JP6172714B2 - 重油を使用する船舶用ディーゼルエンジンの排ガス処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、ディーゼルエンジンの排気ガスに含まれるカーボンを主体とする粒状物質（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ：以下「ＰＭ」と称する）や有害ガスを除去し、浄化する船舶用、発電用、一般産業用などの特に重油［重油（Fuel Oil）は舶用工業界において、ディーゼル油（Diesel Oil：ＤＯ）、舶用ディーゼル燃料（Marine Diesel Fuel：ＭＤＦ）又は舶用ディーゼル油（Marine Diesel Oil ：ＭＤＯ）、舶用燃料油（Marine Fuel Oil：ＭＦＯ）、重質燃料油（Heavy Fuel Oil：ＨＦＯ）、残渣燃料油（Residual Fuel Oil:ＲＦＯ）と表記されるが、これらの表記を総称して「重油」と称する］及び前記重油より低質の燃料を使用する高い温度の排気ガスを排出する大排気量ディーゼルエンジンの排気ガス処理技術に係り、より詳しくは船舶用、発電用、一般産業用エンジンなどの、大排気量ディーゼルエンジンにおけるコロナ放電を利用した排気ガスの電気式処理技術に関する。
なお、本発明においては、重油及び重油より低質の燃料を総称して、重油と称する。

各種船舶や発電機並びに大型建機、さらには各種自動車等の動力源としてディーゼルエンジンが広範囲に採用されているが、このディーゼルエンジンから排出される排気ガスに含まれるＰＭは、周知の通り大気汚染をきたすのみならず、人体に極めて有害な物質であるため、その排気ガスの浄化は極めて重要である。このため、ディーゼルエンジンの燃焼方式の改善や各種排気ガスフィルタの採用、コロナ放電を利用して電気的に処理する方法等、既に数多くの提案がなされ、その一部は実用に供されている。

ここで、ディーゼルエンジンの排気ガス中のＰＭ（粒子状物質）の成分は、有機溶剤可溶分（ＳＯＦ：Ｓｏｌｕｂｌｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｆｒａｃｔｉｏｎｓ、以下「ＳＯＦ」と称す）と有機溶剤非可溶分（ＩＳＦ：Ｉｎｓｏｌｕｂｌｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｆｒａｃｔｉｏｎｓ、以下「ＩＳＦ」と称す）の２つに分けられるが、そのうちＳＯＦ分は、燃料や潤滑油の未燃分が主な成分で、発ガン作用のある多環芳香族等の有害物質が含まれる。一方、ＩＳＦ分は、電気抵抗率の低いカーボン（すす）とサルフェート（Ｓｕｌｆａｔｅ：硫酸塩）成分を主成分とするもので、このＳＯＦ分およびＩＳＦ分は、その人体、環境に与える影響から、極力少ない排気ガスが望まれている。特に、生体におけるＰＭの悪影響の度合いは、その粒子径がｎｍサイズになる場合に特に問題であるとも言われている。

コロナ放電を利用して電気的に処理する方法としては、例えば以下に記載する方法及び装置（特許文献１〜６）が提案されている。
即ち、特許文献１には、図２３にその概略を示すように、排気ガス通路１２１にコロナ放電部１２２−１と帯電部１２２−２とからなる放電帯電部１２２を連設して、コロナ放電された電子１２９を排気ガスＧ１中のカーボンを主体とするＰＭ１２８に帯電させ、同排気ガス通路１２１に配置した捕集板１２３で前記帯電したＰＭ１２８を捕集する方式であって、放電帯電部１２２における電極針１２４は排気ガス流の流れ方向長さが短く、かつ捕集板１２３は排気ガス流の流れ方向に対し直角方向に配設された構成となしたディーゼルエンジンの排気ガス用電気式処理方法及び装置が提案されている。図中、１２５はシールガス管、１２６は高圧電源装置、１２７は排気ガス誘導管である。

特許文献２には、図２４にその概略を示すように、針先１３１−１の周りにコロナ放電１３５を起こして排気ガス中のＰＭ１３３を帯電させるためのニードル電極１３１と、帯電したＰＭ１３３を捕集するための捕集電極１３２と、前記ニードル電極１３１と前記捕集電極１３２との間に所定の直流高電圧を印加するための高圧直流電源１３４とを備えたディーゼルエンジンの排気ＰＭ捕集装置が提案されている。図中、１３６は偏向電極である。

特許文献３には、図２５にその概略を示すように、排気経路中に設けたＰＭ捕集用の収集電極対の一方を構成する固定円筒体１４１と、該固定円筒体１４１の中心部に軸方向に延設されて収集電極対の他方を構成する電極棒１４２と、前記収集電極対間に静電界を形成して排気ガス中のＰＭを前記固定円筒体１４１の内面に集積させる高電圧電源部１４３と、前記固定円筒体１４１の内面に沿って当該固定円筒体に対し相対回動して該固定円筒体内面に堆積したＰＭを掻き落とす掻き落とし部１４４を備えた排気ガス浄化装置が提案されている。図中、１４５は排気管、１４６は回転円筒部である。

特許文献４には、ディーゼルエンジンの排ガス中に含まれるＰＭを帯電させる放電電極、及び帯電されたＰＭを捕集する集塵電極を有する電気集塵手段と、集塵電極に捕集されて滞留するＰＭを当該集塵電極から剥離させる手段と、集塵電極から剥離されたＰＭを分別して捕集するサイクロン方式の分別捕集手段とを備えたディーゼルエンジン排ガス浄化装置が提案されている。
この装置は、図２６にその一例を示すように、排ガスを横方向に流しながら処理するように構成されたもので、ＰＭを捕集するための電気集塵部１５１と、分別捕集部としてのサイクロン１５２を備え、電気集塵部１５１は筒状ハウジング１５６の内周面に取付けた筒状金属体１５７と該筒状金属体の内周面に形成した凹凸部１５８とによって構成された集塵電極１５４と、この集塵電極１５４の軸線に沿って延びる主電極１５９と、この主電極１５９の長手方向に所定の間隔で配設された放射状に突出する電極針１６０の群とによって構成された放電電極１５５とを備え、サイクロン１５２は電気集塵部１５１を通過したガス流１５３の流れを旋回流に変換するガイドベーン１６１より下流側の部位に構成され、このサイクロン１５２の下流に該サイクロン内のガスを排出するための排気管１６２と、遠心分離されたＰＭを捕集するホッパー１６３が設けられている。１６４は集塵電極１５４に捕集されて滞留するＰＭを当該集塵電極から剥離させる剥離機構であり、例えば偏心による振動を発生する偏心モータ１６５で構成されている。１６６は排気管１６２内の排ガスをホッパー１６３の上部空間にリターンさせるための抽気管である。

即ち、上記構成の排ガス浄化装置は、電気集塵部１５１に流入した排ガス中のＰＭは、集塵電極１５４と放電電極１５５との間における放電によって帯電されてクーロン力によって集塵電極１５４に捕集され、捕集されたＰＭはガス流と共にガイドベーン１６１に流入し、ガイドベーン１６１より下流側の部位に構成されるサイクロン１５２によりＰＭが遠心分離され、遠心分離されたＰＭはホッパー１６３内に降下して捕集され、一方、浄化された排ガスは排気管１６２を介して外部に放出される仕組みとなしたものである。

特許文献５には、自動車に搭載したディーゼルエンジンの排気ガス中の捕集対象成分をコロナ放電により帯電させて凝集する帯電凝集部と、凝集させた成分を捕集するフィルタ部とを備えたガス処理装置として、図２７、図２８に示すように帯電凝集部１７０を上流側に、フィルタ部１８０を下流側に配設して構成すると共に、帯電凝集部１７０のガス通路壁を筒状体１７１、１７１ａ等で形成し、又、ガス通路壁の表面近傍に配置された導電性の筒状体１７１ｆで低電圧電極の集塵電極を形成し、これらの筒状体の内部に配置した線状体の高電圧電極でコロナ電極を形成すると共に、前記ガス通路壁の筒状体を自然対流と熱放射による自然によりガスを冷却するガス冷却部として形成し、更に、前記ガス通路壁の筒状体、又は前記導電性の筒状体の内側表面近傍を流れるガス流に対して、乱流を促進する乱流促進手段１７１ｅを、前記筒状体の表面又は表面近傍に設けて構成するガス処理装置が示されている。図中、１７１ｃはガス入口室、１７１ｂはコロナ電極、１７１ｄはガス出口室である。

特許文献６に記載されている、重油以下の低質燃料を使用するディーゼルエンジン排ガス処理装置は、図２９にその構成例を示すように大きく分けて電気集塵手段を構成する管状捕集部１９１と分別捕集手段を構成する分別捕集部１９２とからなり、ＰＭ粒子を捕集するために設ける管状捕集部１９１は、集塵電極を構成する所定長さの、捕集壁面１９１−１ｋを有する捕集管１９１−１と排ガス中に含まれるＰＭに帯電させる放電電極１９１−２とを備えている。集塵電極を構成する捕集管１９１−１には、上流側（ディーゼルエンジン側）の端部に排ガス導入口１９１−１ａを有し、下流側の端部の軸心付近にＰＭの低濃度排ガス導出管１９３を、下流側の端部の内周面付近にＰＭの高濃度排ガス導出部１９１−１ｂをそれぞれ連設している。放電電極１９１−２は、集塵電極を構成する捕集管１９１−１の軸心付近をほぼ全長にわたって延びる主電極１９１−２ａと、該主電極１９１−２ａの長手方向に所望の間隔で配設された放射状に突出する電極針１９１−２ｂの群とによって構成されている。このように構成された放電電極１９１−２は、捕集管１９１−１の排ガス導入口１９１−１ａ側に設けたシールエアー導入管部１９１−１ｃと、低濃度排ガス導出管１９３の入口部位に設けたシールエアー導入管部１９３−１に垂設した支持体１９４を介して主電極１９１−２ａの両端部が支持されている。
なお、図示しないが、放電電極１９１−２は必要に応じ捕集管１９１−１の内部より絶縁されたステーにより所望間隔を有して支持されている。又、放電電極１９１−２は外部に設置された高圧電源装置（図示せず）に配線されて制御された高圧電源の供給を受けている。

前記排ガスの流れ方向における管状捕集部１９１の下流側に設けられた分別捕集部１９２は、分別手段としてのサイクロン捕集手段１９２−１により構成されている。このサイクロン捕集手段１９２−１は、捕集管１９１−１の高濃度排ガス導出部１９１−１ｂに連通管１９５−１を介して接続された１台の接線式サイクロン１９２−１ａで構成され、さらに該接線式サイクロン１９２−１ａと前記低濃度排ガス導出管１９３との間に、接線式サイクロン１９２−１ａ通過後の浄化ガスを低濃度排ガス導出管１９３内を流れる低濃度排ガスに合流させるための排出管１９６−１を配設している。又、前記低濃度排ガス導出管１９３には、接線式サイクロン１９２−１ａへの高濃度排ガス流入量及び流入速度と低濃度排ガス放出量の流量調整を行うための流量制御ダンパー１９７を設けている。

又、上記重油以下の低質燃料を使用するディーゼルエンジン排ガス処理装置の他の構成例として図３０に示すディーゼルエンジン排ガス処理装置は、サイクロン捕集手段２０２−１を２台の接線式サイクロン２０２−１ａで構成した以外は前記図２９に示す排ガス処理装置と同様の構成を有するもので、捕集管２０１−１の高濃度排ガス導出部２０１−１ｂに連通管２０５−１、２０５−２を介して２台の接線式サイクロン２０２−１ａを並列的に接続してサイクロン捕集手段２０２−１を構成するとともに、この場合も各接線式サイクロン２０２−１ａ通過後の浄化ガスをそれぞれ低濃度排ガス導出管２０３内を流れる低濃度排ガスに合流させるための排出管２０６−１、２０６−２を配設している。

サイクロン捕集手段２０２−１は、処理能力の異なる複数の接線式サイクロン、例えば図３１に示すように小処理能力接線式サイクロン２０２−１ｂ、中処理能力接線式サイクロン２０２−１ｃ、大処理能力接線式サイクロン２０２−１ｄの３種類のサイクロンで構成したもので、捕集管２０１−１の高濃度排ガス導出部２０１−１ｂに放射状位置に接続した連通管２０８−１、２０８−２、２０８−３を介して各接線式サイクロン２０２−１ｂ、２０２−１ｃ、２０２−１ｄを接続し、前記各連通管２０８−１、２０８−２、２０８−３の高濃度排ガス導入口に流量制御ダンパー２０９−１、２０９−２、２０９−３を設けた構成となしたものである。
このように処理能力の異なる複数の接線式サイクロンでサイクロン捕集手段を構成した場合には、舶用エンジンにおける主機及び補機の並列運転や単独運転に伴う運転状況の変化やエンジンの負荷率に応じて変化する排気ガス流量に対応して各接線式サイクロンをより適正に選択使用することが可能となるのみならず、低濃度排ガス導出管２０３に配設したダンパーと合わせて各接線式サイクロン毎に設けた流量制御ダンパー２０９−１、２０９−２、２０９−３を制御することにより各接線式サイクロンへの排ガスの流入接線速度をより適正に制御することが可能となり、高い捕集効率を広いエンジン負荷率の範囲等において確保、維持することができる。

ＷＯ２００６／０６４８０５Ｂ号公報 特開平９−１１２２４６号公報 特開平６−１７３６３７号公報 特開２００６−１３６７６６号公報 特許第４５２９０１３号 特開２０１２−１０７５５６号

しかしながら、コロナ放電などを利用して電気的に排気ガス中のＰＭを処理する上記した従来のディーゼルエンジン排ガス浄化装置には、以下に記載する欠点がある。
即ち、前記特許文献１に記載されたディーゼルエンジンの排気ガス用電気式処理方法及び装置は、放電帯電部１２２における電極針１２４は排気ガス流の流れ方向長さが短くかつ捕集板１２３は排気ガス流の流れ方向に対し直角方向に配設され、又、排気ガス流が捕集板１２３に対し直接当接するので流過抵抗（圧力損失；圧損）が大きいこと、捕集板１２３が薄く排気ガス流の流れ方向長さが短いのでＰＭの素通りが危惧され、ＰＭ捕集効率を十分に高めることができない恐れがあること、一旦捕集板１２３を通過したＰＭは再度コロナ放電により帯電させて捕集されることがなくそのまま排出されてしまうことが危惧される、といった問題を有する。
なお、前記特許文献１には、捕集板を排気ガス流の流れ方向に長尺な管状とすると共に、管状捕集部の管軸方向に電極針を設け、ＰＭ粒子を排気ガス流の流れ方向に流しながら堆積・剥離を繰返すジャンピング現象を発現させて成長させ、この成長現象により排気ガス流の管状捕集部内面付近のＰＭの粒径をサイクロンで捕集し易いように粗大化させると共にＰＭの濃度を上昇させ、さらにこのＰＭの粒径が大径でかつ濃度が高濃度に濃縮した排気ガス流を選択的に抽出してサイクロンで捕集するという技術思想はもとより、放電電極及び集塵電極よりなる管状捕集部を軸方向に短寸とすると共に径を異ならせた管状捕集モジュールを軸方向に複数組合せて全排気ガス流に確実コロナ放電させる技術思想は開示も示唆もしていない。

又、前記特許文献２に記載の排気ＰＭ捕集装置及び特許文献３に記載の排気ガス浄化装置は、放電電圧と捕集偏向電圧が同電位であるため両電圧をそれぞれの適正条件に設定することが難しいこと、偏向電極と捕集電極間のスパーク発生を防止するためにその間隔を大きくとらざるを得ないこと、又そのために捕集されずに捕集区間を素通りするＰＭが多くなり、捕集効率が低下すること、更に、捕集効率を上げるためには捕集部の容量を大きくとる必要があり、装置の大型化を余儀なくされ、小型軽量化が望まれる舶用部品としては不適当である、といった欠点を有する。
なお、前記特許文献２には、捕集電極１３２は排気の通り道となるトンネル状の電極とされ、捕集電極１３２のトンネル内にニードル電極１３１と偏向電極１３６との電極結合体が、トンネルと軸心を略共通にして配設され、太く長尺の電極結合体が管状捕集部のほぼ全長にわたり内挿されて格子状に形成され、と記載され、又、前記特許文献３には、「……固定円筒体１４１の中心線に沿って放電電極対及び収集電極対の各一方を構成する電極棒１４２が垂下され、……固定円筒体１４１の下部側面には径大な排気口が設けられ、排気口には下流側排気管１４５が嵌入……。」と、「回転円筒部１４６は下部が径小な切頭円錐形状を有し……回転円筒部１４６の内面から上方に長尺のバー（掻き落とし部）１４４が立設しており、バー１４４の外縁は固定円筒体１４１の径大部の内面に接している。」と、「……ディーゼルパティキュレートは、放電空間で電極棒１４２と固定円筒体１４１……との間のコロナ放電により……帯電したディーゼルパティキュレートは、……静電界に引かれて固定円筒体１４１の径大部の内面に堆積する。」と、記載され、更に「回転円筒部１４６の回転とともに、バー１４４は固定円筒体１４１の径大部の内面に接して低速で回転し、径大部の内面に堆積したディーゼルパティキュレート層を落下させ、……落下したディーゼルパティキュレートは収集箱に集め、……除去することができる。」と記載されて管状捕集部が形成されてはいるが、特許文献３に記載されているものは、捕集電極を排気ガス流の流れ方向に長尺な固定円筒部（管状）とすると共に、管状捕集部の管軸方向に間隔を保持して電極針を設け、ＰＭを排気ガス流の流れ方向に流しながら堆積させ、堆積したＰＭ粒子をバーにて掻き落とす技術であり、掻き落とされた時に飛散するＰＭ粒子の一部は収集箱の手前に設けられた径大な排気口に嵌入された下流側排気管より排出されることが大いに危惧される技術である。

従って、特許文献２、３に記載された技術も、前記特許文献１に記載された技術と同様に、捕集板を排気ガス流の流れ方向に長尺な管状とすると共に、管状捕集部の管軸方向に電極針を設け、ＰＭ粒子を排気ガス流の流れ方向に流しながら堆積・剥離を繰返すジャンピング現象を発現させて成長させ、この成長現象により排気ガス流の管状捕集部内面付近のＰＭの粒径をサイクロンで捕集し易いように粗大化させると共にＰＭの濃度を上昇させ、さらにこのＰＭの粒径が大径でかつ濃度が高濃度に濃縮した排気ガス流を選択的に抽出してサイクロンで能率よく捕集する技術思想はもとより、放電電極及び集塵電極よりなる管状捕集部を軸方向に短寸とすると共に径を異ならせた管状捕集モジュールを軸方向に複数組合せて全排気ガス流に確実コロナ放電させる技術思想は開示も示唆もしていない。

一方、前記特許文献４に記載のディーゼルエンジン排ガス浄化装置は、電気集塵部１５１の集塵電極１５４や筒状ハウジング１５６の内周壁面（捕集管壁）に捕集されたＰＭ粒子は大きな塊を形成し、このＰＭ塊が自然剥離ないし機械的剥離機構により集塵電極１５４や捕集管壁を離脱して筒状ハウジング１５６内で混合され、この離脱して混合されたＰＭ塊を排ガス中からサイクロン１５２において遠心分離してホッパー１６３に再捕集する方式であるが、この方式においては、筒状ハウジング１５６内に配設した全排ガス量の混合を伴うガイドベーン１６１によるサイクロン１５２に排ガスの全量を流してＰＭを遠心分離させるため、必然的に大型のガイドベーン１６１を配置した大型のサイクロン１５２が必要となり、設備コスト及びランニングコストが高くつくこと、又、構造的にサイクロン１５２を複数設置することができないため、運転エンジン台数の増減やエンジンの負荷率の大きな変動に伴う排気ガス流量の大幅な増減に対応できない上、サイクロン導入部の排ガス流速を適正に制御する手段を備えていないため高いＰＭ捕集率を維持しかつサイクロンでの過大な圧損による燃費の悪化等の問題を解消することができない、といった欠点を有する。
なお、前記特許文献４においては、捕集板を排気ガス流の流れ方向に長尺な管状とすると共に、管状捕集部の管軸方向に電極針を設け、ＰＭ粒子を排気ガス流の流れ方向に流しながら管状捕集部内面付近に堆積させサイクロンで捕集してはいるが、該特許文献４に記載された技術も、前記特許文献１〜３に記載された技術と同様に、排気ガス流のＰＭの粒径をサイクロンで捕集し易いように粗大化させると共に排気ガス流の管状捕集部内面付近のＰＭの濃度を上昇させ、さらにこのＰＭの粒径が大径でかつ濃度が高濃度に濃縮した排気ガス流の管状捕集部内面付近の流れだけを選択的に抽出して集中的にサイクロンで捕集する技術思想はもとより、放電電極及び集塵電極よりなる管状捕集部を軸方向に短寸とすると共に径を異ならせた管状捕集モジュールを軸方向に複数組合せて全排気ガス流に確実コロナ放電させる技術思想は開示も示唆もしていない。

更に、特許文献５に記載のガス処理装置は、車載用の小型のガス処理装置であって、帯電凝集部１７０を上流側に、フィルタ部１８０を下流側に配設して構成すると共に、帯電凝集部１７０に排気ガスを多数に分流するガス入口室１７１ｃを設けると共にガス通路壁を筒状体１７１ｆで形成しかつ該筒状体１７１ｆを外気に露出してガス通路壁である当該筒状体１７１ｆを自然対流と熱放射による自然放熱によりガスを冷却するガス冷却部として形成し、その後分流した排気ガスをガス出口室１７１ｄにて再混合させる装置に関する技術であり、管状捕集部から流出した排気ガスが、ＰＭ粒子の捕集工程以前に再混合されることのない技術（後述する本発明）とは異なる。この特許文献５に記載のガス処理装置は、筒状体１７１ｆの内表面又はその内表面の近傍にガス流れに対する乱流促進手段１７１ｅを設けて、特に筒状体の表面近傍にガスの乱流化を促進して、流路断面方向の攪拌作用を大きくしてしまう欠点を有する。
なお、この特許文献５に記載のものは、捕集壁を排気ガス流の流れ方向に長尺な管状の筒状体とすると共に該管状捕集部の管軸方向に電極針を設け、ＰＭ粒子を排気ガス流の流れ方向に流しながら該管状捕集部内面付近に堆積させて捕集しているものの、この特許文献５も、前記特許文献１〜４と同様に、排気ガス流のＰＭの粒径を下流側に設置されたサイクロンで捕集し易いように粗大化させると共に排気ガス流の管状捕集部内面付近のＰＭの濃度を上昇させ、更にこのＰＭの粒径が大径でかつＰＭ濃度が高濃度の排気ガス流の管状捕集部内面付近の流れだけを選択的に抽出して集中的にサイクロンで捕集するという技術思想はもとより、放電電極及び集塵電極よりなる管状捕集部を軸方向に短寸とすると共に径を異ならせた管状捕集モジュールを軸方向に複数組合せて全排気ガス流に確実コロナ放電させる技術思想は開示も示唆もしていない。

更に、特許文献６に記載のガス処理装置の電気集塵手段を構成する管状捕集部１９１、２０１の主要部は、いずれも径がほぼ一定の単一管状の構成であり、放電電極及び集塵電極よりなる管状捕集部を軸方向に短寸とすると共に径を異ならせた管状捕集モジュールを軸方向に多数（複数段）組合せて全排気ガス流に確実にコロナ放電させる技術思想は開示も示唆もしていない。

本発明は、上記した従来技術の欠点を解消するためになされたもので、特に全排ガス量が流れる通路内に電極＋捕集管よりなる管状捕集モジュール径を異ならせて順次径が変化するよう該管状捕集モジュールを複数設置し、異なる半径位置を流れる排気ガス流に対しても何れかの管状捕集モジュールを必ず通過させることにより確実にコロナ放電させて適正に帯電させ、確実に捕集電極に捕集させて塊状とし、かつ付着と剥離を繰り返させてより大きく重量のある塊状とさせて、その後のサイクロンや衝突式慣性力粒子分離器による捕集を確実となして排出ガス清浄度をより向上させて、ディーゼルエンジン、特に重油を使用する船舶用ディーゼルエンジンにおける主機及び補機の並列運転や単独運転に伴う運転状況の変化やエンジンの負荷率の大きな変動などによる排気ガス流量の大幅な増減にも対応することができるディーゼルエンジン排ガス処理装置を提供しようとするものである。

本発明に係る重油を使用する船舶用ディーゼルエンジンの排ガス処理装置は、重油を使用するディーゼルエンジンの排ガス中に含まれる粒状物質に帯電させる放電電極、及び帯電された前記粒状物質を捕集する管状の集塵電極よりなる捕集モジュールを組合せて構成する管状捕集部を有し、かつ前記放電電極は前記管状捕集部内に管軸方向に配設された主電極と該主電極に間隔配設された放射状に突出する複数本の電極とによって構成された電気集塵手段と、前記管状捕集部から剥離した粒状物質を分別して捕集し集塵する分別捕集手段を備え、さらに前記管状捕集部の下流側の軸心付近に粒状物質の低濃度排ガス導出管を、同管状捕集部の下流側の内周面付近に粒状物質の高濃度排ガス導出部をそれぞれ設け、粒状物質の高濃度排ガス導出部に前記粒状物質を捕集し集塵する集塵前記分別捕集手段を連設した重油を使用するディーゼルエンジン排ガス処理装置において、前記放電電極及び集塵電極である単一径で所定長さの主捕集管よりなる管状捕集部の上流側に、軸方向に短寸で配設径の異なる放電電極及び軸方向に短寸で主捕集管より小径である管状の集塵電極よりなる管状捕集モジュールを１軸方向に複数組合せて主捕集管内に配置し、かつ管状捕集部の下流側に放電電極と主捕集管よりなる捕集モジュールを配置して構成することを特徴とするものである。

又、本発明は、上記排ガス処理装置において、前記管状捕集部を、排気ガス上流側に最も小径の管状捕集モジュールが配設され、かつ下流に向かい順次大径の管状捕集モジュールを配設した構成とすること、前記主捕集管と前記管状捕集モジュールの間の空間に、前記放電電極を配設して管状捕集モジュールとした構成とすること、前記主捕集管と前記管状捕集モジュールの間の空間に、前記放電電極及び前記集塵電極よりなる管状捕集モジュールを複数配設した構成とすることを好ましい態様とするものである。
又、本発明に係る重油を使用する船舶用ディーゼルエンジンの排ガス処理装置は、重油を使用するディーゼルエンジンの排ガス中に含まれる粒状物質に帯電させる放電電極、及び帯電された前記粒状物質を捕集する管状の集塵電極よりなる捕集モジュールを組合せて構成する管状捕集部を有し、かつ前記放電電極は前記管状捕集部内に管軸方向に配設された主電極と該主電極に間隔配設された放射状に突出する複数本の電極とによって構成された電気集塵手段と、前記管状捕集部から剥離した粒状物質を分別して捕集し集塵する分別捕集手段を備え、さらに前記管状捕集部の下流側の軸心付近に粒状物質の低濃度排ガス導出管を、同管状捕集部の下流側の内周面付近に粒状物質の高濃度排ガス導出部をそれぞれ設け、粒状物質の高濃度排ガス導出部に前記粒状物質を捕集し集塵する集塵前記分別捕集手段を連設した重油を使用するディーゼルエンジン排ガス処理装置において、前記放電電極及び集塵電極であり拡径部を有する所定長さの主捕集管よりなる管状捕集部の上流側に、軸方向に短寸で配設径の異なる放電電極及び軸方向に短寸で主捕集管より小径である管状の集塵電極よりなる管状捕集モジュールを軸方向に複数組合せて主捕集管内に配置し、かつ管状捕集部の下流側に放電電極と主捕集管よりなる捕集モジュールを配置して構成したこと、を好ましい態様とするものである。
さらに又、本発明に係る重油を使用する船舶用ディーゼルエンジンの排ガス処理装置は、重油を使用するディーゼルエンジンの排ガス中に含まれる粒状物質に帯電させる放電電極、及び帯電された前記粒状物質を捕集する管状の集塵電極よりなる捕集モジュールを組合せて構成する管状捕集部を有し、かつ前記放電電極は前記管状捕集部内に管軸方向に配設された主電極と該主電極に間隔配設された放射状に突出する複数本の電極とによって構成された電気集塵手段と、前記管状捕集部から剥離した粒状物質を分別して捕集し集塵する分別捕集手段を備え、さらに前記管状捕集部の下流側の軸心付近に粒状物質の低濃度排ガス導出管を、同管状捕集部の下流側の内周面付近に粒状物質の高濃度排ガス導出部をそれぞれ設け、粒状物質の高濃度排ガス導出部に前記粒状物質を捕集し集塵する集塵前記分別捕集手段を連設した重油を使用するディーゼルエンジン排ガス処理装置において、前記放電電極及び集塵電極である排気ガスの下流側に向かい順次大径化させた所定長さの主捕集管よりなる管状捕集部の上流側に、軸方向に短寸で配設径の異なる放電電極及び軸方向に短寸で主捕集管より小径である管状の集塵電極よりなる管状捕集モジュールを軸方向に複数組合せて主捕集管内に配置し、かつ管状捕集部の下流側に放電電極と主捕集管よりなる捕集モジュールを配置して構成したことを好ましい態様とするものである。
又、排気ガス上流側管状捕集モジュールに隣接し、かつ該上流側管状捕集モジュールより大径の下流側管状捕集モジュールを配設する場合、該下流側管状捕集モジュールの放電電極の配設外径を、前記上流側管状捕集モジュールの集塵電極の内径以下の径とすること、排気ガス上流側管状捕集モジュールに隣接し、かつ該上流側管状捕集モジュールより大径の下流側管状捕集モジュールが配設され、該下流側管状捕集モジュールの放電電極の配設外径が前記上流側管状捕集モジュールの集塵電極の内径より大径の場合、前記上流側管状捕集モジュールと下流側管状捕集モジュールの各放電電極の間に放電電極の配設外径が順次増加する遷移径部を配設すること、前記ディーゼルエンジンと前記管状捕集部との間に、前記分別捕集手段通過後の浄化ガスを還流させる還流配管を設け、かつ該還流配管内を還流する排気ガスに対する運動エネルギー付与手段を設けること、捕集壁面を構成する集塵電極を波板などの凹凸を有する板を筒状に成形して環状もしくはスパイラル状の凸条及び／又は凹条を有した筒状壁面、あるいはエキスパンドメタルなどの網目状貫通孔とその貫通孔周縁に厚さ方向の凹凸を有する板を筒状に形成して周縁に凹凸を有する網目状貫通孔を有した筒状壁面にて構成すること、前記主捕集管内に複数配置される前記管状捕集モジュールの管状の集塵電極である捕集管の先端にベルマウスを、後端にテーパー拡径部を設けること、前記主捕集管内に複数配置される前記管状捕集モジュールの管状の集塵電極である捕集管の内壁に、多数の貫孔を有する筒状のサブ捕集管を、捕集管（主捕集管）と電気的に導通状態にして設けること、さらに前記主捕集管内に複数配置される前記管状捕集モジュールの管状の集塵電極である捕集管の管壁に多数の貫孔を設けること、を好ましい態様とするものである。

本発明は又、前記放電電極が、前記管状捕集部内に管軸方向に配設された主電極と該主電極に間隔配設された、頂角が２０°程度で形状が略二等辺三角形を呈する鋸刃状の放電板とで構成され、かつ前記鋸刃状の放電板は主電極の軸方向に所望間隔に配設されて鋸刃状放電電極群を構成するとともに、該鋸刃状放電電極群が主電極の周方向に放射状に複数配設された構成となすこと、を好ましい態様とするものである。又、前記放電電極は、鋸刃状の放電板部が前記主電極の軸方向に延びる基板部と一体に設けられた鋸刃状放電電極板で構成され、かつ該鋸刃状放電電極板は当該基板部を介して主電極の軸方向に突設されるとともに主電極の周方向に放射状に複数配設された構成となすこと、を好ましい態様とするものである。又、前記主電極の軸方向及び周方向に配設された鋸刃状放電電極群及び／又は鋸刃状放電電極板の各々の周方向の間に、前記鋸刃状放電電極又は前記鋸刃状放電電極板の外径より小径の帯状整流板を主電極の軸方向に沿って放射状に少なくとも１枚配設されていること、を好ましい態様とするものである。さらに又、本発明は、前記主捕集管内に複数配置される前記管状捕集モジュールの管状捕集部を主捕集管に固定するステーを管軸方向に延伸する板状の長尺材とし、かつ該長尺材からなる板状のステーを周方向に複数配置すること、を好ましい態様とするものである。

本発明に係る重油を使用する船舶用ディーゼルエンジンの排ガス処理装置は、管状捕集部において排ガス中のＰＭが管状の捕集壁面に捕集されて塊状となり、このＰＭ塊が管状の捕集壁面に付着と剥離を繰返しながら管状の捕集壁面付近をＰＭが徐々に濃縮化されていくことによりＰＭを高濃度に含んだ排ガス流となって下流へ流れ、管状捕集部の軸心付近をＰＭが徐々に希薄化されていくことによりＰＭを低濃度にしか含有しない低濃度排ガスと分離されてＰＭの高濃度排ガスは管状の捕集壁面付近の高濃度排出部から接線式サイクロン又は衝突式慣性力粒子分離器への導入部へ分流され、接線式サイクロン又は衝突式慣性力粒子分離器よりなる捕集部へ導くことができ、即ち、この管状捕集部にてＰＭ粒子の多くを捕集することができるという基本的な作用効果に加え、以下に記載する優れた作用効果を奏する。
（１）．放電電極及び集塵電極を軸方向に短寸で同心円状に組合せて一つの管状捕集モジュールとし、この管状モジュールの径を排気ガス最上流に最少径のものを、最終段を最大径とし、排気ガスの流れ方向に沿って順次管状捕集モジュールの径を増大させて複数配置
（最少２組のモジュール）することにより、異なる半径位置を流れる排気ガス流に対しも何れかの管状捕集モジュールを必ず通過させることにより、その管状捕集モジュール通過時にその管状捕集モジュールの放電電極により確実にコロナ放電され、またその管状捕集モジュールの集塵電極に一旦は必ず堆積され、堆積と剥離を繰り返しながら通過し、これを管状捕集モジュールの配置段数に応じて繰り返すこととなることにより、例えば管状捕集モジュールを５段設置とした場合には、中央付近を流れる排気ガス流に含まれるＰＭ粒子のほとんどは５回コロナ放電を受け、その外側を流れる排気ガス流は４回のコロナ放電を、その外側を流れる排気ガス流は３回のコロナ放電を、とコロナ放電を受ける回数は順次減るものの、最外周を流れる排気ガス流であっても少なくとも１回のコロナ放電を受けており、全排気ガス流に対し万遍なく確実にコロナ放電をさせることができる。
（２）．排気ガス流下流側の管状捕集モジュールの径を大きくすることにより、集塵電極を軸方向に剥離と堆積を繰り返しながら成長したＰＭ粒子の塊は、集塵電極の下流側端部から剥がれ出ると直ちに次の管状捕集モジュールの放電電極によりコロナ放電されて帯電され、この次の管状捕集モジュールの集塵電極に堆積することとなり、その後堆積と剥離を繰り返して成長しながら下流側へと流れていき、最終的には最終段である管状捕集部に堆積し剥離して高濃度排出部へ分流され、接線式サイクロン又は衝突式慣性力粒子分離器への導入部へ流出することとなる。
（３）．管状捕集部の主捕集管と管状捕集モジュールの間の空間に放電電極を配設することにより、排気ガスの流れ方向の同一位置で複数の流れに対し同時にコロナ放電をさせることができて、それぞれの流れのＰＭ粒子が捕集面に堆積・剥離を繰返し成長させることとなって装置の小型化と捕集率の向上がはかられる。
（４）．管状捕集部の主捕集管と管状捕集モジュールの間の空間に、放電電極及び集塵電極よりなる管状捕集モジュールの径を異ならせて同心円状に複数組配設し、排気ガスの流れ方向の同一位置で全流れに対し同時にコロナ放電をさせることができることにより、それぞれの流れのＰＭ粒子を成長させることとなって装置の小型化と捕集率の向上がはかられる。
（５）．放電電極及び集塵電極よりなる管状捕集モジュールが複数配設された管状捕集部の主捕集管の径を、他の部分より排気ガスの流れ方向下流に向かって拡径化させることにより、排気ガス流の流速を低下させてＰＭ粒子（塊状）へのコロナ放電と集塵電極への付着をより確実とさせて捕集率の向上をはかることができる。
（６）．排気ガス上流側管状捕集モジュールに隣接し、かつ該上流側管状捕集モジュールより大径の下流側管状捕集モジュールを配設する場合に、この下流側管状捕集モジュールの放電電極の径を、上流側管状捕集モジュールの集塵電極の内径以下の径とすることにより、下流側管状捕集モジュールの集塵電極の下流側端部から剥がれ出たＰＭ粒子の塊は、直ちに次の管状捕集モジュールの放電電極のポテンシャルの高い先端部に流入（遭遇）することにより直ちにコロナ放電されて即帯電され、次の管状捕集モジュールの集塵電極に確実に堆積することとなり、その後堆積と剥離を繰り返して成長しながら下流側へと流れていき、捕集率の向上をはかることができる。
（７）．排気ガス上流側管状捕集モジュールに隣接し、かつ該上流側管状捕集モジュールより大径の下流側管状捕集モジュールが配設され、該下流側管状捕集モジュールの放電電極の径が前記上流側管状捕集モジュールの集塵電極の内径より大径の場合、前記上流側管状捕集モジュールと下流側管状捕集モジュールの各放電電極の間に放電電極の径が順次増加する遷移径部を配設しても、前記と同様に捕集率の向上をはかることができる。
（８）．ディーゼルエンジンと管状捕集部との間にこの分別捕集手段通過後の浄化ガスを還流させる還流配管を設け、かつこの還流配管内を還流する排気ガスに対する運動エネルギィー付与手段を設けることにより、前記（１）〜（７）の作用効果に加え、排気抵抗を減少させてエンジン効率・燃料消費率を向上させることができる。
（９）．捕集壁面を構成する集塵電極を波板などの凹凸を有する板を筒状に成形して環状もしくはスパイラル状の凸条及び／又は凹条を有した筒状壁面にて構成することにより、コロナ放電により帯電されイオン風に乗ったＰＭ粒子の集塵電極への流れがスパイラル状
の凸条及び／又は凹条の存在により筒状壁面付近にて乱れあるいは停滞・滞留して付着率を向上させることができる。
（１０）．最終段の管状捕集部以外の捕集部において捕集壁面を構成する集塵電極をエキスパンドメタル・パンチングメタル・平織／綾織金網・ワイヤーネットなど多数の貫孔や網目状貫通孔とその網目状貫通孔周縁に厚さ方向の凹凸を有した板もしくは網を筒状に形成して多数の貫孔や網目状貫通孔とその網目状貫通孔周縁に厚さ方向の凹凸を有する網目状貫通孔を有した筒状壁面にて構成することにより、コロナ放電により帯電されイオン風に乗ったＰＭ粒子が捕集壁面としての筒状壁面に達した時に、該筒状壁面の内壁面に多数の貫孔や網目状貫通孔とその網目状貫通孔周縁に厚さ方向の凹凸を有する網目状貫通孔が設けられているので、筒状壁面の内壁面によって跳ね返されて筒状壁面の軸芯方向に戻されて逆流する現象を防止もしくはほとんど発生させることがなく、該貫孔からイオン風に乗ったＰＭ粒子の一部が貫通してその外側を流れる流れに合流することによりその流れのＰＭ粒子の塊濃度をより濃くすることができ、よりＰＭ粒子濃度の濃い流れを高濃度ガス導出（排出）部へ導出することができる。
（１１）．捕集管の先端にベルマウスを、捕集管の後端にテーパー拡径部を設けることにより、以下に記載する効果を奏する。
（ａ）．捕集管の先端にベルマウスを設けることにより、排気ガス流を確実に捕集管の間に流入させてガス量を増加させると共に増速できる。
（ｂ）．捕集管の後端にテーパー拡径部を設けることにより、内側捕集管の外周に沿って流れている増速されたガス流がテーパー拡径部の外表面に沿って流れ（物の表面に沿って流体が流れる現象を「コアンダー効果」というが、この現象によって外表面に沿って流れている。）、径方向外向きの流れとなって流出し、捕集管軸心方向（捕集壁面から遠ざかる方向）への流れを抑制する。
（ｃ）．捕集管の後端にテーパー拡径部を設けることにより、内側捕集管の内周に沿って流れている増速されたガス流も、前記と同様、コアンダー効果により径方向外向きの流れとなって流出し、捕集管軸心方向への流れを抑制する。
（ｄ）．（ａ）〜（ｃ）の作用効果により、捕集管より流出する排気ガス流は、捕集管軸心方向への流れが抑制されて外側の捕集管の内周に沿う流れが増加し、電極針からの放電によりＰＭ粒子は確実に帯電されて高い捕集率が得られる。
なお、捕集管後端のテーパー拡径部の中心角は、特に限定するものではないが、５〜１５度が好ましい。その理由は、５度未満では捕集管軸芯方向への流れに対する抑制効果に乏しく、他方、１５度を超えると抵抗が大きくなり流れを乱すこととなって排気ガス流の流下抵抗の上昇と捕集率及び燃費の低下を誘発することが危惧されるためである。
（１２）．捕集管の内壁に、エキスパンドメタル、パンチングメタル、平織／綾織金網、ワイヤーネット等、多数の貫孔を有する部材を筒状に成形したサブ捕集管を捕集管（主捕集管）と電気的に導通状態にして設けることにより、コロナ放電により帯電してイオン風に乗ったＰＭ粒子の塊は多数の貫孔に達して、３次元形状を呈し表面積の大きいサブ捕集管表面に堆積することとなり、その後成長しながらサブ捕集管内壁と捕集管表面への堆積・剥離を繰返して下流側へと流れていき、最終的には最終段である管状捕集部に堆積し剥離して高濃度排出部へ分流され、接線式サイクロン又は衝突式慣性力粒子分離器への導入部へ流出することとなり捕集率を向上させることができる。なお、最終段の管状捕集部以外の捕集部においては、このサブ捕集管と管壁をエキスパンドメタル、パンチングメタル、平織／綾織金網、ワイヤーネット等、多数の貫孔を有する部材を筒状に成形した捕集管を組み合わせることにより、コロナ放電により帯電されてイオン風に乗ったＰＭ粒子が多数の貫孔を有する捕集管の管壁に達して該貫孔を貫通してその外側を流れる流れに合流することとなって捕集管の内壁面によって跳ね返されて管本体の軸心方向に戻されて逆流する現象を防止もしくはほとんど発生させないで、後段の捕集管表面への堆積をより促進させることができる。
（１３）．放電電極を頂角が２０°程度で形状が略二等辺三角形を呈する鋸刃状の放電板とすることにより、特に電極（鋸刃状放電板）の付根部の幅が軸方向に幅広となって断面
積が大きくなり、当該電極の剛性が著しく高くなって振動などに対する耐変形強度が大きくなり耐久性が確保されると共に放電電流の大電流化が可能となって実効電界強度が大きくなり、粒子は確実に帯電されてクーロン力を得て捕集される。
（１４）．放電電極を鋸刃状の放電板とすることにより、高速で流れている排気ガスの旋回流の電極と当接する面積が増大すると共に旋回流の電極間の通過できる面積を減少させることができるので、高速の排気ガス流が放電板に当接しかつ放電板裏側への回り込みに伴い流れ方向が軸方向に偏向されると共に運動エネルギーが減衰されて流れが減速されることとなり、粒子はより確実に帯電されてクーロン力を得て捕集される。
（１５）．放電電極を鋸刃状の放電部が電極棒（主電極）の軸方向に延びる基板部と一体に設けられた鋸刃状放電電極板で構成し、かつ前記基板部を介して電極棒に突設した構成とすることにより、高速で流れている排気ガス流の電極と当接する面積がより増大すると共に排気ガス流の電極間の通過できる面積をさらに減少させることができるので、高速な排気ガス流が放電板により多く当接しかつ放電板裏側への回り込みに伴い流れ方向が軸方向に偏向されると共に運動エネルギーがより減衰されて流れが減速されることとなり、粒子の帯電がより確実となり大きなクーロン力を得て捕集される。
（１６）．電極棒の軸方向及び周方向に配設された鋸刃状放電電極群及び／又は鋸刃状放電電極板の各々の周方向の間に、前記鋸刃状放電電極又は前記鋸刃状放電電極板の外径より小径の帯状整流板を主電極の軸方向に沿って放射状に配設することにより、鋸刃状電極の間を通過してきた排気ガス流を積極的に当接させて該排気ガス流の有する運動エネルギーをさらに減衰させて流れを一層減速させることができるので、排気ガス中の粒子は確実に帯電されて大きなクーロン力を得ることとなり、捕集率をさらに向上させることができる。
（１７）．上流側管状捕集モジュールと下流側管状捕集モジュールの各管状捕集部（小、中、大と径の異なる捕集管）を主捕集管に固定するステーを管軸方向に延伸する板状の長尺材とし、かつ該長尺材からなる板状のステーを周方向に複数配置することにより、各捕集管の間を流れる排気ガス流をこの長尺材からなる板状のステーに積極的に当接させることができ、当該ステーの整流板としての整流作用により各管状捕集部（小、中、大と径の異なる捕集管）と主捕集管との間の流れは排気ガス流の旋回流化が抑制されて軸方向の流れ成分が増大しかつ減速した状態で後段の径の大きい捕集管内に流出し、後段の捕集管内において予め減速された多くの軸方向流れに混流されてより粒子は確実に帯電されて大きなクーロン力を得ることとなり、捕集率をさらに向上させることができる。

本発明の第１実施例装置の全体構成を示す概略縦断面図である。 図１に示す第１実施例装置の要部を拡大して示す概略縦断面図である。 本発明の第２実施例装置の要部を拡大して示す概略縦断面図である。 本発明の第３実施例装置の要部を拡大して示す概略縦断面図である。 本発明の第４実施例装置の要部を拡大して示す概略縦断面図である。 本発明の第５実施例装置の要部を拡大して示す概略縦断面図である。 本発明の第６実施例装置の要部を拡大して示す概略縦断面図である。 本発明の第７実施例装置の要部を拡大して示す概略縦断面図である。 本発明の第８実施例装置の要部を拡大して示す概略縦断面図である。 本発明の第９実施例装置の要部を拡大して示す概略縦断面図である。 本発明装置における管状捕集部にサブ捕集管を配置した一例を示す概略縦断面図である。 本発明の第１０実施例装置の要部を拡大して示す概略縦断面図である。 図１２に示す第１０実施例装置の放電電極を拡大して示す説明図である。 図１２に示す第１０実施例装置の小径捕集部の概略縦断端面図である。 本発明の第１１実施例装置の要部を拡大して示す概略縦断面図である。 図１５に示す第１１実施例装置の放電電極を拡大して示す説明図である。 図１５に示す第１１実施例装置の小径捕集部の概略縦断端面図である。 本発明の第１２実施例装置の要部を拡大して示す概略縦断面図である。 図１８に示す第１２実施例装置の放電電極を拡大して示す説明図である。 図１８に示す第１２実施例装置の小径捕集部の概略縦断端面図である。 本発明の第１３実施例装置の要部を拡大して示す概略縦断面図である。 図２１に示す第１３実施例装置の中径捕集部の概略縦断端面図である。 従来のディーゼルエンジン排ガス処理装置の一例を示す概略縦断面図である。 従来のディーゼルエンジン排ガス処理装置の一例を示す概略縦断面図である。 従来のディーゼルエンジン排ガス処理装置の一例を示す概略縦断面図である。 従来のディーゼルエンジン排ガス処理装置の一例を示す概略縦断面図である。 従来のディーゼルエンジン排ガス処理装置の一例を示す概略縦断面図である。 図２７に示すディーゼルエンジン排ガス処理装置の部分拡大縦断面図である。 従来のディーゼルエンジン排ガス処理装置の一例を示す概略縦断面図である。 従来のディーゼルエンジン排ガス処理装置の一例を示す概略縦断面図である。 図２９、図３０に示す従来のディーゼルエンジン排ガス処理装置におけるサイクロン捕集手段の他の例を模式的に示す説明図である。

図１〜図２２に示す本発明の第１〜第１３実施例装置は、捕集モジュールを組合せて多段式となしたサイクロンを使用した還流方式を例示したもので、ここでは捕集モジュールを管状捕集部の上流側より小径捕集部、中径捕集部、大径捕集部等の管状捕集モジュール２〜６段とを組み合わせた全３〜７段式となしたサイクロンを使用した還流方式を例にとり説明する。
まず、サイクロンを使用した還流方式のディーゼルエンジン排ガス処理装置の基本構成について説明すると、重油を使用するディーゼルエンジンの排ガス中に含まれる粒状物質に帯電させる放電電極、及び帯電された前記粒状物質を捕集する集塵電極よりなる捕集モジュールを組合せて構成する管状捕集部を有し、管状捕集部から剥離した粒状物質を分別して捕集する接線式サイクロン又は衝突式慣性力粒子分離器の分別捕集手段を備えたディーゼルエンジン排ガス処理装置の、管状捕集部の下流側の内面付近に設けた粒状物質の高濃度排ガス導出部からの配管に接線式サイクロンで構成したサイクロン捕集手段を設け、高濃度排ガス導出部より排出される高濃度排ガス流を接線式サイクロンへ導入して大径粒子を捕集・処理する方式となすとともに、前記接線式サイクロン又は衝突式慣性力粒子分離式の捕集部で大径粒子を捕集後、除去できなかった細径粒を含有する流れをブロアーにて運動エネルギーを付与して昇圧・増速し還流配管により導入管（排気管）に圧送・還流させる構成となしたものであり、特にエンジンの高負荷時には大量の排気ガスが高速で流れるため、流速を低下させてＰＭへの帯電を確実化させるように、導入管（排気管）と大径化されている捕集管の間にテーパー管（レジューサー）を設けるのが一般的である。

図１、図２に示す本発明の第１実施例装置を例にとり具体的に説明すると、サイクロンを使用した還流方式のディーゼルエンジン排ガス処理装置は、大きく分けてＰＭ粒子を捕集するために設ける電気集塵部１とサイクロン方式の分別捕集手段２とから構成され、電気集塵部１は管状捕集部１１−１の集塵電極を構成する単一径で所定長さの主捕集管１−１及び小・中径捕集管と排ガス中に含まれるＰＭに帯電させる放電電極１−２とを備えた３段の捕集モジュールよりなる。集塵電極を構成する主捕集管１−１には、上流側（ディーゼルエンジン側）の端部に排ガス導入管部（排気管）１−１ａを有し、下流側の端部の軸心付近にＰＭの低濃度排ガス導出管３を、下流側の端部の内周面付近にＰＭの高濃度排ガス導出部１−１ｂをそれぞれ連設している。放電電極１−２は、集塵電極を構成する単一径で所定長さの主捕集管１−１の軸心付近をほぼ全長にわたって延びる電極棒（主電極）１−２ａと、該電極棒１−２ａの長手方向に所望の間隔で配設された放射状に突設する電極針１−２ｂの群とによって構成されている。このように構成された放電電極１−２は、主捕集管１−１の排ガス導入管部１−１ａ側に設けたシールエアー導入管部１−１ｃと、低濃度排ガス導出管３の入口部位に設けたシールエアー導入管部３−１に垂設した支持体４を介して主電極１−２ａの両端部が支持されている。

一方、前記排ガスの流れ方向における電気集塵部１の下流側と上流側間に設けられたサイクロン方式の分別捕集手段２は、分別手段としてのサイクロン捕集部２−１と、サイクロン捕集部２−１からの還流配管２−２とで構成されている。このサイクロン捕集部２−１は、電気集塵部１の主捕集管１−１の下流側の内面周付近に設けた高濃度排ガス導出部１−１ｂに連通管５−１及び高濃度排ガス配管５−２を介して接続された１台の接線式サイクロン２−１ａで構成され、さらに該接線式サイクロン２−１ａと、電気集塵部１の主捕集管１−１の上流側の排ガス導入管１−１ａとの間に、接線式サイクロン２−１ａ通過後の浄化ガスを排ガス導入管１−１ａ内を流れる排ガスに合流させるための還流配管２−２及び連通管５−３を配設している。又、ブロアー７は前記連通管５−１と接線式サイクロン２−１ａ間の高濃度排ガス配管５−２に設ける。このブロアー７は排ガス流に対して運動エネルギーを付与して昇圧・増速させて接線式サイクロン２−１ａでの捕集率の向上並びに接線式サイクロン２−１ａで除去できなかった細径粒子を含有する排ガス流を還流配管２−２を経由して排ガス導入管１−１ａに確実に圧送・還流させるために設けている。なお、図示しないが、高濃度排ガス配管５−２又は還流配管２−２に設けたブロアー７に替えて、高気体噴出ノズルを設けて高圧気体（通常は圧縮空気）を噴出させて排ガス流に対して運動エネルギーを付与してもよい。さらに、前記低濃度排ガス導出管３には、接線式サイクロン２−１ａへの高濃度排ガス流入量及び流入速度と低濃度排ガス放出量の流量調整を行うためのダンパー８を設けている。

図１、図２に示す本発明の２段の管状捕集モジュールを組合せて管状捕集部１１−１を３段の捕集モジュール式となしたサイクロンを使用した還流方式のディーゼルエンジン排ガス処理装置は、単一径で所定長さの主捕集管１−１より小外径に配置された放電電極及び集塵電極よりなる管状捕集モジュールを軸方向に組み合わせて構成した小、中と径の異なる２つの管状捕集モジュールと大径の捕集モジュールとを上流側から下流側にかけて順に配置した構成となしたもので、第１段目、第２段目の管状捕集モジュールをそれぞれ小径、中径、３段目の捕集モジュールを大径とする。即ち、最上流側の第１段目の小径の管状捕集モジュールは、集塵電極である小径捕集管１１−１Ａ−１をステー１１−１Ａ−Ｓで主捕集管１−１に固定してその内部にコロナ放電に適した間隔を小径捕集管１１−１Ａ−１との間に保持した放射状の第１段放電電極１１−１Ａ−２を１本の共通の電極棒１−２ａに固定して内蔵した小径の管状捕集モジュールである小径捕集部１１−１Ａとし、次いで、第２段目の中径の管状捕集モジュールは、集塵電極である中径捕集管１１−１Ｂ−１を同じくステー１１−１Ｂ−Ｓで主捕集管１−１に固定してその内部にコロナ放電に適した間隔を中径捕集管１１−１Ｂ−１との間に保持した放射状の第２段放電電極１１−１Ｂ−２を共通の電極棒１−２ａに固定して内蔵した中径の管状捕集モジュールである中径捕集部１１−１Ｂとし、さらに最下流側の第３段目の最大径の捕集モジュールは、集塵電極である主捕集管１−１と共通の大径捕集管１１−１Ｃ−１を捕集管としてその内部にコロナ放電に適した間隔を大径捕集管１１−１Ｃ−１との間に保持した放射状の第３段放電電極１１−１Ｃ−２を共通の電極棒１−２ａに固定して内蔵した大径の捕集モジュールである大径捕集部１１−１Ｃとする。
ここで、前記中径捕集部１１−１Ｂの放電電極１１−１Ｂ−２の配設外径は、小径捕集管１１−１Ａ−１の内径と同一又は小径捕集管１１−１Ａ−１の内径より小径で小径捕集部１１−１Ａの放電電極１１−Ａ−２の配設外径より大径とすることができる。又、この中径捕集部１１−１Ｂの放電電極１１−１Ｂ−２の配設外径を小径捕集管１１−１Ａ−１の内径より大径としても良く、この場合は小径捕集部１１−１Ａ側の放電電極１１−Ａ−２の配設外径を小径捕集部１１−１Ａの放電電極１１−Ａ−２の配設外径より漸次大径とする遷移径部Ｗ１を設ける。なお、この遷移径部Ｗ１は小径捕集管１１−１Ａ−１の内径と同一又は小径捕集管１１−１Ａ−１の内径より小径に設ける場合に採用してもよい。さらに、大径捕集部１１−１Ｃの放電電極１１−１Ｃ−２の配設外径は、中径捕集管１１−１Ｂ−１の内径と同一又は中径捕集管１１−１Ｂ−１の内径より小径で中径捕集部１１−１Ｂの放電電極１１−１Ｂ−２の配設外径より大径とする。その際、大径捕集部１１−１Ｃの放電電極１１−１Ｃ−２の配設外径を中径捕集管１１−１Ｂ−１の内径より大径としても良く、この場合は中径捕集部１１−１Ｂ側の放電電極の配設外径を中径捕集部１１−１Ｂの放電電極１１−１Ｂ−２の配設外径より漸次大径する遷移径部Ｗ２を設ける。なお、遷移径部Ｗ２は中径捕集管１１−１Ｂ−１の内径と同一又は中径捕集管１１−１Ｂ−１の内径より小径に設ける場合に採用してもよい。又、排気ガス流の最上流には、予め全排気ガス流に対しコロナ放電させて一旦全ＰＭ微粒子に帯電させることができるように、図２に示すように網目状の荷電対極１２と格子状もしくは同心円状に放電電極針１３−１を配置した荷電放電極１３が設けられている。

上記図１、図２に示す本発明の２段の管状捕集モジュールを組合せて管状捕集部１１−１を３段の捕集モジュール式となしたサイクロンを使用した還流方式のディーゼルエンジン排ガス処理装置において、小径捕集管１１−１Ａ−１内を流れる排気ガス流は小径捕集部１１−１Ａの放電電極１１−１Ａ−２によるコロナ放電によりＰＭ粒子は帯電されて当該小径捕集部１１−１Ａの集塵電極に付着し、その後付着と剥離を繰り返しながら集塵電極付近の流れにＰＭ粒子の塊濃度を濃くして下流側へ流れて中径捕集部１１−１Ｂへ流出する。中径捕集部１１−１Ｂでは、小径捕集部１１−１Ａより流出してきたＰＭ粒子の塊を多く含む流れと、中径捕集部１１−１Ｂと小径捕集部１１−１Ａの間の径に位置する排気ガス流が合流する。この合流して中径捕集管１１−１Ｂ−１内を流れる排気ガス流は、中径捕集部１１−１Ｂの放電電極１１−１Ｂ−２によるコロナ放電により帯電されて中径捕集部１１−１Ｂの集塵電極に付着し、その後付着と剥離を繰り返しながら集塵電極付近の流れにＰＭ粒子の塊濃度をさらに濃くて下流側へ流れて大径捕集部１１−１Ｃへ流出する。大径捕集部１１−１Ｃでは、この中径捕集部１１−１Ｂより流出してきたＰＭ粒子の塊を多く含む流れと、中径捕集部１１−１Ｂと大径捕集部１１−１Ｃの間の径に位置する排気ガス流が合流する。この合流して大径捕集管１１−１Ｃ−１内を流れる排気ガス流は、該大径捕集部１１−１Ｃの放電電極１１−１Ｃ−２によるコロナ放電によりＰＭ粒子は帯電されて大径捕集部の集塵電極に付着し、その後付着と剥離を繰り返しながら集塵電極付近の流れにＰＭ粒子の塊濃度をさらに一層濃くて下流側へ流れて高濃度ガス導出（排出）部へ達し、分岐流路を経て接線式サイクロン（又は衝突式慣性力粒子分離器）からなるサイクロン捕集部２−１に導出する。

捕集壁面を構成する集塵電極は、波板などの凹凸を有する板を筒状に成形して環状もしくはスパイラル状の凸条及び／又は凹条を有した筒状壁面にて構成することができる。集塵電極をこれらの筒状壁面により構成することにより、コロナ放電により帯電されてイオン風に乗ったＰＭ粒子の集塵電極への流れがスパイラル状の凸条及び／又は凹条の存在により筒状壁面付近にて乱れあるいは停滞・滞留して付着率を向上させる得ることができる。又、最終段の捕集モジュール以外の捕集部である管状捕集モジュールにおける捕集壁面を構成する集塵電極は、エキスパンドメタル・パンチングメタル・平織／綾織金網・ワイヤーネットなど多数の貫孔や網目状貫通孔とその網目状貫通孔周縁に厚さ方向の凹凸を有する網目状貫通孔を有した筒状壁面にて構成するとよい。最終段の管状捕集部以外の捕集部の集塵電極をこれらの筒状壁面により構成することにより、コロナ放電により帯電されてイオン風に乗ったＰＭ粒子が捕集壁面としての筒状壁面に達した時に、該筒状壁面の内壁面に多数の貫孔や網目状貫通孔とその網目状貫通孔周縁に厚さ方向の凹凸を有する網目状貫通孔が設けられていることによって、筒状壁面の内壁面によって跳ね返されて筒状壁面の軸心方向に戻されて逆流する現象を防止もしくはほとんど発生させることがないので、前記貫孔からイオン風に乗ったＰＭ粒子の一部が貫通してその外側を流れる流れに合流することにより外側を流れる流れのＰＭ粒子の塊濃度をより濃くすることができて、よりＰＭ粒子濃度の濃い流れを高濃度ガス導出（排出）部へ導出することができる。

図１、図２に示す本発明の２段の管状捕集モジュールを組合せて管状捕集部１１−１を３段の捕集モジュール式となしたサイクロンを使用した上記構成の還流方式のディーゼルエンジン排ガス処理装置によれば、小径捕集管１１−１Ａ−１、中径捕集管１１−１Ｂ−１及び大径捕集管１１−１Ｃ−１の存在により排気ガス流を整流化し、かつ全流れ内の全ＰＭ粒子が均等に帯電・塊状化して濃縮・分離が実現される。又、排気ガス流の最上流に設置した網目状荷電対極１２と、格子状もしくは同心円状に放電電極針を配置した荷電放電極１３により、予め全排気ガス流に対しコロナ放電させて一旦全ＰＭ微粒子に帯電させることができ、その後の捕集電極への付着を促進させることができる。

図３に示す本発明の第２実施例装置は、１本の共通の電極棒１−２ａの電極棒径を小径捕集部１１−１Ａ＜中径捕集部１１−１Ｂ＜大径捕集部１１−１Ｃとし、かつ小径捕集部１１−１Ａと中径捕集部１１−１Ｂとの間、中径捕集部１１−１Ｂと大径捕集部１１−１Ｃとの間に、それぞれ漸次増径部１−２ａ−１、１−２ａ−２を設けることにより電極棒の剛性を高めて耐震性を向上させたものである。又、その際、小径捕集管１１−１Ａ−１と中径捕集管１１−１Ｂ−１の排気ガス流れ方向長さ位置をその端部において一部ラップさせることにより、ラップ位置での小径捕集管１１−１Ａ−１と中径捕集管１１−１Ｂ−１の固定用ステー１１−１Ａ−Ｓと１１−１Ｂ−Ｓを同一位置として共通化することができる。

図４に示す本発明の第３実施例装置は、前記図３に示す第２実施例装置と同様に管状捕集部１１−１の軸方向に漸次増径部を有する電極棒を採用した装置において、小径の管状捕集モジュールである小径捕集部１１−１Ａの小径捕集管１１−１Ａ−１と単一径で所定長さの主捕集管１−１との間の空間に放電電極１１−１Ａ−３を取付けた電極筒１１−１Ａ−４を電極ステー１１−１Ａ−５により配置した構成となしたものである。この放電電極１１−１Ａ−３は、小径捕集部１１−１Ａの小径捕集管１１−１Ａ−１と主捕集管１−１との間の空間に、放電電極１１−１Ａ−３を取付けた電極筒１１−１Ａ−４を放射状に配置された電極ステー１１−１Ａ−Ｓ１により支持されて、放電電極１１−１Ａ−３と集塵電極を構成する小径捕集管１１−１Ａ−１及び主捕集管１−１よりなる管状捕集モジュールを形成している。

上記図４に示す本発明の第３実施例装置において、小径捕集管１１−１Ａ−１内を流れる排気ガス流内のＰＭ粒子は小径捕集部１１−１Ａの放射状の第１段放電電極１１−１Ａ−２によるコロナ放電により帯電されて当該小径捕集部の集塵電極に付着し、その後付着と剥離を繰り返しながら集塵電極付近の流れにＰＭ粒子の塊濃度を濃くして下流側へ流れて中径の管状捕集モジュールである中径捕集部１１−１Ｂへ流出する。小径捕集管１１−１Ａ−１の外の管状捕集モジュールを流れる排気ガス流内のＰＭ粒子は、電極筒１１−１Ａ−４に取付けられた放電電極１１−１Ａ−３によるコロナ放電により帯電されて小径捕集部１１−１Ａの小径捕集管１１−１Ａ−１の外面に付着・堆積・剥離を繰り返して流出し、小径捕集管１１−１Ａ−１内を流れてＰＭ粒子の塊濃度を濃くして流出した流れと合流して中径捕集部１１−１Ｂ側に流出する。他方、小径捕集管１１−１Ａ−１の外を流れる排気ガス流の電極筒１１−１Ａ−４の外側を流れる流れ内のＰＭ粒子は、電極筒１１−１Ａ−４の外側に配置された放電電極によるコロナ放電により帯電されて小径捕集部１１−１Ａの大径の主捕集管１−１の内面に付着・堆積・剥離を繰り返して流出し、主として中径捕集管１１−１Ｂ−１の外を流れ、該中径捕集管１１−１Ｂ−１内を流れてＰＭ粒子の塊濃度を濃くして流出した流れと合流して大径の捕集モジュールである大径捕集部１１−１Ｃ側に流出する。中径捕集管１１−１Ｂ−１部では、小径捕集管１１−１Ａ−１内を流れてＰＭ粒子の塊濃度を濃くして流出した流れと、小径捕集管１１−１Ａ−１の外側で電極筒１１−１Ａ−４の内側を流れてＰＭ粒子の塊濃度を濃くして流出した流れが合流した流れに対し、中径捕集部１１−１Ｂの放電電極によるコロナ放電により帯電されて中径捕集部１１−１Ｂの集塵電極に付着し、その後付着と剥離を繰り返しながら集塵電極付近の流れにＰＭ粒子の塊濃度をより濃くして下流側へ流れて大径捕集部１１−１Ｃへ流出する。大径捕集部１１−１Ｃでは中径捕集管１１−１Ｂ−１部の内外を流れてそれぞれＰＭ粒子の塊濃度を濃くした流れが合流する。この合流して大径捕集管１１−１Ｃ−１内を流れる排気ガス流は、大径捕集部１１−１Ｃの放電電極によるコロナ放電により帯電されて大径捕集部１１−１Ｃの集塵電極に付着し、その後付着と剥離を繰り返しながら集塵電極付近の流れにＰＭ粒子の塊濃度をさらに一層濃くて下流側へ流れて高濃度ガス導出（排出）部へ達し、分岐流路を経て接線式サイクロン２−１ａ（又は衝突式慣性力粒子分離器）に導出する。

図５に示す本発明の第４実施例装置は、単一径で所定長さの主捕集管１−１内に前記した管状捕集モジュールを５組を組合せて配置し管状捕集部２１−１を６段の捕集モジュール式として構成させたものである。即ち、小径から大径まで径の異なる捕集管を順次配置して、排気ガス導入側から導出側へ向けて径の異なる捕集モジュールを最上流側の第１段目の管状捕集モジュールの径を最小とし、最下流側の第６段目の捕集モジュール径を最大の主捕集管径として順次大径化させて配置したもので、最上流側から第１の管状捕集モジュールである第１捕集部２１−１Ａを最小径の第１捕集管２１−１Ａ−１で、第２の管状捕集モジュールである第２捕集部２１−１Ｂを第２捕集管２１−１Ｂ−１で、第３捕集部２１−１Ｃを第３の管状捕集モジュールである第３捕集管２１−１Ｃ−１で、第４の管状捕集モジュールである第４捕集部２１−１Ｄを第４捕集管２１−１Ｄ−１で、第５の管状捕集モジュールである第５捕集部２１−１Ｅを第５捕集管２１−１Ｅ−１で、主捕集管１−１内に配置し、第６の捕集モジュールである第６捕集部２１−１Ｆを最大径の第６捕集管２１−１Ｆ−１を主捕集管１−１として、捕集モジュールをそれぞれ構成したものである。各捕集部におけるコロナ放電、付着・堆積、剥離と合流によるＰＭ粒子の塊の濃縮状況は前記各実施例と同様である。

図６に示す本発明の第５実施例装置は、前記図５に示す管状捕集モジュール５組を組合せて配置した構成の第４実施例装置において、各捕集管の上流側端部をほぼ同一位置に配置した構成となしたもので、具体的には、第１捕集管２１−１Ａ−１、第２捕集管２１−１Ｂ−１、第３捕集管２１−１Ｃ−１、第４捕集管２１−１Ｄ−１、第５捕集管２１−１Ｅ−１の上流側端部がほぼ同一位置になるように長さの異なる捕集管を配置して構成したものである。
このように管軸方向に長さが長くなる捕集管を順次連続して配置することにより、排気ガス流が整流化されて全流れの乱れが減少して均等に帯電・塊状化して付着・分離が実現し濃縮が促進されるという効果が得られる。なお、本実施例においても、各捕集部におけるコロナ放電、付着・堆積、剥離と合流によるＰＭ粒子の塊の濃縮状況は前記各実施例と同様である。

図７に示す本発明の第６実施例装置は、管状捕集部２１−１が単一径で所定長さの主捕集管１−１内に前記図５に示す管状捕集モジュール５組を組合せて配置した構成の第４実施例装置において、第１の管状捕集モジュールである第１捕集部２１−１Ａの第１捕集管２１−１Ａ−１と主捕集管１−１との間の空間に、径の異なる二つの捕集管２１−１Ａ−２ａ、２１−１Ａ−２ｂと２群の放電電極２１−１Ａ−３ａ、２１−１Ａ−３ｂよりなる２組の管状捕集モジュールを、第２の管状捕集モジュールである第２捕集部２１−１Ｂの第２捕集管２１−１Ｂ−１と捕集管１−１との間の空間に、一つの捕集管２１−１Ｂ−２と２群の放電電極２１−１Ｂ−３ａ、２１−１Ｂ−３ｂよりなる２組の管状捕集モジュールを、第３の管状捕集モジュールである第３捕集部２１−１Ｃの第３捕集管２１−１Ｃ−１と主捕集管１−１との間の空間に、一つの捕集管２１−１Ｃ−２と放電電極２１−１Ｃ−３よりなる２組の管状捕集モジュールを、第４の管状捕集モジュールである第４捕集部２１−１Ｄの第４捕集管２１−１Ｄ−１と主捕集管１−１との間の空間に、一つの放電電極２１−１Ｄ−３と大径の主捕集管１−１よりなる管状捕集モジュールを、それぞれ配置した構成となしたものである。図中、２１−１Ａ−４、２１−１Ａ−５、２１−１Ｂ−４、２１−１Ｂ−５、２１−１Ｃ−４、２１−１Ｄ−４は電極筒である。
このように管状捕集モジュール即ち捕集管と放電電極よりなる組を軸方向及び径方向に連続して複数組配置することにより排気ガス流を整流化させ、全流れ内のＰＭ粒子に対し多数回にわたり帯電・塊状化して付着・分離を繰返すことにより濃縮が促進されるという効果が得られる。なお、本実施例においても、各捕集部におけるコロナ放電、付着・堆積、剥離と合流によるＰＭ粒子の塊の濃縮状況は前記各実施例と同様である。

図８に示す本発明の第７実施例装置は、前記図１、図２に示す第１実施例装置と同様の電極棒を用いる構成において、管状捕集モジュール３組を組合せて配置し、捕集管（主捕集管）の外径を順次拡径化して管状捕集部３１を４段式として配置構成するもので、具体的には、同一径の主捕集管部３１−１に設けられた第１段目の小径捕集管３１−１Ａ−１からなる第１の管状捕集モジュールである小径捕集部３１−１Ａ、同じく同一径の主捕集管部３１−１に設けられた第２段目の中径捕集管３１−１Ｂ−１からなる第２の管状捕集モジュールである中径捕集部３１−１Ｂと、第１拡径捕集管部３１−２に設けられた第１拡径捕集管３１−２Ａ−１からなる第３の管状捕集モジュールである第１拡径捕集部３１−２Ａと、第２拡径捕集管部３１−３に設けられた第２拡径捕集管３１−３Ａ−１からなる第４の捕集モジュールである第２拡径捕集部３１−３Ａとで構成したものである。このように管状捕集モジュールが複数配設された管状捕集部３１の径を他の部分より排気ガスの流れ方向下流に向かって拡径化させて構成することにより、排気ガスの流速を順次低下させてＰＭ粒子（塊状）へのコロナ放電と集塵電極への付着に時間的余裕を与えることにより付着をより確実にして濃縮の促進がはかられ、分岐流路を経て接線式サイクロン２−１ａ（又は衝突式慣性力粒子分離器）に導出させることが可能となる。なお、本実施例においても、各捕集部におけるコロナ放電、付着・堆積、剥離と合流によるＰＭ粒子の塊の濃縮状況は前記各実施例と同様である。

図９に示す本発明の第８実施例装置は、前記図３、図４、図５、図６、図７に示す管状捕集部４１が軸方向に漸次増径部を有する電極棒を採用した装置において、上流側電極棒付近の管状捕集モジュールを２組とし、下流側を捕集モジュールとして、主捕集管の上流側を一部拡径して当該部分に管状捕集モジュールを同心円上に複数配置するもので、具体的には、小径の管状捕集モジュールである小径捕集部４１−１Ａの小径捕集管４１−１Ａ−１と拡径された捕集管４１−１との間の空間に、大径捕集管４１−１Ｂ−１と放電電極４１−１Ａ−２、４１−１Ｂ−２を配置して大径捕集部４１−１Ｂの２つの管状捕集モジュールとし、この小径捕集部４１−１Ａ及び大径捕集部４１−１Ｂの下流側の通常径の主捕集管部４１−２に、中径捕集管４１−１Ｃ−１からなる中径の管状捕集モジュールである中径捕集部４１−１Ｃと通常の捕集モジュールである捕集部４１−１Ｄを順次配置構成したものである。図中、４１−１Ａ−３、４１−１Ｂ−３は電極筒である。
かかる構成の排ガス処理装置の場合、小径捕集管４１−１Ａ−１内を流れる排気ガス流内のＰＭ粒子は、小径捕集部４１−１Ａの放電電極によるコロナ放電により帯電されて当該小径捕集部４１−１Ａの集塵電極に付着し、その後付着と剥離を繰返しながら集塵電極付近の流れにＰＭ粒子の塊濃度を濃くして下流側へ流れて中径捕集部４１−１Ｃへ流出する。又、上流側の拡径捕集管部に、小径捕集部４１−１Ａと大径捕集部４１−１Ｂの間の空間に同心円上に配置されていることにより排気ガス内のＰＭ粒子の全粒子が確実に１回は帯電されることとなり、その後の中径捕集部４１−１Ｃと通常捕集部４１−１Ｄの存在と相俟って高い捕集率が得られる。なお、小径捕集管４１−１Ａ−１の外を流れる排気ガス流及び中径捕集管４１−１Ｃ−１部並びに大径捕集部４１−１Ｂでのコロナ放電とＰＭ粒子の塊の濃縮状況は前記第３実施例装置と同様である。

図１０に示す本発明の第９装置は、前記各実施例装置における単一径の主捕集管内に複数配置される管状捕集モジュールの管状の集塵電極である捕集管の断面形状を特定しかつ各捕集管相互をラップ代（Ｌ）でラップさせている状況を示したもので、複数の捕集管がラップして配置される構成において、各捕集管６１−１、６１−２、６１−３の先端にベルマウス６１−１Ａ、６１−２Ａ、６１−３Ａを、後端にテーパー拡径部６１−１Ｂ、６１−２Ｂ、６１−３Ｂを設ける。ここで、テーパー拡径部６１−１Ｂ、６１−２Ｂ、６１−３Ｂの各中心半角θは５〜１０度が好ましい。
このように先端にベルマウスを、後端にテーパー拡径部を設けた捕集管６１−１、６１−２、６１−３の場合は、各捕集管の先端のベルマウス６１−１Ａ、６１−２Ａ、６１−３Ａにより排気ガス流を確実に捕集管の間に流入させて排気ガス量を増加させると共に増速され、続いて後端のテーパー拡径部６１−１Ｂ、６１−２Ｂ、６１−３Ｂにより内側捕集管の外周に沿って流れる増速されたガス流は、該テーパー拡径部外表面に沿って流れて径方向外向きの流れとなって流出し、その流れは捕集管軸心方向（捕集壁面から遠ざかる方向）への流れを抑制し、又、内側捕集管の内周に沿って流れる増速されたガス流も前記内側捕集管の外周に沿って流れるガス流と同様にコアンダー効果（物の表面に沿って流体が流れる現象及びその効果）により径方向外向きの流れとなって流出し捕集管軸心方向への流れを抑制する。この捕集管軸心方向への流れの抑制効果により、捕集管より流出する排気ガス流は捕集管軸心方向への流れが抑制されることにより外側の内周に沿う流れが増加し高い捕集率が得られる。

図１１に示す本発明の第８実施例装置は、前記各実施例装置における単一径で所定長さの主捕集管内に複数配置される管状捕集モジュールの管状の集塵電極である各捕集管は、通常の円筒管又は波状管からなる管本体７０の内周壁に、エキスパンドメタル・パンチングメタル・平織／綾織金網・ワイヤーネット等、径方向への多数の貫孔を有する部材を筒状に成形してなるサブ捕集管７０−１を、管本体７０と導電性ステー７０−２を介して電気的に導通状態に取着したものである。図中、７０−３は電極棒、７０−４は放電電極である。
このような構成の捕集管の場合は、コロナ放電により帯電されてイオン風に乗ったＰＭ粒子は、サブ捕集管７０−１の多数の貫孔７０−１−Ａに達して、三次元形状を呈し、表面積の大きいサブ捕集管７０−１表面に堆積することとなり、その後成長しながら捕集管内壁と捕集管表面への堆積・剥離を繰返して塊状となって下流側へと流れ、最終的には最終段の主捕集管よりなる捕集モジュールの管状捕集部に堆積し剥離して高濃度排出部へ分流され、接線式サイクロン又は衝突式慣性粒子分離器への導入部へ流出することとなる。なお、管本体７０として、エキスパンドメタル・パンチングメタル・平織／綾織金網・ワイヤーネット等、多数の貫孔７０−Ａを有する部材を筒状に成形したものを用いた場合は、コロナ放電により帯電されてイオン風に乗ったＰＭ粒子が多数の貫孔７０−Ａを貫通して管本体７０に達するが、該管本体の壁面に多数の貫孔７０−Ａが設けられていることによって該貫孔７０−Ａからイオン風に乗ったＰＭ粒子の一部が貫通してその外側を流れる流れに合流することとなり、管本体の内壁面によって跳ね返されて折り返すような管本体の軸心方向に戻されて逆流する現象を防止もしくはほとんど発生させないことができるので、最終段の主捕集管のよりなる捕集モジュールの管状捕集部以外の捕集部にあっては、この筒体と前記サブ捕集管とを組み合わせて用いるとよい。

次に、図１２〜図２２に示す本発明の第１０〜第１３実施例装置は、前記第１〜第９実施例装置における放電電極の構造と、小、中、大径の各捕集管を単一径で所定長さの主捕集管に固定するステーの構造を特定したもので、前記図３に示す第２実施例装置に適用した場合を例にとり説明する。
前記第１〜第９実施例装置における放電電極１−２は、電極棒（主電極）１−２ａと、該電極棒の軸心方向に所望の間隔に配設された放射状に突設する電極針１−２ｂの群とによって構成され、特に電極針１−２ｂには細い針状のものが使用されていることから、振動等に対する電極針１−２ｂの対変形強度を十分に確保し難いこと、電極針１−２ｂは根元部分から細い針状で断面積が一定なため、大電流の放電電流に対応することが困難であること、電極針１−２ｂ間を通過するガスの旋回流と電極針１−２ｂとの接触が十分に得られないため、粒子の捕集率のさらなる向上が望めないこと、といった課題を有するため、この課題を解決すべく本発明の第１０〜第１３実施例装置は、放電電極とステーの構造を特定したものである。

図１２〜図１４に示す本発明の第１０実施例装置は、前記図３に示す第２実施例装置における管状捕集部１１−１の放電電極の電極針を略二等辺三角形を呈する鋸刃状の放電板１−２ｃで構成したものである。
即ち、本発明の第１０実施例装置は、管状捕集部１１−１の電極棒の剛性を高めて耐振性を向上させるために１本の共通の電極棒１−２ａの電極棒径を小径捕集部１１−１Ａ＜中径捕集部１１−１Ｂ＜大径捕集部１１−１Ｃとし、かつ小径捕集部１１−１Ａと中径捕集部１１−１Ｂとの間、中径捕集部１１−１Ｂと大径捕集部１１−１Ｃとの間に、それぞれ漸次増径部１−２ａ−１、１−２ａ−２を設け、又、その際、小径捕集管１１−１Ａ−１と中径捕集管１１−１Ｂ−１の排気ガス流れ方向長さ位置をその端部において一部ラップさせることにより、ラップ位置での小径捕集管１１−１Ａ−１と中径捕集管１１−１Ｂ−１の固定用ステー１１−１Ａ−Ｓと１１−１Ｂ−Ｓを同一位置として共通化することができる構成となした排ガス処理装置において、前記電極棒１−２ａの軸心方向に所望の間隔で配設された放射状に突設する電極針１−２ｂに替えて、頂角が２０°程度で、形状が略二等辺三角形を呈する、鋸刃状の放電板１−２ｃを採用して放電電極を構成したものである。このように本実施例装置は、前記鋸刃状の放電板１−２ｃを電極棒１−２ａの軸心方向に所望の間隔に配設して形成した鋸刃状放電電極群１−２ｃ−１を、電極棒１−２ａの周方向に所望の間隔を置いて放射状に複数配設して放電電極を構成したものである。なお、鋸刃状の放電板１−２ｃの径方向突出長さＨは、放電電圧、放電電流、排気ガス流の流量範囲、捕集壁との間隔、小径の管状捕集モジュールである小径捕集部１１−１Ａ、中径の管状捕集モジュールである中径捕集部１１−１Ｂ、大径の管状捕集モジュールである大径捕集部１１−１Ｃのそれぞれの捕集部径等に応じて、又、放電板１−２ｃの付け根部の軸方向幅Ｔ及び間隔ｔも、放電電圧や放電電流、小径捕集部１１−１Ａ、中径捕集部１１−１Ｂ、大径捕集部１１−１Ｃの軸方向長さ等に応じて、それぞれ適宜設定する。

上記のごとく、電極針を鋸刃状の放電板１−２ｃで構成した放電電極を採用した第１０実施例装置の場合は、特に放電板１−２ｃの付け根部の幅が電極棒１−２ａの軸方向に幅広となることにより、放電板１−２ｃの剛性が著しく高くなって振動等に対する変形強度が大きくなり耐久性が確保され、かつ放電電流の大電流化が可能となって実効電界強度が大きくなり、粒子は確実に帯電されてクーロン力を得ることが出来て捕集壁に確実に捕集される。又、鋸刃状の放電板１−２ｃの場合は、高速で流れる排気ガス流が当接する面積が増大すると共に、排気ガス流が通過する放電板間の空間を減少させることができるので、高速の排気ガス流が放電板１−２ｃに当接しかつ該放電板裏側への回り込みに伴いガス流れ方向が軸方向に偏向されると共に運動エネルギーが減衰されてガス流れが減速されることになり、より確実に粒子は帯電されてクーロン力を得て捕集される。

図１５〜図１７に示す本発明の第１１実施例装置は、前記第１０実施例装置における放電板１−２ｃに替えて、鋸刃状の放電板部（山部）１−２ｅが電極棒１−２ａの軸方向に延びる基板部１−２ｆと一体に設けられた鋸刃状放電電極板１−２ｄを採用したもので、前記基板部１−２ｆを介して電極棒１−２ａに突設して構成した放電電極を採用したものである。即ち、本実施例装置は、前記鋸刃状の放電板部１−２ｅを電極棒１−２ａの軸心方向に所望の間隔に配設して形成した鋸刃状放電電極群１−２ｄ−１を、電極棒１−２ａの周方向に所望の間隔を置いて放射状に複数配設して放電電極を構成したものである。なお、基板部１−２ｆを有する鋸刃状放電電極板１−２ｄの径方向突出長さＨ’と鋸刃状の放電板部１−２ｅの径方向突出長さｈは、放電電圧、放電電流、排気ガス流の流量範囲、捕集壁との間隔、小径の管状捕集モジュールである小径捕集部１１−１Ａ、中径の管状捕集モジュールである中径捕集部１１−１Ｂ、大径の管状捕集モジュールである大径捕集部１１−１Ｃのそれぞれの管状捕集部１１−１の径等に応じて、鋸刃状の放電板部１−２ｅの付け根部の軸方向幅Ｔ’及び間隔ｔ’は、放電電圧や放電電流、小径捕集部１１−１Ａ、中径捕集部１１−１Ｂ、大径捕集部１１−１Ｃの軸方向長さ等に応じて、鋸刃状放電電極板１−２ｄの個数は電極棒１−２ａの長さや外径等に応じて、それぞれ適宜設定する。

上記構成の第１１実施例装置の場合は、放電電極を鋸刃状の放電板部１−２ｅが電極棒１−２ａの軸方向に延びる基板部１−２ｆと一体に設けられた鋸刃状放電電極板１−２ｄで構成し、かつ前記基板部１−２ｆを介して電極棒１−２ａに突設した構成としたことにより、特に放電板部１−２ｅの付け根部の幅が電極棒１−２ａの軸方向に幅広となることにより、放電板部１−２ｅの剛性が著しく高く（基板部１−２ｆと一体の場合は特に顕著）なって振動等に対する変形強度が大きくなり耐久性が確保され、かつ放電電流の大電流化が可能となって実効電界強度が大きくなり、粒子は確実に帯電されてクーロン力を得ることが出来て捕集壁に確実に捕集され、高速で流れている排気ガス流の放電電極と当接する面積がより増大すると共に排気ガス流の鋸刃状放電電極板１−２ｄ間の通過できる面積をさらに減少させることができるので、高速な排気ガス流が鋸刃状放電電極板１−２ｄにより多く当接しかつ該鋸刃状放電電極板裏側への回り込みに伴い流れ方向が軸方向に偏向されると共に運動エネルギーがより減衰されて流れが減速されることとなり、粒子の帯電がより確実となり大きなクーロン力を得て捕集される。

図１８〜図２０に示す本発明の第１２実施例装置は、前記第１１実施例装置の放電電極において、排気ガス中の粒子を捕集率をさらに向上させるために鋸刃状放電電極板１−２ｄの間に帯状整流板１−２ｇを付設したもので、その構造は、第１１実施例装置と同様に、管状捕集部１１−１の鋸刃状の放電板部（山部）１−２ｅが電極棒１−２ａの軸方向に延びる基板部１−２ｆと一体に設けられた鋸刃状放電電極板１−２ｄを、前記基板部１−２ｆを介して電極棒１−２ａに突設すると共に、この鋸刃状放電電極板１−２ｄの各々の周方向の間に鋸刃状放電電極板の外径より小径の帯状整流板１−２ｇを電極棒１−２ａの軸方向に沿って放射状に配設して構成した放電電極を採用したものである。即ち、本実施例装置は、前記鋸刃状の放電板部１−２ｅを電極棒１−２ａの軸心方向に所望の間隔に配設して形成した鋸刃状放電電極群１−２ｄ−１を、電極棒１−２ａの周方向に所望の間隔を置いて放射状に複数配設すると共に、この鋸刃状放電電極板１−２ｄの間に該鋸刃状放電電極板１−２ｄの外径（電極棒１−２ａの径方向突出長さ）より突出長さが小径の帯状整流板１−２ｇを電極棒１−２ａの軸方向に沿って放射状に配設して構成した放電電極を採用したものである。なお、前記帯状整流板１−２ｇの電極棒１−２ａの径方向長さ（突出長さ）Ｌ及び軸方向長さ、付設枚数、鋸刃状放電電極板１−２ｄとの間隔等は、放電電圧、放電電流、排気ガス流の流量範囲、鋸刃状の放電板部１−２ｅ先端の周方向間隔、小径の管状捕集モジュールである小径捕集部１１−１Ａ、中径の管状捕集モジュールである中径捕集部１１−１Ｂ、大径の管状捕集モジュールである大径捕集部１１−１Ｃのそれぞれの捕集部径、電極棒１−２ａの外径等に応じて、それぞれ適宜設定する。

上記構成の第１２実施例装置の場合は、鋸刃状放電電極板１−２ｄの各々の周方向の間に、前記鋸刃状放電電極板１−２ｄの外径より小径の帯状整流板１−２ｇを電極棒１−２ａの軸方向に沿って放射状に配設したことにより、前記第１１実施例装置と同様の作用効果、すなわち、鋸刃状放電電極板１−２ｄの耐久性の確保、実効電界強度の増大による粒子の帯電の確実性の向上と捕集率確保等の作用効果が、鋸刃状放電電極板１−２ｄの間を通過してきた排気ガス流を積極的に当接させて該排気ガス流の有する運動エネルギーをさらに減衰させて流れを一層減速させることができるので、第１１実施例装置に比し排気ガス中の粒子をより確実に帯電させて大きなクーロン力を得ることとなり、捕集率をさらに向上させることができる。

図２１〜図２２に示す本発明の第１３実施例装置は、管状捕集部１１−１の最上流側の第１段目の小径の管状捕集モジュール、及び、第２段目の中径の管状捕集モジュールにおいて、集塵電極である小径捕集管１１−１Ａ−１、中径捕集管１１−１Ｂ−１を単一径で所定長さの主捕集管１−１内に固定するために用いるステーとして、前記第１〜第９実施例装置における棒状のステーに替えて、それぞれ管軸方向に延伸する板状の長尺材からなるステー１１−１Ａ−ＳＰ、１１−１Ｂ−ＳＰを採用したものである。即ち、本実施例装置は、最上流側の第１段目の小径の管状捕集モジュールの集塵電極である小径捕集管１１−１Ａ−１を長尺材からなる幅広の板状のステー１１−１Ａ−ＳＰで主捕集管１−１に固定し、さらに第２段目の中径の管状捕集モジュールの集塵電極である中径捕集管１１−１Ｂ−１を、前記第１段目の幅広のステー１１−１Ａ−ＳＰより狭幅の板状のステー１１−１Ｂ−ＳＰで主捕集管１−１に固定して構成したものである。なお、各ステー１１−１Ａ−ＳＰ、１１−１Ｂ−ＳＰの径方向幅は、それぞれ小径捕集管１１−１Ａ−１、中径捕集管１１−１Ｂ−１と主捕集管）１−１との間の間隔に応じて設定することはいうまでもない。

上記構成の第１３実施例装置の場合は、小径捕集管１１−１Ａ−１、中径捕集管１１−１Ｂ−１をそれぞれ主捕集管１−１に固定するステーを管軸方向に延伸する長尺材からなる板状のステー１１−１Ａ−ＳＰ、１１−１Ｂ−ＳＰとしたことにより、各捕集管の間を流れる排気ガスの旋回流をこの板状のステーに積極的に当接させることができ、当該ステーの整流板としての整流作用により管状捕集部１１−１の小径捕集管１１−１Ａ−１、中径捕集管１１−１Ｂ−１と主捕集管１−１との間の流れは排気ガスの旋回流化が抑制されて軸方向の流れが増大し旋回流が減速した状態で後段の径の大きい捕集管内に流出し、後段の捕集管内において予め減速された多くの軸方向流れとの混流により粒子は確実に帯電されて大きなクーロン力を得ることとなり、捕集率をさらに向上させることができる。

なお、本発明の前記第１〜第１３の実施例装置は、排気ガス量の全量を処理する場合を例にとり説明したが、ＥＧＲシステムに使用する場合は、本発明装置で処理した排気ガスを分岐してＥＧＲガスとしたり、全排気ガス流から分岐したＥＧＲガス流のみの処理にも本発明装置が適用可能であることはいうまでもない。 また、ＥＧＲシステムに使用する場合は、ＥＧＲガス流をスクラバー装置にて洗浄して排気ガス中の二酸化硫黄等の硫黄起源生成物を除去しておくことにより、ピストン、ピストンリング、シリンダー、シリンダーヘッド、給排気バルブ・バルブシステム等のエンジン構成部品、排気管、マフラー、エコノマイザー、レキュペレーター等の排気関連部品の腐食や摩耗によるエンジン及び関連部品の耐久性を損ねる問題を防止できる。
なお、ここでは好ましい管状捕集部の集塵電極から剥離した粒状物質を分別して捕集する分別捕集手段の例として、主に接線式サイクロンの例を示したが、衝突式慣性力粒子分離器の場合であっても可能であることは言うまでもない。

１ 電気集塵部
１−１ 主捕集管
１−１ａ 排ガス導入管部
１−１ｂ 高濃度排ガス導出部
１−１ｃ、３−１ シールエアー導入管部
１−２ 放電電極
１−２ａ 電極棒（主電極）
１−２ａ−１、１−２ａ−２ 漸次増径部
１−２ｂ 電極針
１−２ｃ 鋸刃状の放電板
１−２ｃ−１ 鋸刃状放電電極群
１−２ｄ 鋸刃状放電電極板
１−２ｄ−１ 鋸刃状放電電極群
１−２ｅ 鋸刃状の放電板部（山部）
１−２ｆ 基板部
１−２ｇ 帯状整流板
２ 分別捕集手段
２−１ サイクロン捕集部
２−１ａ 接線式サイクロン
２−２ 還流配管
３ 低濃度排ガス導出管
４ 支持体
５−１、５−３ 連通管
５−２ 高濃度排ガス配管
７ ブロアー
８ ダンパー
１１−１ 管状捕集部
１１−１Ａ、３１−１Ａ 小径捕集部
１１−１Ａ−１、３１−１Ａ−１ 小径捕集管
１１−１Ａ−２ 第１段放電電極
１１−１Ａ−３ 放電電極
１１−１Ａ−４、２１−１Ａ−４、２１−１Ａ−５、２１−１Ｂ−４、２１−１Ｂ−５、２１−１Ｃ−４、２１−１Ｄ−４ 電極筒
１１−１Ａ−５、１１−１Ａ−Ｓ、１１−１Ａ−Ｓ１、１１−１Ｂ−Ｓ、１１−１Ａ−ＳＰ、１１−１Ｂ−ＳＰ ステー
１１−１Ｂ、３１−１Ｂ 中径捕集部
１１−１Ｂ−１、３１−１Ｂ−１ 中径捕集管
１１−１Ｂ−２ 第２段放電電極
１１−１Ｃ 大径捕集部
１１−１Ｃ−１ 大径捕集管
１１−１Ｃ−２ 第３段放電電極
１２ 網目状荷電対極
１３ 荷電放電極
１３−１ 放電電極針
２１−１ 管状捕集部
２１−１Ａ 第１捕集部
２１−１Ａ−１ 第１捕集管
２１−１Ｂ 第２捕集部
２１−１Ｂ−１ 第２捕集管
２１−１Ｃ 第３捕集部
２１−１Ｃ−１ 第３捕集管
２１−１Ｄ 第４捕集部
２１−１Ｄ−１ 第４捕集管
２１−１Ｅ 第５捕集部
２１−１Ｅ−１ 第５捕集管
２１−１Ｆ 第６捕集部
２１−１Ｆ−１ 第６捕集管
２１−１Ａ−２ａ、２１−１Ａ−２ｂ、２１−１Ｂ−２、２１−１Ｃ−２ 捕集管
２１−１Ａ−３ａ、２１−１Ａ−３ｂ、２１−１Ｂ−３ａ、２１−１Ｂ−３ｂ、２１−１Ｃ−３、２１−１Ｄ−３ 放電電極
３１ 管状捕集部
３１−１ 主捕集管部
３１−２ 第１拡径捕集管部
３１−２Ａ 第１拡径捕集部
３１−２Ａ−１ 第１拡径捕集管
３１−３ 第２拡径捕集管部
３１−３Ａ 第２拡径捕集部
３１−３Ａ−１ 第２拡径捕集管
４１ 管状捕集部
４１−１ 拡径捕集管
４１−１Ａ 小径捕集部
４１−１Ａ−１ 小径捕集管
４１−１Ａ−３、４１−１Ｂ−３ 電極筒
４１−１Ｂ 大径捕集部
４１−１Ａ−２、４１−１Ｂ−２ 放電電極
４１−１Ｃ 中径捕集部
４１−１Ｃ−１ 中径捕集管
４１−１Ｄ 通常捕集部
４１−２ 主捕集管部
６１−１、６１−２、６１−３ 捕集管
６１−１Ａ、６１−２Ａ、６１−３Ａ ベルマウス
６１−１Ｂ、６１−２Ｂ、６１−３Ｂ テーパー拡径部
７０ 管本体
７０−１ サブ捕集管
７０−２ 導電性ステー
７０−３ 電極棒
７０−４ 放電電極
Ｗ１、Ｗ２ 遷移径部
Ｈ 鋸刃状の放電板の径方向突出長さ
Ｈ’基板部を有する鋸刃状放電電極板の径方向突出長さ
ｈ 鋸刃状の放電板部の径方向突出長さ
Ｔ 鋸刃状の放電板の付け根部の軸方向幅
Ｔ’鋸刃状の放電板部の付け根部の軸方向幅
ｔ 放電板の付け根部の間隔
ｔ’鋸刃状の放電板部の付け根部の間隔
Ｌ 帯状整流板径方向長さ

Claims (16)

1. 重油を使用するディーゼルエンジンの排ガス中に含まれる粒状物質に帯電させる放電電極、及び帯電された前記粒状物質を捕集する管状の集塵電極よりなる捕集モジュールを組合せて構成する管状捕集部を有し、かつ前記放電電極は前記管状捕集部内に管軸方向に配設された主電極と該主電極に間隔配設された放射状に突出する複数本の電極とによって構成された電気集塵手段と、前記管状捕集部から剥離した粒状物質を分別して捕集し集塵する分別捕集手段を備え、さらに前記管状捕集部の下流側の軸心付近に粒状物質の低濃度排ガス導出管を、同管状捕集部の下流側の内周面付近に粒状物質の高濃度排ガス導出部をそれぞれ設け、粒状物質の高濃度排ガス導出部に前記粒状物質を捕集し集塵する前記分別捕集手段を連設した重油を使用するディーゼルエンジン排ガス処理装置において、前記放電電極及び集塵電極である単一径で所定長さの主捕集管よりなる管状捕集部の上流側に、軸方向に短寸で配設径の異なる放電電極及び軸方向に短寸で主捕集管より小径である管状の集塵電極よりなる管状捕集モジュールを軸方向に複数組合せて主捕集管内に配置し、かつ管状捕集部の下流側に放電電極と主捕集管よりなる捕集モジュールを配置して構成したことを特徴とする重油を使用する船舶用ディーゼルエンジンの排ガス処理装置。
2. 前記管状捕集部は、排気ガス上流側に最も小径の管状捕集モジュールが配設され、かつ下流に向かい順次大径の管状捕集モジュールを配設して構成したことを特徴とする請求項１に記載の重油を使用する船舶用ディーゼルエンジンの排ガス処理装置。
3. 前記主捕集管と前記管状捕集モジュールの間の空間に、前記放電電極を配設して管状捕集モジュールを構成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の重油を使用する船舶用ディーゼルエンジンの排ガス処理装置。
4. 前記主捕集管と前記管状捕集モジュールの間の空間に、前記放電電極及び前記集塵電極よりなる管状捕集モジュールを複数配設して構成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の重油を使用する船舶用ディーゼルエンジンの排ガス処理装置。
5. 重油を使用するディーゼルエンジンの排ガス中に含まれる粒状物質に帯電させる放電電極、及び帯電された前記粒状物質を捕集する管状の集塵電極よりなる捕集モジュールを組合せて構成する管状捕集部を有し、かつ前記放電電極は前記管状捕集部内に管軸方向に配設された主電極と該主電極に間隔配設された放射状に突出する複数本の電極とによって構成された電気集塵手段と、前記管状捕集部から剥離した粒状物質を分別して捕集し集塵する分別捕集手段を備え、さらに前記管状捕集部の下流側の軸心付近に粒状物質の低濃度排ガス導出管を、同管状捕集部の下流側の内周面付近に粒状物質の高濃度排ガス導出部をそれぞれ設け、粒状物質の高濃度排ガス導出部に前記粒状物質を捕集し集塵する前記分別捕集手段を連設した重油を使用するディーゼルエンジン排ガス処理装置において、前記放電電極及び集塵電極であり拡径部を有する所定長さの主捕集管よりなる管状捕集部の上流側に、軸方向に短寸で配設径の異なる放電電極及び軸方向に短寸で主捕集管より小径である管状の集塵電極よりなる管状捕集モジュールを軸方向に複数組合せて主捕集管内に配置し、かつ管状捕集部の下流側に放電電極と主捕集管よりなる捕集モジュールを配置して構成したことを特徴とする重油を使用する船舶用ディーゼルエンジンの排ガス処理装置。
6. 重油を使用するディーゼルエンジンの排ガス中に含まれる粒状物質に帯電させる放電電極、及び帯電された前記粒状物質を捕集する管状の集塵電極よりなる捕集モジュールを組合せて構成する管状捕集部を有し、かつ前記放電電極は前記管状捕集部内に管軸方向に配設された主電極と該主電極に間隔配設された放射状に突出する複数本の電極とによって構成された電気集塵手段と、前記管状捕集部から剥離した粒状物質を分別して捕集し集塵する分別捕集手段を備え、さらに前記管状捕集部の下流側の軸心付近に粒状物質の低濃度排ガス導出管を、同管状捕集部の下流側の内周面付近に粒状物質の高濃度排ガス導出部をそれぞれ設け、粒状物質の高濃度排ガス導出部に前記粒状物質を捕集し集塵する前記分別捕集手段を連設した重油を使用するディーゼルエンジン排ガス処理装置において、前記放電電極及び集塵電極である排気ガスの下流側に向かい順次大径化させた所定長さの主捕集管よりなる管状捕集部の上流側に、軸方向に短寸で配設径の異なる放電電極及び軸方向に短寸で主捕集管より小径である管状の集塵電極よりなる管状捕集モジュールを軸方向に複数組合せて主捕集管内に配置し、かつ管状捕集部の下流側に放電電極と主捕集管よりなる捕集モジュールを配置して構成したことを特徴とする重油を使用する船舶用ディーゼルエンジンの排ガス処理装置。
7. 排気ガス上流側管状捕集モジュールに隣接し、かつ該上流側管状捕集モジュールより大径の下流側管状捕集モジュールを配設する場合、該下流側管状捕集モジュールの放電電極の配設外径を、前記上流側管状捕集モジュールの集塵電極の内径以下の径として構成することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の重油を使用する船舶用ディーゼルエンジンの排ガス処理装置。
8. 排気ガス上流側管状捕集モジュールに隣接し、かつ該上流側管状捕集モジュールより大径の下流側管状捕集モジュールが配設され、該下流側管状捕集モジュールの放電電極の配設外径が前記上流側管状捕集モジュールの集塵電極の内径より大径の場合、前記上流側管状捕集モジュールと下流側管状捕集モジュールの各放電電極の間に放電電極の配設外径を順次増加する遷移径部を配設して構成することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の重油を使用する船舶用ディーゼルエンジンの排ガス処理装置。
9. 前記ディーゼルエンジンと前記管状捕集部との間に、前記分別捕集手段通過後の浄化ガスを還流させる還流配管を設け、かつ該還流配管内を還流する排気ガスに対する運動エネルギー付与手段を設けることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の重油を使用する船舶用ディーゼルエンジン排ガス処理装置。
10. 前記主捕集管内に複数配置される前記管状捕集モジュールの管状の集塵電極である捕集管の先端にベルマウスを、後端にテーパー拡径部を設けることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の重油を使用する船舶用ディーゼルエンジン排ガス処理装置。
11. 前記主捕集管内に複数配置される前記管状捕集モジュールの管状の集塵電極である捕集管の内壁に、多数の貫孔を有する筒状のサブ捕集管を、捕集管と電気的に導通状態に設けることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の重油を使用する船舶用ディーゼルエンジン排ガス処理装置。
12. 前記主捕集管内に複数配置される前記管状捕集モジュールの管状の集塵電極である捕集管の管壁に、多数の貫孔を設けることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の重油を使用する船舶用ディーゼルエンジン排ガス処理装置。
13. 前記放電電極が、前記管状捕集部内に管軸方向に配設された主電極と該主電極に間隔配設された鋸刃状の放電板とで構成され、かつ前記鋸刃状の放電板は主電極の軸方向に所望間隔に配設されて鋸刃状放電電極群を構成するとともに、該鋸刃状放電電極群が主電極の周方向に放射状に複数配設された構成となすことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の重油を使用する船舶用ディーゼルエンジン排ガス処理装置。
14. 前記放電電極は、鋸刃状の放電板部が前記主電極の軸方向に延びる基板部と一体に設けられた鋸刃状放電電極板で構成され、かつ前記鋸刃状放電電極板は前記基板部を介して主電極の軸方向に突設され、かつ主電極の周方向に放射状に複数配設された構成となすことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の重油を使用する船舶用ディーゼルエンジン排ガス処理装置。
15. 前記主電極の軸方向及び周方向に配設された鋸刃状放電電極群又は鋸刃状放電電極板の各々の周方向の間に、前記鋸刃状放電電極群又は前記鋸刃状放電電極板の配設外径より小径の帯状整流板を主電極の軸方向に沿って放射状に少なくとも１枚配設されていることを特徴とする請求項１３又は１４に記載の重油を使用する船舶用ディーゼルエンジン排ガス処理装置。
16. 前記主捕集管内に複数配置される前記管状捕集モジュールの管状捕集部を主捕集管に固定するステーを管軸方向に延伸する板状の長尺材とし、かつ該長尺材からなる板状のステーを周方向に複数配置することを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１項に記載の重油を使用する船舶用ディーゼルエンジン排ガス処理装置。

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