特許 7289445 空気清浄機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-06-02

(45)【発行日】2023-06-12

(54)【発明の名称】空気清浄機

(51)【国際特許分類】

   B03C 3/40 20060101AFI20230605BHJP

   B03C 3/10 20060101ALI20230605BHJP

   B03C 3/41 20060101ALI20230605BHJP

   B03C 3/66 20060101ALI20230605BHJP

   F24F 7/003 20210101ALI20230605BHJP

【ＦＩ】

B03C3/40 A

B03C3/10 A

B03C3/41 B

B03C3/66

F24F7/003 100

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2019064924

(22)【出願日】2019-03-28

(65)【公開番号】P2020163257

(43)【公開日】2020-10-08

【審査請求日】2022-03-07

(73)【特許権者】

【識別番号】596151825

【氏名又は名称】テクシアマシナリー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002583

【氏名又は名称】弁理士法人平田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】山下 豊美

(72)【発明者】

【氏名】塚田 栄治

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼橋 忠正

(72)【発明者】

【氏名】塚田 政栄

【審査官】谷本 怜美

(56)【参考文献】

【文献】特開２００７－１３６２８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－１２６７２９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０３Ｃ ３／００－１１／００

Ａ６１Ｌ ９／００－ ９／２２

Ｂ０１Ｊ １０／００－１２／０２

Ｂ０１Ｊ １４／００－１９／３２

Ｆ２４Ｆ ７／００３

Ｆ２４Ｆ ８／１９２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

周方向にわたって、複数の突起が形成された棒状の第１電極と、
前記第１電極の径方向において前記第１電極と対向して設けられ、前記第１電極側に突出するように放電突起が形成された第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極間に電圧を印加し、前記第１電極の前記突起と前記第２電極の前記放電突起との間にコロナ放電を発生させる電源部と、
前記第１電極を保持するとともに、前記第１電極を保持する際に、前記第１電極の周方向における取付位置を制限しないように構成されたケースと、を備え、
前記第１電極は、接地電位とされ、前記第２電極は、前記電源部により電圧が印加される、
空気清浄機。

【請求項2】

接地電位とされた粉塵吸着ユニットを備え、
前記粉塵吸着ユニットは、前記第１電極と、前記ケースとを有し、
前記放電突起と前記突起間で生じるコロナ放電により帯電した粉塵が前記粉塵吸着ユニットで吸着されるよう構成されている、
請求項１に記載の空気清浄機。

【請求項3】

前記第１電極を回転させる回転機構を備えた、
請求項１又は２に記載の空気清浄機。

【請求項4】

前記第２電極は、前記第１電極と平行に設けられた本体部と、前記本体部から前記第１電極側に突出するように設けられ、かつ軸方向に離間して設けられた複数の前記放電突起と、を有し、
前記第１電極には、前記放電突起毎に、前記第１電極の周方向にわたって、前記複数の突起が形成されている、
請求項１から３のいずれか１項に記載の空気清浄機。

【請求項5】

１つの前記放電突起に対応する前記複数の突起は、軸方向位置が異なるように形成されており、
前記第１電極の回転により前記放電突起と前記突起間で生じるコロナ放電の放電領域が変化するように構成されている、
請求項４に記載の空気清浄機。

【請求項6】

前記第２電極は、前記第１電極と平行に設けられた本体部と、前記本体部から前記第１電極側に突出するように設けられ、かつ軸方向に離間して設けられた複数の前記放電突起と、を有し、
前記第１電極には、軸方向に離間して前記複数の突起が複数箇所に形成され、かつ隣り合う前記放電突起の中間の位置に、前記複数の突起が形成されている、
請求項１から３のいずれか１項に記載の空気清浄機。

【請求項7】

前記第１電極は、円柱棒状に形成されている、
請求項１から６のいずれか１項に記載の空気清浄機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、空気清浄機に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１では、ブラシ状の電極とパイプ状の電極間に高電圧を印加することでコロナ放電を発生させ、電極間を通る空気中に含まれる粉塵をパイプ状の電極に吸着集塵する空気清浄機が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１７－２１７５７２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に記載の空気清浄機では、ブラシ状の電極における突起と、パイプ状の電極の曲面との間でコロナ放電が行われる。この様な曲面と間に発生するコロナ放電は、突起との間に発生するコロナ放電に比べ電極寿命が長いという長所がある。しかしこの様な曲面間に発生するコロナ放電では、放電領域が広くなるもののプラズマ密度が低くなってしまうため、粉塵の帯電量が低下し十分な集塵量が得られないおそれがあった。また、空気清浄機では、放電による電極の劣化を抑制し、寿命を向上することが望まれる。

【0005】

そこで、本発明は、集塵性能を向上し、長寿命化を図った空気清浄機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】

【0006】

本発明は、上記課題を解決することを目的として、周方向にわたって、複数の突起が形成された棒状の第１電極と、前記第１電極の径方向において前記第１電極と対向して設けられ、前記第１電極側に突出するように放電突起が形成された第２電極と、前記第１電極と前記第２電極間に電圧を印加し、前記第１電極の前記突起と前記第２電極の前記放電突起との間にコロナ放電を発生させる電源部と、前記第１電極を保持するとともに、前記第１電極を保持する際に、前記第１電極の周方向における取付位置を制限しないように構成されたケースと、を備え、前記第１電極は、接地電位とされ、前記第２電極は、前記電源部により電圧が印加される、空気清浄機を提供する。

【0007】

このような空気清浄機によれば、第１電極に、第１電極の周方向にわたって、複数の突起を形成するとともに、第２電極に、第１電極側に突出するように放電突起を形成しているため、突起により放電領域を狭くプラズマ密度を高くして、粉塵の帯電量を増加させ集塵量を向上できる。また、第１電極を回転させ放電を行う突起位置を変更することで、寿命を向上できる。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、集塵性能を向上し、長寿命化を図った空気清浄機を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の一実施の形態に係る空気清浄機を示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は斜視図である。

【図2】（ａ）は第１電極と第２電極間の放電の様子を説明する模式図であり、（ｂ）は従来装置における第１電極と第２電極間の放電の様子を説明する模式図である。

【図3】（ａ）～（ｃ）は、空気清浄機の一変形例を示す模式図である。

【図4】（ａ）は突起を設けた第１電極の斜視図、（ｂ）は（ａ）の断面図、（ｃ）は突起の形状を示す斜視図、（ｄ）は（ｃ）のＡ－Ａ線断面図である。

【図5】（ａ）～（ｃ）は、本発明の他の実施の形態に係る空気清浄機の動作を示す模式図である。

【図6】（ａ）～（ｃ）は、本発明の他の実施の形態に係る空気清浄機の動作を示す模式図である。

【図7】（ａ）～（ｃ）は、本発明の他の実施の形態に係る空気清浄機の動作を示す模式図である。

【図8】（ａ），（ｂ）は、本発明の他の実施の形態に係る空気清浄機の動作を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

［実施の形態］
以下、本発明の実施の形態を添付図面にしたがって説明する。

【0011】

図１は、本実施の形態に係る空気清浄機を示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は斜視図である。図１（ａ），（ｂ）に示すように、空気清浄機１は、一対の円柱棒状の第１電極２と、第１電極２の径方向において第１電極２と対向して設けられた第２電極３と、第１電極２と第２電極３間に電圧を印加し、第１電極２と第２電極３間にコロナ放電を発生させる電源部４と、を備えている。

【0012】

本実施の形態では、第１電極２は接地電位とされる。また、第２電極３には、電源部４により、高電圧が印加されている。

【0013】

また、空気清浄機１は、粉塵を吸着するための粉塵吸着ユニット５を備えている。粉塵吸着ユニット５は、第１電極２と、ケース５１と、ケース５１に保持された円柱棒状の複数の吸着用電極５２と、を有している。第１電極２は、粉塵吸着ユニット５のケース５１に保持されている。ケース５１は、一対の矩形状の側板５１１と、側板５１１間に架け渡された一対の横板５１２とを有し、全体として矩形の枠状に形成されている。ケース５１の一方の開口から、図示しないファンによって空気が送り込まれ、ケース５１の他方の開口から空気が排出される。以下、空気の取り込み側を前方、空気の排出側を後方という。図１（ａ）では、破線矢印にて空気の流れを表している。

【0014】

吸着用電極５２は、その両端部を両側板５１１に保持されることで、ケース５１に保持されている。ここでは、３行４列の合計１２個の吸着用電極５２を有する場合を示しているが、吸着用電極５２の数はこれに限定されず、適宜変更可能である。ケース５１及び吸着用電極５２は、ステンレス等の導電性の部材からなり、接地電位とされている。

【0015】

第１電極２は、その両端部をケース５１の両側壁に設けた溝に挿入されることで、ケース５１に保持されている。第１電極２は、ケース５１や吸着用電極５２と同様にステンレス等の導電性の部材からなり、ケース５１や吸着用電極５２と共に接地電位とされている。本実施の形態では、２本の第１電極２を備える場合を示しているが、第１電極２の数については、これに限定されない。第１電極２は、吸着用電極５２の前方に設けられる。両第１電極２と各吸着用電極５２とは、互いに平行となるように配置されており、空気の流れに対して直行するように配置されている。第１電極２の詳細については、後述する。

【0016】

第２電極３は、粉塵吸着ユニット５の前方に、所定の間隔を隔てて配置されており、２本の第１電極２と対向するように設けられている。第２電極３は、両第１電極２からの距離が互いに等しくなる位置に設けられている。

【0017】

第２電極３は、第１電極２と平行に設けられた本体部３１と、本体部３１から第１電極２側（粉塵吸着ユニット５側）に突出するように設けられ、かつ軸方向に離間して設けられた複数の放電突起３２と、を有している。

【0018】

この空気清浄機１では、電源部４により第２電極３と第１電極２間に高電圧を印加し、第２電極３と第１電極２間で生じるコロナ放電により帯電した粉塵が、粉塵吸着ユニット５の内面や吸着用電極５２に吸着され除去されるように構成されている。

【0019】

（第１電極２の構成）
本実施の形態に係る空気清浄機１では、第１電極２には、第１電極２の周方向にわたって、複数の突起２１が形成されている。ここでは、複数の放電突起３２に対応するように、第１電極２には、放電突起３２毎に、第１電極２の周方向にわたって、複数の突起２１が形成されている。

【0020】

図２（ａ）に示すように、第１電極２が突起２１を有することで、放電突起３２と突起２１間でコロナ放電６が生じることになり、放電領域を狭くできる。これに対して、第１電極２が突起２１を有しない場合には、図２（ｂ）に示すように、放電突起３２と第１電極２の外周面との間でコロナ放電６が生じるため、放電領域が広くなってしまう。本実施の形態のように第１電極２が突起２１を有することで、放電領域を狭くプラズマ密度を高くすることが可能になり、その結果、粉塵の帯電量を増加させ集塵量を向上させることが可能になる。

【0021】

ところで、突起と突起（この場合と突起２１と放電突起３２）との間に発生するコロナ放電の場合、放電のプラズマ密度を高くすることができ、粉塵の帯電量がアップすることで集塵量をアップすることができるという長所があるものの、突起２１が放電により損耗し電極寿命が短くなってしまうという課題があった。本実施の形態では、複数の突起２１を第１電極２の周方向にわたって形成しているため、粉塵吸着ユニット５の洗浄の際等に、第１電極２を周方向に回転させて第２電極３と対向する突起２１（放電に用いる突起２１）の位置を変更することで、突起２１の損耗を抑制し第１電極の寿命を向上できる。

【0022】

第２電極３と対向する突起２１を変更するために、第１電極２は、ケース５１に対して回転可能に設けられる必要がある。そのため、ケース５１は、第１電極２を保持する際に、第１電極２の周方向における取付位置を制限しないように構成されていることが望ましい。例えば、粉塵吸着ユニット５の洗浄時等に第１電極２を周方向に回転させることで、放電に用いる突起２１を変更させることができる。本実施の形態では、第１電極２を円柱棒状に形成しているため、第１電極２を回転させやすい。

【0023】

本実施の形態では、複数の突起２１を周方向に整列して設けた突起列２２を、放電突起３２と同数形成し、各突起列２２を放電突起３２と対向する位置に形成している。ただし、これに限らず、例えば図３（ａ）に示すように、軸方向において隣り合う放電突起３２の中間の位置に、突起列２２を設けてもよい。この場合、１つの放電突起３２と２つの放電突起３２との間でコロナ放電が生じるため、放電領域を広くすることができる。よって、放電突起３２の数が少なく放電突起３２間の距離（軸方向に沿った距離）が長い場合であっても、プラズマ密度の高い放電領域を広げて集塵性能をアップすることが可能である。

【0024】

また、図３（ｂ）,（ｃ）に示すように、１つの放電突起３２に対して複数の突起列２２を設けるようにしてもよい。図３（ｂ）では、１つの放電突起３２に対して２列の突起列２２を設けた場合、図３（ｃ）では、１つの放電突起３２に対して３列の突起列２２を設けた場合を示している。ただし、１つの放電突起３２に対して多数の突起列２２を設けた場合には、放電領域が広くなりすぎ、集塵性能が悪化してしまう場合があるため、突起列２２の列数は集塵性能が悪化しない程度に調整する必要がある。

【0025】

（突起２１の形状）
図４（ａ）は突起２１を設けた第１電極２の斜視図、図４（ｂ）は図４（ａ）の断面図、図４（ｃ）は突起２１の形状を示す斜視図、図４（ｄ）は図４（ｃ）のＡ－Ａ線断面図である。なお、図４（ａ），（ｂ）では、代表として１つまたは２つの突起２１を示している。

【0026】

本実施の形態では、突起２１は、目打ち加工工具である目打ち切刃によって形成されたスパイク状の突起からなる。突起２１は、第１電極２の周方向に鈍角に立ち上がるように形成されており、第１電極２の径方向に沿う端面２１１を有している。目打ち切刃の加工方向から見た場合（端面２１１を正面から見た場合）における突起２１の頂角αは、３０°以上９０°以下であるとよい。本実施の形態では、頂角αを６０°とした。また、目打ち切刃の加工方向から見た場合（端面２１１を正面から見た場合）における突起２１の頂部における平坦部分の幅Ｗは、０．０ｍｍ以上０．１ｍｍ以下であるとよい。本実施の形態では、幅Ｗを０．０２ｍｍとした。

【0027】

突起２１の高さＨは、０．０５ｍｍ以上０．３ｍｍ以下であるとよい。本実施の形態では、高さＨを０．２ｍｍとした。また、第１電極２の軸方向に垂直な断面での突起２１頂部での接線と、突起２１の端面２１１と反対側の周方向端部における第１電極２の径方向とのなす角度である突起断面角度βは、１５°以上４５°以下であるとよい。本実施の形態では、突起断面角度βを３０°とした。

【0028】

（実施の形態の作用及び効果）
以上説明したように、本実施の形態に係る空気清浄機１では、第１電極２に、第１電極２の周方向にわたって、複数の突起２１が形成されている。空気清浄機１によれば、突起２１により放電領域を狭くプラズマ密度を高くして、粉塵の帯電量を増加させ集塵量を向上できる。また、複数の突起２１を第１電極２の周方向にわたって形成することで、第１電極２を回転させ放電を行う突起２１を変更することが可能になり、寿命を向上できる。

【0029】

（他の実施の形態）
上記実施の形態では言及しなかったが、第１電極２を回転させる回転機構を備えてもよい。回転機構としては、例えば、モータ等により第１電極２を回転させる機構や、ケース５１内を流れる空気の流れにより第１電極２を回転させる羽根等が挙げられる。羽根を設ける場合、当該羽根は、放電に影響を与えないよう樹脂等で形成されることが望ましく、また放電に影響を与えない位置、例えば第１電極２の両端部等に設けられることが望ましい。回転機構を備えることにより、第１電極２の回転に伴って、放電に用いられる突起２１が順次変更されるので、放電による突起２１の損耗をより抑制することができる。

【0030】

回転機構を有する場合、各突起列２２を構成する突起２１の軸方向位置を異ならせることで、第１電極２の回転により放電突起３２と突起２１間で生じるコロナ放電６の放電領域を変化させることも可能である。例えば、図５（ａ）～（ｃ）及び図６（ａ）～（ｃ）に示すように、１つの放電突起３２に対応する複数の突起２１を、軸方向位置が異なるように形成してもよい。図５，６の例では、突起列２２を構成する突起２１の頂点を結んだ仮想線が、第１電極２の周囲を蛇行するように突起２１を設けた場合を示している。この場合、第１電極２の回転に伴って、放電に用いられる突起２１が順次変更され、コロナ放電６の放電領域が、図５（ａ）、図５（ｂ）、図５（ｃ）、図６（ａ）、図６（ｂ）、図６（ｃ）の順に順次変化し、繰り返される。ただし、図示のものに限らず、突起２１を形成する位置は適宜変更可能である。

【0031】

例えば、低コスト化のために、放電突起３２の数を少なくすることが考えられるが、この場合、放電突起３２間の距離（軸方向に沿った距離）が長くなるため、コロナ放電６が生じない領域（放電領域でない領域）が大きくなり、集塵性能が悪化してしまうことが考えられる。このような場合であっても、図３の第１電極２の突起列２２の軸方向の距離を広く取ることでコロナ放電６の放電領域を広くすることができる。また、図５，６のように放電突起３２と突起２１間で生じるコロナ放電６の放電領域を変化させることで、プラズマ密度の高い放電領域を軸方向に周期的に変化させ広い領域をカバーすることが可能となり、集塵性能の悪化を抑制可能である。

【0032】

さらに、図７（ａ）～（ｃ）に示すように、周方向の位置毎に、突起２１の数や突起２１の間隔を変化させることで、コロナ放電６の放電領域を変化させてもよい。図７（ａ）～（ｃ）の例では、周方向に、１つの突起２１、狭い間隔の２つの突起２１、広い間隔の２つの突起２１、狭い間隔の２つの突起２１、を順次設けた場合を示している。この場合も、プラズマ密度の高い放電領域を周期的に変化させ広い領域をカバーすることが可能となり、集塵性能の悪化を抑制可能である。なお、突起２１の数や間隔については、適宜設定可能である。

【0033】

さらにまた、図８（ａ），（ｂ）に示すように、第１電極２または第２電極２を軸方向に往復移動させる移動機構（不図示）を備え、第１電極２または第２電極３の軸方向への移動により、放電突起３２と突起２１間で生じるコロナ放電の放電領域が変化するように構成されていてもよい。図８（ａ），（ｂ）の例では、第１電極２を固定とし、第２電極３を軸方向に往復移動させているが、第２電極３を固定とし、第１電極２（あるいは粉塵吸着ユニット５全体）を軸方向に往復移動させるようにしてもよい。また、第１電極２と第２電極３の両方を軸方向に移動させてもよい。

【0034】

さらにまた、第１電極２と同様に、第２電極３を円柱棒状とし、第２電極３の周方向にわたって複数の突起３２を設けるようにしてもよい。そして、第２電極の突起３２の位置を適宜変更することができる構造としておくことで、突起３２の損耗を抑制し第２電極３の寿命を向上できる。

【0035】

さらにまた、本実施例では第１電極２を円柱棒状としたが、多角柱状としてもよい。円柱棒状の場合は放電側の突起２１（放電に用いる突起２１）を明確に選択することができないが、多角柱状にすることで放電側の突起２１（放電に用いる突起２１）を明確に選択することができるというメリットがある。

【0036】

（実施の形態のまとめ）
次に、以上説明した実施の形態から把握される技術思想について、実施の形態における符号等を援用して記載する。ただし、以下の記載における各符号等は、特許請求の範囲における構成要素を実施の形態に具体的に示した部材等に限定するものではない。

【0037】

［１］棒状の第１電極（２）と、前記第１電極（２）の径方向において前記第１電極（２）と対向して設けられた第２電極（３）と、前記第１電極（２）と前記第２電極（３）間に電圧を印加し、前記第１電極（２）と前記第２電極（３）間にコロナ放電を発生させる電源部（４）と、を備え、前記第１電極（２）には、前記第１電極（２）の周方向にわたって、複数の突起（２１）が形成されている、空気清浄機（１）。

【0038】

［２］前記第１電極（２）は接地電位とされ、前記第２電極（３）に、前記電源部（４）により、電圧が印加されている、［１］に記載の空気清浄機（１）。

【0039】

［３］前記第１電極（２）を保持するケース（５１）を備え、前記ケース（５１）は、前記第１電極（２）を保持する際に、前記第１電極（２）の周方向における取付位置を制限しないように構成されている、［１］または［２］に記載の空気清浄機（１）。

【0040】

［４］接地電位とされた粉塵吸着ユニット（５）を備え、前記粉塵吸着ユニット（５）は、前記第１電極（２）と、前記ケース（５１）とを有し、前記第２電極（３）と前記突起（２１）間で生じるコロナ放電により帯電した粉塵が前記粉塵吸着ユニット（５）で吸着されるよう構成されている、［３］に記載の空気清浄機（１）。

【0041】

［５］前記第１電極（２）を回転させる回転機構を備えた、［１］乃至［４］の何れか１項に記載の空気清浄機（１）。

【0042】

［６］前記第２電極（３）は、前記第１電極（２）と平行に設けられた本体部（３１）と、前記本体部（３１）から前記第１電極（２）側に突出するように設けられ、かつ軸方向に離間して設けられた複数の放電突起（３２）と、を有し、前記第１電極（２）には、前記放電突起（３２）毎に、前記第１電極（２）の周方向にわたって、複数の前記突起（２１）が形成されている、［５］に記載の空気清浄機（１）。

【0043】

［７］１つの前記放電突起（３２）に対応する前記複数の突起（２１）は、軸方向位置が異なるように形成されており、前記第１電極（２）の回転により前記放電突起（３２）と前記突起（２１）間で生じるコロナ放電の放電領域が変化するように構成されている、［６］に記載の空気清浄機（１）。

【0044】

［８］前記第１電極（２）は、円柱棒状に形成されている、［１］乃至［７］の何れか１項に記載の空気清浄機（１）。
に記載の空気清浄機（１）。

【0045】

以上、本発明の実施の形態を説明したが、上記に記載した実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。また、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変形して実施することが可能である。

【符号の説明】

【0046】

１…空気清浄機
２…第１電極
２１…突起
２２…突起列
３…第２電極
３１…本体部
３２…放電突起
４…電源部
５…粉塵吸着ユニット
５１…ケース
５１１…側板
５１２…横板
５２…吸着用電極

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】