JPH11201485A - 電子式集塵器とそれを用いた空気調和機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 放電電極と集塵電極の間の放電作用により空
気中に含まれる塵埃を集塵電極に吸着させる電子式集塵
器及びこの電子式集塵器を用いた空気調和機において、
放電電極の有効放電長さに見合った集塵電極の発熱部位
の設定と触媒層の形成を行うことにより、セルフクリー
ニング時の発煙、発臭を抑制する。 【解決手段】 集塵電極７０のシーズヒータ７１による
発熱部位７０ｂの長さを、放電電極６０の有効放電部位
６０ｂの長さと略同じにすることにより、集塵電極７０
の非発熱部位７０ａ上に塵埃が付着することを防ぐこと
ができる。また、集塵電極７０の触媒層７７の部位を、
放電電極６０の有効放電部位６０ｂの長さと同等以上と
することにより、集塵電極７０の触媒層７７の形成され
ていない部位に塵埃が付着することを防ぐことができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、セルフクリーニン
グ機能を有する電子式集塵器及び電子式集塵器付き空気
調和機に関し、特に、集塵電極をセルフクリーニングす
る際に、発煙、発臭を防止する技術に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来から、空気中に含まれる塵埃、微粒
子等を除去し、空気を清浄にする装置として電子式集塵
器がある。この電子式集塵器は、放電電極と集塵電極と
を備え、これら両電極間に高電圧を印加し、放電電極よ
り周囲の空気中に含まれる塵埃や微粒子をイオン化し、
集塵電極に吸着させることにより、空気を清浄にするも
のである。また、このような電子式集塵器において、メ
ンテナンスなしで長期間にわたって集塵を行うことがで
きるように、集塵電極にヒータを内蔵すると共に、集塵
電極の表面に酸化分解型の触媒層を形成し、内蔵ヒータ
により触媒層を加熱して集塵電極に吸着した塵埃を酸化
分解して取り除く、セルフクリーニング型（メンテナン
スフリー型）のものが考えられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなセルフクリーニング型の電子式集塵器において、放
電電極の放電有効部位の長さが集塵電極の発熱部位の長
さと異なると、放電及び集塵の効率が悪く成る。すなわ
ち、放電電極の放電有効部位が集塵電極の発熱部位より
も長く構成されていると、非発熱部位上に塵埃が吸着
し、塵埃が酸化分解されずに集塵電極上に残留すること
になる。また、放電有効部位が触媒層よりも長く構成さ
れていると、触媒層が形成されていない部分に塵埃が付
着し、セルフクリーニング時に、塵埃を段階的に酸化分
解させることができず、発煙、発臭を起こすことがあっ
た。

【０００４】また、集塵電極に内蔵されたヒータとして
シーズヒータが多く用いられるが、シーズヒータは、一
般に断面が円形状の棒状体であるため、集塵電極の長さ
方向に垂直な荷重に対する曲げ応力が小さい。このた
め、集塵電極の組み立てや移動時に、シーズヒータに荷
重や振動が加わると、集塵電極が湾曲する場合があっ
た。このように湾曲した集塵電極を電子式集塵器内に組
み込むと、集塵電極と放電電極との平行性が損なわれる
ため、電極間距離が短くなった部分に電界が集中して異
常放電が起こり易くなり、集塵効率が低下するという問
題が生じる。

【０００５】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、放電電極の有効放電長さに見合
った集塵電極の発熱部位の設定と触媒層を形成すること
により、セルフクリーニング時の発煙、発臭を抑制する
ことができる電子式集塵器とこれを用いた空気調和器を
提供することを目的とする。また、集塵電極を変形に強
い構成とすることにより、放電電極との平行性を確保
し、異常放電の発生を防ぐことができる電子式集塵器と
これを用いた空気調和機を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、所定の間隔をおいて並列状に設けられ両
者間に高電圧が印加される放電電極と集塵電極とを備
え、空気中に含まれる塵埃を放電作用を用いて集塵電極
に集塵する電子式集塵器において、集塵電極は、その表
面に酸化分解型の触媒層が形成されると共に、その内部
に集塵電極をセルフクリーニングするためのヒータが内
蔵されたものであり、集塵電極のヒータによる発熱部位
を、放電電極の有効放電長さと略同じ長さとし、集塵電
極の触媒層の部位を、放電電極の有効放電長さと同等以
上の長さに構成したものである。

【０００７】この構成においては、電子式集塵器の集塵
動作時には、放電電極と集塵電極の間に高電圧が印加さ
れ、集塵器に吸入された空気に含まれる塵埃は、放電電
極によってイオン化され、集塵電極上に吸着されること
により、吸入空気は清浄化される。セルフクリーニング
時には、ヒータが通電制御され、集塵電極の触媒層が昇
温され、集塵電極上に付着した塵埃を、触媒の酸化作用
により段階的に酸化分解し、最終的に塵埃を二酸化炭素
と水蒸気の無色無臭の気体とすることにより、集塵電極
をセルフクリーニングする。

【０００８】ここで、集塵電極のヒータによる発熱部位
が、放電電極の有効放電長さと略同じ長さに構成されて
いるので、放電電極においてイオン化された塵埃は、集
塵電極の発熱部位上に付着され易くなる。これにより、
集塵電極の非発熱部位上に塵埃が付着し、塵埃が酸化分
解されずに集塵電極上に残留することを防ぐことができ
る。また、集塵電極の触媒層の部位が、放電電極の有効
放電長さと同等以上の長さに構成されているので、集塵
電極の触媒層の形成されていない部位には、塵埃が付着
されにくくなる。これにより、塵埃の発火による煙、臭
いの発生を抑えながら、集塵電極をセルフクリーニング
することができる。

【０００９】また、上記集塵電極のヒータがシーズヒー
タであり、この集塵電極を少なくとも２以上の平面を有
する棒状体とすることが望ましい。

【００１０】この構成においては、集塵電極は、その長
さ方向に垂直な荷重に対して、平面を有しないものと比
して、大きな曲げ応力を有するものとなり、変形に強い
構成となるので、集塵電極と放電電極との間の平行性、
直進性を維持することが可能となる。

【００１１】また、上記電子式集塵器を機内の通風路中
に配置することにより、空気調和機を構成することがで
きる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態に係る
電子式集塵装置について図面を参照して説明する。図１
は電子式集塵装置の側断面図、図２は電子式集塵装置を
構成する集塵器の部分斜視図、図３は集塵器の要部底面
図、図４は集塵器の要部側面図、図５は集塵器を構成す
る放電電極と集塵電極の模式図である。

【００１３】これらの図において、電子式集塵装置１
は、室内空気に含まれる塵埃を取り除いて、空気を清浄
にする集塵機能を持つものである。電子式集塵装置１
は、前面が空気吸入口１３として開口し、その空気吸入
口１３の下方に空気吐出口１４が設けられたケーシング
１５と、前面グリル２１を有し、ケーシング１５の空気
吸入口１１に装着される前面パネル２０と、吸入口１３
から吐出口１４へ空気を流通させるために、吐出口１４
の奥側に設けられたクロスフローファン４０と、吸入口
１３から吐出口１４に至る通風路３１に配置された集塵
器５０（電子式集塵器）とを備えるものである。

【００１４】集塵器５０は、水平に張設された線状の放
電電極６０と、この放電電極６０から所定の間隔をおい
て並列状に設けられ、セルフクリーニングのためのシー
ズヒータ７１を内蔵した棒状の集塵電極７０と、この集
塵電極７０のシーズヒータ７１の熱を遮蔽すると共に、
放電電極６０と集塵電極７０とを保持する熱遮蔽板８０
から構成されており、放電電極６０と集塵電極７０とが
通風路３１内に臨むようにケーシング１５の垂直な背板
部１８の内面に取り付けられる。

【００１５】放電電極６０を構成する放電線６１は、そ
の両端の掛止部６１ａが保持部材６２に取り付けられた
電極６３に引張コイルばね６４を介して保持され、この
引張コイルばね６４の張力によって位置決め固定されて
いる。また、放電線６１には、電極６３から引張コイル
ばね６４を通して電圧が印加される。これら引張コイル
ばね６４及び放電線６１の掛止部６１ａの外周上には、
絶縁性を有すると共に、耐熱性に優れたシリコンゴムか
らなるチューブ６６が被せられており、これらチューブ
６６で覆われていない部分が放電電極６０の有効放電部
位６０ｂ（図５参照）となる。

【００１６】集塵電極７０は、放電電極６０に対して通
風路３１上の風下側に、放電電極６０から所定の間隔
（放電線６１と集塵電極７０の間の距離は例えば約１４
ｍｍ程度）をおいて配置され、集塵電極７０はその長さ
方向両端部７２が係止部材７３により保持部材７４に固
定される。これら放電電極６０と集塵電極７０には、空
気清浄動作時にそれぞれ正の直流電圧、負の直流電圧が
印加されるようになっている。なお、保持部材６２及び
保持部材７４は熱遮断板８０に固定される。

【００１７】図６は集塵電極の図５におけるＡ−Ａ線断
面図、図７は集塵電極の一部断面図である。これらの図
に示されるように、集塵電極７０内にはシーズヒータ７
１が内蔵されている。このシーズヒータ７１は、アルミ
ニウムの金属管７５と、この金属管７５内に挿入された
電気抵抗線（ニクロム線）７６とから成るものであり、
その表面には、プレス加工等により、３つの平面Ａ，
Ｂ，Ｃが形成されている。本実施形態では、シーズヒー
タ７１は、その断面がコーナー部にＲを有する三角形状
をなしている。また、金属管７５と電気抵抗線７６とが
接触しないように、金属管７５内には酸化マグネシウム
７８が充填されている。この金属管７５の端部７５ａは
ガラス封口材７９によって封口されているため、図５に
示したように、シーズヒータ７１の両端は、非発熱部位
７０ａとなり、シーズヒータ７１の中央部は、発熱部位
７０ｂとなる。このシーズヒータ７１の発熱部位７０ｂ
の長さは、放電電極６０の有効放電部位６０ｂと略同じ
長さに形成されている。

【００１８】金属管７５の表面には、ゼオライト、活性
アルミナ、二酸化マンガン等に代表される触媒物質から
なる触媒層７７が塗布や溶着等により形成されている。
この触媒層７７は、放電電極６０の有効放電部位６０ｂ
と同等以上の長さに構成されている。ゼオライト（一般
に沸石と称される）は、空洞を有する三次元網目構造を
なしており、この空洞内に吸着された分子の反応を促進
する。活性アルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）は、吸着能力の高い
アルミナ微粉末であり、結晶粒径が小さく、表面積が大
きく、触媒、触媒担体、吸着剤として好適である。二酸
化マンガン（ＭｎＯ2 ）は、上述のゼオライト、活性ア
ルミナと同様に触媒としての機能を有する。

【００１９】上記のように構成された電子式集塵装置１
の動作を以下に説明する。ファン４０が作動させると、
室内空気が空気吸入口１３から吸入され、通風路３１を
上から下に流通する。この通風路３１を通過する空気は
集塵器５０の周辺を通過する。ここで、集塵器５０の放
電電極６０と集塵電極７０の間には高電圧が印加され、
両電極６０，７０間にはコロナ放電が発生する。このた
め、放電電極６０の周囲の空気中に存在する煙草のター
ル（油煙）の微粒子や綿埃等の塵埃にはコロナによって
生じた陽イオンが付着して、微粒子や塵埃は正に帯電す
る。その結果、両電極間のクーロン力によって、集塵電
極７０に引き寄せられて、集塵電極７０に捕集され、電
気集塵が行われる。また、臭気成分である微粒子が空気
中に含まれている場合には、臭気成分は集塵電極７０の
触媒層７７により吸着脱臭される。こうして、空気吸入
口１３から吸入された空気は、通風路３１を通過する過
程で清浄化されて、空気吐出口１４から室内に吐出され
る。

【００２０】ここで、集塵電極７０のシーズヒータ７１
による発熱部位７０ｂが、放電電極６０の有効放電部位
６０ｂと略同じ長さに構成されているので、放電電極６
０においてイオン化された塵埃は、集塵電極７０の発熱
部位７０ｂ上に付着され易くなる。これにより、集塵電
極７０の非発熱部位７０ａ上に塵埃が付着し、塵埃が酸
化分解されずに集塵電極７０上に残留することを防ぐこ
とができる。また、集塵電極７０の触媒層７７の部位
が、放電電極６０の有効放電部位６０ｂと同等以上の長
さに構成されているので、集塵電極７０の触媒層７７の
形成されていない部位には、塵埃が付着されにくくな
る。これにより、塵埃の発火による煙、臭いの発生を抑
えながら、集塵電極をセルフクリーニングすることが可
能となる。

【００２１】また、集塵電極７０を、放電電極６０の風
下側にずらして配置しているので、通風路３１を流れる
空気の風力及び塵埃が集塵電極７０から受けるクーロン
力によって、塵埃は集塵電極７０方向に向かうことにな
る。これにより、より多くの塵埃を集塵電極７０に付着
させることが可能となり、集塵器５０による集塵効果が
向上する。

【００２２】また、集塵電極７０を、その断面が三角形
状の棒状体としたので、集塵電極７０は、従来の断面が
円形状のものと比して、その長さ方向に垂直な荷重に対
して大きな曲げ応力を有し、変形に強い構成となる。こ
のため、集塵電極７０の組み立て時などに荷重や振動が
加わった場合でも、湾曲しにくくなり、放電電極６０と
の平行性を確保することが可能となる。これにより、放
電電極６０と集塵電極７０との間で距離が部分的に短く
なって、電界が集中することにより、異常放電を起こす
といったことがを防止され、集塵効率の低下と不快な異
音の発生を抑えることができる。

【００２３】また、引張コイルばね６４のみかけ上の直
径が放電線６１よりも大きく、したがって、引張コイル
ばね６４と塵電極７０との距離が短いため、両者間で電
界が集中して、異常放電が起こり易くなるが、この電子
式集塵器１においては、放電電極６０の引張コイルばね
６４の外周に、絶縁性を有するチューブ６６を被せるこ
とにより、引張コイルばね６４と集塵電極７０との間の
放電を遮断し、異常放電の発生を防いでいる。

【００２４】触媒層のセルフクリーニング動作を説明す
ると、セルフクリーニング時には、シーズヒータ７１に
通電することにより、触媒層７７を昇温させ、集塵電極
７０の発熱部位７０ｂ上に付着した塵埃を触媒の酸化作
用により段階的に酸化分解し、最終的に塵埃を二酸化炭
素と水蒸気の無色無臭の気体として、集塵電極７０をセ
ルフクリーニングする。なお、チューブ６６を耐熱性に
優れたシリコンゴム管としているので、ヒータ７１から
の熱がチューブ６６に伝わっても、チューブ６６が変形
することはない。

【００２５】次に、集塵電極７０の３つの平面Ａ，Ｂ，
Ｃと放電電極６０との位置関係について、図８（ａ）
（ｂ）を参照して説明する。上述したように、ファン４
０によって吸引口１３から吸引された空気は、略前上か
ら後下へ流れており、この流れに沿うようにイオン風を
形成するために、集塵電極７０は放電電極６０に対して
風下側に配置されている。このように両電極６０、７０
を配置した状態において、図８（ａ）に示すように、集
塵電極７０を、１つの頂点ａを下に向け、他の頂点ｂを
放電電極６０に向くように取り付けると、集塵電極７０
による塵埃の付着は、イオン風が当たるＡ面とＢ面によ
り行われる。

【００２６】仮に、図８（ｂ）に示すように、集塵電極
７０の平面Ａを放電電極６０に真対向に位置するように
すると、集塵は平面Ａによってのみ行われることとな
る。したがって、図８（ｂ）に示した構成は、図８
（ａ）の構成に比して、塵埃を付着させる有効面積はほ
ぼ半分となり、集塵効率の低いものとなる。また、図８
（ｂ）に示した構成では、イオン風が平面Ａに対して略
垂直に当たることにより、乱流が起き、したがって、塵
埃の平面Ａへの着床がうまくいかず、集塵効率は低下す
る。

【００２７】また、放電電極６０と集塵電極７０との間
でコロナ放電を発生させるためには、不平等電界を形成
しなければならない。この不平等電界は、点と点との間
では生じやすく、点と面との間では生じにくいものであ
る。したがって、図８（ｂ）に示したような放電電極６
０に対して集塵電極７０の平面Ａが正対した構成では、
不平等電界が生じにくく、コロナ放電が発生しにくい。
換言すれば、図８（ａ）に示すように、頂点ｂを放電電
極６０へ正対させた構成の方が、より多くのコロナ放電
を生じさせることができる。以上のような理由から、集
塵電極７０は、図８（ａ）に示したように、１つの頂点
ａを下に向け、他の頂点ｂを放電電極６０に向けて熱遮
蔽板８０に取り付けられることが望ましい。

【００２８】次に、集塵器５０を空気調和機内に組み込
んだ集塵器の適用例について、図９及び図１０を参照し
て説明する。図９は、集塵器５０が搭載された空気調和
機の一部破断斜視図、図１０は同空気調和機の側断面図
である。これらの図において、上述と同等の部材には同
番号を付している。

【００２９】集塵器付き空気調和機１０は、室内空気を
冷却又は加熱する空気調和機能と、室内空気に含まれる
塵埃を取り除いて、空気を清浄にする集塵機能とを併せ
持ち、室内ユニットとして、取り付け板１１を介して壁
等に取り付けられるものである。空気調和機１０は、空
気吸入口１３と空気吐出口１４とが設けられたケーシン
グ１５と、前面グリル２１を有する前面パネル２０と、
ケーシング１５の吸入口１３に臨んでケーシング１５内
に設けられた熱交換器３０と、この熱交換器３０を経由
して吸入口１３から吐出口１４へ空気を流通させるため
に、吐出口１４の奥側に設けられたクロスフロー型のフ
ァン４０と、熱交換器３０の背面側の通風路３１に配置
された集塵器５０とを備えるものである。また、前面パ
ネル２０と熱交換器３０との間には、フィルタ３２が設
けられている。また、ケーシング１５の吐出口１４に
は、角度調整式のルーバ１６が設けられている。ケーシ
ング１５内部には、空気調和機１０の全体を制御する制
御回路１７が備えられている。熱交換器３０は室外ユニ
ット（図示なし）の熱交換器と冷媒配管により連結され
る。

【００３０】上記のように構成された集塵器付き空気調
和機１０の動作を以下に説明する。空気調和中は、熱交
換器３０及びファン４０を作動させることにより、室内
空気が前面パネル２０の前面グリル２１及びフィルタ３
２を通過してケーシング１５内に吸入され、熱交換器３
０を通過する過程で冷却又は加熱された後、その背面側
の通風路３１を上から下に流通する。この通風路３１を
通過する空気は集塵器５０の周辺を通過する。ここで、
集塵器５０の放電電極６０と集塵電極７０の間には高電
圧が印加され、両電極６０，７０間にはコロナ放電が発
生されているため、放電電極６０の周囲の空気中に存在
する煙草のタール（油煙）の微粒子や綿埃等の塵埃には
コロナによって生じた陽イオンが付着して、微粒子や塵
埃は正に帯電する。その結果、両電極間のクーロン力に
よって、集塵電極７０に引き寄せられて、集塵電極７０
に捕集され、電気集塵が行われる。また、臭気成分であ
る微粒子が空気中に含まれている場合には、臭気成分は
集塵電極７０の触媒層により吸着脱臭される。こうし
て、熱交換器３０を通過した空気は、その背面側の通風
路３１を通過する過程で清浄化されて、空気吐出口１４
から室内に吐出される。

【００３１】なお、本発明は上記の実施形態に限られず
種々の変形が可能である。例えば、本実施形態において
は、集塵電極７０は、３つの平面を有する棒状体であっ
たが、２つの平面を有するものであっても、また、４つ
以上の平面を有する多角柱状のものであっても構わな
い。

【００３２】

【発明の効果】以上のように、本発明に係る電子式集塵
器とそれを用いた空気調和機によれば、集塵電極のヒー
タによる発熱部位を、放電電極の有効放電長さと略同じ
長さとすることにより、集塵電極の非発熱部上には塵埃
が付着しないようにすることができるので、塵埃が酸化
分解されずに集塵電極上に残留することを防ぎ、この集
塵器は、セルフクリーニング型の電子式集塵器として好
適なものとなる。また、集塵電極の触媒層の部位を、放
電電極の有効放電長さと同等以上の長さに構成すること
により、集塵電極の触媒層の形成されていない部位には
塵埃が付着しないようにすることができるので、セルフ
クリーニング時に塵埃が発火し、煙、臭いが発生すると
いうことはない。

【００３３】また、集塵電極のヒータをシーズヒータと
し、この集塵電極を少なくとも２以上の平面を有する棒
状体とすることにより、集塵電極は、その長さ方向に垂
直な荷重に対して、平面を有しないものと比して、大き
な曲げ応力を有し、変形に強い構成となるので、集塵電
極の組み立て時等に荷重や振動が加わった場合でも、湾
曲しにくくなる。これにより、放電電極との平行性を確
保することが可能となり、異常放電の発生を防止し、集
塵効率の低下と不快な異音の発生を抑えることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態による電子式集塵装置の側
断面図である。

【図２】集塵器の要部斜視図である。

【図３】集塵器の要部底面図である。

【図４】集塵器の要部側面図である。

【図５】集塵器の放電電極と集塵電極の構成を示す模式
図である。

【図６】図５の集塵電極のＡ−Ａ線断面図である。

【図７】集塵電極の一部断面図である。

【図８】（ａ）（ｂ）は、集塵電極の３つの平面と放電
電極との位置関係を説明するための図である。

【図９】本発明の一実施形態による集塵器付き空気調和
機の一部破断斜視図である。

【図１０】集塵器付き空気調和機の側断面図である。

【符号の説明】

１ 電子式集塵装置 １０ 空気調和機 ５０ 集塵器（電子式集塵器） ６０ 放電電極 ６０ｂ 有効放電部位（有効放電長さ） ７０ 集塵電極 ７０ｂ 発熱部位 ７１ シーズヒータ ７７ 触媒層

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の間隔をおいて並列状に設けられ両
   者間に高電圧が印加される放電電極と集塵電極とを備
   え、空気中に含まれる塵埃を放電作用を用いて集塵電極
   に集塵する電子式集塵器において、 前記集塵電極は、その表面に酸化分解型の触媒層が形成
   されると共に、その内部に該集塵電極をセルフクリーニ
   ングするためのヒータが内蔵されたものであり、 前記集塵電極の前記ヒータによる発熱部位を、前記放電
   電極の有効放電長さと略同じ長さとし、 前記集塵電極の触媒層の部位を、前記放電電極の有効放
   電長さと同等以上の長さに構成したことを特徴とする電
   子式集塵器。
2. 【請求項２】 前記集塵電極のヒータがシーズヒータで
   あり、該集塵電極を少なくとも２以上の平面を有する棒
   状体としたことを特徴とする請求項１に記載の電子式集
   塵器。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２に記載の電子式集
   塵器を機内の通風路に配置したことを特徴とする空気調
   和機。