JP7464551B2 - 防塵フィルタ及び電気装置 - Google Patents

Description

本発明は、異物であるダストやガス分子（以下、「粒子」と総称する）を除去する防塵フィルタ（以下、単に「フィルタ」とも称す）の技術に関する。

フィルタは、情報処理装置等の電気装置において、筐体内部への粒子の流入を防ぎ、流入する粒子を集塵する目的で設置される。フィルタを通り抜ける微粒子やガス分子の中には、導電性や腐食性を有するものが存在する。このような粒子は電気装置の短絡や腐食を引き起こすため、電気装置の信頼性を低下させるという問題があった。

図４は、本発明で参照する電気装置の構成の一例を示す断面図である。図４に示すように、本発明で参照する電気装置６０９は、フィルタ１０９と、情報処理装置５００とを含む。フィルタ１０９は、情報処理装置５００のベゼルに、情報処理装置５００の空気取り入れ口の平面を覆うよう設置される。情報処理装置５００は、空気取り入れ口と空気排出口を持ち、他の部分が密閉された筐体を有する。情報処理装置５００は、筐体内部に、ディスクドライブ装置５１０、コントローラ５２０、ファン５３０を含む。ファン５３０は、情報処理装置５００の空気排出口付近に設置される。ファン５３０は、筐体の空気取り入れ口から空気排出口へ空気の流れを生み出し、情報処理装置５００全体を冷却する。フィルタ１０９に含まれる濾過フィルタ３３９は、情報処理装置５００の筐体内部への異物流入を防ぎ、流入する粒子を集塵する。

しかしながら、電気装置６０９では、濾過フィルタ３３９を通り抜けた、比較的質量の小さい粒子が情報処理装置５００の内部に入り込み、ディスクドライブ装置５１０やコントローラ５２０の空気の通りの悪い部分に付着し蓄積することがある。そのような蓄積物質の中には導電性物質が存在する。導電性物質は、情報処理装置５００において、短絡を引き起こし、信頼性を低下させるという問題があった。又、粒子のうちガス分子の中には腐食性を有する腐食性物質が存在する。腐食性物質は、情報処理装置５００において、腐食を引き起こし、信頼性を低下させるという問題もあった。

空気中の粒子を除去する技術の一例が特許文献１に開示されている。特許文献１の空気清浄機は、プレフィルタと、荷電部と、集塵部とを含む。プレフィルタは、大きな粒子を捕獲する。荷電部は、プレフィルタの下流側に設置され、空気中の粉塵を帯電させる。集塵部は、荷電部の下流側に設置され、帯電した（正荷電化された）粒子を捕獲し集塵する。上記構成の結果、特許文献１の空気清浄機では、まず、プレフィルタが大きな粒子を捕獲する。次に、荷電部が粒子を正荷電化する。続いて、負に荷電した集塵部が、正荷電化された粒子を捕獲し集塵する。

特開２００４－０３３９４４号公報

特許文献１の空気清浄機を電気装置のフィルタとして組み込もうとすると、プレフィルタが必要なためフィルタ部の厚みが増してしまうという欠点があった。又、特許文献１の空気清浄機では、プレフィルタと下流に設置された集塵部の２か所を空気が通過する必要があるため、空気圧損が大きくなり電気装置の十分な冷却効果を得られないという欠点があった。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、プレフィルタを使用することなく粒子を効果的に除去することを主たる目的とする。

本発明の一態様において、防塵フィルタは、入力される粒子を荷電化する荷電部と、荷電化された粒子の一部を所定の方向へ偏向させる偏向部と、所定の方向よりも偏向が小さい粒子が入力されるように配置された第１濾過フィルタと、所定の方向へ進行する粒子が入力されるよう配置され第１濾過フィルタに比べて目の細かい第２濾過フィルタとを含む。

本発明の一態様において、電気装置は防塵フィルタを含み、防塵フィルタは、入力される粒子を荷電化する荷電部と、荷電化された粒子の一部を所定の方向へ偏向させる偏向部と、所定の方向よりも偏向が小さい粒子が入力されるように配置された第１濾過フィルタと、所定の方向へ進行する粒子が入力されるよう配置され第１濾過フィルタに比べて目の細かい第２濾過フィルタとを含む。

本発明によれば、プレフィルタを使用することなく粒子を効果的に除去できるという効果がある。

本発明の第１実施形態における電気装置の構成の一例を示す断面図である。 本発明の第２実施形態におけるフィルタの構成の一例を示す断面図である。 本発明の第３実施形態におけるフィルタの構成の一例を示す断面図である。 本発明で参照する電気装置の構成の一例を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、すべての図面において、同等の構成要素には同じ符号を付し、適宜説明を省略する。
（第１実施形態）
本発明の各実施形態の基本である、本発明の第１実施形態について説明する。

本実施形態における構成について説明する。

図１は、本発明の第１実施形態における電気装置の構成の一例を示す断面図である。図１以降の図、及び以降の説明において、電気装置が設置される向きは一例であり、実際に電気装置が設置される向きは任意の向きであってよい。図１以降の図、及び以降の説明において、ある方向から見て、電気装置の、幅（左右）方向を「Ｘ」で示し、奥行き（前後）方向を「Ｙ」で示し、高さ（上下）方向を「Ｚ」で示すこととする。即ち、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向は互いに直交する方向である。Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向それぞれにおいて、右方向、奥方向、上方向を「正方向」と称し、左方向、手前方向、下方向を「負方向」と称することとする。又、以降の説明において、Ｘ方向における正方向側を「Ｘ＋」側と、Ｘ方向における負方向側を「Ｘ－」側と、Ｙ方向における正方向側を「Ｙ＋」側と、Ｙ方向における負方向側を「Ｙ－」側と、Ｚ方向における正方向側を「Ｚ＋」側と、Ｚ方向における負方向側を「Ｚ－」側とも称することとする。図１では、電気装置をＸ＋側から見た断面を示している。尚、図１では、粒子の動きを説明するために、粒子を白抜きの丸印で示し、荷電化された粒子を「＋」が付加された白抜きの丸印で示す。

図１に示すように、本実施形態における電気装置６００は、フィルタ１００を含む。電気装置６００は、冷却が必要な任意の装置（不図示）を含んでよい。通常、電気装置６００は冷却のためのファン（不図示）を含むが、冷却は電気装置６００外のファン等によって行われてもよいし、フィルタ１００が内蔵するファン（不図示）等によって行われてもよい。

フィルタ１００は、荷電部２００と、偏向部３１０と、第１濾過フィルタ３３０と、第２濾過フィルタ３４０とを含む。以下、偏向部３１０、第１濾過フィルタ３３０、及び第２濾過フィルタ３４０を集塵部３００と総称する。

荷電部２００は、入力される粒子を荷電化する。

偏向部３１０は、荷電化された粒子の一部を所定の方向（図１に示す例ではＺ＋側）へ偏向させる。偏向部３１０は、例えば、電圧が印加された１対の電極である。図１に示した例では、荷電化は正荷電化であり、Ｚ＋方向に電界が形成されている。そして、図１に示した例では、偏向部３１０は、荷電化された粒子を所定の方向（Ｚ＋側）へ偏向させている。

第１濾過フィルタ３３０は、所定の方向よりも偏向が小さい粒子が入力されるように配置される。第１濾過フィルタ３３０は、例えば、繊維や不織布で構成される。

第２濾過フィルタ３４０は、所定の方向（図１に示す例ではＺ＋側）へ進行する粒子が入力されるよう配置される。第２濾過フィルタ３４０は、第１濾過フィルタ３３０に比べて目の細かい材質で構成される。第２濾過フィルタ３４０は、例えば、繊維や不織布で構成される。図１に示した例では、第２濾過フィルタ３４０は、第１濾過フィルタ３３０の側方（Ｚ＋側）に隣接して設置されている。

本実施形態における動作について説明する。

大小様々な粒子は、フィルタ１００へ流入される。入力された粒子は、荷電部２００を通り抜ける際に、荷電化される。荷電化された粒子は、集塵部３００を通過しようとする。ところが、荷電化された粒子は、偏向部３１０から受けるクーロン力によって、第２濾過フィルタ３４０の方向（図１に示す例ではＺ＋側）へ進路を偏向させられる。

比較的質量が大きい粒子は、慣性が大きいために、偏向部３１０から受けるクーロン力によってより小さく偏向される（図１に示す例では、Ｚ＋方向へ偏向されるが、概ねＹ＋方向へ直進する）。そして、比較的質量が大きい粒子は、第２濾過フィルタ３４０の方向へ向かう前に、主に第１濾過フィルタ３３０によって集塵される。

比較的質量の小さい粒子は、慣性が小さいために、偏向部３１０から受けるクーロン力によってより大きく偏向される（図１に示す例ではＺ＋方向へ偏向される）。そして、比較的質量の小さい粒子は、主に第２濾過フィルタ３４０によって集塵される。

以上説明したように、本実施形態のフィルタ１００は、荷電部２００と集塵部３００とを含む。荷電部２００は、入力された粒子を荷電化する。集塵部３００は、第１濾過フィルタ３３０と、第２濾過フィルタ３４０と、偏向部３１０とを含む。入力された大小様々な粒子は、荷電部２００によって荷電化される。そして、比較的質量が大きい粒子は第１濾過フィルタ３３０によって集塵される。一方、第１濾過フィルタ３３０によって集塵されない、比較的質量が小さい粒子は、偏向部３１０から受けるクーロン力によってより大きく偏向され、第２濾過フィルタ３４０によって集塵される。つまり、フィルタ１００は、比較的質量が大きい粒子と比較的質量が小さい粒子の両方を、粒子の大きさに応じて、第１濾過フィルタ３３０、又は第１濾過フィルタ３３０に比べて目の細かい第２濾過フィルタ３４０によって集塵できる。従って、本実施形態のフィルタ１００には、プレフィルタを使用することなく粒子を効果的に除去できるという効果がある。

又、本実施形態のフィルタ１００には、複数の濾過フィルタが重ねて使用されないので空気圧損が増加せず、冷却効率が高いという効果がある。

尚、本実施形態のフィルタ１００では、荷電化は、正荷電化であってもよいし、負荷電化であってもよい。以下では、荷電化が正荷電化である場合を例に説明するが、荷電化が負荷電化である場合には電極の極性を逆転すればよい。偏向部３１０は、正電圧が印加された第１プラス電極と、第１プラス電極に印加された電圧より低い電圧が印加されたマイナス電極とを含んでもよい（第２実施形態において後述）。そして、第１プラス電極は、第１濾過フィルタ３３０の粒子が入力する側（図１に示す例ではＹ－側）の面を、粒子が透過可能に覆うように設置される。又、マイナス電極は、第２濾過フィルタ３４０の粒子が入力する側（図１に示す例ではＹ－側）の面を、粒子が透過可能に覆う。この場合、本実施形態のフィルタ１００には、集塵部３００をよりコンパクトに実現できるという効果がある。

又、本実施形態のフィルタ１００では、第１濾過フィルタ３３０は、粒子の一部を所定の方向（図１に示す例ではＺ＋側）へ誘導する形状を有してもよい（第２実施形態において後述）。そのような形状は、図１に示す例では、例えば、第１濾過フィルタ３３０のＺ－側の端部をＸ＋方向から見て時計回りに傾斜させた形状である。

又、本実施形態のフィルタ１００では、偏向部３１０は、絶縁膜（第３実施形態において後述）と、正電圧が印加された第２プラス電極（第３実施形態において後述）とを更に含んでもよい。この場合、絶縁膜は、第２濾過フィルタの粒子が入力する側と反対側（図１に示す例ではＹ＋側）の面を覆うように設置される。又、第２プラス電極は、絶縁膜の第２濾過フィルタと反対側（図１に示す例ではＹ＋側）の面を、覆うように設置される。又、第２プラス電極は、第２濾過フィルタの側方の、第１濾過フィルタの反対側（図１に示す例ではＺ＋側）を覆うように延伸される。この場合、本実施形態のフィルタ１００には、粒子が集塵部３００の所定の方向（図１に示す例ではＺ＋側）から散逸することを抑制できるという効果がある。
（第２実施形態）
本発明の第１実施形態を基本とする、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態では、集塵部において、偏向部が濾過フィルタと一体に形成されている。又、本実施形態では、第１濾過フィルタは、粒子の一部を第２濾過フィルタの方向へ誘導する形状を有する。

本実施形態における構成について説明する。

図２は、本発明の第２実施形態におけるフィルタの構成の一例を示す断面図である。尚、図２では、粒子の動きを説明するために、粒子を白抜きの丸印で示し、荷電化された粒子を「＋」が付加された白抜きの丸印で示す。

図２に示すように、フィルタ１０５は、荷電部２０５と、集塵部３０５とを含む。フィルタ１０５は、通常、情報処理装置等の空気取り入れ口付近に設置される。その場合、荷電部２０５は空気の流れの上流側に設置され、集塵部３０５は空気の流れの下流側に設置される。

荷電部２０５は、イオン化電極２１５と、対向電極２２５とを含む。空気の流れに沿って流入する粒子を正荷電化するために、イオン化電極２１５は電源４１５の正極に接続され、対向電極２２５は電源４１５の負極又は接地に接続される。

集塵部３０５は、第１濾過フィルタ３３５と、第１プラス電極３１５と、第２濾過フィルタ３４５と、マイナス電極３２５とを含む。

第１濾過フィルタ３３５は、通常の防塵用の濾過フィルタと同じ材質（繊維、不織布等）で構成される。第１濾過フィルタ３３５は、中央付近が空気の流入側（図２では、Ｙ－側）に突き出すように湾曲した形状を有する。

第１プラス電極３１５は、第１濾過フィルタ３３５の凸面にかぶせるように設置される。第１プラス電極３１５は、第１濾過フィルタ３３５への空気の流入を妨げ難い、穴あき形状、格子形状、又は網状形状等を有する。

第２濾過フィルタ３４５は、第１濾過フィルタ３３５の上側（Ｚ＋側の側方）及び下側（Ｚ－側の側方）に、第１濾過フィルタ３３５を挟むように配置される。第２濾過フィルタ３４５は、微粒子の粒子を集塵又は吸着できるような、第１濾過フィルタ３３５よりも目の細かい材質（繊維、不織布等）で構成される。

マイナス電極３２５は、第２濾過フィルタ３４５の前面（空気の流入側；図２ではＹ－側）に設置される。マイナス電極３２５は、第１プラス電極３１５と同様に、第２濾過フィルタ３４５への空気の流入を妨げ難い、穴あき形状、格子形状、又は網状形状等を有する。

第１プラス電極３１５は電源４２５の正極に接続され、マイナス電極３２５は電源４２５の負極又は接地に接続される。

本実施形態における動作について説明する。

大小様々な粒子は、フィルタ１０５へ、空気の流れに沿って流入する。流入した粒子は、荷電部２０５のイオン化電極２１５と対向電極２２５の間を通り抜ける際に、正荷電化される。正荷電化された粒子は、空気の流れに沿って集塵部３０５を通過しようとする。ところが、正荷電化された粒子は、第１プラス電極３１５からの斥力によって、第１プラス電極３１５及び第１濾過フィルタ３３５の湾曲面（凸面）に沿って、第２濾過フィルタ３４５の方向へ進路を変更させられる。

比較的質量が大きい粒子は、慣性力が大きいために直進し、第２濾過フィルタ３４５の方向へ向かう前に第１プラス電極３１５の隙間を通過し、第１濾過フィルタ３３５によって集塵される。

比較的質量の小さい粒子は、慣性力が小さいために第１プラス電極３１５の湾曲面（凸面）に沿って移動し、マイナス電極３２５からの引力によって、マイナス電極３２５の隙間を通過し、第２濾過フィルタ３４５によって集塵される。

以上説明したように、本実施形態のフィルタ１０５は、荷電部２０５と集塵部３０５とを含む。荷電部２０５は、流入する粒子を正荷電化する。集塵部３０５は、第１濾過フィルタ３３５と、第１プラス電極３１５と、第２濾過フィルタ３４５と、マイナス電極３２５とを含む。第１濾過フィルタ３３５は、空気の流入側に突き出すよう湾曲した形状を成す。第１プラス電極３１５は、第１濾過フィルタ３３５の凸側にかぶせるよう設置されている。第２濾過フィルタ３４５は、第１濾過フィルタ３３５を上側及び下側から挟むように設置されている。マイナス電極３２５は、第２濾過フィルタ３４５の前面側に設置されている。

流入する大小様々な粒子は、荷電部２０５によって正荷電化される。そして、比較的質量が大きい粒子は第１濾過フィルタ３３５によって集塵される。一方、第１濾過フィルタ３３５によって集塵されない、比較的質量が小さい粒子は、第１プラス電極３１５の湾曲面に沿って移動し、マイナス電極３２５からの引力によって、第２濾過フィルタ３４５によって集塵される。つまり、フィルタ１０５は、比較的質量が大きい粒子と比較的質量が小さい粒子の両方を集塵できる。

従って、本実施形態のフィルタ１０５には、プレフィルタを使用することなく粒子を効果的に除去できるという効果がある。その結果、本実施形態のフィルタ１０５には、粒子の堆積による腐食や短絡等の障害を低減できるという効果がある。

又、本実施形態のフィルタ１０５には、複数の濾過フィルタが重ねて使用されないので空気圧損が増加せず、冷却効率が高いという効果がある。
（第３実施形態）
本発明の第２実施形態を基本とする、本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態では、集塵部は、第２プラス電極を更に有する。

本実施形態における構成について説明する。

図３は、本発明の第３実施形態におけるフィルタの構成の一例を示す断面図である。尚、図３では、粒子の動きを説明するために、粒子を白抜きの丸印で示し、正荷電化された粒子を「＋」が付加された白抜きの丸印で示す。

図３に示すように、フィルタ１０６は、荷電部２０５と、集塵部３０６とを含む。

集塵部３０６は、第１濾過フィルタ３３５と、第１プラス電極３１５と、第２濾過フィルタ３４５と、マイナス電極３２５と、絶縁膜３５６と、第２プラス電極３６６とを含む。

絶縁膜３５６は、マイナス電極３２５及び第２濾過フィルタ３４５と、第２プラス電極３６６との間のショートを防ぐ。絶縁膜３５６は、第２濾過フィルタ３４５と第２プラス電極３６６の間に設置される。

第２プラス電極３６６は、絶縁膜３５６を挟んで、第２濾過フィルタ３４５の反対側に配置される。又、第２プラス電極３６６は、第２濾過フィルタ３４５及び絶縁膜３５６の後面（図３のＹ＋側）からフィルタ１０６の上端側及び下端側（図３のＺ＋側及びＺ－側）にせり出し、フィルタ１０６の内側と第２濾過フィルタ３４５の間の隙間をふさぐ形状を有する。第２プラス電極３６６は、第１プラス電極３１５と異なり、穴あき形状、格子形状、及び網状形状ではなく、板状形状を成す。第２プラス電極３６６は、第１プラス電極３１５と同じく電源４２５の正極に接続される。

本実施形態における動作について説明する。

大小様々な粒子は、フィルタ１０６へ、空気の流れに沿って流入する。流入した粒子は、荷電部２０５のイオン化電極２１５と対向電極２２５の間を通り抜ける際に、正荷電化される。正荷電化された粒子は、空気の流れに沿って集塵部３０６を通過しようとする。ところが、正荷電化された粒子は、第１プラス電極３１５からの斥力によって、第１プラス電極３１５及び第１濾過フィルタ３３５の湾曲面（凸面）に沿って、第２濾過フィルタ３４５の方向へ進路を偏向させられる。

比較的質量が大きい粒子は、慣性力が大きいために直進し、第２濾過フィルタ３４５の方向へ向かう前に第１プラス電極３１５の隙間を通過し、第１濾過フィルタ３３５によって集塵される。

比較的質量の小さい粒子は、慣性力が小さいために第１プラス電極３１５の湾曲面（凸面）に沿って移動し、マイナス電極３２５からの引力によって、マイナス電極３２５の隙間を通過し、第２濾過フィルタ３４５によって集塵される。

第２実施形態では、第２濾過フィルタ３４５が目の細かい材質で構成されるため空気圧損が大きい。そのため、フィルタ１０５の上端側（図２のＺ＋側）及び下端側（図２のＺ－側）に誘導された粒子は、フィルタ１０５の内側と第２濾過フィルタ３４５間の隙間から漏れ出す可能性があった。ところが、フィルタ１０６では、第２プラス電極３６６が、第２濾過フィルタ３４５の上端側（図３のＺ＋側）及び下端側（図３のＺ－側）までせり出して設置され、正荷電化されている。そのため、フィルタ１０６では、上端側（図３のＺ＋側）及び下端側（図３のＺ－側）から漏れ出そうとする正荷電化された粒子は、第２プラス電極３６６からの斥力によって跳ね返され、第２濾過フィルタ３４５によって集塵される。

従って、本実施形態のフィルタ１０６には、粒子が集塵部３０６の側方（図３に示す例ではＺ＋側及びＺ－側）から散逸することを抑制できるという効果がある。

以上、本発明を、上述した各実施形態およびその変形例によって例示的に説明した。しかしながら、本発明の技術的範囲は、上述した各実施形態およびその変形例に記載した範囲に限定されない。当業者には、係る実施形態に対して多様な変更又は改良を加えることが可能であることは明らかである。そのような場合、係る変更又は改良を加えた新たな実施形態も、本発明の技術的範囲に含まれ得る。そしてこのことは、特許請求の範囲に記載した事項から明らかである。

本発明は、空冷式の電気装置の空気取り入れ口に設置される防塵フィルタに利用できる。

１００、１０５、１０６、１０９ フィルタ
２００、２０５ 荷電部
２１５ イオン化電極
２２５ 対向電極
３００、３０５、３０６ 集塵部
３１０ 偏向部
３１５ 第１プラス電極
３２５ マイナス電極
３３０、３３５ 第１濾過フィルタ
３４０、３４５ 第２濾過フィルタ
３３９ 濾過フィルタ
３５６ 絶縁膜
３６６ 第２プラス電極
４１５、４２５ 電源
５００ 情報処理装置
５１０ ディスクドライブ装置
５２０ コントローラ
５３０ ファン
６００、６０９ 電気装置

Claims (5)

1. 入力される粒子を荷電化する荷電部と、
   前記粒子を集塵する第１濾過フィルタと、
   前記粒子を集塵し、前記第１濾過フィルタに比べて目の細かい第２濾過フィルタと、
   前記粒子を前記第１濾過フィルタに透過可能に前記第１濾過フィルタに設けられ、荷電化された前記粒子を反発させる第１電極と、
   前記粒子を前記第２濾過フィルタに透過可能に前記第２濾過フィルタに設けられ、荷電化された前記粒子を吸着させる第２電極と、を含む偏向部と、
   を備え、
   前記第１濾過フィルタは、所定の方向よりも偏向が小さい前記粒子が入力されるように配置され、
   前記第２濾過フィルタは、前記所定の方向へ進行する前記粒子が入力されるように配置され、かつ、前記第２濾過フィルタが前記第１濾過フィルタの側方に隣接して配置される
   防塵フィルタ。
2. 前記第１濾過フィルタは、荷電部が設けられている方向に対して突出するように湾曲している形状を有する請求項１に記載の防塵フィルタ。
3. 前記第１電極は、前記第１濾過フィルタの前記粒子が入力する側の面を覆うように設置され、
   前記第２電極は、前記第２濾過フィルタの前記粒子が入力する側の面を覆うように設置された
   請求項１又は２に記載の防塵フィルタ。
4. 前記偏向部は、
   前記第２濾過フィルタの前記粒子が入力する側と反対側の面を覆うように設置された絶縁膜と、
   前記絶縁膜の前記第２濾過フィルタと反対側の面を覆うように設置され、荷電化された前記粒子が反発する第３電極と
   を更に備え、
   前記第３電極は、前記第２濾過フィルタの側方の、前記第１濾過フィルタの反対側を覆うように延伸された請求項３に記載の防塵フィルタ。
5. 請求項１乃至４の何れか１項に記載の防塵フィルタを備えた電気装置。

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