(57)【要約】【課題】空気清浄に使用される電気集塵装置において、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する。【解決手段】空気中の塵埃を帯電させる帯電部２と、帯電した塵埃を捕集する集塵部３とを備えた電気集塵装置１において、前記帯電部２は放電電極４と接地電極７とを所定間隔で対向させた構成であり、前記接地電極７は、少なくとも四酸化三鉄を含むセラミックスからなり、かつ表面抵抗率が１０6〜１０10Ω／□の範囲であることを特徴とする電気集塵装置１としたことにより、放電電極４と接地電極７を近接させても火花放電が発生せず、小型化を図りつつ高い集塵性能を確保できる電気集塵装置１を得られる。【選択図】図２
2013091058.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気中の塵埃を帯電させる帯電部と、帯電した塵埃を捕集する集塵部とを備えた電気集塵装置において、前記帯電部は放電電極と接地電極とを有し、前記接地電極は、少なくとも四酸化三鉄を含むセラミックスからなり、かつ表面抵抗率が１０6〜１０10Ω／□の範囲であることを特徴とする電気集塵装置。
【請求項２】
前記接地電極は、セラミックスからなる絶縁性基材の表面に、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を有し、前記抵抗体の表面抵抗率が１０6〜１０10Ω／□の範囲であることを特徴とする請求項１に記載の電気集塵装置。
【請求項３】
前記抵抗体は、前記バインダに対して四酸化三鉄を４０〜６０ｗｔ％混合させたことを特徴とする、請求項２に記載の電気集塵装置。
【請求項４】
前記抵抗体は、前記バインダに対して四酸化三鉄を４５ｗｔ％混合させたことを特徴とする、請求項２または３に記載の電気集塵装置。
【請求項５】
前記抵抗体は、表面に四酸化三鉄の粒子の一部が点在して露出した構造であることを特徴とする、請求項２〜４のいずれかに記載の電気集塵装置。
【請求項６】
前記抵抗体に含まれる四酸化三鉄の粒子径を０．１〜５μｍとしたことを特徴とする、請求項５に記載の電気集塵装置。
【請求項７】
前記接地電極の表面に、アースまたは高圧電源に電気的に接続した導電性部材を接触させたことを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の電気集塵装置。
【請求項８】
前記導電性部材の表面上と、前記導電性部材と前記接地電極との接続部の表面上を、絶縁性部材で覆ったことを特徴とする、請求項７に記載の電気集塵装置。
【請求項９】
電気集塵装置に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によって、高電圧の印加を制御することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の電気集塵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気中の塵埃を捕集し、空気清浄を行うための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いる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
以下、その電気集塵装置について、従来の電気集塵装置の断面を示す構成図である図１０を参照しながら説明する。
【０００４】
図１０に示すように、電気集塵装置１０１は、空気の流れと平行して面状の接地電極１０５を備え、それと平行して支持体１０２と複数の放電部材１０３を有する放電電極１０４を備えている。
【０００５】
そして、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、接地電極１０５と放電電極１０４間でコロナ放電を発生させ、空気中の塵埃を帯電・捕集している。
【０００６】
接地電極１０５の材質は、鋼・ステンレス・アルミ等の金属である。また放電部材１０３の材質には通常、鋼・ステンレスを用いるが、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、またはこれらの合金を用いる場合もある。
【０００７】
この時、接地電極１０５と、放電電極１０４との電極間距離は３０ｍｍ、放電電極１０４への印加電圧は１８ｋＶとなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【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】
【０００９】
このような従来の電気集塵装置は、接地電極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が本来有している集塵性能を得られなくなるという課題を有していた。
【００１０】
電極間距離を広くすればその課題は解決できるが、電気集塵装置全体のコロナ放電量が少なくなってしまい、電気集塵装置の集塵性能が低下してしまう。
【００１１】
従来の電気集じん機は、火花放電の頻発しない距離まで電極間距離を（例えば上述のごとく３０ｍｍ）広げている。このため、放電電極からのコロナ放電量が少なくなるので、放電電極を空気の流れ方向に複数配置して、コロナ放電量を確保し、集塵性能を維持していた。
【００１２】
また、それに合わせて面状の接地電極も空気の流れ方向に大きくなっていた。そのため、空気の流れる方向に装置全体が大きくなってしまい、限られたスペースの中で設置することが難しいという課題があった。
【００１３】
そこで本発明は、上記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する。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
そして、この目的を達成するために、本発明は、空気中の塵埃を帯電させる帯電部と、帯電した塵埃を捕集する集塵部とを備えた電気集塵装置において、前記帯電部は放電電極と接地電極とを所定間隔で対向させた構成であり、前記接地電極は、少なくとも四酸化三鉄を含むセラミックスからなり、かつ表面抵抗率が１０6〜１０10Ω／□の範囲であることを特徴とする電気集塵装置としたものであり、これにより所期の目的を達成するものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の電気集塵装置は、帯電部は、放電電極と、少なくとも四酸化三鉄を含むセラミックスからなり、表面抵抗率が１０6〜１０10Ω／□の範囲である接地電極とを所定間隔で対向させた構成であるため、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。また、放電電極と接地電極とを近接させることができるので、小型化を図ることができ、しかも高い集塵性能を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態１の電気集塵装置の構成図
【図２】同電気集塵装置に備えた帯電部を斜めから見た構成図
【図３】同電気集塵装置の帯電部に備えた放電電極と接地電極の断面を示す構成図
【図４】同電気集塵装置の帯電部に備えた接地電極の断面を示す模式図
【図５】同電気集塵装置の帯電部に備えた接地電極表面の顕微鏡写真
【図６】本発明の実施の形態２の電気集塵装置に備えた帯電部の断面を示す構成図
【図７】本発明の実施の形態３の電気集塵装置のシステム構成図
【図８】本発明の実施の形態１〜３のいずれかの電気集塵装置の帯電部に備えた接地電極に設けた抵抗体の表面抵抗率を表すグラフ
【図９】本発明の実施の形態１〜３のいずれかの電気集塵装置の帯電部に備えた接地電極に設けた抵抗体の表面抵抗率を表すグラフ
【図１０】従来の電気集塵装置の断面を示す構成図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の請求項１記載の電気集塵装置は、空気中の塵埃を帯電させる帯電部と、帯電した塵埃を捕集する集塵部とを備えた電気集塵装置において、前記帯電部は放電電極と接地電極とを有し、前記接地電極は、少なくとも四酸化三鉄を含むセラミックスからなり、かつ表面抵抗率が１０6〜１０10Ω／□の範囲であることを特徴とする電気集塵装置である。
【００１８】
放電電極と、少なくとも四酸化三鉄を含むセラミックスからなり、表面抵抗率が１０6〜１０10Ω／□の範囲である接地電極とを所定間隔で対向させた構成であるため、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。また、放電電極と接地電極とを近接させることができるので、小型化を図ることができ、しかも高い集塵性能を確保することができる。
【００１９】
また、接地電極はセラミックスからなるため、コロナ放電に伴って発生するオゾン等に対する耐久性が高く、品質が劣化しにくい。
【００２０】
さらに、四酸化三鉄は、温度上昇に伴って物質固有の値である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、放電電極が接地電極に接触するなどして異常に大きな電流が流れた場合、それに伴う発熱により、四酸化三鉄を含むセラミックスからなる接地電極の表面抵抗率は、四酸化三鉄の体積抵抗率の低下に伴って小さくなり、さらに電流が大きくなる。
【００２１】
この電流上昇は、正常時に流れる電流よりも大きいため、容易に検知することができる。したがって、正常時には火花放電を起こすことなくコロナ放電を発生させることができ、異常時には電流上昇を容易に検知して安全に停止することができる電気集塵装置を得ることができる。
【００２２】
本発明の請求項２記載の電気集塵装置は、接地電極は、セラミックスからなる絶縁性基材の表面に、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を有し、前記抵抗体の表面抵抗率が１０6〜１０10Ω／□の範囲であることを特徴とする請求項１に記載の電気集塵装置である。
【００２３】
これにより、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、１０6〜１０10Ω／□の範囲の表面抵抗率を有する抵抗体が、絶縁性基材の表面に強固に結合した接地電極となり、耐久性が高く、かつ火花放電が発生しない電気集塵装置を得ることができる。
【００２４】
また、安価な材料からなるため、低コストの接地電極とすることができ、電気集塵装置の低コスト化を図ることができる。
【００２５】
本発明の請求項３記載の電気集塵装置は、抵抗体は、バインダに対して四酸化三鉄を４０〜６０ｗｔ％混合させたことを特徴とする、請求項２に記載の電気集塵装置である。
【００２６】
これにより、抵抗体の表面抵抗率を１０6〜１０10Ω／□の範囲に制御した接地電極となり、火花放電が発生しない電気集塵装置を得ることができる。
【００２７】
本発明の請求項４記載の電気集塵装置は、抵抗体は、前記バインダに対して四酸化三鉄を４５ｗｔ％混合させたことを特徴とする、請求項２または３に記載の電気集塵装置である。
【００２８】
これにより、抵抗体の表面抵抗率を１０6〜１０10Ω／□の範囲に制御した接地電極を安定して作製することが可能となり、火花放電が発生しない電気集塵装置を得ることができる。
【００２９】
本発明の請求項５記載の電気集塵装置は、抵抗体は、表面に四酸化三鉄の粒子の一部が点在して露出した構造であることを特徴とする、請求項２〜４のいずれかに記載の電気集塵装置である。
【００３０】
四酸化三鉄は、空気中に長期間晒されると、徐々に酸化して三酸化二鉄へと変化する。この酸化は、水分の存在によって加速される。四酸化三鉄の導電性に対して、三酸化二鉄の導電性は約１０6分の１しかなく、四酸化三鉄の酸化による化学変化は抵抗体の表面抵抗率の変化を引き起こし、導電特性の劣化の原因となる。したがって、劣化を防止するためには、抵抗体に分散した四酸化三鉄の粒子全体がバインダに覆われており、空気中に晒されないことが好ましい。
【００３１】
しかし、分散した粒子表面の全てがバインダに覆われてしまうと、抵抗体の表面はバインダのみとなるため、表面抵抗率はバインダの特性に大きく依存し、１０6〜１０10Ω／□の範囲に制御することが困難となる。
【００３２】
したがって、四酸化三鉄の粒子の一部が、抵抗体の表面に点在して露出した構造とすることにより、四酸化三鉄の酸化を最小限に抑え、適切な表面抵抗率を維持しながら耐久性を確保した抵抗体を得ることができ、火花放電が発生せず、長期にわたって使用可能な電気集塵装置を得ることができる。
【００３３】
本発明の請求項６記載の電気集塵装置は、抵抗体に含まれる四酸化三鉄の粒子径を０．１〜５μｍとしたことを特徴とする、請求項５に記載の電気集塵装置である。
【００３４】
抵抗体に、粒子径の異なる四酸化三鉄が適度に分散することにより、小さな粒子が抵抗体内部に取り込まれ、大きな粒子の一部が抵抗体の表面に露出した構造体を得ることができる。
【００３５】
本発明の請求項７記載の電気集塵装置は、接地電極の表面に、アースまたは高圧電源に電気的に接続した導電性部材を接触させたことを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の電気集塵装置である。
【００３６】
これにより、接地電極の表面で発生したコロナ放電による電流が、導電性部材を通じて外部回路に流れることができる。
【００３７】
本発明の請求項８記載の電気集塵装置は、導電性部材の表面と、前記導電性部材と接地電極との接続部の表面を、絶縁性部材で覆ったことを特徴とする、請求項７に記載の電気集塵装置である。
【００３８】
絶縁性物質を設けなかった場合、接地電極の表面に結露などで水分が付着すると、放電電極に近い接地電極の表面と、導電性部材の表面とが短絡する場合がある。導電性部材と、導電性部材と接地電極との接続部の表面を絶縁性部材で覆うことにより、上記のような短絡を防止することができる。
【００３９】
本発明の請求項９記載の電気集塵装置は、電気集塵装置に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によって、高電圧の印加を制御することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の電気集塵装置である。
【００４０】
万が一、放電電極と接地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、接地電極に流れる電流を抑制し、接地電極で発生する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。
【００４１】
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。
【００４２】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における電気集塵装置の構成図である。
【００４３】
図１に示すように、本発明の実施の形態１における電気集塵装置１は、空気の流れ（図１の矢印）の流れに沿って、帯電部２の下流側に集塵部３を配置した構成となっている。含塵空気が帯電部２に流入すると、空気中の塵埃は帯電部２で生じさせているコロナ放電領域を通過する際に帯電される。
【００４４】
続いて、帯電した塵埃を含む空気が集塵部３に流入すると、帯電した塵埃は集塵部３で発生させている電界によってクーロン力を受け、電極上に捕集される。これにより、電気集塵装置１から流出する空気は清浄なものとなる。
【００４５】
図２は本発明の実施の形態１における電気集塵装置に備えた帯電部を斜めから見た構成図、図３は同電気集塵装置の帯電部に備えた放電電極と接地電極の断面を示す構成図、図４は、本発明の実施の形態１における電気集塵装置の帯電部に備えた接地電極の断面を示す模式図である。
【００４６】
図２に示すように、帯電部２は、複数の放電電極４と、放電電極固定部材５と、放電電極支持部材６と、接地電極７と、導電性部材８と、枠体９とを備えている。放電電極４は、針状の放電部材１０と放電部材支持体１１からなり、放電部材１０の先端が全て同一方向に向くように、放電部材支持体１１に固定されている。放電電極４は放電電極固定部材５に固定され、放電電極固定部材５は、碍子１２を通じて枠体９に固定されている。導電性部材８は枠体９に固定されており、電気的に接続されている。接地電極７は、導電性部材８を通じて枠体９に固定されている。
【００４７】
本実施の形態では、放電電極４にマイナス８ｋＶの高電圧を印加し、枠体９を通じて接地電極７に０Ｖ（すなわちアース）を印加している。これにより、放電電極４と接地電極７との間でコロナ放電（本実施の形態ではマイナス放電）が生じ、通過した空気中に含まれる塵埃がマイナスに帯電される。
【００４８】
本実施の形態では、放電部材１０の先端が風下方向に向くように配置した。これはコロナ放電によって発生するイオン風の流れる方向と、帯電部２に流入する空気の流れる方向とを一致させることにより、衝突による風の流れの乱れを小さくし、空気中に含まれる塵埃を帯電させる効率を高めるためである。
【００４９】
本実施の形態では、放電部材１０を先端の尖った針状の形状とした。先端の直径は、電界を集中させてコロナ放電を生じさせるために、１０〜３００μｍ程度が好ましく、本実施の形態では、３０μｍとした。他の形状として、直径が１０〜３００μｍ程度の棒状のものや、棘状のものなどを用いてもよい。棘状のものは、例えば厚さ０．３〜２ｍｍ程度の板金を打ち抜くなどして作製することができる。
【００５０】
放電部材１０の材質は、コロナ放電による磨耗が小さい材質が好ましく、本実施の形態ではステンレスとした。他の材料として、タングステン、チタン、Ｎｉ−Ｃｒ合金などを用いてもよい。放電可能であれば、炭素・スズ・ＳｉＣなどを含む材質を用いてもよい。
【００５１】
放電電極４は、放電部材１０と放電部材支持体１１からなり、放電部材１０は、溶接またはかしめ等の固定方法を用いて、放電部材支持体１１に固定されている。本実施の形態では、放電部材支持体１１の材質はステンレスとした。これは放電部材１０と同一の材質とすることによって、異種金属接合により生じる電位差による腐食（電食）を防止するためである。なお、ステンレスに限らず、電食による影響が小さければよく、タングステン、チタン、Ｎｉ−Ｃｒ合金、アルマイト処理したアルミなどを用いてもよい。
【００５２】
本実施の形態では、放電電極固定部材５の材質はステンレスとした。これは放電電極４と同一の材質とすることによって、異種金属接合による電食を防止するためである。なお、ステンレスに限らず、電食による影響が小さければよく、タングステン、チタン、Ｎｉ−Ｃｒ合金、アルマイト処理したアルミなどを用いてもよい。
【００５３】
本実施の形態では、放電電極支持部材６と、碍子１２の材質はポリプロピレンとした。これは高い絶縁性を確保するとともに、コロナ放電で発生するオゾン等の酸化を促す物質に対する耐久性を確保するためである。また、ポリプロピレンは安価で容易に成形できるため、簡単に製造できコストを抑えることができる。他の材料として、ポリアセタールなどを用いてもよい。より高い耐久性が要求される場合には、セラミックスなどを用いてもよい。
【００５４】
本実施の形態では、接地電極７の表面に、アースに電気的に接続した導電性部材８を接触させた構造とした。これにより、接地電極７の表面で発生したコロナ放電による電流が、導電性部材８を通じて外部回路に流れることができる。
【００５５】
次に本発明の特徴である、帯電部２に備えた接地電極７について説明する。
【００５６】
図３に示すように、帯電部２は放電電極４と接地電極７とを備えている。接地電極７は、セラミックスからなる絶縁性基材１３の表面に抵抗体１４を設けた構成となっており、放電電極４に設けた放電部材１０と抵抗体１４とが所定間隔（本実施の形態では１５〜２０ｍｍ）を介して対向配置されている。
【００５７】
放電電極４にマイナス８ｋＶの高電圧を印加し、接地電極７に０Ｖ（すなわちアース）を印加すると、放電電極４と接地電極７の表面に設けた抵抗体１４との間の空間でコロナ放電が発生し、これにより空気中の塵埃が帯電される。
【００５８】
図４に示すように、絶縁性基材１３の表面に設けた抵抗体１４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１４ａに、四酸化三鉄１４ｂを混合したスラリーを塗布・焼成したセラミックスからなる。抵抗体１４は、必ずしも絶縁性基材１３の表面を全て覆う必要はないが、放電部材１０と重なる部分から、接地電極７を支持するとともにアースに接続する導電性部材８に至るまでの範囲を覆うように設ける必要がある。抵抗体１４の表面抵抗率は、１０6〜１０10Ω／□の範囲としている。
【００５９】
表面抵抗率の測定は、以下の方法で行った。
【００６０】
円柱状の主電極（直径ｄ、単位はｃｍ）と、主電極の周りを取り囲むようにリング状の対電極（リングの内径Ｄ、単位はｃｍ）を、距離が一定となるように試験片上に置く。主電極と試験片の間には接触抵抗を減らすために、導電性ゴムを挟む。次に主電極には０Ｖ（アースに接続）、対電極には１０００Ｖを印加し、その間に流れる電流を測定し、表面抵抗Ｒを算出する。算出したＲと、試験片上で電流の流れる方向の距離Ｌと、電流の流れ方向と垂直方向の電極の長さＷから表面抵抗率ρｓを求める方法である。
ρｓ＝Ｒ×Ｗ／Ｌ
Ｗ＝π（Ｄ＋ｄ）
Ｌ＝Ｄ−ｄ
表面抵抗率の単位は［Ω／□］または単に［Ω］を使用するが、本特許では、単なる抵抗値との区別が容易な［Ω／□］を用いている。
【００６１】
抵抗体１４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１４ａに、四酸化三鉄１４ｂを加えて粉砕、混合してスラリーを作製する。バインダ１４ａと四酸化三鉄１４ｂの重量比は、バインダ１４ａに対して四酸化三鉄１４ｂが４０〜６０ｗｔ％（本実施の形態では４５ｗｔ％）となっている。次に、作製したスラリーを、絶縁性基材１３の表面にスプレーにより塗布する。その後、絶縁性基材１３を１１００〜１２００度で焼成し、バインダ１４ａ成分を溶融させて抵抗体１４を形成する。これにより、絶縁性基材１３の表面に抵抗体１４が強固に結合した接地電極７を得ることができる。
【００６２】
絶縁性基材１３は、その表面に上述した抵抗体１４を形成するために、高温に耐える必要があり、本発明の実施の形態ではセラミックス、例えば化学組成として二酸化ケイ素や酸化アルミニウムを含む混合物を使用している。抵抗体１４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７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オゾン等に対する耐久性が高く、品質が劣化しにくい。なお、絶縁性基材１３は絶縁性であることが好ましく、絶縁性基材１３の表面抵抗率は、１０10Ω／□以上であることが好ましい。
【００６３】
上記の絶縁性基材１３および抵抗体１４を形成するための材料は、普及品であるため入手しやすい。また、安価な材料からなるため、接地電極７を低コストで作製することができ、電気集塵装置１の低コスト化を図ることができる。
【００６４】
次に本発明の実施の形態において、電気集塵装置１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。
【００６５】
帯電部２では、放電電極４と抵抗体１４との間でコロナ放電を発生させている。抵抗体１４を上述した構成とし、抵抗体１４の表面抵抗率は１０6〜１０10Ω／□の範囲となっている。
【００６６】
表面抵抗率が１０6Ω／□未満の領域では、意図せぬ付着物等により、放電電極４と接地電極７との距離が極端に小さくなった場合に、火花放電が生じ、塵埃を帯電させる能力が低下し、結果として集塵性能が低下する可能性がある。また、表面抵抗率が１０10Ω／□以上の領域では、放電電極４と接地電極７との間でコロナ放電が生じにくくなり、塵埃を帯電させる能力が低下し、結果として集塵性能が低下する可能性がある。
【００６７】
上記のような構成によれば、絶縁性基材１３の表面に抵抗体１４を設け、前記抵抗体１４の表面抵抗率が１０6Ω／□以上から１０10Ω／□未満であることにより、火花放電の発生を抑制しつつ、コロナ放電を生じさせることが可能となる。放電電極４を接地電極７に接近させても火花放電は発生しないため、放電部材１０と抵抗体１４との間隔を狭める（例えば従来の３０ｍｍを、本発明の実施の形態１では１５〜２０ｍｍとする）ことができ、この結果、集塵性能を低下させることなく、電気集塵装置１の大きさを小さくすることができる。
【００６８】
本発明の実施の形態では、接地電極７は、セラミックスからなる絶縁性基材１３の表面に、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１４ａに、四酸化三鉄１４ｂを混合したスラリーを塗布・焼成してなる抵抗体１４を設けた構成である。
【００６９】
二酸化ケイ素および酸化アルミニウムを含むバインダ１４ａ内に四酸化三鉄１４ｂが適度に分散することにより、抵抗体１４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１４はバインダ１４ａに対して四酸化三鉄１４ｂが４０〜６０ｗｔ％の割合で混合させることが好ましく、さらに４５ｗｔ％の割合とすることがより好ましい。これにより、抵抗体１４の表面抵抗率を１０6〜１０10Ω／□の範囲に制御した接地電極７を安定して作製することが可能となり、火花放電が発生しない電気集塵装置１を得ることができる。四酸化三鉄１４ｂの割合に応じて抵抗体１４の表面抵抗率は変化し、割合が少ないほど表面抵抗率が高くなり、多いほど表面抵抗率が低くなる。
【００７０】
また、四酸化三鉄１４ｂ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、放電電極４が接地電極７に接触するなどして異常に大きな電流が流れた場合、それに伴う発熱により、接地電極７の表面抵抗率が小さくなり、さらに電流が大きくなる。
【００７１】
この電流上昇は、正常時に流れる電流よりも大きいため、容易に検知することができる。したがって、正常時には火花放電を起こすことなくコロナ放電を発生させることができ、異常時には電流上昇を容易に検知して安全に停止することができる電気集塵装置１を得ることができる。
【００７２】
図４に示すように、本実施の形態では、抵抗体１４は、表面に四酸化三鉄１４ｂの粒子の一部が点在して露出した構造とした。
【００７３】
四酸化三鉄１４ｂは、空気中に長期間晒されると、徐々に酸化して三酸化二鉄へと変化する。この酸化は、水分の存在によって加速される。四酸化三鉄１４ｂの導電性に対して、三酸化二鉄の導電性は約１０6分の１しかなく、四酸化三鉄１４ｂの酸化による化学変化は抵抗体１４の表面抵抗率の変化を引き起こし、導電特性の劣化の原因となる。したがって、劣化を防止するためには、抵抗体１４に分散した四酸化三鉄１４ｂの粒子全体がバインダ１４ａに覆われており、空気中に晒されないことが好ましい。
【００７４】
しかし、分散した粒子表面の全てがバインダ１４ａに覆われてしまうと、抵抗体１４の表面はバインダ１４ａのみとなるため、表面抵抗率はバインダ１４ａの特性に大きく依存し、１０6〜１０10Ω／□の範囲に制御することが困難となる。
【００７５】
したがって、四酸化三鉄１４ｂの粒子の一部が、抵抗体１４の表面に点在して露出した構造とすることにより、四酸化三鉄１４ｂの酸化を最小限に抑え、適切な表面抵抗率を維持しながら耐久性を確保した抵抗体１４を得ることができ、火花放電が発生せず、長期にわたって使用可能な電気集塵装置１を得ることができる。
【００７６】
本実施の形態では、抵抗体１４に含まれる四酸化三鉄１４ｂの粒子径を０．１〜５μｍとした。
【００７７】
抵抗体１４に、粒子径の異なる四酸化三鉄１４ｂが適度に分散することにより、小さな粒子が抵抗体１４の内部に取り込まれ、大きな粒子の一部が抵抗体１４の表面に露出した構造体を得ることができる。
【００７８】
上記に関連した実験結果を図５に示す。図５は、本発明の実施の形態の接地電極７の表面を電子顕微鏡で観察した、電子顕微鏡観察像である。接地電極７は、セラミックスからなる絶縁性基材１３の表面に、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１４ａに、四酸化三鉄１４ｂを混合したスラリーを塗布・焼成してなる抵抗体１４を設けた構成である。抵抗体１４は、バインダ１４ａに対して四酸化三鉄１４ｂを４５ｗｔ％の割合で混合しており、表面抵抗率は１０6〜１０10Ω／□の範囲である。
【００７９】
図５では、バインダ１４ａ内に四酸化三鉄１４ｂの粒子が適度に分散した抵抗体１４の構造が確認できる。また、抵抗体１４の表面に、四酸化三鉄１４ｂの粒子の一部が点在して露出した構造が確認できる。四酸化三鉄１４ｂの粒子径は、０．１〜５μｍ程度であり、小さい粒子は全体がバインダ１４ａに覆われ、大きい粒子の一部が抵抗体１４の表面に露出している。
【００８０】
上記構造により、上述のとおり適切な表面抵抗率を維持しながら耐久性を確保した抵抗体１４を得ることができ、火花放電が発生せず、長期にわたって使用可能な電気集塵装置１を得ることができる。
【００８１】
なお、本実施の形態では、放電電極４にマイナス８ｋＶの高電圧を、接地電極７に０Ｖ（すなわちアース）を印加しているが、これに限られるものではなく、放電電極４と接地電極７との間でコロナ放電を生じさせることができる電圧であればよい。例えば、放電電極４に０Ｖを印加し、接地電極７に高電圧を印加してもよい。
【００８２】
なお、本実施の形態では、接地電極７は、絶縁性基材１３の表面に抵抗体１４を設けた構成としているが、これに限られるものではなく、接地電極７の表面に設けた抵抗体１４の表面抵抗率が１０6Ω／□以上から１０10Ω／□未満であればよい。例えば、接地電極７を全て同一の材質で構成し、その表面抵抗率を１０6Ω／□以上から１０10Ω／□未満としてもよい。
【００８３】
なお、本実施の形態では、抵抗体１４の作製方法として、絶縁性基材１３に抵抗体１４を形成するためのスラリーをスプレーして塗布しているが、これに限定されるものではなく、抵抗体１４を作製できる方法であればよい。例えば、スラリーに絶縁性基材１３をディップして塗布してもよい。
【００８４】
（実施の形態２）
図６において、図１〜図５と同様の構成要素については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００８５】
図６は本発明の実施の形態２における電気集塵装置に備えた帯電部の断面を示す構成図である。
【００８６】
図６に示すように、本発明の実施の形態では、導電性部材８の表面と、前記導電性部材８と接地電極７との接続部の表面を、絶縁性部材１５で覆った構成としている。
【００８７】
絶縁性部材１５を設けなかった場合、接地電極７の表面に結露などで水分が付着すると、放電電極４に近い接地電極７の表面と、導電性部材８の表面とが短絡する場合がある。導電性部材８と、導電性部材８と接地電極７との接続部の表面を絶縁性部材１５で覆うことにより、上記のような短絡を防止することができる。
【００８８】
絶縁性部材１５は、高い絶縁性を有し、導電性部材８の表面と、前記導電性部材８と接地電極７との接続部の表面を被覆できる材質であればよく、例えばシリコーン樹脂やエポキシ樹脂、フッ素樹脂などの樹脂や、ガラスなどが好ましい。被覆方法としては、流動性のある材質を用いたポッティングや、接着性のあるテープ類による被覆などの方法を用いることができる。本実施の形態では、ハンドリング性などを考慮して、シリコーン樹脂によるポッティングを採用した。
【００８９】
（実施の形態３）
図７において、図１と同様の構成要素については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００９０】
図７は本発明の実施の形態３における電気集塵装置のシステム構成図である。
【００９１】
図７に示すように、本発明の実施の形態における電気集塵装置１は、帯電部２および集塵部３と、それらに高電圧を印加するための高圧電源１６と、電流監視手段である電流計１７と、電流計１７の値を読み込み、高圧電源１６を制御するための制御部１８から構成される。
【００９２】
帯電部２に備えた接地電極７に含まれている四酸化三鉄１４ｂ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、放電電極４が接地電極７に接触するなどして異常に大きな電流が流れた場合、それに伴う発熱により、接地電極７の表面抵抗率が小さくなり、さらに電流が大きくなる。
【００９３】
この電流上昇は、正常時に電気集塵装置１に流れる全体としての電流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１８が電流計１７の値を常時監視し、設定値（例えば１ｍＡ）を超えると高圧電源１６を停止し、放電電極４への高電圧の印加が止まるように制御している。
【００９４】
これにより、万が一帯電部２に備えた放電電極４と接地電極７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、異常に大きな電流が流れて接地電極７が大きく発熱するよりも先に高電圧の印加を停止し、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、より安全な電気集塵装置１を提供することができる。例えば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。
【００９５】
なお、高圧電源１６の制御方法として、電流計１７で常時電流を監視し、放電電極４が接地電極７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１６から放電電極４への高電圧の印加を停止するようにしてもよい。
【００９６】
なお、設定値を超えて高圧電源１６が停止する制御が働いた場合に、制御部１８から外部へ知らせることの出来る報知手段を設けてもよい。
【００９７】
これにより、電気集塵装置１の使用者に対して、高圧電源１６を停止させる制御が働いたことを知らせることができ、早期の対応を促すことができる。報知手段としては、例えばランプなどを用いてもよい。
【００９８】
なお、本実施の形態では高圧電源１６の制御として、異常時に高電圧の印加を停止したが、印加電圧を低下させてもよい。電圧の低下に伴い、電流も低下するので、接地電極７の発熱を抑制することができる。
【実施例】
【００９９】
（実施例１）
バインダ１４ａ（化学組成として少なくとも二酸化ケイ素と酸化アルミニウムを含む）  ２００ｇと、四酸化三鉄１４ｂと、イオン交換水  ４００ｇとを容器に入れ、さらにジルコニアボール（直径２ｍｍ）  ６００ｇを加えて振動ミルを９０分間行った。その後、イオン交換水を４００ｇ追加し、抵抗体１４を作製するためのスラリーとした。四酸化三鉄１４ｂの量は、８０ｇ〜１２０ｇ（バインダ１４ａに対して４０〜６０ｗｔ％）の間で調整した。
【０１００】
作製したスラリーを、スプレーガンを用いてセラミックスからなる絶縁性基材１３に塗布した。塗布量は、基材の面積に対して０．０３〜０．０４ｇ／ｃｍ2とした。
【０１０１】
その後１１６０度で１時間焼成し、絶縁性基材１３の表面に抵抗体１４を設けた接地電極７を得た。
【０１０２】
（実施例２）
バインダ１４ａ（化学組成として少なくとも二酸化ケイ素と酸化アルミニウムを含む）  ２００ｇと、四酸化三鉄１４ｂ  ９０ｇ（バインダ１４ａに対して４５ｗｔ％）と、イオン交換水  ４００ｇとを容器に入れ、さらにジルコニアボール（直径１．５ｍｍ）  ６００ｇを加えて振動ミルを４８０分間行った。その後、イオン交換水を４００ｇ追加し、抵抗体１４を作製するためのスラリーとした。
【０１０３】
作製したスラリーを、スプレーガンを用いてセラミックスからなる絶縁性基材１３に塗布した。塗布量は、基材の面積に対して０．０３〜０．０４ｇ／ｃｍ2とした。
【０１０４】
その後１１６０度で１時間焼成し、絶縁性基材１３の表面に抵抗体１４を設けた接地電極７を得た。
【０１０５】
（評価例）
上記実施例１で作製した、接地電極７に設けた抵抗体１４の表面抵抗率を表すグラフを図８に示す。このグラフからわかるように、四酸化三鉄１４ｂの割合をバインダ１４ａに対して４０〜６０ｗｔ％としたスラリーを用いると、１０6〜１０10Ω／□の範囲の表面抵抗率を有する抵抗体１４が得られる。
【０１０６】
上記実施例２で作製した、接地電極７に設けた抵抗体１４の表面抵抗率を表すグラフを図９に示す。このグラフからわかるように、四酸化三鉄１４ｂの割合をバインダ１４ａに対して４５ｗｔ％とし、実施例１と比較してより小さい径のジルコニアボールを使用して長時間の振動ミルを行ったスラリーを用いると、塗布量が多少変化しても、１０7〜１０9Ω／□の範囲の表面抵抗率を有する抵抗体１４が安定して得られる。
【０１０７】
これは、四酸化三鉄１４ｂの割合をバインダ１４ａに対して４５ｗｔ％と固定し、長時間の振動ミルを行ったことにより、バインダ１４ａ成分と四酸化三鉄１４ｂの粒子径が小さくなってよく混合されたためであり、所望の表面抵抗率を有する抵抗体１４を得るために有効な手段である。
【０１０８】
このように、絶縁性基材１３の表面に、化学組成として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１４ａに、四酸化三鉄１４ｂを混合したスラリーを塗布・焼成してなる抵抗体１４を設け、抵抗体１４の表面抵抗率を１０6〜１０10Ω／□の範囲とした接地電極７を備えることにより、火花放電が発生せず、高い集塵性能を確保できる電気集塵装置１を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０９】
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】
【０１１０】
１    電気集塵装置
２    帯電部
３    集塵部
４    放電電極
５    放電電極固定部材
６    放電電極支持部材
７    接地電極
８    導電性部材
９    枠体
１０    放電部材
１１    放電部材支持体
１２    碍子
１３    絶縁性基材
１４    抵抗体
１４ａ  バインダ
１４ｂ  四酸化三鉄
１５    絶縁性部材
１６    高圧電源
１７    電流計
１８    制御部
１０１  電気集塵装置
１０２  支持体
１０３  放電部材
１０４  放電電極
１０５  接地電極
【図１】
2013091058.tif 000003
【図２】
2013091058.tif 000004
【図３】
2013091058.tif 000005
【図４】
2013091058.tif 000006
【図５】
2013091058.tif 000007
【図６】
2013091058.tif 000008
【図７】
2013091058.tif 000009
【図８】
2013091058.tif 000010
【図９】
2013091058.tif 000011
【図１０】
2013091058.tif 000012