WO2023127946A1 - 電気集塵機 - Google Patents

Abstract

電気集塵機１は、イオン化部３と集塵部４とをカバー２に組み付けた構造である。集塵部４を、高電圧電極５と集塵板６とで構成した。イオン化部３のイオナイザ３０は、直流イオナイザであり、高電圧電極５は絶縁体５１に被覆されている。集塵板６を基材６０とこれを被覆した炭素素材６１とで形成した。そして、同極性の直流電圧を電源１０からイオナイザ３０と高電圧電極５とに印加し、イオナイザ３０と高電圧電極５とに印加した電圧とは逆極性の直流電圧もしくはグランド電圧を集塵板６に印加する。

Description

電気集塵機

　この発明は、空気中の塵埃を電界を利用して集塵する電気集塵機に関するものである。

　近年、空気清浄機は、季節家電ではなく、通年使用する家電として、一般家庭や企業のオフィスに普及している。これは、昨今のコロナウィルスやＰＭ２．５等の環境問題に対応するためである。つまり、個人がパーソナルスペースや会社のデスク等の環境において使用するために、小型化した空気清浄機に関心が高まっているからである。
　空気清浄機には、フィルター式と電気集塵式の２方式があるが、このような空気清浄機を小型化すると、次のような不適応性が生じていた。
　まず、フィルター式の空気清浄機では、機器を小型化すると、ファンの静圧が低下してしまう。このため、空気をＨＥＰＡフィルターに充分に通過させることができず、空気清浄能力が劣化してしまう。そして、空気清浄能力を少しでも良くするために、ファンの回転数を上げると、騒音が発生してしまう。このため、フィルター式の空気清浄機の中には、大型空気清浄機並みの騒音を発する製品もあり、パーソナルスペースで使用する機器として全く適さない。
　一方、電気集塵式の空気清浄機では、ファンの静圧が低くても充分に空気清浄能力を発揮する構造であるため、ファンの回転数を上げる必要がない。このため、電気集塵式の空気清浄機は、ほとんどが無音であり、騒音を発生することはない。しかしながら、電気集塵式の空気清浄機では、小型化するには、集塵構造のプラス極とマイナス極とを近づけなければならない。このため、放電が発生して、オゾンが発生しやすくなる。したがって、この空気清浄機も、パーソナルスペースで使用する機器としては適さない。

　このような問題に対応すべく、特許文献１に記載の電気集塵機が提案された。
　この電気集塵機は、イオン化部と集塵部とをケースに組み付けた構造になっており、集塵部は、高電圧電極と集塵板とで構成されている。イオン化部は、直流イオナイザであり、高電圧電極と集塵板とは、それぞれ絶縁体に被覆されている。そして、同極性の直流電圧を電源からイオナイザと高電圧電極とに印加すると共に、この印加電圧とは逆極性の直流電圧もしくはグランド電圧を集塵板に印加することで、動作するようになっている。
　かかる構成により、この電気集塵機は、オゾンを発生させることなく、しかも騒音を発生させずに、効率的に集塵することができるようになっている。

国際公開第２０２１／１３１５１９号パンフレット

　しかし、上記した電気集塵機では、次のような問題がある。
　この電気集塵機では、小型化が可能であるが、パーソナルスペースに完全に適応した構造になっていない。
　つまり、この電気集塵機では、その厚みを薄くすることができるが、その空気清浄能力を充分発揮させるようにするには、ある程度の大きさが必要となる。このため、個人が卓上で使用することができる程度の大きさにはすることができない。したがって、その設置場所は限られたものとなる。
　また、空気清浄機には、シックハウス症候群（ホルムアルデヒド）や化学物質アレルギー等に対応するための機能が従来から求められている。しかし、従来では、空気清浄機を、工場におけるクリーンルームのクリーン度の改善や異物混入を防止する目的で使用するのが主流であった。このため、パーティクルサイズの化学物質等を吸着する機能は有していたが、パーティクルよりもさらに小さい分子レベルの化学物質等を吸着する機能は有しておらず、これらの物質を吸着することができなかった。
　小型化された空気清浄機についても、同様であり、上記電気集塵機もその例に漏れなかった。

　この発明は、上述した課題を解決するためになされたもので、騒音やオゾンの発生がなく、また、薄型化だけでなく、パーソナルスペースに完全に適応した小型化が可能で、しかも、パーティクルよりもさらに小さい化学物質等の分子レベルの物質を吸着可能な電気集塵機を提供することを目的とする。

　上記課題を解決するために、本発明の第１の態様は、イオンを発生させるためのイオン化部と、イオンが付着した塵を電気的に集塵するための集塵部とで構成される電気集塵機であって、イオン化部は、所定の電圧を電極針に印加してコロナ放電させることにより、印加電圧の極性と同極性のイオンを発生させるイオナイザであり、集塵部は、イオン化部の後段に配設され、イオンが付着した塵を通過させるための複数の間隙を有し且つ所定の電圧が印加される高電圧電極と、この高電圧電極の後段に配設され且つ高電圧電極に印加される電圧の極性と逆極性の電圧もしくはグランド電圧が印加されて、イオンが付着した塵を電気的に吸着する集塵板とを備え、イオン化部の電極針に印加する電圧の極性と高電圧電極に印加する電圧の極性とを同極性に設定し、集塵部の高電圧電極を、所定間隔で平行に並べられ且つそれぞれが絶縁体で被覆された複数の線状導体で形成し、集塵部の集塵板を、半導体や絶縁物等の基材と、当該基材を被覆した炭素素材とで形成した構成とする。

　かかる構成により、同極性の所定の電圧をイオン化部と高電圧電極とに印加すると共に、逆極性の所定の電圧もしくはグランド電圧を集塵板に印加すると、コロナ放電がイオン化部で起こり、印加電圧と同極性の多量のイオンがイオン化部から発生する。このとき、イオンと同極性の電圧が、イオン化部の後段に配されている高電圧電極に印加されているので、多量のイオンは、高電圧電極によって反発され、集塵板側への移動が抑制される。つまり、イオン化部と集塵板との間に、イオンと同極性の高電圧電極が介在し、イオン化部と集塵板との間に直接電界を作ることを防いでいる。これにより、多量のイオンが、集塵板側に向かわずに、高電圧電極の前で広く拡散し、広範囲にある塵に付着する。この結果、広範囲の塵が帯電されることとなる。
　帯電した塵は、高電圧電極の間隙を通過した後、高電圧電極と集塵板との間に発生している強い電界によって、集塵板側に引き込まれ、集塵板に電気的に吸着される。つまり、この発明の第１の態様の電気集塵機は、広い範囲で、塵を帯電させ、強い電界によって、帯電した多量の塵を効率的に集塵する能力を有している。
　ところで、イオン化部と集塵板との距離が近いと、火花放電が起こり、オゾンが発生するおそれがある。しかも、イオン発生に供与する筈のエネルギが、火花放電に使用されてしまうため、集塵効率も低下してしまうおそれがある。
　しかしながら、この発明の第１の態様の電気集塵機では、上記したように、高電圧電極をイオン化部と集塵板との間に介在させ、しかも、イオン化部に印加する電圧の極性と高電圧電極に印加する電圧の極性とを、同極性に設定しているので、電界が、イオン化部と集塵板との間に直接発生しない。このため、火花放電がほとんど発生しない。しかも、高電圧電極を絶縁体で被覆し、半導体又は絶縁体等の体積抵抗率の高い基材を炭素素材で覆うことで、集塵板を形成したので、電流がほとんど流れず、この結果、火花放電の発生を確実に防止することができる。つまり、この発明の第１の態様は、電気集塵式であるので、ファン等による騒音は発生しない。また、オゾンの発生を防止することができるだけでなく、イオン化部と集塵板との距離を近くして、電気集塵機の厚さを薄くすることができる。

　さらに、この発明の第１の態様では、集塵部の集塵板が、半導体や絶縁物等の基材と、この基材を被覆した炭素素材とで形成されているので、例えば、活性炭を炭素素材として適用することで、パーティクルサイズの物質だけでなく、パーティクルよりもさらに小さい化学物質等の分子レベルの物質をも吸着することができる。
　このように、集塵板の吸着能力が非常に高いので、小さな集塵板を使用しても、所望の集塵能力を得ることができる。この結果、厚さだけでなく、電気集塵機全体を小さくして使用することができる。つまり、この発明の第１の態様では、パーソナルスペースに完全に適応した小型化が可能である。

　本発明の第２の態様は、第１の態様に係る電気集塵機において、集塵板の基材の構造を、コルゲートハニカム構造やスポンジ構造、繊維構造等の広表面積構造にした構成とする。

　かかる構成により、集塵板の表面積を大幅に大きくすることができる。したがって、集塵板サイズを極めて小さく設定しても、所望の集塵能力を維持することができるので、その分、電気集塵機のさらなる小型化を図ることができる。

　本発明の第３の態様は、第１の態様又は第２の態様に係る電気集塵機において、高電圧電極を形成する複数の線状導体の間隔を、４０ｍｍ～８０ｍｍの範囲内に設定し、複数の線状導体で形成された高電圧電極と集塵板との距離を、４５ｍｍ～１００ｍｍの範囲内に設定し、イオン化部の電極針から高電圧電極までの距離を、０ｍｍ以上に設定した構成とする。

　かかる構成により、小型の電気集塵機をパーソナルスペースで自由に使用することができる。

　本発明の第４の態様は、第１の態様ないし第３の態様のいずれかに係る電気集塵機において、イオナイザは、３ｋＶ以上の直流電圧を印加することでイオンを発生する直流イオナイザであり、集塵板に印加する電圧は、高電圧電極と逆極性の直流電圧もしくはグランド電圧である構成とした。

　かかる構成により、イオナイザによる安定的なコロナ放電を維持することができる。

　本発明の第５の態様は、第１の態様ないし第４の態様のいずれかに係る電気集塵機において、イオン化部の電極針と同極の電極針を有するイオナイザを、集塵部の上方外側に追設した構成とする。

　かかる構成により、イオンが、イオン化部の電極針から発生するだけでなく、集塵部の上方外側に追設したイオナイザの電極針からも発生するので、イオンをより広範囲に効率よく拡散することができ、この発明の集塵性能のさらなる向上を図ることができる。

　本発明の第６の態様は、第１の態様ないし第５の態様のいずれかに係る電気集塵機において、イオン化部を、前方及び後方が開口した絶縁性のカバーの内部前段に配置すると共に、集塵部を、カバーの内部中段から内部後段にかけて組み付け、絶縁性樹脂からなり且つ複数の開口を有した前面カバー部材を、イオン化部と集塵部の高電圧電極との間であって且つイオン化部の電極針から離れた位置に設けた構成とする。

　かかる構成により、電気集塵機の部品をカバー内に取り付けることで、内部の電気集塵機を守り、耐久性を高めることができる。ところが、電気集塵機の周囲を覆うだけでは集塵性能が大幅に低下する。しかし、この発明の第６の態様では、前面カバー部材がイオン化部と集塵部の高電圧電極との間であって且つイオン化部の電極針から離れた位置に設けられているので、集塵性能の低下を抑えることができる。

　　本発明の第７の態様は、第２の態様に係る電気集塵機において、集塵部の構造は、高電圧電極の後段に、集塵板を前後方向に複数重ねて配設した構造，集塵板を前後方向に折り曲げて配設した構造又は厚みを増した集塵板を配設した構造のいずれかである構成とした。

　かかる構成により、集塵板の厚さを数倍にすることができ、その分、集塵板の表面積を大きくすることができる。この結果、集塵板を、所望の集塵能力を保持したまま小型化することができ、電気集塵機のさらなる小型化を図ることができる。

　以上詳しく説明したように、この発明の電気集塵機によれば、騒音やオゾンの発生はない。また、機器の薄型化が可能なだけでなく、パーソナルスペースに完全に適応した小型化も可能である。しかも、パーティクルよりもさらに小さい化学物質等の分子レベルの物質をも吸着することができる、という効果がある。特に、第２及び第７の態様によれば、さらなる小型化を図ることができる。

　また、第５の態様によれば、集塵性能のさらなる向上を図ることができる。

この発明の第１実施例に係る電気集塵機を示す斜視図である。 図１の矢視Ａ－Ａ断面図である。 部品を一部破断して示す図１の電気集塵機の分解斜視図である。 イオン化部によるイオン発生状態を示す断面図である。 帯電塵の集塵状態を上方から示す断面図である。 この発明の第２実施例に係る電気集塵機を説明するための分解断面図である。 この発明の第３実施例に係る電気集塵機に適用される集塵板の基材を示す斜視図である。 集塵板の利用方法の一例を示す概略図であり、図８の（ａ）は、２枚の集塵板を重ねた状態を示し、図８の（ｂ）は、１枚の集塵板を折り曲げた状態を示す。 この発明の第４実施例に係る電気集塵機を示す斜視図である。 この発明の第５実施例に係る電気集塵機を示す斜視図である。 実施例の要部を説明するための概略断面図である。

　以下、この発明の最良の形態について図面を参照して説明する。

（実施例１）
　図１は、この発明の第１実施例に係る電気集塵機を示す斜視図であり、図２は、図１の矢視Ａ－Ａ断面図であり、図３は、部品を一部破断して示す図１の電気集塵機の分解斜視図である。
　図１に示すように、この実施例の電気集塵機１は、イオン化部３と集塵部４とをカバー２に組み込んだ構造になっている。

　カバー２は、前方（図１の表面側）及び後方（図１の裏面側）が開口した絶縁性樹脂の四角形枠体であり、イオン化部３がカバー２の内部前段に、集塵部４がカバー２の内部中段から内部後段にかけて組み付けられている。

　イオン化部３は、イオンを発生させるための部分であり、イオナイザ３０と電源１０とで構成されている。
　イオナイザ３０は、カバー２の上枠２１の下面前端の中央に取り付けられている。このイオナイザ３０は、直流イオナイザであり、図２に示すように、電極針３０ａを内部に有する。この電極針３０ａの先端は下向きにされ、後端は直流電圧を発生する電源１０の負極１０ａに接続されている。
　すなわち、電源１０からの負極の直流電圧が、イオナイザ３０の電極針３０ａに印加されるようになっている。これにより、コロナ放電を電極針３０ａの先端部分に発生させ、電極針３０ａ周辺に存在している空気を電気的に分解して、負極のイオンを発生することができる。
　安定的なコロナ放電を維持して、イオンを発生させるためには、電極針３０ａに印加する電圧は、通常３ｋＶ～７ｋＶの範囲の電圧が必要である。このため、この実施例では、電源１０として、３ｋＶ～７ｋＶの範囲の直流電源を使用した。
　また、電極針３０ａに印加する電圧の極性は、任意であるが、この実施例では、負極の直流電圧を印加する設定とした。
　つまり、負極のイオンが、集塵部４の前で、集塵部４の面と平行に拡散するように、電極針３０ａの向きと電源１０の電圧とを設定した。

　集塵部４は、イオンが付着した塵を電気的に集塵するための部分であり、前段の高電圧電極５と後段の集塵板６とで構成されている。

　集塵部４の高電圧電極５は、上記イオン化部３の後段に配置された複数の線状導体５０であり、電源１０に接続されている。
　複数の線状導体５０は、図３に示すように、起立した状態で、横並びに所定間隔で平行に配置されている。
　この間隔、すなわち、複数の線状導体５０の横並びの各間隔Ｇは、イオンが付着した塵を通過させるための間隙であり、４０ｍｍ～８０ｍｍの範囲に設定されており、６０ｍｍ～８０ｍｍの範囲内に設定されていることがより好ましい。

　複数の線状導体５０のそれぞれは、絶縁体５１によって被覆されている。
　このような線状導体５０は、可能な限り細く、高電圧に耐えられる性能であることが望ましい。
　例えば、線状導体５０としては、銅、ニッケル又はこれらの合金のいずれかが好ましく、絶縁体５１は、シリコン又はポリエチレンであることが好ましい。

　このような線状導体５０の上端５０ａは、カバー２の上枠２１の下面に設けられた帯状導体５２ａに接続され、帯状導体５２ａが電源１０の負極１０ａに接続されている。
　これにより、電源１０からの負極の直流電圧が、複数の線状導体５０に印加されることとなる。
　すなわち、図２に示すように、この実施例の電気集塵機１では、イオナイザ３０の電極針３０ａと複数の線状導体５０とに印加する両直流電圧が、同極性で同電圧値に設定されている。
　このように、イオナイザ３０の電極針３０ａと複数の線状導体５０とに印加する直流電圧を同極性に設定することにより、イオナイザ３０で発生させたイオンが、高電圧電極５を構成する複数の線状導体５０によって集塵板６に直接吸着されることを妨げ、同極の反発作用によってイオンの拡散を行うことができる。
　なお、この実施例では、イオナイザ３０の電極針３０ａと複数の線状導体５０とに印加する直流電圧を同電圧値に設定したが、同極性であれば、異なる電圧値に設定することができることは勿論である。

　集塵部４の集塵板６は、図３に示すように、高電圧電極５の後段に配置された平板状の導体であり、電源１０に接続されている。
　集塵板６は、集塵方向（図２の右方向）と垂直に起立した状態で、高電圧電極５から所定距離後方に配置されている。
　なお、図２に示すように、イオナイザ３０の電極針３０ａからこの高電圧電極５までの距離Ｌ１は、０ｍｍ以上に設定される。好ましくは、１０ｍｍ以上に設定する。高電圧電極５から集塵板６までの距離Ｌ２は、４５～１００ｍｍの範囲に設定される。好ましくは、５５ｍｍ～９０ｍｍの範囲内に設定する。

　かかる集塵板６は、図３に示すように、基材６０と、この基材６０を被覆した炭素素材６１とで形成されている。
　半導体や絶縁物等を、基材６０として適用することができ、活性炭等各種の素材を、炭素素材として適用することができる。この実施例では、絶縁物の多孔質体であるウレタンフォームスポンジ５ｍｍ厚を基材６０として適用し、活性炭を、炭素素材として適用した。ウレタンフォームスポンジのポア数は３０ｐｐi(pores per inch：スポンジ１インチあたりのポアの数)を超えると圧力損失が高くなり、空気が通らなくなり集塵板の内部に帯電したパーティクルを引き込むことが難しくなるため、面積が増えても有効ではなくなることから、３０ｐｐi以下であることが好ましい。また、集塵板６の体積抵抗率が１０^５～１０^１０Ω・ｃｍになるように、炭素素材６１を基材６０に付着させることが好ましい。これにより、電流は集塵板６にはほとんど流れないが、必要な電圧は集塵板６に印加することができるので、感電や火花放電の発生を防止することができる。

　このように炭素素材６１で被覆された基材６０の上端６０ａは、図２に示すように、カバー２の上枠２１の下面後方に設けられた端子６２ａに接続され、端子６２ａは、電源１０の正極１０ｂに接続されている。
　これにより、電源１０からの正極の直流電圧が、集塵板６に印加されるようになっている。
　すなわち、この実施例の電気集塵機１では、高電圧電極５に印加される電圧の極性と逆極性の直流電圧もしくはグランド電圧が、基材６０と炭素素材６１とで形成された集塵板６に印加されるように設定されている。この電圧値は、０Ｖ～５ｋＶの範囲の電圧値である。また、放電や感電のリスクを更に低くすることができるため、０～３ＫＶの範囲の電圧値がより好ましい。
　このように、高電圧電極５と逆極性の電圧もしくはグランド電圧が集塵板６に印加されることで、高電圧電極５と集塵板６との間に強い電界が発生し、高電圧電極５の間隔Ｇを通過した帯電塵を強い力で素早く集塵板６に吸着することができる。

　次に、この実施例の電気集塵機１の作用及び効果について説明する。
　図４は、イオン化部３によるイオン発生状態を示す断面図であり、図５は、帯電塵の集塵状態を上方から示す断面図である。
　図２において、電源１０の負極の直流電圧を、イオナイザ３０の電極針３０ａと高電圧電極５の線状導体５０とに印加し、正極の直流電圧を、集塵板６に印加する。
　すると、負極の直流電圧がイオナイザ３０の電極針３０ａに印加し、コロナ放電が電極針３０ａの先端部分で発生する。この結果、図４に示すように、多量の負極のイオンＩが電極針３０ａの先端部分の周囲に拡散する。
　このとき、イオンＩは、集塵板６側に引き込まれようとするが、イオンＩと同極性の負極の直流電圧が、高電圧電極５の線状導体５０に印加されているので、イオンＩの集塵板６側への移動が、同極性の線状導体５０によって抑制される。
　すなわち、イオンＩと同極性の電圧が印加された線状導体５０が、イオナイザ３０と集塵板６との間に介在しているので、イオナイザ３０の電極針３０ａと集塵板６との間に、直接的な電界が形成されない。
　したがって、多量のイオンＩは、集塵板６によって引き込まれることなく、高電圧電極５の前で広く拡散し、高電圧電極５の前の広範囲な空間に存在する塵に付着する。つまり、イオナイザ３０と同極性の電圧が印加されている高電圧電極５の存在によって、広範囲の塵が帯電されることとなる。
　そして、図５に示すように、高電圧電極５から集塵板６側に向く強い電界Ｅが、高電圧電極５と集塵板６との間に発生しているので、負極に帯電した塵Ｄが、高電圧電極５の間隔Ｇを通過すると、これらの帯電塵Ｄは、急速に強い力で集塵板６側に引き込まれ、集塵板６に電気的に吸着される。
　つまり、この実施例の電気集塵機１によれば、広い範囲で多量の塵が帯電され、これらの帯電塵が、高電圧電極５と集塵板６との間の強い電界によって、強力且つ迅速に集塵される。

　ところで、この実施例の電気集塵機においては、上記したように、高電圧電極５から集塵板６までの距離Ｌ２を、４５～１００ｍｍの範囲に設定することを許容し、高電圧電極５の間隔Ｇを、４０ｍｍ～８０ｍｍの範囲に設定することを許容し、イオナイザ３０の電極針３０ａから高電圧電極５までの距離Ｌ１を、０ｍｍ以上に設定することを許容することにより、所望の集塵能力を保持しつつ、電気集塵機の小型化を図っている。

　ここで、発明者等は、この実施例の電気集塵機が備える集塵板による集塵能力と小型性と従来型の電気集塵機が備える集塵板の集塵能力と小型性との比較実験を行った。
　なお、従来の電気集塵機は、この実施例の電気集塵機から集塵板を変更したもので、集塵板が、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）板であり、導体を絶縁物で覆った構造になっている。
　従来型の電気集塵機との比較実験は、大きさが１．４ｍ×１．４ｍ×１．４ｍのアクリルボックス内で行った。
　この実施例の電気集塵機では、同じ大きさの集塵板を備えた従来型の電気集塵機に対して、約１３０％の減衰率を達成した。これにより、発明者等は、この実施例の電気集塵機が、従来型の電気集塵機に比べ、高い集塵能力を有することを確認することができた。
　この実施例の電気集塵機における集塵板の大きさは小型のＡ６版であるが、従来型の電気集塵機の集塵板がこの小型の集塵板と同程度の集塵能力を得るためには、大型のＡ４版にしなければならない。つまり、従来型の電気集塵機でこの実施例の電気集塵機と同程度の集塵能力を得るようにするためには、集塵板を４倍のサイズにする必要があった。

　　ところで、イオン化部３のイオナイザ３０と集塵板６との距離が短いと、イオナイザ３０から集塵板６に向かって、火花放電が起こり、オゾンが発生するおそれがある。
　しかしながら、この実施例の電気集塵機１では、高電圧電極５である複数の線状導体５０を、イオナイザ３０と集塵板６との間に介在させ、しかも、イオナイザ３０に印加する直流電圧の極性と線状導体５０に印加する直流電圧の極性とを、同極性に設定しているので、電界が、イオナイザ３０と集塵板６との間に直接発生しない。このため、火花放電がほとんど発生しないので、オゾンも発生しない。

　発明者等は、かかる点を確認すべく、室温２３°Ｃ、ドライエアー風量２０Ｌ／ｍｉｎの条件下で、直流電圧７ＫＶをイオナイザ３０と線状導体５０とに印加すると共に　グランド電圧を集塵板６に印加して、この実施例の電気集塵機１を駆動した。測定にはダイレック社製環境用オゾン測定器Ｍodel１１５０を使用し、１．５Ｌ/ｍｉｎにて試料を採取し、１２秒間隔でサンプリングを行った。オゾン濃度は測定開始５分後から１５分までの１０分間の平均値を用いた。
　すると、この実施例の電気集塵機では、ブランクとのオゾン濃度の差が０．００２５ｐｐｍ以下であり、オゾン発生量が非常に少ないことが確認された。

　ところで、空気中には、パーティクルサイズの化学物質等の塵だけでなく、パーティクルよりもさらに小さい分子レベルの化学物質等の塵も存在する。このように極小の塵は、一般型の電気集塵式の空気清浄機では、集塵することはできない。
　しかし、この実施例の電気集塵機１では、集塵部４の集塵板６を、絶縁物の基材６０と、活性炭である炭素素材６１とで形成したので、炭素素材６１の吸着能力によって、パーティクルサイズの塵だけでなく、パーティクルよりもさらに小さい化学物質等の分子レベルの塵をも吸着することができる。
　このように、この実施例の電気集塵機１では、集塵板６の吸着能力が非常に高い。したがって、小さな集塵板６を使用しても、所望の集塵能力を得ることができる。つまり、集塵板６を通常よりも小型にすることで、厚さだけでなく、電気集塵機１全体を小さくすることができるので、卓上に容易に設置できる等、パーソナルスペースに完全に適応した電気集塵機１を提供することができる。
　さらに、活性炭は、オゾンを吸着する能力も高い。このため、破損等によりイオナイザ３０がユーザに接近する等の想定外の事態が生じた場合でも、集塵板６が発生したオゾンを吸着して、ユーザを保護する。

　なお、この実施例の電気集塵機１は、電気集塵式なので、騒音を発生するファン等は搭載していない。しかし、小型化によって、騒音が発生するか否かは、確認しておく必要がある。そこで、発明者等は、電気集塵機１のサイズを、従来の電気集塵式の空気清浄機の８分の１に設定して動作させ、その音量を測定したところ、１６ｄＢとなり、その音量は同程度の大きさのＨＥＰＡフィルター式の空気清浄機が発生する４０ｄＢ以上の音量の１０分の１以下であり、しかも、集塵性能は２倍以上であった。

（実施例２）
　次に、第２実施例について説明する。
　図６は、この発明の第２実施例に係る電気集塵機を説明するための分解断面図である。
　この実施例の電気集塵機１は、高電圧電極の電気接続構造とイオナイザの電気接続構造が、上記第１実施例と異なる。
　上記第１実施例では、複数の線状導体５０を、帯状導体５２ａ（図２参照。）を通じて電源１０の負極１０ａに並列に接続した。しかし、この実施例では、図６に示すように、１本の線状導体５０を電源１０の負極１０ａに接続して構成したものを、高電圧電極として適用した。
　具体的には、複数の孔２３を、カバー２の上枠２１と下枠２２とに設け、絶縁体５１で被覆された１本の線状導体５０を、これらの孔２３に靴紐を通すように蛇行状に通した。そして、線状導体５０の基端５０ａを電源１０の負極１０ａに接続することにより、上記第１実施例の高電圧電極と同機能の高電圧電極を構成した。
　また、上記第１実施例では、イオン化部３のイオナイザ３０への給電を、電源１０の負極１０ａからの電線で行う構成にした。これに対して、この実施例では、線状導体５０の末端５０ｂを、イオナイザ３０に接続させることによって、線状導体５０を、イオナイザ３０に対する給電用の電線として兼用した。
　かかる電気接続構造をとることにより、電気集塵機の電気的構造を簡略化した。
　その他の構成、作用及び効果は、上記第１実施例と同様であるので、その記載は省略する。

（実施例３）
　次に、第３実施例について説明する。
　図７は、この発明の第３実施例に係る電気集塵機に適用される集塵板の基材を示す斜視図である。
　この実施例の電気集塵機では、集塵板６’の基材６０の構造が広表面積の構造になっている点が、上記第１及び第２の実施例と異なる。
　具体的には、紙を基材の素材として使用し、この紙を用いて、コルゲートハニカム構造の広表面積の基材６０を形成した。例えば、図７に示すように、波状のコルゲート紙６０ｂを、ライナー紙６０ｃを介して積層することで、多数のセル６０ｄを有したコルゲートハニカム構造の基材６０を形成した。
　そして、炭素素材６１（図３参照）をこの基材６０の表面に付着して、コルゲートハニカム構造の集塵板６’を形成した。

　この集塵板６’をうまく利用することで、電気集塵機１をさらに小型にすることができる。
　図８は、図７に示す集塵板６’の利用方法の一例を示す概略図であり、図８の（ａ）は、１枚の集塵板６’を用いた状態を示し、図８の（ｂ）は、１枚の集塵板６’を折り曲げた状態を示す。
　集塵板６’の正面視（図８の左右方向）の外形寸法が、前述した集塵板６の正面視の外形寸法と同じ場合であっても、集塵板６’は、多数のセル６０ｄを有しているので、集塵板６’の表面積が増え、集塵能力を高めることができる。
　また、図８の（ｂ）に示すように、１枚の集塵板６’を前後方向に折り曲げた状態で、高電圧電極５の後段に配置することで、電気集塵機１の高さ寸法（図８の上下方向長さ）を２分の１に小型化することができる。
　さらに、図７に示す１枚の集塵板６’を折り曲げる代わりに、高さ寸法が半分の集塵板６’を２枚重ねて使用した場合においても、電気集塵機１を２分の１に小型化することができる。
　なお、図７に示す１枚の集塵板６’の高さ寸法は半分で、厚さ寸法（図８の左右方向長さ）を２倍にすることでも電気集塵機１を２分の１に小型化することができる。
　その他の構成、作用及び効果は、上記第１及び第２実施例と同様であるので、その記載は省略する。

（実施例４）
　次に、第４実施例について説明する。
　図９は、この発明の第４実施例に係る電気集塵機を示す斜視図である。
　この実施例の電気集塵機１は、イオナイザ３０’が追設されている点が、上記第１ないし第３実施例と異なる。

　すなわち、図９に示すように、イオン化部３のイオナイザ３０とは別体のイオナイザ３０’を、集塵部４の上方の外側に設けた。
　具体的には、イオン化部３の電極針３０ａと同極の電極針３０ａ’が、上方を向くように、イオナイザ３０’をカバー２の上枠２１上に取り付けた。そして、イオナイザ３０’の電極針３０ａ’を電源１０の負極１０ａ（図１参照）に接続した。

　かかる構成により、電源１０をオンにすると、イオナイザ３０’が動作して、イオンＩを発生する。
　したがって、この実施例の電気集塵機１によれば、イオンＩが、イオナイザ３０から発生するだけでなく、イオナイザ３０’からも発生するので、イオンＩをより広範囲に効率よく拡散することができる。
　その他の構成、作用及び効果は、上記第１ないし第３実施例と同様であるので、その記載は省略する。

（実施例５）
　次に、第５実施例について説明する。
　図１０は、この発明の第５実施例に係る電気集塵機の要部を示す斜視図であり、図１１は、実施例の要部を説明するための概略断面図である。
　この実施例の電気集塵機１は、前面カバー部材２０を有している点が、上記第１ないし第４実施例と異なる。

　すなわち、上記第１ないし第４実施例では、イオン化部３を前方及び後方が開口した絶縁性のカバー２の内部前段に配置した。そして、集塵部４をカバー２の内部中段から内部後段にかけて組み付けた。これにより、電気集塵機１の耐久性を高めると共に、破損から守るようにしている。
　しかし、電気集塵機１のカバー２は単なる四角形枠体であり、保護として充分とはいえない。また、集塵部４の高電圧電極５は、カバー２の前方開口から完全に露出しており、外部の物と接触して傷付くおそれがある。
　そこで、第５実施例では、前面カバー部材２０を設けて、カバー２の補強と高電圧電極５の保護を図っている。

　具体的には、図１０に示すように、前面カバー部材２０は、多数の開口２０ａを有する格子状の部材であり、カバー２と同様に、絶縁性樹脂で形成されている。
　前面カバー部材２０は、高電圧電極５の前方に配置され、その上端部がカバー２の上枠２１に、下端部が下枠２２に、両側部が両側枠２４，２４にそれぞれ固着されている。
　図１１に示すように、この前面カバー部材２０は、イオン化部３のイオナイザ３０と高電圧電極５との間に介在することになるが、前面カバー部材２０の位置がイオナイザ３０の電極針３０ａに近づき過ぎると、電極針３０ａでコロナ放電が前面カバー部材２０によって邪魔され、イオン発生量が減少するおそれがある。
　なお、この実施例では、カバー２を四角形枠体に設定したが、その形状はこれに限らず自由である。また、前面カバー部材２０と同様に、カバー２に開口を設けても良い。
　さらに、前面カバー部材２０を格子状の部材で形成したが、これに限らない。人の手等が入らない程度の開口を有した部材であれば良い。
その他の構成、作用及び効果は、上記第１ないし第４実施例と同様であるので、その記載は省略する。

　なお、この発明は、上記実施例に限定されるものではなく、発明の要旨の範囲内において種々の変形や変更が可能である。
　例えば、上記実施例では、高電圧電極を、図３に示したように、絶縁体５１で被覆した複数の平行な線状導体５０で形成したが、高電圧電極は、これに限定されるものではない。

　また、上記実施例では、コロナ放電の理解を容易にするため、イオン化部３のイオナイザとして、１本の電極針３０ａを内部に有するイオナイザ３０を例示したが、電気集塵機に適用可能なイオナイザは、これに限るものではない。例えば、カーボンの導電繊維でなる電極針をブラシ状の束にした、いわゆる「カーボンブラシイオナイザ」も、電気集塵機のイオナイザとして適用することができる。
　さらに、上記実施例のカバー２は、上枠２１と、下枠２２と、上枠２１及び下枠２２を連結する２つの側枠２４とを備える構成であるが、カバーの形状は適宜変更できる。例えば、２つの側枠２４を有さないカバーを採択することも可能である。また、第１、第２、第４、第５実施例として、高電圧電極５を５つ有する構成を例示したが、高電圧電極の数は適宜変更できることは言うまでもない。

　１…電気集塵機、　２…カバー、　３…イオン化部、　４…集塵部、　５…高電圧電極、　６，６’…集塵板、　６０ａ…上端、　６０ｂ…コルゲート紙、　６０ｃ…ライナー紙、　６０ｄ…セル、　１０…電源、　１０ａ…負極、　１０ｂ…正極、　２０…前面カバー部材、　２０ａ…開口、　２１…上枠、　２２…下枠、　２３…孔、　２４…側枠、　３０，３０’…イオナイザ、　３０ａ，３０ａ’…電極針、　５０…線状導体、　５０ａ…上端（基端）、　５０ｂ…末端、　　５１，６０…基材、　６１…炭素素材、　５２ａ…帯状導体、　６２ａ…端子、　Ｅ…電界、　Ｇ…間隔、　Ｉ…イオン、　Ｄ…帯電塵。

Claims (6)

1. 　イオンを発生させるためのイオン化部と、イオンが付着した塵を電気的に集塵するための集塵部とで構成される電気集塵機であって、
   　上記イオン化部は、所定の電圧を電極針に印加してコロナ放電させることにより、印加電圧の極性と同極性のイオンを発生させるイオナイザであり、
   　上記集塵部は、上記イオン化部の後段に配設され、上記イオンが付着した塵を通過させるための複数の間隙を有し且つ所定の電圧が印加される高電圧電極と、この高電圧電極の後段に配設され且つ高電圧電極に印加される電圧の極性と逆極性の電圧もしくはグランド電圧が印加されて、上記イオンが付着した塵を電気的に吸着する集塵板とを備え、
   　上記イオン化部の電極針に印加する電圧の極性と上記高電圧電極に印加する電圧の極性とを同極性に設定し、
   　上記集塵部の高電圧電極を、所定間隔で平行に並べられ且つそれぞれが絶縁体で被覆された複数の線状導体で形成し、
   　上記集塵部の集塵板を、半導体や絶縁物等の基材と、当該基材を被覆した炭素素材とで形成し、
   　上記イオン化部の電極針と同極の電極針を有するイオナイザを、上記集塵部の上方外側に追設した、
   　ことを特徴とする電気集塵機。
2. 　請求項１に記載の電気集塵機において、
   　上記集塵板の基材の構造を、コルゲートハニカム構造やスポンジ構造、繊維構造等の広表面積構造にした、
   　ことを特徴とする電気集塵機。
3. 　請求項１又は請求項２に記載の電気集塵機において、
   　上記高電圧電極を形成する複数の線状導体の間隔を、４０ｍｍ～８０ｍｍの範囲内に設定し、
   　上記複数の線状導体で形成された高電圧電極と上記集塵板との距離を、４５ｍｍ～１００ｍｍの範囲内に設定し、
   　上記イオン化部の電極針から高電圧電極までの距離を、０ｍｍ以上に設定した、
   　ことを特徴とする電気集塵機。
4. 　請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の電気集塵機において、
   　上記イオナイザは、３ｋＶ以上の直流電圧を印加することでイオンを発生する直流イオナイザであり、
   　上記集塵板に印加する電圧は、高電圧電極と逆極性の直流電圧もしくはグランド電圧である、
   　ことを特徴とする電気集塵機。
5. 　請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の電気集塵機において、
   　上記イオン化部を、前方及び後方が開口した絶縁性のカバーの内部前段に配置すると共に、上記集塵部を、カバーの内部中段から内部後段にかけて組み付け、
   　絶縁性樹脂からなり且つ複数の開口を有した前面カバー部材を、上記イオン化部と集塵部の高電圧電極との間であって且つイオン化部の電極針から離れた位置に設けた、
   　ことを特徴とする電気集塵機。
6. 　請求項２に記載の電気集塵機において、
   　上記集塵部の構造は、上記高電圧電極の後段に、上記集塵板を前後方向に複数重ねて配設した構造，上記集塵板を前後方向に折り曲げて配設した構造又は厚みを増した集塵板を配設した構造のいずれかである、
   　ことを特徴とする電気集塵機。
    

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