JPH10113577A - 空気清浄装置の荷電部 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 小形で高荷電効率、低圧力損出、洗浄可能
な低ランニングコストの荷電部を得る。 【構成】 ガス流の上流側に荷電部を設け、下流側に
集塵部を設ける空気清浄装置の荷電部として、高電圧を
印加した放電極と一定空隙を介して配設した通気性を有
する接地電極の断面が下底を持たない台形状とし、さら
に放電極の放電部を台形状接地電極の少なくとも３点以
上と最も接近させた。また、接地電極の断面が下底を持
たない台形状の下底部相当部を対向させ突き合わせ組合
せ、放電極と一定空隙を介して配設し、あるいは台形状
の下底部相当部を対向させ突き合わせ組合せ、１つの台
形状接地電極の少なくとも３点以上と最も接近させた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電気集塵方式を用いた
空気清浄装置の荷電部に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図２に示す従来の荷電部は、針電極と対
向する接地された対向電極が、垂直に直交するように配
してありガス流により荷電部１３に進入してきた塵埃粒
子を、針電極と接地電極間で形成されるイオン雰囲気中
で荷電する方法が用いられている。

【０００３】この電気集塵装置の荷電部１３は、薄型、
低圧力損失を満足できる物であったが、薄型化のため針
電極先端部と向かい合う対向電極とのわずかな空間でし
かコロナ放電による粒子の荷電を行えないため、ガス流
に乗り進入してきた塵埃粒子を荷電する確率が低く、ま
た荷電された塵埃粒子の荷電量も十分でなかった。

【０００４】また、針電極と直交する位置に対向電極が
あるため、針電極−対向電極間で発生するコロナ放電時
の針先端部の放電点の遷移が少なく、経過時間に対する
放電電流の減衰が大きく安定した荷電空間が長時間得ら
れない。

【０００５】荷電部１３で荷電される粒子の荷電量を増
やし、荷電される粒子の確率を高くし集塵効率を上げる
方法としては、針電極の本数を増やし電界の働く空間を
広範囲にする方法があるが、構造的に限界があること
と、放電時に発生するオゾン量が増える問題が発生す
る。

【発明が解決しようとする課題】

【０００６】本発明は、上記従来技術を改良し、電気集
塵装置の荷電システムの命題である、高荷電効率、小型
化、低圧力損失を実現し、かつ洗浄再生可能で低ランニ
ングコストの空気清浄装置の荷電部を提供するものであ
る。

【課題を解決するための手段】

【０００７】高電圧を印加した放電電極と一定空隙を介
して配設した通気性を有する接地電極の断面が、下底を
持たない台形状とした。

【０００８】高電圧を印加した放電電極と一定空隙を介
して配設した通気性を有する接地電極の断面が下底を持
たない台形状とし、放電電極の放電部が接地電極の少な
くとも３点以上と最も近接させた。

【０００９】該荷電部として、高電圧を印加した放電電
極と一定空隙を介して配設した通気性を有する接地電極
の断面が下底を持たない台形状の下底相当部を対向させ
突き合わせて組み合わせた。

【００１０】一定空隙を介して配設した通気性を有する
接地電極の断面が下底を持たない台形形状の下底部相当
部を対向させ突き合わせて組合わせた台形状接地電極の
少なくとも３点以上と最も近接させた。

【００１１】

【作用】ガス流の上流側に荷電部を設け、下流側に集塵
部を設ける空気清浄装置において、該荷電部として、高
電圧を印加した放電極１と一定空隙を介して配設した通
気性を有する接地電極の断面が下底を持たない台形状と
した場合の作用について、以下図３を用いて説明する。

【００１２】図３（ａ）は本発明の集塵システムの概略
図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）の荷電部１３の放電
部２と台形状接地電極３の拡大図である。ガス流１１は
例えばファン等により生じる空気清浄機が処理すべき気
体の流れで、この中に塵埃が含まれている。このガス流
１１に乗って運ばれてきた塵埃は、放電極１と台形状接
地電極３により構成される本発明の荷電部１３に進入す
る。放電極１には正極を接地してある荷電部用電源４に
より高電圧を印加しており、放電極１の放電部２と台形
状接地電極３との空隙で生じる負のコロナ放電により、
イオン雰囲気が形成されガス流１１に乗り荷電部１３に
進入してきた塵埃粒子は、イオン雰囲気中で帯電する
（以下帯電した塵埃粒子を荷電粒子１５と称する）。

【００１３】荷電部１３で形成されるイオン雰囲気は、
台形状接地電極３が放電部２を取り囲むように配してあ
るため、イオン雰囲気中に塵埃粒子が滞留する時間が見
かけ上長くなるため塵埃粒子は極めて高い確率で荷電さ
れる。

【００１４】塵埃粒子の多くはこの荷電部１３で高い確
率で荷電され荷電粒子１５となる、例えば荷電粒子１５
ａに着目すると、荷電粒子１５ａはガス流１１により１
６ａのベクトル方向に進行しているにもかかわらず、放
電部２から台形状接地電極斜辺部３ａ（以下斜辺部３ａ
と称する）の方向に働く電界によるクーロン力と電気力
線の作用により合成されたベクトル１６ｂなる力を受
け、荷電粒子１５ａは２つのベクトルの合成１６ｃの方
向に偏向させられ斜辺部３ａへと向かい捕集される。ま
た、荷電粒子１５ｃに着目しても荷電粒子１５ａとほぼ
同じメカニズムで荷電粒子１５ｃは斜辺部３ｃに捕集さ
れる。

【００１５】また荷電粒子１５ａに着目すると、ガス流
１１によるベクトル１６ａと、放電部２と台形状接地電
極上底部３ｂ（以下上底部３ｂと称する）との空隙で働
く電界によりクーロン力と電気力線の作用で１６ｂなる
力を受け両ベクトルの合成ベクトル１６ｃで表せられる
力により上底部３ｂに向かい捕集される。

【００１６】ガス流１１のベクトル１６ａと放電部２と
台形状接地電極３との空隙で働く電界により与えられる
力、ベクトル１６ｂの方向がほぼ等しくなるこの領域で
は、２つの合成ベクトル１６ｃが大きくなり荷電粒子１
５ａの移動度が大きくなる。従って、前述した荷電粒子
１５ａの存在する領域に比べると荷電粒子１５ｂの捕集
効率は、必ずしも高くはない。しかしながら、この領域
でも荷電部全体の捕集効率を向上させる作用を持ってい
る。

【００１７】このように、粒子が荷電されるのに有効な
荷電空間と捕集に有効な電界強度を持った空間を同時に
増やすことができ、荷電部１３に進入してきた塵埃粒子
を高い確率で帯電させ、さらに接地電極３に捕集するこ
とができる。

【００１８】荷電部１３で捕集されなかった荷電粒子
は、ガス流１１に乗り通気性を持つ台形状接地電極３を
通り抜け、集塵部１４へと進入していく。集塵部１４に
到達した荷電粒子１６は捕集電極５を通過し集塵部電源
７から負の高電圧を印加された反発電極７と反対の正極
性を持つ捕集電極ガス流非透過部６の間に働くクーロン
力により荷電粒子は、効率よく捕集電極ガス流非透過部
６に捕集される。

【００１９】以上述べたような荷電粒子の捕集メカニズ
ムにより本発明による集塵部は、極めて高い集塵効率と
塵埃粒子の帯電効果を得ることができる。

【００２０】ここで本発明の作用を説明するに当たり、
図３の構成を用いて説明したが、必ずしもこの構成にこ
だわる必要はなく、例えば放電極１がワイヤー電極であ
っても良いし、また荷電極性が逆の正荷電であっても良
い。

【００２１】ガス流の上流側に荷電部を設け、下流側に
集塵部を設ける空気清浄装置において、該荷電部とし
て、高電圧を印加した放電極１と一定空隙を介して配設
した通気性を有する接地電極の断面が下底を持たない台
形状とし、放電極１の放電部２が接地電極の少なくとも
３点以上と最も近接させた場合の作用について以下図４
を用いて説明する。

【００２２】放電部２は、台形状接地電極３に最も近接
する３点、近接点Ａ，Ｂ，Ｃにそれぞれ均等な距離１２
ａ，ｂ，ｃを介して設置してある。放電極２に正極側を
接地した荷電部電源４より負の高電圧が印加され、台形
状接地電極３は反対の正極性に接続されており、放電部
２と台形状接地電極３の３つの近接点で不平等電界によ
るコロナ放電が発生し、放電部２と台形状接地電極３の
空隙は均一なイオン雰囲気となる。ガス流１１により荷
電部１３に進入してきた塵埃粒子は、放電部２と台形状
接地電極３の均一なイオン雰囲気となった空隙で負に帯
電され荷電粒子となる。

【００２３】台形状接地電極３を放電部２に対して距離
１２ａ，ｂ，ｃなる等しい空隙を介して配してあるた
め、放電部２からの電界強度が均等になり放電部２の放
電点を遷移し易く放電点が容易に移動できるため、放電
電流の減衰を緩和でき塵埃粒子に対して高い荷電効率を
長期間得ることができる。

【００２４】本発明の作用を説明するに当たり、図４の
構成を用いて説明したが、必ずしもこの構成にこだわる
必要はなく、例えば放電極１がワイヤー電極であっても
良いし、また荷電極性が逆の正荷電であっても良い。

【００２５】ガス流の上流側に荷電部を設け、下流側に
集塵部を設ける空気清浄装置において、該荷電部として
高電圧を印加した放電電極と一定空隙を介して配設した
通気性を有する接地電極の断面が下底を持たない台形状
の下底相当部を対向させ突き合わせて組み合わせた場合
の作用について図５を用いて説明する。

【００２６】高電圧を印加してある放電部２を取り囲む
ようにガス流の上下流に対して２つの台形状接地電極の
下底部相当部を突き合わせて設置してあるため、放電部
２から上流側台形状接地電極１７ａと下流側台形状接地
電極１７ｂの空隙に電界が作用し、前述したシステムと
同じ印加電圧であるにもかかわらずイオン雰囲気の空間
が大幅に増え、塵埃粒子の荷電に有効な領域が増し、荷
電部１３に進入してきた塵埃粒子は極めて高い効率で荷
電される。

【００２７】さらに、電界の働きにより放電部２から上
流側台形状接地電極１７ａと下流側台形状接地電極１７
ｂに向かって生じるクーロン力、電気力線の作用する空
間、面積ともに大きくなり、荷電粒子をより効率よく上
下流台形状接地電極１７ａ，ｂに捕集することができ
る。

【００２８】ガス流の上流側に荷電部を設け、下流側に
集塵部を設ける空気清浄装置において、該荷電部とし
て、高電圧を印加した放電極と一定空隙を介して配設し
た通気性を有する接地電極の断面が下底を持たない台形
状の下底相当部を突き合わせ組み合わせ、放電極の放電
部２が下底を持たない１つの台形状接地電極の少なくと
も３点以上と最も接近させた場合の作用について図６を
用いて説明する。

【００２９】高電圧を印加してある放電部２は、上流側
台形状接地電極上底１８と距離Ａ１２ｄを下流側台形状
接地電極上底２０にも等しい距離Ａ１２ｂ介しており、
接地されている上下台形状接地電極１７ａ，ｂが突き合
わさっている２点にはガス流１１と放電部２が直交する
方向に等しい距離Ａ１２ａ，ｃによる空隙を介して配さ
れている。

【００３０】上下台形状接地電極１７ａ，ｂと放電部２
が３点以上と等しい空隙で最も接近しているため、放電
部２の放電点が遷移しやすく、放電電流の減衰を緩和で
き塵埃粒子に対して高い荷電効率を長時間得ることがで
きる。

【００３１】さらに、放電部２から均等に広がる電界の
働きにより、放電部２から上流側台形状接地電極１７ａ
と下流側台形状接地電極１７ｂに向かって生じるクーロ
ン力、電気力線の作用する空間、面積ともに大きくな
り、荷電粒子をより効率よく上下流台形状接地電極１７
ａ，ｂに捕集することができる。

【００３２】

【実施例】以下、図面を参照して本発明方法の実施例を
詳説する。なお、本発明方法は、電気集塵方式を用いガ
ス流の上流側に荷電部を設け、下流側に集塵部を設ける
空気清浄装置の荷電部に実施することができる。

【００３３】図１は、本発明方法による荷電部を用いた
電気集塵装置の全体の構成を示す断面図である。ガス流
１１の上流側に本発明の荷電部１３として、放電極１に
針状の電極を用い正極を接地した荷電部用電源４の負極
と接続し、ガス流１１に対して下流側に向けて放電部２
を配している。台形状接地電極３は放電部２と一定空隙
を介して、上底部をガス流１１に対して下流側に配し、
荷電部用電源４の正極に接続するとともに接地１０に接
続し、放電極１に印加された負の高電圧により放電部２
と台形状接地電極３の空隙に不平等電界を形成し放電部
２の近傍に負のコロナ放電を生じせしめてガス流１１に
よって荷電部１３に進入してきた塵埃粒子を負に帯電さ
せる構成となっている。

【００３４】一方、集塵部１４はガス流１１に直交する
ように配された、捕集電極ガス流透過部５に一定間隔で
垂直に配された、捕集電極ガス流非透過部６と一定空隙
で配された反発電極７からなる。反発電極７は、荷電部
１３の極性と同一極性としてあり，集塵部用電源９の負
極と接続され、捕集電極ガス流透過部５と捕集電極ガス
流非透過部６には集塵部用電源９の接地された正極側と
接続している。台形状接地電極３にはパンチングメタル
を加工し台形状として用いガス流１１が透過可能として
おり荷電部における圧力損失は、０．８ｍ／Ｓ時におい
て０．７ｍｍＡｑと極めて低い値となり，荷電部１３の
厚みは、１２ｍｍと極めて薄い厚みながら接地電極を台
形状に加工してあるので台形状接地電極３の面積すなわ
ち接地電極面積は、従来のシステムと比べて約６０％程
度広くなっている。

【００３５】さらに、本実施例において、室内塵を用い
て荷電部１３と集塵部１４における０．３ミクロンの粒
径の集塵効率を測定したところ、ガス流速０．８ｍ／ｓ
においておよそ７５％と極めて高性能の集塵効率を示し
た。また、本実施例の構成によれば、荷電部１３と集塵
部１４の内部を洗浄の際の水流などが透過可能であり、
使用部材も洗浄に充分に耐えることが可能なので、全て
のシステムの洗浄再生を容易に行うことが出来、ひいて
は空気清浄装置のランニングコストを低く押さえること
ができる。

【００３６】本実施例において、放電極１として針状電
極を用いたがワイヤー電極でも同様の効果が得られ、印
加電圧を正極性とした場合でも同等の効果が得られる。

【００３７】図７は本発明の請求項３の実施例で、２つ
の台形状接地電極１７ａ，ｂの下底部相当部を突き合わ
せ配しており、該台形状接地電極１７ａ，ｂから一定距
離を介して放電極１としてワイヤー電極を配している。
該台形状接地電極１７ａ，ｂとして開口率約５０％のＳ
ＵＳ製パンチングメタルを台形状に加工し用い、本実施
例における荷電部１３は空間を有効的に利用できるの
で、従来のシステムに比べて約２．２倍にも接地電極の
面積を大きくすることが可能で、ガス流速０．８ｍ／ｓ
時の圧力損失は１．５ｍｍＡｑと極めて低く、ガス流方
向の厚みも約２０ｍｍと薄くなっているものの荷電部１
３のみの集塵効率は、０．３μｍ大気塵においてガス流
速０．８ｍ／ｓ時に５０％と高集塵効率の荷電部を実現
でき、さらに集塵部１４と組み合わせると８０％以上の
極めて高い集塵効率の集塵装置を得ることができる。さ
らに圧力損失や洗浄性のために台形状接地電極１７ａ，
ｂのパンチングメタルの開口率を変えることが望まし
い。このように使用目的により台形状接地電極１７ａ，
ｂの材質、形状、種類を選択できる特徴を持っている。

【００３８】図８は本発明の請求項４の実施例で、２つ
の相似形の台形状接地電極１７ａ，ｂを対向させ突き合
わせ配しており、該台形状接地電極１７ａ，ｂのそれぞ
れに３点以上の点と最も近づくように一定距離を介して
放電極１を配しており、該放電極としてワイヤー電極を
配している。該台形状接地電極１７ａ，ｂは開口率約５
８％のＳＵＳ製エキスパンドメタルを台形状に加工し用
い、本実施例における荷電部は空間を有効的に利用でき
るので、従来のシステムに比べて約２．３倍にも接地電
極の面積を大きくすることが可能であり、また放電極１
を台形状接地電極１７ａ，ｂの少なくとも３点以上と接
近させてあるため放電点が遷移しやすくコロナ放電によ
る放電電流の減衰を従来の２倍近くまで緩和させること
が出来る。

【００３９】さらに、該荷電部１３におけるガス流速
０．８ｍ／ｓ時の圧力損失は１．４ｍｍＡｑと極めて低
く、ガス流方向の厚みも約２０ｍｍと薄くなっているも
のの荷電部１３のみの集塵効率は、０．３μｍ大気塵に
おいてガス流速０．８ｍ／ｓ時に５０％と高集塵効率の
荷電部を実現でき、さらに放電部２と接地電極１７ａ，
ｂ間で均一に広がる電界の作用で形成されるイオン雰囲
気が広範囲に広がり塵埃粒子が十分荷電され、荷電粒子
の荷電量も増えるので集塵部での集塵効率も高くなり、
集塵部１４と組み合わせると８５％以上の極めて高い集
塵効率の集塵装置を得ることができ、また全ての部材が
洗浄再生可能であり、ランニングコストを低く押さえる
ことができる。

【００４０】図９は図８で示した実施例を複数個組合せ
重ねてシステム化したものである。台形状接地電極３は
圧力損失を小さくするため、開口率約６５％のＳＵＳ製
パンチングメタルを用いており、ガス流方向の厚みは約
６８ｍｍとやや厚くなっているものの集塵効率は、０．
３μｍ大気塵においてガス流速０．８ｍ／ｓ時に８５％
以上と高集塵効率の集塵装置を実現できる。また、組み
合わせる個数を増やすことによりさらに集塵効率を上昇
させることもできる。

【００４１】図１０の実施例は、台形状接地電極３の上
底部をガス流１１の上流側に向けて配し、ガス流１１の
下流側にのびる導電性を持つ平板接地電極２０を該台形
状接地電極３の下底部相当部に突き合わせてあり、放電
極１は台形状接地電極３と一定距離を介して配してあ
る。放電極１はガス流の下流側へとのびる平板相当部を
長めに加工し平板相当部２１とし、平板相当部２１は台
形状接地電極からガス流の下流側へとのびている平板接
地電極２０と一定空隙を介して平行に設置されている。

【００４２】ガス流１１により台形状接地電極３と放電
部２でなす荷電部に進入してきた塵埃粒子は、放電極１
と台形状接地電極３の間で形成されるコロナ放電により
形成される均一なイオン雰囲気中で効率よく荷電され荷
電粒子１６となり、さらに放電極１のガス流１１下流側
へとのびる平板相当部２１と、台形状接地電極３の下底
部相当部からガス流１１の下流側へとのびている平板接
地電極２０とで形成される集塵部へと進入する。この領
域では、一般的に用いられるドイチエの式に示されるよ
うに、接地された平板電極と高電圧を印加された平板電
極間で働くクーロン力により荷電粒子１６は接地された
平板電極に効率よく捕集される。

【００４３】このように、台形状接地電極３の上底部を
ガス流１１の上流側に向けて配することにより、平板電
極と組合せて集塵部として用いることが可能で、台形状
接地電極３を用い荷電粒子１６の荷電量を大きくさせる
ことにより、集塵効率を上昇させ圧力損失を低く押さえ
ることができ、さらに台形状接地電極３の上底部が上流
側になるよう設置されているので、大きな埃や髪の毛等
を除去するために通常用いるフィルタをかねることが可
能である。

【００４４】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、高
荷電効率、小型化、低圧力損失、を実現し、かつ洗浄に
より再生使用可能な低ランニングコストの空気清浄装置
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の荷電部を用いた空気清浄装置の概要
図。

【図２】従来の荷電部を用いた電気集塵装置の概要図。

【図３】本発明を説明する概要図。

【図４】放電電極が台形状接地電極の少なくとも３点以
上と最も接近させた本発明の荷電部の概要図。

【図５】台形状接地電極の下底部相当部を突き合わせ組
み合わせ、放電電極を配した本発明の荷電部の概要図。

【図６】台形状接地電極の下底部相当部を突き合わせ組
み合わせ、放電電極と少なくとも３点以上と接近させた
本発明の荷電部の概要図。

【図７】台形状接地電極の下底部相当部を突き合わせ組
み合わせ、放電電極を配した本発明の第１実施例の斜視
図。

【図８】台形状接地電極の下底部相当部を突き合わせ組
み合わせ、放電電極と少なくとも３点以上と接近させた
本発明の第２実施例の斜視図。

【図９】本発明の荷電部を複数個組み合わせた本発明の
第３実施例の概略図。

【図１０】本発明の第４実施例の概略図。

【符号の説明】

１ 放電極 ２ 放電部 ３ 台形状接地電極 ４ 荷電部用電源 ５ 捕集電極ガス流透過部 ６ 捕集電極ガス流非透過部 ７ 反発電極 ８ 電気的接続 ９ 集塵部用電源 １０ 接地 １１ ガス流 １２ａ 距離Ａ １２ｂ 距離Ａ １２ｃ 距離Ａ １３ 荷電部 １４ 集塵部 １５ａ 荷電粒子 １５ｂ 荷電粒子 １５ｃ 荷電粒子 １６ａ ガス流方向ベクトル １６ｂ ガス流方向ベクトル １６ｃ ガス流方向ベクトル １７ａ 上流側台形状接地電極 １７ｂ 下流側台形状接地電極 １８ 上流側台形状接地電極上底 １９ 下流側台形状接地電極上底 ２０ 平板接地電極 ２１ 平板相当部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ガス流の上流側に荷電部を設け、下流側に
   集塵部を設ける空気清浄装置において、該荷電部とし
   て、高電圧を印加した放電電極と一定空隙を介して配設
   した通気性を有する接地電極の断面が下底を持たない台
   形状としたことを特徴とする空気清浄装置の荷電部。
2. 【請求項２】ガス流の上流側に荷電部を設け、下流側に
   集塵部を設ける空気清浄装置において、該荷電部とし
   て、高電圧を印加した放電電極と一定空隙を介して配設
   した通気性を有する接地電極の断面が下底を持たない台
   形状とし、放電電極の放電部が接地電極の少なくとも３
   点以上と最も近接させたことを特徴とする空気清浄装置
   の荷電部。
3. 【請求項３】ガス流の上流側に荷電部を設け、下流側に
   集塵部を設ける空気清浄装置において、該荷電部とし
   て、高電圧を印加した放電電極と一定空隙を介して配設
   した通気性を有する接地電極の断面が下底を持たない台
   形状の下底相当部を対向させ突き合わせて組み合わせた
   ことを特徴とする空気清浄装置の荷電部。
4. 【請求項４】ガス流の上流側に荷電部を設け、下流側に
   集塵部を設ける空気清浄装置において、該荷電部とし
   て、一定空隙を介して配設した通気性を有する接地電極
   の断面が下底を持たない台形形状の下底部相当部を対向
   させ突き合わせて組合せた台形状接地電極の少なくとも
   ３点以上と最も近接させたことを特徴とする空気清浄装
   置の荷電部。