(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電体からなる縦ネジ棒１ａ、１ｂを対向して配置し、このネジ棒間に所定の間隔で複数の導電体からなる横ネジ棒１ｃを配置、固定してなる梯子状電極１と、前記梯子状電極１に対して所定の間隔を以て配置した板状絶縁部材４、４と、該絶縁部材４、４の外側表面に配置した平板電極５とを備え、前記梯子状電極１と前記平板電極５とを交流電源に接続し、前記両電極間で発生したコロナ放電雰囲気中を処理ガスが通過できるようにしたことを特徴とする電気集塵器用電極ユニット。
【請求項２】
前記平板電極１の外側にさらに絶縁部材６を配置してなることを特徴とする請求項１に記載の電気集塵器用電極ユニット。
【請求項３】
所定の間隔を以て形成された複数の電極支持溝２２を有する電極支持部材２３と、導電体からなる縦ネジ棒２１ａ、２１ｂを対向して配置しこのネジ棒間に所定の間隔で複数の導電体からなる横ネジ棒２１ｃを配置、固定してなる梯子状電極２１と、板状絶縁部材２６によって挟持された平板電極２５と、前記電極支持部材２３の両端部に配置固定する端部絶縁材２４を備え、前記電極支持部材２３を対向させて配置し、前記電極支持部材２３の両端部に端部絶縁材２４を設け、さらに互いに対向する電極支持溝２２内に交互に前記梯子状電極２１および前記平板電極２５を挿入支持し、前記梯子状電極２１と平板電極２５とを交流電源に接続したことを特徴とする電気集塵器用電極ユニット。
【請求項４】
前記複数の導電体からなる横ネジ棒１ｃ、２１ｃは、同径のステンレスネジ棒から成ることを特徴とする請求項１または３に記載の電気集塵器用電極ユニット。
【請求項５】
前記複数の導電体からなる横ネジ棒１ｃ、２１ｃには、平板電極と対応する位置に所定形状の溝１０、１１、１２が形成されてなることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の電気集塵器用電極ユニット。
【請求項６】
前記板状絶縁部材４、４の間にはそれらを所定距離保って配置するための一対の支持部材３が配置され、この支持部材に形成した電極支持溝内に前記梯子状電極を構成する対向する縦ネジ棒１ａ、１ｂを収納配置してなることを特徴とする請求項１に記載の電気集塵器用電極ユニット。
【請求項７】
前記梯子状電極は、ネジ棒を折り曲げ加工して形成し、この梯子状電極に平板電極との間隔保持材としてのスペーサを設けてなることを特徴とする請求項１または請求項３に記載の電気集塵器用電極ユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジン、焼却炉等の排気ガス処理、あるいは、気体中に浮遊している粉塵を集塵するための電気集塵器用の電極ユニットに関するものであり、特に、電極体を平板状のユニットとして構成し、これらを適宜個数重ね合わせることで排気ガス処理能力を自在に調整できる電極ユニットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
焼却炉等に発生するダイオキシン、あるいＰＣＢ等の有害物質による環境汚染が大きな社会問題となってきており、こうした有害物質の無害化技術の開発が急務となっている。
現在、有害物質の除去の方法としては、ａ．オゾン、ｂ．紫外線、ｃ．電子線、ｄ．プラズマ等による分解除去が有効であるとされているが、これらの発生方法を考えた時に、量の多少を無視すれば上記ａ〜ｄのいずれもがコロナ放電に伴って発生することが知られている。したがって、排気ガス処理にとって最適なコロナ放電状態を作りだすことができれば、有害物質の分解を効率的に進めることが可能となる。
【０００３】
現在までにコロナ放電状態をつくり出す電極ユニットとして、たとえば、特開昭６３−１８３２１１号、特開平２−１７３３１１号等に開示されたもの等が知られている。
上記公報に記載された排気ガス処理装置の電極ユニットは、円筒状に形成されたセラミックスや有機ガラスからなる材料で形成した絶縁層と、この絶縁層の中央に支持具によって支持されるネジ棒からなる第１電極と、さらに絶縁層の外側に被覆したアルミ箔等からなる第２電極等から構成されており、両電極間に高圧電圧を印加することで円筒状絶縁層の中心部にコロナ放電状態を生成し、この放電雰囲気中に排気ガスを流すことによってガス中の有害物質を分解集塵するものである。
この電極ユニットは、種々の実験の結果、現在では直径数十ミリの円筒状絶縁層の中心に直径３〜６ｍｍのネジ棒を配置し、その円筒状絶縁層の周囲外側に被覆した薄膜電極との間に交流電圧を印加し放電させたもの（即ち電極間の距離が十数ｍｍ程度のもの）が、最も効率的な放電状態を生み出すことができるものとされている。
【０００４】
ところで、上記のような円筒状の電極ユニットを使用して焼却炉等のような多量の排気ガスを処理しようとすると、排気ガスの流量にあわせて少なくても数百本〜数千本の円筒状ユニットを束ね、さらに円筒状の一端から全ての円筒内に略均等に排気ガスを導入する必要があり、上記構成からなる電極ユニットでは実際の施設へ採用することは極めて困難となる。また、上記電極ユニットでは円筒の中心部にネジ棒を支持する支持部材が必要となり、支持部材が排気ガスのスムーズな流れを阻害し、排気ガス処理効率が悪くなるという問題もある。さらに、最適な電極間距離とするために、円筒状絶縁層の中心部にネジ棒を精度良く配置する必要があり、製造コストの面で問題がある。
【０００５】
また、上記構造の電極ユニットを利用して大量の排気ガスを少ない数の電極ユニットで処理しようとしてユニット毎の円筒状絶縁層の直径を大きすることも考えられるが、この場合もユニット毎に電極間の距離を十数ｍｍ程度に維持する必要があり、円筒状絶縁層の直径をいくら大きしたとしても中心部に配置する電極の直径もそれに対応して太くしなければならず、結局、円筒内に形成されるガス通過面積を大きくすることは実際上で困難となる。したがって、この場合でも大量の排気ガスを処理するには電極ユニットの使用本数を必然的に多くせざるを得ない。
【０００６】
このようなことから本発明者らは、焼却炉等のような多量の排気ガスに対しても十分に対応でき、さらに処理する排気ガスの量に応じて、組み合わせを自由に変更できる電極ユニットについて開発を進めた結果、取扱が容易であり且つ安価に製造することができる新規な電極ユニットの開発に成功した。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、所定の長さ、直径を有する対向する導電体間に、前記対向する導電体に対して所定の間隔で複数の導電性棒状体を配置、固定してなる梯子状電極と、同梯子状電極を挟むように両面に配置した板状絶縁部材と、該絶縁部材の表面に配置した平板電極とを備え、前記両電極間に高圧交番電圧を印加して両電極間にコロナ放電をさせ、同コロナ放電雰囲気中に処理ガスを通過させ、集塵を行うようにしたことを特徴とする電気集塵器用電極ユニットであり、このユニットによって上記従来の電極が有する問題点を解決する。
本発明は梯子状電極および平板電極を利用して電極ユニットを平板状あるいは箱型に構成することで、平板状ユニットを多数積み重ねるだけで大量の排気ガス処理用電極を容易に構成することができる。また電極ユニットが平板状あるいは箱型であるため、従来の円筒状の電極ユニットを束ねた場合に生じる無駄なスペースを排除でき、少ないユニット数で同等のガス処理が可能である。電極ユニット内に配置する梯子状電極をステンレス製のネジ棒で構成可能としたため製造コストの大幅な低減を図ることができる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明が採用した技術解決手段は、
導電体からなる縦ネジ棒１ａ、１ｂを対向して配置し、このネジ棒間に所定の間隔で複数の導電体からなる横ネジ棒１ｃを配置、固定してなる梯子状電極１と、前記梯子状電極１に対して所定の間隔を以て配置した板状絶縁部材４、４と、該絶縁部材４、４の外側表面に配置した平板電極５とを備え、前記梯子状電極１と前記平板電極５とを交流電源に接続し、前記両電極間で発生したコロナ放電雰囲気中を処理ガスが通過できるようにしたことを特徴とする電気集塵器用電極ユニットである。
また、前記平板電極１の外側にさらに絶縁部材６を配置してなることを特徴とする電気集塵器用電極ユニット。
また、所定の間隔を以て形成された複数の電極支持溝２２を有する電極支持部材２３と、導電体からなる縦ネジ棒２１ａ、２１ｂを対向して配置しこのネジ棒間に所定の間隔で複数の導電体からなる横ネジ棒２１ｃを配置、固定してなる梯子状電極２１と、板状絶縁部材２６によって挟持された平板電極２５と、前記電極支持部材２３の両端部に配置固定する端部絶縁材２４を備え、前記電極支持部材２３を対向させて配置し、前記電極支持部材２３の両端部に端部絶縁材２４を設け、さらに互いに対向する電極支持溝２２内に交互に前記梯子状電極２１および前記平板電極２５を挿入支持し、前記梯子状電極２１と平板電極２５とを交流電源に接続したことを特徴とする電気集塵器用電極ユニット。
また、前記複数の導電体からなる横ネジ棒１ｃ、２１ｃは、同径のステンレスネジ棒から成ることを特徴とする電気集塵器用電極ユニットである。
また、前記複数の導電体からなる横ネジ棒１ｃ、２１ｃには、平板電極と対応する位置に所定形状の溝１０、１１、１２が形成されてなることを特徴とする電気集塵器用電極ユニットである。
また、前記板状絶縁部材４、４の間にはそれらを所定距離保って配置するための一対の支持部材３が配置され、この支持部材に形成した電極支持溝内に前記梯子状電極を構成する対向する縦ネジ棒１ａ、１ｂを収納配置してなることを特徴とする電気集塵器用電極ユニットである。
また、前記梯子状電極は、ネジ棒を折り曲げ加工して形成し、この梯子状電極に平板電極との間隔保持材としてのスペーサを設けてなることを特徴とする電気集塵器用電極ユニットである。
【０００９】
【実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の第１実施形態を説明する。
図１は本発明に係る集塵器用電極ユニットの概略斜視図、図２は同電極ユニットの平面図、立面図、側面図、図３は支持部材と梯子状電極との配置関係図、図４は本電極ユニットの放電状態を説明する図である。
【００１０】
第１実施形態の集塵器用電極ユニットは最小単位としての電極ユニットであり、図１、図２において１は同一規格のネジ棒によって構成された梯子状電極であり、この梯子状電極１は対向する導電体を構成するネジ棒１ａ、１ｂ（以下縦ネジ棒という）と、この縦ネジ棒１ａ、１ｂに対して略直角に配置、固定した導電性棒状体からなるネジ棒（以下横ネジ棒という）１ｃ・・を備えている。
縦ネジ棒１ａ、１ｂと横ネジ棒１ｃ・・は溶接により接続固定され、縦ネジ棒の一方１ｂは交流電源２に接続できるよう図１、図２に示すように他方よりも長く形成されている。
【００１１】
横ネジ棒１ｃ・・にはネジ山毎に発生するコロナが平板電極５（後述する）にまで安定して伸びるように図４に示すように平板電極５に対向する部位に扇型１０、長方形型１１等の溝が形成されている。この溝は各横ネジ棒１ｃ・・毎に同じ形状のものとするのが望ましいが、横ネジ棒毎に変えることも可能であり、また溝に代えて横ネジ棒の平板電極に対向する部位を面取りして角部を形成してもよいことは当然である。
前記梯子状電極１には、本例では直径５〜６ミリの市販のステンレス製のネジ棒を使用しており、縦ネジ棒１ａ、１ｂの間隔（図中Ｌ）は４００ミリ以上、また横ネジ棒１ｃ・・同志のピッチＰは放電状態を見ながら適当な間隔（例えば４０ミリ〜１００ミリ程度の間隔の中から適当な間隔）としてある。
なお、上記例では縦ネジ棒、横ネジ棒とも同一規格のネジ棒を使用し、コストの低減を図っているが、縦ネジ棒は後述するように放電には寄与しないため、所定の電流を流すことができる単なる丸棒あるいは電線等を使用することも可能である。また、縦ネジ棒、横ネジ棒の代わりに導電性のある棒体（断面丸、三角、四角等の棒状体）を使用して、梯子状電極を形成しても平板電極との間にコロナ放電を発生させることが可能である。
【００１２】
前記梯子状電極１の両面には、梯子状電極１を挟むように数ミリの板厚からなる板状絶縁部材４、４が支持部材３を介して対向して配置固定される。
前記支持部材３は、図３に示すような電極支持溝３ａを備え、この電極支持溝３ａ内に梯子状電極１を構成する縦ネジ棒１ａ、１ｂが収納固定されている。前記支持部材３は絶縁性材料からなる角材によって形成されており、支持部材３の厚さ（即ち板状絶縁部材４、４同志の間隔）は、ネジ棒電極と平板電極５との間の距離が最適な距離となる厚さとして設定されるが、これまでの実験結果からこの厚さは電極間の間隔が１０〜２０ミリ程度とすることが望ましいことが判明している。なお、電極支持溝３ａを利用して梯子状電極を支持する構成としたため、この電極支持溝３ａによって梯子状電極と平板電極（後述する）との距離の管理が極めて容易になるとともに電極ユニットの組立も容易となる。
一方、板状絶縁部材４、４は図１、図２に示すように支持部材３を挟む形で支持部材３に適宜手段によって固定されており、板状絶縁部材４、４の外側表面には、横ネジ棒１ｃ・・が配置される範囲に対応して平板電極５が取りつけられている。また、平板電極５の外側には平板電極を被覆するように絶縁部材６（図３参照）が配置され安全性が確保されている。
前記絶縁部材４、６および支持部材３は本実施形態ではガラス材（板ガラス）を使用しているが、絶縁性を有するセラミックス等の材料を使用することも可能である。また、前記平板電極５はたとえばアルミ材などからなる薄膜、薄板等で構成するが、平板電極５を電極ユニットの外周よりも外に延長した場合、この延長部分が電極ユニット内の熱の放散効果を果たすラジエータとしての機能を果たすことも可能である。
【００１３】
上記構成からなる電極ユニットでは、梯子状電極１の片側縦ネジ棒１ｂと平板電極５との間に交流電源を印加すると、横ネジ棒１ｃ・・の各ネジ山と溝とによって形成される角１０ａ、１１ａ、１２ａ（図４参照）毎に平板電極５、５との間で放電がはじまり、板状絶縁部材４、４同士の間で各横ネジ棒毎に全長に渡って安定したコロナ放電状態が得られる。特に梯子状電極にネジ棒を使用した場合、鋭利な形状をしたネジ山毎にコロナ放電が発生するため安定した放電状態を得ることができる。
そして、処理すべき排気ガスを図１に示すように板状絶縁部材４、４同士の間の放電雰囲気中に、例えばＡ方向からＢ方向に向けて流すと、この排気ガスはコロナ放電中を通過することになり、この結果、有害物質がコロナ放電中で公知の理論により分解、吸着等により除去される。なおコロナ放電は、各横ネジ棒１ｃ・・毎に平板電極５との間で発生するため、排気ガスは横ネジ棒の数に対応して発生したコロナ放電雰囲気中を通過しながらユニット内を通過することになる。また、上記電極ユニットでは平板電極を梯子状電極の両面に配置したが、片側のみでも良いことは当然である。
【００１４】
次に上記電極ユニットの使用例を図５を参照して説明すると、図５は上記最小単位の電極ユニットを２０個組み合わせた例である。この例では送風機などによってＡ方向から流された排気ガスは各ユニット内のコロナ放電雰囲気中を通過して処理され清浄ガスとなってユニットからＢ方向に排出される。
【００１５】
つづいて、本発明に係わる第２実施形態を説明する。
前述の第１実施形態は、一つの梯子状電極とこれに対応した２枚の平板電極とによって一つの最小単位としての電極ユニットを構成しているが、第２実施例は複数の梯子状電極とこれに対応した複数の平板電極からなるもの組み合わせて大型の一つの箱型をした電極ユニットを構成した点に特徴があり、これによって１ユニットによる処理能力を大きくするとともに、ユニットの組み立て性を良くしている。
図６は第２実施形態に係わる電極ユニット全体の斜視図と、そのユニットを構成する梯子状電極、平板状電極の斜視図であり、図７は同電極ユニットの平面図である。
【００１６】
この電極ユニット２０は、板状の２枚の電極支持部材２３、端部絶縁材２４を備えており、対向した電極支持部材２３、２３および端部絶縁材２４とによって囲まれた箱型空間内に、複数の梯子状電極２１と平板電極２５を支持できるようになっている。
電極支持部材２３は、ガラスやセラミックス等の絶縁材で構成され、図７に示すように、梯子状電極と平板電極を支持する複数の電極支持溝２２を備えている。
前記電極支持溝２２は梯子状電極２１と平板電極２５との間の距離が最適な距離となるように溝ピッチが形成されており、この電極支持溝２２によって梯子状電極２１と平板電極２５との距離の管理が極めて容易となり、さらに電極ユニットの組立も容易となる。
【００１７】
梯子状電極２１は縦ネジ棒２１ａ、２１ｂと横ネジ棒２１ｃとを溶接して図６に示す如く梯子状に形成されており、一方の縦ネジ棒２１ａは交流電源２に接続できるよう他方よりも長く形成されている。また平板電極２５は、平板電極２５を２枚の板状絶縁部材（板ガラスやセラミックス等）２６、２６で挟持した合わせガラス状に構成されており、平板電極２５には交流電源２に接続するためのリード線２７が取りつけられている。
前記電極支持部材２３を対向して配置し、対向する２枚の電極支持部材の電極支持溝２２内に図７に示すように交互に梯子状電極２１と平板状電極２５を挿入固定し、さらに、電極支持部材２３の両端部に端部絶縁材２４を固定することで箱型をした電極ユニットが構成されている。そして、梯子状電極の長端部及び平板電極のリード線は導電体２８ａ、２８ｂに接続され（図６参照）、各導電体間に交流電源が接続される。
【００１８】
こうして構成した電極ユニットでは、電極ユニット内のコロナ放電雰囲気中に図６に示す矢印方向に排気ガスを流すことにより排ガス処理が行われ、清浄ガスとなって電極ユニットからＢ方向に排出される。
上記第２実施形態の電極ユニットは複数の梯子状電極と平板電極を組み合わせたものを箱型のユニットとして構成したため、第１実施形態のように最小単位のユニットを複数組み付ける必要がなくなり、電極ユニットの取扱が容易となる。また、予め箱状に組み立てておいた電極支持部材２３の対向する電極支持溝２２内に、梯子状電極２１および平板状電極２５を後から挿入するだけで簡単に電極ユニットを構成することができる。さらに梯子状電極および平板状電極を導電体２８ａ、２８ｂを介して交流電源に接続可能としたため、配線のとりまわしを極めて簡素化することができる。
【００１９】
なお、梯子状電極の構成素材は必ずしもネジ棒に限定することはなく、平板電極との間に放電現象は発生するものであれば、種々のものを使用することができ、またその形状も図８（イ）に示すように折り曲げ加工したものを使用することもできる（なお、本明細書中では梯子電極は図８（イ）に示す形状を含む広い意味で定義されている）。図８（イ）に示す形状の梯子状電極を使用した場合には、前述の支持部材の代わりに図８（ロ）に示すような平板電極との間隔を一定に保持する支持部材としてのスペーサを使用することもでき、こうすることで電極支持部材に形成する電極支持溝が不要となり溝加工を省略することも可能である。さらに、平板電極の素材もシート材、板材など、またその大きさも自由に変更できることは当然である。
また、第１実施形態の支持部材３、板状絶縁部材４、あるいは、第２実施形態の電極支持部材２３、端部絶縁材２４を一体のガラス成形品として構成することも可能であり、こうすることにより支持部材、絶縁部材の接続部の接着不良等が原因の絶縁不良等の事態を回避することができる。
さらに、上記形態の放電電極ユニットは、排気ガス処理等に利用できるだけでなく、オゾン発生器の放電電極にも適用できることは当然である。
本発明はその精神又は主要な特徴から逸脱することなく他の色々な形で実施することができ、また、前述の実施例はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。
【００２０】
【発明の効果】
以上詳細に述べた如く本発明は、電極ユニットを平板状に形成したため、電極ユニットを適宜枚数組み合わせることで処理ガス量に応じた電気集塵器用の電極を容易に構成することができる。また電極ユニットが平板状であるため、従来の円筒状の電極ユニットを束ねた場合に生じる無駄なスペースを排除でき、少ないユニット数で同等のガス処理が可能である。電源と接続された梯子状電極および平板電極が支持部材内に収納され、外部に露出しない構成となっているため、極めて安全性が高い、等々の優れた作用効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る集塵器用電極体の概略斜視図である。
【図２】同電極の平面図、立面図、側面図である。
【図３】支持部材と梯子状電極との配置関係図である。
【図４】本電極の放電状態を説明する図である。
【図５】本電極に使用状態を説明する図である。
【図６】第２実施形態に係わる電極ユニット全体の斜視図と、そのユニットを構成する梯子状電極、平板状電極の斜視図である。
【図７】同電極ユニットの平面図である。
【図８】（イ）は梯子状電極の変形例を示す図であり、（ロ）は折り曲げ形成した梯子状電極とスペーサとの関係を示す平面図および側面図である。
【符号の説明】
１                梯子状電極
１ａ、１ｂ        対向する導電体（縦ネジ棒）
１ｃ              横ネジ棒
２                交流電源
３                支持部材
４、６            絶縁部材
５                平板電極
１０、１１、１２  溝
２１              梯子状電極
２２              電極支持溝
２３              電極支持部材
２４              端部絶縁材
２５              平板電極
２６              板状絶縁部材
【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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