JPH0551352B2 - - Google Patents

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JPH0551352B2
JPH0551352B2 JP32511188A JP32511188A JPH0551352B2 JP H0551352 B2 JPH0551352 B2 JP H0551352B2 JP 32511188 A JP32511188 A JP 32511188A JP 32511188 A JP32511188 A JP 32511188A JP H0551352 B2 JPH0551352 B2 JP H0551352B2
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Description

【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］ 本発明は、コロナ放電を利用し、排気ガス等の
高温気流中に含まれる微細粒子を帯電液滴粒子と
結合させて分離除去する装置に関するものであ
る。 ［従来の技術］ 本発明者は、先に特開昭62−19262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
対向する筒状電極との間に高電圧を印加すること
により、上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、流路を内壁にその微細粒子が付着したり、電
極間の間隙に微細粒子が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、
そのため捕集対象の微細粒子や、電極間の電位差
が制限されるという問題があつた。 ［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
いものであつても、短絡することなく、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、本発明の分離装置は、
微細粒子を含む高温気流が導入される導気管の先
端を噴霧室に開口させ、上記導気管内に、電気絶
縁性材料からなる支持体に設けた凹部内底に中空
針電極の先端を開口させると共に、その凹部の口
縁部内面に中空針電極に対向する筒状電極を配設
した電極組立体を、周囲の導気管との間に高温気
流の通過間〓を介在させると共に、上記凹部の開
口を高温気流の下流側である噴霧室に向けて配設
し、上記中空針電極を通してその先端開口に供給
される液体の流路を導気管内の高温気流によつて
加熱可能にして液体の供給源に接続し、上記高温
気流及び中空針電極からの帯電液滴粒子が流入す
る噴霧室の内周面に筒状の集塵電極を設け、前記
筒状電極を、中空針電極及び集塵電極との間に高
電圧を印加する直流高圧電源に接続し、上記噴霧
室の下流側周囲に、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筒を設ける
ことにより構成している。 ［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よる加
熱作用を受けて、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
によつ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。 このようにして液体が微粒化された高温気流
は、高速旋回噴霧流となつて噴霧室内に拡がり、
気流中の液体の微粒子が慣性力や遠心力、集塵電
力による電場の作用により、噴霧室内の周辺側に
移行するが、その際に、電極組立体の周囲を通し
て送給される高温気流と交錯し、高温気流中に含
まれる灰や煤等の微細粒子と液体の微粒子が衝突
や接触により結合し、液体の微粒子により高温気
流中の微細粒子が捕捉される。 さらに、この微細粒子を捕捉いた帯電液滴は、
上述した慣性力、遠心力等により気流から分離さ
れ、噴霧室内の周辺側に移行し、捕集筒において
分離除去される。 上記電極組立体においては、電気絶縁性材料か
らなる支持体の凹部内底に中空針電極を設け、そ
の凹部の口縁部内周面に筒状電極を対向配置し、
この凹部の開口を高温気流の下流側に向けて配設
しているが、このような構成は、上記凹部に高温
気流が流入するのを抑制し、中空針電極や筒状電
極、及びそれらの間が、高温気流中の微細粒子に
よつて汚染されるのを防止し、特に高温流体中に
含まれる微細粒子が煤等の電気抵抗の小さいもの
である場合に、それらが電気的に短絡したりする
のを有効に防止するものである。 また、中空針電極を通して供給した水を高温気
流の熱で蒸発させると、その水蒸気の大きな気化
熱により高温気流の温度が低下し、ガスの粘性が
低下して高温気流からの微細粒子の分離が一層効
果的に行われ、しかも、中空針電極と筒状電極と
の間の湿度が高められるので、電極間でのコロナ
電流が減少して、火花電圧が上昇し、高温領域で
も安定に運転し得る荷電電圧が上昇し、高温気流
中の微細粒子の捕捉を効果的に行うことが可能に
なる。 ［実施例］ 第１図は本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置から排出
される300℃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管１を通し
てこの分離装置に導入される。 導気管１内には、セラミツクス等の電気絶縁性
材料からなる支持体３に中空針電極４及び筒状電
極５を設けた電極組立体２が、導気管１の内面と
の間に気流の通過間隙６を介して保持されてい
る。この電極組立体２は、上記電気絶縁性材料の
支持体３にカツプ状をなす凹部７を設け、この凹
部７の内底に、先端外面を放電に適した円錐面状
に形成してなる中空針電極４の先端ノズルを開口
させると共に、その凹部７の口縁部内周面に、中
空針電極４に対向する筒状電極５を配設したもの
で、上記凹部７の開口を高温気流の下流側に向け
て配設している。 上記中空針電極４は、それを通して供給される
水等の液体の流路を導気管１内の高温気流によつ
て加熱可能にして液体の供給源８に接続してい
る。この供給源８からの液体の供給は、特に加圧
装置等による圧送を必要とせず、供給源８の容器
等から連続的または間欠的に自然流下させること
ができる。 また、上記導気管１が開口して、導気管１から
の高温気流及び中空針電極４からの帯電液滴粒子
が流入する噴霧室１０には、その内周面に筒状の
集塵電極１１を設け、前記筒状電極５を、中空針
電極４及び集塵電極１１との間に高電圧を印加す
る直流高圧電源１２に接続している。 上記噴霧室１０の下流側には、噴霧室１０にお
い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筒１４を設けている。この
捕集筒１４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１５を設けて、導気管１から流入して微細粒子
を除去された高温気流を排出可能にすると共に、
その排気管１５の周囲に、ガラスワール等の濾材
１７を充填した集塵室１６を設けている。この集
塵室１６は、上流側を上記集塵電極１１の内周に
開口させ、下流側を、必要に応じて若干の負圧を
発生させる吸入ポンプに接続し、あるいは排気管
１５に設けた孔を通してその排気管１５内の気流
に合流させるものである。 このような構成を有する分離装置においては、
導気管１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に
よる加熱作用を受けるため、電気絶縁性の支持体
３における凹部７内に噴出す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５
の間に形成される電界内に噴出されるため、静電
作用によつ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。また、静電的微粒化により分裂した帯
電液滴は、自己分裂によつて微粒化が一層促進さ
れる。 このようにして液体が帯電液滴として微粒化さ
れた高温気流は、高速旋回噴霧流となつて噴霧室
１０内に拡がり、気流中の液体の微粒子がサイク
ロンと同様な効果により噴霧室１０内の周辺側に
移行するが、その過程において、電極組立体２の
周囲の通過間〓６を通して送給される高温気流と
交錯し、慣性力、遠心力と静電吸着効果の特性が
有効に利用されて、高温気流中に含まれる灰や煤
等の微細粒子と液体の微粒子が衝突や接触により
結合し、液体の微粒子による高温気流中の微細粒
子の捕捉が促進される。さらに、この微細粒子を
捕捉した帯電液滴は、上述した慣性力、遠心力、
並びに筒状電極５と集塵電極１１との間の電場の
作用により気流から分離され、噴霧室１０内の周
辺側に移行する。 噴霧室１０の下流側に設けた捕集筒１４は、灰
や煤等の微細粒子を捕捉して噴霧室１０内で周辺
側に移行した液体の微粒子を分離除去するための
もので、導気管１から流入して微細粒子を除去さ
れた高温気流は、中心に設けた排気管１５を通し
て排出され、一方、噴霧室１０の周囲の集塵電極
１１側に移行した微粒子を含む気流は、排気管１
５の周囲の集塵室１６内に流入し、そこで微粒子
を捕捉された後に排出される。 上述した分離装置の電極組立体２においては、
セラミツクス等の電気絶縁性材料からなる支持体
３の凹部７内底に中空針電極４の先端ノズルを開
口させ、その凹部７の口縁部内周面に筒状電極５
を対向配置し、この凹部７の開口を高温気流の下
流側に向けて配設しているが、このような構成
は、上記凹部７に高温気流が流入するのを抑制
し、中空針電極４や筒状電極５、及びそれらの間
が、高温気流中の微細粒子によつて汚染されるの
を有効に防止するものである。 即ち、上記凹部７を高温気流が通過するような
構成では、特に、その高温気流中に含まれる微細
粒子が煤等の電気抵抗の小さいものである場合
に、電極４，５や支持体３の内面に気流中の微細
粒子が付着したり、あるいは電極４，５間にその
微細粒子が高濃度に含まれる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る。しか
るに、上記構成によれば、凹部７に高温気流が流
入するのが抑制されるため、電極４，５の周囲を
安定的な絶縁状態に保つことができ、上記のよう
な問題が解消されて、捕集対象の微細粒子や、電
極間の電位差についての制約がなくなると同時
に、両電極間の印加電圧を高くして、微細粒子の
捕集効率を高めることができる。 また、上述した構成により中空針電極４に水を
供給し、それを高温気流の熱で蒸発させて、ノズ
ルから蒸気として噴出させると、その水蒸気の大
きな気化熱により高温気流の温度が低下し、ガス
の粘性を下げるため、高温気流からの微細粒子の
分離が一層効率的に行われ、しかも、中空針電極
４と筒状電極５との間には常に湿り飽和蒸気が存
在し、その間の湿度が高められるので、それによ
つて電極４，５間でのコロナ電流が減少し、火花
電圧が上昇するので、高温領域でも安定に運転し
得る荷電電圧が上昇し、高温気流中の微細粒子の
捕捉を効果的に行うことが可能になる。 次に、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、
中空針電極の頂角α＝60°、同電極のノズル口径
Φ＝0.3mm、同外径Ｄ＝４mm、筒状電極の内径ｄ
＝10mm、同外径φ＝12mm、同幅Ｈ＝５mm、対向角
β＝60°、電極間隔Ｌ＝10mmとし、中空針電極の
ノズルを通して供給する液体として、自然流下の
水（流量約150mg／sec）を用い、導気管を通して
100℃、風速約20ｍ／secの高温気流を流した場合
における印加電圧と放電電流の関係を示してい
る。 また、第３図は、筒状電極の内径ｄ＝31mm、電
極間隔Ｌ＝10mmとした点以外は第２図の場合と同
様とし、導気管を通して165℃及び200℃で、それ
ぞれ風速約20ｍ／secの高温気流を流した場合に
おける印加電圧と放電電流の関係を示している。 さらに、ポツト式強制排気式石油ストーブから
放出される灯油燃焼ガスを導気管をして導入し、
次のような条件で微細粒子の分離効果を確かめ
た。なお、排気気流中の微細粒子の量は、デジタ
ル粉塵計で計測した。 電極間隔(A)：60mm 集塵面位置(B)：80mm 排気管内径（D1）：31mm 排気管外径（D2）：35mm 集塵電極内径（D3）：78mm 噴霧室内径（D4）：88mm 有効面積 排気管：7.5×10-4m2 集塵面：4.78×10-2m2 この実験により、次のような結果を得ることが
できた。
【表】 ［発明の効果］ 以上に詳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、中空針電極
及び筒状電極の周囲に微細粒子を含む高温気流体
が流れないようにしているので、それらへの微細
粒子の付着が防止され、微細粒子が電気抵抗の小
さいものなどであつても、その物性的性質とは無
関係に効果的に分離捕集を行うことができ、ま
た、中空針電極から噴出した帯電液滴が一様に分
散して、高速噴霧旋回流が生成されるため、各種
大きさの微細粒子を捕捉することができ、集塵効
率の高い効果的な集塵を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に係る分離装置の実施例を示す
断面図、第２図及び第３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……電極組立体、３……支持
体、４……中空針電極、５……筒状電極、６……
通過間〓、７……凹部、８……供給源、１０……
噴霧室、１１……集塵電極、１２……直流高圧電
源、１４……捕集筒。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ 微細粒子を含む高温気流が導入される導気管
    の先端を噴霧室に開口させ、上記導気管内に、電
    気絶縁性材料からなる支持体に設けた凹部内底に
    中空針電極の先端を開口させると共に、その凹部
    の口縁部内面に中空針電極に対向する筒状電極を
    配設した電極組立体を、周囲の導気管との間に高
    温気流の通過間〓を介在させると共に、上記凹部
    の開口を高温気流の下流側である噴霧室に向けて
    配設し、上記中空針電極を通してその先端開口に
    供給される液体の流路を導気管内の高温気流によ
    つて加熱可能にして液体の供給源に接続し、上記
    高温気流及び中空針電極からの帯電液滴粒子が流
    入する噴霧室の内周面に筒状の集塵電極を設け、
    前記筒状電極を、中空針電極及び集塵電極との間
    に高電圧を印加する直流高圧電源に接続し、上記
    噴霧室の下流側周囲に、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筒を設
    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。
JP63325111A 1988-12-23 1988-12-23 高温気流中における微細粒子の分離装置 Granted JPH02172544A (ja)

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