JPS62273064A

JPS62273064A - 静電式除塵装置

Info

Publication number: JPS62273064A
Application number: JP61118134A
Authority: JP
Inventors: Motoo Yanagawa; 柳川　基男
Original assignee: Research Development Corp of Japan
Current assignee: Japan Science and Technology Agency
Priority date: 1986-05-22
Filing date: 1986-05-22
Publication date: 1987-11-27
Also published as: JPH0215260B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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！！１！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
かもフィ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
ｌη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
ってきている。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
となってきている。特に、半導体産業ではＶＬＳ　Ｉ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ってきている。

そのために、要求される高性能フィルタの性能は対象浮
遊粒子径も０．３μｍ或いは０．１　μｍ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ってきて
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
ナ放電によっ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ィル
タ２を通り、コロナ放電を行っている放電ｋａ４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においては高圧電種板６に反発され、
接地電極板７に捕集される。従って、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″！Ｉｉ＊１０
、正の電位を有する放電極板１１、負の電位を存する集
塵極板１２が組み立てられたユニットを有し、そのホル
ダ部１３には、その前面部にフロントフィルタ１４、後
面部にリアフィルタ１５及び脱臭を行う活性炭フィルタ
１６がセットされる。そのセン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の後部にはファン１９及び吹出口２０が
設けられる。

そこで、ファン１９によって、吸込口より、吸い込まれ
るｌη染空気中に含まれる浮遊粒子はフロントフィルタ
１４を通り、コロナ放電を行っている放電線ｌＯによっ
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ィルタ１５
及び活性炭フィルタ１６を通って、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３１．３
２間に直流高電圧を印加して、この多孔ｆ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図はそのフィ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の中央にフィル
タエレメント４１が配設され、吸い込まれる汚染粒子を
存する空気はファン４２に唆引され、吸込口４３から吸
い込まれる。フィルタエレメント４１の目詰まりを防ぐ
ため、フィルタバック４４を配設して、粗ゴミを捕集す
る。フィルタエレメント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Ａｌ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４
９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、４
９間に端子４９ａ、４９ａを介して直流高圧電源４５か
ら高電圧を印加する。４７ａはフィルタエレメント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っ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ｍ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、セントされた集塵ユニットをグリル１８より取
り出して、フロントフィルタ１４及びリアフィルタ１５
及び活性炭フィルタ１６をはずした静電集塵部を、前記
洗浄液に漫潰し、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
って、汚れを落とす。この場合、細い放電＆１１０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、印加電圧を太き（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って、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ｔｉを具備するフィ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、高温度下での使用に適するように改良でき
ないか。

といった要求を満たすために、本発明は、高電圧による
短絡数゛電がなく、微細な塵埃を効率よく集塵でき、し
かもフィ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ｐｉ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
なる電極ユニットと、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ィルタエレメントと、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
極ユニッ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
ィ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、浮遊粒子はフィルタエレメントへ導かれ
る。そこで、導電性のフィ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
ィルタエレメントに吸引され、捕捉される。

また、電極ユニッ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、フィルタエレメントの交換に
あたっては、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
図はそのフィ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ｒ！Ｊ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回はそのフィル
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５ｏのまわりに
は固体絶縁体としてのセラミック５６を設け、更に、こ
のセラミック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。これらによって電極ユニッ
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（エツジエフェクト）により、そ
の部分に電界を生しさせて、その電界により、浮遊粒子
をフィ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ットの間には通気経路６
０が形成され、この通気経路６ｏにフィルタエレメント
６１が装着される。このフィルタエレメント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、　ＡＩ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６ｏに至ると前
記した電極ユニットの先端部に発生する電界により、そ
の浮遊粒子はフィルタエレメントへ導かれる。その浮遊
粒子がフィルタエレメント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
たれるフィルタエレメント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
蜜なメツシュ状のフィルタエレメント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、フィ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ｔ荷は第２の電極から供給される。

次に、第１Ｏ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
まわりをセラミック５６で囲み成形する。このセラミッ
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の電極ユニットＵ　＋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、セラミック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の電極ユニットＵ２を用意
する。ここで、各電極ユニ７）Ｕｌ、Ｌｈを通気経路６
０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ットとじては上記
した第２の電極ユニットＵ２を用いる。

このようにして組み立てられた電極ユニット間には隔壁
板５７、下部間隔［５８、上部間隔板５９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つであってもよく
、その通気経路数は除塵装置の容量、用途名じて適宜設
計することができる。また、第１２図（ａ）に示される
ように、フィルタエレメント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、フィルタエレ
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
、出口に向かって徐々に蜜に分布するように構成すると
、フィ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
してのセラミックであり、これらによって、’ＱＣｓユ
ニットを構成する。前記したように、この電極ユニット
の第２の電極の先端部は、第！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ィルタエレメン
ト、７６はこのフィルタエレメント７５の目詰まりを防
ぐために粗ゴミを捕集するプレフィルタ、７７は活性炭
フィルタのホルダを兼ねるリアフィルタ、７８はそのリ
アフィルタに取り付けられる活性炭フィルタ、７９はケ
ース本体、８０はスト７バ、８１はグリル、８２はファ
ン、８３は吹出口である。

そこで、ファン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、プレフィルタ７６
を介して、集塵ユニットに至る。この集塵ユニットは、
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７１、それらのｔ８ｉ間に形成される
セラミック７２からなる電極ユニットと、それらの電極
ユニット間に形成される通気経路７４に配設されるフィ
ルタエレメント７６と、その通気経路７４の終端のリア
フィルタ７７と、活性炭フィルタ７日からなる。ここで
、フィルタエレメント７６としては、スチール、ＡＩ、
　Ｃｕなどの金属ウール或いは導電性プラスチックから
なるスポンジなどを用いることができミこれを、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。その用意されたフィ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
ニットはグリル８１からケース本体７９内部のストッパ
８０に当接するまで、押し込まれてケース本体７９に装
着される。ケース本体７９の後部にはファン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、ファン８２によって、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
レフィルタ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
フィルタエレメントに至り、負の電位に保たれるフィル
タエレメント７５の広い表面積を有する無数の綿状体に
前記した集塵作用により捕集される。浄化された空気は
活性炭フィルタ７８により脱臭されて吹出口８３より吹
き出される。

ここで、フィルタエレメント７５の材料としてスチール
ウールを用いる場合には、ｓｏ、　、ＮＯＸなどを化学
的に吸着する作用を有し、フィ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、かかるフィルタエレメントは高温下での使用に適
している。

更に、前記した電極ユニッ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
電圧或いはフィ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ックの例を挙げた
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
樹脂であってもよい。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、薄形の電極ユニットを容易に構成することがで
きる。

更に、電極ユニッ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
するセラミッ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ィ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
１ｉ誘導により、補集されるので、フィルタエレメント
自身の物理的ろ過材としてのフィルタ作用とも相俟って
、より高い集塵効率を収めることができる。

（３）フィルタエレメントに補集された粒子は電極ユニ
７）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
ッ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）フィルタエレメントは、集塵効率が落ちる前に通
気経路から抜き取り、新たなフィ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）フィルタエレメントは、その交換により、初期性
能を更新することができる。

（９）フィルタエレメントはスチール、ＡＩ、　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）フィルタエレメントの材料をスチルウールとす
る時はＳＯ□、Ｎ０ＩＩなどを化学的に吸着する作用を
有し、フィ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）交換されたフィ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
水分によって、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
図はそのフィ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
を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図はそのフィ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１
１図は第１０図に示される集塵部の一分破断斜視図、第
１２図はフィ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・・・セラミック、５７・・・隔壁板
、５８・・・下部間隔板、５９・・・下部間隔板、６０
．７４・・・通気経路、５１．５３・・・端子、５４・
・・接続導体、６１．６２．７５・・・フィルタエレメ
ント、７３・・・側面板、７６・・・プレフィルタ、７
７・・・リアフィルタ、７８・・・活性炭フィルタ、７
９・・・ケース本体、８０・・・ストッパ、８１・・・
グリル、８２・・・ファン、８３・・・吹出口。

Claims

【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ットと、（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
導電性のフィルタエレメントと、（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）前記電極ユニット、前記通気経路及び前記フィル
タエレメントからなる集塵ユニッ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ットの内でその内側
に配置される集塵ユニット中の前記電極ユニットは第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）前記フィ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）前記フィ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ァ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ィルタを設けるよう
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ィルタを設ける
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ッ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。