀成分を固定化したものであることを特徴とするものである。

また、請求項８記載の電気集塵装置は、請求項１乃至７いずれかに記載の電気集塵装置において、抗カビ剤を添着したことを特徴とするものである。

また、請求項９記載の電気集塵装置は、請求項１乃至８いずれかに記載の電気集塵装置において、ウイルス不活化作用を有する抗ウイルス剤を添着したことを特徴とするものである。

また、請求項１０記載の電気集塵装置は、請求項９記載の電気集塵装置の集塵部に添着した抗ウイルス剤がフェノール性水酸基を分子構造に持つポリフェノール類であることを特徴とするものである。

また、請求項１１記載の電気集塵装置は、請求項１乃至１０いずれかに記載の電気集塵装置において、アレルゲン不活化作用を有する抗アレルゲン剤を添着したことを特徴とするものである。

また、請求項１２記載の電気集塵装置は、請求項１１記載の電気集塵装置の集塵部に添着した抗アレルゲン剤が少なくとも一箇所にフェノール性水酸基を有する芳香族ヒドロキシ化合物であることを特徴とするものである。

また、請求項１３記載の電気集塵装置は、請求項１乃至１２いずれかに記載の電気集塵装置において、ウイルス不活化およびアレルゲン不活化作用を有する薬剤を混合した液を集塵部に一括して添着することを特徴とするものである。

また、請求項１４記載の電気集塵装置は、請求項１乃至１３いずれかに記載の電気集塵装置において、集塵部と送風機を備え、集塵部の風上に、空気をイオン化して粉塵を帯電させるイオン化手段を設けることを特徴とするものである。

また、請求項１５記載の電気集塵装置は、請求項１乃至１４いずれかに記載の電気集塵装置において、集塵部と送風機を備え、その吹出口に、空気をイオン化して粉塵を帯電させるイオン化手段を設けることを特徴とするものである。

また、請求項１６記載の空調装置は、請求項１乃至１５いずれかに記載の電気集塵装置を備えたことを特徴としたものである。

本発明によれば、集塵と悪臭や有害ガスの除去を一つの部材で行うことができ、かつ人体に悪影響を及ぼす空気中の浮遊物質の活動を抑制することができる電気集塵装置およびその電気集塵装置を搭載した空調装置を提供することができる。

片側の面に導電層が設けられたシート状絶縁体にくぼみを設け、そのくぼみに吸着剤をはめ込んで前記吸着剤が前記くぼみから一部突出して設けられ固定化した電極シートを複数個積層し、前記くぼみと前記吸着剤は積層する隣りの前記電極シートに接して、積層する前記電極シート間に間隔を設け、前記電極シートの前記導電層に積層ごとに交互に異なる電圧を印加して集塵部とすることにより、有害ガス等のガス吸着と粉塵等の空気中浮遊物質の集塵・捕集を同時に行うことができる。

（実施の形態１）
本発明の電気集塵装置は、集塵部として図１および図２にその一例を示すように、片側の面に導電層１１が設けられたシート状絶縁体１２にくぼみ１３を設け、前記くぼみ１３に粒状の吸着剤１４をはめ込んで固定化した電極シート１５を複数個積層し、電極シート１５の導電層１１に積層ごとに交互に異なる電圧を印加することを特徴とするものである。導電層を設ける位置は、シートにおけるくぼみの凹側でも凸側でもかまわない。どちらに設けた場合も、シート状絶縁体を使用しているために電極間の電位差は確保することができる。電極シートのくぼみに吸着剤をはめ込むことによって、集塵のみならず悪臭や有害ガスを除去できるようになる。くぼみの形状は、半球状、錘状、筒状など様々な形にすることができるが、粒状の吸着剤をはめ込むことができる形状であれば、とくに限定されるものではない。また、くぼみの大きさも、粒状の吸着剤をはめ込むことができれば、とくに限定されるものではない。また、くぼみの深さもとくに指定はしないが、均一の深さであれば、電極間の平行性が容易に得られて良い。また、シート上に設けるくぼみの数は、用途に応じて選ぶのが良い。くぼみの数が増え、はめ込む吸着剤の量が増えれば、悪臭や有害ガスの吸着性能は向上するし、くぼみの数が減り、通風路の阻害が減れば、電極シートを通過する空気の量が増え、集塵性能が向上する。また、電極シート１５を積層する際に、くぼみ１３が重ならないように設けられた２種類の電極シートを用いれば、それを交互に積層することで容易に集塵部を製造することができる。くぼみは、吸着剤等がはめ込めれば良く、溝を含む概念である。

（実施の形態２）
また、本発明の電気集塵装置の集塵部における別の形状としては、図３および図４に一例を示すように、片側の面に導電層３１が設けられたシート状絶縁体３２にくぼみ３３を設け、前記くぼみ３３に粒状の吸着剤３４をはめ込んで固定化した、くぼみを有する電極シート３５と、平坦なシート状絶縁体３６の片側の面に導電層３７が設けられた、平板状の電極シート３８とを交互に積層し、くぼみを有する電極シート３５の導電層３１および平板状の電極シート３６の導電層３７にそれぞれ異なる電圧を印加することを特徴とするものがある。この形状においても、くぼみの大きさ、深さはとくに指定されるものではない。

吸着剤としては、活性炭、ゼオライト、シリカゲルから選ばれる少なくとも一つ以上の物質を含むことが望ましいが、悪臭または有害ガスを吸着することのできる材料であれば、これらに限定されるものではない。吸着剤をくぼみにはめ込んで固定化する方法としては、接着剤を使用することが考えられるが、接着剤は、吸着剤を電極シートに強固に接着固定することができるものであればよい。

また、集塵部に、抗菌剤、抗カビ剤、ウイルス不活化作用を有する抗ウイルス剤、もしくはアレルゲン不活化作用を有する抗アレルゲン剤をそれぞれ添着もしくは全て一括して添着して固定化しても良い。抗菌剤として例えばチタニアもしくはシリカアルミナの微細粒子に銀成分を固定化したものを用いることで、抗菌作用を有する銀成分を均一に抗菌剤の中で分散することができ、集塵部に均一に添着することができるという作用を有する。また例えばチアベンダゾールを主成分とした抗カビ剤を用いることで、真菌に分類されるカビ類の繁殖を抑制することができる。また例えばエピカテキンガレートのようにフェノール性水酸基を分子構造に持つポリフェノール類を抗ウイルス剤として用いることで、ウイルスの外皮であるエンベローブやエンベローブ表面に存在するスパイクを包み込んで細胞への感染作用を抑制して増殖を防ぐことができる。また例えばフェノール性水酸基を有する芳香族ヒドロキシ化合物などを抗アレルゲン剤として用いることで、フェノール性水酸基がアレルゲンを包み込み、アレルゲンの持つ特異結合部を無効化してアレルギーを引き起こす要因となる抗体生成体との特異結合を抑制することができる。これらの薬剤を集塵部に添着して固定化することにより、空気中に浮遊する菌やカビ、ウイルス、またはアレルゲンなど人体に入り込んで疾病を誘引する物質を集塵部で捕集し、かつ集塵部において不活化させることができるという作用を付することができる。

また、集塵部と送風機を備えた電気集塵装置において、集塵部の風上にイオン化手段を設ければ、放電による電離現象などを用いて得られた空気イオンを集塵部の風上に発生させ、取り込んだ空気中に存在する粉塵に付着させることによって粉塵を帯電させることができる。そうして帯電させた粉塵を集塵部に送り込み、集塵部の通風路に設けられた電場によって、帯電した粉塵を捕集することで集塵性能を高めることができる。

また、集塵部と送風機を備えた電気集塵装置の吹出口に、空気をイオン化して粉塵を帯電させるイオン化手段を設けることを特徴とするものである。放電による電離現象などを用いて得られた空気イオンを吹出し口から部屋内へ供給することによって部屋の空気中に存在する粉塵を帯電させる。このように部屋の空間において帯電させた粉塵を集塵部に送り込み、集塵部の通風路に設けられた電場によって、帯電した粉塵を捕集することで集塵性能を高めることができる。

また、本発明の空調装置は、請求項１５記載のとおり、請求項１乃至１４いずれかに記載の電気集塵装置を備えたことを特徴とするものである。空調装置の熱交換器の前に請求項１乃至１４いずれかに記載の電気集塵装置を設けることによって、空調装置に安定して高い空気清浄機能を持たせることができる。

以下、本発明を実施例にて詳細に説明するが、本発明は、以下の記載になんら限定して解釈されるものではない。

（実施例１）
図１および図２に、片側の面に導電層が設けられたシート状絶縁体にくぼみを設け、前記くぼみに粒状の吸着剤をはめ込んで固定化した電極シートを複数個積層してなる集塵部の一例を示す。シート状絶縁体１２に導電層１１を設ける際は、電極間の絶縁を確保するために、導電層の面積がシートの面積よりも小さく、電極シート１５の端面に絶縁部が残されるような配置にするが望ましい。電極シート１５には、直径が等しい半球状のくぼみが一定の間隔で設けられている。シート積層時にくぼみどうしが重なると、電極の平行性を得ることができず電極間の電位差を保つことが困難になるため、異なる位置にくぼみを設けた２種類の電極シートを積層している。くぼみ１３には、平均粒子径がくぼみ１３の直径より小さい球状活性炭１４を接着剤１６により固定化している。球状の吸着剤を用いることで、通風路の阻害を減らし通過する空気の量が増やすことができ、集塵性能と悪臭および有害ガスの除去性能とも効率よく得ることができる。ただし、粒状の吸着剤の形状は、球状に限定されるものではない。たとえば円筒形状や直方体形状のものでも、球状のものに比べて通風面積は減り効率は劣るものの、効果としては同様のものが得られる。なお、長い帯状の電極シートを２枚重ねにし、ロール状に巻くことでも同様の効果を持つ集塵部を得ることができる。

（実施例２）
図３および図４に、片側の面に導電層が設けられたシート状絶縁体にくぼみを設け、前記くぼみに粒状の吸着剤をはめ込んで固定化した、くぼみを有する電極シートと、平坦なシート状絶縁体の片側の面に導電層が設けられた平板状の電極シートとを交互に積層してなる集塵部の一例を示す。シート状絶縁体３２および３６に導電層３１および３７を設ける際は、電極間の絶縁を確保するために、導電層の面積がシートの面積よりも小さく、電極シート３５および３８の端面に絶縁部が残されるような配置にするが望ましい。電極シート３５には、直径が等しい半球状のくぼみ３３が一定の間隔で設けられている。くぼみ３３には、平均粒子径がくぼみ３３の直径より小さい球状活性炭３４を接着剤３９により固定化している。このくぼみを有する電極シート３５を、平板状の電極シート３８と交互に積層している。この構造では、くぼみどうしが重なって電極の平行性を損なうことがないため、くぼみの位置を考慮する必要がなく、製造が容易である。なお、長い帯状のくぼみを有する電極シートと平板状の電極シートを重ね、ロール状に巻くことでも同様の効果を持つ集塵部を得ることができる。

本発明の電気集塵装置は、集塵と悪臭や有害ガスの除去を一つの部材で行うことができ、かつ人体に悪影響を及ぼす空気中の浮遊物質の活動を抑制することができるため、コンパクト性と多機能を併せ持ち、さまざまな空気環境を向上させるうえで有用である。

また、本発明の電気集塵装置を搭載した空調装置は、室内の冷暖房および湿度制御といった空調を行いながら清浄化された室内空間を提供する用途として有用である。

実施の形態１および実施例１に記載の電気集塵装置の集塵部概略図実施の形態１および実施例１に記載の電気集塵装置の集塵部断面概略図実施の形態２および実施例２に記載の電気集塵装置の集塵部概略図実施の形態２および実施例２に記載の電気集塵装置の集塵部断面概略図従来の電気集塵式集塵装置の構成概略図

符号の説明

１１導電層
１２シート状絶縁体
１３くぼみ
１４吸着剤
１５電極シート
１６接着剤
３１導電層
３２シート状絶縁体
３３くぼみ
３４吸着剤
３５くぼみを有する電極シート
３６平坦なシート状絶縁体
３７導電層
３８平板状の電極シート
３９接着剤
１０１荷電部
１０２線状電極
１０３アース電極Ａ
１０４集塵部
１０５電圧印加電極
１０６アース電極Ｂ
１０７高圧電源

Claims

片側の面に導電層が設けられたシート状絶縁体にくぼみを設け、前記くぼみに吸着剤をはめ込んで前記吸着剤が前記くぼみから一部突出して設けられ固定化した電極シートを複数個積層し、前記くぼみと前記吸着剤は積層する隣りの前記電極シートに接して、積層する前記電極シート間に間隔を設け、前記電極シートの前記導電層に積層ごとに交互に異なる電圧を印加して集塵部とすることを特徴とする電気集塵装置。
くぼみが積層時に重ならないように設けられた２種類の電極シートを交互に積層することを特徴とする請求項１記載の電気集塵装置。
片側の面に導電層が設けられたシート状絶縁体にくぼみを設け、前記くぼみに吸着剤をはめ込んで前記吸着剤が前記くぼみから一部突出して設けられ固定化した、くぼみを有する電極シートと、平坦なシート状絶縁体の片側の面に導電層が設けられた、平板状の電極シートとを交互に積層し、前記くぼみと前記吸着剤は積層する隣りの前記平板状の電極シートに接して、交互に積層する前記くぼみを有する電極シートと前記平板状の電極シート間に間隔を設け、前記くぼみを有する電極シートの前記導電層および前記平板状の電極シートの前記導電層にそれぞれ異なる電圧を印加して集塵部とすることを特徴とする電気集塵装置。
吸着剤が活性炭であることを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載の電気集塵装置。
吸着剤がゼオライトであることを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載の電気集塵装置。
集塵部に抗菌剤を添着したことを特徴とする請求項１乃至５いずれかに記載の電気集塵装置。
抗菌剤がチタニアもしくはシリカアルミナの微細粒子に銀成分を固定化したものであることを特徴とする請求項６記載の電気集塵装置。
集塵部に抗カビ剤を添着したことを特徴とする請求項１乃至７いずれかに記載の電気集塵装置。
集塵部にウイルス不活化作用を有する抗ウイルス剤を添着したことを特徴とする請求項１乃至８いずれかに記載の電気集塵装置。
抗ウイルス剤がフェノール性水酸基を分子構造に持つポリフェノール類であることを特徴とする請求項９記載の電気集塵装置。
集塵部にアレルゲン不活化作用を有する抗アレルゲン剤を添着したことを特徴とする１乃至１０いずれかに記載の電気集塵装置。
抗アレルゲン剤が少なくとも一箇所にフェノール性水酸基を有する芳香族ヒドロキシ化合物であることを特徴とする請求項１１記載の電気集塵装置。
抗菌、ウイルス不活化およびアレルゲン不活化作用を有する薬剤を混合した液を集塵部に一括して添着することを特徴とする請求項１乃至１２いずれかに記載の電気集塵装置。
集塵部と送風機を備えた集塵装置において、集塵部の風上に、空気をイオン化して粉塵を帯電させるイオン化手段を設けることを特徴とする請求項１乃至１３いずれかに記載の電気集塵装置。
集塵部と送風機を備えた集塵装置において、その吹出口に、空気をイオン化して粉塵を帯電させるイオン化手段を設けることを特徴とする請求項１乃至１４いずれかに記載の電気集塵装置。
請求項１乃至１５いずれかに記載の電気集塵装置を備えた空調装置。