具体实施方式

以下参照附图对本发明的电集尘装置的一个实施方式进行说明。

电集尘装置1例如用于以煤等为燃料的火力发电厂，回收从锅炉导出的燃烧排气中的灰尘(颗粒状物质)。此外，虽然与火力发电厂用的各构成要素的尺寸不同，但电集尘装置1可以设置于建筑物、地下空间等，回收微小颗粒状物质(例如PM2.5等)，净化空间内的空气。

电集尘装置1例如具备金属制等的具有导电性的多个集尘极4。集尘极4采用具有圆形的横截面的中空柱状的圆形管，沿与作为长尺寸方向的z方向正交的x方向(气流G方向)隔开规定的间隔地排列。沿x方向排列的集尘极4的列沿与z方向和与x方向正交的y方向隔开规定间隔地平行地设有多列。在集尘极4的各列之间，在x-z面内配置有放电极5。在图1中，示出了放电极5的安装框5c的位置。从图1可知，放电极5从沿与气流G方向正交的y方向排列的集尘极4间的中央位置CL向一方的集尘极4侧(在图1中为y方向的右侧)偏移。

集尘极4接地。放电极5与未图示的具有负极性的电源连接。需要说明的是，与放电极5连接的电源也可以具有正极性。

如图2所示，放电极5具备：主体部5b，固定于安装框5c；以及形成为刺状的多个突起部(电晕放电部)5a，从主体部5b突出。突起部5a被设为使顶端仅朝向一方的集尘极4侧突出。突起部5a被配置为在作为气流G方向的x方向上位于集尘极4之间。在突起部5a中产生电晕放电，从突起部5a的顶端朝向对置的集尘极4侧产生离子风。

如图2所示，放电极5的主体部5b的中心C1从集尘极4间的中央位置CL偏移。具体而言，放电极5的主体部5b的中心C1向远离与突起部5a对置的集尘极4(以下，将该集尘极4称为“放电侧集尘极4a”)的方向，并且以靠近突起部5a的相反侧的集尘极4(以下，将该集尘极4称为“相反侧集尘极4b”)的方式，从中央位置CL发生位置偏移。因此，主体部5b的中心C1与穿过放电侧集尘极4a的中心C2的排列位置之间的从y方向观察的距离D1，比主体部5b的中心C1与穿过反侧集尘极4b的中心C3的排列位置之间的从y方向观察的距离D2大(D1>D2)。需要说明的是，放电极5与集尘极4沿y方向交替配置，因此在一个集尘极4中，突起部5a侧为放电侧集尘极4a，突起部5a的相反侧为相反侧集尘极4b。

距离D1是放电极5的主体部5b的中心C1与穿过放电侧集尘极4a的中心C2的排列位置之间的距离。即，D1是在与放电侧集尘极4a的排列方向垂直的方向(y方向)上，放电极5的主体部5b的中心C1与放电侧集尘极4a的排列位置(中心轴线)之间的距离。

距离D2是放电极5的主体部5b的中心C1与穿过相反侧集尘极4b的中心C3的排列位置之间的距离。即，D2是在与相反侧集尘极4b的排列方向垂直的方向(y方向)上，放电极5的主体部5b的中心C1与相反侧集尘极4b的排列位置(中心轴线)之间的距离。

在例如将从放电极5的主体部5b的中心至放电部顶端的距离，即Dd/2+Lb(参照图4B)设为小于30mm，优选的是20mm程度的情况下，突起部5a的顶端被配置为位于比中央位置CL靠相反侧集尘极4b侧。

如上所述，通过使突起部5a朝向一个方向，且在x方向上配置于集尘极4之间，能使从突起部5a朝向放电侧集尘极4a的离子风朝向大致相同的方向，能避免离子风的干扰。

在图3中示出了从气流G方向观察图1的主视图。如图3所示，突起部5a在高度方向上隔开规定间隔地设置。

在图4A中示出了集尘极4与放电极5在俯视观察时的位置关系。

将沿作为气流G方向的x方向排列的集尘极4的间隔设为Pc，将沿x方向排列的放电极5的间隔设为Pd。此外，将沿y方向排列的集尘极4的间隔设为2D。将集尘极4的直径设为Dc。

在本实施方式中，对于放电极5的偏移位置，即，放电极5的主体部5b的中心从中央位置CL在y方向上偏移的位置而言，理想的是将距离D1和距离D2的比设定在1.1≤D1/D2≤2.0的范围内。更优选的是将D1/D2的下限设定为1.2。

将放电极5的突起部5a的顶端与最近的放电侧集尘极4a的侧面的距离设为L1，将放电极5的突起部5a的相反侧的主体部5b与最近的相反侧集尘极4b的侧面的距离设为L2。

需要说明的是，在图4A中示出的放电极5与集尘极4之间描绘的曲线是电场线。

在图4B中放大示出了相当于放电极5的突起部5a的高度的位置的横截面。如图4B所示，放电极5的主体部5b具有圆形截面，将其直径设为Dd。将突起部5a从主体部5b突出的突起长度设为Lb。

当使用图4A和图4B所示的各因子时，L1和L2可以像下式这样表示。

L1＝((D1-Dd/2-Lb)²+(Pd/2)²)^0.5-Dc/2

L2＝(D2²+(Pd/2)²)^0.5-Dc/2-Dd/2

而且，放电极5的主体部5b的中心从中央位置CL在y方向上偏移的偏移量Le通过下式表示。

Le＝(D1-D2)/2

需要说明的是，在图4A和图4B中，示出了在刺状的突起部5a的位置处的截面的例子，但实际上突起部5a所占的部分是放电极5的一部分，相邻的两个突起部5a间的部分占放电极5的大部分。因此，也可以无视突起部5a的长度Lb来对L1、L2进行评价。

作为在y方向上排列的集尘极4间的距离的2D例如在一般工业用中设为300mm以上500mm以下。但是，在其他用途中，也可以设为这以外的尺寸。

接着，使用图5A至图6B，对使放电极5偏移的情况下的作用效果进行说明。

在图5A和图5B中，示出了设为偏移量Le＝0的无偏移的情况下，即在放电极5的主体部5b设于中央位置CL上的情况下的电场强度分布。如图5A所示，在突起部5a与放电侧集尘极4a之间，随着电晕电流流动，放电侧集尘极4a附近的电场强度E1max由于存在于空间中的负离子和带电灰尘所具有的空间电荷而上升。在该放电侧集尘极4a附近的火花放电极限的电场强度(Ecr)是最大可施加的最大电场强度的条件(E1max≤Ecr)。

另一方面，如图5B所示，在突起部5a的相反侧与相反侧集尘极4b之间，没有如图5A那样的由空间电荷引起的升高，因此相反侧集尘极4b附近的电场强度E2max比E1max小。

需要说明的是，将电场强度在距离L1、L2积分得到的面积A1、A2分别相当于施加电压Vo，因此是相等的值。

在图6A和图6B中，示出了相当于本实施方式，在放电极5从中央位置CL偏移的情况下的放电极5与集尘极4之间的电场强度分布。图6A与图5A对应，图6B与图5B对应。

如图6A和6B所示，对突起部5a与放电侧集尘极4a之间的电场强度而言，由于偏移而成为L1>L2或D1>D2，因此如果是与无偏移的情况相同的电压Vo，则放电侧集尘极4a附近的电场强度E1max与图5A相比降低，E1ave.(＝Vo/L1)也变小。另一方面，由于偏移，与图5B的情况相比L2变小，平均电场强度E2ave.变大，由此能增加相反侧集尘极4b附近的电场强度E2max。

一般而言，进行E1max在火花放电极限电场强度Ecr以下的运转，但通过偏移而使突起物侧的距离变长，因此与无偏移的情况相比，为了形成与当初的E1max相同的电场强度，能提高施加线压Vn本身(Vn>Vo)，因此也能进一步提高与突起物相反侧的最大电场强度E2max。像这样，偏移并且提高施加电压，在将电场强度E1max维持为与偏移前相等的同时，使E2max提高至与E1max相同的水平，由此，能提高集尘极附近的对集尘最有效的地方的电场强度，能提高由库仑力产生的捕集效率。需要说明的是，通过偏移使电晕放电侧的距离变大，在其间移动的灰尘的移动距离变大，但该部分中的灰尘的移动以离子风为主体，因此增加一定程度的到达距离、降低中途的平均电场强度在性能上不会产生负效果，反而由于绕到放电侧集尘极4a的背侧的相反侧集尘极4b的灰尘的相反侧集尘极4b附近的电场强度E2max的增大而能提高性能。

优选的是，以使放电侧集尘极4a的电场强度E1max与相反侧集尘极4b的电场强度E2max相等的方式对偏移量Le进行调整。在图5A至图6B示出的电场强度的例子是隔开间隔地配置管状的集尘极4的事例，且以由L1、L2示出的最短距离为基础进行了记载。作为集尘极4的电极例，也存在网状的电极等，因此以下为了对偏移量进行定义，用作为穿过集尘极4的中心C2、C3的排列位置与放电极5的中心C1间距离的D1、D2来汇总表示。在该情况下，即使是管状的电极，即使不通过L1、L2而通过D1、D2进行评价，在实用上的范围内也可以视为大致同等，因此没有障碍。

两者的电场强度相等的范围例如为1.5≤D1/D2≤1.8。但是，根据电集尘装置1的运转条件、集尘极4或放电极5的条件，最合适的D1/D2的范围会发生变动。

距离D1和距离D2的比D1/D2的下限例如为1.1，更理想的是为1.2。如图10所示，能得到偏移量与集尘性能的关系根据气流G的流速而发生变化这样的认识。在气流G相对较快时，当D1/D2变为1.1以上时，则集尘性能提高。在气流G相对较慢时，当D1/D2变为1.2以上时，集尘性能提高，在该范围中，当气流G相对较快时，集尘性能可靠地提高。

在气流G的流速较快的条件下，库仑力的影响进一步增大，因此受到电场强度的增大的影响，即使在相对较小的偏移量(例如1.1≤D1/D2)下，集尘性能也提高。与此相对，在流速较慢的条件下，离子风的影响较大，因此对于通过电场强度的增大来提高集尘性能而言，需要更大的偏移量(例如1.2≤D1/D2)。如果1.2≤D1/D2，则能与气流G的流速无关地提高集尘性能。

当偏移量过大时，相反侧集尘极附近的电场强度变为E2max>E1max，与电晕放电部相反侧的火花放电极限电场强度成为运转上的限制条件，变得不能发挥电晕放电侧的性能，因此不优选。因此，理想的是将最大的偏移量设定在E2max不会大幅超过E1max的范围中。

在图11中，示出了在一般工业用的电集尘装置1中，使D1/D2变化时的电晕放电侧(在放电极5的主体部5b具有突起部5a的一侧，即，在放电线的有刺的一侧)的放电侧集尘极4a附近的电场强度和电场侧(在放电极5的主体部5b不具有突起部5a的一侧，即没有刺的一侧)的相反侧集尘极4b附近的电场强度进行解析并比较的例子。作为电集尘装置1的运转条件的电流电压一并上升。在图11中，随着从左侧的曲线图到右侧的曲线图，电流电压变高。

在任意情况下，在D1/D2＝1的情况下，有刺的一侧的放电侧集尘极4a的一方比另一方近刺的长度量的距离，在此基础上，还加上由电晕电流所产生的空间电荷而使电场升高的效果，因此有刺的一侧的放电侧集尘极4a的一方的电场强度较高。而且，随着电流增加，该升高效果变大，电场强度的值变高。

另一方面，在图11的任意的曲线图的情况下，都示出了随着D1/D2的增加，没有刺的一侧的相反侧集尘极4b的电场强度单调增加的趋势。理想的是有刺的一侧和没有刺的一侧的电场强度一致的点被认为是取得了最平衡的电场强度分配。但是，在实际的运转中，复合了各种条件，因此最佳条件变动。因此，即使在图10的与使D1/D2变化时的集尘性的提高相关的测试结果中，集尘性能的最佳点也具有某种程度的偏差。

此外，图11的右侧的一方的曲线图，即在使电流电压上升的运转中，特别是在偏移量较大即D1/D2较大的区域中，没有刺的一侧的相反侧集尘极4b的一方会先超过一般工业用的电集尘装置1中的火花放电电场强度(其根据气体的组成、运转温度条件而有较大程度的不同，但通常设为8kV/cm～12kV/cm)，因此不优选。

更具体而言，理想的是设为D1/D2≤2.0。

当D1/D2超过2.0时，相反侧集尘极4b侧的电场强度在电集尘装置1的通常运转条件下会到达产生火花放电的区域，或者接近到达该区域的数值。因此，受到电集尘装置1的运转条件的制约，变得不易稳定运转。因此，理想的是，将D1/D2的上限设为2.0。

接着，对本实施方式的电集尘装置1的动作进行说明。

在电集尘装置1中，从电源对放电极5施加负电压，由此在突起部5a的顶端产生电晕放电。由电晕放电使气流G所包含的灰尘带电。在以往的电集尘装置的捕集原理中，带电的灰尘被库仑力吸引至接地的集尘极4，被捕集于集尘极4上，但实际上离子风的影响产生了较大的作用。

当电晕放电产生时，在突起部5a附近产生负离子，通过电场使该负离子朝向集尘极4移动，产生离子风。因此在库仑力作用于灰尘同时，朝向集尘极4流动的离子风以使气流G所包含的灰尘移动至放电侧集尘极4a的附近的方式进行作用。并且，在放电侧集尘极4a的附近的区域，通过电场强度的升高而提高库仑力，有效地对灰尘进行集尘。此外，将形成为圆形管的集尘极4在作为规定的气流G方向的x方向上隔开间隔地配置，由此允许从突起部5a朝向放电侧集尘极4a流动的离子风的一部分向集尘极4的背侧穿出。由此，能抑制离子风在集尘极4被反转而背离的流动，因此捕集效率提高。

包含灰尘并朝向集尘极4流动的离子风的一部分穿过集尘极4之间。离子风朝向一个方向，因此不会相互干扰。

另一方面，在突起部5a的相反侧的相反侧集尘极4b之间，如使用图6B说明过的那样，使放电极5从中央位置CL偏移，由此，与无偏移的情况相比，能增加相反侧集尘极4b附近的电场强度E2max。由此，即使在突起部5a的相反侧的相反侧集尘极4b，也能通过库仑力进行有效的集尘。即，能对由于离子风而绕到作为集尘极4的背面的相反侧集尘极4b的未捕集灰尘进行高效地捕集。

被集尘极4捕集的灰尘通过捶打进行剥离回收。或者，也可以采用使集尘极移动而由刷子拂落灰尘的方式或湿式清洗。

根据本实施方式，起到以下的作用效果。

放电极5的主体部5b的中心位于比放电侧集尘极4a与相反侧集尘极4b之间的中央位置CL远离放电侧集尘极4a的方向，因此放电极5的主体部5b与相反侧集尘极4b接近。由此，能增加放电极5的主体部5b与相反侧集尘极4b之间的电场强度，在相反侧集尘极4b中也能提高由库仑力产生的集尘效率。

需要说明的是，在上述的实施方式中，作为放电极5的构成，采用了对具有圆形的横截面的主体部5b设置突起部5a的构成，但如图7A所示，也可以采用在横截面设为矩形的方棒5b’处设置突起部5a的构成。或者，如图7B所示，也可以通过对平板进行冲切而形成，使突起部5a与主体部5b”一体地构成。

此外，如图8A和图8B所示，也可以代替设为上述的圆形管的集尘极4，而采用在平板处形成有许多孔的冲孔金属板这样的平板状集尘极4’。或者，如图9A和图9B所示，也可以采用将形成有许多孔的冲孔金属板这样的平板在气流G方向上交替地规则地折回的折弯板状集尘极4”。在该情况下，放电极5的突起部5a根据对置的折弯板的凹凸而偏移。

而且，还可以是集尘极4采用使金属制线材在纵向和横向等交叉的编织金属网(例如锁定卷曲(Lock Crimp)编织金属网等)。编织金属网具有一定的开口率，并且在表面没有边缘，因此能使集尘极4附近的电场强度均匀地上升。需要说明的是，金属网不限定于编织金属网，也可以采用像焊接金属网那样将截面圆形的线材在纵向和横向排列连接的金属网。

在电集尘装置1用作空气净化用的空气清净机的情况下，颗粒在装置内滞留的时间较短，颗粒浓度也较低。另一方面，用于火力发电厂的电集尘装置1与用于空气净化用的情况不同，规模大，颗粒滞留的时间长，颗粒浓度也高。在空气净化用的电集尘装置1中，当使低浓度的颗粒以较短的滞留时间穿过时，由于通过来自放电极5的突起部5a的离子风产生的气体循环所产生的效果，不能将颗粒捕集于集尘极4。

由此，如图12所示，在相反侧集尘极4b与放电极5之间的气流G的上游侧设置气体遮断板6即可。通过气体遮断板6妨碍气流G，由此能降低在相反侧集尘极4b与放电极5之间流动的气流的流量，延长穿过集尘极4的颗粒的滞留时间，提高捕集性能。

符号说明

1 电集尘装置

4 集尘极

4a 放电侧集尘极

4b 相反侧集尘极

5 放电极

5a 突起部(电晕放电部)

5b 主体部

5c 安装框

6 气体遮断板

C1 (放电极的主体部的)中心

CL 中央位置