JP5950322B2 - 湿式電気集塵装置 - Google Patents

Description

本発明は、廃ガスからダスト等を除去する湿式電気集塵装置に関する。本発明は、特に、火花放電の発生頻度を抑制しつつ、放電極に対する印加電圧を従来よりも上昇（例えば７０〜８０ｋＶ程度まで上昇）させることによって、重金属を含むダストの集塵効率の向上を図ることが可能な湿式電気集塵装置に関する。

従来から、湿式電気集塵装置（例えば特許文献１乃至３参照）は、硫酸ミスト処理やアルミニューム精錬排ガス処理のみならず廃棄物焼却プロセス等において発生する廃ガスから、有害なダストやミストを捕集する目的で使用されている。このように、湿式電気集塵装置は、大気汚染防止や環境保全の観点から有用な装置として普及している。

湿式電気集塵装置で処理される被処理廃ガスには、有害なダストやミストの他に、例えばフッ酸や亜硫酸ガス等のいわゆる腐食性物質を含有する場合がある。このため、近年では、湿式電気集塵装置のケーシングや集塵極等の接ガス部分を構成する材料として、従来の金属材料に替わって導電性の繊維強化プラスチック（ＦＲＰ、Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃ， 以下ＦＲＰと呼ぶ）が採用されている。ＦＲＰを採用することで、主に耐食性を強化し、かつ高耐食性金属材料よりも安価に製作することが可能になっている。

このような湿式電気集塵装置では、重金属を含むダストの集塵効率を高めることが要求される。集塵効率を高める一般的な手法としては、集塵極と放電極との電圧、即ち放電極に対する印加電圧を高くする手法が知られている。

特開２００７−１９６１５９号公報 特開２００２−１１９８８９号公報 特公平６−９１９６５号公報

しかしながら、放電極に対する印加電圧を高めていくと、コロナ放電が増大し、ついには火花放電（スパーク）が発生する場合がある。さらに、湿式電気集塵装置内部の洗浄水を継続して噴霧した運転状態では、その水滴の存在により、火花放電の発生頻度が高まる。
このような火花放電が発生すると、湿式電気集塵装置の安定した運転を阻害することになる。このため、湿式電気集塵装置の運転中では、洗浄水を噴霧しつつ、火花放電を発生させることのない安定した運転状態を維持することが要求される。
従って、特許文献１乃至３を含め従来の湿式電気集塵装置を用いて、このような要求に応えるためには、印加電圧を抑制して、重金属を含むダストの集塵効率を高めるという要求の方を犠牲にせざるを得ない状況である。例えば、特許文献２によれば、火花放電の発生を抑制するために、印加電圧の実効電圧を４０ｋＶ乃至６０ｋＶ程度に止めて、集塵効率を落として運転せざるを得ない状況である。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、火花放電の発生頻度を抑制しつつ、放電電極に対する印加電圧を従来よりも上昇（例えば７０〜８０ｋＶ程度まで上昇）させることによって、重金属を含むダストの集塵効率の向上を図ることを目的とする。

本発明の一側面の電気集塵装置は、
直流高電圧を発生する高電圧発生部と、
前記高電圧発生部により発生された直流高電圧を入力し、当該直流高電圧をコンデンサにより平滑化して出力する高電圧入力部と、
前記高電圧入力部から出力された直流高電圧が印加される放電極と、
前記直流高電圧に基づいて前記放電極との間に発生する負コロナ放電によって、微粒子を集塵する集塵極と、
を備え、
前記コンデンサの容量は、前記放電極と前記集塵極との間における電圧リップル率に基づいて設定されている、
ことを特徴とする。

この場合、前記集塵極は、所定の形状の開口部を有する多角筒を単位として、複数の前記単位の集合体により構成され、
前記放電極は、前記集塵極を構成する前記複数の単位の各々の中に収容されている、
ようにすることができる。

本発明によれば、火花放電の発生頻度を抑制しつつ、放電電極に対する印加電圧を従来よりも上昇（例えば７０〜８０ｋＶ程度まで上昇）させることによって、重金属を含むダストの集塵効率の向上を図ることができる。

本発明の一実施形態に係る湿式電気集塵装置の概略構成を示す断面図である。 図１の集塵装置本体部の筺体内部の概略構成を示す斜視図である。 図１の湿式電気集塵装置のうち、直流高電圧入力部２及び直流高電圧発生部３の概略構成の詳細を示す部分断面図である。 従来の湿式電気集塵装置に印加される直流高電圧Ｖのタイミングチャートを示している。 本実施形態の湿式電気集塵装置に印加される直流高電圧Ｖｃのタイミングチャートを示している。 湿式電気集塵装置に対する印加電圧と、それに対応する電流との関係を示している。 図２のコンデンサが搭載された本実施形態の湿式電気集塵装置の等価回路図である。 本実施形態の湿式電気集塵装置の効果を示す図である。 本発明の別の実施形態に係る湿式電気集塵装置のうち、開口部が６角形の形状を有する筒を「室」とする角筒型集塵極を有する、集塵装置本体部の筺体内部の概略構成を示す斜視図である。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。

［湿式電気集塵装置の構成］
図１は、本発明の一実施形態に係る湿式電気集塵装置の概略構成を示す断面図である。
具体的には、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）は、湿式電気集塵装置の外観の概略構成を示す断面図であり、相互に略直角の別々の方向からみた断面図である。

湿式電気集塵装置は、集塵装置本体部１と、直流高電圧入力部２と、直流高電圧発生部３と、を備えている。なお、図示はしないが、その他、直流高電圧発生部３を制御する直流高電圧制御部等が、湿式電気集塵装置の構成要素として適宜設けられる。

集塵装置本体部１には、上部ケーシング１１と、側部ケーシングとしても機能する集塵極１２と、下部ケーシング１３と、架構１４と、が設けられている。

上部ケーシング１１と、集塵極１２と、下部ケーシング１３とが上方からその順番で組み合わされることによって、集塵装置本体部１の筺体が構成される。集塵装置本体部１の筺体は、架構１４により、地上から所定距離だけ上方に離間して固定されている。集塵装置本体部１の筺体の材質は、本実施形態では導電性のＦＲＰが採用されている。

図２は、集塵装置本体部１の筺体内部の概略構成を示す斜視図である。
図２に示すように、集塵装置本体部１の筺体内部には、上部グリッド２１と、上述した集塵極１２と、下部グリッド２３と、電極ロッド２４と、放電線２５と、ウェイト２６と、上向きスプレーノズル２７と、洗浄用配管２８とが設けられている。

上部グリッド２１と、集塵極１２と、下部グリッド２３とは、図２に示すように、上方からその順番で相互に所定距離だけ離間して、水平方向に相互に略平行となるように、配設されている。

集塵極１２は、図２に示すように、角筒を単位（以下、このような単位を「室」と呼ぶ）として、複数の「室」を繰り返し連続して配置することによって構成される。
具体的には、以下、略水平方向のうち、一方向を「縦方向」と呼び、縦方向に直角な方向を「横方向」と呼ぶ。この場合、縦方向にＮ個の単位を繰り返し連続して配置させ、横方向にＭ個の単位を繰り返し連続して配置させること（以下、「Ｎ×Ｍ」と表現する）によって、集塵極１２が構成される。
ここで、ＮとＭとは独立した任意の整数値であり、本実施形態では、図２に示すように、集塵極１２の「室」の個数はＮ×Ｍ＝９×９個とされている。
なお、集塵極１２の材質は、本実施形態では、導電性のＦＲＰが採用されている。

このような集塵極１２に対する放電極は、本実施形態では、電極ロッド２４及び放電線２５により構成されている。
電極ロッド２４は、図２に示すように、集塵極１２の所定の「室」の中央内部を略垂直方向に貫通するように配設され、上端部が上部グリッド２１に固定され、下端部が下部グリッド２３に固定される。
放電線２５は、図２に示すように、上部グリッド２１から吊下げられ、集塵極１２の所定の「室」の中央内部を略垂直方向に貫通するように配設される。放電線２５はまた、弛まないだけの張力を持たすように、下部グリッド２３の上部に設けられたウェイト２６に接続される。

電極ロッド２４には、図１の直流高電圧発生部３により発生されて図１の直流高電圧入力部２を介して供給される負極の直流高電圧が直接印加される。一方、放電線２５には、当該負極の直流高電圧が、電極ロッド２４及び上部グリッド２１を介して印加される。

上向きスプレーノズル２７は、集塵極１２の各「室」の四隅の上方に配設され、洗浄用配管２８に流通している洗浄水を、略垂直上向き方向に微細の霧として噴出する。これにより、集塵極１２に付着したミストやダスト等の微粒子を洗浄除去することが可能になる。

図３は、図１の湿式電気集塵装置のうち、直流高電圧入力部２及び直流高電圧発生部３の概略構成の詳細を示す部分断面図である。
具体的には、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）は、直流高電圧入力部２及び直流高電圧発生部３の外観の概略構成の詳細を示す断面図であり、相互に略直角の別々の方向からみた断面図である。

直流高電圧入力部２は、図３に示すように、コンデンサボックス３１と、ブスダクト３２と、碍子室３３とを備える。

コンデンサボックス３１の内部には、コンデンサ４１と、保護抵抗４２と、保護抵抗４３とが設けられている。

ここで、コンデンサ４１の搭載理由の概略について説明する。
即ち、直流高電圧発生部３から発生されて直流高電圧入力部２に入力される直流高電圧Ｖは、後述するシリコン整流器７１により交流から直流への変換（以下、「整流」と呼ぶ）が行われているものの、十分に整流されているとは言い難い。
このため、直流高電圧発生部３から発生される直流高電圧Ｖでは、そのピーク〜ピークの電圧差△Ｅが非常に大きく、実効電圧Ｅｒに対してそのピーク電圧Ｖｐが非常に高くなる。従って、当該直流高電圧Ｖが、放電極にそのまま印加されると、火花放電の発生頻度が高くなるおそれがある。なお、本実施形態では「放電極」とは、上述の如く、図２に示す電極ロッド２４及び放電線２５をまとめたものをいう。
そこで、本実施形態では、コンデンサ４１が、直流高電圧発生部３から発生される直流高電圧Ｖについて、さらに、当該直流の脈流を小さくすること（以下、「平滑化」と呼ぶ）で、ピーク〜ピークの電圧差△Ｅを低減させることによって、実効電圧Ｅｒを上昇させつつ、ピーク電圧Ｖｐを抑制することを可能にする。
即ち、コンデンサ４１により平滑化された後の直流高電圧Ｖｃでは、実効電圧Ｅｒが上昇しつつ、ピーク電圧Ｖｐが抑制されている。実効電圧Ｅｒが上昇することは、湿式電気集塵装置の集塵効率を高めることができることを意味する。一方、ピーク電圧Ｖｐを抑制することは、電気集塵装置における火花放電の発生頻度を抑制できることを意味する。
これにより、従来よりも実効電圧Ｅｒが高い印加電圧を用いても、火花放電の発生頻度が抑制された安定運転が可能になり、その結果、重金属を含むダストが効率よく集塵される。
なお、コンデンサ４１及びその効果についてのさらなる詳細については、図４以降の図面を参照して後述する。

保護抵抗４２は、コンデンサ４１と、後述する直流高電圧発生部３の高電圧出力端子７２との間に接続される。
保護抵抗４３は、当該高電圧出力端子７２と、ブスダクト３２の後述するブスバー５１との間に、過電圧保護を目的に接続される。

ブスダクト３２の内部には、ブスバー５１と、壁貫通碍子５２と、閉止板５３とが設けられている。
ブスバー５１は、保護抵抗４３の一端（高電圧出力端子７２が接続されている端とは反対側の端）と、壁貫通碍子５２の一端とを接続する。
壁貫通碍子５２は、その名称の如く、閉止板５３を貫通するように配置され、その一端が、上述のブスバー５１に接続されると共に、その他端が、碍子室３３内の後述する支持碍子６１に接続される。
閉止板５３は、被処理ガスのブスダクト３２への浸入を遮断する目的で、当該ブスダクト３２と碍子室３３との間に設置されている。

碍子室３３内に設けられる支持碍子６１は、その一端が、上述の壁貫通碍子５２に接続されると共に、その他端が、放電極の一部である電極ロッド２４（図２）に接続される。

直流高電圧発生部３は、図３に図示せぬ交流電源（図７の交流電源Ｖｏ）からの交流電圧を、図３に図示せぬ変圧器（図７の変圧器Ｔｒ）で昇圧して、シリコン整流器７１により整流する（ただし上述したように脈流が大きい点で不十分な整流である）等の一連の処理を実行することによって、直流高電圧Ｖに変換して高電圧出力端子７２から出力する。
高電圧出力端子７２から出力された直流高電圧Ｖは、直流高電圧入力部２に入力されて、保護抵抗４３、ブスバー５１、壁貫通碍子５２、及び支持碍子６１を介して、放電極に印加される。換言すると、高電圧出力端子７２から出力された直流高電圧Ｖの給電路は、高電圧出力端子７２、保護抵抗４３、ブスバー５１、壁貫通碍子５２、及び支持碍子６１から構成される。

［湿式電気集塵装置の動作］
次に、以上の構成の本実施形態の湿式電気集塵装置の動作について説明する。
集塵極１２（図２）が接地された状態で、直流高電圧発生部３（図３）から発生された負極の直流高電圧Ｖが、直流高電圧入力部２（図３）においてコンデンサ４１により十分に平滑化され、その結果、直流高電圧Ｖｃとして放電極に印加される。なお、放電極とは、上述の如く、電極ロッド２４及び放電線２５（図２）をまとめたものである。
直流高電圧Ｖｃの値が上昇すると、放電極と、その周囲を囲む集塵極１２の「室」の各側面との間に負コロナ放電が発生し、その結果、放電極から、集塵極１２の「室」の各側面の各々に向かう方向に負イオンが移行すると共に、同方向にイオン風が発生する。

このように、本実施形態の湿式電気集塵装置では、集塵極１２の各「室」の内部空間がイオン空間になる。従って、図１に示すように、ミストやダスト等の微粒子を含む気体Ｇ１が、湿式電気集塵装置の筺体の下部に供給されて、集塵極１２の各「室」の下端の開口部から上端の開口部に向けて流通すると、負イオンの衝突により微粒子が帯電する。
帯電した微粒子は、集塵極１２の各「室」内部の直流電界により、放電極から、集塵極１２の各「室」の側面の各々に向かう方向に力を受けて移動して、集塵極１２の各「室」の側面にそれぞれ付着する。
このようにして、ガスＧ１から微粒子が除去される。ガスＧ１から微粒子が除去されたガスＧ２は、集塵極１２の各「室」の上端部から放出され、さらに、図１に示すように、本実施形態の湿式電気集塵装置の筺体の上部から排出される。

ここで、本実施形態の湿式電気集塵装置と、従来の湿式電気集塵装置とを比較してみる。
ここでいう従来の湿式電気集塵装置とは、直流高電圧発生部３から発生された直流高圧電圧Ｖがそのまま放電極に印加される装置、即ち、本実施形態のコンデンサ４１が搭載されていない装置をいうものとする。

図４は、従来の湿式電気集塵装置に印加される直流高電圧Ｖ（以下、「印加電圧Ｖ」と適宜呼ぶ）のタイミングチャートを示している。
図４において、縦軸は印加電圧Ｖを（ｋＶ）を示しており、横軸は時間ｔを示している。
図４に示す印加電圧Ｖにおいては、ピーク〜ピークの電圧差△Ｅは、約７５ｋＶと非常に大きくなっている。これは、上述したように、直流高電圧発生部３においては、シリコン整流器７１による整流のみが行われるが、これだけでは整流として不十分（脈流が大きいという意）だからである。
このように、従来の湿式電気集塵装置では、ピーク〜ピークの電圧差△Ｅが非常に大きくなるため、印加電圧Ｖの実効電圧Ｅｒは約６０ｋＶ程度であるにも関わらず、ピーク電圧Ｖｐは約１００ｋＶと非常に高くなってしまう。このような高いピーク電圧値Ｅｐでは、火花放電（スパーク）の発生頻度が高くなる。
このため、従来の湿式電気集塵装置では、火花放電を抑制して安定した運転状態を維持するためには、上述したように、印加電圧Ｖの実効電圧Ｅｒをさらに下げて、４０〜６０ｋＶ程度に止めて運転せざるを得なかった。しかしながら、このような低い印加電圧Ｖでは、十分な集塵効率が得られなかった。

図５は、本実施形態の湿式電気集塵装置に印加される直流高電圧Ｖｃ（以下、「印加電圧Ｖｃ」と適宜呼ぶ）のタイミングチャートを示している。
図５において、縦軸は印加電圧Ｖｃ（ｋＶ）を示しており、横軸は時間ｔを示している。
図５に示す印加電圧Ｖｃにおいては、ピーク〜ピークの電圧差△Ｅは、約１０ｋＶと従来よりも非常に小さくなっていることがわかる。これは、上述したように、直流高電圧発生部３から出力された直流高電圧Ｖが、コンデンサ４１による平滑化がさらに行われるからである。
このように、本実施形態では、コンデンサ４１を搭載しているため、ピーク〜ピークの電圧差△Ｅが従来よりも非常に小さくなり、その結果、印加電圧Ｖｃの実効電圧Ｅｒを約７５ｋＶ程度と従来より高く設定しても、ピーク電圧Ｖｐは約８０ｋＶと従来より低く抑えることが可能になる。
実効電圧Ｅｒが高くなることは、湿式電気集塵装置の集塵効率を向上できることを意味する。一方、ピーク電圧Ｖｐを抑制することは、電気集塵装置における火花放電の発生頻度を抑制できることを意味する。
これにより、本実施形態の湿式電気集塵装置では、従来よりも高い印加電圧Ｖｃ、より具体的には印加電圧Ｖｃ＝７０〜８０ｋＶ程度まで上昇させても、火花放電を抑制して安定した運転状態を維持することが可能になり、その結果、重金属を含むダストを効率よく集塵できるようになる。

図６は、湿式電気集塵装置に対する印加電圧と、それに対応する電流との関係を示している。
図６において、縦軸は、印加電圧に対応する電流（後述する図７の等価回路の出力電流）（ｍＡ）を示し、横軸は、印加電圧（後述する図７の等価回路２Ｃの出力電圧Ｖｃ）の実効電圧Ｅｒを示している。
ここで、本実施形態の湿式電気集塵装置であっても、従来の湿式電気集塵装置（上述の如く、本実施形態のコンデンサ４１が搭載されていない装置）であっても、印加電圧とそれに対応する電流との関係は略同一になる。
このため、点Ｐａは、従来の湿式電気集塵装置についての実測値を示しており、印加電圧Ｖの実効電圧Ｅｒが約７２ｋＶ（電流は約１２ｍＡ）のときに、火花放電が発生したことが確認されている。
点Ｐｂは、本実施形態の湿式電気集塵装置についての実測値を示しており、印加電圧Ｖｃの実効電圧Ｅｒが約８６ｋＶ（電流は約２２ｍＡ）になっても、火花放電が発生しなかったことが確認されている。
ここで、注目すべきは、図６の実測用に用いられた本実施形態の湿式電気集塵装置及び従来の湿式電気集塵装置の差異点は、コンデンサ４１及び保護抵抗４２の有無のみである。このことは、図６に示す実測の結果は、コンデンサ４１を搭載しない場合には約７２ｋＶで火花放電が発生してしまうところ、コンデンサ４１を搭載することによって約８６ｋＶまで上昇させても火花放電が発生しないことを意味する。
このように、コンデンサ４１を搭載している本実施形態の湿式電気集塵装置を採用することで、従来と比較して印加電圧の実効電圧Ｅｒを約１４ｋＶ（＝８６ｋＶ−７２ｋＶ）も高く設定しても運転可能であること、即ち、重金属を含むダストを効率よく集塵可能になることが確認された。

ただし、ここで注意すべき点は、コンデンサ４１を単に搭載するだけで、上述の効果を十分に奏することができるわけではない点である。換言すると、適切な容量のコンデンサを、コンデンサ４１として採用してはじめて、上述の効果を十分に奏することが可能になる。
そこで、以下、図７を参照して、コンデンサ４１にとって適切な容量の設定の仕方を説明する。

［湿式電気集塵装置に搭載されるコンデンサの容量の設定の仕方］
図７は、コンデンサ４１が搭載された本実施形態の湿式電気集塵装置の等価回路を示す図である。
図７に示すように、本実施形態の湿式電気集塵装置の等価回路は、主に直流高電圧発生部３についての等価回路３Ｃと、主に直流高電圧入力部２についての等価回路２Ｃと、主に集塵装置本体部１についての等価回路１Ｃとが接続されて構成される。
ここで、「主に」と記述したのは、例えば後述する総合容量Ｃが集塵装置本体部１の要素のみから決定できないように、集塵装置本体部１、直流高電圧入力部２、及び直流高電圧発生部３の各々の等価回路として明確に切り分けることができないからである。

等価回路３Ｃにおいては、交流電源Ｖｏからの交流電圧が、変圧器Ｔｒにより昇圧されて、さらに、シリコン整流器７１により整流されて（ただし上述したように不十分な整流である）、直流高電圧Ｖとして出力されて、等価回路２Ｃに入力される。

等価回路２Ｃは、図７に示すように、Ｔ型４端子回路として構成される。等価回路２Ｃのうち、入力の２端には等価回路３Ｃが接続され、出力の２端には等価回路１Ｃが接続される。等価回路２Ｃの入力及び出力の一端（図４中下端）は接地されている。等価回路２Ｃの入力電圧（入力の２端間の電位差）は、直流高電圧発生部３から出力される直流高電圧Ｖであり、等価回路２Ｃの出力電圧（出力の２端間の電位差）は、集塵装置本体部１の放電極に対する印加電圧Ｖｃである。
等価回路２Ｃの入力の２端のそれぞれには、直流高電圧入力部２のコンデンサ４１及び保護抵抗４２の直列接続の両端のそれぞれが接続されている。当該直列接続の一端（接地端とは反対側の端）と、等価回路２Ｃの出力の一端（接地端とは反対側の端）との間には、直流高電圧入力部２の保護抵抗４３が接続されている。

等価回路１Ｃは、図７に示すように、本実施形態の湿式電気集塵装置の固有静電容量Ｃ１により構成されている。

ここで、等価回路２Ｃの出力電圧Ｖｃ、即ち集塵装置本体部１の放電極に対する印加電圧Ｖｃについて、その定格電圧をＥｏと記述するものとする。また、等価回路２Ｃの出力における定格電流をＩｏと記述するものとする。

等価回路２Ｃの出力電圧Ｖｃ（集塵装置本体部１の放電極に対する印加電圧Ｖｃ）について、その交流電圧成分の最大値−最小値の差、即ちピーク〜ピークの電圧差△Ｅは、次の式（１）で表わされる。
△Ｅ＝Ｉｏ／２ｆＣ ・・・（１）
式（１）において、ｆは、交流電源Ｖｏの周波数を示しており、Ｃは、Ｃ１とＣ２との和（Ｃ＝Ｃ１＋Ｃ２）を示しており、以下、「総合容量」と呼ぶ。Ｃ１は、上述の如く湿式電気集塵装置の固有静電容量を示しており、Ｃ２は、直流高電圧入力部２のコンデンサ４１の静電容量を示している。

この場合、等価回路２Ｃの出力電圧Ｖｃ（集塵装置本体部１の放電極に対する印加電圧Ｖｃ）について、そのピーク電圧Ｖｐは、次の式（２）のように示される。
Ｖｐ＝Ｅｏ＋△Ｅ／２ ・・・（２）

ここで、電圧リップル率をＭｖと記述し、次の式（３）のように定義するものとする。
Ｍｖ＝Ｖｐ／Ｅｏ
＝（Ｅｏ＋△Ｅ／２）／Ｅｏ
＝１＋△Ｅ／（２×Ｅｏ） ・・・（３）

ここで、定格電圧Ｅｏは既知であり、電圧リップル率Ｍｖを決めると、ピーク〜ピークの電圧差△Ｅは、次の式（４）に従って求めることができる。
△Ｅ＝（２×Ｅｏ）×（Ｍｖ−１） ・・・（４）

上述した式（１）に対して、式（４）の演算値を代入することによって、総合容量Ｃが求まる。この場合、直流高電圧入力部２のコンデンサ４１の静電容量Ｃ２は、次の式（５）で求まる。
Ｃ２＝Ｃ−Ｃ１ ・・・（５）

ここで、集塵装置本体部１の固有静電容量Ｃ１は、集塵極１２及び放電極の間の静電容量と、直流高電圧入力部２における電路（ブスバー５１）及びブスダクト３２の間の静電容量との和として、公知の式によって、近似的に求めることが可能である。
なお、保護抵抗４３の抵抗値Ｒｏ及び保護抵抗４２の抵抗値Ｒｃは、湿式電気集塵装置の電路、例えば放電線と集塵極１２とが短絡した場合に、設備の許容電流以下となるように選定すればよい。

ここで、上述の効果、即ち、実効電圧Ｅｒを上昇（例えば約７０〜８０ｋＶまで上昇）しつつ、そのピーク電圧Ｖｐを抑制するためには、ピーク〜ピークの電圧差△Ｅを抑える必要がある。換言すると、求められる実効電圧Ｅｒ及びピーク電圧Ｖｐによって、必要なピーク〜ピークの電圧差△Ｅはある程度決定づけられる。
よって、設計者等は、設計思想として、所望の効果が得られるように、ピーク〜ピークの電圧差△Ｅを決定すればよい。
ここで、ピーク〜ピークの電圧差△Ｅは、上述の式（４）により求めることができる。式（４）によれば、設計者等が自在に変更することが可能な値は、電圧リップル率Ｍｖであり、電圧リップル率Ｍｖが決定されれば、後は自動的に、ピーク〜ピークの電圧差△Ｅが求まることになる。
以上のことから、設計者等は、所望の効果を得るためには、設計値として電圧リップル率Ｍｖを先ず決定すればよい。例えば、上述の図５に示す効果を得るためには、電圧リップル率Ｍｖとして、１．１５（１５％）、望ましくは、１．１０（１０％）以下の値が決定されればよい。

このようにして、電圧リップル率Ｍｖが決定されれば、上述の式（４）により、ピーク〜ピークの電圧差△Ｅが求まる。さらに、このようにして求められたピーク〜ピークの電圧差△Ｅを、上述した式（１）に代入することによって、総合容量Ｃが求まる。そして、当該総合容量Ｃを上述した式（５）に代入することによって、所望の効果を得るために適切な、コンデンサ４１の静電容量Ｃ２が求まることになる。

［湿式電気集塵装置の集塵効率に寄与する要素］
以上、集塵装置本体部１の放電極に対する印加電圧Ｖｃを従来より上昇させる（例えば７０〜８０ｋＶ程度に上昇させる）ことで、湿式電気集塵装置の集塵効率を向上させるという効果が得られることについて説明した。
ただし、湿式電気集塵装置の集塵効率に寄与する要素は、印加電圧Ｖｃだけではない。このことについて、以下、簡単に説明する。
即ち、集塵効率を高めるためには、換言すると、排ガスからダストやミスト等を効率良く取り除くためには、集塵極１２と放電極との２電極間の電界の強さをできるだけ大きくする必要がある。
一般に、２電極間の電位差（印加電圧Ｖｃ）が大きくなると電界の強さが大きくなる一方で、２電極間の距離が長くなると電界の強さが小さくなることが知られている。即ち、湿式電気集塵装置の集塵効率に寄与する要素としては、印加電圧Ｖｃだけでなく、２電極間の距離が存在することが知られている。
以上のことから、２電極間の距離を短縮することで電界の強さは大きくなるため、その分だけ集塵効率を高めることができる。しかしながら、２電極間の距離を過度に短縮してしまうと、当該２電極間で絶縁破壊が発生し、その結果火花放電が発生してしまう。このため、２電極間の距離をむやみに短縮することは得策ではなく、適切な範囲におさめる必要がある。そこで、以下、２電極間の適切な距離について説明する。

［湿式電気集塵装置の集塵極と放電極との２電極間の距離］
一般に、火花放電が発生しない場合のコロナ放電の維持電圧は、２電極間の距離１ｃｍあたり、約４ｋＶ（約４ｋＶ／ｃｍ）である。
従って、適切な２電極間の距離ｄは、２電極間の電位差、即ち印加電圧Ｖｃ（ｋＶ）によって決定される。具体的には、適切な２電極間の距離ｄは、次の式（６）に示される通りである。
ｄ（ｃｍ）＝Ｖｃ（ｋＶ）／４（ｋｖ／ｃｍ） ・・・（６）
例えば、印加電圧Ｖｃとして７０ｋＶが要求されるならば、式（６）より、２電極間の距離ｄとしては１７．５ｃｍが適切となる。

従って、２電極間の距離ｄを１７．５ｃｍとし、かつ、上述のコンデンサ４１を搭載させることで、理論的には、火花電圧を発生させることなく印加電圧Ｖｃ＝７０ｋＶで運転が可能になる。
このことは、電極の形状によらず当てはまる。例えば、特許文献３に示されるように、線状の放電極と平面状の集塵電極（以下、「平面電極」と呼ぶ）を有する従来の集塵装置本体部に対して、コンデンサ４１を搭載した本実施形態の直流高電圧入力部２及び直流高電圧発生部３を適用し、かつ、２電極間の距離ｄを１７．５ｃｍとすれば、理論的には、印加電圧Ｖｃ（ｋＶ）を７０ｋＶまで上昇させても、火花放電を発生させることなく安定した運転状態を実現することが可能になる。即ち、コンデンサ４１の効果により、理論的には、平面電極であっても集塵効率を向上させることが可能である。

しかしながら、平面電極の材質としてＦＲＰが採用されている場合、当該平面電極は、経年変化や熱の影響により、「そり」や「曲がり」等の形状の変形が生じてしまう。
平面電極の一部に「そり」や「曲がり」等が生じたとしても、当該一部における２電極間の距離がその分だけ短縮されるため、同一の印加電圧Ｖｃであっても、電界の強さが大きくなる。換言すると、「そり」や「曲がり」等により２電極間の距離が短縮されるに連れて、火花放電の発生電圧が小さくなるため、当初の印加電圧Ｖｃ＝７０ｋＶをかけると、火花放電の発生が頻発して、安定した運転状態を継続できなくなる。
例えば、経年変化や熱等により、ＦＲＰの平板が全長の３％の割合で中央部に「そり」や「曲がり」等の変形が生じるとすると、長さが３１５ｃｍの平板電極では、９．４５ｃｍ（＝３１５ｃｍ×０．０３）の「そり」や「曲がり」等の変形が生じることになる。当初の２極間の距離ｄは１７．５ｃｍであるので、変形後の２極間の距離は８．０５ｃｍ（＝１７．５ｃｍ−９．４５ｃｍ）まで短縮してしまう。
従って、火花放電の発生を抑制するためには、印加電圧Ｖｃを３２．２ｋＶ（＝８．０５ｃｍ×４ｋＶ／ｃｍ）まで低下させなければならない。
従って、従来の平面電極では、経年変化や熱等による「そり」や「曲がり」等の変化を考慮して、仕様としての印加電圧Ｖｃを予め３２．２ｋＶまで低下させておくか、或いは、経年変化や熱等による距離の短縮分も含めて２電極間の距離を予め長く設計しておく必要がある。
仕様として印加電圧Ｖｃを３２．２ｋＶまで低下させれば、要求される集塵効率を確保することが非常に困難になるし、一方で、２電極間の距離を長く設計すれば、その分だけ湿式電気集塵機が大型化して、コストや設置等各種各様の点において問題が生じてしまう。

そこで、本実施形態の集塵極１２では、「室」という単位を導入し、複数の「室」を繰り返し連続して配置し、各「室」の四隅を強固に固定することによって、「そり」や「曲がり」等の変形が生じにくい構造を実現している。
ここで、本実施形態では、図２に示すように、集塵極１２の「室」の個数は８１個（＝９×９個）である。従って、集塵極１２の全体の略水平方向の一辺の長さを、上述の例の従来の平面電極の長さと同一の３１５ｃｍにするならば、３５ｃｍ×３５ｃｍの正方形状の開口部を有する「室」を用意すればよい。
この場合、このような「室」を、上述の平面電極と同様に、全長の３％の割合で中央部に「そり」や「曲がり」等の変形が生じるＦＲＰの板で製作するならば、１つの「室」における一辺の長さは、約１ｃｍ（＝３５ｃｍ×０．０３）程度しか短縮しない。
従って、１つの「室」内での放電極との距離、即ち２極間の距離は、１６．５ｃｍ（＝１７．５ｃｍ−１ｃｍ）となる。この場合の印加電圧Ｖｃとしては、６６ｋＶ（＝１８．５ｃｍ×４ｋＶ／ｃｍ）程度の軽微の低下で済む。
さらに、上述したように、本実施形態では、各「室」の四隅は強固に固定されるので、このような「そり」や「曲がり」等の変形はさらに生じにくくなることが期待できる。この場合、印加電圧Ｖｃの低下もさらに軽微で済むようになることが期待できる。
このように、本実施形態では、複数の「室」が繰り返し連続して配置されて集塵極１２が構成されているので、経年変化や熱等による「そり」や「曲がり」等の変化をさほど考慮せずとも、仕様としての印加電圧Ｖｃとして所望の電圧（上述の例では７０ｋＶ）をそのまま採用して、湿式電気集塵装置を設計製作することができる。
そして、そのように設計製作されても、「そり」や「曲がり」等の変形はさほど生じない。従って、長期間使用しても、火花放電を発生させることなく、当初の印加電圧Ｖｃ（上述の例では７０ｋＶ）をほぼ維持して運転することが可能になる。

［湿式電気集塵装置の保護回路との関係］
ところで、図示はしないが、本実施形態の湿式電気集塵装置に対して、安全上の目的で、特許文献３に開示されているような保護回路を適用してもよい。
即ち、火花放電が発生すると、当該火花放電が集塵極１２の表面部位に到達する場合がある。このような場合、集塵極１２のうち火花放電が到達した部位では、当該火花放電によるＦＲＰ樹脂や繊維の剥離等の損傷が生じて、導電性のＦＲＰの耐蝕層が劣化し、導電性のＦＲＰの耐腐食性を低下させる、という問題が生ずる。
このような問題を解決すべく、特許文献３には、火花放電が一旦発生すると、それ以降、連続した火花放電が発生してしまうことを抑制する自動制御を実行する保護回路が開示されている。具体的には、高圧発生装置（本実施形態の直流高電圧発生部３）からの印加電圧（従来は印加電圧Ｖであり、本実施形態では印加電圧Ｖｃ）を、火花が発生しない電圧まで瞬時に下げることによって、火花放電を停止させ、その後、再び元の印加電圧となるまで電圧を上昇させる、といった自動制御を実行する保護回路が特許文献３に開示されている。
ただし、このような保護回路が働いて（自動制御が行われて）印加電圧が低下している状態とは、湿式電気集塵装置の集塵効率が低下した状態であることを意味する。このような集塵効率が低下した状態で被処理廃ガスを次プロセスへ排出することは、瞬間的であるとはいえ、好ましくない。
ところが、本実施形態の湿式電気集塵装置では、上述したように、コンデンサ４１の平滑化効果によって、実効的な印加電圧Ｅｒを従来よりも上昇させつつ、ピーク電圧Ｖｐを従来よりも低下させることができる。このため、火花放電の発生頻度が非常に低くなるので、保護回路が働く頻度、即ち、集塵効率が低下した状態で被処理廃ガスを次プロセスへ排出してしまう頻度も非常に低くなることが期待できる。

［本実施形態の湿式電気集塵装置の効果］
以上まとめると、本実施形態の湿式電気集塵装置は、従来の湿式電気集塵装置と比較して、次のように（１）乃至（３）の有利な効果を奏することが可能である。

（１）従来では、直流高電圧発生部３の出力電圧Ｖ、即ち整流が不十分な状態（脈流が大きい状態）の出力電圧Ｖがそのまま、印加電圧として放電極に印加されていた。これに対して、本実施形態では、直流高電圧発生部３の出力電圧Ｖは、コンデンサ４１が搭載された直流高電圧入力部２を通過して、さらに平滑化された出力電圧Ｖｃとなり、当該出力電圧Ｖｃが放電極に印加される。
これにより、印加電圧Ｖｃの実効電圧Ｅｒを従来よりも上昇させつつ（例えば従来では４０〜６０ｋＶ程度であったものを、７０〜８０ｋＶ程度まで上昇させつつ）、印加電圧Ｖｃのピーク電圧Ｖｐを従来よりも抑制することが可能になる。印加電圧Ｖｃの実効電圧Ｅｒの上昇は、集塵効率を高めることを意味し、印加電圧Ｖｃのピーク電圧Ｖｐの抑制は、火花放電の発生頻度の低下を意味する。

図８は、本実施形態の湿式電気集塵装置の効果を示す図である。
図８において、縦軸は集塵効率（％）を示しており、横軸は印加電圧（ｋＶ）を示している。
従来の湿式電気集塵装置では、上述したように、印加電圧は４０〜６０ｋＶ程度であったために、集塵効率は、最大でも９９．６％程度であり、砒素（Ａｓ）にいたっては印加電圧５０ｋＶで９８％にも到達しないといった、低い値になっている。
これに対して、本実施形態の湿式電気集塵装置では印加電圧Ｖｃを７０〜８０ｋＶまで上昇することができるので、ダスト、鉛（Ｐｂ）、カドニウム（Ｃｄ）、及び砒素（Ａｓ）の何れの集塵効率についても、９９．８〜９９．９％といった非常に高い値になっている。

（２）印加電圧Ｖｃのピーク電圧Ｖｐが抑制されるので、印加電圧Ｖｃの実効電圧Ｅｒを７０〜８０ｋＶと高くした状態であっても、火花放電の発生頻度が非常に低くなる。このため、特許文献３のような保護回路が頻繁に働くことない状態で、即ち、集塵効率が低下した状態で被処理廃ガスを次プロセスへ排出してしまうおそれを抑制した状態で、ＦＲＰ製の集塵極１２に対する火花放電による損傷を抑制することが可能になる。

（３）本実施形態の集塵極１２では、「室」という単位を導入し、複数の「室」を繰り返し連続して配置して、各「室」の四隅を強固に固定することによって、「そり」や「曲がり」等の変形が生じにくい構造を実現している。
その結果、長期間使用されても、放電極と集塵極１２との接近による火花放電が発生する電圧を当初のまま低下させずに維持することができる。これにより、当初の印加電圧Ｖｃ、即ち上述の効果（１）とあわせれば、７０〜８０ｋＶといった従来よりも非常に高い印加電圧Ｖｃを維持した運転状態を、従来と比較して長期間維持することが可能になる。

このように、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。

例えば、上記実施形態の集塵極１２としては、開口部が正方形の形状を有する角筒を「室（単位）」とする角筒型集塵極が採用されたが、特にこれに限定されない。
具体的には例えば、角筒型集塵極を構成する各「室」の開口部の形状は、正方形である必要は特に無く、Ｎ角形（Ｎは３以上の整数値）であれば足り、この場合、上向きスプレーノズル２７等は、各「室」のＮ個の角のうち、少なくとも１つの角の周囲に配設させればよい。

図９は、開口部が６角形の形状を有する筒を「室」とする角筒型集塵極を有する、集塵装置本体部１の筺体内部の概略構成を示す斜視図である。
図９の例でも、集塵装置本体部１の筺体内部には、上部グリッド２１と、集塵極１２と、下部グリッド２３と、電極ロッド２４と、放電線２５と、ウェイト２６と、上向きスプレーノズル２７と、洗浄用配管２８とが設けられている。
図９の例の集塵極１２は、開口部が６角形の形状を有する筒を「室」として、複数の「室」を繰り返し連続して配置することによって構成される。
なお、「室」の個数は、図９の例では１０個とされているが、これは例示に過ぎず、任意の数でよい。

１・・・集塵装置本体部
２・・・直流高電圧入力部
３・・・直流高電圧発生部
１１・・・上部ケーシング
１２・・・集塵極
１３・・・下部ケーシング
１４・・・架構
２１・・・上部グリッド
２３・・・下部グリッド
２４・・・電極ロッド
２５・・・放電線
２６・・・ウェイト
２７・・・上向きスプレーノズル
２８・・・洗浄用配管
３１・・・コンデンサボックス
３２・・・ブスダクト
３３・・・碍子室
４１・・・コンデンサ
４２・・・保護抵抗
４３・・・保護抵抗
５１・・・ブスバー
５２・・・壁貫通碍子
５３・・・閉止板
６１・・・支持碍子
７１・・・シリコン整流器
７２・・・高電圧出力端子

Claims (3)

1. 直流高電圧を発生する高電圧発生部と、
   前記高電圧発生部により発生された直流高電圧を入力し、当該直流高電圧をコンデンサにより平滑化して出力する高電圧入力部と、
   前記高電圧入力部から出力された直流高電圧が印加される放電極と、
   前記直流高電圧に基づいて前記放電極との間に発生する負コロナ放電によって、微粒子を集塵する集塵極と、
   を備える電気集塵装置の製造方法であって、
   予め設定されたピーク電圧と、定格電圧として予め設定された実効電圧とに基づいて、電圧リップ率を予め設定する第１ステップと、
   前記実効電圧と、前記第１ステップにおいて予め設定された前記電圧リップ率とに基づいて、ピークからピークの電圧差を求める第２ステップと、
   前記第２ステップにおいて求められた前記ピークからピークの電圧差に基づいて、前記コンデンサの容量を求める第３ステップと、
   前記高電圧入力部における前記コンデンサとして、前記第３ステップにおいて求められた容量を持つコンデンサを設置する第４ステップと、
   を含む電気集塵装置の製造方法。
2. 前記集塵極を、所定の形状の開口部を有するＮ角形（Ｎは３以上の整数値）の室を単位として、複数の前記単位の集合体により構成する第５ステップをさらに含む
   請求項１に記載の電気集塵装置の製造方法。
3. 予め設定された前記実効電圧に基づいて、前記放電極と前記集塵極との距離を設定する第６ステップと、
   前記放電極を、前記第６ステップにおいて設定された距離だけ離間させて、前記集塵極を構成する前記複数の単位の各々の中に収容する第７ステップと、
   をさらに含む請求項２に記載の電気集塵装置の製造方法。

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