【手続補正書】
【提出日】令和2年5月21日(2020.5.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主捕集管内に管状捕集モジュールを管軸方向に複数配設した多段型集塵壁構造の電気集塵部からなるディーゼルエンジン排ガス処理装置の放電電極であって、前記各管状捕集モジュールの前記放電電極の軸方向間隔（排気ガスの流れ方向の間隔）を前記各管状捕集モジュールの上流側で広く下流側で狭く配設して、各管状捕集モジュールの上流側は弱平均電界電極部とし、同下流側は強平均電界電極部とすることを特徴とするディーゼルエンジン排ガス処理用電気集塵装置の放電電極。
【請求項２】
主捕集管内に管状捕集モジュールを管軸方向に複数配設した多段型集塵壁構造の電気集塵部からなるディーゼルエンジン排ガス処理装置の放電電極であって、前記各管状捕集モジュールの上流側で前記放電電極の軸方向間隔（排気ガスの流れ方向の間隔）を広く配設し、前記各管状捕集モジュールの下流側に平板状放電電極を配設して、各管状捕集モジュールの上流側は弱平均電界電極部とし、同下流側は強平均電界電極部とすることを特徴とするディーゼルエンジン排ガス処理用電気集塵装置の放電電極。
【請求項３】
重油を使用するディーゼルエンジンの排ガス中に含まれる粒状物質に帯電させる放電電極、及び帯電された前記粒状物質を捕集する集塵電極を構成する所定長さの管状捕集部を有し、かつ前記放電電極は管状捕集部内に管軸方向に配設された主電極又は該主電極に設けられた電極筒に配設され径方向大径に突出する前記放電電極とによって構成された電気集塵手段を備え、前記放電電極及び集塵電極よりなり単一径で所定長さの主捕集管よりなる管状捕集部に、軸方向に短寸で径の異なる管状捕集モジュールを複数段に配置したディーゼルエンジン排ガス処理装置の放電電極であって、前記複数段に配置した前記管状捕集モジュールの少なくとも一つの管状捕集モジュールの放電電極は前記主電極の外周表面に周方向に直接又は間接に所望の間隔を隔てて径方向大径で管軸方向に配置された、低高さ放電電極針、低高さ鋸刃状の放電板、低高さ鋸刃状の放電板部を有する鋸刃状放電電極板あるいは低高さ環状放電電極のいずれか一つもしくはそれらの組み合わせであって、該放電電極の径方向外周端部の管軸方向の配設間隔を広く配設することにより該放電電極先端と前記集塵電極間の平均電界強度の弱い弱平均電界電極部を排気ガス流の上流側に、前記放電電極の配設間隔を狭く配置することにより該放電電極先端と前記集塵電極間の平均電界強度の強い強平均電界電極部を排気ガスの流れ方向下流側に配設して構成したことを特徴とするディーゼルエンジン排ガス処理用電気集塵装置の放電電極。
【請求項４】
重油を使用するディーゼルエンジンの排ガス中に含まれる粒状物質に帯電させる放電電極、及び帯電された前記粒状物質を捕集する集塵電極を構成する所定長さの管状捕集部を有し、かつ前記放電電極は管状捕集部内に管軸方向に配設された主電極又は該主電極に設けられた電極筒に配設され径方向大径に突出する前記放電電極とによって構成された電気集塵手段を備え、前記放電電極及び集塵電極よりなり単一径で所定長さの主捕集管よりなる管状捕集部に、軸方向に短寸で径の異なる管状捕集モジュールを複数段に配置したディーゼルエンジン排ガス処理装置の放電電極であって、前記複数段に配置した前記管状捕集モジュールの少なくとも一つの管状捕集モジュールの放電電極は前記主電極の外周表面に周方向に直接又は間接に所望の間隔を隔てて径方向大径で管軸方向に配置された、低高さ放電電極針、低高さ鋸刃状の放電板、低高さ鋸刃状の放電板部を有する鋸刃状放電電極板あるいは低高さ環状放電電極のいずれか一つもしくはそれらの組み合わせであって、該放電電極の径方向外周端部の管軸方向の配設間隔を広く配設することにより該放電電極先端と前記集塵電極間の平均電界強度の弱い弱平均電界電極部を排気ガス流の上流側に配設し、前記主電極の外周表面に周方向に直接又は間接に径方向大径で管軸方向に配置された平板状の放電電極であって該放電電極先端と前記集塵電極間の平均電界強度の強い強平均電界電極部を排気ガスの流れ方向下流側に配設して構成したことを特徴とするディーゼルエンジン排ガス処理用電気集塵装置の放電電極。
【請求項５】
前記放電電極は、一つの管状捕集モジュール部に弱平均電界電極部と強平均電界電極部が少なくとも一組配設されて構成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のディーゼルエンジン排ガス処理用電気集塵装置の放電電極。
【請求項６】
前記強平均電界電極部は、平板状基部に短尺の放電電極針あるいは低高さ鋸刃よりなる管軸方向の配設間隔が密な凹凸部を有する放電板が複数組配設されて構成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のディーゼルエンジン排ガス処理用電気集塵装置の放電電極。
【請求項７】
前記強平均電界電極部は、平板状基部の径方向先端の断面形状がＩ字状の平板形、あるいは周方向へ指向するＪ字状の湾曲部もしくはＬ字状の屈曲部を有する放電板を複数組配設して構成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のディーゼルエンジン排ガス処理用電気集塵装置の放電電極。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【発明の名称】ディーゼルエンジン排ガス処理用電気集塵装置の放電電極
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船舶用、発電用、一般産業用エンジン等のディーゼルエンジンにおけるコロナ放電を利用した排気ガスの電気式処理技術に係り、特に重油を燃料として使用する高い温度の排気ガスを排出するディーゼルエンジンの排ガス処理用電気集塵装置の放電電極に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種船舶や発電機並びに大型建機、さらには各種自動車等の動力源としてディーゼルエンジンが広範囲に採用されているが、このディーゼルエンジンから排出される排気ガスに含まれるＰＭは、周知の通り大気汚染をきたすのみならず、人体に極めて有害な物質であるため、その排気ガスの浄化は極めて重要である。このため、ディーゼルエンジンの燃焼方式の改善や各種排気ガスフィルタの採用、コロナ放電を利用して電気的に処理する方法等、既に数多くの提案がなされ、その一部は実用に供されている。
【０００３】
コロナ放電を利用して、ディーゼルエンジンから排出される排気ガスに含まれるＰＭを電気的に処理する技術としては、例えば特許文献１、２に記載された装置が本出願人により提案されている。
特許文献１に記載されている、重油以下の低質燃料を使用するディーゼルエンジン排ガス処理装置は、図１４にその構成例を示すように大きく分けてＰＭ粒子を捕集するために設ける電気集塵部１０１とサイクロン方式の分別捕集手段１０２とから構成され、電気集塵部１０１は管状捕集部１０１−１の集塵電極を構成する単一径で所定長さの主捕集管１０１−１、小径捕集管１１１−１Ａ−１、中径捕集管１１１−１Ｂ−１、及び主捕集管１０１−１と共通の大径捕集管１１１−１Ｃ−１と、排ガス中に含まれるＰＭに帯電させる放電電極１０１−２を備えた小径捕集部１１１−１Ａ、中径捕集部１１１−１Ｂ、大径捕集部１１１−１Ｃよりなる３段の捕集モジュールよりなっている。集塵電極を構成する主捕集管１０１−１には、上流側の端部に排ガス導入管部１０１−１ａを有し、下流側の端部の軸心付近にＰＭの低濃度排ガス導出管１０３を、下流側の端部の内周面付近にＰＭの高濃度排ガス導出部１０１−１ｂをそれぞれ連設している。
【０００４】
又、前記排ガスの流れ方向における電気集塵部１０１の下流側と上流側間に設けられたサイクロン方式の分別捕集手段１０２は、分別手段としてのサイクロン捕集部１０２−１と、該サイクロン捕集部１０２−１からの還流配管１０２−２とで構成されている。このサイクロン捕集部１０２−１は、電気集塵部１０１の主捕集管１０１−１の下流側の内周面付近に設けた高濃度排ガス導出部１０１−１ｂに連通管１０５−１及び高濃度排ガス配管１０５−２を介して接続された１台の接線式サイクロン１０２−１ａで構成され、さらに該接線式サイクロン１０２−１ａと、電気集塵部１０１の主捕集管１０１−１の上流側の排ガス導入管１０１−１ａとの間に、接線式サイクロン１０２−１ａ通過後の浄化ガスを排ガス導入管１０１−１ａ内を流れる排ガスに合流させるための還流配管１０２−２及び連通管１０５−３を配設している。ブロアー１０７は前記連通管１０５−１と接線式サイクロン１０２−１ａ間の高濃度排ガス配管１０５−２に設け、排ガス流に対して運動エネルギーを付与して昇圧・増速させて排ガス導入管１０１−１ａに確実に圧送・還流させるために設けている。前記低濃度排ガス導出管１０３には、接線式サイクロン１０２−１ａへの高濃度排ガス流入量及び流入速度と低濃度排ガス放出量の流量調整を行うためのダンパー１０８を設けている。
【０００５】
上記ディーゼルエンジン排ガス処理装置の各捕集モジュール内に設置される各電極の形態としては、例えば前記図１４に示す一本の共通の電極棒１０１−２ａに放射状に突設する電極針１０１−２ｂで構成された放電電極、図１５（Ａ）に示す一本の共通の電極棒１０１−２ａに突設するほぼ二等辺三角形を呈する鋸刃状の放電板１０１−２ｃで構成された放電電極、図１５（Ｂ）に示す一本の共通の電極棒１０１−２ａに突設する、鋸刃状の放電板部（山部）１０１−２ｅが基板部１０１−２ｆと一体に設けられた鋸刃状放電電極板１０１−２ｄで構成された放電電極等各種あるが、いずれも電極（電極針１０１−２ｂ、鋸刃状放電電極板１０１−２ｄ等）の軸方向間隔が一定に設けられている。
【０００６】
又、特許文献２に記載されたディーゼルエンジン排ガス処理用電気集塵装置は、図１６にその構成例を示すように、主捕集管２０１内に配置する管状捕集モジュールを管状捕集部の上流側より小径捕集部２０１−１、中径捕集部２０１−２、大径捕集部２０１−３の３段式となした多段型集塵壁構造のディーゼルエンジン排ガス処理装置において、小径捕集部２０１−１を除く中径捕集部２０１−２及び大径捕集部２０１−３に、それぞれ前記と同様の短尺の放電電極針あるいは低高さ鋸刃状放電電極板とで構成された放電電極２０１−２Ａ−１、２０１−３Ａ−１を配置して構成し、中径捕集部２０１−２の中径捕集管２０１−２Ａ内に配置される放電電極２０１−２Ａ−１は、主電極（電極棒）２０２の外周に周方向及び管軸方向に放射状に配置した放電電極針２０１−２Ａ−１ｃを有する放電電極支持筒２０１−２Ａ−１ｄとからなり、該放電電極支持筒２０１−２Ａ−１ｄは複数のステー２０１−２Ａ−１ｅを介して主電極２０２と同心に取着して構成され、大径捕集部２０１−３の主捕集管２０１と共通の大径捕集管２０１−３Ａ内に配置される放電電極２０１−３Ａ−１は、前記中径捕集管２０１−２Ａ内に配置された放電電極２０１−２Ａ−１の放電電極支持筒２０１−２Ａ−１ｄと同様に、主電極（電極棒）２０２の外周に周方向及び管軸方向に放射状に配置した放電電極針２０１−３Ａ−１ｃを有する放電電極支持筒２０１−３Ａ−１ｄとからなり、該放電電極支持筒２０１−３Ａ−１ｄも複数のステー２０１−３Ａ−１ｅを介して主電極２０２と同心に取着して構成されている。なお、小径捕集部２０１−１の小径捕集管２０１−１Ａ内に配置される放電電極２０１−１Ａ−１は、主電極２０２の外周に放射状に配置した短尺の放電電極針２０１−１Ａ−１ｃが設けられて構成されている。
【０００７】
しかしながら、前記した従来のディーゼルエンジン排ガス浄化装置（多段式）における前記放電電極１０１−２、２０１−１Ａ−１、２０１−２Ａ−１、２０１−３Ａ−１、電極棒１０１−２ａに直接突設する鋸刃状の放電板１０１−２ｃもしくは鋸刃状の放電板部（山部）１０１−２ｅが基板部１０１−２ｆと一体に設けられた鋸刃状放電電極板１０１−２ｄには、以下に記載する問題点がある。
即ち、例えば図１４に示す放電電極針の場合、一本の共通の電極棒１０１−２ａに放射状に突設する電極針１０１−２ｂで構成された放電電極、図１５（Ａ）に示す一本の共通の主電極（電極棒）１０１−２ａに突設するほぼ二等辺三角形を呈する鋸刃状の放電板１０１−２ｃで構成された放電電極、図１５（Ｂ）に示す一本の共通の主電極（電極棒）１０１−２ａに突設する、鋸刃状の放電板部（山部）１０１−２ｅが基板部１０１−２ｆと一体に設けられた鋸刃状放電電極板１０１−２ｄで構成された放電電極は、各々排気ガスの流れ方向に対し配設される間隔が一定（等間隔）であることから、各捕集モジュールの放電電極先端の電界は排気ガスの流れ方向に対しほぼ一定であり、ＰＭの捕集状況も排気ガスの流れ方向に対しほとんど変化することがないが、捕集率を維持するための高い印加電圧を確保するには大電流を必要とし電力消費が著しい。又、図１４、図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）に示す主電極の外周に取着された円筒状の放電電極支持筒２０１−２Ａ−１ｄ、２０１−３Ａ−１ｄの外周に放電電極針２０１−２Ａ−１ｃあるいは低高さ鋸刃状放電電極板１０１−２ｄを所定の密度に設定して放射状に配置しても、各々の排気ガスの流れ方向に対し配設される間隔は前記と同様に一定であることから、この場合も各捕集モジュールの放電電極針あるいは低高さ鋸刃状放電電極板先端の電界は排気ガスの流れ方向に対しほぼ一定であり、ＰＭの捕集状況も排気ガスの流れ方向に対しほとんど変化することがないが、捕集率を維持するための高い印加電圧を確保するには大電流を必要とし電力消費が著しい。従って、両技術共に各捕集モジュールの全長にわたり捕集率を維持するための高い印加電圧を確保するには大電流を必要とし電力消費が著しいという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１４−２３８０８６号
【特許文献２】特開２０１７−９５２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、前記した従来のディーゼルエンジン排ガス浄化装置（多段式）の放電電極の問題点を解決するためになされたもので、該放電電極の軸方向間隔（排気ガスの流れ方向の間隔）を各管状捕集モジュールの上流側と下流側とで変化させることにより、ＰＭへの初期帯電、ＰＭの剥離、剥離後の再帯電、再剥離後の再々帯電との繰り返し等が容易に行われてＰＭの捕集を確実にすると共に捕集壁での平均電界強度を維持しながら印加電圧を確保しかつ放電電流を低下させて消費電力の削減を実施することが可能なディーゼルエンジン排ガス処理用電気集塵装置の放電電極を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者等は、ＰＭの捕集を確実にすると共に捕集壁での平均電界強度を維持しながら印加電圧を確保しかつ放電電流を低下させて消費電力の削減を実施することが可能な舶用ディーゼルエンジンの排ガス処理用電気集塵装置の放電電極を見出すための予備解析と予備実験を行った。この予備解析と予備実験では、舶用ディーゼルエンジンの排ガス処理用電気集塵装置の放電電極の形態の相違に伴う各種放電特性を比較し消費電力の傾向を調べた。以下に、その予備解析と予備実験について説明する。
［I］予備解析
（１）電極の形態：全長４７５ｍｍ、捕集管（イ）とのギャップ５１ｍｍ（一定）。
(1)電極形態１（図１（ａ）、（ｂ））：電極棒（ハ）の全長にわたり高さ８７ｍｍのほぼ二等辺三角形を呈する放電板（ロ）を突設した鋸刃状電極（２５ｍｍピッチで１列当たり２０枚、放射状に１２列配置）。
(2)電極形態２（図２（ａ）、（ｂ））：電極筒（ニ）の全長にわたり高さ２３ｍｍのほぼ二等辺三角形を呈する放電板（ホ）を突設した鋸刃状電極（２５ｍｍピッチで１列当たり２０枚、放射状に１２列配置）。
(3)電極形態３（図３（ａ）、（ｂ））：電極筒（ニ）の上流側に長さ約１２５ｍｍにわたり高さ２３ｍｍのほぼ二等辺三角形を呈する放電板（ホ）からなる鋸刃状電極（２５ｍｍピッチで１列当たり５枚）を、同下流側に長さ３５０ｍｍにわたり同一高さ（２３ｍｍ）の平板状放電板（ヘ）からなる平板状電極（放射状に１２枚列配置）を、それぞれ突設した放電電極。
（２）電界の分布と電界強度の傾向（理論解析）：
(1)電界の分布と電界強度の傾向のイメージ（図４に示す）。
(2)結果：
(a)電極形態１より電極形態２の方が捕集壁面での平均電界は強くなる。
(b)電極形態３は捕集壁面での平均電界が電極形態２よりさらに強くなる。
(C)電極形態３は平板状部分の存在により放電電流を抑制できるが、平板状部分でもコロナ放電は発生し、ＰＭの再帯電、再剥離、再付着、再々帯電に伴うジャンピング現象は発生する。
(d)電極先端での電界強度……電極形態１＞電極形態２＞電極形態３
(e)捕集壁面での平均電界強度……電極形態３＞電極形態２＞電極形態１
［II］予備実験
（１）印加電圧と放電電流（常温、大気圧での実験）
(1)電極形態の相違による、コロナ放電開始及びスパーク発生電圧、放電電圧及び所要電流（消費電力）の傾向を調査した結果を図５に示す。
(2)結果：
(a)いずれの電極形態であっても印加電圧が１０ｋＶ付近よりコロナ放電が始まる。
(b)いずれの電極形態であっても印加電圧が４０ｋＶ付近でスパークが発生した。
(C)電極形態１及び電極形態２の電流／電圧の特性はほぼ同様な傾向を示している。
(d)なお、ＰＭの捕集率が高くスパーク発生の危険性の低い放電電圧は３７ｋＶ程度である。
(e)電極形態３は、電極形態１及び電極形態２と比較し、より少ない電流でＰＭ捕集に有効な高い放電電圧を確保でき、消費電力が少なく省エネルギー性に優れている。
【００１１】
本発明に係るディーゼルエンジン排ガス処理用電気集塵装置の放電電極は、上記予備解析及び予備実験の結果に基づいて見出されたもので、その要旨は、主捕集管内に管状捕集モジュールを管軸方向に複数配設した多段型集塵壁構造の電気集塵部からなるディーゼルエンジン排ガス処理装置の放電電極であって、前記各管状捕集モジュールの電極の軸方向間隔（排気ガスの流れ方向の間隔）を前記各管状捕集モジュールの上流側で広く下流側で狭く配設して、各管状捕集モジュールの上流側は弱平均電界電極部とし、同下流側は強平均電界電極部とすることを特徴とするディーゼルエンジン排ガス処理用電気集塵装置の放電電極である。
又、本発明のディーゼルエンジン排ガス処理用電気集塵装置の放電電極は、主捕集管内に管状捕集モジュールを管軸方向に複数配設した多段型集塵壁構造の電気集塵部からなるディーゼルエンジン排ガス処理装置の放電電極であって、前記各管状捕集モジュールの上流側で前記放電電極の軸方向間隔（排気ガスの流れ方向の間隔）を広く配設し、前記各管状捕集モジュールの下流側に平板状放電電極を配設して、各管状捕集モジュールの上流側は弱平均電界電極部とし、同下流側は強平均電界電極部とすることを特徴とするものである。
【００１２】
より具体的には、重油を使用するディーゼルエンジンの排ガス中に含まれる粒状物質に帯電させる放電電極、及び帯電された前記粒状物質を捕集する集塵電極を構成する所定長さの管状捕集部を有し、かつ前記放電電極は管状捕集部内に管軸方向に配設された主電極又は該主電極に設けられた電極筒に配設され径方向大径に突出する前記放電電極とによって構成された電気集塵手段を備え、前記放電電極及び前記集塵電極である単一径で所定長さの主捕集管よりなる管状捕集部に、軸方向に短寸で径の異なる管状捕集モジュールを複数段に配置したディーゼルエンジン排ガス処理装置の放電電極であって、前記複数段に配置した前記管状捕集モジュールの少なくとも一つの管状捕集モジュールの放電電極は前記主電極の外周表面に周方向に直接又は間接に所望の間隔を隔てて径方向大径で管軸方向に配置された、低高さ放電電極針、低高さ鋸刃状の放電板、低高さ鋸刃状の放電板部（山部）を有する鋸刃状放電電極板あるいは低高さ環状放電電極のいずれか一つもしくはそれらの組み合わせであって、該放電電極の径方向外周端部の管軸方向の配設間隔を広く配設することにより該放電電極先端と前記集塵電極間の平均電界強度の弱い弱平均電界電極部を排気ガス流の上流側に、前記放電電極の配設間隔を狭く配置することにより該放電電極先端と前記集塵電極間の平均電界強度の強い強平均電界電極部を排気ガスの流れ方向下流側に配設して構成されたことを特徴とするディーゼルエンジン排ガス処理用電気集塵装置の放電電極である。
【００１３】
又、本発明は、重油を使用するディーゼルエンジンの排ガス中に含まれる粒状物質に帯電させる放電電極、及び帯電された前記粒状物質を捕集する集塵電極を構成する所定長さの管状捕集部を有し、かつ前記放電電極は管状捕集部内に管軸方向に配設された主電極又は該主電極に設けられた電極筒に配設され径方向大径に突出する前記放電電極とによって構成された電気集塵手段を備え、前記放電電極及び集塵電極よりなり単一径で所定長さの主捕集管よりなる管状捕集部に、軸方向に短寸で径の異なる管状捕集モジュールを複数段に配置したディーゼルエンジン排ガス処理装置の放電電極であって、前記複数段に配置した前記管状捕集モジュールの少なくとも一つの管状捕集モジュールの放電電極は前記主電極の外周表面に周方向に直接又は間接に所望の間隔を隔てて径方向大径で管軸方向に配置された、低高さ放電電極針、低高さ鋸刃状の放電板、低高さ鋸刃状の放電板部を有する鋸刃状放電電極板あるいは低高さ環状放電電極のいずれか一つもしくはそれらの組み合わせであって、該放電電極の径方向外周端部の管軸方向の配設間隔を広く配設することにより該放電電極先端と前記集塵電極間の平均電界強度の弱い弱平均電界電極部を排気ガス流の上流側に配設し、前記主電極の外周表面に周方向に直接又は間接に径方向大径で管軸方向に配置された平板状の放電電極であって該放電電極先端と前記集塵電極間の平均電界強度の強い強平均電界電極部を排気ガスの流れ方向下流側に配設して構成したことを特徴とするディーゼルエンジン排ガス処理用電気集塵装置の放電電極である。
【００１４】
さらに、本発明の前記放電電極は、一つの管状捕集モジュール部に弱平均電界電極部と強平均電界電極部が少なくとも一組配設されて構成されていることを好ましい態様とするものである。
又、前記強平均電界電極部は、平板状基部に短尺で低高さの放電電極針あるいは低高さ鋸刃よりなる管軸方向の配設間隔が密な凹凸部を有する放電板が複数組配設されて構成されていることを好ましい態様とするものである。
さらに又、前記強平均電界電極部は、平板状基部の径方向先端の断面形状がＩ字状の平板形、あるいは周方向へ指向するＪ字状の湾曲部もしくはＬ字状の屈曲部を有する放電板を複数組配設して構成されていることを好ましい態様とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のディーゼルエンジン排ガス処理用電気集塵装置の放電電極によれば、以下に記載する優れた効果を奏する。
（１）．管状捕集モジュール内の排気ガスの上流側において各々の放電電極は径方向外周端部の管軸方向の配設間隔を広く配設して、該放電電極先端と集塵電極間を弱平均電界電極部としたことにより、放電電極先端での最大電界が強くなりコロナ放電が良好に発生してＰＭ表面にコロナ電子が付着し帯電したＰＭは大きなクーロン力を得ることとなって捕集面への大きな付着力を獲得して確実に集塵電極の捕集面に移動し付着して堆積することができ、捕集面に移動し付着・堆積したＰＭはコロナ電子が捕集面にリークすることによって捕集面への付着力（クーロン力）を失って剥離し、排気ガスによって下流側に流されることとなり、又、排気ガスの下流側においては各電極が管軸方向に所望の狭い間隔で密集又は間隔なく配置されて、放電電極先端と集塵電極間を強平均電界電極部としたことにより、上流側の弱平均電界電極部より弱いコロナ放電であって少ないコロナ電子のＰＭ表面への付着による少ない帯電でも捕集面からあまり離れていないＰＭあるいは堆積により表面積が大きくなっているＰＭには十分なクーロン力を得ることとなって捕集面への再付着力を獲得し確実に集塵電極の捕集面に移動し再付着して堆積し、その後この再剥離・再付着・再堆積を繰返すジャンピング現象を呈して捕集壁面付近の排気ガス流のＰＭ濃度の濃化を促し高濃度排出部からのＰＭの分流を確実化させてサイクロン又は衝突式慣性力粒子分離式の捕集部で大径化したＰＭを確実に捕集後、除去してディーゼルエンジン排ガス処理装置としてＰＭの捕集を確実化できると共に捕集壁での平均電界強度を維持しながら印加電圧を確保しかつ放電電流を低下させて消費電力の削減を実施することが可能となる。
（２）．一つの管状捕集モジュール部内における放電電極を、上流側弱平均電界電極部と下流側強平均電界電極部とを一つの組み合わせとして電極の軸方向（排気ガスの流れ方向）に複数組配設すると、例え一組目の弱平均電界電極部と強平均電界電極部の組み合わせ部を通過したＰＭが排気ガスの渦流化などにより捕集面から剥離した後に大きく離れた場合であっても、二組目以降の上流側弱平均電界電極部と下流側強平均電界電極部により確実にコロナ放電を受けて帯電し大きなクーロン力を得て捕集面に捕集・堆積を繰返させることが可能となりその後ジャンピングさせながら濃縮させてＰＭを確実に捕集できると共に捕集壁での平均電界強度を維持しながら印加電圧を確保しかつ放電電流を低下させて消費電力の削減を実施することが可能となる。
（３）．弱平均電界電極部の排気ガス流れ方向最上流の放電電極に低高さの環状放電電極を配設すると、この環状放電電極の先端と捕集壁面間の電界が増大し放電電極先端より起こるコロナ電子の放出量が増加し、さらに周方向に連続しているので周方向のデッドスポットも減少してＰＭへのクーロン力が強くなり確実に捕集壁面に付着・捕集・堆積し最終的にＰＭの確実な捕集がはかられると共に放電電流を低下させて消費電力の削減を実施することが可能となる。
（４）．強平均電界電極部は、フラットな平板状基部に短尺・短寸で低高さの放電電極針あるいは低高さの鋸刃状の放電電極針を管軸方向の配設間隔の密度が高い凹凸部の単独もしくは組合せて一体もしくは別体に形成しておくことにより、エンジンの運転諸条件の変化に適合し易くなり捕集面より剥離したＰＭに対し確実に帯電させてクーロン力を得させて捕集面に捕集・堆積を繰返させることが可能となり、その後ジャンピングさせながら濃縮させてＰＭを確実に捕集することができると共に放電電流を低下させて消費電力の削減を実施することが可能となる。
（５）．強平均電界電極部は、平板状基部の径方向先端の断面形状をＩ字状の平坦に形成すると放電電極の製造が容易になるのみならず、ＰＭを確実に捕集しながら排気ガスの流過抵抗が少なくなりエネルギーロスが減少することにより燃料消費量が少なくなり燃費が良くなる。又、強平均電界電極部の平板状基部の径方向先端の断面形状を周方向へ指向するＪ字状の湾曲部もしくはＬ字状の屈曲部に形成した場合は、強平均電界電極部への機械振動や熱応力に対する変形剛性が高くなりディーゼルエンジン排ガス処理用電気集塵装置の耐久性確保に有効である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明者等が行った予備解析に用いた電極形態１のイメージ図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は端面図である。
【図２】同じく予備解析に用いた電極形態２のイメージ図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は端面図である。
【図３】同じく予備解析に用いた電極形態３のイメージ図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は端面図である。
【図４】同じく予備解析で得た電界の分布と電界強度の傾向を示すイメージ図である。
【図５】本発明者等が行った予備実験で得た印加電圧と放電電流の関係を示すグラフである。
【図６】本発明に係るディーゼルエンジン排ガス処理用電気集塵装置の放電電極の第１実施例を示す要部概略縦断面図である。
【図７】本発明に係るディーゼルエンジン排ガス処理用電気集塵装置の放電電極の第２実施例を示す要部概略縦断面図である。
【図８】本発明に係るディーゼルエンジン排ガス処理用電気集塵装置の放電電極の第３実施例を示す要部概略縦断面図である。
【図９】本発明に係るディーゼルエンジン排ガス処理用電気集塵装置の放電電極の第４実施例を示す要部概略縦断面図である。
【図１０】図９に示す第４実施例の放電電極における強平均電界電極部の断面形状を示す概略図で、（ａ）はＩ字状の断面形状、（ｂ）はＬ字状の断面形状、（ｃ）はＪ字状の断面形状をそれぞれ示す。
【図１１】本発明の実施例１で用いたディーゼルエンジン排ガス処理用電気集塵装置の各部寸法を示す概略図である。
【図１２】実施例の従来例１で用いたディーゼルエンジン排ガス処理用電気集塵装置の各部寸法を示す概略図である。
【図１３】実施例の従来例２で用いたディーゼルエンジン排ガス処理用電気集塵装置の各部寸法を示す概略図である。
【図１４】従来のディーゼルエンジン排ガス処理用電気集塵装置の全体構成の一例を示す概略縦断面図である。
【図１５Ａ】図１４に示すディーゼルエンジン排ガス処理用電気集塵装置の各捕集モジュール内に設置される各電極の形態の一例を示す概略図である。
【図１５Ｂ】同じく図１４に示すディーゼルエンジン排ガス処理用電気集塵装置の各捕集モジュール内に設置される各電極の形態の他の例を示す概略図である。
【図１６】従来のディーゼルエンジン排ガス処理用電気集塵装置の全体構成の他の例を示す概略縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図６に示す第１実施例のディーゼルエンジン排ガス処理用電気集塵装置は、管状捕集モジュールを多段式となしてＰＭを濃縮し、サイクロン（図示せず）を使用してＰＭを捕集する方式に適用したもので、ここでは管状捕集モジュールを管状捕集部１１−１の上流側より小径捕集部１１−１Ａ、中径捕集部１１−１Ｂ、大径捕集部１１−１Ｃの３段式のディーゼルエンジン排ガス処理装置に適用した放電電極を例示したもので、電気集塵部１は、管状捕集部１１−１の集塵電極を構成する単一径で所定長さの主捕集管１−１、小径捕集管１１−１Ａ−１、中径捕集管１１−１Ｂ−１と、排ガス中に含まれるＰＭに帯電させる放電電極１１−１Ａ−２、１１−１Ｂ−２、１１−１Ｃ−２とからなり、各放電電極はそれぞれ排気ガスの上流側に弱平均電界電極部（捕集電極）１１−１Ａ−２Ｗ、１１−１Ｂ−２Ｗ、１１−１Ｃ−２Ｗを、下流側に強平均電界電極部（捕集電極）１１−１Ａ−２Ｐ、１１−１Ｂ−２Ｐ、１１−１Ｃ−２Ｐを備えた３段の捕集モジュールよりなる。
【００１８】
即ち、最上流側の第１段目の小径の管状捕集モジュールは、集塵電極である小径捕集管１１−１Ａ−１をステー（図示せず）で主捕集管１−１に導電状態で固定してその内部に小径捕集管１１−１Ａ−１との間に放電間隔を保持して電極棒（主電極）１−２ａの外表面に排気ガス流の上流側には軸方向に所望の広い間隔で各放電電極先端での最大電界が強くコロナ放電が良好に発生するが放電電極先端での電界は強いが該放電電極先端から集塵電極迄の平均電界強度の弱い短寸で針状の電極針１１−１Ａ−２ｗを複数放射状に配設して弱平均電界電極部１１−１Ａ−２Ｗとし、排気ガス下流側には軸方向に所望の狭い間隔で各電極先端での最大電界は弱平均電界電極部１１−１Ａ−２Ｗよりは低くなり電界も弱くなるが該弱平均電界電極部より弱いコロナ放電であって少ないコロナ電子のＰＭ表面への付着による少ない帯電でも捕集面からあまり離れていないＰＭあるいは堆積により表面積が大きくなっているＰＭには十分なクーロン力を得ることとなって捕集面への再付着力を獲得し確実に集塵電極の捕集面に移動し再付着して堆積し、その後この再剥離・再付着・再堆積を繰返すジャンピング現象を呈する放電電極先端の電界は弱いが放電電極先端から集塵電極迄の平均電界強度の強い短寸で針状の電極針１１−１Ａ−２ｐを複数密集させて周方向に放射状に配設して強平均電界電極部１１−１Ａ−２Ｐとし、前記弱平均電界電極部１１−１Ａ−２Ｗと強平均電界電極部１１−１Ａ−２Ｐとで小径捕集部１１−１Ａとする。
【００１９】
次いで第２段目の中径の管状捕集モジュールは、集塵電極である中径捕集管１１−１Ｂ−１を同じくステー（図示せず）で主捕集管１−１に固定してその内部に中径捕集管１１−１Ｂ−１との間に放電間隔を保持して電極棒１−２ａの外表面にステー１１−１Ｂ−２ｓで導電状態で固定されている電極筒１１−１Ｂ−２ｔに排気ガス流の上流側には軸方向に所望の広い間隔で各放電電極先端での最大電界が強くなりコロナ放電が良好に発生するが放電電極先端での電界は強いが該放電電極先端から集塵電極迄の平均電界強度の弱い短寸で針状の電極針１１−１Ｂ−２ｗを複数放射状に配設して弱平均電界電極部１１−１Ｂ−２Ｗとし、排気ガス下流側の電極筒１１−１Ｂ−２ｔには放電極先端の電界は弱いが放電極先端から集塵電極までの平均電界強度の強い平板１１−１Ｂ−２ｐを軸方向でかつ周方向に複数放射状に配設して強平均電界電極部１１−１Ｂ−２Ｐとし、前記弱平均電界電極部１１−１Ｂ−２Ｗと強平均電界電極部１１−１Ｂ−２Ｐとで中径捕集部１１−１Ｂとする。
【００２０】
さらに最下流側の第３段目の最大径の管状捕集モジュールは、集塵電極である主捕集管１−１と共通の大径捕集管１１−１Ｃ−１の内部に、該大径捕集管１１−１Ｃ−１との間に放電間隔を保持して電極棒１−２ａの外表面にステー１１−１Ｃ−２ｓで導電状態で固定されている電極筒１１−１Ｃ−２ｔに排気ガス流の上流側には軸方向に所望の広い間隔で各放電電極先端での最大電界が強くなりコロナ放電が良好に発生するが、放電電極先端での電界は強いが該放電電極先端から集塵電極迄の平均電界強度の弱い高さの低いほぼ二等辺三角形を呈する鋸刃状電極針の電極針１１−１Ｃ−２ｗを周方向に複数放射状に配設して弱平均電界電極部１１−１Ｃ−２Ｗとし、排気ガス下流側の電極筒１１−１Ｃ−２ｔには放電極先端の電界は弱いが放電極先端から集塵電極までの平均電界強度の強い平板１１−１Ｃ−２ｐを軸方向でかつ周方向に複数放射状に配設して強平均電界電極部１１−１Ｃ−２Ｐとし、前記弱平均電界電極部１１−１Ｃ−２Ｗと強平均電界電極部１１−１Ｃ−２Ｐとで大径捕集部１１−１Ｃとする。このような構成により、ＰＭの捕集を確実化すると共に捕集壁での平均電界強度を維持しながら印加電圧を確保しかつ放電電流を低下させて消費電力の削減を実施することが可能となった。
【００２１】
図７に示す第２実施例のディーゼルエンジン排ガス処理用電気集塵装置は、前記図６に示す第１実施例のディーゼルエンジン排ガス処理用電気集塵装置と同様の、管状捕集モジュールを多段式となしてＰＭを濃縮し、サイクロン（図示せず）を使用してＰＭを捕集する方式において、管状捕集モジュールを管状捕集部２１−１の上流側より小径捕集部２１−１Ａ、中径捕集部２１−１Ｂ、大径捕集部２１−１Ｃの３段式のディーゼルエンジン排ガス処理装置に適用した放電電極を例示したもので、電気集塵部２は、管状捕集部２１−１の集塵電極を構成する単一径で所定長さの主捕集管２−１、小径捕集管２１−１Ａ−１、中径捕集管２１−１Ｂ−１と、排ガス中に含まれるＰＭに帯電させる放電電極２１−１Ａ−２、２１−１Ｂ−２、２１−１Ｃ−２とからなり、各放電電極はそれぞれ排気ガスの上流側に弱平均電界電極部（捕集電極）２１−１Ａ−２Ｗ、２１−１Ｂ−２Ｗ、２１−１Ｃ−２Ｗを、下流側に強平均電界電極部（捕集電極）２１−１Ａ−２Ｐ、２１−１Ｂ−２Ｐ、２１−１Ｃ−２Ｐを備えた３段の捕集モジュールよりなる。
【００２２】
即ち、図７に示す第２実施例のディーゼルエンジン排ガス処理用電気集塵装置の最上流側の第１段目の小径の管状捕集モジュールは、集塵電極である小径捕集管２１−１Ａ−１をステー２１−１Ａ−１ｓで主捕集管２−１に導電状態で固定してその内部に小径捕集管２１−１Ａ−１との間に放電間隔を保持して電極棒（主電極）２−２ａの外表面に、排気ガス流の上流側には軸方向に所望の広い間隔で各放電電極先端での最大電界が強くコロナ放電が良好に発生するが放電電極先端での電界は強いが該放電電極先端から集塵電極迄の平均電界強度の弱い短寸で針状の電極針２１−１Ａ−２ｗを周方向に複数放射状に配設して弱平均電界電極部２１−１Ａ−２Ｗとし、排気ガス下流側には軸方向に所望の狭い間隔で各電極先端での最大電界は弱平均電界電極部２１−１Ａ−２Ｗよりは低くなり電界も弱くなるが該弱平均電界電極部より弱いコロナ放電であって少ないコロナ電子のＰＭ表面への付着による少ない帯電でも捕集面からあまり離れていないＰＭあるいは堆積により表面積が大きくなっているＰＭには十分なクーロン力を得ることとなって捕集面への再付着力を獲得し確実に集塵電極の捕集面に移動し再付着して堆積し、その後この再剥離・再付着・再堆積を繰返すジャンピング現象を呈する放電電極先端の電界は弱いが放電電極先端から集塵電極迄の平均電界強度の強い針状の電極針２１−１Ａ−２ｐを複数密集させて放射状に配設して強平均電界電極部２１−１Ａ−２Ｐとし、前記弱平均電界電極部２１−１Ａ−２Ｗと強平均電界電極部２１−１Ａ−２Ｐとで小径捕集部２１−１Ａとする。
【００２３】
次いで第２段目の中径の管状捕集モジュールは、集塵電極である中径捕集管２１−１Ｂ−１を同じくステー２１−１Ｂ−１ｓで主捕集管２−１に導電状態で固定してその内部に中径捕集管２１−１Ｂ−１との間に放電間隔を保持して電極棒２−２ａの外表面にステー２１−１Ｂ−２ｓで導電状態で固定されている電極筒２１−１Ｂ−２ｔに、排気ガス流の上流側には軸方向に所望の広い間隔で各放電電極先端での最大電界が強くなりコロナ放電が良好に発生するが放電電極先端での電界は強いが該放電電極先端から集塵電極迄の平均電界強度の弱い高さの異なる針状の電極針２１−１Ｂ−２ｗを複数放射状に配設して弱平均電界電極部２１−１Ｂ−２Ｗとし、排気ガス下流側の電極筒２１−１Ｂ−２ｔには放電極先端の電界は弱いが放電極先端から集塵電極までの平均電界強度の強い短寸針状電極針２１−１Ｂ−２ｍを径方向先端で軸方向に複数密集させた平板２１−１Ｂ−２Ｍを軸方向でかつ周方向に複数放射状に配設して強平均電界電極部２１−１Ｂ−２Ｐとし、前記弱平均電界電極部２１−１Ｂ−２Ｗと強平均電界電極部２１−１Ｂ−２Ｐとで中径捕集部２１−１Ｂとする。
【００２４】
さらに最下流側の第３段目の最大径の管状捕集モジュールは、集塵電極である主捕集管２−１と共通の大径捕集管２１−１Ｃ−１の内部に、該大径捕集管２１−１Ｃ−１との間に放電間隔を保持して電極棒２−２ａの外表面にステー２１−１Ｃ−２ｓで導電状態で固定されている電極筒２１−１Ｃ−２ｔに排気ガス流の上流側には軸方向に所望の広い間隔で各放電電極先端での最大電界が強くなりコロナ放電が良好に発生するが、放電電極先端での電界は強いが該放電電極先端から集塵電極迄の平均電界強度の弱い高さの異なる略二等辺三角形を呈する低高鋸刃状電極針の電極針２１−１Ｃ−２ｗを軸方向でかつ順次高さが高くなるよう放射状に複数配設して弱平均電界電極部２１−１Ｃ−２Ｗとし、排気ガス下流側の電極筒２１−１Ｃ−２ｔには放電極先端の電界は弱いが放電極先端から集塵電極までの平均電界強度の強い短寸針状電極針２１−１Ｃ−２ｍを径方向先端で軸方向に複数密集させた平板２１−１Ｃ−２Ｍを軸方向でかつ周方向に複数放射状に配設して強平均電界電極部２１−１Ｃ−２Ｐとし、前記弱平均電界電極部２１−１Ｃ−２Ｗと強平均電界電極部２１−１Ｃ−２Ｐとで大径捕集部２１−１Ｃとする。このような構成により、この第２実施例においてもＰＭの捕集を確実化すると共に捕集壁での平均電界強度を維持しながら印加電圧を確保しかつ放電電流を低下させて消費電力の削減を実施することが可能となった。
【００２５】
図８に示す第３実施例のディーゼルエンジン排ガス処理用電気集塵装置は、前記図６、図７に示すディーゼルエンジン排ガス処理用電気集塵装置と同様の、管状捕集モジュールを多段式となしてＰＭを濃縮し、サイクロン（図示せず）を使用してＰＭを捕集する方式において、管状捕集モジュールを管状捕集部の上流側より小径捕集部、中径捕集部、大径捕集部の３段式のディーゼルエンジン排ガス処理装置に適用した放電電極を例示したものであるが、ここでは中径捕集モジュール部のみを用いて当該放電電極の構成を説明する。
【００２６】
即ち、図８に示す第３実施例のディーゼルエンジン排ガス処理用電気集塵装置の第２段目の中径捕集部３１−１Ｂは、集塵電極である中径捕集管３１−１Ｂ−１をステー３１−１Ｂ−１ｓで主捕集管３−１に固定してその内部に中径捕集管３１−１Ｂ−１との間に放電間隔を保持して電極棒３−２ａの外表面にステー３１−１Ｂ−２ｓで導電状態で固定されている電極筒３１−１Ｂ−２ｔに、排気ガス流の上流側には当該電極筒先端部に配設した環状のコーンエッジリング３１−１Ｂ−２ｃと、軸方向に所望の広い間隔で各放電電極先端での最大電界が強くなりコロナ放電が良好に発生するが放電電極先端での電界は強いが該放電電極先端から集塵電極迄の平均電界強度の弱い針状の電極針３１−１Ｂ−２ｗを複数放射状に配設した弱平均電界電極部３１−１Ｂ−２Ｗと、該弱平均電界電極部の下流側に放電極先端の電界は弱いが放電極先端から集塵電極までの平均電界強度の強い短寸針状電極針３１−１Ｂ−２ｍを径方向先端で軸方向に複数密集させた平板３１−１Ｂ−２Ｍを軸方向でかつ周方向に複数放射状に配設した強平均電界電極部３１−１Ｂ−２Ｐの組合わせを軸方向に３段連続させて配設することにより、軸方向に所望の広い間隔で各放電電極先端での最大電界が強くなりコロナ放電が良好に発生する短寸で針状の電極針等を周方向に複数放射状に配設した弱平均電界電極部３１−１Ｂ−２Ｗが３組、軸方向に所望の狭い間隔で各電極先端での最大電界が弱平均電界電極部より低く電界も弱いが弱平均電界電極部より弱いコロナ放電による少ないコロナ電子のＰＭ表面への付着による少ない帯電でも捕集面からあまり離れていないＰＭあるいは堆積により表面積が大きいＰＭには十分なクーロン力を得て捕集面への再付着力を獲得し確実に捕集面に移動し再付着し堆積してその後この再剥離・再付着・再堆積を繰返すジャンピング現象を呈する短寸で針状の電極針等を複数密集させて放射状に配設した強平均電界電極部３１−１Ｂ−２Ｐを３組各々交互に配置した構成となしたものである。
【００２７】
ここで、排気ガス流の上流側１段目の弱平均電界電極部３１−１Ｂ−２Ｗと強平均電界電極部３１−１Ｂ−２Ｐの組は、電極筒３１−１Ｂ−２ｔの排気ガス最上流側端末部に好ましくはリーク孔３１−１Ｂ−２ｃｒを有する環状のコーンエッジリング３１−１Ｂ−２ｃを、その後流側に軸方向間隔を広く保持して電極針３１−１Ｂ−２ｗを複数設けた弱平均電界電極部３１−１Ｂ−２Ｗと、略全長にわたって極短寸の電極針３１−１Ｂ−２ｍ又は極めて高さの低い鋸刃状電極（図示せず）を多数、軸方向間隔を狭く密集させて溶接・ろう付け等により別体又は一体に設けた低高さ平板３１−１Ｂ−２Ｍを電極筒３１−１Ｂ−２ｔの外周面に軸方向でかつ放射状に複数配設した強平均電界電極部３１−１Ｂ−２Ｐより構成されている。又、２段目と３段目の弱平均電界電極部３１−１Ｂ−２Ｗと強平均電界電極部３１−１Ｂ−２Ｐの組も、それぞれ排気ガス流上流側に軸方向間隔を広く保持して設けた複数組の電極針３１−１Ｂ−２ｗから成る弱平均電界電極部３１−１Ｂ−２Ｗと、略全長にわたって極短寸の電極針又は鋸刃状電極を多数、軸方向間隔を狭く密集させて溶接・ろう付け等により設けた低高さ平板３１−１Ｂ−２Ｍを軸方向に所望長さの物を放射状に複数配置した前記と同様の強平均電界電極部３１−１Ｂ−２Ｐよりなる。
【００２８】
このように３段の組合わせにより構成することにより、弱平均電界電極部３１−１Ｂ−２Ｗ通過時に強い電界のコロナ放電による大きなクーロン力による捕集壁面への確実な付着と強平均電界電極部３１−１Ｂ−２Ｐ通過時の弱い電界のコロナ放電による少ないコロナ電子のＰＭ表面への付着による少ない帯電での剥離・堆積の繰り返しを、この中径捕集モジュール部通過中のＰＭに対し少なくとも三度繰り返すこととなり、放電電流を低下させて消費電力の削減を実施することを可能としながら最終的にＰＭの捕集を確実化することができる。
【００２９】
なお、弱平均電界電極部３１−１Ｂ−２Ｗと強平均電界電極部３１−１Ｂ−２Ｐの周方向の配設位置は、特に限定するものではなく、周方向に同位相で軸方向に連続して設けてもよく位相をずらせて千鳥配置に設けてもよく、又、各段を構成する電極の周方向の配設位置も周方向に同位相で軸方向に連続して設けてもよく位相をずらせて千鳥配置に設けてもよい。
【００３０】
図９に示す第４実施例のディーゼルエンジン排ガス処理用電気集塵装置は、前記図８に示すディーゼルエンジン排ガス処理用電気集塵装置と同様の、管状捕集モジュールを多段式となしてＰＭを濃縮し、サイクロン（図示せず）を使用してＰＭを捕集する方式において、管状捕集モジュールを管状捕集部の上流側より小径捕集部、中径捕集部、大径捕集部の３段式のディーゼルエンジン排ガス処理装置に適用した放電電極を例示したものであるが、本実施例も前記図８に示す第３実施例の管状捕集モジュールと同様の中径捕集モジュール部のみを用いて当該放電電極の構成を説明する。
【００３１】
即ち、図９に示す第４実施例のディーゼルエンジン排ガス処理用電気集塵装置の第２段目の中径捕集部４１−１Ｂは、集塵電極である中径捕集管４１−１Ｂ−１をステー４１−１Ｂ−１ｓで主捕集管４−１に導電状態で固定してその内部に中径捕集管４１−１Ｂ−１との間に放電間隔を保持して電極棒４−２ａの外表面にステー４１−１Ｂ−２ｓで導電状態で固定されている電極筒４１−１Ｂ−２ｔに、排気ガス流の上流側には軸方向に所望の広い間隔に設けた弱平均電界電極部４１−１Ｂ−２Ｗと、該弱平均電界電極部の下流側に間隔を設けないフラットな強平均電界電極部４１−１Ｂ−２Ｐの組合わせを軸方向に３段連続させて配設することにより、軸方向に所望の広い間隔で各放電電極先端での最大電界が強くなりコロナ放電が良好に発生する短寸の鋸刃状電極針等を複数放射状に配設した前記弱平均電界電極部４１−１Ｂ−２Ｗが３組、軸方向に間隔の無いフラットな電極先端での最大電界は前記弱平均電界電極部４１−１Ｂ−２Ｗより低く電界も弱いが弱平均電界電極部より弱いコロナ放電による少ないコロナ電子のＰＭ表面への付着による少ない帯電でも捕集面からあまり離れていないＰＭあるいは堆積により表面積が大きいＰＭには十分なクーロン力を得て捕集面への再付着力を獲得し確実に捕集面に移動し再付着し堆積してその後この剥離・付着・堆積を繰返すジャンピング現象を呈する高さが低い平板状の電極４１−１Ｂ−２Ｍを放射状に配設して強平均電界電極部４１−１Ｂ−２Ｐを３組各々交互に配置している。
【００３２】
ここで、１段目の弱平均電界電極部４１−１Ｂ−２Ｗと強平均電界電極部４１−１Ｂ−２Ｐの組は、排気ガス上流側に略二等辺三角形状の鋸刃状電極４１−１Ｂ−２ｗを軸方向の間隔を広く保持して３枚設けた弱平均電界電極部４１−１Ｂ−２Ｗと、径方向への凹凸が無く高さの低い平板状の電極４１−１Ｂ−２Ｍを軸方向に設けた強平均電界電極部４１−１Ｂ−２Ｐよりなるが、２段目及び３段目の弱平均電界電極部４１−１Ｂ−２Ｗと強平均電界電極部４１−１Ｂ−２Ｐの組も１段目と同一の組合せとしている。
なお、弱平均電界電極部４１−１Ｂ−２Ｗと強平均電界電極部４１−１Ｂ−２Ｐは、１枚の板素材からレーザーカット等により排気ガス上流側に略二等辺三角形状の鋸刃状電極４１−１Ｂ−２ｗを軸方向の間隔を広く保持して弱平均電界電極部４１−１Ｂ−２Ｗを成形し、下流側に凹凸の無い同一高さで高さの低い平板状部からなる強平均電界電極部４１−１Ｂ−２Ｐを一体に形成している。このような構成により、ＰＭの捕集を確実化すると共に捕集壁での平均電界強度を維持しながら印加電圧を確保しかつ放電電流を低下させて消費電力の削減を実施することが可能となった。
【００３３】
又、強平均電界電極部４１−１Ｂ−２Ｐは、平板状基部の径方向先端の断面形状を図１０（ａ）に示すようにＩ字状の板状電極４１−１Ｂ−２ａに形成すると放電電極の製造が容易であるのみならず、ＰＭを確実に捕集しながら排気ガスの流過抵抗が少なくエネルギーロスが少ないので燃料の消費量が少なくなり燃費を向上できる。さらに、強平均電界電極部４１−１Ｂ−２Ｐは、平板状基部の径方向先端の断面形状を図１０（ｂ）に示すようにＬ字状の屈曲部４１−１Ｂ−２ｂもしくは図１０（ｃ）に示すように周方向へ指向するＪ字状の湾曲部４１−１Ｂ−２ｃを有する形状に形成することにより変形剛性が高くなり、エンジンや波動による船体の揺れ等による振動に対する当該強平均電界電極部４１−１Ｂ−２Ｐの変形抵抗が大きくなりディーゼルエンジン排ガス処理用電気集塵装置の耐久性の確保に有効となる。
【００３４】
このように３段の組合せにより構成することにより、弱平均電界電極部４１−１Ｂ−２Ｗ通過時に強い電界のコロナ放電による大きなクーロン力による捕集壁面への確実な付着と強平均電界電極部４１−１Ｂ−２Ｐ通過時の弱い電界のコロナ放電による少ないコロナ電子のＰＭ表面への付着による少ない帯電で剥離・堆積の繰り返しを、中径捕集モジュール部を通過中のＰＭに対し少なくとも三度繰り返すこととなり最終的にＰＭを確実に捕集することができる。
なお、本実施例においても、弱平均電界電極部４１−１Ｂ−２Ｗと強平均電界電極部４１−１Ｂ−２Ｐの周方向の配設位置は、特に限定するものではなく、周方向に同位相で軸方向に連続して設けてもよく位相をずらせて千鳥配置に設けてもよく、又、各段を構成する電極の周方向の配設位置も周方向に同位相で軸方向に連続して設けてもよく位相をずらせて千鳥配置に設けてもよい。
【実施例１】
【００３５】
舶用ディーゼルエンジンの排ガス処理効果を確認するため、図１１に示すディーゼルエンジン排ガス処理用電気集塵装置搭載の使用高圧電源装置の消費電力を調べた。図１１中、５１は電気集塵部、５−１は主捕集管、５１−１は管状捕集部、５１−１Ａ、５１−１Ｂ、５１−１Ｎはそれぞれ小径捕集部、中径捕集部、大径捕集部、５１−１Ａ−２Ｗ、５１−１Ｂ−２Ｗ、５１−１Ｎ−２Ｗは弱平均電界電極部、５１−１Ａ−２Ｐ、５１−１Ｂ−２Ｐ、５１−１Ｎ−２Ｐは強平均電界電極部を示す。
本実施例における舶用ディーゼルエンジンの試験条件を表１に、ディーゼルエンジン排ガス処理用電気集塵装置の各部の寸法と高圧電源装置より供給される電圧値、電流値をそれぞれ表２に示す。
【００３６】
［従来例１、２］
実施例１と同じ表１に示す試験条件の舶用ディーゼルエンジンを使用し、図１２、図１３に示す従来のディーゼルエンジン排ガス処理用電気集塵装置搭載の使用高圧電源装置の消費電力を調べた。図１２、図１３中、６１−１、７１−１は管状捕集部、６１−１Ａ、７１−１Ａは小径捕集部、６１−１Ｂ、７１−１Ｂは中径捕集部、６１−１Ｎ、７１−１Ｎは大径捕集部を示す。
本従来例１、２のディーゼルエンジン排ガス処理用電気集塵装置の各部の寸法と高圧電源装置より供給される電圧値、電流値をそれぞれ表３、表４に示す。
【００３７】
［試験の結果と本発明の優位性］
表２、表３、表４の結果より、一つの管状捕集モジュール部に弱平均電界電極部と強平均電界電極部が少なくとも一組配設されて構成された本発明の放電電極を有するディーゼルエンジン排ガス処理用電気集塵装置の場合、高圧電源装置の設定電圧３７ｋＶ一定での電流値は１８ｍＡであるのに対し、従来例１は４０ｍＡ、従来例２は３８ｍＡであることから、本発明は定電力消費の点から優れることが認められた。
又、スパークについては、従来例の長尺放電極の方が本発明の短尺で低高さの放電極に比べて低い電圧で発生するため、本発明の短尺で低高さの放電極はより高い電圧設定が可能となり、スパークの発生を防止しつつＰＭを確実に捕集するとの観点からも本発明の方が優れていると言える。
【００３８】
【表１】
2018202297.tif 000001
【００３９】
【表２】
2018202297.tif 000002
【００４０】
【表３】
2018202297.tif 000003
【００４１】
【表４】
2018202297.tif 000004
【符号の説明】
【００４２】
１  電気集塵部
１−１  主捕集管
１−２ａ  電極棒
１１−１  管状捕集部
１１−１Ａ  小径捕集部
１１−１Ｂ  中径捕集部
１１−１Ｃ  大径捕集部
１１−１Ａ−１  小径捕集管
１１−１Ｂ−１  中径捕集管
１１−１Ｃ−１  大径捕集管
１１−１Ａ−２、１１−１Ｂ−２、１１−１Ｃ−２  放電電極
１１−１Ａ−２Ｗ、１１−１Ｂ−２Ｗ、１１−１Ｃ−２Ｗ  弱平均電界電極部
１１−１Ａ−２Ｐ、１１−１Ｂ−２Ｐ、１１−１Ｃ−２Ｐ  強平均電界電極部
１１−１Ａ−２ｗ、１１−１Ｂ−２ｗ、１１−１Ｃ−２ｗ、１１−１Ａ−２ｐ  電極針
１１−１Ｂ−２ｔ、１１−１Ｃ−２ｔ  電極筒
１１−１Ｂ−２ｓ、１１−１Ｃ−２ｓ  ステー
１１−１Ｂ−２ｐ、１１−１Ｃ−２ｐ  平板
２  電気集塵部
２−１  主捕集管、
２−２ａ  電極棒
２１−１  管状捕集部
２１−１Ａ  小径捕集部
２１−１Ｂ  中径捕集部
２１−１Ｃ  大径捕集部
２１−１Ａ−１  小径捕集管
２１−１Ｂ−１  中径捕集管
２１−１Ｃ−１  大径捕集管
２１−１Ａ−２、２１−１Ｂ−２、２１−１Ｃ−２  放電電極
２１−１Ａ−２Ｗ、２１−１Ｂ−２Ｗ、２１−１Ｃ−２Ｗ  弱平均電界電極部
２１−１Ａ−２Ｐ、２１−１Ｂ−２Ｐ、２１−１Ｃ−２Ｐ  強平均電界電極部
２１−１Ａ−２ｗ、２１−１Ｂ−２ｗ、２１−１Ｃ−２ｗ  電極針
２１−１Ｂ−２ｔ、２１−１Ｃ−２ｔ  電極筒
２１−１Ｂ−２ｓ、２１−１Ｃ−２ｓ  ステー
２１−１Ｂ−２Ｍ、２１−１Ｃ−２Ｍ  平板
２１−１Ｂ−２ｍ、２１−１Ｃ−２ｍ  短寸針状電極針
３−１  主捕集管、
３−２ａ  電極棒
３１−１  管状捕集部
３１−１Ｂ  中径捕集部
３１−１Ｂ−１  中径捕集管
２１−１Ａ−１ｓ、２１−１Ｂ−１ｓ、３１−１Ｂ−１ｓ、３１−１Ｂ−２ｓ  ステー
３１−１Ｂ−２ｔ  電極筒
３１−１Ｂ−２Ｗ  弱平均電界電極部
３１−１Ｂ−２Ｐ  強平均電界電極部
３１−１Ｂ−２ｗ  電極針
３１−１Ｂ−２Ｍ  平板
３１−１Ｂ−２ｍ  短寸針状電極針
３１−１Ｂ−２ｃ  コーンエッジリング
３１−１Ｂ−２ｃｒ  リーク孔
４−１  主捕集管
４−２ａ  電極棒
４１−１  管状捕集部
４１−１Ｂ  中径捕集部
４１−１Ｂ−１  中径捕集管
４１−１Ｂ−１ｓ、４１−１Ｂ−２ｓ  ステー
４１−１Ｂ−２ｔ  電極筒
４１−１Ｂ−２Ｗ  弱平均電界電極部
４１−１Ｂ−２Ｐ  強平均電界電極部
４１−１Ｂ−２ｗ  電極針
４１−１Ｂ−２Ｍ  平板
４１−１Ｂ−２ａ  Ｉ字状の板状電極
４１−１Ｂ−２ｂ  Ｌ字状の屈曲部
４１−１Ｂ−２ｃ  Ｊ字状の湾曲部
５−１、６−１、７−１  主捕集管
５１  電気集塵部
５１−１、６１−１、７１−１  管状捕集部
５１−１Ａ、６１−１Ａ、７１−１Ａ  小径捕集部
５１−１Ｂ、６１−１Ｂ、７１−１Ｂ  中径捕集部
５１−１Ｎ、６１−１Ｎ、７１−１Ｎ  大径捕集部
５１−１Ａ−２Ｗ、５１−１Ｂ−２Ｗ、５１−１Ｎ−２Ｗ  弱平均電界電極部
５１−１Ａ−２Ｐ、５１−１Ｂ−２Ｐ、５１−１Ｎ−２Ｐ  強平均電界電極部
イ  捕集管
ロ、ホ、ヘ  放電板電極
ハ  電極棒
ニ  電極筒
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2018202297.tif 000009
【図６】
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【図７】
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【図８】
2018202297.tif 000012
【図９】
2018202297.tif 000013
【図１０】
2018202297.tif 000014
【図１１】
2018202297.tif 000015
【図１２】
2018202297.tif 000016
【図１３】
2018202297.tif 000017
【図１４】
2018202297.tif 000018
【図１５Ａ】
2018202297.tif 000019
【図１５Ｂ】
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【図１６】
2018202297.tif 000021