(57)【要約】【課題】  ファンの風路内に帯電部と捕捉部とを備えた空気清浄機において、風路内の風速分布に合わせた放電により集塵効率を高めることを目的とする。【解決手段】  本発明の空気調和装置は、放電線３と対向電極４との間に放電を発生させて空気中の粒子を帯電させる帯電部１と、前記帯電部の下流に帯電した粒子を補足する捕捉部と、を備え、前記帯電部１が、風路を分割する複数の帯電ユニット１ａ，１ｂ，１ｃで構成され、分割された風路において平均風速の速い風路位置にある帯電ユニットの放電線３は遅い風路位置にある帯電ユニットの放電線３より短くなるようにした。【選択図】  図２
2016049505.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ファンと、前記ファンの風路内に、放電線と対向電極との間に放電を発生させて空気中の粒子を帯電させる帯電部と、前記帯電部の下流に帯電した粒子を補足する捕捉部と、を備え、
前記帯電部が、前記風路を分割する複数の帯電ユニットで構成され、
分割された前記風路において平均風速の速い風路位置にある帯電ユニットの放電線は平均風速の遅い風路位置にある帯電ユニットの放電線より短い空気調和装置。
【請求項２】
前記放電線と前記対向電極との間に電圧を印加する電源を前記帯電ユニットごとに有している請求項１に記載の空気調和装置。
【請求項３】
前記帯電ユニットごとに有する前記電源は同じ仕様の電源である請求項２に記載の空気調和装置。
【請求項４】
前記複数の帯電ユニットのそれぞれの前記放電線に供給される電流が等しい請求項１から３のいずれか１項に記載の空気調和装置。
【請求項５】
前記複数の帯電ユニットは、前記風路の中央の帯電ユニットと、該中央の帯電ユニットの外側に位置する外側の帯電ユニットとを含む請求項１から４のいずれか１項に記載の空気調和装置。
【請求項６】
前記風路の中央の帯電ユニットを挟む２つに分かれた帯電ユニットを前記中央の帯電ユニットの外側に有し、前記２つに分かれた帯電ユニットの前記放電線はケーブルで直列接続されている請求項５に記載の空気調和装置。
【請求項７】
前記外側の帯電ユニットは前記風路の中央の帯電ユニットを囲むように、複数の前記帯電ユニットが略同心形状の境界で分割されている請求項５に記載の空気調和装置。
【請求項８】
ケーシングと、前記ケーシングの下面に吸込み口および前記吸込み口の周囲に吹出し口と、前記ケーシングの内部であって前記吸込み口の上方に上下方向に回転軸を有する遠心型のファンと、前記ファンの周囲に熱交換器と、を有し、
前記風路の中央部の帯電ユニットは、前記回転軸の延長線上に位置する請求項５から７のいずれか１項に記載の空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気清浄機能を備えた空気調和装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電極間に放電を生じさせて、電極間を通過する空気を清浄化する方法がある。たとえば、特許文献１には枠体内にファンと集塵電極ユニットとを備える空気清浄機が示されている。集塵電極ユニットは、縦横に多数に配列固定された放電電極と、その放電電極を囲むマス目状に配置された対向電極とで構成される。放電電極と対向電極との間に高圧ユニットから高電圧が印加される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２５３９８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のような空気清浄機において、電極間を通過する空気の流れはファン、風路の形状に依存する。空気の流れが一様でなく、風路内で風速分布がある場合、特許文献１のように一定間隔で縦横に配列された放電電極では、風速分布によって帯電に過不足が生じる。たとえば、風速の速い領域に含まれる塵を十分に帯電しようと放電電流を高めると、風速の遅い領域では過剰な放電となる。従って、省電力の点で劣り、電極の消耗も早くなる。
【０００５】
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、風路内の風速分布に合わせた放電により集塵効率を高めて、省電力化、電極の長寿命化を実現し、さらに構成部品を簡略にして生産性に優れた空気調和装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の空気調和装置は、ファンと、前記ファンの風路内に、放電線と対向電極との間に放電を発生させて空気中の粒子を帯電させる帯電部と、前記帯電部の下流に帯電した粒子を補足する捕捉部と、を備え、前記帯電部が、前記風路を分割する複数の帯電ユニットで構成され、分割された前記風路において平均風速の速い風路位置にある帯電ユニットの放電線は平均風速の遅い風路位置にある帯電ユニットの放電線より短くしたものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の空気調和装置によれば、分割された前記風路において風速の速い風路位置にある帯電ユニットの放電線は遅い風路位置にある帯電ユニットの放電線より短いことにより、風路内の風速分布に合わせた放電により集塵効率を高めて、省電力化、電極の長寿命化を実現できる。また、放電線の長さで放電電流を調整するので、構成部品が簡略となり、生産性に優れた空気調和装置となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１の空気調和機を上下方向に切断した断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１の空気調和機の下面図である。
【図３】本発明の実施の形態１の電気集塵装置の局所的な断面を模式的に示した図である。
【図４】本発明の実施の形態１の帯電ユニットの電極間に高電圧が印加されることを説明する説明図である。
【図５】本発明の実施の形態１の帯電ユニットの各領域とその下流にあるファンの中心軸およびファン入口のベルマウスの内周端部の位置関係を示した配置図である。
【図６】本発明の実施の形態１の帯電ユニットの中心から水平方向の位置と風速の関係を示す特性図である。
【図７】本発明の実施の形態２の空気調和機の下面図である。
【図８】本発明の実施の形態２の空気調和機の複数の帯電ユニットの各領域を示した説明図である。
【図９】本発明の実施の形態３の空気調和機の下面図である。
【図１０】本発明の実施の形態３の空気調和機の複数の帯電ユニットの各領域を示した説明図である。
【図１１】本発明の実施の形態３の空気調和機の変形例の複数の帯電ユニットの各領域を示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。説明において、同様の構成要素については同じ符号を付して説明を簡略化するものとする。
【００１０】
＜実施の形態１＞
図１は本発明の実施の形態１の空気調和機を上下方向に切断した断面図である。本実施の形態１の空気調和機は天井９９の開口部に固定され、一般に天井埋込型室内機と呼ばれるものである。この空気調和機はケーシング１２と、ケーシング１２の下面に吸込み口３１および吸込み口３１の周囲に吹出し口３４と、ケーシング１２の内部であって吸込み口３１の上方に上下方向に回転軸１５を有する遠心型のファン１４と、ファン１４の周囲に熱交換器１６と、を有している。ケーシング１２内の空間は仕切り２６によってファン１４の上流側３２と下流側３３とに仕切られる。ファン１４と吸込み口３１との間の風路内に電気集塵装置を備えている。電気集塵装置は空気中に含まれる塵などの微粒子を帯電させる帯電部１と帯電部１の下流側に帯電した微粒子を捕捉する捕捉部２とを有している。
【００１１】
ファン１４はターボ型の遠心送風機であり、羽根車とモータとを有する。羽根車は回転する円盤の下面側の周囲に複数枚の翼が適度の角度と曲面を有して設置されたものである。モータは円盤の上側にあってケーシング１２の上部に固定される。羽根車の円盤の中心はモータの回転軸１５に固定される。回転軸１５が回転すると、複数の翼間にある空気は遠心力によって翼の外側に放出され、回転軸１５まわりの中心付近が負圧となり、円盤の下面側から空気が吸い込まれる。従って、ファン１４は回転軸１５の周りで下面側から吸い込んだ空気を遠心力によって回転軸１５に対して垂直な方向に向きを変え、円盤の周囲に吹き出す。このようなファン１４は翼の内周側の回転軸１５の周りから空気を吸い込むため、一般にファン１４の吸入口は円形とされる。ファン１４の上流側３２には、ファン１４に気流を案内するベルマウス２７が設置される。ベルマウス２７の内周端部２７ａは円形である。
【００１２】
熱交換器１６の内部には室内温度を冷却または加熱するための冷媒が流れる。たとえば、熱交換器１６は室外機の圧縮機、室外熱交換器、膨張弁などとともに冷媒回路を構成するもので、冷媒回路の動作により室温より高温または低温の冷媒が流れるものである。または、冷媒回路、チラーなどで温度調整された冷温水が流されるものであってもよい。熱交換器１６はファン１４の下流にあり、ファン１４から送風された空気と冷媒との熱交換を行う。
【００１３】
吸込み口３１はファン１４の直下に位置し、ケーシング１２の下面を覆う化粧パネル９の中央付近に形成される。たとえば、吸込み口３１は化粧パネル９の中央付近に開口部を設け、その部分に格子状の部材が取り付けられることで形成される、図１の吸込み口３１は格子状の部材の断面を示している。また、図には示さないが、吸込み口３１には、吸気される空気に含まれる比較的大きな塵を捕捉するフィルターが取り付けられる。そのフィルターはたとえば不織布、網などで形成される。吹出し口３４はケーシング１２の下面の中心から見て吸込み口３１よりも外側に位置し、その開口部には吹き出す風の方向を調整するルーバー１１が設置される。
【００１４】
電気集塵装置の帯電部１は放電電極と、放電電極に対向する対向電極とを有する。帯電部１は複数の帯電ユニット１ａ，１ｂ，１ｃに分かれる。帯電ユニット１ａ，１ｂ，１ｃ間は隙間なく配置される。複数の帯電ユニット１ａ，１ｂ，１ｃには制御盤１３から電力が供給される。制御盤１３は帯電部１、捕捉部２の周囲の上方に設置され、制御盤１３から給電ケーブル８を通じて電力が帯電部１に供給される。
【００１５】
電気集塵装置の捕捉部２は帯電した微粒子を静電的に吸着するものであり、典型的な材料はポリプロピレン等の樹脂フィルムを帯電させたエレクトレットフィルタである。帯電部１とは別の高圧電源を用いて複数の電界が発生した平板電極対を設けて静電的に捕捉するようにしてもよい。捕捉部２は帯電ユニット１ａ，１ｂ，１ｃが分割する風路面積をカバーしている。図では１体のフィルターとしたが、帯電ユニット１ａ，１ｂ，１ｃそれぞれに対応させて分割されたものとしてもよい。
【００１６】
図２は本発明の実施の形態１の空気調和機の下面図であり、図１の吸込み口３１の格子状の部材を取り外した状態の図である。図では吸込み口３１の領域を点線で示した。なお、図１は図２のＡ−Ｂ間の断面を矢印方向に見た図に相当する。
【００１７】
ケーシング１２の下面側は天井９９とほぼ平行である化粧パネル９で覆われ、その開口部９ａに格子状の部材など、吸込み口３１が形成されたパネルが固定される。本実施の形態１ではケーシング１２は下面の全体が略正方形であり、吸込み口３１も下面の中央部に比較的大きな面積を占める略正方形である。吹出し口３４は吸込み口３１の外側に吹出し口３４の各辺に沿った細長い矩形の形状である。なお、これらの形状は一例であり変形や口の数の変更は自由である。
【００１８】
図２のように、吸込み口３１より上側には吸込み口３１の形状に合わせた電気集塵装置の帯電部１が設置される。放電電極は金属線の放電線３であり、対向電極４は金属板等の放電線３に比べて表面積の大きな材料で形成される。帯電部１の周囲は風を通さないように支持部２５で囲まれ、吸込み口３１からファン１４に向かう風は基本的にほぼすべてが帯電部１を通過した後に捕捉部２およびファン１４に向かうようにされる。また、帯電部１は複数の帯電ユニット１ａ，１ｂ，１ｃに分かれている。帯電ユニット１ａ，１ｂ，１ｃはそれぞれ隙間なく設置されている。つまり、帯電ユニット１ａ，１ｂ，１ｃは吸込み口３１からファン１４に向かう風路を分割している。
【００１９】
これらの帯電ユニット１ａ，１ｂ，１ｃは風路における風速分布に応じて分割されている。帯電ユニット内での風速分布は帯電ユニット間の風速分布よりも小さくなるように分割される。たとえば、帯電ユニット１ａは基準風速Ａ以上の領域、帯電ユニット１ｂは基準風速Ａ未満基準風速Ｂ以上の領域、帯電ユニット１ｃは基準風速Ｂ未満の領域、などに分割する。
【００２０】
本実施の形態１では、複数の帯電ユニットを、中央の１ａ、最外の１ｃ、それらの中間にある１ｂのように同心形状の境界で区切る構成とした。なお、同心形状で区切る場合、本実施の形態は吸込み口３１の形状に合わせて正方形の境界としたが、吸込み口３１が長方形であれば、境界も同心形状の長方形などとしてもよい。また吸込み口３１の形状とは異なり、円形、楕円などの同心形状に区切るようにしてもよい。
【００２１】
帯電ユニット１ａ，１ｂ，１ｃはそれぞれ独立した放電線３を備え、放電線３は絶縁ガイド６に沿って折り返され、または伸びる方向が曲げられて、帯電ユニットの各領域を蛇行する形状とされる。対向電極４は蛇行する放電線３間に設置される。帯電ユニット１ａ，１ｂ，１ｃのそれぞれの放電線３には独立した電源７ａ，７ｂ，７ｃが接続されて放電に必要となる高電圧が印加される。電源７ａ，７ｂ，７ｃには支持部２５の接続口１０を介して給電ケーブル８が接続されて支持部２５の上に設置された制御盤１３から電力が供給される。放電線３と放電線３が近接して対向する対向電極４とは平行に保持される。
【００２２】
放電線３は金属の中でも高い融点をもち、熱に強いタングステンで作成するとよい。タングステンのかわりにモリブデン、ステンレス線、ニクロム線なども使用することができる。放電線３の形は典型的には丸線であるが、リボン線としてもよい。放電線３には耐食性や耐酸化性をもたせるために表面酸化処理や金メッキ処理を施してもよい。
【００２３】
対向電極４は放電線３を挟んで両側に垂直面を有する金属板を備える。金属板の材料として、たとえばステンレスなどを用いることができる。本実施の形態１では、対向電極４は接地された接地電極である。放電線３と対向電極４との距離、つまり放電ギャップ長、はコロナ放電の安定性と捕捉率の観点から５〜１０ｍｍ程度とするとよい。また、対向電極４の厚さは圧損が大きくならないように１ｍｍまたはそれ以下とするとよい。
【００２４】
放電線３の端部にばね５を設置して、ばね５の張力により放電線３が温度上昇などで線膨張しても弛まぬように支持する。なお、ばね５と対向電極４との間に放電が生じないように、ばね５と放電線３との間、またはばね５と対向電極４との間の絶縁を十分に保つようにばね５は保持される。また、放電線３の端部にばね５を設置するかわりに、絶縁ガイド６にばね５等を設置して、放電線３に絶縁ガイド６を介して張力を付与するようにしてもよい。
【００２５】
帯電ユニット１ａ，１ｂ，１ｃの放電線３の長さは異なるようにした。本実施の形態１では、風路中央の帯電ユニット１ａの放電線３の長さを風路外周の帯電ユニット１ｃの放電線３の長さより短くした。また、中間の帯電ユニット１ｂの放電線３の長さを帯電ユニット１ａより長く、帯電ユニット１ｃより短い長さとした。絶縁ガイド６に沿って曲げた個所ではコロナ放電が生じないため、より正確に言えば、曲げた個所を除いたコロナ放電が生じる部分の長さを放電線３の実質的な長さとして考えた場合、中央の帯電ユニット１ａの放電線３の実質的な長さが外側にある帯電ユニット１ｂまたは１ｃの放電線３の実質的な長さより短くなるようにした。
【００２６】
各帯電ユニット１ａ，１ｂ，１ｃにおいて、放電線３、対向電極４、は同じ材料のものを使用し、放電線３と対向電極４との距離は基本的に同一とした。従って、図２のように下面側から見た場合、風路を分割する複数の帯電ユニットのうち、中央の帯電ユニット１ａの面積が最も小さく、外側の帯電ユニット１ｃの面積が最も大きく、中間の帯電ユニット１ｂの面積はそれらの間の面積となる。
【００２７】
各帯電ユニットの放電線３はそれぞれに対応する電源７ａ，７ｂ，７ｃに接続される。本実施の形態１では、給電ケーブル８が接続される電源７ａ，７ｂ，７ｃは帯電ユニットの一角にまとめて設置されて、それらから各帯電ユニットの放電線３まで配線するようにした。
【００２８】
各帯電ユニット１ａ，１ｂ，１ｃでは放電線３の長さが異なっていることにより、コロナ放電の状態が異なる。各帯電ユニットの放電線３に供給される電力がおおむね同じ場合、放電線３の周りのコロナ放電の強さは最も放電線３の短い中央の１ａで最も強く、放電線３が最も長い１ｃで最も弱くなる。
【００２９】
図３は電気集塵装置の局所的な断面を模式的に示した図であり、中央の帯電ユニット１ａと中間の帯電ユニット１ｂの放電線３と対向電極４との断面を含む図である。この図において上が吸込み口３１側、下がファン１４側である。図中の白抜き矢印のようにファン１４は帯電ユニット１から捕捉部２に向かう気流を発生する。対向電極４は主面が鉛直方向に平行な金属板であり、放電線３は対向する対向電極４間の中央に位置する。図では放電線３の高さを対向電極４の高さのほぼ中心としたが、高さ方向は中心から少しずれてもよい。対向電極４の高さは放電線３の径に比べて十分に高くすると良いが、電気集塵装置の高さが高くなるため、空気調和機の内部のスペースに合わせて適度な高さとする。
【００３０】
なお、図では電源７ａ，７ｂから各放電線３と対向電極４とを実線で接続するように示したが、放電線３はその一端に電源７ａ，７ｂが接続され、一端から他端までは電気接続されずに保持される。電源７ａ，７ｂに接続される放電線３どうしは相互に接続されず、各帯電ユニット１ａ、１ｂの放電線３には独立に放電電力が供給される。
【００３１】
各帯電ユニット１ａ、１ｂの対向電極４も電源７ａ，７ｂと電気接続される。図では電源７ａ，７ｂに接続される対向電極４どうしは相互に接続されない構成を示したが、帯電ユニット間で相互接続されてもよい。また、帯電ユニット間の境にある対向電極４をそれぞれのユニットの放電線３に対向する共通の対向電極４としてもよい。対向電極４は分割された板状のものを電線等で接続してもよく、また、連続した部材で構成されてもよい。
【００３２】
表面積が大きい対向電極４に対して、放電線３の表面積は小さく、放電線３と対向電極４との間に高電圧が印加されると、放電線３の表面付近で電界強度が強くなり、放電線３の周りにコロナ放電５０が生じて、放電線３と対向電極４との間に放電電流が流れる。放電線３と対向電極４との間を通過する気流に含まれる塵などの微粒子は、コロナ放電５０で発生した荷電粒子と衝突して帯電する。帯電した微粒子は帯電ユニット１から間隔を少し開けて設置した捕捉部２を通過する際に静電的に吸着される。図では捕捉部２としてプリーツが形成されて表面積を広くし圧力損失と捕集能力を高めたフィルターを示したが、プリーツは必須なく、プリーツがない適度な厚みの不織布フィルター等を用いてもよい。また、捕捉部２としてコルゲート状、ハニカム状に加工したフィルターを用いてもよい。
【００３３】
以下で説明するように、放電線３の長さが異なることにより、放電線３と対向電極４の距離を同じとした場合でも、中央の帯電ユニット１ａのコロナ放電５０の状態と、その周囲にある帯電ユニット１ｂのコロナ放電５０の状態が異なる。放電線３が短い帯電ユニット１ａの方がコロナ放電５０の電流密度が大きくなる。
【００３４】
図４は帯電ユニット１ａの電極間に高電圧が印加されることを説明する説明図である。放電線３と対向電極４との間には直流電圧が印加される。電源７の内部には定電流高圧回路１８があり、定電流高圧回路１８の内部には電流源１９と電流源１９と並列に繋がる内部インピーダンス２０とがある。電流源１９の一方は絶縁ガイド６で折り曲げられた放電線３の一端に接続され、放電線３の他端は電気的に接続されない。電流源１９の他方は一般に接地電位とされて対向電極４に接続される。なお、図３のように隣り合う帯電ユニット１ａ，１ｂとで対向電極４が分離される場合はそれぞれの対向電極４を必ずしも共通の電位（接地電位）としなくてもよい。
【００３５】
高電圧の印加によって放電線３と対向電極４との間に放電が生じて、電流源１９には放電に対応する放電電流ＩＳが流れる。印加する電圧をＶ、放電線３と対向電極４との間で放電が生じる際の負荷コンダクタンス（負荷インピーダンスの逆数）をＧ、電源の内部コンダクタンスをＧＳ（内部インピーダンス２０の逆数）とすると、これらの関係は下の式１で示される。
【００３６】
Ｖ＝ＩＳ／（ＧＳ＋Ｇ）  ・・・（式１）
なお、負荷インピーダンスには放電のインピーダンスに加えて放電線３内および対向電極４内のインピーダンスも含まれるが、放電線３と対向電極４との間のインピーダンスに比べて極めて無視できるほど小さいため、負荷コンダクタンスは主に放電線３と対向電極４との間で決まる。
【００３７】
また、式１は電圧Ｖを高くするにつれて放電電流ＩＳが増加する傾向を表すが、放電における負荷コンダクタンスＧは放電状態によって大きく変化するため、電圧Ｖと放電電流ＩＳとは単純な比例関係でない。
【００３８】
このため、通常はコロナ放電が安定に生じるのに十分な電圧Ｖを印加して、定電流電源によって放電電流ＩＳを一定電流以下に制限をする。同じ放電状態であると仮定すると、Ｇは実質的に放電が生じている放電線３の長さに比例するので、式１が成立する条件下では、放電電流ＩＳは放電線３の放電長さが長くなるにつれて増加する。この場合は、放電長さあたりの放電電流ＩＳは放電長さによらずほぼ一定である。しかしながら、定電流電源によって放電電流ＩＳを制限する条件下では、放電長さが短い方が長さあたりの放電電流ＩＳは大きくなる。従って、放電線３の長さによって放電状態を容易に変えることができる。
【００３９】
図５は下面側から見た場合の、帯電ユニット１ａ、１ｂ、１ｃの各領域とその下流にあるファン１４の中心軸１５およびファン１４入口のベルマウスの内周端部２７ａの位置関係を示した配置図である。中央の帯電ユニット１ａはファン１４の中心軸１５の延長上にある。ファン１４は中央の帯電ユニット１ａの真上にあり、ファン１４の吸込み口の端である内周端部２７ａは主として外周の帯電ユニット１ｃの真上にある。
【００４０】
図６は帯電ユニットの中心から水平方向の位置と風速の関係の例を示す特性図であり、図５のＣ−Ｄ間の風量分布を示す。図のように空気調和装置の室内機における風速は吸込み口３１の中心が最も速く、中心から外周へ離れるほど遅くなる。風速分布を２次元的にみると中心から外周になるほど風速が遅くなる同心円状の分布となっている。本実施の形態１では吸込み風路に設置する帯電ユニットを風速分布にあわせて複数に分割し、各帯電ユニットの放電線３の長さが異なる構成としたことにより、風速分布に対応して放電の強さ（放電線長さあたりの放電電流の大きさ）の分布を調整することができる。なお、各帯電ユニットでは放電線３が直線的に張り巡らすため、各帯電ユニットは四角形、多角形にもとづく領域とされるのが好ましい。そこで、本実施の形態１では、吸込み口３１の中心を共通の中心に持つ大きさの異なる複数の四角形によって区切られた領域を各複数の帯電ユニットの領域として、風速の同心円状の分布に近づけている。このように帯電ユニットの領域を共通の中心を持ち大きさの異なる形状（以下では同心形状と述べる）で区切れば、同心円状の風速分布に近づけることができる。また、ファン１４の中心軸１５の延長上にある帯電ユニットを中央のユニットとして、その周囲に外側の帯電ユニットを設けると良い。
【００４１】
図６の下に水平方向の位置に対応する各帯電ユニットを示した。中央の帯電ユニット１ａは風速２．０ｍ／ｓ以上の領域であり、平均風速は約２．１ｍ／ｓである。中間の帯電ユニット１ｂは風速１．７〜２．１ｍ／ｓの領域であり、平均風速は２．０ｍ／ｓである。最外周の帯電ユニット１ｃは風速１．８ｍ／ｓ未満の領域であり、平均風速は約１．６ｍ／ｓである。なお、平均風速は各帯電ユニットの領域からおおむね均等な間隔となる複数点を選び、複数点における風速を算術平均して得ることができる。各帯電ユニット１ａ，１ｂ，１ｃの放電線３の長さは、たとえば、各ユニットの平均風速に比例して放電の強さが強くなるように決められる。放電の強さが放電線３の長さに反比例する場合、各帯電ユニット間で放電線３の長さの比が風速の平均の逆数に比に近づくように決定する。また、放電線３の長さと放電電流との関係を計測して、放電線３の長さあたりの放電電流を放電の強さとして経験的に放電線３の長さを決定してもよい。
【００４２】
次に本実施の形態１の空気調和装置の動作について説明する。ファン１４の回転により、室内の空気はケーシング１２の下面の吸込み口３１から吸い込まれる。吸い込まれた空気に含まれる塵などの微粒子は電気集塵装置の帯電部１で帯電処理されて、その下流にある捕集部２で捕集される。除塵された空気はファン１４の上流側３２、ファン１４を経て熱交換器１６で熱交換を行った後、ファン１４の下流側３３の風路を経たのち、ルーバー１１で風向を調整されて吹出し口３４から室内に吹き出される。
【００４３】
風路全体を均一に帯電する方法では、風速が大きい領域は風速の小さい領域に比べて、帯電部１、捕捉部２を粒子が通過する時間が短く、帯電量が低いため、粒子が除去されにくかった。また、風速が大きい領域では、単位時間あたりに通過する微粒子が多くなることから、風速が小さい領域よりも帯電の能力を高める必要がある。これに対して、上記のように、実施の形態１の空気調和装置は、ファン１４と、ファン１４の風路内に、放電線３と対向電極４との間に放電を発生させて空気中の粒子を帯電させる帯電部１と、帯電部１の下流に帯電した粒子を補足する捕捉部２と、を備える。そして、帯電部２が、風路を分割する複数の帯電ユニット１ａ，１ｂ，１ｃで構成され、分割された風路において平均風速の速い風路位置にある帯電ユニットの放電線３は平均風速の遅い風路位置にある帯電ユニットの放電線より短くした。放電線３の長さを変えた帯電ユニットを複数用いることにより、風速が大きい領域で放電の強さを高めることができる。風速が小さい領域では放電線３の長さあたりの電流が小さくできるため、省電力化ができ、また放電が弱い部分では放電線３など電極の寿命を長くできる。放電線３は帯電ユニットごとに独立しているため、帯電ユニットごとに交換も可能である。放電線の長さで放電電流を調整するので、構成部品が簡略となり、生産性に優れた空気調和装置となる。
【００４４】
また、放電線３と対向電極４との間に電圧を印加する電源（７ａ，７ｂ，７ｃ）を帯電ユニット（１ａ，１ｂ，１ｃ）ごとに有するようにしたので、帯電ユニットごとに独立に放電の強さの調整が可能である。放電線３の長さと印加電圧によって放電特性を決定することができ、細やかな特性の決定が可能である。複数の帯電ユニットのそれぞれの放電線３に供給される電流を等しくすることにより、放電線３の長さのみで放電の強さを調整できる。さらに、帯電ユニットごとに有する電源は同じ仕様の電源である７は同じ仕様の電源とすると、電源の種類を単一化できるので、構成部品が簡略となり、生産性に優れる。また、複数の帯電ユニットは外側の帯電ユニットが風路の中央の帯電ユニットを囲むように、略同心形状の境界で分割されているので、風路の中心から周辺にかけて風速分布が変化する空気調査装置において放電の強さを風速分布に対応させることができる。
【００４５】
また、各帯電ユニットの放電線３として同じ線を使用すると部材の種類が少なくて済むので望ましい。また、長さあたりの放電電流が大きい中央の帯電ユニット１ａは耐食性や耐酸化性をもたせるために表面酸化処理や金メッキ処理を施した物を使用し、最外の帯電ユニット１ｃは表面処理の無い、異なる物を使用してもよい。これにより、帯電ユニットの長寿命化と低コスト化を両立することができる。
【００４６】
＜実施の形態２＞
図７は本発明の実施の形態２の空気調和機の下面図であり、吸込み口３１の格子部材を取り外した状態の図である。図８はファン１４の吸込み口側の風路を分割する複数の帯電ユニットの各領域を示した説明図である。図８において、各帯電ユニットで蛇行する放電線３の折り返し部分は角形に折り曲げるように簡略化し、また放電線３間の対向電極４は省略した。
【００４７】
本実施の形態２の空気調和機は、基本的な構成は実施の形態１と同様であるが、ケーシング１２の下面が横長の形状であり、それにあわせて吸込み口３１、電気集塵装置も横長とされる。このような長手方向を有する空気調和機では、図８のようにファン１４が長手方向に複数が並べて設置される。本実施の形態２の空気調和機においても、ファン１４としてターボ形の遠心送風機を用いることができる。
【００４８】
図８は、下面側から見た場合のファン１４の中心軸１５、ファン１４の吸込み口であるベルマウスの内周端部２７ａと電気集塵装置の帯電ユニットの位置関係を示している。本実施の形態２でも中心軸１５の延長上となる直下に中央の帯電ユニット１０１ａを有するが、実施の形態１とは異なり、２つの外側の帯電ユニット１０１ｂ，１０１ｃが中央の帯電ユニット１０１ａを挟み込むように配置する。また、すべての帯電ユニットが吸込み口３１の長手方向と同じ方向に長手の形状とした、さらに、放電線３は蛇行するが、折り返し分を除いて放電が生じる部分は吸込み口３１の長手方向と同じ方向に伸びるようにした。各帯電ユニットの放電線３を折り返す絶縁ガイド６は吸込み口の長手方向の両端にまとめて配置する。また、放電線３に張力を付与する機構のばね５は絶縁ガイド６よりもさらに長手方向の両端外側に配置され、放電線３とばね５との間を細長の絶縁体２９で接続した。この絶縁体２９として、セラミックス、絶縁樹脂、ガラスなどを用いることができる。放電線３の絶縁体２９と接続された反対側の端は電源１０７ａ，１０７ｂ，１０７ｃと接続され給電される。
【００４９】
吸込み口３１が長手方向を有する矩形であり、ファン１４が複数台あることにより、実施の形態１に比べて帯電ユニット１の位置における風速分布は単純な同心分布でないが、ファン１４の中心軸の直下で最も風速が大きくなり、外周に近づくにつれて風速が小さくなる傾向は同様である。
【００５０】
本実施の形態２では、各帯電ユニットにおいて放電線３間と対向電極４との間隔は同じとして、中央の帯電ユニット１０１ａの放電線３の蛇行の折り返し回数を他の帯電ユニット１０１ｂ，１０１ｃより少なくした。これにより、中央の帯電ユニット１０１ａの放電線３の長さが外側の帯電ユニット１０１ｂ，１０１ｃの放電線３の長さより短くなる。その結果、実施の形態１と同様に風速分布に合わせて放電の強さを調整することが容易にできる。なお、外側の帯電ユニット１０１ｂ，１０１ｃは吸込み口３１の中心に対してほぼ対象であり、両ユニットの放電線３の長さはほぼ同じである。
【００５１】
本実施の形態２では複数の帯電ユニットにおいて放電線３の放電が生じる部分がすべて平行となるので、放電に寄与しない折り返し部分が帯電ユニットの最外周部分に位置することができ、帯電の効率が良い。また、放電線３が吸込み口３１の長手方向に伸びるように折り返しているので折り返しに必要となる絶縁ガイド６の個数も少なくすることができる。また、細長の絶縁体２９を介してばね５により放電線３に張力を付与するので、放電線３の末端を隣接する放電線３の折り返し位置と揃えながら、張力を付与する機構を折り返し機構の位置より外側に配置することができる。このため、張力を付与する機構が放電の影響を受けにくく、放電領域を広く均一にできる。
【００５２】
＜実施の形態３＞
図９は本発明の実施の形態３の空気調和機の下面図であり、吸込み口３１の格子部材を取り外した状態の図である。図１０はファン１４の吸込み口側の風路を分割する複数の帯電ユニットの各領域を示した説明図である。図１０において、各帯電ユニットで蛇行する放電線３の折り返し部分は簡略化し、また放電線３間の対向電極４は省略した。
【００５３】
本実施の形態３の空気調和機は、実施の形態２と同様に複数の帯電ユニット２０１で放電線３の放電部分が一定間隔で平行に並ぶ構成である。また、放電線３の折り返しの位置が、帯電ユニット２０１の周辺にまとめられている点も同様である。本実施の形態３では帯電ユニットの領域の分割、電気接続形態が異なり、中央の帯電ユニット２０１ａの両外側は２つに分かれているが同じ電源から放電電力が供給される帯電ユニット２０１ｂとなっている。帯電ユニット２０１ｂの２つに分かれた放電線３間は帯電ユニット２０１の周辺の給電ケーブル２０８によって直列に接続される。中央の帯電ユニット２０１ａ、外側の帯電ユニット２０１ｂにはそれぞれの電源２０７ａ，２０７ｂが接続される。図では外側の帯電ユニット２０１ｂの最外の放電線３に電源２０７ｂを接続して、２つの帯電ユニット２０１ｂの中央寄りの放電線３どうしを給電ケーブル２０８で接続した場合を示したが、接続箇所は変更可能である。中央の帯電ユニット２０１ａを挟む２つに分かれた帯電ユニット２０１ｂの放電線３どうしが給電ケーブル２０８で接続されていればよい。また、給電ケーブル２０８は給電ケーブル２０８に沿った形状の絶縁ガイド２０９で保持するようにした。
【００５４】
本実施の形態３においても中央の帯電ユニット２０１ａの放電線３の長さを２つの帯電ユニット２０１ｂの放電線３の長さの和より短くした。このため、中央の帯電ユニット２０１ａにおける放電の強さは、外側の帯電ユニット２０１ｂの放電強さより強くすることが容易にできる。
【００５５】
本実施の形態３のように中央の帯電ユニット２０１ａを挟むように２つに分離された帯電ユニット２０１ｂの放電線３を直列に電気接続したため、放電の強さに分布を生じさせながら電源２０７の数を減らすことができる。また、本実施の形態３では放電の強さを中心に対して対称な分布とすることも容易となる。
【００５６】
また、図１１は本実施の形態３の空気調和機の変形例の複数の帯電ユニットの各領域を示した説明図である。上記の実施の形態では放電線３の一端に電源２０７を接続して、各帯電ユニット２０１の放電線３を１本で構成したが、各帯電ユニットにおいて複数の放電線３を有するようにしてもよい。図の変形例では各帯電ユニット３０１の放電線３を２本ずつとして、２本の放電線３を給電ケーブル３０８で並列に接続して、給電ケーブル３０８に電源３０７ａ，３０７ｂから給電するようにした。また、変形例は、実施の形態１と同様にケーシング１２の下面に吸込み口３１が略正方形の、ファン１４が１つの場合である。
【００５７】
このように帯電ユニット１内で放電線３を並列に接続した場合も、各帯電ユニット３０１の放電線３の長さの和を異ならせることによって帯電ユニット３０１どうしの放電状態を異ならせることができる。変形例においては、中央の帯電ユニット３０１ａの放電線３の長さの和を、中央の帯電ユニット３０１ａを挟む外側の帯電ユニット３０１ｂの放電線３の長さの和より短くしたことにより、中央付近での放電の強さを外側よりも強くすることが容易である。
【００５８】
本発明は、吸込み口３１が比較的広い平面であり、吸込み口３１とファン１４との間の距離が比較的近く、吸込み口３１において風速分布が生じやすい空気調和装置で特に効果がある、そのような空気調和装置として、上記の実施の形態では天井埋込型室内機への適用した場合を示したが、他の形式の室内機、たとえば壁掛け型、床置き型、天井吊り下げ型などであってもよい。
【００５９】
また、上記で述べた異なる実施の形態で述べた構成を組み合わせてもよい。たとえば、実施の形態３のように、ある帯電ユニットを挟むように２つに分割された帯電ユニットの放電線を接続する構成を、実施の形態１の帯電ユニットで風路を同心形状に分割する構成と組み合わせてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明は、空気清浄機能を備えた空気調和装置において、集塵効率を高め、省電力化、電極の長寿命化、生産性を高めることに有用である。
【符号の説明】
【００６１】
１  帯電部、１ａ，１ｂ，１ｃ，１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，２０１ａ，２０１ｂ、３０１ａ、３０１ｂ  帯電ユニット、２  捕捉部、３  放電線、４  対向電極、５  ばね、６  絶縁ガイド、７，７ａ，７ｂ，７ｃ，１０７ａ，１０７ｂ，１０７ｃ，２０７ａ，２０７ｂ，３０７ａ，３０７ｂ  電源、８，２０８，３０８  給電ケーブル、９  化粧パネル、９ａ  化粧パネルの開口部、１０  接続口、１１  ルーバー、１２  ケーシング、１３  制御盤、１４  ファン、１５  回転軸、１６  熱交換器、１９  電流源、２５  支持部、２６  仕切り、２７，２７ａ，２７ｂ  ベルマウス、３１  吸込み口、３２  ファンの上流側、３３  ファンの下流側、３４  吹出し口、５０  コロナ放電、９９  天井。
【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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