JP2010094635A

JP2010094635A - 電気集塵機

Info

Publication number: JP2010094635A
Application number: JP2008269119A
Authority: JP
Inventors: Norio Maki; 教雄眞木; Tomohisa Kanbara; 智久神原; Naoki Sugita; 直記杉田; Yuzo Mifune; 裕造三船
Original assignee: Midori Anzen Co Ltd
Current assignee: Midori Anzen Co Ltd
Priority date: 2008-10-17
Filing date: 2008-10-17
Publication date: 2010-04-30

Abstract

【課題】リーク電流の発生を防止でき、しかも、絶縁体層にピンホールがある場合にも、絶縁破壊等の不具合が発生しないようにした電気集塵機を提供する。
【解決手段】空気中の微粒子に電荷を与える荷電部と、高圧電極２１０と低圧電極２２とを交互に配し、それら高圧電極と低圧電極の間に発生する電界の力により荷電部にて電荷を与えられた微粒子を沈着保持する集塵部１２０とを備えた電気集塵機において、集塵部の高圧電極２１０が、導電体２１１と、導電体の外面を覆う体積固有抵抗値１０8 〜１０13 Ωｃｍのオーダーの半絶縁体層２１２と、半絶縁体層の外面を覆う絶縁体層２１３の３層構造になっており、しかも、絶縁体層が半絶縁体層よりも吸湿性の低い材料で構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、荷電部と集塵部を有し、集塵部が高圧電極（非集塵電極ともいう）と低圧電極（集塵電極ともいう）とで構成された電気集塵機に関するものである。

電気集塵機は、一般的に、図１１（ａ）に示すように、矢印Ｓで示す送風方向の上流側に配された荷電部１０と、下流側に配された集塵部２０とから構成されており、電気集塵機内に吸い込まれた塵埃（微粒子）Ｓａは荷電部１０を通過する間に、放電線１１とアース電極１２との間に発生するコロナ放電によって荷電され、集塵部２０を通過することで、図１１（ｂ）に示すように、高圧電極２１（非集塵電極とも言う）と低圧電極（集塵電極とも言う）２２との間に生じる電界による静電気力により低圧電極２２側に沈着捕集される。集塵部２０において、高圧電極２１と低圧電極２２は、それぞれ平板状に形成されて互いに一定の間隔を隔てて交互に配置されている。

従来の電気集塵機においては、集塵部の高圧電極２１が、図１２に示すように、導電体１２１と、該導電体１２１の外面を覆う絶縁体層１２３とから構成されたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、高圧電極が、半絶縁性樹脂（例えば、体積固有抵抗値１０¹⁰〜10¹³Ωｃｍのオーダーの樹脂）で構成されたものも知られている（例えば、特許文献２、特許文献３参照）。

図１３は高圧電極が半絶縁性樹脂で構成された電気集塵機における電極の構造の例を示している。この図において、１０は荷電部、２０は集塵部で、荷電部１０は放電線１１とアース電極１２とで構成され、集塵部２０は高圧電極２１と低圧電極２２とで構成されている。

この場合、アース電極１２と低圧電極２２は、一体のアース電極部材２５として構成されている。また、高圧電極２１は、図１４に示すように、多数枚が一定の間隔で互いに平行に配列され、各両端部が配列方向に長く延びた連結バー２３で連結されることにより、全体が一体の高圧電極部材２４として構成されている。そして、図１５に示すように、連結バー２３に給電部材２６が嵌合されることにより、給電部材２６および連結バー２３を介して各高圧電極２１に高電圧の給電がなされるようになっている。
特開平９−２５３５２５号公報特許第３５１６７２５号公報特許第３５９７４０５号公報

ところで、従来の電気集塵機の中で、集塵部の高圧電極が、導電体と、その外面を覆う絶縁体層とで構成されているものは、電極への堆積塵埃等によるリーク電流の発生を極力防止することができるものの、絶縁体層のピンホール（電極形成時に生じる小さな孔）を皆無とすることが難しく、わずかであるがピンホールが形成されるものがある。このため、絶縁層にピンホールがあると、その箇所に電界が集中して、絶縁破壊を起こすおそれがある。そのため、絶縁破壊を起こさないように耐圧性能を上げることが要求される。また、電気集塵機の使用前（初期）に絶縁体層にピンホールが無かったとしても、数百ないし数千時間の使用後に絶縁破壊が起き、絶縁体層にピンホールが生じることがあった。

また、集塵部の高圧電極が半絶縁体で構成されているものは、ピンホールの問題は解消できるものの、高圧電極と低圧電極との間が付着塵埃等でブリッジ状態となった場合、ブリッジした部分にリーク電流が流れて、その部分の電界が消滅し、集塵効率が低下するという問題があった。

本発明は、上記事情を考慮し、リーク電流の発生を防止でき、しかも、絶縁体層にピンホールがある場合にも、絶縁破壊等の不具合が発生しないようにした電気集塵機を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、空気中の微粒子に電荷を与える荷電部と、高圧電極と低圧電極とを交互に配し、それら高圧電極と低圧電極の間に発生する電界の力により前記荷電部にて電荷を与えられた微粒子を沈着保持する集塵部とを備えた電気集塵機において、前記集塵部の高圧電極が、導電体と、該導電体の外面を覆う体積固有抵抗値１０⁸ 〜１０¹³ Ωｃｍのオーダーの半絶縁体層と、該半絶縁体層の外面を覆う絶縁体層とを有することを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１に記載の電気集塵機であって、前記絶縁体層が、前記半絶縁体層よりも吸湿性の低い材料で構成されていることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、高圧電極の最外面が絶縁体層で覆われているので、高圧電極と低圧電極との間が付着塵埃等でブリッジ状態となっても、リーク電流が流れるおそれがない。また、絶縁体層にピンホールがあっても、あるいは電気集塵機の使用により絶縁破壊が起こり、絶縁体層にピンホールが生じたとしても、その下側に半絶縁体層があるので、中の導電体が直接外部に露出することがなく、ピンホールのある箇所に電界が集中するのを防止できる。よって、絶縁破壊が起きて集塵効率が低下する心配がなく、また、ピンホールの管理も緩めることができる。

請求項２の発明によれば、最外面の絶縁体層が吸湿を阻止するので、その下の半絶縁体層が吸湿性の高い材料で構成されている場合にも、その半絶縁体層への湿度の影響を防止することができる。従って、高湿度環境下においても、半絶縁体層の抵抗値は低くなることがなく、高圧電極は低湿度環境下と同様に、安定した高圧電圧値を維持することができ、高い集電効率を維持することができる。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。

（実施形態）
図１は本発明の実施形態の電気集塵機の集塵部の原理構成を示す図、図２はその集塵部の高圧電極の構成を示す図で、（ａ）は高圧電極の端部の構成を示す斜視図、（ｂ）は同端部の構成を一部のコーティング層を剥がして示す斜視図、図３（ａ）〜（ｃ）はその高圧電極の作り方の例を順を追って示す図、図４はその高圧電極と給電部材との結合の仕方を示す図で、（ａ）は結合する前の状態を示す斜視図、（ｂ）は結合部の側面図である。

本実施形態の電気集塵機は、図１０に示したものと同様に、空気中の微粒子に電荷を与える荷電部と集電部とから構成されている。集電部は、図１および図２に示すように、高圧電極２１０と低圧電極２２とを交互に配し、それら高圧電極２１０と低圧電極２２の間に発生する電界の力により、荷電部にて電荷を与えられた微粒子を沈着保持する機能を果たす。

本実施形態の電気集塵機の特徴は、集塵部１２０の高圧電極２１０を、導電体２１１と、導電体２１１の外面を覆う体積固有抵抗値１０⁸ 〜１０¹³Ωｃｍ（好ましくは１０¹⁰〜10¹³Ωｃｍ）のオーダーの半絶縁体層２１２と、半絶縁体層２１２の外面を覆う絶縁体層２１３とを有する３層構造に構成し、しかも、絶縁体層２１３を半絶縁体層２１２よりも吸湿性の低い材料で構成した点にある。

図２に示すように、高圧電極２１０の端部は、受電部２１１ａとして導電体２１１が露出した状態となっており、その受電部２１１ａに、図４に示すように、断面コ字状の給電部材４０を嵌め込んで、給電部材４０に形成した爪４２を１個ずつ曲げて受電部２１１ａに加締め固定することにより、給電部材４０を介して多数の高圧電極２１０の導電体２１１にそれぞれ高電圧を印加できるようになっている。このように高圧電極２１０を爪４２で止めた場合は、給電部材４０を導電体２１１に確実に接触させることができる。

また、この高圧電極２１０を作る場合は、まず、図３（ａ）に示すように平板状の導電体２１１を用意し、その導電体２１１の外面に、（ｂ）に示すように半絶縁体層２１２をコーティングし、更にその外面に、（ｃ）に示すように絶縁体層２１３をコーティングする。半絶縁体層２１２や絶縁体層２１３のコーティングの方法としては、塗布、インサート成形、ラミネート、ディッピング等の種々の方法を採用することができる。また、例えば半絶縁体層２１２を形成する際には、（ｂ’）のように、２枚の半絶縁体板（半絶縁体層２１２）の間に導電体２１１を挟むようにして構成してもよい。

また、図５（ａ）に示すように、導電体２１１の外面に半絶縁体層２１２を形成した段階で、中途構成の高圧電極２１０Ｆを給電部材４０に取り付け、その状態で、（ｂ）に示すように全体を絶縁体層２１３で覆うようことにより、給電部材４０と一体の３層構造の高圧電極２１０を得るようにしてもよい。

この場合は、半絶縁体層２１２を形成した高圧電極２１０Ｆに対して給電部材４０を取り付けた段階のものを、液状絶縁体を満たした液槽の中にいわゆる「どぶ漬け（ディッピング）」して絶縁体層２１３を形成する方法を採用するのが効率的である。

また、図６に示すように、給電部材４５を単純な断面形状の棒状のものとし、高圧電極２１０の受電部２１１ａに孔２１１ｂを開け、その孔２１１ｂに棒状の給電部材４５を圧入することで、給電部材４５と高圧電極２１０を連結するようにしてもよい。

本発明で用いることができる半絶縁体層２１２を構成する材料としては、吸湿性を有し、使用環境の温湿度において高電圧に対して１０⁸ 〜１０¹³ Ωｃｍ、好ましくは１０¹⁰ 〜１０¹³ Ωｃｍのオーダーの範囲にある体積固有抵抗値を有する樹脂を使用することができる。

このような吸湿性樹脂は、樹脂自体に吸湿性があり、上記の体積固有抵抗値を有するもの用いることもできるが、例えば、熱可塑性樹脂のような樹脂基材に吸水性樹脂を添加し、ブレンドすることにより吸湿性を付与した樹脂を用いることができる。

また、このような樹脂は、樹脂中に配合された吸水性樹脂により吸収された水分によって半絶縁性を示すものであり、吸水性樹脂の配合量を調製することによって、樹脂の体積固有抵抗値を１０⁸ 〜１０¹³ Ωｃｍのオーダーの範囲となるように自由に調製できる。

一般に、配合量は樹脂の種類により異なるが、５〜５０重量％である。樹脂基材としては、例えば、ＡＢＳ樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂のような熱可塑性樹脂があり、特に、ＡＢＳ樹脂を基材として用いると、成形性、難燃性、耐熱性、耐衝撃性の優れたものが得られ、また、製造コストの面でも安価となる。

また、樹脂自体が吸湿性を有している樹脂基材としては、フェノール樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂などがあげられる。また、このような熱硬化性樹脂の例として、なかでもフェノール樹脂を基材として用いた場合には、所望の抵抗値が得られ易く、好ましい結果が得られる。また、混合する吸水性樹脂としては、アクリル酸塩系、ポバール系、ポリアミド系などがあり、吸水能、抵抗値の持続性および基材樹脂との相溶性などを考慮して選択される。なお、このような吸湿性樹脂としては、例えば、マクスロイ（商品名、ＪＳＲ社製）、スミライト（商品名、住友ベークライト社製）などの市販品を使用することができる。

一方、絶縁体層２１３を構成する材料としては、テリオスコート（ホーロー皮膜：株式会社日興製）や、ＰＰ（ポリプロピレン）、ウレタン等の樹脂を使用することができる。

以上、本発明では、高圧電極２１０の最外面が絶縁体層２１３で覆われているので、高圧電極２１０と低圧電極２２との間が付着塵埃等でブリッジ状態となっても、リーク電流が流れるおそれがない。また、絶縁体層２１３にピンホールがあっても、その下側に半絶縁体層２１２があるので、中の導電体２１１が直接外部に露出することがなく、ピンホールのある箇所に電界が集中するのを防止できる。よって、絶縁破壊が起きて集塵効率が低下する心配がなく、また、ピンホールの管理も緩めることができる。

又、最外面の絶縁体層２１３が吸湿を阻止するので、その下の半絶縁体層２１２が吸湿性の高い材料で構成されている場合にも、その半絶縁体層２１２への湿度の影響を防止することができる。従って、高湿度環境下においても、半絶縁体層２１２の抵抗値は低くなることがなく、高圧電極２１０は低湿度環境下と同様に、安定した高圧電圧値を維持することができ、高い集電効率を維持することができる。

次に本発明の効果を証明するための実験の内容について説明する。

電気集塵機では、集塵部において低抵抗の粉塵を捕集した場合に、その粉塵により高圧電極と低圧電極の間にブリッジが発生することがあり、ブリッジが発生した場合は、異常放電（スパーク）を生じて、集塵効率が低下する現象を起こす。そこで、この実験では、そのことに対する耐性についてサンプルを用いて調べた。

ここでは、実験として、図７（ａ）に示すように、ローソク８０の炎８１に金網８２を翳し、不完全燃焼を起こさせて、カーボン（低抵抗の粉塵）を発生させる。

一方、ローソク８０の上方にファン８５付きのケース８３を配置し、ケース８３の内部に電気集塵機の実験用のサンプル８４をセットして、強制上昇流によりカーボンをサンプル８４に集塵させて、初期時点からの集塵効率の経時変化（ｔ１、ｔ２、ｔ３時間経過時点の集塵効率）を測定した。サンプルとしては、次に述べるＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの４つを用意し、初期の集塵効率を「１」とした。

Ａのサンプルは、本発明の実施形態に相当するもので、高圧電極が、導電体と半絶縁体層と絶縁体層の３層構造になったものである。

Ｂのサンプルは、高圧電極が半絶縁体だけで構成されたものである。

Ｃのサンプルは、Ｂのサンプルの高圧電極の半絶縁体層の上に更に絶縁体層を設けたものである。

Ｄのサンプルは、高圧電極が導体のみで構成されたものである。

実験の結果は、表１のようになった。これをグラフ化にしたものが図７（ｂ）である。

サンプルＡでは、経時変化が少なく、著しい集塵効率の低下は見られなかった。

サンプルＢでは、短時間で集塵効率が大幅に低下した。

サンプルＣでは、サンプルＢよりも良い結果が出たが、まだ大きな集塵効率の低下が見られた。

サンプルＤでは、測定時間内にカーボンのブリッジによりスパークが発生し、集塵効率の維持が不可能になった。

以上の結果により、低抵抗の粉塵によるブリッジ現象が起こった場合に、本発明の効果があることが証明された。

次に別の実験を行った。この実験では、プレート型の高圧電極の耐絶縁性について調べた。サンプルのプレートは３種類あり、図８はサンプル毎の実験装置を示している。各装置毎に高圧電極の中央部にアース電位接触点を設定している。

（ａ）のサンプルのプレート（高圧電極）は、半絶縁体１５３のみで構成され、プレートの両端に給電している。

（ｂ）のサンプルのプレート（高圧電極）は、半絶縁体１５３の内部に導電体１５２をインサートしたものであり、内部の導電体に一端側から給電している。

（ｃ）のサンプルのプレート（高圧電極）は、本発明の実施形態のものに相当し、半絶縁体１５３の内部に導電体１５２をインサートし、半絶縁体１５３の外側に絶縁体１５４をコーティングしている。そして、内部の導電体１５２に一端側から給電している。

なお、絶縁体や半絶縁体としては、次の表２の樹脂を使用している。表２には、それぞれの樹脂の特性を示してある。

この実験の結果、次のようなことが分かった。

まず、（ａ）の半絶縁体１５３のみで構成されたプレートの場合は、プレートの中央部がアース電位となった際に、プレート全体がアース電位となることが分かった。

また、（ｂ）の半絶縁体１５３の内部に導電体１５２をインサートしたプレートの場合は、プレートの中央のアース電位接触点のみがアース電位となる。しかし、吸湿時には、体積抵抗値の低下による放電の可能性があることが分かった。

また、（ｃ）の最外層に絶縁体１５４を設けたプレートの場合は、半絶縁体１５３の吸湿防止を図ることができると共に、耐絶縁性を向上させることができることが分かった。

以上の結果により、本発明の効果があることが証明された。

次に更に別の実験を行った。この実験では、絶縁体層をコーティングした場合と、しない場合のリーク電流と電圧の変化を測定した。実験条件は、３０℃で湿度９０％ＲＨの環境下である。また、実験装置としては、図９に示すように、サンプルのプレート２００の一方の端部に、電圧計２０１を備えた給電回路２０２を接続し、プレート２００の中間部に、電流計２０３を備えたリーク回路２０４を接続したものを用いた。

実験の結果、次の表３に示す結果が得られた。

この表から分かるように、最外層に絶縁体層を設けた場合は、設けない場合に比べてリーク電流が少なく、高電圧を維持できることが分かった。これにより、本発明の効果があることが証明された。

（実施形態の変形例）
前記実施形態では、集塵部１２０の高圧電極２１０は、図１０（ａ）に示すように、その導電体２１１が低圧電極との対向面のほぼ全域に亘って設けられているが、高圧電極２１０に十分に給電できれば、導電体２１１を低圧電極との対向面のほぼ全域に亘って設ける必要はない。例えば、図１０（ｂ）の第１変形例のように、導電体２１１を低圧電圧の対向面の半分程度の領域に設けても良い。このように構成すれば、ほぼ全域に亘って導電体２１１を設けた場合（図１０（ａ））に比較して、高圧電極２１０の軽量化、ひいては電気集塵機の軽量化を図ることができ、天井埋込型の電気集塵機として好適な電気集塵機を得ることができる。

又、高圧電極２１０の導電体２１１は、図１０（ｃ）の第２変形例に示すように、凹凸形状としても良い。

本発明の実施形態の電気集塵機の集塵部の原理構成を示す図である。同集塵部の高圧電極の構成を示す図で、（ａ）は高圧電極の端部の構成を示す斜視図、（ｂ）は同端部の構成を一部のコーティング層を剥がして示す斜視図である。（ａ）〜（ｃ）は図２の高圧電極の作り方の例を順を追って示す図である。同高圧電極と給電部材との結合の仕方を示す図で、（ａ）は結合する前の状態を示す斜視図、（ｂ）は結合部の側面図である。本発明の実施形態の変形例として、給電部材と高圧電極を結合してから最外殻の絶縁体層を形成する場合の例を示し、（ａ）は絶縁体層を形成する前の状態を示す斜視図、（ｂ）は絶縁体層を形成した後の状態を示す斜視図である。本発明の実施形態の変形例として、給電部材を棒状として高圧電極の受電部に貫通させた場合の例を示す斜視図である。本発明の効果を証明する実験の内容を示す図で、（ａ）は実験装置を示す図、（ｂ）は実験結果を示す図である。（ａ）〜（ｃ）は、本発明の効果を証明する別の実験の装置構成を示す図である。本発明の効果を証明する更に別の実験の装置構成を示す図である。（ａ）は前記実施形態に係る高圧電極の正面図、（ｂ）は第１変形例に係る高圧電極の正面図、（ｃ）は第２変形例に係る高圧電極の正面図である。一般的な電気集塵機の原理構成を示す図であり、（ａ）は集塵前の状態、（ｂ）は集塵後の状態を示す図である。従来の電気集塵機の集塵部の概略構成を示す図である。別の従来の電気集塵機の電極の構成を示す斜視図である。図１２の高圧電極の構成を示す斜視図である。図１２の高圧電極と給電部材の結合部の構造を示す図であり、（ａ）は結合前の状態を示す斜視図、（ｂ）は結合後の状態を示す側断面図である。

符号の説明

２２低圧電極
１２０集塵部
２１０高圧電極
２１１導電体
２１２半絶縁体層
２１３絶縁体層

Claims

空気中の微粒子に電荷を与える荷電部と、高圧電極と低圧電極とを交互に配し、それら高圧電極と低圧電極の間に発生する電界の力により前記荷電部にて電荷を与えられた微粒子を沈着保持する集塵部とを備えた電気集塵機において、
前記集塵部の高圧電極が、導電体と、該導電体の外面を覆う体積固有抵抗値１０⁸ 〜１０¹³Ωｃｍのオーダーの半絶縁体層と、該半絶縁体層の外面を覆う絶縁体層とを有することを特徴とする電気集塵機。
請求項１に記載の電気集塵機であって、
前記絶縁体層が、前記半絶縁体層よりも吸湿性の低い材料で構成されていることを特徴とする電気集塵機。