JP6646952B2 - 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 - Google Patents
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Description
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10にその構成例を示すように、放電電極及び集塵電極よりなる管状捕集部91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組合わせて構成した多段方式を例示したもので、具体的には、管状捕集モジュールを管状捕集部の上流部側より小径捕集部91−1A、中径捕集部91−1B、大径捕集部91−1Cの3段式となしたものである。
即ち、この管状捕集部が多段方式となしたディーゼルエンジン排ガス処理装置は、最上流側の第1段目の小径の管状捕集モジュールとして、捕集管91−1に固定された小径捕集管91−1A−1の内部に保持した放射状の第1段放電電極91−1A−2を共通の主電極91−2aに固定して内蔵した小径捕集部91−1Aと、第2段目の中径の管状捕集モジュールとして、中径捕集管91−1B−1の内部に保持した放射状の第2段放電電極91−1B−2を共通の主電極91−2aに固定して内蔵した中径捕集部91−1Bと、最下流側の第3段目の最大径の管状捕集モジュールとして、捕集管91−1と共通の大径捕集管91−1C−1の内部に保持した放射状の第3段放電電極91−1C−2を共通の主電極91−2aに固定して内蔵した大径捕集部91−1Cとしたものである。この3段式の管状捕集モジュールを有するディーゼルエンジン排ガス処理装置における小径捕集部91−1A、中径捕集部91−1B、大径捕集部91−1Cの各放電電極91−1A−2、91−1B−2、91−1C−2は、図11A、図11B、図12に拡大して示すように、集塵電極を構成する捕集管91−1の軸心付近をほぼ全長にわたって延びる主電極(電極棒)91−2aと、該主電極91−2aの長手方向に所望の間隔S´で配設された放射状に突出する電極針91−2bの群とによって構成されている。この放電電極91−2は、具体的には図12に示すように、例えば鋸刃状の放電板部(山部)91−2eが主電極91−2aの軸方向に延びる基板部91−2fを介して主電極91−2aと一体に設けられた鋸刃状放電電極板91−2dを、前記基板部91−2fを介して主電極91−2aに突設して構成されたものが採用されている。このように構成された放電電極91−2は、捕集管91−1の排ガス導入口91−1a側に設けたシールエアー導入管部91−1cと、低濃度排ガス導出管92の入口部位に設けたシールエアー導入管部91−1cに垂設した支持体93を介して主電極91−2aの両端部が支持されている。
即ち、例えば図11A、図11B、図12に示す放電電極91−2の場合、鋸刃状の放電板部(山部)91−2eが主電極91−2aの軸方向に延びる基板部91−2fを介して主電極91−2aと一体に設けられた鋸刃状放電電極板91−2dを、前記基板部91−2fを介して主電極91−2aに突設して構成されているため、管状捕集部91の捕集管91−1の外径が大きくなると、電極針91−2b(鋸刃状放電電極板91−2d)の先端と捕集壁面91−1kの間隔W´を所望の寸法に保つために、対応する電極針91−2bの径方向長さH´が長くなって剛性が低下し剛性を確保すると重量的にも重いものとなるのみならず、通常、電極針は厚さ0.5mm程度の極薄板で製作されるため大型化するとその形状維持も困難となり、特に高温にさらされると熱変形を起こす等の問題が生ずる。又、この集塵部において電界の弱いデッドスポットを無くして所定の放電電流密度を維持するためには電極針91−2b先端の周方向間隔L´を所望寸法にほぼ一定に保つ必要があり、その結果管状捕集部91の捕集管91−1の外径が大きくなると、電極針91−2bの個数(枚数)を増やさざるを得ない。しかし、必要な電極針91−2bの個数(枚数)が多くなると、電極針1個(1枚)当たりの主電極91−2aへの取付け面積が必然的に小さくなり、主電極91−2aへの強度を確保しての取付けが困難となってしまう。
さらに、前記した従来の長尺(長針)の電極針91−2b(鋸刃状放電電極板91−2d)の場合、電極針先端部分の電界は強いが捕集壁表面における電界が弱くPM捕集空間(電極針先端と捕集壁間の空間)全体の電界が弱いことからデッドスポットもでき易く、PMに作用するクーロン力が弱く、捕集率を向上できないのみならず、捕集壁から剥離したPMの捕集壁面でのジャンピング現象(PMが堆積・剥離を繰返す現象)が発現しにくいという欠点がある。
さらに、前記放電電極支持筒の外周に放射状に設ける放電電極針あるいは鋸刃状放電電極板は、頂角が20度程度で形状が略二等辺三角形を呈する放電電極針あるいは鋸刃状の放電電極板であり、隣接する放電電極針あるいは鋸刃状の放電電極板の先端の間隔としては、10〜50mmが好ましい。
又、この放電電極針あるいは鋸刃状放電電極板の場合は、管状捕集部の捕集管が大径となってもその径に対応する適切な大きさの放電電極支持筒を用いることにより、放電電極針あるいは放電電極板の軸方向長さを大きくすることなく、放電電極針あるいは放電電極板の先端と管状捕集部の内周面との間隔を適正な寸法に設定することができ、電極針の剛性を維持し軽量化がはかられるのみならず、電極針あるいは電極板が高温にさらされても大きな熱変形を生じることがないため形状維持もはかられる。さらに、主電極に対する電極針や電極板の配置を所定の密度で適切に設定できるとともに主電極に対する電極針や電極板の取付けも容易となる。又、放電電極支持筒は貫通孔を有さなければ当該筒体の外側と内側を流れるガス流の往来を遮断するため、集塵に好ましくない渦流や乱流を防止する作用もあり捕集率の向上にも寄与する。
この放電電極針6は、主電極2の軸心方向に先端間隔Sでかつ周方向に間隔Lで放電電極支持筒3の外周に放射状に突設する。又、隣接する放電電極針6の先端の軸心方向間隔Sとしては、特に限定するものではないが通常10〜50mmが好ましい。その理由としては、10mm未満では、電界が低くなりクーロン力が高められず管状捕集部の内周面への付着を増大させにくく、他方、50mmを超えると、電界の弱いデッドポイントが多くなり平均電界が低下してクーロン力を高めて管状捕集部の内周面への付着を増大させにくくなるためである。
又、放電電極針6の先端と捕集管7の管状捕集部の内周面までの距離Wは、30〜70mmとする。その理由は、30mm未満では組付け時に放電電極針6の先端が捕集管7の管状捕集部の内周面との接触や干渉が危惧され、運転中は船体の揺れやエンジンの振動により放電電極針6の先端が捕集管7の管状捕集部の内周面との接触や干渉がし易く、他方、70mmを超えると放電間隔が広いために高い電界を維持して大きなクーロン力を得るには高電圧・高出力電源が必要となり且つ高電圧であるが故に各部に高い絶縁性が必要となって装置が高価となると共に維持・管理にも多大な工数が必要となるためである。
なお、上記放電電極支持筒3の半径R、放電電極針6の長さH、放電電極針6の周方向間隔L、放電電極針6の先端と捕集管7の管状捕集部の内周面までの距離Wは、ディーゼルエンジン排ガス処理装置の規模及び管状捕集モジュールの配置位置、集塵電極を構成する捕集管7の大きさ(直径)等に応じて適宜定めることとする。特に、放電電極針6の長さHは、捕集管7の管状捕集部の内周面電界との関係を考慮して設定する。
即ち、この装置は、主捕集管71内に配置する管状捕集モジュールを管状捕集部の上流部側より小径捕集部71−1、中径捕集部71−2、大径捕集部71−3の3段式となした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71−1、中径捕集部71−2及び大径捕集部71−3に、前記と同様の放電電極針あるいは鋸刃状放電電極板とで構成された放電電極71−1A−1、71−2A−1、71−3A−1を配置して構成したものである。ここで、小径捕集部71−1の小径捕集管71−1A内に配置される放電電極71−1A−1は、前記と同様の構成を有する放電電極と同様、主電極(電極棒)72の外周に周方向及び管軸方向に間隔を隔てて放射状に配置した長さHが10〜30mmの放電電極針71−1A−1cを有する半径Rが200mmの放電電極支持筒71−1A−1dとからなり、かつ該放電電極支持筒71−1A−1dは上流側端部に、当該放電電極支持筒内への排ガスの流入を阻止するための円錐状蓋部71−1A−1d´を形成して当該端部を閉塞し、複数のステー71−1A−1eを介して当該主電極72と同心に取着して構成されている。放電電極針71−1A−1cの先端と小径捕集管71−1Aの管状捕集部の内周壁面までの距離Wは、30〜70mmである。そして、本装置はさらに、小径捕集管71−1Aと主捕集管71の大径捕集管部71−1Fとの間に、内外両面に放電電極針あるいは鋸刃状放電電極板からなる放電電極71−4A−1を有する放電電極支持筒71−4A−1dをステー71−4A−1eを介して当該主電極72と同心に取着している。なお、小径捕集管71−1Aと大径捕集管部71−1Fの間にこの放電電極支持筒71−4A−1dを設けるのは、小径捕集管71−1Aより外方の排ガス流に小径捕集部71−1と中径捕集部71−2及び又は大径捕集部71−3との少なくとも合計2回(小径捕集管71−1Aと放電電極支持筒71−4A−1dの間を通り且つ中径捕集管71−2A内を通る排気ガスは3回)の帯電・捕集を繰り返させてPMの塊状化・濃縮・分離をさらに促進するためである。
2、52、62、72 主電極(電極棒)
3、51−2A−1d、51−3A−1d、61−1A−1d、61−2A−1d、61−3A−1d、71−1A−1d、71−2A−1d、71−3A−1d、71−4A−1d 円筒状の放電電極支持筒
5、51−2A−1e、51−3A−1e、61−1A−1e、61−2A−1e、61−3A−1e、71−2A−1e、71−3A−1e、71−4A−1e ステー
6、51−1A−1c、51−2A−1c、51−3A−1c、61−1A−1c、61−2A−1c、61−3A−1c、71−1A−1c、71−2A−1c、71−3A−1c 放電電極針
7 捕集管
16 コーンエッジリング放電電極
16−1 リング状エッジ部
26 コーンエッジリング放電電極
26−1 リング状エッジ部
26−2 リーク孔
36 コーンエッジリング放電電極
36−1 リング状エッジ部
36−2 リーク孔
46 筒形エッジリング形放電電極
46−1 筒体部
46−2 エッジリング部
46−3 リング状エッジ部
51、61、71 主捕集管
51−1、61−1、71−1 小径捕集部
51−1A、61−1A、71−1A 小径捕集管
51−2、61−2、71−2 中径捕集部
51−2A、61−2A、71−2A 中径捕集管
51−3、61−3、71−3 大径捕集部
51−3A、61−3A、71−3A、71−1F 大径捕集管部
51−4、61−4、71−4 主電極支持体
51−5、61−5、71−5 低濃度排ガス導出管
51−6、61−6、71−6 高濃度排ガス導出部
61−1A−1d´、71−1A−1d´ 円錐状蓋部
61−2A−1d´、61−3A−1d´、71−2A−1d´、71−3A−1d´ 截頭円錐状部
S 放電電極針先端の軸心方向間隔
L 放電電極針先端の周方向間隔
H 放電電極針の長さ
W 放電電極針先端と管状捕集部の内周面までの距離
R 放電電極支持筒の半径
Claims (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と該主電極に配設された放射状に突出する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である単一径の主捕集管よりなる管状捕集部に、軸方向に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が主電極の外周にステーを介して取着された同主電極と同心円筒状の放電電極支持筒と、該放電電極支持筒の表面に周方向及び管軸方向に間隔を隔てて放射状に配置された放電電極針あるいは鋸刃状放電電極板とで構成され、かつ前記放電電極針あるいは鋸刃状放電電極板の径方向長さが10〜30mm、当該放電電極針あるいは鋸刃状放電電極板の先端と管状捕集部の内周面との間隔が30〜70mmとなし、前記管状捕集部の最上流の管状捕集モジュールの前記放電電極支持筒の上流側端部が閉塞されてい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。
- 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と該主電極に配設された放射状に突出する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である単一径の主捕集管よりなる管状捕集部に、軸方向に径の異なる管状捕集モジュールを当該管状捕集部の上流部側より小径捕集部、中径捕集部、大径捕集部と3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3段に配置した管状捕集モジュールの放電電極が主電極の外周にステーを介して取着された同主電極と同心円筒状の放電電極支持筒と、該放電電極支持筒の表面に周方向及び管軸方向に間隔を隔てて放射状に配置された放電電極針あるいは鋸刃状放電電極板とで構成され、かつ前記放電電極針あるいは鋸刃状放電電極板の径方向長さが10〜30mm、当該放電電極針あるいは鋸刃状放電電極板の先端と管状捕集部の内周面との間隔が30〜70mmとなし、前記管状捕集部の最上流の管状捕集モジュールの前記放電電極支持筒の上流側端部が閉塞されてい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。
- 前記放電電極支持筒の外周に放射状に設ける放電電極は、コーンエッジリングあるいは筒形エッジリングで構成され、前記コーンエッジリングは排気ガスの流れ方向に徐々に拡径し先端にリング状エッジ部を有するリング、又は、前記リング状エッジ部の周壁部に排気ガスの流過抵抗を小さくするためのリーク孔を有するリングからなり、前記筒形エッジリングは筒体部の上流側端部に排気ガスの流れ方向に徐々に拡径し先端にリング状エッジ部を有する筒体からなることを特徴とする請求項1又は2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。
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