JP2010131515A

JP2010131515A - 電気集塵装置

Info

Publication number: JP2010131515A
Application number: JP2008309399A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Kataya; 篤史片谷; Hiroshi Hachiman; 大志八幡
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2008-12-04
Filing date: 2008-12-04
Publication date: 2010-06-17

Abstract

【課題】沿道大気中のＳＰＭを除去する電気集塵装置は、電気集塵の基本原理であるコロナ放電により、有害なガス成分であるＮＯｘおよびオゾンを生成増加させてしまうという課題があった。ＮＯｘおよびオゾンの生成量を最小限に抑制できることを課題とする。
【解決手段】本発明の電気集塵装置１は、複数のトゲ電極を有する金属製の放電板２と、平板状に成型した活性炭繊維の接地極板３とを交互に配置した平行平板構造で、直流または交流の高電圧を印加するものであり、活性炭繊維からの放電を助長することにより、コロナ放電で生成したオゾンとＮＯｘを活性炭繊維で直ちに吸着することができ、ＮＯｘおよびオゾンの生成量を最小限に抑制することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車道路沿道の排ガス中の浮遊粒子状物質（ＳＰＭ）を除去する電気集塵システムに関する。

この十数年の間、環境意識の高揚から、大都市部の混雑する自動車道路沿道における大気中のＳＰＭ（Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄｐａｒｔｉｃｌｅｍａｔｔｅｒ、浮遊粒子状物質）や窒素酸化物のＮＯｘ（Ｎｉｔｒｏｇｅｎｏｘｉｄｅｓ）、ＮＯ₂（Ｎｉｔｒｏｇｅｎｄｉｏｘｉｄｅ）、ＮＯ（Ｎｉｔｒｏｇｅｎｍｏｎｏ−ｏｘｉｄｅ）を除去する研究が各所でなされている（非特許文献１〜６）。その背景には、交通が混雑する沿道近隣の居住地域で、環境基準（ＳＰＭの日平均値が０．１ｍｇ／ｍ³以下、ＮＯ₂ の日平均値が０．０４〜０．０６ｐｐｍのゾーン以下）が達成されないケースがあり、その報告（非特許文献４、６、７）がなされている。沿道大気におけるＮＯｘ中のＮＯ₂の割合（ｐｐｍ比）は、一般的に２割〜５割程度で、残りがＮＯだと言われており、独立行政法人環境再生保全機構の報告書中の現地実測結果（非特許文献８）にも、このことが示されている。

電気集塵装置を用いて、沿道大気中のＳＰＭを除去できることが、環境再生保全機構による報告書（非特許文献９）により示されている。

ここで、見逃せないのは，電気集塵装置で用いられる，コロナ放電により，ＮＯｘが生成されるという点である。幾つかの研究（非特許文献１０、１１）が発表されており，次の点が報告されている。

・正荷電の方が、負荷電よりもＮＯｘ生成量が多い
・直流コロナで生成したＮＯｘの大部分はＮＯ₂である
また、電気集塵装置のコロナ放電によりオゾン（Ｏ₃）が生成され（非特許文献１２、１３）、これが沿道大気中のＮＯと反応し、ＮＯよりも毒性が強いＮＯ₂を生成することが報告（非特許文献９、１４）されている。

また，沿道大気中のＮＯｘを、活性炭繊維ＡＣＦ（ＡｃｔｉｖａｔｅｄＣａｒｂｏｎＦｉｂｅｒ）のスリットに通風して、除去する研究が報告（非特許文献１５）されている。

また，沿道大気中のＳＰＭを除去する電気集塵装置と、ＮＯｘを除去する活性炭繊維ＡＣＦのスリットを組合せ、風の流れに対して並列に配置し、ＳＰＭ除去とＮＯｘ除去の同時達成を狙った浄化システムに関する研究が報告（非特許文献８）されている。
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図９に、典型的な一段式の電気集塵装置１０１の構成を示す。トゲ電極を有する金属製の放電板１０２と金属製の接地極板１０３とが、等間隔を保ちながら交互に配置され、平行平板構造を形成している。高電圧発生装置１０４により、各々の放電板１０２に、交流または直流の高電圧が印加されている。各々の接地極板１０３は接地されている。このような構成の電気集塵装置１０１においては、放電板１０２に印加された高電圧により、強電界の場となるトゲ電極はコロナ放電し、トゲ電極と隣接する接地極板との間にコロナ放電空間が形成される。このとき接地極板１０３の表面は滑らかな金属表面であり、強電界の場となりうるトゲのような突起物は存在しないので、接地極板１０３から放電板に向けて発生する逆極性のコロナ放電は発生しない。電気集塵装置１０１に通風された空気中の粉塵は、コロナ放電により荷電され、クーロン力により接地極板１０３の表面上に捕集される。このように電気集塵装置のコロナ放電は、粉塵を捕集するものであるが、その一方で、電気集塵の基本原理であるコロナ放電により、有害なガス成分であるＮＯｘおよびオゾンを生成増加させてしまうという課題があった。

ここに、沿道大気中のＳＰＭを除去する電気集塵装置には、ＮＯｘおよびオゾンの生成量を最小限に抑制できることが求められるに至った。

上記課題を解決するために、本発明の電気集塵装置は、複数のトゲ電極を有する金属製の放電板と、平板状に成型した活性炭繊維の接地極板とを交互に配置した平行平板構造で、直流または交流の高電圧を印加するものである。

この構成によって、ＮＯｘ、オゾンの生成量を低減するものである。

ＮＯｘおよびオゾンの生成量を最小限に抑制できる電気集塵装置を実現することができる。

本発明の第１の実施の形態による電気集塵装置は、複数のトゲ電極を有する金属製の放電板と、平板状に成型した活性炭繊維の接地極板とを交互に配置した平行平板構造で、直流または交流の高電圧を放電板に印加するものである。よって、放電板と接地極板の間には強電界空間を形成することができる。即ち、金属製の放電板は強電界中にあるので、放電板のトゲ電極（即ち突起物）からコロナ放電を発生させることができる。また一方、接地極板を形成する活性炭繊維の繊維質も強電界中の突起物となるので、この活性炭繊維からは放電板とは逆極性のコロナ放電を発生させることができる。ここで、前者のコロナ放電は、後者のコロナ放電よりも放電電流が大きいので、前者を主コロナ放電、後者を副コロナ放電と呼ぶことにする。同一の電気集塵装置において、放電板と接地極板のそれぞれから、極性の相反するコロナ放電（正コロナ放電と負コロナ放電）を、ひとつの高圧電源を用いることにより同時に発生させることができる。電気集塵装置のＳＰＭの除去率を向上させるためには、主コロナ放電による放電電流を大きくしたほうが、粉塵への荷電能力が増すので良いといえるが、放電電流値を大きくすると、トゲ電極からオゾンとＮＯｘが発生することは、背景技術に述べた通りである。ところが、活性炭繊維からの副コロナ放電に着目すると、オゾンとＮＯｘの生成が抑制されることが実験により明らかになった。

表１は、ある電気集塵機に高電圧を印加し、主コロナ放電のみを発生させた場合と、主コロナ放電と副コロナ放電を同時に発生させた場合とで、ＮＯｘ増加量とオゾン発生量と集塵効率がどのように推移するかを実験した結果である。

即ち、活性炭繊維からの放電（この場合、副コロナ放電）では、生成したオゾンとＮＯｘが活性炭繊維に直ちに吸着されるので、副コロナ放電では、オゾンとＮＯｘの生成を抑制することができる。主コロナ放電と副コロナ放電を同時に発生する電気集塵装置においては、主コロナ放電により、ＳＰＭ除去率の目標値達成を行い、副コロナ放電により、オゾンとＮＯｘの生成の抑制を行うことができる。

本発明の第２の実施の形態による電気集塵装置は、金属平板の両面に活性炭繊維を貼り付けて接地極板を構成するものである。強度ある金属の平板を母材として、その表面に活性炭繊維を貼り付けるので、通風による接地極板の振動を抑制することができる。即ち、接地極板に捕集した粉塵の再飛散を抑制することができる。また、機械的振動を抑制することは、電界強度の変動（振動）を抑制することになるので、火花放電（スパーク）を抑制することができ、集塵効率を安定化させることができる。

本発明の第３の実施の形態による電気集塵装置は、金属平板の両面の一部分に活性炭繊維を貼り付けて接地極板を構成するものである。活性炭繊維を貼り付けた部分からは副コロナ放電が発生し、貼り付けずに金属表面が剥き出しになった部分からは副コロナ放電が発生しない。従って、活性炭繊維を貼り付ける面積を加減することで、副コロナ放電の放電電流値を調節することができるので、集塵効率を調節することができる。

本発明の第４の実施の形態による電気集塵装置は、接地極板の金属母材に活性炭繊維が貼られている部分と、貼られていない部分から構成され、活性炭繊維が貼られていない金属露出部に複数のトゲ突起を配置した接地極板の構成とするものである。トゲ突起を設ける面積を加減することで、副コロナ放電の放電電流値を調節することができる。従って、集塵効率を調節することができる。

本発明の第５の実施の形態による電気集塵装置は、活性炭繊維の両面を金属製金網で挟み込み接地極板を構成するものである。強度ある金網により活性炭繊維を挟み込むので、通風による接地極板の振動を抑制することができ、集塵効率を安定化させることができる。また、金網の線材自体が突起物になるので、接地極板からの副コロナ放電は、活性炭繊維のみならず金網からも発生させることができる。即ち、副コロナ放電の放電電流を増大させることができ、集塵効率の向上を図ることができる。

本発明の第６の実施の形態による電気集塵装置は、金属製金網の一部を切り欠いた接地極板の構成とするものである。金網を切り欠いた部分の放電電流密度［ｍＡ／ｍｍ²］と、切り欠かない部分の放電電流密度［ｍＡ／ｍｍ²］とには差異があるので、切り欠く面積を加減することで、副コロナ放電の放電電流値を調節することができる。従って、集塵効率を調節することができる。

本発明の第７の実施の形態による電気集塵装置は、活性炭繊維が貼り付けられた接地極板と、面の一部に活性炭繊維が貼り付けられた放電板とで構成されるものである。放電板面の一部に活性炭繊維を貼り付けるので、主コロナ放電の放電電流値を調節することができる。従って、集塵効率を調節することができる。

本発明の第８の実施の形態による電気集塵装置は、金属製放電板の両面の全面に活性炭繊維を貼り付けた放電板の構成としたものである。活性炭繊維の繊維質が突起物となって、主コロナ放電の大部分と、副コロナ放電が生じるので、オゾンとＮＯｘの生成量を効率的に抑制することができる。

本発明の第９の実施の形態による電気集塵装置は、活性炭繊維の両面を金属製金網で挟み込んだ接地極板と、活性炭繊維の両面を金属製金網で挟み込み、金網端部をトゲ電極とした放電板の構成とするものである。活性炭繊維と金網という加工の自由度が大きい素材を用いて、接地極板と放電板を製造することができるので、製造コストの低減化を図ることができる。

本発明の第１０の実施の形態による電気集塵装置は、金属製放電板の両面の全面に活性炭繊維を貼り付けた放電板と、金属製の接地極板とを交互に配置した平行平板構造で、直流の高電圧を印加するものである。放電板に活性炭繊維を用いるので、主コロナ放電で発生するオゾンとＮＯｘの生成量を効率的に抑制することができる。

本発明の第１１の実施の形態による電気集塵装置は、活性炭繊維の両面を金属製金網で挟み込み金網端部をトゲ電極とした放電板と、金属製の接地極板とを交互に配置した平行平板構造で、直流の高電圧を印加するものである。放電板に活性炭繊維を用いるので、主コロナ放電で発生するオゾンとＮＯｘの生成量を効率的に抑制することができる。

本発明の第１２の実施の形態による電気集塵装置は、活性炭繊維を用いた放電板と、複数のトゲを有する接地極板を用いるものである。放電板に活性炭繊維を用いるので、主コロナ放電で発生するオゾンとＮＯｘの生成量を効率的に抑制することができる。また、接地極板からの副コロナ放電を発生させることができるので、放電電流値を大きくすることができる。即ち荷電能力を大きくすることができるので、集塵効率を向上させることができる。

本発明の第１３の実施の形態による電気集塵装置は、複数のトゲ電極を有する金属製の放電板と、複数のトゲを有する接地極板とを交互に配置した平行平板構造で、直流の高電圧を印加するものである。放電板からの主コロナ放電と、接地極板からの副コロナ放電とを同時に発生させることができるので、放電電流値を大きくすることができる。即ち荷電能力を大きくすることができるので、集塵効率を向上させることができる。

以下、本発明の実施例について図面に基づいて説明する。

（実施例１）
図１は本実施例による電気集塵装置構成図である。一段式の電気集塵装置１には、トゲ電極を有する金属製の放電板２と平板状に成型した活性炭系素材の接地極板３とが、等間隔を保ちながら交互に配置され、平行平板構造を形成している。放電板２には、空気の通過方向の上流側に突き出したトゲが設けられている。この図では、放電板２が１枚と、接地極板３を２枚とを交互に並べた例を示しているが、この枚数に限ったものではなく、複数枚の放電板２と複数枚の接地極板３とを交互に平行に並べて電気集塵装置１を構成する。（以下の実施例でも同様である。）高電圧発生装置４により、放電板２に交流または直流の高電圧が印加されている。接地極板３は接地されている。このような構成の電気集塵装置１においては、放電板２に印加された高電圧により、強電界の場となるトゲ電極近傍ではコロナ放電が発生する。（主コロナ放電）一方、接地極板３の表面は活性炭繊維なので滑らかでない。従って、トゲ電極とは逆極性のコロナ放電（副コロナ放電）が発生する。電気集塵装置１の真上からコロナ放電を見た場合の様相を、図２（主副コロナ放電様相図）に示す。図２では、トゲの先端から発する主コロナ放電を実線の矢印で示し、活性炭繊維から発する副コロナ放電を破線の矢印で示す。

（実施例２）
図３は本実施例による電気集塵装置構成図である。金属板５の両面の全面に活性炭繊維６が貼り付けられて接地極板３を構成している。放電板２は、実施例１と同様、風上側にトゲを有したものである。このような構成によって、高電圧印加時の放電について、主コロナ放電（実線矢印）と副コロナ放電（破線矢印）の様相は図２の場合と変らない。

（実施例３）
図４は本実施例による電気集塵装置構成図である。金属板５の両面の一部分に活性炭繊維６が貼り付けられて接地極板３を構成している。放電板２は、実施例１と同様、風上側にトゲを有したものである。このような構成によって、高電圧印加時の放電について、主コロナ放電の様相は図２の場合と変らないが、副コロナ放電（破線矢印）は、活性炭繊維６が貼り付けられた部分に限定されて発生している。

（実施例４）
図５は本実施例による電気集塵装置構成図である。図５（ａ）は、接地極板３を電気集塵装置の横方向から見た図であり、図５（ｂ）は、電気集塵装置の極板部分の平面図である。放電板２は、実施例１と同様、風上側にトゲを有したものである。接地極板３は、金属板５の両面の一部分に活性炭繊維６が貼り付けられて構成されている。さらに、活性炭繊維が貼られていない金属剥き出しの部分にトゲ電極が打ち抜きで設けられている。（図５のＡ部分）このトゲは、空気の通過方向に対し、上流側に突き出した形状となっている。このような構成によって、高電圧印加時の放電について、主コロナ放電の様相は図２の場合と変らないが、副コロナ放電は、活性炭繊維６が貼り付けられた部分と、打ち抜きのトゲ電極が設けられたＡ部分とから発生している。

（実施例５）
図６は本実施例による電気集塵装置構成図である。金属板５の両面に活性炭繊維６が貼り付けられて接地極板３を構成している。また、金属板５の両面の一部に活性炭繊維６が貼り付けられて放電板２を構成している。放電板２は、実施例１と同様、風上側にトゲを有したものである。このような構成によって、高電圧印加時の放電について、放電板２のトゲ先端部での主コロナ放電の様相は図２の場合と変らないが、放電板２に貼り付けられた活性炭繊維６からも主コロナ放電が発生している。

（実施例６）
図７は本実施例による電気集塵装置構成図である。金属板５の両面全面に活性炭繊維６が貼り付けられて放電板２を構成している。また、金属板５のみで構成される接地極板６となっている。放電板２は、実施例１と同様、風上側にトゲを有したものである。このような構成によって、高電圧印加時の放電について、放電板２の主コロナ放電は、トゲ先端部および放電板２の全面から発生している。

（実施例７）
図８は本実施例による電気集塵装置構成図である。図８（ａ）は、接地極板３を電気集塵装置の横方向から見た図であり、図８（ｂ）は、電気集塵装置の極板部分の平面図である。放電板２は、実施例１と同様、風上側にトゲを有したものである。接地極板３は、金属板５のみで構成され、その平面部分（Ａ部分）には、トゲ電極が打ち抜きで設けられている。このトゲは、空気の通過方向に対し、上流側に向けて突き出した形状となっている。このような構成によって、高電圧印加時の放電について、主コロナ放電の様相は図２の場合と変らないが、副コロナ放電は、打ち抜きのトゲ電極が設けられたＡ部分とから発生している。

本発明は、電気集塵装置により増加するＮＯｘとオゾンについて、その増加量を効率的に抑制できる電気集塵装置であって、自動車道路沿道の排気ガスの浄化に適している。

本発明の第１の実施例の電気集塵装置構成図同第１の実施例の電気集塵装置による主副コロナ放電様相図同第２の実施例の電気集塵装置による主副コロナ放電様相図同第３の実施例の電気集塵装置による主副コロナ放電様相図同第４の実施例の電気集塵装置構成図（ａ）接地極板の図、（ｂ）主副コロナ放電様相図同第５の実施例の電気集塵装置による主副コロナ放電様相図同第６の実施例の電気集塵装置による主副コロナ放電様相図同第７の実施例の電気集塵装置構成図（ａ）接地極板の図、（ｂ）主副コロナ放電様相図従来の一段式電気集塵装置構成図

符号の説明

１電気集塵装置
２放電板
３接地極板
４高電圧発生装置
５金属板
６活性炭繊維

Claims

複数のトゲ電極を有する金属製の放電板と、平板状に成型した活性炭繊維の接地極板とを交互に配置した平行平板構造で、直流または交流の高電圧を印加することを特徴とする電気集塵装置。
金属平板の両面に活性炭繊維を貼り付けて接地極板の構成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。
金属平板の両面の一部分に活性炭繊維を貼り付けて接地極板の構成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。
金属露出部に複数のトゲ突起を配置した接地極板の構成としたことを特徴とする請求項３に記載の電気集塵装置。
活性炭繊維の両面を金属製金網で挟み込んだ接地極板の構成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。
金属製金網の一部を切り欠いた接地極板の構成としたことを特徴とする請求項４に記載の電気集塵装置。
前記放電板は、一部に活性炭繊維を貼り付けたことを特徴とする請求項１〜６いずれかひとつに記載の電気集塵装置。
前記放電板は、両面の全面に活性炭繊維を貼り付けたことを特徴とする請求項７に記載の電気集塵装置。
前記放電板は、活性炭繊維の両面を金属製金網で挟み込み、金網端部をトゲ電極としたことを特徴とする請求項１〜６いずれかひとつに記載の電気集塵装置。
金属製放電板の両面の全面に活性炭繊維を貼り付けた放電板と、金属製の接地極板とを交互に配置した平行平板構造で、直流の高電圧を印加することを特徴とする電気集塵装置。
活性炭繊維の両面を金属製金網で挟み込み金網端部をトゲ電極とした放電板と、金属製の接地極板とを交互に配置した平行平板構造で、直流の高電圧を印加することを特徴とする電気集塵装置。
複数のトゲを有する接地極板を用いることを特徴とする請求項１０または請求項１１に示す電気集塵装置。
複数のトゲ電極を有する金属製の放電板と、複数のトゲを有する接地極板とを交互に配置した平行平板構造で、直流の高電圧を印加することを特徴とする電気集塵装置。