(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、長期間にわたってコロナ放電を維持することが可能であり、高い集塵性能を長時間にわたって維持できる電気集塵装置を提供することを目的とする。【解決手段】放電部材１０の先端が全て同一方向に向け、かつ放電部材１０の先端同士の間隔を１５〜２０ｍｍとし、放電部材１０と接地電極７との間隔を２０ｍｍ以下とし、放電部材１０を接地電極７の面上に投影したときの、放電部材１０と接地電極７との重なりを５ｍｍ以上とし、放電部材１０と接地電極７との間隔を、放電部材１０と接地電極７との重なりよりも大きくしたという構成にしたことにより、均一にコロナ放電させて塵埃を効率よく帯電させるとともに、接地電極７上に塵埃が付着しにくい領域を生み出し、長期間にわたってコロナ放電を維持させ、高い集塵性能を長時間維持できる電気集塵装置が得られる。【選択図】図２
2013202479.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有する電気集塵装置において、
前記帯電部は複数の放電電極と、放電電極固定部材と、放電電極支持部材と、接地電極と、接地電極支持部材と、枠体とを備え、
前記放電電極は、針状の放電部材と放電部材支持体からなり、前記放電部材の先端が全て同一方向に向くように、かつ前記放電部材の先端同士の間隔が１５〜２０ｍｍとなるように、前記放電部材支持体に固定されてなり、
前記放電部材と前記接地電極との間隔を２０ｍｍ以下とし、
前記放電部材を前記接地電極の面上に投影したときの、前記放電部材と前記接地電極との重なりを５ｍｍ以上とし、
前記放電部材と前記接地電極との間隔を、前記放電部材と前記接地電極との重なりよりも大きくした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、その表面に抵抗体を設け、前記抵抗体の表面抵抗率が１０6Ω／□以上から１０10Ω／□未満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。
【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６を参照しながら説明する。
【０００４】
図６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からなる放電電極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】
放電部材１０３の形状としては、図６に示すように、放電部材１０３の両端が支持体１０２の両側に飛び出すような形状のものや、放電部材１０３をワイヤ状の形状にしたもの等が提案されている。
【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、放電部材と接地電極との間で生じるコロナ放電が、空気の流れ方向に沿った向きと、逆向きとの両方に広がって、接地電極に着地する。
【００１０】
この放電の広がっている領域を通過した塵埃は帯電されるが、放電部材と接地電極との間にはコロナ放電と同時に電界が発生しているため、上記帯電された塵埃は、次々と接地電極に付着していき、接地電極は徐々に塵埃で汚れていく。
【００１１】
接地電極が汚れていくと、接地電極の表面状態が変化し、放電部材からのコロナ放電が生じにくくなり、放電が弱くなっていく。すなわち、塵埃を帯電させる能力が低下するため、徐々に集塵性能が低下していく。そのため、接地電極の汚れを除去して集塵性能を回復させるために、電気集塵装置を頻繁に清掃する必要があるという課題があった。
【００１２】
そこで本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、長期間にわたってコロナ放電を維持することが可能であり、高い集塵性能を長時間にわたって維持でき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】
【００１３】
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有する電気集塵装置において、帯電部は複数の放電電極と、放電電極固定部材と、放電電極支持部材と、接地電極と、接地電極支持部材と、枠体とを備え、放電電極は、針状の放電部材と放電部材支持体からなり、放電部材の先端が全て同一方向に向くように、かつ放電部材の先端同士の間隔が１５〜２０ｍｍとなるように、放電部材支持体に固定されてなり、放電部材と接地電極との間隔を２０ｍｍ以下とし、放電部材を接地電極の面上に投影したときの、放電部材と接地電極との重なりを５ｍｍ以上とし、放電部材と接地電極との間隔を、放電部材と接地電極との重なりよりも大きくした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】
【００１４】
本発明によれば、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有する電気集塵装置において、帯電部は複数の放電電極と、放電電極固定部材と、放電電極支持部材と、接地電極と、接地電極支持部材と、枠体とを備え、放電電極は、針状の放電部材と放電部材支持体からなり、放電部材の先端が全て同一方向に向くように、かつ放電部材の先端同士の間隔が１５〜２０ｍｍとなるように、放電部材支持体に固定されてなり、放電部材と接地電極との間隔を２０ｍｍ以下とし、放電部材を接地電極の面上に投影したときの、放電部材と接地電極との重なりを５ｍｍ以上とし、放電部材と接地電極との間隔を、放電部材と接地電極との重なりよりも大きくしたという構成にしたことにより、各放電部材からのコロナ放電を干渉することなく均一に放電させることができ、塵埃を効率よく帯電させることが可能になるとともに、空気の流れの上流方向から見たときに、放電部材からのコロナ放電が、接地電極に対して広がって着地する部分より手前の面積を十分に確保し、接地電極上に塵埃が付着しにくい領域を生み出すことにより、長期間にわたってコロナ放電を維持することが可能となるので、高い集塵性能を長時間にわたって維持できる電気集塵装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【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】同電気集塵装置に備えた帯電部を上から見た構成図
【図４】同電気集塵装置に備えた帯電部の断面を示す構成図
【図５】同電気集塵装置に備えた接地電極の構成図
【図６】従来の電気集塵装置の構成図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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有する電気集塵装置において、帯電部は複数の放電電極と、放電電極固定部材と、放電電極支持部材と、接地電極と、接地電極支持部材と、枠体とを備え、放電電極は、針状の放電部材と放電部材支持体からなり、放電部材の先端が全て同一方向に向くように、かつ放電部材の先端同士の間隔が１５〜２０ｍｍとなるように、放電部材支持体に固定されてなり、放電部材と接地電極との間隔を２０ｍｍ以下とし、放電部材を接地電極の面上に投影したときの、放電部材と接地電極との重なりを５ｍｍ以上とし、放電部材と接地電極との間隔を、放電部材と接地電極との重なりよりも大きくしたことを特徴とする電気集塵装置である。
【００１７】
放電部材の先端同士の間隔を１５〜２０ｍｍとすることにより、各放電部材からのコロナ放電を干渉することなく均一に放電させることができ、塵埃を効率よく帯電させることが可能になるため、高い集塵性能を有する電気集塵装置を得ることができる。
【００１８】
また、放電部材と接地電極との間隔を２０ｍｍ以下とし、放電部材を接地電極の面上に投影したときの、放電部材と接地電極との重なりを５ｍｍ以上とし、放電部材と接地電極との間隔を、放電部材と接地電極との重なりよりも大きくすることにより、空気の流れ方向から見たときに、放電部材からのコロナ放電が、接地電極に対して広がって着地する部分より手前の面積を十分に確保し、接地電極上に塵埃が付着しにくい領域を生み出すことにより、長期間にわたってコロナ放電を維持することが可能となるので、高い集塵性能を長時間にわたって維持できる電気集塵装置を得ることができる。
【００１９】
本発明の請求項２記載の電気集塵装置は、接地電極は、その表面に抵抗体を設け、前記抵抗体の表面抵抗率が１０6Ω／□以上から１０10Ω／□未満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。
【００２０】
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、放電電極と接地電極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、放電電極と接地電極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。
【００２１】
したがって、接地電極の表面に設けた抵抗体の表面抵抗率を、１０6Ω／□以上から１０10Ω／□未満とすることにより、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り、火花放電による集塵性能の低下がない電気集塵装置を得ることができる。
【００２２】
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。
【００２３】
（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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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は同電気集塵装置に備えた帯電部を上から見た構成図、図４は同電気集塵装置に備えた帯電部の断面（図３のＡ−Ａ断面）を示す構成図である。
【００２７】
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、接地電極支持部材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、かつ同じ放電部材支持体１１に支持された放電部材１０の先端同士の間隔Ｐが１５〜２０ｍｍ（本実施の形態では２０ｍｍ）となるように、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。
【００２８】
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。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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
図３に示すように、本実施の形態では、放電部材１０と、接地電極７とは、ある一定の間隔Ｇが２０ｍｍ以下となるように配置した構成となっており、Ｇ＝２０ｍｍとした。
【００３６】
上記のような構成によれば、放電部材１０の先端同士の間隔Ｐを１５〜２０ｍｍ（本実施の形態では２０ｍｍ）とすることにより、各々の放電部材１０からのコロナ放電を干渉することなく均一に放電させることができ、塵埃を効率よく帯電させることが可能になるため、高い集塵性能を有する電気集塵装置を得ることができる。
【００３７】
間隔Ｐを１５ｍｍより小さくすると、各々の放電部材１０に形成される電界が干渉してコロナ放電を生じにくくなり、集塵性能を低下させる恐れがある。Ｐを２０ｍｍより大きくすると、各々の放電部材１０から接地電極７へのコロナ放電の領域に隙間が生じ、隙間を通過した塵埃が帯電されないことにより、集塵性能を低下させる恐れがある。
【００３８】
図４に示すように、本実施の形態では、放電部材１０を接地電極７の面上に投影したときの、放電部材１０と接地電極７との重なりＸが５ｍｍ以上となるように配置した構成となっており、Ｘ＝７ｍｍとした。
【００３９】
図３および図４に示した、放電部材１０と接地電極７との間隔Ｇと、放電部材１０を接地電極７の面上に投影したときの、放電部材１０と接地電極７との重なりＸとの関係は、常に２０ｍｍ≧Ｇ＞Ｘ≧５ｍｍを満たしている。
【００４０】
放電部材１０と接地電極７との間隔Ｇを２０ｍｍ以下（本実施の形態では２０ｍｍ）とし、放電部材１０を接地電極７の面上に投影したときの、放電部材１０と接地電極７との重なりＸを５ｍｍ以上（本実施の形態では７ｍｍ）とし、放電部材１０と接地電極７との間隔Ｇを、放電部材１０と接地電極７との重なりＸよりも大きくする（Ｇ＞Ｘ）ことにより、空気の流れ方向から見たときに、放電部材１０からのコロナ放電が、接地電極７に対して広がって着地する部分より手前の面積をある程度確保し、接地電極７上に塵埃が付着しにくい領域Ｂ（図４に示した接地電極７上の白抜部）を生み出すことにより、長期間にわたってコロナ放電を維持することが可能となるので、高い集塵性能を長時間にわたって維持できる電気集塵装置を得ることができる。
【００４１】
放電部材１０を接地電極７の面上に投影したときの、放電部材１０と接地電極７との重なりＸを５ｍｍより小さくすると、接地電極７上に塵埃が付着しにくい領域Ｂを生み出すことができず、使用していくにつれて接地電極７全体に汚れが付着していき、接地電極７の表面状態が変化することによって徐々にコロナ放電が弱まり、集塵性能を低下させる恐れがある。
【００４２】
放電部材１０と接地電極７との間隔Ｇを２０ｍｍより大きくすると、放電部材１０から接地電極７へのコロナ放電が広がりすぎて、通過する塵埃を十分に帯電させることができなくなり、集塵性能を低下させる恐れがある。
【００４３】
図５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接地電極７の構成図である。
【００４４】
図５に示すように、接地電極７は、絶縁性基材１３の表面に抵抗体１４を設けた構成となっており、抵抗体１４の表面抵抗率は、１０6Ω／□以上から１０10Ω／□未満の範囲としている。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接地電極支持部材８に至るまでの範囲を覆うように設ける必要がある。
【００４５】
表面抵抗率の測定は、以下の方法で行った。
【００４６】
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。
【００４７】
絶縁性基材１３の材質は、オゾン等の酸化性物質で腐食されにくい無機系のもの、あるいは、フッ素樹脂であれば良く、セラミックスであっても、フッ素系樹脂であっても良い。セラミックスとしては、Ｓｉ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｔｉ、Ｍｇなどを含む酸化物あるいは複合酸化物、炭化物、窒化物などを用いることができ、コストと入手のしやすさから、本実施の形態ではアルミナとした。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。
【００４８】
抵抗体１４の材質は、バインダ中に導電材を適度に分散固定化したものからなる。バインダは、絶縁性基材１３に対して、導電材を適度に分散固定化できるものであればよく、ガラス粉やコロイダルシリカ、シリケート化合物、チタネート化合物などを用いてもよい。ガラス粉は化学的に不活性で耐酸化性があり、好ましい。アルミナやジルコニア、チタニアの粉末あるいはフッ素樹脂粒子などを用いてもよい。接着剤の大きさは、形状を安定化させるために導電材粒子よりも大きいほうが好ましく、導電材の２〜１００倍程度の大きさにすると良い。
【００４９】
導電材としては、酸化スズ（ＳｎＯ2）が酸化に対する安定性と入手の容易さの理由で好ましく、他にはＺｎＯ、ＰｂＯ2，ＣｄＯ，Ｉｎ2Ｏ3、Ｔｌ2Ｏ3、Ｇａ2Ｏ3、Ｆｅ3Ｏ4などの酸化物導電材およびこれらの複合酸化物などが使用可能である。導電剤として、酸化スズにアンチモン（Ｓｂ）などをドープしたものを用いてもよい。
【００５０】
本実施の形態では、抵抗体１４として、バインダとしてガラス粉、導電材としてアンチモンドープ酸化スズとを使用し、前記成分に溶剤を加えて混合してペースト化したものを、絶縁性基材１３上に塗布し、焼成してなる膜を用いた。
【００５１】
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。
【００５２】
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り、火花放電による集塵性能の低下がない電気集塵装置を得ることができる。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明にかかる電気集塵装置は、接地電極上に塵埃が付着しにくい領域を生み出すことにより、長期間にわたってコロナ放電を維持することが可能となるので、高い集塵性能を長時間にわたって維持できるため、室内循環型の空気浄化装置や、外気を清浄にして室内に取り入れる空気浄化装置等として有用である。
【符号の説明】
【００５６】
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  接地電極支持部材
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
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】
2013202479.tif 000003
【図２】
2013202479.tif 000004
【図３】
2013202479.tif 000005
【図４】
2013202479.tif 000006
【図５】
2013202479.tif 000007
【図６】
2013202479.tif 000008