JP2005046761A - 電気集塵機および浮遊粒子の集塵方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】集塵対象の浮遊粒子41を含む被集塵空気40とは別の空気50を空気取込口12からイオン発生室11内に導入し、当該別の空気50からイオン51を発生させ、イオン51を含む空気をイオン送出口14からイオン発生室11外に送り出すイオン発生部10と、送風機24を駆動することにより被集塵空気40を被集塵空気導入口22から混合室21内に導入するとともにイオン送出口14から混合室21内に導入されるイオン51を含む空気と被集塵空気40とをかき混ぜて浮遊粒子41をイオン51により帯電させ、帯電させた浮遊粒子44を含む混合空気を混合室21外に送り出す混合部20と、集塵部30とを設けた。集塵対象の浮遊粒子の荷電効率を向上させ、単位時間あたりの浮遊粒子の集塵量を多くさせることが可能となる。
【選択図】図1
Description
引用文献1に開示された技術では、コロナ放電を行う高電圧の放電電極と対向電極とを、塵埃を集塵する集塵室から独立した部屋に分割して設置し、コロナ放電を行う放電室と、塵埃を集塵する集塵室間を連通している。
引用文献2に開示された技術では、吸気口と排気口とを結ぶ通気路に臨む凹部を形成し、この凹部に放電線と対向電極とを配設して、同凹部に清浄化された排気の一部を供給している。
引用文献3に開示された技術では、吸気口と排気口とを結ぶ通気路に臨む凹部を形成し、この凹部に放電線と対向電極とを配設して、通気路における同凹部から吸気口側に清浄化された排気の一部を供給している。
引用文献4に開示された技術では、通気路中に設けられた放電線を断面略C字状のカバーで覆い、清浄化された排気の一部を通気路中の放電線に吹き付けている。
ここで、発生したイオンを浮遊粒子に衝突させる集塵空間や通気路の壁面を、鉄板等の金属で形成している。
イオン発生部は、空気取込口とイオン送出口と放電極と対向電極が設けられたイオン発生室を有している。同イオン発生部により、集塵対象の浮遊粒子を含む被集塵空気とは別の空気が空気取込口からイオン発生室内に導入される。この被集塵空気は集塵対象の浮遊粒子を含む空気であり、被集塵空気とは別の空気は集塵対象の浮遊粒子を含まない空気である。当該別の空気がイオン発生室内に導入されると、放電極と対向電極との間でコロナ放電が生じて当該別の空気からイオンが発生する。そして、発生したイオンを含む空気がイオン送出口からイオン発生室外に送り出される。
混合部は、混合室と送風機を有している。この混合室は、イオン発生室のイオン送出口が接続され、被集塵空気導入口と混合空気送出口が設けられ、内面が電気的に絶縁された絶縁物で包囲されている。同送風機が駆動されると、被集塵空気が被集塵空気導入口から混合室内に導入される。また、同送風機が駆動されることによって、イオン送出口から混合室内に導入される上記イオンを含む空気と同被集塵空気(以下、両空気とも記載)とがかき混ぜられて被集塵空気に含まれる浮遊粒子が同イオンにより帯電する。そして、帯電した浮遊粒子を含む混合空気が混合空気送出口から混合室外に送り出される。
集塵部は、混合室の混合空気送出口が接続され、排気口と集塵電極が設けられている。この集塵部により、同混合空気送出口から導入される混合空気に含まれる帯電させた浮遊粒子(以下、帯電粒子とも記載)が同集塵電極で集塵される。そして、集塵後の混合空気が排気口から排出される。
また、被集塵空気がイオン発生室を通過しないので、集塵対象の浮遊粒子が放電極や対向電極に付着せず、イオンの発生率は短期間では低下しない。その結果、これらの電極を頻繁に清掃する必要はなく、水溶性のダストやミストを集塵することも可能である。
なお、上記浮遊粒子は、ダスト、ミスト、ヒュームを含めて大気中に浮遊する粒子状の物質であり、浮遊粒子状物質と呼ばれるものを含む。
上記送風機は、ファンでもよいし、ファンより強力な風を起こすことが可能なブロワであってもよい。
むろん、請求項13にかかる発明のように、集塵部から排出される混合空気の一部を上記別の空気としてもよい。すると、清浄空気を得にくい環境でも、浮遊粒子が放電極や対向電極に付着しないので、イオンの発生率は短期間では低下せず、これらの電極を頻繁に清掃する必要がなくなり、水溶性のダストやミストを集塵することも可能となる。一方、外部の空気を上記別の空気とすると、排出される混合空気を空気取込口に導く通路を形成する必要がないため、請求項13にかかる発明と比べて電気集塵機の構造が簡易となる点で有用である。
上記送風室に、内側面に衝突して蓄積した浮遊粒子を引き抜く引き抜き口を設けると、電気集塵機を連続運転させる際に引き抜き口から蓄積した浮遊粒子を引き抜けばよいので、利便性が向上する。
また、請求項1〜請求項6のいずれかに記載の電気集塵機において、上記被集塵空気導入口は上記混合室の下部に形成され、上記混合空気送出口は上記混合室の上部に形成されている構成としてもよい。すると、被集塵空気導入口で被集塵空気から所定の径以上の浮遊粒子が荒取りされ、残りの浮遊粒子のみが混合室内に導入されるので、単位時間あたりの集塵量をさらに多くさせることが可能となる。
より具体的な一例として、上記複数の板材は、上記流下方向と直交して互いに並行に配置され、上記隙間が同流下方向を基準とした幅方向外側と幅方向内側とに交互に形成されている構成としてもよい。すると、さらに確実に両空気をかき混ぜることが可能となる。
対向電極の筒形状は、例えば、円筒形状、断面多角形状、等、様々な形状が考えられる。
また、上記対向電極は、接地されている構成とすると、対向電極に触れても感電しない。
なお、放電極に負の高電圧を印加すると空気分子から負イオンが生成され、正の高電圧を印加すると正イオンが生成される。
請求項2、請求項7にかかる発明では、混合部の簡易な具体例を提供することができるとともに、より確実に被集塵空気とイオンを含む空気とが混合室内でかき混ぜられ、浮遊粒子の荷電効率がさらに高くなり、単位時間あたりの集塵量をさらに多くさせることが可能となる。
請求項3にかかる発明では、被集塵空気とイオンを含む空気とがより速やかにかき混ぜられるので、浮遊粒子の荷電効率がさらに高くなり、単位時間あたりの集塵量をさらに多くさせることが可能となる。
請求項5にかかる発明では、混合室内の空気の螺旋運動が混合空気送出口側となるほど加速されるので、簡易な構造ながら集塵対象の荷電効率がさらに高くなり、単位時間あたりの集塵量をさらに多くさせることが可能となる。
請求項6にかかる発明では、簡易な構成で被集塵空気を螺旋状に回転させて、より確実に被集塵空気とイオンを含む空気とを混合室内でかき混ぜることができ、浮遊粒子の荷電効率をさらに高くすることができるとともに、径の小さい浮遊粒子のみが混合室内に導入されるので、単位時間あたりの集塵量をさらに多くさせることが可能となる。
請求項9にかかる発明では、混合室内に負圧が供給されるので、簡易な構成ながら混合室やイオン発生部に送風機を設けなくても被集塵空気やイオンを含む空気を混合室内に導入することが可能となる。
請求項10にかかる発明では、電気集塵機を容易に形成することができ、ひいては電気集塵機の製造コストを低減させることができる。
請求項12にかかる発明では、対向電極に触れても感電しないので、さらにイオン発生部の構造を簡素化させることが可能となる。その結果、対向電極を簡単に取り外すことができ、放電極や対向電極が汚れても容易に清掃することが可能となる。
請求項13にかかる発明では、清浄空気を得にくい環境でも、イオンの発生率は短期間では低下せず、放電極や対向電極を頻繁に清掃する必要がなくなり、水溶性のダストやミストを集塵することが可能となる。
請求項14にかかる発明では、集塵電極の表面に付着した浮遊粒子が自動的に剥離して集塵室の内側面に衝突するので、集塵電極に付着した浮遊粒子を除去する作業を不要にさせ、電気集塵機の連続運転時間を大幅に長くすることが可能となる。
(1)電気集塵機の構成:
(2)電気集塵機の作用:
(3)第二の実施形態:
図1は、本発明の第一の実施形態にかかる電気集塵機100を断面図により示している。なお、図の上方向が鉛直上向き、下方向が鉛直下向きであり、同図を基準として上下左右の位置関係を説明する。
本電気集塵機100は、各部10,20,30から構成され、集塵対象の浮遊粒子を発生する屋内の被集塵空気を清浄化して屋外に排出する。その際、イオン発生部10でコロナ放電を生じさせて外気(屋外の空気)からイオンを発生させ、撹拌部(混合部)20で同イオンにより被集塵空気中の集塵対象の浮遊粒子を帯電させ、集塵部30で帯電させた浮遊粒子を集塵電極で集塵する。
集塵対象の浮遊粒子としては、研磨機、切削加工機、洗浄機、等の様々な機械から発生するダスト、ミスト、ヒューム、等、大気中に浮遊する様々な粒子状の物質が考えられる。
空気取込管17は、金属製(例えば、ステンレス製)で短い円筒形状とされ、水平かつ左右方向に配置されている。同空気取込管17の開放側の端部(右端)は空気取込口12であり、被集塵空気とは別の空気である外気50をイオン発生室方向(左方向)に取り込むようになっている。同空気取込管17のイオン発生室側の端部(左端)は、電極支持材18aに形成された外形が断面円形の凹部18a1に挿入されて同電極支持材18aに支持されている。
両電極15,16の左右両端は、電気的に絶縁された絶縁物(例えば、ガイシ、非導電性の樹脂)で形成された電極支持材18a,bに挿入されて支持されている。電極支持材18a,bは、左右方向に対して垂直な断面において外形が円形とされている。左側の電極支持材18bの場合、右側面に形成された外形が断面円形の凹部18b1に挿入されて同電極支持材18bに支持される。同電極支持材18bには、空気が左右方向に通過可能な断面略半円の一対の空気通路18b2が形成され、同一対の空気通路18b2に挟まれた架橋部18b3が前後方向に向けて形成されている。この架橋部18b3から放電極方向に突出した断面円形の凸部18b4が形成され、放電極15の左端は同凸部18b4に形成された挿入穴18b5に挿入されて電極支持材の凸部18b4に支持される。右側の電極支持材18aの場合も、同様の構造が形成されている。図示していないが、放電極15に接続された導線と対向電極16に接続された導線が同電極支持材18aに埋め込まれ、それぞれ高圧電源19の負極と正極に接続されている。
なお、放電極15に高電圧が供給されると、放電極近傍の集中電界内で空気分子はイオンとなる。負の高電圧が供給される場合、炭酸イオンCO3 -、酸素イオンO2 -、二酸化窒素イオンNO2 -等の負イオンが放電極に反発され、自由空間に放出される。正の高電圧が供給される場合、水クラスタイオンH+(H2O)n等の正イオンが放電極に反発され、自由空間に放出される。
送風機24は、回転する羽根車25を有する遠心ファンであり、同羽根車25を回転駆動(図1では、上から見て右回りに回転)する本体部は撹拌室21の下面から上方に窪んだ凹部24aに収容されている。羽根車25は、回転駆動されると、被集塵空気40を羽根車25の回転軸25a方向(上方向)へ吸い込んで羽根車25の径方向外側(回転軸25aから外側の方向)に送り出す。同羽根車25を収容した送風室26は、金属製(例えば、ステンレス製)とされており、羽根車25の空気吸い込み側(下側)の位置に被集塵空気吸引口28が設けられ、羽根車25の上側の位置に撹拌室21の被集塵空気導入口22が接続されて形成されている。同送風室26は、羽根車25の径方向外側を覆う内側面27が水平断面において円形に形成されるとともに、内側面27に衝突して蓄積した浮遊粒子を引き抜く引き抜き口29も設けられている。図示しない電源から電力を供給された送風機24は、羽根車25を回転駆動させることにより、集塵対象の浮遊粒子41を含む被集塵空気40を被集塵空気吸引口28から送風室26内に吸い込み、羽根車25の径方向外側に送り出し、送風室の内側面27に衝突させてから撹拌室21内に導入させる。
ここで、羽根車25は下側から臨むと左回りに回転することになるため、送風室26に吸い込まれた被集塵空気は下から見て左回りに回転しながら螺旋状に上昇する。すると、導入口22と送出口26cを通過して撹拌室21内に導入される被集塵空気は、下から見て左回り(上から見て右回り)に回転しながら螺旋状に上昇し続けることになる。このようにして、撹拌部20は、送風機24を駆動させることにより被集塵空気を導入口22から撹拌室21内に導入して螺旋状に回転させる。
非導電性の樹脂には、ABS(アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂)等のスチレン系共重合樹脂、ポリカーボネート、ポリエチレン等のポリオレフィン、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、等、様々なものを採用することができ、熱可塑性樹脂を用いてもよいし、熱硬化性樹脂を用いてもよい。スチレン系共重合樹脂(より好ましくはABS)、ポリカーボネート、ポリオレフィン(より好ましくはポリエチレン)を成形材料として用いると、容易に撹拌室(混合室)や風導管(イオン送出管)を成形し加工することができる点で特に有用となる。また、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂を用いると、撹拌室(混合室)や風導管(イオン送出管)を形成する基材の表面に被覆したり送風室の外壁や集塵室の外壁等の各部と接続させたりする際に、容易に接着させることができる点で特に有用となる。
絶縁物は、内部抵抗の抵抗率(Ω・m)が所定値以上(例えば106Ω・m)となるような導電性を示さない材料であればよい。非導電性の樹脂を用いることにより、撹拌室を容易に形成することができ、ひいては電気集塵機の製造コストを低減させることができる。
また、撹拌室21は送出口23側となるほど断面において徐々に径が小さくされているので、撹拌室内の空気の螺旋運動は送出口23側となるほど加速される。その結果、中心軸43上の空気の圧力と大気圧との差が大きくされており、撹拌室内にイオン51を含む空気を大量に導入することが可能となっている。
このように、断面円形の撹拌室内で被集塵空気を螺旋状に回転させ、被集塵空気の螺旋運動の渦の中心にイオン送出口を配置することにより、簡易な構成ながらイオン発生部に送風機を設けなくてもイオンを含む空気を撹拌室内に導入することが可能となる。
このようにして、撹拌部20は、送風機24を駆動することにより、被集塵空気を被集塵空気導入口22から撹拌室21内に導入するとともに、イオン送出口14から撹拌室内に導入されるイオン51を含む空気と同被集塵空気とをかき混ぜて浮遊粒子41をイオン51により帯電させる。そして、帯電粒子44を含む混合空気を送出口23から上側にある集塵室31内に導入する。
なお、導入口22が撹拌室21の下部にあるので、導入口22で被集塵空気から所定の径以上の浮遊粒子が荒取りされ、残りの浮遊粒子のみが撹拌室内に導入される。従って、浮遊粒子の集塵効率を向上させることが可能となる。
上述した撹拌室(混合室)は、様々な大きさとすることができる。ここで、撹拌室21内の高さ(撹拌室21内における中心軸43方向の長さ)をH、撹拌室21の下端側(被集塵空気導入口22側)の内径(直径)をD1、撹拌室21の上端側(混合空気送出口23側)の内径(直径)をD2として、H:D1:D2=30〜60:30〜55:10〜25(相対的な比)とすると、浮遊粒子41の荷電効率が特に良く、単位時間当たりの浮遊粒子の集塵量が特に良好となる。
言い換えると、Hに対するD1の比D1/Hは0.50〜1.83が好ましく、かつ、Hに対するD2の比D2/Hは0.17〜0.83が好ましく、かつ、D1に対するD2の比D2/D1は0.18〜0.83が好ましい。この条件が満たされているとき、D2/D1が同範囲内で0.18以上であると混合空気送出口23から混合空気を送り出す単位時間当たりの空気量を多くさせて撹拌室21内に被集塵空気を導入する単位時間当たりの空気量を多く確保することができるため浮遊粒子の集塵量が特に良好となり、D2/D1が0.83以下であると撹拌室21内の空気の螺旋運動が混合空気送出口23側となるほど確実に加速されて被集塵空気とイオンを含む空気とが良くかき混ぜられるため浮遊粒子の集塵量が特に良好となると考えられる。また、上記条件が満たされているとき、D1/Hが上記範囲内で0.50以上であると撹拌室21内における被集塵空気の螺旋運動の持続性が特に良好となって両空気は良くかき混ぜられるため浮遊粒子の集塵量が特に良好となり、D1/Hが上記範囲内で1.83以下であると撹拌室21内に導入されたイオンを含む空気が撹拌室21の内壁まで移動して被集塵空気と良くかき混ぜられるため浮遊粒子の集塵量が特に良好となると考えられる。さらに、上記条件が満たされているとき、D2/Hが0.17〜0.83であると両空気は良くかき混ぜられるため浮遊粒子の集塵量が特に良好となると考えられる。
混合空気導入口32は下側にある撹拌室の混合空気送出口23と同じ形状とされ、導入口32と送出口23とが合わせられて、集塵室31に送出口23が接続されている。
電極34,35を並行するように配置しているので、両電極34,35間に電圧を印加したときに電界強度の偏りが少なくなっており、コロナ放電が生じにくい状態となっている。本実施形態では、電極34aを含む集塵電極34に常時5000〜10000Vの電圧を供給するようにしている。すると、平行に配置された各電極34,35間で電界が発生し、帯電粒子44にクーロン力を与えるようになっている。
このようにして、集塵部30は、混合空気送出口23から集塵室31内に導入される混合空気に含まれる帯電粒子44を集塵電極34で集塵し、集塵後の混合空気60を排気口33から排出する。
本発明の電気集塵機は、放電極と対向電極とが設けられて被集塵空気から隔離されたイオン発生室を設け、イオン発生部を被集塵空気とは別系としたので、被集塵空気がイオン発生室を通過しない。従って、上記問題が解決されている。
本発明では、撹拌室の内面を絶縁物で包囲することにより、図の下段に示すように、発生したイオン2が撹拌室の絶縁物の壁面5に触れても電気的に中和されないし、帯電粒子3が絶縁物の壁面5に触れても電気的に中和されないので、集塵対象の浮遊粒子の荷電効率は向上し、単位時間あたりの浮遊粒子の集塵量を多くさせることが可能となっている。むろん、風導管の外面を絶縁物とすることにより、同様の作用、効果が得られる。
次に、本電気集塵機の作用について説明する。
図示しない駆動スイッチをオンにして送風機24を作動させると、送風室26内で羽根車25が回転駆動される。すると、集塵対象の浮遊粒子41を含む被集塵空気40は、被集塵空気吸引口28から送風室26内に吸い込まれ、羽根車25の径方向外側に送り出されて、送風室の内側面27に衝突させられ、被集塵空気導入口22方向へ上昇する。その結果、送風室内で被集塵空気から所定の径以上(例えば、1μm以上)の径の大きい浮遊粒子が内側面27に付着して荒取りされ、残りの所定の径未満(例えば、1μm未満)の径の小さい浮遊粒子のみを撹拌室内に導入することができるので、単位時間あたりの集塵量を多くさせることが可能となる。
なお、内側面27に付着して蓄積した粒子を引き抜き口29から定期的あるいは不定期に引き抜くようにすると、電気集塵機を連続して運転させる時間を大幅に長くすることができ、便利である。
ここで、羽根車の径方向内側へ送り出される被集塵空気40は、羽根車25の回転方向の回転が付与されて上昇しながら撹拌室21内に導入され、撹拌室21内で螺旋状に回転しながら上昇する。従って、遠心ファンを用いるという簡易な構成で、被集塵空気を螺旋状に回転させて、より確実に被集塵空気とイオンを含む空気とを撹拌室内でかき混ぜることができ、浮遊粒子の荷電効率を上げて集塵効率を向上させることが可能となる。
ここで、風導管13が撹拌室内に挿入されており、また、被集塵空気が螺旋状に回転しているので、確実かつ速やかに被集塵空気とイオンを含む空気とが撹拌室内でかき混ぜられる。すると、撹拌された混合空気中で、被集塵空気中の浮遊粒子41とイオン51とが衝突して同浮遊粒子が帯電し、帯電粒子44となる。その際、絶縁物で形成された撹拌室の内面や風導管に触れても電気的に中和されないので、浮遊粒子の荷電効率が高くなり、単位時間あたりの集塵量を多くさせることが可能となる。なお、撹拌室内で空気の回転は加速されるので、より確実かつ速やかに被集塵空気とイオンを含む空気とが撹拌室内でかき混ぜられ、さらに浮遊粒子の荷電効率が上がって集塵効率を良好にさせている。
上述した実施形態では、イオン発生部に送風機を設けずにイオンを撹拌室内に送り込むようにして構成を簡素化したが、イオン発生部に送風機を設けてさらに多くのイオンを撹拌室内に送り出すようにしてもよい。送風機の設置場所としては、空気取込口、風導管内、等、様々な場所が考えられる。すると、さらに集塵対象の浮遊粒子の荷電効率を上げて集塵効率をさらに良好にさせることが可能となる。
むろん、撹拌室内から集塵部への空気の吸引力を増加させるため、集塵部の排気口に別の送風機を設けてもよい。すると、撹拌室内で螺旋状に回転する空気の回転速度を向上させ、さらに浮遊粒子の荷電効率を向上させて集塵効率を上げることが可能となる。
また、撹拌室内に絶縁物で形成された羽根車が挿入された送風機を設け、この送風機により羽根車を回転駆動して撹拌室内の空気を撹拌してもよい。すると、さらに浮遊粒子の荷電効率を向上させて集塵効率をさらに良好にさせることが可能となる。
上述した実施形態では、被集塵空気導入口を撹拌室の下部に設けたことにより被集塵空気中の浮遊粒子を荒取りするようにしたが、被集塵空気導入口と混合空気送出口を別の位置、すなわち、螺旋運動する被集塵空気を上昇させる以外(例えば、下降させる、水平方向に移動させる)としても、浮遊粒子の荷電効率を向上させて集塵効率を良好にさせる効果が得られる。
図11は、上記機構が設けられた集塵部230の変形例を示す要部断面図である。集塵電極は、上述した電極34と同様、同じ軸237上にかつ当該軸237に対して垂直に配置されて軸237を中心として回転可能に支持された複数の平板状の電極234とされるとともに、各電極234は、軸237を中心とする円形の外形とされて混合空気導入口232の上方となる中心部に円形の穴234bが形成されている。対向電極も、上述した電極35と同様、同軸上にかつ当該軸237に対して垂直に配置されて軸237を中心として回転可能に支持された複数の平板状の電極235とされるとともに、各電極235は、軸237を中心とする円形の外形とされて中心部に円形の穴235bが形成されている。複数の電極234,235のうち一番上の集塵電極234aの上面には絶縁材料とされた円形の平板234bが設けられ、この平板234bはモータ239の駆動軸239aに固定されるとともに下方に向かって複数の棒状の絶縁材料238が取り付けられている。電極234,235は、互いに平行とされて複数の絶縁材料238で短絡しないように集塵室231内で水平に支持され、交互に配置されて、一体となって水平面とされた所定の回転方向に回転するようになっている。
集塵部230には、軸237を中心として電極234,235を回転駆動可能なモータ(回転駆動機構)239が集塵室231の上面231bに設けられている。そして、モータ239にて電極234,235を回転駆動することにより、集塵電極234の表面に付着した浮遊粒子を遠心力により剥離させ、集塵室231の内側面231aに衝突させる。
図示しない駆動スイッチをオンにしてモータ239を作動させると、集塵電極234の表面に付着した浮遊粒子は遠心力により剥離し、内側面231aに衝突して蓄積される。そして、内側面231aの下部に設けた所定構造の引き抜き口231cから蓄積した粒子を定期的あるいは不定期に引き抜くようにすると、電気集塵機を連続して運転させる時間を大幅に長くすることができ、便利である。
以上の構成により、清浄空気を得にくい環境でも、浮遊粒子がイオン発生室内の放電極や対向電極に付着しないので、これらの電極を頻繁に清掃する必要がなくなり、水溶性のダストやミストを集塵することが可能となる。
一方、外気をイオン発生室に導入する場合には、排出される混合空気を空気取込口に導く通路を形成する必要がないため、図6の例と比べて電気集塵機の構造が簡易となる点で有用である。
図7は、第二の実施形態の電気集塵機200を示している。なお、図1と構成が同じものについては、同じ符号を付して説明を省略する。以下、図の上方向が鉛直上向き、下方向が鉛直下向きであり、同図を基準として上下左右の位置関係を説明する。
イオン発生部110は、イオン発生室111、高圧電源19、高電圧制御回路、等を備えている。同イオン発生室111は、空気取込口12、空気取込管17、イオン送出口114、放電極15、対向電極16、電極支持材18a,bとから構成されている。本イオン発生室111では、電極支持材18bの撹拌室側の端部がイオン送出口114とされている。
送風機124は、羽根車125を有する遠心ファンであり、同羽根車125を回転駆動(図では、上から見て右回りに回転)する本体部は送風室126の上面に設けられている。羽根車125は、回転駆動されると、集塵後の混合空気60を羽根車125の回転軸125a方向(上方向)へ吸い込んで羽根車125の径方向外側に送り出す。同羽根車125を収容した送風室126は、金属製(例えば、ステンレス製)とされており、羽根車125の空気吸い込み側(下側)の位置に集塵室131の排気口133が設けられ、羽根車125の上側の位置において送風室126の上面に第二の排気口129が設けられている。すなわち、送風機124は、集塵部の排気口133の外側に取り付けられていることになる。送風室126は、羽根車125の径方向外側を覆う内側面127が水平断面において円形に形成されている。図示しない電源から電力を供給された送風機124は、羽根車125を回転駆動させることにより、排気口133から集塵後の混合空気60を吸い出して集塵部の集塵室131外に送り出すことにより、撹拌室121内を負圧とし、撹拌室121内に被集塵空気40とイオン51を含む空気とを導入させて混合空気を撹拌室121から集塵部の集塵室131に導入させる。
このように、排気口の外側に送風機を設けるという簡易な構成で撹拌室内に負圧が供給され、撹拌室やイオン発生部に送風機を設けなくても被集塵空気やイオンを含む空気を撹拌室内に導入することが可能となる。
図8は撹拌室121の外観を示す斜視図であり、図9は撹拌室121の要部断面図である。
撹拌室121は、略矩形の箱形とされ、被集塵空気導入口122を形成する部分が下面から下方に突出するとともに、イオン送出口114を接続するイオン導入口を形成する短い円筒形状の中空部121bがイオン発生室側の側面121aから右方に突出している。従って、中空部121bは電極支持材18bの左側面の凹部に挿入されて同電極支持材18bを取り付けるようになっており、各部17,18a,15,16,18bを組み付けて中空部121bに取り付けると、イオン発生室111が組み立てられて撹拌室121に接続される。
ここで、側面121aと被集塵空気導入口122が設けられた底面と混合空気送出口123が設けられた上面全てにおいて、電気的に絶縁された絶縁物(非導電性の樹脂)で形成されている。これにより、撹拌室121は、内面が絶縁物で包囲されていることになる。なお、非導電性の樹脂としては、第一の実施形態と同じものを採用することができる。
集塵室131は、水平断面において撹拌室121と同じ長方形状とされた略矩形の箱形とされている。両電極134,135は、平板状に形成され、内側面よりも小さい長方形とされている。電極134,135は、図示しない絶縁材料(例えば、ガイシ)で短絡しないように集塵室31内で水平に支持され、交互に配置されている。ここで、一番上の集塵電極を除いて、電極134,135には、それぞれ中央の位置にて垂直上向きに混合空気の流路を確保するための長方形の穴が形成されている。
以上の構成により、帯電粒子44を含む混合空気は、混合空気導入口32から集塵室31内に流入し、電極134,135間を水平断面において中心から水平外側方向に移動した後、一番上の集塵電極134の上側を中心方向へ移動して排気口133から上方へ移動していく。その際、帯電粒子44は集塵電極34に引き寄せられ、同集塵電極34の上面と下面に付着する。
図示しない駆動スイッチをオンにして送風機124を作動させると、羽根車125の回転により、集塵室131内の空気が送風室126内に吸い込まれ、撹拌室121内の空気が集塵室131内に吸い込まれるので、負圧となった撹拌室121内に被集塵空気40とイオン51を含む空気が導入される。両空気は、羽根部材140で形成された流路を蛇行しながら流下方向45へ進むが、羽根部材140により流れの方向を転換させられると、方向転換の位置で流れの乱れが生じ、確実に両空気がかき混ぜられる。すると、撹拌された混合空気中で、被集塵空気中の浮遊粒子41とイオン51とが衝突し、帯電粒子44が生成する。その際、絶縁物で形成された撹拌室の内面や羽根部材に触れても電気的に中和されないので、浮遊粒子の荷電効率が上がって集塵効率が良好となる。
帯電粒子44を含む混合空気は、送出口123から集塵室131内に送り出され、帯電粒子44が集塵電極134の表面に付着して集塵される。そして、集塵後の混合空気60が排気口133から送風室126内に吸い込まれた後、第二の排気口129から上方へ排出される。
なお、第二の実施形態は、撹拌室内の空気の流路を長くすることができるとともに、本電気集塵機の設置場所に応じた流路を形成することができるので、第一の実施形態と比べて本電気集塵機の設置スペースを有効利用することが可能となる点で有用である。一方、第一の実施形態は、混合室内を区切る部材が不要であるので、第二の実施形態と比べて簡易な構造で済む点で有用である。また、羽根車の回転が直接空気のかき混ぜに繋がっているので、第二の実施形態と比べてより強力に撹拌室内で空気をかき混ぜて浮遊粒子の荷電効率を向上させることができる点でも有用である。
第二の実施形態にも様々な変形例が考えられ、第一の実施形態と同様、イオン発生部に送風機を設けてもよいし、送風機124とは別の送風機を設けてもよいし、被集塵空気導入口と混合空気送出口を別の位置としてもよいし、集塵後に排出される空気の一部を被集塵空気とは別の空気としてイオン発生室内に導入してもよい。
また、図11で示したように集塵部を構成することも可能であり、この場合、集塵電極に付着した粒子が自動的に払い落とされるので電気集塵機の連続運転時間を大幅に長くすることが可能となる。
11,111…イオン発生室
12…空気取込口
13…絶縁物で形成された風導管(イオン送出管)
14,114…イオン送出口
15…針金状の放電極
16…筒形状の対向電極
17…空気取込管
18a,b…電極支持材
19…高圧電源
20…撹拌部(混合部)
21,121…撹拌室(混合室)
22,122…被集塵空気導入口
23,123…混合空気送出口
24,124…送風機
24a…凹部
25,125…羽根車
25a,125a…羽根車の回転軸
26,126…送風室
26c…被集塵空気送出口
27,127…送風室の内側面
28…被集塵空気吸引口
29…引き抜き口
30,230…集塵部
31,131,231…集塵室
32,232…混合空気導入口
33,133…排気口
34,134,234…集塵電極
35,135,235…対向電極
36…集塵部用電源
40…被集塵空気
41…集塵対象の浮遊粒子
42…螺旋状に回転する被集塵空気
43…被集塵空気の螺旋運動の中心軸
44…帯電粒子(帯電させた浮遊粒子)
45…空気の流下方向
50…外気(別の空気)
51…イオン
60…集塵後の混合空気
70…排出空気導入路
100,200…電気集塵機
129…第二の排気口
140,150…羽根部材
141〜145,151,152,154,155…板材
239…モータ(回転駆動機構)
Claims (15)
- コロナ放電を生じさせて空気からイオンを発生させ、同イオンにより集塵対象の浮遊粒子を帯電させ、帯電させた浮遊粒子を集塵電極で集塵する電気集塵機であって、
空気取込口とイオン送出口と放電極と対向電極が設けられたイオン発生室を有し、上記集塵対象の浮遊粒子を含む被集塵空気とは別の空気を同空気取込口から同イオン発生室内に導入し、同放電極と対向電極との間で上記コロナ放電を生じさせて当該別の空気からイオンを発生させ、発生させたイオンを含む空気を同イオン送出口から同イオン発生室外に送り出すイオン発生部と、
上記イオン送出口が接続されるとともに被集塵空気導入口と混合空気送出口が設けられて内面が電気的に絶縁された絶縁物で包囲された混合室と、送風機とを有し、同送風機を駆動することにより上記被集塵空気を同被集塵空気導入口から同混合室内に導入するとともに同イオン送出口から同混合室内に導入される上記イオンを含む空気と同被集塵空気とをかき混ぜて同被集塵空気に含まれる浮遊粒子を同イオンにより帯電させ、帯電させた浮遊粒子を含む混合空気を同混合空気送出口から同混合室外に送り出す混合部と、
上記混合空気送出口が接続されるとともに排気口と上記集塵電極が設けられ、同混合空気送出口から導入される上記混合空気に含まれる上記帯電させた浮遊粒子を同集塵電極で集塵し、集塵後の混合空気を同排気口から排出する集塵部とを具備することを特徴とする電気集塵機。 - 上記混合部は、上記送風機を駆動させることにより上記被集塵空気を上記被集塵空気導入口から上記混合室内に導入して螺旋状に回転させて同被集塵空気と上記イオンを含む空気とを同混合室内でかき混ぜることを特徴とする請求項1に記載の電気集塵機。
- 上記イオン発生室は、先端部が上記イオン送出口とされて上記混合室内に挿入されたイオン送出管が設けられ、
上記イオン送出管は、電気的に絶縁された絶縁物で形成されていることを特徴とする請求項2に記載の電気集塵機。 - 上記イオン送出管の先端部は、上記混合室内で螺旋状に回転する被集塵空気の螺旋運動の中心軸上に配置されていることを特徴とする請求項3に記載の電気集塵機。
- 上記混合室は、上記被集塵空気導入口側から上記混合空気送出口側となるにつれ断面において径が徐々に小さくなる円形とされていることを特徴とする請求項4に記載の電気集塵機。
- 上記送風機は、回転する羽根車を有して同羽根車の回転軸方向へ吸い込んで同羽根車の径方向外側に送り出す遠心ファンとされ、
上記混合部は、上記被集塵空気導入口が接続されるとともに上記羽根車の空気吸い込み側の位置に被集塵空気吸引口が設けられて上記羽根車の径方向外側を覆う内側面が形成されて同羽根車を収容した送風室が形成され、
上記遠心ファンは、上記被集塵空気を上記被集塵空気吸引口から上記送風室内に吸い込んで上記羽根車の径方向外側に送り出して同送風室の内側面に衝突させてから上記混合室内に導入させることを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれかに記載の電気集塵機。 - 上記混合室内には、電気的に絶縁された絶縁物で形成されるとともに、導入された上記被集塵空気と上記イオンを含む空気とからなる空気の流路を蛇行させて空気の流れを方向転換させる羽根部材が設けられ、
上記混合部は、上記送風機を駆動させることにより上記被集塵空気を上記被集塵空気導入口から上記混合室内に導入して同被集塵空気と上記イオンを含む空気とを上記羽根部材により形成される流路に沿って移動させることにより同混合室内でかき混ぜることを特徴とする請求項1に記載の電気集塵機。 - 上記羽根部材は、上記被集塵空気と上記イオンを含む空気とからなる空気の流路を確保する隙間が形成されて当該空気の流下方向と交差して配置された複数の板材を備え、当該複数の板材は、同隙間の位置が連続して重ならないように配置されていることを特徴とする請求項7に記載の電気集塵機。
- 上記送風機は、上記集塵部の排気口の外側に取り付けられて同排気口から上記集塵後の混合空気を吸い出して上記集塵部外に送り出すことにより、上記混合室内に上記被集塵空気と上記イオンを含む空気とを導入させて上記混合空気を同混合室から上記集塵部に導入させることを特徴とする請求項7または請求項8に記載の電気集塵機。
- 上記絶縁物は、非導電性の樹脂であることを特徴とする請求項1〜請求項9のいずれかに記載の電気集塵機。
- 上記放電極は、針金状とされて直線状に配置され、
上記対向電極は、上記直線状の放電極を囲む筒形状の電極とされていることを特徴とする請求項1〜請求項10のいずれかに記載の電気集塵機。 - 上記対向電極は、接地されていることを特徴とする請求項11に記載の電気集塵機。
- 上記被集塵空気とは別の空気は、上記帯電させた浮遊粒子が上記集塵電極で集塵されて上記集塵部から排出される混合空気の一部であり、
上記集塵部の排気口と上記イオン発生室の空気取込口とに接続されて同集塵部から排出される混合空気の一部を上記イオン発生室内に導入させる排出空気導入路が設けられていることを特徴とする請求項1〜請求項12のいずれかに記載の電気集塵機。 - 上記集塵電極は、同軸上にかつ当該軸に対して垂直に配置されて当該軸を中心として回転可能に支持された複数の平板状の電極とされるとともに、各電極は、上記軸を中心とする略円形の外形とされて中心部に略円形の穴が形成され、
上記集塵部は、上記混合空気送出口が接続されるとともに上記排気口と上記集塵電極が設けられて同集塵電極の径方向外側を覆う内側面が形成された集塵室と、上記軸を中心として上記集塵電極を回転駆動可能な回転駆動機構とを有し、同回転駆動機構にて上記集塵電極を回転駆動することにより同集塵電極の表面に付着した浮遊粒子を遠心力により剥離させて上記集塵室の内側面に衝突させることを特徴とする請求項1〜請求項13のいずれかに記載の電気集塵機。 - コロナ放電を生じさせて空気からイオンを発生させ、同イオンにより集塵対象の浮遊粒子を帯電させ、帯電させた浮遊粒子を集塵電極で集塵する浮遊粒子の集塵方法であって、
空気取込口とイオン送出口と放電極と対向電極が設けられたイオン発生室を設け、上記集塵対象の浮遊粒子を含む被集塵空気とは別の空気を同空気取込口から同イオン発生室内に導入し、同放電極と対向電極との間で上記コロナ放電を生じさせて当該別の空気からイオンを発生させ、発生させたイオンを含む空気を同イオン送出口から同イオン発生室外に送り出し、
上記イオン送出口が接続されるとともに被集塵空気導入口と混合空気送出口が設けられて内面が電気的に絶縁された絶縁物で包囲された混合室と、送風機とを設け、同送風機を駆動することにより上記被集塵空気を同被集塵空気導入口から同混合室内に導入するとともに同イオン送出口から同混合室内に導入される上記イオンを含む空気と同被集塵空気とをかき混ぜて同被集塵空気に含まれる浮遊粒子を同イオンにより帯電させ、帯電させた浮遊粒子を含む混合空気を同混合空気送出口から同混合室外に送り出し、
上記混合空気送出口が接続されるとともに排気口と上記集塵電極が設けられた集塵部を設け、同混合空気送出口から導入される上記混合空気に含まれる上記帯電させた浮遊粒子を同集塵電極で集塵し、集塵後の混合空気を同排気口から排出することを特徴とする浮遊粒子の集塵方法。
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