JP2012096127A - 電気集塵装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】塵埃などの捕集に使用される電気集塵装置において、スパークの発生を抑制し、従来よりも集塵性能を高くすることを目的とする。
【解決手段】ハニカム状のセラミックス体1と、各筒状の断面略中央に配置した棒状の放電極2と、その放電極2と前記セラミックス体1に電位差を与えるための導電体4とから構成し、その導電体4をセラミックス体1の処理対象空気の流入側端面に設けたことにより、スパークを抑え、コロナ放電を均一に発生させることができ、さらに電界強度を高めることができるため、従来よりも高捕集であったり、従来と同等の捕集性能にするならば小型化が可能な電気集塵装置が得られる。
【選択図】図1
【解決手段】ハニカム状のセラミックス体1と、各筒状の断面略中央に配置した棒状の放電極2と、その放電極2と前記セラミックス体1に電位差を与えるための導電体4とから構成し、その導電体4をセラミックス体1の処理対象空気の流入側端面に設けたことにより、スパークを抑え、コロナ放電を均一に発生させることができ、さらに電界強度を高めることができるため、従来よりも高捕集であったり、従来と同等の捕集性能にするならば小型化が可能な電気集塵装置が得られる。
【選択図】図1
Description
本発明は、空気中に含まれる塵埃やオイルミストなどの微粒子を捕集し空気清浄を行うための電気集塵装置に関する。
従来、この種の電気集塵装置は、ハニカム体の複数の筒状の中に電極を設けたものが知られている。(例えば特許文献1参照)。
以下、その電気集塵装置について図5を参照しながら説明する。
図5は複数の筒状からなるハニカム体を使用した電気集塵装置の、1つの筒状部分の断面を示す構成図を現しており、捕集電極101と偏向電極102とニードル電極103からなり、偏向電極の先端にニードル電極は結合されニードル偏向結合電極104となっている。捕集電極101は四角形の筒状の穴が複数構成されるハニカム形状となっており、その筒状の穴の内部にニードル偏向結合電極104が配置されている。
捕集電極101はアースに接続し、ニードル偏向結合電極104には直流高電圧を印加することで、ニードル電極103先端でコロナ放電が発生し、ニードル電極103先端側から流入してきた処理対象空気中に含まれる塵埃を帯電させ、下流側に位置する偏向電極102と捕集電極101との間に形成される電界により、帯電粒子はクーロン力を受け、捕集電極101へ捕集される。
このようなハニカム状の電気集塵装置は、平行平板方式の電気集塵装置と比べ、捕集電極101の面積を増加させることが出来るため、捕集性能を高めることが出来る。
このような従来の電気集塵装置は、捕集電極と偏向電極とニードル電極の全ての電極が導電材料で出来ているため、電圧を上昇させていくと電界強度が上がり、空気が絶縁破壊を起こし、スパークが発生してしまうため、捕集効率の向上を目的に、電界強度を上昇させようとしても限界があったため、捕集効率の向上にも限界があるという課題を有していた。
そこで本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、スパークの発生を抑制し、電界強度を高め、従来よりも強力なコロナ放電を発生させて、塵埃の帯電量を上げ、帯電粒子の捕集時にも従来よりも強力な電界で、より高捕集な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、処理対象空気を通過させる複数の筒状の開口を有するハニカム状のセラミックス体と、各筒状の断面略中央に配置した棒状の放電極と、その放電極と前記セラミックス体に電位差を与えるための導電体とから構成される電気集塵装置において、前記放電極の先端は前記セラミックス体の処理対象空気の流入側に位置し、そこから前記放電極は処理対象空気の流出側に向かってセラミックス体の外にまで伸びており、前記セラミックス体の処理対象空気の流入側端面に前記導電体を設けたものであり、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、ハニカム状のセラミックス体の各筒状の断面略中央に配置した棒状の放電極と、セラミックス体の処理対象空気の流入側の端面に導電体を設けるという構成にしたことにより、セラミックス体の表面抵抗によりスパークの発生を抑制することができ、各放電極から均一にコロナ放電を発生させることができ、捕集性能を高く出来るという効果を得ることが出来る。
本発明の請求項1記載の電気集塵装置は、処理対象空気を通過させる複数の筒状の開口を有するハニカム状のセラミックス体と、各筒状の断面略中央に配置した棒状の放電極と、その放電極と前記セラミックス体に電位差を与えるための導電体とから構成される電気集塵装置において、前記放電極の先端は前記セラミックス体の処理対象空気の流入側に位置し、そこから前記放電極は処理対象空気の流出側に向かってセラミックス体の外にまで伸びており、前記セラミックス体の処理対象空気の流入側端面に前記導電体を設けるという構成を有する。
これにより、処理対象空気の流入側に位置する棒状の放電極の先端から導電体までの距離が、どの棒状の放電極の先端からでもほぼ同様の距離になるため、全ての筒状内で発生するコロナ放電にむらが生じず均一に放電させることが出来るという効果を得ることができる。これは、セラミックス体は導電体ではないため、棒状の放電極の先端から導電体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。またセラミックス体は通常導電体ではなく、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出来、捕集性能を向上させることが出来るという効果を奏する。
また、セラミックス体の表面抵抗率を107〜1013Ω/□という構成にしてもよい。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出来るため、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107Ω/□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1013Ω/□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、セラミックス体の筒状の内面を含む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107〜1010Ω/□という構成にしてもよい。これにより、セラミックス体の表面抵抗率が107より小さい場合や、1013Ω/□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107〜1010Ω/□に設定することができるという効果を奏する。
また、セラミックス体を処理対象空気の流入側と流出側で分割した構成にしてもよい。これにより、処理対象空気の流入側でコロナ放電によって流れる電流を流出側に流さないという効果を奏する。セラミックス体表面にはある程度の抵抗があるため、電流が流れると表面電位の絶対値が高くなってしまい、分割していない状態では、その高くなった表面電位の影響を受けて電界強度が弱くなってしまうが、流入側と流出側を分割することで、この影響をなくして、より確実に捕集させることが出来る。
また、処理対象空気の流入側のセラミックス体と処理対象空気の流出側のセラミックス体の間に絶縁体を挟んだ構成にしてもよい。これにより、流入側と流出側が電気的に確実に絶縁され、分割した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。
また、処理対象空気の流出側のセラミックス体の外周面に導電体を設けた構成にしてもよい。流出側はセラミックス体と放電極との間に電界を発生させクーロン力で帯電粒子を捕集するいわゆる集塵部の構成となっているが、放電極と電位差を発生させて電界を発生させるための電極を放電極から離れた外周面に設けることにより、放電極と導電体との間で火花放電などの不要な放電の発生を抑制することが出来る。
また、棒状の放電極の空気の流入側にあたる端部を先端に向かって徐々に細く針状の放電極とした構成にしてもよい。これにより、またφ1mm程度の棒状の放電極を垂直に切断したままと比べて、放電箇所が少なくなるため、コロナ放電の電界集中をより強くすることができ、またオゾンの発生も抑えることができるという効果を奏する。
また、セラミックス体に設けた導電体を絶縁物で被覆した構成にしてもよい。これにより、放電極と導電体との間での火花放電や短絡などを確実に防ぐことが出来る。
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に本実施の形態における電気集塵装置の斜視図、図2にその断面を示す構成図を示す。
図1に本実施の形態における電気集塵装置の斜視図、図2にその断面を示す構成図を示す。
図1、2に示すように、ハニカム状のセラミックス体1の各筒状の内部に放電極2を配置した構成となる。処理対象空気は図1の矢印のごとく流れる。セラミックス体1に挿入配置した放電極2の先端は、セラミックス体1の流入側に位置している。その反対側の末端は、セラミックス体1の流出側外側まで突出しており、支持部材3により放電極2を支えている。
図2に示すように、セラミックス体1の流入側端面に導電体4を設ける。図2では断面図となっているため、導電体4が途切れているように見えるが、実際はセラミックス体1の流入側端面で全てつながった状態となっており、電気的にもつながっている。その導電体4を絶縁物5で被覆しており、絶縁物5は各筒状の内部まで被覆すると(例えば端面から10mm)絶縁がより確実になり望ましい。
ここで、各部材の材料の具体例を示すと、放電極2はステンレス、セラミックス体1はコージェライト、導電体4は銀、絶縁物5は絶縁ガラスである。これ以外に、放電極2は放電耐久性を増すためにタングステンなどが上げられ、セラミックス体1はムライト・磁器・アルミナなどが上げられ、導電体4は、カーボン・銅・アルミ・ステンレスなどが上げられ、絶縁物5は樹脂系の絶縁物5などでもよい。
本実施の形態では処理空気が流れるセラミックス体1の開口部は、正六角形で対向する辺同士の距離は12mmとしている。セラミックス体1の空気の流れる方向の長さは90mmとしている。放電極2の太さはφ1mmでセラミックス体1に挿入する側の先端は、電界が集中しコロナ放電が発生しやすいよう、先端径がφ20μm程度になるように尖らせている。先端を尖らせることで、尖らせていない場合と比べて、電界の集中ポイントを減らすことができ、同じ放電量でもオゾンの発生量を減らすことができる。放電極2先端は正六角形の開口部のほぼ中心に配置する。
セラミックス体1は表面抵抗率が107〜1013Ω/□となるものを使用する。セラミックス体1の特性により空気中の水分がセラミックス体1表面に吸着されるために、その表面は完全な絶縁ではない。本実施の形態では、107〜1013Ω/□の範囲で使用している。空気中の湿度による影響で表面抵抗率は変化するため、低湿時に1013Ω/□を上回らなければよく、また高湿時に107Ω/□を下回らなければよい。セラミックス体表面にはヒドロキシル基が存在しており、そこに空気中の水分子が吸着することで、半導電性が発現し、表面抵抗率が107〜1013Ω/□付近まで低下するが、空気中の水分量によって、表面抵抗率は変化する。なお、107Ω/□より低い場合、印加電圧を高めていったり、放電極2とセラミックス体1の壁面との距離が近づいたりすることで、火花放電が発生し、性能低下が発生してしまう。一方、1013Ω/□を超えると、電流の流れが抑制され過ぎてしまい、コロナ放電が発生しにくくなる。
そして、高電圧電源6により放電極2に直流高電圧3〜10kV、本実施の形態では5kV(極性はプラスまたはマイナスどちらでもよい)を印加し、セラミックス体1の流入側端面に設けた導電体4にアースを接続する。このことにより、セラミックス体1内部の放電極2先端からその付近のセラミックス体1の面に向かってコロナ放電が発生し、処理空気中の塵埃が帯電されるとともに、放電極2先端よりも下流側では、電界が発生し、帯電された塵埃を捕集することが出来る。なお、高電圧の印加とアースの接続を逆にしてもよい。
この時、セラミックス体1の107〜1013Ω/□の表面抵抗率により、火花放電(スパーク)が発生しないため、印加電圧を高めることが可能となり、従来の電気集塵よりもコロナ放電をより強くすることが可能となり、また放電極2の胴体部分とセラミックス体1内壁面との間でもより強力な電界を発生させることが出来るようになるため、電気集塵装置の大きさを変えず集塵性能を高めたり、集塵性能を従来と同等にすれば、処理風量を増大させたりすることが可能となる。逆に言えば、集塵性能や処理風量を従来と同等にすれば電気集塵装置を小型化することが可能となる。
さらに、セラミックス体1の処理空気の流入側端面に設ける導電体4を全てつながるように、ハニカム開口部周囲に設けることで、全ての放電極2先端から導電体4までの距離がほぼ同等となる。このことは、導電体4までの抵抗が同じということであり、全ての放電極2で均一なコロナ放電を発生させることが出来る。これにより、効果的に塵埃を帯電させることが可能となり、捕集性能にムラを生じさせず、場所によらず均等に集塵することが出来る。
(実施の形態2)
図3に本実施の形態における電気集塵装置の斜視図、図4にその断面を示す構成図を示す。図1および図2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3に本実施の形態における電気集塵装置の斜視図、図4にその断面を示す構成図を示す。図1および図2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。
実施の形態1と異なる部分は2点あり、1点はハニカム状のセラミックス体が処理空気の流入側セラミックス体7と流出側セラミックス体8の2個に分割し、流出側セラミックス体8の外周表面に導電体4を設け、流入側セラミックス体7の導電体4と電気的に接続し、流入側セラミックス体7と流出側セラミックス体8との間に絶縁体9を挟んでいること、もう1点は、セラミックス体の筒状内面を含む表面に無機物質より成る半導電層を設けていることである。なお、流出側セラミックス体に設けた導電体4は実施の形態1と同様に、銀を用いている。またその導電体は、外周を1周するように設けているが、一部分のみでもよい。
セラミックス体を2個に分割することにより、流入側セラミックス体7はコロナ放電を発生させる塵埃を帯電させる帯電部として、流出側セラミックス体8は電界を発生させ、帯電した塵埃をクーロン力により捕集する集塵部として作用させることができる。
コロナ放電が発生すると放電電流が流れるが、セラミックス体を分割していない場合は、導電体4から放電極2先端付近に向かって、放電電流とセラミックス体の抵抗により表面電位が上昇していく。放電極2の先端から流出側にかけては放電が発生しないため、電流は流れないが、放電極2先端付近のセラミックス体の表面電位から流出側のセラミックス体表面にかけて同電位となる。
そこで、帯電部と集塵部でセラミックス体を完全に分離することで、コロナ放電の放電電流により放電極2先端付近のセラミックス体の表面電位が上昇しても、下流側の集塵部のセラミックス体には影響を与えず、分割していない場合に比べて、集塵部側の電界強度を高めることができ、捕集性能をより高くすることが可能となる。この際、帯電部と集塵部が電気的につながってしまうとこの効果がなくなるので、間に絶縁体9である樹脂板を挟んでいる。
本発明にかかる電気集塵装置は、スパークの発生を抑制し、電界強度を高め、従来よりも強力なコロナ放電を発生させて、塵埃の帯電量を上げ、帯電粒子の捕集時にも従来よりも強力な電界で、より高捕集な電気集塵装置を可能とするものであるので、空気中に含まれる塵埃やオイルミストなどの微粒子を捕集し空気清浄を行うための電気集塵装置として有用である。
1 セラミックス体
2 放電極
3 支持部材
4 導電体
5 絶縁物
6 高電圧電源
7 流入側セラミックス体
8 流出側セラミックス体
9 絶縁体
2 放電極
3 支持部材
4 導電体
5 絶縁物
6 高電圧電源
7 流入側セラミックス体
8 流出側セラミックス体
9 絶縁体
Claims (8)
- 処理対象空気を通過させる複数の筒状の開口を有するハニカム状のセラミックス体と、各筒状の断面略中央に配置した棒状の放電極と、その放電極と前記セラミックス体に電位差を与えるための導電体とから構成される電気集塵装置において、前記放電極の先端は前記セラミックス体の処理対象空気の流入側に位置し、そこから前記放電極は処理対象空気の流出側に向かってセラミックス体の外にまで伸びており、前記セラミックス体の処理対象空気の流入側端面に前記導電体を設けたことを特徴とする電気集塵装置。
- セラミックス体の表面抵抗率を107〜1013Ω/□とした請求項1記載の電気集塵装置。
- セラミックス体の筒状の内面を含む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107〜1010Ω/□とした請求項1記載の電気集塵装置。
- セラミックス体を処理対象空気の流入側と流出側で分割した請求項1〜3いずれか記載の電気集塵装置。
- 処理対象空気の流入側のセラミックス体と処理対象空気の流出側のセラミックス体の間に絶縁体を挟んだことを特徴とする請求項4記載の電気集塵装置。
- 処理対象空気の流出側のセラミックス体の外周面に導電体を設けた請求項4または5いずれか記載の電気集塵装置。
- 棒状の放電極の空気の流入側にあたる端部を先端に向かって徐々に細く針状の放電極とした請求項1〜6いずれか記載の電気集塵装置。
- セラミックス体に設けた導電体を絶縁物で被覆した請求項1〜7いずれか記載の電気集塵装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010243189A JP2012096127A (ja) | 2010-10-29 | 2010-10-29 | 電気集塵装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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Family Applications (1)
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JP2010243189A Pending JP2012096127A (ja) | 2010-10-29 | 2010-10-29 | 電気集塵装置 |
Country Status (1)
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104549742A (zh) * | 2013-10-29 | 2015-04-29 | 杭州天明环保工程有限公司 | 一种湿式静电除尘器 |
CN105536989A (zh) * | 2015-12-10 | 2016-05-04 | 国网上海市电力公司 | 一种用于无人值守电站、仓库的小型静电集尘器 |
CN106733181A (zh) * | 2017-02-28 | 2017-05-31 | 广东美的环境电器制造有限公司 | 一种电净化组件及空气净化器 |
CN114887770A (zh) * | 2022-03-30 | 2022-08-12 | 山东大学 | 一种便携式蜂窝六边形的静电集尘器 |
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2010
- 2010-10-29 JP JP2010243189A patent/JP2012096127A/ja active Pending
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