JP4094223B2

JP4094223B2 - 電気集じん装置

Info

Publication number: JP4094223B2
Application number: JP2000395971A
Authority: JP
Inventors: 隆弘中田; 泰稔上田; 一明三宅
Original assignee: 三菱重工環境エンジニアリング株式会社
Priority date: 2000-12-26
Filing date: 2000-12-26
Publication date: 2008-06-04
Anticipated expiration: 2020-12-26
Also published as: JP2002192014A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばディーゼルスートを含むばい塵を除去する道路トンネル用の電気集じん装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ガスまたは空気中に浮遊する微細な固体または液体の煤じん等の粒子状物質を静電気力を利用して除去する電気集じん装置は、各種産業排気ガスの浄化から家庭の室内浄化まで幅広く使用され、効果を上げている。
【０００３】
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電気集じん装置は、上流側に設けられ、粒子状のばい塵への主として荷電のみを実施する電離部と、その下流側に設けられ、ばい塵の捕集のみを実施する電界部とに分割された構成となっており、主として室内や道路トンネル内等の空気浄化に使用されている。
【０００４】
ここで、上述した従来の電気集じん装置について、図９および図１０を参照しつつ説明する。図９は、従来の電気集じん装置４０の設置環境を説明する図である。図９において、道路用トンネル１０内では、車両３０が走行するため、排気ガス中のばい塵が多く存在する。以下では、道路用トンネル１０内の空気を含ばい塵空気Ａと称する。
【０００５】
バイパストンネル２０は、道路用トンネル１０に併設されており、含ばい塵空気Ａをバイパスさせるための風路７０としての役目を担っている。このバイパストンネル２０において、含ばい塵空気Ａの流入側には、電気集じん装置４０が設置されている。この電気集じん装置４０は、静電気を利用して、含ばい塵空気Ａからばい塵粒子を捕集する装置である。
【０００６】
電気集じん装置４０の下流側には、補機室５０および電気室６０が設けられている。送風機８０は、バイパストンネル２０において含ばい塵空気Ａを流入側から流出側へ流すためのものである。
【０００７】
図１０は、電気集じん装置４０の主要部である集じんユニット４０ａを示す斜視図である。この集じんユニット４０ａは、上流側に設けられた電離部４４と、下流側に設けられた電界部４８とから構成されている。電離部４４は、平行をなす複数の電離部側電極４１と、線状のタングステンからなる複数の電離部側放電極４２と、電離部側放電極４２に高電圧を印加する高圧電源４３とから構成されている。電離部４４は、電離部側電極４１と電離部側放電極４２との間で生じるコロナ放電により、含ばい塵空気Ａに含まれるばい塵粒子をマイナスに帯電させるためのものである。
【０００８】
一方、電界部４８においては、電界部側集じん電極４５と電界部側放電極４６とが所定間隔をおいて交互に平行配設されている。複数の電界部側集じん電極４５は、接地されている。複数の電界部側放電極４６には、高圧電源４７により高電圧が印加されている。電界部４８は、電離部４４によりマイナスに帯電されたばい塵粒子を電界部側集じん電極４５で捕集するためのものである。
【０００９】
つぎに、上述した電気集じん装置４０（集じんユニット４０ａ）の動作原理について、図１１を参照しつつ説明する。この図において、図１０の各部に対応する部分には同一の符号を付ける。電離部側放電極４２に高電圧が印加されると、電離部側放電極４２と電離部側電極４１との間でコロナ放電が生じ、周囲にイオンＩが発生する。ここで、含ばい塵空気Ａが電離部４４に供給されると、含ばい塵空気Ａに含まれるばい塵粒子ＲとイオンＩとが結合し、ばい塵粒子Ｒがマイナスに帯電する。
【００１０】
そして、マイナスに帯電したばい塵粒子Ｒは、電界部４８において、電界部側集じん電極４５に引き寄せられ、電界部側集じん電極４５の表面に付着する。従って、電界部４８の下流側からは、ばい塵粒子Ｒが除去された清浄な空気が流出される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
従来の電気集じん装置４０においては、構造上、電離部側放電極４２の断線が多く、頻繁に交換作業が発生し、メンテナンスコストが高くつくという問題があった。さらに、従来の電気集じん装置４０においては、線状のタングステンからなる電離部側放電極４２を用いているためコロナ放電が不均一に発生し易いため、経時性能低下が大きいという問題があった。特に、含ばい塵空気Ａの風速が速くなる程、かかる問題が顕著になる。
【００１２】
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、集じん性能を向上させた上で、消費電力、コストを低減することができる電気集じん装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、略板状の第１の電極と略板状の第２の電極とが交互に平行配設されてなり、含ばい塵空気のばい塵を帯電させる電離部と、前記電離部の下流側に配設されており、複数の電極が平行配置されてなり前記ばい塵を捕集する電界部と、を備え、前記含ばい塵空気が流入する側における前記第２の電極の前記含ばい塵空気の流れの上流側の部位と前記含ばい塵空気の流れの下流側の部位には、所定ピッチをおいて複数のトゲ状突起がそれぞれ形成されており、前記所定ピッチと、前記第１の電極と前記第２の電極との間の電極間隔との比は、１〜３．５の範囲内であり、前記第２の電極の流出側の前記複数のトゲ状突起の曲率半径が、他方の複数のトゲ状突起の曲率半径よりも大きいと共に、前記トゲ状突起の曲率半径は、０．１ｍｍ〜２ｍｍの範囲内であり、前記電界部の前記電離部側の部位には、所定ピッチをおいて複数の前記トゲ状突起が形成されることを特徴とする。
【００１４】
この発明によれば、第２の電極の辺に複数のトゲ状突起を形成するようにしたので、従来のタングステンの場合に比して、均一なコロナ放電が発生するため、集じん性能を向上させることができるとともに、コスト、消費電力を低減させることができる。
【００１５】
また、この発明によれば、含ばい塵空気が通過する上流側と下流側の双方でコロナ放電が生じるため、ばい塵を十分に帯電させることができ、集じん性能を向上させることができる。
【００１６】
さらに、この発明によれば、第２の電極の流出側の前記複数のトゲ状突起の曲率半径を、他方の複数のトゲ状突起の曲率半径よりも大きくしたので、消費電力を低減させることができる。
【００１７】
また、本発明は、前記電気集じん装置において、前記電離部は、複数段設けられていることを特徴とする。
【００１８】
この発明によれば、複数段の電離部を設けるようにしたので、含ばい塵空気が通過する上流側から下流側において複数箇所でコロナ放電が生じるため、ばい塵を十二分に帯電させることができ、さらに集じん性能を向上させることができる。
【００２１】
また、本発明は、前記電気集じん装置において、前記第２の電極の前記含ばい塵空気の流れの上流側の部位と前記含ばい塵空気の流れの下流側の部位のうちの一方の部位における複数のトゲ状突起と、前記第２の電極の他方の部位における複数のトゲ状突起との相対位置が交互であることを特徴とする。
【００２２】
この発明によれば、第２の電極の前記含ばい塵空気の流れの上流側の部位と前記含ばい塵空気の流れの下流側の部位のうちの一方の部位における複数のトゲ状突起と、第２の電極の他方の部位における複数のトゲ状突起との相対位置を交互としたので、さらに効率良くばい塵を十分に帯電させることができ、集じん性能を向上させることができる。
【００２３】
また、本発明は、前記電気集じん装置において、前記トゲ状突起の曲率半径は、０．１ｍｍ〜２ｍｍの範囲内であることを特徴とする。
【００２４】
この発明によれば、トゲ状突起の曲率半径を適値である０．１ｍｍ〜２ｍｍの範囲内としたので、消費電力をさらに低減させた状態で、集じんの効率を向上させることができる。
【００２５】
また、本発明は、前記電気集じん装置において、前記所定ピッチと、前記第１の電極と前記第２の電極との間の電極間隔との比は、１〜３．５の範囲内であることを特徴とする。
【００２６】
この発明によれば、所定ピッチと、第１の電極と前記第２の電極との間の電極間隔との比を、適値である１〜３．５の範囲内としたので、集じんの効率を向上させることができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明にかかる電気集じん装置の実施の形態１〜４について詳細に説明する。
【００２８】
（実施の形態１）
図１は、本発明にかかる実施の形態１の構成を示す斜視図である。この図に示した電気集じん装置の主要部である集じんユニット２００ａは、別体構造とされた電離部２０４と電界部２０８とから構成されている。電離部２０４においては、電離部側電極２０１と電離部側放電極２０２とが電極間隔Ｄをおいて交互に平行配設されている。電離部側電極２０１は、板状の電極であり、接地されている。
【００２９】
電離部側放電極２０２は、板状の電極であり、高圧電源２０３により高電圧が印加されている。電離部側放電極２０２において、上流側の一辺２０２ａには、トゲピッチＰの間隔をおいて複数のトゲ２０２ｂが突出形成されている。また、下流側の他辺２０２ｃにも、トゲピッチＰの間隔をおいて複数のトゲ２０２ｄが突出形成されている。トゲ２０２ｂと電離部側電極２０１との間、およびトゲ２０２ｄと電離部側電極２０１との間では、コロナ放電がそれぞれ生じる。
【００３０】
このように、電離部側放電極２０２の両辺には、それぞれ複数のトゲが突出形成されている。これは、上流側のトゲ２０２ｂで発生するコロナ放電でばい塵粒子の帯電が不十分な場合に、下流側のトゲ２０２ｄで発生するコロナ放電でばい塵粒子を十分に帯電させるためである。
【００３１】
電界部２０８においては、電界部側集じん電極２０５と電界部側放電極２０６とが電極間隔Ｄをおいて交互に平行配設されている。電界部側集じん電極２０５は、板状の電極であり、接地されている。これらの電界部側集じん電極２０５には、マイナスに帯電したばい塵粒子が付着する。電界部側放電極２０６は、板状の電極であり、高圧電源２０７により高電圧が印加されている。
【００３２】
上記構成において、電離部側放電極２０２に高電圧が印加されると、図２に示したように、トゲ２０２ｂと電離部側電極２０１との間、およびトゲ２０２ｄと電離部側電極２０１との間では、コロナ放電がそれぞれ生じ、周囲にイオンＩが発生する。
【００３３】
ここで、含ばい塵空気Ａが電離部２０４に供給されると、含ばい塵空気Ａに含まれるばい塵粒子ＲとイオンＩとが結合し、ばい塵粒子Ｒがマイナスに帯電する。電離部２０４においては、上流側と下流側の都合２つの場所でコロナ放電が生じるため、電離部２０４を通過するばい塵粒子Ｒを十分に帯電させることができる。
【００３４】
そして、マイナスに帯電したばい塵粒子Ｒは、電界部２０８において、電界部側集じん電極２０５に引き寄せられ、電界部側集じん電極２０５の表面に付着する。従って、電界部２０８の下流側からは、ばい塵粒子Ｒが除去された清浄な空気が流出される。
【００３５】
なお、実施の形態１においては、一辺２０２ａにおけるトゲ２０２ｂと、他辺２０２ｃにおけるトゲ２０２ｄとの相対的な位置が交互になるようにしてもよい。この場合には、さらに集じん性能が向上する。さらに、実施の形態１においては、トゲ２０２ｄの先端曲率半径を、トゲ２０２ｂの先端曲率半径よりも大きくなるようにしてもよい。この場合には、後述する図４から明らかなように、消費電力（放電電流）がさらに低減する。
【００３６】
ここで、集じんの効率を高め、放電電流を低減させるための図１に示したトゲ２０２ｂ、２０２ｄの先端曲率の適値、（電極間隔Ｄ／トゲピッチＰ）の適値について、図４〜図６を参照しつつ説明する。図４は、実施の形態１におけるトゲ先端曲率半径−放電電流特性を示す特性図である。図５は、実施の形態１におけるトゲ先端曲率半径−効率特性を示す特性図である。これらの図からわかるように、トゲ先端曲率が０．１ｍｍ〜２ｍｍの範囲では、放電電流および効率の双方が所望の適値を採っている。
【００３７】
図６は、実施の形態１におけるＤ／Ｐ−効率特性を示す特性図である。この図からわかるように、（電極間隔Ｄ／トゲピッチＰ）が１〜３．５の範囲であるとき高い集じんの効率を得ることが可能である。
【００３８】
以上説明したように、実施の形態１によれば、電離部側放電極２０２の両辺（一辺２０２ａ、他辺２０２ｃ）に複数のトゲ状突起（トゲ２０２ｂ、トゲ２０２ｄ）を形成するようにしたので、含ばい塵空気Ａが通過する上流側と下流側の双方でコロナ放電が生じるため、ばい塵を十分に帯電させることができ、集じん性能を向上させることができる。
【００３９】
また、実施の形態１にかかる発明によれば、従来のタングステンの場合に比して、均一なコロナ放電が発生するため、集じん性能を向上させることができるとともに、コスト、消費電力を低減させることができる。
【００４０】
また、実施の形態１によれば、トゲ２０２ｄの先端曲率半径を、トゲ２０２ｂの先端曲率半径よりも大きくしたので、消費電力を低減させることができる。
【００４１】
（実施の形態２）
さて、実施の形態１では、１つの電離部２０４（図１参照）を設けた例について説明したが、ばい塵粒子への帯電を確実に行う目的で、電界部２０８にもトゲを形成したり、複数段の電離部を設けるようにしてもよい。以下では、この場合を実施の形態２として説明する。
【００４２】
図３（ａ）、図３（ｃ）は、本発明にかかる実施の形態２の構成を示す図である。これらの図において、図１の各部に対応する部分には同一の符号を付ける。図３（ａ）に示した電気集じん装置の集じんユニットにおいては、電界部２１０の電離部側放電極の部位には、所定ピッチをおいて複数のトゲ２１０ａが形成されている。
【００４４】
また、図３（ｃ）に示した集じんユニットにおいては、電界部２１２の上流側に、２段構成の構成の電離部２０４_１および２０４₂ が設けられている。但し、図３（ｃ）においては、電界部２１２の電界部側放電極の部位には、所定ピッチをおいて複数のトゲ２１２ａが形成されている。
【００４６】
以上説明したように、実施の形態２によれば、電界部の電離部側放電極に複数のトゲを形成し、また複数段の電離部を設けるようにしたので、含ばい塵空気Ａが通過する上流側から下流側において複数箇所でコロナ放電が生じるため、ばい塵を十二分に帯電させることができ、さらに集じん性能を向上させることができる。
【００４７】
（参考例）
さて、実施の形態１または２では、図１または図３に示した複数の電極からなる電界部２０８、２１０、２１２を用いた例について説明したが、電界部２０８、２１０、２１２に代えて、静電フィルタを有する電界部を用いる場合を参考例として説明する。
【００４８】
図７は、本発明にかかる実施の形態３の構成を示す図である。この図において、図１の各部に対応する部分には同一の符号を付ける。同図に示した集じんユニット３００においては、図１に示した電界部２０８に代えて、電界部３０１が設けられている。この電界部３０１は、静電フィルタ３０２と、高圧電源３０３とから構成されている。
【００４９】
静電フィルタ３０２は、高圧電源３０３により高電圧が印加され、電離部２０４で帯電したばい塵粒子を静電気により付着させる機能を備えている。また、静電フィルタ３０２は、一般のフィルタに比べて、フィルタ目が粗く、圧力損失が低いという利点を備えている。従って、実施の形態３によれば、一般のフィルタに比べて、フィルタ目詰まりを防止することができるとともに、圧力損失の低減、集じん性能の向上を図ることができる。
【００５０】
（実施の形態４）
さて、実施の形態３では、１つの電離部２０４（図７参照）を設けた例について説明したが、ばい塵粒子への帯電を確実に行う目的で、複数段の電離部を設けるようにしてもよい。以下では、この場合を実施の形態４として説明する。
【００５１】
図８は、本発明にかかる実施の形態４の構成を示す図である。この図において、図７の各部に対応する部分には同一の符号を付ける。この図に示した集じんユニット４００においては、電界部３０１の上流側に、ｎ段構成の電離部２０４₁ 〜２０４_n が設けられている。これらの電離部２０４₁ 〜２０４_n は、電離部２０４（図７参照）と同一構成とされている。なお、実施の形態４においては、電界部３０１に代えて、図１に示した電界部２０８を設けてもよい。
【００５２】
以上説明したように、実施の形態４によれば、ｎ段の電離部２０４₁〜２０４_nを設けるようにしたので、含ばい塵空気Ａが通過する上流側から下流側において複数箇所でコロナ放電が生じるため、ばい塵を十二分に帯電させることができ、さらに集じん性能を向上させることができる。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、第２の電極の辺に複数のトゲ状突起を形成するようにしたので、従来のタングステンの場合に比して、均一なコロナ放電が発生するため、集じん性能を向上させることができるとともに、コスト、消費電力を低減させることができるという効果を奏する。
【００５４】
また、本発明によれば、含ばい塵空気が通過する上流側と下流側の双方でコロナ放電が生じるため、ばい塵を十分に帯電させることができ、集じん性能を向上させることができるという効果を奏する。
【００５５】
さらに、本発明によれば、第２の電極の流出側の前記複数のトゲ状突起の曲率半径を、他方の複数のトゲ状突起の曲率半径よりも大きくしたので、消費電力を低減させることができるという効果を奏する。
【００５６】
また、本発明によれば、複数段の電離部を設けるようにしたので、含ばい塵空気が通過する上流側から下流側において複数箇所でコロナ放電が生じるため、ばい塵を十二分に帯電させることができ、さらに集じん性能を向上させることができるという効果を奏する。
【００５８】
また、本発明によれば、第２の電極の前記含ばい塵空気の流れの上流側の部位と前記含ばい塵空気の流れの下流側の部位のうちの一方の部位における複数のトゲ状突起と、第２の電極の他方の部位における複数のトゲ状突起との相対位置を交互としたので、さらに効率良くばい塵を十分に帯電させることができ、集じん性能を向上させることができるという効果を奏する。
【００５９】
また、本発明によれば、トゲ状突起の曲率半径を適値である０．１ｍｍ〜２ｍｍの範囲内としたので、消費電力をさらに低減させた状態で、集じんの効率を向上させることができるという効果を奏する。
【００６０】
また、本発明によれば、所定ピッチと、第１の電極と前記第２の電極との間の電極間隔との比を、適値である１〜３．５の範囲内としたので、集じんの効率を向上させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる実施の形態１の構成を示す斜視図である。
【図２】同実施の形態１の動作原理を説明する図である。
【図３】本発明にかかる実施の形態２の構成を示す概要図である。
【図４】本発明にかかる実施の形態１におけるトゲ先端曲率半径−放電電流特性を示す特性図である。
【図５】同実施の形態１におけるトゲ先端曲率半径−効率特性を示す特性図である。
【図６】同実施の形態１におけるＤ／Ｐ−効率特性を示す特性図である。
【図７】本発明にかかる実施の形態３の構成を示す図である。
【図８】本発明にかかる実施の形態４の構成を示す図である。
【図９】従来の電気集じん装置４０の設置環境を説明する図である。
【図１０】従来の電気集じん装置４０の主要部である集じんユニット４０ａの構成を示す斜視図である。
【図１１】従来の電気集じん装置４０（集じんユニット４０ａ）の動作原理を説明する図である。
【符号の説明】
２０１電離部側電極
２０２電離部側放電極
２０２ｂトゲ
２０２ｄトゲ
２０４電離部
２０８電界部
３０２静電フィルタ
２０４₁ 電離部
２０４_n 電離部

Claims

略板状の第１の電極と略板状の第２の電極とが交互に平行配設されてなり、含ばい塵空気のばい塵を帯電させる電離部と、
前記電離部の下流側に配設されており、複数の電極が平行配置されてなり前記ばい塵を捕集する電界部と、
を備え、
前記含ばい塵空気が流入する側における前記第２の電極の前記含ばい塵空気の流れの上流側の部位と前記含ばい塵空気の流れの下流側の部位には、所定ピッチをおいて複数のトゲ状突起がそれぞれ形成されており、前記所定ピッチと、前記第１の電極と前記第２の電極との間の電極間隔との比は、１〜３．５の範囲内であり、前記第２の電極の流出側の前記複数のトゲ状突起の曲率半径が、他方の複数のトゲ状突起の曲率半径よりも大きいと共に、前記トゲ状突起の曲率半径は、０．１ｍｍ〜２ｍｍの範囲内であり、前記電界部の前記電離部側の部位には、所定ピッチをおいて複数の前記トゲ状突起が形成されることを特徴とする電気集じん装置。
前記電離部は、複数段設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電気集じん装置。
前記第２の電極の前記含ばい塵空気の流れの上流側の部位と前記含ばい塵空気の流れの下流側の部位のうちの一方の部位における複数のトゲ状突起と、前記第２の電極の他方の部位における複数のトゲ状突起との相対位置が交互であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電気集じん装置。