JPH08252481A

JPH08252481A - 電気集塵方法及び電気集塵装置

Info

Publication number: JPH08252481A
Application number: JP9579795A
Authority: JP
Inventors: Ikuo Tochisawa; 郁夫栃澤
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-03-15
Filing date: 1995-03-15
Publication date: 1996-10-01

Abstract

(57)【要約】【目的】電気抵抗値の高い塵埃の集塵作業において逆
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】アースされた集塵極４の一端または両端の近い
位置にパルス放電極６を配設し、アース電位をベース電
位とし、主放電極２と極性を等しくする直流パルス高電
圧を印加し、パルス放電極６の表面の導電性を確保し、
集塵極４からのイオンの電荷を吸収し、集塵極４表面の
アース電位を実質的に維持する。

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】空気流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、通常
は安全のため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直流高電圧、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。すなわ
ち電圧は二重に効果を発揮し集塵効率を高める。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、逆に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、集塵極
表面の極性、すなわちアース電位を維持するので、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１０^４〜１０^１１
Ω−ｃｍ）のとき高い電気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。

【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。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放電極からのイ
オンの発生量が減少し、ほとんど放電しなくなる。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
ずかず、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。それゆえ集塵効率が
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、その部分の電気抵抗値が極端に低下す
るため、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従って通常より大電流
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
電圧を局部的に超えたときに発生する。この現象が発生
したとき、電圧波形をパルス波形とし、印加最高電圧を
上昇させ、スパーク電圧ギリギリとなるように調節すれ
ば、効率は向上するものの、有害なガスの発生量も著し
く増大するため好ましくなかった。

【０００６】それゆえ逆電離現象を防止するため、特公
昭６１−４５８７において、両電極間に第３の電極とし
て格子状のグリッド電極を配設して、該第３電極に放電
極と同極性で、中間電位の直流高電圧またはパルス電圧
を印加し、逆電離を防止する方法が開示されている。こ
の方法によれば、集塵極に堆積した帯電集塵埃からの放
電を抑制する効果をもち、従って放電極の印加電圧を高
くしなくともイオンの反発を押さえる効果が得られる
が、塵埃の堆積量が増大し集塵極の電荷量が次第に増大
すると、グリッド電極への印加電圧も上昇させねばなら
ず、集塵極表面での蓄積電荷量が増大し、局部的絶縁破
壊が発生し、逆電離現象を発生させた。またグリッド電
極にパルス電圧を印加しても、集塵極がアース電位のと
き、グリッド電極のベース電圧が必ずしも集塵極と同電
位すなわちアース電位でなく、集塵極上の帯電塵埃から
の電荷を吸収しないため、集塵極表面の電荷が次第に蓄
積する。またグリッド電極にアース電位をベース電位と
する、放電極と同極性のパルス電圧が印加されるとして
も、必ずしもコロナ放電を発生しないため、グリッド電
極上に堆積する塵埃を剥離できず、次第にグリッド電極
表面の電気抵抗値が増大し、集塵極からのイオン電荷を
吸収することができなくなり逆電離が発生する結果とな
った。

【０００７】本発明は従来技術の問題点に鑑みて、電気
抵抗値の高い粉塵を含む高温ガスにも適用できる、比較
的単純な回路で形成された集塵極と主放電極およびパル
ス放電極を用いて逆電離を防止し、電界強度を特別に高
くしなくとも高い集塵効率を得ることができる電気集塵
方法および電気集塵装置を提供するものである。

【０００８】

【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、細い線で形成された主放電極と、該主放
電極に対峙して配設され、アースされ、広い面積を保有
する集塵極との間に、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の一端または両端の近い位置に、
該集塵極との絶縁を保持するに必要な距離を確保してパ
ルス放電極を配設し、該パルス放電極に、コロナ放電を
発するに充分な、アース電位をベース電位とする前記主
放電極と同極性の直流パルス高電圧を印加することを特
徴とするものであり、集塵極の少なくも端部を絶縁する
ことを含むものである。

【０００９】

【作用】上記の手段による作用と本発明の実施態様につ
き実施例に基ずき説明する。図１はパルス高電圧を印加
するためのパルス形成回路の例と、パルス高電圧を印加
したときの塵埃やイオンの動きを示す模式図である。図
１において（Ａ）はパルス放電極がアース電位にあると
きを示し、（Ｂ）はパルス放電極が励起されているとき
の状態を示す。

【００１０】

【実施例】図１において、２は主放電極であり、細いス
テンレス線で形成されている。主放電極２用の直流電源
７２は電圧可変式で、保護抵抗４１を通じて、コロナ放
電が形成される高さの直流高電圧が印加される。また４
は集塵極であり鋼板で形成され、アースされているる。
集塵極４は図示しない常用の槌打ち装置が連結され、通
常の場合と同様の頻度と衝撃強度で槌打ちされる。また
１秒１回以上の連続槌打ちを行ってもよい。これらの電
極群は集塵装置１０の中に配設される。

【００１１】パルス放電極６は主放電極２よりやや口径
の大きい鋼管で形成され、集塵極４の両端の近い位置に
絶縁を確保して配設され、コロナ放電が形成される高さ
のパルス高電圧が印加される。また７４はパルス電源で
あり、本発明はこれに限るものでないが、パルス放電極
６にパルス高電圧を印加するための回路例を示すもので
ある。パルス電源７４は、直流高圧電源７５、保護抵抗
４２パルスコンデンサー６６と負荷抵抗４４、およびト
リガーつきギャップスウイッチ５６より成り、これらは
パルス電源７４内に組み込まれていて、スヰッチ５６が
短絡されたとき、直流電源７５からの高電圧がパルス電
極６に印加され、パルス放電極６から集塵極４へ向かう
コロナ放電が形成される。またスヰッチ５６が遮断され
たとき、パルス放電極６はアース電位となる。

【００１２】図１において、主放電極２と集塵極４との
間に、コロナ放電が発生する電界強度を形成する直流高
電圧を印加し、一方パルス放電極６にアース電位をベー
ス電位とするパルス高電圧を印加した場合、パルス放電
極表面６の状態は次のように変動する。（１）スヰッチ
５６が遮断され、パルス放電極６がベース電位のとき、
すなわちアース電位のとき、図１（Ａ）に示すごとく、
主放電極２により帯電した塵埃の１部は、パルス放電極
６に衝突、付着しその電荷を放出する。（２）次いでス
ヰッチ５６が導通状態となり、パルス放電極６に主放電
極２と同極性であって、コロナ放電が発生する程度の電
界強度を形成する高電圧が印加されたとき、図１（Ｂ）
に示すごとくパルス放電極６からのコロナ放電９２によ
り、新しい帯電塵埃の付着を反発し、さらにパルス放電
極６に付着した塵埃も再帯電し、その表面から剥離し集
塵極４に向かい衝突付着し堆積する。それゆえパルス放
電極６に適宜な頻度のパルス高電圧を印加すれば、パル
ス放電極６の表面には殆ど塵埃が堆積せず、従ってその
表面は常に導電性を維持する。

【００１３】一方集塵極４の表面においては、電気抵抗
値の高い塵埃が堆積し絶縁抵抗が大きくなり、帯電塵埃
イオンが集塵極４に放電しなくなるが、集塵極４の表面
電気抵抗値が大きく、パルス放電極６と集塵極４との距
離が近く、抵抗値が小さいので、パルス放電極６の極性
変化にともない次のように変化する。（１）スヰッチ５
６が遮断され、パルス放電極６がアース電位にあると
き、図１（Ａ）に示す如く、集塵極４表面に堆積した塵
埃のイオン電荷は、自らの電荷が形成する電気力線３６
と、主放電極２からの電気力線３８に駆動されて、パル
ス放電極６に向かい、沿面放電し、負荷抵抗４４を通じ
て電荷を瞬間的に放出する。従って集塵極４の表面の極
性をアース電位に回復する。従って集塵極４は新しい帯
電塵埃９８を継続的に受け入れ堆積させることが可能と
なる。（２）またスヰッチ５６が導通状態となり、パル
ス放電極６が主放電極２と同極性の高電圧が印加された
とき、集塵極４の面積が広く、従ってその静電容量が放
電極２およびパルス放電極６の静電容量に比して、著し
く大きいので、図１（Ｂ）に示すごとく、主放電極２お
よびパルス放電極６から、集塵極４に向かった帯電塵埃
は、集塵極４に衝突し、付着し、堆積するので、その表
面に電荷が蓄積される。

【００１４】以上の動作がパルス放電極への印加電圧の
変化に応じて集塵極４およびパルス放電極６の表面で繰
り返されるが、その場合パルス放電極６に高電圧を印加
する時間を短くし、ただし表面に付着した塵埃を剥離す
るに必要な時間を確保する程度とし、アース電位に維持
する時間を長くすれば、集塵極４に電荷が過度に蓄積
し、帯電塵埃を反発する現象は発生しない。すなわち逆
電離が発生しない。実際上は帯電塵埃の集塵極４への付
着速度に比し、集塵極４からパルス放電極６へのイオン
の放電に必要な時間が著しく短いので、通常に実用され
ている程度のパルス幅および電圧波形とすれば、安定し
た集塵が継続できることになる。

【００１５】パルス放電極６に印加する最高電圧は、高
いほど堆積塵埃の剥離効果が大きい。しかしこの場合電
圧を高くし過ぎる必要性は無く、直流パルス高電圧の最
高電圧は、コロナ放電が発生する強さとすればよい。パ
ルス放電極６に印加するパルス波形としては、パルス幅
１０〜２０μｓｅｃ、パルス頻度は１０ｐｐｓ〜５０ｐ
ｐｓの振動波が使用される。しかしパルス波形は、振動
波に限るものでなく、台形波、鋸波なども用い得るもの
であるる。パルス幅は集塵極４の電荷を吸収するために
は短くてもよいが、短すぎるとパルス放電極６に付着し
た塵埃の剥離効果が低下するので、５μｓｃｃ以上とす
るのが好ましい。またパルス頻度は、頻度が小さすぎる
とパルス放電極６への塵埃の付着が増大するので、少く
も５ｐｐｓが必要である。しかしパルス頻度を過度に大
きくする必要はない。

【００１６】集塵極４は導電性材料で形成されるが、そ
の端部を絶縁してもよい。端部を絶縁材料で被覆すれ
ば、パルス放電極との絶縁が容易となり好ましい。さら
にまた全面を被覆すれば、過度に電気絶縁性の高い塵埃
と導電性塵埃を集塵する場合、ジャンピング現象の発生
を防止できる。

【００１７】主放電極２に印加する電圧波形は平坦な直
流が用いられるが、本発明はこれに限定されるものでな
く、直流高電圧をベース電圧とするパルス高電圧を重畳
したパルス高電圧も用い得る。しかしその場合も、最高
電圧によって形成する電界強度はコロナ放電を形成する
程度とし、スパーク電圧より低く設定するのが有害物質
が発生しないので好ましい。

【００１８】

【発明の効果】本発明によれば、パルス放電極６にアー
ス電位をベース電圧とするパルス高電圧が印加されるの
で、その表面が導電性を失わず、集塵極４の表面に堆積
する塵埃のイオン電荷を吸収する。それゆえ逆電離が発
生しない。従って集塵効率が大幅に向上する。しかも主
放電極２およびパルス放電極６ともコロナ放電を発生す
る程度の電圧、電界強度とするのみであるから、有害な
ガスが発生しない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理と実施例を説明する模式図

【符号の説明】

２、主放電極４、集塵極６、パルス放電極７２、直流電源７４、パルス電源

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】細い導線で形成された主放電極と、該主
放電極に対峙して配設され、アースされ、広い面積を保
有する集塵極との間に、直流高電圧を印加して行う電気
集塵において、前記集塵極の一端または両端の近い位置
に、該集塵極との絶縁を保持するに必要な距離を確保し
てパルス放電極を配設し、該パルス放電極に、コロナ放
電を形成するに充分な、アース電位をベース電位とする
前記主放電極と同極性の直流パルス高電圧を印加するこ
とを特徴とする電気集塵方法
【請求項２】細い導線で形成される主放電極と、該主
放電極に対峙して配設され、アースされ、広い面積を保
有する集塵極と、該集塵極の一端または両端の近い位置
で、かつ該集塵極との絶縁を保持するに必要な距離を確
保して配設され、細い導線または円管で形成されるパル
ス放電極、および前記主放電極に直流高電圧を印加する
電源と、前記パルス放電極に、コロナ放電を形成するに
充分な、アース電位をベース電位とする前記主放電極と
同極性の直流パルス高電圧を印加する電源を具備する電
気集塵装置
【請求項３】集塵極の少なくも、端部が、絶縁性被膜
で被覆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