JP2000042447A

JP2000042447A - 静電集塵器のアークノイズを抑制するためにフェライトスペーサを使用する方法および装置

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Publication number: JP2000042447A
Application number: JP10236262A
Authority: JP
Inventors: Chi-Pai Ho; ホーチィー−パイ; Ronald D Voigts; ディー．ヴォイツロナルド; Charles A Haynes; エー．ヘインズチャールズ; James S Blair; エス．ブレアージェームズ
Original assignee: Trion Inc
Current assignee: Trion Inc
Priority date: 1998-07-14
Filing date: 1998-07-16
Publication date: 2000-02-15
Also published as: US6096119A; WO2000003808A1; AU4828699A

Abstract

(57)【要約】【課題】粒子収集効率が良く、費用効率が良く、効果
的にアーク形成を抑制する静電集塵器を提案すること。【解決手段】空気浮遊粒子を除去するための二ステー
ジ静電集塵器において、帯電プレートがフェライトスペ
ーサーによって相互に電気的に接続されていると共に相
互に物理的に分離されており、これらのスペーサのイン
ピーダンスによって、帯電プレートの一つからアーク放
電が発生した時に流れるアーク放電電流の量が制限され
るようになっている。フェライトスペーサは、集塵器の
接地プレートを電気的に接続すると共に物理的に分離す
るためにも使用することができる。更に、アーク放電電
流が流れる一連のスペーサのインピーダンスを調整する
ために、アルミニウムスペーサを用いることもでき、こ
れにより、その電流は、アーク検出回路が検出を行うた
めに必要な最小の量となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高圧プレートが備
わった静電集塵器（ＥＳＰ）を用いて、空気から煙、埃
および煙霧を除去することに関するものである。更に詳
しくは、本発明は、ＥＳＰの高圧プレートから発生する
放電エネルギを制限すると共に電気アークのアークノイ
ズを抑制することに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の二ステージＥＳＰは、空気からエ
ーロゾルをイオン化して収集するとによって機能する。
粒子を含んだ空気はまずＥＳＰのイオン化区域を通過
し、そこにおいて、粒子は単一極の電荷を与えられて荷
電粒子となる。次に、空気および荷電粒子は、ＥＳＰの
集塵区域を通過する。この区域には、集塵用プレートと
しても知られている、交互に配列された帯電プレートお
よび接地プレートが備わっている。これらのプレートに
よって大きな電界の勾配が発生し、その結果、電気力に
より荷電粒子は、その電荷とは反対の極のプレートに向
けて付勢される。これにより、荷電粒子が収集され、高
い集塵効率で空気から除去される。荷電粒子が移動して
いく相手先の集塵用プレートは、収集プレートとしても
知られている。

【０００３】イオナイザーには主として２つの形式のも
のがある。第１の形式では、細いタングステンワイヤの
直径が７〜１０ミルのものが一般に、高電圧のイオン化
電極として使用される。第２の形式では、先の尖った要
素、例えば、スパイク状に突き出たステンレススチール
製のブレードや先の尖った針等が、高電圧のイオン化電
極として用いられる。十分な電圧供給を行うことによ
り、イオナイザーは、空気１立法センチメートル当たり
１０〜１００×１０⁶の範囲の濃度の単一極性のイオン
を発生させる。これらのイオンのうちの一部は、イオナ
イザーを通過する粒子に対して電荷を与える。このよう
にイオン濃度が高いので、イオン化区域を通過する空気
浮遊粒子は、通常は、瞬時に飽和レベルまで帯電され
る。粒子の飽和レベルは、一般に粒子の表面積に応じて
変動する。この理由は、イオンは粒子に吸着して当該粒
子を帯電するからであり、また、粒子に吸着可能なイオ
ンの数は一般に粒子の有効表面積によって制限されるか
らである。

【０００４】従来の二ステージ静電集塵器の集塵区域
は、複数枚の平行プレートから構成されていることが典
型的である。これらのプレートの一部は高電圧に対して
電気的に接続され、残りのプレートは接地されており、
一列に配置された各プレートに対して隣接するプレート
あるいはプレート群が反対の極性を持つものとなるよう
な交互の順序で各プレートが配置されている。例えば、
このような列の中間に位置する高電圧プレートはその隣
に接地プレートを備えることになる。金属製のタイロッ
ドおよびアルミニウム製のスペーサが、高電圧プレート
および接地プレートを物理的に固定するために通常使用
され、また、各プレートを高電圧源あるいは地面に対し
て適切に接続するために使用される。高電圧プレート
に、接地されたタイロッドおよびアルミニウム製スペー
サが接触することがないように、高電圧プレートにはク
リアランスホールが形成され、また、高電圧源に電気的
に接続されているタイロッドおよびアルミニウム製スペ
ーサが接地プレートに接触することのないように、接地
プレートにはクリアランスホールが形成されている。こ
のようにして、全ての高電圧プレートは同一の高電圧レ
ベルに接続され、全ての接地プレートは接地状態とされ
る。高電圧レベルおよび接地間の電位は、典型的には数
千ボルトであり、例えば、約３ＫＶから約６ＫＶの間と
される。

【０００５】正しく設計されたＥＳＰでは、正常な動作
状態ではアークを発生しない。しかし、プレートの間隔
が実質的に減少したときには、高電圧プレート、すなわ
ち帯電プレートと接地プレートの間に、高電圧アークが
発生するおそれがある。例えば、プレート間のエアース
ペースは、堆積した繊維、埃粒子、リント、あるいはプ
レート間のエアースペース内のその他の異物が蓄積する
ことによって、狭まる可能性がある。プレート間の間隔
が空気の電気的な絶縁破壊距離よりも狭くなると、プレ
ート間の高電圧によって、帯電プレートから接地プレー
トの向けて電流が流れる空気を介しての通路、すなわち
アークが形成される可能性がある。このアーク放電電流
によって、「爆竹のような」ノイズが発生する。

【０００６】プレート上のいずれの位置におけるアーク
形成も、集塵器が清掃されてアーク形成の原因が除去さ
れるまでは継続する。例えば、プレート間の有効間隔が
空気の電気的絶縁距離以上となるように異物を除去する
まで継続する。アークによって発生する大きなノイズは
不快なものであり、ユーザーにとって耐えられない場合
もある。従って、アークノイズを低減するＥＳＰの設計
は、住宅、レンスラン、会議室、病院等での使用のよう
な各種の用途において、極めて望ましいことである。

【０００７】トンプソン等に付与された米国特許第４，
１６６，７２９号には、アークノイズを低減するため
に、剛性の不導電性素材から形成され、低導電性素材の
層がコーティングされた集塵用プレートが開示されてい
る。導電性の低い素材を通っては電位は有効には伝達さ
れないのと、エアーギャップを横切ってアークが到達す
るために、低導電性素材を通って電源側からアーク放電
電流が流れるので、低い導電性素材を通って低下した電
圧はエアーギャップにおいては得ることができない。こ
の電圧降下によって、アーク放電の間においてエアーギ
ャップを横切るエネルギ量が低減され、それにより、対
応するアークノイズの発生が低減される。このように、
集塵器のいずれの地点でのアーク放電も、インピーダン
スによって電源から隔離され、これにより、アーク放電
のノイズレベルが抑制される。特に、ＥＳＰ内の火花放
電は、容量放電として取り扱うことができ、プレートの
全領域が容量を構成する。高電圧放電はミリ秒単位で起
きるので、放電のＲＣ時定数が十分に長いと、例えば、
十分の一秒以上であると、２枚のプレート間のエアーギ
ャップを跨ぐ高電圧火花放電あるいはアーク放電を抑制
あるいは回避することができる。ＲＣ時定数は、プレー
トの抵抗（オーム）とプレートの容量（ファラッド）の
積に等しい。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記の方法の重大な欠
点の一つは、上記のようにコーティングされた抵抗プレ
ートを製造することが高価であるということである。低
導電性素材の外側層によってコーティングされた高抵抗
素材によって絶縁された集塵用プレートは、製造作業が
比較的大変であり、製造コストが高い。これに対して、
全アルミニウム製の集塵プレートは、典型的には、連続
した繰り返しサイクルにより行われる操作でアルミニウ
ム製のコイルからダイ・スタンピングにより形成され、
大量のプレートの製造を非常に費用効率良く行うことが
可能である。しかし、全アルミニウム製の集塵プレート
ではアークノイズが抑制されない。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の実施形態におい
ては、粒子収集効率が良く、費用効率が良く、効果的に
アーク形成を抑制するＥＳＰを提案することにより、上
記の各問題が解決される。

【００１０】本発明の一つの実施の形態によれば、集塵
プレートに高電圧を伝えるためにフェライトスペーサを
用いている。電圧印加された集塵プレートと接地プレー
トの間にアーク形成が発生する状況においては、フェラ
イトスペーサのインピーダンスによってアークにより放
出されるエネルギが制限されて、アークノイズが抑制さ
れる。本発明を含むＥＳＰ機械は、集塵プレートを物理
的に固定すると共に集塵プレートを電気的に接続するた
めにアルミニウム製のスペーサを使用している従来のＥ
ＳＰ機械に比べて、このように遥かに静かに動作し、ノ
イズに悩まされることが遥かに少ない。さらには、フェ
ライトスペーサは、ＥＳＰの集塵効率を損なうことなく
アークノイズを低減する。本発明の一つの実施の形態で
は、ＥＳＰの電圧印加プレートおよび接地プレートは金
属製とされる。

【００１１】本発明の別の実施の形態では、フェライト
スペーサは、アーク検出回路が備わった電源を有するＥ
ＳＰにおいて、集塵プレートを電気的に接続するために
アルミニウムスペーサと一緒に使用される。このＥＳＰ
には、例えば、１９９８年２月３日に出願され、出願中
にある米国特許出願第０９／０１７，６５９号に開示さ
れているアークを検出して電力供給を制御するための装
置および方法を組み込むこともできる。この出願中にあ
る米国特許出願第０９／０１７，６５９号の内容は参照
として本明細書に組み込まれる。アルミニウムスペーサ
は、フェライトスペーサによって生成されるシリアル・
インピーダンスを調整し、これによってアーク放電ノイ
ズを満足のいくレベルにまで抑制し、その一方で、電源
がアーク放電を確実に検出できるようにしている。帯電
プレートおよび接地プレートの双方のためのフェライト
スペーサおよびアルミニウムスペーサの各種の組み合わ
せを用いて、所望のインピーダンスを得ることができ
る。これらのスペーサにより、集塵プレートを物理的に
支持することもできる。

【００１２】電源がアーク放電を検出できるようにする
ための目的は、アーク放電を検出後に予め定めた期間の
間（例えば、５秒間）、電源が、一時的にその電力出力
を遮断できるようにし、これにより、ノイズ発生を、連
続したアーク放電が原因となる「爆竹のような」連続し
たノイズの代わりに単発のアークによるノイズに制限す
るためである。所定数のアーク（例えば、１０）が検出
された後に、電源自体を遮断し、ＥＳＰがメンテナンス
を必要としている旨をオペレータに警告するためのメン
テナンス・インジケータをオンにするように、電源を設
計することができる。電源が遮断して、メンテナンス・
インジケータが駆動すると、ＥＳＰシステムは、メンテ
ナンスが行われて電源がリセットされるまで、非作動状
態のままとされる。

【００１３】本発明のその他の特徴および利点は、以下
の好適な実施の形態の説明と、添付図面から明らかにな
る。添付図面は、一例として、本発明の原理を示すもの
である。同様な要素には同様な参照番号を付してある。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の第１の実施の形態におい
ては、二ステージＥＳＰは、複数枚の帯電プレートおよ
び接地プレートを固定するためのスペーサとして、フェ
ライトコアを使用しており、これの部材が一体となって
当該ＥＳＰの集塵用ステージを形成している。フェライ
トは一般化学式がＭＯＦｅ₂Ｏ₃であるセラミック材料
であり、この式において、ＭＯは４８ないし６０モルパ
ーセントの鉄酸化物がブレンドされた二価の金属酸化物
である。異なる族のソフトフェライト、例えば、マンガ
ン亜鉛フェライト、ニッケル亜鉛フェライトやマンガン
フェライトを使用することができる。典型的なフェライ
ト組成物は、有効誘導インピーダンスが高周波数におい
て形成されるシールド・ビードおよび広帯域チョークと
して、電磁障害（ＥＭＩ）抑制に使用される。本発明で
は、放電電流を制限してアーク放電によるノイズを低減
するフィルタを形成するために、アーク放電の経路に配
置した全フェライトスペーサによって提供される直列の
誘導インピーダンスを利用している。各フェライトスペ
ーサは、例えば、約１，０００，０００オームの抵抗、
および約１×１０^-6ヘンリーのインダクタンスを有する
ように構成することができる。本発明の一つの実施形態
では、例えば、各フェライトスペーサの抵抗を、数百オ
ームまで小さくすることができ、あるいは数百万オーム
まで大きくすることができ、一方、インダクタンスを、
約１×１０^-6から約１×１０^-3ヘンリーの範囲にするこ
とができる。本発明は、しかし、このような数値範囲に
限定されるものではなく、ここの設計、性能および環境
に応じて、他の適切な値の抵抗およびインダクタンスを
使用することができる。

【００１５】フェライトスペーサに高電圧を強制的に通
すために、本実施例では、通常のＥＳＰにおいてスペー
サとプレートを一緒に固定するために一般的に使用され
る金属製タイロッドを絶縁している。金属製のタイロッ
ドと共に、あるいはその代わりに、他の非導電性のタイ
ロッド、例えば、プラスチック製のタイロッドを使用す
ることができる。電源に対する高電圧接点は、典型的に
は、集塵器の中間区域に一する第１の帯電プレートの上
端に形成される。このような場合においては、第１の帯
電プレートの両側において当該第１の帯電プレートを隣
接した帯電プレートから分離しているフェライトスペー
サを通して、隣接する帯電プレートに達するように電圧
を通す必要がある。さらに、電圧を、次の隣接プレート
に達するように、別のフェライトスペーサの組を通し
て、電圧を通す必要があり、集塵器の両端の最後の帯電
プレートに電圧が到達するまでのラインを、このように
繰り返す必要がある。このようにして、全ての帯電プレ
ートがフェライトスペーサによって接続される。これら
のプレートの一枚から特定の位置において高電圧アーク
が発生した場合およびその時には、例えば、２枚の隣接
プレート間で発生した場合およびその時には、電源から
のエネルギあるいは別の帯電プレートの容量に蓄えられ
ているエネルギは、放電ポイントに到達するために一連
のフェライトスペーサを通らなければならない。よっ
て、直列のフェライトスペーサのインピーダンスによ
り、アーク放電およびそれに伴うアーク放電ノイズを大
幅に抑制することができる。特に、フェライトスペーサ
は、誘導インピーダンスと抵抗の双方を持っており、こ
れらが一体となって、アーク放電電流を制限してアーク
ノイズを低減するための強力なＬＲ（誘導ー抵抗）フィ
ルタを形成する。

【００１６】本発明の第２の実施形態においては、電圧
を帯電プレートに伝えるためにフェライトスペーサおよ
びアルミニウムスペーサの組み合わせを採用することが
でき、フェライトの使用量が少なくなり、よって、直列
インピーダンスが低減する。フェライトスペーサとアル
ミニウムスペーサとは、一個ずつ等しく交互にすること
ができ、あるいは、２個のアルミニウムスペーサ毎に１
個のフェライトスペーサを配置することもでき、また
は、３個あるいはそれ以上のアルミニウムスペーサ毎に
１個のフェライトスペーサを配置することもできる。こ
のように、アルミニウムスペーサは、直列インピーダン
スを調整および低減するために使用することができる。
直列インピーダンスを低減するとアクノイズレベルが高
まるが、アーク放電電流が、出力遅延あるいは電力遮断
を行うために電源回路によって検出するにに十分な大き
さとなるように、直列インピーダンスが低減される。よ
って、アンチアーク回路が備わった電源回路が検出を行
うために丁度十分な大きさの値となるように、アーク放
電電流（およびそれによるアークノイズレベル）を低減
する直列インピーダンスを提供するフェライトスペーサ
とアルミニウムスペーサとの組み合わせを選択すること
は、一つの最適化処理である。同一の原理によって、フ
ェライトスペーサとアルミニウムスペーサの組み合わせ
を用いて、接地プレートを接地することにより、同一の
効果を得ることができる。

【００１７】本発明の一つの実施形態においては、図１
に示すように、フェライトスペーサ１４は、帯電プレー
ト１２に対して高電圧を伝達すると共に、それらを支持
している。フェライトスペーサ１４は接地プレート３の
孔１３を貫通しており、これら接地プレート３には接触
していない。高電圧素子を接地素子から絶縁するために
インシュレータ４が使用されている。これらのインシュ
レータ４は、例えば、セラミック材料やその他の適切な
絶縁特性を備えた材料から作ることができる。集塵器の
組立は、通常は一方のエンドプレート１から開始し、こ
のエンドプレート１には、ナット６、９を用いて、イン
シュレータ４、高電圧タイロッド５および接地タイロッ
ド８が固定されている。タイロッド５、８を上向きに保
持して、これらのタイロッド５、８が高電圧プレート２
の対向する孔１１２、１２に貫通するように、この高電
圧プレート２を、組み立て体に落とし込む。次に、フェ
ライトスペーサ１４が高電圧タイロッド５の上に落とし
込まれ、アルミニウムスペーサ１０が接地タイロッド８
の上に落とし込まれる。アルミニウムスペーサ１０を高
電圧プレート２の孔１２に通し、当該高電圧プレート２
に接触しない状態にする。次に、接地プレート３の対応
する孔１３、１１３にタイロッド５、８が貫通するよう
に、当該接地プレート３を組立体に落とし込み、これに
より、組立の第１のサイクルが終了する。孔１３の縁と
タイロッド５の間の距離、および孔１２とタイロッド８
の間の距離は、通常の動作状態においてアークが起きる
ことのない十分な距離とされている。孔１１２、１１３
は、タイロッド５、８の外径およびスペーサ１４、１０
の内径よりもほんの僅かに大きく、この結果、高電圧プ
レート２は、フェライトスペーサ１４によって固定され
ると共に積み上げられ、また、接地プレート３はアルミ
ニウムスペーサ１０によって固定されると共に積み上げ
られる。この組立サイクルは、プレート２、３が２枚の
エンドプレート１の間に挟まれた状態となるように、ナ
ット６、９を用いて残りのエンドプレート１を組立体に
固定するまで、繰り返し行われる。エンドプレート１を
更に固定するために、リベット１６を用いて、上面およ
び底面ブレース１５が更に取り付けられる。

【００１８】図１に示す高電圧接点１１は、電源回路か
ら、集塵器１００の中間に位置する帯電プレート２の一
つに高電圧を伝達する。高電圧タイロッド５は、当該タ
イロッド５とフェライトスペーサ１４の間に位置してい
るインシュレータ７によって絶縁されている。このイン
シュレータ７は例えば、熱収縮管材料とすることができ
る。このように、接点１１で供給される電圧は、この接
点１１に直接接続されている帯電プレート２以外の帯電
プレート２に対して、中間にある帯電プレート２および
フェライトスペーサ１４を介して伝達される。このこと
は、図２の電気概略図に示してある。

【００１９】図２において、２列の抵抗Ｒ１〜Ｒ８およ
びＲ９〜Ｒ１６が、図１に示す２本の高電圧タイロッド
５に沿った２列のフェライトスペーサ１４を表してい
る。図２の電気的概略図では、図１の導電性のアルミニ
ウムスペーサ１０を、抵抗が零で図１の接地プレート３
を相互に接続しているものとして表してある。集塵器１
００における最も外側に位置する帯電プレート２と、そ
れに最も近い接地エンドプレート１との間の位置２０に
おいて、高電圧放電あるいはアーク放電が発生した場合
には、電源回路からの高電圧は、接点１１から放電位置
２０に到る２本の経路を有している。電圧は、放電位置
２０に到達するためには、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４
で表されるフェライトスペーサ１４あるいは、Ｒ９、Ｒ
１０、Ｒ１１およびＲ１２で表されるフェライトスペー
サ１４を通らなければならない。双方の経路は、アーク
ノイズを大幅に低減するために十分な比較的大きなイン
ピーダンスを持っている。

【００２０】図２に示す位置２１においてアーク放電が
発生する場合には、電源回路からの電圧は、位置２１で
放電するためには、Ｒ５、Ｒ６およびＲ７で表されるフ
ェライトスペーサ１４あるいはＲ１３、Ｒ１４およびＲ
１５で表されるフェライトスペーサ１４を通らなければ
ならない。さらには、他の帯電プレート２に蓄積された
エネルギ、例えば帯電プレート２の容量によって蓄積さ
れたエネルギは、位置２０および２１のような放電位置
に到達するためには、一連のフェライトスペーサ１４を
通る必要がある。従って、フェライトスペーサ１４のイ
ンピーダンスによりアーク放電において放出されるエネ
ルギが制限あるいは低減され、またそれによって、それ
に伴うアークノイズが大幅に低減される。図１および図
２に示す特定の構成においては、アークノイズの抑制効
果は、集塵器１００におけるアーク放電の位置に応じて
変動する。この理由は、一部の放電位置、例えば、上述
した位置２０、２１は、他のアーク放電位置に比べて、
異なる数の中間フェライトスペーサ１４によって接点１
１から分離されているからである。

【００２１】図３は、本発明の別の実施形態による電気
的な概略図である。この実施形態は図１、２に示すもの
と同様ではあるが、図１に示すアルミニウムスペーサ１
０の代わりに、別のフェライトスペーサ１４が使用され
ている。このように、図３に示すように、２つの抵抗列
Ｒ１〜Ｒ１２とＲ１３〜Ｒ２５によって指示されている
が、抵抗群Ｒ１〜Ｒ１２によって表示されているフェラ
イトスペーサ１４は高電圧タイロッド５に取り付けら
れ、抵抗Ｒ１３〜Ｒ２５によって表される追加したフェ
ライトスペーサ１４が、帯電プレート２が相互に分離さ
れているのと同様に接地プレート３が相互に電気的に分
離されるように、接地タイロッド８にも取り付けられて
いる。２枚のエンドプレート１と、これらエンドプレー
ト１に締結した支持用ブレース１５のみが、直接に接地
されている。

【００２２】図３の構成によって得られる利点は、異な
った位置で発生するアーク放電にたいして、アーク放電
において放出されるエネルギおよびそれに対応するアー
クノイズがより一層均一に低減されるということであ
る。低減作用がより均一となる理由は、集塵器のいずれ
の位置において発生したアーク放電に対しても、接点１
１から接地まで移動するまでにアーク放電電流が通らな
ければならない最小個数のフェライトスペーサ１４が同
一となるからである。例えば、位置２５のアーク放電
は、地面に消散するためには、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ
４、Ｒ５およびＲ１８で表される６個のフェライトスペ
ーサ１４を通過する必要があり、位置２６におけるアー
ク放電も、Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９、Ｒ１０、Ｒ１１およびＲ
２５で表される合計６個のフェライトスペーサ１４を通
過する必要がある。これと同一のことは、位置２７にお
けるアーク放電にも当てはまり、その理由は、その最も
抵抗が小さな消散経路もＲ７、Ｒ２１、Ｒ２２、Ｒ２
３、Ｒ２４およびＲ２５で表される６個のフェライトス
ペーサを経由したものとなるからである。

【００２３】図４は本発明の別の実施形態による電気的
な概略図である。この実施形態では、フェライトスペー
サおよびアルミニウムスペーサの双方を備え、アルミニ
ウムスペーサは集塵器における直列インピーダンスを調
整するための使用される。この集塵器用の電源回路には
アンチアーク回路が備わっている。直列インピーダンス
の調整は、それらが満足すべきレベルにまでアークノイ
ズを抑制するために十分に大きく、しかも、電源回路の
アンチアーク回路により信頼性のある検出ができるよう
な最小レベルでのアーク放電による電気ノイズ信号を維
持するために十分な程度に小さくなるように行われる。
このようにして、アンチアーク回路によって、アーク発
生が検出された時には、上述したように、電源回路によ
る電力供給を停止させることができる。

【００２４】図４に表示される実施形態は、図１に示す
実施形態と同様であるが、帯電プレート２と接地プレー
ト３の間のフェライトスペーサ１４およびアルミニウム
スペーサ１０の配置の点で異なっている。特に、図４に
示す抵抗Ｒ１〜Ｒ１２は帯電プレート２の間に位置して
いるフェライトスペーサ１４を表しており、抵抗Ｒ１４
〜Ｒ２５は接地プレート３の間のフェライトプレート１
４を表している。図４に示すように、帯電プレート２の
間において、抵抗が存在しないということで表示されて
いるように、３番目のスペーサは全てアルミニウムスペ
ーサ１０であり、帯電プレート２の間の残りのスペーサ
は、抵抗Ｒ１〜Ｒ１２で表示するように、フェライトス
ペーサ１４である。接地プレート３の間の一つおきのス
ペーサは、抵抗が存在しないということで表示されてい
るように、アルミニウムスペーサであり、接地プレート
３の間の残りのスペーサは、抵抗Ｒ１４〜Ｒ２５で表示
されているように、フェライトスペーサ１４である。こ
の構成においては、アーク放電において放出されるエネ
ルギの低減効果、およびそれに対応するアークノイズの
低減効果は、アーク放電の位置に応じてある程度変動す
る。この理由は、放電電流が接点１１からのその通り路
において通過しなければならないフェライトスペーサ１
４の個数が、アーク放電位置に応じて変わるからであ
る。例えば、位置４２７で発生するアーク放電は、抵抗
Ｒ２１、Ｒ２３およびＲ２５で表示される３個のフェラ
イトスペーサ１４を通って移動する。これに対して、位
置４２５で発生するアーク放電は、抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ
４、Ｒ５およびＲ１８によって表示される５個のフェラ
イトスペーサ１４を通って移動することになる。位置４
２６において発生するアーク放電は、抵抗Ｒ８Ｒ９、Ｒ
１１およびＲ２５で表示される４個のフェライトスペー
サ１４を通って移動することになる。

【００２５】図５は、本発明の実施形態が組み込まれた
二ステージ静電集塵器（ＥＳＰ）のユニット５００の正
面図である。この図５に示すように、電離ワイヤ３３お
よび拡張接地プレート３２が取り付けられている。図５
および図６においては、電気ワイヤ３３等の他の特徴の
表示の障害あるいは混乱を引き起こすことのないよう
に、集塵用プレート２、３のうちの数枚のみを表示して
ある。

【００２６】図６はＥＳＰユニット５００の上面図であ
る。図６に示すように、３枚の接地プレート３毎に１枚
の拡張接地プレート３２が配置されている。電離ワイヤ
３３は２枚の隣接した拡張接地プレート３２の間に位置
している。電離ワイヤ３３は拡張接地プレート３２に向
けてコロナ電流を発生し、これにより、高濃度のイオン
カーテンを形成する。プラスチック製のコンタクトガー
ド２８も配置されている。空気浮遊粒子は、集塵用プレ
ートの区域に入り込む前に、これらの高濃度のイオンカ
ーテンを通過する必要があるので、それらはイオンカー
テンを通る差異に帯電される。本実施形態では、異なる
電圧を使用して、イオン化と収集を行う。従って、電離
ワイヤ３３に第１の電圧を供給するためにイオナイザー
電圧接点３０が配置され、電圧接点６１１により第２の
電圧が帯電プレート２に供給される。

【００２７】図７はＥＳＰユニット５００の側面図であ
る。図７に示すように、インシュレータ４により、高電
圧タイロッド５、６は接地されたエンドプレート１から
電気的に絶縁されている。３本の高電圧タイロッド５お
よび３本の接地タイロッド８が使用されている。集塵器
の取り扱いを容易にするために、各エンドプレート１に
は把手３５が取り付けられている。空気流は最初にイオ
ン化区域を通過しなければならないので、ＥＳＰユニッ
ト５００を正しくキャビネットあるいは作動ハウジング
内に挿入されることを確保するために、空気流の方向を
示すマーキング４０およびキー溝３４が形成されてい
る。

【００２８】図８は図６の８−８線に沿った横断面図で
ある。プラスチック製のコンタクトガード２８は正面お
よび裏面のブレース１５によって固定されている。帯電
プレート２の電圧接点６１１は、リベット６１６を用い
て、コンタクトガード２８にリベット止めされている。
電圧接点６１１は、幅が１インチであり、集塵器の中間
区域において１枚あるいは２枚の帯電プレート２の上端
の位置３６においてソリッドな電気接点を構成するよう
に、形成されている。電圧接点６１１が、一例として、
電源回路の接点機構（図示せず）によって、帯電プレー
ト２の方向に押されているときには、電圧接点６１１と
帯電プレート２の上端の間の接点位置３６は、それが撓
みながら、帯電プレート２の上端に沿って横方向にスラ
イドすることになり、この電圧接点６１１にはばね力が
発生する。図８に示すように、コンタクトガード２８の
リップ４１により、電圧接点６１１が帯電プレート２の
上端から外れることが防止され、接点位置３６において
は、電圧接点６１１と帯電プレート２の上端との間に、
ソリッドでばね力が作用した接点が形成される。

【００２９】図８には、更に、１個のフェライトスペー
サ１４と、インシュレータ７によって絶縁された１本の
金属製タイロッド５を示してある。孔１３によって、フ
ェライトスペーサ１４と金属製タイロッド１５は、フェ
ライトスペーサ１４および拡張接地プレート３２の間に
アーク放電が発生しないような十分なクリアランスを持
って、この拡張接地プレート３２を貫通している。全て
の接地プレート２および拡張接地プレート３２の上側の
縁には、帯電プレート２の縁から十分なクリアランスが
形成されるように、アール３８を付けてある。図９は、
図６の９ー９線に沿った横断面図であり、特に、電離ワ
イヤ３３の電圧接点３０を示している。図９に示す電離
ワイヤサポート３７は、０．０２４厚のステンレススチ
ールからなり、穴あけされており、図５、８、９および
１０に示すように、各電離ワイヤが上端から底までのワ
イヤサポート３７にフック止めされるような形状とされ
ている。

【００３０】図１０（Ａ）は電離ワイヤサポート３７の
正面図を示し、図１０（Ｂ）はその電離ワイヤサポート
３７の側面図を示す。この電離ワイヤサポート３７は、
図１１（Ａ）、１１（Ｂ）に示すように、リベット１２
１６によって、Ｕ形状の金属製ブレース３１に締結され
ている。Ｕ形状のブレース３１には、電離ワイヤサポー
ト３７のフックを当該Ｕ形状のブレース３１に貫通させ
るために、窓３１１が敬し得されている。図１２（Ａ）
および１２（Ｂ）には、Ｕ形状の金属製ブレース３１に
リベット止めされた最も下の電離ワイヤサポート３７を
示してある。

【００３１】図１３（Ａ）および１３（Ｂ）には、図１
２に示す組立体に対して、リベット３９を用いてリベッ
ト止めされたイオナイザー接点３０を示してある。組立
体を図６、７、９に示すようにエンドプレート１に固定
するためにインシュレータ２９が用いられる。これらの
インシュレータ２９は、Ｕ形状のブレースを所定位置に
保持するための正方形の窪みが形成されており、例え
ば、プラスチック製である。また、インシュレータ２９
は、図６、７に示すように、エンドプレート１の正方形
の孔に保持されている。電離ワイヤ３３用の高電圧接点
３０は、図９に示すように、高電圧帯電プレート２から
十分なクリアランスが形成されるように、２つの直角な
段部を備えた形状とされている。

【００３２】図５に示す仕様の二ステージＥＳＰを、集
塵効率およびアークノイズを試験するために製造した。
帯電プレートの組み付けに使用したフェライトスペーサ
は、長さが０．２９インチ、内側直径が０．２５インチ
で外側直径が０．３８インチのビードとして形成した。
接地プレートの組み付けに使用したアルミニウムスペー
サは、フェライトスペーサと同一の形状および寸法とし
た。イオナイザーには８．４ｋＶの電力を供給し、集塵
用プレートには４．４ｋＶの電力を供給した。

【００３３】ＤＯＰエーロゾル０．３ミクロン直径で空
気流の流速が３５０立法フィート毎分（ｃｆｍ）で、９
８％の集塵効率が測定され、これは、同様の構造である
が集塵器においてフェライトスペーサの代わりに全てア
ルミニウムスペーサを使用したＥＳＰの効率に匹敵する
ものである。

【００３４】アークノイズに関しては、ねじまわしを用
いていろいろな位置で帯電プレートを隣接している接地
プレートに短絡させ、それによって発生するアークノイ
ズのレベルを集塵器から１ｍで測定した。アークノイズ
の測定値の範囲は４９ｄＢから５７ｄＢの範囲であっ
た。同一の試験を、アルミニウムスペーサのみを備え、
フェライトスペーサを備えていない（従って、アークノ
イズ抑制機構が備わっていない）従来形の同一構成の集
塵器について行った。従来形の集塵器のアークノイズ測
定値は、全てのアーク放電位置において９０ｄＢ以上で
あった。これらの試験が示すように、上記のように本発
明に従ってフェライトスペーサを使用することにより、
大幅にアークノイズレベルが低減された。

【００３５】集塵用プレートは、地面（零ボルト）おび
大きな正電圧のいずれかに電気的に接続されたものとし
て上述してきたが、本発明の実施形態は、第１の複数の
集塵用プレートを第１の電位に接続し、第２の複数の集
塵用プレートを第２の電位に接続する構成を含むことが
できる。各種の電圧の組み合わせが可能である。例え
ば、第１および第２の電位の一方を正電圧とし、他方の
電位を零電圧あるいは負電圧とすることができる。第１
および第２の電位の一方を零電圧とし、他方の電位を負
電圧とすることもできる。当業者ならば理解するよう
に、静電集塵器を通過する空気から荷電粒子を効率良く
収集することを確実に行うために十分な第１および第２
の電位の間の差を形成するために、第１および第２の電
位の各種の選択が可能である。

【００３６】上記明細書において本発明の原理、好適な
実施形態および動作モードを説明してきた。しかし、保
護されるべき本発明は、説明した個々の実施形態に限定
されるものとして解釈されるものではない。また、ここ
に説明した実施形態は制限的にではなく例示であるとみ
なされるべきである。本発明は、アーク発生を制御する
ための電気エアーフィルタ以外の装置にも使用すること
が可能であり、例えば、検出された場合には遮断あるい
は制御可能な不所望なアークが発生するどのような装置
にも本発明を使用することができる。本発明の範囲を逸
脱せずに、他人による変形および変更が可能であり、均
等物を採用することができる。従って、明確に意図して
いるところは、特許請求の範囲に規定されている本発明
の精神および範囲に含まれるそのような全ての変形、変
更および均等物は、特許請求の範囲に含まれるというこ
とである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態による、高電圧を帯電プレ
ートに導くためにフェライトスペーサを使用した静電集
塵器の正面図である。

【図２】図１の集塵器の電気的な概略図である。

【図３】本発明の一実施形態による、電気的に帯電プレ
ートを接地プレートに接触させるためにフェライトスペ
ーサを使用した集塵器の電気的な概略図である。

【図４】本発明の一実施形態による、電気的に帯電プレ
ートを接地プレートに接触させるためにフェライトスペ
ーサとアルミニウムスペーサの組み合わせを用いた集塵
器の電気的な概略図である。

【図５】平行な集塵用プレートが部分的に示されてい
る、アークノイズを制御するためにフェライトスペーサ
を使用している二ステージ静電集塵器の正面図である。

【図６】平行な集塵用プレートが部分的に示されてい
る、図５に示す静電集塵器の上面図である。

【図７】図５に示す静電集塵器の側面図である。

【図８】帯電プレートとの高電圧接点を示す、図６の８
ー８線に沿った断面図である。

【図９】電離ワイヤとの高電圧接点を示す、図６の９ー
９線に沿った断面図である。

【図１０】（Ａ）および（Ｂ）は、電離ワイヤサポート
素子の正面図および側面図である。

【図１１】（Ａ）および（Ｂ）は、図１０（Ａ）、１０
（Ｂ）に示す電離ワイヤサポートを収納するために使用
する金属製ブレースの正面図および側面図である。

【図１２】（Ａ）および（Ｂ）は、図１０（Ａ）、１０
（Ｂ）の電離ワイヤサポートと図１１（Ａ）、１１
（Ｂ）の金属製ブレードが、一体に組付けられた状態の
正面図および側面図である。

【図１３】１３（Ａ）、１３（Ｂ）は、図１２の電離ワ
イヤサポート組立体に固定された高電圧接点の正面図お
よび側面図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ロナルドディー．ヴォイツアメリカ合衆国ノースカロライナ州 27331−0760 サンフォードマックニールロード 101 トライオンインク内 (72)発明者チャールズエー．ヘインズアメリカ合衆国ノースカロライナ州 27331−0760 サンフォードマックニールロード 101 トライオンインク内 (72)発明者ジェームズエス．ブレアーアメリカ合衆国ノースカロライナ州 27331−0760 サンフォードマックニールロード 101 トライオンインク内Ｆターム(参考） 4D054 BA02 BB05 BB12 BB23 BB26 CA07 CA17 CB04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の電位にある第１の複数のプレート
と、第２の電位にある第２の複数のプレートと、前記第１の複数のプレートを相互に電気的に接続してい
ると共に物理的に分離している第１の複数のフェライト
スペーサとを有し、前記第１の複数のプレートの一つと、前記第１の電位と
は異なる電位を有する要素との間にアーク放電が発生し
た時に、当該アーク放電の電流が少なくとも前記フェラ
イトスペーサの一つを通過することを特徴とする二ステ
ージ静電集塵器。
【請求項２】請求項１において、前記第１の複数のプレ
ートのいずれからアーク放電が発生したのかに関わりな
く、当該アーク放電の電流は、同一数のフェライトスペ
ーサを通過することを特徴とする集塵器。
【請求項３】請求項１において、少なくとも１つのフェ
ライトスペーサのインピーダンスによってアーク放電ノ
イズが抑制されることを特徴とする集塵器。
【請求項４】請求項３において、インピーダンスはイン
ダクタンスを含むことを特徴とする集塵器。
【請求項５】請求項１において、前記要素は、前記第２
の複数のプレートのうちの一つであることを特徴とする
集塵器。
【請求項６】請求項１において、前記第１の電位は高電
圧であることを特徴とする集塵器。
【請求項７】請求項１において、前記第１の電位は零ボ
ルトであることを特徴とする集塵器。
【請求項８】請求項１において、前記第１および第２の
電位のうちの一方が正電圧であり、前記第１および第２
の電位の他方が負電圧であることを特徴とする集塵器。
【請求項９】請求項１において、更に、前記第２の複数
のプレートを相互に電気的に接続していると共に物理的
に分離している第２の複数のフェライトスペーサを有
し、前記第１および第２の複数のプレートのいずれか一つか
らアーク放電が発生したときに、当該アーク放電の電流
は、前記第２の複数のフェライトスペーサの少なくとも
１つを通過することを特徴とする集塵器。
【請求項１０】請求項１において、前記第１の電位は、
前記第１の複数のプレートの中間に位置する一つに対し
て直接に供給されることを特徴とする集塵器。
【請求項１１】請求項１において、前記第２の電位は、
前記第２の複数のプレートの中間に位置する一つに対し
て直接に供給されることを特徴とする集塵器。
【請求項１２】請求項１において、更に、電離ワイヤ
と、当該電離ワイヤを支持するための電離ワイヤサポー
ト手段とを有していることを特徴とする集塵器。
【請求項１３】請求項１２において、第３の電位が前記
電離ワイヤに供給されることを特徴とする集塵器。
【請求項１４】請求項１２において、前記電離ワイヤサ
ポート手段は、電離ワイヤを受け入れるためのスロット
を具備した複数のハンガーを備えた第１の部材と、前記
第１の部材のハンガー用の開口を備えたＵ形状をした部
材と、電気接点部材とを有しており、前記ハンガーは、Ｕ形状をした部材の前記開口を介して
突出し、当該Ｕ形状をした部材は電離ワイヤの張力に抗
して前記ハンガーを支持し、当該Ｕ形状をした部材は前
記電気接点部材に締結されていることを特徴とする集塵
器。
【請求項１５】複数の帯電プレートと、複数の接地プレートと、複数のフェライトスペーサと、複数の低インピーダンススペーサとを有し、各低インピーダンススペーサは、各フェライトスペーサ
よりも低いインピーダンスを有しており、前記フェライトスペーサの一部および前記低インピーダ
ンススペーサの一部は、（ａ）前記帯電プレートの少な
くとも２つ、および（ｂ）前記接地プレートの少なくと
も２つのうちの少なくとも一方を、電気的に接続してい
ると共に物理的に分離しており、帯電プレートの一つからアーク放電が発生したときに
は、当該アーク放電の電流は、前記プレートを分離して
いる少なくとも一つのフェライトスペーサを流れること
を特徴とする二ステージ静電集塵器。
【請求項１６】請求項１５において、更に、アーク検出
回路を備えた電源回路を有し、当該集塵器の前記帯電プ
レートの一つからのアーク放電の最小アーク放電電流
が、前記アーク検出回路が確実に前記アーク放電を検出
するために必要な最小値となっていることを特徴とする
集塵器。
【請求項１７】請求項１５において、供給電圧が直接に
前記帯電プレートの中間に位置する一つに供給されるこ
とを特徴とする集塵器。
【請求項１８】請求項１５において、各フェライトプレ
ートはインダクタンスを有していることを特徴とする集
塵器。
【請求項１９】請求項１５において、低インピーダンス
スペーサはアルミニウム製であることを特徴とする集塵
器。
【請求項２０】請求項１５において、各フェライトスペ
ーサは、約２００オームから約４，０００，０００オー
ムの範囲の抵抗を含むインピーダンスと、約１×１０^-6
ヘンリーから約１×１０^-3ヘンリーの範囲のインダクタ
ンスとを有していることを特徴とする集塵器。
【請求項２１】請求項２０において、各フェライトスペ
ーサのインピーダンスは、約１，０００，０００オーム
の抵抗を含むことを特徴とする集塵器。