JP2012066210A - 電気集塵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ハニカム状の筐体を備える電気集塵装置において、衝撃力などの外力により片持ち固定された放電電極と筐体の間の距離が一定に維持されず、集塵効率が低下すると言う課題がある。
【解決手段】導電性を備えたハニカム状の筐体２と、筐体２の各セル３にセル３の中心を通るように配置される線状電極４と、筐体２と線状電極４を保持しかつ絶縁する保持部材５ａ、５ｂと、線状電極４と筐体２の間に直流電圧を印加する電源６とを備え、衝撃力などの外力が加わっても、保持部材５ａ、５ｂにより常に線状電極４と筐体２の距離を維持捕集効率が低下することを抑制することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気清浄の分野において、電気的な作用により空気中の塵埃や汚染物質を捕集する電気集塵装置に関するものである。

従来、この種の電気集塵装置は、主にコロナ放電により空気分子をイオン化し、空気中に含まれる塵埃や汚染物質を帯電させるとともに、帯電させた塵埃や汚染物質をクーロン力により捕集するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

以下、その集塵装置について図５、６を参照しながら基本的構成及び動作原理について説明する。この例の電気集塵装置は、針先１０１の回りにコロナ放電１０２を起こして、装置内を流れる空気中の汚染物質である炭素微粒子１０３を帯電させるためのニードル電極１０４と、帯電された炭素微粒子１０３を静電気力で捕集するための捕集電極１０５と、帯電された炭素微粒子１０３に捕集電極１０５へ向かう偏向力を付与するための偏向電極１０６と、ニードル電極１０４と捕集電極１０５との間及び偏向電極１０６と捕集電極１０５との間に所定の直流高電圧を印加するための高圧直流電源１０７とを備えて構成されている。ニードル電極１０４は角棒状の偏向電極１０６の先端部に溶接やカシメ等で固着され、互いに略共通の軸心を持つニードル電極１０４と偏向電極１０６との電極結合体であるニードル偏向結合電極１０８が形成されている。捕集電極１０５はハニカム状に形成されており、捕集電極の各通路に、針先１０１が通路の中心に位置するようにニードル変更結合電極１０８が配設されている。

上記構成において、高圧直流電源１０７から発生する高電圧をニードル偏向結合電極１０８に出力すると、ニードル電極１０４とニードル偏向結合電極１０８は高電位となるが、特に、ニードル電極１０４の針先１０１に電界が集中するので、針先１０１の回りにコロナ放電１０２が持続的安定的に発生する。それゆえ、炭素微粒子１０３は、そこを通過する際に、比較的イオン化エネルギの低い気体分子が電離してプラスイオンになり、これが炭素微粒子１０３に付着して粒子自身にプラスイオンの電荷を持たせることとなる。このようにして帯電された炭素微粒子１０３は、捕集電極１０５に近いものは、負電位の捕集電極１０５の極板に吸着される。

特許第２６９８８０４号公報

このような従来の電気集塵装置では、ニードル偏向結合電極１０８が片持ちで固定されているため、電気集塵装置に衝撃力などの外力が付加された場合、ニードル偏向結合電極１０８が変形し、ニードル電極１０４の針先１０１の位置が通路の中心からずれ、コロナ放電１０２が均一に発生せず、炭素微粒子１０３に効率よく帯電させることができなくなり、捕集効率が低下するという課題があった。

そこで本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、電気集塵装置に衝撃力などの外力が加わっても、常に電極間の距離を一定に保ち、コロナ放電を有効に発生させることができ、捕集効率の低下を抑制することができる電気集塵装置を提供することを目的とする。

そして、この目的を達成するために、本発明は、導電性を備えるハニカム状の筐体と、筐体の各セル中で筐体と絶縁されて配置される線状電極と、筐体と線状電極を保持する保持部材と、線状電極と筐体の間に直流電圧を印加してコロナ放電をさせる電源を備え、線状電極が各セルそれぞれの中心に配置され、セルの上流側から下流側へ流れる空気中の塵埃を捕集する電気集塵装置としたものであり、これにより所期の目的を達成するものである。

本発明によれば、電気集塵装置に衝撃力などの外力が加わっても、常に電極間の距離を維持してコロナ放電を有効に発生させることができ、捕集効率の低下を抑制することができる電気集塵装置を提供することができる。

本発明の実施の形態１の電気集塵装置の斜視図 同電気集塵装置の分解図 同電気集塵装置のセルの断面拡大図 本発明の実施の形態２の電気集塵装置の構成図 従来の電気集塵装置の構成図 従来の電気集塵装置の部分拡大図

本発明の請求項１記載の発明は、導電性を備えるハニカム状の筐体と、筐体の各セル中で筐体と絶縁されて配置される線状電極と、筐体と線状電極を保持する保持部材と、線状電極と筐体の間に直流電圧を印加してコロナ放電をさせる電源を備え、線状電極が各セルそれぞれの中心に配置され、セルの上流側から下流側へ流れる空気中の塵埃を捕集するという構成を有する。これにより、電気集塵装置に衝撃力などの外力が加わっても、常に電極間の距離を維持してコロナ放電を有効に発生させることができ、捕集効率の低下を抑制することができるという効果を奏する。

また、保持部材により筐体と線状電極が絶縁される構成にしても良い。これにより、保持部材が絶縁を兼ねることで構造が簡素になり、低コストにできるという効果を奏する。

また、線状電極の一部の下流側が絶縁体で被覆されている構成にしても良い。これにより、各セルの下流側にコロナ放電を起こさずに電位差のみを付加して塵埃を捕集できる部分を形成できるので、塵埃堆積時の逆電離現象による効率低下の抑制することができるという効果を奏する。

また、被覆が保持部材の一部である構成にしても良い。これにより、保持部材が被覆も兼ねるため構造が簡素になり、低コストにできるという効果を奏する。

また、筐体の材料が活性炭である構成にしても良い。これにより、活性炭の作用により脱臭機能を付加でき、また放電により発生するオゾンが活性炭の作用により分解されるため、電気集塵装置から発生するオゾン濃度を低減することができるという効果を奏する。

また、筐体の上流側または下流側に送風手段を備えた構成にしても良い。これにより、送風手段により筐体に均一に送風することができ、筐体のセル間の風速にバラツキによる捕集効率の低下を抑制することができるという効果を奏する。

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から図３に示すように、電気集塵装置１は、導電性を備えた厚さ１ｍｍの金属を材料としたハニカム状の筐体２と、筐体２の各セル３にセル３の中心を通るように配置される直径０．３ｍｍで金属製の線状電極４と、筐体２と線状電極４を保持しかつ絶縁する保持部材５ａ、５ｂと、線状電極４と筐体２の間に直流電圧を印加する電源６とを備えている。

保持部材５ａ、５ｂは筐体２を覆うように嵌め込むことにより筐体２を保持している。また保持部材５ａ、５ｂは筐体２の各セル３の中心を通る架橋部５ｃ、５ｄを備え、架橋部５ｃ、５ｄ上の各セル３の中心に当たる位置に設けられた小孔に線状電極４を通し、線状電極４を保持している。

なお、筐体２の寸法は例えば□１０５ｍｍ×奥行き９０ｍｍであり、セル３は□１２ｍｍの正方形断面形状である。また架橋部５ｄは各セル３内の線状電極４を６０ｍｍ被覆する被覆部７を備えている。本実施の形態では、電気集塵装置１が送風路中に設置される場合について説明する。

上記構成において、電源６により線状電極４に高電圧（たとえば−７ｋＶ）を印加すると、線状電極４と筐体２との間には電位差が発生する。これにより、線状電極４の被覆部７以外の部分である放電部８に電界が集中し、放電部８付近の空気が絶縁破壊を起こし、コロナ放電が生じる（各セル３内のこの部分を帯電部９と称す。）また線状電極４が架橋部５ｄの被覆部７で被覆されている部分でも、線状電極４に印加された電圧によって線状電極４と筐体２の間で電界が生じている（各セル３内のこの部分を集塵部１０と称す）。

筐体２のセル３内の帯電部９側を上流側１１、同じく集塵部１０側を下流側１２となるよう筐体２を空気の流れの中に配置すると、まず帯電部９に流入した空気がここを通過する際に、空気中に含まれる塵埃１３は線状電極４に印加した電圧と同じ極性（本実施の形態ではマイナス）に帯電される。帯電された塵埃１３は空気の流れに沿って帯電部９の下流側１２の集塵部１０へ流入するが、集塵部１０の電界の作用により、帯電した塵埃１３が通過する際に電界によるクーロン力が働き、帯電した塵埃１３が筐体２上に捕集される。

なお、線状電極４が被覆されていない場合は、筐体２のセル３内の上流側１１から下流側１２の全体にわたって、帯電部９と集塵部１０を兼ねた働きをする。

このとき、電気集塵装置１に衝撃力などの外力が加わっても、保持部材５ａ、５ｂにより常に線状電極４と筐体２の距離を維持してコロナ放電を有効に発生させることができ、線状電極４の位置がずれて電気集塵装置１の捕集効率が低下することを抑制することができる。

また、保持部材５ａ、５ｂが絶縁を兼ねているため、筐体２と線状電極４を絶縁するための別部材が不要となり、また保持部材５ｂが被覆も兼ねているため、線状電極４を被覆するための別部材が不要となり、構造が簡素になり、低コストに製作できる。

また、塵埃１３が筐体２に捕集されると塵埃１３の電荷（本実施の形態ではマイナス電荷）は筐体２に流れ塵埃１３の電荷は取り去られるが、塵埃１３が筐体２に堆積した場合、堆積表面の塵埃１３の電荷は筐体２に流れず、マイナス電荷を保つ。このとき、堆積した塵埃１３がコロナ放電にさらされると、堆積した塵埃１３の表面と筐体２との間で絶縁破壊が起こり、プラスイオンとマイナスイオンが発生する逆電離現象と称する現象が発生する。逆電離現象が発生すると、マイナスイオンのマイナスの電荷は筐体２へと流れるが、プラスイオンはセル３内へと放出され、線状電極４からのマイナスの放電を中和してしまい、塵埃１３を帯電させる効率が低下し、捕集効率が低下する。

しかし本実施の形態では、筐体２のセル３の下流側１２に被覆部７を備えることにより、コロナ放電を起こさずに電位差のみを付加して塵埃１３を捕集できる集塵部１０を形成できるので、上記の逆電離現象が発生することを抑制し、捕集効率が低下することを抑制することができる。

なお、筐体２の材料が活性炭である構成にしても良い。これにより、活性炭の作用により脱臭機能を付加でき、また放電により発生するオゾンが活性炭の作用により分解されるため、電気集塵装置１から発生するオゾン濃度を低減することができる。

（実施の形態２）
図４は、実施の形態１で説明した電気集塵装置１に送風手段を設けた図である。図４において、図１〜図３と同様の構成要素については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

図４に示すように、本実施の形態の電気集塵装置１は、筐体２の上流側１１に送風手段としての送風機１４を備えた構成である。これにより、送風機１４により筐体２に均一に送風することができ、筐体２の各セル３の間の風速にバラツキによる捕集効率の低下を抑制することができる。なお、本実施の形態では送風機１４を上流側に設けたが、送風機１４の汚れを考慮すれば、下流側に設けた方がよい。

本発明にかかる電気集塵装置は、産業用電気集塵機や家庭用空気清浄機、給気型換気扇等居住空間用空調設備の集塵装置として有用である。

１ 電気集塵装置
２ 筐体
３ セル
４ 線状電極
５ａ、５ｂ 保持部材
５ｃ、５ｄ 架橋部
６ 電源
７ 被覆部
８ 放電部
９ 帯電部
１０ 集塵部
１１ 上流側
１２ 下流側
１３ 塵埃
１４ 送風機

Claims (6)

1. 導電性を備えるハニカム状の筐体と、
   前記筐体の各セル中で前記筐体と絶縁されて配置される線状電極と、
   前記筐体と前記線状電極を保持する保持部材と、
   前記線状電極と前記筐体の間に直流電圧を印加してコロナ放電をさせる電源を備え、
   前記線状電極が前記各セルそれぞれの略中心に配置され、前記セルの上流側から下流側へ流れる空気中の塵埃を捕集する電気集塵装置。
2. 前記保持部材により前記筐体と前記線状電極が絶縁される請求項１に記載の電気集塵装置。
3. 前記線状電極の下流側が絶縁体で被覆されている請求項１または２に記載の電気集塵装置。
4. 前記被覆が前記保持部材の一部である請求項３に記載の電気集塵装置。
5. 前記筐体の材料が活性炭である請求項１〜４のいずれかに記載の電気集塵装置。
6. 前記筐体の上流側または下流側に送風手段を備えた請求項１〜５のいずれかに記載の電気集塵装置。

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