電子式集塵器とそれを用いた空気調和機

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【発明の名称】	電子式集塵器とそれを用いた空気調和機
【発明者】	【氏名】弘中泰雅
【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。

【特許請求の範囲】
【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。
【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。
【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。

【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１４ｍｍ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７１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６０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４０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６０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３２を通過してケーシング１５内に吸入され、熱交換器３０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。

【出願人】	【識別番号】０００２０１１１３【氏名又は名称】船井電機株式会社
【出願日】	平成１０年（１９９８）１月８日
【代理人】	【弁理士】【氏名又は名称】板谷康夫
【公開番号】	特開平１１－２０１４８５
【公開日】	平成１１年（１９９９）７月３０日
【出願番号】	特願平１０－２５７４