(57)【要約】【課題】捕集された塵埃を自動で除去することでメンテナンスフリーを実現し、異常な症状が発生することを防止しつつ高い集塵効率を維持することの可能な電気集塵機および該電気集塵機を備える空気調和機を提供する。【解決手段】空気中に含まれる塵埃に電荷を加えるためのイオン化線１１ａ及び対向電極板１１ｂから構成される荷電部１１と、上記の塵埃を捕集するための集塵側電極１２ｂ及び対向電極となる非集塵側電極１２ａとから構成される集塵部１２と、を備え、集塵部１２における集塵側電極１２ｂと非集塵側電極１２ａに生じさせる電界の正負の関係を集塵運転時と逆転させる集塵部清掃運転を実行する制御手段１３を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気中に含まれる塵埃に電荷を加えるためのイオン化線及び対向電極板から構成される荷電部と、
前記塵埃を捕集するための集塵側電極及び対向電極となる非集塵側電極とから構成される集塵部と、を備え、
前記集塵部における前記集塵側電極と前記非集塵側電極に生じさせる電界の正負の関係を集塵運転時と逆転させる集塵部清掃運転を実行する制御手段を備えることを特徴とする電気集塵機。
【請求項２】
前記制御手段は、前記集塵部における前記集塵側電極を高電位とすると共に前記非集塵側電極を低電位とする制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の電気集塵機。
【請求項３】
前記制御手段は、前記集塵部における前記集塵側電極の電位を変更せず前記非集塵側電極にマイナスの電位とする制御と、前記集塵側電極に高電位とし前記非集塵側電極を低電位とする制御とを交互に行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電気集塵機。
【請求項４】
前記制御手段は、前記荷電部における前記対向電極板の電位を変更せず前記イオン化線をマイナスの電位とする制御を行うことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の電気集塵機。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の電気集塵機を備えることを特徴とする空気調和機。
【請求項６】
前記空気調和機は、前記電気集塵機により捕集された塵埃をドレン水を介してドレン皿に集め前記空気調和機の外に排出することを特徴とする請求項５に記載の空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集塵効率を高めた電気集塵機およびその電気集塵機を備える空気調和機に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、空気調和機によって循環される空気中に含まれる塵埃を捕集して循環空気を清浄な状態にするために、空気調和機には電気集塵機が組み込まれることがある。例えば、以下の特許文献１に記載の空気調和機においては、集塵コレクタ部の基本的な構成を変えずに高い集塵機能を保持する電気集塵機を組み込んでいる。
【０００３】
電気集塵機は、電気集塵機に導入された空気中に含まれる塵埃に対して電荷を与える荷電部（アイオナイザ部）と、実際に塵埃を捕集する集塵部（コレクタ部）とを備えている。荷電部は、塵埃に高電圧を印加するイオン化線とこのイオン化線に対向する対向電極板から構成される。また、集塵部は、プラスの高電圧を印加する非集塵側電極と塵埃を捕集する集塵側電極とから構成される。
【０００４】
ここで、簡単に空気中に含まれる塵埃を捕集するメカニズムを説明すると、以下の通りである。すなわち、荷電部において、イオン化線から対向電極板に対してイオン放電を行い、ここを通過する空気中に含まれる微細な塵埃をイオン化してプラスの電荷を帯電させる。このプラス帯電した塵埃を含む空気は、集塵部に導かれて、非集塵側電極と非集塵側電極の間を通過する。非集塵側電極にはプラス側の電極が、集塵側電極にはマイナス側の電極が接続されているため、これら相互間には高い電界が形成される。上記プラス帯電された塵埃は、クーロン力によってマイナス電極である集塵側電極に捕集され、集塵がなされる。このようなメカニズムによって、電気集塵機から導出される空気は塵埃が除去され清浄化される。
【特許文献１】特開平４−３４６８５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述の特許文献１に開示されているような電気集塵機も含む、一般的な電気集塵機においては、捕集された塵埃を清掃しなければ集塵の効率は低下する。例えば、塵埃を清掃しないまま連続運転を行った場合に、集塵効率の実測例を挙げると、運転開始時の集塵効率を１００％とすると、５００時間後には約８０％、８００時間後には約６３％にまで集塵効率は低下する。また、塵埃が蓄積すると集塵効率が低下するとともに、集塵部や荷電部に異常騒音や火花放電が発生することにもつながる。
【０００６】
そのため、ユーザが定期的に電気集塵機の清掃等のメンテナンスを行う必要があるが、一般的には、空気調和機が、室内の天井付近に設置されているため、なかなかメンテナンスが行われず、そのまま使用されているのが現状である。
【０００７】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、捕集された塵埃を自動で除去することでメンテナンスフリーを実現し、異常な症状が発生することを防止しつつ高い集塵効率を維持することの可能な電気集塵機および該電気集塵機を備える空気調和機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の実施の形態に係る特徴は、電気集塵機において、空気中に含まれる塵埃に電荷を加えるためのイオン化線及び対向電極板から構成される荷電部と、上記の塵埃を捕集するための集塵側電極及び対向電極となる非集塵側電極とから構成される集塵部と、を備え、集塵部における集塵側電極と非集塵側電極に生じさせる電界の正負の関係を集塵運転時と逆転させる集塵部清掃運転を実行する制御手段を備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、捕集された塵埃を自動で除去することでメンテナンスフリーを実現し、異常な症状が発生することを防止しつつ高い集塵効率を維持することの可能な電気集塵機および該電気集塵機を備える空気調和機を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１１】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の実施形態に係る空気調和機１の室内機の切断断面図である。この室内機には、電気集塵機１０が組み込まれ、前面吸込口２、フィルタ３と熱交換器５に挟まれた位置に配設されている。送風機４が回転することにより、前面吸込口２を介して吸込まれた室内の循環空気は、まず、フィルタ３において循環空気に含まれる比較的大きな塵埃が集塵される。そしてさらに電気集塵機１０内を通過する際にフィルタ３においては取ることのできなかった塵埃が集塵される。このようにして清浄にされた循環空気は熱交換器５に達し、冷却或いは加熱されて所望の温度にされ、吹出口６から室内に吹き出される。また、熱交換器５において結露した水は、ドレン皿７に集められ、図示しないドレンホースを介して空気調和機１の外に排水される。
【００１２】
電気集塵機１０は、図２に示すように、大きく荷電部１１と集塵部１２とに分けることができる。荷電部１１は、空気中に含まれる塵埃に電荷を加えるためのイオン化線１１ａとこのイオン化線１１ａに対向して配置される対向電極板１１ｂから構成される。一方、集塵部１２は、非集塵側電極１２ａとこの非集塵側電極１２ａが対向電極となり塵埃を捕集する集塵側電極１２ｂとから構成される。
【００１３】
電気集塵機１０が運転されている場合、荷電部１１において、通常例えば、イオン化線１１ａには直流＋４．４ｋＶの電圧が印加されており、対向電極板１１ｂはアース電位（ＧＮＤ）とされている。そのため、前面吸込口２から吸い込まれた空気に含まれる塵埃は、イオン化線１１ａと対向電極板１１ｂとの間のコロナ放電により、荷電部１１を通過するにあたってイオン化される。集塵部１２では、例えば、非集塵側電極１２ａには＋３．４ｋＶの高電圧が印加され、集塵側電極１２ｂはアース電位（ＧＮＤ）とされていることから、この両者の間における放電作用によって静電気が発生する。荷電部１１でイオン化された塵埃は、この静電気の吸引力により集塵側電極１２ｂに捕集される。
【００１４】
以上のようにして空気に含まれる塵埃は電気集塵機１０において捕集されるが、清掃等のメンテナンスを行わないと例えば、上述したように集塵側電極１２ｂには捕集された塵埃が蓄積されるばかりで集塵効率は低下する。また、塵埃をイオン化するイオン化線１１ａにも塵埃は吸着する。そこで、第１の実施の形態における電気集塵機１０では、図３に示すように制御手段１３が制御回路を介して荷電部１１と集塵部１２に印加される電圧をそれぞれ細かく制御することにより、イオン化線１１ａや集塵側電極１２ｂに蓄積された塵埃を落として集塵部清掃運転を行い、電気集塵機１０の集塵効率の低下を防止することとしている。なお、本発明の実施の形態においては後述するような様々な回路を用いて電気集塵機１０を制御するが、制御プログラムを用いて制御することも可能である。
【００１５】
制御手段１３は、図４に示すように、電気集塵機１０からの情報を受信する受信手段１３ａと、電気集塵機１０の制御内容を判断する判断手段１３ｂと、制御内容を記憶する記憶手段１３ｃと、タイマ１３ｄと、実際に荷電部１１、集塵部１２に送信する制御信号を生成する制御回路に制御信号を送信する送信手段１３ｅとから構成される。
【００１６】
上述したように、通常電気集塵機１０が稼働している場合には、例えば、イオン化線１１ａには直流＋４．４ｋＶの電圧が印加されており、非集塵側電極１２ａに直流＋３．４ｋＶの電圧が印加されている。一方、荷電部１１の対向電極板１１ｂと集塵部１２の集塵側電極１２ｂはアース電位（ＧＮＤ）とされている。
【００１７】
第１の実施の形態においては、判断手段１３ｂが、予め記憶手段１３ｃに記憶されている情報に従って電圧を印加する対象やその電圧の極性を制御することにより集塵側電極１２ｂに捕集された塵埃を落として集塵部清掃運転を行う。
【００１８】
すなわち、通常荷電部１１のイオン化線１１ａに印加されている直流＋４．４ｋＶの電圧を直流−４．４ｋＶとする。このように極性を逆にしてイオン化線１１ａに電圧を印加すると、イオン化線１１ａの周囲に付着していた塵埃が剥がれる。なお、イオン化線１１ａに対しては、パルスを用いての極性の反転（プラス電界からマイナス電界への反転）は行わない。これはイオン化線１１ａは塵埃を捕集する部分ではなく、集塵部１２よりも塵埃を落とす必要性が低いことから、簡単で安価に構成することができる直流電源を用いることとしたものである。また、荷電部１１の対向電極板１１ｂはアース電位（ＧＮＤ）とされているため電圧は印加されない。
【００１９】
また、集塵部１２については、通常、非集塵側電極１２ａに直流＋３．４ｋＶの電圧が印加され、集塵側電極１２ｂはアース電位（ＧＮＤ）とされている（以下、この状態を「通常状態」と言う。）。このような通常状態から非集塵側電極１２ａをアース電位（ＧＮＤ）とし、反対に集塵側電極１２ｂに高圧の電圧を印加する。例えば、空気調和機１の運転開始時には塵埃を捕集するために通常状態で電気集塵機１０を稼働し、そして、予め設定された時間が経過した後は、上述したように、通常状態とは逆に、非集塵側電極１２ａをアース電位（ＧＮＤ）とし、集塵側電極１２ｂに高圧の電圧を印加する。電圧を印加する対象を変化させることにより、これまで集塵側電極１２ｂに捕集されていた塵埃が非集塵側電極１２ａに引っ張られ集塵側電極１２ｂから引き剥がされる。
【００２０】
また、電圧を印加する対象は通常状態と同じく非集塵側電極１２ａであるが、印加する電圧を直流＋３．４ｋＶではなく、直流−３．４ｋＶ、或いはパルス−３．４ｋＶとしても集塵側電極１２ｂに捕集されていた塵埃が非集塵側電極１２ａに引っ張られ集塵側電極１２ｂから引き剥がされる。ここで、直流電圧は電圧値の高低を切り換えることによって非集塵側電極１２ａに印加する電圧を変化させる。一方、パルスの場合は電源供給量（パルス幅）を変化させることで電圧値を変化させることから、塵埃の引き剥がしの能力は電圧値の高低を切り換える場合に及ばないもののきめ細かく非集塵側電極１２ａへ印加する電圧を制御できる。
【００２１】
さらに、通常状態と集塵側電極１２ｂへの直流＋３．４ｋＶの印加、または、非集塵側電極１２ａへの直流−３．４ｋＶ若しくはパルス−３．４ｋＶの印加を交互に行うように制御手段１３において制御しても良い。
【００２２】
図５は、荷電部１１及び集塵部１２を制御するために用いる回路の一例を示す回路図である。電源回路Ｂから荷電部１１への電源供給を行う回路（以下、説明の便宜上、「荷電部回路」と表示する。）及び集塵部１２に電源を供給する回路（以下、説明の便宜上、「集塵部回路」と表示する。）へ電源が供給されている。これまで高圧電源の整流回路は、荷電部１１への電源の供給を主目的に構成され、集塵部１２への電源の供給は荷電部１１への供給電圧を抵抗で分圧して供給していたが、第１の実施の形態においては、図５に示すように、荷電部回路から集塵部回路を独立させている。さらに、サイリスタとダイオードの逆並列接続して回路を構成している。
【００２３】
図５に示す回路では、集塵部回路は、荷電部回路に接続されている。さらに集塵部回路は、サイリスタＴｈ１ないしＴｈ４が対となるダイオードＤ１ないしＤ４と逆並列に接続されている。また、図６の表は、集塵部１２に印加する電圧の種類を示すとともに、それぞれの電圧を印加する場合にサイリスタＴｈ１ないしＴｈ４をどのように制御するかの例を表している。このような制御内容が予め記憶手段１３ｃに記憶されている。
【００２４】
例えば、通常状態において非集塵側電極１２ａにプラスの電圧を印加させる場合には、図６に示す表の「集塵部」の列における「＋」の行に示されるようにサイリスタＴｈ１ないしＴｈ４を制御する。ここでは、Ｔｈ１がＯＮ、Ｔｈ２がＯＦＦ、Ｔｈ３がＯＮ、Ｔｈ４がＯＦＦとなるようにする。このように集塵部回路を制御すると、図５に示す集塵部回路においては、電流がサイリスタＴｈ１、ダイオードＤ２、サイリスタＴｈ３、ダイオードＤ４、抵抗Ｒ３の順に流れ、非集塵側電極１２ａにプラスの電圧が印加される。
【００２５】
一方、非集塵側電極１２ａにマイナスの電圧を印加させる場合には、図６に示す表の「集塵部」の列における「−」の行に示されるように、サイリスタＴｈ１ないしＴｈ４がそれぞれ、Ｔｈ１がＯＦＦ、Ｔｈ２がＯＮ、Ｔｈ３がＯＦＦ、Ｔｈ４がＯＮとなるように制御する。このように集塵部回路を制御すると、図５に示す集塵部回路においては、電流が抵抗Ｒ１、コンデンサＣ１、サイリスタＴｈ２、ダイオードＤ１、コンデンサＣ２、抵抗Ｒ３（サイリスタＴｈ４、ダイオードＤ３）の順に流れ、非集塵側電極１２ａにマイナスの電圧が印加される。
【００２６】
上述したように電気集塵機１０は前面吸込口２、フィルタ３と熱交換器５に挟まれた位置に配設されている。上述した方法により集塵側電極１２ｂから塵埃が剥がされると、電気集塵機１０の裏面から下方に落下して、熱交換器５の下側にあるフィンの表面に付着する。そこで、この付着した塵埃を熱交換器５から取る場合は、次のように行われる。すなわち、熱交換器５は空気調和機１内の冷凍サイクルを構成していることから、まずこの熱交換器５を蒸発器として作用させる。蒸発器として作用させると、フィンの表面に結露（ドレン水）が生じる。このドレン水が熱交換器５の表面を下向きに（吹出口６に向けて）流れる際に熱交換器５に付着した塵埃も合わせて洗い流す。この塵埃を含むドレン水は、図１に示すドレン皿７に溜まり、もともとドレン水を空気調和機１の外に排水するために設けられているドレンホースを介してドレン水とともに塵埃も排出される。
【００２７】
このように集塵部回路を荷電部回路から独立して構成し、集塵部において印加する電圧の対象やその電圧の極性を制御することにより、人の手を煩わすことなく捕集された塵埃を自動で除去することでメンテナンスフリーを実現し、異常な症状が発生することを防止しつつ高い集塵効率を維持することの可能な電気集塵機および該電気集塵機を備える空気調和機を提供することが可能となる。
【００２８】
なお、制御手段１３内のタイマ１３ｄを用いて、集塵部１２に印加する電圧の極性を反転させる前に、集塵部回路への通電を一旦ＯＦＦにする制御を行うことも可能である。このように制御することによって、集塵部回路のコンデンサＣに残る電荷が放電され、極性を反転する際に生ずる短絡電流を抑制できる。従って、制御手段１３は、通電を一旦ＯＦＦにしコンデンサＣに残る電荷が放電される時間も含めた時間が経過した後、例えば、数十秒後に改めて極性を反転させた通電を行うよう制御する。
【００２９】
また、集塵部回路について、サイリスタとダイオードを逆並列直列接続させた整流回路を２回路以上備えたｎ倍電圧整流回路とすることもできる。例えば、図７に示す集塵部回路は、３倍電圧整流回路である。このような回路構成とすることにより、集塵部１２への通電電圧に対して、電源コイルの出力電圧を１／ｎとすることができるとともに、整流回路を構成するサイリスタの定格電圧を電源コイル出力をピーク電圧の２倍までに押さえることが可能となる。
【００３０】
さらに、例えば図８に示すように、集塵部回路について、サイリスタとダイオードを逆並列直列接続させた整流回路のうち、逆並列に接続された１回路をｍ分割（２≦ｍ）して、順方向に接続させることもできる。回路をこのような構成とすることで、サイリスタとダイオードが逆並列に接続された１回路の時と比較して、サイリスタに印加される電圧を１／ｍとすることができる。
【００３１】
なお、上述した回路においてはサイリスタを利用しているが、もちろんリレースイッチ等を利用した回路を用いて極性等を切り換えることもできる。
【００３２】
（第２の実施の形態）
次に本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、以下の実施の形態において、上述の第１の実施形態において説明した構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付し、同一の構成要素の説明は重複するので省略する。
【００３３】
第２の実施の形態においては、図９に示すように、集塵部回路を構成する整流回路にプラスの電圧を印加するプラス側用の回路とマイナスの電圧を印加するマイナス側用の回路とを独立して設けている点に特徴がある。この整流回路においてプラス側用回路に接続してプラスの電圧を印加するか、マイナス側用回路に接続してマイナスの電圧を印加するかは、それらの回路の入力側と出力側に設けられたリレースイッチによる切換回路によって切り換えられる。また、電源ＯＦＦの際のリレー接点はプラス側用回路に接続されるようにされている。
【００３４】
このように集塵部回路を荷電部回路から独立して構成し、集塵部において印加する電圧の対象やその電圧の極性を制御することにより、人の手を煩わすことなく捕集された塵埃を自動で除去することでメンテナンスフリーを実現し、異常な症状が発生することを防止しつつ高い集塵効率を維持することの可能な電気集塵機および該電気集塵機を備える空気調和機を提供することが可能となる。
【００３５】
特に、さらに集塵部回路をプラス側用回路とマイナス側用回路とに分離することで、各回路がサイリスタなどを使用せずに簡素化でき、安価で信頼性を高めることが出来る。
【００３６】
また、集塵部へ印加される電圧の極性変化を電源Ｂ２からの電源供給をＯＦＦの状態にして行うことにより、リレー動作の切り換わりの時に生ずる接点間の放電を抑制することができる。さらに、電源ＯＦＦの際のリレー接点は基本的にプラス側用回路に接続されるようにされていることにより、特にマイナスの電圧を印加した後に、別途プラスの電圧が印加されるように接続を変えることなく電気集塵機１０を通常状態で使用することができる。
【００３７】
（第３の実施の形態）
次に本発明の第３の実施の形態について説明する。
【００３８】
第３の実施の形態においては、図１０に示すように、荷電部１１に電源を供給する電源Ｂ３と集塵部１２に電源を供給する電源Ｂ４とを別に設けたことを特徴とする。すなわち、従来から用いられている荷電部回路を利用して荷電部１１のプラス電源と集塵部１２のプラス側の電源回路を構成し（電源Ｂ３から電源を供給）、集塵部１２のマイナス側の電源として電源Ｂ４を設けている。また、集塵部１２に集塵部回路をコンデンサ（図１０ではコンデンサＣ３）を介して接続している。
【００３９】
このように電源Ｂ３と電源Ｂ４とを独立して設けることによって、上記第１の実施の形態における効果を全て具備するとともに、通常状態の場合には、電源Ｂ４からの通電により電気集塵機１０の集塵運転を行い、極性の反転は電源Ｂ４をＯＦＦにして電源Ｂ３からの通電により行うことになり荷電部１１と集塵部１２とを独立して制御することが可能となる。また、コンデンサＣ３を介して集塵部１２と接続されていることにより、電源Ｂ３または電源Ｂ４のいずれか一方の電源がＯＮとなっている場合に、ＯＦＦとなっている他方の電源回路に直流電流がリークして回路が破壊されることを防止することができる。
【００４０】
なお、この発明は、上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることにより種々の発明を形成できる。例えば、実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施の形態に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施の形態に係る空気調和機（室内機）の断面を示す切断断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る電気集塵機の断面を示す切断断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る制御手段と回路、電気集塵機の関係を示す構成図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る制御手段の内部構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る回路を示す回路図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係る回路の制御例を示す表である。
【図７】本発明の第１の実施の形態に係る回路を示す回路図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態に係る回路を示す回路図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態に係る回路を示す回路図である。
【図１０】本発明の第３の実施の形態に係る回路を示す回路図である。
【符号の説明】
【００４２】
１…空気調和機、２…前面吸込口、３…フィルタ、４…送風機、５…熱交換器、６…吹出口、７…ドレン皿、１０…電気集塵機、１１…荷電部、１１ａ…イオン化線、１１ｂ…対向電極板、１２ａ…非集塵側電極、１２ｂ…集塵側電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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