WO2012144211A1 - 電気集塵装置 - Google Patents

Abstract

電気集塵装置は、帯電部と、集塵部と、ファンとを備え、全ての正帯電部極板および負帯電部極板はトゲ状のトゲ放電部と電極面部とから形成され、正帯電部極板のトゲ放電部は、負帯電部極板のトゲ放電部よりも風上側に設けられる。帯電部においてトゲ放電部と電極面部とが交互にずらされて配置される。正帯電部極板のトゲ放電部はそのトゲ放電部より相対的低電位の負帯電部極板の電極面部へ正コロナを発生し、負帯電部極板のトゲ放電部はそのトゲ放電部より相対的高電位の正帯電部極板の電極面部へ負コロナを発生する。帯電部を通過する粉塵を正負両極性に帯電させ、集塵部の荷電極板と接地極板との全面において粉塵を捕集する。

Description

電気集塵装置

　本発明は、電気集塵装置に関する。

　従来の電気集塵装置は、正コロナ放電または負コロナ放電を帯電部内において発生させる。帯電部の放電極に直流高電圧が印加され、正コロナまたは負コロナのいずれか一方が発生される。そして帯電部を通過する粉塵が、正または負に帯電される。この帯電された粉塵は、直流高電圧が印加された荷電極板と接地に繋がれた接地極板とを有する集塵部の高電界が発生させる静電気力により、接地極板面上に捕集される（例えば、特許文献１参照）。

　以下、その電気集塵送風原理について図１２を参照しながら説明する。図１２は、従来の電気集塵装置の集塵原理図である。図１２に示すように電気集塵装置は、帯電部１０４と集塵部１０５とにより構成されている。通風方向は、帯電部１０４から、集塵部１０５である。帯電部１０４と集塵部１０５とには、それぞれ＋１１ｋＶの直流高圧電源１０８と＋５．５ｋＶの直流高圧電源１０９とが接続されている。

　帯電部１０４は、放電極１０４Ａと接地極板１０４Ｂとにより構成されている。放電極１０４Ａに＋１１ｋＶの直流高圧が印加され、放電極１０４Ａと接地極板１０４Ｂとの空間に正コロナが発生する。この正コロナにより発生した正イオンが、空間中の粉塵（図示されず）に電荷を与え、粉塵は正に帯電される。後段の集塵部１０５では、荷電極板１０５Ａと接地極板１０５Ｂとの間に強電界が形成される。そして帯電した粉塵は、この強電界が発生させる静電気力により接地極板１０５Ｂ上に捕集される。

　上記では電気集塵装置に正の高電圧が印加される場合を説明したが、負の高電圧が印加される場合も同様に、接地極板１０５Ｂ上に粉塵が捕集される。従来の電気集塵装置は、帯電部１０４と集塵部１０５とが独立した二段式電気集塵方式であることが特徴である。

　また、この種の電気集塵装置には、集塵部１０５において捕集した粉塵の一部が剥離して再び空中に舞い戻り、集塵効率の低下を招く「再飛散」という課題があった。この課題を解決するために、直流高電圧を用いる帯電部１０４において粉塵が帯電され、集塵部１０５に正と負の高電圧が周期的に交互に反転する矩形波電圧が印加されている。その結果、集塵部１０５における集塵可能な極板面積が倍増して再飛散が抑制され、集塵性能が向上する（例えば、特許文献２参照）。

　以下、その電気集塵送風原理について図１３を参照しながら説明する。図１３は、従来の異なる電気集塵装置の集塵原理図である。図１３が図１２と異なる点は、集塵部１０５に印加される高電圧が直流ではなく、正負が交互に反転する矩形波である。そのため図１３には、矩形波高圧電源１１０が設けられている。

　帯電部１０４のコロナ放電により粉塵（図示されず）は正に帯電され、集塵部１０５に流入する。ここで、集塵部１０５の荷電極板１０５Ａに印加される電圧が正の時、正に帯電した粉塵は接地極板１０５Ｂ上に捕集される。また、荷電極板１０５Ａに印加される電圧が負の時、正に帯電した粉塵は荷電極板１０５Ａ上に捕集される。即ち、集塵部１０５において接地極板１０５Ｂのみならず荷電極板１０５Ａ上でも粉塵が捕集される。そのため、集塵面積が倍増し、集塵性能の向上が図られる。

　図１４は、従来のさらに異なる電気集塵装置の集塵原理図である。図１４に示す電気集塵装置は、帯電部１０４において、正に帯電した粉塵と、負に帯電した粉塵とを同時に生成させる。そして粉塵は集塵部１０５における接地に繋がれた接地極板１０４Ｂと、直流高電圧が印加された荷電極板１０５Ａとにおいて捕集される（例えば、特許文献３参照）。集塵部１０５を通過した粉塵が、電気的中和作用により帯電しないようにし、電気集塵装置の後方の壁面等の汚れが防止される。

　図１４に示すように帯電部１０４の正の放電極１０４Ａは、接地極板１０４Ｂに向かって正コロナを発生する。このとき、帯電部１０４の接地極板１０４Ｂと同電位の放電極１０４Ｃとは、正の放電極１０４Ａの平面部に向かって、負コロナを発生する。帯電部１０４の印加電圧＋６ｋＶは、事前の試験に基づき得られた数値である。即ち、正の放電極１０４Ａからの正コロナと、負の放電極１０４Ｃからの負コロナから生成される帯電粉塵の量とが同じになるように、正の印加電圧が決定されている。図１４では、帯電部１０４における接地ラインにつながる部位が、接地極板１０４Ｂと負の放電極１０４Ｃとに独立している形態を示しているが、これらを一体化した形態も考えられる。

　図１５は従来の電気集塵装置の帯電部のひとつの構成例を示す図、図１６は従来の電気集塵装置の帯電部の異なる構成例を示す図である。図１５と図１６とには、正の放電極１０４Ａと、負の放電極１０４Ｄとが、平行に配置されている。ここで負の放電極１０４Ｄは、接地極板平面部と放電極とが一体化されている。正コロナおよび負コロナから、それぞれ生成される帯電粉塵の量が同じになるように、正の印加電圧を決定する。このことにより、集塵性能の向上が図られる。また、印加電圧は負の電圧でもよい。いずれにせよ、電圧値はハードウェアの形状ごとに、事前の試験により決定される。

　このような従来の電気集塵装置では、集塵性能を向上させるための矩形波高電圧を発生する集塵部用高圧電源が特殊であり、高コストであった。また、周期的に変化する集塵部１０５の電圧が、帯電部１０４の電圧と異極性になることを考慮し設計上、帯電部１０４と集塵部１０５との空間絶縁距離は大きく保つ必要があった。そのため、電気集塵装置が大型化するという課題があった。

　また、帯電部１０４における正負放電極のための印加電圧を予め確定して、両極性の帯電粉塵を同時かつ等量に生成する必要がある。そのため、印加電圧が変化され、処理風量が下がった時に、帯電量を減らす省エネルギー運転が行われなかった。

特開平１０－２０２１４３号公報 特開２００４－６６０６３号公報 特許第３１２４１９３号公報

　本発明の電気集塵装置は、正に荷電する正帯電部極板と負に荷電する負帯電部極板とを交互に平行に設けた帯電部と、電圧が印加される荷電極板と接地される接地極板とを交互に平行に設けた集塵部と、帯電部から集塵部に向けて通風させるファンとを備える。全ての正帯電部極板および負帯電部極板はトゲ状のトゲ放電部と電極面部とから形成され、正帯電部極板のトゲ放電部は、負帯電部極板のトゲ放電部よりも通風の方向における風上側に配置される。帯電部において、正帯電部極板のトゲ放電部と負帯電部極板の電極面部とが交互にずらされて配置され、正帯電部極板の電極面部と負帯電部極板のトゲ放電部とが交互にずらされて配置されている。そして正帯電部極板のトゲ放電部は、正帯電部極板のトゲ放電部より相対的低電位の負帯電部極板の電極面部へ正コロナを発生し、負帯電部極板のトゲ放電部は負帯電部極板のトゲ放電部より相対的高電位の正帯電部極板の電極面部へ負コロナを発生する。帯電部を通過する粉塵は正負両極性に帯電され、集塵部の荷電極板と接地極板との全面において粉塵が捕集される。

　このような電気集塵装置は、高価な矩形波高圧電源を用いず一般的な集塵部用直流高圧電源が使用でき低コストとなる。また電気集塵装置は、同一極性の直流電圧を使用できるため帯電部と集塵部との空間絶縁距離は小さくでき、コンパクトになる。さらに電気集塵装置は、ハードウェアの形状で一義的に印加電圧が一定に定められる必要が無いため印加電圧が変化され、処理風量が下がった時に、帯電量を減らされ、帯電部の省エネルギー運転が可能になる。

図１は、本発明の実施の形態の電気集塵装置の概略図である。 図２Ａは、同電気集塵装置の帯電極板の外形図である。 図２Ｂは、同電気集塵装置の帯電部側面概略図である。 図２Ｃは、同電気集塵装置の帯電部下面概略図である。 図３は、同電気集塵装置の実験例１の集塵効率の特性図である。 図４は、同電気集塵装置の実験例２の集塵効率の特性図である。 図５は、同電気集塵装置の実験例３の集塵効率の特性図である。 図６Ａは、同電気集塵装置の凹み距離Ｘが小さいときの極板位置関係図である。 図６Ｂは、同電気集塵装置の凹み距離Ｘが大きいときの極板位置関係図である。 図６Ｃは、同電気集塵装置の隣接する帯電部極板が風向に対し重なりがないときの極板位置関係図である。 図７は、同電気集塵装置の実験例４の集塵効率の特性図である。 図８は、同電気集塵装置の実験例５の集塵効率の特性図である。 図９は、同電気集塵装置の実験例６の集塵効率の特性図である。 図１０は、同電気集塵装置の実験例７の集塵効率の特性図である。 図１１は、同電気集塵装置の実験例８の集塵効率の特性図である。 図１２は、従来の電気集塵装置の集塵原理図である。 図１３は、従来の異なる電気集塵装置の集塵原理図である。 図１４は、従来のさらに異なる電気集塵装置の集塵原理図である。 図１５は、従来の電気集塵装置の帯電部のひとつの構成例を示す図である。 図１６は、従来の電気集塵装置の帯電部の異なる構成例を示す図である。

　以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

　（実施の形態）
　図１は、本発明の実施の形態の電気集塵装置の概略図である。図１に示すように電気集塵装置３０は吸込ダクト１１から室内の空気を吸い込み、帯電部１３において大気塵である粉塵３１に電荷を与えた後、集塵部１６において粉塵３１を捕集する。粉塵３１を含む空気は、ファン１９によって吸い込まれる。

　正に荷電する正帯電部極板１ｃ、または負に荷電する負帯電部極板１ｄである帯電部極板１への印加電圧は可変である。帯電部１３は、正帯電部極板１ｃと負帯電部極板１ｄとが交互に平行に設けられ、粉塵３１を正または負に帯電させる。

　集塵部１６は電圧が印加される荷電極板２ａと、接地される接地極板２ｂとが交互に平行に設けられている。荷電極板２ａと接地極板２ｂとの間隔は、１０ｍｍ一定である。また、正帯電部極板１ｃと荷電極板２ａとには、９ｋＶ一定の直流電圧が印加されている。そして帯電部１３の条件変化が、集塵効率にどのように影響するかを調べる。

　ファン１９は、帯電部１３から集塵部１６に向けて通風させ、周波数制御により回転数を可変できる。通風の方向３２は、帯電部１３から集塵部１６に向かう方向である。熱線風速計１４は、吸込ダクト１１における風速を計る。帯電部１３では、内部の開口面積が狭められている。帯電部１３の内部での風速が、９ｍ／ｓ一定になるようにファン１９の電源周波数が微調整されている。

　帯電部１３には、正及び負の高圧電源２２からの電圧が切り替えられて印加されている。集塵部極板２としての荷電極板２ａと接地極板２ｂとには、正高圧電源２３からの電圧が印加されている。荷電極板２ａと接地極板２ｂとは形状、使用枚数ともに同一である。

　粉塵３１の濃度測定には、パーティクルカウンター１５が用いられている。粉塵３１の濃度測定は、帯電部１３の通風の方向３２における風上側３３と、集塵部１６の通風の方向３２における風下側３４とにおいて行う。０．３ミクロンメートル以上の粒径の粉塵３１が、粉塵濃度算出に用いられ、集塵効率が算出される。

　図２Ａは、本発明の実施の形態の電気集塵装置の帯電部極板の外形図である。帯電部極板１は、すべて同じ形状である。帯電部極板１の長辺Ｌは１００ｍｍ、短辺Ｗは３６ｍｍ、板厚０．４ｍｍである。そして全ての帯電部極板１は、トゲ状のトゲ放電部１ｅと電極面部１ｆとから形成されている。トゲ放電部１ｅの先端角度は３０度、トゲ放電部１ｅの高さＳは１０ｍｍである。一つの帯電部極板１には、３個のトゲ放電部１ｅが配列され、トゲ放電部１ｅの間隔Ｐは１２ｍｍである。帯電部極板１の材質は、ＳＵＳ３０４である。

　図２Ｂは本発明の実施の形態の電気集塵装置の帯電部側面概略図であり、正負の双極のコロナ放電を行う帯電部１３の原理を示す。ここでは帯電部極板１ａが正帯電部極板１ｃ、帯電部極板１ｂが負帯電部極板１ｄである場合を説明する。図２Ｂに示すように帯電部１３は、負帯電部極板１ｄのトゲ放電部１ｅよりも風上側３３に正帯電部極板１ｃのトゲ放電部１ｅが設けられている。正帯電部極板１ｃのトゲ放電部１ｅと、負帯電部極板１ｄの電極面部１ｆとが交互にずらされて配置されている。負帯電部極板１ｄの電極面部１ｆの端部は、正帯電部極板１ｃのトゲ放電部１ｅよりも風上側３３に配置されている。また、負帯電部極板１ｄのトゲ放電部１ｅと、正帯電部極板１ｃの電極面部１ｆとが交互にずらされて配置されている。正帯電部極板１ｃの電極面部１ｆは、負帯電部極板１ｄのトゲ放電部１ｅよりも風下側３４に配置されている。帯電部極板１ｂは接地され、帯電部極板１ａに正の直流高電圧が印加されている。帯電部極板１ａの枚数は、帯電部極板１ｂよりも１枚少ない。

　この場合、たとえば帯電部極板１ａに正の高電圧が印加されると、風上側３３の放電空間（放電域Ｓ１）では正のコロナ放電が発生し、風下側３４の放電空間（放電域Ｓ２）では負のコロナ放電が発生する。すなわち相対的高電位の正帯電部極板１ｃのトゲ放電部１ｅは、相対的低電位の負帯電部極板１ｄの電極面部１ｆへ正コロナを発生する。また相対的低電位の負帯電部極板１ｄのトゲ放電部１ｅは、相対的高電位の正帯電部極板１ｃの電極面部１ｆへ負コロナを発生する。なお帯電部極板１ａに負の高電圧が印加されることにより、正コロナと負コロナとの発生場所が入れ替えられてもよい。そして図１に示すように、集塵部１６の荷電極板２ａと接地極板２ｂとの全面において、粉塵３１が捕集される。

　図２Ｃは、本発明の実施の形態の電気集塵装置の帯電部下面概略図である。トゲ放電部１ｅの先端は、二重丸により示されている。隣接する帯電部極板１の間隔は、Ｇ［ｍｍ］とする。またトゲ放電部１ｅの先端が、隣接する帯電部極板１の端部より凹んでいる長さが、凹み距離Ｘ［ｍｍ］ある。帯電部極板１ｂの凹み距離Ｘについても同様である。さらに、隣接する帯電部極板１同士のトゲ放電部１ｅ先端間の距離は、Ｙ［ｍｍ］とする。Ｙは、トゲ放電部１ｅの高さＳを変える、Ｌを変えることによって変更される。

　実験条件は、Ｇについて１０ｍｍ、１５ｍｍ、２０ｍｍの３ケースとした。またＸは、１０ｍｍ、２０ｍｍ、３５ｍｍ、５０ｍｍ、６５ｍｍ、７５ｍｍの６ケースとした。但し、Ｇ１０（Ｇ＝１０ｍｍを示す）については、Ｘ０５（Ｘ＝５ｍｍを示す）についても実験を行った。

　（実験例１）
　図３は、本発明の実施の形態の電気集塵装置の実験例１の集塵効率の特性図である。図３は、Ｘ３５（Ｘ＝３５ｍｍを意味する）の場合の実験結果であり、消費電力に対する集塵効率（帯電部１３に流入する粉塵３１が集塵部１６にて捕集される効率）を示す。実線は、図１に示す風上側３３において正コロナが、風下側３４において負コロナが発生する場合（風上側正コロナ）を示している。一方、破線は図１に示す風上側３３において負コロナが、風下側３４において正コロナが発生する場合（風上側負コロナ）を示している。

　Ｇと数字との組合せは、隣接する帯電部極板１の間隔が、１０ｍｍ、１５ｍｍ、２０ｍｍの場合である。これらの合計６ケースのいずれにおいても、コロナ放電の消費電力の増大とともに、集塵効率は増加し、正常な傾向である。しかし、図１に示す先端が通風の方向３２における集塵部１６と反対側（以降、反集塵部側と記載する）に向いたトゲ放電部１ｅに負の電圧が印加された場合（風上側負コロナ）よりも、反集塵部側（風上側３３）に向いたトゲ放電部１ｅに正の電圧が印加された場合（風上側正コロナ）の方が、明らかに集塵効率が良い傾向になっている。この傾向はＸがＸ２０、Ｘ５０、Ｘ６５、Ｘ７５の条件においても同様である。

　この理由は、まだ完全には解明されていないが、おそらく「γ（ガンマ）作用による電離の促進」であると考えられる。γ作用とは、例えば三好保憲「気体の伝導」（材料科学誌８巻１号（１９７１年３月）の３４ページ）に示されている。その要旨は、「正イオンが負の放電部に衝突すると、負放電部からの二次電子放出、および電離が活発になり負イオンが生成されやすくなる」というものである。これを、電気集塵の初期プロセスである帯電過程にあてはめて考える。

　即ち、図１に示す風上側３３の正コロナ放電により粉塵３１は正に帯電し、正に帯電した粉塵３１と、帯電に寄与しなかった残余の正イオンとが風下側３４の負コロナ放電空間に流入する。すると残余の正イオンが、負放電部に衝突しγ作用を引き起こし、負イオンの生成が活発になる。即ち、風下側３４の負コロナ放電領域において負に帯電した粉塵３１が増加し、その結果集塵効率が向上する、という理屈である。これが、逆の場合、即ち風上側３３が負コロナ放電する場合、風下側３４の正放電部に負イオンが衝突しても、決してγ作用は引き起こされない。

　コロナ放電の詳細なメカニズムについては、学術的に未知の部分が残されている。しかし、「風上側の放電部において負コロナが発生する場合よりも、風上側の放電部において正コロナが発生する場合の方が、明らかに集塵効率が良い」ことは事実である。

　すなわち帯電部１３において、正のコロナ放電と負のコロナ放電とを同時に発生させる。そして、正のコロナ放電が負のコロナ放電よりも風上側３３において発生することにより、高い集塵効率の電気集塵装置３０が得られる。

　なお、帯電部極板１の１枚のトゲ放電部１ｅの数は３個でなくても、１個以上あればよい。

　また、帯電部極板１のトゲ放電部１ｅの数は全て同じでなくてもよい。

　また、帯電部極板１のトゲ放電部１ｅの先端角度は３０度でなくても、１０度から４０度程度であればよい。

　また、Ｓは１０ｍｍでなくても、５ｍｍから２０ｍｍ程度であればよい。

　また、Ｐは１２ｍｍでなくても、４ｍｍから２０ｍｍ程度であればよい。

　また、帯電部極板１の板厚は０．４ｍｍでなくても、０．２ｍｍから１．５ｍｍ程度であればよい。

　また、帯電部極板１の材質はＳＵＳ３０４でなくても、平板化可能な金属であればよい。

　また、帯電部極板１の寸法は１００ｍｍ×３６ｍｍでなくてもよい。

　また、トゲの先端の向きは図１、図２の記載例に限られるものではなく、負の電圧に印加するトゲ放電部１ｅよりも風上側３３に正の電圧に印加するトゲ放電部１ｅを配置することで同様の効果が得られる。

　（実験例２）
　図４は、本発明の実施の形態の電気集塵装置の実験例２の集塵効率の特性図である。図４は、帯電部１３のコロナ放電において消費される電力が一定にされ、隣接する帯電部極板１の間隔Ｇが変化したときの集塵効率の特性である。実験例１において、実験条件を詳細に記述したので、重複する記述は省略する。

　消費電力は、１．３Ｗ、２．０Ｗ、２．８Ｗの３ケースとした。凹み距離は、Ｘ＝３５ｍｍとした。

　Ｇの増大とともに集塵効率は増加していくが、さらにＧが増えると、集塵効率は減少する山形特性である。概ね、消費電力が大きいほうが、集塵効率が良い。ここで、Ｇが概ね１０ｍｍから２０ｍｍの範囲において、集塵効率が高くなる。この傾向はＸ２０、Ｘ５０、Ｘ６５、Ｘ７５の条件においても同様である。

　すなわち帯電部１３において、隣り合う帯電部極板１の間隔Ｇが１０ｍｍ以上２０ｍｍ以下であれば、高い集塵効率の電気集塵装置３０が得られる。

　（実験例３）
　図５は、本発明の実施の形態の電気集塵装置の実験例３の集塵効率の特性図である。図５はＧがＧ１０、Ｇ１５、Ｇ２０の場合、凹み距離Ｘが変化した時の集塵効率である。消費電力は、２．０Ｗ一定である。実験例１において、実験条件を詳細に記述したので、重複する記述は省略する。

　Ｘが概ね２０ｍｍ以上あれば、集塵効率は高く安定している。この傾向は、消費電力１．３Ｗ、２．８Ｗの条件においても同様である。

　図６Ａは本発明の実施の形態の電気集塵装置の凹み距離Ｘが小さいときの極板位置関係図、図６Ｂは同電気集塵装置の凹み距離Ｘが大きいときの極板位置関係図、図６Ｃは同電気集塵装置の隣接する帯電部極板が風向に対し重なりがないときの極板位置関係図である。図６ＡではＸの値が小さく、風上側３３の放電域Ｓ１と風下側３４の放電域Ｓ２とが別個に現れている。図６ＢのようにＸがもう少し大きくなっても、放電域Ｓ１、Ｓ２は同様に別個に現れる。しかし、図６ＣのようにＸの値がもっと大きくなり、帯電部極板１ａのトゲ放電部１ｅの突起先端が、帯電部極板１ｂのトゲ放電部１ｅの突起先端よりも風下側３４に位置すると、放電域Ｓ１と放電域Ｓ２とが同一空間になり、粉塵３１への帯電効率が低下する。従って最適な凹み距離Ｘには、範囲が存在する。

　以上のように帯電部１３において、Ｘが２０ｍｍ以上であって、風上側３３を向くトゲ放電部１ｅの突起先端が、風下側３４を向くトゲ放電部１ｅの突起先端よりも風上側３３に位置する。その結果、高い集塵効率の電気集塵装置３０が得られる。

　（実験例４）
　図７は、本発明の実施の形態の電気集塵装置の実験例４の集塵効率の特性図である。図７は、Ｇ１５とし、Ｙが変化した時の集塵効率である。実験例１において、実験条件を詳細に記述したので、重複する記述は省略する。

　一定にした消費電力は１．３Ｗ、２．０Ｗ、２．８Ｗの３ケースである。図７に示すようにＹが大きくなれば、集塵効率は高くなるが、Ｙが約６０ｍｍ以上になると集塵効率が飽和している。この傾向は、Ｇ１０とＧ２０との条件においても同様である。

　また、図６における説明と類似するが、各トゲ放電部１ｅは隣接する帯電部極板１の垂直投影面上に位置していないと、放電域Ｓ１と放電域Ｓ２とが形成されないので、帯電効率が低下してしまう。従って、最適なＹには、範囲が存在する。

　すなわち図１に示す帯電部１３において、反集塵部側（風上側３３）に向いたトゲ放電部１ｅの突起先端と、先端が通風の方向３２における集塵部１６側（以降、集塵部側（風下側３４）と記載する）に向いたトゲ放電部１ｅの突起先端との距離が６０ｍｍ以上必要である。また、集塵部側（風下側３４）に向いたトゲ放電部１ｅの突起先端が、通風の方向３２における隣接する電極面部１ｆの長さ以内に位置すればよい。その結果、高い集塵効率の電気集塵装置３０が得られる。

　（実験例５）
　図８は、本発明の実施の形態の電気集塵装置の実験例５の集塵効率の特性図である。図８は、トゲ放電部１ｅの１個あたりの消費電力を変化させた時の集塵効率を示す。実験例１において、実験条件を詳細に記述したので重複する記述は省略する。

　Ｘは、６５ｍｍとした。図８に示すようにＧが変わっても、消費電力が大きくなれば、集塵効率は高くなる。しかし、消費電力が１３０ｍＷを超えると、印加される電圧値が高めになり火花放電（スパーク）が頻発するので、集塵不能となる。従って、トゲ放電部１ｅの１個あたりの消費電力が、概ね４０ｍＷから１３０ｍＷの範囲にあれば、良好な集塵効率が得られる。この傾向は、Ｘ２０、Ｘ３５、Ｘ５０、Ｘ７５の条件においても同様である。ここで本願においては、Ｇを１０ｍｍ～２０ｍｍとしたが、Ｇが小さいと火花放電しやすい上、送風時の抵抗が大きくなり実用的でない。またＧが大きいと、放電させるのに大きな電圧が必要となってくるので、絶縁上の課題が生じる。

　すなわち図１に示す帯電部１３は、Ｇが１０ｍｍ～２０ｍｍにおいて、トゲ放電部１ｅの１個あたりの消費電力を４０ｍＷ以上１３０ｍＷ以下とすることにより、高い集塵効率の電気集塵装置３０が得られる。

　（実験例６）
　図９は、本発明の実施の形態の電気集塵装置の実験例６の集塵効率の特性図である。図９は、トゲ放電部１ｅの１個あたりの平均放電電流を変化させた時の集塵効率を示す。実験例１において、実験条件を詳細に記述したので、重複する記述は省略する。

　Ｘは、６５ｍｍとした。Ｇは、Ｇ１０、Ｇ１５、およびＧ２０とした。Ｇが変わっても平均放電電流が５μＡを超えると、集塵効率は高くなる。また平均放電電流が８μＡを超えると、印加される電圧値が高めになり火花放電（スパーク）が頻発するので、集塵不能となる。従って平均放電電流は、概ね５μＡから８μＡの範囲にあれば、良好な集塵効率が得られる。この傾向は、Ｘ２０、Ｘ３５、Ｘ５０、およびＸ７５の条件においても同様である。

　すなわち図１に示す帯電部１３は、Ｇが１０ｍｍ～２０ｍｍにおいて、トゲ放電部１ｅの１個あたりの平均放電電流が５μＡ以上８μＡ以下であれば、高い集塵効率の電気集塵装置３０が得られる。

　（実験例７）
　図１０は、本発明の実施の形態の電気集塵装置の実験例７の集塵効率の特性図である。図１０は、全消費電力に対して正コロナの消費電力の割合を変化させて集塵効率を測定した実験結果である。横軸は、正コロナの消費電力が全消費電力（正コロナと負コロナの消費電力の総和）に対し何％であったかを示している。この実験では、反集塵部側（風上側３３）に向いたトゲ放電部１ｅにより正コロナ放電が、集塵部側（風下側３４）に向いたトゲ放電部１ｅにより負コロナ放電が発生された。実験例１において、実験条件を詳細に記述したので、重複する記述は省略し、異なる部分のみ記述する。

　本来、図１に示す帯電部極板１ａと、帯電部極板１ｂの形状との位置関係が決まり、印加電圧が定められると、正コロナ放電の電流値と、負コロナ放電の電流値とは一義的に定まる。つまり、正コロナ放電の消費電力と、負コロナ放電の消費電力との比率は概ね一定の比率となる。しかし、帯電部極板１ａのトゲ放電部１ｅの個数と、帯電部極板１ｂのトゲ放電部１ｅの個数とが変われば、正コロナ放電の消費電力と、負コロナ放電の消費電力との比率が自在に変化できる。すなわち正コロナ放電の消費電力が、全消費電力（正コロナと負コロナの消費電力の総和）に対し何％程度の比率のときに、集塵効率が良くなるのかを見極めることができる。

　そこで実験方法は、帯電部極板１ａと、帯電部極板１ｂとがそれぞれ、鉛直方向に２分割（切断）した極板を用いた。そして、図１に示す反集塵部側（風上側３３）に向いたトゲ放電部１ｅに正の高電圧が印加され、集塵部側（風下側３４）に向いたトゲ放電部１ｅに負の高電圧が印加された。つまり、反集塵部側（風上側３３）に向いたトゲ放電部１ｅの正コロナの消費電力と、集塵部側（風下側３４）に向いたトゲ放電部１ｅの負コロナの消費電力とが自在（強制的）に変化できる。そして、正コロナと負コロナとの消費電力の総和が常に一定に保たれながら、正コロナと負コロナとの消費電力が変化する実験が行われた。図１０は、この実験結果である。Ｇは１５ｍｍ、Ｘは３５ｍｍである。全消費電力は、１．３Ｗ一定である。図１０は、山形の特性を示している。特に、全消費電力中の正コロナの消費電力の割合が約１０％から約５０％の範囲にあるときに、高い集塵効率を示している。この傾向は、Ｇ１０、およびＧ２０の条件においても、Ｘ２０、Ｘ５０、Ｘ６５、およびＸ７５の条件においても同様である。また、一定となるべき全消費電力値が１．３Ｗ以外の値であっても同様である。

　すなわち図１に示す帯電部１３において、正コロナの消費電力が全消費電力に対して１０％以上５０％以下となるように電力を供給することにより、高い集塵効率の電気集塵装置３０が得られる。

　（実験例８）
　図１１は、本発明の実施の形態の電気集塵装置の実験例８の集塵効率の特性図である。図１１は、Ｘが５ｍｍから１０ｍｍの範囲にある時の消費電力に対する集塵効率特性である。Ｇは、１０ｍｍ、１５ｍｍ、２０ｍｍである。なお、実験例１において、実験条件を詳細に記述したので、重複する記述は省略する。

　反集塵部側（風上側３３）に向いたトゲ放電部１ｅに負電圧が印加された場合、図１１に示すように消費電力の増大とともに、集塵効率が上昇している。しかし反集塵部側（風上側３３）に向いたトゲ放電部１ｅに正電圧が印加された場合、消費電力の増大とともに集塵効率が低下している。またＸが、５ｍｍ以上１０ｍｍ以下の時、反集塵部側（風上側３３）に向いたトゲ放電部１ｅに負電圧が印加される方が、正電圧が印加されるより、良好な集塵効率が得られている。この原因はＸの値が小さいので、トゲ放電部１ｅ先端からの放電と、隣接する帯電部極板１の電極面部１ｆからの逆放電とが干渉し、帯電効果が弱まり、低い集塵効率になったと考えられる。

　すなわち帯電部１３は、帯電部極板１ａのトゲ放電部１ｅ先端から負コロナ放電が発生し、帯電部極板１ｂのトゲ放電部１ｅ先端から正コロナ放電が発生する場合、以下の条件がよい。すなわち反集塵部側（風上側３３）に向いたトゲ放電部１ｅの突起先端が、隣接する電極面部１ｆよりも風下側３４に５ｍｍ以上１０ｍｍ以下ずれるのがよい。

　本発明は、正コロナ放電と負コロナ放電とを同じ帯電部内において発生させる電気集塵装置に有用である。

１　　帯電部極板
１ａ　　（トゲ放電部先端が通風の方向における集塵部と反対側に向いた）帯電部極板
１ｂ　　（トゲ放電部先端が通風の方向における集塵部側に向いた）帯電部極板
１ｃ　　正帯電部極板
１ｄ　　負帯電部極板
１ｅ　　トゲ放電部
１ｆ　　電極面部
２　　集塵部極板
２ａ　　荷電極板
２ｂ　　接地極板
１１　　吸込ダクト
１３　　帯電部
１４　　熱線風速計
１５　　パーティクルカウンター
１６　　集塵部
１９　　ファン
２２　　高圧電源
２３　　正高圧電源
３０　　電気集塵装置
３１　　粉塵
３２　　通風の方向
３３　　風上側
３４　　風下側
Ｓ１　　放電域
Ｓ２　　放電域

Claims (10)

1. 正に荷電する正帯電部極板と負に荷電する負帯電部極板とを交互に平行に設けた帯電部と、
   電圧が印加される荷電極板と接地される接地極板とを交互に平行に設けた集塵部と、
   前記帯電部から前記集塵部に向けて通風させるファンとを備えた電気集塵装置において、
   全ての前記正帯電部極板および前記負帯電部極板はトゲ状のトゲ放電部と電極面部とから形成され、
   前記正帯電部極板の前記トゲ放電部は、前記負帯電部極板の前記トゲ放電部よりも前記通風の方向における風上側に配置され、
   前記帯電部において、前記正帯電部極板の前記トゲ放電部と前記負帯電部極板の前記電極面部とが交互にずらされて配置され、前記正帯電部極板の前記電極面部と前記負帯電部極板の前記トゲ放電部とが交互にずらされて配置され、
   前記正帯電部極板の前記トゲ放電部は前記正帯電部極板の前記トゲ放電部より相対的低電位の前記負帯電部極板の前記電極面部へ正コロナを発生し、
   前記負帯電部極板の前記トゲ放電部は前記負帯電部極板の前記トゲ放電部より相対的高電位の前記正帯電部極板の前記電極面部へ負コロナを発生し、
   前記帯電部を通過する粉塵を正負両極性に帯電させ、前記集塵部の前記荷電極板と前記接地極板との全面において前記粉塵を捕集することを特徴とする電気集塵装置。
2. 隣接する前記正帯電部極板と前記負帯電部極板との間隔が１０ｍｍ以上２０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の電気集塵装置。
3. 前記正帯電部極板の前記トゲ放電部の突起先端が、隣接する前記負帯電部極板の前記電極面部よりも前記風下側に２０ｍｍ以上ずれるとともに、前記負帯電部極板の前記トゲ放電部の突起先端よりも前記風上側に位置することを特徴とする請求項２記載の電気集塵装置。
4. 前記正帯電部極板の前記トゲ放電部の突起先端と前記負帯電部極板の前記トゲ放電部の突起先端との距離が６０ｍｍ以上であるとともに、前記負帯電部極板の前記トゲ放電部の突起先端が前記通風の方向における隣接する前記正帯電部極板の前記電極面部の長さ以内に位置し、前記正帯電部極板の前記トゲ放電部の突起先端が前記通風の方向における隣接する前記負帯電部極板の前記電極面部の長さ以内に位置することを特徴とする請求項２記載の電気集塵装置。
5. 前記トゲ放電部１個あたりの平均消費電力が４０ｍＷ以上１３０ｍＷ以下であることを特徴とする請求項２記載の電気集塵装置。
6. 前記トゲ放電部１個あたりの平均放電電流が５μＡ以上８μＡ以下であることを特徴とする請求項２記載の電気集塵装置。
7. 前記帯電部の全消費電力における前記正コロナによる消費電力の割合が１０％以上５０％以下であることを特徴とする請求項１記載の電気集塵装置。
8. 正に荷電する正帯電部極板と負に荷電する負帯電部極板とを交互に平行に設けた帯電部と、
   電圧が印加される荷電極板と接地される接地極板とを交互に平行に設けた集塵部と、
   前記帯電部から前記集塵部に向けて通風させるファンとを備えた電気集塵装置において、
   全ての前記正帯電部極板および前記負帯電部極板はトゲ状のトゲ放電部と電極面部とから形成され、
   前記帯電部は前記通風の方向における風上側に向けて前記正帯電部極板または前記負帯電部極板の前記トゲ放電部と前記負帯電部極板または前記正帯電部極板の前記電極面部とが交互にずらされて配置され、
   前記帯電部において正コロナと負コロナとを生じさせることにより粉塵を正負両極性に帯電させ、
   前記帯電部の全消費電力における正コロナによる消費電力の割合が１０％以上５０％以下であることを特徴とする電気集塵装置。
9. 隣接する前記正帯電部極板と前記負帯電部極板との間隔が１０ｍｍ以上２０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項８記載の電気集塵装置。
10. 前記負帯電部極板の前記トゲ放電部は、前記正帯電部極板の前記トゲ放電部より前記風上側に設け、
    相対的低電位の前記負帯電部極板の前記トゲ放電部から相対的高電位の前記正帯電部極板の前記電極面部へ負コロナを発生し、
    相対的高電位の前記正帯電部極板の前記トゲ放電部から相対的低電位の前記負帯電部極板の前記電極面部へ正コロナを発生し、
    前記負帯電部極板の前記トゲ放電部の突起先端が、隣接する前記正帯電部極板の前記電極面部よりも前記風下側に５ｍｍ以上１０ｍｍ以下ずれることを特徴とする請求項９記載の電気集塵装置。

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