JP3997941B2 - 集塵装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空調及び産業分野で大気塵、室内の粉塵、ほこりなどを集塵し、また、集塵すると同時に脱臭や除湿など他の空気清浄および空気浄化作用を行う機能を付加した集塵装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の集塵装置としては、例えば特開平６−３１２００号公報に記載されたものが知られている。以下、その集塵装置について図８を参照しながら説明する。図８に示すように、荷電部１０１は線状電極１０２と通常アースに接続されてゼロの電位を持つ対向電極板１０３とからなり、イオン放出手段としての役割を果たしている。荷電部１０１の通風方向下流側にプラス電極板１０５とマイナス電極板１０６とからなる集塵部１０４を設けている。通常、荷電部１０１においては線状電極１０２と対向電極板１０３の間に５〜１５ｋＶ、また、集塵部１０４のプラス電極板１０５とマイナス電極板１０６の間に２〜６ｋＶの電位差を持つように高圧安定化電源１０７によって線状電極１０２およびプラス電極板１０５にそれぞれ高電圧が印加されている。上記構成において、荷電部１０１では線状電極１０２に高電圧が印加されており、線状電極１０２近傍に非常に強い電界が作られている。そのため空気中の電荷をもつ物質が空気分子と衝突を起こし、空気分子から電子が分離したり、分離した電子が他の空気分子に付着したりして空気イオンとなる。これを空気のイオン化と呼ぶことにする。そして、対向電極板１０３の間に存在する空気が絶縁破壊を起こし、一定の大きな放電電流を伴いながら空気のイオン化が起こる放電現象をコロナ放電というが、コロナ放電によって作られたイオンが集塵装置に供給された空気に含まれる粉塵に付着して粉塵を帯電させる。帯電した粉塵は送風の流れにそって集塵部１０４に導入され、プラス電極板１０５とマイナス電極板１０６との電界の力を受けて両電極板のどちらかに付着して取り除かれ、清浄な空気が集塵部１０４後方から吹出される。また上記従来例では、放電電極に線状のものを示したが、他に不平等電界を形成するような形状、例えば針状の電極を用いても同様で、針状電極の先端と対向電極板１０３の間で一定電流が流れた状態でコロナ放電が生じ、同様の機構で粉塵が帯電されて捕集される。
【０００３】
また、集塵部１０４を濾材１０８に置き換えたタイプの集塵装置が従来から知られている。以下、その集塵装置について図９を参照しながら説明する。図９に示すように、通風方向から順に、線状電極１０２と対向電極板１０３とからなる荷電部１０１と濾材１０８が設けられている。濾材１０８の後ろには通気性のある導電性シート１０９が設置されており、アースに接続されている。通常、荷電部１０１においては線状電極１０２と対向電極板１０３の間に５〜１５ｋＶの電位差を持つように高圧安定化電源１０７によって線状電極１０２に電圧が印加されている。
【０００４】
上記構成において、荷電部１０１では前述したように線状電極１０２に電圧を印加することにより、線状電極１０２近傍でコロナ放電を起こして粉塵を帯電すると同時に、線状電極１０２と導電性シート１０９の間に電界が発生し、その電界によって濾材１０８は分極される。そして濾材１０８の中に導入された帯電粉塵は、濾材内部の分極電場に沿って濾材繊維表面へ向かう力を受ける。その結果濾材に捕集されやすくなり、濾材１０８の集塵性能は高められるが、線状電極１０２を用いたコロナ放電を起こしているため放電電流は大きく、また、対向電極板を設けているために濾材と線状電極の間の電界も強くならず、結果として濾材１０８の分極の度合いは小さい。
【０００５】
【特許文献１】
特開平６−３１２００号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の集塵装置では、集塵部における極性の異なる電極どうしの間隔が大きくなるにしたがって電極に捕集されるまでの粉塵の移動距離が増加するため性能が低下する。また、粉塵を含む空気を通過させるために極性の異なる電極を、一定の空間をあけながら積層することが必要であり、そのため電極の表面におくスペーサー、もしくはそれに代わる電極表面の突起加工が必要となる。特に電極表面に突起を設ける場合は極性の異なる電極どうしが接触しないようにするために、電極を絶縁体で被覆することが必要となるため生産性が悪く材料コストも高いという課題があり、簡単な構造で高い集塵性能を実現する集塵装置が要求されている。
【０００７】
また、従来の電気式集塵装置は材料として金属や樹脂を用いることが多いため加工が難しくコストが高いという課題があり、加工性がよく安価な材料を用いて低コストを実現することが要求されている。
【０００８】
また、従来の集塵装置では、集塵作用に特化したものがほとんどで、有害ガスの捕集や分解といった他の作用がないという課題があり、集塵作用以外の空気清浄・調和作用を持つ集塵装置が求められている。
【０００９】
また、従来の集塵装置では、集塵性能や装置の美観を維持するために捕集した粉塵を水洗いなどで定期的に取り除く必要があるという課題があり、捕集した粉塵を分解することが可能な集塵装置が求められている。
【００１０】
また、荷電部と集塵部を別々に構成する構造は高コストになるという課題があり、荷電部と集塵部を一体化した構造とすることが要求されている。
【００１１】
また、放電電極が単極性のみの場合、装置近傍を帯電させることがあるためそれが汚れの原因となることがあるという課題があり、装置近傍を帯電させないようにすることが要求されている。
【００１２】
また、イオン放出手段からオゾンが多量に発生するという課題があり、オゾンを出さないで粉塵を帯電することが要求されている。
【００１３】
本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、簡単な構造で高い集塵性能を実現し、また、加工性がよく安価な材料を用いることで低コストを実現し、また、集塵以外の空気清浄作用をもたらし、また、捕集した粉塵を分解することができ、また、近傍への影響をなくして集塵性能を最大限に発揮することができ、オゾン発生量を微小なものにすることができる集塵装置を提供することを目的としている。
【００４０】
【課題を解決するための手段】
本発明の集塵装置は、上記目標を達成するため、請求項１記載の集塵装置は、セル構造を持つ絶縁体を挟みながらマイナス電極板とプラス電極板を交互に積層し、交互に積層された前記マイナス電極板の端部と前記プラス電極板の端部に先端の尖った突起状電極を設け、前記マイナス電極板にマイナス電圧を印加し、前記プラス電極板にプラス電圧を印加し、プラスイオンとマイナスイオンを等量出すように前記プラス電極板に＋３．１ｋＶの電圧を印加し前記マイナス電極板に−２．９ｋＶの電圧を印加し放電させて集塵することを特徴とする。また、請求項２記載の集塵装置は、セル構造を持つ絶縁体を挟みながらマイナス電極板とプラス電極板を交互に積層し、交互に積層された前記マイナス電極板の端部と前記プラス電極板の端部に設けられた、先端の尖った突起状電極の前方に、突起状電極の先端を囲むように格子状電極を設置し、これをゼロ電位とし、前記マイナス電極板にマイナス電圧を印加し、前記プラス電極板にプラス電圧を印加し、プラスイオンとマイナスイオンを等量出すように前記プラス電極板に＋３．１ｋＶの電圧を印加し前記マイナス電極板に−２．９ｋＶの電圧を印加し放電させて集塵することを特徴とする。
以上
【００４１】
そして、本発明によれば、プラスマイナスのイオンを同時に放出することが可能な集塵装置が得られる。
【００６１】
【発明の実施の形態】
本発明の集塵装置は、交互に積層された極性の異なる電極板を、ゼロ電位に対してそれぞれプラスおよびマイナスの極性にすることを特徴とする。端部に尖った突起を設けた電極板をプラスとマイナスの極性にしてセル構造を持つ絶縁体を挟みながら交互に積層することにより、プラス極性の電極板の突起からプラス極性のイオンが、マイナス極性の電極板の突起からマイナス極性のイオンがそれぞれ同時に放出される。そうすることよって粉塵をプラス極性かマイナス極性のどちらかに帯電し、集塵部の電界の力を受けて捕集されるが、捕集し切れなかった粉塵やイオンはプラス極性のものとマイナス極性のものが等量くらいで装置から出てくるため、捕集し切れなかった粉塵同士が電荷を打ち消しあうことで装置近傍に付着せず、また、装置近傍の帯電を電気的に中和することができるという作用を有する。
【００６５】
【実施例】
（実施例１）
まず、図１３に示すような従来の集塵装置に基づいて実験装置を作成した。図１３を用いて装置の説明を行うと、開口寸法１３２ｍｍ×１２２ｍｍのダクトの途中に、線径０．１５ｍｍ、長さ１３２ｍｍのタングステン製の線を用いた線状電極１０２をダクトの断面方向に２０ｍｍの間隔で６本設置し、その真中に来るように通風方向から見て奥行き長さ１６ｍｍ、幅１３２ｍｍの鋼製対向電極板１０３を等間隔に設置した荷電部１０１を設けた。線状電極１０２に−５.８ｋＶの電圧を印加することにより５０μＡの放電電流が流れるコロナ放電を発生させ、線状電極１０２近傍で空気が容易にイオン化するようになっている。そして、ダクト最後方に送風機を設けてダクト内送風風量０.４８ｍ3／ｍｉｎの条件で通風し、集塵効率η（％）と発生オゾン濃度（ｐｐｂ）を測定した。この時のダクト風速は約０．５ｍ／ｓである。集塵効率はリオン製パーティクルカウンターＫＣ−０１Ｃを用い、荷電部１０１の直前と集塵部１０４の直後の粉塵濃度を測定して求めた。粉塵濃度は係数法で測定し、０．１６７リットルの空気をサンプリングしてその中に含まれる粒径０．３μｍ以上の粉塵の全個数を測定して求めた。荷電部１０１直前の粉塵濃度をＣｆ、集塵部１０４直後の粉塵濃度をＣｂとすると、集塵効率ηは次式で求めることができる。
【００６６】
η ＝（１ − Ｃｂ／Ｃｆ）×１００ （％）
発生オゾン濃度は集塵部１０４直後のダクト内空気をサンプリングし、荏原実業製オゾンモニターＥＧ２００１Ｆを用いて測定を行った。単位はｐｐｂであり、１０億分の１の質量濃度を示す。
【００６７】
それぞれの集塵装置の条件詳細及び構成について図１、２、３、４、５、６、７、８および１３を用いて説明し、それぞれの集塵装置の実験結果を表１に示した。
【００６８】
【表１】
【００６９】
比較例であるＮｏ．１の集塵装置は従来例の図１３と同じ構成であり、厚さ０．５ｍｍ、奥行き２０ｍｍ、幅１３２ｍｍのステンレス鋼板を１０ｍｍ間隔で重ね、一枚おきにステンレス鋼板をアースに接続してプラス電極板１０５（電位はゼロ）とし、プラス電極板１０５を挟むようにして両側に位置するステンレス鋼板に−６ｋＶの電圧を印加することによってマイナス電極板１０６とすることによって作られた集塵部１０４を前述の荷電部１０１の後ろに設置したものである。そして高圧安定化電源１０７を用いて荷電部１０１の線状電極１０２に−５．８ｋＶを印加した。この集塵部１０４の集塵効率は表１に示すように４３％となり、高い集塵性能は得られなかった。また、荷電部１０１の線状電極１０２はマイナス極性の電圧を印加して５０μＡのコロナ放電を起こしているため、オゾン発生濃度が５６ｐｐｂと高い値になった。
【００７０】
参考例であるＮｏ．２の集塵装置の構成を図１に示す。荷電部１０１は比較例であるＮｏ．１で示した従来のものをそのまま使用している。そして集塵部１０４は、厚さ０．５ｍｍ、奥行き２０ｍｍ、幅１３２ｍｍのステンレス鋼板を、ポリプロピレン製の波状シートと平状シートを積層することによってコルゲート状のセルを多数持たせた絶縁体ハニカム１を挟みながら１０ｍｍ間隔で重ね、一枚おきにステンレス鋼板をアースに接続してプラス電極板１０５（電位はゼロ）とし、プラス電極板１０５を挟むようにして両側に位置するステンレス鋼板に−６ｋＶの電圧を印加することによってマイナス電極板１０６とした構造となっている。絶縁体ハニカム１の寸法は高さ１０ｍｍ、奥行き２０ｍｍであり、幅約２．５ｍｍ×高さ約１．７ｍｍ×奥行き２０ｍｍのコルゲート状のセルを１００ｍｍ2の断面積あたり約２４個持っている。この構成で線状電極１０２に−５．８ｋＶの電圧を印加したところ集塵効率は７７％となり、比較例であるＮｏ．１の集塵装置に比べて高い集塵性能を示した。これは捕集されるのに必要な粉塵の平均移動距離を電極板の距離の半分と仮定すると、細かいセルを持つ絶縁体ハニカム１を電極板の間に設けたことで、今まで５ｍｍだったのが０．８ｍｍ程度となり約１／６になって粉塵が捕集されやすくなったことによる。また、電極板の間に弾力性のある絶縁体ハニカム１が設けられたことによって、Ｎｏ．１の集塵部１０２に比べて押す力に対する強度が向上し、変形しにくくなることがわかった。
【００７１】
参考例であるＮｏ．３の集塵装置の構成はＮｏ．２と同じであるが、セルを形成する波状シートと平状シートが表裏で分極している絶縁体ハニカム１を用いた。絶縁体ハニカム１のシートの分極が電極板の間の電界の向きと逆になるように設置すると集塵効率は９９％となり、非常に高い性能を示した。セルを形成するシートを表裏の方向に分極することにより、セルの中でさらに強い電界が形成されたためであると考えられる。また、表１には記載していないが、シートの分極が電極板の間の電界の向きと同じになるように設置したところ集塵効率は９０％となった。これはセルを形成するシートが電極板の間の電界と逆の方向となるように分極されることによる。
【００７２】
参考例であるＮｏ．４の集塵装置の構成を図３に示す。集塵部１０４の構成はＮｏ．３とほぼ同じであるが、底辺が３ｍｍで底辺から頂点までの長さが５ｍｍとなる三角形状となるように厚さ０．３ｍｍのアルミ板を加工して作った突起状電極２をマイナス電極板１０６の上流側端部に４５ｍｍの間隔で設け、そしてＮｏ．１、２、３の集塵装置では用いた従来型の荷電部１０１を実験装置から外したものである。今回の実験にあたっては図２に示すとおり１枚の電極に対して３つ設けられ、６枚のマイナス電極板１０６を使用していることから計１８個の突起状電極が設けられている。そしてこの突起状電極２はマイナス電極板１０６と電気的につながっているためにマイナス電極板１０６と同じ−６ｋＶが印加される。そしてプラス電極板１０５との間で１．２μＡの放電電流が流れる放電を起こすことによって空気を電離しイオンを放出している。そして集塵効率を測定したところ９４％となり、非常に高い集塵性能を示した。また、このように集塵部でイオンを放出できる構造とすることにより、線状電極１０２を用いた従来型の荷電部１０１を省くことができ、装置全体の寸法も小さくすることができた。また、オゾン発生濃度を測定したところ２ｐｐｂ以下となり、放電電流を低減してイオンのみを発生させることで、十分な集塵性能を持ちながらオゾン発生量を極微小なものにできることがわかった。
【００７３】
参考例であるＮｏ．５の集塵装置の構成を図３に示す。基本的な構造はＮｏ．４とほぼ同じであるが、三角形状の突起状電極２の代わりに長さが８ｍｍで先端が鋭く尖った鋼製の突起状針電極３をマイナス電極板の風上側端部に設けたものである。この突起状針電極３にはマイナス電極板１０６と同じ−６ｋＶが印加され、プラス電極板１０５との間で１．５μＡの放電電流が流れる放電を起こすことによって空気を電離しイオンを放出している。そして集塵効率を測定したところ９８％となり、Ｎｏ．４以上に高い集塵性能を示した。突起状電極２をより尖った針状にすることにより、さらに効率よくイオンを放出できることがわかった。また、オゾン発生濃度を測定したところ、Ｎｏ．４と同様に２ｐｐｂ以下となり、放電電流を低減してイオンのみを発生させることで、十分な集塵性能を持ちながらオゾン発生量を極微小なものにできることがわかった。
【００７４】
比較例であるＮｏ．６の集塵装置の構成を図４に示す。図４に示すとおり、Ｎｏ．４の集塵装置の突起状電極２から３０ｍｍ前の位置にメッシュ数１０／ｉｎｃｈのステンレス製の網状対向電極４を設け、網状対向電極４をアースに接続してゼロ電位としたものである。三角形状の突起状にはマイナス電極板１０６と同じ−６ｋＶが印加され、プラス電極板１０５および網状対向電極４との間で合計１２μＡの放電電流が流れる放電を起こすことによって空気を電離しイオンを放出している。しかしながら７０％しか集塵効率は得られず、Ｎｏ．４よりも低い集塵性能を示した。突起状電極２の先端から最も近い垂直位置に対向電極を置くと、先端と対向電極を線で結ぶ狭い範囲にしかイオンが放出されなくなり、イオンが突起状電極２の前方に均一に広がらなくなることがわかった。また、オゾン発生濃度を測定したところ５ｐｐｂとなり、Ｎｏ．４に比べてわずかに大きくなった。これは突起状電極２の先端から最も近い位置に対向電極が設けられると、放電電流が増加してオゾン発生量も増加してしまうことが原因である。
【００７５】
比較例のＮｏ．６に対する参考例であるＮｏ．７の集塵装置の構成を図５に示す。図５に示すとおり、Ｎｏ．４の突起状電極２から３０ｍｍ前の位置に突起状電極２の先端を中心にして４５ｍｍの間隔で突起状電極２を挟むように幅３ｍｍ厚さ０．２ｍｍのステンレス製の格子状対向電極５を設け、格子状対向電極５をアースに接続してゼロ電位としたものである。三角形状の突起状にはマイナス電極板１０６と同じ−６ｋＶが印加され、プラス電極板１０５および格子状対向電極５との間で合計４μＡの放電電流が流れる放電を起こすことによって空気を電離しイオンを放出している。そして集塵効率を測定したところ９９％となり、Ｎｏ．４以上に高い集塵性能を示した。格子状対向電極５を突起状電極２が挟まれるように前方に設けることで、突起状電極２先端の手前の狭い範囲だけではなく前方の広い範囲に均一に広がるようにイオンを放出することができることがわかった。また、オゾン発生濃度を測定したところ、Ｎｏ．４と同様に２ｐｐｂ以下となり、放電電流を低減してイオンのみを発生させることで、十分な集塵性能を持ちながらオゾン発生量を極微小なものにできることがわかった。
【００７６】
以上のことをまとめると、比較例であるＮｏ．１で示したように絶縁体ハニカム１を電極板の間に挟まない場合、集塵性能は低い。参考例であるＮｏ．２またはＮｏ．３で示したように、細かいセルを持つ絶縁体ハニカム１を電極板の間に挟む構造にした場合、高い集塵性能を実現することができる。また、線状電極１０２を用いた従来型の荷電部１０１を用いた場合、オゾン発生量が非常に多い。参考例であるＮｏ．４またはＮｏ．５で示したように放電電流を数μＡ程度にしてイオンのみを発生させている場合は、集塵性能を維持しながらオゾン発生を極力抑制することができている。そして集塵部にイオンを放出する手段を設けることによって集塵装置全体の寸法をコンパクトにすることができることがわかった。また、集塵部１０４の電極板に突起状電極２を設けて集塵部とイオン放出手段を一体化した構造においては突起状電極２の先端から最も近い垂直位置ではなく、Ｎｏ．６に示すような格子状対抗電極５を、突起状電極２を挟むように手前に設けることで突起状電極２の前方に均一に広がるようにイオンを放出することができるようになり、より高い集塵性能が得られることがわかった。
【００７７】
次に以下に示すそれぞれの集塵装置において、プラスおよびマイナスイオンの発生量がどの程度であるのかを評価した。空気イオン濃度は集塵部の後方３００ｍｍの位置におけるダクト内空気をサンプリングし、電気移動度が０．４ｃｍ2／Ｖ・ｓｅｃ以上の小イオンの個数濃度を計測できるＦＩＳＡ製イオンテスターＦＩＣ−２０００を用いて測定した。単位は個／ｃｃである。それぞれの集塵装置における詳細を図６、７、８を使って説明する。またイオン発生量と集塵効率の結果を表１に示す。
【００７８】
Ｎｏ．１の集塵装置を用いてイオン発生量を測定した結果、マイナスイオンは２０，０００個／ｃｃ個出ていたが、プラスイオンは０個／ｃｃだった。Ｎｏ．１の集塵装置は従来から一般的に用いられたものと全く同じであり、図１３の荷電部１０１の線状電極１０２に−５．８ｋＶの電圧がかけられて５０μＡの放電電流が流れているため、マイナスイオンのみを発生しているためである。
【００７９】
実施例であるＮｏ．８の集塵装置の構成を図６に示す。基本的な構成は実施例であるＮｏ．４の集塵装置と同じであるが、図６に示すとおり底辺が３ｍｍで底辺から頂点までの長さが５ｍｍとなる三角形状をした突起状電極２が、マイナス電極板１０６の上流側端部に４５ｍｍの間隔で１枚につき３個（全部で１８個）、プラス電極板１０５の上流側端部に４５ｍｍの間隔で１枚につき２個（全部で１４個）設けられている。そしてプラス電極板１０５に＋３．１ｋＶ、マイナス電極板１０６には−２．９ｋＶの電圧を印加し、放電電流が１０μＡ流れる放電を起こさせた。この集塵装置を用いてイオン発生量を測定した結果、検出されたマイナスイオン、プラスイオンはともに０／ｃｃ個となり、また９１％という高い集塵効率を得た。これはプラス電極板１０５とマイナス電極板１０６の間で放電が起こり、マイナス電極板１０６に設けられた突起状電極２からマイナスイオンが、プラス電極板１０５に設けられた突起状電極２からプラスイオンがそれぞれ放出されることによる。それぞれのイオンは粉塵に付着してそれぞれの極性に粉塵を帯電する。そして帯電した粉塵は２つの電極板がつくる電界の力を受けて絶縁体ハニカム１のセル壁面上に捕集される。捕集されずに装置を通過した粉塵やイオンはプラスもしくはマイナスの電荷をもっており、異なる極性どうしの粉塵やイオンが結合してお互いの電荷を打ち消しあい、電気的に中和される。このようにしてプラスイオンとマイナスイオンを等量出すように放電を行うことで、高い集塵性能を持ちながら、捕集し切れなかったイオンや粉塵の電荷を中和することができることがわかった。
【００８０】
実施例であるＮｏ．９の集塵装置の構成を図７に示す。この集塵装置Ｎｏ．９はＮｏ．８の集塵装置のマイナス電極板およびプラス電極板それぞれに設けられた突起状電極２の風上側３０ｍｍの位置に、プラス電極板１０５およびマイナス電極板１０６それぞれに設けられた突起状電極２の先端を中心にして２２ｍｍの間隔を置いて幅３ｍｍの格子状対向電極５を設けたものである。そしてプラス電極板１０５には＋３．１ｋＶ、マイナス電極板１０６に−２．９ｋＶの電圧を印加し、放電電流が１２μＡ流れる放電を起こさせた。この集塵装置を用いてイオン発生量を測定した結果、検出されたマイナスイオン、プラスイオンはともに０個／ｃｃとなり、また集塵効率９２％となりＮｏ．８の集塵装置よりも高い集塵性能を得た。格子状対向電極５を設けることによってプラスマイナスにそれぞれ電圧が印加された突起状電極からイオンが均一に広がるように放出され、粉塵を広い範囲でしっかりと帯電させることによって集塵効率を高めながら捕集し切れなかったイオンや粉塵の電荷を中和することができることがわかった。
【００８１】
実施例であるＮｏ．１０の集塵装置の構成を図８に示す。この集塵装置Ｎｏ．１０はＮｏ．９の集塵装置において、プラス電極板１０５およびマイナス電極板１０６それぞれの風下側端部にも、風上側と同様突起状電極を設けたものである。今回評価した装置においては風上側と同じ配置と数になるよう突起状電極を設けた。また風上側および風下側ともにＮｏ．９と同じ配置で格子状対向電極５を設けた。そしてプラス電極板１０５に＋３．１ｋＶ、マイナス電極板１０６に−２．９ｋＶの電圧を印加し、放電電流が２３μＡ流れる放電を起こさせた。この集塵装置を用いてイオン発生量を測定した結果、検出されたマイナスイオン、プラスイオンはともに７０万個／ｃｃとなり、また集塵効率は９２％となりＮｏ．９の集塵装置同様高い集塵性能を得た。このようにして突起状電極２をプラス電極板５およびマイナス電極板６それぞれの風下側端部に設けることにより、大量のプラスイオンとマイナスイオンを放出し、そしてプラスイオンとマイナスイオンで集塵装置近傍にある物体の持つ電荷を中和し、その帯電を解消することができる装置が得られることがわかった。
【００８２】
以上の結果、実施例であるＮｏ．８、９、１０の集塵装置のようにプラスイオンとマイナスイオンを等量放出する構造を実現することにより、粉塵をそれぞれの極性に帯電して捕集すると同時に装置近傍を帯電せず、さらには装置近傍の帯電をプラスイオンとマイナスイオンで解消することができる集塵装置が得られることがわかった。
【００８３】
なお、本実施例では図２においてプラス電極板１０５とマイナス電極板１０６との間隔１０ｍｍの中にコルゲート状のセルが約６段入るようなセル寸法を持つ絶縁体ハニカム１を用いたが、電極板の間にセルが挟まれる構造であれば、電極板間の距離および挟むセルの数、寸法をいくつにしても同様の効果が得られる。
【００８４】
なお、本実施例ではコルゲート状のセルを持つ絶縁体ハニカム１を用いたが、セルの形状を持ち通風できるものであれば、セルの形状を丸や四角など他のものにしても同様の効果が得られる。
【００８５】
なお、突起状電極２として先端が鋭利に尖った鋼製の三角形状の突起状電極や針を用いたが、空気をイオン化できるならば、かわりとして導電性を持つ他の材質のものを用いてもその効果に差は生じない。
【００８６】
なお、本実施例では格子状対向電極５の材料として３ｍｍ幅厚さ０．２ｍｍのステンレス製の平板を用いたが、突起状電極２の先端を挟むように設けることが可能かつ導電性を持っていればどのような寸法、材質のものを用いてもその効果に差は生じない。
【００８７】
なお、本実施例ではプラス電極板１０５には突起状電極２を１２個設けて＋３．１ｋＶの電圧を、マイナス電極板１０６には突起状電極を１８個設けて−２．９ｋＶの電圧をそれぞれ印加したが、プラスイオンとマイナスイオンが等量出るならばどのような条件でもよく、突起状電極の数や配置、そして印加電圧もこの限りではない。
【００８８】
（参考例１）
集塵以外に脱臭性能を同時に実現した集塵装置の説明と試験結果を以下に示す。脱臭性能は悪臭成分の中で除去しにくいとされるアセトアルデヒドの濃度を時間ごとに測定し、濃度減衰の速度を評価することによって行った。具体的な評価試験方法は以下のとおりである。容積が約２００Ｌとなるアクリル製の密閉式ボックスの中に、評価を行う集塵装置を置く。集塵装置の大きさは前述の実施例１と同様に１３２ｍｍ×１２２ｍｍの断面積のものとした。そしてアセトアルデヒド溶液を入れ、加熱によって蒸発気化させることでアクリルボックスの中のアセトアルデヒド濃度を約１００ｐｐｍにした。その後集塵装置に付属してあるファンを運転して０．５ｍ／s（０．４８ｍ3／ｍｉｎ）の風速（風量）で通風し、時間ごとのボックス内のアセトアルデヒド濃度を測定することによってそれぞれの集塵装置の脱臭性能を評価した。アセトアルデヒド濃度は水素炎検出機（ＦＩＤ）が付属したガスクロマトグラフ（ＧＬサイエンス製ＧＣ３５３Ｂ）を用いて測定を行った。今回はそれぞれの集塵装置の脱臭性能を簡単に比較できるように、試験開始直後と３０分後のアセトアルデヒド濃度（それぞれＤ（０）とＤ（３０）とする）から求められる臭気除去率Ｈを以下の式で求め、それを比較に用いた。
【００８９】
Ｈ＝１−Ｄ（３０）／Ｄ（０） （％）
また、集塵効率ηは前述の実施例１に記載したとおりの方法とまったく同じように測定して評価を行った。試験によって得た各装置の脱臭・集塵性能を表２に示す。
【００９０】
【表２】
【００９１】
従来例であるＮｏ．１の集塵装置の脱臭性能を評価したところ臭気除去率は８％であり、ブランクが７％であることから、従来の集塵装置はほとんど脱臭性能がないことがわかった。
【００９２】
参考例であるＮｏ．１１の集塵装置の構成を図９に示す。構造としては前述のＮｏ．２とほぼ同じであるが、吸着性を持つ特殊ゼオライトを３８重量％含有した波シート状の吸着コルゲート紙６を絶縁体ハニカム１として用いている。またプラス電極板１０５とマイナス電極板１０６には両方とも幅１３２ｍｍ、奥行き２０ｍｍ、厚さ０．１ｍｍのアルミ板を用いている。吸着コルゲート紙６は以下のようにして作成した。４０００ｃｃの水に１μｍの粒径を持つ特殊ゼオライト粉末（ユニオン昭和製ｓｍｅｌｌｒｉｔｅ）、パルプ繊維、ポリエステル繊維をそれぞれ定量加えて撹拌混合した後、カチオン系界面活性剤を加えてよく撹拌した。その後アニオン系界面活性剤を加えて分散していたパルプ繊維をある程度凝固させた後、細かい目の開いた金属製の紙すき板が底についている箱に流し込み、紙すき板の下から吸引して水を吸い取り、特殊ゼオライト粉末を絡め取ったパルプ繊維などの固形分を紙すき板の上に積層させてシート状の紙にした。そしてプレス、乾燥を経て厚さ約０．３ｍｍの吸着コルゲート紙６を得た。吸着コルゲート紙６はコルゲート高さが上下合わせて約２ｍｍとなっており、この紙を挟んで２ｍｍの間隔で、プラス電極板１０５とマイナス電極板１０６が交互に積層されている。両方の電極板の奥行きは前述のとおり２０ｍｍであり、また特殊ゼオライトを含むコルゲート紙の奥行きは電極板の間の絶縁を保つために３０ｍｍとなっており、吸着コルゲート紙６が前後で５ｍｍづつ余るような配置で積層した。そして集塵部１０４の風上に置いた従来型荷電部１０１の線状電極１０２に＋５．７ｋＶの電圧を印加し、５４μＡの放電電流が流れるコロナ放電を起こさせた。そして集塵部１０４のプラス電極板１０５に＋１ｋＶの電圧を印加し、マイナス電極板１０６をアースにつないで電位をゼロにした状態で付属のファンの運転を開始し、臭気除去率を測定したところ８４％となり高い脱臭性能を示した。また、集塵効率を測定したところ風速０．５ｍ／ｓで９５％となり、非常に高い集塵性能を持っていることが分かった。
【００９３】
参考例であるＮｏ．１２の集塵装置の構成を図１０に示す。実施例であるＮｏ．１２の集塵装置はＮｏ．１１とほぼ同じ構成だが、プラス電極板１０５およびマイナス電極板１０６に粒径１０μの特殊活性炭を３０重量％含んだ導電性活性炭紙７を用いている。プラス電極板１０５とマイナス電極板１０６はともに幅１３２ｍｍ、奥行き２０ｍｍの寸法となっている。導電性活性炭紙７の作成方法は前述の吸着コルゲート紙６の作成方法と同じで、成分を特殊ゼオライトから１０μｍの粒径かつ導電性を持つ特殊活性炭９（キャタラー工業製ＦＭ−Ｃ）に変更したものである。導電性活性炭紙７の電気抵抗をデジタルマルチメーターで測定したところ１ｃｍのプローブ距離で６００ｋΩとなり、電極板として必要とされるだけの導電性を持ち合わせていることがわかった。集塵部１０４の風上に置いた従来型の荷電部１０１において＋５．７ｋＶの電圧を線状電極１０２に印加し、５４μＡの放電電流が流れるコロナ放電を起こさせた。そしてプラス電極板１０５に用いた導電性紙７に＋２ｋＶの電圧を印加し、マイナス電極板１０６をアースにつないで電位をゼロにした状態で付属のファンの運転を開始し、臭気除去率を測定したところ９６％となり非常に高い脱臭性能を示した。また、集塵効率を測定したところ風速０．５ｍ／ｓで８０％となり、十分高い集塵性能を持っていることが分かった。このように吸着性能を持つ材料を含んだ吸着コルゲート紙６を絶縁ハニカム１として用いたり、吸着性能と導電性を併せ持つ導電性活性炭紙７を電極板として用いたりすることにより、集塵と同時に高い脱臭性能を発揮し、総合的に空質を向上することができる集塵装置が得られることが分かった。
【００９４】
また、図には記載していないが、参考例であるＮｏ．１２の集塵装置の吸着コルゲート紙６および導電性活性炭紙７に酸化チタン粉末（チタン工業製ＴＫＰ１０２）を６重量％含ませた実施例Ｎｏ．９の集塵装置の脱臭性能を測定したところ、初回のアセトアルデヒド臭気除去率はＮｏ．８と同様に９６％だった。Ｎｏ．８では脱臭試験を数回行ってアセトアルデヒドを除去していくうちに、臭気除去率は徐々に下がる結果となった。これは吸着材料の持つ臭気吸着量に限界があるためである。そこでＮｏ．９の集塵装置で数回脱臭試験を行い、臭気除去率が８０％以下になったのを確認した後に天日干しを８時間行い、その後改めて同様の脱臭試験を行った結果、臭気除去率は９０％以上に回復した。これは天日干しによって熱エネルギーを受けて臭気を放出するのと同時に、太陽の光によって酸化チタンが励起して吸着したアセトアルデヒドを分解したことによる。このように光触媒である酸化チタンを絶縁体ハニカム１や電極板に担持させ、太陽光などの光や熱エネルギーを受けることによって酸化チタンを励起して吸着した有害ガスを分解し、脱臭性能を再生することによって何度も使用することができるということが分かった。
【００９５】
参考例であるＮｏ．１３の集塵装置の構成を図１１に示す。風上側から順番に、鋭い先端を持ち、高電圧が印加されて放電を起こす長さ２５ｍｍの棒状針電極８、分極性のあるガラス繊維を材質とした濾材１０８（北越製紙製Ｈ７２０、棒状針電極８に電圧をかけない時の集塵効率は４０％前後）、通気性を持つ導電性シート１０９（倉敷繊維加工製ＭＳ−６０）が設けられており、濾材１０８と導電性シート１０９はシートを空気が通るときのシート面速度を下げて集塵性能と臭気除去性能を高めるためにプリーツ状に折られている。そして濾材１０８と導電性シート１０９の間には導電性活性炭９（キャタラー工業製ＦＭ−Ｃ）が挟まれている。ちなみに導電性活性炭９が粉落ちしないよう、導電性シート１０９の表面にはアクリルゴム系の接着剤が塗られている。そして棒状針電極８に−６ｋＶの電圧を線状電極１０２に印加し、導電性シート１０９をアースに接続して運転を開始し、臭気除去率を測定したところ９４％となり非常に高い脱臭性能を示した。また、上記の条件で集塵効率を測定したところ風速０．５ｍ／ｓで９８％となり、非常に高い集塵性能を持っていることが分かった。ちなみにその時の放電電流は１μＡと微小であり、そのため発生オゾン濃度は２ｐｐｂ以下と非常に小さくなった。高電圧が印加されて放電を起こす棒状針電極８と通気性を持つ導電性シート１０９の間に分極性を持つ濾材１０８を置いて、棒状針電極８からイオンを発生すると同時に濾材を分極して集塵効率を高める集塵装置において、活性炭やゼオライトなど吸着性能を持つ材料を濾材１０８と導電性シート１０９の間に挟む、もしくは濾材１０８または導電性シート１０９に担持させることにより、集塵と同時に高い脱臭性能を発揮し、総合的に空質を向上することができる集塵装置が得られることが分かった。
【００９６】
なお、本参考例においては臭気除去用の吸着剤として導電性活性炭９を用いたが、除去対象の臭気成分を吸着できる他の吸着剤を用いても同様の効果が得られる。
【００９７】
なお、本参考例においては濾材１０８としてガラス繊維を構成要素としたのものを用いたが、分極性を持つものであればどのような材料や形状のものを用いてもよく、たとえばポリプロピレンなどの樹脂材料を用いたものや、繊維状のものではなく細孔を持つシート状のものを用いても同様の効果が得られる。
【００９８】
（参考例３）
セル構造を持つ絶縁体が無機材料でできており、電極板やセル構造を持つ絶縁体に熱が与えられることによって集塵脱臭を同時に行い、吸着した有害ガスのみではなく捕集した粉塵も分解して常時メンテナンスが行える集塵装置の例を図１２に示す。下から順にプラス電極板１０５、絶縁ハニカム１、マイナス電極板１０６、絶縁ハニカム１を積層し、４つのシートをロール状に巻くことによって円筒状の形をした集塵部１０４となっている。プラス電極板１０５とマイナス電極板１０６には空気をイオン化して粉塵を帯電する突起状電極２が設けられている。そして絶縁ハニカム１は紙でできており、パルプ繊維やガラス繊維、もしくはセラミックス繊維などで作られている。２つの電極板にはステンレスやアルミ、銅など導電性の高い材料をシート状にしたものを用いている。水などを溶媒にして、ゼオライトなどの吸着作用を持つ材料、水ガラスなどの無機バインダー成分、そして白金、ロジウムなどの貴金属やコバルトもしくはマンガンといった熱によって励起し活性を得る熱触媒を含み、ボールミルなどにかけてよく分散して混ざり合った混合液に上記集塵部１０４を浸漬し、液切りをした後、３００〜６００℃で焼成を行う。担持量が多すぎてコルゲートが目詰まりを起こすなど問題がある場合は焼成前に通気乾燥を行う。絶縁体ハニカム１がパルプ繊維を用いている場合は焼成温度を４００℃以上にすることによってパルプ繊維を燃焼分解してデバイスの燃焼成分を除去することができる。このように吸着剤や熱触媒を絶縁ハニカム１や電極板に添着固定し、焼成することによって無機成分のみで集塵部１０４を構成することができる。特に絶縁ハニカム１に繊維質のシートを用いている場合は繊維の中にまで混合液が浸透するため、シートの内部にまで吸着剤や熱触媒を担持させることができる。そして集塵部１０４の風上や周囲にヒーター１０を設けることによって、集塵部１０４を１００℃以上に加熱する、もしくは集塵部１０４加熱された空気を送り込むことができるようになっている。プラス電極板１０５にプラス極性の高電圧を印加し、マイナス電極板１０６にマイナス極性の高電圧を印加することによって、突起状電極のイオン放出により帯電した粉塵を集塵部１０４の絶縁体ハニカム１やプラス電極板１０５、マイナス電極板１０６に捕集することができる。さらに吸着剤が担持されているため、空気中の悪臭成分といった有害ガスを吸着除去することができる。そして、ヒーター１０により装置が１００℃以上に加熱されているために、前述の熱触媒が活性を得て吸着した有害ガスおよび捕集した粉塵をＣＯ2やＨ2Ｏなどの気体に燃焼分解し除去することができるため、メンテナンスに手間をかける必要なく装置を清浄に保つことができる。
【００９９】
なお、本参考例に示した集塵装置はヒーター１０で常時加熱する必要は必ずしもなく、装置内をきれいにしたいときだけヒーター１０で加熱して粉塵や有害ガスを分解除去しても同様の効果が得られる。
【０１００】
なお、本参考例ではイオン放出手段として突起状電極を用いたが、従来の線状電極を用いた荷電部など他のイオン放出手段を用いても同様の効果が得られる。
【０１０１】
なお、図１２においては集塵部の風上側にヒーター１０をおいた構造となっているが、集塵部に担持されている触媒に熱が与えられる位置であればヒーター１０はどの部分に設置しても同様の効果を得られる。
【０１０２】
なお、本参考例に示した集塵装置は長い電極板と長い絶縁体ハニカムを重ねて巻くことによって形成されているが、短い電極板と絶縁体ハニカムを積層した構造においても効果に差は生じない。
【０１１１】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、プラスマイナスのイオンを同時に放出して帯電を中和することによって、装置近傍が汚れにくくなる集塵装置を提供することができる。
【０１１２】
また、放電領域をイオン化手段の前方向に拡張することによって、高くて安定した集塵性能を持つ集塵装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 参考例の集塵部電極板の間に絶縁体ハニカムを設けた電気集塵式集塵装置の構成図
【図２】 参考例の集塵部のプラスもしくはマイナス電極板の風上側端部に突起状電極を設けてイオン放出手段と集塵部を一体化した電気集塵式集塵装置の構成図
【図３】 参考例の集塵部のプラスもしくはマイナス電極板の風上側端部に突起状針電極を設けてイオン放出手段と集塵部を一体化した電気集塵式集塵装置の構成図
【図４】 参考例の図３の集塵装置に設けられた突起状電極の風上側に網状対向電極を設けた電気集塵式集塵装置の構成図
【図５】 参考例の図３の集塵装置に設けられた突起状電極の風上側に、突起状電極を挟むように格子状対向電極を設けた電気集塵式集塵装置の構成図
【図６】 実施例の集塵部のプラスおよびマイナス電極板両方の風上側端部に突起状針電極を設けてイオン放出手段と集塵部を一体化した電気集塵式集塵装置の構成図
【図７】 実施例の図６の集塵装置に設けられた突起状電極の風上側に網状対向電極を設けた電気集塵式集塵装置の構成図
【図８】 実施例の集塵部のプラスおよびマイナス電極板両方の風上側および風下側端部に突起状針電極を設け、それぞれの突起状電極の手前に突起状電極を挟むように格子状対向電極を設けた電気集塵式集塵装置の構成図
【図９】 参考例の絶縁体ハニカムとして吸着コルゲート紙を用いた電気集塵式集塵装置の構成図
【図１０】 参考例の絶縁体ハニカムとして吸着コルゲート紙を、集塵部電極板として導電性活性炭紙をそれぞれ用いた電気集塵式集塵装置の構成図
【図１１】 参考例の導電性活性炭を濾材と導電性シートの間に備えた電気集塵式集塵装置の構成図
【図１２】 参考例の絶縁体ハニカムに吸着剤と触媒を担持し、ヒーターを設けた電気集塵式集塵装置の構成図
【図１３】 従来の電気集塵式集塵装置の構成図
【図１４】 濾材を用いた従来の電気式集塵装置の構成図
【符号の説明】
１ 絶縁体ハニカム
２ 突起状電極
３ 突起状針電極
４ 網状対向電極
５ 格子状対向電極
６ 吸着コルゲート紙
７ 導電性活性炭紙
８ 棒状針電極
９ 導電性活性炭
１０ ヒーター
【発明の属する技術分野】
本発明は、空調及び産業分野で大気塵、室内の粉塵、ほこりなどを集塵し、また、集塵すると同時に脱臭や除湿など他の空気清浄および空気浄化作用を行う機能を付加した集塵装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の集塵装置としては、例えば特開平６−３１２００号公報に記載されたものが知られている。以下、その集塵装置について図８を参照しながら説明する。図８に示すように、荷電部１０１は線状電極１０２と通常アースに接続されてゼロの電位を持つ対向電極板１０３とからなり、イオン放出手段としての役割を果たしている。荷電部１０１の通風方向下流側にプラス電極板１０５とマイナス電極板１０６とからなる集塵部１０４を設けている。通常、荷電部１０１においては線状電極１０２と対向電極板１０３の間に５〜１５ｋＶ、また、集塵部１０４のプラス電極板１０５とマイナス電極板１０６の間に２〜６ｋＶの電位差を持つように高圧安定化電源１０７によって線状電極１０２およびプラス電極板１０５にそれぞれ高電圧が印加されている。上記構成において、荷電部１０１では線状電極１０２に高電圧が印加されており、線状電極１０２近傍に非常に強い電界が作られている。そのため空気中の電荷をもつ物質が空気分子と衝突を起こし、空気分子から電子が分離したり、分離した電子が他の空気分子に付着したりして空気イオンとなる。これを空気のイオン化と呼ぶことにする。そして、対向電極板１０３の間に存在する空気が絶縁破壊を起こし、一定の大きな放電電流を伴いながら空気のイオン化が起こる放電現象をコロナ放電というが、コロナ放電によって作られたイオンが集塵装置に供給された空気に含まれる粉塵に付着して粉塵を帯電させる。帯電した粉塵は送風の流れにそって集塵部１０４に導入され、プラス電極板１０５とマイナス電極板１０６との電界の力を受けて両電極板のどちらかに付着して取り除かれ、清浄な空気が集塵部１０４後方から吹出される。また上記従来例では、放電電極に線状のものを示したが、他に不平等電界を形成するような形状、例えば針状の電極を用いても同様で、針状電極の先端と対向電極板１０３の間で一定電流が流れた状態でコロナ放電が生じ、同様の機構で粉塵が帯電されて捕集される。
【０００３】
また、集塵部１０４を濾材１０８に置き換えたタイプの集塵装置が従来から知られている。以下、その集塵装置について図９を参照しながら説明する。図９に示すように、通風方向から順に、線状電極１０２と対向電極板１０３とからなる荷電部１０１と濾材１０８が設けられている。濾材１０８の後ろには通気性のある導電性シート１０９が設置されており、アースに接続されている。通常、荷電部１０１においては線状電極１０２と対向電極板１０３の間に５〜１５ｋＶの電位差を持つように高圧安定化電源１０７によって線状電極１０２に電圧が印加されている。
【０００４】
上記構成において、荷電部１０１では前述したように線状電極１０２に電圧を印加することにより、線状電極１０２近傍でコロナ放電を起こして粉塵を帯電すると同時に、線状電極１０２と導電性シート１０９の間に電界が発生し、その電界によって濾材１０８は分極される。そして濾材１０８の中に導入された帯電粉塵は、濾材内部の分極電場に沿って濾材繊維表面へ向かう力を受ける。その結果濾材に捕集されやすくなり、濾材１０８の集塵性能は高められるが、線状電極１０２を用いたコロナ放電を起こしているため放電電流は大きく、また、対向電極板を設けているために濾材と線状電極の間の電界も強くならず、結果として濾材１０８の分極の度合いは小さい。
【０００５】
【特許文献１】
特開平６−３１２００号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の集塵装置では、集塵部における極性の異なる電極どうしの間隔が大きくなるにしたがって電極に捕集されるまでの粉塵の移動距離が増加するため性能が低下する。また、粉塵を含む空気を通過させるために極性の異なる電極を、一定の空間をあけながら積層することが必要であり、そのため電極の表面におくスペーサー、もしくはそれに代わる電極表面の突起加工が必要となる。特に電極表面に突起を設ける場合は極性の異なる電極どうしが接触しないようにするために、電極を絶縁体で被覆することが必要となるため生産性が悪く材料コストも高いという課題があり、簡単な構造で高い集塵性能を実現する集塵装置が要求されている。
【０００７】
また、従来の電気式集塵装置は材料として金属や樹脂を用いることが多いため加工が難しくコストが高いという課題があり、加工性がよく安価な材料を用いて低コストを実現することが要求されている。
【０００８】
また、従来の集塵装置では、集塵作用に特化したものがほとんどで、有害ガスの捕集や分解といった他の作用がないという課題があり、集塵作用以外の空気清浄・調和作用を持つ集塵装置が求められている。
【０００９】
また、従来の集塵装置では、集塵性能や装置の美観を維持するために捕集した粉塵を水洗いなどで定期的に取り除く必要があるという課題があり、捕集した粉塵を分解することが可能な集塵装置が求められている。
【００１０】
また、荷電部と集塵部を別々に構成する構造は高コストになるという課題があり、荷電部と集塵部を一体化した構造とすることが要求されている。
【００１１】
また、放電電極が単極性のみの場合、装置近傍を帯電させることがあるためそれが汚れの原因となることがあるという課題があり、装置近傍を帯電させないようにすることが要求されている。
【００１２】
また、イオン放出手段からオゾンが多量に発生するという課題があり、オゾンを出さないで粉塵を帯電することが要求されている。
【００１３】
本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、簡単な構造で高い集塵性能を実現し、また、加工性がよく安価な材料を用いることで低コストを実現し、また、集塵以外の空気清浄作用をもたらし、また、捕集した粉塵を分解することができ、また、近傍への影響をなくして集塵性能を最大限に発揮することができ、オゾン発生量を微小なものにすることができる集塵装置を提供することを目的としている。
【００４０】
【課題を解決するための手段】
本発明の集塵装置は、上記目標を達成するため、請求項１記載の集塵装置は、セル構造を持つ絶縁体を挟みながらマイナス電極板とプラス電極板を交互に積層し、交互に積層された前記マイナス電極板の端部と前記プラス電極板の端部に先端の尖った突起状電極を設け、前記マイナス電極板にマイナス電圧を印加し、前記プラス電極板にプラス電圧を印加し、プラスイオンとマイナスイオンを等量出すように前記プラス電極板に＋３．１ｋＶの電圧を印加し前記マイナス電極板に−２．９ｋＶの電圧を印加し放電させて集塵することを特徴とする。また、請求項２記載の集塵装置は、セル構造を持つ絶縁体を挟みながらマイナス電極板とプラス電極板を交互に積層し、交互に積層された前記マイナス電極板の端部と前記プラス電極板の端部に設けられた、先端の尖った突起状電極の前方に、突起状電極の先端を囲むように格子状電極を設置し、これをゼロ電位とし、前記マイナス電極板にマイナス電圧を印加し、前記プラス電極板にプラス電圧を印加し、プラスイオンとマイナスイオンを等量出すように前記プラス電極板に＋３．１ｋＶの電圧を印加し前記マイナス電極板に−２．９ｋＶの電圧を印加し放電させて集塵することを特徴とする。
以上
【００４１】
そして、本発明によれば、プラスマイナスのイオンを同時に放出することが可能な集塵装置が得られる。
【００６１】
【発明の実施の形態】
本発明の集塵装置は、交互に積層された極性の異なる電極板を、ゼロ電位に対してそれぞれプラスおよびマイナスの極性にすることを特徴とする。端部に尖った突起を設けた電極板をプラスとマイナスの極性にしてセル構造を持つ絶縁体を挟みながら交互に積層することにより、プラス極性の電極板の突起からプラス極性のイオンが、マイナス極性の電極板の突起からマイナス極性のイオンがそれぞれ同時に放出される。そうすることよって粉塵をプラス極性かマイナス極性のどちらかに帯電し、集塵部の電界の力を受けて捕集されるが、捕集し切れなかった粉塵やイオンはプラス極性のものとマイナス極性のものが等量くらいで装置から出てくるため、捕集し切れなかった粉塵同士が電荷を打ち消しあうことで装置近傍に付着せず、また、装置近傍の帯電を電気的に中和することができるという作用を有する。
【００６５】
【実施例】
（実施例１）
まず、図１３に示すような従来の集塵装置に基づいて実験装置を作成した。図１３を用いて装置の説明を行うと、開口寸法１３２ｍｍ×１２２ｍｍのダクトの途中に、線径０．１５ｍｍ、長さ１３２ｍｍのタングステン製の線を用いた線状電極１０２をダクトの断面方向に２０ｍｍの間隔で６本設置し、その真中に来るように通風方向から見て奥行き長さ１６ｍｍ、幅１３２ｍｍの鋼製対向電極板１０３を等間隔に設置した荷電部１０１を設けた。線状電極１０２に−５.８ｋＶの電圧を印加することにより５０μＡの放電電流が流れるコロナ放電を発生させ、線状電極１０２近傍で空気が容易にイオン化するようになっている。そして、ダクト最後方に送風機を設けてダクト内送風風量０.４８ｍ3／ｍｉｎの条件で通風し、集塵効率η（％）と発生オゾン濃度（ｐｐｂ）を測定した。この時のダクト風速は約０．５ｍ／ｓである。集塵効率はリオン製パーティクルカウンターＫＣ−０１Ｃを用い、荷電部１０１の直前と集塵部１０４の直後の粉塵濃度を測定して求めた。粉塵濃度は係数法で測定し、０．１６７リットルの空気をサンプリングしてその中に含まれる粒径０．３μｍ以上の粉塵の全個数を測定して求めた。荷電部１０１直前の粉塵濃度をＣｆ、集塵部１０４直後の粉塵濃度をＣｂとすると、集塵効率ηは次式で求めることができる。
【００６６】
η ＝（１ − Ｃｂ／Ｃｆ）×１００ （％）
発生オゾン濃度は集塵部１０４直後のダクト内空気をサンプリングし、荏原実業製オゾンモニターＥＧ２００１Ｆを用いて測定を行った。単位はｐｐｂであり、１０億分の１の質量濃度を示す。
【００６７】
それぞれの集塵装置の条件詳細及び構成について図１、２、３、４、５、６、７、８および１３を用いて説明し、それぞれの集塵装置の実験結果を表１に示した。
【００６８】
【表１】
【００６９】
比較例であるＮｏ．１の集塵装置は従来例の図１３と同じ構成であり、厚さ０．５ｍｍ、奥行き２０ｍｍ、幅１３２ｍｍのステンレス鋼板を１０ｍｍ間隔で重ね、一枚おきにステンレス鋼板をアースに接続してプラス電極板１０５（電位はゼロ）とし、プラス電極板１０５を挟むようにして両側に位置するステンレス鋼板に−６ｋＶの電圧を印加することによってマイナス電極板１０６とすることによって作られた集塵部１０４を前述の荷電部１０１の後ろに設置したものである。そして高圧安定化電源１０７を用いて荷電部１０１の線状電極１０２に−５．８ｋＶを印加した。この集塵部１０４の集塵効率は表１に示すように４３％となり、高い集塵性能は得られなかった。また、荷電部１０１の線状電極１０２はマイナス極性の電圧を印加して５０μＡのコロナ放電を起こしているため、オゾン発生濃度が５６ｐｐｂと高い値になった。
【００７０】
参考例であるＮｏ．２の集塵装置の構成を図１に示す。荷電部１０１は比較例であるＮｏ．１で示した従来のものをそのまま使用している。そして集塵部１０４は、厚さ０．５ｍｍ、奥行き２０ｍｍ、幅１３２ｍｍのステンレス鋼板を、ポリプロピレン製の波状シートと平状シートを積層することによってコルゲート状のセルを多数持たせた絶縁体ハニカム１を挟みながら１０ｍｍ間隔で重ね、一枚おきにステンレス鋼板をアースに接続してプラス電極板１０５（電位はゼロ）とし、プラス電極板１０５を挟むようにして両側に位置するステンレス鋼板に−６ｋＶの電圧を印加することによってマイナス電極板１０６とした構造となっている。絶縁体ハニカム１の寸法は高さ１０ｍｍ、奥行き２０ｍｍであり、幅約２．５ｍｍ×高さ約１．７ｍｍ×奥行き２０ｍｍのコルゲート状のセルを１００ｍｍ2の断面積あたり約２４個持っている。この構成で線状電極１０２に−５．８ｋＶの電圧を印加したところ集塵効率は７７％となり、比較例であるＮｏ．１の集塵装置に比べて高い集塵性能を示した。これは捕集されるのに必要な粉塵の平均移動距離を電極板の距離の半分と仮定すると、細かいセルを持つ絶縁体ハニカム１を電極板の間に設けたことで、今まで５ｍｍだったのが０．８ｍｍ程度となり約１／６になって粉塵が捕集されやすくなったことによる。また、電極板の間に弾力性のある絶縁体ハニカム１が設けられたことによって、Ｎｏ．１の集塵部１０２に比べて押す力に対する強度が向上し、変形しにくくなることがわかった。
【００７１】
参考例であるＮｏ．３の集塵装置の構成はＮｏ．２と同じであるが、セルを形成する波状シートと平状シートが表裏で分極している絶縁体ハニカム１を用いた。絶縁体ハニカム１のシートの分極が電極板の間の電界の向きと逆になるように設置すると集塵効率は９９％となり、非常に高い性能を示した。セルを形成するシートを表裏の方向に分極することにより、セルの中でさらに強い電界が形成されたためであると考えられる。また、表１には記載していないが、シートの分極が電極板の間の電界の向きと同じになるように設置したところ集塵効率は９０％となった。これはセルを形成するシートが電極板の間の電界と逆の方向となるように分極されることによる。
【００７２】
参考例であるＮｏ．４の集塵装置の構成を図３に示す。集塵部１０４の構成はＮｏ．３とほぼ同じであるが、底辺が３ｍｍで底辺から頂点までの長さが５ｍｍとなる三角形状となるように厚さ０．３ｍｍのアルミ板を加工して作った突起状電極２をマイナス電極板１０６の上流側端部に４５ｍｍの間隔で設け、そしてＮｏ．１、２、３の集塵装置では用いた従来型の荷電部１０１を実験装置から外したものである。今回の実験にあたっては図２に示すとおり１枚の電極に対して３つ設けられ、６枚のマイナス電極板１０６を使用していることから計１８個の突起状電極が設けられている。そしてこの突起状電極２はマイナス電極板１０６と電気的につながっているためにマイナス電極板１０６と同じ−６ｋＶが印加される。そしてプラス電極板１０５との間で１．２μＡの放電電流が流れる放電を起こすことによって空気を電離しイオンを放出している。そして集塵効率を測定したところ９４％となり、非常に高い集塵性能を示した。また、このように集塵部でイオンを放出できる構造とすることにより、線状電極１０２を用いた従来型の荷電部１０１を省くことができ、装置全体の寸法も小さくすることができた。また、オゾン発生濃度を測定したところ２ｐｐｂ以下となり、放電電流を低減してイオンのみを発生させることで、十分な集塵性能を持ちながらオゾン発生量を極微小なものにできることがわかった。
【００７３】
参考例であるＮｏ．５の集塵装置の構成を図３に示す。基本的な構造はＮｏ．４とほぼ同じであるが、三角形状の突起状電極２の代わりに長さが８ｍｍで先端が鋭く尖った鋼製の突起状針電極３をマイナス電極板の風上側端部に設けたものである。この突起状針電極３にはマイナス電極板１０６と同じ−６ｋＶが印加され、プラス電極板１０５との間で１．５μＡの放電電流が流れる放電を起こすことによって空気を電離しイオンを放出している。そして集塵効率を測定したところ９８％となり、Ｎｏ．４以上に高い集塵性能を示した。突起状電極２をより尖った針状にすることにより、さらに効率よくイオンを放出できることがわかった。また、オゾン発生濃度を測定したところ、Ｎｏ．４と同様に２ｐｐｂ以下となり、放電電流を低減してイオンのみを発生させることで、十分な集塵性能を持ちながらオゾン発生量を極微小なものにできることがわかった。
【００７４】
比較例であるＮｏ．６の集塵装置の構成を図４に示す。図４に示すとおり、Ｎｏ．４の集塵装置の突起状電極２から３０ｍｍ前の位置にメッシュ数１０／ｉｎｃｈのステンレス製の網状対向電極４を設け、網状対向電極４をアースに接続してゼロ電位としたものである。三角形状の突起状にはマイナス電極板１０６と同じ−６ｋＶが印加され、プラス電極板１０５および網状対向電極４との間で合計１２μＡの放電電流が流れる放電を起こすことによって空気を電離しイオンを放出している。しかしながら７０％しか集塵効率は得られず、Ｎｏ．４よりも低い集塵性能を示した。突起状電極２の先端から最も近い垂直位置に対向電極を置くと、先端と対向電極を線で結ぶ狭い範囲にしかイオンが放出されなくなり、イオンが突起状電極２の前方に均一に広がらなくなることがわかった。また、オゾン発生濃度を測定したところ５ｐｐｂとなり、Ｎｏ．４に比べてわずかに大きくなった。これは突起状電極２の先端から最も近い位置に対向電極が設けられると、放電電流が増加してオゾン発生量も増加してしまうことが原因である。
【００７５】
比較例のＮｏ．６に対する参考例であるＮｏ．７の集塵装置の構成を図５に示す。図５に示すとおり、Ｎｏ．４の突起状電極２から３０ｍｍ前の位置に突起状電極２の先端を中心にして４５ｍｍの間隔で突起状電極２を挟むように幅３ｍｍ厚さ０．２ｍｍのステンレス製の格子状対向電極５を設け、格子状対向電極５をアースに接続してゼロ電位としたものである。三角形状の突起状にはマイナス電極板１０６と同じ−６ｋＶが印加され、プラス電極板１０５および格子状対向電極５との間で合計４μＡの放電電流が流れる放電を起こすことによって空気を電離しイオンを放出している。そして集塵効率を測定したところ９９％となり、Ｎｏ．４以上に高い集塵性能を示した。格子状対向電極５を突起状電極２が挟まれるように前方に設けることで、突起状電極２先端の手前の狭い範囲だけではなく前方の広い範囲に均一に広がるようにイオンを放出することができることがわかった。また、オゾン発生濃度を測定したところ、Ｎｏ．４と同様に２ｐｐｂ以下となり、放電電流を低減してイオンのみを発生させることで、十分な集塵性能を持ちながらオゾン発生量を極微小なものにできることがわかった。
【００７６】
以上のことをまとめると、比較例であるＮｏ．１で示したように絶縁体ハニカム１を電極板の間に挟まない場合、集塵性能は低い。参考例であるＮｏ．２またはＮｏ．３で示したように、細かいセルを持つ絶縁体ハニカム１を電極板の間に挟む構造にした場合、高い集塵性能を実現することができる。また、線状電極１０２を用いた従来型の荷電部１０１を用いた場合、オゾン発生量が非常に多い。参考例であるＮｏ．４またはＮｏ．５で示したように放電電流を数μＡ程度にしてイオンのみを発生させている場合は、集塵性能を維持しながらオゾン発生を極力抑制することができている。そして集塵部にイオンを放出する手段を設けることによって集塵装置全体の寸法をコンパクトにすることができることがわかった。また、集塵部１０４の電極板に突起状電極２を設けて集塵部とイオン放出手段を一体化した構造においては突起状電極２の先端から最も近い垂直位置ではなく、Ｎｏ．６に示すような格子状対抗電極５を、突起状電極２を挟むように手前に設けることで突起状電極２の前方に均一に広がるようにイオンを放出することができるようになり、より高い集塵性能が得られることがわかった。
【００７７】
次に以下に示すそれぞれの集塵装置において、プラスおよびマイナスイオンの発生量がどの程度であるのかを評価した。空気イオン濃度は集塵部の後方３００ｍｍの位置におけるダクト内空気をサンプリングし、電気移動度が０．４ｃｍ2／Ｖ・ｓｅｃ以上の小イオンの個数濃度を計測できるＦＩＳＡ製イオンテスターＦＩＣ−２０００を用いて測定した。単位は個／ｃｃである。それぞれの集塵装置における詳細を図６、７、８を使って説明する。またイオン発生量と集塵効率の結果を表１に示す。
【００７８】
Ｎｏ．１の集塵装置を用いてイオン発生量を測定した結果、マイナスイオンは２０，０００個／ｃｃ個出ていたが、プラスイオンは０個／ｃｃだった。Ｎｏ．１の集塵装置は従来から一般的に用いられたものと全く同じであり、図１３の荷電部１０１の線状電極１０２に−５．８ｋＶの電圧がかけられて５０μＡの放電電流が流れているため、マイナスイオンのみを発生しているためである。
【００７９】
実施例であるＮｏ．８の集塵装置の構成を図６に示す。基本的な構成は実施例であるＮｏ．４の集塵装置と同じであるが、図６に示すとおり底辺が３ｍｍで底辺から頂点までの長さが５ｍｍとなる三角形状をした突起状電極２が、マイナス電極板１０６の上流側端部に４５ｍｍの間隔で１枚につき３個（全部で１８個）、プラス電極板１０５の上流側端部に４５ｍｍの間隔で１枚につき２個（全部で１４個）設けられている。そしてプラス電極板１０５に＋３．１ｋＶ、マイナス電極板１０６には−２．９ｋＶの電圧を印加し、放電電流が１０μＡ流れる放電を起こさせた。この集塵装置を用いてイオン発生量を測定した結果、検出されたマイナスイオン、プラスイオンはともに０／ｃｃ個となり、また９１％という高い集塵効率を得た。これはプラス電極板１０５とマイナス電極板１０６の間で放電が起こり、マイナス電極板１０６に設けられた突起状電極２からマイナスイオンが、プラス電極板１０５に設けられた突起状電極２からプラスイオンがそれぞれ放出されることによる。それぞれのイオンは粉塵に付着してそれぞれの極性に粉塵を帯電する。そして帯電した粉塵は２つの電極板がつくる電界の力を受けて絶縁体ハニカム１のセル壁面上に捕集される。捕集されずに装置を通過した粉塵やイオンはプラスもしくはマイナスの電荷をもっており、異なる極性どうしの粉塵やイオンが結合してお互いの電荷を打ち消しあい、電気的に中和される。このようにしてプラスイオンとマイナスイオンを等量出すように放電を行うことで、高い集塵性能を持ちながら、捕集し切れなかったイオンや粉塵の電荷を中和することができることがわかった。
【００８０】
実施例であるＮｏ．９の集塵装置の構成を図７に示す。この集塵装置Ｎｏ．９はＮｏ．８の集塵装置のマイナス電極板およびプラス電極板それぞれに設けられた突起状電極２の風上側３０ｍｍの位置に、プラス電極板１０５およびマイナス電極板１０６それぞれに設けられた突起状電極２の先端を中心にして２２ｍｍの間隔を置いて幅３ｍｍの格子状対向電極５を設けたものである。そしてプラス電極板１０５には＋３．１ｋＶ、マイナス電極板１０６に−２．９ｋＶの電圧を印加し、放電電流が１２μＡ流れる放電を起こさせた。この集塵装置を用いてイオン発生量を測定した結果、検出されたマイナスイオン、プラスイオンはともに０個／ｃｃとなり、また集塵効率９２％となりＮｏ．８の集塵装置よりも高い集塵性能を得た。格子状対向電極５を設けることによってプラスマイナスにそれぞれ電圧が印加された突起状電極からイオンが均一に広がるように放出され、粉塵を広い範囲でしっかりと帯電させることによって集塵効率を高めながら捕集し切れなかったイオンや粉塵の電荷を中和することができることがわかった。
【００８１】
実施例であるＮｏ．１０の集塵装置の構成を図８に示す。この集塵装置Ｎｏ．１０はＮｏ．９の集塵装置において、プラス電極板１０５およびマイナス電極板１０６それぞれの風下側端部にも、風上側と同様突起状電極を設けたものである。今回評価した装置においては風上側と同じ配置と数になるよう突起状電極を設けた。また風上側および風下側ともにＮｏ．９と同じ配置で格子状対向電極５を設けた。そしてプラス電極板１０５に＋３．１ｋＶ、マイナス電極板１０６に−２．９ｋＶの電圧を印加し、放電電流が２３μＡ流れる放電を起こさせた。この集塵装置を用いてイオン発生量を測定した結果、検出されたマイナスイオン、プラスイオンはともに７０万個／ｃｃとなり、また集塵効率は９２％となりＮｏ．９の集塵装置同様高い集塵性能を得た。このようにして突起状電極２をプラス電極板５およびマイナス電極板６それぞれの風下側端部に設けることにより、大量のプラスイオンとマイナスイオンを放出し、そしてプラスイオンとマイナスイオンで集塵装置近傍にある物体の持つ電荷を中和し、その帯電を解消することができる装置が得られることがわかった。
【００８２】
以上の結果、実施例であるＮｏ．８、９、１０の集塵装置のようにプラスイオンとマイナスイオンを等量放出する構造を実現することにより、粉塵をそれぞれの極性に帯電して捕集すると同時に装置近傍を帯電せず、さらには装置近傍の帯電をプラスイオンとマイナスイオンで解消することができる集塵装置が得られることがわかった。
【００８３】
なお、本実施例では図２においてプラス電極板１０５とマイナス電極板１０６との間隔１０ｍｍの中にコルゲート状のセルが約６段入るようなセル寸法を持つ絶縁体ハニカム１を用いたが、電極板の間にセルが挟まれる構造であれば、電極板間の距離および挟むセルの数、寸法をいくつにしても同様の効果が得られる。
【００８４】
なお、本実施例ではコルゲート状のセルを持つ絶縁体ハニカム１を用いたが、セルの形状を持ち通風できるものであれば、セルの形状を丸や四角など他のものにしても同様の効果が得られる。
【００８５】
なお、突起状電極２として先端が鋭利に尖った鋼製の三角形状の突起状電極や針を用いたが、空気をイオン化できるならば、かわりとして導電性を持つ他の材質のものを用いてもその効果に差は生じない。
【００８６】
なお、本実施例では格子状対向電極５の材料として３ｍｍ幅厚さ０．２ｍｍのステンレス製の平板を用いたが、突起状電極２の先端を挟むように設けることが可能かつ導電性を持っていればどのような寸法、材質のものを用いてもその効果に差は生じない。
【００８７】
なお、本実施例ではプラス電極板１０５には突起状電極２を１２個設けて＋３．１ｋＶの電圧を、マイナス電極板１０６には突起状電極を１８個設けて−２．９ｋＶの電圧をそれぞれ印加したが、プラスイオンとマイナスイオンが等量出るならばどのような条件でもよく、突起状電極の数や配置、そして印加電圧もこの限りではない。
【００８８】
（参考例１）
集塵以外に脱臭性能を同時に実現した集塵装置の説明と試験結果を以下に示す。脱臭性能は悪臭成分の中で除去しにくいとされるアセトアルデヒドの濃度を時間ごとに測定し、濃度減衰の速度を評価することによって行った。具体的な評価試験方法は以下のとおりである。容積が約２００Ｌとなるアクリル製の密閉式ボックスの中に、評価を行う集塵装置を置く。集塵装置の大きさは前述の実施例１と同様に１３２ｍｍ×１２２ｍｍの断面積のものとした。そしてアセトアルデヒド溶液を入れ、加熱によって蒸発気化させることでアクリルボックスの中のアセトアルデヒド濃度を約１００ｐｐｍにした。その後集塵装置に付属してあるファンを運転して０．５ｍ／s（０．４８ｍ3／ｍｉｎ）の風速（風量）で通風し、時間ごとのボックス内のアセトアルデヒド濃度を測定することによってそれぞれの集塵装置の脱臭性能を評価した。アセトアルデヒド濃度は水素炎検出機（ＦＩＤ）が付属したガスクロマトグラフ（ＧＬサイエンス製ＧＣ３５３Ｂ）を用いて測定を行った。今回はそれぞれの集塵装置の脱臭性能を簡単に比較できるように、試験開始直後と３０分後のアセトアルデヒド濃度（それぞれＤ（０）とＤ（３０）とする）から求められる臭気除去率Ｈを以下の式で求め、それを比較に用いた。
【００８９】
Ｈ＝１−Ｄ（３０）／Ｄ（０） （％）
また、集塵効率ηは前述の実施例１に記載したとおりの方法とまったく同じように測定して評価を行った。試験によって得た各装置の脱臭・集塵性能を表２に示す。
【００９０】
【表２】
【００９１】
従来例であるＮｏ．１の集塵装置の脱臭性能を評価したところ臭気除去率は８％であり、ブランクが７％であることから、従来の集塵装置はほとんど脱臭性能がないことがわかった。
【００９２】
参考例であるＮｏ．１１の集塵装置の構成を図９に示す。構造としては前述のＮｏ．２とほぼ同じであるが、吸着性を持つ特殊ゼオライトを３８重量％含有した波シート状の吸着コルゲート紙６を絶縁体ハニカム１として用いている。またプラス電極板１０５とマイナス電極板１０６には両方とも幅１３２ｍｍ、奥行き２０ｍｍ、厚さ０．１ｍｍのアルミ板を用いている。吸着コルゲート紙６は以下のようにして作成した。４０００ｃｃの水に１μｍの粒径を持つ特殊ゼオライト粉末（ユニオン昭和製ｓｍｅｌｌｒｉｔｅ）、パルプ繊維、ポリエステル繊維をそれぞれ定量加えて撹拌混合した後、カチオン系界面活性剤を加えてよく撹拌した。その後アニオン系界面活性剤を加えて分散していたパルプ繊維をある程度凝固させた後、細かい目の開いた金属製の紙すき板が底についている箱に流し込み、紙すき板の下から吸引して水を吸い取り、特殊ゼオライト粉末を絡め取ったパルプ繊維などの固形分を紙すき板の上に積層させてシート状の紙にした。そしてプレス、乾燥を経て厚さ約０．３ｍｍの吸着コルゲート紙６を得た。吸着コルゲート紙６はコルゲート高さが上下合わせて約２ｍｍとなっており、この紙を挟んで２ｍｍの間隔で、プラス電極板１０５とマイナス電極板１０６が交互に積層されている。両方の電極板の奥行きは前述のとおり２０ｍｍであり、また特殊ゼオライトを含むコルゲート紙の奥行きは電極板の間の絶縁を保つために３０ｍｍとなっており、吸着コルゲート紙６が前後で５ｍｍづつ余るような配置で積層した。そして集塵部１０４の風上に置いた従来型荷電部１０１の線状電極１０２に＋５．７ｋＶの電圧を印加し、５４μＡの放電電流が流れるコロナ放電を起こさせた。そして集塵部１０４のプラス電極板１０５に＋１ｋＶの電圧を印加し、マイナス電極板１０６をアースにつないで電位をゼロにした状態で付属のファンの運転を開始し、臭気除去率を測定したところ８４％となり高い脱臭性能を示した。また、集塵効率を測定したところ風速０．５ｍ／ｓで９５％となり、非常に高い集塵性能を持っていることが分かった。
【００９３】
参考例であるＮｏ．１２の集塵装置の構成を図１０に示す。実施例であるＮｏ．１２の集塵装置はＮｏ．１１とほぼ同じ構成だが、プラス電極板１０５およびマイナス電極板１０６に粒径１０μの特殊活性炭を３０重量％含んだ導電性活性炭紙７を用いている。プラス電極板１０５とマイナス電極板１０６はともに幅１３２ｍｍ、奥行き２０ｍｍの寸法となっている。導電性活性炭紙７の作成方法は前述の吸着コルゲート紙６の作成方法と同じで、成分を特殊ゼオライトから１０μｍの粒径かつ導電性を持つ特殊活性炭９（キャタラー工業製ＦＭ−Ｃ）に変更したものである。導電性活性炭紙７の電気抵抗をデジタルマルチメーターで測定したところ１ｃｍのプローブ距離で６００ｋΩとなり、電極板として必要とされるだけの導電性を持ち合わせていることがわかった。集塵部１０４の風上に置いた従来型の荷電部１０１において＋５．７ｋＶの電圧を線状電極１０２に印加し、５４μＡの放電電流が流れるコロナ放電を起こさせた。そしてプラス電極板１０５に用いた導電性紙７に＋２ｋＶの電圧を印加し、マイナス電極板１０６をアースにつないで電位をゼロにした状態で付属のファンの運転を開始し、臭気除去率を測定したところ９６％となり非常に高い脱臭性能を示した。また、集塵効率を測定したところ風速０．５ｍ／ｓで８０％となり、十分高い集塵性能を持っていることが分かった。このように吸着性能を持つ材料を含んだ吸着コルゲート紙６を絶縁ハニカム１として用いたり、吸着性能と導電性を併せ持つ導電性活性炭紙７を電極板として用いたりすることにより、集塵と同時に高い脱臭性能を発揮し、総合的に空質を向上することができる集塵装置が得られることが分かった。
【００９４】
また、図には記載していないが、参考例であるＮｏ．１２の集塵装置の吸着コルゲート紙６および導電性活性炭紙７に酸化チタン粉末（チタン工業製ＴＫＰ１０２）を６重量％含ませた実施例Ｎｏ．９の集塵装置の脱臭性能を測定したところ、初回のアセトアルデヒド臭気除去率はＮｏ．８と同様に９６％だった。Ｎｏ．８では脱臭試験を数回行ってアセトアルデヒドを除去していくうちに、臭気除去率は徐々に下がる結果となった。これは吸着材料の持つ臭気吸着量に限界があるためである。そこでＮｏ．９の集塵装置で数回脱臭試験を行い、臭気除去率が８０％以下になったのを確認した後に天日干しを８時間行い、その後改めて同様の脱臭試験を行った結果、臭気除去率は９０％以上に回復した。これは天日干しによって熱エネルギーを受けて臭気を放出するのと同時に、太陽の光によって酸化チタンが励起して吸着したアセトアルデヒドを分解したことによる。このように光触媒である酸化チタンを絶縁体ハニカム１や電極板に担持させ、太陽光などの光や熱エネルギーを受けることによって酸化チタンを励起して吸着した有害ガスを分解し、脱臭性能を再生することによって何度も使用することができるということが分かった。
【００９５】
参考例であるＮｏ．１３の集塵装置の構成を図１１に示す。風上側から順番に、鋭い先端を持ち、高電圧が印加されて放電を起こす長さ２５ｍｍの棒状針電極８、分極性のあるガラス繊維を材質とした濾材１０８（北越製紙製Ｈ７２０、棒状針電極８に電圧をかけない時の集塵効率は４０％前後）、通気性を持つ導電性シート１０９（倉敷繊維加工製ＭＳ−６０）が設けられており、濾材１０８と導電性シート１０９はシートを空気が通るときのシート面速度を下げて集塵性能と臭気除去性能を高めるためにプリーツ状に折られている。そして濾材１０８と導電性シート１０９の間には導電性活性炭９（キャタラー工業製ＦＭ−Ｃ）が挟まれている。ちなみに導電性活性炭９が粉落ちしないよう、導電性シート１０９の表面にはアクリルゴム系の接着剤が塗られている。そして棒状針電極８に−６ｋＶの電圧を線状電極１０２に印加し、導電性シート１０９をアースに接続して運転を開始し、臭気除去率を測定したところ９４％となり非常に高い脱臭性能を示した。また、上記の条件で集塵効率を測定したところ風速０．５ｍ／ｓで９８％となり、非常に高い集塵性能を持っていることが分かった。ちなみにその時の放電電流は１μＡと微小であり、そのため発生オゾン濃度は２ｐｐｂ以下と非常に小さくなった。高電圧が印加されて放電を起こす棒状針電極８と通気性を持つ導電性シート１０９の間に分極性を持つ濾材１０８を置いて、棒状針電極８からイオンを発生すると同時に濾材を分極して集塵効率を高める集塵装置において、活性炭やゼオライトなど吸着性能を持つ材料を濾材１０８と導電性シート１０９の間に挟む、もしくは濾材１０８または導電性シート１０９に担持させることにより、集塵と同時に高い脱臭性能を発揮し、総合的に空質を向上することができる集塵装置が得られることが分かった。
【００９６】
なお、本参考例においては臭気除去用の吸着剤として導電性活性炭９を用いたが、除去対象の臭気成分を吸着できる他の吸着剤を用いても同様の効果が得られる。
【００９７】
なお、本参考例においては濾材１０８としてガラス繊維を構成要素としたのものを用いたが、分極性を持つものであればどのような材料や形状のものを用いてもよく、たとえばポリプロピレンなどの樹脂材料を用いたものや、繊維状のものではなく細孔を持つシート状のものを用いても同様の効果が得られる。
【００９８】
（参考例３）
セル構造を持つ絶縁体が無機材料でできており、電極板やセル構造を持つ絶縁体に熱が与えられることによって集塵脱臭を同時に行い、吸着した有害ガスのみではなく捕集した粉塵も分解して常時メンテナンスが行える集塵装置の例を図１２に示す。下から順にプラス電極板１０５、絶縁ハニカム１、マイナス電極板１０６、絶縁ハニカム１を積層し、４つのシートをロール状に巻くことによって円筒状の形をした集塵部１０４となっている。プラス電極板１０５とマイナス電極板１０６には空気をイオン化して粉塵を帯電する突起状電極２が設けられている。そして絶縁ハニカム１は紙でできており、パルプ繊維やガラス繊維、もしくはセラミックス繊維などで作られている。２つの電極板にはステンレスやアルミ、銅など導電性の高い材料をシート状にしたものを用いている。水などを溶媒にして、ゼオライトなどの吸着作用を持つ材料、水ガラスなどの無機バインダー成分、そして白金、ロジウムなどの貴金属やコバルトもしくはマンガンといった熱によって励起し活性を得る熱触媒を含み、ボールミルなどにかけてよく分散して混ざり合った混合液に上記集塵部１０４を浸漬し、液切りをした後、３００〜６００℃で焼成を行う。担持量が多すぎてコルゲートが目詰まりを起こすなど問題がある場合は焼成前に通気乾燥を行う。絶縁体ハニカム１がパルプ繊維を用いている場合は焼成温度を４００℃以上にすることによってパルプ繊維を燃焼分解してデバイスの燃焼成分を除去することができる。このように吸着剤や熱触媒を絶縁ハニカム１や電極板に添着固定し、焼成することによって無機成分のみで集塵部１０４を構成することができる。特に絶縁ハニカム１に繊維質のシートを用いている場合は繊維の中にまで混合液が浸透するため、シートの内部にまで吸着剤や熱触媒を担持させることができる。そして集塵部１０４の風上や周囲にヒーター１０を設けることによって、集塵部１０４を１００℃以上に加熱する、もしくは集塵部１０４加熱された空気を送り込むことができるようになっている。プラス電極板１０５にプラス極性の高電圧を印加し、マイナス電極板１０６にマイナス極性の高電圧を印加することによって、突起状電極のイオン放出により帯電した粉塵を集塵部１０４の絶縁体ハニカム１やプラス電極板１０５、マイナス電極板１０６に捕集することができる。さらに吸着剤が担持されているため、空気中の悪臭成分といった有害ガスを吸着除去することができる。そして、ヒーター１０により装置が１００℃以上に加熱されているために、前述の熱触媒が活性を得て吸着した有害ガスおよび捕集した粉塵をＣＯ2やＨ2Ｏなどの気体に燃焼分解し除去することができるため、メンテナンスに手間をかける必要なく装置を清浄に保つことができる。
【００９９】
なお、本参考例に示した集塵装置はヒーター１０で常時加熱する必要は必ずしもなく、装置内をきれいにしたいときだけヒーター１０で加熱して粉塵や有害ガスを分解除去しても同様の効果が得られる。
【０１００】
なお、本参考例ではイオン放出手段として突起状電極を用いたが、従来の線状電極を用いた荷電部など他のイオン放出手段を用いても同様の効果が得られる。
【０１０１】
なお、図１２においては集塵部の風上側にヒーター１０をおいた構造となっているが、集塵部に担持されている触媒に熱が与えられる位置であればヒーター１０はどの部分に設置しても同様の効果を得られる。
【０１０２】
なお、本参考例に示した集塵装置は長い電極板と長い絶縁体ハニカムを重ねて巻くことによって形成されているが、短い電極板と絶縁体ハニカムを積層した構造においても効果に差は生じない。
【０１１１】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、プラスマイナスのイオンを同時に放出して帯電を中和することによって、装置近傍が汚れにくくなる集塵装置を提供することができる。
【０１１２】
また、放電領域をイオン化手段の前方向に拡張することによって、高くて安定した集塵性能を持つ集塵装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 参考例の集塵部電極板の間に絶縁体ハニカムを設けた電気集塵式集塵装置の構成図
【図２】 参考例の集塵部のプラスもしくはマイナス電極板の風上側端部に突起状電極を設けてイオン放出手段と集塵部を一体化した電気集塵式集塵装置の構成図
【図３】 参考例の集塵部のプラスもしくはマイナス電極板の風上側端部に突起状針電極を設けてイオン放出手段と集塵部を一体化した電気集塵式集塵装置の構成図
【図４】 参考例の図３の集塵装置に設けられた突起状電極の風上側に網状対向電極を設けた電気集塵式集塵装置の構成図
【図５】 参考例の図３の集塵装置に設けられた突起状電極の風上側に、突起状電極を挟むように格子状対向電極を設けた電気集塵式集塵装置の構成図
【図６】 実施例の集塵部のプラスおよびマイナス電極板両方の風上側端部に突起状針電極を設けてイオン放出手段と集塵部を一体化した電気集塵式集塵装置の構成図
【図７】 実施例の図６の集塵装置に設けられた突起状電極の風上側に網状対向電極を設けた電気集塵式集塵装置の構成図
【図８】 実施例の集塵部のプラスおよびマイナス電極板両方の風上側および風下側端部に突起状針電極を設け、それぞれの突起状電極の手前に突起状電極を挟むように格子状対向電極を設けた電気集塵式集塵装置の構成図
【図９】 参考例の絶縁体ハニカムとして吸着コルゲート紙を用いた電気集塵式集塵装置の構成図
【図１０】 参考例の絶縁体ハニカムとして吸着コルゲート紙を、集塵部電極板として導電性活性炭紙をそれぞれ用いた電気集塵式集塵装置の構成図
【図１１】 参考例の導電性活性炭を濾材と導電性シートの間に備えた電気集塵式集塵装置の構成図
【図１２】 参考例の絶縁体ハニカムに吸着剤と触媒を担持し、ヒーターを設けた電気集塵式集塵装置の構成図
【図１３】 従来の電気集塵式集塵装置の構成図
【図１４】 濾材を用いた従来の電気式集塵装置の構成図
【符号の説明】
１ 絶縁体ハニカム
２ 突起状電極
３ 突起状針電極
４ 網状対向電極
５ 格子状対向電極
６ 吸着コルゲート紙
７ 導電性活性炭紙
８ 棒状針電極
９ 導電性活性炭
１０ ヒーター
Claims (2)
- セル構造を持つ絶縁体を挟みながらマイナス電極板とプラス電極板を交互に積層し、交互に積層された前記マイナス電極板の端部と前記プラス電極板の端部に先端の尖った突起状電極を設け、前記マイナス電極板にマイナス電圧を印加し、前記プラス電極板にプラス電圧を印加し、プラスイオンとマイナスイオンを等量出すように前記プラス電極板に＋３．１ｋＶの電圧を印加し前記マイナス電極板に−２．９ｋＶの電圧を印加し放電させて集塵する集塵装置。
- セル構造を持つ絶縁体を挟みながらマイナス電極板とプラス電極板を交互に積層し、交互に積層された前記マイナス電極板の端部と前記プラス電極板の端部に設けられた、先端の尖った突起状電極の前方に、突起状電極の先端を囲むように格子状電極を設置し、これをゼロ電位とし、前記マイナス電極板にマイナス電圧を印加し、前記プラス電極板にプラス電圧を印加し、プラスイオンとマイナスイオンを等量出すように前記プラス電極板に＋３．１ｋＶの電圧を印加し前記マイナス電極板に−２．９ｋＶの電圧を印加し放電させて集塵する集塵装置。
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