電気集塵装置
【課題】装置寸法の増加を抑制しつつ、ガス中に含まれる塵状体に対する集塵能力を向上する。
【解決手段】電気集塵装置１０では、分配室９０に流入したガスＧが、集塵電極１６におけるメッシュフィルタ３０を通して内部流路２８へ流入した後、内部排出口３２を通してケーシング１２内における集合室３３へ排出されるように、ケーシング１２内におけるガスＧの流れが制御される。これにより、ケーシング１２内に流れ込んだガスＧを複数の帯電流路５８に分配し、この帯電流路５８内から集塵電極１６の一部として構成され、単位体積当りの表面積が大きいメッシュフィルタ３０を通して内部流路２８に流入させた後、内部排出口３２、集合室３３及びガス排出口２４を通して装置外部へ排出できる。
【解決手段】電気集塵装置１０では、分配室９０に流入したガスＧが、集塵電極１６におけるメッシュフィルタ３０を通して内部流路２８へ流入した後、内部排出口３２を通してケーシング１２内における集合室３３へ排出されるように、ケーシング１２内におけるガスＧの流れが制御される。これにより、ケーシング１２内に流れ込んだガスＧを複数の帯電流路５８に分配し、この帯電流路５８内から集塵電極１６の一部として構成され、単位体積当りの表面積が大きいメッシュフィルタ３０を通して内部流路２８に流入させた後、内部排出口３２、集合室３３及びガス排出口２４を通して装置外部へ排出できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焼却炉、溶融炉、発電ボイラ、金属溶解炉等の産業装置から排出される煤塵等の塵状体を含むガスの浄化を行うための電気集塵装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
焼却炉、溶融炉、発電ボイラ、金属溶解炉等の産業装置では、その操業時に燃焼、加熱反応等に伴って煤塵等の塵状体を含む高温の排出ガス（以下、単に「ガス」という。）を発生させ、このガスを装置外部へ排出する。産業装置から排出されるガスは、ある程度の温度まで冷却された後、フィルタ式集塵装置や電気集塵装置へ送られ、このような集塵装置により塵状体が捕集、除去される。
【０００３】
フィルタ式の集塵装置と電気集塵装置とを比較すると、ガス中に分散する塵状体に対する集塵性能は、バグフィルタを用いるフィルタ式集塵装置が一般的に優れているとされているが、ガス温度が高温になる場合には、バグフィルタが使用不能になるため、このような場合には、塵状体を静電的な力（捕集力）により捕集除去する電気集塵装置が使用される。
【０００４】
上記のような電気集塵装置としては、図８に示されるように、ガス導入口１０２及びガス排出口１０４がそれぞれ形成された中空状のケーシング１００と、このケーシング１００内にそれぞれ配置される放電電極１０６及び集塵電極１０８と、放電電極１０６に接続され、この放電電極１０６と集塵電極１０８との間に駆動電圧を印加する高圧電源（図示省略）と、を備えたものがある。この電気集塵装置では、図８に示されるように、塵状体Ｐを含むガスＧを放電電極１０６と集塵電極１０８との間を流通させつつ、放電電極１０６からのコロナ放電によりガスＧ中に含まれる塵状体に電荷を与え、帯電することにより、この塵状体を静電的な力により集塵電極１０８に引き寄せて吸着する。
【０００５】
また、電気集塵装置としては、例えば、特許文献１に記載されたものが知られている。この特許文献１記載の電気集塵装置には、ケーシング内にガスの流れ方向に沿って上流側に第１集塵部が設けられると共に、この第１集塵部の下流側に第２集塵部が設けられている。
ここで、第１集塵部には、プレート状の集塵電極が複数配置されると共に、一対の集塵電極の間に棒状の放電電極が、集塵電極の長手方向に沿って一定ピッチで略全長に亘って複数配設されている。第２集塵部も、基本的に第１集塵部と同様な構造とされており、複数の集塵電極及び放電電極をそれぞれ有している。第１及び第２集塵部における複数の放電電極にはそれぞれ高圧電源が接続される。
【０００６】
特許文献１記載の電気集塵装置では、集塵電極がガスの流れ方向に沿って細長いメッシュプレート状に形成されており、放電電極がガスの流れ方向に略直交する上下方向に延在する細長い棒状に形成され、集塵電極の表面部又は裏面部に対向するように支持されている。これにより、ガスの流れ方向に沿って集塵電極とガスとの接触長を長くし、集塵電極の全長に亘ってガスにコロナ放電を作用させることができるので、ガス中の塵状体に対する集塵効率を向上できるとされている。
【０００７】
特許文献１には、上流側の第１集塵部に配置された放電電極及び集塵電極に対し、下流側の第２集塵部に放電電極及び集塵電極を高密度に配置することより、塵状体の濃度が低いガスを集塵処理する場合でも、上流側の第１集塵部で捕集し損ねた塵状体も、下流側の第２集塵部で効率的に捕集できる、と開示されている。
【特許文献１】特開２００４−１６０２８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１記載の電気集塵装置のように、集塵電極とガスとの接触長を延長するため、ガスの流れ方向に沿って集塵電極を細長いものにすると共に、複数の集塵部を配置するようにした場合には、ガスの流れ方向に沿ったケーシングの寸法が不可避的に長いものになり、装置の設置スペースの関係で不利になることがある。
また特許文献１に記載されているように、塵状体の濃度が低いガスから効率的に塵状体を捕集するため、上流側の第１集塵部に配置された放電電極及び集塵電極に対し、下流側の第２集塵部に放電電極及び集塵電極を密集して配置した場合は、上流側の集塵部の集塵能力が下流側の集塵部の集塵能力よりも劣るので、塵状体の濃度が高いガスを集塵処理するとき際には、上流側の集塵部と下流側の集塵部との負荷バランスを適切に保つことが困難になり、装置の集塵効率が低下するという問題が生じるおそれがある。
【０００９】
本発明の目的は、上記事実を考慮し、装置寸法の増加を抑制しつつ、ガス中に含まれる塵状体に対する集塵能力を効率的に向上できる電気集塵装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の請求項１に係る電気集塵装置は、ガス中に含まれる塵状体を静電的な力により捕集する電気集塵装置において、ガスが内部を流通するケーシングと、前記ケーシング内に配置された放電電極と、前記ケーシング内に配置され、一端部に排気口が開口したボックス状に形成されると共に、内外空間を区画する隔壁部の少なくとも一部が金属製のメッシュフィルタにより形成された集塵電極と、前記放電電極と前記集塵電極との間に駆動電圧を印加する電圧印加手段と、を備え、前記集塵電極は、前記ケーシング内で集塵対象となるガスが、前記メッシュフィルタを通して前記集塵電極の内部へ流入した後、前記排気口を通して前記集塵電極の外部へ排気されるように、前記ケーシング内におけるガスの流れを制御することを特徴とする。
【００１１】
上記請求項１に係る電気集塵装置では、集塵電極が、ケーシング内で集塵対象となるガスがメッシュフィルタを通して集塵電極の内部へ流入した後、排気口を通して集塵電極の外部へ排気されるように、ケーシング内におけるガスの流れを制御することにより、ケーシング内に供給されたガスを集塵電極の一部として構成され、単位体積当りの表面積が大きいメッシュフィルタを通して、この集塵電極の外部空間から内部空間に流入させた後、装置外部へ排出できるので、集塵電極及びケーシングの寸法を特定の方向へ長くしなくても、放電電極からのコロナ放電により帯電された塵状体を含むガスと集塵電極との接触面積を効率的に増大させることができる。
【００１２】
また、例えば、ガス中における塵状体の濃度や粒径分布に応じてメッシュフィルタの目の細かさ（メッシュ数）や、織り方を適宜選択するようにすれば、静電的な吸着力に加え、メッシュフィルタ自体による濾過作用によってもガス中に含まれる塵状体を集塵除去できることから、塵状体の含有率が高いガスを集塵処理する際に、装置全体として集塵効率を向上できる。
【００１３】
この結果、請求項１に係る電気集塵装置によれば、装置寸法の増加を抑制しつつ、ガス中に含まれる塵状体に対する集塵能力を効率的に向上できる。
また本発明の請求項２に係る電気集塵装置は、請求項１記載の電気集塵装置において、前記放電電極を、前記メッシュフィルタに対向し、かつ該放電電極と前記メッシュフィルタとの間を流れるガスの流れ方向に沿って延在するように配置し、前記放電電極に、前記ガスの流れ方向に沿ってそれぞれ放電線を支持する複数個の放電線支持部を配列し、複数の前記放電線支持部にそれぞれ配置された前記放電線の本数を、前記ガスの流れ方向に沿った上流側の前記放電線支持部から、下流側の前記放電線支持部へ向かって段階的に減少させたことを特徴とする。
【００１４】
また本発明の請求項３に係る電気集塵装置は、請求項１又は２記載の電気集塵装置において、前記集塵電極は、前記排気口及び前記メッシュフィルタがそれぞれ設けられた複数の電極ユニットが一体に組み立てられて構成され、かつ複数の前記電極ユニットに分解可能とされたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明した本発明に係る電気集塵装置によれば、装置寸法の増加を抑制しつつ、ガス中に含まれる塵状体に対する集塵能力を効率的に向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態に係る電気集塵装置について図面を参照して説明する。
図１及び図２には、本発明の実施形態に係る電気集塵装置の構成が示されている。この電気集塵装置１０は、略長方体状に形成された中空のケーシング１２と、このケーシング１２の内部に配置される放電電極１４及び集塵電極１６とを備えている。図１に示されるように、ケーシング１２には、その底板部に漏斗状のホッパ１８が下方へ突出するように設けられている。ホッパ１８は、上端側から下端側へ向かって断面積が徐々に縮小し、装置の高さ方向（矢印Ｈ方向）へ貫通する角筒状に形成されている。これにより、ホッパ１８は、その下部に電気集塵装置１０の内部で捕集された塵状体が貯留可能になっている。
【００１７】
ホッパ１８には、その下端部に外部から開閉可能とされたフランジ部材１９が配置されている。ホッパ１８の下端部には、捕集、貯留された塵状体を系外へ排出させるための排出装置（例えば、スクリューコンベアやロータリバルブ）がフランジ部材１９を介して取り付けられる。またホッパ１８には、装置の長手方向（矢印Ｌ方向）に沿った片側（図１では、左側）の側板部にガス導入口２０が開口しており、このガス導入口２０には、ガスＧの流通路を構成する導入ダクト２２の先端部が接続されている。
【００１８】
ここで、導入ダクト２２は、その基端部が焼却炉、溶融炉、発電ボイラ、金属溶解炉等から排出される塵状体を含むガスを吸入しつつ、燃焼処理や加熱処理が行われる産業装置（図示省略）の排気口に接続されている。この排気口から排出されるガスＧは、通常、煤塵、塵埃等の塵状体Ｐ（図７参照）を含んでおり、導入ダクト２２及びガス導入口２０を通してケーシング１２内における底部付近へ送り込まれる。ただし、導入ダクト２２は電気集塵装置１０の前段の産業装置の排気口の形状、配置によっては、形状及び取付位置が変わる場合がある。
【００１９】
なお、産業装置の排気口から排出されるガスＧの温度が非常に高温である場合には、例えば、導入ダクト２２の途中に設けられたガス冷却装置によりガスＧを電気集塵装置１０の耐用温度以下まで冷却した後、このガスＧをケーシング１２内へ送り込む。
図１に示されるように、ケーシング１２には、装置の幅方向（矢印Ｗ方向）に沿って他端側（図１の紙面奥側）の後板部１２Ｂにガス排出口２４が開口している。このガス排出口２４は、後板部１２Ｂにおける上端付近であって、長手方向Ｌに沿ってガス導入口２０とは反対側の端部付近、すなわち後板部１２Ｂにおけるガス導入口２０に対する対角付近のコーナ部付近に開口している。ガス排出口２４には、ガスＧの流通路を構成する排出ダクト２６の基端部が接続されている。後述するように、ケーシング１２内で集塵処理が行われたガスＧは、ガス排出口２４及び排出ダクト２６を通し、必要に応じてガスＧに対して他の処理を行う処理装置に送られ、あるいは大気中へ排出される。ただし、ガス排出口２４は電気集塵装置１０の前段の産業装置の排気口の形状、配置によっては、形状及び取付位置が変わる場合がある。
【００２０】
また排出ダクト２６の途中には誘引ファン（図示省略）が配置されており、この誘引ファンは、排出ダクト２６内におけるケーシング１２側の空間（流通路）からガスＧを吸い込む。これにより、ケーシング１２の内部には、全体としてケーシング１２のガス導入口２０からケーシング１２のガス排出口２４へ向かってガスＧが流れるガス流（主流ＭＦ（図１参照））が形成される。
【００２１】
ケーシング１２内に配置された複数個（本実施形態では、３個）の集塵電極１６は、その外形がそれぞれ肉厚プレート状に形成されており、内部が中空とされている。集塵電極１６は、その厚さ方向が幅方向Ｗ一致するようにブラケットを介してケーシング１２により支持されている。図２に示されるように、集塵電極１６の内部空間は、後述するメッシュフィルタ３０を通過したガスＧが流通する内部流路２８とされている。集塵電極１６は、図５に示されるように、長手方向Ｌに沿った片側の側端面の略全体が開口しており、この開口は、内部流路２８を流通したガスＧをケーシング１２内へ排出する内部排出口３２とされている。ケーシング１２の内部には、図２に示されるように、長手方向Ｌに沿ってガス排出口２４側の端部にガスＧの集合室３３が形成されており、この集合室３３には、複数の集塵電極１６の内部排出口３２からそれぞれ排出されたガスＧが流入し、集合する。
【００２２】
集塵電極１６には、図５に示されるように、長手方向Ｌに沿った両端部にそれぞれ支持フレーム３４及び支持フレーム３６が配置されており、一方の支持フレーム３６は形鋼で枠状に形成されており、支持フレーム３６には、前述した内部排出口３２が形成されている。他方の支持フレーム３６は、高さ方向Ｈに沿って細長い枠状に形成されており、集塵電極１６における内部排出口３２とは反対側の側端面を後板部３７により閉塞している。
【００２３】
図５に示されるように、集塵電極１６は、支持フレーム３４の上端部と支持フレーム３６の上端部との間に架渡された上側閉塞板３８と、支持フレーム３４の下端部と支持フレーム３６の下端部との間に架渡された下側閉塞板４０とを備えている。これらの上側閉塞板３８及び下側閉塞板４０は、支持フレーム３４と支持フレーム３６とを互いに連結している。また集塵電極１６の内部には、内部流路２８を高さ方向Ｈに沿って下端側の上流部４４と下端側の下流部４６とに区画する隔壁部４２が設けられている。
【００２４】
集塵電極１６には、図５に示されるように、支持フレーム３４と支持フレーム３６との間にメッシュフィルタ３０が配置されている。このメッシュフィルタ３０は、導電性金属からなる繊維状材料、ワイヤ状材料等を編んで網状体とすることにより構成されている。メッシュフィルタ３０は、それぞれ平面状に形成された複数の分割片により構成されており、これらの分割片は、それぞれ形鋼により枠状に形成された複数のフレーム部材（図示省略）に取付けられると共に、複数のフレーム部材を介して支持フレーム３４、３６に連結固定されている。ここで、集塵電極１６における頂面部及び底面部については、それぞれ上側閉塞板３８及び下側閉塞板４０によりガスＧが通気しないように閉塞状態とされている。
【００２５】
メッシュフィルタ３０の目の細かさ（メッシュ数）については、ガスＧの単位時間当りの通気量、ガスＧに含まれる塵状体Ｐ（図７参照）の単位体積当りの数、塵状体Ｐの平均粒径及び粒径分布等に応じて適宜設定される。ここで、メッシュフィルタ３０は、通常、目が細かい（メッシュ数が大きい）方が塵状体Ｐに対する集塵効率が高くなるが、目詰まりが生じ易くなり、かつ目詰まりが生じるまでの時間も短くなるので、これらのバランスを考慮してメッシュ数を適正に設定する必要がある。
【００２６】
また、メッシュフィルタ３０の織り方についても、通常、メッシュ数が一定の場合には、通常の平織より、例えば畳織のような立体的な織り方の方が塵状体Ｐに対する集塵効率が高くなるが、部品コストが高くなると共に、塵状体Ｐの除去作業が煩雑になるので、これらのバランスを考慮してメッシュフィルタ３０の織り方も適正に設定する必要がある。なお、メッシュフィルタ３０については、メッシュ数が同一のものや、異なるものを重ね合わせた積層構造のものを用いても良い。
【００２７】
図２に示されるように、複数個の集塵電極１６は、幅方向Ｗに沿って等ピッチで配列されおり、互いに隣接する一対の集塵電極１６間には、幅方向Ｗに沿って延在する空間が形成される。この空間は、後述する放電電極１４によりガスＧ中の塵状体Ｐに電荷を付与するための帯電流路５８とされる。また集塵電極１６とケーシング１２の前板部１２Ｆとの間及び集塵電極１６とケーシング１２の後板部１２Ｂとの間にも、それぞれ幅方向Ｗに沿って延在する帯電流路５８が形成される。ここで、複数個の集塵電極１６は、それぞれメッシュフィルタ３０を含む全体が接地状態とされている。
【００２８】
図１に示されるように、ケーシング１２内には、幅方向Ｗに沿って互いに隣接する一対の集塵電極１６間、一端側に配置された集塵電極１６と前板部１２Ｆとの間及び他端側の集塵電極１６と後板部１２Ｂとの間にそれぞれ集塵電極１６が配置されている。複数個（本実施形態では、４個）の放電電極１４は、図３に示されるように、全体として梯子状の構造を有しており、それぞれメッシュフィルタ３０における側面部に対向するように配置されている。
【００２９】
放電電極１４は高さ方向Ｈに沿って延在するように支持されており、この放電電極１４には、高さ方向Ｈに沿って複数（複数段）の放電線支持部５０が設けられている。放電支持部５０には放電線６０及び連結材５２が設けられている。放電線６０は帯状の導電性金属により形成されており、その上端部及び下端部がそれぞれ鋼管製の連結材５２に連結されている。放電電極１４では、連結材５２を通して各放電支持部５０における放電線６０に高圧電流が流れる。
【００３０】
連結材５２は長手方向Ｌと平行に延在しており、放電線６０は高さ方向Ｈと平行に延在している。なお、放電線６０には、突起や尖りを持たせ、図７に示されるように、多数の放電突起６１が放射状に形成されている。これにより、高圧電源による駆動電圧の印加時に、放電突起６１の先端部からコロナ放電が発生しやすいようになっている。
図１に示されるように、ケーシング１２の頂板部には、長手方向Ｌの中央部にボックス状の収納部４８が一体的に形成されており、この収納部４８内には、駆動電圧発生機（図示省略）から放電電極１４へ導通させるための部材とそれらとケーシングとを絶縁するための碍子（図示省略）などが収納されている。一方、放電電極１４における最上部の連結材５２には、図３に示されるように、長手方向Ｌの中央部に吊下管５４が連結されている。吊下管５４は絶縁性材料により形成されるが、放電電極１４全体の重量を支持する必要があるため、十分に高い引張り強度を有している。また最下部の連結材５２には別の連結材５２が連結されており、他の放電電極１４と連結させることで、放電電極１４が幅方向Ｗ及び長手方向Ｌに沿って振れ、又は捩れることが防止されている。
【００３１】
吊下管５４の上端部は収納部４８内の給電電極に連結固定されており、この給電部材は、絶縁碍子（図示省略）にて支持され、放電電極１４を吊り下げている。また収納部４８内の給電部材には、駆動電圧供給用の高圧ケーブル（図示省略）が接続されており、この高圧ケーブルは吊下管５４を介して放電電極１４全体に給電している。
放電電極１４の各放電線支持部５０では、連結管５２の長さ方向に沿って等間隔で放電線６０が配置されている。また放電電極１４では、各放電線支持部５０に配置された放電線６０の本数が、高さ方向Ｈに沿って上側に位置する放電線支持部５０から下側に位置する放電線支持部５０へ向かって段階的に増加している。具体的には、本実施形態では、放電電極１４には３段の放電線支持部５０が設けられており、上段の放電線支持部５０には５本の放電線６０が配置され、中段の放電線支持部５０には８本の放電線６０が配置され、下段の放電線支持部５０には１２本の放電線６０が配置されている。
【００３２】
但し、放電電極１４に設けられる放電線支持部５０の段数及び、各放電線支持部５０に配置される放電線６０の本数は、それぞれ本実施形態のものに限定されるものではない。
集塵電極１６は、図４に示されるように、複数個（本実施形態では、２個）の電極ユニット６２、６４を備えており、図５に示されるように、２個の電極ユニット６２、６４が一体に組立てられている。一方の電極ユニット６２は、隔壁部４２（図５参照）を介して集塵電極１６の下端側を形成しており、その内部に内部流路２８の一部を形成する上流部４４が配置されている。また電極ユニット６４は、隔壁部４２を介して集塵電極１６の上端側を形成しており、その内部に内部流路２８の残りの一部を形成する下流部４６が配置されている。
【００３３】
電極ユニット６２には、電極ユニット６２の支持フレーム３４、３６の下端側を形成する下側フレーム部６６、６８及び、メッシュフィルタ３０の下端側を形成する下側フィルタ部７２が設けられている。ここで、下側フレーム部６６には、内部排出口３２の一部を形成する下側開口部７０が配置されている。
また電極ユニット６４には、電極ユニット６２の支持フレーム３４、３６の上端側を形成する上側フレーム部７４、７６及び、メッシュフィルタ３０の上端側を形成する上側フィルタ部８０が設けられている。ここで、上側フレーム部７４には、内部排出口３２の残りの一部を形成する上側開口部７８が配置されている。
【００３４】
電極ユニット６２の上端部には、その長手方向Ｌに沿った両端部からそれぞれ外側へ延出するフランジ部８２が形成されており、これら一対のフランジ部８２の間には、内部流路２８における上流部４４の上端側を閉塞する仕切板８６が配置されている。また電極ユニット６４の下端部には、電極ユニット６２における一対のフランジ部８４にそれぞれ対応する一対のフランジ部８４が形成されると共に、これら一対のフランジ部８４間に内部流路２８における下流部４６の下端側を閉塞する仕切板８８が配置されている。
【００３５】
２個の電極ユニット６２、６４を集塵電極１６に組立てる際には、電極ユニット６２のフランジ部８２及び仕切板８６を、それぞれ電極ユニット６４のフランジ部８４及び仕切板８８に突き当て、フランジ部８２及びフランジ部８４にそれぞれ穿設された挿通孔（図示省略）にボルトを挿通した後、このボルトの先端部にナットを捩じ込むことにより、電極ユニット６２、６４が集塵電極１６に組立てられる。このとき、仕切板８６及び仕切板８８は、内部流路２８を上流部４４と下流部４６とに区画する隔壁部４２（図５参照）を構成する。
【００３６】
また集塵電極１６を２個の電極ユニット６２、６４を集塵電極１６に分解する際には、電極ユニット６２のフランジ部８２と電極ユニット６４のフランジ部８４からボルト及びナットを外すことにより、集塵電極１６が電極ユニット６２及び電極ユニット６４に分解可能になる。
次に、上記のように構成された電気集塵装置１０によるガスＧに対する集塵処理について説明する。
【００３７】
焼却炉、溶解炉、発電ボイラ、金属溶解炉等の産業装置の操業時には、電気集塵装置１０は、排出ダクト２６の途中に配置された誘引ファン（図示省略）を作動させる。これにより、誘引ファンに対して産業装置側の空間である導入ダクト２２、ケーシング１２の内部及び排出ダクト２６の上流側がそれぞれ負圧状態となって、産業装置が発生した塵状体Ｐを含むガスＧが導入ダクト２２及びガス導入口２０を通してケーシング１２の内部に導かれる。
【００３８】
ここで、ケーシング１２内の空間のうち、ホッパ１８の内側部分は、図２に示されるように、ガス導入口２０からケーシング１２内に流入したガスＧの分配室９０とされており、この分配室９０に流入したガスＧは、複数本（本実施形態では、４本）の帯電流路５８にそれぞれ分配されて流入する。
帯電流路５８に流入したガスＧは、誘引ファンが発生する負圧の影響により全体としては、帯電流路５８の下端（開口端）から上端（閉塞端）へ向かって流れる上昇流となる。但し、帯電流路５８内には、放電電極１４の放電線６０が配置されており、放電線６０には高圧電源（図示省略）により駆動電圧が印加されている。これにより、帯電流路５８内では、放電線６０が発生するコロナ放電の影響により、この放電線６０から集塵電極１６のメッシュフィルタ３０側へ流れるイオン流ＩＪ（図６参照）が形成されると共に、図７に示されるように、ガスＧに含まれる塵状体Ｐに電荷Ｃが付与されて所定の極性に帯電される。このため、帯電流路５８内を流れるガスＧ及び塵状体Ｐは、帯電流路５８の下端側から上端側へ向かって流れつつ、通気性を有するメッシュフィルタ３０の内部に徐々に流入した後、ガスＧについては、最終的に全量がメッシュフィルタ３０の内部を通過して内部流路２８内に流入する。
【００３９】
ここで、メッシュフィルタ３０は、所定の極性に帯電された塵状体Ｐに対して静電的に吸着力を作用させるので、ガスＧがメッシュフィルタ３０を通過する際には、ガスＧ中の塵状体Ｐは、メッシュフィルタ３０の外部表面に吸着されると共に、メッシュフィルタ３０を通過する際に、メッシュフィルタ３０内部の微小間隙（内部表面）にもトラップされる。従って、ガスＧがメッシュフィルタ３０を通過することにより、メッシュフィルタ３０によりガスＧに含まれる塵状体Ｐを効率良く除去でき、メッシュフィルタ３０からは、塵状体Ｐが除去されて清浄化されたガスＧが内部流路２８内へ送り込まれる。
【００４０】
内部流路２８内に送り込まれたガスＧは、図２に示されるように、集塵電極１６の内部排出口３２を通して集合室３３内に流入する。集合室３３の上端部にはガス排出口２４が開口していることから、複数の集塵電極１６における内部排出口３２からそれぞれ集合室３３内に流入したガスＧは、ガス排出口２４を通してケーシング１２の外部へ排出され、排出ダクト２６を通し、必要に応じてガスＧに対して他の処理を行う装置へ送り込まれ、あるいは他の処理を行うことなく大気中に放出される。
【００４１】
以上説明した本実施形態に係る電気集塵装置１０では、ケーシング１２内の分配室９０に流入したガスＧは、集塵電極１６によりメッシュフィルタ３０を通して内部流路２８へ流入した後、内部排出口３２を通してケーシング１２内における集合室３３へ排出されるように、その流れが制御される。
これにより、ケーシング１２内に流れ込んだガスＧを複数の帯電流路５８に分配し、この帯電流路５８内から集塵電極１６の一部として構成され、単位体積当りの表面積が大きいメッシュフィルタ３０を通して内部流路２８に流入させた後、内部排出口３２、集合室３３及びガス排出口２４を通して装置外部へ排出できるので、集塵電極１６及びケーシング１２の寸法を特定の方向へ長くしなくても、放電電極１４からのコロナ放電により帯電された塵状体Ｐを含むガスＧと集塵電極１６（メッシュフィルタ３０）との接触面積を効率的に増大させることができる。
【００４２】
また、例えば、ガスＧ中における塵状体Ｐの濃度や粒径に応じてメッシュフィルタ３０の目の細かさ（メッシュ数）や、メッシュの織り方を適宜選択するようにすれば、静電的な吸着力に加え、メッシュフィルタ３０自体による濾過作用によってもガスＧ中に含まれる塵状体Ｐを除去できることから、塵状体Ｐの含有率が高いガスＧを集塵処理する際に、装置全体として集塵効率を向上できる。
【００４３】
この結果、本実施形態に係る電気集塵装置１０によれば、ケーシング１２を含む装置寸法の増加を抑制しつつ、ガスＧ中に含まれる塵状体Ｐに対する集塵能力を効率的に向上できる。
また電気集塵装置１０では、ケーシング１２の分配室９０から帯電流路５８内に送り込まれたガスＧがメッシュフィルタ３０までへ移動し、メッシュフィルタ３０を通過して内部流路２８へ流れ込む。このとき、塵状体Ｐに作用する静電的な力の方向と、ガスＧの流れの方向が実質的に一致しているので、メッシュフィルタ３０での集塵を確実かつ効率良く行える。
【００４４】
また電気集塵装置１０では、放電電極１４を帯電流路５８に高さ方向Ｈに沿って配置すると共に、この放電電極１４に高さ方向Ｈに沿って複数個の放電線支持部５０を配列し、これらの放電線支持部５０にそれぞれ配置された放電線６０の本数を下端側の放電線支持部５０から、上端側の放電線支持部５０へ向かって段階的に減少させている。
これにより、放電線６０から発生するコロナ放電の量が帯電流路５８における下端側では多くなり、上端側へ向かって徐々に減少するので、帯電流路５８における電荷エネルギの分布も下端側で高く、上端側へ向かって徐々に低いものになる。一方、帯電流路５８内ではガスＧが全体としては下端側から上端側へ向かって流れつつ、このガスＧに含まれる塵状体Ｐが徐々にメッシュフィルタ３０により吸着除去されて、ガスＧ中の塵状体Ｐの含有率が徐々に低下する。
【００４５】
この結果、帯電流路５８内における高さ方向Ｈに沿った電荷エネルギ分布が、ガスＧ中に含まれる塵状体Ｐの含有率に対応するものなることから、塵状体Ｐの含有率が少ない領域で過剰なコロナ放電を発生させ、無駄な電力を消費することを防止できるので、電力エネルギの使用効率を向上できる。
また電気集塵装置１０では、集塵電極１６が複数（本実施形態では、２個）の電極ユニット６２、６４が一体に組み立てられて構成され、かつ２個の電極ユニット６２に分解可能とされている。
【００４６】
これにより、例えば、腐蝕、経年劣化等により、集塵電極１６が破損して補修する必要が生じた場合や、ケーシング１２内の清掃作業、補修作業を行う場合には、集塵電極１６をケーシング１２内から取り出す必要があるが、ケーシング１２の内部で集塵電極１６を複数の電極ユニット６２、６４に分解し、電極ユニット６２、６４毎にケーシング１２内から取り出すことができるので、集塵電極１６を分解することなく、そのままでケーシング１２内から取り出す場合と比較し、ケーシング１２に形成する取出口（図示省略）を小さいものにできると共に、ケーシング１２内から取り出す際の作業員の作業負荷を軽減でき、かつ集塵電極１６をケーシング１２内に組付ける際の作業負荷も軽減できる
この結果、本実施形態のように、集塵電極１６として嵩が大きくなり、重量が増大しがちなボックス構造のものを用いても、集塵電極１６を複数の電極ユニット６２、６４に分割して、搬送、ケーシング１２からの取外し、組付け等の作業を行えるので、電気集塵装置１０のメンテナンス性が良好になる。
【００４７】
なお、本実施形態の電気集塵装置１０では、集塵電極１６として電極ユニット６２、６４からなる２分割構造のものを用いたが、３分割以上に分割可能な集塵電極を用いることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施形態に係る電気集塵装置の構成を示す斜視図である。
【図２】図１に示される電気集塵装置の模式的に構成を示す平面図である。
【図３】図１に示される電気集塵装置における放電電極の構成を示す斜視図である。
【図４】図１に示される電気集塵装置における集塵電極の構成を示す斜視図であり、集塵電極が電極ユニットに分解された状態を示している。
【図５】図１に示される電気集塵装置における集塵電極の構成を示す斜視図である。
【図６】図１に示される電気集塵装置における帯電流路及び集塵電極及び、ガスの流れを示す平面図である。
【図７】図１に示される電気集塵装置における放電線及びメッシュフィルタ及び、塵状体を示す平面図である。
【図８】従来の電気集塵装置の構成を模式的に示す平面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１０ 電気集塵装置
１２ ケーシング
１４ 放電電極
１６ 集塵電極
１８ ホッパ
１９ フランジ部材
２０ ガス導入口
２２ 導入ダクト
２４ ガス排出口
２６ 排出ダクト
２８ 内部流路
３０ メッシュフィルタ
３２ 内部排出口(排気口)
３３ 集合室
３４ 支持フレーム
３６ 支持フレーム
３７ 後板部
３８ 上側閉塞板
４０ 下側閉塞板
４２ 隔壁部
４４ 上流部
４６ 下流部
４８ 収納部
５０ 放電線支持部
５２ 連結材
５４ 吊下管
５５ 高圧ケーブル
５８ 帯電流路
６０ 放電線
６１ 放電突起
６２ 電極ユニット
６４ 電極ユニット
６６、６８ 下側フレーム部
７０ 下側開口部
７２ 下側フィルタ部
７４、７６ 下側フレーム部
７８ 上側開口部
８０ 上側フィルタ部
８２ フランジ部
８４ フランジ部
８６ 仕切板
８８ 仕切板
９０ 分配室
ＩＪ イオン流
ＭＦ 主流
Ｐ 塵状体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焼却炉、溶融炉、発電ボイラ、金属溶解炉等の産業装置から排出される煤塵等の塵状体を含むガスの浄化を行うための電気集塵装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
焼却炉、溶融炉、発電ボイラ、金属溶解炉等の産業装置では、その操業時に燃焼、加熱反応等に伴って煤塵等の塵状体を含む高温の排出ガス（以下、単に「ガス」という。）を発生させ、このガスを装置外部へ排出する。産業装置から排出されるガスは、ある程度の温度まで冷却された後、フィルタ式集塵装置や電気集塵装置へ送られ、このような集塵装置により塵状体が捕集、除去される。
【０００３】
フィルタ式の集塵装置と電気集塵装置とを比較すると、ガス中に分散する塵状体に対する集塵性能は、バグフィルタを用いるフィルタ式集塵装置が一般的に優れているとされているが、ガス温度が高温になる場合には、バグフィルタが使用不能になるため、このような場合には、塵状体を静電的な力（捕集力）により捕集除去する電気集塵装置が使用される。
【０００４】
上記のような電気集塵装置としては、図８に示されるように、ガス導入口１０２及びガス排出口１０４がそれぞれ形成された中空状のケーシング１００と、このケーシング１００内にそれぞれ配置される放電電極１０６及び集塵電極１０８と、放電電極１０６に接続され、この放電電極１０６と集塵電極１０８との間に駆動電圧を印加する高圧電源（図示省略）と、を備えたものがある。この電気集塵装置では、図８に示されるように、塵状体Ｐを含むガスＧを放電電極１０６と集塵電極１０８との間を流通させつつ、放電電極１０６からのコロナ放電によりガスＧ中に含まれる塵状体に電荷を与え、帯電することにより、この塵状体を静電的な力により集塵電極１０８に引き寄せて吸着する。
【０００５】
また、電気集塵装置としては、例えば、特許文献１に記載されたものが知られている。この特許文献１記載の電気集塵装置には、ケーシング内にガスの流れ方向に沿って上流側に第１集塵部が設けられると共に、この第１集塵部の下流側に第２集塵部が設けられている。
ここで、第１集塵部には、プレート状の集塵電極が複数配置されると共に、一対の集塵電極の間に棒状の放電電極が、集塵電極の長手方向に沿って一定ピッチで略全長に亘って複数配設されている。第２集塵部も、基本的に第１集塵部と同様な構造とされており、複数の集塵電極及び放電電極をそれぞれ有している。第１及び第２集塵部における複数の放電電極にはそれぞれ高圧電源が接続される。
【０００６】
特許文献１記載の電気集塵装置では、集塵電極がガスの流れ方向に沿って細長いメッシュプレート状に形成されており、放電電極がガスの流れ方向に略直交する上下方向に延在する細長い棒状に形成され、集塵電極の表面部又は裏面部に対向するように支持されている。これにより、ガスの流れ方向に沿って集塵電極とガスとの接触長を長くし、集塵電極の全長に亘ってガスにコロナ放電を作用させることができるので、ガス中の塵状体に対する集塵効率を向上できるとされている。
【０００７】
特許文献１には、上流側の第１集塵部に配置された放電電極及び集塵電極に対し、下流側の第２集塵部に放電電極及び集塵電極を高密度に配置することより、塵状体の濃度が低いガスを集塵処理する場合でも、上流側の第１集塵部で捕集し損ねた塵状体も、下流側の第２集塵部で効率的に捕集できる、と開示されている。
【特許文献１】特開２００４−１６０２８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１記載の電気集塵装置のように、集塵電極とガスとの接触長を延長するため、ガスの流れ方向に沿って集塵電極を細長いものにすると共に、複数の集塵部を配置するようにした場合には、ガスの流れ方向に沿ったケーシングの寸法が不可避的に長いものになり、装置の設置スペースの関係で不利になることがある。
また特許文献１に記載されているように、塵状体の濃度が低いガスから効率的に塵状体を捕集するため、上流側の第１集塵部に配置された放電電極及び集塵電極に対し、下流側の第２集塵部に放電電極及び集塵電極を密集して配置した場合は、上流側の集塵部の集塵能力が下流側の集塵部の集塵能力よりも劣るので、塵状体の濃度が高いガスを集塵処理するとき際には、上流側の集塵部と下流側の集塵部との負荷バランスを適切に保つことが困難になり、装置の集塵効率が低下するという問題が生じるおそれがある。
【０００９】
本発明の目的は、上記事実を考慮し、装置寸法の増加を抑制しつつ、ガス中に含まれる塵状体に対する集塵能力を効率的に向上できる電気集塵装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の請求項１に係る電気集塵装置は、ガス中に含まれる塵状体を静電的な力により捕集する電気集塵装置において、ガスが内部を流通するケーシングと、前記ケーシング内に配置された放電電極と、前記ケーシング内に配置され、一端部に排気口が開口したボックス状に形成されると共に、内外空間を区画する隔壁部の少なくとも一部が金属製のメッシュフィルタにより形成された集塵電極と、前記放電電極と前記集塵電極との間に駆動電圧を印加する電圧印加手段と、を備え、前記集塵電極は、前記ケーシング内で集塵対象となるガスが、前記メッシュフィルタを通して前記集塵電極の内部へ流入した後、前記排気口を通して前記集塵電極の外部へ排気されるように、前記ケーシング内におけるガスの流れを制御することを特徴とする。
【００１１】
上記請求項１に係る電気集塵装置では、集塵電極が、ケーシング内で集塵対象となるガスがメッシュフィルタを通して集塵電極の内部へ流入した後、排気口を通して集塵電極の外部へ排気されるように、ケーシング内におけるガスの流れを制御することにより、ケーシング内に供給されたガスを集塵電極の一部として構成され、単位体積当りの表面積が大きいメッシュフィルタを通して、この集塵電極の外部空間から内部空間に流入させた後、装置外部へ排出できるので、集塵電極及びケーシングの寸法を特定の方向へ長くしなくても、放電電極からのコロナ放電により帯電された塵状体を含むガスと集塵電極との接触面積を効率的に増大させることができる。
【００１２】
また、例えば、ガス中における塵状体の濃度や粒径分布に応じてメッシュフィルタの目の細かさ（メッシュ数）や、織り方を適宜選択するようにすれば、静電的な吸着力に加え、メッシュフィルタ自体による濾過作用によってもガス中に含まれる塵状体を集塵除去できることから、塵状体の含有率が高いガスを集塵処理する際に、装置全体として集塵効率を向上できる。
【００１３】
この結果、請求項１に係る電気集塵装置によれば、装置寸法の増加を抑制しつつ、ガス中に含まれる塵状体に対する集塵能力を効率的に向上できる。
また本発明の請求項２に係る電気集塵装置は、請求項１記載の電気集塵装置において、前記放電電極を、前記メッシュフィルタに対向し、かつ該放電電極と前記メッシュフィルタとの間を流れるガスの流れ方向に沿って延在するように配置し、前記放電電極に、前記ガスの流れ方向に沿ってそれぞれ放電線を支持する複数個の放電線支持部を配列し、複数の前記放電線支持部にそれぞれ配置された前記放電線の本数を、前記ガスの流れ方向に沿った上流側の前記放電線支持部から、下流側の前記放電線支持部へ向かって段階的に減少させたことを特徴とする。
【００１４】
また本発明の請求項３に係る電気集塵装置は、請求項１又は２記載の電気集塵装置において、前記集塵電極は、前記排気口及び前記メッシュフィルタがそれぞれ設けられた複数の電極ユニットが一体に組み立てられて構成され、かつ複数の前記電極ユニットに分解可能とされたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明した本発明に係る電気集塵装置によれば、装置寸法の増加を抑制しつつ、ガス中に含まれる塵状体に対する集塵能力を効率的に向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態に係る電気集塵装置について図面を参照して説明する。
図１及び図２には、本発明の実施形態に係る電気集塵装置の構成が示されている。この電気集塵装置１０は、略長方体状に形成された中空のケーシング１２と、このケーシング１２の内部に配置される放電電極１４及び集塵電極１６とを備えている。図１に示されるように、ケーシング１２には、その底板部に漏斗状のホッパ１８が下方へ突出するように設けられている。ホッパ１８は、上端側から下端側へ向かって断面積が徐々に縮小し、装置の高さ方向（矢印Ｈ方向）へ貫通する角筒状に形成されている。これにより、ホッパ１８は、その下部に電気集塵装置１０の内部で捕集された塵状体が貯留可能になっている。
【００１７】
ホッパ１８には、その下端部に外部から開閉可能とされたフランジ部材１９が配置されている。ホッパ１８の下端部には、捕集、貯留された塵状体を系外へ排出させるための排出装置（例えば、スクリューコンベアやロータリバルブ）がフランジ部材１９を介して取り付けられる。またホッパ１８には、装置の長手方向（矢印Ｌ方向）に沿った片側（図１では、左側）の側板部にガス導入口２０が開口しており、このガス導入口２０には、ガスＧの流通路を構成する導入ダクト２２の先端部が接続されている。
【００１８】
ここで、導入ダクト２２は、その基端部が焼却炉、溶融炉、発電ボイラ、金属溶解炉等から排出される塵状体を含むガスを吸入しつつ、燃焼処理や加熱処理が行われる産業装置（図示省略）の排気口に接続されている。この排気口から排出されるガスＧは、通常、煤塵、塵埃等の塵状体Ｐ（図７参照）を含んでおり、導入ダクト２２及びガス導入口２０を通してケーシング１２内における底部付近へ送り込まれる。ただし、導入ダクト２２は電気集塵装置１０の前段の産業装置の排気口の形状、配置によっては、形状及び取付位置が変わる場合がある。
【００１９】
なお、産業装置の排気口から排出されるガスＧの温度が非常に高温である場合には、例えば、導入ダクト２２の途中に設けられたガス冷却装置によりガスＧを電気集塵装置１０の耐用温度以下まで冷却した後、このガスＧをケーシング１２内へ送り込む。
図１に示されるように、ケーシング１２には、装置の幅方向（矢印Ｗ方向）に沿って他端側（図１の紙面奥側）の後板部１２Ｂにガス排出口２４が開口している。このガス排出口２４は、後板部１２Ｂにおける上端付近であって、長手方向Ｌに沿ってガス導入口２０とは反対側の端部付近、すなわち後板部１２Ｂにおけるガス導入口２０に対する対角付近のコーナ部付近に開口している。ガス排出口２４には、ガスＧの流通路を構成する排出ダクト２６の基端部が接続されている。後述するように、ケーシング１２内で集塵処理が行われたガスＧは、ガス排出口２４及び排出ダクト２６を通し、必要に応じてガスＧに対して他の処理を行う処理装置に送られ、あるいは大気中へ排出される。ただし、ガス排出口２４は電気集塵装置１０の前段の産業装置の排気口の形状、配置によっては、形状及び取付位置が変わる場合がある。
【００２０】
また排出ダクト２６の途中には誘引ファン（図示省略）が配置されており、この誘引ファンは、排出ダクト２６内におけるケーシング１２側の空間（流通路）からガスＧを吸い込む。これにより、ケーシング１２の内部には、全体としてケーシング１２のガス導入口２０からケーシング１２のガス排出口２４へ向かってガスＧが流れるガス流（主流ＭＦ（図１参照））が形成される。
【００２１】
ケーシング１２内に配置された複数個（本実施形態では、３個）の集塵電極１６は、その外形がそれぞれ肉厚プレート状に形成されており、内部が中空とされている。集塵電極１６は、その厚さ方向が幅方向Ｗ一致するようにブラケットを介してケーシング１２により支持されている。図２に示されるように、集塵電極１６の内部空間は、後述するメッシュフィルタ３０を通過したガスＧが流通する内部流路２８とされている。集塵電極１６は、図５に示されるように、長手方向Ｌに沿った片側の側端面の略全体が開口しており、この開口は、内部流路２８を流通したガスＧをケーシング１２内へ排出する内部排出口３２とされている。ケーシング１２の内部には、図２に示されるように、長手方向Ｌに沿ってガス排出口２４側の端部にガスＧの集合室３３が形成されており、この集合室３３には、複数の集塵電極１６の内部排出口３２からそれぞれ排出されたガスＧが流入し、集合する。
【００２２】
集塵電極１６には、図５に示されるように、長手方向Ｌに沿った両端部にそれぞれ支持フレーム３４及び支持フレーム３６が配置されており、一方の支持フレーム３６は形鋼で枠状に形成されており、支持フレーム３６には、前述した内部排出口３２が形成されている。他方の支持フレーム３６は、高さ方向Ｈに沿って細長い枠状に形成されており、集塵電極１６における内部排出口３２とは反対側の側端面を後板部３７により閉塞している。
【００２３】
図５に示されるように、集塵電極１６は、支持フレーム３４の上端部と支持フレーム３６の上端部との間に架渡された上側閉塞板３８と、支持フレーム３４の下端部と支持フレーム３６の下端部との間に架渡された下側閉塞板４０とを備えている。これらの上側閉塞板３８及び下側閉塞板４０は、支持フレーム３４と支持フレーム３６とを互いに連結している。また集塵電極１６の内部には、内部流路２８を高さ方向Ｈに沿って下端側の上流部４４と下端側の下流部４６とに区画する隔壁部４２が設けられている。
【００２４】
集塵電極１６には、図５に示されるように、支持フレーム３４と支持フレーム３６との間にメッシュフィルタ３０が配置されている。このメッシュフィルタ３０は、導電性金属からなる繊維状材料、ワイヤ状材料等を編んで網状体とすることにより構成されている。メッシュフィルタ３０は、それぞれ平面状に形成された複数の分割片により構成されており、これらの分割片は、それぞれ形鋼により枠状に形成された複数のフレーム部材（図示省略）に取付けられると共に、複数のフレーム部材を介して支持フレーム３４、３６に連結固定されている。ここで、集塵電極１６における頂面部及び底面部については、それぞれ上側閉塞板３８及び下側閉塞板４０によりガスＧが通気しないように閉塞状態とされている。
【００２５】
メッシュフィルタ３０の目の細かさ（メッシュ数）については、ガスＧの単位時間当りの通気量、ガスＧに含まれる塵状体Ｐ（図７参照）の単位体積当りの数、塵状体Ｐの平均粒径及び粒径分布等に応じて適宜設定される。ここで、メッシュフィルタ３０は、通常、目が細かい（メッシュ数が大きい）方が塵状体Ｐに対する集塵効率が高くなるが、目詰まりが生じ易くなり、かつ目詰まりが生じるまでの時間も短くなるので、これらのバランスを考慮してメッシュ数を適正に設定する必要がある。
【００２６】
また、メッシュフィルタ３０の織り方についても、通常、メッシュ数が一定の場合には、通常の平織より、例えば畳織のような立体的な織り方の方が塵状体Ｐに対する集塵効率が高くなるが、部品コストが高くなると共に、塵状体Ｐの除去作業が煩雑になるので、これらのバランスを考慮してメッシュフィルタ３０の織り方も適正に設定する必要がある。なお、メッシュフィルタ３０については、メッシュ数が同一のものや、異なるものを重ね合わせた積層構造のものを用いても良い。
【００２７】
図２に示されるように、複数個の集塵電極１６は、幅方向Ｗに沿って等ピッチで配列されおり、互いに隣接する一対の集塵電極１６間には、幅方向Ｗに沿って延在する空間が形成される。この空間は、後述する放電電極１４によりガスＧ中の塵状体Ｐに電荷を付与するための帯電流路５８とされる。また集塵電極１６とケーシング１２の前板部１２Ｆとの間及び集塵電極１６とケーシング１２の後板部１２Ｂとの間にも、それぞれ幅方向Ｗに沿って延在する帯電流路５８が形成される。ここで、複数個の集塵電極１６は、それぞれメッシュフィルタ３０を含む全体が接地状態とされている。
【００２８】
図１に示されるように、ケーシング１２内には、幅方向Ｗに沿って互いに隣接する一対の集塵電極１６間、一端側に配置された集塵電極１６と前板部１２Ｆとの間及び他端側の集塵電極１６と後板部１２Ｂとの間にそれぞれ集塵電極１６が配置されている。複数個（本実施形態では、４個）の放電電極１４は、図３に示されるように、全体として梯子状の構造を有しており、それぞれメッシュフィルタ３０における側面部に対向するように配置されている。
【００２９】
放電電極１４は高さ方向Ｈに沿って延在するように支持されており、この放電電極１４には、高さ方向Ｈに沿って複数（複数段）の放電線支持部５０が設けられている。放電支持部５０には放電線６０及び連結材５２が設けられている。放電線６０は帯状の導電性金属により形成されており、その上端部及び下端部がそれぞれ鋼管製の連結材５２に連結されている。放電電極１４では、連結材５２を通して各放電支持部５０における放電線６０に高圧電流が流れる。
【００３０】
連結材５２は長手方向Ｌと平行に延在しており、放電線６０は高さ方向Ｈと平行に延在している。なお、放電線６０には、突起や尖りを持たせ、図７に示されるように、多数の放電突起６１が放射状に形成されている。これにより、高圧電源による駆動電圧の印加時に、放電突起６１の先端部からコロナ放電が発生しやすいようになっている。
図１に示されるように、ケーシング１２の頂板部には、長手方向Ｌの中央部にボックス状の収納部４８が一体的に形成されており、この収納部４８内には、駆動電圧発生機（図示省略）から放電電極１４へ導通させるための部材とそれらとケーシングとを絶縁するための碍子（図示省略）などが収納されている。一方、放電電極１４における最上部の連結材５２には、図３に示されるように、長手方向Ｌの中央部に吊下管５４が連結されている。吊下管５４は絶縁性材料により形成されるが、放電電極１４全体の重量を支持する必要があるため、十分に高い引張り強度を有している。また最下部の連結材５２には別の連結材５２が連結されており、他の放電電極１４と連結させることで、放電電極１４が幅方向Ｗ及び長手方向Ｌに沿って振れ、又は捩れることが防止されている。
【００３１】
吊下管５４の上端部は収納部４８内の給電電極に連結固定されており、この給電部材は、絶縁碍子（図示省略）にて支持され、放電電極１４を吊り下げている。また収納部４８内の給電部材には、駆動電圧供給用の高圧ケーブル（図示省略）が接続されており、この高圧ケーブルは吊下管５４を介して放電電極１４全体に給電している。
放電電極１４の各放電線支持部５０では、連結管５２の長さ方向に沿って等間隔で放電線６０が配置されている。また放電電極１４では、各放電線支持部５０に配置された放電線６０の本数が、高さ方向Ｈに沿って上側に位置する放電線支持部５０から下側に位置する放電線支持部５０へ向かって段階的に増加している。具体的には、本実施形態では、放電電極１４には３段の放電線支持部５０が設けられており、上段の放電線支持部５０には５本の放電線６０が配置され、中段の放電線支持部５０には８本の放電線６０が配置され、下段の放電線支持部５０には１２本の放電線６０が配置されている。
【００３２】
但し、放電電極１４に設けられる放電線支持部５０の段数及び、各放電線支持部５０に配置される放電線６０の本数は、それぞれ本実施形態のものに限定されるものではない。
集塵電極１６は、図４に示されるように、複数個（本実施形態では、２個）の電極ユニット６２、６４を備えており、図５に示されるように、２個の電極ユニット６２、６４が一体に組立てられている。一方の電極ユニット６２は、隔壁部４２（図５参照）を介して集塵電極１６の下端側を形成しており、その内部に内部流路２８の一部を形成する上流部４４が配置されている。また電極ユニット６４は、隔壁部４２を介して集塵電極１６の上端側を形成しており、その内部に内部流路２８の残りの一部を形成する下流部４６が配置されている。
【００３３】
電極ユニット６２には、電極ユニット６２の支持フレーム３４、３６の下端側を形成する下側フレーム部６６、６８及び、メッシュフィルタ３０の下端側を形成する下側フィルタ部７２が設けられている。ここで、下側フレーム部６６には、内部排出口３２の一部を形成する下側開口部７０が配置されている。
また電極ユニット６４には、電極ユニット６２の支持フレーム３４、３６の上端側を形成する上側フレーム部７４、７６及び、メッシュフィルタ３０の上端側を形成する上側フィルタ部８０が設けられている。ここで、上側フレーム部７４には、内部排出口３２の残りの一部を形成する上側開口部７８が配置されている。
【００３４】
電極ユニット６２の上端部には、その長手方向Ｌに沿った両端部からそれぞれ外側へ延出するフランジ部８２が形成されており、これら一対のフランジ部８２の間には、内部流路２８における上流部４４の上端側を閉塞する仕切板８６が配置されている。また電極ユニット６４の下端部には、電極ユニット６２における一対のフランジ部８４にそれぞれ対応する一対のフランジ部８４が形成されると共に、これら一対のフランジ部８４間に内部流路２８における下流部４６の下端側を閉塞する仕切板８８が配置されている。
【００３５】
２個の電極ユニット６２、６４を集塵電極１６に組立てる際には、電極ユニット６２のフランジ部８２及び仕切板８６を、それぞれ電極ユニット６４のフランジ部８４及び仕切板８８に突き当て、フランジ部８２及びフランジ部８４にそれぞれ穿設された挿通孔（図示省略）にボルトを挿通した後、このボルトの先端部にナットを捩じ込むことにより、電極ユニット６２、６４が集塵電極１６に組立てられる。このとき、仕切板８６及び仕切板８８は、内部流路２８を上流部４４と下流部４６とに区画する隔壁部４２（図５参照）を構成する。
【００３６】
また集塵電極１６を２個の電極ユニット６２、６４を集塵電極１６に分解する際には、電極ユニット６２のフランジ部８２と電極ユニット６４のフランジ部８４からボルト及びナットを外すことにより、集塵電極１６が電極ユニット６２及び電極ユニット６４に分解可能になる。
次に、上記のように構成された電気集塵装置１０によるガスＧに対する集塵処理について説明する。
【００３７】
焼却炉、溶解炉、発電ボイラ、金属溶解炉等の産業装置の操業時には、電気集塵装置１０は、排出ダクト２６の途中に配置された誘引ファン（図示省略）を作動させる。これにより、誘引ファンに対して産業装置側の空間である導入ダクト２２、ケーシング１２の内部及び排出ダクト２６の上流側がそれぞれ負圧状態となって、産業装置が発生した塵状体Ｐを含むガスＧが導入ダクト２２及びガス導入口２０を通してケーシング１２の内部に導かれる。
【００３８】
ここで、ケーシング１２内の空間のうち、ホッパ１８の内側部分は、図２に示されるように、ガス導入口２０からケーシング１２内に流入したガスＧの分配室９０とされており、この分配室９０に流入したガスＧは、複数本（本実施形態では、４本）の帯電流路５８にそれぞれ分配されて流入する。
帯電流路５８に流入したガスＧは、誘引ファンが発生する負圧の影響により全体としては、帯電流路５８の下端（開口端）から上端（閉塞端）へ向かって流れる上昇流となる。但し、帯電流路５８内には、放電電極１４の放電線６０が配置されており、放電線６０には高圧電源（図示省略）により駆動電圧が印加されている。これにより、帯電流路５８内では、放電線６０が発生するコロナ放電の影響により、この放電線６０から集塵電極１６のメッシュフィルタ３０側へ流れるイオン流ＩＪ（図６参照）が形成されると共に、図７に示されるように、ガスＧに含まれる塵状体Ｐに電荷Ｃが付与されて所定の極性に帯電される。このため、帯電流路５８内を流れるガスＧ及び塵状体Ｐは、帯電流路５８の下端側から上端側へ向かって流れつつ、通気性を有するメッシュフィルタ３０の内部に徐々に流入した後、ガスＧについては、最終的に全量がメッシュフィルタ３０の内部を通過して内部流路２８内に流入する。
【００３９】
ここで、メッシュフィルタ３０は、所定の極性に帯電された塵状体Ｐに対して静電的に吸着力を作用させるので、ガスＧがメッシュフィルタ３０を通過する際には、ガスＧ中の塵状体Ｐは、メッシュフィルタ３０の外部表面に吸着されると共に、メッシュフィルタ３０を通過する際に、メッシュフィルタ３０内部の微小間隙（内部表面）にもトラップされる。従って、ガスＧがメッシュフィルタ３０を通過することにより、メッシュフィルタ３０によりガスＧに含まれる塵状体Ｐを効率良く除去でき、メッシュフィルタ３０からは、塵状体Ｐが除去されて清浄化されたガスＧが内部流路２８内へ送り込まれる。
【００４０】
内部流路２８内に送り込まれたガスＧは、図２に示されるように、集塵電極１６の内部排出口３２を通して集合室３３内に流入する。集合室３３の上端部にはガス排出口２４が開口していることから、複数の集塵電極１６における内部排出口３２からそれぞれ集合室３３内に流入したガスＧは、ガス排出口２４を通してケーシング１２の外部へ排出され、排出ダクト２６を通し、必要に応じてガスＧに対して他の処理を行う装置へ送り込まれ、あるいは他の処理を行うことなく大気中に放出される。
【００４１】
以上説明した本実施形態に係る電気集塵装置１０では、ケーシング１２内の分配室９０に流入したガスＧは、集塵電極１６によりメッシュフィルタ３０を通して内部流路２８へ流入した後、内部排出口３２を通してケーシング１２内における集合室３３へ排出されるように、その流れが制御される。
これにより、ケーシング１２内に流れ込んだガスＧを複数の帯電流路５８に分配し、この帯電流路５８内から集塵電極１６の一部として構成され、単位体積当りの表面積が大きいメッシュフィルタ３０を通して内部流路２８に流入させた後、内部排出口３２、集合室３３及びガス排出口２４を通して装置外部へ排出できるので、集塵電極１６及びケーシング１２の寸法を特定の方向へ長くしなくても、放電電極１４からのコロナ放電により帯電された塵状体Ｐを含むガスＧと集塵電極１６（メッシュフィルタ３０）との接触面積を効率的に増大させることができる。
【００４２】
また、例えば、ガスＧ中における塵状体Ｐの濃度や粒径に応じてメッシュフィルタ３０の目の細かさ（メッシュ数）や、メッシュの織り方を適宜選択するようにすれば、静電的な吸着力に加え、メッシュフィルタ３０自体による濾過作用によってもガスＧ中に含まれる塵状体Ｐを除去できることから、塵状体Ｐの含有率が高いガスＧを集塵処理する際に、装置全体として集塵効率を向上できる。
【００４３】
この結果、本実施形態に係る電気集塵装置１０によれば、ケーシング１２を含む装置寸法の増加を抑制しつつ、ガスＧ中に含まれる塵状体Ｐに対する集塵能力を効率的に向上できる。
また電気集塵装置１０では、ケーシング１２の分配室９０から帯電流路５８内に送り込まれたガスＧがメッシュフィルタ３０までへ移動し、メッシュフィルタ３０を通過して内部流路２８へ流れ込む。このとき、塵状体Ｐに作用する静電的な力の方向と、ガスＧの流れの方向が実質的に一致しているので、メッシュフィルタ３０での集塵を確実かつ効率良く行える。
【００４４】
また電気集塵装置１０では、放電電極１４を帯電流路５８に高さ方向Ｈに沿って配置すると共に、この放電電極１４に高さ方向Ｈに沿って複数個の放電線支持部５０を配列し、これらの放電線支持部５０にそれぞれ配置された放電線６０の本数を下端側の放電線支持部５０から、上端側の放電線支持部５０へ向かって段階的に減少させている。
これにより、放電線６０から発生するコロナ放電の量が帯電流路５８における下端側では多くなり、上端側へ向かって徐々に減少するので、帯電流路５８における電荷エネルギの分布も下端側で高く、上端側へ向かって徐々に低いものになる。一方、帯電流路５８内ではガスＧが全体としては下端側から上端側へ向かって流れつつ、このガスＧに含まれる塵状体Ｐが徐々にメッシュフィルタ３０により吸着除去されて、ガスＧ中の塵状体Ｐの含有率が徐々に低下する。
【００４５】
この結果、帯電流路５８内における高さ方向Ｈに沿った電荷エネルギ分布が、ガスＧ中に含まれる塵状体Ｐの含有率に対応するものなることから、塵状体Ｐの含有率が少ない領域で過剰なコロナ放電を発生させ、無駄な電力を消費することを防止できるので、電力エネルギの使用効率を向上できる。
また電気集塵装置１０では、集塵電極１６が複数（本実施形態では、２個）の電極ユニット６２、６４が一体に組み立てられて構成され、かつ２個の電極ユニット６２に分解可能とされている。
【００４６】
これにより、例えば、腐蝕、経年劣化等により、集塵電極１６が破損して補修する必要が生じた場合や、ケーシング１２内の清掃作業、補修作業を行う場合には、集塵電極１６をケーシング１２内から取り出す必要があるが、ケーシング１２の内部で集塵電極１６を複数の電極ユニット６２、６４に分解し、電極ユニット６２、６４毎にケーシング１２内から取り出すことができるので、集塵電極１６を分解することなく、そのままでケーシング１２内から取り出す場合と比較し、ケーシング１２に形成する取出口（図示省略）を小さいものにできると共に、ケーシング１２内から取り出す際の作業員の作業負荷を軽減でき、かつ集塵電極１６をケーシング１２内に組付ける際の作業負荷も軽減できる
この結果、本実施形態のように、集塵電極１６として嵩が大きくなり、重量が増大しがちなボックス構造のものを用いても、集塵電極１６を複数の電極ユニット６２、６４に分割して、搬送、ケーシング１２からの取外し、組付け等の作業を行えるので、電気集塵装置１０のメンテナンス性が良好になる。
【００４７】
なお、本実施形態の電気集塵装置１０では、集塵電極１６として電極ユニット６２、６４からなる２分割構造のものを用いたが、３分割以上に分割可能な集塵電極を用いることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施形態に係る電気集塵装置の構成を示す斜視図である。
【図２】図１に示される電気集塵装置の模式的に構成を示す平面図である。
【図３】図１に示される電気集塵装置における放電電極の構成を示す斜視図である。
【図４】図１に示される電気集塵装置における集塵電極の構成を示す斜視図であり、集塵電極が電極ユニットに分解された状態を示している。
【図５】図１に示される電気集塵装置における集塵電極の構成を示す斜視図である。
【図６】図１に示される電気集塵装置における帯電流路及び集塵電極及び、ガスの流れを示す平面図である。
【図７】図１に示される電気集塵装置における放電線及びメッシュフィルタ及び、塵状体を示す平面図である。
【図８】従来の電気集塵装置の構成を模式的に示す平面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１０ 電気集塵装置
１２ ケーシング
１４ 放電電極
１６ 集塵電極
１８ ホッパ
１９ フランジ部材
２０ ガス導入口
２２ 導入ダクト
２４ ガス排出口
２６ 排出ダクト
２８ 内部流路
３０ メッシュフィルタ
３２ 内部排出口(排気口)
３３ 集合室
３４ 支持フレーム
３６ 支持フレーム
３７ 後板部
３８ 上側閉塞板
４０ 下側閉塞板
４２ 隔壁部
４４ 上流部
４６ 下流部
４８ 収納部
５０ 放電線支持部
５２ 連結材
５４ 吊下管
５５ 高圧ケーブル
５８ 帯電流路
６０ 放電線
６１ 放電突起
６２ 電極ユニット
６４ 電極ユニット
６６、６８ 下側フレーム部
７０ 下側開口部
７２ 下側フィルタ部
７４、７６ 下側フレーム部
７８ 上側開口部
８０ 上側フィルタ部
８２ フランジ部
８４ フランジ部
８６ 仕切板
８８ 仕切板
９０ 分配室
ＩＪ イオン流
ＭＦ 主流
Ｐ 塵状体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス中に含まれる塵状体を静電的な力により捕集する電気集塵装置において、
ガスが内部を流通するケーシングと、
前記ケーシング内に配置された放電電極と、
前記ケーシング内に配置され、一端部に排気口が開口したボックス状に形成されると共に、内外空間を区画する隔壁部の少なくとも一部が金属製のメッシュフィルタにより形成された集塵電極と、
前記放電電極と前記集塵電極との間に駆動電圧を印加する電圧印加手段と、を備え、
前記集塵電極は、前記ケーシング内で集塵対象となるガスが、前記メッシュフィルタを通して前記集塵電極の内部へ流入した後、前記排気口を通して前記集塵電極の外部へ排気されるように、前記ケーシング内におけるガスの流れを制御することを特徴とする電気集塵装置。
【請求項２】
前記放電電極を、前記メッシュフィルタに対向し、かつ該放電電極と前記メッシュフィルタとの間を流れるガスの流れ方向に沿って延在するように配置し、
前記放電電極に、前記ガスの流れ方向に沿ってそれぞれ放電線を支持する複数個の放電線支持部を配列し、
複数の前記放電線支持部にそれぞれ配置された前記放電線の本数を、前記ガスの流れ方向に沿った上流側の前記放電線支持部から、下流側の前記放電線支持部へ向かって段階的に減少させたことを特徴とする請求項１記載の電気集塵装置。
【請求項３】
前記集塵電極は、前記排気口及び前記メッシュフィルタがそれぞれ設けられた複数の電極ユニットが一体に組み立てられて構成され、かつ複数の前記電極ユニットに分解可能とされたことを特徴とする請求項１又は２記載の電気集塵装置。
【請求項１】
ガス中に含まれる塵状体を静電的な力により捕集する電気集塵装置において、
ガスが内部を流通するケーシングと、
前記ケーシング内に配置された放電電極と、
前記ケーシング内に配置され、一端部に排気口が開口したボックス状に形成されると共に、内外空間を区画する隔壁部の少なくとも一部が金属製のメッシュフィルタにより形成された集塵電極と、
前記放電電極と前記集塵電極との間に駆動電圧を印加する電圧印加手段と、を備え、
前記集塵電極は、前記ケーシング内で集塵対象となるガスが、前記メッシュフィルタを通して前記集塵電極の内部へ流入した後、前記排気口を通して前記集塵電極の外部へ排気されるように、前記ケーシング内におけるガスの流れを制御することを特徴とする電気集塵装置。
【請求項２】
前記放電電極を、前記メッシュフィルタに対向し、かつ該放電電極と前記メッシュフィルタとの間を流れるガスの流れ方向に沿って延在するように配置し、
前記放電電極に、前記ガスの流れ方向に沿ってそれぞれ放電線を支持する複数個の放電線支持部を配列し、
複数の前記放電線支持部にそれぞれ配置された前記放電線の本数を、前記ガスの流れ方向に沿った上流側の前記放電線支持部から、下流側の前記放電線支持部へ向かって段階的に減少させたことを特徴とする請求項１記載の電気集塵装置。
【請求項３】
前記集塵電極は、前記排気口及び前記メッシュフィルタがそれぞれ設けられた複数の電極ユニットが一体に組み立てられて構成され、かつ複数の前記電極ユニットに分解可能とされたことを特徴とする請求項１又は２記載の電気集塵装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−１１５６１８（Ｐ２０１０−１１５６１８Ａ）
【公開日】平成２２年５月２７日（２０１０．５．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２９２０６７（Ｐ２００８−２９２０６７）
【出願日】平成２０年１１月１４日（２００８．１１．１４）
【出願人】（５０５３２８０８５）古河産機システムズ株式会社 (66)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年５月２７日（２０１０．５．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１１月１４日（２００８．１１．１４）
【出願人】（５０５３２８０８５）古河産機システムズ株式会社 (66)
【Ｆターム（参考）】
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