JP2005205405A - 荷電装置、捕集装置及び静電式集塵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】イオン化率及び捕集効率を維持しながら自励振動現象を防止した荷電装置、捕集装置及び静電式集塵装置を提供する。
【解決手段】 互いに平行に配置された平板状の一対の対向電極の間に放電電極となるイオン化線１１を前記対向電極２１，２２に平行に配置した荷電装置１０において、前記イオン化線１１が前記一対の対向電極２１，２２からの距離が同一の位置に配置され、且つ当該イオン化線からの電気力線が到達する可能性がある所定距離Ｄの範囲内に存在する前記対向電極２１、２２の面積を有効面積Ｓ_１、Ｓ_２としたとき、前記イオン化線１１の一方側の対向電極の有効面積Ｓ_１に対して他方側の対向電極の有効面積Ｓ_２が小さく設定されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、清浄空間に浮遊する塵埃等の粒子をイオン化する荷電装置、及び粒子をイオン化すると共に荷電粒子を捕集する捕集装置及び静電式集塵装置に関する。

近年、空気中の各種粉塵や煙草の煙を除去するために、各種粉塵や煙草の煙などの粒子をコロナ放電によりイオン化し、イオン化した荷電粒子を捕集する静電式集塵装置が知られており、壁掛けタイプの静電式集塵装置、カウンターやテーブルに空気清浄機能を有する捕集部を内蔵したもの、さらには、冷暖房装置などの空調装置に捕集装置を内蔵したものなどが知られている。

このような静電式集塵装置又は捕集装置において、コロナ放電により粒子をイオン化する荷電装置（イオン化装置）は、放電電極となるイオン化線と、このイオン化線に平行に配置された平板状の一対の対向電極とを具備し、放電電極と対向電極との間に電圧を印加して粒子のイオン化を行う。

このような荷電装置においては、イオン化線に微小振動が生じると、徐々にその振動が大きくなり、イオン化線の振動が止まらなくなるという、自励振動現象が生じることが知られている。

このような自励振動現象を防止するために、従来、イオン化線を対向電極の中心位置から何れか一方の対向電極に所定距離だけ移動させた位置に配置する方法が提案されている（特許文献１等参照）。しかしながら、この方法では、コロナ放電のバランスが崩れるため、イオン化の効率が低下するという問題がある。

そこで、イオン化線の位置を上述したように一方の対向電極側に偏らせると共に他方の対向電極との間に空気の流れを制限する部材を設けたものが提案されている（特許文献２参照）。しかしながら、この方法では、空気の流れを制限する部材という余計な部材を設けなければならず、また、イオン化率は上昇するものの、イオン化線を中心に配置した場合と比較するとイオン化率の効率はまだ低いものであった。

特開昭４９−６４０７１号公報 特許３２９３３５３号公報

本発明は、上述した事情に鑑み、イオン化率及び捕集効率を維持しながら自励振動現象を防止した荷電装置、捕集装置及び静電式集塵装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決する本発明の第１の態様は、互いに平行に配置された平板状の一対の対向電極の間に放電電極となるイオン化線を前記対向電極に平行に配置した荷電装置において、前記イオン化線が前記一対の対向電極からの距離が同一の位置に配置され、且つ当該イオン化線からの電気力線が到達する可能性がある所定距離の範囲内に存在する前記対向電極の面積を有効面積としたとき、前記イオン化線の一方側の対向電極の有効面積に対して他方側の対向電極の有効面積が小さく設定されていることを特徴とする荷電装置にある。

かかる第１の態様では、イオン化線が対向電極の中心に位置するので、イオン化効率は良好であるが、一方側の対向電極の有効面積より他方側の方が小さいので、電気力線の量が両側で異なり、自励振動現象が防止される。

本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記他方側の有効面積が、前記一方側の有効面積の９０％以下であることを特徴とする荷電装置にある。

かかる第２の態様では、他方側の有効面積が一方側の９０％以下であるので、電気力線の量も小さくなり、自励振動現象が防止される。

本発明の第３の態様は、第１又は２の態様において、前記所定距離の範囲内で前記有効面積外となる位置には絶縁体が存在することを特徴とする荷電装置にある。

かかる第３の態様では、絶縁体の存在により有効面積が小さく設定される。

本発明の第４の態様は、第１又は２の態様において、前記所定距離の範囲内で前記有効面積外となる位置には前記対向電極が存在しないことを特徴とする荷電装置にある。

かかる第４の態様では、対向電極の寸法を小さくする又は位置を変位させることにより、有効面積が小さく設定される。

本発明の第５の態様は、第１〜４の何れかの態様において、前記一対の対向電極が複数対並列状態で配置され且つ各一対の対向電極間に前記イオン化線が配置されていることを特徴とする荷電装置にある。

かかる第５の態様では、複数対の対向電極の各間に配置されたイオン化線の自励振動現象が防止される。

本発明の第６の態様は、第５の態様において、前記複数対の対向電極の隣接する電極が互いに共有されていることを特徴とする荷電装置にある。

かかる第６の態様では、イオン化線の間に配置される対向電極が両方のイオン化線で共用されている。

本発明の第７の態様は、第５又は６の態様において、前記複数対の対向電極の前記有効面積が相対的に小さく設定されている電極が、各イオン化線に対して同一側に配置されていることを特徴とする荷電装置にある。

かかる第７の態様では、複数のイオン化線の同一側の対向電極の有効面積が小さく設定されている。

本発明の第８の態様は、第７の態様において、前記一対の対向電極の一方側が前記イオン化線に直交する方向で且つ当該対向電極に平行な方向に相対的に変位した位置に配置されることにより、前記有効面積が相対的に異なっていることを特徴とする荷電装置にある。

かかる第８の態様では、イオン化線の両側の対向電極の位置を互いに平行方向に変位するように設けることにより、有効面積が異なるようにしている。

本発明の第９の態様は、第８の態様において、前記複数のイオン化線の並び方向が、前記対向電極に平行な方向に対して傾斜していることを特徴とする荷電装置にある。

かかる第９の態様では、複数のイオン化線の並び方向を対向電極に対して傾斜させることにより、有効面積が異なるように設定している。

本発明の第１０の態様は、第７〜９の何れかの態様において、前記一対の対向電極の一方側の対向電極の有効面積に対して他方側の対向電極の有効面積が小さく設定された割合が、前記複数対の対向電極のそれぞれについて同一ではないことを特徴とする荷電装置にある。

かかる第１０の態様では、有効面積の小さく設定された割合がイオン化線毎にそれぞれ異なっても、各イオン化線の自励振動現象が防止される。

本発明の第１１の態様は、第１〜１０の何れかの態様の荷電装置と、この荷電装置の前記イオン化線に直交し且つ前記対向電極に平行な方向の一方側に設けられて当該荷電装置でイオン化された荷電粒子を捕集する集塵装置とを具備することを特徴とする捕集装置にある。

かかる第１１の態様では、捕集効率を低下させることなく、自励振動現象を防止することができる。

本発明の第１２の態様は、第１１の態様において、前記集塵装置が、前記イオン化線と同一極性の電位が印加される非集塵電極と、この非集塵電極と対向して設けられると共に逆極性の電位が印加される集塵電極とを具備することを特徴とする捕集装置にある。

かかる第１２の態様では、自励振動現象が防止された捕集装置がコンパクトに実現できる。

本発明の第１３の態様は、第１２の態様において、前記荷電装置の前記対向電極と前記集塵装置の前記集塵電極とが一体的に形成されていることを特徴とする捕集装置にある。

かかる第１３の態様では、コンパクトな捕集装置が実現できる。

本発明の第１４の態様は、第１３の態様において、前記対向電極及び前記集塵電極が、体積抵抗率が１０^７Ω・ｃｍのオーダー以下の樹脂からなることを特徴とする捕集装置にある。

かかる第１４の態様では、所定の体積抵抗率を有する樹脂により、一体成形が実現できる。

本発明の第１５の態様は、第１１〜１４の何れかの態様において、冷暖房装置に着脱自在に内蔵されて使用されることを特徴とする捕集装置にある。

かかる第１５の態様では、冷暖房装置に内蔵して使用される捕集装置で、自励振動現象が防止される。

本発明の第１６の態様は、第１１〜１４の何れかの態様の捕集装置を具備することを特徴とする静電式集塵装置にある。

かかる第１６の態様では、自励振動現象が防止された静電式集塵装置が実現される。

以上説明したように、本発明によると、対向電極の有効面積が両側で異なるので、自励振動現象が防止され、一方、イオン化線は対向電極の中心に配置されているので、イオン化率及び捕集効率を維持することができるという効果を奏する。

以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら詳細に説明する。

図１には、実施形態１に係る荷電装置を示す。図１に示すように、この荷電装置１０は、イオン化線１１の両側に、互いに平行に配置された平板状の一対の対向電極２１及び２２を配置したものである。かかる荷電装置１０は、イオン化線１１と、対向電極２１，２２との間に電圧を印加して両者の間にコロナ放電を生成させ、対向電極２１及び２２に導入された粒子を荷電粒子とするものである。

ここで、荷電効率を高めるために、イオン化線１１は対向電極２１、２２の中心位置に平行に配置されている。すなわち、イオン化線１１と、対向電極２１、２２のそれぞれとの距離ｄ_１とｄ_２とが同一で且つイオン化線１１の長手方向に亘って同一である。

また、対向電極２１及び２２は、イオン化線１１に沿った長手方向の寸法である長さ及び直交する方向の寸法である幅が同一であるが、両者は幅方向に変位して配置されている。すなわち、対向電極２２は、対向電極２１に対して幅方向に変位して配置されており、イオン化線１１は対向電極２１の幅方向中央に対向しているが、対向電極２２の幅方向中央には対向していない。

ここで、イオン化線１１からの電気力線ｅの到達する可能性のある距離を、この場合には所定距離Ｄとし、その所定距離Ｄの内側に存在する対向電極２１及び２２の面積を有効面積Ｓ_１、Ｓ_２とすると（電極の長さは同一であるから、Ｓ_１及びＳ_２は、電極幅として図示する）、対向電極２２が幅方向に変位して配置されているので、対向電極２２の有効面積Ｓ_２は対向電極２１の有効面積Ｓ_１より小さく、Ｓ_１＞Ｓ_２である。

このように有効面積Ｓ_２を有効面積Ｓ_１より小さくなるように設定することにより、対向電極２１に届く電気力線の量より、対向電極２２に届く電気力線の量が少なくなり、イオン化線１１の自励振動現象が防止される。

有効面積の差は、イオン化線１１の自励振動現象が防止される程度であればよいが、後述するように、一方が他方の約９０％以下、好ましくは７５％以下である。但し、上述したように、一方を幅方向に変位配置して有効面積が異なるようにした場合には、例えば、対向電極２２はその端部がイオン化線１１に対向する位置までが好ましく、それ以上変位させると、荷電効率が低下するので、変位した対向電極の有効面積は他方の９０〜５０％、好ましくは７５〜５０％とするのがよい。

ここで、このように一方の有効面積に対して他方の有効面積を小さく設定したものであれば、対向電極自体の寸法は同一でなくてもよく、図２（ａ）や（ｂ）に示すように、一方の対向電極の幅を小さくしてもよい。図２（ａ）は、対向電極２１Ａに対して幅寸法が小さい対向電極２２Ａを一方端を対向させた状態で配置したものであり、図２（ｂ）は対向電極２１Ｂに対して幅寸法の小さい対向電極２２Ｂを中央に配置したものである。また、放電効率が低下するので好ましくはないが、図２（ｃ）のように、両方の対向電極２１Ｃ及び２２Ｃの寸法が所定距離Ｄより小さくてもよい。勿論、この場合でも、Ｓ_３＞Ｓ_４であれば自励振動現象が防止される。

また、有効面積に差を設けるためには、幅方向に変位して配置したり、幅方向の寸法を変化させたりする代わりに、図３に示すように、対向電極２１Ｄと同一の幅寸法を有する対向電極２２Ｄの表面に絶縁体３１を設けるようにしてもよい。これにより、対向電極２２Ｄの有効面積Ｓ_５は絶縁体３１で覆われていない範囲となり、対向電極２１Ｄの有効面積Ｓ_１に対して小さくすることができる。

本発明の荷電装置は、相対向する一対の対向電極及びイオン化線が複数段並設されていてもよい。この一例を図４に示す。

図４は、図１の荷電装置１０を３段重ねたものを図示したものであるが、実際には、さらに多段の構成とする。すなわち、中央にイオン化線１１を配した一対の対向電極２１及び２２に重ねて対向電極２３及び２４を配置したものであり、対向電極２２及び２３の間、対向電極２３及び２４の間に、それぞれイオン化線１２及び１３をそれぞれ設けたものである。ここで、対向電極２２及び２３のイオン化線１２に対する位置関係、並びに対向電極２３及び２４のイオン化線１３に対する位置関係は、それぞれ対向電極２１及び２２のイオン化線１１に対する位置関係と同一であり、一対の対向電極２１及び２２の有効面積はそれぞれＳ_１１及びＳ_１２（Ｓ_１１＞Ｓ_１２）、対向電極２２及び２３の有効面積はそれぞれＳ_１３及びＳ_１４（Ｓ_１３＞Ｓ_１４）、対向電極２３及び２４の有効面積はそれぞれＳ_１５及びＳ_１６（Ｓ_１５＞Ｓ_１６）となっている。なお、Ｓ_１１＞Ｓ_１２、Ｓ_１３＞Ｓ_１４、Ｓ_１５＞Ｓ_１６の関係が維持されていれば、Ｓ_１１、Ｓ_１３、Ｓ_１５は、同一面積である必要はなく、Ｓ_１２、Ｓ_１４、Ｓ_１６も同一面積である必要はない。

このように一方の対向電極を変位して配置した場合、変位する側の対向電極を各段で同じ側（図４では、図中下側）を変位することにより、常に同じ側の有効面積が小さく設定され、隣接するイオン化線で間の対向電極を有効に共有することができる。すなわち、図５に示すように、図２の構成に対向電極２１Ａと同一配置の対向電極２３Ａを設けて対向電極２２Ａ及び２３Ａの間にイオン化線１２を設けた場合、一対の対向電極２１Ａ及び２２Ａの有効面積はそれぞれＳ_１１及びＳ_１２（Ｓ_１１＞Ｓ_１２）となり、一方、対向電極２２Ａ及び２３Ａの有効面積はそれぞれＳ_１３及びＳ_１４（Ｓ_１３＜Ｓ_１４）となる。このように、各段において有効面積が異なるので、自励振動現象は防止されるが、対向電極２２Ａの幅方向外側に電気力線ｅ_１とｅ_２とが干渉しあう領域が生じ、後述するように、荷電効率が低下する傾向にある。

従って、一方の対向電極を変位させて有効面積を異なるようにするためには、例えば、図４に示すように、常に同一方向に変位させて、常に同一側において有効面積が小さいようにするのが好ましく、また、イオン化線１１〜１３の配列方向を、対向電極２１〜２４に直交する方向から傾斜した方向に一列に配置するのが好ましい。

しかしながら、必ずしもこのような配置に限定されるものではなく、例えば、図６に示すように、図２の対向電極２１Ａ及び２２Ａと同じ構成の対向電極２３Ｂ及び２４Ｂを重ねて、対向電極２２Ａ及び２３Ｂの間のイオン化線１２は対向電極２３Ｂの幅方向中央に配置するようにすると、有効面積が小さい側が常に同一側にある訳ではなく、イオン化線の配置も一列ではないが、電気力線の干渉は生じず、且つ自励振動現象が防止される構成となる。

また、電気力線の干渉を防止するためには、絶縁体を設けてもよく、図５と同様な配置をする場合には、例えば、図７に示すように、対向電極２２Ａの代わりに幅方向一方側の両面に絶縁体３１Ａを設けた対向電極２２Ｂを配置してもよい。これにより、電気力線の干渉を避けることができ、且つ有効面積が異なるので、自励振動現象が防止される。勿論、絶縁体で電気力線の干渉を防止する場合には、隣接する各段で対向電極を共有せずに、イオン化線に対向する一対の対向電極を独立させて複数段に配置し、各段の間を絶縁体で仕切るようにしてもよい。

以上説明した荷電装置には、上述したようにイオン化線と対向電極間に電圧を印加した状態で、対向電極に沿った一方から被処理空気等を流すと、その被処理空気中に含まれている埃などの粒子が荷電粒子となって他方側に流出される。従って、他方側に集塵装置を配置することにより、荷電粒子を容易に捕捉することができる。

図８には、一実施形態に係る捕集装置の概略構成を示す。図８に示すように、捕集装置１００は、荷電装置であるアイオナイザ部１１０と、集塵装置であるコレクタ部１５０とを具備する。

アイオナイザ部１１０は、図４に示すように、複数のイオン化線１１１を挟むように複数の対向電極１１２を相対向して配置し、一方側の対向電極１１２を一方向に所定量だけ順次変位させて配置したものであり、この対向電極１１２の幅方向一方側に、集塵装置であるコレクタ部１５０を配置したものである。コレクタ部１５０は、イオン化線１１１がプラス側に接続される場合には、相対的にプラス側に接続される非集塵電極１５１と、マイナス側に接続される集塵電極１５２を交互に配置し、各電極間の空間に、荷電装置であるアイオナイザ部１１０でイオン化された荷電粒子が流れるようになっている。なお、イオン化線１１１がマイナスに接続される場合は、非集塵電極１５１は相対的にマイナス側の電位に接続し、集塵電極１５２は相対的にプラス側の電位に接続されることとなる。

このような捕集装置１００では、アイオナイザ部１１０でイオン化されて生成した荷電粒子は、コレクタ部１５０で捕捉されることとなる。ここで、本実施形態では、非集塵電極１５１及び集塵電極１５２を対向電極１１２にほぼ沿って配置している。したがって、図９（ａ）に示すように、捕集装置１００の奥行きＬ_１が小さくなるという利点がある。すなわち、奥行きＬ_１を一定とした場合に捕集効率を同一レベルに維持しようとすると、図９（ｂ）に示すように、奥行き寸法Ｌ_２が大きくなり、逆に奥行き寸法Ｌ_１を維持しようとすると、コレクタ部１５０の集塵面積が小さくなるので、捕集効率が低下する。

このように、非集塵電極１５１及び集塵電極１５２を対向電極１１２にほぼ沿って配置することにより、集塵効率を向上させることができるが、非集塵電極１５１及び集塵電極１５２は必ずしも対向電極１１２にほぼ沿って配置する必要はなく、荷電粒子を捕捉できるものであればよいことはいうまでもない。

このような捕集装置１００のイオン化線１１１は勿論、対向電極１１２、非集塵電極１５１及び集塵電極１５２は金属製としてもよいが、樹脂材料で形成してもよい。この場合、対向電極１１２及び集塵電極１５２は体積抵抗率が１０⁷Ω・ｃｍ以下の導電性樹脂材料で形成し、非集塵電極１５１は体積抵抗率が１０¹⁰〜１０¹³Ω・ｃｍの半導電性樹脂材料で形成するのが好ましい。このように構成したアイオナイザ部１１０及びコレクタ部１５０では、アイオナイザ部１１０により荷電された塵埃粒子の中に導電性粉塵が混在していても、非集塵電極１５１の電荷の移動が半導電性樹脂材料の抵抗で制限されるため、非集塵電極１５１と集塵電極１５２との間でのスパーク発生が防止できる。

また、このように対向電極１１２、非集塵電極１５１及び集塵電極１５２を樹脂製とした場合、金属製とした場合と比較して著しく製造が容易となり、特に、上述したような傾斜配置とした構成に容易に対応することができるという効果を奏する。

なお、本実施形態では、捕集装置１００としてアイオナイザ部１１０及びコレクタ部１５０だけを示したが、この捕集装置１００は、空気を通風させる吸い込み手段や送風手段等と共に使用されるものであり、空気清浄装置、冷暖房装置、空気調和装置などに組み込まれて使用される。

このように各種装置に組み込む場合、特に、冷暖房装置等に付加的に組み込む場合、省スペースの要請が大きいが、上述したように対向電極１１２、非集塵電極１５１及び集塵電極１５２を樹脂製とした場合には、省スペース化を容易に図ることができ、また、組み込み先によって決定されるスペースの形状に合致した形状に容易に構成させることができるという利点がある。また、冷暖房装置に組み込んだ場合には、下流側に金属製の熱交換フィンが配置されることになるが、半導電性樹脂材料で形成された非集塵電極１５１及び導電性樹脂材料で形成された集塵電極１５２を使用した場合には、接地電位の熱交換部３０２の熱交換フィンとの間のスパーク発生が有効に防止されるという利点もある。

図１０には、本発明の他の実施形態に係る捕集装置である静電式集塵装置の一例の概略を示す分解斜視を、図１１には外観をそれぞれ示す。

図１０に示すように、静電式集塵装置２００は、後述するように、冷暖房装置に組み込んで使用するものであり、放電電極であるイオン化線２１０と、その対向電極２２０及び集塵電極２３０を一体成形した対向兼集塵電極体２４０Ａ，２４０Ｂと、非集塵電極２５０を構成する非集塵電極体２６０Ａ，２６０Ｂと、非集塵電極体２６０Ａ，２６０Ｂに電圧を印加するための端子部材２７０Ａと、イオン化線２１０に電圧を印加するための端子部材２７０Ｂとを下枠２８０に組み込んで上枠２９０を被せたものであり、図１１の外観を有するものである。対向兼集塵電極体２４０Ａ，２４０Ｂは体積抵抗率が１０⁷Ω・ｃｍ以下の導電性樹脂材料で形成され、非集塵電極体２６０Ａ，２６０Ｂは体積抵抗率が１０¹⁰〜１０¹³Ω・ｃｍの半導電性樹脂材料で形成されている。

ここで、対向兼集塵電極体２４０Ａ，２４０Ｂは、対向兼集塵電極体２４０Ｂの斜視、正面及び側面を表す図１２に示すように、表側に５段の対向電極２２０を具備する。対向電極２２０は、設置された場合に、水平方向からやや上向きに傾斜するようにフィン状に突出した状態で水平方向に亘って設けられている。ここで、イオン化線２１０は、図１３に示すように、各対向電極２２０の中央、つまり各対向電極２２０までの距離が同一になる位置に配置されるようになっているが、各イオン化線２１０と、対向電極２２０との位置関係は図４や図８に示すようになるように設計されており、下側の対向電極２２０の有効面積が上側のそれより小さくなるようになっている。すなわち、上下の対向電極の有効面積を比較すると、上側に対して、下側の有効面積が、上から順に、それぞれ６４．５％、７０％、５３．７％、６０％と小さくなっている。

なお、本実施形態では、対向兼集塵電極体２４０Ａには、対向兼集塵電極体２４０Ａ，２４０Ｂを接地するための接地端子部２４１が一体的に設けられている。

また、対向兼集塵電極体２４０Ａ，２４０Ｂの対向電極２２０の裏側には、設置された場合に、ほぼ鉛直方向に延びる複数の集塵電極２３０が、所定間隔で裏側に向かってフィン状に突出するように且つ各対向電極２２０と一体的に設けられている。

一方、非集塵電極体２６０Ａ，２６０Ｂには、ほぼ鉛直方向に延びる複数の非集塵電極２５０が、所定間隔で表側に向かってフィン状に突出するように設けられている。ここで、非集塵電極体２６０Ａ，２６０Ｂ及び対向兼集塵電極体２４０Ａ，２４０Ｂを下枠２８０に組み付けた場合には、非集塵電極２５０のそれぞれの間に集塵電極２３０が互いに接触しないように等間隔で配置されるようになっている。

また、下枠２８０は、イオン化線２１０、対向兼集塵電極体２４０Ａ，２４０Ｂ、非集塵電極体２６０Ａ，２６０Ｂ、端子部材２７０Ａ、２７０Ｂをそれぞれ組み付ける構造を有するが、集塵電極２３０及び非集塵電極２５０の間を通過した空気を後方に通過させるために大きな二つの開口部２８１を具備する。

一方、上枠２９０は、下枠２８０に組み付けたイオン化線２１０、対向兼集塵電極体２４０Ａ，２４０Ｂ、非集塵電極体２６０Ａ，２６０Ｂを覆う構造を有するが、略全面に亘ってフレーム部材２９１によって格子状に仕切られた開口部２９２が形成されている。また、中央部下側には、冷暖房装置への着脱を容易にするための取手部２９３が設けられている。

なお、端子部材２７０Ａは、非集塵電極体２６０Ａ，２６０Ｂに組み付けられて、また、端子部材２７０Ｂはイオン化線２１０と接触した状態で、それぞれ組み込まれているが、上枠２９０を組み付けた状態で、図１１に示すように、給電するための接続端子２７１及び２７２が露出するようになっている。

以上説明した静電式集塵装置２００は、図１４に示すように、冷暖房装置３００に組み込んで使用されるものである。すなわち、静電式集塵装置２００は、冷暖房装置３００の前蓋３０１と熱交換部３０２との間の限られたスペースに組み込み可能な形状となるように設計されているが、上述したように、対向兼集塵電極体２４０Ａ，２４０Ｂを導電性樹脂で形成し、非集塵電極体２６０Ａ，２６０Ｂを半導電性樹脂で形成しているので、比較的容易に一体的な形状など任意の形状に製造可能であるという利点がある。また、静電式集塵装置２００は、その前後方向、すなわち、空気の流れ方向の組み込みスペースが限られているが、上述したように対向兼集塵電極体２４０Ａ，２４０Ｂ及び非集塵電極体２６０Ａ，２６０Ｂを上述のような電気的特性を持つ樹脂材料で形成すると共に、樹脂製である設計の自由度を活用してスペースの奥行きに対して対向電極を傾斜して配置しているので、集塵部の空気の流れ方向の寸法を十分に大きく確保することができ、圧損を最低限に抑えつつ風量を確保し且つ集塵部での集塵効率を大きく保つことができるという効果を奏するものである。

（試験例１）
図１５（ａ）に示すように、対向電極Ａ、Ｂを１３ｍｍ間隔で一端を揃えて配置すると共に両者の中間で且つ一端から２０ｍｍの位置にイオン化線１を配置し、対向電極Ａの寸法Ａ及び対向電極Ｂの寸法Ｂを変化させたときに、イオン化線１に流れる電流であるトータル放電電流値が２０〜５０μＡとなるときの、アイオナイザ電圧（ｋＶ）及び対向電極Ａに流れる電流（Ａ）をそれぞれ測定した。この結果をそれぞれ表１及び表２に示す。

この結果、寸法Ａ及びＢが５ｍｍになると、１０ｍｍまでのときと比較してアイオナイザ電圧が大きくなるので、寸法Ａ及びＢが１０ｍｍの場合が電気力線の到達限界に近いということがわかった。

（試験例２）
次いで、寸法Ａを、電気力線の到達限界より十分に大きい２０ｍｍに固定した状態で、寸法Ｂを変化させたときのアイオナイザ電圧（ｋＶ）及び対向電極Ａに流れる電流（Ａ）をそれぞれ測定した。この結果をそれぞれ表３及び表４に示す。

この結果、対向電極Ｂの寸法が対向電極Ａと５ｍｍ異なる寸法Ｂが１５ｍｍの場合からアイオナイザ電圧が低下していることから、電気力線のバランスが崩れていることが認められた。また、寸法Ｂが−５ｍｍのときには電流値が異常に大きくなるので、対向電極の変位の限界は端部がイオン化線に対向する位置になる位置であることがわかった。

（試験例３）
図１５（ｂ）に示すように、図１５（ａ）の対向電極Ａ、Ｂの対向電極Ｂ側に、さらに対向電極Ａを１３ｍｍ間隔で一端を揃えて配置すると共に両者の中間で且つ一端から２０ｍｍの位置にイオン化線１を同様に配置し、対向電極Ａの寸法Ａを２０ｍｍに固定して、対向電極Ｂの寸法Ｂを変化させたときに、イオン化線１に流れる電流であるトータル放電電流値が２０〜５０μＡとなる場合の、アイオナイザ電圧（ｋＶ）及び対向電極Ａに流れる電流（Ａ）をそれぞれ測定した。この結果をそれぞれ表５及び表６に示す。

この結果、寸法Ｂが０ｍｍになると、５ｍｍまでのときと比較してアイオナイザ電圧が大きくなるので、多段にした場合には、寸法Ｂが５ｍｍの場合が限界であることがわかった。これは、対向電極Ｂの端部の外側での電気力線の干渉が理由だと考えられる。

（試験例４）
図１６に示すように、図１５（ｂ）の構成を２段重ねて合計４段とし、対向電極Ａの寸法Ａを１０ｍｍに固定して、トータル放電電流値を８０及び１６０μＡとし、対向電極Ｂの寸法Ｂを変化させたときの集塵効率を測定した。この結果を表７に示す。

この結果、寸法Ｂが０ｍｍでは集塵効率が多少低下するが、５ｍｍのときは１０ｍｍのときとほぼ同一であることがわかった。

一方、図１７に示すように、寸法Ａが１０ｍｍの対向電極Ａと、対向電極Ａの一方面の端部から１０ｍｍの位置まで絶縁体３を設けた対向電極Ｃとを用いて、図１６で寸法Ｂが０ｍｍと同一の環境を構成して同様に集塵効率を測定した。この結果も表７に併せて示す。

この結果、寸法Ｂが０ｍｍと同様に有効面積が異なっても、絶縁体を設けて電気力線の干渉を防止すれば、集塵効率の低下はないことが確認できた。

（試験結果）
以上の結果、幅４０ｍｍの対向電極Ａに対して、寸法Ｂを１５ｍｍとして幅３５ｍｍの対向電極Ｂを相対向させた場合でも、アイオナイザ電圧に乱れが生じるほど電気力線のバランスが崩れていた。この場合、一方の４０ｍｍ全体が有効面積とした場合には他方の有効面積は８７．５％であるので、約９０％以下に有効面積を変化させれば、自励振動現象の防止効果が現れると考えられ、また、有効面積の差を大きくすればするほど、その効果は大きいと考えられる。

一方、寸法Ｂを０ｍｍとして対向電極Ｂの幅を５０％としても、電気力線の干渉を防止するようにすれば、集塵効率の低下はないので、有効面積の差は、最大５０％までがよいことがわかった。

（試験例５）
図１８に示すようなイオン化線自励振動試験装置４００を用いて自励振動試験を行った。すなわち、イオン化線自励振動試験装置４００は、所定の間隔で配置した５枚の対向電極４０１のそれぞれの間の中央位置にイオン化線４０２を配置したものであり、対向電極４０１とイオン化線４０２との間に所定の電圧が印加できるようになっている。対向電極４０１の間隔は１４ｍｍで、イオン化線４０２は各対向電極４０１に対して６．５ｍｍの距離の位置に配置され、また、各イオン化線４０２は、通常使用とは異なり、自励振動が発生しやすい張力、すなわち、張力Ｔが１５０ｇｆ（１．５Ｎ）となるように設けてある。なお、対向電極４０１は、体積抵抗率が１０⁷Ω・ｃｍ以下の導電性樹脂材料に電気的特性が近いものである、厚さ１．０ｍｍで長さ３２０ｍｍのＳＵＳ板とし、イオン化線４０２は線径が９０μｍのタングステン線材とした。

図１９に示すように、５枚の対向電極４０１のうち、両側及び中央部を除いた２枚の対向電極４０１Ａは一部に絶縁体４０３を被せてその有効面積を小さく設定し、有効面積を下表に示すように変化させた状態で、放電電流値が３００μＡとなるように電圧を印加し、放電電圧を測定すると共に、イオン化線４０２の自励振動の発生の有無を観察した。この結果を表８に示す。

この結果より、対向電極の有効面積比が９０％以下となると自励振動が防止されることが確認できた。

（試験例６）
試験例５と同様な試験装置を用い、絶縁体４０３を設ける代わりに、図２０（ａ），（ｂ）に示すように、寸法の小さな対向電極４０１Ｂを用いて有効面積比を８０％とした場合、及び５枚の対向電極４０１をイオン化線４０２に直交する方向に変位して配置して有効面積比を８０％とした場合について、放電電流値が３００μＡとなるように電圧を印加し、放電電圧を測定すると共に、イオン化線４０２の自励振動の発生の有無を観察した。この結果を表９に示す。

この結果より、何れの場合も自励振動が防止されることが確認できた。

（試験例７）
図１０及び図１１に示した静電式集塵装置２００を用いて、放電電流値が３００μＡとなるように電圧を印加し、放電電圧を測定すると共に、イオン化線４０２の自励振動の発生の有無を観察した。この結果を表１０に示す。なお、この装置では、上側の対向電極に対して、下側の有効面積が、上から順に、それぞれ６４．５％、７０％、５３．７％、６０％と小さくなっている。

この結果より、この場合も自励振動が防止されることが確認できた。

本発明の捕集装置、空気を通風させる吸い込み手段や送風手段等を設けることにより、空気清浄装置として使用でき、また、冷暖房装置、空気調和装置などに組み込んで使用される。

本発明の一実施形態の荷電装置の概略構成を示す図である。 本発明の一実施形態の荷電装置の変形例を示す図である。 本発明の一実施形態の荷電装置の変形例を示す図である。 本発明の他の実施形態の荷電装置の概略構成を示す図である。 本発明の他の実施形態の荷電装置の変形例を示す図である。 本発明の他の実施形態の荷電装置の変形例を示す図である。 本発明の他の実施形態の荷電装置の変形例を示す図である。 本発明の一実施形態の捕集装置の概略構成を示す図である。 本発明の一実施形態の捕集装置の効果を説明する図である。 本発明の他の実施形態の捕集装置である静電式集塵装置の分解斜視図である。 本発明の他の実施形態の捕集装置である静電式集塵装置の外観図である。 本発明の他の実施形態の静電式集塵装置の対向兼集塵電極体の斜視、正面及び側面図である。 本発明の他の実施形態の捕集装置の対向兼集塵電極とイオン化線との関係を示す図である。 本発明の他の実施形態の静電式集塵装置の使用状態を説明する図である。 本発明の試験例１〜３の荷電装置の構成を説明する図である。 本発明の試験例４の荷電装置の構成を説明する図である。 本発明の試験例４の荷電装置の構成を説明する図である。 本発明の試験例５及び６で用いた自励振動試験装置の構成を説明する図である。 本発明の試験例５の試験内容を説明する図である。 本発明の試験例６の試験内容を説明する図である。

符号の説明

１０ 荷電装置
１１ イオン化線
２１，２２ 対向電極
１００ 捕集装置
１１０ アイオナイザ部
１１１ イオン化線
１１２ 対向電極
１５０ コレクタ部
１５１ 非集塵電極
１５２ 集塵電極
２００ 静電式集塵装置
２１０ イオン化線
２２０ 対向電極
２３０ 集塵電極
２４０Ａ，２４０Ｂ 対向兼集塵電極体
２５０ 非集塵電極
２６０Ａ，２６０Ｂ 非集塵電極体
２７０Ａ，２７０Ｂ 端子部材
２８０ 下枠
２９０ 上枠

Claims (16)

1. 互いに平行に配置された平板状の一対の対向電極の間に放電電極となるイオン化線を前記対向電極に平行に配置した荷電装置において、前記イオン化線が前記一対の対向電極からの距離が同一の位置に配置され、且つ当該イオン化線からの電気力線が到達する可能性がある所定距離の範囲内に存在する前記対向電極の面積を有効面積としたとき、前記イオン化線の一方側の対向電極の有効面積に対して他方側の対向電極の有効面積が小さく設定されていることを特徴とする荷電装置。
2. 請求項１において、前記他方側の有効面積が、前記一方側の有効面積の９０％以下であることを特徴とする荷電装置。
3. 請求項１又は２において、前記所定距離の範囲内で前記有効面積外となる位置には絶縁体が存在することを特徴とする荷電装置。
4. 請求項１又は２において、前記所定距離の範囲内で前記有効面積外となる位置には前記対向電極が存在しないことを特徴とする荷電装置。
5. 請求項１〜４の何れかにおいて、前記一対の対向電極が複数対並列状態で配置され且つ各一対の対向電極間に前記イオン化線が配置されていることを特徴とする荷電装置。
6. 請求項５において、前記複数対の対向電極の隣接する電極が互いに共有されていることを特徴とする荷電装置。
7. 請求項５又は６において、前記複数対の対向電極の前記有効面積が相対的に小さく設定されている電極が、各イオン化線に対して同一側に配置されていることを特徴とする荷電装置。
8. 請求項７において、前記一対の対向電極の一方側が前記イオン化線に直交する方向で且つ当該対向電極に平行な方向に相対的に変位した位置に配置されることにより、前記有効面積が相対的に異なっていることを特徴とする荷電装置。
9. 請求項８において、前記複数のイオン化線の並び方向が、前記対向電極に平行な方向に対して傾斜していることを特徴とする荷電装置。
10. 請求項７〜９の何れかにおいて、前記一対の対向電極の一方側の対向電極の有効面積に対して他方側の対向電極の有効面積が小さく設定された割合が、前記複数対の対向電極のそれぞれについて同一ではないことを特徴とする荷電装置。
11. 請求項１〜１０の何れかの荷電装置と、この荷電装置の前記イオン化線に直交し且つ前記対向電極に平行な方向の一方側に設けられて当該荷電装置でイオン化された荷電粒子を捕集する集塵装置とを具備することを特徴とする捕集装置。
12. 請求項１１において、前記集塵装置が、前記イオン化線と同一極性の電位が印加される非集塵電極と、この非集塵電極と対向して設けられると共に逆極性の電位が印加される集塵電極とを具備することを特徴とする捕集装置。
13. 請求項１２において、前記荷電装置の前記対向電極と前記集塵装置の前記集塵電極とが一体的に形成されていることを特徴とする捕集装置。
14. 請求項１３において、前記対向電極及び前記集塵電極が、体積抵抗率が１０^７Ω・ｃｍのオーダー以下の樹脂からなることを特徴とする捕集装置。
15. 請求項１１〜１４の何れかにおいて、冷暖房装置に着脱自在に内蔵されて使用されることを特徴とする捕集装置。
16. 請求項１１〜１４の何れかの捕集装置を具備することを特徴とする静電式集塵装置。

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