JP2009297683A - 電気集塵器 - Google Patents

Abstract

【課題】 電気集塵器の各電極に対してミストが堆積しにくい装置構成にするとともに、劣化した電極部品の交換についてメンテナンス性を向上させ、装置を小型化することを課題とする。
【解決手段】 電気集塵器１は、汚染空気を吸込む吸気口２０と清浄空気を排出する排気口２１を有するハウジング４と、前記吸気口から排気口への気流を発生させるファン１６と、ハウジング４内でコロナ放電を発生させて気流中の微粒子を帯電させる放電部９と、放電部９によって帯電した微粒子を、クーロン力を利用して捕集する集塵部２とを具備している。
集塵部２は集塵軸７を中心に回転する円形状の金属板であり、放電部９は集塵軸７よりも気流の上流側に着脱自在に取付けられ、多数のピン１４を有している。さらに、放電部９の下流側には、集塵部２に対向する電界プレートが設けられており、集塵部２との間で電界を発生させて帯電した微粒子を集塵部２側に移動させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、廃ガス中に含まれる種々の粉体物や油分或いは水分等を含むミスト又はダストを集塵する電気集塵器に関するものである。

工場のボイラー排気や発電所などから大量に排出される煤煙などに含まれる微粒子を回収し、清浄空気に浄化するための集塵装置として、電気集塵器が知られている。

電気集塵器は、放電極から発生させたコロナ放電によって微粒子に電荷を与え、帯電した微粒子を、クーロン力を利用して対極となる集塵電極に電気的に引寄せて捕集する。この種の電気集塵器として、例えば特許文献１に示される電気集塵器がある。

この電気集塵器は、ハウジング内に吸気口から排気口までを連通する空気通路を形成し、ハウジング内で円板状の集塵電極及び放電電極を回転させるものである。このような集塵器おいては、コロナ放電によって帯電した微粒子は、クーロン力の作用によって集塵電極に捕集される。集塵電極は集塵駆動手段によって回転しているので、集塵電極に捕集された微粒子は、回転によって遠心力により振り落とされて、集塵電極に溜まることがない。

そのため、安定したクーロン力の作用が受けられ、集塵電極の集塵効率の低下が抑えられることができる。また、放電電極の回転により、放電電極に設けられた放電突起の場所が変化するため、一箇所からコロナ放電が集中して発生することがない。したがって、放電効率が増加するとともに、コロナ放電の発生箇所が分散するために、放電極の寿命が長くなるという効果を有している。
特開２００３−１２６７２９号公報

金属加工を行うマシニングセンタにおいては、潤滑剤として油性のクーラントを切削物に噴射して金属切削加工を行うものがある。このようなマシニングセンタからの排気に微粒子化されたミストが混入する。

従来の集塵器においては、多数の異なる回転機構を持たなければならず構造が複雑であった。また集塵電極及び放電電極を縦列状に配置しているために、装置が大型化せざるを得なかった。さらに、従来の集塵器は主に煤煙を対象としており、これを付着性が高い油性のミストを含むマシニングセンタからの排気の処理に利用しようとすると、放電極の回転により遠心力で放電突起先端に付着したミストが集まる傾向があり、放電を阻害する。また、放電部を回転させる為、ハウジング入口の気流を乱す一因となっていた。

そこで本発明は、上記実情に鑑み、電気集塵器の各電極に対してミストが堆積しにくい装置構成にするとともに、劣化した電極部品の交換についてメンテナンス性を向上させ、装置を小型化することを課題とする。

上記の課題を解決するため、汚染空気を吸込む吸気口と清浄空気を排出する排気口を有するハウジングと、前記吸気口から排気口への気流を発生させるファンと、前記ハウジング内でコロナ放電を発生させて前記気流中の微粒子を帯電させる放電部と、前記放電部によって帯電した前記微粒子を、クーロン力を利用して捕集する集塵部とを具備する電気集塵器において、前記集塵部は、集塵軸を中心に回転する円形状の金属板であって、
前記放電部は、上流側の側面にさらに上流側に向けられた多数のピンを有するものであって、集塵軸よりも気流の上流側であって前記集塵部と前記ピンの先端との間を前記気流が流れるよう取付けられ、かつ前記放電部に対して気流の下流側であって、前記集塵部に対向して配置され、集塵部との間で電界を発生させる電界プレートとを具備することを特徴とする。

さらに、本発明の実施の態様として、前記放電部の入口に設けられ気流を絞り込んで前記放電部に導入する入口ガイドを設けたり、気流の上流側から放電部に取り付けられたピンに向けて洗浄液をスプレーするスプレーノズルを設けても良い。

本発明によれば、集塵部を回転式とし、かつコロナ放電発生させる放電部と電界を発生させる電界プレートとに放電電極を分割している。放電部のピン先と電界プレート、両者ともに集塵部に重畳する集塵部に重畳する位置に設ければ良いので、集塵部の大きさにより電気集塵室の大きさを決めることができる。

また、放電部のピンを気流の上流側へ向ける事により、放電部にミストが付着しても気流による自浄作用によりピン先端にミストが集まる事が無く放電を阻害しない。また、放電電極を電気集塵室の最上流側に配置して着脱可能とすることにより、メンテナンス周期を伸ばし、かつ簡単な部品交換をすることができる。特に、放電部と集塵部との間に水等の異物が入り込んだり、放電部のピン先端に汚れが堆積すると、電流リークが発生し、ピン先端に「ダレ」が生じて放電性能が劣化するが、本発明の構成によれば電流リークを予防し、放電部を交換保守部品的に利用できる。

また、さらに本発明の実施の態様において、入口ガイドを設けた場合には、気流を放電部へ吹き当てる事により高率的に微粒子を帯電させることが出来、かつ集塵部が円形状である為に集塵部の上下を流れる気流では集塵距離が短くなり捕捉性能が低下する事がなくなる。

さらに放電部の上流側から洗浄液をスプレーするスプレーノズルにより放電部を洗浄することにより、特にピン先端を効果的に洗浄できるため、放電の状態を長期に渡って良好に保つことが出来る。

以下、本発明の一実施形態である電気集塵器１について図を用いて説明する。本実施例による電気集塵器１は、図１及び図２に示すように、マシニングセンタ（図示せず）などから排気ダクト（図示せず）を経由してミスト等の微粒子を含む汚染空気Ｐを吸込む吸気口２０と、浄化された清浄空気Ｆを排出する排気口２１が形成されたハウジング４を有している。ハウジング４内には、一次室２２と電気集塵室２３とファン１６を有するファン室２４が設けられている。ファン１６は、ハウジング４内に気流を発生させて、強制的に排気するものであり、これにより、一次室２２から電気集塵室２３へ移動する気流が生じる。

一次室２２は、吸気口２０の断面積Ｓ１よりも大きい断面積Ｓ２を持つ部屋であり、吸気口２０から吸い込んだ汚染空気Ｐを一端、滞留させてからメッシュフィルタ１３を通して比較的大きな塵芥を濾過する。一次室２２の断面積Ｓ２の空気流路に対して、メッシュフィルタ１３はほぼ全域に設けられている。ここにおいて、「断面積」とは気流が流れる流路を垂直に切断した際の面積である。

一次室２２と電気集塵室２３との間の壁１５には、入口ガイド１０が着脱自在に設けられている。入口ガイド１０は、一次室２２の断面積Ｓ２を小さく狭めた開口（断面積Ｓ３）を有している。さらに、一次室２２側の断面積Ｓ３からよりも小さい電気集塵室２３側の断面積Ｓ４に、大きさを縮小するものとなっている。これは、空気流路を絞り込んで放電部９で効率的に帯電すること、集塵部での集塵効率を向上させることを目的とする。これについては、後述する。

電気集塵室２３内には、放電部９、集塵部２、電界プレート５がＸ方向（図2において紙面、表裏方向）に多数積層状に設けられている。ハウジング４外に設置された電圧供給部（図示せず）により、放電部９に高電圧（−１０ＫＶ）を印加し集塵部２（接地）の間にコロナ放電を発生させる。電界プレート５には、放電部９と同じ電圧が掛けられており、集塵部２との間で電界を作り、帯電したミスト等の微粒子を集塵部２に移動させる。尚、放電部９と電界プレート５とは、Ｘ方向においては同一の位置であるが、Ｚ方向（気流の流動方向）においては、放電部９が上流側に位置している。

放電部９、集塵部２、電界プレート５の構成について更に詳述する。放電部９は、「Ｙ」方向（図２中上下方向）に長さを持つ板状の部材である。ハウジング４の両側面に渡された丸棒状の上下の支持ビーム１７、１８により、着脱容易に気流の上流側に支持設置される。この着脱手段として、本実施例においては、図２に示すように、「棒」とこれに引っかかる「カギ」の構造を利用している。放電部９の下側端部９ａが支持ビーム１８の上に乗る様に凹形状となっており、一方、上端９ｂが鍵形状となっており、一端「イ」方向に持ち上げて、「ロ」方向に回転させることにより、支持ビーム１７、１８との係止を外すことができる。尚、図１は、放電部９の上下端９ａ、９ｂ及び支持ビーム１７、１８を省略して描いてある。一次室２２と電気集塵室２３との間の壁１５を外すことにより入口ガイド１０が一体として外れ、この開口から放電部９へアクセスすることができる。支持ビーム１７及び／又は支持ビーム１８は、放電部９への受電位置を提供する。集塵部２が回転式であるのに対して、放電部９は支持ビーム１７及び／又は支持ビーム１８によりハウジング４に対して固定された固定式となっている。

放電部９の上流側側面には、Ｚ方向に延びるピン１４が多数植設されており、コロナ放電の発生機能を有している。ピン１４が植設されている範囲は、入口ガイド１０の電気集塵室２３側の出口におけるＹ方向範囲となっている。

集塵部２は、円形状の金属平板であり、集塵軸７を中心に回転手段である電動機８により回転する。集塵軸７よりも上流側において、入口ガイド１０の電気集塵室２３側の出口の近傍に周縁を配しかつ、放電部９を集塵軸７と入口ガイド１０の間に位置させるものとなっている。また、ピン１４が植設されている範囲において、ピン１４の先端が集塵部２の円周内にＸ方向で重畳している。実施例においては、ピン１４が植設されている範囲は、集塵軸７を通るＺ方向線に対して、集塵軸７を中心に＋／−２５度に設定されている。この範囲を広げれば広げるほど下流の集塵部２と電界プレート５との間を通過する距離が短くなり、集塵度が低下するため、大きくとも＋／−６０度の範囲内とするのが望ましい。

集塵部２が円形状である為に集塵部の上下を流れる気流では集塵に利用できる距離が短いが、入口ガイド１０を設けて集塵部２の直径近傍の範囲に吹きつけることにより、集塵効率を向上させている。

入口ガイド１０の出口と集塵部２との間隔はできるだけ狭い方が良い。しかしながら、入口ガイド１０は集塵部２と同電位であるため、狭すぎると入口ガイド１０とピン１４との間で放電が発生することになる。従って、この間隔は集塵部２とピン１４の先端の間隔と同程度である。ピン１４が円筒形状であれば、ピンの長さ方向ではなく、円筒半径方向に放電し易くなるので、集塵部２とピン１４の先端の間隔よりも入口ガイド１０を集塵部２に近づけることができる。

電界プレート５は、ハウジング４に固定的に取り付けられた金属平板であり、放電部９よりも下流側Ｚ方向に設けられ、下流側の集塵部２の表面を覆うように設置される。本実施例においては、電界プレート５は、集塵軸７の取り囲む領域に配置するものとしている。電界プレート５に、集塵軸７から抜き取れるように切り欠きを設けても良いが、集塵に利用できる面積が減少する。

一次室２２側から、入口ガイド１０の空気流路を通して、放電部９のピン１４を覗くことができるが、一次室２２には、これを利用してスプレーノズル１１が設けられている。スプレーノズル１１からは、電気集塵室２３のピン１４に向けて気流の上流側から洗浄液によるスプレー洗浄１２ができるようになっている。スプレー洗浄は定期的に行われ、ピン１４の状態を初期状態に回復させる。ピン１４の先端が上流側に向いているので、洗浄液は直接的にピン先端を洗浄するものとなる。スプレーノズル１１からの洗浄液はさらに、集塵部２にも到達しこの洗浄を行う。この際において、集塵部２を回転させれば、集塵部２を全体的に洗浄できるものとなる。

集塵部２は、ハウジング４と同電位の接地電圧であるので、集塵軸７とハウジング４との間は絶縁処理をすることが無く、構造は簡単化される。一方、放電部９及び電界プレート５は、ハウジング４からは絶縁されている。

次に、本実施例の電気集塵器１の使用方法について説明する。
まず、ファン１６を始動させる。そして、駆動モータ８を駆動させることにより、集塵部２を回転させる。ファン１6の回転により、ハウジング４内の空気が、一次室２２から電気集塵室２３へ移動する。一次室２２内では、吸気口２０から取り入れられ、断面積Ｓ２により一次速度を低下された汚染空気Ｐがメッシュフィルタ１３により一次的に浄化される。これを通過した細かいミストが入口ガイド１０を経て、流路を狭められて電気集塵室２３に吸込まれる。

電気集塵室２３内の放電部9に到達した気流は、放電極９と集塵部２との間を流れ、放電極９のピン１４先端から発生したコロナ放電によって気流に含まれる微粒子がマイナスに帯電する。帯電した微粒子を含む気流はさらに下流に流れ、電界プレート５と集塵部２の面が対向した対向電極間を流れる。これらの電極間には電界が形成されており、マイナスに帯電した微粒子は、接地側（集塵部２側）に引寄せられ、集塵部２に捕集される。

本実施例によれば、集塵部２が回転することで、集塵部２の一部に水による濡れがあっても、ピン１４の先端位置からすぐに移動するため、連続的なリークが起こらないという効果がある。また、電界プレート５をハウジング４内に残して、放電部９を着脱できるので、長期間の使用によりピン１４先端がリークにより「ダレ」て痛んだり、固形化したミストで汚染されても、容易に交換することができるという効果がある。また、放電部９は集塵部２のＹ方向範囲内にあり、電気集塵室２３のＹ方向の長さを主として集塵部２の径で決めることができるので電気集塵器１の小型化が図れるという効果もある。さらに、ピン１４を持つ放電部９が静止しているため、放電部９を流れる気流を乱すことがなく均一に帯電させることができる。

また、放電部９のピン１４が上流側に向いていることにより、入口ガイド１０から速度を増加して吹き込んだ空気により、ピン１４先端に付着したミストがピン１４の根元方向に押し込まれて、ピン１４の先端に溜まりにくくなるという効果がある。また、一次室２２側から目視により容易にピン１４の先端の状況を確認することができる。加えて、気流の上流側からピン１４に向けて洗浄液をスプレーするスプレーノズルを設け、放電部９を洗浄することにより、特にピン１４を効果的に洗浄できる為、長期に渡って放電を良好な状態に保つことができる。

図３に、放電部９の他の実施形態を示す。図３Ａは、図１,２の実施例において用いたピン１４であり、円柱形状をしている。このピンによれば、コロナ放電は、円柱側面と底面との境界部分から発生するものとなる。図３Ｂは、ピン１４を先細状の形状としたものである。このピンの場合は、コロナ放電は尖った先端に発生する。

図３Ａ、３Ｂのいずれも、放電部９の側面に穴あけしてピンを差し込むものであるが、図３Ｃは放電部９とピン１４を一枚の金属板から切り出して、一体として形成するものである。

図３Ｄは、ピン１４の高さを交互に高低を付けたものである。隣同士のピン先端の間隔が広がるため、コロナ放電の発生効率が高まる。また、リークが隣のピンへ移りにくいという効果がある。

図３Ｅは、放電部９のピン１４が植設される範囲について、放電部９の形状を集塵部２の円弧に相似したものとして、ピン１４の先端を集塵部２の円周位置に重なるようにしたものである。この構成によれば、帯電した微粒子が電気集塵室２３を流れる距離が延長されて集塵の効率が上昇する。

図３Ｆは、図３Ｅに示した構成とほぼ同様であるが、ピン１４の植設方向をＺ方向と固定せずに、集塵軸７を中心に放射状に伸びるように配置したものである。

図３Ｈは、放電部９を金属の板材とせずに棒材を利用したものである。また、図３Ｉは棒状の放電部のピン植設領域について、集塵部２の円弧に相似した円弧形状として、ピンの先端を集塵部２の周縁に重ね合わせるものである。

図４は、他の変形例であり、入口ガイド１０の空気流路断面について、一次室２２側Ｓ３と電気集塵室２３側Ｓ４とを同一としたものである。他の構成については、図１,２と同一のものについては同一の引用符号を付してある。この実施例によれば、入口ガイド１０を簡素化できる。

図５は、さらに他の実施例を示す図であり、Ｙ方向に向けられた吸気口２０から汚染空気Ｐを一次室２２内に導入する形態のものである。本実施例によれば、メッシュフィルタ１３を筒状として、入口ガイド１０の開口を筒底の周囲で被せるように配置している。このような構成のメッシュフィルタ１３によれば、筒状となった側面から汚染空気Ｐを取り込んで濾過するものとなる。

図６に、先の実施例においては、放電部９を一つずつ支持ビーム１７、１８に取り付けるものであったが、これらを連結してユニット化し、複数本まとめて脱着できるようにした放電部である。ユニット化した理由は、以下の通りである。放電部９に洗浄水が残留したまま電圧がかかると、取付棒１７、１８と放電部９の間に電解腐食が生じ、放電部９が錆び付く問題が判明した。放電部９が錆び付くと、体積変化により放電部９が湾曲し、集塵部２との間隔が保てなくなる。従って、放電部９の受電位置を塵部２との間隔変化に及ばない位置に変更するものである。また、先の実施例においては、放電部を一本一本が受電位置を持っているのに対して、支持ビーム１７、１８との接点を多数の放電部で纏めることにより錆び付く部分を少なくし、かつ放電部への手掛かりを良くした。

このユニット化した放電部９は、上下の連結軸１９ａ、１９ｂにより予め連結されてユニット化されており、上下の連結軸１９ａ、１９ｂを介してハウジング４に設置される。取付の為の手段としては、図２に示した実施例の取付構造の固定側と脱着側の関係を逆転した構造を利用できる。すなわち、ハウジング４側の底部に下連結軸１９ａを受ける部材２６ａを設け、天井部に鍵上の部材２６ｂを設け、まず上連結軸１９ｂを「ハ」方向に部材２６ｂへ挿入して、さらに「ニ」方向に落として部材２６ａに下連結軸１９ａを嵌め込む。この構成を取ることにより放電部の受電位置は、連結軸１９ａ、１９ｂとなり、集塵部２との間隔変化に及ばない位置とすることができる。部材２６ａ及び／または部材２６ｂが、ユニット化された放電部への受電位置を提供する。

また、ユニット化した放電部９の受電位置をハウジング４の外側に設けることもできる。この場合、ハウジング４の天板にユニット化した放電部９を差し込む開口を設けて、そこに差し込むものとする。この場合、受電位置に洗浄液がかかることが無くなるが、当該開口についてはハウジング４から汚染空気が漏れ出さないようなシールをする必要がある。

図７は、スプレーノズル１１を回転式として、ノズルを回転中心Ｑから偏心させ、かつ複数のノズル１１ａ〜１１ｄを異なる半径の位置に取付けたものを、一次室２２側から電気集塵室側２３を覗いた図である。それぞれのノズルが通る円の軌跡が重ならないために、ピン１４の設置領域に対して満遍なく洗浄液をスプレーできる。スプレーノズルの回転動力には、洗浄液にかけられる水圧を利用する。噴射範囲を広げる異なる手段として、複数のノズルをＸ方向に並べて上下させるような構成を採用することも可能である。

以上述べたように、本実施例の電気集塵器によれば、集塵部２に捕集されたミストを、遠心力を利用して回収することができる。この際、遠心力により集塵部２の周縁に行くに従い、クーラントの粒径は大きなものと成長し、最終的に回収されるクーラントは、吸気口２０から吸引した際の粒径よりも遥かに大きなものとなるため、遠心力又は引力によりハウジング４内に着床する。このように集塵部２は運転中に常に清浄作用を有するものとなる。

一方、放電部９のピン１４は、入口ガイド１０から吹き込む空気によりピン先端を晒しているため汚れ易いが、付着したミストをピン１４の根元へ移動させるのにこの空気の流れを利用できるため、ピン先端にクーラントが集積しにくいものとなる。また、電界プレート５の周囲には帯電したミストが流れているため、電圧が印加された電界プレート５とは反発するものであるため、汚れにくいものとなっている。

放電部９、集塵部２、及び電界プレート５のうち、汚染空気の上流側に置かれ汚れやすく、かつリークによるピン先端のダレが発生する可能性のある放電部９を着脱自在としており、保守を容易に行うことができる。

さらに、電界プレート５の電位を放電部９と同電位としたが、相違のあるものでも良い。放電部９より低くする場合、放電部９との間で集塵方向に電界が発生することを考慮する必要がある。放電部９より高くしてもよいが、いずれの場合も発生電圧を複数持つ電圧供給手段を用意しなければならない。

上記実施例においては、着脱手段を「棒」とこれに引っかかる「カギ」の構造を利用したが、これに代わる係合構造を利用することも可能であり、例えば螺子固定式のものも利用できる。一方、電界プレート５は、その範囲内に集塵軸７を含んでおり、容易には取り外せないが、放電部９の設置範囲は、集塵軸７を外れており適切な着脱構造を利用すれば、容易に外すことができるのである。

上記実施例においては、ハウジング４にファン室２４を設けてファン１６を設置したが、ハウジング４の中で気流を起こさせるためには、例えばファン１６のハウジング４の外部に設置してもかまわない。

電気集塵器１の一部断面図である。 電気集塵器１の側面から見た断面図である。 放電部９の形状を示す図である。 電気集塵器１の他の実施例を示す図である。 前記他の実施例の電気集塵器１を斜めから見た一部断面図である。 放電部９をユニット化した実施例を示す図である。 スプレーノズルの他の実施例を示す図である。

符号の説明

１ 電気集塵器
２ 集塵部
１６ ファン
４ ハウジング
５ 電界プレート
７ 集塵軸
９ 放電部
１０ 入口ガイド
１１ スプレーノズル
１４ ピン
２０ 吸気口
２１ 排気口
２２ 一次室
２３ 電気集塵室

Claims (5)

1. 汚染空気を吸込む吸気口と清浄空気を排出する排気口を有するハウジングと、前記吸気口から排気口への気流を発生させるファンと、前記ハウジング内でコロナ放電を発生させて前記気流中の微粒子を帯電させる放電部と、前記放電部によって帯電した前記微粒子を、クーロン力を利用して捕集する集塵部とを具備する電気集塵器において、
   前記集塵部は、集塵軸を中心に回転する円形状の金属板であって、
   前記放電部は、上流側の側面にさらに上流側に向けられた多数のピンを有するものであって、集塵軸よりも気流の上流側であって前記集塵部と前記ピンの先端との間を前記気流が流れるよう取付けられ、かつ
   前記放電部に対して気流の下流側であって、前記集塵部に対向して配置され、集塵部との間で電界を発生させる電界プレートとを具備することを特徴とする電気集塵器。
2. 前記ハウジングは、排気ダクトから汚染空気を受ける吸入口と、排気ダクトよりも大きい断面積で汚染空気を受ける一次室と、前記集塵部と前記放電部と前記電界プレートとを収容する電気集塵室とを有し、さらに前記一次室と電気集塵室の間に、前記一次室の断面積を絞り込んで、気流を前記電気集塵室に導入する入口ガイドを具備することを特徴とする請求項１に記載の電気集塵器。
3. 前記気流の上流側から前記多数のピンに向けて洗浄液をスプレーするスプレーノズルが設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電気集塵器。
4. 前記スプレーノズルは回転式であることを特徴とする請求項３に記載の電気集塵器。
5. 前記放電部のピンは、その先端が前記集塵部の周縁に対して位置することを特徴とする請求項1乃至請求項４のいずれか一つに記載の電気集塵器。