JP2002536168A - 荷電小滴ガス・スクラバ装置および方法 - Google Patents

荷電小滴ガス・スクラバ装置および方法

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Abstract

(57)【要約】 浄化される気体から微粒子および汚染ガスの両方を除去するために、高電荷に荷電された液体小滴（２２）を用い、導電性の誘導電極（２８）を電気的に差し込んだ液体シート（２０）の端部（２４）から小滴（２２）を放出する拡張液体シート電極（２０）を有するガス除去装置および方法である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 ［発明の背景］ 本発明は気体を浄化する装置および方法に関し、特に、浄化される気体に導入
される荷電液体小滴の効果を通して、浄化される空気または他の気体から微粒子
汚染物質および汚染ガスの両方を除去する装置および方法に関する。
【０００２】 発電所では多数の工業工程や発電工程が用いられており、そこでは多量の空気
や他の気体が用いられていて、２つの広範な分類、すなわち固体微粒子および液
体微粒子ならびに有毒ガスまたは酸性ガスなどの汚染ガスに属する汚染物質で非
常に汚染されている。たとえば、両種類の汚染物質は、石炭火力発電所施設での
石炭の燃焼により多量に発生する。
【０００３】 明らかに、処理済みの空気を大気内に再導入する前に、改善された汚染物質除
去効率で汚染空気から両種類の汚染物質を除去する改良型の装置および方法を開
発し、より実用的で信頼性がありコストが妥当な手段によってその目的を達成す
ることが、強く継続的に必要とされている。
【０００４】 出願人の情報開示資料と共に提出した特許に示されているように、気体浄化技
術の技術分野においては、微粒子を含む気体を適切な静電荷電装置を通過させて
から、浄化される気体内に、荷電微粒子の極性と逆の極性の電荷を有する多数の
荷電液体小滴を導入することによりまず微粒子を静電荷電する方法によって、浄
化されるガスから微粒子を除去することが知られている。この方法においては、
気体浄化工程は、微粒子に関して、逆極性に荷電された小滴と微粒子との間の静
電引力、液体小滴による吸収のために微粒子を引きつける、小滴と微粒子との間
の分離距離の二乗に反比例し荷電量に比例する単極間引力の効果を通して進む。
そして、当該技術分野においてよく知られた工程によって、収集された微粒子と
共に、小滴は空気流から除去される。
【０００５】 同様に上記特許に示されているように、当該技術分野においては、有毒ガスま
たは酸化ガスの分子が小滴の表面と接触すると、液体小滴によるそれら有毒ガス
または酸化ガスの吸収の工程により、液体小滴の導入を通して空気流から汚染ガ
スを除去し、それに続いて、空気流から小滴と収集された汚染ガスを従来通り除
去することも知られている。
【０００６】 浄化される空気流からの未荷電微粒子の除去は、微粒子の予備的な静電荷電に
対するあらゆる必要性を不要にするので、それを可能にする装置および方法を提
供することが望ましい。本発明は、従来の方法で用いられている荷電小滴と荷電
微粒子との間の単極間相互作用の代わりに、単極双極間相互作用によって、未荷
電微粒子さえも収集する高効率微粒子収集を達成するために、十分高電荷に荷電
されており十分な数密度を有する液体小滴の、浄化される気体への導入を通して
これを成し遂げる。
【０００７】 本発明においては、各高荷電液体小滴は、各付近の未荷電微粒子において電気
双極モーメントを誘導する。よく知られているように、電気単極と付近の誘導さ
れた電気双極との間には引力が存在する。そのため本発明においては、従来の方
法を用いた装置で作用する単極間力ではなく、単極双極間力によって微粒子が荷
電小滴に引きつけられる。粒子は荷電されないので、液体小滴による微粒子の収
集は小滴電荷の大きさに変化を生じさせず、そのため、小滴の容量を誘導する双
極モーメントの大きさは減少しない。
【０００８】 以下で詳述するように、単極双極間力の大きさは、従来の装置において作用す
る単極間力とは著しく異なって、小滴微粒子間の分離距離により影響され易く、
また、小滴荷電量にもより影響され易い。
【０００９】 そのため、本発明は、単極双極間力の使用を通して高効率な微粒子浄化を行う
ために、浄化される気体において、適切に荷電された液体小滴の適切な数密度を
提供するという、関連した必要性を満足しなければならない。
【００１０】 そして、浄化される気体内で、液体小滴の適切な数密度と小滴の十分な表面積
とを提供して、単位体積当たりの十分な液体小滴表面積を提供し、液体小滴によ
る汚染ガスの必要な吸収を可能にすることにより、浄化される気体からの汚染ガ
スの十分に効率的な除去も達成できるような発明が必要とされている。以下で詳
述するように、本発明は、小滴と微粒子との間の単極双極間力の作用を通して、
高効率な微粒子収集を達成するのに適した同じ小滴を用いて、この必要性をも満
足する。
【００１１】 かかる発明は、小滴が浄化される気体と相互作用するときに、小滴電荷が使い
果たされてしまう場合に起きるように微粒子収集容量を使い果たさせるのではな
く、かかる相互作用の間に各小滴の微粒子収集容量を維持するために、液体小滴
荷電量の不変性を維持できることが望ましい。
【００１２】 そして、静電集塵機でよく必要とされる非常に高い電圧、たとえば、６０ｋｖ
程度の電圧は、浄化される気体でコロナ放電を発生させ易く、小滴電荷をかなり
使い果たしてしまうと共に、液体小滴の適切な荷電と干渉する場合がある空間電
荷効果を含む他の望ましくない効果を生じさせる場合があるので、かかる電圧を
使用せずに必要な程度の液体小滴荷電を達成できるような発明に対する、関連し
た必要性も存在する。
【００１３】 本発明の装置は、金属誘導電極を間に差し込んだ、液体シートの端部から小滴
を放出する液体シート電極であって、誘導電極配列と液体シートの配列との間に
約２０ｋｖ以下の静電ポテンシャルが存在し、コロナ放電を発生させずに液体シ
ートから放出される小滴の適切な荷電を可能にするために、液体シートの端部で
適切に高い電界強度を維持できるような間隔を開けられた拡張液体シート電極を
含む、小滴生成および荷電の場所での電極形状の使用を通してこの必要性を満足
する。
【００１４】 以下でさらに詳述するように、本発明によって満足される他の必要性は、微粒
子および汚染ガスの除去手順が単一の室で同時に実施されることを可能にするこ
と、浄化される気体を浄化室を通して移動させる送風機または他の手段のための
電力以外に大きな電力を必要としないことおよび、低い液体対気体流量比でこれ
らの結果が達成されることを可能にすることを含むが、これらに限定されない。
【００１５】 ［発明の概要］ 本発明は、浄化される気体から微粒子および汚染ガスの両方を除去するために
荷電液体小滴を用い、荷電液体小滴と荷電小滴によって未荷電微粒子で誘導され
た電気双極との間の単極双極間引力によって、未荷電微粒子の除去を可能にし、
逆荷電極性の荷電小滴を使用して、予め荷電された微粒子の強化された除去を可
能にする、ガス除去装置および方法である。一実施形態における上記装置は、小
滴生成および荷電の場所で、液体シートの端部から小滴を放出し、上記液体シー
ト電極と平行に金属導電性誘導電極を間に差し込まれており、誘導電極配列と液
体シート電極の配列との間に約２０ｋｖ以下の静電ポテンシャルが存在し、小滴
電荷を使い尽くしたり適切な小滴荷電に必要な電界強度の生成と干渉したりする
可能性のあるコロナ放電を発生させずに、液体シートから放出される小滴の適切
な荷電を可能にするために、液体シートの端部で適切に高い電界強度を維持でき
るような間隔を開けられた電極を構成する平行拡張導電性液体シートを生成する
手段を含む電極形状を有する。前記方法は、適切な量、適切なサイズおよび適切
な荷電状態で荷電液体小滴を生成するステップと、前記荷電小滴を浄化される気
体と十分に混合するステップとを含み、液体小滴の量、サイズおよび荷電状態の
適切性は、以下で詳述するように、浄化される気体に含まれる微粒子および有毒
ガスまたは酸化ガスに関する所望の収集効率によって決定される。本発明は、微
粒子および汚染ガスの除去手順が単一の室で同時に実施されることを可能にし、
浄化される気体を浄化室を通して移動させる送風機または他の手段のための電力
以外に大きな電力を必要とせず、低い液体対気体流量比でこれらの結果が達成さ
れることを可能にする。
【００１６】 ［好適な実施形態の説明］ 全ての図面は本発明の好適な実施形態を示す。 ここで図面を参照すると、同様の符号は同様のまたは対応する構成要素を示し
ており、浄化される気体が図示されていないファンまたは他の外部駆動力によっ
て垂直に下方に流される垂直室１０内に収容された、本発明の好適な実施形態の
装置の主たる構成部品は、ノズル・アセンブリ１２であって、一連１６のノズル
１８をそれぞれ有する少なくとも１つで通常は複数の平行水平管１４を含み、ノ
ズル１８のそれぞれは図４に最もよく示されているように、導電性液体の下方に
移動する垂直向きの拡張液体シート電極２０を放出し、前記液体シート電極２０
のそれぞれは、液体のシートが個々の液体小滴２２に分解するように十分に分散
したその端部２４から、多量の液体小滴２２を主として下方に放出するノズル・
アセンブリ１２と、平行な垂直平面誘導電極２８の配列２６であって、前記誘導
電極２８は管１４の下にそれと平行に液体シート電極２０まで設けられ、前記誘
導電極２８は前記液体シート電極２０の平面間に等間隔で設けられた配列２６と
であり、ノズル・アセンブリ１２と配列２６との垂直相対的配置は、液体シート
電極２０の端部２４が、誘導電極２８の上端部３２のそれぞれと交差する水平面
３０の付近または下に設けられるようになっている。
【００１７】 誘導電極２８に高電圧を提供するために、誘導電極２８の配列２６は、電気ブッ
シュ３６を通って室１０外まで延伸する電気コネクタ３４によって、図示されて
いない従来の高電圧源に接続されており、室１０内のブッシュ３６の表面の部分
は、浄化される気体の露点温度が約摂氏５度を超える温度に維持されており、ブ
ッシュ３６は遮蔽３８によって囲まれていて、浄化される気体内の微粒子による
汚染から保護されている。ブッシュ３６の必要な加熱は、遮蔽３８の内部に設け
られた電気ヒータ（図示せず）により、または遮蔽３８内に注入される乾燥した
温かいパージ・ガスを使用して行うことができる。電気的な加熱はブッシュ３６
の表面に抵抗性の上薬を用いることにより提供することができ、その上薬を通っ
て電流が流される。露点を約摂氏５度を超える温度までブッシュ３６を加熱する
目的は、ブッシュ３６の表面における液体の凝結を防止することであり、その凝
結により電気コネクタ３４上に印加される高電圧の短絡が発生しやすい傾向にあ
る。
【００１８】 中空である管１４は、液体供給管４０を介して導電性液体、好ましくは、以下で
さらに詳述するポンプ４２によって駆動される再循環液体の加圧された液体源と
導通しており、液体シート電極２０の維持のためおよび、液体シート電極２０の
端部２４から放出される小滴２２を連続して生成するために、加圧された導電性
液体を連続して供給する。
【００１９】 液体シート電極２０の端部２４を出る小滴２２の荷電手段は、図５ａおよび図５
ｂに示されているように、誘導電極２８と液体シート電極２０との間に延伸して
おり端部２４の付近にある多数の電界線から生ずる、端部２４に隣接して存在す
る高電界強度によってもたらされる。小滴２２は、液体シート電極２０の端部２
４からの放出中に、この高電界強度に曝される。端部２４付近での最大で最適な
電界強度は、端部２４が隣接する誘導電極２８の間の領域の上半分に設けられて
いる場合に得られることが、出願人の数値計算により示された。
【００２０】 荷電小滴２２の連続した放出に必要な電流は、ノズル・アセンブリ１２および
室１０が接地された状態で、ノズル・アセンブリ１２から液体シート電極２０を
通って流れる。
【００２１】 工程を以下で詳細に説明する、荷電液体小滴２２による微粒子および汚染ガス
の収集の後に、小滴２２は、従来の衝突分離器４４および／または従来のミスト
・エリミネータ４６によって、浄化される気体の流れから除去される。そして、
分離器４４および／またはミスト・エリミネータ４６によって収集された液体は
液体溜め４８に集められて、濾過器５０を通して濾過された後に、ポンプ４２の
作用によって液体供給管４０を通してノズル・アセンブリ１２に戻されるが、こ
のポンプ４２は、ノズル・アセンブリ１２への液体流の圧力の制御を可能にする
ために、制御可能な出力圧を有する。
【００２２】 ［好適な実施形態の帰納的手段の概要］ 好適な実施形態において、液体溜め４８、ポンプ４２および液体供給管４０は
加圧液体手段を一体に構成し、これは、制御可能な液体圧力で加圧液体を提供す
る提供源である。
【００２３】 多量の液体小滴２２を放出する、上記加圧液体手段に接続された小滴生成手段
は、ノズル１８のノズル・アセンブリ１２とノズル１８から放出される液体シー
ト電極２０とによって提供され、この液体シート電極２０は、液体シート電極２
０の端部２４で多量の小滴２２を放出する。
【００２４】 上記小滴生成手段と導通した小滴荷電手段は、コネクタ３４によって誘導電極
２８の配列２６に接続された、図示されていない高電圧源と、液体シート電極２
０および誘導電極２８の相対的構成と、それによって生ずる、小滴２２が放出さ
れる液体シート電極２０の端部２４に存在する高電界強度との組み合わせによっ
て提供される。
【００２５】 浄化される気体内への小滴２２の注入のために、小滴２２に作用する注入手段
は、加圧液体手段と、小滴生成手段と、浄化される気体の流れにおける小滴生成
手段の存在との組み合わせによって提供され、浄化される気体の流れの中への相
当な速度での小滴２２の注入につながる。
【００２６】 上記小滴が上記浄化される気体と相互作用した後に、上記浄化される気体から
上記小滴を除去するためおよび、上記小滴に含まれる液体を一斉に収集するため
に、上記浄化される気体および上記気体内に注入された上記小滴２２と導通する
小滴除去手段は、従来の衝突分離器４４および／または従来のミスト・エリミネ
ータ４６と、上記小滴２２から上記液体を収集する液体溜め４８との組み合わせ
によって提供される。
【００２７】 本発明の動作パラメータの適切な値を説明する前に、関連する物理的現象を検
討することが有用である。
【００２８】 ［いくつかの関連する背景の物理的現象］ 出願人は、本発明の作用による空気または他の気体の浄化中に発生する工程の
、物理的変数の全てを正確に計算または計測することはできないが、見本を十分
にテストしたところ、微粒子を除去する際に関係する単極／双極相互作用および
液体小滴除去による有毒ガスまたは酸性ガスの除去について、関連する物理的現
象の多くは少なくとも一般的に知られている。この物理的現象は、本発明の適切
な動作パラメータおよび条件の選択に関連するので、それを検討することは有用
である。
【００２９】 本発明は単極／双極引力を利用して、気体内の未荷電微粒子さえも気体内に導
入された荷電液体小滴に引きつけ、荷電小滴の単極電界は未荷電微粒子内で双極
を誘導する。荷電小滴２２のそれぞれは、小滴からの距離の二乗にわたる小滴電
荷として変化する単極電界を有し、これは小滴の付近における汚染微粒子で電気
双極モーメントを誘導し、双極モーメントの大きさは、微粒子の形状および誘電
定数によって所与の小滴電荷および距離について決定される。均一な電界で電気
双極モーメントにかかる正味の力はゼロであるが（均一な電界は、双極を構成す
る同一および逆の電荷に同一および逆の力をかけるため）、微粒子の付近におけ
る荷電小滴２２の電気単極によって誘導された微粒子の電気双極モーメントにか
かる力についてはそうではないことが容易に分かる。微粒子の厚さのためおよび
、単極電界強度は単極である小滴２２からの距離の二乗と逆に変化するという事
実のために、単極電荷と小滴と向かい合う微粒子の側での双極の逆極性に誘導さ
れた電荷との間の引力は、単極と微粒子の反対側で誘導された同様の極性の電荷
との間の反発力の大きさよりも若干大きいので、小滴２２の単極電界は微粒子の
双極モーメントに引力を及ぼす。
【００３０】 荷電液体小滴２２の１つと、単極電荷によって荷電小滴２２で誘導される電気
双極モーメントを有する未荷電微粒子との間の引力の大きさは、小滴荷電の二乗
に比例し、液体小滴２２の中心と微粒子との間の距離が微粒子のサイズに比べて
大きいと仮定すると、その距離の５乗に反比例することは、容易に示すことがで
きる。A.D.Moore、Electrostatics and Its Applications (J. Wiley & Sons, N
.Y., 1973), §14.2.7 at 348, eq. (11)。この依存関係は、実際に最初の原理
から容易に理解できる。すなわち、（１）所与の微粒子の誘電定数および形状に
ついて、微粒子双極モーメントは微粒子の場所での単極電界の大きさのある定数
倍であり、その電界は単極（液体小滴）電荷に比例し、単極／双極距離の二乗に
反比例する。（２）そのため、微粒子双極モーメントおよび、小滴２２の方を向
く微粒子の側とそれから離れた微粒子の側で誘導される逆の電荷のそれぞれの対
応する大きさは、分離距離の二乗にわたり小滴電荷として変化する。（３）小滴
と微粒子との間の正味引力の大きさは、小滴電荷によって小滴の方を向く微粒子
の側で誘導された逆極性の電荷に及ぼされる引力と、小滴からの距離、すなわち
微粒子の厚さが若干大きいために、他方の引力よりも若干小さい、小滴電荷によ
って小滴から離れた方を向く微粒子の側で誘導される同様の極性の電荷に及ぼさ
れる反発力とでは異なる。（４）単純な代数学は、それらの力間の相違を考慮し
、小滴／微粒子分離距離が微粒子の厚さよりも遙かに大きいと仮定すると、正味
の引力は小滴電荷の二乗で変化し、分離距離の５乗で逆に変化することを示す。
【００３１】 単極双極間力は単極（小滴）電荷の二乗に比例し、単極双極間距離（小滴微粒
子間距離）の５乗に反比例するので、収集効率は、平均的な小滴が帯びる電荷の
大きさと、浄化される気体との荷電小滴の十分な(intimate)混合との両方に強く
依存するものと予想することができる。以下でさらに詳述するように、本発明は
、レイリー限界と称されることがある、小滴が帯びることのできる最大電荷の大
きな部分である電荷を小滴にかけ、上記最大電荷は小滴２２を形成するのに用い
られる小滴のサイズと液体の表面張力との関数である。レイリー荷電限界は、 ＱR＝［１６π（４πε）（σｒ3）］1/2 によって求められ、 ここで、σは液体の表面張力であり、ｒは小滴の半径であり、（４πε）は、全
てのパラメータがＭＫＳ単位で、すなわち、ＱRがクーロンで、σがニュートン
／メートルで、ｒがメートルで与えられたときに、１／（９．０×１０9）の値
を有する定数である。
【００３２】 出願人のコンピュータ・シミュレーションの計算は、約０．１という小滴１つ
当たりの微粒子収集効率を提供するために、小滴で誘導されるべき必要な電荷Ｑ
は約０．２ＱRであることを示している。
【００３３】 所与の小滴電荷について、小滴のサイズが減少すると平均的な利用可能な単極
双極間力は増加する。
【００３４】 たとえば、端部２４で作られる小滴が半径Ｒ0を有し電荷Ｑ0を帯びていると想
定する。その小滴が気体を通過すると、その通路における非常に多数の微粒子が
小滴の表面から非常に近い距離の中に入る。その距離がＲ0に対して小さければ
、小滴の方に微粒子を引き寄せるように作用する力Ｆ0はＱ0 2とＲ0 5の逆元に比
例する。
【００３５】 ここで、その同じ小滴が蒸発し始めたとすると、その小滴はその元の電荷Ｑ0
を保持するが、その半径はＲ0未満になる。小滴はその半径が１／２Ｒ0になるま
で蒸発すると仮定する。すると、小滴からの小距離内に入った微粒子は、３２Ｆ 0 の小滴に向けた力を受ける。
【００３６】 液体小滴に設けることができる当初の電荷Ｑ0の最大値に関しては、端部２４
での所与の電界強度について、小滴に残される電荷は生まれたときの小滴の表面
積に比例する。したがって、電荷がレイリー限界を超えない限り、より大きい小
滴は生まれたときにより大きい電荷Ｑ0を帯びる。
【００３７】 上記の考察は、単極／双極相互作用を通して、微粒子収集の最大効力を達成す
る高い小滴荷電を有する目的で、当初のサイズがより大きい小滴を用いることを
推奨している。
【００３８】 当初のサイズがより大きく、したがって高電荷の小滴の使用は、浄化される気
体が高温と低い相対湿度とを有するときに、本発明の装置を特に効果的にする。
通常、かかる気体はまず「冷却」室を通され、ここで、気体汚染制御装置を通過
する前に、水の噴霧によって湿らされて冷却される。熱い気体が本発明の装置を
通過すると、かかる装置は冷却するだけでなく、かかる装置の微粒子収集効率が
、冷却の工程における小滴からの部分的蒸発によって強化される。そのため、冷
却しかつ微粒子と有毒ガスとを除去する単一の装置として用いられたときに、装
置はさらに効果的である。
【００３９】 一方、本発明は、小滴に汚染ガス、すなわち有毒ガスや酸性ガスを吸収させる
ことも追求している。この工程は、浄化される気体の単位体積当たりの小滴表面
積を最大化することにより促進されると思われる。液体小滴１つ当たりの体積は
小滴半径の３乗で変化し、液体小滴１つ当たりの表面積はその半径の二乗で変化
するので、注入された液体の単位体積当たりの有効収集表面積は小滴半径と逆に
変化し、考察は小滴による汚染物質吸収を最大化するために、より小さい小滴の
使用を推奨している。
【００４０】 これらの考察は共に、許容レベルのガス吸収効率と、所望の高レベルの微粒子
収集効率を達成する、最適範囲の小滴のサイズがあり得ることを示唆している。
【００４１】 小滴２２による微粒子の収集に関係する工程を理解するために、達成可能な微
粒子収集効率を大幅に削減する、小滴２２と微粒子との間に置かれた浄化される
気体の効果を考慮しなければならない。所与の断面積の小滴２２が、浄化される
気体内に上記気体に応じた(relative to)当初速度で注入され、この小滴は、気
体から除去される前に、気体に対して、気体内の所与の移動長を通って移動する
ものと想定する。所与の微粒子が、小滴の移動長内で、小滴の動作の軸の付近に
、小滴洗い流し量と呼ばれる場合もある、小滴が気体を通る動作で洗い流す量、
すなわち、小滴の移動長を通って移動する小滴断面積によって洗い流される量以
内で、小滴の先にまず置かれるものと想定する。その量以内で最初に置かれたほ
とんどの微粒子は、浄化される気体の効果のために、小滴によって洗い流されな
いことが容易に分かる。小滴が所与のかかる微粒子に接近すると、移動する小滴
は気体内で弓形の、小滴の先に移動する波を作り出し、この弓形の波は、小滴の
動作の軸からより大きく離れたところに微粒子を置き換えるように作用し、それ
によって、小滴が微粒子の元の場所を通ると、その直近にある気体と共に微粒子
を小滴の表面の周囲を流れさせる。これが理由となって、当該技術分野において
よく知られているように、荷電されないと、小滴は小滴洗い流し量で元々置かれ
た微粒子の約１，０００分の１から１，００００分の１を収集するだけである。
たとえば、Atmospheric Chemistry and Physics, J.H.SeinfeldおよびS.N.Pandi
s著(J. Wiley & Sons, Inc., 1998), 1020ページ （サブミクロン微粒子の「収
集効率に関する半経験的相関関係」についてのグラフ）を参照。しかし、以下で
詳述するように、小滴１つ当たりの微粒子収集に関する遙かに高い効率は、本発
明の出願人の好適な実施形態で達成される。
【００４２】 単極／双極相互作用を介した小滴微粒子収集工程の効率は、小滴が一定の電荷
（これは、もちろん未荷電の微粒子の収集によって影響されない）を維持するな
らば、小滴がガス内にある間は不変のままであり得る。そのため、適切な小滴荷
電を達成するために、小滴生成の場所で十分に高い電界強度を依然として提供し
ながら、小滴電荷の損失を引き起こし得るコロナ放電を回避するのに十分低い電
圧で本発明を作用させることが有利である。
【００４３】 単極双極間力の工程を通して収集するために微粒子を荷電する必要はないが、
本発明に曝される前に微粒子を荷電するのであれば、小滴と微粒子の間に付加的
な静電引力を生成するために、微粒子の極性と逆の極性の荷電小滴を用いること
により収集効率を強化することができる。しかし、逆極性に荷電された微粒子の
吸収はもちろん小滴電荷を削減し、それによって小滴と他の微粒子との間の力の
単極／双極要素を削減し、そのため、単極／双極相互作用から得られる後の微粒
子収集を削減する。しかし、これは本発明の好適な動作パラメータの小さい効果
であることが以下で分かるであろう。
【００４４】 もちろん、単極双極間力の相互作用および有毒ガスまたは酸性ガスの除去を通
して、小滴２２が微粒子収集を成し遂げるために、小滴２２は浄化される気体と
十分に接触させられなければならない。これは、小滴２２が、粘性の引っ張り力
のために、ノズル１８からの放出速度から得られるその当初運動量を浄化される
気体へ急速に移転させ、約１メートル／秒未満の相対速度に減速すると達成され
る。
【００４５】 ［適切な動作パラメータ］ 好適な実施形態の見本を用いた出願人のテストは、以下の動作パラメータで９
０％以上の微粒子収集効率を得たが、ここで、浄化される気体は大気圧および室
温での空気で、１つのケースでは２０ｐｐｍの直径約０．０５ミクロンの塩化ア
ンモニウム微粒子を添加した気体であり、そのケースでは、９０％を超える微粒
子除去効率が得られ、サブミクロンサイズの硫黄微粒子エアゾールを添加した別
のケースでは、微粒子除去効率は９９％を超えた。 １．誘導電極２８に印加された高電圧は通常約−１７ｋｖで、−１０ｋｖから
−２０ｋｖの範囲にあった。 ２．誘導電極２８のそれぞれと液体シート電極２０のうち最も近いものとの間
隔は１インチであった（液体シート電極２０のうち隣接するものの間では２イン
チであり、液体シート電極２０は誘導電極２８の間で等間隔を開けられていた）
が、液体シート電極２０の端部２４に隣接する最大電界強度は、図５ａおよび図
５ｂに示した、端部２４での電界線濃縮のために、上記電圧値および間隔値によ
って示された１７ｋｖ／インチの平均電界強度を、少なくとも出願人の数値計算
に基づく１０の因数だけ超えたものと思料される。 ３．小滴２２を形成するのに用いられた導電性液体（水道水）の液体流量は、
浄化される気体の１，０００ｃｆｍ（立方メートル／分）の流量当たり約１７ガ
ロン／分であり、この気体は上記の添加物を有する前記テストにおける空気であ
った。 ４．小滴２２の直径の範囲は、用いたノズルに関する製造業者のデータに基づ
いて、あらゆる蒸発に続いて２５〜２５０ミクロンの範囲であり、出願人のテス
トは１４０ミクロンが最適なサイズであることを示し、これは有毒ガスまたは酸
性ガスの適切な吸収を提供するために十分に小さいサイズでもあり、出願人の計
測は９０％以上の吸収効率を示していた。 ５．液体の流圧は約４５ｐｓｉであり、ノズル１８はビート・ブランド、モデ
ルＮＦ０２５８０ノズルであった。 ６．小滴２２は、浄化される気体を通って、その気体に対して約１メートルの
平均距離を移動した。 ７．上記のパラメータを用いると、いかなるコロナ放電も発生することなく非
常に満足な動作を得ることができた。 ８．上記の動作パラメータを用いると、出願人の計算は、小滴２２が約１，０
００万基本電荷単位の平均電荷を有することを示し、基本電荷単位は１エレクト
ロンの電荷の大きさ、すなわち１．６×１０-19クーロンであり、これは、未荷
電微粒子について高い微粒子収集効率を達成するために十分な単極双極間力相互
作用の効果を生成するのに非常に適している。出願人の計算によれば、荷電小滴
２２のそれぞれは、もともとその通路にあった微粒子の約１０パーセント、すな
わち、小滴の断面積と気体を通るその移動距離を乗算した量に等しい量、上記の
「小滴洗い流し量」の微粒子の１０パーセントを収集し、これは、上記で既に説
明したように、未荷電小滴の収集効率よりも遥かに高い小滴１つ当たりの収集効
率である。
【００４６】 上記の条件の下でコロナ放電なしに本発明を作用させる能力は、上記で説明し
た理由で望ましいが、あらゆる液体表面の不安定性が液体シート電極２０の端部
２４の１つの上の点で完全に発生する前に、上記表面電極がコロナ放電の開始の
中心的電極になることを許容するために、液体のその部分が分解して、液体シー
ト電極２０の端部２４から連続的に放出される小滴２２になるという事実に、少
なくとも部分的には起因するものと思われている。
【００４７】 出願人は、上記で特定した条件以外の条件について全体的な微粒子除去効率の
計算を可能にするために、単純なスケーリングの関係を推定した。Ωが全体的な
微粒子除去効率を示している場合に、微粒子収集において小滴が互いから独立し
て作用したのであれば、すなわち、特に低い収集効率であったならば、 Ω＝（小滴１つ当たりの効率的に洗い流された量）×（小滴の数）／（室内の
気体の量） したがって、安定した状態の条件については、 Ω＝（小滴１つ当たりの効率的に洗い流された量）×（小滴生成速度）／（室
を通る気体の流量）
【００４８】 Ｅが小滴通路内の全ての微粒子が収集される小滴断面積の部分として定義され
る、小滴１つ当たりの収集効率を示し、これは、本発明の背景の物理的現象の項
で既に説明した理由で１よりも遥かに小さいとすると、上記のように、Ｅは未荷
電小滴については約１，００００分の１であり、単極双極間力の微粒子収集工程
を用いた出願人の荷電小滴については約０．１である。そして、Ｖgが室１０を
通って流れる気体の流量を示し、Ｖlが液体流量を示すとする。ｒが小滴２２の
平均半径を示すとすると、明らかに Ｖl＝（４／３）πｒ3×（小滴生成速度）または （小滴生成速度）＝Ｖl／（（４／３）πｒ3）である。 気体に対する小滴動作について、Ｌが気体を通る小滴２２の移動の平均長を示し
ていれば、Ｅの定義により、 小滴１つ当たりの効率的に洗い流された量＝Ｌ×πｒ2×Ｅである。 Ω＝（３／４）×（Ｖl／Ｖg）×（Ｌ／ｒ）×Ｅとなる。 あるいは、低効率について、全体的な微粒子収集効率式を小滴の直径ｄ＝２ｒの
項で表すと、 Ω＝１．５×（Ｖl／Ｖg）×（Ｌ／ｒ）×Ｅとなる。
【００４９】 しかし、Ωは小滴が互いから独立して作用した場合にのみ収集効率になり、こ
れは、非常に小さい収集効率についてのみほぼあてはまる。収集効率が小さくな
ければ、所与の小滴によって収集される微粒子の数は、それよりも前の小滴によ
る微粒子収集のために削減される。装置の全体的な微粒子収集効率Γは、小さく
ない収集効率の場合について、 Γ＝１−ｅ-Ω によって実際に求められることを示すことができる。無次元効率Γと無次元パラ
メータΩのいくつかの対応する値は次のとおりである。 Ω Γ（％） １ ６３ ２ ８６ ３ ９５ ４ ９８ ５ ９９ ７ ９９．９ １０ ９９．９９５ したがって、上記の関係を用いると、小滴１つ当たりの収集効率Ｅの所与の値に
ついて、適切なＶl、Ｖg、Ｌおよびｄの組み合わせを容易に計算して、所望の全
体的な微粒子収集効率Γを求めることができる。
【００５０】 有毒ガスまたは酸性ガスの収集に関する収集効率スケーリングに関しては、出
願人は、小滴１つ当たりの有毒ガスまたは酸性ガス収集効率Ｅgについて、まだ
コンピュータ・シミュレーションを完了していない。しかし、Ｅgの大まかな推
測は Ｅg＝ＳＤ／ＳＲによって求められ、 ＳＤは有毒ガスまたは酸性ガスの拡散速度であり、ＳＲはガスに対する小滴の速
度である。ＳＲの値はＤ／δによって表すことができ、ここでＤはガスの拡散係
数であり、δは小滴表面におけるガスの境界層厚である。Aerosol Technology、
W.C.Hinds著、John Wiley & Sons, 1982、147ページを参照。
【００５１】 有毒ガスまたは酸性ガスおよび直径１４０ミクロンの小滴に関するこれらのパ
ラメータの通常の値の下では、Ｅgの値は１よりも大きい。そのため、高電荷に
荷電された１４０ミクロンの小滴については、有毒ガスまたは酸性ガスに関する
１つの小滴の収集効率Ｅgは、微粒子に関する収集効率よりも約１０倍大きい。
【００５２】 小滴１つ当たりの有毒ガスまたは酸性ガスの収集効率Ｅgは、微粒子に関する
小滴１つ当たりの効率Ｅに等しい。そのため、装置に関する全体的な有毒ガスま
たは酸性ガスの収集効率は、Ｅの代わりにＥgをΩについて上記の公式に適用し
、そうして求めたΩをΓについて上記の公式に適用することにより求めることが
できる。
【００５３】 特許請求の範囲を参照すると、上記のスケーリング情報は、微粒子に関する所
望の有用な収集効率を達成し、また有毒ガスまたは酸性ガスの汚染物質について
は、６０パーセントを超え、かつ通常はそれよりも遥かに大きく、多くの場合に
９９パーセントを超える収集効率を、全ての動作パラメータの適切な組み合わせ
の選択により、特許請求の範囲に記載した動作パラメータの示唆された範囲全体
にわたり達成することを含め、かかる効率を達成するために、当業者が本発明を
製造して動作させることを可能にする。
【００５４】 ［好適な実施形態からの可能な変形］ 当業者は、本発明をその根本的な実体から逸脱することなく、上記で開示した
特定の形式以外の構成で用いることができることを理解するであろう。
【００５５】 限定するのではなく例を挙げれば、好適な実施形態において微粒子は収集のた
めに荷電される必要はないが、単極双極間力の効果を用いるため、荷電微粒子を
含む浄化される気体と共に本発明を用いることがもちろん可能になり、この場合
に、微粒子の極性と逆の極性の小滴２２を提供するために、誘導電極２８に適用
される電圧は、同じ極性を有するべきである。このシステムにおいて、逆極性に
荷電された微粒子と小滴２２との間の単極間引力は、単極双極引力を補足する。
逆極性に荷電された微粒子の収集は小滴２２の電荷を削減し、それによって、他
の微粒子との小滴２２の単極双極間力の相互作用の、それに応じた強度を削減す
るが、上記の本発明の作用条件において、小滴電荷は１，０００万基本電荷程度
であるので、従来の微粒子荷電装置において荷される最大約１０基本電荷に過ぎ
ない通常の微粒子電荷について、これは非常に小さい効果である。
【００５６】 好適な実施形態は、浄化される気体の下方への流れでの動作に適した形式であ
るが、浄化される気体がむしろ水平に流れ、室１０が水平方向を向いている状態
で、同じ工程の下で作用するように本発明を構成することはもちろん可能である
。
【００５７】 好適な実施形態は、浄化される気体の流れの中に平行な方向に小滴２２を注入
するが、たとえば気体流の方向を小滴２２の注入方向と逆にした、別の構成で本
発明を用いることが可能である。たとえば、図面に示した装置の使用に際しては
、浄化される気体が下方ではなく上方に流される場合がある。しかし、出願人は
、気体流の速度が小滴２２の移動方向の反転を引き起こすのに十分である場合に
、小滴２２の注入方向が気体流の方向と逆である構成は、好適な実施形態に劣る
ものと思料する。かかる構成は、誘導電極２８の配列２６およびノズル・アセン
ブリ１２を通して、小滴２２を後方に移動させる。かかる構成は、配列２６とノ
ズル・アセンブリ１２との衝突を介して、小滴２２の損失につながり、小滴２２
の電荷は液体シート電極２０の端部２４で電界強度を削減することによって、液
体シート電極２０の端部２４からそれに続いて放出される小滴２２の電荷を削減
する。
【００５８】 小滴２２が浄化される気体の流れの中に対して別の角度、たとえば直角に注入
されるように、本発明を構成することが可能である。
【００５９】 本発明は、小滴２２が微粒子および／または有毒ガスまたは酸性ガスを収集し
た後に、浄化される気体の流れの中から小滴２２を除去するために、好適な実施
形態の特定の手段を用いる必要はない。それに代えて、当該技術分野においてよ
く知られている他の小滴除去手段、たとえば、荷電小滴２２の静電集塵や遠心除
去装置による除去を用いることができる。
【００６０】 好適な実施形態は、濾過器５０を通過させて小滴２２からの液体を浄化した後
に、その液体を収集して再循環するが、小滴２２を生成するのに用いられた水や
他の液体の保存が問題でなければ、もちろん液体を再循環する必要はない。その
代わり、ノズル１８に液体を搬送する液体供給管４０を新液源に単に接続するこ
とができ、浄化される気体から除去された小滴２２から収集された液体は、何ら
かの必要な廃液処理の後に、廃液として処分することができる。
【００６１】 本発明の用途は、多量の小滴２２の生成のために、好適な実施形態の特定の手
段を用いることに限定する必要はない。それに代えて、たとえば、衝突する液体
の２つの流れを作り出す装置や、他に、拡張液体シートを生成する、一般的に「
Ｖジェット」または「ファン」ノズルとして知られている単オリフィス・ノズル
などの他の手段を用いて、拡張液体シート電極２０を生成することができる。
【００６２】 好適な実施形態の見本のテストで出願人はＤＣ電圧を使用したが、本発明は他
の波形の電圧の使用と共に用いることができる。
【００６３】 好適な実施形態は単一のノズル・アセンブリ１２と誘導電源２８の単一の配列
２６とを用いているが、より高い汚染物質収集効率のために、たとえば浄化され
る気体の流れの様々な場所、たとえば図１の様々な高さで、これらのアセンブリ
／配列の多数の対を有する本発明の変形を用いることはもちろん可能である。
【００６４】 好適な実施形態の見本に関する出願人の試験では水道水が用いたが、本発明の
用途は、液体が小滴２２の適切な荷電を可能にするのに十分な導電性を有するこ
とを条件に、荷電小滴２２の生成のためのどの特定の液体の使用にも限定されな
い。液体は、少なくとも約５０マイクロ・シーメンス／ｃｍの導電性を有するべ
きである。本発明の範囲は、特許請求の範囲に適用可能な均等論によって包含さ
れる全ての主題をも含む、特許請求の範囲によって定められる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 正面図である。
【図２】 ノズル・アセンブリの平面図である。
【図３】 放出された拡張液体シートが分解して小滴になっているノズルの
うちの２つと、隣接する誘導電極とを示した展開側面図である。
【図４】 分解して小滴になる拡張液体シートを放出するノズルのうち２つ
を示した、図３の図の方向と直交する方向から見た展開立面図である。
【図５ａ】 液体シートの１つであって、その端部付近と２つの隣接する誘
導電極との間に延伸する電界線に関するの２つの構成を、前記誘導電極に関連し
た液体シート端部の２つの異なる相対的構成について定量的に示している。単純
化のために1対のノズルと１対の誘導電極をこれらの図に示す。
【図５ｂ】 液体シートの１つであって、その端部付近と２つの隣接する誘
導電極との間に延伸する電界線に関する２つのの構成を、前記誘導電極に関連し
た液体シート端部の２つの異なる相対的構成について定量的に示している。単純
化のために1対のノズルと１対の誘導電極をこれらの図に示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ０１Ｄ 53/77 ＺＡＢ Ｂ０１Ｄ 53/34 Ｄ Ｂ０３Ｃ 3/00 (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ， ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，Ｃ Ｒ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ， ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，Ｋ Ｚ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ， ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，Ｓ Ｋ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 リチャーズ、クライド・エヌ アメリカ合衆国、ニューメキシコ州、ペラ ルタ、ポスト・オフィス・ボックス 216、 モリーナ・ロード 100 Ｆターム(参考） 4D002 AA40 AB01 AC01 BA02 BA07 BA14 BA16 CA01 EA20 GA01 GB05 GB06 GB12 HA01 HA08 4D054 AA04 BB19 BC21 BC31 BC35 CA18 EA20 EA30

Claims (31)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 浄化される気体から微粒子汚染物質および気体汚染物質の両
    方を除去する装置において、前記浄化される気体は前記装置に入った時点で定ま
    った気体流れと気体流方向で既に流れており、該気体流方向は前記気体流れの下
    流方向を前記気体流方向に平行な方向として定め、前記気体流れにおける上流方
    向を前記気体流方向と逆の方向として定めている装置であって、 （ａ）加圧液体を制御可能な液体圧で提供する提供源である加圧液体手段と、 （ｂ）前記加圧液体手段に接続された、前記液体の多量の小滴を放出する小滴
    生成手段と、 （ｃ）該小滴生成手段と導通した、前記液体の前記小滴が帯びることのできる
    最大電荷の少なくともかなりの部分である平均電荷まで前記小滴を荷電する小滴
    荷電手段と、 （ｄ）前記小滴に作用する、前記小滴を前記浄化される気体に注入し、前記浄
    化される気体に対する移動の長さを通る前記小滴の動作で、前記小滴を前記浄化
    される気体を通って移動させることにより、前記小滴を前記浄化される気体と十
    分に混合する注入手段と、 （ｅ）前記浄化される気体および前記気体内に注入される前記小滴と導通した
    、該小滴が前記気体と相互作用した後に、前記浄化される気体から前記小滴を除
    去し、該小滴に含まれる前記液体を一斉に収集する小滴除去手段とを含み、 前記加圧液体手段、前記小滴生成手段、前記小滴荷電手段および前記注入手段
    は、前記微粒子汚染物質に関する所望の微粒子除去効率で前記汚染物質を除去さ
    せ、所望の気体汚染物質除去効率で前記気体汚染物質も除去させるような、サイ
    ズ、電荷、小滴生成速度および、前記浄化される気体内での前記小滴の移動長の
    組み合わせを前記小滴に提供するように構成され操作される装置。
  2. 【請求項２】 前記装置に入る前に微粒子電荷極性を有する荷電微粒子を含
    む浄化される気体と共に使用する前記小滴荷電手段は、前記微粒子電荷極性と逆
    の電荷極性を有する小滴を生成する、請求項１に記載の装置。
  3. 【請求項３】 前記気体流方向は垂直である請求項１に記載の装置。
  4. 【請求項４】 前記気体流方向は垂直下方である請求項３に記載の装置。
  5. 【請求項５】 前記気体流方向は水平である請求項１に記載の装置。
  6. 【請求項６】 前記小滴生成手段および前記注入手段は、前記気体に注入さ
    れる前記小滴を前記下流方向で浄化させる、請求項１に記載の装置。
  7. 【請求項７】 前記小滴生成手段および前記注入手段は、前記気体に注入さ
    れる前記小滴を前記上流方向で浄化させる、請求項１に記載の装置。
  8. 【請求項８】 前記小滴除去手段は従来の衝突分離器を含む請求項１に記載
    の装置。
  9. 【請求項９】 前記小滴除去手段は従来のミスト・エリミネータをさらに含
    む請求項１に記載の装置。
  10. 【請求項１０】 前記小滴除去手段は静電集塵機を含む請求項１に記載の装
    置。
  11. 【請求項１１】 前記小滴除去手段と前記加圧液体手段とに接続された、前
    記小滴除去手段によって前記小滴から収集された前記液体を再循環して前記加圧
    液体手段に戻す再循環手段をさらに含む、請求項１に記載の装置。
  12. 【請求項１２】 前記再循環手段は、ポンプと前記液体を濾過する濾過手段
    とを備えたフロー・ラインを含む、請求項１１に記載の装置。
  13. 【請求項１３】 前記小滴は２５ミクロンから２５０ミクロンの範囲にある
    直径を有する、請求項１に記載の装置。
  14. 【請求項１４】 前記小滴は１４０ミクロンにほぼ等しい直径を有する請求
    項１３に記載の装置。
  15. 【請求項１５】 前記小滴は、１，０００万基本電荷単位の０．１から２．
    ０倍の範囲にある大きさを有する平均電荷を備えた前記浄化される気体に注入さ
    れる、請求項１３に記載の装置。
  16. 【請求項１６】 前記小滴生成手段は、それぞれが前記気体流方向に平行な
    主流方向を有する、導電性液体の複数の平行な拡張液体シート電極を生成する手
    段を含み、前記シート電極は前記小滴を放出する端部を有しており、前記小滴荷
    電手段は前記小滴生成手段と静電導通する、請求項１に記載の装置。
  17. 【請求項１７】 前記小滴荷電手段は、前記拡張液体シート電極との組み合
    わせで、前記気体流方向に平行な複数の平行誘導電極と、前記誘導電極に接続さ
    れた、前記誘導電極と前記拡張液体シート電極との間に高電圧を発生させる高電
    圧手段とを含む、請求項１６に記載の装置。
  18. 【請求項１８】 前記拡張液体シート電極および前記誘導電極はそれぞれ、
    少なくともほぼ均等に間隔を開けられた平行な平面上に設けられ、前記拡張液体
    シート電極のそれぞれの平面は、隣接する前記誘導電極の平面間で少なくともほ
    ぼ均等に間隔を開けられており、前記誘導電極は、少なくとも主たる部分では、
    前記拡張液体シート電極の前記端部から下流に設けられているが、前記拡張液体
    シート電極のそれぞれの前記端部は、前記隣接する誘導電極の少なくともほぼ間
    に設けられている、請求項１７に記載の装置。
  19. 【請求項１９】 前記誘導電極と前記拡張液体シート電極との間の前記電圧
    は１０ＫＶから２０ＫＶの範囲にあり、隣接する前記誘導電極と前記拡張液体シ
    ート電極の平面間の間隔は１インチにほぼ等しく、前記小滴生成手段内への前記
    液体の流量は、前記浄化される気体の流量の１，０００ＣＦＭ当たり１０から３
    ０ガロン／分の範囲にあり、前記加圧液体手段は３０ｐ．ｓ．ｉ．から１００ｐ
    ．ｓ．ｉ．の範囲にある圧力で前記液体を提供し、前記小滴は２５から１５０ミ
    クロンの範囲にある平均直径を有し、かつ１，０００万基本電荷単位の０．１か
    ら２．０倍の範囲にある大きさを有する平均電荷を有し、前記気体に対する前記
    小滴の前記移動長は少なくとも０．５メートルである、請求項１８に記載の装置
    。
  20. 【請求項２０】 前記誘導電極と前記拡張液体シート電極との間の前記電圧
    は１７ＫＶにほぼ等しく、隣接する前記誘導電極と前記拡張液体シート電極の平
    面間の間隔は１インチにほぼ等しい、請求項１８に記載の装置。
  21. 【請求項２１】 前記小滴生成手段内への前記液体の流量は、前記浄化され
    る気体の流量の１，０００ＣＦＭ当たりほぼ１７ガロン／分である、請求項１８
    に記載の装置。
  22. 【請求項２２】 前記小滴は１４０ミクロンにほぼ等しい平均直径を有する
    請求項１８に記載の装置。
  23. 【請求項２３】 前記小滴は、１，０００万基本電荷単位にほぼ等しい大き
    さを有する平均電荷を有する、請求項１８に記載の装置。
  24. 【請求項２４】 前記気体に対する前記小滴の前記移動長は少なくとも０．
    ５メートルである請求項１８に記載の装置。
  25. 【請求項２５】 前記誘導電極と前記拡張液体シート電極との間の前記電圧
    は１７ＫＶにほぼ等しく、隣接する前記誘導電極と前記拡張液体シート電極の平
    面間の間隔は１インチにほぼ等しく、前記小滴生成手段内への前記液体の流量は
    、前記浄化される気体の流量の１，０００ＣＦＭ当たりほぼ１７ガロン／分であ
    り、前記小滴は１４０ミクロンにほぼ等しい平均直径を有し、前記小滴は１，０
    ００万基本電荷単位にほぼ等しい大きさを有する平均電荷を有し、前記気体に対
    する前記小滴の前記移動長は１メートルにほぼ等しい、請求項１８に記載の装置
    。
  26. 【請求項２６】 浄化される気体から微粒子汚染物質および気体汚染物質の
    両方を除去する方法において、前記浄化される気体は前記方法の適用前に定まっ
    た気体流れと気体流方向で既に流れており、前記気体流方向は前記気体流れの下
    流方向を前記気体流方向に平行な方向として定め、前記気体流れにおける上流方
    向を前記気体流方向と逆の方向として定めている方法であって、 （ａ）多量の液体小滴を生成するステップと、 （ｂ）前記液体の前記小滴が帯びることのできる最大電荷の少なくともかなり
    の部分である平均電荷まで前記小滴を荷電するステップと、 （ｃ）前記浄化される気体に対する移動長を通る前記小滴の動作で、前記小滴
    を前記浄化される気体を通って移動させることにより、前記小滴を前記浄化され
    る気体と十分に混合させる方法で、前記荷電小滴を前記浄化される気体の前記気
    体流れに注入するステップと、 （ｄ）前記小滴が前記浄化される気体と相互作用した後に、前記浄化される気
    体から前記小滴を除去するステップとを含み、 前記微粒子汚染物質に関する所望の微粒子除去効率で前記汚染物質を除去させ
    、所望の気体汚染物質除去効率で前記気体汚染物質も除去させるような、サイズ
    、電荷、小滴生成速度および、前記浄化される気体内での前記小滴の移動長の組
    み合わせを前記小滴に提供する方法。
  27. 【請求項２７】 前記小滴は２５から２５０ミクロンの範囲にある平均直径
    を有し、１，０００万基本電荷単位の０．１から２．０倍の範囲にある大きさを
    有する平均電荷を有する、請求項２６に記載の方法。
  28. 【請求項２８】 前記微粒子除去効率は少なくとも９０パーセントである請
    求項１に記載の装置。
  29. 【請求項２９】 前記微粒子除去効率は少なくとも９９パーセントである請
    求項１に記載の装置。
  30. 【請求項３０】 前記気体汚染物質除去効率は少なくとも９０パーセントで
    ある請求項１に記載の装置。
  31. 【請求項３１】 前記気体汚染物質除去効率は少なくとも９９パーセントで
    ある請求項１に記載の装置。
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