(57)【要約】  電気集塵装置の集塵ユニット（１１）は、少なくとも片面に導電性繊維で構成した導電性繊維部（２０）を有する複数の帯電部荷電極板（１５）と少なくとも片面に導電性繊維で構成した導電性繊維部（２０）を有する複数の帯電部接地極板（１４）を備える。また、帯電部荷電極板（１５）と帯電部接地極板（１４）の各極間には導電性繊維で構成した導電性繊維部（２０）を有するように交互に平行に配置した帯電部（１２）を備える。また、集塵部接地極板と集塵部荷電極板（１７）を平行に配置した集塵部（１３）、帯電部荷電極板（１５）を荷電する帯電部高圧電源（１８）、集塵部荷電極板（１７）を荷電する集塵部高圧電源（１９）を備える。さらに、風上側に帯電部（１２）、風下側に集塵部（１３）が配置されている。
2016136270.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉塵を含んだ気体の流入部と流出部の間において複数の荷電極と複数の接地極を交互に平行に配置し、
前記荷電極の片面または前記接地極の片面に導電性繊維を備え、
前記導電性繊維は前記荷電極と前記接地極との各極板間に設けられ、
前記荷電極に高電圧を印加した帯電部を備えたことを特徴とする電気集塵装置。
【請求項２】
前記荷電極に高電圧を印加することにより前記導電性繊維の端部より放電を発生させ、
前記帯電部の前記放電は電極の面積に対して１ｍｍ２あたり３×１０−５〜６０×１０−５μＡの範囲であることを特徴とする請求項１記載の電気集塵装置。
【請求項３】
前記荷電極と前記接地極との極板間隔に対する、前記導電性繊維の長さの比率を０．０１〜０．３とし、
前記荷電極と前記接地極との極板間における電界強度を０．３〜１ｋＶ／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４】
前記荷電極と前記接地極との極板間隔に対する、前記導電性繊維の長さの比率を０．０１〜０．３とし、
前記荷電極と前記接地極との極板間における電界強度を０．３〜１ｋＶ／ｍｍとしたことを特徴とする請求項２に記載の電気集塵装置。
【請求項５】
前記導電性繊維は炭素繊維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６】
前記導電性繊維は炭素繊維であることを特徴とする請求項２に記載の電気集塵装置。
【請求項７】
前記導電性繊維は炭素繊維であることを特徴とする請求項３に記載の電気集塵装置。
【請求項８】
前記導電性繊維は炭素繊維であることを特徴とする請求項４に記載の電気集塵装置。
【請求項９】
粉塵を含んだ気体の流入部と流出部間において複数の集塵部荷電極板と複数の集塵部接地極板を交互に平行に配置し、
前記集塵部荷電極板に高電圧を印加し、
前記複数の集塵部荷電極板と前記複数の集塵部接地極板を集塵部とし、
前記集塵部を前記帯電部の下流側に備えたこと特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の電気集塵装置。
【請求項１０】
前記荷電極に高電圧を印加しても前記導電性繊維の端部より放電が発生しないことを特徴とする請求項１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帯電させて静電気力で捕集する電気集塵装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の電気集塵装置は、帯電部の放電極に直流高電圧を印加し、正コロナまたは負コロナを発生させ、帯電部を通過する粉塵に正または負の電荷をもたせて、粉塵を帯電させる。この帯電した粉塵を、直流高電圧が印加された荷電極と、接地に繋がれた接地極板を有する集塵部との高電界により、静電気力で接地極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】
以下、その電気集塵原理について図２０を参照しながら説明する。【０００４】
図２０は電気集塵装置の集塵ユニットの電極配置を模式的に表している。図２０に示すように、電気集塵装置は帯電部１０４と集塵部１０５により構成される。通風方向は、帯電部１０４から、集塵部１０５への向き（図２０における左から右の向き）である。帯電部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。帯電部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、粉塵は正に帯電する。帯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）。【０００５】
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。【０００６】
また、他の従来の空気清浄機では、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（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【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】
【０００８】
このような電気集塵装置の帯電部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。
【０００９】
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、粉塵を帯電させることにより、帯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。
【００１０】
そして、本発明に係る電気集塵装置は、粉塵を含んだ気体の流入部と流出部の間において複数の荷電極と複数の接地極を交互に平行に配置する。また、荷電極の片面または接地極の片面に導電性繊維を備え、導電性繊維が荷電極と接地極との各極板間に設けられ、荷電極に高電圧を印加した帯電部を備える。
【００１１】
このような構成によって、グラディエント力により導電性繊維に粉塵を堆積させ、堆積した粉塵が飛散時に堆積していた導電性繊維と同じ極性に誘導帯電により帯電し、この飛散した帯電粉塵を異なる極性の対向する接地極または荷電極で集塵することができるものである。
【００１２】
さらに、帯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という効果を得る。
【００１３】
また、本発明に係る電気集塵装置は、荷電極に高電圧を印加することにより導電性繊維の端部より放電を発生させ、この帯電部の放電を電極の面積に対して１ｍｍ２あたり３×１０−５〜６０×１０−５μＡの範囲としてもよい。
【００１４】
また、荷電極と接地極との極板間隔に対する、導電性繊維の長さの比率を０．０１〜０．３とし、荷電極と接地極との極板間における電界強度を０．３〜１ｋＶ／ｍｍとしてもよい。
【００１５】
また、導電性繊維を炭素繊維としてもよい。
【００１６】
また、粉塵を含んだ気体の流入部と流出部間において複数の集塵部荷電極板と複数の集塵部接地極板を交互に平行に配置し、集塵部荷電極板に高電圧を印加し、複数の集塵部荷電極板と複数の集塵部接地極板を集塵部とし、集塵部を帯電部の下流側に備えたものとしてもよい。
【００１７】
また、荷電極に高電圧を印加しても導電性繊維の端部より放電が発生しないものとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態における電気集塵装置を使用したトンネル換気設備の内部を透視した斜視図である。
【図２】図２は、図１の２−２断面を示す図である。
【図３】図３は、図１の３−３断面を示す図である。
【図４】図４は、本発明の第１の実施の形態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５】図５は、本発明の第１の実施の形態における電気集塵装置の構成図である。
【図６】図６は、本発明の第１の実施の形態における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、本発明の第１の実施の形態における電気集塵装置の帯電部の印加電圧に対する電流を表すグラフである。
【図８】図８は、本発明の第１の実施の形態における電気集塵装置の帯電部の電界領域を表す概念図である。
【図９Ａ】図９Ａは、本発明の第１の実施の形態における電気集塵装置の帯電部の粉塵の堆積する動きを表す概念図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、本発明の第１の実施の形態における電気集塵装置の帯電部の粉塵の再飛散する動きを表す概念図である。
【図１０】図１０は、本発明の第１の実施の形態における電気集塵装置の集塵率を表すグラフである。
【図１１】図１１は、本発明の第１の実施の形態における電気集塵装置の印加電圧をゼロとした場合の集塵率を表すグラフである。
【図１２】図１２は、本発明の第１の実施の形態における電気集塵装置の電圧印加を帯電部のみとした場合の集塵率を表すグラフである。
【図１３】図１３は、本発明の第１の実施の形態における電気集塵装置の電圧印加を集塵部のみとした場合の集塵率を表すグラフである。
【図１４】図１４は、本発明の第１の実施の形態における電気集塵装置の集塵率の比較を表すグラフである。
【図１５】図１５は、本発明の第１の実施の形態における電気集塵装置の帯電部印加電圧に対する集塵率を表すグラフである。
【図１６】図１６は、本発明の第１の実施の形態における電気集塵装置の帯電部放電電流に対する集塵率を表すグラフである。
【図１７】図１７は、本発明の第１の実施の形態における電気集塵装置の消費電力に対する集塵率を表すグラフである。
【図１８】図１８は、本発明の第１の実施の形態における電気集塵装置の帯電部の構成を表す斜視図である。
【図１９】図１９は、本発明の第１の実施の形態における電気集塵装置の構成を表す斜視図である。
【図２０】図２０は、従来の電気集塵装置の帯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】
【００１９】
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。
【００２０】
（第１の実施の形態）
まず、本実施の形態における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。
【００２１】
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、換気風路４の下流側に換気ファン５が設置されている。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系統を構成する。全ては図示していないが、図４に図示する換気風路４の両側にも同様の構成の換気風路が設けてあり、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。
【００２２】
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。
【００２３】
電気集塵装置３は、図５に示すように、ケーシング１０内に、帯電部１２と集塵部１３からなる集塵ユニット１１を備え、集塵ユニット１１の風上側にはダンパ３１を備え、風下側の上部には洗浄配管３２を備え、風下側の下部には配線端子箱３３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。
【００２４】
ダンパ３１は、帯電部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、ケーシング１０の外への水飛散を防止する機能があり、洗浄配管３２は、極板や碍子を洗浄するための機内配管で、その材質はステンレスまたは樹脂で構成している。
【００２５】
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、この箱の端子から帯電部１２と集塵部１３へ配線し高電圧を印加する。
【００２６】
次に、本実施の形態の特徴である、集塵ユニット１１の帯電部１２の構成について説明する。
【００２７】
図６に示すように、集塵ユニット１１は、接地極としての帯電部接地極板１４と荷電極としての帯電部荷電極板１５を交互に平行に配置した帯電部１２と、集塵部接地極板１６と集塵部荷電極板１７を交互に平行に配置した集塵部１３と、帯電部荷電極板１５を荷電する帯電部高圧電源１８、集塵部荷電極板１７を荷電する集塵部高圧電源１９で構成される。風上側に帯電部１２、風下側に集塵部１３が配置されている。
【００２８】
帯電部１２は、例えば、帯電部接地極板１４と帯電部荷電極板１５の奥行き（長さ）Ｌ１は４０ｍｍ、高さ（図示せず）は３２ｍｍであり、帯電部接地極板１４と帯電部荷電極板１５の極板間隔Ｄ１は１０ｍｍである。
【００２９】
集塵部１３は、例えば、集塵部接地極板１６と集塵部荷電極板１７の奥行き（長さ）Ｌ２は２８０ｍｍ、高さ（図示せず）は９０ｍｍであり、集塵部接地極板１６と集塵部荷電極板１７の極板間隔Ｄ２は１０ｍｍである。また、集塵部接地極板１６は６枚、集塵部荷電極板１７は６枚使用している。
【００３０】
帯電部１２、集塵部１３の極板材質は、例えばＳＵＳ３０４で、板厚は０．４〜０．６ｍｍ程度であり、材質としては導電体であれば使用可能である。
【００３１】
帯電部接地極板１４と帯電部荷電極板１５は片側に多数の導電性繊維を植毛した導電性繊維部２０が設けてあり、向かい合う帯電部接地極板１４と帯電部荷電極板１５のいずれか一方は導電性繊維部２０を有するように配置されている。
【００３２】
導電性繊維部２０は、例えば線径５〜１０μｍ程度、長さ０．１から３ｍｍ程度の多数の活性炭素繊維で構成され、導電性接着剤を用いて帯電部接地極板１４および帯電部荷電極板１５に接着している。
【００３３】
なお、帯電部荷電極板１５と帯電部接地極板１４との極板間隔Ｄ１に対する、導電性繊維部２０の長さの比率は０．０１〜０．３が好ましい。この比率が０．０１以上、すなわち本実施の形態において導電性繊維部２０の長さが０．１ｍｍ以上であれば、導電性繊維部２０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、極板間隔Ｄ１に対する導電性繊維部２０の長さの比率が０．３以下、すなわち本実施の形態において導電性繊維部２０の長さが３ｍｍ以下であれば、帯電部接地極板１４と帯電部荷電極板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、導電性繊維部２０は炭素繊維が好ましい。この構成によれば、導電性を有しつつ金属等と比較して比重が軽いため、装置を軽量化できる。
【００３５】
植毛は静電気力を利用して行う。導電性接着剤を塗布した帯電部接地極板１４および帯電部荷電極板１５を２０〜３０ｍｍ程度の間隔で対向配置し、帯電部荷電極板１５にＤＣ−５ｋＶ程度の高電圧を印加する。
【００３６】
この状態で多数の導電性繊維を含む空気を導入すると、誘電分極により導電性繊維の片端が導電性接着剤を塗布した帯電部接地極板１４および帯電部荷電極板１５上に固定される。
【００３７】
なお、本実施の形態では導電性繊維を植毛したが、植毛以外の方法でも良い。例えば導電性繊維部２０を不織布状に加工したものを接着固定しても良い。
【００３８】
また、本実施の形態では導電性繊維部２０を表面に微細孔のある活性炭素繊維で構成したが、導電性を有する繊維状のものであれば活性炭素繊維でなくても良い。例えば炭素などの導電物を混合した樹脂繊維、金属細線、あるいは金属などの導電物をめっきした樹脂繊維などである。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
また、本実施の形態では帯電部１２は風の流れ方向に２分割としており、前段と後段でそれぞれ帯電部接地極板１４を６枚、帯電部荷電極板１５を６枚使用している。また、前段と後段で帯電部接地極板１４および帯電部荷電極板１５の導電性繊維部２０は配置方向が逆となっている。
【００４３】
なお、この２分割した間の距離Ｂは例えば４０ｍｍである。
【００４４】
図７に導電性繊維部２０がある場合（●に実線）とない場合（▲に点線）の帯電部１２の印加電圧に対する電流値を示す。
【００４５】
図７に示すように、導電性繊維部２０がない場合は、−１０．５ｋＶ以上（絶対値１０．５ｋＶ以上）で電流が上昇したのに対し、導電性繊維部２０がある場合は、−６ｋＶ以上（絶対値６ｋＶ以上）で電流の上昇が見られる。
【００４６】
なお、図７に示す電流値は、３時間のエイジング（高圧を印加した状態で経過した時間）を行った後の値である。帯電部接地極板１４、帯電部荷電極板１５、および導電性繊維部２０は端部に加工時のバリがあるため、このバリの影響で電流値が変化する。エイジングにより、時間と共に電流値は下がり、一定時間経過すると電流もほぼ一定の値に落ち着く。
【００４７】
本実施の形態では集塵部での電力消費を抑制するため導電性繊維部２０のない集塵部１３の印加電圧は−９ｋＶとした。
【００４８】
このような構成において、トンネル本線１内は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、換気ファン５を運転し、換気吸込口２から粉塵を含んだ汚染空気を吸込み、換気風路４内で電気集塵装置３により集塵し、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（図１参照）。
【００４９】
電気集塵装置３は、集塵ユニット１１の帯電部１２で換気吸込口２から吸込んだ汚染空気中の粉塵を帯電させ、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（図６参照）。
【００５０】
本実施形態の特徴は、帯電部高圧電源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帯電により粉塵を付着、帯電させることにあり、この作用を図８〜図１０を用いて説明する。
【００５１】
図８は図６のＸ部拡大図であり、図８に示すように、帯電部高圧電源１８により帯電部荷電極板１５に負の高電圧をかけることにより、帯電部接地極板１４から帯電部荷電極板１５に向かう電気力線が作用する。この電気力線は、帯電部接地極板１４および帯電部荷電極板１５上の導電性繊維部２０が密になるように湾曲し、不平等電界を形成している。
【００５２】
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８において電気力線が密になっている帯電部接地極板１４および帯電部荷電極板１５上の導電性繊維部２０に向けて作用する。
【００５３】
この不平等電界中に飛来した粉塵の挙動について、図９Ａ、図９Ｂを用いて説明する。
【００５４】
なお、図９Ａに示す帯電部接地極板１４のおよび帯電部荷電極板１５の導電性繊維部２０の各導電性繊維を風上側（図９Ａの左側）から導電性繊維２０ａ、導電性繊維２０ｂ、導電性繊維２０ｃ、導電性繊維２０ｄとして説明する。
【００５５】
また、図９Ａでは帯電部接地極板１４の導電性繊維部２０での粉塵の挙動を模式的に示しているが、帯電部荷電極板１５の導電性繊維部２０においても粉塵は同様の挙動をする。
【００５６】
図９Ａに示すように、帯電部１２に飛来した粉塵は、グラディエント力により、帯電部接地極板１４および帯電部荷電極板１５の導電性繊維部２０の風上側にある導電性繊維２０ａに引き寄せられ、堆積する。
【００５７】
また、帯電部接地極板１４および帯電部荷電極板１５の導電性繊維２０ａ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、帯電部接地極板１４および帯電部荷電極板１５の導電性繊維２０ａより風下側（図９Ａの右側）の導電性繊維２０ｂに引き寄せられ、堆積する。
【００５８】
また、帯電部接地極板１４および帯電部荷電極板１５の導電性繊維２０ｂ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、帯電部接地極板１４および帯電部荷電極板１５の導電性繊維２０ｂより風下側の導電性繊維２０ｃに引き寄せられ、堆積する。
【００５９】
また、帯電部接地極板１４および帯電部荷電極板１５の導電性繊維２０ｃ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、帯電部接地極板１４および帯電部荷電極板１５の導電性繊維２０ｃより風下側の導電性繊維２０ｄに引き寄せられ、堆積する。
【００６０】
すなわち、図６に示した帯電部接地極板１４と帯電部荷電極板１５は、その導電性繊維部２０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。
【００６１】
そして、帯電部接地極板１４と帯電部荷電極板１５の導電性繊維部２０に堆積した粉塵は、多量に堆積すると剥離し、このとき、付着していた極板と同じ電気極性で帯電（この帯電を誘導帯電という）して再飛散する。
【００６２】
具体的には、図９Ｂに示すように、帯電部接地極板１４の導電性繊維部２０に堆積していた粉塵は正の極性、帯電部荷電極板１５の導電性繊維部２０に堆積していた粉塵は負の極性に帯電して再飛散する。
【００６３】
この再飛散し、帯電した粒子は、図６に示す集塵部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。
【００６４】
このように、少なくとも片面に導電性繊維部２０を有する帯電部接地極板１４および帯電部荷電極板１５を交互に平行に配置したことにより、粉塵を誘導帯電により帯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。
【００６５】
すなわち、図８で説明したように、帯電部接地極板１４、帯電部荷電極板１５の少なくとも片面に導電性繊維部２０を設けることにより、各極板の導電性繊維部２０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。
【００６６】
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帯電部接地極板１４、帯電部荷電極板１５の導電性繊維部２０に粉塵を引き寄せ、堆積させ、多量に堆積した粉塵が飛散時に堆積していた帯電部接地極板１４または帯電部荷電極板１５と同じ極性に誘導帯電により帯電させることができる。
【００６７】
この飛散した帯電粉塵を集塵部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。結果として、帯電部接地極板１４、帯電部荷電極板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帯電させ、集塵することができる。そのため、帯電部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。
【００６８】
本実施の形態では、集塵部１３は図７に示すように平行平板内に発生する静電気力を利用しており、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。
【００６９】
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。
【００７０】
本実施の形態におけるコロナ放電を発生させない場合の集塵効果について、図１０〜図１４を用いて説明する。なお、図１０〜図１４に示す結果は、帯電部１２のエイジングを実施していないものである。
【００７１】
図１０は本実施の形態における帯電部１２の印加電圧を−２．４ｋＶとした場合の、風速に対する集塵率を表すグラフである。
【００７２】
なお、集塵率はパーティクルカウンタにより、空気中の粉塵の個数濃度を計測し、集塵率は集塵ユニット１１の入口側と出口側の濃度比から以下の式により算出した。
【００７３】
集塵率＝（１−出口側個数濃度／入口側個数濃度）×１００（％）
図１０に示すように風速１１ｍ／ｓ以下において電力を消費することなく１０％以上の集塵率を有し、特に風速２ｍ／ｓでは４０％以上の集塵率を有している。
【００７４】
図１１は比較のため帯電部１２および集塵部１３の印加電圧を０ｋＶとした場合の集塵率を表すグラフである。
【００７５】
図１１に示すように電圧を印加しない場合の集塵率は５％未満である。
【００７６】
電圧を印加しない場合、導電性繊維部２０付近にグラディエント力が発生しないため、誘導帯電により粉塵を帯電させることができず、集塵率が低いと考えられる。
【００７７】
図１２は、帯電部１２のみ電圧を印加した場合の集塵率を表すグラフである。また図１３は、集塵部１３のみ電圧を印加した場合の集塵率を表すグラフである。
【００７８】
一般に、集塵率ａ％の帯電部１２と、集塵率ｂ％の集塵部１３を直列に配置した場合の合成した集塵率ｃ％は、互いに干渉が無いと考えた場合、以下の式で計算できる。
【００７９】
集塵率ｃ＝（１−（１−ａ／１００）×（１−ｂ／１００））×１００（％）
図１４は、上記計算式を用いて帯電部１２のみ電圧を印加した場合の集塵率と集塵部１３のみ電圧を印加した場合の集塵率から求めた合成集塵率（点線）と帯電部１２と集塵部１３双方に電圧を印加した場合の集塵率（実線）を比較したグラフである。
【００８０】
図１４に示すように、計算で求めた合成集塵率より実測の集塵率の方が高い値となる。
【００８１】
これは、集塵部１３が平行平板に高電圧を印加する方式のため、帯電部１２で一旦接触もしくは捕集された粉塵が誘導帯電により帯電した状態で再飛散し、これが後段の集塵部１３の平行平板中の強電界によって静電気的に捕集される効果が加わったためと考えられる。
【００８２】
このように図７で示すような集塵部１３を平行平板で構成し高電圧を印加することにより、上述した構成の帯電部１２との相乗効果を創出することができる。
【００８３】
次に本実施の形態における微小なコロナ放電を用いた場合の集塵効果について、図１５〜図１７を用いて説明する。なお、図１５〜図１７に示す結果は、帯電部１２のエイジングを実施しているものである。
【００８４】
図１５は本実施の形態における帯電部１２の印加電圧に対する集塵率を表すグラフである。なお、風速は２ｍ／ｓで、図１５の実線は５回測定時の平均値を表している。
【００８５】
図１５に示すように、帯電部１２の印加電圧が−３ｋＶ付近から集塵率の上昇傾向が見られる。更に−４ｋＶ以上（絶対値４ｋＶ以上）で集塵率の上昇が顕著に見られ、−７ｋＶでは８０％以上の集塵率を有している。なお、本実施の形態における−３ｋＶでの帯電部１２の電界強度は、帯電部接地極板１４と帯電部荷電極板１５の極板間隔Ｄ１が１０ｍｍであることから０．３ｋＶ／ｍｍである。また、本実施の形態における−４ｋＶでの帯電部１２の電界強度は、０．４ｋＶ／ｍｍである。
【００８６】
帯電部荷電極板１５と帯電部接地極板１４との極板間における電界強度は０．３〜１ｋＶ／ｍｍが好ましい。電界強度が０．３ｋＶ／ｍｍ以上であれば、グラディエント力による集塵率の向上が見込める。また、電界強度が１ｋＶ／ｍｍ以下であれば、帯電部接地極板１４と帯電部荷電極板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。
【００８７】
図１６は本実施の形態における帯電部１２の放電電流に対する集塵率を表すグラフである。なお、風速は２ｍ／ｓであり、帯電部１２に印加する電圧を−７ｋＶ付近で若干変動させることにより、放電電流を変化させている。
【００８８】
図１６に示すように、帯電部１２の放電電流が１μＡで集塵率は７０％以上となり、放電電流が２μＡ以上では、８０％以上の集塵率を有している。なお、本実施の形態における帯電部１２の放電１μＡは、電極面積１ｍｍ２あたりに換算すると３×１０−５μＡとなる（電極面積＝電極１枚あたりの面積（４０ｍｍ×３２ｍｍ）×電極枚数（接地極板６枚＋荷電極板６枚）×２層＝３０，７２０ｍｍ２）。
【００８９】
本実施の形態で、帯電部１２の極板間隔Ｄ１（図６参照）が１０ｍｍの場合の放電電流が２０μＡ程度のため、帯電部１２の放電電流は１〜２０μＡ、すなわち電極面積１ｍｍ２あたりの放電電流は３×１０−５〜６０×１０−５μＡが好ましい。
【００９０】
電極面積１ｍｍ２あたりの放電電流が３×１０−５μＡ以上、すなわち本実施の形態において帯電部１２の放電電流が１μＡ以上であれば、導電性繊維部２０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。
【００９１】
また、電極面積１ｍｍ２あたりの放電電流が６０×１０−５μＡ以下、すなわち本実施の形態において帯電部１２の放電電流が２０μＡ以下であれば、帯電部接地極板１４と帯電部荷電極板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。
【００９２】
また、電極面積１ｍｍ２あたりの放電電流が３×１０−５〜１５×１０−５μＡ、すなわち本実施の形態において帯電部１２の放電電流が１〜５μＡであるのが更に好ましい。この構成によれば、消費電力が極めて小さく、かつ集塵率も７０％以上とすることができる。
【００９３】
図１７は本実施の形態における消費電力に対する集塵率を表すグラフである。なお、風速は２ｍ／ｓであり、帯電部１２に印加する電圧を−７ｋＶ付近で若干変動させることにより、消費電力を変化させている。
【００９４】
図１７に示すように、本実施の形態では消費電力が１５ｍＷ以上で集塵率は８０％以上を有している。
【００９５】
本実施の形態における処理風量は、断面積（高さ３２ｍｍ×極板間隔１０ｍｍ×極板枚数１２枚）×風速（２ｍ／ｓ）より、０．４６ｍ３／ｍｉｎである。これより、１ｍ３／ｍｉｎあたりの消費電力は約０．０３Ｗとなり、これは例えば先行特許文献２の電気集塵装置と比較して約４百分の１の消費電力である。
【００９６】
次に、帯電部１２および集塵部１３の組立て方について、図１８、図１９を用いて説明する。
【００９７】
帯電部１２の構造は図１８に示すように、複数の帯電部接地極板１４と帯電部荷電極板１５が極板間隔保持管２２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２３が貫通し、両端の帯電部フレーム２１の間に平行に支持固定されている。
【００９８】
また、帯電部フレーム２１には碍子２４が設けられており、帯電部荷電極板１５を含む電圧印加部品を支持し、かつ帯電部接地極板１４を含む接地部品から電気絶縁している。
【００９９】
集塵部１３は、図６でも示したように、帯電部接地極板１４、帯電部荷電極板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。
【０１００】
また、集塵部１３は図１９に示すように、帯電部１２と同様に両端の集塵部フレーム２５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２２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２３を用いて平行に支持固定している。
【０１０１】
なお、本実施の形態では、帯電部１２と集塵部１３を設けたが、集塵部１３を設けず、帯電部１２だけの構成でもよい。
【０１０２】
また、高い集塵効率が必要な場合には、帯電部荷電極板１５、及び帯電部接地極板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帯電を促進させる構成でもよい。
【０１０３】
なお、本実施の形態では、帯電部１２と集塵部１３の接地極および荷電極は平板状の極板を用いたが、繊維状または棒状の極を用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１０４】
このように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、帯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】
【０１０５】
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
１１  集塵ユニット
１２，１０４  帯電部
１３，１０５  集塵部
１４  帯電部接地極板
１５  帯電部荷電極板
１６  集塵部接地極板
１７  集塵部荷電極板
１８  帯電部高圧電源
１９  集塵部高圧電源
２０  導電性繊維部
２１  帯電部フレーム
２２  極板間隔保持管
２３  極板保持棒
２４  碍子
２５  集塵部フレーム
３１  ダンパ
３２  洗浄配管
３３  配線端子箱
【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】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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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１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【国際調査報告】
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