JPH08252480A - 電気集塵方法及び電気集塵装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電気抵抗値の高い塵埃の電気集塵において逆
電離を防止し、効率低下なく低い電界強度による集塵作
業を実現する。 【構成】集塵極４に連続的高速振動を与え、堆積塵埃８
を連続的に落下させ、表面の導電性を確保し、帯電塵埃
からのイオン電荷の放電をスムーズに行わしめ、逆電離
を防止する。また集塵極４の水平断面をジグザグ型と
し、放電をより確実に行わしめる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は空気中の塵埃の電気集塵
に関するものであり、特に電気抵抗値の高い微粒塵埃の
電気集塵に関するものである。

【０００２】

【従来技術と問題点】空気中に浮遊する微細な塵埃を捕
集する方法として、電気集塵が古くより行われている。

【０００３】電気集塵の原理は、広い面積をもち、鉛直
方向に配設され、通常はアースされた集塵極にたいし
て、先端が鋭角を形成する放電極に、通常は負極性直流
高電圧を印加して、コロナ放電を発生させる。其の際両
電極間に、生成される負極性イオンおよび自由電子（以
下単にイオンと称する）を塵埃に吸着させて帯電させ、
クーロン力により両電極間を飛行させ集塵するものであ
る。それゆえ空気の流れまたは塵埃の進行方向にたい
し、直角方向に放電極と集塵極を配置すれば、生成され
たイオンが確実に塵埃と衝突し、従って均一に帯電す
る。またその帯電率はイオンの発生量が多いほど高くな
り、従って高い集塵効率を得ることが出来ることにな
る。しかるにイオンの発生量は、電流量が多いほど多
く、従って放電極への印加電圧が高いほどイオン発生量
が多くなり、塵埃帯電率が高くなり、集塵効率が高くな
る。また印加電圧が高いほど電界強度が強くなり、帯電
した塵埃にたいしクーロン力が強く働くので、集塵効率
が高くなる。すなわち電圧は二重に効果を発揮する。し
かし電圧を上げ、過度に電界強度を強くするとスパーク
が発生し、アーク放電となり、均一なコロナ放電が形成
されないため、塵埃の帯電率が低下し、集塵効率が低下
するのみならず、大電流が流れ電源を破壊したり電極を
破損したりする。またアーク放電やスパークが発生しな
いとしても、電圧を上げ電界強度を過度に強くすると、
空気中のガスが分解し有害なガスが発生するので、でき
るだけ低い電界強度で集塵することが望まれている。

【０００４】ところで空気により搬送され、集塵装置の
集塵部に近ずいた塵埃は、放電極から発生するイオンを
吸着し帯電すると、クーロン力により強く放電極に反発
し、集塵極方向に飛行し衝突する。其の際集塵極に衝突
した塵埃は吸着したイオンの電荷を放出する。電荷を放
出しクーロン力を失った塵埃は、電気絶縁性を持ってい
れば、ファンデアワールス力による比較的弱い力で集塵
極と付着し堆積する。また堆積した塵埃は電気絶縁性を
保有していても、多少の導電性を持っていれば、塵埃が
堆積していても集塵極表面の極性、すなわちアース電位
が維持され、帯電した新しい塵埃が集塵極に衝突し、放
電し、付着できる。それゆえ集塵作業の進行により、堆
積した塵埃は厚みに比例して電気抵抗値を次第に増大さ
せるが、槌打ちにより塵埃を適宜の時間間隔で剥離すれ
ば、その導電性を回復し、集塵作業を安定して継続でき
ることになる。すなわち適度の電気抵抗値（通常概ね１
０^４〜１０^１１Ω−ｃｍ）のとき高い集塵効率が得られ
る。また塵埃相互も上記の適度な電気抵抗値を保有すれ
ば、ファンデアワールス力で付着し、その粒径を増大さ
せる。それゆえ集塵操作が進行すると、堆積した塵埃粒
子の大きさは、衝突前の塵埃の大きさに比し、数１０倍
〜数千倍の大きさに成長することになる。それゆえ集塵
極を塵埃濃度に応じ適宜の頻度、通常は数分に１回程度
の頻度で槌打ちを行えば、堆積した塵埃は集塵極から剥
離され、風速に打ち勝って重力により落下するので、サ
ブミクロンの粒子も、集塵装置の下部に配設されるホッ
パーに回収することが可能となる。ただし槌打ちによ
り、塵埃の一部が再飛散し集塵効率を低下させるので、
その頻度はできるだけ少なくするように行われている。

【０００５】しかし電気抵抗値が過度に高い珪酸塩類な
どの塵埃の場合、塵埃の堆積に伴い集塵極表面の電気的
抵抗値が次第に増大し、衝突した塵埃からの放電がスム
ーズに行われなくなる。また集塵極の形状、槌打ちの強
さや頻度により、塵埃の剥離が均一に行われず、集塵極
の１部に塵埃の付着しない部分が発生する。この場合イ
オンの電荷は、塵埃が剥離した部分や静電遮蔽され塵埃
付着の少ない面、すなわち被静電遮蔽面に沿面放電する
ので、集塵効率は低下するものの集塵効果が持続する。
しかし時間の経過とともに、それらの部分も絶縁性の高
い塵埃で被覆され、ついには全面的に被覆される。それ
ゆえ集塵極表面に放電極と極性を等しくする電荷が次第
に蓄積され、放電極と集塵極表面との空間電界強度が低
下するため、ほとんど放電しなくなり、イオンの発生量
が著しく減少する。それゆえ帯電しない塵埃が大量に発
生し、集塵極に塵埃が近ずかない。また帯電した１部の
塵埃が集塵極に近ずいても反発され集塵極に衝突しなく
なる。すなわち集塵効率が著しく低下する。そこで放電
極への印加電圧を上昇させると、集塵極表面での反発力
に勝って放電電流が増加し、堆積が進行する。しかし印
加電圧を次第に高くしていくと、終に塵埃の保有する電
気抵抗にたいし局部的に破壊電圧を越え、その部分で一
種のアーク放電が形成される。そのため両電極間の電気
抵抗値が極端に低下し、通常より大電流が流れるが、コ
ロナ放電が均一に形成されないため、イオンが塵埃と均
一に衝突せず、従って塵埃の帯電率が低下し、集塵効率
が著しく低下する。この現象は一般に逆電離現象と称さ
れていて、、上述のごとく電気抵抗値の大きい塵埃が集
塵極全面を被覆し、印加電圧が塵埃の破壊電圧を超えた
ときに発生した。

【０００６】その問題を解決するため、放電極に与える
印加電圧や電流を制御したり、電圧波形をパルス状とし
パルス幅を制御して、スパーク電圧を増大させることに
より集塵効率を向上させる方法が種々行われている。し
かしこれらの方法はいずれも印加する最高電圧の増大を
伴うため、焼却炉の廃ガスのようにハロゲン元素を含有
する高温空気に高電圧を印加した場合、印加電圧の高さ
に応じて有害ガスの発生量が増大するため好ましくな
い。また電圧の高さを上げるに従い槌打ちによる衝撃も
強くせざるを得ず、逃散量が増大し効率低下を招いた。

【０００７】そこで特公昭５９−２６３４７において、
電気抵抗値の高い塵埃にたいし、集塵極に小衝撃を加え
塵埃を圧密させることにより、電気抵抗値を低下させる
方法が開示されている。この方法によれば集塵極に、大
きな槌打ちの他に小衝撃を多数回加えるので、空気中に
導電性のガスや導電性塵埃を含む場合、導電性増大効果
が大きく得られ、逆電離が防止できる。しかし導電性ガ
スや導電性塵埃を含まない場合、導電性向上効果が得ら
れない。そのため小衝撃を多数回加えても、必ずしも頻
度が充分多くないため逆電離現象を防止できなかった。
すなわち小衝撃による剥離速度より塵埃の堆積速度が早
いため、集塵面や静電的に遮蔽された部分への塵埃の堆
積を必ずしも防止できない。そのため集塵面が被覆さ
れ、導電性を失い、逆電離が発生する。一旦逆電離が発
生すると、小衝撃では、塵埃が剥離せず、従って逆電離
が解消せず集塵効率が低下した。それゆえ小さな槌打ち
の他に大きな槌打ちを行わざるを得ず効率低下となっ
た。

【０００８】本発明は従来の問題点に鑑みて、電気抵抗
値の高い粉塵を含む高温ガスにも適用できる単純な構造
の集塵極を用いて、特別の調質剤を用いないで、逆電離
を防止し、また特別に高い電圧を用いないで高い集塵効
率を維持する電気集塵方法を提供するものである。

【０００９】

【問題を解決する手段】問題解決のために、本発明が提
供する手段は、広い集塵面を保有する集塵極を鉛直方向
に配設し、該集塵極に対峙し先鋭な放電極を鉛直方向に
配設し、該放電極に直流高電圧を印加して行う電気集塵
において、前記集塵極に連続的高速振動を与えることを
特徴とするものであり、集塵極の水平断面が、放電極に
向かって、凸面と凹面が連続するジグザグ断面を形成す
ることを含むものである。

【００１０】

【作用】上記の手段にによる作用につき以下に実施例に
基ずき説明する。すなわち図１は長方形断面が１８０度
ずつ反転して連続形成された集塵極の配設例を示すもの
である。また図２は連続的振動を与える振動装置例を示
す鉛直断面図である。

【００１１】図１において２は放電極であり、ステンレ
ス線またはピアノ線などの細い線で形成され鉛直方向
に、配設されている。放電極２の数は処理空気量に応じ
て複数個具備される。４は集塵極であり、１０は振動装
置、２６は直流電源であり、３０は空気の流れの方向を
示す。集塵極４はアースされ、空気流れ方向３０に平行
に、鉛直方向に配設される。放電極２と集塵極４の面と
の距離は塵埃の濃度や、処理する空気の量に応じて設定
される。放電極２には直流電源２６より直流高電圧が印
加される。印加電圧は空気温度により変化するが、コロ
ナ放電が形成される程度の電界強度となるように設定さ
れる。また８は堆積塵埃を示す。

【００１２】集塵極４は鋼板で形成され、長方形型断面
を１８０度ずつ反転させたジグザグ形状となっている。
集塵極形状はまた平板や円筒型集塵極など各種の形状が
用い得るが、図１や図３に示すごとく、凸面と凹面が連
続するジグザグ形状が熱歪みに強く、また振動が均一に
伝達出来るので好ましい。さらに凹面が凸面により静電
遮蔽されるので、放電極からの電気力線が遮蔽される。
それゆえ帯電塵埃に働くクーロン力が弱くなるので集塵
極４には通常の強い槌打ち装置が必要がない。振動装置
１０は図２に示すごとく、上部フレーム２２に支持され
たカム１１、従動ホイール１２を付設する振動子１３、
および支持具１４よりなり、主フレーム２０、上部フレ
ーム２１、２２に固設される。カム１１は図示しないモ
ーターおよび変速機により定められた速度で回転し、振
動子１３を上下方向に連続的に振動させ、下部フレーム
２３に固設された集塵極４を打撃し振動させる。振動子
１３は支持具１４、スプリング１６により支持される。
振動子１３の振動回数は塵埃の粒径によって変化させれ
ばよいが、通常毎秒１回以上、すなわち毎分６０回以上
必要であり、毎分１５０〜３００回がさらに効果が増大
するので好ましい。また衝撃の強さは塵埃を僅かに落下
させればよく、特別に強力な振動が必要でない。過度に
強い衝撃は剥離した塵埃を空気流れの中に逃散させ、集
塵効率を低下させるので好ましくない。

【００１３】集塵極４への振動は振動子１３を用いる代
わりに、圧電素子を用いて、５０ｋＨｚ以下の低周波領
域の超音波振動を与えてもよい。

【００１４】上記の手段によって電気抵抗値の高い塵埃
を集塵した場合、集塵極４に連続的高速振動を与えてい
るので、集塵極４にファンデアワールス力による弱い力
で付着している堆積塵埃８が、振動と自重で落下し、塵
埃厚みが低下する。それゆえ堆積塵埃８はその電気抵抗
値を低下させるので、堆積塵埃８がイオン電荷を放電す
る。それゆえ集塵極４の表面の導電性が実質的に失われ
ない。すなわち逆電離が発生しない。それゆえ強い衝撃
を与えずとも付着した堆積塵埃８が剥離し落下する。剥
離し落下した塵埃は、集塵極４の近い位置を空気流れに
乗り出口方向に進むが、放電極２から飛来するイオンを
吸着し、または新しい帯電塵埃との衝突により帯電し、
その粒径を増大し、密度と重量を増大させ、再び集塵極
４に吸着される。この動作が連続的に繰り返されるた
め、集極４を剥離した堆積塵埃８は、集塵極４の表面か
ら大きく離れることなく、次第にその粒径と落下速度を
増大しながら連続的に落下する。従って空気の通過速度
を適度に設定し、適宜の数の放電極２と集塵極４を配設
すれば、特別に強い槌打ちをおこなわなくとも、堆積塵
埃８は集塵極４の下部に配設される図示しないホッパー
に連続的に回収されることになる。また集塵極４がピッ
チの小さいジグザグ断面を形成しているため、放電極２
からの電気力線は集塵極４の凸面５により静電遮蔽され
るので、帯電した塵埃も凹面６へ付着しにくく、付着し
ても電気力線が作用しないので、帯電塵埃に働くクーロ
ン力が弱く、かつ連続的に振動が与えられるので、より
容易に剥離落下し、従って導電性を失わない。それゆえ
集塵極４の凸面５に衝突した帯電塵埃から凹面６に向か
って沿面放電が行われる。すなわち、より確実に逆電離
が防止できる。またジグザグの間隔が狭いピッチで連続
しているので、熱応力や衝撃応力による歪みが小さく従
って導電面が放電極に平行して確保される。従ってコロ
ナ放電が、空気流れまたは塵埃の流れと交差するので確
実に帯電する。それゆえ単なる平板形状の集塵極に比し
て、より安定した集塵効果が持続できることになる。

【００１５】放電極２に印加する電圧波形は直流高電圧
とすればよいが、本発明はこれに限定されるものでな
く、直流パルス高電圧を用いてもよい。ただし最高電圧
は平坦な直流の場合と同様とするのが、有害なガス発生
が無いので好ましい。

【００１６】

【発明の効果】本発明によれば、集塵極４に連続的な高
速振動を与えるので、堆積塵埃８を連続的に落下させ、
厚みを低下させる。それゆえ集塵極４の表面が導電性を
失わず、堆積塵埃８のイオン電荷を連続的に吸収するの
で逆電離が発生しない。それゆえ電気抵抗値の高い塵埃
にたいし、比較的低い電界強度、すなわち放電極２がコ
ロナ放電を発生する程度の電圧、電界強度で集塵しても
集塵効率が低下しない。従って有害なガスが発生しな
い。また堆積塵埃８はファンデアワールス力による弱い
力で集塵極４に付着しているので、過度に強い衝撃を与
える必要がなく、比較的弱い振動で剥離できる。それゆ
え塵埃は大きく飛散せず、塵埃が連続的に回収できる。
それゆえ安定した高い効率で集塵作業が継続できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の配設例を示す水平断面図

【図２】本発明の振動装置を示す垂直断面図

【図３】本発明の別例を示す水平断面図

【符号の説明】

２、 放電極 ４、 集塵極 ５、 集塵極４の凸面 ６、 集塵極４の凹面 １０、 振動装置

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 広い集塵面を保有する集塵極をアースし
   て、鉛直方向に配設し、先鋭な放電極を前記集塵極に対
   峙し、鉛直方向に配設し、直流高電圧を印加して行う電
   気集塵において、前記集塵極に連続的高速振動を与える
   ことを特徴とする電気集塵方法
2. 【請求項２】 広い集塵面を保有し、鉛直方向に配設さ
   れる集塵極と、該集塵極に対峙し、鉛直方向に配設され
   る先鋭な放電極および前記集塵極に連続的高速振動を与
   えるための振動装置を具備する電気集塵装置
3. 【請求項３】 集塵極の水平断面が、放電極に向かっ
   て、凸面と凹面が狭いピッチで連続する、ジグザグ断面
   で形成されていることを特徴とする請求項２に記載の電
   気集塵装置