JP2005111400A

JP2005111400A - 集塵装置および空調装置

Info

Publication number: JP2005111400A
Application number: JP2003350519A
Authority: JP
Inventors: Akira Kato; 亮加藤; Takahiro Nakajima; 隆弘中島
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-10-09
Filing date: 2003-10-09
Publication date: 2005-04-28

Abstract

【課題】集塵装置に導入された粉塵はイオン化手段で帯電し、平板電極を一定間隔で積層して電圧を印加することで電界を形成する後段の集塵部で除去されるが、空気の通路を確保するために平板電極を加工することで平板性をなくすことで集塵性能を低下させたり、また平板電極間の短絡を防ぐために電圧印加平板電極を絶縁フィルムで被覆した時に絶縁フィルム表面が電荷を失って性能を低下させるという課題がある。
【解決手段】空気を通すセルと、セルを挟みながら積層することで一定間隔に保持されながら１枚おきに交互に異なる電圧が印加された平板電極を持つ集塵部において、体積抵抗率が１０¹⁴Ωｃｍ以下である材料でセルを構成することで平板電極の平板性を確保しながらセル通風路表面にセル内部を通じて電荷を供給することで安定して高い集塵性能が得られることを特徴とする集塵装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気清浄の分野において空気中の浮遊粒子状物質を除去することができる集塵装置に関する。

空気中に存在する粒子状浮遊物質、すなわち粉塵は喘息などの疾病の原因として知られており従来から除去の対象となる物質であったが、近年の研究において粒子径２．５マイクロメートル以下の粉塵（いわゆるＰＭ２．５）が肺ガンなどの疾病を誘起する可能性があるとの報告があり、捕集技術の更なる向上が求められている。その中で電気集塵技術を用いた集塵装置は粒子径がマイクロメートル以下の小粒径の粉塵を捕集することに優れており、また低圧損な特性を持つことから注目を集め、更なる性能向上が求められている。

従来、この種の集塵装置として、放電によって粉塵を帯電するイオン化手段を前段に設け、平板電極を積層し、交互に異なる電圧を印加して電界を形成して帯電した粉塵を捕集する構成を持つものが知られている。この構成を応用した例として、特許文献１には積層する片方の極性の平板電極を絶縁体である樹脂製のフィルムで被覆した集塵装置が示されている。以下、その集塵装置について図７を参照しながら説明する。図７に示すように、荷電部１０１は線状電極１０２とアース平板電極Ａ１０３とからなり、荷電部１０１の通風方向下流側に電圧印加平板電極１０５とアース平板電極Ｂ１０６とからなる集塵部１０４を設けている。通常、荷電部１０１においては線状電極１０２とアース平板電極Ａ１０３の間に５〜１５ｋＶ、また、集塵部１０４の電圧印加平板電極１０５とアース平板電極Ｂ１０６の間に２〜６ｋＶの電位差を持つように高圧電源１０７によって線状電極１０２および電圧印加平板電極１０５にそれぞれ電圧が印加されている。

上記構成において、荷電部１０１では線状電極１０２に高い電圧がかかっており、線状電極１０２近傍に非常に強い電界が作られている。そのため空気中の電荷をもつ物質が空気分子と衝突を起こし、空気分子から電子が分離したり、分離した電子が他の空気分子に付着したりして空気イオンとなる。これを空気のイオン化と呼ぶことにする。そして、アース電極の間にある絶縁体である空気が絶縁破壊を起こし、一定の大きな放電電流を伴いながら空気のイオン化が起こる放電現象をコロナ放電というが、コロナ放電によって作られた空気イオンが集塵装置に供給された空気に含まれる粉塵に付着して粉塵を帯電させる。帯電した粉塵は送風の流れにそって集塵部１０４に導入され、電圧印加平板電極１０５とアース平板電極Ｂ１０６との電界の力を受けて両電極板のどちらかに付着して取り除かれ、清浄な空気が集塵部１０４後方から吹出される。電圧印加平板電極１０４は絶縁体である樹脂フィルムで被覆されており、アース平板電極Ｂ１０６と接触しても短絡を起こさない工夫が施されている。
特開平６−３１２００号公報

このような従来の集塵装置では、集塵部において空気の通る通風路を設けるために平板電極に間隔保持のための突起加工を施すことから、平板電極の平板性が確保できずに集塵性能を低下させてしまうという課題があり、平板電極に加工を施さずに通風路を確保する構造とすることが要求されている。

また、集塵部において、電圧印加平板電極の被覆に用いる樹脂材料として高い体積抵抗率を持つものを用いると平板電極に印加する所定の電圧以上の電圧を印加した後に所定の電圧に戻した場合、セルの表面に発現した電荷に引き寄せられた逆極性の電荷がそのまま残留してしまうためにその電荷が消失して電界が弱まり、その結果集塵性能を低下させてしまうという課題があり、平板電極にどのような電圧を印加しても即座に応答して印加電圧に相応した集塵性能が得られることが要求されている。

また、集塵部において、電圧印加平板電極の被覆に用いる樹脂材料として高い体積抵抗率を持つものを用いると高い湿度およびセル表面が汚れているという条件において、セル表面に発現した電荷に逆極性の電荷が引き寄せられてその電荷が消失して電界が弱まり集塵性能が低下してしまうという課題があり、このような条件でも安定して高い集塵性能を得ることが要求されている。

また、粉塵をイオン化するイオン化手段において、放電電流を高くすると集塵性能も高めることができるが、放電電流とオゾン発生量はほぼ比例関係であることから放電電流を高くするとオゾン発生量も多くなってしまうという課題があり、低い放電電流でも高い集塵性能を得ることが要求されている。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、平板電極の平板性を損なうことなく、また、平板電極に印加する電圧に即座に応答して相応の集塵性能が得られ、また高湿度および集塵部が汚れた時でも安定した集塵性能を、イオン化手段における放電電流を僅かなものにした場合でも得ることができる集塵装置およびその集塵装置を搭載した空調装置を提供することを目的としている。

本発明の集塵装置は上記目的を達成するために、空気を通すセルと、セルを挟みながら積層することで一定間隔に保持されながら１枚おきに交互に異なる電圧が印加された平板電極を持つ集塵部において、セルを構成する材料の体積抵抗率が１０¹⁴Ωｃｍ以下であることを特徴としたものである。

この手段により平板電極の平板性を損なうことなく通風路を確保することができ、また、セルを構成する材料の体積抵抗率を１０¹⁴Ωｃｍ以下にすることで平板電極からセル内部を通してセルの通風路表面に常に電界を形成する電荷が供給されることから平板電極に印加する電圧に相当する集塵性能が得られ、また、高湿度および集塵部が汚れた状態という装置にとって厳しい状況においても安定した集塵性能を得ることができる集塵装置が得られる。

また、上記セルが、半導電性の樹脂であることを特徴としたものである。

この手段により平板電極からセル内部を通してセルの通風路表面に常に電界を形成する電荷を供給することが可能となる集塵装置が得られる。

また、上記樹脂材料が、絶縁性樹脂材料に導電性物質を均一に分散して絶縁性樹脂の高分子鎖に固定化させたものであることを特徴としたものである。

この手段によりセルの半導電性がほぼ永久的に持続し、平板電極からセル内部を通してセルの通風路表面に常に電界を形成する電荷を供給することが可能となる集塵装置が得られる。

また、上記樹脂材料が、導電性物質を高分子鎖に固定化した導電性エラストマーを絶縁性樹脂材料の高分子鎖に絡ませてアロイ化したものであることを特徴としたものである。

また、上記導電性物質が、イオン性物質であることを特徴としたものである。

また、上記セルが、半導電性のセラミックスであることを特徴としたものである。

また、上記セルと平板電極の積層部分を半導電性の接着剤でシーリングすることを特徴としたものである。

この手段により異なる電圧が印加された平板電極間での短絡を防ぎながら、平板電極からセル内部を通してセルの通風路表面に常に電界を形成する電荷を供給することが可能となる集塵装置が得られる。

また、上記セルの空気の通過する部分の表面が微細な凹凸を持つことを特徴としたものである。

この手段によりセルが粉塵を保持する部分を大きくすることができ、集塵性能をより高めた集塵装置が得られる。

また、上記セルの通風路表面が粘着性を持つことを特徴としたものである。

この手段によりセルの通風路表面の粉塵を保持する力を大きくすることができ、集塵性能をより高めた集塵装置が得られる。

また、空気をイオン化して粉塵を帯電させるイオン化手段を上記集塵部の手前に設けたことを特徴したものである。

この手段によりイオン化手段と集塵部を一体化し高い集塵性能を実現する集塵装置が得られる。

また、空気をイオン化して粉塵を帯電させるイオン化手段を装置噴出しに設け、空間中で帯電させた粉塵を回収して集塵部で捕集することを特徴としたものである。

この手段によりコンパクトでかつ極微小の放電電流で粉塵をイオン化し集塵することが可能な集塵装置が得られる。

また、上記イオン化手段が、対向電極の持つ穴の中心に針状電極を配置し、かつ針状電極の先端の高さが対向電極と同じとなる構造であり、針状電極の針先が空気の流れに沿う方向を向いた配置とすることを特徴としたものである。

この手段により針状電極から放出されるイオンが対向電極にほぼ吸収されずに粉塵に付着してより効率よく粉塵を帯電することで高い集塵性能を実現することが可能な集塵装置が得られる。

また、上記イオン化手段が、対向電極の持つ穴の中心を貫通するように、かつ対向電極よりも先端が出るように針状電極を設けた構造であり、針状電極の針先が空気の流れに沿う方向に向いた配置とすることを特徴としたものである。

また、上記イオン化手段が、少なくとも２つの電極で誘電体を挟みこみ、２つの電極に電位差を与えて放電させ、イオンを放出するものであることを特徴としたものである。

この手段により電極の広い範囲で多くのイオンを放出し、高い集塵性能を実現することが可能な集塵装置が得られる。

また、上記誘電体の中にオゾンを分解する触媒を含有させることを特徴としたものである。

この手段により電極間の誘電体でオゾンを吸収、分解しながら電極の広い範囲で多くのイオンを放出し、高い集塵性能を実現することが可能な集塵装置が得られる。

また、上記イオン化手段の放電電極に、パルス状の電圧を印加することを特徴としたものである。

この手段によりイオンを遠方の位置まで到達させ、広範囲にイオンを放出することで高い集塵性能を実現することが可能な集塵装置が得られる。

また、上記イオン化手段を風路の前後に少なくとも２つ以上設け、２つのイオン化手段の放出するイオンの極性を異なるものとすることを特徴としたものである。

この手段により前段のイオン化手段で放出したイオン雰囲気中で逆極性のイオンを放出しやすくし、高い集塵性能を実現することが可能な集塵装置が得られる。

また、本発明の空調装置は、請求項１８に記載したとおり、請求項１乃至１７のいずれかに記載の集塵装置を備えることを特徴としたものである。

この手段により空調機能と同時に低オゾンで高性能な空気清浄機能を持つ空調装置が得られる。

本発明によれば平板性の高い平板電極によって均一な電界を形成しながら通風路を確保することで高い集塵性能を実現し、平板電極からセル内部を通してセルの通風路表面に常に電界を形成する電荷が供給されることから、平板電極にどのような電圧を印加してもそれに追従するような安定した集塵性能が得られ、また、高湿度および集塵部が汚れた状態という装置にとって厳しい状況においても安定して高い集塵性能をオゾン発生量が極小でありながら得ることができるという効果のある集塵装置を提供することができる。

本発明の集塵装置は、空気を通すセルと、セルを挟みながら積層することで一定間隔に保持されながら１枚おきに交互に異なる電圧が印加された平板電極を持つ集塵部において、セルを構成する材料の体積抵抗率が１０¹⁴Ωｃｍ以下であることを特徴としたものである。平板電極を平行に配置し、交互に異なる電圧を印加して電界を形成することで帯電した粉塵をクーロン力で捕集する集塵部においては、平板電極の平板性が高いほど均一な電界を形成することができ、セルの通風路のどの部分においても高い集塵性能を得ることが可能となる。しかしながらセルを構成する材料の体積抵抗率が１０¹⁶Ωｃｍ程度と高いものである場合、セルの通風路表面に発現した電荷と逆極性の電荷が引き寄せられて結合し、電圧が上下したときに逆極性の電荷の結合を解消することができないために発現した電荷によって形成されるべき電界を失ってしまうことから集塵性能の低下が起こる。また、高湿度の条件においてセルの通風路がタバコのタールなど比較的電気を通しやすい水溶性粒子の付着により汚れた状況においてはセルの通風路表面に発現した電荷に逆極性の電荷が引き寄せられて結合する、もしくは発現した電荷自体が逆極性の電荷に引き寄せられて移動してしまい、電荷の消失が起こってセルの通風路に形成されるべき電界が失われてしまうことから集塵性能の低下が起こる。

セルを構成する材料の体積抵抗率を１０¹⁴Ωｃｍ以下にすることによって平板電極からセル内部を通じてセルの通風路表面に新たな電荷を供給することが可能となる。それは平板電極に印加する電圧に応じて相当量の電荷をセルの通風路表面に発現することが可能となるため、印加する電圧に振れが生じてもそれに応答してセルの通風路表面に電荷を発現することができることから印加する電圧に相当した電界をセルの通風路に形成することが可能となる。また、高湿度においてセルの通風路表面がタバコのタールなどによって汚れた場合も消失した電荷を補うように平板電極からセル内部を通じて新たな電荷が供給される。これにより平板電極に印加された電圧に相当する電界がセルの通風路にも形成され、集塵性能の低下を防ぎ安定した集塵性能を得ることができるという作用を有する。

また、上記セルが、半導電性の樹脂であることを特徴としたものである。樹脂は最も安定した絶縁材料の一つであり、押し出し成型などの加工性も良く、また印加する電圧による体積抵抗率の変化が少ないという特徴を持つ。体積抵抗率が１０¹⁴Ωｃｍ以下である樹脂をセルの材料として用いることで集塵性能の低下を防ぎ安定した集塵性能を簡単かつ安価に得ることができるという作用を有する。

また、上記樹脂材料が、絶縁性樹脂材料に導電性物質を均一に分散して絶縁性樹脂の高分子鎖に固定化させたものであることを特徴としたものである。ポリプロピレン（以下ＰＰ）など１０¹⁶Ωｃｍ以上の高い体積抵抗率を持つ樹脂材料の高分子鎖に導電性物質を固定化することにより、ほぼ永久的な半導電性を得ることが可能となり、このような樹脂をセルの材料として用いることで、集塵性能の低下を防ぎ安定した集塵性能を簡単かつ安価に得ることができるという作用を有する。

また、上記樹脂材料が、導電性物質を高分子鎖に固定化した導電性エラストマーを絶縁性樹脂材料の高分子鎖に絡ませてアロイ化したものであることを特徴としたものである。導電性物質を高分子鎖に固定化した導電性エラストマーとＰＰを一定の割合で混合し成型することで、ＰＰの高分子鎖と導電性エラストマーの高分子鎖が絡み合い、結果としてＰＰの成形性、寸法安定性を保ちながら半導電性を持つ樹脂が得られる。このような樹脂をセルの材料として用いることで、集塵性能の低下を防ぎ安定した集塵性能を簡単かつ安価に得ることができるという作用を有する。

また、上記導電性物質が、イオン性物質であることを特徴としたものである。イオン性物質を導電性物質として樹脂の高分子鎖に固定化することにより、印加する電圧の大小による体積抵抗率の変化が少なく、また半導電性をほぼ永久的に持続することができる樹脂が得られる。このようにイオン性物質を導電性材料として高分子鎖に固定化した樹脂をセルの材料として用いることで、集塵性能の低下を防ぎ安定した集塵性能を簡単かつ安価に得ることができるという作用を有する。

また、上記セルと平板電極の積層部分を半導電性の接着剤でシーリングすることを特徴としたものである。平板電極よりも幅の大きいセルに挟まれながら異なる電圧が印加される平板電極が交互に積層される構造において、平板電極を挟んでセルとセルを半導電性の接着剤でシーリングすることにより、平板電極間でのセルを介した沿面放電による短絡や、平板電極とセルの界面への洗浄水の入り込みを防ぎ、かつセルの通風路表面への電荷発現が接着剤によって妨げられることが無いことから集塵性能の低下を防ぎ安定した集塵性能を得ることができるという作用を有する。

また、上記セルの通風路表面が微細な凹凸を持つことを特徴としたものである。微細な凹凸をセルの通風路表面に設けることにより、セルの通風路表面の粉塵保持量を高めることができるという作用を有する。

また、上記セルの通風路表面が粘着性を持つことを特徴としたものである。セルの通風路表面に粘着性を持たせることにより、セルの通風路表面の粉塵保持力を高めることができるという作用を有する。

また、空気をイオン化して粉塵を帯電させるイオン化手段を上記集塵部の手前に設けたことを特徴としたものである。代表的にはタングステンワイヤーを主に用いた線状もしくはステンレスなどを加工した針状の放電電極を対向電極で挟み、放電電極と対向電極の間で放電を起こすことによって空気を電離、イオン化するイオン化手段がある。このイオン化手段を上記集塵部の手前に設けることにより、粉塵のイオン化と粉塵捕集を一つのパッケージとして一体化したコンパクトな集塵装置が得られるという作用を有する。

また、空気をイオン化して粉塵を帯電させるイオン化手段を装置噴出しに設け、空間中で帯電させた粉塵を回収して集塵部で捕集することを特徴としたものである。粉塵の捕集、除去を行いたい部屋の空間に前記に代表されるようなイオン化手段を装置吹出しに備えてイオンを散布し、散布したイオンが粉塵に付着することで粉塵が帯電し、帯電した粉塵を含む空気を装置で吸い込んで集塵部に送り込むことで粉塵を捕集することが可能となる。その時散布するイオンを生成するための放電は従来と比較して非常に小さなエネルギーで済むことから、オゾン発生量を極微量にしながら粉塵を捕集することができるという作用を有する。

また、上記イオン化手段が、穴の開いた対向電極の持つ穴の中心に針状電極を配置し、かつ針状電極の先端の高さが対向電極と同じとなる構造であり、針状電極の針先が空気の流れに沿う方向を向いた配置とすることを特徴としたものである。針状電極に高電圧を印加して対向電極との間で微小放電を起こしてイオンを生成する。針状電極の先端が穴の開いた対向電極と同じ高さの位置にあることから、針状電極から発生したイオンを対向電極に吸収されることなく部屋に散布することができるという作用を有する。

また、上記イオン化手段が、穴の開いた対向電極の持つ穴の中心を貫通するように、かつ対向電極の穴から先端が出るように針状電極を設けた構造であり、針状電極の針先が空気の流れに沿う方向に向いた配置とすることを特徴としたものである。針状電極に高電圧を印加して対向電極との間で微小放電を起こしてイオンを生成する。針状電極の先端が穴の開いた対向電極よりも下流側の位置にあることから、針状電極から発生したイオンを対向電極に吸収されることなく部屋に散布することができるという作用を有する。

また、上記イオン化手段が、少なくとも２つの電極で誘電体を挟みこみ、２つの電極に電位差を与えて放電させ、イオンを放出するものであることを特徴としたものである。具体的にはガラスのような誘電体を２つの電極の間ではさみ、２つの電極の間に電位差を与えることで誘電体の表面で沿面放電および誘電体内部を介して２つの電極の間で無声放電が発生し、イオンが生成される。誘電体全体でこの放電が起こるため、電極全体で大量のイオンを生成することができるという作用を有する。

上記誘電体の中にオゾンを分解する触媒を含有させることを特徴としたものである。具体的にはマンガンの酸化物といったオゾン分解触媒を誘電体に含有させることによって、誘電体を介した無声および沿面放電の際に発生するオゾンを吸収し分解することができるという作用を有する。

また、上記イオン化手段の放電電極に、パルス状の電圧を印加することを特徴としたものである。パルス状の電圧を放電電極に印加することにより、電圧の立ち上がり時にイオンを遠方まで飛来させることができ、部屋の隅々までイオンを散布して粉塵を帯電させることができるという作用を有する。

また、イオン化手段を風路の前後に少なくとも２つ以上設け、２つのイオン化手段の放出するイオンの極性を異なるものとすることを特徴としたものである。前段に設けたイオン化手段で片方の極性のイオンを発生させ、後段に設けたイオン化手段周囲の雰囲気をその極性のイオンで充満させる。その雰囲気中で逆極性のイオンを発生させるために放電電極に電圧を印加したとき、周りの雰囲気がその放電電極に印加された電圧と逆極性のイオンが存在するために空気中全体に放電がされやすくなる。そうすることで前段のイオン化手段で放出されたイオンと逆の極性のイオンが後段のイオン化手段の放電電極から放出されやすくなり、結果としてより多くのイオンを放出することができるという作用を有する。

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。

（実施の形態１）
図１に集塵効率の測定に用いた集塵部１を示す。通風路を持つセル２を挟みながら電圧印加平板電極１０５とアース平板電極Ｂ１０６が交互に積層されている。セル２の寸法は幅１００ｍｍ、通風方向の奥行３０ｍｍ、厚み１．５ｍｍ、リブ幅３ｍｍ、樹脂の肉厚０．１ｍｍである。したがってセル２の通風路の寸法は、縦１．３ｍｍ、横２．８ｍｍとなっている。電圧印加平板電極１０５とアース平板電極Ｂ１０６の寸法は幅９０ｍｍ、通風方向の奥行２５ｍｍ、厚さ０．５ｍｍであり、材質はアルミニウムである。セル２の端面から１０ｍｍの位置に電圧印加平板電極１０５とアース平板電極Ｂ１０６を交互に逆向きにセル１を３３段、電圧印加平板電極１０５とアース平板電極Ｂ１０６をそれぞれ１６段用いて積層した。両方の平板電極が平行に存在していないセル２の幅方向両端から１０ｍｍの部分は通風されないように目封じを行ったため、集塵部１の開口部分は幅８０ｍｍ、高さ５０ｍｍとなっている。この寸法の集塵部を比較例としてセル２の材質にＰＰを用いたものを、実施例としてセル２の材質にＰＰに導電性エラストマーを１０％配合してポリマーアロイ化した半導電性樹脂を用いたものを作成した。実施例に用いたセル２の樹脂に含まれている導電性エラストマーにはイオン性の導電性物質３が固定化されており、また導電性エラストマーの高分子鎖４とＰＰの高分子鎖５が絡み合うようにポリマーアロイ化してあるためにほぼ永久的に半導電性を持つ。イオン性の導電性物質はＮａ⁺およびＳＯ₄ ^2-が主に用いられている。それぞれのセル材料の体積抵抗率は、比較例であるＰＰのみのものが１０¹⁶Ωｃｍ、実施例である半導電性樹脂のものが１０¹¹Ωｃｍであった。比較例のセルに用いたＰＰのみの樹脂材料の高分子鎖モデルを図２に、実施例のセルに用いた半導電性樹脂の高分子鎖モデルを図３に示す。上記集塵部を図４に示すような２３．２ｍ２の容積を持つ実験室に組み込んで集塵効率をそれぞれ評価した。イオン化手段３は図には示さないが針状放電電極とネジ状のアース対向電極をそれぞれ１個用いて並列させた構成となっており、針状放電電極に−６ｋVの電圧を印加している。このイオン化手段６を送風機Ａ７の吹出し口に２個接続して部屋にイオン１１を散布している。集塵部１は別の送風機Ｂ８に接続されており、電圧印加平板電極には−６ｋVの電圧が印加され、アース平板電極Ｂ１０６はアースに接続されている。この集塵部に０．５m／sの風速で空気が通過するように送風機Ｂ８を調節している。リオン製レーザーパーティクルカウンターＫＣ−０１Ｃを用いて粒子径０．３μｍ以上の粉塵濃度を集塵部１の前後で測定し、下の式を用いて集塵効率を測定した。

η＝１−Cｉｎ／Cｏｕｔ
η：集塵効率（％）、Cｉｎ：集塵部入り口の粉塵濃度（個／L）、Cｏｕｔ：集塵部出口の粉塵濃度（個／Ｌ）
試験の条件として、部屋の温湿度を３０℃８０％ＲＨ、集塵部１はきれいな状態および１ｍ３のボックス中でタバコ１０本分の粉塵を付着させて汚れた状態の２つの状態で評価を行った。測定で得られた集塵効率を表１に示す。

比較例ではきれいな状態では高い性能を示したが、集塵部が汚れた状態ではセルの通風路表面の電荷が消失することによって集塵効率が大幅に低下した。実施例では例えセルの通風路表面で電荷の消失が起こっても平板電極からセル内部を通じて新たな電荷が供給されるため、セルの通風路全面において電界が形成され、高い集塵効率を維持した。

また、きれいな状態の集塵部を用いて電圧印加平板電極１０５に電圧を−６ｋＶ印加した後、−４ｋＶにした時の集塵効率を表２に示す。

きれいな状態にも関わらず比較例では集塵効率が−４ｋＶの電圧を印加したときに得られるであろう性能が得られなかった。これは−６ｋＶの電圧を印加したときにセルの通風路表面に発現した電荷と逆極性の電荷との結合が解消されずに電界を形成する電荷が失われたのと同じ状態になっていることによる。実施例では−４ｋＶ相当の集塵効率が得られていることからセルの通風路表面に発現した電荷と逆極性の電荷との結合が解消され、初めから−４ｋＶの電圧を印加したときに発現するのと同じ量の電荷がセルの通風路表面に存在していることによる。このように体積抵抗率を１０¹¹Ωｃｍに制御したセルを用いた実施例の集塵部では高湿度かつ汚れた状態でも安定して高い集塵性能が得られ、またどのような電圧を平板電極に印加してもそれに応答して電圧相当の集塵性能が得られることが分かった。

また、ＰＰやポリエチレンテレフタレート（以下ＰＥＴ）などは一般的に体積抵抗率が１０¹⁶〜¹⁷Ωｃｍと大変高く、樹脂内部を通じた電荷の供給がほとんどできないが、それに対してナイロン６は体積抵抗率が１０¹⁰〜¹³Ωｃｍ、ナイロン１２やポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデンなどは体積抵抗率が１０¹⁴Ωｃｍであり、内部を通して電荷を供給することが可能であるため、このように体積抵抗率が１０¹⁴Ωｃｍ以下である樹脂をセル２に用いても実施例と同様の効果が得られる。

なお、樹脂の材質は体積抵抗率が１０¹⁴Ωｃｍ以下であれば上記記載の樹脂材料以外のどのような材料でもよく、その作用効果に差異を生じない。

なお、セル材料に付与する導電性物質としてＮａ⁺およびＳＯ₄ ^2-を用いたが、イオン性の導電性物質であればどのような材料でもよく、その作用効果に差異を生じない。

（実施の形態２）
穴の開いた対向電極９とその中心に配置された針状放電電極１０を用いたイオン化手段を図５に示す。高電圧が印加される針状放電電極１０はアースに接続される穴の開いた対向電極５の中心に配置され、先端が対向電極の平面と同じ高さかそれよりも高い位置になるように構成されている。このような構成のイオン化手段を針状放電電極１０の先端が送風方向の風下向きに向けられるようにすることで、穴の開いた対向電極９と針状放電電極１０との間で起こる放電によって針状放電電極１０の先端から放出されるイオンを穴の開いた対向電極９に吸収されること無く供給することができる。

（実施の形態３）
２つの電極１１で誘電体１２を挟んだ構造のイオン化手段を図６に示す。２つの電極の片方に高電圧を、もう片方をアースに接続することで誘電体１１の端面を通じて沿面放電が起こり、また誘電体内部を介して無声放電が起こることでイオンを誘電体１２のほぼ全領域で発生させることができる。誘電体１２の材質としてガラスやセラミックスなど高い誘電率持つ材料を用いる。また、その中にマンガン酸化物などのオゾン分解触媒作用を持つ材料を混合して成型することにより、放電により生じたオゾンを吸収し分解することが可能となる。

本発明の集塵装置は平板電極にどのような電圧を印加してもそれに追従するような安定した集塵性能が得られ、また、高湿度および集塵部が汚れた状態という装置にとって厳しい状況においても安定して高い集塵性能をオゾン発生量が極小でありながら得ることができ、室内ばかりでなく屋外での空気環境を向上させる用途としても有用である。

本発明の実施の形態１に示す集塵部の構成図ＰＰを用いたセルの高分子鎖のモデル図半導電性樹脂を用いたセルの高分子鎖のモデル図集塵効率の測定に用いた実験装置の構成図同実施の形態２に示すイオン化手段の構成図同実施の形態３に示すイオン化手段の構成図従来の電気集塵式集塵装置の構成図

符号の説明

１集塵部
２通風路を持つセル
３導電性物質
４導電性エラストマーの高分子鎖
５ＰＰの高分子鎖
６イオン化手段
７送風機Ａ
８送風機Ｂ
９針状放電電極
１０対向電極
１１イオン
１２電極
１３誘電体

Claims

空気を通すセルと、セルを挟みながら積層することで一定間隔に保持されながら１枚おきに交互に異なる電圧が印加された平板電極を持つ集塵部において、セルを構成する材料の体積抵抗率が１０¹⁴Ωｃｍ以下であることを特徴とする集塵装置。
セルが、半導電性の樹脂であることを特徴とする請求項１記載の集塵装置。
樹脂材料が、絶縁性樹脂材料に導電性物質を均一に分散して絶縁性樹脂の高分子鎖に固定化させたものであることを特徴とする請求項２記載の集塵装置。
樹脂材料が、導電性物質を高分子鎖に固定化した導電性エラストマーを絶縁性樹脂材料の高分子鎖に絡ませてアロイ化したものであることを特徴とする請求項２記載の集塵装置。
導電性物質が、イオン性物質であることを特徴とする請求項３または４記載の集塵装置。
セルが、半導電性のセラミックスであることを特徴とする請求項１記載の集塵装置。
セルと平板電極の積層部分を半導電性の接着剤でシーリングすることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の集塵装置。
セルの通風路表面が微細な凹凸を持つことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の集塵装置。
セルの通風路表面が粘着性を持つことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の集塵装置。
空気をイオン化して粉塵を帯電させるイオン化手段を上記集塵部の手前に設けたことを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の集塵装置。
空気をイオン化して粉塵を帯電させるイオン化手段を装置噴出しに設け、空間中で帯電させた粉塵を回収して集塵部で捕集することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の集塵装置。
イオン化手段が、対向電極の持つ穴の中心に針状電極を配置し、かつ針状電極の先端の高さが対向電極と同じとなる構造であり、針状電極の針先が空気の流れに沿う方向を向いた配置とすることを特徴とする請求項１１記載の集塵装置。
イオン化手段が、対向電極の持つ穴の中心を貫通するように、かつ対向電極の穴から先端が出るように針状電極を設けた構造であり、針状電極の針先が空気の流れに沿う方向に向いた配置とすることを特徴とする請求項１１記載の集塵装置。
イオン化手段が、少なくとも２つの電極で誘電体を挟みこみ、２つの電極に電位差を与えて放電させ、イオンを放出するものであることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の集塵装置。
誘電体の中にオゾンを分解する触媒を含有させることを特徴とする請求項１４記載の集塵装置。
イオン化手段の放電電極に、パルス状の電圧を印加することを特徴とする請求項１乃至１５のいずれかに記載の集塵装置。
イオン化手段を風路の前後に少なくとも２つ以上設け、２つのイオン化手段の放出するイオンの極性を異なるものとすることを特徴とする請求項１乃至１６のいずれかに記載の集塵装置。
請求項１乃至１７いずれかに記載の集塵装置を備えた空調装置。