JP2002231416A - 放電電極素子、ストリーマーコロナ放電電極及びこのストリーマーコロナ放電電極の製造方法、並びに放電電極群 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 限られた空間に突起部を多く配置でき、かつ
製造、組立てが極めて簡単な放電電極素子、ストリーマ
ーコロナ放電電極及び放電電極群の提供を可能にする。 【解決手段】 電導性と変形性とを有する帯状の平板を
螺旋状に形成した本体部２の外周縁２ａに、複数の突起
列部２ｂを切り欠いて放電電極素子１を成形する。そし
て放電電極素子１を螺旋軸方向に所定のピッチ間隔に引
き伸ばしてストリーマーコロナ放電電極を成形する。放
電電極を複数個、所定の間隔で配列して放電電極群を構
成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コロナ放電により
発生するプラズマの還元反応等を利用して、気体に含ま
れる有害な分子の捕捉集塵と置換や分解とを行うガスの
無害化装置に使用する、放電電極素子、ストリーマーコ
ロナ放電電極及びこのストリーマーコロナ放電電極の製
造方法、並びに放電電極群に関する。

【０００２】

【従来の技術】今日では、環境保全や公害防止等の観点
より、ごみ等の廃棄物の処理によって生ずるダイオキシ
ン等の有害物質の排出が厳しく制限されている。このた
め従来から、活性剤や触媒等の消耗品の補給や、使用済
み活性剤等の２次廃棄物処理の必要がない排気ガスの無
害化装置として、コロナ放電によって発生させたプラズ
マの還元反応等を利用して、排気ガスを無害化処理する
手段が提案されている。以下この従来の手段について、
図５〜８を参照しつつ説明する。

【０００３】図５に示す設備は、パルス荷電型排ガス処
理装置１１といわれている排気ガスの無害化処理手段を
備えている。この設備において、ごみ等の廃棄物は焼却
炉１２で焼却され、発生したダイオキシン等を含む高温
排気ガスは、発電ボイラー１３で熱交換して蒸気を発生
させ、この蒸気を利用した蒸気タービンによって駆動さ
れる発電機１４により発電する。そして、発電ボイラー
１３から流出した排気ガスは、ガスクーラー１５で冷却
され、パルス荷電型排ガス処理装置１１に流入する。パ
ルス荷電型排ガス処理装置１１の前段部分において、排
気ガスに混入する粒子は、荷電してクーロン力により接
地電極に、そしてグレーデイント力により放電電極に捕
捉集塵され、次いで後段部分において、ダイオキシン等
の有害ガスがプラズマ還元反応により先駆物質に分解さ
れ、あるいは毒性の低い同属体に分子置換される。

【０００４】この置換、分解されたガス中に含まれる有
害成分は、湿式洗浄塔１６において、亜硫酸ソーダ、苛
性ソーダあるいは液体キレート等の薬剤に吸収され、無
害となった排気ガスは再加熱器１７で過熱されて、大気
に排出される。なお、パルス荷電型排ガス処理装置１１
でコロナ放電するための電力は、ごみの燃焼ガスによっ
て駆動される発電機１４から供給される。

【０００５】次に図６と図７とに、ダイオキシン等の有
害ガスを分解、置換するパルス荷電型排ガス処理装置１
１の後段部分の構造と作用とをそれぞれ示す。この後段
部分には、平板状の放電電極１１１と接地電極１１２と
が、交互に所定の間隙を隔てガスの流れ方向に平行して
積層してある。放電電極１１１と接地電極１１２との間
には、パルス状の直流高電圧１１３が印加されている。
パルス状の直流高電圧１１３は、特許公開公報平成８年
２７５９９９号に開示してあるように、数十キロボルト
で１秒あたり数百回の周期を有している。そして、この
ようなパルス状の直流高電圧１１３が印加されると、放
電電極１１１から接地電極１１２にむけてコロナ放電が
発生し、このコロナ放電により両電極の間隙空間にある
気体は、マイナスとプラスのイオンが混在するプラズマ
状態となる。

【０００６】このようにプラズマ状態となった間隙空間
を、パルス荷電型排ガス処理装置１１の前段部分におい
て粒子を集塵除去された排気ガスが通過すると、この排
気ガスのダイオキシン等の有害ガスはプラズマイオンの
衝突により還元され、水、二酸化炭素、塩化水素等の低
分子ガスに分解、置換される。そして、このように分
解、置換された水、二酸化炭素、塩化水素等の低分子ガ
スは、下流の湿式洗浄器１６において塩化水素等の有害
成分が除去され、無害ガスとなって大気に放出される。

【０００７】さて次に、本発明の対象となる放電電極１
１１について説明する。ダイオキシン等の有害分子の分
解、置換を促進するためには、放電電極と接地電極間と
の間隙空間のプラズマ濃度を高めることが不可欠であ
り、このためには両電極間の電位差を高くして両電極間
の放電を促進する必要がある。しかし、電位差を高くし
ていくと、両電極間にアーク放電が発生し、過大な短絡
電流が消費されて均一な電力の印加継続が不可能になる
と共に、アーク発生部分の電極が焼損してしまう。そこ
で従来より、両電極間に印加する電圧をパルス状の電圧
にすると共に、放電電極１１１に先端が鋭い突起部を多
数備え、この突起部の先端から安定したコロナ放電を発
生持続させる手段が用いられている。

【０００８】図８Ａ〜Ｃにこのような突起部を備えた、
従来の放電電極１１１の代表例を示す。すなわち、これ
らの一方向に長い放電電極を多数、互いに平行に所定の
間隔を隔てて、垂下あるいは矩形形状の外枠に取り付け
て図６に示す平板状の放電電極が形成される。さて図８
Ａに示す放電電極は、円筒形状の本体部１１１ａの外周
面上に、この本体部の断面軸を対象として、鋭い先端を
有する針状突起部１１１ｂを、この本体部の長手方向に
溶接により２列配置したものである。また、図８Ｂに示
す放電電極は、矩形断面形状の本体部１１１ｃの１側面
上に、鋭い先端を有する針状突起部１１１ｄを、この本
体部の長手方向に溶接により一列配置したものである。
そして、図８Ｃに示す放電電極は、円筒形状の本体部１
１１ｅの外周面上に、先端が尖った十字架形状の平板１
１１ｆを溶接により多数配置したものである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
従来の放電電極には次の問題があった。すなわち、コロ
ナ放電によるプラズマ濃度を高めるためには、極めて多
くの突起部を放電電極１１１に配置する必要がある。し
かし、突起部の数が増えるほど、突起部の製作と溶接等
の結合の手間と費用とが増大する。また突起部と本体部
との溶接個所は、形状的に応力集中し易く溶接欠陥も生
じやすい。このため突起部の数が増えるほど、使用中に
当該溶接部から突起部が破損する可能性が増加し、電流
が短絡して均一な電力印加継続が不可能になったり、あ
るいは電極を焼損する機会が増加する。したがって、従
来の放電電極では、多数の突起部を設けることは極めて
困難であった。さらに従来の放電電極では、電極の長さ
や突起部の集積度等の仕様が異なると、その仕様毎に異
なった放電電極の作成が必要となり、製作工期も製作コ
ストも増加する。

【００１０】そこで本発明の目的は、限られた空間に突
起部を多く配置でき、かつ製造、組立てが極めて簡単
な、放電電極素子、ストリーマーコロナ放電電極及びこ
のストリーマーコロナ放電電極の製造方法、並びに放電
電極群を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の放電電
極素子は、ストリーマーコロナ放電電極を形成するため
の放電電極素子であり、この放電電極素子は、電導性と
変形性とを有する帯状の板材をこの板材の表裏面が相対
するように螺旋状に形成した本体部を有している。そし
てこの本体部の外周縁には螺旋軸方向に複数の突起列部
が形成してあることを特徴とする。

【００１２】ここで螺旋状に形成した本体部の外周形状
は、必ずしも円に限らず楕円や多角形も含まれる。また
複数の突起列部とは、必ずしも本体部の螺旋軸に垂直な
断面の外周形状を星型形状に形成したものに限らず、本
体部の外周に螺旋軸方向に沿って複数の突起列部、すな
わち先端が鋭く突出した凸部の列が形成されていればよ
い。

【００１３】請求項２に記載のストリーマーコロナ放電
電極は、請求項１に記載の放電電極素子を螺旋軸方向に
所定のピッチ間隔に引き伸ばして構成してあることを特
徴とする。

【００１４】請求項３に記載のストリーマーコロナ放電
電極の製造方法は、電導性と変形性とを有する帯状の板
材を、この板材の表裏面が相対するように螺旋状に形成
することからなる本体部の製造工程と、この本体部の外
周縁に螺旋軸方向に複数の突起列部を形成する工程と、
この本体部を螺旋軸方向に所定のピッチ間隔に引き伸ば
す工程とからなることを特徴とする。

【００１５】このようにこれらの発明を構成することに
より、次の作用効果が得られる。すなわち、螺旋状に重
ね合わせた本体部の外周を、螺旋軸に沿って切り欠くだ
けで、例えば星型形状のような多数の突起列部を、容易
に成形することができ、この放電電極素子を引き伸ばす
だけで、螺旋１巻当たりの突起数に螺旋の巻数を掛け合
わせた数の先端が鋭い突起部を有するストリーマーコロ
ナ放電電極を、きわめて容易に作成することができる。
また、このように成形した突起部は本体部と一体であ
り、かつ突起部の根元巾を大きく取れるので、細い針部
材を溶接結合した場合のような使用中の破損を防止でき
る。さらに、螺旋の引き伸ばしのピッチが自由に設定で
きるので、必要とされる放電電極の長さや電界強度に合
せて、極めて容易にストリーマーコロナ放電電極を作成
することができる。

【００１６】請求項４に記載のストリーマーコロナ放電
電極は、請求項１に記載の放電電極素子が本体部の中央
に螺旋軸に沿った中空穴を有しているものであり、この
放電電極素子を長手方向に所定のピッチ間隔に引き伸ば
して構成してある。そしてこの中空穴を囲む本体部の内
縁に内接するよう中心部材が挿入してあり、この本体部
の内縁とこの中心部材の外周とを所定の個所で接合して
構成してあることを特徴とする。

【００１７】このように発明を構成することにより、本
体部と中心部材を限られた個所で接合するだけで、横方
向に剛性の高いストリーマーコロナ放電電極を容易に作
成することができる。そして横方向の剛性を高くするこ
とにより、後述する放電電極群の形成の際に、相互の間
隔をつめることができる。なお本体部の中空穴及び中心
部材の断面は、必ずしも円形状に限られず、楕円や多角
形も含まれる。

【００１８】請求項５に記載の放電電極群は、請求項２
又は４のいずれかに記載のストリーマーコロナ放電電極
が複数本、所定の間隔で相互に平行に配列して構成して
あることを特徴とする。

【００１９】発明をこのように構成することにより、通
過するガスに含まれる有害成分を十分に分解、置換でき
るプラズマ空間を形成するのに必要な、ストリーマーコ
ロナ放電電極群を容易に製作することができる。なお、
このストリーマーコロナ放電電極群は、複数のストリー
マーコロナ放電電極を平板状に配列した場合に限らず、
筒状に作成した接地電極間に、この接地電極と同心させ
て筒状に配列した場合も含む。

【００２０】

【発明の実施の形態】図１Ａ〜Ｂに示す放電電極素子１
は、銅合金あるいはステンレス等の金属材からなる帯状
の平板を、細長い円筒冶具６０に螺旋状に巻き付けて平
板の表裏面が相対するように成形した本体部２を有して
いる。本体部２の外周縁２ａには星型に突起列部２ｂが
形成してある。突起列部２ｂは、３角形の研磨断面を有
するグラインダー等により、円筒形状の外周縁２ａを星
型に切り欠いて形成する。

【００２１】図２に示すストリーマーコロナ放電電極２
１は、細長い円筒冶具６１を挿入して、上記の放電電極
素子１を所定のピッチ間隔で、螺旋軸方向に引き伸ばし
て所定の長さに構成した後に、この円筒冶具を取り去っ
たものである。このストリーマーコロナ放電電極２１に
は、螺旋状の本体部２２の外周上に、極めて多くの先端
が鋭い突起部２２ｂが形成される。なおこのストリーマ
ーコロナ放電電極２１は、細長い円筒冶具６１に相当す
る中心部材を有していないが、このストリーマーコロナ
放電電極は、螺旋軸方向の上端を支持して端垂下、ある
いは螺旋軸方向の一端と他端を外枠に固定して使用する
ものであるため、本体部２２の剛性を確保しておけば中
心部材が無くても実用に耐える。

【００２２】図３に示すストリーマーコロナ放電電極３
１は、放電電極素子１を所定のピッチ間隔で、螺旋軸方
向に引き伸ばして所定の長さに構成し、円形断面を有す
る中心部材４が本体部３２の内縁に内接するように挿入
してある。この中心部材４は銅合金あるいはステンレス
等の金属材からなる。そして本体部３２の内縁と中心部
材４の外周とは、螺旋の複数ピッチ毎において点溶接接
合してある。なお、このストリーマーコロナ放電電極３
１には、螺旋状の本体部３２の外周上に、極めて多数の
先端が鋭い突起部３２ｂが形成される。

【００２３】図４に示す放電電極群５は、上記のストリ
ーマーコロナ放電電極３１が多数、所定の間隔で相互に
平行に配列して構成してある。そしてストリーマーコロ
ナ放電電極群５の螺旋軸方向の両端部５ａと５ｂとは、
銅合金あるいはステンレス等の金属材からなる枠体７０
に結合してある。なお、枠体７０の上端には、この枠体
を懸架するための吊り下げ部７０ａ，７０ｂが形成して
ある。

【００２４】このように放電電極素子１を構成すれば、
多数の突起列部２ｂを極めて容易に形成することができ
る。そして、放電電極素子１を螺旋軸方向に所定のピッ
チ間隔に引き伸ばすだけで、任意の長さを有し、かつ多
数の突起部２２ｂ，３２ｂを有するストリーマーコロナ
放電電極２１，３１や放電電極群５を、容易に成形する
ことができる。

【００２５】なお、放電素子１は図１に示すように表裏
面が接する場合に限らず、適当なピッチ間隔を有するよ
うに形成してもよい。また放電電極素子１は、金属材料
で成形する場合に限らず、変形性のあるカ−ボンファイ
バ素材を使用することもできる。この場合は、中心部材
４との接合は、この中心部材の外周面に複数ピッチ毎に
螺旋溝を形成し、この溝に本体部２の内縁をはめ込む方
法等により行なうことができる。

【００２６】

【発明の効果】限られた空間に突起部を多く配置でき、
かつ製造、組立てが極めて簡単な、放電電極素子、スト
リーマーコロナ放電電極及びこのストリーマーコロナ放
電電極の製造方法、並びに放電電極群の提供が可能にな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】放電電極素子の形状を示す正面図と上面図であ
る。

【図２】中心部材を有しない場合のストリーマコロナ放
電電極の正面図である。

【図３】中心部材を有する場合のストリーマコロナ放電
電極の正面図である。

【図４】放電電極群の正面図である。

【図５】パルス荷電型排ガス処理装置を有する排気ガス
の無害化処理設備の全体構成図である。

【図６】パルス荷電型排ガス処理装置の後段部分の構造
図の説明図である。

【図７】パルス荷電型排ガス処理装置の後段部分の作用
の説明図である。

【図８】従来例によるストリーマコロナ放電電極の正面
図である。

【符号の説明】

１ 放電電極素子 ２，２２，３２ 本体部 ２ａ 外周縁 ２ｂ 突起列部 ２２ｂ，３２ｂ 突起部 ４ 中心部材 ５ 放電電極群 １１ パルス荷電型排ガス
処理装置（ガスの無害化処理手段） １１１ ストリーマーコロナ
放電電極 １１２ 接地電極

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ストリーマーコロナ放電電極を形成するた
   めの放電電極素子であって、 電導性と変形性とを有する帯状の板材をこの板材の表裏
   面が相対するように螺旋状に形成した本体部を有し、 上記本体部の外周縁には螺旋軸方向に複数の突起列部が
   形成してあることを特徴とする放電電極素子。
2. 【請求項２】請求項１に記載の放電電極素子を前記螺旋
   軸方向に所定のピッチ間隔に引き伸ばして構成してある
   ことを特徴とするストリーマーコロナ放電電極。
3. 【請求項３】ストリーマーコロナ放電電極の製造方法で
   あって、 電導性と変形性とを有する帯状の板材をこの板材の表裏
   面が相対するように螺旋状に形成することからなる本体
   部の製造工程と、 上記本体部の外周縁に螺旋軸方向に複数の突起列部を形
   成する工程と、 上記本体部を前記螺旋軸方向に所定のピッチ間隔に引き
   伸ばす工程とからなることを特徴とするストリーマーコ
   ロナ放電電極の製造方法
4. 【請求項４】請求項１に記載の放電電極素子が本体部の
   中央に螺旋軸に沿った中空穴を有しているものであっ
   て、 上記放電電極素子を上記螺旋軸方向に所定のピッチ間隔
   に引き伸ばして構成してあり、 上記中空穴を囲む上記本体部の内縁に内接するよう中心
   部材が挿入してあり、 上記本体部の内縁と上記中心部材の外周とを所定の個所
   で接合して構成してあることを特徴とするストリーマー
   コロナ放電電極。
5. 【請求項５】請求項２又は４のいずれかに記載のストリ
   ーマーコロナ放電電極が複数本、所定の間隔で相互に平
   行に配列して構成してあることを特徴とする放電電極
   群。