JP6417925B2 - 集塵ユニット、及びこれを備えた空気調和装置 - Google Patents

Description

本発明は、集塵ユニット、及びこれを備えた空気調和装置に関する。

下記特許文献１には、空気調和装置の室内ユニットに収納される空気清浄ユニットが開示されている。この空気清浄ユニットは、空気中の塵埃を帯電させるイオン化部を備えている。イオン化部は、イオン化線（高電位電極）と、これに対向して配置された対向電極（低電位電極）と、イオン化線と対向電極との間に数千ボルトの高電圧を印加する高圧電源とを備え、イオン化線と対向電極との間に形成された電場によって塵埃を帯電させる。イオン化線と対向電極とは、通常、樹脂製の支持部材によって支持され、両者の間の絶縁が保たれている。

特開２０１３−１３８９７９号公報

空気清浄ユニットの内部には、長期の使用によって塵埃が蓄積する。イオン化線と対向電極との間の支持部材に塵埃が付着すると、支持部材の絶縁抵抗が低下し、イオン化線から対向電極に放電を伴う漏洩電流（沿面放電）が発生することがある。そして、このような沿面放電が繰り返し生じると、次第に支持部材の表面が炭化して導電路が形成され、トラッキング状態になる可能性がある。

高圧電源には、イオン化線と対向電極との間で漏洩電流が生じた場合に、それを検知して電圧の印加を一時的に停止し、ユーザーに清掃を促す表示等を行う保護装置が設けられている場合がある。このような保護装置が設けられていない場合は勿論のこと、保護装置が設けられている場合であっても、ユーザーが漏洩電流が流れていることを知らずに清掃を行わず、高圧電源をリセットして継続使用すると、上記のようなトラッキング状態になる可能性が高まる。

本発明は、高電位電極と低電位電極との間のトラッキングの発生を防止することができる集塵ユニット、及びこれを備えた空気調和装置を提供することを目的とする。

（１）本発明は、高電位電極と、前記高電位電極と間隔をあけて配置される低電位電極と、前記高電位電極と前記低電位電極との間に電圧を印加する電源部と、前記高電位電極と前記低電位電極との間に介在する第１の絶縁体とを有し、前記高電位電極と前記低電位電極との間の空間に電界を形成する集塵ユニットであって、
前記高電位電極及び前記低電位電極と並列に接続されるとともに、前記第１の絶縁体と同一環境内に配置される放電用電極を備え、
前記放電用電極は、前記電源部により電圧が印加される高電位側の第１の導体及び低電位側の第２の導体と、前記第１及び第２の導体間に設けられる第２の絶縁体とを有し、
前記第１の絶縁体において沿面放電が生じるよりも先に前記放電用電極において沿面放電が生じるように、前記放電用電極における前記第１の導体と前記第２の導体との間の前記第２の絶縁体の沿面距離が、前記高電位電極と前記低電位電極との間の前記第１の絶縁体の沿面距離よりも短く設定され、
前記放電用電極におけるトラッキングの発生を防止するように、前記第２の絶縁体が、前記第１の絶縁体よりも耐トラッキング性が高い素材で形成されているものである。

上記構成の集塵ユニットによれば、放電用電極における第１の導体と第２の導体との間の第２の絶縁体の沿面距離が、高電位電極と低電位電極との間の第１の絶縁体の沿面距離よりも短く設定されているので、第１及び第２の絶縁体に塵埃が付着した場合に、放電用電極における第１の導体と第２の導体との間で積極的に放電を伴う漏洩電流（沿面放電）を発生させ、高電位電極と低電位電極との間に沿面放電が生じるのを抑制し、両電極間のトラッキングを防止することができる。また、第２の絶縁体は第１の絶縁体よりも耐トラッキング性が高いので、放電用電極におけるトラッキングを防止することができる。

（２）前記第２の絶縁体は、セラミック製であることが好ましい。
セラミックは、支持部材として用いられる合成樹脂材等の第１の絶縁体に比べて耐トラッキング性が高く、炭化による導電路が形成されることがないので、放電用電極におけるトラッキングの発生を防止することができる。

（３）前記第１の導体と前記高電位電極、又は、前記第２の導体と低電位電極とは兼用されていることが好ましい。
このような構成によって、放電用電極の構成の簡素化及びコストの低減を図ることができる。

（４）前記放電用電極における前記第１の導体と前記第２の導体との間の漏洩電流を検知する検知部を備えていることが好ましい。
この構成によれば、検知部による漏洩電流の検知によって、第１の絶縁体に塵埃が付着していることを把握することができる。そのため、検知結果をもとに清掃を促す旨の表示を行ったり、清掃完了の確認を促す旨の表示を行ったり、継続した運転を禁止（電圧の印加を遮断）したりするなど、第１の絶縁体におけるトラッキングの防止のための措置を施すことができる。

（５）前記検知部は、前記高電位電極と前記低電位電極との間の前記第１の絶縁体上の漏洩電流を検知する検知部として兼用されていてもよい。
このような検知部の兼用により構造の簡素化及びコストの低減を図ることができる。

（６）本発明の空気調和装置は、上記（１）〜（５）のいずれか１つに記載の集塵ユニットを空気の流通領域に備えているものである。

本発明によれば、高電位電極と低電位電極との間のトラッキングの発生を防止することができる。

第１の実施の形態に係る空気調和装置の室内機を示す概略的な側面図である。 集塵ユニットの一部を拡大して示す説明図である。 トラッキング防止の原理を説明する図である。 第２の実施の形態における放電用電極の斜視図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る空気調和装置の室内機を示す概略的な側面図である。この室内機１０は、天井１３に設置される天井埋込タイプであり、熱交換ユニット１１と、集塵ユニット１２とを備えている。

室内機１０の下端には、天井１３の下面に沿って配置される化粧パネル１４が取り付けられている。化粧パネル１４には、室内の空気を吸い込むための吸込口１５と、空調後の空気を吹き出す吹出口１６とが形成されている。
熱交換ユニット１１は、室内機１０の上部側に配置され、熱交換器２１及び室内ファン２２を備えている。そして、室内の空気は、室内ファン２２によって吸込口１５から吸い込まれ、熱交換器２１との間で熱交換された後、吹出口１６から室内に吹き出される。

集塵ユニット１２は、熱交換ユニット１１の下側に配置されている。集塵ユニット１２は、室内ファン２２によって吸込口１５から吸い込まれた空気に含まれる塵埃を除去し、熱交換ユニット１１に清浄化された空気を流入させる。
集塵ユニット１２は、集塵エレメント３１と、光触媒フィルタ３９とを備えている。集塵エレメント３１及び光触媒フィルタ３９は、化粧パネル１４の吸込口１５を介して着脱することができ、室内機１０から取り外すことにより清掃等のメンテナンスを行うことができる。

集塵ユニット１２には、集塵エレメント３１に電圧を印加する電源部３３が設けられている。電源部３３は、集塵エレメント３１に数千ボルトの高電圧を印加する。
集塵エレメント３１には、空気に含まれる塵埃を帯電させる荷電部（イオン化部）と、帯電させた塵埃を捕捉する集塵部とが含まれており、いずれも高電位電極と低電位電極との間で電界を生じさせるものであり、原理的に類似している。したがって、以下の説明においては、集塵エレメント３１のうち、荷電部のみに注目して説明を行う。

図２に示されるように、集塵エレメント３１の荷電部３２は、イオン化電極３５と、接地電極３６とを有している。イオン化電極３５と接地電極３６とは、合成樹脂等の絶縁体からなる支持部材３７によって支持されている。イオン化電極３５は、電源部３３のプラス極である高電位端子３４ａに接続され、接地電極３６は、接地電位に接続されている。したがって、イオン化電極３５は高電位電極を構成し、接地電極３６は低電位電極を構成している。

なお、図２においては、イオン化電極３５及び接地電極３６が概略的に示されているが、イオン化電極３５は、例えば線状に形成され、接地電極３６は、例えば空気の流通方向に沿って配置された多数の板材により形成される。

イオン化電極３５と接地電極３６との間に高電圧が印加されると、両者の間の空間に電界が生じ、イオン化電極３５から接地電極３６に向けてプラスイオンが放出される。したがって、化粧パネル１４の吸込口１５から吸引された空気が集塵エレメント３１の荷電部３２を通過すると、当該空気に含まれる塵埃がプラスに帯電される。

荷電部３２を通過した空気は、さらに図示しない集塵部を通過し、帯電した塵埃がマイナスに帯電された集塵用の電極に捕捉される。したがって、塵埃除去後の清浄な空気を熱交換ユニット１１に流入させることができる。なお、集塵部は、マイナスに帯電された集塵用フィルタであってもよい。

本実施の形態の集塵ユニット１２には、放電用電極４０が設けられている。この放電用電極４０は、集塵ユニット１２のケーシング１２ａ内であって、集塵エレメント３１の近傍位置に配置されている。本実施の形態では、電源部３３の高電位端子３４と集塵エレメント３１とが接する部分の近傍に形成されたケーシング１２ａ内の空間５０に配置されている。この放電用電極４０は、集塵エレメント３１におけるイオン化電極３５と接地電極３６との間に位置する合成樹脂製の支持部材（第１の絶縁体）３７にトラッキングが発生するのを防止する機能を有している。ここで、トラッキングとは、固体絶縁材料の表面、内部又はその両方に発生する、電界と電解質汚染との複合作用によって、導電路が次第に形成されることをいう（例えば、ＪＩＳ Ｃ ２１３４：２００７参照）。

図３に示されるように、放電用電極４０は、一対の導体（第１の導体４１及び第２の導体４２）と、これらの導体４１，４２の間に設けられた絶縁体（第２の絶縁体）４３とからなる。放電用電極４０は、集塵ユニット１２のイオン化電極３５及び接地電極３６と並列の関係で電源部３３に接続されている。すなわち、放電用電極４０の第１の導体４１は電源部３３の高電位端子３４ａに接続され、第２の導体４２は、電源部３３の低電位端子３４ｂに接続されている。低電位端子３４ｂは接地電位とされている。

絶縁体４３は、セラミックにより構成されている。一般に、セラミックは、支持部材３７を構成する合成樹脂材よりも耐トラッキング性の高い（実質的にはトラッキングが生じない）素材である。
また、第１及び第２の導体４１，４２の間における絶縁体４３の沿面距離Ｌ１は、イオン化電極３５と接地電極３６との間における支持部材３７の沿面距離Ｌ２よりも短くなっている。

集塵ユニット１２を長期間使用すると、ケーシング１２ａ（図２参照）内に塵埃が溜まり、集塵エレメント３１の外部にも付着する。特に、集塵エレメント３１の支持部材３７に塵埃が付着すると、支持部材３７の絶縁抵抗が低下し、イオン化電極３５と接地電極３６との間における支持部材３７の表面に放電を伴う漏洩電流（沿面放電）が発生するおそれがある。さらに、このような沿面放電が繰り返し生じると、支持部材３７の表面が炭化して導電路が形成され、トラッキング状態になる可能性がある。

本実施の形態の放電用電極４０は、集塵エレメント３１の支持部材３７と同一の環境に配置されているため、支持部材３７の表面に塵埃が付着すると、放電用電極４０の絶縁体４３にも同程度に塵埃が付着する。したがって、放電用電極４０においても絶縁体４３の絶縁抵抗が低下し、沿面放電が生じる可能性がある。

放電用電極４０の絶縁体４３における沿面距離Ｌ１は、集塵エレメント３１における支持部材３７の沿面距離Ｌ２よりも短く設定されているので、支持部材３７において沿面放電が生じるよりも先に、放電用電極４０において沿面放電（図３に矢印ａで示す）が生じる。すなわち、放電用電極４０において積極的に沿面放電を生じさせることができる。そのため、集塵エレメント３１の支持部材３７における沿面放電の発生を抑制することができ、支持部材３７においてトラッキングが生じるのを防止することができる。

電源部３３には保護回路４５が設けられている。この保護回路４５は、集塵エレメント３１及び放電用電極４０において漏洩電流（沿面放電）が生じたことを検出する検知部を構成している。また、保護回路４５は、漏洩電流を検出すると、電源部３３による電圧の印加を停止する。したがって、漏洩電流が生じたまま、集塵ユニット１２の運転が継続されることがない。

また、保護回路４５が漏洩電流を検出すると、その検出信号が室内機１０の制御部１７に送られ、制御部１７がリモコン等の表示部１８に清掃を促す旨の表示を行う。ユーザーは、当該表示を確認することによって、適切な時期に集塵エレメント３１の清掃を行うことができる。なお、表示部１８に清掃を促す旨の表示を行うことに代えて、又は加えて、
音や光を用いた警報を発することも可能である。また、表示部１８に清掃完了の確認を促す旨の表示を行うこともできる。

図２に示すように、集塵ユニット１２から集塵エレメント３１を取り外すと、ケーシング１２ａ内の空間５０に配置された放電用電極４０が外部に露出されるようになっている。したがって、放電用電極４０の清掃も可能となり、絶縁体４３を集塵エレメント３１の支持部材３７と同様の状態にすることができる。

保護回路４５は、集塵エレメント３１用と放電用電極４０用とで個別に備えることもできるが、共に電源部３３に並列に接続されているので、共用の保護回路４５とすることができる。これによって、回路構成を簡素化し、コストの低減を図ることができる。

放電用電極４０の第１の導体４１は、イオン化電極３５と兼用されていてもよい。または、第２の導体４２は、接地電極３６と兼用されていてもよい。例えば、後者の場合は、第２の導体４２及び接地電極３６を集塵ユニット１２のケーシング１２ａ（図２参照）により構成することができる。

［第２の実施の形態］
図４は、第２の実施の形態における放電用電極の斜視図である。
放電用電極４０は、板状又はブロック状の絶縁体４３に、ピンやネジ等からなる棒状又は突起状の導体４１，４２を取り付けたものによって構成することができる。このような構成によって、放電用電極４０の構造が簡素化し、放電用電極４０を容易に作製することができる。

本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内において適宜変更することができる。
例えば、本発明は、集塵ユニット１２の荷電部３２だけでなく、高電位電極と低電位電極とを有し、両電極間の空間に電界を形成する従来公知の集塵部にも適用することができる。

高電位電極と低電位電極の具体的形状は特に限定されるものではなく、線状の電極と板状の電極との組合せや、板状の電極同士を組合せ、互いに対向させたもの等、従来公知の構造を採用することができる。

放電用電極４０の絶縁体４３は、セラミックに限定されるものではなく、支持部材３７よりも耐トラッキング性の高い素材であればよい。
保護回路（漏電検知部）４５は、集塵エレメント３１用と放電用電極４０用とで個別に備えられていてもよい。

上記実施の形態の空気調和装置は、熱交換ユニットを備えたものであったが、熱交換ユニットを備えていないもの、例えば空気清浄装置であってもよい。また、集塵ユニット１２は、空気調和装置以外の他の装置にも適用することもできる。

１２：集塵ユニット
３３：電源部
３５：イオン化電極（高電位電極）
３６：接地電極（低電位電極）
３７：支持部材（第１の絶縁体）
４０：放電用電極
４１：第１の導体
４２：第２の導体
４３：絶縁体（第２の絶縁体）
４５：保護回路
５０：空間
Ｌ１：沿面距離
Ｌ２：沿面距離

Claims (6)

1. 高電位電極（３５）と、前記高電位電極（３５）と間隔をあけて配置される低電位電極（３６）と、前記高電位電極（３５）と前記低電位電極（３６）との間に電圧を印加する電源部（３３）と、前記高電位電極（３５）と前記低電位電極（３６）との間に介在する第１の絶縁体（３７）とを有し、前記高電位電極（３５）と前記低電位電極（３６）との間の空間に電界を形成する集塵ユニット（１２）であって、
   前記高電位電極（３５）及び前記低電位電極（３６）と並列に接続されるとともに、前記第１の絶縁体（３７）と同一環境内に配置される放電用電極（４０）を備え、
   前記放電用電極（４０）は、前記電源部（３３）により電圧が印加される高電位側の第１の導体（４１）及び低電位側の第２の導体（４２）と、前記第１及び第２の導体（４１，４２）間に設けられる第２の絶縁体（４３）とを有し、
   前記第１の絶縁体（３７）において沿面放電が生じるよりも先に前記放電用電極（４０）において沿面放電が生じるように、前記放電用電極（４０）における前記第１の導体（４１）と前記第２の導体（４２）との間の前記第２の絶縁体（４３）の沿面距離（Ｌ１）が、前記高電位電極（３５）と前記低電位電極（３６）との間の前記第１の絶縁体（３７）の沿面距離（Ｌ２）よりも短く設定され、
   前記放電用電極（４０）におけるトラッキングの発生を防止するように、前記第２の絶縁体（４３）が、前記第１の絶縁体（３７）よりも耐トラッキング性が高い素材で形成されている、集塵ユニット。
2. 前記第２の絶縁体（４３）が、セラミック製である、請求項１に記載の集塵ユニット。
3. 前記第１の導体（４１）と前記高電位電極（３５）、又は、前記第２の導体（４２）と前記低電位電極（３６）とが兼用されている、請求項１又は２に記載の集塵ユニット。
4. 前記放電用電極（４０）における前記第１の導体（４１）と前記第２の導体（４２）との間の漏洩電流を検知する検知部（４５）を備えている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の集塵ユニット。
5. 前記検知部（４５）は、前記高電位電極（３５）と前記低電位電極（３６）との間の前記第１の絶縁体（３７）上の漏洩電流を検知する検知部として兼用されている、請求項４に記載の集塵ユニット。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の集塵ユニット（１２）を空気の流通領域に備えている、空気調和装置。

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