JP4839898B2 - 集塵装置および空調装置 - Google Patents
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非導電性コルゲート電極1および完全絶縁型電極2を交互に積層し、それぞれの電極に異なる電圧を印加した集塵部3の空気の吸込み面を正面図として図1に、また集塵部3の側面から見た断面図を図2に示す。また、一層のシート状非導電体4を用いた非導電性コルゲート電極1の一例を示す上面図を図3に、また側面からの断面図を図4に示す。非導電性コルゲート電極1はシート状非導電体4の、空気の通過する方向に対して前後すなわち幅方向における両端部に電極端子5を設けた構造となっており、空気の通過する方向から見てコルゲート形状を有する。シート状非導電体4はナイロンといった半導電性を有する樹脂などを使用し、電極端子5はアルミなどの金属箔、もしくはカーボンや金属を含有する導電性塗料の塗布などで形成される。またシート状絶縁体A6を基材としてその上に半導電層7を設け、半導電層7の上に電極端子5を設けた非導電性コルゲート電極1の側面から見た断面図を図5に示す。シート状絶縁体A6としてはPPやPBTなどといった絶縁性の樹脂などを用い、その上に半導電層7、さらにその上に電極端子5を設ける。半導電層7の形成方法としてナイロンなど半導電性を有する樹脂の薄いシートを貼り付ける、またはナトリウムイオンなどの各種金属イオンや硫酸イオンなどの各種陰イオンといったイオン性物質や酸化亜鉛といった金属酸化物など半導電性を有する成分を含む塗料を塗布するなどといった具体例が挙げられる。また完全絶縁型電極2の上面図を図6に、側面から見た断面図を図7に示す。完全絶縁型電極2はシート状導電体8の両面を、それよりも幅の広いシート状絶縁体B9で中心を合わせるように挟むようにして貼り合わせた構造となっており、シート状導電体8を完全に絶縁する構造となっている。シート状導電体8はアルミなどの金属箔や、またカーボンや金属を含有する導電性塗料をシート状の基材に塗布したものなどが用いられる。シート状絶縁体B9の材質としてはPPやPE、PET、PBT、PS、PCといった絶縁性を有する樹脂が主に用いられる。集塵部3における非導電性コルゲート電極1は空気の通過する方向から見て波状のコルゲート形状となっており、平らな形状である完全絶縁型電極2と交互に積層することによって空気の通過する空間を設けている。非導電性コルゲート電極1と完全絶縁型電極2にそれぞれ異なる電圧を印加することによってこの空間一つ一つに均一な電場が設けられている。電極間の平均距離は非導電性コルゲート電極1のコルゲートの山高さよりも小さくなるため、空間に設けられる電場の強さの平均値は、例えば非導電性コルゲート電極1と同じ山高さのコルゲート形状を有するスペーサを挟んで2つの平らな電極を積層した集塵部3の電場よりも強いものとなり、その結果、より高い集塵性能を得ることができる。一方通風時の圧力損失は空気の通過する空間の大きさと反比例する。本発明における集塵部3は非導電性コルゲート電極1と完全絶縁型電極2を積層して形成される空間が空気の通過する空間の一つとなるが、この空間の大きさは、例えば非導電性コルゲート電極1と同じ山高さのコルゲート形状を有するスペーサを挟んで2つの平らな電極を積層した集塵部3に形成される空間の一つと比べて同じとなるため圧力損失も同じとなり、結果として低い圧力損失を保ちながら集塵性能を高めた集塵部3を得ることができる。また、図2に示すように非導電性コルゲート電極1と完全絶縁型電極2の積層方向において電極端子5とシート状導電体8とが投影的に重ならない構造となっているため、電極端子5とシート状導電体8が完全絶縁電極2のシート状絶縁体B9を挟んで接近しない構造となっている。そのため電極端子5とシート状導電体8によって電荷が大きく蓄積されることがないと同時にシート状絶縁体が絶縁破壊を起こす可能性が小さい。また、帯状の非導電性コルゲート電極1および帯状の完全絶縁型電極2を重ね合わせてロール状に巻いた集塵部3の正面図を図9に示す。このようにロール状の構造とすることによっても同様の効果を有する集塵部3を得ることができる。ロール状の構造を有する集塵部3のメリットとして非導電性コルゲート電極1、完全絶縁型電極2と高圧電源111とを接続する部分がそれぞれの電極につき1ヶ所となり、最小にできることが挙げられる。また、集塵部3全体の表面に、図には示していないが絶縁性、撥水性およびミクロな隙間を有するシリコーンポリマーの膜を設けた場合、導電成分を含む粉塵はシリコーンポリマーの膜が有するミクロな隙間によって非連続的に付着するために、集塵部3全体の表面に導電成分を含む粉塵が連続的に付着することで形成される導電性の膜を作ることを防ぐことができる。このため、非導電性コルゲート電極1および完全絶縁型電極2の表面に発現した電荷が中和して消滅することがなく、両電極に設けられた空間の電場が弱まることがないことから、粉塵を捕集しても高い集塵性能を長期間安定して維持することができる。また、シリコーンポリマーは高い化学的安定性、接着性および弾性を有するため、集塵部の表面に強固に固着し、弾性かつ化学的安定性を有する膜を形成する。このためシリコーンポリマーの膜は集塵部から外力によって剥離したり、水洗などの洗浄によって溶出することがないことから半永久的に安定して高い集塵性能を持つ集塵部3を得ることができる。
実施の形態1と同一部分は同一番号を付し、詳細な説明は省略する。上記実施の形態2で示した集塵部3を有する集塵装置の集塵効率を評価した実験結果を以下に示す。図8に示すように、集塵効率を求める際は、温湿度制御可能な実験室で、ダクトを用いて上流側から荷電部101、集塵部3、送風手段10の順番で設置した実験装置を作成し、面風速が1.4m/sとなるように送風手段10を設定して集塵効率を求めた。そしてリオン製パーティクルカウンターKC18を用い、荷電部101の上流側および集塵部3の下流側の空気中に含まれる粒径0.1μm以上の粉塵を測定し、以下の式を用いて集塵効率を算出した。
η:集塵効率(%)、Cin:荷電部上流側の粉塵濃度(個/L)、Cout:集塵部下流側の粉塵濃度(個/L)
実験に用いた荷電部101は幅100、高さ50mmの開口寸法、25mmの奥行寸法を持つABS製ボックスに80μmの径を持つタングステン製の線状電極102を3本水平に設置し、線状電極102の中心に位置するように対向極板103を16mmの間隔で4枚設置したものを用いた。線状電極102に約4kVの電圧を印加し、対向極板103をアースに接続して、温湿度20℃40%RHで評価する際は5μA、30℃80%RHで評価する際は10μAの放電電流となるようにコロナ放電を起こして荷電部101を通過する粉塵を帯電させた。集塵部3の作成に用いた部品は以下のとおりである。厚さ15μm、幅20mmの帯状のアルミ箔からなるシート状導電体8の両面に、厚さ50μm、幅30mmの帯状のPETフィルムからなるシート状絶縁体B9を接着剤で貼り合わせて完全に被覆したものを作成し、完全絶縁型電極2として用いた。また、無延伸ナイロン製で厚さ80μm、幅30mmの帯状のシート状非導電体4に、幅30mmのうち両端それぞれ3mmの領域に厚さ50μm、幅3mmの帯状のアルミ箔からなる電極端子5を設けたものを、山高さ1.67mmの寸法で波状のコルゲート形状にしたものを非導電性コルゲート電極1として用いた。ここでいう山高さとは、下向きの山の頂点とその隣に位置する上向きの山の頂点との高さ方向における距離を意味する。実施例として評価に用いた集塵部3は、このようにして作成した帯状の非導電性コルゲート電極1および完全絶縁型電極2を重ね合わせてロール状に巻いたものを、シリコーンポリマーをシクロヘキサンで溶解したシリコーンポリマー溶液に漬け込んで乾燥させ、集塵部の表面全体にシリコーンポリマーの膜を設けた構造となっている。比較例として評価に用いた集塵部3の構造を図9に、実施例として評価に用いた集塵部の構造を図10に示す。比較例として評価に用いた集塵部3は図9に示すとおり帯状の完全絶縁型電極2、厚さ80μm、幅30mmの無延伸PBT製のシート状絶縁体を山高さが1.67mmの波状のコルゲート加工を施した絶縁性コルゲートシート11、シート状導電体からなる電極12、絶縁性コルゲートシート11の順番で積層してロール状に巻いたものの表面全体に、図には示していないがフッ素樹脂の膜を設けたものである。なお、比較例および実施例として評価に用いた集塵部3は全て図11に示す寸法で作成した。実験の際にはそれぞれの集塵部3においてシート状導電体からなる電極12および非導電性コルゲート電極1をアースに接続し、それぞれの集塵部における完全絶縁型電極2に4kVの電圧を印加することで、それぞれの集塵部3における両電極の間に4kVの電位差を与えた。
実施の形態1または2と同一部分は同一番号を付し、詳細な説明は省略する。非導電性コルゲート電極1および完全絶縁型電極2を交互に積層し、それぞれの電極に異なる電圧を印加した集塵部3と送風手段10を備えた集塵装置の吹出し口13に、放電電極14と対向電極15とで構成されたイオン化手段16を設け、イオン化手段16の放電電極14にマイナスの電圧を印加すると同時にイオン化手段16の対向電極15をアースに接続して得られたマイナスイオン17を室内に供給し、さらに集塵部3の完全絶縁型電極2もしくは非導電性コルゲート電極1のどちらかにプラスの電圧を印加すると同時にプラスの電圧を印加しないもう一方の電極をアースに接続した集塵装置を図12に示す。ここでは図12に示すとおり放電電極14は先端が尖った針状のものを、また対向電極15は板状のものを用いている。放電電極14にマイナスの電圧を印加すると同時に対向電極15をアースに接続することで放電電極14の尖った先端付近に極端に強い電界を発生させ、放電電極14の先端近傍の空気を電離してイオン化させる。そのうちリラクゼーション効果があるといわれるマイナスイオン17はマイナスの電圧が印加された放電電極から反発されるように放出され、送風手段10による風に乗って室内に供給される。この時アースに接続された対向電極15の位置は放電電極14が放電を起こすのであれば特に限定しないが、発生したマイナスイオン17を吸収しない位置、すなわち放電電極14の下流側すぐに位置しないことが望ましい。またイオン化手段16で放電を起こす際には放電電極14と対向電極15との間で放電電流が流れるが、部屋の空気中の粉塵を微弱に帯電させるだけで集塵性能が得られるように集塵部の電圧や電極の間隔、寸法を設計することで吹出し風量あたりで1μA/m3以下に放電電流を設定することが可能となり、放電によって発生し、人体に害を与えるオゾンの量をほぼゼロにすることができる。このようにマイナスイオン17を室内に供給することによって室内の居住者にリラクゼーション効果をもたらすと同時にオゾンを発生させない放電によって室内の粉塵を微弱に帯電し、帯電した粉塵を集塵部3に取り込んで捕集することができる。また、集塵部3の非導電性コルゲート電極1、完全絶縁型電極2のどちらかの電極にプラスの電圧を印加することで集塵装置本体をプラスに帯電しやすくし、マイナスに帯電した粉塵を本体に寄せ付けてより高い集塵性能を得ることが可能となる。
2 完全絶縁型電極
3 集塵部
4 シート状非導電体
5 電極端子
6 シート状絶縁体A
7 半導電層
8 シート状導電体
9 シート状絶縁体B
10 送風手段
11 絶縁性コルゲートシート
12 シート状導電体からなる電極
13 吹出し口
14 放電電極
15 対向電極
16 イオン化手段
17 マイナスイオン
Claims (23)
- シート状導電体の全体を絶縁体で被覆した完全絶縁型電極と、シート状非導電体に電極端子を設けてコルゲート形状にした非導電性コルゲート電極とを交互に積層して集塵部を構成し、前記非導電性コルゲート電極の、前記集塵部を通過する空気の方向に対して前後となる側部位置に設けられた電極端子と、前記完全絶縁型電極の内部に設けられた前記シート状導電体とが、前記完全絶縁型電極と前記非導電性コルゲート電極とを積層する方向から見て投影的に重ならず、前記完全絶縁型電極と前記非導電性コルゲート電極のそれぞれに異なる電圧を印加することを特徴とする集塵装置。
- 完全絶縁型電極における絶縁体が絶縁性の樹脂からなることを特徴とする請求項1記載の集塵装置。
- 非導電性コルゲート電極におけるシート状非導電体の表面が半導電性を有することを特徴とする請求項1または2記載の集塵装置。
- 非導電性コルゲート電極におけるシート状非導電体が半導電性樹脂からなることを特徴とする請求項3記載の集塵装置。
- シート状絶縁体の表面に半導電性樹脂を設けたものを、非導電性コルゲート電極のシート状非導電体として用いることを特徴とする請求項3記載の集塵装置。
- シート状絶縁体の表面に半導電性塗料を塗布したものを、非導電性コルゲート電極のシート状非導電体として用いることを特徴とする請求項3記載の集塵装置。
- 非導電性コルゲート電極におけるシート状非導電体が無延伸の樹脂シートからなることを特徴とする請求項1乃至6いずれかに記載の集塵装置。
- 帯状にした非導電性コルゲート電極と、同様に帯状にした完全絶縁型電極とを重ね合わせて巻き込み、ロール形状とすることを特徴とする請求項1乃至7いずれかに記載の集塵装置。
- 完全絶縁型電極の表面、もしくは集塵部の全体にシリコーンポリマーの膜を設けることを特徴とする請求項1乃至8いずれかに記載の集塵装置。
- 集塵部の全体にシリコーンポリマーの膜を設ける方法として、シリコーンポリマーの溶液に集塵部ごと浸漬した後に乾燥させることを特徴とする請求項9記載の集塵装置。
- シリコーンポリマー溶液の溶媒として、無極性の有機溶剤を用いることを特徴とする請求項10記載の集塵装置。
- 集塵部に抗菌作用を有する抗菌剤を添着したことを特徴とする請求項1乃至11いずれかに記載の集塵装置。
- 抗菌剤がチタニアもしくはシリカアルミナ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12記載の集塵装置。
- 集塵部に抗黴作用を有する抗黴剤を添着したことを特徴とする請求項1乃至11いずれかに記載の集塵装置。
- 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11いずれかに記載の集塵装置。
- 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15記載の集塵装置。
- 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請求項1乃至11いずれかに記載の集塵装置。
- 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17記載の集塵装置。
- 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11いずれかに記載の集塵装置。
- 集塵部の風上にイオン化手段を設けることを特徴とする請求項1乃至19いずれかに記載の集塵装置。
- 集塵部と送風手段を備えた集塵装置の吹出口に、イオン化した空気を室内に供給し、室内の粉塵を微弱に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19いずれかに記載の集塵装置。
- 集塵部と送風手段を備えた集塵装置の吹出口に、放電電極と対向電極とで構成されたイオン化手段を設け、イオン化手段の放電電極にマイナスの電圧を印加すると同時にイオン化手段の対向電極をアースに接続して得られたマイナスイオンを室内に供給し、集塵部の完全絶縁型電極もしくは非導電性コルゲート電極のどちらかにプラスの電圧を印加すると同時にプラスの電圧を印加しないもう一方の電極をアースに接続することを特徴とする請求項21記載の集塵装置。
- 請求項1乃至22いずれかに記載の集塵装置を備えた空調装置。
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