(57)【要約】【課題】  小スペースで集塵効率が高く、オゾン発生量が少ない電気集塵デバイス及びこれを組込んだ空気清浄装置を提供する。【解決手段】  本発明に係る電気集塵デバイスは、放電電極３と接地電極６との間でコロナ放電を発生させて塵埃を帯電させるイオン化部２と、このイオン化部で帯電された塵埃を集塵するコレクタ部とを有し、接地電極６の幅方向の一方又は両方の端縁部を円弧状６ａに形成した。  また、本発明に係る空気清浄装置は、上記の電気集塵デバイスを組込んだ。【選択図】        図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電電極と接地電極との間でコロナ放電を発生させて空気中の塵埃を帯電させるイオン化部と、このイオン化部で帯電された塵埃を集塵するコレクタ部とを有し、
前記接地電極の幅方向の一方又は両方の端縁部を円弧状に形成したことを特徴とする電気集塵デバイス。
【請求項２】
放電電極と接地電極との間でコロナ放電を発生させて空気中の塵埃を帯電させるイオン化部と、このイオン化部で帯電された塵埃を集塵するコレクタ部とを有し、
前記接地電極の幅方向の一方又は両方の端縁部を絶縁材からなる遮蔽部で覆ったことを特徴とする電気集塵デバイス。
【請求項３】
放電電極と接地電極との間でコロナ放電を発生させて空気中の塵埃を帯電させるイオン化部と、このイオン化部で帯電された塵埃を集塵するコレクタ部とを有し、
前記放電電極をニッケル成分を含む金属材料で形成したことを特徴とする電気集塵デバイス。
【請求項４】
放電電極と接地電極との間でコロナ放電を発生させて空気中の塵埃を帯電させるイオン化部と、このイオン化部で帯電された塵埃を集塵するコレクタ部とを有し、
前記接地電極をニッケル成分を含む金属材料で形成したことを特徴とする電気集塵デバイス。
【請求項５】
放電電極と接地電極との間でコロナ放電を発生させて空気中の塵埃を帯電させるイオン化部と、このイオン化部で帯電された塵埃を集塵するコレクタ部とを有し、
前記接地電極の表面に金属酸化物又は貴金属からなる触媒を添着したことを特徴とする電気集塵デバイス。
【請求項６】
放電電極と接地電極との間でコロナ放電を発生させて空気中の塵埃を帯電させるイオン化部と、このイオン化部で帯電された塵埃を集塵するコレクタ部とを有し、
前記放電電極に設けた三角形状の放電部の先端部の角度を２５°〜９０°に形成したことを特徴とする電気集塵デバイス。
【請求項７】
放電電極と接地電極との間でコロナ放電を発生させて空気中の塵埃を帯電させるイオン化部と、このイオン化部で帯電された塵埃を集塵するコレクタ部とを有し、
前記放電電極の板厚を０．１〜０．３ｍｍとしたことを特徴とする電気集塵デバイス。
【請求項８】
放電電極と接地電極との間でコロナ放電を発生させて空気中の塵埃を帯電させるイオン化部と、このイオン化部で帯電された塵埃を集塵するコレクタ部とを有し、
前記放電電極の放電部の先端部を針先状に尖鋭に形成したことを特徴とする電気集塵デバイス。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかの電気集塵デバイスを組込んだことを特徴とする空気清浄装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気中の浮遊粒子である塵埃を捕捉する電気集塵デバイス及びこれを組込んだ空気清浄装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、建物内や車両内の空気を常に清浄化された状態に維持するために空気清浄装置が広く使用されている。空気清浄装置は産業用の大型装置から家庭用の小型装置まで種種のタイプがあり、空気清浄装置単独で用いたり、送風機を伴った装置の内部に装着されたりしている。
近年普及している空気清浄装置は、気流中の微粒子に対してコロナ放電等により電荷を与えて、この荷電粒子が電荷中を通過する間に静電気力により荷電粒子を集塵して除去するもので、電気集塵デバイスと呼ばれている。
【０００３】
従来の空気清浄装置の電気集塵デバイスは、先端が鋭角な放電電極やワイヤ放電電極と平行に接地平板電極を配置し、高電圧を先端が鋭角な放電電極やワイヤ放電電極に印加することで電極間にコロナ放電が発生し空気中の微粒子を帯電させるイオン化部を設け、その下流側にイオン化部で帯電した微粒子を捕集するコレクタ部又は集塵フィルタを設けて空間の微粒子を除去している（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】特開平６−２９６８９８号公報（第３−５頁、図１−３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般的に、電気集塵デバイスは、空気中の浮遊粉塵を帯電させるイオン化部と、帯電された浮遊粉塵を捕集するコレクタ部とにより構成され、集塵効率を向上させるためには、如何にイオン化部で浮遊粉塵を帯電させるか、また如何にコレクタ部において帯電した浮遊粉塵をしっかり捕集するかが重要となる。
従来の電気集塵デバイスは、先端が鋭角な放電電極やワイヤ放電電極と平板状の接地電極を配置しているため、放電電極の先端やワイヤ放電電極から平板状の接地電極に向かってコロナ放電が発生し、浮遊粉塵を帯電させるときに同時に空気中の酸素と反応してオゾンが大量に発生するという問題があった。イオン化部での浮遊粉塵の帯電量を増加させるためには、放電電流を多くすることが必要であり、そのためオゾンが大量に発生することになる。
【０００６】
また、この問題を解決するために、電気集塵デバイスの風下側に活性炭やオゾン分解触媒を設置し、発生するオゾンを燃焼、分解処理する方法があるが、この方法では風下側のオゾンは抑制されるが、設置スペースを必要とするため全体寸法が大きくなるという問題があった。そのため、限られたスペースで構成するためには、電気集塵デバイスのイオン化部の放電電流を抑制し、オゾンの発生を抑えることが必要となり、帯電に用する電流が少なくなってしまい集塵効率が低下するという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、小スペースで集塵効率が高く、オゾン発生量が少ない電気集塵デバイス及びこれを組込んだ空気清浄装置を提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る電気集塵デバイスは、放電電極と接地電極との間でコロナ放電を発生させて空気中の塵埃を帯電させるイオン化部と、このイオン化部で帯電された塵埃を集塵するコレクタ部とを有し、前記接地電極の幅方向の一方又は両方の端縁部を円弧状に形成したものである。
【０００９】
また、本発明に係る空気清浄装置は、上記の電気集塵デバイスを組込んだものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、小スペースで集塵効率が高く、オゾン発生量の少ない電気集塵デバイスを得ることができる。
また、本発明に係る上記の電気集塵デバイスを組込んだ空気清浄装置によれば、室内の浮遊粉塵を除去して室内の空気を効率よく清浄化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
〔実施の形態１〕
図１は本発明の実施の形態１に係る電気集塵デバイスの斜視図、図２は図１のケーシングを取外した状態を示す斜視図、図３は図２の分解斜視図、図４は図２の各電極の配置を示す説明図、図５は図２のイオン化部の要部の斜視図及び接地電極の拡大説明図である。
【００１２】
本実施の形態に係る電気集塵デバイス１において、２は浮遊粉塵を帯電させるイオン化部で、ステンレスなどの平板状の金属材料からなり、幅方向の一方の端縁部又は両端縁部の長手方向に、所定の間隔で先端部が鋭角で三角形状の複数の突起部４（以下、放電部という）が設けられ（図には、一方の端縁部に放電部４を設けた場合が示してある）、長手方向の一端又は両端部がフレーム５に取付けられて、高圧電源に接続された複数の放電電極３と、長手方向の両端部がフレーム７に取付けられた平板状の複数の接地電極６とからなっている。
【００１３】
１０は浮遊粉塵のコレクタ部で、平板状で長手方向の両端部がフレーム１２に取付けられた複数の集塵電極１１と、平板状で長手方向の両端部がフレーム１４に取付けられ、高圧電源に接続された複数の高圧電極１３とからなっている。１５はこれらの電極を支持するケーシングである。
そして、これら各電極は、図４に示すように、空気（風）の流入側に放電電極３と接地電極６が交互に配設され、これらの下流側に集塵電極１１と高圧電極１３が交互にかつ積層して配設される。
【００１４】
接地電極６と集塵電極１１は、例えばステンレスなどの金属板、あるいはカーボンファイバーや金属微粒子などが練り込まれた導電性樹脂などの導電性材料からなり、体積抵抗１．０Ｅ＋０乗〜１．０Ｅ＋４乗Ω／ｃｍ、表面抵抗１．０Ｅ＋０乗〜１．０Ｅ＋４乗Ω／□の物性を有している。
【００１５】
そして、接地電極６は、図５（ｂ）の拡大図に示すように、幅方向の一方又は両方の端縁部が、半径ｒの円弧状（以下、円弧部６ａということがある）に形成されている。この円弧部６ａの半径ｒは、接地電極６の板厚にもよるが、例えば、０．０１〜０．５μｍ程度である。なお、この円弧部６ａは、接地電極６の放電電極３の放電部４に対応して形成されており、したがって放電電極３の幅方向の両側に放電部４が設けられている場合は接地電極６の両端縁部に、図５のように一方の側だけに放電部４が設けられている場合は、これに対応して一方の端縁部に円弧部６ａを形成すればよい。勿論この場合でも両端縁部に円弧部６ａを設けてもよい。
【００１６】
また、高圧電極１３は、ステンレスなどの金属板、あるいはカーボンファイバーや金属微粒子などが練り込まれた、接地電極６及び集塵電極１１と同様の体積抵抗、表面抵抗を有する導電性樹脂、又は導電性樹脂に練り込む導電性材料を減らして帯電防止剤をともに練り込んだ、体積抵抗１．０Ｅ＋６乗〜１．０Ｅ＋１５乗Ω／ｃｍ、表面抵抗１．０Ｅ＋６乗〜１５乗Ω／□の半導電性樹脂が使用される。
【００１７】
集電電極１１と高圧電極１３は、極間距離を短くしてできるだけ多く積層した方が集塵面積が大きくなり、集塵効率が高くなる。しかし、極間距離をあまり短くすると、導電体どうしの場合は火花が発生するため、導電性と半導電性の材料からなる集電電極１１と高圧電極１３を組み合わせることが望ましい。
放電電極３と高圧電極１３には、直流１〜１０ＫＶのプラス又はマイナスの高電圧が印加される。この高電圧は１つのトランスから供給してもよいし、２つのトランスを使用してそれぞれ両者に供給してもよい。接地電極６と集塵電極１１は接地される。
【００１８】
次に、上記のように構成した本実施の形態の作用について説明する。
ケーシング１５の吸込み口から空気と共に流入した浮遊粉塵は、イオン化部２において、高電圧が印加された放電電極３の放電部４の先端部と、接地電極６との間で発生するコロナ放電により荷電される。荷電された浮遊粉塵はコレクタ部１０に流入し、高電圧が印加された高圧電極１３による反発力と、集塵電極１１の吸引力とにより、集塵電極１１に吸引されて付着する。この場合、コレクタ部１０では電流が流れないため、空気中の酸素からオゾンが発生することはない。
【００１９】
しかし、イオン化部２では、放電電極３の放電部４の先端部と接地電極６との間で発生するコロナ放電により、空気中の酸素からオゾンが生成される。オゾンは、コロナ放電により空気中に放出される電子が空気中の酸素を解離して生成した酸素ラジカルと酸素分子とによって生成される。
Ｏ2→Ｏ・＋Ｏ・
Ｏ2＋Ｏ・→Ｏ3
この場合、電子と酸素が接触しないと酸素ラジカルは生成しないため、コロナ放電を分散させることによりオゾンの生成を抑制することができる。
【００２０】
本実施の形態においては、接地電極６でのコロナ放電によるオゾンの生成を抑制するために、接地電極６の幅方向の放電電極３の放電部４が設けられた側の端縁部を、円弧状に形成して円弧部６ａを設けた。
接地電極６をこのように構成したことにより、図６（ａ）に示すように、接地電極６の幅方向の端縁部に円弧部６ａを設けずエッジ部を有する従来の図６（ｂ）の場合に比べて、コロナ放電を分散させて接地電極６の幅方向の端縁部へのコロナ放電の集中を緩和することにより、オゾンの生成を抑制することができた（図６（ａ）には、接地電極６の幅方向の両端縁部に円弧部６ａを設けた場合が示してある）。
【００２１】
図７は放電電極３からの放電電流とオゾン発生量との関係を示す線図である。本実施の形態のように接地電極６の幅方向の端縁部を円弧状に形成した場合は、端縁部が円弧状に形成されておらずエッジ部がある従来の接地電極の場合に比べて、オゾン発生量が大幅に低下していることがわかる。
【００２２】
以上のように、本実施の形態によれば、イオン化部２を構成する接地電極６の幅方向の端縁部を円弧状に形成したので、放電電極３の放電部４の先端部から接地電極６の極面全体に広がりをもった放電を発生し、端部への放電集中を防止して浮遊粉塵の広い帯電領域を得ることができるので、小スペースで集塵効率が高く、オゾンの発生量の少ない電気集塵デバイス得ることができる。
【００２３】
〔実施の形態２〕
図８は本発明の実施の形態２に係る電気集塵デバイスのイオン化部の要部を示す斜視図である。
実施の形態１ではイオン化部２を構成する接地電極６の幅方向の一方又は両方の端縁部を円弧状に形成した場合を示したが、本実施の形態は、幅方向の端縁部を円弧状に形成しないエッジを有する接地電極（図６（ｂ）の接地電極参照）を用いたものである。
【００２４】
本実施の形態においては、図８に示すように、合成樹脂の如き絶縁材料からなるケーシング１５の接地電極６の取付位置の長手方向に、溝１７を有するほぼ逆凹字状の遮蔽部１６を突設し、この溝１７に接地電極６の幅方向の端縁部を挿入して覆うようにしたものである。なお、図には接地電極６の幅方向の一方の端縁部を遮蔽部１６で覆う場合を示したが、両側の端縁部を覆うようにしてもよい。また、ケーシング１５に代えて接地電極６を取付けるフレーム７（図３参照）に遮蔽部１６を設けてもよい。
本実施の形態においても、実施の形態１の場合とほぼ同様の効果を得ることができる。
【００２５】
〔実施の形態３〕
本実施の形態は、電気集塵デバイス１のイオン化部２の放電電極３を、ニッケル成分の多い材料で構成したもので、ステンレス鋼のなかで一般的なＳＵＳ３０４よりもニッケル含有量の多いステンレス、例えば、ＳＵＳ３１６やインコネル６００の如きニッケル合金材料で構成したものである。
【００２６】
図９に放電電極３に、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６、インコネル６００を使用した場合のオゾンの発生量を示す。
図から明らかなように、放電電極３にニッケル含有量の多い材料を使用するほどオゾン発生量が低下することがわかる。
【００２７】
これは、ニッケルには触媒作用があることから、コロナ放電によって生成したオゾンが、ニッケルの触媒作用により分解してオゾンが減少するものと考えられる。同様に、接地電極６にもニッケル含有量の多い材料を使用してもよい。
また、酸化マンガン、酸化銅の如き金属酸化物、あるいは白金やパラジウムの如き貴金属からなる触媒を、接地電極６の表面に添着してもよい。
本実施の形態は上記のように構成したので、オゾン発生量を抑制することができる。
【００２８】
〔実施の形態４〕
図１０は本発明の実施の形態４に係る電気集塵デバイスを構成するイオン化部の放電電極の説明図で、（ａ）は本実施の形態に係る放電電極、（ｂ）は従来の放電電極を示す。
前述のように、イオン化部２を構成する放電電極３は、コロナ放電を発生させるために、三角形状の放電部４が幅方向の一方の側又は両側に、長手方向に所定の間隔で突設されている。
【００２９】
コロナ放電を発生させるためには、電界強度を高めるために放電部４の角度が小さい方がよく、従来は放電部４の角度θを２０°程度としていた。しかし、電界強度が高くなると、同時にオゾン生成量が多くなるという問題があった。
そのため、本実施の形態においては、適度な電界強度が得られ、かつオゾン生成量も少なくするために、放電部４の先端部の角度θを２５°〜９０°とした。なお、図には、放電電極３の幅方向の両側に放電部４を設けた場合を示してあるが、放電部４を幅方向の片側だけに設けた場合も同様である。
【００３０】
この場合、オゾンの生成には、放電電極３の放電部４と空気中の酸素との接触が大きく関与しており、両者の接触面積が大きいほどオゾン生成量が多くなる傾向がある。
このようなことから、放電電極３の板厚はできるだけ薄い方がよく、実際に製造可能なレベルとして、板厚を０．１〜０．３ｍｍ程度とすることが望ましい。
【００３１】
また、放電部４の先端部を、従来のように両側にエッジを有する板厚のままで幅広にせず、針先のように尖らせて放電箇所を１箇所とすることが望ましい。
放電部４の先端部を板厚のままにすると、図１１（ｂ）に示すように、両エッジ部から放電してオゾン生成量が多くなるが、放電部４の先端部を針先のように尖鋭にすることにより、図１１（ａ）に示すように、１箇所から放電するので、オゾン生成量を低減することができる。
【００３２】
〔実施の形態５〕
図１２は本発明の実施の形態５に係る全面パネルを取外した状態の空気清浄装置の正面図、図１３は図１２のＡ−Ａ断面である。
本実施の形態、空気清浄装置であるルームエアコン２０に、実施の形態１〜４のいずれかの電気集塵デバイス１を組込んだものである。
【００３３】
２１はルームエアコン２０の前面側に配置された前面パネルで、運転しないときは電気集塵デバイス１の直前に接する状態で配置され、運転時は矢印方向に移動して吸込み口２２からの空気の流れる流路が大きくなるように、可動式になっている。２４は送風ファン、２５ａ，２５ｂ，２５ｃは電気集塵デバイス１と送風ファン２４との間に設置され、電気集塵デバイス１によって清浄化された空気を、冬季は加熱し、夏季は冷却する熱交換器である。
【００３４】
このルームエアコン２０の運転時には、電気集塵デバイス１に１〜１０ＫＶのプラス又はマイナスの高電圧が印加され、吸込み口２２から吸込まれた粉塵を含んだ空気を前述の作用により清浄化し、必要に応じて加熱又は冷却され、吹出し口２３から室内に吹出して室内の空気を清浄化する。
【００３５】
図１４は実施の形態１〜４のいずれかに係る電気集塵デバイス１を組込んだ空気清浄装置であるパッケージエアコン３０の斜視図で、電気集塵デバイス１がパッケージエアコン３０の本体部に設けた吸込み口に取付けられている。なお、３１は清浄化された空気の吹出し口、３２は電気集塵デバイス１の前面側に着脱可能に装着される前面パネルである。
本例においても、図１２、図１３の場合と同様に、粉塵を含んだ室内の空気を電気集塵デバイス１で清浄化し、室内に吹出して室内の空気を清浄化する。
【００３６】
上記の説明では、図１２〜１４に示した空気清浄装置に、実施の形態１〜４のいずれかの電気集塵デバイス１を組込んだ場合を示したが、これに限定するものではなく、他の構造の空気清浄装置にも組込むことができ、同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施の形態１に係る電気集塵デバイスの斜視図である。
【図２】図１のケーシングを取外した状態を示す斜視図である。
【図３】図２の分解斜視図である。
【図４】図２の各電極の配置を示す説明図である。
【図５】図２のイオン化部の要部の斜視図及び接地電極の拡大説明図である。
【図６】本実施の形態に係る接地電極と、従来の接地電極によるコロナ放電の放電状態を示す説明図である。
【図７】放電電極からの放電電流とオゾン発生量との関係を示す線図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係る電気集塵デバイスのイオン化部の要部を示す斜視図である。
【図９】本発明の実施の形態３に係る電気集塵デバイスの放電電極の材質とオゾン発生量との関係を示す線図である。
【図１０】本発明の実施の形態４に係る電気集塵デバイスの放電電極及び従来の放電電極を示す説明図である。
【図１１】放電電極の放電部の形状とその放電状態を示す説明図である。
【図１２】本発明の実施の形態５に係る電気集塵デバイスを組込んだルームエアコンの正面図である。
【図１３】図１２のＡ−Ａ断面図である。
【図１４】電気集塵デバイスを組込んだパッケージエアコンの斜視図である。
【符号の説明】
【００３８】
１  電気集塵デバイス、２  イオン化部、３  放電電極、４  放電部、６  接地電極、６ａ  円弧部、１０  コレクタ部、１１  集塵電極、１３  高圧電極、１５  ケーシング、１６  遮蔽部、１７  溝、２０  ルームエアコン、３０  パッケージエアコン。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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