JPH0215260B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は静電式除塵装置に係り、特に、高電圧
による短絡放電がなく、微細な塵埃を効率よく集
塵でき、しかもフイルタの交換が容易な静電式除
塵装置に関する。

（従来の技術） 産業の発展、過密都市化などの進展により、都
市の空気汚染化が進み、産業界では生産性が阻害
され、居住区においても生活環境衛生上にも悪影
響を及ぼすようになつてきている。そこで、汚染
源制御などによる汚染化防止対策が検討され、実
施される一方で、より高度な、或いはより広い分
野で限定空間の空気清浄化が重要な課題となつて
きている。特に、半導体産業ではVLSIなどの超
微細加工化、精密機械工業においては超精密化さ
れる製品の歩留まりの向上のために、また、手術
室、無菌室、細菌実験や食品加工におけるバイオ
テクノロジーの高度化、また、身近には住居、職
場、娯楽施設などの環境衛生対策として塵埃、草
煙、ダニ、花粉などの対策も含めて空気清浄器は
不可欠のものとなつてきている。そのために、要
求される高性能フイルタの性能は対象浮遊粒子径
も0.3μｍ或いは0.1μｍ以上へと向上し、徐々にそ
の成果をおさめつつある。

ところで、従来の空気清浄器の粉塵捕集機構は
動作原理的には機械的集塵方式と電気的集塵方式
に大別される。一般的にみて、機械的集塵方式は
捕集可能な粒子径が大きく、設備化や取扱上にお
いても難点が多く、今日では一般には電気的集塵
方式が使用されるようになつてきている。

この電気的集塵方式を採用したものとしては粉
塵をコロナ放電によつてイオン化した後に、静電
的に捕集する静電集塵器と、誘電体間に電界をか
けて、粉塵をその誘電体中を通して、静電的に捕
集する静電誘電式空気浄化器がある。

まず、従来の前者の静電集塵器について、第４
図及び第５図を参照しながら説明する。

第４図において、この静電集塵器の集塵原理に
ついて説明すると、汚染空気１に含まれる浮遊粒
子はプレフイルタ２を通り、コロナ放電を行つて
いる放電線４を有する荷電部３において（＋）に
帯電され、この（＋）帯電粒子は、集塵部５にお
いては高圧電極板６に反発され、接地電極板７に
捕集される。従つて、浮遊粒子が捕集された清浄
化された空気８を得ることができる。

第５図は係る集塵原理を採用した静電集塵器の
一例を示す断面図であり、正の電位を有する放電
線１０、正の電位を有する放電極板１１、負の電
位を有する集塵極板１２が組み立てられたユニツ
トを有し、そのホルダ部１３には、その前面部に
フロントフイルタ１４、後面部にリアフイルタ１
５及び脱臭を行う活性炭フイルタ１６がセツトさ
れる。そのセツトされたものをケース本体１７内
に吸込口となるグリル１８から収納する。そのケ
ース本体１７の後部にはフアン１９及び吹出口２
０が設けられる。

そこで、フアン１９によつて、吸込口より、吸
い込まれる汚染空気中に含まれる浮遊粒子はフロ
ントフイルタ１４を通り、コロナ放電を行つてい
る放電線１０によつて、（＋）に帯電され、この
（＋）帯電粒子は、正の電位の放電極板１１に反
発され、負の電位の集塵極板１２に捕集される。
清浄化された空気流はリアフイルタ１５及び活性
炭フイルタ１６を通つて、吹出口２０より吹き出
す。

次に、従来の後者の静電誘電空気浄化器は本願
と同一発明者の出願に係る特開昭59−19564号と
してすでに公開されており、これについて、第６
図乃至第８図を参照しながら詳細に説明する。

まず、第６図において、これの集塵原理につい
て説明すると、この静電誘電式空気浄化器は通気
性、多孔質の誘電体３０に電極３１，３２を配設
し、この電極３１，３２間に直流高電圧を印加し
て、この多孔質誘電体３０に強力な電界を発生さ
せて、誘電体の通気孔を通過しようとする浮遊粒
子を捕集するものである。

第７図は係る集塵原理を採用した静電誘電式空
気浄化器の断面図、第８図はそのフイルタエレメ
ントの構成図である。これらの図において、ケー
ス４０の中央にフイルタエレメント４１が配設さ
れ、吸い込まれる汚染粒子を有する空気はフアン
４２に吸引され、吸込口４３から吸い込まれる。
フイルタエレメント４１の目詰まりを防ぐため、
フイルタバツク４４を配設して、粗ゴミを捕集す
る。フイルタエレメント４１は第８図ａに示され
るように、ウレタンフオームなどの多孔性誘電材
４７の片面にA1などの一方の電極となる金属薄
膜４８を設け、多孔性誘電材４７を挟んで他方の
電極となる金属薄膜４９を形成したろ過材を、第
８図ｂに示されるように、複数枚円筒状に巻いて
製作し、隣接する電極４８，４９間に端子４８
ａ，４９ａを介して直流高圧電源４５から高電圧
を印加する。４７ａはフイルタエレメント４１の
支持網である。

そこで、吸込口４３から吸入される浮遊粒子は
ろ過材の通気孔中に物理的に捕捉されると共に、
正負電極間に配置された誘電体によつて強い静電
場が発生して、浮遊粒子が帯電し、帯電した浮遊
粒子は誘電体通気孔壁に捕捉される。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記の第４図及び第５図に示さ
れる静電集塵器においては、以下の問題点があ
る。

(1) 清掃、保守に難がある。

集塵板に塵埃が多量に付くと集塵効果が落ち
るので、弱アルカリ性洗剤を約60℃のぬるま湯
に溶かしたものを用意し、セツトされた集塵ユ
ニツトをグリル１８より取り出して、フロント
フイルタ１４及びリアフイルタ１５及び活性炭
フイルタ１６をはずした静電集塵部を、前記洗
浄液に浸漬し、汚れの程度にもよるが、普通約
３時間浸漬する。その後、洗浄液に浸したま
ま、前後左右に振つて、汚れを落とす。この場
合、細い放電線１０には触れないようにする。
特に、草煙などが集塵極板１２に付着した場合
には汚れが落ち難いが、ブラシ等で集塵板をこ
するようなことがないように注意する必要があ
る。

(2) 捕集した粒子の再飛散 捕集能力を高めようとすれば、印加電圧を大
きくするか、電圧印加部を長くすることになる
が、集塵極板１２上に堆積した粒子の盛り上り
部への電界集中によつて、放電し、捕集した粒
子が再び飛散する。

(3) 電波障害を起こし易い。

コロナ放電が生じると高周波の電流が電離さ
れた空間に流れ、これがラジオに雑音障害を与
える。

(4) オゾンが発生する。

コロナ放電を伴うため、オゾンが発生し、粘
膜を刺激したり、また、粘膜を侵すことにな
る。

次に、上記した第６図乃至第８図に示される静
電誘電空気浄化器においては、 (1) 帯状の電極を具備するフイルタエレメントを
使い捨てにすることになり、経済性の点で改良
できないか。

(2) 装置をよりコンパクト化できないか。

(3) 高温、高湿度下での使用に適するように改良
できないか。

といつた要求を満たすために、本発明は、高電圧
による短絡放電がなく、微細な塵埃を効率よく集
塵でき、しかもフイルタエレメントの交換が容易
で、かつ保守費が安価な静電式除塵装置を提供す
ることを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、上記問題点を解決するために、正の
電位が印加される第１の電極と、この第１の電極
の先端部より後退した位置にその説端部が位置す
ると共に固体絶縁体を挟んで対向した負の電位が
印加される第２の電極とからなる電極ユニツト
と、この第２の電極の外側に形成される通気経路
と、この通気経路に装着され、前記第２の電極に
接触する導電性のフイルタエレメントと、前記通
気経路に被浄化ガスを通気する強制通気手段を設
けるようにしたものである。

（作用） 本発明によれば、上記の構成をとることによ
り、前記電極ユニツトの先端部において端縁効果
により第１の電極の先端部と第２の電極に電気的
に接続される導電性のフイルタエレメントの先端
部間に電界が発生し、その電界の作用により、浮
遊粒子はフイルタエレメントへ導かれる。そこ
で、導電性のフイルタエレメントに物理的に捕捉
されると共に、帯電した浮遊粒子は静電誘導によ
り、第２の電極に電気的に接続される広い表面積
を有するフイルタエレメントに吸引され、捕捉さ
れる。また、電極ユニツトは機械的に堅固であ
り、しかも電気的にも安定である。更に、フイル
タエレメントの交換にあたつては、通気経路に挿
入するだけでよく、その交換を容易に行うことが
できる。

（実施例） 以下、本発明の実施例について図面を参照しな
がら詳細に説明する。

第１図は本発明に係る静電式除塵装置の断面
図、第２図は第１図に示される静電式除塵装置の
分解斜視図、第３図はそのフイルタエレメントの
斜視図、第９図は本発明に係る除塵装置の要部構
成図、第１０図は本発明の他の例を示す静電式除
塵装置の集塵部の斜視図、第１１図は第１０図の
一部破断斜視図、第１２図はそのフイルタエレメ
ントの斜視図である。

まず、第９図を参照しながら本発明の除塵装置
の要部の構成について説明する。

正の直流高電圧が印加される第１の電極５０の
まわりには固体絶縁体としてのセラミツク５６を
設け、更に、このセラミツク５６を挟むように負
の電位が印加される第２の電極５２が設けられ
る。これらによつて電極ユニツトが構成される。
この場合、第２の電極の先端部は第１の電極の先
端部より後退した位置に配設する。これはその部
分の端縁効果（エツジエフエクト）により、その
部分に電界を生じさせて、その電界により、浮遊
粒子をフイルタエレメントへ導くようにしたもの
である。

このように構成される電極ユニツトの間には通
気経路６０が形成され、この通気経路６０にフイ
ルタエレメント６１が装着される。このフイルタ
エレメント６１は極めて細い金属の線状体からな
る金属ウール、例えば、スチールウール、A1ウ
ール、Cuウール等が用いられる。

そこで、浮遊粒子を含む空気が通気経路６０に
至ると前記した電極ユニツトの先端部に発生する
電界により、その浮遊粒子はフイルタエレメント
へ導かれる。その浮遊粒子がフイルタエレメント
６１に到達すると、浮遊粒子が正に帯電している
場合には、その浮遊粒子は、負の電位が印加され
ている第２の電極に接触し、負の電位に保たれる
フイルタエレメント７５の広い表面積を有する無
数の線状体との間の静電誘導作用により、クーロ
ン力が働き、その線状体に捕集される。また、浮
遊粒子は目が蜜なメツシユ状のフイルタエレメン
ト７５による負の電極が形成される空間を通過す
る時に絞りがかかり互いに衝突乃至接触を繰り返
しながら、帯電し、最終的には前記したクーロン
力により、フイルタエレメントの線状体に捕集さ
れる。捕集された粒子はそのまま付着し保持され
る。そのための電荷は第２の電極から供給され
る。

次に、第１０図乃至第１２図において、５０は
正の直流高電圧が印加される第１の電極であり、
この電極５０のまわりをセラミツク５６で囲み成
形する。このセラミツク５６の両側には負の電圧
が印加される第２の電極５２を配設する第１の電
極ユニツトU₁を用意する。ここで、第２の電極
５２の先端部は第１の電極５０の先端部よりは後
退した位置にあり、これらの端部で電界を生ぜし
める。また、セラミツク５６を挟んで一方に正の
高電圧が印加される電極５０、片方に負の電圧が
印加される第２の電極５２を設けた第２の電極ユ
ニツトU₂を用意する。ここで、各電極ユニツト
U₁，U₂を通気経路６０を形成するために、ある
距離を隔てて組み立てる。その場合、一番端に位
置する電極ユニツトとしては上記した第２の電極
ユニツトU₂を用いる。

このようにして組み立てられた電極ユニツト間
には隔壁板５７、下部間隔板５８、上部間隔板５
９を設けて仕切り、複数の通気経路を形成する。
また、電極５０には端子５１、電極５２には端子
５３を設け、同極となる電極間を互いに接続導体
５４で接続する。この場合、通気経路は最小の場
合は１つであつてもよく、その通気経路数は除塵
装置の容量、用途応じて適宜設計することができ
る。また、第１２図ａに示されるように、フイル
タエレメント６１は予め通気経路の形状に適合す
るように成形されている。更に、フイルタエレメ
ントは、第１２図ｂに示されるように、その先端
部、つまり、通気経路の入口側は線状体を粗に分
布させ、出口に向かつて徐々に蜜に分布するよう
に構成すると、フイルタエレメントの全域にわた
る集塵量の均等化を図ることができる。

次に、本発明に係る静電式除塵装置について第
１図乃至第３図を参照しながら詳細に説明する。

これらの図において、７０は正の直流高電圧が
印加される第１の電極、７１は負の電位が印加さ
れる第２の電極、７２は第１の電極７０を囲み形
成される固体絶縁体としてのセラミツクであり、
これらによつて、電極ユニツトを構成する。前記
したように、この電極ユニツトの第２の電極の先
端部は、第１の電極の先端部よりは後退させるよ
うに配置する。７３は側面板、７４は通気経路、
７５はその通気経路へ装着されるフイルタエレメ
ント、７６はこのフイルタエレメント７５の目詰
まりを防ぐために粗ゴミを捕集するプレフイル
タ、７７は活性炭フイルタのホルダを兼ねるリア
フイルタ、７８はそのリアフイルタに取り付けら
れる活性炭フイルタ、７９はケース本体、８０は
ストツパ、８１はグリル、８２はフアン、８３は
吹出口である。

そこで、フアン８２により、浮遊粒子を含む空
気は吸込口となるグリル８１から吸い込まれ、プ
レフイルタ７６を介して、集塵ユニツトに至る。
この集塵ユニツトは、正の電位が印加される第１
の電極７０、負の電位が印加される第２の電極７
１、それらの電極間に形成されるセラミツク７２
からなる電極ユニツトと、それらの電極ユニツト
間に形成される通気経路７４に配設されるフイル
タエレメント７６と、その通気経路７４の終端の
リアフイルタ７７と、活性炭フイルタ７８からな
る。ここで、フイルタエレメント７６としては、
スチール、A1、Cuなどの金属ウール或いは導電
性ブラスチツクからなるスポンジなどを用いるこ
とができ、これを、第３図に示されるように、通
気経路７４の形状に適合するように予め成形して
おき、通気経路７４に挿入し易くしておく。その
用意されたフイルタエレメントを通気経路７４に
挿入すればよい。そこで、この組み立てられた集
塵ユニツトはグリル８１からケース本体７９内部
のストツパ８０に当接するまで、押し込まれてケ
ース本体７９に装着させる。ケース本体７９の後
部にはフアン８２及び清浄化された空気の吹出口
８３が設けられる。

そこで、フアン８２によつて、浮遊粒子を含む
空気が吸込口となるグリル８１から吸い込まれる
と、粗ゴミはプレフイルタ７６で捕集され、そこ
を通過した空気中の浮遊粒子は電極７０，７１の
先端部の電界の作用を受けてフイルタエレメント
に至り、負の電位に保たれるフイルタエレメント
７５の広い表面積を有する無数の線状体に前記し
た集塵作用により捕集される。浄化された空気は
活性炭フイルタ７８により脱臭されて吹出口８３
より吹き出される。

ここで、フイルタエレメント７５の材料として
スチールウールを用いる場合には、SO₂、NOx
などを化学的に吸着する作用を有し、フイルタ内
を通過する気体を更に清浄化することができる。

また、かかるフイルタエレメントは高温下での
使用に適している。

更に、前記した電極ユニツトの先端部に発生す
る電界の強さ及びその分布は第１電極と第２電極
間に印加される電圧或いはフイルタエレメントの
先端部の線状体の密度などに依存する。

なお、前記固体絶縁体としてはセラミツクの例
を挙げたが、これに限定するものでなく、絶縁耐
力が高く、かつ機械的強度が大なものであればよ
く、例えば、エポキシ樹脂であつてもよい。エポ
キシ樹脂の場合には、エポキシ樹脂板面上に薄い
金属膜からなる電極を形成することにより、薄形
の電極ユニツトを容易に構成することができる。

更に、電極ユニツトの先端部の固体絶縁体の厚
み及び形状は、電界の強さ及びその分布をどのよ
うに選定するかに応じて適宜設計するこができ
る。

また、本発明は上記実施例に限定されるもので
はなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可
能であり、これらを本発明の範囲から排除するも
のではない。

（発明の効果） 以上、詳細に説明したように、本発明によれ
ば、以下の効果を奏することができる。

(1) 電極間に直流高電圧を印加しても両電極間に
介在するセラミツクやエポキシ樹脂は高い絶縁
性を持ち、しかも、両電極間に塵埃が堆積する
わけではないので、短絡放電を防止でき、ま
た、電波障害やオゾンを低減できる。

(2) 集塵電極に接触しているフイルタエレメント
はその集塵電極と同電位に保たれ、しかもその
表面積は極めて広く、その中を通過する空気中
に浮遊する粒子との静電誘導により、捕集され
るので、フイルタエレメント自身の物理的ろ過
材としてのフイルタ作用とも相俟つて、より高
い集塵効率を収めることができる。

(3) フイルタエレメントに捕集された粒子は電極
ユニツトから供給される電荷により付着状態を
保持できる。

(4) 固体絶縁体を介して対向電極を配設した電極
ユニツトは構造的に強固であり、しかも構造が
簡単であり、コストを低減することができる。

(5) 各構成材料は耐熱性が高いので、高温の環境
下でも十分に耐えることができる。

(6) 装置のコンパクト化を図ることができる。

(7) フイルタエレメントは、集塵効率が落ちる前
に通気経路から抜き取り、新たなフイルタエレ
メントを通気経路に挿入するだけでよく、その
交換が極めて容易である。

(8) フイルタエレメントは、その交換により、初
期性能を更新することができる。

(9) フイルタエレメントはスチール、A1、Cuな
どの金属ウールを用いることができ、その価格
も安価であり、また、保守費を低減することが
できる。特に、これらの金属ウールは通気経路
中において広い表面積を確保でき、集塵効率を
高めることができる。

(10) フイルタエレメントの材料をスチルウールと
する時はSO₂、NOxなどを化学的に吸着する
作用を有し、フイルタ内を通過する気体を更に
清浄化することができる。

(11) 交換されたフイルタエレメントがスチールウ
ールの場合にはこれをそのまま廃棄しても空気
中の酸素や水分によつて、自然に速やかに酸化
消滅して、公害を生じるおそれもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る静電式除塵装置の断面
図、第２図は第１図に示される静電式除塵装置の
分解斜視図、第３図はそのフイルタエレメントの
斜視図、第４図は従来の静電集塵器の集塵原理の
説明図、第５図は係る集塵原理を採用した静電集
塵器の一例を示す断面図、第６図は静電誘電式空
気浄化器の集塵原理の説明図、第７図は第６図の
集塵原理を採用した静電誘電式空気浄化器の断面
図、第８図はそのフイルタエレメントの構成図、
第９図は本発明に係る除塵装置の要部構成図、第
１０図は本発明の他の例を示す静電式除塵装置の
集塵部の斜視図、第１１図は第１０図に示される
集塵部の一分破断斜視図、第１２図はフイルタエ
レメントの斜視図である。 ５０，７０……第１の電極、５２，７１……第
２の電極、５６，７２……セラミツク、５７……
隔壁板、５８……下部間隔板、５９……上部間隔
板、６０，７４……通気経路、５１，５３……端
子、５４……接続導体、６１，６２，７５……フ
イルタエレメント、７３……側面板、７６……プ
レフイルタ、７７……リアフイルタ、７８……活
性炭フイルタ、７９……ケース本体、８０……ス
トツパ、８１……グリル、８２……フアン、８３
……吹出口。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ (a) 正の電位が印加される第１の電極と、該
   第１の電極の先端部より後退した位置にその先
   端部が位置すると共に固体絶縁体を挟んで対向
   した負の電位が印加される第２の電極とからな
   る電極ユニツトと、 (b) 該第２の電極の外側に形成される通気経路
   と、 (c) 該通気経路に装着され、前記第２の電極に接
   触する導電性のフイルタエレメントと、 (d) 前記通気経路に被浄化ガスを通気する強制通
   気手段を具備するようにしたことを特徴とする
   静電式除塵装置。 ２ 前記電極ユニツト、前記通気経路及び前記フ
   イルタエレメントからなる集塵ユニツトを複数並
   設するようにしたことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の静電式除塵装置。 ３ 前記複数並設される集塵ユニツトの内でその
   内側に配置される集塵ユニツト中の前記電極ユニ
   ツトは第１の電極を固体絶縁体で囲み該固体絶縁
   体の両側に第２の電極を配設するようにしたこと
   を特徴とする特許請求の範囲第２項記載の静電式
   除塵装置。 ４ 前記第１の電極と第２の電極とは平行平板状
   に配設されるようにしたことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の静電式除塵装置。 ５ 前記フイルタエレメントは予め前記通気経路
   の形状に適合するように成形したことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の静電式除塵装置。 ６ 前記フイルタエレメントは金属性のウールで
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の静電式除塵装置。 ７ 前記金属性のウールはスチール製のウールで
   あることを特徴とする特許請求の範囲第６項記載
   の静電式除塵装置。 ８ 前記強制通気手段は前記通気経路の最後部に
   設けられるモータ駆動のフアンであることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の静電式除塵装
   置。 ９ 前記通気経路の前部にプレフイルタを設ける
   ようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の静電式除塵装置。 １０ 前記通気経路の後部に活性炭フイルタを設
   けるようにしたことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の静電式除塵装置。 １１ 前記固体絶縁体はセラミツクであることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の静電式除
   塵装置。 １２ 前記固体絶縁体はエポキシ樹脂であること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の静電式
   除塵装置。