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(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】2023-10-13
(45)【発行日】2023-10-23
(54)【発明の名称】電気集塵装置
(51)【国際特許分類】
B03C 3/49 20060101AFI20231016BHJP
B03C 3/45 20060101ALI20231016BHJP
【ＦＩ】
B03C3/49
B03C3/45 B
【請求項の数】
11
(21)【出願番号】P 2019233439
(22)【出願日】2019-12-24
(65)【公開番号】P2021102181
(43)【公開日】2021-07-15
【審査請求日】2022-07-13
(73)【特許権者】
【識別番号】000005234
【氏名又は名称】富士電機株式会社
(73)【特許権者】
【識別番号】391022614
【氏名又は名称】学校法人幾徳学園
(74)【代理人】
【識別番号】110000877
【氏名又は名称】弁理士法人ＲＹＵＫＡ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】乾 貴誌
(72)【発明者】
【氏名】瑞慶覧 章朝
(72)【発明者】
【氏名】井上 将吾
(72)【発明者】
【氏名】石塚 大貴
【審査官】目代 博茂
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０１７／０８５７９１（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２００６－１４４５７０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１９－５０３４７１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００６－１１２３８３（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２００５／０１９４２４６（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許第０６５０８８６１（ＵＳ，Ｂ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ０３Ｃ３／００－１１／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
予め定められた延伸方向に延伸する内側電極と、前記内側電極の周囲に設けられ、前記内側電極の側面と対向する内側面を有する外側電極と、
を備え、
前記内側電極は、前記内側電極の上面と前記側面とを接続し、前記内側電極の下面と前記側面とを接続する第１端部を有し、
前記外側電極は、前記外側電極の上面と前記内側面とを接続し、前記外側電極の下面と前記内側面とを接続する第２端部を有し、
前記第１端部および前記第２端部の少なくとも一方には、丸みが設けられ、
前記丸みの曲率半径は、前記側面と前記内側面との距離の１／２以上である、
電気集塵装置。
【請求項2】
前記延伸方向において、前記内側電極は前記外側電極よりも長く、前記第２端部には、前記丸みが設けられている、
請求項１に記載の電気集塵装置。
【請求項3】
前記延伸方向において、前記外側電極は前記内側電極よりも長く、前記第１端部には、前記丸みが設けられている、
請求項１に記載の電気集塵装置。
【請求項4】
前記第１端部の少なくとも一方に接続される電極支持棒をさらに備え、前記電極支持棒の側面と前記内側面との距離が、１５ｍｍ以上であり、
前記延伸方向に直交する直交方向における前記内側電極の幅が、前記直交方向における前記電極支持棒の幅よりも１９ｍｍ以上大きい、
請求項３に記載の電気集塵装置。
【請求項5】
前記外側電極の外側面の少なくとも一部に設けられた第１蓄熱材料をさらに備え、前記第１蓄熱材料の単位体積当たりの熱容量は、前記外側電極の単位体積当たりの熱容量よりも大きい、
請求項１から４のいずれか一項に記載の電気集塵装置。
【請求項6】
前記第１蓄熱材料の表面の熱伝導率は、前記外側電極の外側面の熱伝導率よりも小さい、請求項５に記載の電気集塵装置。
【請求項7】
前記第１蓄熱材料が設けられた、前記外側電極の外側面の面積は、前記外側電極の外側面の面積の１／２以上である、請求項５または６に記載の電気集塵装置。
【請求項8】
前記内側電極の内部の少なくとも一部に設けられた第２蓄熱材料をさらに備え、前記第２蓄熱材料の単位体積当たりの熱容量は、前記内側電極の単位体積当たりの熱容量よりも小さい、
請求項５から７のいずれか一項に記載の電気集塵装置。
【請求項9】
前記第２蓄熱材料の表面の熱伝導率は、前記内側電極の側面の熱伝導率よりも大きい、請求項８に記載の電気集塵装置。
【請求項10】
前記第１蓄熱材料および前記第２蓄熱材料は、前記外側電極の温度が前記内側電極の温度よりも高くなるように、前記外側電極の温度と前記内側電極の温度とを保持する、請求項８または９に記載の電気集塵装置。
【請求項11】
前記内側電極と前記外側電極との間に電圧を供給する電源と、前記外側電極の温度と前記内側電極の温度との少なくとも一方を測定する温度測定部と、
をさらに備え、
前記電源は、前記温度測定部により測定された、前記外側電極の温度および前記内側電極の温度の少なくとも一方に基づいて、前記内側電極と前記外側電極との間の電圧を制御する、
請求項１から１０のいずれか一項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。
【背景技術】
【0002】
従来、電極端部に丸みを設けることにより、電極端部でのコロナ放電を抑制する電気集塵装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１ 特許第６２７４３５７号
特許文献１ 特許第６２７４３５７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
電気集塵装置においては、消費電力を低減することが好ましい。
【課題を解決するための手段】
【0004】
本発明の第１の態様においては、電気集塵装置を提供する。電気集塵装置は、予め定められた延伸方向に延伸する内側電極と、内側電極の周囲に設けられ、内側電極の側面と対向する内側面を有する外側電極と、を備える。内側電極は、内側電極の上面と側面とを接続し、内側電極の下面と側面とを接続する第１端部を有する。外側電極は、外側電極の上面と内側面とを接続し、外側電極の下面と内側面とを接続する第２端部を有する。第１端部および第２端部の少なくとも一方には、丸みが設けられている。丸みの曲率半径は、側面と内側面との距離の１／２以上である。
【0005】
延伸方向において、内側電極は外側電極よりも長くてよい。第２端部には、丸みが設けられていてよい。
【0006】
延伸方向において、外側電極は内側電極よりも長くてよい。第１端部には、丸みが設けられていてよい。
【0007】
電気集塵装置は、第１端部の少なくとも一方に接続される電極支持棒をさらに備えてよい。電極支持棒の側面と内側面との距離は、１５ｍｍ以上であってよい。延伸方向に直交する直交方向における内側電極の幅は、直交方向における電極支持棒の幅よりも１９ｍｍ以上大きくてよい。
【0008】
電気集塵装置は、外側電極の外側面の少なくとも一部に設けられた第１蓄熱材料をさらに備えてよい。第１蓄熱材料の単位体積当たりの熱容量は、外側電極の単位体積当たりの熱容量よりも大きくてよい。第１蓄熱材料の表面の熱伝導率は、外側電極の外側面の熱伝導率よりも小さくてよい。
【0009】
第１蓄熱材料が設けられた、外側電極の外側面の面積は、外側電極の外側面の面積の１／２以上であってよい。
【0010】
電気集塵装置は、内側電極の内部の少なくとも一部に設けられた第２蓄熱材料をさらに備えてよい。第２蓄熱材料の単位体積当たりの熱容量は、内側電極の単位体積当たりの熱容量よりも小さくてよい。
【0011】
第１蓄熱材料および第２蓄熱材料は、外側電極の温度が内側電極の温度よりも高くなるように、外側電極の温度と内側電極の温度とを保持してよい。
【0012】
電気集塵装置は、外側電極の温度と内側電極の温度との少なくとも一方を測定する温度測定部と、をさらに備えてよい。内側電極および外側電極の一方に電源が接続されてよく、他方が接地されてよい。電源は、温度測定部により測定された、外側電極の温度および内側電極の温度の少なくとも一方に基づいて、内側電極と外側電極との間の電圧を制御してよい。
【0013】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】本発明の一つの実施形態に係る電気集塵装置１００の載置の一例を示す図である。
【図2】本発明の一つの実施形態に係る電気集塵装置１００の一例を示す斜視図である。
【図6】本発明の一つの実施形態に係る電気集塵装置１００の集塵性能を検証するための集塵実験装置３００の一例を示す図である。
【図7】集塵実験装置３００の電圧電流特性の測定結果を示す図である。
【図8】第１電極３３２および第２電極３３４の電極長Ｌが１５０ｍｍの場合における集塵率［％］の電圧Ｖ依存性を、ガス３０２の流速Ｖｇが０．５［ｍ／ｓ］～５．０［ｍ／ｓ］の場合について示す図である。
【図9】ガス３０２の流速Ｖｇが２．５ｍ／ｓの場合における集塵率［％］の電圧Ｖ依存性を、電極長Ｌが５０ｍｍ～４５０ｍｍの場合について示す図である。
【図10】ガス３０２の流速Ｖｇが１．５ｍ／ｓの場合における集塵率［％］の電圧Ｖ依存性を、電極長Ｌが１５０ｍｍ～７５０ｍｍの場合について示す図である。
【図11】本発明の一つの実施形態に係る電気集塵装置１００の他の一例を示す斜視図である。
【図13】本発明の一つの実施形態に係る電気集塵装置１００の他の一例を示す図である。
【図14】本発明の一つの実施形態に係る電気集塵装置１００の他の一例を示す図である。
【図15】本発明の一つの実施形態に係る電気集塵装置１００の他の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【0016】
図１は、本発明の一つの実施形態に係る電気集塵装置（ＥＳＰ：Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ Ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｏｒ）１００の載置の一例を示す図である。本例において、電気集塵装置１００は工場２００に載置されている。工場２００には、動力装置１１０が設けられている。動力装置１１０は、例えば、工場２００に設けられた空調設備等の電力設備を稼働させる発動機である。動力装置１１０は、燃料の燃焼による排ガス１２０を発生する。動力装置１１０は、例えば船舶等に搭載されるエンジンであってもよい。電気集塵装置１００は、例えば船舶等に載置されてもよい。
【0017】
排ガス１２０には、窒素酸化物（ＮＯｘ）、硫黄酸化物（ＳＯｘ）および粒子状物質（ＰＭ：Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｍａｔｔｅｒ）等の物質が含まれる。粒子状物質（ＰＭ）はブラックカーボン（ＢＣ）とも称され、化石燃料の不完全燃焼により発生する。粒子状物質（ＰＭ）は、炭素を主成分とする微粒子である。
【0018】
電気集塵装置１００は、排ガス１２０に含まれる粒子状物質（ＰＭ）を除去する。電気集塵装置１００は、粒子状物質（ＰＭ）を除去した浄化ガス１３０を出力する。本例においては、浄化ガス１３０は排管１４０を通過した後、工場２００の外部に排出される。
【0019】
図２は、本発明の一つの実施形態に係る電気集塵装置１００の一例を示す斜視図である。電気集塵装置１００は、集塵部９０および電源８０を備える。集塵部９０は、筐体４０、内側電極１０および外側電極２０を備える。集塵部９０は、排ガス１２０に含まれる粒子状物質（ＰＭ）を捕集する。
【0020】
排ガス１２０に含まれる粒子状物質（ＰＭ）は、微弱に自然帯電している。この微弱に帯電している粒子状物質（ＰＭ）を所定の集塵率で捕集するためには、当該粒子状物質（ＰＭ）に１０ｋＶ／ｃｍ以上の電界を印加することが好ましい。また、集塵部９０における放電を抑制するためには、当該電界は３０ｋＶ／ｃｍ未満であることが好ましい。本例の電気集塵装置１００は、集塵部９０に１０ｋＶ／ｃｍ以上３０ｋＶ／ｃｍ未満の電界を印加することにより、微弱に帯電している粒子状物質（ＰＭ）を捕集する。
【0021】
電源８０は、当該粒子状物質（ＰＭ）を捕集するための電力を、集塵部９０に供給する。電源８０は、内側電極１０と外側電極２０との間に電圧を供給する。電源８０は、直流電源、交流電源およびパルス電源のいずれかであってよい。
【0022】
内側電極１０は、予め定められた延伸方向に延伸している。延伸方向とは、内側電極１０を例に説明すると、短手方向と、当該短手方向に交差する長手方向とを有する内側電極１０において、内側電極１０の当該長手方向を指す。本例においては、当該短手方向と当該長手方向とは直交する。
【0023】
内側電極１０および外側電極２０の一方には、電源８０が接続されてよい。内側電極１０および外側電極２０の他方は、電源８０により設定される電位とは異なる基準電位に接続されてよい。内側電極１０および外側電極２０の当該他方は、接地されてもよい。本例においては、内側電極１０には電源８０が接続されている。本例においては、外側電極２０は接地されている。内側電極１０および外側電極２０は、金属により形成されていてよい。
【0024】
本明細書においては、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸の直交座標軸を用いて技術的事項を説明する場合がある。本明細書においては、内側電極１０の延伸方向をＺ軸に平行な方向とし、Ｚ軸に直交する平面をＸＹ面とする。本明細書において、ＸＹ面内における所定の方向をＸ軸方向とし、ＸＹ面内においてＸ軸に直交する方向をＹ軸方向とする。
【0025】
本例の内側電極１０は、円柱状である。当該円柱の中心軸は、Ｚ軸に平行である。本例の内側電極１０は、Ｚ軸方向に延伸している。内側電極１０は、側面１２、上面１４および下面１５を有する。本例において、側面１２は円柱状の内側電極１０において中心軸を囲む側面である。側面１２は、ＸＹ面内において内側電極１０の外部と接する。上面１４および下面１５は、側面１２と交差する。本例において、上面１４および下面１５は、内側電極１０の中心軸と直交する。
【0026】
側面１２には、開口１８が設けられていてよい。側面１２には、複数の開口１８が設けられていてよい。複数の開口１８は、内側電極１０の延伸方向に所定の周期で設けられていてよい。開口１８は、ＸＹ面内において、内側電極１０の円弧状の側面１２に複数設けられていてよい。内側電極１０は、複数の開口１８が設けられた、所謂パンチメタルであってよい。
【0027】
内側電極１０の内部には、空洞状の第１捕集部が設けられている。内側電極１０の外部と当該第１捕集部とは、開口１８により連通している。後述するように、電気集塵装置１００は、粒子状物質（ＰＭ）の少なくとも一部を当該第１捕集部に捕集してよい。第１捕集部の詳細については、後述する。
【0028】
内側電極１０の上面１４および下面１５は、それぞれ内側電極１０の延伸方向における一方側および他方側に配置される。内側電極１０の上面１４および下面１５とは、内側電極１０の延伸方向において、それぞれ内側電極１０の延伸方向における中央から最も離れた一端および他端を含む面を指す。内側電極１０の延伸方向における一方側および他方側に、側面１２と交差する面がそれぞれ複数存在する場合は、当該複数の面のうち側面１２に最も近い面を指す。本例においては、内側電極１０の延伸方向における一方側および他方側に、側面１２と交差する面がそれぞれ１つ存在する。本例の上面１４および下面１５は、ＸＹ面に平行な面である。上面１４および下面１５は、Ｚ軸に平行な任意の断面において、点状の領域であってもよい。
【0029】
外側電極２０は、予め定められた延伸方向に延伸していてよい。本例の外側電極２０は、内側電極１０の延伸方向と同じ方向に延伸している。本例の外側電極２０は、円柱状である。外側電極２０は、上面２４、下面２５、内側面２２および外側面３１を有する。外側電極２０の内部には、空洞部２３が設けられていてよい。本例の空洞部２３は、Ｚ軸に平行な方向に延伸している。本例の空洞部２３は、外側電極２０の延伸方向における上面２４の位置および下面２５の位置において、外側電極２０の外部と連通している。
【0030】
外側電極２０は、ＸＹ面内において空洞部２３の周囲の少なくとも一部を囲っていてよい。本例においては、外側電極２０はＸＹ面内において空洞部２３の周囲の全体を囲っている。本例の外側電極２０は、空洞部２３の当該周囲の全体を囲う殻形状を有している。内側面２２は、ＸＹ面内おいて空洞部２３と接する。外側面３１は、ＸＹ面内おいて外側電極２０の外部と接する。
【0031】
外側電極２０は、内側電極１０の側面１２の周囲に設けられる。外側電極２０が側面１２の周囲に設けられるとは、内側電極１０の延伸方向と交差する方向において、外側電極２０が側面１２の少なくとも一部を囲うように設けられている状態を指す。本例においては、外側電極２０は、内側電極１０の延伸方向（Ｚ軸に平行な方向）と直交する方向（ＸＹ面内）において、側面１２の全体を囲うように設けられている。
【0032】
外側電極２０の内側面２２は、内側電極１０の側面１２と対向している。内側面２２が側面１２と対向するとは、内側電極１０の延伸方向と交差する方向において、空洞部２３が内側面２２と側面１２との間に挟まれ、且つ、当該内側面２２および当該側面１２が当該空洞部２３と接している状態を指す。
【0033】
本例において、内側電極１０は空洞部２３を延伸方向（Ｚ軸方向）に貫通している。ＸＹ面内において、内側電極１０の中心軸の位置と、外側電極２０の中心軸の位置とは、一致していてよい。
【0034】
外側電極２０の内側面２２には、開口１９が設けられていてよい。内側面２２には、複数の開口１９が設けられていてよい。複数の開口１９は、外側電極２０の延伸方向に所定の周期で設けられていてよい。開口１９は、ＸＹ面内において、外側電極２０の円弧状の内側面２２に複数設けられていてよい。外側電極２０は、複数の開口１９が設けられた、所謂パンチメタルであってよい。
【0035】
筐体４０は、空洞状の第２捕集部４２を有する。第２捕集部４２は、外側電極２０の外側面３１と接する。外側電極２０の外部と内部は、開口１９により連通している。即ち、空洞部２３と第２捕集部４２は、開口１９により連通している。後述するように、電気集塵装置１００は、粒子状物質（ＰＭ）の少なくとも一部を第２捕集部４２に捕集する。
【0036】
外側電極２０の上面２４および下面２５は、それぞれ外側電極２０の延伸方向における一方側および他方側に配置される。外側電極２０の上面２４および下面２５とは、外側電極２０の延伸方向において、それぞれ外側電極２０の延伸方向における中央から最も離れた一端および他端を含む面を指す。外側電極２０の延伸方向における一方側および他方側に、内側面２２と交差する面がそれぞれ複数存在する場合は、当該複数の面のうち内側面２２に最も近い面を指す。本例においては、外側電極２０の延伸方向における一方側および他方側に、内側面２２と交差する面がそれぞれ１つ存在する。本例の上面２４および下面２５は、ＸＹ面に平行な面である。上面２４および下面２５は、Ｚ軸に平行な任意の断面において、点状の領域であってもよい。
【0037】
内側電極１０は、第１端部１６を有する。第１端部１６－１は、内側電極１０の中心軸から側面１２へ向かう、ＸＹ面内の任意の方向において、上面１４と側面１２との間に配置される面である。面の向きを当該面の法線方向とした場合、第１端部１６－１の向きは、上面１４の向きおよび側面１２の向きのいずれとも異なる。第１端部１６－１は、Ｚ軸に平行な方向の任意の断面において、上面１４の側面１２に最も近い端部と、側面１２の最も上面１４に近い端部とを接続する。上面１４と側面１２とが接している場合、第１端部１６－１は上面１４と側面１２とが接続される頂点である。
【0038】
第１端部１６－２とは、内側電極１０の中心軸から側面１２へ向かう、ＸＹ面内の任意の方向において、下面１５と側面１２との間に配置される面である。第１端部１６－２の向きは、下面１５の向きおよび側面１２の向きのいずれとも異なる。第１端部１６－２は、Ｚ軸に平行な方向の任意の断面において、下面１５の側面１２に最も近い端部と、側面１２の最も下面１５に近い端部とを接続する。下面１５と側面１２とが接している場合、第１端部１６－２は下面１５と側面１２とが接続される頂点である。
【0039】
外側電極２０は、第２端部２６を有する。第２端部２６－１とは、外側電極２０の中心軸から内側面２２へ向かう、ＸＹ面内の任意の方向において、上面２４と内側面２２との間に配置される面である。第２端部２６－１の向きは、上面２４の向きおよび内側面２２の向きのいずれとも異なる。第２端部２６－１は、Ｚ軸に平行な方向の任意の断面において、上面２４の内側面２２に最も近い端部と、内側面２２の最も上面２４に近い端部とを接続する。上面２４と内側面２２とが接している場合、第２端部２６－１は上面２４と内側面２２とが接続される頂点である。
【0040】
第２端部２６－２とは、外側電極２０の中心軸から内側面２２へ向かう、ＸＹ面内の任意の方向において、下面２５と内側面２２との間に配置される面である。第２端部２６－２の向きは、下面２５の向きおよび内側面２２の向きのいずれとも異なる。第２端部２６－２は、Ｚ軸に平行な方向の任意の断面において、下面２５の内側面２２に最も近い端部と、内側面２２の最も下面２５に近い端部とを接続する。下面２５と内側面２２とが接している場合、第２端部２６－２は下面２５と内側面２２とが接続される頂点である。
【0041】
内側電極１０が延伸する方向（Ｚ軸に平行な方向）において、内側電極１０の長さをＬｉｎとする。Ｚ軸に平行な方向における外側電極２０の長さをＬｏｕｔとする。長さＬｉｎは、Ｚ軸に平行な方向における、上面１４と下面１５との間の距離に等しい。長さＬｏｕｔは、Ｚ軸に平行な方向における、上面２４と下面２５との間の距離に等しい。
【0042】
長さＬｉｎは、長さＬｏｕｔよりも大きくてよい。上面１４および下面１５の少なくとも一方は、外側電極２０の外部に配置されてよい。本例においては、上面１４および下面１５の両方が、外側電極２０の外部に配置されている。第１端部１６－１および第１端部１６－２の少なくとも一方は、外側電極２０の外部に配置されてよい。本例においては、第１端部１６－１および第１端部１６－２の両方が、外側電極２０の外部に配置されている。
【0043】
本例において、動力装置１１０（図１参照）から排出された排ガス１２０は、空洞部２３を通過する。本例において、排ガス１２０はＺ軸に平行、且つ、第１端部１６－２から第１端部１６－１への方向に空洞部２３を通過する。本例において、排ガス１２０に含まれる粒子状物質（ＰＭ）は、内側電極１０の内部に配置された第１捕集部（後述）、および、第２捕集部４２の少なくとも一方に捕集される。本例において、粒子状物質（ＰＭ）が除去された浄化ガス１３０は、空洞部２３から電気集塵装置１００の外部に排出される。
【0044】
内側電極１０の第１端部１６および外側電極２０の第２端部２６の少なくとも一方には、丸み２８が設けられている。丸み２８とは、第１端部１６を例に説明すると、内側電極１０の外部と接する、第１端部１６の少なくとも一部であって、丸み２８上の任意の点における接線の傾きが、丸み２８上の点の移動に伴い連続的に変化する、第１端部１６の少なくとも一部を指す。本例においては、第２端部２６に丸み２８が設けられ、第１端部１６には丸み２８が設けられていない。本例において、第２端部２６－１および第２端部２６－２に設けられた丸み２８を、それぞれ丸み２８－１および丸み２８－２とする。
【0045】
図３は、図２におけるＡ－Ａ'線を通るＸＹ断面の一例を示す図である。Ａ－Ａ'断面は、筐体４０、第２捕集部４２、外側電極２０、内側電極１０および空洞部２３を通るＸＹ断面である。筐体４０は、側壁４４を有する。本例の第２捕集部４２は、ＸＹ面内において側壁４４に囲まれている。側壁４４は、内側面４６を有する。内側面４６は、第２捕集部４２に接している。
【0046】
内側電極１０の内部には、第１捕集部８２が設けられている。内側面８４は、内側電極１０の内側面である。内側面８４は、第１捕集部８２に接している。
【0047】
集塵部９０は、排ガス１２０（図１および図２参照）に含まれる粒子状物質（ＰＭ）５０を、クーロン力により第１捕集部８２および第２捕集部４２の少なくとも一方に捕集する。図３において、粒子状物質（ＰＭ）５０が黒い丸印にて示されている。
【0048】
自然帯電している１つの粒子状物質（ＰＭ）５０は、プラスおよびマイナスの一方に帯電している。排ガス１２０に含まれる複数の粒状物質（ＰＭ）５０の一部はプラスに帯電しており、他の一部はマイナスに帯電している。プラスおよびマイナスに帯電している粒子状物質（ＰＭ）５０を、それぞれ粒子状物質（ＰＭ）５０－１および粒子状物質（ＰＭ）５０－２とする。本例においては、内側電極１０には電源８０が接続され、外側電極２０は接地されている。このため、粒子状物質（ＰＭ）５０－１および粒子状物質（ＰＭ）５０－２は、それぞれ外側電極２０および内側電極１０に引き付けられる。
【0049】
外側電極２０に引き付けられた粒子状物質（ＰＭ）５０－１は、空洞部２３から開口１９を通って第２捕集部４２に移動する。第２捕集部４２に移動した粒子状物質（ＰＭ）５０－１は、外側電極２０の外側面３１に捕集される。内側電極１０に引き付けられた粒子状物質（ＰＭ）５０－２は、空洞部２３から開口１８を通って第１捕集部８２に移動する。第１捕集部８２に移動した粒子状物質（ＰＭ）５０－２は、内側電極１０の内側面８４に捕集される。
【0050】
図４は、図２におけるＢ－Ｂ'線を通るＸＺ断面の一例を示す図である。ただし、図４は図２のＹ軸方向を中心に、Ｘ軸およびＺ軸を９０度回転させている。本例において、排ガス１２０はＺ軸に平行、且つ、下面２５から上面２４への方向に空洞部２３を通過する。集塵部９０は、排ガス１２０に含まれる粒子状物質（ＰＭ）５０をクーロン力により捕集する。
【0051】
本例において、内側電極１０には電源８０により、内側電極１０と外側電極２０との間の空間に電圧が印加される。本例においては、内側電極１０と外側電極２０との間の空間に当該電圧が印加されることにより、内側電極１０と外側電極２０との間の空間には１０ｋＶ／ｃｍ以上３０ｋＶ／ｃｍ未満の電界Ｅｅが形成される。外側電極２０は、接地される。これにより、内側電極１０に正極性の電圧が印加された場合は、空洞部２３には内側電極１０から外側電極２０の方向に電界Ｅｅが発生する。内側電極１０に印加される電圧が正極性であるとは、外側電極２０の電位よりも内側電極１０の電位の方が高い状態で、内側電極１０と外側電極２０との間の空間に電圧が印加されている場合を指す。図４において、ハッチングされた太い矢印にて、この電界Ｅｅが示されている。
【0052】
本例において、空洞部２３を流れる排ガス１２０に含まれる粒子状物質（ＰＭ）５０－１および粒子状物質５０－２は、電界Ｅｅにより、外側電極２０および内側電極１０に引き付けられる。外側電極２０に引き付けられた粒子状物質（ＰＭ）５０－１は、外側電極２０の外側面３１に捕集される。内側電極１０に引き付けられた粒子状物質５０－２は、内側電極１０の内側面８４に捕集される。
【0053】
図５は、図２におけるＢ－Ｂ'線を通るＸＺ断面の一例を示す図である。図５には、外側電極２０の第２端部２６－１を含む領域のＸＺ断面が拡大して示されている。第２端部２６－１には、丸み２８－１が設けられている。丸み２８は、ＸＺ断面において曲線状である。本例の丸み２８は、ＸＺ断面において円弧状である。本例の丸み２８は、Ｚ軸に平行な任意の断面において曲線状である。内側面２２と上面２４とは、丸み２８－１によって接続されている。
【0054】
１つの丸み２８の一端および他端を、それぞれ一端２７および他端２９とする。図５において、一端２７および他端２９が黒い丸印で示されているが、当該丸印は一端２７および他端２９の位置を明示しているに過ぎず、実在するわけではない。
【0055】
丸み２８－１の一端２７とは、一端２７における接線が外側電極２０の上面２４と平行（ＸＹ面に平行）となる、丸み２８の一部を指す。丸み２８－１の他端２９とは、他端２９における接線が外側電極２０の内側面２２と平行（Ｚ軸に平行）となる、丸み２８の一部を指す。丸み２８は、一端２７において上面２４の内側面２２に最も近い端部と接続される。丸み２８は、一端２７において上面２４と連続であってよい。丸み２８は、他端２９において内側面２２の最も上面２４に近い端部と接続される。丸み２８は、他端２９において内側面２２と連続であってよい。
【0056】
内側電極１０の中心軸を通る任意の断面において、当該中心軸に直交する方向（図５においてはＸ軸方向）の幅を、幅Ｗ１とする。幅Ｗ１は、当該中心軸に直交する方向に対向する２つの側面１２の間の距離である。２つの側面１２の間の当該距離がＺ軸方向に不均一である場合、幅Ｗ１は、２つの側面１２の間の当該距離の平均値であってよく、最大値であってよく、最小値であってもよい。
【0057】
空洞部２３を挟んで対向する、側面１２と内側面２２との距離を、距離Ｄ１とする。距離Ｄ１は、内側電極１０と外側電極２０との距離に等しい。側面１２と内側面２２との距離がＺ軸方向に不均一である場合、距離Ｄ１は、側面１２と内側面２２との距離の平均値であってよく、最大値であってよく、最小値であってもよい。
【0058】
円弧状の丸み２８のＸＺ断面における中心を、中心Ｃとする。丸み２８の曲率半径をＲとする。１つの丸み２８において、曲率半径Ｒは一定であってよく、一定でなくてもよい。１つの丸み２８において、曲率半径Ｒが一定でない場合、曲率半径Ｒは連続的に変化してよい。本例においては、曲率半径Ｒは中心Ｃを中心とする円弧状の丸み２８の半径である。本例においては、曲率半径Ｒは一定である。
【0059】
本例の電気集塵装置１００において、丸み２８の曲率半径Ｒは、距離Ｄ１の１／２以上である。丸み２８の曲率半径が距離Ｄ１の１／２未満であり、且つ、空洞部２３の電界Ｅｅが１０ｋＶ／ｃｍより大きい場合、第２端部２６における電界が３０ｋＶ／ｃｍより大きくなりやすい。第２端部２６における電界が３０ｋＶ／ｃｍより大きい場合、第２端部２６においてコロナ放電が発生しやすい。第２端部２６においてコロナ放電が発生した場合、電気集塵装置１００の消費電力が大きくなりやすい。また、第２端部２６においてコロナ放電が発生した場合、オゾン（Ｏ３）が発生しやすい。
【0060】
本例においては、丸み２８の曲率半径Ｒが距離Ｄ１の１／２以上であるので、空洞部２３の電界Ｅｅが１０ｋＶ／ｃｍ以上３０ｋＶ／ｃｍ未満である場合であっても、第２端部２６における電界が３０ｋＶ／ｃｍより大きくなりにくい。このため、第２端部２６においてコロナ放電が発生しにくい。このため、本例の電気集塵装置１００は、丸み２８の曲率半径Ｒが距離Ｄ１の１／２未満である場合よりも、消費電力を抑制しやすい。また、本例の電気集塵装置１００は、丸み２８の曲率半径Ｒが距離Ｄ１の１／２未満である場合よりも、オゾン（Ｏ３）の発生を抑制しやすい。
【0061】
空洞部２３の電界Ｅｅが１０ｋＶ／ｃｍ以上３０ｋＶ／ｃｍ未満である場合、空洞部２３を通過する粒子状物質（ＰＭ）５０は、自然帯電している状態で外側電極２０および内側電極１０の少なくとも一方に捕集されやすい。即ち、電気集塵装置１００は、自然帯電している粒子状物質（ＰＭ）５０をさらに帯電させるための帯電部を備えなくてよい。このため、本例によれば電気集塵装置１００が小型化されやすい。また、本例によれば電気集塵装置１００の消費電力が抑制されやすくなる。
【0062】
本例の内側電極１０は、開口１８に接する端部８６を有する。端部８６とは、内側電極１０の中心軸から側面１２へ向かう、ＸＹ面内の任意の方向において、側面１２と内側面８４との間に配置される面である。端部８６の向きは、側面１２の向きおよび内側面８４の向きのいずれとも異なる。端部８６－１は、Ｚ軸に平行な方向の任意の断面において、開口１８に接する側面１２の下端と、開口１８に接する内側面８４の下端とを接続する。端部８６－２は、Ｚ軸に平行な方向の任意の断面において、開口１８に接する側面１２の上端と、開口１８に接する内側面８４の上端とを接続する。
【0063】
本例の外側電極２０は、開口１９に接する端部９６を有する。端部９６とは、外側電極２０の中心軸から外側面３１へ向かう、ＸＹ面内の任意の方向において、外側面３１と内側面２２との間に配置される面である。端部９６の向きは、外側面３１の向きおよび内側面２２の向きのいずれとも異なる。端部９６は、Ｚ軸に平行な方向の任意の断面において、開口１９に接する外側面３１の下端と、開口１９に接する内側面２２の下端とを接続する。
【0064】
端部８６および端部９６には、それぞれ丸み８８および丸み９８が設けられていてよい。端部８６および端部９６にそれぞれ丸み８８および丸み９８が設けられることで、空洞部２３の電界が１０ｋＶ／ｃｍ以上３０ｋＶ／ｃｍ未満である場合であっても、内側電極１０は端部８６においてコロナ放電しにくくなり、外側電極２０は端部９６においてコロナ放電しにくくなる。
【0065】
図６は、本発明の一つの実施形態に係る電気集塵装置１００の集塵性能を検証するための集塵実験装置３００の一例を示す図である。集塵実験装置３００は、ファン３１０、導入ダクト３２０、電気集塵部３３０、排気ダクト３２２および粒子量計測部３４０を備える。
【0066】
電気集塵部３３０は、第１電極３３２および第２電極３３４を有する。第１電極３３２には、直流電圧Ｖが印加される。第２電極３３４は、抵抗３３８を介して接地される。抵抗３３８は、第１電極３３２と第２電極３３４との間に流れる電流を計測するために設けられている。第１電極３３２および第２電極３３４には、それぞれ丸み３３６－１および丸み３３６－２が設けられている。丸み３３６は、円弧状である。
【0067】
ガス３０２の進行方向における第１電極３３２および第２電極３３４の電極長をＬとする。ガス３０２の進行方向に垂直な方向における、第１電極３３２と第２電極３３４との間の距離をＤとする。丸み３３６の曲率半径をｒとする。本例において、曲率半径ｒはＤに等しい。
【0068】
粒子状物質（ＰＭ）５０を含むガス３０２は、ファン３１０により導入ダクト３２０に導入される。ガス３０２の流速をＶｇ［ｍ／ｓ］とする。導入ダクト３２０に導入されたガス３０２は、電気集塵部３３０に導入される。電気集塵部３３０に導入されたガス３０２に含まれる粒子状物質（ＰＭ）５０は、第１電極３３２と第２電極３３４との間において第２電極３３４に捕集される。ガス３０２は、電気集塵部３３０において浄化ガス３０４となる。浄化ガス３０２は、排気ダクト３２２を通過した後、集塵実験装置３００の外部に排出される。
【0069】
粒子量計測部３４０は、導入ダクト３２０を通過するガス３０２に含まれる粒子状物質（ＰＭ）５０の量、および、排気ダクト３２２を通過する浄化ガス３０４に含まれる粒子状物質（ＰＭ）５０の量を計測する。本例の粒子量計測部３４０は、粒子状物質（ＰＭ）５０の粒径が０．３μｍ以上である粒子状物質（ＰＭ）５０の量を計測する。
【0070】
図７は、集塵実験装置３００の電圧電流特性の測定結果を示す図である。図７は、電気集塵部３３０にガス３０２が流れていない状態における電圧電流特性である。図７は、電圧Ｖを０ｋＶ～１２．５ｋＶの間で変化させた場合に、抵抗３３８に流れる電流Ｉｄを測定した結果である。電流Ｉｄは、０．０１μＡの精度で測定されている。図７に示されるとおり、電流Ｉｄは、電圧Ｖを増加させても殆ど増加しない。即ち、電気集塵部３３０にガス３０２が流れていない状態においては、電気集塵部３３０は、ほぼ電力を消費していない。
【0071】
図８は、第１電極３３２および第２電極３３４の電極長Ｌが１５０ｍｍの場合における集塵率η［％］の電圧Ｖ依存性を、ガス３０２の流速Ｖｇが０．５［ｍ／ｓ］～５．０［ｍ／ｓ］の場合について示す図である。集塵率ηｔ［％］の理論値は、以下の式（１）で表される。
ここで、Ｅは第１電極３３２に印加される電圧であり、Ａは定数である。
【数1】
【0072】
集塵率η［％］の実験値は、以下の式（２）で表される。
ここで、Ｎは浄化ガス３０４に含まれる粒子状物質（ＰＭ）５０の粒子数であり、Ｎ０はガス３０２に含まれる粒子状物質（ＰＭ）５０の粒子数である。ガス３０２および浄化ガス３０４は、それぞれ導入ダクト３２０および排気ダクト３２２を通過する。粒子数Ｎおよび粒子数Ｎ０は、粒子量計測部３４０により測定される。
【数2】
【0073】
式（１）を変形すると、以下の式（３）が得られる。
式（１）における定数Ａは、電圧Ｖが２．５ｋＶの場合における集塵率の実験値ηを式（３）に代入して算出されてよい。例えば、図８より、流速Ｖｇが０．５ｍ／ｓの場合において、電圧Ｖが２．５ｋＶの場合の集塵率ηは１７％である。これより、流速Ｖｇが０．５ｍ／ｓの場合の定数Ａは０．０７５と算出される。算出された定数Ａを再び（１）式へ代入することにより、他の大きさの電圧が印加された場合の集塵率が算出される。たとえば、電圧Ｖが５．０ｋＶの場合、集塵率は３１％と算出される。図８における理論値は、流速Ｖｇごとに、このようにＡを算出した結果を用いて、算出されている。
【数3】
【0074】
図９は、ガス３０２の流速Ｖｇが２．５ｍ／ｓの場合における集塵率η［％］の電圧Ｖ依存性を、電極長Ｌが５０ｍｍ～４５０ｍｍの場合について示す図である。図９の理論値における式（１）の定数Ａは、図８の場合と同様に、電圧Ｖが２．５ｋＶにおける集塵率の実験値ηを式（３）に代入して算出されている。例えば、図９より、電極長Ｌが４５０ｍｍの場合において、電圧Ｖが２．５ｋＶの場合の集塵率ηは２１％である。これより、電極長Ｌが４５０ｍｍの場合の定数Ａは０．０９４と算出される。算出された定数Ａを再び（１）式へ代入することにより、他の大きさの電圧が印加された場合の集塵率が算出される。たとえば、電圧Ｖが５．０ｋＶの場合、集塵率は３８％と算出される。図９における理論値は、流速Ｖｇごとに、このようにＡを算出した結果を用いて、算出されている。
【0075】
図１０は、ガス３０２の流速Ｖｇが１．５ｍ／ｓの場合における集塵率η［％］の電圧Ｖ依存性を、電極長Ｌが１５０ｍｍ～７５０ｍｍの場合について示す図である。図８～１０より、電圧Ｖが大きいほど集塵率ηは大きくなる。図８より、流速Ｖｇが小さいほど集塵率ηは大きくなる。図８において、流速Ｖｇが０．５ｍ／ｓ、且つ、電圧Ｖが７．５ｋＶ～１２．５ｋＶの場合、集塵率ηの実験値は理論値を上回っている。図９より、電極長Ｌが大きいほど集塵率ηは大きくなる。図９において、電極長Ｌが３００ｍｍ、且つ、電圧Ｖが５．０ｋＶ～１２．５ｋＶの場合、集塵率ηの実験値は理論値を上回っている。図９において、電極長Ｌが４５０ｍｍ、且つ、電圧Ｖが１２．５ｋＶの場合、集塵率ηは７０％が得られている。以上より、電気集塵部３３０は、ほぼ電力を消費せずに７０％の集塵率ηを得ることができる。
【0076】
図１１は、本発明の一つの実施形態に係る電気集塵装置１００の他の一例を示す斜視図である。内側電極１０が延伸する方向（Ｚ軸に平行な方向）において、本例の内側電極１０の長さをＬｉｎ'とする。本例においては、外側電極２０の長さＬｏｕｔが長さＬｉｎ'よりも長い点で、図２に示される電気集塵装置１００と異なる。なお、図１１において外側電極２０の開口１９は省略されている。
【0077】
上面１４および下面１５の少なくとも一方は、外側電極２０の内部に配置されてよい。本例においては、上面１４および下面１５の両方が、外側電極２０の内部に配置されている。第１端部１６－１および第１端部１６－２の少なくとも一方は、外側電極２０の内部に配置されてよい。本例においては、第１端部１６－１および第１端部１６－２の両方が、外側電極２０の内部に配置されている。
【0078】
本例において、第１端部１６には丸み２８が設けられ、第２端部２６には丸み２８が設けられていない。本例において、内側電極１０の上面１４および下面１５は、曲面である。本例において、第１端部１６－１および第１端部１６－２に設けられた丸み２８を、それぞれ丸み２８－１および丸み２８－２とする。
【0079】
本例の電気集塵装置１００は、第１端部１６－１および第１端部１６－２の少なくとも一方に電極支持棒３０を備える。本例においては、第１端部１６－１に電極支持棒３０が設けられている。電極支持棒３０は、内側電極１０の延伸方向に延伸していてよい。本例においては、電極支持棒３０の長手方向の一端が第１端部１６－１に接続されている。電極支持棒３０の当該一端は、内側電極１０の中心軸の位置と同じ位置に配置されていてよい。本例において、電極支持棒３０の他端は電源８０に電気的に接続されている。
【0080】
図１２は、図１１におけるＣ－Ｃ'線を通るＸＺ断面の一例を示す図である。図１２には、内側電極１０の第１端部１６－１を含む領域のＸＺ断面が拡大して示されている。第１端部１６－１には、丸み２８－１が設けられている。丸み２８は、ＸＺ断面において曲線状である。本例の丸み２８は、ＸＺ断面において半円状である。本例の丸み２８は、Ｚ軸に平行な任意の断面において曲線状である。
【0081】
本例の丸み２８における半円の中心を中心Ｃ'とする。本例の丸み２８は、頂点３７を有する。頂点３７のＸＹ面内における位置は、中心Ｃ'の位置と同じであってよい。
【0082】
本例において、丸み２８の一端は頂点３７である。丸み２８の他端を、他端３９とする。図１２において、頂点３７および他端３９が黒い丸印で示されているが、当該丸印は頂点３７および他端２９の位置を明示しているに過ぎず、実在するわけではない。
【0083】
丸み２８－１の頂点３７とは、頂点３７における接線がＸＹ面に平行となる、丸み２８の一部を指す。丸み２８－１の他端３９とは、他端３９における接線が内側電極１０の側面１２と平行（Ｚ軸に平行）となる、丸み２８の一部を指す。本例において、上面１４は丸み２８の頂点３７である。丸み２８は、他端３９において側面１２の最も上面１４に近い端部と接続される。丸み２８は、他端３９において側面１２と連続であってよい。
【0084】
丸み２８の曲率半径を、曲率半径Ｒ'とする。本例においては、曲率半径Ｒ'は中心Ｃ'を中心とする円弧状の丸み２８の半径である。
【0085】
電極支持棒３０は、側面３２を有する。側面３２とは、図１２のＸＺ断面においてＸＹ面と交差する、電極支持棒３０の一部である、本例においては、図１２のＸＺ断面においてＸＹ面と直交する。図１２のＸ軸方向に対向する２つの内側面２２に挟まれた領域において、側面３２は空洞部２３と接する。側面３２は、Ｚ軸に平行な任意の断面において内側面２２と平行であってよく、平行でなくてもよい。
【0086】
電極支持棒３０は、円柱状であってよい。本例の側面３２は、円柱状の電極支持棒３０の側面である。内側電極１０の延伸方向に直交する直交方向（本例においてはＸＹ面内における任意の方向、例えばＸ軸方向）における電極支持棒３０の幅を、幅Ｗ２とする。空洞部２３を挟んで側面３２と対向する内側面２２と、側面３２との距離を、距離Ｄ２とする。電極支持棒３０の当該幅がＺ軸方向に不均一である場合、幅Ｗ２は電極支持棒３０の空洞部２３に接する一部のうち、当該幅の平均値であってよく、最大値であってよく、最小値であってもよい。内側面２２と側面３２との距離がＺ軸方向に不均一である場合、距離Ｄ２は内側面２２と側面３２との距離の平均値であってよく、最大値であってよく、最小値であってもよい。
【0087】
空気の絶縁破壊電界をＥａ［ｋＶ／ｃｍ］、電極支持棒３０のコロナ放電開始電界をＥｃ［ｋＶ／ｃｍ］とすると、本例において、電界Ｅａ［ｋＶ／ｃｍ］、電界Ｅｃ［ｋＶ／ｃｍ］、内側電極１０と外側電極２０との間の印加電圧Ｖｅ'［ｋＶ］、電極支持棒３０の幅Ｗ２［ｍｍ］、丸み２８の曲率半径Ｒ'［ｍｍ］、側面１２と内側面２２との距離Ｄ１［ｍｍ］、および、内側面２２と側面３２との距離Ｄ２［ｍｍ］は、以下の式を満たす。
【数4】
【0088】
ここで、電界Ｅａ＝３０［ｋＶ／ｃｍ］、印加電圧Ｖｅ'＝３０［ｋＶ］の場合、距離Ｄ１≧１０．０［ｍｍ］、曲率半径Ｒ'≧５．０［ｍｍ］となる。曲率半径Ｒ'＝５．０［ｍｍ］の場合、（４－３）式および（４－４）式を満たす幅Ｗ２、距離Ｄ１および距離Ｄ２の組が存在しないので、ここでは曲率半径Ｒ'＝１０．０［ｍｍ］とする。
【0089】
電界Ｅｃ＝３０［ｋＶ／ｃｍ］とすると、（４－３）式の右辺は１［ｃｍ］となる。これより、距離Ｄ１＝１０．０［ｍｍ］、曲率半径Ｒ'＝１０．０［ｍｍ］の場合、（４－３）式および（４－４）式を満たす幅Ｗ２の範囲は、幅Ｗ２≦１０．０［ｍｍ］となる。当該範囲を満たす幅Ｗ２として、幅Ｗ２＝１．０［ｍｍ］とすると、（４－４）式よりＤ２＝１９．５［ｍｍ］となる。
【0090】
内側電極１０のＸ軸方向の幅Ｗ１は、距離Ｄ１よりも大きくてよい。距離Ｄ１は、幅Ｗ２よりも大きくてよい。半径Ｒ'は、距離Ｄ１よりも小さくてよく、大きくてもよい。半径Ｒ'は、距離Ｄ１と等しくてもよい。
【0091】
幅Ｗ２は、例えば１．０ｍｍである。距離Ｄ２は、１５ｍｍ以上であってよく、２０ｍｍ未満であってよい。距離Ｄ１は、５ｍｍ以上１５ｍｍ以下であってよい。本例においては、距離Ｄ１は１０ｍｍである。
【0092】
幅Ｗ１は、幅Ｗ２よりも４０ｍｍ以上大きくてよく、６０ｍｍ以上大きくてもよい。本例においては、幅Ｗ１は幅Ｗ２よりも１９ｍｍ大きい。即ち、本例において、幅Ｗ１は２０ｍｍである。
【0093】
第１端部１６に丸み２８が設けられ、且つ、距離Ｄ１および距離Ｄ２がそれぞれ１０ｍｍおよび１９．５ｍｍである場合、空洞部２３の電界Ｅｅが１０ｋＶ／ｃｍより大きい場合であっても、第２端部２６においてコロナ放電が発生しにくい。このため、本例の電気集塵装置１００は、図２～５の例と同様に、空洞部２３の電界を１０ｋＶ／ｃｍ以上３０ｋＶ／ｃｍ未満としやすくなる。このため、本例の電気集塵装置１００は、空洞部２３を通過する粒子状物質（ＰＭ）５０を捕集しやすくなる。
【0094】
図１３は、本発明の一つの実施形態に係る電気集塵装置１００の他の一例を示す図である。本例の電気集塵装置１００は、第１蓄熱材料６０をさらに備える点で、図２～５に示される電気集塵装置１００と異なる。また、本例の電気集塵装置１００は、外側電極２０に開口１９が設けられていない点で、図２～５に示される電気集塵装置１００と異なる。図１３は、図２におけるＢ－Ｂ'断面に第１蓄熱材料６０を合わせて示した図である。
【0095】
第１蓄熱材料６０は、外側電極２０の外側面３１の少なくとも一部に設けられてよい。第１蓄熱材料６０が設けられた外側面３１の面積は、外側面３１の面積の１／２以上であってよい。本例においては、第１蓄熱材料６０は外側面３１の全てに設けられている。
【0096】
内側面２２には、第１蓄熱材料６０は設けられなくてよい。内側面２２には粒子状物質（ＰＭ）５０－１が捕集される。このため、内側面２２には第１蓄熱材料６０が設けられないことが好ましい。
【0097】
外側電極２０には、開口１９が設けられていてもよい。この場合、第１蓄熱材料６０には、開口１９と連通するように開口が設けられていてよい。
【0098】
第１蓄熱材料６０の単位体積当たりの熱容量をＣｓ１［Ｊ／Ｋ・ｍ３］とする。外側電極２０の単位体積当たりの熱容量をＣｅ１［Ｊ／Ｋ・ｍ３］とする。熱容量Ｃｓ１は、熱容量Ｃｅ１よりも大きくてよい。
【0099】
第１蓄熱材料６０の表面を、表面６２とする。表面６２とは、第１蓄熱材料６０において外側電極２０の外側面３１と接する面を指す。表面６２の熱伝導率をＫｓ１［Ｗ／ｍ・Ｋ］とする。外側電極２０の外側面３１の熱伝導率をＫｅ１［Ｗ／ｍ・Ｋ］とする。熱伝導率Ｋｓ１は、熱伝導率Ｋｅ１よりも小さくてよい。
【0100】
動力装置１１０（図１参照）から排出される排ガス１２０の温度は、３００℃～４００℃である場合がある。このため、集塵部９０が３００℃～４００℃の排ガス１２０に接した場合、集塵部９０に接続された配線が燃焼する等の不具合が生じる場合がある。また、集塵部９０が３００℃～４００℃の排ガス１２０に接した場合、空洞部２３の温度が上昇しやすいので、空洞部２３の電界が３０ｋＶ／ｃｍ未満であっても、空洞部２３に存在する空気が絶縁破壊しやすくなる。
【0101】
本例においては、熱容量Ｃｓ１が熱容量Ｃｅ１よりも大きく、且つ、熱伝導率Ｋｓ１が熱伝導率Ｋｅ１よりも小さいので、第１蓄熱材料６０は、外側電極２０に伝導した排ガス１２０の熱を吸収および蓄熱できる。このため、本例の電気集塵装置１００は第１蓄熱材料６０により、外側電極２０の温度を、排ガス１２０の温度よりも低い所定の温度Ｔ１に維持できる。温度Ｔ１は、例えば２００℃以上３００℃以下である。これにより、本例の電気集塵装置１００は集塵部９０に接続された配線が燃焼する等の不具合を抑制できる。また、本例の電気集塵装置１００は、空洞部２３の電界が３０ｋＶ／ｃｍ未満である場合に、空洞部２３に存在する空気が絶縁破壊することを抑制できる。外側電極２０の温度を温度Ｔ１に維持するためには、第１蓄熱材料６０が設けられた外側面３１の面積は、外側面３１の面積の１／２以上であることが好ましい。
【0102】
第１蓄熱材料６０は、化学蓄熱材料であってよい。化学蓄熱材料とは、化学反応に伴う反応熱を利用した蓄熱材料である。化学蓄熱材料は、例えば水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）、水素化マグネシウム（ＭｇＨ２）、ペロブスカイト型セラミックス等である。
【0103】
水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）は、脱水反応により酸化カルシウム（ＣａＯ）と水（Ｈ２Ｏ）を生成する。この脱水反応は、吸熱を伴う。酸化カルシウム（ＣａＯ）と水（Ｈ２Ｏ）は、水和反応により水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）を生成する。この水和反応は、発熱を伴う。
［化学式１］
Ｃａ（ＯＨ）２⇔ＣａＯ＋Ｈ２Ｏ
第１蓄熱材料６０が水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）である場合、この吸熱および発熱反応により、集塵部９０の温度を温度Ｔ１に維持できる。
［化学式１］
Ｃａ（ＯＨ）２⇔ＣａＯ＋Ｈ２Ｏ
第１蓄熱材料６０が水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）である場合、この吸熱および発熱反応により、集塵部９０の温度を温度Ｔ１に維持できる。
【0104】
水素化マグネシウム（ＭｇＨ２）は、マグネシウム（Ｍｇ）と水素（Ｈ２）に分解される場合に吸熱を伴う。マグネシウム（Ｍｇ）と水素（Ｈ２）は、水素化マグネシウム（ＭｇＨ２）に合成される場合に発熱を伴う。
［化学式２］
ＭｇＨ２⇔Ｍｇ＋Ｈ２
第１蓄熱材料６０が水素化マグネシウム（ＭｇＨ２）である場合、この吸熱および発熱反応により、集塵部９０の温度を温度Ｔ１に維持できる。
［化学式２］
ＭｇＨ２⇔Ｍｇ＋Ｈ２
第１蓄熱材料６０が水素化マグネシウム（ＭｇＨ２）である場合、この吸熱および発熱反応により、集塵部９０の温度を温度Ｔ１に維持できる。
【0105】
化学蓄熱材料は、他の蓄熱材料と比較して蓄熱容量が大きい場合が多い。このため、第１蓄熱材料６０が化学蓄熱材料である場合、第１蓄熱材料６０が小型化されやすい。このため、第１蓄熱材料６０が化学蓄熱材料である場合、電気集塵装置１００が小型化されやすい。温度Ｔは、２００℃以上３００℃以下の間で、化学蓄熱材料により異なっていてよい。
【0106】
図１４は、本発明の一つの実施形態に係る電気集塵装置１００の他の一例を示す図である。本例の電気集塵装置１００は、第２蓄熱材料７０をさらに備える点で、図２～５に示される電気集塵装置１００と異なる。図１４は、図２におけるＢ－Ｂ'断面に第２蓄熱材料７０を合わせて示した図である。
【0107】
第２蓄熱材料７０は、内側電極１０の内部の少なくとも一部に設けられてよい。第２蓄熱材料７０は、Ｚ軸に平行な方向において外側電極２０の外側まで設けられてよい。第２蓄熱材料７０は、Ｚ軸を中心軸とする円柱状であってよい。内側電極１０および第２蓄熱材料７０が円柱状である場合、第２蓄熱材料７０の中心軸の位置と内側電極１０の中心軸の位置とは、ＸＹ面内において一致していてよい。本例において、第２蓄熱材料７０は、図３における第１捕集部８２に充填されている。本例において、粒子状物質（ＰＭ）５０－２は、内側電極１０の側面１２に捕集される。
【0108】
第２蓄熱材料７０の単位体積当たりの熱容量をＣｓ２［Ｊ／Ｋ・ｍ３］とする。内側電極１０の単位体積当たりの熱容量をＣｅ２［Ｊ／Ｋ・ｍ３］とする。熱容量Ｃｓ２は、熱容量Ｃｅ２よりも小さくてよい。
【0109】
第２蓄熱材料７０の表面を、表面７２とする。表面７２とは、第２蓄熱材料７０の内部において内側電極１０と接する面を指す。表面７２の熱伝導率をＫｓ２［Ｗ／ｍ・Ｋ］とする。内側電極１０の側面１２の熱伝導率をＫｅ２［Ｗ／ｍ・Ｋ］とする。熱伝導率Ｋｓ２は、熱伝導率Ｋｅ２よりも大きくてよい。
【0110】
内側電極１０が粒子状物質（ＰＭ）５０－２を捕集した場合、内側電極１０の温度が硫酸露点（約２００℃）以下に低下すると、粒子状物質（ＰＭ）５０－２に含まれる硫黄酸化物（ＳＯｘ）が側面１２において凝縮する場合がある。側面１２において硫黄酸化物（ＳＯｘ）が凝縮すると、硫酸（Ｈ２ＳＯ４）が生成する場合がある。側面１２において硫酸（Ｈ２ＳＯ４）が生成すると、側面１２が硫酸（Ｈ２ＳＯ４）により腐食する場合がある。
【0111】
本例においては、熱容量Ｃｓ２が熱容量Ｃｅ２よりも小さく、且つ、熱伝導率Ｋｓ２が熱伝導率Ｋｅ２よりも大きいので、第２蓄熱材料７０は内側電極１０の温度を硫酸露点より大きい所定の温度Ｔ２に維持できる。温度Ｔ２は、温度Ｔ１よりも低くてよい。温度Ｔ２は、例えば１００℃以上２００℃未満である。このため、本例の電気集塵装置１００は、硫酸（Ｈ２ＳＯ４）による内側電極１０の腐食を抑制しやすくなる。また、本例のように集塵部９０が内側電極１０の側面１２に粒子状物質（ＰＭ）５０を捕集する場合、第２蓄熱材料７０が内側電極１０の内部に設けられることで、電気集塵装置１００は内側電極１０の内部の領域を有効に利用できる。
【0112】
外側電極２０の外側面３１に第１蓄熱材料６０が設けられ、且つ、内側電極１０の内部の少なくとも一部に第２蓄熱材料７０が設けられる場合、第１蓄熱材料６０および第２蓄熱材料７０は、外側電極２０の温度が内側電極１０の温度よりも高くなるように、外側電極２０の温度を温度Ｔ１に、内側電極１０の温度を温度Ｔ２に、それぞれ保持してよい。第１蓄熱材料６０および第２蓄熱材料７０が、外側電極２０の温度Ｔ１と内側電極１０の温度Ｔ２とをこのように保持することで、集塵部９０に接続された配線が燃焼する等の不具合を抑制し、且つ、空洞部２３の絶縁破壊を抑制しつつ、硫酸（Ｈ２ＳＯ４）による内側電極１０の腐食を抑制しやすくなる。
【0113】
図１５は、本発明の一つの実施形態に係る電気集塵装置１００の他の一例を示す図である。本例の電気集塵装置１００は、温度測定部２０６、温度センサ２１０および温度センサ２１２をさらに備える点で、図２に示される電気集塵装置１００と異なる。温度測定部２０６は、外側電極２０の温度と内側電極１０の温度との少なくとも一方を測定する。本例においては、温度測定部２０６は外側電極２０の温度および内側電極１０の温度の両方を測定する。本例においては、温度測定部２０６は温度センサ２１２および温度センサ２１０により、それぞれ外側電極２０の温度および内側電極１０の温度を測定する。
【0114】
電源８０は、外側電極２０の温度および内側電極１０の温度の少なくとも一方に基づいて、内側電極１０と外側電極２０との間の電圧を制御してよい。本例においては、電源８０は外側電極２０の温度および内側電極１０の温度に基づいて、内側電極１０と外側電極２０との間の電圧を制御する。
【0115】
本例において、内側電極１０および外側電極２０は、それぞれ温度センサ２１０および温度センサ２１２を有する。内側電極１０および外側電極２０は、それぞれ複数の温度センサ２１０および複数の温度センサ２１２を有してよい。本例においては、内側電極１０は２つの温度センサ２１０（温度センサ２１０－１および温度センサ２１０－２）を有し、外側電極２０は２つの温度センサ２１２（温度センサ２１２－１および温度センサ２１２－２）を有する。本例において、温度センサ２１０－１および温度センサ２１０－２は、それぞれ内側電極１０の上面１４および下面１５に設けられる。本例において、温度センサ２１２－１および温度センサ２１２－２は、それぞれ外側電極２０の上面２４および下面２５に設けられる。
【0116】
本例においても、電気集塵装置１００は、図１３に示されるように第１蓄熱材料６０を備えてよく、図１４に示されるように第２蓄熱材料７０を備えてもよい。内側電極１０および外側電極２０が、それぞれ１つの温度センサ２１０および１つの温度センサ２１２を有する場合、当該温度センサ２１０および当該温度センサ２１２は、排ガス１２０の流路における上流側に設けられることが好ましい。本例においては、内側電極１０および外側電極２０が、それぞれ温度センサ２１０－２および温度センサ２１２－２を有することが好ましい。
【0117】
内側電極１０および外側電極２０が、それぞれ１つの温度センサ２１０および１つの温度センサ２１２を有する場合、温度測定部２０６は、温度センサ２１２－２および温度センサ２１０－２により、それぞれ外側電極２０の温度および内側電極１０の温度を測定してよい。電源８０は、外側電極２０の当該温度および内側電極１０の当該温度の少なくとも一方に基づいて、内側電極１０と外側電極２０との間の電圧を制御してよい。
【0118】
電気集塵装置１００が第１蓄熱材料６０を備える（図１３）か、または第２蓄熱材料７０を備える（図１４）場合、排ガス１２０の熱は集塵部９０において吸熱されやすい。このため、浄化ガス１３０の温度は排ガス１２０の温度よりも低くなりやすい。このため、電源８０が外側電極２０の温度および内側電極１０の温度に基づいて、内側電極１０と外側電極２０との間の電圧を制御することにより、内側電極１０の温度を上述したＴ２（即ち１００℃以上２００℃未満）に維持し、且つ、外側電極２０の温度を上述したＴ１（即ち２００℃以上３００℃以下）に維持しやすくなる。
【0119】
内側電極１０および外側電極２０が、それぞれ２つの温度センサ２１０および２つの温度センサ２１２を有する場合、温度測定部２０６は内側電極１０の上面１４および下面１５の温度、並びに外側電極の上面２４および下面２５の温度を測定できる。この場合、温度測定部２０６は、内側電極１０の上面１４の温度と下面１５の温度とを比較することにより、内側電極１０の蓄熱量を算出できる。また、温度測定部２０６は、外側電極２０の上面２４の温度と下面２５の温度とを比較することにより、外側電極２０の蓄熱量を算出できる。
【0120】
電源８０は、内側電極１０の蓄熱量および外側電極２０の蓄熱量の少なくとも一方に基づいて、内側電極１０と外側電極２０との間の電圧を制御してよい。電源８０は、内側電極１０の蓄熱量および外側電極２０の蓄熱量の少なくとも一方に基づいて、内側電極１０と外側電極２０との間に印加する電圧の周期を制御してよい。電源８０は、内側電極１０の蓄熱量および外側電極２０の蓄熱量の少なくとも一方に基づいて、内側電極１０と外側電極２０との間に電圧を印加する時間を制御してよい。
【0121】
温度測定部２０６は、外側電極２０の蓄熱量と第１蓄熱材料６０の熱容量とを比較して、外側電極２０の蓄熱量が第１蓄熱材料の熱容量未満であるか、または、外側電極２０の蓄熱量が第１蓄熱材料の熱容量を超えているかを判定してよい。第１蓄熱材料６０の熱容量には、上述した単位体積当たりの熱容量Ｃｓ１［Ｊ／Ｋ・ｍ３］が用いられてよい。外側電極２０の蓄熱量が第１蓄熱材料６０の熱容量を超えていると判定された場合、当該第１蓄熱材料６０は外側電極２０から取り外されてよく、別の第１蓄熱材料６０が外側電極２０に取り付けられてよい。外側電極２０から取り外された第１蓄熱材料６０は、別の用途に用いられてよい。
【0122】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【0123】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【0124】
１０・・・内側電極、１２・・・側面、１４・・・上面、１５・・・下面、１６・・・第１端部、１８・・・開口、２０・・・外側電極、２２・・・内側面、２３・・・空洞部、２４・・・上面、２５・・・下面、２６・・・第２端部、２７・・・一端、２８・・・丸み、２９・・・他端、３０・・・電極支持棒、３１・・・側面、３２・・・側面、３７・・・頂点、３９・・・他端、４０・・・筐体、４２・・・第２捕集部、４４・・・側壁、４６・・・内側面、６０・・・第１蓄熱材料、６２・・・表面、７０・・・第２蓄熱材料、７２・・・表面、８０・・・電源、８２・・・第１捕集部、８４・・・内側面、８６・・・端部、８８・・・丸み、９０・・・集塵部、１００・・・電気集塵装置、１１０・・・動力装置、１２０・・・排ガス、１３０・・・浄化ガス、１４０・・・排管、２００・・・工場、２０６・・・温度測定部、２１０・・・温度センサ、２１２・・・温度センサ、３００・・・集塵実験装置、３０２・・・ガス、３０４・・・浄化ガス、３１０・・・ファン、３２０・・・導入ダクト、３２２・・・排気ダクト、３３０・・・電気集塵部、３３２・・・第１電極、３３４・・・第２電極、３３６・・・丸み、３３８・・・抵抗、３４０・・・粒子量計測部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】