特開 2024-157249 空気清浄装置及び空気清浄方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024157249

(43)【公開日】2024-11-07

(54)【発明の名称】空気清浄装置及び空気清浄方法

(51)【国際特許分類】

   B03C 3/10 20060101AFI20241030BHJP

   B03C 3/28 20060101ALI20241030BHJP

   B03C 3/40 20060101ALI20241030BHJP

   B03C 3/41 20060101ALI20241030BHJP

   B03C 3/74 20060101ALI20241030BHJP

   A61L 9/16 20060101ALI20241030BHJP

   F24F 1/0353 20190101ALI20241030BHJP

   F24F 8/108 20210101ALI20241030BHJP

   F24F 8/192 20210101ALI20241030BHJP

   F24F 8/26 20210101ALI20241030BHJP

   F24F 8/80 20210101ALI20241030BHJP

   F24F 1/028 20190101ALI20241030BHJP

【ＦＩ】

B03C3/10 Z

B03C3/28

B03C3/40 A

B03C3/41 H

B03C3/74 Z

A61L9/16 Z

A61L9/16 F

B03C3/41 A

F24F1/0353

F24F8/108 120

F24F8/192

F24F8/26

F24F8/80 300

F24F1/028

【審査請求】未請求

【請求項の数】15

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023071501

(22)【出願日】2023-04-25

(71)【出願人】

【識別番号】000101617

【氏名又は名称】アマノ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100111202

【弁理士】

【氏名又は名称】北村 周彦

(72)【発明者】

【氏名】福田 恭平

(72)【発明者】

【氏名】北林 功一

(72)【発明者】

【氏名】水野 彰

【テーマコード（参考）】

3L049

3L051

4C180

4D054

【Ｆターム（参考）】

3L049BB08

3L049BD01

3L051BC01

4C180AA07

4C180AA16

4C180DD03

4C180DD09

4C180DD11

4C180DD12

4C180EA17X

4C180HH02

4C180HH05

4D054AA13

4D054BA01

4D054BB03

4D054BB08

4D054BB09

4D054BB26

4D054BC01

4D054BC16

4D054BC28

4D054BC31

4D054DA11

4D054DA20

4D054EA11

(57)【要約】

【課題】放電部に空気中の汚れが吸着し難く、異常放電の発生を抑制し、放電を安定化させる。
【解決手段】
本発明は、高電圧の印加によって発生するコロナ放電により空気中の粒子を帯電させ捕集する空気清浄装置１であって、接地される導電性のファン８と、高電圧が印加される導電性を有し、前記ファンとの間でコロナ放電を発生させる放電用電極２５と、放電用電極２５を支持する支持体２４，５１と、を備え、放電用電極２５は、空気の流通方向に沿うようにファン８から一定の間隔を介して設けられ、先端部が空気の流通方向の下流側に向くように配置されていることを特徴とする。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

高電圧の印加によって発生するコロナ放電により空気中の粒子を帯電させ捕集する空気清浄装置であって、
接地される導電性のファンと、
高電圧が印加される導電性を有し、前記ファンとの間でコロナ放電を発生させる放電用電極と、
該放電用電極を支持する支持体と、
を備え、
前記放電用電極は、空気の流通方向に沿うように前記ファンから一定の間隔を介して設けられ、先端部が空気の流通方向の下流側に向くように配置されていることを特徴とする空気清浄装置。

【請求項2】

前記ファンは複数の羽根部を備え、該羽根部は、前記放電用電極から一定の間隔を介して該放電用電極の周囲を囲むように配置されている請求項１に記載の空気清浄装置。

【請求項3】

前記ファンの前記各羽根部の内周側先端部と前記放電用電極とは一定間隔を介して配置されている請求項２に記載の空気清浄装置。

【請求項4】

前記放電用電極は、前記ファンの前記羽根部間の中心位置に配置されている請求項３に記載の空気清浄装置。

【請求項5】

前記放電用電極の先端部は、前記羽根部の厚さ方向の中心位置に対応するように配置されている請求項４に記載の空気清浄装置。

【請求項6】

前記放電用電極は、導電性繊維の線電極を束ねてブラシ状に形成されている請求項１～５のいずれかの請求項に記載の空気清浄装置。

【請求項7】

前記支持体は、空気の流通方向を遮る方向に配置される第１部材と、空気の流通方向に沿う方向に配置される第２部材と、を備え、
前記第１部材は、前記ファンより空気の流通方向上流側で支持され、前記第２部材は、前記第１部材から前記ファンに向かって延出し、該第２部材の空気の流通方向下流側の端部に前記放電用電極が設けられている請求項１～５のいずれかの請求項に記載の空気清浄装置。

【請求項8】

前記ファンの空気の流通方向上流側には、吸気口から流入する空気を該ファンに誘導する吸気管が設けられ、前記支持体の第１部材は該吸気管を貫通して設けられ、該第１部材が該吸気管を貫通する箇所には、絶縁体が設けられている請求項７に記載の空気清浄装置。

【請求項9】

前記支持体は、筒状に形成される第３部材を備え、該第３部材の空気の流通方向下流側の端部に複数の前記放電用電極が一定の間隔を空けて配置されている請求項７に記載の空気清浄装置。

【請求項10】

前記第３部材は円筒状に形成され、前記ファンは複数の羽根部を備え、前記第３部材に設けられた前記複数の放電用電極と前記複数の羽根部とは互いに対応した位置に同心円状に配置されている請求項９に記載の空気清浄装置。

【請求項11】

前記支持体は、空気の流通方向を遮る方向に配置される第１部材と、空気の流通方向に沿う方向に配置される第２部材と、を備え、前記第１部材と前記第２部材と前記第３部材は、一体に形成されている請求項１０に記載の空気清浄装置。

【請求項12】

前記ファンの流通方向下流側には、エレクトレットフィルタがファンと離間するように 配置されている請求項１～５のいずれかの請求項に記載の空気清浄装置。

【請求項13】

前記ファンは、シロッコファンである請求項１～５のいずれかの請求項に記載の空気清浄装置。

【請求項14】

高電圧の印加によって発生するコロナ放電により空気中の粒子を帯電させ捕集する空気清浄方法であって、
ファンを回転させて室内空間の粒子を吸引する吸引工程と、
放電用電極と前記ファンの羽根部との間に高電圧を印加して該ファンの羽根部の表面に粒子を捕集させる捕集工程と、
前記ファンの羽根部に捕集された粒子を不活化させる不活化工程と、
高電圧の印加を停止し、前記吸引工程の時の前記ファンの回転数よりも回転数を上昇させて、該ファンの表面に捕集させた粒子を脱離させる清掃工程と、
を含むことを特徴とする空気清浄方法。

【請求項15】

前記清掃工程は、室内に人が不在であることを検出したときに行われる請求項１４に記載の空気清浄方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、高電圧の印加によって発生するコロナ放電により、空気中のウィルス・菌を含むエアロゾル粒子を帯電させて捕集し、空気を清浄化させる空気清浄装置及び空気清浄方法に関する。

【背景技術】

【0002】

空気中には、塵や埃、ウィルス・菌を含むエアロゾル粒子（以下、「空気中の粒子」又は単に「粒子」と称する。）が混在し、浮遊している場合があり、従来、それらの空気中の粒子を帯電させて捕集し、空気を清浄化させる技術が公知である。

【0003】

例えば、特許文献１には、荷電捕集部に格納されたファンがハウジング内に収容され、ファンの内部に複数の突起を備えた放電部が収容された電気集塵器が開示されている。この電気集塵器では、汚染空気中の微粒子が除去されて清浄空気に転換され、荷電捕集部によって荷電された微粒子は、荷電捕集部の内壁やターボファンの周面に吸着し、捕集されるようになっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００４－１４１８２６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、上記した特許文献１に記載の電気集塵器では、放電部としての複数の突起に空気中の汚れが吸着しやすいという問題がある。さらに、突起に汚れなどが吸着すると、異常放電（スパーク）が発生しやすくなり、放電が安定しないので耐久性に問題が生じる恐れがある。

【0006】

本発明は、上記した課題を解決すべくなされたものであり、ファンの内部に収容された放電部に空気中の汚れが吸着し難く、異常放電（スパーク）の発生を抑制し、放電を安定化させ、優れた耐久性を実現することのできる空気清浄装置、及び空気清浄方法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】

【0007】

上記した目的を達成するため、本発明の第１の空気清浄装置は、高電圧の印加によって発生するコロナ放電により空気中の粒子を帯電させ捕集する空気清浄装置であって、接地される導電性のファンと、高電圧が印加される導電性を有し、前記ファンとの間でコロナ放電を発生させる放電用電極と、該放電用電極を支持する支持体と、を備え、前記放電用電極は、空気の流通方向に沿うように前記ファンから一定の間隔を介して設けられ、先端部が空気の流通方向の下流側に向くように配置されていることを特徴とする。

【0008】

本発明の第１の空気清浄装置によれば、簡素な構造で荷電部の機能を備えたファンを実現することができると共に、装置の小型化を実現することができる。また、放電用電極を空気の流通方向に沿うように設けると共にその先端部を下流側に向けて配置することにより、放電用電極の先端部に汚れが吸着し難く、異常放電 （スパーク）の発生を抑制し、放電の安定化を図ることができる。

【0009】

本発明の第２の空気清浄装置は、上記した第１の空気清浄装置において、前記ファンは複数の羽根部を備え、該羽根部は、前記放電用電極から一定の間隔を介して該放電用電極の周囲を囲むように配置されているのが好ましい。

【0010】

本発明の第２の空気清浄装置によれば、ファンの複数の羽根部が放電用電極の周囲を囲むように配置されているので、ファンの内部に流入する空気中の粒子を確実に帯電させることができる。

【0011】

本発明の第３の空気清浄装置は、上記した第２の空気清浄装置において、前記ファンの前記各羽根部の内周側先端部と前記放電用電極とは一定間隔を介して配置されているのが好ましい。

【0012】

本発明の第３の空気清浄装置によれば、ファンの羽根部の内周側先端部は、放電用電極との離間距離が最も近いため、安定した帯電エリアを生成し、ファンの内部に流入する空気中の粒子を確実に帯電させることができる。

【0013】

本発明の第４の空気清浄装置は、上記した第３の空気清浄装置において、前記放電用電極は、前記ファンの前記羽根部間の中心位置に配置されているのが好ましい。

【0014】

本発明の第４の空気清浄装置によれば、複数枚の羽根部と放電用電極との間で生成される電界（電気力線）を均一且つ安定的に生成することができる。

【0015】

本発明の第５の空気清浄装置は、上記した第４の空気清浄装置において、前記放電用電極の先端部は、前記羽根部の厚さ方向の中心位置に対応するように配置されているのが好ましい。

【0016】

本発明の第５の空気清浄装置によれば、羽根部の厚さ方向の中心位置に放電用電極の先端部を配置したことで、羽根部の厚さを十分に活用して羽根部の厚さ方向全体に放電することができるため、羽根部の厚さ方向に十分に広がる円錐状の安定した放電エリアを生成することができる。

【0017】

本発明の第６の空気清浄装置は、上記した第１～第５のいずれかの空気清浄装置において、前記放電用電極は、導電性繊維の線電極を束ねてブラシ状に形成されているのが好ましい。

【0018】

本発明の第６の空気清浄装置によれば、ブラシ状の放電用電極は、低電圧で強電界のコロナ放電を発生させることができると共に、例え放電している線電極が汚れにより放電できなくなったとしても、交番作用により別の線電極が放電を開始するので、優れた耐久性を実現することができる。

【0019】

本発明の第７の空気清浄装置は、上記した第１～第５のいずれかの空気清浄装置において、前記支持体は、空気の流通方向を遮る方向に配置される第１部材と、空気の流通方向に沿う方向に配置される第２部材と、を備え、前記第１部材は、前記ファンより空気の流通方向上流側で支持され、前記第２部材は、前記第１部材から前記ファンに向かって延出し、該第２部材の空気の流通方向下流側の端部に前記放電用電極が設けられているのが好ましい。

【0020】

本発明の第７の空気清浄装置によれば、支持体は第１部材と第２部材の比較的簡素な構造で、流通する気流に影響を与え難い構造を実現することができる。また、放電用電極の先端部を下流側に向けて配置することにより、放電用電極の先端部に汚れが吸着し難く、異常放電 （スパーク）の発生を抑制し、放電の安定化を図ることができる。

【0021】

本発明の第８の空気清浄装置は、上記した第７の空気清浄装置において、前記ファンの空気の流通方向上流側には、吸気口から流入する空気を該ファンに誘導する吸気管が設けられ、前記支持体の第１部材は該吸気管を貫通して設けられ、該第１部材が該吸気管を貫通する箇所には、絶縁体が設けられているのが好ましい。

【0022】

本発明の第８の空気清浄装置によれば、支持体の第一部材は吸気管に貫通して設けられているので、装置の小型化を図ることができる。 また、第１部材が吸気管を貫通する箇所に絶縁体が設けられているので、高電圧が印加される支持体から吸気管を電気的に絶縁させることができると共に、吸気口から流入した空気が吸気管の外部に漏出することを防止することができる。

【0023】

本発明の第９の空気清浄装置は、上記した第７の空気清浄装置において、前記支持体が、筒状に形成される第３部材を備え、該第３部材の空気の流通方向下流側の端部に複数の前記放電用電極が一定の間隔を空けて配置されているのが好ましい。

【0024】

本発明の第９の空気清浄装置によれば、流通する空気量が多くなりファンのサイズが大きくなった場合でも、第３部材の放電用電極により各羽根部に対して放電エリアを生成することができるため、安定した帯電（荷電）性能を維持することが できる。

【0025】

本発明の第１０の空気清浄装置は、上記した第９の空気清浄装置において、前記第３部材は円筒状に形成され、前記ファンは複数の羽根部を備え、前記第３部材に設けられた前記複数の放電用電極と前記複数の羽根部とは互いに対応した位置に同心円状に配置されているのが好ましい。

【0026】

本発明の第１０の空気清浄装置によれば、それぞれの羽根部に対して生成される放電エリアを均一することができ、粒子を安定的に帯電させることができる。

【0027】

本発明の第１１の空気清浄装置は、上記した第１０の空気清浄装置において、前記支持体が、空気の流通方向を遮る方向に配置される第１部材と、空気の流通方向に沿う方向に配置される第２部材と、を備え、前記第１部材と前記第２部材と前記第３部材は、一体に形成されているのが好ましい。

【0028】

本発明の第１１の空気清浄装置によれば、給電箇所を１か所にすることで、部品点数を減らして、経済性を高めることができる。 また、吸気口の中心付近から吸気管を経由してファンの中心付近に流入した空気中の粒子は、第２部材に設けられた中央の放電用電極に帯電された後、さらに第３部材に設けられた複数の放電用電極に帯電されるため、帯電効率（荷電効率）を向上させることができる。

【0029】

本発明の第１２の空気清浄装置は、上記した第１～第５のいずれかの空気清浄装置において、前記ファンの流通方向下流側に、エレクトレットフィルタがファンと離間するように 配置されているのが好ましい。

【0030】

本発明の第１２の空気清浄装置によれば、エレクトレットフィルタは、帯電された粒子を捕集するのに最適であるから、捕集効率をさらに高めること ができる。

【0031】

本発明の第１３の空気清浄装置は、上記した第１～第５のいずれかの空気清浄装置において、前記ファンは、シロッコファンであるのが好ましい。

【0032】

本発明の第１３の空気清浄装置によれば、シロッコファンは、軸流ファンに比べて静圧が高く、風量も大きいので、ファンを小型化することができ、装置の小型化を実現することができる。

【0033】

本発明の第１の空気清浄方法は、高電圧の印加によって発生するコロナ放電により空気中の粒子を帯電させ捕集する空気清浄方法であって、ファンを回転させて室内空間の粒子を吸引する吸引工程と、放電用電極と前記ファンの羽根部との間に高電圧を印加して該ファンの羽根部の表面に粒子を捕集させる捕集工程と、前記ファンの羽根部に捕集された粒子を不活化させる不活化工程と、高電圧の印加を停止し、前記吸引工程の時の前記ファンの回転数よりも回転数を上昇させて、該ファンの表面に捕集させた粒子を脱離させる清掃工程と、を含むことを特徴とする。

【0034】

本発明の第１の空気清浄方法によれば、吸引工程のファンの回転数よりも上昇させて、ファンの羽根部の表面に捕集させた粒子を効率よく脱離させることで、ファンの羽根部の表面を清掃（クリーニング）することができ、高い性能（荷電効率及び集塵効率）を継続的に維持することができる。

【0035】

本発明の第２の空気清浄方法は、上記した第１の空気清浄方法において、前記清掃工程は、室内に人が不在であることを検出したときに行われるのが好ましい。

【0036】

本発明の第２の空気清浄方法によれば、室内に人が不在であることを検出した時に清掃工程を行うことで、人の存在時に行なわれる空気清浄装置の稼働を妨げることがないため、空気清浄装置の稼働に影響を及ぼすことなく、ファンの羽根部の表面を清掃（クリーニング）することができる。

【発明の効果】

【0037】

本発明によれば、装置の小型化を図ることができると共に、放電用電極の先端部に汚れが吸着し難く、異常放電（スパーク）の発生を抑制し、放電の安定化を図ることができる等、種々の優れた効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0038】

【図1】本発明の実施形態に係る空気清浄装置を斜め上方から示す斜視図である。

【図2】本発明の実施形態に係る空気清浄装置を側方から示す断面図である。

【図3】本発明の実施形態に係る空気清浄装置（本体と天板を省略）を斜め上方から示す斜視図である。

【図4】本発明の実施形態に係る空気清浄装置の放電用電極の帯電エリアを上方から示す平面図である。

【図5】別の実施例の放電部を備えた本発明の実施形態に係る空気清浄装置の内部を斜め上方から透視して示す斜視図である。

【図6】別の実施例の放電部を備えた本発明の実施形態に係る空気清浄装置を側方から示す断面図である。

【図7】別の実施例の放電部を備えた本発明の実施形態の空気清浄装置（本体と天板を省略）を斜め上方から示す斜視図である。

【図8】別の実施例の放電部の支持体を斜め下方から示す斜視図である。

【図9】別の実施例の放電部の帯電エリアを上方から示す平面図である。

【図10】本発明の実施形態の空気清浄装置の動作を制御する機器を示すブロック図である。

【図11】本発明の実施形態の空気清浄装置の動作を示すフローチャートである。

【図12】本発明の実施形態の空気清浄装置の動作を示すタイムチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0039】

以下、添付の図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の説明において、「流通方向」とは、空気が流れる方向を指す。また、「上流」および「下流」並びにこれらに類する用語は、空気の流通方向における「上流」および「下流」並びにこれらに類する概念を指す。

【0040】

まず、図１～図４を参照して、本発明の実施形態に係る空気清浄装置１の構成について説明する。図１は空気清浄装置１を斜め上方から示す斜視図、図２は空気清浄装置１を側方から示す断面図、図３は空気清浄装置１（本体と天板を省略）を斜め上方から示す斜視図、図４は空気清浄装置１の放電用電極の帯電エリアを上方から示す平面図である。

【0041】

＜装置本体＞
空気清浄装置１は、高電圧の印加によって発生するコロナ放電により空気中の粒子を帯電させ捕集する装置であって、図１に示すように、扁平な円柱形状を有する装置本体２を備えている。装置本体２の上面には、円形の吸気口３が装置本体２と同心状に設けられ、吸気口３には、異物混入防止用のスリット４が間隔を空けて複数本配置されている。また、装置本体２の側面には、円周状に間隔を空けて複数の矩形の排気口５が配置されている。吸気口３及び排気口５の開口面積は、空気の風速等が適正値になるように適宜設定される。

【0042】

なお、本実施形態において、吸気口３は上方に配置されているが、上下を反対にして下方に配置して装置本体２を天井面などに取り付けても良い。また、排気口５は、装置本体２の側面の全周囲に清浄空気が排出されるように、側面の全周に亘って一定の間隔を空けて配置されているが、これに限定されるものではなく、例えば、装置本体２の側面から２方向又は４方向に清浄空気が排出されるように配置されても良い。

【0043】

装置本体２の内部には、上下に対向するように配置される天板６及びベース板７と、天板６とベース板７の間に支持されるファン８と、天板６とベース板７の外周を覆うように円筒状に設けられるフィルタ９と、高電圧が印加される放電部１０と、が設けられている。

【0044】

＜天板＞
天板６は、円形状を成しており、装置本体２と同心状に配置されている、天板６の中央には、吸気口３に対応する位置に開口部１１が形成されている。この開口部１１は、後述するファン８の開口１６に対応する位置に設けられ、開口部１１の縁部は、ファン８側に空気が流入しやすいようにＲ状に折曲されている。天板６の中央下側には、矩形状の吸気管１２が固定されている。吸気管１２の上面には吸気口３に対応する位置に開口が形成され、吸気管１２の下面には後述するファン８の開口１６に対応する位置に開口が形成されている。

【0045】

＜ベース板＞
ベース板７は、天板６と同じ円形状を成しており、天板６に対向して配置されている。ベース板は、装置本体２の内部に設けられた４本の支柱１３によって装置本体２に支持され、天板６とベース板７は、周方向に一定の間隔を空けて配置された６か所の支柱１４によって互いに連結されている。

【0046】

＜ファン＞
放電部１０（放電用電極２５）によって帯電された粒子が捕集（吸着）される接地部（
接地電極）としてのファン８は、シロッコファンであることが好ましい。ファン８は、周方向に多数（図示では２０枚）の羽根部（ブレード）１５を備えており、ファン８の中央には円柱形状の開口１６が形成されている。ファン８は天板６とベース板７の間に設けられ、装置本体２と同心状に配置されている。ファン８の羽根部１５の表面には、吸着した粒子を離脱させやすくするために、予めフッ素やテフロン（登録商標）等のコーティング処理を施しても良い。また、図３等に示された羽根部１５は、平面視において直線的に形成されているが、湾曲形状を有していても良い。

【0047】

ファン８のモータ１７は、フランジ５３を介してベース板７の下方に固定されている。 モータシャフト１８は、下方からベース板７を貫通してファン８の底板１９に留め具２０により固定されている。モータ１７は、モータシャフト１８とモータ１７の筐体２１に導通がある構造を有しており、羽根部１５、底板１９、モータシャフト１８、モータ１７の筐体２１、及び装置本体２が電気的に接続されて、電気的にアース接地されている。 なお、ファン８全体がアース接地されていても良いが、少なくとも、羽根部１５と底板１９が導電性を備えていれば良い。例えば、底板１９またはモータシャフト１８にアースブラ
シ（図示省略）を設けて、アース接地されていても良い。また、複合材料で 形成した羽根部１５を備えたファンでも良いし、更には羽根部１５の最も内周側の一部（先端部）のみが導電性を備えていて良い。

【0048】

なお、ファン８は、シロッコファンに限定されず、例えば、中央に空気が流入可能な空間を有して周囲に空気が流出可能な構成を有するターボファン等、シロッコファン以外のファンでも使用可能である。

【0049】

＜フィルタ＞
フィルタ９は、エレクトレットフィルタを使用するのが好ましい。フィルタ９は、上部と下部に内側に屈曲する係止部２２，２３を備えており、フィルタ９の断面はコの字状に形成されている。なお、エレクトレットフィルタには、抗ウィルス効果を有する白金ナノ粒子を担持させても良い。また、フィルタ９は、不織布フィルタ等のエレクトレットフィルタ以外のフィルタを使用しても良いが、例えば、不織布フィルタを使用した場合、エレクトレットフィルタより圧力損失が高い為、ファン８のサイズが大きくなる恐れがある。

【0050】

また、図１～図３から分かるように、フィルタ９は、側面視で、ファン８の外周から大きく離間するように配置されているが、ファン８とフィルタ９との離間距離を大きく取ることにより、フィルタ９の面積を大きく取ることができ、フィルタ内の通過風速を低下させることができるため、捕集性能の向上を図ることができる。

【0051】

さらに、フィルタ９は、天板６とベース板７の外周を覆うように円筒状に形成されているが、この形状に限定されるものではない。例えば、装置本体２の排気口５の設置場所を限定して、排気口５に対応した箇所に、平板状のフィルタ９を配置しても良い。すなわち、ファン８から排出された空気が、フィルタ９を通過することで、帯電された粒子が捕集され、清浄空気が排気口５から排出されるように構成されていれば良い。

【0052】

＜放電部＞
放電部１０は、高電圧が印加される支持体２４と、該支持体２４に支持される１本の放電用電極２５と、を備えている。支持体２４は、側面視でＴ字形状を有し、導電性を備えている。支持体２４は、空気の流通方向を遮る方向に配置される第１部材である水平部２６と空気の流通方向に沿う方向に配置される第２部材である垂直部２７とが一体に成形されて構成されている。

【0053】

水平部２６は、ファン８より空気の流通方向上流側において水平に配置され、水平部２６の左右両端は、絶縁碍子２８を介して天板６の上方に支持されている。また、水平部２６は、２箇所で吸気管１２を貫通しており、水平部２６が吸気管１２を貫通する箇所には、それぞれ、絶縁ブッシュ２９が取り付けられている。このように絶縁ブッシュ２９を取り付けることにより、高電圧が印加される支持体２４と接地される吸気管１２とを絶縁することができると共に、吸気口３から吸気管１２に流入した空気が吸気管１２の外に漏出するのを防止することができる。

【0054】

垂直部２７は、水平部２６の中央からファン８の開口１６の中心部に向かって下方に延出し、垂直部２７の下端部に放電用電極２５が取り付けられている。放電用電極２５は、空気の流通方向（図２の破線の矢印方向）に沿って下流側に配置されているため、空気中の粒子が直接に接触し難く、汚れ難い。

【0055】

放電用電極２５は、複数の繊維状の線電極３０を束ねてブラシ状に形成された束状部３１を備えている。１つの放電用電極２５は、例えば、約１００本の線電極３０が束ねられることで形成されている。なお、放電用電極２５は、直径５～２５μｍの線電極３０を１０～２００本束ねて形成されていても良い。

【0056】

線電極３０は、直径１２μｍの非磁性のステンレス繊維で形成されており、ステンレスは、流通性と経済性と耐食性に優れた、１８％のＣｒと８％のＮｉを含むＳＵＳ３０４を使用している。なお、線電極３０は、非磁性のステンレスであれば、例えば、１８％のＣｒと１２％のＮｉにモリブデン（Ｍｏ）を添加したＳＵＳ３１６等、他の材質を使用しても良い。このように線電極３０に非磁性のステンレス繊維を使用することにより、線電極３０が束状部３１から離間しやすく、放電性能を高めるこができる。例えば、磁性を備えたフェライト系では、線電極が束状部より離間し難いため、束状部との電界干渉による影響が大きく、強電界のコロナ放電を発生させることが難しい。

【0057】

放電用電極２５に印加される電圧は、４～６ｋＶの範囲であり、放電用電極の長さは、３～７ｍｍの範囲に設定されているので、安定して放電することができる。また、放電用電極２５には直流でマイナスの高電圧が印加されている。このように直流方式を採用することで、他の方式（交流、パルス） に比べて、比較的簡単な構成とすることができると共に、マイナス荷電方式を採用することで、プラス荷電方式に比べて、同じ空間（ 隙間）でも放電用電極に放電電流を多く流すことができる。さらに、プラス荷電方式に比べて、放電安定性（異常放電しにくい特性）を向上させることができる。

【0058】

図４に良く示されているように、放電用電極２５は、平面視で、ファン８の開口１６の中心部に配置されている。また、図２に良く示されているように、放電用電極２５は、フ
ァン８の内部の開口１６に収容され、その先端部が、側面視で、ファン８の羽根部１５の厚さ方向の長さ（Ｌ）の中央位置（１／２Ｌ）に位置するように配置されている。これにより、帯電エリアＥＡは、放電用電極２５とファン８の底板１９との間、及び放電用電極２５とファン８の羽根部１５の内面側先端部との間で生成される。

【0059】

＜放電部の別の実施例＞
次に、図５～図９を参照して、別の実施例の放電部５０を備えた本発明の実施形態に係る空気清浄装置について説明する。図５は別の実施例の放電部を備えた空気清浄装置の内部を斜め上方から透視して示す斜視図、図６は別の実施例の放電部を備えた空気清浄装置を側方から示す断面図、図７は別の実施例の放電部を備えた空気清浄装置（本体と天板を省略）を斜め上方から示す斜視図、図８は別の実施例の放電部の支持体を斜め下方から示す斜視図、図９は別の実施例の放電部の帯電エリアを上方から示す平面図である。なお、図５～図９において、放電部以外の構成は、上記した本発明の実施形態に係る空気清浄装置１の基本的な構成と同様であるため、図５～図９において同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

【0060】

空気清浄装置１によって広い室内の空気を清浄化するために、より多くの風量が必要となる場合、ファン８のサイズを大きくする必要がある。以下に説明する別の実施例の放電部５０は、そのような場合に上記した放電部１０に代えて使用することができる。

【0061】

別の実施例の放電部５０は、高電圧が印加される支持体５１と、該支持体５１に支持される複数の放電用電極２５と、を備えている。支持体５１は、導電性を備えており、上記した第１部材である水平部２６と第２部材である垂直部２７に加えて、第３部材である筒状部５２を備えている。支持体５１の筒状部５２は第１部材である水平部２６及び第２部材である垂直部２７と一体に成形されている。垂直部２７は、水平部２６の中央からファン８の開口１６の中心部に向かって下方に延出し、垂直部２７の下端部に放電用電極２５が取り付けられている。

【0062】

筒状部５２は、垂直部２７を中心とした円筒状に形成され、空気の流通方向下流側である下端部に複数の放電用電極２５が周方向に一定の間隔を空けて配置されている。例えば、図９に良く示されているように、筒状部５２の下端部に取り付けられた複数（図示では１０本）の放電用電極２５とファン８の複数（図示では２０枚）の羽根部１５とは、各放電用電極２５の先端部と羽根部１５の内周側の先端部とがそれぞれ所定の間隔を保つように、２枚の羽根部１５に対して１本の放電用電極２５が互いに対応した位置に同心円状に配置されている。

【0063】

このように垂直部２７の下端部及び筒状部５２の下端部に取り付けられた放電用電極２５は、いずれも、空気の流通方向（図６の破線の矢印方向）に沿って、各先端部が空気の流通方向の下流側に向くように配置されているため、空気中の粒子が直接に接触し難く、汚れ難い。

【0064】

［空気清浄装置による空気清浄方法］
次に、図１～図９に加えて図１０～図１２を参照しつつ、本発明の実施形態に係る空気清浄装置１による空気清浄方法について説明する。図１０は空気清浄装置１の動作を制御する機器を示すブロック図、図１１は空気清浄装置１の動作を示すフローチャート、図１２は空気清浄装置１の動作を示すタイムチャートである。

【0065】

図１０に示されているように、本実施形態の空気清浄装置１は、メモリ６１とＣＰＵ６２を有する制御部６０にインターフェイス６３を介して、表示部６４、操作部６５、ファン回転検知部６６、人体検知センサ６７、モータ駆動部６８、高電圧電源部６９などが接続される。表示部６４は空気清浄装置１の操作状態を表示し、操作部６５は運転スイッチや入力キー等を有し、ファン回転検知部６６は、例えばエンコーダであり、ファン８が回転しているか、停止しているかを検知する。

【0066】

人体検出センサ６７は、公知の赤外線を使用した人感センサであり、例えば、該人感センサ (赤外線センサ)は、人体から発生する赤外線を計測し、これによりエリア内の人体数、人体位置、人体移動を検出する。人体が停止している状態でも検知が可能で、滞在時間も計測することができる。人体検出センサは、装置本体２に取り付けても良いし、装置本体２が設置された室内に設置されても良い。

【0067】

モータ駆動部６８はファン８のモータ１７を制御する。高電圧電源部６９は、高電圧生成部７０、極性切替部７１を備えており、交流電源７２を高圧トランスで昇圧した後、倍圧部で交流電流を直流に変換すると共にさらに昇圧して数ｋＶの高電圧を生成できるように構成されている。また、高電圧電源部６９は、放電用電極２５に印加する高電圧の出力を制御するための出力制御部としても機能する。

【0068】

図１１のＳ１～Ｓ３及び図１２に示されているように、操作部６５（図１０参照）の運転スイッチがＯＮにされて空気清浄装置１が運転モードに入ると、ファン８が回転し、エリア内において発生した粒子を含んだ空気がファン８による吸引力によって吸気口３から装置本体２内に吸い込まれる（図２及び図６において空気の流れを示す破線の矢印参照）。そしてこの時、図２～図４に示す放電部１０の場合には支持体２４を介して、また、図５～図９に示す放電部５０の場合には支持体５１を介して、それぞれ、高電圧電源部６９（図１０参照）によって放電用電極２５に高電圧が印加される。

【0069】

放電用電極２５に高電圧が印加されていない状態では、放電用電極２５の束状部３１は先端が外側に拡がっていないが、放電用電極２５に高電圧が印加されると、束状部３１の外周部分に配置されている数本の線電極３２の先端部が、束状部３１とのクーロン力（Ｆ＝ｑＥ ｑ：粒子がもつ電荷、Ｅ：電界）により反発してクーロン力が線電極３０の剛性に勝ることで、束状部３１から離間して接地電極側である羽根部１５側及びファン８の底板１９側に曲がる。そして、束状部３１から離間した線電極３０は強電界となり、線電極３０の先端部と羽根部１５及び底板１９との間で、コロナ放電が発生する。なお、この時、束状部３１から離間した線電極３０の先端部が汚れると、その代わりに新たな線電極３０が束状部３１から離間して放電を開始するため、継続して放電を行うことができる。

【0070】

上記したコロナ放電の発生により、図２～図４に示す放電部１０の場合には、１本の放電用電極２５と複数の羽根部１５の内周側の各先端部との間、及び該１本の放電用電極２５とファン８の底板１９との間に、それぞれ、円錐形状の帯電エリアＥＡが形成される。また、図５～図９に示す放電部５０の場合には、垂直部２７の下端部の１本の放電用電極２５とファン８の底板１９との間、筒状部５２の下端部の複数の放電用電極２５と複数の羽根部１５の内周側の各先端部との間、及び筒状部５２の下端部の複数の放電用電極２５とファン８の底板１９との間に、それぞれ、円錐形状の帯電エリアＥＡが形成される。

【0071】

上記したように空気清浄装置１の運転モードにおいて装置本体２内に吸い込まれた粒子を含んだ空気は、吸気管１２を通ってファン８の開口１６において帯電エリアＥＡを通過することで粒子が帯電される。この時、粒子を含んだ空気は、図５～図９に示す放電部５０の場合、ファン８の中央に配置された垂直部２７の下端部の１本の放電用電極２５に帯電された後、さらに筒状部５２の下端部の複数の放電用電極２５に帯電されるため、図２～図４に示す放電部１０の場合と比較して、帯電効率（荷電効率）を一層向上させることができる。

【0072】

その後、放電用電極２５により帯電された粒子は、ファン８の羽根部１５に吸着する。ファン８の羽根部１５を含むファン８の表面には、コロナ放電によって荷電された粒子がクーロン力を利用して吸着されて捕集される。すなわち、回転するファン８自体が、粒子を電気的に捕集する捕集手段として機能することになる。これにより、放電用電極２５に近接して設けられ、電気的に絶縁された状態にあるファン８に帯電（荷電）された粒子がクーロン力によってさらに捕集されやすくなり、捕集（集塵）の効率が高くなる。

【0073】

そして、羽根部１５に吸着された粒子は、静電気的に凝集して一定以上の大きさになると再飛散し、フィルタ９により捕集される。また、羽根部１５には吸着されず、帯電のみされた粒子は、フィルタ９内で帯電状態を維持しており、後に捕集される粒子と引き合いフィルタ９内で凝集して肥大化するため、フィルタ９により捕集される。

【0074】

次に、図１１のＳ４～Ｓ７及び図１２に示されているように、操作部６５（図１０参照）の運転スイッチがＯＦＦにされて空気清浄装置１が停止され、且つ、人体検出センサ６７がＯＦＦ（すなわち、人体を検出していない状態）になると、不活化モード（殺菌モード）に移行する。

【0075】

図１１のＳ８～Ｓ９及び図１２に示されているように、不活性モードでは、オゾンをより多く生成させるために、極性をマイナスからプラスに変更してストリーマ放電を行う。なお、通常の運転時には、定電圧制御（例えば－４～－６ＫＶ）をしているが、極性を変えてストリーマ放電を行う場合のみ、電圧を上昇させている（例えば、＋１０ＫＶ）。また、この時、より多くのオゾンを生成するために、極性をマイナスからプラスに変更すると共に、電源を直流（ＤＣ）から交流重畳（ＡＣ＋ＤＣ）に切替制御しても良い。

【0076】

なお、他の実施例としては、装置本体２内に紫外線照射装置（図示省略）を設けて、紫外線による殺菌を行っても良い。紫外線照射の場合には、装置本体２の吸気口３及び排気口５からの紫外線漏れを防止するためのシャッター（図示省略）を吸気口３及び排気口５に設けても良い。

【0077】

更に他の実施例としては、ストリーマ放電と紫外線を併用しても良い。この場合、放電部１０，５０によるストリーマ放電と紫外線による照射により、ウィルス・菌及び空気中の粒子をオゾンと紫外線とによって相乗的に不活化させて死滅させることができる。この場合、オゾンと紫外線ランプを併用することで、相互にその長所を持って殺菌作用を補完し合うことができる。すなわち、オゾンは、紫外線の到達できない範囲外でも、充満して殺菌することができる。また、広範囲に又は狭範囲で集中的に紫外線を照射することで、照射されたエリアで確実に殺菌することができる。

【0078】

次に、図１１のＳ１０に示されているように、所定時間が経過したと制御部６０が判断すると、清掃モードに移行する。図１１のＳ１１～Ｓ１２及び図１２に示されているように、清掃モードでは、高電圧の印加が停止され、ファン８の回転数が運転モード時のファン８の回転数よりも高く設定される。このようにファン８の回転数を高くすることで、ファン８の表面に吸着している粒子をファン８の表面から脱落（離脱）させやすくすることができる。その後、図１１のＳ１３～Ｓ１４及び図１２に示されているように、所定時間が経過したと制御部６０が判断すると、清掃モードは終了する。

【0079】

以上のようにファン８の羽根部１５の表面には帯電された粒子の一部が吸着されて捕集され、上記した清掃モードにおいて羽根部１５の表面に捕集された粒子は羽根部１５の表面から吹き飛ばされ、フィルタ９により捕集される。そして、粒子を除去された空気は排気口５を通って装置本体２の外部に排気される。

【0080】

なお、上記した実施形態の説明は、本発明に係る空気清浄装置及び空気清浄方法の一態様を示すものであって、本発明の技術範囲は、上記した実施形態に限定されるものではない。

【産業上の利用可能性】

【0081】

本発明は、空気中のウィルス・菌を含むエアロゾル粒子を帯電させて捕集し、空気を清浄化させる家庭用や業務用の空気清浄装置及び空気清浄方法に好適に利用することができる。

【符号の説明】

【0082】

１ 空気清浄装置
８ ファン
９ フィルタ（エレクトレットフィルタ）
１２ 吸気管
１５ 羽根部
２４ 支持体
２５ 放電用電極
２６ 水平部（第１部材）
２７ 垂直部（第２部材）
３０ 線電極
５１ 支持体
５２ 筒状部（第３部材）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】