JP2023154898A - 集塵機及び集塵方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ガスに含まれる微粒子を、効率よく捕集でき、装置を軽量化できる集塵機を提供する。【解決手段】集塵機は、微粒子を含む気体を流通させる流通領域に放電する放電極と、放電極と対面する位置に液膜で形成した集塵極と、を含み、集塵極は、非導電性を有し、表面に液膜が形成される面状部材と、面状部材に液体を供給する液体供給源と、液膜に放電極との電位差を形成する集塵電源と、を含む。【選択図】図３

Description

本開示は、集塵機及び集塵方法に関する。

気体に含まれる微粒子を捕集する装置としては、ＨＥＰＡフィルタを用いる装置、電界を形成して、集塵極に捕集する電気集塵機、対象のガスに液滴を噴射して、液滴で微粒子を捕集する湿式集塵機等がある。

気体に含まれる微粒子としては、ＳＯ_３ミスト、ディーゼル排ガス中未燃カーボン、ウイルス、原子力関連施設の廃炉、再処理工場、医療廃棄施設、産業廃棄物等の屋内で有害な廃棄物を解体した際に発生するエアロゾル粒子等の１μｍ以下の微粒子がある。１μｍ以下の微粒子を捕集する場合、ＨＥＰＡフィルタ等、流路に捕集機構を配置する装置を用いると、圧力損失が大きくなる。特許文献１には、電気集塵機に、スプレーノズルから液滴を供給することが記載されている。

実開昭６３－１０３７５４号公報

特許文献１に記載の装置は、液滴で微粒子を捕集し、液滴を集塵機で捕集することで、捕集する対象物を大きくして、電界で移動しやすくしている。ここで、電気集塵機は、集塵極の面積を大きくすることで、微粒子を捕集する面積を大きくできるが、装置の重量が重くなる。

本開示は、このような問題に鑑みてなされたものであり、ガスに含まれる微粒子を、効率よく捕集でき、装置を軽量化できる集塵機及び集塵機設置方法を提供することにある。

上記課題を解決するための本開示の集塵機は、微粒子を含む気体を流通させる流通領域に放電する放電極と、前記放電極と対面する位置に液膜で形成した集塵極と、を含み、前記集塵極は、非導電性を有し、表面に液膜が形成される面状部材と、前記面状部材に液体を供給する液体供給源と、前記液膜に前記放電極との電位差を形成する集塵電源と、を含む。

上記課題を解決するための本開示の集塵方法は、非導電性材料で形成された面状部材の表面に液膜を形成し、前記液膜を集塵電源で所定の電位とするステップと、前記液膜と対面した放電極に電圧を印加し、前記放電極と前記液膜との間に電界を形成し、前記放電極と前記液膜との間を通過する気体に含まれる微粒子を帯電させて、前記液膜側に移動させ、前記液膜で前記微粒子を捕集するステップと、を含む。

本開示によれば、微粒子を効率よく捕集することができ、装置を軽量化できる。

図１は、本実施形態に係る集塵機を含む処理装置の概略構成を示す模式図である。 図２は、集塵機を含む処理装置の変形例を示す模式図である。 図３は、本実施形態に係る集塵機の概略構成を示す模式図である。 図４は、図３に示す集塵機の断面図である。 図５は、集塵機の他の適用例を示す断面図である。 図６は、集塵機の他の適用例を示す断面図である。 図７は、他の実施形態に係る集塵機の概略構成を示す断面図である。 図８は、図７に示す集塵機の正面図である。 図９は、他の実施形態に係る集塵機の概略構成を示す断面図である。 図１０は、図９に示す集塵機の正面図である。 図１１は、集塵機の概略構成図である。 図１２は、図１１に示す集塵機の上面図である。 図１３は、図１１に示す集塵機の側面図である。

以下に本開示に係る集塵機及び集塵方法について、図面を用いて説明する。なお、本開示で説明するのは、本発明の一実施例であり、これにより本発明が限定されるものではない。

図１は、本実施形態に係る集塵機を含む処理装置の概略構成を示す模式図である。本実施形態に係る処理装置１は、処理対象物発生源１０から発生する微粒子を含む気体（ガス）を処理する。処理対象物発生源１０は、処理対象の微粒子を含む気体を発生させる領域である。処理対象物発生源１０は、粉塵を発生させる加工機や、排ガスを発生させる燃焼器、有害物質を発生させる反応装置等を有する。処理対象物発生源１０は、発生した微粒子を含む気体を処理装置に供給する。

処理装置１は、配管１２と、送風装置１４と、処理塔１６と、排気管１７と、排水管１８と、集塵機２０と、を含む。なお、処理装置は、配管１２に集塵機２０以外に気体を処理する機器を用いてもよい。

配管１２は、処理対象物発生源１０と接続し、処理対象物発生源１０で発生した微粒子を含むガスを通過させる配管である。送風装置１４は、送風方向に送風する送風ファンである。送風装置１４は、配管１２内で、処理対象物発生源１０の気体を吸引し、処理塔１６側に案内する。本実施形態では送風装置１４を設けたが、処理対象物発生源１０が、配管１２に気体を排出することが可能であれば、送風装置１４を配置しなくてもよい。

処理塔１６は、配管１２の処理対象物発生源１０とは反対側の端部と接続される。処理塔１６は、配管１２よりも断面積が大きい筒状の構造物であり、鉛直方向に沿って配置される。処理塔１６は、配管１２が鉛直方向上側の端部に接続され、鉛直方向上側から鉛直方向下方向に気体が流れる。処理塔１６は、集塵機２０が内部に配置される。処理塔１６の一部を集塵機２０の壁面として用いることもできる。

排気管１７は、集塵機２０よりも鉛直方向下側となる位置の処理塔１６の側面に接続される。排気管１７は、集塵機２０を通過した気体が流入する。排気管１７は、気体に含まれる液体成分を除去する気液分離装置を備えていてもよい。排水管１８は、集塵機２０よりも鉛直方向下側となる位置の処理塔１６の下側の端部に接続される。排水管１８は、集塵機２０から排出される液体が流入する。排水管１８は、流入した液体を廃棄しても、流入した液体から微粒子を除去し、集塵機２０に供給してもよい。

図２は、集塵機を含む処理装置の変形例を示す模式図である。図２に示す処理装置１ａは、建屋２の中に配置され、建屋２の処理対象物発生源１０で発生した微粒子を気体と共に吸引して、集塵機２０で集塵する。処理装置１ａは、後述する集塵機２０のスプレー部２３で配管１２内の気体の流れを形成する。このように、スプレー部２３は、液滴をスプレー噴射する。つまり、スプレー部２３は、液体と空気とを一定以上の流速で、処理塔１６の内部で噴射する。処理装置１ａは、処理塔１６の内部のスプレー部２３の噴射で配管１２から処理塔１６、排出管１７に向けた気体の流れを形成できる。処理装置１ａは、建屋２内に配置された処理対象物発生源１０で発生した微粒子を気体と共に配管１２に吸引して、処理塔１６に案内する。処理塔１６を通過した気体は、排出管１７から建屋２の内部に排出される。なお、処理装置１ａは、建屋２の外部に配置され、建屋２に配管１２が接続された構造としてもよい。

図３は、本実施形態に係る集塵機の概略構成を示す模式図である。図４は、図３に示す集塵機の断面図である。図３及び図４に示す集塵機２０は、処理塔１６の内部に配置される。集塵機２０は、処理塔１６を通過する気体に含まれる微粒子を捕集する。集塵機２０は、集塵極２１と、放電極２６と、を含む。集塵機２０は、鉛直方向上側から鉛直方向下側に向けてガス流れ４０が形成され、微粒子を含む気体がガス流れ４０の方向に流れる。なお、本実施形態では、集塵機２０を鉛直方向に延びた構造とするが、スプレーがまっすぐに進む範囲では、水平に設置することも可能である。

集塵極２１は、板状部材２２と、スプレー部２３と、アース電源（集塵電源）３０と、を含む。板状部材２２は、処理塔１６の壁面の全周に配置されている。板状部材２２は、非導電性の材料で形成される。例えば、板状部材２２は、アクリル、プラスチック等で形成される。ここで、板状部材２２は、電気抵抗が１０^１４Ωｃｍ以上の材料である。また、板状部材２２は、比重が１．２以上２．０以下である。引っ張り強度は７５ＭＰａ以上の材料である。板状部材２２は、上述したように、処理塔１６の壁面としてもよい。つまり、処理塔１６の壁面を非導電性の材料で形成し、処理塔１６の壁面を板状部材２２としてもよい。板状部材２２は、処理塔１６の壁面の内側に配置してもよい。

スプレー部２３は、板状部材２２よりも鉛直方向上側、つまりガス流れ４０の上流蒸留側に配置される。スプレー部２３は、板状部材２２が配置されている領域に液滴を供給する。集塵極２１は、スプレー部２３で板状部材２２の全面に液滴を付着させ、全面を液体で覆うことで、液膜２４を形成する。

アース電源（集塵電源）３０は、液膜２４が形成される領域に電線の端部が配置される。アース電源３０は、接地されている。アース電源３０は、液膜２４に電線を接触させることで、液膜２４を接地電位とする。

放電極２６は、処理塔１６の内部に配置され、集塵極２１と対面して配置される。放電極２６は、ガス流れ４０の方向に沿って伸びた棒状の電極である。放電極２６は、集塵極２１に向かって延びる突起が複数配置される。放電極２６は、高電圧電源２８と接続される。

集塵機２０は、スプレー部２３から液滴が供給され、板状部材２２の表面に、アース電源３０で接地された液膜２４を形成した状態で、高電圧電源２８で放電極２６に電圧を印加することで、放電極２６と液膜２４との間に電界が形成される。これにより、集塵機２０は、複数の突起のそれぞれから液膜２４に向けた電流４２が流れる。集塵機２０は、電界を形成した状態でガス流れ４０に沿って微粒子を含んだ気体が供給されると、微粒子が電流４２に沿って、集塵極２１の液膜２４に向かって移動する。微粒子は、液膜２４と接触すると、液膜２４に捕集される。これにより、気体に含まれた微粒子は液膜２４で捕集される。

集塵機２０は、スプレー部２３で、板状部材２２に表面に液膜２４を形成し、液膜２４とアース電源３０とを接続することで、非導電性材料で形成した板状部材２２の表面の液膜２４を所定の電位とし、集塵極２１にすることができる。集塵機２０は、液膜２４で集塵極２１を形成することで、液膜２４で微粒子を捕集することができる。また、集塵機２０は、液膜２４が形成されていない状態では所定の電位とならず集塵極とならない領域を液膜２４で集塵極とすることができる。また、板状部材２２に表面に繋がった液膜２４を形成することで、液膜２４の全体をアース電源３０と接続した状態とすることができる。また、集塵機２０は、電極として用いられるＳＵＳ材、炭素鋼等の導電性の部材を用いずに、面の集塵極２１を形成することで、集塵極２１の重さを低減することができる。また、集塵機２０は、集塵極２１が液膜２４となることで、放電極２６と集塵極２１との間で火花等が生じることを抑制できる。さらに、スプレー部２３で液滴を供給しつつ、排水管１９で板状部材２２から移動した液体を回収することで、液膜２４で捕集した微粒子を板状部材２２の表面から移動させることができ、液膜２４への微粒子の滞留を抑制できる。これにより、連続的に使用することができる。また、スプレー部２３で液滴を供給することで、液滴が板状部材２２に移動する間に、液滴と微粒子を接触させ、液滴で微粒子を捕集することもできる。

スプレー部２３は、供給する液滴の流量α（Ｌ／分）と、集塵極２１のガス流量β（ｍ^３／分）との関係が、０．１≦（α／β）≦１．０を満足する液滴を集塵極２１に供給することが好ましい。これにより、液膜２４を好適に形成することができる。

上記実施形態では、放電極２６の全周に集塵極２１を配置したが、これに限定されない。図５は、集塵機の他の適用例を示す断面図である。図５に示す集塵機２０ａは、集塵極２１ａが、対向する平行平板である。集塵極２１ａは、放電極２６ａを挟んで対向する２つの板状部材５０を有する。板状部材５０は、ガス流れに沿って延びた板である。集塵機２０ａは、板状部材５０が配置されていない面は開放していても、処理塔１６の壁面が配置されていてもよい。２つの板状部材５０は、それぞれアース電源３０の電極が表面に突出している。集塵極２１ａは、スプレー部等の液体供給部で表面（放電極２６ａと対面する面）に液体が供給され、液膜５２が形成される。

集塵機２１ａのように、集塵極２１ａを平行平板としても、表面に非導電性の材料の板状部材５０の表面に液膜５２を形成することで、液膜５２で集塵極の機能を実現することができる。また、液膜５２を支持する板状部材５０に非導電性の材料を用いることができることで、装置を軽量化することができる。

図６は、集塵機の他の適用例を示す断面図である。図６に示す集塵機２０ｂは、集塵極２１ｂが、円筒形状である。集塵極２１ｂは、放電極２６ｂの周囲に４つの円筒形状の板状部材６０を有する。板状部材６０は、ガス流れに沿って延びた中空の円筒である。つまり、板状部材６０は、板を断面が円となる形状に丸めた形状である。集塵機２０ｂは、処理塔の内部に複数の板状部材６０を配置する。板状部材６０は、それぞれアース電源３０の電極が表面に接している。集塵極２１ｂは、スプレー部等の液体供給部で表面（放電極２６ｂと対面する面）に液体が供給され、液膜６２が形成される。

集塵機２１ｂのように、集塵極２１ｂを円筒形状としても、表面に非導電性の材料の板状部材６０の表面に液膜６２を形成することで、液膜６２で集塵極の機能を実現することができる。また、液膜６２を支持する板状部材５０に非導電性の材料を用いることができることで、装置を軽量化することができる。

また、集塵極の形状は、上記形状にも限定されず、それぞれの集塵極を組み合わせた形状としてもよい。集塵極は、例えば、同じ形状の電極が、複数並んだものであってもよい。

また、上記実施形態のように、スプレー部２３で液滴を供給して液膜を形成することが好ましいが、液膜の形成方法はこれに限定されない。表面部材２２の表面に液体の供給口を設け、表面に液体の流れを形成して液膜２４としてもよい。

また、集塵機は、集塵極の一部に導電性材料で形成した支持部材を設けてもよい。図７は、他の実施形態に係る集塵機の概略構成を示す断面図である。図８は、図７に示す集塵機の正面図である。図７及び図８に示す集塵機２０ｃは、集塵極２１ｃと、放電極２６とを有する。集塵極２１ｃは、板状部材７０と、支持部材７２と、アース電源３０と、を含む。なお、集塵極２１ｃは、液膜を形成するための液体を供給するスプレー部等も備える。集塵極２１ｃは、板状部材７０と、支持部材７２と、で放電極２６の周囲を囲う矩形の箱形状となる。板状部材７０は、４面のそれぞれに配置される。支持部７２は、矩形の角部に配置され、角部を構成２面の板状部材７０と連結される。アース電源３０は、支持部７２の一部に突出している。

集塵機２１ｃは、板状部材７０と、支持部材７２と、で形成された矩形の面に、液膜２４を形成する。液膜２４は、アース電源３０と接して、所定電位となる。このように、一部に導電性材料の支持部材７２を用いた場合でも、液膜２４で非導電性材料の板状部材７０の表面を含む面の全面に液膜２４を形成することで、液膜２４を集塵極とすることができる。また、導電性材料の支持部材７２を設けることで、集塵機２１ｃの構造強度を高くしつつ、板状部材７０を用いることで、軽量化することもできる。

図９は、他の実施形態に係る集塵機の概略構成を示す断面図である。図１０は、図９に示す集塵機の正面図である。図９及び図１０に示す集塵機２０ｄは、集塵極２１ｄと、放電極２６とを有する。集塵極２１ｄは、板状部材８０と、支持部材８２と、連結部８４と、アース電源３０と、を含む。なお、集塵極２１ｄは、液膜を形成するための液体を供給するスプレー部等も備える。集塵極２１ｄは、板状部材８０と、支持部材８２と、で放電極２６の周囲を囲う矩形の箱形状となる。板状部材８０は、４面のそれぞれに配置される。支持部８２は、矩形の角部に配置され、角部を構成２面の板状部材８０と連結される。アース電源３０は、支持部８２の一部に突出している。連結部８４は、導電性の材料で形成された筒状の部材であり、板状部材８０と、支持部材８２とで形成された矩形の四隅、つまり、支持部材８２と対面する位置に配置される。

集塵機２１ｄは、板状部材８０と、支持部材８２とで形成された矩形の面に、液膜２４を形成する。連結部８４は、矩形の面に形成された液膜２４と接する。液膜２４は、アース電源３０と接して、所定電位となる。このように、一部に導電性材料の支持部材８２を用いた場合でも、液膜２４で非導電性材料の板状部材８０の表面を含む面の全面に液膜２４を形成することで、液膜２４を集塵極とすることができる。また、連結部８４を設けることで、板状部材８０と板状部材８０との間を導電性の連結部８４でより確実に接続することができる。また、導電性材料の支持部材８２を設けることで、集塵機２１ｄの構造強度を高くしつつ、板状部材８０を用いることで、軽量化することもできる。また、連結部８４は、非導電性材料であってもよい。

なお、上記実施形態では、アース電源３０を１カ所としたが、複数個所にアース電源３０を設けてもよい。集塵機は、液膜が対応する面の全面に形成されることで、液膜が所定電位となる。

図１１は、集塵機の概略構成図である。図１２は、図１１に示す集塵機の上面図である。図１３は、図１１に示す集塵機の側面図である。図１１に示す集塵機２４ｅは、板状部材９０と、電極ユニット９２と、を有する。板状部材９０は、図１２に示すように、筒形状である。板状部材９０は、非導電性の材料で形成される。また、板状部材９０は、電気的に浮いた状態の部材でもよい。電極ユニット９２は、図１３に示すように、スプレー部２３と、放電極２６ｅと、高電圧電源２８と、アース電源３０ｅと、を有する。

図１１に示す集塵機２４ｅは、板状部材９０に、電極ユニット９２を接地することで、集塵極２１ｅと、放電極２６ｅと、を含む集塵機となる。集塵極２１ｅは、板状部材９０にアース電源３０ｅが接する。電極ユニット９２のスプレー部２３と放電極２６ｅとは、板状部材９０の内部に配置される。

集塵機２４ｅは、微粒子を含む気体が流れる板状部材９０に、電極ユニット９２を接地することで、非導電性材料で形成されたまたは電気的に浮いた状態の板状部材９０の表面に液膜２４を形成し、液膜２４を集塵極として、微粒子を集塵することができる。

本開示は、以下の発明を記載するものである。なお、これに限定されるものではない。
（１）微粒子を含む気体を流通させる流通領域に放電する放電極と、
前記放電極と対面する位置に液膜で形成した集塵極と、を含み、
前記集塵極は、非導電性を有し、表面に液膜が形成される面状部材と、
前記面状部材に液体を供給する液体供給源と、
前記液膜に前記放電極との電位差を形成する集塵電源と、を含む集塵機。
（２）前記集塵極は、前記放電極の周囲を囲む箱形状である（１）に記載の集塵機。
（３）前記集塵極は、前記放電極に対面する並行平板である（１）に記載の集塵機。
（４）前記集塵極は、前記放電極の周囲に配置された筒形状である（１）に記載の集塵機。
（５）前記集塵極は、前記面状部材を複数有し、導電体（または非導電体）で形成され、前記面状部材を接続する補強部を有する（１）から（４）のいずれか１つに記載の集塵機。
（６）前記液体供給源は、前記気体の流通方向の上流から前記面状部材に向けて、液滴を噴射するスプレーを有する（１）から（５）のいずれか１つに記載の集塵機。
（７）前記放電極と、前記液体供給源と、前記集塵電源と、ユニットで形成され、前記ユニットが前記面状部材に固定される（１）から（６）のいずれか１つに記載の集塵機。
（８）前記集塵電源は、接地電源である（１）から（７）のいずれか１つに記載の集塵機。
（９）非導電性材料で形成された面状部材の表面に液膜を形成し、前記液膜を集塵電源で所定の電位とするステップと、
前記液膜と対面した放電極に電圧を印加し、前記放電極と前記液膜との間に電界を形成し、前記放電極と前記液膜との間を通過する気体に含まれる微粒子を前記液膜側に移動させ、前記液膜で前記微粒子を捕集するステップと、を含む集塵方法。

１０ 処理対象物発生源
１２ 配管
１４ 送風装置
１６ 処理塔
１７ 排気管
１８ 排水管
２０ 集塵機
２１ 集塵極
２２ 板状部材
２３ スプレー部
２４ 液膜
２６ 放電極
２８ 高電圧電源
３０ アース電源（集塵電源）
４０ ガス流れ
４２ 電流

Claims (9)

1. 微粒子を含む気体を流通させる流通領域に放電する放電極と、
   前記放電極と対面する位置に液膜で形成した集塵極と、を含み、
   前記集塵極は、非導電性を有し、表面に液膜が形成される面状部材と、
   前記面状部材に液体を供給する液体供給源と、
   前記液膜に前記放電極との電位差を形成する集塵電源と、を含む集塵機。
2. 前記集塵極は、前記放電極の周囲を囲む箱形状である請求項１に記載の集塵機。
3. 前記集塵極は、前記放電極に対面する並行平板である請求項１に記載の集塵機。
4. 前記集塵極は、前記放電極の周囲に配置された筒形状である請求項１に記載の集塵機。
5. 前記集塵極は、前記面状部材を複数有し、導電体で形成され、前記面状部材を接続する補強部を有する請求項１に記載の集塵機。
6. 前記液体供給源は、前記気体の流通方向の上流から前記面状部材に向けて、液滴を噴射するスプレーを有する請求項１に記載の集塵機。
7. 前記放電極と、前記液体供給源と、前記集塵電源と、ユニットで形成され、
   前記ユニットが前記面状部材に固定される請求項１に記載の集塵機。
8. 前記集塵電源は、接地電源である請求項１に記載の集塵機。
9. 非導電性材料で形成された面状部材の表面に液膜を形成し、前記液膜を集塵電源で所定の電位とするステップと、
   前記液膜と対面した放電極に電圧を印加し、前記放電極と前記液膜との間に電界を形成し、前記放電極と前記液膜との間を通過する気体に含まれる微粒子を前記液膜側に移動させ、前記液膜で前記微粒子を捕集するステップと、を含む集塵方法。

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