JPS5959258A - 電気集塵装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はディーゼルエンジンの排気ばいじんの如く。

耐着性の強いカーボン粒子を除塵するだめの電気集塵装
置に関するものである。

この様な粒子の電気集塵における最大の難点は．耐着性
のつよいカーボン粒子が放電イ・かに耐着堆積してこれ
を肥大させ，コロナ放電を停止させて運転後数分で電気
集塵作用が失われるに至るととてあった。この耐着層（
は極めて強固であり，通常の機械的槌打をもってしては
到底剥離が不可能であり，このためかかる応用分野への
電気集１ｌμの適用は実際」両年可能と考えられて来た
。

本発明の目的はこの難点を克服し，μイ］着性のつよい
カーボン粒子を連続捕集することを可能ならしめた電気
集塵装置を提供するにある。

しかして本発明はこの目的を，放電極としてコロナ放電
の放電化学的作用の特に強い魚骨形状の放電極を使用し
て，コロナ放電に際して発生ずる酸化活性の強い，　０
３　、　０２　＋　０＋　〇二（励起酸素分子）、０｝
１，その他の酸素を含む活性分子ないしイオン（以下，
酸化活性種という）により放電極尖端の耐着カーボン粒
子を急速に酸化除去し，これによって該放電極のコロナ
放電の劣化を防止することにより達成する。

すなわち本願発明者は，負コロナ放電及び正コロナ放電
に際してガス中に酸素が存在する時は上記酸化活性種が
成牛されて放電，極に耐着するカーボン粒子を酸化，こ
れをＣＯおよびＣ０２に変化するどいう特異な放電化学
的作用が存在すること．またこの酸化速度はコロナ放電
４・リシへの電界集中を大きくしてコロナカン電の活性
度を上げるほど増大すること，そしてこれによってカー
ボン粒子の酸化速度をコロナ放電Ａ・；Ｉｌへの剛着速
度よりも大きくしてやれば，コロナ放電極は鹿に清浄に
保たれ，そのコロナ放電活性度の低下がさけられること
を見出したのである。この酸化速度はガス中の酸素濃度
が高いほど，ガス温度が高いほど，またブｆス順力が低
くガス平均自由行程が大きくなるほど上置し，寸だコロ
ナ電流と電圧の積としてのコロナ電力Ｐｃの（　２ｓ’
　）乗に比例する。捷だ同一のコロナ電力に対しては負
コロナにお６づる酸化速度が正コロナにおけるそれ１１
７１）　約３　倍となる。一般にディーゼルエンジンの
排ソフス中の酸素濃度は可成り高く，ガス温度も充分に
高いので，鋭い尖１ｈｆｊをイ１するコロナ放電極を採
用して上記の現象を有効に利用することに」：リコロナ
放電１１リクへのカーボン粒子の耐着は完全に防止てき
ることが判明した。

そしてこのだめのコロナ放電極としては，例えばオ１図
に示す如く導体より成る支持体（本図の例では細長い帯
状金属柱）Ｉの両側縁，又は少くとも一方の側縁に一定
の間隔をもって多数の長い剣状コロナ放雷１ｊｔｉ　ｎ
３２を植えつけだ，魚骨型コロナ放電極３　、　３’．
　３″，−を使用するのが好適であることが判明した。

但し、針状コロナ放電極群２の突出方向を集塵極４に向
かう方向とすると火花型■が低下して両電極間の集塵空
間５に高い電界をｉｆ１持できなくなる。したがってそ
の突出方向は集塵極４と平行な方向とするのが好適であ
る。

更にこの場合、剣状コロナ放電極は鋭い尖端を有し。

かつその尖端への電界集中が充分に強くなる様、その間
隔ｄ、突出長さす、相隣る魚骨型コロナ放電極３゜状 ３′の針務コロナ放電極尖端間の距離ｌを選ぶことが必
要不可欠の条件となる。ｄ、ｄ、ｇの値は実験的に定め
る必要がある。以下、実験の結果を綜合すると、まずＩ
ＮＫついては、これか短かすぎると釧先端への電界集中
が小さくなりすぎるのみでなく、針基底部に耐着するカ
ーボン粒子の堆積層が容易にその尖端まで成長する様に
なるので、一般にはｈ　＞　５　ｖｒｍとする必要があ
るが余り大きくしすぎると全体としてのコロナ電流が減
ってその結果、集塵性能が下るのでｂ＜１００ｍｍとす
るのがよく１通常はｈ＝２０ｍｍの程度とするのがもっ
とも好適である。次にｄについては、これが短かすぎる
とやはり針尖端への電界集中が低下するのでｄ）５■と
する必要があるが、これを大きくしすぎるとやはり全体
としてのコロナ電流が減るのでｄ＜１００１１１とする
のがよく１通常は＜Ｉ＝ｌＯｍｍ程度とするのがもっと
も好適である。またｌについては、これを小さくしずき
るとやはり釧尖嬬への電界集中が低下して尖端へのカー
ボン剛着がさけられなくなるのてｅ・３０＋’ｌｌｉと
する必要がある。但し、余り大きくしずきるとやはり全
体としてのコロナ電流が低下するので、１−．５０１’
１ｌｌｌとするのがよく１通常は１３＝４５朋程度とす
るのがもっとも好適である。

すなわち本発明による所の新規の電気集塵装置に。

含塵ガスの通過するケー／ングと、ガス入口とガス出口
と、捕集粒子の排出口を有し、ケー／ンク内に相互に一
定間隔をへたててガス流に平行に配設せる複数個の接地
の面状集塵極を有し、相隣る該集塵極の中間にこれより
絶縁の上配設せるコロナ放電極を有し、該集塵４・υも
と該コロナ放電極の間に直流高電圧を印カｕして後者に
コロナ放電を発生せしめるための直流高圧電源を有し、
これに１．って該ガス人口よりガス流と共に該ケー／ン
グ内に導入せる微粒子に該コロナ放電により供給された
イオンを射突せしめてこれを強力に荷電の］二り−ロン
カによって該集塵極上に分離捕集し、これを該粒子排出
口より外部に排出し、清浄ガスを該ガス出口より外部圧
排出する所の電気集塵装置において、該コロナ放電極と
して導体より成る支持体の少くとも一方の側縁に一定間
隔をもって多数の回状コロナ放電極聞を植えつけて成る
魚骨型コロナ放電極を、該剣状コロナ放電）＋Ｊ（看Ｔ
（２）￥出方向がほぼ該面状集塵極と平行となる如く配
設使用することを特徴とする。

この場合、該剣状コロナ放電極の相質は鋼針、ステンレ
ス企１等を用いるのが通常であるが、ガスの腐蝕性が強
い時、あるいはガス中ないし粒子に硫酸外や硝酸分等を
含む時は、耐蝕性の強い釦、チタン、イリジウム、白金
、ロジウム等の金属やこれらの合金を用いることが出来
、１だ場合により半導電性セラミック釧を用いることも
出来る。また該針状コロナ放電枠の尖端部は９通常該面
状集塵極に平行とするが、場合により尖Ｑ’ｉｊ　９ン
互νこカギ型に曲げて左右の集塵極に向けて交互に突出
せしめる様にしてもよい。あるいは各個の剣状コロナ放
電極の尖端を二つに分けて斤に逆方向に曲げ、一方は右
方の集塵極、他方は左方の集塵極に向って突出せしめて
もよい。才た該剣状コロナ放電極の形状は必ずしも全長
にわたって針状である必要はなく。

その基底部に近い一部は帯状、角柱状１円筒状であって
もよく、′８だ該支持体の一部を成形して針状に突出せ
しめるととによって該針状コロナ放電極を構成してもよ
い。

また該支持体は、金属又にＦ半導電性のセラミック材料
より成る所の円柱、帯、角柱、アングル等を用いてもよ
く、１だその形状としては広［１］形状ないし広い板状
形状としてもよい。この時は支持体と集塵（・奥の間に
直流電界を形成することにより集塵作用を促進すること
ができる。

牙１図は本発明による所の新規の電気集塵装置のケー／
／乙　　カス入口、ｔｆス出口、ダスト排出口を省略し
て画いた主要部（集塵室）の図で９本発明の原理を示す
。複数個の接地面状集塵拘♂イの中間（乙　これとｉ仔
行１くかつこれより絶縁の上配設支持せる四角形の導体
フレーム（］があり、この］フレーノ＋ｉｐこ両’Ｊ１
：１：を支持さノした複数個の魚・１１型コロナ放電（
・りょ３，３１３′：　　が剣状コロナ放電トリく群２
が該面状集塵（・＋１ｉ　ｉ　ｊ・こ平行（・こなる様
に配設されている。但し１本例にあっても該支持体は厚
さ３　ｍｍ　、　ＩＩＩ　２０　ｍｍｔＤ帯状’４体ヨ
’）　Ｉｔｋ　’）　、’Ｃノ両１１１’ｌｌ’４　Ｆ
Ｃ間間（１＝−Ｉ　ＯＩｎＩｎをもって剣状コロナ放電
Ｊ・：）司′ｔ２が植えつけられており、その突出長さ
は１１・・２０ｍｍである。また相隣る魚骨型放電極の
釧尖端間距離ばｌ＝＝Ｉ５ｍｍである。７は直流高圧電
源でその負の出カ畳１．１子はフレーム６を介して該魚
・１１型コロナ放電極へ　３′、　　に接続され、その
正の出力端子は大地を介して該面状集塵極・１に接続さ
れ９両電極間の集塵空間５に直流電界を形成すると共に
、該剣状コロナ放電極群２の尖端」：り該面状集塵Ｆｊ
＜−＆の表面に向けて活溌な負コロナ放電を発生せしめ
る。い−まガス入口より矢印８の方向に該集塵空間５の
内部に進入せるガスに浮遊せる粒子は、ここで負イオン
の射突により強力に負に荷電されてクーロン力の作用で
迅速に該面状集塵イ・か４の表面へと、駆動され、この
表面に堆積する。したがってこれを適当な方法で剥離落
下せしめて下方のホッパー（図に示されていない）内に
捕集の上１粒子排出口より機外に排出する。また清浄に
なったガスは矢印９の方向知進行してガス出口より機外
に排出される。この場合９粒子が回着性の強いカーボン
粒子であっても、前述の機構により、該針状コロナ放電
極群２の尖端にこれが耐着することはなり、シたがって
長期間の運転に当ってもコロナ放電は常に活溌に保−た
れ、集塵性能は初期の高い値を維持する。

回着性の強いカーボン粒子は集塵極４の表面に耐着堆積
する際、一般に耐着性ダスト粒子共通の性質と］〜オ丸 て極めて粗な樹板状の耐着堆積層を形成し、しかもその
電気抵抗が低いため、該堆積層表面は静電誘導により正
に帯電して、負極性にある放電極群にクーロン力によっ
て引かれている。した、かって、その剥離に当って通′
畠の手段である機械的槌打を用いると、ｌａちに再飛散
してガスに同搬され、ガス出口より外部に排出される。

この非点を解決するため９本願発明者は別発明（−電気
集じん装置」（実願昭５７−　Ｌ　６７５７　）におい
て該面状集塵極を両端でローラーにより支持張架せる無
端力体ベルトをもって構成し、こねにより堆積カーボン
粒子層を該ローラ一部に運搬の上ここてスクレーバーに
より機械的に剥離する方法を提案した。

第２図は特にこの方式の電気集塵装置に本発明を適用せ
るものの縦断面図を示す。図においてＩＯは幅かうすい
長方形のケーシングで、その中央部上下にガス人口ＩＩ
、ＩＩ′があり、１だその左右☆：１．１の手前の位置
の上−下にガス出口１２．１２’及び１３．１３’があ
る。１４．１５は該ケーシングの左右端の隔壁１６．１
７によりプｉス流より隔離されたローラー室１８．１９
内に設置された直径＊’Ｊ　６０　ｍｍのローラーで、
その」二下の回転軸でベアリングを介して該ケーシング
ｌＯに回転自在に固定され、導体より成る面状集塵極と
しての無端ベルト２０を張架している。但し、無端ベル
ト２００手前側のベルトは図に画かれていない。また該
隔壁１６．１７と該無端ベルト２０の内表面との間には
約５朋の間隙が設けである。寸たローラー１５の上下の
支持ベアローリング２１．２１’は左右に滑動自在でス
プリングｎ、　２２／によりケーシング１０の右端で上
下に突出せる支持胸高χ３′に強力に引張されており、
これにより該無端ベルト２０は常に弛緩することなく左
右に引張張架されている。２４は低速モーターでケーシ
ング１０の左端上部に固定された支持腕５に固定され、
ローラー１４を駆動して回転させ、これによって該無端
ベル）２０を約３Ｃｍ／ｓの低速で一方向に移動させる
。該無端ペル）２０はステンレス−スチール等の薄い金
属板。

金網、導電ゴム、導電プラスチック、カーボンせんいで
織った布等の可撓性導電ベルトで作ってもよいが。

導電性を有するカーボン粒子等を捕集する際にはプラス
チック等、絶縁性を有する可撓性ベルトを用いてもよい
。その理由は、たとえ該無端ベルト２０が絶縁性であっ
てもその表面が直ちに導電性の粒子の薄層におおわれ１
表面に導電膜が永久的に形成されるからである。

３　、３７．３Ｌ′、　　は第１図に示す構造の魚骨型
コロナ放電極で、その上下で導体フレーム６に支持され
、該フレームはその左右でガス出口１２．１２′および
１３．１３’の中央を貫いてケーシングＩＯの外部に突
出する垂直金′属支柱２６．２６’および２７．２７’
に支持され、更に該金属支柱が。

に′および２７．２７′は水平ビーム２８．　甑および
２９．、　？Ｊ’を介してケーシング１０に固定されだ
（（（１子３０．３ｔ１’および：３１゜、３１′によ
ってケーシングｌＯの外側の清浄空気内で支持固定され
ている。したがってい−４，ｉＭ流高圧電佇３２しこよ
り導線、（３，水平ビーム公、垂直支柱２６．フン−ム
ロならびに接地導線馴を介して該魚・ｉ″１型コロナ放
電極３゜３′・と面状集塵極としての無痛−クル１加の
間にＡｉ１者を負とする如く直流高電圧を印加し、　］
（１：ｊ電極間の集塵空間５に直流電界を形成せしめる
と共に、該魚・円型コロナ放電トい、３ζ　　の針状コ
ロナ放電（ケ群２の尖端より活ひな負コロナを生せしめ
る時４．該碍子３０．３ｏ−３１゜３１′はカーボン粒
子で汚れることなく常に充分な絶縁性を保つので、もれ
電流増加による電〕月ｉ失や、聞方ｌ］電＋ｌＴＥの低
下を生ずることがない。い１ガス入口＋１．、　＋＋’
よＧ〕矢印３５．３５’の方向にカーボン粒子を浮遊せ
るデヘーゼルエンジン排気をケーシング１０の内部に導
入すると。

こＪｌ、が中火部３６て衝突の上、ム、イ、に方向を転
じて矢印３７．３８の方向に流れ、集塵空間５を通過す
る間に強力な負イオンの射突をうけて強力に負に荷電さ
れ、クーロン力の作用で該無端ベルト２０の内ｆｌｌｌ
１表面上に、シ４動されてこの上に堆積する。清浄にな
ったプｊスは出口１２゜１２’および１３．１３’より
矢印３９．３９′および４０．・１０′の方向に機外に
排出される。該無端ベルト２０の移動によって該カーボ
ン粒子の堆積層は左右のローラー室１８．Ｉｊｌ内に入
り、該ベルト２０と該ローラー１４．１５の間で圧縮さ
れてフレーク状となり１次に該ローラー１４．１５およ
び該ベル）２０に圧接せる合計１１個のスクレーバー（
図には画かれていない）によって機械的に掻き落され、
下　４方のホッパー４］、４２をへて容器４３．４４内
圧捕集される。

本電気集塵装置はコロナ放電極の機外における絶縁。

集塵極として無端ペルー・を用い、主ガス流より隔てら
れた場所で堆積カーボン粒子層を気流に同搬されること
なく除去しうろこと、および本発明によるカーボン粒子
耐着による肥大のないコロナ放電極を用いたことによっ
て、長期間にわたり一定の高い捕集性能を＆ｌＵ持しつ
つ運転することが出来た。そのデーターの一例を示すと
、印加電圧Ｖ　＝　１８１（Ｖ（集塵空間５における平
均電界強度ＩＢ−６ＫＶＺ漂）において機内カス速度１
（ｎ］／Ｓ）のとき、質量平均径≠（７１＋１１　）の
カーボン粒子に対して７５％の捕集性能が得られた。寸
だ本装置に前置して粒子の予備荷電装置をおくと９０％
、更に両者の間に静電式の粒子凝集装置を挿入すると９
６％という高い捕集性能が達成できた。

この様に本集塵装置の上流側に適当な粒子荷電装置を前
置することは、あるいは更に、該粒子荷電装置と本装置
の間に正・負平行乎板電トす＾群間に直流電界を形成し
て成る静電型粒子凝集装置を挿入利用することは。

本装置の性能の格段の向」二をもたらすので極めて好適
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本構造を示す一実施例の内部図。 第２図は本発明のいま一つの実施例の縦断面図である。 図における主要要素を示すと次の如くである。 ！　　　　　支持体 ２　　　　　針状コロナ放電Ａ・すζ ：＋、　３１．３ＬＬ　　　魚屑型コロナ放電極４　　
　・　・集塵極 ５　−　・　集塵空間 ６　・・　・　フレーム ７．３２　・・　直流高圧重分 ｌＯ・　・・　ケー／ング １．１　、　　ＩＩ’　　・・・　ガス入口１２、１２
’、　１３．１３’　　・・　ガス出口１４．１５　　
・・　ローラー １ＪＩ７　・・・・隔壁 加　　・・・・　無姑ベルト ｎ・ｎ′　・　　スプリング ２４　　　　　　　低速モーター が、　２６’、　２７．２７′、、、。４　垂直支柱甥
　ｒ　７．９．２！１′、　　水平ビーム３０、３ｏ’
、　３］、　：＜＋’　、、、、、、、、、　　碍子４
１　、４２、、、−、、、、、、、　　ホッパー４３　
、４４　、、、、、、、、、、、、　　容器以上 ・−３５７

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　含塵ガスの通過するケーシングと、ガス入口と、ガ
   ス出口と、捕集粒子の排出口を有し、該ケーシング内に
   相互に一定の間隔をへだててガス流に平行に配設せる複
   数個の接地の面状集塵極を有し、相隣る該面状集塵極の
   中間にこれより絶縁の上配設せるコロナ放電極を有し、
   該集塵極と該コロナ放電極の間に直流高電圧を印加して
   後者にコロナ放電を発生せしめるだめの直流高圧電源を
   有し、これによって該ガス入口よりガス流と共に該ケー
   シング内に導入せる微粒子に該コロナ放電により供給さ
   れたイオンを射突せしめてとれを強力に荷電の上、クー
   ロン力によって該集塵極上に分離捕集し、これを該粒子
   排出口より外部に排出し、清浄ガスは該ガス出口より外
   部に排出する所の電気集塵装置において、該コロナ放電
   極として導体より成る所の支持体の少くとも一方の側縁
   に一定の間隔をもって多数の針状コロナ放電極群を植え
   つけて成る所の魚骨型つロナ放電極を、該針状コロナ放
   電極群の該支持体よりの突出方向が、はぼ該面状集塵］
   ・１ノ式と平行となる如くに配設使用し、これによって
   該針状コロナ放電極尖端に特に活溌なコロナ放電を発生
   せしめ、その旺盛な放電化学的作用により該尖端部への
   カーボン粒子等、可燃性粒子の耐着堆積を防止したこと
   を特徴とする所の電気集塵装置。 ２　該直流高電圧の極性が該魚骨型コロナ放電極を負と
   する如き極性であることを特徴とする特許囲】に記載の
   電気集塵装置。 ３　該針状コロナ放電極群の各尖端部の突出方向もまた
   該面状集塵４・ヒくと平行であることを特徴とする所の
   特許請求範囲１，２に記載の電気集塵装置。 ・１　該針状コロナ放電極群の各尖端部を交互にカギ型
   に曲げて左右の集塵極に向けて交互に突出せしめたこと
   を特徴とする所の特許請求範囲１，２に記載の電気集塵
   装置。 ５　該針状コロナ放電極群が該支持体の一部を成形して
   回状に突出せしめることにより構成されたことを特徴と
   する所の特許請求範囲１．、２．３に記載の電気集塵装
   置。 ６　該魚骨型コロナ放電極が該支持体の一方の側縁のみ
   に該針状コロナ放電極群を植えつけて成ることを特勺と
   する所の特許請求範囲１，２．３．４に記載の電気集塵
   装置。 ７　該魚骨型コロナ放電極が該支持体の両方の側縁に該
   剣状コロナ放電極群を植えつけて成ることを特徴とする
   特許 装置。 ８　該支持体が細長い長形導体であることを特徴とする
   所の特許請求範囲１より６までに記載の電気集塵装置。 ９　該支持導体が広巾の板状導体であることを特徴とす
   る所の特許請求範囲１より６寸でに記載の電気集塵装置
   。 １０　　該魚骨型コロナ放電極の寸法として，該剣状コ
   ロナ放電極の突出長１１が５■から１００間の範囲，そ
   の相互間隔（１が５門からＩＯＯＲＩＩの範囲，１だ相
   隣る魚骨型コロナ放電極の針状コロナ放電極間の間隔ｅ
   が３０朋以上であることを特徴とする所の特許請求範囲
   ｌより８までに記載の電気集塵装置。 １１　　特にｈ，ｄ；Ｊとしてほぼｈ−２　０ｍｍ．　
   　ｄ−］−　００ｍｍｍ　＝　４　５　ｍｍにえらんだ
   ことを特徴とする所の特許請求範囲９に記載の電気集塵
   装置。 ｌ２　　該面状集塵極としてローラーにより張架され，
   低速で移動する所の導電性無端ベルトを使用することを
   特徴とする所の特許請求範囲１より１０１でに記載の電
   気集塵装置。 １３、　　該ケー／ングの中央部に該ガス入口を設け，
   該ケー／ングの両り１４附近に該ガス出１］を設け，該
   ガス出口の中央を貫通する導体支柱により該魚骨型コロ
   ナ放電極を支持し，かつ該ケー／ングの外側において該
   導体支柱を碍子により絶縁支持することを特徴とする所
   の特許請求範囲１より１１寸でに記載の電気集塵装置。 】４　特許請求範囲ｌより１２までに記載の装置におい
   てそのガス人口の上流側に微粒子の予備荷電装置を配設
   して成ることを特徴とする所の電気集塵装置。 １５　　特許請求範囲１３に記載の装置において．該−
   ）ｆス入口と該予備荷電装置の間に直流電圧を聞方Ｉ１
   せる交圧に正・負の板状平行電極をケー／ング内に斤に
   絶縁配設して成る所の静電凝集装置を挿入して成ること
   を特徴とする所の電気集塵装置。