電気集塵機

【課題】限られた体積で効果的に放電電流を多く得ることができ、高い集塵性能を有する電気集塵機を提供すること。
【解決手段】放電極板５２Ａに開口部１１を設け、前記開口部端面に複数の突起１０を設けることでコロナ放電を発生させる電気集塵機帯電部において、前記突起先端から対向する前記開口部端面までの距離を、前記放電極板と前記接地極板の距離の１．５倍以上に広げる。これにより、前記突起先端から対向する前記開口部端面が前記突起近傍の電界に干渉しにくくし、集塵性能を向上することを特徴とする電気集塵機。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発生する粉塵を捕集する電気集塵機に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、トンネル換気用集塵装置として、粉塵に電荷を与えることで、トンネル内で発生する粉塵を捕集する電気集塵装置が採用されている。
【０００３】
そして、かかる用途の電気集塵装置にあっては、帯電部の放電極として主に放電線が用いられてきた。放電線は長期間使用すると断線することがあるため、メンテナンス頻度が増加する課題があった。
【０００４】
このような状況の中で、帯電部放電極に断線の起こらない平板を利用し、その外周端面に複数の突起を有する放電極板が採用されつつあり、複数の突起を端面に有する放電極板やこのような放電極板を利用した集塵装置が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４）。
【０００５】
また放電極板端面に設けた複数の突起に加えて、放電極板に開口部を設けその開口部端面にも複数の突起を設けることで、装置の大きさを変更せずに帯電能力を強化し、集塵性能の向上を図ることを特徴とした集塵装置が提案されている（特許文献５）。
【特許文献１】実開昭６１−２００１４６号公報
【特許文献２】実開平６−４１８４９号公報
【特許文献３】特開平９−３２３０４８号公報
【特許文献４】特開２０００−１２６６４７号公報
【特許文献５】特開平３−２３２５５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
電気集塵機は、一般に同一処理風量において消費電力（印加電圧と放電電流の積）を多くする程、集塵性能が良くなる傾向がある。このことは印加電圧が同じ場合、放電電流が多くなる放電極形状の方が集塵性能を良くすることを意味している。
【０００７】
そこで、放電電流を多く得るためには放電極板枚数を増加する手段が考えられるが、帯電部の体積が大きくなる課題がある。
【０００８】
一方で、放電極に開口部を設けることで端面長を増やし突起数を増やす手段は、突起先端と対向する開口部端面が同電位となるため、突起先端と対向する端面までの距離によっては突起近傍の電界強度が弱くなり、放電電流が少なくなる場合もある。
【０００９】
そこで本発明は、限られた体積で効果的に放電電流を多く得ることができ、高い集塵性能を有する電気集塵機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】
【００１０】
本発明の電気集塵機は、上記目的を達成するために、接地極板に対面して設けられる放電極板に開口部を設け、前記開口部端面に複数の突起を設けることでコロナ放電を発生させる電気集塵機において、前記突起先端から前記突起先端に対向する前記開口部端面までの距離を、前記放電極板と前記接地極板の距離の１．５倍以上にすることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の電気集塵機は、上記目的を達成するために、接地極板に対面して設けられる放電極板を風の流れ方向に複数設け、前記放電極板端面に複数の突起を設けることでコロナ放電を発生させる電気集塵機において、前記突起先端から前記突起先端に対向する前記放電極板端面までの距離を、前記放電極板と前記接地極板の距離の１．５倍以上にすることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の電気集塵機は、上記目的を達成するために、接地極板に対面して設けられる放電極板に開口部を設け、前記開口部端面に複数の突起を設けることでコロナ放電を発生させる電気集塵機において、対向する前記開口部端面のうち風上側端面のみに複数の前記突起を設けることを特徴する。
【００１３】
また、本発明の電気集塵機は、上記目的を達成するために、開口部の形状は放電極板の外形と略相似形にすることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の電気集塵機は、上記目的を達成するために、開口部は放電極板の中心に設けることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の電気集塵機は、上記目的を達成するために、対向する開口部端面のうち風上側と風下側の端面に複数の突起を設けることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の電気集塵機は、上記目的を達成するために、一方の放電極板端面に設ける複数の突起を、他方の放電極板端面に設ける複数の突起の間に対向するように配置することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、限られた体積で効果的に放電電流を多く得ることができ、高い集塵性能を有する電気集塵機を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
電気集塵機の原理上、コロナ放電を生じさせるためには、接地極板と放電極板間に電位差を与え、放電極板に設けた突起先端部の電界強度を高めることで、局所的な絶縁破壊を起こす必要がある。しかし、開口部端面に複数の突起を設けた放電極板は、前記突起先端から対向する開口部端面も同電位のため、前記突起先端から対向する前記開口部端面の距離が短い場合、突起近傍の電界強度が弱くなりコロナ放電も弱くなる。
【００１９】
本発明の請求項１記載の発明によれば、前記突起先端から対向する前記開口部端面が前記突起近傍の電界に干渉しにくくなるため、放電電流を多く得ることができる。したがって電気集塵機の集塵効率を高くすることができる。
【００２０】
電気集塵機の原理上、コロナ放電を生じさせるためには、接地極板と風の流れ方向に複数設けられた放電極板間に電位差を与え放電極板に設けた突起先端部の電界強度を高めことで、局所的な絶縁破壊を起こす必要がある。しかし、放電極板端面に複数の突起を設けた放電極板は、前記突起先端から対向する放電極端面も同電位のため、前記突起先端から対向する前記放電極端面の距離が短い場合、突起近傍の電界強度が弱くなりコロナ放電も弱くなる。
【００２１】
本発明の請求項２記載の発明によれば、前記突起先端から対向する前記放電極端面が前記突起近傍の電界に干渉しにくくなるため、放電電流を多く得ることができる。したがって電気集塵機の集塵効率を高くすることができる。
【００２２】
コロナ放電を生じる電位差が、接地極板とそれに対面して設けられる放電極板間に与えられ、処理するガスが、前記接地極板とそれに対面して設けられる前記放電極板間を通過することによって前記ガス中の微粒子が帯電する。この帯電された前記粒子は電界部のクーロン力によって集塵される。
【００２３】
本発明の請求項３記載の発明によれば、前記放電極板に開口部を設け、前記開口部の風下側端面に複数の突起を配置する場合に比べて、帯電粒子の電界部通過時間が長くなり、集塵効率を高くすることができる。
【００２４】
本発明の請求項４記載の発明によれば、処理するガスの流れ方向に垂直な端面を増やすことができ、突起数を増やすことができる。したがって放電電流を多く得ることができ、電気集塵機の集塵効率を高くすることができる。
【００２５】
本発明の請求項５記載の発明によれば、放電極板を大きくすることなく、かつ放電極板の開口部以外の強度を保ちながら、前記開口部を大きく取ることができるため、突起先端から対向する前記開口部端面までの距離を長くすることができる。そのため前記突起先端から対向する前記開口部端面が前記突起近傍の電界に干渉しにくくなり、放電電流を多く得ることができる。したがって電気集塵機の集塵効率を高くすることができる。
【００２６】
本発明の請求項６記載の発明によれば、端面の一部分に１つまたは複数の突起を設ける場合に比べて、前記突起数を増やすことができ、放電電流を多くすることができる。したがって電気集塵機の集塵効率を高くすることができる。
【００２７】
本発明の請求項７記載の発明によれば、一方の放電極板端面に設ける複数の突起を、他方の放電極板端面に設ける複数の突起と対向するように配置する場合に比べて、前記突起先端から対向する放電極板端面または前記開口部端面までの距離を長くすることができるため、前記突起先端から対向する前記開口部端面が前記突起近傍の電界に干渉しにくくなり、放電電流を多く得ることができる。したがって電気集塵機の集塵効率を高くすることができる。
【００２８】
以下、本発明について図面に基づいて説明する。
【００２９】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１による電気集塵装置を示す斜視図である。
【００３０】
電気集塵装置５０は、処理するガス流れの上流側に平均電界強度が約０．５４ｋＶ／ｍｍから０．８６７ｋＶ／ｍｍとなる帯電部５２を、下流側に平均電界強度が約９００Ｖ／ｍｍとなる集塵部５３を配置している。尚、ここでいう電界強度とは放電極板と接地極板の間隔Ｄに対する印加電圧Ｖの比Ｖ／Ｄのことである。また電気集塵装置５０の側面には集塵部５３に給電する高圧電源５１Ａと、帯電部５２に給電する高圧電源５１Ｂとが設けられている。
【００３１】
帯電部５２は、複数枚の接地極板５２Ｂが所定間隔あけて並設され、接地極板５２Ｂの間に放電極５２Ａが配置された構造となっている。集塵部５３は、荷電極板５３Ａと集塵極板５３Ｂとを交互に所定間隔あけて並設している。帯電部５２は、放電極板５２Ａ又は接地極板５２Ｂに高電圧を印加し、放電極板５２Ａと接地極板５２Ｂとの間で発生するコロナ放電によって粉塵に電荷を与えて帯電させる。また、集塵部５３は、荷電極板５３Ａに電圧を印加して集塵極板５３Ｂとの間で電界を形成し、帯電した粉塵をクーロン力によって集塵極板５３Ｂに捕集する。なお、本実施例では帯電部５２とは別に集塵部５３を設けた場合で説明したが、接地極板５２Ｂが集塵部を構成する電気集塵装置であってもよい。
【００３２】
図２は、本実施の形態による電気集塵装置で線状放電極を用いた従来型の帯電部構成を示す。
【００３３】
帯電部５２は、複数枚の接地極板５２Ｂが所定間隔あけて並設され、接地極板５２Ｂの間に放電極板５２Ａが配置されている。このとき、放電極板５２Ａの表面と接地極板５２Ｂの表面との間の距離Ｄは１２ｍｍから２０ｍｍ程度とする。また、２つの放電極の距離Ｌは１５ｍｍから４０ｍｍ程度とする。尚、実施の形態では放電極板５２Ａをガスの流れ方向に２つ用いた場合で説明したが、放電極板５２Ａは１つもしくは３つ以上であってもよい。
【００３４】
図３は、本実施の形態による放電極間隔と放電電流の関係を示すグラフである。
【００３５】
放電極板５２Ａは、径０．２５ｍｍ、長さ約６１２ｍｍ、材質がタングステンの放電線を用いる。放電極板５２Ａの表面と接地極板５２Ｂの表面との間の距離Ｄは１８．５ｍｍで、ガスの流れ方向に対し２つ配置している。２つの放電極の距離Ｌは２０ｍｍ、３０ｍｍ、および４０ｍｍとした。
【００３６】
電界強度０．５４ｋＶ／ｍｍの場合、放電極の距離Lが２０ｍｍの時には放電電流２１ｍＡ、放電極の距離Lが３０ｍｍの時には放電電流２９ｍＡ、放電極の距離Lが４０ｍｍの時には放電電流３２ｍＡであった。
【００３７】
（実施の形態２）
図４は、本実施の形態２による電気集塵装置で板状放電極を用いた帯電部構成を示す平面図である。
【００３８】
帯電部５２は、複数枚の接地極板５２Ｂが所定間隔あけて並設され、接地極板５２Ｂの間に放電極板５２Ａが配置されている。このとき、放電極板５２Ａの表面と接地極板５２Ｂの表面との間の距離Ｄは１２ｍｍから２０ｍｍ程度とする。尚、放電極板５２Ａは複数に分割されていてもよい。
【００３９】
図５は、本実施の形態による電気集塵装置の放電極板の構成を示す側面図である。
【００４０】
放電極板５２Ａは、処理するガスの流れ方向に垂直な放電極板端面、および放電極板に開口部１１を設けガスの流れる方向に垂直な開口部端面に、先端が尖った形状をした複数の突起１０を有している。このとき、複数の突起１０は、等間隔に設けられていることが好ましいが、突起１０の先端での突起間隔Ｈは、必ずしも一定間隔でなくてもよい。また、突起１０の先端角度Αを１０度から４０度程度とする。１０度より小さくても良いが、１０度より小さい角度は加工が困難である。４０度を超えても、コロナ放電に必要な鋭利な端部を備えていれば同様の効果を奏する。放電極板５２Ａの風上側端面と風下側端面との間の幅Ｗは、３０ｍｍから３００ｍｍ程度である。それぞれの突起１０の高さは、先端角度Ａと突起間隔Ｈによって設定されるが、４ｍｍから１０ｍｍ程度である。なお、突起１０の突起間隔Ｈは、４ｍｍから１２ｍｍの範囲とすることが好ましい。また、突起先端から対向する開口部端面までの距離Lは、幅Ｗによるが１０ｍｍから２５０ｍｍ程度である。本実施例では、放電極板の板厚を０．５ｍｍとし、放電極板５２Ａは放電極支持金具１２によって、接地極板と一定間隔Ｄで保持されている。
【００４１】
尚、本実施の形態では放電極板に設けた開口部を１つ設けた場合で説明したが、開口部は２つ以上であってもよい。
【００４２】
更に、本実施の形態では放電極板に設けた開口部の端面のうち、風の流れ方向に垂直な両端面に突起を設けた場合で説明したが、片側のみに突起を設けてもよい。
【００４３】
（実施の形態３）
図６は、本実施の形態による電気集塵装置の放電極板の構成を示す側面図である。
【００４４】
放電極板５２Ａはガスの流れ方向に２枚配置する。放電極板５２Ａは、ガスの流れ方向に垂直な放電極板端面に先端が尖った形状をした複数の突起１０を有している。このとき、複数の突起１０は、等間隔に設けられていることが好ましいが、突起１０の先端での突起間隔Ｈは、必ずしも一定間隔でなくてもよい。放電極板５２Ａの突起１０の先端角度Αを１０度から４０度程度とする。１０度より小さくても良いが、１０度より小さい角度は加工が困難である。４０度を超えても、コロナ放電に必要な鋭利な端部を備えていれば同様の効果を奏する。放電極板５２Ａの風上側端面と風下側端面との間の幅Ｗは、１５ｍｍから１５０ｍｍ程度である。それぞれの突起１０の高さは、先端角度Ａと突起間隔Ｈによって設定されるが、４ｍｍから１０ｍｍ程度である。なお、突起１０の突起間隔Ｈは、４ｍｍから１２ｍｍの範囲とすることが好ましい。また、突起先端から対向する放電極端面までの距離Lは、幅Ｗによるが１０ｍｍから１３０ｍｍ程度である。本実施形態では、放電極板の板厚を０．５ｍｍとし、放電極板５２Ａは放電極支持金具１２によって、接地極板と一定間隔Ｄで保持されている。
【００４５】
尚、本実施の形態ではガスの流れ方向に放電極板５２Ａを２つ用いた場合で説明したが、放電極板はガスの流れ方向、またはガスの流れ方向に垂直で接地極板と平行となる方向に複数枚用いてもよい。
【００４６】
（実施の形態４）
図７は、本実施の形態による電気集塵装置の放電極板の構成を示す側面図である。
【００４７】
放電極板５２Ａはガスの流れ方向に複数枚配置する。放電極板５２Ａは、ガスの流れる方向に垂直な放電極板端面、および放電極板に開口部１１を設け、そのガスの流れる方向に垂直な開口部端面に先端が尖った形状をした複数の突起１０を有している。このとき、複数の突起１０は、等間隔に設けられていることが好ましいが、突起１０の先端での突起間隔Ｈは、必ずしも一定間隔でなくてもよい。放電極板５２Ａの突起１０の先端角度Αを１０度から４０度程度とする。１０度より小さくても良いが、１０度より小さい角度は加工が困難である。４０度を超えても、コロナ放電に必要な鋭利な端部を備えていれば同様の効果を奏する。放電極板５２Ａの風上側端面と風下側端面との間の幅Ｗは、３０ｍｍから３００ｍｍ程度である。それぞれの突起１０の高さは、先端角度Ａと突起間隔Ｈによって設定されるが、４ｍｍから１０ｍｍ程度である。なお、突起１０の突起間隔Ｈは、４ｍｍから１２ｍｍの範囲とすることが好ましい。また、突起先端から対向する放電極端面、または開口部端面までの距離Ｌは５ｍｍから５０ｍｍ程度である。本実施形態では、放電極板の板厚を０．５ｍｍとし、放電極板５２Ａは放電極支持金具１２によって、接地極板と一定間隔Ｄで保持されている。
【００４８】
尚、本実施の形態ではガスの流れ方向に放電極板を２つ用いた場合で説明したが、放電極板はガスの流れ方向、またはガスの流れ方向に垂直で接地極板と平行となる方向に複数枚用いてもよい。
【００４９】
図８は、図７に示す実施の形態において、開口部１１に設けた突起先端から対向する開口部１１端面までの距離Ｌが１２ｍｍと３０ｍｍの時の放電電流を示す。ここでの放電極板と接地極板の距離Ｄは１５ｍｍであり、突起先端から対向する放電極板１２端面までの距離Ｌは３０ｍｍとした。また、放電極板５２Ａが接地極板５２Ｂよりも電位が高くなるように電界強度０．６７ｋＶ／ｍｍで給電した。尚、放電極板幅Ｗは８０ｍｍとし、放電極端面には突起１０を１１０個、開口部端面の片側には突起１０を５４個設けた。更に、突起形状は先端角度Ａを３０度、先端での突起間隔Ｈを１２ｍｍ、突起高さを１０ｍｍとした。
【００５０】
開口部１１に設けた突起先端から対向する開口部１１端面までの距離Lが１２ｍｍの時には放電電流２６ｍＡ、開口部１１に設けた突起先端から対向する開口部１１端面までの距離Lが３０ｍｍの時には放電電流３７ｍＡであった。
【００５１】
（実施の形態５）
図９は、本実施の形態による電気集塵装置の放電極板の構成を示す側面図である。
【００５２】
図９に示す実施の形態は図５または７に示す実施の形態と同様の構成であるが、対向する開口部１１端面のうち片側のみに複数の突起１０を設ける場合、前記突起１０は前記開口部１１端面の風上側端面に配置する。
【００５３】
（実施の形態６）
図１０は、本実施の形態による電気集塵装置の放電極板の構成を示す側面図である。
【００５４】
図１０に示す実施の形態は図５または７に示す実施の形態と同様の構成であるが、放電極板５２Ａに設ける開口部１１の形状は放電極板５２Ａの外形と略相似形にする。
【００５５】
（実施の形態７）
図１１は、本実施の形態による電気集塵装置の放電極板の構成を示す側面図である。
【００５６】
図１１に示す実施の形態は図５または７に示す実施の形態と同様の構成であるが、放電極板５２Ａに設ける開口部１１の位置は放電極板５２Ａの中心にする。
【００５７】
（実施の形態８）
図１２は、本実施の形態による電気集塵装置の放電極板の構成を示す側面図である。
【００５８】
図１２に示す実施の形態は図５または７に示す実施の形態と同様の構成であるが、放電極板５２Ａに設けた開口部１１端面の突起１０は、ガスの流れに垂直な端面の全体に設ける。
【００５９】
（実施の形態９）
図１３は、本実施の形態による電気集塵装置の放電極板の構成を示す側面図である。
【００６０】
図１３に示す実施の形態は図５または図７に示す実施形態と同様の構成であるが、突起１０先端の配置は、対向する端面に設けられた突起先端と互い違い（千鳥配置）にする。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明は、コロナ放電によって粉塵に電荷を与えて帯電させ、帯電した粉塵をクーロン力によって捕集する電気集塵装置であって、特に設置スペースに限りのあるトンネル換気用集塵装置やプラント用排煙集塵装置に適している。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の実施の形態１による電気集塵装置を示す斜視図
【図２】同電気集塵装置で線状放電極を用いた従来型の帯電部構成を示す平面図
【図３】同放電極間隔と放電電流の関係を示すグラフ
【図４】同実施の形態２による電気集塵装置で板状放電極を用いた帯電部構成を示す平面図
【図５】同実施の形態２による電気集塵装置の放電極板の構成を示す側面図
【図６】同実施の形態３による電気集塵装置の放電極板の構成を示す側面図
【図７】同実施の形態４による電気集塵装置の放電極板の構成を示す側面図
【図８】同実施の形態４による放電極間隔と放電電流の関係を示すグラフ
【図９】同実施の形態５による電気集塵装置の放電極板の構成を示す側面図
【図１０】同実施の形態６による電気集塵装置の放電極板の構成を示す側面図
【図１１】同実施の形態７による電気集塵装置の放電極板の構成を示す側面図
【図１２】同実施の形態８による電気集塵装置の放電極板の構成を示す側面図
【図１３】同実施の形態９による電気集塵装置の放電極板の構成を示す側面図
【符号の説明】
【００６３】
１０突起
１１開口部
１２放電極支持金具
５０電気集塵装置
５１Ａ、５１Ｂ高圧電源
５２帯電部
５２Ａ放電極板
５２Ｂ接地極板
５３集塵部
５３Ａ荷電極板
５３Ｂ集塵極板

【特許請求の範囲】
【請求項１】
接地極板に対面して設けられる放電極板に開口部を設け、前記開口部端面に複数の突起を設けることでコロナ放電を発生させる電気集塵機において、前記突起先端から前記突起先端に対向する前記開口部端面までの距離を、前記放電極板と前記接地極板の距離の１．５倍以上にすることを特徴とする電気集塵機。
【請求項２】
接地極板に対面して設けられる放電極板を風の流れ方向に複数設け、前記放電極板端面に複数の突起を設けることでコロナ放電を発生させる電気集塵機において、前記突起先端から前記突起先端に対向する前記放電極板端面までの距離を、前記放電極板と前記接地極板の距離の１．５倍以上にすることを特徴とする電気集塵機。
【請求項３】
接地極板に対面して設けられる放電極板に開口部を設け、前記開口部端面に複数の突起を設けることでコロナ放電を発生させる電気集塵機において、対向する前記開口部端面のうち風上側端面のみに複数の前記突起を設けることを特徴とする請求項１記載の電気集塵機。
【請求項４】
開口部の形状は放電極板の外形と略相似形にすることを特徴とする請求項１記載の電気集塵機。
【請求項５】
開口部は放電極板の中心に設けることを特徴とする請求項１記載の電気集塵機。
【請求項６】
対向する開口部端面のうち風上側と風下側の端面に複数の突起を設けることを特徴とする請求項１記載の電気集塵機。
【請求項７】
一方の放電極板端面に設ける複数の突起を、他方の放電極板端面に設ける複数の突起の間に対向するように配置することを特徴とする請求項１または請求項２記載の電気集塵機。

【図１】