JP2007245094A - 電気集塵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電気集塵機から排出される処理された空気の流される下流の施設の壁面等への排出空気に含まれる飛散粒子の付着を抑制することのできる電気集塵装置を提供する。
【解決手段】帯電部と集塵部を備えた二段構成の電気集塵機から排出される浄化空気に含まれる帯電粒子およびイオン化された空気の電荷を中和する電荷中和手段を設けた電気集塵装置において、前記電気集塵機の集塵部の電極に高圧の交流電圧を加えることにより。集塵部で集塵された帯電粒子が剥離され再飛散することを抑制して、下流施設の壁面等への付着を抑制する。
【選択図】図１

Description

この発明は、屋内、トンネルなどにおける微細な粉塵や各種の浮遊微粒子などで汚染された空気からこれらの汚染物質を除去して空気またはガスを浄化するための電気集塵装置に関する。

たとえば、自動車道のトンネル内の空気は、通行車両から排出される排気ガス中に含まれる煤煙や、車両の走行に伴って発生するタイヤや道路のアスファルト舗装材の磨耗粉塵などの微細な浮遊微粒子によって汚染されている。このような汚染空気中の浮遊微粒子などの汚染物質を除去するために帯電部および集塵部を備えた二段構成の電気集塵機が用いられる。

一般的な二段構成の電気集塵機は、図６に示すように構成されている。
電気集塵機１０は、帯電部２０と集塵部３０とを備える。帯電部２０は、平行に置かれた放電電極２１と接地電極２２とに直流の高電圧を印加してコロナ放電を発生させて、電極間に流される空気をイオン化し、これに含まれる浮遊微粒子を単極性に帯電させる。集塵部３０は、平行に置かれた集塵電極３１と接地電極３２間に直流の高電圧を加えて静電界を形成し、集塵電極３１が帯電部２０で帯電された浮遊微粒子をクーロン力により吸引して捕集する。これにより、帯電部２０の上流の集塵機１０の入口１１から送風機等により浮遊微粒子を含有した汚染空気を供給すると、集塵部３０の下流の集塵機１０の出口１２から浮遊微粒子の除かれた清浄空気を取り出すことができる。

このような、２段式の電気集塵機は、ナノメータクラスの超微粒に対しても集塵効率が高く、また大流量の空気の処理にも適しているので、自動車道トンネルの空気を清浄にするための電気集塵装置として使用される。

しかし、このような電気集塵装置の設置された施設においては、電気集塵機１０の集塵部３０で集塵されずに排出された帯電粒子と集塵部３０から漏れたイオン化した空気によって空間電界が形成され電気集塵装置の下流の施設の壁面などの固体表面に付着して施設を汚損する問題がある。

このような問題を解決するために、図７に示すように、電気集塵機１０の出口にイオン化された排出空気の電荷と逆極性のイオンを発生するイオン発生部４０を設けたり（特許文献１参照）、図８に示すように、帯電部２０におけるコロナ放電の極性が互いに異なる２組の電気集塵機１０Ａおよび１０Ｂを並列に運転し、両方の集塵機の出口を共通にして両方の排出空気を混合するようにしたりすることにより、電気集塵機の排出空気の電荷を中和して除電することが行われている。

図７の電荷中和手段を備えた装置においては、帯電部２０でマイナスコロナ放電によりマイナスイオンが発生され、空気中の浮遊粒子をマイナスに帯電させる。マイナス帯電粒子とマイナスイオン（空気）は、集塵部３０の電界によりほとんど除電されるが、一部が集塵部３０の下流に排出される。電荷中和部としてのイオン発生装置４０では、帯電部２０と逆極性のプラスコロナ放電によりプラスイオンを発生させる。集塵部３０から排出されたマイナス帯電粒子とマイナスイオンは、イオン発生装置４０で発生されるプラスイオンと結合して中和され、除電される。このため、集塵機１０の下流に流れる粒子の帯電量が小さくなり、空間電界も弱くなるため、施設の壁面への付着が抑制されるようになる。

図８に示すような電荷中和手段を備えた電気集塵装置においては、集塵機１０Ａと１０Ｂの帯電部２０Ａ、２０Ｂでコロナ放電により互いに異なる極性のイオンが発生され、空気中の浮遊粒子をそれぞれの極性に帯電させる。２組の集塵機に共通の通風路５０には、それぞれの集塵機から排出された空気中のマイナス帯電粒子およびマイナスイオンとプラス帯電粒子およびプラスイオンとが混在し、両者が結合することによって中和されるので、電気集塵装置の下流の施設の壁面などへの粒子の付着が抑制される。
特開２００１−１７０５１６号公報

しかしながら、前記従来装置のいずれの装置においても、集塵部に集塵された帯電粒子が集塵電極上で数珠状に凝集して肥大化すると、送風力等によって剥離されやすくなり、剥離された粒子は送風空気に混じって再飛散するようになる。このような再飛散粒子は、肥大化しているために、その帯電量が大きくなり、電荷中和手段ではその電荷を十分に中和することができず、下流の施設の壁面などに付着するようになる。このように、電荷中和手段を備えた電気集塵装置であっても、集塵粒子の再飛散が発生する場合は、この飛散粒子によって壁面の汚損が発生し、飛散粒子による壁面などの汚損を完全に防止することができないのである。

この発明は、前記にかんがみ、電気集塵装置を備えた施設において、電気集塵機の下流の壁面などの電気集塵機からの再飛散粒子による汚損を防止することのできる電気集塵装置を提供することを課題とするものである。

この発明は、前記の課題を解決するため、帯電部と集塵部を備えた二段構成の電気集塵機と、この電気集塵機から排出される浄化空気に含まれる帯電粒子およびイオン化された空気の電荷を中和する電荷中和手段とを備えた電気集塵装置において、前記電気集塵機の集塵部に高圧の交流電圧を加えて交流の静電界を形成することを特徴とするものである。

前記集塵部に加える交流電圧としては、矩形波状の交流電圧を加えるのがよく、そしてその周波数は、１Ｈｚ以下とするのが最適である。

この発明においては、電荷中和手段は、電気集塵機の浄化空気の排出口にイオン発生装置を連接配置して構成することができる。また帯電部の印加電圧の極性の異なる２組の並列運転される電気集塵機を共通の排出口に接続することにより排出空気の電荷中和手段とすることもできる

この発明によれば、帯電部と集塵部を備えた二段構成の電気集塵機から排出される浄化空気に含まれる帯電粒子およびイオン化された空気の電荷を中和する電荷中和手段を設けた電気集塵装置において、前記電気集塵機の集塵部に高圧の交流電圧を加えて交流の静電界を形成することにより、集塵部の集塵電極に集塵された帯電粒子が凝集されても、送風力などによって電極から剥離されにくくなり、再飛散を抑制することができるので、集塵装置の下流の施設の壁面等への粒子の付着をより抑制することができるようになる。

この発明の実施の形態を図に示す実施例について説明する。

図１は、この発明の第１の実施例の構成図である。この図において、１０は、帯電部２０と集塵部３０とを備えた二段構成の電気集塵機であり、４０は、この集塵機１０の清浄空気の排出口に連接配置されたイオン発生装置である。

集塵機１０の帯電部２０の放電電極２１と接地電極２２に直流電源２３から両電極間にマイナスコロナ放電が発生する極性で直流の高電圧が加えられ、集塵部３０の集塵電極３１と接地電極３２とに交流電源３４から高電圧の１Ｈｚ以下の低周波の矩形波状の電圧変化率の大きい交流電圧が加えられる。そして、そしてイオン発生装置４０においては、放電電極４１と接地電極４３に直流電源４３から帯電部２０と反対の極性の直流高電圧を加えてプラスコロナ放電が発生されるようにする。

帯電部２０の上流から矢印で示すように送られた処理すべき空気が帯電部２０および集塵部３０を通流してイオン発生装置４０へ流れる。
帯電部２０においてマイナスコロナ放電によって発生されたマイナスイオンにより、ここに送られた処理すべき空気（またはガス）に含まれる浮遊粒子がマイナスに帯電され、集塵部３０へ送られる。集塵部３０においては、交流電界により帯電粒子を集塵するので、集塵電極３１に集められた数珠状に連なった粒子が帯電極性を変えることにより集塵電極上で球状に凝集して剥離されにくくなるため、集塵量が増大しても再飛散することが抑制され、集塵された粒子の再飛散がほとんどなくなるが、集塵部３０で電荷の除去されなかった一部のマイナスイオンとマイナス帯電粒子は集塵部３０から排出されて、イオン発生装置４０からなる電荷中和部へ送られる。

この電荷中和部（イオン発生装置４０）へ送られたマイナスイオンとマイナス帯電粒子はイオン発生装置４０で発生されたプラスコロナ放電によって発生されたプラスイオンと結合して中和され無電荷となる。その結果、電気集塵装置の下流に設けられた施設へは、帯電された粒子、イオンおよび再飛散粒子の排出が抑制され、壁面等の固体物への粒子の付着が抑制され壁面等の汚損が防止される。

図２は、この発明の第２の実施例の構成図である。
この実施例においては、２組の電気集塵機１０Ａと１０Ｂが設けられ、矢印で示すように、それぞれに処理する空気が送られ、並列に運転される。２組の集塵機の排出空気は、共通の出口となる通風路５０に送られる。

一方の集塵機１０Ａの帯電部２０Ａでは、マイナスコロナ放電が発生される極性で、直流電源２３Ａから放電電極２１Ａおよび接地電極２２Ａに直流高電圧が加えられる。そして他方の集塵機１０Ｂの帯電部２０Ｂの放電電極２１Ｂと接地電極２２Ｂには、直流電源２３Ｂから集塵機２０Ａとは反対のプラスコロナ放電が発生される極性で、直流高電圧が加えられる。両方の集塵機の帯電部３０Ａ，３０Ｂにおいては、ともに集塵電極（３１Ａ，３１Ｂ）と接地電極（３２Ａ，３２Ｂ）に矩形波状の１Ｈｚ以下の低周波の交流の高電圧が加えられる。

このような構成にすると、各集塵機とも帯電部でコロナ放電によって発生されるイオンにより処理する空気に含まれる浮遊粒子に帯電させ、この帯電粒子を集塵部において交流電界により集塵電極に集塵するので、実施例１の場合と同様に集塵電極に集められた粒子は剥離されにくい球形状に凝集され、再飛散することが抑制される。集塵部３０Ａ，３０Ｂで捕集することができなかった一部のマイナス帯電粒子およびマイナスイオンとプラス帯電粒子およびプラスイオンは、共通の通風路５０に排出されて、ここで交じり合い、相互に結合することにより中和され、除電される。したがって、電気集塵装置の下流の施設に流される処理された空気はほとんど電荷をもたないので、空間電界が形成されることがないため、施設の壁面や固形物体への粒子の付着が抑制され、壁面等の汚損が防止される。

この発明の効果を確かめるために、この発明の実施例と前記した従来装置を比較例として、それぞれ集塵実験を行ったので、これについて説明する。

表１は集塵実験の条件を示すものである。

比較従来例１は、図６に示す、排出空気の電荷中和手段を備えていない二段構成の電気集塵機を用いた例である。比較従来例２は、図８に示したマイナス帯電を行う集塵機とプラス帯電を行う集塵機を並列運転するようにした電荷中和手段を備えた電気集塵装置の例である。実施例２は、比較従来例２と同様の電荷中和手段を備えた、図２に示すこの発明の実施例２の電気集塵装置の例である。

集塵実験は、各例の電気集塵装置において同一の運転条件で決められたテスト空気を処理し、この処理した空気の送られる下流の通風路の壁面にテストピースを貼り付け、このテストピースに付着した粒子を、壁面付着粒子として観測した。テストピースの観測は、光学顕微鏡で１５０倍に拡大して観測し、観測面積に対する粒子付着面積の割合を測定し、粒子付着率として求めた。
光学顕微鏡によって観測して求めた、各集塵実験例における粒子付着率の測定結果は表１に示すとおりである。電荷中和手段のない比較従来例１は、粒子付着率が２．２％であるのに対して、帯電部においてマイナス帯電とプライス帯電を行う２組の電気集塵機を並列運転することにより電荷の中和を行うようにした電荷中和手段を備えた比較従来例２は、粒子付着率が約１／４の０．５２％に低下し、電荷中和手段が集塵装置の下流側における通風路等における壁面への粒子付着抑制に効果があることがわかる。

これに対して、この発明の実施例２では、粒子付着率が０．１１％と、比較従来例２の約１／５、比較従来例１の約１／２０に低下し、この発明の実施例２による電気集塵装置は、下流の壁面への粒子付着抑制効果が著しく高いことがわかる。
また、前記のテストピースを電子顕微鏡によって１０，０００倍と５００倍に拡大して観測した結果を図３ないし図５に示す。この結果において、おもに、高倍率（各図の（ａ）に示す）写真は微小粒子の付着状態を、そして低倍率（各図の（ｂ）に示す）写真は大粒径粒子の付着状態を表している。

比較従来例１の場合は、図３（ａ）および（ｂ）に示すように、微小粒子および大粒径粒子とも多数観測される。とくに、図３（ｂ）から明らかなように、大粒径の付着粒子は、数珠状の形状をし、再飛散粒子であることがわかる。
比較従来例２の場合は、電荷中和手段を備えているので、図４（ａ）および（ｂ）から明らかように、微小粒子の付着はあまり観測されないものの、大粒径の粒子が多数観測される。これは、電荷中和手段が、集塵部で捕集されなかった微小粒子の壁面への付着の抑制には効果を発揮するが、大粒径の再飛散粒子の付着の抑制には、効果を発揮しないことを示している。

この発明の実施例２の場合は、集塵部を交流電界方式とするとともに、電荷中和手段を備えているために、図５（ａ）および（ｂ）から明らかなように、テストピース表面には、微小の粒子も大粒径の粒子もあまり観測されず、この発明の電気集塵装置が、下流の施設の壁面等への粒子付着抑制に高い効果があることが示される。

以上説明したようにこの発明によれば、電気集塵装置で処理されて排出される空気の供給される下流の施設の壁面等への付着抑制の効果が、微小粒子だけでなく大粒径の粒子に対しても高いので、施設の飛散粒子による汚損を軽減することができ、施設の美観の低下を防止できる効果が得られる。

この発明の第１の実施例の電気集塵装置を示す構成図。 この発明の第２の実施例の電気集塵装置を示す構成図。 比較従来例１による集塵実験結果を示すテストピース表面の電子顕微鏡写真。 比較従来例２による集塵実験結果を示すテストピース表面の電子顕微鏡写真。 この発明の実施例２による集塵実験結果を示すテストピース表面の電子顕微鏡写真。 従来の電気集塵装置を示す構成図。 他の従来の電気集塵装置を示す構成図。 さらに異なる従来の電気集塵装置を示す構成図。

符号の説明

１０ 電気集塵機
２０ 帯電部
３０ 集塵部
４０ 電荷中和部としてのイオン発生装置
５０ 共通通風路

Claims (4)

1. 帯電部と集塵部を備えた二段構成の電気集塵機と、この電気集塵機から排出される浄化空気に含まれる帯電粒子およびイオン化された空気の電荷を中和する電荷中和手段とを備えた電気集塵装置において、前記電気集塵機の集塵部に高圧の交流電圧を加えて交流の静電界を形成することを特徴とする電機集塵装置。
2. 請求項１記載の電気集塵装置において、前記電気集塵機の集塵部に加える交流電圧を矩形波状の交流電圧とすることを特徴とする電機集塵装置。
3. 請求項１または２に記載の電気集塵装置において、前記電荷中和手段が、電気集塵機の浄化空気の排出口に連接配置したイオン発生装置であることを特徴とする電気集塵装置。
4. 請求項１または２に記載の電気集塵装置において、前記電荷中和手段が、並列運転される２組の電気集塵機の帯電部の印加電圧の極性を互いに異ならせ、これらの電気集塵機を共通の排出口に接続して構成されることを特徴とする電気集塵装置。