JP2008036471A - 電気集塵装置及び空気処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】調理の種類による性能低下が少ない電気集塵装置及びその電気集塵装置を備える調理の種類による性能低下が少ない電気集塵装置及びその電気集塵装置を備える空気処理装置を提供する。
【解決手段】放電電極と対向電極の間でコロナ放電を生じさせて空気中の粒子を帯電させるイオン化部と、このイオン化部で帯電された空気中の粒子を集塵するコレクタ部と、定電流制御のもとで前記放電電極と前記対向電極間に電圧を印加する高圧電源とを備え、前記高圧電源は、プラスもしくはマイナスの直流の３〜６ｋＶの電圧を印加する。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気中の塵埃、水蒸気、煙等を除去し空気を清浄化する電気集塵装置及びその電気集塵装置を備える空気処理装置に関する。

従来、二酸化炭素を発生しないＩＨクッキングヒータなどの電磁調理器、ハロゲンヒータ等の電気加熱器具（以下、電気加熱器具という）の使用時に発生する調理臭を処理する装置として、例えば、調理に起因して生じる臭いを上部フードで捕集し、脱臭処理して室内へ循環するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。

燃焼を伴わない電気加熱器具では人体に有害な二酸化炭素が発生しないため、油煙、水分、調理臭等の汚染空気（以下、汚染空気という）を処理できれば必ずしも室外への排気は必要なくなる。従来技術（特許文献１）では上部フードで汚染空気を捕集し脱臭処理して室内へと循環させているが、上部フードでの捕集では、燃焼を伴わない電気加熱器具を使用した場合には、ガスの燃焼を利用した調理時に比べて上昇流が弱く、空調機等による気流の乱れの影響を受けて拡散しやすいため、汚染空気を効率よく捕集することは難しい。また、捕集された汚染空気を脱臭し循環路を通り室内へと循環させているが、その循環路は調理器具奥側の壁内にあるため、対面式キッチンとすることができない等キッチンレイアウトが制限されてしまう。また、上部フードが設置されると、そのスペースを有効利用することができず、上部フードに設置されたフィルタの取り外しも容易ではない。さらにまた、上部フードが設置されたキャビネットは重心が高く容易に移動させることができない。そこで、上述のような問題を解決するために、電気加熱器具の奥側に設けられ、該電気加熱器具による調理で発生した汚染空気を吸い込むための吸込み口と、吸込み口に連通してキャビネット内に設置され、吸込み口から汚染空気を取り込む送風機と、吸込み口に配置される油煙除去装置、キャビネット内に設置される水分除去装置及び脱臭装置の内、少なくとも１又は複数の処理装置を備え、吸込み口から取り込んだ汚染空気を処理してキャビネットの外に吹き出し口から排出して室内に循環させるものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開平９−０４２７３０号公報（請求項１、図１） 特開２００５−２８３０６０号公報（請求項１、図１）

しかし、この従来技術（特許文献２）では、電気加熱器具による調理で発生した汚染空気をキャビネット内に吸い込むため、吸い込まれる汚染空気の温度、湿度が変化しやすく、空気処理装置内に組み込まれている電気集塵装置の放電電流が大きく変化し性能が低下するという問題があった。特に、調理で発生する汚染空気は、調理の種類により、汚染空気の湿度が大きく変化する。例えば、湯沸かし、茹で物、煮物等の調理時は、水蒸気が多量に発生するため、吸い込まれる汚染空気の湿度が高くなり、放電電流も高くなる。そのため、異常放電が発生し、不快な音や臭気が発生するという問題があった。逆に炒め物、焼き物等の調理時は、水蒸気の発生が少なく、吸い込まれる汚染空気の湿度が低くなる。そのため、放電電流が低下し、性能が低下するという問題があった。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、汚染空気を効率よく捕集することができ、調理の種類による性能低下が少ない電気集塵装置及びその電気集塵装置を備える空気処理装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明に係る電気集塵装置は、放電電極と対向電極の間でコロナ放電を生じさせて空気中の粒子を帯電させるイオン化部と、このイオン化部で帯電された空気中の粒子を集塵するコレクタ部と、定電流制御のもとで前記放電電極と前記対向電極間に電圧を印加する高圧電源とを備え、前記高圧電源は、プラスもしくはマイナスの直流の３〜６ｋＶの電圧を印加する構成とするものである。

本発明の電気集塵装置は、放電電極と対向電極間に電圧を印加する高圧電源が定電流制御のもとで、プラスもしくはマイナスの直流の３〜６ｋＶの電圧を印加する構成としたので、汚染空気を効率よく捕集することができ、調理の種類による、すなわち湿度の変化による集塵性能の低下が少なく、安定した性能維持ができるという効果がある。

以下では、本発明の実施の形態として、電気集塵装置が組み込まれた厨房用の空気処理装置を例にとり、図面を参照して説明する。なお、本発明の電気集塵装置は厨房用に限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係る空気処理装置の概要を示す部分断面側面図であり、図２はその上部の部分断面上面図である。
本実施の形態１に係る空気処理装置は、キャビネット１と、キャビネット１の奥側に立設された吸い込みフード２とを備え、キャビネット１内に本空気処理装置の本体部３が配置されている。また、キャビネット１の上部には電気加熱器具４が配置され、この電気加熱器具４の下側に本空気処理装置の本体部３が配置されている。

吸い込みフード２には電気加熱器具４による調理時に発生する油煙や水蒸気、臭気等の汚染空気を吸い込むための吸込み口が設けられ、該吸込み口に汚染空気中の油煙や水蒸気を除去するための第１の油煙・水蒸気除去手段を構成する吸込み口フィルタ５が立設した状態で取り付けられている。吸込み口フィルタ５は金属製の網目状に形成されたフィルタからなり、着脱可能な状態で吸い込みフード２に取り付けられている。また、吸い込みフード２は高さ方向の位置が調整可能にキャビネット１に取り付けられている。

本空気処理装置の本体部３は、吸込み口に連通するキャビネット１内の風路６内部に配置されており、風上側より順に、汚染空気中の油煙や水蒸気を除去する第２の油煙・水蒸気除去手段であるプレフィルタ７と、臭気を除去するプレ脱臭フィルタ８と、上記の吸込み口フィルタ５およびプレフィルタ７で除去できない小さい油煙や水蒸気、煙等を除去する集塵手段９と、臭気を除去するメイン脱臭フィルタ１０と、汚染空気を吸込み口から吸引する送風機１１と、および排気口脱臭フィルタ１２とを配置する構成となっている。排気口脱臭フィルタ１２は本空気処理装置のもっとも風下側に配置される。また、プレ脱臭フィルタ８、メイン脱臭フィルタ１０、および排気口脱臭フィルタ１２により脱臭手段が構成されている。なお、図２において、１３は本空気処理装置の運転・制御等を司る回路基板が収納される基板収納部であり、風路６の外側に設けられている。
また、風路６は、図２に示すように、キャビネット１の中央部を通る吸引路６ａと、キャビネット１の側面側を通る２つの送風路６ｂとに分割されており、上記プレフィルタ７、プレ脱臭フィルタ８、集塵手段９、およびメイン脱臭フィルタ１０は吸引路６ａ内に配置され、送風機１１と排気口脱臭フィルタ１２は上記２つの送風路６ｂのそれぞれに配置されている。

風路６内部に配置される第２の油煙・水蒸気除去手段であるプレフィルタ７は、前記吸込み口フィルタ５と同様の構造となっており、金属製の網目状のフィルタからなる。また、吸込み口フィルタ５とプレフィルタ７は、複数枚積層した構造となっている。

風路６内部に配置された本空気処理装置の本体部３は、風路径（ここでは吸引路６ａの開口径）が吸込み口よりも大きくなっており、そのため、吸引された汚染空気の風速を下げて、油煙や水蒸気、臭気等を捕捉しやすい構造となっている。従って、プレフィルタ７は吸込み口フィルタ５よりも吸い込み面積が大きくなっている。また、プレフィルタ７は吸込み口フィルタ５と比較して、積層枚数が少なくなっている。

プレフィルタ７の風下側には、臭気を除去するプレ脱臭フィルタ８が設置されている。プレ脱臭フィルタ８は、四角状等の開口を有するペーパーセラミック担体やコージェライト担体、金属担体等に、脱臭剤として、酸化マンガン、酸化銅、酸化チタン、酸化クロム、酸化鉄、酸化ニッケル、酸化亜鉛、酸化コバルト等の金属酸化物触媒のうち１種類以上を、もしくは臭気物質を物理的に吸着するゼオライト、活性炭、シリカゲル、酸化ケイ素等の吸着剤のうち１種類以上を、あるいは臭気物質を化学的に吸着する化学吸着剤を１種類以上を担持させて構成されている。化学吸着剤にはアミン系の吸着剤やリン酸等が使用される。また、プレ脱臭フィルタ８の開口部は、１インチ平方当たり１５０〜２５０セルとなっており、厚さ１０ｍｍ以下で構成される。このように構成することにより、圧力損失を低減し、脱臭効率を高めることが可能となる。

プレ脱臭フィルタ８の風下側には、吸込み口フィルタ５やプレフィルタ７で除去できない小さい油煙や水蒸気、煙等を除去するための集塵手段９が設置されている。図３にこの集塵手段９の構造を示す。集塵手段９は、イオン化部１７とコレクタ部１８の２つの要素により構成される。イオン化部１７は、対向配置された放電電極１９と対向電極２０との間でコロナ放電を生じさせて空気中の塵埃（粒子）を帯電させる。このイオン化部１７で帯電された塵埃（粒子）はコレクタ部１８で集塵される。放電電極１９は金属等で形成される導電性のワイヤ線や針状電極、平板突起電極等となっており、対向電極２０は金属や導電性樹脂等で形成される導電性で平板状電極となっている。図３では、放電電極１９に平板突起電極を用いた場合を示している。

イオン化部１７は放電電極１９と対向電極２０を複数個並列に並べた構成となっている。対向電極２０は支持枠と一体で成型されていることが多い。放電電極１９は金属等で形成される給電部材で電気的に接続されており、イオン化部１７のケーシングに支持されている。コレクタ部１８は樹脂に帯電防止剤等を練り込んだ半導電性樹脂により形成される平板状の高圧電極、金属等の導電性樹脂、もしくは樹脂表面に金属コーティングしたもの、カーボンファイバーや金属微粒子を練り込んだ導電性樹脂、ステンレス等の金属により形成される平板状の集塵電極を複数枚積層した構成となっている。集塵電極は電気的に接続されており、支持枠と一体で成型されていることが多い。集塵手段９には基板収納部１３内に配置された高圧電源（図示せず）が接続されており、一定の電圧が印加される。

集塵手段９の風下側には、メイン脱臭フィルタ１０、送風機１１、排気口脱臭フィルタ１２がこの順に配置されている。メイン脱臭フィルタ１０と排気口脱臭フィルタ１２は、プレ脱臭フィルタ８と同様の構造となっている。メイン脱臭フィルタ１０は、プレ脱臭フィルタ８よりも開口が小さく、厚さが厚くなっており、プレ脱臭フィルタ８で除去できない低濃度の臭気を除去可能となっている。排気口脱臭フィルタ１２は、プレ脱臭フィルタ８、メイン脱臭フィルタ１０よりも開口が大きくなっており、吸い込みフード２と並列に設置される。また、排気口脱臭フィルタ１２は、例えばキャビネット１の上方より抜き差しすることにより着脱可能な状態で取り付けられているので、メンテナンスの時にはカバー（図示せず）を外すことにより容易に着脱でき清掃することができる。メイン脱臭フィルタ１０の風下側に設置される送風機１１は、両側の送風路６ｂ部分に１つずつ２つ設置される。メイン脱臭フィルタ１０の風下側は風路６が中央部の吸引路６ａから両側の送風路６ｂへと２分割されており、清浄化された空気は、送風路６ｂ内に設置される排気口脱臭フィルタ１２を通過して２つの吹き出し口から吹き出す。吹き出し口はキャビネット１の背面、もしくは奥側の上面あるいは側面に設けられる。

キャビネット１の内部に設置されるプレフィルタ７、プレ脱臭フィルタ８、集塵手段９、メイン脱臭フィルタ１０は、図２に示すように、全て１つのケーシング２１に一体的に収納されている。このケーシング２１はキャビネット１内で気密的に風路６の吸引路６ａを構成するとともに、キャビネット１の前後方向に摺動自在に設けられており、ケーシング２１の側面に設けられた開口部６ｃと、送風路６ｂの仕切壁２２に設けられた開口部２３とを連通させることにより、風路６を構成する吸引路６ａと送風路６ｂとが連通するようになっている。そのため、キャビネット１の前面側から、基板収納部１３における回路基板との配線を外し、プレフィルタ７、プレ脱臭フィルタ８、集塵手段９、メイン脱臭フィルタ１０が収納されたケーシング２１を引き出すことにより、これらのメンテナンスを容易に行うことができる。

次に動作について説明する。
上記のように構成された空気処理装置においては、電気加熱器具４による調理時に発生した水蒸気、油煙、臭気等の汚染空気が送風機１１により吸引され、吸い込みフード２に取り付けられた第１の油煙・水蒸気除去手段である吸込み口フィルタ５で汚染空気中の油煙、水蒸気の大半が除去される。その後、吸い込まれた空気は、プレフィルタ７を通過し、さらに油煙、水蒸気が除去される。吸込み口フィルタ５とプレフィルタ７により、吸引された汚染空気中の油煙、水蒸気のうち７０％以上が捕集される。その後、吸い込まれた空気は、プレ脱臭フィルタ８を通過し、臭気が除去される。プレ脱臭フィルタ８は、その風下側に設置される集塵手段９に付着する臭気を抑制する効果がある。集塵手段９には高電圧が印加されており、気流中の残った水蒸気、油煙に対してイオン化部１７でコロナ放電により電荷を与えて、この荷電粒子がコレクタ部１８を通過する間に静電気力により集塵電極に捕集されて除去される。その後、油煙・水蒸気が除去された空気は、メイン脱臭フィルタ１０を通過する。メイン脱臭フィルタ１０を通過することにより、気流中の臭気はメイン脱臭フィルタ１０に吸着剤や触媒、化学薬品等の脱臭剤を１種類以上含有させる構成とすることにより除去され、これによって清浄化された空気が排気口脱臭フィルタ１２を通過してさらに清浄化され吹き出し口から外に吹き出す。

図４に集塵手段９に接続される電源の垂下特性と集塵手段９の電圧−電流特性図を示す。電源には直流のプラスもしくはマイナスの電源が使用される。集塵手段９に接続される電源は、一定電流で制御されるようになっており、本実施の形態１では、その電流値を１８５μＡとした。集塵手段９には汚染空気が流入するため、イオン化部１７、コレクタ部１８に汚れが堆積する。この汚れが原因となって異常放電が発生し、不快な音や臭気が発生する場合がある。これを抑制するため電流値の上限を２００μＡとしている。２００μＡを超える電流値の場合、異常放電が発生し、不快な音や臭気が発生する場合があることがわかっており、本実施の形態１では、電流値の上限を２００μＡとした。また、上記の１８５μＡは電源の電流バラツキを加味して設定した値であり、２００μＡを超えないように制御できる一定電流制御であれば、この設定値でなくとも良い。また、付着した汚れに電流が流れ、汚染空気を帯電させるためのイオン化部１７の放電電流が少なくなると同時に放電領域が狭くなり、集塵性能が大幅に低下する。そのため、これを抑制するために印加電圧の最下限値を３ｋＶとしている。印加電圧の最大値は、本実施の形態１では、６ｋＶとした。６ｋＶを越えた場合、電源の価格が大幅に上昇し、寸法も大きくなる。また、電気的絶縁をするために他の部分との距離を広くとる必要があり、家庭用機器等では６ｋＶ以下で使用することが多い。従って、印加電圧は３〜６ｋＶとし、この間で前記一定電流値で制御される。印加電圧が低下し３ｋＶ以下になろうとした場合は、電源が停止し、集塵手段９に電圧が印加されず、性能が大きく低下する。一方、印加電圧が６ｋＶ以上になろうとした場合は、徐々に電流が低下し、電圧が印加されなくなる。この場合も同様に集塵手段９に電圧が印加されず、性能が大きく低下する。なお、本実施の形態１では、印加電圧の最大値を６ｋＶとしたが、価格、大きさに尤度がある場合は、６ｋＶ以上でも良い。

集塵手段９の電圧−電流特性は、図４に示すように、集塵手段９を通過する汚染空気の温度湿度により変動する。高温高湿時は同電圧でも放電電流が大幅に増加する。また、低温低湿時は同電圧でも放電電流が大幅に低下する。そのため、電源の垂下特性では、高温高湿時は、一定電流で印加電圧を下げ、低温低湿時は、一定電流で印加電圧を上げる。例えば、集塵手段９のイオン化部１７の放電電極１９に平板突起状の金属電極を使用し、風のながれる方向に平行に前後互い違いに平板突起状金属電極を配置し、隣接する平板突起状金属電極の電極間距離が６〜１０ｍｍ、突起の長さが１．５〜２ｍｍ、突起の角度が１０〜２５度、電極板厚が０．３ｍｍ、対向電極幅が３０ｍｍ、電極間距離が２３〜２５ｍｍ、電極数が８列とした構成の場合、汚染空気の温湿度が３３℃９２％の場合は、３．９ｋＶ近くで動作し、汚染空気の温湿度が０℃５％の場合は、４．９ｋＶ近くで動作する。このように温湿度により約１ｋＶの変動があるが、イオン化部１７の構成により電圧の変動幅は変化するため、１〜３ｋＶの幅をもって制御するのが望ましい。

以上のように、本実施の形態１に係る空気処理装置に組み込まれる集塵手段９は、その高圧電源が、プラスもしくはマイナスの直流の３〜６ｋＶの電圧を、電流値が２００μＡ以下の定電流で供給し、そのとき印加される電圧が１〜３ｋＶの幅をもって制御され、流入する汚染空気が高湿度であるとき３ｋＶ以下で停止するように構成したことにより、汚染空気を効率よく捕集することができ、調理の種類による性能低下が少なく、安定した性能を維持できるという効果がある。

実施の形態２．
図５は本発明の実施の形態２に係る空気処理装置の正面図である。図において、実施の形態１と同一の符号は同一または相当部分を示す。本実施の形態２では、吸い込みフード２に取り付けられた第１の油煙・水蒸気除去手段である吸込み口フィルタ５の近傍に湿度センサ１６を設置したものである。その他の構成は実施の形態１と同じであるので説明は省略する。
湿度センサ１６により、流入する汚染空気の湿度を検知し、集塵手段９に接続される電源の印加電圧を下記の式により決定する。
印加電圧（ｋＶ）＝−１／３０×湿度（％）＋６．５
これにより、流入した汚染空気の湿度に適した電圧が印加されることになる。

以上のように、本実施の形態２に係る空気処理装置に組み込まれる集塵手段９は、流入する空気の湿度を検知する検知手段を備え、検知された湿度に応じて印加電圧を、上に示した式による電圧を印加するため、流入する汚染空気の湿度に適した電圧が印加され、汚染空気を効率よく捕集することができ、調理の種類による性能低下が少なく、安定した性能を維持できるという効果がある。

本発明の実施の形態１に係る空気処理装置の概要を示す部分断面側面図。 図１の上部の部分断面上面図。 集塵手段の概略構成図。 集塵手段に使用される電源の垂下特性と集塵手段の電圧−電流特性図。 本発明の実施の形態２に係る空気処理装置の正面図。

符号の説明

１ キャビネット、２ 吸い込みフード、３ 空気処理装置の本体部、４ 電気加熱器具、５ 吸込み口フィルタ（第１の油煙・水蒸気除去手段）、６ 風路、６ａ 吸引路、６ｂ 送風路、６ｃ 開口部、７ プレフィルタ（第２の油煙・水蒸気除去手段）、８ プレ脱臭フィルタ、９ 集塵手段、１０ メイン脱臭フィルタ、１１ 送風機、１２ 排気口脱臭フィルタ、１３ 基板収納部、１６ 湿度センサ、１７ イオン化部、１８ コレクタ部、１９ 放電電極、２０ 対向電極、２１ ケーシング、２２ 仕切壁、２３ 開口部。

Claims (10)

1. 放電電極と対向電極の間でコロナ放電を生じさせて空気中の粒子を帯電させるイオン化部と、このイオン化部で帯電された空気中の粒子を集塵するコレクタ部と、定電流制御のもとで前記放電電極と前記対向電極間に電圧を印加する高圧電源とを備え、
   前記高圧電源は、プラスもしくはマイナスの直流の３〜６ｋＶの電圧を印加することを特徴とする電気集塵装置。
2. 前記高圧電源の印加電圧が１〜３ｋＶの幅をもって制御されることを特徴とする請求項１記載の電気集塵装置。
3. 前記高圧電源の電流値は２００μＡ以下であることを特徴とする請求項１または２記載の電気集塵装置。
4. 前記高圧電源は３ｋＶ以下で停止することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電気集塵装置。
5. 湿度が高くなるに従って、前記高圧電源の印加電圧を低下させることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の電気集塵装置。
6. 空気の湿度と前記高圧電源の印加電圧との関係が、
   印加電圧（ｋＶ）＝−１／３０×湿度（％）＋６．５となることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の電気集塵装置。
7. 空気の湿度を検知する湿度検知手段を備え、検知された湿度に応じて前記高圧電源の印加電圧を変化させることを特徴とする請求項５または６記載の電気集塵装置。
8. 前記イオン化部の放電電極は平板突起状の金属電極からなることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の電気集塵装置。
9. 請求項１乃至８のいずれかに記載の電気集塵装置を備えたことを特徴とする空気処理装置。
10. 電気加熱器具による調理時に発生する油煙や水蒸気、臭気等の汚染空気を吸い込むための吸込み口と、前記吸込み口に連通してキャビネット内に設置され、前記吸込み口から前記汚染空気を取り込む送風機と、前記吸込み口に配置される第１の油煙・水蒸気除去手段と、前記キャビネット内に配置される第２の油煙・水蒸気除去手段と、請求項１乃至８のいずれかに記載の電気集塵装置と、脱臭手段とを備え、前記吸込み口から取り込んだ前記汚染空気を前記第１の油煙・水蒸気除去手段、前記第２の油煙・水蒸気除去手段、前記集塵装置、前記脱臭手段の順に経由して前記キャビネットの外に吹き出し口から排出させることを特徴とする空気処理装置。
    

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