JP2012170869A - 電気集塵装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】粒子状物質を含む被浄化ガスを流すガス流路に、中心部に配置した放電電極26と、該放電電極の周囲に所定間隔を保って配置した内側電極15と、該内側電極の外側に所定距離を保って配置した誘電体23の内周面に支持された外側電極24とを有する集塵部を備え、前記放電電極26と前記誘電体23との間に直流電圧を印加し、静電流体力によって前記粒子状物質を前記外側電極24及び内側電極25に補集し、補集した粒子状物質を前記外側電極24及び前記誘電体23間に交流電圧を印加し,沿面放電によるプラズマによって燃焼させる。
【選択図】図1
Description
一方、放電プラズマによって生じた高エネルギー電子が浄化対象ガスと衝突することにより、O、OH、O3等の酸化ラジカルが生成され、この酸化ラジカルの作用により誘電体に捕集された粒子状物質に含まれる炭素や炭化水素等の物質は逐次二酸化炭素等に変化し、燃焼処理される。
前記放電電極と前記誘電体との間に直流電圧を印加し、静電流体力によって前記粒子状物質を前記外側電極及び内側電極に補集し、補集した粒子状物質を前記外側電極及び前記誘電体間に交流電圧を印加し,沿面放電によるプラズマによって燃焼させるようにしたことを特徴としている。
また、本発明の他の形態に係る電気集塵装置は、前記内側電極が円筒状のメッシュ状電極で構成され、前記外側電極が、軸方向に所定間隔を保って配設された円形リング状の帯状導体を備えていることを特徴としている。
また、本発明の他の形態に係る電気集塵装置は、前記電圧制御部は、前記直流電圧の印加と前記交流電圧の印加とを同時に行うように構成されていることを特徴としている。
また、本発明の他の形態に係る電気集塵装置は、前記電圧制御部は、該直流電圧の印加と前記交流電圧印加とを所定間隔で交互に行うように構成されていることを特徴としている。
隣接する集塵部で、一方の集塵部を前記放電電極と前記誘電体との間に直流電圧を印加し、静電流体力によって前記粒子状物質を前記外側電極及び内側電極に補集する粒子状物質補集状態とし、他方の集塵部を前記外側電極及び前記誘電体間に交流電圧を印加し,沿面放電によるプラズマによって燃焼させる粒子状物質燃焼状態とする制御形態と、該制御形態と逆の制御形態とを交互に繰り返すようにしたことを特徴としている。
図1は本発明の第1の実施形態を示す断面図である。
図中、1は電気集塵装置であって、この電気集塵装置1は、例えば円筒状に形成され内部に粒子状物質を含む被浄化ガスのガス流路が形成された電気集塵装置本体2と、この電気集塵装置本体2の両端側に接続された接続端子導出部3a及び3bとを備えている。
同様に、内側電極25も、図2及び図3に示すように、所定幅の円環状リング部25aを複数軸方向に連結部25bで連結された構成を有し、円環状リング部25aの軸方向ピッチが例えば放電電極26のディスク電極26aの軸方向ピッチと等しく設定され、且つ円環状リング部25aが隣接するディスク電極26a間の中間位置となるように配置されている。
そして、図4に示すように、円筒体21と放電電極26との間に高電圧(例えば10〜15kV)の直流電圧を印加する直流電源制御部31が接続され、誘電体23を挟む外側電極24と円筒体21との間に高電圧(例えば十数kV)で高周波数(例えば10〜20kHz)の0を挟む正極側及び負極側で正弦波状となる交流電圧を印加する交流電源制御部32が接続されている。また、内側電極25は接地されている。
今、電気集塵装置本体2の内周面に形成されたガス流路に例えばディーゼルエンジン等の排ガスでなる低抵抗粒子状物質を含む被浄化ガスをガス導入口28aから導入して円筒体21の内周面を通ってガス排出口28bから排出させるものとする。
このとき、電気集塵装置本体2の中心部の放電電極26と円筒体21との間に直流電源制御部31から高電圧の直流電圧を印加すると、放電電極26のディスク電極26aと接地された外側電極24の円環状リング部24a及び接地状態の内側電極25の円環状リング部25aとの間の電界が零となる領域に向かう静電流体力(イオン風)を発生することができる。この静電流体力によって粒子状物質を外側電極24及び内側電極25に補集させる。
この粒子状物質の燃焼プロセスは、
NO+O(O3)→NO2+O2(Tg>20℃)
C+2NO2→CO2+2 NO(Tg>250℃)
C+O3→CO2+1/2O2(Tg>20℃)
となる。ここで、Tgは排ガス温度である。
煤であるCはオゾンO3と反応して二酸化炭素CO2と酸素O2とが生成される。また、排ガスに存在するSOF分(Organic Soluble Fraction, 揮発性有機成分)もオゾンにより除去できる。
そして、CとオゾンO3との反応は1対1であるので、排ガス中に含まれる煤Cが多くなればプラズマ性能(オゾン濃度)や燃焼時間を調整させることにより、煤C全てを運転条件に合わせ燃焼させることができる。
また、放電電極26を中心とした同軸上に内側電極25及び外側電極24を配置したので、円周方向の全面で粒子状物質を補集することができ、大きな補集面積を確保することができるので、粒子状物質の補集効率を向上させることができる。
この第2の実施形態は、前述した第1の実施形態における集塵部を2組軸方向に連接させたものである。
すなわち、第2の実施形態では、図5に示すように、集塵部として2台の電気集塵装置1A及び1Bを軸方向に直列に配置した構成を有する。このため、各電気集塵装置1A及び1Bの構成は図1と同様の構成を有し、図1との対応部分には同一符号を付し、その詳細説明はこれを省略する。
このように、電気集塵装置1A及び1Bを粒子状物質補集状態及び粒子状物質燃焼状態に交互に制御することにより、電気集塵装置1A及び1Bを通過する被浄化ガスは、粒子状物質補集状態に制御されている電気集塵機1A(又は1B)の外側電極24及び内側電極25に補集されることになる。
なお、上記第2の実施形態においては、電気集塵装置を2台直列に接続した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、3台以上の電気集塵装置を直列に接続するようにしてもよい。
この第3の実施形態では、前述した第2の実施形態における内側電極をメッシュ電極に変更したものである。
すなわち、第3の実施形態では、電気集塵装置1A,1Bの内側電極25を、図7及び図8に示すように、比較的粗いメッシュ状の円筒形に形成し、放電電極26のディスク電極26aを省略して細い放電線としたことを除いては前述した第2の実施形態と同様の構成を有する。
また、放電電極26がディスク電極26aを省略して単純な放電線に形成されているので、ガス流路を流れる被浄化ガスがディスク電極26aで乱流となることを抑止し、安定した集塵効果を発揮することができる。
また、上記第1〜第3の実施形態においては、外側電極24を円環状リング部24aと連接部24bとで構成した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、円環状リング部24aに代えて螺旋状リング部を適用することもできる。
また、上記第1〜第3の実施形態においては、外側電極24が誘電体23の内周面に形成されている場合について説明したが、これに限定されるものではなく、誘電体23の内部に外側電極24を形成するようにしてもよい。
また、上記第1〜第3の実施形態においては、交流電源制御部32から交流電圧を出力する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、パルス状電圧を適用することができる(0を挟まない正、負だけに変化する交流電圧もありうる)。要は極性が変化する電圧であれば任意の電圧を適用することができる。
Claims (7)
- 粒子状物質を含む被浄化ガスを流すガス流路に、中心部に配置した放電電極と、該放電電極の周囲に所定間隔を保って配置した内側電極と、該内側電極の外側に所定距離を保って配置した誘電体の内周面に支持された外側電極とを有する集塵部を備え、
前記放電電極と前記誘電体との間に直流電圧を印加し、静電流体力によって前記粒子状物質を前記外側電極及び内側電極に補集し、補集した粒子状物質を前記外側電極及び前記誘電体間に交流電圧を印加し,沿面放電によるプラズマによって燃焼させるようにしたことを特徴とする電気集塵装置。 - 前記内側電極及び前記外側電極は、軸方向に所定間隔を保って配設された円形リング状の帯状導体を備え、前記内側電極の帯状導体の軸方向ピッチを前記外側電極の帯状導体の軸方向ピッチに比較して大きく設定されていることを特徴とする請求項1に記載の電気集塵装置。
- 前記内側電極が円筒状のメッシュ状電極で構成され、前記外側電極が、軸方向に所定間隔を保って配設された円形リング状の帯状導体を備えていることを特徴とする請求項1に記載の電気集塵装置。
- 前記直流電圧の印加と前記交流電圧の印加とを制御する電圧制御部を備えていることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の電気集塵装置。
- 前記電圧制御部は、前記直流電圧の印加と前記交流電圧の印加とを同時に行うように構成されていることを特徴とする請求項4に記載の電気集塵装置。
- 前記電圧制御部は、該直流電圧の印加と前記交流電圧印加とを所定間隔で交互に行うように構成されていることを特徴とする請求項4に記載の電気集塵装置。
- 粒子状物質を含む被浄化ガスを流すガス流路に、中心部に配置した放電電極と、該放電電極の周囲に所定間隔を保って配置した内側電極と、該内側電極の外側に所定距離を保って配置した誘電体の内周面に支持された外側電極とを有する集塵部を複数直列に備え、
隣接する集塵部で、一方の集塵部を前記放電電極と前記誘電体との間に直流電圧を印加し、静電流体力によって前記粒子状物質を前記外側電極及び内側電極に補集する粒子状物質補集状態とし、他方の集塵部を前記外側電極及び前記誘電体間に交流電圧を印加し,沿面放電によるプラズマによって燃焼させる粒子状物質燃焼状態とする制御形態と、該制御形態と逆の制御形態とを交互に繰り返すようにしたことを特徴とする電気集塵装置。
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