JP6646952B2

JP6646952B2 - ディーゼルエンジン排ガス処理用電気集塵装置の放電電極

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Publication number: JP6646952B2
Application number: JP2015117042A
Authority: JP
Inventors: 宗勝古堅; 義牧野; 滝川　一儀; 一儀滝川
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Priority date: 2015-06-09
Filing date: 2015-06-09
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Description

本発明は、船舶用、発電用、一般産業用エンジン等の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係り、特に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ディーゼルエンジンの排ガス処理用電気集塵装置の放電電極に関するものである。

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（粒状物質）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。

その中で、コロナ放電を利用して電気的に処理する技術としては、例えば特許文献１に記載された装置が提案されている。
特許文献１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１０にその構成例を示すように、放電電極及び集塵電極よりなる管状捕集部９１に、軸方向に短寸で径の異なる管状捕集モジュールを複数組合わせて構成した多段方式を例示したもので、具体的には、管状捕集モジュールを管状捕集部の上流部側より小径捕集部９１−１Ａ、中径捕集部９１−１Ｂ、大径捕集部９１−１Ｃの３段式となしたものである。
即ち、この管状捕集部が多段方式となしたディーゼルエンジン排ガス処理装置は、最上流側の第１段目の小径の管状捕集モジュールとして、捕集管９１−１に固定された小径捕集管９１−１Ａ−１の内部に保持した放射状の第１段放電電極９１−１Ａ−２を共通の主電極９１−２ａに固定して内蔵した小径捕集部９１−１Ａと、第２段目の中径の管状捕集モジュールとして、中径捕集管９１−１Ｂ−１の内部に保持した放射状の第２段放電電極９１−１Ｂ−２を共通の主電極９１−２ａに固定して内蔵した中径捕集部９１−１Ｂと、最下流側の第３段目の最大径の管状捕集モジュールとして、捕集管９１−１と共通の大径捕集管９１−１Ｃ−１の内部に保持した放射状の第３段放電電極９１−１Ｃ−２を共通の主電極９１−２ａに固定して内蔵した大径捕集部９１−１Ｃとしたものである。この３段式の管状捕集モジュールを有するディーゼルエンジン排ガス処理装置における小径捕集部９１−１Ａ、中径捕集部９１−１Ｂ、大径捕集部９１−１Ｃの各放電電極９１−１Ａ−２、９１−１Ｂ−２、９１−１Ｃ−２は、図１１Ａ、図１１Ｂ、図１２に拡大して示すように、集塵電極を構成する捕集管９１−１の軸心付近をほぼ全長にわたって延びる主電極（電極棒）９１−２ａと、該主電極９１−２ａの長手方向に所望の間隔Ｓ´で配設された放射状に突出する電極針９１−２ｂの群とによって構成されている。この放電電極９１−２は、具体的には図１２に示すように、例えば鋸刃状の放電板部（山部）９１−２ｅが主電極９１−２ａの軸方向に延びる基板部９１−２ｆを介して主電極９１−２ａと一体に設けられた鋸刃状放電電極板９１−２ｄを、前記基板部９１−２ｆを介して主電極９１−２ａに突設して構成されたものが採用されている。このように構成された放電電極９１−２は、捕集管９１−１の排ガス導入口９１−１ａ側に設けたシールエアー導入管部９１−１ｃと、低濃度排ガス導出管９２の入口部位に設けたシールエアー導入管部９１−１ｃに垂設した支持体９３を介して主電極９１−２ａの両端部が支持されている。

なお、前記管状捕集部９１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９４は、サイクロン捕集部９４−１と、サイクロン捕集部９４−１からの還流配管９４−２とで構成されている。このサイクロン捕集部９４−１は、管状捕集部９１の捕集管９１−１の下流側の内周面付近に設けた高濃度排ガス導出部９１−１ｂに設けた高濃度排ガス配管９５に還流配管９４−２を介して接続された接線式サイクロン９４−３で構成され、さらに接線式サイクロン９４−３と排ガス導入管９１−１ａとの間に、接線式サイクロン９４−３通過後の浄化ガスを排ガス導入管９１−１ａ内を流れる排ガスに合流させるための還流配管９４−２を配設している。９６はブロアー、９７は流量制御ダンパーである。

特開２０１４−２３８０８６号公報

しかしながら、コロナ放電等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（多段式）における前記放電電極９１−２には、以下に記載する課題がある。
即ち、例えば図１１Ａ、図１１Ｂ、図１２に示す放電電極９１−２の場合、鋸刃状の放電板部（山部）９１−２ｅが主電極９１−２ａの軸方向に延びる基板部９１−２ｆを介して主電極９１−２ａと一体に設けられた鋸刃状放電電極板９１−２ｄを、前記基板部９１−２ｆを介して主電極９１−２ａに突設して構成されているため、管状捕集部９１の捕集管９１−１の外径が大きくなると、電極針９１−２ｂ（鋸刃状放電電極板９１−２ｄ）の先端と捕集壁面９１−１ｋの間隔Ｗ´を所望の寸法に保つために、対応する電極針９１−２ｂの径方向長さＨ´が長くなって剛性が低下し剛性を確保すると重量的にも重いものとなるのみならず、通常、電極針は厚さ０．５ｍｍ程度の極薄板で製作されるため大型化するとその形状維持も困難となり、特に高温にさらされると熱変形を起こす等の問題が生ずる。又、この集塵部において電界の弱いデッドスポットを無くして所定の放電電流密度を維持するためには電極針９１−２ｂ先端の周方向間隔Ｌ´を所望寸法にほぼ一定に保つ必要があり、その結果管状捕集部９１の捕集管９１−１の外径が大きくなると、電極針９１−２ｂの個数（枚数）を増やさざるを得ない。しかし、必要な電極針９１−２ｂの個数（枚数）が多くなると、電極針１個（１枚）当たりの主電極９１−２ａへの取付け面積が必然的に小さくなり、主電極９１−２ａへの強度を確保しての取付けが困難となってしまう。
さらに、前記した従来の長尺（長針）の電極針９１−２ｂ（鋸刃状放電電極板９１−２ｄ）の場合、電極針先端部分の電界は強いが捕集壁表面における電界が弱くＰＭ捕集空間（電極針先端と捕集壁間の空間）全体の電界が弱いことからデッドスポットもでき易く、ＰＭに作用するクーロン力が弱く、捕集率を向上できないのみならず、捕集壁から剥離したＰＭの捕集壁面でのジャンピング現象（ＰＭが堆積・剥離を繰返す現象）が発現しにくいという欠点がある。

本発明は、上記した従来技術の課題を克服するためになされたもので、特に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わせて構成した多段方式のディーゼルエンジン排ガス処理装置において、ＰＭ捕集空間の電界・クーロン力が高められてＰＭ捕集率の向上がはかられ、又、管状捕集部の捕集管の外径が大きくなっても、主電極に対する電極針の配置を所定の密度で適切に設定できるとともに、電極針の剛性を維持し軽量化と形状維持もはかられ、さらに高温対策にも有効な放電電極を提供しようとするものである。

本発明に係るディーゼルエンジン排ガス処理用電気集塵装置の放電電極は、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集塵電極を構成する管状捕集部を有し、かつ前記放電電極は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配設された放射状に突出する電極とによって構成された電気集塵手段を備え、前記放電電極及び集塵電極である単一径の主捕集管よりなる管状捕集部に、軸方向に径の異なる管状捕集モジュールを複数段に配置したディーゼルエンジン排ガス処理装置の放電電極であって、前記複数段に配置した管状捕集モジュールの少なくとも一つの管状捕集モジュールの放電電極が主電極の外周にステーを介して取着された同主電極と同心円筒状の放電電極支持筒と、該放電電極支持筒の表面に周方向及び管軸方向に間隔を隔てて放射状に配置された放電電極針あるいは鋸刃状放電電極板とで構成され、かつ前記放電電極針あるいは鋸刃状放電電極板の径方向長さが１０〜３０ｍｍ、当該放電電極針あるいは鋸刃状放電電極板の先端と管状捕集部の内周面との間隔が３０〜７０ｍｍとなし、前記管状捕集部の最上流の管状捕集モジュールの前記放電電極支持筒の上流側端部が閉塞されていることを特徴とするものである。

又、本発明に係る他のディーゼルエンジン排ガス処理用電気集塵装置の放電電極は、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集塵電極を構成する管状捕集部を有し、かつ前記放電電極は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配設された放射状に突出する電極とによって構成された電気集塵手段を備え、前記放電電極及び集塵電極である単一径の主捕集管よりなる管状捕集部に、軸方向に径の異なる管状捕集モジュールを当該管状捕集部の上流部側より小径捕集部、中径捕集部、大径捕集部と３段に配置したディーゼルエンジン排ガス処理装置の放電電極であって、前記３段に配置した管状捕集モジュールの少なくとも一つの管状捕集モジュールの放電電極が主電極の外周にステーを介して取着された同主電極と同心円筒状の放電電極支持筒と、該放電電極支持筒の表面に周方向及び管軸方向に間隔を隔てて放射状に配置された放電電極針あるいは鋸刃状放電電極板とで構成され、かつ前記放電電極針あるいは鋸刃状放電電極板の径方向長さが１０〜３０ｍｍ、当該放電電極針あるいは鋸刃状放電電極板の先端と管状捕集部の内周面との間隔が３０〜７０ｍｍとなし、前記管状捕集部の最上流の管状捕集モジュールの前記放電電極支持筒の上流側端部が閉塞されていることを特徴とするものである。

また、放電電極支持筒の外周に放射状に設ける放電電極は、コーンエッジリングあるいは筒形エッジリングで構成され、前記コーンエッジリングは排気ガスの流れ方向に徐々に拡径し先端にリング状エッジ部を有するリング、又は、前記リング状エッジ部の周壁部に排気ガスの流過抵抗を小さくするためのリーク孔を有するリングからなり、前記筒形エッジリングは筒体部の上流側端部に排気ガスの流れ方向に徐々に拡径し先端にリング状エッジ部を有する筒体からなることを好ましい態様とするものである。
さらに、前記放電電極支持筒の外周に放射状に設ける放電電極針あるいは鋸刃状放電電極板は、頂角が２０度程度で形状が略二等辺三角形を呈する放電電極針あるいは鋸刃状の放電電極板であり、隣接する放電電極針あるいは鋸刃状の放電電極板の先端の間隔としては、１０〜５０ｍｍが好ましい。

本発明に係るディーゼルエンジンの排ガス処理用電気集塵装置の放電電極は、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構成した多段型集塵壁構造を有する電気集塵装置の少なくとも一つの管状捕集モジュールの放電電極を、主電極の外周に装着した当該主電極と同心円筒状の放電電極支持筒に放電電極針あるいは鋸刃状放電電極板を取着して構成すると共に、放電電極針あるいは鋸刃状放電電極板の長さを適正化、即ち、従来の長尺から短尺とすることにより、電極針あるいは電極板の先端と管状捕集部の内周面間の電界が増大し放電電極先端より起こるコロナ電子の放出量が増加してデッドスポットも減少しクーロン力が強くなり捕集率が向上するのみならず、管状捕集部の内周面から剥離したＰＭの管状捕集部の内周面でのジャンピング現象が起こり、ＰＭの粗大化により分岐流路経由でサイクロン捕集が可能となる。
又、この放電電極針あるいは鋸刃状放電電極板の場合は、管状捕集部の捕集管が大径となってもその径に対応する適切な大きさの放電電極支持筒を用いることにより、放電電極針あるいは放電電極板の軸方向長さを大きくすることなく、放電電極針あるいは放電電極板の先端と管状捕集部の内周面との間隔を適正な寸法に設定することができ、電極針の剛性を維持し軽量化がはかられるのみならず、電極針あるいは電極板が高温にさらされても大きな熱変形を生じることがないため形状維持もはかられる。さらに、主電極に対する電極針や電極板の配置を所定の密度で適切に設定できるとともに主電極に対する電極針や電極板の取付けも容易となる。又、放電電極支持筒は貫通孔を有さなければ当該筒体の外側と内側を流れるガス流の往来を遮断するため、集塵に好ましくない渦流や乱流を防止する作用もあり捕集率の向上にも寄与する。

本発明に係るディーゼルエンジン排ガス処理用電気集塵装置の放電電極の基本構造を示す概略縦断端面図である。図１に示す放電電極の概略縦断側面図である。図１に示す放電電極の放電電極板の一例を示す図で、（ａ）はコーンエッジリング形放電電極板の正面図、（ｂ）は（ａ）イーイ線上の縦断側面図である。図３に示すコーンエッジリング形放電電極板の他の例を示す図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）ローロ線上の縦断側面図である。図４に示すコーンエッジリング形放電電極板の変形例を示す図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）ハーハ線上の縦断側面図である。図１に示す放電電極の放電電極板の別の例を示す縦断側面図である。本発明に係るディーゼルエンジン排ガス処理用電気集塵装置の放電電極の第１実施例（多段型集塵壁構造）を示す要部概略縦断側面図である。本発明に係るディーゼルエンジン排ガス処理用電気集塵装置の放電電極の第２実施例（多段型集塵壁構造）を示す要部概略縦断側面図である。本発明に係るディーゼルエンジン排ガス処理用電気集塵装置の放電電極の第３実施例（多段型集塵壁構造）を示す要部概略縦断側面図である。従来の多段型集塵壁構造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１０に示すディーゼルエンジン排ガス処理装置の放電電極を拡大して示す概略縦断端面図である。図１０に示すディーゼルエンジン排ガス処理装置の放電電極を拡大して示す概略縦断側面図である。図１０に示すディーゼルエンジン排ガス処理装置の放電電極を拡大して示す概略斜視図である。

図１、図２に示す本発明の管状捕集モジュールの放電電極１は、主電極（電極棒）２と、該主電極２に、外周に周方向及び管軸方向に間隔を隔てて放射状に配置した放電電極針６を有する放電電極支持筒３とからなり、前記放電電極支持筒３は複数のステー５を介して当該主電極２と同心に取着して構成されている。ここで、放電電極支持筒３の大きさ（直径）としては、主電極（電極棒）２の直径、あるいは捕集管７の内径に応じて放電電極針６の長さや放電電極針６の先端と管状捕集部の内周面までの距離Ｗを考慮して適当なサイズに設定することになる。なお、主電極２に対する放電電極支持筒３の取着手段としては、直接主電極２に放射状に設けた複数のステー５を介して取付ける方式に限らず、例えば主電極２に嵌合する支持リング（図面省略）とステー５を用いて取付ける方式を採用してもよく、又、ステー５としては板状のものあるいは棒状のものを用いることができ、板状のステーを用いる場合は主電極２の外周面に間隔を置いて管軸方向に取着し、棒状のものを用いる場合は主電極２の周方向及び管軸方向に間隔を隔てて取着する。

放電電極支持筒３の外周に放射状に突設する放電電極針６としては、例えば頂角が２０度程度で、形状が略二等辺三角形を呈する板状部材を用いることができる。この放電電極針６の長さ（放電電極支持筒３の外周面からの突出長さ）Ｈは１０〜３０ｍｍとする。その理由は、１０ｍｍ未満では放電電極針６先端のコロナ放電の為のピーク電界が弱くクーロン力が高められず管状捕集部の内周面への付着を増大させにくく、他方、３０ｍｍを超えると放電電極針６先端のピーク電界は高まるが平均電界が低下してクーロン力を高めて管状捕集部の内周面への付着を増大させにくくなるためである。
この放電電極針６は、主電極２の軸心方向に先端間隔Ｓでかつ周方向に間隔Ｌで放電電極支持筒３の外周に放射状に突設する。又、隣接する放電電極針６の先端の軸心方向間隔Ｓとしては、特に限定するものではないが通常１０〜５０ｍｍが好ましい。その理由としては、１０ｍｍ未満では、電界が低くなりクーロン力が高められず管状捕集部の内周面への付着を増大させにくく、他方、５０ｍｍを超えると、電界の弱いデッドポイントが多くなり平均電界が低下してクーロン力を高めて管状捕集部の内周面への付着を増大させにくくなるためである。
又、放電電極針６の先端と捕集管７の管状捕集部の内周面までの距離Ｗは、３０〜７０ｍｍとする。その理由は、３０ｍｍ未満では組付け時に放電電極針６の先端が捕集管７の管状捕集部の内周面との接触や干渉が危惧され、運転中は船体の揺れやエンジンの振動により放電電極針６の先端が捕集管７の管状捕集部の内周面との接触や干渉がし易く、他方、７０ｍｍを超えると放電間隔が広いために高い電界を維持して大きなクーロン力を得るには高電圧・高出力電源が必要となり且つ高電圧であるが故に各部に高い絶縁性が必要となって装置が高価となると共に維持・管理にも多大な工数が必要となるためである。
なお、上記放電電極支持筒３の半径Ｒ、放電電極針６の長さＨ、放電電極針６の周方向間隔Ｌ、放電電極針６の先端と捕集管７の管状捕集部の内周面までの距離Ｗは、ディーゼルエンジン排ガス処理装置の規模及び管状捕集モジュールの配置位置、集塵電極を構成する捕集管７の大きさ（直径）等に応じて適宜定めることとする。特に、放電電極針６の長さＨは、捕集管７の管状捕集部の内周面電界との関係を考慮して設定する。

又、本発明における放電電極としては、前記図１、２に示す放電電極針６に替えて、例えば図３、図４、図５に示す排気ガスの流れ方向に徐々に拡径し先端にリング状エッジ部を有するコーンエッジリング形放電電極１６、２６、３６や、図６に示す筒体部の上流側端部に排気ガスの流れ方向に徐々に拡径し先端にリング状エッジ部を有する筒形エッジリング形放電電極４６を用いることができる。図３に示すコーンエッジリング形放電電極１６は、排気ガスの流れ方向に徐々に拡径し先端の外周にコーン状のリング状エッジ部１６−１を有するリングからなり、図４に示すコーンエッジリング形放電電極２６は、コーン状のリング状エッジ部２６−１の周壁部に当該エッジ部の排気ガスの流過抵抗を小さくするためのリーク孔２６−２を有するリングからなり、該リーク孔２６−２の周方向位置の位相を異ならせて複数個組合せ、図５に示すコーンエッジリング形放電電極３６は、コーン状のリング状エッジ部３６−１の周壁部に前記リーク孔２６−２より大きいリーク孔３６−２を有するリングからなり、コーンエッジリング形放電電極１６やコーンエッジリング形放電電極２６と組合せる。そして、これらのコーンエッジリング形放電電極１６、２６、３６をそれぞれ放電電極支持筒３に間隔を隔てて所望数を必要に応じ組合せて外嵌固定することにより放電電極支持筒３の外周にコーン状のリング状エッジ部１６−１、２６−１、３６−１を放射状に突設することができる。なお、このコーンエッジリング放電電極１６、２６、３６の場合は、放電電極支持筒３のコーンエッジ部１６−１、２６−１、３６−１の長さが前記図１、図２に示す放電電極針６の長さＨと、隣接するコーンエッジリング放電電極１６、２６、３６のエッジ部１６−１、２６−１、３６−１の間隔が放電電極針６の先端の間隔Ｓとにそれぞれ相当し同じ長さとなる。

又、図６に示す筒形エッジリング形放電電極４６は、筒体部４６−１の一端である当該筒体の排気ガス上流側端部を好ましくは排気ガスの流れ方向に徐々に拡径して軸心に対し鋭角に折曲げてコーン状のエッジリング部４６−２を周方向に形成しその周縁をリング状エッジ部４６−３としたもので、厚さ０．５ｍｍ程度の薄板若しくは管材から製作することができる。この筒形エッジリング形放電電極４６の場合は、筒体部４６−１を放電電極支持筒３に互いに当接するごとく外嵌固定することにより放電電極支持筒３の外周にエッジリング部４６−２を放射状に突設する。この筒形エッジリング形放電電極４６の場合は、エッジリング部４６−２の長さが前記図１、図２に示す放電電極針６の長さＨと、隣接する筒形エッジリング形放電電極４６のエッジリング部４６−２の間隔が放電電極針６の先端の間隔Ｓとにそれぞれ相当し同じ長さとなる。なお、ここでは、単体の筒形電極板を複数組合わせて形成した筒形エッジリング形放電電極を示したが、エッジリング部４６−２を有する帯状板を放電電極支持筒３にスパイラル状に巻付けて形成した筒形エッジリング形放電電極（図面省略）としてもよい。

上記構成の本発明の放電電極の場合は、主電極２の外周に装着した当該主電極２と同心円筒状の放電電極支持筒３に放電電極針６、あるいはコーンエッジリング形放電電極１６、２６、３６や筒形エッジリング放電電極４６で構成されているため、管状捕集モジュールの捕集管７のサイズ（径）が大きくなってもそのサイズに対応する大きさの放電電極支持筒３を用いることにより、当該電極針や電極板の剛性が著しく高くなって振動等に対する耐変形強度が大きくなり耐久性が確保されるのみならず、電極針あるいは電極板が高温にさらされても大きな熱変形を生じることがなく形状維持もはかられ、リング状のエッジ部が周方向に連続しているので電界の弱いデッドポイントが発生し難く放電電流の大電流化が可能となって実効電界強度も大きくなり、粒子は確実に帯電されてクーロン力を得て捕集される。又、放電電極針６あるいはコーンエッジリング形放電電極１６、２６、３６、筒形エッジリング形放電電極４６の先端と捕集管７内周面との間隔Ｗを適正な寸法に設定することができるので、放電電極針あるいは放電電極板の高い剛性が維持され且つ軽量化がはかられる。さらに、主電極２に対する電極針６やコーンエッジリング放電電極１６、２６、３６、筒形エッジリング形放電電極４６の配置、即ち放電電極針６、コーンエッジリング形放電電極１６、２６、３６、あるいは筒形エッジリング形放電電極４６の長さＨ、放電電極針６、コーンエッジリング放電電極１６、２６、３６、あるいは筒形エッジリング放電電極４６の先端の軸心方向間隔Ｓ及び周方向間隔Ｌを所定の密度で適切に設定できて電界の弱いデッドポイントの発生が防止できるとともに、主電極２に対する放電電極針６やコーンエッジリング放電電極１６、２６、３６、あるいは筒形エッジリング放電電極４６の取付けも容易となる。又、放電電極支持筒３は貫通孔を有さなければ当該筒体の外側と内側を流れるガス流の往来を遮断するため、集塵に好ましくない渦流や乱流を防止する作用もあり捕集率の向上にも寄与する。

次に、本発明の放電電極を多段方式の集塵管内周面を有するディーゼルエンジン排ガス処理用電気集塵装置に適用した放電電極を図７〜図９に基づいて説明する。

図７に第１実施例（多段型集塵壁構造）として示すディーゼルエンジン排ガス処理用電気集塵装置は、主捕集管５１内に配置する管状捕集モジュールを管状捕集部の上流部側より小径捕集部５１−１、中径捕集部５１−２、大径捕集部５１−３の３段式となしたディーゼルエンジン排ガス処理装置において、小径捕集部５１−１を除く中径捕集部５１−２及び大径捕集部５１−３に、前記と同様の放電電極針あるいは鋸刃状放電電極板とで構成された放電電極５１−２Ａ−１、５１−３Ａ−１を配置して構成したものである。

中径捕集部５１−２の中径捕集管５１−２Ａ内に配置される放電電極５１−２Ａ−１は、主電極（電極棒）５２の外周に周方向及び管軸方向に間隔を隔てて放射状に配置した長さＨが１０〜３０ｍｍの放電電極針５１−２Ａ−１ｃを有する半径Ｒが３００ｍｍの放電電極支持筒５１−２Ａ−１ｄとからなり、該放電電極支持筒５１−２Ａ−１ｄは複数のステー５１−２Ａ−１ｅを介して当該主電極５２と同心に取着して構成されている。放電電極針５１−２Ａ−１ｃの先端と中径捕集管５１−２Ａの管状捕集部の内周面までの距離Ｗは、３０〜７０ｍｍである。

又、大径捕集部５１−３の主捕集管５１と共通の大径捕集管部５１−３Ａに配置される放電電極５１−３Ａ−１は、前記中径捕集部５１−２に配置された放電電極５１−２Ａ−１の放電電極支持筒５１−２Ａ−１ｄと同様に、主電極（電極棒）５２の外周に周方向及び管軸方向に間隔を隔てて放射状に配置した長さＨが１０〜３０ｍｍの放電電極針５１−３Ａ−１ｃを有する半径Ｒが４００ｍｍの放電電極支持筒５１−３Ａ−１ｄとからなり、この放電電極支持筒５１−３Ａ−１ｄも複数のステー５１−３Ａ−１ｅを介して当該主電極５２と同心に取着して構成されている。放電電極針５１−３Ａ−１ｃの先端と主捕集管５１と共通の大径捕集管部５１−３Ａの管状捕集部の内周面までの距離Ｗは、前記と同様に３０〜７０ｍｍである。

なお、小径捕集部５１−１の小径捕集管５１−１Ａ内に配置される放電電極５１−１Ａ−１は、主電極（電極棒）５２の外周に間隔を隔てて放射状に配置した放電電極針５１−１Ａ−１ｃとから構成されている。

図中、５１−４は主電極支持体、５１−５は低濃度排ガス導出管、５１−６は高濃度排ガス導出部である。

図８に第２実施例（多段型集塵壁構造）として示すディーゼルエンジン排ガス処理用電気集塵装置は、主捕集管６１内に配置する管状捕集モジュールを管状捕集部の上流部側より小径捕集部６１−１、中径捕集部６１−２、大径捕集部６１−３の３段式となしたディーゼルエンジン排ガス処理装置において、小径捕集部６１−１、中径捕集部６１−２及び大径捕集部６１−３に、前記と同様の放電電極針あるいは鋸刃状放電電極板とで構成された放電電極６１−１Ａ−１、６１−２Ａ−１、６１−３Ａ−１を配置して構成したものである。ここで、小径捕集部６１−１の小径捕集管６１−１Ａ内に配置される放電電極６１−１Ａ−１は、前記と同様の構成を有する放電電極と同様、主電極（電極棒）６２の外周に周方向及び管軸方向に間隔を隔てて放射状に配置した長さＨが１０〜３０ｍｍの放電電極針６１−１Ａ−１ｃを有する半径Ｒが２００ｍｍの放電電極支持筒６１−１Ａ−１ｄとからなり、かつ該放電電極支持筒６１−１Ａ−１ｄは上流側端部に、当該放電電極支持筒内への排ガスの流入を阻止するための円錐状蓋部６１−１Ａ−１ｄ´を形成して当該端部を閉塞し、複数のステー６１−１Ａ−１ｅを介して当該主電極６２と同心に取着して構成されている。放電電極針６１−１Ａ−１ｃの先端と小径捕集管６１−１Ａの管状捕集部の内周面までの距離Ｗは、３０〜７０ｍｍである。なお、前記閉塞部を円錐状蓋部で構成したのは、捕集管６１内の排ガスの流れを抵抗なくスムーズにするためである。

又、中径捕集部６１−２の中径捕集管６１−２Ａ内に配置される放電電極６１−２Ａ−１は、主電極（電極棒）６２の外周に周方向及び管軸方向に間隔を隔てて放射状に配置した放電電極針６１−２Ａ−１ｃを有する放電電極支持筒６１−２Ａ−１ｄとからなり、前記放電電極支持筒６１−２Ａ−１ｄは上流側端部に截頭円錐状部を６１−２Ａ−１ｄ´を有し、複数のステー６１−２Ａ−１ｅを介して当該主電極６２と同心に取着して構成されている。

さらに、大径捕集部６１−３の大径捕集管部６１−３Ａ内に配置される放電電極６１−３Ａ−１は、前記中径捕集部６１−２に配置された放電電極６１−２Ａ−１の放電電極支持筒６１−２Ａ−１ｄと同様に、主電極（電極棒）６２の外周に周方向及び管軸方向に間隔を隔てて放射状に配置した放電電極針６１−３Ａ−１ｃを有する放電電極支持筒６１−３Ａ−１ｄとからなり、この放電電極支持筒６１−３Ａ−１ｄも前記中径捕集部６１−２の放電電極支持筒６１−２Ａ−１ｄと同様に上流側端部に截頭円錐状部を６１−３Ａ−１ｄ´を有し、複数のステー６１−３Ａ−１ｅを介して当該主電極６２と同心に取着して構成されている。

図中、６１−４は主電極支持体、６１−５は低濃度排ガス導出管、６１−６は高濃度排ガス導出部である。

図９に第３実施例（多段型集塵壁構造）として示すディーゼルエンジン排ガス処理用電気集塵装置は、前記図８に示す第２実施例のディーゼルエンジン排ガス処理用電気集塵装置の小径捕集部６１−１の位置に、さらに小径捕集管７１−１Ａと主捕集管７１の大径捕集管部７１−１Ｆとの間に、内外両面に放電電極針あるいは鋸刃状放電電極板からなる放電電極７１−４Ａ−１を有する放電電極支持筒７１−４Ａ−１ｄを設けた以外は、前記第２実施例と同様の構成を有するディーゼルエンジン排ガス処理用電気集塵装置である。
即ち、この装置は、主捕集管７１内に配置する管状捕集モジュールを管状捕集部の上流部側より小径捕集部７１−１、中径捕集部７１−２、大径捕集部７１−３の３段式となしたディーゼルエンジン排ガス処理装置において、小径捕集部７１−１、中径捕集部７１−２及び大径捕集部７１−３に、前記と同様の放電電極針あるいは鋸刃状放電電極板とで構成された放電電極７１−１Ａ−１、７１−２Ａ−１、７１−３Ａ−１を配置して構成したものである。ここで、小径捕集部７１−１の小径捕集管７１−１Ａ内に配置される放電電極７１−１Ａ−１は、前記と同様の構成を有する放電電極と同様、主電極（電極棒）７２の外周に周方向及び管軸方向に間隔を隔てて放射状に配置した長さＨが１０〜３０ｍｍの放電電極針７１−１Ａ−１ｃを有する半径Ｒが２００ｍｍの放電電極支持筒７１−１Ａ−１ｄとからなり、かつ該放電電極支持筒７１−１Ａ−１ｄは上流側端部に、当該放電電極支持筒内への排ガスの流入を阻止するための円錐状蓋部７１−１Ａ−１ｄ´を形成して当該端部を閉塞し、複数のステー７１−１Ａ−１ｅを介して当該主電極７２と同心に取着して構成されている。放電電極針７１−１Ａ−１ｃの先端と小径捕集管７１−１Ａの管状捕集部の内周壁面までの距離Ｗは、３０〜７０ｍｍである。そして、本装置はさらに、小径捕集管７１−１Ａと主捕集管７１の大径捕集管部７１−１Ｆとの間に、内外両面に放電電極針あるいは鋸刃状放電電極板からなる放電電極７１−４Ａ−１を有する放電電極支持筒７１−４Ａ−１ｄをステー７１−４Ａ−１ｅを介して当該主電極７２と同心に取着している。なお、小径捕集管７１−１Ａと大径捕集管部７１−１Ｆの間にこの放電電極支持筒７１−４Ａ−１ｄを設けるのは、小径捕集管７１−１Ａより外方の排ガス流に小径捕集部７１−１と中径捕集部７１−２及び又は大径捕集部７１−３との少なくとも合計２回（小径捕集管７１−１Ａと放電電極支持筒７１−４Ａ−１ｄの間を通り且つ中径捕集管７１−２Ａ内を通る排気ガスは３回）の帯電・捕集を繰り返させてＰＭの塊状化・濃縮・分離をさらに促進するためである。

又、中径捕集部７１−２の中径捕集管７１−２Ａ内に配置される放電電極７１−２Ａ−１は、主電極（電極棒）７２の外周に周方向及び管軸方向に間隔を隔てて放射状に配置した長さＨが１０〜３０ｍｍの放電電極針７１−２Ａ−１ｃを有する半径Ｒが３００ｍｍの放電電極支持筒７１−２Ａ−１ｄとからなり、前記放電電極支持筒７１−２Ａ−１ｄは上流側端部に截頭円錐状部を７１−２Ａ−１ｄ´を有し、複数のステー７１−２Ａ−１ｅを介して当該主電極７２と同心に取着して構成されている。

さらに、大径捕集部７１−３の大径捕集管部７１−３Ａ内に配置される放電電極７１−３Ａ−１は、前記中径捕集部７１−２に配置された放電電極７１−２Ａ−１の放電電極支持筒７１−２Ａ−１ｄと同様に、主電極（電極棒）７２の外周に周方向及び管軸方向に間隔を隔てて放射状に配置した長さＨが１０〜３０ｍｍの放電電極針７１−３Ａ−１ｃを有する半径Ｒが４００ｍｍの放電電極支持筒７１−３Ａ−１ｄとからなり、この放電電極支持筒７１−３Ａ−１ｄも前記中径捕集部７１−２の放電電極支持筒７１−２Ａ−１ｄと同様に上流側端部に截頭円錐状部を７１−３Ａ−１ｄ´を有し、複数のステー７１−３Ａ−１ｅを介して当該主電極７２と同心に取着して構成されている。

図中、７１−４は主電極支持体、７１−５は低濃度排ガス導出管、７１−６は高濃度排ガス導出部である。

なお、上記した本発明の、管軸方向に径の異なる管状捕集モジュールが複数段に配置された多段方式ディーゼルエンジン排ガス処理用電気集塵装置の放電電極、即ち、主電極の外周にステーを介して取着された円筒状の放電電極支持筒と、該放電電極支持筒の表面に周方向及び管軸方向に間隔を隔てて放射状に配置された放電電極針あるいは鋸刃状放電電極板とで構成される放電電極は、当該ディーゼルエンジン排ガス処理用電気集塵装置の規模、あるいは主捕集管の大きさ（管径等）、主電極の断面形状や直径等に応じて、その放電電極支持筒、放電電極針あるいは鋸刃状放電電極板の断面形状や大きさ等を選択して製作することはいうまでもない。

１、５１−１Ａ−１、５１−２Ａ−１、５１−３Ａ−１、６１−１Ａ−１、６１−２Ａ−１、６１−３Ａ−１、７１−１Ａ−１、７１−２Ａ−１、７１−３Ａ−１、７１−４Ａ−１放電電極
２、５２、６２、７２主電極（電極棒）
３、５１−２Ａ−１ｄ、５１−３Ａ−１ｄ、６１−１Ａ−１ｄ、６１−２Ａ−１ｄ、６１−３Ａ−１ｄ、７１−１Ａ−１ｄ、７１−２Ａ−１ｄ、７１−３Ａ−１ｄ、７１−４Ａ−１ｄ円筒状の放電電極支持筒
５、５１−２Ａ−１ｅ、５１−３Ａ−１ｅ、６１−１Ａ−１ｅ、６１−２Ａ−１ｅ、６１−３Ａ−１ｅ、７１−２Ａ−１ｅ、７１−３Ａ−１ｅ、７１−４Ａ−１ｅステー
６、５１−１Ａ−１ｃ、５１−２Ａ−１ｃ、５１−３Ａ−１ｃ、６１−１Ａ−１ｃ、６１−２Ａ−１ｃ、６１−３Ａ−１ｃ、７１−１Ａ−１ｃ、７１−２Ａ−１ｃ、７１−３Ａ−１ｃ放電電極針
７捕集管
１６コーンエッジリング放電電極
１６−１リング状エッジ部
２６コーンエッジリング放電電極
２６−１リング状エッジ部
２６−２リーク孔
３６コーンエッジリング放電電極
３６−１リング状エッジ部
３６−２リーク孔
４６筒形エッジリング形放電電極
４６−１筒体部
４６−２エッジリング部
４６−３リング状エッジ部
５１、６１、７１主捕集管
５１−１、６１−１、７１−１小径捕集部
５１−１Ａ、６１−１Ａ、７１−１Ａ小径捕集管
５１−２、６１−２、７１−２中径捕集部
５１−２Ａ、６１−２Ａ、７１−２Ａ中径捕集管
５１−３、６１−３、７１−３大径捕集部
５１−３Ａ、６１−３Ａ、７１−３Ａ、７１−１Ｆ大径捕集管部
５１−４、６１−４、７１−４主電極支持体
５１−５、６１−５、７１−５低濃度排ガス導出管
５１−６、６１−６、７１−６高濃度排ガス導出部
６１−１Ａ−１ｄ´、７１−１Ａ−１ｄ´ 円錐状蓋部
６１−２Ａ−１ｄ´、６１−３Ａ−１ｄ´、７１−２Ａ−１ｄ´、７１−３Ａ−１ｄ´ 截頭円錐状部
Ｓ放電電極針先端の軸心方向間隔
Ｌ放電電極針先端の周方向間隔
Ｈ放電電極針の長さ
Ｗ放電電極針先端と管状捕集部の内周面までの距離
Ｒ放電電極支持筒の半径

Claims

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を構成する管状捕集部を有し、かつ前記放電電極は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配設された放射状に突出する電極とによって構成された電気集塵手段を備え、前記放電電極及び集塵電極である単一径の主捕集管よりなる管状捕集部に、軸方向に径の異なる管状捕集モジュールを複数段に配置したディーゼルエンジン排ガス処理装置の放電電極であって、前記複数段に配置した管状捕集モジュールの少なくとも一つの管状捕集モジュールの放電電極が主電極の外周にステーを介して取着された同主電極と同心円筒状の放電電極支持筒と、該放電電極支持筒の表面に周方向及び管軸方向に間隔を隔てて放射状に配置された放電電極針あるいは鋸刃状放電電極板とで構成され、かつ前記放電電極針あるいは鋸刃状放電電極板の径方向長さが１０〜３０ｍｍ、当該放電電極針あるいは鋸刃状放電電極板の先端と管状捕集部の内周面との間隔が３０〜７０ｍｍとなし、前記管状捕集部の最上流の管状捕集モジュールの前記放電電極支持筒の上流側端部が閉塞されていることを特徴とするディーゼルエンジン排ガス処理用電気集塵装置の放電電極。
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を構成する管状捕集部を有し、かつ前記放電電極は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配設された放射状に突出する電極とによって構成された電気集塵手段を備え、前記放電電極及び集塵電極である単一径の主捕集管よりなる管状捕集部に、軸方向に径の異なる管状捕集モジュールを当該管状捕集部の上流部側より小径捕集部、中径捕集部、大径捕集部と３段に配置したディーゼルエンジン排ガス処理装置の放電電極であって、前記３段に配置した管状捕集モジュールの放電電極が主電極の外周にステーを介して取着された同主電極と同心円筒状の放電電極支持筒と、該放電電極支持筒の表面に周方向及び管軸方向に間隔を隔てて放射状に配置された放電電極針あるいは鋸刃状放電電極板とで構成され、かつ前記放電電極針あるいは鋸刃状放電電極板の径方向長さが１０〜３０ｍｍ、当該放電電極針あるいは鋸刃状放電電極板の先端と管状捕集部の内周面との間隔が３０〜７０ｍｍとなし、前記管状捕集部の最上流の管状捕集モジュールの前記放電電極支持筒の上流側端部が閉塞されていることを特徴とするディーゼルエンジン排ガス処理用電気集塵装置の放電電極。
前記放電電極支持筒の外周に放射状に設ける放電電極は、コーンエッジリングあるいは筒形エッジリングで構成され、前記コーンエッジリングは排気ガスの流れ方向に徐々に拡径し先端にリング状エッジ部を有するリング、又は、前記リング状エッジ部の周壁部に排気ガスの流過抵抗を小さくするためのリーク孔を有するリングからなり、前記筒形エッジリングは筒体部の上流側端部に排気ガスの流れ方向に徐々に拡径し先端にリング状エッジ部を有する筒体からなることを特徴とする請求項１又は２に記載のディーゼルエンジン排ガス処理用電気集塵装置の放電電極。