JPH10174901A - 分離困難な粒子を帯電させてガス流体から分離する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】電子フィルタにおいて、どのような電場におい
てもただ一つの高電圧供給源を用いて粒子の効率的な帯
電が行われ、その後、帯電した粒子の搬送とその分離と
が十分に高い場の強さのもとで且つ逆極性の電極におい
て行われるような方法及び装置を提供する。 【解決手段】浄化されるべき流体を高電圧場（１１）内
部において順次イオン化及び分離させ、その際イオン化
領域（４）の場の強さを分離領域（５）の場の強さより
も小さくさせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明の対象は、分離困難な
粒子を静電的な帯電と分離により一つまたは複数の領域
或いは場の内部でガス流体から離隔させ、その際この高
電圧場に対してただ一つの高電圧供給源だけを使用する
ようにした方法及び装置である。この種の方法及び装置
が適用される粒子とは、特に、その化学的物理学的な高
効率分離性に基づき、コットレル原理に従って作動する
通常の電子フィルタ内において一部または大部分が取り
出されるような粒子である。

【０００２】

【従来の技術】いわゆるコットレル原理にしたがって作
動する電子フィルタの場合、分離されるべき粒子の帯電
及び搬送並びに集塵電極（場合によっては特殊に成形さ
れる）への蓄積は、従来一つの電場内で同時に行なわれ
ていた。粒子は、十分に集塵または集塊化された後、機
械的な振動（乾式浄化）或いは洗浄（湿式浄化）により
集塵電極から離隔せしめられる。必要な場合には、前記
電場のいくつかを直列または並列に接続して、所望の全
分離効率が得られるようにする。

【０００３】分離困難な粒子に関わる問題は、粒子の化
学的物理学的性質により集塵電極に絶縁層を形成すると
いう粒子の電気的な性質、及び（または）高電流密度で
の電気的な乱流またはいわゆる電気風により帯電電極と
分離電極との間にある領域がガスイオン化されて、粒径
が１０μｍ以下の範囲にある粒子を集塵電極に集塵する
のが次第に困難になるということに起因している。物理
学的に効果的な帯電機構、即ち衝撃帯電またはフィール
ドチャージ（Ｆｅｌｄａｕｆｌａｄｕｎｇ）及び拡散帯
電の結果として、程度の差こそあれ粒子分別分離効率が
著しく低下することが知られている。電気風による電気
的な乱流の問題を解消するため、いわゆる２段電子フィ
ルタも開発された。この２段電子フィルタでは、粒子の
帯電と分離は直列に接続されている別個の電場において
行なわれる。しかしその欠点は、段を空間的に分離させ
る必要があること、段の高電圧供給量が異なることであ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、電子
フィルタに関わる上記欠点を解消し、どのような電場に
おいてもただ一つの高電圧供給源を用いて粒子の効率的
な帯電が行われ、その後、帯電した粒子の搬送とその分
離とが十分に高い場の強さのもとで且つ逆極性の電極に
おいて行われるような方法及び装置を提供することであ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、浄化されるべき流体を高電圧場内で順次イ
オン化及び分離させ、その際イオン化領域の場の強さを
分離領域の場の強さよりも小さくさせることを特徴とす
るものである。

【０００６】上記構成により、電気的な乱流または電気
風が激しい極端なイオン化領域に続いて、十分に穏やか
で実質的に層状の領域（電気乱流はほとんどない）をガ
ス流動方向に対して横方向に設け、この層状領域におい
て、帯電された分離困難な粒子を高効率で且つ支障なく
分離させることができる。

【０００７】粒子の効率的な帯電は、粒子の搬送及び分
離に十分な場の強さを後続の分離領域に生じさせるよう
な高い印加電圧のもとで行われる。種々の実施形態の電
子フィルタに対して上記の作用を実現するため、基本的
には、アースされた集塵電極に対する幾何学的なスパッ
タリング間隔が分離領域においてよりもイオン化領域に
おいてより大きくなるように高電圧源が設定される。他
方、通常は陰極を成しているイオン化領域及び分離領域
のためのスパッタリング電極の幾何学的形状は両電極の
使命に応じて別様に実施される。例えばイオン化領域の
スパッタリング電極に対しては高電流集中的な形状が選
定され、他方分離領域のスパッタリング電極に対して
は、電流が十分に弱くなるような、或いは電圧集中的な
形状が選定されて使用される。

【０００８】１回の粒子帯電過程で十分でないならば、
一つの電子フィルタ領域内にイオン化及び分離用の複数
の部分を配置してもよい。

【０００９】

【発明の実施形態】次に、本発明の実施形態を添付の図
面を説明する。本発明による電気的分離方法は、電子フ
ィルタのあらゆる構造または実施形態に適用可能であ
る。

【００１０】流動方向が水平方向であるような電子フィ
ルタに本発明を適用するに際しては、分離領域における
電界の強さをできるだけ高くするため、隣接しているイ
オン化領域用のフィルタ通路（Ｆｉｌｔｅｒｇａｓｓ
ｅ）の個数よりも多いフィルタ通路が使用される。この
ような構成により、イオン化の電気的必要条件と分離の
電気的必要条件とを、それぞれのフィルタ領域にただ一
つの高電圧供給源を設けるだけで互いに理想的に整合さ
せることができる。

【００１１】図１は、電子フィルタにおける粒子分離特
性を示すものである。物理学的に作用する帯電機構のた
めに、即ちいわゆる衝撃帯電またはフィールドチャージ
及び拡散帯電のために、程度の差こそあれ粒子分別分離
効率は著しい最小値を呈する。これは、図１に示した曲
線から明瞭に見て取れる。

【００１２】図２は一つの分離通路を示す概略図で、そ
の上流側に設けられるイオン化通路は拡大されている。
隣接する通路は図示していない。高電圧源１には高電圧
システム２が接続されている。高電圧システム２は、電
流集中的なスパッタリング電極６と、電圧集中的な（ま
たは電流が小さな）スパッタリング電極７とを備えてい
る。スパッタリング電極６は、集塵電極３によって形成
されているイオン化領域４内にある。スパッタリング電
極７は、アースされた集塵電極３によって形成されてい
る分離領域５内にある。１１は高電圧場全体を示してい
る。イオン化領域４と分離領域５は、イオン化領域４の
スパッタリング間隔のほうが分離領域５のスパッタリン
グ間隔よりも大きくなるように幾何学的に形成されてい
る。拡大されたイオン化領域４において粒子は十分に帯
電され、粒子は次の分離領域５（電気的な乱流が減少
し、電気風はほとんどない）において最適に分離され
る。

【００１３】１回の粒子帯電が最適な分離のうえで十分
でないならば、図３に示すようにイオン化領域４と分離
領域５の下流側にさらに別のイオン化領域４ａと分離領
域５ａを配置してもよい。

【００１４】図４は、水平方向に配置された電子フィル
タの構成図である。アース部１２を備えたフィルタケー
ス８内には複数列の集塵電極３が設けられている。集塵
電極３は、分離領域５において複数の分離通路１３を形
成している。これらの分離通路１３のそれぞれには、電
圧集中的なスパッタリング電極７が設けられている。浄
化されるべき流体の流動方向に見て、スパッタリング７
を備えた電流集中的なスパッタリング電極６を有するそ
れぞれのイオン化領域４の下流側には、二つの分離通路
１３が設けられている。点線１４は、別の分離通路１３
を接続してもよいことを示唆している。

【００１５】図５は他の実施形態を示すもので、一つの
イオン化領域４の下流側には三つの分離通路１３が設け
られている。即ちこの実施形態では、ガスはイオン化領
域４で帯電され、分離領域５の三つの分離通路１３で分
離される。さらにこの実施形態によれば、イオン化領域
４の下流側には別のイオン化領域４ａと分離領域５ａが
設けられている。

【００１６】図６の実施形態によれば、アースされた集
塵電極９は中空体として形成され、その中を冷媒１０が
流動する。この冷却により、粒子の極端な電気抵抗によ
る逆イオン化が阻止される。

【００１７】図７は、縦形単一場式パイプフィルタの実
施形態を示す。この場合、ガス供給ケース１５とガス排
出ケース１６との間に複数本のパイプ１７が設けられて
いる。これらのパイプ１７は、ガス供給領域に拡大横断
面部１８を有している。高電圧源１には、絶縁体１９を
介して高電圧システム２が接続されている。拡大横断面
部１８は電流集中的なスパッタリング電極６とともにイ
オン化領域４を形成し、パイプ１７は電圧集中的なスパ
ッタリング電極７とともに分離領域５を形成している。
拡大横断面部１８を備えたパイプ１７は、同時に、アー
スされた集塵電極をも形成している。

【００１８】以上の実施形態の説明により、本発明の特
徴が明らかになった。即ち本発明によれば、拡大された
イオン化領域４にただ一つの高電圧源１を設けた高電圧
場１１内において最適な帯電が達成され、次のより小さ
な個別分離通路において粒子は浄化されるべき流体から
分離される。

【図面の簡単な説明】

【図１】電子フィルタの粒子分離特性を示すグラフであ
る。

【図２】本発明による装置の概略構成図である。

【図３】変形実施形態の概略構成図である。

【図４】一つのイオン化領域を備えた水平場の概略図で
ある。

【図５】二つのイオン化領域を備えた水平場の概略図で
ある。

【図６】イオン化領域内で集塵電極が冷却される水平場
の概略図である。

【図７】縦形単一場フィルタの構成図である。

【符号の説明】 １ 高電圧源 ２ 高電圧システム
３ 集塵電極 ４ イオン化領域 ４ａ 他のイオン化
領域 ５ 分離領域 ５ａ 他の分離領域 ６ スパッタリング電極 ７ スパッタリ
ング電極 ８ フィルタケース ９ 中空の集塵電極
１０ 冷媒 １１ 高電圧場 １２ アース部
１３ 分離通路 １５ 供給ケース １６ 排出ケース
１７ パイプ １８ 拡大横断面部 １９ 絶縁体

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】分離困難な粒子を一つまたは複数の領域或
   いは場の内部で静電的に帯電させて分離することによ
   り、粒子をガス流体から離隔させ、その際高電圧ゾーン
   用にただ一つの高電圧供給源を使用するようにした、分
   離困難な粒子を帯電させてガス流体から分離する方法に
   おいて、 浄化されるべき流体を高電圧場内部において順次イオン
   化及び分離させ、その際イオン化領域の場の強さを分離
   領域の場の強さよりも小さくしたことを特徴とする方
   法。
2. 【請求項２】浄化されるべき流体を、高電圧場内部にお
   いて２回またはそれ以上の回数で順次イオン化及び分離
   させることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 【請求項３】浄化されるべき流体を拡大通路においてイ
   オン化し、次にこの拡大通路に接続された二つまたはそ
   れ以上の個数の通路で分離させることを特徴とする、請
   求項１または２に記載の方法。
4. 【請求項４】イオン化領域のアースされた電極を冷却す
   ることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか一
   つに記載の方法。
5. 【請求項５】請求項１ないし４のいずれか一つに記載の
   方法を実施するための装置であって、静電的に作動する
   フィルタと、高電圧供給源と、通路を形成している集塵
   電極と、通路内に設けられるスパッタリング電極とを有
   する前記装置において、 分離用の二つまたはそれ以上の通路の上流側にイオン化
   用の一つの通路が設けられていることを特徴とする装
   置。
6. 【請求項６】高電圧場内に、アースされた集塵電極に比
   べて幾何学的なスパッタリング間隔がより大きなイオン
   化領域が設定されていることを特徴とする、請求項５に
   記載の装置。
7. 【請求項７】通常陰極を成しているイオン化領域及び分
   離領域用のスパッタリング電極の幾何学的形状が異なっ
   ており、イオン化領域に対しては、高電流集中的なスパ
   ッタリング電極形状が選定され、分離領域に対しては、
   十分に電流が少なくなるような、または電圧集中的なス
   パッタリング電極形状が選定されていることを特徴とす
   る、請求項５または６に記載の装置。
8. 【請求項８】一つの場に複数のイオン化領域と分離領域
   とが流体の流動方向に相前後して配置されていることを
   特徴とする、請求項５から７までのいずれか一つに記載
   の装置。
9. 【請求項９】イオン化領域の集塵電極が冷却されている
   ことを特徴とする、請求項５から８までのいずれか一つ
   に記載の装置。