(57)【要約】【課題】集塵電極の寸法を拡大することなく、粒子の捕集効率を向上させることができる集塵装置を提供する。【解決手段】気体中に浮遊する粒子１００を捕集する集塵装置１であって、放電を発生させることによって粒子１００を帯電させる放電電極４２と、帯電した粒子１００を捕集する集塵電極５１と、放電電極４２及び集塵電極５１に向けて気体を導くファン１０と、を備える。集塵電極５１は、導電部材５５、及び、導電部材５５の少なくとも一部を被覆する被覆部材５６を有し、被覆部材５６は、樹脂材料５７を含む。樹脂材料５７は、主鎖にアクリル骨格を有し、かつ、側鎖としてフッ素の官能基を有し、樹脂材料５７における炭素原子とフッ素原子との組成比は、９９：１から８０：２０までの範囲内である。【選択図】図３
2018051413.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体中に浮遊する粒子を捕集する集塵装置であって、
放電を発生させることによって前記粒子を帯電させる放電電極と、
帯電した前記粒子を捕集する集塵電極と、
前記放電電極及び前記集塵電極に向けて前記気体を導くファンと、を備え、
前記集塵電極は、導電部材、及び、前記導電部材の少なくとも一部を被覆する被覆部材を有し、
前記被覆部材は、樹脂材料を含み、
前記樹脂材料は、主鎖にアクリル骨格を有し、かつ、側鎖としてフッ素の官能基を有し、
前記樹脂材料における炭素原子とフッ素原子との組成比は、９９：１から８０：２０までの範囲内である
集塵装置。
【請求項２】
前記被覆部材は、主要な構成材料である主要材料と、前記樹脂材料から構成され、前記主要材料内に散在するパウダーと、を含み、前記主要材料１００部に対し、前記樹脂材料から構成されるパウダーが５部以上、５０部以下の割合で混合されている
請求項１に記載の集塵装置。
【請求項３】
前記主要材料は、アクリル樹脂から構成される
請求項２に記載の集塵装置。
【請求項４】
前記粒子は、プラスに帯電する
請求項１〜３のいずれか１項に記載の集塵装置。
【請求項５】
前記導電部材は、アルミニウムから構成される
請求項１〜４のいずれか１項に記載の集塵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気体中に浮遊する粒子を捕集する集塵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、室内空気などの気体中に浮遊する微小粒子状物質などの粒子を帯電させて、帯電した当該粒子を電圧が印加された集塵電極によって捕集する集塵装置が知られている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
特許文献１に記載された集塵装置では、ファンによって集塵装置内に導かれた粒子を帯電させて、集塵電極に電気的に吸引するため、エアフィルタなどで捕集し難い微細な粒子を比較的効率よく捕集できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−２５４４３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載された集塵装置において、粒子の捕集効率をさらに高める手段の一つとして、気体流の方向における集塵電極の寸法を拡大する手段がある。
【０００６】
しかしながら、当該手段を採用すると、集塵装置の寸法が大きくなり、かつ、集塵電極などに要するコストも増大する。
【０００７】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、集塵電極の寸法を拡大することなく、粒子の捕集効率を向上させることができる集塵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】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明に係る集塵装置の一態様は、気体中に浮遊する粒子を捕集する集塵装置であって、放電を発生させることによって粒子を帯電させる放電電極と、帯電した粒子を捕集する集塵電極と、放電電極及び集塵電極に向けて気体を導くファンと、を備える。集塵電極は、導電部材、及び、導電部材の少なくとも一部を被覆する被覆部材を有し、被覆部材は、樹脂材料を含む。樹脂材料は、主鎖にアクリル骨格を有し、かつ、側鎖としてフッ素の官能基を有し、樹脂材料における炭素原子とフッ素原子との組成比は、９９：１から８０：２０までの範囲内である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、集塵電極の寸法を拡大することなく、粒子の捕集効率を向上させることができる集塵装置を提供することを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、実施の形態に係る集塵装置の全体構成を示す概略断面図である。
【図２】図２は、実施の形態に係る集塵装置の放電部及び集塵部の概要を示す斜視図である。
【図３】図３は、実施の形態に係る集塵電極の構造の概要を示す断面図である。
【図４】図４は、実施の形態に係る集塵装置の放電部及び集塵部の構成及び動作の概要を示す図である。
【図５】図５は、実施の形態の変形例に係る集塵電極の構造の概要を示す断面図である。
【図６】図６は、他の変形例に係る集塵装置の放電電極及び集塵電極の構成及び動作の概要を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される、数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態などは、一例であって本発明を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
【００１２】
なお、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。
【００１３】
（実施の形態）
以下、実施の形態に係る集塵装置１について説明する。
【００１４】
［全体構成］
まず、本実施の形態に係る集塵装置１の全体構成について図面を用いて説明する。
【００１５】
図１は、本実施の形態に係る集塵装置１の全体構成を示す概略断面図である。
【００１６】
図２は、本実施の形態に係る集塵装置１の放電部４０及び集塵部５０の概要を示す斜視図である。
【００１７】
図１に示されるように、本実施の形態に係る集塵装置１は、ファン１０、ダクト２０、フィルタ３０、放電部４０、集塵部５０、高圧電源６０及びケース７０を備える。また、図２に示されるように、放電部４０は、放電電極４２及び低電位電極４１を備え、集塵部５０は、集塵電極５１及び対向電極５２を備える。
【００１８】
ファン１０は、集塵装置１の外部から集塵装置１の内部に気体を導くための装置である。ファン１０は、集塵装置１の外部の気体を放電部４０内の放電電極４２及び集塵部５０内の集塵電極５１に向けて導いて、集塵部５０において浄化された気体を集塵装置１の外部に吐出する。ファン１０は、気体を吸入及び吐出することができる装置であればよい。ファン１０として、例えば、遠心ファンなどが用いられる。
【００１９】
ダクト２０は、ファン１０によって集塵装置１の外部から導かれた気体の流路となる管状部材である。ダクト２０の一方の端部にはファン１０が設けられ、他方の端部には、フィルタ３０が設けられる。また、ダクト２０の内部には、放電部４０及び集塵部５０が設けられる。ダクト２０を構成する材料は、特に限定されない。例えば、ダクト２０は樹脂などの絶縁材料から構成される。ダクト２０が絶縁材料から構成されることによって、ダクト２０と、放電電極４２などとの間の放電を抑制することができる。
【００２０】
フィルタ３０は、集塵装置１の内部に導かれた気体中の比較的大きな粒子などを捕集するための捕集部材である。これにより、放電部４０の放電電極４２と低電位電極４１との間、又は、集塵部５０の集塵電極５１と対向電極５２との間における比較的大きな粒子による短絡、及び、集塵部５０における粒子の堆積を低減することができる。フィルタ３０としては、公知のエアフィルタを用いることができる。フィルタ３０として、例えば、ＨＥＰＡフィルタなどが用いられてもよい。
【００２１】
高圧電源６０は、放電部４０内の放電電極４２及び低電位電極４１、並びに、集塵部５０内の集塵電極５１及び対向電極５２に電圧を印加する電源である。高圧電源６０として、所望の直流電圧を出力できる任意の電圧源が用いられてよい。また、本実施の形態では、高圧電源６０は、集塵装置１の内部に設けられるが、高圧電源６０は、必ずしも集塵装置１の内部に設けられなくてもよい。例えば、高圧電源６０を集塵装置１の外部に設けて、集塵装置１の外部から集塵装置１内部の各電極に電圧が印加されてもよい。
【００２２】
放電部４０は、放電を発生させることによって集塵装置１の内部に導かれた気体中に浮遊する粒子を帯電させるための構成要素である。本実施の形態では、放電部４０は、接地された低電位電極４１と、低電位電極４１に対してプラスの電圧が印加された放電電極４２とを備える。放電電極４２には、高圧電源６０から電圧が印加される。放電電極４２に印加される電圧の大きさは、放電電極４２と低電位電極４１との間に、コロナ放電が発生するように適宜設定される。例えば、放電電極４２と低電位電極４１との間隔が２０ｍｍの場合、放電電極４２に印加される電圧の大きさは１０ｋＶ程度である。
【００２３】
本実施の形態では、放電電極４２は、図２に示されるＸ軸に平行に延びる線状の導電部材から構成される。例えば、放電電極４２はステンレスから構成される。また、本実施の形態では、低電位電極４１は、図２に示されるＸＹ平面に平行に配置される板状の導電部材から構成される。例えば、低電位電極４１はステンレスから構成される。
【００２４】
集塵部５０は、集塵装置１の内部に導かれた気体中の帯電した粒子を捕集する構成要素である。本実施の形態では、集塵部５０は、接地された集塵電極５１と、集塵電極５１に対してプラスの電圧が印加された対向電極５２とを備える。対向電極５２には、高圧電源６０から電圧が印加される。対向電極５２に印加される電圧の大きさは、集塵電極５１と対向電極５２との間に電界を発生させて、当該電界によって、プラスに帯電した粒子が集塵電極５１に吸着されるように適宜設定される。例えば、集塵電極５１と対向電極５２との間隔が２０ｍｍの場合、対向電極５２に印加される電圧の大きさは１０ｋＶ程度である。
【００２５】
本実施の形態では、集塵電極５１は、図２に示されるＸＹ平面に平行に配置される平板状の導電部材、及び、当該導電部材の少なくとも一部を被覆する被覆部材を有する。本実施の形態に係る集塵装置１の特徴的な構成要素である集塵電極５１の詳細な構成については後述する。
【００２６】
また、本実施の形態では、対向電極５２は、図２に示されるＸＹ平面に平行に配置される平板状の導電部材から構成される。例えば、対向電極５２はステンレスから構成される。
【００２７】
ケース７０は、集塵装置１の上記各構成要素を収納する箱状部材である。ケース７０は、集塵装置１の外部から気体が吸入される吸入口７１と、集塵装置１の内部から外部に気体が吐出される吐出口７２とを備える。ケース７０を構成する材料は、特に限定されない。例えば、ケース７０は樹脂から構成される。
【００２８】
［集塵電極の構成］
続いて、本実施の形態に係る集塵装置１の特徴的な構成要素である集塵電極５１について、図面を用いて説明する。
【００２９】
図３は、本実施の形態に係る集塵電極５１の構造の概要を示す断面図である。
【００３０】
図３に示されるように、集塵電極５１は、導電部材５５、及び、導電部材５５の少なくとも一部を被覆する被覆部材５６を有する。また、被覆部材５６は、樹脂材料５７を含み、本実施の形態では、被覆部材５６は、実質的に樹脂材料５７だけから構成される。なお、図３では、集塵電極５１の両主面に被覆部材５６が設けられているが、集塵電極５１の一方の主面だけにおいて粒子を捕集する場合には、集塵電極５１の当該一方の主面だけに被覆部材５６を設けてもよい。
【００３１】
樹脂材料５７は、主鎖にアクリル骨格を有し、かつ、側鎖としてフッ素の官能基を有する。言い換えると、樹脂材料５７は、アクリル樹脂の側鎖における炭化水素基又は水素原子の一部がフッ素に置換された樹脂である。
【００３２】
集塵電極５１が、上記の構成を有することにより、図３に示されるように、集塵電極５１における被覆部材５６（樹脂材料５７）の表面にフッ素原子が現れる。ここで、フッ素原子は、マイナスに帯電し易い性質を有するため、例えば、被覆部材５６の表面において、気体が流れるだけで、気体との摩擦によってマイナスに帯電する。このため、放電部４０によってプラスに帯電された粒子が集塵電極５１に吸着され易くなる。
【００３３】
樹脂材料５７における炭素原子とフッ素原子との組成比は、９９：１から８０：２０の範囲内である。樹脂材料５７におけるフッ素原子の組成比が、上記範囲より少ない場合には、樹脂材料５７の表面に現れるフッ素原子の量が少ないため、粒子の吸着を促進するために十分な帯電が得られない。また、樹脂材料５７におけるフッ素原子の組成比が、上記範囲を超えると、樹脂材料５７の帯電効率は飽和する。また、樹脂材料５７におけるフッ素原子の組成比が大きくなるほど、樹脂材料５７が導電部材５５に付着し難くなり、かつ、樹脂材料５７の表面の平滑性が低下するため、フッ素原子の組成比は必要以上に大きくない方がよい。
【００３４】
導電部材５５は、帯電した粒子を吸引するための電圧が印加される部材である。本実施の形態では、導電部材５５は接地されている。また、本実施の形態では、導電部材５５は、アルミニウムから構成される。導電部材５５がアルミニウムから構成されることにより、樹脂材料５７が導電部材５５に付着し易くなる。また、導電部材５５は、例えば、ステンレスから構成されてもよい。導電部材５５がステンレスから構成される場合には、例えば導電部材５５を酸で処理することにより、樹脂材料５７を導電部材５５に付着し易くすることができる。また、導電部材５５を構成する材料は、以上の材料に限定されない。導電部材５５を構成する材料は、樹脂材料５７を付着させることができる導電性材料であればよい。
【００３５】
［集塵電極の製造方法］
続いて、上記の構成を有する集塵電極５１の製造方法について説明する。
【００３６】
まず、集塵電極５１を構成する平板状の導電部材５５と、樹脂材料５７とを準備する。
【００３７】
樹脂材料５７は、例えば、アクリルモノマー及びフッ素モノマーを重合させることにより生成することができる。ここで、アクリルモノマーとフッ素モノマーとの混合比は、上記の炭素原子とフッ素原子との組成比を満たすように適宜定められる。
【００３８】
樹脂材料５７は、溶剤に溶かした状態で使用される。本実施の形態では、当該溶剤としては、沸点が１２０℃以上の有機溶剤を使用することが好ましい。高沸点の有機溶剤を用いる場合には、有機溶剤の揮発に比較的長い時間を要するため、有機溶剤が揮発するまでに、樹脂材料５７の表面を平滑化することができる。例えば、水平に配置された平板状の部材に、有機溶剤に溶かした状態の樹脂材料５７を塗布することにより、有機溶剤が揮発するまでに、重力の影響で樹脂材料５７の表面が自ずと平滑化される。なお、有機溶剤として、例えば、プロピレングリコール、イソプロピルアルコールなどを用いることができる。
【００３９】
次に、導電部材５５の表面に、溶剤に溶かした状態の樹脂材料５７を塗布する。そして、当該溶剤を揮発させることにより、導電部材５５の表面に樹脂材料５７から構成される被覆部材５６を有する集塵電極５１を製造することができる。
【００４０】
［集塵装置の動作］
続いて、上述した集塵装置１の動作について、図面を用いて説明する。
【００４１】
図４は、本実施の形態に係る集塵装置１の放電部４０及び集塵部５０の構成及び動作の概要を示す図である。
【００４２】
図４に示されるように、放電部４０の放電電極４２と低電位電極４１との間に電圧が印加されることによって、放電電極４２と低電位電極４１との間でコロナ放電が発生する。また、放電電極４２と低電位電極４１との間には、ファン１０によって集塵装置１の外部から気体が導かれる。ここで、気体中に含まれる粒子１００が、放電電極４２と低電位電極４１との間を通過する際に、粒子１００は、コロナ放電によって発生した電離気体によってプラスに帯電される。
【００４３】
プラスに帯電した粒子１００は、引き続きファン１０によって、集塵部５０の集塵電極５１と対向電極５２との間に導かれる。ここで、集塵電極５１は接地され、対向電極５２にはプラスの電圧が印加されているため、集塵電極５１と対向電極５２との間には、電界が生成されている。したがって、集塵電極５１と対向電極５２との間に導かれたプラスに帯電した粒子１００は、電界によって集塵電極５１へ向かう力を受け、集塵電極５１の表面に吸着される。また、上述のとおり、集塵電極５１は、樹脂材料５７を含む被覆部材５６を有しており、樹脂材料５７の表面に現れるフッ素原子がマイナスに帯電しているため、プラスに帯電した粒子１００の、樹脂材料５７の表面への付着が促進される。このため、本実施の形態に係る集塵電極５１を用いて集塵することにより、被覆部材５６を有しない電極を用いて集塵する場合より、粒子１００の捕集効率を改善することができる。
【００４４】
［変形例］
続いて、本実施の形態の変形例について、図面を用いて説明する。本変形例においては、被覆部材の構成が、上記実施の形態と異なる。
【００４５】
図５は、本変形例に係る集塵電極５１Ａの構造の概要を示す断面図である。
【００４６】
図５に示されるように、本変形例の集塵電極５１Ａは、上記実施の形態の集塵電極５１と同様に、導電部材５５、及び、導電部材５５の少なくとも一部を被覆する被覆部材５６Ａを有する。本変形例においては、被覆部材５６Ａは、主要な構成材料である主要材料５８と、上記実施の形態と同様の樹脂材料５７から構成され、主要材料５８内に散在するパウダー５７Ａとを含む。ここで、被覆部材５６Ａは、質量部で１００部の主要材料５８に対し、樹脂材料５７から構成されるパウダー５７Ａが５部以上、５０部以下の割合で混合されている。
【００４７】
主要材料５８は、導電部材５５を被覆する材料であり、パウダー５７Ａを結合する結合材としても機能する。主要材料５８は樹脂から構成される。主要材料５８として、例えば、アクリル樹脂を用いてもよい。
【００４８】
本変形例に係る集塵電極５１Ａにおいても、樹脂材料５７から構成されるパウダー５７Ａが、所定の割合で混合されているため、被覆部材５６Ａの表面にパウダー５７Ａが現れる。ここで、パウダー５７Ａは樹脂材料５７から構成されるため、上述のとおり、パウダー５７Ａの表面にはフッ素原子が現れる。したがって、被覆部材５６Ａの表面には、フッ素原子が存在するため、被覆部材５６Ａの表面は気体との摩擦によってマイナスに帯電する。このため、本変形例に係る集塵電極５１Ａにおいても、上記実施の形態に係る集塵電極５１と同様にプラスに帯電した粒子１００が吸着され易くなる。
【００４９】
［効果など］
以上のように、本実施の形態に係る集塵装置１は、気体中に浮遊する粒子１００を捕集する集塵装置１であって、放電を発生させることによって粒子１００を帯電させる放電電極４２と、帯電した粒子１００を捕集する集塵電極５１と、放電電極４２及び集塵電極５１に向けて気体を導くファン１０と、を備える。集塵電極５１は、導電部材５５、及び、導電部材５５の少なくとも一部を被覆する被覆部材５６を有し、被覆部材５６は、樹脂材料５７を含む。樹脂材料５７は、主鎖にアクリル骨格を有し、かつ、側鎖としてフッ素の官能基を有し、樹脂材料５７における炭素原子とフッ素原子との組成比は、９９：１から８０：２０の範囲内である。
【００５０】
これにより、集塵電極５１の少なくとも一部を被覆する被覆部材５６の表面には、樹脂材料５７に含まれるフッ素原子が現れる。被覆部材５６の表面に現れたフッ素原子が、気体との摩擦などによってマイナスに帯電するため、放電電極４２によってプラスに帯電した粒子１００の被覆部材５６の表面への吸着が促進される。このため、本実施の形態に係る集塵装置１によれば、集塵電極５１の寸法を拡大することなく、気体中の粒子１００の捕集効率を向上させることができる。
【００５１】
また、本実施の形態において、被覆部材５６Ａは、主要な構成材料である主要材料５８と、樹脂材料５７から構成され、主要材料５８内に散在するパウダー５７Ａとを含み、１００部の主要材料５８に対し、樹脂材料５７から構成されるパウダー５７Ａが５部以上、５０部以下の割合で混合されていてもよい。
【００５２】
このような構成によっても、被覆部材５６Ａの表面にフッ素原子が現れるため、気体中の粒子１００の捕集効率を向上させることができる。また、本構成によれば、主要材料５８を比較的自由に選択できる。このため、例えば、主要材料５８として、導電部材５５に付着し易い材料を選択することができる。
【００５３】
また、被覆部材５６Ａに含まれる主要材料５８は、例えば、アクリル樹脂から構成されてもよい。
【００５４】
また、導電部材５５は、アルミニウムから構成されてもよい。
【００５５】
これにより、アクリル樹脂などを主成分として含む被覆部材５６が付着し易い導電部材５５を形成することができる。
【００５６】
（その他の変形例など）
以上、本発明に係る集塵装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。
【００５７】
例えば、上記実施の形態に係る集塵装置１では、放電電極４２に対向する低電位電極４１及び集塵電極５１に対向する対向電極５２が用いる構成が採用されているが、本発明の集塵装置の構成はこれに限られない。例えば、低電位電極４１及び対向電極５２を用いない構成を備える集塵装置であってもよい。当該構成を備える他の変形例に係る集塵装置及びその動作について、図面を用いて説明する。
【００５８】
図６は、他の変形例に係る集塵装置の放電電極４２及び集塵電極５１の構成及び動作の概要を示す図である。
【００５９】
図６に示されるように、本変形例に係る集塵装置では、低電位電極４１及び対向電極５２は用いられない。本変形例に係る集塵装置では、放電電極４２と集塵電極５１との間に電圧が印加され、放電電極４２と集塵電極５１との間においてコロナ放電が発生する。つまり、本変形例に係る集塵装置では、放電電極４２を備える放電部と、集塵電極５１を備える集塵部との間でコロナ放電を発生させる。そして、本変形例に係る集塵装置では、放電電極４２と集塵電極５１との間に導かれた粒子１００がプラスに帯電する。プラスに帯電した粒子１００は、放電電極４２と集塵電極５１との間に発生した電界によって、集塵電極５１へ向かう力を受け、集塵電極５１の表面に吸着される。また、上記実施の形態と同様に、集塵電極５１は、樹脂材料５７を含む被覆部材５６を有しており、樹脂材料５７の表面に現れるフッ素原子がマイナスに帯電しているため、プラスに帯電した粒子１００の、樹脂材料５７の表面への付着が促進される。さらに、本変形例によれば、上記実施の形態より、電極の個数を削減することができる。
【００６０】
また、上記実施の形態では、集塵装置１の各電極の形状は平板状であるが、各電極の形状はこれに限られない。例えば、円筒状の集塵電極と、当該集塵電極の内部に配置された棒状の放電電極と、を用いてもよい。
【００６１】
また、上記実施の形態では、気体と集塵電極５１及び５１Ａとの摩擦によって、集塵電極５１及び５１Ａの表面に帯電させたが、集塵電極５１及び５１Ａの表面を他の部材で擦ることにより帯電させてもよい。
【００６２】
その他、実施の形態及び変形例に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で実施の形態及び変形例における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。
【符号の説明】
【００６３】
１  集塵装置
１０  ファン
４２  放電電極
５１、５１Ａ  集塵電極
５５  導電部材
５６、５６Ａ  被覆部材
５７  樹脂材料
５７Ａ  パウダー
５８  主要材料
１００  粒子
【図１】
2018051413.tif 000003
【図２】
2018051413.tif 000004
【図３】
2018051413.tif 000005
【図４】
2018051413.tif 000006
【図５】
2018051413.tif 000007
【図６】
2018051413.tif 000008