柴油发动机排气处理用电集尘装置的放电电极的制作方法

本发明涉及船舶用、发电用、普通工业用发动机等柴油发动机的利用了电晕放电的排气的电气式处理技术，具体涉及排出使用重油作为燃料的高温的排气的柴油发动机的排气处理用电集尘装置的放电电极。

背景技术：

作为各种船舶、发电机以及大型建筑机械、进而各种汽车等的动力源，广泛采用了柴油发动机，但众所周知，从该柴油发动机排出的排气所包含的pm不仅造成大气污染，还是对人体极有害的物质，因此其排气的净化极其重要。因此，已经提出了柴油发动机的燃烧方式的改进、各种排气过滤器的采用、利用电晕放电而电气地进行处理的方法等很多方案，其一部分正在实际使用。

作为利用电晕发电而电气地处理从柴油发动机排出的排气所包含的pm的技术，例如由本申请人提出了专利文献1、2记载的装置。

专利文献1所记载的使用重油以下的低质燃料的柴油发动机排气处理装置如图14的其结构例子所示那样，大致区分由为了收集pm颗粒而设置的电集尘部101和气旋方式的分离收集单元102构成，电集尘部101由构成管状收集部101-1的集尘电极的单一直径并且规定长度的主收集管101-1、小口径收集管111-1a-1、中口径收集管111-1b-1、以及与主收集管101-1共通的大口径收集管111-1c-1、3级的收集模块构成，该收集模块由具备使排气中包含的pm带电的放电电极101-2的小口径收集部111-1a、中口径收集部111-1b、大口径收集部111-1c构成。构成集尘电极的主收集管101-1在上游侧的端部具备排气导入管部101-1a，将pm的低浓度排气导出管103连接设置在下游侧的端部的轴心附近，将pm的高浓度排气导出部101-1b连接设置在下游侧的端部的内周面附近。

另外，设置在上述排气的流动方向上的电集尘部101的下游侧与上游侧之间的气旋方式的分离收集单元102由作为分离单元的气旋收集部102-1、从该气旋收集部102-1开始的回流配管102-2构成。该气旋收集部102-1由一台接线式气旋机102-1a构成，该接线式气旋机102-1a经由连通管105-1和高浓度排气配管105-2与设置在电集尘部101的主收集管101-1的下游侧的内周面附近的高浓度排气导出部101-1b连接，进而在该接线式气旋机102-1a和电集尘部101的主收集管101-1的上游侧的排气导入管101-1a之间，配设有用于使通过接线式气旋机102-1a后的净化气体与在排气导入管101-1a内流动的排气合流的回流配管102-2和连通管105-3。送风机107设置在上述连通管105-1与接线式气旋机102-1a之间的高浓度排气配管105-2，为了向排气流赋予运动能量而使其升压/增速并确实地使其压送/回流到排气导入管101-1a而设置。在上述低浓度排气导出管103中，设置有用于调整向接线式气旋机102-1a的高浓度排气流入量和流入速度、低浓度排气释放量的流量的风门108。

作为设置在上述柴油发动机排气处理装置的各收集模块内的各电极的形式，例如有上述图14所示的由放射状地突出设置在一条共通的电极棒101-2a上的电极针101-2b构成的放电电极、图15(a)所示的由突出设置在一条共通的电极棒101-2a上的大致呈等腰三角形的锯齿状的放电板101-2c构成的放电电极、图15(b)所示的由突出设置在一条共通的电极棒101-2a上的与基板部101-2f一体地设置了锯齿状的放电板部(山部)101-2e所得的锯齿状放电电极板101-2d构成的放电电极等各种放电电极，但电极(电极针101-2b、锯齿状放电电极板101-2d等)的轴方向间隔都被设定为固定。

另外，专利文献2记载的柴油发动机排气处理用电集尘装置如图16的其结构例子所示，在从管状收集部的上游侧开始由小口径收集部201-1、中口径收集部201-2、大口径收集部201-3的3段式构成配置在主收集管201内的管状收集模块的多段型集尘壁构造的柴油发动机排气处理装置中，构成为在除了小口径收集部201-1以外的中口径收集部201-2、大口径收集部201-3中，分别配置由与上述同样的短尺寸的放电电极针或低高度锯齿状放电电极板构成的放电电极201-2a-1、201-3a-1，配置在中口径收集部201-2的中口径收集管201-2a内的放电电极201-2a-1由具备在圆周方向和管轴方向上放射状地配置在主电极(电极棒)202的外周的放电电极针201-2a-1c的放电电极支持筒201-2a-1d构成，该放电电极支持筒201-2a-1d构成为经由多个锚栓201-2a-1e同心地安装在主电极202上，配置在大口径收集部201-3的与主收集管201共通的大口径收集管201-3a内的放电电极201-3a-1与配置在上述中口径收集管201-2a内的放电电极201-2a-1的放电电极支持筒201-2a-1d同样，由具备在圆周方向和管轴方向上放射状地配置在主电极(电极棒)202的外周的放电电极针201-3a-1c的放电电极支持筒201-3a-1d构成，该放电电极支持筒201-3a-1d也构成为经由多个锚栓201-3a-1e同心地安装在主电极202上。此外，配置在小口径收集部201-1的小口径收集管201-1a内的放电电极201-1a-1构成为设置有放射状地配置在主电极202的外周的短尺寸的放电电极针201-1a-1c。

但是，上述现有的柴油发动机排气净化装置(多段式)的上述放电电极101-2、201-1a-1、201-2a-1、201-3a-1、直接突出设置在电极棒101-2a上的锯齿状的放电板101-2c、或与基板部101-2f一体地设置的锯齿状放电电极板101-2d存在以下记载的问题。即，例如在图14所示的放电电极针的情况下，由放射状地突出设置在一条共通的电极棒101-2a上的电极针101-2b构成的放电电极、图15(a)所示的由突出设置在一条共通的主电极(电极棒)101-2a上的大致呈等腰三角形的锯齿状的放电板101-2c构成的放电电极、图15(b)所示的由突出设置在一条共通的主电极(电极棒)101-2a上的与基板部101-2f一体地设置了锯齿状的放电板部(山部)101-2e所得的锯齿状放电电极101-2d构成的放电电极在排气的流动方向上配设的间隔分别是固定(等间隔)的，因此各收集模块的放电电极前端的电场在排气的流动方向上大致固定，pm的收集状况在排气的流动方向上也几乎没有变化，但为了确保用于维持收集率的高施压电压，需要大电流，电力消耗显著。另外，即使在图14、图15(a)和图15(b)所示的安装在主电极的外周的圆筒状的放电电极支持筒201-2a-1d、201-3a-1d的外周上，设定为规定的密度地放射状地配置放电电极针201-2a-1c或低高度锯齿状放电电极板101-2d，在排气的各个流动方向上配设的间隔也与上述同样是固定的，因此在该情况下，各收集模块的放电电极针或低高度锯齿状放电电极前端的电场在排气的流动方向上也大致固定，pm收集状况在排气的流动方向上也几乎没有变化，但为了确保用于维持收集率的高施压电压，需要大电流，电力消耗显著。因此，对于两个技术，都存在以下的问题，即为了在各收集模块的全长上确保用于维持收集率的高施压电压，需要大电流，电力消耗显著。

专利文献

专利文献1：日本特愿2014-238086号

专利文献2：日本特开2017-952号

技术实现要素：

本发明就是为了解决上述的现有的柴油发动机排气净化装置(多段式)的放电电极的问题点而提出的，提供一种柴油发动机排气处理用电集尘装置的放电电极，其能够通过在各管状收集模块的上游侧和下游侧改变该放电电极的轴方向间隔(排气流动的方向的间隔)，而容易地重复进行使pm的初始带电、pm的剥离、剥离后的再带电、再剥离后的再次带电等，确实地进行pm的收集，并且在维持收集壁的平均电场强度的同时，确保施加电压，并且降低放电电流，实施消耗电力的削减。

本发明人等为了发明能够确实地进行pm的收集、并且在维持收集壁的平均电场强度的同时，确保施加电压并且降低放电电流而实施消耗电力的削减的船舶用柴油发动机的排气处理用电集尘装置的放电电极，而进行了预备分析和预备实验。在该预备分析和预备实验中，对船舶用柴油发动机的排气处理用电集尘装置的放电电极的形式的不同所伴随的各种放电特性进行比较，调查了消耗电力的倾向。以下，说明该预备分析和预备实验。

[i]预备分析

(一)电极的形式：全长475mm，与收集管(a)的间隙51mm(固定)。

(1)电极形式1(图1(a)、(b))：在电极棒(c)的全长上突出设置了高度87mm的大致呈等腰三角形的放电板(b)的锯齿状电极(按照25mm的间距，每列20个，放射状地配置12列)

(2)电极形式2(图2(a)、(b))：在电极筒(d)的全长上突出设置了高度23mm的大致呈等腰三角形的放电板(e)的锯齿状电极(按照25mm的间距，每列20个，放射状地配置12列)

(3)电极形式3(图3(a)、(b))：在电极筒(d)的上游侧在约125mm的长度上突出设置了由高度23mm的大致呈等腰三角形的放电板(e)构成的锯齿状电极(按照25mm的间距，每列5个)、并且在其下游侧在350mm的长度上突出设置了由相同高度(23mm)的平板状放电板(f)构成的平板状电极(放射状地配置12列)。

(二)电场的分布和电场强度的倾向(理论分析)：

(1)电场的分布和电场强度的倾向的影像(图4所示)。

(2)结果：

(a)电极形式2与电极形式1相比，收集壁面的平均电场强。

(b)电极形式3与电极形式2相比，收集壁面的平均电场更强。

(c)电极形式3由于平板状部分的存在，能够抑制放电电流，但在平板状部分中，也产生电晕放电，出现pm的再带电、再剥离、再附着、再次带电所伴随的跃变(jumping)现象。

(d)电极前端的电场强度为电极形式1>电极形式2>电场形式3。

(e)收集壁面的平均电场强度为电极形式3>电极形式2>电场形式1。

[ii]预备实验

(一)施加电压和放电电流(常温、大气压下的实验)

(1)在图5中表示调查由于电极形式的不同造成的电晕放电开始和火花产生电压、放电电压和需要电流(消耗电力)的倾向的结果。

(2)结果：

(a)在任意一个电极形式中，都从施加电压为10kv附近开始产生电晕放电。

(b)在任意一个电极形式中，都在施加电压为40kv附近产生火花。

(c)电极形式1和电极形式2的电流/电压的特性大致表现出同样的倾向。

(d)此外，pm收集率高而火花产生的危险性低的放电电压是37kv左右。

(e)电极形式3与电极形式1和电极形式2相比，能够以少的电流确保对pm收集有效的高放电电压，消耗电力少，节能性优越。

根据上述预备分析和预备实验的结果发明了本发明的柴油发动机排气处理用电集尘装置的放电电极，其主要内容是一种柴油发动机排气处理用电集尘装置的放电电极，是由在主收集管内在管轴方向上配设了多个管状收集模块的多段型集尘壁构造的电集尘部构成的柴油发动机排气处理用电集尘装置的放电电极，其特征在于，将上述各管状收集模块的电极的轴方向间隔(排气流动的方向的间隔)配设得在上述各管状收集模块的上游侧宽而在下游侧窄，各管状收集模块的上游侧为弱平均电场电极部，其下游侧为强平均电场电极部。

另外，本发明的柴油发动机排气处理用电集尘装置的放电电极是由在主收集管内在管轴方向上配设了多个管状收集模块的多段型集尘壁构造的电集尘部构成的柴油发动机排气处理用电集尘装置的放电电极，其特征在于，在上述各管状收集模块的上游侧将上述发电电极的轴方向间隔(排气流动的方向的间隔)配设得宽，在上述各管状收集模块的下游侧配设平板状放电电极，各管状收集模块的上游侧为弱平均电场电极部，其下游侧为强平均电场电极部。

更具体地说，是一种柴油发动机排气处理用电集尘装置的放电电极，具备构成使使用重油的柴油发动机的排气中包含的颗粒状物质带电的放电电极、以及收集带电了的上述颗粒状物质的集尘电极的规定长度的管状收集部，并且上述放电电极具备由配设于在管状收集部内在管轴方向上配设的主电极或设置在该主电极的电极筒上并在直径方向上大径地突出的上述放电电极构成的电集尘单元，在由作为上述放电电极和集尘电极的单一直径并且规定长度的主收集管构成的管状收集部，配置了在轴方向上短尺寸并且直径不同的多段管状收集模块，该柴油发动机排气处理用电集尘装置的放电电极的特征在于，构成为配置为上述多段的上述管状收集模块的至少一个管状收集模块的放电电极是在上述主电极的外周表面在圆周方向上直接或间接地隔开希望的间隔地在直径方向上大直径地配置在管轴方向上的、放电电极针、低高度锯齿状的放电板、具备低高度锯齿状的放电板部(山部)的锯齿状放电电极板、低高度环状放电电极的任意一个、或它们的组合，通过将该放电电极的直径方向外周端部的管轴方向的配设间隔配设得宽，而在排气流的上游侧配设该放电电极前端与上述集尘电极之间的平均电场强度弱的弱平均电场电极部，通过将该放电电极的配设间隔配设得窄，而在排气的流动方向下游侧配设该放电电极前端与上述集尘电极之间的平均电场强度强的强平均电场电极部。

另外，本发明是一种柴油发动机排气处理用电集尘装置的放电电极，具备构成使使用重油的柴油发动机的排气中包含的颗粒状物质带电的放电电极以及收集带电了的上述颗粒状物质的集尘电极的规定长度的管状收集部，并且上述放电电极具备由配设于在管状收集部内在管轴方向上配设的主电极或设置在该主电极的电极筒上并在直径方向上大径地突出的上述放电电极构成的电集尘单元，在由上述放电电极和集尘电极构成的由单一直径并且规定长度的主收集管构成的管状收集部，配置了在轴方向上短尺寸并且直径不同的多段管状收集模块，该柴油发动机排气处理用电集尘装置的放电电极的特征在于，构成为配置为上述多段的上述管状收集模块的至少一个管状收集模块的放电电极是在上述主电极的外周表面在圆周方向上直接或间接地隔开希望的间隔地在直径方向上大直径地配置在管轴方向上的、放电电极针、低高度锯齿状的放电板、具备低高度锯齿状的放电板部(山部)的锯齿状放电电极板、低高度环状放电电极的任意一个、或它们的组合，通过将该放电电极的直径方向外周端部的管轴方向的配设间隔配设得宽，而在排气流的上游侧配设该放电电极前端与上述集尘电极之间的平均电场强度弱的弱平均电场电极部，在排气的流动方向下游侧，配设在上述主电极的外周表面在圆周方向上直接或间接地在直径方向上大直径地配置在管轴方向上的平板状的放电电极、即该放电电极前端与上述集尘电极之间的平均电场强度强的强平均电场电极部。

进而，本发明的上述放电电极的理想实施例构成为在一个管状收集模块部中至少配设一组的弱平均电场电极部和强平均电场电极部。

另外，理想的实施例构成为上述强平均电场电极部配设多组的放电板，该放电板在平板状基部具备短尺寸的放电电极针或由低高度锯齿构成的管轴方向的配设间隔密的凹凸部。

进而另外，理想的实施例构成为上述强平均电场电极部配设多组的放电板，该放电板具备平板状基部的直径方向前端的截面形状为i字状的平板形、或指向圆周方向的j字状的弯曲部或l字状的弯曲部。

根据本发明的柴油发动机排气处理用电集尘装置的放电电极，起到以下记载的优越效果。

(1)在管状收集模块内的排气的上游侧，各个放电电极将直径方向外周端部的管轴方向的配设间隔配设得宽，将该放电电极前端与集尘电极之间作为弱平均电场电极部，由此放电电极前端的最大电场强，良好地产生电晕放电，在pm表面附着电晕电子，带电的pm得到大的库仑力，由此能够获得向收集面的大的附着力，确实地移动附着到集尘电极的收集面并堆积，移动附着到收集面并堆积的pm由于电晕电子在收集面流失而失去向收集面的附着力(库仑力)而剥离，通过排气流向下游侧，另外在排气的下游侧，在管轴方向上以希望的窄间隔密集或无间隔地配置各电极，将放电电极前端与集尘电极之间作为强平均电场电极部，由此通过比上游侧的弱平均电场电极部弱的电晕放电即由于少的电晕电子向pm表面的附着而产生的少的带电而离开收集面不太远的pm、或由于堆积而表面积变大的pm得到充分的库仑力，而获得向收集面的再附着力，确实地移动且再附着到集尘电极的收集面并堆积，然后，呈现重复该再剥离/再附着/再堆积的跃变现象，促使收集壁面附近的排气流的pm浓度的变浓，使pm从高浓度排出部的分流变得确实，在通过气旋机或冲撞式惯性力颗粒分离式的收集部确实地收集了大直径化的pm后，进行除去，作为柴油发动机排气处理装置能够确实地进行pm的收集，并且能够在维持收集壁的平均电场强度的同时，确保施加电压，并且降低放电电流，实施消耗电力的削减。

(2)如果将上游侧弱平均电场电极部和下游侧强平均电场电极部作为一个组合，在电极的轴方向(排气的流动方向)上配设多组的一个管状收集模块部中的放电电极，则即使在例如穿过了第一组的弱平均电场电极部和强平均电场电极部的组合部的pm由于排气的涡流等而从收集面剥离后离开得远的情况下，也能够由于第二组以后的上游侧弱平均电场电极部和下游侧强平均电场电极部，确实地受到电晕放电而带电，得到大的库仑力，使得在收集面重复进行收集/堆积，然后能够在跃变的同时使其浓缩，确实地收集pm，并且能够在维持收集壁的平均电场强度的同时，确保施加电压，并且降低放电电流，实施消耗电力的削减。

(3)如果对弱平均电场电极部的排气流动方向最上游的放电电极配设低高度的环状放电电极，则该环状放电电极的前端与收集壁面之间的电场增大，从放电电极前端产生的电晕电子的释放量增加，进而在圆周方向上连续，因此圆周方向的死角也减少，对pm的库仑力强，确实地在收集壁面进行附着/收集/堆积，最终谋求pm的确实的收集，并且能够降低放电电流，实施消耗电力的削减。

(4)强平均电场电极部通过管轴方向的配设间隔的密度高的凹凸部的单独或组合，在平坦的平板状基部一体或分体地形成短尺寸的放电电极针或低高度的锯齿状的放电电极针，由此能够容易地符合发动机的运转各条件的变化，确实地使从收集面剥离的pm带电而得到库仑力，重复地在收集面进行收集/堆积，然后能够在跃变的同时使其浓缩，确实地收集pm，并且能够降低放电电流，实施消耗电力的削减。

(5)强平均电场电极部如果将平板状基部的直径方向前端的截面平坦地形成为i字状，则不只是容易制造放电电极，由于在确实地收集pm的同时排气的流过阻抗少，能量损耗减少，由此燃料消耗量变少，燃料费便宜。另外，在将强平均电场电极部的平板状基部的直径方向前端的截面形状形成为指向圆周方向的j字状的弯曲部或l字状的弯曲部的情况下，与对强平均电场电极部的机械振动、热应力对应的变形刚性变高，对确保柴油发动机排气处理用电集尘装置的耐久性是有效的。

附图说明

图1是本发明人等进行的预备分析所使用的电极形式1的影像图，(a)是侧面图，(b)是端面图。

图2是该预备分析所使用的电极形式2的影像图，(a)是侧面图，(b)是端面图。

图3是该预备分析所使用的电极形式3的影像图，(a)是侧面图，(b)是端面图。

图4是表示通过该预备分析得到的电场的分布和电场强度的倾向的影像图。

图5是表示通过本发明人等进行的预备实验得到的施加电压与放电电流的关系的图表。

图6是表示本发明的柴油发动机排气处理用电集尘装置的放电电极的第一实施例的主要部分概要纵截面图。

图7是表示本发明的柴油发动机排气处理用电集尘装置的放电电极的第二实施例的主要部分概要纵截面图。

图8是表示本发明的柴油发动机排气处理用电集尘装置的放电电极的第三实施例的主要部分概要纵截面图。

图9是表示本发明的柴油发动机排气处理用电集尘装置的放电电极的第四实施例的主要部分概要纵截面图。

图10是表示图9所示的第四实施例的放电电极的强平均电场电极部的截面形状的概要图，(a)表示i字状的截面形状，(b)表示l字状的截面形状，(c)表示j字状的截面形状。

图11是表示本发明的实施例1所使用的柴油发动机排气处理用电集尘装置的各部尺寸的概要图。

图12是表示实施例的现有例子1所使用的柴油发动机排气处理用电集尘装置的各部尺寸的概要图。

图13是表示实施例的现有例子2所使用的柴油发动机排气处理用电集尘装置的各部尺寸的概要图。

图14是表示现有的柴油发动机排气处理用电集尘装置的整体结构的一个例子的概要纵截面图。

图15a是表示设置在图14所示的柴油发动机排气处理用电集尘装置的各收集模块内的各电极的形式的一个例子的概要图。

图15b是表示同样设置在图14所示的柴油发动机排气处理用电集尘装置的各收集模块内的各电极的形式的其他例子的概要图。

图16是表示现有的柴油发动机排气处理用电集尘装置的整体结构的其他例子的概要纵截面图。

附图标记说明

1：电集尘部；1-1：主收集管；1-2a：电极棒；11-1：管状收集部；11-1a：小口径收集部；11-1b：中口径收集部；11-1c：大口径收集部；11-1a-1：小口径收集管；11-1b-1：中口径收集管；11-1c-1：大口径收集管；11-1a-2、11-1b-2、11-1c-2：放电电极；11-1a-2w、11-1b-2w、11-1c-2w：弱平均电场电极部；11-1a-2p、11-1b-2p、11-1c-2p：强平均电场电极部；11-1a-2w、11-1b-2w、11-1c-2w、11-1a-2p：电极针；11-1b-2t、11-1c-2t：电极筒；11-1b-2s、11-1c-2s：锚栓；11-1b-2p、11-1c-2p：平板；2：电集尘部；2-1：主收集管；2-2a：电极棒；21-1：管状收集部；21-1a：小口径收集部；21-1b：中口径收集部；21-1c：大口径收集部；21-1a-1：小口径收集管；21-1b-1：中口径收集管；21-1c-1：大口径收集管；21-1a-2、21-1b-2、21-1c-2：放电电极；21-1a-2w、21-1b-2w、21-1c-2w：弱平均电场电极部；21-1a-2p、21-1b-2p、21-1c-2p：强平均电场电极部；21-1a-2w、21-1b-2w、21-1c-2w：电极针；21-1b-2t、21-1c-2t：电极筒；21-1b-2s、21-1c-2s：锚栓；21-1b-2m、21-1c-2m：平板；21-1b-2m、21-1c-2m：短尺寸针状电极针；3-1：主收集管；3-2a：电极棒；31-1：管状收集部；31-1b：中口径收集部；31-1b-1：中口径收集管；21-1a-1s、21-1b-1s、31-1b-1s、31-1b-2s：锚栓；31-1b-2t：电极筒；31-1b-2w：弱平均电场电极部；31-1b-2p：强平均电场电极部；31-1b-2w：电极针；31-1b-2m：平板；31-1b-2m：短尺寸针状电极针；31-1b-2c：锥形边沿环；31-1b-2cr：泄漏孔；4-1：主收集管；4-2a：电极棒；41-1：管状收集部；41-1b：中口径收集部；41-1b-1：中口径收集管；41-1b-1s、41-1b-2s：锚栓；41-1b-2t：电极筒；41-1b-2w：弱平均电场电极部；41-1b-2p：强平均电场电极部；41-1b-2w：电极针；41-1b-2m：平板；41-1b-2a：i字状的板状电极；41-1b-2b：l字状的弯曲部；41-1b-2c：j字状的弯曲部；5-1、6-1、7-1：主收集管；51-1、61-1、71-1：管状收集部；51-1a、61-1a、71-1a：小口径收集部；51-1b、61-1b、71-1b：中口径收集部；51-1c、61-1c、71-1c：大口径收集部；a：收集管；b、e、f：放电板电极；c：电极棒；d：电极筒。

具体实施方式

图6所示的第一实施例的柴油发动机排气处理用电集尘装置应用于以下的方式，即将管状收集模块设为多段式而浓缩pm，使用气旋机(未图示)收集pm，在此，示例将管状收集模块应用于从管状收集部11-1的上游侧开始为小口径收集部11-1a、中口径收集部11-1b、大口径收集部11-1c的3段式的柴油发动机排气处理用电集尘装置的放电电极，电集尘部1由构成管状收集部11-1的集尘电极的单一直径并且规定长度的主收集管1-1、小口径收集管11-1a-1、中口径收集管11-1b-1、使排气中包含的pm带电的放电电极11-1a-2、11-1b-2、11-1c-2构成，各放电电极由三段的收集模块构成，该收集模块在排气的上游侧具备弱平均电场电极部(收集电极)11-1a-2w、11-1b-2w、11-1c-2w，在下游侧具备强平均电场电极部(收集电极)11-1a-2p、11-1b-2p、11-1c-2p。

即，最上游侧的第一段的小口径的管状收集模块用锚栓(未图示)在导电状态下将作为集尘电极的小口径收集管11-1a-1固定到主收集管1-1，在其内部在与小口径收集管11-1a-1之间保持放电间隔，在电极棒(主电极)1-2a的外表面，在排气流的上游侧，在轴方向上以希望宽的间隔，放射状地了配设短尺寸并且针状的多个电极针11-1a-2w作为弱平均电场电极部11-1a-2w，该电极针11-1a-2w在各放电电极前端的最大电场强而良好地产生电晕放电，并且放电电极前端的电场强但从该放电电极前端到集尘电极为止的平均电场强度弱，在排气下游侧，在轴方向上以希望的窄的间隔，密集地在圆周方向上放射状配设了多个短尺寸并且针状的电极针11-1a-2p作为强平均电场电极部11-1a-2p，该电极针11-1a-2p在各电极前端的最大电场比弱平均电场电极部11-1a-2w低而电场也弱，并且即使通过比该弱平均电场电极部弱的电晕放电、由于少的电晕电子向pm表面的附着产生的少的带电，从收集面离开不远的pm、或由于堆积而表面积变大了的pm也得到充分的库仑力，获得向收集面的再附着力，确实地移动并再附着到集尘电极的收集面而堆积，然后呈现重复进行该再剥离/再附着/再堆积的跃变现象，而放电电极前端的电场弱但从放电电极前端到集尘电极为止的平均电场强度强，其中，上述弱平均电场电极部11-1a-2w和强平均电场电极部11-1a-2p为小口径收集部11-1a。

接着，第二段的中口径的管状收集模块同样用锚栓(未图示)将作为集尘电极的中口径收集管11-1b-1固定到主收集管1-1，在其内部在与中口径收集管11-1b-1之间保持放电间隔，在用锚栓11-1b-2s在导电状态下固定到电极棒1-2a的外表面的电极筒11-1b-2t上，在排气流的上游侧，在轴方向上以希望宽的间隔，放射状地配设了短尺寸并且针状的多个电极针11-1b-2w作为弱平均电场电极部11-1b-2w，该电极针11-1b-2w在各放电电极前端的最大电场强而良好地产生电晕放电，并且放电电极前端的电场强但从该放电电极前端到集尘电极为止的平均电场强度弱，在排气下游侧的电极筒11-1b-2t上，在轴方向并且圆周方向上放射状地配设了放电电极前端的电场弱但从放电电极前端到集尘电极为止的平均电场强度强的多个平板11-1b-2p作为强平均电场电极部11-1b-2p，上述弱平均电场电极部11-1b-2w和强平均电场电极部11-1b-2p成为中口径收集部11-1b。

进而，最下游侧的第三段的最大口径的管状收集模块在作为集尘电极的与主收集管1-1共通的大口径收集管11-1c-1的内部，在与该大口径收集管11-1c-1之间保持放电间隔，在用锚栓11-1c-2s在导电状态下固定到电极棒1-2a的外表面的电极筒11-1c-2t上，在排气流的上游侧，在轴方向上以希望宽的间隔，在圆周方向上放射状地配设了大致呈高度低的等腰三角形的锯齿状电极针的电极针11-1c-2w作为弱平均电场电极部11-1c-2w，该电极针11-1c-2w在各放电电极前端的最大电场强而良好地产生电晕放电，而放电电极前端的电场强但从该放电电极前端到集尘电极为止的平均电场强度弱，在排气下游侧的电极筒11-1c-2t上，在轴方向并且圆周方向上放射状地配设了放电电极前端的电场弱但从放电电极前端到集尘电极为止的平均电场强度强的平板11-1c-2p作为强平均电场电极部11-1c-2p，上述弱平均电场电极部11-1c-2w和强平均电场电极部11-1c-2p成为大口径收集部11-1c。通过这样的结构，能够确实地收集pm，并且在维持收集壁的平均电场强度的同时，确保施加电压，并且降低放电电流，实施消耗电力的削减。

图7所示的第二实施例的柴油发动机排气处理用电集尘装置示例在与上述图6所示的第一实施例的柴油发动机排气处理用电集尘装置同样的将管状收集模块设为多段式而浓缩pm并使用气旋机(未图示)收集pm的方式下，将管状收集模块应用于从管状收集部21-1的上游侧开始为小口径收集部21-1a、中口径收集部21-1b、大口径收集部21-1c的3段式的柴油发动机排气处理用电集尘装置的放电电极，电集尘部2由构成管状收集部21-1的集尘电极的单一直径并且规定长度的主收集管2-1、小口径收集管21-1a-1、中口径收集管21-1b-1、使排气中包含的pm带电的放电电极21-1a-2、21-1b-2、21-1c-2构成，各放电电极由三段的收集模块构成，该收集模块在排气的上游侧具备弱平均电场电极部(收集电极)21-1a-2w、21-1b-2w、21-1c-2w，在下游侧具备强平均电场电极部(收集电极)21-1a-2p、21-1b-2p、21-1c-2p。

即，图7所示的第二实施例的柴油发动机排气处理用电集尘装置的最上游侧的第一段的小口径的管状收集模块用锚栓21-1a-1s在导电状态下将作为集尘电极的小口径收集管21-1a-1固定到主收集管2-1，在其内部在与小口径收集管21-1a-1之间保持放电间隔，在电极棒(主电极)2-2a的外表面，在排气流的上游侧，在轴方向上以希望宽的间隔，放射状地配设了短尺寸并且针状的多个电极针21-1a-2w作为弱平均电场电极部21-1a-2w，该电极针21-1a-2w在各放电电极前端的最大电场强而良好地产生电晕放电，并且放电电极前端的电场强但从该放电电极前端到集尘电极为止的平均电场强度弱，在排气下游侧，在轴方向上以希望窄的间隔，密集地放射状配设了多个针状的电极针21-1a-2p作为强平均电场电极部21-1a-2p，该电极针21-1a-2p在各电极前端的最大电场比弱平均电场电极部21-1a-2w低而电场也弱，并且即使通过比该弱平均电场电极部弱的电晕放电、由于少的电晕电子向pm表面的附着产生的少的带电，从收集面离开不远的pm、或由于堆积而表面积变大了的pm也得到充分的库仑力，获得向收集面的再附着力，确实地移动并再附着到集尘电极的收集面而堆积，然后呈现重复进行该再剥离/再附着/再堆积的跃变现象，而放电电极前端的电场弱但从放电电极前端到集尘电极为止的平均电场强度强，其中，上述弱平均电场电极部21-1a-2w和强平均电场电极部21-1a-2p为小口径收集部21-1a。

接着，第二段的中口径的管状收集模块同样用锚栓21-1b-1s在导电状态下将作为集尘电极的中口径收集管21-1b-1固定到主收集管2-1，在其内部在与中口径收集管21-1b-1之间保持放电间隔，在用锚栓21-1b-2s在导电状态下固定到电极棒2-2a的外表面的电极筒21-1b-2t上，在排气流的上游侧，在轴方向上以希望宽的间隔，放射状地配设了高度不同的针状的多个电极针21-1b-2w作为弱平均电场电极部21-1b-2w，该电极针21-1b-2w在各放电电极前端的最大电场强而良好地产生电晕放电，并且放电电极前端的电场强但从该放电电极前端到集尘电极为止的平均电场强度弱，在排气下游侧的电极筒21-1b-2t上，在轴方向并且圆周方向上放射状地配设了多个平板21-1b-2m作为强平均电场电极部21-1b-2p，该平板21-1b-2m在直径方向前端在轴方向上密集地配设了放电电极前端的电场弱但从放电电极前端到集尘电极为止的平均电场强度强的短尺寸并且针状的多个电极针21-1b-2m，，上述弱平均电场电极部21-1b-2w和强平均电场电极部21-1b-2p成为中口径收集部21-1b。

进而，最下游侧的第三段的最大口径的管状收集模块在作为集尘电极的与主收集管2-1共通的大口径收集管21-1c-1的内部，在与该大口径收集管21-1c-1之间保持放电间隔，在用锚栓21-1c-2s在导电状态下固定到电极棒2-2a的外表面的电极筒21-1c-2t上，在排气流的上游侧，在轴方向上以希望宽的间隔，在轴方向上并且高度顺序地变高地放射状地配设了高度不同的大致呈等腰三角形的低高度锯齿状电极针的电极针21-1c-2w作为弱平均电场电极部21-1c-2w，该电极针21-1c-2w在各放电电极前端的最大电场强而良好地产生电晕放电，而放电电极前端的电场强但从该放电电极前端到集尘电极为止的平均电场强度弱，在排气下游侧的电极筒21-1c-2t上，在轴方向并且圆周方向上放射状地配设了多个平板21-1c-2m作为强平均电场电极部11-1c-2p，该平板21-1c-2m在直径方向前端在轴方向上密集地配设了放电电极前端的电场弱但从放电电极前端到集尘电极为止的平均电场强度强的短尺寸的针状电极针21-1c-2m，上述弱平均电场电极部21-1c-2w和强平均电场电极部21-1c-2p成为大口径收集部21-1c。通过这样的结构，在该第二实施例中，也能够确实地收集pm，并且在维持收集壁的平均电场强度的同时，确保施加电压，并且降低放电电流，实施消耗电力的削减。

图8所示的第三实施例的柴油发动机排气处理用电集尘装置示例在与上述图6、图7所示的柴油发动机排气处理用电集尘装置同样的将管状收集模块设为多段式而浓缩pm并使用气旋机(未图示)收集pm的方式下，将管状收集模块应用于从管状收集部的上游侧开始为小口径收集部、中口径收集部、大口径收集部的3段式的柴油发动机排气处理用电集尘装置的放电电极，但在此，只使用中口径收集模块部说明该放电电极的结构。

即，图8所示的第三实施例的柴油发动机排气处理用电集尘装置的第二段的中口径收集部31-1b构成为用锚栓31-1b-1s将作为集尘电极的中口径收集管31-1b-1固定到主收集管3-1，在其内部在与中口径收集管31-1b-1之间保持放电间隔，在用锚栓31-1b-2s在导电状态下固定到电极棒3-2a的外表面的电极筒31-1b-2t上，在轴方向上3段连续地配设了环状的锥形边沿环31-1b-2c、弱平均电场电极部31-1b-2w、强平均电场电极部31-1b-2p的组合，该锥形边沿环31-1b-2c在排气流的上游侧配设在该电极筒的前端部，该弱平均电场电极部31-1b-2w在排气流的上游侧，在轴方向上以希望宽的间隔，放射状地配设了针状的多个电极针31-1b-2w，该电极针31-1b-2w在各放电电极前端的最大电场强而良好地产生电晕放电，并且放电电极前端的电场强但从该放电电极前端到集尘电极为止的平均电场强度弱，该强平均电场电极部31-1b-2p在该弱平均电场电极部的下游侧，在轴方向并且圆周方向上放射状地配设了多个平板31-1b-2m，该平板31-1b-2m在直径方向前端在轴方向上密集地配设了放电电极前端的电场弱但从放电电极到集尘电极为止的平均电场强度强的短尺寸的针状电极针31-1b-2m，由此，分别交替地配设了3组弱平均电场电极部31-1b-2w、3组强平均电场电极部31-1b-2p，该弱平均电场电极部31-1b-2w在轴方向上以希望宽的间隔在圆周方向上放射状地配设了各放电电极前端的最大电场强而良好地产生电晕放电的短尺寸并且针状的多个电极针等，该强平均电场电极部31-1b-2p在轴方向上以希望的窄的间隔，密集地放射状配设了短尺寸并且针状的电极针等，该电极针在各电极前端的最大电场比弱平均电场电极部低而电场也弱，并且即使通过比弱平均电场电极部弱的电晕放电而少的电晕电子向pm表面的附着所产生的少的带电，从收集面离开不远的pm、或由于堆积而表面积大的pm也得到充分的库仑力，获得向收集面的再附着力，确实地移动并再附着到收集面而堆积，然后呈现重复进行该再剥离/再附着/再堆积的跃变现象。

在此，排气流的上游侧的第一段的弱平均电场电极部31-1b-2w和强平均电场电极部31-1b-2p的组由以下这样的弱平均电场电极部31-1b-2w和强平均电场电极部31-1b-2p构成，该弱平均电场电极部31-1b-2w在电极筒31-1b-2t的排气最上游侧的端末部设置了理想的是具备泄漏孔31-1b-2cr的环状的多个锥形边沿环31-1b-2c，在其后的下游侧将轴方向间隔保持得宽地设置了多个电极针31-1b-2w，该强平均电场电极部31-1b-2p在大致全长上配设了极短尺寸的许多电极针31-1b-2m或高度极低的许多锯齿状电极(未图示)，并在电极筒31-1b-2t的外周面，在轴方向上并且放射状地配设了轴方向间隔窄地密集地通过焊接/锡焊等分体或一体地设置的高度低的多个平板31-1b-2m。另外，第二段和第三段的弱平均电场电极部31-1b-2w和强平均电场电极部31-1b-2p的组也分别由以下这样的弱平均电场电极部31-1b-2w和与上述同样的强平均电场电极部31-1b-2p构成，该弱平均电场电极部31-1b-2w由在排气流上游侧将轴方向间隔保持得宽地设置的多组电极针31-1b-2w构成，该强平均电场电极部31-1b-2p在大致全长上配设了极短尺寸的许多电极针或许多锯齿状电极，并在轴方向上并且放射状地配设了轴方向间隔窄而在轴方向上为希望长度的密集地通过焊接/锡焊等设置的高度低的多个平板31-1b-2m。

通过这样由三段的组合而构成，对于穿过该中口径收集模块的过程中的pm来说，至少三次地重复进行在穿过强平均电场电极部31-1b-2w时由于强电场的电晕放电产生的库仑力而确实向收集壁面的附着、在穿过弱平均电场电极部31-1b-2p时由于弱电场的电晕放电产生的少的电晕电子向pm表面的附着造成的少的带电下的剥离/堆积的重复，能够降低放电电流而实施消耗电力的削减，同时最终能够确实地收集pm。

此外，弱平均电场电极部31-1b-2w和强平均电场电极部31-1b-2p的圆周方向的配设位置并没有特别限定，可以在圆周方向上相同相位并在轴方向上连续地设置，也可以错开相位地设置为交错配置，另外也可以在圆周方向上相同相位并在轴方向上连续地设置构成各段的电极的圆周方向的配设位置，还可以错开相位地设置为交错配置。

图9所示的第四实施例的柴油发动机排气处理用电集尘装置示例在与上述图8所示的柴油发动机排气处理用电集尘装置同样的将管状收集模块设为多段式而浓缩pm并使用气旋机(未图示)收集pm的方式下，将管状收集模块应用于从管状收集部的上游侧开始为小口径收集部、中口径收集部、大口径收集部的3段式的柴油发动机排气处理用电集尘装置的放电电极，但本实施例也只使用与上述图8所示的第三实施例的管状收集模块同样的中口径收集模块部说明该放电电极的结构。

即，图9所示的第四实施例的柴油发动机排气处理用电集尘装置的第二段的中口径收集部41-1b用锚栓41-1b-1s将作为集尘电极的中口径收集管41-1b-1在导电状态下固定到主收集管4-1，在其内部在与中口径收集管41-1b-1之间保持放电间隔，在用锚栓41-1b-2s在导电状态下固定到电极棒4-2a的外表面的电极筒41-1b-2t上，在轴方向上3段连续地配设了在排气流的上游侧在轴方向上设置为希望宽的间隔的弱平均电场电极部41-1b-2w、在该弱平均电场电极部的下游侧没有间隔的平坦的强平均电场电极部41-1b-2p的组合，由此，分别交替地配设了3组上述弱平均电场电极部41-1b-2w、3组强平均电场电极部41-1b-2p，该弱平均电场电极部41-1b-2w在轴方向上以希望宽的间隔放射状地配设了各放电电极前端的最大电场强而良好地产生电晕放电的短尺寸的多个锯齿状电极针等，该强平均电场电极部41-1b-2p在轴方向上没有间隔地放射状配设了平坦的高度低的平板状的电极41-1b-2m，该电极41-1b-2m在电极前端的最大电场比上述弱平均电场电极部41-1b-2w弱，并且即使通过因比弱平均电场电极部弱的电晕放电产生的少的电晕电子向pm表面的附着所产生的少的带电，从收集面离开不远的pm、或由于堆积而表面积大的pm也得到充分的库仑力，获得向收集面的再附着力，确实地移动并再附着到收集面而堆积，然后呈现重复进行该剥离/附着/堆积的跃变现象。

在此，第一段的弱平均电场电极部41-1b-2w和强平均电场电极部41-1b-2p的组由在排气上游侧将轴方向的间隔保持得宽地设置了大致等腰三角形的三个锯齿状电极41-1b-2w的弱平均电场电极部41-1b-2w、在轴方向上设置了没有向直径方向的凹凸并且高度低的平板状的电极41-1b-2m的强平均电场电极部41-1b-2p构成，第二段和第三段的弱平均电场电极部41-1b-2w和强平均电场电极部41-1b-2p的组也为与第一段相同的组合。

此外，对于弱平均电场电极部41-1b-2w和强平均电场电极部41-1b-2p，用1张板材料通过激光切割等，在排气上游侧将轴方向的间隔保持得宽地形成大致等腰三角形的锯齿状电极41-1b-2w，而成形弱平均电场电极部41-1b-2w，在下游侧一体地形成由没有凹凸的相同高度并且高度低的平板状部构成的强平均电场电极部41-1b-2p。通过这样的结构，能够确实地收集pm，并且在维持收集壁的平均电场强度的同时，确保施加电压，并且降低放电电流，实施消耗电力的削减。

另外，对于强平均电场电极部41-1b-2p，如果在i字状的板状电极41-1b-2a上，如图10(a)所示那样形成平板状基部的直径方向前端的截面形状，则不只是容易制造放电电极，还在确实地收集pm的同时排气的流过阻抗少，能量损耗减少，因此燃料的消耗量变少，能够提高燃油经济性。进而，强平均电场电极部41-1b-2p将平板状基部的直径方向前端的截面形状形成为具有如图10(b)所示那样的l字状的弯曲部41-1b-2b、或图10(c)所示那样的指向圆周方向的j字状的弯曲部41-1b-2c的形状，由此变形刚性高，该强平均电场电极部41-1b-2p对因发动机、波动造成的船体的摇动等产生的振动的变形抗性大，对确保柴油发动机排气处理用电集尘装置的耐久性是有效的。

通过这样由三段的组合构成，对于穿过中口径收集模块部的过程中的pm来说，至少三次地重复进行在穿过弱平均电场电极部41-1b-2w时由于强电场的电晕放电产生的库仑力而确实向收集壁面的附着、在穿过强平均电场电极部41-1b-2p时由于弱电场的电晕放电产生的少的电晕电子向pm表面的附着造成的少的带电下的剥离/堆积的重复，最终能够确实地收集pm。

此外，在本实施例中，弱平均电场电极部41-1b-2w和强平均电场电极部41-1b-2p的圆周方向的配设位置并没有特别限定，可以在圆周方向上相同相位并在轴方向上连续地设置，也可以错开相位地设置为交错配置，另外也可以在圆周方向上相同相位并在轴方向上连续地设置构成各段的电极的圆周方向的配设位置，还可以错开相位地设置为交错配置。

实施例1

为了确认船舶用柴油发动机的排气处理效果，调查了图11所示的安装了柴油发动机排气处理用电集尘装置的所使用的高压电源装置的消耗电力。在图11中，5-1表示主收集管，51-1表示管状收集部，51-1a、51-1b、51-1n分别表示小口径收集部、中口径收集部、大口径收集部，51-1a-2w、51-1b-2w、51-1n-2w表示弱平均电场电极部，51-1a-2p、51-1b-2p、51-1n-2p表示强平均电场电极部。

在表1中表示本实施例的船舶用柴油发动机的实验条件，在表2中表示柴油发动机排气处理用电集尘装置的各部的尺寸和从高压电源装置供给的电压值、电流值。

[现有例子1、2]

与实施例1同样地，使用表1所示的实验条件的船舶用柴油发动机，调查了图12、图13所示的安装了现有的柴油发动机排气处理用电集尘装置的所使用的高压电源装置的消耗电力。在图12、图13中，61-1、71-1表示管状收集部，61-1a、71-1a表示小口径收集部，61-1b、71-1b表示中口径收集部，61-1n、71-1n表示大口径收集部。

在表3、表4中分别表示本现有例子1、2的柴油发动机排气处理用电集尘装置的各部的尺寸和从高压电源装置供给的电压值、电流值。

[实验的结果和本发明的优越性]

根据表2、表3、表4的结果，在具备构成为在一个管状收集模块部中至少配设一组的弱平均电场电极部和强平均电场电极部的本发明的放电电极的柴油发动机排气处理用电集尘装置的情况下，高压电源装置的设定电压固定为37kv下的电流值是18ma，与此相对，现有例子1是40ma，现有例子2是38ma，因此确认了本发明在恒定电力消耗这一点上是优越的。

另外，现有例子的长放电电极在比本发明的短放电电极低的电压下产生火花，因此本发明的短放电电极能够设定更高的电压，可以说从在防止火花的产生的同时确实地收集pm这一观点出发，本发明也是优越的。

表1

表2

表3

表4