JP6661845B1 - 集塵デバイスおよび集塵デバイスを搭載した空気調和機 - Google Patents

Abstract

集塵デバイスは、空気が通過する風路内に空気の通過方向と交差する方向に間隔を空けて配列され、摩擦により帯電する複数の捕集板と、捕集板と接触して、捕集板を摩擦する摩擦体と、捕集板を通過する空気の湿度に基づいて、捕集板と摩擦体との相対移動を制御する駆動制御部とを備え、捕集板における帯電量の低下を抑え、効率よく集塵を行うものである。

Description

本発明は、摩擦によって静電気を発生させ空気中の塵埃を捕集する集塵デバイスおよび集塵デバイスを搭載した空気調和機に関するものである。

従来から、静電気を発生させて空気中の塵埃を捕集する集塵デバイスがある。この種の集塵デバイスとして、空気の通過方向と交差する方向に互いに間隔を空けて配列された複数の捕集板と、捕集板間の隙間に差し込まれ、捕集板の表面に接触するように配置されたブラシとを備えたものがある（たとえば特許文献１参照）。この集塵デバイスは、捕集板を回転させてブラシと摩擦させることにより、捕集板の表面に静電気を発生させ、捕集板間を通過する空気中に含まれる塵埃を静電的に捕集する。

特開昭６１−２２７８６０号公報

特許文献１の集塵デバイスでは、捕集板の表面がブラシにより摩擦され、捕集板の表面に電荷が誘起される。そして、捕集板は、静電気を帯びて、帯電する。ここで、高湿度の空気が流入した場合、捕集板の表面に水分が付着して、表面の電気抵抗が低下する。このため、捕集板の表面に生じた電荷は移動し、帯電量が低下する。帯電量と塵埃捕集能力とは、正の相関があるため、高湿度の空気が流入すると、帯電量が低下し、結果として塵埃捕集能力は低下する。一方で、塵埃捕集能力の向上には限界があり、摩擦帯電動作において必要以上に捕集板を摩擦しても電力の効率が悪くなる。

本発明は、上記のような課題を解決するため、塵埃捕集能力の低下を抑えつつ、摩擦帯電動作を効率よく行って集塵することができる集塵デバイスおよび集塵デバイスを搭載した空気調和機を提供することを目的とする。

本発明に係る集塵デバイスは、空気が通過する風路内に空気の通過方向と交差する方向に間隔を空けて配列され、摩擦により帯電する複数の捕集板と、捕集板と接触し、相対的に移動して、捕集板を摩擦する摩擦体と、捕集板を通過する空気の湿度に基づいて、捕集板と摩擦体との相対移動を制御する駆動制御部とを備えるものである。

また、本発明に係る空気調和機は、前述した集塵デバイスを搭載したものである。

本発明によれば、駆動制御部が、捕集板を通過する空気の湿度に基づいて、摩擦体と捕集板とにおける相対移動制御を行うようにした。このため、たとえば、湿度が高い場合には、摩擦体と捕集板との接触を多くして捕集板の帯電量を増加させるなどして、捕集板の帯電量を制御することができる。したがって、空気の湿度による帯電量の低下を抑え、塵埃捕集能力の低下を少なくし、効率よく集塵を行う集塵デバイスを実現することができる。

実施の形態１に係る集塵デバイスを搭載した空気調和機の概略を示す図である。 実施の形態１に係る集塵デバイスの斜視図である。 実施の形態１に係る集塵デバイスが有するブラシの斜視図である。 実施の形態１に係る集塵デバイス１の動作を説明するフローチャートを示す図である。 実施の形態２に係る集塵デバイス１の構成を示す斜視図である。 実施の形態３に係る集塵デバイスを搭載した空気調和機の概略を示す図である。 実施の形態４に係る集塵デバイスの斜視図である。 実施の形態４に係る集塵デバイス１の動作を説明するフローチャートを示す図である。 実施の形態５に係る集塵デバイスの斜視図である。 実施の形態５に係る集塵デバイス１の動作を説明するフローチャートを示す図である。

以下、実施の形態に係る集塵デバイスおよび空気調和機について、添付図面などを参照しながら説明する。以下の図面において、同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものであり、以下に記載する実施の形態の全文において共通することとする。そして、明細書全文に表わされている構成要素の形態は、あくまでも例示であって、明細書に記載された形態に限定するものではない。特に構成要素の組み合わせは、各実施の形態における組み合わせのみに限定するものではなく、他の実施の形態に記載した構成要素を別の実施の形態に適用することができる。また、以下の説明において、図における上方を「上側」とし、下方を「下側」として説明する。さらに、理解を容易にするために、方向を表す用語（たとえば「右」、「左」、「前」、「後」など）などを適宜用いるが、説明のためのものであって、これらの用語により限定されるものではない。また、湿度および温度の高低については、特に絶対的な値との関係で高低が定まっているものではなく、装置などにおける状態および動作などにおいて相対的に定まるものとする。そして、図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。

実施の形態１．
ここでは、図１〜図４を参照して、実施の形態１に係る集塵デバイスおよび集塵デバイスを搭載した空気調和機について説明する。図１は、実施の形態１に係る集塵デバイスを搭載した空気調和機の概略を示す図である。ここで、図１および後述の各図に図示された白抜き矢印は、空気の流れを示している。

実施の形態１の空気調和機は、集塵デバイス１と熱交換換気装置１０とを備える。空気調和機は、家屋の室内の下がり天井２０内に収納されている。下がり天井２０とは、図１に示すように、天井の一部が下がっている領域を指す。室内美観の点から、図１のように下がり天井２０内に、空気調和機およびその他の空気調和機器などをまとめて収納する家屋も多い。空気調和機の設置スペースとして下がり天井２０を用いる場合、室内に設置する場合と比較して、一般的に、広い設置スペースを確保することができる。

図１において、室外の壁面には、室外給気口２１と室外排気口２２とが設けられている。また、下がり天井２０の室内側には、室内給気口２３と室内排気口２４とが設けられている。そして、下がり天井２０内には、給気風路３０と排気風路４０とが形成されている。給気風路３０は、室外空気を室外給気口２１から下がり天井２０内に取り入れて、室内給気口２３から室内に送風する風路である。排気風路４０は、室内空気を室内排気口２４から下がり天井２０内に取り入れて室外排気口２２から室外に排気する風路である。

そして、給気風路３０には、上流側から順に、集塵デバイス１と熱交換換気装置１０とが配置されている。また、排気風路４０に、熱交換換気装置１０が配置されている。給気風路３０において、室外給気口２１と室内給気口２３とは、集塵デバイス１と熱交換換気装置１０とを介してダクト３１で接続されている。また、排気風路４０において、室内排気口２４と室外排気口２２とは、熱交換換気装置１０を介してダクト４１で接続されている。集塵デバイス１と熱交換換気装置１０とは、通信線２５で接続されており、通信を行うことができる。

熱交換換気装置１０は、換気機能と空調補助機能とを有する換気装置である。換気機能とは、室外空気を室内へ給気し、室内空気を室外に排気する機能である。この換気機能を実現する構成として、熱交換換気装置１０は、給気風路３０において室外から室内に向けて空気を送風するファン（図示せず）と、排気風路４０において室内から室外に向けて空気を送風するファン（図示せず）とを有する。

また、空調補助機能とは、排気する室内空気から熱を回収し、回収した熱を、給気する空気へ与えることで、エアコンなどの室内温度を調整する機器の空調動作を補助する機能である。空調補助機能は、機器におけるエネルギー負担を軽減する機能であることから省エネルギー機能とも言える。この空調補助機能を実現する構成として、熱交換換気装置１０は排気風路４０を通過する空気と給気風路３０を通過する空気とを熱交換する熱交換器（図示せず）を備える。

集塵デバイス１は、室外給気口２１から下がり天井２０内に流入した室外空気中の塵埃を捕集するデバイスである。実施の形態１に係る集塵デバイス１の詳細について、以下に説明する。

図２は、実施の形態１に係る集塵デバイスの斜視図である。また、図３は、実施の形態１に係る集塵デバイスが有するブラシの斜視図である。集塵デバイス１は、回転方向５０に回転駆動する複数の捕集板２、複数のブラシ３およびダストボックス４が筐体１５内に収納された構成を有する。

筐体１５は、吸入口１４ａと排出口１４ｂとを有する。筐体１５内には、吸入口１４ａから吸入された空気が排出口１４ｂから排気される風路１６が形成される。集塵デバイス１は、図１に示したように、空気調和機の給気風路３０に設けられている。このため、集塵デバイス１には、室外給気口２１から流入した室外空気が通過する。

捕集板２は、たとえば、厚さ１ｍｍで、直径３００ｍｍ、負の摩擦帯電傾向を有するＰＰ（Ｐｏｌｙ Ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）の円状のプラスチック板である。ただし、捕集板２の材質は、ＰＰに限定されるものではなく、たとえば、塩化ビニル、ＰＴＦＥ（ＰｏｌｙＴｅｔｒａＦｌｕｏｒｏＥｔｈｙｌｅｎｅ）などの樹脂材でもよい。捕集板２は、筐体１５における室外空気の通過方向と交差する方向に、たとえば、３ｍｍの間隔を空けて複数配列され、捕集板２の中央部を貫通する第１シャフト８によって結合されて、全体が一体化されている。

ブラシ３は、捕集板２の表面を摩擦して、捕集板２の表面に静電気を帯電させるとともに、捕集板２で捕集した塵埃を払い落とすものである。ブラシ３は、たとえば、厚さ１ｍｍのアルミニウムの長方形状の支持板３ａに、正の摩擦帯電傾向を有する、たとえば、ＰＡ６（Ｐｏｌｙａｍｉｄｅ６）繊維の不織布３ｂを貼り付けた構成を有する。不織布３ｂは、摩擦体となる。ただし、不織布３ｂの材質は、ＰＡ６に限定されるものではなく、たとえば、ナイロン、綿などでもよい。図３に示すように、ブラシ３の支持板３ａには、２つの取付穴３ｃが空けられており、各取付穴３ｃに第２シャフト９がそれぞれ挿入されて各ブラシ３が結合される。ここで、不織布３ｂの繊維は、カーボン、金属などが混ぜられて、導電性を有する方が望ましい。ここでは、捕集板２を負に帯電する例を示したが、捕集板２の材料をＰＡ６とするか、捕集板２の摩擦体の材料に負帯電傾向の強いＰＴＦＥを用いるなどして、捕集板２を正に帯電してもよい。

ブラシ３は、不織布３ｂが捕集板２の表面に接触するように捕集板２間の隙間に差し込まれ、捕集板２の下流側に配置される。また、ブラシ３は、筐体１５内を通過する室外空気に対する通風抵抗が少なくなるように、室外空気の通過方向に沿った姿勢で捕集板２間に配置されている。実施の形態１の集塵デバイス１では、ブラシ３は水平姿勢で配置されている。このようにブラシ３を配置することにより、通風抵抗の低減に効果的である。また、各ブラシ３は、すべてアースと接続されている。ここで、ブラシ３は、捕集板２の一部に接し、捕集板２が回転することにより、捕集板２に対して、ブラシ３が相対的に移動して、捕集板２の全体と接する構成である。このため、回転駆動時の摩擦によるトルク上昇を抑えることができる。捕集板２の大部分を一度に摩擦すると、トルクが上昇し、摩擦熱が多く発生して、それらのエネルギー損失が大きくなるが、本構成では、摩擦熱を抑え、エネルギーの損失を抑えることが可能である。ここでは、ブラシ３を捕集板２の下流側に配置する例を示したが、ブラシ３は、捕集板２の上流に配置してもよい。

筐体１５内において、ブラシ３の下方には、捕集板２に付着してブラシ３で除去された塵埃などの塊である凝集体１７を回収するダストボックス４が配置されている。また、筐体１５内には、さらに、捕集板２を挟んで対向するように第１バッフル材１８および第２バッフル材１９が配置されている。第１バッフル材１８および第２バッフル材１９は、筐体１５内に流入した室外空気が捕集板２を通過するように整流するものである。第１バッフル材１８は、筐体１５の上面１５ａの内面側に配置される。第２バッフル材１９は、筐体１５の下面１５ｂの内面側に配置される。

また、集塵デバイス１は、筐体１５外にモーター６とモーター６の制御を行う駆動制御部７とを備える。モーター６は、第１シャフト８にギアを介して連結されており、モーター６の回転により、第１シャフト８が回転する。第１シャフト８が回転すると、第１シャフト８に固定された捕集板２が回転する。集塵デバイス１内の捕集板２の下流側には、空気の湿度を検出する湿度検出装置となる湿度センサ１１が設けられている。湿度センサ１１が、捕集板２の下流側に設けられることで、捕集板２によって粉塵が除去された空気が湿度センサ１１を通過する。このため、湿度センサ１１への粉塵の付着が軽減され、長時間、精度よく湿度を検出することができる。湿度センサ１１が検出して得られた検出湿度のデータを含む信号は、駆動制御部７に出力される。

駆動制御部７は、集塵デバイス１が有する各機器の制御を行う。駆動制御部７は、マイクロコンピュータなどを有し、あらかじめ定められた手順に基づいて、機器の制御に係る処理を行う。また、モーター６への通電を制御する通電制御装置（図示せず）を有し、モーター６の回転数を調整することができる。ここでは、特に、捕集板２の表面を帯電させる摩擦帯電動作を行う際、モーター６の回転数を調整し、捕集板２の回転を、速度、時間および周期において制御することで、捕集板２とブラシ３の不織布３ｂとの相対移動制御を行う。

図４は、実施の形態１に係る集塵デバイス１の動作を説明するフローチャートを示す図である。次に、実施の形態１に係る集塵デバイス１の動作について、図４を用いて説明する。ここでは、特に、駆動制御部７の制御処理動作を中心に説明する。集塵デバイス１の運転を開始する場合、捕集板２の表面に静電気を帯電させるための摩擦帯電動作を行う（ステップＳ０１）。この摩擦帯電動作では、捕集板２が回転して捕集板２の表面がブラシ３と擦れることで、捕集板２を摩擦帯電させる。このため、集塵デバイス１の駆動制御部７からモーター６へ指令を送り、捕集板２を回転させる。このとき、湿度センサ１１が風路内を流れる空気の湿度を検出して、駆動制御部７へ検出湿度のデータを含む信号を送る。駆動制御部７は、湿度センサ１１が検出した検出湿度のデータを含む信号を受信する。

駆動制御部７は、受信した信号中に含まれる検出湿度のデータと、あらかじめ設定された湿度設定値との比較を行い、検出湿度が湿度設定値より低いかどうかを判断する（ステップＳ０２）。駆動制御部７は、検出湿度と湿度設定値との比較の結果、検出湿度が「低い」と判断すると、低湿度モードに移行する（ステップＳ０３）。低湿度モードにおいて、駆動制御部７は、モーター６に対し、一定の回転速度Ｖａ［ｒｐｍ］で回転させる回転指令を送る（ステップＳ０４）。駆動制御部７は、一定時間Ｔａ［秒］が経過したと判断する（ステップＳ０５）と、モーター６を停止させる回転停止指令を送る（ステップＳ０９）。

一方、ステップＳ０２にて、駆動制御部７が、検出湿度が「高い」と判断すると、高湿度モードに移行する（ステップＳ０６）。高湿度モードにおいて、駆動制御部７は、モーター６に対し、一定の回転速度Ｖｂ［ｒｐｍ］で回転させる回転指令を送る（ステップＳ０７）。一定時間Ｔｂ［秒］が経過したと判断する（ステップＳ０８）と、モーター６を停止させる回転停止指令を送る（ステップＳ０９）。

駆動制御部７は、ステップＳ０６において、モーター６を停止させた後、さらに一定時間Ｔｓ［秒］経過したかどうかを判断する（ステップＳ１０）。駆動制御部７は、一定時間Ｔｓ［秒］経過したと判断すると、再び、湿度センサ１１が検出した検出湿度のデータを含む信号を受信する（ステップＳ１１）。駆動制御部７は、受信した信号中に含まれる検出湿度のデータと、あらかじめ設定された湿度設定値との比較を行う（ステップＳ１２）。ここでは、ステップＳ０２とステップＳ１２とが同じ湿度設定値であるものとして説明するが、異なる設定値であってもよい。そして、駆動制御部７は、検出湿度と湿度設定値との比較結果に基づいて、次に摩擦帯電動作を行うまでの待ち時間Ｔｗ［秒］を決定する（ステップＳ１３）。Ｔｗ［秒］が経過した後（ステップＳ１４）、再び、摩擦帯電動作が開始され、ステップＳ０１に戻る。

高湿度時には、樹脂板表面の抵抗が下がり、帯電が生じにくい。そのため、既定の帯電量を達成するためには、摩擦動作は低湿度時よりも速く、長時間行うことが望ましい。したがって、相対移動速度となる回転速度は、Ｖｂ［ｒｐｍ］＞Ｖａ［ｒｐｍ］であり、相対移動時間となる回転時間は、Ｔｂ［秒］＞Ｔａ［秒］であることが望ましい。また、高湿度時には、樹脂表面の帯電低下速度が早くなるため、既定の帯電量を維持するために、次の摩擦帯電動作までの周期（回転周期）を早めることが望ましい。そのため、待ち時間Ｔｗ［秒］は、検出湿度に応じて変化し、高湿度であるほど、待ち時間を短く設定することが望ましい。

ここで、上記の回転速度、回転時間および回転周期の設定は、湿度に応じて全て設定変更することが望ましいが、いずれかのパラメータを変更するのみでもよい。また、上記の例では、湿度の判定を「高い」「低い」のみとしたが、判定基準を細かく設け「中程度」などの判定を入れ、中湿度モードなどを設けてもよい。中湿度モードでは、回転速度はＶｂ［ｒｐｍ］とＶａ［ｒｐｍ］との間の速度、回転時間はＴｂ［秒］とＴａ［秒］との間の時間であることが望ましい。

前述した摩擦帯電動作後、室外空気が集塵デバイス１内に取り込まれると、室外空気は、第１バッフル材１８および第２バッフル材１９により整流されて捕集板２間の中心部を通過する。捕集板２間を室外空気が通過する際、室外空気中の塵埃５が、捕集板２の表面に発生した静電気によって捕集板２の表面に捕集される。摩擦帯電動作が行われる際に、捕集板２の表面に付着した塵埃は、ブラシ３により集められ、ブラシ３の下部に塵埃の一部が凝集体１７となって付着する。凝集体１７が一定以上の大きさになると、重力で落下し、ブラシ３の下部に備えられたダストボックス４に回収される。

このような、ブラシ３に付着した凝集体１７の除去を促進するために、駆動制御部７は、摩擦帯電動作のステップＳ０５またはステップＳ０８の後に、捕集板２を前記摩擦帯電動作の回転方向５０と逆方向に半回転（以下、逆半回転という）させることができる。駆動制御部７が、捕集板２を逆半回転させることで、ブラシ３に付着した凝集体１７が落下して、ダストボックス４に回収される。ここでは、捕集板２を逆半回転させるものとして説明したが、回転量はあくまでも一例であって、逆方向への回転と正方向への回転の組み合わせ動作がなされればよい。

ここで、集塵デバイス１と後段の熱交換換気装置１０とは、図１に示すように、運転情報を通信する通信線２５などにより接続され、集塵デバイス１の摩擦帯電動作の動作情報を熱交換換気装置１０内の制御部（図示せず）に送る。集塵デバイス１が、摩擦帯電動作のステップＳ０５の回転運動を行っているときは、熱交換換気装置１０の運転を調整し、集塵デバイス１内を流れる空気の流速を遅くする、または熱交換換気装置１０の運転を停止する。これにより、捕集板２から離脱した塵埃が風に流されて下流に流れるのを防ぎ、ダストボックス４内への回収を確実にすることができる。

以上のように、実施の形態１の集塵デバイス１によれば、駆動制御部７が、捕集板２の摩擦帯電動作を行う際、湿度センサ１１から送られた捕集板２を通過する空気の検出湿度に基づいて、ブラシ３の不織布３ｂと捕集板２との間の相対移動制御を行うようにした。このため、駆動制御部７は、高湿度の空気が通過していると判断すると、モーター６を制御して、捕集板２の回転速度を高くし、また、回転時間を長くして、ブラシ３の不織布３ｂと捕集板２との接触を多くすることで、捕集板２の帯電量を増加させる。また、集塵に必要な帯電量が確保されていれば、モーター６の回転速度を抑えるなどして、消費電力を抑えることができる。したがって、空気の湿度による帯電量の低下を抑え、塵埃捕集能力の低下を少なくし、効率よく集塵を行う集塵デバイス１を得ることができる。

また、実施の形態１の集塵デバイス１では、空気の流れに対し、捕集板２よりも下流側となる位置に、湿度センサ１１を設置するようにした。このため、捕集板２で集塵された空気が湿度センサ１１を通過することで、湿度センサ１１への粉塵の付着を軽減することができ、長時間、精度よく湿度を検出することができる。

実施の形態２．
実施の形態２に係る集塵デバイス１は、基本的には、実施の形態１に係る集塵デバイス１と同様の構成を備えるが、エアフィルタを備える点で異なる。以下、実施の形態２の集塵デバイス１が実施の形態１の集塵デバイス１と異なる点を中心に説明するものとする。実施の形態２の集塵デバイス１で説明しない構成は、実施の形態１の集塵デバイス１と同様である。

図５は、実施の形態２に係る集塵デバイス１の構成を示す斜視図である。図５において、図２と同じ符号を付している機器などについては、実施の形態１で説明したことと同様の機能を果たす。図５に示すように、実施の形態２の集塵デバイス１は、筐体１５の下流側にある排出口１４ｂに、塵埃を捕集するエアフィルタ４２を備える。エアフィルタ４２として、ここでは、ＰＰのメルトブローン帯電不織布をプリーツ形状に成型したＨＥＰＡフィルタを用いる。ＨＥＰＡフィルタは、繊維密度が高く、高い塵埃捕集率を有する。

実施の形態２の集塵デバイス１のように、筐体１５の下流側にエアフィルタ４２を備えることで、捕集板２で空気中の塵埃などが除去された空気を、さらに清浄することで、高い集塵性能を得ることができる。ここで、実施の形態１の集塵デバイス１では、集塵デバイス１内の捕集板２の下流側に、空気の湿度を検出する湿度センサ１１が設けられている。実施の形態２の集塵デバイス１は、湿度センサ１１をエアフィルタ４２の下流側に設けている。

以上のように、実施の形態２の集塵デバイス１によれば、実施の形態１の集塵デバイス１と同様の効果が得られるとともに、エアフィルタ４２の下流側に湿度センサ１１が設けられることで、湿度センサ１１には、高度に清浄された空気を通過させることができる。このため、湿度センサ１１への粉塵の付着を軽減することができ、長時間、精度よく湿度を検出できるようになる。これにより、適切に摩擦帯電動作が行われ、帯電量低下による塵埃捕集能力低下が少ない集塵デバイス１を実現することができる。

ここで、湿度センサ１１は、集塵デバイス１の後段に位置する熱交換換気装置１０内に設けてもよい。さらに、図５に示すように、集塵デバイス１が、湿度センサ１１の代わりに、通信装置１１Ａなどを有する構成としてもよい。通信装置１１Ａは、外部機器から送られる集塵デバイス１の設置場所周囲の湿度のデータを含む信号を、駆動制御部７へ送る。通信装置は、風路内に設置する必要がないので、風路外に設置される。

実施の形態３．
実施の形態３に係る空気調和機は、基本的には、実施の形態１に係る空気調和機と同様の構成を備えるが、集塵デバイス１の前段に熱交換換気装置１０または除湿装置などの湿度低減装置を配した点で異なる。ここでは、湿度低減装置として、熱交換換気装置１０を配するものとして説明する。

図６は、実施の形態３に係る集塵デバイスを搭載した空気調和機の概略を示す図である。図６の空気調和機では、高湿度時には、熱交換換気装置１０または除湿装置が稼働し、流入した空気の湿度を下げる湿度低下処理を行う。これにより、後段に位置する集塵デバイス１内の捕集板２には、外気よりも低い湿度の空気が流入することとなる。このため、捕集板２の帯電量低下による塵埃捕集能力低下が少ない集塵デバイス１を実現することができ、空気調和機全体として、塵埃捕集能力の低下を抑えることができる。

実施の形態４．
図７は、実施の形態４に係る集塵デバイスの斜視図である。図７において、図２と同じ符号を付している機器などについては、実施の形態１で説明したことと同様の機能を果たす。実施の形態４に係る集塵デバイス１は、基本的には実施の形態１または実施の形態２に係る集塵デバイス１と同様の構成を備えるが、集塵デバイス１内に、温度検出装置となる温度センサ１２をさらに配した点で異なる。温度センサ１２は、捕集板２を通過した空気の温度を検出する。

図８は、実施の形態４に係る集塵デバイス１の動作を説明するフローチャートを示す図である。次に、実施の形態４に係る集塵デバイス１の動作について、図８を用いて説明する。

集塵デバイス１の運転を開始する場合、捕集板２の表面に静電気を帯電させるための摩擦帯電動作を行う（ステップＳ２１）。この摩擦帯電動作では、捕集板２が回転して捕集板２の表面がブラシ３と擦れることで、捕集板２を摩擦帯電させる。このため、集塵デバイス１の駆動制御部７からモーター６へ指令を送り、捕集板２を回転させる。このとき、湿度センサ１１および温度センサ１２が、風路内を流れる空気の湿度および温度をそれぞれ検出して、駆動制御部７へ検出湿度のデータを含む信号および検出温度のデータを含む信号を送る。駆動制御部７は、湿度センサ１１および温度センサ１２がそれぞれ検出した検出湿度のデータおよび検出温度のデータを含む信号を受信する。

駆動制御部７は、受信した信号中に含まれる検出湿度のデータと、あらかじめ設定された湿度設定値との比較を行い、検出湿度が湿度設定値より低いかどうかを判断する（ステップＳ２２）。また、駆動制御部７は、受信した信号中に含まれる検出温度のデータと、あらかじめ設定された温度設定値との比較を行い、検出温度が温度設定値より低いかどうかを判断する（ステップＳ２３およびステップＳ２４）。

駆動制御部７は、ステップＳ２２にて、検出湿度が「低い」と判断し、さらに、ステップＳ２３にて、検出温度が「低い」と判断すると、低湿低温度モードに移行する（ステップＳ２５）。低湿低温度モードにおいて、駆動制御部７は、モーター６に対し、一定の回転速度Ｖｃ［ｒｐｍ］で回転させる回転指令を送る（ステップＳ２６）。駆動制御部７は、一定時間Ｔｃ［秒］が経過したと判断する（ステップＳ２７）と、モーター６を停止させる回転停止指令を送る（ステップＳ３７）。

また、駆動制御部７は、ステップＳ２２にて検出湿度が「低い」と判断し、さらに、ステップＳ２３にて検出温度が「高い」と判断すると、低湿高温度モードに移行する（ステップＳ２８）。低湿高温度モードにおいて、駆動制御部７は、モーター６に対し、一定の回転速度Ｖｄ［ｒｐｍ］で回転させる回転指令を送る（ステップＳ２９）。駆動制御部７は、一定時間Ｔｄ［秒］が経過したと判断する（ステップＳ３０）と、モーター６を停止させる回転停止指令を送る（ステップＳ３７）。

さらに、駆動制御部７は、ステップＳ２２にて検出湿度が「高い」と判断し、さらにステップＳ２４にて検出温度が「低い」と判断すると、高湿低温度モードに移行する（ステップＳ３１）。高湿低温度モードにおいて、駆動制御部７は、モーター６に対し、一定の回転速度Ｖｅ［ｒｐｍ］で回転指令を出す（ステップＳ３２）。駆動制御部７は、一定時間Ｔｅ［秒］が経過したと判断する（ステップＳ３３）と、モーター６を停止させる回転停止指令を送る（ステップＳ３７）。

そして、駆動制御部７は、ステップＳ２２にて検出湿度が「高い」と判断し、さらにステップＳ２４にて検出温度が「高い」と判断すると、高湿高温度モードに移行する（ステップＳ３４）。高湿高温度モードにおいて、駆動制御部７は、モーター６に対し、一定の回転速度Ｖｆ［ｒｐｍ］で回転させる回転指令を送る（ステップＳ３５）。駆動制御部７は、一定時間Ｔｆ［秒］が経過したと判断する（ステップＳ３６）と、モーター６を停止させる回転停止指令を送る（ステップＳ３７）。

駆動制御部７は、ステップＳ３７において、モーター６を停止させた後、さらに一定時間Ｔｓ［秒］経過したかどうかを判断する（ステップＳ３８）。駆動制御部７は、一定時間Ｔｓ［秒］経過したと判断すると、再び、湿度センサ１１および温度センサ１２がそれぞれ検出した検出湿度のデータおよび検出温度のデータを含む信号を受信する（ステップＳ３９）。駆動制御部７は、受信した信号中に含まれる検出湿度のデータとあらかじめ設定された湿度設定値との比較を行う。また、検出温度のデータとあらかじめ設定された温度設定値との比較を行う（ステップＳ４０）。ここでは、ステップＳ２２とステップＳ４０とが同じ湿度設定値であり、ステップＳ２３とステップＳ４０とが同じ温度設定値であるものとして説明するが、異なる設定値であってもよい。そして、駆動制御部７は、比較結果に基づいて、次に摩擦帯電動作を行うまでの待ち時間Ｔｗ［秒］を決定する（ステップＳ４１）。Ｔｗ［秒］が経過した後（ステップＳ４２）、再び、摩擦帯電動作が開始され、ステップＳ２１に戻る。

高湿度時には、樹脂板表面の抵抗が下がり、帯電が生じにくい。さらに、低温度時には、捕集板２の水分吸着量が高まるため、樹脂板表面の抵抗が下がりやすい。そのため、既定の帯電量を達成するためには、高湿度時の摩擦動作は低湿度時よりも速く、長時間行うことが望ましい。また、低温度時の摩擦動作は高温度時よりも速く、長時間行うことが望ましい。

したがって、相対移動速度となる回転速度は、Ｖｅ［ｒｐｍ］＞Ｖｆ［ｒｐｍ］＞Ｖｃ［ｒｐｍ］＞Ｖｄ［ｒｐｍ］であり、相対移動時間となる回転時間はＴｅ［秒］＞Ｔｆ［秒］＞Ｔｃ［秒］＞Ｔｄ［秒］であることが望ましい。また、樹脂表面の帯電低下速度が速いときは、既定の帯電量を維持するために、次の摩擦帯電動作までの周期（回転周期）を速めることが望ましい。そのため、待ち時間Ｔｗ［秒］は、検出湿度と検出温度とに応じて変化させることが望ましい。ここで、上記の回転速度、回転時間および回転周期の設定は、湿度に応じて全て設定変更することが望ましいが、いずれかのパラメータを変更するのみでもよい。

以上のように、実施の形態４の集塵デバイス１によれば、駆動制御部７が、湿度センサ１１および温度センサ１２から送られた検出湿度および検出温度に基づいて、ブラシ３の不織布３ｂと捕集板２との間の相対移動制御を行うようにした。このため、駆動制御部７は、たとえば、高湿度および低温度の空気のように、捕集板２の帯電量が低下しやすいと判断したときには、回転速度を高くし、また、回転時間を長くして、不織布３ｂと捕集板２との接触を多くして、捕集板２の帯電量を増加させる。したがって、空気の湿度による帯電量の低下を抑え、塵埃捕集能力の低下を少なくし、効率よく集塵を行う集塵デバイス１を得ることができる。また、集塵に必要な帯電量が確保されていれば、モーター６の回転速度を抑えるなどして、消費電力を抑え、効率よく集塵を行うことができる。

また、実施の形態１の集塵デバイス１では、空気の流れに対し、捕集板２よりも下流側となる位置に、温度センサ１２を設置するようにした。このため、捕集板２で集塵された空気が温度センサ１２を通過することで、温度センサ１２への粉塵の付着を軽減することができ、長時間、精度よく湿度を検出することができる。

実施の形態５．
図９は、実施の形態５に係る集塵デバイスの斜視図である。図９において、図２と同じ符号を付している機器などについては、実施の形態１で説明したことと同様の機能を果たす。実施の形態５に係る集塵デバイス１は、基本的には実施の形態１、実施の形態２または実施の形態３に係る集塵デバイス１と同様の構成を備える。実施の形態５の集塵デバイス１は、集塵デバイス１内において、湿度センサ１１および温度センサ１２を配する代わりに、帯電量検出装置となる帯電量センサ１３を配した点で実施の形態１〜実施の形態４の集塵デバイス１とは異なる。実施の形態５の集塵デバイスにおいて、帯電量センサ１３は、測定対象の表面の電位を読み取る表面電位計、電荷量を読み取る電荷量計（クーロンメータ）、またはこれらと同等の働きをするセンサである。

実施の形態１〜実施の形態４では、集塵デバイス１内に流入する空気の湿度などに基づいて、捕集板２の表面の帯電量を予測して、摩擦回転制御を行い、捕集板２の表面の帯電量を高めるものであった。実施の形態５の集塵デバイス１は、帯電量センサ１３を有し、捕集板２の帯電量を検出する。駆動制御部７は、その測定した帯電量に基づき、摩擦回転制御を行う。

図１０は、実施の形態５に係る集塵デバイス１の動作を説明するフローチャートを示す図である。次に、実施の形態５に係る集塵デバイス１の動作について、図１０を用いて説明する。

集塵デバイス１の運転を開始する場合、捕集板２の表面に静電気を帯電させるための摩擦帯電動作を行う（ステップＳ５１）。この摩擦帯電動作では、捕集板２が回転して捕集板２の表面がブラシ３と擦れることで、捕集板２を摩擦帯電させる。このため、集塵デバイス１の駆動制御部７からモーター６へ指令を送り、捕集板２を回転させる。このとき、帯電量センサ１３が、捕集板２表面の帯電量を検出し、駆動制御部７へ検出帯電量のデータを含む信号を送る。

駆動制御部７は、受信した信号中に含まれる検出帯電量のデータと、あらかじめ設定された帯電量設定値との比較を行い、検出帯電量が帯電量設定値より低い値かどうかを判定する（ステップＳ５２）。駆動制御部７は、検出帯電量と帯電量設定値との比較の結果、検出帯電量が「高い」と判断すると、高帯電量モードに移行する（ステップＳ５３）。高帯電量モードにおいて、駆動制御部７は、モーター６に対し、一定の回転速度Ｖｇ［ｒｐｍ］で回転させる回転指令を送る（ステップＳ５４）。駆動制御部７は、一定時間Ｔｇ［秒］が経過したと判断する（ステップＳ５５）と、モーター６を停止させる回転停止指令を送る（ステップＳ５９）。

一方、ステップＳ５２にて、駆動制御部７が、検出帯電量が「低い」と判断すると、低帯電量モードに移行する（ステップＳ５６）。低帯電量モードにおいて、駆動制御部７は、モーター６に対し、一定の回転速度Ｖｈ［ｒｐｍ］で回転させる回転指令を送る（ステップＳ５７）。一定時間Ｔｈ［秒］が経過したと判断する（ステップＳ５８）と、モーター６を停止させる回転停止指令を送る（ステップＳ５９）。

駆動制御部７は、ステップＳ５６において、モーター６を停止させた後、さらに一定時間Ｔｓ［秒］経過したかどうかを判断する（ステップＳ６０）。駆動制御部７は、一定時間Ｔｓ［秒］経過したと判断すると、再び、帯電量センサ１３が検出した検出帯電量のデータを含む信号を受信する（ステップＳ６１）。駆動制御部７は、受信した信号中に含まれる検出帯電量のデータと、あらかじめ設定された帯電量設定値との比較を行う（ステップＳ６２）。ここでは、ステップＳ５２とステップＳ６２とが同じ帯電量設定値であるものとして説明するが、異なる設定値であってもよい。そして、駆動制御部７は、検出帯電量と帯電量設定値との比較結果に基づいて、次に摩擦帯電動作を行うまでの待ち時間Ｔｗ［秒］を決定する（ステップＳ６３）。Ｔｗ［秒］が経過した後（ステップＳ６４）、再び、摩擦帯電動作が開始され、ステップＳ５１に戻る。

捕集板２表面の帯電量が低いときは、既定の帯電量を達成するために、摩擦動作は速く、長時間行うことが望ましい。したがって、相対移動速度となる回転速度は、Ｖｈ［ｒｐｍ］＞Ｖｇ［ｒｐｍ］であり、相対移動時間となる回転時間はＴｈ［秒］＞Ｔｇ［秒］であることが望ましい。また、捕集板２表面の帯電量が既定の帯電量よりも低い場合は、次の摩擦帯電動作をすぐに行うことが望ましい。このため、待ち時間Ｔｗ［秒］は０［秒］として、次の摩擦帯電動作を開始することが望ましい。ここで、前述した回転速度、回転時間および回転周期の設定は、帯電量に応じて全て設定変更することが望ましいが、いずれかのパラメータを変更するのみでもよい。

実施の形態６．
前述した実施の形態１〜実施の形態５では、駆動制御部７は、判断したモードに基づいて、摩擦帯電動作における捕集板２の回転速度、回転時間および回転周期を決定して、捕集板２を回転させるモーター６の駆動制御を行った。ただし、これに限定するものではない。回転速度、回転時間および回転周期のうち、いずれか１つまたは２つを決定して、モーター６の駆動制御を行ってもよい。

１ 集塵デバイス、２ 捕集板、３ ブラシ、３ａ 支持板、３ｂ 不織布、３ｃ 取付穴、４ ダストボックス、４ａ 先端部、５ 塵埃、６ モーター、７ 駆動制御部、８ 第１シャフト、９ 第２シャフト、１０ 熱交換換気装置、１１ 湿度センサ、１１Ａ 通信装置、１２ 温度センサ、１３ 帯電量センサ、１４ａ 吸入口、１４ｂ 排出口、１５ 筐体、１５ａ 上面、１５ｂ 下面、１６ 風路、１７ 凝集体、１８ 第１バッフル材、１９ 第２バッフル材、２０ 下がり天井、２１ 室外給気口、２２ 室外排気口、２３ 室内給気口、２４ 室内排気口、２５ 通信線、３０ 給気風路、３１，４１ ダクト、４０ 排気風路、４２ エアフィルタ、５０ 回転方向。

Claims (15)

1. 空気が通過する風路内に前記空気の通過方向と交差する方向に間隔を空けて配列され、摩擦により帯電する複数の捕集板と、
   前記捕集板と接触し、相対的に移動して、前記捕集板を摩擦する摩擦体と、
   前記捕集板を通過する前記空気の湿度に基づいて、前記捕集板と前記摩擦体との相対移動を制御する駆動制御部と
   を備える集塵デバイス。
2. 前記捕集板を通過する前記空気の湿度を検出する湿度検出装置を備え、
   前記駆動制御部は、前記湿度検出装置から送られる前記湿度のデータを含む信号に基づいて、前記捕集板と前記摩擦体との相対移動制御を行う請求項１に記載の集塵デバイス。
3. 前記湿度検出装置は、前記空気の流れに対し、前記捕集板よりも下流側に設置される請求項２に記載の集塵デバイス。
4. 前記湿度検出装置は、前記風路外に設置され、外部機器から送られる前記湿度のデータを含む信号を受信する通信装置である請求項２に記載の集塵デバイス。
5. 前記駆動制御部は、前記捕集板を通過する前記空気の湿度の値が、あらかじめ設定された湿度設定値よりも高いと判断すると、前記捕集板と前記摩擦体との相対移動速度を速くすること、相対移動時間を長くすることおよび相対移動させる周期を短くすることのうち、１または複数に基づいて、相対移動制御を行う請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の集塵デバイス。
6. 前記捕集板を通過する前記空気の温度を検出する温度検出装置を備え、
   前記駆動制御部は、さらに、前記温度検出装置から送られる温度のデータを含む信号に基づいて、前記摩擦体と前記捕集板との相対移動制御を行う請求項２〜請求項５のいずれか一項に記載の集塵デバイス。
7. 前記温度検出装置は、前記空気の流れに対し、前記捕集板よりも下流側に設置される請求項６に記載の集塵デバイス。
8. 前記駆動制御部は、前記捕集板を通過する前記空気の温度の値が、あらかじめ設定された温度設定値よりも低いと判断すると、前記捕集板と前記摩擦体との相対移動速度を速くすること、相対移動時間を長くすることおよび相対移動させる周期を短くすることのうち、１または複数に基づいて、相対移動制御を行う請求項６または請求項７に記載の集塵デバイス。
9. 空気が通過する風路内に前記空気の通過方向と交差する方向に間隔を空けて配列され、摩擦により帯電する複数の捕集板と、
   前記捕集板と接触し、相対的に移動して、前記捕集板の表面を摩擦する摩擦体と、
   前記捕集板の表面における帯電量に基づいて、前記捕集板と前記摩擦体との相対移動を制御する駆動制御部と
   を備える集塵デバイス。
10. 前記捕集板の表面における前記帯電量を検出する帯電量検出装置を備え、
    前記駆動制御部は、前記帯電量検出装置から送られる前記帯電量のデータを含む信号に基づいて、前記摩擦体と前記捕集板との相対移動制御を行う請求項９に記載の集塵デバイス。
11. 前記帯電量検出装置は、前記空気の流れに対し、前記捕集板よりも下流側に設置される請求項１０に記載の集塵デバイス。
12. 前記駆動制御部は、前記捕集板の表面における前記帯電量が、あらかじめ設定された帯電量設定値よりも少ないと判断すると、前記捕集板と前記摩擦体との相対移動速度を速くすること、相対移動時間を長くすることおよび相対移動させる周期を短くすることのうち、１または複数に基づいて、相対移動制御を行う請求項９〜請求項１１のいずれか一項に記載の集塵デバイス。
13. 前記駆動制御部は、固定された前記摩擦体に対して、前記捕集板を回転駆動させ、前記捕集板と前記摩擦体とを相対的に移動させる請求項１〜請求項１２のいずれか一項に記載の集塵デバイス。
14. 請求項１〜請求項１３のいずれか一項に記載の集塵デバイスを搭載した空気調和機。
15. 空気の流れに対し、前記集塵デバイスよりも上流側に設置され、前記集塵デバイスを通過する前記空気の湿度を低減させる湿度低減装置を備える請求項１４に記載の集塵デバイスを搭載した空気調和機。

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