JPS6271557A - ガスから汚染物を除去する装置および方法 - 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、イオン化装置に係り、特に、ラジアル方向及
び周辺方向に均一な強力な静電界であって、これにガス
を通流させてガスをイオン化しそしてガスに随伴した粒
子を荷電するための静電界を発生することのできる電極
構造体に係る。

多数の産業プロセスは、準ミクロン程度の微粒子の様な
相当量の大気汚染物を排出する。この種の微粒子は制御
するのが最も困難である。より大きな微粒子は制御の下
におかれ易いので、微粒子の放出が大気汚染の主な原因
となっている。

現在、汚染されたガス中の準ミクロン程度の大きさの微
粒子を処理する問題には３つの基本的な解決策がある。

第１の解決策は一般的な静電集塵器システムである。微
粒子の制御に静電集塵器を適用することは本来的に多数
の難点がある。

第２の基本的な型式の浄化システムは湿式スクラッピン
グという解決策である。微粒子の制御に適用されるこの
湿式スクラッピング解決策は一般に高エネルギベンチュ
リ式のものである。水滴で準ミクロン微粒子を捕獲する
ために多量の水を注入し且つ高い相対的速度を用いねば
ならない。これらの条件は共にシステムの圧力低下を増
加し、運転コストがこの圧力低下に直接的に関係する。

第３の基本的な型式は一般的にドライフィルタシステム
と称するものである。然し乍らこの型式の装置に伴う問
題はフィルタエレメントの温度制限と、温度を減少する
ための高いコストに関連した問題と、“粘着性のある”
はこりの様な成る種の微粒子を処理する困難さとである
。

１次収集システムの上流で汚染物を静電的に予め荷電す
る事に依り上記種々の技術の効率を改善するための努力
がなされた。これら努力は、主として、準ミクロン程度
の大きさの微粒子に影響を及ぼし且つ充分に荷電すると
ころの連続的な充分に強力に静電界を生じさせる効果的
な機構がないために一般的に不成功であった。

微粒子を荷電したりガスをイオン化したりするためのイ
オン化装置は、これまで、ワイヤー円筒式、ワイヤープ
レート式又は針尖端式のものであり、そしてその電界強
度が電極間領域で約１０ＫＶ／　ｃｒａに限定されてい
た。この結果、か＼るイオン化装置の有用性並びに有効
性が制限されてきた。

そこで本発明の目的は、大気汚染を伴なうことなくガス
を大気中に放出できる様に汚染されたガスから準ミクロ
ン程度の大きさの汚染物とこれより大きな微粒子とを効
果的に除去する方法及び装置を提供することである。

本発明の別の目的は初めから他と競合し得る販売価格の
装置で上記汚染物の除去を達成することである。

本発明の更に別の目的は設備コストの低い装置で上記汚
染物の除去を達成することである。

本発明のなお別の目的は、電力消費並びに保守の両方の
観点から運転コストを実質的に減少し然して準ミクロン
程度の汚染物の所望の除去を達成する方法及び装置を提
供することである。

本発明のこれらの目的及び他の目的は、管状の外部電極
に同心的に位置された１つ或いはそれ以上の平らな放電
電極であって、互いに又は他のココナ発生構造体から所
定距離だけ離間された様な平らな放電電極を備えた強力
なイオン化装置によ・って構成される。上記放電電極と
外部電極との間の電極ギャップ内にコロナ電流発生静電
界を作用させるため上記放電電極と外部電極との間に高
電圧が接続される。この静電界は、ラジアル方向及び周
辺方向に均一であってその平均強度を非常に高くするこ
とができる様に上記放電電極からラジアル方向及び周辺
方向に広がっている。本イオン化装置は各電極ギャップ
の上記静電界を通して上記外部電極内を軸方向に流れる
ガスに随伴した粒状物体を荷電し乃至はガスをイオン化
する様に用いられる。本発明の強力なイオン化装置及び
従来型のワイヤープレート及びワイヤー円筒式イオン化
装置のこの静電界の平均強度は上記静電界を通流するガ
スの速度が高められるにつれて増加できる。

さて第１図を参照すれば、汚染物を含んだガスは、送風
機１ａに依り入口ダクト１を通してガス汚染物荷電ベン
チュリ区分２の入口に向けられる。

ガス及び汚染物は、ベンチュリののど部に於いて最大と
なるところの高速度に加速される。然し乍ら本発明の原
理はベンチュリが使用されない定速ガス流にも適用でき
る。ベンチュリののど部に於いては高圧直流電源３に依
り強力なコロナ放電が維持される。該放電りはベンチュ
リののど部の中央に置かれた高圧を与えられた平らな放
電電極即ちディスク４からベンチュリの外壁５へとラジ
アル方向に伝搬する。このコロナ放電はガス流の方向に
於いては非常に薄く　（外部電極５の直径１つ分より小
さい）、従って汚染物微粒子がこの静電界に滞在してい
る時間は短い。然し乍ら、多数の特定の理由で高レベル
の静電荷が微粒子に与えられる。

従来の慣例により、ここで用いる“電界”という語は非
コロナ電界を指すものであり、一方“静電界”という語
はコロナ電界を指すものとする。

円形ディスク状の放電電極が示されそしてこれにつ゛い
て詳細に述べるが、外部電極の形状がこの放電電極の形
状にはソ°一致する限りは、トロイダル又は長円形又は
正方形の様な多角形成いは他の形状を用いてもよい。同
様に、電極４の外縁は第２図に示した様に滑らかに曲っ
ている必要はない。

使用できる他の設計には、例えば、鈍角の縁、鋭角の縁
、又は複数個の接近離間された突出体を持った縁等が含
まれる。鋸歯状の縁を持った電極を使用する事もできる
。ここで用いられた放電電極即ち内部電極という語には
か＼る形状が全部含まれるものとする。

ベンチュリのど部壁（外部電極）５内に同中心的に放電
電極４を中心定めする事に依り最適な性能が得られるが
、中心を離れて位置設定した状態でも装置が効果的に働
くという事が当業者にとって理解されるであろう。

外部電極５は入口円錐部とベンチュリのど部との間の遷
移を形成する半径Ｒ０を有している（外部電極のこの半
径は外部電極を通る軸方向断面に於いて示されている）
。然し乍らこの外部電極はベンチュリの形態である必要
がない。というのは、まっすぐな側壁を持った円筒構造
や方形構造の様な他の構造を用いてもよいからである。

ベンチュリはベンチュリのど部に於いて流れを加速する
事により、ガス流に与えられたエネルギを回復させ、そ
して後述する様に外部電極５の壁に沿って流れる浄化流
′体の薄膜が***されない様に放電電極４を通るガスに
円滑な流れを与える。外部電極の構造は相当に変えるこ
とができるが、内部電極の縁半径ｒに対して５０：１以
上の比率を持った半径Ｒ０のベンチュリで最良の結果が
得られる。

ベンチュリののど部内での放電電極４の軸方向位置は成
る範囲内で変えることができる。この電極位置を上流に
移すと、ギヤツブＲ９が増加して電界強度が減少しそし
てより高い電圧を必要とし然も汚染されたガス流の速度
が減少する。速度の減少は、以下で説明する範囲内でイ
オン化効率を促進したり減じたりする。

説明された好ましい形態に対する上記変形は全て性能を
成る程度低下させるが、本発明の多数の作用乃至は効果
は最高の運転条件を得る必要がなく、より経済的な構造
技術が、許容できる程度にイオン化効率を低下した１つ
或いはそれ以上の変形の利用を示唆するであろう。

従って本発明は、汚染物浄化装置の効率を実質的に増加
するため、スクラバ又は集塵器の如き汚染物浄化装置の
上流で使用するイオン化装置に関して説明する。然し乍
らイオン化装置はその他の、中途をも有している。例え
ばイオン化装置は発電即ちＥ　Ｇ　Ｄ　（ｅｌｅｃｔｒ
ｏ　−ｇａｓ−ｄｙｎａｎ＋ｉｃ　ｇｅｎｅｒａｔｉｏ
ｎ）のための粒子の荷電或いは又ガス相反応のための流
れのイオン化、例えば臭気を除去するためにオゾンを発
生するが如き酸化反応のための酸素原子の発生又は２酸
化イオウから３酸化イオウへの反応、のみに使用しても
よい。これらの応用例に於いては、汚染されたガス流と
同様に、ガス流がここに説明した速度でイオン化装置を
通して導かれるが、電界を通るガスの通過を特定のラジ
アル方向位置に限定することが望ましい。然し乍ら微粒
子の付着が生じない場合には外部電極の表面の清浄化は
不要である。

電極４と外部ベンチュリのど部壁５との間に維持される
静電界Ｅ。は２つの要素、即ち第７図のグラフに示され
ている様に電界Ｅ、と空間電荷作用とで構成される。電
界は印加される電圧と電極の形状とに関連される。電極
間領域に於けるイオン、電子及び荷電微粒子から成る空
間電荷作用はコロナ放電が開始された後に生じる。第７
図に示される様に、空間電荷作用は外部ヘンチュリのど
部壁に接近した領域の電界を増大しそして電極４に接近
した強力電界を抑制する傾向がある。この作用は電界を
ラジアル方向に均一化せしめてコロナ放電を安定化させ
そして電極間領域Ｒ３全体を高い静電界で橋絡させるこ
とができる。これは電極に依るスパークブレークダウン
を生じることなく達成され、上記領域に於ける速度を高
く且つ外部電極５上の表面を清潔に維持する。

本発明の静電界の独特さを最も良く理解するため、２つ
の型式の公知電極形態によって発生された静電界に対し
て説明する。ワイヤー円筒電極形態に於いては、ワイヤ
が円筒の軸に沿って延びる。

円筒とワイヤとの間の電界は全（ラジアル方向であり、
（円筒の両端の縁作用を無視すれば）円筒の軸に沿って
延びる成分はない。ワイヤと円筒との間に電圧が初めに
与えられた時には空間電荷が存在しない。ワイヤと円筒
との間の各点に於ける電界の強度はワイヤからの距離に
反比例し、従って、電界強度は、ワイヤから円筒に向っ
てラジアル方向外側へ連続的に減少する。ワイヤと円筒
との間の電圧がコロナ開始電圧まで増加した時は、（電
界が最大である）ワイヤ付近の空気中の電子が円筒に向
って加速され（ワイヤが負電圧であると仮定する）、ガ
ス分子に衝突して更に電子を出させる。今やガス分子は
電子を失なうから正のイオンとなり、これらはワイヤの
負電位によってワイヤ付近に蓄積する。“電子なだれプ
ロセス”として一般的に知られている現象により空間電
荷が確立され続ける。この電子なだれプロセスに於いて
は、静電界によりラジアル方向外側に加速された高エネ
ルギ電子が更に別の分子に当たる。電子の非常に高いエ
ネルギはこれら電子を分子の核から分離せしめ、更に別
の自由電子ｅ−と更に別の正のイオンとを発生せしめる
。電界が最大であるのはワイヤ付近の領域であるからワ
イヤ付近に於いてのみ電子なだれプロセスが生じるとい
う事が強調さるべきである。電子が円筒に向ってラジア
ル方向に移動する時は、分子に当たる事によって生じる
減速が電界により生じる加速を越える。というのは、ワ
イヤから離れるにつれて電界強度が減少するからである
。電界かは”；’　３０　Ｋ　Ｖ　／　ｃｍ及びそれ以
上である点に於いては、自由電子が電子なだれプロセス
によって更に電子を解放させるのではなくて負電気のガ
ス分子に付着して負のイオンを形成し、例えば電極間の
気体が空気である場合には０□から０□−となる。空気
のほとんどの負電気成分は酸素だけである。従って空気
に対しては負イオンが０２−イオンだけである。然し乍
ら、他の負電気ガスに対しては別の負イオンが形成され
る。他の一般的に形成される負電気堆積ガスにはＳＯ□
や水蒸気やＣＯ２が含まれる。０２−イオンは正電位の
円筒に向って加速され、その途中で電極間領域に於いて
負イオンの空間電荷を形成する。

概して云えば、電界が３０　Ｋ　Ｖ　／　ｃｍより大き
いワイヤ付近の領域に於いては、この電界により加速さ
れた電子が充分の運動エネルギを有しており、分子に当
たると電子なだれプロセスによって自由電子と正イオン
とが形成される。ワイヤから離れると、小エネルギの電
子が酸素分子に付着して０□−イオンを形成する。負電
位のワイヤ付近には正のイオンが蓄積しそして正の空間
電荷と円筒との間には０２−イオンが蓄積するので、ワ
イヤ付近の静電界の強さが減少され然して円筒に向う静
電界の強さが増加される様に電界が変更される。ワイヤ
付近の減少された静電界は電子なだれプロセスにより発
生される自由電子及び正イオンの量を減らし、そして円
筒付近の増加された静電界は、円筒に向うＯ２−イオン
の移動性を高める。その結果、安定化即ち負のフィード
バック作用が生じ、これは空間電荷密度を時間と共に比
較的一定に保持する。たとえ０□−イオンが円筒付近の
電界強度を高めるとしても、この増加は電界強度が円筒
に向って連続的に減少するのを防ぐには充分なものでな
い。

ワイヤー円筒電極形態によって発生された静電界は比較
的効率的でない。というのは、所与の平均電界強度を保
つために比較的大きな面積の円筒壁が大きな電極間電流
を生じるからである。

ここで検討すべき第２の従来型の電界は、１対の平行プ
レート間に平行に位置されたワイヤ間に電位が与えられ
るワイヤープレートの電界である。

この型式の電極形態では、ワイヤに垂直で且つプレート
に平行な線に沿ってガス流が電界に通される。ワイヤー
プレート電極形態により発生された静電界はワイヤー円
筒電極形態と同様に空間電荷を発生する。然し乍ら、プ
レート付近の静電界がワイヤの真向いでより強いので、
他の負電気ガスからの０２−即ち負イオンより形成され
る空間電荷がこの領域により集中される。これは負イオ
ンの集中性が円筒の周辺に均一に分布されたワイヤー円
筒電極の負イオン分布と著しく異なる。ワイヤープレー
トの静電界の空間電荷増巾はワイヤに対向したところで
最も強く、ワイヤとプレートとの間の静電界強度はプレ
ートに向って大きく増加される。プレートに於けるこの
大きな静電界と大きな局所電流蓄積は平均電界強度が比
較的低い値に保たれない限りスパークを生じる。従って
、ワイヤープレート電極形態では、比較的大きな平均静
電界を得ることができない。ワイヤープレート電極形態
では、ワイヤー円筒形態と同様に、（ワイヤ両端のエツ
ジ作用を無視すれば）静電界がワイヤの軸に沿って変化
しない。換言すれば、静電界の成分はカルテシアン座標
系の２つの方向にしか延びずそして非均−な静電界を生
じさせ・る。

本発明の電極形態に於いては、円筒状の外部電極５内に
同心的に位置された平らな放電電極４が、カルテシアン
座標系の３次元に沿って延びる成分を持った静電界を発
生する。この静電界のＸ及びＹ成分（乃至は円筒座標系
のＲ成分）は円筒の軸に沿って見た時はワイヤー円筒の
電界と実質的に同一である。従って、外部電極５を横切
る平面内の電極間ギャップに於ける負イオンの集中性は
放電電極４の周辺に関して均一であり、静電界の均一な
空間電界増巾を生じる。然し乍ら、放電電極４と外部電
界５との間の電界は、外部電極５の軸方向平面に於いて
見た時は、ワイヤープレート電極形態の電界と実質的に
同一である。外部電極５の軸を通る平面内での負イオン
の集中性は放電電極４の平面に於ける方がそこから軸方
向に離間された点に於けるよりも大きい。

放電電極４の軸からの距離の関数としての電界の強度は
、第７図に実線で示された様に、電極４から外部電極５
に向って減少し続ける。第７図の破線により示された様
に空間電荷増巾を含む静電界は外部電極５から放電電極
４に向う実質的な距離に亘って実質的に一定であり、従
って第１図にＤで示された様にガス流に垂直な方向に外
側に発散する一般的にくさび形の体積内では静電界が実
質的に均一である。従ってこの電界はその軸方向寸法に
はｙ等しいラジアル方向寸法を外部電極５に有している
。放電電極４に対して横の平面に於いて生じる均一な空
間電荷分布は外部電極５に接近するにつれて電界が減少
し続けるワイヤー円筒型静電界の成る特性を有している
。放電電極４の軸方向平面に於いて生じる非均−なイオ
ン集中性は電界の強度が外部電極５に向、って増加する
ワイヤープレート型静電界の成る特性を有している。

本発明の静電界は、１つの平面に於いてはワイヤー円筒
静電界をそしてそれに直交する平面に於いてはワイヤー
プレート静電界を模擬する事によりワイヤー円筒の連続
的に減少する静電界をワイヤープレートの連続的に増加
する静電界と結合し、ガス流に垂直な方向に外側へ発散
する一般的にくさび状の容積内で外部電極５から放電電
極４に向かう実質的距離に亘ってラジアル方向に実質的
に均一である強度を持った静電界を発生する。従っ゛て
電極４と５との間の電界は電極４と５との間の間隔に等
しいラジアル方向寸法を有しており、これは外部電極５
に隣接した軸方向電界にほり等しく、即ち電極４．５を
通る平面に垂直な方向の外部電極５に隣接した電界の寸
法にほゞ等しい。静電界の均一性は、ワイヤープレート
系のプレートの様に電界が極端に強くなる点（これはス
パークを生じることなく印加できる電界の平均強度を制
限する）がないので、スパークを生じることなく強力な
平均電界を許容する。又、この静電界形状はスパークを
生じさせる傾向も少ない。というのは、この静電界形状
は所与の電界強度に於いては外部電極の単位面積当たり
に与える電流がワイヤープレート形態よりも更に小さい
からである。この電極構造のラジアル方向の対称性は一
定半径の周辺路に沿っても一定である様な電界を生じさ
せる。

ワイヤープレート及びワイヤー円筒電極構造体は、細長
い系であって比較的大きな面積と接する様な静電界を発
生し、従って比較的大きな電流を生じさせる。これに対
して本発明の電極形態は、電極間にスパークを生じさせ
ることなく最小の電流（従って電力）を用いて強力な静
電界が保たれる様に比較的小さな面積に電流を発生させ
る。

外部電極表面の清浄化は、スパークブレークダウンを最
小にする様に該表面を比較的清潔に維持するためにのみ
必要とされる。電界強度が最大である必要がなく、より
低い電圧を印加できる場合、またはイオン化が清浄なガ
ス流に於いて生ずる場合、又は電極表面に重大な堆積が
生じない様に他の状態に於いては、清浄化乃至はフラッ
シュは当然不要である。間欠的な清浄化を用いてもよい
。

内部電極は該重態の表面に強力な電界が接近しているた
めにコロナ放電に依って多量の電流（イオン）を与える
。該電極は又、ベンチュリのど部壁５への全ての経路に
集中した電界領域を与える。

この集中した残留電界は空間電荷をのど部壁への移動中
この経路に向けそして電界を適正に増巾する責任を果た
す。内部電極の滑らかに屈曲した一般的にラジアル方向
の円筒は空間電荷を周辺方向にのど部に拡張させ、外部
電極の単位面積当たりの電流蓄積を減少させて潜在的な
スパークブレークダウンを減少させる。

静電界がガス流の方向に比較的薄いので、この静電界を
通るガス流の高い速度が内部電極の平面から軸方向にイ
オンの集中性を拡散する傾向がある。これは空間電荷領
域をガス流の方向に拡げて空間電荷領域と外部電極５と
の間の静電界を減少する事によって安定性を更に追加す
る。この“速度増大”作用は１５ｍ／５（５０フイート
／Ｓ）以上のガス速度に於いて最大にされる。更に、こ
の様な高い速度の乱流はスパークブレークダウンを生じ
させる機構を機械的に破壊する事によっても安定性を与
える。

コロナ従って電荷ユニットの性能を汚染及び低下から保
持するため、高電圧電極４はコロナ放電に加えて他のり
一ケージ路からも隔離される。第２図に最も良く示され
ている様に、プローブ１０は外部電極５の適当な位置に
電極４を支持しそしてその内部及びその表面の両方に於
いて電気的リーケージに対する高い抵抗を与える。図示
されてはいないが所望ならばプローブは軸方向又は横方
向に移動することができる。上流のダクト１に於いてプ
ローブの支持構造体１２と電極との間に抵抗値が与えら
れる。表面の抵抗値は、電極４のすぐ上流のプローブの
周辺の連続的なスロット（０，７５ｍｍ　（０，０３０
インチ））である、清浄な空気の１つ或いはそれ以上の
抽気体１４を設ける事に依って改善される。外部供給源
１５に依って与えられる清浄空気がプローブ本体を通じ
て供給されそして高速度でこれらのスロットを通過する
。

この作用は、表面リーケージが電極４を接地へと短絡す
る様に橋絡するところの確実な高抵抗値路を維持する。

プローブ本体は、該プローブをダクト１に固定するとこ
ろの絶縁ハブ１８に依って支持された高圧ケーブル１６
を含んでいる。プローブ本体の上流端は密閉されたシュ
ラウド２０及び中空の波形カバー２２に含まれている。

穴２３は各々が対応スロット２４（第３図）を持ってい
る複数個の離間されたリング２６に軸方向に空気を通過
させることができる。このリングの間隔が、上記した様
に空気を抽気する一連の連続スロット１４を形成してい
る。

電極４も又該電極の下流に空気を流させるスロット２４
を有している。これらのリング及び電極ディスクは、先
端部３０に取り付けられたボルト２８に依ってケーブル
１６に固定される。上記先端部と放電電極４の下流面か
らの清浄空気とは、荷電された汚染物がディスクの下流
で停滞するのを阻止し且つ荷電された微粒子が電極４の
表面に付着するのを阻止する。

放電電極と外部電極５との間で電界を軸方向に広がらせ
ることができる様にするためには、放電電極４を、コロ
ナ電流発生静電界を発生する他の構造体から少なくとも
電極ギャップの１．２５倍だけ分離する事が重要である
。第１図乃至１１図に示された実施例に於いては、これ
は１つの放電電極を外部電極５内に接着する事によって
達成され゛る。然し乍ら第１２図乃至１４図に示された
実施例に於いては、以下に述べる様に多数の放電電極が
用いられ、従ってこの軸方向間隔の条件は第１図乃至１
１図の実施例よりもより厳密になる。

外部電極５は、汚染物が堆積するので、コロナギャップ
Ｒ１の数倍の短い距離は滑らかで且つ適当に清潔に保持
される。これは汚染物を堆積するが如き、外部電極表面
からのコロナの妨害を排除する様にする。この清浄化は
多数の方法で達成することができ、１つの技術が第１図
及び２図に示されている。水或いはこれに類似した流体
が外部ポンプ３２に依りベンチュリ壁５の収斂円錐区分
の表面の滑らかな層に注入される。外部電極５がベンチ
ュリである場合ベンチュリの収斂角φは乱流の影響を最
小にするため約１２．５°に保持される。運転中ベンチ
ュリは、下方に向けられ、そして水の薄膜は、移動ガス
との摩擦及び重力の両方に依りのど部に接近するにつれ
て加速される。水の注入点は電極４より上流に電極ギャ
ップＲ３の長さの約１．５倍を視（牌とするか、又は放
電電極４が外部電極と交差するところから軸方向上流に
電極ギヤツブＲ１の長きのほぼ１．１２倍のところであ
る。ベンチュリの下流の発散円錐の広がりは、流れの分
離に依る影響を最小、にするため３．５’未満である。

これらの角度間に遷移部を形成するベンチュリ壁の曲率
半径Ｒ０は約５ｃｍ（約２インチ）以上でなければなら
ない。水の注入は収斂円錐の周辺の表面４１に依って形
成された細い（０，２５乃至０．６２５龍（０，０１０
乃至０．０２５インチ）連続スロット４０を含むせき構
成体に依って達成され、ベンチュリの側壁に対するノズ
ルの方向βは約１２．５°である。ベンチュリ壁に対す
る水の作用は、約２２．５ｍ／Ｓ（約７５フイート／Ｓ
）まではガス流の速度に対してコロナの性能を低下する
ことなく、滑かで清浄な表面を維持することである。水
の消費はベンチュリの大きさと共に変化し、１２．５　
ａｍ乃至１２５ｃｍ（５インチ乃至５０インチ）のベン
チュリ直径に対しては０．２乃至２ｇｐｍ　／　１００
０ａｃｆｍの範囲である。

冷却水から隔離された内側を向いたバンド即ち偏向器４
２を設けることに依り水は外部電極に沿って上流に移動
するのが阻止される。ポンプ３２からの水は、圧力の下
で、接線方向に筐体に指向されそして静電界を通過する
時の水の渦巻状の進行を最小にするため軸方向にスロッ
ト４０を通して筐体を出る。

本発明の安定した強力な静電界は、放電電極４が他のコ
ロナ電流発生静電界から少なくとも電極ギャップの１．
２５倍だけ分離されそして放電電極の形状乃至は周辺が
外部電極５の形状に一致する限りは広範な種々様々な電
極構成でもって発生できる。この電極構成の変形には例
えば正方形又は六角形の外部電極５に於いては各々正方
形又は六角形の放電電極４が含まれ、そして鈍角、鋭角
、鋸歯形又はさかとげ形の縁を持った放電電極４が含ま
れる。然し乍ら、現在の実験データに基いた最高の状態
のためには、放電電極４の半径ｒに対する電極ギャップ
Ｒ３の比が約１００：１である様に設計された縁半径ｒ
を放電電極４が持つ事が好ましい。

この比が５０：１未満にセントされた場合には、低い印
加電圧に於いてスパーキングが生じ、低い作動電流及び
電界となる。この比が４００　：　１を越えると、ギャ
ップに於ける電界の寄与が減少され、高い電界を維持す
るためには作動電流が大きくなる。外部電極５がベンチ
ュリの形態である場合は半径Ｒｏ（軸方向断面に於ける
ベンチュリのとい部の半径）は放電電極の半径ｒとの比
が５０：１以上にセットしなければならない。これらの
半径が小さいと低い印加電圧でスパーキングを誘起する
様になる。プローブ１０の直径、従って放電電極ディス
ク４の全直径はプローブが外部電極５の断・面積の約１
０％を占有する様にセットされねばならない。この実用
的な最小値は５％であり、そして実用的な最大値は４０
％である。プローブが外部電極５の小さな割合を占める
事は放電電極の表面電力密度の増加を生じさせる。より
重要なことは、この値が小さいとユニットの一定流れ容
量に対する電極ギャップをも増加し、依って必要な電源
電圧を著しく増加する。４０％より大きな値は外部電極
５の大きさ及びプローブのコストを増加し、そしてプロ
ーブを隔離する抽気の要件、従って運転コストを増加す
る。

概して云えば、縁半径ｒに対する電極ギャップＲ３の比
は５０：ｌ乃至４００：１でなければならず、そして好
ましくは約ｉｏｏ：ｔであり、占有面積（放電電極４に
より占有される外部電極の割合）は５％乃至４０％でな
ければならずそして・好ましくは約１０％であり、放電
電極４は外部電極５の形状に対応する形状を有していな
ければならず、そして放電電極４はコロナ電流発生静電
界を発生する全ての構造体から少なくとも電極ギャップ
の１．２５倍だけ離間されねばならない。これらの電極
形状では、必要とする代表的な高電圧は、標準的な大気
条件（水銀７６ｃｍ（２９，９２インチ）の圧力及び２
０℃（７０’　Ｆ）の温度）並びに速度零に於いて電極
ギャップＲ３間に約１８乃至２０ＫＶ／ｃｍの平均電界
を維持できる様なものである。ガス速度が約ｉ５ｍ／５
（５０フイート／Ｓ）以上の状態では、電界はスパーキ
ングを生じることなく約２６乃至２８ＫＶ／ｃＩ！に増
加することができる。

荷電ユニットの強力なコロナ領域番ご於いて多数の重要
な作用が生じる。浮遊状態の汚染物はイオン密度の高い
領域Ｒ３に於けるイオンの衝突と強力な印加電界とに依
って荷電される。コロナに於ける微粒子の滞在時間が短
いために、ここでは拡散荷電機構が微粒子に対してわず
かに寄与するだけであるという事が推測される。微粒子
が荷電されてコロナの強力静電界に於いて移動する様に
なる時にはラジアル方向外方に微粒子がわずかに変位す
る。この変位量は微粒子の大きさともに変化し、従って
幾分かの混合、衝突並びに凝集が生じ得る。これは熱的
撹乱及び乱流の存在を考慮した場合のわずかな作用とし
て明らかである。然し乍ら、液体エーロゾルの場合は、
強力な印加静電界（ＩＯＫＶ／ｃｍ以上）、高温度並び
に乱流混合の作用が著しい凝集を生じさせ、そしてこの
作用はコロナの下流で証明されている。これは微粒子が
凝集してより大きく増大しより容易に収集される大きさ
になるので微細なエーロゾルを収集する場合の顕著な利
点である。

高度に荷電するコロナ区域を通るガスの速度はシステム
の荷電効率に影吉する。約１５ｍ／５（５０フイート／
Ｓ）より速い場合には、電界の空間電荷領域がガスに依
って軸方向に広げられる様になってスパークブレークダ
ウンの可能性を減少し、即ちコロナの相当程度の安定性
が達せられる。然し乍ら、速度が増加した状態では、安
定性が増加したこの利点は、静電界に於ける汚染物の滞
在時間が短くなり、従って微粒子の電荷が減少され、且
つ水に依る清浄化が用いられる場合には外部電極壁土の
水薄膜の崩壊が増加される様になるという欠点に依って
相殺され始める。約３７．５ｍ／Ｓ（約１２５フイート
／Ｓ）まではコロナの安定性に利益があるが、荷電効率
が減少される。

試験された１つのシステムについては、微粒子の最大電
荷が３０ｍ／５（１００フイート／Ｓ）に於いて生じる
と思われる。然しなから、成る相当な程度まではガス速
度が、浄化さるべき産業ガスの効率的な運転に必要とさ
れる容量、電極電圧要件、及びベンチュリ壁の清浄化能
力との間で按配せねばならない。

ベンチュリ壁の清浄化の第２の方法が第６図に示されて
いる。この実施例に於いては、水の薄膜ではなくて空気
の薄膜を外部電極５の下流の壁に作るため孔あけされた
乃至は多孔性の抽気区分７０が放電電極４に隣接して外
部電極５に設けられている。電極ギャップＲ１の長さの
数倍の距離だけこの抽気区分７０より下流に外部電極５
の壁面には電気抵抗率の高い物質が被覆されており、該
区域に付着する微粒子に電気的な隔離を与える。

更に別の方法は付着の厚みを許容レベルに制限するため
にガス流の浸食を用いることである。

なお別の方法は汚染物が堆積する前に間欠的又は連続的
に汚染物を除去するため壁を揺動するか又は衝撃を与え
ることである。

静電界を通過し、た浮遊した微粒子汚染物は同様の極性
に高度に荷電されそしてコロナめ下流で外部ベンチュリ
壁５へと移動される。該壁への付着が生じるのはわずか
であり、該付着は初めの軌道に於いて壁付近で移動して
いた微粒子のみを表わしている。この領域に印加される
電界は主として空間電荷を要素とするものであり、従っ
てそれらの移動速度は流れの速度に比べて低いので、大
部分の微粒子が相当の距離に亘って流れに保持される。

これらの高度に荷電された浮遊した微粒子を収集するに
は少なくとも２つの形式を利用できる。

荷電された微粒子を収集する１つの技術は従来型の静電
集塵器である。他の技術は以下で説明する湿式スクラバ
５０である。外部電極５のガス汚染物荷電区分はベンチ
ュリスクラバ５０ののど部５２に直接的に取り付けられ
る。一般的に、外部電極の設計速度はスクラバベンチュ
リの所望速度と一致され、荷電区分の発散円錐角を約Ｏ
＠にセットする様にしている。荷電された微粒子を随伴
したガスは、該微粒子が衝突に依って水滴に収集され且
つか＼る微粒子遮断が静電力に依って増大される様にし
てスクラバのベンチュリを貫通される。水は連続スロッ
ト５４を通すが如き従来的な方法でベンチュリスクラバ
に入れられそしてガス流に依って霧化される。水滴は、
霧化プロセスが残留電界領域で達せられるので誘起に依
っ°ζ微粒子に対して逆極性で荷電される。好ましくは
、抵いベンチュリ速度（約２２．５ｍ／５（７５フイー
ト／Ｓ）未満）で、注入点は早期のスパークブレークダ
ウンを防ぐために放電電極４より少くともギャップＲ１
の２倍程下流でなければならない。

高いベンチュリ速度に於いては、イオンがコロナの下流
にドリフトしそしてこれは荷電された微粒子と同じ極性
に水滴を不所望に荷電する事に依って誘起プロセスを不
当なものにする傾向があるので、相当に分離した距離を
必要とする。電極４と注入点との間の分離距離が増加さ
れたとしても、拡張ボルト２８に依り、誘起荷電電界が
軸方向に増加される。これは父上記ボルトから発せられ
る円筒状の電界を与え、該電界は電極４の下流で外壁５
に向ってイオンを駆動する。

従来型のベンチュリスクラバの収集効率は水滴への微粒
子の慣性衝突に基いている。この衝突は低速度で注入さ
れた水滴と汚染されたガス流との高い相対速度に依って
達成される。準ミクロン程度の大きさの微粒子は、衝突
するのではなしに水滴のまわりを抜けて行く流れに随伴
することに依って衝突を免れてしまう。（１例が第１Ａ
図に略図的に示されている。）これは空気力学的なドラ
グ・対・慣性の比率が高いためである。縁の衝突及び遮
断エネルギの場合には微粒子の反発及びはね返りも重要
な要因となる。衝突エネルギの低い微粒子は表面張力作
用のために水滴に貫通できない。

本発明に於いては、高い（ＩＱＫＶ／ｃｍ胞和荷電）静
電荷を含んでいて水滴に電荷を誘起する様な微粒子は、
第１Ｂ図に略図的に示された様に、衝突軌道を生じるに
充分な吸収力を荷電微粒子と水滴との間に有している。

この作用は収集効率に於いて基本的なスクラバ効率に勝
る実質的な改善を生じる。改良された衝突作用は微粒子
と水滴との間の相対的速度及び微粒子の大きさと共に変
わる。

微粒子の大きさに対する感光性はわずかであり、０、１
ミクロン乃至１０ミクロンの大きさの微粒子について考
慮すると結果的な変動が十又は−２０％のみである。静
電力が作用する時間が長い程より効果的であるので、荷
電された微粒子と水滴との間の相対的速度が低いことは
相当に改善された結果を生じる。然し乍らこの速度が低
いことは又、スクラバ流体の霧化効率を低下し且つ装置
の太きさをより大きなものにするので、最適な速度範囲
が明らかとなる。

相対的速度が約１５ｍ／Ｓ　（５０フイート／Ｓ）未満
では、ベンチュリスクラバの霧化が急速に低下し、従っ
て効率を保持するためには液体の要件が実質的に増加さ
れる。相対的速度が６０ｍ／５（２００フイート／Ｓ）
以上では、水滴の加速損失に依るシステム間の圧力降下
が過剰となる。従って、ベンチュリスクラバ収集器に対
するガス汚染物荷電ユニットの収集効率の最適な改善は
、のど部に於いて約３７．５乃至４５ｍ／５（１２５乃
至１５０フイート／Ｓ）のベンチュリスクラバ設計で達
せられる。

本発明の成る試験された実施例は、ギャップ半径Ｒ３が
３．７５印（１，５インチ）であり、放電電極の縁半径
ｒが０．３９ｉ＋＋＋＋　（１／６４インチ）であり、
周辺半径Ｒ１が２１．９ｍ膳（０，８７５インチ）であ
り、外部電極の半径Ｒ２が５．９４ｃｍ（２−３／８イ
ンチ）であり、収斂円錐角φが１２．５゜でありそして
外部電極（軸方向断面）の半径Ｒ０が７．５　ｃｍ乃至
１０ｃＩ１１（３乃至４インチ）であった。

この実施例はスクラバベンチュリのガス流が約３６ｍ／
５（１２０フイート／Ｓ）で７５０ｃｆｍの容量を有し
ていた。この設計の代表的な公知のスクラバのみの収集
効率は０．５ミクロンの微粒子寸法に於いて約８１％で
ある。本発明のガス汚染物荷電ユニットが作動された時
には収集効率が０．５ミクロン寸法に於いて約９５％ま
で増加される。この状態に於いてシステムは約７．５ｇ
ｐｍ／１０００ａｃｆｍの水、１５０ワツト／　１００
０ａｃｆｍの荷電ユニット電力を消費しそして水系統の
圧力低下はｆｏａｍ（４インチ）である。

試験された第２の実施例は、ギャップ半径Ｒ３が５．３
８ｃｍ　（２，１５インチ）であり、放電電極の縁半径
ｒが０．３９ｍｍ　（１／６４インチ）であり、周辺半
径Ｒ１が２１．９鶴（０，８７５インチ）であり、外部
電極の半径Ｒ２が７．５８ｃｍ　（３，０３インチ）で
あり、収斂円錐角が、１５″でありそしてベンチュリ半
径Ｒ０が５．０ｃｍ（２インチ）であった。この実施例
はスクラバベンチュリのガス流が約４５ｍ／Ｓ　（１５
０フイート／Ｓ）で１．　ＯＯＯａｃｆｍの容量を有し
ていた。この設計の代表的な公知のスクラバのみの収集
効率は１．２５ミクロンの微粒子寸法に於いて約９４．
６％である。本発明の気体汚染物荷電ユニットが作動化
された時には収集効率が１．２５ミクロン寸法に於いて
約９７．５％まで増加される。この状態に於いてシステ
ムは約６ｇｐｍ　／　ｌ　ＯＯＯａｃｆｍの水と１５０
ワツト／１０００ａｃｆｍの荷電ユニット電力とを消費
しそして水圧低下は１５ｃｍ（６インチ）である。

代表的な公知のコロナイオン化装置は一般的に作動電界
強度が３乃至６　Ｋ　Ｖ　／　ｃＩｌｌに限定されてい
る。最適な電極構成と該電極を通過する最適な流体速度
を用いた本発明のイオン化装置では、スパークブレーク
ダウンを生じることなく　Ｉ　５ＫＶ／ｃｒｎまでの作
動電界強度が得られる。

本発明の成る付随的な効果は電圧ブレークダウンの減少
に助成する様に空間電荷を軸方向に拡散するところの速
度作用のみを従来型の集塵構成に好都合に用いて、作動
電界強度を相当に増加できるという発見に基いている。

例えば第８図及び９図は、長方形ダクト８２のベンチュ
リのど部８１間に横方向に設置された単１のワイヤ電極
８０を用いた公知のイオン化装置を示している。絶縁体
８３は既知の仕方でワイヤをダクトから隔離している。

ワイヤは好ましい実施例と同様に電源３に接続されてい
る。

通常は、単ｌワイヤープレートのイオン化装置は電極間
の平均静電界が、スパークブレークダウンを生じる前の
約１０ＫＶ／ａｍを越えない様に低い印加電圧で運転さ
れねばならない。速度は約３ｍ／５（１０フイート／Ｓ
）に低く保持される。

この運転の代表例は、家庭用の静電式空気清浄器である
。本発明の高い速度約１５ｍ／５（５０フイート／Ｓ）
を用いると、該速度が過剰な空間電荷を最も強力な静電
界より下流に押し流すので、スパークブレークダウンを
生じることなく約１０Ｋ　Ｖ　／　ｃｒｓの平均電界強
度を得ることができる。

この同じ機構に依り、ダクトに沿って軸方向に離間され
た横方向ワイヤを有する多重横方向ワイヤ式集塵器も、
流体速度が高くても低電圧に制限される。というのは、
１つのワイヤ領域からのイオンの変移が次の下流の静電
界領域に曝されるからである。

軸方向に離間された多数の横方向ワイヤは、各各の次の
上流ワイヤからのイオンを下流ワイヤのイオン化静電界
に入れる前に外部電極（ダクト）に移動させる事ができ
る様に充分な距離軸方向に離間されているならば、もち
ろん使用することができる。

第１１図はラジアル形態の電極端８０ａと直線形態の中
央電極８０ｂとを有する別の実施例を示している。ダク
ト８２は長方形であるが電極と一致する様に屈曲できる
のが好ましい。空気ボート２４は第３図乃至５図に示さ
れる様に設けられている。縁半径ｒについてはもちろん
第１Ｏ′Ａ図乃至１００図の形を全て使用できる。この
電極形状は第８図及び９図のワイヤープレート電極とほ
とんど同様に働くが、ラジアル形の電極の幾つかの利点
を得ることもできる。

第１２図に示された集塵器の別の実施例は多数の並列な
集塵ユニット１１０を用いている。微粒子を随伴したガ
スは環状の入ロダク）１１４を経て入口マニホルド１１
２に入る。このマニホルド１１２には水１１６が部分的
に充填されており、そしてこのマニホルド１１２を通過
するガスがバッフル１１８．１２０をめぐって水１１６
を通って流れねばならない様に複数個の平らな離間され
タハンフル１１８．１２０が位置されている。入口ダク
ト１１４に入るガスを冷却して、凝縮による微粒子形成
を促進するために水１１６が備えられている。パイプ１
２６を通して水の入口１２４と連通している複数個のス
プレーノズル１２２を備えた予備的な急冷スプレーによ
って付加的な冷却が与えられる。冷却水は中程度の圧力
でポンプ（図示せず）によって循環される。

微粒子を随伴したガスが充分に冷却されそして飽和され
た後、これらのガスは集塵ユニット１１０の下のマニホ
ルド１１２の部分へ案内される。第１３図に最も良く示
されている様に、傾斜した収集面１２８が集塵ユニッｌ
−１１０の下に置かれており、そして同心的な円筒シー
ルド１３２を持った環状の穴１３０が各集塵ユニット１
１０の下に位置されて、シールド１３２が管状の外部電
極１３４の下端へと延びる様にされる。各集塵ユニット
１１０は細長い支持電極１３８の下端に装着された平ら
な放電電極１３６を包囲する円筒状の外部電極１３４を
備えている。以下で詳細に説明する様に、穴１３０を通
過するガス中の微粒子は放電電極１３６と外部電極１３
４との間に延びた比較的薄いラジアル方向及び周辺方向
に均一な静電界内で荷電される。ここで用いる“静電界
”という語はコロナ放電を生じる電界を指しそして“電
界”という語はコロナを発生しない電界を指すものとす
る。

“比較的薄い”°という語は軸方向寸法よりも実質的に
大きなラジアル方向寸法を持った電界を指すものとする
。荷電された微粒子は支持電極１３８と外部電極１３４
との間に延びる比較的強度の小さい電界によって外部電
極１３４に向って加速される。外部電極１３４の内壁に
付着した微粒子は外部電極１３４の内壁を覆う水の薄膜
によって収集されそして下方へと流されて収集面１２８
に蓄積される。シルード１３２は液体が外部電極１３４
の端から収集面１２８に落ちる時にこの液体薄膜が上方
のガス流に随伴されるのを防ぐ。外部電極１３４の内壁
を覆う液体薄膜からの液体が再び随伴されると、外部電
極１３４内のガス速度が３ｍ／５（１０フイー）／Ｓ）
を越えた時に静電界を不安定にせしめ勝ちである。

外部室！１１３４の上端は排気充満部１４０へと突出し
、そこで円筒状のせき１４２によって包囲されている。

水１４４の薄膜がせき１４２上に流れそして外部電極１
３４の内壁を下方へ流れる様にポンプ（図示せず）によ
って管路１４３を経て水が連続的に供給される。せきの
水１４４の上に延びるカバープレート１４６は、せきの
上部の水を撹乱しない様に外部電極１３４から排気充満
部１４０へ気体を滑かに通流できる様にするため外部電
極１３４へと延びた円筒状フランジ１４７を有している
。

支持電極１３８の上端は高電圧筐体１４８へと延び、そ
こで絶縁体１５２及び貫通送りシュラウド１５４により
筐体１４８の床に支持された高電圧バスパー１５０に接
続される。このバスバー１５０は貫通送り絶縁体１６０
を経て高電圧筐体１４８に通っている高電圧導体１５６
　（第１２図）によって外部の高圧電源又は変成器−整
流器装置（図示せず）に接続ぎれる。電極１３４．１３
６．１３８への手入れは筐体１４８の上面にある複数個
の環状の手入れ用カバー１６２によって与えられる。

各々の放電電極１３６と外部電極１３４との間に延びる
静電界は第１図乃至１１図の実施例に於いて発生された
静電界と実質的に同一である。従って、電極１３６．１
３４がコロナ電流発生静電界を形成する仕方と静電界の
特性とについてはここでは繰返し説明しない。放電電流
１３６の大きい直径は外部電極１３４の内径の０．２乃
至０．５、そして好ましくは約０．３５でなければなら
ない。

支持電極１３８の直径は外部電極１３４の内径の０．１
５乃至０．２５そして好ましくは約０．２であり、且つ
放電電極１３６の大きい直径の０．４乃至０．８そして
好ましくは０．５乃至０．６である。これ以上に大きな
直径の支持電極１３８は放電電極１３６と外部電極１３
４との間の静電界の軸方向の広がりを著しく抑制し、そ
れによって静電界の安定性を減少することになる。これ
以上に小さな支持電極１３８は支持電極１３８と外部電
極１３４との間に過剰なコロナ及びスパークを生じる傾
向がある。

放電電極１３６を支持電極１３８に直接固定する事によ
り、集塵器の荷電段並びに集塵器の収集段の両方に対し
て、単ｌ電極装着系が使用できる。

更に、放電電極１３６及び支持電極１３８の直径を互い
に且つ外部電極１３４に対して変える事により、たとえ
両電極１３６．１３８が共通の変成器−整流器装置によ
り付勢されようとも、放電電極１３６と外部電極１３４
との間並びに支持電極１３８と外部電極１３４との間に
延びる電界の強度を別々に選択する事ができる。従って
従来型の集塵器と比較して集塵器のコスト及び複雑さを
相当に減少できる。

特に種々の寸法の微粒子が除去さるべきである場合に集
塵器の効率を増加するためには、第１４図に示された様
な多電極段が用いられる。放電電極ギャップの１．２５
倍以上互いに軸方向に離間した点に於いて複数個の放電
電極１８０，１８２．１８４が支持電極１８６に固定さ
れる。隣接放電電極から延びる電界が互いに干渉するの
を阻止し且つ支持電極１８６から延びる電界が荷電され
た微粒子を収集するに充分な長さを持つ様にするために
は、電極１８０．１８２．１８４間の間隔が放電電極ギ
ャップの２倍より大きいのが好ましい。

放電電極ギャップの１．２５倍より小さな電極間間隔は
隣接電界間の干渉を生じさせ、これは電界の軸方向の広
がりを阻止し、コロナ放電の安定性を減少する。従って
ガスが外部電極１３４を通流する時はガスに随伴した微
粒子が、収集電界が各々後に続（複数個の荷電電界を受
ける。所望ならば、放電電極１８０．１８２．１８４の
直径は放電電極１８０．１８２．１８４と外部電極１３
４との間に延びる電界の平均強度が各々の電極１８０．
１８２．１８４に対して別々である様に変えてもよい。

大きな微粒子は一般に集塵し易く、従って強度の低い印
加電界で相当容易に除去される。従って収集さるべき微
粒子の寸法が変わる場合には、微粒子が外部電極１３４
を通して流れるにつれて次第に強力な電界を受ける様に
ガス流に沿って放電電極の直径を徐々に増加する事が望
ましい。従って最も大きな微粒子は小直径の放電電極１
８０を丁度越えたところの外部電極１３４の内壁に収集
され、小さい微粒子は中間の直径の放電電極１８２を丁
度越えたところで収集され、そして最も小さい微粒子は
大直径の放電電極１８４を越えたところで収集される。

荷電された大きな微粒子は局所化した電界変則部を生じ
、これはこの局所化した領域にスパークを生じさせる傾
向がある。これらの大きな微粒子を小直径放電電極１８
２の付近で除去する事により、大直径放電電極１８４と
外部電極１３４との間の電界の強度が増加され、それに
より小さな微粒子をより大きな割合で除去し且つシステ
ムの全収集効率を増加することができる。

所望ならば、支持電極１８８のまわりにワイヤの様な導
体をらせん状に巻き付ける事によって支持電極１３８と
外部電極１３４との間に低電界のコロナ放電が作られて
もよい。この低電界コロナ放電は外部電極が間欠的に清
浄化される場合に特に有用である。というのは、微粒子
が何らかの適当な技術例えばた＼く事によって除去され
るまでこのコロナ電流が微粒子を外部電極の内壁に保持
するからである。微粒子が例えば水の薄膜によって常時
除去される場合にはこの様にして微粒子を外部電極に保
持する必要はない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理を用いた装置の１実施例の長手方
向断面図、 第１Ａ図及び１８図は各々従来型の湿式スクラバと本発
明の原理によって高度に荷電されるシステムとに於ける
汚染微粒子の経路を示す略図、第２図は第１図に示した
装置の１部分の部分拡大断面図、 第３図は第２図の３−３線に沿った横方向断面図、 第４図は第２図の４−４線に沿った横方向断面図、 第５図は第２図の５−５線に沿った横方向断面図、 第６図は変更されたベンチュリ壁ののど部の直径方向部
分断面図、 第７図は本発明の電極間の静電界を示す図、第８図は本
発明の別の実施例を示す成る形式のイオン化装置の軸方
向断面図、 第９図は第８図の実施例の横方向断面図、第１０Ａ図乃
至１０Ｄ図は種々のエツジの半径の形態を示す図、 第１１図はイオン化装置の更に別の実施例を示す図、 第１２図は管状の外部電極に包囲された複数個の軸方向
に離間された放電電極を用いた本発明の別の実施例を示
す図、 第１３図は単１の集塵ユニットを示す断面図、そして 第１４図は色々な横方向寸法の放電電極を用いた集塵ユ
ニットの別の実施例を示した断面図である。 ■・・・・・・ダクト、　２・・・・・・ガス汚染物荷
電ベンチュリ区分、　３・・・・・・高電圧直流電源、
　４・・・・・・電極ディスク（放電電極）、　５・・
・・・・ベンチュリの外壁（外部電極）、　　ｌＯ・・
・・・・プローブ、　　１２・・・・・・支持構造体、
　１４・・・・・・抽気体、　１６・・・・・・高圧ケ
ーブル、　２０・・・・・・シュラウド、　２４・・・
スロット、　　２６・・・・・・リング、　　２８・・
・・・・ボルト、４０・・・・・・スロット、　４１・
・・・・・表面、　４２・・・・・・偏向器、　１１０
・・・・・・集塵ユニット、　１１２・・・入口マニホ
ルド、　　１１４・・・・・・人口ダクト、１１６・・
・・・・水、　１１８．１２０・・・・・・バッフル、
１２２・・・・・・ノズル、　　１２８・・・・・・傾
斜した収集面、１３０・・・・・・環状の穴、　　１３
２・・・・・・シールド、１３４・・・・・・外部電極
、　１３６・・・・・・放電電極、１３８・・・・・・
支持電極、　１４０・・・・・・排気充満部、１４２・
・・・・・せき、　１４８・・・・・・高電圧筐体、１
５０・・・・・・高電圧バスバー、　　１８０．１８２
．１８４・・・・・・放電電極、　１８６・・・・・・
支持電極。 ＦＩＧ、　　Ｉ ＦＩＧ、ＩＡ　　　　　　　ＦＩＧ、ＩＢＦＴＩＧ、　
８ ＦＩＩＧ、　９ ＩＱＡ １１ＯＤ　　　　ＦＩＧ、ｌｌ

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. （１）ガスをイオン化し該ガスから汚染物を除去する装
   置において、 前記ガスを導く管状の外部電極と、 該外部電極内にそれとほゞ長手方向にて整列して配置さ
   れた細長い導電性支持電極と、 前記外部電極の形状とほゞ対応する周辺放電縁部分を有
   した少なくとも１つのほゞ平らな放電電極とを備えてお
   り、該放電電極は、前記外部電極内に配置され、前記放
   電電極の周辺放電縁部分と前記外部電極との間の空間が
   電極ギャップを形成しており、前記放電電極は、これら
   電極へ高い電圧を印加したときに発生される静電界が前
   記放電電極と前記外部電極との間にほゞくさび状の形態
   で軸方向に広がるように全てのコロナ電流放出構造体か
   ら少なくとも前記電極ギャップの距離の１．２５倍だけ
   離されており、前記放電電極は、前記支持電極の上流端
   部分にこれと電気的に接触して取り付けられており、前
   記支持電極は、前記外部電極の内径の０．１５倍と０．
   ２５倍との間で且つ前記放電電極の直径の０．４倍と０
   ．８倍との間の直径を有していて、前記外部電極と前記
   放電及び支持電極の間に所定の電位が印加されるとき、
   前記放電電極と前記外部電極との間に半径方向及び軸方
   向に広がり且つ半径方向及び周辺方向に均一なコロナ電
   流発生静電界が発生され、且つ、前記支持電極と前記外
   部電極との間に半径方向の非コロナ電流発生電界が発生
   されるようになっており、前記非コロナ電流発生電界は
   、前記コロナ電流発生電界を対称的且つ軸方向に圧縮せ
   しめて電界強度を増大させており、 更に、前記外部電極と前記放電及び支持電極との間に高
   い電圧を印加して前記電極ギャップに亘って延びる高い
   強度の前記コロナ電流発生静電界を生じさせるための高
   電圧印加手段と、前記電極ギャップを通して軸方向に流
   れる状態で前記ガスを移動させるためのガス移動手段と
   を備えることを特徴とする装置。
2. （２）前記放電電極は、前記外部電極内を横切る面積の
   ５％乃至４０％を占有する特許請求の範囲第（１）項記
   載の装置。
3. （３）前記放電電極の下流には、前記ガスに含まれ前記
   静電界によって荷電された汚染物を収集するための手段
   が配置されている特許請求の範囲第（１）項記載の装置
   。
4. （４）前記平らな放電電極は、実質的に平らなディスク
   である特許請求の範囲第（３）項記載の装置。
5. （５）前記高電圧印加手段は、ほゞ標準の温度及び圧力
   の空気が前記電極ギャップ内にある時に、前記電極ギャ
   ップの１ｃｍ当り８乃至１２ＫＶの印加平均電界強度を
   前記電極ギャップに発生するに十分な電圧を前記放電電
   極と前記外部電極との間に加える特許請求の範囲第（１
   ）項記載の装置。
6. （６）前記少なくとも１つの放電電極は、前記細長い支
   持電極に取り付けられ且つ前記外部電極内に同心的に配
   置された複数のほゞ平らな放電電極を含んでおり、これ
   ら放電電極は、互いに軸方向において前記電極ギャップ
   の距離の少なくとも１．２５倍の距離だけ離間されてい
   て、前記外部電極を通るガスに含まれた汚染物が前記放
   電電極と前記外部電極との間に発生される複数の半径方
   向及び軸方向に広がり且つ半径方向及び周辺方向に均一
   なコロナ発生静電界内にて繰り返し荷電されて、それか
   ら、前記静電界の下流で前記支持電極と前記外部電極と
   の間に発生される半径方向の非コロナ発生電界の影響に
   よって前記外部電極の方へ移動して前記外部電極の内壁
   に付着するようになっている特許請求の範囲第（１）項
   記載の装置。
7. （７）前記放電電極の直径は、ガス流の方向において漸
   次増大していて、前記放電電極と前記外部電極との間に
   強度の増大する印加平均静電界が維持され、前記ガスが
   前記外部電極を通って移動していくときにこれら強度の
   増大する印加平均静電界に出会うようになっている特許
   請求の範囲第（６）項記載の装置。
8. （８）前記支持電極は、前記外部電極内に同心的に配置
   されており、前記放電電極は、前記支持電極とほゞ直交
   する平面内において各々前記支持電極に同心的に配置さ
   れている特許請求の範囲第（６）項記載の装置。
9. （９）粒子を含むガスから粒子を除去する方法において
   、 標準の大気状態にて８ＫＶ／ｃｍと１２ＫＶ／ｃｍの間
   の印加平均強度を有する複数の重なり合わない半径方向
   及び軸方向に広がり且つ半径方向及び周辺方向にて均一
   な静電界に順次前記粒子を含むガスを通して前記粒子を
   荷電し、前記静電界の各々は、導電性の細長い支持電極
   に同心的に取り付けられ前記ガスが通される管状の外部
   電極内に同心的に配置されたディスク状の放電電極によ
   って発生されているものであり、前記放電電極の周辺放
   電縁部分と前記外部電極との間の距離が電極ギャップを
   形成しており、前記放電電極は、前記支持電極にて互い
   に軸方向において、前記放電電極ギャップの距離の少な
   くとも１．２５倍の距離だけ離間されており、前記放電
   電極は、前記支持電極の上流端に取り付けられており、
   前記支持電極は、前記外部電極の内径の０．１５倍と０
   ．２５倍との間で且つ前記放電電極の直径の０．４倍と
   ０．８倍との間の直径を有していて、前記外部電極と前
   記放電及び支持電極の間に所定の電位が印加されるとき
   、前記放電電極の各々と前記外部電極との間に半径方向
   及び軸方向に広がり且つ半径方向及び周辺方向に均一な
   コロナ電流発生静電界が発生され、且つ、前記支持電極
   と前記外部電極との間に半径方向の非コロナ電流発生電
   界が発生されるようになっており、 前記荷電された粒子を含むガスを前記静電界の下流で前
   記細長い非コロナ電流発生電界に通して前記荷電された
   粒子が前記外部電極の方へ偏向されて収集されるように
   することを特徴とする方法。
10. （１０）前記静電界は、ガス流の方向において漸次強度
    を増大しており、より大きな粒子が上流の電界によって
    除去され、より微細な粒子がより強度の強い下流の電界
    によって除去されるようにして、前記下流電界の安定性
    を増大して収集効率を増大させる特許請求の範囲第（９
    ）項記載の方法。