JP2017013041A - 電気集塵機 - Google Patents
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Abstract
【課題】オゾンの発生を抑制しつつ、帯電部を薄くできる電気集塵機などを提供する。【解決手段】電気集塵機1は、高電圧発生回路40から高電圧が供給される高圧電極11と、高圧電極11に対向して設けられ、高電圧発生回路40から基準電圧が供給される対向電極12と、を有し、高圧電極11と対向電極12との間で放電を発生させて浮遊微粒子を帯電させる帯電部10と、帯電部10の通風方向の下流側に配置され、帯電部10にて帯電させた浮遊微粒子を集める集塵部20と、を備え、帯電部10の対向電極12は、導電性材料で構成された導体部と、導体部の少なくとも高圧電極11に対向する側の表面を覆って、高圧電極11と対向電極12との間の放電電流を制限する、体積抵抗率が1014Ω・cm以上且つ1018Ω・cm以下の抵抗体部とを備えている。【選択図】図1
Description
本発明は、電気集塵機に関する。
空気清浄機やエアコンなどの電気製品などには、放電を用いて浮遊微粒子を帯電させる電気集塵機が備えられている。
このような電気集塵機は、放電により浮遊微粒子を帯電させる帯電部と、帯電させた浮遊微粒子を集塵する集塵部とを備えている。電気集塵機の帯電部においては、高圧(放電)電極と対向(接地)電極との間に放電発生のために数kVの高電圧が印加される。
高い集塵効率を得るため、高圧電極と対向電極との間を流れる放電電流を大きくすると、放電に伴ってオゾン(O3)が発生しやすくなる。オゾンは独特の臭気を持つため、室内に放出する場合、オゾン濃度は環境基準値(0.05ppm)以下とする必要がある。
このような電気集塵機は、放電により浮遊微粒子を帯電させる帯電部と、帯電させた浮遊微粒子を集塵する集塵部とを備えている。電気集塵機の帯電部においては、高圧(放電)電極と対向(接地)電極との間に放電発生のために数kVの高電圧が印加される。
高い集塵効率を得るため、高圧電極と対向電極との間を流れる放電電流を大きくすると、放電に伴ってオゾン(O3)が発生しやすくなる。オゾンは独特の臭気を持つため、室内に放出する場合、オゾン濃度は環境基準値(0.05ppm)以下とする必要がある。
特許文献1には、コロナ放電をさせずにイオンを放出するイオン放出手段とその下流側に設置された集塵部で構成される集塵装置であって、イオン放出手段の放電電極を1もしくは複数個の線状電極とし、線状電極の両側にアース電極を設け、線状電極に高電圧を印加した時の放電電流が線状電極0.1m当たり1μA以下となるようにアースに接続された電極を絶縁体または半導体で被覆することが記載されている。
特許文献2には、高電圧が印加されるように設けられた放電針を有し中央が前方に膨出した形状の吸気グリルと、放電針の風下側に設けられる通風可能なアース電極と集塵フィルタとを設けたフィルタユニットを備え、吸気グリルを非導電性樹脂からなる非導電リブと、導電性からなる導電リブを格子状に配設して形成し、導電リブをアース電極に接続することにより、吸気グリルに帯電する静電気が逃げて、吸気グリルへの粉塵の付着を防止する電気集塵ユニットが記載されている。
特許文献3には、複数の放電部材と、該放電部材にそれぞれ接続された抵抗体と、該抵抗体に接続された電圧源とを有するコロナ放電装置が記載されている。
特許文献4には、高電圧を発生する高電圧発生手段と、前記高電圧発生手段の出力に接続されイオンを発生するイオン発生電極とを有するイオン発生器において、前記高電圧発生手段の出力に前記イオン発生電極と並列に接続されたオゾンを発生するオゾン発生電極と、前記オゾン発生電極と直列に接続されたインピーダンス可変手段とを有し、前記インピーダンス可変手段のインピーダンスを変化させることにより前記オゾン発生電極から発生するオゾン量を制御するイオン発生器が記載されている。
非特許文献1には、誘電体の代わりに、電極の一方を数MΩ/cmの高抵抗シートで覆った放電が記載されている。そして、直流(DC)で駆動すると、数μsの幅で数10kHzで繰り返すパルス状の放電が発生することが記載されている。
モーニア・ラロッシー(Mounir Laroussi)、イゴール・アレクセフ(Igor Alexeff)、ポール・リチャードソン(Paul Richardson)、フランシス・エフ・ダイヤー(Francis F. Dyer)、「抵抗バリア放電(The Resistive Barrier Discharge)」、アイトリプルイー・プラズマサイエンストランザクション(IEEE TRANSACTION ON PLASMA SCIENCE)、2002年2月、第30巻、第1号、p.158−159
ところで、様々な電気製品に組み込みやすくするため、電気集塵機の小型化が求められている。所望の集塵性能を確保するためには、集塵部は薄くしづらい。よって、帯電部を薄くすることが求められている。
帯電部を薄くすると、高圧電極と対向電極との距離が近づくため、オゾンの発生が増えるおそれがある。
また、0.1μm以下のPM0.1などの超微粒子は、帯電させること自体が難しい上に、質量が小さいため、効率よく捕集できないおそれがある。
本発明の目的は、オゾンの発生を抑制しつつ、帯電部を薄くできる電気集塵機などを提供する。
また、本発明の目的は、オゾンの発生を抑制しつつ、超微粒子が効率よく捕集できる電気集塵機を提供する。
帯電部を薄くすると、高圧電極と対向電極との距離が近づくため、オゾンの発生が増えるおそれがある。
また、0.1μm以下のPM0.1などの超微粒子は、帯電させること自体が難しい上に、質量が小さいため、効率よく捕集できないおそれがある。
本発明の目的は、オゾンの発生を抑制しつつ、帯電部を薄くできる電気集塵機などを提供する。
また、本発明の目的は、オゾンの発生を抑制しつつ、超微粒子が効率よく捕集できる電気集塵機を提供する。
かかる目的のもと、本発明が適用される電気集塵機は、帯電部と集塵部とを備える。帯電部は、高電圧発生回路から高電圧が供給され、少なくとも電界集中を発生させる部位を有する高圧電極と、当該高圧電極に対向して設けられ、当該高電圧発生回路から基準電圧が供給される対向電極と、を有し、当該高圧電極と当該対向電極との間で放電を発生させて浮遊微粒子を帯電させる。集塵部は、前記帯電部の通風方向の下流側に配置され、当該帯電部にて帯電させた前記浮遊微粒子を集める。
また、かかる目的のもと、本発明が適用される電気集塵機は、帯電部と集塵部とを備える。帯電部は、高電圧発生回路から高電圧が供給される高圧電極を備える。また、当該高圧電極に対向して設けられ、当該高電圧発生回路から基準電圧が供給される対向電極を備える。そして、当該高圧電極と当該対向電極との間で放電を発生させて浮遊微粒子を帯電させる。集塵部は、前記帯電部の通風方向の下流側に配置され、当該帯電部にて帯電させた前記浮遊微粒子を集める。当該帯電部における前記対向電極は、導電性材料で構成された導体部を備える。さらに、前記対向電極は、当該導体部の少なくとも前記高圧電極に対向する側の表面を覆って、当該高圧電極と当該対向電極との間の放電電流を制限する、体積抵抗率が1014Ω・cm以上且つ1018Ω・cm以下の抵抗体部を備える。
このような電気集塵機において、前記帯電部における前記対向電極の前記抵抗体部は、比誘電率が3以上であることを特徴とすることができる。
このような電気集塵機において、前記帯電部における前記対向電極の前記抵抗体部は、比誘電率が3以上であることを特徴とすることができる。
このような電気集塵機において、前記帯電部における前記高圧電極は、ワイヤ形状であることを特徴とすることができる。
また、前記帯電部における前記高圧電極は、先端が尖った鋸歯形状の部分又は先端が尖った針形状の部分を備えることを特徴とすることができる。
そしてまた、複数の前記鋸歯形状の部分又は複数の前記針形状の部分が、前記通風方向に対して交差するとともに、複数の列に分けられている。そして、当該複数の列のそれぞれにおける当該鋸歯形状の部分の先端又は当該針形状の部分の先端が、隣接する列の間で列方向に互いにずれて配置されている。さらに、当該鋸歯形状の部分又は当該針形状の部分の長さLに対して、当該複数の列間における当該鋸歯形状の部分又は当該針形状の部分の先端間の距離Sが、3L以下である。さらにまた、当該複数の列のそれぞれにおける当該鋸歯形状の部分又は当該針形状の部分の間隔Pが、2L以上であることを特徴とすることができる。
そしてまた、複数の前記鋸歯形状の部分又は複数の前記針形状の部分が、前記通風方向に対して交差するとともに、複数の列に分けられている。そして、当該複数の列のそれぞれにおける当該鋸歯形状の部分の先端又は当該針形状の部分の先端が、隣接する列の間で列方向に互いにずれて配置されている。さらに、当該鋸歯形状の部分又は当該針形状の部分の長さLに対して、当該複数の列間における当該鋸歯形状の部分又は当該針形状の部分の先端間の距離Sが、3L以下である。さらにまた、当該複数の列のそれぞれにおける当該鋸歯形状の部分又は当該針形状の部分の間隔Pが、2L以上であることを特徴とすることができる。
これにより、鋸歯形状又は針形状の部分が通風方向に平行に配置された場合に比べ、また高圧電極と対向電極とが通風方向に対して垂直な方向に配置された場合に比べ、帯電部をより薄く構成できる。
また、複数の前記鋸歯形状の部分又は複数の前記針形状の部分が、前記通風方向に対して交差するとともに、複数の列に分けられている。そして、当該複数の列のそれぞれにおける当該鋸歯形状の部分の先端又は当該針形状の部分の先端が、隣接する列の間において対向するように配置されている。さらに、当該鋸歯形状の部分又は当該針形状の部分の長さLに対して、当該複数の列間における当該鋸歯形状の部分又は当該針形状の部分の先端の距離Sが、6L以上且つ8L以下である。さらにまた、当該複数の列のそれぞれにおける当該鋸歯形状の部分又は当該針形状の部分の間隔Pが、2L以上であることを特徴とすることができる。
これにより、鋸歯形状又は針形状の部分が通風方向に平行に配置された場合に比べ、また高圧電極と対向電極とが通風方向に対して垂直な方向に配置された場合に比べ、帯電部をより薄く構成できる。
さらに、前記帯電部における前記高圧電極は、刷毛形状であることを特徴とすることができる。
また、前記帯電部の前記高圧電極は、主高圧電極と従高圧電極とを備えることを特徴とすることができる。
そして、前記高圧電極において、前記主高圧電極が鋸歯形状の部分又は針形状の部分を備え、前記従高圧電極がワイヤ形状であることを特徴とすることができる。
そしてまた、前記主高圧電極における鋸歯形状の部分又は針形状の部分の先端が前記通風方向の上流側に向いていることを特徴とすることができる。
さらに、前記主高圧電極と前記対向電極との間に、前記従高圧電極が設けられていることを特徴とすることができる。
そして、前記高圧電極において、前記主高圧電極が鋸歯形状の部分又は針形状の部分を備え、前記従高圧電極がワイヤ形状であることを特徴とすることができる。
そしてまた、前記主高圧電極における鋸歯形状の部分又は針形状の部分の先端が前記通風方向の上流側に向いていることを特徴とすることができる。
さらに、前記主高圧電極と前記対向電極との間に、前記従高圧電極が設けられていることを特徴とすることができる。
また、前記主高圧電極の電圧は、前記従高圧電極の電圧の2倍以上且つ5倍以下に設定されることを特徴とすることができる。
そして、前記主高圧電極は予め定められた電圧に設定され、前記従高圧電極は電圧が設定されない浮遊状態であることを特徴とすることができる。
そして、前記主高圧電極は予め定められた電圧に設定され、前記従高圧電極は電圧が設定されない浮遊状態であることを特徴とすることができる。
また、前記帯電部における前記対向電極の前記導体部は、通風を確保するために間隔を置いて配置された複数の平板で構成されていることを特徴とすることができる。
そして、前記帯電部における前記対向電極の前記導体部は、通風を確保するための開口を有する網で構成されていることを特徴とすることができる。
そしてまた、前記帯電部における前記対向電極の前記導体部は、通風を確保するための開口を有するパンチングメタルで構成されていることを特徴とすることができる。
さらに、前記帯電部における前記対向電極の前記導体部は、通風を確保するための開口を有するエキスパンドメタルで構成されていることを特徴とすることができる。
そして、前記帯電部における前記対向電極の前記導体部は、通風を確保するための開口を有する網で構成されていることを特徴とすることができる。
そしてまた、前記帯電部における前記対向電極の前記導体部は、通風を確保するための開口を有するパンチングメタルで構成されていることを特徴とすることができる。
さらに、前記帯電部における前記対向電極の前記導体部は、通風を確保するための開口を有するエキスパンドメタルで構成されていることを特徴とすることができる。
また、前記帯電部における前記対向電極は、当該帯電部の前記高圧電極に対して、前記通風方向の上流側に配置されていることを特徴とすることができる。
また、かかる目的のもと、本発明が適用される電気集塵機は、帯電部と集塵部とを備える。帯電部は、高電圧発生回路から高電圧が供給される高圧電極を備える。また、当該高圧電極に対向して設けられ、当該高電圧発生回路から基準電圧が供給される対向電極を備える。集塵部は、前記帯電部の通風方向の下流側に配置される。そして、当該集塵部は、他の高電圧発生回路から高電圧が供給される他の高圧電極を備える。また、当該他の高圧電極に対向して設けられ、当該他の高電圧発生回路から基準電圧が供給される他の対向電極を備える。そして、当該集塵部は、当該帯電部にて帯電させた前記浮遊微粒子を集める。さらに、前記帯電部を構成する部材の内、最も前記集塵部に近い部材の端部から通風方向下流に5mm以上の離間距離を持って当該集塵部の前記他の高圧電極が配置されている。
また、かかる目的のもと、本発明が適用される電気集塵機は、帯電部と集塵部とを備える。帯電部は、高電圧発生回路から高電圧が供給される高圧電極を備える。また、当該高圧電極に対向して設けられ、当該高電圧発生回路から基準電圧が供給される対向電極を備える。そして、当該高圧電極と当該対向電極との間で放電を発生させて浮遊微粒子を帯電させる。集塵部は、前記帯電部の通風方向の下流側に配置され、当該帯電部にて帯電させた前記浮遊微粒子を集める。さらに、樹脂材料で構成され、前記帯電部を収納する筐体を備える。そして、前記帯電部における前記高圧電極は、前記筐体から5mm以上離れて設けられている。
このような電気集塵機において、前記帯電部における前記対向電極は、導電性材料で構成された導体部と、当該導体部の少なくとも前記高圧電極に対向する側の表面を覆う抵抗体部と、を備える。そして、前記帯電部を収納する前記筐体は、当該帯電部の前記対向電極の前記導体部に対して、導通する電気的接触を有することを特徴とすることができる。
これにより、対向電極が露出領域において筐体と接続されていない場合に比べ、筐体の静電気による帯電がより抑制できる。
さらに、かかる目的のもと、本発明が適用される電気集塵機は、帯電部と集塵部とを備える。帯電部は、高電圧発生回路から高電圧が供給される高圧電極を備える。また、当該高圧電極に対向して設けられ、当該高電圧発生回路から基準電圧が供給される対向電極を備える。さらに、インダクタを含み、当該高圧電極と当該対向電極との間に発生する放電におけるパルス状電流によって、当該高圧電極の電位を低下させる電流制限回路を備える。そして、当該高圧電極と当該対向電極との間で放電を発生させて浮遊微粒子を帯電させる。集塵部は、前記帯電部の通風方向の下流側に配置され、当該帯電部にて帯電させた前記浮遊微粒子を集める。
これにより、電流制限回路を備えない場合に比べ、二次電子放出にともなうパルス状電流によるオゾン発生の増加がより抑制できる。
このような電気集塵機において、前記帯電部における前記電流制限回路は、前記インダクタとダイオードとの並列回路で構成されることを特徴とすることができる。
そして、前記帯電部における前記電流制限回路の前記ダイオードは、前記高電圧に対し逆方向に接続されることを特徴とすることができる。
そして、前記帯電部における前記電流制限回路の前記ダイオードは、前記高電圧に対し逆方向に接続されることを特徴とすることができる。
また、前記帯電部における前記電流制限回路は、ジャンクションFETと当該ジャンクションFETのソース−ゲート間に接続された抵抗素子とを有する回路をさらに備えることを特徴とすることができる。ジャンクションFETと当該ジャンクションFETのソース−ゲート間に接続された抵抗素子とを有する回路は、前記インダクタと前記ダイオードとの前記並列回路に直列接続される。
これにより、ジャンクションFETと抵抗素子とを有する回路を備えない場合に比べ、高圧電極と対向電極と間の短絡電流を抑制できる。
そして、前記帯電部における前記電流制限回路は、前記インダクタと前記ダイオードとの前記並列回路に直列接続される、MOSFETと抵抗素子との直列回路をさらに備えることを特徴とすることができる。
これにより、MOSFETと抵抗素子とを用いた直列回路を備えない場合に比べ、高圧電極と対向電極と間の短絡電流を抑制できる。
さらに、前記帯電部における前記電流制限回路は、前記高電圧発生回路から前記高圧電極への経路上に設けられていることを特徴とすることができる。
さらにまた、前記帯電部における前記高圧電極は、複数の副高圧電極から構成され、前記帯電部における前記電流制限回路は、前記複数の副高圧電極のそれぞれに対して設けられていることを特徴とすることができる。
そして、前記帯電部における前記高圧電極の前記複数の副高圧電極のそれぞれは、複数の鋸歯形状の部分を備え、前記帯電部における前記電流制限回路は、前記鋸歯形状の部分のそれぞれに対して設けられていることを特徴とすることができる。
さらにまた、前記帯電部における前記高圧電極は、複数の副高圧電極から構成され、前記帯電部における前記電流制限回路は、前記複数の副高圧電極のそれぞれに対して設けられていることを特徴とすることができる。
そして、前記帯電部における前記高圧電極の前記複数の副高圧電極のそれぞれは、複数の鋸歯形状の部分を備え、前記帯電部における前記電流制限回路は、前記鋸歯形状の部分のそれぞれに対して設けられていることを特徴とすることができる。
これにより、複数の副高圧電極のそれぞれに対して電流制限回路を設けない場合に比べ、集塵効率の低下が抑制できる。
また、このような電気集塵機において、前記帯電部における前記電流制限回路は、前記高電圧発生回路から前記対向電極への経路上に設けられていることを特徴とすることができる。
そして、前記帯電部における前記対向電極は、複数の副対向電極から構成され、前記電流制限回路は、前記複数の副対向電極のそれぞれに対して設けられていることを特徴とすることができる。
そして、前記帯電部における前記対向電極は、複数の副対向電極から構成され、前記電流制限回路は、前記複数の副対向電極のそれぞれに対して設けられていることを特徴とすることができる。
さらにまた、かかる目的のもと、本発明が適用される電気集塵機は、帯電部と集塵部とを備える。帯電部は、高電圧発生回路から高電圧が供給される高圧電極を備える。また、当該高圧電極に対向して設けられ、当該高電圧発生回路から基準電圧が供給される対向電極を備える。そして、当該高圧電極と当該対向電極との間で放電を発生させて浮遊微粒子を帯電させる。集塵部は、前記帯電部の通風方向の下流側に配置され、当該帯電部にて帯電させた前記浮遊微粒子を集める。当該帯電部における前記対向電極は、導電性材料で構成された導体部と、当該導体部の対向電極側を覆う第1の部材と、当該第1の部材の対向電極側を覆う第2の部材と、を有する。さらに、前記対向電極は、前記第2の部材が前記導体部と、電気的に接触する接触領域を有する。
このような電気集塵機において、前記帯電部の前記高圧電極は、主高圧電極と従高圧電極とを備えることを特徴とすることができる。
また、前記高圧電極において、前記主高圧電極が鋸歯形状の部分又は針形状の部分を備え、前記従高圧電極がワイヤ形状であることを特徴とすることができる。
そして、前記主高圧電極における前記鋸歯形状の部分又は前記針形状の部分の先端が前記通風方向の上流側に向いていることを特徴とする。
そしてまた、前記高圧電極における前記主高圧電極と前記対向電極との間に、前記従高圧電極が設けられていることを特徴とすることができる。
さらに、前記主高圧電極の電圧は、前記従高圧電極の電圧の2倍以上且つ5倍以下であることを特徴とすることができる。
さらにまた、前記主高圧電極は予め定められた電圧に設定され、前記従高圧電極は電圧が設定されない浮遊状態であることを特徴とすることができる。
また、前記高圧電極において、前記主高圧電極が鋸歯形状の部分又は針形状の部分を備え、前記従高圧電極がワイヤ形状であることを特徴とすることができる。
そして、前記主高圧電極における前記鋸歯形状の部分又は前記針形状の部分の先端が前記通風方向の上流側に向いていることを特徴とする。
そしてまた、前記高圧電極における前記主高圧電極と前記対向電極との間に、前記従高圧電極が設けられていることを特徴とすることができる。
さらに、前記主高圧電極の電圧は、前記従高圧電極の電圧の2倍以上且つ5倍以下であることを特徴とすることができる。
さらにまた、前記主高圧電極は予め定められた電圧に設定され、前記従高圧電極は電圧が設定されない浮遊状態であることを特徴とすることができる。
このような電気集塵機において、前記帯電部における前記対向電極の前記第2の部材は、前記第1の部材に比べ、体積抵抗率が小さいことを特徴とすることができる。
また、前記帯電部における前記対向電極の前記第2の部材は、前記高圧電極と前記対向電極との間に5kVを印加したときに、表面抵抗率が1GΩ/cm以上であることを特徴とすることができる。
そして、前記帯電部における前記対向電極の前記導体部は、通風を確保するために間隔を置いて配置された複数の平板で構成されていることを特徴とすることができる。
そしてまた、前記帯電部における前記対向電極の前記導体部は、通風を確保するための開口を有する網で構成されていることを特徴とすることができる。
さらに、前記帯電部における前記対向電極の前記導体部は、通風を確保するための開口を有するパンチングメタルで構成されていることを特徴とすることができる。
さらにまた、前記帯電部における前記対向電極の前記導体部は、通風を確保するための開口を有する導電性材料で構成されたエキスパンドメタルで構成されていることを特徴とすることができる。
また、前記帯電部における前記対向電極の前記第2の部材は、前記高圧電極と前記対向電極との間に5kVを印加したときに、表面抵抗率が1GΩ/cm以上であることを特徴とすることができる。
そして、前記帯電部における前記対向電極の前記導体部は、通風を確保するために間隔を置いて配置された複数の平板で構成されていることを特徴とすることができる。
そしてまた、前記帯電部における前記対向電極の前記導体部は、通風を確保するための開口を有する網で構成されていることを特徴とすることができる。
さらに、前記帯電部における前記対向電極の前記導体部は、通風を確保するための開口を有するパンチングメタルで構成されていることを特徴とすることができる。
さらにまた、前記帯電部における前記対向電極の前記導体部は、通風を確保するための開口を有する導電性材料で構成されたエキスパンドメタルで構成されていることを特徴とすることができる。
これにより、第1の部材を備えない場合に比べ、高圧電極と対向電極との間の破壊電圧をより高くできる。
また、かかる目的のもと、本発明が適用される電気集塵機は、帯電部と集塵部とを備える。帯電部は、高電圧発生回路から高電圧が供給される高圧電極と、当該高圧電極に対向して設けられ、当該高電圧発生回路から基準電圧が供給される対向電極と、を有している。帯電部は、当該高圧電極と当該対向電極との間で放電を発生させて浮遊微粒子を帯電させる。集塵部は、前記帯電部の通風方向の下流側に配置され、当該帯電部にて帯電させた前記浮遊微粒子を集める。前記帯電部における前記対向電極は、当該対向電極の形状を設定する基材と、前記基材の前記高圧電極に対向しない面に設けられた第1の部材と、当該基材上の当該高圧電極に対向しない面に設けられた導電性の第2の部材と、を有する。
そして、かかる目的のもと、本発明が適用される電気集塵機は、帯電部と集塵部とを備える。帯電部は、高電圧発生回路から高電圧が供給される高圧電極と、当該高圧電極に対向して設けられ、当該高電圧発生回路から基準電圧が供給される対向電極と、を有している。帯電部は、当該高圧電極と当該対向電極との間で放電を発生させて浮遊微粒子を帯電させる。集塵部は、前記帯電部の通風方向の下流側に配置され、当該帯電部にて帯電させた前記浮遊微粒子を集める。前記帯電部における前記対向電極は、当該対向電極の形状を設定する基材と、当該基材の前記高圧電極に対向する面に設けられた第1の部材と、当該基材の当該高圧電極に対向しない面を覆う導電性の第2の部材と、を有する。
さらに、かかる目的のもと、本発明が適用される電気集塵機は、帯電部と集塵部とを備える。帯電部は、高電圧発生回路から高電圧が供給される高圧電極を備える。また、当該高圧電極に対向して設けられ、当該高電圧発生回路から基準電圧が供給される対向電極を備える。さらに、インダクタを含み、当該高圧電極と当該対向電極との間に発生する放電におけるパルス状電流によって、当該高圧電極の電位を低下させる電流制限回路を備える。そして、当該高圧電極と当該対向電極との間で放電を発生させて浮遊微粒子を帯電させる。集塵部は、前記帯電部の通風方向の下流側に配置される。そして、前記集塵部は、他の高電圧発生回路から高電圧が供給される他の高圧電極を備える。そして、前記集塵部は、当該他の高圧電極に対向して設けられ、当該他の高電圧発生回路から基準電圧が供給される他の対向電極を備える。そして、前記集塵部は、当該帯電部にて帯電させた前記浮遊微粒子を集める。さらに、樹脂材料で構成され、前記帯電部を収納する筐体を備える。そして、前記帯電部における前記高圧電極は、導電性材料で構成され、それぞれの先端が尖った複数の鋸歯形状の部分又は複数の針形状の部分を有する。当該鋸歯形状の部分又は当該針形状の部分が、前記通風方向に対して交差するとともに、前記複数の鋸歯形状の部分又は前記複数の針形状の部分は、複数の列に分けられている。当該複数の列のそれぞれにおける当該鋸歯形状の部分の先端又は当該針形状の部分の先端が、隣接する列の間で列方向に互いにずれて配置されている。前記鋸歯形状の部分又は前記針形状の部分の長さLに対して、前記複数の列間における前記鋸歯形状の部分又は前記針形状の部分の先端間の距離Sが、3L以下である。且つ、前記複数の列のそれぞれにおける前記鋸歯形状の部分又は前記針形状の部分の間隔Pが、2L以上である。そして、前記高圧電極は、前記筐体から5mm以上離れて設けられている。前記対向電極は、導電性材料で構成された導体部と、当該導体部の少なくとも前記高圧電極に対向する側の表面を覆って、当該高圧電極と当該対向電極との間の放電電流を制限する、体積抵抗率が1014Ω・cm以上且つ1018Ω・cm以下の抵抗体部と、を有する。さらに、前記帯電部を構成する部材の内、最も前記集塵部に近い部材の端部から通風方向下流に5mm以上の離間距離を持って当該集塵部の前記他の高圧電極が配置されている。
さらにまた、かかる目的のもと、本発明が適用される電気集塵機は、帯電部と集塵部とを備える。帯電部は、高電圧発生回路から高電圧が供給される高圧電極と、当該高圧電極に対向して設けられ、当該高電圧発生回路から基準電圧が供給される対向電極と、を有している。帯電部は、当該高圧電極と当該対向電極との間で放電を発生させて浮遊微粒子を帯電させる。集塵部は、前記帯電部の通風方向の下流側に配置され、当該帯電部にて帯電させた前記浮遊微粒子を集める。前記帯電部において、前記高圧電極は鋸歯形状の部分又は針形状の部分を有し、前記対向電極は導電性材料で構成された平板状の副対向電極を有する。当該高圧電極の複数の鋸歯形状の部分又は針形状の部分と当該副対向電極とは、前記通風方向に交差する方向に配置される。当該高圧電極の鋸歯形状の部分又は針形状の部分が平面状の当該副対向電極の表面に対して平行に配置される。
このような電気集塵機において、前記帯電部における前記高圧電極の鋸歯形状の部分の先端又は針形状の部分の先端は、前記通風方向の上流側に向けられ、平板状の前記副対向電極の当該通風方向の上流端よりも下流側に位置することを特徴とすることができる。
また、前記帯電部における前記副対向電極は、前記高圧電極の鋸歯形状の部分の先端又は針形状の部分の先端から前記通風方向の下流側に、少なくとも当該鋸歯形状の部分又は針形状の部分の長さにわたって配置されていることを特徴とすることができる。
そして、前記帯電部を構成する部材の内、最も前記集塵部に近い部材の端部から通風方向下流に5mm以上の離間距離を持って当該集塵部の高圧電極が配置されていることを特徴とすることができる。
さらに、前記帯電部は、インダクタを含み、前記高圧電極と前記対向電極との間に発生する放電におけるパルス状電流によって、当該高圧電極の電位を低下させる電流制限回路を備えることを特徴とすることができる。
本発明によれば、オゾンの発生を抑制しつつ、帯電部を薄くできる電気集塵機などを提供できる。
また、本発明によれば、オゾンの発生を抑制しつつ、超微粒子が効率よく捕集できる電気集塵機を提供できる。
また、本発明によれば、オゾンの発生を抑制しつつ、超微粒子が効率よく捕集できる電気集塵機を提供できる。
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
[第1の実施の形態]
図1は、第1の実施の形態が適用される電気集塵機1の一例を示す図である。ここでは、筐体30を破線で示し、筐体30の内部に設けられた帯電部10及び集塵部20の構成が見えるようにしている。
電気集塵機1は、帯電部10と、集塵部20と、帯電部10及び集塵部20を収容する筐体30とを備えている。すなわち、電気集塵機1は、帯電部10と集塵部20とが分離した二段電気集塵方式である。
ここで、空気の流れ(通風)の方向(通風方向)は帯電部10から集塵部20に向かう方向に設定されている(図1の紙面の左から右)。通風は、集塵部20の通風方向下流側に設けられたファン(不図示)により行われる。
そして、説明の便宜上、図1に示すように、紙面の上下方向を上側及び下側、通風方向に対して上下方向と直交する左右方向を左側及び右側と表記する。
なお、通風が阻害されない限り、電気集塵機1は、どのような向きに置かれても構わない。
[第1の実施の形態]
図1は、第1の実施の形態が適用される電気集塵機1の一例を示す図である。ここでは、筐体30を破線で示し、筐体30の内部に設けられた帯電部10及び集塵部20の構成が見えるようにしている。
電気集塵機1は、帯電部10と、集塵部20と、帯電部10及び集塵部20を収容する筐体30とを備えている。すなわち、電気集塵機1は、帯電部10と集塵部20とが分離した二段電気集塵方式である。
ここで、空気の流れ(通風)の方向(通風方向)は帯電部10から集塵部20に向かう方向に設定されている(図1の紙面の左から右)。通風は、集塵部20の通風方向下流側に設けられたファン(不図示)により行われる。
そして、説明の便宜上、図1に示すように、紙面の上下方向を上側及び下側、通風方向に対して上下方向と直交する左右方向を左側及び右側と表記する。
なお、通風が阻害されない限り、電気集塵機1は、どのような向きに置かれても構わない。
(帯電部10)
帯電部10は、高圧電極11と、高圧電極11に対向する対向電極12とを備えている。なお、高圧電極11は、高電圧を印加される電極であるので、高電圧電極とも呼ばれ、放電を発生する電極であるので、放電電極とも呼ばれることがある。また、対向電極12は、接地(GND)されることがあるため、接地電極と呼ばれることがある。
そして、高圧電極11と対向電極12との間に、直流(DC)の高電圧が印加されることで、高圧電極11と対向電極12との間にコロナ放電(放電)が発生する。そして、発生したコロナ放電により、浮遊微粒子を帯電させる。
帯電部10は、高圧電極11と、高圧電極11に対向する対向電極12とを備えている。なお、高圧電極11は、高電圧を印加される電極であるので、高電圧電極とも呼ばれ、放電を発生する電極であるので、放電電極とも呼ばれることがある。また、対向電極12は、接地(GND)されることがあるため、接地電極と呼ばれることがある。
そして、高圧電極11と対向電極12との間に、直流(DC)の高電圧が印加されることで、高圧電極11と対向電極12との間にコロナ放電(放電)が発生する。そして、発生したコロナ放電により、浮遊微粒子を帯電させる。
高圧電極11は、例えば、それぞれが尖った先端を有する鋸歯形状の部分111(以下では鋸歯111と表記する。)を複数備えた複数の鋸歯列113(図1では#1〜#5の5列)を備えている。それぞれの鋸歯列113の長手方向は、左右方向に向いている。図1では、上下方向における最も上側の鋸歯列113(図1では#1)は、下側を向いて配列された複数の鋸歯111(図1では10個)を備えている。上下方向における最も下側の鋸歯列113(図1では#5)は、上側を向いて配列された複数の鋸歯111(図1では10個)を備えている。間の鋸歯列113(図1では#2〜#4)は、上側を向いて配列された複数の鋸歯111(図1では10個)と、下側を向いて配列された複数の鋸歯111(図1では10個)とを備えている。
なお、鋸歯111及び/又はその先端は、電界集中を発生させる部位の一例である。
なお、鋸歯111及び/又はその先端は、電界集中を発生させる部位の一例である。
なお、鋸歯列113の数及び鋸歯列113における鋸歯111の数は予め定められた数に設定される。
それぞれの鋸歯列113における複数の鋸歯111は接続部112に接続されている。そして、それぞれの接続部112の端部は、絶縁性材料で構成された保持部14に固定されている。保持部14は、配線を備える回路基板(印刷配線板(PCB))を備えている。回路基板の配線を介して、鋸歯列113がDCの高電圧を供給する高電圧発生回路40の正極に接続されている。
なお、保持部14は、筐体30の一部であってもよい。
なお、保持部14は、筐体30の一部であってもよい。
それぞれの鋸歯111は、通風方向に対して、直交する方向に設けられている。さらに、それぞれの鋸歯111は、隣接する鋸歯列113の間、例えば鋸歯列113(#1)と鋸歯列113(#2)との間において、先端が互いに対向するように設けられている。
なお、それぞれの鋸歯111は、通風方向に対して、斜めの方向に設けられてもよい。すなわち、それぞれの鋸歯111は、通風方向に交差する方向に設けられている。
なお、それぞれの鋸歯111は、通風方向に対して、斜めの方向に設けられてもよい。すなわち、それぞれの鋸歯111は、通風方向に交差する方向に設けられている。
高圧電極11の鋸歯111と接続部112とは、導電性材料で一体として構成されている。なお、保持部14は、別部材とせず、鋸歯111、接続部112と一体に、導電性材料で構成されてもよい。
対向電極12は、通風を確保するために、貫通した開口(孔)124を有する導電性材料で構成された部材と、その表面を覆うように設けられ、電流に対して抵抗として働く抵抗性材料で構成された部材(抵抗体)とを備えている(後述する図2の導体部121及び抵抗体部122参照)。そして、対向電極12は、高電圧発生回路40の負極に接続されている。
なお、抵抗性材料の部材は、放電電流を制限し、オゾンの発生を抑制する。よって、抵抗性材料の部材に対する体積抵抗率などの特性は、集塵効率とオゾン濃度との関係を考慮して設定される。
なお、抵抗性材料の部材は、放電電流を制限し、オゾンの発生を抑制する。よって、抵抗性材料の部材に対する体積抵抗率などの特性は、集塵効率とオゾン濃度との関係を考慮して設定される。
図1では、対向電極12は、一例として導体部121が導電性材料で構成された金網(メッシュ)である。なお、図1(後述する図2(b)も同様。)では、網目(開口124)を大きく表記している。しかし、網目(開口124)の大きさは、高圧電極11との間で発生する放電を考慮して設定される。
高圧電極11と対向電極12との間は、距離Gである。
(集塵部20)
集塵部20は、交互に積層された、表面が絶縁性材料の膜で被覆された平板状の高圧電極21と、平板状の対向電極22とを備えている。高圧電極21と対向電極22の間が通風方向となる。なお、対向電極22は、接地(GND)されることがあるため接地電極と呼ばれることがある。
高圧電極21と対向電極22との間に、高電圧発生回路50により、直流(DC)の高電圧が印加される。すると、帯電部10で帯電した浮遊微粒子が、静電気により対向電極22の表面に付着する。これにより、浮遊微粒子が集塵される。
集塵部20は、交互に積層された、表面が絶縁性材料の膜で被覆された平板状の高圧電極21と、平板状の対向電極22とを備えている。高圧電極21と対向電極22の間が通風方向となる。なお、対向電極22は、接地(GND)されることがあるため接地電極と呼ばれることがある。
高圧電極21と対向電極22との間に、高電圧発生回路50により、直流(DC)の高電圧が印加される。すると、帯電部10で帯電した浮遊微粒子が、静電気により対向電極22の表面に付着する。これにより、浮遊微粒子が集塵される。
なお、高圧電極21の表面を覆う絶縁性材料の膜には、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)などを用い得る。
集塵部20は、帯電部10の通風方向の下流側に設けられている。そして、集塵部20の高圧電極21と対向電極22の内、帯電部10に最も近い電極は、帯電部10を構成する部材の内、集塵部20に最も近い部材の端部から通風方向の下流側に5mm以上の離間距離で配置されているとよい。この関係は、以下に述べる他の実施の形態においても同様である。
(筐体30)
筐体30は、帯電部10と集塵部20とを収納する。そして、帯電部10に対向する前面部分には、複数の格子(グリル)31が設けられている。なお、格子31は、ユーザの帯電部10への接触を防ぎつつ、通風に対する抵抗が小さいように設けられることが好ましい。
筐体30は、例えば、ABS(アクリロニトリル、ブタジエン、スチレン共重合体)などの樹脂材料で構成されている。
筐体30は、帯電部10と集塵部20とを収納する。そして、帯電部10に対向する前面部分には、複数の格子(グリル)31が設けられている。なお、格子31は、ユーザの帯電部10への接触を防ぎつつ、通風に対する抵抗が小さいように設けられることが好ましい。
筐体30は、例えば、ABS(アクリロニトリル、ブタジエン、スチレン共重合体)などの樹脂材料で構成されている。
図2は、帯電部10の高圧電極11及び対向電極12のそれぞれの平面図である。図2(a)は高圧電極11、図2(b)は対向電極12である。
図2(a)に示すように、高圧電極11は、それぞれに鋸歯111が複数設けられた鋸歯列113(図2では#1〜#5)を備えている。そして、隣接する鋸歯列113間で、それぞれの鋸歯111の先端が対向する(向かい合う)ように設けられている。
そして、鋸歯111の先端から接続部112までの長さをL(長さL)、鋸歯列113における鋸歯111間の間隔(ピッチ)をP(間隔P)とする。さらに、隣接する鋸歯列113間において、鋸歯列に垂直な方向の鋸歯111の先端間の距離をS(距離S)とする。
図2(a)に示すように、高圧電極11は、それぞれに鋸歯111が複数設けられた鋸歯列113(図2では#1〜#5)を備えている。そして、隣接する鋸歯列113間で、それぞれの鋸歯111の先端が対向する(向かい合う)ように設けられている。
そして、鋸歯111の先端から接続部112までの長さをL(長さL)、鋸歯列113における鋸歯111間の間隔(ピッチ)をP(間隔P)とする。さらに、隣接する鋸歯列113間において、鋸歯列に垂直な方向の鋸歯111の先端間の距離をS(距離S)とする。
図2(b)に示すように、対向電極12は、一例として導電性材料で構成された金網(メッシュ)である導体部121と、その表面を覆う抵抗体部122とを備えている。そして、上側と下側の端部が、導体部121の表面を露出させた導体露出領域123となっている。なお、左右側の端部にも導体部121の表面を露出させた導体露出領域123を設けてもよい。
一方、対向電極12の一部の端部のみに、導体部121の表面を露出させた導体露出領域123を設けてもよい。
導体露出領域123は、形成された抵抗体部122を除去して形成してもよく、抵抗体部122を形成しない(例えば、塗布しない)ように形成してもよい。
一方、対向電極12の一部の端部のみに、導体部121の表面を露出させた導体露出領域123を設けてもよい。
導体露出領域123は、形成された抵抗体部122を除去して形成してもよく、抵抗体部122を形成しない(例えば、塗布しない)ように形成してもよい。
対向電極12に、抵抗体部122を設けるのは、放電電流を制限し、オゾンの発生を抑制するためである。よって、後述するように、抵抗体部122を構成する部材は、比誘電率が3以上で、体積抵抗率が1014Ω・cm以上且つ1018Ω・cm以下であることが好ましい。なお、抵抗体部122の厚さによって、厚さ方向の抵抗値が変化する。したがって、抵抗体部122の厚さにより、放電電流の値が設定できる。
なお、体積抵抗率が1014Ω・cmとは、1014Ω・cm台であることを意味する。他の体積抵抗率の値についても同様である。
なお、体積抵抗率が1014Ω・cmとは、1014Ω・cm台であることを意味する。他の体積抵抗率の値についても同様である。
図3は、帯電部10を詳細に説明する断面図である。図3(a)は第1の実施の形態が適用される電気集塵機1の帯電部10、図3(b)は第1の実施の形態が適用されない電気集塵機1の帯電部10である。
高圧電極11は、複数の鋸歯111を備えている。図3(a)、(b)では、それぞれの鋸歯111は、電気的につながっていないように見える。しかし、図1、図2で説明したように、高圧電極11は、電気的につながっている。
対向電極12は、導体部121と導体部121の表面を覆うように設けられた抵抗体部122とを備えている。なお、図3(a)、(b)では、導体部121は、互いに電気的につながっていないように見える。しかし、図1、図2で説明したように、導体部121は、導電性材料で構成された金網(メッシュ)であるので、電気的につながっている。
高圧電極11は、複数の鋸歯111を備えている。図3(a)、(b)では、それぞれの鋸歯111は、電気的につながっていないように見える。しかし、図1、図2で説明したように、高圧電極11は、電気的につながっている。
対向電極12は、導体部121と導体部121の表面を覆うように設けられた抵抗体部122とを備えている。なお、図3(a)、(b)では、導体部121は、互いに電気的につながっていないように見える。しかし、図1、図2で説明したように、導体部121は、導電性材料で構成された金網(メッシュ)であるので、電気的につながっている。
図3(a)に示す第1の実施の形態が適用される電気集塵機1の帯電部10では、高圧電極11は、電気絶縁性の部材(絶縁体)で構成された絶縁スペーサ32を介して筐体30に取り付けられている。よって、高圧電極11は、筐体30に直接接触していない。なお、保持部14が、絶縁スペーサ32であってもよく、保持部14が、絶縁スペーサ32を介して筐体30に取り付けられてもよい。
絶縁スペーサ32としては、電気絶縁性が高いものであればよく、セラミクス、樹脂材料、空気などで構成されていることが好ましい。
なお、絶縁スペーサ32は、絶縁部材の一例である。
絶縁スペーサ32としては、電気絶縁性が高いものであればよく、セラミクス、樹脂材料、空気などで構成されていることが好ましい。
なお、絶縁スペーサ32は、絶縁部材の一例である。
一方、対向電極12は、導体部121を露出させた導体露出領域123が筐体30と電気的に接触するように筐体30に取り付けられている。そして、その導体露出領域123で接地端子Eに接続されている。なお、接地端子Eは、接地されなくてもよい。
また、筐体30などの樹脂材料で構成された部材(樹脂部材)は、鋸歯111の先端より、予め定められた距離rの範囲に設けられていない。ここでの樹脂部材は、筐体30を構成する部材に限らず、筐体30内に設けられるものを含む。
一方、図3(b)に示す比較例1の電気集塵機1における帯電部10では、対向電極12の端部は、導体部121を露出させていない。つまり、比較例1の電気集塵機1では、対向電極12は導体露出領域を備えていない。
そして、高圧電極11は、筐体30に直接接触するように取り付けられている。
一方、対向電極12は、抵抗体部122を介して、筐体30と接触するよう取り付けられている。そして、対向電極12は、筐体30と接する部分以外において、接地端子Eに接続されている。なお、接地端子Eは、接地されなくてもよい。
そして、高圧電極11は、筐体30に直接接触するように取り付けられている。
一方、対向電極12は、抵抗体部122を介して、筐体30と接触するよう取り付けられている。そして、対向電極12は、筐体30と接する部分以外において、接地端子Eに接続されている。なお、接地端子Eは、接地されなくてもよい。
(実施例1)
次に、第1の実施の形態が適用される電気集塵機1(実施例1の電気集塵機1)及び第1の実施の形態が適用されない電気集塵機1(比較例1の電気集塵機1)の集塵効率とオゾン濃度を測定した結果を説明する。
実施例1の電気集塵機1及び比較例1の電気集塵機1は、それぞれの帯電部10が図3に示したように異なる。しかし、他の構成は同じである。
次に、第1の実施の形態が適用される電気集塵機1(実施例1の電気集塵機1)及び第1の実施の形態が適用されない電気集塵機1(比較例1の電気集塵機1)の集塵効率とオゾン濃度を測定した結果を説明する。
実施例1の電気集塵機1及び比較例1の電気集塵機1は、それぞれの帯電部10が図3に示したように異なる。しかし、他の構成は同じである。
電気集塵機1の帯電部10は、通風方向から見た高圧電極11の保持部14の大きさを、左右方向で約400mm、上下方向で約300mmとした。そして、筐体30の表面には、40mm×125mmの開口部が複数設けられるように格子31を配置した。
帯電部10における高圧電極11の鋸歯111及び接続部112は、厚さ0.5mmの板状のステンレススチール(SUS)で構成した。そして、鋸歯111は、先端から接続部112までの長さを約10mmとした。そして、鋸歯列113間の鋸歯111の先端間の距離Sを約30mmとした。
帯電部10における対向電極12は、導体部121を開口率87.1%のSUSで構成された金網(メッシュ)とした。導体部121の表面を覆う抵抗体部122は、厚さ約50μmのポリイミド樹脂とした。このポリイミド樹脂は、比誘電率が3.3、体積抵抗率が1016Ω・cmであった。
高圧電極11と対向電極12との距離Gは、約5mmとした。
そして、高圧電極11と対向電極との間に、約4kVのDC電圧を印加してコロナ放電を発生させた。
帯電部10における対向電極12は、導体部121を開口率87.1%のSUSで構成された金網(メッシュ)とした。導体部121の表面を覆う抵抗体部122は、厚さ約50μmのポリイミド樹脂とした。このポリイミド樹脂は、比誘電率が3.3、体積抵抗率が1016Ω・cmであった。
高圧電極11と対向電極12との距離Gは、約5mmとした。
そして、高圧電極11と対向電極との間に、約4kVのDC電圧を印加してコロナ放電を発生させた。
集塵部20における高圧電極21及び対向電極22は、通風方向の幅が20mm、通風方向と直交する方向の長さが約400mmとした。そして、高圧電極21と対向電極22の間隔は、約1.5mmとした。そして、高圧電極21と対向電極22との間に、約6kVのDC電圧を印加した。
そして、実施例1の電気集塵機1では、筐体30などを構成する樹脂部材を、鋸歯111の先端から約5mm(距離r)の範囲に設けないようにした。
図4は、実施例1の電気集塵機1及び比較例1の電気集塵機1における集塵効率とオゾン濃度との関係を示す図である。通風方向の風速は、1m/sである。
ここで、オゾン濃度は、オゾン濃度計を用い、オゾン濃度計が計測するオゾン量とオゾン濃度計が取り込む空気の量から求めた。また、集塵効率は、電気集塵機1の通風方向の上流(電気集塵機1に入る前)と下流(電気集塵機1から出た後)とにおいて、浮遊微粒子の数をパーティクルカウンタにより計測して求めた。
ここで、オゾン濃度は、オゾン濃度計を用い、オゾン濃度計が計測するオゾン量とオゾン濃度計が取り込む空気の量から求めた。また、集塵効率は、電気集塵機1の通風方向の上流(電気集塵機1に入る前)と下流(電気集塵機1から出た後)とにおいて、浮遊微粒子の数をパーティクルカウンタにより計測して求めた。
図4から分かるように、実施例1の電気集塵機1は、ほぼ100%の集塵効率が得られる状態で動作させても、オゾン濃度が2.0ppb以下であった。この値は、環境基準値(0.05ppm)を大きく下回る。
一方、比較例1の電気集塵機1では、集塵効率が約50%で飽和した。そして、集塵効率が約50%であるにも関わらず、オゾン濃度が実施例1の電気集塵機1に比べて、大きい。なお、比較例1の電気集塵機1においても、測定範囲における最大のオゾン濃度は、2.0ppbであって、環境基準値(0.05ppm)を下回る。
実施例1の電気集塵機1及び比較例1の電気集塵機1は、オゾン濃度が環境基準値に比べ低く抑えられている。これは、帯電部10の対向電極12が、導体部121の表面を覆う抵抗体部122を備えることで、放電電流が制限されたためと考えられる。
実施例1の電気集塵機1及び比較例1の電気集塵機1は、オゾン濃度が環境基準値に比べ低く抑えられている。これは、帯電部10の対向電極12が、導体部121の表面を覆う抵抗体部122を備えることで、放電電流が制限されたためと考えられる。
一方、実施例1の電気集塵機1と比較例1の電気集塵機1とで集塵効率が異なるのは、比較例1の電気集塵機1は、実施例1の電気集塵機1に比べて、筐体30が静電気で帯電しやすいためと考えらえる。
比較例1の電気集塵機1では、高圧電極11が筐体30に直接接触している。そして、筐体30を構成する樹脂材料により、高電圧発生回路40から供給されるDCの高電圧が絶縁されている。このため、筐体30は接地端子Eに接続されていない。
比較例1の電気集塵機1では、高圧電極11が筐体30に直接接触している。そして、筐体30を構成する樹脂材料により、高電圧発生回路40から供給されるDCの高電圧が絶縁されている。このため、筐体30は接地端子Eに接続されていない。
筐体30を構成する樹脂材料は、電気抵抗率が高く電気を流しにくい。このため、筐体30の表面は静電気で帯電しやすい。筐体30が接地電極に接続されていないため、帯電した静電気は逃げられない。すなわち、筐体30の帯電、特に高圧電極11と接する近傍の筐体30の帯電により、浮遊微粒子の帯電効率が悪くなって、集塵効率が低下したと考えられる。
一方、実施例1の電気集塵機1では、絶縁スペーサ32を介して高圧電極11を筐体30に取り付けている。よって、高圧電極11と筐体30とは電気的に接触しない。また、筐体30が対向電極12に接続されているため、帯電した静電気が逃げることができる。さらに、高圧電極11である鋸歯111の先端から予め定められた距離r(実施例1では5mm)の範囲に、筐体30などを構成する樹脂部材を設けていない。
よって、筐体30が静電気で帯電することが抑制されて、浮遊微粒子の帯電が阻害されにくくなり、集塵効率が高くなったと考えられる。
よって、筐体30が静電気で帯電することが抑制されて、浮遊微粒子の帯電が阻害されにくくなり、集塵効率が高くなったと考えられる。
以上説明したように、第1の実施の形態が適用される電気集塵機1では、帯電部10の対向電極12を、導体部121と導体部121の表面を覆うように設けた抵抗体部122とで構成している。よって、放電電流が、抵抗体部122を設けない場合に比べて、小さく抑えられ、オゾン濃度が低く抑えられる。
そして、帯電部10の高圧電極11は、絶縁スペーサ32を介して筐体30に固定されている。さらに、高圧電極11の鋸歯111の先端から予め定められた距離rの範囲に、筐体30などを構成する樹脂部材が設けられていない。さらに、対向電極12は、導体露出領域123において筐体30と導通するように電気的に接触させている。これらにより、筐体30が静電気で帯電することを抑制し、集塵効率を向上させている。
また、帯電部10の高圧電極11は、鋸歯列113間で鋸歯111のそれぞれの先端を対向させているので、一方の向き(例えば下側)の鋸歯111を用いない場合に比べ、放電が発生する領域が広くなっている。
そして、帯電部10の高圧電極11は、絶縁スペーサ32を介して筐体30に固定されている。さらに、高圧電極11の鋸歯111の先端から予め定められた距離rの範囲に、筐体30などを構成する樹脂部材が設けられていない。さらに、対向電極12は、導体露出領域123において筐体30と導通するように電気的に接触させている。これらにより、筐体30が静電気で帯電することを抑制し、集塵効率を向上させている。
また、帯電部10の高圧電極11は、鋸歯列113間で鋸歯111のそれぞれの先端を対向させているので、一方の向き(例えば下側)の鋸歯111を用いない場合に比べ、放電が発生する領域が広くなっている。
第1の実施の形態が適用される電気集塵機1では、帯電部10において、高圧電極11と対向電極12とを、通風方向に配置している。さらに、高圧電極11の放電を発生させる部分を鋸歯111とし、鋸歯111を通風方向に対して、直交又は傾けて配置している。よって、高圧電極11と対向電極12との距離Gを、例えば5mmと、短く設定できる。これにより、電気集塵機1が小型化できる。
ちなみに、第1の実施の形態が適用される電気集塵機1と異なって、対向電極12の導体部121の表面を覆うように設ける抵抗体部122を設けずに、高圧電極11と対向電極12との間を近づけていくと、放電電流が増加して、オゾンの発生が増加してしまう。
(実施例2)
前述したように、対向電極12は、導体部121と導体部121の表面を覆う抵抗体部122とで構成されている。
実施例2では、対向電極12の表面を覆う抵抗体部122の材料について説明する。
前述したように、対向電極12は、導体部121と導体部121の表面を覆う抵抗体部122とで構成されている。
実施例2では、対向電極12の表面を覆う抵抗体部122の材料について説明する。
図5は、対向電極12の抵抗体部122を構成する材料(抵抗体部材料)とオゾン発生電圧(kV)及びオゾン発生電圧におけるイオン数(×103個/cm3)との関係を示す図である。なお、図5では、抵抗体部122を構成する材料(抵抗体部材料)の特性として、体積抵抗率(Ω・cm)及び比誘電率を示している。さらに、図5では、高圧電極11と対向電極12との距離G(mm)を示している。ここでは、高圧電極11と対向電極12との距離Gは5mmに固定されている。
オゾン発生電圧とは、高圧電極11と対向電極12との間に印加したDC電圧を徐々に上げた(増加させた)場合に、オゾン濃度計によりオゾンの発生が検出され始める電圧である。
また、オゾン発生電圧におけるイオン数とは、高圧電極11と対向電極12との間にオゾン発生電圧を印加した場合に、高圧電極11と対向電極12との間に発生するイオンの個数(×103個/cm3)である。イオン数は、イオンカウンタにて計測した。
電気集塵機1では、オゾン発生電圧が高く、且つオゾン発生電圧において発生するイオン数が大きいことが好ましい。
また、オゾン発生電圧におけるイオン数とは、高圧電極11と対向電極12との間にオゾン発生電圧を印加した場合に、高圧電極11と対向電極12との間に発生するイオンの個数(×103個/cm3)である。イオン数は、イオンカウンタにて計測した。
電気集塵機1では、オゾン発生電圧が高く、且つオゾン発生電圧において発生するイオン数が大きいことが好ましい。
ここでは、帯電部10における対向電極12の抵抗体部122を構成する材料を除いて、図1に示した電気集塵機1を用いた。帯電部10の高圧電極11は、鋸歯111を有し、対向電極12は、導体部121が導電性材料で構成された金網(メッシュ)である。
そして、高圧電極11は絶縁スペーサ32を介して筐体30に取り付けられている。対向電極12は、導体露出領域123が筐体30と接続されるように取り付けられ、取り付けられた部分が接地端子Eに接続されている。
そして、高圧電極11は絶縁スペーサ32を介して筐体30に取り付けられている。対向電極12は、導体露出領域123が筐体30と接続されるように取り付けられ、取り付けられた部分が接地端子Eに接続されている。
抵抗体部122の材料には、“なし”、アルキッド樹脂(Alkyd resin)”、“アクリル樹脂(Acrylic resin)”、“ポリイミド樹脂(Polyimide)”、“ポリエステル樹脂(Polyester)”、“PTFE(ポリテトラフルオロエチレン(polytetrafluoroethylene))”を用いた。
抵抗体部122の厚さは、それぞれ約50μmとした。
抵抗体部122の厚さは、それぞれ約50μmとした。
抵抗体部122が“なし”の場合には、オゾン発生電圧が3.2kVで、オゾン発生電圧におけるイオン数は0個であった。すなわち、高圧電極11と対向電極12との間のDC電圧を徐々に上げていくと、3.2kVのときに、オゾンが発生し始めた。しかし、オゾン発生電圧ではイオンは発生しなかった。
抵抗体部122がアルキッド樹脂の場合には、オゾン発生電圧が4.0kVで、オゾン発生電圧におけるイオン数は1040×103個/cm3であった。すなわち、高圧電極11と対向電極12との間のDC電圧を徐々に増加させていくと、4.0kVのときに、オゾンが発生し始めた。しかし、イオンは、オゾン発生電圧未満のDC電圧において発生し始めていた。
抵抗体部122がアクリル樹脂の場合には、オゾン発生電圧が4.5kVで、オゾン発生電圧におけるイオン数は1400×103個/cm3であった。すなわち、高圧電極11と対向電極12との間のDC電圧を徐々に上げていくと、6.0kVのときに、オゾンが発生し始めた。しかし、イオンは、オゾン発生電圧未満のDC電圧において発生し始めていた。
抵抗体部122がポリイミド樹脂の場合には、オゾン発生電圧が6.0kVで、オゾン発生電圧におけるイオン数は1600×103個/cm3であった。すなわち、高圧電極11と対向電極12との間のDC電圧を徐々に上げていくと、4.5kVのときに、オゾンが発生し始めた。しかし、イオンは、オゾン発生電圧未満のDC電圧において発生し始めていた。
そして、抵抗体部122がポリエステル樹脂又はPTFEの場合には、高圧電極11と対向電極12との間のDC電圧を10kVまで印加しても、オゾンは発生せず、イオンも発生しなかった。なお、ポリエステル樹脂の場合、導体露出領域123を設けることにより、高圧電極11と対向電極12との間のDC電圧を10kVまで印加しても、オゾンは発生しないが、イオンは発生させることができた。すなわち、高圧電極11と対向電極12との間のDC電圧を10kVとした場合、イオン数は2000×103個/cm3であった。
以上のことから、図5に示した抵抗体部122の材料(抵抗体部材料)として、ポリイミド樹脂が最もオゾン発生電圧が高く、且つオゾン発生電圧におけるイオン数が大きい。すなわち、ポリイミド樹脂が抵抗体部122の材料としては、最も好ましい。次に、アクリル樹脂、アルキッド樹脂が、この順に好ましい。さらに、導体露出領域123を設けることにより、ポリエステル樹脂も用いることができる。
また、特性から見ると、比誘電率が3以上であって、体積抵抗率が、1012Ω・cm以上且つ1018Ω・cm以下であることが好ましい。体積抵抗率については、1014Ω・cm以上且つ1018Ω・cm以下がより好ましい。
なお、導体露出領域123を備えない場合には、抵抗体部122の体積抵抗率が1017Ω・cmを超えると、抵抗体部122は、絶縁体として機能し、高圧電極11と対向電極12との間における放電の発生を阻害すると考えられる。したがって、この場合には導体露出領域123を設けることが必要となる。
また、特性から見ると、比誘電率が3以上であって、体積抵抗率が、1012Ω・cm以上且つ1018Ω・cm以下であることが好ましい。体積抵抗率については、1014Ω・cm以上且つ1018Ω・cm以下がより好ましい。
なお、導体露出領域123を備えない場合には、抵抗体部122の体積抵抗率が1017Ω・cmを超えると、抵抗体部122は、絶縁体として機能し、高圧電極11と対向電極12との間における放電の発生を阻害すると考えられる。したがって、この場合には導体露出領域123を設けることが必要となる。
(実施例3)
実施例3では、帯電部10における対向電極12が抵抗体部122を有する場合と有しない場合とにおける集塵効率とオゾン濃度との関係を説明する。ここで説明する電気集塵機1を実施例3の電気集塵機1と表記する。
図6は、実施例3の電気集塵機1の帯電部10の斜視図である。図1に示す電気集塵機1では、通風方向が紙面において右から左に向かう方向であった。しかし、図6では、通風方向を、紙面において上から下に向かう方向に記載している。
実施例3では、帯電部10における対向電極12が抵抗体部122を有する場合と有しない場合とにおける集塵効率とオゾン濃度との関係を説明する。ここで説明する電気集塵機1を実施例3の電気集塵機1と表記する。
図6は、実施例3の電気集塵機1の帯電部10の斜視図である。図1に示す電気集塵機1では、通風方向が紙面において右から左に向かう方向であった。しかし、図6では、通風方向を、紙面において上から下に向かう方向に記載している。
そして、電気集塵機1の高圧電極11は、図1、図2に示した構成である。すなわち、それぞれが複数の鋸歯111を備えた複数の鋸歯列113を備えている。鋸歯111は、鋸歯列113間で先端が互いに対向するように配列されている。
一方、電気集塵機1の対向電極12は、導体部121がエキスパンドメタルで構成されている。エキスパンドメタルは、導電性材料で構成された板に切れ目を入れ、引き延ばすことにより菱形の開口124が形成される金網状の部材である。
図7は、実施例3の電気集塵機における高圧電極11及び対向電極12のそれぞれの平面図である。図7(a)は、高圧電極11、図7(b)は、対向電極12である。
図7(a)に示す高圧電極11は、図2(a)に示した高圧電極11と同じである。
図7(b)に示す対向電極12は、エキスパンドメタルから構成された導体部121と、その表面を覆うように設けられた抵抗体部122とを備えている。なお、導体部121の一部(上下方向の上側及び下側)は、抵抗体部122を備えない導体露出領域123となっている。
そして、高圧電極11は絶縁スペーサ32を介して筐体30に取り付けられている。対向電極12は、導体露出領域123が筐体30と接続されるように取り付けられ、取り付けられた部分が接地端子Eに接続されている(図3参照)。
図7(a)に示す高圧電極11は、図2(a)に示した高圧電極11と同じである。
図7(b)に示す対向電極12は、エキスパンドメタルから構成された導体部121と、その表面を覆うように設けられた抵抗体部122とを備えている。なお、導体部121の一部(上下方向の上側及び下側)は、抵抗体部122を備えない導体露出領域123となっている。
そして、高圧電極11は絶縁スペーサ32を介して筐体30に取り付けられている。対向電極12は、導体露出領域123が筐体30と接続されるように取り付けられ、取り付けられた部分が接地端子Eに接続されている(図3参照)。
高圧電極11の保持部14の大きさを、左右方向で約400mm、上下方向で約300mmとした。
そして、高圧電極11は、厚さ0.5mmのSUSで構成した。鋸歯列113間における鋸歯111の先端間の距離Sを、約30mmとした。そして、高圧電極11は、5列の鋸歯列113(#1〜#5)を備えているとした。
そして、高圧電極11は、厚さ0.5mmのSUSで構成した。鋸歯列113間における鋸歯111の先端間の距離Sを、約30mmとした。そして、高圧電極11は、5列の鋸歯列113(#1〜#5)を備えているとした。
対向電極12の導体部121は、SUSのエキスパンドメタルで構成し、開口124の寸法を4mm×8mmとした。
対向電極12の導体部121を覆う、抵抗体部122は厚さ50μmのポリイミド樹脂とした。
なお、抵抗体部122として用いたポリイミド樹脂は、誘電率3.3、体積抵抗率1016Ω・cmである。
高圧電極11と対向電極12との距離Gは、5mmとした。
対向電極12の導体部121を覆う、抵抗体部122は厚さ50μmのポリイミド樹脂とした。
なお、抵抗体部122として用いたポリイミド樹脂は、誘電率3.3、体積抵抗率1016Ω・cmである。
高圧電極11と対向電極12との距離Gは、5mmとした。
高圧電極11と対向電極12との間に、約4kVのDC電圧を印加すると、イオンが発生し始め、浮遊微粒子の帯電が可能になった。
そして、図1に示したように、通風方向の下流側に、集塵部20を設け、帯電部10及び集塵部20に通電しながら、通風させることで、空気中の浮遊微粒子を除去した。
そして、図1に示したように、通風方向の下流側に、集塵部20を設け、帯電部10及び集塵部20に通電しながら、通風させることで、空気中の浮遊微粒子を除去した。
図8は、実施例3の電気集塵機1における集塵効率とオゾン濃度の関係を示す図である。図8では、上記の構成による電気集塵機1を実施例3として示し、帯電部10の対向電極12に抵抗体部122を設けない電気集塵機1を比較例2として示した。なお、比較例2の電気集塵機1でも、帯電部10の対向電極12は、筐体30と接続されるように取り付けられ、取り付けられた部分が接地端子Eに接続されている。
実施例3の電気集塵機1では、ほぼ100%の集塵効率が得られる状態で動作させても、オゾン濃度が3ppb以下であった。この値は、環境基準値(0.05ppm)を大きく下回る。
一方、比較例2の電気集塵機1では、ほぼ100%の集塵効率が得られる状態で動作させると、オゾン濃度が7ppbを超える。この値は、環境基準値(0.05ppm)を下回るが、実施例3の電気集塵機1の2倍以上である。
一方、比較例2の電気集塵機1では、ほぼ100%の集塵効率が得られる状態で動作させると、オゾン濃度が7ppbを超える。この値は、環境基準値(0.05ppm)を下回るが、実施例3の電気集塵機1の2倍以上である。
以上説明したように、実施例3の電気集塵機1は、帯電部10の対向電極12に抵抗体部122を備えることで、オゾン濃度を低く抑えつつ高い集塵効率が得られる。
(実施例4)
ここでは、電気集塵機1と帯電部10の高圧電極11の形状が異なる場合における集塵効率とオゾン濃度との関係について説明する。ここで説明する電気集塵機1を実施例4の電気集塵機1と表記する。
ここでは、電気集塵機1と帯電部10の高圧電極11の形状が異なる場合における集塵効率とオゾン濃度との関係について説明する。ここで説明する電気集塵機1を実施例4の電気集塵機1と表記する。
図9は、実施例4の電気集塵機1の帯電部10の斜視図である。図9でも、通風方向を、上下方向に記載している。
電気集塵機1の高圧電極11は、それぞれが複数の鋸歯111を備えた複数の鋸歯列113を備えている。それぞれの鋸歯列113は、上方向と下方向とを向く鋸歯111を備えている。鋸歯111の先端は、鋸歯列113間で互いに千鳥(スタガ)になるように配列されている。すなわち、鋸歯111の先端は、鋸歯列113間で互いに対向せず、一方の鋸歯列113の鋸歯111の先端の間に、他方の鋸歯列113の鋸歯111の先端が配列されている。すなわち、鋸歯列113間において、鋸歯111が列方向に互いにずれて配置されている。
一方、電気集塵機1の対向電極12は、実施例3と同様に、導体部121がエキスパンドメタルである。
電気集塵機1の高圧電極11は、それぞれが複数の鋸歯111を備えた複数の鋸歯列113を備えている。それぞれの鋸歯列113は、上方向と下方向とを向く鋸歯111を備えている。鋸歯111の先端は、鋸歯列113間で互いに千鳥(スタガ)になるように配列されている。すなわち、鋸歯111の先端は、鋸歯列113間で互いに対向せず、一方の鋸歯列113の鋸歯111の先端の間に、他方の鋸歯列113の鋸歯111の先端が配列されている。すなわち、鋸歯列113間において、鋸歯111が列方向に互いにずれて配置されている。
一方、電気集塵機1の対向電極12は、実施例3と同様に、導体部121がエキスパンドメタルである。
図10は、実施例4の電気集塵機における高圧電極11及び対向電極12のそれぞれの平面図である。図10(a)は高圧電極11、図10(b)は対向電極12である。
図10(a)に示すように、すべての鋸歯列113の上下方向に鋸歯111を設けることにより、鋸歯111の数が、実施例3の場合より、多くなっている。
そして、高圧電極11は絶縁スペーサ32を介して筐体30に取り付けられている。対向電極12は、導体露出領域123が筐体30と接続されるように取り付けられ、取り付けられた部分が接地端子Eに接続されている。
図10(a)に示すように、すべての鋸歯列113の上下方向に鋸歯111を設けることにより、鋸歯111の数が、実施例3の場合より、多くなっている。
そして、高圧電極11は絶縁スペーサ32を介して筐体30に取り付けられている。対向電極12は、導体露出領域123が筐体30と接続されるように取り付けられ、取り付けられた部分が接地端子Eに接続されている。
高圧電極11の保持部14の大きさを、左右方向で約400mm、上下方向で約300mmとした。
そして、高圧電極11は、厚さ0.5mmのSUSで構成した。鋸歯列113間の鋸歯111の先端間の距離Sは、20mmとした。高圧電極11は、5列の鋸歯列113(#1〜#5)を備えるとした。
対向電極12は、導体部121をSUSのエキスパンドメタルで構成し、開口124の寸法を約4mm×約8mmとした。そして、対向電極12の導体部121の表面を覆う抵抗体部122は、厚さ約50μmのポリイミド樹脂とした。このポリイミド樹脂は、誘電率3.3、体積抵抗率1016Ω・cmであった。
そして、高圧電極11は、厚さ0.5mmのSUSで構成した。鋸歯列113間の鋸歯111の先端間の距離Sは、20mmとした。高圧電極11は、5列の鋸歯列113(#1〜#5)を備えるとした。
対向電極12は、導体部121をSUSのエキスパンドメタルで構成し、開口124の寸法を約4mm×約8mmとした。そして、対向電極12の導体部121の表面を覆う抵抗体部122は、厚さ約50μmのポリイミド樹脂とした。このポリイミド樹脂は、誘電率3.3、体積抵抗率1016Ω・cmであった。
図11は、実施例4の電気集塵機1における集塵効率とオゾン濃度との関係を示す図である。なお、ここでは、上記の構成による電気集塵機1を実施例4として示している。また、実施例3の電気集塵機1及び比較例2の電気集塵機1を合わせて示している。
図11から分かるように、実施例4の電気集塵機1では、ほぼ100%の集塵効率が得られる状態で動作させても、オゾン濃度が2ppb以下であった。このオゾン濃度は、実施例3の電気集塵機1よりも低い。
これは、高圧電極11の鋸歯列113における鋸歯111を、鋸歯列113間において、互いに千鳥に配列したことによると考えられる。すなわち、高圧電極11と対向電極12との間において、コロナ放電が形成される領域(範囲)が、鋸歯列113間で鋸歯111を互いに対向させた場合に比べ、広がるためと考えられる。
図11から分かるように、実施例4の電気集塵機1では、ほぼ100%の集塵効率が得られる状態で動作させても、オゾン濃度が2ppb以下であった。このオゾン濃度は、実施例3の電気集塵機1よりも低い。
これは、高圧電極11の鋸歯列113における鋸歯111を、鋸歯列113間において、互いに千鳥に配列したことによると考えられる。すなわち、高圧電極11と対向電極12との間において、コロナ放電が形成される領域(範囲)が、鋸歯列113間で鋸歯111を互いに対向させた場合に比べ、広がるためと考えられる。
以上説明したように、実施例4の電気集塵機1は、高圧電極11の形状を変えることで、オゾン濃度をより低く抑えつつ高い集塵効率が得られる。
図12は、実施例4の電気集塵機1の帯電部10の変形例を示す図である。図12(a)は帯電部10の斜視図、図12(b)は帯電部10を対向電極12側から見た図、図12(c)は対向電極12のXIIC−XIIC線での断面図である。
対向電極12の導体部121は、複数の平板で構成され、複数の平板を構成する各平板の表面に抵抗体部122が積層されている。そして、各平板は、各鋸歯列113と対になるように配置されている。さらに、各平板は、高圧電極11から距離Gの平面内に設けられている。このとき、導体部121の幅Wは、導体部121と対向する鋸歯列113において、導体部121の幅方向における鋸歯111の先端間の距離Qよりも小さいことが好ましい。
なお、導体部121の一部(鋸歯列113側に対して裏面側)は、抵抗体部122を備えない導体露出領域123となっている。そして、対向電極12は、導体露出領域123が筐体30と接続されるように取り付けられ、取り付けられた部分が接地端子Eに接続されている。なお、導体露出領域123は、高圧電極11との間で放電が直接生じないように、設けられている。すなわち、対向電極12の導体露出領域123は、絶縁破壊を起こさない部分で露出させており、高圧電極11と対向電極12の導体露出領域123とは、絶縁距離が保持されている。
対向電極12の導体部121は、複数の平板で構成され、複数の平板を構成する各平板の表面に抵抗体部122が積層されている。そして、各平板は、各鋸歯列113と対になるように配置されている。さらに、各平板は、高圧電極11から距離Gの平面内に設けられている。このとき、導体部121の幅Wは、導体部121と対向する鋸歯列113において、導体部121の幅方向における鋸歯111の先端間の距離Qよりも小さいことが好ましい。
なお、導体部121の一部(鋸歯列113側に対して裏面側)は、抵抗体部122を備えない導体露出領域123となっている。そして、対向電極12は、導体露出領域123が筐体30と接続されるように取り付けられ、取り付けられた部分が接地端子Eに接続されている。なお、導体露出領域123は、高圧電極11との間で放電が直接生じないように、設けられている。すなわち、対向電極12の導体露出領域123は、絶縁破壊を起こさない部分で露出させており、高圧電極11と対向電極12の導体露出領域123とは、絶縁距離が保持されている。
(実施例5)
実施例1〜実施例4においては、電気集塵機1の帯電部10における高圧電極11に鋸歯111を使用した。
次に、電気集塵機1の帯電部10における高圧電極11にワイヤ114を用いた場合を説明する。ここで説明する電気集塵機1を実施例5の電気集塵機1と表記する。
実施例1〜実施例4においては、電気集塵機1の帯電部10における高圧電極11に鋸歯111を使用した。
次に、電気集塵機1の帯電部10における高圧電極11にワイヤ114を用いた場合を説明する。ここで説明する電気集塵機1を実施例5の電気集塵機1と表記する。
図13は、実施例5の電気集塵機1の帯電部10を説明する図である。図13(a)は帯電部10の斜視図、図13(b)は図13(a)のXIIIB−XIIIB線での断面図である。図13(a)でも、通風方向を、紙面において、上から下の方向に記載している。
図13(a)に示すように、電気集塵機1の帯電部10の高圧電極11は、複数のワイヤ114を備えている。複数のワイヤ114は、左右方向に設けられている。そして、複数のワイヤ114の両端部が、保持部14に固定されている。そして、複数のワイヤ114は、保持部14が備える回路基板に設けられた配線を介して、DC電圧が給電される。
帯電部10の対向電極12は、導体部121が導電性材料で構成された金網(メッシュ)である。そして、対向電極12は、導体部121の表面を覆うように設けられた抵抗体部122を備えている(後述する図14参照)。
図13(a)に示すように、電気集塵機1の帯電部10の高圧電極11は、複数のワイヤ114を備えている。複数のワイヤ114は、左右方向に設けられている。そして、複数のワイヤ114の両端部が、保持部14に固定されている。そして、複数のワイヤ114は、保持部14が備える回路基板に設けられた配線を介して、DC電圧が給電される。
帯電部10の対向電極12は、導体部121が導電性材料で構成された金網(メッシュ)である。そして、対向電極12は、導体部121の表面を覆うように設けられた抵抗体部122を備えている(後述する図14参照)。
図13(b)の断面図に示すように、対向電極12は、複数のワイヤ114をそれぞれ囲むように、半径Mの半円筒状に曲げられている。ここでは、半径Mは、ワイヤ114間の距離Sの1/2に設定されている。なお、対向電極12は複数のワイヤ114を囲む半円筒状に構成されていてもよい。
そして、高圧電極11のワイヤ114は、絶縁スペーサ32を介して筐体30に取り付けられている。なお、保持部14が絶縁スペーサ32を介して筐体30に取り付けられてもよい。また、保持部14が筐体30の一部であってもよい。
一方、対向電極12は、導体露出領域123が筐体30と接続されるように取り付けられ、取り付けられた部分が接地端子Eに接続されている。
そして、高圧電極11のワイヤ114は、絶縁スペーサ32を介して筐体30に取り付けられている。なお、保持部14が絶縁スペーサ32を介して筐体30に取り付けられてもよい。また、保持部14が筐体30の一部であってもよい。
一方、対向電極12は、導体露出領域123が筐体30と接続されるように取り付けられ、取り付けられた部分が接地端子Eに接続されている。
図14は、実施例5の電気集塵機1の高圧電極11及び対向電極12のそれぞれの平面図である。図14(a)は高圧電極11、図14(b)は対向電極12である。
図14(a)に示す高圧電極11は、複数のワイヤ114を備えている。
図14(b)に示す対向電極12は、導体部121が導電性材料で構成された金網(メッシュ)である。そして、導体部121の表面を覆う抵抗体部122を備えている。なお、図13(b)に示したように、対向電極12を半円筒状にした際、対向電極12が筐体30と接触する部分は、抵抗体部122を備えない導体露出領域123となっている。
図14(a)に示す高圧電極11は、複数のワイヤ114を備えている。
図14(b)に示す対向電極12は、導体部121が導電性材料で構成された金網(メッシュ)である。そして、導体部121の表面を覆う抵抗体部122を備えている。なお、図13(b)に示したように、対向電極12を半円筒状にした際、対向電極12が筐体30と接触する部分は、抵抗体部122を備えない導体露出領域123となっている。
実施例5の電気集塵機1においても、オゾン濃度を低く抑えつつ、高い集塵効率が得られた。
これは、帯電部10の対向電極12が、導体部121の表面を覆う抵抗体部122を備えることで、放電電流が制限されたことによる。そして、複数のワイヤ114のそれぞれに半円筒状に対向電極12を設けたことにより、コロナ放電がそれぞれのワイヤ114を取り巻く空間において発生していることによると考えられる。
これは、帯電部10の対向電極12が、導体部121の表面を覆う抵抗体部122を備えることで、放電電流が制限されたことによる。そして、複数のワイヤ114のそれぞれに半円筒状に対向電極12を設けたことにより、コロナ放電がそれぞれのワイヤ114を取り巻く空間において発生していることによると考えられる。
(帯電部10における高圧電極11の変形例)
図15は、電気集塵機1の帯電部10における高圧電極11の変形例を示す図である。図15(a)は鋸歯111を図2(a)と異なる配列で構成した図、図15(b)は鋸歯111を図10(a)と異なる配列で構成した図である。
図15は、電気集塵機1の帯電部10における高圧電極11の変形例を示す図である。図15(a)は鋸歯111を図2(a)と異なる配列で構成した図、図15(b)は鋸歯111を図10(a)と異なる配列で構成した図である。
まず、図15(a)を説明する。
図2(a)では、最も上側及び最も下側の鋸歯列113(図2では#1、#5)の接続部112を保持部14に接近又は接触させて設けた。このため、最も上側及び最も下側の鋸歯列113(図2(a)では#1、#5)では、上方向又は下方向のいずれか一方の鋸歯111しか設けなかった。
これに対し、図15(a)に示す高圧電極11では、すべての鋸歯列113が上方向及び下方向の両方の鋸歯111を備えている。
図2(a)では、最も上側及び最も下側の鋸歯列113(図2では#1、#5)の接続部112を保持部14に接近又は接触させて設けた。このため、最も上側及び最も下側の鋸歯列113(図2(a)では#1、#5)では、上方向又は下方向のいずれか一方の鋸歯111しか設けなかった。
これに対し、図15(a)に示す高圧電極11では、すべての鋸歯列113が上方向及び下方向の両方の鋸歯111を備えている。
次に、図15(b)を説明する。
図10(a)では、すべての鋸歯列113が上方向及び下方向の両方の鋸歯111を備えていた。
これに対し、図15(b)に示す高圧電極11では、最も上側及び最も下側の鋸歯列113(図15(b)では#1、#6)の接続部112を保持部14に接近又は接触させて設けている。このため、最も上側及び最も下側の鋸歯列113(図15(b)では#1、#6)では、上方向又は下方向のいずれか一方の鋸歯111しか設けていない。
図10(a)では、すべての鋸歯列113が上方向及び下方向の両方の鋸歯111を備えていた。
これに対し、図15(b)に示す高圧電極11では、最も上側及び最も下側の鋸歯列113(図15(b)では#1、#6)の接続部112を保持部14に接近又は接触させて設けている。このため、最も上側及び最も下側の鋸歯列113(図15(b)では#1、#6)では、上方向又は下方向のいずれか一方の鋸歯111しか設けていない。
これらの高圧電極11を実施例1、実施例3、実施例4のそれぞれの電気集塵機1に適用しても、オゾン濃度を低く抑えつつ、高い集塵効率が得られる。
図16は、電気集塵機1の帯電部10における高圧電極11の他の変形例を示す図である。図16(a)はそれぞれが複数の針115を備える複数の針列117から構成され、針115の先端が隣接する針列間で対向させて構成した図である。図16(b)は複数の針115を備える複数の針列117から構成され、針115の先端が隣接する針列117間で千鳥にして構成した図である。
針115及び/又はその先端は、電界集中を発生させる部位の一例である。
針115及び/又はその先端は、電界集中を発生させる部位の一例である。
図16(a)は、図2(a)に示す高圧電極11の鋸歯111を、針115に置き換えたものである。なお、針115は、先端が尖った針形状の部材である。そして、針列117において複数の針115を接続する接続部116は、例えば、配線が形成された回路基板であって、複数の針115と配線とが接続されている。
図16(b)は、図10(a)に示す高圧電極11の鋸歯111を針115に置き換えたものである。他の構成は、図10(a)と同様であるので説明を省略する。
図16(b)は、図10(a)に示す高圧電極11の鋸歯111を針115に置き換えたものである。他の構成は、図10(a)と同様であるので説明を省略する。
これらの高圧電極11を実施例1、実施例3、実施例4のそれぞれの電気集塵機1に適用しても、オゾン濃度を低く抑えつつ、高い集塵効率が得られる。
なお、図16(a)、(b)に示した針115の配列を、それぞれ図15(a)、(b)に示した鋸歯111の配列に変更してもよい。
なお、図16(a)、(b)に示した針115の配列を、それぞれ図15(a)、(b)に示した鋸歯111の配列に変更してもよい。
また、高圧電極11は、高圧電極11の鋸歯111又は針115の代わりに、例えば、導電性のカーボン線を結束した刷毛(ブラシ)形状であってもよい。なお、刷毛(ブラシ)形状の部分及び/又はその先端は、電界集中を発生させる部位の一例である。
(帯電部10における対向電極12の変形例)
図17は、電気集塵機1の帯電部10における対向電極12の変形例を説明する図である。
図17に示す対向電極12は、複数の開口124を設けた導電性材料で構成された板である導体部121とその表面に設けられた抵抗体部122とを備えている。開口124は導体部121である板を貫通して設けられている。なお、導体部121の一部(左右方向の両端部)は、抵抗体部122を備えない導体露出領域123となっている。
そして、対向電極12は、導体露出領域123が筐体30と接続されるように取り付けられ、取り付けられた部分が接地端子Eに接続される。
なお、抵抗体部122は、高圧電極11と対向電極12との間の放電電流を抑制するために設けられている。よって、少なくとも、高圧電極11と対向電極12の導体部121との間で放電が発生しないことが求められる。このことから、抵抗体部122は、少なくとも高圧電極11と向かい合う側の導体部121(板)の表面を覆うように設けられていることが好ましい。
図17は、電気集塵機1の帯電部10における対向電極12の変形例を説明する図である。
図17に示す対向電極12は、複数の開口124を設けた導電性材料で構成された板である導体部121とその表面に設けられた抵抗体部122とを備えている。開口124は導体部121である板を貫通して設けられている。なお、導体部121の一部(左右方向の両端部)は、抵抗体部122を備えない導体露出領域123となっている。
そして、対向電極12は、導体露出領域123が筐体30と接続されるように取り付けられ、取り付けられた部分が接地端子Eに接続される。
なお、抵抗体部122は、高圧電極11と対向電極12との間の放電電流を抑制するために設けられている。よって、少なくとも、高圧電極11と対向電極12の導体部121との間で放電が発生しないことが求められる。このことから、抵抗体部122は、少なくとも高圧電極11と向かい合う側の導体部121(板)の表面を覆うように設けられていることが好ましい。
上記において説明した高圧電極11と対向電極12とを、それぞれ組み合わせて用いてもよい。
また、実施例1〜5に示した数値は、一例であって、これらに限定されないことは明らかである。
[第2の実施の形態]
第2の実施の形態では、高圧電極11が複数の鋸歯111をそれぞれが備えた複数の鋸歯列113で構成されているとして、鋸歯111の配置に設定される要件について説明する。ここでは、鋸歯列113間において、鋸歯111の先端が互いにずれて配置されているとする。例えば、鋸歯列113間において、鋸歯111の先端が千鳥に配置されている。
図18は、第2の実施の形態が適用される電気集塵機1の一例を示す図である。ここでは、筐体30を破線で示し、筐体30の内部に設けられた帯電部10及び集塵部20の構成が見えるようにしている。
電気集塵機1の構成は、第1の実施の形態で説明したと同様の部分は、同じ符号を付して説明を省略し、異なる部分を説明する。
第2の実施の形態では、高圧電極11が複数の鋸歯111をそれぞれが備えた複数の鋸歯列113で構成されているとして、鋸歯111の配置に設定される要件について説明する。ここでは、鋸歯列113間において、鋸歯111の先端が互いにずれて配置されているとする。例えば、鋸歯列113間において、鋸歯111の先端が千鳥に配置されている。
図18は、第2の実施の形態が適用される電気集塵機1の一例を示す図である。ここでは、筐体30を破線で示し、筐体30の内部に設けられた帯電部10及び集塵部20の構成が見えるようにしている。
電気集塵機1の構成は、第1の実施の形態で説明したと同様の部分は、同じ符号を付して説明を省略し、異なる部分を説明する。
(帯電部10)
帯電部10は、高圧電極11と、高圧電極11に対向する対向電極12とを備えている。
高圧電極11は、それぞれが尖った先端を有する鋸歯111を複数備えた複数の鋸歯列113(図18では#1〜#5の5列)を備えている。隣接する鋸歯列113間で、鋸歯列113の方向において、それぞれの鋸歯111の先端がずれるように設けられている。図18では、隣接する鋸歯列113間で、一方の鋸歯列113における鋸歯111の先端が、他方の鋸歯列113の鋸歯111の先端の中央に配置されている。すなわち、隣接する鋸歯列113間で、それぞれの鋸歯111の先端が千鳥に配置されている。
そして、鋸歯111の先端から接続部112までの長さをL(長さL)、鋸歯列113における鋸歯111間の間隔(ピッチ)をP(間隔P)とする。さらに、隣接する鋸歯列113間において、鋸歯列に垂直な方向の鋸歯111の先端間の距離をS(距離S)とする。
対向電極12は、一例として導電性材料で構成されたエキスパンドメタルである導体部121と、その表面を覆う抵抗体部122とを備えている。
帯電部10は、高圧電極11と、高圧電極11に対向する対向電極12とを備えている。
高圧電極11は、それぞれが尖った先端を有する鋸歯111を複数備えた複数の鋸歯列113(図18では#1〜#5の5列)を備えている。隣接する鋸歯列113間で、鋸歯列113の方向において、それぞれの鋸歯111の先端がずれるように設けられている。図18では、隣接する鋸歯列113間で、一方の鋸歯列113における鋸歯111の先端が、他方の鋸歯列113の鋸歯111の先端の中央に配置されている。すなわち、隣接する鋸歯列113間で、それぞれの鋸歯111の先端が千鳥に配置されている。
そして、鋸歯111の先端から接続部112までの長さをL(長さL)、鋸歯列113における鋸歯111間の間隔(ピッチ)をP(間隔P)とする。さらに、隣接する鋸歯列113間において、鋸歯列に垂直な方向の鋸歯111の先端間の距離をS(距離S)とする。
対向電極12は、一例として導電性材料で構成されたエキスパンドメタルである導体部121と、その表面を覆う抵抗体部122とを備えている。
すなわち、第2の実施の形態において説明する帯電部10における高圧電極11及び対向電極12は、第1の実施の形態において説明した実施例4における図10と同様である。
高圧電極11と対向電極12との間は、距離Gである。
そして、図3(a)に示したように、高圧電極11は、絶縁性材料で構成された絶縁スペーサ32を介して筐体30に取り付けられている。対向電極12は、導体部121が露出した導体露出領域123が筐体30と電気的に接続する(導通する)ように取り付けられ、取り付けられた部分(電気的接触)が接地端子Eに接続されている。
(集塵効率とオゾン濃度)
次に、第2の形態が適用される電気集塵機1において、集塵効率とオゾン濃度を測定した結果を説明する。ここで説明する電気集塵機1を実施例6の電気集塵機1と表記する。
次に、第2の形態が適用される電気集塵機1において、集塵効率とオゾン濃度を測定した結果を説明する。ここで説明する電気集塵機1を実施例6の電気集塵機1と表記する。
(実施例6)
電気集塵機1の帯電部10は、通風方向から見た高圧電極11の保持部14の外形を、左右方向で約400mm、上下方向で約300mmとした。
帯電部10における高圧電極11の鋸歯111及び接続部112は、厚さ0.5mmの板状のステンレススチール(SUS)で構成した。そして、鋸歯111の長さLを10mmとした。そして、図10、図18と同様に、5列の鋸歯列113を設けた。
帯電部10における対向電極12は、導体部121を開口124が4mm×8mmのSUSで構成されたエキスパンドメタルとした。導体部121の表面を覆う抵抗体部122は、厚さ約50μmのポリイミド樹脂とした。このポリイミド樹脂は、比誘電率が3.3、体積抵抗率が1016Ω・cmであった。
高圧電極11と対向電極12との距離Gを5mmとした。
電気集塵機1の帯電部10は、通風方向から見た高圧電極11の保持部14の外形を、左右方向で約400mm、上下方向で約300mmとした。
帯電部10における高圧電極11の鋸歯111及び接続部112は、厚さ0.5mmの板状のステンレススチール(SUS)で構成した。そして、鋸歯111の長さLを10mmとした。そして、図10、図18と同様に、5列の鋸歯列113を設けた。
帯電部10における対向電極12は、導体部121を開口124が4mm×8mmのSUSで構成されたエキスパンドメタルとした。導体部121の表面を覆う抵抗体部122は、厚さ約50μmのポリイミド樹脂とした。このポリイミド樹脂は、比誘電率が3.3、体積抵抗率が1016Ω・cmであった。
高圧電極11と対向電極12との距離Gを5mmとした。
集塵部20における高圧電極21及び対向電極22は、通風方向の幅が20mm、通風方向と直交する方向の長さが約400mmとした。そして、高圧電極21と対向電極22の間隔は、約1.5mmとした。そして、高圧電極21と対向電極22との間に、約6kVのDC電圧を印加した。
さらに、実施例6の電気集塵機1では、筐体30などを構成する樹脂部材を、鋸歯111の先端から約5mm(距離r)の範囲に設けないようにした。
そして、帯電部10及び集塵部20に通電して、空気を流した。通風方向の風速は、1m/sである。
この状態において、帯電部10における高圧電極11と対向電極との間に、約4kVのDC電圧を印加すると、イオンが発生し始め、浮遊微粒子の帯電が可能になった。
この状態において、帯電部10における高圧電極11と対向電極との間に、約4kVのDC電圧を印加すると、イオンが発生し始め、浮遊微粒子の帯電が可能になった。
図19は、鋸歯列113における鋸歯111の間隔Pに対する、電気集塵機1の集塵効率及びオゾン濃度の関係を示す図である。図の左側の縦軸が集塵効率(%)、右側の縦軸がオゾン濃度(ppb)である。また、横軸は、鋸歯111の間隔Pである。なお、横軸には、鋸歯111の長さLを基準とした鋸歯111の間隔Pを合わせて示している。
ここで、オゾン濃度は、オゾン濃度計を用い、オゾン濃度計が計測するオゾン量とオゾン濃度計が取り込む空気の量から求めた。また、集塵効率は、電気集塵機1の通風方向の上流(電気集塵機1に入る前)と下流(電気集塵機1から出た後)とにおいて、浮遊微粒子の数をパーティクルカウンタにより計測して求めた。
ここで、オゾン濃度は、オゾン濃度計を用い、オゾン濃度計が計測するオゾン量とオゾン濃度計が取り込む空気の量から求めた。また、集塵効率は、電気集塵機1の通風方向の上流(電気集塵機1に入る前)と下流(電気集塵機1から出た後)とにおいて、浮遊微粒子の数をパーティクルカウンタにより計測して求めた。
ここでは、鋸歯列113における鋸歯111の間隔Pを、15mm(1.5L)、22.5mm(2.25L)、35mm(3.5L)として、集塵効率及びオゾン濃度を測定した。なお、鋸歯列113間における鋸歯111の先端間の距離Sを20mm(2L)に固定した。
図19から分かるように、集塵効率は、鋸歯111の間隔Pが大きいほど、高くなる。鋸歯111の間隔Pが2L以上であると、集塵効率が、90%以上になる。
また、オゾン濃度は、鋸歯111の間隔Pが大きいほど、小さい。なお、測定した範囲におけるオゾン濃度は、10ppb以下であって、環境基準値(0.05ppm)を大きく下回る。そして、鋸歯111の間隔Pが2L以上であると、オゾン濃度は、人の臭覚で感知される5ppb以下である。
また、オゾン濃度は、鋸歯111の間隔Pが大きいほど、小さい。なお、測定した範囲におけるオゾン濃度は、10ppb以下であって、環境基準値(0.05ppm)を大きく下回る。そして、鋸歯111の間隔Pが2L以上であると、オゾン濃度は、人の臭覚で感知される5ppb以下である。
図20は、鋸歯列113間の距離Sに対する、電気集塵機1の集塵効率及びオゾン濃度の関係を示す図である。図の左側の縦軸が集塵効率(%)、右側の縦軸がオゾン濃度(ppb)である。また、横軸は、鋸歯列113間の距離Sである。なお、横軸には、鋸歯111の長さLを基準とした鋸歯列113間のおける鋸歯111の先端間の距離Sを合わせて示している。
ここでは、鋸歯列113間における鋸歯111の先端間の距離Sを、10mm(1L)、20mm(2L)、30mm(3L)、40mm(4L)として、集塵効率及びオゾン濃度を測定した。なお、鋸歯列113における鋸歯111の間隔Pは、35mm(3.5L)に固定した。
図20から分かるように、鋸歯列113間の距離Sが3L以下であると、集塵効率が90%以上となる。しかし、鋸歯列113間の距離Sが3Lを超えると、集塵効率が低下する。
オゾン濃度は、鋸歯列113間の距離Sにほとんど依存せず、鋸歯111の間隔Pが大きいほど、小さい。なお、測定した範囲におけるオゾン濃度は、人の臭覚で感知される5ppb以下である。
オゾン濃度は、鋸歯列113間の距離Sにほとんど依存せず、鋸歯111の間隔Pが大きいほど、小さい。なお、測定した範囲におけるオゾン濃度は、人の臭覚で感知される5ppb以下である。
(放電領域13)
図21は、帯電部10における放電の様子を模式的に説明する図である。図21(a)は高圧電極11側から見た平面図、図21(b)は図21(a)のXXIB−XXIB線での断面図である。図21(c)は、鋸歯111の間隔が図21(a)の間隔Pより狭い(小さい)間隔P′の場合、図21(d)は、鋸歯列113間の距離が図6(a)の距離Sより広い(大きい)距離S′の場合である。
図21は、帯電部10における放電の様子を模式的に説明する図である。図21(a)は高圧電極11側から見た平面図、図21(b)は図21(a)のXXIB−XXIB線での断面図である。図21(c)は、鋸歯111の間隔が図21(a)の間隔Pより狭い(小さい)間隔P′の場合、図21(d)は、鋸歯列113間の距離が図6(a)の距離Sより広い(大きい)距離S′の場合である。
図21(a)、(b)に示すように、高圧電極11と対向電極12との間の放電領域13は、高圧電極11における鋸歯111の先端から、遠い方向に向かって広がりながら、対向電極12に斜めに向かうと考えられる。
ここでは、図18に示したように、鋸歯111は、通風方向(対向電極12)に対して直交又は斜めの方向に配置されている。このため、鋸歯111の先端からの電気力線は、鋸歯111の先端から対向電極12に垂直に向かうことができない。すなわち、電気力線は、鋸歯111の先端から、先端から遠い方向にむかって広がりながら、対向電極12に斜めに向かうことになる。
ここでは、図18に示したように、鋸歯111は、通風方向(対向電極12)に対して直交又は斜めの方向に配置されている。このため、鋸歯111の先端からの電気力線は、鋸歯111の先端から対向電極12に垂直に向かうことができない。すなわち、電気力線は、鋸歯111の先端から、先端から遠い方向にむかって広がりながら、対向電極12に斜めに向かうことになる。
よって、図21(c)に示すように、鋸歯列113における鋸歯111の間隔を、図21(a)の間隔Pより狭い(小さい)間隔P′にすると、鋸歯列113において隣接する鋸歯111の放電領域13が互いに重なり合って、干渉が発生する。これにより、図19に示したように、鋸歯111の間隔Pが小さくなると、集塵効率が低下するとともに、オゾン濃度が高くなると考えられる。
一方、図21(d)に示すように、鋸歯列113間における鋸歯111の先端間の距離を、図21(a)の距離Sより広い(大きい)距離S′にすると、高圧電極11の面積(通風方向に直交する方向における面積)において、放電領域13の占める割合が小さくなる。このため、図20に示したように、鋸歯列113間の距離Sが大きくなると、集塵効率が低下すると考えられる。
以上説明したように、鋸歯111の先端を鋸歯列113の方向においてずらして配置する場合、鋸歯列113における鋸歯111の間隔Pが2L以上、且つ鋸歯列113間の距離Sが3L以下であることが好ましい。
なお、高圧電極11は、鋸歯111の配列を図10(a)と異なる図15(b)に示した配列としてもよい。
また、図10(a)に示した鋸歯111を、図16(b)に示したように針115に置き換えてもよい。さらに、図15(b)に示した鋸歯111を針115に置き換えてもよい。
また、図10(a)に示した鋸歯111を、図16(b)に示したように針115に置き換えてもよい。さらに、図15(b)に示した鋸歯111を針115に置き換えてもよい。
これらの場合であっても、針115の長さをL(長さL)とした場合、針列117における針115の間隔Pを2L以上、且つ針列117間における針115の先端間の距離Sを3L以下とすることで、高い集塵効率を得つつ、オゾン濃度を低く抑えることができる。
そして、対向電極12は、これまで示したものと置き換えてもよい。
以上説明したように、第2の実施の形態が適用される電気集塵機1では、帯電部10の対向電極12を、導体部121と導体部121の表面を覆うように設けた抵抗体部122とで構成している。よって、放電電流が、抵抗体部122を設けない場合に比べて、小さく抑えられ、オゾン濃度が低く抑えられる。
そして、帯電部10の高圧電極11は、絶縁スペーサ32を介して筐体30に固定されている。さらに、高圧電極11の鋸歯111の先端から予め定められた距離rの範囲に、筐体30などを構成する樹脂部材が設けられていない。さらに、対向電極12は、導体露出領域123において筐体30と電気的に接続されている(導通させている)。これらにより、筐体30が静電気で帯電することを抑制し、集塵効率を向上させている。
そして、帯電部10の高圧電極11は、絶縁スペーサ32を介して筐体30に固定されている。さらに、高圧電極11の鋸歯111の先端から予め定められた距離rの範囲に、筐体30などを構成する樹脂部材が設けられていない。さらに、対向電極12は、導体露出領域123において筐体30と電気的に接続されている(導通させている)。これらにより、筐体30が静電気で帯電することを抑制し、集塵効率を向上させている。
第2の実施の形態が適用される電気集塵機1では、帯電部10において、高圧電極11と対向電極12とを、通風方向に配置している。さらに、高圧電極11の放電を発生させる部分を鋸歯111とし、鋸歯111を通風方向に対して、直交又は傾けて(交差させて)配置している。よって、高圧電極11と対向電極12との距離Gを、例えば5mmと、短く設定できる。これにより、電気集塵機1が小型化できる。
また、第2の実施の形態で示した数値は、一例であって、これらに限定されないことは明らかである。
[第3の実施の形態]
第2の実施の形態では、帯電部10における高圧電極11の鋸歯111は、鋸歯列113間において、鋸歯列113の方向に対して、互いにずらして配置されていた。
第3の実施の形態では、帯電部10における高圧電極11の鋸歯111の鋸歯列113間での配置が、第2の実施の形態と異なる。この場合において、鋸歯111の配置に設定される要件について説明する。
第2の実施の形態では、帯電部10における高圧電極11の鋸歯111は、鋸歯列113間において、鋸歯列113の方向に対して、互いにずらして配置されていた。
第3の実施の形態では、帯電部10における高圧電極11の鋸歯111の鋸歯列113間での配置が、第2の実施の形態と異なる。この場合において、鋸歯111の配置に設定される要件について説明する。
図22は、第3の実施の形態が適用される電気集塵機1の一例を示す図である。ここでは、筐体30を破線で示し、筐体30の内部に設けられた帯電部10及び集塵部20の構成が見えるようにしている。
電気集塵機1の構成は、第1の実施の形態及び第2の実施の形態で説明したと同様の部分は、同じ符号を付して説明を省略し、異なる部分を説明する。
電気集塵機1の構成は、第1の実施の形態及び第2の実施の形態で説明したと同様の部分は、同じ符号を付して説明を省略し、異なる部分を説明する。
(帯電部10)
帯電部10は、高圧電極11と、高圧電極11に対向する対向電極12とを備えている。
高圧電極11は、鋸歯111を複数備えた複数の鋸歯列113(図22では#1〜#5)を備えている。それぞれの鋸歯列113の長手方向は、左右方向に向いている。最も上側の鋸歯列113(図22では#1)は、下側を向いて配列された複数の鋸歯111(図22では10個)を備えている。最も下側の鋸歯列113(図22では#5)は、上側を向いて配列された複数の鋸歯111(図22では10個)を備えている。そして、間の鋸歯列113(図22では#2〜#4)は、上側を向いて配列された複数の鋸歯111(図22では10個)と、下側を向いて配列された複数の鋸歯111(図22では10個)とを備えている。
高圧電極11は、隣接する鋸歯列113間で、それぞれの鋸歯111の先端が対向するように設けられている。
すなわち、第3の実施の形態において説明する帯電部10における高圧電極11は、第1の実施の形態において説明した図2(a)と同様である。
帯電部10は、高圧電極11と、高圧電極11に対向する対向電極12とを備えている。
高圧電極11は、鋸歯111を複数備えた複数の鋸歯列113(図22では#1〜#5)を備えている。それぞれの鋸歯列113の長手方向は、左右方向に向いている。最も上側の鋸歯列113(図22では#1)は、下側を向いて配列された複数の鋸歯111(図22では10個)を備えている。最も下側の鋸歯列113(図22では#5)は、上側を向いて配列された複数の鋸歯111(図22では10個)を備えている。そして、間の鋸歯列113(図22では#2〜#4)は、上側を向いて配列された複数の鋸歯111(図22では10個)と、下側を向いて配列された複数の鋸歯111(図22では10個)とを備えている。
高圧電極11は、隣接する鋸歯列113間で、それぞれの鋸歯111の先端が対向するように設けられている。
すなわち、第3の実施の形態において説明する帯電部10における高圧電極11は、第1の実施の形態において説明した図2(a)と同様である。
対向電極12は、第2の実施の形態と同様である。すなわち、第3の実施の形態において説明する帯電部10における対向電極12は、第1の実施の形態において説明した実施例4における図10(b)と同様である。
(放電領域13)
図23は、帯電部10における放電の様子を模式的に説明する図である。
第3の実施の形態における帯電部10の高圧電極11では、鋸歯列113間で鋸歯111の先端が互いに対向する。よって、放電領域13も鋸歯列113間で互いに対向する。このため、鋸歯列113間の距離Sを短く(小さく)すると、放電領域13が、対向する鋸歯111間で互いに重なってしまう。
よって、鋸歯列113間で鋸歯111の先端を互いに対向させる場合は、鋸歯列113間で鋸歯111の先端を千鳥に配置させる場合に比べ、鋸歯列113間の鋸歯111の先端間の距離Sを大きくせざるを得ない。
図23は、帯電部10における放電の様子を模式的に説明する図である。
第3の実施の形態における帯電部10の高圧電極11では、鋸歯列113間で鋸歯111の先端が互いに対向する。よって、放電領域13も鋸歯列113間で互いに対向する。このため、鋸歯列113間の距離Sを短く(小さく)すると、放電領域13が、対向する鋸歯111間で互いに重なってしまう。
よって、鋸歯列113間で鋸歯111の先端を互いに対向させる場合は、鋸歯列113間で鋸歯111の先端を千鳥に配置させる場合に比べ、鋸歯列113間の鋸歯111の先端間の距離Sを大きくせざるを得ない。
(集塵効率とオゾン濃度)
第2の実施の形態で示した電気集塵機1と同様に、帯電部10における高圧電極11の鋸歯111及び接続部112は、厚さ0.5mmの板状のステンレススチール(SUS)で構成した。そして、鋸歯111の長さLを10mmとした。そして、図1、図2(a)に示したように、5列の鋸歯列113を設けた。
帯電部10における対向電極12は、導体部121を開口124が約4mm×約8mmのSUSで構成されたエキスパンドメタルとした。導体部121の表面を覆う抵抗体部122は、厚さ約50μmのポリイミド樹脂とした。このポリイミド樹脂は、比誘電率が3.3、体積抵抗率が1016Ω・cmであった。
高圧電極11と対向電極12との距離Gは、5mmとした。
第2の実施の形態で示した電気集塵機1と同様に、帯電部10における高圧電極11の鋸歯111及び接続部112は、厚さ0.5mmの板状のステンレススチール(SUS)で構成した。そして、鋸歯111の長さLを10mmとした。そして、図1、図2(a)に示したように、5列の鋸歯列113を設けた。
帯電部10における対向電極12は、導体部121を開口124が約4mm×約8mmのSUSで構成されたエキスパンドメタルとした。導体部121の表面を覆う抵抗体部122は、厚さ約50μmのポリイミド樹脂とした。このポリイミド樹脂は、比誘電率が3.3、体積抵抗率が1016Ω・cmであった。
高圧電極11と対向電極12との距離Gは、5mmとした。
集塵部20については、第1の実施の形態と同様にした。
そして、帯電部10及び集塵部20に通電して、空気を流した。通風方向の風速は、1m/sである。
すると、帯電部10における高圧電極11と対向電極との間に、約4kVのDC電圧を印加すると、イオンが発生し始め、浮遊微粒子の帯電が可能になった。
そして、帯電部10及び集塵部20に通電して、空気を流した。通風方向の風速は、1m/sである。
すると、帯電部10における高圧電極11と対向電極との間に、約4kVのDC電圧を印加すると、イオンが発生し始め、浮遊微粒子の帯電が可能になった。
鋸歯列113間における鋸歯111の先端間の距離Sを、50mm(5L)、60mm(6L)、70mm(7L)、80mm(8L)、90mm(9L)として、集塵効率及びオゾン濃度を測定した。なお、鋸歯列113における鋸歯111の間隔Pは、35mm(3.5L)に固定した。
鋸歯列113間で鋸歯111を対向させる場合には、鋸歯列113間における鋸歯111の先端間の距離Sは、6L以上且つ8L以下とすることが好ましい。この範囲において、集塵効率は90%以上、オゾン濃度は人の臭覚で感知される5ppb以下であった。
なお、鋸歯列113間における鋸歯111の先端間の距離Sが6L未満では、対向する鋸歯111間で電界が干渉しあい、放電電流が流れやすくなる。よって、オゾン濃度が増加した。
一方、鋸歯列113間における鋸歯111の先端間の距離Sが8Lを超えると、高圧電極11に占める放電領域13の割合が低くなり、集塵効率が低下した。
なお、鋸歯列113に沿った方向の鋸歯111の間隔Pについては、第1の実施の形態と同様である。
鋸歯列113間で鋸歯111を対向させる場合には、鋸歯列113間における鋸歯111の先端間の距離Sは、6L以上且つ8L以下とすることが好ましい。この範囲において、集塵効率は90%以上、オゾン濃度は人の臭覚で感知される5ppb以下であった。
なお、鋸歯列113間における鋸歯111の先端間の距離Sが6L未満では、対向する鋸歯111間で電界が干渉しあい、放電電流が流れやすくなる。よって、オゾン濃度が増加した。
一方、鋸歯列113間における鋸歯111の先端間の距離Sが8Lを超えると、高圧電極11に占める放電領域13の割合が低くなり、集塵効率が低下した。
なお、鋸歯列113に沿った方向の鋸歯111の間隔Pについては、第1の実施の形態と同様である。
なお、高圧電極11は、鋸歯111の配列を図2(a)と異なる図15(a)に示した配列としてもよい。
また、また、図2(a)に示した鋸歯111を、図16(a)に示したように針115に置き換えてもよい。さらに、図15(a)に示した鋸歯111を針115に置き換えてもよい。
また、また、図2(a)に示した鋸歯111を、図16(a)に示したように針115に置き換えてもよい。さらに、図15(a)に示した鋸歯111を針115に置き換えてもよい。
これらの場合であっても、針115の長さをL(長さL)とした場合、針列117における針115の間隔Pを2L以上、且つ針列117間の針115の先端間の距離Sを6L以上且つ8L以下とすることで、高い集塵効率を得つつ、オゾン濃度を低く抑えることができる。
そして、対向電極12は、これまで示したものと置き換えてもよい。
以上説明したように、第3の実施の形態が適用される電気集塵機1では、帯電部10の対向電極12を、導体部121と導体部121の表面を覆うように設けた抵抗体部122とで構成している。よって、放電電流が、抵抗体部122を設けない場合に比べて、小さく抑えられ、オゾン濃度が低く抑えられる。
そして、帯電部10の高圧電極11は、絶縁スペーサ32を介して筐体30に固定されている。さらに、高圧電極11の鋸歯111の先端から予め定められた距離rの範囲に、筐体30などを構成する樹脂部材が設けられていない。さらに、対向電極12は、導体露出領域123において筐体30と電気的に接続されている(導通させている)。これらにより、筐体30が静電気で帯電することを抑制し、集塵効率を向上させている。
そして、帯電部10の高圧電極11は、絶縁スペーサ32を介して筐体30に固定されている。さらに、高圧電極11の鋸歯111の先端から予め定められた距離rの範囲に、筐体30などを構成する樹脂部材が設けられていない。さらに、対向電極12は、導体露出領域123において筐体30と電気的に接続されている(導通させている)。これらにより、筐体30が静電気で帯電することを抑制し、集塵効率を向上させている。
第3の実施の形態が適用される電気集塵機1では、帯電部10において、高圧電極11と対向電極12とを、通風方向に配置している。さらに、高圧電極11の放電を発生させる部分を鋸歯111とし、鋸歯111を通風方向に対して、直交又は傾けて(交差させて)配置している。よって、高圧電極11と対向電極12との距離Gを、例えば5mmと、短く設定できる。これにより、電気集塵機1が小型化できる。
また、第3の実施の形態で示した数値は、一例であって、これらに限定されないことは明らかである。
[第4の実施の形態]
第4の実施の形態では、高圧電極からのランダムな2次電子放出などに起因するパルス状電流の発生を抑制する電流制限回路について説明する。オゾンの発生は、高圧電極からのランダムな2次電子放出などに起因するパルス状電流の発生によって顕著になる。
図24は、第4の実施の形態が適用される電気集塵機1の一例を示す図である。ここでは、筐体30を破線で示し、筐体30の内部に設けられた帯電部10及び集塵部20の構成が見えるようにしている。
電気集塵機1の構成は、第1の実施の形態から第3の実施の形態で説明したと同様の部分は、同じ符号を付して説明を省略し、異なる部分を説明する。
第4の実施の形態では、高圧電極からのランダムな2次電子放出などに起因するパルス状電流の発生を抑制する電流制限回路について説明する。オゾンの発生は、高圧電極からのランダムな2次電子放出などに起因するパルス状電流の発生によって顕著になる。
図24は、第4の実施の形態が適用される電気集塵機1の一例を示す図である。ここでは、筐体30を破線で示し、筐体30の内部に設けられた帯電部10及び集塵部20の構成が見えるようにしている。
電気集塵機1の構成は、第1の実施の形態から第3の実施の形態で説明したと同様の部分は、同じ符号を付して説明を省略し、異なる部分を説明する。
(帯電部10)
帯電部10は、高圧電極11と、高圧電極11に対向する対向電極12とを備えている。高圧電極11と対向電極12とは互いに対向するように配置されている。
高圧電極11は、一例として、それぞれが尖った先端を有する鋸歯形状の部分111(以下では鋸歯111と表記する。)を複数備えた複数の鋸歯列113(図24では、#1〜#5)を備えている。それぞれの鋸歯列113は、左右方向に向いている。そして、それぞれの鋸歯列113は、上側を向いて配列された複数の鋸歯111と、下側を向いて配列された複数の鋸歯111を備えている。
帯電部10は、高圧電極11と、高圧電極11に対向する対向電極12とを備えている。高圧電極11と対向電極12とは互いに対向するように配置されている。
高圧電極11は、一例として、それぞれが尖った先端を有する鋸歯形状の部分111(以下では鋸歯111と表記する。)を複数備えた複数の鋸歯列113(図24では、#1〜#5)を備えている。それぞれの鋸歯列113は、左右方向に向いている。そして、それぞれの鋸歯列113は、上側を向いて配列された複数の鋸歯111と、下側を向いて配列された複数の鋸歯111を備えている。
それぞれの鋸歯111は、通風方向に対して、直交する方向に設けられている。さらに、それぞれの鋸歯111は、隣接する鋸歯列113の間、例えば鋸歯列113の#1と#2との間において、鋸歯列113の方向に対して、先端が互いにずれて配置されている。
なお、図24では、隣接する鋸歯列113間で、一方の鋸歯列113における鋸歯111の先端が、他方の鋸歯列113の鋸歯111の先端の中央に配置されている。すなわち、隣接する鋸歯列113間で、それぞれの鋸歯111の先端が千鳥に配置されている。
それぞれの鋸歯111は、通風方向に対して、斜めの方向に設けられてもよい。すなわち、それぞれの鋸歯111は、通風方向に交差する方向に設けられている。
なお、図24では、隣接する鋸歯列113間で、一方の鋸歯列113における鋸歯111の先端が、他方の鋸歯列113の鋸歯111の先端の中央に配置されている。すなわち、隣接する鋸歯列113間で、それぞれの鋸歯111の先端が千鳥に配置されている。
それぞれの鋸歯111は、通風方向に対して、斜めの方向に設けられてもよい。すなわち、それぞれの鋸歯111は、通風方向に交差する方向に設けられている。
それぞれの鋸歯列113における複数の鋸歯111は接続部112に接続されている。それぞれの接続部112の一方の端部は、後述する回路基板15に設けられた配線17に接続されている(後述する図26参照。)この配線17は、高電圧端子18に接続され、高電圧発生回路40の正極(高電圧供給端子)に接続される。
複数の鋸歯111と接続部112とは、導電性材料で一体として構成されている。よって、ここでは、複数の鋸歯111と接続部112とをまとめて鋸歯列113と表記する。
複数の鋸歯111と接続部112とは、導電性材料で一体として構成されている。よって、ここでは、複数の鋸歯111と接続部112とをまとめて鋸歯列113と表記する。
そして、鋸歯列113及び回路基板15は、保持部14に固定されている。なお、保持部14は、筐体30の一部であってもよい。
なお、鋸歯列113の数及び鋸歯列113における鋸歯111の数は予め定められた数に設定される。
対向電極12は、通風が可能なように貫通した開口(孔)124を有する導電性材料で構成された部材(導体部)と、その表面を覆うように設けられ、電流に対して抵抗として働く抵抗性材料で構成された部材(抵抗体部)とを備えている。そして、対向電極12の導体部は、帯電部10の高電圧発生回路40の負極(基準電圧供給端子)に接続されている。
対向電極12に、抵抗体部を設けるのは、放電電流を制限し、オゾンの発生を抑制するためである。よって、抵抗体部に対する体積抵抗率などの特性は、集塵効率とオゾン濃度との関係を考慮して設定される。例えば、抵抗体部を構成する部材は、比誘電率が3以上で、体積抵抗率が1014Ω・cm以上且つ1018Ω・cm以下であることが好ましい。なお、抵抗体部の厚さによって、厚さ方向の抵抗値が変化する。したがって、抵抗体部の厚さにより、制限する放電電流が設定できる。
なお、抵抗体部を設けなくともよい。
なお、抵抗体部を設けなくともよい。
図24では、対向電極12は、一例として並列させた複数の長方形の板状の部材とした。板状の部材の間が、開口124として働く。なお、長方形の板状の部材の幅(大きさ)、開口124の大きさは、高圧電極11との間で発生する放電を考慮して設定される。
高圧電極11と対向電極12との間は、距離Gである。
電気集塵機1の帯電部10において、高圧電極11は、電気絶縁性材料で構成された絶縁スペーサ(図3に示す絶縁スペーサ32)を介して保持部14に取り付けられている。そして、保持部14が筐体30に取り付けられている。なお、保持部14が筐体30の一部であってもよい。また、保持部14が絶縁スペーサであってもよい。
一方、対向電極12は、導体部を露出させた導体露出領域を設け、導体露出領域が筐体30と電気的に接触する(導通する)ように筐体30に取り付けられている。
一方、対向電極12は、導体部を露出させた導体露出領域を設け、導体露出領域が筐体30と電気的に接触する(導通する)ように筐体30に取り付けられている。
(電流制限回路16)
オゾンの発生は、高圧電極11からのランダムな2次電子放出に起因するパルス状の電流などによって顕著になる。
第4の実施の形態で説明する電気集塵機1の帯電部10は、パルス状の電流を制限する電流制限回路16を設けている。これにより、オゾンの発生をさらに抑制する。
オゾンの発生は、高圧電極11からのランダムな2次電子放出に起因するパルス状の電流などによって顕著になる。
第4の実施の形態で説明する電気集塵機1の帯電部10は、パルス状の電流を制限する電流制限回路16を設けている。これにより、オゾンの発生をさらに抑制する。
図25は、電気集塵機1の帯電部10に関する等価回路である。
ここでは、高圧電極11と対向電極12との間の放電が生成される空間(放電空間)をコンデンサCに置き換えている。すなわち、コンデンサCの一方の端子が高圧電極11、他方の端子が対向電極12となっている。
ここでは、高圧電極11と対向電極12との間の放電が生成される空間(放電空間)をコンデンサCに置き換えている。すなわち、コンデンサCの一方の端子が高圧電極11、他方の端子が対向電極12となっている。
そして、電流制限回路16は、コンデンサCの高圧電極11側に設けられている。
高電圧発生回路40は、電圧源40A、抵抗R0、コンデンサC0を備えている。
電圧源40Aの正側は、抵抗R0の一方の端子に接続されている。抵抗R0の他方の端子は、コンデンサC0の一方の端子に接続されている。電圧源40Aの負側は、コンデンサC0の他方の端子に接続されている。そして、コンデンサC0の一方の端子が高電圧発生回路40の正極40B、コンデンサC0の他方の端子が負極40Cとなっている。
電圧源40Aの正側は、抵抗R0の一方の端子に接続されている。抵抗R0の他方の端子は、コンデンサC0の一方の端子に接続されている。電圧源40Aの負側は、コンデンサC0の他方の端子に接続されている。そして、コンデンサC0の一方の端子が高電圧発生回路40の正極40B、コンデンサC0の他方の端子が負極40Cとなっている。
ここで、抵抗R0は、高電圧発生回路40からの電流を制限し、コンデンサC0は、高電圧発生回路40から出力されるDCの高電圧(DC電圧)を安定させる。
電流制限回路16は、インダクタLsとダイオードDsとの並列回路を備えている。インダクタLsとダイオードDsの並列回路の一方の端子が、高電圧発生回路40の正極40Bに、他方の端子が、高電圧発生回路40の負極40Cに接続されている。
ダイオードDsは、アノードが高圧電極11に接続され、カソードが高電圧発生回路40の正極40Bに接続されている。すなわち、高電圧発生回路40の正極40Bの電位が高圧電極11の電位より高い(大きい)通常状態の場合には、ダイオードDsに電流が流れない逆方向に接続されている。
ダイオードDsは、アノードが高圧電極11に接続され、カソードが高電圧発生回路40の正極40Bに接続されている。すなわち、高電圧発生回路40の正極40Bの電位が高圧電極11の電位より高い(大きい)通常状態の場合には、ダイオードDsに電流が流れない逆方向に接続されている。
電流制限回路16の動作について説明する。
高圧電極11と対向電極12との間の電圧(電極間電圧)は、高圧電極11と対向電極12との間に流れる電流によって変動する。高圧電極11と対向電極12との間に、放電が発生すると、放電で発生した電子が高圧電極11に衝突し、二次電子を放出する。この二次電子の量は、放電の状態によって変動する。二次電子が多くなると、放電電流が多くなり、オゾンの発生が多くなる。
よって、オゾンの発生を抑制するためには、二次電子放出にともなって増加する放電電流を制限することが必要となる。このため、放電電流が増加した際に、高圧電極11の電位を下げて、放電電流を減少させることが有効である。この二次電子放出にともなって増加する放電電流は、パルス状に発生するパルス状電流である。パルス状電流は、高周波成分(高周波電流)を含んでいる。
インダクタLsは、高周波成分に対して、インピーダンスが高くなる。よって、高周波電流は、インダクタLsによって制限される。
そこで、第4の実施の形態が適用される電気集塵機1の帯電部10は、インダクタLsを有する電流制限回路16を備えている。
高圧電極11と対向電極12との間の電圧(電極間電圧)は、高圧電極11と対向電極12との間に流れる電流によって変動する。高圧電極11と対向電極12との間に、放電が発生すると、放電で発生した電子が高圧電極11に衝突し、二次電子を放出する。この二次電子の量は、放電の状態によって変動する。二次電子が多くなると、放電電流が多くなり、オゾンの発生が多くなる。
よって、オゾンの発生を抑制するためには、二次電子放出にともなって増加する放電電流を制限することが必要となる。このため、放電電流が増加した際に、高圧電極11の電位を下げて、放電電流を減少させることが有効である。この二次電子放出にともなって増加する放電電流は、パルス状に発生するパルス状電流である。パルス状電流は、高周波成分(高周波電流)を含んでいる。
インダクタLsは、高周波成分に対して、インピーダンスが高くなる。よって、高周波電流は、インダクタLsによって制限される。
そこで、第4の実施の形態が適用される電気集塵機1の帯電部10は、インダクタLsを有する電流制限回路16を備えている。
なお、インダクタLsは、電流が流れなくなると、電流が流れていた状態を維持しようとして、逆起電力を発生する。逆起電力は、高圧電極11の電位を高電圧発生回路40の正極40Bの電位より高く(大きく)する。したがって、高圧電極11と対向電極12との間の電極間電圧が予め定められた電圧より高く(大きく)なってしまう。すると、放電電流が大きくなり、オゾンの発生が多くなってしまう。
そこで、電流制限回路16は、インダクタLsに並列に接続されたダイオードDsを備えている。ダイオードDsは、上述したように、インダクタLsに発生した逆起電力に対して電流が流れる方向(順方向)に接続されている。よって、インダクタLsに発生した逆起電力を逃がすように働く。
そこで、電流制限回路16は、インダクタLsに並列に接続されたダイオードDsを備えている。ダイオードDsは、上述したように、インダクタLsに発生した逆起電力に対して電流が流れる方向(順方向)に接続されている。よって、インダクタLsに発生した逆起電力を逃がすように働く。
なお、インダクタLsは、DC又は低周波成分の電流が流れる通常状態では、インピーダンスが小さい。よって、インダクタLsは、通常状態における帯電部10の動作に影響を与えない。
また、インダクタLsにより逆起電力が発生しない場合、すなわち、高電圧発生回路40の正極40Bの電位が高圧電極11の電位より高い(大きい)通常状態では、ダイオードDsは、逆方向接続となっている。よって、ダイオードDsは、通常状態における帯電部10の動作に影響を与えない。
また、インダクタLsにより逆起電力が発生しない場合、すなわち、高電圧発生回路40の正極40Bの電位が高圧電極11の電位より高い(大きい)通常状態では、ダイオードDsは、逆方向接続となっている。よって、ダイオードDsは、通常状態における帯電部10の動作に影響を与えない。
以上説明したように、電流制限回路16におけるインダクタLsは、二次電子放出にともなって発生するパルス状電流を抑制する。そして、インダクタLsに並列接続されたダイオードDsはインダクタLsが発生する逆起電力による電極間電圧の上昇を抑制する。これにより、帯電部10において、パルス状電流によってオゾンの発生が増加することを抑制している。
次に、電流制限回路16の具体的な動作について説明する。
(実施例7)
図26は、インダクタLsとダイオードDsとの並列回路による電流制限回路16が接続された高圧電極11の一例を示す図である。図26では、高電圧発生回路40も合わせて示している。ここで、電流制限回路16を設けた高圧電極11を備える電気集塵機1を実施例7と表記する。
なお、鋸歯111の数、鋸歯列113の数を簡略化して表記している。
高電圧発生回路40は、4〜7kVのDC電圧を発生させる。
(実施例7)
図26は、インダクタLsとダイオードDsとの並列回路による電流制限回路16が接続された高圧電極11の一例を示す図である。図26では、高電圧発生回路40も合わせて示している。ここで、電流制限回路16を設けた高圧電極11を備える電気集塵機1を実施例7と表記する。
なお、鋸歯111の数、鋸歯列113の数を簡略化して表記している。
高電圧発生回路40は、4〜7kVのDC電圧を発生させる。
高圧電極11における複数の鋸歯111とそれらの鋸歯111が接続された鋸歯列113を、厚さ0.5mmの板状のステンレススチール(SUS)で構成した。
回路基板15上に、電流制限回路16及び配線17を設けた。そして、複数の鋸歯列113を、回路基板15上の配線17で接続した。配線17に電流制限回路16を構成するインダクタLsとダイオードDsとの並列回路の一方の端子を接続した。並列回路の他方の端子を高電圧端子18に接続した。高電圧端子18を高電圧発生回路40の正極40Bに接続した。なお、ダイオードDsは、図25で説明した方向に接続した。
回路基板15上に、電流制限回路16及び配線17を設けた。そして、複数の鋸歯列113を、回路基板15上の配線17で接続した。配線17に電流制限回路16を構成するインダクタLsとダイオードDsとの並列回路の一方の端子を接続した。並列回路の他方の端子を高電圧端子18に接続した。高電圧端子18を高電圧発生回路40の正極40Bに接続した。なお、ダイオードDsは、図25で説明した方向に接続した。
ここでは、鋸歯111の先端から接続部112までの長さLを10mm、鋸歯列113における鋸歯111間の間隔Pを34.6mmとした。さらに、隣接する鋸歯列113間において、鋸歯列113に垂直な方向の鋸歯111の先端間の距離Sを30mmとした。
電流制限回路16におけるインダクタLsは、100μH以上とした。ダイオードDsは、逆耐圧が7kV以上とした。なお、ダイオードDsは、逆耐圧が7kV以上となるように、複数のダイオードを直列接続して構成すればよい。
対向電極12の複数の長方形の板状の部材の導体部は、それぞれを幅10mmのSUSで構成した。なお、抵抗体部は、厚さ50μmのポリイミド樹脂とした。
高圧電極11と対向電極12との距離Gは、5mmとした。
高圧電極11と対向電極12との距離Gは、5mmとした。
(比較例3)
ここで、第4の実施の形態が適用されない比較例3の電気集塵機1について説明する。
比較例3の電気集塵機1は、抵抗R1で構成された電流制限回路16を備えている。
図27は、抵抗による電流制限回路16を含む帯電部10の等価回路である。
図27に示す帯電部10は、図25に示した帯電部10の電流制限回路16において、インダクタLsとダイオードDsの並列回路を抵抗R1に置き換えたものである。他の構成は同様であるので、同じ符号を付して、説明を省略する。
なお、抵抗Rは、1MΩとした。
ここで、第4の実施の形態が適用されない比較例3の電気集塵機1について説明する。
比較例3の電気集塵機1は、抵抗R1で構成された電流制限回路16を備えている。
図27は、抵抗による電流制限回路16を含む帯電部10の等価回路である。
図27に示す帯電部10は、図25に示した帯電部10の電流制限回路16において、インダクタLsとダイオードDsの並列回路を抵抗R1に置き換えたものである。他の構成は同様であるので、同じ符号を付して、説明を省略する。
なお、抵抗Rは、1MΩとした。
(実施例7と比較例3との比較)
実施例7及び比較例3のそれぞれの電気集塵機1の帯電部10及び集塵部20に通電し、電気集塵機1を動作させた。
高電圧発生回路40から、約4kVのDC電圧を帯電部10に印加すると、イオンが発生し始め、浮遊微粒子の帯電が可能になった。
高電圧発生回路40から、5kV以上のDC電圧を帯電部10に印加すると、二次電子放出にともなうランダムなパルス状電流が発生するようになった。
実施例7及び比較例3のそれぞれの電気集塵機1の帯電部10及び集塵部20に通電し、電気集塵機1を動作させた。
高電圧発生回路40から、約4kVのDC電圧を帯電部10に印加すると、イオンが発生し始め、浮遊微粒子の帯電が可能になった。
高電圧発生回路40から、5kV以上のDC電圧を帯電部10に印加すると、二次電子放出にともなうランダムなパルス状電流が発生するようになった。
しかし、実施例7及び比較例3のいずれの電気集塵機1においても、電流制限回路16が働いて、パルス状電流によるオゾンの増加が抑制された。
図28は、実施例7の電気集塵機1及び比較例3の電気集塵機1のそれぞれの帯電部10における電極間電圧の時間変化を示す図である。図28(a)は実施例7、図28(b)は比較例3である。横軸が時間(ns)、縦軸が電極間電圧(kV)である。
実施例7の電気集塵機1では、100ns付近において、二次電子放出によるパルス状電流が発生すると、約270Vの電圧降下が発生する。すなわち、電流制限回路16のインダクタLsが働いて、高圧電極11の電位を低下させる。そして、パルス状電流が停止すると、高圧電極11は、10ns以内で元の電圧に戻っている。
そして、電極間電圧には、インダクタLsの逆起電力による高電圧側への過電圧の発生(オーバシュート)は見られない。これは、ダイオードDsによって、逆起電力が逃がされているためである。
実施例7の電気集塵機1では、100ns付近において、二次電子放出によるパルス状電流が発生すると、約270Vの電圧降下が発生する。すなわち、電流制限回路16のインダクタLsが働いて、高圧電極11の電位を低下させる。そして、パルス状電流が停止すると、高圧電極11は、10ns以内で元の電圧に戻っている。
そして、電極間電圧には、インダクタLsの逆起電力による高電圧側への過電圧の発生(オーバシュート)は見られない。これは、ダイオードDsによって、逆起電力が逃がされているためである。
一方、比較例3の電気集塵機1でも、100ns付近において、二次電子放出によるパルス状電流が発生すると、約270Vの電圧降下が発生する。すなわち、電流制限回路16の抵抗R1が働いて、高圧電極11の電位を低下させる。しかし、パルス状電流が停止すると、高圧電極11は、50ns以上かかって元の電圧に戻っている。これは、高圧電極11と対向電極12との間で構成されるコンデンサ(図25におけるコンデンサC)と抵抗R1とによる時定数が大きいためである。
すなわち、インダクタLsは抵抗R1に比べ、DC又は低周波数の電流に対するインピーダンスが小さいため、元の電圧に戻るまでの時間を短く(小さく)することができる。
これにより、電気集塵機1が集塵機能を発揮する期間の割合が大きくなり、集塵効率が低下することが抑制される。
これにより、電気集塵機1が集塵機能を発揮する期間の割合が大きくなり、集塵効率が低下することが抑制される。
なお、高電圧発生回路40が4〜7kVのDC電圧を供給する場合、インダクタLsは、200〜300Vの電位降下を生じさせるものであることが好ましい。
図29は、電流制限回路16を含む帯電部10の他の等価回路である。
図25では、電流制限回路16を高圧電極11への経路上において接続したが、図29では、電流制限回路16を対向電極12への経路上において接続している。
このようにしても、図25の場合と同様に動作する。
図25では、電流制限回路16を高圧電極11への経路上において接続したが、図29では、電流制限回路16を対向電極12への経路上において接続している。
このようにしても、図25の場合と同様に動作する。
(実施例8)
実施例7の電気集塵機1における帯電部10では、電流制限回路16を高圧電極11に対して1つ設けられていた。実施例8とする電気集塵機1の帯電部10では、高圧電極11の鋸歯列113毎に電流制限回路16を設けている。
図30は、実施例8の電気集塵機1の帯電部10における、鋸歯列113毎に電流制限回路16を接続した高圧電極11の一例を示す図である。
実施例7の電気集塵機1における帯電部10では、電流制限回路16を高圧電極11に対して1つ設けられていた。実施例8とする電気集塵機1の帯電部10では、高圧電極11の鋸歯列113毎に電流制限回路16を設けている。
図30は、実施例8の電気集塵機1の帯電部10における、鋸歯列113毎に電流制限回路16を接続した高圧電極11の一例を示す図である。
ここでは、高圧電極11は、複数の鋸歯列113を備えている。そして、回路基板15には、それぞれの鋸歯列113に対応して、インダクタLsとダイオードDsとの並列回路による電流制限回路16が設けられている。そして、複数の鋸歯列113のそれぞれが対応する電流制限回路16に接続されている。複数の電流制限回路16は、高電圧端子18に接続された配線17に接続されている。高電圧端子18は、高電圧発生回路40の正極40Bに接続されている。
すなわち、実施例8の電気集塵機1では、帯電部10の高圧電極11が分割され、分割された部分ごとに電流制限回路16が設けられている。ここでは、鋸歯列113が高圧電極11が分割された副高圧電極の一例である。
すなわち、実施例8の電気集塵機1では、帯電部10の高圧電極11が分割され、分割された部分ごとに電流制限回路16が設けられている。ここでは、鋸歯列113が高圧電極11が分割された副高圧電極の一例である。
このようにすることで、一つの鋸歯列113において、二次電子放出によるパルス状電流などに起因して電位降下が発生しても、他の鋸歯列113では、電位降下が発生しない。
すなわち、図28(a)に示した電極間電圧の低下(電位降下)は、電流制限回路16のインダクタLsで発生するため、高電圧発生回路40の正極40Bの電位に影響を与えない。よって、他の鋸歯列113は、通常状態を維持する。これにより、電気集塵機1の集塵効率の低下が抑制される。
すなわち、図28(a)に示した電極間電圧の低下(電位降下)は、電流制限回路16のインダクタLsで発生するため、高電圧発生回路40の正極40Bの電位に影響を与えない。よって、他の鋸歯列113は、通常状態を維持する。これにより、電気集塵機1の集塵効率の低下が抑制される。
なお、図30では、鋸歯列113毎に電流制限回路16を設けたが、鋸歯列113を群にして群毎に電流制限回路16を設けてもよい。
(実施例9)
実施例8の電気集塵機1における帯電部10では、高圧電極11の複数の鋸歯列113のそれぞれに対して電流制限回路16が設けられていた。実施例9とする電気集塵機1の帯電部10では、鋸歯列113における複数の鋸歯111のそれぞれに電流制限回路16を設けている。
実施例8の電気集塵機1における帯電部10では、高圧電極11の複数の鋸歯列113のそれぞれに対して電流制限回路16が設けられていた。実施例9とする電気集塵機1の帯電部10では、鋸歯列113における複数の鋸歯111のそれぞれに電流制限回路16を設けている。
図31は、実施例9の電気集塵機1の帯電部10における、鋸歯111毎に電流制限回路16を接続した高圧電極11の一例を示す図である。
電流制限回路16は、インダクタLsとダイオードDsの並列回路である。
電流制限回路16は、インダクタLsとダイオードDsの並列回路である。
図31に示すように、高圧電極11は、それぞれが複数の鋸歯111を備えた複数の鋸歯列113を備えている。ここでは、鋸歯111の部分を高圧電極11と表記する。
鋸歯列113において、複数の鋸歯111は、回路基板15に固定されるとともに、回路基板15上の配線17に接続されている。また、それぞれの鋸歯111には、回路基板15上に構成された電流制限回路16がそれぞれ接続されている。電流制限回路16は、インダクタLsとダイオードDsとの並列回路を備えている。
鋸歯列113において、複数の鋸歯111は、回路基板15に固定されるとともに、回路基板15上の配線17に接続されている。また、それぞれの鋸歯111には、回路基板15上に構成された電流制限回路16がそれぞれ接続されている。電流制限回路16は、インダクタLsとダイオードDsとの並列回路を備えている。
複数の鋸歯列113は、回路基板15の一方の端部が、高電圧端子18に固定されている。そして、回路基板15の配線17が高電圧端子18に接続されている。そして、高電圧端子18が高電圧発生回路40の正極40Bに接続されている。
回路基板15は、例えば、印刷配線板(PCB)の基体であって、印刷された配線を配線17としてよい。また、高電圧端子18は、銅板など導電性材料で構成されている。
このようにすることで、一つの鋸歯111において、二次電子放出によるパルス状電流などに起因して電位降下が発生しても、他の鋸歯111では、電位降下が発生しない。よって、他の鋸歯111は、通常状態を維持する。これにより、電気集塵機1の集塵効率の低下がさらに抑制される。
すなわち、実施例9の電気集塵機1でも、帯電部10の高圧電極11が分割され、分割された部分ごとに電流制限回路16が設けられている。ここでは、鋸歯111が高圧電極11が分割された副高圧電極の他の一例である。
例えば、鋸歯111の全体の長さDを10mm、鋸歯111の先端から回路基板15までの長さLを5mm、鋸歯列113における鋸歯111間の間隔Pを30mmとすることができる。そして、鋸歯列113間における鋸歯111の先端間の距離Sを30mmとすることができる。
なお、図31では、鋸歯111毎に電流制限回路16を設けたが、鋸歯111を群にして群毎に電流制限回路16を設けてもよい。
第4の実施の形態では、高圧電極11は、複数の鋸歯111を備えた複数の鋸歯列113を備えているとした。高圧電極11は、鋸歯111の代わりに、先の尖った針であってもよい。また、高圧電極11は、鋸歯列113の代わりに、導電性材料で構成された線状のワイヤであってもよい。
そして、対向電極12は、これまで示したものと置き換えてもよい。
そして、対向電極12は、これまで示したものと置き換えてもよい。
そして、第4の実施の形態で示した数値は、一例であって、これらに限定されないことは明らかである。
[第5の実施の形態]
第4の実施の形態では、電流制限回路16は、インダクタLsとダイオードDsとの並列回路を備え、高圧電極からのランダムな2次電子放出などに起因するパルス状電流の発生を抑制した。
第5の実施の形態では、電流制限回路16は、高圧電極11と対向電極12とが短絡した場合に短絡電流を抑制する回路をさらに備えている。
他の構成は、第4の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。
第4の実施の形態では、電流制限回路16は、インダクタLsとダイオードDsとの並列回路を備え、高圧電極からのランダムな2次電子放出などに起因するパルス状電流の発生を抑制した。
第5の実施の形態では、電流制限回路16は、高圧電極11と対向電極12とが短絡した場合に短絡電流を抑制する回路をさらに備えている。
他の構成は、第4の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。
図32は、第5の実施の形態が適用される電気集塵機1における帯電部10の等価回路である。
ここでは、実施例8又は実施例9示したように、高圧電極11が複数の部分(鋸歯列113、鋸歯111)に分割され、それぞれの部分に電流制限回路16が設けられている場合に対応するとした。このため、2つの電流制限回路16(図32では電流制限回路16−1、16−2と表記する。)を表記している。電流制限回路16−1、16−2は、同じ構成であるので、区別しないときは、電流制限回路16と表記する。
すなわち、電流制限回路16−1は、放電が生成される空間(放電空間)を置き換えたコンデンサC1に接続され、電流制限回路16−2は、他の放電空間を置き換えたコンデンサC2に接続されている。電流制限回路16以外の構成は、第4の実施の形態の図25における説明と同様であるので、同じ符号を付して、説明を省略する。
ここでは、実施例8又は実施例9示したように、高圧電極11が複数の部分(鋸歯列113、鋸歯111)に分割され、それぞれの部分に電流制限回路16が設けられている場合に対応するとした。このため、2つの電流制限回路16(図32では電流制限回路16−1、16−2と表記する。)を表記している。電流制限回路16−1、16−2は、同じ構成であるので、区別しないときは、電流制限回路16と表記する。
すなわち、電流制限回路16−1は、放電が生成される空間(放電空間)を置き換えたコンデンサC1に接続され、電流制限回路16−2は、他の放電空間を置き換えたコンデンサC2に接続されている。電流制限回路16以外の構成は、第4の実施の形態の図25における説明と同様であるので、同じ符号を付して、説明を省略する。
電流制限回路16−1により電流制限回路16を説明する。
電流制限回路16は、二次電子電流制限部16Aと、短絡電流制限部16Bとを備えている。二次電子電流制限部16Aは、第4の実施の形態で説明した二次電子放出によるパルス状電流などによる放電電流の増加を抑制するインダクタLsとダイオードDsとの並列回路である。
短絡電流制限部16Bは、電界効果トランジスタ(FET)、抵抗(抵抗素子)Rs、コンデンサCsを備えている。そして、FETのドレインが短絡電流制限部16Bの一方の端子になっている。FETのソースは、抵抗RsとコンデンサCsの並列回路の一方の端子に接続されている。また、FETのゲートは、抵抗RsとコンデンサCsの並列回路の他方の端子に接続されている。FETのゲート及び抵抗RsとコンデンサCsの並列回路の他方の端子が、短絡電流制限部16Bの他方の端子になっている。抵抗Rsは、FETのソース−ゲート間に接続されている。
すなわち、短絡電流制限部16Bにおいて、FETと抵抗Rsとは直列回路を構成している。
電流制限回路16は、二次電子電流制限部16Aと、短絡電流制限部16Bとを備えている。二次電子電流制限部16Aは、第4の実施の形態で説明した二次電子放出によるパルス状電流などによる放電電流の増加を抑制するインダクタLsとダイオードDsとの並列回路である。
短絡電流制限部16Bは、電界効果トランジスタ(FET)、抵抗(抵抗素子)Rs、コンデンサCsを備えている。そして、FETのドレインが短絡電流制限部16Bの一方の端子になっている。FETのソースは、抵抗RsとコンデンサCsの並列回路の一方の端子に接続されている。また、FETのゲートは、抵抗RsとコンデンサCsの並列回路の他方の端子に接続されている。FETのゲート及び抵抗RsとコンデンサCsの並列回路の他方の端子が、短絡電流制限部16Bの他方の端子になっている。抵抗Rsは、FETのソース−ゲート間に接続されている。
すなわち、短絡電流制限部16Bにおいて、FETと抵抗Rsとは直列回路を構成している。
二次電子電流制限部16Aと短絡電流制限部16Bとは、直列接続されている。図32では、短絡電流制限部16Bの一方の端子(FET側のアノード側)が、高電圧発生回路40の正極40Bに接続されている。そして、短絡電流制限部16Bの一方の端子(FETのゲート側)が短絡電流制限部16BのインダクタLsとダイオードDsとの並列回路の一方の端子(コンデンサC1から遠い側)に接続されている。インダクタLsとダイオードDsとの並列回路の他方の端子(コンデンサC1から遠い側)は、高圧電極11に接続されている。
ここで、FETとして、ノーマリーオンのnチャネル型のジャンクションFET(JFET)又はノーマリーオンのMOSFETが使用できる。ノーマリーオンのFETは、ゲートのソースに対する電位(ゲート電圧)を同じに(ゲート電圧を0Vと)しても、ソースとドレインとの間において電流が流れる。そして、ゲートのソースに対する電位(ゲート電圧)により、ソース端子とドレイン端子との間の電導度が変化する。すなわち、ゲート電圧が高い(大きい)ほど電導度が大きくなり、ソースとドレインとの間を流れる電流が増加する。そして、ノーマリーオンのFETでは、ゲートの電位をソースの電位より低く(ゲート電圧を負と)していくと、ソースとドレインとの間を流れる電流が減少する。
ここで、電流制限回路16の動作を説明する。
二次電子電流制限部16Aについては、第4の実施の形態において説明した。よって、短絡電流制限部16Bについて説明する。
二次電子電流制限部16Aについては、第4の実施の形態において説明した。よって、短絡電流制限部16Bについて説明する。
高圧電極11と対向電極12との間に短絡が生じていない場合を通常状態とする。この通常状態では、放電電流は、高電圧発生回路40の正極40Bから、高圧電極11、コンデンサC(放電空間)、対向電極12を経由して、高電圧発生回路40の負極40Cに流れる。
このとき、FETのゲートは、抵抗Rsの電位降下により、ソースの電位よりやや低い値になる。しかし、電流値が小さいので、抵抗Rsでの電位降下は小さい。よって、放電電流が継続的に流れる。
このとき、FETのゲートは、抵抗Rsの電位降下により、ソースの電位よりやや低い値になる。しかし、電流値が小さいので、抵抗Rsでの電位降下は小さい。よって、放電電流が継続的に流れる。
次に、高圧電極11と対向電極12との間に短絡が生じた場合、すなわち、通常状態の放電電流より大きな短絡電流が流れると、抵抗Rsにより大きな電位降下が発生する。このため、FETのゲートの電位は、ソースの電位より低い側に移動する。これにより、FETの電導度が小さくなり、FETを流れる電流が少なくなる。したがって、短絡電流が制限される。
このとき、コンデンサCsには、抵抗Rsによる電位降下に対応した電圧で電荷が蓄積される。すなわち、コンデンサCsは、ゲートの電位を維持する。
短絡が解消しない間は、この状態が維持される。
このとき、コンデンサCsには、抵抗Rsによる電位降下に対応した電圧で電荷が蓄積される。すなわち、コンデンサCsは、ゲートの電位を維持する。
短絡が解消しない間は、この状態が維持される。
さて、短絡が解消すると、抵抗Rsに流れる電流が少なくなり、抵抗Rsによる電位降下が小さくなる。これにより、並列に接続されたコンデンサCsに蓄積された電荷が、抵抗Rsによって消費され、FETのゲートの電位が、ソースの電位に近づく。これにより、FETのソースとドレインとの間の電導度が上がって(大きくなり)、高圧電極11の電位が、高電圧発生回路40の正極40Bの値に向かって上昇する。
なお、二次電子放出によるパルス状電流などは、高周波成分を含むため、電流制限回路16において、FET、コンデンサCs、インダクタLsを経由して、高圧電極11に流れる。よって、抵抗Rsは、パルス状電流に対して影響を及ぼさない。すなわち、二次電子電流制限部16Aは、短絡電流制限部16Bの影響を受けないで動作する。
また、抵抗Rsは、短絡時に流れる電流により電位降下を生じて、FETの導電率を制御する。よって、短絡時に流すことができる電流に対応して、抵抗Rsの値を設定すればよい。
図32の等価回路で示す電流制限回路16を有する帯電部10を備えた電気集塵機1(実施例10の電気集塵機1)について電極間電圧の変化を説明する。
図33は、実施例10の電気集塵機1の帯電部10における電極間電圧の時間変化を説明する図である。横軸は、時間(μs)、縦軸は電極間電圧(kV)である。帯電部10における電極間電圧の時間変化は、シミュレーションによって求めた。
ここでは、一方の放電空間(コンデンサC1に対応)において、二次電子放出によるパルス状電流が発生したとする。すると、図33中に“C1”として示すように、電極間電圧は、電流制限回路16のインダクタLsにより、約270V低下する。
しかし、他方の放電空間(コンデンサC2に対応)では、図33中に“C2”として示すように、電極間電圧に変動がない。
図33は、実施例10の電気集塵機1の帯電部10における電極間電圧の時間変化を説明する図である。横軸は、時間(μs)、縦軸は電極間電圧(kV)である。帯電部10における電極間電圧の時間変化は、シミュレーションによって求めた。
ここでは、一方の放電空間(コンデンサC1に対応)において、二次電子放出によるパルス状電流が発生したとする。すると、図33中に“C1”として示すように、電極間電圧は、電流制限回路16のインダクタLsにより、約270V低下する。
しかし、他方の放電空間(コンデンサC2に対応)では、図33中に“C2”として示すように、電極間電圧に変動がない。
すなわち、一つの放電空間で二次電子放出などによるパルス状電流が発生しても、その影響は、他の放電空間に及ばない。よって、パルス状電流の発生により電気集塵機1の集塵効率が低下することが抑制される。
図34は、電気集塵機1の帯電部10における、短絡による電極間電圧の時間変化を説明する図である。横軸は、時間(μs)、縦軸は電極間電圧(kV)である。帯電部10における電極間電圧の時間変化は、シミュレーションによって求めた。
ここでは、一方の放電空間(コンデンサC1に対応)において、高圧電極11と対向電極12との間に短絡が発生したとする。すると、図34中に“C1”として示すように、この放電空間における電極間電圧が、0Vに低下する。
しかし、他方の放電空間(コンデンサC2に対応)では、図34中に“C2”として示すように、電極間電圧に変動がない。
ここでは、一方の放電空間(コンデンサC1に対応)において、高圧電極11と対向電極12との間に短絡が発生したとする。すると、図34中に“C1”として示すように、この放電空間における電極間電圧が、0Vに低下する。
しかし、他方の放電空間(コンデンサC2に対応)では、図34中に“C2”として示すように、電極間電圧に変動がない。
すなわち、一つの放電空間で短絡が発生しても、その影響は、他の放電空間に及ばない。よって、一つの放電空間に短絡が生じても電気集塵機1が使用できなくなることが抑制される。
図35は、電流制限回路16を接続した高圧電極11の一例を示す図である。図35では、高電圧発生回路40も合わせて示している。
図35に示すように、高圧電極11は、それぞれが複数の鋸歯111を有する複数の鋸歯列113を備えている。
回路基板15には、第4の実施の形態における実施例8と同様に、複数の鋸歯列113に対応した、複数の電流制限回路16が設けられている。なお、電流制限回路16を除く、他の構成は第4の実施の形態における実施例8と同様であるので説明を省略する。
図35に示すように、高圧電極11は、それぞれが複数の鋸歯111を有する複数の鋸歯列113を備えている。
回路基板15には、第4の実施の形態における実施例8と同様に、複数の鋸歯列113に対応した、複数の電流制限回路16が設けられている。なお、電流制限回路16を除く、他の構成は第4の実施の形態における実施例8と同様であるので説明を省略する。
電流制限回路16は、インダクタLsとダイオードDsとを備える二次電子電流制限部16Aと、FET、抵抗Rs、コンデンサCsを備える短絡電流制限部16Bとを備えている。
このようにすることで、二次電子放出などに伴うパルス状電流によるオゾン発生の増加を抑制するとともに、高圧電極11と対向電極12との間で短絡が発生しても、電気集塵機1の動作が継続できる。また、高圧電極11と対向電極12との間の短絡が一時的なものである場合、短絡状態が解消すれば、自動的に元の状態に復帰し、電気集塵機1の動作が継続される。
図36は、電流制限回路16を含む帯電部10の他の等価回路である。図36(a)は図32の電流制限回路16における二次電子電流制限部16Aと短絡電流制限部16Bとの接続順序を入れ替えた場合である。図36(b)は電流制限回路16を対向電極12に接続した場合である。図36(c)は電流制限回路16における二次電子電流制限部16Aと短絡電流制限部16Bとの間に高圧電極11と対向電極12とを設けた場合である。
なお、図36(a)、(b)、(c)では、高電圧発生回路40の記載を省略するとともに、放電空間は1つとした。
なお、図36(a)、(b)、(c)では、高電圧発生回路40の記載を省略するとともに、放電空間は1つとした。
図36(a)に示すように、図32の電流制限回路16における二次電子電流制限部16Aと短絡電流制限部16Bとの接続順序を入れ替えても、図32で説明したと同様に動作する。
また、図36(b)に示すように、電流制限回路16を対向電極12と接続しても、図32で説明したと同様に動作する。このとき、二次電子電流制限部16Aと短絡電流制限部16Bとを入れ替えて設けてもよい。
さらに、図24に示したように対向電極12が複数の長方形の板状の部材で構成されている場合、電流制限回路16をそれぞれの長方形の板状の部材に対して設けてもよい。なお、それぞれの長方形の板状の部材が、副対向電極の一例である。
さらに、図24に示したように対向電極12が複数の長方形の板状の部材で構成されている場合、電流制限回路16をそれぞれの長方形の板状の部材に対して設けてもよい。なお、それぞれの長方形の板状の部材が、副対向電極の一例である。
そして、図36(c)に示すように、電流制限回路16における二次電子電流制限部16Aと短絡電流制限部16Bとの間に高圧電極11と対向電極12とを設けても、図32で説明したと同様に動作する。このとき、二次電子電流制限部16Aと短絡電流制限部16Bとを入れ替えて設けてもよい。
以上、第5の実施の形態でも、高圧電極11は、鋸歯111の代わりに、先の尖った針であってもよい。また、高圧電極11は、鋸歯列113の代わりに、導電性材料で構成された線状のワイヤであってもよい。
また、対向電極12には、これまで説明した対向電極12を用いることができる。
[第6の実施の形態]
第1の実施の形態から第5の実施の形態では、電気集塵機1における帯電部10は、対向電極12が、導体部121と抵抗体部122とを備えていた。抵抗体部122は、少なくとも高圧電極11に対向する導体部121を覆うように設けられていた。これにより、高圧電極11と対向電極12との間の放電電流を制限し、オゾンの発生を抑制していた。
第6の実施の形態における対向電極12は、導体部121と抵抗体部122との間に、絶縁体部125をさらに備えている。
なお、第2の部材の一例である抵抗体部122は、第1の部材の一例である絶縁体部125に比べて、体積抵抗率が小さい。
第1の実施の形態から第5の実施の形態では、電気集塵機1における帯電部10は、対向電極12が、導体部121と抵抗体部122とを備えていた。抵抗体部122は、少なくとも高圧電極11に対向する導体部121を覆うように設けられていた。これにより、高圧電極11と対向電極12との間の放電電流を制限し、オゾンの発生を抑制していた。
第6の実施の形態における対向電極12は、導体部121と抵抗体部122との間に、絶縁体部125をさらに備えている。
なお、第2の部材の一例である抵抗体部122は、第1の部材の一例である絶縁体部125に比べて、体積抵抗率が小さい。
図37は、第6の実施の形態が適用される電気集塵機1の帯電部10を説明するための模式図である。帯電部10は、高圧電極11と、高圧電極11に対向する対向電極12とを備えている。
ここでは、高圧電極11を、一例として、先端が対向電極12側に向いた(図の紙面において下向き)の鋸歯111で示している。高圧電極11は、高電圧発生回路40の正極に接続されている。
なお、高圧電極11は、鋸歯111の他に、導電体で構成されたワイヤや先端が尖った針であってもよい。このとき、鋸歯111及び針は、先端が対向電極12に向くように配置されてもよく、対向電極12と平行な方向に向くように配置されてもよい。
ここでは、高圧電極11を、一例として、先端が対向電極12側に向いた(図の紙面において下向き)の鋸歯111で示している。高圧電極11は、高電圧発生回路40の正極に接続されている。
なお、高圧電極11は、鋸歯111の他に、導電体で構成されたワイヤや先端が尖った針であってもよい。このとき、鋸歯111及び針は、先端が対向電極12に向くように配置されてもよく、対向電極12と平行な方向に向くように配置されてもよい。
対向電極12は、導体部121、絶縁体部125、抵抗体部122が順に積層されて構成されている。なお、導体部121と抵抗体部122とは、予め定められた接触領域126において、直接接触するようになっている。
対向電極12は、抵抗体部122側が、高圧電極11に対向している。そして、導体部121が高電圧発生回路40の負極に接続されている。
対向電極12は、抵抗体部122側が、高圧電極11に対向している。そして、導体部121が高電圧発生回路40の負極に接続されている。
図37により、高圧電極11と対向電極12との間に発生する放電を説明する。高電圧発生回路40により、高圧電極11と対向電極12との間の電圧を増加させていくと、高圧電極11の先端近傍からコロナ放電が発生する。このとき、高圧電極11の先端近傍のコロナ領域131において、発光が見られることがある。
コロナ放電は、高圧電極11の尖った先端の周りに不均一な電界が生じることで発生する。すなわち、高圧電極11に印加された電圧が高くなると、高圧電極11の尖った先端から電子(図中−で表記する。)が放出される。放出された電子は、加速されて、先端の周りの空気分子に衝突する。すると、空気分子が電離して、正負のイオンが発生する。
なお、これらの正負のイオンは、浮遊微粒子に付着して、浮遊微粒子を帯電させる。
なお、これらの正負のイオンは、浮遊微粒子に付着して、浮遊微粒子を帯電させる。
さて、正のイオンは、対向電極12側に引き付けられ、対向電極12に衝突する。このとき、正のイオンを中和する電子は、抵抗体部122を介して供給される。また、対向電極12は、正のイオンが衝突すると二次電子を放出する。
すなわち、高圧電極11と対向電極12との間に流れる電流は、空気分子が電離されて生成された正負のイオンの移動と、正のイオンを中和する電子と、正のイオンが衝突して生成された二次電子とによって決まる。
すなわち、高圧電極11と対向電極12との間に流れる電流は、空気分子が電離されて生成された正負のイオンの移動と、正のイオンを中和する電子と、正のイオンが衝突して生成された二次電子とによって決まる。
第6の実施の形態では、正のイオンを中和する電子及び正のイオンが衝突して生成された二次電子は、対向電極12の抵抗体部122を流れる(電流I)。しかし、対向電極12が絶縁体部125を備えているため、電流Iは、図37中に矢印で示すように、抵抗体部122を横方向(図の紙面において右方向)に流れる。そして、電流Iは、接触領域126を介して、導体部121に流れる。
抵抗体部122を流れる電流Iは、電圧降下を生じさせる。そして、高圧電極11と対向電極12との間の空間に印加された電圧が低下(降下)する。これにより、コロナ放電の電流(放電電流)が制限され、コロナ放電からアーク放電(スパーク)に移行することが抑制される。
また、放電電流が制限されるため、オゾンの発生が抑制される。
また、放電電流が制限されるため、オゾンの発生が抑制される。
また、電流Iは、抵抗体部122の横方向の抵抗で決まる。抵抗体部122は、図37の紙面において、横方向の左端から右端の接触領域126までの寸法(長さ)が、縦方向の寸法(厚さ)に比べ、100倍から1000倍大きく設定されている。よって、高圧電極11と対向電極12の導体部121との間に、抵抗体部122により予め定められた抵抗値の抵抗を設ける際、絶縁体部125を設けない場合に比べ、体積抵抗率が小さい材料を選択することができる。すなわち、絶縁体部125を設けると、抵抗体部122を構成する材料の選択の幅が広くなる。
また、対向電極12における抵抗体部122で生じる電圧降下は、図1の紙面において横方向に発生する。よって、抵抗体部122の表面で横方向に発生する電界は、絶縁体部125を設けない場合に抵抗体部122の厚さ方向に発生する電界に比べ、小さい。したがって、絶縁体部125を設けると、絶縁体部125を設けない場合に比べ、抵抗体部122における絶縁破壊が発生しにくい。
さらに、対向電極12における抵抗体部122の電圧降下によって、高圧電極11と対向電極12との間の放電が停止することがあり得る。しかし、高圧電極11と対向電極12との間の空間に印加される電圧が回復すると、放電が再開する。その後、再び、対向電極12の抵抗体部122の電圧降下によって、放電が停止することがあり得る。このようにして、放電が停止、再開を繰り返す。すなわち、高電圧発生回路40は、高圧電極11と対向電極12との間にDC電圧を供給するが、放電はAC的に停止・再開を繰り返すことができる。
なお、抵抗体部122に電荷が徐々に蓄積されていくと、放電が徐々に弱くなって、ついには放電が停止する。よって、抵抗体部122に電荷が蓄積されないように、抵抗体部122から導体部121に電流Iを流すことが必要となる。
(実施例11)
帯電部10の対向電極12が、導体部121、導体部121を覆う絶縁体部125、絶縁体部125を覆う抵抗体部122を備えている場合に、導体部121と抵抗体部122とを電気的に接触させる(導通させる)効果を説明する。
ここでは、導体部121と抵抗体部122とを電気的に接触させた対向電極12を有する電気集塵機1を実施例11の電気集塵機1と表記する。導体部121と抵抗体部122とを電気的に接触させない対向電極12を有する電気集塵機1を比較例4の電気集塵機1と表記する。
帯電部10の対向電極12が、導体部121、導体部121を覆う絶縁体部125、絶縁体部125を覆う抵抗体部122を備えている場合に、導体部121と抵抗体部122とを電気的に接触させる(導通させる)効果を説明する。
ここでは、導体部121と抵抗体部122とを電気的に接触させた対向電極12を有する電気集塵機1を実施例11の電気集塵機1と表記する。導体部121と抵抗体部122とを電気的に接触させない対向電極12を有する電気集塵機1を比較例4の電気集塵機1と表記する。
図38は、実施例11の電気集塵機1及び比較例4の電気集塵機1のそれぞれの帯電部10において発生するイオン数を示す図である。図38(a)は実施例11、図38(b)は比較例4である。横軸は時間(s)、縦軸はイオン数(×103個/cm3)である。
図38(a)に示すように、対向電極12の端部において、導体部121と抵抗体部122とを接触領域126において接触させた場合、約2.4sの時点でイオンが発生し始め、その後、継続してイオンの発生が見られた。
これは、導体部121と抵抗体部122とを電気的に接触させているため、抵抗体部122に電荷が蓄積しないことによる。すなわち、高圧電極11と対向電極12との間の空間にかかる電圧が維持され、放電が持続する。
これは、導体部121と抵抗体部122とを電気的に接触させているため、抵抗体部122に電荷が蓄積しないことによる。すなわち、高圧電極11と対向電極12との間の空間にかかる電圧が維持され、放電が持続する。
一方、図38(b)に示すように、対向電極12において、導体部121と抵抗体部122とを接触させない場合、約2.8sの時点でイオンが発生し始めるが、約8s後から、イオン数が減少し、約28s時点以降イオンの発生が見られなくなる。
これは、導体部121と抵抗体部122とが電気的に接触していないため、抵抗体部122に電荷が蓄積したことによる。すなわち、高圧電極11と対向電極12との間の空間にかかる電圧が低下し、放電が停止してしまう。
これは、導体部121と抵抗体部122とが電気的に接触していないため、抵抗体部122に電荷が蓄積したことによる。すなわち、高圧電極11と対向電極12との間の空間にかかる電圧が低下し、放電が停止してしまう。
(実施例12)
図39は、実施例12とする電気集塵機1における帯電部10を説明する図である。図39(a)は帯電部10の斜視図、図39(b)は対向電極12のXXXIXB−XXXIXB線での断面図である。
図39(a)に示すように、実施例12の電気集塵機1における帯電部10では、高圧電極11がワイヤ114で構成されている。そして、対向電極12の導体部121が、複数の開口124が千鳥に設けられた導電性材料で構成された板状の部材(パンチングメタル)である。そして、導体部121の表面に絶縁体部125と抵抗体部122とが順に設けられている。なお、導体部121の一部には、絶縁体部125を設けず、導体部121と抵抗体部122とを接触させる接触領域126が設けられている。また、導体部121の端部には、導体部121を露出させた導体露出領域123が設けられている。導体露出領域123が高電圧発生回路40の負極に接続されている。
ワイヤ114は、電界集中を発生させる部位の一例である。
図39は、実施例12とする電気集塵機1における帯電部10を説明する図である。図39(a)は帯電部10の斜視図、図39(b)は対向電極12のXXXIXB−XXXIXB線での断面図である。
図39(a)に示すように、実施例12の電気集塵機1における帯電部10では、高圧電極11がワイヤ114で構成されている。そして、対向電極12の導体部121が、複数の開口124が千鳥に設けられた導電性材料で構成された板状の部材(パンチングメタル)である。そして、導体部121の表面に絶縁体部125と抵抗体部122とが順に設けられている。なお、導体部121の一部には、絶縁体部125を設けず、導体部121と抵抗体部122とを接触させる接触領域126が設けられている。また、導体部121の端部には、導体部121を露出させた導体露出領域123が設けられている。導体露出領域123が高電圧発生回路40の負極に接続されている。
ワイヤ114は、電界集中を発生させる部位の一例である。
ここでは、高圧電極11であるワイヤ114は、直径0.2mmのSUSで構成した。
一方、対向電極12は、導体部121を幅30mmのアルミニウムの板とし、平面形状が内径3mmの円形の開口124が千鳥に配列されている。そして、導体部121のアルミニウムを陽極化成(アルマイト処理)して、表面に酸化アルミニウムで構成された絶縁体部125を設けた。さらに、絶縁体部125上を厚さ50μmのポリイミド樹脂で被覆して抵抗体部122を設けた。
一方、対向電極12は、導体部121を幅30mmのアルミニウムの板とし、平面形状が内径3mmの円形の開口124が千鳥に配列されている。そして、導体部121のアルミニウムを陽極化成(アルマイト処理)して、表面に酸化アルミニウムで構成された絶縁体部125を設けた。さらに、絶縁体部125上を厚さ50μmのポリイミド樹脂で被覆して抵抗体部122を設けた。
そして、高圧電極11は、絶縁性材料で構成された絶縁スペーサ32を介して、筐体30に取り付けられている。対向電極12は、導体部121が露出した導体露出領域123により、筐体30に電気的に接続する(導通する)ように取り付けられている。このようにすることで、筐体30が静電気により帯電することを抑制している。
(実施例13)
図40は、実施例13とする電気集塵機1における帯電部10を説明する図である。図40(a)は帯電部10の斜視図、図40(b)は対向電極12の一部の断面図である。
図40(a)に示すように、実施例13の電気集塵機1における帯電部10では、実施例11と同様に、高圧電極11がワイヤ114で構成されている。
図40は、実施例13とする電気集塵機1における帯電部10を説明する図である。図40(a)は帯電部10の斜視図、図40(b)は対向電極12の一部の断面図である。
図40(a)に示すように、実施例13の電気集塵機1における帯電部10では、実施例11と同様に、高圧電極11がワイヤ114で構成されている。
対向電極12の導体部121は、導電性材料で構成された金網(メッシュ)である。ここでは、対向電極12は、導体部121の外形が一辺100mmの正方形のSUS304の金網とした。
そして、図40(b)に示す対向電極12の一部の断面図は、対向電極12の導体部121を構成する金網(メッシュ)の一本の線(ワイヤ)部分の断面を示している。ここでは、導体部121を覆うように塗布したポリイミド樹脂を絶縁体部125とし、さらに絶縁体部125を覆うように塗布したアクリル樹脂を抵抗体部122とした。
そして、図40(b)に示す対向電極12の一部の断面図は、対向電極12の導体部121を構成する金網(メッシュ)の一本の線(ワイヤ)部分の断面を示している。ここでは、導体部121を覆うように塗布したポリイミド樹脂を絶縁体部125とし、さらに絶縁体部125を覆うように塗布したアクリル樹脂を抵抗体部122とした。
対向電極12の一部をかしめて、電気接点127としている。そして、電気接点127が高電圧発生回路40の負極に接続されている。
対向電極12の一部をかしめることで、導体部121に塗布した絶縁体部125及び抵抗体部122が破壊されて、抵抗体部122が導体部121と電気的に接続される(導通する)とともに、導体部121の一部が露出する。すなわち、実施例12において図39(a)、(b)に示した接触領域126及び導体露出領域123が、かしめにより一括して形成される。
対向電極12の一部をかしめることで、導体部121に塗布した絶縁体部125及び抵抗体部122が破壊されて、抵抗体部122が導体部121と電気的に接続される(導通する)とともに、導体部121の一部が露出する。すなわち、実施例12において図39(a)、(b)に示した接触領域126及び導体露出領域123が、かしめにより一括して形成される。
(実施例14)
図41は、実施例14とする電気集塵機1における帯電部10を説明する図である。図41(a)は帯電部10の斜視図、図41(b)は対向電極12の一部の断面図である。
図41(a)に示すように、実施例14の電気集塵機1における帯電部10では、実施例12、13と同様に、高圧電極11がワイヤ114で構成されている。
図41は、実施例14とする電気集塵機1における帯電部10を説明する図である。図41(a)は帯電部10の斜視図、図41(b)は対向電極12の一部の断面図である。
図41(a)に示すように、実施例14の電気集塵機1における帯電部10では、実施例12、13と同様に、高圧電極11がワイヤ114で構成されている。
対向電極12の導体部121は、導体部121が導電性材料で構成されたエキスパンドメタルである。ここでは、対向電極12は、導体部121の外形が一辺100mmの正方形のアルミニウムで構成されたエキスパンドメタルとした。
そして、図41(b)示す対向電極12の一部の断面図は、対向電極12を構成するエキスパンドメタルの一本の線の部分の断面を示している。ここでは、エキスパンドメタルで構成された導体部121を陽極化成した酸化アルミニウムを絶縁体部125とし、さらに絶縁体部125を覆うようにポリイミド樹脂を塗布して抵抗体部122とした。
そして、図41(b)示す対向電極12の一部の断面図は、対向電極12を構成するエキスパンドメタルの一本の線の部分の断面を示している。ここでは、エキスパンドメタルで構成された導体部121を陽極化成した酸化アルミニウムを絶縁体部125とし、さらに絶縁体部125を覆うようにポリイミド樹脂を塗布して抵抗体部122とした。
対向電極12の一部をかしめて、電気接点127としている。そして、電気接点127が高電圧発生回路40の負極に接続されている。
対向電極12の一部をかしめることで、導体部121に塗布した絶縁体部125及び抵抗体部122が破壊されて、抵抗体部122が導体部121と電気的に接続される(導通させる)とともに、導体部121の一部が露出する。すなわち、実施例12において図39(a)、(b)に示した接触領域126及び導体露出領域123が、かしめにより一括して形成される。
対向電極12の一部をかしめることで、導体部121に塗布した絶縁体部125及び抵抗体部122が破壊されて、抵抗体部122が導体部121と電気的に接続される(導通させる)とともに、導体部121の一部が露出する。すなわち、実施例12において図39(a)、(b)に示した接触領域126及び導体露出領域123が、かしめにより一括して形成される。
(実施例15)
図42は、実施例15とする電気集塵機1における帯電部10を説明する図である。図42(a)は帯電部10の斜視図、図42(b)は図42(a)のXLIIB−XLIIB線での断面図である。
図42(a)に示すように、実施例15の電気集塵機1における帯電部10では、高圧電極11は、複数の鋸歯111を備える複数の鋸歯列113で構成されている。ここでは、高圧電極11の鋸歯列113は、厚さ0.5mmのSUSで構成した。そして、鋸歯列113のそれぞれの鋸歯111は、通風方向に対して、直交する方向に配置した。
図42は、実施例15とする電気集塵機1における帯電部10を説明する図である。図42(a)は帯電部10の斜視図、図42(b)は図42(a)のXLIIB−XLIIB線での断面図である。
図42(a)に示すように、実施例15の電気集塵機1における帯電部10では、高圧電極11は、複数の鋸歯111を備える複数の鋸歯列113で構成されている。ここでは、高圧電極11の鋸歯列113は、厚さ0.5mmのSUSで構成した。そして、鋸歯列113のそれぞれの鋸歯111は、通風方向に対して、直交する方向に配置した。
対向電極12は、導体部121が、複数の開口124が千鳥に設けられた板状の導電性材料で構成された部材(パンチングメタル)である。ここでは、対向電極12の導体部121は、平面形状が内径3mmの円形の開口124が千鳥に配列された、平面形状が200mm×400mmのアルミニウムの板で構成した。そして、導体部121のアルミニウムを陽極化成(アルマイト処理)して、表面に酸化アルミニウムで構成された絶縁体部125を設けた。さらに、絶縁体部125上をポリイミド樹脂で被覆して抵抗体部122を設けた。
なお、高圧電極11に対して、導体部121の裏側に当たる部分に、導体部121と抵抗体部122とを電気的に接触させる(導通させる)接触領域126を設けた。
また、導体部121の端部に、絶縁体部125及び抵抗体部122を設けず、導体部121を露出させた導体露出領域123を設けた。そして、導体露出領域123が高電圧発生回路40の負極に接続されている。
そして、高圧電極11と対向電極12との距離Gは、5mmとした。
また、導体部121の端部に、絶縁体部125及び抵抗体部122を設けず、導体部121を露出させた導体露出領域123を設けた。そして、導体露出領域123が高電圧発生回路40の負極に接続されている。
そして、高圧電極11と対向電極12との距離Gは、5mmとした。
図43は、高圧電極11と対向電極12の導体部121との間に印加された電極間電圧(kV)と鋸歯111の1本当たりのオゾン発生量(μg/h)との関係を説明する図である。図43では、上記の実施例15の電気集塵機1と、帯電部10の対向電極12が酸化アルミニウムの絶縁体部125及びポリイミド樹脂の抵抗体部122を備えていない電気集塵機1を比較例5の電気集塵機1として示している。なお、比較例5では、対向電極12が、アルミニウムのパンチングメタルで構成されている。
図43に示すように、実施例15では、電極間電圧を7kVとしても、オゾン発生量は、ほぼ0である。一方、比較例5では、電極間電圧の増加とともに、オゾン発生量が増加する。
すなわち、対向電極12を、導体部121、絶縁体部125、抵抗体部122で構成することで、オゾン発生量が抑制される。
すなわち、対向電極12を、導体部121、絶縁体部125、抵抗体部122で構成することで、オゾン発生量が抑制される。
抵抗体部122の表面抵抗率は、高圧電極11と対向電極12との間に印加する電圧(電極間電圧)を5kVとした場合、1GΩ/cm以上であることが好ましい。この場合、オゾンの発生量は、1μg/h以下に抑制できる。なお、抵抗体部122の表面抵抗率は、電極間電圧により変化するため、ここでは電極間電圧5kVにおける抵抗体部122の表面抵抗率で示している。
表1は、絶縁破壊電圧の比較を示す表である。絶縁破壊電圧とは、コロナ放電からアーク放電に移行する電圧である。
表1には、実施例15、比較例5及び実施例16を示している。実施例15、比較例5については上記において説明した。実施例16の電気集塵機1は、帯電部10における対向電極12の導体部121をアルミニウムのパンチングメタルとし、その表面にポリイミド樹脂を塗布して抵抗体部122とした電気集塵機1である。すなわち、第1の実施の形態で説明した電気集塵機1である。
表1に示すように、実施例15の電気集塵機1における帯電部10は、絶縁破壊電圧は10kV以上である。絶縁体部125を備えない実施例16の電気集塵機1においても、絶縁破壊電圧は8kVである。
しかし、抵抗体部122及び絶縁体部125を備えない比較例5の電気集塵機1においては、絶縁破壊電圧は5.5kVと低い。
すなわち、対向電極12が抵抗体部122を備えることにより、絶縁破壊電圧が上昇し、さらに、絶縁体部125を備えることで、絶縁破壊電圧がさらに上昇する。
表1には、実施例15、比較例5及び実施例16を示している。実施例15、比較例5については上記において説明した。実施例16の電気集塵機1は、帯電部10における対向電極12の導体部121をアルミニウムのパンチングメタルとし、その表面にポリイミド樹脂を塗布して抵抗体部122とした電気集塵機1である。すなわち、第1の実施の形態で説明した電気集塵機1である。
表1に示すように、実施例15の電気集塵機1における帯電部10は、絶縁破壊電圧は10kV以上である。絶縁体部125を備えない実施例16の電気集塵機1においても、絶縁破壊電圧は8kVである。
しかし、抵抗体部122及び絶縁体部125を備えない比較例5の電気集塵機1においては、絶縁破壊電圧は5.5kVと低い。
すなわち、対向電極12が抵抗体部122を備えることにより、絶縁破壊電圧が上昇し、さらに、絶縁体部125を備えることで、絶縁破壊電圧がさらに上昇する。
(実施例17)
図44は、実施例17とする電気集塵機1における帯電部10を説明する図である。図44(a)は帯電部10の斜視図、図44(b)は対向電極12の一部の断面図である。
図44(a)に示すように、実施例17の電気集塵機1における帯電部10では、高圧電極11は、実施例15と同様に、複数の鋸歯111を備える複数の鋸歯列113で構成されている。よって、詳細な説明を省略する。
対向電極12は、導体部121が、導電性材料で構成された金網(メッシュ)である。ここでは、対向電極12は、実施例13と同様に、導体部121の外形が一辺100mmの正方形のSUS304の金網とした。よって、詳細な説明を省略する。
図44は、実施例17とする電気集塵機1における帯電部10を説明する図である。図44(a)は帯電部10の斜視図、図44(b)は対向電極12の一部の断面図である。
図44(a)に示すように、実施例17の電気集塵機1における帯電部10では、高圧電極11は、実施例15と同様に、複数の鋸歯111を備える複数の鋸歯列113で構成されている。よって、詳細な説明を省略する。
対向電極12は、導体部121が、導電性材料で構成された金網(メッシュ)である。ここでは、対向電極12は、実施例13と同様に、導体部121の外形が一辺100mmの正方形のSUS304の金網とした。よって、詳細な説明を省略する。
(実施例18)
図45は、実施例18とする電気集塵機1における帯電部10を説明する図である。図45(a)は帯電部10の斜視図、図45(b)は、図45(a)のXLVB−XLVB線での対向電極12の断面図である。
図45(a)に示すように、実施例18の電気集塵機1における帯電部10では、高圧電極11は、実施例15と同様に、複数の鋸歯111を備える複数の鋸歯列113で構成されている。ここでは、高圧電極11の鋸歯列113は、厚さ0.5mmのSUSで構成した。そして、鋸歯列113のそれぞれの鋸歯111は、通風方向に対して、直交する方向に配置した。
図45は、実施例18とする電気集塵機1における帯電部10を説明する図である。図45(a)は帯電部10の斜視図、図45(b)は、図45(a)のXLVB−XLVB線での対向電極12の断面図である。
図45(a)に示すように、実施例18の電気集塵機1における帯電部10では、高圧電極11は、実施例15と同様に、複数の鋸歯111を備える複数の鋸歯列113で構成されている。ここでは、高圧電極11の鋸歯列113は、厚さ0.5mmのSUSで構成した。そして、鋸歯列113のそれぞれの鋸歯111は、通風方向に対して、直交する方向に配置した。
対向電極12は、抵抗体部122が、複数の開口124が千鳥に設けられた板状の樹脂材料の部材(パンチングボード)で構成されている。ここでは、対向電極12の抵抗体部122は、平面形状が200mm×400mm、厚さが2mmのアクリル樹脂の板とした。そして、対向電極12の抵抗体部122であるアクリル樹脂の板には、平面形状が内径3mmの円形の開口124が千鳥に配列されている。そして、対向電極12の抵抗体部122であるアクリル樹脂の板の、高圧電極11に対して裏側に、厚さ20μmの粘着層と導電性材料で構成された導電層とを有する導電性フィルムを貼り付けた。
導電性フィルムの導電層が導体部121である。そして、導電性フィルムの粘着層が絶縁体部125である。よって、導体部121である導電性フィルムの導電層が高電圧発生回路40の正極に接続されている。
ここでは、抵抗体部122が基材の一例、絶縁体部125が第1の部材の一例、及び、導体部121が第2の部材の一例である。
導電性フィルムの導電層が導体部121である。そして、導電性フィルムの粘着層が絶縁体部125である。よって、導体部121である導電性フィルムの導電層が高電圧発生回路40の正極に接続されている。
ここでは、抵抗体部122が基材の一例、絶縁体部125が第1の部材の一例、及び、導体部121が第2の部材の一例である。
なお、導電性フィルムには、アクリル樹脂の板に設けられた開口124より大きい直径(例えば3.5mm)の開口が、アクリル樹脂の板に設けられた開口124に対向して設けられている。すなわち、図45(b)に示すように、高圧電極11側から見て、アクリル樹脂に設けられた開口に、導電性フィルムの粘着層及び導電層がはみ出さないようになっている。
導電性フィルムの導電層が抵抗体部122の開口124の内側にはみ出していると、高圧電極11と導電性フィルムの導電層との間で放電が生じ、抵抗体部122の放電電流を制限する機能が失われてしまう。
導電性フィルムの導電層が抵抗体部122の開口124の内側にはみ出していると、高圧電極11と導電性フィルムの導電層との間で放電が生じ、抵抗体部122の放電電流を制限する機能が失われてしまう。
(実施例19)
図46は、実施例19とする電気集塵機1における帯電部10を説明する図である。図46(a)は帯電部10の斜視図、図46(b)は、図46(a)のXLVIB−XLVIB線での対向電極12の断面図である。
図46(a)に示すように、実施例19の電気集塵機1における帯電部10では、高圧電極11は、実施例15と同様に、複数の鋸歯111を備える複数の鋸歯列113で構成されている。ここでは、高圧電極11の鋸歯列113は、厚さ0.5mmのSUSで構成した。そして、鋸歯列113のそれぞれの鋸歯111は、通風方向に対して、直交する方向に配置した。
図46は、実施例19とする電気集塵機1における帯電部10を説明する図である。図46(a)は帯電部10の斜視図、図46(b)は、図46(a)のXLVIB−XLVIB線での対向電極12の断面図である。
図46(a)に示すように、実施例19の電気集塵機1における帯電部10では、高圧電極11は、実施例15と同様に、複数の鋸歯111を備える複数の鋸歯列113で構成されている。ここでは、高圧電極11の鋸歯列113は、厚さ0.5mmのSUSで構成した。そして、鋸歯列113のそれぞれの鋸歯111は、通風方向に対して、直交する方向に配置した。
対向電極12は、絶縁体部125が、複数の開口124が千鳥に設けられた板状の電気絶縁性材料で構成された部材(パンチングボード)である。ここでは、対向電極12の絶縁体部125は、平面形状が200mm×400mm、厚さが2mmのセラミクスの板とした。そして、対向電極12の絶縁体部125であるセラミクスの板には、平面形状が内径3mmの円形の開口124が千鳥に配列されている。
また、対向電極12の絶縁体部125であるセラミクスの板の、高圧電極11に対して裏側に、銅板の導電性材料で構成された導体部121を貼り付けた。なお、導体部121である銅板には、絶縁体部125であるセラミクスの板に設けられた開口124に対応して、開口を設けた。
そして、絶縁体部125であるセラミクスの板の周りをポリイミド樹脂で被覆して、抵抗体部122を設けた。なお、ポリイミド樹脂の抵抗体部122は、導体部121である銅板及び開口124を覆うように設けられている。すなわち、導体部121の導体露出領域123を除いて、対向電極12の表面は、ポリイミド樹脂の抵抗体部122で覆われている。
ここでは、絶縁体部125が基材の一例、抵抗体部122が第1の部材の一例、及び、導体部123が第2の部材の一例である。
また、対向電極12の絶縁体部125であるセラミクスの板の、高圧電極11に対して裏側に、銅板の導電性材料で構成された導体部121を貼り付けた。なお、導体部121である銅板には、絶縁体部125であるセラミクスの板に設けられた開口124に対応して、開口を設けた。
そして、絶縁体部125であるセラミクスの板の周りをポリイミド樹脂で被覆して、抵抗体部122を設けた。なお、ポリイミド樹脂の抵抗体部122は、導体部121である銅板及び開口124を覆うように設けられている。すなわち、導体部121の導体露出領域123を除いて、対向電極12の表面は、ポリイミド樹脂の抵抗体部122で覆われている。
ここでは、絶縁体部125が基材の一例、抵抗体部122が第1の部材の一例、及び、導体部123が第2の部材の一例である。
以上説明したように、導体部121、絶縁体部125、抵抗体部122は、いずれかが固い部材(基体)であって、他がその基体上に貼り付けられたフィルム又は塗布された膜(層)であってよい。また、導体部121、絶縁体部125、抵抗体部122の内の複数が、固い部材(基体)であって、それらが積層されてもよい。
また、導体部121は、導電性材料、すなわち良導体で構成されていればよい。絶縁体部125は、抵抗体部122における電子の流れ(電流)が、直接導体部121に向かわないように抑制するものであればよい。さらに、抵抗体部122は、放電電流を制限し、オゾンの発生が抑制できるものであればよい。
また、導体部121は、導電性材料、すなわち良導体で構成されていればよい。絶縁体部125は、抵抗体部122における電子の流れ(電流)が、直接導体部121に向かわないように抑制するものであればよい。さらに、抵抗体部122は、放電電流を制限し、オゾンの発生が抑制できるものであればよい。
[第7の実施の形態]
第1の実施の形態から第6の実施の形態では、電気集塵機1の帯電部10において、通風方向に対して、高圧電極11が上流側、対向電極12が下流側に配置されていた。
高圧電極11と対向電極12とは、通風方向に対して逆に配置されてもよい。
第1の実施の形態から第6の実施の形態では、電気集塵機1の帯電部10において、通風方向に対して、高圧電極11が上流側、対向電極12が下流側に配置されていた。
高圧電極11と対向電極12とは、通風方向に対して逆に配置されてもよい。
図47は、第7の実施の形態が適用される電気集塵機の一例を示す図である。
ここでは、図1に示した電気集塵機1の帯電部10における高圧電極11及び対向電極12が、通風方向に対して、逆に配置されている。すなわち、通風方向に対して、対向電極12が上流側、高圧電極11が下流側に配置されている。
他の構成は、第1の実施の形態と同様であるので、同じ符号を付して説明を省略する。
そして、このように帯電部10における高圧電極11及び対向電極12を配置しても、電気集塵機1は、第1の実施の形態において説明したと同様に動作する。
ここでは、図1に示した電気集塵機1の帯電部10における高圧電極11及び対向電極12が、通風方向に対して、逆に配置されている。すなわち、通風方向に対して、対向電極12が上流側、高圧電極11が下流側に配置されている。
他の構成は、第1の実施の形態と同様であるので、同じ符号を付して説明を省略する。
そして、このように帯電部10における高圧電極11及び対向電極12を配置しても、電気集塵機1は、第1の実施の形態において説明したと同様に動作する。
[第8の実施の形態]
第1の実施の形態から第7の実施の形態が適用される電気集塵機1では、帯電部10において、高圧電極11と対向電極12とが通風方向に配置されていた。
例えば、図1に示す第1の実施の形態では、通風方向の上流側に鋸歯111を備えた高圧電極11、下流側に対向電極12が設けられていた。
これに対して、第8の実施の形態の電気集塵機1では、帯電部10において、高圧電極11と対向電極12とが、通風方向に対して交差するように配置されている。
さらに、高圧電極11が、主高圧電極11Aと従高圧電極11Bとを備えている。
第1の実施の形態から第7の実施の形態が適用される電気集塵機1では、帯電部10において、高圧電極11と対向電極12とが通風方向に配置されていた。
例えば、図1に示す第1の実施の形態では、通風方向の上流側に鋸歯111を備えた高圧電極11、下流側に対向電極12が設けられていた。
これに対して、第8の実施の形態の電気集塵機1では、帯電部10において、高圧電極11と対向電極12とが、通風方向に対して交差するように配置されている。
さらに、高圧電極11が、主高圧電極11Aと従高圧電極11Bとを備えている。
図48は、第8の実施の形態が適用される電気集塵機1の一例を示す図である。
帯電部10における高圧電極11は、複数の主高圧電極11Aと複数の従高圧電極11Bとを備えている。また、対向電極12は、複数の副対向電極12Aを備えている。そして、高圧電極11と対向電極12とが、通風方向に交差(図48では直交)するように配置されている。
集塵部20は、第1の実施の形態から第7の実施の形態が適用される電気集塵機1と同様である。よって、集塵部20についての説明を省略する。
なお、電気集塵機1は、図48に示した配置に限らず、通風が確保されればどの向きに配置されてもよい。
帯電部10における高圧電極11は、複数の主高圧電極11Aと複数の従高圧電極11Bとを備えている。また、対向電極12は、複数の副対向電極12Aを備えている。そして、高圧電極11と対向電極12とが、通風方向に交差(図48では直交)するように配置されている。
集塵部20は、第1の実施の形態から第7の実施の形態が適用される電気集塵機1と同様である。よって、集塵部20についての説明を省略する。
なお、電気集塵機1は、図48に示した配置に限らず、通風が確保されればどの向きに配置されてもよい。
高圧電極11における主高圧電極11Aは、例えば、図48に示すように、複数の鋸歯111を備えている。そして、複数の鋸歯111は、それぞれが接続部112に接続され、鋸歯列113を構成している。高圧電極11における従高圧電極11Bは、例えば、図48に示すように、ワイヤ114を備えている。
対向電極12のそれぞれの副対向電極12Aは、図示を省略するが、例えば、第6の実施の形態が適用される電気集塵機1における帯電部10の対向電極12と同様であって、板状の導体部と、導体部の両面を覆うように設けられた絶縁体部と、絶縁体部の表面を覆うように設けられた抵抗体部とを備えている。すなわち、副対向電極12Aは、導体部の表面に、絶縁体部と抵抗体部がこの順に設けられている。そして、副対向電極12Aの形状は板状である。
対向電極12は、図48に示すように、複数の副対向電極12Aが、それぞれの表面が通風方向に沿うように、通風方向に交差(図48では直交)する方向に並べられている。なお、対向電極12の表面は、通風方向に対して平行でなくともよく、予め定められた通風が得られれば、通風方向に対して斜めになっていてもよい。
高圧電極11における主高圧電極11Aは、隣接する2個の副対向電極12Aの間に配置され、主高圧電極11Aと副対向電極12Aとの間に、従高圧電極11Bが配置されている。
なお、副対向電極12Aの主高圧電極11A及び従高圧電極11Bに対向しない面は、導体部の表面が絶縁体部及び/又は抵抗体部で覆われていなくてもよい。
主高圧電極11Aの鋸歯111は、先端が通風方向を向く(通風方向の下流側を向く)ように配置されている。
そして、従高圧電極11Bであるワイヤ114は、主高圧電極11Aにおける鋸歯111が構成する鋸歯列113に沿うように設けられている。なお、従高圧電極11Bであるワイヤ114は、主高圧電極11Aにおける鋸歯111の先端近傍に、鋸歯列113に沿って設けられるのがよい。
そして、従高圧電極11Bであるワイヤ114は、主高圧電極11Aにおける鋸歯111が構成する鋸歯列113に沿うように設けられている。なお、従高圧電極11Bであるワイヤ114は、主高圧電極11Aにおける鋸歯111の先端近傍に、鋸歯列113に沿って設けられるのがよい。
なお、図48に示す電気集塵機1では、帯電部10において、高圧電極11の主高圧電極11Aが2個、従高圧電極11Bが4個、対向電極12の副対向電極12Aが3個の場合を示しているが、この数に限定されない。
図49は、実施例20、比較例6、7とする電気集塵機1における帯電部10の要部の斜視図である。図49(a)は、実施例20、図49(b)は、比較例6、図49(c)は、比較例7である。
ここでは、1個の主高圧電極11Aと、主高圧電極11Aに対向して設けられた2個の副対向電極12Aを示している。
ここでは、1個の主高圧電極11Aと、主高圧電極11Aに対向して設けられた2個の副対向電極12Aを示している。
実施例20とする電気集塵機1は、図49(a)に示すように、第8の実施の形態が適用される電気集塵機1である。実施例20では、副対向電極12Aと主高圧電極11Aとの間に、従高圧電極11Bを備えている。
そして、前述したように、主高圧電極11Aは、鋸歯111が接続部112に接続されて構成された鋸歯列113を備えている。そして、鋸歯111の先端は、通風方向の下流側を向くように配置されている。
一方、従高圧電極11Bは、ワイヤ114である。ここでは、一例として、直径0.2mmのタングステン(W)線とした。
そして、副対向電極12Aは、導体部の表面に、絶縁体部と抵抗体部がこの順に設けられた積層体である。
そして、前述したように、主高圧電極11Aは、鋸歯111が接続部112に接続されて構成された鋸歯列113を備えている。そして、鋸歯111の先端は、通風方向の下流側を向くように配置されている。
一方、従高圧電極11Bは、ワイヤ114である。ここでは、一例として、直径0.2mmのタングステン(W)線とした。
そして、副対向電極12Aは、導体部の表面に、絶縁体部と抵抗体部がこの順に設けられた積層体である。
主高圧電極11Aと副対向電極12Aとの間隔を、20mmとした。
なお、従高圧電極11Bは、電圧を印加しない状態、すなわち、浮遊(フローティング)状態とした。
なお、従高圧電極11Bは、電圧を印加しない状態、すなわち、浮遊(フローティング)状態とした。
比較例6とする電気集塵機1は、図49(b)に示すように、実施例20において、従高圧電極11Bを除いた構成である。すなわち、鋸歯列113を主高圧電極11A(高圧電極11)とする構成である。この場合も、主高圧電極11A(高圧電極11)と副対向電極12Aとの間隔を、20mmとした。
そして、図49(a)、(b)における副対向電極12A上に「(積層体)」と表記した。
そして、図49(a)、(b)における副対向電極12A上に「(積層体)」と表記した。
比較例7とする電気集塵機1は、図49(c)に示すように、図49(b)の比較例6における主高圧電極11A(高圧電極11)である鋸歯列113をワイヤ114としている。そして、副対向電極12Aを、絶縁体部と抵抗体部とを備えない導体部としている。なお、導体部をAlとしている。よって、副対向電極12A上に「(Al)」と表記した。
この場合も、主高圧電極11A(高圧電極11)と副対向電極12Aとの間隔を、20mmとした。
この場合も、主高圧電極11A(高圧電極11)と副対向電極12Aとの間隔を、20mmとした。
図50は、実施例20、比較例6、7とする電気集塵機1におけるオゾン濃度及び粒子径毎に求めた集塵効率を説明する図である。なお、図50において、実施例20及び比較例6において、副対向電極12Aを「積層体」と表記した。
また、比較例7において、副対向電極12Aを「Al」と表記した。
また、比較例7において、副対向電極12Aを「Al」と表記した。
ここでは、電気集塵機1を、試験風洞に設置し、ファンにより風速を1m/sに設定して、帯電部10から集塵部20へ風を1回(ワンパス)通過させた。
集塵効率は、試験風洞の上流側と下流側とにサンプリングポートを設け、サンプリングポートを介して、走査型ナノ粒子径分布測定器(SMPS:Scanning Mobility Particle Sizer)により浮遊粒子の個数を粒径別に測定して算出した。
オゾン濃度は、試験風洞の上流側と下流側とに設けたサンプリングポートを介して、オゾン濃度計を用いて測定した上流側と下流側とのオゾン濃度の差より求めた。
集塵効率は、試験風洞の上流側と下流側とにサンプリングポートを設け、サンプリングポートを介して、走査型ナノ粒子径分布測定器(SMPS:Scanning Mobility Particle Sizer)により浮遊粒子の個数を粒径別に測定して算出した。
オゾン濃度は、試験風洞の上流側と下流側とに設けたサンプリングポートを介して、オゾン濃度計を用いて測定した上流側と下流側とのオゾン濃度の差より求めた。
従高圧電極11Bを設けた実施例20では、主高圧電極11Aに8.0kV〜8.2kVを印加すると、浮遊状態の従高圧電極11Bに、1.8kV〜2.5kVの電圧が生じた。
そして、オゾン濃度は、主高圧電極11Aに300μAを流した場合であっても、9.2ppbであった。この場合、集塵効率は、粒子径20nmにおいて97%、他の粒子径(50nm、100nm、300nm)において99%以上であった。
そして、オゾン濃度は、主高圧電極11Aに300μAを流した場合であっても、9.2ppbであった。この場合、集塵効率は、粒子径20nmにおいて97%、他の粒子径(50nm、100nm、300nm)において99%以上であった。
実施例20から従高圧電極11Bを除いた比較例6では、実施例20と同様に主高圧電極11Aに300μAを流した場合、オゾン濃度は、22.9ppbであった。また、集塵効率は、粒子径20nmにおいて76%、他の粒子径(50nm、100nm、300nm)において80%台であった。
すなわち、従高圧電極11Bを用いない場合(比較例6)、オゾン濃度が大きくなるとともに、集塵効率が低下する。特に、小さい粒子径の超微粒子の集塵効率が低下する。
すなわち、従高圧電極11Bを用いない場合(比較例6)、オゾン濃度が大きくなるとともに、集塵効率が低下する。特に、小さい粒子径の超微粒子の集塵効率が低下する。
主高圧電極11Aをワイヤ114とするとともに、副対向電極12AをAlとした比較例7では、主高圧電極11Aのワイヤ114に流す電流を大きくすることで、粒子径によらず集塵効率が向上する。例えば、主高圧電極11Aに流す電流を5000μAとすると、粒子径20nmの超微粒子の集塵効率は、電流が440μAの場合の75%から93%に向上する。すなわち、90%以上の集塵効率になる。一方、オゾン濃度は、電流が440μAの場合の9.2ppbから190ppbに大幅に増加してしまう。
以上説明したように、従高圧電極11Bを用い、副対向電極12Aを導体部の表面に、絶縁体部と抵抗体部とがこの順に設けられた積層体とすることで、オゾン濃度を低く抑え、且つ、粒子径0.1μm以下の超微粒子の集塵効率を向上させることができる。
図51は、従高圧電極11Bの作用を説明する図である。ここでは、縦軸に電圧、横軸に主高圧電極11A、従高圧電極11B、副対向電極12Aの位置を模式的に示している。
前述したように、主高圧電極11Aに8.0kV〜8.2kVの電圧を印加すると、浮遊状態の従高圧電極11Bに1.8kV〜2.5kVの電圧が誘起される。これにより、主高圧電極11Aから副対向電極12Aに向かう電位勾配が、均一にならず2段階になる。すなわち、主高圧電極11Aから従高圧電極11Bに向かう、電位差が5.7kV〜6.2kVの高い電位勾配の領域αと、従高圧電極11Bから副対向電極12Aに向かう、電位差が1.8kV〜2.5kVの低い電位勾配の領域βができる。
前述したように、主高圧電極11Aに8.0kV〜8.2kVの電圧を印加すると、浮遊状態の従高圧電極11Bに1.8kV〜2.5kVの電圧が誘起される。これにより、主高圧電極11Aから副対向電極12Aに向かう電位勾配が、均一にならず2段階になる。すなわち、主高圧電極11Aから従高圧電極11Bに向かう、電位差が5.7kV〜6.2kVの高い電位勾配の領域αと、従高圧電極11Bから副対向電極12Aに向かう、電位差が1.8kV〜2.5kVの低い電位勾配の領域βができる。
そして、粒子径0.1μm以下の超微粒子が効率よく帯電されるようになった理由は、従高圧電極11Bを介して、段階的に放電が生じることで、放電空間が広がった(伸長した)ためと推定される。すなわち、高い電位勾配の領域αにおける電位勾配は、従高圧電極11Bを用いない場合の電位勾配(比較例6として破線で示す電位勾配)に比べて、大きい。これにより、放電が開始しやすい。この放電により、従高圧電極11Bと副対向電極12Aとの間で放電が生じる。このように、段階的に放電を生じさせることで、放電空間を広げている(伸長させている)。
さらに、オゾン濃度を抑制できる理由は、放電空間の抵抗(空間抵抗)が高いことと、副対向電極12A(対向電極12)に対する電界集中が緩和されたことによると推定される。すなわち、副対向電極12Aを、導体部の表面に、絶縁体部と抵抗体部とがこの順に設けられた積層体としたことで、表面抵抗が高くなり、放電空間の抵抗(空間抵抗)が高くなっている。また、従高圧電極11Bを設けたことにより、従高圧電極11Bと副対向電極12A(対向電極12)との間における電界集中が緩和されている。これらにより、電離による電荷の供給と消滅とが均衡する割合が増加し、オゾン発生の起点となる電子の発生量が抑制されたと思われる。
以上説明したように、従高圧電極11Bを設け、電位勾配が異なる領域(図51の領域α、β)を形成することにより、超微粒子の集塵効率を向上させている。よって、主高圧電極11Aは、鋸歯形状の部分の代わりに、針形状の部分を備えてもよく、ワイヤ形状や刷毛形状などの他の形状であってもよい。同様に、従高圧電極11Bは、ワイヤ114に限らず、鋸歯形状の部分又は針形状の部分を備えた電極であってもよい。
なお、電位勾配が異なる領域は、図51に示すように2個に限らない。例えば、主高圧電極11Aと従高圧電極11Bとの間に、他の従高圧電極を設けて、電位勾配が異なる領域を3個以上としてもよい。
なお、電位勾配が異なる領域は、図51に示すように2個に限らない。例えば、主高圧電極11Aと従高圧電極11Bとの間に、他の従高圧電極を設けて、電位勾配が異なる領域を3個以上としてもよい。
また、放電空間の抵抗(空間抵抗)を高め、対向電極12(副対向電極12A)に対する電界集中を緩和することにより、オゾン濃度を抑制している。よって、対向電極12(副対向電極12A)は、導体部の表面に絶縁体部と抵抗体部とをこの順に設けた積層体とする代わりに、導体部の表面に絶縁体部を設けた構成としてもよい。
次に、第8の実施の形態が適用される電気集塵機1の変形例を説明する。
図52は、第8の実施の形態が適用される電気集塵機1の変形例を示す図である。
図48に示した電気集塵機1では、帯電部10の高圧電極における主高圧電極11Aの鋸歯111の先端が通風方向の下流側に向いていた。図52に示す変形例として示す電気集塵機1では、帯電部10の高圧電極における主高圧電極11Aの鋸歯111の先端が通風方向の上流側に向いている。
この場合であっても、図50に示した実施例20と同様の結果が得られた。
図52は、第8の実施の形態が適用される電気集塵機1の変形例を示す図である。
図48に示した電気集塵機1では、帯電部10の高圧電極における主高圧電極11Aの鋸歯111の先端が通風方向の下流側に向いていた。図52に示す変形例として示す電気集塵機1では、帯電部10の高圧電極における主高圧電極11Aの鋸歯111の先端が通風方向の上流側に向いている。
この場合であっても、図50に示した実施例20と同様の結果が得られた。
上記の第8の実施の形態が適用される電気集塵機1では、実施例20で説明したように、従高圧電極11Bは、電圧を印加せず、浮遊状態にした。
しかし、従高圧電極11Bに電圧を印加してもよい。この場合、オゾン濃度の抑制には、主高圧電極11Aに印加する電圧の1/2以下であるとよい。つまり、主高圧電極11Aに印加する電圧は、従高圧電極11Bに印加する電圧の2倍以上とすることがよい。なお、主高圧電極11Aに印加する電圧は、従高圧電極11Bに印加する電圧の2倍以上且つ5倍以下であることがより好ましい。
従高圧電極11Bに電圧を印加した場合は、浮遊状態にした場合に比べ、放電をより安定にすることができる。
しかし、従高圧電極11Bに電圧を印加してもよい。この場合、オゾン濃度の抑制には、主高圧電極11Aに印加する電圧の1/2以下であるとよい。つまり、主高圧電極11Aに印加する電圧は、従高圧電極11Bに印加する電圧の2倍以上とすることがよい。なお、主高圧電極11Aに印加する電圧は、従高圧電極11Bに印加する電圧の2倍以上且つ5倍以下であることがより好ましい。
従高圧電極11Bに電圧を印加した場合は、浮遊状態にした場合に比べ、放電をより安定にすることができる。
[第9の実施の形態]
図53は、第9の実施の形態が適用される電気集塵機1の一例を示す図である。
帯電部10における高圧電極11は、例えば、複数の鋸歯111(鋸歯形状の部分)を備えている。そして、複数の鋸歯111は、それぞれが接続部112に接続され、複数の鋸歯列113を構成している。なお、高圧電極11が鋸歯列113で構成されることから、図53では、11(113)と表記する。
対向電極12は、第8の実施の形態と同様に、複数の副対向電極12Aを備えている。副対向電極12Aは、平板状であって、導電性材料で構成されている。
図53は、第9の実施の形態が適用される電気集塵機1の一例を示す図である。
帯電部10における高圧電極11は、例えば、複数の鋸歯111(鋸歯形状の部分)を備えている。そして、複数の鋸歯111は、それぞれが接続部112に接続され、複数の鋸歯列113を構成している。なお、高圧電極11が鋸歯列113で構成されることから、図53では、11(113)と表記する。
対向電極12は、第8の実施の形態と同様に、複数の副対向電極12Aを備えている。副対向電極12Aは、平板状であって、導電性材料で構成されている。
高圧電極11の鋸歯111(鋸歯形状の部分)は、副対向電極12Aの平面と平行になるように設けられている。そして、高圧電極11の鋸歯111(鋸歯形状の部分)と副対向電極12Aとは、通風方向に交差(図53では直交)する方向に配置されている。
さらに、鋸歯111の先端は、通風方向の上流側に向けられている。そして、鋸歯111の先端は、平板状の副対向電極12Aの通風方向の上流端よりも下流側に位置している。また、副対向電極12Aは、少なくとも鋸歯111(鋸歯形状の部分)の先端から接続部112までの長さ(距離)にわたって設けられている。
さらに、鋸歯111の先端は、通風方向の上流側に向けられている。そして、鋸歯111の先端は、平板状の副対向電極12Aの通風方向の上流端よりも下流側に位置している。また、副対向電極12Aは、少なくとも鋸歯111(鋸歯形状の部分)の先端から接続部112までの長さ(距離)にわたって設けられている。
集塵部20は、第1の実施の形態から第8の実施の形態が適用される電気集塵機1と同様である。よって、集塵部20についての説明を省略する。
なお、帯電部10を構成する部材の内、最も集塵部に近い部材の端部から通風方向下流に5mm以上の離間距離を持って集塵部20の高圧電極21が設けられている。
なお、帯電部10を構成する部材の内、最も集塵部に近い部材の端部から通風方向下流に5mm以上の離間距離を持って集塵部20の高圧電極21が設けられている。
電気集塵機1は、図53に示した配置に限らず、通風が確保されればどの向きに配置されてもよい。
また、帯電部10は、第4の実施の形態又は第5の実施の形態において示した、インダクタLsを含み、高圧電極11と対向電極12との間に発生する放電におけるパルス状電流によって、高圧電極11の電位を低下させる電流制限回路16を備えていてもよい。
これにより、オゾンの発生がより抑制される。
これにより、オゾンの発生がより抑制される。
なお、図53に示す電気集塵機1では、帯電部10において、高圧電極11の鋸歯列113が2個、対向電極12の副対向電極12Aが3個の場合を示しているが、この数に限定されない。
また、鋸歯形状の部分である鋸歯111は、針形状の部分や刷毛形状の部分であってもよい。
また、鋸歯形状の部分である鋸歯111は、針形状の部分や刷毛形状の部分であってもよい。
図54は、実施例21とする電気集塵機1における帯電部10及び集塵部20の要部の通風方向に対する断面図である。
実施例21とする電気集塵機1において、帯電部10は、高圧電極11と、平板上の導電性材料で構成された複数の副対向電極12Aを有する対向電極20とを備えている。高圧電極11は、通風方向の上流側に先端が向いた複数の鋸歯111を備えた鋸歯列113を備えている。
高圧電極11における鋸歯列113はステンレス鋼、副対向電極12Aはアルミニウムである。高圧電極11と副対向電極12Aとの間の距離Gは、15mmである。高圧電極11における鋸歯111の先端から接続部112までの長さLは、3mmである。そして、鋸歯111の先端は、副対向電極12Aの通風方向上流側の端から下流側2mmに位置している(図54中、T1で示す距離)。また、鋸歯111の先端から副対向電極12Aの通風方向下流側の端までは5mmである(図54中、T2で示す距離)。
実施例21とする電気集塵機1において、帯電部10は、高圧電極11と、平板上の導電性材料で構成された複数の副対向電極12Aを有する対向電極20とを備えている。高圧電極11は、通風方向の上流側に先端が向いた複数の鋸歯111を備えた鋸歯列113を備えている。
高圧電極11における鋸歯列113はステンレス鋼、副対向電極12Aはアルミニウムである。高圧電極11と副対向電極12Aとの間の距離Gは、15mmである。高圧電極11における鋸歯111の先端から接続部112までの長さLは、3mmである。そして、鋸歯111の先端は、副対向電極12Aの通風方向上流側の端から下流側2mmに位置している(図54中、T1で示す距離)。また、鋸歯111の先端から副対向電極12Aの通風方向下流側の端までは5mmである(図54中、T2で示す距離)。
また、副対向電極12Aの通風方向上流側の端から3mmの位置(図54中、T3で示す距離)に、樹脂材料で構成された筐体30の複数の格子(グリル)31を備えた筐体30が設置されている。格子(グリル)31は、高圧電極10の鋸歯111と副対向電極12Aとに対して、図54に示す上下方向において対向する位置に配置されると、ユーザの帯電部10への接触が抑制されるので好ましい。
一方、集塵部20は、非電導性材料で構成された高圧電極21と電導性材料で構成された対向電極22とを交互に積層した構造を備えている。
図55は、実施例21及び比較例7とする電気集塵機1における帯電部10の要部の斜視図である。図55(a)は、実施例21、図55(b)は、比較例7である。なお、比較例7は、第8の実施の形態で説明した比較例7とする電気集塵機1と同じである(図49(c)参照)。すなわち、図55(b)に示す比較例7とする電気集塵機1は、図55(a)の実施例21とする電気集塵機1における高圧電極11である鋸歯列113を、直径0.2mmのタングステン(W)のワイヤ114としている。
なお、実施例21及び比較例7とする電気集塵機1において、副対向電極12AをAlとしている。よって、図55(a)、(b)において、副対向電極12A上に「(Al)」と表記した。
また、図55(a)では、図53、図54における高圧電極11の鋸歯列113と対向電極12の副対向電極12Aとの配列を、90°回転させて示している。また、図55(b)では、図49(c)におけるワイヤ114と副対向電極12Aとの配置を、90°回転させて示している。
なお、実施例21及び比較例7とする電気集塵機1において、副対向電極12AをAlとしている。よって、図55(a)、(b)において、副対向電極12A上に「(Al)」と表記した。
また、図55(a)では、図53、図54における高圧電極11の鋸歯列113と対向電極12の副対向電極12Aとの配列を、90°回転させて示している。また、図55(b)では、図49(c)におけるワイヤ114と副対向電極12Aとの配置を、90°回転させて示している。
図56は、実施例21、比較例7とする電気集塵機1におけるオゾン濃度及び粒子径毎に求めた集塵効率を説明する図である。
ここでも、電気集塵機1を、試験風洞に設置し、ファンにより風速を1m/sに設定して、帯電部10から集塵部20へ風を1回(ワンパス)通過させた。
集塵効率は、試験風洞の上流側と下流側とにサンプリングポートを設け、サンプリングポートを介して、走査型ナノ粒子径分布測定器(SMPS)により浮遊粒子の個数を粒径別に測定して算出した。
オゾン濃度は、試験風洞の上流側と下流側とに設けたサンプリングポートを介して、オゾン濃度計を用いて測定した上流側と下流側とのオゾン濃度の差より求めた。
ここでも、電気集塵機1を、試験風洞に設置し、ファンにより風速を1m/sに設定して、帯電部10から集塵部20へ風を1回(ワンパス)通過させた。
集塵効率は、試験風洞の上流側と下流側とにサンプリングポートを設け、サンプリングポートを介して、走査型ナノ粒子径分布測定器(SMPS)により浮遊粒子の個数を粒径別に測定して算出した。
オゾン濃度は、試験風洞の上流側と下流側とに設けたサンプリングポートを介して、オゾン濃度計を用いて測定した上流側と下流側とのオゾン濃度の差より求めた。
図56における比較例7は、図50における比較例7の高圧電極11(主高圧電極)の電流が440μAと5000μAとの場合である。
図56に示すように、実施例21とする電気集塵機1では、比較例7に比べ、オゾン濃度が3.0ppbに抑制されるとともに、集塵効率が粒子径によらず90%以上と向上している。
図56に示すように、実施例21とする電気集塵機1では、比較例7に比べ、オゾン濃度が3.0ppbに抑制されるとともに、集塵効率が粒子径によらず90%以上と向上している。
集塵効率が向上した要因は、鋸歯111の先端を通風方向上流側に向け、かつ鋸歯111の先端と副対向電極12Aとの位置を最適化したことにより、鋸歯111の先端から発生するイオンが高圧電極11(鋸歯列113)と副対向電極12Aとの間に拡散しやすくなり、帯電効果が向上して0.1μm以下の超微粒子の帯電効率が改善したことに起因すると考えられる。
また、オゾン濃度が抑制された要因は、高圧電極11を鋸歯111として電界集中を高めつつ、鋸歯111と副対向電極12Aとの距離を大きくとったことにより、放電時の空間抵抗が大きくなり、高密度のイオンの発生が得られる放電条件においても、オゾン発生の起点となる電子量が抑制されたことに起因すると考えられる。
また、オゾン濃度が抑制された要因は、高圧電極11を鋸歯111として電界集中を高めつつ、鋸歯111と副対向電極12Aとの距離を大きくとったことにより、放電時の空間抵抗が大きくなり、高密度のイオンの発生が得られる放電条件においても、オゾン発生の起点となる電子量が抑制されたことに起因すると考えられる。
なお、比較例7においても電流(放電電流)を大きく(例えば、5000μAと)すれば、集塵効率を粒子径によらず高くすることができる。しかし、オゾン濃度は、実施例21に比べて、60倍以上になる。すなわち、高圧電極11にワイヤ114を用いた、比較例7とする電気集塵機1では、粒子径の小さい粒子を帯電させるためにイオン密度を高める(電流を高くする)とオゾン濃度が増大する。
これに対し、第9の実施の形態が適用される電気集塵機1(実施例21とする電気集塵機1)では、イオン密度が高い状態でも、オゾン濃度を抑制(酸素分子の解離と励起を抑制)できる放電が形成される。
これに対し、第9の実施の形態が適用される電気集塵機1(実施例21とする電気集塵機1)では、イオン密度が高い状態でも、オゾン濃度を抑制(酸素分子の解離と励起を抑制)できる放電が形成される。
さらに、第9の実施の形態が適用される電気集塵機1では、対向電極12(副対向電極12A)を絶縁体部で被覆することを要しないため、コスト、生産性などの面においてメリットがある。
第1の実施の形態から第9の実施の形態で示した数値は、一例であって、これらに限定されないことは明らかである。
その他、本発明の趣旨に反しない限りにおいて様々な組み合わせや変形を行っても構わない。
その他、本発明の趣旨に反しない限りにおいて様々な組み合わせや変形を行っても構わない。
1…電気集塵機、10…帯電部、11、21…高圧電極、11A…主高圧電極、11B…従高圧電極、12、22…対向電極、12A…副対向電極、13…放電領域、14…保持部、15…回路基板、16、16−1、16−2…電流制限回路、16A…二次電子電流制限部、16B…短絡電流制限部、17…配線、18…高電圧端子、20…集塵部、30…筐体、31…格子、32…絶縁スペーサ、40、50…高電圧発生回路、111…鋸歯、112、116…接続部、113…鋸歯列、114…ワイヤ、115…針、117…針列、121…導体部、122…抵抗体部、123…導体露出領域、124…開口、125…絶縁体部、126…接触領域
Claims (53)
- 高電圧発生回路から高電圧が供給され、少なくとも電界集中を発生させる部位を有する高圧電極と、当該高圧電極に対向して設けられ、当該高電圧発生回路から基準電圧が供給される対向電極と、を有し、当該高圧電極と当該対向電極との間で放電を発生させて浮遊微粒子を帯電させる帯電部と、
前記帯電部の通風方向の下流側に配置され、当該帯電部にて帯電させた前記浮遊微粒子を集める集塵部とを備える電気集塵機。 - 高電圧発生回路から高電圧が供給される高圧電極と、当該高圧電極に対向して設けられ、当該高電圧発生回路から基準電圧が供給される対向電極と、を有し、当該高圧電極と当該対向電極との間で放電を発生させて浮遊微粒子を帯電させる帯電部と、
前記帯電部の通風方向の下流側に配置され、当該帯電部にて帯電させた前記浮遊微粒子を集める集塵部と、を備え、
前記帯電部における前記対向電極は、導電性材料で構成された導体部と、当該導体部の少なくとも前記高圧電極に対向する側の表面を覆って、当該高圧電極と当該対向電極との間の放電電流を制限する、体積抵抗率が1014Ω・cm以上且つ1018Ω・cm以下の抵抗体部とを備えることを特徴とする電気集塵機。 - 前記帯電部における前記対向電極の前記抵抗体部は、比誘電率が3以上であることを特徴とする請求項2に記載の電気集塵機。
- 前記帯電部における前記高圧電極は、ワイヤ形状であることを特徴とする請求項2又は3に記載の電気集塵機。
- 前記帯電部における前記高圧電極は、先端が尖った鋸歯形状の部分又は先端が尖った針形状の部分を備えることを特徴とする請求項2又は3に記載の電気集塵機。
- 複数の前記鋸歯形状の部分又は複数の前記針形状の部分が、前記通風方向に対して交差するとともに、複数の列に分けられ、当該複数の列のそれぞれにおける当該鋸歯形状の部分の先端又は当該針形状の部分の先端が、隣接する列の間で列方向に互いにずれて配置され、当該鋸歯形状の部分又は当該針形状の部分の長さLに対して、当該複数の列間における当該鋸歯形状の部分又は当該針形状の部分の先端間の距離Sが、3L以下であり、当該複数の列のそれぞれにおける当該鋸歯形状の部分又は当該針形状の部分の間隔Pが、2L以上であることを特徴とする請求項5に記載の電気集塵機。
- 複数の前記鋸歯形状の部分又は複数の前記針形状の部分が、前記通風方向に対して交差するとともに、複数の列に分けられ、当該複数の列のそれぞれにおける当該鋸歯形状の部分の先端又は当該針形状の部分の先端が、隣接する列の間において対向するように配置され、当該鋸歯形状の部分又は当該針形状の部分の長さLに対して、当該複数の列間における当該鋸歯形状の部分又は当該針形状の部分の先端の距離Sが、6L以上且つ8L以下であり、当該複数の列のそれぞれにおける当該鋸歯形状の部分又は当該針形状の部分の間隔Pが、2L以上であることを特徴とする請求項5に記載の電気集塵機。
- 前記帯電部における前記高圧電極は、刷毛形状であることを特徴とする請求項2又は3に記載の電気集塵機。
- 前記帯電部の前記高圧電極は、主高圧電極と従高圧電極とを備えることを特徴とする請求項2又は3に記載の電気集塵機。
- 前記高圧電極において、前記主高圧電極が鋸歯形状の部分又は針形状の部分を備え、前記従高圧電極がワイヤ形状であることを特徴とする請求項9に記載の電気集塵機。
- 前記主高圧電極における前記鋸歯形状の部分又は前記針形状の部分の先端が前記通風方向の上流側に向いていることを特徴とする請求項10に記載の電気集塵機。
- 前記主高圧電極と前記対向電極との間に、前記従高圧電極が設けられていることを特徴とする請求項9乃至11のいずれか1項に記載の電気集塵機。
- 前記主高圧電極の電圧は、前記従高圧電極の電圧の2倍以上且つ5倍以下に設定されることを特徴とする請求項9乃至12のいずれか1項に記載の電気集塵機。
- 前記主高圧電極は予め定められた電圧に設定され、前記従高圧電極は電圧が設定されない浮遊状態であることを特徴とする請求項9乃至12のいずれか1項に記載の電気集塵機。
- 前記帯電部における前記対向電極の前記導体部は、通風を確保するために間隔を置いて配置された複数の平板で構成されていることを特徴とする請求項2乃至14のいずれか1項に記載の電気集塵機。
- 前記帯電部における前記対向電極の前記導体部は、通風を確保するための開口を有する網で構成されていることを特徴とする請求項2乃至14のいずれか1項に記載の電気集塵機。
- 前記帯電部における前記対向電極の前記導体部は、通風を確保するための開口を有するパンチングメタルで構成されていることを特徴とする請求項2乃至14のいずれか1項に記載の電気集塵機。
- 前記帯電部における前記対向電極の前記導体部は、通風を確保するための開口を有するエキスパンドメタルで構成されていることを特徴とする請求項2乃至14のいずれか1項に記載の電気集塵機。
- 前記帯電部における前記対向電極は、当該帯電部の前記高圧電極に対して、前記通風方向の上流側に配置されていることを特徴とする請求項2乃至18のいずれか1項に記載の電気集塵機。
- 高電圧発生回路から高電圧が供給される高圧電極と、当該高圧電極に対向して設けられ、当該高電圧発生回路から基準電圧が供給される対向電極と、を有し、当該高圧電極と当該対向電極との間で放電を発生させて浮遊微粒子を帯電させる帯電部と、
前記帯電部の通風方向の下流側に配置され、他の高電圧発生回路から高電圧が供給される他の高圧電極と、当該他の高圧電極に対向して設けられ、当該他の高電圧発生回路から基準電圧が供給される他の対向電極と、を有し、当該帯電部にて帯電させた前記浮遊微粒子を集める集塵部と、を備え、
前記帯電部を構成する部材の内、最も前記集塵部に近い部材の端部から通風方向下流に5mm以上の離間距離を持って当該集塵部の前記他の高圧電極が配置されていることを特徴とする電気集塵機。 - 高電圧発生回路から高電圧が供給される高圧電極と、当該高圧電極に対向して設けられ、当該高電圧発生回路から基準電圧が供給される対向電極と、を有し、当該高圧電極と当該対向電極との間で放電を発生させて浮遊微粒子を帯電させる帯電部と、
前記帯電部の通風方向の下流側に配置され、当該帯電部にて帯電させた前記浮遊微粒子を集める集塵部と、
樹脂材料で構成され、前記帯電部を収納する筐体と、を備え、
前記帯電部における前記高圧電極は、前記筐体から5mm以上離れて設けられていることを特徴とする電気集塵機。 - 前記帯電部における前記対向電極は、導電性材料で構成された導体部と、当該導体部の少なくとも前記高圧電極に対向する側の表面を覆う抵抗体部と、を備え、
前記帯電部を収納する前記筐体は、当該帯電部の前記対向電極の前記導体部に対して、導通する電気的接触を有することを特徴とする請求項21に記載の電気集塵機。 - 高電圧発生回路から高電圧が供給される高圧電極と、当該高圧電極に対向して設けられ、当該高電圧発生回路から基準電圧が供給される対向電極と、インダクタを含み、当該高圧電極と当該対向電極との間に発生する放電におけるパルス状電流によって、当該高圧電極の電位を低下させる電流制限回路と、を有し、当該高圧電極と当該対向電極との間で放電を発生させて浮遊微粒子を帯電させる帯電部と、
前記帯電部の通風方向の下流側に配置され、当該帯電部にて帯電させた前記浮遊微粒子を集める集塵部とを備えることを特徴とする電気集塵機。 - 前記帯電部における前記電流制限回路は、前記インダクタとダイオードとの並列回路で構成されることを特徴とする請求項23に記載の電気集塵機。
- 前記帯電部における前記電流制限回路の前記ダイオードは、前記高電圧に対し逆方向に接続されることを特徴とする請求項24に記載の電気集塵機。
- 前記帯電部における前記電流制限回路は、前記インダクタと前記ダイオードとの前記並列回路に直列接続される、ジャンクションFETと当該ジャンクションFETのソース−ゲート間に接続された抵抗素子とを有する回路をさらに備えることを特徴とする請求項24又は25に記載の電気集塵機。
- 前記帯電部における前記電流制限回路は、前記インダクタと前記ダイオードとの前記並列回路に直列接続される、MOSFETと抵抗素子との直列回路をさらに備えることを特徴とする請求項24又は25に記載の電気集塵機。
- 前記帯電部における前記電流制限回路は、前記高電圧発生回路から前記高圧電極への経路上に設けられていることを特徴とする請求項23乃至27のいずれか1項に記載の電気集塵機。
- 前記帯電部における前記高圧電極は、複数の副高圧電極から構成され、
前記帯電部における前記電流制限回路は、前記複数の副高圧電極のそれぞれに対して設けられていることを特徴とする請求項28に記載の電気集塵機。 - 前記帯電部における前記高圧電極の前記複数の副高圧電極のそれぞれは、複数の鋸歯形状の部分を備え、
前記帯電部における前記電流制限回路は、前記鋸歯形状の部分のそれぞれに対して設けられていることを特徴とする請求項29に記載の電気集塵機。 - 前記帯電部における前記電流制限回路は、前記高電圧発生回路から前記対向電極への経路上に設けられていることを特徴とする請求項23乃至27のいずれか1項に記載の電気集塵機。
- 前記帯電部における前記対向電極は、複数の副対向電極から構成され、
前記帯電部における前記電流制限回路は、前記複数の副対向電極のそれぞれに対して設けられていることを特徴とする請求項31に記載の電気集塵機。 - 高電圧発生回路から高電圧が供給される高圧電極と、当該高圧電極に対向して設けられ、当該高電圧発生回路から基準電圧が供給される対向電極と、を有し、当該高圧電極と当該対向電極との間で放電を発生させて浮遊微粒子を帯電させる帯電部と、
前記帯電部の通風方向の下流側に配置され、当該帯電部にて帯電させた前記浮遊微粒子を集める集塵部と、を備え、
前記帯電部における前記対向電極は、導電性材料で構成された導体部と、当該導体部の前記高圧電極側を覆う第1の部材と、当該第1の部材の当該高圧電極側を覆う第2の部材と、を有し、
前記対向電極は、前記第2の部材が前記導体部と電気的に接触する接触領域を有していることを特徴とする電気集塵機。 - 前記帯電部の前記高圧電極は、主高圧電極と従高圧電極とを備えることを特徴とする請求項33に記載の電気集塵機。
- 前記高圧電極において、前記主高圧電極が鋸歯形状の部分又は針形状の部分を備え、前記従高圧電極がワイヤ形状であることを特徴とする請求項34に記載の電気集塵機。
- 前記主高圧電極における前記鋸歯形状の部分又は前記針形状の部分の先端が前記通風方向の上流側に向いていることを特徴とする請求項35に記載の電気集塵機。
- 前記高圧電極における前記主高圧電極と前記対向電極との間に、前記従高圧電極が設けられていることを特徴とする請求項34乃至36のいずれか1項に記載の電気集塵機。
- 前記主高圧電極の電圧は、前記従高圧電極の電圧の2倍以上且つ5倍以下であることを特徴とする請求項34乃至37のいずれか1項に記載の電気集塵機。
- 前記主高圧電極は予め定められた電圧に設定され、前記従高圧電極は電圧が設定されない浮遊状態であることを特徴とする請求項34乃至37のいずれか1項に記載の電気集塵機。
- 前記帯電部における前記対向電極の前記第2の部材は、前記第1の部材に比べ、体積抵抗率が小さいことを特徴とする請求項33乃至39のいずれか1項に記載の電気集塵機。
- 前記帯電部における前記対向電極の前記第2の部材は、前記高圧電極と前記対向電極との間に5kVを印加したときに、表面抵抗率が1GΩ/cm以上であることを特徴とする請求項40に記載の電気集塵機。
- 前記帯電部における前記対向電極の前記導体部は、通風を確保するために間隔を置いて配置された複数の平板で構成されていることを特徴とする請求項33乃至41のいずれか1項に記載の電気集塵機。
- 前記帯電部における前記対向電極の前記導体部は、通風を確保するための開口を有する網で構成されていることを特徴とする請求項33乃至41のいずれか1項に記載の電気集塵機。
- 前記帯電部における前記対向電極の前記導体部は、通風を確保するための開口を有するパンチングメタルで構成されていることを特徴とする請求項33乃至41のいずれか1項に記載の電気集塵機。
- 前記帯電部における前記対向電極の前記導体部は、通風を確保するための開口を有するエキスパンドメタルで構成されていることを特徴とする請求項33乃至41のいずれか1項に記載の電気集塵機。
- 高電圧発生回路から高電圧が供給される高圧電極と、当該高圧電極に対向して設けられ、当該高電圧発生回路から基準電圧が供給される対向電極と、を有し、当該高圧電極と当該対向電極との間で放電を発生させて浮遊微粒子を帯電させる帯電部と、
前記帯電部の通風方向の下流側に配置され、当該帯電部にて帯電させた前記浮遊微粒子を集める集塵部と、を備え、
前記帯電部における前記対向電極は、当該対向電極の形状を設定する基材と、前記基材の前記高圧電極に対向しない面に設けられた第1の部材と、当該基材上に設けられた導電性の第2の部材と、を有することを特徴とする電気集塵機。 - 高電圧発生回路から高電圧が供給される高圧電極と、当該高圧電極に対向して設けられ、当該高電圧発生回路から基準電圧が供給される対向電極と、を有し、当該高圧電極と当該対向電極との間で放電を発生させて浮遊微粒子を帯電させる帯電部と、
前記帯電部の通風方向の下流側に配置され、当該帯電部にて帯電させた前記浮遊微粒子を集める集塵部と、を備え、
前記帯電部における前記対向電極は、当該対向電極の形状を設定する基材と、当該基材の前記高圧電極に対向する面に設けられた第1の部材と、当該基材の当該高圧電極に対向しない面に設けられた導電性の第2の部材と、を有することを特徴とする電気集塵機。 - 高電圧発生回路から高電圧が供給される高圧電極と、当該高圧電極に対向して設けられ、当該高電圧発生回路から基準電圧が供給される対向電極と、インダクタを含み、当該高圧電極と当該対向電極との間に発生する放電におけるパルス状電流によって、当該高圧電極の電位を低下させる電流制限回路と、を有し、当該高圧電極と当該対向電極との間で放電を発生させて浮遊微粒子を帯電させる帯電部と、
前記帯電部の通風方向の下流側に配置され、他の高電圧発生回路から高電圧が供給される他の高圧電極と、当該他の高圧電極に対向して設けられ、当該他の高電圧発生回路から基準電圧が供給される他の対向電極と、を有し、当該帯電部にて帯電させた前記浮遊微粒子を集める集塵部と、
樹脂材料で構成され、前記帯電部を収納する筐体と、を備え、
前記帯電部における前記高圧電極は、
導電性材料で構成され、それぞれの先端が尖った複数の鋸歯形状の部分又は複数の針形状の部分を有し、当該鋸歯形状の部分又は当該針形状の部分が、前記通風方向に対して交差するとともに、
前記複数の鋸歯形状の部分又は前記複数の針形状の部分は、複数の列に分けられ、当該複数の列のそれぞれにおける当該鋸歯形状の部分の先端又は当該針形状の部分の先端が、隣接する列の間で列方向に互いにずれて配置され、
前記鋸歯形状の部分又は前記針形状の部分の長さLに対して、
前記複数の列間における前記鋸歯形状の部分又は前記針形状の部分の先端間の距離Sが、3L以下であり、
前記複数の列のそれぞれにおける前記鋸歯形状の部分又は前記針形状の部分の間隔Pが、2L以上であり、
前記高圧電極は、前記筐体から5mm以上離れて設けられ、
前記対向電極は、導電性材料で構成された導体部と、当該導体部の少なくとも前記高圧電極に対向する側の表面を覆って、当該高圧電極と当該対向電極との間の放電電流を制限する、体積抵抗率が1014Ω・cm以上且つ1018Ω・cm以下の抵抗体部と、を有し、
前記帯電部を構成する部材の内、最も前記集塵部に近い部材の端部から通風方向下流に5mm以上の離間距離を持って当該集塵部の前記他の高圧電極が配置されていることを特徴とする電気集塵機。 - 高電圧発生回路から高電圧が供給される高圧電極と、当該高圧電極に対向して設けられ、当該高電圧発生回路から基準電圧が供給される対向電極と、を有し、当該高圧電極と当該対向電極との間で放電を発生させて浮遊微粒子を帯電させる帯電部と、
前記帯電部の通風方向の下流側に配置され、当該帯電部にて帯電させた前記浮遊微粒子を集める集塵部と、を備え、
前記帯電部において、前記高圧電極は鋸歯形状の部分又は針形状の部分を有し、前記対向電極は導電性材料で構成された平板状の副対向電極を有し、当該高圧電極の複数の鋸歯形状の部分又は針形状の部分と当該副対向電極とは、前記通風方向に交差する方向に配置されるとともに、当該高圧電極の鋸歯形状の部分又は針形状の部分が平面状の当該副対向電極の表面に対して平行に配置されることを特徴とする電気集塵機。 - 前記帯電部における前記高圧電極の鋸歯形状の部分の先端又は針形状の部分の先端は、前記通風方向の上流側に向けられ、平板状の前記副対向電極の当該通風方向の上流端よりも下流側に位置することを特徴とする請求項49に記載の電気集塵機。
- 前記帯電部における前記副対向電極は、前記高圧電極の鋸歯形状の部分の先端又は針形状の部分の先端から前記通風方向の下流側に、少なくとも当該鋸歯形状の部分又は針形状の部分の長さにわたって配置されていることを特徴とする請求項49又は50に記載の電気集塵機。
- 前記帯電部を構成する部材の内、最も前記集塵部に近い部材の端部から前記通風方向下流に5mm以上の離間距離を持って当該集塵部の高圧電極が配置されていることを特徴とする請求項49乃至51のいずれか1項に記載の電気集塵機。
- 前記帯電部は、インダクタを含み、前記高圧電極と前記対向電極との間に発生する放電におけるパルス状電流によって、当該高圧電極の電位を低下させる電流制限回路を備えることを特徴とする請求項49乃至52のいずれか1項に記載の電気集塵機。
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