JP2909121B2 - 電気集じん装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、放電電極構造に特徴をもつ電気集じん装置
に関する。

［従来の技術］ ガスまたは空気中に浮遊する微細な固体又は液体の粒
子状物質（煤塵等）を静電力を利用して除去する電気集
じん装置（EP）は、各種産業排気ガスの浄化から家庭の
室内空気浄化に至るまで、従来より幅広く使用され、効
果を上げているが、その荷電方式により、次の２つの方
式に大別できる。

その第１の方式は、粒子状物質への荷電とその集じん
を同一空間にて実施する所謂「一段式EP」であり、 その第２の方式は、上流側に設けられた粒子状物質へ
の荷電のみを実施する高電流部と、その下流側に設けら
れた、静電界による粒子状物質の捕集のみを実施する高
電界部に分割された所謂「二段式EP」である。

一段式EPは、集じん電極と放電電極の間隔が比較的大
きいため、装置容量が大きいが、電極汚れによる性能経
時劣化が小さく、大量の粒子状物質を処理する場合に向
いており、主として産業用の排ガス浄化に使用されてい
る。

一方、二段式EPは高電界部に於ける集じん電極と放電
電極の問隔を小さくすることが可能であり、それに伴っ
て装置容量のコンバクト化が可能であるが、電極汚れに
よる性能経時劣化が大きいため、大量の粒子状物質を処
理するには向かず、比較的低濃度、例えば数mg/m³以下
の濃度の粒子状物質を処理するのに向いており、主とし
て室内の密閉あるいは半密閉の空間内の空気浄化に使用
されている。

従来のこの種、二段式EPの概要を第10図に示す。

［発明が解決しようとする課題］ 比較的低濃度（数mg/m³以下）の粒子状物質を捕集、
処理するのにあたって、従来より二段式EPが用いられる
場合が多いが、従来の二段式EPには、次のような問題点
も存在する。

（１）粒子状物質への荷電を実施する高電流部は、10mA
/m²程度の高電流が必要とされ、通常、放電電極として
細線ワイヤが用いられているが、材質劣化あるいは火花
の発生等によって断線することが多い。

（２）そのため、高電流部の放電電極ワイヤは消耗品と
して、断線の度に取替えを実施する必要があり、そのメ
ンテナンス性より、高電流部はEPの最上流側１ケ所のみ
にしか設けられず、従って高電流部と高電界部の組み合
せは一組のみしか構成できず、１基のEPでの性能上の上
限が存在する。

即ち、EP中央部に第2,第３の高電流部を設けることが
できないので、集じん部の容量のみいくら増加しても、
ある限界値以上の性能は得られない。

（３）高電流部と高電界部は夫々独立に荷電すべく、２
つの独立した高圧電源が必要とされる。

（４）二段式EPは、その高電界部の放電電極と集じん電
極の間隔が小さく、かつ高電界が形成されており、その
電極の一部にダスト等の付着による凸部が生じた場合、
容易に火花が誘起され、性能低下が生じ易い。

そのため、その適用は、室内空気浄化等の用途に限界
されているが、それでも低濃度ダストの中に微少の大粒
径粒子状物質（例えば微細な砂粒等）が混入している場
合等には、性能低下が生じる虞れがある。

本発明は上記実情に鑑みなされたもので、簡単な構造
で集じん電極と放電電極の間隔を最小限度に抑えて装置
のコンパクト化及び製作コストの低減化が図れ、かつ性
能を大幅に向上できるとともにメンテナンス性に優れた
構成とすることのできる電気集じん装置を提供すること
を目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、以上のような問題を解決し、メンテナンス
性に優れ、かつ安定した高性能が達成され、か低コスト
の低濃度粒子状物質捕集用EPを実現するため、以下の手
段を講ずる。

（第１の手段） 本発明にかかる電気集じん装置は、 （Ａ）集じん電極に対面して設けられる放電電極を平板
状とし、 （Ｂ）同放電電極の平面内に突起を備えた開口部を全面
に亙り設けて、 （Ｃ）同突起部から局所的なコロナ放電を発生させ、か
つ、同突起部を真円状の開口部の内側に配置すると共
に、同突起部の先端が前記真円状の開口部の略中心に配
することを特徴とする。

第１の手段は、集じん電極上に均一な電流密度分布を
もたせることを特徴としている。このため開口部を真円
状にして、コロナ放電を生じさせるための突起を鋭角の
トゲ状としてほぼ開口部の中央に配置している。

これはコロナ放電を生じさせるためには、当該部の電
界強度を高め、局所的なガスの絶縁破壊を生じせしめる
必要があるが、開口部の縁そのものも電界強度が高まる
ため、安定したコロナ放電を生じさせるためには、縁の
影響を極小化し、かつ、放電板の強度上、開口部の大き
さを極力小さくする必要から、突起部の先端を縁から略
等距離の位置に離して設置する。すなわち、第２図に示
すように、真円の開口部の略中心位置に設置する。

（第２の手段） 本発明にかかる電気集じん装置は、 （Ａ）集じん電極に対面して設けられる放電電極を平板
状とし、 （Ｂ）同放電電極の平面内に突起を備えた開口部を全面
に亙り設けて、 （Ｃ）同突起部から局所的なコロナ放電を発生させ、か
つ、同突起部を長円状の開口部の内側に配置すると共
に、開口部端部の突起部の先端が前記長円状の開口部の
半円の円周部の略中心に配することを特徴とする。

第２の手段も、集じん電極上に均一な電流密度分布を
もたらせることを特徴としている。そのため開口部を半
円部と直線部からなる長円状にして、複数の突起を設け
るが、その開口部の端に設置する突起については、第１
の手段の真円状の場合と同様、第３図に示すように、半
円の開口部の縁から略等距離の位置に設置する。

（第３の手段） 本発明にかかる電気集じん装置は、第１の手段または
第２の手段において、開口部を打抜きにより形成するこ
とを特徴とする。

すなわち、本発明は、 放電電極をその全面にわたって複数の開孔部（例えば
抜打穴）がほぼ均一に分布した平板として構成し、前期
開孔部の各々に、トゲ状もしくは針状の突起物を設ける
か、あるいは端部をシャープエッジ状に加工することに
よって、局所的にコロナ放電の生じ易いスポットを放電
電極全面に分布させる。

このような構成手段を講ずることにより、以下の作用
が得られる。

（１）放電電極中の開孔部は、突起物を設けるか、ある
いは端部をシャーブエッジ状に加工することによって、
局所的な高電流部を形成するので、従来の二段式EPにお
ける高電流部のワイヤ放電電極を不要とできるので、断
線のトラブルを廃し、メンタナンスフリーとすることが
できる。

（２）前記局所の高電流部は放電電極全面に亙ってほぼ
均一に分布し、すなわち、EP中央部にも高電流部が設置
されるため、EP容量の大型化に応じて高電流部も増加
し、EP性能はEP容量に比例して高まる。

（３）従来の二段式EPの場合、高電流部と高電界部に独
立して夫々高圧電源が必要であったが、本発明では、局
所の高電流部を高電界部中にほぼ均一に一体構造で分布
させているので４、単一の高圧電源により荷電される。
すなわち、高圧電源装置はEP1基当り最低１台にてEP運
転が可能である。

（４）ガス下流方向に集じん部を延ばすことにより、
（２）項にて前述の通り性能向上が可能であるから、従
来の二段式EPの高電界部のように容積当りの集じん面積
を稼ぐべく電極スペイシングを極端に小さくする必要は
なく、従来の二段式EPに比べれば集じん電極と放電電極
の間の距離を広くとることができるので、電極汚れによ
る性能劣化を招き難い構造が実現される。

又、本発明は、メンテナンス性に優れ、かつ安定した
高性能が達成され、かつ低コストの低濃度粒子状物質捕
集用EPを実現するため以下の手段を講ずる。

すなわち、放電電極を少なくとも１つ以上の開孔部
（例えば抜打穴）が設けられた１枚の平板、あるいは電
気的に同電位に接続されガス流下方向に並べられた少な
くとも２枚以上複数の平板により構成し、その開口部あ
るいは平板外周部の端部において、トゲ状もしくは突起
物を設けるか、あるいはシャーブエッジ状に加工するこ
とによって、局所的にコロナ放電の生じ易い高電流部を
ガス流下方向に対して少なくとも２箇所以上の複数箇所
設け、ガス流下方向に連続した高電流部と高電界部の組
合せが少なくとも二段以上の多段に形成される構成し、
かつこれら多段の高電流部と高電界部の全てを単一の高
圧電源により荷電する。

このような手段を講ずることにより、以下の作用が得
られる。

（１）高電流部の放電電極は高電界部の放電電極平板と
一体のトゲ状ないし針状の突起物であるか、または高電
界部の放電電極平板自体の端部であるので、断線などの
トラブルの心配はなくメンテナンスフリーである。

（２）そのため、EP中央部にも第２、第３の高電流部を
設置可能で、EP容量の大型化に応じて高電流部を増やす
ことにより、EP性能はEP容量に比例して高まる。

（３）高電流部と高電界部の放電電極は一体であり、単
一の高圧電源により荷電される。

すなわち、高圧電源装置はEP1基当り最低１台にてEP
運転が可能である。

（４）ガス下流方向に複数段の高電流部と高電界部を設
置するので、１段当りに求められる負荷が低減されるの
で、従来の二段式EPの高電界部のように容積当りの集じ
ん面積をかせぐべく電極スペイシングを極端に小さくす
る必要はなく、従来の二段式EPに比べれば集じん電極と
放電電極の間の距離を広くとることができるので、電極
汚れによる性能劣化し難い構造が実現される。

［実施例］ 以下図面を参照して本発明の一実施例を説明する。

［第１実施例］ 先ず、第１図乃至第３図を参照して本発明の第１実施
例とその変形例を説明する。

第１図および第２図に本発明の第１実施例による要部
の構成を示す。

第１図は、第１実施例のEPの外形図ならびに部分断面
図を示し、 第２図は放電電極における開孔部形状の詳細を示す。

EPケーシング１内に平行平板状の接地された集じん電
極２によって、複数（この実施例では３つ）のダクトが
構成され、各ダクトには、その中央部に、集じん電極２
と、同集じん電極２に平行な平板状の放電電極３が各々
１枚ずつ設置され、放電電極支持金具５及び支持碍子４
を介してEPケーシング１に固定されている。

放電電極支持金具５は、集じん電極貫通穴８に於いて
集じん電極とは電気的に絶縁された上で貫通しており、
３枚の放電電極３には単一の高圧電源７によって正また
は負の高電圧が印加されている。

放電電極３には、第２図に示すようなトゲ状の突起部
９を有する円形状の抜打開孔部８が、全面に亙ってほぼ
均一な分布で複数設けられており、このトゲ状の突起部
９の先端には電気力線が集中して、局所的にコロナ放電
が生じ易く、コロナ電流の流れ易い局所の高電流部を形
成する。

この実施例では、トゲ形状を含む抜打開孔穴が１回の
プレス成形にて同時に形成されており、製造コスト上、
有利な製作方法を採っているが、局所の高電流部１箇所
当りの電流密度を調整すべく、より鋭利な突起形状であ
る針状突起物をスポット溶接等の手段に取付けたり、あ
るいは突起物を取付ける代わりに抜打開孔穴端部をシャ
ープエッジ加工によって局所の高電流部を構成すること
も可能である。

また、第２図では、１つの抜打開孔穴に対してトゲ状
突起物を１つ設けた例を示したが、さらに第３図に示す
如く、１つの抜打開孔穴に対して複数のトゲ状突起物を
設けることも当然可能である。

本実施例のEPに流入したガスまたは空気中に含まれる
粒子状物質は、前記の局所の高電流部にて帯電されると
同時に、局所的に高い電流密度に起因して発生するイオ
ン風と電界によるクーロン力の影響により、集じん電極
２及びEPケーシング１の内壁近傍に移動され、その一部
が捕集されるとともに、残りの粒子状物質は、局所の高
電流部まわりに形成されている高電界部に於いて主とし
て電界によるクーロン力のみによって捕集される。

容積的に大部分を占める高電界部11ではコロナ電流は
ほとんど流れず、従って空間電荷効果の小さい低濃度の
粒子状物質しか存在しない集じん空問に高電界を形成し
ても、EP全体としての消費電力は比較的小さく抑えるこ
とができる。

EP全体としての電流、電圧特性や消費電力等の荷電特
性は、平板状の放電電極単位表面面積当りの局所の高電
流部の存在密度によって影響されるので、放電電極上の
開孔部の設置ピッチ、開孔穴径等によって荷電特性を変
化させることも可能であり、集じんすべき粒子状物質の
特性等の条件に応じて最適な開孔部ピッチ及び形状を選
定することが望まれる。

上記した本発明の実施例により、以下の特徴を持つ、
ガスまたは空気中に含まれる比較的低濃度の粒子状物質
捕集用EPが実現される。

（１）放電電極上に設ける局所の高電流部は、断線等の
トラブルの心配がなくメンテナンスフリーである。

（２）局所の高電流部は、EP内に均一に分布し、EP容量
に比例した性能向上が可能である。

（３）EP1基当り最低１台の高圧電源装置にてEP運転が
可能である。

（４）電極スペイシングを、従来の二段式EPの高電流部
に比べて広くとることができるので、電極汚れによる性
能劣化が少ない。

［第２実施例］ 次に、第４図乃至第６図を参照して本発明の第２実施
例を説明する。第４図乃至第６図に本発明の第２実施例
に於ける要部の構成を示す。

第４図は、第２実施例のEPの外形図を示し、 第５図は第４図のＡ−Ａ断面図、すなわち集じん電極
の構成を示し、 第６図は第４図のＢ−Ｂ断面図、すなわち放電電極の
構成を示す。

EPケーシング１内に平行平板状の接地された集じん電
極２によって、複数（この実施例では３つ）のダクトが
構成され、各ダクトにはその中央部に集じん電極２と平
行に平板状の放電電極３が各々１枚ずつ設置され、放電
電極支持金具５及び支持碍子４を介してEPケーシング１
に固定されている。

放電電極支持金具５は、集じん電極貫通穴６に於いて
集じん電極とは電気的に絶縁された上で貫通しており、
３枚の放電電極３には単一の高圧電源７によって正また
は負の高電圧が印加されている。

この実施例の放電電極３は、第６図に示す如く、１枚
当り２箇所の抜打開孔部８が設けてあり、該２箇所の開
孔部８および放電電極前縁の計３箇所に、各々複数のト
ゲ状の突起部９を設け、ガス流れ方向３箇所にコロナ電
流が流れ易い高電流部10が形成されている。

本実施例の場合、放電電極３の外周形状、開孔形状は
１回のプレス成形にて同時に形成されており、製造コス
ト上、有利な製作方法を採っているが、高電流部10にお
いてより大きな電流を確保すべく、より鋭利な突起形状
である針状突起物を放電電極所定位置にスポット溶接等
の手段によって取り付けることによって高電流部10を構
成してもよい。

また、突起物を設ける代わりに、放電電極所定位置を
シャープエッジ状に加工することによって高電流部を構
成することも可能である。

本実施例のEPに流入したガスまたは空気中に含まれる
粒子状物質は、高電流部10にて帯電されると同時に高い
電流密度に起因して発生するイオン風と電界によるクー
ロン力の影響により、集じん電極２およびEPケーシング
１の内壁近傍に移動され、その一部が捕集されるととも
に、残りの粒子状物質は高電界部11において主として電
界によるクーロン力の影響のみによって捕集される。

容積的に大部分を占める高電界部11ではコロナ電流は
殆ど流れず、従って空間電荷効果の小さい低濃度の粒子
状物質しか存在しない集じん空間に高電界を形成して
も、EP全体としての消費電力は比較的小さく抑えること
ができる。

［第３実施例］ 第７図乃至第９図に本発明の第３実施例を示す。

この実施例では、放電電極に開孔部を設ける代わり
に、前縁にトゲ状の突起部９を設けた平板状の放電電極
３をガス流れ方向に１ダクト当り３枚並べ、これらを電
気的に接続することによって、単一の高圧電源７によ
り、第２実施例と同様の作用および効果を得るものであ
る。

上記第2,第３実施例により以下の特徴を持つ、ガスま
たは空気中に含まれる比較的低濃度の粒子状物質捕集用
EPが実現できる。

（１）高電流部の放電電極に断線等のトラブルの心配が
なくメンテナンスフリーである。

（２）EP最上流部のみならず、EP中央部にも第２、第３
の複数の高電流部を設置可能であり、従来に比べて性能
向上できる。

（３）高電流部と高電界部を単一の高圧電源により荷電
するので、高圧電源装置はEP1基当り最低１台にてEP運
転が可能である。

（４）電極スペイシングを、従来の二段式EPの高電流部
に比べて広くとることができるので、電極汚れによる性
能劣化が少ない。

［発明の効果］ 以上詳記したように本発明によれば、集じん電極に対
面して設けられる放電電極を平板状とし、同放電電極の
平面内に突起を備えた開口部を全面に亙り設けて、同突
起部から局所的なコロナ放電を発生させる構成としたこ
とにより、以下の特徴を持つ、ガスまたは空気中に含ま
れる比較的低濃度の粒子状物質捕集用電気集じん装置
（EP）が実現できる。

（１）放電電極上に設ける局所の高電流部は、断線等の
トラブルの心配がなくメンテナンスフリーである。

（２）局所の高電流部は、EP内に均一に分布し、EP容量
に比例した性能向上が可能である。

（３）EP1基当り最低１台の高圧電源装置にてEP運転が
可能である。

（４）電極スペイシングを、従来の二段式EPの高電流部
に比べて広くとることができるので、電極汚れによる性
能劣化が少ない。

又、本発明は、流入するガス流れに沿って垂設される
集じん電極に対面して設けられる放電電極を平板状と
し、同放電電極の平面内の上下方向全長に多数の突起を
連設した開口部をガス流れ方向に間隔をおいて設け、上
記放電電流を上記突起からコロナ放電を発生する高電流
部と高電界部とする構成、又は垂設される放電電極板の
前端に流入ガス上流方向に向けて突出する鋸刃状の多数
の突起を設け、上記各突起からそれぞれコロナ放電を発
生する構成としたことにより、以下の特徴を持つ、ガス
または空気中に含まれる比較的低濃度の粒子状物質捕集
用電気集じん装置（EP）が実現できる。

（１）高電流部の放電電極に断線等のトラブルの心配が
なくメンテナンスフリーである。

（２）EP最上流部のみならず、EP中央部にも第２、第３
の複数の高電流部を設置可能であり、従来に比べて性能
向上できる。

（３）高電流部と高電界部を単一の高圧電源により荷電
するので、高圧電源装置はEP1基当り最低１台にてEP運
転が可能である。

（４）電極スペイシングを、従来の二段式EPの高電流部
に比べて広くとることができるので、電極汚れによる性
能劣化が少ない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例に係る電気集じん装置（E
P）の構成説明図、 第２図は上記第１実施例に係る電気集じん装置の放電電
極構造を示す図、 第３図は上記第１実施例による放電電極構造の変形例を
示す図、 第４図は本発明の第２実施例に係る電気集じん装置（E
P）の構成説明図、 第５図は上記第２実施例に於ける集じん電極の構造を示
す上記第４図のAAに沿う断面図、 第６図は上記第２実施例に於ける放電電極の構造を示す
上記第４図のBBに沿う断面図、 第７図は本発明の第３実施例に於ける電気集じん装置
（EP）の構成説明図、 第８図は上記第３実施例に於ける集じん電極の構造を示
す上記第７図のCCに沿う断面図、 第９図は上記第３実施例に於ける放電電極の構造を示す
上記第７図のDDに沿う断面図、 第10図は従来の二段式EPの概要を比示す図である。 （符号の説明） １…EPケーシング、２…集じん電極、３…放電電極、４
…支持碍子、５…放電電極支持金具、６…集じん電極貫
通穴、７…高圧電源、８…放電電極抜打開孔部、９…突
起部、10…高電流部、11…高電界部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小嶋 勝久 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 (56)参考文献 特開 昭52−120471（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−274463（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B03C 3/00 - 3/88

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（Ａ）集じん電極に対面して設けられる放
   電電極を平板状とし、 （Ｂ）同放電電極の平面内に突起を備えた開口部を全面
   に亙り設けて、 （Ｃ）同突起部から局所的なコロナ放電を発生させ、か
   つ、同突起部を真円状の開口部の内側に配置すると共
   に、同突起部の先端が前記真円状の開口部の略中心に配
   することを特徴とする電気集じん装置。
2. 【請求項２】（Ａ）集じん電極に対面して設けられる放
   電電極を平板状とし、 （Ｂ）同放電電極の平面内に突起を備えた開口部を全面
   に亙り設けて、 （Ｃ）同突起部から局所的なコロナ放電を発生させ、か
   つ、同突起部を長円状の開口部の内側に配置すると共
   に、開口部端部の突起部の先端が前記長円状の開口部の
   半円の円周部の略中心に配することを特徴とする電気集
   じん装置。
3. 【請求項３】開口部を打抜きにより形成する請求項１又
   は請求項２に記載の電気集じん装置。