JP2016153111A - 電気集塵機 - Google Patents

Abstract

【課題】限られた領域の中でより放電電極および接地電極を効率よく配置し、安定した放電を実現する。
【解決手段】イオン化部３は、処理流体の流れ方向Ｘに対して直交方向に長さ方向を有する放電電極５と、放電電極５の周囲に、放電電極５と平行に３つ以上配置した接地電極６とで構成される放電ユニットを複数備え、複数の放電ユニットの各放電電極５を平行に配置し、１つの放電ユニット内の放電電極５の中心から１つの接地電極６の外周に向かうに２つの接線のなす角度φ１は、放電ユニット内の放電電極５の中心から隣接する２つの接地電極６の外周に向かう２つの接線のなす角度のうち最小である角度φ２以下であり、１つの放電ユニット内の放電電極５と接地電極間６の距離Ｌａは、１つの放電ユニット内の放電電極５と、１つの放電ユニットと隣接する他の放電ユニット内の放電電極５間の距離Ｌｂ以下である。
【選択図】図２

Description

この発明は、気体中の塵埃を帯電させ、帯電した塵埃を捕捉集塵する電気集塵機に関するものである。

電気集塵機は、高電圧の印加によって発生するコロナ放電により気体中に浮遊する微粒子からなる塵埃を帯電させるイオン化部を備えている。
この種のイオン化部を備えた従来の電気集塵機としては、例えば特許文献１に開示されているように先端が鋭角な放電電極あるいはワイヤ放電電極と平行に接地平板電極を配置し、高電圧を放電電極に印加させて電極間にコロナ放電を発生させて空気中の微粒子を帯電させるイオン化部を備え、当該イオン化部の下流側に帯電した微粒子を捕集するコレクタ部または集塵フィルタを備えたものなどが知られている。

上述した特許文献１に記載の従来の電気集塵機では、イオン化部の前後における圧力損失は少ない。しかし、イオン化部において放電電極から放電する方向によって接地電極までの距離が異なることから、電界強度が一様でなく、陽電荷の充満する荷電空間は電界強度の強い部分に限られるため狭くなる。そのため塵埃に対する荷電量が少なく、集塵効果の向上が望めないという問題があった。

この問題を解決する方法として、特許文献１には、イオン化部において放電電極と平行に配置していた接地平板電極に替えて、放射状の金網を接地電極として用いる技術が開示されている。また特許文献２には、気流方向に放電ユニットを並べて配置して荷電量を増やす技術が開示されている。特許文献２に開示された技術は、一つの放電ユニットでは十分な荷電量が得られない場合、複数の放電ユニットを用いて荷電量を増加させる仕組みである。

特開平０６−１８２２５５号公報 特開昭６０−２０９２７３号公報

しかしながら、上述した特許文献１に記載された技術では、放電電極から接地電極に向かって略半円形に電界強度が一様な荷電帯が形成され、一様なコロナ放電が発生するが、円筒状に加工された金網は空気の流れに対して障害となり、イオン化部の前後で圧力損失が大きくなると共に接地電極への塵の付着が多くなるという課題があった。

また、上述した特許文献２に記載された技術では、イオン化部における放電電極同士を接近させて配置すると互いの電位の影響により放電電流が減少し、塵埃に対する荷電量が減少する。そのため、放電電極同士の間隔は十分な距離をとる必要があり、イオン化部の長さが気流方向に長くなり、電気集塵機の装置サイズが大きくなるという課題があった。また、イオン化部の長さが長くなると圧力損失が大きくなり、接地電極に塵埃が付着するという課題があった。
圧力損失が大きくなると送風機による気体の送風量が低下し、集塵処理可能な風量が少なくなる、あるいは送風機の負荷が増え、集塵に必要となる電力が増大するという問題も生じる。また、イオン化部の接地電極への塵埃の付着は、イオン化部の荷電能力の低下を招き、集塵効率が低下する、あるいはメンテナンス周期が短くなるという問題を生じさせる。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、限られた領域の中でより放電電極および接地電極を効率よく配置し、安定した放電を実現することを目的とする。また、限られた領域内で放電電極および接地電極を効率よく配置して圧力損失を低減し、接地電極への塵埃の付着を抑制することを目的とする。

この発明に係る電気集塵機は、処理流体中の塵埃を帯電させる帯電部と、帯電した塵埃を捕集する集塵部とを備え、帯電部は、処理気体の流れ方向に対して直交方向に長さ方向を有する放電電極と、放電電極の周囲に、放電電極と平行に３つ以上配置した接地電極とで構成される放電ユニットを複数備え、複数の放電ユニットの各放電電極を平行に配置し、１つの放電ユニット内の放電電極の中心から１つの接地電極の外周に向かう２つの接線のなす角度は、１つの放電ユニット内の放電電極の中心から隣接する２つの接地電極の外周に向かう２つの接線のなす角度のうち最小である角度以下であり、１つの放電ユニット内の放電電極と接地電極間の距離は、１つの放電ユニット内の放電電極と、１つの放電ユニットと隣接する他の放電ユニット内の放電電極間の距離以下であるようにしたものである。

この発明によれば、限られた領域内で放電電極および接地電極を効率よく配置することができ、安定した放電を実現し、装置サイズを増大化させることなく集塵効率を向上させることができる。また、限られた領域内に塵埃のイオン化に十分な放電を実現する放電電極および接地電極を配置した場合にも、圧力損失を抑制し、接地電極への塵埃の付着を抑制することができる。

実施の形態１に係る電気集塵機の構成を示す斜視図である。 実施の形態１に係る電気集塵機のイオン化部の放電電極と接地電極の配置を上方から見た図、および実施の形態１に対する比較例を示した図である。 実施の形態１に係る電気集塵機のイオン化部の放電電極と接地電極の配置を上方から見た図である。 実施の形態２に係る電気集塵機のイオン化部の放電電極と接地電極の配置を上方から見た図である。 実施の形態３に係る電気集塵機の放電ユニットの配置例を示す図である。 実施の形態３に係る電気集塵機の放電ユニットの配置を示す図であって、同一形状の放電ユニットを結合して得られた領域を示す図である。 実施の形態３に係る電気集塵機の放電ユニットの配置を示す図であって、同一形状の放電ユニットを結合して得られた領域を示す図である。 実施の形態３に係る電気集塵機の放電ユニットの配置を示す図であって、異なる形状の放電ユニットを結合して得られた領域を示す図である。 実施の形態４に係る電気集塵機の放電ユニットの配置を示す図であって、気流の圧力損失を抑制する配置を示す図である。 実施の形態５に係る電気集塵機のイオン化部の放電電極の形状を示す図である。 実施の形態１から実施の形態５に係る電気集塵機のイオン化部の接地電極の結束を示す図である。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る電気集塵機１の構成を示す斜視図である。
電気集塵機１は、流路２内に塵埃を帯電させる帯電部であるイオン化部３および集塵部４を有している。図１の例では、流路２内を矢印Ｘ方向に処理対象物となる空気などの処理気体が流れる。イオン化部３には、複数の放電電極５と接地電極６が配置されている。電圧印加部７は放電電極５に高電圧を印加し、放電電極５と接地電極６との間に電位差を与えてコロナ放電などによる放電場を生成する。放電電極５と接地電極６との間に生じた放電場中に処理気体を通過させることにより、処理気体中の塵埃をイオン化して帯電させる。集塵部４は、矢印Ｘ方向においてイオン化部３の下流側に位置し、イオン化部３でイオン化された塵埃を吸着する機能を有する。当該集塵部４としては、電荷を有するフィルタ、電圧を印加した平行平板フィルタなど、目的に合わせて適用することが可能である。なお、図１では電荷を有するフィルタを配置した例を示している。

この発明は、イオン化部３における放電電極５および接地電極６の配置に特徴を有している。以下ではイオン化部３の詳細な構成について説明する。
まず、イオン化部３を構成する場合に、接地電極６を全て細い棒状の電極で構成してイオン化に十分な放電を行う放電場を形成することが可能であれば、放電電極５の長手方向に直交する方向（図１における矢印Ｘ方向）に流れる処理気体の気流の圧力損失が抑制することができる。また、接地電極６への塵埃の付着を抑制し、集塵効率を向上させることができる。以下では、処理気体の気流の圧力損失を抑制し、接地電極６への塵埃の付着を抑制し、集塵効率を向上させるイオン化部３の構成を示す。

放電電極５は、例えば線電極で構成し、処理気体の流れる方向（図１における矢印Ｘ方向）に直交する方向に、流路２内に立設する。接地電極６は、例えば細い棒状の電極で構成し、放電電極５を囲むように、且つ放電電極５の長手方向に平行に流路２内に立設する。１本の放電電極５の周囲に少なくとも３本以上の接地電極６を配置して１つの放電ユニットを構成する。なお、ある放電ユニットの放電電極５と、他の放電ユニットの放電電極５は平行に配置させるものとする。
上記では、放電電極５を線電極で構成し、接地電極を細い棒状の電極で構成する例を示した。ここでは、線電極の直径は細い棒状の電極の直径以下であるもの、すなわち、放電電極５の直径は接地電極６の直径以下であるものとする。

塵埃のイオン化に十分な放電を行う放電場を形成するための放電電極５と接地電極６の配置条件について図２および図３を参照しながら説明する。
図２（ａ）および図３は、実施の形態１に係る電気集塵機１のイオン化部３の放電電極５と接地電極６の配置を上方から見た図である。図２（ｂ）は、実施の形態１に対する比較例を示した図である。図２では１本の放電電極５に対して４本の接地電極６を配置して１つの放電ユニットを構成する場合を示し、２つの放電ユニットを示している。また、図２（ａ）と図２（ｂ）では接地電極６の直径が異なっている。図３では１本の放電電極５に対して３本の接地電極６を配置して１つの放電ユニットを構成する場合を示し、２つの放電ユニットを示している。

まず、１つの放電ユニットについて説明する。図２（ａ）において、放電ユニット８は、１本の放電電極５ａを中心とし、当該放電電極５ａを囲むように、４本の接地電極６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄが配置されて構成される。また、接地電極６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄの長手方向は、放電電極５ａの長手方向と平行となるように配置される。同様に、放電ユニット９は、１本の放電電極５ｂを中心とし、当該放電電極５ｂを囲むように、且つ放電電極と接地電極の長手方向が互いに平行となるように、４本の接地電極６ｃ，６ｄ，６ｅ，６ｆが配置されて構成される。
なお、複数の放電ユニットを配置する場合、複数の放電ユニット８で接地電極６を共有してもよい。図２（ａ）は、放電ユニット８，９が接地電極６ｃ，６ｄを共有する例を示している。

限られた領域内で、塵埃のイオン化に十分な放電を行う放電場を形成するには、より多くの放電電極を配置することが望ましい。しかし、放電電極５同士を近接させ過ぎる、あるいは接地電極６同士を近接させ過ぎると、互いの電位の影響により放電電流が減少し、十分な放電を行う放電場が形成されない。そこで、放電電極５と接地電極６間の距離、放電電極５間の距離および接地電極６間の距離の関係を以下のように規定する。ここで、２つの電極間の距離とは、当該２つの電極の表面間の距離のうち、最も短い距離を意味している。
図２（ａ）を例に説明する。放電電極５ａと放電場を形成する接地電極６ｂ間の距離Ｌａを、隣接する放電電極５ａ，５ｂ間の距離Ｌ０以下とする。放電電極５ａと、接地電極６ａ，６ｃ，６ｄ間の距離についても同様に距離Ｌ０以下とする。

さらに、イオン化部３の一つの放電ユニットの放電電極５の位置に浮遊する塵埃が、当該放電ユニットを通過する際に、どの方向に移動したとしても、接地電極６に衝突する確率よりも、衝突せずに通過する確率を大きくするために、放電電極５と接地電極６を以下の条件を満たす配置とする。

まず、放電電極５ａの中心から接地電極６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄの外周面にそれぞれ接する２本の接線ｔ６ａ´、ｔ６ａ´´、接線ｔ６ｂ´、ｔ６ｂ´´、接線ｔ６ｃ´、ｔ６ｃ´´、接線ｔ６ｄ´、ｔ６ｄ´´を作成する。次に、接地電極６ｃの接線ｔ６ｃ´，ｔ６ｃ´´がなす角度φ１を求める。さらに接地電極６ｃと隣り合う接地電極６ａの接線ｔ６ａ´´と接地電極６ｃの接線ｔ６ｃ´とのなす角度φ２と、隣り合う接地電極６ｄの接線ｔ６ｄ´と接地電極６ｃの接線ｔ６ｃ´´とのなす角度φ３とを求める。ここでφ２＜φ３であることから、隣り合う接地電極それぞれの接線がなす最小角度がφ２となる。ここで、１本の接地電極の２つの接線がなす角度φ１を、隣り合う接地電極それぞれの接線がなす最小角度φ２以下とする。

上述した条件は、以下の式（１）および式（２）で表される。
Ｌａ≦Ｌ０ （１）
φ１≦φ２ （２）
上記式（１）および式（２）を満たす配置とすることにより、各接地電極の直径および接地電極同士の角度を適切に配置することができ、圧力損失を抑制し、接地電極６への塵埃の付着を抑制することができる。

図２（ａ）で示した放電ユニット９においても上述した式（１）および式（２）の条件を満たすように放電電極５ｂおよび接地電極６ｃ，６ｄ，６ｅ，６ｆが配置されている。一方、図２（ｂ）には、図２（ａ）に示した接地電極６よりも直径の大きい接地電極６´を配置した場合を比較例として示している。図２（ｂ）で示した放電ユニット８´，放電ユニット９´の放電電極５および接地電極６´の配置では、上述した式（１）の条件を満たすが、φ１＞φ２であり、式（２）の条件を満たさない。

次に、図３を参照しながら、１本の放電電極５の周囲に３本の接地電極６を配置した構成について説明する。放電ユニット１０は、１本の放電電極５ａを中心とし、当該放電電極５ａを囲むように、且つ放電電極と接地電極の長手方向が互いに平行となるように、３本の接地電極６ｇ，６ｈ，６ｉが配置されて構成される。

放電電極５ａと接地電極６ｈ間の距離Ｌａは、隣接する放電電極５ａ，５ｂ間の距離Ｌ０以下であることから、上述した式（１）を満たす。また、放電電極５ａの中心から接地電極６ｇの外周面にそれぞれ接するように引いた２本の接線ｔ６ｇ´、ｔ６ｇ´´が互いになす角度φ１は、接地電極６ｇと隣接する接地電極６ｈの接線ｔ６ｈ´´と接地電極６ｇの接線ｔ６ｇ´とのなす角度φ２、あるいは接地電極６ｇと隣接する接地電極６ｉの接線ｔ６ｉ´と接地電極６ｇの接線ｔ６ｇ´´とのなす角度φ２よりも小さいことから、上述した式（２）を満たす。
よって、図３で示した放電電極５および接地電極６の配置は、塵埃のイオン化に十分な放電を行う放電場を形成することができる。

以上のように、この実施の形態１によれば、放電電極５と接地電極６間の距離Ｌａを隣接する接地電極間の距離Ｌ０以下とし、放電電極５と放電場を形成する接地電極６について、放電電極５の中心から接地電極６の外周に接する２つの接線のなす角度φ１は、２の接線が隣り合う接地電極の接線とのなす角度の最小角度（φ２）以下とするように構成したので、限られた領域の中で放電電極の位置に浮遊する塵埃が、当該放電ユニットを通過する際に、どの方向に移動したとしても、接地電極６に衝突する確率よりも、衝突せずに通過する確率を大きくすることができる。これにより、放電電流の低下を抑制し、且つコンパクトなイオン化部を設計することができる。

また、この実施の形態１によれば、接地電極６を細い棒状としたことにより、接地電極の配置数を多くしつつ、処理気体の気流の圧力損失を低減し、接地電極への塵埃の付着を抑制することができる。

実施の形態２．
この実施の形態２では、上述した式（１）および式（２）に加えて、さらにイオン化に十分な放電を行う放電場の形成を実現するための放電電極５および接地電極６の配置を示す。
図４は、実施の形態２に係る電気集塵機１のイオン化部３の放電電極５と接地電極６の配置を上方から見た図である。
図４では、１本の放電電極５に対して３本の接地電極６を配置して１つの放電ユニットを構成する場合を示している。

図４（ａ）に示す放電ユニット１０は、放電電極５ａおよび接地電極６ｊ，６ｋ，６ｌが実施の形態１で示した式（１）および式（２）の条件を満たして配置されて構成される。さらに、放電電極５ａの中心と、接地電極６ｊ，６ｋ，６ｌのそれぞれの中心を結ぶ直線１１，１２，１３において、放電電極５ａの外周面上の点から接地電極６ｊ，６ｋ，６ｌの外周面上の点とを結ぶ線分の距離をＬ１，Ｌ２，Ｌ３とする。当該距離Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３は、以下の式（３）に示す条件を満たすものとする。
Ｌ１＝Ｌ２＝Ｌ３ （３）

なお、上述した式（３）の条件を満たすことは、放電電極５ａから３本の接地電極６ｊ，６ｋ，６ｌまで距離それぞれが等距離であることを示す。式（１）および式（２）に加えて式（３）の条件を満たす配置とすることにより、放電電極５ａから３本の接地電極６ｊ，６ｋ，６ｌまでの距離が均等となるように配置され、塵埃のイオン化に十分な放電を行う放電場が形成される。

図４（ｂ）に示す放電ユニット１０は、放電電極５ａおよび接地電極６ｊ´，６ｋ´，６ｌ´が、式（１）から式（３）の条件を満たして配置され、さらに以下に示す条件を満たして配置されている。直線１１と直線１２のなす角をφ１、直線１２と直線１３のなす角をφ２、直線１３と直線１１のなす角をφ３とする。当該角度φ１，φ２，φ３は、以下の式（４）に示す条件を満たすものとする。
φ１＝φ２＝φ３ （４）
なお、上述した式（３），（４）の条件を満たすことは、放電電極５ａから３本の接地電極６ｊ´，６ｋ´，６ｌ´までの距離が等距離であり、放電電極５ａを中心として３本の接地電極６ｊ´，６ｋ´，６ｌ´が等間隔に位置することを示す。式（１），（２），（３）に加えて式（４）の条件を満たす配置とすることにより、放電電極５ａを中心として３本の接地電極６ｊ´，６ｋ´，６ｌ´が均等に配置され、塵埃のイオン化に十分な放電を行う放電場が形成される。

以上のように、実施の形態２によれば、上述した実施の形態１の構成に加えて、放電場を形成する放電電極５の中心と各接地電極６の中心を結ぶ直線において、放電電極５の外周に位置する点から各接地電極６の外周に位置する点までの距離を全て同一に構成したので、限られた領域内で電極同士の電気的な影響を低減し、塵埃のイオン化に十分な放電を行う放電場を実現する放電電極および接地電極の配置を行うことができ、放電電流の低下を抑制することができる。また、限られた領域の中で効率的に放電電極および接地電極を配置することができ、イオン化部をコンパクトに構成することができる。

さらに、実施の形態２において、放電場を形成する放電電極５の中心と各接地電極６の中心を結ぶ各直線同士のなす角が等角となるように構成したので、放電電極を中心として各接地電極が均等に配置され、塵埃のイオン化に十分な放電を実現する放電場を形成することができる。これにより放電電流の低下を抑制することができる。また、限られた領域の中で効率的に放電電極および接地電極を配置することができ、イオン化部をコンパクトに構成することができる。

実施の形態３．
実施の形態３では、実施の形態１および実施の形態２で示した放電電極と接地電極との配置を適用した放電ユニットを複数結合し、塵埃のイオン化に十分な放電を行う放電場を効率的に形成する点について説明する。
まず、図５および図６に同一形状の放電ユニットを結合して複数の放電場を有する領域を形成する構成を示す。図５は、実施の形態３に係る電気集塵機１の放電ユニットの配置例を示す図である。なお図５では、１本の放電電極５に対して６本の接地電極１５が六角形の頂点に位置するように配置して一つの放電ユニットを構成した場合を例に示している。接地電極１５は、実施の形態１および実施の形態２で示した接地電極６と同一の構成であるが、説明の都合上、符号を変えて用いている。

図５（ａ）はイオン化部３内に放電ユニットを１行１０列に結合して配置する場合、図５（ｂ）はイオン化部３内に放電ユニットを３行１０列に結合して配置する場合を示している。
イオン化部３内に配置するｍ行ｎ列の放電ユニットの具体的な行数および列数は、イオン化部３の領域の形状や大きさに応じて適宜設定可能である。

次に、図５（ａ）および図５（ｂ）で示した結合した放電ユニットについて、図６に詳細を示す。
図６は実施の形態３の電気集塵機１の放電ユニットの配置を示す図であり、同一形状の放電ユニットを結合して得られた領域を示す図である。図６（ａ）は図５（ａ）で示した結合した放電ユニットの一部を示す図であり、図６（ｂ）は図５（ｂ）で示した結合した放電ユニットの一部を示す図であり、図６（ｃ）は図５（ｂ）で示した結合した放電ユニットの一部を示す斜視図である。
図６（ａ）および図６（ｂ）はイオン化部３に配置された放電電極５と接地電極１５を上方から見た図であり、１本の放電電極５に対して６本の接地電極１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，１５ｅ，１５ｆを配置して１つの放電ユニット１６を構成している。また、図６（ａ）および図６（ｂ）で示した放電電極５および接地電極１５は、実施の形態１および実施の形態２で示した式（１），式（２），式（３），式（４）の条件を満たして配置されているものとする。

図６（ａ）では、図示した矢印Ａ方向に隣り合う放電ユニットで２本の接地電極１５を共有させて、放電ユニットを１行１０列に結合し、複数の放電場を有する領域１４を形成している。具体的には、接地電極１５ｄと接地電極１５ｅの２本を矢印Ａ方向に隣り合う放電ユニット１６ａ，１６ｂで共有することにより、当該放電ユニット１６ａと放電ユニット１６ｂを隙間なく矢印Ａ方向に結合している。

次に図６（ｂ）では、図示した矢印Ａ方向に隣り合う放電ユニット、矢印Ｂ方向に隣り合う放電ユニットおよび矢印Ｃ方向に隣り合う放電ユニットでそれぞれ２本の接地電極１５を共有し、放電ユニットを３行１０列に結合し、領域１４を形成している。具体的には、例えば矢印Ａ方向に隣り合う放電ユニット１６ｃ，１６ｄで２本の接地電極１５ｄと接地電極１５ｅを共有し、矢印Ｂ方向に隣り合う放電ユニット１６ｃ，１６ｅで２本の接地電極１５ｃと接地電極１５ｄを共有し、矢印Ｃ方向に隣り合う放電ユニット１６ｃ，１６ｆで２本の接地電極１５ｅと接地電極１５ｆを共有している。さらに、上述した配置とすることにより、放電ユニット１６ｄ，１６ｅにおいても２本の接地電極１５ｄと接地電極１５ｇを共有し、放電ユニット１６ｄ，１６ｆにおいても２本の接地電極１５ｅ，１５ｈを共有する。これにより、複数の放電ユニットが隙間なく結合される。

このように、１本の放電電極５に対して６本の接地電極１５が六角形の頂点に位置するように配置された六角形形状の同一形状の放電ユニット１６を複数結合する場合に、矢印Ａ方向、矢印Ｂ方向および矢印Ｃ方向に隣り合う放電ユニットで２本の接地電極を共有するように、各放電ユニット１６を結合するように構成したので、各放電ユニットを隙間なく配置して領域１４を形成することができる。

図６（ｃ）は、放電ユニット１６ｃを示す斜視図である。
放電ユニット１６ｃが、隣り合う放電ユニット１６ｄ，１６ｅ，１６ｆとそれぞれ接地電極１５ｃ，１５ｄ，１５ｅ，１５ｆを共有するため、２本の接地電極１５ｃ，１５ｄで形成される仮想的な平面１７ａ、２本の接地電極１５ｄ，１５ｅで形成される仮想的な平面１７ｂ、２本の接地電極１５ｅ，１５ｆで形成される仮想的な平面１７ｃを、隣り合う放電ユニットで共有することを示している。

図６で示した構成以外にも、１本の放電電極に対して４本の接地電極が四角形の頂点に位置するように配置された各同一形状の四角形形状の放電ユニットの結合、あるいは１本の放電電極に対して３本の接地電極が各同一形状の三角形の頂点に位置するように配置された三角形状の放電ユニットの結合においても、隣り合う放電ユニットで２本の接地電極を共有するように各放電ユニットを結合するように構成することが可能である。

また、図７に示すように同一形状の放電ユニットを結合してもよい。図７は実施の形態３の電気集塵機１の放電ユニットの配置を示す図であり、同一形状の放電ユニットを結合して得られた領域を示す図である。
図７（ａ）および図７（ｂ）は、１本の放電電極５に対して５本の接地電極１５を配置して１つの放電ユニット１６を構成している。また、図７（ａ）および図７（ｂ）で示した放電電極５および接地電極１５は、実施の形態１および実施の形態２で示した式（１），式（２），式（３），式（４）の条件を満たして配置されているものとする。

図７（ａ）では、隣り合う放電ユニット１６ｅ，１６ｆで１本の接地電極１５ｉを共有している。図７（ｂ）では、隣り合う放電ユニット１６ｅ，１６ｆで１本の接地電極１５ｉを共有し、隣り合う放電ユニット１６ｇ，１６ｈで１本の接地電極１５ｊを共有している。さらに、隣り合う放電ユニット１６ｅ，１６ｇで２本の接地電極１５ｋ，１５ｌを共有し、隣り合う放電ユニット１６ｆ，１６ｈで２本の接地電極１５ｍ，１５ｎを共有している。
このように、隣り合う放電ユニットで１本の接地電極を共有するように各放電ユニット１６を結合する、あるいは１本の接地電極を共有する結合と２本の接地電極を共有する結合とを組み合わせて各放電ユニット１６を結合するように構成すると、効率的に放電ユニット１６を配置することができる。

さらに、図８に示すように、異なる形状の放電ユニットを結合して複数の放電場を有する領域を形成してもよい。
まず、図８（ａ）の例では、１本の放電電極５に対して４本の接地電極１８を配置して構成された３つの放電ユニット１９ａ，１９ｂ，１９ｃと、１本の放電電極５に対して３本の接地電極１８を配置して構成された１つの放電ユニット１９ｄとを結合して領域２０ａを形成している。接地電極１８ａは、放電ユニット１９ａと放電ユニット１９ｂとで共有され、接地電極１８ｂは、放電ユニット１９ｂと放電ユニット１９ｃとで共有され、接地電極１８ｃは、放電ユニット１９ｃと放電ユニット１９ａとで共有されている。さらに、放電ユニット１９ｄの接地電極１８ａ，１８ｂ，１８ｃは、各放電ユニット１９ａ，１９ｂ，１９ｃとそれぞれ共有されている。図８（ａ）で示した放電電極５と接地電極１８は、実施の形態１および実施の形態２で示した式（１），式（２），式（３），式（４）の条件を満たして配置されているものとする。

図８（ａ）のように配置することにより、４本の接地電極１８が四角形の頂点に位置するように配置された四角形形状の放電ユニット１９ａ，１９ｂ，１９ｃと、３本の接地電極１８が三角形の頂点に位置するように配置された三角形形状の放電ユニット１９ｄとのように、異なる形状の放電ユニットを結合することができ、各放電ユニットを隙間なく配置して領域２０ａを形成することができる。これにより、イオン化部３内の領域を有効的に放電場として用いることができる。

さらに、図８（ｂ）に示すように、図８（ａ）で示した構成にさらに放電ユニット１９ｅ、１９ｆ、１９ｇを追加して結合して構成することも可能である。図８（ｂ）で示した放電ユニットの結合においても、隣り合う放電ユニットで２本の接地電極を共有するように結合して構成している。なお、図８（ｂ）で示した放電電極と接地電極は、実施の形態１で示した式（１），式（２）の条件を満たして配置されているものとする。

次に、図８（ｃ）の例では、１本の放電電極５に対して８本の接地電極１８を配置して構成された４つの放電ユニット１９ｈ，１９ｉ，１９ｊ，１９ｋと、１本の放電電極５に対して４本の接地電極１８を配置して構成された１つの放電ユニット１９ｌとを結合して領域２０ｂを形成している。接地電極１８ｄ，１８ｅは、放電ユニット１９ｈと放電ユニット１９ｉとで共有され、接地電極１８ｆ，１８ｇは、放電ユニット１９ｉと放電ユニット１９ｊとで共有され、接地電極１８ｈ，１８ｉは、放電ユニット１９ｊと放電ユニット１９ｋとで共有され、接地電極１８ｊ，１８ｋは、放電ユニット１９ｋと放電ユニット１９ｈとで共有されている。さらに、接地電極１８ｅ，１８ｆ，１８ｈ，１８ｋは、放電ユニット１９ｌと、放電ユニット１９ｈ，１９ｉ，１９ｊ，１９ｋそれぞれとで共有されている。図８（ｃ）で示した放電電極５と接地電極１８は、実施の形態１および実施の形態２で示した式（１），式（２），式（３），式（４）の条件を満たして配置されているものとする。

図８（ｃ）のように配置することにより、８本の接地電極１８が八角形の頂点に位置するように配置された八角形形状の放電ユニット１９ｈ，１９ｉ，１９ｊ，１９ｋと、４本の接地電極１８が四角形の頂点に位置するように配置された四角形形状の放電ユニット１９ｌとのように、異なる形状の放電ユニットを結合することができ、各放電ユニットを隙間なく配置して領域２０ｂを形成することができる。これにより、イオン化部３内の領域を有効的に放電場として用いることができる。

以上のように、この実施の形態３によれば、同一形状の放電ユニットを結合して放電場を形成する場合に、隣り合う放電ユニットで２本の接地電極１５を共有するように複数の放電ユニットを配置するように構成したので、放電ユニットを結合して得られる領域内を有効的に放電場として用いることができる。これにより、イオン化部３をコンパクトに設計することができる。

また、この実施の形態３によれば、異なる形状の放電ユニットを結合して放電場を形成する場合に、放電ユニット間で接地電極１８を共有させて各放電ユニット間を隙間なく配置するように構成したので、放電ユニットを結合して得られる領域内を有効的に放電場として用いることができる。これにより、イオン化部３をコンパクトに設計することができる。

また、この実施の形態３によれば、同一形状の放電ユニットを結合して放電場を形成するように構成したので、放電効果が各放電ユニット間でばらつくことなく、領域内で均一な放電効果を得ることができる。

実施の形態４．
実施の形態４では、実施の形態１および実施の形態２で示した放電電極と接地電極との配置を適用した放電ユニットを複数結合し、塵埃のイオン化に十分な放電を行う放電場を効率的に形成する構成であって、さらに気流の圧力損失を抑制する構成を示す。
図９は、イオン化部３に配置された放電電極５と接地電極１８を上方から見た図である。図９で示した放電電極５および接地電極１８は、実施の形態１および実施の形態２で示した式（１），式（２），式（３）の条件を満たして配置されているものとする。

図９の例では、１本の放電電極５に対して５本の接地電極１８を配置して構成された２つの放電ユニット１９ｍ，１９ｎを結合して領域２０ｃを形成している。接地電極１８ｌは、放電ユニット１９ｍ，１９ｎで共有されている。さらに、七角形の頂点のうち、図示した矢印Ｘ方向に流れる処理気体と相対する位置の頂点を除いた５つの頂点に５本の接地電極１８を配置している。当該配置とすることにより、矢印Ｘ方向の処理気体の気流の圧力損失を抑制することができる。さらに、図９で示した２つの放電電極５を結ぶ直線Ｄよりも処理気体の気流の下流側に３つの接地電極１８を配置するように構成したので、放電ユニット１９ｍ，１９ｎにおいてイオン化に十分な放電を行う放電場を形成することができる。

なお、図９では同一形状の放電ユニット１９ｍ，１９ｎを結合する例を示したが、異種形状の放電ユニット同士を結合して構成してもよい。さらに、図９では１つの接地電極を２つの放電ユニットで共有する例を示したが、共有する接地電極の数は１つに限定されるものではない。

以上のように、この実施の形態４によれば、同一形状の放電ユニット、あるいは異種形状の放電ユニットを結合する場合に、流れる気体と相対する位置の頂点に接地電極１８を配置せず、且つ２つの放電電極５を結ぶ直線Ｄよりも処理気体の気流の下流側に接地電極１８を配置するように構成したので、気流の圧力損失を抑制し、且つ塵埃のイオン化に十分な放電を行う放電場を形成することができる。

実施の形態５．
上述した実施の形態１から実施の形態４では、放電電極を線電極とした場合を例に説明を行ったが、この実施の形態５では、凸部を備えた放電電極の構成を示す。
図１０は、実施の形態５による電気集塵機１のイオン化部３を構成する放電電極２１の形状を示す図である。図１０では、１本の放電電極２１に対して３本の接地電極６を配置する場合を例として示している。

図１０（ａ）で示した放電電極２１は、外周面に３本の凸部２１ａ，２１ｂ，２１ｃを有している。凸部２１ａ，２１ｂ，２１ｃは、それぞれ接地電極６の配置方向に向けて突出し、放電電極２１の長手方向に連続して突出する形状を有している。
なお、凸部は、凸部２１ａ，２１ｂ，２１ｃのように放電電極２１の長手方向に連続して突出させて形成する構成に限定されることなく、図１０（ｂ）に示すように、各接地電極６側に向けて複数の針部２１ｄ，２１ｅ，２１ｆが突出するように形成してもよい。針部の形状も、図１０（ｂ）に示す山型形状に突出する針部２１ｄ，２１ｅ，２１ｆであってもよいし、図１０（ｃ）に示す棒形状に突出する針部２１ｇ，２１ｈ，２１ｉであってもよい。

さらに図１０（ｄ）および図１０（ｅ）に示すように、１枚の板状部材を加工して放電電極２２の形成および凸部の形成を行ってもよい。図１０（ｄ）は、放電電極２２を構成する１枚の金属板にコ字状の切り込みを入れて矩形の凸部２２ａ，２２ｂ，２２ｃを形成し、折り込み位置２３で当該凸部２２ａ，２２ｂ，２２ｃを接地電極６の配置方向である３方向に向けて折り曲げる。図１０（ｅ）は、放電電極２２を構成する１枚の金属板に切り込みを入れて山型の針部２２ｄ，２２ｅ，２２ｆとして凸部を形成し、折り込み位置２３で当該針部２２ｄ，２２ｅ，２２ｆを接地電極６の配置方向である３方向に向けて折り曲げる。このように１つの部材で放電電極２２および凸部２２ａ，２２ｂ，２２ｃまたは針部２２ｄ，２２ｅ，２２ｆを構成することにより、凸部を容易に形成することができる。

なお、図１０（ｄ）では１枚の金属板にコ字状の切り込みを入れて矩形の凸部を形成する例を示したが、コ字状の切り込みに変えて直線状の切り込みのみを入れて、金属板を折り込み位置２３で接地電極６の配置方向である３方向に向けて折り曲げることにより凸部を形成してもよい。当該構成を採用した場合、図１０（ｄ）でコ字状に切り抜かれた４つの領域にも、凸部が形成される。

なお、図１０（ａ）から図１０（ｅ）に示すように、放電電極２１，２２に凸部を設けた場合、実施の形態１で示した距離Ｌａは、放電電極の外周面上の点から接地電極の最も突出した点までの距離とする。
例えば、図１０（ａ）において、放電電極２１から接地電極６までの距離Ｌａは、放電電極２１の凸部２１ａ，２１ｂ，２１ｃの先端部２１ａ´，２１ｂ´，２１ｃ´から接地電極６の外周面上の点のうち最短となる点までの距離となる。図１０（ｅ）の場合には、放電電極２２の針部２２ｄ，２２ｅ，２２ｆの先端部２２ｄ´，２２ｅ´，２２ｆ´から接地電極６の外周面上の点のうち最短となる点までの距離が、放電電極２２から接地電極６までの距離Ｌａとなる。

以上のように、この実施の形態５によれば、放電電極２１の外周面に接地電極６の配置方向に向けて突出する凸部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２２ａ，２２ｂ，２２ｃあるいは針部２１ｄ，２１ｅ，２１ｆ，２１ｇ，２１ｈ，２１ｉ，２２ｄ，２２ｅ，２２ｆとして凸部を形成するように構成したので、イオン化部３において安定した放電を実現することができる。

また、この実施の形態５によれば、一枚の板状部材から放電電極２１および凸部２２ａ，２２ｂ，２２ｃまたは針部２２ｄ，２２ｅ，２２ｆとしての凸部を立設するように構成したので、容易に凸部を形成することができる。

なお、上述した実施の形態１から実施の形態５において、電圧印加部７には、通常直流電圧が印加されるが、パルス電圧との組み合わせなど適宜変更可能である。なお、電圧の極性は放電電極の形状や目的に応じて選択可能である。

また、上述した実施の形態１から実施の形態５では、細い棒状の接地電極を立設する場合を示したが、接地電極の補強を目的として、図１１に示すように複数の接地電極６を結束部材２４を用いて結束するように構成してもよい。結束部材２４は、絶縁部材や金属部材で構成される。結束部材２４による接地電極６の補強は、処理気体の気流の圧力損失や電気的影響に大きな影響を与えない範囲で行うものとする。なお、図１１では、結束部材２４を１箇所設ける構成を示したが、処理気体の気流の圧力損失や電気的特性が小さい場合には、結束部材２４を複数個所設けて接地電極６を結束させてもよい。
このように、結束部材２４による接地電極６の結束が、図１で示した流路２内の矢印Ｘ方向への処理気体の気流の圧力損失が増加しない範囲および結束部材２４と接地電極６との間の電気的特性への影響が生じない範囲であれば、実施の形態１から実施の形態５と同様の効果を得ることができる。

また、上述した実施の形態１から実施の形態５では、複数の放電ユニットでイオン化部３を構成する場合を示したが、１つの放電ユニットでイオン化部３を構成する場合には、放電電極間の距離についての制約（式（１）の条件）が解除されるのみであり、十分な放電を得ると共に、圧力損失を低減できるとの効果を得ることができる。

また、実施の形態３および実施の形態４で示したように複数の放電ユニットを結合させる場合には、三角形状の放電ユニット、四角形形状の放電ユニット、あるいは六角形形状の放電ユニット結合させることにより、限られたイオン化部３の領域内により効率よく放電ユニットを配置させることができる。また、正三角形、正四角形、正六角形の放電ユニットを結合させることにより、空間を有効に使用しながら、イオン化効率を上げることができる。

上記以外にも、本発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。

１ 電気集塵機
２ 流路
３ イオン化部
４ 集塵部
５，２１，２２ 放電電極
６，１５，１８ 接地電極
７ 電圧印加部
８，８´，９，９´，１０，１６，１９ 放電ユニット
１４，２０ 領域
１７ａ，１７ｂ，１７ｃ 仮想的な平面
２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２２ａ，２２ｂ，２２ｃ 凸部
２１ａ´，２１ｂ´，２１ｃ´，２２ｄ´，２２ｅ´，２２ｆ´ 先端部
２１ｄ，２１ｅ，２１ｆ，２１ｇ，２１ｈ，２１ｉ，２２ｄ，２２ｅ，２２ｆ 針部
２３ 折り込み位置
２４ 結束部材

Claims (8)

1. 処理気体中の塵埃を帯電させる帯電部と、帯電した塵埃を捕集する集塵部とを備えた電気集塵機において、
   前記帯電部は、前記処理気体の流れ方向に対して直交方向に長さ方向を有する放電電極と、前記放電電極の周囲に、前記放電電極と平行に３つ以上配置した接地電極とで構成される放電ユニットを複数備え、
   前記複数の放電ユニットの各放電電極を平行に配置し、
   前記１つの放電ユニット内の前記放電電極の中心から１つの前記接地電極の外周に向かう２つの接線のなす角度は、前記１つの放電ユニット内の前記放電電極の中心から隣接する２つの前記接地電極の外周に向かう２つの接線のなす角度のうち最小である角度以下であり、
   前記１つの放電ユニット内の前記放電電極と前記接地電極間の距離は、前記１つの放電ユニット内の前記放電電極と、前記１つの放電ユニットと隣接する他の放電ユニット内の放電電極間の距離以下であることを特徴とする電気集塵機。
2. 前記放電電極は線電極であり、当該放電電極の直径は、前記接地電極の直径以下であることを特徴とする請求項１記載の電気集塵機。
3. 前記３つ以上の接地電極は、前記放電ユニットを構成する前記放電電極から等距離に配置することを特徴とする請求項１または請求項２記載の電気集塵機。
4. 前記３つ以上の接地電極は、前記放電ユニットを構成する前記放電電極を中心として等角度に配置することを特徴とする請求項３記載の電気集塵機。
5. 前記複数の放電ユニットは、隣り合う放電ユニットで前記接地電極を共有することを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載の電気集塵機。
6. 前記複数の放電ユニットは、隣り合う放電ユニットで２つの前記接地電極を共有することを特徴とする請求項５記載の電気集塵機。
7. 前記複数の放電ユニットは、各放電ユニットを構成する接地電極の数を同一とし、且つ各放電ユニットを構成する接地電極の配置位置を同一形状の頂点位置とすることを特徴とする請求項５または請求項６記載の電気集塵機。
8. 前記放電電極は、前記接地電極の配置方向に突出する凸部を備えたことを特徴とする請求項１または請求項３から請求項７のうちのいずれか１項記載の電気集塵機。

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