JP3790394B2

JP3790394B2 - 空気浄化装置

Info

Publication number: JP3790394B2
Application number: JP31542699A
Authority: JP
Inventors: 泰郎伊藤; 章朝瑞慶覧; 武男高橋; 武史高松; 一美川上; 勉中山
Original assignee: Fuji Electric Holdings Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1999-11-05
Filing date: 1999-11-05
Publication date: 2006-06-28
Anticipated expiration: 2019-11-05
Also published as: JP2001129433A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はトンネル内の空気を浄化するのに最適な空気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車道トンネル内の空気は、自動車から排出される排気ガス中の有害ガス、煤煙、自動車の走行に伴って生じるタイヤや道路アスファルトの磨耗粉塵などのサブミクロンオーダの浮遊微粒子で汚染されている。そこで、この汚染空気中の煤煙粒子を除去するために帯電部および集じん部によって構成されたコロナ放電式二段式電気集じん装置を用いた空気浄化設備が実用化されている。
【０００３】
コロナ放電式二段式電気集じん装置の原理を図１に示す。このコロナ放電式二段式電気集じん装置１００は帯電部１と集じん部２とから構成されている。帯電部１は線対平板電極構造であり、1対の平板からなる接地電極３ａ，３ｂと、線状の高電圧電極４とを有する。電極間には直流高電圧を印加し、コロナ放電を発生させる。集じん部２は、平行平板電極構造であり、1対の平板からなる接地電極５ａ，５ｂと、1枚の平板からなる高電圧電極６とを有する。電極間には直流高電圧を印加し、静電界を形成する。コロナ放電式二段式電気集じん装置１００に煤塵を含んだ空気が導入されると、空気中の粒子は帯電部１において単極性に帯電し、集じん部２の静電界によって、集じん電極（接地電極５ａ，５ｂ）上に捕集される。コロナ式二段式電気集じん装置は、ナノメータ粒子に対しても集じん率が高く、また大流量処理に適している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、トンネル内の浮遊粒子の大半はカーボンである。コロナ放電式二段式電気集じん装置によってカーボンを補集する場合、再飛散現象によって集じん率が著しく低下する。コロナ放電式二段式電気集じん装置における再飛散メカニズムを図２に示す。７は集じん部の高電圧電極、８は集じん部の接地電極である。ここで、粒子は、帯電部において負に単極帯電されるとする。図２の（ａ）に示すように、帯電部内で負極性に帯電した粒子９は、集じん部の接地電極８上に捕集される。接地電極８上に集じんされたカーボン粒子は、直ちに電荷を失い接地電極と同極性となる。このため、接地電極８上の集じん粒子の近傍は電界が強くなる。図２の（ｂ）に示すように、さらに、空間中の負極性帯電粒子９が接地電極８上に集じんされるとき、接地電極８上の粒子と凝集するとともに、電界によるクーロン力によって、負極性電極（高電圧電極７）の方向へ数珠状凝集粒子を形成する。図２の（ｃ）に示すように、接地電極８の数珠状凝集粒子は凝集肥大化するに従い、流体抗力やクーロン力などの剥離力が強くなり、これらの力が接地電極８と凝集粒子間の付着力より大きくなったとき再飛散する。
【０００５】
再飛散防止に関して多くの研究が行われているが、未だ有効な解決策が見いだされないのが現状である。
【０００６】
以上のように、現在のコロナ放電式電気集じん装置では、再飛散の防止が強く望まれている。
【０００７】
そこで本発明の目的は、以上のような問題を解消した空気浄化装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、交流電圧を印加する無声放電型帯電部のみからなる電極構造を具え、無声放電型帯電部は、平行平板電極を有し、各電極は、金属電極と、該金属電極を全体的に被覆した誘電体とを有することを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。無声放電型一段式電気集じん装置の構成を図３に示す。本装置は、向かい合う１対の金属電極１２が、誘電体１３（例えば、ガラス）で全体的に各々被覆された平行平板電極構造を有する（図３では、便宜上金属電極１２が露出しているように表示されている）。１対の金属電極１２間に交流高電圧電源１４から交流高電圧を印加することによって、平行平板電極間に無声放電を発生する。処理すべきガス（煤塵を含んだ空気）は平行平板電極間に導入される。ここで、無声放電とはオゾナイザ放電または誘電バリア放電ともいわれる。
【００１１】
無声放電型電気集じん装置の集じんメカニズムを図４に示す。無声放電型電気集じん装置に煤塵を含んだ空気が導入されると、平行平板電極間の無声放電空間内で粒子１５は正負に両極性帯電し、電極上に捕集される。ここで、片方の電極のみに着目すると、交流電圧を印加しているため極性は正と負を繰り返す。図４の（ａ）に示すように、着目している電極の極性が正の時、電極上には負帯電粒子が捕集される。金属電極１２と帯電粒子との間には誘電体１３が存在するため、粒子の負電荷は保持される。図４の（ｂ）に示すように、印加電圧の極性が反転し着目している電極の極性が負となると、電極上には正帯電粒子が捕集される。補集された正帯電粒子と電極上の負帯電粒子は中和し、これ以上の静電凝集は起こらない。すなわち、電極上における粒子間の凝集が抑制される。この結果、粒子は電極表面に均一に堆積し、堆積粒子の流体抗力が小さいため、再飛散が著しく抑制される。したがって、無声放電型電気集じん装置によってトンネル内の空気を効率的に浄化することができる。
【００１２】
（実験例）
以下に、本発明の効果を示すための実験例について説明する。
図５に示すようなサイズを持つ本発明の無声放電型電気集じん装置１６と、その下流側に位置する集じん装置１７とからなる実験装置を設置した（ただし、これは実験装置であって、電気集じん装置のサイズはこれに限定されない）。
。本発明の無声放電型電気集じん装置１６は、図３に示す平行平板電極構造を有し、各電極は、厚さ０．０５ｍｍの銅板を厚さ０．５ｍｍのガラス板で挟んだ構造をしており、電極長６５ｍｍ、電極間隔５．５ｍｍであり、隣接電極間に交流電源１８から、１１ＫＶ以上の交流電圧を印加し、無声放電を発生させた。集じん装置１７は、厚さ１ｍｍのステンレス鋼板からなる平行平板電極構造を有し、電極長１６０ｍｍ、電極間隔１０．５ｍｍであり、電極間に直流電源１９から、９．６ＫＶの直流電圧を印加し、静電界を発生させた。
【００１３】
このような実験装置の性能を評価するため、図５に示す、本発明の無声放電型電気集じん装置１６の入口Ｆ、出口Ｍおよび集じん装置１７の出口Ｒの各位置において、ガス流中の粒子濃度を測定した。測定した粒子濃度より、次式によって、集じん率を算出した。
η_FM＝（１−Ｎ_M／Ｎ_F）×１００〔％〕
η_FR＝（１−Ｎ_R／Ｎ_F）×１００〔％〕
ただし、η_FMは本発明の無声放電型電気集じん装置１６のみの集じん率、η_FRは本発明の無声放電型電気集じん装置１６および集じん装置１７からなる実験装置の集じん率である。また、Ｎ_Fは電気集じん装置上流、Ｎ_Mは無声放電型帯電部下流、Ｎ_Rは集じん部下流の粒子濃度〔個／ｍ³〕である。これらの集じん率の比較を図６に示す。図６から明らかなように、粒径範囲０．３〜１０μｍで、本発明の無声放電型電気集じん装置１６のみの集じん率（図６中、四角形のポイントで表示）は９７．７８％、および本発明の無声放電型電気集じん装置１６および集じん装置１７からなる実験装置の集じん率（図６中、三角形のポイントで表示）は、９４．４６％であり、ほぼ同等である。このことは、本発明の無声放電型電気集じん装置１６の有効性を示している。すなわち、本発明の無声放電型電気集じん装置１６が極めて高い集じん効率を有していることを意味している。また、大径粒子の集じん率が高いことから、再飛散防止効果に優れていることが明らかである。本発明のように無声放電型電気集じん装置を一段式にすることは、装置の小型化および再飛散防止に対して、非常に有効である。
【００１４】
【発明の効果】
本発明によれば、無声放電型帯電部のみからなる電極構造により、小型で再飛散現象を抑制した高性能空気浄化装置が実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のコロナ放電型電気集じん装置の原理を示す図である。
【図２】同装置の再飛散プロセスを説明する図である。
【図３】本発明に係る無声放電型電気集じん装置の構成を示す図である。
【図４】同装置の集じんプロセスを説明する図である。
【図５】実験装置の構造を説明する図である。
【図６】実験結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１２金属電極
１３誘電体
１４交流高電圧電源

Claims

交流電圧を印加する無声放電型帯電部のみからなる電極構造を具え、無声放電型帯電部は、平行平板電極を有し、各電極は、金属電極と、該金属電極を全体的に被覆した誘電体とを有することを特徴とする空気浄化装置。