JP7314477B2 - 電気集塵機の集塵部およびその製造方法 - Google Patents

電気集塵機の集塵部およびその製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、電気集塵機の集塵部およびその製造方法に関する。
空気中に含まれている塵埃を除去する電気集塵機のなかには、塵埃に電荷を帯電させる荷電部と、帯電させた塵埃を捕集する集塵部とを備えたものがある。集塵部は、電圧が印加されることにより帯電する集塵電極部を有しており、塵埃は帯電した集塵電極部に吸着されることで捕集される。そして、小型軽量化された集塵部として、シートに導電性塗料を印刷して形成した集塵電極部を用いるものがある。
かかる集塵部の一例として、高圧電極と接地電極とが隣り合うように印刷された基材(台紙)を折り曲げて高圧電極と接地電極とを互いに平行となるように交互に配置するとともに、所定のホルダに設けられた凸部を、高圧電極と接地電極との間に挿入したものが知られている(例えば、特許文献1を参照)。かかる構成により、高圧電極と接地電極が印刷された基材が変形したり、基材上に印刷された異極の電極同士が接触したりすることを防止することができる。
特開平08-117636号公報
しかしながら、特許文献1にあっては、電極を作成するために手間がかかる上、ホルダを取付けるための治具が別途必要となる。また、基材は、剛性を確保するだけの厚みが必要となるため、基材の薄型化や電極部の小型化に限界がある。
開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、作成が容易で、かつ薄型軽量化が可能な集塵電極部を備える電気集塵機の集塵部およびその製造方法を提供することを目的とする。
本願の開示する電気集塵機の集塵部の一態様は、帯電した塵埃を捕集する集塵電極部を備える電気集塵機の集塵部であって、集塵電極部は、山折部および谷折部が断面弧状をなすプリーツ状に形成された基材を備え、基材は、高圧電極が形成された第1の電極部と、接地電極が形成された第2の電極部と、隣接する第1の電極部と第2の電極部との間に配置される連結部とが設けられ、連結部は、山折部および谷折部によって形成され、複数の通風孔を有し、対向する第1の電極部と第2の電極部とは、通風方向に向かうにつれて互いの間隔が狭まるように配置され、対向する第1の電極部と第2の電極部との間には、両電極部同士を一定距離に維持するとともに両電極部を接着する複数の間隔維持部材が配置され、間隔維持部材は、連結部の長手方向において通風孔と重ならない位置に設けられている。
本願の開示する電気集塵機の集塵部の一態様によれば、剛性を高めつつ集塵電極部を薄型軽量化できるとともに、高圧電極と接地電極間の間隔を維持することができる。
図1は、実施例の電気集塵機の集塵部を備える空気清浄機の概略構成図である。 図2は、実施例の電気集塵機の集塵部の基材を模式的に示すための平面図である。 図3は、実施例の電気集塵機の集塵部を模式的に示す斜視図である。 図4は、実施例の集塵電極部を模式的に示す縦断面図である。 図5は、実施例における集塵電極部の固着部を形成するホットメルト接着剤を示す模式図である。 図6は、実施例における集塵電極部の洗浄態様を示す模式図である。
以下に、本願の開示する電気集塵機の集塵部の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施例によって、本願の開示する電気集塵機の集塵部が限定されるものではない。また、以下の説明による構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。
まず、実施例の電気集塵機の集塵部を備える空気清浄機の概略について説明する。図1は、実施例に係る電気集塵機の集塵部を備える空気清浄機1の概略構成図である。空気清浄機1は、図1に示すように、空気を清浄化するための装置類を収容するとともに、室内の空気を吸引する吸込口11と、清浄化された空気を室内に吹き出す吹出口12とが形成された筐体10を備える。筐体10は、合成樹脂材で成形された複数のパネルによって略直方体状に形成されている。
筐体10内には、吸引された空気から比較的大きな塵埃を除去するプレフィルタ14と、プレフィルタ14を通過した空気中の塵埃を電気的に集塵する複数の電気集塵機2と、電気集塵機2を通過した空気を脱臭処理する脱臭フィルタ5とが設けられる。電気集塵機2は、本実施例における電気集塵機の集塵部を備えた集塵装置の一例として開示される。
プレフィルタ14は、例えば糸状のPET材を編みこんだ網目構造を有し、図示しない樹脂枠で保持されており、筐体10の内部に吸い込まれた空気に含まれている比較的大きな塵埃を捕集する。脱臭フィルタ5は、触媒フィルタを有し、プレフィルタ14および電気集塵機2で塵埃が除かれた後、触媒フィルタで例えばアンモニアやメチルメルカプタン等の臭気成分やホルムアルデヒド等の有害成分を取り除く脱臭処理を行う。なお、触媒フィルタは、加熱により臭気の吸着機能が再生できる加熱再生型の構造を有することが好ましい。
電気集塵機2は、本実施例においては筐体10内に3つ上下に配置されている。しかし、電気集塵機2の設置数は1つでも2つでもよいし、何ら限定されるものではない。各電気集塵機2は、後に詳述する荷電部3と集塵部4とを有し、荷電部3は、電極である荷電部放電電極(不図示)および荷電部対向電極(不図示)と、荷電部放電電極に電力を供給する荷電部用高圧電源30が設けられる。集塵部4は、実質的には後述する高圧電極421と接地電極423とを有する集塵電極部42により構成され(図3参照)、この集塵電極部42は、取外すことができる構造になっている。したがって、ユーザは、塵埃が溜まった集塵部4を筐体10から取り出して洗浄することで、集塵能力の回復を図ることができる。
また、筐体10内には、脱臭フィルタ5の下流側に配置されるファン6と、ファン6を回転させるモータ61と、電気集塵機2やモータ61を制御する制御部を有する電源制御基板7とが設けられる。さらに、筐体10内には、電気集塵機2の集塵部4に電力を供給する集塵部用高圧電源40と、吸込口11から吸引された空気の塵埃濃度を検出する埃センサ13とが設けられる。なお、筐体10には、運転開始操作、運転停止操作、風量設定などを行う操作部(図示せず)や、操作表示基板15が設けられる。なお、操作部は、筐体10の上面部に設けられており、電源ボタンや運転モード切り換えボタン等の空気清浄機1を操作するボタンが配置されるとともに、空気清浄機1の運転状態や埃センサ13等における検出結果を表示する表示部が配置される。
こうして、図中の矢印fで示されるように、吸込口11から吸引された室内の空気は、空気中の塵埃がプレフィルタ14と電気集塵機2とにより捕集されることで除塵される。そして、清浄化された清浄空気が吹出口12から室内に吹き出される。特に、本実施例に係る空気清浄機1は、脱臭フィルタ5を備えているため、脱臭効果も奏する。
ここで、電気集塵機2の集塵作用について簡単に説明する。電気集塵機2の荷電部3の荷電部放電電極に予め設定された正極の高電圧を印加し、荷電部対向電極を荷電部用高圧電源30の接地極(アース)に接続することで、荷電部放電電極と荷電部対向電極との間でコロナ放電が起こる。すると、荷電部放電電極と荷電部対向電極との間には、電子と空気分子が正に帯電したイオンが満たされる。そして、正イオンで満たされた空間を塵埃が通過する際に、その通過時間と荷電部放電電極と荷電部対向電極とで作られる電界の強さに応じて、イオンと塵埃の衝突による電荷の移動が起こり、塵埃に正の電荷が帯電する。
一方、集塵部4の高圧電極421には、予め設定された正極の高電圧を印加し、接地電極423を集塵部用高圧電源40の接地極(アース)に接続することで、両電極間に所定の静電界が形成される。荷電部3で正に帯電した塵埃は、集塵部4に移動すると、同極の高圧電極部の高圧電極421から反発する方向に斥力を受けるとともに、静電界により塵埃と反対極性の集塵電極部42の接地電極423に吸引される方向に力を受け、集塵部4の接地電極423に到達する。そして、接地電極423に塵埃が付着することで、塵埃が捕集される。さらに、正極に帯電されていた塵埃が接地電極423に触れると、塵埃に帯電していた電荷がアースに流される。そのため、帯電した塵埃の付着により接地電極423が正極に帯電してしまうことが防止され、捕集力の低下が抑制されている。
前述したように、集塵部4を実質的に構成し、塵埃を捕集する集塵電極部42は、取外すことができる構造になっている。かかる集塵電極部42は、取扱い易いように、薄型軽量であって、なおかつ剛性が高いことが望まれる。以下、実施例に係る集塵電極部42について、図面を参照しながら具体的に説明する。
図2は、実施例の集塵電極部42の基材を模式的に示すための平面図、図3は、実施例の集塵電極部42を模式的に示す斜視図である。また、図4は、実施例の集塵電極部42を模式的に示す縦断面図である。
集塵電極部42は、図2に示すように、高圧電極421および接地電極423が設けられた基材420を、例えば、汎用のプリーツマシンを用いて、図3に示すようにプリーツ状に形成している。また、図3および図4に模式的に示すように、集塵電極部42は、高圧電極421および接地電極423が設けられる面同士を固着部425により接続している。
図2に示すように、プリーツ状に形成される前の基材420は、高圧電極421が形成された第1の電極部42aと、接地電極423が形成された第2の電極部42bと、隣接する第1の電極部42aと第2の電極部42bとの間に配置される連結部42cとが設けられている。第1の電極部42aと第2の電極部42bと連結部42cとは、それぞれが互いに平行に設けられている。複数設けられた第1の電極部42aの各々の長手方向には、高圧電極421が形成されている。同様に、複数設けられた第2の電極部42bの各々の長手方向には、接地電極423が形成されている。そして、複数の高圧電極421の各々の長手方向における一端部は、第2の電極部42bおよび連結部42cに跨って形成された高圧電極連結部422により連結されている。また、複数の接地電極423の各々の長手方向における一端部は、第1の電極部42aおよび連結部42cに跨って形成された接地電極連結部424により連結されている。また、高圧電極連結部422および接地電極連結部424は、基材420の短手方向における一端側に高圧電極連結部422が配置され、基材420の短手方向における他端側に接地電極連結部424が配置されている。なお、以下では、複数の高圧電極421と高圧電極連結部422とを含む全体を総称して高圧電極部、複数の接地電極423と接地電極連結部424とを含む全体を総称して接地電極部と呼ぶ場合がある。
ところで、基材420は、ポリエステル樹脂からなる絶縁シートにより形成されており、かかる絶縁シートにカーボンを含んだ導電性塗料を印刷して高圧電極部および接地電極部が形成される。そして、例えば、基材420を、高圧電極421および接地電極423の配列方向に長尺に形成しておき、必要な長さに裁断してプリーツ状に加工することで、所望する大きさの集塵電極部42を形成することができる。
このように、本実施例に係る集塵電極部42は、絶縁シートに導電性塗料を印刷することによって高圧電極部および接地電極部を形成しているため、構成が極めてシンプルで薄型軽量化を実現することができる。なお、基材420に印刷形成された高圧電極421と接地電極423とは、集塵部用高圧電源40の異なる極性に電気的に接続される。
また、本実施例に係る基材420は、高圧電極部および接地電極部が印刷された絶縁シートが、樹脂製被膜427により被覆されている(図4参照)。すなわち、基材420は、高圧電極421および接地電極423が印刷された絶縁シートを、所謂ラミネート加工して形成している。したがって、かかる基材420をプリーツ状に形成した集塵電極部42は、薄型軽量でありながら屈曲しない十分な強度を有する。さらに、取り外した集塵電極部42を水洗いするおとにより、集塵電極部42に付着した塵埃を簡単に除去することができる。
また、基材420は、図2に示すように、高圧電極421が形成された第1の電極部42aと、接地電極423が形成された第2の電極部42bと、隣接する第1の電極部42aと第2の電極部42bとの間に設けられる連結部42cとが設けられている。かかる基材420を、連結部42cが山部および谷部となるようにプリーツ状に形成することにより、集塵電極部42の基本的な形状が得られる。すなわち、集塵電極部42の連結部42cは、基材420をプリーツ状に加工したときに生成される山折部と谷折部とを形成する。
また、連結部42cには、矩形形状の通風孔426が、高圧電極421や接地電極423の延在する方向に沿って、所定間隔をあけて複数個形成されている。したがって、図3および図4に示すように、集塵電極部42の山折部および谷折部に、複数の通風孔426がそれぞれ形成されることになる。このように、連結部42cに通風孔426を設けたことで、通風方向Dへの必要な通風量を確保しながら、連結部42cが山折部および谷折部となるようなプリーツ加工による折り畳みが容易となる。
ここでは、通風孔426を、山折部および谷折部の頂点部分に位置するように、それぞれ3つずつ形成しているが、その数や大きさなどは、集塵能力などに応じて適宜設定される。なお、絶縁シートそのものが、例えば、網目状に形成されたものや、一定の大きさの塵埃が通過する通気性を有する材料であって、高圧電極部および接地電極部の部分を樹脂製被膜427により被覆しているような場合、通風孔426は省略しても構わない。
図3および図4に示すように、プリーツ状に形成された集塵電極部42は、対向する第1の電極部42aと第2の電極部42bとの間に、間隔維持部材としての固着部425が配置されている。ここで、固着部425は、ホットメルト接着剤が固まることで形成されている。ホットメルト接着剤は、熱可塑性プラスチックを原料とし、加熱溶融した状態で塗布され、冷却されて固まることで対象物を接着する機能をもつ。本実施例では、第1の電極部42aと第2の電極部42bとが互いに異極であるため、ポリエチレンのように電気絶縁性を有する樹脂を原料とするホットメルト接着剤425aで、固着部425を形成している。かかる固着部425により、高圧電極421と接地電極423との間が一定距離に維持されている。すなわち、固着部425の幅dが、高圧電極421と接地電極423との絶縁距離となる。また、固着部425により、第1の電極部42aと第2の電極部42bとは強固に接着されるため、集塵電極部42としての全体の強度が保持される。
このように、集塵電極部42は、基材420がラミネート加工され、かつプリーツ状に形成されており、高圧電極421が形成された第1の電極部42aと、接地電極423が形成された第2の電極部42bとを、固着部425により互いの間隔を所定距離に維持した状態で接合している。そのため、集塵電極部42は、必要な剛性が維持されつつ、全体の薄型軽量化が実現されている。しかも、固着部425により、高圧電極421と接地電極423との間を所定距離に維持することができ、集塵能力がばらつくおそれもない。
図3および図4に示すように、固着部425は基材420と一体的な構造となっているが、図2に示すように、集塵電極部42の製造工程においては、第1の電極部42aと第2の電極部42bの所定個所に予めホットメルト接着剤425aを塗付しておき、第1の電極部42aと第2の電極部42bにそれぞれ塗布されたホットメルト接着剤425a同士をプリーツ加工時に合体させることで固着部425を形成している。すなわち、第1の電極部42aと第2の電極部42bの配列方向に隣り合ったホットメルト接着剤425aがプリーツ加工時に合体することで、間隔維持部材である固着部425が形成される。
図2に示すように、ホットメルト接着剤425aは、プリーツ加工される際に互いに対向する第1の電極部42aおよび第2の電極部42bの所定位置にそれぞれ塗付されている。したがって、図示するように、基材420の全体に、縦横いずれの方向にも均一に点在している。なお、図2においては、明示されていないが、ホットメルト接着剤425aは、基材420の一側面のみならず、表裏両面の第1の電極部42aと第2の電極部42bとに塗付されている。
図5は、集塵電極部42の固着部425となるホットメルト接着剤425aを示す模式図である。すなわち、図5に示すように、基材420におけるホットメルト接着剤425aは、合体する直前の状態においては対向する第1の電極部42aおよび第2の電極部42bの所定位置に設けられている。そして、矢印Aで示すよう、プリーツ加工が進行すると、対向するホットメルト接着剤425aが合体し、図4に示すように固着部425が形成される。このように、ここでは、対向する第1の電極部42aおよび第2の電極部42bの所定位置に、それぞれホットメルト接着剤425aを塗付している。したがって、プリーツ加工時に、高圧電極421と接地電極423との間を一定距離に維持する間隔維持部材としての固着部425を容易に形成することができる。
ところで、間隔維持部材である固着部425は、図3に示すように、集塵電極部42の通風方向Dにおいて通風孔426とは重なり合わない位置に設けることが好ましい。すなわち、集塵電極部42の通風方向Dにおいて固着部425が通風孔426と重なり合う位置にあると、固着部425が通風抵抗となり、集塵能力が低下するおそれがあるからである。
また、このとき、より好ましくは、固着部425は、通風孔426に近接して配置する。そのために、図2に示すように、ホットメルト接着剤425aを、通風孔426の端部に近接した位置に塗付するとよい。こうして形成された固着部425は、通風孔426に近接しながらも、集塵電極部42の通風方向Dにおいて通風孔426とは重なり合うことがないため、通風の妨げになることがない。
こうして、実施例に係る電気集塵機2の集塵電極部42は、薄型軽量でありながら、十分な強度と集塵能力を有する構成となり、空気清浄機1の筐体10からの着脱も容易となる。さらに、基材420はラミネート加工されているため、洗浄により簡単に集塵能力の回復を図ることができる。図6は、実施例における集塵電極部42の洗浄態様を示す模式図である。図示するように、例えば、空気清浄機1から取り出した集塵電極部42を、つけおき洗いなどを行うことで、捕集した塵埃aを落として集塵能力の回復を図ることができる。
以上、本願の実施例を図面に基づいて説明したが、あくまでも例示であって、当業者の知識に基づいて種々の変形、改良を施すことができる。例えば、プリーツ状に形成された集塵電極部42の山折部や谷折部については、図3~図5に示すように、なだらかな弧状に形成されている。したがって、第1の電極部42aに設けられた高圧電極421と第2の電極部42bに設けられた接地電極423とはハの字状になって対向しているが、山折部や谷折部を矩形箱型に折曲加工することで、高圧電極421と接地電極423とを平行に配置することもできる。
また、基材420を構成する絶縁シートや樹脂製被膜427の厚みなどは、所望するサイズや強度となるように適宜設定することができる。
上述してきた実施例より、以下の電気集塵機2の集塵部4が実現される。
(1)帯電した塵埃を捕集する集塵電極部42を備え、集塵電極部42は、プリーツ状に形成された基材420を備え、基材420は、高圧電極421が形成された第1の電極部42aと、接地電極423が形成された第2の電極部42bと、隣接する第1の電極部42aと第2の電極部42bとの間に配置される連結部42cとが設けられ、対向する第1の電極部42aと第2の電極部42bとの間には、両電極部42a,42b同士を一定距離に維持するとともに両電極部42a,42b同士を接着する複数の固着部425が配置される、電気集塵機2の集塵部4。
かかる構成を備える電気集塵機2の集塵部4によれば、剛性を高めつつ集塵電極部42を薄型軽量化できるとともに、高圧電極421と接地電極423との間の間隔を所定長さに保持することができる。また、例えば、汎用のプリーツマシンで加工することができるため、製造コストの増大を抑制することができる。
(2)上記(1)において、連結部42cは、プリーツ状に形成された基材420の山折部と谷折部とで形成され、山折部および谷折部に、それぞれ複数の通風孔426が形成される、電気集塵機2の集塵部4。
かかる構成を備える電気集塵機2の集塵部4によれば、上記(1)の効果に加え、必要な通風量を確保しながら、連結部42cが山折部および谷折部となるようなプリーツ加工による折り畳みが容易に行える。
(3)上記(2)において、高圧電極421および接地電極423は、導電性塗料を、基材420を構成する絶縁シートに印刷して形成される、電気集塵機2の集塵部4。
かかる構成を備える電気集塵機2の集塵部4によれば、上記(2)の効果に加え、構成を極めてシンプルにして製造を容易にするとともに、薄型軽量化を実現することができる。
(4)上記(3)において、高圧電極421および接地電極423が印刷された絶縁シートを樹脂製被膜427により被覆して形成される、電気集塵機2の集塵部4。
かかる構成を備える電気集塵機2の集塵部4によれば、上記(3)の効果に加え、基材420の剛性を高めるとともに、集塵電極部42の集塵能力を洗浄回復することができ、資材の有効活用およびランニングコストの低減を図ることができる。
(5)上記(2)~(4)において、固着部425は、集塵電極部42の通風方向Dにおいて通風孔426と重なり合わない位置に設けられる、電気集塵機2の集塵部4。
かかる構成を備える電気集塵機2の集塵部4によれば、上記(2)~(4)の効果に加え、固着部425が通風の妨げにならず、必要な通風量を確保することができる。
(6)上記(1)~(5)のいずれかにおいて、固着部425は、ホットメルト接着剤425aからなり、第1の電極部42aと第2の電極部42bとにホットメルト接着剤425a,425aを予め塗付し、基材420のプリーツ加工時に、両電極部42a,42bに塗布されたホットメルト接着剤425a,425aを合体させる、電気集塵機2の集塵部4の製造方法。
かかる構成を備える電気集塵機2の集塵部4によれば、プリーツ加工時に、高圧電極421と接地電極423との間を一定距離に維持する間隔維持部材としての固着部425を容易に形成することができるため、集塵電極部42の製造がより容易となる。
1 空気清浄機
2 電気集塵機
4 集塵部
42 集塵電極部
42a 第1の電極部
42b 第2の電極部
42c 連結部
420 基材
421 高圧電極
423 接地電極
425 固着部(間隔維持部材)
425a ホットメルト接着剤
426 通風孔
427 樹脂製被膜

Claims (6)

  1. 帯電した塵埃を捕集する集塵電極部を備える電気集塵機の集塵部であって、
    前記集塵電極部は、山折部および谷折部が断面弧状をなすプリーツ状に形成された基材を備え、
    前記基材は、高圧電極が形成された第1の電極部と、接地電極が形成された第2の電極部と、隣接する前記第1の電極部と前記第2の電極部との間に設けられる連結部とが設けられ、
    前記連結部は、前記山折部および前記谷折部によって形成され、複数の通風孔を有し、
    対向する前記第1の電極部と前記第2の電極部とは、通風方向に向かうにつれて互いの間隔が狭まるように配置され、
    対向する前記第1の電極部と前記第2の電極部との間には、両電極部同士を一定距離に維持するとともに前記両電極部同士を接着する複数の間隔維持部材が配置され、
    前記間隔維持部材は、前記連結部の長手方向において前記通風孔と重ならない位置に設けられている、電気集塵機の集塵部。
  2. 複数の前記高圧電極と複数の前記接地電極は、前記連結部の長手方向に沿って形成され、
    前記連結部の長手方向における一端側で、前記複数の高圧電極の各々が高圧電極連結部によって連結され、
    前記連結部の長手方向における他端側で、前記複数の接地電極の各々が接地電極連結部によって連結されている、請求項1に記載の電気集塵機の集塵部。
  3. 前記高圧電極連結部および前記接地電極連結部の各々は、前記第1の電極部と前記連結部と前記第2の電極部とに跨って形成されている、請求項2に記載の電気集塵機の集塵部。
  4. 前記高圧電極および前記接地電極は、導電性塗料を前記基材に印刷して形成される、請求項1~3のいずれか一つに記載の電気集塵機の集塵部。
  5. 前記基材は、
    前記高圧電極および前記接地電極が印刷された絶縁シートを樹脂製被膜により被覆して形成される、請求項4に記載の電気集塵機の集塵部。
  6. 前記間隔維持部材はホットメルト接着剤からなり、
    前記第1の電極部と前記第2の電極部とに前記ホットメルト接着剤を塗布し、
    前記基材のプリーツ加工時に、前記両電極部に塗布されたホットメルト接着剤を合体させる、請求項1~5のいずれか一つに記載の電気集塵機の集塵部の製造方法。
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