WO2011099257A1

WO2011099257A1 - 電極板とその製造方法およびそれを用いた電気集塵機

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Publication number: WO2011099257A1
Application number: PCT/JP2011/000635
Authority: WO
Inventors: 健吾中原; 知弘足立; 秀直平沢; 純稲垣; 亮加藤
Original assignee: パナソニック株式会社
Priority date: 2010-02-09
Filing date: 2011-02-04
Publication date: 2011-08-18
Also published as: JP5810263B2; JPWO2011099257A1

Abstract

電極板は、放電極との間にコロナ放電を発生させるコロナ放電発生部を構成し、放電極に対向して配置されるとともに基材を有し、基材はセラミック繊維により構成されている。その結果、電極板は非常に軽くなるため、電気集塵機の帯電部や集塵部のように電極板を複数並行配置しても電気集塵機全体が軽量化される。

Description

電極板とその製造方法およびそれを用いた電気集塵機

　本発明は、電極板とその製造方法およびそれを用いた電気集塵機に関する。

　コロナ放電、または電界を利用した具体的な機器として、電気集塵機を例に説明する。図９は、従来の電気集塵機の構成図である（特許文献１参照）。電気集塵機は、帯電部１０１と集塵部１０２とにより構成される。帯電部１０１においてコロナ放電が発生され、空気中の塵埃が帯電される。帯電部１０１の下流側にある集塵部１０２では、空気中に電場が形成される。帯電部１０１において帯電させられた塵埃が電場空間を通るときに、クーロン力の作用を受けることによって帯電させられた塵埃が捕集される。

　コロナ放電発生部である帯電部１０１は、針状または細い線等を用いた放電極１０３と、放電極１０３に対向して平板状の接地極板１０４とからなる。放電極１０３、接地極板１０４は、ステンレス、またはアルミニウムなどの金属によって構成されている。図９に示すように、所定の処理風量と捕集効率とが確保されるように、放電極１０３と接地極板１０４とは、交互に複数配列されている。

　電界発生部である集塵部１０２は、高電圧を印加する高圧極板１０５とアースに接続する接地極板１０６とから構成される。高圧極板１０５、接地極板１０６もステンレス、またはアルミニウムなどの金属によって構成されている。

　電気集塵機は、部屋の空気を浄化するために建物の天井裏に設置される、あるいは工場内に浮遊する塵埃を捕集するために様々な設備が設置されている天井付近に設置される。そのため、電気集塵機の設置スペースは、余裕がないことが少なくない。その結果、電気集塵機の設置およびメンテナンスの場合、電気集塵機の重量が重いと、電気集塵機を持ち上げるための装置を別途用意することによりさらにスペースが狭くなる。また、電気集塵機を持ち上げるための装置が使用できない場合、人が持ち上げなければならないため、電気集塵機は出来る限り軽量化されることが望まれている。

　しかしながら従来の電気集塵機は、コロナ放電発生部の帯電部において、金属製の接地極板が複数配置されている。また従来の電気集塵機は、電界発生部の集塵部において、高圧極板と接地極板とが交互に複数配置されている。特に集塵部は、帯電部と比べ電極板同士の間隔が狭くなっているため電極板の枚数が多くなり、電気集塵機全体としての重量は重くなっていた。

特開平１１－５７５３１号公報

　本発明は、放電極との間にコロナ放電を発生させるコロナ放電発生部を構成し放電極に対向して配置されるとともに基材を有する電極板であって、基材はセラミック繊維により構成されている。

　その結果、電極板は非常に軽くなるため、電気集塵機の帯電部のように電極板を複数並行配置しても帯電部全体が軽量化される。

図１は、本発明の実施の形態１の電気集塵機の斜視図である。図２は、同電気集塵機の帯電部の斜視図である。図３は、同電気集塵機の帯電部の正面図である。図４は、図３の４－４断面図である。図５は、本発明の実施の形態１の電気集塵機の集塵部の斜視図である。図６は、本発明の実施の形態２の電極板の断面図である。図７は、本発明の実施の形態３の電気集塵機の集塵部の接地電極および荷電電極の表面抵抗率の湿度依存性を示す図である。図８は、本発明の実施の形態４の電気集塵機の集塵部の接地極板を示す図である。図９は、従来の電気集塵機の構成図である。

　以下、本発明の実施の形態について添付図面を用いて説明する。

　（実施の形態１）
　図１は本発明の実施の形態１の電気集塵機の斜視図、図２は同電気集塵機の帯電部の斜視図、図３は同電気集塵機の帯電部の正面図、図４は図３の４－４断面図である。

　図１に示すように、電気集塵機は帯電部１４と集塵部１５とから構成されている。また図２、図４に示すように、本発明の実施の形態１の電気集塵機の帯電部１４は、コロナ放電発生部２１を備えている。コロナ放電発生部２１は、放電極１と、放電極１から所定の距離（本実施の形態１では１５ｍｍ）離した位置の電極板である接地極板２とからなる。放電極１は、放電極支持材３に溶接、またはかしめ等により固定され、一定の間隔（本実施の形態１では１５ｍｍ）を有して配置される。すなわち接地極板２は、放電極１に対向して配置され、放電極１との間にコロナ放電を発生させる。

　接地極板２は、枠体４に固定されている。枠体４と放電極１とは、電気的に絶縁するために、放電極１が碍子５により絶縁されている。図１、図２に示すように、処理空気は矢印の如く帯電部１４から流入する。なお以降の実施の形態では、上流側、下流側とは処理空気の流れにおける上流方向、下流方向を意味する。

　本実施の形態１では、放電極１はステンレス製の先端の尖った針状である。放電極１は従来から様々な形態があり、例えば直径φ０．０５ｍｍ～φ０．３ｍｍ程度のワイヤ状の金属線でもよい。また放電極１は、板金を鋸歯状に打ち抜いて作成しても良い。

　コロナ放電を発生させるために、放電極１には－１０ｋＶの直流の高電圧が印加される。なお、－１０ｋＶの印加電圧は一例であり、放電極１の印加電圧は、３～３０ｋＶの範囲として、極性はマイナス、プラスのどちらでもよい。印加電圧は必要とする捕集性能、電気集塵機の大きさ、高電圧電源にかけられるコストなどから設計者が自由に選べるが、全てがバランスよくなるように本実施の形態１では－１０ｋＶとした。

　枠体４はアースに接続され、枠体４に電気的につながった接地極板２と、放電極１との間には電位差が発生する。これにより、放電極１の先端に電界が集中し、高電圧が印加された放電極１先端付近の空気が絶縁破壊を起こし、電子（マイナスイオン）とプラスイオンとの両方が発生する。本実施の形態１では、放電極１の印加電圧はマイナス印加であるため、プラスイオンはすぐに放電極１に引き寄せられるが、電子は対向している接地極板２へ向かって流れる。この際に空気中の塵埃は電子と衝突し、マイナスに帯電され、接地極板２に捕集される。

　図５は、本発明の実施の形態１の電気集塵機の集塵部の斜視図である。図５に示すように、本発明の実施の形態１の電気集塵機の集塵部１５は、電界発生部２２を備えている。集塵部１５は、高電圧を印加する荷電極板８と、荷電極板８に対向してアースに接続された接地極板９とが交互に一定の間隔にて配置されている。荷電極板８には本実施の形態１では－８ｋＶが印加され、荷電極板８と接地極板９との間隔は６ｍｍである。荷電極板８と、接地極板９との間には電界が発生する。すなわち電界発生部２２は、荷電極板８と接地極板９とから構成される。接地極板９は、荷電極板８に対向して配置され、荷電極板８との間に電界を発生させる。帯電した塵埃が、電界発生部２２を図５の矢印のように流れる時、塵埃にはクーロン力が働き、塵埃は接地極板９に捕集され、電気集塵機はより高い捕集率を得ることができる。

　次に本発明の特長であるコロナ放電発生部２１の電極板、つまり電気集塵機の帯電部１４に使用される接地極板２と、電界発生部２２の電極板、つまり電気集塵機の集塵部１５に使用される荷電極板８と接地極板９とについて説明する。なお、荷電極板８と接地極板９とのどちらかは、金属板でもよい。接地極板２、荷電極板８、および接地極板９に使用される電極板は、セラミック繊維を主な原料として作られた紙状（セラミックペーパー、またはセラミック繊維紙などと呼ばれているが、以後セラミックペーパーと呼ぶ）を基材２ａ、８ａ、９ａとしている。セラミックペーパーは通常、絶縁性であり、紙のように曲げることができ、軽い素材である。基材２ａ、８ａ、９ａとしては、ガラスクロスのようなガラス繊維を編んで布のように仕上げてもよい。

　セラミックペーパーは、空気中の水分を吸着すると表面抵抗率が低下し、完全な絶縁体ではなくなる。そのためセラミックペーパーは、火花放電を防止しながらコロナ放電を発生させる電極板、または電界を発生させる電極板として使用される。またセラミックペーパーは、非常に軽いため、電気集塵機の帯電部１４のように電極板が複数並行配置されても、帯電部１４全体として重量が重くならない。またセラミックペーパーは、電極間隔が狭い集塵部１５において大量に使用されても、重量が重くならない。

　電気集塵機には０．５～１３ｍ／ｓ程度の風を流すため、電極板にはある程度剛性が必要となる。必要な剛性を確保するために、セラミックペーパーに珪素化合物としてシリカゾル、金属化合物としてアルミナゾル等を含有した液状の結合剤が含浸され、３００～９００℃（本実施の形態１では５００℃）にして１０分間焼結される。それにより、珪素化合物、および金属化合物は酸化ケイ素、および酸化アルミニウム等に化学変化を起こし、セラミックペーパーはある程度の剛性を得ることができる。この時、結合剤に導電性金属酸化物としてアンチモンドープ酸化錫が含有され、セラミックペーパーに含浸され焼結されて、電極板の表面抵抗率が調整される。

　帯電部１４の電極板である接地極板２の表面抵抗率は、１×１０^６Ω／□以上１×１０^１０Ω／□以下が望ましい。接地極板２の表面抵抗率は、１×１０^６Ω／□未満では抵抗が低いために、電流が多く流される。そのため、導電性物質が放電極１と、接地極板２との間に流れ込んできた場合、この間において火花放電（スパーク）が発生することがあり、不快な音、光が発生したり、捕集性能が低下する場合がある。また接地極板２の表面抵抗率が、１×１０^１０Ω／□より大きいと、抵抗が高いため、接地極板２表面に電流が流れた際の電圧降下が大きくなる。その結果、放電極１と接地極板２との電位差が小さくなり、コロナ放電が弱くなってしまう。この場合、電気集塵機の捕集性能が低下する。

　集塵部１５に用いている電極板、つまり荷電極板８と接地極板９との表面抵抗率は、１×１０^６Ω／□以上１×１０^１２Ω／□未満が望ましい。荷電極板８と接地極板９との表面抵抗率が、１×１０^６Ω／□以上である理由は帯電部１４と同様である。また荷電極板８と接地極板９との表面抵抗率が１×１０^１２Ω／□未満とする理由は、９０ｍｍ角の電極板の角の表面に電圧を印加した場合、その中央部分が約２００秒以内において印加した電圧に到達する時間として決めた。これ以上の表面抵抗率になると、印加した電圧に到達するまでに時間がかかり、捕集性能に影響が出てしまうからである。２００秒以内であれば実用上問題ないと判断し、１×１０^１２Ω／□未満が適当であると判断した。

　所定の表面抵抗率に調整された帯電部１４の接地極板２は、放電極と平行して電気的にアースとつなぐ必要がある。しかし図４に示すように、放電極１と反対側の接地極板２の端部は、導電性部材６としてステンレス板により挟まれている。すなわち電極板は、アースまたは高電圧発生装置に電気的に接続した導電性部材６に接触されている。ステンレス板は枠体４と電気的に接続されることにより、接地極板２表面において発生したコロナ放電の電流は流れることができる。なお、本実施の形態１では放電極１が高電圧、枠体４がアースとなっているが、逆にしても同様の効果が得られる。また、導電性部材６として，導電性インキを印刷しても同様の効果が得られる。

　集塵部１５も同様に、荷電極板８は高電圧を印加し、接地極板９はアースと接続する必要がある。その方法として、前述したように、帯電部１４の接地極板２と同様の方法で行っても良い。本実施の形態１では、より簡単な構造になるように、各荷電極板８または接地極板９の一部が、電圧供給部材１０または接地部材１１に接触され導通されている。このような方法が取れるのは、集塵部１５のみである。図４に示すように接地極板２は、帯電部１４の高さ方向に導電性部材６が設けられずに一ヶ所のみにおいて導通されようとすると、各放電極１からみた接地極板２の抵抗が変わり、放電電流の量が変わってしまう。そのため、接地極板２には放電極１の反対側端部において、各放電極１の高さに対応する位置を含む高さ方向に導電性部材６が設けられる必要がある。

　また結合剤は、珪素化合物、金属化合物のうちの少なくとも一つが含有されてもよい。これにより、無機化合物のみにより繊維状のセラミックに剛性が持たせられる。電極板がポリエチレン、またはポリプロピレンなどにカーボンブラックなどの導電性粒子を分散させた有機組成物から構成された場合、コロナ放電によって流れる電流、および放電と同時に発生するオゾン、活性種によって、有機組成物が劣化される。しかし本実施の形態１のように電極板が無機化合物のみにより構成されれば有機組成物が劣化することがなく、電極板の耐久性が向上する。

　また、結合剤に、導電性粒子が含有されてもよい。これにより、少なくともセラミックペーパーの形状が固定化される際に、同時に導電性が与えられるため、製造方法が簡略化される。

　また、導電性粒子は、導電性金属酸化物が使用されていてもよい。これにより、無機化合物のみにより電極板が構成されるため、コロナ放電によって流れる電流、および放電と同時に発生するオゾン、活性種によって、有機組成物が劣化されてしまうことがなく、電極板の耐久性が向上する。また、表面抵抗率を調整する際に、導電性粒子の含有量が徐々に増やされるとある量を境に表面抵抗率が急激に変化するという現象が緩やかにできるため、所望の表面抵抗率が容易に得られる。

　結合剤に導電性粒子が含有される場合、電極板を構成する結合剤は、珪素化合物のアルコキシシランの一種である、テトラエトキシシランを原料とする酸化ケイ素が好ましい。テトラエトキシシランは、加水分解反応によってエトキシ基がシラノール基となり、さらにシラノール基が脱水縮合反応して強固なＳｉ－Ｏ－Ｓｉ結合の酸化ケイ素が生成される。ここに導電性粒子を混入させることにより、繊維状のセラミックを含んだ基材２ａ、８ａ、９ａに導電性粒子を分散固定化することが可能となり、導電性と剛性とを兼ね備えた電極板が生成される。また、酸化ケイ素は粉塵、油、および溶剤等に対する耐久性が高いため、電極板の耐久性が向上される。

　なお、本実施の形態１では結合剤の原料としてテトラエトキシシランを用いたが、これに限定されるものではなく、上記と同様の反応により酸化ケイ素を生成する化合物であればよい。例えば、テトラメトキシシラン等を用いることができる。

　電極板を構成する導電性粒子は、金属酸化物粒子である、酸化スズと酸化アンチモンとの固溶体（以後ＡＴＯと呼ぶ）を担持した酸化チタン（以後ＡＴＯ－ＴｉＯ_２と呼ぶ）とした。ＡＴＯは、酸化スズに対して酸化アンチモンがドーパントとして機能するため、酸化スズよりも高い導電性を有し、化学的安定性も高い。またカーボンブラック等とは異なり、含有量に対する表面抵抗率の変化が緩やかである。これらの特性は、ＡＴＯ－ＴｉＯ_２でも同様である。したがって、ＡＴＯまたはＡＴＯ－ＴｉＯ_２が導電性粒子に用いられることにより、化学的に安定であり、かつ所望の表面抵抗率を有する電極板となる。またＡＴＯは導電性金属酸化物の中でも安価に入手できるため、電極板のコストが低減される。

　本実施の形態１のように、導電性粒子を基材２ａ、８ａ、９ａに分散担持させた電極板の導電性は、導電性粒子どうしが接触している表面を電荷が伝わることによって発揮される。すなわち、使用する導電性粒子は必ずしもその内部に導電性を有している必要はなく、その表面が導電性を有していればよい。

　したがって、ＡＴＯ－ＴｉＯ_２のように、安価な担持体粒子（ここではＴｉＯ_２）の表面に導電性金属酸化物粒子（ここではＡＴＯ）が担持されたものを導電性粒子として用いる。このことにより、導電性金属酸化物粒子の使用量が減少されるため、導電性粒子のコストが低減される。

　このように電極板がセラミックペーパーを基材２ａ、８ａ、９ａにし、無機系の結合剤により剛性を持たせ、金属板に比べ非常に軽くすることができる。電気集塵機の処理風量に応じて、電極板の枚数が変わるが、電極板の枚数が増えても、帯電部１４あるいは集塵部１５全体としての重量は重くはならない。また、電極板の表面抵抗率の調整が可能となり、コロナ放電を発生させることができ、スパークは全く発生しない帯電部１４あるいは集塵部１５が得られる。さらに、電極板は無機系の材料により構成されるため、コロナ放電によって発生したＯＨラジカル、オゾンなどの活性種、および電流が流れることにより、表面抵抗率が変化したり、電極板が脆くなるといったことが抑制される。さらに、セラミックペーパーは安価に入手できるため、電気集塵機は安価に構成される。

　なお、本実施の形態１では、セラミックペーパーは無機系の結合剤を用いて剛性が持たせられる。無機系の結合剤による剛性は、電極板の大きさが大きい場合（例えば□１００ｍｍ以上）に特に有効である。電極板の大きさが小さい場合、または大きな電極板であってもセラミックペーパーが曲がらずに保持できる構造（例えばセラミックペーパーの周囲を強度のある樹脂枠で固定するなど）にすれば、結合剤を使用せずセラミックペーパーのみの電極板としてもよい。

　セラミックペーパーは空気中の水分を吸着する特性があるため、絶縁性のセラミックペーパーが水分を吸着した場合、表面抵抗率が絶縁体領域から若干低下する。これを利用することにより、セラミックペーパーに電流を流すことが可能となり、セラミックペーパーは帯電部１４の接地極板２、集塵部１５の電極板、つまり荷電極板８または接地極板９として使用可能となる。

　（実施の形態２）
　次に、実施の形態１において説明した電極板が複数積層される場合について説明する。本発明の実施の形態２では、実施の形態１と同一の構成要素には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。

　本実施の形態２では電気集塵機に０．５～１３ｍ／ｓ程度の風が流される。そのため、電極板にはある程度剛性が必要となる。図６は、本発明の実施の形態２の電極板の断面図である。図６に示すように、電極板の必要な剛性を確保するために、厚み０．２ｍｍのセラミックペーパーに結合剤が含浸された結合剤含有基材１２が、３００～１２００℃において焼成される。ここで結合剤は、珪素化合物としてシリカゾルまたはガラス粒子がスラリー化され、金属化合物としてアルミナゾル等が含有されている。

　本実施の形態２では、ガラス粒子がスラリー化された結合剤が含浸され、結合剤含有基材１２が複数（本実施の形態２では６枚）積層され、９００℃において１０分間焼結させ、電極板１３が作成される。それにより、珪素化合物および金属化合物は酸化ケイ素および酸化アルミニウム等に化学変化を起こし、セラミックペーパーは電極板１３として使用できる程度の剛性が得られる。この時、結合剤に導電性金属酸化物としてアンチモンドープ酸化錫を含有させて、最外層にくるセラミックペーパーのみに含浸させ焼結し、電極板１３の表面抵抗率が調整される。なお、全てのセラミックペーパーの結合剤に、導電性金属酸化物が混入されても良い。

　図６に示すように、厚み０．２ｍｍのセラミックペーパーに、ガラス粒子がスラリー化された結合剤を含浸させた結合剤含有基材１２が６枚積層され、９００℃にて１０分間焼結させると、焼結後の電極板の厚みはおよそ０．７ｍｍとなる。同様に厚み１ｍｍのセラミックペーパー１枚に、ガラス粒子がスラリー化された結合剤を含浸させ、焼結させて強度を比較すると、厚みは薄いが６枚積層させた方が強度は高くなった。厚み１ｍｍのセラミックペーパーは、無機繊維が複雑に絡み合った状態になっていて、ガラス粒子が厚み方向に中にまで入っていっていなかった。厚み０．２ｍｍのセラミックペーパーを６枚積層させれば、セラミックペーパーの中に結合剤が入っていかなくても、ガラス粒子の層が７層出来る。そのため、厚み１ｍｍのセラミックペーパー１層に比べ、厚み０．２ｍｍのセラミックペーパーを６枚積層して、電極板１３としての厚みを０．７ｍｍにした方が、電極板１３としての強度が高くなる。

　このように電極板１３は、セラミックペーパーを基材２ａ、８ａ、９ａにし、セラミックペーパーに無機系の結合剤を含浸させた結合剤含有基材１２を複数積層させて焼結させて剛性を持たせることができる。そして電極板１３は、金属板に比べ非常に軽くできる。電気集塵機の処理風量に応じて、電極板１３の枚数が変わる。しかし、電極板１３の枚数が増えても、帯電部１４あるいは集塵部１５全体としての重量は重くはならない。

　また、電極板１３の表面抵抗率の調整が可能である。コロナ放電が発生させられ、スパークが全く発生しない帯電部１４あるいは集塵部１５が得られる。

　さらに、電極板１３は無機系の材料により構成されるため、コロナ放電によって発生したＯＨラジカル、オゾンなどの活性種、および電流が流れることによる表面抵抗率の変化、および電極板１３が脆くなることが抑制される。さらに、セラミックペーパーは安価に入手できるため、電気集塵機は安価に構成される。

　このように電極板１３は、セラミックペーパーを基材２ａ、８ａ、９ａにしている。そして、セラミックペーパーに無機系の結合剤を含浸させた結合剤含有基材１２は複数積層、焼結されて剛性を持たせることにより、金属板に比べ非常に軽くできる。

　なお、帯電部１４の接地極板２と集塵部１５の接地極板９とが１枚の電極板として利用され、帯電部１４と集塵部１５とが一体にされた電気集塵機としてもよい。

　（実施の形態３）
　次に、本発明の実施の形態１の電極板が撥水性を有する場合について説明する。本発明の実施の形態３では、実施の形態１と同一の構成については同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。

　接地極板２および荷電極板８の電極板は、繊維状のセラミックを含んだ基材２ａ、８ａと、導電性粒子と、結合剤とからなり、撥水性を有している。これにより、接地極板２および荷電極板８は、電気集塵機に使用する電極板として必要な導電性と剛性とを有する。また接地極板２および荷電極板８は、空気中の水分が電極板に付着または吸着しにくくなり、空気中の湿度によらず表面抵抗率が安定する。また、導電性粒子の含有量によって電極板の表面抵抗率は制御されるので、所望の表面抵抗率を有する電極板とすることができる。

　なお、集塵部１５に備えた接地極板９は導電性を有する電極板であればよく、例えばステンレス等の金属板、または導電性を有する樹脂板などを用いることができる。本実施の形態３では、接地極板９はステンレスの金属板とした。

　電極板の撥水性は、撥水性を付与する処理剤によって付与された。セラミックペーパーは、セラミック繊維を主原料としているため、セラミックとしての表面積が大きい。そのためセラミックペーパーは、空気中の水分を吸着しやすく、そのまま電極板として用いると、水分の吸着量によって電極板の表面抵抗率が変化しやすい。撥水性を付与する処理剤を使用することにより、電極板に撥水性が付与される。そのため、空気中の水分が電極板に付着または吸着することによる電極板の表面抵抗率の低下が防止され、空気中の湿度によらず表面抵抗率が安定な電極板となる。

　撥水性を付与する処理剤は、少なくとも一つの有機官能基を有するアルコキシシランである。

　アルコキシシランは、加水分解反応によってアルコキシ基がシラノール基となり、さらにシラノール基が脱水縮合反応して強固なＳｉ－Ｏ－Ｓｉ結合を有する酸化ケイ素を生成する。この過程において有機官能基の部分は反応に関与しないため、酸化ケイ素生成後も有機官能基は残ることになる。これら一連の反応により、繊維状のセラミックの表面が覆われるとともに、その表面に有機官能基が露出するため、電極板に撥水性が付与される。

　これにより、空気中の水分が電極板に付着または吸着することによる電極板の表面抵抗率の低下が防止され、空気中の湿度によらず表面抵抗率が安定な電極板が得られる。アルコキシシランとしては、例えばメチルトリエトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン等を用いることができる。

　電極板に撥水性を付与するために用いる処理剤は、本実施の形態３ではメチルトリエトキシシランとした。メチルトリエトキシシランは、加水分解反応によってエトキシ基がシラノール基となり、さらにシラノール基が脱水縮合反応して強固なＳｉ－Ｏ－Ｓｉ結合を有する酸化ケイ素を生成する。この過程において有機官能基であるメチル基の部分は反応に関与しないため、酸化ケイ素生成後もメチル基は残ることになる。

　これら一連の反応により、セラミック繊維の表面が酸化ケイ素により覆われるとともに、その表面にメチル基が露出するため、電極板に撥水性が付与される。これにより、空気中の水分が電極板に付着または吸着することによる電極板の表面抵抗率の低下が防止され、空気中の湿度によらず表面抵抗率が安定な電極板が得られる。

　なお、本実施の形態３では、処理剤としてメチルトリエトキシシランを用いたが、これに限定されるものではなく、少なくとも一つの有機官能基を有し、上記と同様の反応により酸化ケイ素を生成する化合物であればよい。例えばメチルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン等のアルコキシシラン類、およびメチルトリクロロシラン、フェニルトリクロロシラン等のクロロシラン類などを用いることができる。

　また、撥水性を付与するための処理剤を新たに使用せず、撥水性機能を持つ導電性粒子、または結合剤を使用しても、同様の効果が得られる。

　接地極板２と、荷電極板８に用いる電極板は、セラミックペーパーをＡＴＯ－ＴｉＯ_２とテトラエトキシシランとを混合したスラリーに浸漬した後に焼結し、さらにメチルトリエトキシシランを含んだ水溶液に浸漬して乾燥させることによって製造した。焼結温度は３００～９００℃程度、乾燥温度は８０～１５０℃程度が好ましい。本実施の形態３では、焼結温度を８００℃、乾燥温度を１１０℃とした。

　上記製造方法により、基材２ａ、８ａであるセラミックペーパーに、導電性粒子であるＡＴＯ－ＴｉＯ_２を分散固定化する。その後、セラミックペーパー上においてメチルトリエトキシシランを加水分解および脱水縮合反応させ、導電性粒子の含有量によって制御された表面抵抗率を維持したまま、撥水性を有する電極板が作成される。

　このように電極板の製造方法は、セラミックペーパーを基材２ａ、８ａとし、導電剤としてＡＴＯ－ＴｉＯ_２、結合剤としてテトラエトキシシランを原料とする酸化ケイ素を使用する。さらにメチルトリエトキシシランを用いて撥水処理が施されている電極板により、接地極板２および荷電極板８が構成される。その結果、電極板の表面抵抗率が空気中の湿度によらず安定であり、高い集塵性能を維持できる電気集塵機が得られる。

　また、電極板の表面抵抗率は１０^７～１０^１２Ω／□オーダーとすることにより、集塵性能を低下させる火花放電を起こさない電気集塵機が得られる。

　また、電極板が繊維状のセラミックを含んだ基材２ａ、８ａを用いて構成されているため重量が軽く、電気集塵機が軽量化される。例えば空気清浄機、給気型換気扇等に電気集塵機が搭載されても、装置全体としての重量は軽くできる。

　なお、本実施の形態３では接地極板２および荷電極板８は、セラミックペーパーを基材２ａ、８ａとし、導電性粒子としてＡＴＯ－ＴｉＯ_２、結合剤としてテトラエトキシシランを原料とする酸化ケイ素が使用されている。さらに電極板は、メチルトリエトキシシランを用いて撥水処理が施され、接地極板９はステンレスの金属板により構成した。しかし、荷電極板８と接地極板９とは、入れ替えられてもよい。これにより高電圧が印加される荷電極板８が金属板となり、０ｋＶが印加される接地極板９が上述の電極板となるが、本実施の形態３と同様の効果が得られる。

　（実施例１）
　１Ｍ　ＨＣｌａｑ　５０ｇが攪拌されながら、エタノール　２０ｇとＡＴＯ－ＴｉＯ_２　５ｇとを混合した溶液が加えられた。さらにテトラエトキシシラン　１７．４ｇが加えられ、３０分間攪拌される。このことにより、結合剤によって導電性粒子を基材に分散固定化するためのスラリーが作製された。このスラリーにセラミックペーパーが１０分間浸漬された後に取り出され、室温において１時間以上乾燥、さらに８０℃において１時間以上乾燥された。その後、８００℃において１時間焼結され、セラミックペーパーにＡＴＯ－ＴｉＯ_２を分散固定化した電極板が得られた。

　１Ｍ　ＨＣｌａｑ　３０ｇとエタノール３０ｇを混合した溶液が攪拌されながら、メチルトリエトキシシラン　１５ｇが加えられて３０分間攪拌される。このことにより、電極板に撥水性を付与するためのスラリーが作製された。このスラリーに上記方法により作製した電極板が１０分間浸漬された後に取り出され、室温において１時間以上乾燥された。その後、１１０℃にて１時間乾燥され、撥水性を有する電極板が作製された。

　（比較例１）
　１Ｍ　ＨＣｌａｑ　５０ｇが攪拌されながら、エタノール　２０ｇとＡＴＯ－ＴｉＯ_２　５ｇとを混合した溶液が加えられた。さらにテトラエトキシシラン　１７．４ｇが加えられ、３０分間攪拌される。このことにより、結合剤によって導電性粒子を基材に分散固定化するためのスラリーが作製された。このスラリーにセラミックペーパーが１０分間浸漬された後に取り出され、室温において１時間以上乾燥、さらに８０℃において１時間以上乾燥された。その後、８００℃において１時間焼結され、セラミックペーパーにＡＴＯ－ＴｉＯ_２を分散固定化した電極板が作製された。

　（比較例２）
　セラミックペーパーが６００℃において１時間焼結され、電極板が作製された。

　図７は、本発明の実施の形態３の電気集塵機の集塵部の接地電極および荷電電極の表面抵抗率の湿度依存性を示す図である。比較例１および２では、電極板が置かれる環境の湿度に依存して、電極板の表面抵抗率が大きく変化するのに対し、実施例１では湿度が変化しても表面抵抗率はほぼ一定の値の１０^７～１０^１２Ω／□の範囲である。

　これは電極板に撥水処理が施されていることにより、空気中の水分が電極板に付着または吸着しにくくなり、空気中の湿度によらず表面抵抗率が安定となったことを示している。比較例１でも上述の範囲内であるが、表面抵抗率を所望の値とするために導電性粒子の含有量を変化させた場合、湿度による表面抵抗率の変化率が大きくなり、この範囲から外れてしまう懸念がある。

　このように、実施例１の電極板により接地極板２および荷電極板８を構成することによって、電極板の表面抵抗率が空気中の湿度によらず安定であり、高い集塵性能が維持できる電気集塵機が得られる。

　（実施の形態４）
　本発明の実施の形態４では、実施の形態１と同一の構成要素には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。

　図８は、本発明の実施の形態４の電気集塵機の集塵部の接地極板を示す図である。本実施の形態４では、剛性を持たせた帯電部１４の接地極板２の表面抵抗率が１×１０^６Ω／□～１×１０^１０Ω／□に、集塵部１５の荷電極板８と接地極板９の両方または片方の表面抵抗率が１×１０^６Ω／□～１×１０^１２Ω／□となるようにする。そのため、ガラスの粒子をペースト状にしたガラスペーストに導電性金属酸化物としてアンチモンドープ酸化錫を１８％含有させたガラスペーストが、接地極板２表面上に１～１００μｍ形成されるようにする。本実施の形態４ではスクリーン印刷を用いて１０μｍ前後の抵抗層７が形成され、９００℃において１０分間焼成されて、１×１０^８Ω／□の表面抵抗率が得られた。

　またガラス成分中に、導電性金属酸化物が含有された構成としてもよい。これにより、無機化合物のみにより電極板が構成されるため、コロナ放電によって流れる電流、放電と同時に発生するオゾンおよび活性種による劣化がなく、電極板の耐久性が飛躍的に向上する。

　また導電性金属酸化物は、アンチモンドープ酸化錫でもよい。アンチモンドープ酸化錫は導電性金属酸化物の中でも安価に入手できるため、電極板が安価に作成される。

　この方法を用いれば、帯電部１４の接地極板２上においてコロナ放電が必要な部分のみに、集塵部１５の荷電極板８と接地極板９とは電界が必要な場所のみに、所望の表面抵抗率が得られる。そのため、不必要な箇所での放電が発生せず、空気中の塵埃が効率的に帯電される、または捕集できる。なお抵抗層７の形成方法は、グラビア印刷など他の印刷方法でもよい。

　本発明は、電気集塵機などの集塵装置として有用である。

１　　放電極
２，９　　接地極板
２ａ，８ａ，９ａ　　基材
３　　放電極支持材
４　　枠体
５　　碍子
６　　導電性部材
７　　抵抗層
８　　荷電極板
１０　　電圧供給部材
１１　　接地部材
１２　　結合剤含有基材
１３　　電極板
１４　　帯電部
１５　　集塵部
２１　　コロナ放電発生部
２２　　電界発生部

Claims

放電極との間にコロナ放電を発生させるコロナ放電発生部を構成し前記放電極に対向して配置されるとともに基材を有する電極板であって、
前記基材はセラミック繊維により構成されていることを特徴とする電極板。
前記基材は液状の結合剤を含浸させたことを特徴とする請求項１記載の電極板。
表面抵抗率が、１×１０^６Ω／□以上１×１０^１０Ω／□以下であることを特徴とする請求項１記載の電極板。
アースまたは高電圧発生装置に電気的に接続した導電性部材を接触させたことを特徴とする請求項１記載の電極板。
荷電極板との間に電界を発生させる電界発生部を構成し前記荷電極板に対向して配置されるとともに基材を有する電極板であって、
前記基材はセラミック繊維が含まれたことを特徴とする電極板。
前記基材は、液状の結合剤を含浸させたことを特徴とする請求項５記載の電極板。
表面抵抗率が、１×１０^６Ω／□以上１×１０^１２Ω／□未満であることを特徴とする請求項５記載の電極板。
前記結合剤を含有させた結合剤含有基材が複数積層されたことを特徴とする請求項２または６のいずれか１項記載の電極板。
撥水性を有することを特徴とする請求項１または５のいずれか１項記載の電極板。
前記撥水性は、処理剤によって付与されることを特徴とする請求項９に記載の電極板。
前記処理剤は、少なくとも一つの有機官能基を有するアルコキシシランであることを特徴とする請求項１０に記載の電極板。
前記結合剤は、珪素化合物、金属化合物のうちの少なくとも一つを含有したことを特徴とする請求項２または６のいずれか１項記載の電極板。
前記結合剤に、導電性粒子を含有させたことを特徴とする請求項２または６のいずれか１項記載の電極板。
セラミック繊維を含んだ基材を、液状の結合剤に含浸させた後、焼結させて製造することを特徴とする電極板の製造方法。
前記コロナ放電発生部には請求項１記載の電極板、前記電界発生部には請求項５記載の電極板を用いたことを特徴とする電気集塵機。