JP2020049449A

JP2020049449A - 電気集塵装置

Info

Publication number: JP2020049449A
Application number: JP2018183098A
Authority: JP
Inventors: 光村田; Hikari Murata
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2018-09-28
Filing date: 2018-09-28
Publication date: 2020-04-02

Abstract

【課題】過電流保護のための高電圧出力の瞬時遮断が頻発する状態で運転が継続された場合、集塵性能が低下する。【解決手段】空気中の粒子を荷電する帯電部１と荷電粒子を集塵する集塵部２を有し、集塵部２の極板表面上に集塵した粉塵を水で洗い流す洗浄装置７と、帯電部１及び集塵部２に高電圧を印加する高圧発生器３を備え、高圧発生器３は、集塵部２に流れる電流が所定値以上となる過電流を検知する過電流検出手段４と、過電流検出手段４の検出結果に基づいて帯電部１及び集塵部２に印加する高電圧の出力を瞬時的に遮断する高圧遮断手段６を有し、過電流検出手段４に検出した過電流の回数によって洗浄装置７の運転を制御するものであり、長期使用時においても集塵率を維持でき、保守作業の低減を図ることができる。【選択図】図３

Description

本発明は、自動車道路トンネル内などの浮遊粉塵を除去する電気集塵装置の制御方法に関する。

従来の電気集塵装置は空気中の粒子を荷電する帯電部と荷電粒子を集塵する集塵部で構成され、帯電部と集塵部は２枚の金属平板が並列に配置されており、片方の極板に高圧発生器から高電圧がそれぞれに印加され、残りの極板は接地している。極板に高電圧を印加すると極板間に高電界が形成される。帯電部は極板端部に設けた突起部分に電界が集中し、コロナ放電が起きて飛来粉塵を帯電する。一方、集塵部は極板間の静電気力により帯電した粉塵を極板表面に付着させて捕集する。

ところが集塵部で捕集した粉塵は時間経過とともに極板表面に堆積し、その堆積粉塵によって極板間で絶縁破壊が起こる。

その絶縁破壊の程度によっては機器に影響を与えるほど大きく長い時間の電気が流れる過電流状態になる。

このとき、過電流から機器を保護するため、電流値が高圧発生器で設定された値を超えた場合には瞬時的に高電圧供給機能を遮断する。

この瞬時遮断中は極板に印加される電圧は０Ｖとなるため、集塵機能は作用せず、集塵率は０％となる。

よって過電流によって高電圧供給を瞬時遮断することは、集塵されていない時間が多くなり、集塵率が低下することになる。

近年、道路トンネルの換気設備として設置される電気集塵装置は高い集塵性能が求められており、過電流抑制に関する制御方法がいくつか提案されている。

例えば特許文献１のように、過電流（スパーク）の回数が設定値以上になると直流電圧に加えてパルス電圧を重畳しスパークの発生を抑制して著しい集塵率の低下を防ぐ方法や、特許文献２のように、集塵部において、電極のいずれか一方をポリエステルなどの高分子樹脂に、親水性ポリマーを添加して成る半導電性樹脂により形成することでスパークの発生を防ぐ方法が取られていた。

特開平１１−２５３８３７号公報特開２０００−２１８１９３号公報

しかしながら、特許文献１の電気集塵装置では、スパークの発生を抑制できるものの完全にスパークの発生を防止できず、集塵極板の表面上に粉塵が堆積してスパークが発生しやすい状態のまま長時間運転することになり、必然的に集塵率低下を回避することはできない。

また、特許文献２の方法においては、半導電性樹脂を集塵極板に適用するため電界強度が弱くなり、電界の強さに依存する荷電粉塵の捕集能力が低下し、集塵性能そのものを維持することが難しくなる課題がある。

そこで本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、長期使用時においてもの集塵率を維持し、保守作業の低減を図れる電気集塵装置を提供することを目的とする。

そして、この目的を達成するために、本発明に係る電気集塵装置は、空気中の粒子を荷電する帯電部と荷電粒子を集塵する集塵部を有し、前記集塵部の極板表面上に集塵した粉塵を水で洗い流す洗浄装置と、前記帯電部及び前記集塵部に高電圧を印加する高圧発生器を備え、前記高圧発生器は、前記集塵部に流れる電流が所定値以上となる過電流を検知する過電流検出手段と、前記過電流検出手段の検出結果に基づいて前記帯電部及び前記集塵部に印加する高電圧の出力を瞬時的に遮断する高圧遮断手段を有し、前記過電流検出手段に検出した過電流の回数によって前記洗浄装置の運転を制御するものであり、これにより所期の目的を達成するものである。

上記構成により、長期使用時においても集塵率を維持でき、保守作業の低減を図ることができる。

本発明の第１の実施の形態の電気集塵装置の概要図電気集塵装置における瞬時遮断回数と集塵率の特性図本発明の第１の実施の形態の制御フローを表す図

本発明の請求項１にかかる電気集塵装置は、
空気中の粒子を荷電する帯電部と荷電粒子を集塵する集塵部を有し、
前記集塵部の極板表面上に集塵した粉塵を水で洗い流す洗浄装置と、
前記帯電部及び前記集塵部に高電圧を印加する高圧発生器を備え、
前記高圧発生器は、前記集塵部に流れる電流が所定値以上となる過電流を検知する過電流検出手段と、前記過電流検出手段の検出結果に基づいて前記帯電部及び前記集塵部に印加する高電圧の出力を瞬時的に遮断する高圧遮断手段を有し、前記過電流検出手段に検出した過電流の回数によって前記洗浄装置の運転を制御するものである。

これによって、粉塵の堆積度合によって、洗浄運転を行うことができるので、極板上の粉塵が除去され絶縁破壊が起きにくくなり、集塵されていない時間、すなわち集塵率低下を抑止することができる。

また、所定時間内に前記過電流検出手段に検出した過電流の回数が所定値を超えた場合に前記洗浄装置の運転を行ってもよい。

これにより極板に堆積した粉塵の除去残渣が減るため、絶縁破壊が起きにくく、瞬時遮断によって集塵されていない時間を短くでき、集塵率低下を抑止することができる。

また、所定時間内に前記過電流検出手段に検出した過電流の発生度合が所定値を超えた場合には、次に運転する前記洗浄装置の運転時間を長くしてもよい。

また、所定時間内に前記過電流検出手段に検出した過電流の発生度合によって、前記帯電部に印加する印加電圧を決定してもよい。

これにより、粉塵の堆積度合によって、帯電部のコロナ放電を強くすることができ、飛来粉塵の荷電量を増やして瞬時遮断によって低下する集塵率を補うことができる。

また、所定時間内に前記過電流検出手段に検出した過電流の発生度合によって、前記集塵部に印加する印加電圧を決定してもよい。

これにより極板表面に堆積した粉塵による絶縁破壊を抑止することができ、集塵率の低下を抑止することができる。

また、前記過電流検出手段の検出した過電流の回数を遠方制御装置に伝送してもよい。

これにより、保守管理者は遠方制御装置にて一定時間内の瞬時遮断回数を確認し、自動車トンネル内の設置場所へ行かなくても機器性能やメンテナンスの時期、頻度を判断することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。なお、以下の実施の形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。また、全図面を通して、同一の部位については同一の符号を付して説明を省略している。さらに、本発明に直接には関係しない各部の詳細については重複を避けるために、各図面の説明は省略している。
（実施の形態１）
図１は、本実施の形態による電気集塵装置を示す概要図である。

図１に示す電気集塵装置は、粉塵を荷電する手段として帯電部１、荷電粒子を捕集する手段として集塵部２を有している。さらに、本実施の形態による電気集塵装置は、高圧発生器３、過電流検出手段４、高圧出力制御部５、高圧遮断手段６を有している。高圧発生器３は、帯電部１と集塵部２に印加する高電圧を供給する。過電流検出手段４は、高圧発生器３に設けられ、集塵部２に流れる大きな電流を検知する。高圧遮断手段６は、過電流検出手段４が所定値以上の電流値を検出した場合に、集塵部２に印加する電圧を瞬時的に遮断する。高圧出力制御部５は、集塵部２に印加する高電圧を制御するとともに、過電流検出手段４の出力を監視し、高圧遮断手段６の動作を制御している。そして帯電部１、および集塵部２には粉塵を洗う手段として洗浄装置７、そして洗浄装置７を制御する手段として制御部８により構成されている。

詳細には、帯電部１および集塵部２はそれぞれ２種類の金属板（荷電極板、接地極板）で構成されている。荷電極板には、高圧発生器３で生成された高電圧が印加されて、接地極板は接地されている。そして、荷電極板と接地極板は、電気集塵装置内の風の流れに平行に、かつ、交互に配置されている。帯電部１の荷電極板は、その周縁部に複数の突起部を有している。特に、突起部は、帯電部１の荷電極板の前端、および／または後端に設けるとよい。なお、集塵部２に供給される高電圧は、直流高電圧、あるいは、交流高電圧のどちらが供給されていても良い。

洗浄装置７は、集塵部２の上方に設けられ、集塵部２の極板に堆積した粉塵を洗い流すものである。洗浄装置７は、制御部８からの指令を受けて、洗浄装置７に設けられたノズ
ルから洗浄液を噴出し、集塵部２の極板洗浄を行う。制御部８は、定期的、あるいは、過電流検出手段４の出力によって、洗浄装置７を起動する。

簡単に集塵のメカニズムを説明する。極板に高電圧を印加すると極板間に高電界が形成される。帯電部１において、極板端部に設けた突起部分に電界が集中し、コロナ放電が起きて飛来粉塵を帯電する。帯電した粉塵は、集塵部２の極板間の静電気力により集塵部２の極板表面に付着し、捕集される。

ここで、集塵部２では、捕集した粉塵が時間経過とともに極板表面に堆積すると、その堆積粉塵によって極板間で絶縁破壊が起きることがある。このとき、空間の絶縁破壊によって、集塵部２の極板間には、スパークが発生する。絶縁破壊によるスパークによって流れる電流は、大小様々である。過電流検出手段４は、大きなスパークが発生したとき、すなわち、所定の値以上の電流が高圧発生器３から集塵部２の接地回路に流れた場合を検知する。過電流検出手段４が所定の値以上の電流を検知して作動すると、高圧遮断手段６で集塵部２への高電圧印加を一旦遮断して機器の保護をすると良い。なお、過電流検出手段４は、定格の５〜１０倍の電流値を所定値として検出するのが良い。

高圧遮断手段６で高電圧を遮断する時間は１秒以内に設定すると良いが、その時間は出力電圧が０Ｖとなり集塵率が低下する。

また、高圧遮断手段６において瞬時遮断が連続する場合は、集塵部２の極板上に粉塵が多く堆積した状態、すなわち、異常状態と判断する。この場合には、電気集塵装置の保護を強めるために、高圧出力制御部５において集塵部２に印加する出力電圧を５０％程度に低下させる。その後、定格電圧まで一定の時間を掛けて徐々に昇圧させると良い。ただし、この昇圧している時間は集塵部２の静電気力が小さくなる。このため、この期間では、集塵率は著しく低下することになる。

ここで、図２に示す測定結果により、１分間あたりの瞬時遮断回数と集塵率の関係を説明する。

この測定は、本実施の形態のもととなる電気集塵装置を、処理風速９ｍ／ｓ、帯電部印加電圧ＤＣマイナス１０ｋＶ、帯電部電流４０ｍＡ、集塵部印加電圧ＤＣマイナス９ｋＶ、集塵部電流１ｍＡ、集塵部電界強度０．９ｋＶ／ｍｍ、瞬時遮断設定電流５００ｍＡで運転し、集塵部２においてスパークが発生し瞬時遮断となった回数（１分間当たり）とその時の状態における集塵率をプロットしたものである。グラフ中の直線は、プロットした点を一次近似式で表したものである。

図２に示すように、瞬時遮断回数が０回／分の場合、集塵率がおよそ９０％になるが、瞬時遮断回数の増加に伴い集塵率が低下することが判る。図２の測定結果によれば、１分間当たりの瞬時遮断回数が１０回の場合、集塵率は５パーセント低下することになる。この状態が次の洗浄タイミングまで継続することは、集塵率が大きく低下することになる。

そして、電気集塵装置は洗浄後であっても数時間運転を継続すると極板表面に粉塵が堆積するため、徐々に絶縁が保たれにくくなり、１分間当たりの瞬時遮断回数が５回以上になることがある。例えば、電気集塵装置に流入する粉塵濃度が１立方メートル当たり０．５ミリグラムの場合、およそ２４時間集塵し続けると１分間当たりの瞬時遮断回数が１０回を超えることもある。従って、図２に示す通り、瞬時遮断の回数を減らすことによって高い集塵率を維持することができる。すなわち、瞬時遮断となった回数（スパークの発生回数）、頻度によって、極板の洗浄を行うことにより、高い集塵率を維持することができる。

次に、図３によって、本実施の形態における電気集塵装置の洗浄方法について説明する。

電気集塵装置を運転していくと、除去された粉塵は集塵部２の極板表面に堆積していく。粉塵が堆積した集塵部２の極板表面上では絶縁破壊が起こり大きな電流が流れる。過電流検出手段４は、集塵部２に流れる電流を監視し、設定値以上の電流が流れたかどうかを判断する。検知した電流値が設定値以上の場合、高圧遮断手段６によって高電圧の出力を瞬時的に遮断する。

制御部８は、過電流検出手段４の出力を監視している。過電流検出手段４が設定値以上の電流を検出すると、制御部８は過電流の回数（＝瞬時遮断の回数）として計数を行う。制御部８は、所定の時間間隔（洗浄運転間隔）で計数を行った結果、設定回数以上となった場合には、高圧発生器３の出力を停止し、洗浄装置７を運転して集塵部２の極板表面上を洗い流す。すなわち、集塵部２の極板上に堆積した粉塵の量を過電流検出手段４における過電流の検出回数によって検出することができる。そして、過電流検出手段４における過電流の検出回数によって洗浄装置７の運転を制御することによって、集塵部２の極板に過度の粉塵が堆積することなく、高い集塵率を維持することができる。なお、洗浄装置７を一回運転し、集塵部２の極板を洗浄する時間は、一定値（所定値）となっている。

本実施の形態による電気集塵装置によれば、所定の時間間隔（洗浄運転間隔）で洗浄装置７の運転を行うかどうかを、集塵部２の絶縁破壊状況によって判断することによって、適切に洗浄が実施され、集塵率の低下を抑制することが可能になる。

尚、制御部８で行う過電流の計数、すなわち、瞬時遮断回数の設定値は運転状況に応じて任意に変更されることが好ましい。

また、電気集塵装置の設置環境によっては、汚染空気中に腐食性物質が含まれる場合もある。このような場合には、瞬時遮断回数の多少に関わらず定期的に洗浄を実施することが好ましい。すなわち、上記のような制御部８の過電流回数検出による洗浄制御方法と、定期的に洗浄を行う（予め設定した時刻に洗浄を行う）洗浄制御方法との選択、あるいは混合制御としてもよい。

また、集塵部２の極板に堆積した粉塵が多いほど１回の洗浄では除去できない残渣が発生する。この場合には、次のスパーク（＝瞬時遮断）まで短い時間で発生することになる。そのため、スパーク発生頻度の高い場合には、１回の洗浄時間を予め設定された時間よりも増加する制御を行っても良い。スパーク発生頻度とは、単位時間当たりの過電流検出手段４における過電流の検出回数である。すなわち、所定の時間間隔（洗浄運転間隔）における過電流の検出回数の大小によって次の洗浄時間（洗浄装置７の運転時間）を決定する。過電流の検出回数が多ければ洗浄運転の時間を長く、少なければ短くするのである。このように制御することで、極板をきれいに洗い流すことができ、極板に堆積した粉塵の除去残渣が減り、集塵率低下を抑制することが可能になる。

なお、所定の時間間隔（洗浄運転間隔）で過電流の検出回数を集計するものとしてきたが、過電流の検出回数の集計中、所定の時間間隔未満で過電流の検出所定値を超えた場合に、集計を止め、その時点で洗浄運転を開始してもよい。

また、制御部８で瞬時遮断の発生回数を計数している所定時間内に、瞬時遮断した回数が設定値に近づいた場合には帯電部１に印加する印加電圧を増加しても良い。「瞬時遮断した回数が設定値に近づいた場合」とは、設定値よりも小さい値ｎ_１を決め、このｎ_１よ
り瞬時遮断した回数が大きくなった時に上記制御を行う。これにより帯電部１のコロナ放電を強くすることができ、飛来粉塵の荷電量が増えて、洗浄が行われる時間までに瞬時遮断によって低下する集塵率を補うことができる。

また、制御部８で瞬時遮断の発生回数を計数している所定時間内に、瞬時遮断した回数が設定値に近づいた場合には集塵部２に印加する印加電圧を減少しても良い。「瞬時遮断した回数が設定値に近づいた場合」とは、設定値よりも小さい値ｎ_２を決め、このｎ_２より瞬時遮断した回数が大きくなった時に上記制御を行う。これにより集塵部２の極板表面に堆積した粉塵による絶縁破壊を抑止することができ、洗浄が行われる時間までに瞬時遮断によって低下する集塵率を補うことができる。

また、制御部８で瞬時遮断の発生回数を計数している所定時間内に、瞬時遮断した回数を遠方制御装置に伝送してもよい。保守管理者は遠方制御装置にて一定時間内の瞬時遮断回数を確認し、自動車トンネル内の設置場所へ行かなくても機器性能やメンテナンス時期を判断できる。

以上述べたようにすれば、長期使用時においても高い集塵率を維持する電気集塵装置を提供できる。

本発明は、自動車道路トンネル内に浮遊する微小粉塵に電荷を与えて電気的に捕集する電気集塵装置に適している。

１帯電部
２集塵部
３高圧発生器
４過電流検出手段
５高圧出力制御部
６高圧遮断手段
７洗浄装置
８制御部

Claims

空気中の粒子を荷電する帯電部と荷電粒子を集塵する集塵部を有した電気集塵装置であって、
前記電気集塵装置は、
前記集塵部で集塵した粉塵を水で洗い流す洗浄装置と、
前記帯電部及び前記集塵部に高電圧を印加する高圧発生器を備え、
前記高圧発生器は、
前記集塵部に流れる電流が所定値以上となる過電流を検知する過電流検出手段と、
前記過電流検出手段の検出結果に基づいて前記帯電部及び前記集塵部に印加する高電圧の出力を瞬時的に遮断する高圧遮断手段を有し、
前記過電流検出手段における過電流の検出回数によって前記洗浄装置の運転を制御する電気集塵装置。
所定時間ごとに前記過電流検出手段における過電流の検出回数を集計し、集計した過電流の検出回数が所定回数を超えた場合に前記洗浄装置の運転を行う請求項１記載の電気集塵装置。
前記過電流検出手段における過電流の検出頻度（単位時間当たりの回数）を監視し、前記検出頻度が所定値を超えた場合には、次に運転する前記洗浄装置の運転時間を長くする請求項１記載の電気集塵装置。
所定時間内に前記過電流検出手段で検出した過電流の発生度合によって、前記帯電部に印加する印加電圧を決定することを特徴とする請求項１〜３いずれかひとつに記載の電気集塵装置。
所定時間内に前記過電流検出手段で検出した過電流の発生度合によって、前記集塵部に印加する印加電圧を決定することを特徴とする請求項１〜４いずれかひとつに記載の電気集塵装置。
高圧遮断手段によって遮断した回数が遠方制御装置に伝送されることを特徴とする請求項１〜５いずれかひとつに記載の電気集塵装置。