特許 6812846 電気集塵装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6812846

(24)【登録日】2020年12月21日

(45)【発行日】2021年1月13日

(54)【発明の名称】電気集塵装置

(51)【国際特許分類】

   B03C 3/45 20060101AFI20201228BHJP

   B03C 3/47 20060101ALI20201228BHJP

   B03C 3/40 20060101ALI20201228BHJP

【ＦＩ】

   B03C3/45 A

   B03C3/47

   B03C3/40 A

【請求項の数】1

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2017-35728(P2017-35728)

(22)【出願日】2017年2月28日

(65)【公開番号】特開2018-140346(P2018-140346A)

(43)【公開日】2018年9月13日

【審査請求日】2020年1月31日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006611

【氏名又は名称】株式会社富士通ゼネラル

(72)【発明者】

【氏名】永吉 健太郎

(72)【発明者】

【氏名】栗田 加奈絵

(72)【発明者】

【氏名】喜内 一彰

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 拓也

【審査官】 河野 隆一朗

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０００−２７９８４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１７４４５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０４５６０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１１９０５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０３５２６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２０５１３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−３２９３９８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ０３Ｃ ３／００ − ３／８８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

空気中に含まれる塵埃を帯電させる荷電部と、
前記荷電部により帯電された塵埃を捕集する集塵部と、を備え、
前記集塵部は、板状の高圧電極板と、板状の捕集電極板と、高圧電極板用リブと、捕集電極板用リブと、を備え、
前記高圧電極板の面と前記捕集電極板の面が向き合った状態で交互に平行に配置され、
前記高圧電極板は前記高圧電極板用リブに固定されるとともに、前記捕集電極板用リブとの接触を避けるための第１の切欠き部を有し、
前記捕集電極板が前記捕集電極板用リブに固定されるとともに、前記高圧電極板用リブとの接触を避けるための第２の切欠き部を有し、
前記第１の切欠き部及び前記第２の切欠き部の少なくとも一方の開口側のコーナー部がアール形状に形成され、対応する前記捕集電極板用リブと前記高圧電極板用リブの少なくとも一方が前記コーナー部のアール形状に沿うように形成されていることを特徴とする電気集塵装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電気集塵装置、特に空気調和機又は空気清浄機に用いられる電気集塵装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、空気調和機又は空気清浄機においては、塵や埃などを帯電させる荷電部と、帯電した塵や埃などを集塵する集塵部を備えた電気集塵装置が設けられている。通常、集塵部には長方形に形成されたシート状の電極が複数向い合せに配置されており、この配置により、電極間に静電界を形成して、塵や埃などを集塵している。集塵部の筐体には、電極を挟んで固定するリブが設けられており、このリブは高電圧側の電極とグランド側の電極のうち一方を固定している。そして、電極には、極性の異なる電極間の絶縁を確保するために、リブと接触しないように切欠きが設けられている。

【0003】

しかし、切欠きの角部は尖っているため、角部に電界が集中し、リブに対し余分な放電をすることで電極の電位が下がり、集塵性能が下がるという問題があった。

【0004】

この問題を解消するため、例えば、電極の角部を曲線状に形成し、角部への電界の集中を抑制して放電し難いように構成した技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

【0005】

しかしながら、切り欠かれた電極の両端を曲線形状にすると、空気は電極の表面に沿って流れるため、電極上を流れる空気の割合が少なくなるという問題があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開平５−３２９３９８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明は、上記の問題点に鑑みなされたものであって、絶縁性を確保するとともに、空気が通過する電極の表面の面積を多くするようにした電気集塵装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、上記目的を達成するために、以下の構成によって把握される。
（１）本発明の第１の観点は、電気集塵装置であって、空気中に含まれる塵埃を帯電させる荷電部と、前記荷電部により帯電された塵埃を捕集する集塵部と、を備え、前記集塵部は、板状の高圧電極板と、板状の捕集電極板と、高圧電極板用リブと、捕集電極板用リブと、を備え、前記高圧電極板の面と前記捕集電極板の面が向き合った状態で交互に平行に配置され、前記高圧電極板は前記高圧電極板用リブに固定されるとともに、前記捕集電極板用リブとの接触を避けるための第１の切欠き部を有し、前記捕集電極板が前記捕集電極板用リブに固定されるとともに、前記高圧電極板用リブとの接触を避けるための第２の切欠き部を有し、前記第１の切欠き部及び前記第２の切欠き部の少なくとも一方の開口側のコーナー部がアール形状に形成され、対応する前記捕集電極板用リブと前記高圧電極板用リブの少なくとも一方が前記コーナー部のアール形状に沿うように形成されていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、集塵部の電極が放電を起こさずに、空気がリブに沿って流れることで、電極の表面上を流れる時間を長くし、塵埃を出来るだけ捕集できるようにした電気集塵装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の実施形態に係る電気集塵装置を分解して示す斜視図である。

【図2】本発明の実施形態に係る集塵部の外観を示す斜視図である。

【図3】本発明の実施形態に係る集塵部の内部構造を示す斜視図である。

【図4】本発明の実施形態に係る集塵部のコレクタシートとリブとの関係を示す断面図であって、（ａ）はコレクタシート（高圧電極板）と高圧電極板用リブとの関係を、（ｂ）はコレクタシート（捕集電極板）と捕集電極板用リブとの関係を示す。

【図5】従来の電気集塵装置に係る集塵部のコレクタシート（高圧電極板）を示す平面図である。

【図6】本発明の実施形態に係る集塵部のコレクタシート（高圧電極板）を示す平面図である。

【図7】本発明の実施形態に係る電気集塵装置における集塵部のコレクタシート（高圧電極板）について、放電特性を説明するグラフである。

【図8】本発明の実施形態に係る電気集塵装置におけるリブを説明する図であって、（ａ）はコレクタシートの切欠きと従来のリブの間の隙間を説明する図、（ｂ）はコレクタシートの切欠きとの間の隙間を解消したリブを説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という）を、添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施形態の説明の全体を通して同じ要素には同じ番号を付している。

【0012】

（電気集塵装置の全体構成）
まず、図１を参照しつつ、電気集塵装置１の全体構成について、説明する。図１に示すように、外部ケース前面部２と外部ケース背面部３は接合されており、その内部には、内部ケース前面部５を挟んで、荷電部１ＡとしてのＧＮＤプレート４とＨＶプレート６が配置されている。なお、図１では外部ケース前面部２と外部ケース背面部３の内部にあるはずの部品、荷電部１Ａ、集塵部１Ｂを説明の便宜上、外部ケース前面部２と外部ケース背面部３の外に出して分解しているが、実際は外部ケース前面部２と外部ケース背面部３の内部に収容されている。

【0013】

内部ケース背面部７にはリブ１４が縦方向に延在して設けられており、集塵部１ＢとしてのコレクタシートであるＨＶ（Hi Voltage）シート８（高圧電極板）が高圧電極板用リブ１４ａに固定され、ＧＮＤシート１１（捕集電極板）が捕集電極板用リブ１４ｂに固定されている。ＨＶシート８の図中右側にはＨＶ電極９及びＨＶ電極カバー１０が設けられている。ＧＮＤシート１１の図中左側にはＧＮＤ電極１２及びＧＮＤ電極カバー１３が設けられている。なお、以下では、リブについて説明するときはリブ１４と、個別に説明するときは高圧電極板用リブ１４ａ及び捕集電極板用リブ１４ｂと表示する。なお、ＨＶシート８とＧＮＤシート１１の間に電圧を印加することで、ＨＶシート８とＧＮＤシート１１の間には静電力が形成される。コレクタシートは板状に形成されている。

【0014】

通風方向は、外部ケース前面部２から、外部ケース背面部３への向きである。電気集塵装置１に流入した空気に含まれている粉塵等の粒子は、荷電部１Ａに配置されているＧＮＤプレート４とＨＶプレート６間の放電によって帯電する。そして、集塵部１Ｂに配置されているＨＶシート８及びＧＮＤシート１１の間に形成された静電力によって、荷電部１Ａで荷電された粒子はＧＮＤシート１１に捕集される。

【0015】

集塵部１Ｂについて、図２、図３及び図４を参照して、さらに説明する。図２は、電気集塵装置１の集塵部１Ｂの外観を、図３は集塵部１Ｂの内部構造を示している。図２に示すように、集塵部１Ｂは、外部ケース背面部３にＨＶシート８とＧＮＤシート１１が図中左右方向にそれぞれの長手方向がくるように配置され、図中上下方向にＨＶシート８の面８ｂとＧＮＤシート１１の面１１ａ、およびＨＶシート８の面８ａとＧＮＤシート１１の面１１ｂのそれぞれが向き合うように交互に積層されて配置されている。外部ケース背面部３を外すと、図３に示すように、その内部には、内部ケース背面部７から図中前側に突出するようにリブ１４が設けられている。

【0016】

リブ１４は、ＨＶシート８を固定する高圧電極板用リブ１４ａと、ＧＮＤシート１１を固定する捕集電極板用リブ１４ｂとが交互に配置されており、ここでは、高圧電極板用リブ１４ａが３つ、捕集電極板用リブ１４ｂが４つ設けられた例を示している。ＨＶシート８の図中右側の端部にはＨＶ電極９が、ＧＮＤシート１１の図中左側の端部にはＧＮＤ電極１２が当接している。

【0017】

ここで、ＨＶシート８及びＧＮＤシート１１と、高圧電極板用リブ１４ａ及び捕集電極板用リブ１４ｂとの固定の関係について、図４を用いて説明する。図４（ａ）は、ＨＶシート８を固定する高圧電極板用リブ１４ａを上下方向で切断し左右方向から見た時の断面図である。図４（ｂ）は、ＧＮＤシート１１を固定する捕集電極板用リブ１４ｂを上下方向で切断し左右方向から見た時の断面図である。図４（ａ）に示すように、ＨＶシート８が高圧電極板用リブ１４ａのスリット１４ａ１に挿し込まれることで固定されており（図中、実線表示）、ＧＮＤシート１１は第２の切欠き部Ｃｂによってリブ１４ａと接しないため高圧電極板用リブ１４ａに固定されない（図中、破線表示）ようになっている。他方、図４（ｂ）に示すように、ＧＮＤシート１１が捕集電極板用リブ１４ｂのスリット１４ｂ１に挿し込まれることで固定されており（図中、実線表示）、ＨＶシート８は第１の切欠き部Ｃａによってリブ１４ｂと接しないため捕集電極板用リブ１４ｂに固定されない（図中、破線表示）ようになっている。各シートが電位の極性の異なるリブ１４によって固定されない構造については後述する。

【0018】

（コレクタシート）
次に、コレクタシート２０について、詳しく説明する。コレクタシート２０は、ＨＶシート８（高圧電極板）と、ＧＮＤシート１１（捕集電極板）の一対となっている。なお、ＨＶシート８とＧＮＤシート１１は共に左右非対称となっている。両者の形状や大きさは同一であり、左右を逆にした後に反転させた形で対向するように配置される。なお、以下では、各シートをまとめて説明する際は「コレクタシート」と呼び、個別に説明する際は「ＨＶシート」又は「ＧＮＤシート」と呼ぶ。

【0019】

図５は、従来のコレクタシート２０を示している。このコレクタシート２０は矩形状のシートより形成されており、シートの短手方向両側には電気集塵装置１に取り付ける際に極性の異なるリブ１４との接触を避けるための切欠き部Ｃが設けられている。ここでは、短手方向の一側に４か所、他側に３か所の切欠き部Ｃを設けた例を示している。塵や埃が多く付着する付着部（長さＬ２で表示する部分）の両端には、端部（長さＬ３で表示する部分）が設けられており、図中下側の端部には電極が貼り付けられる。

【0020】

ここで、前述したように、２段式の電気集塵装置１の集塵部１Ｂのコレクタシート２０は、静電界を形成して集塵するものであるが、コレクタシート２０の切欠き部Ｃの角部からリブ１４に対して放電が発生すると、放電電流によりシート電位が低下し、所定の電界強度が得られず、集塵性能が低下してしまうという問題があった。これに対して、図６のように放電を回避するために、コレクタシート２０の電界が集中する部分をＲ形状（円弧状）に形成するという技術があり、コレクタシート２０のコーナー部２１をＲ形状（円弧状）化することが行われていた。

【0021】

一方で、ＨＶシート８とＧＮＤシートと１１の間の絶縁を確保するために、両シートに切欠きＣ（第１の切欠き部Ｃａと第２の切欠き部Ｃｂ）を設けている。ＨＶシート８は高圧電極板用リブ１４ａに固定され、ＧＮＤシート１１は捕集電極板用リブ１４ｂに固定されている。通常、この高圧電極板用リブ１４ａと捕集電極板用リブ１４ｂのそれぞれの断面形状は、略長方形となっている。

【0022】

切欠きＣのコーナー部２１のＲ形状は、その曲率が大きければ大きいほど放電しにくくなるが、他方でコレクタシート２０の面積が小さくなり、ＨＶシート８とＧＮＤシート１１との間に電界を形成する面積が小さくなる。

【0023】

しかし、Ｒ形状を大きくすると電気集塵装置１の大型化を招いてしまうとともに、切欠きＣとリブ１４との隙間も大きくなる。これにより、ＨＶシート８とＧＮＤシート１１との間を通過する空気のうち、電界が生じない切欠きＣの上方と下方のそれぞれの空間を通過する割合が大きくなるという理由から、かえって集塵性能の低下を招いてしまう。そこで、本実施形態では、図６に示すように、コレクタシート２０の切欠き部Ｃの開口部のＲ形状を大きくするとともに、図８に示すように、コレクタシート２０を固定するリブ１４の断面形状を、コレクタシート２０の切欠き部Ｃの開口部のＲ形状に沿った形にすることで、上述した電界のない部分を通過する割合が大きくなることによる集塵性能の低下を来さないようにするものである。

【0024】

まず、図７を参照して、切欠きＣの開口部のＲの大きさが集塵性能に影響するリブ１４に対する放電時に流れる放電電流をどのように変化させるかについて、説明する。

【0025】

切欠きＣの開口部のＲの大きさの影響について、次のとおり試験を行った。試験に供したコレクタシート２０は、次のようなものである。ＨＶシート８としては、体積低効率ρｖ＝３＊１０の９乗Ωｃｍにより構成されたシートを用意した。ＨＶシート８の形状は、矩形状（長辺８４ｍｍ、短辺３４ｍｍ、厚み０．４ｍｍ）とし、その四隅のうち一隅に電極を貼り付ける突起部を設けた。そして、突起部からみて短辺側の反対の一隅には試験対象のコーナーを設け、突起部及びコーナーからみて長辺側の反対の短辺には、その二隅を覆うように、絶縁体としてビニルテープを貼り付けた。

【0026】

これに対し、ＧＮＤシート１１としては、体積低効率ρｖ＝２００Ωｃｍにより構成されたシートを用意した。ＧＮＤシート１１の形状は、同じく矩形状（長辺２１６ｍｍ、短辺３４ｍｍ、厚み０．４ｍｍ）とし、その四隅のうちＨＶシート８とは長辺側の反対の一隅に電極を貼り付ける突起部を設けた。ＧＮＤシート１１は加工せずに、コーナーを設けないでそのまま使用した。

【0027】

以上のように用意したＨＶシート８とＧＮＤシート１１を用い、以下の手順で試験を行った。
（１）ＨＶシート８のコーナー２１がＧＮＤシート１１の長辺と距離２ｍｍで対向するように、配置する。この際、ＨＶシート８のビニルテープはＧＮＤシート１１に面している。
（２）ＨＶシート８及びＧＮＤシート１１のそれぞれの突起部に電極を貼りつけ、両シート間に高圧電源により、電圧を印加する。
（３）ＧＮＤシート１１からの戻りの電流を、絶縁抵抗計の電流測定モードで測定する。
（４）放電により大きく電流が変化する際の印加電圧を求める。

【0028】

測定器は、以下のものを用いた。
・高圧電源：松定プレシジョン製（６ｋＶ／０．５ｍＡ ｍａｘ），正極、Ｖｍｏｎｉｔｏｒ、Ｉｍｏｎｉｔｏｒ付入力２４ＶＤＣ
・オシロスコープ：テクシオテクノロジー製ＤＣＳ一２２０４Ｅ
・電流測定：ＹＨＰ製絶縁抵抗計ハイレジスタンスメータ４３２９Ａ

【0029】

以上の準備をもとに、ＨＶシート８に設けたコーナー２１のＲを１〜１５ｍｍの範囲で変化させて、放電電流ｉが５０ｎＡとなる印加電圧Ｖｉの変化を測定した。結果は、図７に示すとおりである。なお、試験した際の条件は、温度２６℃、湿度５０％である。

【0030】

図７に示すように、Ｒが大きくなるにつれて、リブ１４に対し放電を開始する印加電圧Ｖｉは上昇していき、Ｒが１ｍｍのときと比較し、Ｒが７ｍｍになると印加電圧Ｖｉを約１ｋＶ上昇させることができる。そして、Ｒが１０ｍｍを超えると印加電圧Ｖｉはほぼ一定となる。このように、印加電圧Ｖｉを上昇させる効果はＲが１ｍｍの場合より順次得られるが、約１ｋＶ上昇させるという顕著な効果を得る観点からは、Ｒは７ｍｍから１０ｍｍの範囲とすることが好ましい。

【0031】

次に、図８並びに適宜図５及び図６を参照して、コレクタシート２０を固定するリブの断面形状について、説明する。

【0032】

図５又は図６に示したコレクタシート２０の主な諸元は、例えば次のとおりである。もちろん、本実施形態は、これらの諸元に限られるものではない。
・全体長さＬ１：１８８ｍｍ
・矩形部分の長さＬ２：１６２ｍｍ
・両端部分の長さＬ３：１３ｍｍ
・幅Ｗ１：１８．５ｍｍ
・切欠き間のピッチＰ：２３ｍｍ（×６ピッチ＝１３８ｍｍ）
・切欠きの幅Ｃｌ：６ｍｍ
・切欠きの深さＣｗ：７ｍｍ

【0033】

コレクタシート２０を上記の諸元で設定して、コレクタシート２０の切欠き部Ｃの開口部のＲを例えば７ｍｍとし、リブ１４の断面形状を長方形のままとしたとき、図８（ａ）でハッチングした切欠きＣとリブ１４の間の片側の隙間の面積は、１０．５ｍｍ^２となる。これをコレクタシート２０全体でみると、１０．５ｍｍ^２×２（リブの両側）×７（切欠きの総数）×２（ＨＶシート８とＧＮＤシート１１の一対）ということで、コレクタシート１組の隙間の総面積は、２９４ｍｍ^２となる。コレクタシート２０の全有効シート面積は、２４０９ｍｍ^２であるので、隙間の総面積は１２．２％に相当する。

【0034】

ここで、図８（ｂ）に示すように、リブ１４の断面形状を切欠きＣのＲ７ｍｍの形状に沿った形に形成すれば、電界がない部分を通過していた空気が、リブ１４によって電界のあるコレクタシート２０上に強制的に誘導されるため、集塵性能を上昇させることができる。

【0035】

なお、リブ１４の断面が大きくなることからリブ１４の剛性が高まる共に、リブ同士を連結することで強度を保つ場合に生じるリーク電流を抑制することも可能となる。

【0036】

以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。

【符号の説明】

【0037】

１…電気集塵装置
１Ａ…荷電部
１Ｂ…集塵部
２…外部ケース前面部
３…外部ケース背面部
４…ＧＮＤプレート（荷電部）
５…内部ケース前面部
６…ＨＶプレート（荷電部）
７…内部ケース背面部
８…ＨＶシート（コレクタシート。集塵部の高圧電極板）
９…ＨＶ電極
１０…ＨＶ電極カバー
１１…ＧＮＤシート（コレクタシート。集塵部の捕集電極板）
１２…ＧＮＤ電極
１３…ＧＮＤ電極カバー
１４…リブ
１４ａ…高圧電極板用リブ
１４ｂ…捕集電極板用リブ
Ｃ…切欠き
Ｃｌ…切欠きの幅
Ｃｗ…切欠きの深さ
Ｒ１…Ｒ形状（１ｍｍ）
Ｒ７…Ｒ形状（７ｍｍ）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】