JP4687595B2 - 電気集塵装置 - Google Patents

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路面のアスファルト舗装材の磨耗粉塵などの微細な浮遊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粒子などの汚染物質を除去するために帯電部と集塵部とを備えた二段構成の電気集塵装置が用いられ
る。

一般的な二段構成の電気集塵装置は、図４に示すように構成されている。

電気集塵装置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と平板電極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の上流の集塵装置１０の入口１１から送風機等により浮遊粒子を含有した汚染空気を供給すると、集塵部３０の下流の集塵装置１０の出口１２から浮遊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段式の電気集塵装置は、ナノメータクラスの超微細な粒子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、電気集塵装置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から中和されずに排出される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５に示すように、電気集塵装置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装置４０を設けたり（特許文献１参照）、図６に示すように、帯電部２０に、コロナ放電の極性が互いに異なる放電電極２１ｐと２１ｎを交互に複数並べて設け、浮遊粒子に正、負両極性の電荷を帯電させ、集塵部３０の出口において、ここから排出される両極性のイオン化空気おおよび帯電粒子を相互に結合させて中和したり（特許文献２参照）することにより、電気集塵装置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５の電荷中和手段を備えた第１の従来装置においては、帯電部２０の放電電極２１と平板電極２２間の負極性コロナ放電により負極性イオンが発生され、空気中の浮遊粒子を負極性に帯電させる。負極性帯電粒子と負極性イオン（空気）は、集塵部３０の直流高電圧電源３３から高電圧の加えられた集塵電極４１と接地電極４２によって形成された高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、放電電極４１を直流高電圧電源４３の正極に、平板電極４２を負極に接続して、帯電部２０と逆極性の正極性コロナ放電により正極性イオンを発生させる。集塵部３０から排出された負極性帯電粒子と負極性イオンは、イオン発生装置４０で発生される正極性イオンと結合して中和され、除電される。このため、集塵装置１０の下流に流れる粒子は中和されほとんど除電されているので、処理空気によって形成される空間電界が弱くなるため、施設の壁面への付着が抑制されるようになる。

図６に示す、電荷中和手段を備えた第２の従来装置においては、帯電部２０が、接地された平板電極２２と、直流高電圧電源の負極２３ｎに接続され負極性のコロナ放電を行う負極放電電極２１ｎと、直流高電圧電源の正極２３ｐに接続され正極性のコロナ放電を行う正極放電電極２１ｐとを交互に平行に並べて構成されている。このため、この帯電部２０ではそれぞれの電極間で正極性イオンと負極性イオンが発生され、ここを通過する過程で空気中の浮遊粒子が正極性および負極性に帯電される。両極性に帯電された浮遊粒子は、ほとんどが集塵部３０で捕捉されるが、集塵部３０で捕捉されなかった帯電粒子およびイオン化空気は集塵部３０の出口で正極性帯電粒子および正極性イオンと負極性帯電粒子および負極性イオンとが混在し、両者が結合することによって中和されて除電されるようになる。このため、電気集塵装置の下流のへ流れる浮遊粒子はほとんど電荷を失っているので施設の壁面などへの付着が抑制され、これによる壁面汚損が防止される。
特開２００１−１７０５１６号公報 特開平８−８９８４２号公報

しかしながら、前記第１の従来装置の場合は、中和手段として集塵装置の出口にイオン発生装置を新たに設けるため、装置が大形になる問題がある。

また、第２の従来装置においては、帯電部１０を構成する１つの空間内に、正極性の放電電極と負極性の放電電極が交互に複数並置されることにより、正および負の両極性に帯電された粒子が混在するようになるので、帯電粒子が帯電部から集塵部へ流れる間に極性の異なる帯電粒子同士が結合して中和され、電荷を失う粒子が発生するため、集塵部における集塵効率が低下する問題がある。

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、電気集塵装置の下流の壁面などの電気集塵装置から排出される粒子等による汚損を防止するために、小形に構成できて、集塵効率の低下のない電気集塵装置を提供することを課題とするものである。

このような課題を解決するため、この発明の請求項１の発明は、コロナ放電により供給される空気をイオン化して空気中の浮遊粒子を帯電させる帯電部と、この帯電部で帯電された空気中の浮遊粒子を、高電界を形成する電極に吸着して捕集する集塵部とを備え、前記帯電部に、正極性放電を行う正極放電部と負極性放電を行う負極放電部とを互いに分離して設け、この帯電部の正極性放電部および負極性放電部で正極性および負極性に帯電された空気を互いに交じり合わないようにして前記集塵部へ送り、この集塵部の後段で交じり合わせるようにした電気集塵装置において、
前記帯電部の正極放電部と負極放電部の間に両者間を遮蔽する絶縁遮蔽板を設け、かつ前記集塵部の中間部の電極板間に集塵部を２つに区分する絶縁遮蔽板を設け、さらに、前記帯電部と集塵部との間の連通路部を、前記絶縁遮蔽板と一体または別体の仕切り板により仕切り、前記帯電部で正極性および負極性に帯電された空気が前記帯電部、連通路部および集塵部において交じり合わないようにしたことを特徴とする。

請求項２の発明はコロナ放電により供給される空気をイオン化して空気中の浮遊粒子を帯電させる帯電部と、この帯電部で帯電された空気中の浮遊粒子を、高電界を形成する電極に吸着して捕集する集塵部とを備え、前記帯電部に、正極性放電を行う正極放電部と負極性放電を行う負極放電部とを互いに分離して設け、この帯電部の正極性放電部および負極性放電部で正極性および負極性に帯電された空気を互いに交じり合わないようにして前記集塵部へ送り、この集塵部の後段で交じり合わせるようにした電気集塵装置において、
前記帯電部における正極放電部と負極性放電部との境界部分に長さの異なる放電電極を隣接して設け、前記帯電部と集塵部との間の連通路部分に一端を前記長さの長い放電電極の先端に、他端を前記集塵部の電極板の１つに当接または近接して仕切り板を配設し、前記帯電部で正極性および負極性に帯電された空気が前記帯電部、連通路部および集塵部において交じり合わないようにしたことを特徴とする。

さらに、請求項３の発明は、請求項１または２に記載の電気集塵装置において、前記集塵部に、矩形波状または台形波状の波形を有する交流の高電圧を加えることを特徴とする。

この発明は、帯電部と集塵部を備えた二段構成の電気集塵装置において、帯電部に正極性イオンを発生する正極性放電部と負極性イオンを発生する負極性放電部を互いに分離して設け、この帯電部で正極性および負極性に帯電された浮遊粒子およびイオン化空気を互いに交じり合わないようにして下流の集塵部へ送り込んで集塵し、この集塵部の出口においてここから排出される正極性および負極性のイオン化空気および帯電粒子を混合して両極性のイオン化空気および帯電粒子の電荷を互いに結合して中和するようにしているので、集塵効率を低下させることなく中和処理ができる。このため、この発明によれば、集塵装置の下流の施設の壁面等への粒子の付着を抑制することができるとともに、新たに中和手段としてのイオン発生装置を設ける必要がないので装置を小形に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装置である。

帯電部２０は、絶縁遮蔽板５と仕切り板６とによって２分割されている。帯電部２０の分割された一方の内室には、直流高電圧電源２３の正極に接続された平板電極２２ｎと負極に接続された放電電極２１ｎとを交互に所定間隔おいて複数枚並置して、両電極間に負極性のコロナ放電が発生するように構成した負極放電部２０ｎが設けられる。

もう一方の内室には、直流高電圧電源２３の負極に接続された平板電極２２ｐと正極に接続された放電電極２１ｐとを交互に所定間隔おいて複数平行に配置して、両電極間で正極性のコロナ放電が発生するように構成した正極放電部２０ｐが設けられる。

集塵部３０は、交互に所定間隔おいて並置された複数の集塵電極３１と接地電極３２の設けられた電極室が絶縁遮蔽板７により２分されている。集塵電極３１と接地電極３２には交流電源３３から交流の高電圧が印加される。帯電部２０の仕切り板６は、集塵部３０の遮蔽板７の位置まで延びている。なお、前記の遮蔽板５および７と仕切り板６とは、共通の絶縁板により一体に構成することもできる。また、遮蔽板５および７と仕切り板６とを別体と場合には、仕切り板は６は導電体とすることもできる。

このように構成された電気集塵装置においては、帯電部２０の上流から矢印で示すように送風された処理すべき空気は、帯電部２０の正極放電部２０ｐと負極放電部２０ｎへ分かれて流れる。正極放電部２０ｐへ送られた空気は、正極性放電によって正極性にイオン化されることにより、この空気中の浮遊粒子が正極性に帯電される。また、負極放電部２０ｎへ送られた空気に含まれる浮遊粒子は、同様にして負極性に帯電される。

このように、正極放電部２０ｐおよび負極放電部２０ｎでそれぞれの極性に帯電され浮遊粒子は、放電部２０ｐ、２０ｎから集塵部３０への連通路が仕切り板６によって仕切られているため互いに交じり合うことなく、それぞれ集塵部３０の２つの区分された集塵電極室３０ｐおよび３０ｎに送られる。集塵部３０においては、交流の高電界により帯電粒子を捕集するので、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。そして、集塵部３０の集塵室３０ｐで電荷の除去されなかった一部の正極性のイオン（空気）および帯電粒子と、集塵室３０ｎで電荷の除去されなかった負極性のイオン（空気）および帯電粒子とはそれぞれ集塵室３０ｐ、３０ｎから排出されて、共通の通風路３０ｃおよびこれに続く図示しない送風路を流れる過程で互いに交じり合うことができるので、ここで、極性の異なるイオンおよび帯電粒子の電荷が結合し、中和し、除電されるため、処理された空気および未集塵の浮遊粒子が無電荷となる。この結果、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ることにより、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。

なお、それぞれの電極の枚数等を適宜に選定するなどして、帯電部２０の正極および負極の放電部２０ｐおよび２０ｎで発生されるイオン量がほぼ等しくなるようしておくと、集塵装置から排出される空気の中和が適正に行われるようになり、壁面等の汚損防止効果がより高くなる。

図２は、図１に示す実施例１を変形した構成図である。この実施例においては、図１の遮蔽板５および７が削除されている。仕切り板６は、図２に示すように帯電部２０の平板電極２２ｐと集塵部３０の接地電極３２の間に、平板電極２２ｐと接地電極３２とに一体となるように構成されている。この仕切り板６は、図１のように帯電部２０、集塵部３０の電極から分離して設けてもよい。また、仕切り板６は、絶縁物、導電体の何れで構成してもよい。

図３は、この発明の第３の実施例の構成図である。この実施例においては、帯電部２０に設けられた２組の正極放電部２０ｐと負極放電２０ｎの境界部分に長さの異なる２つの放電電極を２１ａと２１ｂを所定間隔離して隣接して配置することにより、実施例１における絶縁遮蔽板５と７を省略している。

長さの長い電極２１ａは、正極放電部２０ｐにおける放電電極と、負極放電部２０ｎの平板電極とを兼用するものであり、直流高電圧電源２３の正極に接続され、長さの短い電極２１ｂは、負極放電部２０ｎの放電電極となるように直流高電圧電源２３の負極に接続される。

その他の構成は、実施例１の装置と同じであるので、同一構成要素に同一の符号を付して示しその詳細な説明を省略する。

長さの長い電極２１ａはその先端の尖頭部分と隣接する正極放電部２０ｐの電極２２ｐの平板部分との間で正極性のコロナ放電を行う。そして長さの短い電極２１ｂは、先端の尖った部分と隣接する長さの長い電極２１ａの平板部分との間で負極性のコロナ放電を行う。

したがって、帯電部２０は、長さの長い放電電極２１ａで２分され、その下部に正極放電部２０ｐが、そしてその上部に負極放電部２０ｎが構成される。これらの放電部と集塵部３０との間の連通路の部分に、長さの長い放電電極２１ａの先端と対向して仕切り板６を設けて、集塵部３０へ送る両極性の帯電された浮遊粒子を含む空気が互いに交じり合わないようにする。集塵部３０では、仕切り板６を中間部の電極板の一つと端部を当接または近接して配設することにより、それぞれ正極性帯電粒子と負極性帯電粒子とを処理する室が区分される。

このような実施例３の装置においても、矢印でしめすように電気集塵装置１０へ送られた処理すべき空気は、帯電部２０において、正極放電部２０ｐおよび負極放電部２０ｎで発生される正極性イオンおよび負極性イオンによりそれぞれに含まれる浮遊粒子が正極性および負極性に帯電される。

正極性および負極性に帯電された空気および浮遊粒子は、その極性を保ったまま互いに交じり合うことなく集塵部３０へ送られ、浮遊粒子が集塵部のそれぞれの集塵電極室３０ｐ、３０ｎの集塵電極に捕集される。集塵されなかった浮遊粒子および除電されなかったイオン化空気は集塵電極室３０ｐ、３０ｎから共通の通風路３０ｃへ出て交じり合い、ここで極性の異なる電荷が互いに結合することにより、中和し除電される。このため、電気集塵装置の下流における施設の壁面等に浮遊粒子が付着することが抑制され、壁面の汚損が防止される。

実施例１、２および３における集塵装置の集塵部３０においては、ともに集塵電極３１と接地電極３２に矩形波状または、台形波状の１Ｈｚ以下の低周波の交流の高電圧が加えるようするのがよい。

以上説明したようにこの発明によれば、電気集塵装置の１つの帯電部２０における２つの区画された正極放電部と負極放電部において、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を正極および負極に帯電させ、この正極および負極の帯電粒子を交じり合わないようにして集塵部３０に送り、この集塵部３０において交流電界により集塵電極に集塵するようにしているので、集塵部においては、集塵効率が低下することなく高効率で集塵される。そして集塵部３０では交流電界で集塵が行われるので、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ることにより、捕集粒子の再飛散が抑制される。集塵部３０で捕集することができなかった一部の負極性帯電粒子および負極性イオンと正極性帯電粒子および正極性イオンは、集塵電極室へ繋がる共通の通風路３０ｃ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、これらによって形成される空間電界が弱くなるため、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。 この発明の第３の実施例の電気集塵装置を示す構成図。 従来の電気集塵装置の基本的な構成を示す構成図。 中和手段を備えた第１の従来の電気集塵装置を示す構成図。 中和手段を備えた第２の従来の電気集塵装置を示す構成図。

１０ 電気集塵装置
２０ 帯電部
２０ｐ 正極放電部
２０ｎ 負極放電部
３０ 集塵部
５、７ 絶縁遮蔽板
６ 仕切り板

Claims (3)

1. コロナ放電により供給される空気をイオン化して空気中の浮遊粒子を帯電させる帯電部と、この帯電部で帯電された空気中の浮遊粒子を、高電界を形成する電極に吸着して捕集する集塵部とを備えた二段構成の電気集塵装置であって、前記帯電部に、正極性放電を行う正極放電部と負極性放電を行う負極放電部とを互いに分離して設け、この帯電部の正極性放電部および負極性放電部で正極性および負極性に帯電された空気を互いに交じり合わないようにして前記集塵部へ送り、この集塵部の後段で交じり合わせるようにした電気集塵装置において、
   前記帯電部の正極放電部と負極放電部の間に両者間を遮蔽する絶縁遮蔽板を設け、かつ前記集塵部の中間部の電極板間に集塵部を２つに区分する絶縁遮蔽板を設け、さらに、前記帯電部と集塵部との間の連通路部を、前記絶縁遮蔽板と一体または別体の仕切り板により仕切り、前記帯電部で正極性および負極性に帯電された空気が前記帯電部、連通路部および集塵部において交じり合わないようにしたことを特徴とする電気集塵装置。
2. コロナ放電により供給される空気をイオン化して空気中の浮遊粒子を帯電させる帯電部と、この帯電部で帯電された空気中の浮遊粒子を、高電界を形成する電極に吸着して捕集する集塵部とを備えた二段構成の電気集塵装置であって、前記帯電部に、正極性放電を行う正極放電部と負極性放電を行う負極放電部とを互いに分離して設け、この帯電部の正極性放電部および負極性放電部で正極性および負極性に帯電された空気を互いに交じり合わないようにして前記集塵部へ送り、この集塵部の後段で交じり合わせるようにした電気集塵装置において、
   前記帯電部における正極放電部と負極性放電部の境界部分に長さの異なる放電電極を隣接して設け、前記帯電部と集塵部との間の連通路部分に一端を前記長さの長い放電電極の先端に、他端を前記集塵部の電極板の１つに当接または近接して仕切り板を配設し、前記帯電部で正極性および負極性に帯電された空気が前記帯電部、連通路部および集塵部において交じり合わないようにしたことを特徴とする電気集塵装置。
3. 請求項１または２に記載の電気集塵装置において、前記集塵部に、矩形波状または台形波状の波形を有する交流の高電圧を加えることを特徴とする電気集塵装置。

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