(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧電源により高電圧が印加された放電極と、その放電極と対向して一定の距離を置いて配置される接地電極が交互に複数配置され、前記接地電極は絶縁性基材の表面に１０６Ω／□〜１０１０Ω／□の表面抵抗率となるように抵抗体を設けており、前記抵抗体の一部と接触した導電性部材は電気的にアースに接続され、前記放電極と前記接地電極との間でコロナ放電が発生する電気集塵装置であって、前記抵抗体は二酸化ケイ素および酸化アルミニウムを含むバインダ内に四酸化三鉄が分散したものであり、コロナ放電に伴って流れる電流を監視する電流監視手段を備え、前記電流監視手段で検知した電流値の変化量によって、高電圧の印加を制御する電気集塵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塵・埃、油や水のミストなど空気中に浮遊する粒子状物質を捕集するのに使用される電気集塵装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の電気集塵装置は、以下のようなものが知られており、図４を参照しながら説明する（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
図４に示すように空気の流れと平行して面状の接地極板１０１を備え、それと平行して支持体１０２と複数の針状電極１０３からなる放電電極１０４を備え、直流高圧電源から直流高電圧を放電電極１０４に供給することにより、接地極板１０１と放電電極１０４間でコロナ放電を発生させ、空気中の浮遊粒子状物質を帯電・捕集している。
【０００４】
接地極板１０１の材質は鋼・ステンレス・アルミ等の金属を用いる。また針状電極１０３の材質は鋼・ステンレスを用いるのが通常であるが、腐食性や耐食性を考慮し、チタン・イリジウム・白金・ロジウム・タングステン等の金属やこれらの合金を用いる場合もある。
【０００５】
この時、接地極板１０１にある針状電極１０３と放電電極１０４との電極間距離は３０ｍｍ、針状電極１０３への印加電圧は１８ｋＶとなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭５９−５９２５８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装置は、接地極板と放電電極の電極間距離を狭くしすぎると、火花放電が頻発し電気集塵装置本来の集じん性能を得られなくなるという課題がある。そこで、電極間距離を広くすれば（あるいは放電極への印加電圧を低くすれば）その課題は解決できるが、集塵性能を確保するために装置を大型化する必要があった。
【０００８】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、火花放電が発生せず小型で集塵性能を得られる電気集塵装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そして、この目的を達成するために、本発明は、高圧電源により高電圧が印加された放電極と、その放電極と対向して一定の距離を置いて配置される接地電極が交互に複数配置され、接地電極は絶縁性基材の表面に１０6Ω／□〜１０10Ω／□の表面抵抗率となるように抵抗体を設けており、その抵抗体の一部と接触した導電性部材は電気的にアースに接続され、放電極と前記接地電極との間でコロナ放電が発生し、それに伴って流れる電流を監視する電流監視手段を備えた電気集塵装置であって、電流監視手段で検知した電流値によって、高電圧の印加を制御することを特徴としたものであり、これにより初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、高圧電源により高電圧が印加された放電極と、その放電極と対向して一定の距離を置いて配置される接地電極が交互に複数配置され、接地電極は絶縁性基材の表面に１０6Ω／□〜１０10Ω／□の表面抵抗率となるように抵抗体を設けており、その抵抗体の一部と接触した導電性部材は電気的にアースに接続され、放電極と前記接地電極との間でコロナ放電が発生し、それに伴って流れる電流を監視する電流監視手段を備えた電気集塵装置であって、電流監視手段で検知した電流値によって、高電圧の印加を制御するようにしたことで、接地電極の抵抗体に放電極を近接させても抵抗体のもつ抵抗によって火花放電は発生しない。また、接地極板の抵抗体と放電極とを近接させることが出来るので、小型化を図ることが出来、しかも高い集塵性能を確保することが出来る。
【００１１】
さらに、万が一接地極板の抵抗体と放電極との距離が接触に近いほど近接したり、もしくは接触したりした場合に、電流が増加したことを電流監視手段で検知し、高電圧の印加を制御することで、抵抗体に流れる電流を抑制し、抵抗体でのジュール熱による発熱を防止することが出来るので、より安全な電気集塵装置を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１の電気集塵装置のシステム構成図
【図２】同帯電部を示す斜視図
【図３】同帯電部の接地極板の断面図
【図４】従来の電気集塵装置の構造を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の請求項１記載の電気集塵装置は、高圧電源により高電圧が印加された放電極と、その放電極と対向して一定の距離を置いて配置される接地電極が交互に複数配置され、前記接地電極は絶縁性基材の表面に１０６Ω／□〜１０１０Ω／□の表面抵抗率となるように抵抗体を設けており、前記抵抗体の一部と接触した導電性部材は電気的にアースに接続され、前記放電極と前記接地電極との間でコロナ放電が発生する電気集塵装置であって、前記抵抗体は二酸化ケイ素および酸化アルミニウムを含むバインダ内に四酸化三鉄が分散したものであり、コロナ放電に伴って流れる電流を監視する電流監視手段を備え、前記電流監視手段で検知した電流値の変化量によって、高電圧の印加を制御するようにしたものである。これにより、放電極と接地電極の抵抗体が一定の距離を置いて配置された状態では、コロナ放電が発生し、浮遊粒子状物質を帯電・捕集することが出来るとともに、接地電極の抵抗体と放電極が接触するほど近接しても、火花放電が発生しないため、放電極と接地電極の抵抗体との距離を短くとる、あるいは放電極への印加電圧を高くしても、火花放電が発生せず、集塵性能を高めることが出来る。
【００１４】
また、高電圧の印加を、単位時間当たりの電流値の変化量により制御するようにしてもよい。これにより、電流が緩やかに変化した場合と、急激に変化した場合との区別が出来るようになり、電流値の変化する速さに応じて高電圧の印加を制御することが出来る。
【００１８】
また、セラミックスからなる絶縁性基材の表面に設ける抵抗体は、少なくとも四酸化三鉄を含む構成にしてもよい。これにより、表面抵抗率を１０6〜１０10Ω／□とすることができ、放電極と抵抗体との間でコロナ放電を発生させられるとともに、放電極と抵抗体との距離を近づけても、火花放電が発生することがなく、可燃性物質の捕集の場合であっても安全に捕集することが出来る。
【００１９】
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。
【００２０】
（実施の形態）
本実施の形態は、図１に示すように、帯電部１と集塵部２から構成される電気集塵装置３と、それらに高電圧を印加するための高圧電源４と、電流監視手段である電流計５と、電流計の値を読み込み、高圧電源４を制御するための制御部６と、制御部６から外部へ知らせることの出来る報知手段であるランプ７から構成される。
【００２１】
帯電部１は、図２に示すように、金属製の支持部材８に針９を複数固定した放電極１０と、それを支持する金属製の放電極固定部材１１と、金属製のフレーム１２と放電極固定部材１１を電気的に絶縁させながら固定するためのセラミックスや樹脂製の碍子１３と、フレーム１２に接続された接地電極１４とから構成される。
【００２２】
本実施の形態では、放電極１０と接地電極１４との間隔は２０ｍｍ、高圧電源４より放電極１０へ印加する電圧は直流−７〜−１１ｋＶである。接地電極１４は導電性部材１５を介してフレーム１２と接続しており、フレーム１２がアースに接続されている。放電極１０へ高電圧を印加すると、放電極１０の針９先端に電界が集中し、針９先端近傍の空気が絶縁破壊を起こし、コロナ放電が発生する。これにより、処理空気に含まれる粒子状物質を帯電させることができる。なお、印加電圧の極性は正負どちらでもよい。
【００２３】
集塵部２は図示していないが、高電圧が印加される荷電極板とアースに接続される接地極板が、距離をおいて（本実施の形態では６ｍｍ）交互に複数配置された構成である。本実施の形態では、荷電極板への印加電圧は、帯電部１の放電極１０へ印加する電圧と同様としているが、それぞれ異なる電圧としてもよい。
【００２４】
帯電部１で帯電された粒子状物質が集塵部２へ飛来し、荷電極板と接地極板の間の電界によって、帯電粒子にはクーロン力が働き、捕集される。
【００２５】
ここで、帯電部１の接地電極１４について詳しく説明する。接地電極１４は図３に示すように、セラミックスよりなる絶縁性基材１６の表面に、表面抵抗率が１０6〜１０10Ω／□の範囲、より好ましくは１０7〜１０9Ω／□となるように抵抗体１７を設けている。この抵抗体１７は、少なくとも二酸化ケイ素と酸化アルミニウムとを含むバインダに、四酸化三鉄を混合したスラリーを塗布・焼成してなる抵抗体１７を設けた構成である。
【００２６】
二酸化ケイ素および酸化アルミニウムを含むバインダ内に四酸化三鉄が適度に分散することにより、抵抗体１７の表面抵抗率を１０6〜１０10Ω／□の範囲とすることができる。この表面抵抗率を得るために、抵抗体１７はバインダに対して四酸化三鉄が４０〜６０ｗｔ％の割合で混合させることが好ましい。
【００２７】
具体的に、抵抗体１７は以下のように形成される。まず、少なくとも二酸化ケイ素と酸化アルミニウムとを含むバインダに、四酸化三鉄を加えて粉砕、混合してスラリーを作製する。バインダと四酸化三鉄の重量比は、バインダに対して四酸化三鉄が４０〜６０ｗｔ％となっている。次に、作製したスラリーを、絶縁性基材１６の表面にスプレーにより塗布する。その後、絶縁性基材１６を１１００〜１２００℃で焼成し、バインダ成分を溶融させて抵抗体１７を形成する。これにより、絶縁性基材１６の表面に抵抗体１７が強固に結合した接地電極１４となる。
【００２８】
絶縁性基材１６は、その表面に上述した抵抗体１７を形成するために、高温に耐える必要があり、本実施の形態ではセラミックス、例えば食器などで使用されている陶磁器を使用している。抵抗体１７も焼成により形成されたセラミックスであるため、接地電極１４全体がセラミックスからなる電極となり、コロナ放電に伴って発生する電流やオゾン等に対する耐久性が高く、品質が劣化しにくい。
【００２９】
抵抗体１７の表面抵抗率を１０6〜１０10Ω／□としているのは、コロナ放電を発生させると同時に、火花放電が発生しないようにするためである。１０6Ω／□より低い表面抵抗率では、放電極１０と接地電極１４との間隔を狭くしたり、または放電極１０への印加電圧を高めた場合に火花放電が発生する。また、１０10Ω／□より高い表面抵抗率では、火花放電は発生しないが、コロナ放電も発生しなくなるため、処理空気中の粒子状物質を帯電させることが出来ず、電気集塵装置３としての捕集性能が低下してしまう。
【００３０】
抵抗体１７に含有している四酸化三鉄は、温度上昇に伴って体積抵抗率が小さくなるという特性を有している。そのため、放電極１０が接地電極１４に接触するなどして大きな電流が流れた場合、ジュール熱による発熱により、接地電極１４の表面抵抗率が小さくなり、さらに電流が大きくなるというように、時間の経過と共に電流が増加するという特徴を有している。なお、温度上昇と共に抵抗率が低下する物質として、Ｔｉ2Ｏ3、Ｔｉ4Ｏ7などでもよい。
【００３１】
これに関して実験した結果を以下に示す。
【００３２】
接地電極は、絶縁性基材として食器などに使用される陶器を使用し、その表面には四酸化三鉄を４５ｗｔ％含有させたバインダを焼結させて１．３×１０8Ω／□の抵抗体を得た。
【００３３】
この接地電極の片端に導電性接着剤を用いたアルミテープを貼り付け、それをアースと接続した。アルミテープとアルミテープから１０ｍｍの位置までを絶縁性フィルムで被覆した。そして、アルミテープから１０ｍｍ離れた位置に針状の放電極の先端を接触させ、−８ｋＶの高電圧を印加させた。
【００３４】
その結果を表１に示す。印加直後は０．３ｍＡだが、時間の経過と共に電流が上昇しているのが分かる。５秒後には２ｍＡを超え、この時の放電極接触付近の表面温度は２５０℃を超えた。すなわち温度上昇とともに、抵抗率が低下していることが言える。
【００３５】
【表１】
0005909629.tif 000002
【００３６】
この電流上昇は、正常時に流れる電気集塵装置全体としての電流（本実施の形態では０．２〜０．３ｍＡ）に対して大きいため、容易に検知することができる。本実施の形態では、制御部６が電流計５の値を常時監視し、設定値（例えば１ｍＡ）を超えると高圧電源４を停止し、放電極１０への高電圧の印加が止まるように制御している。
【００３７】
これにより、万一放電極１０と接地電極１４とが短絡または近接し、電流が上昇し、接地電極１４が発熱を続けようとしても、電流上昇による発熱を事前に防止することができる。このため、捕集対象物質が可燃性であっても、安全に捕集することが出来る。
【００３８】
さらに、設定値を超えて高圧電源４が停止する制御が働いた場合、報知手段であるランプ７が点灯または点滅し、電気集塵装置３の使用者に対して、その制御を行ったことを知らせることが出来る。これにより、早期に対応をとることが可能となる。
【００３９】
また、電流計５で常時電流を監視し、放電極１０が接地電極１４と近接あるいは接触した場合に、電流値が増加するが、単位時間当たりの電流値の変化量を決めておき、それを超えた場合、高圧電源４から放電極１０への高電圧の印加を停止するようにしてもよい。
【００４０】
電流値の変化量の設定値の例として、１秒で０．４ｍＡの上昇速度以上となった場合に停止させるようにすることが出来る。これにより、接地電極１４表面のジュール熱による発熱を事前に防止することが出来る。
【００４１】
次に本実施の形態において、電気集塵装置３を小型にしながら、高い集塵性能を確保できる作用について説明する。
【００４２】
帯電部１では、放電極１０と抵抗体１７とでコロナ放電を発生させている。抵抗体１７を上述した構成としたので、抵抗値が十分に高く、放電時に流れる電流が制限されるため、火花放電が起きるような大電流が流れない。したがって、火花放電の発生を防ぐことができる。
【００４３】
放電極１０を抵抗体１７に接近させても火花放電は発生しないため、放電極１０と抵抗体１７との間隔を狭める（例えば従来の３０ｍｍを、１５〜２０ｍｍとする）ことができる。この結果コロナ放電が強力になり、集塵性能を低下させることなく、電気集塵装置３の大きさを小さくすることができる。
【００４４】
なお、本実施の形態では高電圧の印加を停止したが、印加電圧を低下させてもよく、電圧の低下に伴い、電流も低下するので、発熱の上昇を抑制することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明にかかる電気集塵装置は、放電電極と接地電極を近接させても、火花放電は発生しないため、小型で高い集塵性能を確保でき、さらに、接地電極での発熱を防止することが出来るため、特に空気中に可燃性物質が含まれている場合の空気清浄方式として有効であり、厨房用空気清浄装置等として有用である。
【符号の説明】
【００４６】
１      帯電部
２      集塵部
３      電気集塵装置
４      高圧電源
５      電流計
６      制御部
７      ランプ
８      支持部材
９      針
１０    放電極
１１    放電極固定部材
１２    フレーム
１３    碍子
１４    接地電極
１５    導電性部材
１６    絶縁性基材
１７    抵抗体
１０１  接地極板
１０２  支持体
１０３  針状電極
１０４  放電電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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