JP2008168172A

JP2008168172A - 電気集塵装置

Info

Publication number: JP2008168172A
Application number: JP2007001046A
Authority: JP
Inventors: Hikari Murata; 光村田; Hiroshi Hosono; 細野　　洋
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2007-01-09
Filing date: 2007-01-09
Publication date: 2008-07-24

Abstract

【課題】断線の心配のない放電極板を用いて、高い集塵能力を有しつつ、オゾン生成量を抑えた電気集塵装置及び電気集塵装置用放電極板を提供することを目的とする。
【解決手段】電気集塵装置用の放電極板５２Ａは、ガスの流れ方向に垂直な端面に、先端が尖った形状をした複数の突起１０を有し、突起底部の角には曲率半径Ｒの円弧部１０Ａを設けている。その曲率半径Ｒの円弧部１０Ａは、突起底部の角に突起高さに対して０．４倍以上の曲率半径を有することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気中の粒子状物質を捕集する電気集塵装置に関する。

現在、トンネル換気用集塵装置として、粒子状物質に電荷を与え捕集する電気集塵装置が採用されている。

そして、かかる用途の電気集塵装置にあっては、帯電部の放電極として主に放電線が用いられてきた。しかし、放電線は長期間使用すると断線することがあるため、メンテナンス頻度が増加する課題があった。

このような状況の中で、帯電部放電極に断線の起こらない平板を利用し、その外周端面に複数の突起を有する放電極板が採用されつつあり、複数の突起を端面に有する放電極板やこのような放電極板を利用した集塵装置が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４）。

また放電極板端面に設けた複数の突起に加えて、放電極板に開口部を設けその開口部端面にも複数の突起を設けることで、装置の大きさを変更せずに帯電能力を強化し、集塵性能の向上を図ることを特徴とした集塵装置が提案されている（特許文献５）。
実開昭６１−２００１４６号公報実開平６−４１８４９号公報特開平９−３２３０４８号公報特開２０００−１２６６４７号公報特開平３−２３２５５４号公報

電気集塵装置は、帯電部においてコロナ放電を利用するため、副生成物として有害なオゾンが発生する。特にトンネル内では、一酸化窒素が多く存在するため、オゾンによって一酸化窒素が酸化し、有害な二酸化窒素を増加させてしまうという問題もある。特に近年では、トンネル外へ排出されるオゾンや二酸化窒素が地域住民に与える影響も懸念され、オゾンや二酸化窒素の増加を抑えた電気集塵装置が望まれるようになってきた。

一般に電気集塵装置は消費電力が同じ場合、集塵効率はほぼ同じ値となるが、オゾン生成量は放電極形状によって異なる。

しかし、複数の突起を端面に有する放電極板を用いる場合には、放電極性や形状によるオゾン生成量の違いは明確に確認されていなかった。

そこで本発明は、断線の心配のない放電極板を用いて、高い集塵能力を有しつつ、オゾン生成量を抑えた電気集塵装置及び電気集塵装置用放電極板を提供することを目的とする。

請求項１記載の本発明の電気集塵装置は、先端が尖った形状をした複数の突起を端面に有する複数の放電極板と、平板状の接地極板が、風の流れに対し平行に交互に配設され、前記放電極板に高電圧を印加し、コロナ放電を発生して空気中の粒子状物質に電荷を与える帯電部と、帯電した粒子状物質をクーロン力によって捕集する集塵部とを備えた電気集塵装置において、前記突起底部の角に前記突起高さに対して０．４倍以上の曲率半径Ｒの円弧に設けることを特徴とする。

請求項２記載の本発明の電気集塵装置は、先端が尖った形状をした複数の突起を端面に有する複数の放電極板と、平板状の接地極板が、風の流れに対し平行に交互に配設され、前記放電極板に高電圧を印加し、コロナ放電を発生して空気中の粒子状物質に電荷を与える帯電部と、帯電した粒子状物質をクーロン力によって捕集する集塵部とを備えた電気集塵装置において、前記突起高さを７ｍｍ以上１０ｍｍ以下にすることを特徴とする。

請求項３記載の本発明の電気集塵装置は、請求項２に記載の電気集塵装置において、前記突起底部の角に前記突起高さに対して０．４倍以上の曲率半径Ｒの円弧を設けることを特徴する。

本発明によれば、オゾンの発生量や二酸化窒素の増加量が少なく、高い集塵能力を有する電気集塵装置及び電気集塵装置用放電極板を提供することができる。

本発明による第１の実施の形態によれば、突起底部の角に突起高さに対して０．４倍以上の曲率半径Ｒの円弧を設けた放電極板を用いたものである。本実施の形態によれば、突起底部の角を突起高さに対して０．４倍以下の曲率半径Ｒの円弧を設けた放電極板より少ないオゾン生成量とすることができ、高い集塵能力を得ることができる。

本発明による第２の実施の形態によれば、突起高さを７ｍｍ以上１０ｍｍ以下にした放電極板を用いたものである。本実施の形態によれば、突起高さを７ｍｍ以下または１０ｍｍ以上とした放電極板より少ないオゾン生成量とすることができ、高い集塵能力を得ることができる。

本発明による第３の実施の形態によれば、第２の実施形態の電気集塵装置において、突起底部の角を突起高さに対して０．４倍以上の曲率半径Ｒの円弧を設けた放電極板を用いたものである。本実施の形態によれば、突起底部の角を突起高さに対して０．４倍以下の曲率半径Ｒの円弧を設けた放電極板より少ないオゾン生成量とすることができ、高い集塵能力を得ることができる。

以下、本発明の一実施例について図面に基づいて説明する。

図１は、本実施例による電気集塵装置を示す斜視図である。

電気集塵装置５０は、処理するガス流れの上流側に平均電界強度が約０．５４ｋＶ／ｍｍから０．８７ｋＶ／ｍｍとなる帯電部５２を、下流側に平均電界強度が約９００Ｖ／ｍｍとなる集塵部５３を配置している。尚、ここでいう電界強度とは放電極板と接地極板の間隔Ｄに対する印加電圧Ｖの比Ｖ／Ｄのことである。また電気集塵装置５０の側面には集塵部５３に高電圧を印加する給電部５１Ａと、帯電部５２に高電圧を印加する給電部５１Ｂとが設けられている。

帯電部５２は、複数枚の接地極板５２Ｂが所定間隔あけて並設され、接地極板５２Ｂの間に放電極板５２Ａが配置された構造となっている。集塵部５３は、荷電極板５３Ａと集塵極板５３Ｂとを交互に所定間隔あけて並設している。帯電部５２は、放電極板５２Ａ又は接地極板５２Ｂに高電圧を印加し、放電極板５２Ａと接地極板５２Ｂとの間で発生するコロナ放電によって粒子状物質に電荷を与えて帯電させる。また、集塵部５３は、荷電極板５３Ａに電圧を印加することで集塵極板５３Ｂとの間で電界を形成し、帯電した粒子状物質をクーロン力によって集塵極板５３Ｂに捕集する。なお、本実施例では帯電部５２とは別に集塵部５３を設けた場合で説明したが、各々を共通化した１段式電気集塵装置であってもよい。

図２は、本実施例による電気集塵装置で平板状放電極を用いた帯電部構成を示す平面図である。

帯電部５２は、複数枚の接地極板５２Ｂが所定間隔あけて並設され、接地極板５２Ｂの間に放電極板５２Ａが配置されている。このとき、放電極板５２Ａの表面と接地極板５２Ｂの表面との間の距離Ｄは１２ｍｍから２０ｍｍ程度とする。尚、放電極板５２Ａはガスの流れ方向に各々複数に分割されていてもよい。

図３は、本実施例による電気集塵装置の放電極板の構成を示す側面図である。

放電極板５２Ａは、ガスの流れ方向に垂直な端面に、先端が尖った形状をした複数の突起１０を有している。このとき、複数の突起１０は、等間隔に設けられていることが好ましいが、突起１０の先端での突起間隔Ｐは、必ずしも一定間隔でなくてもよい。突起１０の先端角度Αは１０度から４０度程度とする。１０度より小さくても良いが、１０度より小さい角度は加工が困難である。４０度を超えても、コロナ放電に必要な鋭利な端部を備えていれば同様の効果を奏する。複数の突起１０は、放電極板５２Ａの風上側端面と風下側端面とに設けている。複数の突起１０を、放電極板５２Ａの風上側端面だけに設けてもよいが、風下側端面にも設けることで集塵性能を高めることができる。放電極板５２Ａの風上側端面と風下側端面との間の幅Ｗは、３０ｍｍから３００ｍｍ程度である。それぞれの突起１０の高さＨは、先端角度Ａと突起間隔Ｐに制約されるが、５ｍｍから２０ｍｍ程度とし、突起１０の突起間隔Ｐは４ｍｍから２０ｍｍの範囲とすることが好ましい。尚、突起底部の角には曲率半径Ｒの円弧部１０Ａを設けている。本実施例では、放電極板の板厚を０．５ｍｍ程度とし、放電極板５２Ａは放電極支持金具１２によって、接地極板と一定間隔Ｄで保持されている。ここで、コロナ放電によって突起１０の先端形状が変化するのを防止するために突起１０の先端には、曲率半径Ｒが０．３ｍｍの丸みを設けた。この突起１０の先端に０．３ｍｍのＲを設けることで同一電圧時の放電電流は若干少なくなるが、１０％未満であり、オゾン生成量の特性は変わらない。

図４は、本実施例による電気集塵装置の放電極板の構成を示す側面図である。

放電極板５２Ａはガスの流れ方向に２枚配置する。放電極板５２Ａは、ガスの流れ方向に垂直な端面に、先端が尖った形状をした複数の突起１０を有している。このとき、複数の突起１０は、等間隔に設けられていることが好ましいが、突起１０の先端での突起間隔Ｐは、必ずしも一定間隔でなくてもよい。突起１０の先端角度Αは１０度から４０度程度とする。１０度より小さくても良いが、１０度より小さい角度は加工が困難である。４０度を超えても、コロナ放電に必要な鋭利な端部を備えていれば同様の効果を奏する。放電極板５２Ａの風上側端面と風下側端面との間の幅Ｗは、１５ｍｍから１５０ｍｍ程度である。それぞれの突起１０の高さＨは、先端角度Ａと突起間隔Ｐに制約されるが、５ｍｍから２０ｍｍ程度とし、突起１０の突起間隔Ｐは４ｍｍから２０ｍｍの範囲とすることが好ましい。尚、突起底部の角には曲率半径Ｒの円弧を設けている。また、突起先端から対向する放電極端面までの距離Ｌは、幅Ｗによるが１０ｍｍから１３０ｍｍ程度である。本実施例では、放電極板の板厚を０．５ｍｍ程度とし、放電極板５２Ａは放電極支持金具１２によって、接地極板と一定間隔Ｄで保持されている。

尚、本実施例ではガスの流れ方向に放電極板を２枚用いた場合で説明したが、放電極板はこれよりも多くてもよい。

図５、６は、図４に示す実施例において、電気集塵装置放電極板の突起高さに対する突起底部のＲ比（Ｒ／Ｈ）と、突起高さＨのオゾン生成量の関係を示すグラフである。ここでは、オゾンの生成量が温湿度の影響を受けるため、全ての測定を温度３５℃、湿度３０％の条件で行った。また、高圧電源は商用の交流電源を昇圧、整流して直流高電圧を生成しているため、高圧電源波形に交流成分（リップル）が残る場合がある。リップルが大きいと放電極板と接地極板間で局部短絡（スパーク）が多くなるため、本実施例ではリップルの大きさが５％（実効値）以下の高圧電源を用いた。また、放電極板５２Ａが接地極板５２Ｂよりも電位が高くなるように給電するプラス極性で実施した。

図５は、給電部５１Ｂから給電する電圧を１１ｋＶ、放電極板５２Ａと接地極板５２Ｂとの間で形成される電界強度を０．７３ｋＶ／ｍｍとした時の突起高さに対する突起底部のＲ比（Ｒ／Ｈ）と単位消費電力、単位風量あたりのオゾン生成量の関係を示している。なお、放電極板５２Ａと接地極板５２Ｂとの極板間隔Ｄを１５ｍｍとした。

突起高さＨに対する突起底部のＲ比（Ｒ／Ｈ）が０．１０の時には０．０１１ｐｐｍ、０．４０の時には０．００５ｐｐｍ、１．１４の時には０．００４ｐｐｍであった。単位消費電力、単位風量あたりのオゾン生成量は、突起高さＨに対する突起底部のＲ比（Ｒ／Ｈ）が０．４倍以上とした場合により少ない。

図６は、給電部５１Ｂから給電する電圧を１１ｋＶ、放電極板５２Ａと接地極板５２Ｂとの間で形成される電界強度を０．７３ｋＶ／ｍｍとした時の突起高さＨと単位消費電力、単位風量あたりのオゾン生成量の関係を示している。なお、放電極板５２Ａと接地極板５２Ｂとの極板間隔Ｄを１５ｍｍとした。

突起高さＨが５ｍｍの時には０．０１０ｐｐｍ、７ｍｍの時には０．００３ｐｐｍ、１０ｍｍの時には０．００３ｐｐｍ、２０ｍｍの時には０．００６ｐｐｍであった。単位消費電力、単位風量あたりのオゾン生成量は、突起高さＨが７ｍｍ以上１０ｍｍ以下とした場合により少ない。

本実施例によれば、突起底部の角を突起高さに対して０．４０倍以上の曲率半径Ｒの円弧を設けること及び、突起高さを７ｍｍ以上１０ｍｍ以下の範囲とすることで、オゾン生成量をより少なくできる。

本発明は、コロナ放電によって粉塵に電荷を与えて帯電させ、帯電した粉塵をクーロン力によって捕集する電気集塵装置であって、特に一酸化窒素の発生も伴う沿道用集塵装置やトンネル用集塵装置に適している。

本実施例による電気集塵装置を示す斜視図本実施例による電気集塵装置で板状放電極を用いた帯電部構成を示す平面図本実施例による電気集塵装置の放電極板の構成を示す側面図本実施例による電気集塵装置の放電極板の構成を示す側面図本実施例による突起高さに対する突起底部のＲ比とオゾン生成量の関係を示す図本実施例による突起高さとオゾン生成量の関係を示す図

符号の説明

１０突起
１０Ａ円弧部
１２放電極支持金具
５０電気集塵装置
５１Ａ、５１Ｂ給電部
５２帯電部
５２Ａ放電極板
５２Ｂ接地極板
５３集塵部
５３Ａ荷電極板
５３Ｂ集塵極板

Claims

先端が尖った形状をした複数の突起を端面に有する複数の放電極板と、平板状の接地極板が、風の流れに対し平行に交互に配設され、前記放電極板に高電圧を印加し、コロナ放電を発生して空気中の粒子状物質に電荷を与える帯電部と、帯電した粒子状物質をクーロン力によって捕集する集塵部とを備えた電気集塵装置において、前記突起底部の角に前記突起高さに対して０．４倍以上の曲率半径Ｒの円弧を設けることを特徴とする電気集塵装置。
先端が尖った形状をした複数の突起を端面に有する複数の放電極板と、平板状の接地極板が、風の流れに対し平行に交互に配設され、前記放電極板に高電圧を印加し、コロナ放電を発生して空気中の粒子状物質に電荷を与える帯電部と、帯電した粒子状物質をクーロン力によって捕集する集塵部とを備えた電気集塵装置において、前記突起高さを７ｍｍ以上１０ｍｍ以下にすることを特徴とする電気集塵装置。
前記突起底部の角に前記突起高さに対して０．４倍以上の曲率半径Ｒの円弧を設けることを特徴とする請求項２に記載の電気集塵装置。