JP2004174320A - 交流集塵装置及び交流集塵方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】交流を用いて大気中の浮遊粒子（特にはＳＰＭ）を集塵し、大気浄化が可能な交流集塵装置及び交流集塵方法を提供する。
【解決手段】交流集塵装置１０は、被処理大気の流入用開口部２と処理済み大気の排出用開口部３とを有するハウジング１内に、交流電源と接続する少なくとも１対の電極４Ａ，４Ｂを備え、前記の一対の電極の組み合わせが、（Ａ）芯電極と、その芯電極の周囲を包囲する絶縁体鞘体とを含み、その絶縁体鞘体の外側表面が被処理大気と接触する保護電極同士の組み合わせであるか、又は（Ｂ）（１）前記の保護電極と、（２）被処理大気と直接に接触する露出電極との組み合わせであり、そして前記組み合わせ（Ｂ）においては、前記露出電極と前記ハウジングとが共にアースされている。交流集塵方法は、前記装置内に被処理大気を通過させる。
【選択図】 図５
【解決手段】交流集塵装置１０は、被処理大気の流入用開口部２と処理済み大気の排出用開口部３とを有するハウジング１内に、交流電源と接続する少なくとも１対の電極４Ａ，４Ｂを備え、前記の一対の電極の組み合わせが、（Ａ）芯電極と、その芯電極の周囲を包囲する絶縁体鞘体とを含み、その絶縁体鞘体の外側表面が被処理大気と接触する保護電極同士の組み合わせであるか、又は（Ｂ）（１）前記の保護電極と、（２）被処理大気と直接に接触する露出電極との組み合わせであり、そして前記組み合わせ（Ｂ）においては、前記露出電極と前記ハウジングとが共にアースされている。交流集塵方法は、前記装置内に被処理大気を通過させる。
【選択図】 図５
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、交流集塵装置及び交流集塵方法に関する。本発明によれば、交流を用いて、大気中の浮遊粒子、特には浮遊粒子状物質（Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ：ＳＰＭ：粒径１０μｍ以下で、大気中に浮遊する粒子）を集塵し、大気を浄化することができる。
【０００２】
【従来の技術】
大気中の浮遊粒子状物質（ＳＰＭ）の浄化装置の一つとして、電気集塵装置が従来からよく知られている。
電気集塵とは、気体中に浮遊する微細な粉塵（すなわち、浮遊粒子）を静電力によって除去する技術である。この電気集塵法では、最初に、被処理気体中の浮遊粒子にコロナ放電を利用して電荷を与えた後、帯電浮遊粒子を含む被処理気体に電界を加え、被処理気体中から帯電浮遊粒子をクーロン力によってフィルタ電極に付着させて分離除去することを基本原理としている。従って、電気集塵法では、直流電圧を使用し、交流電圧を直接に使用することは原理的に不可能である。また、放電極に直流高電圧を供給するため、一般的に単相又は三相の交流電圧を高圧変圧器で昇圧した後、シリコン整流器等で整流して直流に変換している。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−１９９２６１号公報（後述）
【特許文献２】
米国特許第５，４８３，１１７号明細書（後述）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記のとおり、従来の電気集塵法では、電極に印加する直流電圧を交流電源から得るために変換用の各種機器を必要とし、しかもエネルギー損失が発生していた。
そこで、本発明者は、大気中の浮遊粒子、特には浮遊粒子状物質（ＳＰＭ）の集塵及び大気浄化を目標にして、従来の直流型電気集塵法とは異なる電気的集塵方法を鋭意研究していたところ、意外にも、交流電源から直流電源への変換を必要としない電気的集塵方法を開発した。
すなわち、本発明者が見出したところによれば、交流電位を印加して気体を励起又はイオン化させる手段として公知の或る特殊な手段を用いると、低温プラズマが発生するだけでなく、大気中の浮遊粒子、特には浮遊粒子状物質（ＳＰＭ）が電極表面に付着する。更に、本発明者が新たに開発した新規の同様の手段を用いても、低温プラズマの発生と共に、大気中の浮遊粒子が電極表面に付着することを見出した。しかも、電極表面には、かなりの高効率で浮遊粒子が付着する。従って、前記の交流電圧を用いる気体励起手段を大気中の浮遊粒子の集塵及び大気浄化に利用することができる。
本発明は、こうした知見に基づくものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、被処理大気の流入用開口部と処理済み大気の排出用開口部とを有するハウジング内に、交流電源と接続する少なくとも１対の電極を備えた、大気中の浮遊粒子の交流集塵装置であって、
前記の一対の電極の組み合わせが、
（Ａ）芯電極と、その芯電極の周囲を包囲する絶縁体鞘体とを含み、その絶縁体鞘体の外側表面が被処理大気と接触する保護電極同士の組み合わせであるか、又は
（Ｂ）（１）前記の保護電極と、（２）被処理大気と直接に接触する露出電極との組み合わせであり、そして
前記組み合わせ（Ｂ）においては、前記露出電極と前記ハウジングとが共にアースされている
ことを特徴とする、交流集塵装置に関する。
本発明装置の好ましい態様によれば、前記保護電極が、芯電極とその芯電極の周囲を包囲する絶縁体鞘体との間隙内に液体（例えば、油又は水）を充填した電極であり、前記の液体により、微小間隙が消失する。
また、本発明装置の好ましい態様によれば、前記保護電極の芯電極が円柱状又は円筒状であり、前記保護電極の鞘体が円筒状であり、前記露出電極が円柱状又は円筒状電極であり、前記の各保護電極、又は前記保護電極と前記露出電極とを相互に間隔を隔てて平行に、しかも被処理大気の流れ方向に対して垂直方向に配置される。
本発明装置の別の好ましい態様によれば、複数の保護電極からなる保護電極群と複数の保護電極からなる保護電極群との組み合わせ、あるいは複数の保護電極からなる保護電極群と複数の露出電極からなる露出電極群との組み合わせを含む。
更に、本発明は、被処理大気の流入用開口部と処理済み大気の排出用開口部とを有し、交流電源と接続する少なくとも１対の電極を備えたハウジング内に、被処理大気を通過させ、
少なくとも１対の電極に交流電位を印可することにより、被処理大気中の浮遊粒子を前記電極の表面に付着させることを含む、交流集塵方法であって、
前記の一対の電極の組み合わせが、
（Ａ）芯電極と、その芯電極の周囲を包囲する絶縁体鞘体とからなり、その絶縁体鞘体の外側表面が被処理大気と接触して浮遊粒子を付着させる保護電極同士の組み合わせであるか、又は
（Ｂ）（１）前記の保護電極と、（２）被処理大気と直接に接触して浮遊粒子を付着させる露出電極との組み合わせであり、そして
前記組み合わせ（Ｂ）においては、前記露出電極と前記ハウジングとが共にアースされている
ことを特徴とする、交流集塵方法にも関する。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明による交流集塵装置は少なくとも一対の電極を含み、その組み合わせは、
（Ａ）保護電極同士の組み合わせであるか、又は
（Ｂ）保護電極と露出電極との組み合わせである。
本明細書において、前記組み合わせ（Ａ）の電極を有する態様を、以下に「保護電極型態様」と称し、装置の場合を「保護電極型装置」と称し、方法の場合を「保護電極型方法」と称することにする。また、前記組み合わせ（Ｂ）の電極を有する態様を、以下に「露出電極型態様」と称し、装置の場合を「露出電極型装置」と称し、方法の場合を「露出電極型方法」と称することにする。前記の保護電極型態様に用いることのできる装置それ自体は、従来から公知であるが、その公知装置を集塵装置として使用可能であること、及びその公知装置を用いる集塵方法として利用可能であることは従来は全く知られていなかった。また、前記の露出電極型装置及び方法は、本発明者が新たに開発した新規の装置及び方法である。
【０００７】
前記の「保護電極型態様」は、例えば、特開平９−１９９２６１号公報（前記特許文献１）や米国特許第５，４８３，１１７号明細書（前記特許文献２）に記載されている気体の励起装置と同様の装置である。
ところが、本発明者は、前記の特開平９−１９９２６１号公報や米国特許第５，４８３，１１７号明細書に記載されているタイプの気体励起装置を用いると、後述する実施例に示すとおり、大気中の浮遊粒子、特には浮遊粒子状物質（Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ：ＳＰＭ）の集塵及び大気浄化に利用することができることを見出した。
【０００８】
最初に、本発明の保護電極型態様で用いることのできる公知の気体励起装置、すなわち、保護電極型装置の代表的態様について、添付図面に沿って説明する。図１は、保護電極型装置５０のハウジング５１の側壁の一部を切り欠いて示す模式的斜視図である。前記保護電極型装置５０は、大略直方体状のハウジング５１の上面に相当する部分に被処理汚染大気Ｇの流入用開口部５２を備え、前記ハウジング５１の底面に相当する部分に処理済み大気Ｃの排出用開口部５３を備えている。また、高圧放電処理が実施される前記ハウジング５１の内部には、多数の保護電極５４を備えている。前記の保護電極５４は、図２の模式的断面図に示すとおり、芯電極５５と、その芯電極５５の周囲を包囲する円筒状鞘体５６とを含む。多数の保護電極５４は、それぞれ相互に間隔を隔てて平行に、しかも被処理汚染大気の流れ方向に対して垂直方向に配置されており、それら各電極の両端部は、それぞれハウジング５１の支持壁５１Ａ，５１Ｂで支持されている。
【０００９】
前記の保護電極５４は、芯電極５５と、その芯電極５５の周囲を包囲する円筒状鞘体５６とを含み、前記の円筒状鞘体５６は、絶縁体材料からなる。芯電極５５と円筒状鞘体５６の内側表面とは、完全な非接触状態でも、完全な接触状態でも、あるいは一部接触及び一部非接触の状態でもよい。芯電極５５と円筒状鞘体５６の内側表面とが、少なくとも１部分で非接触状態である場合は、その空隙部には空気又は適当な保護ガスを充填するか、あるいは液体を入れ、被処理汚染大気との接触を防止するのが好ましい。
【００１０】
複数の保護電極５４は２系統に分割されており、それぞれがグループ化されて電線５７Ａ，５７Ｂに一括して接続し、電線５７Ａ，５７Ｂは交流電源５８と接続している。また、一方の系列の保護電極５４Ｂに接続する電線５７Ｂは、アースされている。なお、図２に示すとおり、ハウジング５１内部において最も外側に配置され、ハウジング５１の内壁と対向する各保護電極５４Ｂは、それぞれ、ハウジング５１の内壁との間で放電が発生しないように、アースされる電線５７Ｂに接続するのが好ましい。原理的にはハウジング５１それ自体をアースする必要はないが、安全上の観点からハウジング５１それ自体をアースするのが好ましい。
【００１１】
こうした保護電極型装置５０の流入用開口部５２から被処理汚染大気Ｇを流入し、２系統の電極群５４Ａ，５４Ｂに交流電源５８によって高電圧を印加すると、保護電極の表面、すなわち、それぞれの円筒状鞘体５６の表面に大気中の浮遊粒子、特には浮遊粒子状物質（ＳＰＭ）が付着する。後述する実施例に示すとおり、被処理大気Ｇの流入と、交流電圧の印加を継続的に続けると、数日後には、各円筒状鞘体５６の表面がわずかに黒色化しはじめることを肉眼で明確に確認することができ、１ヶ月後には、各円筒状鞘体５６の表面が完全に黒色層で覆われる。付着した黒色層は、落下しない。しかし、交流電圧の印加を中止すると、付着も起こらなくなる。更に、交流電圧の印加を中止して円筒状鞘体５６の表面を水洗する（例えば、シャワー状の水を噴霧する）と、この黒色層は、簡単にしかも実質的に完全に除去することができる。
【００１２】
また、後述する実施例に示すとおり、被処理汚染大気Ｇを流入しながら、交流電圧の印加状態及び不印加状態において、流入用開口部５２での浮遊粒子濃度と排出用開口部５３での浮遊粒子濃度とを測定すると、交流電圧の不印加時には、濃度差が実質的に現れないのに対し、交流電圧の印加時には、浮遊粒子濃度が排出用開口部５３において約７０％以上は減少する。
【００１３】
図１及び図２に示す保護電極型装置５０において、前記の２系統の電極群５４Ａ，５４Ｂに交流高電圧を印加すると、それらの電極群間で同時に放電が起こり、ラジカルが発生する。これらのラジカルにより、被処理汚染大気中の一酸化窒素が二酸化窒素に酸化されたり、あるいは、オゾンを生成させるので、被処理汚染大気は処理される。また、必要により、こうして発生したラジカル及びオゾンと共に被処理大気を排出用開口部５３から排出し、酸化促進触媒が充填されている触媒部（図示せず）に送付して、ラジカル及びオゾンと被処理大気との酸化反応等を更に進行させ、大気の浄化処理を続行することができる。
【００１４】
前記の保護電極型装置で用いる各保護電極の円筒状鞘体の外側表面は、被処理汚染大気と直接に接触する。従って、耐蝕性を有し、清浄操作や取替え操作などのメンテナンスが容易な材料、例えば、合成樹脂（例えば、ポリテトラフルオロエチレン、又はセラミックス）、あるいはガラスを用いるのが好ましい。また、前記の保護電極における鞘体の形状も、前記の芯電極を保護することができる形状である限り特に限定されるものではないが、前記の芯電極の形状に対応して、筒状体若しくは柱状体、特には、円筒状体若しくは円柱状体であることができる。
【００１５】
前記の保護電極における芯電極の形状は、特に限定されるものではないが、棒状体（例えば、筒状体若しくは柱状体、特には、円筒状体若しくは円柱状体）、あるいは、導線を撚って製造した撚り線型電極であることもできる。前記芯電極は、任意の導電性材料から構成することができ、例えば、アルミニウム若しくはその合金、銅、炭素質材料、鉄若しくはその合金、あるいはタングステンを挙げることができる。なお、前記の芯電極は、被処理汚染大気と直接に接触しないので、特に耐蝕性を有する必要はない。
【００１６】
本発明の保護電極型装置では、複数の保護電極群の配置は、ハウジング内部で放電がほぼ均等に発生し、各電極間を通過する被処理大気がほぼ均等に処理されるように配置されている限り特に限定されない。しかしながら、複数の保護電極群を、相互に間隔を隔てて平行に、しかも被処理大気の流れ方向に対して垂直方向に配置すると共に、一方の電極系列５４Ａの１つの保護電極が、もう一方の電極系列５４Ｂの４つの保護電極により包囲され、逆に、もう一方の電極系列５４Ｂの１つの保護電極が、一方の電極系列５４Ａの４つの保護電極により包囲される状態で配置するのが好ましい。
【００１７】
次に、露出電極型態様に用いることができる露出電極型装置を添付図面に沿って説明する。露出電極型装置は、本発明者が、前記図１及び図２に示すタイプの従来型装置を改良した装置である。最初に、露出電極型装置と前記保護電極型装置との基本構造の差異を図３及び図４に沿って説明する。
図３は、前記図１及び図２に示す保護電極型装置の基本的構造を示す模式的断面図である。保護電極型装置５０は、前記のとおり、被処理汚染大気Ｇの流入用開口部５２と処理済み大気Ｃの排出用開口部５３とを備えたハウジング５１を有し、前記ハウジング５１の内部には、保護電極５４Ａ，５４Ｂ，５４Ｂを備えている。前記の保護電極５４Ａ，５４Ｂ，５４Ｂは、それぞれ芯電極５５と、その芯電極５５の周囲を包囲する鞘体５６とを含む。前記電極５４Ａは電線５７Ａに接続し、前記電極５４Ｂ，５４Ｂはそれぞれ電線５７Ｂに接続し、電線５７Ａ，５７Ｂは交流電源５８と接続している。また、電極５４Ｂ，５４Ｂは、ハウジング５１内の外側に配置され、ハウジング５１の内壁と対向するので、それらと接続する電線５７Ｂは、アースされている。
【００１８】
一方、図４は、露出電極型装置の基本的構造を示す模式的断面図である。露出電極型装置１０は、被処理汚染大気Ｇの流入用開口部２と処理済み大気Ｃの排出用開口部３とを備えたハウジング１を有し、前記ハウジング１の内部には、保護電極４Ａと、露出電極４Ｂ，４Ｂとを備えている。保護電極型装置５０は、前記のとおり、保護電極５４Ａ，５４Ｂ，５４Ｂを備えているのに対し、露出電極型装置１０は、保護電極５４Ｂ，５４Ｂの代わりに、露出電極４Ｂ，４Ｂを備えている点で異なる。前記の保護電極４Ａは、保護電極型装置５０と同様に、芯電極５と、その芯電極５の周囲を包囲する鞘体６とを含む。また、保護電極４Ａは電線７Ａと接続し、露出電極４Ｂ，４Ｂは、それぞれ電線７Ｂに接続し、電線７Ａ，７Ｂは交流電源８と接続している。また、露出電極４Ｂ，４Ｂに接続する電線７Ｂは、アースされている。更に、露出電極型装置１０では、ハウジング１もアースする必要があり、この点でも保護電極型装置５０と相違する。なお、露出電極型装置１０においては、保護電極４Ａ側に高電圧を印可するのが好ましいので、保護電極４Ａをハウジング１内部において最も外側に配置するのは好ましくない。すなわち、図４に示すとおり、露出電極４Ｂ，４Ｂをハウジング１内部において最も外側に配置して、ハウジング１の内壁と対向させるのが好ましい。
【００１９】
図３に示す保護電極型装置では、保護電極５４Ａ内の芯電極５５と両側の各保護電極５４Ｂ内の芯電極５５との間で放電が起こる。この放電では、１対の芯電極５５，５５の間に、２つの鞘体５６の絶縁体層の２層が介在する。一方、図４に示す露出電極型装置１０では、保護電極４Ａ内の芯電極５と両側の各露出電極４Ｂとの間で放電が起こる。この放電では、１つの芯電極５と露出電極４Ｂとの間には、１つの鞘体６の絶縁体層の１層のみが介在するだけであり、励起能力が向上するので、オゾン発生量が著しく増大する。なお、図４に示す露出電極型装置１０では、ハウジング１と露出電極４Ｂ，４Ｂとがいずれもアースされているので、ハウジング１と露出電極４Ｂ，４Ｂとの間でアーク放電が発生しない。
【００２０】
図４に示すとおり、露出電極型装置１０においては、図１及び図２に示す保護電極型装置５０における一対の保護電極５４Ａ，５４Ｂの代わりに、保護電極４Ａと露出電極４Ｂとの組み合わせを用いる点が異なるだけある。そこで、本発明による露出電極型装置の特定の態様を、図５及び図６に沿って説明する。すなわち、図５は、露出電極型装置１０のハウジング１の側壁の一部を切り欠いて示す模式的斜視図であり、図６はその模式的断面図である。
【００２１】
図５及び図６に示すように、本発明の特定の態様の露出電極型装置１０は、保護電極型装置５０と同様に、大略直方体状のハウジング１の上面に相当する部分に被処理汚染大気Ｇの流入用開口部２を備え、前記ハウジング１の底面に相当する部分に処理済み大気Ｃの排出用開口部３を備えている。また、高圧放電処理が実施される前記ハウジング１の内部には、複数の円筒状保護電極４Ａ及び複数の円筒状露出電極４Ｂが、それぞれ相互に間隔を隔てて平行に、しかも被処理汚染大気の流れ方向に対して垂直方向に配置されており、それら各電極の両端部は、それぞれハウジング１の支持壁１Ａ，１Ｂで支持されている。
【００２２】
前記の保護電極４は、保護電極型装置５０で使用する保護電極と同様の保護電極であることができ、芯電極５と、その芯電極５の周囲を包囲する円筒状鞘体６とを含み、前記の円筒状鞘体６は、絶縁体材料からなる。芯電極５と円筒状鞘体６の内側表面とは、完全な非接触状態でも、完全な接触状態でも、あるいは一部接触及び一部非接触の状態でもよい。芯電極５と円筒状鞘体６の内側表面とが、少なくとも１部分で非接触状態である場合は、その空隙部には空気又は適当な保護ガスを充填することができ、あるいは減圧若しくは真空状態にすることもできる。
【００２３】
一方、円筒状露出電極４Ｂは、前記保護電極４の円筒状鞘体６とほぼ同様の寸法を有し、電極表面が露出しているので、被処理汚染大気と直接に接触する。複数の保護電極４Ａと複数の露出電極４Ｂとは、それぞれがグループ化されて電線７Ａ，７Ｂに一括して接続し、電線７Ａ，７Ｂは交流電源８と接続している。また、ハウジング１内の最も外側には露出電極４Ｂが配置され、複数の露出電極４Ｂに接続する電線７Ｂは、アースされている。更に、ハウジング１もアースする。
【００２４】
こうした露出電極型装置１０の流入用開口部２から被処理汚染大気Ｇを流入し、２系統の電極群４Ａ，４Ｂに交流電源８によって高電圧を印加すると、露出電極４Ｂの表面、及び保護電極４Ａの表面、すなわち、それぞれの円筒状鞘体６の表面に大気中の浮遊粒子、特には浮遊粒子状物質（ＳＰＭ）が付着する。後述する実施例に示すとおり、被処理汚染大気Ｇの流入と、交流電圧の印加を継続的に続けると、数日後には、各露出電極４Ｂの表面及び各円筒状鞘体６の表面がわずかに黒色化しはじめることを肉眼で明確に確認することができ、１ヶ月後には、各露出電極４Ｂの表面及び各円筒状鞘体６の表面が完全に黒色層で覆われる。付着した黒色層は、落下しない。しかし、交流電圧の印加を中止すると、付着も起こらなくなる。更に、交流電源の印加を中止して露出電極４Ｂの表面及び円筒状鞘体６の表面を水洗する（例えば、シャワー状の水を噴霧する）と、この黒色層は、簡単にしかも実質的に完全に除去することができる。
【００２５】
また、後述する実施例に示すとおり、被処理汚染大気Ｇを流入しながら、交流電圧の印加状態及びと不印加状態において、流入用開口部２での浮遊粒子濃度と排出用開口部３での浮遊粒子濃度とを測定すると、保護電極型装置と同様に、交流電圧の不印加時には、濃度差が実質的に現れないのに対し、交流電圧の印加時には、浮遊粒子濃度が排出用開口部３において約７０％以上は減少する。
【００２６】
図５及び図６に示す露出電極型装置１０において、前記の２系統の電極群４Ａ，４Ｂに交流高電圧を印加すると、それらの電極群間で同時に放電が起こり、保護電極型装置よりも高効率でラジカルが発生する。これらのラジカルにより、保護電極型装置５０と同様に、被処理汚染大気中の一酸化窒素が二酸化窒素に酸化されたり、あるいは、オゾンを生成させるので、被処理汚染大気は処理される。また、保護電極型装置の場合と同様に、必要により、こうして発生したラジカル及びオゾンと共に被処理大気を排出用開口部３から排出し、酸化促進触媒が充填されている触媒部（図示せず）に送付して、ラジカル及びオゾンと被処理大気との酸化反応等を更に進行させ、大気の浄化処理を続行することができる。
【００２７】
本発明の露出電極型装置で用いる露出電極は、任意の導電性材料から構成することができ、例えば、アルミニウム若しくはその合金、銅、炭素質材料、鉄若しくはその合金、あるいはタングステンを挙げることができる。なお、前記の露出電極は、被処理汚染大気と直接に接触するので、耐蝕性を有し、清浄操作や取替え操作などのメンテナンスが容易な金属、例えば、ステンレススチール（例えば、ＳＵＳ）を用いるのが好ましい。
また、前記の露出電極の形状も特に限定されるものではないが、棒状体（例えば、筒状体若しくは柱状体、特には、円筒状体若しくは円柱状体）、あるいは、導線を撚って製造した撚り線型電極であることもできる。
【００２８】
本発明の露出電極型装置では、複数の露出電極群と複数の保護電極群との配置は、それぞれハウジング内部で放電がほぼ均等に発生し、各電極間を通過する被処理汚染大気がほぼ均等に処理されるように配置されている限り特に限定されない。しかしながら、複数の露出電極群と複数の保護電極群とを、相互に間隔を隔てて平行に、しかも被処理汚染大気の流れ方向に対して垂直方向に配置すると共に、１つの露出電極が４つの保護電極により包囲され、しかも１つの保護電極が４つの露出電極により包囲される状態で配置するのが好ましい。
【００２９】
例えば、図７に示すように、被処理汚染大気の流れ方向に沿って直列に配置した複数の保護電極群４ａ−１１，４ａ−１２からなる電極列４Ａ−１０と、同様に被処理汚染大気の流れ方向に沿って直列に、前記電極列４Ａ−１０と同様の間隔で配置した別の複数の保護電極群４ａ−２１，４ａ−２２からなる電極列４Ａ−２０との間に、同じく、被処理汚染大気の流れ方向に沿って直列に、しかも、前記電極列４Ａ−１０，４Ａ−２０と同様の間隔で配置した複数の露出電極群４ｂ−１１，４ｂ−１２，４ｂ−１３からなる電極列４Ｂ−１０を配置する。その際に、例えば、露出電極４ｂ−１２が、隣接する４つの保護電極４ａ−１１，４ａ−１２，４ａ−２１，４ａ−２２と同距離になるようにずらすのが好ましい。同様に、電極列４Ａ−２０に含まれる保護電極４ａ−２２も、電極列４Ａ−２０の両側に平行して配置されている電極列４Ｂ−１０，４Ｂ−２０に含まれる隣接する４つの露出電極４ｂ−１２，４ｂ−１３，４ｂ−２２，４ｂ−２３と同距離になるようにずらすのが好ましい。
また、図７に示す態様とは異なるが、保護電極群の電極列及び露出電極の電極列を、被処理汚染大気の流れ方向に対して垂直方向に直列に配置することもできる。
【００３０】
本発明の集塵装置及び方法においては、前記の露出電極以外は、従来公知の励起・イオン化装置（例えば、前記の特開平９−１９９２６１号公報又は米国特許第５，４８３，１１７号明細書に記載の装置）において使用されている各部品をそのまま使用することができる。
【００３１】
【実施例】
以下、実施例によって本発明を更に具体的に説明するが、これらは本発明の範囲を限定するものではない。
【実施例１】
図５及び図６に示す本発明の露出電極型装置１０と同様の装置を用いて実施した。露出電極としては、円筒状ＳＵＳ電極（外径＝４ｍｍ）を用い、電極１１４個を、図５及び図６に示すように設置した。また、保護電極としては、棒状アルミニウム芯電極（外径＝１．５ｍｍ）と、円筒状ガラス製鞘体（外径＝４ｍｍ）とからなり、ガラス製鞘体内部に空気を充填した保護電極を用い、電極７４個を、図５及び図６に示すように設置した。ハウジングとしては、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）製直方体（縦＝４８ｃｍ；横＝４８ｃｍ；奥行き＝１１ｃｍ）を用いた。また、交流電源としては１５ＫＶの電源を用い、露出電極群を一括して接続した電線と、保護電極群を一括して接続した電線とに接続した。また、露出電極群を一括して接続した電線と、ハウジングを共にアースした。この装置に、被処理汚染大気としての空気（常温）を、０．２４ｍ／秒の速度で通過させながら、印加交流電圧を約１２ｋＶとして実施した。
流入用開口部での浮遊粒子濃度と排出用開口部での浮遊粒子濃度を、それぞれの開口部に設けた散乱光方式相対質量濃度計によって測定したところ、流入用開口部での浮遊粒子濃度は、８５ｃｐｍであったのに対し、排出用開口部での浮遊粒子濃度は１０ｃｐｍであった。
【００３２】
【実施例２】
実施例１で用いた露出電極型装置において、露出電極群の代わりに保護電極群を設置した保護電極型装置を用いて、前記実施例１と同様の実験を行ったところ、実施例１とほぼ同様の結果が得られた。
【００３３】
【実施例３】
前記実施例２で用いた保護電極型装置と同様の装置であって、開口部が１／２の装置を用い、交通量の激しい道路脇（東京都板橋区泉町交差点中央分離帯）に設置し、印加交流電圧約１２ｋＶの条件下で約４ヶ月間にわたり連続処理した。各露出電極及び各保護電極の表面全体に黒色層が形成されていた。電圧印加を中止し、露出電極型装置を取り出して、シャワー状の水を噴霧したところ、黒色層は完全に除去された。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によると、交流電源をそのまま利用することができるので、交流から直流への変換用機器を使用する必要がなく、その変換に伴うエネルギー損失も発生しない。
また、大気中の浮遊粒子、特には浮遊粒子状物質（ＳＰＭ）を高い効率で集塵することができ、しかも低温プラズマが発生するので、例えば、一酸化窒素の酸化処理を同時に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による保護電極型装置のハウジングの側壁の一部を切り欠いて示す模式的斜視図である。
【図２】図１の保護電極型装置の模式的断面図である。
【図３】保護電極型装置の基本的構造を示す模式的断面図である。
【図４】露出電極型装置の基本的構造を示す模式的断面図である。
【図５】本発明による露出電極型装置のハウジングの側壁の一部を切り欠いて示す模式的斜視図である。
【図６】図５の露出電極型装置の模式的断面図である。
【図７】露出電極型装置における複数の保護電極群及び複数の露出電極群の好ましい配置状態を示す模式的断面図である。
【符号の説明】
１・・・ハウジング；１Ａ，１Ｂ・・・支持壁；２・・・流入用開口部；
３・・・排出用開口部；４Ａ・・・保護電極；
４Ａ−１０，４Ａ−２０・・・保護電極列；
４ａ−１１，４ａ−１２・・・保護電極群；
４ａ−２１，４ａ−２２・・・保護電極群；
４Ｂ・・・露出電極；４Ｂ−１０，４Ｂ−２０・・・露出電極列；
４ｂ−１１，４ｂ−１２，４ｂ−１３・・・露出電極群；
４ｂ−２１，４ｂ−２２，４ｂ−２３・・・露出電極群；
５・・・芯電極；６・・・円筒状鞘体；７Ａ，７Ｂ・・・電線；
８・・・交流電源；１０・・・露出電極型装置；
５０・・・保護電極型装置；５１・・・ハウジング；
５１Ａ，５１Ｂ・・・支持壁；５２・・・流入用開口部；
５３・・・排出用開口部；５４（５４Ａ，５４Ｂ）・・・保護電極；
５５・・・芯電極；５６・・・円筒状鞘体；５７Ａ，５７Ｂ・・・電線；
５８・・・交流電源；Ｇ・・・被処理汚染大気；Ｃ・・・処理済み大気。
【発明の属する技術分野】
本発明は、交流集塵装置及び交流集塵方法に関する。本発明によれば、交流を用いて、大気中の浮遊粒子、特には浮遊粒子状物質（Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ：ＳＰＭ：粒径１０μｍ以下で、大気中に浮遊する粒子）を集塵し、大気を浄化することができる。
【０００２】
【従来の技術】
大気中の浮遊粒子状物質（ＳＰＭ）の浄化装置の一つとして、電気集塵装置が従来からよく知られている。
電気集塵とは、気体中に浮遊する微細な粉塵（すなわち、浮遊粒子）を静電力によって除去する技術である。この電気集塵法では、最初に、被処理気体中の浮遊粒子にコロナ放電を利用して電荷を与えた後、帯電浮遊粒子を含む被処理気体に電界を加え、被処理気体中から帯電浮遊粒子をクーロン力によってフィルタ電極に付着させて分離除去することを基本原理としている。従って、電気集塵法では、直流電圧を使用し、交流電圧を直接に使用することは原理的に不可能である。また、放電極に直流高電圧を供給するため、一般的に単相又は三相の交流電圧を高圧変圧器で昇圧した後、シリコン整流器等で整流して直流に変換している。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−１９９２６１号公報（後述）
【特許文献２】
米国特許第５，４８３，１１７号明細書（後述）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記のとおり、従来の電気集塵法では、電極に印加する直流電圧を交流電源から得るために変換用の各種機器を必要とし、しかもエネルギー損失が発生していた。
そこで、本発明者は、大気中の浮遊粒子、特には浮遊粒子状物質（ＳＰＭ）の集塵及び大気浄化を目標にして、従来の直流型電気集塵法とは異なる電気的集塵方法を鋭意研究していたところ、意外にも、交流電源から直流電源への変換を必要としない電気的集塵方法を開発した。
すなわち、本発明者が見出したところによれば、交流電位を印加して気体を励起又はイオン化させる手段として公知の或る特殊な手段を用いると、低温プラズマが発生するだけでなく、大気中の浮遊粒子、特には浮遊粒子状物質（ＳＰＭ）が電極表面に付着する。更に、本発明者が新たに開発した新規の同様の手段を用いても、低温プラズマの発生と共に、大気中の浮遊粒子が電極表面に付着することを見出した。しかも、電極表面には、かなりの高効率で浮遊粒子が付着する。従って、前記の交流電圧を用いる気体励起手段を大気中の浮遊粒子の集塵及び大気浄化に利用することができる。
本発明は、こうした知見に基づくものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、被処理大気の流入用開口部と処理済み大気の排出用開口部とを有するハウジング内に、交流電源と接続する少なくとも１対の電極を備えた、大気中の浮遊粒子の交流集塵装置であって、
前記の一対の電極の組み合わせが、
（Ａ）芯電極と、その芯電極の周囲を包囲する絶縁体鞘体とを含み、その絶縁体鞘体の外側表面が被処理大気と接触する保護電極同士の組み合わせであるか、又は
（Ｂ）（１）前記の保護電極と、（２）被処理大気と直接に接触する露出電極との組み合わせであり、そして
前記組み合わせ（Ｂ）においては、前記露出電極と前記ハウジングとが共にアースされている
ことを特徴とする、交流集塵装置に関する。
本発明装置の好ましい態様によれば、前記保護電極が、芯電極とその芯電極の周囲を包囲する絶縁体鞘体との間隙内に液体（例えば、油又は水）を充填した電極であり、前記の液体により、微小間隙が消失する。
また、本発明装置の好ましい態様によれば、前記保護電極の芯電極が円柱状又は円筒状であり、前記保護電極の鞘体が円筒状であり、前記露出電極が円柱状又は円筒状電極であり、前記の各保護電極、又は前記保護電極と前記露出電極とを相互に間隔を隔てて平行に、しかも被処理大気の流れ方向に対して垂直方向に配置される。
本発明装置の別の好ましい態様によれば、複数の保護電極からなる保護電極群と複数の保護電極からなる保護電極群との組み合わせ、あるいは複数の保護電極からなる保護電極群と複数の露出電極からなる露出電極群との組み合わせを含む。
更に、本発明は、被処理大気の流入用開口部と処理済み大気の排出用開口部とを有し、交流電源と接続する少なくとも１対の電極を備えたハウジング内に、被処理大気を通過させ、
少なくとも１対の電極に交流電位を印可することにより、被処理大気中の浮遊粒子を前記電極の表面に付着させることを含む、交流集塵方法であって、
前記の一対の電極の組み合わせが、
（Ａ）芯電極と、その芯電極の周囲を包囲する絶縁体鞘体とからなり、その絶縁体鞘体の外側表面が被処理大気と接触して浮遊粒子を付着させる保護電極同士の組み合わせであるか、又は
（Ｂ）（１）前記の保護電極と、（２）被処理大気と直接に接触して浮遊粒子を付着させる露出電極との組み合わせであり、そして
前記組み合わせ（Ｂ）においては、前記露出電極と前記ハウジングとが共にアースされている
ことを特徴とする、交流集塵方法にも関する。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明による交流集塵装置は少なくとも一対の電極を含み、その組み合わせは、
（Ａ）保護電極同士の組み合わせであるか、又は
（Ｂ）保護電極と露出電極との組み合わせである。
本明細書において、前記組み合わせ（Ａ）の電極を有する態様を、以下に「保護電極型態様」と称し、装置の場合を「保護電極型装置」と称し、方法の場合を「保護電極型方法」と称することにする。また、前記組み合わせ（Ｂ）の電極を有する態様を、以下に「露出電極型態様」と称し、装置の場合を「露出電極型装置」と称し、方法の場合を「露出電極型方法」と称することにする。前記の保護電極型態様に用いることのできる装置それ自体は、従来から公知であるが、その公知装置を集塵装置として使用可能であること、及びその公知装置を用いる集塵方法として利用可能であることは従来は全く知られていなかった。また、前記の露出電極型装置及び方法は、本発明者が新たに開発した新規の装置及び方法である。
【０００７】
前記の「保護電極型態様」は、例えば、特開平９−１９９２６１号公報（前記特許文献１）や米国特許第５，４８３，１１７号明細書（前記特許文献２）に記載されている気体の励起装置と同様の装置である。
ところが、本発明者は、前記の特開平９−１９９２６１号公報や米国特許第５，４８３，１１７号明細書に記載されているタイプの気体励起装置を用いると、後述する実施例に示すとおり、大気中の浮遊粒子、特には浮遊粒子状物質（Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ：ＳＰＭ）の集塵及び大気浄化に利用することができることを見出した。
【０００８】
最初に、本発明の保護電極型態様で用いることのできる公知の気体励起装置、すなわち、保護電極型装置の代表的態様について、添付図面に沿って説明する。図１は、保護電極型装置５０のハウジング５１の側壁の一部を切り欠いて示す模式的斜視図である。前記保護電極型装置５０は、大略直方体状のハウジング５１の上面に相当する部分に被処理汚染大気Ｇの流入用開口部５２を備え、前記ハウジング５１の底面に相当する部分に処理済み大気Ｃの排出用開口部５３を備えている。また、高圧放電処理が実施される前記ハウジング５１の内部には、多数の保護電極５４を備えている。前記の保護電極５４は、図２の模式的断面図に示すとおり、芯電極５５と、その芯電極５５の周囲を包囲する円筒状鞘体５６とを含む。多数の保護電極５４は、それぞれ相互に間隔を隔てて平行に、しかも被処理汚染大気の流れ方向に対して垂直方向に配置されており、それら各電極の両端部は、それぞれハウジング５１の支持壁５１Ａ，５１Ｂで支持されている。
【０００９】
前記の保護電極５４は、芯電極５５と、その芯電極５５の周囲を包囲する円筒状鞘体５６とを含み、前記の円筒状鞘体５６は、絶縁体材料からなる。芯電極５５と円筒状鞘体５６の内側表面とは、完全な非接触状態でも、完全な接触状態でも、あるいは一部接触及び一部非接触の状態でもよい。芯電極５５と円筒状鞘体５６の内側表面とが、少なくとも１部分で非接触状態である場合は、その空隙部には空気又は適当な保護ガスを充填するか、あるいは液体を入れ、被処理汚染大気との接触を防止するのが好ましい。
【００１０】
複数の保護電極５４は２系統に分割されており、それぞれがグループ化されて電線５７Ａ，５７Ｂに一括して接続し、電線５７Ａ，５７Ｂは交流電源５８と接続している。また、一方の系列の保護電極５４Ｂに接続する電線５７Ｂは、アースされている。なお、図２に示すとおり、ハウジング５１内部において最も外側に配置され、ハウジング５１の内壁と対向する各保護電極５４Ｂは、それぞれ、ハウジング５１の内壁との間で放電が発生しないように、アースされる電線５７Ｂに接続するのが好ましい。原理的にはハウジング５１それ自体をアースする必要はないが、安全上の観点からハウジング５１それ自体をアースするのが好ましい。
【００１１】
こうした保護電極型装置５０の流入用開口部５２から被処理汚染大気Ｇを流入し、２系統の電極群５４Ａ，５４Ｂに交流電源５８によって高電圧を印加すると、保護電極の表面、すなわち、それぞれの円筒状鞘体５６の表面に大気中の浮遊粒子、特には浮遊粒子状物質（ＳＰＭ）が付着する。後述する実施例に示すとおり、被処理大気Ｇの流入と、交流電圧の印加を継続的に続けると、数日後には、各円筒状鞘体５６の表面がわずかに黒色化しはじめることを肉眼で明確に確認することができ、１ヶ月後には、各円筒状鞘体５６の表面が完全に黒色層で覆われる。付着した黒色層は、落下しない。しかし、交流電圧の印加を中止すると、付着も起こらなくなる。更に、交流電圧の印加を中止して円筒状鞘体５６の表面を水洗する（例えば、シャワー状の水を噴霧する）と、この黒色層は、簡単にしかも実質的に完全に除去することができる。
【００１２】
また、後述する実施例に示すとおり、被処理汚染大気Ｇを流入しながら、交流電圧の印加状態及び不印加状態において、流入用開口部５２での浮遊粒子濃度と排出用開口部５３での浮遊粒子濃度とを測定すると、交流電圧の不印加時には、濃度差が実質的に現れないのに対し、交流電圧の印加時には、浮遊粒子濃度が排出用開口部５３において約７０％以上は減少する。
【００１３】
図１及び図２に示す保護電極型装置５０において、前記の２系統の電極群５４Ａ，５４Ｂに交流高電圧を印加すると、それらの電極群間で同時に放電が起こり、ラジカルが発生する。これらのラジカルにより、被処理汚染大気中の一酸化窒素が二酸化窒素に酸化されたり、あるいは、オゾンを生成させるので、被処理汚染大気は処理される。また、必要により、こうして発生したラジカル及びオゾンと共に被処理大気を排出用開口部５３から排出し、酸化促進触媒が充填されている触媒部（図示せず）に送付して、ラジカル及びオゾンと被処理大気との酸化反応等を更に進行させ、大気の浄化処理を続行することができる。
【００１４】
前記の保護電極型装置で用いる各保護電極の円筒状鞘体の外側表面は、被処理汚染大気と直接に接触する。従って、耐蝕性を有し、清浄操作や取替え操作などのメンテナンスが容易な材料、例えば、合成樹脂（例えば、ポリテトラフルオロエチレン、又はセラミックス）、あるいはガラスを用いるのが好ましい。また、前記の保護電極における鞘体の形状も、前記の芯電極を保護することができる形状である限り特に限定されるものではないが、前記の芯電極の形状に対応して、筒状体若しくは柱状体、特には、円筒状体若しくは円柱状体であることができる。
【００１５】
前記の保護電極における芯電極の形状は、特に限定されるものではないが、棒状体（例えば、筒状体若しくは柱状体、特には、円筒状体若しくは円柱状体）、あるいは、導線を撚って製造した撚り線型電極であることもできる。前記芯電極は、任意の導電性材料から構成することができ、例えば、アルミニウム若しくはその合金、銅、炭素質材料、鉄若しくはその合金、あるいはタングステンを挙げることができる。なお、前記の芯電極は、被処理汚染大気と直接に接触しないので、特に耐蝕性を有する必要はない。
【００１６】
本発明の保護電極型装置では、複数の保護電極群の配置は、ハウジング内部で放電がほぼ均等に発生し、各電極間を通過する被処理大気がほぼ均等に処理されるように配置されている限り特に限定されない。しかしながら、複数の保護電極群を、相互に間隔を隔てて平行に、しかも被処理大気の流れ方向に対して垂直方向に配置すると共に、一方の電極系列５４Ａの１つの保護電極が、もう一方の電極系列５４Ｂの４つの保護電極により包囲され、逆に、もう一方の電極系列５４Ｂの１つの保護電極が、一方の電極系列５４Ａの４つの保護電極により包囲される状態で配置するのが好ましい。
【００１７】
次に、露出電極型態様に用いることができる露出電極型装置を添付図面に沿って説明する。露出電極型装置は、本発明者が、前記図１及び図２に示すタイプの従来型装置を改良した装置である。最初に、露出電極型装置と前記保護電極型装置との基本構造の差異を図３及び図４に沿って説明する。
図３は、前記図１及び図２に示す保護電極型装置の基本的構造を示す模式的断面図である。保護電極型装置５０は、前記のとおり、被処理汚染大気Ｇの流入用開口部５２と処理済み大気Ｃの排出用開口部５３とを備えたハウジング５１を有し、前記ハウジング５１の内部には、保護電極５４Ａ，５４Ｂ，５４Ｂを備えている。前記の保護電極５４Ａ，５４Ｂ，５４Ｂは、それぞれ芯電極５５と、その芯電極５５の周囲を包囲する鞘体５６とを含む。前記電極５４Ａは電線５７Ａに接続し、前記電極５４Ｂ，５４Ｂはそれぞれ電線５７Ｂに接続し、電線５７Ａ，５７Ｂは交流電源５８と接続している。また、電極５４Ｂ，５４Ｂは、ハウジング５１内の外側に配置され、ハウジング５１の内壁と対向するので、それらと接続する電線５７Ｂは、アースされている。
【００１８】
一方、図４は、露出電極型装置の基本的構造を示す模式的断面図である。露出電極型装置１０は、被処理汚染大気Ｇの流入用開口部２と処理済み大気Ｃの排出用開口部３とを備えたハウジング１を有し、前記ハウジング１の内部には、保護電極４Ａと、露出電極４Ｂ，４Ｂとを備えている。保護電極型装置５０は、前記のとおり、保護電極５４Ａ，５４Ｂ，５４Ｂを備えているのに対し、露出電極型装置１０は、保護電極５４Ｂ，５４Ｂの代わりに、露出電極４Ｂ，４Ｂを備えている点で異なる。前記の保護電極４Ａは、保護電極型装置５０と同様に、芯電極５と、その芯電極５の周囲を包囲する鞘体６とを含む。また、保護電極４Ａは電線７Ａと接続し、露出電極４Ｂ，４Ｂは、それぞれ電線７Ｂに接続し、電線７Ａ，７Ｂは交流電源８と接続している。また、露出電極４Ｂ，４Ｂに接続する電線７Ｂは、アースされている。更に、露出電極型装置１０では、ハウジング１もアースする必要があり、この点でも保護電極型装置５０と相違する。なお、露出電極型装置１０においては、保護電極４Ａ側に高電圧を印可するのが好ましいので、保護電極４Ａをハウジング１内部において最も外側に配置するのは好ましくない。すなわち、図４に示すとおり、露出電極４Ｂ，４Ｂをハウジング１内部において最も外側に配置して、ハウジング１の内壁と対向させるのが好ましい。
【００１９】
図３に示す保護電極型装置では、保護電極５４Ａ内の芯電極５５と両側の各保護電極５４Ｂ内の芯電極５５との間で放電が起こる。この放電では、１対の芯電極５５，５５の間に、２つの鞘体５６の絶縁体層の２層が介在する。一方、図４に示す露出電極型装置１０では、保護電極４Ａ内の芯電極５と両側の各露出電極４Ｂとの間で放電が起こる。この放電では、１つの芯電極５と露出電極４Ｂとの間には、１つの鞘体６の絶縁体層の１層のみが介在するだけであり、励起能力が向上するので、オゾン発生量が著しく増大する。なお、図４に示す露出電極型装置１０では、ハウジング１と露出電極４Ｂ，４Ｂとがいずれもアースされているので、ハウジング１と露出電極４Ｂ，４Ｂとの間でアーク放電が発生しない。
【００２０】
図４に示すとおり、露出電極型装置１０においては、図１及び図２に示す保護電極型装置５０における一対の保護電極５４Ａ，５４Ｂの代わりに、保護電極４Ａと露出電極４Ｂとの組み合わせを用いる点が異なるだけある。そこで、本発明による露出電極型装置の特定の態様を、図５及び図６に沿って説明する。すなわち、図５は、露出電極型装置１０のハウジング１の側壁の一部を切り欠いて示す模式的斜視図であり、図６はその模式的断面図である。
【００２１】
図５及び図６に示すように、本発明の特定の態様の露出電極型装置１０は、保護電極型装置５０と同様に、大略直方体状のハウジング１の上面に相当する部分に被処理汚染大気Ｇの流入用開口部２を備え、前記ハウジング１の底面に相当する部分に処理済み大気Ｃの排出用開口部３を備えている。また、高圧放電処理が実施される前記ハウジング１の内部には、複数の円筒状保護電極４Ａ及び複数の円筒状露出電極４Ｂが、それぞれ相互に間隔を隔てて平行に、しかも被処理汚染大気の流れ方向に対して垂直方向に配置されており、それら各電極の両端部は、それぞれハウジング１の支持壁１Ａ，１Ｂで支持されている。
【００２２】
前記の保護電極４は、保護電極型装置５０で使用する保護電極と同様の保護電極であることができ、芯電極５と、その芯電極５の周囲を包囲する円筒状鞘体６とを含み、前記の円筒状鞘体６は、絶縁体材料からなる。芯電極５と円筒状鞘体６の内側表面とは、完全な非接触状態でも、完全な接触状態でも、あるいは一部接触及び一部非接触の状態でもよい。芯電極５と円筒状鞘体６の内側表面とが、少なくとも１部分で非接触状態である場合は、その空隙部には空気又は適当な保護ガスを充填することができ、あるいは減圧若しくは真空状態にすることもできる。
【００２３】
一方、円筒状露出電極４Ｂは、前記保護電極４の円筒状鞘体６とほぼ同様の寸法を有し、電極表面が露出しているので、被処理汚染大気と直接に接触する。複数の保護電極４Ａと複数の露出電極４Ｂとは、それぞれがグループ化されて電線７Ａ，７Ｂに一括して接続し、電線７Ａ，７Ｂは交流電源８と接続している。また、ハウジング１内の最も外側には露出電極４Ｂが配置され、複数の露出電極４Ｂに接続する電線７Ｂは、アースされている。更に、ハウジング１もアースする。
【００２４】
こうした露出電極型装置１０の流入用開口部２から被処理汚染大気Ｇを流入し、２系統の電極群４Ａ，４Ｂに交流電源８によって高電圧を印加すると、露出電極４Ｂの表面、及び保護電極４Ａの表面、すなわち、それぞれの円筒状鞘体６の表面に大気中の浮遊粒子、特には浮遊粒子状物質（ＳＰＭ）が付着する。後述する実施例に示すとおり、被処理汚染大気Ｇの流入と、交流電圧の印加を継続的に続けると、数日後には、各露出電極４Ｂの表面及び各円筒状鞘体６の表面がわずかに黒色化しはじめることを肉眼で明確に確認することができ、１ヶ月後には、各露出電極４Ｂの表面及び各円筒状鞘体６の表面が完全に黒色層で覆われる。付着した黒色層は、落下しない。しかし、交流電圧の印加を中止すると、付着も起こらなくなる。更に、交流電源の印加を中止して露出電極４Ｂの表面及び円筒状鞘体６の表面を水洗する（例えば、シャワー状の水を噴霧する）と、この黒色層は、簡単にしかも実質的に完全に除去することができる。
【００２５】
また、後述する実施例に示すとおり、被処理汚染大気Ｇを流入しながら、交流電圧の印加状態及びと不印加状態において、流入用開口部２での浮遊粒子濃度と排出用開口部３での浮遊粒子濃度とを測定すると、保護電極型装置と同様に、交流電圧の不印加時には、濃度差が実質的に現れないのに対し、交流電圧の印加時には、浮遊粒子濃度が排出用開口部３において約７０％以上は減少する。
【００２６】
図５及び図６に示す露出電極型装置１０において、前記の２系統の電極群４Ａ，４Ｂに交流高電圧を印加すると、それらの電極群間で同時に放電が起こり、保護電極型装置よりも高効率でラジカルが発生する。これらのラジカルにより、保護電極型装置５０と同様に、被処理汚染大気中の一酸化窒素が二酸化窒素に酸化されたり、あるいは、オゾンを生成させるので、被処理汚染大気は処理される。また、保護電極型装置の場合と同様に、必要により、こうして発生したラジカル及びオゾンと共に被処理大気を排出用開口部３から排出し、酸化促進触媒が充填されている触媒部（図示せず）に送付して、ラジカル及びオゾンと被処理大気との酸化反応等を更に進行させ、大気の浄化処理を続行することができる。
【００２７】
本発明の露出電極型装置で用いる露出電極は、任意の導電性材料から構成することができ、例えば、アルミニウム若しくはその合金、銅、炭素質材料、鉄若しくはその合金、あるいはタングステンを挙げることができる。なお、前記の露出電極は、被処理汚染大気と直接に接触するので、耐蝕性を有し、清浄操作や取替え操作などのメンテナンスが容易な金属、例えば、ステンレススチール（例えば、ＳＵＳ）を用いるのが好ましい。
また、前記の露出電極の形状も特に限定されるものではないが、棒状体（例えば、筒状体若しくは柱状体、特には、円筒状体若しくは円柱状体）、あるいは、導線を撚って製造した撚り線型電極であることもできる。
【００２８】
本発明の露出電極型装置では、複数の露出電極群と複数の保護電極群との配置は、それぞれハウジング内部で放電がほぼ均等に発生し、各電極間を通過する被処理汚染大気がほぼ均等に処理されるように配置されている限り特に限定されない。しかしながら、複数の露出電極群と複数の保護電極群とを、相互に間隔を隔てて平行に、しかも被処理汚染大気の流れ方向に対して垂直方向に配置すると共に、１つの露出電極が４つの保護電極により包囲され、しかも１つの保護電極が４つの露出電極により包囲される状態で配置するのが好ましい。
【００２９】
例えば、図７に示すように、被処理汚染大気の流れ方向に沿って直列に配置した複数の保護電極群４ａ−１１，４ａ−１２からなる電極列４Ａ−１０と、同様に被処理汚染大気の流れ方向に沿って直列に、前記電極列４Ａ−１０と同様の間隔で配置した別の複数の保護電極群４ａ−２１，４ａ−２２からなる電極列４Ａ−２０との間に、同じく、被処理汚染大気の流れ方向に沿って直列に、しかも、前記電極列４Ａ−１０，４Ａ−２０と同様の間隔で配置した複数の露出電極群４ｂ−１１，４ｂ−１２，４ｂ−１３からなる電極列４Ｂ−１０を配置する。その際に、例えば、露出電極４ｂ−１２が、隣接する４つの保護電極４ａ−１１，４ａ−１２，４ａ−２１，４ａ−２２と同距離になるようにずらすのが好ましい。同様に、電極列４Ａ−２０に含まれる保護電極４ａ−２２も、電極列４Ａ−２０の両側に平行して配置されている電極列４Ｂ−１０，４Ｂ−２０に含まれる隣接する４つの露出電極４ｂ−１２，４ｂ−１３，４ｂ−２２，４ｂ−２３と同距離になるようにずらすのが好ましい。
また、図７に示す態様とは異なるが、保護電極群の電極列及び露出電極の電極列を、被処理汚染大気の流れ方向に対して垂直方向に直列に配置することもできる。
【００３０】
本発明の集塵装置及び方法においては、前記の露出電極以外は、従来公知の励起・イオン化装置（例えば、前記の特開平９−１９９２６１号公報又は米国特許第５，４８３，１１７号明細書に記載の装置）において使用されている各部品をそのまま使用することができる。
【００３１】
【実施例】
以下、実施例によって本発明を更に具体的に説明するが、これらは本発明の範囲を限定するものではない。
【実施例１】
図５及び図６に示す本発明の露出電極型装置１０と同様の装置を用いて実施した。露出電極としては、円筒状ＳＵＳ電極（外径＝４ｍｍ）を用い、電極１１４個を、図５及び図６に示すように設置した。また、保護電極としては、棒状アルミニウム芯電極（外径＝１．５ｍｍ）と、円筒状ガラス製鞘体（外径＝４ｍｍ）とからなり、ガラス製鞘体内部に空気を充填した保護電極を用い、電極７４個を、図５及び図６に示すように設置した。ハウジングとしては、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）製直方体（縦＝４８ｃｍ；横＝４８ｃｍ；奥行き＝１１ｃｍ）を用いた。また、交流電源としては１５ＫＶの電源を用い、露出電極群を一括して接続した電線と、保護電極群を一括して接続した電線とに接続した。また、露出電極群を一括して接続した電線と、ハウジングを共にアースした。この装置に、被処理汚染大気としての空気（常温）を、０．２４ｍ／秒の速度で通過させながら、印加交流電圧を約１２ｋＶとして実施した。
流入用開口部での浮遊粒子濃度と排出用開口部での浮遊粒子濃度を、それぞれの開口部に設けた散乱光方式相対質量濃度計によって測定したところ、流入用開口部での浮遊粒子濃度は、８５ｃｐｍであったのに対し、排出用開口部での浮遊粒子濃度は１０ｃｐｍであった。
【００３２】
【実施例２】
実施例１で用いた露出電極型装置において、露出電極群の代わりに保護電極群を設置した保護電極型装置を用いて、前記実施例１と同様の実験を行ったところ、実施例１とほぼ同様の結果が得られた。
【００３３】
【実施例３】
前記実施例２で用いた保護電極型装置と同様の装置であって、開口部が１／２の装置を用い、交通量の激しい道路脇（東京都板橋区泉町交差点中央分離帯）に設置し、印加交流電圧約１２ｋＶの条件下で約４ヶ月間にわたり連続処理した。各露出電極及び各保護電極の表面全体に黒色層が形成されていた。電圧印加を中止し、露出電極型装置を取り出して、シャワー状の水を噴霧したところ、黒色層は完全に除去された。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によると、交流電源をそのまま利用することができるので、交流から直流への変換用機器を使用する必要がなく、その変換に伴うエネルギー損失も発生しない。
また、大気中の浮遊粒子、特には浮遊粒子状物質（ＳＰＭ）を高い効率で集塵することができ、しかも低温プラズマが発生するので、例えば、一酸化窒素の酸化処理を同時に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による保護電極型装置のハウジングの側壁の一部を切り欠いて示す模式的斜視図である。
【図２】図１の保護電極型装置の模式的断面図である。
【図３】保護電極型装置の基本的構造を示す模式的断面図である。
【図４】露出電極型装置の基本的構造を示す模式的断面図である。
【図５】本発明による露出電極型装置のハウジングの側壁の一部を切り欠いて示す模式的斜視図である。
【図６】図５の露出電極型装置の模式的断面図である。
【図７】露出電極型装置における複数の保護電極群及び複数の露出電極群の好ましい配置状態を示す模式的断面図である。
【符号の説明】
１・・・ハウジング；１Ａ，１Ｂ・・・支持壁；２・・・流入用開口部；
３・・・排出用開口部；４Ａ・・・保護電極；
４Ａ−１０，４Ａ−２０・・・保護電極列；
４ａ−１１，４ａ−１２・・・保護電極群；
４ａ−２１，４ａ−２２・・・保護電極群；
４Ｂ・・・露出電極；４Ｂ−１０，４Ｂ−２０・・・露出電極列；
４ｂ−１１，４ｂ−１２，４ｂ−１３・・・露出電極群；
４ｂ−２１，４ｂ−２２，４ｂ−２３・・・露出電極群；
５・・・芯電極；６・・・円筒状鞘体；７Ａ，７Ｂ・・・電線；
８・・・交流電源；１０・・・露出電極型装置；
５０・・・保護電極型装置；５１・・・ハウジング；
５１Ａ，５１Ｂ・・・支持壁；５２・・・流入用開口部；
５３・・・排出用開口部；５４（５４Ａ，５４Ｂ）・・・保護電極；
５５・・・芯電極；５６・・・円筒状鞘体；５７Ａ，５７Ｂ・・・電線；
５８・・・交流電源；Ｇ・・・被処理汚染大気；Ｃ・・・処理済み大気。
Claims (5)
- 被処理大気の流入用開口部と処理済み大気の排出用開口部とを有するハウジング内に、交流電源と接続する少なくとも１対の電極を備えた、大気中の浮遊粒子の交流集塵装置であって、
前記の一対の電極の組み合わせが、
（Ａ）芯電極と、その芯電極の周囲を包囲する絶縁体鞘体とを含み、その絶縁体鞘体の外側表面が被処理大気と接触する保護電極同士の組み合わせであるか、又は
（Ｂ）（１）前記の保護電極と、（２）被処理大気と直接に接触する露出電極との組み合わせであり、そして
前記組み合わせ（Ｂ）においては、前記露出電極と前記ハウジングとが共にアースされている
ことを特徴とする、交流集塵装置。 - 前記保護電極が、芯電極とその芯電極の周囲を包囲する絶縁体鞘体との間隙内に液体を充填した電極である、請求項１に記載の交流集塵装置。
- 前記保護電極の芯電極が円柱状又は円筒状であり、前記保護電極の鞘体が円筒状であり、前記露出電極が円柱状又は円筒状電極であり、前記の各保護電極、又は前記保護電極と前記露出電極とを相互に間隔を隔てて平行に、しかも被処理大気の流れ方向に対して垂直方向に配置した、請求項１又は２に記載の交流集塵装置。
- 複数の保護電極からなる保護電極群と複数の保護電極からなる保護電極群との組み合わせ、あるいは複数の保護電極からなる保護電極群と複数の露出電極からなる露出電極群との組み合わせを含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の交流集塵装置。
- 被処理大気の流入用開口部と処理済み大気の排出用開口部とを有し、交流電源と接続する少なくとも１対の電極を備えたハウジング内に、被処理大気を通過させ、
少なくとも１対の電極に交流電位を印可することにより、被処理大気中の浮遊粒子を前記電極の表面に付着させることを含む、交流集塵方法であって、
前記の一対の電極の組み合わせが、
（Ａ）芯電極と、その芯電極の周囲を包囲する絶縁体鞘体とからなり、その絶縁体鞘体の外側表面が被処理大気と接触して浮遊粒子を付着させる保護電極同士の組み合わせであるか、又は
（Ｂ）（１）前記の保護電極と、（２）被処理大気と直接に接触して浮遊粒子を付着させる露出電極との組み合わせであり、そして
前記組み合わせ（Ｂ）においては、前記露出電極と前記ハウジングとが共にアースされている
ことを特徴とする、交流集塵方法。
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| JP2002341158A JP2004174320A (ja) | 2002-11-25 | 2002-11-25 | 交流集塵装置及び交流集塵方法 |
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| CN109524289A (zh) * | 2017-09-20 | 2019-03-26 | 株式会社尤金科技 | 批量型等离子体衬底处理设备 |
-
2002
- 2002-11-25 JP JP2002341158A patent/JP2004174320A/ja active Pending
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