JP7013601B2

JP7013601B2 - 帯電水粒子散布装置

Info

Publication number: JP7013601B2
Application number: JP2021019476A
Authority: JP
Inventors: 利秀辻; 哲雄吉田
Original assignee: Hochiki Corp
Current assignee: Hochiki Corp
Priority date: 2021-02-10
Filing date: 2021-02-10
Publication date: 2022-01-31
Anticipated expiration: 2037-04-24
Also published as: JP2021074718A

Description

本発明は、水粒子に帯電して散布させる帯電水粒子散布装置に関する。

従来、水等の液体の微粒子を帯電して放出させる帯電水粒子装置にあっては、噴射ノズル部の噴射空間側に配置した誘導電極部と、噴射ノズル部の内部に配置されて水に接触する水側電極部とを備え、電源により誘導電極部と水側電極部との間に電圧を加えることにより生じる外部電界を、噴射ノズル部により噴射過程にある水粒子に印加して、噴射される水粒子を帯電させるようにしている。

このような静電噴霧発生装置によれば、平均粒子径が１０～３００μｍの水粒子を放出させることができ、例えば建物の解体現場等において帯電水粒子からなる帯電水幕を形成し、この帯電水幕の形成領域内の空気中に浮遊した粉塵を帯電水粒子に電気的に吸着させて捕捉し、帯電水粒子とともに粉塵を落下させて空気中から除去することが可能になる。

従来の帯電水粒子散布装置は、加圧された水を噴射ノズル部に導く絶縁体材質で作られた液体導管部、液体導管部から加圧供給された水を噴出し水粒子群を生成する噴射ノズル部、所定の電圧が印加されて所定の電界を形成し、噴射ノズル部で生成した水粒子群を電界によって誘導帯電させて帯電した水粒了群を生成するリング形状の誘導電極部、及び、水と接触して誘導電極部に印加する電圧の基準電位を与える水側電極部で構成されており、誘導電極部は複数本の保持アームを備えた誘導電極保持アーム構造により噴射ノズル部からの噴出水が分裂して水粒子を生成する部位近傍に保持されている。

特開２０１３－２２６５２７号公報特開２０１３－２２６５２８号公報特開２０１３－２３０１８５号公報

ところで、従来の帯電水粒子散布装置にあっては、水散布を扱う環境で数キロボルトの高電圧を印加する誘導電極部は導電性のある金属製の電極心材を１００μｍから６０００μｍという厚めの絶縁材で被覆している。

また、誘導電極部は、誘導電極保持アームにより誘導電極部におけるリング部のリング中心が噴射ノズル部の軸心線と一致するよう位置を調整しなければならず、且つ、かつ位置ずれを防ぐために一定の押し圧力を与える位置を探して固定するようにしている。

しかしながら、誘導電極部の電極心材の形状寸法が同一であっても１００μｍから６０００μｍという厚めの絶縁材で被覆するとき、その被覆厚さを正確に所定値にコントロールすることは技術的に困難であり、取り付ける誘導電極部ごとにミリ単位で被覆厚が異なることがあり、従来の誘導電極保持アーム構造では、保持アームそれぞれについて装置ボディーとの固定位置をリング状の誘導電極部のノズル中心となるように移動しながら調整し且つ保持のための一定の押し圧力を与える位置を探さなければならないという、困難な作業が必要となる。この作業は、噴出ノズルと誘導電極部が離れていることもあり、目視による位置決め及び固定が困難であった。

さらに、誘導電極部は絶縁被覆材に汚れ又は傷が認められたときには、絶縁性能維持のために交換する必要があり、交換するためには、従来は、帯電水粒子散布装置全体を設置場所から取り外してから、固定されている保持アームをはずして誘導電極部を交換するという面倒な作業が必要であった。

本発明は、絶縁材の被覆により外径が異なっても、誘導電極部におけるリング部のリング中心が噴射ノズル部の軸心線と一致するよう保持させる作業を簡単且つ容易に行えるようにする帯電水粒子散布装置を提供することを目的とする。

（帯電水粒子散布装置の第１発明）
本発明は、
噴射ノズル部から水を噴出して生成した水粒子群を帯電させるリング部を有する誘導電極部と、
誘導電極部を保持する誘導電極保持部と、
を備えた帯電水粒子散布装置であって、
誘導電極保持部は、
各々に支点、力点及び作用点が形成され、リング部を保持する複数の誘導電極保持アームと、
力点を押圧して固定する押圧部と、
を備え、
保持の過程で誘導電極保持アームが、力点が押圧部により押圧されることに伴って支点まわりに回動する作用点をリング部の周部に当接しつつリング部を変位させることにより、リング部のリング中心が噴射ノズル部の軸心線と一致して保持されるように構成されたことを特徴とする。

（帯電水粒子散布装置の第２発明）
本発明は、
噴射ノズル部から水を噴出して生成した水粒子群を帯電させるリング部を有する誘導電極部と、
誘導電極部を保持する誘導電極保持部と、
を備えた帯電水粒子散布装置であって、
誘導電極保持部は、
リング部が当接する把持部を有し、当該リング部を保持する複数の誘導電極保持アームと、
誘導電極部を誘導電極保持アームの各々に固定する誘導電極押えと、
誘導電極保持アームと誘導電極押えとを締結する締結部材と、
を備え、
保持の過程で誘導電極保持アームの各々が、リング部が把持部に当接した状態で、締結部材により誘導電極押えを締結することで、リング部のリング中心が噴射ノズル部の軸心線と一致して保持されるように構成されたことを特徴とする。

複数の誘導電極保持アームは、リング部の外周側の少なくとも三箇所に配置される。

（第１発明の効果）
本発明は、噴射ノズル部から水を噴出し生成した水粒子群を帯電させるリング部を有する誘導電極部と、誘導電極部を保持する誘導電極保持部と、を備えた帯電水粒子散布装置であって、誘導電極保持部は、各々に支点、力点及び作用点が形成され、リング部を保持する複数の誘導電極保持アームと、力点を押圧して固定する押圧部と、を備え、保持の過程で誘導電極保持アームが、力点が押圧部により押圧されることに伴って支点まわりに回動する作用点をリング部の周部に当接しつつリング部を変位させることにより、リング部のリング中心が噴射ノズル部の軸心線と一致して保持されるように構成されたため、誘導電極部のリング部の被覆厚が誘導電極部ごとに異なっている場合においても、誘導電極保持アームがリング部のリング中心に向かって、同心円の変位による押圧力を与え、誘導電極部のリング部のリング中心が噴射ノズルの軸心線と自動的に一致するように保持することができ、組み立て作業又は誘導電極部の掃除や交換時において、誘導電極部の誘導電極保持アームの取付け取外しが誘導電極部側の空間からの作業で行えると共に、誘導電極部の中心合わせが不要又は容易で確実となり、作業員の技能によらず常に噴射ノズル部からの噴流に対して誘導電極部のリング部は適正な位置に保持することができ、常に良好な帯電性能が得られる。

（第２発明の効果）
本発明は、噴射ノズル部から水を噴出して生成した水粒子群を帯電させるリング部を有する誘導電極部と、誘導電極部を保持する誘導電極保持部と、を備えた帯電水粒子散布装置にであって、誘導電極保持部は、リング部が当接する保持部を有し、当該リング部を保持する複数の誘導電極保持アームと、誘導電極部を誘導電極保持アームの各々に固定する誘導電極押えと、誘導電極保持アームと誘導電極押えとを締結する締結部材と、を備え、保持の過程で誘導電極保持アームの各々が、リング部が保持部に当接した状態で、締結部材により誘導電極押えを締結することで、リング部のリング中心が噴射ノズルの軸心線と一致して保持されるように構成されたされたため、誘導電極部のリング部の被覆厚が誘導電極部ごとに異なっている場合においても、リング部材の中心直径は絶縁被覆の厚さに左右されないことから、誘導電極保持アームに対する誘導電極押えの固定により、誘導電極部を所定位置に保持することができ、組み立て作業又は誘導電極部の掃除や交換時において、誘導電極部の誘導電極保持アーム及び誘導電極押えの取付け取外しが誘導電極部側の空間からの作業で行えると共に、誘導電極部の中心合わせが容易で確実となり、作業員の技能によらず常に噴射ノズル部からの噴流に対して誘導電極部のリング部は適正な位置に保持することができ、常に良好な帯電性能が得られる。

帯電水粒子散布装置の第１実施形態を示した説明図図１の帯電水粒子散布装置の内部構造を示した断面図図１の帯電水粒子散布装置の誘導電極部を取り出して示した説明図帯電水粒子散布装置の第２実施形態を示した説明図

図１は帯電水粒子散布装置の第１実施形態を示した説明図であり、図１（Ａ）は正面を示し、図１（Ｂ）は一部を破断して側面を示し、図１（Ｃ）はプレートを取り出して示し、図１（Ｄ）は平面を示す。図２は図１の帯電水粒子散布装置の内部構造を示した断面図であり、図１（Ｄ）のＸ－Ｘ断面を示す。図３は図１の帯電水粒子散布装置の誘導電極を取り出して示した説明図である。

（基本的な構造）
図１（Ａ）、図１（Ｂ）及び図２に示すように、本実施形態の帯電水粒子散布装置１０は、装置ボディー１２、ボディーカバー１４、液体導管部１６，水側電極部１７、噴射ノズル部１８、誘導電極部２０、誘導電極保持部２４で構成される。

装置ボディー１２、ボディーカバー１４、液体導管部１６、噴射ノズル部１８及び誘導電極保持部２４は絶縁材質で作られており、この絶縁材質は、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ウレタン樹脂、ポリテトラフロオロエチレン樹脂、ポリクロロトリフルオロエチレン樹脂、セラミックス（アルミナセラミックス）、ガラス琺瑯の少なくとも１種を絶縁材質に用いて形成されている。

装置ボディー１２の内部には軸心線３６の方向に貫通穴が形成され、下側から水側電極部１７が嵌め込まれ、その上側に液体導管部１６が嵌め込まれ、水側電極部１７には電極連結部１９が接続されている。電極連結部１９にはねじ穴１９ａが設けられ、装置ボディー１２の横方向に形成された水側電極ケーブル接続穴２２から挿入されたアースケーブルの接続が行われる。また、液体導管部１６の上部はボディーカバー１４を介して外部に取
出され、外部のポンプ等で加圧された水が供給される。液体導管部１６に供給される水の圧力は例えば０．１～１．０ＭＰａの範囲で調整される。

水側電極部１７及び電極連結部１９は金属の導電材質で作られている。水側電極部１７及び電極連結部１９の導電材質は、金属以外に、導電性を有する樹脂、繊維束、ゴム等を用いて形成されてもよく、また、これらを組み合わせた複合体を用いて形成されていてもよい。

装置ボディー１２の軸方向に配置された水側電極部１７の先端側には噴射ノズル部１８が設けられている。噴射ノズル部１８は、平均粒子径が１０～３００μｍの水粒子を放出させ、例えば建物の解体現場等において帯電水粒子からなる帯電水幕を形成し、この帯電水幕の形成領域内の空気中に浮遊した粉塵を帯電水粒子に電気的に吸着させて捕捉し、帯電水粒子とともに粉塵を落下させて空気中から除去することが可能になる。

噴射ノズル１８の先端側の解放空間には、誘導電極保持部２４により誘導電極部２０が配置される。誘導電極部２０は、図３に取出して示すように、導電性のある電極心材２０ｂを絶縁被覆２０ｃにて被覆して形成され、上下方向に配置された支持部２０ｄの下部先端にリング形状のリング部２０ａが形成されている。

誘導電極部２０の電極心材２０ｂは導電性を持つ金属であり、金属以外に、導電性を有する樹脂、繊維束、ゴム等を用いて形成されてもよく、また、これらを組み合わせた複合体を用いて形成されていてもよい。

また、誘導電極部２０における絶縁被覆２０ｃの絶縁材質としては、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ウレタン樹脂、ポリテトラフロオロエチレン樹脂、ポリクロロトリフルオロエチレン樹脂、セラミックス（アルミナセラミックス）、ガラス琺瑯の少なくとも１種を絶縁材質に用いて形成されている。

水側電極部１７と誘導電極部２０に対しては、図示しない電源部からアースケーブルと電圧印加ケーブルが接続され、水側電極部１７と誘導電極部２０の間に＋０．５ｋＶ～＋２０ｋＶまたは－０．５Ｋｖ～－２０ｋＶの範囲の直流（交流またはパルス状）の所定電圧を印加すると、誘導電極部２０のリング部２０ａの周囲に所定の外部電界が形成され、噴射ノズル部１８からの噴出水が分裂点Ａ付近で分裂して水粒子が生成されることから、分裂点Ａで生成された水粒子に帯電させ、帯電された水粒子の噴霧流を放出させる。

例えば、誘導電極部２０に直流電圧を印加した場合には、誘導電極部２０の極性に応じて、正電荷と負電荷の何れか一方の帯電した水粒子が生成される。また、交流、パルス状で電圧を印加すると、交互に切り替わる誘導電極部２０の極性に応じて、選択的に正電荷あるいは負電荷で帯電した水粒子が生成される。

また、電源部による誘導電極部２０に印加する電圧を、＋０．５ｋＶ～＋２０ｋＶまたは－０．５Ｋｖ～－２０ｋＶの範囲で一定電圧としてもよいし、変動させてもよい。そして、このように＋０．５ｋＶ～＋２０ｋＶまたは－０．５Ｋｖ～－２０ｋＶの範囲にすると、火花放電の発生が防止され、安全を確保しながら帯電した水粒子の噴霧流が生成される。

（誘導電極部の保持構造）
図１及び図２に示すように、誘導電極保持部２４は、装置ボディー１２の下側外周に形成されたボディー溝３０、誘導電極部２０の保持位置を決める３本の誘導電極保持アーム２６、プレート３２及び押圧部３４で構成される。誘導電極保持アーム２６、プレート３
２及び押圧部３４は絶縁材質で作られており、この絶縁材質は、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ウレタン樹脂、ポリテトラフロオロエチレン樹脂、ポリクロロトリフルオロエチレン樹脂、セラミックス（アルミナセラミックス）、ガラス琺瑯の少なくとも１種を絶縁材質に用いて形成されている。

プレート３２は図１（Ｃ）に取出して示すように、リングプレートの内側にリング穴３２ａが形成され、外周の３箇所に誘導電極保持アーム２６を嵌め入れる矩形溝３４ｂが形成されている。

誘導電極保持部２４による誘導電極部２０の装置ボディー１２に対する組み付けは、プレート３２の矩形溝３４ｂに誘導電極保持アーム２６を配置した状態で装置ボディー１２の下部に配置された噴射ノズル部１８の外側に嵌め入れ、続いて、押圧部３４を下側からねじ込む。この状態で、誘導電極保持アーム２６の下端内側に形成された把持部２８の内側に誘導電極部２０のリング部２０ａを嵌め入れた状態で押圧部３４をねじ込み、プレート３２を介して誘導電極保持アーム２６を装置ボディー１２に固定させる。

ここで、誘導電極保持アーム２６は誘導電極部２０の保持位置を決めるテコ構造であり、テコ構造の作用点Ｑとなる把持部２８をリング部２０ａの外周部の少なくとも３箇所に当接してリング部２０ａを三方から中心方向に挟持し、テコ構造の支点Ｐに当たる部分をボディー溝３０に当接させ、テコ構造の力点Ｒの全箇所に対して同時に、プレート３２を介して、押圧部３４から所定の締め付け力を与えることで、リング部２０ａの外周部に当接した把持部２８に同時に押圧力を与え、リング部２０ａのリング中心が自動的に噴射ノズル部１８の軸心線３６と一致して保持される。

このため、誘導電極部２０のリング部２０ａの被覆厚さが誘導電極部２０ごとに異なっている場合においても、誘導電極部２０の外周部に当接した把持部２８に、リング部２０ａのリング中心に向かって、同心円の変位による押圧力を与え、誘導電極部２０のリング部２０ａのリング中心が噴射ノズル部１８の軸心線３６と自動的に一致するように保持することができ、帯電水粒子散布装置１０の組み立て作業又は誘導電極部２０の掃除や交換時において、誘導電極部２０の取付け取外しが誘導電極部２０側の空間からの作業で行えると共に、誘導電極部２０の中心合わせが不要又は容易で確実となり、作業員の技能によらず常に噴射ノズル部１８からの噴流に対して誘導電極部２０のリング部２０ａは適正な位置に保持することができ、噴射ノズル部１８から噴射される水粒子の噴霧流に対し常に良好な帯電性能が得られる。

［帯電水粒子散布装置の第２実施形態］
図４は帯電水粒子散布装置の第２実施形態を示した説明図であり、図４（Ａ）は全体構成を示し、図４（Ｂ）は誘導電極保持アームを取り出して断面で示す。

図４に示すように、本実施形態の帯電水粒子散布装置１０は、装置ボディー１２、液体導管部１６、噴射ノズル部１８、誘導電極部２０、誘導電極保持部４４で構成され、誘導電極保持部４４以外は図１乃至図３に示した第１実施形態と基本的に同じになることから、その説明は省略する。

本実施形態の誘導電極保持部４４は、誘導電極部２０の保持位置を決める３本の誘導電極保持アーム４６と、誘導電極部２０を誘導電極保持アーム４６の電極保持位置に固定する誘導電極押え４８で構成される。誘導電極保持アームと４６と誘導電極押え４８は、絶縁材質で作られており、この絶縁材質は、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ウレタン樹脂、ポリテトラフロオロエチレン樹脂、ポリクロロトリフルオロエチレン樹脂、セラミックス（アルミナセラミックス）、ガラス琺瑯の少なくとも１種を絶
縁材質に用いて形成されている。

誘導電極保持アーム４６は装置ボディー１２の上部に形成されたフランジ部１２ａの３箇所に下向きに固定され、誘導電極部２０のリング部２０ａに対して少なくとも３箇所で支えるように配置されている。誘導電極保持部４４は、柱部４６ａとアーム部４６ｂで構成され、アーム部４６ｂの電極保持位置には、誘導電極押え４８の先端の押え部４８ａが配置されることで、誘導電極部２０のリング部２０ａの中心直径が含まれるＶ溝４６ｃが形成され、柱部４６ａの内部には装置ボディー１２への通し穴４６ｄが設けられると共に、アーム部４６ｂは誘導電極押え４８を固定するねじ穴４６ｅが設けられている。

誘導電極保持部４４による誘導電極部２０の装置ボディー１２に対する組み付けは、誘導電極部２０のリング部２０ａを誘導電極保持アーム４６におけるアーム部４６ｂのＶ溝４６ｃにあてがった状態で誘導電極押え４８を、通し穴４８ｂを通したねじ５０のアーム部４６ｂへ締め付け固定する。これにより誘導電極部２０におけるリング部２０ａのリング中心が噴射ノズル部１８の軸心線３６と一致して保持される。

このため、誘導電極保持アーム４６のアーム部４６ｂの電極保持位置には、誘導電極部２０のリング部２０ａの中心直径に沿ったＶ溝４６ｃが形成されており、リング部２０ａの中心直径は絶縁被覆２０ｃの厚さに左右されないことから、誘導電極保持アーム４６のＶ溝４６ｃの位置は誘導電極部２０の絶縁被覆２０ｃの被覆厚さとは関係なくリング部２０ａの中心直径に沿っていれば、被覆表面の形状はＶ溝４６ｃの位置に適合することから、誘導電極部２０を誘導電極保持アーム４６のアーム部４６ｂのＶ溝４６ｃに調整することなく乗せてそのまま誘導電極押え４８にて固定するだけで、所定位置に保持することができる。

その結果、帯電水粒子散布装置１０の組み立て作業又は誘導電極部２０の掃除や交換時において、誘導電極部２０の誘導電極保持アーム４６及び誘導電極押え４８の取付け取外しが誘導電極部２０側の空間からの作業で行えると共に、誘導電極部２０の中心合わせが容易で確実となり、作業員の技能によらず常に噴射ノズル部１８からの水粒子の噴流に対して誘導電極部２０のリング部２０ａは適正な位置に保持することができ、常に良好な帯電性能が得られる。

［本発明の変形例］
上記の実施形態は、液体導管部の内部に導体材質で作られた水側電極部を配置しているが、絶縁体材質で作られた液体導管部の一部分を導体材質とすることで水側電極部を構成してもよい。

また、本発明は、その目的と利点を損なうことのない適宜の変形を含み、更に、上記の実施形態に示した数値による限定は受けない。

１０：帯電水粒子散布装置
１２：装置ボディー
１４：ボディーカバー
１６：液体導管部
１７：水側電極部
１８：噴射ノズル部
２０：誘導電極部
２０ａ：リング部
２０ｂ：電極心材
２０ｃ：絶縁被覆
２２：水側電極ケーブル接続穴
２４，４４：誘導電極保持部
２６，４６：誘導電極保持アーム
２８：把持部
３０：ボディー溝
３２：プレート
３４：押圧部
３６：軸心線
４６ａ：柱部
４６ｂ：アーム部
４６ｃ：Ｖ溝
４６ｄ，４８ｂ：通し穴
４８：誘導電極押え
５０，５２：ねじ

Claims

噴射ノズル部から水を噴出して生成した水粒子群を帯電させるリング部を有する誘導電極部と、
前記誘導電極部を保持する誘導電極保持部と、
を備えた帯電水粒子散布装置であって、
前記誘導電極保持部は、
各々に支点、力点及び作用点が形成され、前記リング部を保持する複数の誘導電極保持アームと、
前記力点を押圧して固定する押圧部と、
を備え、
前記保持の過程で前記誘導電極保持アームが、前記力点が前記押圧部により押圧されることに伴って前記支点まわりに回動する前記作用点をリング部の周部に当接しつつ前記リング部を変位させることにより、前記リング部のリング中心が前記噴射ノズル部の軸心線と一致して保持されるように構成されたことを特徴とする帯電水粒子散布装置。
噴射ノズル部から水を噴出して生成した水粒子群を帯電させるリング部を有する誘導電極部と、
前記誘導電極部を保持する誘導電極保持部と、
を備えた帯電水粒子散布装置であって、
前記誘導電極保持部は、
前記リング部が当接する把持部を有し、当該リング部を保持する複数の誘導電極保持アームと、
前記誘導電極部を前記誘導電極保持アームの各々に固定する誘導電極押えと、
前記誘導電極保持アームと前記誘導電極押えとを締結する締結部材と、
を備え、
前記保持の過程で前記誘導電極保持アームの各々が、前記リング部が前記把持部に当接した状態で、前記締結部材により前記誘導電極押えを締結することで、前記リング部のリング中心が前記噴射ノズル部の軸心線と一致して保持されるように構成されたことを特徴とする帯電水粒子散布装置。
請求項１又は２記載の帯電水粒子散布装置に於いて、前記複数の誘導電極保持アームは、前記リング部の外周側の少なくとも三箇所に配置されたことを特徴とする帯電水粒子散布装置。