JP5545559B1 - 居室換気用電気集塵機及びそれを組み込んだ換気システム - Google Patents

Abstract

【課題】集塵効率を長く維持出来、湿気等の自然回復可能及び不可能な原因による異常放電後も、常時適正な電圧を印可して電界形成を再開し集塵作用を継続して、メンテナンス頻度を減らした居室換気用電気集塵機及びそれを組み込んだ換気システムを提供する。
【解決手段】イオン化部３と集塵部４と電源５とでなる電気集塵機２に、イオン化部３に一定電流を送る定電流制御部６と、集塵部４の印加電圧値及び電流値を常時測定する測定部７と、印加電圧値及び電流値の急激な変動を起こす異常放電、一定範囲内での変動の継続により、異常放電しない電圧に上下変更指令を出す電圧段階制御部８と、この指令を受けて電圧を変更する電圧変更部９と、を付加させて、異常放電が発生した際電力供給を遮断し、電圧変更部９により電圧を下げて集塵部４で集塵作用を継続し、この集塵作用を設定時間継続すると電圧を上げて集塵作用を継続することで、上記の課題を達成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、イオン化部と集塵部と電源とを有してなる居室換気用電気集塵機に関し、詳しくは、イオン化部に一定電流を送ると共に集塵部に所定電圧を印加し、集塵部に火花放電などの異常放電が発生した後、所定電圧を下げて自動復帰して正常な集塵作用を行い、且つ正常な集塵作用が設定時間継続したら、異常放電の原因が解消したとして、異常放電前の所定電圧に復帰させることが出来る居室換気用電気集塵機及びそれを組み込んだ換気システムに関する。

居室内の換気は、その空気環境を衛生的に保持する上で重要である。事務所等では、そこに勤務する従業員の健康保持のため、すでにビル管法などにより新鮮且つ清浄な外気を導入するなどの対策がなされている。これに加えて、個人の住宅についても、建築基準法の改正により、新築に限って、２時間当たりその住宅の容量１回分に相当する外気を取り入れることが義務づけられた。ところが、外気は、必ずしも清浄ではなく、土埃、花粉や虫などを含み、最近では、黄砂やＰＭ２．５などが問題視されるようになった。したがって、ビル管法や建築基準法の上記趣旨から、外気に含まれる上記の土埃、花粉や虫、黄砂やＰＭ２．５などの浮遊粒子を除去して、居室内に外気を導入するべきである。

外気に含まれる上記物質を除去するにはフィルターが必要となり、従来では比較的目の粗い機械フィルターにて、外気中の土埃、花粉や虫などを除去していた。しかし、健康上問題視される黄砂やＰＭ２．５などは、粒子径が１μｍ前後であり非常に細かく、従来の機械フィルターでは除去できない。このため、ＨＥＰＡフィルターと呼ばれる非常に目の細かい高性能な機械フィルターが、採用されるケースが増えてきた。この高性能な機械フィルターは、上記の黄砂やＰＭ２．５など除去できる点で優れているが、目が細かいから機械フィルター自体の通気抵抗が大きく、なおかつ、除去した浮遊粒子が機械フィルター上に堆積し層をなして、徐々に通気抵抗を増して行く。したがって、比較的高い圧力を有するファンが必要となり、その消費電力は徐々に多くなり騒音も徐々に高くなって、その上、機械フィルターを通過する外気量も徐々にではあるが減少しかねず、必要換気量の低下、不足につながる。

そこで、圧力損失が少ないのに、１μｍ前後の黄砂やＰＭ２．５などを捕捉出来るフィルターとして、電気集塵機がある。この電気集塵機を居室の換気用に組み込んだアレルギー対策用換気空調装置が知られている（例えば、特開２００９−３６３９５号公報参照）。この先行例に使用される電気集塵機は、図６に示すように、コロナ放電などによって空気中の土埃、花粉、黄砂やＰＭ２．５などの浮遊粒子を帯電させるためのイオン化線５０及びイオン化電極５１を有するイオン化部５２と、帯電した上記の浮遊粒子をクーロン力により捕集するための集塵電極板５３及び集塵対電極板５４を交互に配置し且つこれらをスペーサにて等間隔に備えてなる集塵部５５と、これらイオン化部５２及び集塵部５５に電力を供給する電源５６と、からなるものである。そして、この電気集塵機は、イオン化部５２にて空気中の浮遊粒子を帯電し、集塵部５５にて帯電した浮遊粒子を捕集して、空気中の浮遊粒子を除去して、環境を良好に保持するのに使用されるものである。

上記電気集塵機のイオン化部５２及び集塵部５５に電源５６から電力を供給する方式には、従来、大別して定電圧方式と定電流方式とがある。定電圧方式は、イオン化部５２及び集塵部５５双方に一定電圧を印加する方式であり、定電流方式は、イオン化部５２に一定電流を送るが集塵部５５には一定電圧を印加する方式である。これらの電力供給方式はいずれも制御部５７によりなされる。

従来の定電圧方式は、集塵を続けると、イオン化部５２のイオン化線５０の表面が浮遊粒子により汚れたり、酸化したりするので、最初に設定した一定電圧では電流値が低下して、コロナ放電などが起きづらくなり、集塵効率の低下を招く。一方、集塵部５５の集塵電極板５３及び集塵対電極板５４に集塵し堆積した浮遊粒子により火花放電などの異常放電が発生する。一旦、火花放電などの異常放電が発生すると、集塵電極板５３及び集塵対電極板５４に対し電源５６からの高い所定電圧の印加を停止しなければ、火花放電などの異常放電は継続することになり、最悪火災になる虞がある。したがって、電源５６からの一定電圧の印加を停止することになるが、異常放電の原因が解消されない限り、再び、一定電圧の印加を開始しても、すぐに火花放電などの異常放電に移行してしまう。このため、この電気集塵機は、異常放電の原因が解消されない間期待されている、空気中の浮遊粒子を除去して環境を良好に保持する機能が、失われたままになる。

また、従来の定電流方式は、集塵を続けてイオン化線５０の表面が浮遊粒子により汚れたり、酸化しても、イオン化線５０に一定電流が流れているからコロナ放電などに影響がなく、集塵効率の低下を招くこともない。しかしながら、集塵部５５の集塵電極板５３及び集塵対電極板５４に集塵し堆積した浮遊粒子により、火花放電などの異常放電が発生する事態は、定電流方式でも集塵部５５には一定電圧を印加するから、上記の定電圧方式と変わらない。

このような状況から、電極に電力を供給する電力供給手段と、この電力供給手段で電極に電力を供給している際の電圧もしくは電極の絶縁抵抗を検出する検出手段と、この検出手段で検出した電圧低下もしくは電極の絶縁抵抗の低下が湿気に起因するか否かを、電力供給手段よりも出力の小さい電力であり、この電力供給手段が供給する、電圧の４０％ないし１００％の電圧および電流の１％ないし３０％の電流を電極に供給することで判断する定電圧定電流負荷特性である判断手段と、を有する電気集塵機がある。これにより、電気集塵機の電極の電圧低下の原因が火花放電などの異常放電が発生しているような重大な場合であるか、あるいは湿気などによる自然回復可能な軽微な場合であるかを判断する。その判断が重大な場合は、電力供給手段から電極への電力の供給を止め、電気集塵機の損傷を防ぐと共にその原因を除去するためのメンテナンスを実行し、その判断が軽微な場合は、自然回復を期待して電力供給手段からの電極への電力の供給を続け、空気中の浮遊粒子を除去して環境を良好に保持する機能を継続させることができるものである（例えば、特開２００８−６８２０７号公報参照）。

特開２００９−３６３９５号公報 特開２００８−６８２０７号公報

上記特許文献１のアレルギー対策用換気空調装置に使われている電気集塵機は、空気中の湿度が高かったり、寒暖の差が大きく結露が生じていたり、さらに集塵の継続によって、イオン化部５２ではコロナ放電などが安定して起き辛くなり、集塵部５５では激しく火花が飛ぶ火花放電などの異常放電が発生することになって、空気中の浮遊粒子の集塵効率が低下すると共に、捕集した浮遊粒子が可燃物である場合火災の原因になりかねない。

上記特許文献２の電気集塵機は、電気集塵機の電極における電圧低下の原因が、重大な場合であるか、あるいは自然回復可能な湿気などによる軽微な場合であるかを判断して、その判断が重大な場合は、電力の供給を止めメンテナンスを実行し、軽微な場合は、電力の供給を続け空気中の浮遊粒子を除去して、環境を良好に保持する機能を継続させるものである。しかしながら、判断手段により重大な場合と判断した中にも、電極への電力の供給の際若干電圧を下げてやれば、火花放電などの異常放電が停止する場合があり、そのような場合でも、直ちに電力供給手段から電極への電力の供給を止め、その原因を除去するためのメンテナンスを実行することになる。従って、原因除去のメンテナンスが終了するまで、電気集塵機は停止したままとなり、その間、空気中の浮遊粒子を除去して、環境を良好に保持する機能を継続させることができないばかりか、メンテナンス頻度が多くなることになる。

そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、イオン化部におけるコロナ放電などを安定して継続でき、集塵部に湿気などの環境の変動や集塵の継続により、火花放電などの異常放電が起きても、印加電圧を下げて速やかに正常な電界形成を再開して集塵作用を継続し、且つ異常放電の原因が自然解消されると、印加電圧を上げて速やかに集塵作用を継続して、メンテナンス頻度を減らすことが出来る居室換気用電気集塵機及びそれを組み込んだ換気システムを提供することを課題とする。

本発明は、上記課題を達成するために提案されたものであって、下記の構成からなることを特徴とするものである。
すなわち、請求項１記載の発明は、電気集塵機は、空気中の浮遊粒子を帯電するイオン化部と、帯電浮遊粒子をクーロン力により捕集する集塵部と、該集塵部及び前記イオン化部に電力を供給する電源と、からなる２段荷電型であって、前記電気集塵機に、前記電源と前記イオン化部との間に介在する定電流制御部により、前記電源から前記イオン化部に一定電流を送るが設定電圧を上回らないように制御する機能、並びに、前記電源と前記集塵部との間に介在する、前記集塵部に所定電圧を印加した際の印加電圧値及び電流値を常時測定する測定部と、該測定部から印加電圧値及び電流値を受け、印加電圧値及び電流値の急激な変動の異常放電並びに一定範囲内での変動の継続により、前記集塵部に異常放電しない段階に所定電圧を上下変更する指令を出す電圧段階制御部と、該電圧段階制御部の指令により所定電圧を上下変更する電圧変更部とにより、前記電源から前記集塵部に送る電流及び電圧を制御する機能、を付加させてなり、前記イオン化部に前記定電流制御部により一定電流を送ると共に、前記集塵部に前記電圧段階制御部により所定電圧を印加して、異常放電が発生した際、前記電圧段階制御部の指令により、前記集塵部に電力供給を一旦遮断し、前記電圧変更部によって異常放電しない電圧にレベルダウンして前記集塵部に所定電圧を印加し集塵作用を継続して、これらの印加電圧値及び電流値が一定範囲内での変動を設定時間継続した際、異常放電の原因が解消したと判定して、前記電圧段階制御部の指令により、前記電圧変更部から所定電圧をレベルアップして前記集塵部に印加し、集塵作用を継続することを特徴とする居室換気用電気集塵機である。

また、請求項２記載の発明は、前記電圧段階制御部に、クリーニングモードを付加させてなり、該クリーニングモードは、前記集塵部に所定電圧を印加して異常放電が発生した際、前記電圧段階制御部の指令により、前記集塵部への電力供給を一旦遮断し、前記電圧変更部によって前記所定電圧より高い電圧を前記集塵部に印加して、前記集塵部をクリーニングする居室換気用電気集塵機である。

また、請求項３記載の発明は、前記電圧段階制御部が、ＣＰＵ（中央処理装置）から増幅回路に所定値のＰＷＭ（パルス幅変調）信号を出力して、該ＰＷＭ信号に沿う所定電圧を前記電圧変更部から前記集塵部に印加するようにした居室換気用電気集塵機である。

また、請求項４記載の発明は、前記電圧段階制御部が、前記集塵部と前記電源との間に並列に配置したｎ個の抵抗（Ｒ１＜Ｒ２…＜Ｒｎ−１＜Ｒｎ）を有してなる電圧変更部に指令を出すことで、前記集塵部と前記電源との間に抵抗Ｒ１を接続している時に異常放電が発生した際、前記集塵部と前記電源とを一旦遮断した後、前記集塵部と前記電源との間に抵抗値の大なる抵抗Ｒ２に切り替えてから、その所定電圧を印加し、以後設置したｎ−２個の抵抗だけ順次抵抗値の大なる抵抗Ｒ３〜Ｒｎに切り替えて、段階的に所定電圧を下方変更して前記集塵部に印加するようにした居室換気用電気集塵機である。

また、請求項５記載の発明は、前記電圧段階制御部が、前記集塵部と前記電源との間に並列に配置したｎ個の抵抗（Ｒ１＜Ｒ２…＜Ｒｎ−１＜Ｒｎ）を有してなる電圧変更部に指令を出すことで、前記集塵部と前記電源との間にｎ個の抵抗（Ｒ１＜Ｒ２…＜Ｒｎ−１＜Ｒｎ）の内、Ｒ１を除くＲ２…＜Ｒｎ−１＜Ｒｎのいずれかを接続している時に、印加電圧値及び電流値が一定範囲内での変動を設定時間継続した際、前記集塵部と前記電源とを一旦遮断した後、前記集塵部と前記電源との間に抵抗値の一段階小なる抵抗に切り替えて、その所定電圧を印加し、以後設置したｎ−２個の抵抗だけ順次抵抗値の小なる抵抗Ｒ１〜Ｒｎ−１に切り替えて、段階的に所定電圧を上方変更して前記集塵部に印加するようにした居室換気用電気集塵機である。

また、請求項６記載の発明は、上記した居室換気用電気集塵機を利用してなることを特徴とする換気システムである。

上記第１の課題解決手段による作用は次の通りである。すなわち、イオン化部に電源から定電流制御部により一定電流を送り、イオン化部に安定したコロナ放電などを起こし、ここを通過する空気中の浮遊粒子を帯電し、集塵部に電源から電圧段階制御部により所定電圧を印加して集塵部に安定した電界を生じさせ、ここを通る帯電浮遊粒子を捕集する。この捕集過程で印加電圧値及び電流値の急激な変動を測定部が測定すると、電圧段階制御部により、集塵部に異常放電が発生したとし、電源と集塵部とを一旦遮断して、電圧変更部により、異常放電しない所定電圧にレベルダウンして集塵部に印加し、集塵作用を継続する。その後、集塵部における印加電圧値及び電流値が一定範囲内での変動を設定時間継続していることを測定部が測定すると、電圧段階制御部により、異常放電の原因が解消したと判定し、電源と集塵部とを一旦遮断して、電圧変更部により所定電圧をレベルアップして前記集塵部に印加し、集塵作用を継続する。以後、上記した異常放電発生、異常放電一時遮断、所定電圧のレベルダウン、異常放電停止、集塵作用継続、レベルダウンの所定電圧の設定時間継続、所定電圧印加の一時遮断、所定電圧のレベルアップの一連のサイクルを許容回数続ける。

上記第２の課題解決手段による作用は、集塵部に所定電圧を印加して異常放電が発生した際、電圧段階制御部により、集塵部への電力供給を一旦遮断し、電圧変更部によって所定電圧より高い電圧を集塵部に印加して、異常放電の原因物質を集塵部から除去してクリーニングする。

上記第３の課題解決手段による作用は、測定部から異常放電情報あるいは異常放電原因解消情報を受けた電圧段階制御部により、電源と集塵部とを一旦遮断したあと、ＣＰＵ（中央処理装置）から増幅回路に異常放電情報あるいは異常放電原因解消情報に沿う、所定値のＰＷＭ（パルス幅変調）信号を出力して、このＰＷＭ信号に沿う所定電圧を集塵部に印加し集塵作用を継続する。以後、ＰＷＭ信号を変更して、段階的に所定電圧を下方あるいは上方に変更し、集塵部に対して印加して、異常放電発生後あるいは異常放電原因解消後も、これらに適合した集塵作用を継続する。

上記第４の課題解決手段による作用は、集塵部と電源との間に抵抗Ｒ１を接続している時に、測定部から異常放電情報を受けた電圧段階制御部により、集塵部と電源とを一旦遮断したあと、集塵部と電源との間に抵抗値の大なる抵抗Ｒ２に切り替えてから、その所定電圧を集塵部に対して印加し集塵作用を継続する。以後、設置したｎ−２個の抵抗だけ、順次抵抗値の大なる抵抗Ｒ３〜Ｒｎに切り替えて、段階的に所定電圧を下方に変更し集塵部に対して印加し、異常放電発生後も集塵作用を継続する。

上記第５の課題解決手段による作用は、集塵部と電源との間に抵抗Ｒ２を接続している時に、測定部から異常放電解消情報を受けた電圧段階制御部により、集塵部と電源とを一旦遮断したあと、集塵部と電源との間に抵抗値の小なる抵抗Ｒ１に切り替えてから、その所定電圧を集塵部に対して印加し集塵作用を継続する。以後設置したｎ−２個の抵抗だけ順次抵抗値の小なる抵抗Ｒｎ〜Ｒ３に切り替えて、段階的に所定電圧を上方に変更し集塵部に対して印加し、異常放電解消後はより高い集塵作用を継続する。

上記第６の課題解決手段による作用は、換気システムが上記した各居室換気用電気集塵機の作用をそのまま実現する。

以上詳述したように、本発明によれば、以下のような効果がある。
請求項１記載の発明は、イオン化部におけるコロナ放電などを安定して継続でき、集塵部に湿気などの環境の変動や集塵の継続による集塵物などにより、火花放電などの異常放電が起きても、印加電圧を下げて速やかに正常な電界形成を再開して集塵作用を継続し、且つ異常放電の原因が自然解消されると、印加電圧を上げて速やかに集塵作用を継続し、湿気や結露などの自然回復可能な場合も、集塵物の堆積などの自然回復の困難な場合も含めて、全体として、集塵作用を高効率で運用でき、その上メンテナンス頻度を減らすことが出来る効果がある。

また、請求項２記載の発明は、上記効果に加えて、クリーニングモードで集塵部から異常放電の原因物質を除去出来れば、なお一層、集塵作用を高効率で運用でき且つメンテナンス頻度を減らすことが出来る効果がある。

また、請求項３記載の発明は、上記効果に加えて、電圧段階制御部が異常放電情報あるいは異常放電原因解消情報に沿うＰＷＭ信号をＣＰＵにて自在に出力することができ、よりきめの細かい所定電圧を集塵部に対して印加出来、異常放電発生後あるいは異常放電原因解消後もこれらに適合した集塵作用を継続することが出来る効果がある。

また、請求項４記載の発明は、上記効果に加えて、電圧段階制御部が集塵部と電源との間に並列に配置したｎ個の抵抗と、集塵部の異常放電を測定する測定部とで構成しただけであるから、構成がシンプルであるのに、一度火花放電などの異常放電が起きてしまっても、速やかに正常な電界形成を再開し、これに適合した集塵作用を継続することができる効果がある。

また、請求項５記載の発明は、上記効果に加えて、電圧段階制御部が集塵部と電源との間に並列に配置したｎ個の抵抗と、集塵部の異常放電原因解消を測定する測定部とで構成しただけであるから、構成がシンプルであるのに、一度火花放電などの異常放電が起きたあとその異常放電原因解消後、速やかに異常放電前の正常な電界形成を再開し、これに適合した集塵作用を継続することができる効果がある。

また、請求項６記載の発明は、上記した各居室換気用電気集塵機の効果を有する換気システムを得ることが出来る効果がある。

本発明の実施の形態を示す居室換気用電気集塵機における電気集塵機の概念図である（実施例１）。 本発明の実施形態における電気集塵機の電圧変更部を示す結線図である（実施例１）。 本発明の実施形態における電気集塵機の他の電圧変更部を示す結線図である（実施例１）。 本発明の実施の形態を示す居室換気用電気集塵機を組み込んだ換気システムの概念図である（実施例１）。 本発明の実施の形態を示す居室換気用電気集塵機を組み込んだ他の換気システムの概念図である（実施例１）。 従来の居室換気用電気集塵機における電気集塵機を示す図１と同状の概念図である。

図面において、居室換気用電気集塵機１は、電気集塵機２が、空気中の浮遊粒子を帯電するイオン化部３と、帯電浮遊粒子をクーロン力により捕集する集塵部４と、これら集塵部４及びイオン化部３に電力を供給する電源５と、からなる２段荷電型であって、この電気集塵機２に、電源５とイオン化部３との間に介在する定電流制御部６により、電源５からイオン化部３に一定電流を送るが設定電圧を上回らないように制御する機能、並びに、電源５と集塵部４との間に介在する、集塵部４に所定電圧を印加した際の印加電圧値及び電流値を常時測定する測定部７と、この測定部７から印加電圧値及び電流値を受け、印加電流値を常時測定する測定部７と、この測定部７から印加電圧値及び電流値を受け、印加電圧値及び電流値の急激な変動の異常放電並びに一定範囲内での変動の継続により、集塵部４に異常放電しない段階に所定電圧を上下変更する指令を出す電圧段階制御部８と、この電圧段階制御部８の指令により所定電圧を上下変更する電圧変更部９とにより、電源５から集塵部４に送る電流及び電圧を制御する機能、を付加させてなり、イオン化部３に定電流制御部６により一定電流を送ると共に、集塵部４に電圧段階制御部８により所定電圧を印加して、異常放電が発生した際、電圧段階制御部８の指令により、集塵部４に電力供給を一旦遮断し、電圧変更部９によって異常放電しない電圧にレベルダウンして集塵部４に所定電圧を印加し集塵作用を継続して、これらの印加電圧値及び電流値が一定範囲内での変動を設定時間継続した際、異常放電の原因が解消したと判定して、電圧段階制御部８の指令により、電圧変更部９から所定電圧をレベルアップして集塵部４に印加し、集塵作用を継続するようにしたものである。

前記電気集塵機２は、いわゆる２段荷電型電気集塵機と呼ばれるものであり、イオン化部３と、集塵部４と、その電源５とからなる。一方、居室用電気集塵機１は、上記の電気集塵機２に、電源５とイオン化部３との間に定電流制御部６を介在させ、且つ、電源５と集塵部４との間に測定部７を備えた電圧段階制御部８および電圧変更部９を介在させたものものである。

前記電気集塵機２のイオン化部３は、コロナ放電などにより空気中の浮遊粒子を帯電するためのイオン化線１０およびイオン化電極１１からなり、イオン化線１０は電源５のプラス極５ａに、イオン化電極１１は電源５のマイナス極５ｂに、それぞれ接続している。

前記電気集塵機２の集塵部４は、帯電した浮遊粒子をクーロン力により捕集するための集塵電極板１２および集塵対電極板１３を交互に配置し、且つ、これらを交互にスペーサにて等間隔に備えてなるものであり、集塵電極板１２と集塵対電極板１３との間に高い所定電圧を印加することにより高い電界を形成するために電源５に接続し、さらに、集塵電極板１２と電源５との間に高抵抗体１４を接続している。そして、集塵電極板１２は電源５のプラス極５ａに、集塵対電極板１３は電源５のマイナス極５ｂにそれぞれ接続している。

電源５は、電気集塵機２のイオン化部３および集塵部４に対して、必要な電圧値及び電流値を有する電力を供給するためのものであり、これらの条件を満たせるものであれば、特に限定がない。なお、図１中、１５は電源５とイオン化部３および集塵部４との接続をオンオフするためのスイッチである。

前記定電流制御部６は、イオン化部３のイオン化線１０に電源５から一定電流、例えば、０．３ないし２．０ｍＡの範囲内の一定電流を送るためのものであるが、この際の適正電圧は、７０００Ｖないし８０００Ｖの範囲内である。しかしながら、この定電流制御部６は、上記の０．３ないし２．０ｍＡの範囲内の一定電流を送るため、７０００Ｖないし８０００Ｖの範囲の電圧を著しく逸脱するような電圧、例えば、１００００Ｖ以上になるようなことを防ぐための公知の機能を備えている。

居室換気用電気集塵機１の電圧段階制御部８は、集塵部４の集塵電極板１２に電源５から所定電圧、例えば、１５００Ｖないし４８００Ｖの範囲内の所定電圧を印加するための指令を出すものであるが、この際の電流は、０．０５ｍＡないし０．１ｍＡの範囲である。さらに、測定部７は、集塵部４に対し印加している電圧値並びに電流値の急激な変動を招く異常放電を測定し検知するものであり、例えば、集塵部４の電圧値が通常モードの３９００Ｖないし４１００Ｖで、電流値が０．１ｍＡで正常な電界形成がなされている場合、何らかの原因、例えば、湿気、結露、異物の混入などあるいは集塵物の堆積などにより、集塵部４の環境が急激に変動して、電圧値が、例えば、１０００Ｖないし１５００Ｖあるいは電流値が０．３ｍＡに急激に変動するような異常放電を検知するものである。

そして、この測定部７が集塵部４における上記異常放電を検知すると、その異常放電情報を電圧段階制御部８が受信し、その異常放電情報を受信した電圧段階制御部８は、集塵部４と電源５とをスイッチ１５により一旦遮断した後、前記電圧変更部９に対し、集塵部４に印加する所定電圧が低くなれば、異常放電を回避できる事実に着目して、異常放電しない段階まで所定電圧を変更する指令を発信し、この電圧変更指令を受信した電圧変更部９は、異常放電しない段階の所定電圧、例えば、上記３９００Ｖないし４１００Ｖから９００Ｖないし４００Ｖ引き下げて、３２００Ｖないし３５００Ｖに変更する。以下、再び集塵部４に異常放電が発生した場合、上記した手順にて順次所定電圧をさらに、例えば、２２００Ｖないし２６００Ｖに引き下げることで、対応する。

さらに、この引き下げた所定電圧３２００Ｖないし３５００Ｖで集塵作用を継続し、その際の電圧値並びに電流値が一定範囲内での変動、例えば、１０００Ｖないし１５００Ｖあるいは０．３ｍＡに到達しなかったり、到達してもその回数が例えば５回に満たない変動を、設定時間、例えば、２分間ないし１０分間継続した場合、異常放電の原因が解消したと判定して、電圧段階制御部８の指令により、電圧変更部９から所定電圧を上記通常モードの３９００Ｖないし４１００Ｖにレベルアップして、集塵部４に印加し集塵作用を継続する。

なお、上記の異常放電が発生した場合、集塵部４と電源５とをスイッチ１５により一旦遮断した後、クリーニングモード１６としても良い。このクリーニングモード１６は、集塵部４に印加する所定電圧を通常の集塵時よりも高くすれば、異常放電の原因物質、例えば異物を除去することが出来、その結果として、異常放電を回避できる事実に着目したものである。すなわち、このクリーニングモード１６は、前記電圧段階制御部８に付加させたものであり、集塵部４に通常モードの所定電圧３９００Ｖないし４１００Ｖを印加して異常放電が発生した際、電圧段階制御部８の指令により、集塵部４への電力供給を一旦遮断して、さらに、電圧変更部６が異常放電の原因たる異物を除去できる段階の所定電圧、例えば、上記３９００Ｖないし４１００Ｖから３００Ｖないし５００Ｖ引き上げ、４２００Ｖないし４６００Ｖの高い電圧に変更して、集塵部４に設定時間、例えば、３秒間ないし３０秒間印加し、これをクリーニングして、そのあと異常放電発生前の所定電圧３９００ないし４１００Ｖに戻すものである。

なお、電圧段階制御部８および電圧変更部９による上記の所定電圧の変更は、例えば、図２に示すように、異常放電情報を受信した電圧段階制御部８のＣＰＵ２０が、受信した異常放電情報と予め記憶している情報とを対比して、集塵部４に異常放電しない段階の所定電圧を決め、その電圧変更指令をＰＷＭ（パルス幅変調）信号として増幅回路２１に発信する。そして、ＰＷＭ信号を受信した増幅回路２１、昇圧トランス２２および昇圧回路２３で構成する電圧変更部９を経て、上記したＰＷＭ信号に沿う所定電圧を集塵部４に印加する。

また、上記の電圧段階制御部８および電圧変更部９による所定電圧の変更は、例えば、図３に示すようなものでもよい。すなわち、電圧段階制御部８Ａが、集塵部４と電源５の間に並列に配置したｎ個の抵抗（Ｒ１＜Ｒ２…＜Ｒｎ−１＜Ｒｎ）を有してなる電圧変更部９Ａに指令を出すことで、集塵部４と電源５との間に抵抗Ｒ１を接続している時に、測定部７が異常放電を検知した際、集塵部４と電源５とをスイッチ１５により一旦遮断した後、集塵部４と電源５との間に抵抗値の大なる抵抗Ｒ２に切り替えてから、集塵部４に異常放電しない段階の所定電圧を印加し、集塵部４における異常放電後にも正常な集塵を回復させ、以後再び異常放電が発生しない限り、正常な集塵を継続するようになる。以後設置したｎ−２個の抵抗Ｒだけ順次抵抗値の大なる抵抗Ｒ３〜Ｒｎに切り替えて、段階的に所定電圧を下方変更し集塵部４に印加するようにして、異常放電後も集塵作用を継続することが出来るようにしたものである。

なお、ｎ個の抵抗Ｒの抵抗値は、数ＭΩの範囲内にあり、且つ、Ｒ１＜Ｒ２…＜Ｒｎ−１＜Ｒｎの関係にある。抵抗Ｒの数量は特に限定が無いが、３ないし５個が適正な数量となる。

また、前記クリーニングモード１６を前記電圧段階制御部８に付加させる場合は、抵抗Ｒ１より低い抵抗値のクリーニングモード用の抵抗ｐＲ（ｐＲ＜Ｒ１）を設けて、集塵部４に抵抗Ｒ１により通常モードの所定電圧３９００Ｖないし４１００Ｖを印加して、異常放電が発生したら電力供給を一旦遮断し、抵抗ｐＲに切り替えて、４２００Ｖないし４６００Ｖの高い電圧に変更し、集塵部４に設定時間印加してこれをクリーニングし、そのあと、異常放電発生前の通常モードの３９００Ｖないし４１００Ｖに戻せば良い。さらに、上記した抵抗ｐＲを設けず、ｎ個のうち抵抗Ｒ１をクリーニングモード１６用とし、抵抗Ｒ２を集塵開始時の通常モードの抵抗としても差し支えない。

また、上記の電圧段階制御部８および電圧変更部９による所定電圧の変更は、次のような場合もある。すなわち、電圧段階制御部８Ａが、集塵部４と電源５との間に並列に配置したｎ個の抵抗（Ｒ１＜Ｒ２…＜Ｒｎ−１＜Ｒｎ）を有してなる電圧変更部９Ａに指令を出すことで、集塵部４と電源５との間にｎ個の抵抗（Ｒ１＜Ｒ２…＜Ｒｎ−１＜Ｒｎ）のうち、Ｒ１を除くＲ２…＜Ｒｎ−１＜Ｒｎのいずれかを接続している時に、印加電圧値及び電流値が、上述したような、一定範囲内での変動を設定時間継続した際、集塵部４と電源５とを一旦遮断した後、集塵部４と電源５との間に抵抗値の一段階小なる抵抗に切り替えて、その所定電圧を印加し、以後設置したｎ−２個の抵抗だけ順次抵抗値の小なる抵抗Ｒ１〜Ｒｎ−１に切り替えて、段階的に所定電圧を上方変更して集塵部４に印加するようにしても良い。

上記構成になる居室換気用電気集塵機１は、例えば、図４に示すように、熱交換器３０と組み合わされて換気システム３１として、建築物３２に取り付けられる。すなわち、居室換気用電気集塵機１は、建築物３２の給気口３３に近在して取り付けられ、さらに、熱交換器３０を通して居室３４の導入口３５に接続されて、居室３４の導出口３６は、熱交換器３０を通して建築物３２の排気口３７に接続されている。そして、熱交換器３０と導入口３５との間に接続された給気用ファン３８により、建築物３２の給気口３３から入った外気は、居室換気用電気集塵機１により清浄化され、熱交換器３０を通して加温あるいは冷温された新鮮空気として、導入口３５から居室３４内に入る。一方、居室３４内の滞留空気は、熱交換器３０と排気口３７との間に接続された換気用ファン３９により導出口３６から出て、熱交換器３０を通り給気口３３から入った外気を加温あるいは冷温して、滞留空気自身は、冷温あるいは加温され、建築物３２の排気口３７から外部に出る。

また、上記構成になる居室用電気集塵機１は、例えば、図５に示すように、熱交換器３０に代えて空気調和機器４０と組み合わされ、建築物３２に取り付けられて換気システム３１Ａとしても良く、その他の構成および作用は、図４に示す換気システム３１とほぼ同様なので、図５に符号を付してその説明を省略する。なお、居室３４内の滞留空気は、導出口３６から出たあと、その全量あるいは一部を居室換気用電気集塵機１に戻しても良い。

以下に、上記構成になる居室換気用電気集塵機１の作用を換気システム２１あるいは２１Ａに即して詳述する。
まず、換気システム３１あるいは３１Ａを稼働状態とし、且つ、居室換気用電気集塵機１の電源５をオンした状態で、建築物３２の給気口３３から給気された外気が、図１の矢線Ｋ方向から電気集塵機２のイオン化部３内に入ると、このイオン化部３のイオン化線１０およびイオン化電極１１間に生じているコロナ放電などにより、外気中の土埃、花粉や虫、黄砂やＰＭ２．５などの浮遊粒子を帯電する。そして、電気集塵機２の運転継続に伴い、イオン化線１０の表面が汚れたり酸化などによって、初期の印加電圧よりも高い電圧でないと、コロナ放電などが安定的に生じづらくなる。しかしながら、このイオン化部３のイオン化線１０には、定電流制御部６により電源５から一定電流、例えば０．３ないし２．０ｍＡの範囲内の一定電流が送られているため、イオン化線１０表面に汚れや酸化などが生じても、初期の印加電圧よりも高い電圧に有効に対応出来て、コロナ放電などが安定的に生じ、イオン化部３における浮遊粒子に対する帯電能力の低下がない。したがって、イオン化線１０表面の汚れや酸化などの影響による集塵効率の低下がないことになる。

さらに、上記の帯電した浮遊粒子を含んだ外気が集塵部４内に入ると、この集塵部４の複数の集塵電極板１２及び複数の集塵対電極板１３間に所定電圧、例えば、通常モードの３９００Ｖないし４１００Ｖを印加していることで、生じている高い電界により、帯電した浮遊粒子をクーロン力によって、複数の集塵電極板１２もしくは複数の集塵対電極板１３にて捕集し、集塵部４から集塵後の清浄化した空気を排出することになる。電気集塵機２の運転継続に伴う、湿気、結露、異物あるいは浮遊粒子の堆積などによる、複数の集塵電極板１２及び複数の集塵対電極板１３間における環境の変動によって、火花放電などの異常放電が生じた場合、複数の集塵電極板１２及び集塵対電極板１３間に高い電界を維持出来ないばかりか、所定電圧すら印加出来ない状況に追い込まれる。しかしながら、集塵部４の複数の集塵電極板１２は、電圧段階制御部８および電圧変更部９により電源５から印加する所定電圧を一旦遮断し、その後段階的に所定電圧を、例えば、３２００Ｖないし３５００Ｖ、さらに、２２００Ｖないし２６００Ｖに下方変更することで、異常放電を一旦停止すると共に、その後再び高い電界を生じさせているため、複数の集塵電極板１２及び複数の集塵対電極板１３間に異常放電が生じたあとも、印加する所定電圧の低下に伴い若干集塵効率は低下するものの、集塵作用を継続するから、集塵部４の洗浄などのメンテナンス間隔を延長することが可能となる。

そして、前記電圧段階制御部８に前記クリーニングモード１６を付加させてあると、集塵部４に通常モードの所定電圧３９００Ｖないし４１００Ｖを印加してある場合に、これより、３００Ｖないし５００Ｖ高い４２００Ｖないし４６００Ｖの電圧に上方変更して、集塵部４に設定時間印加しこれをクリーニングして、そのあと異常放電発生前の通常モードの所定電圧３９００Ｖないし４１００Ｖに戻すものである。また、集塵部４に所定電圧３２００Ｖないし３５００Ｖを印可している時に異常放電すると、例えば、当初の３９００Ｖないし４１００Ｖの電圧に上方変更して、集塵部４に設定時間印加しこれをクリーニングして、そのあと異常放電発生前の所定電圧３２００ないし３５００Ｖに戻すものである。以下、集塵部４に所定電圧２２００Ｖないし２６００Ｖを印加してある場合も同じ手法でクリーニングする。

このようにして、土埃、花粉や虫、黄砂やＰＭ２．５などの浮遊粒子を除去された外気は、図４に示す換気システム３１の場合、熱交換器３０を通り加温あるいは冷温された清浄化された新鮮空気として、導入口３５から居室３４内に入る。一方、居室３４内の滞留空気は、居室３４の導出口３６から出て、熱交換器３０を通り給気口３３から入った外気を加温あるいは冷温して、建築物３２の排気口３７から外部に出る。一方、図５に示す換気システム３１Ａの場合、浮遊粒子を除去された外気は、空気調和機器４０にて調和されて新鮮空気となり、居室３４内に入る。居室３４内の滞留空気は、居室３４から出て、再び空気調和機器４０に入り、調和されて新鮮空気となって居室３４内に入る。

以上、本発明の実施例１を説明したが、具体的な構成はこれに限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲での変更は適宜可能であることを理解されるべきである。

本発明の居室換気用電気集塵機及びそれを利用した換気システムは、イオン化部におけるコロナ放電などを安定して継続でき、集塵部に湿気や結露、異物の混入あるいは集塵物の堆積などの環境の変動により、火花放電などの異常放電が起きても、速やかに正常な電圧の印加を再開して集塵作用を継続して、湿気や結露など乾燥による自然回復可能の場合や、簡易なクリーニングにより除去可能な異物や集塵物を除去して、速やかにより高いレベルの正常な電圧の印加を再開し集塵作用を継続して、全体として集塵効率を高め、メンテナンス頻度も減らしたいような場合に、利用可能性が極めて高くなる。

１ 居室換気用電気集塵機
２ 電気集塵機
３、５２ イオン化部
４、５５ 集塵部
５、５６ 電源
５ａ プラス極
５ｂ マイナス極
６ 定電流制御部
７ 測定部
８、８Ａ 電圧段階制御部
９、９Ａ 電圧変更部
１０、５０ イオン化線
１１、５１ イオン化電極
１２、５３ 集塵電極板
１３、５４ 集塵対電極板
１４ 高抵抗体
１５ スイッチ
１６ クリーニングモード
２０ ＣＰＵ
２１ 増幅回路
２２ 昇圧トランス
２３ 昇圧回路
３０ 熱交換器
３１、３１Ａ 換気システム
３２ 建築物
３３ 給気口
３４ 居室
３５ 導入口
３６ 導出口
３７ 排気口
３８ 給気用ファン
３９ 換気用ファン
４０ 空気調和機器
５７ 制御部
Ｒ、ｐＲ、Ｒ１−Ｒｎ 抵抗

Claims (6)

1. 電気集塵機は、空気中の浮遊粒子を帯電するイオン化部と、帯電浮遊粒子をクーロン力により捕集する集塵部と、該集塵部及び前記イオン化部に電力を供給する電源と、からなる２段荷電型であって、
   前記電気隼塵機に、
   前記電源と前記イオン化部との間に介在する定電流制御部により、前記電源から前記イオン化部に一定電流を送るが設定電圧を上回らないように制御する機能、
   並びに、前記電源と前記集塵部との間に介在する、前記集塵部に所定電圧を印加した際の印加電圧値及び電流値を常時測定する測定部と、該測定部から印加電圧値及び電流値を受け、印加電圧値及び電流値の急激な変動の異常放電並びに一定範囲内での変動の継続により、前記集塵部に異常放電しない段階に所定電圧を上下変更する指令を出す電圧段階制御部と、該電圧段階制御部の指令により所定電圧を上下変更する電圧変更部とにより、前記電源から前記集塵部に送る電流及び電圧を制御する機能、を付加させてなり、
   前記イオン化部に前記定電流制御部により一定電流を送ると共に、前記集塵部に前記電圧段階制御部により所定電圧を印加して、異常放電が発生した際、前記電圧段階制御部の指令により、前記集塵部に電力供給を一旦遮断し、前記電圧変更部によって異常放電しない電圧にレベルダウンして前記集塵部に所定電圧を印加し集塵作用を継続して、これらの印加電圧値及び電流値が一定範囲内での変動を設定時間継続した際、異常放電の原因が解消したと判定して、前記電圧段階制御部の指令により、前記電圧変更部から所定電圧をレベルアップして前記集塵部に印加し、集塵作用を継続することを特徴とする居室換気用電気集塵機。
2. 前記電圧段階制御部に、クリーニングモードを付加させてなり、該クリーニングモードは、前記集塵部に所定電圧を印加して異常放電が発生した際、前記電圧段階制御部の指令により、前記集塵部に電力供給を一旦遮断し、前記電圧変更部によって前記所定電圧より高い電圧を前記集塵部に印加して、前記集塵部をクリーニングする請求項１記載の居室換気用電気集塵機。
3. 前記電圧段階制御部は、ＣＰＵ（中央処理装置）から増幅回路に所定値のＰＷＭ（パルス幅変調）信号を出力して、該ＰＷＭ信号に沿う所定電圧を前記電圧変更部から前記集塵部に印加するようにした請求項１または２記載の居室換気用電気集塵機。
4. 前記電圧段階制御部は、前記集塵部と前記電源との間に並列に配置したｎ個の抵抗（Ｒ１＜Ｒ２…＜Ｒｎ−１＜Ｒｎ）を有してなる電圧変更部に指令を出すことで、前記集塵部と前記電源との間に抵抗Ｒ１を接続している時に異常放電が発生した際、前記集塵部と前記電源とを一旦遮断した後、前記集塵部と前記電源との間に抵抗値の大なる抵抗Ｒ２に切り替えてから、その所定電圧を印加し、以後設置したｎ−２個の抵抗だけ順次抵抗値の大なる抵抗Ｒ３〜Ｒｎに切り替えて、段階的に所定電圧を下方変更して前記集塵部に印加するようにした請求項１または２記載の居室換気用電気集塵機。
5. 前記電圧段階制御部は、前記集塵部と前記電源との間に並列に配置したｎ個の抵抗（Ｒ１＜Ｒ２…＜Ｒｎ−１＜Ｒｎ）を有してなる電圧変更部に指令を出すことで、前記集塵部と前記電源との間にｎ個の抵抗（Ｒ１＜Ｒ２…＜Ｒｎ−１＜Ｒｎ）の内、Ｒ１を除くＲ２…＜Ｒｎ−１＜Ｒｎのいずれかを接続している時に、印加電圧値及び電流値が一定範囲内での変動を設定時間継続した際、前記集塵部と前記電源とを一旦遮断した後、前記集塵部と前記電源との間に抵抗値の一段階小なる抵抗に切り替えて、その所定電圧を印加し、以後設置したｎ−２個の抵抗だけ順次抵抗値の小なる抵抗Ｒ１〜Ｒｎ−１に切り替えて、段階的に所定電圧を上方変更して前記集塵部に印加するようにした請求項１または２記載の居室換気用電気集塵機。
6. 請求項１ないし５に記載の居室換気用電気集塵機を利用してなることを特徴とする換気システム。

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