CN107107074A - 静电灰尘收集器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种静电除尘器,其能够在抑制臭氧产生的同时使充电器变薄。静电除尘器1包括充电器10,该充电器10设置有从高压生成电路40接收高压的高压电极11和面向高压电极11的并且接收来自高压生成电路40的参考电压对电极12,并配置为通过在高压电极11和对电极12之间产生放电对悬浮颗粒进行充电;以及设置在充电器10的空气流动方向的下游侧并配置为收集由充电器10充电的悬浮颗粒的灰尘收集器20。
Description
技术领域
本公开的示例涉及一种静电除尘器。
背景技术
电气产品,如空气净化器和空调,都配有静电除尘器,以通过使用放电对悬浮颗粒进行充电。
静电除尘器包括通过放电来充电悬浮颗粒的充电器和收集带电悬浮颗粒的灰尘收集器。对于静电除尘器的充电器,施加几kV的高电压以在高压(放电)电极和对(接地)电极之间产生放电。
当在高压电极和对电极之间流动的放电电流变大以获得高的灰尘收集效率时,根据放电容易产生臭氧(O3)。臭氧(O3)具有独特的气味并因此当臭氧(O3)排放到室内时,需要臭氧水平低于环境标准(0.05ppm)。
专利文献1公开了一种除尘器,设置有不发生电晕放电而发射离子的离子发射器;以及在其下游侧形成的灰尘收集器。除尘器被构造为使得离子发射器的放电电极提供为单个或多个线性电极,并且在线性电极的相对侧上形成接地电极,并且连接到地的电极被绝缘体或半导体覆盖,使得当对线性电极施加高电压时,每0.1m线性电极的放电电流为1μA或小于1μA。
专利文献2公开了一种电动灰尘收集单元,其设置有进气格栅,该进气格栅具有允许对其施加高电压且其中心向前侧支出的放电针;以及配置为通风、设置在放电针的下风侧且安装有地面电子和灰尘收集过滤器的过滤器单元。进气格栅形成为使得由非导电树脂形成的非导电肋和由导电树脂形成的导电肋布置成格栅图案,并且导电肋连接到接地电极。由此,充电到进气格栅的静电被放电,并因此防止灰尘附着在进气格栅上。
专利文献3公开了一种电晕放电装置,其设置有多个放电部件,与放电部件的每个连接的电阻器,以及与电阻器连接的电压源。
专利文献4公开了一种设置有产生高电压的高压发生器的离子发生器,以及具有连接到高压发生器的输出的离子发生电极以产生离子的离子发生器。离子发生器具有在高压发生器的输出与离子发生电极并联连接的臭氧发生电极,以及与离子发生电极串联连接的阻抗变化装置,并因此离子发生器能够通过改变阻抗变化装置的阻抗来控制在离子发生电极中产生的臭氧的量。
非专利文献1公开了电极的一侧用几MΩ/cm的高电阻片而不是电介质覆盖。公开了当通过直流(DC)操作时,在几μs的宽度中可以以几个10kHz重复的脉冲形状发生放电。
相关文献
专利文献
专利文献1:国际公开No.WO01/064349
专利文献2:日本专利公开2005-021817
专利文献3:日本专利公开No.7-5746
专利文献4:日本专利公开No.2004-216037
非专利文献
专利文献1:Mounir Laroussi,Igor Alexeff,Paul Richardson,FrancisF.Dyer,「The Resistive Barrier Discharge」,IEEE TRANSACTION ON PLASMA SCIENCE,February 2002,Vol.30,No.1,p.158-159.
发明内容
技术问题
然而,为了便于在各种电气产品中的组装,需要静电除尘器的小型化。在确保所需的灰尘收集性能的同时难以使灰尘收集器变薄。因此,需要使充电器变薄。
当充电器薄时,高压电极和对电极之间的距离减小,因此存在臭氧产生增加的风险。
由于难以对超微粒子例如等于或小于0.1μm的PM 0.1进行充电且超细颗粒的质量小,因此可能难以有效地收集超细颗粒。
因此,本公开的一个方面是提供能够在抑制臭氧产生的同时允许充电器变薄的静电除尘器。
本公开的另一方面是提供能够在抑制臭氧产生的同时有效地收集超细颗粒的静电除尘器。
技术方案
根据本公开的一个方面,静电除尘器包括充电器和灰尘收集器。充电器设置有从高压发生电路接收高压并具有产生电场集中的部分的高压电极,以及面对高压电极的并从高压发生电路接收参考电压的对电极,并且充电器在高压电极和对电极之间产生放电以对悬浮颗粒充电。灰尘收集器设置在充电器的空气流动方向的下游侧,以收集由充电器充电的悬浮颗粒。
根据本公开的另一方面,静电除尘器包括充电器和灰尘收集器。充电器设置有从高压发生电路接收高压的高压电极,以及面向高压电极并从高压发生电路接收参考电压的对电极。充电器在高压电极和对电极之间产生放电以对悬浮颗粒充电。灰尘收集器设置在充电器的空气流动方向的下游侧,以收集由充电器充电的悬浮颗粒。对于充电器,对电极设置有由导电材料形成的导体。对电极设置有电阻器,该电阻器覆盖面向高压电极的导体的至少一个表面,抑制高压电极和对电极之间的放电电流,其体积电阻率为1014Ω·cm以上且1018Ω·cm以下。
对于充电器,对电极的电阻器的相对介电常数可以为3以上。
高压电极可以具有线状。
高压电极可以设置有具有尖头前端的齿状部分或具有尖头前端的针状部分。
多个齿状部分或多个针状部分可以被分割成多排的同时横跨空气流动方向。在多排中的每一排中,齿状部分的前端或针状部分的前端可以布置为在排方向上在相邻的排之间彼此交叉。当齿状部分或针状部分的长度为L时,多排之间的齿状部分的前端之间或针状部分的前端之间的空间(S)可以等于或小于3L。此外,每排中的齿状部分或每排中的齿状部分的间距(P)可以等于或大于2L。
因此,与齿状部分或针状部分与空气流动方向平行设置的情况或高压电极和对电极垂直于空气流动方向设置的情况相比,可以允许充电器更薄。
多个齿状部分或多个针状部分可以被分割成多排的同时横跨空气流动方向。在多排中的每一排中,齿状部分的前端或针状部分的前端可以布置为在排和相邻排之间彼此面对。当齿状部分或针状部分的长度为L时,多排之间的齿状部分的前端之间或针状部分的前端之间的空间(S)可以等于或大于6L且等于或小于8L。此外,每排中的齿状部分或每排中的齿状部分的间距(P)可以等于或大于2L。
因此,与齿状部分或针状部分与空气流动方向平行设置的情况或高压电极和对电极垂直于空气流动方向设置的情况相比,可以允许充电器更薄。
对于充电器,高压电极可以具有刷状。
高压电极可以包括主高压电极和从高压电极。
对于高压电极,主高压电极可以设置有齿状部分或针状部分,且从高压电极可以设置为线状。
对于主高压电极,齿状部分或针状部分的前端指向空气流动方向的上游侧。
从高压电极可以形成在主高压电极和对电极之间。
主高压电极的电压可以设定为从高压电极的电压的两倍以上及五倍以下。
主高压电极可以设定为预定电压,从高压电极可以处于没有设置电压的浮动状态。
对电极的导体可以形成有以一间隔设置以确保空气流动的多个平板。
对电极的导体可以形成有具有开口以确保空气流动的网。
对电极的导体可以形成有具有开口以确保空气流动的冲压金属。
对电极的导体可以形成有具有开口以确保空气流动的多孔金属。
对电极可以相对于充电器的高压电极设置在空气流动方向的上游侧。
根据本公开的另一方面,静电除尘器包括充电器和灰尘收集器。充电器设置有从高压发生电路接收高压的高压电极,以及面向高压电极并从高压发生电路接收参考电压的对电极。灰尘收集器设置在空气流动方向的下游侧。灰尘收集器设置有从其它高压发生电路接收高压的其它高压电极。灰尘收集器设置有面向其它高压电极并且从其它高压发生电路接收参考电压的其它对电极。灰尘收集器收集由充电器充电的悬浮颗粒。灰尘收集器的其它高压电极设置为与构成充电器的构件中最靠近灰尘收集器的构件的端部部分在空气流动方向的下游中相距5mm以上。
根据本公开的另一方面,静电除尘器包括充电器和灰尘收集器。充电器设置有从高压发生电路接收高压的高压电极,以及面向高压电极并从高压发生电路接收参考电压的对电极。充电器在高压电极和对电极之间产生放电以对悬浮颗粒充电。灰尘收集器设置在充电器的空气流动方向的下游侧,以收集由充电器充电的悬浮颗粒。由树脂材料形成的壳体设置为容纳充电器。充电器的高压电极形成为与壳体隔开5mm以上。
对电极可以包括由导电材料形成的导体及覆盖面向高压电极的导体的表面的电阻器。容纳充电器的壳体可以具有通电到对电极的导体的电触点。
因此,与对电极不连接到露出区域中的壳体的情况相比,可以有效地抑制静电引起的放电。
对电极可以包括由导电材料形成的导体,覆盖面向高压电极的导体的表面的电阻器,以及设置在导体和电阻器之间的绝缘体。
根据本公开的另一方面,静电除尘器包括充电器和灰尘收集器。充电器设置有从高压发生电路接收高压的高压电极,以及面向高压电极并从高压发生电路接收参考电压的对电极。充电器包括限流电路,该限流电路具有电感器,并且通过在高压电极和对电极之间产生的放电中的脉冲形状电流降低高压电极的电位。充电器通过在高压电极和对电极之间产生放电来对悬浮颗粒进行充电。灰尘收集器设置在充电器的空气流动方向的下游侧,以收集由充电器充电的悬浮颗粒。
与不设置限流电路的情况相比,可以有效地抑制由二次电子的发射而产生的脉冲形状电流引起的臭氧产生的增加。
限流电路可以包括电感器和二极管的并联电路。
限流电路的二极管可以关于高压反向连接。
限流电路还可以包括设置有结型FET和连接到结型FET的源极和栅极之间的电阻元件的电路。具有结型FET和连接到结型FET的源极和栅极之间的电阻元件的电路可以串联连接到电感器和二极管的并联电路。
与不设置具有结型FET和电阻元件的电路的情况相比,可以抑制高压电极和对电极之间的短路电流。
限流电路还可以包括MOSFET和电阻元件的串联电路,其串联地连接到电感器和二极管的并联电路。
与不设置MOSFET和电阻元件的串联电路的情况相比,可以抑制高压电极和对电极之间的短路电流。
充电器的限流电路可以形成在从高压发生电路到高压电极的路径上。
充电器的高压电极可以包括多个副高压电极,其中,限流电路可以分别设置在副高压电极中。
对于充电器,高压电极的副高压电极可以设置有多个齿状部分,其中,限流电路可以分别设置在齿状部分中。
与限流电路不设置在每个副高压电极中的情况相比,可以防止收集效率的降低。
充电器的限流电路可以形成在从高压发生电路到对电极的路径上。
充电器的对电极可以包括多个副对电极,其中,限流电路可以分别设置在每个副对电极中。
根据本公开的另一方面,静电除尘器包括充电器和灰尘收集器。充电器设置有从高压发生电路接收高压的高压电极,以及面向高压电极并从高压发生电路接收参考电压的对电极。充电器在高压电极和对电极之间产生放电以对悬浮颗粒充电。灰尘收集器提供在充电器的空气流动方向的下游侧,以收集由充电器充电的悬浮颗粒。对电极包括由导电材料形成的导体,覆盖对电极侧中的导体的部分的第一构件,以及覆盖对电极侧中的第一构件的部分的第二构件。对电极具有第二构件与导体电接触的连接区域。
高压电极可以包括主高压电极和从高压电极。
对于高压电极,主高压电极可以设置有齿状部分或针状部分,并且从高压电极可以设置为线状。
对于主高压电极,齿状部分或针状部分的前端指向空气流动方向的上游侧。
从高压电极可以形成在主高压电极和对电极之间。
主高压电极的电压可以设定为从高压电极的电压的两倍以上且五倍以上。
主高压电极可以设定为预定电压,从高压电极可以处于不设置电压的浮动状态。
对电极的第二构件可具有比第一构件更小的体积电阻率。
当在高压电极和对电极之间施加5kV的电压时,第二构件的表面电阻率可以为1GΩ/cm以上。
对电极的导体可以形成有以一间隔设置以确保空气流动的多个平板。
对电极的导体可以形成有具有开口以确保空气流动的网。
对电极的导体可以形成有具有开口以确保空气流动的冲压金属。
对电极的导体可以形成有由导电材料形成且设置有开口以确保空气流动的多孔金属。
高压电极和对电极之间的击穿电压可能高于不设置第一构件的情况。
根据本公开的另一方面,静电除尘器包括充电器和灰尘收集器。充电器设置有从高压发生电路接收高压的高压电极,以及面向高压电极并从高压发生电路接收参考电压的对电极。充电器在高压电极和对电极之间产生放电以对悬浮颗粒充电。灰尘收集器提供在充电器的空气流动方向的下游侧,以收集由充电器充电的悬浮颗粒。对电极包括形成对电极形状的基板,形成在基板的不面向高压电极的表面的第一构件,以及形成在基板的不面向高压电极的表面的具有导电性的第二构件。
根据本公开的另一方面,静电除尘器包括充电器和灰尘收集器。充电器设置有从高压发生电路接收高压的高压电极,以及面向高压电极并从高压发生电路接收参考电压的对电极。充电器在高压电极和对电极之间产生放电以对悬浮颗粒充电。灰尘收集器提供在充电器的空气流动方向的下游侧,以收集由充电器充电的悬浮颗粒。对电极包括形成对电极形状的基板,形成在基板的面向高压电极的表面的第一构件,以及形成在基板的不面向高压电极的表面的具有导电性的第二构件。
根据本公开的另一方面,静电除尘器包括充电器和灰尘收集器。充电器设置有从高压发生电路接收高压的高压电极,以及面向高压电极并从高压发生电路接收参考电压的对电极。充电器包括具有电感器的限流电路,并且通过在高压电极和对电极之间产生的放电中的脉冲形状电流降低高压电极的电位。充电器在高压电极和对电极之间产生放电以对悬浮颗粒充电。灰尘收集器设置在空气流动方向的下游侧。灰尘收集器设置有从其它高压发生电路接收高压的其它高压电极。灰尘收集器设置有面向其它高压电极并且从其它高压发生电路接收参考电压的其它对电极。灰尘收集器收集由充电器充电的悬浮颗粒。由树脂材料形成的壳体设置为容纳充电器。高压电极设置有由导电材料形成的具有尖头前端的齿状部分或由导电材料形成的具有尖头前端的针状部分。多个齿状部分或多个针状部分分割成多排的同时横跨空气流动方向。在多排中的每一排中,齿状部分的前端或针状部分的前端布置成在排方向上在相邻排之间彼此交叉。当齿状部分或针状部分的长度为L时,多排之间的齿状部分的前端或针状部分的前端之间的空间(S)等于或小于3L。此外,每排中的齿状部分的间距(P)或每排中齿状部分的间距等于或大于2L。充电器的高压电极形成为与壳体隔开5mm以上。对电极设置有由导电材料形成的导体和电阻器,该电阻器覆盖面向高压电极的导体的至少一个表面,抑制在高压电极和对电极之间的放电电流,且体积电阻率为1014Ω·cm以上且1018Ω·cm以下。灰尘收集器的其它高压电极设置为与构成充电器的构件中最靠近灰尘收集器的构件的端部部分在空气流动方向的下游相距5mm以上。
根据本公开的另一方面,静电除尘器包括充电器和灰尘收集器。充电器设置有从高压发生电路接收高压的高压电极,以及面向高压电极并从高压发生电路接收参考电压的对电极。充电器在高压电极和对电极之间产生放电以对悬浮颗粒充电。灰尘收集器提供在充电器的空气流动方向的下游侧,以收集由充电器充电的悬浮颗粒。高压电极包括齿状部分或针状部分,并且对电极包括由导电材料形成并形成为板状的副对电极。多个齿状部分或多个针状部分和副对电极横跨空气流动方向。高压电极的多个齿状部分或多个针状部分与形成为板形状的副对电极的表面平行设置。
对于充电器,高压电极的齿状部分或针状部分的前端可以指向空气流动方向的上游侧,并且设置在板状的副对电极的空气流动方向的下游侧而非上游端。
副对电极可以从高压电极的齿状部分或针状部分的前端设置在空气流动方向的下游侧,并且沿着至少齿状部分或针状部分的长度设置。
灰尘收集器的高压电极可以设置为与构成充电器的构件中最靠近灰尘收集器的构件的端部部分在空气流动方向的下游相距5mm以上。
充电器可以包括限流电路,其具有电感器,并且通过在高压电极和对电极之间产生的放电中的脉冲形状电流来降低高压电极的电位。
有益效果
根据本公开的一个方面,可以在抑制臭氧产生的同时减薄充电器。
可以在抑制臭氧产生的同时有效地收集超细颗粒。
附图说明
结合附图,从以下实施例的描述本发明的这些和/或其他方面将变得显而易见且更容易理解,其中:
图1是示出根据本公开的第一实施例的静电除尘器的示例的图。
图2A和2B是充电器的高压电极和对电极的俯视平面图,具体地,图2A是高压电极的俯视平面图,图2B是对电极的俯视平面图;
图3A和3B是充电器的详细的截面图,具体地,图3A示出了第一实施例应用的静电除尘器的充电器,图3B示出了根据第一实施例未应用的比较示例的静电除尘器的充电器;
图4是示出根据示例1的静电除尘器和根据比较示例1的静电除尘器的收集效率和臭氧浓度的曲线图。
图5是示出形成对电极的电阻器的材料(用于电阻器的副材料),臭氧产生电压(kV)和在臭氧产生电压(kV)中的离子数(×103/cm3)之间的关系的表格;
图6是根据示例3的静电除尘器的充电器的透视图;
图7A和7B是根据示例3的静电除尘器的高压电极和对电极的俯视平面图,具体地,图7A是高压电极的俯视平面图,图7B是对电极的俯视平面图;
图8是示出根据示例3的静电除尘器的收集效率与臭氧浓度之间的关系的曲线图。
图9是根据示例4的静电除尘器的充电器的透视图;
图10A和10B是根据示例4的静电除尘器的高压电极和对电极的俯视平面图,具体地,图10A是高压电极的俯视平面图,图10B是对电极的俯视平面图;
图11是示出根据示例4的静电除尘器的收集效率与臭氧浓度之间的关系的曲线图;
图12A至图12C是示出根据示例4的静电除尘器的充电器的修改示例的图,具体地,图12A是充电器的透视图,图12B是从对电极的侧观看的充电器的视图,图12C是沿对电极的线XIIC-XIIC截取的截面图;
图13A和13B是示出根据示例5的静电除尘器的充电器的视图,具体地,图13A是充电器的透视图,图13B是沿图13A的线XIIIB-XIIIB截取的截面图;
图14A和14B是根据示例5的静电除尘器的高压电极和对电极的俯视平面图,具体地,图14A是高压电极的俯视平面图,图14B是对电极的俯视平面图;
图15A和15B是示出静电除尘器中的充电器的高压电极的修改示例的图,具体地,图15A是示出齿布置为与图2A的布置不同的情况的视图,图15B是示出齿布置为与图10A的布置不同的情况的视图;
图16A和16B是示出静电除尘器中的充电器的高压电极的另一修改示例的图,具体地,图16A是示出高压电极配置有具有多个针的多个针排且针的前端在相邻的针排之间彼此面对的情况的图,图16B是示出高压电极配置有具有多个针的多个针排且针的前端在相邻的针排之间以锯齿图案布置的情况的图;
图17是示出静电除尘器中的充电器的对电极的修改示例的图;
图18是示出根据本公开的第二实施例的静电除尘器的示例的图;
图19是示出静电除尘器的收集效率和臭氧浓度关于齿排中齿的间距(P)的曲线图;
图20是示出静电除尘器的收集效率和臭氧浓度关于齿排之间的空间(S)的曲线图;
图21A至21D是示意性地示出充电器中的放电的图,具体地,图21A是从高压电极观察的俯视平面图,图21B是沿图21A的线XXIB-XXIB截取的截面图;
图22是示出根据本公开的第三实施例的静电除尘器的示例的图;
图23是示意性地示出充电器的放电的图;
图24是示出根据本公开的第四实施例的静电除尘器的示例的图;
图25是关于静电除尘器的充电器的等效电路的图;
图26是示出高压电极的示例的图,具有电感器Ls和二极管Ds的并联电路的限流电路连接到该高压电极;
图27是示出包括具有电阻的限流电路的充电器的等效电路的图;
图28A和28B是示出根据示例7和比较示例3的静电除尘器的充电器中的电极间电压的时间变化的曲线图,具体地,图28A示出了根据示例7的静电除尘器的充电器,图28B示出了根据比较示例3的静电除尘器的充电器;
图29是关于具有限流电路的充电器的另一等效电路的视图。
图30是示出限流电路连接到根据示例8的静电除尘器中的充电器的高压电极中的每个齿排的示例的图;
图31是示出限流电路连接到根据示例9的静电除尘器的充电器中的每个齿的高压电极的示例的图;
图32是根据第五实施例的静电除尘器的充电器的等效电路的图;
图33是示出根据示例10的静电除尘器的充电器中的电极间电压的时间变化的图;
图34是示出根据示例10的静电除尘器的充电器中,由短路引起的电极间电压的时间变化的图;
图35是示出连接限流电路的高压电极的示例的图;
图36A至36C是示出具有限流电路的充电器的另一等效电路的图,具体地,图36A示出了切换图32的限流电路中的二次电子限流部分和短路限流部分的连接顺序,图36B示出了限流电路连接到对电极,图36C示出了高压电极和对电极形成在限流电路中的二次电子限流部分和短路限流部分之间;
图37是示出根据第六实施例的静电除尘器的充电器的示意图;
图38A和38B是示出根据示例11的静电除尘器的充电器和根据比较示例4的静电除尘器的充电器中产生的离子的数量的图,具体地,图38A与示例11有关,图38B与比较示例4有关;
图39A和39B是示出根据示例12的静电除尘器的充电器的图,具体地,图39A是充电器的透视图,图39B是沿对电极的线XXXIXB-XXXIXB截取的截面图;
图40A和40B是示出根据示例13的静电除尘器的充电器的图,具体地,图40A是充电器的透视图,图40B是示出对电极的一部分的截面图;
图41A和41B是示出根据示例14的静电除尘器的充电器的图;
图42A和42B是示出根据示例15的静电除尘器的充电器10的图,具体地,图42A是充电器的透视图,图42B是沿图42A的线XLIIB-XLIIB截取的截面图;
图43是示出施加到高压电极和对电极的导体之间的电极间电压(kV)与每齿的臭氧产生量(μg/h)之间的关系的图;
图44A和44B是示出根据示例17的静电除尘器的充电器的图,具体地,图44A是充电器的透视图,图44B是示出对电极的一部分的截面图;
图45A和45B是示出根据示例18的静电除尘器的充电器的图,具体地,图45A是充电器的透视图,图45B是沿图45A的对电极12的线XLVB-XLVB截取的截面图;
图46A和46B是示出根据示例19的静电除尘器的充电器的图,具体地,图46A是充电器的透视图,图46B是沿图46A的对电极的线XLVIB-XLVIB截取的截面图;
图47是示出第七实施例的静电除尘器的示例的图;
图48是示出第八实施例的静电除尘器的示例的图;
图49A至49C是示出根据示例20和比较示例6和7的静电除尘器的充电器的主要部分的透视图,具体地,图49A示出了示例20,图49B示出了比较示例6,图49C表示比较示例7;
图50是示出根据示例20和比较示例6和7的臭氧浓度的颗粒直径的收集效率的表;
图51是示出从高压电极的操作的曲线图;
图52是示出第八实施例应用的静电除尘器的修改示例的图;
图53是示出第九实施例应用的静电除尘器的修改示例的图;
图54是示出根据示例21的静电除尘器的充电器和灰尘收集器的主要部分的空气流动方向的截面图;
图55A和55B是示出根据示例21和比较示例7的静电除尘器的充电器的主要部分的透视图,具体地,图55A示出了示例21,图55B示出比较示例7;以及
图56是示出示例21和比较示例7的静电除尘器中根据颗粒直径的的臭氧浓度和收集效率的表;
具体实施方式
在下文中,将参照附图详细描述本公开的实施例。
[第一实施例]
图1是示出根据本公开的第一实施例的静电除尘器1的示例的图。壳体30以虚线示出,并且示出了设置在壳体30中的充电器10和灰尘收集器20。
静电除尘器1可以包括充电器10,灰尘收集器20和容纳充电器10和灰尘收集器20的壳体30。静电除尘器1可以是两层式静电除尘器,其中充电器10和灰尘收集器20彼此分离。
空气流动(通气)的方向设定在从充电器10到灰尘收集器20(从图1的左侧到右侧)的方向上。通过设置在灰尘收集器20的空气流动方向的下游侧的风扇(未图示)进行通风。
为了便于说明,图中的上下方向由上侧和下侧指示,并且与上下方向垂直的左右方向由左侧和右侧指示,如图1所示。
除非通风被中断,否则静电除尘器1可以布置在任何方向上。
(充电器10)
充电器10可以设置有高压电极11和面向高压电极11的对电极12。高压电极11表示施加高电压的电极,并因此被称为“高压电极”。高压电极11是产生放电的电极,因此被称为“放电电极”。由于存在对电极12接地(GND)的情况,因此对电极12被称为“接地电极”。
由于在高压电极11和对电极12之间施加高压DC,所以可能在高压电极11和对电极12之间产生电晕放电(放电)。通过产生的电晕放电,悬浮颗粒可以被充电。
例如,高压电极11设置有多个齿排113(图1中从#1到#5的五排),具有尖头前端111的多个齿形状部分布置在齿排中。各齿排113的长度方向朝向左右方向。在图1中,在上下方向中,最上侧的齿排113(图1中的#1)设置有朝向下侧布置的多个齿111(图1中的10个齿)。在上下方向中,最下侧的齿排113(图1中的#5)设置有朝向上侧布置的多个齿111(图1中的10个齿)。齿排113(图1中的#2到#4)设置有朝向下侧布置的多个齿111(图1中的10个齿)和朝向上侧布置的多个齿111(图1中的10个齿)。
同时,齿111和/或其前端是产生电场集中的部分的一个示例。
齿排113的数量和齿排113中齿111的数量被设定为预定数量。
齿排113中的多个齿111可以连接到连接部分112。每个连接部分112的端部部分由绝缘材料形成的支撑部分14固定。支撑部分14设置有具有布线的电路板(印刷电路板:PCB)。通过电路板中的布线,齿排113可以连接到被配置为提供高压DC的高压发生电路40的阳极。
支撑部分14可以是壳体30的一部分。
每个齿111沿垂直于空气流动方向的方向形成。每个齿111形成为使得齿111的前端布置成在齿排113和与齿排113相邻的其它齿排113之间,即齿排113(#1)和齿排113(#2)之间彼此面对。
每个齿111可以相对于空气流动方向在倾斜方向上形成。也就是说,齿111可以相对于空气流动方向在交叉方向上形成。
高压电极11的齿111和连接部分112可以由导电材料一体地形成。同时,支撑部分14不是单独的部件,并且支撑部分14可以与齿111和连接部分112一体地形成并且由导电材料形成。
为了确保空气流动,对电极12可以设置有由具有通孔(孔)124的导电材料形成的构件,以及构造成覆盖导电材料并由用作抵抗电流的电阻材料形成的构件(电阻器)(参见图2中的导体121和电阻器122)。对电极12可以连接到高压发生电路40的阴极。
由电阻材料形成的构件可以抑制放电电流和臭氧产生。因此,可以考虑收集效率和臭氧浓度之间的关系来设定诸如由电阻材料形成的构件的体积电阻率的特性。
在图1中,对电极12被示出为导线网,其中导体121由导电材料形成。图1示出了网状结构(开口124)被显著地放大,这与后面描述的图2B中相同。可以考虑在高压电极11之间产生的放电来设定网状结构(开口124)的尺寸。
高压电极11和对电极12之间的距离为G。
(灰尘收集器20)
灰尘收集器20可以设置有形成为平板形状并且设置有涂覆有由绝缘材料形成的膜的表面的高压电极21;以及形成为平板形状的对电极22,其中,高压电极21和对电极22交替堆叠。高压电极21和对电极22之间的空间成为空气流动方向。同时,由于对电极22接地(GND),所以对电极22可以被称为“接地电极”。
通过高压发生电路50,在高压电极21和对电极22之间施加高电压的直流电(DC)。在充电器10中充电的悬浮颗粒通过静电附着到对电极22的表面。因此,收集悬浮颗粒。
由绝缘材料形成的覆盖高压电极21的表面的膜可以包括聚乙烯,聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚四氟乙烯(PTFE)。
灰尘收集器20可以形成在充电器10的空气流动方向的下游侧。在高压电极21和灰尘收集器20的对电极22之间,与充电器10最近的电极可以设置为与在形成充电器10的构件中最靠近灰尘收集器20的构件的端部部分在空气流动方向的下游以预定距离隔开。该关系与在下面描述的其他实施例中是相同的。此时,预定距离可以等于或大于5mm。
(壳体30)
壳体30可以容纳充电器10和灰尘收集器20。多个栅格(格栅)31可以形成在面向充电器10的前表面部分上。同时,栅格31可以被配置为防止用户接触充电器10同时允许抵抗空气流动的阻力是小的。
例如,壳体30可以由树脂材料形成,例如丙烯腈,丁二烯和苯乙烯共聚物(ABS)。
图2A和2B是充电器10的高压电极11和对电极12的俯视平面图。图2A是高压电极11的俯视平面图,图2B是对电极12的俯视平面图。
如图2A中所示,高压电极11设置有布置有多个齿111的多个齿排113(图2中的#1到#5)。齿111形成为使得齿111的前端布置为在齿排113和与齿排113相邻的另一个齿排113之间彼此相对(彼此面对)。
从齿111的前端到连接部分112的距离为L(长度:L),齿排113中的齿111之间的距离为P(间距:P)。在齿排113和与齿排113相邻的另一齿排113之间,与齿排垂直的方向上齿111的前端之间的距离为S(空间;S)。
如图2B所示,对电极12可以设置有对应于由导电材料形成的导线网的导体121,和配置为覆盖导体的表面的电阻器122。上侧和下侧的端部部分配置有导体露出区域123,其中导体121的表面露出。导体121的表面露出的导体露出区域123可以形成在左和右侧的端部部分中。
可替代地,导体121的表面露出的导体露出区域123可以形成在对电极12的一部分的端部部分中。
允许通过去除电阻器122或不形成电阻器122(例如,不施加)来形成导体露出区域123。
在对电极12中形成电阻器122是为了抑制放电电流和臭氧产生。因此,如后所述,形成电阻器122的构件的相对介电常数可以为3以上,体积电阻率为1014Ω·cm以上且1018Ω·cm以下。厚度方向上的电阻值可以根据电阻器122的厚度而变化。因此,可以根据电阻器122的厚度设定放电电流的值。
当体积电阻率为1014Ω·cm时,可以表示体积电阻率为1014Ω·cm左右。可以应用体积电阻率的其他值。
图3A和3B是充电器10的详细的截面图。图3A示出了第一实施例应用的静电除尘器1的充电器10,图3B示出了第一实施例未应用的静电除尘器1的充电器10。
高压电极11设置有多个齿111。图3A和3B中,示出了齿111中的每一个彼此不电连接。然而,如图1,2A,2B所示,高压电极11电连接。
对电极12设置有导体121和配置为覆盖导体121的表面的电阻器122。图3A和3B中,示出了齿111中的每一个彼此不电连接。然而,如图1,2A和2B中所示,由于导体121是由导电材料形成的导线网(网),导体121可以彼此电连接。
在第一实施例应用的静电除尘器1的充电器10中,如图3A所示,高压电极11经由由绝缘构件(绝缘体)形成的绝缘间隔件32附接到壳体30。因此,高压电极11不与壳体30直接接触。允许支撑部分14是绝缘间隔件32,或可替代地,支撑部分14经由绝缘间隔件32附接到壳体30。
绝缘间隔件32可以由具有高绝缘性的材料形成或由陶瓷、树脂材料和空气形成。
绝缘间隔件32是绝缘构件的示例。
对电极12附接到壳体30,使得导体121露出的导体露出区域123电连接到壳体30。导体露出区域123可以连接到接地端子(E)。同时,接地端子(E)可能不接地。
由树脂材料形成的构件(树脂构件),例如壳体30,不形成在齿111的前端的预定距离(r)内。树脂构件不限于形成壳体30的构件,因此树脂构件包括形成在壳体30中的构件。
对于比较示例1的静电除尘器1的充电器10,如图3B所示,对电极12的端部部分不露出导体121。也就是说,在比较示例1的静电除尘器1中,对电极12不设置有导体露出区域123。
高压电极11附接到壳体30,使得高压电极11直接与壳体30接触。
对电极12附接到壳体30,使得对电极12经由电阻器122连接到壳体30。对电极12以与连接到壳体30的部分不同的部分连接到接地端子。接地端子(E)可能不接地。
(示例1)
将描述测量第一实施例应用的静电除尘器1(示例1中的静电除尘器1)和第一实施例未应用的静电除尘器1(比较示例1中的静电除尘器1)的收集效率和臭氧浓度的结果。
示例1中的静电除尘器1的充电器10和比较示例1中的静电除尘器1的充电器10如图3中所示彼此不同。但是,除此之外,其他部件是相同的。
对于静电除尘器1的充电器10,高压电极11的支撑部分14的尺寸在相对于空气流动方向的左右方向上为约400mm,上下方向上为约300mm。栅格31可以设置在壳体30的表面上,使在其中形成多个40mm×125mm的开口。
在充电器10中,高压电极11的齿111和连接部分112由厚度为0.5mm的板状不锈钢(SUS)形成。对于齿111,从其前端到连接部分112的距离为大约10mm。在齿排113之间的齿111的前端之间的空间(S)设定为约30mm。
在充电器10中,对电极12具有导体121,导体121由具有87.1%的开口率的SUS形成的导线网(网)形成。覆盖导体121的表面的电阻器122由厚度约为约50μm的聚酰亚胺树脂形成。聚酰亚胺树脂的相对介电常数为3.3,体积电阻率为1016Ω·cm。
高压电极11和对电极12之间的距离(G)为约5mm。
通过在高压电极11和对电极之间施加约4kV的直流电压来产生电晕放电。
对于灰尘收集器20,高压电极21和对电极22允许空气流动方向的宽度为大约20mm,并且垂直于空气流动方向的距离为大约400mm。高压电极21和对电极22之间的距离为约1.5mm。在高压电极21和对电极22之间施加约6kV的直流电压。
对于示例1中的静电除尘器1,形成壳体30的树脂构件不形成在齿111的前端的约5mm(半径r)内。
图4是示出根据示例1的静电除尘器1和根据比较示例1的静电除尘器1的收集效率和臭氧浓度的曲线图。空气流动方向的风速为1m/s。
通过臭氧浓度计测量臭氧量和吹入臭氧浓度计的空气量获得臭氧浓度。通过使用颗粒计数器获得收集效率,其中,颗粒计数器计算在空气流动方向的上游(进入静电除尘器1之前)和空气流动方向的下游(从静电除尘器1放电之后)的悬浮颗粒的数量。
如图4所示,当以获得几乎100%收集效率的状态操作示例1中的静电除尘器1时,臭氧浓度等于或小于2.0ppb。该值显着低于环境标准(0.05ppm)。
同时,对于比较示例1的静电除尘器1,收集效率饱和至约50%。虽然收集效率为约50%,但臭氧浓度大于示例1中的静电除尘器1的臭氧浓度。然而,比较示例1中的静电除尘器1的臭氧浓度的最大值为2.0ppb,低于环境标准(0.05ppm)。
对于示例1中的静电除尘器1和比较示例1的静电除尘器1,臭氧浓度设定为低于环境标准。假设由于充电器10的对电极12设置有覆盖导体121的表面的电阻器122,因此防止了放电电流。
然而,示例1的静电除尘器1和比较示例1的静电除尘器1的收集效率彼此不同。假设因为与示例中的静电除尘器1相比较,比较示例1的静电除尘器1的壳体30容易被静电充电。
对于比较示例中的静电除尘器1,高压电极11直接与壳体30接触。由于形成壳体30的树脂材料,从高压发生电路40供给的高压直流被绝缘,并因此壳体30未连接到接地端子(E)。
由于由树脂材料形成的壳体30具有高的电阻率,因此在壳体30中难以流动电力。因此,壳体30的表面容易被充电静电。由于壳体30不连接到接地电极,所以充电的静电可能不会被放电。也就是说,通过对壳体30进行充电,更具体地,通过对与高压电极11相邻的壳体30进行充电,减少了充电效率和悬浮颗粒的收集效率。
同时,在示例1的静电除尘器1中,高压电极11通过绝缘间隔件32附接到壳体30。因此,高压电极11和壳体30彼此不电连接。由于壳体30连接到对电极12,所以可以放电充入的静电。形成壳体30的树脂构件不形成在与齿111的前端相距预定距离(r)(在示例1中为5mm)内。
因此,由于防止了壳体30充入静电,因此难以抑制悬浮颗粒的充电并且收集效率增加。
如上所述,对于第一实施例应用的静电除尘器1,充电器10的对电极12配置有导体121和覆盖导体121的表面的电阻器122。因此,放电电流被抑制为小于不形成电阻器122的情况,并且因此臭氧浓度也被抑制为低的。
充电器10的高压电极11使用绝缘间隔件32固定到壳体30。形成壳体30的树脂构件不形成在与齿111的前端相距预定距离(r)的范围内。在对电极12中,导体露出区域123电连接到壳体30以通电。因此,防止了壳体30充入静电,从而提高了收集效率。
充电器10的高压电极11被设置为使得齿111的前端在齿排113之间彼此面对,并因此与不使用一侧(例如,下侧)中的齿111的情况相比,产生放电的区域变宽。
对于第一实施例应用的静电除尘器1的充电器10,高压电极11和对电极12设置在空气流动方向。配置为产生高压电极11的放电的部分对应于齿111,并且齿111垂直于空气流动方向设置或相对于空气流动方向倾斜设置。因此,高压电极11和对电极12之间的距离(G)可以设定为短的,例如约5mm。因此,可以使静电除尘器1小型化。
与第一实施例应用的静电除尘器1相比,在不设置配置为覆盖对电极12的导体121的表面的电阻器122的状态下,由于高压电极11与对电极12之间的距离减小,所以放电电流增加,从而臭氧产生增加。
(示例2)
如上所述,对电极12设置有导体121和覆盖导体121的表面的电阻器122。
在示例2中,将关于覆盖对电极12的表面的电阻器122的材料进行描述。
图5是示出形成对电极12的电阻器122的材料(电阻器的副材料)、臭氧产生电压(kV)和臭氧产生电压中的离子数(×103/cm3)之间的关系的表格。在图5中,体积电阻率(Ω·cm)和相对介电常数表示材料(电阻器的副材料)的性质。另外,在图5中,距离(G)mm表示高压电极11和对电极12之间的距离,其中高压电极11和对电极12之间的距离(G)设定为5mm。
臭氧产生电压表示当在高压电极11和对电极12之间施加的直流电压逐渐增加时臭氧浓度计检测到臭氧产生的点处的电压。
臭氧产生电压下的离子数表示当在高压电极11和对电极12之间施加臭氧产生电压时,高压电极11和对电极12之间的离子数(×103/cm3)。离子数通过离子计数器测量。
对于静电除尘器1,臭氧产生电压高并且在臭氧产生电压下产生的离子数大是合适的。
除了形成对电极12的电阻器122的材料以外,在本文中使用图1所示的静电除尘器1。充电器10的高压电极11具有齿111,对电极12对应于导线网(网),其中导体121由导电材料形成。
高压电极11经由绝缘间隔件32附接到壳体30。对电极12被附接成使得导体露出区域123连接到壳体30,并且附接部分连接到接地端子(E)。
电阻器122的材料包括“无”,“醇酸树脂”,“丙烯酸树脂”,“聚酰亚胺”,“聚酯”和“聚四氟乙烯(PTFE)”。
电阻器122的厚度分别设定为约50μ。
当电阻器122为“无”时,臭氧产生电压为3.2kV,臭氧产生电压中的离子数为0(零)。也就是说,在高压电极11和对电极12之间施加的直流电压逐渐增加的状态下,当直流电压为3.2kV时,开始产生臭氧。然而,在臭氧产生电压下,不产生离子。
当电阻器122为醇酸树脂时,臭氧产生电压为4.0kV,臭氧产生电压中的离子数为1040×103/cm3。也就是说,在高压电极11和对电极12之间施加的直流电压逐渐增加的状态下,当直流电压为4.0kV时,开始产生臭氧。然而,离子产生开始于低于臭氧产生电压的直流电压。
当电阻器122为丙烯酸树脂时,臭氧产生电压为4.5kV,臭氧产生电压中的离子数为1400×103/cm3。也就是说,在高压电极11和对电极12之间施加的直流电压逐渐增加的状态下,当直流电压为6.0kV时,开始产生臭氧。然而,离子产生开始于低于臭氧产生电压的直流电压。
当电阻器122为聚酰亚胺树脂时,臭氧产生电压为6.0kV,臭氧产生电压中的离子数为1600×103/cm3。也就是说,在高压电极11和对电极12之间施加的直流电压逐渐增加的状态下,当直流电压为4.5kV时,开始产生臭氧。然而,离子产生开始于低于臭氧产生电压的直流电压。
当电阻器122是聚酯树脂或PTFE时,虽然在高压电极11和对电极12之间施加的直流电压逐渐增加到10kV,但是不会产生臭氧,因此不会产生离子。当电阻器122是聚酯树脂时,形成导体露出区域123。尽管高压电极11和对电极12之间的直流电压施加到10kV,但是不产生臭氧,而是产生离子。也就是说,当高压电极11和对电极12之间的直流电压为10kV时,离子数为2000×103/cm3。
从上面的描述,作为图5中的电阻器122的材料(用于电阻器的副材料),聚酰亚胺树脂具有最高的臭氧产生电压和臭氧产生电压中最大的离子量。也就是说,聚酰亚胺树脂最适合作为电阻器122的材料。丙烯酸树脂和醇酸树脂依次是适合的电阻器122的材料。此外,可以通过形成导体露出区域123来使用聚酯树脂。
根据该特性,相对介电常数等于或大于3,体积电阻率等于或大于1012Ω·cm或等于或小于1018Ω是合适的。特别地,体积电阻率等于大于1014Ω·cm或等于或小于1015Ω是更合适的。
同时,在没有提供导体露出区域123的状态下,当电阻器122的体积电阻率超过1017Ω·cm时,电阻器122用作绝缘体,并且防止在高压电极11和对电极12之间产生放电。因此,在这种情况下,需要形成导体露出区域123。
(示例3)
在示例3中,当充电器10的对电极12设置有电阻器122和当充电器10的对电极12不设置有电阻器122之间,收集效率和臭氧浓度之间的关系。在此所述的静电除尘器1描述为根据示例3的静电除尘器1。
图6是根据示例3的静电除尘器1的充电器10的透视图。对于图1中的静电除尘器1,空气流动方向表示基于附图从右侧到左侧的方向。然而,空气流动方向表示基于附图从上侧到下侧的方向。
静电除尘器1的高压电极11是图1和图2所示的构造。也就是说,高压电极11设置有有多个齿111的多个齿排113。齿111设置成使得齿111的前端在齿排113之间彼此面对。
对于静电除尘器1的对电极12,导体121由多孔金属形成。多孔金属是通过将切割线放置在由导电材料形成的板上然后通过拉伸板形成具有菱形形状的开口124的网状构件。
图7A和7B是示例3中的静电除尘器1的高压电极11和对电极12的俯视平面图。图7A是高压电极11的俯视平面图,图7B是对电极12的俯视平面图。
图7A中的高压电极11与图2A中的静电除尘器1的相同。
如图7B中所示,对电极12设置有由多孔金属形成的导体121以及配置为覆盖导体121的表面的电阻器122。导体121的一部分(上下方向上的上侧和下侧)由未设置电阻器122的导体露出区域123构造。
高压电极11经由绝缘间隔件32附接到壳体30。对电极12附接成使得导体露出区域123连接到壳体30,并且附接部分连接到接地端子(E)(参照图3)。
高压电极11的支撑部分14的尺寸在左右方向上为约400mm,在上下方向上为大约300mm。
高压电极11由厚度为0.5mm的板状不锈钢(SUS)形成。在齿排113之间的齿111的前端之间的空间(S)设定为约30mm。高压电极11设置有五个齿排113(#1到#5)。
对电极12的导体121由多孔金属制成,且开口124的尺寸为4mm×8mm。
覆盖对电极12的导体121的电阻器122由厚度为50μm的聚酰亚胺形成。
用作电阻器122的聚酰亚胺的介电常数为3.3,体积电阻率为1016Ω·cm。
高压电极11和对电极12之间的距离(G)设定为5mm。
当在高压电极11和对电极12之间施加约4kV的直流电压时,离子产生开始,并且可能对悬浮颗粒充电。
如图1中所示,灰尘收集器20设置在空气流动方向的下游,通过向充电器10和灰尘收集器20吹入空气,同时向充电器10和灰尘收集器20施加电流来移除空气中的悬浮颗粒。
图8是示出根据示例3的静电除尘器1的收集效率与臭氧浓度的关系的曲线图。图8中,如上所述的静电除尘器1表示根据示例3的静电除尘器1,并且在充电器10的对电极12中未形成电阻器122的静电除尘器1表示比较示例2。对于根据比较示例2的静电除尘器1,充电器10的对电极12连接到壳体30,并且附接部分连接到接地端子(E)。
当以获得几乎100%收集效率的状态操作示例3中的静电除尘器1时,臭氧浓度等于或小于3.0ppb。该值显着低于环境标准(0.05ppm)。
同时,当以几乎100%的收集效率的状态操作比较示例2中的静电除尘器1时,臭氧浓度大于7ppb。该值明显低于环境标准(0.05ppm),但其值超过根据示例3的静电除尘器1的臭氧浓度的两倍。
如上所述,由于示例3中的静电除尘器1在充电器10的对电极12中设置有电阻器122,因此可以在将臭氧浓度保持在低水平的同时获得高收集效率。
(示例4)
在静电除尘器1中的充电器10的高压电极11的构造变化的状态下,将描述收集效率与臭氧浓度的关系。在此所述的静电除尘器1将由根据示例4的静电除尘器1表示。
图9是根据示例4的静电除尘器1的充电器10的透视图。图9中,空气流动方向被描述为上下方向。
静电除尘器1的高压电极11设置有提供多个齿111的多个齿排113。齿排113设置有朝向上侧和下侧的齿111。齿111的前端在齿排113之间以锯齿形图案(交错)布置。即,齿111的前端在齿排113之间不彼此相对,特别地,一侧中的齿排113中的齿111的前端布置在另一侧中的齿排113中的齿111的前端之间。也就是说,在齿排113之间,齿111在排方向上彼此交叉。
同时,对于静电除尘器1的对电极12,与示例3相同,导体121由多孔金属形成。
图10A和10B是根据示例4的静电除尘器1的高压电极11和对电极12的俯视平面图。图10A是高压电极11的俯视平面图,图10B是对电极12的俯视平面图。
如图10A所示,齿111沿所有齿排113的上下方向形成,因此齿111的数量大于示例3中的静电除尘器1的数量。
高压电极11经由绝缘间隔件32附接到壳体30。对电极12附接为使得导体露出区域123连接到壳体30,并且附接部分连接到接地端子(E)。
高压电极11的支撑部分14的尺寸在左右方向上为约400mm,在上下方向上为约300mm。
高压电极11由厚度为0.5mm的不锈钢(SUS)形成。在齿排113之间的齿111的前端之间的空间(S)设定为约20mm。高压电极11设置有五个齿排113(#1到#5)。
对电极12的导体121由SUS的多孔金属形成,并且开口124的尺寸为约4mm×约8mm。覆盖对电极12的导体121的电阻器122由厚度为50μm的聚酰亚胺树脂形成。用于电阻器122的聚酰亚胺树脂的介电常数为3.3,体积电阻率为1016Ω·cm。
图11是示出根据示例4的静电除尘器1的收集效率与臭氧浓度的关系的曲线图。图8中,如上所述构造的静电除尘器1表示根据示例4的静电除尘器1。图11示出了示例3中的静电除尘器1和比较示例2中的静电除尘器1。
如图11所示,当以获得几乎100%收集效率的状态操作示例4中的静电除尘器1时,臭氧浓度等于或小于2.0ppb。臭氧浓度低于根据示例3的静电除尘器1的浓度。
假设因为在高压电极11的齿排113之间以锯齿形图案布置齿111。也就是说,与在齿排113之间齿111彼此相对的情况相比,在高压电极11和对电极12之间,发生电晕放电的区域(范围)变大。
如上所述,根据示例4的静电除尘器1可以通过改变高压电极11的形状在保持臭氧浓度在低水平的同时获得高收集效率。
图12A到图12C是示出根据示例4的静电除尘器1的充电器10的修改示例的图。图12A是充电器10的透视图,图12B是从对电极12的侧观看的充电器10的图,图12C是沿对电极12的线XIIC-XIIC截取的截面图。
对电极12的导体121配置有多个平板,并且电阻器122涂覆在形成多个平板的每个平板的表面上。每个平板设置成与齿排113配对。每个平板形成在与高压电极11相距距离(G)的平表面中。在面对导体121的齿排113中,导体121的宽度(W)可以小于在导体121的宽度方向上齿111的前端之间的距离(Q)。
导体121的一部分(相对于齿排113的后侧)对应于未设置电阻器122的导体露出区域123。对电极12附接为使得导体露出区域123连接到壳体30,并且附接部分连接到接地端子(E)。导体露出区域123配置为防止在高压电极11之间直接发生放电。也就是说,对电极12的导体露出区域123在不发生电击穿的部分中露出,并且在对电极12的导体露出区域123和高压电极11之间保持绝缘距离。
(示例5)
根据示例1至4,齿111已经用于静电除尘器1的充电器10的高压电极11中。
下面将描述导线114用于静电除尘器1的充电器10的高压电极11的情况。在此所述的静电除尘器1将由根据示例5的静电除尘器1指示。
图13A和13B是示出根据示例5的静电除尘器1的充电器10的图。图13A是充电器10的透视图,图13B是沿图13A的线XIIIB-XIIIB截取的截面图。在图13A中,空气流动方向被描述为在图上从上侧到下侧的方向。
如图13A所示,静电除尘器1的充电器10的高压电极11设置有多个导线114。多个导线114形成在左右方向上。多个导线114的相对的端部部分固定到支撑部分14。直流电压经由形成在设置在支撑部分14的电路板上的布线供给到多个导线114。
对于充电器10的对电极12,导体121是由导电材料形成的导线网。对电极12设置有配置为覆盖导体121的表面的电阻器122(参照后述的图14A和14B)。
如图13B截面图所示,对电极12弯曲成具有半径(M)的半圆柱形状,以围绕每个导线114。半径(M)设置为导线114之间的空间(S)的一半。同时,允许对电极12形成为围绕多个导线114的半圆柱形状。
高压电极11的导线114经由绝缘间隔件32附接到壳体30。可替换地,允许支撑部分14经由绝缘间隔件32附接到壳体30。此外,允许支撑部分14是壳体30的一部分。
对电极12附接成使得导体露出区域123连接到壳体30,并且附接部分连接到接地端子(E)。
图14A和14B是根据示例5的静电除尘器1的高压电极11和对电极12的俯视平面图。图14A是高压电极11的俯视平面图,图14B是对电极12的俯视平面图。
如图14A中所示,高压电极11设置有多个导线114。
如图14B中所示,导体121是由导电材料形成的导线网。对电极12设置有配置为覆盖导体121的表面的电阻器122。同时,如图13B所示,当对电极12形成为半圆柱形状时,对电极12与壳体30接触的部分是未设置电阻器122的导体露出区域123。
对于示例5中的静电除尘器1,可以在臭氧浓度维持在低水平的同时获得高收集效率。
假设由于充电器10的对电极12设置有覆盖导体121的表面的电阻器122,放电电流受到限制。此外,通过将对电极12形成为围绕每个导线114的半圆柱形状,电晕放电在围绕电线114的每个空间中发生。
(充电器10中的高压电极11的修改示例)
图15A和15B是示出静电除尘器1中的充电器10的高压电极11的修改示例的图。图15A是示出了齿111布置为与图2A的布置不同的情况的图,图15B是示出了齿111布置为与图10A的布置不同的情况的图。
将首先描述图15A。
如图2A中所示,最上侧和最下侧中的齿排113(图2中的#1和#5)的连接部分112靠近支撑部分14或与支撑部分14接触。因此,在最上侧齿排113和最下侧的齿排113(图2A中的#1和#5)中,齿111仅形成在上侧和下侧中的一个中。
然而,如图15A中所示,对于高压电极11,所有齿排113在上侧和下侧二者均设置有齿111。
接下来,将描述15B。
如图10A中所示,所有的齿排113在上侧和下侧二者均设置有齿111。
然而,如图15B中所示,对于高压电极11,最上侧和最下侧中的齿排113(图15B中的#1和#6)的连接部分112靠近支撑部分14或与支撑部分14接触。因此,在最上侧和最下侧的齿排113(图15B中的#1和#6)中,齿111仅形成在上侧和下侧的一个中。
通过将上述高压电极11应用于示例1,3和4中的静电除尘器1,可以在臭氧浓度维持在低水平的同时获得高收集效率。
图16A和16B是示出静电除尘器1中的充电器10的高压电极11的另一修改示例的图。图16A是示出高压电极11配置有多个针排117的情况的图,多个针排117具有多个针115,且在相邻的针排之间针115的前端面对。图16B是示出高压电极11配置有多个针排117的情况的图,多个针排117具有多个针115,且在相邻的针排之间针115的前端以锯齿形图案布置。
针115和/或其前端是产生电场集中的部分的示例。
图16A示出了图2A所示的高压电极11的齿111被针115代替。针115是具有尖头前端的针形的构件。在针排117中,多个针115所连接的连接部分116对应于形成布线的电路板,其中多个针115与布线连接。
图16B示出了图2A所示的高压电极11的齿111被针115代替。其他部件与图10A示出的相同,并因此将省略其描述。
通过将上述高压电极11应用于示例1,3和4中的静电除尘器1,可以在臭氧浓度维持在低水平的同时获得高收集效率。
允许图16A和16B中示出的针115的布置改变为图15A和15B所示的齿111的布置。
允许对于高压电极11,使用具有导电性的碳导线形成的刷子形状来代替高压电极11的齿111或针115。刷子形状部分和/或其前端是产生电场集中的部分的示例。
(充电器10中的对电极12的修改示例)
图17是示出静电除尘器1中的充电器10的对电极12的修改示例的图。
如图17中所示,对电极12设置有导体121,导体121由导电材料形成的其中形成有多个开口124的板形成;以及形成在导体121的表面上的电阻器122。开口124形成为通过作为导体121的板。导体121的一部分(左右方向上的相对端部部分)配置有未设置电阻器122的导体露出区域123。
对电极12附接为使得导体露出区域123连接到壳体30,并且附接部分连接到接地端子(E)。
电阻器122设置为防止高压电极11和对电极12之间的放电电流。因此,需要至少在高压电极11和对电极12的导体121之间不产生放电电流。因此,电阻器122设置为覆盖导体121(板)的面向高压电极11的一侧的表面。
允许上述高压电极11和对电极12组合使用。
示例1到5中所示的值仅是示例且不限于此。
[第二实施例]
根据第二实施例,在高压电极11设置有具有多个齿111的多个齿排113的状态下,将描述用于设定齿111的布置的条件。在齿排113之间,齿111的前端彼此交叉。例如,在齿排113之间,齿111的前端以锯齿形图案布置。
图18是示出根据本公开的第二实施例的静电除尘器1的示例的图。壳体30以虚线示出,因此示出了设置在壳体30中的充电器10和灰尘收集器20的构造。
与第一实施例类似的部件将具有相同的附图标记,并因此将省略对其的描述。然而,将描述不同的部件。
(充电器10)
充电器10设置有高压电极11和面向高压电极11的对电极12。
高压电极11设置有多个齿排113(在图18中从#1到#5的五排),齿排113设置有具有尖头前端的多个齿111。在相邻的齿排113之间,齿111形成为使得其前端相对于齿排113的方向彼此交叉。在图18中,在相邻的齿排113之间,齿排113的一侧中的齿111的前端设置在齿排113的另一侧中的齿111的前端的中心。也就是说,在相邻的齿排113之间,齿111的前端中的每一个以锯齿形图案布置。
从齿111的前端到连接部分112的长度为L(长度L),齿排113中的齿111之间的间距为P(间距P)。在齿111和与齿111相邻的齿排113之间,与齿排垂直的方向上齿111的前端的间隔为S(空间;S)。
对电极12设置有对应于由导电材料形成的多孔金属的导体121和覆盖导体121的表面的电阻器122。
根据第二实施例的充电器10的高压电极11和对电极12与根据第一实施例的示例4的图10A和10B相似。
高压电极11和对电极12之间的距离为G。
如图3A中所示,高压电极11经由由绝缘材料形成的绝缘间隔件32附接到壳体30。对电极12附接成使得导体121露出的导体露出区域123电连接,并且附接部分(电连接)连接到接地端子(E)。
(收集效率和臭氧浓度)
将描述测量第一实施例应用的静电除尘器1中的收集效率和臭氧浓度的结果。在此所述的静电除尘器1将由根据示例6的静电除尘器1指示。
(示例6)
对于静电除尘器1的充电器10,高压电极11的支撑部分14的尺寸在相对于空气流动方向的左右方向上为约400mm,上下方向上为约300mm。
在充电器10中,高压电极11的齿111和连接部分112由厚度为0.5mm的板状不锈钢(SUS)形成。齿111的长度(L)为约10mm。如图10A,10B和18所示,设置有五个齿排113。
在充电器10中,对电极12的导体121是由具有4mm×8mm的开口124的SUS形成的多孔金属。覆盖导体121的表面的电阻器122由厚度约50μm的聚酰亚胺树脂形成。聚酰亚胺树脂的相对介电常数为3.3,体积电阻率为1016Ω·cm。
高压电极11和对电极12之间的距离(G)为约5mm。
对于灰尘收集器20,高压电极21和对电极22允许空气流动方向的宽度为大约20mm,且垂直于空气流动方向的距离为大约400mm。高压电极21和对电极22之间的距离为约1.5mm。约6kV的直流电压施加到高压电极21和对电极22之间。
对于根据示例6的静电除尘器1,形成壳体30的树脂构件不形成在齿111的前端的约5mm(半径r)内。
电力被施加到充电器10和对电极12,从而空气流动。空气流动方向的风速为1m/s。
在这种状态下,当在高压电极11和对电极12之间施加约4kV的直流电压时,产生离子,然后可以对悬浮颗粒进行充电。
图19是示出静电除尘器1的收集效率和臭氧浓度关于齿排113中的齿111的间距(P)的曲线图。图中左侧的纵轴表示收集效率(%)且右侧的纵轴表示臭氧浓度(ppb)。横轴表示齿111的间距(P)。横轴表示齿111相对于齿111的长度(L)的间距(P)。
通过臭氧浓度计测量臭氧量和吹入臭氧浓度计的空气量获得臭氧浓度。通过使用粒子计数器获得收集效率,其中,颗粒计数器在空气流动方向的上游(进入静电除尘器1之前)和空气流动方向的下游(从静电除尘器1放电之后)计数悬浮颗粒的数量。
在齿排113中的齿111的间距(P)设定为15mm(1.5L),22.5mm(2.25L),以及35mm(3.5L)的状态下,测量收集效率和臭氧浓度。在齿排113之间的齿111的前端之间的空间(S)被固定为20mm(2L)。
如图19中所示,随着齿111的间距(P)大,收集效率提高。当齿111的间距(P)等于或大于2L时,收集效率等于或大于90%。
同时,随着齿111的间距(P)大,臭氧浓度降低。臭氧浓度在测量范围内等于或小于10ppb,足够低于环境标准(0.05ppm)。当齿111的间距(P)等于或大于2L时,由人检测到的臭氧浓度等于或小于5ppb。
图20是表示静电除尘器1的收集效率和臭氧浓度关于齿排113之间的空间(S)的曲线图。图中左侧的纵轴表示收集效率(%)且图中右侧的纵轴表示臭氧浓度(ppb)。横轴表示齿排113之间的空间(S)。横轴指示相对于齿111长度(L)的在齿排之间的齿111的前端之间的空间(S)。
在齿排113之间的齿111的前端之间的空间(S)设定为10mm(1L),20mm(2L),30mm(3L)和40mm(4L)的状态下,测量收集效率和臭氧浓度。齿排113中的齿111的间距(P)被固定为35mm(3.5L)。
如图20中所示,当齿排113之间的空间(S)等于或小于3L时,收集效率等于或大于90%。然而,当齿排113之间的空间(S)大于3L时,收集效率降低。
不管齿排113之间的空间(S)如何,随着齿111的间距(P)大,臭氧浓度降低。在测量范围内,由人检测到的臭氧浓度等于或小于5ppb。
(放电区域13)
图21A至21D是示意性地示出充电器10中的放电的图。图21A是从高压电极11观察时的俯视平面图,图21B是沿图21A的线XXIB-XXIB截取的截面图。图21C是示出间距(P)为比间距(P)更窄(更小)的P'的情况的图。图21D是示出空间(S)为比空间(S)更宽(更大)的S'的情况的图。
如图21A和21B所示,高压电极11和对电极12之间的放电区域13在向对电极12斜对地移动时,从齿111的前端到外部变宽。
如图18中所示,齿111布置成与空气流动方向(对电极12)垂直或倾斜。因此,电力线不可能从齿111的前端垂直地引导到对电极12。也就是说,电力线在向对电极12斜对地移动时,从齿111的前端到远离前端的外部变宽。
如图21C中所示,当齿排113中的齿111的间距被设定为比图21A的间距(P)更窄(更小)的间距(P')时,齿111的放电区域13与相邻齿111的放电区域13重叠,从而可能发生干扰。因此,如图19中所示,当齿111的间距(P)变小时,收集效率降低,同时臭氧浓度增加。
如图21D中所示,当齿排113之间的齿111的前端之间的空间被设定为比图21A的空间(S)更宽(更大)的空间(S')时,放电区域13的比例在高压电极11的区域(与空气流动方向垂直的方向上的区域)中减小。因此,如图20中所示,当齿排113之间的空间(S)变大时,收集效率降低。
如上所述,当齿111的前端在齿排113的方向上彼此交叉时,齿排113中的齿111的间距(P)等于或大于2L并且齿排113之间的空间(S)等于或小于3L是合适的。
对于高压电极11,允许齿111布置为不同于图10A的图15B中所示。
允许图10A中所示的齿111替换为图16B中所示的针115。另外,允许图15B中所示的齿111替换为针115。
即使当用针115代替齿111并将针115的长度设定为长度(L)时,也可以通过将针115的间距(P)设定为2L以上且通过将在针排117之间的针115的前端之间的空间(S)设定为3L以下,在臭氧浓度保持低水平的同时获得高收集效率。
允许对电极12替换为上述所提及的。
如上所述,对于第二实施例应用的静电除尘器1,充电器10的对电极12设置有导体121和覆盖导体121的表面的电阻器122。因此,放电电流抑制为小于不形成电阻器122的情况,并因此臭氧浓度被抑制为低的。
充电器10的高压电极11使用绝缘间隔件32固定到壳体30。形成壳体30的树脂构件不形成在从齿111的前端相距预定距离(r)的范围内。在对电极12中,导体露出区域123电连接到壳体30以通电。因此,防止了壳体30充入静电,并从而提高了收集效率。
对于第二实施例应用的静电除尘器1的充电器10,高压电极11和对电极12设置在空气流动方向上。配置为产生高压电极11的放电的部分对应于齿111,并且齿111垂直于空气流动方向设置或相对于空气流动方向斜对地设置。因此,高压电极11和对电极12之间的距离(G)可以设定为短的,例如约5mm。因此,可以使静电除尘器1小型化。
第二实施例中所示的值仅是示例且不限于此。
[第三实施例]
根据第二实施例,对于充电器10,齿111相对于齿排113的方向在齿排113之间彼此交叉地布置。
根据第三实施例,高压电极11的齿111在齿排113之间的布置与第二实施例不同。下面将描述用于布置齿111的条件。
图22是示出根据本公开的第三实施例的静电除尘器1的示例的图。壳体30以虚线示出,并且示出了设置在壳体30中的充电器10和灰尘收集器20的构造。
与第一和第二实施例中类似的部件将具有相同的附图标记,因此将省略对其的描述。然而,将描述不同的部件。
(充电器10)
充电器10设置有高压电极11和面向高压电极11的对电极12。
高压电极11设置有提供多个齿111的多个齿排113(图22中的#1至#5)。各齿排113的长度方向朝向左右方向。最上侧的齿排113(图22中的#1)设置有朝向下侧布置的多个齿111(图22中的10个齿)。最下侧的齿排113(图22中的#5)设置有朝向上侧布置的多个齿111(图22中的10个齿)。齿排113(图22中的#2到#4)设置有朝向上侧布置的多个齿111(图22中的10个齿)和朝向下侧布置的多个齿111(图22中的10个齿)。
在相邻的齿排113之间,齿111形成为使其前端彼此面对。
对于根据第三实施例的充电器10,高压电极11与第一实施例中在图2A中示出的相似。
对电极12与根据第二实施例的对电极12相似。也就是说,对于根据第三实施例的充电器10,对电极12与根据第一实施例的示例4中的图10B的相似。
(放电区域13)
图23是示意性地示出充电器10的放电的图。
根据第三实施例,对于充电器10的高压电极11,齿111的前端在齿排113之间彼此面对。放电区域13在齿排113之间彼此面对。因此,当齿排113之间的空间(S)短(小)时,放电区域13在齿111与面向其的齿111之间相互重叠。
因此,在齿111的前端在齿排113之间彼此面对的情况下,齿111的前端之间的空间(S)在齿排113之间相比于齿111的前端在齿排113之间以锯齿形图案布置的情况需要较大。
(收集效率和臭氧浓度)
与第二实施例的静电除尘器1相似,在充电器10中,高压电极11的齿111和连接部分112由厚度为0.5mm的板状不锈钢(SUS)形成。齿111的长度(L)为约10mm。如图1和图2A中所示,设置有五个齿排113。
在充电器10中,对电极12的导体121是由具有4mm×8mm的开口124的SUS形成的多孔金属。覆盖导体121的表面的电阻器122由约50μm厚的聚酰亚胺树脂形成。聚酰亚胺树脂的相对介电常数为3.3,体积电阻率为1016Ω·cm。
高压电极11和对电极12之间的距离(G)约为5mm。
根据第三实施例的灰尘收集器20与根据第一实施例的灰尘收集器20相似。
电力被施加到充电器10和对电极12,从而空气流动。空气流动方向的风速为1m/s。
在这种状态下,当在高压电极11和对电极12之间施加约4kV的直流电压时,产生离子,然后可以对悬浮颗粒进行充电。
在齿排113之间的齿111的前端之间的空间(S)设定为50mm(5L),60mm(6L),70mm(7L),80mm(8L),和90mm(9L)的状态下,测量收集效率和臭氧浓度。齿排113之间的齿111的间距(P)被固定为35mm(3.5L)。
当齿111在齿排113之间彼此面对时,在齿排113之间,齿111的前端之间的空间(S)等于或大于6L或等于或小于8L是合适的。在该范围内,由人检测的收集效率等于或大于90%,臭氧浓度等于或小于5ppb。
当齿111的前端之间的空间(S)小于6L时,电场在彼此面对的齿111之间彼此干涉,因此放电电流容易流动。因此,臭氧浓度增加。
当齿111的前端之间的空间(S)大于8L时,放电区域13的比例在高压电极11的区域中减小,并且收集效率降低。
根据齿排113的方向的齿111的间距(P)与第一实施例相似。
对于高压电极11,允许齿111布置为与图2A不同的15A所示。
允许图2A中所示的齿111被图16A中所示的针115替换。另外,允许图15A中所示的齿111被针115代替。
即使当用针115代替齿111并将针115的长度设定为长度(L)时,也可以通过将针115的间距(P)设定为2L以上且将在针排117之间的针115的前端之间的间隔(S)设定为6L以上及8L以下,保持臭氧浓度在低水平的同时获得高收集效率。
允许对电极12替换为上述所提及的。
如上所述,对于第三实施例应用的静电除尘器1,充电器10的对电极12设置有导体121和覆盖导体121的表面的电阻器122。因此,放电电流抑制为小于不形成电阻器122的情况,并且臭氧浓度被抑制为低的。
充电器10的高压电极11使用绝缘间隔件32固定到壳体30。形成壳体30的树脂构件不形成在与齿111的前端相距预定距离(r)的范围内。在对电极12中,导体露出区域123电连接到壳体30以通电。因此,防止壳体30充入静电,并从而提高了收集效率。
对于第三实施例应用的静电除尘器1的充电器10,高压电极11和对电极12设置在空气流动方向上。配置为产生高压电极11的放电的部分对应于齿111,并且齿111垂直于空气流动方向设置或相对于空气流动方向斜对地设置。因此,高压电极11和对电极12之间的距离(G)可以设定为短的,例如约5mm。因此,可以使静电除尘器1小型化。
第三实施例中所示的值仅是示例且不限于此。
[第四实施例]
第四实施例描述了防止产生由来自高压电极的随机二次电子发射引起的具有脉冲形状的电流的限流电路。通过产生由来自高压电极的随机二次电子发射引起的具有脉冲形状的电流,臭氧产生是显著的。
图24是示出根据本公开的第四实施例的静电除尘器1的示例的图。壳体30以虚线示出,并且示出了设置在壳体30中的充电器10和灰尘收集器20的构造。
与第一到第三实施例相同的静电除尘器1的部件具有相同的附图标记,因此省略其说明。然而,将描述不同的部件。
(充电器10)
充电器10设置有高压电极11和面向高压电极11的对电极12。充电器10和对电极12彼此面对。
高压电极11设置有提供具有尖头前端的多个齿111的多个齿排113(图24中的#1到#5)。
例如,高压电极11设置有多个齿排113(图24的#1到#5),具有尖头前端的多个齿状部分111(以下称为“齿”)布置在齿排113中。每个齿排113沿左右方向布置。齿排113设置有朝向上侧布置的多个齿111和朝向下侧布置的多个齿111。
齿111沿垂直于空气流动方向的方向布置。齿111布置成使得其前端在相邻的齿排113(例如,齿排113的#1和#2)之间彼此交叉。
图24中,在相邻的齿排113之间,一侧中的齿排113中的齿111的前端布置在另一侧中的齿排113中的高压电极11的前端的中心。也就是说,在相邻的齿排113之间,齿111的前端以锯齿形图案布置。
允许齿111相对于空气流动方向在倾斜方向上布置。也就是说,齿111沿垂直于空气流动方向的方向形成。
齿排113中的多个齿111可以连接到连接部分112。连接部分112的端部部分连接到形成在稍后描述的电路板15中的布线17(参见稍后描述的图26)。布线17连接到高压端子18和高压发生电路40的阳极(高压供给端子)。
多个齿111和连接部分112由导电材料一体形成。多个齿111和连接部分112由齿排113一体地表示。
齿排113和电路板15固定到支撑部分14。允许支撑部分14是壳体30的一部分。
齿排113的数量和齿排113中的齿111的数量被设定为预定数量。
为了确保空气流动,对电极12设置有由具有通孔(孔)124的导电材料形成的构件(导体),以及构造成覆盖导电材料并由对电流起抵抗作用的电阻材料形成的构件(电阻器)。对电极12的导体与充电器10的高压发生电路40的阴极(参照电压供给端子)连接。
形成电阻器的原因是抑制放电电流和臭氧产生。因此,可以考虑收集效率和臭氧浓度之间的关系来设定诸如由电阻材料形成的构件的体积电阻率的特性。例如,由电阻材料形成的构件的相对介电常数为等于或大于3,体积电阻率等于大于1014Ω·cm且等于小于1018Ω·cm是合适的。厚度方向的电阻值可以根据电阻器的厚度而变化。因此,可以根据电阻器的厚度设定放电电流的值。
允许不设置电阻器。
图24中,对电极12形成有平行布置的多个矩形板状构件。板状构件之间的空间用作开口124。矩形板状构件的宽度(尺寸)和开口124的尺寸根据高压电极11之间产生的放电而设定。
高压电极11与对电极12之间的距离为G。
对于静电除尘器1的充电器10,高压电极11经由由绝缘材料形成的绝缘间隔件(如图3所示的绝缘间隔件32)附接到支撑部分14。支撑部分14附接到壳体30。同时,允许支撑部分14是壳体30的一部分。允许支撑部分14是绝缘间隔件。
对电极12形成导体露出的导体露出区域,且导体露出区域附接到壳体30以与其电连接。
(限流电路16)
通过产生由来自高压电极的随机二次电子发射引起的具有脉冲形状的电流,臭氧产生是显著的。
根据第四实施例,静电除尘器1的充电器10形成配置为限制具有脉冲形状的电流的限流电路16。因此,进一步抑制臭氧产生。
图25是关于静电除尘器1的充电器10的等效电路的图。
在高压电极11和对电极12之间发生放电的空间(放电空间)被电容器(C)代替。也就是说,电容器(C)的一侧端子对应于高压电极11,其另一端子对应于对电极12。
限流电路16形成在电容器(C)的高压电极11侧。
高压发生电路40设置有电压源40A,电阻R0,电容器C0。
电压源40A的阳极连接到电阻R0的一个端子。电阻R0中的另一端子连接到电容器C0的一个端子。电压源40A的阴极连接到电容器C0的另一端子。电容器C0的一个端子连接到高压发生电路40的阳极40B,并且电容器C0的另一端子连接到高压发生电路40的阴极40C。
电阻R0限制来自高压发生电路40的电流,并且电容器C0稳定从高压发生电路40输出的高压直流(直流电压)。
限流电路16设置有电感器Ls和二极管Ds的并联电路。电感器Ls和二极管Ds的并联电路的一个端子连接到高压发生电路40的阳极40B,另一端连接到高压发生电路40的阴极40C。
二极管Ds的阳极连接到高压电极11,且其阴极连接到高压发生电路40的阳极40B。也就是说,当处于正常状态,其中高压发生电路40的阳极40B的电位比高压电极11的电位高(大)时,二极管Ds沿电流不流动的相反方向连接。
将描述限流电路16的操作。
高压电极11和对电极12之间的电压(电极间电压)根据高压电极11和对电极12之间的电流而变化。当在高压电极11和对电极12之间产生放电时,由放电产生的电子与高压电极11碰撞,从而发射二次电子。二次电子的量根据放电状态而变化。随着二次电子量的增加,放电电流增加,臭氧产生增加。
因此,为了抑制臭氧产生,需要防止根据二次电子的发射而增加的放电电流。因此,需要降低高压电极11的电位,并且当放电电流增加时减小放电电流。由二次电子发射引起增加的放电电流是脉冲形状电流,脉冲形状电流包括高频分量(高频电流)。
电感Ls的阻抗由高频分量增加,并因此高频电流被电感Ls限制。
根据第四实施例,静电除尘器1的充电器10设置有具有电感器Ls的限流电路16。
当电流不流过电感器Ls时,产生反电动势以保持电流流动的状态。反电动势允许高压电极11的电位高于(大于)高压发生电路40的阳极40B的电位。因此,高压电极11和对电极12之间的电极间电压变得高于(大于)预定电压。放电电流变大,臭氧产生增加。
限流电路16设置有与电感器Ls并联连接的二极管Ds。如上所述,二极管Ds沿相对于反电动势方向的电流流动(正向)的方向连接。因此,二极管Ds用于去除在电感器Ls中产生的反电动势。
当处于直流或低频分量电流流动的正常状态时,电感器Ls的阻抗小。当处于正常状态时,电感器Ls不影响充电器10的操作。
当电感器Ls不产生反电动势时,即在高压发生电路40的阳极40B的电位高于(大于)高压电极11的电位的正常状态下,二极管Ds反向连接。因此,当处于正常状态时,二极管Ds不影响充电器10的操作。
如上所述,对于限流电路16,电感器Ls限制根据二次电子的发射产生的脉冲形状电流。与电感器Ls并联连接的二极管Ds限制了由电感器Ls产生的反电动势产生的电极间电压的增加。因此,对于充电器10,可以防止由脉冲形状电流引起的臭氧产生的增加。
将描述限流电路16的详细操作。
(示例7)
图26是示出高压电极11的示例的图,设置有电感器Ls和二极管Ds的并联电路的限流电路16连接到高压电极11。图26还示出了高压发生电路40。设置有具有限流电路16的高压电极11的静电除尘器1由示例7指示。
在说明书中简化了齿111和齿排113的数量。
高压发生电路40产生4到7kV的直流电压。
对于高压电极11,多个齿111和与多个齿111连接的齿排113由厚度为0.5mm的板状SUS形成。
在电路板15中,形成限流电路16和布线17。多个齿排113连接到电路板15上的布线17。形成限流电路16的电感器Ls与二极管Ds的并联电路的一个端子连接到布线17。并联电路的另一个端子连接到高压端子18。高压端子18连接到高压发生电路40的阳极40B。同时,二极管Ds连接到如图25中示出的方向。
齿111的前端到连接部分112之间的长度(L)设定为10mm,齿排113中的齿111之间的间距(P)设定为34.6mm。在相邻的齿排113之间,齿111的前端之间在齿排113的垂直方向上的空间(S)设定为30mm。
对于限流电路16,电感器Ls具有100μH以上。二极管Ds的击穿电压为7kV以上。允许多个二极管串联连接以使击穿电压为7kr或更大。
对于对电极12,设置有多个矩形板状构件的导体由厚度为10mm的SUS形成。电阻器122由厚度为50μm的聚酰亚胺树脂形成。
高压电极11与对电极12之间的距离为G。
(比较示例3)
将描述第四实施例不应用的比较示例3中的静电除尘器1。
比较示例3中的静电除尘器1设置有具有电阻R1的限流电路16。
图27是示出包括具有电阻的限流电路16的充电器10的等效电路的图。
如图27中所示,对于充电器10的限流电路16,用电阻R1代替电感器Ls和二极管Ds的并联电路。与图25相同的部件5将具有相同的附图标记,因此将省略对其的描述。
电阻设置为1MΩ。
(示例7与比较示例3的比较)
根据示例7的静电除尘器1和比较示例3的静电除尘器1通过向静电除尘器1的充电器10和灰尘收集器20施加电力来操作。
当从高压发生电路40向充电器10施加约4kV的直流电压时,开始离子产生,然后可以对悬浮颗粒进行充电。
当从高压发生电路40向充电器10施加5kV以上的直流电压时,产生由二次电子发射引起的具有脉冲形状的电流。
然而,在示例7和比较示例3的任何静电除尘器1中,限流电路16起作用,因此限制了由脉冲形状电流引起的臭氧产生。
图28A和28B是示出根据示例7和比较示例3的静电除尘器1的充电器10中的电极间电压的时间变化的曲线图。图28A示出了根据示例7的静电除尘器1的充电器10,图28B示出了根据比较示例3的静电除尘器1的充电器10。横轴表示时间(ns),纵轴表示电极间电压(kV)。
对于根据示例7的静电除尘器1,当由二次电子的发射引起的脉冲形状电流产生大约100ns时,发生约270v的电压降。也就是说,限流电路16的电感器Ls被操作,然后电感器Ls降低高压电极11的电位。当脉冲形状电流停止时,高压电极11在10ns内返回原始电压。
在电极间电压中,未示出由于电感器Ls的反电动势而向高压侧的高压(过冲)。这是因为反电动势被二极管Ds去除。
同时,对于比较示例3的静电除尘器1,当由二次电子的发射引起的脉冲形状电流产生大约100ns时,产生约270v的电压降。也就是说,限流电路16的电阻R1被操作,然后电阻R1降低高压电极11的电位。然而,当脉冲形状电流停止时,高压电极11在50ns或更多内返回到原始电压。这是因为在高压电极11与对电极12之间形成的电容器(参照图25的电容器C)和电阻R1的时间常数大。
也就是说,与电阻R1相比,由于直流或低频电流的阻抗小,电感器Ls允许返回到原始电压的时间短(小)。
因此,静电除尘器1进行灰尘收集的时间的比例增加,并从而可以防止收集效率的降低。
当高压发生电路40提供4到7kV的直流电压时,电感器Ls允许电位降为200至300V是合适的。
图29是关于设置有限流电路16的充电器10的另一等效电路的图。
图25示出了限流电路16连接到高压电极11的路径,但是,图29示出了限流电路16连接到对电极12的路径。
尽管限流电路16连接到对电极12的路径,但是等效电路以与图25相同的方式操作。
(示例8)
对于示例7中的静电除尘器1的充电器10,对于高压电极11设置有单个限流电路16。可替代地,对于示例8的充电器10,限流电路16分别设置在高压电极11的齿排113中。
图30是示出根据示例8的静电除尘器1中限流电路16连接到充电器10的高压电极11中的每个齿排113的示例的图。
高压电极11设置有多个齿排113。在电路板15中,设置有电感器Ls和二极管Ds的并联电路的限流电路16形成为对应于每个齿排113。每个齿排113连接到限流电路16。多个限流电路16连接到布线17,布线17连接到高压端子18。高压端子18连接到高压发生电路40的阳极40B。
也就是说,对于示例8中的静电除尘器1,充电器10的高压电极11被分割,并且限流电路16形成在高压电极11的分割部分中。在这种情况下,齿排113是分割高压电极11的副高压电极的示例。
如上所述,尽管在单个齿排113中,由于由二次电子的发射引起的脉冲形状电流而产生电位降,但是在其他齿排113中不产生电位降。
也就是说,如图28中所示,在限流电路16的电感器Ls中产生电极间电压降(电位降),并且因此电极间电压降(电位降)不影响高压发生电路40的阳极40B的电位。因此,另一个齿排113保持在正常状态。因此,可以防止静电除尘器1的收集效率的降低。
同时,图30示出了限流电路16分别形成在齿排113中,但是可替代地,限流电路16可以形成在包括多个齿排113的一组齿排113中。
(示例9)
对于根据示例8的静电除尘器1的充电器10,限流电路16形成在高压电极11的多个齿排113的每一个中。对于根据示例9静电除尘器1的充电器10,限流电路16形成在齿排113中的多个齿111的每一个中。
图31是示出根据示例9的静电除尘器1的充电器10中限流电路16与每个齿111连接的高压电极11的示例的图。
限流电路16是电感器Ls和二极管Ds的并联电路。
如图31中所示,高压电极11设置有具有多个齿111的多个齿排113。齿111的一部分由高压电极11指示。
对于齿排113,多个齿111在与电路板15上的布线17连接的同时固定到电路板15。形成在电路板15中的限流电路16与每个齿111连接。限流电路16设置有电感器Ls和二极管Ds的并联电路。
对于多个齿排113,电路板15的一个端部部分固定到高压端子18。电路板15上的布线17连接到高压端子18。高压端子18连接到高压发生电路40的阳极40B。
例如,电路板15是PCB的基底构件,印刷布线可以对应于布线17。高压端子18由例如铜板的导电材料形成。
因此,虽然在单个齿111中,由于二次电子的发射引起的脉冲形状电流而产生电位降,但是在其他齿111中不产生电位降。因此,其他齿111保持在正常状态。因此,可以防止静电除尘器1的收集效率的降低。
也就是说,对于根据示例9的静电除尘器1,充电器10的高压电极11被分割,并且限流电路16形成在每个分割部分中,其中齿111是从高压电极11分割的副高压电极的示例。
例如,齿111的整个距离(D)可以是10mm,从齿111的前端到电路板15的长度(L)可以是5mm,并且在齿排113中的齿111之间的间距(P)可以是30mm。齿排113中的齿111的前端之间的空间(S)可以为30mm。
图31示出了限流电路16形成在每个齿111中,但是可替代地,齿111被分组并且每个组中形成限流电路16。
根据第四实施例,高压电极11设置有具有多个齿111的齿排113。对于高压电极11,齿111可以用具有尖端的针代替。对于高压电极11,齿排113可以用由导电材料形成的线状导线代替。
允许对电极12替换为上述所提及的。
第四实施例中所示的值仅是示例且不限于此。
[第五实施例]
根据第四实施例,限流电路16设置有电感器Ls和二极管Ds的并联电路,并且限流电路16防止产生由来自高压电极的随机二次电子发射引起的具有脉冲形状的电流。
根据第五实施例,限流电路16还设置有配置为当高压电极11和对电极12断开时防止短路电流的电路。
其他部件与第四实施例中的部件类似,因此将省略对其的描述。
图32是根据第五实施例的静电除尘器1的充电器10的等效电路的图。
如示例8或9中所示,高压电极11被分割成多个部分(齿排113和齿111),并且限流电路16形成在每个部分中。描述了两个限流电路16(图32中的限流电路16-1和16-2)。限流电路16-1和16-2具有相同的配置,并因此当不需要区分限流电路16-1和16-2时,限流电路16-1和16-2将被称为限流电路16。
限流电路16-1连接到通过代替产生放电的空间(放电空间)形成的电容器(C1),并且限流电路16-2连接到通过代替其他放电空间形成的电容器(C2)。除限流电路16以外的部件与根据第四实施例的图25的部件类似。因此,与第四实施例类似的部件将具有相同的附图标记,因此将省略对其的描述。
将使用限流电路16-1来描述限流电路16。
限流电路16设置有二次电子限流部分16A和短路限流部分16B。二次电子限流部分16A对应于电感器Ls和二极管Ds的并联电路,其阻止由于由随机二次电子发射引起的脉冲形状电流引起的放电电流的增加,如在第四实施例中描述。
短路限流部分16B设置有场效应晶体管(FET),电阻(电阻元件:Rs)和电容器(Cs)。FET的漏极对应于短路限流部分16B的一个端子。FET的源极连接到电阻(Rs)和电容器(Cs)的并联电路的一个端子。FET的栅极连接到电阻(Rs)和电容器(Cs)的并联电路的另一个端子。FET的栅极和电阻(Rs)和电容器(Cs)的并联电路的一个端子对应于短路限流部分16B的一个端子。电阻(Rs)连接到FET的源极和栅极之间。
在短路限流部分16B中,FET和电阻(Rs)形成串联电路。
二次电子限流部分16A和短路限流部分16B串联连接。图32示出了短路限流部分16B的一个端子(FET的阳极侧)连接到高压发生电路40的阴极40B。短路限流部分16B的另一个端子(FET的栅极)连接到短路限流部分16B的电感器(Ls)和二极管(Ds)的并联电路的一个端子(远离电容器(C1))。电感器(Ls)和二极管(Ds)的并联电路的另一个端子(远离电容器(C1))连接到高压电极11。
可以使用正常型JFET或者正常型MOSFET的n型结型场效应晶体管(JFET)作为FET。对于正常型FET,虽然栅极的源极的电位(栅极电压)变得相同(即栅极电压为0V),但是在源极和漏极之间流过电流。通过电位(栅极电压),源极端子和漏极端子之间的导电率发生变化。也就是说,随着栅极电压增加,导电率增加,并且在源极和漏极之间流动的电流增加。对于正常型FET,由于栅极的电位低于源极的电位(即栅极电压变为负(-)),所以在源极和漏极之间流动的电流减小。
以下,将描述限流电路16的动作。
在第四实施例中已经描述了二次电子限流部分16A,因此将描述短路限流部分16B。
高压电极11和对电极12之间不发生短路的情况被称为“正常状态”。在正常状态下,放电电流通过穿过高压电极11、电容器(C:放电空间)和对电极12从高压发生电路40的阳极40B流向高压发生电路40的阴极40C。
由于电阻(Rs)的电位的下降,FET的栅极的值略低于源极的电位。然而,由于电流值小,电阻(Rs)的电位下降小。因此,放电电流不断流动。
当在高压电极11和对电极12之间发生短路时,即大于正常状态的放电电流的短路电流流动时,通过电阻(Rs)发生大的电位下降。因此,FET的栅极的电位移动到低于源极的电位的一侧。因此,FET的导电性降低,因此流过FET的电流减小,通过其限制短路电流。
此时,在电容器(Cs)中,累积具有与由电阻(Rs)引起的电位降低对应的电压的充电。也就是说,电容器(Cs)保持栅极的电位。
电容器(Cs)保持栅极电位的状态保持到短路消除为止。
当消除短路时,流过电阻(Rs)的电流减小,因此由电阻(Rs)引起的电位降低减小。因此,并联连接的电容器(Cs)中累积的充电被消耗,并且FET的栅极的电位与源极的电位相似。因此,FET的源极和漏极之间的导电率增加(放大),并且高压电极11的电位增加以达到高压发生电路40的阳极40B的值。
同时,由于由二次电子发射引起的具有脉冲形状的电流包括高频分量,所以限流电路16中的电流通过穿过FET电容器(Cs)和电感器(Ls)流向高压电极11。因此,电阻(Rs)对脉冲形状电流没有影响。也就是说,二次电子限流部分16A的操作不受短路限流部分16B的影响。
电阻(Rs)通过短路时流动的电流导致电位下降,并限制FET的导电性。因此,允许电阻(Rs)的值通过对应于当短路时流动的电流来设定。
以下,将描述设置有具有如图32中所示的等效电路的限流电路16的充电器10的静电除尘器1(示例10的静电除尘器1)中的电极间电压中的电压变化。
图33是示出根据示例10的静电除尘器1的充电器10中的电极间电压的时间变化的图。横轴是时间(μs),纵轴是电极间电压(kV)。通过模拟获得充电器10中的电极间电压的时间变化。
在一侧的放电空间(对应于电容器(C1))中,产生由二次电子发射引起的脉冲形状电流。如图33中“C1”所示,通过限流电路16的电感器(Ls)将电极间电压降低约270V。
然而,在另一侧的放电空间(对应于电容器(C2)),如图33中的“C2”所示,电极间电压不变化。
也就是说,虽然由二次电子发射产生脉冲形状电流,但是脉冲形状电流的效果对其他放电空间没有影响。因此,可以防止静电除尘器1的收集效率通过脉冲形状电流而降低。
图34是示出静电除尘器1的充电器10中由短路引起的电极间电压的时间变化的图。横轴为时间(μs),纵轴为电极间电压(kV)。通过模拟获得充电器10中的电极间电压的时间变化。
在一侧的放电空间(对应于电容器(C1))中,在高压电极11和对电极12之间发生短路。如图34中“C2”所示,在放电空间中电极间电压降至0(零)V。
然而,在另一侧的放电空间(对应于电容器(C2))中,如图34中“C2”所示,电极间电压不变化。
也就是说,虽然在一个放电空间中发生短路,但是短路的效果对另一个放电空间没有影响。即使在一个放电空间中发生短路,也可以使用静电除尘器1。
图35是示出高压电极11的示例的图,限流电路16连接到高压电极11。在图35中,还示出了高压发生电路40。
如图35中所示,高压电极11设置有具有多个齿111的多个齿排113。
与根据第四实施例的示例8相同,在电路板15上形成与多个齿排113对应的多个限流电路16。同时,除限流电路16以外的其他部件类似于根据第四实施例的示例8,因此将省略其描述。
限流电路16包括设置有电感器(Ls)和二极管(Ds)的二次电子限流部分16A;和设置有FET、电阻(Rs)和电容器(Cs)的短路电流部分16B。
因此,防止由通过二次电子发射引起的脉冲形状电流产生的臭氧增加,且虽然在高压电极11和对电极12之间发生短路,但是静电除尘器1的操作被保持。此外,在高压电极11和对电极12之间的短路是暂时的状态下,当短路被消除时,状态可以返回到原始状态且静电除尘器1的操作保持。
图36A至36C是示出具有限流电路16的充电器10的另一等效电路的图。图36A示出了图32的限流电路16中的二次电子限流部分16A和短路限流部分16B的连接顺序被切换。图36B示出了限流电路16连接到对电极12。图36C示出了高压电极11和对电极12形成在限流电路16中的二次电子限流部分16A与短路限流部分16B之间。
同时,在图36A至36C中,省略了高压发生电路40,并示出了单个放电空间。
如图36A中所示,尽管图32的限流电路16中的二次电子限流部分16A和短路限流部分16B的连接顺序被切换,限流电路16如图32中所示被操作。
如图36B中所示,限流电路16连接到对电极12,限流电路16如图32中所示被操作。在这种情况下,允许二次电子限流部分16A的位置切换到短路限流部分16B的位置。
如图24中所示,当对电极12形成有多个矩形板状构件时,可以在每个矩形板状构件上形成限流电路16。矩形板状构件是副对电极的示例。
如图36C中所示,尽管在限流电路16中的二次电子限流部分16A和短路限流部分16B之间形成高压电极11和对电极12,但是限流电路16如图32中所示地被操作。在这种情况下,允许二次电子限流部分16A的位置切换到短路限流部分16B的位置。
根据第五实施例,对于高压电极11,可以用具有尖端的针代替齿111。对于高压电极11,可以用由导电材料形成的线状导线代替齿排113。
允许对电极12替换为上述所提及的。
[第六实施例]
根据第一实施例至第五实施例,对于静电除尘器1,充电器10的对电极12设置有导体121和电阻器122。电阻器122构造成覆盖面向高压电极11的导体121。因此,高压电极11和对电极12之间的放电电流受到限制,并从而防止了臭氧浓度。
根据第六实施例,对电极12还在导体121和电阻器122之间设置有绝缘体125。
作为第二构件的示例的电阻器122的体积电阻率可以小于作为第一构件的示例的绝缘体125的体积电阻率。
图37是示意性示出根据第六实施例的静电除尘器1的充电器10的图。充电器10设置有高压电极11和面向高压电极11的对电极12。
图37中,高压电极11示出为其前端指向对电极12侧(图中的下侧)的齿111。高压电极11连接到高压发生电路40的阳极。
高压电极11可以用由导电材料形成的导线或具有尖端的针替代,齿111同样。在这种情况下,齿111和针可以设置成面对对电极12并且设置成与对电极12平行。
对电极12形成为使得导体121、绝缘体125和电阻器122依次层叠。导体121和电阻器122在预定的连接区域126中彼此直接连接。
对于对电极12,电阻器122指向高压电极11。导体121连接到高压发生电路40的阴极。
将参照图37描述在高压电极11和对电极12之间产生的放电。由于通过使用高压发生电路40来增加高压电极11和对电极12之间的电压,所以从高压电极11的前端的附近产生电晕放电。此时,在高压电极11的前端的附近的电晕区域131中,可以检测光发射。
电晕放电是通过在高压电极11的尖头前端的附近中产生的不均匀电场来产生的。也就是说,当施加到高压电极11的电压增加时,电子(图上以‘-‘指示)从高压电极11的尖头前端发射。发射的电子被加速,然后与前端周围的空气分子碰撞。空气分子被电离,然后产生正和负离子。
同时,正和负离子附接到悬浮颗粒以对悬浮颗粒充电。
然而,正离子朝向对电极12附接,然后与对电极12碰撞。此时,经由电阻器122提供中和正离子的电子。当正离子与对电极12碰撞时,对电极12发射二次电子。
也就是说,在高压电极11和对电极12之间流动的电流由使空气分子离子化所产生的正离子和负离子的运动决定,并且通过中和正离子的电子与正离子之间的碰撞产生二次电子。
根据第六实施例,通过中和正离子的电子与正离子之间的碰撞产生的二次电子流过对电极12的电阻器122(电流(I))。然而,由于对电极12设置有绝缘体125,电流(I)不沿与电阻器122的厚度方向垂直的方向流动,而是沿电阻器122的横向流动(附图中右方向),如图37中的箭头所示。电流(I)经由连接区域126流到导体121。
流过电阻器122的电流(I)导致电压降。施加在高压电极11和对电极12之间的电压降低(下降)。因此,电晕放电的电流(放电电流)受到限制,并且防止电晕放电变为电弧放电(火花)。
由于放电电流受到限制,因此抑制臭氧产生。也就是说,绝缘体125设置在导体121和电阻器122之间,使得臭氧产生最小化。
电流(I)由电阻器122的横向方向上的电阻确定。参照图37,在横向方向上从左端到右端的连接区域126的距离(长度)被设定为比垂直方向的距离(宽度)长100倍至1000倍。因此,当通过电阻器122在高压电极11和对电极12的导体121之间形成具有预定电阻值的电阻时,可以选择与不设置绝缘体125的情况相比具有相对较小体积电阻率的材料。也就是说,当设置绝缘体125时,可以使电阻器122的材料的范围变宽。
对于对电极12,在电阻器122中产生的电压降在相对于图1的横向方向上产生。因此,在横向方向上电阻器122的表面上产生的电场比在不设置绝缘体125的状态下在电阻器122的厚度方向上产生的电场相对较小。因此,当设置绝缘体125时,与不设置绝缘体125的情况相比,电阻器122中的击穿很少发生。
对于对电极12,可以通过电阻器122的电压降来停止高压电极11和对电极12之间的放电。然而,当高压电极11和对电极12之间的空间施加的电压恢复时,重新开始放电。可以通过对电极12的电阻器122的电压降来停止放电。如上所述,放电可重复地停止和重新开始。也就是说,高压发生电路40在高压电极11和对电极12之间施加直流电压,但是可以以交流的方式重复地停止和重新开始放电。
同时,随着充电缓慢积聚在电阻器122中,放电逐渐变弱,并然后最后放电停止。因此,电流(I)需要从电阻器122流到导体121以防止充电积聚在电阻器122中。
(示例11)
将描述当充电器10的对电极12设置有导体121、覆盖导体121的绝缘体125和覆盖绝缘体125的电阻器122时,导体121和电阻器122之间的电连接的效果。
具有其中导体121和电阻器122电连接的对电极12的静电除尘器1将描述为根据示例11的静电除尘器1。具有其中导体121和电阻器122不电连接的对电极12的静电除尘器1将描述为根据比较示例4的静电除尘器1。
图38A和38B是示出根据示例11的静电除尘器1的充电器10和根据比较示例4的静电除尘器1的充电器10中产生的离子数的图。图38A与示例11有关,图38B与比较示例4有关。横轴是时间(s),纵轴是离子数(×103/cm3)。
如图38A中所示,对于对电极12的端部部分,当导体121和电阻器122在连接区域126中彼此连接时,离子的产生在约2.4s开始,然后离子的产生被保持。
这是因为由于导体121和电阻器122电连接,所以电阻器122中不积累充电。也就是说,保持在高压电极11和对电极12之间的空间施加的电压,并且还保持放电。
同时,如图38B中所示,对于对电极12,当导体121和电阻器122未电连接时,离子的产生在约2.8s开始,然后在约8s之后离子数减少。约28秒后,不会发生臭氧产生。
这是因为由于导体121和电阻器122未电连接,所以充电累积在电阻器122中。也就是说,在高压电极11和对电极12之间的空间施加的电压减小并且放电停止。
(示例12)
图39A和39B是示出根据示例12的静电除尘器1的充电器10的图。图39A是充电器10的透视图,图39B是沿对电极12的线XXXIXB-XXXIXB截取的截面图。
如图39A所示,对于根据示例12的静电除尘器1的充电器10,高压电极11由导线114形成。对电极12的导体121对应于由导电材料形成并且其中以锯齿形图案形成多个开口124的板状构件(冲压金属)。在导体121的表面上,依次形成绝缘体125和电阻器122。在导体121的一个部分中,不形成绝缘体125,而是形成将导体121连接到电阻器122的连接区域126。导体121的端部部分,导体121的表面露出的导体露出区域123形成。导体露出区域123连接到高压发生电路40的阴极。
导线114是产生电场集中的部分的示例。
对应于高压电极11的导线114由直径为0.2mm的不锈钢(SUS)形成。
同时,对电极12设置有由30mm宽的铝板形成的导体121,其中内径为3mm的圆形开口124以锯齿形图案布置。在导体121的铝上进行阳极氧化(铝酸盐法),并因此在导体121的表面上形成由氧化铝形成的绝缘体125。电阻器122形成为使得厚度为50μm的聚酰亚胺覆盖在绝缘体125上。
使用由绝缘材料形成的绝缘间隔件32将高压电极11附接到壳体30。对电极12通过露出导体121的导体露出区域123附接到壳体30,使得对电极12电连接到壳体30。因此,可以防止壳体30充电静电。
(示例13)
图40A和40B是示出了根据示例13所示的静电除尘器1的充电器10的图。图40A是充电器10的透视图,图40B是示出对电极12的一部分的截面图。
如图40A中所示,对于根据示例13的静电除尘器1的充电器10,高压电极11以与示例11相同的方式形成有导线114。
对电极12的导体121是由导电材料形成的导线网(网)。对电极12由侧面长度为100mm的方形SUS304形成的导体121形成。
图40B中所示的对电极12的部分的截面图示出了形成对电极12的导体121的网的单个导线的截面图。应用于覆盖导体121的聚酰亚胺树脂对应于绝缘体125,且应用于覆盖绝缘体125的丙烯酸类树脂对应于电阻器122。
对电极12的一部分被填塞(caulked),然后用作电触点127。电触点127连接到高压发生电路40的阴极。
对电极12的一部分被填塞,从而破坏应用于导体121的绝缘体125和电阻器122。因此,当导体121的一部分暴露时,电阻器122电连接到导体121。也就是说,在示例12中,如图39A和39B中所示的连接区域126和导体露出区域123通过填塞同时形成。
(示例14)
图41A和41B是示出根据示例14的静电除尘器1的充电器10的图。图41A是充电器10的透视图,图41B是示出对电极12的部分的截面图。
如图41A中所示,对于根据示例14的静电除尘器1的充电器10,高压电极11以与示例12和13相同的方式形成有导线114。
对电极12的导体121是由导电材料形成的多孔金属。对于对电极12,导体121由侧边长度为100mm的方形铝形成的多孔金属形成。
如图41B所示的对电极12的部分的截面图示出了形成对电极12的多孔金属的单个导线的截面图。通过阳极氧化导体121产生的氧化铝对应于绝缘体125,并且应用于覆盖绝缘体125的聚酰亚胺树脂对应于电阻器122。
对电极12的一部分被填塞,然后用作电触点127。电触点127连接到高压发生电路40的阴极。
对电极12的一部分被填塞,从而破坏应用于导体121的绝缘体125和电阻器122。因此,当导体121的一部分暴露时,电阻器122电连接到导体121。也就是说,在示例12中,如图39A和39B中所示的连接区域126和导体露出区域123通过填塞同时形成。
(示例15)
图42A和42B是示出根据示例15的静电除尘器1的充电器10的图。图42A是充电器10的透视图,图42B是沿图42A的线XLIIB-XLIIB截取的截面图。
如图42A中所示,对于根据示例15的静电除尘器1的充电器10,高压电极11设置有具有多个齿111的多个齿排113。高压电极11的齿排113由厚度为0.5mm的不锈钢(SUS)形成。齿排113的每个齿111设置在与空气流动方向垂直的方向上。
对电极12的导体121对应于由导电材料形成的且其中多个开口124以锯齿形图案形成的板状构件(冲压金属)。对电极12设置有由200mm×400mm的铝板形成的导体121,内径为3mm的圆形开口124以锯齿形图案布置在其中。在导体121的铝上进行阳极氧化(铝酸盐法),并在导体121的表面上形成由氧化铝形成的绝缘体125。电阻器122形成为使得聚酰亚胺树脂覆盖在绝缘体125上。
对于高压电极11,将导体121电连接到电阻器122的连接区域126形成在与导体121的背面对应的部分中。
在导体121的一个端部部分中形成导体露出区域123,导体露出区域123中不形成绝缘体125和电阻器122而导体121露出。导体露出区域123与高压发生电路40的阴极连接。
高压电极11与对电极12之间的距离(G)为约5mm。
图43是示出施加到高压电极11和对电极12的导体121之间的电极间电压(kV)与每个齿111的臭氧产生量(μg/h)之间的关系的图。图43示出了根据示例15的静电除尘器1和根据比较示例15的静电除尘器1,根据比较示例15的静电除尘器1中充电器10的对电极12没有设置由氧化铝形成的绝缘体125和由聚酰亚胺树脂形成的电阻器122。在比较示例5中,对电极12由冲压铝形成。
如图43中所示,在示例15中,虽然电极间电压为7kV,但臭氧产生量几乎为0(零)。然而,在比较示例5中,随着电极间电压的增加,臭氧产生量也增加。
也就是说,由于对电极12设置有导体121、绝缘体125和电阻器122,所以臭氧产生量被抑制。
当在高压电极11和对电极12之间施加的电压(电极间电压)为5kV时,电阻器122的表面电阻率等于或大于1GΩ/cm是合适的。在这种情况下,臭氧发生量可以抑制在1μg/h以下。同时,由于电阻器122的表面电阻率根据电极间电压而改变,所以该示例示出了当电极间电压为5kV时电阻器122的表面电阻率。
表1示出了击穿电压的比较。击穿电压表示从电晕放电到电弧放电的电压轴。
表1示出了示例15、比较示例5和示例16。在示例16中,对于静电除尘器1,对电极12的导体121由冲压铝形成,并且电阻器122通过在导体121的表面上应用聚酰亚胺树脂形成。也就是说,根据示例6的静电除尘器1与根据第一实施例的静电除尘器1相同。
如表1中所示,在根据示例15的静电除尘器1的充电器10中,击穿电压等于或大于10kV。根据示例16的其中没有设置绝缘体125的静电除尘器1,击穿电压为8kV。
然而,在根据比较示例5的不设置电阻器122和绝缘体125的静电除尘器1中,击穿电压低为5.5kV
也就是说,由于对电极12设置有电阻器122,所以击穿增加。由于设置了绝缘体125,所以击穿被更多地增加。
【表1】
示例15 | 比较示例5 | 示例16 | |
导体 | 冲压铝 | 冲压铝 | 冲压铝 |
绝缘体 | 氧化铝 | -- | -- |
电阻器 | 聚酰亚胺树脂 | -- | 聚酰亚胺树脂 |
击穿电压 | 10kV或更多 | 5.5kV | 8kV |
(示例17)
图44A和44B是示出根据示例17的静电除尘器1的充电器10的图。图44A是充电器10的透视图,图44B是示出对电极12的部分的截面图。
如图44A中所示,对于根据示例17的静电除尘器1的充电器10,高压电极11设置有与示例15相同的具有多个齿111的多个齿排113。因此,将省略其描述。
对电极12的导体121是由导电材料形成的导线网。与示例13相同,对电极12的导体121由侧边长度为100mm的方形SUS304形成。因此,将省略其描述。
(示例18)
图45A和45B是示出根据示例18的静电除尘器1的充电器10的图。图45A是充电器10的透视图,图45B是沿着图45A的对电极12的线XLVB-XLVB截取的截面图。
如图45A中所示,对于根据示例18的静电除尘器1的充电器10,高压电极11设置有与示例15相同的具有多个齿111的多个齿排113。高压电极11的齿排113由厚度为0.5mm的不锈钢(SUS)形成。齿排113的每个齿111设置在与空气流动方向垂直的方向上。
对电极12的电阻器122由其中多个开口124以锯齿形图案形成的板状树脂构件(冲压板)形成。对电极12的电阻器122由尺寸为200mm×400mm、厚度为2mm的丙烯酸树脂板形成。在作为丙烯酸树脂板的对电极12的电阻器122中,内径为3mm的圆形开口124以锯齿形图案布置。包括厚度为20μm的粘接层和由导电材料形成的导电层的导电膜粘附在对应于对电极12的电阻器122的丙烯酸树脂板的表面上,其中,表面被放置在高压电极11的相反的侧。
导电膜的导电层对应于导体121。导电膜的粘接层对应于绝缘体125。导体121的导电膜的导电层连接到高压发生电路40的阳极。
电阻器122是基板的示例,绝缘体125是第一构件的示例,并且导体121是第二构件的示例。
在导电膜上,形成具有比形成在丙烯酸树脂板中的开口124更大的内径(例如3.5mm)的开口,以面对形成在丙烯酸树脂板中的开口124。也就是说,如图45B中所示,当从高压电极11的侧观察时,导电膜的粘接层和导电层不从形成在丙烯酸树脂板上的开口突出。
当导电膜的导电层朝向电阻器122的开口124的内部突出时,在高压电极11和导电膜的导电层之间发生放电,因此限制电阻器122放电电流的功能可能失效。
(示例19)
图46A和46B是示出根据示例19的静电除尘器1的充电器10的图。图46A是充电器10的透视图,图46B是沿图46A的对电极12的线XLVIB-XLVIB截取的截面图。
如图45A中所示,对于根据示例19的静电除尘器1的充电器10,高压电极11设置有与示例15相同的具有多个齿111的多个齿排113。高压电极11的齿排113由厚度为0.5mm的不锈钢(SUS)形成。齿排113的每个齿111设置在与空气流动方向垂直的方向上。
对电极12的绝缘体125由其中多个开口124以锯齿形图案形成的板状导电构件(冲压板)形成。对电极12的绝缘体125由尺寸为200mm×400mm、厚度为2mm的陶瓷板形成。在作为陶瓷板的对电极12的绝缘体125中,内径为3mm的圆形开口124以锯齿形图案布置。
由诸如铜板的导电材料形成的导体121粘附到对应于对电极12的绝缘体125的陶瓷板的表面,其中,表面被放置在高压电极11的相对侧。对应于形成在陶瓷板上的开口124,在铜板上形成对应于导体121的开口。
电阻器122形成为使得对应于绝缘体125的陶瓷板的周围覆盖有聚酰亚胺树脂。由聚酰亚胺树脂形成的电阻器122覆盖对应于导体121的铜板和开口124。也就是说,除了导体121的导体露出区域123之外,对电极12的表面涂覆有由聚酰亚胺树脂形成的电阻器122。
绝缘体125是基板的示例,电阻器122是第一构件的示例,并且导体121是第二构件的示例。
如上所述,允许导体121、绝缘体125和电阻器122中的任一个是刚性构件(基底构件),而其它是粘附到基底构件的膜或施加到其上的层。导体121、绝缘体125和电阻器122中的两个或更多个是刚性构件(基底构件),其中允许刚性构件被堆叠。
导体121可以由导电材料形成,即良好的导体。绝缘体125可以由配置为防止电阻器122的电子流动直接导向导体121的材料形成。电阻器122可以由用于通过限制放电电流来防止产生臭氧的材料形成。
[第七实施例]
根据从第一实施例到第六实施例,对于静电除尘器1的充电器10,高压电极11设置在空气流动方向的上游侧,且对电极12为空气流动方向的下游侧。
允许高压电极11和对电极12的位置相对于空气流动方向反转。
图47是示出根据第七实施例的静电除尘器1的示例的图。
如图1中所示,对于静电除尘器1的充电器10,高压电极11和对电极12的位置相对于空气流动方向反转。也就是说,在空气流动方向中,对电极12设置在上游侧,且高压电极11是下游侧。
由于其他部件与第一实施例中的相同,所以给出相同的附图标记并省略其描述。
尽管在充电器10中,如上所述设置高压电极11和对电极12,但静电除尘器1的操作与根据第一实施例的静电除尘器1相同。
[第八实施例]
根据第一实施例至第七实施例,对于静电除尘器1的充电器10,高压电极11和对电极12沿空气流动方向设置。
例如,根据图1中所示的第一实施例,设置有齿111的高压电极11设置在空气流动方向的上游侧,对电极12为空气流动方向的下游侧。
相比于此,根据第八实施例,对于静电除尘器1的充电器10,高压电极11和对电极12设置在相对于空气流动方向的垂直方向上。
高压电极11设置有主高压电极11A和从高压电极11B。
图48是示出根据第八实施例的静电除尘器1的示例的图。
在充电器10中,高压电极11设置有多个主高压电极11A和多个从高压电极11B。对电极12设置有多个副对电极12A。高压电极11和对电极12设置成与空气流动方向交叉(图48中为“垂直”),
灰尘收集器20与第一实施例至第七实施例的静电除尘器1的灰尘收集器20相同,因此省略其说明。
静电除尘器1的布置不限于图48,但是,只要确保空气流动,静电除尘器1可以设置在任意方向。
例如,高压电极11的主高压电极11A设置有多个齿111,如图48中所示。每个齿111连接到连接部分112并形成齿排113。例如,高压电极11的从高压电极11B设置有导线114,如图48中所示。
图48中省略了对电极12的副对电极12A。然而,根据第八实施例的副对电极12A与根据第六实施例的静电除尘器1中的充电器10的对电极12相同,并且对电极12设置有板状导体,绝缘体涂覆导体的两个表面,并且电阻器涂覆绝缘体的表面。也就是说,副对电极12A形成为使得绝缘体和电阻器依次形成在导体的表面上。副对电极12A具有板状。
如图48中所示,在对电极12中,多个副对电极12A形成为在垂直于空气流动方向(图48中的“垂直”)的方向上彼此平行,使得其每个表面沿着空气流动方向布置。可替换地,允许对电极12的表面不与空气流动方向平行。此外,只要具有预定的空气流动,对电极12的表面可以相对于空气流动方向倾斜。
对于高压电极11,主高压电极11A设置在与主高压电极11A相邻的两个副对电极12A之间,且从高压电极11B设置在主高压电极11A和副对电极11A之间。
同时,对于不与主高压电极11A和从高压电极11B面对的副对电极12A的表面,允许导体的表面不涂覆绝缘体和/或电阻器。
主高压电极11A的齿111设置为使得齿111的前端面向空气流动方向(空气流动方向的下游侧)。
与从高压电极11B对应的导线114形成为跟随由主高压电极11A的齿111形成的齿排113。允许与从高压电极11B对应的导线114形成为沿着主高压电极11A的齿111的前端的周边中的齿排113。
同时,图48示出了静电除尘器1的充电器10设置有高压电极11的两个主高压电极11A、四个从高压电极11B和三个副对电极12A,但是,主高压电极11A、从高压电极11B和副对电极12A的数量不限于此。
图49A至49C是示出根据示例20以及比较示例6和7的静电除尘器1的充电器10的主要部分的透视图。图49A示出了示例20,图49B示出了比较示例6,图49C示出了比较示例7。
图49A至49C示出了提供单个主高压电极11A和设置为面对主高压电极11A的两个副对电极12A。
如图49A中所示,根据示例20的静电除尘器1与根据示例8的静电除尘器1相同。在示例20中,从高压电极11B设置在副对电极12A和主高压电极11A之间。
如上所述,主高压电极11A设置有形成使得齿111与连接部分112连接的齿排113。齿111的前端设置成指向空气流动方向的下游侧。
从高压电极11B是导线114。例如,使用直径为0.2mm的钨(W)导线作为从高压电极11B。
副对电极12A对应于绝缘体和电阻器在导体的表面上依次层叠的层叠体。
主高压电极11A和副对电极12A之间的距离为20mm。
从高压电极11B处于不施加电压的浮动状态。
如图49B中所示,根据比较示例6的静电除尘器1具有从高压电极11B被排除在根据示例20的静电除尘器1之外的构造。也就是说,齿排113对应于主高压电极11A(高压电极11)。在这种情况下,主高压电极11A(高压电极11)和副对电极12A之间的距离为20mm。
如图49A和49B中所示,“层叠体”写在副对电极12A上。
如图49C中所示,根据比较示例7,静电除尘器1被构造成使得与比较示例6中的主高压电极11A(高压电极11)对应的齿排113被导线114代替。副对电极12A是不设置绝缘体和电阻器的导体。导体为A1,因此将“A1”写在副对电极12A上。
主高压电极11A(高压电极11)和副对电极12A之间的距离为20mm。
图50是示出根据示例20及比较示例6和7的颗粒直径的臭氧浓度和收集效率的表。图50中,在示例20和比较示例6中,副对电极12A由“层叠体”指示。
在比较示例7中,副对电极12A由“A1”指示。
在这种情况下,静电除尘器1安装在风洞试验中,通过风扇将风速设定为1m/s,风从充电器10到灰尘收集器20通过一次(一次通过)。
估计收集效率使得在风洞测试的上游侧和下游侧安装采样端口,并且扫描移动粒度仪(SMPS)经由采样端口测量和估计悬浮颗粒的数量。
通过使用臭氧计从通过在风洞试验的上游侧和下游侧形成的采样端口的上游侧和下游侧之间的差异获得臭氧浓度。
在设置有从高压电极11B的示例20中,当对主高压电极11A施加8.0kV至8.2kV时,在浮动状态下,在从高压电极11B中产生1.8kV至2.5kV的电压。
当主高压电极11A中流过300μA时,臭氧浓度为9.2ppb。在这种情况下,当颗粒直径为20nm时,收集效率为97%,当颗粒直径为50nm,100nm或300nm时,收集效率为99%以上。
从高压电极11B从示例20的构造中排除的比较示例6中,在作为示例20的主高压电极11A中流过300μA时,臭氧浓度为22.9ppb。在这种情况下,当颗粒直径为20nm时,收集效率为76%,当颗粒直径为50nm,100nm或300nm时,收集效率为80%至89%。
在不设置从高压电极11B的情况下(比较示例6),臭氧浓度增加,收集效率降低。特别地,具有小直径的超细颗粒的收集效率降低。
在使用导线114为主高压电极11A且使用A1作为副对电极12A的比较示例7中,不论颗粒直径如何,通过增加流过主高压电极11A的导线114的电流而增加收集效率。例如,当在主高压电极11A中流过5000μA时,颗粒直径为20nm的超细颗粒的收集效率为93%,其从当电流为440μA时的75%增加。也就是说,收集效率达到90%以上。同时臭氧浓度为190ppb,其从当电流为440μA时的9.2ppb显着增加。
如上所述,由于形成为使得绝缘体和电阻器依次形成在导体的表面上的层叠体用作副对电极12A,所以使用从高压电极11B,可以保持低臭氧浓度,并且提高直径为0.1μm以下的超细颗粒的收集效率。
图51是示出从高压电极11B的操作的曲线图。在该曲线图中,电压在纵轴中,主高压电极11A、从高压电极11B和副对电极12A在横轴上示意性地示出。
如上所述,当向主高压电极11A施加8.0kV至8.2kV的电压时,在浮动状态下,从高压电极11B中产生1.8kV至2.5kV的电压。因此,从主高压电极11A到副对电极12A的电位梯度不均匀,并成为两个水平。也就是说,从主高压电极11A到从高压电极11B的电位差为5.7kV至6.2kV的高电位梯度区域α和从从高压电极11B到副对电极12A的电位差为1.8kV至2.5kV的低电位梯度区域β。
假设由于使用从高压电极11B逐步地产生放电,使放电空间增大(加宽),因此颗粒直径为0.1μm以下的超细颗粒被有效地充电。也就是说,高电位梯度区域α中的电位梯度大于未设置从高压电极11B时的电位梯度(比较示例6中的虚线所示的电位梯度)。因此,容易开始放电。通过放电,产生从高压电极11B和副对电极12A之间的放电。如上所述,通过逐渐产生放电,可以扩大放电空间(增加)。
假设由于放电空间的电阻(空间电阻)高且副对电极12A(对电极12)的电场集中被缓和,所以抑制臭氧浓度。也就是说,由于形成为使得绝缘体和电阻器依次形成在导体的表面上的层叠体用作副对电极12A,所以表面电阻增加且放电空间的电阻(空间电阻)增加。此外,通过形成从高压电极11B,缓和了从高压电极11B和副对电极12A(对电极12)之间的电场集中。因此,通过电离增加了充电的供给与充电的破坏之间的平衡的比例,并且抑制臭氧产生的起始点的电子产生量。
如上所述,由于设置了从高压电极11B,并且设置了具有不同电位梯度的区域(图51的区域α,β),所以提高了超细颗粒的收集效率。因此,允许主高压电极11A设置有针状部分而不是齿状部分,且主高压电极11A设置有诸如线状和刷状的其他形状。同样地,允许从高压电极11B设置有齿状部分或针状部分,而不是导线114。
具有不同电位梯度的区域的数量不限于两个,如图51中所示。例如,可以在主高压电极11A和从高压电极11B之间形成另一副高压电极,并且可以提供具有不同电位梯度的三个或更多个区域。
由于放电空间的电阻(空间电阻)高,并且对电极12(对电极12A)上的电场集中被缓和,所以臭氧浓度受到限制。因此,允许对电极12(副对电极12A)设置为使得绝缘体形成在导体的表面上,而不是对电极12(副对电极12A)设置为使得绝缘体和电阻器依次形成在导体的表面上。
将描述第八实施例应用的静电除尘器1的修改示例。
图52是示出第八实施例应用的静电除尘器1的修改示例的图。
对于静电除尘器1,如图48中所示,充电器10的主高压电极11A的齿111的前端指向空气流动方向的下游侧。在图52中所示的修改示例中,充电器10的主高压电极11A的齿111的前端指向空气流动方向的上游侧。
在这种情况下,可以得到与图50的示例20相同的结果。
对于根据第八实施例的静电除尘器1,如示例20中所示,不向从高压电极11B施加电压,从而从高压电极11B处于浮动状态。
允许电压施加到从高压电极11B。在这种情况下,允许施加到主高压电极11A的电压的一半以下,以限制臭氧浓度。也就是说,施加到主高压电极11A的电压可以是施加到从高压电极11B的电压的两倍。同时,施加到主高压电极11A的电压是施加到从高压电极11B的电压的两倍以上且五倍以下是适当的。
当电压施加到从高压电极11B时,与浮动状态相比,放电更稳定地进行。
[第九实施例]
图53是示出根据第九实施例的静电除尘器1的示例的图。
如上所述,充电器10的高压电极11设置有多个齿111(齿状部分)。每个齿111连接到连接部分112以形成多个齿排113。由于高压电极11形成有齿排113,因此高压电极11在图53中被写为“11(113)”。
对电极12设置有作为第八实施例的多个副对电极12A。副对电极12A具有板状,并且由导电材料形成。
高压电极11的齿111(齿状部分)与副对电极12A的板表面平行地设置。高压电极11的齿111(齿状部分)和副对电极12A设置在与空气流动方向成直角处(图53中“垂直于”)。
齿111的前端设置成指向空气流动方向的上游侧。齿111的前端设置在具有板状的副对电极12A的空气流动方向的下游侧而非上游端。副对电极12A形成在从齿111的前端(齿状部分)到连接部分112的长度(距离)上。
灰尘收集器20与第一实施例至第八实施例应用的静电除尘器1中的灰尘收集器20相同。因此,将省略对灰尘收集器20的描述。
灰尘收集器20的高压电极21形成为,在空气流动方向的下游中,距形成充电器10的部件中最靠近灰尘收集器20的部件的端部部分具有预定距离。预定距离等于或大于5mm。
静电除尘器1的布置不限于图53中所示的结构,因此只要确保空气流动,静电除尘器1可以设置在任意方向中。
允许充电器10包括如第四或第五实施例中所示的电感器(Ls),并且设置限流电路16,其中,限流电路16配置为通过在高压电极11和对电极12之间发生的放电中的脉冲形状电流来降低高压电极11的电位。
因此,更加抑制臭氧产生。
图53中,静电除尘器1的充电器10设置有高压电极11的两个齿排113和对电极12的三个副对电极12A,但是齿排113和副对电极12A的数量不限于此。
允许齿111是针状部分和刷状部分。
图54是示出根据示例21的静电除尘器1的充电器10和灰尘收集器20的主要部分的空气流动方向的截面图。
对于根据示例21的静电除尘器1,充电器10设置有具有由导电材料形成的多个副对电极12A和具有板状的对电极22和高压电极11。高压电极11设置有具有多个齿111的齿排113,其中其前端指向空气流动方向的上游侧。
高压电极11的齿排113由不锈钢形成,副对电极12A由铝形成。高压电极11和副对电极12A之间的距离G为15mm。在高压电极11中,从齿111的前端到连接部分112的长度L为3mm。齿111的前端设置在与空气流动方向的上游侧中的副对电极12A的端部间隔开2mm(在图54中的“T1”)的位置。在空气流动方向的下游侧中从齿111的前端到副对电极12A的端部的距离为5mm(图54中的“T2”)。
设置有由树脂形成的多个栅格(格栅)31的壳体30形成在与空气流动方向的上游侧中的副对电极12A的端部间隔开3mm(在图54中的“T3”)的位置。栅格(格栅)31沿上下方向设置以面对高压电极11的齿111和副对电极12A,如图54中所示,以防止用户接触充电器10。
灰尘收集器20具有由非导电材料形成的高压电极21和由导电材料形成的对电极22交替堆叠的结构。
图55A和55B是示出根据示例21和比较示例7的静电除尘器1的充电器10的主要部分的透视图。图55A示出了示例21,图55B示出了比较示例7。比较示例7与根据第八实施例(参照图49C)所示的比较示例7的静电除尘器1相同。也就是说,对于根据如图55B中所示的比较示例7的静电除尘器1,直径为0.2mm的钨(W)形成的导线114用作对应于根据图55A的示例21的静电除尘器1的齿排113(高压电极11)的高压电极11。
对于根据示例21和比较示例7的静电除尘器1,副对电极12A对应于A1。因此,在图55A和55B中,“A1”写在副对电极12A上。
图55A中,高压电极11的齿排113和对电极12的副对电极12A的布置示出为相对于图53和图54旋转90度。图55B中,导线114和副对电极12A的布置示出为相对于图49旋转90度。
图56是示出根据示例21和比较示例7的静电除尘器1中的颗粒直径的臭氧浓度和收集效率的表。
在这种情况下,静电除尘器1安装在风洞试验中,通过风扇将风速设定为1m/s,风从充电器10到灰尘收集器20通过一次(一次通过)。
估计收集效率使得在风洞测试的上游侧和下游侧安装采样端口,并且扫描移动粒度仪(SMPS)经由采样端口测量和估计悬浮颗粒的数量。
通过使用臭氧计从通过风洞试验的上游侧和下游侧形成的采样端口的上游侧和下游侧的之间的差异获得臭氧浓度。
图56中的比较示例7对应于根据图50中的比较示例7的高压电极11(主高压电极)的电流为440μA和5000μA的情况。
如图56中所示,对于根据示例21的静电除尘器1,与比较示例7相比,无论颗粒直径如何,臭氧浓度被抑制为3.0ppb,收集效率提高到等于或大于90%。
提高收集效率的因素是,高压电极11的前端指向空气流动方向的上游侧,并且齿111前端和副对电极12A的位置被优化,并且因此在齿111的前端产生的离子容易在高压电极11(齿排113)和副对电极12A之间扩散,从而提高了充电效率,并且提高了直径为0.1μm以下的超细颗粒的充电效率。
抑制臭氧浓度的因素是,由于齿111用作高压电极11,并且由于齿111和副对电极12A之间的距离大,电场集中增加,所以当放电时空间阻力增加,并且对于产生高密度离子的放电条件,抑制了臭氧产生的起点的电子量。
根据比较示例7,当电流(放电电流)大(例如5000μA)时,无论颗粒直径如何,收集效率可以是高的。然而,臭氧浓度比根据示例21的臭氧浓度大至少60倍。也就是说,对于根据比较示例7的导线114用作高压电极11的静电除尘器1,当离子密度(电流)增加以对具有小直径的颗粒进行充电时,臭氧浓度增加。
与此相对,对于根据第九实施例的静电除尘器1(根据示例21的静电除尘器1),在离子密度高的状态下,可以形成放电以抑制臭氧浓度(以防止氧分子脱离和激发)。
对于根据第九实施例的静电除尘器1,不需要对电极12(副对电极12A)涂覆绝缘体,因此可以降低成本并提高生产率。
第一实施例至第九实施例中所示的数字仅仅是示例性的且因此数量不限于此。
虽然已经示出和描述了本公开的一些实施例,但是本领域技术人员将理解,在不脱离本公开的原理和精神的情况下,可以在这些实施例中进行改变,其范围被定义在权利要求及其等同物中。
Claims (20)
1.一种静电除尘器,包括:
充电器,所述充电器设置有从高压发生电路接收高压的高压电极,以及面对所述高压电极并从所述高压发生电路接收参考电压的对电极,并且所述充电器配置为通过在所述高压电极和所述对电极之间产生放电而对悬浮颗粒充电;以及
灰尘收集器,所述灰尘收集器设置在所述充电器的空气流动方向的下游侧,并且配置为收集由所述充电器充电的悬浮颗粒。
2.根据权利要求1所述的静电除尘器,其中,
所述对电极包括由导电材料形成的导体,以及电阻器,所述电阻器覆盖面向所述高压电极的导体的至少一个表面,抑制所述高压电极和所述对电极之间的放电电流,并且具有1014Ω·cm以上且1018Ω·cm以下的体积电阻率。
3.根据权利要求1所述的静电除尘器,其中
所述高压电极具有线状或刷状。
4.根据权利要求1所述的静电除尘器,其中
所述高压电极设置有具有尖头前端的齿状部分或具有尖头前端的针状部分。
5.根据权利要求4所述的静电除尘器,其中
多个齿状部分或多个针状部分被分割成多排的同时横跨空气流动方向,其中,在多排的每一个中,所述齿状部分的前端或所述针状部分的前端被布置成在排方向上在相邻排之间彼此交叉或彼此面对。
6.根据权利要求1所述的静电除尘器,其中
所述高压电极包括主高压电极和从高压电极。
7.根据权利要求6所述的静电除尘器,其中
所述高压电极设置为使得所述主高压电极设置有齿状部分或针状部分,且所述从高压电极设置为线状。
8.根据权利要求1所述的静电除尘器,其中
对于所述充电器,所述对电极的导体包括以一间隔设置以确保空气流动的多个平板、具有开口的网、具有开口的冲压金属或具有开口的多孔金属。
9.根据权利要求1所述的静电除尘器,其中
所述充电器的对电极相对于所述充电器的高压电极设置在空气流动方向的上游侧。
10.根据权利要求1所述的静电除尘器,还包括:
由树脂形成的并配置成容纳所述充电器的壳体,其中,所述充电器的对电极包括由导电材料形成的导体和配置为覆盖面向所述高压电极的导体的至少一个表面的电阻器,并且容纳所述充电器的壳体具有关于所述充电器的对电极的导体的电触点。
11.根据权利要求1所述的静电除尘器,其中
所述对电极还包括由导电材料形成的导体、覆盖所述高压电极侧的导体的一部分的第一构件,以及覆盖所述高压电极侧的第一构件的一部分的第二构件,其中,所述对电极具有连接区域,在所述连接区域中所述第二构件电接触到所述导体。
12.根据权利要求1所述的静电除尘器,其中
所述对电极包括形成所述对电极的形状的基板、形成在所述基板的不面向所述高压电极的表面中的第一构件,以及形成在所述基板中并具有导电性的第二构件。
13.根据权利要求1所述的静电除尘器,其中
所述对电极包括形成所述对电极的形状的基板、形成在所述基板的面向所述高压电极的表面中的第一构件,以及形成在所述基板的不面向所述高压电极的表面并且具有导电性的第二构件。
14.根据权利要求1所述的静电除尘器,其中
所述高压电极包括齿状部分或针状部分,并且所述对电极包括板状的并且由导电材料形成的副对电极,其中,所述高压电极的多个齿状部分或针状部分和所述副对电极设置成垂直于所述空气流动方向,同时所述高压电极的齿状部分或针状部分平行于板状的副对电极的表面设置。
15.根据权利要求14所述的静电除尘器,其中
所述高压电极的所述齿状部分或所述针状部分的前端指向所述空气流动方向的上游侧,并且设置在板状的副对电极的空气流动方向的下游侧而非上游端。
16.根据权利要求14所述的静电除尘器,其中
所述副对电极从所述高压电极的齿状部分或针状部分的前端设置在所述空气流动方向的下游侧,并且沿着至少所述齿状部分或所述针状部分的长度设置。
17.根据权利要求1所述的静电除尘器,其中
所述对电极包括由导电材料形成的导体、覆盖面向所述高压电极的导体的表面的电阻器,以及设置在所述导体和所述电阻器之间的绝缘体。
18.一种静电除尘器,包括:
充电器,所述充电器设置有从高压发生电路接收高压的高压电极和面对所述高压电极的并从所述高压发生电路接收参考电压的对电极,并且所述充电器配置为通过在所述高压电极和所述对电极之间产生放电而对悬浮颗粒充电;以及
灰尘收集器,所述灰尘收集器设置在所述充电器的空气流动方向的下游侧,设置有从其它高压发生电路接收高压的其它高压电极和面对所述其它高压电极的并且从所述其它高压发生电路接收参考电压的其它对电极,并且所述灰尘收集器配置为收集由所述充电器充电的悬浮颗粒,
其中,所述灰尘收集器的所述其它高压电极设置为与形成所述充电器的构件中最靠近所述灰尘收集器的构件的端部部分在空气流动方向的下游中相距预定距离。
19.一种静电除尘器,包括:
充电器,所述充电器设置有从高压发生电路接收高压的高压电极、面向所述高压电极的并且接收来自所述高压发生电路的参考电压的对电极,以及具有电感器并且通过在所述高压电极和所述对电极之间产生的放电中的脉冲形状电流降低所述高压电极的电位的限流电路,并且所述充电器配置为通过在所述高压电极和所述对电极之间产生放电来对悬浮颗粒进行充电;以及
灰尘收集器,所述灰尘收集器设置在所述充电器的空气流动方向的下游侧,并且配置为收集由所述充电器充电的悬浮颗粒。
20.根据权利要求19所述的静电除尘器,其中
所述限流电路包括所述电感器和二极管的并联电路。
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