JP6862207B2 - 電気集塵装置及び湿式電気集塵装置 - Google Patents

Description

本発明は、電気集塵装置及び湿式電気集塵装置に関するものである。

従来の電気集塵装置として、ガス流れに沿って平行に配列された平板状の集塵極と、その中央に配列された鋭利な形状を有する放電極とを備えたものが知られている。

電気集塵装置では、集塵極と放電極との間に直流高電圧を印加し、放電極に安定したコロナ放電を行うことで、ガス流れ中のダストを帯電させる。帯電したダストは放電極と集塵極との間の電界下でダストに作用するクーロン力の働きにより集塵極に捕集されると、従来の集じん理論では説明されている。

ところで、特許文献１，２の電気集塵装置は、ダストを通過させるための複数の貫通孔を備え、内部にダストを捕集するための閉空間を有した集塵極を備えている。特許文献１，２では、該貫通孔を介して閉空間にダストを閉じ込めることで捕集ダストが再飛散しにくくさせている。

特許文献３の電気集塵装置は、６５％から８５％の開口率を有するアース電極と、ガスを捕集する集塵フィルタ層と、を含む集塵極を備えている。このような集塵極を備えることにより、特許文献３では、ガス流れと直交する断面内においてイオン風を発生させ、放電極と集塵極との間を循環するらせん状のガス流れを生成させ、ダストを効率よく捕集するようにしている。特許文献３では、イオン風を積極的に利用するが、本ケースはダストを、主として集じんフィルタ層に捕集させることを目的としている。

特許第５７６１４６１号公報 特許第５７０５４６１号公報 特許第４８２３６９１号公報

電気集塵装置における集塵効率ηは、よく知られた下記のドイチェの数式（式（１））により算出することができる。ｗは、集塵性指数（粒子状物質の移動速度）、ｆは、単位ガス量当たりの集塵面積である。
η＝１−exp（−ｗ×ｆ）・・・（１）

上記式（１）において、ダスト（粒子状物質）の移動速度ｗは、クーロン力による力と、気体の粘性抵抗の関係で決まるとされている。ドイチェの数式（上記式（１））では、ダストが放電極から電界中を移動するとされおり、イオン風は性能への影響においては直接考慮されていない。しかしながら、その性能設計の前提であるダスト濃度は、常に放電極と集塵極との間の集じん空間内では一様であるという前提条件があり、イオン風はガスの乱れを生じさせて、ダスト濃度を一様とさせる要因の一つとして考えられている。

イオン風は、電極間に負の電圧を印加した際に、放電極でコロナ放電によりマイナスイオンが発生し、その結果、生じるものであり、正の電圧の場合にはプラスのイオンにより生じる。以下、産業用の電気集塵装置をベースに考えるため、負の電圧を印加するケースについて記載するが、正であっても同様である。

放電極で生じたイオン風は、集塵極に向けて、ガス流れを横切るよう流れる。集塵極に達したイオン風は、集塵極で反転して流れ方向を変える。これにより、電極間にらせん状の乱流が生じる。

乱流のうち、放電極から集塵極へと向かう流れは、ダストを集塵極近傍まで運ぶ作用がある。集塵極近傍まで運ばれたダストは、最終的にはクーロン力により捕集される。

しかしながら、集塵極で反転したイオン風は、収集体である集塵極から離れる方向へとダストを移動させるため、集塵を阻害するような作用もある。

尚、唯一特許文献３には、イオン風の効果も考慮した電気集塵装置を記載している。しかしながら、このケースでは、開口部を有する集塵極の背後にあるフィルタ層にイオン風を送り込む構造であり、主ガスの影響を受けない箇所での集じんをすることを目的としていて、構造も複雑であること、及び、乾式では付着ダストの剥離回収が困難であった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、従来の電気集塵装置では考慮されていなかったイオン風に着目し、集塵効果を低減するイオン風の離反作用を抑制し、集塵効率を高めることのできる電気集塵装置を提供することを目的とする。

本発明は、複数の開口が形成され、ガスの流通方向に沿って設けられた集塵極と、対面する前記集塵極に向いて突出したコロナ放電用のコロナ放電部を複数有し、前記集塵極に対して並列に配置された放電極と、を備え、前記集塵極の開口率が、１０％以上７０％以下である電気集塵装置を提供する。

集塵極に複数の開口部を設けることで、放電極から集塵極へ向けて流れるイオン風の一部が集塵極の裏側へ抜けることを許容する。これにより、イオン風が集塵極で反転されて離反する流れを抑制できる。
集塵極としては、例えば、複数の貫通孔を有する一枚の板状体をガスの流通方向に沿って設けた平板集塵極が挙げられる。平板集塵極としては、例えばパンチングメタルが用いられる。また、他の形式の集塵極としては、複数の剛性を有する部材を所定間隔でガスの流通方向に並べた離散形集塵極が挙げられる。剛性を有する部材としては、例えばパイプ形状の部材が挙げられる。
集塵極は、従来の電気集塵装置と同様の、槌打によるダストの剥離回収が可能である。

開口率が１０％未満となるとイオン風の離反抑制効果が低くなる。開口率が７０％を超えると有効な集塵面積が少なくなり集塵性を低下させる。また、集塵極として複数の貫通孔が形成された平板を用いた場合には、開口率が大きすぎると集塵極の強度が低下する。開口率を上記範囲とすることで、集塵極の強度を維持しつつ、貫通孔を設けていない集塵極と比較して集塵効率が向上する。

上記発明の一態様において、前記放電極が、前記集塵極の両側にそれぞれ配置され、一方の放電極の前記コロナ放電部と、他方の放電極の前記コロナ放電部とが、ガス流れ方向に交差する方向において千鳥配置されていることが好ましい。

コロナ放電部を千鳥配置させることで、集塵極を挟んで一方の側のコロナ放電部ではイオン風が生じ、他方の側の対向する位置の放電極では電界のみが作用する。これにより、貫通孔を通過したイオン風と共にすり抜けたダストを集塵極近傍で捕集することができる。

上記発明の一態様において、前記集塵極が折板形状であり、前記放電極に対して凹んだ凹部を有していることが好ましい。

折板形状とすることで、集塵極の強度が上がり、集塵面積も増える。また、後述の凹部とコロナ放電部を対峙させる構造が可能となり、集塵性をさらに向上させることができる。

上記発明の一態様において、前記集塵極が、複数の凹部材で構成された分割構造であり、複数の前記凹部材は、任意の前記放電極に対して凹部の向きを交互に替えて組み合せられていてもよい。

集塵極を分割構造とすることで、集塵極の製造が容易となる。

上記発明の一態様において、前記コロナ放電部が、前記凹部と対向配置されていることが好ましい。

集塵極の凹部と、放電極のコロナ放電部を対向配置することで、主ガスの流れに比べて速度の遅い場所で、イオン風を有効に集塵極側に作用させることで、集塵性をより向上させることができる。

上記発明の一態様において、前記集塵極が、複数の剛性を有する部材を所定間隔でガスの流通方向に並べられて形成されていることが好ましい。

複数の剛性を有する部材を所定間隔でガスの流通方向に並べて形成した離散形集塵極とすることで、開口率を大きくしても所定値以上の剛性が維持できる集塵極を得ることができる。

本発明の電気集塵装置及び湿式電気集塵装置によれば、従来の孔のない集塵極を用いた場合と比較して、イオン風が集塵極から離反するのを抑制し、集塵効率を高めることができる。

（ａ）は第１実施形態に係る電気集塵装置の横断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ切断断面図である。 図１（ｂ）の部分拡大図である。 集塵極の一例を示す部分拡大図である。 （ａ）は第１実施形態に係る変形例の電気集塵装置の横断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ切断端面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ切断端面図、（ｄ）は（ａ）のＣ−Ｃ切断端面図である。 （ａ）は第２実施形態に係る電気集塵装置の横断面図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ切断端面図である。 （ａ）は第３実施形態に係る電気集塵装置の横断面図、（ｂ）は（ａ）のＥ−Ｅ切断端面図である。 図６の（ｂ）の部分拡大図である。 （ａ）は第４実施形態に係る電気集塵装置の横断面図、（ｂ）は（ａ）のＦ−Ｆ切断端面図である。 第５実施形態に係る電気集塵装置の部分横断面図である。 第６実施形態に係る電気集塵装置の横断面図である。 図１０の開口率を説明する図である。 図１０の変形例を示す横断面図である。 図１０のその他の変形例を示す横断面図である。 図１０のパイプ部材の変形例を示す横断面図である。 第１実施形態の集塵面積比を開口率に対して示したグラフである。 第６実施形態の集塵面積比を開口率に対して示したグラフである。

以下に、本発明に係る電気集塵装置および集塵方法の一実施形態について、図面を参照して説明する。

〔第１実施形態〕
図１の（ａ）は本実施形態に係る電気集塵装置の横断面図、（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ切断端面図である。図２は、図１（ｂ）の部分拡大図である。図１（ａ）において、ガス流Ｇは、水平流であり、紙面下側から上側に向けて流れる。

電気集塵装置１は、ガス流れＧに沿って配列された複数の集塵極４（４ａ，４ｂ，４ｃ、４ｄ）と、集塵極４に対して並列に配置された複数の放電極５（５ａ，５ｂ，５ｃ）と、電源（不図示）と、を備えている。集塵極４（４ａ，４ｂ，４ｃ、４ｄ）と放電極５（５ａ，５ｂ，５ｃ）の組合せはケーシング２内に配置されている。

ケーシング２の内側には、複数の遮蔽板３が設置されている。遮蔽板３は、ケーシング２と、該ケーシング２近傍にある集塵極（４ａまたは４ｄ）との間にガスが流れ込むのを遮り、ガス流Ｇが集塵極４と放電極５との間へと流れるよう導く役割を果たす。

集塵極４および放電極５は、それぞれガス流れＧに交差する方向（紙面垂直方向）に延在している。図１に示した電気集塵装置１は概略的に示したものであり、放電極５（５ａ，５ｂ，５ｃ）および集塵極４（４ａ，４ｂ，４ｃ、４ｄ）のサイズおよび設置数は、図示の例に限定されない。

集塵極４と放電極５とは、互いに離隔され、電気的に絶縁されている。放電極５はケーシング２とも絶縁されている。集塵極４は接地され、放電極５には電源が接続されている（不図示）。放電極５は、隣り合う集塵極４の中間位置にある。

集塵極４（４ａ，４ｂ，４ｃ、４ｄ）は、導電性を有する材質からなる一枚の板状の部材である。集塵極４の板面は、ガス流れＧ方向に対し略平行に配置されている。

集塵極４（４ａ，４ｂ，４ｃ、４ｄ）は、それぞれ複数の貫通孔６を備えている。貫通孔６の配置、形状は限定されるものではなく任意に変更可能である。貫通孔６の形状は、例えば、丸、長丸などである。

集塵極４（４ａ，４ｂ，４ｃ、４ｄ）は、例えば金属製のパンチングメタル、金属製のメッシュベルトなどであってよい。図３にメッシュベルトの部分拡大図を示す。回転部材（回転駆動ローラ）を用いて集塵極を移動させる方式の電気集塵装置に適用する場合には、集塵極４はメッシュベルトとしてもよい。集塵極を一枚のメッシュベルト状の構造にすることで、無端ベルト方式と組合せ、ブラシによるダストの剥離回収が可能となる。

集塵極４の開口率は、１０％以上７０％以下である。ただし、平板とされた集塵極４を槌打によってダスト除去する槌打方式を採用する場合には、平板とされた集塵極４の強度を確保する必要があるので、開口率は３５％以下とすることが好ましい。平板とされた集塵極４であっても水流によってダストを除去する場合には、平板とされた集塵極４には槌打方式で要求されるほどの強度は必要ないので、開口率は７０％以下とされる。「開口率」は、放電極５側から正面視したときの各集塵極４の総面積に対して開口部分が占める割合である。

放電極５（５ａ，５ｂ，５ｃ）は、集塵極４（４ａ，４ｂ，４ｃ、４ｄ）に挟まれるよう配置されている。放電極５（５ａ，５ｂ，５ｃ）は、それぞれ取付基材７と、複数のコロナ放電部８（８ａ，８ｂ）とを有している。取付基材７は、導電性を有する材質からなる棒状または板状の部材である。取付基材７は、対面する集塵極４に対して略平行に配置されている。

コロナ放電部８は、放電極５に電圧が印加されることによって、コロナ放電を発生させるものである。コロナ放電部８は、対面する集塵極４に向いて突出するよう取付基材７に設置された突起である。該突起は、導電性の材質からなる。該突起は、先端が先細のトゲ状となっている。

コロナ放電部８には、第１コロナ放電部８ａおよび第２コロナ放電部８ｂがある。第１コロナ放電部８ａと第２コロナ放電部８ｂとは、ガス流れＧに交差する方向Ｔ（図１（ａ）の紙面垂直方向すなわち放電極５の高さ方向）において千鳥配置されている。

例えば、図２に示すように、集塵極４ｃを挟んで両側に配置された対になる放電極５（５ｂ、５ｃ）では、一方の放電極５ｃに該集塵極４ｃ側（同図において左側）を向いて突出した第１コロナ放電部８ａが設置され、他方の放電極５ｂに該集塵極４ｃ側（同図において右側）を向いて突出した第２コロナ放電部８ｂが設置される。

集塵極４ｂ，４ｃに挟まれた放電極５ｂは、一方の集塵極４ｂに向いて突出した第１コロナ放電部８ａと他方の集塵極４ｃに向いて突出した第２コロナ放電部８ｂとが取付基材７に設置される。異なる方向を向いた第１コロナ放電部８ａおよび第２コロナ放電部８ｂは、ガス流れＧに交差する方向Ｔ（図１（ａ）において紙面垂直方向すなわち放電極５の高さ方向）において千鳥配置されている（図１（ｂ）参照）。

なお、図１の例に限らず、図４のように第１コロナ放電部８ａと第２コロナ放電部８ｂとは、ガス流れＧ方向（図４の紙面下から上方向）において千鳥配置されてもよい。図４の（ａ）は本実施形態に係る変形例の電気集塵装置の横断面図、（ｂ）は図４（ａ）のＡ−Ａ切断端面図、（ｃ）は図４（ａ）のＢ−Ｂ切断端面図、（ｄ）は図４（ａ）のＣ−Ｃ切断端面図である。

集塵極４において複数の貫通孔６は、対面する放電極５で発生したコロナ放電の影響を受ける範囲に一様に設けられるとよい。コロナ放電の影響を受ける範囲は、コロナ放電部８の突起先端から集塵極までの距離をＬ_ｄとすると、突起先端から片側で略４５度の広がりを有するエリアとなる（直径が２Ｌ_ｄ）。

電気集塵装置１には、集塵極４に付着した粒子状物質を剥離する槌打装置（不図示）が設けられてもよい。槌打装置はハンマを有しており、ハンマが集塵極４を槌打することで、表面に付着した粒子状物質を振動によって剥離除去する。
なお、粒子状物質の集塵極４からの除去方法は、槌打装置を用いた槌打に限定されない。例えば、集塵極４に捕集された粒子状物質に対しガスを吹き付ける方法、又は、ソニック・ホーンを用いて音波を照射する方法によって、粒子状物質を集塵極４から除去してもよい。また、湿式の電気集塵装置で行われている洗浄液による洗浄によって、集塵極４から粒子状物質を除去してもよい。

次に、図１の電気集塵装置１の動作を説明する。
電気集塵装置１では、放電極５に電圧を印加することで、コロナ放電部８の先端でコロナ放電が発生する。ガス流に含まれる粒子状物質は、コロナ放電により帯電される。従来の電気集塵装置の捕集原理では、帯電された粒子状物質は、クーロン力により集塵極４に引き寄せられ、集塵極４上に捕集されるとされてきたが、実際にはイオン風の影響が大きく作用している。

コロナ放電が発生すると、コロナ放電部８近くでマイナスイオンが発生し、そのマイナスイオンが電界（Ｅ）によって集塵極４に向けて移動し、イオン風が生じる。集塵極４に向かって流れるイオン風は、ガス流に含まれる粒子状物質を集塵極４の近傍まで移動させるよう作用する。これにより、粒子径が小さく帯電しにくい粒子状物質をクーロン力が作用する領域内まで運べるため、捕集効率が向上する。

粒子状物質を含んで集塵極４に向かって流れるイオン風の一部は、図２の細矢印で示すように、集塵極４の貫通孔６を通り抜ける。イオン風の一部通過を許容することで、集塵極４でのイオン風の反転が抑制され、乱流の発生を低減できる。これにより、集塵極４近傍からの粒子状物質の離反を防ぎ、集塵極４に捕集された粒子状物質の再飛散も低減できる。

集塵極４を挟んで両側に配置された一対の放電極５において、対向する面で第１コロナ放電部８ａと第２コロナ放電部８ｂとを千鳥配置することで、イオン風が干渉することなく効果的に粒子状物質を集塵極４の近傍まで移動させられる。

集塵極４の一方の面側にある放電極５では、コロナ放電部８が集塵極４に向けてイオン風を生じさせるが、該集塵極４の他方の面側の対向する位置ではイオン風は生じず、電界（Ｅ）による生じるクーロン力により、ダストを集塵極へ移動させる力が作用する（図２参照）。よって、イオン風に乗って貫通孔６を通りぬけた粒子状物質は、電界（Ｅ）により該集塵極４の裏面近傍に留まり、クーロン力により集塵極４に捕集される。ここで捕集されなかった粒子状物質は、主ガス流に沿って流れ、次ステージで効率よく捕集される。

〔第２実施形態〕
本実施形態に係る電気集塵装置は、集塵極の形状が異なる以外は、第１実施形態と同様の構成である。図５（ａ）は、本実施形態に係る電気集塵装置１０の横断面図、（ｂ）は図５（ａ）のＤ−Ｄ切断端面図である。

電気集塵装置１０は、ガス流れＧに沿って配列された複数の集塵極１４（１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ）と、集塵極１４（１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ）に対して並列に配置された複数の放電極５（５ａ，５ｂ，５ｃ）と、電源（不図示）と、を備えている。集塵極１４（１４ａ，１４ｂ，１４ｃ、１４ｄ）と放電極５（５ａ，５ｂ，５ｃ）の組合せはケーシング２内に配置されている。

集塵極１４（１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ）は、それぞれ導電性を有する材質からなる板状の部材である。各集塵極１４は、山谷部１１を備えた折板形状となっている。山谷部１１は、谷部または山部がガス流れ方向に交互に繰り返される構造となっている。谷部は対面する放電極５に対して凹んでおり、山部は該放電極に対して突き出ている。図５では、谷部と山部とのつなぎ部分を傾斜部１２と称す。山谷部１１は、板状部材をロールにかけることなどで形成され得る。

集塵極１４（１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ）は、それぞれ複数の貫通孔１６を備えている。各集塵極（１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ）は、例えば金属製のパンチングメタルである。貫通孔１６は、構造上の制約を受けない範囲、例えば、傾斜部１２の直線部分に設けられていてもよい。

集塵極１４の開口率は、１０％以上７０％以下である。ただし、平板とされた集塵極１４を槌打によってダスト除去する槌打方式を採用する場合には、平板とされた集塵極１４の強度を確保する必要があるので、開口率は３５％以下とすることが好ましい。平板とされた集塵極１４であっても水流によってダストを除去する場合には、平板とされた集塵極１４には槌打方式で要求されるほどの強度は必要ないので、開口率は７０％以下とされる。
図５において、貫通孔１６は、山谷部１１の平面部分のみに設けられており、傾斜部１２には設けられていない。

山谷部１１の深さ（Ｈ）、山谷部１１における隣り合う山部頂部と谷部頂部との距離（Ｘ）、放電極側から正面視したときの傾斜部１２の幅（Ｙ）は、例えば、図４の電気集塵装置１０では、Ｈ＝３０ｍｍ、Ｘ＝９０ｍｍ、Ｙ＝３０ｍｍである。

集塵極１４（１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ）は、長手軸がガス流れ方向に対して略平行に配置されている。山谷部１１の山部または谷部は、放電極５に設置されたコロナ放電部８と向かい合うよう配置されるとよい。

本実施形態によれば、集塵極１４を折板形状としたことにより、放電極５から集塵極１４に向けて流れるイオン風を貫通孔１６の方へと誘導できる。それにより、イオン風の貫通孔１６通過を促進し、集塵極での反転を抑制でき、集塵効率を向上させることができる。集塵極１４の谷部と、放電極５のコロナ放電部８を対向配置すると、主ガスの流れに比べて速度の遅い場所となる谷部で、イオン風を有効に集塵極１４側に作用させ、集塵性をより向上させることができる。

〔第３実施形態〕
本実施形態に係る電気集塵装置は、放電極のコロナ放電部の配置が異なる以外は、第２実施形態と同様の構成である。図６（ａ）は、本実施形態に係る電気集塵装置２０の横断面図、（ｂ）は図６（ａ）のＥ−Ｅ切断端面図である。図７は、図６（ｂ）の部分拡大図である。

電気集塵装置２０は、ガス流れＧに沿って配列された複数の集塵極１４（１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ）と、各集塵極１４に対して並列に配置された複数の放電極２５（２５ａ，２５ｂ，２５ｃ）と、電源（不図示）と、を備えている。

放電極２５（２５ａ，２５ｂ，２５ｃ）は、それぞれ取付基材２７と、複数のコロナ放電部２８（２８ａまたは２８ｂ）とを有している。取付基材２７は、第１，２実施形態と同様である。コロナ放電部２８は、放電極２５に電圧が印加されることによって、コロナ放電を発生させるものである。コロナ放電部２８は、対面する集塵極１４に向いて突出するよう取付基材２７に設置された突起である。該突起は、導電性の材質からなる。該突起は、先端が先細のトゲ状となっている。

複数のコロナ放電部２８には、第１コロナ放電部２８ａおよび第２コロナ放電部２８ｂがある。本実施形態では、任意の取付基材２７には、第１コロナ放電部２８ａまたは第２コロナ放電部２８ｂのいずれかのみが設置されている。第１コロナ放電部２８ａと第２コロナ放電部２８ｂとは、集塵極１４の両側に配置されたときの高さ位置が異なる。すなわち、図６（ｂ）に示されているように、集塵極１４を挟んで向かい会うコロナ放電部２８の高さ位置が異なるようになっている。それ以外は、第１コロナ放電部２８ａと第２コロナ放電部２８ｂとは同様のものである。「高さ位置」は、板状部材の面内においてガス流れＧに交差する方向Ｔである。

第１コロナ放電部２８ａと第２コロナ放電部２８ｂとは、ガス流れＧに交差する方向において千鳥配置されている（図６（ｂ），図７参照）。このように、本実施形態によれば、集塵極１４を挟んで向かい会うコロナ放電部２８の高さ位置を異ならせてガス流れＧに交差する方向において千鳥配置とすることで、集塵極１４を挟んだコロナ放電部２８同士でイオン風が干渉することを防ぐことができる。

〔第４実施形態〕
本実施形態に係る電気集塵装置は、放電極のコロナ放電部の配置が異なる以外は、第３実施形態と同様の構成である。図８（ａ）は、本実施形態に係る電気集塵装置３０の横断面図、（ｂ）は図８（ａ）のＦ−Ｆ切断端面図である。

電気集塵装置３０は、ガス流れＧに沿って配列された複数の集塵極１４（１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ）と、各集塵極１４に並列に対して配置された複数の放電極３５（３５ａ，３５ｂ，３５ｃ）と、電源（不図示）と、を備えている。

放電極３５（３５ａ，３５ｂ，３５ｃ）は、それぞれ取付基材３７と、複数のコロナ放電部３８（３８ａまたは３８ｂ）とを有している。取付基材３７は、第１，２実施形態と同様である。コロナ放電部３８は、放電極３５に電圧が印加されることによって、コロナ放電を発生させるものである。コロナ放電部３８は、対面する集塵極１４に向いて突出するよう取付基材３７に設置された突起である。該突起は、導電性の材質からなる。該突起は、先端が先細のトゲ状となっている。

複数のコロナ放電部３８には、第１コロナ放電部３８ａおよび第２コロナ放電部３８ｂがある。本実施形態では、任意の取付基材３７には、コロナ放電部を設置するポイントにおいては、第１コロナ放電部３８ａまたは第２コロナ放電部３８ｂのいずれかのみが設置されている。

図８において、第１コロナ放電部３８ａと第２コロナ放電部３８ｂとは、集塵極１４の両側に配置されたときの高さ位置が異なる。すなわち、図８（ｂ）に示されているように、集塵極１４を挟んで向かい会うコロナ放電部２８の高さ位置が異なるようになっている。それ以外は、第１コロナ放電部２８ａと第２コロナ放電部２８ｂとは同様のものである。「高さ位置」は、板状部材の面内においてガス流れＧに交差する方向Ｔの位置である。なお、図８に限定されず、第１コロナ放電部３８ａと第２コロナ放電部３８ｂとは同じ高さ位置にあってもよい。

第１コロナ放電部３８ａと第２コロナ放電部３８ｂとは、ガス流れ方向において千鳥配置されている。放電極３５ｂでは、集塵極１４ａを向いて突出した第２コロナ放電部３８ｂと、集塵極１４ｂを向いて突出した第２コロナ放電部３８ｂとが、取付基材３７に千鳥配置で設置されている。

コロナ放電部３８がガス流れ方向において千鳥配置された放電極３５ｂを、折板形状の集塵極１４に対面配置することで、コロナ放電部３８を選択的に集塵極１４の凹部に向けて配置できる。これにより、より集塵効率を向上させることができる。

〔第５実施形態〕
本実施形態に係る電気集塵装置は、集塵極の構成が異なる以外は、第４実施形態と同様の構成である。図９は、本実施形態に係る電気集塵装置の部分横断面図である。

本実施形態の集塵極４４（４４ａ、４４ｂ）は、複数の凹部材４１で構成されている。凹部材４１は、導電性を有する材質からなる一枚の板状の部材である。複数の凹部材４１は、それぞれが別個独立した部材である。

複数の凹部材４１は、任意の放電極（例えば放電極３５ａ）に対して凹面の向きを交互に替えて並べられている。複数の凹部材４１は、それぞれガス流れＧに交差する方向（紙面垂直方向）に延在しており、長手方向の両端側でケーシング（図９には不図示）に固定されている。これにより集塵極４４は、谷部（凹部）と山部がガス流れ方向に交互に繰り返される構造となる。

隣り合う凹部材同士は密着していてもよく、間隔をあけて配置されていてもよい。間隔をあけて配置される場合、凹部材４１と凹部材４１との間にはスペーサーを設置するとよい。隣り合う凹部材同士は、図９のように交差していなくても良い。

凹部材４１は、複数の貫通孔４６を備えている。貫通孔４６は、集塵極１４の開口率が、１０％以上７０％以下となるよう設けられている。ここで「開口率」とは、放電極５側から正面視したときの集塵極４の総面積に対して開口部分が占める割合である。凹部材と凹部材との間にあるスペースは、開口率に含まれない。

図９では、隣り合う凹部材の内外高低差をＨ、隣り合う集塵極と放電極との距離をＬ_２、集塵極と放電極との最短距離をＬ_ｆ、コロナ放電部の突起先端から集塵極までの距離をＬ_ｄ、ガス流れ方向に並ぶコロナ放電部とコロナ放電部との距離を第１コロナ放電部ピッチおよび第２コロナ放電部ピッチ／Ｐ_１とする。集塵極４４において複数の貫通孔４６は、対面する放電極３５で発生したコロナ放電の影響を受ける範囲に一様に設けられるとよい。コロナ放電の影響を受ける範囲は、コロナ放電部３８の突起先端から集塵極４４までの距離をＬ_ｄとすると、突起先端から片側に略４５度の広がりを有するエリアとなる（直径が２Ｌ_ｄ）。

本実施形態によれば、集塵極を分割構造とすることで、折板形状の集塵極を製造しやすくなる。

〔第６実施形態〕
本実施形態に係る電気集塵装置は、集塵極の構成が異なる以外は、上述した各実施形態と同様の構成である。
図１０に示されているように、電気集塵装置６０の集塵極６４（６４ａ、６４ｂ）は、複数のパイプ部材６４ａ１、６４ｂ１が所定間隔を有してガス流れＧの流通方向に並べられた離散式集塵極とされている。各パイプ部材６４ａ１、６４ｂ１は、剛性を有する金属性とされている。各パイプ部材６４ａ１、６４ｂ１は、軸線がガス流れＧに対して直交するように配置されている。ガス流れＧ方向に並んだ各パイプ部材６４ａ１、６４ｂ１同士を共通の枠体を用いてそれぞれを固定することで、各集塵極６４ｂ、６４ｂが独立した構成となっている。

各集塵極６４ａ、６４ｂの間には、それぞれ、コロナ放電極６８が設けられている。各コロナ放電極６８には、第１コロナ放電部６８ａおよび第２コロナ放電部６８ｂが設けられている。第１コロナ放電部６８ａは、ガス流れＧに直交する一方（図１０では上方）に向いて放電し、第２コロナ放電部６８ｂは、ガス流れＧに直交する他方（図１０では下方）に向いて放電する。各コロナ放電部６８ａ、６８ｂは、ガス流れＧ方向において、隣り合うパイプ部材６４ａ１、６４ｂ１の間に位置するように配置されている。また、各コロナ放電部６８ａ、６８ｂは、ガス流れＧ方向における同じ位置において互いに逆方向を向くように設けられている。

集塵極６４ａ、６４ｂの開口率は、１０％以上７０％以下である。開口率は、図１１のように定められる。すなわち、開口率は、コロナ放電極６８から見た集塵極６４ａ、６４ｂの割合であり、（Ｐ−ｄ）／Ｐ×１００［％］で表される。ここで、Ｐはパイプ部材６４ａ１、６４ｂ１のガス流れＧ方向におけるピッチ、ｄはパイプ部材６４ａ１、６４ｂ１の外径である。

本実施形態によれば、第１実施形態のようにパンチングメタルを用いる場合に比べて、開口率を大きくしても所定値以上の剛性を維持することができる。

図１２には、図１０に対してコロナ放電部６８ａ、６８ｂの配置を異ならせた変形例が示されている。図１１に示されているように、ガス流れＧ方向に第１コロナ放電部６４ａ１と第２コロナ放電部６４ｂ１とを交互に設けるようにしても良い。

また、図１３に示されているように、所定区間にわたって第１コロナ放電部６ａ１のみを連続して（図１３では３つ連続して）設け、その後、第２コロナ放電部６８ｂを連続して設けるようにしてもよい。このようにすることで、隣のコロナ放電部６８ａ、６８ｂの影響でイオン風が干渉することを抑えることができるとともに、複数の集塵極６４ａ、６４ｂにわたってガス流れＧに交差する方向にイオン風を流すことができる。

また。集塵極６４ａ，６４ｂに用いられるパイプ部材６４ａ１、６４ｂ１の横断面の外形状は、円形状に限定されるものではなく、例えば、図１４（ａ）に示すように、角部にＲを付けた略正方形でもよく、図１４（ｂ）に示すように、角部にＲを付けた長方形でもよく、図１４（ｃ）に示すように、略コの字状の凹形状でも良い。すなわち、パイプ部材６４ａ１、６４ｂ１は、剛性を確保できるように所定値以上の断面二次係数とされた横断面を有していれば良い。

次に、集塵極の開口率を設定した根拠を説明する。
第１実施形態の構成の電気集塵装置を、以下の条件により運転し、集塵極にダストを集塵させた。すなわち、集塵極としてはパンチングメタルを用いている。

（実験条件）
電極間隔（集塵極間距離）：３００ｍｍ
電圧：３５〜５０ｋＶ
電流密度：０．３〜０．８ｍＡ／ｍ^２
ＳＣＡ（電極面積／ガス量）：５〜３０ｓｅｃ／ｍ
ダスト濃度：２〜３ｇ／ｍ^３Ｎ
使用ダスト：フライアッシュ（平均径１０μｍ）

図１５に、開口率と捕集効率との関係を示す。同図において、横軸は集塵極の開口率（％）、縦軸は集塵面積比の規格値である。集塵面積比は、開口率０％の時の集塵性能を１とした場合に、同じ集塵性能を発揮する場合の集塵面積を示すものである。したがって、集塵面積比は、小さいほど捕集効率が高いことを示す。

曲線Ｃ１は、ガス流速が比較的大きい場合、すなわちガス流速が１ｍ／ｓ以上の場合の集塵面積比を示している。開口率が１０％以上になると、集塵面積比が２割程度低下し、開口を設けた効果が生じる。集塵面積比は２０％あたりで最低となり、その後３０％を超えると徐々に集塵面積比が上昇する。これは、集塵極がパンチングメタルのような平板の場合は、集塵極表面ではガスの流れの影響がイオン風よりも大きいため、開口率を増大させてもイオン風による利点が失われてしまうためと考えられる。この場合の開口率の上限は、集塵極の強度から定められる。すなわち、曲線Ｃ４に示すように、開口率を増大させると平板とされた集塵極の強度比が低下する。ここで、強度比とは、開口率０％のときの強度に対する比である。開口率が３５％となると強度比が０．５となり、強度が半分となる。集塵極を槌打する場合を考慮すると、強度比としては０．５が下減と考えられる。したがって、開口率は３５％とすることが好ましい。
よって、平板の集塵極を用い、かつ槌打を行う場合には、開口率は１０％以上３５％以下（適用範囲Ｉ）が好ましい。

ただし、集塵極を槌打せずに水流によってダストを取り除く場合には、強度を考慮する必要が無い。そして、ガス流速が１ｍ／ｓ未満とされたガス流速が比較的小さい場合には、集塵極表面におけるガス流れの影響が小さいため、曲線Ｃ２に示すように、開口率を増大しても集塵面積比は低い値を示す。すなわち、曲線Ｃ２のように、開口率が７０％までは集塵面積比は低い値を示す。開口率が７０％を超えると、集塵面積の絶対値が小さくなるので、集塵面積比が増大する。
よって、平板の集塵極を用い、槌打を行わず、かつガス流速が比較的小さい場合には、開口率は１０％以上７０％以下（適用範囲II）が好ましい。
なお、コロナ電流を上昇させると、イオン風はコロナ電流の略１／２乗に比例するため、上記の主ガス速度との関係において、１ｍ／ｓはあくまでも目安であり、これに限定されるわけではない。

図１６には、第６実施形態のようにパイプ部材６４ａ１、６４ｂ１（図１０参照）を用いた離散形集塵極を用いた場合の集塵面積比が示されている。同図に示されているように、開口率が１０％以上７０％以下の場合に集塵面積比が０．８以下となる。したがって、開口率は１０％以上７０％以下（適用範囲III）が好ましい。

１，１０，２０，３０，６０ 電気集塵装置
２ ケーシング
３ 遮蔽板
４，４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，１４，１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，４４，４４ａ，４４ｂ，６４ａ，６４ｂ 集塵極
５，５ａ，５ｂ，５ｃ，２５，２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，３５，３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，６８ 放電極
６，１６，４６ 貫通孔
７，２７，３７ 取付基材
８，８ａ，８ｂ，２８，２８ａ，２８ｂ，３８，３８ａ，３８ｂ，６８ａ，６８ｂ コロナ放電部
１１ 山谷部
１２ 傾斜部
４１ 凹部材

Claims (19)

1. 複数の開口が形成され、ガス流れ方向に沿って設けられた平板の集塵極と、
   対面する前記集塵極に向いて突出したコロナ放電用のコロナ放電部を複数有し、前記集塵極に対して並列に配置された放電極と、
   を備え、
   前記集塵極の開口率が、１０％以上３５％以下である電気集塵装置。
2. 前記放電極が、前記集塵極の両側にそれぞれ配置され、
   一方の前記放電極の前記コロナ放電部と、他方の前記放電極の前記コロナ放電部とが、ガス流れ方向に交差する方向において千鳥配置された請求項１に記載の電気集塵装置。
3. 前記集塵極が折板形状であり、前記放電極に対して凹んだ凹部を有する請求項１または請求項２に記載の電気集塵装置。
4. 前記集塵極が、複数の凹部材で構成された分割構造であり、
   複数の前記凹部材は、任意の前記放電極に対して凹部の向きを交互に替えて組み合せられている請求項１または請求項２に記載の電気集塵装置。
5. 前記コロナ放電部が、前記凹部と対向配置されている請求項３または請求項４に記載の電気集塵装置。
6. 複数の開口が形成され、ガス流れ方向に沿って設けられた集塵極と、
   対面する前記集塵極に向いて突出したコロナ放電用のコロナ放電部を複数有し、前記集塵極に対して並列に配置された放電極と、
   を備え、
   前記集塵極は、複数の剛性を有するパイプ部材が所定間隔で前記ガス流れ方向に並べられて形成され、
   前記コロナ放電部は、前記ガス流れ方向において、隣り合う前記パイプ部材の間のみに位置するように配置され、
   前記集塵極の開口率が、１０％以上７０％以下であり、
   前記集塵極の前記開口率は、前記放電極から見た前記集塵極の割合であり、
   開口率＝（Ｐ−ｄ）／Ｐ×１００［％］で表され、
   ここで、Ｐは前記パイプ部材の前記ガス流れ方向におけるピッチ、ｄは前記パイプ部材の外径である電気集塵装置。
7. 前記放電極が、前記集塵極の両側にそれぞれ配置され、
   一方の前記放電極の前記コロナ放電部と、他方の前記放電極の前記コロナ放電部とが、ガス流れ方向に交差する方向において千鳥配置された請求項６に記載の電気集塵装置。
8. 前記パイプ部材は、横断面の外形状が円形状、略正方向、略長方形又は略コの字状の凹形状である請求項６又は７に記載の電気集塵装置。
9. 前記コロナ放電部は、前記ガス流れ方向に直交する一方に向いた第１コロナ放電部と、前記ガス流れ方向に直交する他方に向いた第２コロナ放電部と、を有し、
   一の前記放電極において、前記第１コロナ放電部と前記第２コロナ放電部は、前記ガス流れ方向における同じ位置において互いに逆方向を向いている請求項６から８のいずれか１項に記載の電気集塵装置。
10. 前記コロナ放電部は、前記ガス流れ方向に直交する一方に向いた第１コロナ放電部と、前記ガス流れ方向に直交する他方に向いた第２コロナ放電部と、を有し、
    前記ガス流れ方向において、前記第１コロナ放電部と前記第２コロナ放電部が交互に設けられる請求項６から８のいずれか１項に記載の電気集塵装置。
11. 前記コロナ放電部は、前記ガス流れ方向に直交する一方に向いた第１コロナ放電部と、前記ガス流れ方向に直交する他方に向いた第２コロナ放電部と、を有し、
    所定区間にわたって前記第１コロナ放電部のみが連続して複数設けられ、所定区間にわたって前記第２コロナ放電部のみが連続して複数設けられる請求項６から８のいずれか１項に記載の電気集塵装置。
12. 複数の開口が形成され、ガス流れ方向に沿って設けられた集塵極と、
    対面する前記集塵極に向いて突出したコロナ放電用のコロナ放電部を複数有し、前記集塵極に対して並列に配置された放電極と、
    を備え、
    前記集塵極は、液体による洗浄によって粒子状物質が除去され、
    前記集塵極の開口率が、１０％以上７０％以下であり、
    前記放電極が、前記集塵極の両側にそれぞれ配置され、
    一方の前記放電極の前記コロナ放電部と、他方の前記放電極の前記コロナ放電部とが、ガス流れ方向に交差する方向において千鳥配置された湿式電気集塵装置。
13. 前記集塵極が折板形状であり、前記放電極に対して凹んだ凹部を有する請求項１２に記載の湿式電気集塵装置。
14. 複数の開口が形成され、ガス流れ方向に沿って設けられた集塵極と、
    対面する前記集塵極に向いて突出したコロナ放電用のコロナ放電部を複数有し、前記集塵極に対して並列に配置された放電極と、
    を備え、
    前記集塵極は、液体による洗浄によって粒子状物質が除去され、
    前記集塵極の開口率が、１０％以上７０％以下であり、
    前記集塵極が折板形状であり、前記放電極に対して凹んだ凹部を有する湿式電気集塵装置。
15. 前記集塵極が、複数の凹部材で構成された分割構造であり、
    複数の前記凹部材は、任意の前記放電極に対して凹部の向きを交互に替えて組み合せられている請求項１２に記載の湿式電気集塵装置。
16. 複数の開口が形成され、ガス流れ方向に沿って設けられた集塵極と、
    対面する前記集塵極に向いて突出したコロナ放電用のコロナ放電部を複数有し、前記集塵極に対して並列に配置された放電極と、
    を備え、
    前記集塵極は、液体による洗浄によって粒子状物質が除去され、
    前記集塵極の開口率が、１０％以上７０％以下であり、
    前記集塵極が、複数の凹部材で構成された分割構造であり、
    複数の前記凹部材は、任意の前記放電極に対して凹部の向きを交互に替えて組み合せられている湿式電気集塵装置。
17. 前記コロナ放電部が、前記凹部と対向配置されている請求項１３から１６のいずれか１項に記載の湿式電気集塵装置。
18. 前記集塵極が、複数の剛性を有するパイプ部材を所定間隔でガスの流通方向に並べられて形成されている請求項１２に記載の湿式電気集塵装置。
19. 複数の開口が形成され、ガス流れ方向に沿って設けられた集塵極と、
    対面する前記集塵極に向いて突出したコロナ放電用のコロナ放電部を複数有し、前記集塵極に対して並列に配置された放電極と、
    を備え、
    前記集塵極は、液体による洗浄によって粒子状物質が除去され、
    前記集塵極の開口率が、１０％以上７０％以下であり、
    前記集塵極が、複数の剛性を有するパイプ部材を所定間隔でガスの流通方向に並べられて形成されている湿式電気集塵装置。

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