JP6425812B2 - 放電ユニットおよび空調装置 - Google Patents

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Description

本発明は、電気集塵および脱臭を行う放電ユニットおよび空調装置に関する。
近年、建物内の空気を正常化された状態に維持するために空気清浄装置が広く使用されており、空気清浄装置の形態の一つに、電気集塵を行う放電ユニットを備えるものがある。これは一般的に、空気中の浮遊粒子である塵埃をコロナ放電によって帯電させるイオン化部(帯電部)と、帯電された塵埃をクーロン力で集塵板に付着させるコレクタ部(集塵部)とで構成される。また、特許文献1には、電気集塵に加えて臭気を除去する脱臭機能も備えたものが開示されている。
特許第3882469号公報
このような放電ユニットでは、部品点数の抑制による製造コストの抑制、集塵効率の向上、および脱臭性能の向上が望まれている。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、部品点数を抑えて帯電部と集塵部を電気的に接続させることで製造コストを抑えつつ、集塵効率の向上および脱臭性能の向上を図ることのできる放電ユニットを得ることを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、空気を通過させる第1開口が形成された第1フレームと、空気を通過させる第2開口が形成された第2フレームと、空気を通過させる第3開口が形成された第3フレームと、第1フレームと第2フレームとの間に配置された放電電極と、第1フレームと第2フレームとの間に配置された対向電極と、第2フレームと第3フレームとの間に配置され、表面に電気伝導性を有する触媒が被着された脱臭フィルターと、を備え、対向電極には、第2フレームから第3フレーム側に突出して、脱臭フィルターに接触する脱臭フィルター接触部が形成され、第1フレーム、第2フレームおよび第3フレームを組み合わせることで脱臭フィルターと対向電極が接触することを特徴とする。
本発明にかかる放電ユニットによれば、部品点数を抑えて帯電部と集塵部を電気的に接続させることで製造コストを抑えつつ、集塵効率の向上および脱臭性能の向上を図ることができるという効果を奏する。
本発明の実施の形態1にかかる空調装置の設置状態を示す断面図 実施の形態1にかかる空調装置を上面から見た図 実施の形態1にかかる空調装置を下面から見た図であって、化粧グリルを取り外した状態を示す図 実施の形態1におけるファンケーシングの斜視図 実施の形態1にかかる空調装置の側面図 実施の形態1にかかる空調装置の化粧グリルを開いた状態を示す図 実施の形態1にかかる空調装置を下面側から見た斜視図であって、化粧グリルを取り外した状態を示す図 実施の形態1における化粧グリルを対向面側から見た斜視図 実施の形態1におけるフランジリブ部分を拡大した図 実施の形態1におけるフランジと化粧グリルとの間のうち第2の領域の外周部分を拡大した部分拡大断面図 実施の形態1における埃取フィルターの斜視図 実施の形態1における放電ユニットの斜視図 実施の形態1における放電ユニットの斜視図 実施の形態1における対向電極の斜視図 実施の形態1における放電ユニットの断面図 実施の形態1における放電電極の斜視図 実施の形態1における放電部下カバーの斜視図 実施の形態1における放電部下カバーの斜視図 実施の形態1における放電部下カバーの斜視図 実施の形態1における脱臭フィルターを取外した後の放電ユニットを示す斜視図 実施の形態1における脱臭フィルターカバーを取外した後の放電ユニットを示す斜視図 実施の形態1における放電ユニットの断面図であって、脱臭フィルターと対向電極との接地構造を示した図 実施の形態1における放電ユニットの脱臭フィルターカバーの取外し方法を示す斜視図 図12に示すA部分での固定構造を説明するための放電ユニットの断面図 図12に示すB部分の部分拡大図 実施の形態1における放電ユニットと放電ユニット端子台との接続部分を拡大した部分拡大断面図 実施の形態1にかかる空調装置を下面から見た斜視図であって、化粧グリルおよび放電ユニットを取り外した状態を示す図 実施の形態1にかかる空調装置を下面から見た斜視図であって、化粧グリルおよび放電ユニットを取り外した状態を示す図 放電ユニット内での空気の流れを模式的に示した図
以下に、本発明の実施の形態にかかる空調装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1にかかる空調装置の設置状態を示す断面図である。実施の形態1にかかる空調装置は、室内の天井または壁に取付けられて、室内の空気を循環させる循環ファンである。図1では、水平な取付面である天井26に空調装置が取り付けられた例を示している。取付面が鉛直な壁であれば、空調装置は図1に示す例から90°傾けた姿勢で設置される。なお、以下の説明で用いる方向を示す用語は、図1に示す設置姿勢における方向を基準とする。
空調装置は、本体1、多翼式送風機2、化粧グリル6、放電ユニット5を備える。図2は、実施の形態1にかかる空調装置を上面から見た図である。図3は、実施の形態1にかかる空調装置を下面から見た図であって、化粧グリル6を取り外した状態を示す図である。
本体1は、樹脂で形成された箱体形状を呈する。本体1の一面には、図3に示すように、開口27が形成される。開口27は、本体1の内部に空気を取り込むための取込口27aと、本体1の内部から空気を吐き出すための吐出口27bとに区分される。本体1の内部には、図1において矢印で示すように、取込口27aと吐出口27bとを連通させる流路が形成される。本体1には、開口27の周囲に張り出すフランジ1aが形成されている。フランジ1aは、取付面である天井26と平行に張り出しているとも換言できる。本体1の上部には、回転式構造で容易に外部電源電線と接続可能な端子台8と、回路収納ケース9内に制御回路10を備えている。
送風機である多翼式送風機2は、本体1の内部に形成された流路に設けられる。多翼式送風機2は、モーター7の駆動軸に結合されたファン3が回転することで、取込口27aから吐出口27bに向かう空気流を流路内に発生させる。多翼式送風機2は、ファン3を収容するファンケーシング4を備える。図4は、実施の形態1におけるファンケーシング4の斜視図である。ファンケーシング4には、空気を取り込むための開口が形成される。
図5は、実施の形態1にかかる空調装置の側面図である。化粧グリル6は、開口27およびフランジ1aと対向する板状の部材である。化粧グリル6は、開口27およびフランジ1aから離間して配置される。化粧グリル6は、閉じた状態において、空調装置の意匠性の向上およびファン3への異物混入の防止の機能を発揮する。化粧グリル6は樹脂製の一体成形物である。化粧グリル6のうち、開口27およびフランジ1aと対向する対向面28の裏面側となる外側面29は、平坦面とされている。
化粧グリル6は、図5に示すように、化粧グリル6に形成された軸6aと爪6bが、本体1に形成された軸受部1d、爪1eにそれぞれ嵌合させることで本体1に固定される。図6は、実施の形態1にかかる空調装置の化粧グリル6を開いた状態を示す図である。化粧グリル6の爪6bを、本体1の爪1eから外すことで、図6に示すように軸6a、軸受部1dを中心として化粧グリル6が回転可能となり、化粧グリル6を開くことができる。
図1に戻って、空調装置には、開口27およびフランジ1aと化粧グリル6との間の空間を、開口27と垂直な方向から見て第1の領域31と第2の領域32とに区分するリブ30が設けられている。第1の領域31は、本体1の取込口27aと対向する。第2の領域32は、本体1の吐出口27bと対向する。
図7は、実施の形態1にかかる空調装置を下面側から見た斜視図であって、化粧グリル6を取り外した状態を示す図である。図8は、実施の形態1における化粧グリル6を対向面28側から見た斜視図である。空調装置に設けられるリブ30は、本体1のフランジ1aに形成されたフランジリブ1f(図7を参照)と、化粧グリル6の対向面28に形成されたグリルリブ6c(図8を参照)と、ファンケーシング4に形成されたケーシングリブ4cとを組み合わせて構成される。より具体的には、開口27と対向する領域においてグリルリブ6cとケーシングリブ4cとが高さ方向に重なり、その両側にフランジリブ1fが設けられることで、開口27およびフランジ1aと化粧グリル6との間の空間を第1の領域31と第2の領域32とに区分するリブ30が構成される。この構成によって、リブ30は、フランジ1a(化粧グリル6)の端部から他の端部まで延びるリブ30となる。これにより、第1の領域31および第2の領域32の両方に、少なくともフランジ1a(化粧グリル6)の端面領域が含まれることとなる。
図9は、実施の形態1におけるフランジリブ1f部分を拡大した図である。リブ30のうち化粧グリル6の外周に近接する端部となる部分、すなわち本実施の形態におけるフランジリブ1fは、第2の領域32側を向く面に、リブ30の中央側から端部側に向かうにしたがって、第1の領域31から離れて第2の領域32側に向かう離間面33が形成される。例えば、フランジ1aの幅が25mmである場合、端部から12.5mmの範囲に離間面33を形成する。離間面33は、フランジリブ1fのうち第1の領域31側を向く面とがなす角度を30°とする。本実施の形態1では、フランジリブ1fがリブ30の中央側から端部側に向かうにしたがって幅が広がることで、離間面33が形成される。離間面33が形成される部分は三角柱形状を呈している。
図10は、実施の形態1におけるフランジ1aと化粧グリル6との間のうち第2の領域32の外周部分を拡大した部分拡大断面図である。図10に示すように、第2の領域32にあるフランジ1aには、フランジ1aの外周に向かうにしたがって化粧グリル6に近づく傾斜面34が形成される。また、化粧グリル6のうち、傾斜面34と対向する部分には、化粧グリル6の外周と平行に延びる突部6dが形成される(図8も参照)。なお、傾斜面34は、第1の領域31にあるフランジ1aにも形成されていてもよい。
例えば、フランジ1aの幅が25mmであり、フランジ1aの外周端と化粧グリル6の外周端との間隔が11mmである場合に、傾斜面34の傾斜角度を12°とし、傾斜面34の外周側端部とフランジ1aの外周端との間を2mmとする。また、化粧グリル6の外周端から内側に20mmとなる位置に高さ3mmで突部6dが形成される。
空調装置では、多翼式送風機2が運転されてファン3が回転することで、取込口27aから本体1の内部に空気が取り込まれ、本体1の内部の流路を通して吐出口27bから空気が吐出される。これにより、フランジ1aと化粧グリル6との間から第1の領域31に空気が吸い込まれるとともに、第2の領域32からフランジ1aと化粧グリル6との間を通して空気が吹き出される。すなわち、フランジ1aと化粧グリル6との間のうち、第1の領域31の外周部分は空気を吸い込む吸込口となり、第2の領域32の外周部分は空気を吹き出す吹出口となる。したがって、空調装置では、リブ30を挟んで吸込口と吹出口とが隣接することとなる。
ここで、吸込口と吹出口の境界となるリブ30(フランジリブ1f)には、離間面33が形成されているため、リブ30に沿って吹き出される空気は、第1の領域31から離れる方向(図9の矢印Xに示す方向)に誘導される。そのため、第2の領域32から吹き出された空気が、すぐに第1の領域31から吸い込まれてしまうショートサーキットが生じにくくなる。
このように、吸込口と吹出口とを、フランジ1aと化粧グリル6との間の空間で隣接させても、ショートサーキットの発生を抑えることができるので、吸込口または吹出口の一方を化粧グリル6の外側面29に形成せずに済む。また、ショートサーキットの発生を抑えるために化粧グリル6の外側面に凹凸を設ける必要がなくなり、外側面29を平坦面とすることができる。これにより、空調装置の意匠性の向上を図ることができる。また、外側面29を平坦面とすることで、加工コストを抑えることができるため、空調装置の製造コストの抑制を図ることができる。
また、フランジ1aと化粧グリル6との隙間から吹き出される空気が天井26に接触すると、天井面が汚れてしまうおそれがある。一方、本実施の形態1では、フランジ1aに形成された傾斜面34によって、フランジ1aと化粧グリル6との隙間から吹き出される空気が、天井26から離れる方向(図10の矢印Yに示す方向)に誘導されるため、天井26が汚れにくくなる。また、化粧グリル6の対向面28に形成された突部6dによって、空気の流れが一旦傾斜面34側に向けられることで、その後の傾斜面34による空気の誘導の効果をより確実に発揮させることができる。また、空調装置から吹き出された空気が天井26に接触するのを防ぐために、化粧グリル6の外側面29に吹出口を形成する必要がないため、空調装置の意匠性の向上を図ることができる。なお、傾斜面34を、第1の領域31にあるフランジ1aにも形成すれば、空調装置が吸い込む空気が天井26に接触して天井面が汚れることを抑えることができる。
空調装置は、フランジ1aに8箇所設けた固定ねじ取付部1b(図3を参照)を利用し、4箇所以上に木ねじ等の固定ねじで天井26へ固定される。
図11は、実施の形態1における埃取フィルター23の斜視図である。図3および図7に示すように、埃取フィルター23は、本体1の取込口27aを覆うように設置される。ファンケーシング4には、埃取フィルター23を固定するための固定部4aおよび爪引掛部4bが形成される。固定部4aおよび爪引掛部4bにそれぞれ埃取フィルター23の固定部23aおよび爪部23bを固定、嵌合させることで埃取フィルター23をファンケーシング4に固定する。埃取フィルター23には、着脱時に把持可能な把持部23cが形成されている。
図12および図13は、実施の形態1における放電ユニット5の斜視図である。図14は、実施の形態1における対向電極17の斜視図である。図15は、実施の形態1における放電ユニット5の断面図である。図16は、実施の形態1における放電電極16の斜視図である。図17、図18および図19は、実施の形態1における放電部下カバー15の斜視図である。図20は、実施の形態1における脱臭フィルター12を取外した後の放電ユニット5を示す斜視図である。図21は、実施の形態1における脱臭フィルターカバー21を取外した後の放電ユニット5を示す斜視図である。図22は、実施の形態1における放電ユニット5の断面図であって、脱臭フィルター12と対向電極17との接地構造を示した図である。図23は、実施の形態1における放電ユニット5の脱臭フィルターカバー21の取外し方法を示す斜視図である。図24は、図12に示すA部分での固定構造を説明するための放電ユニット5の断面図である。図25は、図12に示すB部分の部分拡大図である。図26は、実施の形態1における放電ユニット5と放電ユニット端子台22との接続部分を拡大した部分拡大断面図である。図27および図28は、実施の形態1にかかる空調装置を下面から見た斜視図であって、化粧グリル6および放電ユニット5を取り外した状態を示す図である。図29は、放電ユニット5内での空気の流れを模式的に示した図である。
放電ユニット5は、本体1の内部に形成された流路における多翼式送風機2よりも下流に設けられる。より具体的には、図1および図3に示すように、本体1の吐出口27b部分に設けられる。放電ユニット5は、脱臭フィルター12を有しており、放電ユニット5を通して、空調装置から吹き出される空気に対して、電気集塵による集塵と脱臭とを行う。
放電ユニット5は、図12、図13および図19に示すように、第1フレームである放電部下カバー15、第2フレームである放電部上カバー14、放電電極16、対向電極17、放電電極差込右部品18、放電電極差込左部品19、スプリング20、金属端子35で構成される放電部13を備える。また、放電ユニット5は、脱臭フィルター12と、第3フレームである脱臭フィルターカバー21とを備える。
放電電極16は、例えばタングステンのように電気伝導体を材料とした、断面形状が円形、もしくは角丸長方形のワイヤ状で十分な強度があるものを用いる。また、対向電極17の材料は、例えばステンレス等の金属、カーボンなどを含有させて抵抗値を10Ω/cm程度まで下げた導電樹脂、または金属メッキを施した樹脂を用いてもよい。放電電極16と対向電極17は、水洗いができるように水で錆びにくい材質であることが好ましい。
対向電極17に、金属製の板状部材を用いた場合、図14に示すように切断と曲げ加工を行うことによって、複数の平板状の電極が平行に並んだ形で作製することが望ましい。
放電部13は、図15に示すように、放電電極16と対向電極17を平行に配置し、放電電極16と対向電極17を交互に配置する構造とする。
放電電極16は、図17および図18に示すように、絶縁材料で形成された放電部下カバー15に設けた放電電極引掛部15aに引掛けて引回し、放電電極16の両端をスプリング20で張力を掛けた状態で、放電部下カバー15に配設された金属端子35に引掛けて固定することでたるみを防止する。放電部下カバー15には、空気を通過させる第1開口として下カバー開口15bが形成されている。
上述したように配設された放電電極16と対向電極17とを絶縁するために、図19に示すように絶縁材料で形成された放電電極差込右部品18と放電電極差込左部品19を放電部下カバー15に配置し、その上に対向電極17を配置し、図20に示すように絶縁材料で形成された放電部上カバー14が結合されている。放電部上カバー14には、空気を通過させる第2開口として上カバー開口14dが形成されている。また、放電部上カバー14には、対向電極17の脱臭フィルター接触部17aを貫通させるための貫通用開口14eが形成されている。なお、上カバー開口14dから脱臭フィルター接触部17aを貫通させてもよい。
図21に示すように、脱臭フィルター12は放電部上カバー14に設置され、図13に示すように第3フレームである脱臭フィルターカバー21により固定される。また、脱臭フィルターカバー21には、空気を通過させる第3開口としてのフィルターカバー開口21dが形成されている。図22に示すように、帯電部を構成する対向電極17に形成された脱臭フィルター接触部17aは、放電部上カバー14に形成された貫通用開口14eを貫通して、脱臭フィルターカバー21側に突出することで、集塵部を構成する脱臭フィルター12と接触する。これにより、脱臭フィルター12は対向電極17と同電位(GND側)となる。本構造により放電部13にて帯電した微粒子の捕集を、脱臭フィルター12でも効率的に行うことができる。また、各フレームを組み合わせることで、脱臭フィルター接触部17が、放電ユニット5の内部で脱臭フィルター12に接触するので、放電ユニット5の外部で電気的に接触させる場合に比べて、部品点数を抑制して製造コストの抑制を図ることができる。
脱臭フィルター12は、基材に多数の開口が存在するアルミニウム合金もしくはセラミックを用い、表面に電気伝導性を有する触媒、例えば二酸化マンガンを被着したものとする。
図23、図24および図25に示すように、脱臭フィルターカバー21は、爪21aと放電部上カバー14の爪14aとの爪嵌合、脱臭フィルターカバー21の固定部21b,21cをそれぞれ放電部上カバー14の固定部14b,14cにスライドさせて固定する構造とし、着脱を容易にする。このように脱臭フィルター12の基材をアルミニウム合金もしくはセラミックとすることで脱臭フィルター12を水洗いすることができ、着脱を容易にすることで脱臭フィルター12を取り出して、脱臭フィルター12に付着した臭気成分や微粒子を洗い流しやすくするものとする。
図26に示すように、放電ユニット5からは給電端子5a,5bが突出しており、給電端子5aは金属端子35から連続した一体の部品であり、給電端子5bは対向電極17から連続した一体の部品である。
放電ユニット端子台22の給電端子22aに給電端子5a,5bが接触することで、放電ユニット5に給電される。給電端子22aは高圧電源に繋がっている。また、給電端子22aは給電端子5a,5bと必ず接触する構造である必要があるため、弾性材料、形状とし、放電ユニット5と結合時、部品ばらつきまたは挿入ばらつきにより給電端子5a,5bと給電端子22aが非接触となりにくい構造とする。
図27および図28に示すように、放電ユニット5の固定部5c(図13も参照)を本体1の高圧ユニット固定部1cに引掛け、放電ユニット5の引掛爪5e(図12も参照)を放電ユニット端子台22の引掛部22bと嵌合することで製品に固定される。放電ユニット5の着脱は手掛部5d(図12も参照)を持ち、引き抜き、差し込みすることで容易に着脱ができる構造とする。
このような放電ユニット5が空調装置の本体1に取り付けられることで、多翼式送風機2の動作時には、本体1内を通過する空気流が、放電ユニット5の内部を通過する。より具体的には、放電部下カバー15に形成された下カバー開口15bを通って放電ユニット5の内部に取り込まれ、放電部上カバー14に形成された上カバー開口14dを通過し、脱臭フィルターカバー21に形成されたフィルターカバー開口21dを通って放電ユニット5の外部に排出される。
放電ユニット5の内部を通過する空気流は、図29に示すように、放電電極16と対向電極17との間を通ってから脱臭フィルター12を通過する。放電電極16(正極側)と対向電極17(GND側)間には、高電圧がかけられることで、放電、電界空間が生成される。多翼式送風機2の動作によって生成された空気流に含まれる細菌、かび、ウイルス等は、放電、電界空間で除去、不活化される。また、放電、電界空間で微粒子は帯電され、クーロン力によって対向電極17と脱臭フィルター12にて電気的に捕集される。
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
1 本体、1a フランジ、1b 固定ねじ取付部、1c 高圧ユニット固定部、1d 軸受部、1e 爪、1f フランジリブ、2 多翼式送風機(送風機)、3 ファン、4 ファンケーシング、4a 固定部、4b 爪引掛部、4c ケーシングリブ、5 放電ユニット、5a,5b 給電端子、5c 固定部、5d 手掛部、5e 引掛爪、6 化粧グリル、6a 軸、6b 爪、6c グリルリブ、6d 突部、7 モーター、8 端子台、9 回路収納ケース、10 制御回路、12 脱臭フィルター、13 放電部、14 放電部上カバー(第2フレーム)、14a 爪、14b,14c 固定部、14d 上カバー開口(第2開口)、14e 貫通用開口、15 放電部下カバー(第1フレーム)、15a 放電電極引掛部、15b 下カバー開口(第1開口)、16 放電電極、17 対向電極、17a 脱臭フィルター接触部、18 放電電極引掛右部品、19 放電電極引掛左部品、20 スプリング、21 脱臭フィルターカバー(第3フレーム)、21a 爪、21b,21c 固定部、21d フィルターカバー開口(第3開口)、22電ユニット端子台、22a 給電端子、22b 引掛部、23 埃取フィルター、23a 固定部、23b 爪部、23c 把持部、26 天井、27 開口、27a 取込口、27b 吐出口、28 対向面、29 外側面、30 リブ、31 第1の領域、32 第2の領域、33 離間面、34 傾斜面、35 金属端子。

Claims (5)

  1. 空気を通過させる第1開口が形成された第1フレームと、
    空気を通過させる第2開口が形成された第2フレームと、
    空気を通過させる第3開口が形成された第3フレームと、
    前記第1フレームと前記第2フレームとの間に配置された放電電極と、
    前記第1フレームと前記第2フレームとの間に配置された対向電極と、
    前記第2フレームと前記第3フレームとの間に配置され、表面に電気伝導性を有する触媒が被着された脱臭フィルターと、を備え、
    前記対向電極には、前記第2フレームから前記第3フレーム側に突出して、前記脱臭フィルターに接触する脱臭フィルター接触部が形成され、
    前記第2フレームには、前記脱臭フィルター接触部が貫通する貫通用開口が形成され、
    前記第1フレーム、前記第2フレームおよび前記第3フレームを組み合わせることで前記脱臭フィルター接触部を介して前記脱臭フィルターと前記対向電極とが接触することを特徴とする放電ユニット。
  2. 前記対向電極は、平行に並べられた複数の平板状の電極を有することを特徴とする請求項1に記載の放電ユニット。
  3. 前記脱臭フィルター接触部は、前記対向電極が有する平板状の前記電極の一端部と他端部に、第2フレームから第3フレーム側に突出して形成され、前記脱臭フィルターと平行な接触面を有していることを特徴とする請求項2に記載の放電ユニット。
  4. 前記第2フレームと前記第3フレームとには、前記第2フレームと前記第3フレームとを組み合わせた状態で互いに嵌合する嵌合部が形成され、
    前記第フレームをスライドさせることで前記嵌合部同士の嵌合が解除されて、前記脱臭フィルターが着脱可能となることを特徴とする請求項1から3のいずれか1つに記載の放電ユニット。
  5. 一面に開口が形成された箱体形状を呈する本体と、
    前記箱体の内部に収容された請求項1からのいずれか1つに記載の放電ユニットと、
    前記箱体の内部に収容されて前記第1開口から前記第3開口に向かう空気流を発生させる送風機と、を備えることを特徴とする空調装置。
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