JPH08209B2 - 空気清浄装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、空気清浄装置に係り、特に、塵埃，たばこ
の煙，その他の粒子成分を屋外へ排出するのに好適な空
気清浄装置に関するものである。

〔従来の技術〕

（１）一般に、被空調室の粒子成分の除去を目的とす
る空気清浄機は、フイルタを用いて粒子を捕集するもの
が多く採用されている。フイルタには、通常の濾過フイ
ルタと帯電粒子を吸着する荷電フイルタとが多く用いら
れているが、いずれの場合でも捕集粒子をフイルタに蓄
積するものである。

このようなフイルタについては、「空気調和と冷凍」
1983年１月号60ページに掲載されている中川一也ほか執
筆の「空気清浄装置とエアフイルタ」に論じられてい
る。

（２）また、冷暖房を行う空気調和機には、例えば特
開昭55−6178号公報記載の第２図に示すようにフイルタ
が設けられているが、一般にこの種のフイルタは比較的
大きな塵埃を捕集するもので、たばこの煙など１μｍ程
度以下の粒子を捕集する機能はない。

（３）さらに、室内からたばこの煙などを除去する手
段として換気による方法があるが、セパレート形の冷房
機、暖房機、あるいは冷暖用空気調和機と一体となつて
換気も行いうる空気調和機はなかつた。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記（１）の従来技術は、捕集粒子をフイルタに蓄積
するものであるため、被空調室内に喫煙者がいる場合に
は、たばこのタール成分がフイルタに付着し、たとえ喫
煙していないときでもたばこのタールの臭いのする空気
が吹き出されるという問題があつた。

また、上記（２）の従来技術では、特開昭55−6178号
公報記載のものと同等のフイルタ取付構造で１μｍ程度
の粒子を捕集できるようにするには、微細メツシユのフ
イルタを用いる必要があるが、この場合、フイルタの通
風抵抗のため、通風量が低下し、本来の冷暖房機能が低
下するという問題があつた。

さらに、上記（３）の従来技術を、例えばセパレート
形のルームエアコンデイシヨナ（以下単にルームエアコ
ンという）に適用する場合、新たに換気用の穴を壁に設
けずに、室内外接続配管用の穴に風路を通して換気を行
おうとすると、ブロワー等の有圧フアンが必要となり、
消費電力や騒音が大きくなるという問題があつた。

本発明は、前述の従来技術の問題点を解決するために
なされたもので、捕集した粒子成分を装置本体内に蓄積
することなく、屋外に排出し、かつ、例えばセパレート
形ルームエアコン等に組み込んだ場合でも本来の冷暖房
機能を低下させることのない低消費電力，低騒音の空気
清浄装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明に係る空気清浄装
置の構成は、吸込みグリルおよび吹き出しグリルを備え
たケース内に、空気流路と集塵室とを備えた空気清浄装
置において、屋内の空気を前記集塵室に導く送風手段お
よび案内部材と、一端が前記集塵室に開口し他端が屋外
に開口する排出管と、前記集塵室に設けられた第一の電
極と、前記排出管の前記集塵室内に開口する側に設けら
れ前記第一の電極と逆極性の第二の電極と、前記排出管
内に設けられ前記第二の電極と同極性の第三の電極とを
備えたものである。

より詳しくは、前記第一の電極はコロナ放電を発生す
るものであり、前記第二の電極は、前記コロナ放電によ
り帯電した帯電粒子を吸引するものである。

なお、本発明を開発した考え方を次に付記する。

捕集した粒子を空気清浄装置内に蓄積させないために
は、捕集した粒子を屋外に排出すればよく、粒子の捕
集、屋外への排出手段としては、放電により粒子を帯電
させ（例えば負に帯電）、その電荷と逆の極性を持つ電
極の方向に吸引し、この粒子成分を管路の中に導びき、
管路中を通して屋外に排出するようにすればよい。

〔作用〕

本発明の作用を、第２図を参照して説明する。

第２図は、本発明の動作原理を示す説明図である。

第２図において、１は高電圧の負電極、２は高電圧の
正電極、３は粒子排出管、４は室内外を仕切る壁であ
る。５はトランスであり、その出力端子はそれぞれ負電
極１、正電極２に接続されている。

いま、トランス５に通電すると、負電極１に−Ｖ、正
電極２に＋Ｖの電圧が印加され、コロナ放電により負イ
オンが発生し、粒子排出管３の入口近傍の粒子6aは負の
電荷−ｑに帯電される。この空間には電極により電界が
発生しており、その等電位線が破線で示すように7a,7b,
……となつている。粒子6aの存在する空間の電界強度を
Ｅとすると、粒子6aにはqEなる力が作用し、等電位線7
a,7b,……と直交する電気力線8a（正電極から負電極に
向う）に沿つて、電気力線の方向と逆向きの方向に動
き、その結果、粒子は6bへと移動し、正電極２の位置に
まで到達する。

コロナ放電により発生した負イオンが正電極に向つて
動くとき、中性粒子にも衝突し運動エネルギを与える。
したがつて、負の帯電粒子6aおよび運動エネルギを与え
られた中性粒子が粒子排出管３内を移動すると、空気の
粘性の作用により空気自身にも若干の流れが生じ、正電
極２の近傍まで移動した粒子6bはその慣性力により、ま
た前記空気の流れに乗つて粒子6cに示すように粒子排出
管３の外に流出する。

〔実施例〕

以下、本発明の各実施例を第１図および、第３図ない
し第７図を参照して説明する。

まず、第１図は、本発明の一実施例に係る空気調和機
の空気清浄装置の縦断面図であり、この空気調和機は、
セパレート形ルームエアコンの室内ユニツトである。

第１図において、10は、室内ユニツトのケースであ
り、送風手段に係るフアン11により吸込みグリル12、フ
イルタ13、および熱交換器14を通して被空調室の室内空
気を吸い込み、吹き出しグリル15から空気を吹き出すよ
うに構成されている。

ケース10内には、集塵室18を仕切る仕切板16を設けて
あり、フアン11により送風された空気流の一部17を該集
塵室18に送ることができるように構成されている。さら
に、この集塵室18内に、前記空気流の一部17をさらに分
流するための案内部材であるガイド板19を設け、その上
部空間領域内に第一の電極に係る負の電極となる陰極線
20が張られている。陰極線20としては、放電しやすいよ
うに線径が80μｍ程度のピアノ線あるいはステンレス線
などが用いられる。

集塵室18は、粒子成分を含んだ空気の排出流路となる
粒子排出管21と導通しており、この粒子排出管21は、壁
４を貫通して粒子成分を屋外に排出可能なように構成さ
れている。

前記粒子排出管21が集塵室18に開口する部分（以下集
塵室開口部という）の下方には、ケース10内面に第二の
電極に係る正電極板22が設けられ、粒子排出管21内に
も、その粒子排出管内周に嵌め込むように第三の電極に
係るリング状正電極23が設けられている。

これら各電極は、陰極線20には、トランス（図示せ
ず）により−V₁、正電極板22には＋V₁、リング状正電極
23には＋V₂の電圧が印加されている。ここで、V₂＞V₁と
なつている。

このような構成の空気清浄装置を備えたルームエアコ
ンを運転すると、フアン11が回転して被空調室内（屋
内）の空気は吸込みグリル12、フイルタ13、および熱交
換器14を通つて吸い込まれ、その空気流の一部17が矢印
のように集塵室18内に導びかれる。

一般に、通常の家庭の部屋で用いられる、例えば先に
説明した従来技術（１）のタイプの空気清浄器の風量は
およそ0.5m³/min程度である。したがつて、集塵室18内
に導びかれる空気流17は、ルームエアコン吸込空気量の
約７％でよく、約７％程度の空気が集塵室に導びかれ
る。

集塵室18に導びかれた空気流17は、さらにガイド板19
によつて分流し、その大部分の空気は空気流24で示すよ
うにガイド板19の上方に流れ込む。集塵室18は、その入
口部25から中央部26に沿つて風路断面積が拡大され、そ
の間を流れる空気流は減速される。

集塵室18内のガイド板19の上部には−V₂に電圧が印加
された陰極線20のコロナ放電により、この周囲の空気中
の粒子27a,28a,29aは負の電荷に帯電され、先に原理の
作用説明で述べた理由により、正電極板22あるいはリン
グ状正電極23の方向に移動して粒子27b,28b,29bとな
る。粒子27b,28b,29bがさらに正電極板22に近付くとガ
イド板19の下側に導びかれた空気流30の矢印の流れに乗
つて正電極板22に沿つて流れる方向に向きが変えられ、
これらの粒子は粒子排出管21の入口の方向に向う。粒子
排出管21の入口近傍に来た粒子27c,28c,29cはリング状
電極23の方にさらに引き寄せられ、粒子排出管21内に流
入する。

集塵室18内でコロナ放電が起ると、先に述べたように
正電極に向つて流れる負イオンが中性粒子に衝突して運
動エネルギを与える。したがつて、負に帯電粒子および
運動エネルギを与えられた中性粒子が移動すると、空気
の粘性の作用により空気自身にも流れができ、粒子排出
管21内に入り、その流れに乗つて粒子27c,28c,29cは粒
子排出管21から屋外に排出される。

このように、集塵室18内の粒子は粒子排出管21の入口
に近づくほど空気中の粒子密度に係る粒子濃度が高くな
り、粒子濃度の高い空気が粒子排出管21から排出され
る。一方、粒子濃度の低くなつた空気は空気流31で示す
ようにフアン11の上流側32に戻る。すなわち、フアン11
の上流側32はその下流側33より圧力が低い状態にあるの
で、集塵室18内の圧力はフアン上流側32の圧力よりわず
かに高く、空気流31が生じる。

本実施例によれば、粒子を帯電させ、電界の作用によ
り空気中の粒子密度を部分的に高め、粒子密度の高くな
つた空気を屋外に排出するようにしたため、従来技術の
ように捕集した粒子を装置内に蓄積していることがない
ので、例えば喫煙していないときにはたばこの臭いのす
る空気を吹き出すようなことはない。

また、粒子密度の高い空気を排出するので、ある所定
の量の粒子を排出するとすれば、単なる排気を行う場合
にくらべて、径の小さい粒子排出管によつて所定量の粒
子を排出することが可能である。

さらに、ブロワなどの有圧フアンを用いて換気を行う
場合とくらべて、可動部がないため騒音の問題がなく、
消費電力はおよそ10W程度でよいことになり、有圧フア
ンを用いる場合より大幅に消費電力を低減できる。

次に、本発明の他の実施例を第３図を参照して説明す
る。

第３図は、本発明の他の実施例に係る空気清浄装置の
縦断面図であり、この装置は空気清浄単能機の例であ
る。

第３図において、34はケースであり、送風手段に係る
フアン35により吸込グリル36、綿ごみなどの粗大ごみを
除去するフイルタ37を通して室内の空気を吸い込むよう
に構成され、吸い込まれた空気は、室内部材となる風向
板38a,38b,38cを経て集塵室39に流入し、除塵された空
気は吹出しグリル40から流出するように構成されてい
る。

集塵室39内には、第一の電極に係る負の電極となる陰
極線41が張られている。陰極線41は、放電しやすいよう
に線径が80μｍ程度のピアノ線あるいはステンレス線が
用いられる。

集塵室39は、粒子成分を含んだ空気の排出流路に係る
粒子排出管42と導通し、この粒子排出管42は、壁４を貫
通して粒子成分を屋外に排出可能なように構成されてい
る。

前記粒子排出管42の集塵室開口部上方には、ケース34
内面に第二の電極に係る正電極板43が設けられ、粒子排
出管42内にも、その粒子排出管内周に嵌め込むように第
三の電極に係るリング状正電極44が設けられている。

これら各電極は、陰極線41には−V₂、正電極板43には
＋V₁、リング状正電極44には＋V₂の電圧がトランス（図
示せず）により印加されている。ここで、V₂＞V₁となつ
ている。

このような構成の空気清浄装置の運転を開始すると、
フアン35が回転し、室内の空気は吸込グリル36、フイル
タ37を通つて吸い込まれ、風向板38a,38b,38cを経て集
塵室39に入る。ここで、粒子45a,46a,47aは、陰極線41
のコロナ放電により帯電し、正電極板43の方向に移動
し、矢印に示す空気流48の流れに乗つて粒子排出管42の
入口の方に導びかれ、第１図の実施例で示した場合と同
様にして粒子は粒子排出管42から室外に排出される。

本実施例によれば、先の第１図の実施例と同様の効果
が期待され、すぐれた空気清浄単能機を提供することが
できる。

これまでに述べた第１図および第３図の実施例では、
粒子排出管21の長さが壁４を貫通できる程度の長さでよ
い場合を示したが、使用状態によつては粒子排出管をも
う少し長くしたい場合である。そのような場合の実施例
を第４図ないし第７図を参照して説明する。

ここに第４図ないし第６図は、いずれも本発明のさら
に他の実施例に係る空気調和機の空気清浄装置の縦断面
図である。これら各図に示す空気調和機は、セパレート
形ルームエアコンの室内ユニツトで、第１図に示す室内
ユニツトと本体の構成は全く同じであり、異なるところ
は、粒子排出管が第１図の場合より長くなつていること
である。各図中、第１図と同一符号のものは同等部分で
あるから、その説明を省略する。

第４図ないし第６図の実施例のように、粒子排出管の
長さが長くなると、その中を流れる空気の流動抵抗のた
め十分に粒子成分を排出できなくなる場合がある。

そこで、第４図の実施例では、粒子排出管21Aに、第
三の電極に係るリング状正電極（第１のリング状正電
極）23のほかに、他の第三の電極として第２のリング状
正電極49を、当該粒子排出管内周に嵌め込むように設け
ており、この第２のリング状正電極49にトランス（図示
せず）から＋V₃の電圧を印加する。この場合の電圧の設
定は正電極板22の電圧を＋V₁、第１のリング状正電極23
の電圧を＋V₂としたとき、V₁＜V₂＜V₃として、いわゆる
加速電界を形成し、第１のリング状正電極23を通過した
粒子を第２のリング状正電極49で吸引し、粒子を加速
し、屋外への排出効果を高める。

なお、第４図では第２のリング状正電極49を設けてい
るが、必要に応じて同様に第3,第４…のリング状正電極
を設け、多段の加速電界を構成してもよい。

次に、第５図の実施例は、粒子排出管21Bの粒子排出
端近傍に、他の電極として第２の負電極50と第３の正電
極51とを設けたものである。

第２の負電極50は、針状電極として粒子排出管21B内
のほぼ中心部に矢印に示す空気の流通が可能な状態で固
定され、第３の正電極51も粒子排出管21Bの内部に空気
の流通が可能な状態で固定されている。それぞれの電極
には−V₄,＋V₄の電圧がトランス（図示せず）により印
加されている。この場合、第２の負電極50と第３の正電
極51との間にコロナ放電が起り負イオンが発生して粒子
を負に帯電し、この負の帯電粒子は第３の正電極51に引
き寄せられる。また、負イオンが第３の正電極51に向う
とき中性粒子に衝突し、中性粒子に運動エネルギを与え
る。そのとき、空気の粘性効果により空気自身も流路に
沿つて流れるため、集塵室18内の空気を粒子排出管21B
に吸入し、いわゆるイオン送風機あるいはイオンポンプ
の作用により粒子成分の屋外への排出を促進する。

次に、第６図の実施例は、粒子排出管21Cに、第２の
リング状正電極49と第３のリング状正電極52とを、ごく
わずかな距離を離して当該粒子排出管内周に嵌め込むよ
うに設けたものである。

第２のリング状正電極49に＋V₃、第３のリング状正電
極52に＋V₄を印加し、V₄＞V₃とすることにより、第４図
の実施例で説明した加速電界の効果が得られるととも
に、以下に述べる電界形電子レンズの効果が働き、粒子
が粒子排出管21Cの管軸中心近傍に集ろうとする作用が
生じる。

この電界形電子レンズの作用を第７図を参照して説明
する。

第７図は、第６図の粒子排出管部における電界形電子
レンズの原理を示す説明図であり、現象を理解しやすく
するため、モデル的に第２のリング状電極49と第３のリ
ング状電極52のみを取り出して、粒子に作用する力学的
モデルを示している。

第2,第３のリング状電極間には、その電極により電界
が発生し、その等電位線54は破線で示すようになつてい
る。この電界の中に負の帯電粒子53が入つてくると、粒
子53は等電位線54に直交する電気力線55の矢印の向きと
逆向きの方向に沿つて移動する。粒子53が位置Ａを過ぎ
位置Ｂにくると、その慣性力のために先の電気力線55か
ら外れ位置Ｃに到る。粒子53は、その慣性力により矢印
56の方向に進もうとするが、一方正電極52による矢印57
の方向の力が作用し、その結果合成ベクトルとして粒子
は矢印58の方向に進む。したがつて、粒子は管中心に引
寄せられかつ管軸中心に沿つて電極部を通過して点Ｄに
到る。

そのため、粒子は電界により加速されると同時に粒子
排出管21Cの管軸中心に集ろうとするため、粒子排出管
の長さが長くても粒子が管壁に付着する割合が減少し、
粒子排出管21Cの清掃を行う頻度を低減することができ
る。

なお、前述の第４図ないし第６図の各実施例は、第１
図に示したルームエアコンの室内ユニツトの空気清浄装
置を例として説明したが、先の第３図に示した空気清浄
単能機を例とする場合も同様の効果が期待される。

また、前述の各実施例における粒子排出管にはリング
状電極を取り付けたが、粒子排出管が矩形断面などの場
合には平行平板電極でもよい。

さらに、前述のいずれの実施例でも電極の正負を逆に
してもよい。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によれば、捕集した粒子成
分を装置本体内に蓄積することなく、屋外に排出し、か
つ、例えばセパレート形ルームエアコン等に組込んだ場
合でも本来の冷暖房機能を低下させることのない低消費
電力，低騒音の空気清浄装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係る空気調和機の空気清
浄装置の縦断面図、第２図は、本発明の動作原理を示す
説明図、第３図は、本発明の他の実施例に係る空気清浄
装置の縦断面図、第４図ないし第６図は、いずれも本発
明のさらに他の実施例に係る空気調和機の空気清浄装置
の縦断面図、第７図は、第６図の粒子排出管部における
電界形電子レンズの原理を示す説明図である。 ４……壁、11,35……フアン、12,36……吸込みグリル、
15,40……吹き出しグリル、16……仕切板、18,39……集
塵室、19……ガイド板、20,41……陰極線、21,21A,21B,
21C,42……粒子排出管、22,43……正電極板、23,44……
リング状正電極、49……第２のリング状正電極、50……
針状負電極、51……第３の正電極、52……第３のリング
状正電極。

フロントページの続き (72)発明者 香曽我部 弘勝 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所家電研究所内 (72)発明者 竹林 昌寛 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所家電研究所内 (56)参考文献 特開 昭52−74179（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−88873（ＪＰ，Ａ) 特開 昭48−14151（ＪＰ，Ａ) 特開 昭48−58459（ＪＰ，Ａ) 実開 昭55−147846（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−145233（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−181454（ＪＰ，Ｕ)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】吸込みグリルおよび吹き出しグリルを備え
   たケース内に、空気流路と集塵室とを備えた空気清浄装
   置において、 屋内の空気を前記集塵室に導く送風手段および案内部材
   と、 一端が前記集塵室に開口し他端が屋外に開口する排出管
   と、 前記集塵室に設けられた第一の電極と、 前記排出管の前記集塵室内に開口する側に設けられ前記
   第一の電極と逆極性の第二の電極と、 前記排出管内に設けられ前記第二の電極と同極性の第三
   の電極とを備えたことを特徴とする空気清浄装置。
2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項記載のものにおい
   て、前記第一の電極はコロナ放電を発生するものであ
   り、前記第二の電極は、前記コロナ放電により帯電した
   帯電粒子を吸引するものであることを特徴とする空気清
   浄装置。