JP2016073954A - 電気集じん装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ガス流れに対しほぼ直交する方向に、集じん電極の板状部材を設置するとき、捕集効率の向上を図ることが可能な電気集じん装置を提供することを目的とする。
【解決手段】電気集じん装置は、突起状の放電トゲ６を有し、コロナ放電を行う放電電極２と、通気性の無い板状部材７を有し、放電トゲ６に対向して設置される集じん電極３とを備え、集じん電極３の板状部材７の板面は、集じん電極３に向かって流れるガス流に対し略直交して配置され、放電電極２は、集じん電極３に対しガス流れの上流側に設置されて、集じん電極３の板状部材７の上流側の面に放電し、同一平面内に設置される隣り合う２枚の板状部材７間の端部間の距離をａとし、板状部材の幅をＷとしたとき、0.1≦ａ／（ａ＋Ｗ）≦0.5の関係が成立する。
【選択図】図１０

Description

本発明は、コロナ放電を行う放電電極と、放電電極に対向して設置される集塵電極を備える電気集じん装置に関するものである。

電気集じん装置は、排ガスや空気に含まれる煤じん粒子（ダスト、粒子状物質などとも呼ばれる。）を煙突等から大気に放出する前に除去する。電気集じん装置は、放電電極と、放電電極に対向して配置される集じん電極などを備え、放電電極に高電圧を印加することにより両電極間にコロナ放電を発生させることによって、排ガス等に含まれる粒子を帯電する。帯電された粒子は、両電極間に形成された電界によって集じん電極に引き寄せられ、電極板上に捕集される。

特開２００２−３６１１１７号公報

電気集じん装置の集じん電極は、板状部材であり、ガス流れに対し平行に設置される場合が一般的である。しかし、捕集効率を向上させるためには、集じん電極の面積を大きくする必要がある。その際、板状部材を高さ方向に広げることは限界があるため、奥行き方向長さを長くする必要があり、ガス流れ方向の装置サイズが大きくなる。その場合、構造設計的な困難さが生じたり、設置面積の増大による機器配置の困難性が発生する。

これに対し、金網やパンチングメタルのように全面にわたり一様に間隙が分布する通気性のある板（以下「通気性部材」という。）を、ガス流れに対し直交する方向に設置し、集じん極として用いて集じんする場合もある。しかし、通気性部材は、粒子の帯電を最も効率的に行うことのできる放電電極のコロナ放電範囲内に間隙があるため、帯電した粒子がすり抜けてしまい捕集効率が低下する可能性がある。

また、特許文献１に示すように、ガス流れに対しほぼ直交する方向に、通気性の無い集じん電極の板状部材（以下「板状部材」という。）を設置する場合もある。この場合、ガス流れ方向の装置サイズを短くすることができる。しかし、ガス流れに対しほぼ直交する方向に、集じん電極の板状部材を設置する電気集じん装置について、捕集効率を向上させようとすると、以下に示す排反事象が発生する。すなわち、捕集効率を向上させるため集じん面積を大きくすると、開口部が狭くなりガス流速が速くなる。そうするとガスに同伴してすり抜けるダスト量が増加したり、圧力損失が上昇してしまう。これまで、ガス流れに対しほぼ直交する方向に集じん電極の板状部材を設置する電気集じん装置に関し、集じん電極と放電電極について、捕集効率を向上させるための適切な配置に関する知見は得られていない。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、ガス流れに対しほぼ直交する方向に、集じん電極の板状部材を設置するとき、捕集効率の向上を図ることが可能な電気集じん装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の電気集じん装置は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明に係る電気集じん装置は、突起状の放電トゲを有し、コロナ放電を行う放電電極と、通気性の無い板状部材を有し、前記放電トゲに対向して設置される集じん電極とを備え、前記集じん電極の前記板状部材の板面は、前記集じん電極に向かって流れるガス流に対し略直交して配置され、前記放電電極は、前記集じん電極に対しガス流れの上流側に設置されて、前記集じん電極の前記板状部材の上流側の面に放電し、同一平面内に設置される隣り合う２枚の前記板状部材間の端部間の距離をａとし、前記板状部材の幅をＷとしたとき、
0.1≦ａ／（ａ＋Ｗ）≦0.5
の関係が成立する。

この構成によれば、突起状の放電トゲを有する放電電極がコロナ放電を行い、板状部材を有する集じん電極にて、ガス流に含まれる粒子が捕集される。このとき、板状部材は、通気性が無いことから、粒子の再飛散が生じにくく、集塵電極に向かって流れるガス流に対しほぼ直交して配置されていることから、ガス流れ方向の装置サイズを短くできる。また、ａ／（ａ＋Ｗ）で表される開口率が、１０％以上５０％以下の範囲であることから、捕集効率が高い。

上記発明において、前記放電電極の前記放電トゲの先端と、前記集じん電極の前記板状部材との間の距離をｄとしたとき、
0.5ｄ≦Ｗ≦2.0ｄ
の関係が更に成立するとよい。

板状部材の幅Ｗは、放電トゲの先端と板状部材との間の距離ｄと等しい1.0ｄであるとき、コロナ放電の影響する範囲をカバーする最適な値となるとの結果が得られていることから、板状部材の幅Ｗの上限値を2.0ｄとすることで、電流密度の低下しすぎを防止でき、板状部材の幅Ｗの下限値を0.5ｄとすることで、板状部材７の設置数を多くさせすぎずに捕集効率を高められる。

上記発明において、前記放電電極の前記放電トゲの先端と、前記集じん電極の前記板状部材との間の距離をｄとし、隣り合う二つの前記放電トゲの高さ方向の間隔をＨとしたとき、
0.3ｄ≦Ｈ≦2.0ｄ
の関係が更に成立するとよい。

板状部材の幅Ｗは、放電トゲの先端と板状部材との間の距離ｄと等しい1.0ｄであるとき、コロナ放電の影響する範囲をカバーする最適な値となるとの結果が得られていることから、板状部材の幅Ｗの上限値を2.0ｄとすることで、電流密度の低下しすぎを防止でき、板状部材の幅Ｗの下限値を0.3ｄとすることで、コロナ放電の発生エリアを干渉させすぎずに捕集効率を高められる。

上記発明において、前記集じん電極に対しガス流れの下流側に設置される第２の放電電極を更に備え、前記第２の放電電極は、前記集じん電極の前記板状部材の下流側の面に放電する位置に設けられてもよいし、又は、前記第２の放電電極は、同一平面内に設置される隣り合う２枚の前記板状部材間に形成されるガス通過部の延長上に設けられてもよい。

この構成によれば、粒子が板状部材の上流側で既に帯電されていることから、第２の放電電極によって、板状部材の下流側の面に向けた放電を合わせて行うことで有効に粒子を捕集できる。

上記発明において、前記集じん電極に対しガス流れの下流側に設置される第２の集じん電極を更に備え、前記第２の集じん電極は、同一平面内に設置される前記集じん電極の隣り合う２枚の前記板状部材間に形成されるガス通過部の延長上に設けられてもよい。

この構成によれば、上流側の集じん電極間をすり抜けた粒子が第２の集じん電極に向かって流れることから、次の段の放電電極によるコロナ放電の影響範囲に容易に導くことができる。

上記発明において、前記集じん電極の前記板状部材と、ケーシングの内面との間の隙間を塞ぐ仕切板を更に備えてもよい。

この構成によれば、仕切板によって、板状部材とケーシングの内面との間の隙間が塞がれることから、帯電していない粒子が隙間を通過することを抑制でき、集じん電極で捕集されない粒子を低減できる。

上記発明において、前記集じん電極の前記板状部材が、ホッパーの上端部に合わせ配置され、前記板状部材と前記ホッパーの上端部の隙間を塞ぐ構造を備えてもよい。

この構成によれば、板状部材とホッパーの上端部の隙間が塞がれていることから、ホッパーの上方を通過していくガスを低減でき、捕集効率を高めることができる。

本発明によれば、ガス流れに対しほぼ直交する方向に、集じん電極の板状部材を設置するとき、捕集効率の向上を図ることができる。

本発明の一実施形態に係る電気集じん装置を示す縦断面図である。 本発明の一実施形態に係る電気集じん装置を示す横断面図である。 本発明の一実施形態に係る電気集じん装置の放電電極及び集じん電極を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る電気集じん装置の集じん電極を示す正面図であり、放電トゲの位置も示す。 本発明の一実施形態に係る電気集じん装置の第１変形例を示す横断面図である。 本発明の一実施形態に係る電気集じん装置の第２変形例を示す横断面図である。 本発明の一実施形態に係る電気集じん装置の第３変形例を示す横断面図である。 捕集係数比と運転時間の関係を示すグラフである。 圧力損失比と運転時間の関係を示すグラフである。 本発明の一実施形態に係る電気集じん装置の放電トゲと板状部材を示す横断面図である。 本発明の一実施形態に係る電気集じん装置の放電電極及び集じん電極の斜視図である。 捕集係数と開口率の関係を示すグラフである。 集じん電極上の電流密度と、板状部材の幅及び放電トゲ及び板状部材間の距離との比との関係を示すグラフである。 集じん電極上の電流密度又は捕集係数と、放電トゲの高さ方向の間隔及び放電トゲと板状部材間の距離との比との関係を示すグラフである。 本発明の一実施形態に係る電気集じん装置の第４変形例の集じん電極を示す正面図であり、放電トゲの位置も示す。 本発明の一実施形態に係る電気集じん装置の第５変形例を示す横断面図である。 本発明の一実施形態に係る電気集じん装置の第６変形例を示す横断面図である。 本発明の一実施形態に係る電気集じん装置の第７変形例を示す横断面図である。 本発明の一実施形態に係る電気集じん装置を示す横断面図である。 本発明の一実施形態に係る電気集じん装置を示す斜視図である。

以下に、本発明の一実施形態に係る電気集じん装置について、図面を参照して説明する。
本実施形態に係る電気集じん装置は、例えば、石炭焚きや重油焚きの発電プラントや焼却炉等の産業用燃焼設備の下流側の煙道内に設けられる排ガス処理設備に設置される。また、集じん装置は、産業用燃焼設備以外に、空気浄化設備用フィルタ（例えば、クリーンルーム用空調フィルタ、ウィルス除去用フィルタ等）等にも使用できる。なお、以下では説明のため、排ガス処理設備に設置される電気集じん装置１について説明する。

電気集じん装置１は、図１から図４に示すように、ダストやミスト等の粒子を除去するため、粒子を帯電させる放電電極２と、放電電極２に対向して配置される集じん電極３などを備える。放電電極２及び集じん電極３は、ケーシング４内に設置される。なお、図１から図４に示した電気集じん装置１は、概略的に示したものであり、放電電極２及び集じん電極３のサイズや設置数は、図示の例に限定されない。

放電電極２は、取付材５と放電トゲ６を有する。放電トゲ６は、取付材５に設置され、取付材５から集じん電極３に向かう方向に突起して設置される。なお、図２に示す放電電極２は、先端方向が放電トゲ６の先端方向を表している。放電トゲ６は、集じん電極３に対し、たとえば、図２に示すように、ガス流れの上流側に設置される。なお、後述するとおり、図１等に示すように、放電トゲ６は、集じん電極３の両面に設置されてもよく、この場合、一つの集じん電極３に対し上流側と下流側に設けられる。

取付材５の軸線方向が電気集じん装置１の入口部のガス流れに対して垂直である。ここで、本実施形態に係る電気集じん装置１のガス流れは、例えば重力方向に対し垂直方向である。なお、本発明は、この例に限定されず、ガス流れが重力方向に対し平行や傾斜した電気集じん装置にも適用でき、ガス流れ方向には影響されない。

集じん電極３は、金属板等によって形成された板状部材７を有し、放電電極２に対向して設置される。集じん電極３の板状部材７は、板面において通気性を有さず、かつ、導電性を有する板、例えば金属板である。

集じん電極３の板状部材７の板面は、集じん電極３に向かって流れるガス流に対し、ほぼ直交して配置される。また、放電電極２の放電トゲ６は、集じん電極３の板状部材７においてコロナ放電の影響範囲が適切に分布するように、板状部材７に対向して設置される。たとえば、放電トゲ６が板状部材７の幅方向に対し１本の場合、放電トゲ６を板状部材7の幅方向中央部に配置する等である。

放電電極２と集じん電極３は互いに離隔され、電気的に絶縁されている。放電電極２は、高圧電源（図示せず。）と接続される。放電電極２に高電圧が印加されることによって、放電電極２でコロナ放電が生じる。コロナ放電によって、排ガス又は空気中に含まれる粒子が帯電され、帯電された粒子は、集じん電極３にクーロン力で引き寄せられ電極板である板状部材７上に捕集される。

電気集じん装置１には、集じん電極３に付着した粒子を剥離する槌打装置（図示せず。）が設けられている。槌打装置はハンマを有しており、ハンマが集じん電極３を槌打することで、表面に付着した粒子を振動によって剥離除去する。
なお、粒子の集じん電極３の板状部材７からの除去方法は、槌打装置を用いた槌打に限定されない。たとえば、板状部材７に捕集された粒子に対しガスを吹き付ける方法、又は、ソニック・ホーンを用いて音波を照射する方法によって、粒子を板状部材７から除去してもよい。また、湿式電気集じん装置で行われているような洗浄液による洗浄によって、板状部材７から粒子を除去してもよい。

ケーシング４の下部にはホッパー８が取付けられる。ホッパー８は、槌打によって電気集じん装置１の集じん電極３から剥離した粒子を受け止める。ホッパー８には溜まった粒子を排出する粒子排出装置（図示せず。）が設けられる。

次に、本実施形態に係る集じん電極３について説明する。
集じん電極３の板状部材７は、例えば、図３及び図４に示すように、正面視形状が長方形の長尺部材である。

板状部材７は、例えば、図２に示すように、横断面形状において屈曲部分がない平板である。板状部材７は通気性の無い板である。これにより、板状部材７は、金網、パンチングメタル等の通気性部材と比較し機械的強度が高くなる。たとえば、集じん電極３の板状部材７の表面に捕集された粒子を除去する際に、板状部材７に槌打や振動等を与える場合でも耐久性を高められる。さらに、板状部材７は、金網等の通気性部材と異なり、粒子濃度が高い条件下で目詰まりしないため、経時的性能低下が生じない。板状部材７の製造コストも金網等の通気性部材に比べ低減できる。

集じん電極３の板状部材７は、放電トゲ６の正面に生じるコロナ放電の影響範囲内に収まるような幅や高さを有することが望ましい。すなわち、図３に示すように、コロナ放電の範囲内に、２枚の板状部材７間のガス通過部９がないため、帯電した粒子のすり抜けが少なく、再飛散が少ない。図３の点線部は、コロナ放電の影響範囲を模式的に示したものである。

集じん電極３の板状部材７は、同一平面内に収まるように複数枚が平行方向に配置され、２枚の板状部材７間には、ガスが通過する開口部分、すなわちガス流通部９が形成される。ガス通過部９の形状は、板状部材７の正面視形状が長方形である場合、長方形となる。

また、板状部材７は、ガス流れの上流側から下流側に向かって、複数段に配置される。上流側、すなわち前段側の板状部材７に対し後段側の板状部材７は、図２に示すように、正面視で全面が重なるように配置される。これにより、ガス通過部９は、複数段にわたって、同じ位置となるため、圧力損失の上昇を抑制できる。

集じん電極３に対する放電電極２の設置は、図２等を用いて上述したとおり、ガス流れの上流側に放電電極２を設置して、下流側に設けられた板状部材７の上流側の面に向けて放電トゲ６を放電させることが必須である。これは、放電トゲ６を下流側に設けられた板状部材７の上流側の面に向けて放電させず、放電トゲ６を上流側に設けられた板状部材７の下流側の面のみに向けて放電させる場合、粒子の捕集効率は極端に低いという結果が得られているためである。

但し、図２に示すように、板状部材７の上流側の面に向けて放電する片面放電を、ガス流れ方向２段で行う場合と、図５に示すように、板状部材７の上流側と下流側の両面に向けて放電する両面放電を、ガス流れ方向１段で行う場合を比較すると、捕集効率は同等であった。すなわち、粒子が板状部材７の上流側で既に帯電されていれば、板状部材７の下流側の面に向けた放電を合わせて行うことによって有効に捕集可能となることを示している。

したがって、電気集じん装置１の省スペース化の観点から、片面放電を複数段で設置する場合よりも、両面放電を複数段で設置する場合の方が、集じん電極３の段数を低減してスペースを多くとらず、かつ、捕集効率を低減させることなく粒子を捕集できる。たとえば、片面放電を４段で行う場合と、両面放電を２段で行う場合の捕集効率は、ほぼ同等である。

また、図５に示すように、放電電極２についても、放電トゲ６を上流側と下流側の両方に向けて設置できる。すなわち、１段目の板状部材７の下流側の面と、２段目の板状部材７の上流側の面の両方に向けた放電を、一つの放電電極２から実行できる。

なお、本発明は、この例に限定されず、図６及び図７に示すように、複数の板状部材７が千鳥配置されてもよい。すなわち、上流側、すなわち前段側の板状部材７に対し後段側の板状部材７は、正面視で、前段側のガス通過部９のほぼ中央部に相当する位置に配置されてもよい。これにより、圧力損失は上がるが、ガス通過部９をすり抜けた粒子を次の段の放電電極２によるコロナ放電の影響範囲に容易に導くことができる。

また、上述した実施形態では、図２等に示したとおり、放電電極２は、放電トゲ６が集じん電極３の板状部材７の幅方向の略中央位置となるように対向して設置される場合について説明したが、本発明はこの例に限定されない。たとえば、図７に示すとおり、板状部材７の下流側の面に向けた放電を行う場合、ガス通過部９の中央部分にも放電電極２が設けられてもよい。これにより、集じん電極３をすりぬけたダストを捕集することが可能となり、捕集効率を向上させることが可能となる。

集じん電極３の２枚の板状部材７間の間隔ａや、放電トゲ６と板状部材７との距離ｄは、後述する。

図８は、捕集係数比と運転時間の関係を示すグラフであり、図９は、圧力損失比と運転時間の関係を示すグラフである。電気集じん装置の集じん電極に金網を用いた場合（比較例:破線）と、本実施形態のように集じん電極に金属板の板状部材を用いた場合（本実施例:実線）とを比較している。

金網を用いた比較例では、運転時間の増加と共に圧力損失が上昇し、かつ、金網を通過する粒子によるすり抜けが生じたり、金網の間隙とダストの距離が短いことから、再飛散が増大するため、捕集効率の低下が発生する。これに対し、金属板の板状部材を用いた本実施例では、圧力損失と捕集効率の両方において、性能が低下することなく、安定的に運転できる。

次に、本実施形態に係る放電電極２の放電トゲ６と集じん電極３の板状部材７の配置について説明する。以下では、図１０及び図１１に示すように、同一平面内に設置される隣り合う２枚の板状部材７間の端部間の距離をａとし、放電電極２の放電トゲ６の先端と、集じん電極３の板状部材７との間の距離をｄとし、隣り合う二つの放電トゲ６間の距離をＬとし、板状部材７の幅をＷとし、放電トゲ６の高さ方向の間隔をＨとした。

実験条件の一例として、放電電極２の放電トゲ６の先端と、集じん電極３の板状部材７との間の距離ｄが、130mmであり、隣り合う二つの放電トゲ６間の距離Ｌが、150mmである場合、電流が比較的強く、粒子が密に付着する領域は、直径約130mmの略円形状の領域であった。このことから、隣りの放電トゲ６の影響も無視はできないが、図３に模式的に示したとおり、おおむね放電トゲ６の先端と板状部材７との間の距離ｄと等しい長さを直径とする円形状の領域を、コロナ放電の影響する範囲として考えてよいことを示しているといえる。

一方、図１２に示すように、試験結果から、開口率が２０％以上３５％以下の範囲に捕集効率の最大値があるとの結果が得られている。実験前は、開口率が１０％ぐらいであるとき、捕集効率が最大となると予想されたが、実際は、予想よりも大きい開口率で最大値が得られた。捕集効率の最大値が存在する範囲を考慮して、望ましい開口率は、１０％以上５０％以下の範囲であるとする。これにより、捕集効率が高い状態で、捕集を行うことができる。
これを式で表すと以下のとおりとなる。
0.1≦ａ／（ａ＋Ｗ）≦0.5 ……（式１）

図１３は、集じん電極３上の電流密度と、板状部材７上の放電トゲ６直下（０点）からの位置（板状部材７の幅（Ｗ）及び放電トゲ６と板状部材７間の距離（ｄ）との比（Ｗ／ｄ）で表記）との関係を示すグラフである。上述したとおり、幅Ｗは、1.0ｄであるときコロナ放電の影響する範囲をカバーする最適な値となる。これに対し、幅Ｗの上限値は、電流密度が低下しすぎないように2.0ｄとし、幅Ｗの下限値は、板状部材７の設置数を考慮して0.5ｄとする。
これを式で表すと以下のとおりとなる。
0.5ｄ≦Ｗ≦2.0ｄ ……（式２）

隣り合う放電トゲ６の間隔Ｌと、隣り合う板状部材７の間隔ａと、板状部材７の幅Ｗの関係から、
Ｌ＝ａ＋Ｗ ……（式３）
の関係が成り立つ。

したがって、上述の式１は、
1/9Ｗ≦ａ≦1.0Ｗ ……（式４）
となり、式２を考慮すると、
1/18ｄ≦ａ≦2.0ｄ ……（式５）
の関係が成立する。

さらに、上述の式１は、
10/9Ｗ≦Ｌ≦2.0Ｗ ……（式６）
となり、式２を考慮すると、
5/9ｄ≦Ｌ≦4.0ｄ ……（式７）
の関係が成り立つ。

図１４は、集じん電極３上の平均電流密度比又は捕集係数比と、放電トゲ６の高さ方向の間隔（Ｈ）及び放電トゲ６と板状部材７間の距離（ｄ）との比（Ｈ／ｄ）との関係を示すグラフである。間隔Ｈについて、おおむね放電トゲ６の先端と板状部材７との間の距離ｄと等しい長さを直径とする円形状の領域を、コロナ放電の発生エリアとして考えてよいことから、間隔Ｈの最適値は、上述した幅Ｗの最適値と同様に、1.0ｄである。これに対し、間隔Ｈの上限値は、捕集効率が低下しすぎたり板状部材７上での電流密度が低下しすぎないように2.0ｄとし、コロナ放電の発生エリアが干渉しすぎないように間隔Ｈの下限値は、0.3ｄとする。
これを式で表すと以下のとおりとなる。
0.3ｄ≦Ｈ≦2.0ｄ ……（式８）

次に、図１２から図１４を参照して、開口率と捕集係数の関係性について、さらに詳しく説明する。図１２は、捕集係数比と開口率の関係を示すグラフである。
実験結果によると、開口率が２５％以上３０％以内の範囲で、捕集効率がほぼ最大となり、この範囲よりも開口率が大きくても小さくても捕集効率は低下する。特に、開口率が１０％未満又は５０％を超えると、捕集効率が８５％未満となって効率良く捕集できない。

本実施形態では、集じん電極３の板状部材７の板面は、集じん電極３に向かって流れるガス流に対し略直交して配置される。単位ガス量当たりの板状部材７の面積が狭い条件から、板状部材７の面積を増加させる条件へ移行すると、粒子を捕集可能な領域が広がるため、捕集効率が上昇していく。

一方、板状部材７の面積が増加すると、ガス通過部９の開口面積が減少していくため、ガス流れの流速が上昇する。その結果、ガス流れに同伴し板状部材７で捕集されないで、下流側に流出する粒子が増加し、捕集効率が下降していく。

これらの排反事象が存在するため、図１２のように、開口率が２５％以上３０％以内の範囲で、捕集効率がほぼ最大となり、この範囲よりも開口率が大きくても小さくても捕集効率は低下するという結果が得られたものと推測される。

実験は、単位ガス量当たりの集じん面積と、開口率、すなわち開口部の通過ガス流速とが、捕集効率にどのように影響しているかを確認したものである。パラメータは、（１）開口率、（２）電極段数、（３）ガス量、（４）電極形状（長方形、円形など）を設定した。適正な開口率の範囲を決定するため、パラメータそれぞれの捕集効率への寄与度を評価した。

実験の結果、ガス量一定の条件における電極１段当たりの開口率と、捕集効率の間には、電極形状に関係なく、図１２の関係が成立していることを確認した。

図１３は、集じん電極３上の電流密度分布比と、板状部材７上の放電トゲ６直下（０点）からの位置（板状部材７の幅（Ｗ）及び放電トゲ６と板状部材７間の距離（ｄ）との比（Ｗ／ｄ）で表記）との関係を示すグラフである。このグラフによると、電流密度は、放電トゲ６直下の位置で最大となり、板状部材７の端部側へ行くにつれ低下することが分かる。

放電トゲ６直下（０点）から＋ｄ又は−ｄの位置で、電流密度は最大値の約1/5となる。そして、放電トゲ６直下（０点）から＋２ｄ又は−２ｄの位置で、電流密度はほぼ０となる。したがって、粒子の再飛散を抑えるための電流を確保する必要があることから、板状部材７の幅Ｗの上限は、２ｄとする。

一方、放電トゲ６と板状部材７間の距離ｄに対し、板状部材７の幅Ｗを小さくすると、板状部材７の設置数が増加することになる。大型の電気集じん装置１では、設置数が多いと、放電電極２と集じん電極３の設置精度を所定以上に保つことが困難になる。したがって、板状部材７の幅Ｗの下限は、0.5ｄとするのが妥当である。

図１４は、集じん電極３上の平均電流密度比又は捕集係数比と、放電トゲ６の高さ方向の間隔（Ｈ）及び放電トゲ６と板状部材７間の距離（ｄ）との比（Ｈ／ｄ）との関係を示すグラフである。
この実験結果によると、放電トゲ６の高さ方向の間隔Ｈが狭すぎると、隣接する放電エリアが互いに干渉し、放電電流が低下する。一方、放電トゲ６の高さ方向の間隔Ｈが広すぎると、板状部材７上において放電電流が流れない領域が増大する。いずれの場合も、印加する電圧を同一に設定したとき、平均電流密度が低下し、捕集効率が減少する。一般には、電流密度が高いほど、粒子の捕集効率が高くなる。したがって、平均電流密度が高くなる放電トゲ６の高さ方向の間隔Ｈを選定することが望ましい。

最適値は、電流密度係数比と、捕集効率比の両方が最も高くなるＨ／ｄ＝1.0である。上述した推測があるものの、発明者が得た実験結果によると、平均電流密度が変化しても捕集係数比の変化は小さかった。たとえば、放電トゲ６の高さ方向の間隔Ｈを狭くして電流密度比が0.6程度まで低下しても、捕集係数比は0.9程度までしか低下しない。したがって、放電トゲ６の高さ方向の間隔（Ｈ）及び放電トゲ６と板状部材７間の距離（ｄ）との比（Ｈ／ｄ）は、0.3以上2.0以下の範囲に設定する。

次に、本実施形態に係る電気集じん装置１の変形例について説明する。
上述した実施形態では、板状部材７の正面視形状は、長方形であるとしたが、図１５に示すように、板状部材７の正面視形状は、円形状でもよい。
この場合、放電電極２は、平面上において、上下方向、左右方向共に等間隔に設置される。なお、放電電極２の放電トゲ６と集じん電極３の板状部材７の配置関係は、板状部材７の正面視形状が長方形である場合と同じである。なお、上述した説明における板状部材７の幅Ｗは、板状部材７の正面視形状が円形の場合、板状部材７の円形部分の直径Ｗと読み替える。

また、板状部材７は、図１６に示すように、横断面形状において端部付近に屈曲部分を有する溝形鋼のような形状でもよい。また、板状部材７は、図１７に示すように、幅方向に湾曲した形状（例えば断面Ｕの字形状）でもよい。こうした形状を有することによって、板状部材７は、屈曲部分を有さない平板である場合に比べ、強度を向上させることができる。特に、大型の電気集じん装置１の場合、板状部材７の長さが長くなるため有利である。また、板状部材７の中央部分を下流側に凹ませるように配置することで、捕集した粒子の再飛散を防止できる。さらに、単に平板とする場合に比べ、槌打などによって捕集した粒子を落下させる場合に、粒子を重力方向下側へ導きやすいため、再飛散しにくい。

次に、図１８を参照して、ケーシング４内部の放電電極２と集じん電極３の配置関係の変形例について説明する。
上述した放電電極２と集じん電極３の配置関係は、集じん装置１のケーシング４内に複数の板状部材７と遮断板１０を断面コの字形状となるように配置する場合にも適用できる。この場合、装置のケーシング４の入口部分及び出口部分のガスの流入方向及び流出方向に対し、板状部材７の板面は、平行となる。しかし、隣り合う２枚の板状部材７の間にガス通過部９が形成されていることから、集じん電極３に向かって流れるガス流れは、板状部材７の板面に対し略直交することになる。すなわち、電気集じん装置１のケーシング４内に複数の板状部材７と遮断板１０が、断面コの字形状となるように配置される場合も、板状部材７の板面は、集じん電極３に向かって流れるガス流に対し略直交して配置される。

電気集じん装置１のケーシング４内に複数の板状部材７と遮断板１０が、断面コの字形状となるように配置される場合、放電電極２は、互いに対向する２枚の板状部材７の間に設置され、放電トゲ６が両方の板状部材７に向けて設けられる。
なお、図では上流側からの放電のみとしているが、ガス流れの下流側に放電電極２を板状部材７に向けて設置して下流側からも放電することで性能の向上を図ることも可能である。

次に、図１９及び図２０を参照して、粒子の下流側への捕集漏れを防止する構造について説明する。
電気集じん装置１内において、集じん電極３の板状部材７は、長手方向が上下方向に対し平行である。粒子の捕集効率を向上させるため、板状部材７は、以下のような構成で配置することが望ましい。

すなわち、図１９に示すように、電気集じん装置１のケーシング４の内面と放電極２の間は、電気的に絶縁されるように、所定間隔を空ける必要があり、ガスが流通可能なスペース１１が生じる。そこで、電気集じん装置１の側壁の内壁面４ａと板状部材７の側端部７ａとの間や、電気集じん装置１の内部上面と板状部材７の上端部との間（図示せず。）に仕切板１２を設置する。仕切板１２は、ガス流れの上流側に設置されることで、帯電していない粒子を含むガスのすり抜けを抑制することが可能となり、捕集されない粒子を低減できる。

また、図２０に示すように、板状部材７の下端部３ａをホッパー８の上端部８ａに合わせて配置することで、両者間に形成される隙間を無くすことができる。その結果、板状部材７の下端部近傍では、ガスはガス通過部９のみを通過する。また、集じん電極３を通過せずに、ホッパー８の上方を通過していくガスを低減でき、捕集効率を高めることができる。

なお、本実施形態に係る電気集じん装置１は、単独で設置するのみでなく、他の種類の集じん装置と組み合わせたり、他の種類の集じん装置と一体化することも可能である。

１ 電気集じん装置
２ 放電電極
３ 集じん電極
４ ケーシング
５ 取付材
６ 放電トゲ
７ 板状部材
８ ホッパー
９ ガス通過部

Claims (7)

1. 突起状の放電トゲを有し、コロナ放電を行う放電電極と、
   通気性の無い板状部材を有し、前記放電トゲに対向して設置される集じん電極と、
   を備え、
   前記集じん電極の前記板状部材の板面は、前記集じん電極に向かって流れるガス流に対し略直交して配置され、
   前記放電電極は、前記集じん電極に対しガス流れの上流側に設置されて、前記集じん電極の前記板状部材の上流側の面に放電し、
   同一平面内に設置される隣り合う２枚の前記板状部材間の端部間の距離をａとし、前記板状部材の幅をＷとしたとき、
   0.1≦ａ／（ａ＋Ｗ）≦0.5
   の関係が成立する電気集じん装置。
2. 前記放電電極の前記放電トゲの先端と、前記集じん電極の前記板状部材との間の距離をｄとしたとき、
   0.5ｄ≦Ｗ≦2.0ｄ
   の関係が更に成立する請求項１に記載の電気集じん装置。
3. 前記放電電極の前記放電トゲの先端と、前記集じん電極の前記板状部材との間の距離をｄとし、隣り合う二つの前記放電トゲの高さ方向の間隔をＨとしたとき、
   0.3ｄ≦Ｈ≦2.0ｄ
   の関係が更に成立する請求項１又は２に記載の電気集じん装置。
4. 前記集じん電極に対しガス流れの下流側に設置される第２の放電電極を更に備え、
   前記第２の放電電極は、前記集じん電極の前記板状部材の下流側の面に放電する位置に設けられる、
   又は、前記第２の放電電極は、同一平面内に設置される隣り合う２枚の前記板状部材間に形成されるガス通過部の延長上に設けられる請求項１から３のいずれか１項に記載の電気集じん装置。
5. 前記集じん電極に対しガス流れの下流側に設置される第２の集じん電極を更に備え、
   前記第２の集じん電極は、同一平面内に設置される前記集じん電極の隣り合う２枚の前記板状部材間に形成されるガス通過部の延長上に設けられる請求項１から４のいずれか１項に記載の電気集じん装置。
6. 前記集じん電極の前記板状部材と、ケーシングの内面との間の隙間を塞ぐ仕切板を更に備える請求項１から５のいずれか１項に記載の集じん装置。
7. 前記集じん電極の前記板状部材が、ホッパーの上端部に合わせ配置され、前記板状部材と前記ホッパーの上端部の隙間を塞ぐ構造を備える請求項１から６のいずれか１項に記載の電気集じん装置。

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