JPH0622445Y2 - 荷電式フィルター - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、荷電式フィルターに関し、更に詳しくは、高
圧電極と接地電極間、もしくは陽極と陰極間に荷電によ
り電界を形成せしめ、塵埃と材とを帯電することで静
電及び／または誘電作用により高性能な過性能を具備
した、各種空気清浄分野に利用することのできる荷電式
フィルターに関する。

［従来技術］ 従来荷電することにより、塵埃を捕集する方式のフィル
ターには、高圧電極と接地電極間に形成される電界中に
塵埃を通過せしめることで塵埃を帯電化して、接地電極
で塵埃を捕集または粗粒化し、更に接地電極で捕集され
ない塵埃または接地電極で捕集されたのち再飛散した塵
埃を材などを用いて機械的に捕集する例えば特開昭56
-37060号に示される方式のものと、前記塵埃帯電部に加
えて、更に高圧電極と接地電極間に誘電材料からなる
材を設置して電界を形成し、材を誘電化せしめて塵埃
を機械的及び静電気的に捕集する例えば特開昭58-92471
号等に示される方式のものとがあり、通常前者は材付
き電気集塵装置、後者は誘電フィルター装置として知ら
れている。

前者の方式によるものは、塵埃の捕集効率に劣るうえ
に、頻繁に接地電極の掃除や材交換を行う必要があり
メンテナンス性にも劣るという欠点があり、一方、後者
の方式によるものは、前者に比べて捕集効率には優れる
ものの、高効率で塵埃が捕集されるために材の目詰り
が激しく、捕集容量が少なく材寿命が短いという欠点
と、材に薄いものを使用すると短絡する危険があると
いう欠点があった。

［考案の解決すべき課題］ 本考案は上記従来技術の欠点を解消すべくなされたもの
であり、捕集効率に優れ、材寿命が長く、しかも短絡
の危険の無い荷電式フィルターを提供することを目的と
する。

［課題を解決する手段］ 本考案は、襞折り加工された材の気流の流入側と流出
側の各々に、該材の谷部に歯が挿入されるように櫛形
電極が設置されており、かつ該気流の流入側の櫛形電極
と該気流の流出側の櫛形電極とが該材の襞の折り線方
向に交互に配されている事を特徴とする荷電式フィルタ
ーに関する。

［作用］ すなわち、本考案の荷電式フィルターは、気流の流入側
及び流出側の櫛形電極が、材の襞形状に合うように
材と近接して、若しくは接触して設置されており、しか
も、気流の流入側及び流出側の櫛形電極は、気流方向に
垂直な方向、すなわち材の襞の折り線方向に、交互に
形成されているため、電極を各々陽極と陰極、又は高圧
電極と接地電極にして荷電した場合、目詰りしにくく、
塵埃捕集容量も大きくなる。この理由は明らかではない
が、陽極と陰極、又は高圧電極と接地電極が交互に配列
される場合、不平等電界により強力なグレーディエント
力（電界勾配により起きる力）が生じて塵埃がフィルタ
内に偏在して付着するため、塵埃を含んだ気流が通る道
が確保された状態でフィルター内に塵埃が蓄積されてい
くので、目詰りするまでの時間が長くなり、多くの塵埃
を捕集する事が可能になるのだと考えられる。

また、この様な配置にすれば、気流の流入側及び流出側
の電極を同一面に配置した場合、あるいは連続した面状
の電極を用いた場合に比べて、陽極と陰極、又は高圧電
極と接地電極との間の距離を大きくとれるため、より薄
い材を用いても短絡は生じにくくなる。

更には、各極の櫛形電極を、導電性の材料からなる枠な
どの導電性部材により連結しておけば、フィルターの組
み立てや、材の交換が極めて簡便に行える。

［実施例］ 以下、本考案を実施例に基づき、図面に沿って説明す
る。

まず、本考案で利用する材１について説明すると、
材１には襞折り加工が可能な周知の空調用材が全て使
用可能である。これらの材１としては、紙製や不織布
製あるいはガラス繊維などの無機繊維製等の材料からな
る材であって、粗塵用としての見掛け密度の低いもの
から超高性能用としてのＨＥＰＡフィルターと呼ばれる
高密度のものまで何でも利用することができる。ただ
し、本考案においては、通常高電圧を使用するため絶縁
性のある材料を用いる必要がある。また、非常時に備え
て材を難燃化することも好適である。

特に、ポリエステル、ポリプロピレン等の合成繊維を少
なくとも50％以上含む不織布は、荷電時に誘電フィルタ
ーとなるため、塵埃の捕集効率も高くなり最適のものと
考えられる。また、材に密度勾配を設けたりすること
も、本考案において全て従来通り有効に利用することが
できる。

材１は用途に応じて、所定のピッチで襞折り加工さ
れ、気流の流入及び流出口を有するケーシングなどに収
納される。

次に櫛形電極２について説明すると、櫛形電極２には、
第４図（ａ）〜（ｃ）に示すような、所定ピッチで山
状、線状などの歯が並んだ櫛状の電極が用いられる。電
極を構成する材料としては、ステンレス、銀、銅、アル
ミニウム、ニッケル、鉄などの金属や、錆止め防止や短
絡防止のために、これら金属の表面にプラスチック被膜
を設けたものや、紙、プラスチックなどにアルミニウム
などの金属箔を巻いたり、金属を蒸着したものなどが適
する。これらの材料に、成形、形抜き、切削、折り曲
げ、接合などの加工を適宜選択して施し、櫛状の電極が
形成される。一般に第４図（ａ）の電極は板状の材料を
型抜き又は切削することにより、（ｂ）の電極は金属線
などを折り曲げ加工することにより得られる。

櫛形電極２の歯のピッチは材１の襞折りのピッチと同
調していることが望ましく、これにより襞折りされた
材の谷部に対応して、各々櫛形電極の歯が挿入されるこ
とになる。第２図に示すように、材１の襞折り形状と
櫛形電極２の歯の形状とは同一又は類似の形状であるの
が特に望ましく、この様にすれば、材１と電極２とが
ほぼ等距離に近接または接触して配置できるため、材
の全域に渡って有効な荷電効果がむらなく得られる。な
お、ここで材１の谷部とは、櫛形電極の各々の挿入方
向から見て、襞折りされた材の奥行きのある部分、す
なわち凹部をいう。

また、気流流入側の櫛形電極２ａと気流流出側の櫛形電
極２ｂとは、第３図に示すように材の襞の折り線方向
に見た場合に、交互に配されていなければならない。こ
れは、電極２ａと電極２ｂとが同一面内にあると、電極
どうしが近づき過ぎて短絡の危険性が増すからであり、
一方、同じ側の電極が２個以上続いていると、この間で
は十分な電界効果が得られないからである。電極２ａ、
２ｂがこの様に交互に配されれば、電極間距離を大きく
取ることができるため、電界形成域を拡大して均一な塵
埃捕集作用が得られると共に、電極間の短絡を防止する
ことができる。また、前述したように交互に配すること
により、不平等電界により強力なグレーディエント力が
生じて塵埃がフィルタ内に偏在して付着し、塵埃を含ん
だ気流が通る道が確保された状態でフィルター内に塵埃
が蓄積されていくと推定されるので、目詰りするまでの
時間が長くなり、多くの塵埃を捕集する事が可能にな
る。

なお、櫛形電極２は第１図に示すように、各極におい
て、導電性枠体３で端部を連結されることにより一体化
されていることが望ましく、この様にされていれば、配
線が簡単になるだけでなく、材の交換などのメンテナ
ンスが非常に楽に行えるのでよい。また、第５図に示す
ように、櫛形電極２の挿入角度と電極の位置を固定する
ため、プラスチック線などの非導電線６により櫛形電極
２を接続してもよい。この場合、とくに非導電線が用い
られるのは、これが導電性の線であると電極の一部とな
り、材の襞の折り線方向に電極が連続してしまうた
め、短絡が生じやすくなるとともに、電極を交互に配す
ることによる本考案の効果が得られなくなるからであ
る。

材１を挟んで、気流流入側の櫛形電極２ａと気流流出
側の櫛形電極２ｂとは、一方をアース４し、他方を高圧
電源５と接続することにより、接地電極と高圧電極とな
り、あるいは電源の正負極と各々接続することにより陽
極と陰極となり、荷電式フィルターを構成する。

なお、電極２ａと電極２ｂとの電極間距離は任意で良い
が、短絡を防止して、且つ、良好な電界形成を得るため
には、２乃至50mmが適当と考えられ、又、電極間電位差
に関しては、0.2乃至1.0kv／mm（電極間距離）、好適に
は0.5乃至0.9kv／mmであることが望ましい。

上記の電極形成において、とくに気流流入側の櫛形電極
２ａを接地電極とし、気流流出側の櫛形電極２ｂを高圧
電極とすることが望ましい。これは、この様にすれば、
電界作用及び／または材の誘電作用により、材を通
過する塵埃の速度が減速されるので、塵埃捕集効率が向
上するからである。この場合の荷電式フィルターの過
作用について、以下に説明する。

第１図の荷電式フィルターにおいて、塵埃を含む気流
は、材中を接地電極側表面から高圧電極側へ流れ、こ
れとは反対に、電界は高圧電極から接地電極へ向けて形
成される。接地電極を通過した塵埃は材内で帯電さ
れ、気流の流れと反対の接地電極への電気的吸引力を受
ける。このため、材に達した塵埃は、材の有する通
気抵抗と電界の影響及び／又は材の誘電作用により減
速されるので、材に効率よく捕集される。この時、塵
埃は同じ極性に帯電しているため、塵埃どうしが緻密に
凝集することがなく、あたかも起毛した様な状態で捕集
されるため、塵埃が堆積しても材の目詰まりが生じる
ことはない。また、帯電により塵埃が材から遊離しよ
うとする力は、気流の流速よりも明らかに小さいため、
塵埃が材表面から遊離することはない。更には、高圧
電極と接地電極とは材の襞の折り線方向に交互となる
ように配列されているため、電界の分布が材の面方向
にも広がり、且つ、各電極が対向した場合のように特定
領域ではない不平等電界を形成するので、塵埃保持容量
の向上に有利と考えられる。

この結果、材には塵埃が暫時保持されて行くが、全て
の塵埃が電界の作用により緻密に凝集することがないの
で、目詰まりが生じ難く、圧力損失の上昇が従来の荷電
式フィルターに比べ格段に少ない。

更には、通常、帯電された塵埃粒子の過剰な蓄積は、塵
埃間の反発作用による塵埃の遊離や捕集効率の低下を生
じる場合があるが、この例では接地電極を気流流入側に
配していて、接地電極により常にアースされているの
で、電荷の蓄積によるこれらの障害は発生しない。

［考案の効果］ 本考案による荷電式フィルターは、前記したように、
材の襞形状に合うように櫛形電極が配され、かつ気流の
流入側の櫛形電極と気流の流出側の櫛形電極とが材の
襞の折り線方向に交互に配されているため、塵埃の保持
容量が従来のものよりも格段に優れている。このこと
は、荷電式フィルターの交換回数を減らすばかりではな
く、従来程度の脱塵作業を行うことで極めて長期の使用
を可能とする。従って、荷電式フィルターの交換にとも
なうメンテナンス及び経費を軽減し、非常に経済性に優
れたものである。

また、本考案の荷電式フィルターは、上記の構成から、
狭い空間内で電極間距離を大きく取ることができるた
め、電界形成域を拡大して均一な塵埃捕集作用が得られ
ると共に薄い材を用いても短絡が生じにくい。

更には、本考案の荷電式フィルターは、圧力損失の上昇
が従来のものよりも遥かに低いため、内燃機関等のエア
ークリーナーとして利用すれば、吸気効率あるいは燃焼
効率が高まるので燃費の向上や出力の向上等にも寄与
し、一般空気清浄分野に利用すれば、より高密度の材
の使用や、より大量の気流の処理が可能となるので、高
性能且つコンパクトな構造の空気清浄装置を提供するこ
とができる。

従って、本考案の荷電式フィルターは本来の機能である
塵埃の捕集効率が良好であることは勿論、高い塵埃保持
容量と長寿命を具備し、経済性、生産性に優れた利用範
囲が広い理想的な荷電式フィルターである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案の荷電式フィルターの電極部と材部
を分離して描いた斜視図、第２図は荷電式フィルター内
での櫛形電極と材との位置関係を示す水平断面略図、
第３図は荷電式フィルター内での櫛形電極どうしの位置
関係を示す垂直断面略図、第４図は本考案に使用される
櫛形電極の例図、第５図は櫛形電極を非導電線で連結
し、補強した電極部を表わす斜視図である。 図中の数字は、 １……材 ２……櫛形電極 ２ａ……気流流入側の櫛形電極 ２ｂ……気流流出側の櫛形電極 ３……導電性枠体 ４……アース ５……高圧電源 ６……非導電線

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】襞折り加工された材の気流の流入側と流
   出側の各々に、該材の谷部に歯が挿入されるように櫛
   形電極が設置されており、かつ該気流の流入側の櫛形電
   極と該気流の流出側の櫛形電極とが該材の襞の折り線
   方向に交互に配されている事を特徴とする荷電式フィル
   ター。
2. 【請求項２】気流流入側の櫛形電極を接地電極とし、気
   流流出側の櫛形電極を高圧電極としてなる請求項１に記
   載の荷電式フィルター。
3. 【請求項３】各極の櫛形電極は、各々、端部を導電部材
   により連結されて一体化されている請求項１または２に
   記載の荷電式フィルター。