JP6818688B2 - 疎な材料のための高電圧接続 - Google Patents

Description

静電吸着の原理は、空気流に存在する汚染物質の除去を向上させるために長年使用されてきている。空気静電クリーナには、主として３つに分類され、すなわち静電集塵装置、受動静電フィルタ、および能動電界分極媒体型エアクリーナがあり、それらは別の名称でも知られている。

静電集塵装置は、粒子を帯電させ、その後、逆帯電した、および／または接地された捕集板上に粒子を捕獲する。

受動静電フィルタ（エレクトレットとしても知られている）は、処理および／または固有の各特性の組合せによって静電荷を有する媒体（または異なる媒体の組み合わせ）を使用する。静電荷を有する、フィルタ媒体に入った粒子は、逆の静電荷を有する帯電した媒体フィルタ材料に吸着される。

たとえば、いずれも、本明細書においてすべて述べられているとして、参照によって組み込まれる、米国特許第７，７０８，８１３号明細書および米国特許公開第２０１２／０２６０８０３号明細書に記載されている分極媒体型エアクリーナでは、要素間の電圧差を用いて媒体パッドの繊維と空気中の汚染物質の表面電荷とを分極させる静電界を生成する。これによって、汚染物質の捕獲および充填が著しく促進される。これらのシステムでは、高圧電源と、接地された外部スクリーン間に配置された媒体パッドのプローブが中心に位置する導電性スクリーンとの間に高電圧接続が存在する。中央スクリーンと接地スクリーン（複数の接地スクリーン）との間の電圧差が静電界を生成するので、この接続はシステム全体の機能にとって重要である。しかしながら、この接続点はシステムの弱点ともなり得るものであって、故障する可能性があり、エアクリーナ内の分極機能を無効にする。

これが欠点となり得る理由は、フィルタ材料自体が疎な（あらい）材料であることが多いからである。空気は可能な限りほとんど抵抗がない状態でシステムを通過しなければならないので、フィルタ内のスクリーンおよび他の材料は、疎な材料から製造され得る。これは頑丈な電気接続のためにはならない。さらに、不完全な接続の副産物として、アーク放電、イオン化、およびオゾン生成などがある。これらはどれも、さまざまな材料を破壊する傾向があり、さらに問題を悪化させる。したがって、中央スクリーンが比較的疎な材料であり、高電圧プローブが比較的小さい場合、両者の間の確実な接続を保証することは困難であり得る。

したがって、導電性プローブを含む、材料に接続された物体は、疎で最小限に強靭な材料では応力点になる。

この接続点は、分極されたエアクリーナの性能にとって重要である。本発明は、電源と比較的疎なフィルタ材料との間で良好に電気的接触をさせることに関する。

能動電界分極媒体型エアクリーナ用のフィルタアセンブリは、高電圧を導通させる導電性スクリーンと、導電性スクリーンに電圧を供給するプローブと、導電性スクリーンに接着された導電性パッチとを含む。プローブは、導電性パッチを介して導電性スクリーンに高電圧を供給する。

スクリーンに取付けられた導電性ディスクの等角図を示し、明確化のために特定の要素が透過的に描かれている。 図１の側面断面図である。 図１の拡大断面図である。 図４Ａ〜図４Ｃは、導電性スクリーンの両面に取付けられたディスクの異なる図を示す。 図５Ａ〜図５Ｃは、導電性スクリーンの片面に取付けられたディスクの異なる図を示す。

能動電界分極媒体型エアクリーナは、電圧差によって生成される静電界を使用する。静電界は、媒体繊維および侵入する粒子の両方を分極させ、それによって媒体の除去効率およびエアクリーナの負荷容量を増加させる。誘電体材料は、電気絶縁体であるか、または電気エネルギを貯蔵することもできる、電流に対して高い抵抗性を有する物質である。誘電体材料は、印加された電界をそれ自体の内部に集中させる傾向があり、したがって、静電界の効率的な支持体となる。

導電性接着剤パッチ１００は、図１に示すように、導電性中央スクリーン１１０の疎な材料とプローブ１４０との間の接続点を改善し、確実にする。導電性パッチ１００は、金属箔またはシートとすることができ、それらが均一な形状を維持することを確実にするようにプラスチック裏張りを含んでもよい。パッチ１００がプラスチック材料で裏張りされている場合、プラスチック材料は、パッチが導電性プローブ１４０から電荷を受け取ることを可能にするための開口部を含む。

導電性パッチ１００は、任意の導電性材料とすることができる。アルミニウム箔接着テープおよびダイカット部品は、入手が容易で安価な選択肢であり、現在のところ好適である。図面は、導電性プラスチック網に貼り付けられ、押出された円形片のアルミニウム箔を示しているが、もちろん他の材料の種類および形状にも適用することができる。

使用時には、接着剤で裏張りされた導電性パッチ１００は、２つのフィルタ媒体１２０を分離する導電性中央スクリーン１１０に取付けられる。フィルタ媒体１２０の両側の複数の接地スクリーン１３０は、フィルタアセンブリ９０全体を接地するように作用する。プローブ１４０は、電圧源からフィルタアセンブリ９０を介して導電性パッチ１００に電圧を供給する。

プローブ１４０と導電性パッチ１００との間の電圧接触は、プローブ１４０上の接触点１５０を介して行われる。接触点１５０は、鋭くとがった先端を有し、媒体１２０およびパッチ１００を貫通することができる。あるいは、接触点１５０は、とがっておらず、または丸みを帯びてもよく、パッチ１００と接触するだけでよい。接触点１５０は、パッチ１００に接触するいくつかの接着剤をそれ自体に塗布して、接続が失われる可能性を最小にすることができる。この接着剤は、それ自体が導電性であるか、接触点を囲むだけであり、接触点を必要以上に絶縁することはない。あるいは、接触点１５０およびパッチ１００は、磁気的接続によって接続されてもよい。

いくつかの例では、媒体１２０は、そこを通って接触することが可能なほど疎でなければならない。あるいは、媒体を切り取って、プローブのための開いた経路としてもよい。一実施形態では、グランドへの高電圧の短絡を防止するために、接点に近接する領域において、反対側の接地スクリーン１３０上に絶縁要素１６０が存在してもよい。この絶縁要素１６０は、媒体中央スクリーンまたは他の場所に取付けることもできる。絶縁要素の他の実施形態は、パッチから中央スクリーン１１０の反対側に配置されたスペーサとして作用することができ、スペーサは中央スクリーンが短くならないようにしている。

図示されるように、導電性パッチ１００は楕円形であり、異なる大きさおよび種類の媒体パッドおよびフィルタフレームを用いた配置の多少の変動を可能にする。導電性パッチ１００は、フィルタアセンブリ９０と高電圧プローブ１４０との間の関係が均一であれば、より小さくてもよい。導電性パッチ１００の丸みを帯びた縁は、電圧スプレーおよびアーク放電の可能性を最小にする。パッチ１００はまた、中心から外方に延びるアームを有するスプライン形状であってもよい。

導電性パッチ１００は、図４Ａ〜図４Ｃに示すように、中央スクリーン１１０の両面（別々に取付けられた第１および第２のパッチ）に取付けてもよく、または図５Ａ〜図５Ｃに示されるように、片面に取付けてもよい。前者の利点は、中央スクリーン１１０の材料がより疎な場合にあり、２つのパッチ１００が、中央スクリーン１１０の間隙を介して、それらの接着剤が互いに接触することによって、適所に互いに保持されあうことである。あるいは、プローブ１４０とは反対側にあるパッチ１００は、絶縁材料からなっていてもよく、絶縁要素１６０を予め配置しておくのに役立てることが可能である。中央スクリーン１１０それ自体は、さまざまな導電性材料のいずれであってもよい。

図示された実施形態はエアクリーナに関しているけれども、疎な材料もしくは織った材料、または基板もしくは押出プラスチック網への確実な電気的接続が必要とされる接触のための他の用途もある。

本発明を上記の実施形態を参照して説明してきたが、当業者であれば、特許請求の範囲から逸脱することなくさまざまな変更または修正を行うことができることを理解するであろう。

Claims (19)

1. 能動電界分極媒体型エアクリーナ用のフィルタアセンブリであって、
   高電圧を導通させる導電性スクリーンと、
   電圧を前記導電性スクリーンに供給するプローブと、
   前記導電性スクリーンに接着によって取付けられる導電性パッチとを含み、
   前記プローブは、前記導電性パッチを介して前記導電性スクリーンに前記高電圧を供給し、前記パッチは、丸みを帯びた縁を有し、前記導電性スクリーンとは明確に区別される別個のものであることを特徴とするフィルタアセンブリ。
2. 前記導電性スクリーンのいずれかまたは両側に配置されるフィルタ媒体をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載のフィルタアセンブリ。
3. 前記導電性スクリーンのいずれかまたは両側にある複数の接地スクリーンをさらに含むことを特徴とする、請求項２に記載のフィルタアセンブリ。
4. 前記プローブ近傍の前記接地スクリーンの領域に前記複数の接地スクリーンの少なくとも１つに取付けられる絶縁要素をさらに含み、前記絶縁要素はグランドへの前記高電圧の短絡を防止することを特徴とする、請求項３に記載のフィルタアセンブリ。
5. 少なくとも１つのフィルタ媒体パッドは、貫通孔を含み、前記プローブは前記貫通孔を通って延びて前記導電性パッチに接触することを特徴とする、請求項２に記載のフィルタアセンブリ。
6. 該アセンブリを接地する接地スクリーンをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載のフィルタアセンブリ。
7. 前記導電性パッチは、アルミニウム箔を含むことを特徴とする、請求項１に記載のフィルタアセンブリ。
8. 前記導電性パッチは、金属シートを含むことを特徴とする、請求項１に記載のフィルタアセンブリ。
9. 前記導電性パッチは、導電性プラスチックを含むことを特徴とする、請求項１に記載のフィルタアセンブリ。
10. 前記導電性パッチは、裏張りに取付けられた導電部を含むことを特徴とする、請求項１に記載のフィルタアセンブリ。
11. 前記パッチは、中央部から外方に達するスプラインを含むことを特徴とする、請求項１に記載のフィルタアセンブリ。
12. 前記プローブおよび前記導電性パッチは、接着剤を介して互いに係合していることを特徴とする、請求項１に記載のフィルタアセンブリ。
13. 前記導電性スクリーンの反対側に取付けられる第２の導電性パッチをさらに含み、各導電性パッチは導電部を含み、各導電性パッチの導電部は互いに対して背中合わせに設けられることを特徴とする、請求項１に記載のフィルタアセンブリ。
14. 前記第２の導電性パッチは、前記導電性パッチと電気的に接触していることを特徴とする、請求項１３に記載のフィルタアセンブリ。
15. 前記第２の導電性パッチは、前記導電性スクリーンの間隙を介して前記導電性パッチに接着によって接続されることを特徴とする、請求項１３に記載のフィルタアセンブリ。
16. 前記導電性スクリーンの反対側に取付けられた前記第２のパッチは、絶縁体であることを特徴とする、請求項１３に記載のフィルタアセンブリ。
17. 前記導電性スクリーンの反対側にある絶縁スペーサをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載のフィルタアセンブリ。
18. 前記高電圧は、前記導電性パッチから放射状に供給されることを特徴とする、請求項１に記載のフィルタアセンブリ。
19. 前記導電性パッチは、楕円形であることを特徴とする、請求項１に記載のフィルタアセンブリ。

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