JPWO2008012923A1 - 電気集塵装置 - Google Patents

Abstract

構造が単純でスペース小で高い集塵性能を確保でき、常に安定した放電規模の縮小が可能で、しかも放電状態の継続を適宜検知して対応出来る電気集塵装置を提供する。すなわち、コロナ放電によって空気中の微粒子を荷電するためのイオン化線２及びイオン化電極３を有する荷電部４と、荷電した微粒子をクーロン力により捕集するための集塵電極板５及び集塵対電極板６を交互に配置し且つこれらをスペーサ７にて等間隔に備えてなる集塵部８とからなるものであり、この集塵電極板５の一側中央から離間した端部に延出片９を設け、集塵電極板５を複数設置した状態で、延出片９を集塵電極板５の一側中央から離間した端部に交互に位置させ、これら交互に位置させた延出片９に高圧電源１０の集塵用電源１０ａを接続することで、両電極板５、６の間隔を狭くでき、放電規模の縮小が可能なのにスペース小で、高い集塵性能を確保できる。

Description

本発明は、荷電部と集塵部を有して空気中の微粒子を捕捉する電気集塵装置に関し、詳しくは、集塵電極板の一側中央から離間した端部に延出片を設け、その集塵電極板を複数設置した状態で、延出片を集塵電極板の一側中央から離間した端部に交互に位置させ、これら交互にある延出片に集塵用電源を接続して、電極板間距離を狭めた電気集塵装置に関する。

従来の空気清浄機に使用される電気集塵装置は、荷電部と集塵部とからなる二段式である。荷電部は、コロナ放電により空気中の微粒子を荷電するものであり、集塵部は、荷電部により荷電された微粒子をクーロン力により捕集するものである。この集塵部は、図７に示すように、互いに等間隔に配設した複数の集塵電極板５０と、複数の集塵電極板５０との間に等間隔に配設した複数の集塵対電極板５１と、これら複数の集塵電極板５０と複数の集塵対電極板５１との間に電荷を蓄積させるための高圧の集塵用電源５２とで構成し、これらを電気的に接続してなる。
そして、この電気集塵装置は、集塵電源５２により、複数の集塵電極板５０と複数の集塵対電極板５１との間に高電圧を印加し、且つ、これら複数の集塵電極板５０と複数の集塵対電極板５１との間に、微粒子である塵や煙草の煙などを含んだ空気をファンなどを利用して通過させると、これら複数の集塵電極板５０と複数の集塵対電極板５１との間に印加した高電圧によって形成した電界により、前記荷電部によるコロナ放電によって既に荷電している空気中の塵や煙草の煙などの微粒子がクーロン力を受け、複数の集塵電極板５０及び複数の集塵対電極板５１に吸引、付着されて、空気が清浄化されることになる。
ところが、この電気集塵装置の複数の集塵電極板５０と複数の集塵対電極板５１との間を、塵や煙草の煙などを含んだ空気が通過する際、大きな塵があると、一対の集塵電極板５０及び集塵対電極板５１の間に引っ掛かり絶縁破壊が生じて、この一対の集塵電極板５０及び集塵対電極板５１の間に蓄えられていた電荷が放電し、同時に他の集塵電極板５０と他の集塵対電極板５１との間に蓄えられていた電荷も回り込んで、上記絶縁破壊の箇所にて放電するから、その放電規模が大きくなり、激しく光を放つと共に大きな放電音を発することになる。したがって、このような大きな放電音を防止する二段式の電気集塵装置として、以下のようなものが知られている。
特公昭６１−６７０８号公報 特許第２５８２９７５号公報

上記特許文献１の電気集塵装置は、図７のものと同様に、コロナ放電により空気中の微粒子を荷電する荷電部と、これにより荷電された微粒子をクーロン力により捕集するための集塵部と、を有しているが、さらに、図８に示すように、この集塵電極板５０には絶縁樹脂５３が被覆され、この絶縁樹脂５３により、耐電圧を上げて絶縁破壊が起きないようにしている。
特許文献２の電気集塵装置は、荷電部と集塵部とを有しいることは、図７のものと同様であるが、さらに、図９に示すように、この集塵電極板５０には高抵抗体５４が電気的に接続され、この高抵抗体５４により、絶縁破壊の際の放電規模を縮小するようにしている。

図８の特許文献１の場合、集塵電極板５０に被覆された絶縁樹脂５３により絶縁破壊を生じないようにしているが、集塵電極板５０に絶縁樹脂５３を被覆する際に発生するピンホールやキズ、使用時や洗浄作業時に発生する絶縁樹脂５３のキズ、洗浄剤や高電圧発生時におけるオゾンによる絶縁樹脂５３の劣化などにより、その絶縁破壊防止に信頼性が低く、その目的を充分果たすことが難しい。
図９の特許文献２の場合、ある一対の集塵電極板５０及び集塵対電極板５１の間に絶縁破壊が発生すると、この一対の集塵電極板５０及び集塵対電極板５１の間に蓄えられていた電荷が放電し、同時に、他の残り多数の集塵電極板５０及び集塵対電極板５１の間に蓄えられていた電荷は、２個の高抵抗体５４を経由して上記した一対の集塵電極板５０及び集塵対電極板５１の間で放電することになる。したがって、他の残り多数の集塵電極板５０及び集塵対電極板５１の間に蓄えられていた電荷は、２個の高抵抗体５４を経由することになるから、絶縁破壊の際の放電規模を縮小することが可能となる。
この特許文献２の電気集塵装置は、上述のとおり、絶縁破壊の際の放電規模を縮小出来るが、集塵電源５２から高抵抗体５４を経由しての集塵電極板５０への給電方式の寸法上の制約により、集塵電極板５０と集塵対電極板５１との間隔をあまり狭くすることが出来ない。しかも、この装置の構成上生じる集塵電極板５０及び集塵対電極板５１の集塵上のデッドスペース、例えば、図１０、１１に示すように、荷電部のイオン化線５５に適度なテンションを付与するにはコイルバネ５６や板バネ５７を使用するが、集塵電極板５０に大きなデッドスペース５８ができる。さらに、図１２、１３に示すように、集塵電極板５０同士及び集塵対電極板５１同士は電気的に接続しているから、集塵電極板５０同士のスペーサ５９及びその中のシャフト６０と極性の異なる集塵対電極板５１を通る孔６１との間は、放電しないように十分な距離をとる必要があり、孔６１が大きくなって、孔６１は集塵しなから無駄になる。したがって、この電気集塵装置では、単位スペース当たりの集塵性能を高めるのが難しく、設置スペースに限りがある場合に、その適用が困難となる。
そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、構造が単純で、スペースをあまり取らずに高い集塵性能を確保でき、その上、製作条件や使用条件によりその放電規模が左右されず、常に安定した放電規模の縮小が可能であり、しかも放電状態の継続を適宜検知して対応出来る電気集塵装置を提供することを課題とする。

本発明は、上記課題を達成するために提案されたものであって、下記の構成からなることを特徴とするものである。
すなわち、請求項１記載の発明は、コロナ放電によって空気中の微粒子を荷電するためのイオン化線及びイオン化電極を有し、該荷電した微粒子をクーロン力により捕集するための集塵電極板及び集塵対電極板を交互に配置し且つこれらをスペーサにて等間隔にしてなる電気集塵装置において、前記集塵電極板の一側中央から離間した端部に延出片を設け、前記集塵電極板を複数設置した状態で、前記延出片を前記集塵電極板の一側中央から離間した端部に交互に位置させ、これら交互に位置させた前記延出片に集塵用電源を接続したことを特徴とする。
また、請求項２記載の発明は、前記延出片の各々と前記集塵用電源との間に高抵抗体を並列に接続したことを特徴とする。これにより、両電極板の間隔が狭くても、給電スペースに加えて、集塵電極板と集塵用電源との間に接続する高抵抗体の設置スペースも確保できて、給電機構を一箇所に集中でき、さらに、絶縁破壊が生じＱ＝Ｃ・Ｖで定まる電荷が放電した一対の集塵電極板及び集塵電極板の間以外の、残りの多数の集塵電極板及び集塵電極板の間に蓄積した電荷も、高抵抗体に阻まれて放電規模が縮小し、放電による電圧及び電流の少なくとも一方の変化を感知出来る。
また、請求項３記載の発明は、前記イオン化線は、線バネにより保持すると共に該線バネを絶縁体により囲うことを特徴とする。
また、請求項４記載の発明は、前記集塵電極板及び前記集塵対電極板のそれぞれのスペーサは、絶縁体で構成したことを特徴とする。
また、請求項５記載の発明は、前記複数の集塵電極板と前記複数の集塵対電極板との間に放電が生じた際、電圧及び電流の少なくとも一方の変化を検知して所定時間高電圧の印加を停止することを特徴とする。

本発明によれば、以下のような効果がある。
すなわち、請求項１記載の発明は、集塵電極板の一側中央から離間した端部に延出片を位置させてあるから、集塵電極板及び集塵対電極板を複数設置した状態で延出片を交互に位置させ得るので、両電極板の間隔を狭く出来、且つ狭くても集塵電極板に対する給電スペースを確保でき、しかも給電を一箇所に集中できる。したがって、スペースに比して高い集塵性能を確保することが出来、且つスペースの余裕から構造的な無理をしなくても済む効果がある。
請求項２記載の発明は、両電極板の間隔が狭くても、給電スペースに加えて、集塵電極板と集塵用電源との間に接続する高抵抗体の設置スペースも確保できて、給電機構を一箇所に集中でき、さらに、絶縁破壊が生じＱ＝Ｃ・Ｖで定まる電荷が放電した一対の集塵電極板及び集塵電極板の間以外の、残りの多数の集塵電極板及び集塵電極板の間に蓄積した電荷も、高抵抗体に阻まれて放電規模が縮小し、放電による電圧及び電流の少なくとも一方の変化を感知出来る。したがって、上記効果に加えて、高抵抗体の設置により、製作条件や使用条件によりその放電規模が左右されず、常に安定した放電規模の縮小が可能となる効果がある。
請求項３記載の発明は、イオン化線を線バネで保持すると、下流側の集塵電極板及び集塵対電極板のデッドスペースを減らせ、且つ線バネを絶縁体で囲うとさらに上記デッドスペースを減らせる。したがって、上記の効果に加えて、従来のコイルバネや板バネを使用した場合よりデッドスペースを減らせて、その分集塵性能の向上を図れる効果がある。
請求項４記載の発明は、集塵電極板の延出片に集塵用電源を接続しているから、スペーサを絶縁体にて構成でき、このスペーサと極性の異なる集塵電極板及び集塵対電極板との間に間隙をとる必要がない。したがって、上記の効果に加えて、この間隙が無い分、集塵電極板及び集塵対電極板の集塵面積が増え、集塵性能の向上を図れる効果がある。
請求項５記載の発明は、集塵電極板と集塵対電極板との間に放電が生じた際に発生する電圧及び電流の少なくとも一方の変化を感知して、所定時間高電圧の印加を停止する。したがって、上記効果に加えて、放電が生じた際、所定時間高電圧の印加を停止するから、安全が高まる効果がある。

図１は、本発明の実施形態を示す電気集塵装置の回路図（実施例１）である。
図２は、本発明の実施形態を示す電気集塵装置の集塵用電源の給電部を示す斜視図（実施例１）である。
図３は、本発明の実施形態を示す電気集塵装置のイオン化線保持機構を示す断面図（実施例１）である。
図４は、本発明の実施形態を示す電気集塵装置のイオン化線保持機構を示す断面図（実施例１）である。
図５は、本発明の実施形態を示す電気集塵装置の電極板の保持機構を示す断面図（実施例１）である。
図６は、本発明の他の実施形態を示す電気集塵装置の回路図（実施例１）である。
図７は、従来例を示す回路図である。
図８は、従来例を示す回路図である。
図９は、従来例を示す回路図である。
図１０は、従来例のイオン化線保持機構を示す平面図である。
図１１は、従来例の他のイオン化線保持機構を示す平面図である。
図１２は、従来例の電極板の保持機構を示す断面図である。
図１３は、従来例の電極板の保持機構を示す斜視図である。

符号の説明

１、１ａ 電気集塵装置
２、５５ イオン化線
３ イオン化電極
４ 荷電部
５、５０ 集塵電極板
５Ａ、６Ａ、６１ 孔
５ａ 一側中央
５ｂ 端部
６、５１ 集塵対電極板
７、７Ａ、７Ｂ、５９ スペーサ
８ 集塵部
９、９ａ 延出片
１０ 高圧電源
１０ａ、５２ 集塵用電源
１０ｂ コロナ用電源
１２、１４ プラス極
１３、１５ マイナス極
２０ 線バネ
２１ 絶縁体
２２ 切欠部分
３０ 給電ワッシャー
３１ 高抵抗体スペーサ
３２、３２ａ 給電接触板
３３、３４、６０ シャフト
３５ 先端部
５３ 絶縁樹脂
５４ 高抵抗体
５６ コイルバネ
５７ 板バネ
５８ デッドスペース
Ａ、Ｂ 延出片列
Ｋ 矢線

以下に、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態を説明する。

図１は本発明の実施の形態を示す電気集塵装置の回路図、図２は電気集塵装置の集塵用電源の給電部を示す斜視図である。図において、１は２段式の電気集塵装置を示し、この電気集塵装置１は、コロナ放電によって空気中の微粒子を荷電するためのイオン化線２及びイオン化電極３を有する荷電部４と、荷電した微粒子をクーロン力により捕集するための集塵電極板５及び集塵対電極板６を交互に配置し且つこれらをスペーサ７（図５参照）にて等間隔に備えてなる集塵部８とからなるものであり、この集塵電極板５の一側中央から離間した端部に延出片９を設け、集塵電極板５を複数設置した状態で、延出片９を集塵電極板５の一側中央から離間した端部に交互に位置させ、これら交互に位置させた延出片９に高圧電源１０の集塵用電源１０ａを接続したものである。
前記荷電部４は、複数のイオン化線２の間に所定間隔を保持して互いに平行に複数のイオン化電極３を配設し、これら複数のイオン化線２と複数のイオン化電極３との間に高電圧を印加することによりコロナ放電を起こさせる高圧電源１０のコロナ用電源１０ｂを具備している。イオン化線２は後述の線バネ２０を経由して高圧電源１０のコロナ用電源１０ｂのプラス極１２に、イオン化電極３はコロナ用電源１０ｂのマイナス極１３にそれぞれ接続されている。
前記イオン化線２は、図３、４に示すように、線バネ２０で保持され所定のテンションを付与されて、この線バネ２０は絶縁体２１で囲われ保持されている。したがって、線バネ２０は、従来のコイルバネや板バネを使用した場合より、下流側の集塵電極板５及び集塵対電極板６のデッドスペース、すなわち、切欠部分２２を減らせることができる。さらに、この線バネ２０を絶縁体２１で囲い保持すれば、切欠部分２２をさらに減らせることができて、集塵性能の向上を図れる。
前記集塵部８は、複数の金属製の集塵電極板５の間に所定間隔を保持して互いにほぼ等間隔に複数の金属製の集塵対電極板６を配設し、これら複数の集塵電極板５と複数の集塵対電極板６との間に高電圧を印加することにより電荷を蓄積させる前記高圧電源１０の集塵用電源１０ａを具備し、さらに、複数の集塵電極板５と集塵用電源１０ａとの間に高抵抗体２３を並列に接続したものである。そして、集塵電極板５はその延出片９を経由して前記高圧電源１０の集塵用電源１０ａのプラス極１４に、集塵対電極板６は集塵用電源１０ａのマイナス極１５にそれぞれ接続されている。なお、コロナ用電源１０ｂのマイナス極１３及び集塵用電源１０ａのマイナス極１５は共にアースされている。また、高圧電源１０のコロナ用電源１０ｂの電圧は、６０００ボルトから９０００ボルトの範囲であり、集塵用電源１０ａの電圧は、２０００ボルトから５０００ボルトの範囲である。
前記集塵電極板５は、図２に示すように、その一側中央５ａから離間した端部５ｂに前記延出片９を有し、この集塵電極板５を複数設置した状態で、その延出片９を交互に反対側に位置させ延出片列Ａ、Ｂを形成している。その結果、延出片列Ａに属している延出片９及び延出片列Ｂに属している延出片９に、集塵用電源１０ａのプラス極１４を接続すれば良いことになる。したがって、集塵電極板５と集塵対電極板６と所定間隔が狭くても、給電スペースが十分確保でき、支障無く延出片９に集塵用電源１０ａのプラス極１４を接続できる。
すなわち、一方の延出片列Ａの各延出片９の間に、給電ワッシャー３０の両側を高抵抗体スペーサ３１、３１で挟んだものを挿入し、他方の延出片列Ｂの各延出片９の間にも、給電ワッシャー３０の両側を高抵抗体スペーサ３１、３１で挟んだものを挿入して、さらに、延出片列Ａ側の給電ワッシャー３０及び延出片列Ｂ側の給電ワッシャー３０に接触して給電するための給電接触板３２を配置し、この給電接触板３２に集塵用電源１０ａのプラス極１４を接続している。なお、これら各延出片９、給電ワッシャー３０、高抵抗体スペーサ３１、３１は、フレームなどに固定されたシャフト（不図示）に通されている。
前記高抵抗体スペーサ３１は、集塵電極板５に対して並列に接続し、その抵抗値は１０^４〜１０^１２Ωの範囲のものが選定され、この範囲に入るものであれば、特に限定が無い。フェライトなどのセラミックス製や樹脂製が採用される。なお、樹脂製は、入手が容易であり、取り扱いの面、安定供給の面、コストの面から現在のところ最適であるが、樹脂製のものを採用する場合は、廃棄時に環境ホルモンやダイオキシンの発生等の虞がないものにする必要がある。
また、集塵電極板５及び集塵対電極板６は、すでに述べたように、前記スペーサ７にて等間隔に保持される。このスペーサ７は、絶縁体で構成してあり、集塵電極板５同士を等間隔にするスペーサ７Ａは、集塵対電極板６に設けた必要最小限の孔６Ａに非接触状態で貫通して集塵電極板５間に介在し、さらに、フレームなどに固定されたシャフト３３に通されている。なお、スペーサ７Ａを集塵対電極板６の必要最小限の孔６Ａに非接触状態で貫通し得たのは、スペーサ７Ａが絶縁体であるから、スペーサ７Ａと集塵対電極板６の孔６Ａとの間に、導電体同士のように十分な沿面距離をとる必要がなく、集塵されたものが堆積して孔６Ａを塞ぐことが無い程度開いていれば良いからである。したがって、集塵対電極板６の集塵面積を最大限にすることができる。
一方、集塵対電極板６同士を等間隔にするスペーサ７Ｂも、集塵電極板５に設けた必要最小限の孔５Ａに非接触状態で貫通して集塵対電極板６間に介在し、さらに、フレームなどに固定されたシャフト３４に通されている。なお、スペーサ７Ｂを集塵電極板５の必要最小限の孔５Ａに非接触状態で貫通し得たのは、スペーサ７Ａと同様な考えから、集塵対電極板６の集塵面積を最大限にするためであり、それはスペーサ７Ｂが絶縁体であるから可能となったものである。また、シャフト３４は、金属などの導電体で構成され、集塵用電源１０ａのマイナス極１５に接続している。
つぎに上記構成の電気集塵装置１の使用方法を説明する。
オンした状態の電気集塵装置１内に、図１の矢線Ｋ方向から塵や煙草の煙などの微粒子を含んだ空気が入ると、荷電部４におけるイオン化線２とイオン化電極３とによるコロナ放電によって、空気中の微粒子を荷電し、さらに、集塵部８に入り、複数の集塵電極板５及び複数の集塵対電極板６にて帯電した微粒子をクーロン力により捕集し、集塵部５から集塵後の清浄空気を排出する。この状態で電気集塵装置１の運転を長時間継続すると、集塵電極板５及び集塵対電極板６の表面に微粒子が堆積し、徐々に集塵効率が低下する。したがって、ある時点で電気集塵装置１の運転を止め、集塵電極板５及び集塵対電極板６のユニットを外し清掃し、再び、ユニットを装着して運転を再開し、以後同じ操作を繰り返す。
何らかの原因により一対の集塵電極板５及び集塵対電極板６間に大きなゴミが入ると、絶縁破壊が生じ、Ｑ＝Ｃ・Ｖで定まる電荷が放電する。同時に残りの全ての集塵電極板５及び集塵対電極板６間に蓄えられた電荷が回り込み放電しようとするが、集塵電極板５に並列に接続された高抵抗体３１により一定値に収束され、阻止されて放電する電荷量が少なく、放電音が低く押さえられる。なお、この際、集塵電極板５及び集塵対電極板６間に蓄えられた電荷が回り込み放電するから、高圧電源１０の集塵電源１０ａの電圧及び電流の少なくとも一方の変化が大きくなり、検知可能となって所定時間高電圧の印加を停止することが出来る。したがって、仮に一対の集塵電極板５及び集塵対電極板６間に大きなゴミが留まったとしても、火災など不測の事態にいたることが無い。

図６は本発明の他の実施の形態を適用する電気集塵装置を示し、この電気集塵装置１ａと図１ないし５の実施形態との相違点は、集塵電極板５の延出片９ａの先端部３５をほぼ直角に折り曲げ、これらを一方及び他方の延出片列Ａ及びＢに並べ、延出片９ａの先端部３５に高抵抗体給電接触板３２ａに接触させて、この給電接触板３２ａに集塵用電源１０ａのプラス極１４を接続している点にある。したがって、給電ワッシャー３０も高抵抗体スペーサ３１、３１も必要なくなり、なお一層、複数の集塵電極板５への給電方式が単純化し、そのスペースをさらに狭めることが可能となる。その他の構成、作用は、図１ないし５の実施形態と同様なので、図面に符号を付してその説明を省略する。
以上、本発明の実施例１ないし２を説明したが、具体的な構成はこれに限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲での変更・追加、各請求項における他の組み合わせにかかるものも、適宜可能であることが理解されるべきである。

本発明の電気集塵装置は、構造が単純で、スペースをあまり取らずに高い集塵性能を確保でき、その上、製作条件や使用条件によりその放電規模が左右されず、常に安定した放電規模の縮小が可能であり、しかも放電状態の継続を適宜検知しなければならないような場合に、利用可能性が極めて高くなる。

Claims (5)

1. コロナ放電によって空気中の微粒子を荷電するためのイオン化線及びイオン化電極を有し、該荷電した微粒子をクーロン力により捕集するための集塵電極板及び集塵対電極板を交互に配置し且つこれらをスペーサにて等間隔にしてなる電気集塵装置において、前記集塵電極板の一側中央から離間した端部に延出片を設け、前記集塵電極板を複数設置した状態で、前記延出片を前記集塵電極板の一側中央から離間した端部に交互に位置させ、これら交互に位置させた前記延出片に集塵用電源を接続したことを特徴とする電気集塵装置。
2. 前記延出片の各々と前記集塵用電源との間に高抵抗体を並列に接続した請求項１記載の電気集塵装置。
3. 前記イオン化線は、線バネにより保持すると共に該線バネを絶縁体により囲う請求項１または２記載の電気集塵装置。
4. 前記集塵電極板及び前記集塵対電極板のそれぞれのスペーサは、絶縁体で構成した請求項１、２または３記載の電気集塵装置。
5. 前記複数の集塵電極板と前記複数の集塵対電極板との間に放電が生じた際、電圧及び電流の少なくとも一方の変化を検知して所定時間高電圧の印加を停止する請求項１、２、３または４記載の電気集塵装置。

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