JP2013158762A - 集塵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】集塵装置において、火花放電を抑制しつつ、特に高温高湿の状態において放電電流の発生を低減させて、周囲環境に影響されず高い集塵効率を維持できる集塵装置を提供することを目的とする。
【解決手段】荷電極板３および集塵極板４を交互に積層し、荷電極板３と集塵極板４に異なる電圧を印加して電場を形成する集塵部１を有する電気式の集塵装置において、
荷電極板３は、１０⁷〜１０¹³Ω／□の表面抵抗率を有する半導電性極板であり、集塵極板４は、金属に体積抵抗率が１０⁹Ω・ｃｍ以上の樹脂フィルムで被覆または樹脂材料でコーティングしたことを特徴とする集塵装置としたことにより、適切な表面抵抗率によって火花放電を抑制しつつ、特に高温高湿の状態において放電電流の発生を低減させて、周囲環境に影響されず高い集塵効率を維持できる集塵装置を提供することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気清浄の分野において、空気中の塵埃を捕集する集塵装置に関するものである。

従来、この種の集塵装置は、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を帯電させる帯電部と、電極板を積層し、交互に異なる電圧を印加して電場を形成することにより、帯電部で帯電させた塵埃をクーロン力により捕集する集塵部とを備えた電気式の集塵装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

以下、その集塵装置について図４を参照しながら説明する。図４に示すように、帯電部１０１は線状の放電極１０２と接地極板１０３とからなり、また、帯電部１０１の下流側には荷電極板１０５と集塵極板１０６とを一定の間隔を開けて交互に積層した集塵部１０４を設けている。

上記構成において、帯電部１０１では放電極１０２と接地極板１０３との間に電圧を印加することで不平等な電場が作られ、放電極１０２と接地極板１０３との間にコロナ放電が生じる。コロナ放電によって放電極１０２に印加した電圧と同じ極性の空気イオンが作られて拡散移動し、帯電部１０１を通過する粉塵に付着することで粉塵が帯電する。

帯電した粉塵は送風の流れにそって集塵部１０４に導入される。ここで放電極１０２と同極性となるように荷電極板１０５に電圧を印加する場合、帯電した粉塵は荷電極板１０５と集塵極板１０６との間で作られる電場の力を受けて主に集塵極板１０６に付着して取り除かれ、清浄な空気が集塵部１０４の後方から吹出される。

ここでこの集塵装置は、体積抵抗率が１０¹⁰〜１０¹³Ω・ｃｍとなる吸湿性樹脂からなる荷電極板１０５で集塵部を構成することを特徴としている。すなわち電気を僅かに通す半導電性の吸湿性樹脂で荷電極板１０５を構成してその表面抵抗率を適切な範囲に保つことによって、荷電極板１０５と集塵極板１０６との間に電場を設けると同時に、集塵装置としての捕集効率を低下させる原因となる火花放電を抑制できる集塵部１０４が得られることを提示している。

特許第３５１６７２５号公報

特許文献１に記載される荷電極板は吸湿性樹脂で構成されているため、周囲の湿度が９０％以上の場合に荷電極板と集塵極板の間に放電電流が発生して消費電力が増加するため、高圧の電源容量が不足する場合は、集塵効率が低下する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、火花放電を抑制しつつ、放電電流の発生を周囲環境に影響されず低減させて、高い集塵効率を維持できる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、荷電極板および集塵極板を交互に積層し、前記荷電極板と前記集塵極板に異なる電圧を印加して電場を形成する集塵部を有する電気式の集塵装置において、前記荷電極板は１０⁷〜１０¹³Ω／□の表面抵抗率を有する半導電性極板であり、前記集塵極板は金属に体積抵抗率が１０⁹Ω・ｃｍ以上の樹脂フィルムで被覆または樹脂材料でコーティングしたことを特徴とする集塵装置であり、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、荷電極板および集塵極板を交互に積層し、前記荷電極板と前記集塵極板に異なる電圧を印加して電場を形成する集塵部を有する電気式の集塵装置において、前記荷電極板は１０⁷〜１０¹³Ω／□の表面抵抗率を有する半導電性極板であり、前記集塵極板は金属に体積抵抗率が１０⁹Ω・ｃｍ以上の樹脂フィルムで被覆または樹脂材料でコーティングしたことを特徴とする集塵装置としたことにより、適切な表面抵抗率によって火花放電を抑制しつつ、特に高温高湿の状態において放電電流の発生を低減させて、周囲環境に影響されず高い集塵効率を維持できる集塵装置を提供することを目的とする。

本発明の実施の形態１の集塵装置に備えた集塵部を上から見た斜視図 同集塵装置に備えた集塵部を下から見た斜視図 同集塵装置に備えた極板保持手段の斜視図 従来の集塵装置の構成図

本発明の請求項１記載の発明は、荷電極板および集塵極板を交互に積層し、前記荷電極板と前記集塵極板に異なる電圧を印加して電場を形成する集塵部を有する電気式の集塵装置において、前記荷電極板は１０⁷〜１０¹³Ω／□の表面抵抗率を有する半導電性極板であり、前記集塵極板は金属に体積抵抗率が１０⁹Ω・ｃｍ以上の樹脂フィルムで被覆または樹脂材料でコーティングしたことを特徴とする集塵装置である。

これにより、適切な表面抵抗率によって火花放電を抑制しつつ、特に高温高湿の状態において放電電流の発生を低減させて、周囲環境に影響されず高い集塵効率を維持できる集塵装置を提供することができる。

また、半導電性極板は、少なくとも繊維状のセラミックスを含んだ板状の基材としてもよい。

繊維状のセラミックスを含んだ板状の基材として、例えばセラミックペーパーがある。セラミックペーパーは空気中の水分を吸着することにより、その表面抵抗率が１０⁷〜１０¹³Ω／□となるため、それ自身が半導電性極板となることができ、火花放電を抑制しつつ、集塵部としての機能を十分に発揮することができる。また、繊維状のセラミックスは重量が軽いため、極板の重量を軽くすることができ、集塵部としての重量を軽減することができる。

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）
本発明の集塵装置の集塵部１を上から見た斜視図を図１に、下から見た斜視図を図２に示す。集塵部１は、外郭として枠体２を備え、その内部に高電圧を印加する荷電極板３と、それと対向してアースに接続された集塵極板４とが交互に一定の間隔で配置されている。

本実施の形態では、荷電極板３には−７ｋＶを、集塵極板４には０ｋＶ（すなわちアース）を印加し、荷電極板３と集塵極板４との間隔は６ｍｍである。

これにより、荷電極板３と集塵極板４との間に電界が発生し、帯電部（図示せず）を通過する際にマイナスに帯電された塵埃が、集塵部１を通過する際に電界によるクーロン力を受け、主に集塵極板４上に捕集される。

荷電極板３は、板厚１ｍｍで、繊維状のセラミックスを含んだ板状の基材であるセラミックペーパーからなる半導電性極板である。セラミックペーパーは空気中の水分を吸着することにより、その表面抵抗率が１０の７〜１３乗Ω／□オーダーとなる。

荷電極板３の表面抵抗率を１０の１３乗Ω／□オーダー以下にすることで、電圧が印加されたときに極板表面に速やかに電荷を与えることができ、速やかに荷電極板３と集塵極板４との間に電場を発生させることができる。

荷電極板３の表面抵抗率を１０の７乗Ω／□オーダー以上にすることで、火花放電のような大電流が流れようとする際には、極板表面での電圧降下が大きくなるため、極板間の電位差は小さくなり、火花放電が抑制される。火花放電が発生しないことで、集塵装置としての捕集効率の低下がなく、また不快な音や光、ノイズなどの発生を抑制することができる。

集塵極板４は導電性を有する極板、例えばステンレス等の金属板を使用すると、周囲環境が高温高湿の場合は（例えば温度４０℃、相対湿度９０％の場合）、荷電極板３と集塵極板４の間の空気の絶縁状況が変化して、極板間での放電が発生して、電流値が極端に向上する。この場合、荷電極板３と集塵極板４に電位差を与える電源（図示せず）の容量が不足すると、集塵性能が極端に悪化して、場合によっては集塵できない状態になる。

そこで集塵極板４は、導電性を有する極板の表面にラミネートフィルム（例えばＰＥＴ、ＰＰ、ＰＶＤＦなどの素材による薄肉フィルム）を貼りつけたものにすることで、空気の絶縁状況が変化しても、放電を防止することができるものである。

荷電極板３は、極板固定手段７によって集塵部１の底面側の辺を固定されているとともに、極板保持手段５によって集塵部１の天面側の辺を固定されている。

ここで、剛性の低いセラミックペーパーで荷電極板３を構成した場合に、電界の力による極板のたわみを抑制できる極板保持手段５について詳しく説明する。

荷電極板３が、金属等の剛性が十分に高い材質で構成されている場合は、集塵部１に電圧が印加されて荷電極板３と集塵極板４との間に電界が働いても、電界の力による荷電極板３のたわみが生じないため、極板固定手段７のみでも荷電極板３と集塵極板４との極間は維持され、集塵性能が低下することはない。

本実施の形態では、上記の通り、荷電極板３は板厚１ｍｍのセラミックペーパーからなる。

荷電極板３をセラミックペーパーからなる半導電性極板で構成することにより、火花放電を抑制しつつ高い集塵性能を有する集塵装置を提供することができる。しかし、セラミックペーパーはそれ自身の剛性が低いため、極板固定手段７のみでは荷電極板３を十分に固定することができない。荷電極板３の上端が固定されていないため、集塵部１に電圧が印加されて荷電極板３と集塵極板４との間に電界が働いた場合にたわみが生じてしまい、結果として集塵効率の低下を招く恐れがある。

本実施の形態では、荷電極板３は極板固定手段７および極板保持手段５によって固定されている。極板保持手段５を用いて荷電極板３の上端を固定することにより、集塵部１に電圧が印加されて荷電極板３と集塵極板４との間に電界が働いても、電界の力による極板のたわみを抑制し、高い集塵効率を維持できる集塵装置を提供することができる。

また荷電極板３をセラミックペーパーで構成することにより、極板の重量を軽くすることができ、集塵部１の重量を軽減することができる。

本実施の形態では、極板保持手段５によって、荷電極板３の辺のうち、集塵部１の奥行き方向の１辺を挟み込んだ構成とした。

集塵部１の奥行き方向、すなわち集塵部１を通過する風の流れと平行に位置している荷電極板３の辺を極板保持手段５で挟み込むことにより、極板保持手段５が風の流れを妨げないように荷電極板３を保持することができ、圧力損失を低減させることができる。

本実施の形態では、極板保持手段５は、荷電極板３の辺の３分の１以上を挟み込んだ構成とした。

挟み込む長さが３分の１未満だと、荷電極板３を固定する力が不足し、電圧を印加したときに、発生した電界の力を受けて極板がたわんでしまう恐れがある。挟み込んで支持する長さを３分の１以上とすることで、荷電極板３を確実に固定することができ、たわみを抑制することができる。

極板保持手段５の斜視図を図３に示す。その一部を拡大した模式図を図４に示す。極板保持手段５は、ステンレスからなる極板挟み部材８と、絶縁性の樹脂からなる支持碍子９からなり、支持碍子９には突起部１０が設けられている。極板挟み部材８は荷電極板３に電圧を印加するための部材を兼ねており、これにより部品点数を削減することができる。

極板保持手段５の一部を拡大した模式図を図４に示す。極板保持手段５は、支持碍子９に設けられた突起部１０を、枠体２に設けられた溝に嵌合させるような構成となっている。このとき、極板保持手段５と枠体２との間には、弾性を有するゴムからなる引張力印加手段６が設けられているため、極板保持手段５は、上方向に引っ張り上げられるような力を受け、突起部１０が枠体２の溝に引っかかり、固定される。

これにより、極板保持手段５によって固定された荷電極板３に引張力を印加することができ、セラミックペーパーのような剛性の低い材料を荷電極板３として用いても、荷電極板３に上下方向の張力を加えて保持することで、電界の力によるたわみの発生を抑制することができる。

本発明に集塵装置により、適切な表面抵抗率によって火花放電を抑制しつつ、高い集塵効率を維持できる集塵装置の提供が可能となるので、室内設置型の空気清浄機、給気型換気扇等に有用である。

１ 集塵部
２ 枠体
３ 荷電極板
４ 集塵極板
５ 極板保持手段
６ 引張力印加手段
７ 極板固定手段
８ 極板挟み部材
９ 支持碍子
１０ 突起部
１０１ 帯電部
１０２ 放電極
１０３ 接地極板
１０４ 集塵部
１０５ 荷電極板
１０６ 集塵極板

Claims (2)

1. 荷電極板および集塵極板を交互に積層し、前記荷電極板と前記集塵極板に異なる電圧を印加して電場を形成する集塵部を有する電気式の集塵装置において、
   前記荷電極板は１０⁷〜１０¹³Ω／□の表面抵抗率を有する半導電性極板であり、前記集塵極板は金属に体積抵抗率が１０⁹Ω・ｃｍ以上の樹脂フィルムで被覆または樹脂材料でコーティングした集塵装置。
2. 半導電性極板は、少なくとも繊維状のセラミックスを含んだ板状の基材から成ることを特徴とする、請求項１に記載の集塵装置。

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