WO2019087997A1 - 電気集塵装置 - Google Patents

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WO2019087997A1
WO2019087997A1 PCT/JP2018/040026 JP2018040026W WO2019087997A1 WO 2019087997 A1 WO2019087997 A1 WO 2019087997A1 JP 2018040026 W JP2018040026 W JP 2018040026W WO 2019087997 A1 WO2019087997 A1 WO 2019087997A1
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charge
dust
electrostatic precipitator
unit
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悠気 飯塚
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パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C3/00—Separating dispersed particles from gases or vapour, e.g. air, by electrostatic effect
    • B03C3/34—Constructional details or accessories or operation thereof
    • B03C3/40—Electrode constructions
    • B03C3/41—Ionising-electrodes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B03C3/60—Use of special materials other than liquids
    • B03C3/64—Use of special materials other than liquids synthetic resins

Definitions

  • the present invention relates to an electrostatic precipitator that charges and collects suspended particles in air.
  • the conventional electrostatic precipitator has a charge unit and a dust collection unit.
  • the charging unit generates a positive corona or a negative corona by applying a high DC voltage to the discharge electrode of the charging unit to charge the dust passing through the charging unit with a positive or negative charge.
  • the dust collection unit has a load electrode plate to which a direct current high voltage is applied and a grounded electrode plate grounded, and collects charged dust on the ground electrode plate surface by electrostatic force.
  • FIG. 22 schematically shows the configuration of the charge unit and the dust collection unit of the conventional electrostatic precipitator.
  • the conventional electrostatic precipitator is configured of a charging unit 104 and a dust collecting unit 105.
  • the ventilation direction is the direction from the charging unit 104 to the dust collection unit 105 (left to right in FIG. 22).
  • a high DC voltage of +11 kV and +8.3 kV is supplied from the DC high voltage power supply 109 to the charging unit 104 and the dust collection unit 105, respectively.
  • the charging unit 104 is composed of a projecting discharge electrode 104A and a ground electrode plate 104B.
  • a high DC voltage of +11 kV is applied to the discharge electrode 104A, and a positive corona discharge is generated in the space between the discharge electrode 104A and the ground electrode plate 104B.
  • the positive ions generated by this positive corona discharge positively charge dust (not shown) in the space, and the dust is positively charged.
  • the charged dust is collected on the ground electrode plate 105B by electrostatic force by the strong electric field formed between the load electrode plate 105A and the ground electrode plate 105B in the dust collection unit 105 in the latter stage (dust collection principle).
  • a typical electrostatic precipitator for tunnel ventilation equipment using corona discharge has a power consumption per air volume of about 110 W / (m 3 / s). From this, the power consumption per 1 m 3 / min is about 2 W.
  • the present invention does not generate a corona discharge or generates a minute corona discharge to charge dust, thereby reducing the power generation in the charging unit and reducing the electricity cost associated with the power consumption.
  • the purpose is to provide a dust device.
  • An electrostatic precipitator includes a casing having a gas inflow portion and a gas outflow portion, and is provided inside a casing to charge dust in gas flowing between the gas inflow portion and the gas outflow portion. And a charging unit.
  • the charging portion has a charge electrode plate and a ground electrode plate disposed along the gas flow direction.
  • a dust adhesion portion composed of a plurality of metal wires is provided on at least one of the load electrode plate and the ground electrode plate. The dust is deposited and charged on the dust adhering portion by the gradient force generated by applying a high voltage to the charge electrode plate.
  • the dust is deposited on the dust attachment by the gradient force, and is charged by inductive charge to the same polarity as the deposited dust attachment.
  • the scattered charged dust can be collected by the ground electrode plate or the load electrode plate charged to a polarity different from that of the charged dust.
  • FIG. 1 is a transparent perspective view of a tunnel ventilation system using an electrostatic precipitator according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG.
  • FIG. 4 is an internal perspective view of the top of the tunnel ventilation system.
  • FIG. 5 is a block diagram of the same electrostatic precipitator.
  • FIG. 6 is a conceptual view showing the arrangement of electrode plates of the electrostatic precipitator.
  • FIG. 7 is a conceptual view showing an electric field area of the charging unit of the electrostatic precipitator.
  • FIG. 8A is a conceptual diagram showing the movement of dust accumulation in the charged portion of the electrostatic precipitator.
  • FIG. 8A is a conceptual diagram showing the movement of dust accumulation in the charged portion of the electrostatic precipitator.
  • FIG. 8B is a conceptual diagram showing re-scattering movement of dust in the charged portion of the electrostatic precipitator.
  • FIG. 9 is a conceptual diagram showing an electrode plate arrangement of an electrostatic precipitator according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a conceptual diagram showing an electric field area of the charging unit of the electrostatic precipitator.
  • FIG. 11 is a conceptual diagram showing the electrode plate arrangement of the electrostatic precipitator of the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a conceptual view of a charge part charge electrode plate of the electrostatic precipitator.
  • FIG. 13 is a conceptual diagram showing an electric field area of the charging unit of the electrostatic precipitator.
  • FIG. 14 is a conceptual view of another charge unit charge electrode plate of the electrostatic precipitator.
  • FIG. 15 is a conceptual diagram showing an electrode plate arrangement of an electrostatic precipitator according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 16 is a conceptual diagram showing an electric field area of the charging unit of the electrostatic precipitator.
  • FIG. 17A is a conceptual diagram showing the movement of dust accumulation on the charged portion of the electrostatic precipitator.
  • FIG. 17B is a conceptual diagram showing a motion of re-scattering dust deposited on the charged portion of the electrostatic precipitator.
  • FIG. 18 is a conceptual diagram showing an arrangement of electrodes of an electrostatic precipitator according to a fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 19 is a conceptual diagram showing an electric field area of the charging unit of the electrostatic precipitator.
  • FIG. 20 is an assembled perspective view showing the configuration of the charging unit of the electrostatic precipitator.
  • FIG. 21 is an assembled perspective view showing the configuration of the electrostatic precipitator.
  • FIG. 22 is a configuration diagram of a charge unit and a dust collection unit of a conventional electrostatic precipitator.
  • Embodiment 1 First, as an example of the installation of the electrostatic precipitator of the present invention, a configuration used for a tunnel ventilation facility will be described with reference to FIGS. 1 to 4.
  • FIG. 1 is a perspective view of a tunnel ventilation system using an electrostatic precipitator according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG.
  • FIG. 4 is an internal perspective view of the top of the tunnel ventilation equipment using the electrostatic precipitator of the first embodiment.
  • the electrostatic precipitator 3 of the present embodiment is installed in the ventilation air passage 4 extending from the ventilation suction port 2 to the ventilation discharge port 6 above the main tunnel wire 1. .
  • the ventilation fan 5 is installed on the downstream side of the ventilation air passage 4.
  • the ventilation discharge port 6 is a discharge port that combines three systems.
  • an electrostatic precipitator 7 On the side of the electrostatic precipitator 3, as shown in FIG. 1, an electrostatic precipitator 7; a high pressure generator board 8 for operating the electrostatic precipitator 3 and the electrostatic precipitator 7; Is installed.
  • FIG. 5 is a block diagram of the electrostatic precipitator of the first embodiment.
  • the electrostatic precipitator 3 includes a casing 10, a dust collection unit 11 including a charging unit 12 and a dust collection unit 13 provided in the casing 10, a damper 31 on the windward side, and a windward direction.
  • a cleaning pipe 32 is provided at the upper part of the side, and a wiring terminal box 33 is provided at the lower part.
  • a plurality of dust collection units 11 are provided in the casing 10.
  • the casing 10 has a gas inlet 10a and a gas outlet 10b.
  • the damper 31 is closed when the electrode plate constituting the charge unit 12 and the dust collection unit 13 is washed with water, and has a function of preventing the water from splashing out of the casing 10.
  • the cleaning pipe 32 is an in-apparatus pipe for cleaning the electrode plate and the insulator, and its material is made of stainless steel or resin.
  • the wiring terminal box 33 is a box for temporarily receiving the wiring from the high voltage generation board 8.
  • the wiring terminal box 33 is wired from the terminals of the wiring terminal box 33 to the charge unit 12 and the dust collection unit 13 to apply a high voltage.
  • FIG. 6 is a conceptual diagram showing the electrode plate arrangement of the electrostatic precipitator of the first embodiment.
  • the dust collection unit 11 includes a charge unit 12, a dust collection unit 13, a charge unit high voltage power supply 18, and a dust collection unit high voltage power supply 19.
  • the charging unit 12 is provided inside the casing 10, and charges dust in the gas flowing between the gas inflow unit 10a and the gas outflow unit 10b. Further, the charging unit 12 has a charging unit ground electrode plate 14 as a ground electrode plate and a charge unit charge electrode plate 15 as a charge electrode plate.
  • the charge unit ground electrode plate 14 and the charge unit charge electrode plate 15 are arranged in parallel along the flow direction of the gas.
  • the term "parallel" as used herein includes substantially parallel which is inclined by several degrees.
  • a plurality of charge unit ground electrode plates 14 and a plurality of charge unit charge electrode plates 15 are provided. However, charge unit ground electrode plate 14 and charge unit charge At least one electrode plate 15 may be provided.
  • the electrode plate distance D1 which is the distance between the adjacent charge part ground electrode plate 14 and charge part charge electrode plate 15 is 10 mm, but it is not limited to this.
  • the electric field strength between the charge unit ground electrode plate 14 and the charge unit charge electrode plate 15 is set to 0.3 kV / mm to 1 kV / mm, but the present invention is not limited to this.
  • the dust collection portion 13 has a dust collection portion ground electrode plate 16 and a dust collection portion charge electrode plate 17.
  • the dust collection portion ground electrode plate 16 and the dust collection portion charge electrode plate 17 are disposed in parallel along the flow direction of the gas. Similar to the charge unit 12, the dust collection unit 13 includes a plurality of dust collection unit ground electrode plates 16 and a plurality of dust collection unit charge electrode plates 17, but the dust collection unit ground electrode plate 16 and dust collection At least one partial load electrode plate 17 may be provided.
  • the charging unit high-voltage power supply 18 charges the charging unit charge electrode plate 15.
  • the dust collection unit high-voltage power supply 19 charges the dust collection unit charge electrode plate 17.
  • the charging unit 12 is disposed on the windward side, and the dust collection unit 13 is disposed on the windward side.
  • the electrode plate material of the charge unit 12 and the dust collection unit 13 is, for example, SUS304, and the plate thickness is about 0.4 mm to 0.6 mm.
  • the material of the charge unit 12 and the dust collection unit 13 may be a conductor.
  • At least one of the charge portion charge electrode plate 15 and the charge portion ground electrode plate 14 is provided with a dust adhesion portion 20 a made of a plurality of metal wires.
  • FIG. 6 shows an example in which the dust adhering portion 20 a is provided on one side of the charge unit charge electrode plate 15 and on one side of the charge unit ground electrode plate 14.
  • the dust adhering portion 20 a is formed of a plurality of metal wires, and is provided to stand on one side of the charging portion ground electrode plate 14 and the charging portion charge electrode plate 15.
  • the dust adhesion part 20a is provided in at least one of the surface which the adjacent electrode plate opposes. In other words, the dust adhering portion 20 a is provided on at least one of the opposite surfaces of the charge portion charge electrode plate 15 and the charge portion ground electrode plate 14.
  • the metal wire has, for example, a wire diameter of about 5 ⁇ m to 20 ⁇ m and a length of about 0.1 mm to 3 mm.
  • the metal wire is bonded to the charge unit ground electrode plate 14 and the charge unit charge electrode plate 15 using a conductive adhesive.
  • the ratio of the length of the metal wire to the electrode plate distance D1 which is the distance between the adjacent charge part charge electrode plate 15 and charge part ground electrode plate 14 is preferably 0.01 to 0.3. Then, if the ratio is 0.01 or more, that is, the length of the metal wire is 0.1 mm or more in the present embodiment, the gradient force generated at the end of the metal wire becomes strong, and the dust collection rate is increased. it can. Further, if the ratio is 0.3 or less, that is, the length of the metal wire is 3 mm or less in the present embodiment, spark (local short circuit) is generated between the charging portion ground electrode plate 14 and the charging portion charge electrode plate 15 As the frequency decreases, the dust collection rate can be increased.
  • the dust adhesion part 20a As a material of the dust adhesion part 20a, stainless steel is preferable. That is, the material of the metal wire is preferably stainless steel. According to this configuration, the dust adhering portion 20a has conductivity and is resistant to rusting, so the durability of the device is enhanced.
  • the adhesion of each metal wire to the electrode plate of the dust adhering portion 20a uses electrostatic flocking. Electrostatic flocking is performed using electrostatic force. In the method of electrostatic flocking, first, the charge unit ground electrode plate 14 and the charge unit charge electrode plate 15 coated with the conductive adhesive are disposed opposite to each other at a distance of about 20 to 30 mm, and the charge unit charge electrode plate 15 is -5 kV Apply approximately DC high voltage. When air containing a large number of metal wires is introduced in this state, one end of the metal wire is bonded onto the charge portion ground electrode plate 14 and the charge portion charge electrode plate 15 coated with the conductive adhesive by dielectric polarization.
  • the metal wire is implanted in the present embodiment, a method other than implantation may be used.
  • a metal wire processed into a non-woven fabric may be bonded and fixed.
  • one end of each flocked metal wire is bonded to the plate surface, and the other end is separated from the plate surface, that is, the metal wire is in a standing state.
  • the metal wire may be upright (perpendicular to the plate surface) with respect to the plate surface, or may be inclined with respect to the plate surface.
  • the metal wires do not have to be bonded separately one by one, and a plurality of metal wires may be bundled and fixed to the electrode plate surface.
  • the conductive adhesive contains, for example, silver as a conductive material and silicon as a binder as a main component and cures at about 180 ° C.
  • the volume resistivity after curing is 2.5 ⁇ 10 ⁇ 6 ⁇ ⁇ cm It is.
  • the conductive material may be other than silver as long as it has conductivity.
  • the conductive material may be other than silver as long as it has conductivity.
  • the binder may be other than silicon as long as it has a thermosetting property.
  • epoxy resin urethane resin, acrylic resin and the like.
  • the electrostatic precipitator 3 having the above-described configuration is used as a tunnel ventilation facility to prevent contamination by dust generated by traveling of a vehicle in the tunnel main line 1, as shown in FIG.
  • the tunnel ventilation equipment By operating the ventilation fan 5, the tunnel ventilation equipment sucks contaminated air containing dust from the ventilation suction port 2. Dust in the polluted air is collected by the electrostatic precipitator 3 in the ventilation air passage 4. Then, the tunnel ventilation system discharges the air from which the dust has been removed from the ventilation outlet 6 out of the tunnel main line 1.
  • the electrostatic precipitator 3 charges the dust in the polluted air taken in from the ventilation suction port 2 by the charge unit 12 of the dust collection unit 11, and the dust collection unit ground electrode plate 16 of the dust collection unit 13 and the dust collection unit It adheres to the electrode plate 17 and removes dust from the polluted air.
  • a feature of the present embodiment is that the charged part high-voltage power supply 18 is used, but dust is attached and charged by gradient force and inductive charge without generating corona discharge or with fine corona discharge. This action will be described with reference to FIGS. 7-8.
  • FIG. 7 is a conceptual diagram showing an electric field area of the charged portion of the electrostatic precipitator of the first embodiment.
  • FIG. 7 is an enlarged view of a portion C of FIG.
  • the electric lines of force are curved so as to be dense at the ends of the metal wires of the dust adhering portion 20 a on the charging portion ground electrode plate 14 and the charging portion charge electrode plate 15 to form an unequal electric field.
  • the gradient force refers to a force that the dielectric is subjected to move in the direction of a stronger electric field in an unequal electric field, and in FIG. And acts on the dust adhering part 20 a on the charge part charge electrode plate 15.
  • FIGS. 8A and 8B The behavior of dust flying into this unequal electric field will be described using FIGS. 8A and 8B.
  • FIG. 8A is a conceptual diagram showing the movement of dust accumulation in the charged portion of the electrostatic precipitator of the first embodiment.
  • FIG. 8B is a conceptual diagram showing the re-scattering motion of dust in the charged portion in the first embodiment.
  • the dust flying to the charge unit 12 is the windward side (left side in FIG. 8A) of the dust attachment portion 20a of the charge portion ground electrode plate 14 and the charge portion charge electrode plate 15 by the gradient force. It is attracted to the area S1 and deposited.
  • dust that has not been attracted to the region S1 passes through the region of the first uneven electric field, and is attracted to the region S2 that is on the downwind side (right side in FIG. 8A) than the region S1 and is deposited.
  • dust that has not been attracted to the region S3 passes through the third region of uneven electric field, is attracted to the region S4 on the leeward side of the region S3, and is deposited.
  • the charging unit ground electrode plate 14 and the charging unit charge electrode plate 15 shown in FIG. 6 have a strong electric field where the electric lines of force are dense in the vicinity of the dust adhering portion 20a, form an uneven electric field, and attract flying dust. , Deposit.
  • the dust deposited on the dust adhering portion 20 a of the charging portion ground electrode plate 14 and the charging portion charge electrode plate 15 is peeled off when accumulated in large quantities. At this time, the deposited dust is re-scattered by being charged to the same electric polarity as this electrode plate (this charge is referred to as inductive charging).
  • the dust deposited on the dust attached portion 20a of the charged portion ground electrode plate 14 is deposited on the dust attached portion 20a of the positive polarity, charge portion load electrode plate 15
  • the dust is charged to the negative polarity and redispersed.
  • the charged and redispersed dust is collected on the surface of the dust collection portion ground electrode plate 16 of the dust collection portion 13 or the surface of the dust collection portion charge electrode plate 17 by electrostatic force.
  • the dust can be charged by induction charging by alternately arranging the charge unit ground electrode plate 14 and the charge unit charge electrode plate 15 having the dust attachment unit 20a on at least one side in parallel.
  • parallel includes substantially parallel which is inclined by several degrees.
  • the electric line of force is curved in the dust adhering portion 20a of each electrode plate. It becomes denser and can form many areas of unequal electric field.
  • the scattered charged dust is collected in the dust collecting portion 13 by the dust collecting portion grounding electrode plate 16 or the dust collecting portion charge electrode plate 17 having a polarity different from that of the charged dust.
  • dust is charged by collecting a high voltage between the charging unit ground electrode plate 14 and the charging unit charge electrode plate 15 without generating a corona discharge or by a minute corona discharge, and collected.
  • the power generation in the charging unit 12 can be reduced, and an effect of reducing the electricity cost associated with the power consumption can be obtained.
  • the dust collection portion 13 collects dust using electrostatic force generated in a parallel flat plate, which has less pressure loss than the filter type by physical contact, and also has a dust collection rate high.
  • FIG. 9 is a conceptual diagram showing the electrode plate arrangement of the electrostatic precipitator of the second embodiment of the present invention
  • FIG. 10 is a conceptual diagram showing the electric field area of the charged portion of the electrostatic precipitator of the second embodiment. It is. 10 is an enlarged view of a portion D of FIG.
  • the electrostatic precipitator of the present embodiment also includes, as shown in FIG. 9, a charging unit 12 and a dust collection unit 13 provided on the downstream side thereof.
  • the length in the wind direction of either one of the charge unit charge electrode plate 15 and the charge unit ground electrode plate 14 is longer or shorter than that of the other adjacent plate.
  • the charge portion charge electrode plate 15 is shorter than the charge portion ground electrode plate 14.
  • the dust adhering portion 20 a is provided only at the end (the end in the wind direction) of the charge portion charge electrode plate 15 and the charge portion ground electrode plate 14. At this time, the dust adhering portion 20a may be provided only on the short electrode plate.
  • One end side of the metal wire in the dust adhering portion 20a is fixed to the electrode plate surface by a method such as adhesion, and the other end side is in a state of being separated from the electrode plate surface, that is, standing.
  • the metal wire does not necessarily have to be upright, and the angle between the plate surface and the metal wire may be 90 degrees or less.
  • electrostatic flocking using a conductive adhesive can be used as in the first embodiment.
  • the metal wires of the dust adhesion portion 20a do not have to be bonded separately one by one, and may be a metal wire bundle 21 (see FIG. 14) in which a plurality of metal wires are bundled.
  • the upstream end side and the downstream end side of the charge unit charge electrode plate 15 and the charge unit ground electrode plate 14 may be bent and raised, and the metal wire bundle 21 may be bonded to this bent portion.
  • the metal wire bundle 21 will be described in detail in a third embodiment.
  • the scattered charged dust can be collected by the dust collecting portion ground electrode plate 16 or the dust collecting portion charge electrode plate 17 having a polarity different from that of the charged dust. And as a result, dust may be charged and collected only by applying a high voltage between the charge unit ground electrode plate 14 and the charge unit charge electrode plate 15 without generating a corona discharge or by a minute corona discharge. it can. As a result, the generation of power in the charging unit 12 is reduced, so the cost of electricity is reduced. Further, even if the dust adhering portion 20a is provided only at the end of the electrode plate, high dust collection performance can be obtained, and downsizing, weight reduction and cost reduction of the apparatus can be achieved.
  • FIG. 11 is a conceptual diagram showing the arrangement of electrode plates of the electrostatic precipitator according to the third embodiment of the present invention
  • FIG. 12 is a conceptual diagram of a charged portion charge electrode plate of the electrostatic precipitator according to the third embodiment.
  • FIG. 13 is a conceptual diagram showing the electric field area of the charged portion of the electrostatic precipitator of the third embodiment.
  • FIG. 13 is an enlarged view of a portion E of FIG.
  • the dust adhering portion 20a is parallel to the ends of the charge part charge electrode plate 15 and the charge part ground electrode plate 14 along the flow direction of the wind. It is provided. Then, as in the second embodiment, in the charge unit 12, the length in the wind direction of either one of the charge unit charge electrode plate 15 and the charge unit ground electrode plate 14 is longer than that of the other adjacent plate, or It is short. For example, in the electrostatic precipitator shown in FIG. 11, the charge portion charge electrode plate 15 is shorter than the charge portion ground electrode plate 14. Further, the dust adhering portion 20 a is provided only at the end portions of the charge portion charge electrode plate 15 and the charge portion ground electrode plate 14.
  • the dust adhering portion 20a may be provided only on the short electrode plate.
  • the metal wire has a total length of, for example, about 10 mm.
  • the dust adhering portion 20a is adhered to the end portion of the charge unit charge electrode plate 15 and the charge unit ground electrode plate 14 using the conductive tape 27 so as to protrude about 5 mm from the electrode plate. There is. Thereby, adhesion of the metal wire becomes easier than electrostatic flocking, and the ease of manufacture is improved.
  • the dust adhering portion 20 a is provided in parallel along the flow direction of the wind at the end portions of the charge portion charge electrode plate 15 and the charge portion ground electrode plate 14.
  • the scattered charged dust can be collected by the dust collecting portion ground electrode plate 16 or the dust collecting portion charge electrode plate 17 having a polarity different from that of the charged dust. And as a result, dust may be charged and collected only by applying a high voltage between the charge unit ground electrode plate 14 and the charge unit charge electrode plate 15 without generating a corona discharge or by a minute corona discharge. it can. As a result, the generation of power in the charging unit 12 is reduced, so the cost of electricity is reduced. Further, even if the dust adhering portion 20a is provided only at the end of the electrode plate, high dust collection performance can be obtained, and downsizing, weight reduction and cost reduction of the apparatus can be achieved.
  • FIG. 14 is a conceptual view of another charged part charge electrode plate of the electrostatic precipitator of the third embodiment.
  • the dust adhering portion 20 a may be provided with the metal wire bundles 21 at equal intervals.
  • the metal wire bundle 21 is a bundle of a plurality of metal wires. As a result, bonding becomes much easier than bonding the metal wires one by one to the electrode plate, and the ease of manufacture is further improved. Further, one metal wire bundle 21 is a collection of about 100 metal wires. When a metal wire having a wire diameter of 5 ⁇ m to 20 ⁇ m is bundled into about 100 wires, the diameter of one bundle is about 0.5 mm to 2 mm, and adhesion using the conductive tape 27 is facilitated.
  • the front end side of the metal wire bundle 21 is in a state in which the front ends of the metal wires are separated.
  • the metal wire bundle 21 by using the metal wire bundle 21, a large number of metal wires can be secured.
  • the amount of dust adhesion due to the gradient force increases as the number of metal wires increases, so the metal wire bundle 21 can improve the dust collection efficiency.
  • Embodiment 4 Next, the electrostatic precipitator according to the fourth embodiment will be described with reference to FIG.
  • the same components as those in Embodiments 1 to 3 are assigned the same reference numerals and detailed explanations thereof will be omitted.
  • the feature of the present embodiment is that the metal mesh 20b is provided as the dust adhering portion.
  • the metal mesh 20 b is provided on at least one of one side of the charge unit charge electrode plate 15 and one side of the charge unit ground electrode plate 14.
  • the metal net 20b is literally a net made of a plurality of metal wires, and is provided so as to stand at one end of the charge unit ground electrode plate 14 and one end of the charge unit charge electrode plate 15.
  • the metal mesh 20b is provided on at least one of the opposing surfaces of the adjacent electrode plates. In other words, the metal mesh 20b is provided on one of the opposite surfaces of the charge unit charge electrode plate 15 and the charge unit ground electrode plate 14.
  • the end of the metal mesh 20b is a cut end of the metal wire constituting the metal mesh 20b, and the metal wire end protrudes from the periphery of the metal mesh 20b.
  • the metal mesh 20b is made of, for example, a stainless metal mesh having a wire diameter of about 20 ⁇ m to 60 ⁇ m and a mesh of about 150 to 500, and is fixed to the charge portion ground electrode plate 14 and the charge portion charge electrode plate 15 by sandwiching and spot welding.
  • the metal mesh 20b does not necessarily have to be upright, and the angle between the plate surface and the metal mesh 20b may be 90 degrees or less.
  • the distance from the contact point between the metal mesh 20b and the electrode plate to the top of the metal mesh 20b is called the height of the metal mesh 20b.
  • the top of the metal mesh 20b refers to the end opposite to the contact point between the electrode plate and the metal mesh 20b in the cross section of the metal mesh 20b in a plane parallel to the gas flow direction and orthogonal to the electrode plate.
  • the ratio of the height of the metal mesh 20b to the electrode plate distance D1 between the charge part charge electrode plate 15 and the charge part ground electrode plate 14 is preferably 0.01 to 0.3. If the ratio is 0.01 or more, that is, the height of the metal mesh 20b is 0.1 mm or more in the present embodiment, the gradient force generated at the end of the metal mesh 20b becomes strong, and the dust collection rate is increased. it can. In addition, if the ratio is 0.3 or less, that is, the height of metal mesh 20b is 3 mm or less in the present embodiment, spark (local short circuit) is generated between charged portion ground electrode plate 14 and charged portion charge electrode plate 15 Since the frequency of removal is reduced, the dust collection rate can be increased.
  • the metal mesh 20b As a material of the metal mesh 20b, stainless steel is preferable as in the dust attached portion 20a of the first to third embodiments. According to this configuration, since the metal mesh 20b is resistant to rust while having conductivity, the durability of the device is increased.
  • FIG. 16 is a conceptual diagram showing an electric field region of the charged portion of the electrostatic precipitator of the fourth embodiment. 16 is an enlarged view of a portion F in FIG.
  • FIG. 16 by applying a negative high voltage to the charge unit charge electrode plate 15 by the charge unit high voltage power supply 18, an electric line of force from the charge unit ground electrode plate 14 to the charge unit charge electrode plate 15 acts. .
  • the electric lines of force are curved so as to be dense at the charge portion ground plate 14 and the metal mesh 20 b on the charge portion charge electrode plate 15 to form an unequal electric field.
  • the uneven electric field is considered to be the densest of the electric lines of force at the end of the metal mesh 20b, that is, at the tip of the metal wire, but the electric lines of force are also at the end constituting one mass of the metal mesh 20b. It is thought that parts that become dense occur. Therefore, as described in the first to third embodiments, the dust contained in the fluid flowing through the charging unit 12 is attracted to the metal mesh 20b by the generated gradient force, adheres to the metal mesh 20b, and is deposited. . Further, since the metal mesh 20b is provided upright on the electrode plate, the fluid flowing through the charging unit 12 passes through the metal mesh 20b. Therefore, dust contained in the fluid also adheres to the metal mesh 20b by colliding with the metal mesh 20b when passing through the metal mesh 20b.
  • dust not drawn to the windward metal mesh 20b passes through the area of the first uneven electric field, and the windward metal mesh 20b is formed in the area of the uneven electric field formed near the windward metal mesh 20b. Attracted and deposited.
  • FIG. 17A is a conceptual diagram showing the movement of dust accumulation on the charged portion of the electrostatic precipitator of the fourth embodiment.
  • FIG. 17B is a conceptual diagram showing a motion of re-scattering dust accumulated on the charged portion of the electrostatic precipitator of the fourth embodiment.
  • the charged portion ground electrode plate 14 and the charged portion charge electrode plate 15 form a strong electric field in which the electric lines of force are dense in the vicinity of the metal mesh 20b, form an unequal electric field, Attract and deposit.
  • the dust deposited on the metal mesh 20b of the charge unit ground electrode plate 14 and the charge unit charge electrode plate 15 peels off when accumulated in large quantities.
  • the exfoliated dust is charged again to the same electric polarity as that of the adhering electrode plate and redispersed.
  • charged particles are re-scattered and collected on the surface of the dust collection portion ground electrode plate 16 of the dust collection portion 13 or the surface of the dust collection portion charge electrode plate 17 by electrostatic force. .
  • the metal mesh 20b has metal lines arranged in the vertical and horizontal directions, there are many places to be end portions. Therefore, the amount of adhering dust can be increased, and a large amount of dust can be charged. The charged dust is re-scattered and collected by the dust collection unit 13, so that a high dust collection rate is obtained.
  • FIG. 18 is a conceptual diagram showing the electrode plate arrangement of the electrostatic precipitator of the fifth embodiment of the present invention
  • FIG. 19 is a conceptual diagram showing the electric field area of the charged portion of the electrostatic precipitator of the fifth embodiment. It is.
  • FIG. 19 is an enlarged view of a portion G in FIG.
  • the electrostatic precipitator according to the present embodiment also includes, as shown in FIG. 18, a charging unit 12 and a dust collection unit 13 provided on the downstream side thereof.
  • a metal mesh 20b is provided at the end of the charge portion charge electrode plate 15 and the charge portion ground electrode plate 14.
  • the length in the wind direction of either one of the charge unit charge electrode plate 15 and the charge unit ground electrode plate 14 is longer or shorter than that of the other adjacent plate.
  • the charge portion charge electrode plate 15 is shorter than the charge portion ground electrode plate 14.
  • the metal mesh 20b may be provided only on the short electrode plate.
  • the electric field can be easily concentrated, and high dust collection performance can be obtained.
  • FIG. 20 is an assembled perspective view showing the configuration of the charging unit of the electrostatic precipitator.
  • FIG. 21 is an assembled perspective view showing the configuration of the electrostatic precipitator.
  • a plurality of charge unit ground electrode plates 14 and charge unit charge electrode plates 15 are arranged at constant intervals by the plate interval holding tube 41. It is done. Further, a plurality of plate holding rods 42 pass through each plate, and the plates are supported and fixed in parallel between the charge unit frames 25 at both ends. Further, the charge unit frame 25 is provided with a insulator 24 to support a voltage application component including the charge unit charge electrode plate 15 and to be electrically isolated from a ground component including the charge unit ground electrode plate 14.
  • the dust collection part 13 has the same number of dust collection part ground electrode plates 16 and dust collection part load electrode plates 17 as the charge part ground electrode plate 14 and the charge part charge electrode plate 15 respectively. Are arranged in parallel. Further, as shown in FIG. 21, the dust collecting part 13 has a plurality of dust collecting part grounding electrode plates 16 and dust collecting part charge electrode plates 17 between the dust collecting part frames 26 at both ends in the same manner as the charging part 12.
  • the plate spacing tubes 41 are arranged at a constant spacing, and four pole plate holding rods 42 are used for each pole plate to support and fix in parallel.
  • the charge unit 12 and the dust collection unit 13 are provided.
  • the dust collection unit 13 may not be provided, and only the charge unit 12 may be provided.
  • flat plate-like electrode plates are used as the ground electrode plate and the load electrode plate of the charge unit 12 and the dust collection unit 13, but a fibrous or rod-like electrode plate may be used.
  • dust is deposited on the metal mesh of the load electrode plate and the ground electrode plate by the gradient force by not generating a corona discharge or generating a minute corona discharge.
  • the accumulated dust is charged by induction charging to the same polarity as the load electrode plate or ground electrode plate that was deposited at the time of scattering, and the scattered charged dust is collected by the ground electrode plate or load electrode plate of different polarity in the dust collection portion It is possible to Therefore, power generation in the charging unit can be reduced and power saving can be achieved, which is useful in a wide range.

Abstract

電気集塵装置は、気体流入部および気体流出部を有するケーシングと、ケーシングの内部に設けられ、気体流入部と気体流出部の間に流れる気体中の粉塵を荷電させる荷電部（１２）と、を備える。荷電部（１２）は、気体の流れる方向に沿って配置された荷電極板（１５）と接地極板（１４）とを有する。荷電極板（１５）および接地極板（１４）の少なくとも一方に複数の金属線からなる粉塵付着部（２０ａ）が設けられている。粉塵は、荷電極板（１５）に高電圧が印加されることで発生するグラディエント力により粉塵付着部（２０ａ）に堆積されることで荷電される。

Description

電気集塵装置
　本発明は、空気中の浮遊粒子を荷電させて捕集する電気集塵装置に関する。
　従来、気体中の粉塵を荷電させて捕集する電気集塵装置において、コロナ放電の高電界により発生する静電気力で荷電した粉塵を、接地極板の板面上に捕集する技術が広く一般的に知られている（例えば、特許文献１参照）。
　従来の電気集塵装置は、荷電部と集塵部を有する。荷電部は、荷電部の放電極に直流高電圧が印加されることで、正コロナまたは負コロナを発生させ、荷電部を通過する粉塵に正または負の電荷をもたせて荷電する。集塵部は、直流高電圧が印加された荷電極板と、接地された接地極板を有し、荷電した粉塵を静電気力で接地極板面上に捕集する。
　以下、従来の電気集塵装置の原理について図２２を参照しながら説明する。
　図２２は、従来の電気集塵装置の荷電部と集塵部の構成を模式的に表している。図２２に示すように、従来の電気集塵装置は荷電部１０４と集塵部１０５により構成される。通風方向は、荷電部１０４から、集塵部１０５への向き（図２２における左から右）である。荷電部１０４と集塵部１０５にはそれぞれ＋１１ｋＶと＋８．３ｋＶの直流高電圧が直流高圧電源１０９から供給されている。荷電部１０４は、突起状の放電極１０４Ａと接地極板１０４Ｂにより構成される。放電極１０４Ａに＋１１ｋＶの直流高電圧が印加され、放電極１０４Ａと接地極板１０４Ｂの間の空間に正コロナ放電が発生する。この正コロナ放電により発生した正イオンが、空間中の粉塵（図示されず）に正の電荷を与え、粉塵は正に荷電される。荷電した粉塵は後段の集塵部１０５における、荷電極板１０５Ａと接地極板１０５Ｂ間で形成される強電界により、静電気力で接地極板１０５Ｂ上に捕集される（集塵原理）。
　コロナ放電を用いた一般的なトンネル換気設備向け電気集塵装置は、風量あたりの消費電力が１１０Ｗ／（ｍ３／ｓ）程度である。これより１ｍ３／ｍｉｎあたりの消費電力は約２Ｗとなる。
　また、特許文献２による空気清浄機では、処理風量が０．３ｍ３／ｍｉｎの場合に消費電力は３．５Ｗであり、これより１ｍ３／ｍｉｎあたりの消費電力は約１２Ｗとなる。
特開平９－２２５３４０号公報 特開平９－２３９２８９号公報
　このような電気集塵装置の荷電部１０４においては、コロナ放電による電力消費が発生するため、消費電力に伴う電気代が嵩むという課題があった。
　そこで本発明は、コロナ放電を発生させず、もしくは微小なコロナ放電を発生させて、粉塵を荷電させることにより、荷電部での電力発生を低減し、消費電力に伴う電気代を少なくできる電気集塵装置を提供することを目的とする。
　本発明の一態様に係る電気集塵装置は、気体流入部および気体流出部を有するケーシングと、ケーシングの内部に設けられ、気体流入部と気体流出部の間に流れる気体中の粉塵を荷電させる荷電部と、を備える。荷電部は、気体の流れる方向に沿って配置された荷電極板と接地極板とを有する。荷電極板および接地極板の少なくとも一方に複数の金属線からなる粉塵付着部が設けられている。粉塵は、荷電極板に高電圧を印加することで発生するグラディエント力により粉塵付着部に堆積され、荷電される。
　本発明によれば粉塵は、グラディエント力により粉塵付着部に堆積され、堆積した粉塵付着部と同じ極性に誘導荷電により荷電する。これにより、飛散した荷電粉塵を、荷電粉塵と異なる極性に荷電している接地極板または荷電極板で集塵することができるものである。
図１は、本発明の実施の形態１の電気集塵装置を使用したトンネル換気設備の内部透視した斜視図である。 図２は、図１のＡ－Ａ断面図である。 図３は、図１のＢ－Ｂ断面図である。 図４は、同トンネル換気設備の上面の内部透視図である。 図５は、同電気集塵装置の構成図である。 図６は、同電気集塵装置の極板配置を表す概念図である。 図７は、同電気集塵装置の荷電部の電界領域を表す概念図である。 図８Ａは、同電気集塵装置の荷電部の粉塵の堆積する動きを表す概念図である。 図８Ｂは、同電気集塵装置の荷電部の粉塵の再飛散する動きを表す概念図である。 図９は、本発明の実施の形態２の電気集塵装置の極板配置を表す概念図である。 図１０は、同電気集塵装置の荷電部の電界領域を表す概念図である。 図１１は、本発明の実施の形態３の電気集塵装置の極板配置を表す概念図である。 図１２は、同電気集塵装置の荷電部荷電極板の概念図である。 図１３は、同電気集塵装置の荷電部の電界領域を表す概念図である。 図１４は、同電気集塵装置の他の荷電部荷電極板の概念図である。 図１５は、本発明の実施の形態４の電気集塵装置の極板配置を表す概念図である。 図１６は、同電気集塵装置の荷電部の電界領域を表す概念図である。 図１７Ａは、同電気集塵装置の荷電部に粉塵が堆積する動きを表す概念図である。 図１７Ｂは、同電気集塵装置の荷電部に堆積した粉塵が再飛散する動きを表す概念図である。 図１８は、本発明の実施の形態５の電気集塵装置の極板配置を表す概念図である。 図１９は、同電気集塵装置の荷電部の電界領域を表す概念図である。 図２０は、同電気集塵装置の荷電部の構成を表す組立て斜視図である。 図２１は、同電気集塵装置の構成を表す組立て斜視図である。 図２２は、従来の電気集塵装置の荷電部と集塵部の構成図である。
　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１）
　まず、本発明の電気集塵装置の設置の一例として、トンネル換気設備に使用される構成を図１～図４を用いて説明する。
　図１は、本発明の実施の形態１の電気集塵装置を使用したトンネル換気設備を内部透視した斜視図である。図２は、図１のＡ－Ａ線断面図である。図３は、図２のＢ－Ｂ線断面図である。図４は、実施の形態１の電気集塵装置を使用したトンネル換気設備の上面の内部透視図である。
　図１～図４に示すように、本実施の形態の電気集塵装置３は、トンネル本線１の上部で、換気吸込口２から換気吐出口６に至る換気風路４内に設置されている。また、換気ファン５は、換気風路４の下流側に設置されている。本実施の形態では、換気風路４は３系統あり、図４に示すように、換気吸込口２、電気集塵装置３、換気風路４、換気ファン５で１系統を構成し、共通の換気吐出口６は３系統をまとめた吐出口となっている。
　電気集塵装置３の側方には、図１に示すように、電気集塵補機７と、電気集塵装置３と電気集塵補機７を作動させる高圧発生盤８と、制御盤９が設置されている。
　図５は、実施の形態１の電気集塵装置の構成図である。
　電気集塵装置３は、図５に示すように、ケーシング１０と、ケーシング１０内に設けられた荷電部１２と集塵部１３からなる集塵ユニット１１と、その風上側にダンパ３１と、風下側の上部に洗浄配管３２と、下部に配線端子箱３３とを備えている。図２に示したように、集塵ユニット１１はケーシング１０内に複数設けられている。
　ケーシング１０は、気体流入部１０ａおよび気体流出部１０ｂを有する。
　ダンパ３１は、荷電部１２および集塵部１３を構成する極板を水洗浄する際に閉じられ、ケーシング１０外への水飛散を防止する機能がある。洗浄配管３２は、極板や碍子を洗浄するための装置内配管で、その材質はステンレスまたは樹脂で構成されている。
　配線端子箱３３は高圧発生盤８からの配線を一旦端子受けする箱で、配線端子箱３３の端子から荷電部１２と集塵部１３へ配線し高電圧を印加する。
　次に、本実施の形態の特徴である、集塵ユニット１１の荷電部１２の構成について説明する。
　図６は、実施の形態１の電気集塵装置の極板配置を表す概念図である。
　図６に示すように、集塵ユニット１１は、荷電部１２と、集塵部１３と、荷電部高圧電源１８と、集塵部高圧電源１９とを含む。
　荷電部１２は、ケーシング１０の内部に設けられ、気体流入部１０ａと気体流出部１０ｂの間に流れる気体中の粉塵を荷電させる。また、荷電部１２は、接地極板として荷電部接地極板１４と荷電極板として荷電部荷電極板１５とを有する。荷電部接地極板１４と荷電部荷電極板１５とは、気体の流れる方向に沿って平行に配置されている。なお、ここでいう平行とは、数度傾いた略平行も含むものとする。また、本実施の形態では、図６に示すように、複数の荷電部接地極板１４と複数の荷電部荷電極板１５とを有しているが、荷電部接地極板１４と荷電部荷電極板１５は、少なくとも１つあればよい。また、本実施の形態において、隣接する荷電部接地極板１４と荷電部荷電極板１５との間隔である極板間隔Ｄ１は１０ｍｍとしたがこれに限定されない。さらに、本実施の形態において、荷電部接地極板１４と荷電部荷電極板１５との極板間における電界強度を０．３ｋＶ／ｍｍ～１ｋＶ／ｍｍとしたがこれに限定されない。
　集塵部１３は、集塵部接地極板１６と集塵部荷電極板１７とを有する。集塵部接地極板１６と集塵部荷電極板１７とは、気体の流れる方向に沿って平行に配置されている。荷電部１２と同様に、集塵部１３は、複数の集塵部接地極板１６と複数の集塵部荷電極板１７とを有しているが、集塵部接地極板１６と集塵部荷電極板１７は、少なくとも１つあればよい。
　荷電部高圧電源１８は、荷電部荷電極板１５を荷電する。集塵部高圧電源１９は、集塵部荷電極板１７を荷電する。なお、風上側に荷電部１２、風下側に集塵部１３が配置されている。
　荷電部１２、集塵部１３の極板材質は、例えばＳＵＳ３０４で、板厚は０．４ｍｍ～０．６ｍｍ程度である。なお、荷電部１２、集塵部１３の材質としては、導電体であればよい。
　本実施の形態において、荷電部荷電極板１５および荷電部接地極板１４の少なくとも一方には、複数の金属線からなる粉塵付着部２０ａが設けられている。図６には、粉塵付着部２０ａが、荷電部荷電極板１５の片面および荷電部接地極板１４の片面に設けられている例を示している。粉塵付着部２０ａは、複数の金属線によって構成され、荷電部接地極板１４と荷電部荷電極板１５の片面に立つように設けられている。そして、粉塵付着部２０ａは、隣接する極板の対向する面の少なくとも一方に設けられている。言い換えれば、向かい合った荷電部荷電極板１５の面および荷電部接地極板１４の面の少なくとも一方の面には粉塵付着部２０ａが設けられている。
　本実施の形態において、金属線は、例えば線径が５μｍ～２０μｍ程度、長さが０．１ｍｍ～３ｍｍ程度である。なお、金属線は、導電性接着剤を用いて荷電部接地極板１４および荷電部荷電極板１５に接着されている。
　なお、隣接する荷電部荷電極板１５と荷電部接地極板１４との間隔である極板間隔Ｄ１に対する、金属線の長さの比率は０．０１～０．３が好ましい。そして、比率が０．０１以上、すなわち本実施の形態において金属線の長さが０．１ｍｍ以上であれば、金属線端部に発生するグラディエント力が強くなり、集塵率を高くすることができる。また、比率が０．３以下、すなわち本実施の形態において金属線の長さが３ｍｍ以下であれば、荷電部接地極板１４と荷電部荷電極板１５間でスパーク（局部短絡）が発生する頻度が低くなるため、集塵率を高くすることができる。
　また、粉塵付着部２０ａの材質は、ステンレスが好ましい。つまり、金属線の材質はステンレスが好ましい。この構成によれば、粉塵付着部２０ａは、導電性を有しつつ錆びに強いため、装置の耐久性が高くなる。
　粉塵付着部２０ａにおける、一本一本の金属線の極板への接着は、静電植毛を用いる。静電植毛は静電気力を利用して行う。静電植毛の方法は、まず、導電性接着剤を塗布した荷電部接地極板１４および荷電部荷電極板１５を２０～３０ｍｍ程度の間隔で対向配置し、荷電部荷電極板１５に－５ｋＶ程度の直流高電圧を印加する。この状態で多数の金属線を含む空気を導入すると、誘電分極により金属線の片端が導電性接着剤を塗布した荷電部接地極板１４および荷電部荷電極板１５上に接着されるのである。
　なお、本実施の形態では金属線を植毛したが、植毛以外の方法でも良い。例えば金属線を不織布状に加工したものを接着固定しても良い。また、植毛したそれぞれの金属線は、一方の端部が極板面に接着され、他方の端部が極板面から離れた状態、すなわち、金属線は立った状態になっている。なお、金属線は、極板面に対して直立（垂直に立った状態）でもよいし、極板面に対して斜めに立った状態でも良い。
　また、金属線は、１本ずつ離して接着する必要はなく、複数本の金属線を束状にして極板面に接着固定してもよい。
　導電性接着剤は、例えば導電物としての銀と、バインダとしてのシリコンを主成分とし、約１８０℃で硬化するものであり、硬化後の体積抵抗率は２．５×１０－６Ω・ｃｍである。
　なお、導電物は導電性を有するものであれば銀以外でも良い。例えば金、銅などである。
　また、バインダは熱硬化性を有するものあればシリコン以外でも良い。例えばエポキシ樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂などである。
　上記構成を有した電気集塵装置３は、図１に示すように、トンネル本線１内の車の走行により発生する粉塵による汚染を防止するため、トンネル換気設備として用いられる。トンネル換気設備は、換気ファン５を運転することで、換気吸込口２から粉塵を含んだ汚染空気を吸込む。汚染空気中の粉塵は、換気風路４内で電気集塵装置３によって集塵される。そして、トンネル換気設備は、換気吐出口６から粉塵を除去した空気をトンネル本線１外に排出する。
　電気集塵装置３は、集塵ユニット１１の荷電部１２で換気吸込口２から吸込まれた汚染空気中の粉塵を荷電させ、集塵部１３の集塵部接地極板１６と集塵部荷電極板１７に付着させ、汚染空気中から粉塵を除去する。
　本実施の形態の特徴は、荷電部高圧電源１８を用いるが、コロナ放電を発生させず、もしくは微小なコロナ放電で、グラディエント力と誘導荷電により粉塵を付着、荷電させることである。この作用を図７～８を用いて説明する。
　図７は、実施の形態１の電気集塵装置の荷電部の電界領域を表す概念図である。なお、図７は、図６のＣ部拡大図である。図７に示すように、荷電部高圧電源１８で荷電部荷電極板１５に負の高電圧をかけることにより、荷電部接地極板１４から荷電部荷電極板１５に向かう電気力線が作用する。この電気力線は、荷電部接地極板１４および荷電部荷電極板１５上の粉塵付着部２０ａの各金属線先端部で密になるように湾曲し、不平等電界を形成している。
　ここで、グラディエント力とは、誘電体が不平等電界中で、より強電界の方向に移動するように受ける力を指し、図７において電気力線が密になっている荷電部接地極板１４および荷電部荷電極板１５上の粉塵付着部２０ａに向けて作用する。
　この不平等電界中に飛来した粉塵の挙動について、図８Ａ、図８Ｂを用いて説明する。
　図８Ａは、実施の形態１の電気集塵装置の荷電部の粉塵の堆積する動きを表す概念図である。図８Ｂは、実施の形態１の荷電部の粉塵の再飛散する動きを表す概念図である。
　図８Ａに示すように、荷電部１２に飛来した粉塵は、グラディエント力により、荷電部接地極板１４および荷電部荷電極板１５の粉塵付着部２０ａの最も風上側（図８Ａにおける左側）となる領域Ｓ１に引き寄せられ、堆積する。
　また、領域Ｓ１に引き寄せられなかった粉塵は、最初の不平等電界の領域を通過し、領域Ｓ１より風下側（図８Ａにおける右側）となる領域Ｓ２に引き寄せられ、堆積する。
　また、領域Ｓ２に引き寄せられなかった粉塵は、２番目の不平等電界の領域を通過し、領域Ｓ２より風下側の領域Ｓ３に引き寄せられ、堆積する。
　また、領域Ｓ３に引き寄せられなかった粉塵は、３番目の不平等電界の領域を通過し、領域Ｓ３より風下側の領域Ｓ４に引き寄せられ、堆積する。
　すなわち、図６に示した荷電部接地極板１４と荷電部荷電極板１５は、粉塵付着部２０ａ付近で電気力線が密の強電界となり、不平等電界を形成し、飛来した粉塵を引き寄せ、堆積させる。
　そして、荷電部接地極板１４と荷電部荷電極板１５の粉塵付着部２０ａに堆積した粉塵は、多量に堆積すると剥離する。このとき、堆積した粉塵は、付着していた極板と同じ電気極性に荷電（この荷電を誘導荷電という）して再飛散する。
　具体的には、図８Ｂに示すように、荷電部接地極板１４の粉塵付着部２０ａに堆積していた粉塵は正の極性、荷電部荷電極板１５の粉塵付着部２０ａに堆積していた粉塵は負の極性に荷電して再飛散する。
　この荷電して、再飛散した粉塵は、集塵部１３の集塵部接地極板１６または集塵部荷電極板１７の表面に静電気力で捕集される。
　このように、少なくとも片面に粉塵付着部２０ａを有する荷電部接地極板１４および荷電部荷電極板１５を交互に平行に配置したことにより、粉塵を誘導荷電により荷電させることができる。ここで、平行とは数度傾いた略平行も含むものとする。
　すなわち、図７で説明したように、荷電部接地極板１４および荷電部荷電極板１５の少なくとも片面に粉塵付着部２０ａを設けることにより、各極板の粉塵付着部２０ａで電気力線が湾曲し密になり、不平等電界の領域を多数形成することができる。
　そして、より強電界の方向に働くグラディエント力により荷電部接地極板１４および荷電部荷電極板１５の粉塵付着部２０ａに粉塵が引き寄せられ、堆積させられる。多量に堆積した粉塵は、堆積した荷電部接地極板１４または荷電部荷電極板１５と同じ極性に誘導荷電により荷電し、飛散する。
　この飛散した荷電粉塵は、集塵部１３において荷電粉塵と異なる極性の集塵部接地極板１６または集塵部荷電極板１７で集塵される。結果として、粉塵は、荷電部接地極板１４、荷電部荷電極板１５間に高電圧をかけるだけでコロナ放電を発生させずに、もしくは微小なコロナ放電で荷電され、集塵される。これにより、荷電部１２での電力発生を低減し、消費電力に伴う電気代を少なくできるという効果を得ることができる。
　本実施の形態では、集塵部１３は平行平板内に発生する静電気力を利用して粉塵を捕集しており、これは物理接触によるフィルタ式よりも圧力損失が少なく粉塵の捕集率も高い。
　また、フィルタに高電圧を印加する静電フィルタ式よりも強電界を得られるため、圧力損失が小さく、かつ粉塵の捕集率が高いという効果がある。
　（実施の形態２）
　次に、実施の形態２に係る電気集塵装置について説明する。図９において、図１から図８Ａ、図８Ｂと同様の構成要素については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。図９は、本発明の実施の形態２の電気集塵装置の極板配置を表す概念図であり、図１０は、実施の形態２の電気集塵装置の荷電部の電界領域を表す概念図である。なお、図１０は、図９のＤ部拡大図である。
　本実施の形態の電気集塵装置も実施の形態１と同様、図９に示すように、荷電部１２と、その下流側に設けられた集塵部１３とを含む。そして、荷電部１２において、荷電部荷電極板１５と荷電部接地極板１４のどちらか一方の風向方向の長さが、隣接する他方の極板よりも長いもしくは短くなっている。例えば、図９に示す電気集塵装置は、荷電部荷電極板１５が荷電部接地極板１４より短くなっている。また、荷電部荷電極板１５と荷電部接地極板１４の端部（風向き方向における端部）にのみ粉塵付着部２０ａが設けられている。このとき、短い極板のみに粉塵付着部２０ａを設けてもよい。粉塵付着部２０ａにおける金属線は、一端側が極板表面に接着などの方法で固定され、他端側が極板表面から離れた状態、すなわち、立った状態となっている。この金属線は、必ずしも直立状態である必要はなく、極板表面と金属線との角度は９０度以下であってもよい。このような金属線を極板表面に固定する方法としては、第１の実施の形態と同様、導電性接着剤を用いた静電植毛を用いることができる。
　また、粉塵付着部２０ａの金属線は、１本ずつ離して接着される必要はなく、複数本の金属線を束状にした金属線束２１（図１４参照）であってもよい。この場合、荷電部荷電極板１５と荷電部接地極板１４の上流端辺、下流端辺を曲げて立ち上げ、この曲げ部分に金属線束２１を接着してもよい。なお、金属線束２１については、実施の形態３で詳しく説明する。
　これにより、図１０に示すように、荷電部荷電極板１５に負の高電圧をかけた際に、荷電部荷電極板１５と荷電部接地極板１４の端部の位置をずらしたことにより、荷電部荷電極板１５の端部により強い不平等電界が形成される。そして、図８Ａ、図８Ｂにおける説明と同様に、より強電界の方向に働くグラディエント力により荷電部荷電極板１５の端部の粉塵付着部２０ａに粉塵が引き寄せられ、堆積する。そして、多量に堆積した粉塵は、再飛散する。このとき、粉塵は、誘導荷電により、堆積していた荷電部荷電極板１５と同じ極性に荷電して飛散する。
　この飛散した荷電粉塵を、荷電粉塵と異なる極性の集塵部接地極板１６または集塵部荷電極板１７で集塵することができる。そして、結果として、荷電部接地極板１４、荷電部荷電極板１５間に高電圧をかけるだけでコロナ放電を発生させずに、もしくは微小なコロナ放電で粉塵を荷電し、集塵することができる。これにより、荷電部１２での電力発生が低減されるため、電気代が低減される。また、粉塵付着部２０ａが極板の端部のみに備えられていても高い集塵性能を得ることができ、装置の小型化・軽量化・コストダウンが可能となる。
　（実施の形態３）
　次に、実施の形態３に係る電気集塵装置について説明する。図１１において、図１から図１０と同様の構成要素については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。図１１は、本発明の実施の形態３の電気集塵装置の極板配置を表す概念図であり、図１２は、実施の形態３の電気集塵装置の荷電部荷電極板の概念図であり、図１３は、実施の形態３の電気集塵装置の荷電部の電界領域を表す概念図である。なお、図１３は、図１１のＥ部拡大図である。
　図１１に示すように、本実施の形態の電気集塵装置において、粉塵付着部２０ａは、荷電部荷電極板１５と荷電部接地極板１４の端部に風の流れ方向に沿って平行に設けられている。そして、実施の形態２と同様に、荷電部１２において、荷電部荷電極板１５と荷電部接地極板１４のどちらか一方の風向方向の長さが、隣接する他方の極板よりも長いもしくは短くなっている。例えば、図１１に示す電気集塵装置は、荷電部荷電極板１５が荷電部接地極板１４より短くなっている。また、荷電部荷電極板１５と荷電部接地極板１４の端部にのみ粉塵付着部２０ａが設けられている。このとき、短い極板のみに粉塵付着部２０ａを設けてもよい。金属線は、例えば全長が１０ｍｍ程度である。そして、図１２に示すように、粉塵付着部２０ａは、荷電部荷電極板１５と荷電部接地極板１４の端部に極板から５ｍｍ程度はみ出るように導電性テープ２７を用いて接着されている。これにより、静電植毛よりも金属線の接着が容易になり、製造容易性が向上する。また、図１３に示すように、粉塵付着部２０ａが荷電部荷電極板１５と荷電部接地極板１４の端部に風の流れ方向に沿って平行に設けられている。これにより、荷電部荷電極板１５に負の高電圧をかけた際に、隣接する両側の荷電部接地極板１４に電界が発生し、荷電部荷電極板１５の端部により強い不平等電界が形成される。そして、図８Ａ、図８Ｂにおける説明と同様に、より強電界の方向に働くグラディエント力により荷電部荷電極板１５の端部の粉塵付着部２０ａに粉塵が引き寄せられ、堆積する。そして、多量に堆積した粉塵は、再飛散する。このとき、粉塵は、誘導荷電により、堆積していた荷電部荷電極板１５と同じ極性に荷電して飛散する。
　この飛散した荷電粉塵を、荷電粉塵と異なる極性の集塵部接地極板１６または集塵部荷電極板１７で集塵することができる。そして、結果として、荷電部接地極板１４、荷電部荷電極板１５間に高電圧をかけるだけでコロナ放電を発生させずに、もしくは微小なコロナ放電で粉塵を荷電し、集塵することができる。これにより、荷電部１２での電力発生が低減されるため、電気代が低減される。また、粉塵付着部２０ａが極板の端部のみに備えられていても高い集塵性能を得ることができ、装置の小型化・軽量化・コストダウンが可能となる。
　図１４は、実施の形態３の電気集塵装置の他の荷電部荷電極板の概念図である。
　また、図１４に示すように、粉塵付着部２０ａは、金属線束２１を等間隔に備えたものとしてもよい。なお、金属線束２１は、複数の金属線を束状にしたものである。これにより、極板に金属線を１本ずつ接着するよりも接着が非常に容易になり、製造容易性がさらに向上する。また、１つの金属線束２１は、金属線を約１００本集めたものとしている。線径が５μｍ～２０μｍの金属線を１００本程度の束にすると、ひとつの束の直径は０．５ｍｍ～２ｍｍ程度となり、導電性テープ２７を用いた接着が容易となる。
　また、金属線束２１の先端側は、金属線同士の先端が離れた状態になっていることが好ましい。
　また、金属線束２１を用いることにより、金属線の総本数を数多く確保することができる。金属線の数が多いほど、グラディエント力による粉塵付着量が多くなるので、金属線束２１によれば、集塵効率を向上させることができる。
　（実施の形態４）
　次に、実施の形態４に係る電気集塵装置について、図１５を用いて説明する。実施の形態１～３と同じ構成については同一の番号を付し、詳細な説明を省略する。
　本実施の形態の特徴は、粉塵付着部として金属網２０ｂを備えたものである。この金属網２０ｂは、荷電部荷電極板１５の片面および荷電部接地極板１４の片面の少なくとも一方に設けられている。金属網２０ｂは、文字通り、複数の金属線による網であって、荷電部接地極板１４と荷電部荷電極板１５の片面の端部に立つように設けられている。そして、金属網２０ｂは、隣接する極板の対向する面の少なくとも一方に設けられている。言い換えれば、向かい合った荷電部荷電極板１５の面と荷電部接地極板１４の面のどちらか一方の面には金属網２０ｂが設けられている。金属網２０ｂの端部は、金属網２０ｂを構成する金属線の切断端部となっており、金属網２０ｂの周囲は、金属線端部が突出した状態となっている。
　金属網２０ｂは、例えば、線径２０μｍ～６０μｍ程度、メッシュ１５０～５００程度のステンレス金属網で構成され、荷電部接地極板１４および荷電部荷電極板１５に挟み込みスポット溶接で固定されている。
　この金属網２０ｂは、必ずしも直立状態である必要はなく、極板表面と金属網２０ｂとの角度は９０度以下であってもよい。ここで、金属網２０ｂと極板との接点から、金属網２０ｂの頂点までの距離を金属網２０ｂの高さと呼ぶことにする。金属網２０ｂの頂点とは、気体の流れる方向に平行、かつ、極板に直交する面による金属網２０ｂの断面において、極板と金属網２０ｂとの接点と反対側の端部をいう。
　荷電部荷電極板１５と荷電部接地極板１４との極板間隔Ｄ１に対する、金属網２０ｂの高さの比率は０．０１～０．３が好ましい。比率が０．０１以上、すなわち本実施の形態において金属網２０ｂの高さが０．１ｍｍ以上であれば、金属網２０ｂ端部に発生するグラディエント力が強くなり、集塵率を高くすることができる。また、比率が０．３以下、すなわち本実施の形態において金属網２０ｂの高さが３ｍｍ以下であれば、荷電部接地極板１４と荷電部荷電極板１５間でスパーク（局部短絡）が発生する頻度が低くなるため、集塵率を高くすることができる。
　また、金属網２０ｂの材質として、実施の形態１～３の粉塵付着部２０ａと同様、ステンレスが好ましい。この構成によれば、金属網２０ｂは、導電性を有しつつ錆びに強いため、装置の耐久性が高くなる。
　本実施の形態の特徴について、図１６～１７Ｂを用いて説明する。
　図１６は、実施の形態４の電気集塵装置の荷電部の電界領域を表す概念図である。なお、図１６は、図１５のＦ部拡大図である。図１６に示すように、荷電部高圧電源１８により荷電部荷電極板１５に負の高電圧をかけることにより、荷電部接地極板１４から荷電部荷電極板１５に向かう電気力線が作用する。この電気力線は、荷電部接地極板１４および荷電部荷電極板１５上の金属網２０ｂ部分で密になるように湾曲し、不平等電界を形成している。この不平等電界は、金属網２０ｂの端部、すなわち、金属線の先端部分で電気力線が最も密になると考えられるが、金属網２０ｂの一マスを構成する端部においても電気力線が密になる部分が発生すると考えられる。従って、実施の形態１～３で説明したように、荷電部１２を流れる流体に含まれる粉塵は、発生するグラディエント力によって金属網２０ｂに引き寄せられ、金属網２０ｂに付着し、堆積することになる。また、金属網２０ｂは、極板に立設して設けられているので、荷電部１２を流れる流体は、金属網２０ｂを通過する。そのため、流体に含まれる粉塵は、金属網２０ｂを通過する際に金属網２０ｂに衝突することによっても金属網２０ｂに付着することになる。
　また、風上側の金属網２０ｂに引き寄せられなかった粉塵も、最初の不平等電界の領域を通過し、風下側の金属網２０ｂ付近で形成される不平等電界の領域で風下側の金属網２０ｂに引き寄せられ、堆積する。
　図１７Ａは、実施の形態４の電気集塵装置の荷電部に粉塵が堆積する動きを表す概念図である。図１７Ｂは、実施の形態４の電気集塵装置の荷電部に堆積した粉塵が再飛散する動きを表す概念図である。
　すなわち、図１７Ａに示すように、荷電部接地極板１４と荷電部荷電極板１５は、金属網２０ｂ付近で電気力線が密の強電界となり、不平等電界を形成し、飛来した粉塵を引き寄せ、堆積させる。そして、図１７Ｂに示すように、荷電部接地極板１４と荷電部荷電極板１５の金属網２０ｂに堆積した粉塵は、多量に堆積すると剥離する。このとき、剥離した粉塵は、付着していた極板と同じ電気極性に荷電して再飛散する。そして、実施の形態１～３と同様、荷電した粒子は、再飛散し、集塵部１３の集塵部接地極板１６または集塵部荷電極板１７の表面に静電気力で捕集される。
　このように、金属網２０ｂ近傍では不平等電界の領域が形成され、飛来する粉塵が引き寄せられ、付着する。金属網２０ｂは、金属線を縦横に配置したものであるので、端部となる箇所が多く存在する。従って、付着する粉塵量を大きくすることができ、多くの粉塵を荷電することができる。荷電した粉塵は、再飛散して集塵部１３で捕集されることになるので、高い集塵率となる。
　（実施の形態５）
　次に、実施の形態５に係る電気集塵装置について説明する。図１８は、本発明の実施の形態５の電気集塵装置の極板配置を表す概念図であり、図１９は、実施の形態５の電気集塵装置の荷電部の電界領域を表す概念図である。なお、図１９は、図１８のＧ部拡大図である。
　本実施の形態の電気集塵装置も実施の形態４と同様、図１８に示すように、荷電部１２と、その下流側に設けられた集塵部１３とを含む。また、荷電部荷電極板１５と荷電部接地極板１４の端部に金属網２０ｂが設けられている。そして、荷電部１２において、荷電部荷電極板１５と荷電部接地極板１４のどちらか一方の風向方向の長さが、隣接する他方の極板よりも長いもしくは短くなっている。例えば、図１８に示す電気集塵装置は、荷電部荷電極板１５が荷電部接地極板１４より短くなっている。このとき、短い極板のみに金属網２０ｂを設けてもよい。
　図１９に示すように、荷電部荷電極板１５に負の高電圧をかけた際に、荷電部荷電極板１５と荷電部接地極板１４の端部の位置をずらしたことにより、荷電部荷電極板１５の端部により強い不平等電界が形成される。そして、図１７Ａ、図１７Ｂにおける説明と同様に、より強電界の方向に働くグラディエント力により荷電部荷電極板１５の端部の金属網２０ｂに粉塵が引き寄せられ、堆積する。そして、実施の形態１～４と同様、堆積した粉塵は、堆積した荷電部荷電極板１５と同じ電気極性に荷電する。そして、荷電した粉塵は、多量に堆積すると剥離し、飛散する。飛散した荷電粉塵を集塵部１３の異なる極性の集塵部接地極板１６または集塵部荷電極板１７で集塵することができる。
　本実施の形態では、荷電部荷電極板１５と荷電部接地極板１４の端部の位置をずらしたことにより、電界が集中しやすくなり、高い集塵性能を得ることができる。
　図２０は、電気集塵装置の荷電部の構成を表す組立て斜視図である。図２１は、電気集塵装置の構成を表す組立て斜視図である。
　以上の実施の形態１～５で説明した荷電部１２は、図２０に示すように、複数の荷電部接地極板１４と荷電部荷電極板１５が極板間隔保持管４１により一定間隔で配置されている。また各極板は複数の極板保持棒４２が貫通し、両端の荷電部フレーム２５の間に平行に支持固定されている。また、荷電部フレーム２５には碍子２４が設けられており、荷電部荷電極板１５を含む電圧印加部品を支持し、かつ荷電部接地極板１４を含む接地部品から電気絶縁している。
　集塵部１３は、図６でも示したように、荷電部接地極板１４、荷電部荷電極板１５の枚数とそれぞれおおよそ同じ枚数の集塵部接地極板１６と集塵部荷電極板１７を平行に配置している。また、集塵部１３は図２１に示すように、荷電部１２と同様に両端の集塵部フレーム２６の間に、複数の集塵部接地極板１６と集塵部荷電極板１７が極板間隔保持管４１により一定間隔で配置され、各極板に４本ずつの極板保持棒４２を用いて平行に支持固定している。
　なお、本実施の形態では、荷電部１２と集塵部１３を設けたが、集塵部１３を設けず、荷電部１２だけの構成でもよい。
　また、高い集塵効率が必要な場合には、荷電部荷電極板１５、および荷電部接地極板１４のそれぞれ対向位置に鋭利な突起を設け、補助的にコロナ放電を用いて流入する粉塵の荷電を促進させる構成でもよい。
　なお、本実施の形態では、荷電部１２と集塵部１３の接地極板および荷電極板は平板状の極板を用いたが、繊維状または棒状の極板を用いてもよい。
　本発明に係る電気集塵装置は、コロナ放電を発生させず、もしくは微小なコロナ放電を発生させることで、グラディエント力により荷電極板と接地極板の金属網に粉塵を堆積させる。堆積した粉塵が飛散時に堆積していた荷電極板または接地極板と同じ極性に誘導荷電により荷電し、この飛散した荷電粉塵を集塵部の異なる極性の接地極板または荷電極板で集塵することが可能となる。そのため、荷電部での電力発生を低減し、省電力化が可能となるので、広い範囲で有用である。
１　トンネル本線
２　換気吸込口
３　電気集塵装置
４　換気風路
５　換気ファン
６　換気吐出口
７　電気集塵補機
８　高圧発生盤
９　制御盤
１０　ケーシング
１０ａ　気体流入部
１０ｂ　気体流出部
１１　集塵ユニット
１２　荷電部
１３　集塵部
１４　荷電部接地極板（接地極板）
１５　荷電部荷電極板（荷電極板）
１６　集塵部接地極板
１７　集塵部荷電極板
１８　荷電部高圧電源
１９　集塵部高圧電源
２０ａ　粉塵付着部
２０ｂ　金属網
２１　金属線束
２４　碍子
２５　荷電部フレーム
２６　集塵部フレーム
３１　ダンパ
３２　洗浄配管
３３　配線端子箱
４１　極板間隔保持管
４２　極板保持棒
１０４　荷電部
１０４Ａ　放電極
１０４Ｂ　接地極板
１０５　集塵部
１０５Ａ　荷電極板
１０５Ｂ　接地極板
１０９　直流高圧電源

Claims (9)

  1. 気体流入部および気体流出部を有するケーシングと、
    前記ケーシングの内部に設けられ、前記気体流入部と前記気体流出部の間に流れる気体中の粉塵を荷電させる荷電部と、を備え、
    前記荷電部は、前記気体の流れる方向に沿って配置された荷電極板と接地極板とを有し、
    前記荷電極板および前記接地極板の少なくとも一方に複数の金属線からなる粉塵付着部が設けられ、
    前記粉塵は、前記荷電極板に高電圧を印加することで発生するグラディエント力により前記粉塵付着部に堆積されることで荷電される電気集塵装置。
  2. 前記粉塵付着部は、前記荷電極板または前記接地極板の表面に立設した請求項１に記載の電気集塵装置。
  3. 前記粉塵付着部は、前記荷電極板または前記接地極板と平行になるように設けられた請求項１に記載の電気集塵装置。
  4. 前記粉塵付着部は、ステンレス製であることを特徴とする請求項１に記載の電気集塵装置。
  5. 前記荷電極板と前記接地極板のどちらか一方が、隣接する他方の極板よりも長いもしくは短いものであり、前記荷電極板、前記接地極板のうち、短い極板の上流側および下流側の少なくとも一方の端部に前記粉塵付着部を備えたこと特徴とする請求項１に記載の電気集塵装置。
  6. 前記金属線は、線径を５μｍ～２０μｍとし、
    それぞれの前記金属線の一端を前記荷電極板または前記接地極板に接着し、
    前記荷電極板と前記接地極板との極板間における電界強度を０．３ｋＶ／ｍｍ～１ｋＶ／ｍｍとしたことを特徴とする請求項１に記載の電気集塵装置。
  7. 前記金属線を束とし、前期荷電極板と前記接地極板に前記金属線の束を等間隔に備えたことを特徴とする請求項６に記載の電気集塵装置。
  8. 前記粉塵付着部は、金属網とした請求項１に記載の電気集塵装置。
  9. 前記金属網は、線径を２０μｍ～６０μｍとし、
    前記荷電極板と前記接地極板との極板間における電界強度を０．３ｋＶ／ｍｍ～１ｋＶ／ｍｍとしたことを特徴とする請求項８に記載の電気集塵装置。
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