JP5903547B2

JP5903547B2 - 電気集塵装置

Info

Publication number: JP5903547B2
Application number: JP2014233246A
Authority: JP
Inventors: 篤史片谷; 洋細野; 細野　　洋; 光村田
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2014-11-18
Filing date: 2014-11-18
Publication date: 2016-04-13
Anticipated expiration: 2032-10-30
Also published as: JP2015033696A

Description

本発明は、空気中の浮遊粒子を帯電させて静電気力で捕集する電気集塵装置に関するものである。

従来、この種の電気集塵装置は、帯電部の放電極に直流高電圧を印加し、正コロナまたは負コロナを発生させ、帯電部を通過する粉塵に正または負の電荷をもたせて帯電する。この帯電した粉塵を、直流高電圧が印加された放電極と、接地に繋がれた接地極板を有する集塵部の高電界により、静電気力で接地極板面上に捕集する技術が広く一般的に知られている。（例えば、特許文献１参照）。

以下、その電気集塵送風原理について図１５を参照しながら説明する。

図１５に示すように、電気集塵装置は帯電部１０４と集塵部１０５により構成される。通風方向は、帯電部１０４から、集塵部１０５への向き（図１５における左から右）である。帯電部１０４と集塵部１０５にはそれぞれ＋１１ｋＶと＋８．３ｋＶの直流高電圧が直流高圧電源１０９から供給されている。帯電部１０４は、放電線タイプの放電極１０４Ａと接地極板１０４Ｂにより構成される。放電極１０４Ａに＋１１ｋＶの直流高圧が印加され、放電極１０４Ａと接地極板１０４Ｂの間の空間に正コロナ放電が発生する。この正コロナにより発生した正イオンが、空間中の粉塵（図示されず）に正の電荷を与え、粉塵は正に帯電される。帯電した粉塵は後段の集塵部１０５における、荷電極板１０５Ａと接地極板１０５Ｂ間で形成される強電界により、静電気力で接地極板１０５Ｂ上に捕集される（集塵原理）。

このような電気集塵装置の集塵部１０５においては、原理上、平等電界領域を多く確保するために、荷電極板１０５Ａと接地極板１０５Ｂは、略同じ大きさ、形状の極板であって、荷電極板１０５Ａと接地極板１０５Ｂは、風上端、風下端を揃えるようにして、風向に対して交互に、かつ、平行に配置されている。

また、特許文献１明細書段落００１１に、「接地極板に捕集されたダストが堆積すると、高圧極板との間のギャップが小さくなってスパーク放電が発生し易くなり、そのスパーク放電の衝撃で捕集ダストが極板から剥がれて空間に飛び出す。」「帯電部でプラスに帯電したダストが接地極板に捕集されると電荷を失い、さらに静電誘導作用でマイナスの極性の電荷をもつようになるが、この際に電界強度が限界値を超えると電界に引かれて接地極板から空間に飛び出す。」と記載されている通り、捕集されたダストの再飛散が課題となっている。

特開平９−２２５３４０号公報

すなわち、電気集塵装置においては、集塵部で捕集した粉塵が、多かれ少なかれ剥離し、空中に飛散するという「再飛散」が宿命的現象として存在し続けている。再飛散すると粉塵の捕集度合いを表わす集塵効率が低下し、また、電荷を帯びた再飛散粒子が、電気集塵装置の後流側の壁面に付着して、壁面を汚すという問題がある。また、再飛散を軽減するためには、稼動した集塵部の洗浄周期を短くする対処方法が用いられるが、ユーティリティイー（電気・水）の使用量増大を招くという問題がある。

一方、従来の構成による電気集塵装置においては、接地極板の面全体が効率的に活用されていない、という課題が存在する。また、極板の風下端では、静電気力とは別の力が働き、この部分に捕集された粉塵が再飛散するという課題が存在する。これらの課題を見極めるために、従来の電気集塵装置について、二つの運用実態調査を行った。その結果を、図１６から図１９を用いて、以下に説明し、課題を具体化する。

図１６は、略同じ大きさ、長さの荷電極板１０５Ａと接地極板１０５Ｂで集塵部１０５を構成した従来型の電気集塵装置において、長期間使用した後の極板表面の粉塵付着状況を示した写真（図１６（１６−１）：接地極板１０５Ｂ、図１６（１６−２）：荷電極板１０５Ａ）である。通風方向は、図１６にむかって左から右である。

図１６（１６−１）に示すように、接地極板１０５Ｂにおいては、風上の領域Ｔ１の方が、風下の領域Ｔ２よりも黒々と色が濃い。これは風上の領域Ｔ１に、多くの粉塵が付着・捕集されていることを示している。一方、風下の領域Ｔ２では、粉塵付着が少ないことを示している。これらの事実から、接地極板１０５Ｂは、風上半分が集塵に効果的に寄与し、風下半分の集塵寄与の割合が低いことが判る。

図１６（１６−２）に示すように、荷電極板１０５Ａにおいては、風上半分の領域Ｓ１エリアは粉塵付着で色濃いが、風下半分の領域Ｓ２には殆ど粉塵が付着しておらず、極板の金属地肌が、はっきりと現われている。風上半分の領域Ｓ１に粉塵が色濃く付着した理由は、接地極板１０５Ｂの領域Ｔ１エリアに静電気力により付着した粉塵が再飛散し、この時、電荷を帯び、その一部が、対向する荷電極板１０５Ａの領域Ｓ１に、静電気力により付着したからである。一方、風下の領域Ｓ２では、粉塵付着が少ない。その理由は、領域Ｓ２エリアまで飛来した再飛散粉塵は、再飛散時の帯電が不十分であったと考えられ、そのため、静電気力により荷電極板１０５Ａ側に引き寄せられることがもはや困難になったためと考えられる。

以上の実態調査から、電気集塵装置の集塵部においては、接地極板と荷電極板の風上半分が、静電気力による集塵に有効に寄与し、風下半分は、あまり寄与していなことが判明した。すなわち、接地極板、荷電極板の表面全体が効率的に活用されておらず、通風方向の極板長さを必要以上に長くしていたため、高コスト化と大型化を招いていたことが分かる。

図１７は、従来型の電気集塵装の集塵部１０５において、長時間使用した後の集塵部１０５の荷電極板１０５Ａと接地極板１０５Ｂの風下端部分の写真（図１７（１７−１）：荷電極板１０５Ａ、図１７（１７−２）：接地極板１０５Ｂ）である。通風方向は図１７に向かって左から右である。尚、この実態調査の対象は、一つ目の実態調査の対象とは異なるものである。

図１７（１７−１）に示すように、荷電極板１０５Ａの風下端部ｂには、集中して粉塵が堆積していることが判る。また、図１７（１７−２）に示すように接地極板１０５Ｂの風下端部ｃにも集中して粉塵が堆積していることが判る。（なお、写真撮影時に一部の堆積粉塵が剥離・脱落し、図１７の如く不連続な堆積状態を示すようになった。すなわち、極板の端部線上の堆積粉塵は、剥離し易かったという事実を付け加えておく。）。

このメカニズムについて説明する。

図１８に示すように、従来型の電気集塵装置の集塵部１０５は、荷電極板１０５Ａに、直流高圧電源１０９からの電圧が印加され、荷電極板１０５Ａと平行して接地極板１０５Ｂが配置され、接地されている。通風方向は左から右である。

集塵部１０５の通風方向のほぼ中央部の領域ａでは、電気力線は、荷電極板１０５Ａから接地極板１０５Ｂに向かって、平行かつ均一に発している。この領域ａは平等電界であり、帯電した粉塵が飛来すると、静電気力が作用し、粉塵の一部が捕集される。これは、電気集塵の基本原理に他ならない。一方、荷電極板１０５Ａの風下端部ｂと接地極板１０５Ｂの風下端部ｃでは、電気力線は、風下端部ｂ、ｃに集中するように湾曲して、不平等電界の領域となっている。この不平等電界中に飛来した粉塵の挙動について、図１９を用いて説明する。

図１９（１９−１）では、飛来した粉塵が、荷電極板１０５Ａの風下端部ｂと接地極板１０５Ｂの風下端部ｃに向かい、そして堆積する様子が示されている。不平等電界中では、粒子は、静電気力ではなく、グラディエント力によって、より強い電界の方向に引き寄せられることが、以前から知られている。（例えば、福田節雄「電気収塵法と其応用」電気学会雑誌昭和５年１月）グラディエント力とは、誘電体が不平等電界中で、より強電界の方向に移動するように受ける力を指す。すなわち、荷電極板１０５Ａの風下端部ｂと接地極板１０５Ｂの風下端部ｃにおいては、グラディエント力によって、両極板の風下端部に粉塵が堆積する。そして、図１９（１９−２）に示すように、荷電極板１０５Ａの風下端部ｂと接地極板１０５Ｂの風下端部ｃにグラディエント力によって堆積した粉塵は、過剰に堆積すると剥離し易く、剥離するときには、付着していた各極板の電気極性で帯電して再飛散する。以上をまとめると、荷電極板１０５Ａの風下端部ｂと接地極板１０５Ｂの風下端部ｃには、グラディエント力により、粉塵が堆積し、過剰に堆積すると帯電粉塵が再飛散する。即ち、この堆積と再飛散が継続的に発生しているといえる。

すなわち、従来の電気集塵装置においては、荷電極板１０５Ａの風下端部ｂと接地極板１０５Ｂの風下端部ｃにおいては、局所的に堆積した粉塵が、再飛散しやすく、集塵効率を低下させていた。そして、そのまま放出された再飛散粉塵は、帯電されているので、電気集塵装置の後流の壁面に付着し、壁面を汚していたという課題がある。

そこで本発明は、集塵部の極板全体を有効に活用するとともに、再飛散の少ない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、本発明は、荷電極板と接地極板を交互に平行に配置した集塵部と、前記荷電極板と同一平面の風下側に第２の荷電極板となる電圧極板を有した電圧極板部を配置した電気集塵装置において、前記集塵部では前記荷電極板と前記接地極板との間に平等電界が形成され、前記電圧極板部では上流側の前記接地極板との間に不平等電界が形成されるものであり、これにより所期の目的を達成するものである。

本発明によれば、荷電極板と接地極板を交互に平行に配置した集塵部と、前記荷電極板と同一平面の風下側に第２の荷電極板となる電圧極板を有した電圧極板部を配置した電気集塵装置において、前記集塵部では前記荷電極板と前記接地極板との間に平等電界が形成され、前記電圧極板部では上流側の前記接地極板との間に不平等電界が形成されるものである。このような構成によって、接地極板の風下端に、グラディエント力により堆積した粉塵が過剰となって再飛散しても、接地極板の風下端部よりも風下側に設けた荷電極板で、再飛散粉塵を静電気力により捕集することができるものである。その結果、このような電気集塵装置は、高い集塵効率を示し、かつ、後流の壁面汚れの軽減、洗浄周期の長期化によるユーティリティー（電気・水）の使用量低減という効果を得ることができる。

本発明の前提の形態１による電気集塵装置の集塵部の原理図同集塵部における（２−１）グラディエント力による端部での粉塵捕集の様態図、（２−２）端面での再飛散粉塵の捕集の様態図本発明の実施の形態１による電気集塵装置の集塵部と電圧極板部の構成図本発明の前提の形態２による電気集塵装置の構成図本発明の前提の形態３による電気集塵装置の集塵部の原理図前提例１における荷電極板の端部での粉塵捕集の状態を表す写真前提例２（前提例４）のケース１における極板表面の粉塵付着状態の観測図前提例２のケース２における極板表面の粉塵付着状態の観測図前提例２のケース３における極板表面の粉塵付着状態の観測図前提例２のケース４における極板表面の粉塵付着状態の観測図前提例３における接地極板の端部での粉塵捕集の状態を表す写真前提例４のケース５における極板表面の粉塵付着状態の観測図前提例４のケース６における極板表面の粉塵付着状態の観測図前提例４のケース７における極板表面の粉塵付着状態の観測図従来の電気集塵装置の帯電部と集塵部の構成図（１５−１）概要図、（１５−２）斜視図従来の電気集塵装置の（１６−１）接地極板表面の粉塵捕集の状態を表す写真（１６−２）荷電極板表面の粉塵捕集の状態を表す写真従来の電気集塵装置の（１７−１）荷電極板下流端部の粉塵捕集の状態を表す写真（１７−２）接地極板下流端部の粉塵捕集の状態を表す写真従来の電気集塵装置の極板間の電気力線の説明図従来の電気集塵装置の極板端部での粉塵挙動の説明図（１９−１）風下端部でのグラディエント力による粉塵付着状態を表す図、（１９−２）風下端部からの再飛散状態を表す図

以下、本発明の前提および実施の形態について図面を参照しながら説明する。

（前提の形態１）
図１、図２を用いて第１の前提の形態による電気集塵装置について説明する。

図１に示すように、本前提の形態の電気集塵装置は、前段の帯電部８と後段の集塵部１により構成される。帯電部８では、直流高圧電源１１の電圧Ｖ₁₁が放電極９に印加され、帯電部の接地極板１０との間にコロナ放電（図示せず）が発生し、風上から流入する粉塵を帯電する。

集塵部１は、荷電極板２と接地極板３が交互に平行に配置されている。荷電極板２には、直流高圧電源４から電圧Ｖ₄が印加され、接地極板３は接地されている。通風方向は荷電極板２と接地極板３と平行に、左から右である。荷電極板２の風下端部ｂは、接地極板３の風下端部ｃよりも風下に位置している。

図１に示すように、両極板が対向する領域ａでは、荷電極板２から接地極板３に向かって、平行かつ均一に発せられる電気力線を示す矢印が表示されている。このエリアは平等電界であり、帯電した粉塵が飛来すると、静電気力が作用し、粉塵の一部が捕集される。

一方、接地極板３の風下端部ｃについては、湾曲して風下端部ｃに集中する電気力線の矢印が示すように、不平等電界の領域となっている。

この不平等電界中に飛来した粉塵の挙動について、図２を用いて説明する。

図２（２−１）に示すように、接地極板３の風下端部ｃ付近に飛来した粉塵は、グラディエント力により、風下端部ｃに引き寄せられ、堆積する。そして、図２（２−２）に示すように、接地極板３の風下端部ｃに堆積した粉塵は、多量に堆積すると剥離し、このとき、付着していた極板と同じ負の電気極性で帯電して再飛散する。この再飛散した粉塵は、帯電した電気極性と逆の極性の荷電極板２に引き寄せられ、その領域ｄに静電気力で捕集される。

このように、接地極板３の風下端部ｃよりも荷電極板２の一部を風下側に設けることによって、接地極板３から剥離して再飛散した粉塵を捕集することができる。

また、荷電極板２、接地極板３の両方の表面の風上側から風下まで極板全体を使って粉塵を捕集することができ、効率よく粉塵の捕集ができる。

また、同等の集塵効率を得ようとしたときに、接地極板３を小型にすることが出来るので、使用する材料を少なく押えることが可能となる。

（実施の形態１）
図３を用いて第１の実施の形態による電気集塵装置について説明する。

図３に示すように、本実施の形態の電気集塵装置の集塵部１は、荷電極板２と接地極板３が平行に配置されている。荷電極板２には、直流高圧電源４から電圧Ｖ₄が印加され、接地極板３は接地されている。通風方向は左から右である。荷電極板２の風下端部ｂは、接地極板３の風下端部ｃと同じ位置にある。

そして、本実施の形態の最も特徴的な部分を説明する。集塵部１の風下側に、第２の荷電極板となる電圧極板６を平行に並べた電圧極板部５を配置した点である。電圧極板６には、直流高圧電源７から電圧Ｖ₇が印加されている。電圧極板６同士の間隔は、集塵部１の荷電極板２同士の間隔に等しく、荷電極板２の風下方向の延長面上に、電圧極板６が配置されている。ここで、集塵部１においては、荷電極板２と接地極板３とが平行に向かい合わせて設けられているので、全体は主として平等電界が形成される。一方、電圧極板部５においては、対向する位置に接地面がないため、上流側の接地極板３との間に不平等電界を形成することになる。

このように、荷電極板２と同一平面の風下側に、第２の荷電極板となる電圧極板６を有した電圧極板部５を配置することで、接地極板３の風下端部ｃから剥離して飛散した粉塵をさらに下流側の電圧極板部５が捕集することができる。

また、この電圧極板部５に印加する直流高圧電源７の電圧Ｖ₇は、集塵部１の荷電極板２に印加される直流高圧電源４の電圧Ｖ₄よりも高く設定する。すなわち、Ｖ₇ ＞Ｖ₄となるようにするよい。ものである。Ｖ₇ ＞Ｖ₄ とすることで、再飛散して電圧極板部５に飛来する粉塵を、より強力な静電気力で捕集することができるものである。また、電圧極板部５には対向する接地された極板が存在しないので、絶縁破壊および火花（スパーク）の懸念が大幅に低減できる。よって、電圧極板６に印加される電圧Ｖ₇を、荷電極板２に印加される電圧Ｖ₄よりも上昇させることが可能になる。そして、集塵部１の極板間隔（荷電極板２と接地極板３との距離）に比べ、電圧極板部５では、隣接する極板同士の間隔（電圧極板６同士の間隔）が２倍になっている。従って、印加する電圧Ｖ₇はＶ₄の２倍程度とすることが可能であり、その分、粉塵の捕集効率が向上する。

（前提の形態２）
図４を用いて第２の前提の形態による電気集塵装置について説明する。第１の前提および実施の形態と同じ構成については同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。

本前提の形態は、風上から、帯電部８、集塵部１、電圧極板部５の順に配置された２段式の電気集塵装置である。帯電部８は、放電極９と接地極板１０により構成され、放電極９には、コロナ放電で粉塵を帯電させるための電圧Ｖ₁₁（例えば１１ｋＶ）が直流高圧電源１１から供給されている。

集塵部１の荷電極板２には、前提および実施の形態１同様、直流高圧電源４から電圧Ｖ₄（例えば８．３ｋＶ）が印加されている。

ここで、帯電部８の放電極９に印加する電圧Ｖ₁₁は、コロナ放電を発生させるため、通常大きな電圧を印加し、集塵部１の荷電極板２に印加する電圧Ｖ₄よりも大きくなっている。

よって、本前提の形態の電気集塵装置は、帯電部８に用いる直流高圧電源１１を、電圧極板部５にも共通で用いることで、電圧極板部５について、専用の直流高圧電源を設けることを省略して、低コスト化を図ることができるのである。

（前提の形態３）
図５を用いて第３の前提の形態による電気集塵装置について説明する。

図５に示すように、本前提の形態の電気集塵装置（図示せず）の集塵部１は、荷電極板２と接地極板３が平行に配置されている。荷電極板２には、直流高圧電源４から電圧Ｖ₄が印加され、接地極板３は接地されている。通風方向は左から右である。接地極板３の風下端部ｃ部は、荷電極板２の風下端部ｂ部よりも風下に位置している。

ここで、荷電極板２の風下端部ｂに付着する粉塵についても、同様の再飛散メカニズムが存在する。そのため、すなわち、このメカニズムは、図５に示すように、荷電極板２の風下端部ｂからは、接地極板３の風下の領域ｅに向かって、湾曲して電気力線矢印が伸展している。特に電気力線が密集する荷電極板２の風下端部ｂ近傍の電界が最も強い。この電気力線が湾曲する領域は、不平等電界の領域である。

この不平等電界中に飛来した粉塵（図示せず）は、グラディエント力により、電界が最大となる荷電極板２の風下端部ｂに向かい堆積する。そして、荷電極板２の風下端部ｂに多量に堆積した粉塵は、剥離し、このとき、付着していた荷電極板２の電気極性で帯電（正に帯電）して再飛散する。そして、この再飛散した粉塵は、接地極板３の領域ｅに、静電気力で捕集される。

このように、荷電極板２の風下端部ｂよりも接地極板３の一部を風下側に設けることによって、接地極板３から剥離して再飛散した粉塵を捕集することができる。

また、同等の集塵効率を得ようとしたときに、荷電極板２を小型にすることが出来るので、使用する材料を少なく押えることが可能となる。

（前提例１）
図６は、図２（２−１）の構成による電気集塵装置において、以下の条件で粉塵捕集実験を実施した後の極板（荷電極板２、接地極板３）の写真である。

集塵部１の荷電極板２と接地極板３の極板間隔は１５ｍｍ、荷電極板２と接地極板３の間に印加した電圧はＤＣ＋１３ｋＶとした。通過する粉塵はディーゼルエンジンの排気ガスを空気で希釈し、粉塵濃度が約０．５ｍｇ／ｍ³の条件で、９ｍ／ｓの通過風速で通風した。運転時間は１２時間とした。

また、荷電極板２の風下端部ｂは、接地極板３の風下端部ｃよりも約４０ｍｍ風下側に長くした。図６では、色が濃い（黒い）部分に多く粉塵が付着していることを示す。

図６に示すように、荷電極板２の接地極板３の風下端部ｃよりも下流側の領域ｄに、再飛散した粉塵が捕集されていることが、黒々と色が濃くなっていることから判る。

なお、極板間隔を５ｍｍから２０ｍｍの範囲で変化させた実験でも同様の結果であった。また、極板間に印加する電圧の最大値は、極板間隔１ｍｍにつき１ｋＶであり、印加する電圧の最小値はその半分とした。

また、なお、印加する電圧は正電圧であっても負電圧であっても同様の結果が得られる。

（前提例２）
第２の前提例は、第１の前提の形態の構成において、接地極板３の風下端部ｃの位置を変えて粉塵の捕集実験をしたものである。

図１に示すように、荷電極板２の長さをＬ₁とし、接地極板３の風下端部ｃと荷電極板２の風下端部ｂとの距離をＤ₁とする。

集塵部１の通風方向の全長を伸ばすことは、電気集塵装置の集塵効率を向上させる効果がある。本前提例においては、限られたスペースの範囲内で、集塵効率の高い極板の大きさを実験により確かめることにした。以下にその実験内容と結果を示す。

実験用の電気集塵装置は、帯電部（図示せず）の後方に、荷電極板２と接地極板３を、１０ｍｍ間隔で複数枚を互い違いに平行に配置した集塵部１を設けたものである。荷電極板２に＋８ｋＶの直流電圧を印加した状態で、粉塵濃度０．５ｍｇ／ｍ³のディーゼル粉塵を含む空気を、９ｍ／ｓの風速で、１６時間、通風し集塵実験を行なった。全ての極板の板厚は０．４ｍｍであり、材質はＳＵＳ３０４である。荷電極板２の寸法は、高さ１２０ｍｍ、全長３６０ｍｍである。

一方、接地極板３については４種類を用いた。接地極板３の全長を、荷電極板２の全長の１倍のものと、０．２５倍と０．５倍と０．７５倍のものを用意した。比較し易いように、荷電極板２、接地極板３の風上側の位置を同じ位置とした。そして、接地極板３の風下端部ｃから荷電極板２の風下端部ｂまでの距離Ｄ₁が、荷電極板２の全長Ｌ₁に対して、０倍（ケース１）、０．７５倍（ケース２）、０．５倍（ケース３）、０．２５倍（ケース４）の４パターンで実験した。なお、荷電極板２、接地極板３の高さ寸法は同じである。

ケース１は、従来技術そのものであり、比較の基準とする。そして、各ケース１６時間の集塵稼動後に、各極板を観察するものとした。観察の方法は各極板の各部の光学顕微鏡写真（５０倍率）を、二値画像化ソフト（ＰｈｏｔｏＦｉｌｔｅｒ）を用いて白黒の二値画像に変換し、粉塵付着を示す黒色部分の％面積を、二値画像解析ソフト（ＰｉｘｅｌＣｏｕｎｔｅｒ）を用いて算出するものである。

図７は、ケース１における荷電極板２、接地極板３の集塵状態を示すものである。黒い部分が粉塵が付着している部分である。矢印は通風方向であり、接地極板３も荷電極板２も風の流れ方向の下流に行くに従って、付着した粉塵（黒色部）が少なくなっていることが分かる。各画像下部に示される数値は、粉塵が付着したことを示す黒色部の％面積（各画像の黒色部面積÷全面積の％値）である。この「黒色部％面積」は、実際の黒色部面積に比例した値であり、実面積と同等に扱うことができる。この値が大きいほど、粉塵が多く付着していることを示している。即ち、極板各部における、集塵能力の大きさを示している。ケース１における接地極板３の黒色部％面積の合計は、１３０％である。また、荷電極板２の黒色部％面積の合計は、３８％である。よって、このケース１では、接地極板３と荷電極板２の黒色部％面積の総計１６８％となり、これがケース１の集塵部の集塵能力である。

図８は、ケース２における荷電極板２、接地極板３の集塵状態を示すものである。すなわち、接地極板３の風下端部ｃと荷電極板２の風下端部ｂの距離Ｄ₁は０．７５×Ｌ₁となる。ケース２においてもケース１同様の解析を行なった。ケース２における集塵能力は、５６％（接地極板３）＋１１５％（荷電極板２）＝１７１％となった。

同様に、図９は、ケース３における荷電極板２、接地極板３の集塵状態を示すものである。すなわち、接地極板３の風下端部ｃと荷電極板２の風下端部ｂの距離Ｄ₁は０．５×Ｌ₁となる。図１０は、ケース４における荷電極板２、接地極板３の集塵状態を示すものである。すなわち、接地極板３の風下端部ｃと荷電極板２の風下端部ｂの距離Ｄ₁は０．２５×Ｌ₁となる。

ケース１からケース４における集塵能力を示す黒色部％面積を集計した結果を、表１に示す。

表１で示すように、接地極板３の風下端部ｃの位置を上流側にずらしていくことによって、集塵能力が高くなっていくことがわかる。そして、Ｄ₁＝０．２５Ｌ₁〜０．５Ｌ₁の間に極大値が存在すると考えられ、その点を過ぎると集塵能力は低下していく。

これは、前述の通り、接地極板３から再飛散した粉塵を接地極板３の風下端部ｃよりも下流の荷電極板２が捕集するためである。そして、接地極板３の面積が小さすぎると、集塵可能な領域が減るため、集塵能力が十分に発揮できないものである。

そして、集塵能力がケース２（Ｄ₁＝０．７５Ｌ₁）の場合に、従来型の電気集塵装置をほぼ同等の性能を示している。

また、Ｄ₁＝０．２５Ｌ₁〜０．５Ｌ₁の間で、従来型の電気集塵装置の集塵能力の＋１０％以上の能力を示すことが推定される。

（前提例３）
図１１は、図５の構成による電気集塵装置において、以下の条件で粉塵捕集実験を実施した後の極板（荷電極板２、接地極板３）の写真である。

実験した電気集塵装置の構成は、接地極板３の風下端部ｃは、荷電極板２の風下端部ｂよりも約３０ｍｍ風下側に長くした。極板間隔など、その他の実験条件は実施例１と同じである。

図１１に示すように、荷電極板２の風下端部ｂよりも下流側の接地極板３領域ｄに、再飛散した粉塵が捕集されていることが、黒々と色が濃くなっていることから判る。

なお、極板間隔が５ｍｍから２０ｍｍの範囲で変化させた実験でも同様の結果であった。また、極板間に印加する電圧の最大値は、極板間隔１ｍｍにつき１ｋＶであり、印加する電圧の最小値はその半分とした。

（前提例４）
第４の前提例は、第３の前提の形態の構成において、荷電極板２の風下端部ｂの位置を変えて粉塵の捕集実験をしたものである。

図５に示すように、接地極板３の長さをＬ₂とし、荷電極板２の風下端部ｂと接地極板３の風下端部ｃとの距離をＤ₂とする。（なお、Ｌ₁＝Ｌ₂である。）。

ここで、前提例２と同様に、集塵効率の高い極板の大きさを実験により確かめることにした。以下にその実験内容と結果を示す。なお、装置の構成など前提例２と共通する実験条件の記述については省略する。

接地極板３の寸法は、高さ１２０ｍｍ、全長３６０ｍｍである。一方、荷電極板２については３種類を用いた。そして、比較しやすいように、荷電極板２、接地極板３の風上側の位置を同じ位置とした。荷電極板２の風下端部ｂから接地極板３の風下端部ｃまでの距離Ｄ₂が、接地極板３の全長Ｌ₂に対して、０倍（ケース１）、０．７５倍（ケース５）、０．５倍（ケース６）、０．２５倍（ケース７）の４パターンで実験した。なお、荷電極板２、接地極板３の高さ寸法は同じである。

ケース１、すなわち、従来技術における電気集塵装置の構成の結果は前提例２のケース１の結果を用いている。そして、このケース１を比較に基準として各ケースの集塵能力を比較した。

ケース１、ケース５、ケース６、ケース７における集塵能力を示す黒色部％面積を集計した結果を、表２に示す。

表２の右端に各ケースにおける、接地極板３と荷電極板２の両者による総合的な集塵能力を示す黒色部％面積の総計を示す。これによると、ケース１（従来型、Ｄ₂＝０）の％面積は１６８であるが、荷電極板２が短い、ケース５（Ｄ₂＝０．７５Ｌ₂）、ケース６（Ｄ₂＝０．５Ｌ₂）、ケース７（Ｄ₂＝０．２５Ｌ₂）の黒色部％面積は、それぞれ順に１８４、１９６、１９２といずれもケース１の値１６８を上回っている。

表２で示すように、荷電極板２の風下端部ｂの位置を上流側にずらしていくことによって、集塵能力が高くなっていくことがわかる。そして、Ｄ₂＝０．２５Ｌ₂〜０．５Ｌ₂の間に極大値が存在すると考えられ、その点を過ぎると集塵能力は低下していく。

これは、前述の通り、荷電極板２から再飛散した粉塵を荷電極板２の風下端部ｂよりも下流の接地極板３が捕集するためである。そして、荷電極板２の面積が小さすぎると、集塵可能な領域が減るため、集塵能力が十分に発揮できないものである。

また、Ｄ₂＝０．２５Ｌ₂〜０．５Ｌ₂の間で、従来型の電気集塵装置の集塵能力の＋１０％以上の能力を示すことが推定される。

本発明にかかる電気集塵装置は、集塵部の荷電極板と接地極板の通風方向の長さを等しくしないことで、再飛散の抑制が可能となり、また洗浄周期の長期化による省エネ化が可能となるので、広い範囲で有用である。

１集塵部
２荷電極板
３接地極板
４直流高圧電源
５電圧極板部
６電圧極板
７直流高圧電源
８帯電部
９放電極
１０接地極板
１１直流高圧電源

Claims

荷電極板と接地極板を交互に平行に配置した集塵部と、前記荷電極板と同一平面の風下側に第２の荷電極板となる電圧極板を有した電圧極板部を配置した電気集塵装置において、
前記集塵部では前記荷電極板と前記接地極板との間に平等電界が形成され、
前記電圧極板部では上流側の前記接地極板との間に不平等電界が形成される電気集塵装置。
前記電圧極板部には、前記集塵部よりも高い電圧を印加すること特徴とした請求項１に記載される電気集塵装置。