電気集じん機
【課題】コロナ放電を発生させた上で、火花放電の発生を防止し耐久性の高い電気集じん機を提供することを目的とする。
【解決手段】帯電部２１と集じん部３１と送風機２と高圧電源３とを備え、厚さ方向に流れる電流に対する単位面積当りの電気抵抗が１０8〜１０10Ω・ｃｍ2の半導電性セラミックスで構成された半導電板２８を帯電部２１の接地電極２３の表面に配置する。また、帯電部２１の放電電極２２が、接地電極２３に平行に配置された支持部２６から突出した複数の針状電極２７で構成されている。
【解決手段】帯電部２１と集じん部３１と送風機２と高圧電源３とを備え、厚さ方向に流れる電流に対する単位面積当りの電気抵抗が１０8〜１０10Ω・ｃｍ2の半導電性セラミックスで構成された半導電板２８を帯電部２１の接地電極２３の表面に配置する。また、帯電部２１の放電電極２２が、接地電極２３に平行に配置された支持部２６から突出した複数の針状電極２７で構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気中の浮遊粒子状物質を捕集し空気清浄を行うための電気集じん機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の電気集じん機は、例えば特許文献１のようなものが知られている。以下、その電気集じん機について図８および図９を参照しながら説明する。
【０００３】
図８に示すように、電気集じん機は帯電部８１と集じん部８２と送風ファン８３と電子コントロールボックス８４からなり、電子コントロールボックス８４内に図示しない高圧電源と電気集じん機を制御する図示しない制御器を備えている。帯電部８１と集じん部８２は図９に示すように、帯電部８１には高圧電源に接続された放電電極９１と接地された接地電極９２とが交互にお互いが接触せずに平行に一定の間隔を保って配置されている。また、同じように集じん部８２には高圧電源に接続された荷電極板９３と接地された接地極板９４とが交互にお互いが接触せずに平行に一定の間隔を保って配置されている。高圧電源から高電圧を印加することで、帯電部８１では高電圧の印加された放電電極９１と接地された接地電極９２との間でコロナ放電を発生させ空気中の浮遊粒子状物質を帯電させ、集じん部８２では高圧電源に接続された荷電極板９３と接地された接地極板９４との間で発生している電界により、帯電した浮遊粒子状物質が接地極板９４に付着し捕集されることにより、空気中の浮遊粒子状物質を除去し、空気を清浄化することができる。
【特許文献１】特開平２−１１４２８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような従来の電気集じん機では、高電圧を印加した帯電部８１の高圧電源に接続された放電電極９１と接地された接地電極９２、および集じん部８２の高圧電源に接続された荷電極板９３と接地された接地極板９４は、それぞれ導電体が露出して対向しているため、印加電圧や空間の温湿度条件によっては火花放電が発生することがある。運転中に火花放電が発生すると、帯電部８１の接地電極９２および集じん部８２の接地極板９４に付着した可燃性物質が部分的に異常過熱され、接地電極９２や接地極板９４が熱により変形し耐久寿命が短くなるという課題があった。
【０００５】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、コロナ放電量を確保した上で、火花放電の発生を防止し、耐久性の高い電気集じん機を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の電気集じん機は、上記目的を達成するために、帯電部と集じん部と送風機と高圧電源とを備え、厚さ方向に流れる電流に対する単位面積当りの電気抵抗が１０8〜１０10Ω・ｃｍ2の半導電性セラミックスで構成された半導電板を帯電部の接地電極の表面に配置したものである。
【０００７】
この手段により、帯電部においてコロナ放電を発生させ空気中の浮遊粒子状物質を帯電させた上で、火花放電を防止し耐久性を確保することができる。
【０００８】
また、他の手段は、半導電板が少なくとも酸化ジルコニウム、炭化珪素、酸化チタンのいずれかを主成分とする半導電性セラミックスで構成されたものである。
【０００９】
これにより、火花放電を防止するための半導電性セラミックスの、単位面積当りの電気抵抗を容易に調整することができる。
【００１０】
また、他の手段は、半導電板が酸化ジルコニウム６３％以上、酸化第二鉄３０％以上、酸化イットリウム５％以下を含有する半導電性セラミックスで構成されたものである。
【００１１】
これにより、火花放電を防止するための半導電性セラミックスの、単位面積当りの電気抵抗を最適にすることができる。
【００１２】
また、他の手段は、半導電板が、厚さが０．５〜５ｍｍである半導電性セラミックスで構成されたものである。
【００１３】
これにより、火花放電を防止するための半導電性セラミックスの、単位面積当りの電気抵抗を最適にすることができる。
【００１４】
また、他の手段は、半導電板が絶縁性ネジによって帯電部の接地電極に固定されたものである。
【００１５】
これにより、火花放電を確実に防止した上で、半導電板を帯電部の接地電極に確実に固定することができる。
【００１６】
また、他の手段は、半導電板が導電性の接着剤または導電性の熱溶着フィルムによって帯電部の接地電極に貼付けられたものである。
【００１７】
これにより、コロナ放電の電流値を確保した上で、半導電板を帯電部の接地電極に確実に固定することができる。
【００１８】
また、他の手段は、帯電部の接地電極は導電性フィルムであって、半導電板は、導電性の接着剤または導電性の熱溶着フィルムによって導電性フィルムに貼付けられたものである。
【００１９】
これにより、接地電極を軽量化することができる。
【００２０】
また、他の手段は、帯電部の放電電極が、接地電極に平行に配置された支持部と、この支持部から突出した複数の針状電極で構成されたものである。
【００２１】
これにより、コロナ放電の効率が向上し、帯電部で同じコロナ放電量を得る場合でも、帯電部への印加電圧を下げることができ、火花放電を確実に防止することができる。
【００２２】
また、他の手段は、半導電板が対向する針状電極の先端本数と略同数に分割され、となり合う半導電板どうしの隙間には絶縁物が充填されたものである。
【００２３】
これにより、半導電板の製造を容易に行うことができ、コストを安くすることができる。
【００２４】
また、他の手段は、針状電極先端の曲面半径を０．１ｍｍ以下としたものである。
【００２５】
これにより、コロナ放電の効率をさらに向上させることができる。
【００２６】
また、他の手段は、帯電部に平行配置された放電電極と接地電極との距離Ｄに対し、針状電極の支持部からの突出長さＨが、Ｈ／Ｄ＝０．５〜１．５の範囲に設定されたものである。
【００２７】
これにより、コロナ放電の効率をさらに向上させることができる。
【００２８】
また、他の手段は、帯電部に平行配置された放電電極と接地電極との距離Ｄに対し、１つの支持部に配置されたとなり合う針状電極の針ピッチＰが、Ｐ／Ｄ＝１．０〜１．５の範囲に設定されたものである。
【００２９】
これにより、コロナ放電の効率をさらに向上させることができる。
【００３０】
また、他の手段は、帯電部の放電電極と接地電極との間にコロナ放電として流れる電流が所定の値となるように、高圧電源から供給される帯電部への印加電圧が制御されたものである。
【００３１】
これにより、帯電部においてコロナ放電電流を適正化し、不要に高い印加電圧をかけることがないため、火花放電を確実に防止することができる。
【００３２】
また、他の手段は、半導電板の耐電圧Ｖｍと高圧電源から供給される帯電部への印加電圧Ｖａとの差Ｋ＝Ｖｍ−Ｖａが、常に所定値以上を確保するように印加電圧Ｖａが制限されたものである。
【００３３】
これにより、半導電板に耐電圧以上の電圧がかかることがないため、半導電板の絶縁破壊に起因する火花放電を確実に防止することができる。
【００３４】
また、他の手段は、厚さ方向に流れる電流に対する単位面積当りの電気抵抗が１０10Ω・ｃｍ2以上の樹脂フィルムまたは絶縁性セラミックスで構成された絶縁板を集じん部の荷電極板の表面に配置したものである。
【００３５】
これにより、帯電部だけでなく、集じん部の火花放電も防止し耐久性を確保することができる。
【００３６】
また、他の手段は、絶縁板の耐電圧Ｖｎと高圧電源から供給される集じん部への印加電圧Ｖｂとの差Ｋ＝Ｖｎ−Ｖｂが、常に所定値以上を確保するように印加電圧Ｖｂが制限されたものである。
【００３７】
これにより、絶縁板に耐電圧以上の電圧がかかることがないため、絶縁板の絶縁破壊に起因する火花放電を確実に防止することができる。
【発明の効果】
【００３８】
本発明によれば、コロナ放電量を十分確保した上で、火花放電の発生を防止し耐久性の高い電気集じん機を提供できる。
【００３９】
また、火花放電を確実に防止しコロナ放電の電流値を確保した上で、半導電板を帯電部の接地電極に確実に固定することができる。
【００４０】
また、コロナ放電の効率が向上し、帯電部で同じコロナ放電量を得る場合でも帯電部への印加電圧を下げることができるとともに、コロナ放電電流を適正化し不要に高い印加電圧をかけることがないため、火花放電を確実に防止することができる。
【００４１】
また、帯電部だけでなく、集じん部の火花放電も防止し耐久性を確保するという効果も奏する。
【００４２】
また、半導電板および絶縁板に耐電圧以上の電圧がかかることがないため、絶縁破壊に起因する火花放電を確実に防止するという効果も奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
本発明の請求項１記載の発明は、厚さ方向に流れる電流に対する単位面積当りの電気抵抗が１０8〜１０10Ω・ｃｍ2の半導電性セラミックスで構成された半導電板を帯電部の接地電極の表面に配置することによって、帯電部においてコロナ放電を発生させ空気中の浮遊粒子状物質を帯電させた上で、火花放電を防止し耐久性を確保するという作用を有する。
【００４４】
本発明の請求項２記載の発明は、半導電板が少なくとも酸化ジルコニウム、炭化珪素、酸化チタンのいずれかを主成分とする半導電性セラミックスで構成されることによって、火花放電を防止するための半導電性セラミックスの、単位面積当りの電気抵抗を容易に調整できるという作用を有する。
【００４５】
本発明の請求項３記載の発明は、半導電板が酸化ジルコニウム６３％以上、酸化第二鉄３０％以上、酸化イットリウム５％以下を含有する半導電性セラミックスで構成されることによって、火花放電を防止するための半導電性セラミックスの、単位面積当りの電気抵抗を最適にするという作用を有する。
【００４６】
本発明の請求項４記載の発明は、半導電板が、厚さが０．５〜５ｍｍである半導電性セラミックスで構成されることによって、火花放電を防止するための半導電性セラミックスの、単位面積当りの電気抵抗を最適にするという作用を有する。
【００４７】
本発明の請求項５記載の発明は、半導電板が絶縁性ネジによって帯電部の接地電極に固定されたことによって、火花放電を確実に防止した上で、半導電板を帯電部の接地電極に確実に固定するという作用を有する。
【００４８】
本発明の請求項６記載の発明は、半導電板が導電性の接着剤または導電性の熱溶着フィルムによって帯電部の接地電極に貼付けられたことによって、コロナ放電の電流値を確保した上で、半導電板を帯電部の接地電極に確実に固定するという作用を有する。
【００４９】
本発明の請求項７記載の発明は、帯電部の接地電極は導電性フィルムであって、半導電板は、導電性の接着剤または導電性の熱溶着フィルムによって導電性フィルムに貼付けられたことによって、接地電極を軽量化できるという作用を有する。
【００５０】
本発明の請求項８記載の発明は、帯電部の放電電極が、接地電極に平行に配置された支持部と、この支持部から突出した複数の針状電極で構成されることによって、コロナ放電の効率が向上し、帯電部で同じコロナ放電量を得る場合でも、帯電部への印加電圧を下げることができ、火花放電を確実に防止できるという作用を有する。
【００５１】
本発明の請求項９記載の発明は、半導電板が対向する針状電極の先端本数と略同数に分割され、となり合う半導電板どうしの隙間には絶縁物が充填されたことによって、半導電板の製造を容易に行うことができ、コストを安くできるという作用を有する。
【００５２】
本発明の請求項１０記載の発明は、針状電極先端の曲面半径を０．１ｍｍ以下とすることによって、コロナ放電の効率をさらに向上させるという作用を有する。
【００５３】
本発明の請求項１１記載の発明は、帯電部に平行配置された放電電極と接地電極との距離Ｄに対し、針状電極の支持部からの突出長さＨが、Ｈ／Ｄ＝０．５〜１．５の範囲に設定されたことによって、コロナ放電の効率をさらに向上させるという作用を有する。
【００５４】
本発明の請求項１２記載の発明は、帯電部に平行配置された放電電極と接地電極との距離Ｄに対し、１つの支持部に配置されたとなり合う針状電極の針ピッチＰが、Ｐ／Ｄ＝１．０〜１．５の範囲に設定されたことによって、コロナ放電の効率をさらに向上させるという作用を有する。
【００５５】
本発明の請求項１３記載の発明は、帯電部の放電電極と接地電極との間にコロナ放電として流れる電流が所定の値となるように、高圧電源から供給される帯電部への印加電圧が制御されることによって、帯電部においてコロナ放電電流を適正化し、不要に高い印加電圧をかけることがないため、火花放電を確実に防止できるという作用を有する。
【００５６】
本発明の請求項１４記載の発明は、半導電板の耐電圧Ｖｍと高圧電源から供給される帯電部への印加電圧Ｖａとの差Ｋ＝Ｖｍ−Ｖａが、常に所定値以上を確保するように印加電圧Ｖａが制限されることによって、半導電板に耐電圧以上の電圧がかかることがないため、半導電板の絶縁破壊に起因する火花放電を確実に防止するという作用を有する。
【００５７】
本発明の請求項１５記載の発明は、厚さ方向に流れる電流に対する単位面積当りの電気抵抗が１０10Ω・ｃｍ2以上の樹脂フィルムまたは絶縁性セラミックスで構成された絶縁板を集じん部の荷電極板の表面に配置したことによって、帯電部だけでなく、集じん部の火花放電も防止し耐久性を確保するという作用を有する。
【００５８】
本発明の請求項１６記載の発明は、絶縁板の耐電圧Ｖｎと高圧電源から供給される集じん部への印加電圧Ｖｂとの差Ｋ＝Ｖｎ−Ｖｂが、常に所定値以上を確保するように印加電圧Ｖｂが制限されることによって、絶縁板に耐電圧以上の電圧がかかることがないため、絶縁板の絶縁破壊に起因する火花放電を確実に防止するという作用を有する。
【００５９】
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。
【００６０】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における電気集じん機の断面構成図、図２は本発明の実施の形態１における帯電部と集じん部の斜視構成図、図３は本発明の実施の形態１における帯電部の詳細図で、図３（ａ）は図２におけるＡ方向矢視平面図、図３（ｂ）は図２におけるＢ方向矢視断面図、図４は本発明の実施の形態１における集じん部荷電極板の断面図である。
【００６１】
図１に示すように、ダクト１内に、空気中の浮遊粒子状物質を帯電させる帯電部２１と、帯電された浮遊粒子状物質を捕集する集じん部３１とを備え、集じん部３１の下流には、ダクト１内に浮遊粒子状物質を含んだ空気を引き込むための送風機２を備えている。３は、帯電部２１と集じん部３１に高電圧を供給する高圧電源で、電流検知器４と制御器５に電気的に接続されている。
【００６２】
つぎに、図１における動作を説明する。送風機２の吸引によって、ダクト１内に流入した浮遊粒子状物質を含む空気は、帯電部２１を通過する際にコロナ放電により浮遊粒子状物質が帯電され、集じん部３１の電界のクーロン力によって極板に捕集、除去され、清浄空気となって送風機２から機外へ排出される。この時、帯電部２１および集じん部３１へは、高圧電源３から直流高電圧（例えば、帯電部２１へは−８ｋＶ、集じん部３１へは−８ｋＶ）が供給され、これらの制御は制御器５によって行われる。
【００６３】
図２は帯電部２１と集じん部３１の斜視構成図であり、帯電部２１は高電圧を印加する放電電極２２とアースに接続された接地電極２３が空気の流れ方向（矢印方向）に平行に積層配置されており、集じん部３１は高電圧を印加する荷電極板３２とアースに接続された接地極板３３（一例としてステンレス板）が空気の流れ方向（矢印方向）に平行に積層配置されている。図２においては、帯電部２１の放電電極２２と接地電極２３との隙間、および集じん部３１の荷電極板３２と接地極板３３との隙間を矢印の如く空気が流れ、帯電部２１において放電電極２２と接地電極２３との間に発生したコロナ放電（本実施の形態１ではマイナス放電）によって空気中の浮遊粒子状物質が負電位に帯電され、集じん部３１において荷電極板３２（本実施の形態１では負極）と接地極板３３（本実施の形態１では正極）との間に発生した電界によって、負電位に帯電した浮遊粒子状物質がクーロン力により接地極板３３（正極）に付着し捕集される。
【００６４】
図３は帯電部の詳細図であり、図３（ａ）Ａ方向矢視平面図は図２においてＡ方向から放電電極２２を見た平面図、図３（ｂ）Ｂ方向矢視断面図は図２においてＢ方向から放電電極２２と接地電極２３を見た断面図である。図３（ａ）Ａ方向矢視平面図に示すように、放電電極２２は空気の流れ方向の上流部２４から下流部２５にかけて複数個（本実施の形態１では２個）配置された支持部２６（一例としてステンレス板）に針状電極２７（一例としてステンレス針）がそれぞれ複数個、突出して溶接などにより取り付けられている。また、図３（ｂ）Ｂ方向矢視断面図に示すように、接地電極２３（一例としてステンレス板）の表面には、厚さ方向に流れる電流に対する単位面積当りの電気抵抗が１０8〜１０10Ω・ｃｍ2の半導電性セラミックスで構成された半導電板２８が配置されている。半導電板２８は、本実施の形態１では、絶縁性ネジ４１によって接地電極２３に固定されている。絶縁性ネジ４１を用いた理由は、もし導電性ネジで接地電極２３に固定した場合は、導電性ネジと針状電極２７との間で火花放電が発生する可能性があり、これを防止するためである。すなわち、絶縁性ネジ４１を用いることによって、火花放電を確実に防止した上で半導電板２８を接地電極２３に確実に固定することができる。
【００６５】
ここで、半導電板２８を接地電極２３表面に配置することによって、火花放電を防止する作用について説明する。通常、接地電極２３が導電性ステンレス板の生地のままであると、コロナ放電中に空気の絶縁破壊が起きた時に、その箇所の空気の電気抵抗が限りなくゼロに近づき、集中して電流が流れ火花放電が発生する。一方、接地電極２３の表面に半導電板２８を配置した場合は、もし、コロナ放電中に空気の絶縁破壊が起き、その箇所の空気の電気抵抗が限りなくゼロに近づいた時でも、半導電板２８の抵抗が直列にあるため、他の箇所の抵抗（空気抵抗＋半導電板抵抗）と比べて抵抗値の差が少なく、電流を分散させ一箇所に集中して電流が流れずに火花放電の発生を防止することができる。この時、半導電板２８の電気抵抗は、大きすぎるとコロナ放電を十分行うことができず、また、小さすぎると前述の電流を分散させ火花放電を防止する効果がなくなる。
【００６６】
半導電板２８の物性としては、電気抵抗を表す体積抵抗率（単位体積当りを流れる電気の抵抗（Ω・ｃｍ））が一般的であり、火花放電を防止する効果と相関があるが、半導電板２８の厚さにも関係がある。すなわち、本質を言えば、半導電板２８の厚さ方向に流れる電流に対する単位面積当りの抵抗（つまり、体積抵抗率に厚さをかけた値。以降、面積抵抗率（Ω・ｃｍ2）と呼ぶ）を適正範囲に設定することが肝要である。本発明者らは、この面積抵抗率の値を、１０8〜１０10Ω・ｃｍ2とすることが最適であるということを見出した。この範囲は、例えば０．５ｍｍの半導電板２８では、体積抵抗率が２×１０9〜２×１０11Ω・ｃｍに、また、５ｍｍの半導電板２８では、体積抵抗率が２×１０8〜２×１０10Ω・ｃｍに相当する。
【００６７】
半導電板２８の材質は、前述の面積抵抗率を得ることができれば何でもよいが、樹脂材料を用いた場合は、高電圧をかけた時に高分子材料が経年的に劣化し、いずれは絶縁破壊を起こして所望の機能を果さない可能性があるため、本発明においては、半導電性セラミックスを用いている。セラミックスは電気抵抗を調整することが難しいが、少なくとも酸化ジルコニウム、炭化珪素、酸化チタンのいずれかを主成分とするセラミックスを用いることにより、所望の面積抵抗率１０8〜１０10Ω・ｃｍ2を得ることができる。最適の材質は、酸化ジルコニウム６３％以上、酸化第二鉄３０％以上、酸化イットリウム５％以下を含有したものである。この時の半導電板２８の厚さは０．５〜５ｍｍが最適である。これは、０．５ｍｍよりも薄いと、セラミックスを成形することが難しく、５ｍｍよりも厚いと、体積抵抗率を小さくする必要がありセラミックスでは電気抵抗を調整することが難しいためである。
【００６８】
つぎに、針状電極２７の構成について説明する。図３に示すように、放電電極２２は接地電極２３に平行に配置された支持部２６の端面に突起状の針状電極２７を長手方向に複数個並べたもので、針の先端が尖っていることにより、コロナ放電の電荷が集中し、コロナ放電効率を向上させることができる。針状電極２７先端の曲面半径は０．１ｍｍ以下とすることが望ましい。これにより、帯電部２１で同じコロナ放電量を得る場合でも、帯電部２１への印加電圧を下げることができ、火花放電をさらに確実に防止することができる。本実施の形態１では、放電電極２２と接地電極２３との距離Ｄに対し、針状電極２７の支持部２６からの突出長さＨが、Ｈ／Ｄ＝０．５〜１．５の範囲に設定されている。また、放電電極２２と接地電極２３との距離Ｄに対し、１つの支持部２６に配置されたとなり合う針状電極２７の針ピッチＰが、Ｐ／Ｄ＝１．０〜１．５の範囲に設定されている。このＨ／ＤおよびＰ／Ｄの値は、大きすぎるとコロナ放電の単位面積当りの密度が低くなりコロナ放電効率が低下し、小さすぎても針状電極２７と支持部２６およびとなり合う針状電極どうしの放電が干渉してかえってコロナ放電効率が低下する。本発明者らは、Ｈ／Ｄ＝０．５〜１．５、Ｐ／Ｄ＝１．０〜１．５の範囲がコロナ放電の効率が最も良好であることを見出した。これにより、コロナ放電の効率がさらに向上し、帯電部２１で同じコロナ放電量を得る場合でも、帯電部２１への印加電圧をさらに下げることができ、火花放電をさらに確実に防止することができる。
【００６９】
つぎに、高圧電源３による帯電部２１への印加電圧制御について述べる。図１に示すように、高圧電源３には電流検知器４が接続されており、コロナ放電量を適正にするためには、帯電部２１への供給電流を電流検知器４で測定し、所定の値（一例として１０ｍＡ）となるように、制御器５によって帯電部２１への印加電圧を制御している。これにより、帯電部２１においてコロナ放電電流を適正化し、不要に高い印加電圧をかけることがないため、火花放電を確実に防止することができる。また、本実施の形態１では、半導電板２８の耐電圧Ｖｍと高圧電源から供給される帯電部２１への印加電圧Ｖａとの差Ｋ＝Ｖｍ−Ｖａが、常に所定値以上を確保するように印加電圧Ｖａが制限されている。一例を述べると、半導電板２８としての半導電性セラミックスの耐電圧がＶｍ＝１５ｋＶの場合、印加電圧をＶａ≦１０ｋＶに制御することにより、Ｋ＝Ｖｍ−Ｖａが常に５ｋＶ以上の安全率を確保することができる。この安全率は高ければ高いほど望ましいが、半導電性セラミックスの物性に関わる耐電圧によっても左右され、コストを勘案した合理的な数値が決定されるものである。これにより、半導電板２８に耐電圧以上の電圧がかかることがないため、半導電板２８の絶縁破壊に起因する火花放電を確実に防止することができる。
【００７０】
図４は、集じん部３１の荷電極板３２の断面図である。図４を参照しながら、集じん部３１の火花放電を防止する手段について説明する。集じん部３１の荷電極板３２（一例としてステンレス板）表面には、厚さ方向に流れる電流に対する単位面積当りの電気抵抗（面積抵抗率）が１０10Ω・ｃｍ2以上の樹脂フィルム（一例としてＰＥＴ、ＰＰ、ＰＶＤＦなど）または絶縁性セラミックス（一例としてアルミナ）などで構成された絶縁板３４を配置している。絶縁板３４は、図３の帯電部２１と同様、絶縁性ネジによって接地極板３３に固定してもよいし、図４に示すように熱溶着フィルム３５（絶縁性でも導電性でもいずれでも可）によって接地極板３３に固定してもよい。通常、荷電極板３２が導電性ステンレス板の生地のままであると、空気の絶縁破壊が起きた時に、その箇所の空気の電気抵抗が限りなくゼロに近づき、集中して電流が流れ火花放電が発生する。一方、荷電極板３２の表面に絶縁板３４を配置した場合は、もし、空気の絶縁破壊が起き、その箇所の空気の電気抵抗が限りなくゼロに近づいた時でも、絶縁板３４の抵抗が直列にあるため、他の箇所の抵抗（空気抵抗＋絶縁板抵抗）と比べて抵抗値の差が少なく、電流を分散させ一箇所に集中して電流が流れずに火花放電の発生を防止することができる。集じん部３１の役割は、荷電極板３２と接地極板３３との間に発生した電界によって、帯電した浮遊粒子状物質がクーロン力により接地極板３３に付着、捕集させるもので、帯電部２１と違いコロナ放電を行う必要がないため、前述の絶縁板３４の面積抵抗率は１０10Ω・ｃｍ2以上あれば集じん部３１も火花放電を防止する効果を奏する。
【００７１】
また、本実施の形態１では、絶縁板３４の耐電圧Ｖｎと高圧電源から供給される集じん部３１への印加電圧Ｖｂとの差Ｋ＝Ｖｎ−Ｖｂが、常に所定値以上を確保するように印加電圧Ｖｂが制限されている。一例を述べると、絶縁板３４の耐電圧がＶｎ＝２５ｋＶの場合、印加電圧をＶｂ≦１０ｋＶに制御することにより、Ｋ＝Ｖｎ−Ｖｂが常に１５ｋＶ以上の安全率を確保することができる。この安全率は高ければ高いほど望ましいが、絶縁板３４の物性に関わる耐電圧によっても左右され、コストを勘案した合理的な数値が決定されるものである。これにより、絶縁板３４に耐電圧以上の電圧がかかることがないため、絶縁板３４の絶縁破壊に起因する火花放電を確実に防止することができる。
【００７２】
以上の構成により、コロナ放電量を十分確保し集じん効率を高めた上で、運転中に火花放電が発生し接地電極２３や接地極板３３に付着した可燃性物質が部分的に異常過熱され、接地電極２３や接地極板３３が熱により変形することがないため、電気集じん機の耐久性を高めることができるものである。
【００７３】
（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２における電気集じん機の帯電部の詳細図で、図５（ａ）は図２におけるＡ方向矢視平面図、図５（ｂ）は図２におけるＢ方向矢視断面図である。図１〜図３と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
【００７４】
図５に示すように、半導電板２８は導電性の熱溶着フィルム５１によって帯電部２１の接地電極２３に貼付けられている。あるいは、導電性の熱溶着フィルム５１に代わって、導電性の接着剤で貼付けてもよい。貼付手段として導電性材料を用いた理由は、帯電部２１でコロナ放電に必要な電流を、接地電極２３に流す必要があるためである。この方式は、ネジによる締結に比べて、自動化設備で半導電板２８を貼付けることができるため、大量生産する場合の製造コストを安価にすることができる。これにより、コロナ放電の電流値を確保した上で、半導電板２８を接地電極２３に確実に固定することができるものである。
【００７５】
（実施の形態３）
図６は、本発明の実施の形態３における電気集じん機の帯電部の詳細図で、図６（ａ）は図２におけるＡ方向矢視平面図、図６（ｂ）は図２におけるＢ方向矢視断面図である。図１〜図３、図５と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
【００７６】
図６に示すように、半導電板２８は、対向する針状電極２７の先端本数と略同数に分割され、となり合う半導電板２８どうしの隙間には絶縁物６１が充填されている。半導電板２８として用いる半導電性セラミックスは、一般に面積の広い薄板形状の成形が難しく、小さい面積に分割した方が生産歩留りも向上し、製造コストを安価にすることができる。ただし、半導電板２８を分割すると、その隙間に導電性の接地電極２３が露出するため、その部分で火花放電が起こる可能性がある。そこで、本実施の形態３では、となり合う半導電板２８どうしの隙間に絶縁物６１（一例としてシリコン）が充填されている。なお、半導電板２８の分割数を、対向する針状電極２７の先端本数と略同数にした理由は、針状電極２７先端から遠くコロナ放電電流密度が低い箇所に、コロナ放電電流が流れない絶縁物６１を配置することによって、コロナ放電量の減少を最小限にするためである。
【００７７】
（実施の形態４）
図７は、本発明の実施の形態４における電気集じん機の帯電部の詳細図で、図７（ａ）は図２におけるＡ方向矢視平面図、図７（ｂ）は図２におけるＢ方向矢視断面図である。図１〜図３、図５と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
【００７８】
図７に示すように、半導電板２８は導電性の熱溶着フィルム５１によって帯電部２１の接地電極２３に貼付けられている。あるいは、導電性の熱溶着フィルム５１に代って、導電性の接着剤で貼付けてもよい。ここで、本実施の形態４では、接地電極２３として導電性フィルム７１（一例として導電性ＰＶＤＦ、１００μｍ）を用いている。半導電板２８として０．５〜５ｍｍの半導電性セラミックスを用いた場合は、半導電板２８が剛体となり強度を保持するため、接地電極２３は電気を通す機能があればよく、ステンレス板を使わなくても薄い導電性フィルム７１を用いることにより、接地電極２３を軽量化することができるものである。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明は、空気中の浮遊粒子状物質に可燃性物質が含まれている場合の空気清浄方式として有効であり、集じん効率を確保した上で、火花放電を発生させずに耐久性の高い電気集じん機を提供するものである。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の実施の形態１の電気集じん機を示す断面構成図
【図２】同帯電部と集じん部の斜視構成図
【図３】同帯電部の詳細図（（ａ）同図２のＡ方向矢視平面図、（ｂ）同図２のＢ方向矢視断面図）
【図４】同集じん部荷電極板の断面図
【図５】本発明の実施の形態２の電気集じん機を示す帯電部の詳細図（（ａ）同図２のＡ方向矢視平面図、（ｂ）同図２のＢ方向矢視断面図）
【図６】本発明の実施の形態３の電気集じん機を示す帯電部の詳細図（（ａ）同図２のＡ方向矢視平面図、（ｂ）同図２のＢ方向矢視断面図）
【図７】本発明の実施の形態４の電気集じん機を示す帯電部の詳細図（（ａ）同図２のＡ方向矢視平面図、（ｂ）同図２のＢ方向矢視断面図）
【図８】従来の電気集じん機の断面構成図
【図９】従来の電気集じん機の原理を示す図
【符号の説明】
【００８１】
２ 送風機
３ 高圧電源
２１ 帯電部
２２ 放電電極
２３ 接地電極
２６ 支持部
２７ 針状電極
２８ 半導電板
３１ 集じん部
３２ 荷電極板
３３ 接地極板
３４ 絶縁板
４１ 絶縁性ネジ
５１ 熱溶着フィルム
６１ 絶縁物
７１ 導電性フィルム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気中の浮遊粒子状物質を捕集し空気清浄を行うための電気集じん機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の電気集じん機は、例えば特許文献１のようなものが知られている。以下、その電気集じん機について図８および図９を参照しながら説明する。
【０００３】
図８に示すように、電気集じん機は帯電部８１と集じん部８２と送風ファン８３と電子コントロールボックス８４からなり、電子コントロールボックス８４内に図示しない高圧電源と電気集じん機を制御する図示しない制御器を備えている。帯電部８１と集じん部８２は図９に示すように、帯電部８１には高圧電源に接続された放電電極９１と接地された接地電極９２とが交互にお互いが接触せずに平行に一定の間隔を保って配置されている。また、同じように集じん部８２には高圧電源に接続された荷電極板９３と接地された接地極板９４とが交互にお互いが接触せずに平行に一定の間隔を保って配置されている。高圧電源から高電圧を印加することで、帯電部８１では高電圧の印加された放電電極９１と接地された接地電極９２との間でコロナ放電を発生させ空気中の浮遊粒子状物質を帯電させ、集じん部８２では高圧電源に接続された荷電極板９３と接地された接地極板９４との間で発生している電界により、帯電した浮遊粒子状物質が接地極板９４に付着し捕集されることにより、空気中の浮遊粒子状物質を除去し、空気を清浄化することができる。
【特許文献１】特開平２−１１４２８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような従来の電気集じん機では、高電圧を印加した帯電部８１の高圧電源に接続された放電電極９１と接地された接地電極９２、および集じん部８２の高圧電源に接続された荷電極板９３と接地された接地極板９４は、それぞれ導電体が露出して対向しているため、印加電圧や空間の温湿度条件によっては火花放電が発生することがある。運転中に火花放電が発生すると、帯電部８１の接地電極９２および集じん部８２の接地極板９４に付着した可燃性物質が部分的に異常過熱され、接地電極９２や接地極板９４が熱により変形し耐久寿命が短くなるという課題があった。
【０００５】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、コロナ放電量を確保した上で、火花放電の発生を防止し、耐久性の高い電気集じん機を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の電気集じん機は、上記目的を達成するために、帯電部と集じん部と送風機と高圧電源とを備え、厚さ方向に流れる電流に対する単位面積当りの電気抵抗が１０8〜１０10Ω・ｃｍ2の半導電性セラミックスで構成された半導電板を帯電部の接地電極の表面に配置したものである。
【０００７】
この手段により、帯電部においてコロナ放電を発生させ空気中の浮遊粒子状物質を帯電させた上で、火花放電を防止し耐久性を確保することができる。
【０００８】
また、他の手段は、半導電板が少なくとも酸化ジルコニウム、炭化珪素、酸化チタンのいずれかを主成分とする半導電性セラミックスで構成されたものである。
【０００９】
これにより、火花放電を防止するための半導電性セラミックスの、単位面積当りの電気抵抗を容易に調整することができる。
【００１０】
また、他の手段は、半導電板が酸化ジルコニウム６３％以上、酸化第二鉄３０％以上、酸化イットリウム５％以下を含有する半導電性セラミックスで構成されたものである。
【００１１】
これにより、火花放電を防止するための半導電性セラミックスの、単位面積当りの電気抵抗を最適にすることができる。
【００１２】
また、他の手段は、半導電板が、厚さが０．５〜５ｍｍである半導電性セラミックスで構成されたものである。
【００１３】
これにより、火花放電を防止するための半導電性セラミックスの、単位面積当りの電気抵抗を最適にすることができる。
【００１４】
また、他の手段は、半導電板が絶縁性ネジによって帯電部の接地電極に固定されたものである。
【００１５】
これにより、火花放電を確実に防止した上で、半導電板を帯電部の接地電極に確実に固定することができる。
【００１６】
また、他の手段は、半導電板が導電性の接着剤または導電性の熱溶着フィルムによって帯電部の接地電極に貼付けられたものである。
【００１７】
これにより、コロナ放電の電流値を確保した上で、半導電板を帯電部の接地電極に確実に固定することができる。
【００１８】
また、他の手段は、帯電部の接地電極は導電性フィルムであって、半導電板は、導電性の接着剤または導電性の熱溶着フィルムによって導電性フィルムに貼付けられたものである。
【００１９】
これにより、接地電極を軽量化することができる。
【００２０】
また、他の手段は、帯電部の放電電極が、接地電極に平行に配置された支持部と、この支持部から突出した複数の針状電極で構成されたものである。
【００２１】
これにより、コロナ放電の効率が向上し、帯電部で同じコロナ放電量を得る場合でも、帯電部への印加電圧を下げることができ、火花放電を確実に防止することができる。
【００２２】
また、他の手段は、半導電板が対向する針状電極の先端本数と略同数に分割され、となり合う半導電板どうしの隙間には絶縁物が充填されたものである。
【００２３】
これにより、半導電板の製造を容易に行うことができ、コストを安くすることができる。
【００２４】
また、他の手段は、針状電極先端の曲面半径を０．１ｍｍ以下としたものである。
【００２５】
これにより、コロナ放電の効率をさらに向上させることができる。
【００２６】
また、他の手段は、帯電部に平行配置された放電電極と接地電極との距離Ｄに対し、針状電極の支持部からの突出長さＨが、Ｈ／Ｄ＝０．５〜１．５の範囲に設定されたものである。
【００２７】
これにより、コロナ放電の効率をさらに向上させることができる。
【００２８】
また、他の手段は、帯電部に平行配置された放電電極と接地電極との距離Ｄに対し、１つの支持部に配置されたとなり合う針状電極の針ピッチＰが、Ｐ／Ｄ＝１．０〜１．５の範囲に設定されたものである。
【００２９】
これにより、コロナ放電の効率をさらに向上させることができる。
【００３０】
また、他の手段は、帯電部の放電電極と接地電極との間にコロナ放電として流れる電流が所定の値となるように、高圧電源から供給される帯電部への印加電圧が制御されたものである。
【００３１】
これにより、帯電部においてコロナ放電電流を適正化し、不要に高い印加電圧をかけることがないため、火花放電を確実に防止することができる。
【００３２】
また、他の手段は、半導電板の耐電圧Ｖｍと高圧電源から供給される帯電部への印加電圧Ｖａとの差Ｋ＝Ｖｍ−Ｖａが、常に所定値以上を確保するように印加電圧Ｖａが制限されたものである。
【００３３】
これにより、半導電板に耐電圧以上の電圧がかかることがないため、半導電板の絶縁破壊に起因する火花放電を確実に防止することができる。
【００３４】
また、他の手段は、厚さ方向に流れる電流に対する単位面積当りの電気抵抗が１０10Ω・ｃｍ2以上の樹脂フィルムまたは絶縁性セラミックスで構成された絶縁板を集じん部の荷電極板の表面に配置したものである。
【００３５】
これにより、帯電部だけでなく、集じん部の火花放電も防止し耐久性を確保することができる。
【００３６】
また、他の手段は、絶縁板の耐電圧Ｖｎと高圧電源から供給される集じん部への印加電圧Ｖｂとの差Ｋ＝Ｖｎ−Ｖｂが、常に所定値以上を確保するように印加電圧Ｖｂが制限されたものである。
【００３７】
これにより、絶縁板に耐電圧以上の電圧がかかることがないため、絶縁板の絶縁破壊に起因する火花放電を確実に防止することができる。
【発明の効果】
【００３８】
本発明によれば、コロナ放電量を十分確保した上で、火花放電の発生を防止し耐久性の高い電気集じん機を提供できる。
【００３９】
また、火花放電を確実に防止しコロナ放電の電流値を確保した上で、半導電板を帯電部の接地電極に確実に固定することができる。
【００４０】
また、コロナ放電の効率が向上し、帯電部で同じコロナ放電量を得る場合でも帯電部への印加電圧を下げることができるとともに、コロナ放電電流を適正化し不要に高い印加電圧をかけることがないため、火花放電を確実に防止することができる。
【００４１】
また、帯電部だけでなく、集じん部の火花放電も防止し耐久性を確保するという効果も奏する。
【００４２】
また、半導電板および絶縁板に耐電圧以上の電圧がかかることがないため、絶縁破壊に起因する火花放電を確実に防止するという効果も奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
本発明の請求項１記載の発明は、厚さ方向に流れる電流に対する単位面積当りの電気抵抗が１０8〜１０10Ω・ｃｍ2の半導電性セラミックスで構成された半導電板を帯電部の接地電極の表面に配置することによって、帯電部においてコロナ放電を発生させ空気中の浮遊粒子状物質を帯電させた上で、火花放電を防止し耐久性を確保するという作用を有する。
【００４４】
本発明の請求項２記載の発明は、半導電板が少なくとも酸化ジルコニウム、炭化珪素、酸化チタンのいずれかを主成分とする半導電性セラミックスで構成されることによって、火花放電を防止するための半導電性セラミックスの、単位面積当りの電気抵抗を容易に調整できるという作用を有する。
【００４５】
本発明の請求項３記載の発明は、半導電板が酸化ジルコニウム６３％以上、酸化第二鉄３０％以上、酸化イットリウム５％以下を含有する半導電性セラミックスで構成されることによって、火花放電を防止するための半導電性セラミックスの、単位面積当りの電気抵抗を最適にするという作用を有する。
【００４６】
本発明の請求項４記載の発明は、半導電板が、厚さが０．５〜５ｍｍである半導電性セラミックスで構成されることによって、火花放電を防止するための半導電性セラミックスの、単位面積当りの電気抵抗を最適にするという作用を有する。
【００４７】
本発明の請求項５記載の発明は、半導電板が絶縁性ネジによって帯電部の接地電極に固定されたことによって、火花放電を確実に防止した上で、半導電板を帯電部の接地電極に確実に固定するという作用を有する。
【００４８】
本発明の請求項６記載の発明は、半導電板が導電性の接着剤または導電性の熱溶着フィルムによって帯電部の接地電極に貼付けられたことによって、コロナ放電の電流値を確保した上で、半導電板を帯電部の接地電極に確実に固定するという作用を有する。
【００４９】
本発明の請求項７記載の発明は、帯電部の接地電極は導電性フィルムであって、半導電板は、導電性の接着剤または導電性の熱溶着フィルムによって導電性フィルムに貼付けられたことによって、接地電極を軽量化できるという作用を有する。
【００５０】
本発明の請求項８記載の発明は、帯電部の放電電極が、接地電極に平行に配置された支持部と、この支持部から突出した複数の針状電極で構成されることによって、コロナ放電の効率が向上し、帯電部で同じコロナ放電量を得る場合でも、帯電部への印加電圧を下げることができ、火花放電を確実に防止できるという作用を有する。
【００５１】
本発明の請求項９記載の発明は、半導電板が対向する針状電極の先端本数と略同数に分割され、となり合う半導電板どうしの隙間には絶縁物が充填されたことによって、半導電板の製造を容易に行うことができ、コストを安くできるという作用を有する。
【００５２】
本発明の請求項１０記載の発明は、針状電極先端の曲面半径を０．１ｍｍ以下とすることによって、コロナ放電の効率をさらに向上させるという作用を有する。
【００５３】
本発明の請求項１１記載の発明は、帯電部に平行配置された放電電極と接地電極との距離Ｄに対し、針状電極の支持部からの突出長さＨが、Ｈ／Ｄ＝０．５〜１．５の範囲に設定されたことによって、コロナ放電の効率をさらに向上させるという作用を有する。
【００５４】
本発明の請求項１２記載の発明は、帯電部に平行配置された放電電極と接地電極との距離Ｄに対し、１つの支持部に配置されたとなり合う針状電極の針ピッチＰが、Ｐ／Ｄ＝１．０〜１．５の範囲に設定されたことによって、コロナ放電の効率をさらに向上させるという作用を有する。
【００５５】
本発明の請求項１３記載の発明は、帯電部の放電電極と接地電極との間にコロナ放電として流れる電流が所定の値となるように、高圧電源から供給される帯電部への印加電圧が制御されることによって、帯電部においてコロナ放電電流を適正化し、不要に高い印加電圧をかけることがないため、火花放電を確実に防止できるという作用を有する。
【００５６】
本発明の請求項１４記載の発明は、半導電板の耐電圧Ｖｍと高圧電源から供給される帯電部への印加電圧Ｖａとの差Ｋ＝Ｖｍ−Ｖａが、常に所定値以上を確保するように印加電圧Ｖａが制限されることによって、半導電板に耐電圧以上の電圧がかかることがないため、半導電板の絶縁破壊に起因する火花放電を確実に防止するという作用を有する。
【００５７】
本発明の請求項１５記載の発明は、厚さ方向に流れる電流に対する単位面積当りの電気抵抗が１０10Ω・ｃｍ2以上の樹脂フィルムまたは絶縁性セラミックスで構成された絶縁板を集じん部の荷電極板の表面に配置したことによって、帯電部だけでなく、集じん部の火花放電も防止し耐久性を確保するという作用を有する。
【００５８】
本発明の請求項１６記載の発明は、絶縁板の耐電圧Ｖｎと高圧電源から供給される集じん部への印加電圧Ｖｂとの差Ｋ＝Ｖｎ−Ｖｂが、常に所定値以上を確保するように印加電圧Ｖｂが制限されることによって、絶縁板に耐電圧以上の電圧がかかることがないため、絶縁板の絶縁破壊に起因する火花放電を確実に防止するという作用を有する。
【００５９】
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。
【００６０】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における電気集じん機の断面構成図、図２は本発明の実施の形態１における帯電部と集じん部の斜視構成図、図３は本発明の実施の形態１における帯電部の詳細図で、図３（ａ）は図２におけるＡ方向矢視平面図、図３（ｂ）は図２におけるＢ方向矢視断面図、図４は本発明の実施の形態１における集じん部荷電極板の断面図である。
【００６１】
図１に示すように、ダクト１内に、空気中の浮遊粒子状物質を帯電させる帯電部２１と、帯電された浮遊粒子状物質を捕集する集じん部３１とを備え、集じん部３１の下流には、ダクト１内に浮遊粒子状物質を含んだ空気を引き込むための送風機２を備えている。３は、帯電部２１と集じん部３１に高電圧を供給する高圧電源で、電流検知器４と制御器５に電気的に接続されている。
【００６２】
つぎに、図１における動作を説明する。送風機２の吸引によって、ダクト１内に流入した浮遊粒子状物質を含む空気は、帯電部２１を通過する際にコロナ放電により浮遊粒子状物質が帯電され、集じん部３１の電界のクーロン力によって極板に捕集、除去され、清浄空気となって送風機２から機外へ排出される。この時、帯電部２１および集じん部３１へは、高圧電源３から直流高電圧（例えば、帯電部２１へは−８ｋＶ、集じん部３１へは−８ｋＶ）が供給され、これらの制御は制御器５によって行われる。
【００６３】
図２は帯電部２１と集じん部３１の斜視構成図であり、帯電部２１は高電圧を印加する放電電極２２とアースに接続された接地電極２３が空気の流れ方向（矢印方向）に平行に積層配置されており、集じん部３１は高電圧を印加する荷電極板３２とアースに接続された接地極板３３（一例としてステンレス板）が空気の流れ方向（矢印方向）に平行に積層配置されている。図２においては、帯電部２１の放電電極２２と接地電極２３との隙間、および集じん部３１の荷電極板３２と接地極板３３との隙間を矢印の如く空気が流れ、帯電部２１において放電電極２２と接地電極２３との間に発生したコロナ放電（本実施の形態１ではマイナス放電）によって空気中の浮遊粒子状物質が負電位に帯電され、集じん部３１において荷電極板３２（本実施の形態１では負極）と接地極板３３（本実施の形態１では正極）との間に発生した電界によって、負電位に帯電した浮遊粒子状物質がクーロン力により接地極板３３（正極）に付着し捕集される。
【００６４】
図３は帯電部の詳細図であり、図３（ａ）Ａ方向矢視平面図は図２においてＡ方向から放電電極２２を見た平面図、図３（ｂ）Ｂ方向矢視断面図は図２においてＢ方向から放電電極２２と接地電極２３を見た断面図である。図３（ａ）Ａ方向矢視平面図に示すように、放電電極２２は空気の流れ方向の上流部２４から下流部２５にかけて複数個（本実施の形態１では２個）配置された支持部２６（一例としてステンレス板）に針状電極２７（一例としてステンレス針）がそれぞれ複数個、突出して溶接などにより取り付けられている。また、図３（ｂ）Ｂ方向矢視断面図に示すように、接地電極２３（一例としてステンレス板）の表面には、厚さ方向に流れる電流に対する単位面積当りの電気抵抗が１０8〜１０10Ω・ｃｍ2の半導電性セラミックスで構成された半導電板２８が配置されている。半導電板２８は、本実施の形態１では、絶縁性ネジ４１によって接地電極２３に固定されている。絶縁性ネジ４１を用いた理由は、もし導電性ネジで接地電極２３に固定した場合は、導電性ネジと針状電極２７との間で火花放電が発生する可能性があり、これを防止するためである。すなわち、絶縁性ネジ４１を用いることによって、火花放電を確実に防止した上で半導電板２８を接地電極２３に確実に固定することができる。
【００６５】
ここで、半導電板２８を接地電極２３表面に配置することによって、火花放電を防止する作用について説明する。通常、接地電極２３が導電性ステンレス板の生地のままであると、コロナ放電中に空気の絶縁破壊が起きた時に、その箇所の空気の電気抵抗が限りなくゼロに近づき、集中して電流が流れ火花放電が発生する。一方、接地電極２３の表面に半導電板２８を配置した場合は、もし、コロナ放電中に空気の絶縁破壊が起き、その箇所の空気の電気抵抗が限りなくゼロに近づいた時でも、半導電板２８の抵抗が直列にあるため、他の箇所の抵抗（空気抵抗＋半導電板抵抗）と比べて抵抗値の差が少なく、電流を分散させ一箇所に集中して電流が流れずに火花放電の発生を防止することができる。この時、半導電板２８の電気抵抗は、大きすぎるとコロナ放電を十分行うことができず、また、小さすぎると前述の電流を分散させ火花放電を防止する効果がなくなる。
【００６６】
半導電板２８の物性としては、電気抵抗を表す体積抵抗率（単位体積当りを流れる電気の抵抗（Ω・ｃｍ））が一般的であり、火花放電を防止する効果と相関があるが、半導電板２８の厚さにも関係がある。すなわち、本質を言えば、半導電板２８の厚さ方向に流れる電流に対する単位面積当りの抵抗（つまり、体積抵抗率に厚さをかけた値。以降、面積抵抗率（Ω・ｃｍ2）と呼ぶ）を適正範囲に設定することが肝要である。本発明者らは、この面積抵抗率の値を、１０8〜１０10Ω・ｃｍ2とすることが最適であるということを見出した。この範囲は、例えば０．５ｍｍの半導電板２８では、体積抵抗率が２×１０9〜２×１０11Ω・ｃｍに、また、５ｍｍの半導電板２８では、体積抵抗率が２×１０8〜２×１０10Ω・ｃｍに相当する。
【００６７】
半導電板２８の材質は、前述の面積抵抗率を得ることができれば何でもよいが、樹脂材料を用いた場合は、高電圧をかけた時に高分子材料が経年的に劣化し、いずれは絶縁破壊を起こして所望の機能を果さない可能性があるため、本発明においては、半導電性セラミックスを用いている。セラミックスは電気抵抗を調整することが難しいが、少なくとも酸化ジルコニウム、炭化珪素、酸化チタンのいずれかを主成分とするセラミックスを用いることにより、所望の面積抵抗率１０8〜１０10Ω・ｃｍ2を得ることができる。最適の材質は、酸化ジルコニウム６３％以上、酸化第二鉄３０％以上、酸化イットリウム５％以下を含有したものである。この時の半導電板２８の厚さは０．５〜５ｍｍが最適である。これは、０．５ｍｍよりも薄いと、セラミックスを成形することが難しく、５ｍｍよりも厚いと、体積抵抗率を小さくする必要がありセラミックスでは電気抵抗を調整することが難しいためである。
【００６８】
つぎに、針状電極２７の構成について説明する。図３に示すように、放電電極２２は接地電極２３に平行に配置された支持部２６の端面に突起状の針状電極２７を長手方向に複数個並べたもので、針の先端が尖っていることにより、コロナ放電の電荷が集中し、コロナ放電効率を向上させることができる。針状電極２７先端の曲面半径は０．１ｍｍ以下とすることが望ましい。これにより、帯電部２１で同じコロナ放電量を得る場合でも、帯電部２１への印加電圧を下げることができ、火花放電をさらに確実に防止することができる。本実施の形態１では、放電電極２２と接地電極２３との距離Ｄに対し、針状電極２７の支持部２６からの突出長さＨが、Ｈ／Ｄ＝０．５〜１．５の範囲に設定されている。また、放電電極２２と接地電極２３との距離Ｄに対し、１つの支持部２６に配置されたとなり合う針状電極２７の針ピッチＰが、Ｐ／Ｄ＝１．０〜１．５の範囲に設定されている。このＨ／ＤおよびＰ／Ｄの値は、大きすぎるとコロナ放電の単位面積当りの密度が低くなりコロナ放電効率が低下し、小さすぎても針状電極２７と支持部２６およびとなり合う針状電極どうしの放電が干渉してかえってコロナ放電効率が低下する。本発明者らは、Ｈ／Ｄ＝０．５〜１．５、Ｐ／Ｄ＝１．０〜１．５の範囲がコロナ放電の効率が最も良好であることを見出した。これにより、コロナ放電の効率がさらに向上し、帯電部２１で同じコロナ放電量を得る場合でも、帯電部２１への印加電圧をさらに下げることができ、火花放電をさらに確実に防止することができる。
【００６９】
つぎに、高圧電源３による帯電部２１への印加電圧制御について述べる。図１に示すように、高圧電源３には電流検知器４が接続されており、コロナ放電量を適正にするためには、帯電部２１への供給電流を電流検知器４で測定し、所定の値（一例として１０ｍＡ）となるように、制御器５によって帯電部２１への印加電圧を制御している。これにより、帯電部２１においてコロナ放電電流を適正化し、不要に高い印加電圧をかけることがないため、火花放電を確実に防止することができる。また、本実施の形態１では、半導電板２８の耐電圧Ｖｍと高圧電源から供給される帯電部２１への印加電圧Ｖａとの差Ｋ＝Ｖｍ−Ｖａが、常に所定値以上を確保するように印加電圧Ｖａが制限されている。一例を述べると、半導電板２８としての半導電性セラミックスの耐電圧がＶｍ＝１５ｋＶの場合、印加電圧をＶａ≦１０ｋＶに制御することにより、Ｋ＝Ｖｍ−Ｖａが常に５ｋＶ以上の安全率を確保することができる。この安全率は高ければ高いほど望ましいが、半導電性セラミックスの物性に関わる耐電圧によっても左右され、コストを勘案した合理的な数値が決定されるものである。これにより、半導電板２８に耐電圧以上の電圧がかかることがないため、半導電板２８の絶縁破壊に起因する火花放電を確実に防止することができる。
【００７０】
図４は、集じん部３１の荷電極板３２の断面図である。図４を参照しながら、集じん部３１の火花放電を防止する手段について説明する。集じん部３１の荷電極板３２（一例としてステンレス板）表面には、厚さ方向に流れる電流に対する単位面積当りの電気抵抗（面積抵抗率）が１０10Ω・ｃｍ2以上の樹脂フィルム（一例としてＰＥＴ、ＰＰ、ＰＶＤＦなど）または絶縁性セラミックス（一例としてアルミナ）などで構成された絶縁板３４を配置している。絶縁板３４は、図３の帯電部２１と同様、絶縁性ネジによって接地極板３３に固定してもよいし、図４に示すように熱溶着フィルム３５（絶縁性でも導電性でもいずれでも可）によって接地極板３３に固定してもよい。通常、荷電極板３２が導電性ステンレス板の生地のままであると、空気の絶縁破壊が起きた時に、その箇所の空気の電気抵抗が限りなくゼロに近づき、集中して電流が流れ火花放電が発生する。一方、荷電極板３２の表面に絶縁板３４を配置した場合は、もし、空気の絶縁破壊が起き、その箇所の空気の電気抵抗が限りなくゼロに近づいた時でも、絶縁板３４の抵抗が直列にあるため、他の箇所の抵抗（空気抵抗＋絶縁板抵抗）と比べて抵抗値の差が少なく、電流を分散させ一箇所に集中して電流が流れずに火花放電の発生を防止することができる。集じん部３１の役割は、荷電極板３２と接地極板３３との間に発生した電界によって、帯電した浮遊粒子状物質がクーロン力により接地極板３３に付着、捕集させるもので、帯電部２１と違いコロナ放電を行う必要がないため、前述の絶縁板３４の面積抵抗率は１０10Ω・ｃｍ2以上あれば集じん部３１も火花放電を防止する効果を奏する。
【００７１】
また、本実施の形態１では、絶縁板３４の耐電圧Ｖｎと高圧電源から供給される集じん部３１への印加電圧Ｖｂとの差Ｋ＝Ｖｎ−Ｖｂが、常に所定値以上を確保するように印加電圧Ｖｂが制限されている。一例を述べると、絶縁板３４の耐電圧がＶｎ＝２５ｋＶの場合、印加電圧をＶｂ≦１０ｋＶに制御することにより、Ｋ＝Ｖｎ−Ｖｂが常に１５ｋＶ以上の安全率を確保することができる。この安全率は高ければ高いほど望ましいが、絶縁板３４の物性に関わる耐電圧によっても左右され、コストを勘案した合理的な数値が決定されるものである。これにより、絶縁板３４に耐電圧以上の電圧がかかることがないため、絶縁板３４の絶縁破壊に起因する火花放電を確実に防止することができる。
【００７２】
以上の構成により、コロナ放電量を十分確保し集じん効率を高めた上で、運転中に火花放電が発生し接地電極２３や接地極板３３に付着した可燃性物質が部分的に異常過熱され、接地電極２３や接地極板３３が熱により変形することがないため、電気集じん機の耐久性を高めることができるものである。
【００７３】
（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２における電気集じん機の帯電部の詳細図で、図５（ａ）は図２におけるＡ方向矢視平面図、図５（ｂ）は図２におけるＢ方向矢視断面図である。図１〜図３と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
【００７４】
図５に示すように、半導電板２８は導電性の熱溶着フィルム５１によって帯電部２１の接地電極２３に貼付けられている。あるいは、導電性の熱溶着フィルム５１に代わって、導電性の接着剤で貼付けてもよい。貼付手段として導電性材料を用いた理由は、帯電部２１でコロナ放電に必要な電流を、接地電極２３に流す必要があるためである。この方式は、ネジによる締結に比べて、自動化設備で半導電板２８を貼付けることができるため、大量生産する場合の製造コストを安価にすることができる。これにより、コロナ放電の電流値を確保した上で、半導電板２８を接地電極２３に確実に固定することができるものである。
【００７５】
（実施の形態３）
図６は、本発明の実施の形態３における電気集じん機の帯電部の詳細図で、図６（ａ）は図２におけるＡ方向矢視平面図、図６（ｂ）は図２におけるＢ方向矢視断面図である。図１〜図３、図５と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
【００７６】
図６に示すように、半導電板２８は、対向する針状電極２７の先端本数と略同数に分割され、となり合う半導電板２８どうしの隙間には絶縁物６１が充填されている。半導電板２８として用いる半導電性セラミックスは、一般に面積の広い薄板形状の成形が難しく、小さい面積に分割した方が生産歩留りも向上し、製造コストを安価にすることができる。ただし、半導電板２８を分割すると、その隙間に導電性の接地電極２３が露出するため、その部分で火花放電が起こる可能性がある。そこで、本実施の形態３では、となり合う半導電板２８どうしの隙間に絶縁物６１（一例としてシリコン）が充填されている。なお、半導電板２８の分割数を、対向する針状電極２７の先端本数と略同数にした理由は、針状電極２７先端から遠くコロナ放電電流密度が低い箇所に、コロナ放電電流が流れない絶縁物６１を配置することによって、コロナ放電量の減少を最小限にするためである。
【００７７】
（実施の形態４）
図７は、本発明の実施の形態４における電気集じん機の帯電部の詳細図で、図７（ａ）は図２におけるＡ方向矢視平面図、図７（ｂ）は図２におけるＢ方向矢視断面図である。図１〜図３、図５と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
【００７８】
図７に示すように、半導電板２８は導電性の熱溶着フィルム５１によって帯電部２１の接地電極２３に貼付けられている。あるいは、導電性の熱溶着フィルム５１に代って、導電性の接着剤で貼付けてもよい。ここで、本実施の形態４では、接地電極２３として導電性フィルム７１（一例として導電性ＰＶＤＦ、１００μｍ）を用いている。半導電板２８として０．５〜５ｍｍの半導電性セラミックスを用いた場合は、半導電板２８が剛体となり強度を保持するため、接地電極２３は電気を通す機能があればよく、ステンレス板を使わなくても薄い導電性フィルム７１を用いることにより、接地電極２３を軽量化することができるものである。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明は、空気中の浮遊粒子状物質に可燃性物質が含まれている場合の空気清浄方式として有効であり、集じん効率を確保した上で、火花放電を発生させずに耐久性の高い電気集じん機を提供するものである。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の実施の形態１の電気集じん機を示す断面構成図
【図２】同帯電部と集じん部の斜視構成図
【図３】同帯電部の詳細図（（ａ）同図２のＡ方向矢視平面図、（ｂ）同図２のＢ方向矢視断面図）
【図４】同集じん部荷電極板の断面図
【図５】本発明の実施の形態２の電気集じん機を示す帯電部の詳細図（（ａ）同図２のＡ方向矢視平面図、（ｂ）同図２のＢ方向矢視断面図）
【図６】本発明の実施の形態３の電気集じん機を示す帯電部の詳細図（（ａ）同図２のＡ方向矢視平面図、（ｂ）同図２のＢ方向矢視断面図）
【図７】本発明の実施の形態４の電気集じん機を示す帯電部の詳細図（（ａ）同図２のＡ方向矢視平面図、（ｂ）同図２のＢ方向矢視断面図）
【図８】従来の電気集じん機の断面構成図
【図９】従来の電気集じん機の原理を示す図
【符号の説明】
【００８１】
２ 送風機
３ 高圧電源
２１ 帯電部
２２ 放電電極
２３ 接地電極
２６ 支持部
２７ 針状電極
２８ 半導電板
３１ 集じん部
３２ 荷電極板
３３ 接地極板
３４ 絶縁板
４１ 絶縁性ネジ
５１ 熱溶着フィルム
６１ 絶縁物
７１ 導電性フィルム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電電極と接地電極とを空気の流れ方向に平行に積層配置し空気中の浮遊粒子状物質を帯電させる帯電部と、荷電極板と接地極板とを空気の流れ方向に平行に積層配置し前記帯電部で帯電された空気中の浮遊粒子状物質を捕集する集じん部と、前記帯電部と前記集じん部内に浮遊粒子状物質を含んだ空気を流入させる送風機と、浮遊粒子状物質を捕集するために前記帯電部と前記集じん部に高電圧を供給する高圧電源とを備え、厚さ方向に流れる電流に対する単位面積当りの電気抵抗が１０8〜１０10Ω・ｃｍ2の半導電性セラミックスで構成された半導電板を前記帯電部の前記接地電極の表面に配置した電気集じん機。
【請求項２】
半導電板は、少なくとも酸化ジルコニウム、炭化珪素、酸化チタンのいずれかを主成分とする半導電性セラミックスで構成された請求項１記載の電気集じん機。
【請求項３】
半導電板は、酸化ジルコニウム６３％以上、酸化第二鉄３０％以上、酸化イットリウム５％以下を含有する半導電性セラミックスで構成された請求項１記載の電気集じん機。
【請求項４】
半導電板は、厚さが０．５〜５ｍｍである半導電性セラミックスで構成された請求項１〜３のいずれかに記載の電気集じん機。
【請求項５】
半導電板は、絶縁性ネジによって帯電部の接地電極に固定された請求項１〜４のいずれかに記載の電気集じん機。
【請求項６】
半導電板は、導電性の接着剤または導電性の熱溶着フィルムによって帯電部の接地電極に貼付けられた請求項１〜４のいずれかに記載の電気集じん機。
【請求項７】
帯電部の接地電極は導電性フィルムであって、半導電板は、導電性の接着剤または導電性の熱溶着フィルムによって前記導電性フィルムに貼付けられた請求項６記載の電気集じん機。
【請求項８】
帯電部の放電電極は、接地電極に平行に配置された支持部と、この支持部から突出した複数の針状電極で構成された請求項１〜７のいずれかに記載の電気集じん機。
【請求項９】
半導電板は、対向する針状電極の先端本数と略同数に分割され、となり合う前記半導電板どうしの隙間には絶縁物が充填された請求項８記載の電気集じん機。
【請求項１０】
針状電極は、先端の曲面半径が０．１ｍｍ以下である請求項８または９記載の電気集じん機。
【請求項１１】
帯電部に平行配置された放電電極と接地電極との距離Ｄに対し、針状電極の支持部からの突出長さＨが、Ｈ／Ｄ＝０．５〜１．５の範囲に設定された請求項８〜１０のいずれかに記載の電気集じん機。
【請求項１２】
帯電部に平行配置された放電電極と接地電極との距離Ｄに対し、１つの支持部に配置されたとなり合う針状電極の針ピッチＰが、Ｐ／Ｄ＝１．０〜１．５の範囲に設定された請求項８〜１０のいずれかに記載の電気集じん機。
【請求項１３】
帯電部の放電電極と接地電極との間にコロナ放電として流れる電流が所定の値となるように、高圧電源から供給される前記帯電部への印加電圧が制御された請求項１〜１２のいずれかに記載の電気集じん機。
【請求項１４】
半導電板の耐電圧Ｖｍと高圧電源から供給される帯電部への印加電圧Ｖａとの差Ｋ＝Ｖｍ−Ｖａが、常に所定値以上を確保するように印加電圧Ｖａが制限された請求項１３記載の電気集じん機。
【請求項１５】
厚さ方向に流れる電流に対する単位面積当りの電気抵抗が１０10Ω・ｃｍ2以上の樹脂フィルムまたは絶縁性セラミックスで構成された絶縁板を集じん部の荷電極板の表面に配置した請求項１〜１４のいずれかに記載の電気集じん機。
【請求項１６】
絶縁板の耐電圧Ｖｎと高圧電源から供給される集じん部への印加電圧Ｖｂとの差Ｋ＝Ｖｎ−Ｖｂが、常に所定値以上を確保するように印加電圧Ｖｂが制限された請求項１５記載の電気集じん機。
【請求項１】
放電電極と接地電極とを空気の流れ方向に平行に積層配置し空気中の浮遊粒子状物質を帯電させる帯電部と、荷電極板と接地極板とを空気の流れ方向に平行に積層配置し前記帯電部で帯電された空気中の浮遊粒子状物質を捕集する集じん部と、前記帯電部と前記集じん部内に浮遊粒子状物質を含んだ空気を流入させる送風機と、浮遊粒子状物質を捕集するために前記帯電部と前記集じん部に高電圧を供給する高圧電源とを備え、厚さ方向に流れる電流に対する単位面積当りの電気抵抗が１０8〜１０10Ω・ｃｍ2の半導電性セラミックスで構成された半導電板を前記帯電部の前記接地電極の表面に配置した電気集じん機。
【請求項２】
半導電板は、少なくとも酸化ジルコニウム、炭化珪素、酸化チタンのいずれかを主成分とする半導電性セラミックスで構成された請求項１記載の電気集じん機。
【請求項３】
半導電板は、酸化ジルコニウム６３％以上、酸化第二鉄３０％以上、酸化イットリウム５％以下を含有する半導電性セラミックスで構成された請求項１記載の電気集じん機。
【請求項４】
半導電板は、厚さが０．５〜５ｍｍである半導電性セラミックスで構成された請求項１〜３のいずれかに記載の電気集じん機。
【請求項５】
半導電板は、絶縁性ネジによって帯電部の接地電極に固定された請求項１〜４のいずれかに記載の電気集じん機。
【請求項６】
半導電板は、導電性の接着剤または導電性の熱溶着フィルムによって帯電部の接地電極に貼付けられた請求項１〜４のいずれかに記載の電気集じん機。
【請求項７】
帯電部の接地電極は導電性フィルムであって、半導電板は、導電性の接着剤または導電性の熱溶着フィルムによって前記導電性フィルムに貼付けられた請求項６記載の電気集じん機。
【請求項８】
帯電部の放電電極は、接地電極に平行に配置された支持部と、この支持部から突出した複数の針状電極で構成された請求項１〜７のいずれかに記載の電気集じん機。
【請求項９】
半導電板は、対向する針状電極の先端本数と略同数に分割され、となり合う前記半導電板どうしの隙間には絶縁物が充填された請求項８記載の電気集じん機。
【請求項１０】
針状電極は、先端の曲面半径が０．１ｍｍ以下である請求項８または９記載の電気集じん機。
【請求項１１】
帯電部に平行配置された放電電極と接地電極との距離Ｄに対し、針状電極の支持部からの突出長さＨが、Ｈ／Ｄ＝０．５〜１．５の範囲に設定された請求項８〜１０のいずれかに記載の電気集じん機。
【請求項１２】
帯電部に平行配置された放電電極と接地電極との距離Ｄに対し、１つの支持部に配置されたとなり合う針状電極の針ピッチＰが、Ｐ／Ｄ＝１．０〜１．５の範囲に設定された請求項８〜１０のいずれかに記載の電気集じん機。
【請求項１３】
帯電部の放電電極と接地電極との間にコロナ放電として流れる電流が所定の値となるように、高圧電源から供給される前記帯電部への印加電圧が制御された請求項１〜１２のいずれかに記載の電気集じん機。
【請求項１４】
半導電板の耐電圧Ｖｍと高圧電源から供給される帯電部への印加電圧Ｖａとの差Ｋ＝Ｖｍ−Ｖａが、常に所定値以上を確保するように印加電圧Ｖａが制限された請求項１３記載の電気集じん機。
【請求項１５】
厚さ方向に流れる電流に対する単位面積当りの電気抵抗が１０10Ω・ｃｍ2以上の樹脂フィルムまたは絶縁性セラミックスで構成された絶縁板を集じん部の荷電極板の表面に配置した請求項１〜１４のいずれかに記載の電気集じん機。
【請求項１６】
絶縁板の耐電圧Ｖｎと高圧電源から供給される集じん部への印加電圧Ｖｂとの差Ｋ＝Ｖｎ−Ｖｂが、常に所定値以上を確保するように印加電圧Ｖｂが制限された請求項１５記載の電気集じん機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００９−２０８０４１（Ｐ２００９−２０８０４１Ａ）
【公開日】平成２１年９月１７日（２００９．９．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５６１３１（Ｐ２００８−５６１３１）
【出願日】平成２０年３月６日（２００８．３．６）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年９月１７日（２００９．９．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月６日（２００８．３．６）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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