清浄空気製造装置および換気機能付清浄空気製造装置
【課題】粉塵による目詰まりがなく、また、スパークの発生しない、また、簡単な構造で、また、捕集した粉塵が下流側に飛散せず、また、粉塵を自動的に取り除くことが可能な清浄空気製造装置を得る。
【解決手段】極板Ａと極板Ｂとを対向して設けてそれぞれに異なる電圧を印加し、２つの極板の間を通過する粉塵を極板Ａから極板Ｂに向かって移動させ、極板Ａの近傍に作り出された清浄空気を取り出すことにより、粉塵による目詰まりがなく、また、スパークの発生しない、また、簡単な構造で、また、捕集した粉塵が下流側に飛散せず、また、粉塵を自動的に取り除くことが可能な清浄空気製造装置が得られる。
【解決手段】極板Ａと極板Ｂとを対向して設けてそれぞれに異なる電圧を印加し、２つの極板の間を通過する粉塵を極板Ａから極板Ｂに向かって移動させ、極板Ａの近傍に作り出された清浄空気を取り出すことにより、粉塵による目詰まりがなく、また、スパークの発生しない、また、簡単な構造で、また、捕集した粉塵が下流側に飛散せず、また、粉塵を自動的に取り除くことが可能な清浄空気製造装置が得られる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電場の力を使って粉塵を取り除いた清浄空気を作り出す清浄空気製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の集塵装置は、特許文献１に記載されるような主にコロナ放電によって空気分子をイオン化して空気中に含まれる粉塵を帯電する帯電部を前段に配置し、異なる電圧が印加される極板Ａおよび極板Ｂが通風方向に対して平行かつ空間を設けながら積層された集塵部を後段に配置した電気集塵ユニットとして知られている。集塵装置の上流側もしくは下流側に送風機などの送風手段を設けることで帯電部、集塵部の順に空気が送り込まれ、帯電部で帯電された空気中の粉塵は集塵部の極板Ａおよび極板Ｂの間に設けられた電場の力を受けて極板Ａもしくは極板Ｂに捕集される。
【０００３】
以下、その電気集塵ユニットについて図８を参照しながら説明する。
【０００４】
図８に示すように、帯電部１０１と、その下流側に設けられた集塵部１０２とで電気集塵ユニットは構成される。帯電部１０１は、通風方向に対して平行となる棘状の先端１０３を有する放電極板１０４および対向極板１０５とを一定の間隔を開けながら平行となるように積層することで構成される。放電極板１０４に高電圧を、また、対向極板１０５に０ｋＶの電圧を印加することで棘状の先端１０３に不均一な電場を設け、コロナ放電を発生させる。コロナ放電が発生することで空気分子が電離し、電荷を有する空気イオンが作られる。空気中の粉塵に空気イオンが付着することで粉塵を帯電させる。
【０００５】
また、集塵部１０２は、極板Ａ１０６と極板Ｂ１０７とを通風方向に対して平行かつ空間を設けながら積層することで構成される。高圧電源１０８によって例えば極板Ａ１０６に高電圧を、また、極板Ｂ１０７に０ｋＶの電圧が印加され、極板Ａ１０６と極板Ｂ１０７の間に電場が形成される。帯電部によって帯電した粉塵は集塵部の極板Ａ１０６および極板Ｂ１０７との間に導入されて極板Ａ１０６もしくは極板Ｂ１０７のどちらかに捕集される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３２５４１３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このような従来の電気集塵ユニットでは、極板Ａ１０６と極板Ｂ１０７を一定の間隔を開けながら交互に積層して集塵部１０２を構成し、極板Ａ１０６もしくは極板Ｂ１０７のどちらかに付着させて空気中から粉塵を取り除き、粉塵を取り除いた空気全てを室内などに供給する。そのため、高い清浄度を有する空気を供給するためには集塵効率を上げる必要があり、そのためには極板Ａ１０６および極板Ｂ１０７の積層間隔を小さくする必要がある。この積層間隔を小さくすると、捕集した粉塵で目が詰まりやすくなり、作り出せる清浄空気の量が減少しやすくなる。また、積層間隔を小さくすると極板Ａ１０６および極板Ｂ１０７の間で火花を伴う短絡（以下スパーク）が生じやすくなる。このスパークは音や信号のノイズ、または発火の原因となりうる。また、従来の電気集塵ユニットは間隔を開けながら極板Ａと極板Ｂを交互に積層し、同時にそれぞれの極板に異なる電圧を印加するために電気的に短絡させないことが必要とされるため、構造が難しい。また、従来の電気集塵ユニットでは粉塵をたくさん捕集すると、一度極板に捕集した粉塵が風の力で下流側に飛散し、作り出した清浄空気の清浄度を下げやすい。また、下流側に飛散するのを防ぐために捕集した粉塵を取り除く必要があるが、従来の電気集塵ユニットでは洗浄などによって手動で捕集した粉塵を取り除く必要がある。
【０００８】
本発明は上記従来の課題を解決するものであり、粉塵による目詰まりがなく、また、スパークの発生しない、また、簡単な構造で、また、捕集した粉塵が下流側に飛散せず、また、粉塵を自動的に取り除くことが可能な清浄空気製造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】
【０００９】
この目的を達成するために、極板Ａと極板Ｂとを対向して設けてそれぞれに異なる電圧を印加し、２つの極板の間を通過する粉塵を極板Ａから極板Ｂに向かって移動させ、極板Ａの近傍に作り出された清浄空気を取り出すことを特徴とするものであり、これにより所期の目的を達成するものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、粉塵による目詰まりがなく、また、スパークの発生しない、また、簡単な構造で、また、捕集した粉塵が下流側に飛散せず、また、粉塵を自動的に取り除くことが可能な清浄空気製造装置および換気機能付清浄空気製造装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１の帯電部を示す構成図
【図２】同粉塵分離部を示す構成図
【図３】同清浄空気製造装置を示す構成図
【図４】本発明の実施の形態２の清浄空気製造装置を示す構成図
【図５】本発明の実施の形態３の清浄空気製造装置を示す構成図
【図６】本発明の実施の形態４の清浄空気製造装置を示す構成図
【図７】本発明の実施の形態５の清浄空気製造装置を示す構成図
【図８】従来の集塵装置を示す構成図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の請求項１記載の清浄空気製造装置は、極板Ａと極板Ｂとを対向して設けてそれぞれに異なる電圧を印加し、２つの極板の間を通過する粉塵を極板Ａから極板Ｂに向かって移動させ、極板Ａの近傍に作り出された清浄空気を取り出すことを特徴とするものである。ここで清浄空気とは装置の上流側から取り入れる処理空気よりも粉塵濃度が低い空気を意味しており、処理空気よりも少しでも粉塵濃度が低いものを清浄空気と定義する。
【００１３】
極板Ａと極板Ｂとの間に設けられた空間には電場が設けられる。この空間を通過する粉塵はこの電場によって誘電分極作用を引き起こしてクーロン力を受け、極板Ｂに向かって移動する。すなわち粉塵が遠ざかった極板Ａの近傍から清浄空気を得ることが可能となる。ここで、粉塵を極板Ｂに付着させて捕集するのではなく、極板Ｂに移動して清浄になった極板Ａ近傍の空気を取り出すという原理であるため、極板Ａと極板Ｂとの間の空間が捕集した粉塵によって目詰まりを起こすことがない。また、極板Ｂに粉塵を捕集する必要がないため、極板Ａと極板Ｂとを大きく離すことができる。そのためスパークが発生しない。また、極板Ａと極板Ｂとを交互に積層するのではなく、単純にお互いを対向させる構造であるため、極板Ａと極板Ｂとが短絡しない構造を簡単に得ることができる。また、極板Ｂに向かって移動した粉塵は、空気と一緒に室外などに排出することで自動的に取り除くことができる。ここで、極板Ａおよび極板Ｂは通風方向において、所定の清浄度を有する清浄空気を得るのに必要なだけの寸法を有している。したがって本発明の請求項１に示すように複数ではなく１枚の極板Ａと１枚の極板Ｂとを向かい合わせる構成においても所定の清浄度を有する清浄空気を得ることが可能となっている。
【００１４】
また、間隔を開けて極板Ｂを積層し、極板Ａに近づくにつれて極板Ｂの通風方向の寸法を上流側から遠ざかるように小さくすることを特徴とするものである。極板Ａと極板Ｂとの間の空間は上流側から下流側になるにつれて電場の力が大きくなり、そこを通過する粉塵は上流側から下流側に移動するにつれて大きくなる電場の力を受ける。そのため、より短時間で粉塵は極板Ｂに移動し、その結果より高い清浄度を有する清浄空気を得ることができる。また、極板Ａと極板Ｂとの間の空間は極板Ｂで仕切られるため、一度極板Ｂに移動した粉塵が空気の乱流作用などによって再度極板Ａへと移動することを物理的に防ぐことができる。そのためより高い清浄度を有する清浄空気を得ることが可能となる。
【００１５】
また、極板Ｂの通風方向の寸法を小さくする割合を極板Ａに近づくほど小さくすることを特徴とするものである。上流側から下流側に向かうにつれて極板Ａと極板Ｂとの間の空間の電場が強くなる。すなわち上流側に位置するほど粉塵が極板Ｂに向かう速度（以下垂直移動速度）が小さい。そのため、上流側に位置する極板Ａと極板Ｂとの間の空間を長く取り下流側に向かうにつれて極板Ａと極板Ｂとの空間を短くすることで上流側ほど粉塵が垂直方向へ移動するための時間を長くする。その結果、粉塵が垂直方向に移動して極板Ｂで仕切られた空間へ確実に入るようになり、高い清浄度を有する清浄空気が得られる。
【００１６】
また、間隔を開けて極板Ａを積層し、極板Ｂに近づくにつれて極板Ａの通風方向の寸法を上流側から遠ざかるように小さくすることを特徴とするものである。すなわち上流側から下流側にいくにつれて電場が強くなる構造であることからより高い清浄度を有する清浄空気を得ることが可能となる。また、極板Ａと極板Ｂとの間の空間を極板Ａが仕切る構造であるため、極板Ａが粉塵を反発して極板Ｂへ移動させることで得た清浄空気の清浄度を下流側まで高いまま維持して得ることができる。
【００１７】
また、極板Ａの通風方向の寸法を小さくする割合を極板Ｂに近づくほど小さくすることを特徴とするものである。上流側から下流側に向かうにつれて極板Ａと極板Ｂとの間の空間の電場が強くなる。すなわち上流側に位置するほど粉塵の垂直移動速度が小さい。そのため、上流側に位置する極板Ａと極板Ｂとの空間を長く取り、下流側に向かうにつれて極板Ａと極板Ｂとの間の空間を短くすることで上流側ほど粉塵が垂直方向へ移動するための時間を長くする。その結果、粉塵が垂直方向に移動して極板Ａと極板Ｂの間の空間へ確実に入るようになり、高い清浄度を有する清浄空気が得られる。
【００１８】
また、間隔を開けて極板Ａを積層し、また、間隔を開けて極板Ｂを積層し、極板Ｂに近づくにつれて極板Ａの通風方向の寸法を上流側から遠ざかるように小さくし、また、極板Ａに近づくにつれて極板Ｂの通風方向の寸法を下流側から遠ざかるように小さくすることを特徴とするものである。こうすることで極板Ａと極板Ｂとの間の空間の電場を上流側から下流側における全ての位置において強くすることができ、粉塵の垂直移動速度を高めてより高い清浄度を有する清浄空気を得ることができる。
【００１９】
また、極板Ａもしくは極板Ａ群が中央に位置するように２個の粉塵分離部を並列に設けることを特徴とするものである。このようにすることで粉塵分離部の清浄空気を取り出す箇所を大きくすることができ、より多くの清浄空気を得ることができる。
【００２０】
また、極板Ａと極板Ｂとで構成される部分を粉塵分離部とし、粉塵分離部の上流側に粉塵を帯電させる帯電部を設けることを特徴とするものである。帯電部は、例えば棘状の突起を有する放電極板と対向極板とで構成され、コロナ放電を起こして棘状の突起近傍から得た空気イオンを粉塵に浴びせて帯電させる作用を有する。粉塵を帯電させることで極板Ａと極板Ｂとの間の空間の電場によるクーロン力を粉塵はより強く受けるようになり、垂直移動速度が高まる。したがってより高い清浄度を有する清浄空気を得ることができる。
【００２１】
また、極板Ａと極板Ｂとで構成される部分を粉塵分離部とし、粉塵分離部の上流側もしくは下流側の少なくともどちらか一方に送風手段を設けることを特徴とするものである。送風手段を上流側もしくは下流側の少なくともどちらか一方に設けることで粉塵を含む空気を確実に粉塵分離部に送り込んで清浄空気を得るための処理を行うことができる。
【００２２】
また、上流側に圧損体を設けることを特徴とするものである。本発明の清浄空気製造装置は極板Ａと極板Ｂとの間隔が大きいため、空気を通過させる際の圧力損失が小さい。そのため、例えば開口よりも小さくて丸い形状を有するダクトを接続した場合、装置全体に空気が均一に流れず、通風方向における粉塵の移動速度（以下水平移動速度）が大きい部分の空気に含まれる粉塵は確実に垂直移動する前に下流側に到達して清浄空気に含まれてしまう。そうなると清浄空気の清浄度が低くなってしまうという不具合が生じる。そこで上流側の開口に圧損体を設けることで装置全体に空気を均一に流して空気の水平移動速度を一定にする。その結果、清浄空気の清浄度を高く維持することができる。
【００２３】
また、帯電部の下流側にオゾン分解手段を設けることを特徴とするものである。帯電部はコロナ放電を起こしており、その副生物としてオゾンを発生する。オゾンはある一定の濃度以上になると人体に対して有害である。活性炭フィルタや二酸化マンガン添着フィルタなどオゾン分解手段を帯電部の下流側に設けることでオゾン濃度を人体に有害ではないレベルまで低減することが可能となる。
【００２４】
また、請求項１２に記載の換気機能付清浄空気製造装置は、室外から取り入れた空気から清浄空気を作り出して室内へ供給することを特徴とするものである。室外から取り入れた空気を室内に供給することで室内の換気ができるが、室外から取り入れた空気から作り出した清浄空気を室内に入れることで、清浄空気を室内に供給しながら換気することが可能となる。また、非清浄空気を室外などに排出すれば、清浄空気から取り除いた不要な粉塵を自動的に捨てることができ、その結果としてメンテナンスを省くことが可能な清浄空気製造装置が得られる。
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００２６】
（実施の形態１）
放電極板１と対向極板２とを、空間を設けながら交互に配列して構成される帯電部３を図１に示す。放電極板１には通風方向５に対して平行となる棘状の先端４が設けられており、例えば放電極板１に６ｋＶ、対向極板２に０ｋＶを印加する。電圧を印加することで棘状の先端４の周囲に密度が高くて不均一な電場を設け、棘状の先端４の近傍でコロナ放電を起こす。コロナ放電によってイオンが生成し、高いスピードで対向極板２に向かって拡散し、通風方向５に沿って帯電部３内に導入された空気中の粉塵６に付着して粉塵を帯電させる。
【００２７】
次に、極板Ａ７と極板Ｂ８からなる粉塵分離部９の構成図を図２に示す。極板Ｂ８は通風方向５に対して横に垂直となる方向（以降、垂直方向１０）に間隔を開けながら積層することで群をなしており、極板Ｂ８に対向する位置に極板Ａ７が設けられている。この時垂直方向に極板Ａ７に向かって積層するにつれて極板Ｂ８の通風方向の長さを短くしており、その結果上流側の開口から見て極板Ｂ８は階段状となるように設けられている。極板Ａ７および極板Ｂ８はそれぞれ通電端子Ａ１１および通電端子Ｂ１２に接続されており、高圧電源１３と接続して極板Ａ７および極板Ｂ８にそれぞれ異なる電圧を印加できるようになっている。また、極板Ａ７および極板Ｂ８を狭い間隔で交互に積層しない構造であるため極板Ａ７と極板Ｂ８との間で起こりうるスパークを防止することが可能な構造となっている。
【００２８】
次に、帯電部３と粉塵分離部９、清浄空気用送風手段１４および非清浄空気用送風手段１５を上流側から順に設けた清浄空気製造装置１６の上面から見た構成図を図３に示す。清浄空気用送風手段１４および非清浄空気用送風手段１５によって上流側から下流側に向かって清浄空気製造装置１６の中を空気が流れる。最も上流側に位置する帯電部３では放電極板１にプラス極性の高電圧を、また、対向極板２に０ｋＶが印加されており、プラス極性のコロナ放電を起こしている。空気中に含まれる粉塵６はこのコロナ放電によって生じたイオンと結合してプラスに帯電する。プラスに帯電した粉塵６は帯電部の下流側に位置する粉塵分離部９に導入される。粉塵分離部９は間隔を開けて積層した極板Ｂ８群とそれに対向する極板Ａ７とで構成され、極板Ａ７にプラス極性の高電圧を、また極板Ｂ８に０ｋＶを印加している。そのため粉塵分離部９の内部には極板Ａ７から極板Ｂ８へと向かう電場が設けられている。
【００２９】
また、間隔を開けて積層されたそれぞれの極板Ｂ８は、極板Ａ７に近いものほど通風方向の寸法が上流側から遠ざかるように小さくなっており、すなわち階段状に積層された状態になっている。プラスに帯電した粉塵６は極板Ａ７から極板Ｂ８へと向かう垂直方向にクーロン力を受け、通風方向への移動と垂直方向への移動があいまって図３に示すような斜め上への方向に移動する。
【００３０】
斜め下に移動した粉塵６は極板Ｂ８どうしで仕切られた空間であるスリットＢ１７に入り、下流側へ移動する。この時上流側であるほど極板Ａ７と極板Ｂ８は離れており、垂直方向に粉塵６が受けるクーロン力は弱くなる。したがって上流側であるほど垂直方向への移動速度が小さくなり、スリットＢ１７に入るのに時間がかかる。
【００３１】
そこで極板Ｂ８の通風方向の寸法を小さくする割合を極板Ａ７に近づくほど小さくすることによって上流側ほど粉塵６の移動する時間を大きくして粉塵６がスリットＢ１７に入りやすくするようにしている。
【００３２】
そして粉塵６を含み、非清浄空気用送風手段１５によって極板Ｂ８どうしで仕切られた空間から搬送される空気は非清浄空気１９として屋外へ排出されたり、また、濾過フィルタを通して清浄化されたりして処理される。逆に粉塵６が垂直方向に移動してスリットＢ１７に入った後に残された空気の中には粉塵が少ない、もしくは無い状態となり、すなわち清浄空気１８となる。このようにして作られた清浄空気１８は極板Ａ７と極板Ｂ８との間に設けられた空間Ａ２０の下流側から清浄空気用送風手段１４によって取り出され、室内など清浄空気１８が必要とされる空間へ供給される。
【００３３】
（実施の形態２）
上流側に帯電部３を有し、その下流側に間隔を開けて積層された極板Ａ７群とそれに対向する位置に設けられた極板Ｂ８とからなる粉塵分離部９、その下流側に清浄空気用送風手段１４および非清浄空気用送風手段１５とを有する清浄空気製造装置１６の構成図を図４に示す。
【００３４】
帯電部３は実施の形態１に記載したものと同様のものであり帯電部３を通過した粉塵６はプラスに帯電する。プラスに帯電した粉塵６は実施の形態１と同様に粉塵分離部９に導入される。ここで粉塵分離部９は間隔を開けて積層した極板Ａ７群とそれに対向する極板Ｂ８とで構成され、極板Ａ７にプラス極性の高電圧を、また極板Ｂ８に０ｋＶを印加している。そのため粉塵分離部９の内部には極板Ａ７から極板Ｂ８へと向かう電場が設けられている。
【００３５】
また、間隔を開けて積層されたそれぞれの極板Ａ７は、極板Ｂ８に近いものほど通風方向５の寸法が上流側から遠ざかるように小さくなっているためすなわち階段状に積層された状態となっている。
【００３６】
プラスに帯電した粉塵６は極板Ａ７から反発するように極板Ａ７から極板Ｂ８へと向かう垂直方向１０にクーロン力を受け、通風方向５への移動と垂直方向１０への移動があいまって図４に示すような斜め上への方向に移動する。
【００３７】
斜め上方向に移動した粉塵６は階段状に積層された極板Ａ７群から次々に垂直方向１０にクーロン力を受け、最終的に図４中の空間Ｂ２１に入るように移動を続ける。この時上流側であるほど極板Ａ７と極板Ｂ８は離れており、垂直方向１０に粉塵６が受けるクーロン力は弱くなる。したがって上流側であるほど垂直方向１０への移動速度が小さくなり、空間Ｂ２１に入るために十分な距離を移動するのに時間がかかる。
【００３８】
そこで極板Ａ７の通風方向５の寸法を小さくする割合を極板Ｂ８に近づくほど小さくすることによって上流側ほど粉塵６の移動する時間を大きくして粉塵６が空間Ｂ２１に入りやすくするようにしている。そして非清浄空気用送風手段１５によって空間Ｂ２１の下流側から粉塵６を含む非清浄空気１９が搬送され、実施の形態１と同様に室外へ排出されたり濾過フィルタを通したりして処理される。
【００３９】
また、粉塵６が移動して少なくなったもしくは無くなった空気は極板Ａ７どうしで仕切られた空間であるスリットＡ２２に導入され、清浄空気用送風手段１４によってスリットＡ２２の下流側から清浄空気１８として取り出され、室内など必要とされる空間に供給される。
【００４０】
（実施の形態３）
上流側に帯電部を有し、その下流側に間隔を開けて積層された極板Ａ７群とそれに対向する位置に設けられた極板Ｂ８群とからなる粉塵分離部９、その下流側に清浄空気用送風手段１４および非清浄空気用送風手段１５とを有する清浄空気製造装置１６の構成図を図５に示す。
【００４１】
帯電部３は実施の形態１に記載したものと同様のものであり帯電部３を通過した粉塵６はプラスに帯電する。プラスに帯電した粉塵６は実施の形態１と同様に粉塵分離部９に導入される。
【００４２】
ここで粉塵分離部９は間隔を開けて積層した極板Ａ７群とそれに対向する極板Ｂ８群とで構成され、極板Ａ７にプラス極性の高電圧を、また極板Ｂ８に０ｋＶを印加している。極板Ａ７は極板Ｂ８に近いものほど通風方向５の寸法が上流側から遠ざかるように小さくなり、また、極板Ｂ８は極板Ａ７に近いものほど通風方向５の寸法が下流側から遠ざかるように小さくなっている。すなわち極板Ａ７群は上流側から遠ざかるように極板Ａ７を上方向に階段状に積層し、極板Ｂ８群は下流側から遠ざかるように極板Ｂ８を下方向に階段状に積層した形状となっている。
【００４３】
このような構造とすることで上流側から下流側にかけて極板Ａ７と極板Ｂ８とで形成される空間の電場を均一かつ強くすることが可能となる。そのためプラスに帯電した状態で粉塵分離部９に導入された粉塵６は通風方向５に移動しながら極板Ａ７から極板Ｂ８へと向かう垂直方向１０へクーロン力を受けることで図５に示すように斜め上方向に移動し、速やかに空間Ｂ２１へと導入される。そして非清浄空気用送風手段１５によって空間Ｂ２１の下流側から粉塵６を含む非清浄空気１９が搬送され、実施の形態１と同様に室外へ排出されたり濾過フィルタを通したりして処理される。
【００４４】
また、粉塵６が移動して少なくなったもしくは無くなった空気は極板Ａ７どうしで仕切られた空間であるスリットＡ２２に導入され、清浄空気用送風手段１４によってスリットＡ２２の下流側から清浄空気１８として取り出され、室内など必要とされる空間に供給される。
【００４５】
ここで、実施の形態１、２および３に示したそれぞれの清浄空気製造装置１６を作成し、粉塵濃度を測定して清浄空気１８の清浄度を確認した結果を表１に示す。
【００４６】
【表１】
【００４７】
粉塵分離部９の通風方向の寸法は３１０ｍｍ、開口寸法は幅１５０ｍｍ、高さ１７０ｍｍで共通とし、処理空気の通風方向における風速は０．２ｍ／ｓとした。
【００４８】
実施の形態１に示した清浄空気製造装置１６の粉塵分離部９は通風方向の寸法が３１０ｍｍの極板Ａ７を１枚と、通風方向の寸法を３１０、２９０、２７０・・・、７０ｍｍと２０ｍｍ刻みに短くした合計１３枚の極板Ｂ８群によって構成される。極板Ｂ８どうしは４．５ｍｍの等間隔で積層した。
【００４９】
また、実施の形態２に示した清浄空気製造装置１６の粉塵分離部９は通風方向の寸法が３１０ｍｍの極板Ｂ８を１枚と、通風方向の寸法を３１０、２９０、２７０、・・・、７０ｍｍと２０ｍｍ刻みに短くした合計１３枚の極板Ａ７群によって構成される。極板Ａ７どうしは４．５ｍｍの等間隔で積層した。
【００５０】
また、実施の形態３に示した清浄空気製造装置１６の粉塵分離部９は通風方向の寸法を３１０、２９０、２７０・・・、７０ｍｍと２０ｍｍ刻みに短くした合計１３枚の極板Ａ７群と、通風方向の寸法を３１０、２９０、２７０、・・・、７０ｍｍと２０ｍｍ刻みに短くした合計１３枚の極板Ｂ８群によって構成される。極板Ａ７どうし、および極板Ｂ８どうしはそれぞれ４．５ｍｍの等間隔で積層した。
【００５１】
清浄度は以下の式により算出した。
清浄度＝１−Ｃｐ／Ｃｉｎ
【００５２】
ここで、Ｃｐは清浄空気１８の粉塵濃度であり、Ｃｉｎは上流側から取り入れた処理空気の粉塵濃度である。レーザーパーティクルカウンターを用いて粒子径０．３μｍ以上の大気塵の個数濃度（個／Ｌ）を測定し、それを粉塵濃度とした。清浄度はすなわち上流側から取り入れた処理空気から得た清浄空気１８が元の処理空気に対してどの程度清浄であるかを示す指標となる。
【００５３】
清浄空気の清浄度は風速、極板Ａ７と極板Ｂ８の間の電場の強さ（すなわち印加する電圧）、極板Ａ７と極板Ｂ８の距離、極板Ａ７および極板Ｂ８それぞれの通風方向の寸法によって制御することが可能である。
【００５４】
表１に示すように、実施の形態１、２および３に示したそれぞれの清浄空気製造装置１６で得られた清浄空気１８の清浄度は帯電部３の放電電流が１００μＡの時それぞれ５９％、８９％、９４％となり、処理空気からそれぞれの清浄度を有する清浄空気１８を得ることができた。特に実施の形態３に示す清浄空気製造装置１６からは高い清浄度を有する清浄空気１８が得られた。
【００５５】
表１に示す実施の形態１、２の結果から、粉塵の帯電量（帯電部放電電流２０〜１００μＡ）にかかわらず、帯電した粉塵と同極の極板Ａ、すなわち粉塵反発極板を複数積層した方が、帯電した粉塵と異極の極板Ｂ、すなわち粉塵吸着極板を複数積層するより、極板Ａ近傍の空気をより清浄化できた。この要因としては、清浄空気を取り出す空間ＡとスリットＡ２２を比較した場合、帯電した粉塵に働くクーロン力は極板との距離の２乗に反比例するため、粉塵と極板との距離が近い実施の形態２の方がクーロン力が強く働き、極板Ｂへの移動が早くなるためと考えられる。
【００５６】
実施の形態３は実施の形態２よりも上流側で粉塵と極板との距離が近くなっており、粉塵の極板Ｂへの移動が上流側から促進され清浄度が高くなったと考えられる。
【００５７】
（実施の形態４）
上流側に帯電部３を有し、その下流側に間隔を開けて積層された極板Ａ７群とそれに対向する位置に設けられた極板Ｂ８群とからなる粉塵分離部９、その下流側に清浄空気用送風手段１４および非清浄空気用送風手段１５とを有する清浄空気製造装置１６の構成図を図６に示す。
【００５８】
帯電部３および清浄空気１８を作り出す原理は実施の形態３と同様であるが、粉塵分離部９は実施の形態３に記載したものを、極板Ａ７群を中心に通風方向５に対して上下対称に並べた構造となっている。このようにすることで粉塵分離部９の中央にスリットＡ２２を並べた広い領域が得られ、その結果、より多くの清浄空気１８を取り出すことが可能となる。
【００５９】
（実施の形態５）
室外２３の空気を処理空気として上流側から取り入れ、作り出した清浄空気１８を室内２４へ供給する換気機能付きの清浄空気製造装置１６の構成図を図７に示す。
【００６０】
図７に示すとおり清浄空気製造装置は天井裏２８に設置されている。清浄空気製造装置１６は上流側から順に圧損体２５、帯電部３、粉塵分離部９、オゾン分解フィルタ２６、清浄空気用送風手段１４および非清浄空気用送風手段１５を並べて構成される。そして丸型ダクト２７で室外２３と清浄空気製造装置１６、または清浄空気製造装置１６と室内２４とを接続している。
【００６１】
清浄空気製造装置１６は四角い開口を有しており、丸型ダクト２７で接続すると清浄空気製造装置１６の開口全体に均一に空気が流れない。そのため清浄空気１８の清浄度が低下する課題を有する。そこで圧損体２５を帯電部３の上流側に設けることで、導入する処理空気の通風方向５の風速を均一にすることができる。
【００６２】
また、粉塵分離部９の下流側にオゾン分解フィルタ２６を設けることで、主に帯電部３で発生したオゾンを分解して無害化することができる。室外２３の空気を取り入れ、得た清浄空気１８を室内２４へ供給することにより、清浄度の高い空気を供給しながら室内２４の換気を行うことが可能となる。また、非清浄空気１９は非清浄空気用送風手段１５によって室外２３へ排出されるため、従来の集塵装置では必要であった、捕集されて内部にたまった粉塵６を取り除くメンテ作業が必要なくなる。
【００６３】
なお、全ての実施の形態において送風手段を設けた清浄空気製造装置を例として示したが、予め存在する通風経路の途中に送風手段を持たない状態で設置してもよく、例えば換気扇や空調機などがつながれたダクトの途中に設置しても機能を発揮することができる。
【００６４】
また、実施の形態１、２、３、または４において、極板Ａもしくは極板Ｂのいずれか、もしくは極板Ａと極板Ｂの両方を上から見て階段状に設ける粉塵分離部を例として示したが、極板Ａ、極板Ｂともに階段状に設けなくとも、効果の差はあるが同様の機能を持たせることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明によれば、粉塵による目詰まりがなく、また、スパークの発生しない、また、簡単な構造で、また、捕集した粉塵が下流側に飛散せず、また、粉塵を自動的に取り除くことが可能であるため、換気扇、エアコンなどに搭載する清浄空気製造装置として有用である。
【符号の説明】
【００６６】
１ 放電極板
２ 対向極板
３ 帯電部
４ 棘状の先端
５ 通風方向
６ 粉塵
７ 極板Ａ
８ 極板Ｂ
９ 粉塵分離部
１０ 垂直方向
１１ 通電端子Ａ
１２ 通電端子Ｂ
１３ 高圧電源
１４ 清浄空気用送風手段
１５ 非清浄空気用送風手段
１６ 清浄空気製造装置
１７ スリットＢ
１８ 清浄空気
１９ 非清浄空気
２０ 空間Ａ
２１ 空間Ｂ
２２ スリットＡ
２３ 室外
２４ 室内
２５ 圧損体
２６ オゾン分解フィルタ
２７ 丸型ダクト
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電場の力を使って粉塵を取り除いた清浄空気を作り出す清浄空気製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の集塵装置は、特許文献１に記載されるような主にコロナ放電によって空気分子をイオン化して空気中に含まれる粉塵を帯電する帯電部を前段に配置し、異なる電圧が印加される極板Ａおよび極板Ｂが通風方向に対して平行かつ空間を設けながら積層された集塵部を後段に配置した電気集塵ユニットとして知られている。集塵装置の上流側もしくは下流側に送風機などの送風手段を設けることで帯電部、集塵部の順に空気が送り込まれ、帯電部で帯電された空気中の粉塵は集塵部の極板Ａおよび極板Ｂの間に設けられた電場の力を受けて極板Ａもしくは極板Ｂに捕集される。
【０００３】
以下、その電気集塵ユニットについて図８を参照しながら説明する。
【０００４】
図８に示すように、帯電部１０１と、その下流側に設けられた集塵部１０２とで電気集塵ユニットは構成される。帯電部１０１は、通風方向に対して平行となる棘状の先端１０３を有する放電極板１０４および対向極板１０５とを一定の間隔を開けながら平行となるように積層することで構成される。放電極板１０４に高電圧を、また、対向極板１０５に０ｋＶの電圧を印加することで棘状の先端１０３に不均一な電場を設け、コロナ放電を発生させる。コロナ放電が発生することで空気分子が電離し、電荷を有する空気イオンが作られる。空気中の粉塵に空気イオンが付着することで粉塵を帯電させる。
【０００５】
また、集塵部１０２は、極板Ａ１０６と極板Ｂ１０７とを通風方向に対して平行かつ空間を設けながら積層することで構成される。高圧電源１０８によって例えば極板Ａ１０６に高電圧を、また、極板Ｂ１０７に０ｋＶの電圧が印加され、極板Ａ１０６と極板Ｂ１０７の間に電場が形成される。帯電部によって帯電した粉塵は集塵部の極板Ａ１０６および極板Ｂ１０７との間に導入されて極板Ａ１０６もしくは極板Ｂ１０７のどちらかに捕集される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３２５４１３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このような従来の電気集塵ユニットでは、極板Ａ１０６と極板Ｂ１０７を一定の間隔を開けながら交互に積層して集塵部１０２を構成し、極板Ａ１０６もしくは極板Ｂ１０７のどちらかに付着させて空気中から粉塵を取り除き、粉塵を取り除いた空気全てを室内などに供給する。そのため、高い清浄度を有する空気を供給するためには集塵効率を上げる必要があり、そのためには極板Ａ１０６および極板Ｂ１０７の積層間隔を小さくする必要がある。この積層間隔を小さくすると、捕集した粉塵で目が詰まりやすくなり、作り出せる清浄空気の量が減少しやすくなる。また、積層間隔を小さくすると極板Ａ１０６および極板Ｂ１０７の間で火花を伴う短絡（以下スパーク）が生じやすくなる。このスパークは音や信号のノイズ、または発火の原因となりうる。また、従来の電気集塵ユニットは間隔を開けながら極板Ａと極板Ｂを交互に積層し、同時にそれぞれの極板に異なる電圧を印加するために電気的に短絡させないことが必要とされるため、構造が難しい。また、従来の電気集塵ユニットでは粉塵をたくさん捕集すると、一度極板に捕集した粉塵が風の力で下流側に飛散し、作り出した清浄空気の清浄度を下げやすい。また、下流側に飛散するのを防ぐために捕集した粉塵を取り除く必要があるが、従来の電気集塵ユニットでは洗浄などによって手動で捕集した粉塵を取り除く必要がある。
【０００８】
本発明は上記従来の課題を解決するものであり、粉塵による目詰まりがなく、また、スパークの発生しない、また、簡単な構造で、また、捕集した粉塵が下流側に飛散せず、また、粉塵を自動的に取り除くことが可能な清浄空気製造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】
【０００９】
この目的を達成するために、極板Ａと極板Ｂとを対向して設けてそれぞれに異なる電圧を印加し、２つの極板の間を通過する粉塵を極板Ａから極板Ｂに向かって移動させ、極板Ａの近傍に作り出された清浄空気を取り出すことを特徴とするものであり、これにより所期の目的を達成するものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、粉塵による目詰まりがなく、また、スパークの発生しない、また、簡単な構造で、また、捕集した粉塵が下流側に飛散せず、また、粉塵を自動的に取り除くことが可能な清浄空気製造装置および換気機能付清浄空気製造装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１の帯電部を示す構成図
【図２】同粉塵分離部を示す構成図
【図３】同清浄空気製造装置を示す構成図
【図４】本発明の実施の形態２の清浄空気製造装置を示す構成図
【図５】本発明の実施の形態３の清浄空気製造装置を示す構成図
【図６】本発明の実施の形態４の清浄空気製造装置を示す構成図
【図７】本発明の実施の形態５の清浄空気製造装置を示す構成図
【図８】従来の集塵装置を示す構成図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の請求項１記載の清浄空気製造装置は、極板Ａと極板Ｂとを対向して設けてそれぞれに異なる電圧を印加し、２つの極板の間を通過する粉塵を極板Ａから極板Ｂに向かって移動させ、極板Ａの近傍に作り出された清浄空気を取り出すことを特徴とするものである。ここで清浄空気とは装置の上流側から取り入れる処理空気よりも粉塵濃度が低い空気を意味しており、処理空気よりも少しでも粉塵濃度が低いものを清浄空気と定義する。
【００１３】
極板Ａと極板Ｂとの間に設けられた空間には電場が設けられる。この空間を通過する粉塵はこの電場によって誘電分極作用を引き起こしてクーロン力を受け、極板Ｂに向かって移動する。すなわち粉塵が遠ざかった極板Ａの近傍から清浄空気を得ることが可能となる。ここで、粉塵を極板Ｂに付着させて捕集するのではなく、極板Ｂに移動して清浄になった極板Ａ近傍の空気を取り出すという原理であるため、極板Ａと極板Ｂとの間の空間が捕集した粉塵によって目詰まりを起こすことがない。また、極板Ｂに粉塵を捕集する必要がないため、極板Ａと極板Ｂとを大きく離すことができる。そのためスパークが発生しない。また、極板Ａと極板Ｂとを交互に積層するのではなく、単純にお互いを対向させる構造であるため、極板Ａと極板Ｂとが短絡しない構造を簡単に得ることができる。また、極板Ｂに向かって移動した粉塵は、空気と一緒に室外などに排出することで自動的に取り除くことができる。ここで、極板Ａおよび極板Ｂは通風方向において、所定の清浄度を有する清浄空気を得るのに必要なだけの寸法を有している。したがって本発明の請求項１に示すように複数ではなく１枚の極板Ａと１枚の極板Ｂとを向かい合わせる構成においても所定の清浄度を有する清浄空気を得ることが可能となっている。
【００１４】
また、間隔を開けて極板Ｂを積層し、極板Ａに近づくにつれて極板Ｂの通風方向の寸法を上流側から遠ざかるように小さくすることを特徴とするものである。極板Ａと極板Ｂとの間の空間は上流側から下流側になるにつれて電場の力が大きくなり、そこを通過する粉塵は上流側から下流側に移動するにつれて大きくなる電場の力を受ける。そのため、より短時間で粉塵は極板Ｂに移動し、その結果より高い清浄度を有する清浄空気を得ることができる。また、極板Ａと極板Ｂとの間の空間は極板Ｂで仕切られるため、一度極板Ｂに移動した粉塵が空気の乱流作用などによって再度極板Ａへと移動することを物理的に防ぐことができる。そのためより高い清浄度を有する清浄空気を得ることが可能となる。
【００１５】
また、極板Ｂの通風方向の寸法を小さくする割合を極板Ａに近づくほど小さくすることを特徴とするものである。上流側から下流側に向かうにつれて極板Ａと極板Ｂとの間の空間の電場が強くなる。すなわち上流側に位置するほど粉塵が極板Ｂに向かう速度（以下垂直移動速度）が小さい。そのため、上流側に位置する極板Ａと極板Ｂとの間の空間を長く取り下流側に向かうにつれて極板Ａと極板Ｂとの空間を短くすることで上流側ほど粉塵が垂直方向へ移動するための時間を長くする。その結果、粉塵が垂直方向に移動して極板Ｂで仕切られた空間へ確実に入るようになり、高い清浄度を有する清浄空気が得られる。
【００１６】
また、間隔を開けて極板Ａを積層し、極板Ｂに近づくにつれて極板Ａの通風方向の寸法を上流側から遠ざかるように小さくすることを特徴とするものである。すなわち上流側から下流側にいくにつれて電場が強くなる構造であることからより高い清浄度を有する清浄空気を得ることが可能となる。また、極板Ａと極板Ｂとの間の空間を極板Ａが仕切る構造であるため、極板Ａが粉塵を反発して極板Ｂへ移動させることで得た清浄空気の清浄度を下流側まで高いまま維持して得ることができる。
【００１７】
また、極板Ａの通風方向の寸法を小さくする割合を極板Ｂに近づくほど小さくすることを特徴とするものである。上流側から下流側に向かうにつれて極板Ａと極板Ｂとの間の空間の電場が強くなる。すなわち上流側に位置するほど粉塵の垂直移動速度が小さい。そのため、上流側に位置する極板Ａと極板Ｂとの空間を長く取り、下流側に向かうにつれて極板Ａと極板Ｂとの間の空間を短くすることで上流側ほど粉塵が垂直方向へ移動するための時間を長くする。その結果、粉塵が垂直方向に移動して極板Ａと極板Ｂの間の空間へ確実に入るようになり、高い清浄度を有する清浄空気が得られる。
【００１８】
また、間隔を開けて極板Ａを積層し、また、間隔を開けて極板Ｂを積層し、極板Ｂに近づくにつれて極板Ａの通風方向の寸法を上流側から遠ざかるように小さくし、また、極板Ａに近づくにつれて極板Ｂの通風方向の寸法を下流側から遠ざかるように小さくすることを特徴とするものである。こうすることで極板Ａと極板Ｂとの間の空間の電場を上流側から下流側における全ての位置において強くすることができ、粉塵の垂直移動速度を高めてより高い清浄度を有する清浄空気を得ることができる。
【００１９】
また、極板Ａもしくは極板Ａ群が中央に位置するように２個の粉塵分離部を並列に設けることを特徴とするものである。このようにすることで粉塵分離部の清浄空気を取り出す箇所を大きくすることができ、より多くの清浄空気を得ることができる。
【００２０】
また、極板Ａと極板Ｂとで構成される部分を粉塵分離部とし、粉塵分離部の上流側に粉塵を帯電させる帯電部を設けることを特徴とするものである。帯電部は、例えば棘状の突起を有する放電極板と対向極板とで構成され、コロナ放電を起こして棘状の突起近傍から得た空気イオンを粉塵に浴びせて帯電させる作用を有する。粉塵を帯電させることで極板Ａと極板Ｂとの間の空間の電場によるクーロン力を粉塵はより強く受けるようになり、垂直移動速度が高まる。したがってより高い清浄度を有する清浄空気を得ることができる。
【００２１】
また、極板Ａと極板Ｂとで構成される部分を粉塵分離部とし、粉塵分離部の上流側もしくは下流側の少なくともどちらか一方に送風手段を設けることを特徴とするものである。送風手段を上流側もしくは下流側の少なくともどちらか一方に設けることで粉塵を含む空気を確実に粉塵分離部に送り込んで清浄空気を得るための処理を行うことができる。
【００２２】
また、上流側に圧損体を設けることを特徴とするものである。本発明の清浄空気製造装置は極板Ａと極板Ｂとの間隔が大きいため、空気を通過させる際の圧力損失が小さい。そのため、例えば開口よりも小さくて丸い形状を有するダクトを接続した場合、装置全体に空気が均一に流れず、通風方向における粉塵の移動速度（以下水平移動速度）が大きい部分の空気に含まれる粉塵は確実に垂直移動する前に下流側に到達して清浄空気に含まれてしまう。そうなると清浄空気の清浄度が低くなってしまうという不具合が生じる。そこで上流側の開口に圧損体を設けることで装置全体に空気を均一に流して空気の水平移動速度を一定にする。その結果、清浄空気の清浄度を高く維持することができる。
【００２３】
また、帯電部の下流側にオゾン分解手段を設けることを特徴とするものである。帯電部はコロナ放電を起こしており、その副生物としてオゾンを発生する。オゾンはある一定の濃度以上になると人体に対して有害である。活性炭フィルタや二酸化マンガン添着フィルタなどオゾン分解手段を帯電部の下流側に設けることでオゾン濃度を人体に有害ではないレベルまで低減することが可能となる。
【００２４】
また、請求項１２に記載の換気機能付清浄空気製造装置は、室外から取り入れた空気から清浄空気を作り出して室内へ供給することを特徴とするものである。室外から取り入れた空気を室内に供給することで室内の換気ができるが、室外から取り入れた空気から作り出した清浄空気を室内に入れることで、清浄空気を室内に供給しながら換気することが可能となる。また、非清浄空気を室外などに排出すれば、清浄空気から取り除いた不要な粉塵を自動的に捨てることができ、その結果としてメンテナンスを省くことが可能な清浄空気製造装置が得られる。
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００２６】
（実施の形態１）
放電極板１と対向極板２とを、空間を設けながら交互に配列して構成される帯電部３を図１に示す。放電極板１には通風方向５に対して平行となる棘状の先端４が設けられており、例えば放電極板１に６ｋＶ、対向極板２に０ｋＶを印加する。電圧を印加することで棘状の先端４の周囲に密度が高くて不均一な電場を設け、棘状の先端４の近傍でコロナ放電を起こす。コロナ放電によってイオンが生成し、高いスピードで対向極板２に向かって拡散し、通風方向５に沿って帯電部３内に導入された空気中の粉塵６に付着して粉塵を帯電させる。
【００２７】
次に、極板Ａ７と極板Ｂ８からなる粉塵分離部９の構成図を図２に示す。極板Ｂ８は通風方向５に対して横に垂直となる方向（以降、垂直方向１０）に間隔を開けながら積層することで群をなしており、極板Ｂ８に対向する位置に極板Ａ７が設けられている。この時垂直方向に極板Ａ７に向かって積層するにつれて極板Ｂ８の通風方向の長さを短くしており、その結果上流側の開口から見て極板Ｂ８は階段状となるように設けられている。極板Ａ７および極板Ｂ８はそれぞれ通電端子Ａ１１および通電端子Ｂ１２に接続されており、高圧電源１３と接続して極板Ａ７および極板Ｂ８にそれぞれ異なる電圧を印加できるようになっている。また、極板Ａ７および極板Ｂ８を狭い間隔で交互に積層しない構造であるため極板Ａ７と極板Ｂ８との間で起こりうるスパークを防止することが可能な構造となっている。
【００２８】
次に、帯電部３と粉塵分離部９、清浄空気用送風手段１４および非清浄空気用送風手段１５を上流側から順に設けた清浄空気製造装置１６の上面から見た構成図を図３に示す。清浄空気用送風手段１４および非清浄空気用送風手段１５によって上流側から下流側に向かって清浄空気製造装置１６の中を空気が流れる。最も上流側に位置する帯電部３では放電極板１にプラス極性の高電圧を、また、対向極板２に０ｋＶが印加されており、プラス極性のコロナ放電を起こしている。空気中に含まれる粉塵６はこのコロナ放電によって生じたイオンと結合してプラスに帯電する。プラスに帯電した粉塵６は帯電部の下流側に位置する粉塵分離部９に導入される。粉塵分離部９は間隔を開けて積層した極板Ｂ８群とそれに対向する極板Ａ７とで構成され、極板Ａ７にプラス極性の高電圧を、また極板Ｂ８に０ｋＶを印加している。そのため粉塵分離部９の内部には極板Ａ７から極板Ｂ８へと向かう電場が設けられている。
【００２９】
また、間隔を開けて積層されたそれぞれの極板Ｂ８は、極板Ａ７に近いものほど通風方向の寸法が上流側から遠ざかるように小さくなっており、すなわち階段状に積層された状態になっている。プラスに帯電した粉塵６は極板Ａ７から極板Ｂ８へと向かう垂直方向にクーロン力を受け、通風方向への移動と垂直方向への移動があいまって図３に示すような斜め上への方向に移動する。
【００３０】
斜め下に移動した粉塵６は極板Ｂ８どうしで仕切られた空間であるスリットＢ１７に入り、下流側へ移動する。この時上流側であるほど極板Ａ７と極板Ｂ８は離れており、垂直方向に粉塵６が受けるクーロン力は弱くなる。したがって上流側であるほど垂直方向への移動速度が小さくなり、スリットＢ１７に入るのに時間がかかる。
【００３１】
そこで極板Ｂ８の通風方向の寸法を小さくする割合を極板Ａ７に近づくほど小さくすることによって上流側ほど粉塵６の移動する時間を大きくして粉塵６がスリットＢ１７に入りやすくするようにしている。
【００３２】
そして粉塵６を含み、非清浄空気用送風手段１５によって極板Ｂ８どうしで仕切られた空間から搬送される空気は非清浄空気１９として屋外へ排出されたり、また、濾過フィルタを通して清浄化されたりして処理される。逆に粉塵６が垂直方向に移動してスリットＢ１７に入った後に残された空気の中には粉塵が少ない、もしくは無い状態となり、すなわち清浄空気１８となる。このようにして作られた清浄空気１８は極板Ａ７と極板Ｂ８との間に設けられた空間Ａ２０の下流側から清浄空気用送風手段１４によって取り出され、室内など清浄空気１８が必要とされる空間へ供給される。
【００３３】
（実施の形態２）
上流側に帯電部３を有し、その下流側に間隔を開けて積層された極板Ａ７群とそれに対向する位置に設けられた極板Ｂ８とからなる粉塵分離部９、その下流側に清浄空気用送風手段１４および非清浄空気用送風手段１５とを有する清浄空気製造装置１６の構成図を図４に示す。
【００３４】
帯電部３は実施の形態１に記載したものと同様のものであり帯電部３を通過した粉塵６はプラスに帯電する。プラスに帯電した粉塵６は実施の形態１と同様に粉塵分離部９に導入される。ここで粉塵分離部９は間隔を開けて積層した極板Ａ７群とそれに対向する極板Ｂ８とで構成され、極板Ａ７にプラス極性の高電圧を、また極板Ｂ８に０ｋＶを印加している。そのため粉塵分離部９の内部には極板Ａ７から極板Ｂ８へと向かう電場が設けられている。
【００３５】
また、間隔を開けて積層されたそれぞれの極板Ａ７は、極板Ｂ８に近いものほど通風方向５の寸法が上流側から遠ざかるように小さくなっているためすなわち階段状に積層された状態となっている。
【００３６】
プラスに帯電した粉塵６は極板Ａ７から反発するように極板Ａ７から極板Ｂ８へと向かう垂直方向１０にクーロン力を受け、通風方向５への移動と垂直方向１０への移動があいまって図４に示すような斜め上への方向に移動する。
【００３７】
斜め上方向に移動した粉塵６は階段状に積層された極板Ａ７群から次々に垂直方向１０にクーロン力を受け、最終的に図４中の空間Ｂ２１に入るように移動を続ける。この時上流側であるほど極板Ａ７と極板Ｂ８は離れており、垂直方向１０に粉塵６が受けるクーロン力は弱くなる。したがって上流側であるほど垂直方向１０への移動速度が小さくなり、空間Ｂ２１に入るために十分な距離を移動するのに時間がかかる。
【００３８】
そこで極板Ａ７の通風方向５の寸法を小さくする割合を極板Ｂ８に近づくほど小さくすることによって上流側ほど粉塵６の移動する時間を大きくして粉塵６が空間Ｂ２１に入りやすくするようにしている。そして非清浄空気用送風手段１５によって空間Ｂ２１の下流側から粉塵６を含む非清浄空気１９が搬送され、実施の形態１と同様に室外へ排出されたり濾過フィルタを通したりして処理される。
【００３９】
また、粉塵６が移動して少なくなったもしくは無くなった空気は極板Ａ７どうしで仕切られた空間であるスリットＡ２２に導入され、清浄空気用送風手段１４によってスリットＡ２２の下流側から清浄空気１８として取り出され、室内など必要とされる空間に供給される。
【００４０】
（実施の形態３）
上流側に帯電部を有し、その下流側に間隔を開けて積層された極板Ａ７群とそれに対向する位置に設けられた極板Ｂ８群とからなる粉塵分離部９、その下流側に清浄空気用送風手段１４および非清浄空気用送風手段１５とを有する清浄空気製造装置１６の構成図を図５に示す。
【００４１】
帯電部３は実施の形態１に記載したものと同様のものであり帯電部３を通過した粉塵６はプラスに帯電する。プラスに帯電した粉塵６は実施の形態１と同様に粉塵分離部９に導入される。
【００４２】
ここで粉塵分離部９は間隔を開けて積層した極板Ａ７群とそれに対向する極板Ｂ８群とで構成され、極板Ａ７にプラス極性の高電圧を、また極板Ｂ８に０ｋＶを印加している。極板Ａ７は極板Ｂ８に近いものほど通風方向５の寸法が上流側から遠ざかるように小さくなり、また、極板Ｂ８は極板Ａ７に近いものほど通風方向５の寸法が下流側から遠ざかるように小さくなっている。すなわち極板Ａ７群は上流側から遠ざかるように極板Ａ７を上方向に階段状に積層し、極板Ｂ８群は下流側から遠ざかるように極板Ｂ８を下方向に階段状に積層した形状となっている。
【００４３】
このような構造とすることで上流側から下流側にかけて極板Ａ７と極板Ｂ８とで形成される空間の電場を均一かつ強くすることが可能となる。そのためプラスに帯電した状態で粉塵分離部９に導入された粉塵６は通風方向５に移動しながら極板Ａ７から極板Ｂ８へと向かう垂直方向１０へクーロン力を受けることで図５に示すように斜め上方向に移動し、速やかに空間Ｂ２１へと導入される。そして非清浄空気用送風手段１５によって空間Ｂ２１の下流側から粉塵６を含む非清浄空気１９が搬送され、実施の形態１と同様に室外へ排出されたり濾過フィルタを通したりして処理される。
【００４４】
また、粉塵６が移動して少なくなったもしくは無くなった空気は極板Ａ７どうしで仕切られた空間であるスリットＡ２２に導入され、清浄空気用送風手段１４によってスリットＡ２２の下流側から清浄空気１８として取り出され、室内など必要とされる空間に供給される。
【００４５】
ここで、実施の形態１、２および３に示したそれぞれの清浄空気製造装置１６を作成し、粉塵濃度を測定して清浄空気１８の清浄度を確認した結果を表１に示す。
【００４６】
【表１】
【００４７】
粉塵分離部９の通風方向の寸法は３１０ｍｍ、開口寸法は幅１５０ｍｍ、高さ１７０ｍｍで共通とし、処理空気の通風方向における風速は０．２ｍ／ｓとした。
【００４８】
実施の形態１に示した清浄空気製造装置１６の粉塵分離部９は通風方向の寸法が３１０ｍｍの極板Ａ７を１枚と、通風方向の寸法を３１０、２９０、２７０・・・、７０ｍｍと２０ｍｍ刻みに短くした合計１３枚の極板Ｂ８群によって構成される。極板Ｂ８どうしは４．５ｍｍの等間隔で積層した。
【００４９】
また、実施の形態２に示した清浄空気製造装置１６の粉塵分離部９は通風方向の寸法が３１０ｍｍの極板Ｂ８を１枚と、通風方向の寸法を３１０、２９０、２７０、・・・、７０ｍｍと２０ｍｍ刻みに短くした合計１３枚の極板Ａ７群によって構成される。極板Ａ７どうしは４．５ｍｍの等間隔で積層した。
【００５０】
また、実施の形態３に示した清浄空気製造装置１６の粉塵分離部９は通風方向の寸法を３１０、２９０、２７０・・・、７０ｍｍと２０ｍｍ刻みに短くした合計１３枚の極板Ａ７群と、通風方向の寸法を３１０、２９０、２７０、・・・、７０ｍｍと２０ｍｍ刻みに短くした合計１３枚の極板Ｂ８群によって構成される。極板Ａ７どうし、および極板Ｂ８どうしはそれぞれ４．５ｍｍの等間隔で積層した。
【００５１】
清浄度は以下の式により算出した。
清浄度＝１−Ｃｐ／Ｃｉｎ
【００５２】
ここで、Ｃｐは清浄空気１８の粉塵濃度であり、Ｃｉｎは上流側から取り入れた処理空気の粉塵濃度である。レーザーパーティクルカウンターを用いて粒子径０．３μｍ以上の大気塵の個数濃度（個／Ｌ）を測定し、それを粉塵濃度とした。清浄度はすなわち上流側から取り入れた処理空気から得た清浄空気１８が元の処理空気に対してどの程度清浄であるかを示す指標となる。
【００５３】
清浄空気の清浄度は風速、極板Ａ７と極板Ｂ８の間の電場の強さ（すなわち印加する電圧）、極板Ａ７と極板Ｂ８の距離、極板Ａ７および極板Ｂ８それぞれの通風方向の寸法によって制御することが可能である。
【００５４】
表１に示すように、実施の形態１、２および３に示したそれぞれの清浄空気製造装置１６で得られた清浄空気１８の清浄度は帯電部３の放電電流が１００μＡの時それぞれ５９％、８９％、９４％となり、処理空気からそれぞれの清浄度を有する清浄空気１８を得ることができた。特に実施の形態３に示す清浄空気製造装置１６からは高い清浄度を有する清浄空気１８が得られた。
【００５５】
表１に示す実施の形態１、２の結果から、粉塵の帯電量（帯電部放電電流２０〜１００μＡ）にかかわらず、帯電した粉塵と同極の極板Ａ、すなわち粉塵反発極板を複数積層した方が、帯電した粉塵と異極の極板Ｂ、すなわち粉塵吸着極板を複数積層するより、極板Ａ近傍の空気をより清浄化できた。この要因としては、清浄空気を取り出す空間ＡとスリットＡ２２を比較した場合、帯電した粉塵に働くクーロン力は極板との距離の２乗に反比例するため、粉塵と極板との距離が近い実施の形態２の方がクーロン力が強く働き、極板Ｂへの移動が早くなるためと考えられる。
【００５６】
実施の形態３は実施の形態２よりも上流側で粉塵と極板との距離が近くなっており、粉塵の極板Ｂへの移動が上流側から促進され清浄度が高くなったと考えられる。
【００５７】
（実施の形態４）
上流側に帯電部３を有し、その下流側に間隔を開けて積層された極板Ａ７群とそれに対向する位置に設けられた極板Ｂ８群とからなる粉塵分離部９、その下流側に清浄空気用送風手段１４および非清浄空気用送風手段１５とを有する清浄空気製造装置１６の構成図を図６に示す。
【００５８】
帯電部３および清浄空気１８を作り出す原理は実施の形態３と同様であるが、粉塵分離部９は実施の形態３に記載したものを、極板Ａ７群を中心に通風方向５に対して上下対称に並べた構造となっている。このようにすることで粉塵分離部９の中央にスリットＡ２２を並べた広い領域が得られ、その結果、より多くの清浄空気１８を取り出すことが可能となる。
【００５９】
（実施の形態５）
室外２３の空気を処理空気として上流側から取り入れ、作り出した清浄空気１８を室内２４へ供給する換気機能付きの清浄空気製造装置１６の構成図を図７に示す。
【００６０】
図７に示すとおり清浄空気製造装置は天井裏２８に設置されている。清浄空気製造装置１６は上流側から順に圧損体２５、帯電部３、粉塵分離部９、オゾン分解フィルタ２６、清浄空気用送風手段１４および非清浄空気用送風手段１５を並べて構成される。そして丸型ダクト２７で室外２３と清浄空気製造装置１６、または清浄空気製造装置１６と室内２４とを接続している。
【００６１】
清浄空気製造装置１６は四角い開口を有しており、丸型ダクト２７で接続すると清浄空気製造装置１６の開口全体に均一に空気が流れない。そのため清浄空気１８の清浄度が低下する課題を有する。そこで圧損体２５を帯電部３の上流側に設けることで、導入する処理空気の通風方向５の風速を均一にすることができる。
【００６２】
また、粉塵分離部９の下流側にオゾン分解フィルタ２６を設けることで、主に帯電部３で発生したオゾンを分解して無害化することができる。室外２３の空気を取り入れ、得た清浄空気１８を室内２４へ供給することにより、清浄度の高い空気を供給しながら室内２４の換気を行うことが可能となる。また、非清浄空気１９は非清浄空気用送風手段１５によって室外２３へ排出されるため、従来の集塵装置では必要であった、捕集されて内部にたまった粉塵６を取り除くメンテ作業が必要なくなる。
【００６３】
なお、全ての実施の形態において送風手段を設けた清浄空気製造装置を例として示したが、予め存在する通風経路の途中に送風手段を持たない状態で設置してもよく、例えば換気扇や空調機などがつながれたダクトの途中に設置しても機能を発揮することができる。
【００６４】
また、実施の形態１、２、３、または４において、極板Ａもしくは極板Ｂのいずれか、もしくは極板Ａと極板Ｂの両方を上から見て階段状に設ける粉塵分離部を例として示したが、極板Ａ、極板Ｂともに階段状に設けなくとも、効果の差はあるが同様の機能を持たせることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明によれば、粉塵による目詰まりがなく、また、スパークの発生しない、また、簡単な構造で、また、捕集した粉塵が下流側に飛散せず、また、粉塵を自動的に取り除くことが可能であるため、換気扇、エアコンなどに搭載する清浄空気製造装置として有用である。
【符号の説明】
【００６６】
１ 放電極板
２ 対向極板
３ 帯電部
４ 棘状の先端
５ 通風方向
６ 粉塵
７ 極板Ａ
８ 極板Ｂ
９ 粉塵分離部
１０ 垂直方向
１１ 通電端子Ａ
１２ 通電端子Ｂ
１３ 高圧電源
１４ 清浄空気用送風手段
１５ 非清浄空気用送風手段
１６ 清浄空気製造装置
１７ スリットＢ
１８ 清浄空気
１９ 非清浄空気
２０ 空間Ａ
２１ 空間Ｂ
２２ スリットＡ
２３ 室外
２４ 室内
２５ 圧損体
２６ オゾン分解フィルタ
２７ 丸型ダクト
【特許請求の範囲】
【請求項１】
極板Ａと極板Ｂとを対向して設けてそれぞれに異なる電圧を印加し、２つの極板の間を通過する粉塵を極板Ａから極板Ｂに向かって移動させ、極板Ａの近傍に作り出された清浄空気を取り出すことを特徴とする清浄空気製造装置。
【請求項２】
間隔を開けて極板Ｂを積層し、極板Ａに近づくにつれて極板Ｂの通風方向の寸法を上流側から遠ざかるように小さくすることを特徴とする請求項１記載の清浄空気製造装置。
【請求項３】
極板Ｂの通風方向の寸法を小さくする割合を極板Ａに近づくほど小さくすることを特徴とする請求項２記載の清浄空気製造装置。
【請求項４】
間隔を開けて極板Ａを積層し、極板Ｂに近づくにつれて極板Ａの通風方向の寸法を上流側から遠ざかるように小さくすることを特徴とする請求項１記載の清浄空気製造装置。
【請求項５】
極板Ａの通風方向の寸法を小さくする割合を極板Ｂに近づくほど小さくすることを特徴とする請求項４記載の清浄空気製造装置。
【請求項６】
間隔を開けて極板Ａを積層し、また、間隔を開けて極板Ｂを積層し、極板Ｂに近づくにつれて極板Ａの通風方向の寸法を上流側から遠ざかるように小さくし、また、極板Ａに近づくにつれて極板Ｂの通風方向の寸法を下流側から遠ざかるように小さくすることを特徴とする請求項１記載の清浄空気製造装置。
【請求項７】
極板Ａもしくは極板Ａ群が中央に位置するように２個の粉塵分離部を並列に設けることを特徴とする請求項１乃至６いずれかに記載の清浄空気製造装置。
【請求項８】
極板Ａと極板Ｂとで構成される部分を粉塵分離部とし、粉塵分離部の上流側に粉塵を帯電させる帯電部を設けることを特徴とする請求項１乃至７いずれかに記載の清浄空気製造装置。
【請求項９】
極板Ａと極板Ｂとで構成される部分を粉塵分離部とし、粉塵分離部の上流側もしくは下流側の少なくともどちらか一方に送風手段を設けることを特徴とする請求項１乃至８いずれかに記載の清浄空気製造装置。
【請求項１０】
上流側に圧損体を設けることを特徴とする請求項１乃至９いずれかに記載の清浄空気製造装置。
【請求項１１】
帯電部の下流側にオゾン分解手段を設けることを特徴とする請求項１乃至１０いずれかに記載の清浄空気製造装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１いずれかに記載の清浄空気製造装置を室外と室内を接続する換気風路内に設け、室外から取り入れた空気から清浄空気を作り出して室内へ供給することを特徴とする換気機能付清浄空気製造装置。
【請求項１】
極板Ａと極板Ｂとを対向して設けてそれぞれに異なる電圧を印加し、２つの極板の間を通過する粉塵を極板Ａから極板Ｂに向かって移動させ、極板Ａの近傍に作り出された清浄空気を取り出すことを特徴とする清浄空気製造装置。
【請求項２】
間隔を開けて極板Ｂを積層し、極板Ａに近づくにつれて極板Ｂの通風方向の寸法を上流側から遠ざかるように小さくすることを特徴とする請求項１記載の清浄空気製造装置。
【請求項３】
極板Ｂの通風方向の寸法を小さくする割合を極板Ａに近づくほど小さくすることを特徴とする請求項２記載の清浄空気製造装置。
【請求項４】
間隔を開けて極板Ａを積層し、極板Ｂに近づくにつれて極板Ａの通風方向の寸法を上流側から遠ざかるように小さくすることを特徴とする請求項１記載の清浄空気製造装置。
【請求項５】
極板Ａの通風方向の寸法を小さくする割合を極板Ｂに近づくほど小さくすることを特徴とする請求項４記載の清浄空気製造装置。
【請求項６】
間隔を開けて極板Ａを積層し、また、間隔を開けて極板Ｂを積層し、極板Ｂに近づくにつれて極板Ａの通風方向の寸法を上流側から遠ざかるように小さくし、また、極板Ａに近づくにつれて極板Ｂの通風方向の寸法を下流側から遠ざかるように小さくすることを特徴とする請求項１記載の清浄空気製造装置。
【請求項７】
極板Ａもしくは極板Ａ群が中央に位置するように２個の粉塵分離部を並列に設けることを特徴とする請求項１乃至６いずれかに記載の清浄空気製造装置。
【請求項８】
極板Ａと極板Ｂとで構成される部分を粉塵分離部とし、粉塵分離部の上流側に粉塵を帯電させる帯電部を設けることを特徴とする請求項１乃至７いずれかに記載の清浄空気製造装置。
【請求項９】
極板Ａと極板Ｂとで構成される部分を粉塵分離部とし、粉塵分離部の上流側もしくは下流側の少なくともどちらか一方に送風手段を設けることを特徴とする請求項１乃至８いずれかに記載の清浄空気製造装置。
【請求項１０】
上流側に圧損体を設けることを特徴とする請求項１乃至９いずれかに記載の清浄空気製造装置。
【請求項１１】
帯電部の下流側にオゾン分解手段を設けることを特徴とする請求項１乃至１０いずれかに記載の清浄空気製造装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１いずれかに記載の清浄空気製造装置を室外と室内を接続する換気風路内に設け、室外から取り入れた空気から清浄空気を作り出して室内へ供給することを特徴とする換気機能付清浄空気製造装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−２２４４７０（Ｐ２０１１−２２４４７０Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−９６７９８（Ｐ２０１０−９６７９８）
【出願日】平成２２年４月２０日（２０１０．４．２０）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月２０日（２０１０．４．２０）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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