JP5816807B2

JP5816807B2 - 電気集塵装置

Info

Publication number: JP5816807B2
Application number: JP2010281598A
Authority: JP
Inventors: 白濱　誠司; 誠司白濱; 健吾中原; 知弘足立
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2010-12-17
Filing date: 2010-12-17
Publication date: 2015-11-18
Anticipated expiration: 2030-12-17
Also published as: JP2012125733A

Description

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

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

以下、その集塵装置について図９、１０を参照しながら基本的構成及び動作原理について説明する。この例の電気集塵装置は、針先１０１の回りにコロナ放電１０２を起こして、装置内を流れる空気中の汚染物質である炭素微粒子１０３を帯電させるためのニードル電極１０４と、帯電された炭素微粒子１０３を静電気力で捕集するための捕集電極１０５と、帯電された炭素微粒子１０３に捕集電極１０５へ向かう偏向力を付与するための偏向電極１０６と、ニードル電極１０４と捕集電極１０５との間及び偏向電極１０６と捕集電極１０５との間に所定の直流高電圧を印加するための高圧直流電源１０７とを備えて構成されている。ニードル電極１０４は角棒状の偏向電極１０６の先端部に溶接やカシメ等で固着され、互いに略共通の軸心を持つニードル電極１０４と偏向電極１０６との電極結合体であるニードル偏向結合電極１０８が形成されている。捕集電極１０５はハニカム状に形成されており、捕集電極の各通路に、針先１０１が通路の中心に位置するようにニードル変更結合電極１０８が配設されている。

上記構成において、高圧直流電源１０７から発生する高電圧をニードル偏向結合電極１０８に出力すると、ニードル電極１０４と偏向電極１０６は高電位となるが、特に、ニードル電極１０４の針先１０１に電界が集中するので、針先１０１の回りにコロナ放電１０２が持続的安定的に発生する。それゆえ、炭素微粒子１０３は、そこを通過する際に、比較的イオン化エネルギの低い気体分子が電離してプラスイオンになり、これが炭素微粒子１０３に付着して粒子自身にプラスイオンの電荷を持たせることとなる。このようにして帯電された炭素微粒子１０３は、捕集電極１０５に近いものは、負電位の捕集電極１０５の極板に吸着される。

特許第２６９８８０４号公報

このような従来の電気集塵装置では、捕集電極１０５を製作するために多数の板材を加工して組み立ててハニカム状に形成する必要があり、また多数のニードル偏向結合電極１０８が必要であり、またニードル偏向結合電極１０８の製作は板材を角棒状の偏向電極１０６に組み立てた後ニードル電極１０４を固着する必要があるなど、多数の部品を複雑に加工して製作しなくてはならず、製造コストが高いという課題があった。

そこで本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、部品点数の少ない簡素な構造で、低コストで製造できる電気集塵装置を提供することを目的とする。

そして、この目的を達成するために、本発明は、コの字型の断面を延伸した形状の電極板Ａを積層することで複数の通風口を形成し直方体状とした筐体と、前記筐体のそれぞれの複数の前記通風口の上流側から下流側まで前記電極板Ａと空間を保って配置される電極板Ｂを備え、前記電極板Ｂはその上流側にコロナ放電を発生させるための複数の棘状の放電部を備え、前記電極板Ａと前記電極板Ｂ間に直流電圧を印加する電源を備え、前記通風口の上流側から下流側へ流れる空気中の塵埃を捕集する電気集塵装置であって、前記筐体は、前記通風口を塞がないように前記積層された電極板Ａの外周を導電性を備えた外郭で囲んで固定し形成した集塵装置としたものであり、これにより所期の目的を達成するものである。

本発明によれば、部品点数の少ない簡素な構造で、低コストで製造できる電気集塵装置を提供することができる。

本発明の実施の形態１の電気集塵装置の斜視図同電気集塵装置の接地側電極板の斜視図同電気集塵装置の印加側電極板の斜視図同電気集塵装置の分解図同電気集塵装置の側断面図同電気集塵装置の上面断面部分拡大図本発明の実施の形態２の電気集塵装置の分解図同電気集塵装置の側断面図従来の電気集塵装置の構成図従来の電気集塵装置の部分拡大図

本発明の請求項１記載の発明は、コの字型の断面を延伸した形状の電極板Ａを積層することで複数の通風口を形成し直方体状とした筐体と、前記筐体のそれぞれの複数の前記通風口の上流側から下流側まで前記電極板Ａと空間を保って配置される電極板Ｂを備え、前記電極板Ｂはその上流側にコロナ放電を発生させるための複数の棘状の放電部を備え、前記電極板Ａと前記電極板Ｂ間に直流電圧を印加する電源を備え、前記通風口の上流側から下流側へ流れる空気中の塵埃を捕集する電気集塵装置であって、前記筐体は、前記通風口を塞がないように前記積層された電極板Ａの外周を導電性を備えた外郭で囲んで固定し形成した構成を有する。これにより、筐体の通風口内に設置される電極板Ｂの上流側の放電部と電極板Ａとの間のコロナ放電により空気中の塵埃を帯電する帯電部を形成し、また電極板Ｂの下流側と電極板Ａの間の電界により集塵部を形成することができるので、構造を簡素化でき、また電極板Ａの間隔を保つ部材を不要にすることができるので構造を簡素化でき、低コストで製造することができるという効果を奏する。

加えて、積層された電極板Ａを通風口を塞がないように囲む導電性の外郭で固定する構成にした構成を有するので、電極板Ａ同士の接続を不要にでき、また複数の電極板Ａは外郭を介して容易に電源と接続することができ、構造を簡素化し低コストで製造できるという効果を奏する。

また、電極板Ａがセラミックスで、電極板Ａの上流側端面に電源と導通する導電部を設けた構成にしても良い。これにより、それぞれの電極板Ｂのそれぞれの棘状の放電部の先端から導電部までの距離をほぼ一様にできるため、コロナ放電にむらが生じず均一に放電させることができ、捕集効率が向上するという効果を得ることができる。これは、セラミックスは導電性ではないため、放電部の先端から導電部までの距離によって抵抗値が変わり、コロナ放電の強度が変わってくるからである。またセラミックスは抵抗により電流が抑制され、スパーク発生時のような大電流は流れないため、スパークが発生しない。このことにより、印加電圧を高く設定することができ、捕集性能を向上させることができるという効果を奏する。

また、電極板Ａの表面抵抗率を１０^７〜１０^１３Ω／□とした構成にしても良い。これにより、スパークが発生する時に流れる大電流を抑制することができるため、スパークの発生を抑えられるという効果を奏する。表面抵抗率が１０^７Ω／□より低いと電流を抑制する効果が少ないため、スパークの発生を抑えられない。また表面抵抗率が１０^１３Ω／□より高いとコロナ放電自体が発生しなくなり、電気集塵としての機能を発揮できなくなる。

また、電極板Ａの表面に無機物質より成る半導電層を設け、その表面抵抗率を１０^７〜１０^１０Ω／□とした構成にしても良い。これにより、セラミックスの電極板Ａの表面抵抗率が１０^７より小さい場合や、１０^１３Ω／□より大きい場合であっても、表面に設ける半導電層により、表面抵抗率を調整することが可能となり、より望ましい表面抵抗率である１０^７〜１０^１０Ω／□に設定することができるという効果を奏する。

また、電極板Ａの上流側端面に設けた導電部を絶縁物で被覆した構成にしても良い。これにより、放電部と導電部との間での火花放電や短絡などを確実に防ぐことができるという効果を奏する。

また、筐体を上流側と下流側に分割した構成にしても良い。これにより、上流側でコロナ放電によって流れる電流が流出側に流れることにより表面電位の絶対値が高くなって電界強度が弱くなることを抑制し、捕集効率の低下を抑制できるという効果を奏する。

また、上流側の筐体と下流側の筐体の間に絶縁体を備える構成にしても良い。これにより、筐体の流入側と流出側を電気的に確実に絶縁することができ、筐体の上流側から流出側への電流を抑制する効果をより確実に発揮させることができるという効果を奏する。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１から図６に示すように、電気集塵装置１の筐体２は、長さ９６ｍｍ、幅１２ｍｍ、板厚３ｍｍのコの字型の断面を９０ｍｍ延伸した形状の接地側電極板３を８枚積層して外周を外郭４で囲んで固定し形成される。接地側電極板３の断面はコの字型であるため通風口５が形成され、処理空気は通風口５の一方から流入し他方から流出し、外郭４は通風口５を塞がないよう４面のみ囲む。また外郭４の材質は導電性を備え（例えばステンレス）、電気的に接地されている。

それぞれの通風口５には電源６により高電圧が印加される導電性の材質（例えばステンレス）の印加側電極板７が接地側電極板３と所定の距離（本実施の形態では４ｍｍ）を保って挿入され、筐体２より下流に配置された保持部材８により保持されている。印加側電極板７の上流側は棘状に加工された放電部９を備える。

接地側電極板３の材質は表面抵抗率が１０^７〜１０^１３Ω／□のセラミックス（例えばコージェライト）であり、また上流側端面１０に外郭４と電気的に導通する導電性材質（例えば銀）からなる導電部１１を設けている。導電部１１は絶縁物１２（例えば絶縁ガラス）で被覆している。

上記構成において、電源６により印加側電極板７に高電圧（たとえば−７ｋＶ）を印加すると、筐体２の各々の通風口５内の印加側電極板７と接地側電極板３との間には電位差が発生する。これにより、通風口５の上流側では、印加側電極板７の上流側の放電部９に電界が集中し、放電部９付近の空気が絶縁破壊を起こし、コロナ放電が生じる（図５に示す、各々の通風口５内の破線で囲んだ部分を帯電部１３と称す）。また、通風口５の下流側では、放電現象は起きないが、印加された電圧によって印加側電極板７と接地側電極板３の間で電界が生じている（図５に示す、各々の通風口５内の破線で囲んだ部分を集塵部１４と称す）。

図６に示すように、処理空気が帯電部１３に流入し通過する際に、空気中に含まれる塵埃１５は印加側電極板７に印加した電圧と同じ極性（本実施の形態ではマイナス）に帯電される。帯電された塵埃１５は空気の流れに沿って帯電部１３の下流側の集塵部１４へ流入するが、集塵部１４の電界の作用により、帯電した塵埃１５が通過する際に電界によるクーロン力が働き、帯電した塵埃１５が接地側電極板３上に捕集される。

このように、複数の接地側電極板３を積層し導電性の外郭４で固定した筐体２の通風口５内に放電部９を備えた印加側電極板７を設置することにより帯電部１３、集塵部１４を形成することができるので、構造を簡素化でき、低コストで製造することができる。

また、接地側電極板３の上流側端面１０に導電部１１を設けているので、それぞれの印加側電極板７の棘状の放電部９の先端から導電部１１までの距離をほぼ一様にできるため、コロナ放電にむらが生じず均一に放電させることができ、効率よく塵埃１５を帯電させることができ、捕集効率を向上させることができる。

これは、セラミックスは導電性ではないため、放電部９の先端から導電部１１までの距離によって抵抗値が変わり、コロナ放電の強度が変わってくるからである。またセラミックスは抵抗により電流が抑制され、スパーク発生時のような大電流は流れないため、スパークが発生しない。このことにより、印加電圧を高く設定することができ、捕集性能を向上させることができる。

また、接地側電極板３の表面抵抗率を１０^７〜１０^１３Ω／□としているので、スパークが発生する時に流れる大電流を抑制することができるため、スパークの発生を抑えられるという効果を奏する。表面抵抗率が１０^７Ω／□より低いと電流を抑制する効果が少ないため、スパークの発生を抑えられない。また表面抵抗率が１０^１３Ω／□より高いとコロナ放電自体が発生しなくなり、電気集塵としての機能を発揮できなくなる。

また、接地側電極板３の上流側端面１０に設けた導電部１１を絶縁物１２で被覆しているので、印加側電極板７の放電部９と導電部１１との間での火花放電や短絡などを確実に防ぐことができる。

なお、接地側電極板３の表面に無機物質より成る半導電層を設け、その表面抵抗率を１０^７〜１０^１０Ω／□とすれば、セラミックスの接地側電極板３の表面抵抗率が１０^７Ω／□より小さい場合や、１０^１３Ω／□より大きい場合であっても、表面に設ける半導電層により、表面抵抗率を調整することが可能となり、より望ましい表面抵抗率である１０^７〜１０^１０Ω／□に設定することができるので、なお良い。

なお、接地側電極板３の材質の他の例としては、ムライト・磁器・アルミナが挙げられる。また導電部１１の材質の他の例としては、カーボン・銅・アルミ・ステンレスが挙げられる。絶縁物１２の材質は樹脂系の絶縁体でもよい。

なお、接地側電極板３の断面をコの字型としたが、さらに分割したＬ字型でも同様の効果を得ることができる。

なお、印加側電極板７の放電部９はステンレスやタングステンなどの金属製の針を固着したものでも良い。

（実施の形態２）
図７、８において、図１〜図６と同様の構成要素については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

図７、８に示すように筐体２を上流側筐体１６と下流側筐体１７に分割し、上流側筐体１６と下流側筐体１７の間に材質が絶縁性樹脂の接続部１８を備えている。印加側電極板７の放電部９は上流側筐体１６の通風口５内に位置し、上流側筐体１６は帯電部１３、下流側筐体１７が集塵部１４となっている。

上記構成により、帯電部１３である上流側筐体１６と集塵部１４である下流側筐体１７を確実に絶縁することができるため、帯電部１３である上流側筐体１６でコロナ放電によって流れる電流が集塵部１４である下流側筐体１７に流れることにより表面電位の絶対値が高くなって電界強度が弱くなることを抑制し、捕集効率の低下を抑制できる。

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

１電気集塵装置
２筐体
３接地側電極板
４外郭
５通風口
６電源
７印加側電極板
８保持部材
９放電部
１０上流側端面
１１導電部
１２絶縁物
１３帯電部
１４集塵部
１５塵埃
１６上流側筐体
１７下流側筐体
１８接続部

Claims

コの字型の断面を延伸した形状の電極板Ａを積層することで複数の通風口を形成し直方体状とした筐体と、前記筐体のそれぞれの複数の前記通風口の上流側から下流側まで前記電極板Ａと空間を保って配置される電極板Ｂを備え、前記電極板Ｂはその上流側にコロナ放電を発生させるための複数の棘状の放電部を備え、前記電極板Ａと前記電極板Ｂ間に直流電圧を印加する電源を備え、前記通風口の上流側から下流側へ流れる空気中の塵埃を捕集する電気集塵装置であって、前記筐体は、前記通風口を塞がないように前記積層された電極板Ａの外周を導電性を備えた外郭で囲んで固定し形成した集塵装置。
前記電極板Ａがセラミックスで、前記電極板Ａの上流側端面に前記電源と導通する導電部を設けた請求項１に記載の電気集塵装置。
前記電極板Ａの表面抵抗率を１０^７〜１０^１３Ω／□とした請求項２に記載の電気集塵装置。
前記電極板Ａの表面に無機物質より成る半導電層を設け、その表面抵抗率を１０^７〜１０^１０Ω／□とした請求項２または３に記載の電気集塵装置。
前記電極板Ａの上流側端面に設けた前記導電部を絶縁物で被覆した請求項２〜４のいずれかに記載の電気集塵装置。
前記筐体を上流側と下流側に分割した請求項２〜５のいずれかに記載の電気集塵装置。
上流側の前記筐体と下流側の前記筐体の間に絶縁体を備える請求項６に記載の電気集塵装置。