▶ 三菱日立パワーシステムズ環境ソリューション株式会社の特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-09-09
(45)【発行日】2022-09-20
(54)【発明の名称】電気集塵装置
(51)【国際特許分類】
B03C 3/40 20060101AFI20220912BHJP
B03C 3/47 20060101ALI20220912BHJP
B03C 3/49 20060101ALI20220912BHJP
【ＦＩ】
B03C3/40 A
B03C3/47
B03C3/49
【請求項の数】
3
(21)【出願番号】P 2018006530
(22)【出願日】2018-01-18
(65)【公開番号】P2019122937
(43)【公開日】2019-07-25
【審査請求日】2020-10-20
(73)【特許権者】
【識別番号】315016723
【氏名又は名称】三菱重工パワー環境ソリューション株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100112737
【弁理士】
【氏名又は名称】藤田 考晴
(74)【代理人】
【識別番号】100140914
【弁理士】
【氏名又は名称】三苫 貴織
(74)【代理人】
【識別番号】100136168
【弁理士】
【氏名又は名称】川上 美紀
(74)【代理人】
【識別番号】100172524
【弁理士】
【氏名又は名称】長田 大輔
(72)【発明者】
【氏名】富松 一隆
(72)【発明者】
【氏名】加藤 雅也
(72)【発明者】
【氏名】上田 泰稔
【審査官】田中 雅之
(56)【参考文献】
【文献】中国特許出願公開第１０２１７２５６４（ＣＮ，Ａ）
【文献】特開２０００－１４０６９０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０７－１５５６４１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－０７３９５４（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ０３Ｃ ３／００－１１／００
Ｆ２４Ｆ ８／００－ ８／９９
ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０／ＪＳＴＣｈｉｎａ（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ガス流れ方向に沿って設けられ、開口を有しない板状とされた第１集塵極と、該第１集塵極に対して並列に配置された第１放電極とを有する第１集塵部と、該第１集塵部のガス流れ方向の下流側に配置され、開口を有する第２集塵極と、該第２集塵極に対して並列に配置された第２放電極とを有する第２集塵部と、
を備え、
前記第２放電極は、前記開口に対向するように配置され、かつ、前記ガス流れ方向に直交する方向において前記開口に向かって突出している電気集塵装置。
【請求項2】
前記第２集塵極の開口率が、１０％以上７０％以下とされている請求項１に記載の電気集塵装置。
【請求項3】
前記第２集塵極は、前記ガス流れ方向に所定の間隔をあけて配置された複数の柱状体とされ、前記柱状体の横断面の等価直径は、３０ｍｍ以上８０ｍｍ以下とされている請求項１又は２に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、電気集塵装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来の電気集塵装置として、ガス流れに沿って平行に配列された開口を有しない平板状の集塵極と、その中央に配列された鋭利な形状を有する放電極とを備えたものが知られている。
【0003】
電気集塵装置では、集塵極と放電極との間に直流高電圧を印加し、放電極に安定したコロナ放電を行うことで、ガス流れ中のダストを帯電させる。従来の集じん理論では、帯電したダストは放電極と集塵極との間の電界下でダストに作用するクーロン力の働きにより集塵極に捕集されると説明されている。
【0004】
ところで、特許文献１，２の電気集塵装置は、ダストを通過させるための複数の貫通孔を備え、内部にダストを捕集するための閉空間を有した集塵極を備えている。特許文献１，２では、貫通孔を介して閉空間にダストを閉じ込めることで捕集ダストが再飛散しにくくさせている。
【0005】
特許文献３の電気集塵装置は、６５％から８５％の開口率を有するアース電極と、ガスを捕集する集塵フィルタ層と、を含む集塵極を備えている。このような集塵極を備えることにより、特許文献３では、ガス流れと直交する断面内においてイオン風を発生させ、放電極と集塵極との間を循環するらせん状のガス流れを生成させ、ダストを効率よく捕集するようにしている。特許文献３では、イオン風を積極的に利用するが、ダストを主として集じんフィルタ層に捕集させることを目的としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【文献】特許第５７６１４６１号公報
【文献】特許第５７０５４６１号公報
【文献】特許第４８２３６９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
電気集塵装置における集塵効率ηは、よく知られた下記のドイチェの式（式（１））により算出することができる。ｗは、集塵性指数（粒子状物質の移動速度）、ｆは、単位ガス量当たりの集塵面積である。
η＝１－exp（－ｗ×ｆ）・・・（１）
η＝１－exp（－ｗ×ｆ）・・・（１）
【0008】
上記式（１）において、ダスト（粒子状物質）の移動速度ｗは、クーロン力による力と、気体の粘性抵抗の関係で決まるとされている。ドイチェの式（上記式（１））では、ダストが放電極から電界中を移動するとされおり、イオン風は性能への影響においては直接考慮されていない。しかしながら、その性能設計の前提であるダスト濃度は、常に放電極と集塵極との間の集じん空間内では一様であるという前提条件があり、イオン風はガスの乱れを生じさせて、ダスト濃度を一様とさせる要因の一つとして考えられている。
【0009】
イオン風は、電極間に負の電圧を印加した際に、放電極でコロナ放電によりマイナスイオンが発生し、その結果、生じるものであり、正の電圧の場合にはプラスのイオンにより生じる。以下、産業用の電気集塵装置をベースに考えるため、負の電圧を印加するケースについて記載するが、正であっても同様である。
【0010】
放電極で生じたイオン風は、集塵極に向けて、ガス流れを横切るよう流れる。集塵極に達したイオン風は、集塵極で反転して流れ方向を変える。これにより、電極間にらせん状の乱流が生じる。
【0011】
乱流のうち、放電極から集塵極へと向かう流れは、ダストを集塵極近傍まで運ぶ作用がある。集塵極近傍まで運ばれたダストは、最終的にはクーロン力により捕集される。
【0012】
しかしながら、集塵極で反転したイオン風の巻き戻しは、収集体である集塵極から離れる方向へとダストを移動させるため、集塵を阻害するような作用もある。
特に、ガス中に含まれるダストは、所定の粒径分布を有しているため、比較的小さい粒径のダストは上述のようなイオン風の巻き戻しによる影響が大きく、捕集効率が上がらないおそれがある。
特に、ガス中に含まれるダストは、所定の粒径分布を有しているため、比較的小さい粒径のダストは上述のようなイオン風の巻き戻しによる影響が大きく、捕集効率が上がらないおそれがある。
【0013】
なお、特許文献３には、イオン風の効果も考慮した電気集塵装置を記載している。しかしながら、このケースでは、開口部を有する集塵極の背後にあるフィルタ層にイオン風を送り込む構造であり、主ガスの影響を受けない領域で集塵することを目的としていて、構造も複雑であること、及び、乾式ではフィルタ層に付着したダストの剥離回収が困難であった。
【0014】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、粒径分布を有するダストに対しても集塵効率を高めることのできる電気集塵装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0015】
本発明の一態様に係る電気集塵装置は、ガス流れ方向に沿って設けられ、開口を有しない板状とされた第１集塵極と、該第１集塵極に対して並列に配置された第１放電極とを有する第１集塵部と、該第１集塵部のガス流れ方向の下流側に配置され、開口を有する第２集塵極と、該第２集塵極に対して並列に配置された第２放電極とを有する第２集塵部と、を備え、前記第２放電極は、前記開口に対向するように配置され、かつ、前記ガス流れ方向に直交する方向において前記開口に向かって突出している。
【0016】
ガス流れの上流側に、開口を有しない板状とされた第１集塵極を有する第１集塵部を配置することによって、ガス中に含まれるダストのうち比較的粒径の大きなものを捕集する。また、第１集塵極は開口を有しないので、開口を設けない場合に比べて集塵面積が大きくなり多くのダストを捕集できる。
第１集塵部のガス流れ方向の下流側に、開口を有する第２集塵極を有する第２集塵部を配置した。第２集塵極の開口を介して、第２放電極との間で生じるイオン風の一部を通過させることで、第２集塵極でイオン風が反転して離反する流れ（巻き戻し）を抑制する。これにより、イオン風によって比較的小さなダストでも第２集塵極の近傍まで導くことができ、第２集塵極の近傍ではクーロン力によって捕集することができる。よって、第１集塵部で捕集できなかった比較的小さなダストを下流側の第２集塵部で捕集することができる。
このように、粒径分布を有するダストのうち比較的大きなダストを捕集することに適した第１集塵部と、比較的小さなダストを捕集することに適した第２集塵部とを組み合わせることで、所定の粒径分布を有するダストであっても効果的に捕集することができる。
第２集塵極としては、例えば、所定間隔をおいて配列された円筒等の柱状体や、複数の開口を形成した平板ないし折板、金属メッシュなどが挙げられる。
第１集塵部のガス流れ方向の下流側に、開口を有する第２集塵極を有する第２集塵部を配置した。第２集塵極の開口を介して、第２放電極との間で生じるイオン風の一部を通過させることで、第２集塵極でイオン風が反転して離反する流れ（巻き戻し）を抑制する。これにより、イオン風によって比較的小さなダストでも第２集塵極の近傍まで導くことができ、第２集塵極の近傍ではクーロン力によって捕集することができる。よって、第１集塵部で捕集できなかった比較的小さなダストを下流側の第２集塵部で捕集することができる。
このように、粒径分布を有するダストのうち比較的大きなダストを捕集することに適した第１集塵部と、比較的小さなダストを捕集することに適した第２集塵部とを組み合わせることで、所定の粒径分布を有するダストであっても効果的に捕集することができる。
第２集塵極としては、例えば、所定間隔をおいて配列された円筒等の柱状体や、複数の開口を形成した平板ないし折板、金属メッシュなどが挙げられる。
【0017】
さらに、本発明の一態様に係る電気集塵装置は、前記第２集塵極の開口率が、１０％以上７０％以下とされている。
【0018】
開口率が１０％未満となるとイオン風の離反抑制効果が低くなる。開口率が７０％を超えると有効な集塵面積が少なくなり集塵性を低下させる。
開口率αは、等価直径をｄ、集塵極の中心間ピッチをＰｃとすると、以下のように表される。
α＝｛１－（（ｄ×３．１４÷２）÷Ｐｃ）｝×１００ ［％］
開口率αは、等価直径をｄ、集塵極の中心間ピッチをＰｃとすると、以下のように表される。
α＝｛１－（（ｄ×３．１４÷２）÷Ｐｃ）｝×１００ ［％］
【0019】
さらに、本発明の一態様に係る電気集塵装置では、前記第２集塵極は、前記ガス流れ方向に所定の間隔をあけて配置された複数の柱状体とされ、前記柱状体の横断面の等価直径は、３０ｍｍ以上８０ｍｍ以下とされている。
【0020】
柱状の第２集塵極を所定の間隔をあけて配置することで、放電部から集塵極へ向けて流れるイオン風の一部が集塵極の裏側へ抜けることを許容する。これにより、イオン風が集塵極で反転されて離反する流れ（巻き戻し）を抑制できる。
注状体の横断面の等価直径を３０ｍｍ以上とした。等価直径を小さくすると電界集中が大きくなり集塵性は高まる。しかし、等価直径が小さくなりすぎると、集塵に必要な電流を確保したままでは電界強度のピーク値が大きくなり火花放電が生じる。このため、等価直径としての下限は３０ｍｍである。
柱状体の横断面の等価直径を８０ｍｍ以下とした。等価直径が大きくなりすぎると、集塵極近傍における電界強度の持ち上がりが殆どなくなり、平板電極の平均電界強度程度になってしまう。また、等価直径が大きいとガス流れに対して渦を発生させてしまう。このため、等価直径としての上限は８０ｍｍである。
等価直径とは、所定形状の横断面と等価な円形の直径を意味する。したがって、横断面が円形の場合は、その直径に相当する。
柱状体としては、例えば円形断面とされたパイプ形状の部材が挙げられる。ただし、横断面形状としては、円形以外には、長円形、楕円形、多角形などが用いられる。また、集塵極としては中空だけでなく中実としても良い。
注状体の横断面の等価直径を３０ｍｍ以上とした。等価直径を小さくすると電界集中が大きくなり集塵性は高まる。しかし、等価直径が小さくなりすぎると、集塵に必要な電流を確保したままでは電界強度のピーク値が大きくなり火花放電が生じる。このため、等価直径としての下限は３０ｍｍである。
柱状体の横断面の等価直径を８０ｍｍ以下とした。等価直径が大きくなりすぎると、集塵極近傍における電界強度の持ち上がりが殆どなくなり、平板電極の平均電界強度程度になってしまう。また、等価直径が大きいとガス流れに対して渦を発生させてしまう。このため、等価直径としての上限は８０ｍｍである。
等価直径とは、所定形状の横断面と等価な円形の直径を意味する。したがって、横断面が円形の場合は、その直径に相当する。
柱状体としては、例えば円形断面とされたパイプ形状の部材が挙げられる。ただし、横断面形状としては、円形以外には、長円形、楕円形、多角形などが用いられる。また、集塵極としては中空だけでなく中実としても良い。
【発明の効果】
【0021】
開口を有しない板状とされた第１集塵極を有する第１集塵部と、第１集塵部の下流側に設けられ、開口を有する第２集塵極を有する第２集塵部とを組み合わせることで、粒径分布を有するダストに対しても集塵効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【0022】
【図1】本発明の一実施形態に係る電気集塵装置を示した縦断面図である。
【図2】パイプ部材とコロナ放電部との位置関係を示した横断面図である。
【図3】コロナ放電部とパイプ部材との間の電気力線を示した横断面図である。
【図4】パイプ部材の等価直径の下限を３０ｍｍとした根拠を示すグラフである。
【図5】パイプ部材の等価直径の上限を８０ｍｍとした根拠を示すグラフである。
【図6】パイプ集塵極の電界強度の持ち上がりを示したグラフである。
【図7】平板集塵極の電界強度の持ち上がりを示したグラフである。
【図8】集塵面積比を開口率に対して示したグラフである。
【図9】ＥＰ効率を示したグラフである。
【図10】集塵極の第１変形例を示した縦断面図である。
【図11】集塵極の第２変形例を示した縦断面図である。
【図12】集塵極の第３変形例を示した正面図である。
【発明を実施するための形態】
【0023】
以下に、本発明に係る電気集塵装置の一実施形態について、図面を参照して説明する。
【0024】
電気集塵装置１は、例えば石炭等を燃料とする火力発電プラントに用いられ、ボイラから導かれた燃焼排ガス中のダスト（粒子状物質）を回収する。
【0025】
【0026】
電気集塵装置１は、ケーシング２内に、ガス流れＧに沿って、平板集塵部（第１集塵部）Ａと、上流側パイプ集塵部（第２集塵部）Ｂと、下流側パイプ集塵部（第２集塵部）Ｃとを備えている。
【0027】
ケーシング２は、ガス入口部２ａと本体部２ｂとガス出口部２ｃとを備えている。ガス入口部２ａから流入したガスは、本体部２ｂへと導かれて各集塵部Ａ，Ｂ，Ｃで集塵された後に、ガス出口部２ｃから外部へと排出される。
【0028】
平板集塵部Ａは、ガス流れＧ方向に延在するように設けられた複数の平板集塵極４Ａと、平板集塵極４Ａに対して平行に離間して設けられた放電極５Ａとを備えている。
【0029】
平板集塵極４Ａと放電極５Ａとは、互いに離隔され、電気的に絶縁されている。放電極５Ａはケーシング２とも絶縁されている。平板集塵極４Ａは接地され、放電極５Ａには負の極性を有する電源６Ａが接続されている。
【0030】
各平板集塵極４Ａは、開口を有しない金属製の平板とされている。
放電極５Ａは、取付基材７Ａと、複数のコロナ放電部８Ａとを有している。取付基材７Ａは、導電性を有する材質からなる棒状または板状の部材である。取付基材７Ａは、対面する平板集塵極４Ａに対して平行に配置されている。
放電極５Ａは、取付基材７Ａと、複数のコロナ放電部８Ａとを有している。取付基材７Ａは、導電性を有する材質からなる棒状または板状の部材である。取付基材７Ａは、対面する平板集塵極４Ａに対して平行に配置されている。
【0031】
コロナ放電部８Ａは、放電極５Ａに電圧が印加されることによって、コロナ放電を発生させるものである。コロナ放電部８Ａは、対面する平板集塵極４Ａに向かって突出するように取付基材７Ａに固定された突起とされ、先端が先細のトゲ状となっている。コロナ放電部８Ａは、紙面に直交する方向すなわち高さ方向に複数配置されている。
【0032】
上流側パイプ集塵部Ｂは、パイプ集塵極４Ｂと、取付基材７Ｂに固定された放電極５Ｂとを備えている。
パイプ集塵極４Ｂは、複数のパイプ部材４Ｂａが所定間隔を有してガス流れＧの流通方向に並べられた離散式集塵極とされている。したがって、パイプ集塵極４Ｂは、開口を有するように設けられている。各パイプ部材４Ｂａは、剛性を有する金属製とされている。各パイプ部材４Ｂａは、軸線がガス流れＧに対して直交するように上下方向（紙面垂直方向）に向けて配置されている。ガス流れＧ方向に並んだ各パイプ部材４Ｂａ同士は、共通の枠体を用いてそれぞれを固定されている。
パイプ集塵極４Ｂは、複数のパイプ部材４Ｂａが所定間隔を有してガス流れＧの流通方向に並べられた離散式集塵極とされている。したがって、パイプ集塵極４Ｂは、開口を有するように設けられている。各パイプ部材４Ｂａは、剛性を有する金属製とされている。各パイプ部材４Ｂａは、軸線がガス流れＧに対して直交するように上下方向（紙面垂直方向）に向けて配置されている。ガス流れＧ方向に並んだ各パイプ部材４Ｂａ同士は、共通の枠体を用いてそれぞれを固定されている。
【0033】
放電極５Ｂは、平板集塵部Ａの放電極５Ａと同様の構成とされており、複数のコロナ放電部８Ｂを有している。各コロナ放電部８Ｂは、ガス流れＧ方向において、隣り合うパイプ部材４Ｂａの中央に位置するように配置されている。
【0034】
パイプ集塵極４Ｂと放電極５Ｂとは、互いに離隔され、電気的に絶縁されている。放電極５Ｂはケーシング２とも絶縁されている。パイプ集塵極４Ｂは接地され、放電極５Ｂには負の極性を有する電源６Ｂが接続されている。電源６Ｂは、平板集塵部Ａの電源６Ａとは異なる電圧が設定できるようになっている。
【0035】
下流側パイプ集塵部Ｃは、パイプ集塵極４Ｃと、取付基材７Ｃに固定された放電極５Ｃとを備えている。パイプ集塵極４Ｃは、上流側パイプ集塵部Ｂのパイプ集塵極４Ｂと同様の構成とされている。放電極５Ｃは、上流側パイプ集塵部Ｂの放電極５Ｂと同様の構成とされている。ただし、各パイプ部材４Ｃａの間隔や、各コロナ放電部８Ｃの間隔は、上流側パイプ集塵部Ｂのパイプ部材４Ｂａやコロナ放電部８Ｂの間隔と異なるものとしても良い。また、電源６Ｃは、平板集塵部Ａの電源６Ａや上流側パイプ集塵部Ｂの電源６Ｂとは異なる電圧が設定できるようになっている。
【0036】
図２には、上流側パイプ集塵部Ｂ及び下流側パイプ集塵部Ｃのパイプ集塵極４Ｂ，４Ｃのパイプ部材４Ｂａ，４Ｃａとコロナ放電部８Ｂ，８Ｃとの位置関係が示されている。パイプ部材４Ｂａ，４Ｃａの中心間ピッチＰｃとコロナ放電部８Ｂ，８Ｃの中心間ピッチＰｄとを等しくすることが好ましい。そして、隣り合うパイプ部材４Ｂａ，４Ｃａ間に対向するようにコロナ放電部８Ｂ，８Ｃを配置することが好ましい。このように配置することで、図３に示すように、電気力線が各パイプ部材４Ｂａ，４Ｃａに均等に分配され、かつ、パイプ部材４Ｂａ，４Ｃａの円形とされた横断面のコロナ放電部８Ｂ，８Ｃから見て奥行き側まで電気力線を到達させることができる。なお、図２に示した符号Ｄは、パイプ部材４Ｂａ，４Ｃａとコロナ放電部８Ｂ，８Ｃとの直交方向（同図において上下方向）における距離であり、例えば１２５ｍｍ～２５０ｍｍとされている。
【0037】
このようにパイプ部材４Ｂａ，４Ｃａの奥行きまで電気力線が到達することを考慮して、コロナ放電部８Ｂ，８Ｃ側からパイプ集塵極４Ｂ，４Ｃを正面視したときの開口率αは以下のように表される。
α＝｛１－（（ｄ×３．１４÷２）÷Ｐｃ）｝×１００ ［％］
ここで、ｄはパイプ部材４Ｂａ，４Ｃａの等価直径である。等価直径とは、所定形状の横断面と等価な（同一面積を有する）円形の直径を意味する。したがって、本実施形態のようにパイプ部材４Ｂａ，４Ｃａの横断面が円形の場合は、その直径に相当する。
開口率αは、１０％以上７０％以下とされている。その根拠については、後に図８を用いて説明する。
α＝｛１－（（ｄ×３．１４÷２）÷Ｐｃ）｝×１００ ［％］
ここで、ｄはパイプ部材４Ｂａ，４Ｃａの等価直径である。等価直径とは、所定形状の横断面と等価な（同一面積を有する）円形の直径を意味する。したがって、本実施形態のようにパイプ部材４Ｂａ，４Ｃａの横断面が円形の場合は、その直径に相当する。
開口率αは、１０％以上７０％以下とされている。その根拠については、後に図８を用いて説明する。
【0038】
パイプ部材４Ｂａ，４Ｃａの等価直径ｄは、３０ｍｍ以上８０ｍｍ以下とされている。
パイプ集塵極４Ｂ，４Ｃの横断面の等価直径ｄを３０ｍｍ以上とした理由は以下の通りである。等価直径ｄを小さくすると電界集中が大きくなり集塵性は高まる。しかし、等価直径ｄが小さくなりすぎると、図４に示すように、集塵に必要な電流密度（例えば０．３ｍＡ／ｍ２）を確保したままでは電界強度のピーク値が大きくなり火花電界強度の１０ｋＶ／ｃｍを超えて火花放電が生じる。このため、等価直径ｄとしての下限は３０ｍｍである。
パイプ集塵極４Ｂ，４Ｃの横断面の等価直径ｄを３０ｍｍ以上とした理由は以下の通りである。等価直径ｄを小さくすると電界集中が大きくなり集塵性は高まる。しかし、等価直径ｄが小さくなりすぎると、図４に示すように、集塵に必要な電流密度（例えば０．３ｍＡ／ｍ２）を確保したままでは電界強度のピーク値が大きくなり火花電界強度の１０ｋＶ／ｃｍを超えて火花放電が生じる。このため、等価直径ｄとしての下限は３０ｍｍである。
【0039】
パイプ部材４Ｂａ，４Ｃａの横断面の等価直径ｄを８０ｍｍ以下とした理由は以下の通りである。等価直径ｄが大きくなりすぎると、パイプ部材４Ｂａ，４Ｃａの近傍における電界強度の持ち上がり（後に図６を用いて説明する。）が殆どなくなり、穴のない平板集塵極４Ａの平均電界強度（２ｋＶ／ｃｍ）程度になってしまう。また、等価直径ｄが大きいとガス流れに対して影響を及ぼし渦を発生させてしまう。このため、等価直径ｄとしての上限は８０ｍｍである。例えば、上記と同じ条件で算出される等価直径ｄが３０ｍｍのときの平均電界強度は５．７ｋＶ／ｃｍである。
なお、図５の縦軸は平均電界強度とされており、パイプ集塵極４Ｂ，４Ｃの表面積で平均化した電界強度である。この平均電界強度は、図４の縦軸のピーク電界強度とは異なる。ピーク電界強度は、パイプ集塵極４Ｂ，４Ｃの表面のうち最も電界強度が高い位置における電界強度である。
なお、図５の縦軸は平均電界強度とされており、パイプ集塵極４Ｂ，４Ｃの表面積で平均化した電界強度である。この平均電界強度は、図４の縦軸のピーク電界強度とは異なる。ピーク電界強度は、パイプ集塵極４Ｂ，４Ｃの表面のうち最も電界強度が高い位置における電界強度である。
【0040】
次に、図６を用いて、パイプ集塵極４Ｂ，４Ｃのパイプ部材４Ｂａ，４Ｃａの近傍の電界強度の持ち上がりについて説明する。同図に示すように、横軸が位置を示しており、ｙ軸に相当する位置にコロナ放電部８Ｂ，８Ｃが位置しているものとする。縦軸は電界強度である。電界強度は、コロナ放電部８Ｂ，８Ｃの位置で最も高くなり、パイプ部材４Ｂａ，４Ｃａとの間で極小値をとった後に、再びパイプ部材４Ｂａ，４Ｃａに向かいながら増大する。パイプ部材４Ｂａ，４Ｃａの近傍では、電界強度の増加率（傾き）が大きい領域Ｚ１が存在する。これは、パイプ部材４Ｂａ，４Ｃａの近傍はダストやマイナスイオンが有する空間電荷の影響で電界強度が高くなるからである。この領域Ｚ１における電界強度の増大を“電界強度の持ち上がり”という。領域Ｚ１ではクーロン力が支配的となる領域となり、パイプ部材４Ｂａ，４ＣａにおけるダストＰの集塵が効果的に行われる。
【0041】
領域Ｚ１よりもコロナ放電部８Ｂ，８Ｃ側の領域Ｚ２は、イオン風の支配領域とされる。領域Ｚ２では、ガス中のダストＰは主としてイオン風に伴ってパイプ部材４Ｂａ，４Ｃａへと導かれる。
【0042】
図７には、穴（開口）なしの平板集塵極４Ａを用いた場合の電界強度が示されている。同図から分かるように、平板集塵極４Ａ近傍における電界強度の絶対値は、図６に示したパイプ部材４Ｂａ，４Ｃａよりも小さく、電界強度の持ち上がりも小さい。したがって、パイプ集塵極４Ｂ，Ｃよりも集塵性能が劣ることが分かる。ただし、イオン風の影響が少ない比較的大きなダストに対しては、平板集塵極４Ａであっても十分な捕集性能を発揮する。
【0043】
図８には、開口率αに対する集塵面積比が示されている。集塵面積比は、平板集塵極４Ａのように開口率０％（隙間がない場合）のときの集塵性能を１とした場合に、同じ集塵性能を発揮する場合の集塵面積を示すものである。したがって、集塵面積比は、小さいほど捕集効率が高いことを示す。
【0044】
図８に示されているように、開口率αが１０％以上７０％以下の場合に集塵面積比が０．８以下となる。したがって、開口率αは１０％以上７０％以下（適用範囲）が好ましい。
【0045】
電気集塵装置１には、図示しないが、集塵極４Ａ，４Ｂ，４Ｃに付着した粒子状物質を剥離するための槌打装置が設けられている。槌打装置はハンマを有しており、ハンマが集塵極４Ａ，４Ｂ，４Ｃを槌打することで、表面に付着したダストを振動によって剥離除去する。
なお、ダストの集塵極４Ａ，４Ｂ，４Ｃからの除去方法は、槌打装置を用いた槌打に限定されない。例えば、集塵極４Ａ，４Ｂ，４Ｃに捕集されたダストに対しガスを吹き付ける方法、又は、ソニック・ホーンを用いて音波を照射する方法によって、ダストを集塵極４Ａ，４Ｂ，４Ｃから除去してもよい。また、湿式の電気集塵装置で行われている洗浄液による洗浄によって、集塵極４Ａ，４Ｂ，４Ｃから粒子状物質を除去してもよい。
なお、ダストの集塵極４Ａ，４Ｂ，４Ｃからの除去方法は、槌打装置を用いた槌打に限定されない。例えば、集塵極４Ａ，４Ｂ，４Ｃに捕集されたダストに対しガスを吹き付ける方法、又は、ソニック・ホーンを用いて音波を照射する方法によって、ダストを集塵極４Ａ，４Ｂ，４Ｃから除去してもよい。また、湿式の電気集塵装置で行われている洗浄液による洗浄によって、集塵極４Ａ，４Ｂ，４Ｃから粒子状物質を除去してもよい。
【0046】
次に、本実施形態の電気集塵装置１の動作を説明する。
電気集塵装置１では、放電極５Ａ，５Ｂ，５Ｃに電圧を印加することで、コロナ放電部８Ａ，８Ｂ，８Ｃの先端でコロナ放電が発生する。ガス流れＧに含まれるダストは、コロナ放電により帯電される。
電気集塵装置１では、放電極５Ａ，５Ｂ，５Ｃに電圧を印加することで、コロナ放電部８Ａ，８Ｂ，８Ｃの先端でコロナ放電が発生する。ガス流れＧに含まれるダストは、コロナ放電により帯電される。
【0047】
平板集塵部Ａでは、帯電されたダストは集じん極に向かって流れるイオン風により集じん極の近傍まで移動し、その後、平板集塵極４Ａ近傍でクーロン力によって引き寄せられて捕集される。捕集されるダストは、粒径分布を有するダストのうち比較的粒径の大きなダストが優先的に捕集される。これは、粒径が大きなダストの方が粒径の小さなダストに比べて表面積が大きく粒径に比例して空気抵抗が大きくなる一方、粒径の２乗に比例して帯電量が多くなりクーロン力の効果が大きくなるため、結果として移動速度が増加するためである。粒径の大きいダストはイオン風の影響を受けにくいため、開口部を持たない集じん極でもイオン風の巻き戻しによる影響が少ない。
【0048】
一方、パイプ集塵部Ｂ，Ｃでは、上流側で粒径の粗いダストが除去されるために比較的粒径の小さなダストが優先的に捕集される。パイプ集塵極４Ｂ，４Ｃに向かって流れるイオン風は、ダストをパイプ集塵極４Ｂ，４Ｃの近傍まで移動させるように作用する。その後ダストは、パイプ集じん極近傍でクーロン力によって引き寄せられて捕集されるが、粒子径が小さいダストの場合、イオン風の影響を受けやすいため、開口部を持つパイプ集じん部にすることでイオン風の巻き戻しによる影響が少なくなり、開口部がない場合に比べて捕集効率が向上する。さらに、パイプ集塵極４Ｂ，４Ｃの近傍の領域Ｚ１（図６参照）では、電界強度の持ち上がりが大きいので効果的にダストを集塵する。
【0049】
図９には、電気集塵装置１によるダストの捕集効率（ＥＰ効率）が示されている。同図において、横軸は、ガス流れＧ方向の位置を示す。したがって、上流側に平板集塵部Ａが位置し、その下流側にパイプ集塵部Ｂ，Ｃが位置している。
平板集塵部ＡのＥＰ効率は、ガス流れＧの上流側では多くの比較的大きなダストを捕集するので良好な捕集効率を示すが、ガス流れＧの下流側に行くに従い比較的小さなダストが相対的に多くなるので捕集効率が頭打ちになる。
パイプ集塵部Ｂ、ＣのＥＰ効率は、上流側では比較的大きなダストが多く存在するので、平板集塵部Ａほど良好ではない。しかし、ガス流れＧの下流側に行くに従い比較的小さなダストが相対的に多くなるので、平板集塵部Ａよりも良好なＥＰ効率を示す。
したがって、電気集塵装置１の全体的なＥＰ効率は、一点鎖線で示すように、ガス流れＧの上流側および下流側で良好な値を示す。
平板集塵部ＡのＥＰ効率は、ガス流れＧの上流側では多くの比較的大きなダストを捕集するので良好な捕集効率を示すが、ガス流れＧの下流側に行くに従い比較的小さなダストが相対的に多くなるので捕集効率が頭打ちになる。
パイプ集塵部Ｂ、ＣのＥＰ効率は、上流側では比較的大きなダストが多く存在するので、平板集塵部Ａほど良好ではない。しかし、ガス流れＧの下流側に行くに従い比較的小さなダストが相対的に多くなるので、平板集塵部Ａよりも良好なＥＰ効率を示す。
したがって、電気集塵装置１の全体的なＥＰ効率は、一点鎖線で示すように、ガス流れＧの上流側および下流側で良好な値を示す。
【0050】
本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
ガス流れＧの上流側に、開口を有しない板状とされた平板集塵極４Ａを有する平板集塵部Ａを配置することによって、ガス中に含まれるダストのうち比較的大きなものを捕集する。また、平板集塵極４Ａは開口を有しないので集塵面積が大きくなり多くのダストを捕集できる。
平板集塵部Ａのガス流れＧ方向の下流側に、開口を有するパイプ集塵極４Ｂ，４Ｃを有するパイプ集塵部Ｂ，Ｃを配置した。パイプ集塵極４Ｂ，４Ｃの開口を介して、放電極５Ｂ，５Ｃとの間で生じるイオン風の一部を通過させることで、パイプ集塵極４Ｂ，４Ｃでイオン風が反転して離反する流れ（巻き戻し）を抑制する。これにより、イオン風によって比較的小さなダストでもパイプ集塵極４Ｂ，４Ｃの近傍まで導くことができ、パイプ集塵極４Ｂ，４Ｃの近傍ではクーロン力によって捕集することができる。よって、平板集塵部Ａで捕集できなかった比較的小さなダストを下流側のパイプ集塵部Ｂ，Ｃで捕集することができる。
このように、粒径分布を有するダストのうち比較的大きなダストを捕集することに適した平板集塵部Ａと、比較的小さなダストを捕集することに適したパイプ集塵部Ｂ，Ｃとを組み合わせることで、所定の粒径分布を有するダストであっても効果的に捕集することができる。
ガス流れＧの上流側に、開口を有しない板状とされた平板集塵極４Ａを有する平板集塵部Ａを配置することによって、ガス中に含まれるダストのうち比較的大きなものを捕集する。また、平板集塵極４Ａは開口を有しないので集塵面積が大きくなり多くのダストを捕集できる。
平板集塵部Ａのガス流れＧ方向の下流側に、開口を有するパイプ集塵極４Ｂ，４Ｃを有するパイプ集塵部Ｂ，Ｃを配置した。パイプ集塵極４Ｂ，４Ｃの開口を介して、放電極５Ｂ，５Ｃとの間で生じるイオン風の一部を通過させることで、パイプ集塵極４Ｂ，４Ｃでイオン風が反転して離反する流れ（巻き戻し）を抑制する。これにより、イオン風によって比較的小さなダストでもパイプ集塵極４Ｂ，４Ｃの近傍まで導くことができ、パイプ集塵極４Ｂ，４Ｃの近傍ではクーロン力によって捕集することができる。よって、平板集塵部Ａで捕集できなかった比較的小さなダストを下流側のパイプ集塵部Ｂ，Ｃで捕集することができる。
このように、粒径分布を有するダストのうち比較的大きなダストを捕集することに適した平板集塵部Ａと、比較的小さなダストを捕集することに適したパイプ集塵部Ｂ，Ｃとを組み合わせることで、所定の粒径分布を有するダストであっても効果的に捕集することができる。
【0051】
パイプ集塵極４Ｂ，４Ｃの開口率αを１０％以上７０％以下とした。これにより、有効な集塵面積を確保して集塵性能を向上させることができる。
【0052】
パイプ集塵極４Ｂ，４Ｃの横断面の等価直径ｄを３０ｍｍ以上８０ｍｍ以下とした。これにより、集塵極４の集塵性能を向上させることができる。
【0053】
なお、本実施形態では、１つの平板集塵部Ａを上流側に配置し、その下流側に２つのパイプ集塵部Ｂ，Ｃを配置することとしたが、上流側に平板集塵部が配置され、その下流側にパイプ集塵部が配置されていれば良く、それぞれの集塵部の数は本実施形態に限定されるものではない。したがって、平板集塵部Ａが２つ以上でも良く、パイプ集塵部が１つでも３つ以上でも良い。
【0054】
また、本実施形態では、パイプ集塵極４Ｂ，４Ｃとして円形パイプとして説明したが、パイプ集塵極４Ｂ，４Ｃの横断面形状としては、円形以外に、長円形、楕円形、多角形などを用いても良い。また、集塵極としてはパイプのような中空に代えて中実としても良い。
【0055】
【0056】
また、パイプ集塵極４Ｂ，４Ｃに代えて、図１２に示すように、開口を有するメッシュベルト４Ｆを用いても良い。メッシュベルトは、金属細線を面状に編み込んだ可撓性を有するものである。メッシュベルトを無端状にして複数の回転部材（回転駆動ローラ）に巻回し、メッシュベルトをガス流路とその外側との間で適宜移動させるように構成する。メッシュベルトに付着したダストは、ガス流路の外側にてブラシによって除去される。このような移動集じん極方式の集じん極は、所定の開口があいていれば良く、メッシュベルトに限定されない。
【0057】
また、本実施形態の電気集塵装置１は、新設のものに限定されるものではなく、既設の電気集塵装置が複数の平板集塵部を有している場合に、下流側の平板集塵部に代えてパイプ集塵部を設置するようにしても良い。このようにすることで、新設よりも安価に本実施形態の電気集塵装置１を導入することができる。
【符号の説明】
【0058】
１ 電気集塵装置
２ ケーシング
４Ａ 平板集塵極
４Ｂ，４Ｃ パイプ集塵極
４Ｂａ，４Ｃａ パイプ部材
５Ａ，５Ｂ，５Ｃ 放電極
６Ａ，６Ｂ，６Ｃ 電源
７Ａ，７Ｂ，７Ｃ 取付基材
８Ａ，８Ｂ，８Ｃ コロナ放電部
Ａ 平板集塵部（第１集塵部）
Ｂ 上流側パイプ集塵部（第２集塵部）
Ｃ 下流側パイプ集塵部（第２集塵部）
α 開口率
ｄ 等価直径
２ ケーシング
４Ａ 平板集塵極
４Ｂ，４Ｃ パイプ集塵極
４Ｂａ，４Ｃａ パイプ部材
５Ａ，５Ｂ，５Ｃ 放電極
６Ａ，６Ｂ，６Ｃ 電源
７Ａ，７Ｂ，７Ｃ 取付基材
８Ａ，８Ｂ，８Ｃ コロナ放電部
Ａ 平板集塵部（第１集塵部）
Ｂ 上流側パイプ集塵部（第２集塵部）
Ｃ 下流側パイプ集塵部（第２集塵部）
α 開口率
ｄ 等価直径
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】