JP5125626B2 - Electric dust collector - Google Patents
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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ものである。 The present invention relates to an electric dust collector for collecting airborne particulate matter and cleaning the air.
従来、この種の電気集じん機は、例えば特許文献1のようなものが知られている。以下、その電気集じん機について図8および図9を参照しながら説明する。
Conventionally, this kind of electrostatic precipitator is known, for example, as disclosed in
図8に示すように、電気集じん機は帯電部81と集じん部82と送風ファン83と電子コントロールボックス84からなり、電子コントロールボックス84内に図示しない高圧電源と電気集じん機を制御する図示しない制御器を備えている。帯電部81と集じん部82は図9に示すように、帯電部81には高圧電源に接続された放電電極91と接地された接地電極92とが交互にお互いが接触せずに平行に一定の間隔を保って配置されている。また、同じように集じん部82には高圧電源に接続された荷電極板93と接地された接地極板94とが交互にお互いが接触せずに平行に一定の間隔を保って配置されている。高圧電源から高電圧を印加することで、帯電部81では高電圧の印加された放電電極91と接地された接地電極92との間でコロナ放電を発生させ空気中の浮遊粒子状物質を帯電させ、集じん部82では高圧電源に接続された荷電極板93と接地された接地極板94との間で発生している電界により、帯電した浮遊粒子状物質が接地極板94に付着し捕集されることにより、空気中の浮遊粒子状物質を除去し、空気を清浄化することができる。
このような従来の電気集じん機では、高電圧を印加した帯電部81の高圧電源に接続された放電電極91と接地された接地電極92、および集じん部82の高圧電源に接続された荷電極板93と接地された接地極板94は、それぞれ導電体が露出して対向しているため、印加電圧や空間の温湿度条件によっては火花放電が発生することがある。運転中に火花放電が発生すると、帯電部81の接地電極92および集じん部82の接地極板94に付着した可燃性物質が部分的に異常過熱され、接地電極92や接地極板94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。
In such a conventional electrostatic precipitator, the
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。 An object of the present invention is to solve such a conventional problem and to provide a highly durable electric dust collector that prevents the occurrence of spark discharge while ensuring a corona discharge amount. .
本発明の電気集じん機は、上記目的を達成するために、帯電部と集じん部と送風機と高圧電源とを備え、厚さ方向に流れる電流に対する単位面積当りの電気抵抗が108〜1010Ω・cm2の半導電性セラミックスで構成された半導電板を帯電部の接地電極の表面に配置し、半導電板は、少なくとも酸化ジルコニウム、炭化珪素、酸化チタンのいずれかを主成分とする半導電性セラミックスで構成され、厚さが0.5〜5mmであるものである。 In order to achieve the above object, the electric dust collector of the present invention includes a charging unit, a dust collecting unit, a blower, and a high-voltage power source, and has an electric resistance per unit area of 10 8 to 10 for a current flowing in the thickness direction. A semiconductive plate made of 10 Ω · cm 2 of semiconductive ceramic is disposed on the surface of the ground electrode of the charging unit, and the semiconductive plate is composed mainly of at least one of zirconium oxide, silicon carbide, and titanium oxide. It is made of semiconductive ceramic and has a thickness of 0.5 to 5 mm .
この手段により、帯電部においてコロナ放電を発生させ空気中の浮遊粒子状物質を帯電させた上で、火花放電を防止し耐久性を確保することができる。また、これにより、火花放電を防止するための半導電性セラミックスの、単位面積当りの電気抵抗を容易に調整することができる。また、これにより、火花放電を防止するための半導電性セラミックスの、単位面積当りの電気抵抗を最適にすることができる。 By this means, corona discharge is generated in the charging portion to charge the suspended particulate matter in the air, and spark discharge can be prevented to ensure durability. Thereby, the electrical resistance per unit area of the semiconductive ceramic for preventing spark discharge can be easily adjusted. Thereby, the electrical resistance per unit area of the semiconductive ceramic for preventing spark discharge can be optimized.
また、他の手段は、半導電板が酸化ジルコニウム63%以上、酸化第二鉄30%以上、酸化イットリウム5%以下を含有する半導電性セラミックスで構成されたものである。 Another means is that the semiconductive plate is made of a semiconductive ceramic containing 63% or more of zirconium oxide, 30% or more of ferric oxide, and 5% or less of yttrium oxide.
これにより、火花放電を防止するための半導電性セラミックスの、単位面積当りの電気抵抗を最適にすることができる。 Thereby, the electrical resistance per unit area of the semiconductive ceramic for preventing spark discharge can be optimized.
また、他の手段は、半導電板が絶縁性ネジによって帯電部の接地電極に固定されたものである。 Another means is that the semiconductive plate is fixed to the ground electrode of the charging unit with an insulating screw.
これにより、火花放電を確実に防止した上で、半導電板を帯電部の接地電極に確実に固定することができる。 Thereby, it is possible to reliably fix the semiconductive plate to the ground electrode of the charging unit while preventing spark discharge with certainty.
また、他の手段は、半導電板が導電性の接着剤または導電性の熱溶着フィルムによって帯電部の接地電極に貼付けられたものである。 Another means is that the semiconductive plate is attached to the ground electrode of the charging portion with a conductive adhesive or a conductive heat welding film.
これにより、コロナ放電の電流値を確保した上で、半導電板を帯電部の接地電極に確実に固定することができる。 Accordingly, the semiconductive plate can be reliably fixed to the ground electrode of the charging unit while securing the current value of the corona discharge.
また、他の手段は、帯電部の接地電極は導電性フィルムであって、半導電板は、導電性の接着剤または導電性の熱溶着フィルムによって導電性フィルムに貼付けられたものである。 Another means is that the ground electrode of the charging unit is a conductive film, and the semiconductive plate is affixed to the conductive film with a conductive adhesive or a conductive heat welding film.
これにより、接地電極を軽量化することができる。 Thereby, the ground electrode can be reduced in weight.
また、他の手段は、帯電部の放電電極が、接地電極に平行に配置された支持部と、この支持部から突出した複数の針状電極で構成されたものである。 Another means is that the discharge electrode of the charging unit is composed of a support part arranged in parallel to the ground electrode and a plurality of needle-like electrodes protruding from the support part.
これにより、コロナ放電の効率が向上し、帯電部で同じコロナ放電量を得る場合でも、帯電部への印加電圧を下げることができ、火花放電を確実に防止することができる。 Thereby, the efficiency of corona discharge is improved, and even when the same amount of corona discharge is obtained at the charging portion, the voltage applied to the charging portion can be lowered, and spark discharge can be reliably prevented.
また、他の手段は、半導電板が対向する針状電極の先端本数と略同数に分割され、となり合う半導電板どうしの隙間には絶縁物が充填されたものである。 Another means is that the semiconductive plates are divided into approximately the same number as the tips of the opposing needle electrodes, and the gaps between the adjacent semiconductive plates are filled with an insulator.
これにより、半導電板の製造を容易に行うことができ、コストを安くすることができる。 Thereby, manufacture of a semiconductive board can be performed easily and cost can be reduced.
また、他の手段は、針状電極先端の曲面半径を0.1mm以下としたものである。 Another means is that the radius of the curved surface of the tip of the needle electrode is 0.1 mm or less.
これにより、コロナ放電の効率をさらに向上させることができる。 Thereby, the efficiency of corona discharge can be further improved.
また、他の手段は、帯電部に平行配置された放電電極と接地電極との距離Dに対し、針状電極の支持部からの突出長さHが、H/D=0.5〜1.5の範囲に設定されたものである。 The other means is that the protrusion length H from the support portion of the needle-like electrode is H / D = 0.5 to 1. with respect to the distance D between the discharge electrode and the ground electrode arranged in parallel with the charging portion. 5 is set.
これにより、コロナ放電の効率をさらに向上させることができる。 Thereby, the efficiency of corona discharge can be further improved.
また、他の手段は、帯電部に平行配置された放電電極と接地電極との距離Dに対し、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が、P/D=1.0〜1.5の範囲に設定されたものである。 Another means is that the needle pitch P of the adjacent needle-like electrodes arranged on one support portion is P / D = 1 with respect to the distance D between the discharge electrode arranged in parallel with the charging portion and the ground electrode. It is set in the range of .0 to 1.5.
これにより、コロナ放電の効率をさらに向上させることができる。 Thereby, the efficiency of corona discharge can be further improved.
また、他の手段は、帯電部の放電電極と接地電極との間にコロナ放電として流れる電流が所定の値となるように、高圧電源から供給される帯電部への印加電圧が制御されたものである。 Another means is that the voltage applied to the charging unit supplied from the high voltage power source is controlled so that the current flowing as a corona discharge between the discharge electrode and the ground electrode of the charging unit has a predetermined value. It is.
これにより、帯電部においてコロナ放電電流を適正化し、不要に高い印加電圧をかけることがないため、火花放電を確実に防止することができる。 As a result, the corona discharge current is optimized in the charging unit, and an unnecessarily high applied voltage is not applied, so that spark discharge can be reliably prevented.
また、他の手段は、半導電板の耐電圧Vmと高圧電源から供給される帯電部への印加電圧Vaとの差K=Vm−Vaが、常に所定値以上を確保するように印加電圧Vaが制限されたものである。 Another means is to apply the applied voltage Va so that the difference K = Vm−Va between the withstand voltage Vm of the semiconductive plate and the applied voltage Va applied to the charging unit supplied from the high-voltage power supply always keeps a predetermined value or more. Is limited.
これにより、半導電板に耐電圧以上の電圧がかかることがないため、半導電板の絶縁破壊に起因する火花放電を確実に防止することができる。 Thereby, since the voltage beyond a withstand voltage is not applied to a semiconductive plate, the spark discharge resulting from the dielectric breakdown of a semiconductive plate can be prevented reliably.
また、他の手段は、厚さ方向に流れる電流に対する単位面積当りの電気抵抗が1010Ω・cm2以上の樹脂フィルムまたは絶縁性セラミックスで構成された絶縁板を集じん部の荷電極板の表面に配置したものである。 Another means is that an insulating plate made of a resin film or an insulating ceramic having an electric resistance per unit area with respect to a current flowing in the thickness direction of 10 10 Ω · cm 2 or more is used for the load electrode plate of the dust collecting portion. It is arranged on the surface.
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。 Thereby, not only the charging part but also the spark discharge of the dust collecting part can be prevented and the durability can be ensured.
また、他の手段は、絶縁板の耐電圧Vnと高圧電源から供給される集じん部への印加電圧Vbとの差K=Vn−Vbが、常に所定値以上を確保するように印加電圧Vbが制限されたものである。 Another means is to apply the applied voltage Vb so that the difference K = Vn−Vb between the withstand voltage Vn of the insulating plate and the applied voltage Vb to the dust collector supplied from the high-voltage power supply always keeps a predetermined value or more. Is limited.
これにより、絶縁板に耐電圧以上の電圧がかかることがないため、絶縁板の絶縁破壊に起因する火花放電を確実に防止することができる。 Thereby, since the voltage beyond a withstand voltage is not applied to an insulating board, the spark discharge resulting from the dielectric breakdown of an insulating board can be prevented reliably.
本発明によれば、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。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, after ensuring the corona discharge amount enough, generation | occurrence | production of spark discharge can be prevented and a highly durable electric dust collector can be provided.
また、火花放電を確実に防止しコロナ放電の電流値を確保した上で、半導電板を帯電部の接地電極に確実に固定することができる。 In addition, it is possible to reliably prevent the spark discharge and secure the current value of the corona discharge, and to securely fix the semiconductive plate to the ground electrode of the charging unit.
また、コロナ放電の効率が向上し、帯電部で同じコロナ放電量を得る場合でも帯電部への印加電圧を下げることができるとともに、コロナ放電電流を適正化し不要に高い印加電圧をかけることがないため、火花放電を確実に防止することができる。 In addition, the efficiency of corona discharge is improved, and even when the same amount of corona discharge is obtained in the charging portion, the applied voltage to the charging portion can be lowered, and the corona discharge current is optimized so that an unnecessary high applied voltage is not applied. Therefore, spark discharge can be reliably prevented.
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。 Further, not only the charging portion but also the spark discharge of the dust collection portion is prevented, and the effect of ensuring the durability is also exhibited.
また、半導電板および絶縁板に耐電圧以上の電圧がかかることがないため、絶縁破壊に起因する火花放電を確実に防止するという効果も奏する。 In addition, since a voltage higher than the withstand voltage is not applied to the semiconductive plate and the insulating plate, there is an effect that the spark discharge caused by the dielectric breakdown is surely prevented.
本発明の請求項1記載の発明は、厚さ方向に流れる電流に対する単位面積当りの電気抵抗が108〜1010Ω・cm2の半導電性セラミックスで構成された半導電板を帯電部の接地電極の表面に配置することによって、帯電部においてコロナ放電を発生させ空気中の浮遊粒子状物質を帯電させた上で、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。また、半導電板が少なくとも酸化ジルコニウム、炭化珪素、酸化チタンのいずれかを主成分とする半導電性セラミックスで構成されることによって、火花放電を防止するための半導電性セラミックスの、単位面積当りの電気抵抗を容易に調整できるという作用を有する。また、半導電板が、厚さが0.5〜5mmである半導電性セラミックスで構成されることによって、火花放電を防止するための半導電性セラミックスの、単位面積当りの電気抵抗を最適にするという作用を有する。 According to the first aspect of the present invention, a semiconductive plate made of a semiconductive ceramic having an electric resistance per unit area of 10 8 to 10 10 Ω · cm 2 with respect to a current flowing in the thickness direction is provided as a charging portion. By disposing on the surface of the ground electrode, corona discharge is generated in the charging portion to charge the suspended particulate matter in the air, and spark discharge is prevented and durability is ensured. Further, the semiconductive plate is composed of at least zirconium oxide, silicon carbide, or titanium oxide as a main component, so that per unit area of the semiconductive ceramic for preventing spark discharge is reduced. It has the effect | action that the electrical resistance of can be adjusted easily. In addition, since the semiconductive plate is made of semiconductive ceramic having a thickness of 0.5 to 5 mm, the electric resistance per unit area of the semiconductive ceramic for preventing spark discharge is optimized. Has the effect of
本発明の請求項2記載の発明は、半導電板が酸化ジルコニウム63%以上、酸化第二鉄30%以上、酸化イットリウム5%以下を含有する半導電性セラミックスで構成されることによって、火花放電を防止するための半導電性セラミックスの、単位面積当りの電気抵抗を最適にするという作用を有する。 According to a second aspect of the present invention, the semiconductive plate is made of a semiconductive ceramic containing 63% or more of zirconium oxide, 30% or more of ferric oxide, and 5% or less of yttrium oxide, so that a spark discharge is achieved. This has the effect of optimizing the electric resistance per unit area of the semiconductive ceramics for preventing the above.
本発明の請求項3記載の発明は、半導電板が絶縁性ネジによって帯電部の接地電極に固定されたことによって、火花放電を確実に防止した上で、半導電板を帯電部の接地電極に確実に固定するという作用を有する。 According to a third aspect of the present invention, the semiconductive plate is fixed to the ground electrode of the charging unit by an insulating screw, so that spark discharge is reliably prevented, and then the semiconductive plate is connected to the ground electrode of the charging unit. It has the effect | action of fixing to a certain.
本発明の請求項4記載の発明は、半導電板が導電性の接着剤または導電性の熱溶着フィルムによって帯電部の接地電極に貼付けられたことによって、コロナ放電の電流値を確保した上で、半導電板を帯電部の接地電極に確実に固定するという作用を有する。
In the invention according to
本発明の請求項5記載の発明は、帯電部の接地電極は導電性フィルムであって、半導電板は、導電性の接着剤または導電性の熱溶着フィルムによって導電性フィルムに貼付けられたことによって、接地電極を軽量化できるという作用を有する。 According to the fifth aspect of the present invention, the grounding electrode of the charging unit is a conductive film, and the semiconductive plate is attached to the conductive film with a conductive adhesive or a conductive heat welding film. Therefore, the ground electrode can be reduced in weight.
本発明の請求項6記載の発明は、帯電部の放電電極が、接地電極に平行に配置された支持部と、この支持部から突出した複数の針状電極で構成されることによって、コロナ放電の効率が向上し、帯電部で同じコロナ放電量を得る場合でも、帯電部への印加電圧を下げることができ、火花放電を確実に防止できるという作用を有する。 The invention according to claim 6 of the present invention is such that the discharge electrode of the charging portion is constituted by a support portion arranged in parallel to the ground electrode and a plurality of needle-like electrodes protruding from the support portion, whereby corona discharge Even when the same corona discharge amount is obtained at the charging portion, the voltage applied to the charging portion can be lowered and spark discharge can be reliably prevented.
本発明の請求項7記載の発明は、半導電板が対向する針状電極の先端本数と略同数に分割され、となり合う半導電板どうしの隙間には絶縁物が充填されたことによって、半導電板の製造を容易に行うことができ、コストを安くできるという作用を有する。 According to the seventh aspect of the present invention, the semiconductive plate is divided into approximately the same number as the tips of the opposing needle electrodes, and the gap between the semiconductive plates is filled with an insulating material. The conductive plate can be easily manufactured, and the cost can be reduced.
本発明の請求項8記載の発明は、針状電極先端の曲面半径を0.1mm以下とすることによって、コロナ放電の効率をさらに向上させるという作用を有する。 The invention according to claim 8 of the present invention has the effect of further improving the efficiency of corona discharge by setting the radius of curvature of the tip of the needle electrode to 0.1 mm or less.
本発明の請求項9記載の発明は、帯電部に平行配置された放電電極と接地電極との距離Dに対し、針状電極の支持部からの突出長さHが、H/D=0.5〜1.5の範囲に設定されたことによって、コロナ放電の効率をさらに向上させるという作用を有する。 According to the ninth aspect of the present invention, with respect to the distance D between the discharge electrode arranged in parallel with the charging portion and the ground electrode, the protrusion length H from the support portion of the needle electrode is H / D = 0. By being set to the range of 5-1.5, it has the effect | action which further improves the efficiency of a corona discharge.
本発明の請求項10記載の発明は、帯電部に平行配置された放電電極と接地電極との距離Dに対し、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が、P/D=1.0〜1.5の範囲に設定されたことによって、コロナ放電の効率をさらに向上させるという作用を有する。
The invention of
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との間にコロナ放電として流れる電流が所定の値となるように、高圧電源から供給される帯電部への印加電圧が制御されることによって、帯電部においてコロナ放電電流を適正化し、不要に高い印加電圧をかけることがないため、火花放電を確実に防止できるという作用を有する。
The invention of
本発明の請求項12記載の発明は、半導電板の耐電圧Vmと高圧電源から供給される帯電部への印加電圧Vaとの差K=Vm−Vaが、常に所定値以上を確保するように印加電圧Vaが制限されることによって、半導電板に耐電圧以上の電圧がかかることがないため、半導電板の絶縁破壊に起因する火花放電を確実に防止するという作用を有する。
The invention of
本発明の請求項13記載の発明は、厚さ方向に流れる電流に対する単位面積当りの電気抵抗が1010Ω・cm2以上の樹脂フィルムまたは絶縁性セラミックスで構成された絶縁板を集じん部の荷電極板の表面に配置したことによって、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。
The invention of
本発明の請求項14記載の発明は、絶縁板の耐電圧Vnと高圧電源から供給される集じん部への印加電圧Vbとの差K=Vn−Vbが、常に所定値以上を確保するように印加電圧Vbが制限されることによって、絶縁板に耐電圧以上の電圧がかかることがないため、絶縁板の絶縁破壊に起因する火花放電を確実に防止するという作用を有する。
The invention of
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(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における帯電部の詳細図で、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方向矢視断面図、図4は本発明の実施の形態1における集じん部荷電極板の断面図である。
(Embodiment 1)
1 is a cross-sectional configuration diagram of an electric dust collector according to
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送風機2を備えている。3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4と制御器5に電気的に接続されている。
As shown in FIG. 1, a
つぎに、図1における動作を説明する。送風機2の吸引によって、ダクト1内に流入した浮遊粒子状物質を含む空気は、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2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3から直流高電圧(例えば、帯電部21へは−8kV、集じん部31へは−8kV)が供給され、これらの制御は制御器5によって行われる。
Next, the operation in FIG. 1 will be described. The air containing the suspended particulate matter that has flowed into the
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放電電極22とアースに接続された接地電極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荷電極板32とアースに接続された接地極板33(一例としてステンレス板)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。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(本実施の形態1ではマイナス放電)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(本実施の形態1では負極)と接地極板33(本実施の形態1では正極)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)に付着し捕集される。
FIG. 2 is a perspective configuration diagram of the charging
図3は帯電部の詳細図であり、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方向矢視断面図は図2においてB方向から放電電極22と接地電極23を見た断面図である。図3(a)A方向矢視平面図に示すように、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(一例としてステンレス板)に針状電極27(一例としてステンレス針)がそれぞれ複数個、突出して溶接などにより取り付けられている。また、図3(b)B方向矢視断面図に示すように、接地電極23(一例としてステンレス板)の表面には、厚さ方向に流れる電流に対する単位面積当りの電気抵抗が108〜1010Ω・cm2の半導電性セラミックスで構成された半導電板28が配置されている。半導電板28は、本実施の形態1では、絶縁性ネジ41によって接地電極23に固定されている。絶縁性ネジ41を用いた理由は、もし導電性ネジで接地電極23に固定した場合は、導電性ネジと針状電極27との間で火花放電が発生する可能性があり、これを防止するためである。すなわち、絶縁性ネジ41を用いることによって、火花放電を確実に防止した上で半導電板28を接地電極23に確実に固定することができる。
3 is a detailed view of the charging unit. FIG. 3A is a plan view as viewed from the direction of the arrow A, and FIG. 3B is a plan view of the
ここで、半導電板28を接地電極23表面に配置することによって、火花放電を防止する作用について説明する。通常、接地電極23が導電性ステンレス板の生地のままであると、コロナ放電中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、集中して電流が流れ火花放電が発生する。一方、接地電極23の表面に半導電板28を配置した場合は、もし、コロナ放電中に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、半導電板28の抵抗が直列にあるため、他の箇所の抵抗(空気抵抗+半導電板抵抗)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。この時、半導電板28の電気抵抗は、大きすぎるとコロナ放電を十分行うことができず、また、小さすぎると前述の電流を分散させ火花放電を防止する効果がなくなる。
Here, the effect | action which prevents a spark discharge by arrange | positioning the
半導電板28の物性としては、電気抵抗を表す体積抵抗率(単位体積当りを流れる電気の抵抗(Ω・cm))が一般的であり、火花放電を防止する効果と相関があるが、半導電板28の厚さにも関係がある。すなわち、本質を言えば、半導電板28の厚さ方向に流れる電流に対する単位面積当りの抵抗(つまり、体積抵抗率に厚さをかけた値。以降、面積抵抗率(Ω・cm2)と呼ぶ)を適正範囲に設定することが肝要である。本発明者らは、この面積抵抗率の値を、108〜1010Ω・cm2とすることが最適であるということを見出した。この範囲は、例えば0.5mmの半導電板28では、体積抵抗率が2×109〜2×1011Ω・cmに、また、5mmの半導電板28では、体積抵抗率が2×108〜2×1010Ω・cmに相当する。
The physical property of the
半導電板28の材質は、前述の面積抵抗率を得ることができれば何でもよいが、樹脂材料を用いた場合は、高電圧をかけた時に高分子材料が経年的に劣化し、いずれは絶縁破壊を起こして所望の機能を果さない可能性があるため、本発明においては、半導電性セラミックスを用いている。セラミックスは電気抵抗を調整することが難しいが、少なくとも酸化ジルコニウム、炭化珪素、酸化チタンのいずれかを主成分とするセラミックスを用いることにより、所望の面積抵抗率108〜1010Ω・cm2を得ることができる。最適の材質は、酸化ジルコニウム63%以上、酸化第二鉄30%以上、酸化イットリウム5%以下を含有したものである。この時の半導電板28の厚さは0.5〜5mmが最適である。これは、0.5mmよりも薄いと、セラミックスを成形することが難しく、5mmよりも厚いと、体積抵抗率を小さくする必要がありセラミックスでは電気抵抗を調整することが難しいためである。
Any material can be used for the
つぎに、針状電極27の構成について説明する。図3に示すように、放電電極22は接地電極23に平行に配置された支持部26の端面に突起状の針状電極27を長手方向に複数個並べたもので、針の先端が尖っていることにより、コロナ放電の電荷が集中し、コロナ放電効率を向上させることができる。針状電極27先端の曲面半径は0.1mm以下とすることが望ましい。これにより、帯電部21で同じコロナ放電量を得る場合でも、帯電部21への印加電圧を下げることができ、火花放電をさらに確実に防止することができる。本実施の形態1では、放電電極22と接地電極23との距離Dに対し、針状電極27の支持部26からの突出長さHが、H/D=0.5〜1.5の範囲に設定されている。また、放電電極22と接地電極23との距離Dに対し、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が、P/D=1.0〜1.5の範囲に設定されている。このH/DおよびP/Dの値は、大きすぎるとコロナ放電の単位面積当りの密度が低くなりコロナ放電効率が低下し、小さすぎても針状電極27と支持部26およびとなり合う針状電極どうしの放電が干渉してかえってコロナ放電効率が低下する。本発明者らは、H/D=0.5〜1.5、P/D=1.0〜1.5の範囲がコロナ放電の効率が最も良好であることを見出した。これにより、コロナ放電の効率がさらに向上し、帯電部21で同じコロナ放電量を得る場合でも、帯電部21への印加電圧をさらに下げることができ、火花放電をさらに確実に防止することができる。
Next, the configuration of the
つぎに、高圧電源3による帯電部21への印加電圧制御について述べる。図1に示すように、高圧電源3には電流検知器4が接続されており、コロナ放電量を適正にするためには、帯電部21への供給電流を電流検知器4で測定し、所定の値(一例として10mA)となるように、制御器5によって帯電部21への印加電圧を制御している。これにより、帯電部21においてコロナ放電電流を適正化し、不要に高い印加電圧をかけることがないため、火花放電を確実に防止することができる。また、本実施の形態1では、半導電板28の耐電圧Vmと高圧電源から供給される帯電部21への印加電圧Vaとの差K=Vm−Vaが、常に所定値以上を確保するように印加電圧Vaが制限されている。一例を述べると、半導電板28としての半導電性セラミックスの耐電圧がVm=15kVの場合、印加電圧をVa≦10kVに制御することにより、K=Vm−Vaが常に5kV以上の安全率を確保することができる。この安全率は高ければ高いほど望ましいが、半導電性セラミックスの物性に関わる耐電圧によっても左右され、コストを勘案した合理的な数値が決定されるものである。これにより、半導電板28に耐電圧以上の電圧がかかることがないため、半導電板28の絶縁破壊に起因する火花放電を確実に防止することができる。
Next, control of applied voltage to the charging
図4は、集じん部31の荷電極板32の断面図である。図4を参照しながら、集じん部31の火花放電を防止する手段について説明する。集じん部31の荷電極板32(一例としてステンレス板)表面には、厚さ方向に流れる電流に対する単位面積当りの電気抵抗(面積抵抗率)が1010Ω・cm2以上の樹脂フィルム(一例としてPET、PP、PVDFなど)または絶縁性セラミックス(一例としてアルミナ)などで構成された絶縁板34を配置している。絶縁板34は、図3の帯電部21と同様、絶縁性ネジによって接地極板33に固定してもよいし、図4に示すように熱溶着フィルム35(絶縁性でも導電性でもいずれでも可)によって接地極板33に固定してもよい。通常、荷電極板32が導電性ステンレス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の表面に絶縁板34を配置した場合は、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、絶縁板34の抵抗が直列にあるため、他の箇所の抵抗(空気抵抗+絶縁板抵抗)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、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、前述の絶縁板34の面積抵抗率は1010Ω・cm2以上あれば集じん部31も火花放電を防止する効果を奏する。
FIG. 4 is a cross-sectional view of the
また、本実施の形態1では、絶縁板34の耐電圧Vnと高圧電源から供給される集じん部31への印加電圧Vbとの差K=Vn−Vbが、常に所定値以上を確保するように印加電圧Vbが制限されている。一例を述べると、絶縁板34の耐電圧がVn=25kVの場合、印加電圧をVb≦10kVに制御することにより、K=Vn−Vbが常に15kV以上の安全率を確保することができる。この安全率は高ければ高いほど望ましいが、絶縁板34の物性に関わる耐電圧によっても左右され、コストを勘案した合理的な数値が決定されるものである。これにより、絶縁板34に耐電圧以上の電圧がかかることがないため、絶縁板34の絶縁破壊に起因する火花放電を確実に防止することができる。
In the first embodiment, the difference K = Vn−Vb between the withstand voltage Vn of the insulating
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接地電極23や接地極板33に付着した可燃性物質が部分的に異常過熱され、接地電極23や接地極板33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ものである。
With the above configuration, the corona discharge amount is sufficiently secured and the dust collection efficiency is increased, and then a spark discharge is generated during operation, and the combustible material adhering to the
(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の詳細図で、図5(a)は図2におけるA方向矢視平面図、図5(b)は図2におけるB方向矢視断面図である。図1〜図3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。
(Embodiment 2)
FIG. 5 is a detailed view of the charging unit of the electric dust collector according to the second embodiment of the present invention, FIG. 5 (a) is a plan view in the direction of arrow A in FIG. 2, and FIG. 5 (b) is B in FIG. It is direction arrow sectional drawing. The same components as those in FIGS. 1 to 3 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
図5に示すように、半導電板28は導電性の熱溶着フィルム51によって帯電部21の接地電極23に貼付けられている。あるいは、導電性の熱溶着フィルム51に代わって、導電性の接着剤で貼付けてもよい。貼付手段として導電性材料を用いた理由は、帯電部21でコロナ放電に必要な電流を、接地電極23に流す必要があるためである。この方式は、ネジによる締結に比べて、自動化設備で半導電板28を貼付けることができるため、大量生産する場合の製造コストを安価にすることができる。これにより、コロナ放電の電流値を確保した上で、半導電板28を接地電極23に確実に固定することができるものである。
As shown in FIG. 5, the
(実施の形態3)
図6は、本発明の実施の形態3における電気集じん機の帯電部の詳細図で、図6(a)は図2におけるA方向矢視平面図、図6(b)は図2におけるB方向矢視断面図である。図1〜図3、図5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。
(Embodiment 3)
6 is a detailed view of the charging unit of the electrostatic precipitator according to
図6に示すように、半導電板28は、対向する針状電極27の先端本数と略同数に分割され、となり合う半導電板28どうしの隙間には絶縁物61が充填されている。半導電板28として用いる半導電性セラミックスは、一般に面積の広い薄板形状の成形が難しく、小さい面積に分割した方が生産歩留りも向上し、製造コストを安価にすることができる。ただし、半導電板28を分割すると、その隙間に導電性の接地電極23が露出するため、その部分で火花放電が起こる可能性がある。そこで、本実施の形態3では、となり合う半導電板28どうしの隙間に絶縁物61(一例としてシリコン)が充填されている。なお、半導電板28の分割数を、対向する針状電極27の先端本数と略同数にした理由は、針状電極27先端から遠くコロナ放電電流密度が低い箇所に、コロナ放電電流が流れない絶縁物61を配置することによって、コロナ放電量の減少を最小限にするためである。
As shown in FIG. 6, the
(実施の形態4)
図7は、本発明の実施の形態4における電気集じん機の帯電部の詳細図で、図7(a)は図2におけるA方向矢視平面図、図7(b)は図2におけるB方向矢視断面図である。図1〜図3、図5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。
(Embodiment 4)
7 is a detailed view of the charging unit of the electrostatic precipitator according to
図7に示すように、半導電板28は導電性の熱溶着フィルム51によって帯電部21の接地電極23に貼付けられている。あるいは、導電性の熱溶着フィルム51に代って、導電性の接着剤で貼付けてもよい。ここで、本実施の形態4では、接地電極23として導電性フィルム71(一例として導電性PVDF、100μm)を用いている。半導電板28として0.5〜5mmの半導電性セラミックスを用いた場合は、半導電板28が剛体となり強度を保持するため、接地電極23は電気を通す機能があればよく、ステンレス板を使わなくても薄い導電性フィルム71を用いることにより、接地電極23を軽量化することができるものである。
As shown in FIG. 7, the
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ものである。 The present invention is effective as an air cleaning method in the case where a flammable substance is contained in airborne particulate matter, and is highly durable without causing spark discharge while ensuring dust collection efficiency. An electric dust collector is provided.
2 送風機
3 高圧電源
21 帯電部
22 放電電極
23 接地電極
26 支持部
27 針状電極
28 半導電板
31 集じん部
32 荷電極板
33 接地極板
34 絶縁板
41 絶縁性ネジ
51 熱溶着フィルム
61 絶縁物
71 導電性フィルム
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