JP4685008B2 - 電気集塵器 - Google Patents

Description

本発明は、電気集塵器に関するものであり、特に、荷電された微粒子を回転する吸着プレートで捕集することが可能な電気集塵器に関するものである。

従来から、工場のボイラー排気や発電所などから大量に排出される煤煙などのいわゆる「産業廃ガス」を大気中に放出する前に、産業廃ガス中に含まれる種々の粉体物や油分或いは水分等を含むミストやダストなどの大気を汚染する恐れの有る微粒子を取除く空気清浄化処理が行なわれることがある。これらの微粒子を含む産業廃ガスを直接大気中に放出することは、地球環境に甚大な影響を及ぼすため、国や地方自治体などの基準によって回収することが義務づけられていることがある。また、都市部では、車の排気ガスなどによる大気汚染が深刻な状態にあり、一般家庭でも室内用の空気清浄機を備え、使用するところもある。さらに、飲食店などの厨房においても、調理時等に発生する煙や汚染空気を外部に放出する前に、清浄化する空気清浄機を設置しているところが多い。
これらの大気汚染の原因となる汚染空気に含まれる微粒子を回収し、清浄空気に浄化するための集塵装置には、捕集原理などの違いから数多くのものが知られている。具体的には、微粒子の捕集原理から分類すると、ろ過式、重力式、慣性式、遠心力式、電気式、及び洗浄式などが挙げられる。これらは、捕集する微粒子の大きさや、種類、或いは設置条件などによって適宜選択されている。この中でも、集塵性能の点から見ると、ろ過式（バグフィルターなど）及び電気式のものが特に優れているため、種々の産業分野において広く普及している。
ここで、電気集塵器の捕集原理は、放電極から発生させたコロナ放電によって微粒子に電荷を与え、荷電（帯電）した微粒子を、クーロン力を利用して対極となる集塵電極に電気的に引寄せて捕集するものである。この電気集塵器の特徴は、１）圧力損失が小さい、２）大量のガスの処理が可能、３）集塵率が高いなどの優れた利点を有している。そのため、工場や発電所などの特に大量に汚染空気を排出する環境で利用されている。
電気集塵器の主要な構成としては、微粒子に電荷を与えるためのコロナ放電を発生させる針や線材などの表面曲率の大きい形状で形成された放電極と、対極として荷電した微粒子を捕集する平板状に形成された集塵電極と、電気集塵器内の気流の流れを整える整流部と、付着した微粒子を集塵電極から剥離するための槌打装置（乾式）またはスプレー装置（湿式）と、剥離した微粒子を集めるホッパと、付属装置としてコロナ放電をさせるための電源装置及び荷電制御装置などとから一般に構成されている。
上述した槌打装置は、乾式の電気集塵器に用いられ、集塵電極をハンマーなどで叩くことによって、捕集した微粒子をふるい落とし、下方に設けられたホッパーなどの回収部に溜めるために用いられるものである。一方、湿式の場合は、集塵電極に捕集された微粒子を水などの洗浄液を噴射することによって洗い流して除去するものである。集塵電極に多量の微粒子が捕集された状態では、荷電された微粒子を引寄せるクーロン力が弱くなり、集塵効率が低下することがある。したがって、安定した状態で集塵が行なえなくなるのを防ぐ目的で、上述した乾式及び湿式の方式によって、集塵電極から微粒子を除去することが為されている。
一方、近年では、放電極及び集塵電極をカートリッジなどに収容し、交換可能としたタイプのものが採用されている。これよると、集塵電極に微粒子が多く付着して集塵効率が低下した場合には、該カートリッジを取替えることによって、集塵効率を一定に保つことができるものである。なお、使用済みのカートリッジはメーカーに設置された専用の設備などで微粒子の除去が行なわれ、再利用されることが多い。これにより、装置の保守作業が容易となるとともに、上述した除去設備を備える必要がないため、装置全体を小型化し、製造コストを下げることができる。
ところが、乾式及び湿式の電気集塵器は、既に述べたように装置が大型化する傾向があり、設置される場所も大きな工場や発電所などに限られることが多かった。一方、カートリッジ方式の場合、集塵効率が低下するたびにカートリッジを交換する必要があり、一度に大量の汚染空気を処理する環境では、係る交換作業を頻繁に行なう必要があり、作業員の労力負担及び交換コストなどが嵩み、不経済となることがあった。加えて、飲食業などの厨房に設置可能なコンパクトな形状を有し、かつ高い集塵効率を得ることができるような電気集塵器が望まれていた。本願出願人は、上記実情に鑑み、新規な構成を有する電気集塵器を発明し、既に特許出願を行っている（特開２００３−１２６７２９号公報）。
そこで、本発明は、上記実情に鑑み、コンパクトな形状で狭小な場所でも設置可能に形成され、長時間の稼働によっても微粒子を捕集する捕集能力及びコロナ放電の発生効率の低下を生じる可能性の小さい電気集塵器の提供を課題とするものである。

本発明の電気集塵器は、「微粒子を含む汚染空気を吸込む吸気口及び前記微粒子が除去された清浄空気を排出する排気口を連通する空気通路が内部に形成されたハウジングと、前記空気通路に気流を発生させ、前記汚染空気の吸気及び前記清浄空気の排出を行う気流発生手段と、前記空気通路に設けられ、コロナ放電によって前記汚染空気に含まれる前記微粒子を荷電する放電手段と、前記空気通路に設けられ、前記放電手段によって荷電された前記微粒子を、クーロン力を利用して捕集する捕集手段と、前記放電手段と接続し、前記コロナ放電を発生可能な放電電圧を供給する放電電圧供給手段とを具備する電気集塵器において、前記捕集手段は、前記空気通路の前記放電手段の下流側に設けられ、互いの荷電面を対向させた状態で取付けられた複数の荷電プレートを有し、前記放電手段によって荷電された前記微粒子をクーロン力を利用して前記荷電面から反発させる荷電部と、吸着軸、及び略円板状を呈し、互いに隣接する前記荷電プレートの間に挿入され、前記荷電面に吸着面を近接させた複数の吸着プレートを有し、荷電された前記微粒子をクーロン力を利用して前記吸着面に吸着させた捕集する吸着部と、前記吸着部の前記吸着軸を回転可能に軸支する吸着軸受部と、前記吸着軸と連結し、前記吸着軸を軸回転させ、前記吸着プレートを回転させる吸着プレート回転手段と」を具備するから主に構成されている。
ここで、汚染空気に含まれる微粒子とは、工場などから排出される産業廃ガスや車から排出される排気ガス中に含まれる固体の粉体物や、飲食店の厨房などから排出される油分や水分を多量に含むミスト状のものが例示され、ガス中に浮遊する浮遊粒子状物質が相当する。また、気流発生手段とは、空気通路内に気流を発生させるものであり、例えば、モータなどの駆動装置に接続したプロペラ（羽根）を回転させ、プロペラの回転力によって空気の流れ（気流）を生じさせるものである。なお、吸引用のプロペラの径や駆動するモータの回転数などを制御することにより、空気通路内を流れる気流の流量や流通速度を適宜変化させることができる。
また、捕集手段とは、放電手段によって気流中の微粒子に電荷（例えば、プラスの電荷）が与えられると、荷電した微粒子の電気的に対極（この場合、マイナスに相当）となる側にクーロン力を利用し、電気的に吸着させて捕集するものである。一方、荷電部とは、放電手段によって荷電された微粒子を、電気的に同極（この場合、プラスに相当）に荷電された荷電プレートによって、クーロン力の作用によって反発させることが可能なものであり、対向して配された吸着プレートの吸着面に向かって強制的に導出させることができるものである。
したがって、本発明の電気集塵器によれば、放電電圧供給手段によってコロナ放電を発生させる放電電圧が放電手段に供給され、これにより発生したコロナ放電に気流中の汚染空気に含まれる微粒子が接することにより、微粒子に電荷（例えば、プラス）が与えられる。そして、荷電された状態の微粒子は、荷電部及び吸着部の設置された個所に到達する。このとき、吸着部の吸着プレートは、荷電された微粒子とは相対する電荷（マイナス）に設定されているため、クーロン力の作用によって吸着プレートの吸着面に吸付けられるようにして捕集される。なお、吸着プレートは、吸着軸を軸として吸着プレート回転手段によって回転しているため、微粒子の捕集される吸着面の箇所は、時々刻々変化している。そのため、微粒子の捕集が一カ所に集中することがない。その結果、微粒子の凝集に伴うクーロン力の低下が発生する可能性が低くなり、その結果、捕集に係る効率が低下することがない。すなわち、長時間にわたって安定して微粒子の捕集を行うことができる。
加えて、吸着プレートは、回転可能な吸着軸に取設されているため、微粒子を捕集した吸着プレートの吸着面では、捕集された微粒子に対しては遠心方向への回転中は加わっている。そのため、吸着軸から外周（遠心）方向に向かおうとする遠心力が、微粒子を吸着している吸着面の吸着力に抗すると、微粒子は吸着プレートの吸着面から離れ、重力に従って空気通路内を下方に向かって落下する。その結果、吸着プレートの回転によって、電気集塵器を稼働した状態であっても吸着プレートから微粒子を除去することが自然に行われ、吸着プレートの吸着面を清掃する回数を少なく抑えることができる。
また、本発明の電気集塵器は、荷電部の荷電プレート及び吸着部の吸着プレートが、互いの荷電面及び吸着面が近接するように形成されている。加えて、荷電面を有する荷電プレートは、荷電された微粒子と電気的に同位になるように反発電圧が与えられている。その結果、荷電プレートに近づこうとする荷電された微粒子は、電気的に同極であるため、クーロン力による反発力が作用し、荷電プレートに近づくことができず、荷電プレートから離間しようとする。換言すれば、微粒子はクーロン力によって吸着プレートのある方向に強制的に近づけられる。これにより、吸着面での微粒子の捕集効率が高められる。さらに、放電手段によって荷電された微粒子は、時間の経過とともに徐々に電荷が放出され、次第に電気的に中位の状態となる。そのため、クーロン力による吸引作用が十分に奏せられないことがある。そこで、荷電プレートによって微粒子を反発させることによって、吸着面に近づけ、電荷が放出され始めた状態の微粒子でも吸着させることが可能となる。なお、荷電プレートの形状は、特に限定されないが、回転する吸着プレートの吸着面の全体を被覆するように、例えば、正方形の板状を呈するものなどが挙げられる。
さらに、本発明の電気集塵器は、上記構成に加え、「前記放電手段は、放電軸、及び略円板状を呈し、互いの放電面を対向させた状態で前記放電軸の軸周に取設された複数の放電プレートを有する放電部と、前記放電部の前記放電軸を回転可能に軸支する放電軸受部と、前記放電軸と連結し、前記放電軸を軸回転させ、前記放電プレートを回転させる放電プレート回転手段と、互いに隣接する前記放電プレートの間に挿入され、前記放電面に放電ガイド面を近接させた複数の放電ガイドを有する放電ガイド部とを具備し、前記放電部は、前記放電電圧供給手段と電気的に接続され、前記放電プレート回転手段によって回転する前期放電プレートの前記放電面、及び前記放電ガイドの前記放電ガイド面の間で、前記コロナ放電を発生させ、前記放電面及び前記放電ガイド面の間を通過する前記汚染空気に含まれる前記微粒子を荷電する」ものであっても構わない。
したがって、本発明の電気集塵器によれば、放電軸に従って回転可能な放電プレートと、該放電プレートの放電面に近接する放電ガイド面を有する放電ガイドとの間でコロナ放電を発生することができる。これにより、該放電プレート及び放電ガイドの間を流れる汚染空気の微粒子がプラスなどに荷電される。このとき、放電プレートは、放電プレート回転手段によって回転しているために、コロナ放電が一カ所から集中して発生することがない。なお、係る放電プレートには、コロナ放電が発生しやすいように、複数の放電突起が形成されている。そのため、一枚の放電プレート及び対向する放電ガイドの間で複数箇所からコロナ放電を発生させることが可能であり、汚染空気に含まれる微粒子を効率的に荷電することができる。さらに、放電プレートが回転することにより、放電プレートの放電突起の位置と、対向する放電ガイドの位置が相対的に逐次変化することができるため、放電プレート及び放電ガイドの間で高電圧の連続リーク（アーク放電）状態になることを回避することができる。その結果、放電突起等が発熱したり、コロナ放電による摩耗・劣化が生じる可能性が低くなり、放電プレートを高寿命化させることができる。これにより、放電プレートの交換頻度を長くすることができ、さらに交換等のメンテナンスに係るコストを抑えることができる。
さらに、本発明の電気集塵器は、上記構成に加え、「前記放電部の前記放電軸受部、及び前記荷電部の前記荷電プレートを支持する荷電軸の少なくともいずれか一方は、ガラス繊椎を含有し、耐熱防炎性及び前記ハウジングに対する電気絶縁性を備えるエンジニアリングプラスチック素材が利用される」ものであっても構わない。
ここで、エンジニアリングプラスチックとは、例えば、ポリアミド樹脂、ポリアラミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリカーボネート樹脂、及びフッ素樹脂などを例示することができる。これらは、上述した耐熱防炎性及び電気絶縁性以外にも、高強度、高弾性、耐摩耗性などの優れた特性を有するものであり、多くの工業製品に活用されている。特に、内部にガラス繊維を含有して形成された繊維強化エンジニアリングプラスチックは、ガラス繊維の耐熱性などが強化された性質を有している。
したがって、本発明の電気集塵器によれば、電気絶縁性を備えるエンジニアリングプラスチックを素材と使用することにより、高電圧に晒され、漏電等の生じる危険性の高い当該部位での事故及び故障の発生を抑えることが可能である。なお、電気絶縁性材料としては、セラミックス素材を利用することが一般的に行われているが、コスト及び重量などの点で問題を生じることがあった。特に、ガラス繊維の特性を備える繊維強化エンジニアリングプラスチックを用いることにより、軽量化及び加工容易性に優れたものとすることができ、電気集塵器における信頼性等を向上させることができる。
さらに、本発明の電気集塵器は、上記構成に加え、「前記放電軸及び前記荷電部の前記荷電プレートを支持する荷電軸の少なくともいずれか一方は、水を含む導通媒体の侵入を防ぐラビリンス構造を呈して構成される」ものであっても構わない。
したがって、本発明の電気集塵器によれば、放電軸受部及び荷電軸の少なくともいずれか一方が、ラビリンス構造を有して形成されている。ここで、ラビリンス構造とは、水、ゴミ、及び溶剤などの電気を導通する導通媒体の侵入を防ぐものである。特に、放電軸受部及び荷電軸は、放電軸及び荷電プレートに対し、高電圧を付加し、コロナ放電による微粒子の荷電及び荷電された微粒子を反発する必要がある。しかしながら、空気通路内には、後述する洗浄液等が噴射され、水などの導通媒体が残存しやすい傾向がある。そのため、特に放電軸受部及び荷電軸の箇所で、係る導通媒体による漏電等の事故が発生する危険性が想定される。そのため、当該部位をラビリンス構造にて形成することにより、導通媒体が軸受部等に侵入する可能性を低くし、ハウジングへの漏電の危険性を回避することができる。
さらに、本発明の電気集塵器は、上記構成に加え、「前記気流発生手段によって前記吸気口から吸込まれた前記汚染空気を分流し、前記放電部まで整流して導出する整流ガイドを」さらに具備するものであっても構わない。
したがって、本発明の電気集塵器によれば、吸気口から吸込まれた気流を放電部まで整流して導出する整流ガイドを有している。すなわち、気流発生手段によって吸気口から吸込まれた気流は、一般に空気通路内の全体に拡散するように流れる傾向がある。そのため、上述した放電部の放電プレート及び放電ガイドの間を流れる気流の流量が少なくなり、コロナ放電による放電効率が低下する可能性がある。さらに、吸気口の近傍では、気流発生手段によって発生した気流が乱れる（乱気流）になることも想定される。そこで、空気通路の放電部の上流側に整流ガイドを設けることにより、吸気口から吸込まれた微粒子を含む汚染空気の気流を分流し、整えた上で放電プレート及び放電ガイドの間に流通させることが可能となり、放電効率を高めることができる。
さらに、本発明の電気集塵器は、「前記放電プレートの前記放電面及び前記吸着プレートの前記吸着面の少なくともいずれか一方に対し、洗浄液を噴射する洗浄液噴射手段と、前記洗浄液噴射手段による前記洗浄液の噴射時に、前記放電プレート及び前記吸着プレートの少なくともいずれか一方を回転させる洗浄回転制御手段と」をさらに具備するものであっても構わない。
したがって、本発明の電気集塵器によれば、洗浄回転制御手段によって回転された状態の放電プレート若しくは吸着プレートの放電面または吸着面に対して洗浄液が噴射される。これにより、吸着面または放電面に捕集された汚染空気に含まれる微粒子が洗い流される。このとき、放電プレート及び吸着プレートは、回転制御されているために、洗浄液噴射手段によって吸着面または放電面の少なくとも一カ所に洗浄液の噴射ノズルを向けることにより、吸着面及び放電面の全面にわたって洗浄液を噴射することができる。すなわち、洗浄液噴射手段に設けられた洗浄ノズル等の向きを移動させることなく、洗浄を行うことが可能となる。加えて、放電プレート及び吸着プレートが回転することによって、各面に噴射された洗浄液が汚れとともに円周方向に向かって移動し、遠心力によってとばされる。そのため、放電面及び吸着面の汚れを落とし、水切りを同時に行うことが可能となる。これにより、洗浄後に短時間で再び電気集塵器を稼働させることができる。
本発明の効果として、微粒子をコロナ放電によって荷電する放電部及び放電ガイド部からなる放電手段と、荷電された微粒子を捕集する捕集手段とを空気通路内に分離して設け、さらに捕集手段に設けられた荷電部によって、荷電された状態の微粒子を吸着プレートに向かって反発させることができる。その結果、吸着プレートの吸着面に捕集される微粒子の捕集効率を上げることができる。さらに、吸気口から吸込んだ気流を、整流ガイドによって確実に放電プレート及び放電ガイドの間に安定した流れで導出することができ、放電効率の向上を図ることができる。

図１は電気集塵器の概略構成を示す正面から見た模式図であり、図２は電気集塵器の概略構成を示す側面から見た模式図であり、図３は放電部及び放電ガイド部の構成を示す説明図であり、図４は荷電部及び吸着部の構成を示す説明図であり、図５は荷電部及び吸着部における微粒子の挙動を示す説明図である。

以下、本発明の一実施形態である電気集塵器１について、図１乃至図５に基づいて説明する。
本発明の一実施形態である電気集塵器１は、微粒子１０３を含む汚染空気１０１を吸込む吸気口８及び浄化された清浄空気１０２を排出する排気口９を連通する空気通路１０が内部に形成されたハウジング１１と、吸気口８から汚染空気１０１を吸込むとともに、排気口９から清浄空気１０２を排出するために空気通路１０内に空気の流れを発生させる回転ファン１２及びファン駆動モータ１３を有する気流発生部１４と、空気通路１０の上流側（図１及び図２において紙面下方側に相当）に配設され、取込んだ汚染空気１０１に含まれる微粒子１０３にコロナ放電１００を接触させ、プラス極に荷電する放電部２及び放電ガイド部３と、コロナ放電１００によって荷電された状態の微粒子１０３をクーロン力を利用して反発させる荷電部４と、荷電部４によって反発した微粒子１０３をクーロン力を利用して吸着させて捕集する吸着部５と、コロナ放電１００の発生及び荷電部４によるクーロン力による反発のための放電電圧を供給するための電圧供給部１５と、放電部２の放電プレート１６及び吸着部５の吸着プレート３３を回転駆動させる回転駆動モータ１８、回転駆動モータ１８の回転をそれぞれ同期させ、放電プレート１６及び吸着プレート３３を協働して回転させるための駆動ベルト１９、及び駆動ベルト１９にテンションを加えるテンションローラ１９ａを有する駆動制御部２０とから主に構成されている。ここで、気流発生部１４が本発明における気流発生手段に相当し、電圧供給部１５が本発明における放電電圧供給手段に相当し、回転駆動モータ１８及び駆動ベルト１９を有する駆動制御部２０が本発明における放電プレート回転手段及び吸着プレート回転手段に相当する。
さらに、詳細に説明すると、本実施形態の電気集塵器１は、空気通路１０の吸気口８の近傍に設置され、汚染空気１０１の中に含まれる大きな夾雑物（図示しない）を物理的にろ過して除去するフィルター部２１と、フィルター部２１の下流側に位置し、吸気口８から吸込まれた汚染空気１０１を分流し、さらに流れを整えて空気通路１０内の放電部２及び放電ガイド部３の間に導出する整流ガイド２２とを有して構成されている。
ここで、放電部２は、空気通路１０に架渡した状態で配設される放電軸６と、互いの放電面２４を所定の間隔で離間した状態で放電軸６の軸周にそれぞれ取設された複数の放電プレート１６とを具備して主に構成されている。なお、放電プレート１６は、略円板形状を呈し、円周面にコロナ放電１００を発生しやすくするための複数の放電突起２６を有して形成されている。そして、空気通路１０を遮るようにして、上述の放電部２が三つ並設されている。そして、放電部２の放電軸６は、ハウジング１１に対して電気的に絶縁された放電軸受部７によって軸支され、コロナ放電１００を発生させるための電圧供給部１５及び放電軸６を介して放電プレート１６を回転させるための駆動制御部２０の駆動ベルト１９とそれぞれ接続及び連結されている。
一方、放電ガイド部３は、放電部２の互いに所定間隔で離間した放電プレート１６の間にそれぞれ挿入され、放電プレート１６の放電面２４と放電ガイド面２５が略平行の状態を保って近接した放電ガイド２３を有して形成されている。係る放電ガイド部３は、空気通路１０に設置された放電部２の直ぐ下流側に設置され、放電プレート１６及び放電ガイド２３が側方から見ると互いに重なり合った状態で形成されている。なお、放電部２の放電軸６は、ハウジング１１に対して電気的に絶縁された放電軸受部７によって回転可能に軸支されており、上述した電圧供給部１５と接続している。そのため、電圧供給部１５によって供給されたコロナ放電１００を発生するための高電圧（ここでは、１０．５ｋＶに設定）は、放電軸６及び放電プレート１６に供給される。一方、放電ガイド２３を有する放電ガイド部３は、ハウジング１１に対して電気的に絶縁された状態でアース（図示しない）に接続されている。そのため、放電プレート１６及び放電ガイド２３の間に電位差が生じ、放電プレート１６の放電突起２６から放電ガイド２３の放電ガイド面２５に向かってコロナ放電１００が発生することになる。なお、このとき、放電軸６に取設された放電プレート１６は、駆動制御部２０によって放電軸６に従って回転している。そのため、コロナ放電１００を発生する放電突起２６に対する放電ガイド２３の位置が相対的に常に変化している。これにより、同一箇所でコロナ放電１００が継続して発生することがなく、放電プレート１６及び放電ガイド２３の高寿命化を図ることができる。
なお、コロナ放電１００の発生効率は、電圧供給部１５によって供給される電圧の値と、電極間（すなわち、放電プレート１６及び放電ガイド２３の間）に形成される電界の距離に大きく依存している。さらに、コロナ放電１００は、一般に先端が尖った形状の部分から発生しやすい傾向がある。したがって、本実施形態の電気集塵器１は、放電プレート１６の放電面２４及び放電ガイド２３の放電ガイド面２５を近接し、さらに放電プレート１６の少なくとも円周方向に沿って複数の尖った放電突起２６を設けたことにより、コロナ放電１００が発生しやすい状況が創出されている。その結果、整流ガイド２２によって整流され、放電部２及び放電ガイド部３まで導出された汚染空気１０１は、この放電プレート１６及び放電ガイド２３の間を流通する間にほぼ確実にコロナ放電１００に晒されることになる。その結果、電気的にニュートラルの状態にある汚染空気１０１内の微粒子１０３は、係るコロナ放電１００によって電気的にプラス状態に荷電される。特に、空気通路１０内に複数の放電プレート１６及び放電ガイド２３を配し、さらに整流ガイド２２に流れが乱れることなく、放電部２まで導出されるため、従来の電気集塵器と比して微粒子１０３の荷電効率を大幅に向上させることができる。
さらに、放電部２及び放電ガイド部３の下流側に設けられた荷電部４は、少なくとも四隅を荷電軸２７によって固定されて支持され、互いの荷電面２８を対向させた状態で配された、略正方形状を呈する複数の荷電プレート２９によって主に構成されている。ここで、荷電軸２７はハウジング１１に対して電気的に絶縁した状態で取設され、さらに電圧供給部１５と接続している。そして、係る電圧供給部１５からは、１１．５ｋＶの反発電圧が供給され、電気的にプラスの状態になっている。これにより、荷電プレート２９に近づく荷電された微粒子１０３をクーロン力によって反発させることが可能となる。なお、荷電プレート２９の略中央付近には、後述する吸着部５の吸着軸３０の貫通可能な貫通孔部（図示しない）が各々に対して設けられている。
一方、吸着部５は、荷電プレート２９の貫通孔部（図示しない）を貫いた状態で空気通路１０に架渡された吸着軸３０と、互いに離間して配された複数の荷電プレート２９のそれぞれの間に挿入され、荷電面２８に対して略平行の状態を保って近接する吸着面３２を有し、該吸着軸３０の軸周に取設された複数の略円板形状を呈する吸着プレート３３とを備えて主に構成されている。そして、吸着部５の吸着軸３０は、吸着軸受部３４によって軸支され、吸着プレート３３を回転させるための駆動制御部２０の駆動ベルト１９と連結されている。なお、吸着プレート３３は、放電ガイド部３と同様にアース（図示しない）に接続されている。
上記の構成により、電圧供給部１５に接続した放電部２及び荷電部４は、それぞれ供給される放電電圧（１０．５ｋＶに設定）及び反発電圧（１１．５ｋＶ）によってプラスの電荷が与えられた状態にあり、一方、それぞれアースに接続された放電ガイド部３及び吸着部５は相対的にマイナスの状態になっている。これにより、コロナ放電１００によってプラスに荷電された微粒子１０３はマイナスの電極側に引き寄せられ、特に吸着プレート３３によって吸着される。なお、放電ガイド部３及び吸着部５は、アースに接続しているため、捕集された微粒子１０３の電位はそのまま地表に逃げるため、電気集塵器１に電荷が蓄積されることがない。
なお、放電プレート１６及び荷電プレート２９に対してそれぞれ放電電圧及び反発電圧を供給するために利用される放電軸受部７及び荷電軸２７は、ハウジング１１に対して電気的に絶縁状態とするために、ガラス繊維を含有したエンジニアリングプラスチックによって構成されている。さらに、係る放電軸受部７及び荷電軸２７は、図５に主に示すように、ラビリンス構造を呈して形成されている。そのため、放電軸受部７または荷電軸２７とハウジング１１との間に水や不純物などの電気を通し易い物質が侵入することを防ぎ、電気集塵器１を稼働状態としたときに、放電軸受部７等とハウジング１１との間で漏電が発生することがない。なお、放電軸６には、放電軸受部７と当接する軸周にベアリング（図示しない）が設けられ、駆動制御部２０によって回転している間でも放電プレート１６に対して放電電圧を供給することができるようになっている。
加えて、本実施形態の電気集麈器１は、放電プレート１６の放電面２４及び吸着プレート３３の吸着面３２に吸着または捕集された微粒子１０３を物理的に除去するための洗浄装置３５を備えている。さらに詳細に説明すると、洗浄装置３５は、空気通路１０に架渡されるようにして設置された長手形状の洗浄装置本体３６と、放電プレート１６及び吸着プレート３３の各面２４，３２に洗浄液１０４を噴射するための複数の噴射ノズル３７とによって構成されている。ここで、噴射ノズル３７は、略円板形状を呈する放電プレート１６または吸着プレート３３の円周方向の延長線上に設置され、互いに隣接する各プレート１６，３３の面２４，３２に対して同時に洗浄液１０４を噴射可能なように、二方向に洗浄液１０４を噴射する分配機能を有している。さらに、係る洗浄液１０４の噴射時には、放電プレート１６及び吸着プレート３３をそれぞれ回転させるための駆動が駆動制御部２０によって行われている。ここで、洗浄装置３５が本発明における洗浄液噴射手段に相当し、駆動制御部２０が本発明における洗浄回転制御手段に相当する。
次に、本実施形態の電気集塵器１の使用方法について説明する。まず、気流発生部１４を稼働させ、ファン駆動モータ１３によって回転ファン１２を回転させる。そして、駆動制御部２０を制御し、放電軸６及び吸着軸３０を回転させ、放電プレート１６及び吸着プレート３３を空気通路１０で回転させる。ここで、回転ファン１２の回転により、空気通路１０内に気流が発生し、吸気口８から汚染空気１０１が吸込まれる。そして、フィルター部２１によって大きな夾雑物が除去された後、さらに細かいミストなどの微粒子１０３を含む汚染空気１０１が空気通路１０に導出される。その後、空気通路１０の最上流側に相当する箇所に設けられた整流ガイド２２に到達する。
ここで、吸込まれた汚染空気１０１は、その空気の乱れが一定ではなく、吸気口８では乱気流を生じることがある。また、一般に、空気は外側方向に向かって拡散するように流れる傾向が強い。そこで、本実施形態の電気集塵器１は、吸込んだ汚染空気１０１の流れを整える整流ガイド２２を有し、空気通路１０内を外側方向に向かって拡散することなく、安定した流れで放電部２及び放電ガイド部３まで導くことができる。これにより、空気通路１０を遮るようにして配された放電部２及び放電ガイド部３まで汚染空気１０１が到達する。
そして、整流ガイド２２を通過した汚染空気１０１は、放電部２の放電プレート１６の放電面２４及び放電ガイド部３の放電ガイド２３の放電ガイド面２５の間を通過する。このとき、放電部２の放電プレート１６には、電圧供給部１５から放電電圧（ここでは、１０．５ｋＶ）が放電軸受部７及び放電軸６を介して供給されている。一方、放電ガイド部３の放電ガイド２３は、ハウジング１１を通してアース（図示しない）に接続されている。その結果、両面２４，２５の間では非常に大きな電位差を有した電界が形成されている。これにより、放電電圧が供給された放電プレート１６の放電突起２６からコロナ放電１００が発生する。そして、この電界の間を通過する汚染空気１０１に含まれる微粒子１０３は、コロナ放電１００に触れることにより、プラスに荷電される。このとき、放電プレート１６は、放電軸６を軸心として所定の回転数（例えば、５００ｒｐｍ）で回転している。そのため、放電プレート１６に突出して設けられた放電突起２６から発生するコロナ放電１００の位置及び対向する放電ガイド２３の位置が相対的に逐次変化する。その結果、放電面２４の複数箇所からコロナ放電１００を発生させることが可能となり、微粒子１０３を荷電する場合の荷電効率が良好となる。さらに、コロナ放電１００が一カ所で集中して発生することがないため、コロナ放電１００による放電突起２６の摩耗、劣化が生じることが少なくなり、放電プレート１６を高寿命化することができる。なお、放電ガイド部３は、放電部２に対して相対的にマイナスの電荷を有しているため、プラスに荷電された微粒子１０３の一部は、放電ガイド面２５に吸着し、捕集される。さらに、汚染空気１０１と接する放電プレート１６にも、物理的に微粒子１０３が付着することがある。
一方、上述した放電ガイド面２５または放電プレート１６に捕集されたなった大部分の微粒子１０３は、放電部２及び放電ガイド部３の下流側に設けられた荷電部４及び吸着部５まで到達する。ここで、荷電部４の荷電プレート２９は、軸支した荷電軸２７が電圧供給部１５と接続し、反発電圧（ここでは、１１．５ｋＶ）が供給されている。そのため、放電部２等によってプラスに荷電された状態の微粒子１０３と電気的に同位となっている。そのため、微粒子１０３を荷電プレート２９の荷電面２８に近づかないようにする反発力がクーロン力によって作用する。その結果、微粒子１０３が荷電プレート２９に接することがない。そして、荷電プレート２９から反発した微粒子１０３は、荷電プレート２９の荷電面２８に対向して設けられた吸着面３２を有する吸着プレート３３に近づく。このとき、吸着プレート３３は前述した放電ガイド部３と同様にアースに接続され、相対的にマイナスの電荷を生じている。そのため、微粒子１０３はクーロン力によって吸着プレート３３の方向に引っ張られる。それから、吸着プレート３３の吸着面３２に捕集される。これにより、汚染空気１０１から微粒子１０３の除去が行われ、排気口９からは浄化された清浄空気１０２が排出される。
このとき、吸着プレート３３は、駆動制御部２０の駆動ベルト１９に吸着軸３０が連結され、空気通路１０内で放電プレート１６と同期して回転している。そのため、荷電プレート２９によって反発した微粒子１０３がクーロン力によって吸引される吸着面３２の位置が常に刻々変化している。
その結果、吸着プレート３３の吸着面３２に全面にわたって微粒子１０３を満遍なく捕集することができる。ここで、吸着面３２に多量の微粒子１０３が付着し、一カ所に凝集すると、付着した微粒子１０３による吸引力の作用が低下することがある。しかしながら、本実施形態の電気集塵器１の吸着プレート３３は、微粒子１０３を平均化して吸着することができるため、上述した一カ所に凝集した場合と比べ、クーロン力の低下の影響をそれほど受けることがない。さらに、吸着面３２に捕集された微粒子１０３は、吸着プレート３３の回転によって回転円周方向に向かう遠心力を受けている。そのため、微粒子１０３は、周囲の微粒子等とともに、円周端に向かって移動する。そして、吸着面３２に対する吸着力に抗して、上述の遠心力が強く作用するようになると、吸着面３２から微粒子１０３が飛散する。このとき、微粒子１０３は吸着面３２の周囲の微粒子等と一緒になって、捕集された状態よりも重量及びサイズが増大している。その結果、再び、浄化された清浄空気１０２とともに浮遊することが困難であり、重力に従って空気通路１０の底壁に向かって落下する。そのため、清浄空気１０２に、微粒子１０３が混ざることがない。そのため、稼働状態であっても、吸着面３２に吸着された微粒子１０３を形状的に除去することが可能であり、従来の電気集塵器と比して、長時間にわたって集塵部（吸着プレート３３に相当）を清掃または交換することなく、稼働させることができる。そのため、長時間の稼働が求められる飲食店などの厨房に設置することが特に好適である。加えて、コロナ放電１００を行う放電部２及び放電ガイド部３と、微粒子１０３の捕集を行う荷電部４及び吸着部５とを分離して空気通路１０内に配置しているため、コロナ放電１００によって荷電された微粒子１０３が放電ガイド２３に直接付着し、クーロン力の作用を損なうことがない。その結果、長時間にわたって、大量の汚染空気１０１を処理することが可能となる。
加えて、本実施形態の電気集塵器１は、回転する放電プレート１６及び吸着プレート３３に対して洗浄液１０４を噴射可能な洗浄装置３５を有している。これにより、洗浄液１０４の噴射によって放電プレート１６の放電面２４及び吸着プレート３３の吸着面３２に付着した微粒子１０３を除去することができる。なお、係る場合は電圧供給部１５から放電電圧及び反発電圧が供給されることはない。しかしながら、駆動制御部２０を介して放電軸６及び吸着軸３０の回転が行われる。そのため、噴射ノズル３７から噴射された洗浄液１０４は、噴射方向を変化させることなく、回転によって放電プレート１６の放電面２４及び吸着プレート３３の吸着面３２の全面にわたって洗浄液１０４を行き渡らせることができる。これにより、吸着面３２等が洗浄され、捕集効率が低下した吸着プレート３３を再び使用することができる。これにより、従来と比して、吸着プレート３３の洗浄が簡易となる。さらに、本実施形態の電気集塵器１は、放電軸６を軸支する放電軸受部７及び荷電軸２７が水などの侵入を防ぐラビリンス構造を呈して形成されている。その結果、上述した洗浄液１０４による洗浄作業の後、放電プレート１６及び吸着プレート３３を数分間空転させるだけで水切りが完了し、再び電気集塵器１を稼働させることができる。すなわち、従来は、一端、空気通路の中を洗浄した場合、水分を完全に乾燥させ、導通媒体の除去を確認した上でなければ、漏電等の危険性があって稼働させることができなかった。これに対し、本実施形態の電気集塵器１は、洗浄後の乾燥時間を多く取る必要がなく、さらに空気通路１０内に水分が溜まった状態でも稼働が可能となる。そのため、湯気などの水分を多く含む厨房などでの利用に特に好適である。
以上、本発明について好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、以下に示すように、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計の変更が可能である。
すなわち、本実施形態の電気集塵器１において、放電プレート１６及び吸着プレート３３を一つの回転駆動モータ１８及び駆動ベルト１９によって協働して回転させるものを示したがこれに限定されるものではなく、変速ギアなどを設け、異なる回転をさせるものであってもよい。或いは、複数の回転駆動モータをそれぞれの軸６，３４に接続し、各プレート１６，３３を独立して回転させるものであってもよい。これにより、荷電及び捕集に最適な回転数の微調整が可能となる。
さらに、電圧供給部１５から供給される放電電圧及び反発電圧をそれぞれ１０．５ｋＶ及び１１．５ｋＶに設定するものを示したが、勿論これに限定されるものではなく、微粒子１０３の荷電効率及び捕集効率に応じて適宜変更することが可能である。

以上のように、本発明にかかる電気集塵器は、工場から排出される産業廃ガス及び飲食店の厨房から排出されるミスト等を、コロナ放電を利用して清浄化することができる。特に、コンパクトな形状で製作可能であり、家庭用及び飲食店等の業務用に利用することに適している。

Claims (5)

1. 微粒子を含む汚染空気を吸込む吸気口及び前記微粒子が除去された清浄空気を排出する排気口を連通する空気通路が内部に形成されたハウジングと、
   前記空気通路に気流を発生させ、前記汚染空気の吸気及び前記清浄空気の排出を行う気流発生手段と、
   前記空気通路に設けられ、コロナ放電によって前記汚染空気に含まれる前記微粒子を荷電する放電手段と、
   前記空気通路に設けられ、前記放電手段によって荷電された前記微粒子を、クーロン力を利用して捕集する捕集手段と、
   前記放電手段と接続し、前記コロナ放電を発生可能な放電電圧を供給する放電電圧供給手段と
   を具備する電気集塵器において、
   前記捕集手段は、
   前記空気通路の前記放電手段の下流側に設けられ、
   前記ハウジングに対して電気的に絶縁された荷電軸によって固定されて支持され、互いの荷電面を対向させた状態で取付けられ、中央付近に貫通孔部が形成された複数の荷電プレートを有し、前記放電手段によって荷電された前記微粒子を電気的に同極に荷電された前記荷電プレートによって、クーロン力を利用して前記荷電面から反発させる荷電部と、
   前記貫通孔部を貫いた状態で前記空気通路に架渡された吸着軸、及び互いに離間して配された複数の前記荷電プレートのそれぞれの間に挿入され、前記荷電面に対して平行の状態を保って前記荷電プレートによって全体を被覆され、かつ前記荷電面と近接する吸着面を有し、前記吸着軸の軸周に取設された複数の円板形状を呈する吸着プレートを備え、荷電された前記微粒子を、クーロン力を利用して前記微粒子と相対する電荷に設定された前記吸着面に吸着させて捕集する吸着部と、
   前記吸着部の前記吸着軸を回転可能に軸支する吸着軸受部と、
   前記吸着軸と連結し、前記吸着軸を軸回転させ、前記吸着プレートを回転させる吸着プレート回転手段と
   を具備し、
   前記放電手段は、
   放電軸、及び円板状を呈し、互いの放電面を対向させた状態で前記放電軸の軸周に取設された複数の放電プレートを有する放電部と、
   前記放電部の前記放電軸を回転可能に軸支する放電軸受部と、
   前記放電軸と連結し、前記放電軸を軸回転させ、前記放電プレートを回転させる放電プレート回転手段と、
   互いに隣接する前記放電プレートの間に挿入され、前記放電面に放電ガイド面を近接させた複数の放電ガイドを有する放電ガイド部と
   を具備し、
   前記放電部は、
   前記放電電圧供給手段と電気的に接続され、前記放電プレート回転手段によって回転する前記放電プレートの前記放電面、及び前記放電ガイドの前記放電ガイド面の間で、前記コロナ放電を発生させ、前記放電面及び前記放電ガイド面の間を通過する前記汚染空気に含まれる前記微粒子を荷電することを特徴とする電気集塵器。
2. 前記放電部の前記放電軸受部、及び前記荷電部の前記荷電プレートを支持する荷電軸の少なくとも一方は、
   ガラス繊維を含有し、耐熱防炎性及び前記ハウジングに対する電気絶縁性を備えるエンジニアリングプラスチック素材が利用されることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の電気集塵器。
3. 前記放電軸及び前記荷電部の前記荷電プレートを支持する荷電軸の少なくとも一方は、
   水を含む導通媒体の侵入を防ぐラビリンス構造を呈して構成されることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の電気集塵器。
4. 前記気流発生手段によって前記吸気口から吸込まれた前記汚染空気を分流し、前記放電部まで整流して導出する整流ガイドをさらに具備することを特徴とする請求の範囲第１項に記載の電気集塵器。
5. 前記放電プレートの前記放電面及び前記吸着プレートの前記吸着面の少なくとも一方に対し、洗浄液を噴射する洗浄液噴射手段と、
   前記洗浄液噴射手段による前記洗浄液の噴射時に、前記放電プレート及び前記吸着プレートの少なくとも一方を回転させる洗浄回転制御手段と
   をさらに具備することを特徴とする請求の範囲第１項に記載の電気集塵器。

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