JPH02164463A - 高温気流中における微細粒子の分離装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、排気ガス等の高温気流°中に含まれる微細粒
子を分離除去する装置に関するものである。

［従来の技術］ 木発明者は、先に特開昭Ｅｔ２−１９２６２号により排
気ガス等の高温気流中に含まれる灰、煤等の微細粒子を
分離除去するための手段を提案している。その分離除去
手段は、高温気流中に中空針電極内を通じて液体を添加
し、この針電極とそれに対向する筒状Ｔｒｔ極との間に
高電圧を印加することにより、ｈ記液体を微粒化して、
その液体粒子により上記高温気流中の微細粒子を捕捉さ
せたうえで、液体粒子を捕集するようにしたものである
。

このような分離除去手段は、電気抵抗が大きい微細粒子
の捕捉を行う場合や、電極間の電位差が比較的小さい場
合には有効であるが、煤等の電気抵抗の小さい微細粒子
の分離除去を行う場合には、流路の内壁にその微細粒子
が付着したり、電極間の間隙に高濃度の気流が充満した
りすると電極間において短絡することがあり、そのため
電極間の電位差゛が制限されるという問題があった。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明の技術的課題は、帯電液体微粒子による吸着効果
を利用して、高温気流中の微細粒子の捕捉を行うに際し
、その微細粒子が電気抵抗の小さいものであっても、効
果的に分離捕集を行うことが可能な分離装置を得ること
にある。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するため、本発明の分離装置においては
、微細粒子を含む高温気流を導入する導気管の噴霧室へ
の開口部分の内面に、先端部分を円錐面として拡開させ
た筒状電極を設けると共に、上記噴霧室に先端を導気管
側に向けた中空針電極を筒状電極に対して対向設置し、
その中空針？！電極内の流路を、水等の液体を高温気流
によって加熱しながら供給６ｆ能に配設し、上記噴霧室
の内周面には筒状の内面電極を設け、上記筒状電極を、
中空針電極及び内面電極との間に高電圧を印加する直流
高圧電源に接続し、上記噴霧室に続けて高温気流中の微
細粒子を捕捉した液体の微粒子を分離除去する捕集管を
設け、導気管の噴霧室への開口部分において、筒状電極
の周囲に、外部から空気を導入して筒状電極の周囲の絶
縁状態を保持する空気流入間隙を設けている。

［作　用］ 導気管を通して微細粒子を含む高温ガスを導入し、且つ
中空針電極を通じて水等の液体を供給すると、その中空
針電極内の液体が高温気流中において加熱作用を受けて
いるため、気流中に吐出されるときの粘性が低下し、し
かも上記液体が中空針電極と筒状′電極の間に形成され
る電界内に噴出されるため、静電作用によっても表面張
力が低下し、その結果、液体の微粒化が著しく促進され
、荷＠法気状の微粒子になる。このようにして微粒子ヒ
された液体の微粒子は、高温気流中に含まれる微細粒子
と結合し、それによって高温気流中の微細粒子が液体の
微粒子に捕捉される。

微細粒子が微粒化した液体に捕捉された高温気流は、そ
の微粒子が噴霧室の周囲の内面電極側に分散し、捕集管
において分離除去される。

ヒ述した微細粒子の抽集分敲に際し、筒状電極の周囲に
設けた空気流入間隙には外部からの空気が導入され、こ
れによって筒状電極の周囲に微細粒子が付着するのを防
止される。その結果、筒状電極の周囲を安定的な絶縁状
態に保つことができ、微細粒子が電気抵抗の小さいもの
であっても、筒状電極と内面電極との間の放電が抑制さ
れる。

［実施例］ 第１図は未発明に係る分離装置の一実施例を示すもので
、この装置により微細粒子が除去される高温気流は、エ
ンジンその他の燃焼装首から排出される３００°Ｃ程度
以下の排気ガス等を主体とし、それらのガスは、高温気
流として、導気ｖ１を通して噴霧室２に導入される。

北記導気管１の噴霧室２へ開口する部分付近の内面には
、先端部分を円錐面として拡開させ、先端を先鋭なエツ
ジ状とした筒状電極３を設けている。また、この導気管
１の噴霧室２への開口部分には、先端が放電に適した円
錐面状の中空針電極４を、その先端を導気管ｌ側に向け
て対向設置し、中空針電極４内の流路５は、水等の液体
を高温気流によって加熱しながら供給できるように、高
温気流の流路中を横切って外部に導出している。この液
体の供給は、特に加圧装置等による圧送を必要とせず、
容器から連続的に自然流下させることができる。さらに
、上記噴霧室２の内周面には、噴霧液体によって捕捉さ
れた微細粒子の分数を調整するための筒状の内面電極６
を設けている。

上記筒状電極３に接続した直流高圧電源７は、中空針電
極４及び内面電極θとの間に高電圧を印加してそれらの
間に電界を形成するためのである。

一方、上記導気管ｌの噴霧室２への開口部分において、
筒状電極３の周囲には、外部から噴霧室２へ空気を導入
する空気流入間隙８を設けている。この空気流入間隙８
は、筒状電極３の周囲に若干の空気を流すことによって
微細粒子の付着を防止し、それによって筒状電極３の周
囲を安定的に絶縁状態に保つために設けたものである。

従って、特に大きな間隙を必要とせず１例えば、１００
−４００μｍ程度に設定することができる。しかも、そ
の空気流入間隙８に導入する空気は、特に加圧送入の必
要もなく、導気管１を流れる高温気流による吸引でも差
支えない。

従って、導気管１を通して微細粒子を含む高温ガスを導
入し、巨つ中空側電極４を通じて水等の液体を供給する
と、その中空針電極４内の液体が高温気流中において加
熱作用を受けているため。

気流中に吐出されるときの粘性が低下し、しかも上記液
体が中空針電極４と筒状電極３の間に形成される電界内
に噴出されるため、静電作用によっても表面張力が低下
し、その結果、液体の微粒化が著しく促進され、荷電蒸
気状の微粒子になる。

このようにして微粒化された液体の微粒子は、高温気流
中に含まれる灰や煤等の微細粒子とパン・デル・ワール
スカまたは電気付着力で結合しそれによって高温気流中
の微細粒子が液体の微粒子に捕捉される。

また、中空針電極４はその先端を導気管１側に向けて筒
状電極３内に液体を流出させるように設置しているので
、中空針電極４からの液体は微細化しながら周囲に拡が
ることになり、高温気流中の微細粒子の捕捉が効果的に
行われる。

上記高温気流中の微細粒子は、一般にその粒径が非常に
小さくて、電場の影響を受けにくく、特に排気ガス中に
多いカーボンは電場の影響を受けにくいため、そのまま
では捕捉が困難であるがヒ述のようにして微粒化した液
体の微粒子は、高温気流中の微細粒子に比べて粒径が大
きく、それによって微細粒子を捕捉させた場合には、そ
れらを気流中から容易に分離除去することが可能になる
。

噴霧室２に統〈ように設置された捕集管１０は、上記導
気管１内を通して導入された高温気流中から、微細粒子
を捕捉した液体の微粒子を分離除去するためのもので、
その中心に排気管１１を設けて、導気管Ｉからの高温気
流を排出可能にすると共に、その排気管１１の周囲に、
ガラスウール等の濾材１３を充填した集塵室１２を設け
ている。この集塵室１２は、上流側を上記内面電極６の
内周に開口させ、下流側をダンパ１４を介して若干の負
圧を発生させる吸入ポンプ１５に接続しているが、排気
管１１に設けた孔を通してその排気管１１に合流させる
こともできる。

捕集管ＩＯをこのように構成すると、導気管ｌ内を通し
て噴霧室２に導入され、灰や煤等の微細粒子が微粒化し
た液体の微粒子に捕捉された高温気流は、その微粒子が
噴霧室２の周囲の内面電極６側に分散し、微粒子が除去
された中心側においては気流の流速が大きく、それが排
気管１１を通して外部に排出される。＝・方、周囲の内
面電極６側に分散した微粒子を含む気流は、その微粒子
と共に集塵室１２内の濾材１３中に流入し、この濾材１
３に微粒子を捕捉されて、吸入ポンプ１５により吸引排
出される。

なお、ｗｌ細粒子を捕捉して濾材Ｉ３中に捕集されだ液
体の微粒子は、気流の温度が高いために逐次Ｍ発し、濾
材１３中には乾燥した微細粒子が蓄積される。

上述した微細粒子の捕集分離に際し、導気管１の噴霧室
２への開口部分において筒状電極３の周囲に設けた空気
流入間隙８には、外部からの空気が導入され、この空気
の流入によって筒状電極３の周囲に微細粒子が付着する
のを防止される。その結果、筒状電極３の周囲を安定的
な絶縁状態に保つことができ、筒状電極３と内面電極６
間の放電が抑制されて、両電極間の印加電圧を高くして
、効率を高めることができる。

次に５本発明者による実験の結果について説明する。

第２図は、第１図に示すような装置において、電極間圧
ｇｉＤを、Ｄ　＝　０．５．１０ｍｍとし、中空針電極
（ノズル口径０．３ｍｍ）を通して供給する液体として
、自然滴下のエタノール（流量的３０　Ｂ／５ｅｃ）を
用い、導気管を通して室温（２１’Ｃ）の気流を流した
場合における印加電圧（正極性）と放電電流の関係を示
している。ここでは、液体がエタノールの場合において
室温の気流を用いているが、この場合のエタノールの粘
性及び表面張力が８０℃の水の場合と殆ど変らないこと
から、８０℃の水の場合とほぼ同じ特性と考えられる。

また、ポット式強制給排気式石油ストーブから放出され
る熱風（温度１２０°Ｃ）を導気管を通して導入し、次
のような条件で微細粒子の分離効果を確かめた。なお、
排出気流中のＷｌ細粒子の量は、デジタル粉塵計で計測
した。

筒状電極内径　：３１ｍ＋ａ 筒状電極外径　：３５ｍｍ 同円錐面開き角二６０℃ 外　　径　　　　　　　：　　４　　■頂　　角　　　
　　　　　：　　６０　℃使　用　液　体：水（自然滴
下） 内面電極内径　＝８２ｍｍ ポンプ吸入速度：　　５　９．／＋ｌ１ｉｎ実験の結果
、筒状電極への印加電圧がＯｋＶの場合、排出気流中に
０．３２　ｍｇ／ｍ’の微細粒子が測定されたが、印加
電圧を８　ｋＶとし、中空針゛重接内を通して上記液体
を供給した場合には、０．１８　ｍｇ／ｍＺ　Ｌか微細
粒子が測定されず、２分の１に低下することが確かめら
れた。

なお、筒状′重接と内面電極との間の電気絶縁性は十分
に保持され、短絡は全くみもれなかった。

［発明の効果］ 上述した本発明の分離装置によれば、帯電液体微粒子に
よる吸着効果を利用して、高温気流中の微細粒子の捕捉
を行うに際し、その微細粒子が電気抵抗の小さいもので
あっても、効果的に分離捕集を行うことができ、また、
中空針電極を、導気管の開口部分に位置する筒状電極に
対向させ、先端を導気管側に向けて設置し、その針電極
内の流路から水等の液体を供給するようにしたので、帯
電液体微粒子が噴霧室に広く分散し、高温気流中の微細
粒子を効果的に捕捉させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施する装置の断面図、第２図は本発
明に関連する実験の結果を示す線図である。 １・・導気管、　　　２・会噴霧室、 ３命・暗状電極、　　４・舎中空針電極、５・・流路、
　　　　θφ・内面電極、７φ・直流高圧電源、８・・
空気流入間隙、１０・・捕集管。 第 図 第 図 ｗカロ電圧（ｋＶ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、微細粒子を含む高温気流を導入する導気管の噴霧室
   への開口部分の内面に、先端部分を円錐面として拡開さ
   せた筒状電極を設けると共に、上記噴霧室に先端を導気
   管側に向けた中空針電極を筒状電極に対して対向設置し
   、その中空針電極内の流路を、水等の液体を高温気流に
   よって加熱しながら供給可能に配設し、上記噴霧室の内
   周面には筒状の内面電極を設け、上記筒状電極を、中空
   針電極及び内面電極との間に高電圧を印加する直流高圧
   電源に接続し、上記噴霧室に続けて高温気流中の微細粒
   子を捕捉した液体の微粒子を分離除去する捕集管を設け
   、導気管の噴霧室への開口部分において、筒状電極の周
   囲に、外部から空気を導入して筒状電極の周囲の絶縁状
   態を保持する空気流入間隙を設けたことを特徴とする高
   温気流中における微細粒子の分離装置。