JP2872554B2 - 電気集塵機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電気集塵機に関し、特
に複数の集塵空間を有する電気集塵機に関する。

【０００２】

【従来の技術】電気集塵機は、たとえば直線状の放電極
とその周囲に配置された集塵極を含む。

【０００３】放電極と集塵極間に直流電圧を印加する
と、両極間に形成される電界は、放電極に近い所ほど強
くなる。印加電圧を上げていくと、放電極近傍で局部的
な絶縁破壊が起こり、両極性のイオン（電子も含む）が
発生する。これらのイオンは電界によって加速され、反
対極性の電極に向かって移動する。

【０００４】イオンがガス中のダストに衝突すると、ダ
ストを帯電させ、ダスト粒子を電極に移動させる。この
ようにして、集塵極、放電極表面にダスト粒子が捕捉さ
れる。絶縁破壊の生じる箇所は放電極近傍のため、電荷
の走行距離が長い集塵極上にほとんどのダスト粒子が捕
捉される。

【０００５】たとえば、負極性の電圧を印加すると、放
電極近傍でマイナスに耐電したダスト粒子は集塵極へ、
プラスに耐電したダストは放電極へ移動する。プラスに
耐電したダストは、次に発生するマイナスイオンあるい
は電子によって中和され、放電極への捕捉は一般的には
集塵極に対して極く微量だが、ダストによってはダスト
の凝集がおこったりして放電極へ付着が増大することも
ある。

【０００６】なお、局部的絶縁破壊が起きる電圧をコロ
ナ開始電圧と呼ぶ。さらに、電圧を上げていくと、放電
極と集塵極間でスパークが生じ、電流の大部分がスパー
クを介して流れてしまうようになる。この時の電圧を火
花開始電圧（スパーク点）と呼ぶ。スパークが生じると
電流が無駄に流れ、集塵効率は著しく低下する。

【０００７】電気集塵は、コロナ開始電圧とスパーク点
間のコロナ放電領域で行なわれる。一般的には、放電極
と集塵極の間に高い電位傾度（電界調度）を形成するた
め、スパーク点近傍で印加電圧を制御している。スパー
ク回数、スパーク頻度を検出し、印加電圧をスパーク点
以下に調整する制御が一般的に行なわれる。

【０００８】図３に、従来技術による電気集塵機の構成
例を示す。図３（Ａ）は平面図を示し、図３（Ｂ）は立
面図を示す。集塵空間の第１セクションＳ１、第２セク
ションＳ２、第３セクションＳ３は、並んで配置され、
共通の壁に囲まれてガス流通路を形成している。これら
の集塵空間には、集塵極２１が平行に配置され、集塵極
間には図３（Ｂ）で示すように複数本の放電極２２が配
置され、その先端のウエイト２８によって垂直に懸架さ
れている。

【０００９】これら放電極２２は、碍子室３１内に配置
された碍子３２を介して直流電源２６に接続されてい
る。集塵極２１と放電極２２の組合せは、各セクション
において独立に配置されており、それぞれ独立の直流電
源２６に接続されている。

【００１０】集塵空間のガス上流側には、整流板２５を
介して入口ダクト２３が接続され、集塵空間の下流側に
は出口ダクト２４が接続されている。また、各集塵セク
ションの下部にはホッパー２９が配置されている。

【００１１】集塵極、放電極表面にダストが堆積したと
きは、槌打装置（図示せず）が付勢され、集塵極、放電
極を叩いて、表面に堆積したダストをホッパー２９内に
落下させる。

【００１２】第１セクションＳ１、第２セクションＳ
２、第３セクションＳ３において、集塵極２１の間隔は
等間隔であり、電極構成もほぼ同等である。直流電源の
極性は、一般的にはコロナ電流の安定性、集塵性能の面
から、負極性の直流電源が用いられている。

【００１３】すなわち、放電極２２に集塵極２１に対し
て負の極性を有する電圧が印加される。ただし、空気調
整用のようにオゾン発生を嫌う場合には、正極性の直流
電源が用いられる。

【００１４】このような集塵空間に、ダストを含まない
清浄空気が流れている場合は、集塵空間入口部でも出口
部でも一定電界強度、一定コロナ電流を維持することが
できる。ダストが流入してくると、コロナ電流が流れに
くくなる。このとき、ダストはガスの流れに従って次第
に電極表面に補足されるため、排ガス中のダスト濃度は
下流側ほど低下し、コロナ電流が流れ易くなる。

【００１５】連続荷電方式で定電圧制御を行なうと、ダ
スト濃度の高い集塵空間入口部で印加電圧の最大値が決
定される。また、定電圧制御を行なっても、集塵空間入
口部でコロナ電流値が決定される。

【００１６】このような状況下で、集塵空間全域に亘っ
て一括荷電制御を行なうと、ダスト濃度が異なり、コロ
ナ放電領域が異なる空間に対し、同一電圧を印加するこ
ととなり、高い集塵性能を得ることはできない。そこ
で、各セクション毎に荷電制御を行なうことにより、最
適化を図っている。

【００１７】ダストの捕集を考えると、粒径の大きく、
電気抵抗の低いダストは、集塵空間入口部で容易に捕捉
される。このようなダストが捕集されると、残る排ガス
には粒径が細かく、電気抵抗の高いダスト成分が残る。
つまり、とれにくいダストほど集塵空間出口側に進入す
ることなる。したがって、ガス流通路下流側に配置され
る集塵空間は、粒径が細かく、電気抵抗の高いダスト成
分をなるべく効率的に捕集するように制御される。

【００１８】ここで、集塵性能を一般的に考えると、集
塵効率向上のためには、 （１）．如何にコロナ電流を流すか（ダスト粒子の帯電
量を如何に増加させるか） （２）．放電極、集塵極間の電位傾度を如何に大きく保
つか（著しい不平等電界を如何に形成するか） の２点が最も重要である。

【００１９】ダスト濃度の高い集塵空間入口部、たとえ
ば図３の構成における第１セクションでは、大コロナ電
流を流し、ダストの帯電量を増やすことが重要である。
ダスト濃度の低い集塵空間出口部、図３の構成における
第３セクションでは、供給電圧を高くし、電位傾度を大
きく保つようにするのがよい。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
従来の電気集塵機においては、集電極の間隔は一定に保
たれていた。集塵効率を向上させるため、集塵空間を複
数のセクションに分割し、それぞれ独立の電源で制御を
行なっている。しかしながら、最大電圧は集塵電極間隔
によってほぼ決定され、制御の自由度が制限されてい
た。

【００２１】本発明の目的は、高い集塵効率を得ること
のできる電気集塵機を提供することである。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本発明の電気集塵機は、
ガス流の上流側に配置され、第１の間隔で配置された集
塵極を有する第１の集塵空間と、ガス流の下流側に配置
され、前記第１の間隔より広い第２の間隔で配置された
集塵極を有する第２の集塵空間とを有する。

【００２３】

【作用】第１集塵空間においては、集塵極の間隔が狭く
設定されるため、ダスト濃度が高くても大きなコロナ電
流を流すことが容易になる。

【００２４】第２集塵空間においては、集塵極の間隔が
広く設定されているため、高い電位傾度を設定すること
ができる。第１集塵空間で大きなコロナ電流を流すこと
により、ダスト粒子の帯電量を増大させることができ
る。このように帯電したダスト粒子に対し、第２集塵空
間で大きな電位傾度を与えることにより、小さなダスト
粒子も効率的に集塵することが可能になる。

【００２５】

【実施例】図１に、本発明の実施例による電気集塵機を
概略的に示す。集塵空間容器１１は、左側にガス流入用
の入口ダクト３を有し、右側にガス流出用の出口ダクト
４を有する。入口ダクト３と集塵空間の間には、整流板
５が設けられ、流入したガスを層流状にして集塵空間に
供給する。

【００２６】集塵空間は、第１セクションＳ１、第２セ
クションＳ２、第３セクションＳ３に分割されている。
最も上流側にある第１セクションＳ１では、最も狭い電
極間隔で集塵極１ａが配置されている。第２セクション
Ｓ２では、集塵極１ｂ間の間隔がやや広げられている。
第３セクションＳ３では、集塵極１ｃの間隔はさらに広
げられている。

【００２７】図１においては、放電極は図示が省略され
ている。図２は、図１に示す各集塵空間における電極配
置を概略的に示す。平板上の集塵極１は、互いに平行に
配置され、設置されている。隣接する集塵極１の間に
は、放電極２が平行に配置されている。図示の構成にお
いては、放電極２は直線状の電極であり、ウエイト８を
吊り下げて垂直に配置されている。

【００２８】放電極２は、直流電源６の負極に接続され
ている。放電極２の間隔をｘとし、集塵極１の間隔をｙ
とすると、ｘ／ｙの比は１あるいは若干１よりも低い値
に設定される。

【００２９】図１に示すように、放電空間の各セクショ
ンにおいては、複数枚の集塵極が平行に配置されてい
る。各隣接集塵極の間には、図２に示すように放電極が
複数本配置される。この放電極と集塵極の基本的構成は
同様であるが、第１セクション、第２セクション、第３
セクションにおいては、集塵極の間隔ｙおよび放電極の
間隔ｘがガスの流れ方向にしたがって次第に増大するよ
うに設定されている。

【００３０】たとえば、第１セクションにおいて集塵極
間隔が約２００ｍｍ、第２セクションにおいて集塵極間
隔が約３００ｍｍ、第３セクションにおいて集塵極間隔
が約４００ｍｍというように設定される。

【００３１】なお、直線状の放電極と平板状の集塵極構
造を図示したが、集塵極の構成、放電極の構成は様々な
変形が可能である。放電極として自立する電極を用い、
ウエイトを用いない構成や集電極として各放電極を取り
囲むような構成を有するものを用いることもできる。た
だし、基本的構成は同一であり、本明細書において集塵
極間隔と言うときは、隣接する集塵極間の放電極を通る
距離を測定した場合の最小値を指すものとする。

【００３２】また、図１の電気集塵機において、その下
部には図３に示すようなホッパーが設けられており、ま
た集塵極や放電極を叩くための槌打装置も設けられてい
る。通常、集塵空間入口部では高ダスト濃度のため、高
電圧は印加できるが、コロナ電流値は低く抑えられる。
集塵空間出口部においては、低ダスト濃度になるため、
高電圧、大コロナ電流を達成できる。

【００３３】電気集塵機の機能を考えた場合、集塵空間
入口部ではダストを帯電させるため、大コロナ電流を流
すことが望ましい。集塵空間出口部では、ダストは既に
帯電しているため、コロナ電流は低くてよく、集塵作用
のため、高電位傾度が望ましい。同一の電極構造を用い
た電気集塵機においては、これらの要求は両立しがたい
ものとなる。

【００３４】すなわち、大コロナ電流を得るためには集
塵極間隔を狭くすることが好ましいが、集塵極間隔を狭
くすると印加電圧は低下してしまう。集塵極間隔を広く
すると、高電圧が得られるが、コロナ電流は低下してし
まう。

【００３５】図１に示すように、集塵空間のガス上流部
において、集塵極間隔を狭くすると、大コロナ電流を得
ることができ、ダスト粒子を効率的に帯電することがで
きる。また、ガス下流側において、集塵極間隔を大きく
設定することにより、高電位傾度を設定することができ
る。

【００３６】図１の構成において、第１セクションの狭
い間隔で配置された集電極と放電極の間には集塵極間隔
に対応した電圧を与えて高いコロナ電流を得ると、ガス
中のダスト粒子は効率的に帯電する。粒径が比較的大き
く、低抵抗のダスト粒子は第１セクションで捕集され
る。

【００３７】第２セクションにおいては、集塵極間隔が
広げられ、より高い電圧が印加される。第１セクション
においてある程度の集塵が行なわれるため、コロナ電流
は流れやすくなっており、集塵極間隔を広げても比較的
高いコロナ電流を得ることができる。

【００３８】また、集塵極間隔を広げ、より高い電圧を
印加するため、より高い電位傾度が得られ、より粒径の
小さなダスト粒子やより高抵抗のダスト粒子も第２セク
ションで集塵される。

【００３９】第３セクションにおいては、集塵極間隔が
さらに広げられ、集塵極と放電極の間にはより高い電圧
が印加される。この第３セクションにおいては、コロナ
電流が流れ難くなるほど集塵極間隔を広げてもよい。

【００４０】上流から流入してくるダスト粒子は、第１
セクションＳ１、第２セクションＳ２において既に帯電
されているため、さらに帯電させなくても第３セクショ
ンにおいて高い電位傾度を与えれば効率的にダストを集
塵することが可能である。また、高い電位傾度を与える
ことにより、集塵が難しい高抵抗のダスト粒子や、より
小さなダスト粒子も効率的に集塵することができる。

【００４１】第２セクションＳ２における集塵極と放電
極の配列が、従来の電気集塵機に対応するものとする
と、第１セクションＳ１においては集塵極間隔が狭ま
り、集塵極の電極表面積は増大している。集塵極間隔が
狭まったことにより、より大きなコロナ電流を流せ、集
塵極の電極表面が広がったことにより、集塵性能は向上
する。

【００４２】第３セクションＳ３においては、集塵極間
隔が広げられ、集塵極と放電極の間の電圧が増大してい
る。印加電圧が増大したことにより、より高い電位傾度
が得られ、高抵抗かつ微粒子のダスト集塵が効率的に行
なえる。また、コロナ電流を不必要に流す必要がないた
め、電流値を抑えることにより、消費電流を低減するこ
とも可能となる。

【００４３】なお、集塵極、放電極の構成は種々に変更
することができる。たとえば、集塵空間の大きさに対応
して集塵極の枚数を増減することができる。また、ガス
流通路内に配置する集塵セクションは複数であれば、そ
の数は集塵性能、入口ガスの性質等に応じて種々に変更
してもよい。また、電極に電圧を印加する方式は、連続
荷電、間欠荷電、パルス荷電等、種々の荷電方式から選
択することができる。

【００４４】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに制限されるものではない。たとえば、
種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者
に自明であろう。

【００４５】

【発明の効果】集塵空間を複数のセクションに分割し、
各セクションにおいてガスの流れ方向に従って集塵極間
隔を広げることにより、ダストの性状（濃度、物性）に
適合した荷電制御を行なうことができる。

【００４６】各セクションにおけるダストの性状（濃
度、物性、帯電量）に合わせた集塵が可能となるため、
従来の電気集塵機よりも小型化が可能になる。各セクシ
ョンにおいて最適の電圧および電流で電気集塵機を運転
することが可能なため、無駄な電流消費を排除でき、消
費電力を低減化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による電気集塵機の基本構成を
示す概略断面図である。

【図２】図１の電気集塵機における電極構成例を概略的
に示す斜視図である。

【図３】従来の技術による電気集塵機の構成を概略的に
示す平面図および立面図である。

【符号の説明】

Ｓ 集塵セクション １ 集塵極 ２ 放電極 ３ 入口ダクト ４ 出口ダクト ５ 整流板 ６ 直流電源 ８ ウエイト １１ 集塵空間容器

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガス流の上流側に配置され、第１の間隔
   で配置された集塵極を有する第１の集塵空間と、 ガス流の下流側に配置され、前記第１の間隔より広い第
   ２の間隔で配置された集塵極を有する第２の集塵空間と
   を有する電気集塵機。
2. 【請求項２】 さらに、第１の集塵空間用に第１の電圧
   値と第１の電流値を供給することのできる第１の直流電
   源と、 第２の集塵空間用に第１の電圧値より高い第２の電圧値
   と第１の電流値より低い第２の電流値を供給することの
   できる第２の直流電源とを有する請求項１記載の電気集
   塵機。