JP2017164695A - 電気集塵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】外部端子部に接続された部材が熱によって損傷することを防止できるようにすること。【解決手段】電気集塵装置（１０）は、筐体（１４）と、粒子状物質を含むガスが流れる流路（１１）と、流路内に配置されて粒子状物質を集塵するための放電電極（１２）と、放電電極に電気的に接続されて外部電源からの電圧を電極に印加する導電体（２３、２６）とを備えている。筐体は隔壁（５３）により互いに隔てられた主筐体部（１５）と副筐体部（１６）とを備えている。流路及び放電電極は主筐体部（１５）内に配置される。導電体は隔壁を貫通して主筐体部と副筐体部とにまたがっている。筐体の外部に設けられた外部端子部（３０ｃ）から副筐体部の貫通壁（３２）を貫通して導電体に外部電源からの電圧を印加する。【選択図】図１

Description

本発明は、電圧が印加された電極によってガスに含まれる粒子状物質を集塵することができる電気集塵装置に関する。

排ガス中の有害な粒子状物質（ＰＭ：Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ）を除去するための除去装置として、電気集塵装置が知られている。従来の電気集塵装置には、排ガスが流れる流路内に粒子状物質を帯電させる放電電極が設けられ、この放電電極には電圧を印加するための導電体が接続されている。また、電気集塵装置は、導電体に電気的に接続されるとともに、筐体に貫通した状態で設けられる給電がいし部（特許文献１参照）を備えている。給電がいし部においては筐体内の端部に導電体が接続され、筐体外の端部にはケーブルが接続されている。ケーブルは外部電源に接続され、外部電源を介してケーブルに印加された電圧が、給電がいし部及び導電体を通じて放電電極に印加される。

特開２００５−３２４１５１号公報

上記電気集塵装置にあっては、流路を流れる排ガスの熱によって筐体内の空気が加熱されて給電がいし部に伝播される。かかる排ガスが高温（例えば３００℃程度）になると、給電がいし部も高温に加熱されることとなり、給電がいし部に接続されたケーブルにおける樹脂製の被覆材が溶けたり焼損したりする、という問題がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、外部端子部に接続されたケーブル等の部材が熱によって損傷することを防止することができる電気集塵装置を提供することを目的とする。

本発明の電気集塵装置は、筐体と、粒子状物質を含むガスが流れる流路と、前記流路内に配置されて粒子状物質を集塵するための電極と、前記電極に電気的に接続されて外部電源からの電圧を前記電極に印加する導電体とを備えた電気集塵装置であって、前記筐体は隔壁により互いに隔てられた主筐体部と副筐体部とを備え、前記流路および前記電極は前記主筐体部内に配置され、前記導電体は前記隔壁を貫通して前記主筐体部と前記副筐体部とにまたがって設けられ、前記筐体の外部に設けられた外部端子部から前記副筐体部の周壁を貫通して前記導電体に前記外部電源からの電圧を印加することを特徴とする。

この構成によれば、主筐体部と副筐体部とを隔壁によって隔てたので、主筐体部内の空気の熱が副筐体部内に伝播することを抑制することができる。これにより、流路を流れるガスが高温になり主筐体部内が高温となっても、その熱が副筐体部内に伝わり難くなり、外部端子部が加熱され過ぎて接続されるケーブルに対し高熱に起因する損傷が生じることを防止することができる。

本発明によれば、隔壁によってガスの熱が遮られるので、外部端子部に接続されたケーブル等の部材が熱によって損傷することを防止することができる。

実施の形態に係る電気集塵装置を断面視した概略構成図である。 図２Ａは緩衝接続部の正面図であり、図２Ｂは緩衝接続部の側面図である。

以下に、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明は、下記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲内で適宜変形して実施することができるものである。また、本実施の形態に係る電気集塵装置としては、船舶に使用されるエンジンから排出される排ガスを浄化する装置を考える。ただし、これに限られず、本実施の形態に係る電気集塵装置は、エンジンを用いた他の施設における排ガスの処理に適用可能である。

図１は、実施の形態に係る電気集塵装置を断面視した概略構成図である。なお、以下の説明において、特に明示しない限り、「上」、「下」、「左」、「右」は、図１を基準として用いる。

図１に示すように、電気集塵装置１０は、紙面直交方向に延びる流路１１を備えており、この流路１１にディーゼルエンジン（不図示）から排出される粒子状物質を含有した排気ガスが供給される。また、電気集塵装置１０は、流路１１の内部に配置されてコロナ放電を発生させる放電電極（電極）１２及び集塵電極１３を備えている。流路１１内のコロナ放電空間に排気ガスが流れる際、粒子状物質が帯電し、帯電した粒子状物質が集塵電極１３に集塵されて除去される。

電気集塵装置１０は、流路１１が配置される主筐体部１５と、主筐体部１５の右側に配置された副筐体部１６とからなる筐体１４を備えている。主筐体部１５は、上下に配置された頂壁１８及び底壁１９と、頂壁１８及び底壁１９の外周側を囲う位置に設けられた周壁２０とを備え、流路１１が通過する通過エリア２１を内部空間として形成している。ここで、主筐体部１５において、副筐体部１６側に位置する周壁２０を境界壁２０ａとする。

主筐体部１５の内部には、流路１１内の上下両側にて左右方向に横切る第１導電体２３が設けられ、第１導電体２３は放電電極１２と電気的に接続されている。第１導電体２３の両端側は、流路１１の外部に延在しており、上方の第１導電体２３の両端側は、支持がいし（支持部）２４（左端側の支持がいしは図示省略）を介して支持されている。上下の第１導電体２３は、図示省略した連結体を介して通電可能に連結され、これにより、下方の第１導電体２３も支持がいし２４を介して支持される。

支持がいし２４は、主筐体部１５内の支持体２６によって下方から支持されて所定の高さ位置に設けられる。支持がいし２４では、セラミックスなどの耐熱材料からなる傘部２４ａの上面にチャンネル状の連結部２４ｂが固定されている。連結部２４ｂは導電部材であり、上方の第１導電体２３の一端部（右端部）が通電可能に連結されて支持される。また、連結部２４ｂには、第２導電体２８の一端部（左端部）が通電可能に連結されて支持される。従って、各導電体２３、２８と連結部２４ｂとで連続した導電体を形成し、これらを通じて放電電極１２に電圧を印加できるようになる。第２導電体２８は、連結部２４ｂから右方向に延在し、境界壁２０ａの開口２０ｂを通過して他端部（右端部）が副筐体部１６内に配置される。従って、第２導電体２８は、主筐体部１５と副筐体部１６とにまたがって設けられる。

副筐体部１６には、外部電源からの給電接続部としてがいし部３０が貫通した状態で設けられる。副筐体部１６は、がいし部３０が貫通する貫通壁（周壁）３２と、貫通壁３２の上方に設けられる周壁３３と、周壁３３の上方に設けられる上壁３４とを備え、内部にがいし部３０の上半部が配置される配置エリア３５を内部空間として形成している。周壁３３の主筐体部１５側（左側）には、第２導電体２８が通過する開口３３ａが形成されている。

がいし部３０は、軸線方向が上下方向に向けられ、左右方向に延びる第２導電体２８の軸線方向と直交（交差）する方向に向けられている。従って、がいし部３０は、主筐体部１５における副筐体部１６側の周壁２０つまり境界壁２０ａと略平行に設けられる。がいし部３０は、副筐体部１６の貫通壁３２を貫通して筐体１４の外部と副筐体部１６とにまたがって設けられる。がいし部３０は、セラミックス等からなる筒状体（がいし）３０ａの中心部に棒状の導電体（不図示）が貫通しており、上下両端がそれぞれ内部端子部３０ｂ、外部端子部３０ｃとして形成される。上方の内部端子部３０ｂには雄ねじが形成され、緩衝接続部３７を介して第２導電体２８の右端側に電気的に接続される。緩衝接続部３７の詳細な構成は後述する。下方の外部端子部３０ｃは、筐体１４の外部に設けられてケーブル３９が接続され、ケーブル３９を介して外部電源４０からの負極性の直流高電圧が印加される。従って、外部電源４０からの電圧がケーブル３９及び外部端子部３０ｃからがいし部３０で貫通壁３２を貫通し、緩衝接続部３７を介して第２導電体２８に印加される。

ここで、本実施の形態の電気集塵装置１０を船舶に搭載し、かかる船舶のプロペラや補機等を駆動するディーゼルエンジンからの排気ガスを集塵処理する場合、電気集塵装置１０の流路１１には３００℃程度の排気ガスが流れ込む。かかる排気ガスの熱によって主筐体部１５内の空気が加熱され、また、この加熱によって主筐体部１５自体も加熱される。更に、第１導電体２３も高温の排気ガスによって加熱され、その熱は、連結部２４ｂ、第２導電体２８、緩衝接続部３７を通じてがいし部３０に伝播し、ひいてはケーブル３９にも伝播する。このような加熱、伝播する熱の影響を軽減するため、第２導電体２８等を延長したり各筐体部１５、１６を大型化したりし、流路１１からがいし部３０を離したりする構造も考えられるが、船舶では設置スペースの制約が大きいために現実的でない。これを解決するため、上述の緩衝接続部３７と第２導電体２８とを直交して配置する構成は、装置全体の小型化を行う上で有用である。本実施の形態の電気集塵装置１０では、小型化を図りつつ、上記のように伝播する熱の影響を軽減すべく、さらに以下に述べる構造が設けられている。

本実施の形態の電気集塵装置１０は、主筐体部１５の境界壁２０ａと副筐体部１６の周壁３３との間に設けられた断熱材からなる第１スペーサ５１及び第２スペーサ５２を備えている。言い換えると、主筐体部１５と副筐体部１６とは、第１スペーサ５１及び第２スペーサ５２を介して連結される。

第１スペーサ５１は、境界壁２０ａの開口２０ｂ周りと、周壁３３の開口３３ａ周りとで挟まれた状態でボルト等を介して保持されている。第１スペーサ５１は、左右方向に開通する穴５１ａを備えた筒状をなし、穴５１ａは、各開口２０ｂ、３３ａに開通している。これら穴５１ａ及び開口２０ｂ、３３ａによって、主筐体部１５の内部空間と副筐体部１６の内部空間とが連通した状態となり、また、穴５１及び開口２０ｂ、３３ａの内側に第２導電体２８が通過するようになる。

第２スペーサ５２は、境界壁２０ａと、副筐体部１６における貫通壁３２の左端に連なる取付壁３２ａとで挟まれた状態でボルト等を介して保持されている。第２スペーサ５２は、概略直方体状に形成される。

各スペーサ５１、５２は、主筐体部１５及び副筐体部１６の各周壁を構成する部材（例えばステンレス）より熱伝導率が低い断熱材からなり、具体的にはガラス繊維含有セメント板を用いることが例示できる。各スペーサ５１、５２が主筐体部１５と副筐体部１６との間に介在されることで、主筐体部１５と副筐体部１６とが直接接触しないようになり、これらの間で伝熱し難くして副筐体部１６及びがいし部３０が加熱されることを抑制することができる。これにより、ケーブル３９が加熱されて樹脂製の被覆材が溶けたり焼損したりすることを防止することができる。

電気集塵装置１０は、第１スペーサ５１に設けられた隔壁５３を更に備えている。隔壁５３は、第１スペーサ５１の穴５１ａを副筐体部１６側から閉塞するように設けられ、主筐体部１５の内部空間となる通過エリア２１と副筐体部１６の内部空間となる配置エリア３５とを互いに隔てている。隔壁５３の面内には、第２導電体２８が挿入される導電体用穴５３ａが形成され、導電体用穴５３ａの内周面に第２導電体２８が非接触となるように貫通して設けられる。隔壁５３は、主筐体部１５及び副筐体部１６の各周壁を構成する部材より熱伝導率が低い部材が用いられるが、無機系材料が好ましくは用いられ、セラミックプレートによって形成することが例示できる。

隔壁５３を設けることによって、主筐体部１５における通過エリア２１で加熱された空気が副筐体部１６の配置エリア３５に流れ込むことを抑制でき、配置エリア３５内の空気が高温となることを防ぐことができる。従って、隔壁５３によってがいし部３０が加熱されることを抑制でき、ケーブル３９が加熱されて損傷することを防止することができる。

電気集塵装置１０は、副筐体部１６におけるがいし部３０の近傍位置に空気導入口５５を更に備えている。空気導入口５５には空気を供給する供給ポンプＰ１が接続され、副筐体部１６の配置エリア３５内に筐体１４の外部からの空気が供給される。この空気の供給によって配置エリア３５の内部圧力が高圧となる一方、通過エリア２１の内部圧力は流路１１での排気ガスの流れによって配置エリア３５より低圧となる。これにより、空気導入口５５から導入された空気は、図１中矢印Ｆで示すように、がいし部３０の近傍を流れ、この流れによってがいし部３０を風冷することができる。従って、この風冷によってもがいし部３０の加熱を抑制でき、ケーブル３９の損傷を防止することができる。

また、がいし部３０の近傍を流れた空気は、配置エリア３５と通過エリア２１との圧力差によって隔壁５３の導電体用穴５３ａを空気排出口として副筐体部１６の外部となる通過エリア２１に排出される。この導電体用穴５３ａを通る空気の流れによって、加熱された通過エリア２１の空気が配置エリア３５に流れることを防ぎつつ、第２導電体２８を風冷することができる。これにより、配置エリア３５の空気が加熱されることを抑制しながら、第２導電体２８から緩衝接続部３７を通じてがいし部３０に伝播する熱を抑制でき、がいし部３０の加熱を抑制してケーブル３９の損傷を防止することができる。ここで、第２導電体２８と導電体用穴５３ａとの間の隙間が小さくなるよう導電体用穴５３ａの径寸法を小さくすると、導電体用穴５３ａ内での空気の流速を速めて冷却効果を高めることができる。かかる効果を良好に得るべく、導電体用穴５３ａの径寸法は、第２導電体２８の直径寸法の２倍以下とすることが好ましい。

電気集塵装置１０は、主筐体部１５の境界壁２０ａに設けられた導入口５７と、導入口５７に接続されて支持がいし２４に向かって延びる配管５８と、配管５８の先端側に設けられた噴射部５９とを更に備えている。導入口５７には空気を供給する供給ポンプＰ２が接続され、配管５８を通じて噴射部５９に圧縮空気が供給される。噴射部５９は、支持がいし２４に向かって空気を噴射するノズルからなる。支持がいし２４は噴射部５９から噴射された空気によって風冷され、ひいては支持がいし２４に支持される各導電体２３、２８の加熱を抑制することができる。また、噴射部５９から噴射された空気によって支持がいし２４の傘部２４ａ等に煤が付着することを防ぐことができる。噴射部５９から供給された空気は流路１１を流れる排気ガスと共に外部に排出される。

なお、図１では、第１導電体２３の右端側を支持する支持がいし２４に空気を噴射する構造を図示したが、上述したように第１導電体２３の左端側も図示省略した支持がいしで支持されるので、その支持がいしに同様の構造によって空気を噴射するとよい。

次いで、緩衝接続部３７の構成について説明する。図２Ａは緩衝接続部３７の正面図であり、図２Ｂは緩衝接続部３７の側面図である。図２Ａ及び図２Ｂに示すように、緩衝接続部３７は、がいし部３０（図１参照）の上方の内部端子部３０ｂがねじ込まれる雌ねじ穴を備えたブロック状の緩衝接続部本体６１と、緩衝接続部本体６１の上面にねじ６２を介して装着された弾性体６３とを備えている。緩衝接続部３７を構成する各部材は、ステンレス等の通電可能な材質によって形成されている。弾性体６３は、接続本体６１の上面から上方に延びる半円弧状部６５と、半円弧状部６５の上端に連なって鉛直方向に向けられる起立部６６とを備えた板バネによって形成されている。起立部６６には、穴６６ａ（図２Ｂでは不図示）が形成されている。穴６６ａには、第２導電体２８（図２Ａでは不図示）が挿通された状態でナット等の固定具６７（図２Ａでは不図示）を介して通電可能に連結される。

ここで、第２導電体２８は加熱による熱膨張によって軸方向に伸長するものであり、第２導電体２８の右端が右方向に変位するようになる。このため、第２導電体２８における弾性体６３の連結位置が変位し、これに応じて弾性体６３が図２Ｂの二点鎖線で示すように弾性変形する。具体的には、起立部６６が右方向に変位しつつ半円弧状部６５が径寸法を小さくしつつ右側に倒れるように変形する。かかる変形によって第２導電体２８が伸長しても、第２導電体２８やがいし部３０に加わる負荷を抑制しつつ弾性体６３との接続状態を良好に保つことができる。また、第２導電体２８が加熱されない状態となった場合には、第２導電体２８の短縮に応じて弾性体６３が元の形状に復元される。

本発明は上記実施の形態に限定されず種々変更して実施することが可能である。また、上記実施の形態で説明した数値、寸法、材質、方向については特に制限はない。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更することが可能である。

本実施例では、空気排出口として導電体用穴５３ａを用いているが、隔壁５３の導電体用穴５３ａとは別の位置に穴を設け、空気排出を行ってもよい。また、副筐体部１６から主筐体部１５ではなく、筐体１４の外部に直接空気排出を行ってもよく、これらを組み合わせた構成としてもよい。これにより、副筐体部１６内を流通する空気量を増加させることができ、冷却効果を一層高めることができる。

がいし部３０の取り付け位置及び向きは変更してもよく、例えば、がいし部３０の軸線位置が第２導電体２８と同一軸線上となるようにしてもよい。この場合、緩衝接続部３７の弾性体６３は、第２導電体２８とがいし部３０との間に連結されて第２導電体２８の軸線方向に伸縮するコイルばねを用いることで対応してもよい。

１０ 電気集塵装置
１１ 流路
１２ 放電電極（電極）
１４ 筐体
１５ 主筐体部
１６ 副筐体部
２１ 通過エリア（内部空間）
２３ 第１導電体（導電体）
２４ 支持がいし（支持部）
２８ 第２導電体（導電体）
３０ がいし部（給電接続部）
３０ｃ 外部端子部
３２ 貫通壁（周壁）
３５ 配置エリア（内部空間）
３７ 緩衝接続部
４０ 外部電源
５１ 第１スペーサ（断熱材）
５２ 第２スペーサ（断熱材）
５３ 隔壁
５３ａ 導電体用穴
５５ 空気導入口
５９ 噴射部
６３ 弾性体

Claims (11)

1. 筐体と、
   粒子状物質を含むガスが流れる流路と、
   前記流路内に配置されて粒子状物質を集塵するための電極と、
   前記電極に電気的に接続されて外部電源からの電圧を前記電極に印加する導電体とを備えた電気集塵装置であって、
   前記筐体は隔壁により互いに隔てられた主筐体部と副筐体部とを備え、
   前記流路および前記電極は前記主筐体部内に配置され、
   前記導電体は前記隔壁を貫通して前記主筐体部と前記副筐体部とにまたがって設けられ、
   前記筐体の外部に設けられた外部端子部から前記副筐体部の周壁を貫通して前記導電体に前記外部電源からの電圧を印加することを特徴とする電気集塵装置。
2. 請求項１に記載の電気集塵装置において、
   前記導電体に電気的に接続されて、前記副筐体部の周壁を貫通して前記筐体の外部と前記副筐体部とにまたがって設けられる給電接続部により、前記外部端子部に印加された電圧を前記導電体に印加することを特徴とする電気集塵装置。
3. 請求項２に記載の電気集塵装置において、
   前記給電接続部は、がいしを備えたがいし部であることを特徴とする電気集塵装置。
4. 請求項２または請求項３に記載の電気集塵装置において、
   前記給電接続部は、前記導電体に緩衝接続部を介して連結され、該緩衝接続部は前記導電体の熱膨張に応じて弾性変形が可能な弾性体を備えていることを特徴とする電気集塵装置。
5. 請求項２から請求項４のいずれか１項に記載の電気集塵装置において、
   前記給電接続部は、前記主筐体部における前記副筐体部側の周壁と略平行に設けられることを特徴とする電気集塵装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の電気集塵装置において、
   前記主筐体部および前記副筐体部は、該主筐体部の周壁および該副筐体部の周壁よりも熱伝導率が低い部材を介して接続されることを特徴とする電気集塵装置。
7. 請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の電気集塵装置において、
   前記副筐体部は、前記筐体の外部から空気を導入可能とする空気導入口と、該空気導入口から導入された空気を前記副筐体部の外部へ排出する空気排出口とを備えることを特徴とする電気集塵装置。
8. 請求項７に記載の電気集塵装置において、
   前記空気排出口は前記空気導入口から導入された空気を前記主筐体部内へ排出することを特徴とする電気集塵装置。
9. 請求項７または請求項８に記載の電気集塵装置において、
   前記空気排出口は、前記隔壁に設けられ前記導電体が挿入される導電体用穴であることを特徴とする電気集塵装置。
10. 請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の電気集塵装置において、
    前記副筐体部の内部圧力が前記主筐体部の内部圧力よりも高いことを特徴とする電気集塵装置。
11. 請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の電気集塵装置において、
    前記導電体は、前記主筐体部の内部空間で支持部を介して支持され、該支持部に向かって空気を噴射する噴射部を設けたことを特徴とする電気集塵装置。

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