(57)【要約】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。
2019087997.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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）。【０００３】
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。【０００４】
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。【０００５】
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）。【０００６】
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。【０００７】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平９−２２５３４０号公報
【特許文献２】特開平９−２３９２８９号公報
【発明の概要】
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】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】図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図３は、図１のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】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】図５は、同電気集塵装置の構成図である。
【図６】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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。
【００１５】
（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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
図５は、実施の形態１の電気集塵装置の構成図である。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
（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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
（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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
（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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
本実施の形態の特徴について、図１６〜１７Ｂを用いて説明する。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
（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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【産業上の利用可能性】
【００９６】
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。
【符号の説明】
【００９７】
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
【図１】
2019087997.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７Ａ】
2019087997.tif 000020
【図１７Ｂ】
2019087997.tif 000021
【図１８】
2019087997.tif 000022
【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【国際調査報告】
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2019087997.tif 000028
2019087997.tif 000029
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