JP5024104B2

JP5024104B2 - 電気集じん機

Info

Publication number: JP5024104B2
Application number: JP2008038262A
Authority: JP
Inventors: 哲也上田; 健吾中原
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2007-09-10
Filing date: 2008-02-20
Publication date: 2012-09-12
Anticipated expiration: 2028-02-20
Also published as: JP2009082901A

Description

本発明は、空気中の浮遊粒子状物質を捕集し空気清浄を行うための電気集じん機に関する。

従来、この種の電気集じん機は、集じん効率を確保するために、帯電部に針状電極を用いたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

以下、その電気集じん機について、図６を参照しながら説明する。図６において、１０１は集じん部を兼ねた帯電部で、集じん板１０２と、集じん板１０２に平行（図５の紙面手前方向）に空気の流れの上流部１０３から下流部１０４にかけて複数個配置された支持体１０５から構成され、支持体１０５には集じん板１０２に平行に針状電極１０６が突出して取り付けられている。

上流部１０３から下流部１０４に向けて流れる空気中に含まれる浮遊粒子状物質は、針状電極１０６と集じん板１０２との間に流れるコロナ放電によって帯電された後、集じん板１０２にクーロン力によって捕集され除去される。電極に針状電極１０６を使用したのは、コロナ放電を効率よく行うためのもので、この従来の電気集じん機では、針状電極１０６の支持体１０５からの突出長さはＨ＝２０ｍｍ、１つの支持体１０５に配置されたとなり合う針状電極１０６の針ピッチはＰ＝１０ｍｍ、となり合う支持体１０５に取り付けられた針状電極１０６先端の列間隔はＬ＝４５ｍｍに設定されている。この時、針状電極１０６と集じん板１０２との距離（図６の紙面奥方向の間隔距離）はＤ＝３０ｍｍ、針状電極１０６と集じん板１０２との間に印加される電圧差はＶ＝１８ｋＶとなっている。
特開昭５９−５９２５８号公報（第１−５頁、図１）

このような従来の電気集じん機では、針状電極と集じん板との距離Ｄに対して針状電極と集じん板との間に印加される電圧Ｖが高く、運転中に火花放電が発生し、集じん板に捕集された可燃性物質が部分的に異常過熱され、集じん板などが熱により変形し耐久寿命が短くなるという課題があった。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、コロナ放電量を確保した上で、火花放電の発生を防止し、耐久性の高い電気集じん機を提供することを目的としている。

本発明の電気集じん機は、上記目的を達成するために、放電電極と接地電極とを空気の流れ方向に平行に積層配置し空気中の浮遊粒子状物質を帯電させる帯電部と、荷電極板と接地極板とを空気の流れ方向に平行に積層配置し帯電部で帯電された空気中の浮遊粒子状物質を捕集する集じん部と、帯電部と集じん部内に浮遊粒子状物質を含んだ空気を流入させる送風機と、浮遊粒子状物質を捕集するために帯電部と集じん部に高電圧を供給する高圧電源とを備え、帯電部の放電電極と接地電極との間へ印加する電位差Ｖと、帯電部の放電電極と接地電極の間の距離Ｄとの関係が、電位差Ｖが３ｋＶを超え７ｋＶ以下のとき距離Ｄを３０〜４５ｍｍとし、電位差Ｖが７ｋＶを超え１２ｋＶ以下のとき距離Ｄを４０〜６０ｍｍとし、放電電極は接地電極に平行に配置された支持部から突出した複数の針状電極を有し、運転中に前記帯電部および前記集じん部を通過する空気の面風速が５〜１５ｍ／ｓとなるように、前記送風機の回転数を調整し、運転中に前記帯電部および集じん部を通過する空気の面風速が所定値以下に低下した時に、前記高圧電源からの前記帯電部および前記集じん部への高電圧供給を停止するものである。

この手段により、高風速により異常過熱を抑える機能が発揮できない時は運転を停止することができ、異常時などで万一火花放電が発生した場合でも、高風速により異常過熱を抑え耐久性を確保することができ、火花放電を防止し耐久性を確保することができる。

また、他の手段は、帯電部の放電電極へ供給する電圧Ｖと帯電部の放電電極と接地電極の間の距離Ｄとの関係が、電圧Ｖが＋３ｋＶを超え＋７ｋＶ以下のとき距離Ｄを３０〜４５ｍｍとし、電圧Ｖが７ｋＶを超え１２ｋＶ以下のとき距離Ｄを４０〜６０ｍｍとし、運転中に前記帯電部および前記集じん部を通過する空気の面風速が５〜１５ｍ／ｓとなるように、前記送風機の回転数を調整し、運転中に前記帯電部および集じん部を通過する空気の面風速が所定値以下に低下した時に、前記高圧電源からの前記帯電部および前記集じん部への高電圧供給を停止したものである。

この手段により、高風速により異常過熱を抑える機能が発揮できない時は運転を停止することができ、異常時などで万一火花放電が発生した場合でも、高風速により異常過熱を抑え耐久性を確保することができ、オゾンの発生量を抑えることができ、人体への悪影響を少なくすることができる。

また、他の手段は、帯電部の放電電極へ供給する電圧Ｖと帯電部の放電電極と接地電極の間の距離Ｄとの関係が、電圧Ｖが−３ｋＶ未満で−７ｋＶ以上のとき距離Ｄを３０〜４５ｍｍとし、電圧Ｖが−７ｋＶ未満で−１２ｋＶ以上のとき距離Ｄを４０〜６０ｍｍとし、運転中に前記帯電部および前記集じん部を通過する空気の面風速が５〜１５ｍ／ｓとなるように、前記送風機の回転数を調整し、運転中に前記帯電部および集じん部を通過する空気の面風速が所定値以下に低下した時に、前記高圧電源からの前記帯電部および前記集じん部への高電圧供給を停止したものである。

この手段により、高風速により異常過熱を抑える機能が発揮できない時は運転を停止することができ、異常時などで万一火花放電が発生した場合でも、高風速により異常過熱を抑え耐久性を確保することができ、針状電極の先端の酸化欠損量を抑えることができ、針状電極の耐久性を向上させることができる。

また、他の手段は、針状電極の支持部からの突出長さＨを２０〜４０ｍｍとしたものである。

これにより、コロナ放電量を十分確保し集じん効率を高めることができる。

また、他の手段は、１つの支持部に配置されたとなり合う針状電極の針ピッチＰを３０〜５０ｍｍとしたものである。

また、他の手段は、支持部が空気の流れ方向の上流部から下流部にかけて複数個配置され、となり合う支持部に取り付けられた針状電極先端の列間隔Ｌを３０〜６０ｍｍとしたものである。

また、他の手段は、針状電極先端の曲面半径Ｒを０．１ｍｍ以下としたものである。

また、他の手段は、帯電部への空気流入部に異物除去のためのフィルターを設けたものである。

これにより、異物が原因となる火花放電を防止し耐久性を確保することができる。

また、他の手段は、帯電部への空気流入部に異物検知手段を設け、異物検知手段が異物を検知した時に、高圧電源からの帯電部への高電圧供給を停止するものである。

これにより、異物が原因となる火花放電を確実に防止し耐久性を確保することができる。

また、他の手段は、高圧電源には電流検知器を設け、帯電部で火花放電が発生し電流検知器が所定電流以上の電流を検知した時に、高圧電源からの帯電部への高電圧供給を停止するものである。

これにより、異常時などで万一火花放電が発生した場合でも、火花放電が継続して発生しないようにし、耐久性を確保することができる。

また、他の手段は、帯電部の放電電極と接地電極を定期的に洗浄するための水噴射機能を含む洗浄手段を設けたものである。

これにより、放電電極と接地電極に付着する可燃性物質を除去し、異常時などで万一火花放電が発生した場合でも、異常過熱を防止し耐久性を確保することができる。

また、他の手段は、帯電部への高電圧供給を停止した後に、洗浄手段により水噴射を含む洗浄動作を行うものである。

これにより、異常時などで万一火花放電が発生した場合でも、水噴射により異常過熱を抑え耐久性を確保することができる。

また、他の手段は、帯電部への高電圧供給を停止した後に、洗浄手段により水噴射を含む洗浄動作を行った時に、警報信号を出力するものである。

これにより、火花放電が発生するような異常状態を知らしめ、すみやかに点検などの措置を行うことができる。

また、他の手段は、集じん部の荷電極板を体積抵抗率が１０⁹Ω・ｃｍ以上の樹脂フィルムで被覆または樹脂材料でコーティングしたものである。

これにより、帯電部だけでなく、集じん部の火花放電も防止し耐久性を確保することができる。

また、他の手段は、集じん部の荷電極板を被覆する樹脂フィルムまたはコーティングする材料の絶縁破壊電圧Ｖｍと、高圧電源から供給される集じん部への供給電圧Ｖｃとの関係が、常にＶｍ＞Ｖｃを満たすように設定されたものである。

これにより、集じん部の火花放電を確実に防止し耐久性を確保することができる。

また、他の手段は、運転中に帯電部および集じん部を通過する空気の面風速が低下し、高圧電源からの帯電部および集じん部への高電圧供給が停止した時に、警報信号を出力するものである。

これにより、高風速により異常過熱を抑える機能が発揮できない異常状態を知らしめ、すみやかに点検などの措置を行うことができる。

また、他の手段は、帯電部および集じん部を通過する空気の面風速低下を検知する手段として、送風機の回転数検知手段を用いたものである。

これにより、面風速低下の検知を安価に行うことができる。

また、他の手段は、帯電部または集じん部を通過する空気の面風速低下を検知する手段として、帯電部または集じん部に設けられた風速検知手段を用いたものである。

これにより、面風速低下の検知を正確に行うことができる。

本発明によれば、高風速により異常過熱を抑える機能が発揮できない時は運転を停止することができ、異常時などで万一火花放電が発生した場合でも、高風速により異常過熱を抑え耐久性を確保することができる。コロナ放電量を十分確保した上で、火花放電の発生を防止し耐久性の高い電気集じん機を提供できる。

また、異常時などで万一火花放電が発生した場合でも、火花放電が継続して発生しないようにする、もしくは異常過熱を防止するなどして、耐久性を確保するという効果を奏する。

また、異常状態になった時は運転を停止する、もしくは異常状態を知らしめすみやかに点検などの措置を行うという効果も奏する。

また、帯電部だけでなく、集じん部の火花放電も防止し耐久性を確保するという効果も奏する。

本発明の請求項１記載の発明は、帯電部の放電電極と接地電極との間へ印加する電位差Ｖと、帯電部の放電電極と接地電極の間の距離Ｄとの関係が、電位差Ｖが３ｋＶを超え７ｋＶ以下のとき距離Ｄを３０〜４５ｍｍとし、電位差Ｖが７ｋＶを超え１２ｋＶ以下のとき距離Ｄを４０〜６０ｍｍとし、放電電極は接地電極に平行に配置された支持部から突出した複数の針状電極を有し、運転中に前記帯電部および前記集じん部を通過する空気の面風速が５〜１５ｍ／ｓとなるように、前記送風機の回転数を調整し、運転中に前記帯電部および集じん部を通過する空気の面風速が所定値以下に低下した時に、前記高圧電源からの前記帯電部および前記集じん部への高電圧供給を停止するため、高風速により異常過熱を抑える機能が発揮できない時は運転を停止するという作用を有し、異常時などで万一火花放電が発生した場合でも、高風速により異常過熱を抑え耐久性を確保するという作用を有し、コロナ放電量を確保した上で距離Ｄを大きくとることによって、火花放電を防止し耐久性を確保するという作用を有する。

本発明の請求項２記載の発明は、帯電部の放電電極へ供給する電圧Ｖと帯電部の放電電極と接地電極の間の距離Ｄとの関係が、電圧Ｖが＋３ｋＶを超え＋７ｋＶ以下のとき距離Ｄを３０〜４５ｍｍとし、電圧Ｖが７ｋＶを超え１２ｋＶ以下のとき距離Ｄを４０〜６０ｍｍとし、運転中に前記帯電部および前記集じん部を通過する空気の面風速が５〜１５ｍ／ｓとなるように、前記送風機の回転数を調整し、運転中に前記帯電部および集じん部を通過する空気の面風速が所定値以下に低下した時に、前記高圧電源からの前記帯電部および前記集じん部への高電圧供給を停止することによって、高風速により異常過熱を抑える機能が発揮できない時は運転を停止するという作用を有し、異常時などで万一火花放電が発生した場合でも、高風速により異常過熱を抑え耐久性を確保するという作用を有し、オゾンの発生量を抑えることができ、人体への悪影響を少なくするという作用を有する。

本発明の請求項３記載の発明は、帯電部の放電電極へ供給する電圧Ｖと帯電部の放電電極と接地電極の間の距離Ｄとの関係が、電圧Ｖが−３ｋＶ未満で−７ｋＶ以上のとき距離Ｄを３０〜４５ｍｍとし、電圧Ｖが−７ｋＶ未満で−１２ｋＶ以上のとき距離Ｄを４０〜６０ｍｍとし、運転中に前記帯電部および前記集じん部を通過する空気の面風速が５〜１５ｍ／ｓとなるように、前記送風機の回転数を調整し、運転中に前記帯電部および集じん部を通過する空気の面風速が所定値以下に低下した時に、前記高圧電源からの前記帯電部および前記集じん部への高電圧供給を停止することによって、高風速により異常過熱を抑える機能が発揮できない時は運転を停止するという作用を有し、異常時などで万一火花放電が発生した場合でも、高風速により異常過熱を抑え耐久性を確保するという作用を有し、針状電極の先端の酸化欠損量を抑えることができ、針状電極の耐久性を向上させるという作用を有する。

本発明の請求項４記載の発明は、針状電極の支持部からの突出長さＨを２０〜４０ｍｍとしたため、コロナ放電量を十分確保し集じん効率を高めるという作用を有する。

本発明の請求項５記載の発明は、１つの支持部に配置されたとなり合う針状電極の針ピッチＰを３０〜５０ｍｍとしたため、コロナ放電量を十分確保し集じん効率を高めるという作用を有する。

本発明の請求項６記載の発明は、支持部が空気の流れ方向の上流部から下流部にかけて複数個配置され、となり合う支持部に取り付けられた針状電極先端の列間隔Ｌを３０〜６０ｍｍとしたため、コロナ放電量を十分確保し集じん効率を高めるという作用を有する。

本発明の請求項７記載の発明は、針状電極先端の曲面半径Ｒを０．１ｍｍ以下としたため、コロナ放電量を十分確保し集じん効率を高めるという作用を有する。

本発明の請求項８記載の発明は、帯電部への空気流入部に異物除去のためのフィルターを設けたため、異物が原因となる火花放電を防止し耐久性を確保するという作用を有する。

本発明の請求項９記載の発明は、帯電部への空気流入部に異物検知手段を設け、異物検知手段が異物を検知した時に、高圧電源からの帯電部への高電圧供給を停止するため、異物が原因となる火花放電を確実に防止し耐久性を確保するという作用を有する。

本発明の請求項１０記載の発明は、高圧電源には電流検知器を設け、帯電部で火花放電が発生し電流検知器が所定電流以上の電流を検知した時に、高圧電源からの帯電部への高電圧供給を停止するため、異常時などで万一火花放電が発生した場合でも、火花放電が継続して発生しないようにし、耐久性を確保するという作用を有する。

本発明の請求項１１記載の発明は、帯電部の放電電極と接地電極を定期的に洗浄するための水噴射機能を含む洗浄手段を設けたため、放電電極と接地電極に付着する可燃性物質を除去し、異常時などで万一火花放電が発生した場合でも、異常過熱を防止し耐久性を確保するという作用を有する。

本発明の請求項１２記載の発明は、帯電部への高電圧供給を停止した後に、洗浄手段により水噴射を含む洗浄動作を行うため、異常時などで万一火花放電が発生した場合でも、水噴射により異常過熱を抑え耐久性を確保するという作用を有する。

本発明の請求項１３記載の発明は、帯電部への高電圧供給を停止した後に、洗浄手段により水噴射を含む洗浄動作を行った時に、警報信号を出力するため、火花放電が発生するような異常状態を知らしめ、すみやかに点検などの措置を行うという作用を有する。

本発明の請求項１４記載の発明は、集じん部の荷電極板を体積抵抗率が１０⁹Ω・ｃｍ以上の樹脂フィルムで被覆または樹脂材料でコーティングしたため、帯電部だけでなく、集じん部の火花放電も防止し耐久性を確保するという作用を有する。

本発明の請求項１５記載の発明は、集じん部の荷電極板を被覆する樹脂フィルムまたはコーティングする材料の絶縁破壊電圧Ｖｍと、高圧電源から供給される集じん部への供給電圧Ｖｃとの関係が、常にＶｍ＞Ｖｃを満たすように設定されたため、集じん部の火花放電を確実に防止し耐久性を確保するという作用を有する。

本発明の請求項１６記載の発明は、運転中に帯電部および集じん部を通過する空気の面風速が低下し、高圧電源からの帯電部および集じん部への高電圧供給が停止した時に、警報信号を出力するため、高風速により異常過熱を抑える機能が発揮できない異常状態を知らしめ、すみやかに点検などの措置を行うという作用を有する。

本発明の請求項１７記載の発明は、帯電部および集じん部を通過する空気の面風速低下を検知する手段として、送風機の回転数検知手段を用いたため、面風速低下の検知を安価に行うという作用を有する。

本発明の請求項１８記載の発明は、帯電部または集じん部を通過する空気の面風速低下を検知する手段として、帯電部または集じん部に設けられた風速検知手段を用いたため、面風速低下の検知を正確に行うという作用を有する。

以下、本発明の実施の形態について、図１〜図５を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における電気集じん機の断面構成図、図２は本発明の実施の形態１における帯電部と集じん部の斜視構成図、図３は本発明の実施の形態１における放電電極詳細図で、図３（ａ）は図２におけるＡ方向矢視平面図、図３（ｂ）は図２におけるＢ方向矢視側面図である。

図１に示すように、ダクト１内に、空気中の浮遊粒子状物質を帯電させる帯電部２１と、帯電された浮遊粒子状物質を捕集する集じん部３１とを備え、集じん部３１の下流には、ダクト１内に浮遊粒子状物質を含んだ空気を引き込むための電動機２と回転数検知手段１１としての回転計１１ａとを有する送風機１２を備えている。１３は、帯電部２１と集じん部３１に高電圧を供給する高圧電源で、電流検知器１４と制御器３に電気的に接続されている。１５は、空気流入部１６に設けられたフィルターで、フィルター１５と帯電部２１との間には異物検知手段１７としての赤外線センサ１７ａが取り付けられている。帯電部２１と集じん部３１の上方には、洗浄手段１８としての水噴射ノズル１８ａが設けられている。集じん部３１の下流には、風速検知手段１９としての風速センサ１９ａが取り付けられている。

つぎに、図１における動作を説明する。送風機１２の吸引によって、空気流入部１６からダクト１内に流入した浮遊粒子状物質を含む空気は、フィルター１５によって大きな異物（例えば５ｍｍ以上の綿ほこりなど）を除去されたあと、帯電部２１を通過する際にコロナ放電により浮遊粒子状物質が帯電され、集じん部３１の電界のクーロン力によって極板に捕集、除去され、清浄空気となって送風機１２から機外へ排出される。この時、帯電部２１および集じん部３１へは、高圧電源１３から直流高電圧（例えば、帯電部２１へは後述の７ｋＶ、集じん部３１へは６ｋＶ）が供給され、これらの制御は制御器３によって行われる。帯電部２１および集じん部３１が浮遊粒子状物質の付着によって汚れた時は、定期的（例えば１週間に１回）に洗浄手段１８としての水噴射ノズル１８ａから所定時間（例えば３０分間）水を噴射することにより洗浄することができる。なお、この洗浄手段１８には、より洗浄を効果的に行うために、洗剤の噴霧機構を付加してもよい。

図２は帯電部２１と集じん部３１の斜視構成図であり、帯電部２１は高電圧を印加する導電性物質（一例としてステンレス）の放電電極２２とアースに接続された導電性物質（一例としてステンレス）の接地電極２３が空気の流れ方向（矢印方向）に平行に積層配置されており、集じん部３１は高電圧を印加する導電性物質（一例としてステンレス）の荷電極板３２とアースに接続された導電性物質（一例としてステンレス）の接地極板３３が空気の流れ方向（矢印方向）に平行に積層配置されている。導電性物質はここではステンレスとしたがアルミニウムや導電性塗料や導電性フィルムなどでもよい。図２においては、帯電部２１の放電電極２２と接地電極２３との隙間、および集じん部３１の荷電極板３２と接地極板３３との隙間を矢印の如く空気が流れ、帯電部２１において放電電極２２と接地電極２３との間に発生したコロナ放電によって空気中の浮遊粒子状物質が正電位に帯電され、集じん部３１において荷電極板３２と接地極板３３との間に発生した電界によって、正電位に帯電した浮遊粒子状物質がクーロン力により接地極板３３（負極）に付着、捕集される。

図３は帯電部２１の放電電極詳細図であり、図３（ａ）Ａ方向矢視平面図は図２においてＡ方向から放電電極２２を見た平面図、図３（ｂ）Ｂ方向矢視側面図は図２においてＢ方向から放電電極２２と接地電極２３を見た側面図である。図３（ａ）Ａ方向矢視平面図にあるように、放電電極２２は空気の流れ方向の上流部２４から下流部２５にかけて複数個（本実施の形態１では２個）配置された支持部２６に針状電極２７がそれぞれ複数個、突出して取り付けられている。ここで、高圧電源１３から帯電部２１の放電電極２２へ供給する電圧Ｖと帯電部２１の放電電極２２と接地電極２３の間の距離Ｄとの関係は、電圧Ｖが＋３ｋＶを超え＋７ｋＶ以下のとき距離Ｄを３０〜４５ｍｍ、電圧Ｖが７ｋＶを超え１２ｋＶ以下のとき距離Ｄを４０〜６０ｍｍとしている。望ましくは、距離Ｄ＝３０ｍｍ、電圧Ｖ＝７ｋＶである。

一般的に、帯電部２１におけるコロナ放電量を確保するためには、距離Ｄに対し電圧Ｖを高くする方が望ましい。従来の電気集じん機の例では、距離Ｄ＝３０ｍｍ、電圧Ｖ＝１８ｋＶとなっており、電圧Ｖを１８ｋＶまで上げない場合でも、例えば電圧Ｖ＝１１ｋＶでは通常、距離Ｄ＝１５ｍｍ程度としている。しかし、このような電圧Ｖと距離Ｄの関係では高電圧印加中に火花放電が発生するため、電圧Ｖに対して火花放電が起らない距離Ｄまで離すことが重要である。実験によると、電圧Ｖ＝７ｋＶにおける火花放電発生限界距離はＤａ＝１０ｍｍ、電圧Ｖ＝１２ｋＶにおける火花放電発生限界距離はＤａ＝２０ｍｍであり、この距離Ｄａに対し安全率をもった大きな距離Ｄを設定すれば、火花放電は発生しない。火花放電が発生しない距離を理論計算で導き出すのは難しいが、経験的な基準として、電気用品安全法の設計基準に記されている沿面距離を含む空間距離、すなわち、高電圧がかかっても絶対に火花放電が発生しない距離を採用すると、電圧Ｖが＋３ｋＶを超え＋７ｋＶ以下のとき距離Ｄは３０ｍｍ以上、電圧Ｖが７ｋＶを超え１２ｋＶ以下のとき距離Ｄは４０ｍｍ以上が適切である。ただし、距離Ｄを大きくしすぎても、コロナ放電量が小さくなるため限界があり、後述する放電電極の形状においては、電圧Ｖが＋３ｋＶを超え＋７ｋＶ以下のとき距離Ｄは４５ｍｍ以下、電圧Ｖが７ｋＶを超え１２ｋＶ以下のとき距離Ｄは６０ｍｍ以下が適切である。ここで、電圧Ｖの設定範囲は、下限はコロナ放電が発生する下限電圧から、上限は帯電部２１以外の電装部も空間距離をとる必要があるという制約から、電圧Ｖは＋３ｋＶを超え＋１２ｋＶ以下が適切である。また、放電電極２２に印加する電圧をプラス電圧としているのは、マイナス電圧の印加に比べてオゾンの発生量を抑えることができ、人体への悪影響を少なくすることができるためである。すなわち、このプラス電圧印加の方式は、電気集じん機の近くに人がいる閉鎖空間などで使用する場合に効果を発揮する。

一方、このように距離Ｄを離すことによって、従来の放電電極ではコロナ放電量を十分確保することができず、その結果集じん効率が低下するという課題があった。そこで、放電電極２２の設定を最適化したところ、図３に示すように、針状電極２７の支持部２６からの突出長さＨは２０〜４０ｍｍ、１つの支持部２６に配置されたとなり合う針状電極２７の針ピッチＰは３０〜５０ｍｍ、となり合う支持部２６に取り付けられた針状電極２７先端の列間隔Ｌは３０〜６０ｍｍ、また、針状電極２７先端の曲面半径Ｒは０．１ｍｍ以下という結果を得た。突出長さＨは、２０ｍｍ未満であればコロナ放電量が十分確保できず、２０ｍｍ以上あれば針状電極２７の１本当りのコロナ放電量が確保できるが、突出長さＨが大きすぎると限られた面積に配置される複数個の支持部２６の本数が少なくなり、トータルコロナ放電量が減少するため、突出長さはＨ＝２０〜４０ｍｍが適切である。望ましくはＨ＝２５ｍｍが最適である。針ピッチＰは、３０ｍｍ未満であればコロナ放電量が十分確保できず、３０ｍｍ以上あれば針状電極２７の１本当りのコロナ放電量が確保できるが、針ピッチＰが大きすぎると針状電極２７を配置する本数が少なくなり、トータルコロナ放電量が減少するため、針ピッチはＰ＝３０〜５０ｍｍが適切である。望ましくはＰ＝４０ｍｍが最適である。列間隔Ｌは、３０ｍｍ未満であればコロナ放電量が十分確保できず、３０ｍｍ以上あれば針状電極２７の１本当りのコロナ放電量が確保できるが、列間隔Ｌが大きすぎると限られた面積に配置される複数個の支持部２６の本数が少なくなり、トータルコロナ放電量が減少するため、列間隔はＬ＝３０〜６０ｍｍが適切である。望ましくはＬ＝５０ｍｍが最適である。また、針状電極２７の先端は、尖っているほどコロナ放電量が多くなるため、先端の曲面半径Ｒを極力小さくし、Ｒは０．１ｍｍ以下とすることが望ましい。

以上の構成により、コロナ放電量を十分確保し集じん効率を高めた上で、運転中に火花放電が発生し帯電部２１や集じん部３１に付着した可燃性物質が部分的に異常過熱され集じん板などが熱により変形することがないため、電気集じん機の耐久性を高めることができる。

なお、図３では、１本の支持部２６に対し両側へ針状電極２７が突出配置されているが、設計的な都合または製造上の都合により、図４に示すように支持部２６に対し針状電極２７の突出が片側であってもよい。この場合、列間隔Ｌの設定は、針状電極２７の先端ととなり合う支持部２６との間隔により定義される。

つぎに、これまで述べてきた帯電部２１の火花放電防止方法に対し、集じん部３１の火花放電防止方法について述べる。集じん部３１の荷電極板３２表面には、荷電極板３２を被覆する樹脂フィルム（図示せず）が貼り付けられている。あるいは、樹脂フィルムに代わって、樹脂材料がコーティングされていてもよい。通常、荷電極板３２が金属板の生地のままであると、空気の絶縁破壊が起きた時に、その箇所の空気の電気抵抗が限りなくゼロに近づき、集中して電流が流れ火花放電が発生する。一方、荷電極板３２の表面に樹脂材料をフィルム被覆またはコーティングした場合は、もし、空気の絶縁破壊が起き、その箇所の空気の電気抵抗が限りなくゼロに近づいた時でも、樹脂材料の抵抗が直列にあるため、他の箇所の抵抗（空気抵抗＋樹脂抵抗）と比べて抵抗値の差が少なく、電流を分散させ一箇所に集中して電流が流れずに火花放電の発生を防止することができる。集じん部３１の役割は、荷電極板３２と接地極板３３との間に発生した電界によって、正電位に帯電した浮遊粒子状物質がクーロン力により接地極板３３（負極）に付着、捕集させるもので、帯電部２１と違いコロナ放電を行う必要がないため、前述の樹脂材料の電気抵抗は所定値（一例として体積抵抗率Ｒ＝１０⁹Ω・ｃｍ）以上であれば火花放電を防止する効果を奏する。

もし、樹脂材料の絶縁破壊電圧Ｖｍが低く、高圧電源１３から供給される集じん部３１への印加電圧Ｖｃより低い場合は、前述のように空気の絶縁破壊が起きた時に、その箇所の空気の電気抵抗が限りなくゼロに近づき、樹脂材料へ直接印加電圧Ｖｃと同等の電圧がかかることになり、樹脂材料が絶縁破壊を起こして穴があき、結局は樹脂材料がない場合と同じ状況となり、火花放電を防止することができない。したがって、本実施の形態１では、樹脂材料の絶縁破壊電圧Ｖｍと、高圧電源１３から供給される集じん部３１への印加電圧Ｖｃとの関係が、常にＶｍ＞Ｖｃを満たすように、高い絶縁破壊電圧Ｖｍの樹脂材料（例えばＰＥＴ、ＰＰ、ＰＶＤＦなど）を選定するとともに、印加電圧Ｖｃが絶縁破壊電圧Ｖｍを超えないような制御を制御器３によって行っている。これにより、集じん部３１の火花放電も確実に防止することができる。

以上のように、帯電部２１と集じん部３１で火花放電を防止する措置を講じてきたが、それでもなお、異常事態が発生して火花放電が発生することも考えられる。本発明の実施の形態１では、これら異常事態に対しても耐久性を確保した電気集じん機を提供することができる。

その第１の手段として、空気流入部１６にはフィルター１５が設けられ、帯電部２１に流入する大きな異物（例えば５ｍｍ以上の綿ほこりなど）を除去するとともに、万一、フィルター１５をすり抜けた異物があったとしても、フィルター１５と帯電部２１との間の赤外線センサ１７ａによって異物を検知し、高圧電源１３からの帯電部２１への高電圧供給を停止する。これは、導電性のある異物が帯電部２１の放電電極２２と接地電極２３との間に入った時に火花放電が発生する可能性があるためで、そのような事態を未然に防止、または発生した時はそれ以上継続しないようにしたものである。それでも万一、火花放電が発生した場合は、帯電部２１に大電流が流れるため、高圧電源１３に設けられた電流検知器１４が所定電流（例えば０．１Ａ）以上を検知することによって、高圧電源１３からの帯電部２１への高電圧供給を停止するものである。これらの異常事態で運転を停止した場合は、警報出力することによって、異常状態を知らしめ、すみやかに点検などの措置を行うことが可能となる。

第２の手段としては、帯電部２１の放電電極２２および接地電極２３に付着した特にカーボンなどの導電性物質を含む浮遊粒子状物質により火花放電が発生する可能性があるため、帯電部２１および集じん部３１が浮遊粒子状物質の付着によって汚れた時は、定期的（例えば１週間に１回）に洗浄手段１８としての水噴射ノズル１８ａから所定時間（例えば３０分間）水を噴射することにより洗浄するものである。さらに、この水噴射機能を利用して、万一火花放電が発生し、帯電部２１や集じん部３１に付着した可燃性物質が部分的に異常過熱しても、水噴射ノズル１８ａから所定時間（例えば５分間）水を噴射することにより、異常過熱を抑えることができ、電気集じん機の耐久性を高めることができる。これらの異常事態で運転を停止した場合も、警報出力することによって、異常状態を知らしめ、すみやかに点検などの措置を行うことが可能となる。

第３の手段としては、送風機１２の回転計１１ａを用いて電動機２を制御し、運転中に帯電部２１および集じん部３１を通過する空気の面風速を５〜１５ｍ／ｓとしたものである。これは、万一火花放電が発生し、帯電部２１や集じん部３１に付着した可燃性物質が部分的に異常過熱しても、５ｍ／ｓ以上の面風速があれば、異常過熱を冷却する効果があるためで、面風速が所定値（例えば３ｍ／ｓ）以下となり、異常過熱を防止する機能が発揮できない時は運転を停止するとともに、警報出力することによって、異常状態を知らしめ、すみやかに点検などの措置を行うことが可能となる。この時、面風速低下を検知する手段としては風速検知手段１９としての風速センサ１９ａを用いている。これにより、面風速低下の原因が送風機１２による場合と送風機１２が正常であっても閉塞などの流路異常があった場合のいずれの場合でも正確に面風速低下を検知できるが、流路異常が考えられない場合には、機器を安価に製造するために、回転数検知手段１１としての回転計１１ａの信号で面風速低下を判断してもよい。なお、面風速が大きすぎると集じん効率確保が難しくなるため、面風速の上限は１５ｍ／ｓとしている。

（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２における電気集じん機の帯電部と集じん部の斜視構成図である。図２と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。

図５において、帯電部２１の放電電極２２および集じん部３１の荷電極板３２には、それぞれマイナスの高電圧（例えば、集じん部３１の荷電極板３２へは−６ｋＶ）が印加されている。すなわち、帯電部２１において放電電極２２と接地電極２３との間に発生したコロナ放電によって空気中の浮遊粒子状物質が負電位に帯電され、集じん部３１において荷電極板３２と接地極板３３との間に発生した電界によって、負電位に帯電した浮遊粒子状物質がクーロン力により接地極板３３（正極）に付着、捕集されるものである。

帯電部２１においては、放電電極２２と接地電極２３との間へ印加する電位差Ｖと、放電電極２２と接地電極２３の間の距離Ｄとの関係が、実施の形態１と同様であり、本実施の形態２では極性のみ異なっているため、印加電圧が−３ｋＶ未満で−７ｋＶ以上のとき距離Ｄを３０〜４５ｍｍとし、印加電圧が−７ｋＶ未満で−１２ｋＶ以上のとき距離Ｄを４０〜６０ｍｍとしている。望ましくは、距離Ｄ＝３０ｍｍ、電圧Ｖ＝−７ｋＶである。

放電電極２２に印加する電圧をマイナス電圧としている理由は、プラス電圧の印加に比べて、図３および図４に示す針状電極２７（例えばステンレス製）の先端の酸化欠損量を抑制することができるためである。実験によると、帯電部２１の放電電極２２と接地電極２３との間の距離Ｄが３０ｍｍ、放電電極２２と接地電極２３との間へ印加する電位差Ｖが８ｋＶにおいて、初期通電時と１０００時間連続通電後の電流値を比較測定すると、針状電極２７の針１本当たりに流れる電流値は、プラス電圧の印加の場合は初期通電時に対して連続通電後は約３０％程度まで低下するのに対し、マイナス電圧の印加の場合は初期通電時に対して連続通電後は約７０％程度に留まり電流値の経年的低下が抑制される。この時の針状電極２７の先端を観察すると、プラス電圧を印加した場合は、先端が欠損し黒色の酸化皮膜で覆われており、これにより先端のコロナ放電量（電流値）が大幅に低下しているのに対し、マイナス電圧を印加した場合は、先端の酸化欠損量が少なく、先端からのコロナ放電量（電流値）も確保されている。このメカニズムは、プラス電圧を印加した場合は、コロナ放電時に発生するオゾンが、プラス電極である針状電極２７付近に留まるため、ステンレス製の電極先端の酸化劣化が激しく、これに対して、マイナス電圧に印加した場合は、コロナ放電時に発生するオゾンが、プラス電極である接地電極２３側に移動するため、ステンレス製の電極先端の酸化劣化が抑制されているためである。その結果、コロナ放電量（電流値）の低下が少なくなり、長期に渡って電気集じんの機能が損なわれないため、耐久性を向上させることができるものである。

本発明は、空気中の浮遊粒子状物質に可燃性物質が含まれている場合の空気清浄方式として有効であり、集じん効率を確保した上で、火花放電を発生させずに耐久性の高い電気集じん機を提供することができる。

本発明の実施の形態１の電気集じん機の断面構成図同帯電部と集じん部の斜視構成図同放電電極詳細図（（ａ）同Ａ方向矢視平面図、（ｂ）同Ｂ方向矢視側面図）本発明の実施の形態１の別の放電電極詳細図本発明の実施の形態２の電気集じん機の帯電部と集じん部の斜視構成図従来の電気集じん機の構成図

符号の説明

１１回転数検知手段
１１ａ回転計
１２送風機
１３高圧電源
１４電流検知器
１５フィルター
１６空気流入部
１７異物検知手段
１７ａ赤外線センサ
１８洗浄手段
１８ａ水噴射ノズル
１９風速検知手段
１９ａ風速センサ
２１帯電部
２２放電電極
２３接地電極
２４上流部
２５下流部
２６支持部
２７針状電極
３１集じん部
３２荷電極板
３３接地極板

Claims

放電電極と接地電極とを空気の流れ方向に平行に積層配置し空気中の浮遊粒子状物質を帯電させる帯電部と、荷電極板と接地極板とを空気の流れ方向に平行に積層配置し前記帯電部で帯電された空気中の浮遊粒子状物質を捕集する集じん部と、前記帯電部と前記集じん部内に浮遊粒子状物質を含んだ空気を流入させる送風機と、浮遊粒子状物質を捕集するために前記帯電部と前記集じん部に高電圧を供給する高圧電源とを備え、前記帯電部の前記放電電極と前記接地電極との間へ印加する電位差Ｖと、前記帯電部の前記放電電極と前記接地電極の間の距離Ｄとの関係が、電位差Ｖが３ｋＶを超え７ｋＶ以下のとき距離Ｄを３０〜４５ｍｍとし、電位差Ｖが７ｋＶを超え１２ｋＶ以下のとき距離Ｄを４０〜６０ｍｍとし、前記放電電極は前記接地電極に平行に配置された支持部から突出した複数の針状電極を有し、運転中に前記帯電部および前記集じん部を通過する空気の面風速が５〜１５ｍ／ｓとなるように、前記送風機の回転数を調整し、運転中に前記帯電部および集じん部を通過する空気の面風速が所定値以下に低下した時に、前記高圧電源からの前記帯電部および前記集じん部への高電圧供給を停止する電気集じん機。
放電電極と接地電極とを空気の流れ方向に平行に積層配置し空気中の浮遊粒子状物質を帯電させる帯電部と、荷電極板と接地極板とを空気の流れ方向に平行に積層配置し前記帯電部で帯電された空気中の浮遊粒子状物質を捕集する集じん部と、前記帯電部と前記集じん部内に浮遊粒子状物質を含んだ空気を流入させる送風機と、浮遊粒子状物質を捕集するために前記帯電部と前記集じん部に高電圧を供給する高圧電源とを備え、前記帯電部の前記放電電極へ供給する電圧Ｖと前記帯電部の前記放電電極と前記接地電極の間の距離Ｄとの関係が、電圧Ｖが＋３ｋＶを超え＋７ｋＶ以下のとき距離Ｄを３０〜４５ｍｍとし、電圧Ｖが７ｋＶを超え１２ｋＶ以下のとき距離Ｄを４０〜６０ｍｍとし、前記放電電極は前記接地電極に平行に配置された支持部から突出した複数の針状電極を有し、運転中に前記帯電部および前記集じん部を通過する空気の面風速が５〜１５ｍ／ｓとなるように、前記送風機の回転数を調整し、運転中に前記帯電部および集じん部を通過する空気の面風速が所定値以下に低下した時に、前記高圧電源からの前記帯電部および前記集じん部への高電圧供給を停止する電気集じん機。
放電電極と接地電極とを空気の流れ方向に平行に積層配置し空気中の浮遊粒子状物質を帯電させる帯電部と、荷電極板と接地極板とを空気の流れ方向に平行に積層配置し前記帯電部で帯電された空気中の浮遊粒子状物質を捕集する集じん部と、前記帯電部と前記集じん部内に浮遊粒子状物質を含んだ空気を流入させる送風機と、浮遊粒子状物質を捕集するために前記帯電部と前記集じん部に高電圧を供給する高圧電源とを備え、前記帯電部の前記放電電極へ供給する電圧Ｖと前記帯電部の前記放電電極と前記接地電極の間の距離Ｄとの関係が、電圧Ｖが−３ｋＶ未満で−７ｋＶ以上のとき距離Ｄを３０〜４５ｍｍとし、電圧Ｖが−７ｋＶ未満で−１２ｋＶ以上のとき距離Ｄを４０〜６０ｍｍとし、前記放電電極は前記接地電極に平行に配置された支持部から突出した複数の針状電極を有し、運転中に前記帯電部および前記集じん部を通過する空気の面風速が５〜１５ｍ／ｓとなるように、前記送風機の回転数を調整し、運転中に前記帯電部および集じん部を通過する空気の面風速が所定値以下に低下した時に、前記高圧電源からの前記帯電部および前記集じん部への高電圧供給を停止する電気集じん機。
針状電極の支持部からの突出長さＨを２０〜４０ｍｍとした請求項１〜３のいずれかに記載の電気集じん機。
１つの支持部に配置されたとなり合う針状電極の針ピッチＰを３０〜５０ｍｍとした請求項１〜４のいずれかに記載の電気集じん機。
支持部は空気の流れ方向の上流部から下流部にかけて複数個配置され、となり合う前記支持部に取り付けられた針状電極先端の列間隔Ｌを３０〜６０ｍｍとした請求項１〜５のいずれかに記載の電気集じん機。
針状電極先端の曲面半径Ｒを０．１ｍｍ以下とした請求項１〜６のいずれかに記載の電気集じん機。
帯電部への空気流入部に異物除去のためのフィルターを設けた請求項１〜７のいずれかに記載の電気集じん機。
帯電部への空気流入部に異物検知手段を設け、前記異物検知手段が異物を検知した時に、高圧電源からの前記帯電部への高電圧供給を停止する請求項１〜８のいずれかに記載の電気集じん機。
高圧電源には電流検知器を設け、帯電部で火花放電が発生し前記電流検知器が所定電流以上の電流を検知した時に、前記高圧電源からの前記帯電部への高電圧供給を停止する請求項１〜８のいずれかに記載の電気集じん機。
帯電部の放電電極と接地電極を定期的に洗浄するための水噴射機能を含む洗浄手段を設けた請求項９または１０記載の電気集じん機。
帯電部への高電圧供給を停止した後に、洗浄手段により水噴射を含む洗浄動作を行う請求項１１記載の電気集じん機。
帯電部への高電圧供給を停止した後に、洗浄手段により水噴射を含む洗浄動作を行った時に、警報信号を出力する請求項１２記載の電気集じん機。
集じん部の荷電極板を体積抵抗率が１０^９Ω・ｃｍ以上の樹脂フィルムで被覆または樹脂材料でコーティングした請求項１〜１３のいずれかに記載の電気集じん機。
集じん部の荷電極板を被覆する樹脂フィルムまたはコーティングする材料の絶縁破壊電圧Ｖｍと、高圧電源から供給される前記集じん部への供給電圧Ｖｃとの関係が、常にＶｍ＞Ｖｃを満たすように設定された請求項１４記載の電気集じん機。
運転中に帯電部および集じん部を通過する空気の面風速が低下し、高圧電源からの前記帯電部および前記集じん部への高電圧供給が停止した時に、警報信号を出力する請求項１〜１５のいずれかに記載の電気集じん機。
帯電部および集じん部を通過する空気の面風速低下を検知する手段として、送風機の回転数検知手段を用いた請求項１５または１６記載の電気集じん機。
帯電部または集じん部を通過する空気の面風速低下を検知する手段として、前記帯電部または前記集じん部に設けられた風速検知手段を用いた請求項１５または１６記載の電気集じん機。