特開 2024-115412 電気集塵機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024115412

(43)【公開日】2024-08-26

(54)【発明の名称】電気集塵機

(51)【国際特許分類】

   B03C 3/41 20060101AFI20240819BHJP

   B03C 3/40 20060101ALI20240819BHJP

   A61L 9/16 20060101ALI20240819BHJP

   F24F 8/192 20210101ALI20240819BHJP

   F24F 8/80 20210101ALI20240819BHJP

【ＦＩ】

B03C3/41 A

B03C3/40 A

B03C3/41 H

B03C3/41 J

B03C3/41 Z

A61L9/16 Z

F24F8/192

F24F8/80 140

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023021092

(22)【出願日】2023-02-14

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）令和４年度、環境省、革新的な省ＣＯ２型感染症対策技術等の実用化加速のための実証事業「電気集塵と深紫外線ＬＥＤによるハイブリッド式空間浮遊ウイルス不活化装置の実証」委託業務、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願

(71)【出願人】

【識別番号】000005234

【氏名又は名称】富士電機株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】391022614

【氏名又は名称】学校法人幾徳学園

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】松本 雅弘

(72)【発明者】

【氏名】松本 伸

(72)【発明者】

【氏名】瑞慶覧 章朝

(72)【発明者】

【氏名】池田 祐斗

(72)【発明者】

【氏名】片田 涼太

(72)【発明者】

【氏名】眞下 史樹

【テーマコード（参考）】

4C180

4D054

【Ｆターム（参考）】

4C180AA07

4C180AA16

4C180DD11

4C180HH02

4C180HH03

4C180HH05

4D054AA11

4D054BA02

4D054BA07

4D054BB02

4D054BB15

4D054BB26

4D054BC31

4D054EA11

(57)【要約】

【課題】高集塵率かつ低オゾン濃度で空気を清浄する電気集塵機の提供。
【解決手段】本発明の一態様による電気集塵機は、吸い込み口から吹き出し口に空気を流すダクトと、前記ダクト内から前記吹き出し口に空気を排出するファンと、前記ダクト内の空気に含まれる微粒子を帯電させる帯電部と、帯電した微粒子を静電力によって捕集する捕集部と、を備え、前記帯電部は、筒状の接地電極と、前記接地電極の内側に配置された荷電極と、を有し、前記荷電極は、複数の繊維の根元を束ねた複数のブラシ電極と、前記複数のブラシ電極を支持する支持電極と、を有し、前記複数の繊維の先端は、前記接地電極の内周面と対向し、前記接地電極の内周面から離隔している。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

吸い込み口から吹き出し口に空気を流すダクトと、
前記ダクト内から前記吹き出し口に空気を排出するファンと、
前記ダクト内の空気に含まれる微粒子を帯電させる帯電部と、
帯電した微粒子を静電力によって捕集する捕集部と、を備え、
前記帯電部は、筒状の接地電極と、前記接地電極の内側に配置された荷電極と、を有し、
前記荷電極は、複数の繊維の根元を束ねた複数のブラシ電極と、前記複数のブラシ電極を支持する支持電極と、を有し、
前記複数の繊維の先端は、前記接地電極の内周面と対向し、前記接地電極の内周面から離隔している、電気集塵機。

【請求項2】

前記複数の繊維は、前記接地電極の中心軸を中心として前記接地電極の内周面に向けて放射状に配置されている、請求項１に記載の電気集塵機。

【請求項3】

隣り合う前記ブラシ電極間の距離をＬ１、前記繊維の長さをＬ２とすると、Ｌ１／Ｌ２は、０．３以上２．０以下である、請求項２に記載の電気集塵機。

【請求項4】

前記複数のブラシ電極は、前記接地電極の中心軸に対して回転対称となる位置に配置されている、請求項３に記載の電気集塵機。

【請求項5】

前記繊維の先端と、前記接地電極の内周面との距離は、１０ｍｍ以上３０ｍｍ以下である、請求項２に記載の電気集塵機。

【請求項6】

前記荷電極の半径をＲ１、前記接地電極の内径の１／２をＲ２とするとき、Ｒ１／Ｒ２は、０．７以下である、請求項１から５のいずれか一項に記載の電気集塵機。

【請求項7】

前記支持電極は、板状電極を含み、
前記板状電極の中心軸は、前記接地電極の中心軸と同じである、請求項６に記載の電気集塵機。

【請求項8】

複数の前記板状電極が、前記接地電極の中心軸に沿う方向において等間隔に配置されている、請求項７に記載の電気集塵機。

【請求項9】

前記支持電極は、棒状電極を含み、
前記棒状電極の中心軸は、前記接地電極の中心軸と同じである、請求項６に記載の電気集塵機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、電気集塵機に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、コロナ放電によって空気中の粒子を帯電させ、帯電した粒子を集塵極に付着させて捕集する、電気集塵機が知られている。電気集塵による粒子の除去性能は、粒子への帯電量に依存する。粒子を帯電させる電極に印加する電圧を上昇させると、コロナ放電が発生するとともに放電電流が上昇、すなわち空間のイオン濃度が上昇して粒子への帯電量が増加し、集塵率が向上する。一方、電極に印加する電圧が上昇すると、コロナ放電により生成されるオゾンの濃度が上昇する。空間のオゾン濃度は、環境基準などにより所定の基準値以下にすることが定められていることから、オゾン濃度を低減させるため、荷電極としてブラシ状の電極を用いた電気集塵機が検討されている。

【0003】

例えば、特許文献１には、対向電極は、気流の流通路を遮るように配置され、複数の開口部を有する平板状に形成され、放電極は、多数の線材を束ねた放電ブラシであり、複数の開口部に対応して複数配置され、放電極の前記放電ブラシの束の中心の先端部は、開口部の中心線上において、該開口部を貫通することなく該開口部から離間して配置された荷電装置を備えた空気清浄機が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２２－１４７３３３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１の空気清浄機では、荷電装置に高電圧を印加中、放電ブラシの多数の線材のうちコロナ放電が発生する線材が刻々と切り替わった場合、対向電極の開口部の周縁部と、コロナ放電が発生する線材との放電ギャップが変化する。また、各ブラシ間にイオン濃度の薄い空間ができやすい。よって、放電状態が不均一となり、帯電効率の低下により集塵効率が低下する可能性がある。

【0006】

本開示の一態様は、高集塵率かつ低オゾン濃度で空気を清浄する電気集塵機を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示の一態様では、吸い込み口から吹き出し口に空気を流すダクトと、前記ダクト内から前記吹き出し口に空気を排出するファンと、前記ダクト内の空気に含まれる微粒子を帯電させる帯電部と、帯電した微粒子を静電力によって捕集する捕集部と、を備え、前記帯電部は、筒状の接地電極と、前記接地電極の内側に配置された荷電極と、を有し、前記荷電極は、複数の繊維の根元を束ねた複数のブラシ電極と、前記複数のブラシ電極を支持する支持電極と、を有し、前記複数の繊維の先端は、前記接地電極の内周面と対向し、前記接地電極の内周面から離隔している、電気集塵機が提供される。

【発明の効果】

【0008】

本開示の一態様によれば、高集塵率かつ低オゾン濃度で空気を清浄できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】一実施形態の電気集塵機の構成例を模式的に示す図である。

【図2】捕集部及び帯電部の構造例を模式的に示す斜視図である。

【図3】帯電部内の帯電ユニットの構造例を透過的に示す斜視図である。

【図4】ブラシ電極及び支持電極の平面図である。

【図5】ブラシ電極及び支持電極の他の例を示す平面図である。

【図6】帯電部内の帯電ユニットの第１変形例を透過的に示す斜視図である。

【図7】帯電部内の帯電ユニットの第２変形例を透過的に示す斜視図である。

【図8】帯電部内の帯電ユニットの第３変形例を示す図である。

【図9】放電電流とオゾン濃度との関係を実測した結果の一例を示す図である。

【図10】オゾン濃度と集塵率との関係を実測した結果の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、実施形態を説明する。

【0011】

図１は、一実施形態の電気集塵機の構成例を模式的に示す図である。図１に示す電気集塵機１００は、空気に含まれる微粒子を帯電させ、帯電した微粒子を静電力によって捕集する機器である。電気集塵機１００は、空気を清浄化するための空気清浄機とも称される場合がある。

【0012】

電気集塵機１００は、空気に含まれる微粒子を帯電及び捕集するための装置類を収納する筐体１０を備える。筐体１０は、電気集塵機１００の外部の空気を吸い込む吸い込み口３と、筐体１０内の装置類により清浄化された空気を電気集塵機１００の外部に吹き出す吹き出し口６とを有する。

【0013】

図１に示す例では、吸い込み口３は、筐体１０の一方の端部（例えば、下部）に設けられ、吹き出し口６は、筐体１０の他方の端部（例えば、上部）に設けられる。吸い込み口３及び吹き出し口６の各々の位置は、これに限られず、他の箇所でもよい。吸い込み口３及び吹き出し口６の各々の設置数は、一つでも複数でもよい。

【0014】

電気集塵機１００は、主な構成として、ダクト７、帯電部２、捕集部１、ファン５、高圧電源４及び制御装置９を備える。ダクト７、帯電部２、捕集部１、及びファン５は、筐体１０内に設けられている。なお、図１に示す各構成要素の位置関係は、単なる一例であり、これに限られない。

【0015】

ダクト７は、吸い込み口３と吹き出し口６との間に介在し、吸い込み口３から吹き出し口６に空気を流す導管であり、筐体１０の内部に存在する。ダクト７は、吸い込み口３から吹き出し口６まで接続され、吸い込み口３から流入する空気を吹き出し口６に向けて流す流路である。

【0016】

帯電部２は、筐体１０の内部のダクト７内の空気（以下、"空気Ａ"とも称する）に含まれる微粒子を帯電させる装置である。帯電部２は、例えば、空気Ａに含まれる微粒子をコロナ放電によって帯電させる。

【0017】

微粒子とは、ウイルス又は細菌であるが、ウイルス又は細菌を含む、エアロゾル状の飛沫や塵埃などの微小物質でもよい。微粒子には、微小粒子状物質（ＰＭ２．５）が含まれてもよい。ＰＭ２．５とは、空気中に浮遊する粒子のうち、粒径が２．５μｍ以下の粒子をいう。

【0018】

捕集部１は、帯電部２を通過した空気Ａから、帯電した微粒子を静電力により捕集する装置である。捕集部１は、例えば１０ｎｍ以上１００μｍ以下の粒径の微粒子を捕集する能力を有する場合、３０ｎｍ程度の小さなウイルス、１００ｎｍ程度の新型コロナウィルス（ＣＯＶＩＤ－１９）、又は数μｍのウイルス飛沫や病原性細菌を捕集できる。なお、捕集部１が捕集可能な微粒子の粒径は、特に制限されなくてもよい。

【0019】

ファン５は、筐体１０の内部のダクト７内から吹き出し口６に空気Ａを排出する。ファン５は、電気集塵機１００の外部の空気を吸い込み口３から筐体１０の内部のダクト７内に導入し、帯電部２及び捕集部１を通過した空気Ａを吹き出し口６に排出する。ファン５は、モータによって回転する。ファン５の回転によって、空気Ａは、吹き出し口６から排出される。

【0020】

高圧電源４は、帯電部２に高圧電圧を印加する電源装置である。

【0021】

制御装置９は、ユーザからの操作指示内容に応じて、電気集塵機１００の運転を制御する。例えば、制御装置９は、ユーザからの操作指示内容に応じて、帯電部２、捕集部１、及びファン５を作動又は停止させる。また、制御装置９は、所定の開閉条件に従って、吸い込み口３及び吹き出し口６の開閉を制御する。制御装置９の機能は、メモリに記憶されたプログラムによってＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサが動作することにより実現される。制御装置９の機能は、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）又はＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）によって実現されてもよい。

【0022】

捕集部１は、所望の捕集機能を満たせば、その配置位置は、特に限定されない。図１に示す例では、捕集部１は、帯電部２と吹き出し口６との間で、帯電した微粒子を空気Ａから静電力により捕集する。これにより、帯電部２において帯電した微粒子が捕集部１に供給されやすくなるので、帯電した微粒子の捕集能力が向上する。ファン５が帯電部２と吹き出し口６との間に介在する場合、捕集部１は、帯電部２とファン５との間で、帯電した微粒子を空気Ａから静電力により捕集するのが好ましい。これにより、帯電した微粒子の捕集能力が向上する。

【0023】

ファン５は、所望の排出機能を満たせば、その配置位置は、特に限定されない。図１に示す例では、ファン５は、捕集部１と吹き出し口６との間に配置されている。空気Ａに含まれる微粒子は、捕集部１において捕集されるので、ファン５が捕集部１と吹き出し口６との間に配置されることで、ファン５が汚れた空気Ａで汚染し難くなる。その結果、例えば、ファン５の交換や洗浄などのメンテナンスにおける安全性が向上する。

【0024】

電気集塵機１００は、空気Ａに含まれるオゾン（コロナ放電によって生成されたオゾンを含んでよい）の濃度を低減させるフィルタを、捕集部１と吹き出し口６との間に備えてもよい。これにより、吹き出し口６から吹き出す空気に含まれるオゾンの濃度を低減する効果が高まる。ファン５が捕集部１と吹き出し口６との間に介在する場合、フィルタは、ファン５の上流側に設けられることが好ましく、具体的には、ファン５と捕集部１との間に介在するのが好ましい。フィルタをファン５の上流側に設けることにより、電線被覆の劣化などオゾンによる機器の劣化を抑制する効果が高まる。フィルタの触媒として、例えば、酸化マンガンを使用することで、オゾン濃度の低減効果は向上する。なお、ファン５が捕集部１と吹き出し口６との間に介在する場合、フィルタは、ファン５と吹き出し口６との間に介在してもよい。

【0025】

図２は、捕集部及び帯電部の構造例を模式的に示す斜視図である。図２に示す捕集部１は、複数の荷電平板電極１１と複数の接地平板電極１２を有する集塵部である。荷電平板電極１１と接地平板電極１２は、一定の間隔で交互に配置されている。空気Ａは、荷電平板電極１１と接地平板電極１２との隙間を通る。荷電平板電極１１と接地平板電極１２は、空気Ａの流れに平行となるように配置されている。

【0026】

印加電圧の抑制及び高集塵率を実現するため、荷電平板電極１１と接地平板電極１２との隣接間隔は、３ｍｍ以上１２ｍｍ以下が好ましい。数キロ～数十キロボルト（例えば、１ｋＶ～２０ｋＶ）の電圧が荷電平板電極１１と接地平板電極１２との間に印加されることで、荷電平板電極１１と接地平板電極１２との間に高電界が発生する。帯電部２において正の電荷に帯電した微粒子は、捕集部１を通過する際に、荷電平板電極１１と接地平板電極１２との間の電界により、接地平板電極１２に付着する。捕集部１において微粒子が除去された空気は、ファン５により吹き出し口６から排出される。

【0027】

図２に示す帯電部２は、コロナ放電を発生させる。帯電部２は、一又は複数の帯電ユニット２０を有する。図２は、同じ形状の複数の帯電ユニット２０が平面的に配列された構造を例示するが、これに限らず、複数の帯電ユニット２０は、空気Ａの流通方向に沿って直列に積層されていてもよい。

【0028】

図３は、帯電部内の帯電ユニットの構造例を透過的に示す斜視図であり、図４は、ブラシ電極及び支持電極の平面図であり、図５は、ブラシ電極及び支持電極の他の例を示す平面図である。帯電ユニット２０は、筒状の接地電極２２と、接地電極２２の内側に配置された荷電極５０を含む。帯電部２は、高圧電源４により生成される高電圧を荷電極５０と接地電極２２との間に印加することで、荷電極５０と接地電極２２との間にコロナ放電を発生させ、筒状の接地電極２２の内側を通る微粒子を帯電させる。

【0029】

接地電極２２は、空気Ａが通るダクト７の一部を構成する部分であり、空気Ａが流れる上下方向に貫通する。接地電極２２は、接地電極２２の中心軸３２に平行な方向に開口する。図３は、接地電極２２が円筒状の場合を例示するが、これに限らず、接地電極２２は角筒状であってもよい。

【0030】

荷電極５０は、正極性でも負極性でもよい。正極性の荷電極５０とは、接地電極２２に対してプラスの高電圧が印加される電極であり、負極性の荷電極５０とは、接地電極２２に対してマイナスの高電圧が印加される電極である。

【0031】

荷電極５０は、複数の繊維２３１の根元を束ねた複数のブラシ電極２３と、複数のブラシ電極２３を支持する支持電極２１とを有する。ブラシ電極２３の複数の繊維２３１の先端は、接地電極２２の内周面２６と対向し、接地電極２２の内周面２６から離隔している。即ち、接地電極２２の内周面２６と繊維２３１の先端との間にギャップがある。帯電部２は、高圧電源４により生成される高電圧をブラシ電極２３と接地電極２２との間に印加することで、ブラシ電極２３と接地電極２２との間にコロナ放電を発生させ、筒状の接地電極２２の内側を通る微粒子を帯電させる。

【0032】

ブラシ電極２３は、オゾン発生量を抑制できる。よって、荷電極５０が、ブラシ電極２３を有することにより、電気集塵機１００は、低オゾン濃度で空気を清浄できる。また、ブラシ電極２３は、複数の繊維２３１のうちコロナ放電が発生する繊維２３１が刻々と切り替わるため、電極が汚れ難く、また、一部の繊維２３１が消耗しても他の繊維２３１が代替し、高い耐久性を発揮できるため、円板電極等の他の電極よりも寿命を延ばすことができる。よって、荷電極５０が、ブラシ電極２３を有することにより、電気集塵機１００は、長寿命化を図ることができる。

【0033】

また、ブラシ電極２３の複数の繊維２３１の先端が、筒状の接地電極２２の内周面２６と対向し、接地電極２２の内周面２６から離隔していることにより、ブラシ電極２３の複数の繊維２３１のうちコロナ放電が発生する繊維２３１が刻々と切り替わっても、接地電極２２の内周面２６と、コロナ放電が発生する繊維２３１の先端との距離Ｇ（ギャップ長）が変化することを抑制することができる。よって、ブラシ電極２３の一部でコロナ放電が集中し、帯電効率が低下することを抑制できる。以上により、電気集塵機１００は、高集塵率かつ低オゾン濃度で空気を清浄できる。

【0034】

ブラシ電極２３の繊維２３１としては、例えば、直径１μｍ～１０μｍ、長さ１ｍｍ～１０ｍｍのカーボン又は金属からなる繊維２３１を用いることができる。繊維２３１の直径は、小さい程好ましい。繊維２３１の直径が小さい程、酸素分子の解離及び電離可能領域が小さくなるため、電気集塵機１００は、オゾン濃度を低減することができる。１本のブラシ電極２３における繊維２３１の数は、特に限定されないが、例えば、５０００本～７０００本とすることができる。

【0035】

ブラシ電極２３は、複数の繊維２３１と、複数の繊維２３１の根元を束ねて保持する保持部材２３２とを有していてよい。この場合、保持部材２３２は、支持電極２１に固定されている。図３及び図４で示す例では、保持部材２３２は、支持電極２１から突出しているが、支持電極２１の周縁より内側又は支持電極２１の内部に配置されていてもよい。ブラシ電極２３は、図５に示すように、保持部材２３２を有していなくてもよく、支持電極２１に繊維２３１が植え付けられていてもよい。

【0036】

１本のブラシ電極２３に流れる放電電流は、１０μＡ／本以下であると、ブラシ電極２３の劣化が抑制され、耐放電性能が向上する。好ましくは、５μＡ／本以下であり、より好ましくは、３μＡ／本以下である。

【0037】

図２から図４に示す例では、１つの支持電極２１に支持されたブラシ電極２３の数は１２本であるが、これに限らず、１２本以上であってもよく、１２本以下であってもよい。

【0038】

荷電極５０は、絶縁部材２５及びロッド２４を有していてよい。絶縁部材２５及びロッド２４は、筒状の接地電極２２の内側に配置されている。絶縁部材２５及びロッド２４は、接地電極２２から接地電極２２の中心軸３１に平行な方向に突き出てもよい。

【0039】

絶縁部材２５は、荷電極５０と筐体１０との間を絶縁する部材であり、例えば、碍子である。絶縁部材２５は、例えば、筐体１０の下面に対して固定される。

【0040】

ロッド２４は、接地電極２２の中心軸３１に平行な方向に延伸する部材であり、絶縁部材２５に固定される。ロッド２４と絶縁部材２５は、例えば、絶縁部材２５の上端部に形成された雌ねじとロッド２４の下端部に形成された雄ねじとによって結合される。

【0041】

支持電極２１は、板状電極２１ａを含んでいてよい。支持電極２１が板状電極２１ａを含む場合、支持電極２１の外周縁部に、ブラシ電極２３が設けられていてよい。板状電極２１ａは、ロッド２４に固定される。例えば、ロッド２４は、板状電極２１ａの中心孔２７（図４）を貫通する。そして、板状電極２１ａとロッド２４は、板状電極２１ａの内周面に形成された雌ねじとロッド２４の外周面に形成された雄ねじとによって結合される。

【0042】

板状電極の中心軸３２（図４）は、接地電極２２の中心軸３１（図３）と同じであることが好ましい。これにより、接地電極２２の内周面２６と繊維２３１の先端との間の距離Ｇを接地電極２２の全周に亘って均一にすることができ、複数のブラシ電極２３のうち、一部のブラシ電極２３でコロナ放電が集中し、帯電効率が低下することをより抑制できる。よって、電気集塵機１００は、より高集塵率、かつ低オゾン濃度で空気を清浄できる。

【0043】

板状電極２１ａの外周縁の形状は、例えば、円形が好ましいが、楕円又は六角形以上の多角形でもよい。板状電極２１ａの厚さは、特に限定されないが、０．４ｍｍ～１．５ｍｍとすることができる。

【0044】

ブラシ電極２３の複数の繊維２３１は、接地電極２２の中心軸３１を中心として接地電極２２の内周面２６に向けて放射状に配置されていることが好ましい。これにより、接地電極２２の中心軸３１を中心として３６０°に亘って、接地電極２２の内周面２６と、コロナ放電が発生するブラシ電極２３の繊維２３１の先端との距離が変化することを抑制することができる。よって、ブラシ電極２３の一部でコロナ放電が集中し、帯電効率が低下することをより抑制できる。以上により、電気集塵機１００は、より高集塵率、かつ低オゾン濃度で空気を清浄できる。

【0045】

図４及び図５に示すように、隣り合うブラシ電極２３間の距離をＬ１、繊維２３１の長さをＬ２とすると、Ｌ１／Ｌ２は、０．３以上２．０以下であることが好ましい。ここで、隣り合うブラシ電極２３間の距離とは、電圧印加前における隣り合うブラシ電極２３間の最短距離を意味する。繊維２３１の長さとは、保持部材２３２又は支持電極２１から露出している繊維２３１の長さを意味する。ブラシ電極に高電圧を印加すると、ブラシ電極の繊維が外側に広がることが知られており、隣り合うブラシ電極間の距離が短い程、隣り合うブラシ電極の繊維同士で電界緩和が起こり、放電が抑制される。一方、隣り合うブラシ電極間の距離が長い程、コロナ放電による帯電領域以外を通過する粒子の数が増えるため、集塵率が低下する。本実施形態の電気集塵機１００では、Ｌ１／Ｌ２が、０．３以上２．０以下であることにより、十分な放電電流が得られると共に、接地電極２２の内周面２６と繊維２３１の先端との間の全領域に亘って帯電領域を形成することができるため、より高集塵率で、かつ低オゾン濃度で空気を清浄できる。

【0046】

複数のブラシ電極２３は、筒状の接地電極２２の中心軸３１に対して回転対称となる位置に配置されていることが好ましい。図２から図４に示す例では、１２本のブラシ電極２３が、接地電極２２の中心軸３１に対して１２回転対称となる位置に配置されている。複数のブラシ電極２３が、接地電極２２の中心軸３１に対して回転対称となる位置に配置されていることにより、接地電極２２の中心軸３１を中心として３６０°に亘ってより均一に帯電領域を形成することができ、接地電極２２の内側を中心軸３１に沿う方向に流通する空気Ａに含まれる微粒子をより均一に帯電させることができる。よって、電気集塵機１００は、より高集塵率で空気を清浄で、かつ低オゾン濃度で空気を清浄できる。

【0047】

ブラシ電極２３の繊維２３１の先端と、接地電極２２の内周面２６との距離Ｇは、１０ｍｍ以上３０ｍｍ以下であることが好ましい。距離Ｇは、１２ｍｍ以上２８ｍｍ以下であることがより好ましく、１４ｍｍ以上２６ｍｍ以下であることがさらに好ましい。距離Ｇが、１０ｍｍ以上３０ｍｍ以下であることにより、ブラシ電極２３の繊維２３１の先端と、接地電極２２の内周面２６との間で、安定したコロナ放電を発生させることができ、筒状の接地電極２２の内側を通る微粒子をより均一に帯電させることができる。よって、電気集塵機１００は、より高集塵率で、かつ低オゾン濃度で空気を清浄できる。

【0048】

荷電極５０の半径をＲ１、接地電極の内径の１／２（半径）をＲ２とするとき、Ｒ１／Ｒ２（半径比Ｐ）は、０．７以下であることが好ましい。ここで、荷電極５０の半径とは、支持電極２１の中心軸３２からブラシ電極２３の繊維２３１の中心軸３３の先端までの長さを意味する。半径比Ｐの下限は、特に限定されないが、例えば、０．３としてもよい。半径比Ｐは、０．３５以上０．６５以下であることがより好ましく、０．４０以上０．６０以下であることがさらに好ましい。半径比Ｐが、０．７以下であることにより、ブラシ電極２３の繊維２３１の先端と、接地電極２２の内周面２６との間で、安定したコロナ放電を発生させることができ、筒状の接地電極２２の内側を通る微粒子をより均一に帯電させることができる。よって、電気集塵機１００は、より高集塵率、かつ低オゾン濃度で空気を清浄できる。

【0049】

接地電極２２の内周面２６の断面（中心軸３１に直交する断面）の形状は、荷電極５０の支持電極２１の外周縁の形状と相似であることが好ましい。その形状は、例えば、円形が好ましいが、楕円又は六角形以上の多角形でもよい。接地電極２２の内周面２６の断面の形状が、荷電極５０の支持電極２１の外周縁の形状と相似であることにより、接地電極２２の内周面２６と繊維２３１の先端との間の距離Ｇを接地電極２２の全周に亘ってより均一にすることができ、複数のブラシ電極２３のうち、一部のブラシ電極２３でコロナ放電が集中し、帯電効率が低下することを抑制できる。よって、電気集塵機１００は、より高集塵率で、かつ低オゾン濃度で空気を清浄できる。

【0050】

（帯電ユニットの変形例）
次に、帯電ユニット２０の変形例について説明する。図６は、帯電部内の帯電ユニットの第１変形例を透過的に示す斜視図である。第１変形例の帯電ユニット２０は、複数のブラシ電極２３が支持された板状電極２１ａが３つ設けられている点で、図３に示す帯電ユニット２０の構造例と異なる。図６に示すように、複数のブラシ電極２３が支持された板状電極２１ａが、接地電極２２の中心軸３１に沿う方向に複数設けられていてよい。第１変形例では、複数のブラシ電極２３が支持された板状電極２１ａの数は、３つであるが、これに限らず任意の数を選択することができる。これにより、電気集塵機１００の空気Ａの処理容量の増加に応じて、ブラシ電極２３の数を増加させ、電気集塵機１００は、集塵性能を向上させることができる。

【0051】

複数の板状電極２１ａは、接地電極２２の中心軸３１に沿う方向において等間隔に配置されていることが好ましい。これにより、接地電極２２の中心軸３１に沿う方向に亘って均一に帯電領域を形成することができ、接地電極２２の内側を中心軸３１に沿う方向に流通する空気Ａに含まれる微粒子をより均一に帯電させることができる。よって、電気集塵機１００は、より高集塵率で、かつ低オゾン濃度で空気を清浄できる。

【0052】

図７は、帯電部内の帯電ユニットの第２変形例を透過的に示す斜視図である。第２変形例の帯電ユニット２０は、支持電極２１が棒状電極２１ｂを含む点で、図３に示す帯電ユニット２０の構造例と異なる。棒状電極２１ｂの断面（中心軸３１に直交する断面）の形状は、例えば、円形が好ましいが、楕円又は六角形以上の多角形でもよい。

【0053】

棒状電極２１ｂの中心軸は、接地電極２２の中心軸３１と同じであることが好ましい。これにより、接地電極２２の内周面２６と繊維２３１の先端との間の距離Ｇを接地電極２２の全周に亘って均一にすることができ、複数のブラシ電極２３のうち、一部のブラシ電極２３でコロナ放電が集中し、帯電効率が低下することを抑制できる。よって、電気集塵機１００は、より高集塵率で、かつ低オゾン濃度で空気を清浄できる。

【0054】

図８は、帯電部内の帯電ユニットの第３変形例を示す図である。第３変形例の帯電ユニット２０は、板状電極２１ａの外縁の形状が六角形である点、板状電極２１ａがロッド２４の上端に設けられている点、及び接地電極２２の内周面２６の断面の形状が六角形である点で図３に示す帯電ユニット２０の構造例と異なる。接地電極２２の内周面２６の断面の形状が、荷電極５０の支持電極２１の外周縁の形状と相似であることにより、接地電極２２の内周面２６と繊維２３１の先端との間の距離Ｇを接地電極２２の全周に亘って均一にすることができ、複数のブラシ電極２３のうち、一部のブラシ電極２３でコロナ放電が集中し、帯電効率が低下することを抑制できる。よって、電気集塵機１００は、より高集塵率で、かつ低オゾン濃度で空気を清浄できる。

【0055】

板状電極２１ａの六角形の各辺は、接地電極２２の内周面２６の六角形の対応する辺に平行に対向することが好ましい。第３変形例では、板状電極２１ａがロッド２４の上端に設けられているが、これに限らず、板状電極２１ａは、ロッド２４の軸方向における中央、又は下方に設けられていてもよい。なお、図６から図８に示す、第１から第３変形例の帯電ユニット２０においても、ブラシ電極２３は、保持部材２３２を有していなくてもよく、支持電極２１に繊維２３１が植え付けられていてもよい。

【実施例0056】

次に、実施例について説明する。

【0057】

＜電気集塵機の作製＞
［実施例１］
帯電ユニット、帯電部及び捕集部をそれぞれ以下のように作製し、それらを用いて電気集塵機を作製した。

【0058】

（帯電ユニット及び帯電部の作製）
板状電極２１ａ、ブラシ電極２３、ロッド２４、絶縁部材２５、接地電極２２を用いて、帯電ユニット２０を９個作製した。ブラシ電極２３は２０本使用し、ブラシ電極２３の繊維２３１の先端が接地電極２２の内周面と対向するように配置した。ブラシ電極２３は、接地電極２２の中心軸３１に対して回転対称となる位置に配置し、隣り合うブラシ電極２３間の距離は５～６ｍｍとした。Ｌ１（隣り合うブラシ電極２３間の距離）／Ｌ２（繊維２３１の長さ）は、１．０～１．２であった。また、繊維の先端と、接地電極の内周面との距離は、２２．５ｍｍとした。Ｒ１（荷電極の半径をＲ１）／Ｒ２（接地電極の内径の１／２）は、０．５であった。そして、作製した１個の帯電ユニット２０を１１０ｍｍ×１１０ｍｍの角型のアクリル製のダクト７内に同一平面上に均一に配列し、帯電部２を得た。各部材の詳細は下記の通りである。
・板状電極２１ａ：直径６０ｍｍ、厚さ０．３ｍｍのステンレス製の円板電極
・ブラシ電極２３：直径約８μｍのカーボンからなる繊維を約６０００本を根元で束ね、ブラシ電極２３の中心軸３３方向の長さが２ｍｍの保持部材２３２で保持し、繊維の露出部分の長さが５．５ｍｍであるブラシ電極
・ロッド２４：直径２０ｍｍのアルミニウム製のロッド
・絶縁部材２５：ムライト製の絶縁部材（軸方向の長さ３０ｍｍ）
・接地電極２２：内径９０ｍｍのステンレス製の円筒

【0059】

（捕集部の作製）
１１０ｍｍ×１１０ｍｍの角型のアクリル製のダクト７の平行な２面に幅０．５ｍｍ、深さ５ｍｍのスリットを１０ｍｍピッチで形成した。荷電平板電極１１及び接地平板電極１２として、厚さ０．５ｍｍ、高さ１２５ｍｍ、幅１１９ｍｍのステンレス板を用い、ダクト７に設けられた複数のスリットに荷電平板電極１１及び接地平板電極１２を交互に挿し込んで捕集部１を得た。なお、複数の荷電平板電極１１間の導通および複数の接地平板電極１２間の導通は、ジャンパー線により確保した。

【0060】

帯電部２と捕集部１の各々のダクト７を積層した電気集塵部の上部に、定格風量２０ｍ^３／ｈのファン５が設けられた１１０ｍｍ×１１０ｍｍの角型のアクリル製のダクト７を連結し、ガスを吹き出し実施例１の電気集塵機１００を得た。

【0061】

＜集塵率及びオゾン濃度の評価＞
得られた実施例１の電気集塵機について、集塵率及びオゾン濃度を測定し評価した。

【0062】

図９は、放電電流とオゾン濃度との関係を実測した結果の一例を示す図である。なお、図９に示す結果は、ブラシ電極２３と接地電極２２の間に正電極性直流電圧を印加して測定したものである。放電電流が０．０９ｍＡのとき、オゾン濃度０．０３ｐｐｍ以下を合格、オゾン濃度０．０３ｐｐｍ超えを不合格として評価を行った。図９に示すように、実施例１の電気集塵機では、放電電流が０．０９ｍＡのとき、オゾン濃度は、０．０２５ｐｐｍであったことから合格と評価した。

【0063】

次に、図９で得られたオゾン濃度の測定結果と集塵率の測定結果から、オゾン濃度と集塵率との関係を求めた。図１０は、オゾン濃度と集塵率との関係を実測した結果の一例を示す図である。オゾン濃度０．０２５ｐｐｍにおいて、集塵率８５％以上を合格、集塵率８５％未満を不合格として評価を行った。図１０に示すように、実施例１の電気集塵機では、オゾン濃度０．０２５ｐｐｍにおいて、９６％以上（９６．２％）の集塵率が得られたことから合格と評価した。

【0064】

従来のブラシ電極を備える電気集塵機では、オゾン濃度を低減できることが知られているが、集塵率を高めることが困難であったところ、実施例１の電気集塵機では、高集塵率と低オゾン濃度を両立できることを確認した。

【0065】

本実施形態の電気集塵機１００は、例えば、業務用の空気清浄機、家庭用の空気清浄機等に適用することができる。

【0066】

以上の通り、実施形態を説明したが、上記実施形態は、例として提示したものであり、上記実施形態により本発明が限定されるものではない。上記実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の組み合わせ、省略、置き換え、変更などを行うことが可能である。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【0067】

例えば図１のように、帯電部２は、捕集部１とは別体に構成された構造に限られない。帯電部２は、帯電部２で帯電した微粒子を静電力によって捕集する捕集部を組み込んだ構造でもよい。例えば、接地電極２２を捕集部１の捕集板として使用されてもよい。

【符号の説明】

【0068】

１ 捕集部
２ 帯電部
３ 吸い込み口
４ 高圧電源
５ ファン
６ 吹き出し口
７ ダクト
９ 制御装置
１０ 筐体
１１ 荷電平板電極
１２ 接地平板電極
２０ 帯電ユニット
２１ 支持電極
２１ａ 板状電極
２１ｂ 棒状電極
２２ 接地電極
２３ ブラシ電極
２３１ 繊維
２３２ 保持部材
２４ ロッド
２５ 絶縁部材
２６ 内周面
２７ 中心孔
３１ 接地電極の中心軸
３２ 支持電極の中心軸
３３ ブラシ電極の中心軸
５０ 荷電極
１００ 電気集塵機

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】