JP7318728B2 - 電気集塵機 - Google Patents

Description

本発明は、電気集塵機に関する。

従来、複数の突起を端面に設けた電極板を用いてコロナ放電を発生させ、気体中の粒子状物質を帯電させて集塵する電気集塵機が知られている（例えば、特許文献１－３参照）。
特許文献１ 特開２００９－１６６００６号公報
特許文献２ 特開２０１２－１７０８６９号公報
特許文献３ 特開２０１１－２４５４２９号公報

解決しようとする課題

複数の突起を設けてコロナ放電を発生させると、電極間距離または電位等のばらつきにより、一部の突起でスパーク放電が発生してしまう場合がある。スパーク放電が発生すると、複数の突起でコロナ放電を形成できなくなり、スパーク放電による間欠的な動作が繰り返される。スパーク放電が繰り返されると、電極自身に粒子状物質が堆積してしまい、コロナ放電を発生させることが更に難しくなる。電気集塵機においては、コロナ放電を安定して形成できることが好ましい。

一般的開示

上記課題を解決するために、本発明の第１の態様においては、外側電極および内側電極を備える電気集塵機を提供する。外側電極は、内部空間を処理対象ガスが通過する筒状であってよい。内側電極は、内部空間において外側電極と同軸に配置されてよい。内側電極の外径Ｒａと、外側電極の内径Ｒｂとの比Ｒａ／Ｒｂが、１／ｅより小さくてよい（ただしｅは、自然対数の底である）。

比Ｒａ／Ｒｂが、１／２ｅより小さくてよい。

内側電極の外径Ｒａが、１ｍｍ以上、１０ｍｍ以下であってよい。外側電極の内径Ｒｂが、１０ｍｍ以上、１００ｍｍ以下であってよい。

内側電極の外周端と、外側電極の内壁との距離が、４０ｍｍ以下であってよい。

外側電極の軸と直交する面において、複数の外側電極が並列に配置されてよい。それぞれの外側電極の内部空間に内側電極が配置されていてよい。

外側電極の軸と平行な方向において、複数の外側電極が直列に配置されてよい。それぞれの外側電極の内部空間に内側電極が配置されていてよい。

外側電極の軸と直交する面において、複数の外側電極が並列に配置されてよい。外側電極の軸と平行な方向において、複数の外側電極が直列に配置されてよい。それぞれの外側電極の内部空間に内側電極が配置されていてよい。

上流に配置された外側電極の内部空間を通過した処理対象ガスが、下流に配置された外側電極の内部空間に導入され、下流に配置された外側電極の内径が、上流に配置された外側電極の内径よりも小さくてよい。

下流において並列に配置された外側電極の本数は、上流において並列に配置された外側電極の本数よりも多くてよい。

それぞれの外側電極には貫通孔が設けられてよい。電気集塵機は、並列に配置された複数の外側電極を囲んで配置された捕集用電極を備えてよい。

内側電極が軸方向において外側電極よりも長く設けられてよい。外側電極の外側において、内側電極の端部が固定されていてよい。

電気集塵機は、内側電極の端部を収容する収容部を備えてよい。電気集塵機は、処理対象ガスを外側電極の内部空間に導入するガス導入部を備えてよい。ガス導入部は、収容部と外側電極との間に配置されてよい。内側電極は、外側電極の内部空間から収容部まで、ガス導入部を通過して設けられていてよい。

電気集塵機は、収容部の気圧を、ガス導入部の気圧よりも高く維持する気圧維持部を備えてよい。

電気集塵機は、燃焼部をさらに備えてよい。処理対象ガスに含まれる粒子は、内側電極の電位と外側電極の電位との電位差により帯電させられてよい。燃焼部は、内側電極の電位と外側電極の電位との電位差により帯電させられた帯電粒子を燃焼させてよい。

燃焼部は、捕集用電極の内壁面に設けられていてよい。

捕集用電極と外側電極との間には、捕集空間が設けられてよい。燃焼部は、捕集空間にマイクロ波を発生させる電極を有してよい。

燃焼部は、捕集空間におけるマイクロ波が定在波となるように、マイクロ波の波長を制御してよい。

燃焼部は、並列に配置された複数の外側電極を囲んで配置されてよい。

本発明の第２の態様においては、複数の外側電極と、複数の内側電極と、捕集用電極とを備える電気集塵機を提供する。それぞれの外側電極は、内部空間を処理対象ガスが通過する筒状であってよい。それぞれの内側電極は、それぞれの外側電極の内部空間において外側電極と同軸に配置されてよい。外側電極の軸と直交する面において、複数の外側電極が並列に配置されてよい。それぞれの外側電極には貫通孔が設けられてよい。捕集用電極は、並列に配置された複数の外側電極を囲んで配置されていてよい。

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

本発明の一つの実施形態に係る電気集塵機１００の構成例を示すブロック図である。 電気集塵機１００のＸＹ断面の一例を示す図である。 距離ｄおよび処理対象ガスの圧力ｐの積と、スパーク電圧Ｖｓとの関係の一例を示す図である。 電気集塵機２００の一例を示す図である。 図４に示した電気集塵機２００のＸＹ断面の一例を示す図である。 図４に示した電気集塵機２００のＸＹ断面の他の例を示す図である。 電気集塵機３００の一例を示す図である。 電気集塵機４００の一例を示す図である。 電気集塵機４００の他の例を示す図である。 電気集塵機５００の一例を示す図である。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、本発明の一つの実施形態に係る電気集塵機１００の構成例を示すブロック図である。電気集塵機１００は、処理対象ガスに含まれる塵等の粒子を帯電させて捕集する。処理対象ガスは、例えば船舶等のエンジンから排出される排ガスであるが、これに限定されない。電気集塵機１００は、処理対象ガスに液体を噴霧することで塵等の粒子を除去するスクラバ装置と組み合わせて用いられてもよい。一例として、電気集塵機１００により処理対象ガスの粒子を除去した後に、スクラバ装置において処理対象ガスの粒子を更に除去してよい。または、スクラバ装置において処理対象ガスの粒子を除去した後に、電気集塵機１００により処理対象ガスの粒子を更に除去してもよい。

電気集塵機１００は、外側電極２０および内側電極１０を備える。外側電極２０は、内部空間４０を有する筒状の金属電極である。つまり外側電極２０は、所定の方向（図１ではＺ軸方向）に長手を有する棒形状であり、棒形状の内部に内部空間４０が設けられている。本例の外側電極２０は円筒状である。

内部空間４０は、外側電極２０のＺ軸方向の両端において外部空間と繋がっている。Ｚ軸方向の端部において、内部空間４０に処理対象ガスが導入される。本明細書では、外側電極２０の長手方向をＺ軸方向として、Ｚ軸と垂直な２つの直交軸をＸ軸およびＹ軸とする。本例の外側電極２０は、内部空間４０の周囲を板状の金属電極で囲んでいる。

内部空間４０を、処理対象ガスが通過する。本例では、Ｚ軸方向に沿って処理対象ガスが内部空間４０を通過する。電気集塵機１００は、通過する処理対象ガスに含まれる粒子を捕集する。

内側電極１０は、内部空間４０において、外側電極２０と同軸に配置された金属電極である。つまり内側電極１０は、Ｚ軸方向と垂直なＸＹ面において、内部空間４０の中心に配置されている。内部空間４０の中心とは、ＸＹ面における内部空間４０の幾何学的な重心であってよい。ＸＹ面における内部空間４０が円形状の場合、内部空間４０の中心は、当該円の中心である。内側電極１０は、Ｚ軸方向に平行な直線形状である。内側電極１０のＸＹ面における形状は円であることが好ましい。内側電極１０は、内部に空洞を有してよく、有していなくてもよい。内側電極１０と、外側電極２０とのＸＹ面における距離は、Ｚ軸方向の全体にわたって均一である。

外側電極２０には、基準電位が印加される。基準電位は例えば接地電位である。内側電極１０には、外側電極２０の電位よりも高い、所定の高電位が印加される。各電極に所定の電位を印加することで、内側電極１０と外側電極２０との間の内部空間４０において、内側電極１０の電位と外側電極２０の電位との電位差によるコロナ放電が発生する。これにより、内部空間４０を通過する処理対象ガスに含まれる粒子を帯電させることができる。

電気集塵機１００は、クーロン力等を利用して、帯電した粒子を所定の領域に捕集する。本例の電気集塵機１００は、外側電極２０の外側の領域に、帯電した粒子を捕集する。本例の電気集塵機１００は、捕集用電極３０を更に備える。捕集用電極３０は、外側電極２０を囲んで配置された、Ｚ軸方向に長手を有する筒状の金属電極である。Ｚ軸方向において、捕集用電極３０と外側電極２０は、同一の長さを有してよい。捕集用電極３０には、内側電極１０よりも低い電位が印加される。捕集用電極３０には、外側電極２０と同一の電位が印加されてよい。

捕集用電極３０と外側電極２０との間には、捕集空間５０が設けられる。また、外側電極２０の板状の金属電極には、複数の貫通孔２２が設けられている。貫通孔２２は、内部空間４０と、捕集空間５０とを接続する。

内部空間４０に存在する帯電粒子は、クーロン力、および、コロナ放電により発生するイオン風により、内側電極１０から外側電極２０に向かう方向に移動する。帯電粒子は、貫通孔２２を通過して捕集空間５０に捕集される。なお、捕集空間５０の配置は、本例に限定されない。捕集空間５０は、外側電極２０よりも下流に配置されていてもよい。つまり、内部空間４０を通過した後の処理対象ガスに含まれる帯電粒子を、外側電極２０よりも下流において捕集してもよい。

本例の電気集塵機１００によれば、電極に複数の突起を設けずに、円柱状の内側電極１０と、円筒状の外側電極２０とを同軸に配置している。このため、特定の箇所に電界が集中することを抑制でき、スパーク放電を抑制できる。また、電気集塵機１００においては、処理対象ガスが高温の場合がある。一例として、船舶用の電気集塵機１００には、最大で４００℃の処理対象ガスが導入される場合がある。このように、温度変化が大きくなった場合でも、円筒同軸状の構造を有することで、内側電極１０と外側電極２０との距離が不均一になることを抑制できる。このため、スパーク放電を抑制できる。

図２は、電気集塵機１００のＸＹ断面の一例を示す図である。図２においては、内側電極１０、外側電極２０および捕集用電極３０に斜線のハッチングを付している。他の図では、これらの電極に対するハッチングを省略する場合がある。

内側電極１０は、内部空間４０のＸＹ面における中心１２に配置されている。つまり、ＸＹ面において、内部空間４０の中心１２が内側電極１０と重なっている。ＸＹ面において、内側電極１０の中心と、内部空間４０の中心１２は一致していることが好ましい。

図２に示すように、内側電極１０の外径をＲａとする。内側電極１０の外径とは、ＸＹ面における内側電極１０の半径である。つまり、内側電極１０の外径とは、内側電極１０の中心と、内側電極１０の外周端１４との距離である。外周端１４とは、内側電極１０の端部であって、内部空間４０に接する端部を指す。本例の内側電極１０の外周端１４は、内側電極１０の外周に沿った円である。

図２に示すように、外側電極２０の内径をＲｂとする。外側電極２０の内径とは、ＸＹ面における外側電極２０の内壁２４の半径である。つまり、外側電極２０の内径とは、中心１２と、外側電極２０の内壁２４との距離である。本例の外側電極２０は、内部空間４０に接する内壁２４と、捕集空間５０に接する外壁２６とを有する。また、外側電極２０の貫通孔２２は、内壁２４から外壁２６まで、外側電極２０を貫通している。

内側電極１０の外径Ｒａと、外側電極２０の内径Ｒｂとの比Ｒａ／Ｒｂは、１／ｅより小さい。ただしｅは、自然対数の底であり、ｅ＝２．７１８２８である。これにより、内部空間４０においてコロナ放電を安定して形成できる。

同軸に配置された筒状電極においては、上述した比Ｒａ／Ｒｂが１／ｅと等しいときが、最も絶縁効率がよいことが知られている（例えば下記文献参照。「高電圧工学」、朝倉書店、河野照哉著、ｐｐ．２８－２９）。例えば、同軸ケーブル等においては、内側配線と外側シールドとの絶縁性が高いことが好ましいので、比Ｒａ／Ｒｂが１／ｅと等しくなるように設計することが好ましい。

比Ｒａ／Ｒｂが、１／ｅと等しい場合、内側電極１０から外側電極２０まで、電界強度分布が均一になりやすくなる。このような状態を、準平等系と称する。準平等系においては、絶縁破壊は発生しにくくなるが、絶縁破壊した場合にはスパーク放電が直ちに発生し、コロナ放電を発生させることができない。

比Ｒａ／Ｒｂを、１／ｅより小さくすると、内側電極１０の近傍に電界が集中し、内側電極１０から外側電極２０までの電界強度分布が不均一になる。このような状態を、不平等系と称する。不平等系においては、内側電極１０の近傍に電界が集中するので、コロナ放電を発生させやすくなる。

本例の電気集塵機１００においては、ＸＹ面において、内側電極１０の周囲３６０度の内部空間４０全体にコロナ放電を均一に発生させることが容易になる。また、Ｚ軸方向においても、内部空間４０全体に均一にコロナ放電を発生させることが容易になる。このため、内部空間４０を通過する処理対象ガスに含まれる粒子を、効率よく帯電させることができる。これに対して、平板電極に突起を設けてコロナ放電させる方式では、突起からの距離に応じて電界強度が変化する。このため、２つの突起間の中央等のような、突起から離れた領域を通過する粒子を帯電させることが困難な場合がある。

比Ｒａ／Ｒｂが、１／ｅより小さいほど、コロナ放電を安定して発生させることができる。比Ｒａ／Ｒｂは、１／（２ｅ）より小さくてよい。比Ｒａ／Ｒｂは、１／（５ｅ）より小さくてよく、１／（１０ｅ）より小さくてもよい。

一例として、内側電極１０の外径Ｒａは、１ｍｍ以上、１０ｍｍ以下である。内側電極１０の外径Ｒａは、５ｍｍ以下であってもよい。外側電極２０の内径Ｒｂは、１０ｍｍ以上、１００ｍｍ以下である。外側電極２０の内径Ｒｂは、５０ｍｍ以上であってよい。

また、内側電極１０の外周端１４と、外側電極２０の内壁２４との距離ｄは、４０ｍｍ以下であってよい。距離ｄは、内径Ｒｂと外径Ｒａとの差Ｒｂ－Ｒａに相当する。距離ｄが大きくなりすぎると、外側電極２０の近傍における電界が弱くなり、外側電極２０の近傍を通過する粒子を帯電させることが難しくなる。距離ｄを４０ｍｍ以下とすることで、内部空間４０の全体において、十分な電界強度を確保できる。このため、内部空間４０を通過する全ての粒子を帯電させやすくなる。

内側電極１０の外径Ｒａが小さいほど、内部空間４０においてコロナ放電を安定して発生させることができる。一方で、Ｚ軸方向の全体にわたって、距離ｄを一定に維持することが好ましい。このため、内側電極１０は、細く形成しても、距離ｄを一定に維持しやすい硬度を有する材料で形成されてよい。内側電極１０は、高温下でも安定した材料で形成されることが好ましい。内側電極１０は、例えばＳＢ材（ボイラおよび圧力容器用の炭素鋼およびモリブデン鋼）で形成される。内側電極１０がたわんで距離ｄが不均一になることを防ぐべく、電気集塵機１００は、内側電極１０の両端を外側に引っ張る引張部を有してもよい。また、電気集塵機１００は、内側電極１０と外側電極２０との間に設けられ、距離ｄを一定に維持する支持部材を有してもよい。支持部材は、内部空間４０において、Ｚ軸方向に沿って一定の間隔で配置されてよい。支持部材は絶縁材料で形成される。

本例の電気集塵機１００は、図１において説明した構成に加えて、帯電粒子を燃焼させる燃焼部６０を更に備える。燃焼部６０は、例えばヒーターである。燃焼部６０は、捕集用電極３０の内壁面に設けられてよい。捕集用電極３０の内壁面とは、捕集用電極３０の壁面のうち、外側電極２０と向かい合う壁面である。他の例では、燃焼部６０は、捕集空間５０にマイクロ波を発生させる電極を有してもよい。燃焼部６０は、捕集空間５０におけるマイクロ波が定在波となるように、マイクロ波の波長を制御してよい。マイクロ波の定在波が発生することで、定在波の山の部分にエネルギーが集中し、粒子を燃焼させやすくなる。帯電粒子を燃焼させることで、捕集空間５０に帯電粒子が充満することを抑制できる。

図３は、距離ｄおよび処理対象ガスの圧力ｐの積と、スパーク電圧Ｖｓとの関係の一例を示す図である。スパーク電圧Ｖｓは、絶縁破壊によりスパーク放電が発生する電圧である。スパーク電圧Ｖｓは、距離ｄおよび圧力ｐの積ｐｄの関数であらわせることが経験的に知られている（パッシェンの法則）。

処理対象ガスの温度が常温よりも高い場合、常温のガスに比べて等価的なガス密度（すなわち圧力ｐ）が低下する。図３に示すように、圧力ｐが低下すると、スパーク電圧Ｖｓも低下する。これに対して、距離ｄを拡大することで、スパーク電圧Ｖｓを増大させることができる。このため、高温の処理対象ガスを処理する電気集塵機１００においては、処理対象ガスの温度に応じてスパーク電圧Ｖｓが低くなりすぎるのを防ぐために、距離ｄを所定値以上にすることが好ましい。

処理対象ガスが常温（２０℃）、距離ｄが１５ｍｍの場合にコロナ放電が安定に形成できていた条件を、処理対象ガスが４００℃の場合でも同等以上に維持することを考える。４００℃における等価圧力は、（２７３．１５＋２０）／（４００＋２７３．１５）＝０．４４ａｔｍとなる。この場合、距離ｄが、１５ｍｍ／０．４４＝３４．１ｍｍ以上であれば、コロナ放電を安定に形成できる。電気集塵機１００において、距離ｄを３４．１ｍｍ以上に設定してよい。

図４は、電気集塵機２００の一例を示す図である。電気集塵機２００は、図１から図３において説明したいずれかの態様の電気集塵機１００を複数備える。複数の電気集塵機１００は、それぞれの外側電極２０の軸（すなわち、図２に示した中心１２を通過するＺ軸）と垂直なＸＹ面において並列に配置されている。つまり、それぞれの内部空間４０が、ＸＹ面において異なる位置に配置されている。それぞれの電気集塵機１００には、処理対象ガスが並行して導入される。一つの電気集塵機１００を通過した処理対象ガスは、他の電気集塵機１００には導入されない。

それぞれの電気集塵機１００は、図１から図３において説明した内側電極１０および外側電極２０を備える。それぞれの電気集塵機１００は、捕集用電極３０を備えてよく、備えていなくてもよい。それぞれの電気集塵機１００は、燃焼部６０を備えてよく、備えていなくてもよい。複数の外側電極２０は、ＸＹ面において並列に配置されている。それぞれの外側電極２０の内部空間４０には、内側電極１０が配置されている。

本例のように、複数の電気集塵機１００を並列に設けることで、処理できるガス量を増大できる。並列に設ける電気集塵機１００の個数は容易に拡張可能である。また、一つの電気集塵機１００の内部空間４０の断面積が、処理対象ガスを導入するガス導入部１１０の断面積よりも小さい場合、処理対象ガスを電気集塵機１００に導入するときに圧力損失が発生してしまう。ガス導入部１１０は、例えば内部を処理対象ガスが流れるダクトである。電気集塵機１００は、ガス導入部１１０の内部に配置されてよい。これに対して、複数の電気集塵機１００を並列に設けることで、内部空間４０の断面積の総和を、ダクトの断面積に近づけることができる。これにより圧力損失を抑制できる。ガス導入部１１０の内部に配置される電気集塵機１００の個数が最大となるように、ＸＹ面において電気集塵機１００が最密配置されてよい。

図５は、図４に示した電気集塵機２００のＸＹ断面の一例を示す図である。本例においては、それぞれの電気集塵機１００が、捕集用電極３０および燃焼部６０を有している。それぞれの電気集塵機１００において、粒子を捕集し燃焼させることができる。

図６は、図４に示した電気集塵機２００のＸＹ断面の他の例を示す図である。本例においては、それぞれの電気集塵機１００は、内側電極１０および外側電極２０を有しており、捕集用電極３０および燃焼部６０を有していない。

本例の電気集塵機２００は、並列に配置された複数の外側電極２０を囲んで配置された捕集用電極３０を備える。つまり、一つの捕集用電極３０が囲む領域内に、複数の外側電極２０が配置されている。捕集用電極３０の外径は、ガス導入部１１０の内径とほぼ同一であってよい。電気集塵機２００は、並列に配置された複数の外側電極２０を囲んで配置された燃焼部６０を備えてもよい。燃焼部６０は、捕集用電極３０の内壁面に設けられたヒーターであってよい。本例によれば、複数の電気集塵機１００の捕集用電極３０および燃焼部６０を共通化できる。

それぞれの外側電極２０には、図２等に示した貫通孔２２が設けられている。それぞれの外側電極２０は、互いに溶接されてよい。外側電極２０どうしの間隙が生じないように、外側電極２０の間には、充電材料が充填されてよい。充填材料は金属等の導電材料であってよく、樹脂等の絶縁材料であってもよい。

図７は、電気集塵機３００の一例を示す図である。電気集塵機３００は、図１から図３において説明したいずれかの態様の電気集塵機１００を複数備える。複数の電気集塵機１００は、それぞれの外側電極２０の軸と平行な方向において直列に配置されている。つまり、それぞれの内部空間４０が、Ｚ軸方向において異なる位置に配置されている。上流に配置された一方の電気集塵機１００を通過した処理対象ガスの少なくとも一部が、下流に配置された一方の電気集塵機１００に導入される。本明細書では、処理対象ガスが先に流れる側を上流、後に流れる側を下流と称する。

それぞれの電気集塵機１００は、接続部１２０により接続されてよい。接続部１２０は、上流の電気集塵機１００を通過した処理対象ガスを、下流の電気集塵機１００に導入する。接続部１２０は例えばダクトである。

それぞれの電気集塵機１００は、図１から図３において説明した内側電極１０および外側電極２０を備える。それぞれの電気集塵機１００は、捕集用電極３０を備えてよく、備えていなくてもよい。それぞれの電気集塵機１００は、燃焼部６０を備えてよく、備えていなくてもよい。複数の外側電極２０は、Ｚ軸方向において直列に配置されている。それぞれの外側電極２０の内部空間４０には、内側電極１０が配置されている。

本例のように、複数の電気集塵機１００を直列に設けることで、処理対象ガスが通過する内部空間４０の長さを増大できる。直列に設ける電気集塵機１００の個数は容易に拡張可能である。このため、電気集塵機３００における集塵率を容易に向上させることができる。上流の電気集塵機１００－１と、下流の電気集塵器１００－２における、内側電極１０の外径Ｒａ、外側電極２０の内径Ｒｂはそれぞれ同一であってよく、異なっていてもよい。

図８は、電気集塵機４００の一例を示す図である。電気集塵機４００は、図４から図６において説明したいずれかの態様の電気集塵機２００を、直列に複数備える。このような構成により、圧力損失の低減と、集塵率の向上を両立できる。

それぞれの電気集塵機２００は、接続部１２０により接続されてよい。接続部１２０は、上流の電気集塵機２００を通過した処理対象ガスを、下流の電気集塵機２００に導入する。接続部１２０は例えばダクトである。本例の接続部１２０は、電気集塵機２００における複数の電気集塵機１００に対して共通に設けられてよい。つまり、接続部１２０は、上流の電気集塵機２００－１の各電気集塵機１００を通過した処理対象ガスを、まとめて下流の電気集塵機２００－２に導入する。上流の電気集塵機２００－１に含まれる各電気集塵機１００－１と、下流の電気集塵機２００－２に含まれる各電気集塵器１００－２における、内側電極１０の外径Ｒａ、外側電極２０の内径Ｒｂはそれぞれ同一であってよく、異なっていてもよい。上流の電気集塵機２００－１に含まれる電気集塵機１００－１の本数と、下流の電気集塵器２００－２に含まれる電気集塵機１００－２の本数は同一であってよく、異なっていてもよい。

図９は、電気集塵機４００の他の例を示す図である。本例においては、下流の電気集塵機１００－２の外側電極２０の内径Ｒｂが、上流の電気集塵機１００－１の外側電極２０の内径Ｒｂよりも小さい。内側電極１０の外径Ｒａは、下流と上流とで同一であってよい。つまり、下流の電気集塵機１００－２における電極間の距離ｄは、上流の電気集塵機１００－１における電極間の距離ｄよりも小さい。

上述したように、処理対象ガスが高温の場合であっても、スパーク電圧が所定の基準電圧を下回らないように、電極間の距離ｄを一定値以上とすることが好ましい。ただし、下流の電気集塵機２００－２に導入される処理対象ガスは、上流の電気集塵機２００－１に導入される処理対象ガスよりも温度が下がっていることが多い。このため、下流の電気集塵機２００－１においては、電極間の距離ｄを比較的に小さくしても、スパーク電圧を基準電圧以上に維持できる。なお図９においては、直列に設けられた電気集塵機２００が近接して配置されているが、２つの電気集塵機２００は、温度差が生じる程度に離れて配置されていてよい。２つの電気集塵機２００の間には、液体を噴霧することで処理対象ガスの粒子を除去する装置が配置されてよく、フィルタを用いて処理対象ガスの粒子を除去する装置が配置されてもよい。

下流の電気集塵機２００－２に含まれる電気集塵機１００の本数は、上流の電気集塵機２００－１に含まれる電気集塵機１００の本数より多くてもよい。つまり、電気集塵機２００－２において並列に配置された外側電極２０の本数は、電気集塵機２００－１において並列に配置された外側電極２０の本数よりも多くてよい。これにより、電気集塵機２００－２における内部空間４０を、より高密度に配置できる。

図１０は、電気集塵機５００の一例を示す図である。本例の電気集塵機５００は、少なくとも一つの電気集塵機１００を含む。電気集塵機５００は、図１から図９において説明したいずれかの態様の電気集塵機１００、２００、３００または４００を含んでよい。また、本例の電気集塵機５００は、ガス導入部１１０、収容部５１０、固定部５２０および気圧維持部５３０を備える。

ガス導入部１１０は、電気集塵機１００の内部空間４０に処理対象ガスを導入する。ガス導入部１１０は例えばダクトである。

それぞれの電気集塵機１００の内側電極１０は、Ｚ軸方向において外側電極２０よりも長く設けられている。つまり内側電極１０のＺ軸方向における両端は、外側電極２０の外側に配置されている。本例の内側電極１０の両端は、収容部５１０に収容されている。本例の収容部５１０は、ガス導入部１１０に隣接する空間を、壁部により他の領域から分離している。

ガス導入部１１０の一部は、Ｚ軸方向において電気集塵機１００と収容部５１０との間に配置されている。内側電極１０は、電気集塵機１００の内部空間４０から収容部５１０まで、ガス導入部１１０を通過して設けられている。内側電極１０は、内部空間４０から収容部５１０まで、Ｚ軸方向に延伸していてよい。内側電極１０のうち、外側電極２０の外側に配置された部分は、絶縁材料で被覆されていてよい。ガス導入部１１０と収容部５１０との境界に設けられた壁部５１１には、内側電極１０が通過する貫通孔５１２が設けられている。

内側電極１０の両端は、固定部５２０により、収容部５１０の内部に固定されている。固定部５２０は、絶縁材料で形成され、内側電極１０の端部を支持する碍子を有してよい。収容部５１０には、内側電極１０に電圧を印加する電圧印加部が設けられてよい。

気圧維持部５３０は、収容部５１０の気圧を、ガス導入部１１０の気圧よりも高く維持する。気圧維持部５３０は、収容部５１０の内部に、窒素等の不活性ガスを導入してよく、空気を導入してもよい。収容部５１０の気圧を高く維持することで、貫通孔５１２を通って、収容部５１０の内部に処理対象ガスが流入することを抑制できる。これにより、固定部５２０等に処理対象ガス中の粒子が付着することを抑制し、電気集塵機５００のメンテナンスが容易になる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、請求の範囲の記載から明らかである。
［項目１］
内部空間を処理対象ガスが通過する筒状の外側電極と、
前記内部空間において前記外側電極と同軸に配置された内側電極と、
を備え、
前記内側電極の外径Ｒａと、前記外側電極の内径Ｒｂとの比Ｒａ／Ｒｂが、１／ｅより小さい（ただしｅは、自然対数の底である）電気集塵機。
［項目２］
前記比Ｒａ／Ｒｂが、１／２ｅより小さい、項目１に記載の電気集塵機。
［項目３］
前記内側電極の前記外径Ｒａが、１ｍｍ以上、１０ｍｍ以下であり、
前記外側電極の前記内径Ｒｂが、１０ｍｍ以上、１００ｍｍ以下である、
項目１または２に記載の電気集塵機。
［項目４］
前記内側電極の外周端と、前記外側電極の内壁との距離が、４０ｍｍ以下である、項目１から３のいずれか一項に記載の電気集塵機。
［項目５］
前記外側電極の軸と直交する面において、複数の前記外側電極が並列に配置され、
それぞれの前記外側電極の前記内部空間に前記内側電極が配置されている、
項目１から４のいずれか一項に記載の電気集塵機。
［項目６］
前記外側電極の軸と平行な方向において、複数の前記外側電極が直列に配置され、
それぞれの前記外側電極の前記内部空間に前記内側電極が配置されている、
項目１から４のいずれか一項に記載の電気集塵機。
［項目７］
前記外側電極の軸と直交する面において、複数の前記外側電極が並列に配置され、
前記外側電極の軸と平行な方向において、複数の前記外側電極が直列に配置され、
それぞれの前記外側電極の前記内部空間に前記内側電極が配置されている、
項目１から４のいずれか一項に記載の電気集塵機。
［項目８］
上流に配置された前記外側電極の前記内部空間を通過した前記処理対象ガスが、下流に配置された前記外側電極の前記内部空間に導入され、
下流に配置された前記外側電極の内径が、上流に配置された前記外側電極の内径よりも小さい、
項目７に記載の電気集塵機。
［項目９］
下流において並列に配置された前記外側電極の本数は、上流において並列に配置された前記外側電極の本数よりも多い、項目８に記載の電気集塵機。
［項目１０］
それぞれの前記外側電極には貫通孔が設けられ、
並列に配置された複数の前記外側電極を囲んで配置された捕集用電極を更に備える、
項目５または７に記載の電気集塵機。
［項目１１］
前記内側電極が軸方向において前記外側電極よりも長く設けられ、
前記外側電極の外側において、前記内側電極の端部が固定されている、
項目１から１０のいずれか一項に記載の電気集塵機。
［項目１２］
前記内側電極の端部を収容する収容部と、
前記処理対象ガスを前記外側電極の前記内部空間に導入するガス導入部と、
を更に備え、
前記ガス導入部は、前記収容部と前記外側電極との間に配置され、
前記内側電極は、前記外側電極の前記内部空間から前記収容部まで、前記ガス導入部を通過して設けられている、
項目１１に記載の電気集塵機。
［項目１３］
前記収容部の気圧を、前記ガス導入部の気圧よりも高く維持する気圧維持部を更に備える、項目１２に記載の電気集塵機。
［項目１４］
内部空間を処理対象ガスが通過する筒状の複数の外側電極と、
それぞれの外側電極の前記内部空間において前記外側電極と同軸に配置された複数の内側電極と、
一つの捕集用電極と、
を備え、
前記外側電極の軸と直交する面において、複数の前記外側電極が並列に配置され、
それぞれの前記外側電極には貫通孔が設けられ、
一つの前記捕集用電極は、並列に配置された複数の前記外側電極を囲んで配置されている、
電気集塵機。

１０・・・内側電極、１２・・・中心、１４・・・外周端、２０・・・外側電極、２２・・・貫通孔、２４・・・内壁、２６・・・外壁、３０・・・捕集用電極、４０・・・内部空間、５０・・・捕集空間、６０・・・燃焼部、１００、２００、３００、４００、５００・・・電気集塵機、１１０・・・ガス導入部、１２０・・・接続部、５１０・・・収容部、５１１・・・壁部、５１２・・・貫通孔、５２０・・・固定部、５３０・・・気圧維持部

Claims (13)

1. 内部空間を処理対象ガスが通過する筒状の外側電極と、
   前記内部空間において前記外側電極と同軸に配置された内側電極と
   を備え、
   前記内側電極の半径Ｒａと、前記外側電極の半径Ｒｂとの比Ｒａ／Ｒｂが、１／ｅより小さく（ただしｅは、自然対数の底である）、
   前記内側電極の前記半径Ｒａが、１ｍｍ以上、１０ｍｍ以下であり、
   前記外側電極の前記半径Ｒｂが、１０ｍｍ以上、１００ｍｍ以下である、
   電気集塵機。
2. 前記比Ｒａ／Ｒｂが、１／２ｅより小さい
   請求項１に記載の電気集塵機。
3. 前記内側電極の外周端と、前記外側電極の内壁との距離が、４０ｍｍ以下である
   請求項１または２に記載の電気集塵機。
4. 前記外側電極の軸と直交する面において、複数の前記外側電極が並列に配置され、
   それぞれの前記外側電極の前記内部空間に前記内側電極が配置されている
   請求項１から３のいずれか一項に記載の電気集塵機。
5. 前記外側電極の軸と平行な方向において、複数の前記外側電極が直列に配置され、
   それぞれの前記外側電極の前記内部空間に前記内側電極が配置されている
   請求項１から３のいずれか一項に記載の電気集塵機。
6. 前記外側電極の軸と直交する面において、複数の前記外側電極が並列に配置され、
   前記外側電極の軸と平行な方向において、複数の前記外側電極が直列に配置され、
   それぞれの前記外側電極の前記内部空間に前記内側電極が配置されている
   請求項１から３のいずれか一項に記載の電気集塵機。
7. 上流に配置された前記外側電極の前記内部空間を通過した前記処理対象ガスが、下流に配置された前記外側電極の前記内部空間に導入され、
   下流に配置された前記外側電極の半径が、上流に配置された前記外側電極の半径よりも小さい
   請求項６に記載の電気集塵機。
8. 下流において並列に配置された前記外側電極の本数は、上流において並列に配置された前記外側電極の本数よりも多い
   請求項７に記載の電気集塵機。
9. それぞれの前記外側電極には貫通孔が設けられ、
   並列に配置された複数の前記外側電極を囲んで配置された捕集用電極を更に備える
   請求項４または６に記載の電気集塵機。
10. 内部空間を処理対象ガスが通過する筒状の外側電極と、
    前記内部空間において前記外側電極と同軸に配置された内側電極と
    を備え、
    前記内側電極の半径Ｒａと、前記外側電極の半径Ｒｂとの比Ｒａ／Ｒｂが、１／ｅより小さく（ただしｅは、自然対数の底である）、
    前記外側電極の軸と平行な方向における前記外側電極の外側に配置され、前記処理対象ガスを前記外側電極の前記内部空間に導入するガス導入部を更に備え、
    前記内側電極が軸方向において前記外側電極よりも長く設けられ、
    前記内側電極は、前記外側電極の前記内部空間および前記ガス導入部を貫通して設けられている、
    電気集塵機。
11. 前記内側電極の端部を収容する収容部をさらに備え、
    前記ガス導入部は、前記収容部と前記外側電極との間に配置され、
    前記内側電極は、前記外側電極の前記内部空間から前記収容部まで、前記ガス導入部を通過して設けられている、
    請求項１０に記載の電気集塵機。
12. 前記収容部の気圧を、前記ガス導入部の気圧よりも高く維持する気圧維持部を更に備える
    請求項１１に記載の電気集塵機。
13. 内部空間を処理対象ガスが通過する筒状の複数の外側電極と、
    それぞれの外側電極の前記内部空間において前記外側電極と同軸に配置された複数の内側電極と、
    一つの捕集用電極と
    を備え、
    前記外側電極の軸と直交する面において、複数の前記外側電極が並列に配置され、
    それぞれの前記外側電極には貫通孔が設けられ、
    一つの前記捕集用電極は、並列に配置された複数の前記外側電極を囲んで配置され、
    前記内側電極の半径Ｒａと、前記外側電極の半径Ｒｂとの比Ｒａ／Ｒｂが、１／ｅより小さく（ただしｅは、自然対数の底である）、
    前記内側電極の前記半径Ｒａが、１ｍｍ以上、１０ｍｍ以下であり、
    前記外側電極の前記半径Ｒｂが、１０ｍｍ以上、１００ｍｍ以下である、
    電気集塵機。

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