電気集塵装置
【課題】装置寸法の増加及び電力消費を抑制しつつ、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】電気集塵装置では、集塵電極を構成する電極ユニット６２、６４、６６における放電電極の放電線６０との対向部に、放電線６０を曲率中心とするように円弧状に湾曲した凹形状部６８が形成されている。これにより、放電線６０から凹形状部６８における任意の部位までの距離が一定となり、放電線６０と凹形状部６８との間に電界の分布状態が略均一となる帯電空間を形成できるので、この帯電空間内ではガス中に含まれる塵状体を効率的に帯電できる。
【解決手段】電気集塵装置では、集塵電極を構成する電極ユニット６２、６４、６６における放電電極の放電線６０との対向部に、放電線６０を曲率中心とするように円弧状に湾曲した凹形状部６８が形成されている。これにより、放電線６０から凹形状部６８における任意の部位までの距離が一定となり、放電線６０と凹形状部６８との間に電界の分布状態が略均一となる帯電空間を形成できるので、この帯電空間内ではガス中に含まれる塵状体を効率的に帯電できる。
【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。）が発生する。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、集塵装置により塵状体が捕集、除去される。
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。
【０００３】
上記のような電気集塵装置としては、図１０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１１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、この塵状体を静電気力ＥＦにより集塵電極１０８に引き寄せて吸着する。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−１６０２８６号公報
【発明の概要】
【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、第１及び第２集塵部を直列的に配置した場合、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高密度に配置した場合は、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共に、消費電力が増大することがある。
【０００９】
本発明の目的は、上記事実を考慮し、装置寸法の増加及び電力消費を抑制しつつ、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】
上記の目的を達成するため、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、複数本の放電線が設けられた放電電極と、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、前記ケーシング内におけるガスの流れを、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制御すると共に、前記メッシュフィルタにおける前記放電線との対向部に、該放電線を曲率中心とするように円弧状に湾曲した凹形状部を形成したことを特徴とする。
【００１１】
上記請求項１に係る電気集塵装置では、ケーシング内におけるガスの流れを、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制御する。これにより、ケーシング内に供給されたガスを、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】
このとき、メッシュフィルタの表面における放電線との対向部に、この放電線を曲率中心とするように円弧状に湾曲した凹形状部が形成されていることにより、放電線と凹形状部との間に電界の分布状態が略均一となる空間（帯電空間）を形成できるので、この帯電空間内でガス中に含まれる塵状体を更に効率的にメッシュフィルタにより捕集できる。
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】
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、前記放電電極は、前記ガスの流れ方向に沿って配列される３個以上の連結材及び、前記ガスの流れ方向に沿って隣接する一対の前記連結材の間に掛け渡される複数本の前記放電線を有しており、一対の前記連結材の間に掛け渡される前記放電線の本数を、前記ガスの流れ方向に沿って上流側から下流側へ向かって段階的に減少させたことを特徴とする。
【００１４】
また上記請求項２に係る電気集塵装置では、放電電極が、ガスの流れ方向に沿って配列される３個以上の連結材及び、ガスの流れ方向に沿って隣接する一対の前記連結材の間に掛け渡される複数本の放電線を有しており、一対の連結材の間に掛け渡される前記放電線の本数が、ガスの流れ方向に沿って上流側から下流側へ向かって段階的に減少している。これにより、電荷エネルギの分布を、ガス中に含まれる塵状体の濃度分布に対応するものにできるので、無駄な電力消費を少なくして、装置のエネルギ効率を向上できると共に、メッシュフィルタに形成される凹形状部の個数を減少できるので、凹形状部を有するメッシュフィルタの作製も容易になる。
【００１５】
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前記ガスの流れ方向に沿って積み重ねられて構成されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明した本発明に係る電気集塵装置によれば、装置寸法の増加及び電力消費を抑制しつつ、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。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【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断面図である。
【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り、集塵電極が３個の電極ユニットに分解された状態を示している。
【図６】図１に示される電気集塵装置における帯電流路、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と塵状体との関係を示す平面図である。
【図８】図１に示される集塵電極を構成する３個の電極ユニット及び放電線の構成を示す平面図である。
【図９】（Ａ）は凹形状部を有するメッシュフィルタと放電線との位置関係を示す平面図、（Ｂ）は凹形状部を有していないメッシュフィルタと放電線との位置関係を示す平面図である。
【図１０】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。
【図１１】従来の電気集塵装置における放電線及び集塵電極と塵状体との関係を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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。このホッパ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）へ貫通している。
【００１９】
ホッパ１８の下端部にはフランジ部材１９が配置されており、このフランジ部材１９には、ケーシング１２内で捕集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）に沿った一端側（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。
【００２０】
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、金属溶解炉等の産業装置（図示省略）の排ガス口に接続されている。この排ガス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）を高濃度で含んでおり、導入ダクト２２を通してケーシング１２内へ送り込まれる。ただし、導入ダクト２２は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。
【００２１】
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。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、排出ダクト２６を通り、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。
【００２２】
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を通してケーシング１２の内部空間からガス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が流れるガス流が形成される。
【００２３】
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、その外形形状がそれぞれ肉厚プレート状に形成されており、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と一致するようにブラケット（図示省略）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の内部には、後述するメッシュフィルタ３０を通過したガスＧがそれぞれ流通する３個の内部流路４４、４６、４８が形成されている。集塵電極１６には、図４に示されるように、長手方向Ｌに沿った一端側（図４では、左側）の側端面に３個の排出口４５、４７、４９が開口している。内部流路４４、４６、４８を流通したガスＧは、それぞれ排出口４５、４７、４９を通ってケーシング１２内へ排出される。ケーシング１２の内部には、図２に示されるように、排出口４５、４７、４９に面してガスＧの集合室３３が形成されており、この集合室３３には、集塵電極１６の排出口４５、４７、４９から排出されたガスＧが流入する。
【００２４】
集塵電極１６には、図４に示されるように、長手方向Ｌに沿って排出口４５、４７、４９側の一端部に支持フレーム３４が配置されると共に、他端部に閉塞板３６が配置されている。支持フレーム３４は形鋼で矩形の枠状に形成されている。閉塞板３６は高さ方向Ｈに細長く形成されており、集塵電極１６の他端部を閉塞している。
集塵電極１６は、支持フレーム３４の上端部と閉塞板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の下端部と閉塞板３６の下端部との間に架渡された下側閉塞板４０を備えている。集塵電極１６には、その内部空間を３個の内部流路４４、４６、４８に区画する上側隔壁部４２及び下側隔壁部４３が設けられている。
【００２５】
集塵電極１６は、支持フレーム３４と閉塞板３６との間が通気性を有するメッシュフィルタ３０により形成されている。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フレーム部材（図示省略）に取付けられると共に、このフレーム部材を介して支持フレーム３４及び閉塞板３６に取り付けられている。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が通気しない閉塞状態とされている。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
図２に示されるように、複数個（３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及び高さ方向Ｈに沿って貫通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との間にも帯電流路５８が形成されている。
【００２９】
図２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、集塵電極１６と前板部１２Ｆとの間及び集塵電極１６と後板部１２Ｂとの間にそれぞれ放電電極１４が配置されている。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（所謂、ラダー構造）を有しており、それぞれ集塵電極１６のメッシュフィルタ３０に対向するように配置される。
【００３０】
放電電極１４には、高さ方向Ｈに沿って複数段（本実施形態では、３段）の放電線支持部５０が設けられている。放電線支持部５０には、上下一対の連結材５２及び、一対の連結材５２間に掛け渡される複数本の放電線６０が設けられている。放電線６０は、導電性の金属材料により帯状に形成されており、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を通して放電線支持部５０における放電線６０に高圧電流が流れる。
【００３１】
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。放電線６０の外周部には、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、電圧印加時に、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。なお、放電線６０の放電突起は、図７に示すように、必ずしも針状部材を芯材に対して放射状に配設する必要はなく、先端を尖らせた突起が任意の方向へ突出するように設けられていればよく、また該突起の先端が芯材表面から必ずしも突出している必要もない。
【００３２】
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２８が形成されており、この収納部２８内には、駆動電圧電源（図示省略）を放電電極１４へ導通させるための導通部材（図示省略）、この導通部材とケーシング１２とを絶縁するための碍子（図示省略）等が収納されている。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の中央部に導電性材料からなる吊下管５４が連結されている。吊下管５４は、給電ケーブル５５を介して収納部２８内に配置された給電部材（図示省略）に接続されており、給電部材は、高圧ケーブル５５、吊下管５４及び連結材５２を通して放電電極１４に給電している。
【００３３】
放電線支持部５０では、長手方向Ｌに沿って等間隔で放電線６０が配置されている。放電電極１４では、複数段の放電線支持部５０にそれぞれ配置される放電線６０の本数が下側に位置する放電線支持部５０から上側に位置する放電線支持部５０へ向かって段階的に減少している。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、下段の放電線支持部５０には１２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、上段の放電線支持部５０には５本の放電線６０が配置されている。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ない。
【００３４】
集塵電極１６は、図４及び図５に示されるように、複数個（本実施形態では、３個）の電極ユニット６２、６４、６６を備えている。３個の電極ユニット６２、６４、６６は、高さ方向に沿って積み重ねられた状態で一体に組立てられており、この組立状態で１個の集塵電極１６を構成している。また３個の電極ユニット６２、６４、６６は、ボルト等の締結部材（図示省略）により連結され集塵電極１６として組立てられている。従って、集塵電極１６は、前記締結部材による連結状態を解除することにより、３個の電極ユニット６２、６４、６６に分解することも可能になっている。
【００３５】
ここで、高さ方向（矢印Ｈ方向）は、帯電流路５８内におけるガスＧの流れ方向と略一致している。また３個の電極ユニット６２、６４、６６は、それぞれ高さ方向Ｈ及び長手方向Ｌに沿って放電電極１４における３段の放電線支持部５０と略同一位置に配置されている。これにより、下段の電極ユニット６２のメッシュフィルタ３０は下段の放電線支持部５０に正対し、中段の電極ユニット６４のメッシュフィルタ３０は中段の放電線支持部５０に正対し、上段の電極ユニット６６のメッシュフィルタ３０は上段の放電線支持部５０に正対する。
【００３６】
電極ユニット６２、６４、６６におけるメッシュフィルタ３０には、それぞれ複数個の凹形状部６８が形成されている。ここで、図８（Ｃ）に示されるように、下段の電極ユニット６２のメッシュフィルタ３０には、下段の放電線支持部５０における複数本の放電線６０とそれぞれ対向する部位に凹形状部６８が形成されている。また図８（Ｂ）に示されるように、中段の電極ユニット６４のメッシュフィルタ３０には、中段の放電線支持部５０における複数本の放電線６０とそれぞれ対向する部位に凹形状部６８が形成されている。また図８（Ａ）に示されるように、上段の電極ユニット６６のメッシュフィルタ３０には、上段の放電線支持部５０における複数本の放電線６０とそれぞれ対向する部位に凹形状部６８が形成されている。
【００３７】
各電極ユニット６２、６４、６６における凹形状部６８は、高さ方向Ｈに沿って細長く形成されており、長手方向Ｌのピッチが放電線支持部５０における放電線６０のピッチと実質的に一致している。また凹形状部６８は、高さ方向Ｈに沿った寸法が放電線６０の長さと略等しくなっている。
凹形状部６８は、メッシュフィルタ３０の一部がプレス加工等により凹状に湾曲されることにより成形されている。ここで、凹形状部６８は、図９（Ａ）に示されるように、対向位置にある１本の放電線６０を中心軸（曲率中心線）とするように円弧状に湾曲しており、凹形状部６８では、その任意の部位（微小領域）から対向位置にある１本の放電線６０までの距離（曲率半径Ｒ）が一定になっている。なお、凹形状部６８は放電線６０を曲率中心線として湾曲する形状が最も好ましいが、このような湾曲面に沿って複数箇所で屈曲された多角形形状としても良い。
【００３８】
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。
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を通してケーシング１２の内部に吸引される。
【００３９】
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。
【００４０】
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作用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。但しガスＧは、慣性の作用によって帯電流路５８の入口から奥側へ向う速度成分も有している。このとき、帯電流路５８内には、放電電極１４が配置されており、放電電極１４の放電線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内を流れつつ、静電気力ＥＦによりメッシュフィルタ３０へ引き寄せられる。これにより、塵状体Ｐはメッシュフィルタ３０の内部を通過して内部流路４４、４６、４８内に流入する。
【００４１】
ここで、メッシュフィルタ３０は、所定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４４、４６、４８内へ送り込まれる。
【００４２】
内部流路４４、４６、４８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の排出口４５、４７、４９（図４参照）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、集合室３３内に流入したガスＧは、ガス排出口２４を通して排出ダクト２６へ排出され、この排出ダクト２６から必要に応じてガス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。
【００４３】
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、複数の帯電流路５８に分配され、各帯電流路５８から集塵電極１６のメッシュフィルタ３０を通して内部流路４４、４６、４８へ流入した後、排出口４５、４７、４９を通して集合室３３へ排出される。
これにより、ケーシング１２内に流れ込んだガスＧを単位体積当りの表面積が極めて大きいメッシュフィルタ３０を通過させた後、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、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。
【００４４】
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。
【００４５】
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４４、４６、４８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による集塵を確実かつ効率良く行える。
【００４６】
また電気集塵装置１０では、３個の電極ユニット６２、６４、６６における各メッシュフィルタ３０における放電線６０との対向部に、この放電線６０を曲率中心とするように円弧状に湾曲した凹形状部６８が形成されている。これにより、図９（Ａ）に示されるように、放電線６０から凹形状部６８における任意の部位までの距離が一定（=曲率半径Ｒ）となり、放電線６０と凹形状部６８との間に電界ＥＤの分布状態が略均一となる空間（帯電空間ＳＣ）を形成できるので、この帯電空間ＳＣA内ではガスＧ中に含まれる塵状体Ｐを効率的に帯電できる。
【００４７】
この結果、電気集塵装置１０全体としての塵状体Ｐに対する帯電効率を向上できるので、装置の寸法増加及び電力消費を抑制しつつ、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。
一方、図９（Ｂ）に示されるように、凹形状部６８がメッシュフィルタ３０における放電線６０との対向部に形成されていない場合、放電線６０からメッシュフィルタ３０の対向部までの距離が長手方向Ｌの位置に応じて変化する。これにより、放電線６０からメッシュフィルタ３０の対向部までの距離変化に従って、放電線６０とメッシュフィルタ３０の対向部との間の空間における電界ＥＤの分布状態が変化するので、この空間内では帯電空間ＳＣと比較して、ガスＧ中に含まれる塵状体Ｐに対する帯電が不均一になり、集塵電極１６による捕集効率が低下する。
【００４８】
また電気集塵装置１０では、複数段（３段）の放電線支持部５０を有する放電電極１４を帯電流路５８に配置すると共に、複数段の放電線支持部５０にそれぞれ配置された放電線６０の本数を下端側から上端側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が発生するコロナ放電量が帯電流路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を、電荷エネルギの分布を下端側で高く、上端側へ向かって徐々に低いものにできる。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。
【００４９】
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をガスＧ中に含まれる塵状体Ｐの含有率に対応するものできるので、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、集塵効率を低下させることなく、放電電極１４全体での放電線６０の個数を減少でき、集塵電極１６全体での凹形状部６８の個数を減少できるので、
凹形状部６８を有するメッシュフィルタ３０の作製も容易になる。
【００５０】
次に、本実施形態に係る電気集塵装置１０のメンテナンスを行う場合について説明する。電気集塵装置１０では、所定の間隔毎に集塵電極１６を槌打ちすることで、集塵電極１６が捕集した塵状体Ｐを払い落とすと共に、定期的にケーシング１２の内部を清掃する必要がある。また、腐食、経年劣化等により集塵電極１６が破損した場合には、集塵電極１６を補修又は交換する必要がある。
【００５１】
電気集塵装置１０では、集塵電極１６が複数（本実施形態では、３個）の電極ユニット６２、６４、６６が一体に組み立てられて構成され、かつ複数の電極ユニット６２、６４、６６に分解可能とされている。
これにより、集塵電極１６を補修し、又は交換する場合や、ケーシング１２内の清掃作業を行う場合には、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、６６に分解し、電極ユニット６２、６４、６６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内から集塵電極１６を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。
【００５２】
この結果、本実施形態の電気集塵装置１０のように、集塵電極１６として比較的嵩が大きくなり、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、６６に分割して、ハンドリング及び組付作業を行えるので、電気集塵装置１０のメンテナンス性を非常に良好にできる。
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、６６からなる３分割構造のものを用いたが、２分割又は４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。
【符号の説明】
【００５３】
１０ 電気集塵装置
１２ ケーシング
１２Ｂ 後板部
１２Ｆ 前板部
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 収納部
３０ メッシュフィルタ
３３ 集合室
３４ 支持フレーム
３６ 閉塞板
３８ 上側閉塞板
４０ 下側閉塞板
４２ 上側隔壁部
４３ 下側隔壁部
４４、４６、４８ 内部流路
４５、４７、４９ 排出口
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、６４、６６ 電極ユニット
６８ 凹形状部
９０ 分配室
１００ ケーシング
１０２ ガス導入口
１０４ ガス排出口
１０６ 放電電極
１０８ 集塵電極
Ｃ 電荷
Ｇ ガス
ＩＪ イオン流
Ｐ 塵状体
ＳＣA 帯電空間
ＳＣB 帯電空間
【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。）が発生する。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、集塵装置により塵状体が捕集、除去される。
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。
【０００３】
上記のような電気集塵装置としては、図１０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１１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、この塵状体を静電気力ＥＦにより集塵電極１０８に引き寄せて吸着する。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−１６０２８６号公報
【発明の概要】
【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、第１及び第２集塵部を直列的に配置した場合、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高密度に配置した場合は、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共に、消費電力が増大することがある。
【０００９】
本発明の目的は、上記事実を考慮し、装置寸法の増加及び電力消費を抑制しつつ、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】
上記の目的を達成するため、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、複数本の放電線が設けられた放電電極と、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、前記ケーシング内におけるガスの流れを、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制御すると共に、前記メッシュフィルタにおける前記放電線との対向部に、該放電線を曲率中心とするように円弧状に湾曲した凹形状部を形成したことを特徴とする。
【００１１】
上記請求項１に係る電気集塵装置では、ケーシング内におけるガスの流れを、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制御する。これにより、ケーシング内に供給されたガスを、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】
このとき、メッシュフィルタの表面における放電線との対向部に、この放電線を曲率中心とするように円弧状に湾曲した凹形状部が形成されていることにより、放電線と凹形状部との間に電界の分布状態が略均一となる空間（帯電空間）を形成できるので、この帯電空間内でガス中に含まれる塵状体を更に効率的にメッシュフィルタにより捕集できる。
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】
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、前記放電電極は、前記ガスの流れ方向に沿って配列される３個以上の連結材及び、前記ガスの流れ方向に沿って隣接する一対の前記連結材の間に掛け渡される複数本の前記放電線を有しており、一対の前記連結材の間に掛け渡される前記放電線の本数を、前記ガスの流れ方向に沿って上流側から下流側へ向かって段階的に減少させたことを特徴とする。
【００１４】
また上記請求項２に係る電気集塵装置では、放電電極が、ガスの流れ方向に沿って配列される３個以上の連結材及び、ガスの流れ方向に沿って隣接する一対の前記連結材の間に掛け渡される複数本の放電線を有しており、一対の連結材の間に掛け渡される前記放電線の本数が、ガスの流れ方向に沿って上流側から下流側へ向かって段階的に減少している。これにより、電荷エネルギの分布を、ガス中に含まれる塵状体の濃度分布に対応するものにできるので、無駄な電力消費を少なくして、装置のエネルギ効率を向上できると共に、メッシュフィルタに形成される凹形状部の個数を減少できるので、凹形状部を有するメッシュフィルタの作製も容易になる。
【００１５】
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前記ガスの流れ方向に沿って積み重ねられて構成されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明した本発明に係る電気集塵装置によれば、装置寸法の増加及び電力消費を抑制しつつ、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。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【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断面図である。
【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り、集塵電極が３個の電極ユニットに分解された状態を示している。
【図６】図１に示される電気集塵装置における帯電流路、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と塵状体との関係を示す平面図である。
【図８】図１に示される集塵電極を構成する３個の電極ユニット及び放電線の構成を示す平面図である。
【図９】（Ａ）は凹形状部を有するメッシュフィルタと放電線との位置関係を示す平面図、（Ｂ）は凹形状部を有していないメッシュフィルタと放電線との位置関係を示す平面図である。
【図１０】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。
【図１１】従来の電気集塵装置における放電線及び集塵電極と塵状体との関係を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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。このホッパ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）へ貫通している。
【００１９】
ホッパ１８の下端部にはフランジ部材１９が配置されており、このフランジ部材１９には、ケーシング１２内で捕集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）に沿った一端側（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。
【００２０】
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、金属溶解炉等の産業装置（図示省略）の排ガス口に接続されている。この排ガス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）を高濃度で含んでおり、導入ダクト２２を通してケーシング１２内へ送り込まれる。ただし、導入ダクト２２は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。
【００２１】
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。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、排出ダクト２６を通り、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。
【００２２】
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を通してケーシング１２の内部空間からガス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が流れるガス流が形成される。
【００２３】
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、その外形形状がそれぞれ肉厚プレート状に形成されており、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と一致するようにブラケット（図示省略）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の内部には、後述するメッシュフィルタ３０を通過したガスＧがそれぞれ流通する３個の内部流路４４、４６、４８が形成されている。集塵電極１６には、図４に示されるように、長手方向Ｌに沿った一端側（図４では、左側）の側端面に３個の排出口４５、４７、４９が開口している。内部流路４４、４６、４８を流通したガスＧは、それぞれ排出口４５、４７、４９を通ってケーシング１２内へ排出される。ケーシング１２の内部には、図２に示されるように、排出口４５、４７、４９に面してガスＧの集合室３３が形成されており、この集合室３３には、集塵電極１６の排出口４５、４７、４９から排出されたガスＧが流入する。
【００２４】
集塵電極１６には、図４に示されるように、長手方向Ｌに沿って排出口４５、４７、４９側の一端部に支持フレーム３４が配置されると共に、他端部に閉塞板３６が配置されている。支持フレーム３４は形鋼で矩形の枠状に形成されている。閉塞板３６は高さ方向Ｈに細長く形成されており、集塵電極１６の他端部を閉塞している。
集塵電極１６は、支持フレーム３４の上端部と閉塞板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の下端部と閉塞板３６の下端部との間に架渡された下側閉塞板４０を備えている。集塵電極１６には、その内部空間を３個の内部流路４４、４６、４８に区画する上側隔壁部４２及び下側隔壁部４３が設けられている。
【００２５】
集塵電極１６は、支持フレーム３４と閉塞板３６との間が通気性を有するメッシュフィルタ３０により形成されている。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フレーム部材（図示省略）に取付けられると共に、このフレーム部材を介して支持フレーム３４及び閉塞板３６に取り付けられている。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が通気しない閉塞状態とされている。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
図２に示されるように、複数個（３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及び高さ方向Ｈに沿って貫通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との間にも帯電流路５８が形成されている。
【００２９】
図２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、集塵電極１６と前板部１２Ｆとの間及び集塵電極１６と後板部１２Ｂとの間にそれぞれ放電電極１４が配置されている。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（所謂、ラダー構造）を有しており、それぞれ集塵電極１６のメッシュフィルタ３０に対向するように配置される。
【００３０】
放電電極１４には、高さ方向Ｈに沿って複数段（本実施形態では、３段）の放電線支持部５０が設けられている。放電線支持部５０には、上下一対の連結材５２及び、一対の連結材５２間に掛け渡される複数本の放電線６０が設けられている。放電線６０は、導電性の金属材料により帯状に形成されており、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を通して放電線支持部５０における放電線６０に高圧電流が流れる。
【００３１】
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。放電線６０の外周部には、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、電圧印加時に、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。なお、放電線６０の放電突起は、図７に示すように、必ずしも針状部材を芯材に対して放射状に配設する必要はなく、先端を尖らせた突起が任意の方向へ突出するように設けられていればよく、また該突起の先端が芯材表面から必ずしも突出している必要もない。
【００３２】
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２８が形成されており、この収納部２８内には、駆動電圧電源（図示省略）を放電電極１４へ導通させるための導通部材（図示省略）、この導通部材とケーシング１２とを絶縁するための碍子（図示省略）等が収納されている。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の中央部に導電性材料からなる吊下管５４が連結されている。吊下管５４は、給電ケーブル５５を介して収納部２８内に配置された給電部材（図示省略）に接続されており、給電部材は、高圧ケーブル５５、吊下管５４及び連結材５２を通して放電電極１４に給電している。
【００３３】
放電線支持部５０では、長手方向Ｌに沿って等間隔で放電線６０が配置されている。放電電極１４では、複数段の放電線支持部５０にそれぞれ配置される放電線６０の本数が下側に位置する放電線支持部５０から上側に位置する放電線支持部５０へ向かって段階的に減少している。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、下段の放電線支持部５０には１２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、上段の放電線支持部５０には５本の放電線６０が配置されている。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ない。
【００３４】
集塵電極１６は、図４及び図５に示されるように、複数個（本実施形態では、３個）の電極ユニット６２、６４、６６を備えている。３個の電極ユニット６２、６４、６６は、高さ方向に沿って積み重ねられた状態で一体に組立てられており、この組立状態で１個の集塵電極１６を構成している。また３個の電極ユニット６２、６４、６６は、ボルト等の締結部材（図示省略）により連結され集塵電極１６として組立てられている。従って、集塵電極１６は、前記締結部材による連結状態を解除することにより、３個の電極ユニット６２、６４、６６に分解することも可能になっている。
【００３５】
ここで、高さ方向（矢印Ｈ方向）は、帯電流路５８内におけるガスＧの流れ方向と略一致している。また３個の電極ユニット６２、６４、６６は、それぞれ高さ方向Ｈ及び長手方向Ｌに沿って放電電極１４における３段の放電線支持部５０と略同一位置に配置されている。これにより、下段の電極ユニット６２のメッシュフィルタ３０は下段の放電線支持部５０に正対し、中段の電極ユニット６４のメッシュフィルタ３０は中段の放電線支持部５０に正対し、上段の電極ユニット６６のメッシュフィルタ３０は上段の放電線支持部５０に正対する。
【００３６】
電極ユニット６２、６４、６６におけるメッシュフィルタ３０には、それぞれ複数個の凹形状部６８が形成されている。ここで、図８（Ｃ）に示されるように、下段の電極ユニット６２のメッシュフィルタ３０には、下段の放電線支持部５０における複数本の放電線６０とそれぞれ対向する部位に凹形状部６８が形成されている。また図８（Ｂ）に示されるように、中段の電極ユニット６４のメッシュフィルタ３０には、中段の放電線支持部５０における複数本の放電線６０とそれぞれ対向する部位に凹形状部６８が形成されている。また図８（Ａ）に示されるように、上段の電極ユニット６６のメッシュフィルタ３０には、上段の放電線支持部５０における複数本の放電線６０とそれぞれ対向する部位に凹形状部６８が形成されている。
【００３７】
各電極ユニット６２、６４、６６における凹形状部６８は、高さ方向Ｈに沿って細長く形成されており、長手方向Ｌのピッチが放電線支持部５０における放電線６０のピッチと実質的に一致している。また凹形状部６８は、高さ方向Ｈに沿った寸法が放電線６０の長さと略等しくなっている。
凹形状部６８は、メッシュフィルタ３０の一部がプレス加工等により凹状に湾曲されることにより成形されている。ここで、凹形状部６８は、図９（Ａ）に示されるように、対向位置にある１本の放電線６０を中心軸（曲率中心線）とするように円弧状に湾曲しており、凹形状部６８では、その任意の部位（微小領域）から対向位置にある１本の放電線６０までの距離（曲率半径Ｒ）が一定になっている。なお、凹形状部６８は放電線６０を曲率中心線として湾曲する形状が最も好ましいが、このような湾曲面に沿って複数箇所で屈曲された多角形形状としても良い。
【００３８】
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。
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を通してケーシング１２の内部に吸引される。
【００３９】
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。
【００４０】
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作用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。但しガスＧは、慣性の作用によって帯電流路５８の入口から奥側へ向う速度成分も有している。このとき、帯電流路５８内には、放電電極１４が配置されており、放電電極１４の放電線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内を流れつつ、静電気力ＥＦによりメッシュフィルタ３０へ引き寄せられる。これにより、塵状体Ｐはメッシュフィルタ３０の内部を通過して内部流路４４、４６、４８内に流入する。
【００４１】
ここで、メッシュフィルタ３０は、所定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４４、４６、４８内へ送り込まれる。
【００４２】
内部流路４４、４６、４８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の排出口４５、４７、４９（図４参照）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、集合室３３内に流入したガスＧは、ガス排出口２４を通して排出ダクト２６へ排出され、この排出ダクト２６から必要に応じてガス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。
【００４３】
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、複数の帯電流路５８に分配され、各帯電流路５８から集塵電極１６のメッシュフィルタ３０を通して内部流路４４、４６、４８へ流入した後、排出口４５、４７、４９を通して集合室３３へ排出される。
これにより、ケーシング１２内に流れ込んだガスＧを単位体積当りの表面積が極めて大きいメッシュフィルタ３０を通過させた後、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、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。
【００４４】
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。
【００４５】
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４４、４６、４８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による集塵を確実かつ効率良く行える。
【００４６】
また電気集塵装置１０では、３個の電極ユニット６２、６４、６６における各メッシュフィルタ３０における放電線６０との対向部に、この放電線６０を曲率中心とするように円弧状に湾曲した凹形状部６８が形成されている。これにより、図９（Ａ）に示されるように、放電線６０から凹形状部６８における任意の部位までの距離が一定（=曲率半径Ｒ）となり、放電線６０と凹形状部６８との間に電界ＥＤの分布状態が略均一となる空間（帯電空間ＳＣ）を形成できるので、この帯電空間ＳＣA内ではガスＧ中に含まれる塵状体Ｐを効率的に帯電できる。
【００４７】
この結果、電気集塵装置１０全体としての塵状体Ｐに対する帯電効率を向上できるので、装置の寸法増加及び電力消費を抑制しつつ、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。
一方、図９（Ｂ）に示されるように、凹形状部６８がメッシュフィルタ３０における放電線６０との対向部に形成されていない場合、放電線６０からメッシュフィルタ３０の対向部までの距離が長手方向Ｌの位置に応じて変化する。これにより、放電線６０からメッシュフィルタ３０の対向部までの距離変化に従って、放電線６０とメッシュフィルタ３０の対向部との間の空間における電界ＥＤの分布状態が変化するので、この空間内では帯電空間ＳＣと比較して、ガスＧ中に含まれる塵状体Ｐに対する帯電が不均一になり、集塵電極１６による捕集効率が低下する。
【００４８】
また電気集塵装置１０では、複数段（３段）の放電線支持部５０を有する放電電極１４を帯電流路５８に配置すると共に、複数段の放電線支持部５０にそれぞれ配置された放電線６０の本数を下端側から上端側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が発生するコロナ放電量が帯電流路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を、電荷エネルギの分布を下端側で高く、上端側へ向かって徐々に低いものにできる。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。
【００４９】
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をガスＧ中に含まれる塵状体Ｐの含有率に対応するものできるので、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、集塵効率を低下させることなく、放電電極１４全体での放電線６０の個数を減少でき、集塵電極１６全体での凹形状部６８の個数を減少できるので、
凹形状部６８を有するメッシュフィルタ３０の作製も容易になる。
【００５０】
次に、本実施形態に係る電気集塵装置１０のメンテナンスを行う場合について説明する。電気集塵装置１０では、所定の間隔毎に集塵電極１６を槌打ちすることで、集塵電極１６が捕集した塵状体Ｐを払い落とすと共に、定期的にケーシング１２の内部を清掃する必要がある。また、腐食、経年劣化等により集塵電極１６が破損した場合には、集塵電極１６を補修又は交換する必要がある。
【００５１】
電気集塵装置１０では、集塵電極１６が複数（本実施形態では、３個）の電極ユニット６２、６４、６６が一体に組み立てられて構成され、かつ複数の電極ユニット６２、６４、６６に分解可能とされている。
これにより、集塵電極１６を補修し、又は交換する場合や、ケーシング１２内の清掃作業を行う場合には、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、６６に分解し、電極ユニット６２、６４、６６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内から集塵電極１６を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。
【００５２】
この結果、本実施形態の電気集塵装置１０のように、集塵電極１６として比較的嵩が大きくなり、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、６６に分割して、ハンドリング及び組付作業を行えるので、電気集塵装置１０のメンテナンス性を非常に良好にできる。
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、６６からなる３分割構造のものを用いたが、２分割又は４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。
【符号の説明】
【００５３】
１０ 電気集塵装置
１２ ケーシング
１２Ｂ 後板部
１２Ｆ 前板部
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 収納部
３０ メッシュフィルタ
３３ 集合室
３４ 支持フレーム
３６ 閉塞板
３８ 上側閉塞板
４０ 下側閉塞板
４２ 上側隔壁部
４３ 下側隔壁部
４４、４６、４８ 内部流路
４５、４７、４９ 排出口
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、６４、６６ 電極ユニット
６８ 凹形状部
９０ 分配室
１００ ケーシング
１０２ ガス導入口
１０４ ガス排出口
１０６ 放電電極
１０８ 集塵電極
Ｃ 電荷
Ｇ ガス
ＩＪ イオン流
Ｐ 塵状体
ＳＣA 帯電空間
ＳＣB 帯電空間
【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、複数本の放電線が設けられた放電電極と、
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、
前記ケーシング内におけるガスの流れを、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制御すると共に、
前記メッシュフィルタにおける前記放電線との対向部に、該放電線を曲率中心とするように円弧状に湾曲した凹形状部を形成したことを特徴とする電気集塵装置。
【請求項２】
前記放電電極は、前記ガスの流れ方向に沿って配列される３個以上の連結材及び、前記ガスの流れ方向に沿って隣接する一対の前記連結材の間に掛け渡される複数本の前記放電線を有しており、
一対の前記連結材の間に掛け渡される前記放電線の本数を、前記ガスの流れ方向に沿って上流側から下流側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前記ガスの流れ方向に沿って積み重ねられて構成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、複数本の放電線が設けられた放電電極と、
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、
前記ケーシング内におけるガスの流れを、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制御すると共に、
前記メッシュフィルタにおける前記放電線との対向部に、該放電線を曲率中心とするように円弧状に湾曲した凹形状部を形成したことを特徴とする電気集塵装置。
【請求項２】
前記放電電極は、前記ガスの流れ方向に沿って配列される３個以上の連結材及び、前記ガスの流れ方向に沿って隣接する一対の前記連結材の間に掛け渡される複数本の前記放電線を有しており、
一対の前記連結材の間に掛け渡される前記放電線の本数を、前記ガスの流れ方向に沿って上流側から下流側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前記ガスの流れ方向に沿って積み重ねられて構成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９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１０−２０７６７６（Ｐ２０１０−２０７６７６Ａ）
【公開日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５４８０５（Ｐ２００９−５４８０５）
【出願日】平成２１年３月９日（２００９．３．９）
【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９月２４日（２０１０．９．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月９日（２００９．３．９）
【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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