JPH08266928A - フィルターユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 繰り返し使用できる専用のフィルターケース
に使い捨て型の複合体フィルターを装填して組み合わせ
ることにより、交換や洗浄作業のメンテナンスが簡単
で、しかも、薄型で通気抵抗が小さいわりに集塵性能が
よい電子式フィルターユニットを提供する。 【構成】 中央に帯電処理フィルターを配し、その両側
に同電位の高電圧が印加される荷電電極を配し、さらに
その両外側にガラス繊維フィルターを挟んで電気的に接
地される網状の対向電極を配する構成を基本とし、これ
を帯電処理フィルター、荷電電極、ガラス繊維フィルタ
ーから成る複合体フィルターを、導電材の枠と導電材の
網から成る専用のフィルターケースに装填し、高圧電源
装置から複合体フィルターの荷電電極に高電圧を印加す
るようにして構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、空気清浄用のフィルタ
ーユニットに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、静電気を利用して塵埃を捕集する
この種のフィルターは、大別して２通りの物がある。１
つは、誘電性材質のフィルターを高圧電極で挟み強制的
に分極現象を発生させて静電気を利用して塵埃を補集す
るものであり、一例として特開平２−２５３８６７があ
る。また、この種のフィルターを装填して使用するフィ
ルターケースとして特開平５−２６４０５６の図７、図
８に示すものが実用化されている。この従来型のフィル
ターケース１１は、図８に示すような構成になっていて
高圧電源装置１５と棒状の高圧出力端子１４と対向電極
となる導電網１２_１，１２_２を両面に備え、高圧出力端
子１４の先端部がＬ字形に曲げられている。また、この
Ｌ字形に曲げられた高圧出力端子１４の先端からの、対
向する導電網１２_２に対する絶縁を確保するために、絶
縁材のキャップ１３が導電網１２_２に取り付けられてい
る。このため、中央に電極１６を配し両側をフィルター
１７_１，１７_２で挟んだフィルターセットの電極１６に
高圧出力を印加するには、片側のフィルター面をＬ字形
に曲げられた棒状の高圧出力端子１４の先端に差し込む
ようにして装填するだけで良いようになっている。装填
された状態の断面の様子を図９に示す。

【０００３】もう１種のフィルターとしては、フィルタ
ーの繊維に前もって製造段階で帯電処理を施して分極を
発生、保持させた帯電処理フィルターを使って塵埃を捕
集するものがある。

【０００４】誘電性材質のフィルターを高圧電極で挟ん
で強制的に分極現象を発生させるものは、フィルターの
汚れが蓄積されてくると高圧電極間の絶縁が破壊され電
極とフィルター間で火花放電が発生し、フィルターの材
質が可燃性材質の場合には火災の原因になる危険があ
る。これを回避するため誘電性材質としてガラス繊維を
使ったものが実用化されているほか、電極を絶縁物で被
覆するなどの対策を考慮した発明があり、この一例とし
て特開平５−３１７７５０や特開昭６１−６１６５５が
ある。しかし、ガラス繊維は合成樹脂繊維に比べてフィ
ルターとしてのかさ密度が小さく集塵効率が劣る欠点を
備えている。しかも厚みを厚くして集塵効率を上げよう
とすると電極間の空間距離がより離れるため、ガラス繊
維フィルターを挟んだ高圧電極の電位差をさらに大きく
しなければならず、火花放電の危険性が増すなどの安全
対策や高圧電源装置の大型化などの種々の障害を伴う。

【０００５】また、誘電性材質のフィルターを装填する
フィルターケースが従来型の図８に示すような高圧電源
装置１５と一体形の場合の欠点として、対向電極となる
導電網１２_１，１２_２が使用時間の経過にともない、空
気中に含まれるタバコのヤニ、タール、油分、塵埃など
でかなり汚れてくるが洗浄液に浸して洗浄したり、洗浄
液を掛けて丸洗いするためには、高圧電源装置１５を取
り外す必要があり、メンテナンス作業が繁雑になるだけ
ではなく、高圧電源装置１５の故障の原因にもなりやす
い。取り外さなくても良いようにするためには、高圧電
源装置１５を完全に絶縁樹脂でモールドし防水構造にす
る方法が考えられるが、かなりのコストアップになる。
さらに、１セットのフィルターで集塵性能が確保できな
いため複数のセットを設置する場合、このセットの中で
最もコスト比率の高い高圧電源装置１５も同数必要とな
り、これもかなりのコストアップとなる。従来型のフィ
ルターケースのもう一つの欠点は、誘電性フィルター１
７_１，１７_２に挟まれた電極１６と高圧出力端子１４と
の接続が、その方式上、不完全にならざるを得ずその間
で火花放電の発生する可能性が大きく、このため電極１
６が損耗し、次第に空間距離が開く結果、導通が不良と
なり電極１６への高電圧が印加されないため集塵性能が
なくなってしまう。

【０００６】また、電極を絶縁物で被覆したものは、電
極への印加電圧が直流の場合では電極の絶縁物表面が電
極の逆極性の空気イオンで占められるため、濾材の分極
効果や空気中の塵埃への荷電効果が著しく低下する。こ
のため、より高電圧にするかまたは、電極への印加電圧
を交流にして正または負の空気イオンが定在しないよう
にする必要があるが、いずれにしても大型になり、また
高価になるなどの欠点がある。しかも電極を絶縁物で被
覆すること自体がコスト高を伴う。

【０００７】それらに比べて、帯電処理フィルターは、
高圧電源、電極が不要のため構造が簡単であるばかりで
なく、ガラス繊維フィルターに比べてかさ密度が大きい
ため厚みを薄くできる上に初期の集塵効率が高い利点を
有するが、フィルター表面が塵埃で付着して覆われてし
まうと静電気による吸着力がほとんど無くなってしまう
ため寿命が著しく短い欠点がある。また、帯電処理フィ
ルターは合成樹脂繊維のため可燃性であり、特開平２−
２５３８６７にあるような高圧電極間に配置すると火花
放電による火災の危険がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上説明し
た事情に鑑みなされたものであり、請求項１の発明は、
帯電処理フィルターの薄型に適していることと高性能で
あることの長所と、ガラス繊維フィルターの不燃材とし
ての長所を生かし、集塵性能が良好で、フィルターの汚
れが進展して火花放電が発生しても火災の危険がない薄
型のフィルターユニットを提供するものであり、請求項
２の発明は、このフィルターユニットを、交換しやすい
複合体フィルターとこれを装填するフィルターケースと
の組み合わせで実現するものであり、このフィルターケ
ースは、高圧電源と分離されているため、洗浄する際の
繁雑さや取り付け、取り外しに伴う故障の原因を排除す
ると共に、複数台の設置にも高圧電源装置から並列に高
電圧が供給でき、しかも複合体フィルターの荷電電極へ
の高電圧出力端子を確実に接続できるようにするもので
ある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】帯電処理フィルターの両
面に網状の荷電電極を配し、この両荷電電極の外側に不
燃材であるガラス繊維フィルターを配し、さらにこの両
ガラス繊維フィルターの外側に網状の対向電極を配して
フィルターユニットを構成し、荷電電極に正または負の
高電圧を印加し、対向電極はアースすることにより、ガ
ラス繊維を挟んだ荷電電極と対向電極の間でコロナ放電
が発生し空気中の塵埃を荷電すると共に、荷電電極と対
向電極の間にあるガラス繊維が電界中にあるため誘電分
極し、荷電された塵埃がガラス繊維に吸着されて捕集さ
れる。ガラス繊維が汚れることにより荷電電極とガラス
繊維間、ガラス繊維と対向電極間で火花放電が発生して
も、ガラス繊維が不燃材であるため火災の危険はない。
中央にある帯電処理フィルターは可燃材であっても、こ
の両側にある荷電電極は電気的に接続されていて同電位
であるため、この荷電電極同士の間では放電は発生せ
ず、帯電処理フィルターが汚れてきても火花放電が発生
する恐れはなく、火災の危険性はない。帯電処理フィル
ターは、その両側の荷電電極が同電位であるためこれに
より誘電分極することはないが、すでに帯電処理されて
いることにより永久的分極を保持していて集塵性能を有
している。しかも、空気の流れから見た上流側の荷電電
極のコロナ放電により塵埃に荷電されるため、帯電処理
フィルターが汚れた後も集塵性能の維持がはかられ、長
寿命が得られる。

【００１０】活性炭または活性炭素繊維フィルターは可
燃性素材であるが、同電位の荷電電極間に設置して付加
することにより、火災の恐れがなく脱臭機能も保有させ
ることが可能となる。

【００１１】この様に帯電処理フィルターの上流側と下
流側に同電位の荷電電極を設け、この荷電電極間に帯電
処理フィルターや活性炭フィルターを配置することによ
り、可燃性材質であっても火災の危険がなく、しかも帯
電処理フィルターの寿命の向上が図られ、安全で集塵効
率が良く、長寿命の薄型のフィルターユニットが得られ
る。

【００１２】帯電処理フィルター、荷電電極、ガラス繊
維フィルターより成る複合体フィルターを装填するフィ
ルターケースは、その枠を導電材で構成し、この枠と導
電網が電気的に接続され導通状態になるように構成す
る。複合体フィルターの荷電電極に、フィルターケース
と分離して設置される高圧電源装置から導かれる高電圧
出力リード線を、リード線の先端に備えたバネ式クリッ
プで確実に接続し、また高圧電源装置から導かれる接地
用リード線をフィルターケースの枠に確実に差し込むな
どして接続するようにして、複合体フィルターをフィル
ターケースに装填する。このような構成にすることによ
って、複合体フィルターが汚れて交換する際には、フィ
ルターケースの蓋を開け、荷電電極を挟み込んで接続し
ているバネ式クリップを外せば簡単に汚れた複合フィル
ターを取り外せる上に、荷電電極を清掃する手間が省け
交換作業を簡単に行うことができる。また、接地用リー
ド線をフィルターケースから外せば、汚れたフィルター
ケースを丸ごと洗浄することも可能となり、しかも、１
個の高圧電源装置から複数のフィルターユニットへ並列
に高電圧の供給が可能となる。

【００１３】

【作用】送風機により空気が本発明によるフィルターユ
ニットを通過する時、対向電極、ガラス繊維、荷電電
極、帯電処理フィルター、荷電電極、ガラス繊維、対向
電極の順に通過する。塵埃の濾過過程は、まず上流側の
誘電分極したガラス繊維フィルターで静電気力によって
吸着、捕集され、続いて上流側の荷電電極を通過する際
にコロナ放電により塵埃が荷電されて帯電フィルターに
吸着、捕集され、最後に下流側の荷電電極で再び荷電さ
れたのち下流側の誘電分極したガラス繊維フィルターで
吸着、捕集されるというように３段階で空気が清浄化さ
れる。帯電フィルターの両側にある荷電電極は、対向電
極との間にあるガラス繊維フィルターを単に誘電分極す
る目的だけではなく、積極的にコロナ放電させることを
も目的としたものであり、このため帯電フィルターの寿
命が向上できると共に下流側のガラス繊維フィルターの
集塵性能を上流側のそれよりも向上することが可能とな
り、フィルターユニット全体の集塵性能を向上すること
ができる。

【００１４】荷電電極と対向電極の間では、それらの間
に配されているガラス繊維フィルターに分極現象を発生
せしめると共に、荷電電極からコロナ放電を発生させる
上で高電位差を与えているため、ガラス繊維フィルター
の汚れが進展していった場合に荷電電極ならびに対向電
極との間で火花放電が発生する恐れがあるが、ガラス繊
維フィルターは不燃材であるため火災の危険はない。

【００１５】可燃材である帯電処理フィルターや活性炭
フィルターは、同電位の荷電電極の間に配置されるため
汚れが進展しても火花放電の発生がなく、火災の危険が
ない。

【００１６】帯電処理フィルター、荷電電極、ガラス繊
維フィルターより成る複合体フィルターを、対向電極で
ある導電網を備えたフィルターケースに装填して使用す
るフィルターユニットは、薄型のためダクト内や既設の
空調機器などに容易に装着することが可能となり、適用
用途範囲が広がるばかりでなく、汚染や損耗する荷電電
極のメンテナンスを不要にして使い捨てにすることが可
能で、複合体フィルターの交換作業も簡単に行えるなど
の利点がある。しかも、従来型のフィルターケースに比
べて、高圧電源装置を取り外さなくても、２本のリード
線を取り外すだけで汚れたフィルターケースを丸ごと洗
浄することができる上、高電圧出力端子が確実に荷電電
極に接続されているために導通不良による集塵性能の消
失の恐れがない。また、より集塵効率を高めるためにフ
ィルターユニットを２段にする場合は、高圧電源装置か
ら並列に高電圧を供給することもできる。

【００１７】

【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１は、請求項１の発明を模式的に表した図であり、中
央に帯電処理フィルター１があり、その両側に直径０．
１ｍｍのステンレス線で編んだ網目状の荷電電極２_１，
２_２を配し、その両外側にガラス繊維フィルター３_１，
３_２を配し、さらにその両外側に金属製の網４_１，４_２
を配してある。図１においてそれらは間隔を持たせて配
されているように描かれているが、実際の使用状態では
図２のようにすべて重ねた状態となる。矢印は風の向き
を現している。荷電電極２_１，２_２には、高圧電源装置
６の正の高電圧出力が接続されて印加され、対向電極で
ある金属製の網４_１，４_２は電気的に接地されているた
め、荷電電極２_１と対向電極４_１の間で荷電電極２_１か
ら正のコロナ放電が発生すると共に、それらの電極間に
挟まれているガラス繊維フィルター３_１は誘電分極によ
り静電気を帯びた状態にある。これと同じ様に、中央の
帯電処理フィルター１を挟んで反対側にある荷電電極２
_２からも正のコロナ放電が発生すると共に、ガラス繊維
フィルター３_２もまた誘電分極により静電気を帯びた状
態にある。中央の帯電処理フィルター１は、その両側の
荷電電極２_１，２_２の電位が同じ値であるため分極は生
じないがもともと帯電処理を施してあるため集塵性能を
有している。

【００１８】空気が矢印の向きに流れる場合、最初に誘
電分極して静電気を帯びたガラス繊維フィルター３_１で
空気中の塵埃が濾過され、２番目に荷電電極２_１のコロ
ナ放電により塵埃に荷電された後、帯電処理フィルター
１で濾過され、さらに３番目に荷電電極２_２のコロナ放
電により塵埃に荷電された後、誘電分極して静電気を帯
びたガラス繊維フィルター３_２で濾過されて清浄化され
る。このように３段階で濾過されるため集塵効率が高
く、帯電処理フィルター１の前でコロナ放電により塵埃
に荷電されるため帯電処理フィルター１の寿命を高める
ことが可能になる。

【００１９】図３は、活性炭フィルター８を帯電処理フ
ィルター１と同様に荷電電極２_１，２_２の間に付加した
もので脱臭機能を持たせたものである。活性炭フィルタ
ー８は可燃性のため荷電電極２_１，２_２の間に設置する
必要があり、帯電処理フィルター１の両側ではなく片側
だけでも良い。

【００２０】図４は、複合体フィルター１８の断面の様
子を現したものである。帯電処理フィルター１が中央に
配され、その両側には荷電電極２_１，２_２が、また、そ
の両外側にはガラス繊維フィルター３_１，３_２が重ねて
配されて構成される。帯電処理フィルター１には、荷電
電極２_１，２_２を所定の位置に位置決めするため導線１
０にて荷電電極が固定されている。この導線１０は荷電
電極２_１と２_２を導通させる目的も有する。荷電電極２
_１，２_２の縦横寸法は、帯電処理フィルターやガラス繊
維フィルターより小さくしてある。これは、フィルター
ケース５に装填したときにフィルターケースの枠材との
間で放電が発生しないようにするためである。図中にあ
る寸法ａがこのことを意味していて、概ね、荷電電極と
対向電極の空間距離の２倍程である。荷電電極と対向電
極の空間距離が２０ｍｍならばａは４０ｍｍとなり、荷
電電極の縦横寸法は帯電処理フィルターやガラス繊維フ
ィルターに比べてそれぞれ８０ｍｍ小さい。

【００２１】図５は、この複合体フィルター１８を装填
するフィルターケース５の蓋を開けた状態の外観図であ
る。フィルターケース５は、蓋を閉じた状態で複合体フ
ィルター１８を収納できるように内部に空間を有してお
り、その両面には対向電極となる導電網４が張ってあ
る。フィルターケース５の枠は導電材でできており導電
網４と電気的に導通するように構成されている。枠に
は、フィルターケース５と分離して設置される高圧電源
装置（不図示）から導かれる高電圧出力リード線（不図
示）を内部に引き込むための切欠け部９が設けられてい
て、さらに、図６に示すように高圧電源装置から導かれ
る差込プラグ付き接地回路接続用リード線２０のプラグ
１９を差込むための差込穴７が設けられている。

【００２２】複合体フィルター１８をフィルターケース
５に装填する場合、まず図７に示すように荷電電極２_１
または２_２のどちらかを高電圧出力リード線２１の先端
のバネ式クリップで挟んで接続した後、フィルターケー
ス５に装填し蓋を閉じて止め具（不図示）で止める。こ
の場合、高電圧出力リード線２１をフィルターケースの
枠に設けられた切欠け部９に合わせれば蓋が隙間なく閉
じられる。あとは、接地回路接続用のプラグ１９を差込
穴７に差込んでから、フィルターユニットを所定の位置
に設置して電源を供給すれば使用状態になる。このよう
にして複合体フィルター１８を装填したフィルターケー
ス５を、例えばダクトの中に設置して高圧電源装置６に
電源を供給することにより、ダクトの中を通過する空気
を清浄にする用途に用いることができる。複合体フィル
ター１８を交換する場合は、汚れた複合体フィルターご
とフィルターケースから取り出した後、以上説明したよ
うな方法で高電圧出力リード線をつけかえて新しい複合
体フィルターを装填するだけで良く、取り立ててメンテ
ナンスの必要もないため保守交換作業が簡単に行え、必
要に応じてフィルターケースを丸ごと洗浄することも簡
単に行えるので便利である。

【００２３】

【発明の効果】本発明の効果は、以上説明したように帯
電処理フィルターの集塵性能のよさと薄型に適している
という長所と、ガラス繊維フィルターの不燃材であると
いう長所を生かし、帯電処理フィルターの可燃材である
ことと寿命が短いという短所と、ガラス繊維フィルター
の集塵性能が低いという短所を解消するために、帯電処
理フィルターの両面に同電位の荷電電極を配し、さらに
その両外側にガラス繊維フィルターを挟んで対向電極を
配するという構成にすることによって実現したもので、
その結果、薄型で、集塵性能がよく、通気抵抗が小さい
フィルターユニットが得られる。しかも専用のフィルタ
ーケースと組み合わせて用いることによって、フィルタ
ーの交換やフィルターケースの洗浄などのメンテナンス
作業が現場で簡単に行えるようになる。

【００２４】

【図面の簡単な説明】

【図１】は、本発明によるフィルターユニットの構成を
示す図である。

【図２】、

【図３】は、本発明によるフィルターユニットの断面の
様子を示す図である。

【図４】は、複合体フィルターの断面の様子を示す図で
ある。

【図５】、

【図６】は、専用のフィルターケースについての説明図
である。

【図７】は、複合体フィルターの荷電電極に高圧出力リ
ード線を接続したところを現した図である。

【図８】、

【図９】は、従来型のフィルターケースについての説明
図である。

【符号の説明】

１ 帯電処理フィルター ２_１，２_２ 荷電電極 ３_１，３_２ ガラス繊維フィルター ４_１，４_２ 対向電極 ５ フィルターケース ６，１５ 高圧電源装置 ７ フィルターケースの接続端子穴（接地プラグ接続
用） ８ 活性炭フィルター ９ フィルターケース枠の切り欠け １０ 導電線 １１ 従来型フィルターケース １２ 導電網 １３ 絶縁キャップ １４ 高電圧出力端子 １６ 電極 １７_１，１７_２ 誘電性フィルター １８ 複合体フィルター １９ 接地プラグ ２０ 接地リード線 ２１ 高電圧リード線

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 帯電処理フィルター１を挟んでこの両側
   に荷電電極２_１、２_２を配し、荷電電極２_１，２_２の外
   側にガラス繊維フィルター３_１，３_２を配し、ガラス繊
   維フィルター３_１，３_２の外側に対向電極４_１，４_２を
   設けたことを特徴とするフィルターユニット。
2. 【請求項２】 帯電処理フィルター１を挟んでこの両側
   に荷電電極２_１、２_２を配し、荷電電極２_１，２_２の外
   側にガラス繊維フィルター３_１，３_２を配して成る複合
   体フィルター１８を、対向電極である導電材質の網
   ４_１，４_２を備えたフィルターケースに装填して使用す
   ることを特徴とするフィルターユニット。
3. 【請求項３】 荷電電極２_１，２_２の間に活性炭または
   活性炭素繊維フィルター８を付加したことを特徴とする
   請求項１および請求項２記載のフィルターユニット。