JPH01242158A - 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】 産業上の利用分野 本発明は塵ないし煤を含む排ガスの通流する電界の発生
のため、排ガスの貫流する空中に配置されている電極装
置を有し、上記室の壁は一方の極性の電極として構成さ
れ得、上記室の逆極性の電極は碍子によって相互に分離
されており、上記の絶縁体碍子により付着する塵が不連
続に焼き切除分離可能である電気集塵装置に関する。

従来の技術 この種集塵装置は公知であり、ディーゼル機関付自動車
にて煤析出（分離）にも基本的に適する。その場合煤粒
子は渦室にて電界の作用下で比較的に犬の粒子に集塊（
凝集）され、次いでその粒子は渦室に後置接続の遠心力
集塵装置にて捕集され得る。その渦室内に電界発生のた
めに用いられる電極装置は直流電圧源と接続されており
、この電圧源により、著しく高い電位差が維持され得る
。

それらの集塵装置において問題になるのは次のような碍
子（絶縁体）である、即ち、渦室における電極装置の保
持に用いられ一方の極性の電極を、他方の極性の電極か
らないし他方の極性と接続された室壁から分離する碍子
（絶縁体）である。すなわち碍子（絶縁体）が比較的に
ひどい煤発生のため汚損すると直ちに、異なる極性の構
成部分間で導電性接続路が、形成され、その結果電極装
置により発生された電界が消失する。

碍子を清浄にし得るために、西独特許出願公開第３３０
５６０１号公報によれば碍子（絶縁体）材料中に次のよ
うな抵抗加熱体を埋め込む得る、即ち、 碍子（絶縁体）を著しく高い温度、例えば７０００Ｃに
加熱して、碍子（絶縁体）上の煤被覆物を切 焼〔除し得るようにする抵抗加熱体を埋め込み得る。こ
のことが可能であるのは、排ガスが酸素の十分な残留成
分を連行するからである。

西独特許出願公開公報第５３０５６０１号にて記載され
た装置の欠点となるのは碍子（絶縁体）の加熱が比較的
時間がかかり、高い電力を要することである。さらに、
絶縁特性が、温度増大と共に悪くることである。従って
、煤被覆物の焼き切除の後場合により、煤粒子の集塊化
（凝集）に必要な電界がやはり渦室中に生ぜしめられ得
る前には碍子（絶縁体）の冷却には所定の時間が経過し
なければならない。

煤塵付着堆積（被覆物）の焼き切除時間中及び碍子（絶
縁体）の後続の冷却期間（時相）中、渦室は使用され得
ない、換言すれば、煤を含む排ガスは並列的に配置され
た渦室を通じて導かれねばならない。殊にディーゼル機
関のスタート期間（始動相）中又はそれの高い負荷の際
大きな煤量が発生し得るので、碍子（絶縁体）の汚損に
基づき集塵装置の能率が著しく損なわれ得る。

西独特許出願公開第３６２２６２３号公報からはフィル
タ等上の煤被覆物を、煤粒子に電流を流すことにより除
去することが公知であり、その除煤は電気導体として、
即ち加熱導体として用いられる。煤を貫流する電流の制
御により、アークの形成を阻止しようとする、それとい
うのはアークの高い温度によりフィルタ等の損傷が惹起
されるおそれがあるからである。更に、上記の刊行物か
ら、必要な場合に、マイクロ波を用いて分離析出された
煤を点大温度間で加熱することも公知である。

西独特許出願公開公報第３０３５２０６号に示すところ
では排ガスにおける煤成分を次のようにして減少させる
、即ち排ガスに交番電界ないしパルス状電界を加えるの
である。その場合、大きな煤粒子が交番電界ないしパル
ス状電界の作用下で比較的に小さな煤粒子に変換される
という物性ないし現象が利用される。電界の発生に用い
られる電極上にて煤が沈着されることのないようにする
ために、電極の領域にて高い空気通過供給量が維持され
る、即ち場合により電極に付着する煤粒子が吹き飛ばさ
れることが図られる。

発明の目的 本発明の目的ないし課題とするところは冒頭に述べた形
式の電気集塵装置においてわずかな所要電力のもとて碍
子（絶縁体）の迅速に実施可能な清浄化を行なわせ得る
ことにある。

発明の構成 上記課題は本発明によれば冒頭に述べた形式離可能であ
り上記アークはパルス状電流を用いて維持されるのであ
る。

本発明の立脚する一般技術思想によれば、パルス状電流
でアークを維持することにより極めて高い温度を確保す
ることである。それにより堆 碍子の煤塵付着Ｆ積（被覆物）が極めて短い時間間隔内
で焼除され得、その際刈の利点となるのはアークがわず
かな電力で維持され得る、それというのは、排ガス中の
煤被覆物と残留酸素との間の反応が発熱的なものである
からである。

極めて高いアーク温度は次のことに起因し得る、すなわ
ちアークを維持する電流のパルス波動（振動）により煤
被覆物の原子及び分子にて励起される状態が惹起され、
それにより原子ないし分子内の電子は固定結合が比較的
に弱くなることに起因し得る。更に電子、原子、分子が
振動状態に励起される。それにより、一方ではアーク内
で物質、材料のイオン化度が高められ、他方では原子、
分子、元素粒子間の衝突の数が上昇する。それらの物性
、現象により、排ガス中の残留酸素と煤成分との反応が
高められた速度のもとで、かつ、高められた温度のもと
て行なわれるようになる。

パルス振動が広帯域スペクトルないし際立った高調波を
有するのが有利であるのが明らかになっている。種々異
なった周波数のパルス波動により生ぜしめられる、分子
、原子、イオンないし基本粒子の振動ないし運動は反応
加速をされるように共働する。

更に、パルス波動が著しい振幅を有すると有利である。

本発明の実施例によれば上記電極は給電回路と接続され
ており、該給電回路は逆の極性の電極間で高い電気抵抗
の場合ないしわずかなまたは消失する負荷の際直流電圧
源として動作し、かつ、当該電極間で高い電位差を維持
し、また、電気的抵抗の低下ないし消失の際ないし、高
い負荷の際パルス状電流源として動作し、当該電極間で
、たんに、著しく低減された平均電位差（例えば１００
０　■）を維持する。

上記動作特性は例えば次のようにして得ることができる
、即ち高周波交流電圧源は出力側にて上記電極と接続さ
れた整流器−及び電圧逓倍段に給電し、該段のコンデン
サは十分わずかな容量を有し、その際上記の段の出力側
が大きな負荷を有するとき、換言すれば小さな電気抵抗
の電流路が形成されるとき上記段を給電する交流電圧に
より出力側電圧のパルス振動（波動）が生ぜしめられる
ようにわずかな容量を有するのである。

場合により、パルス状に振動する電流により維持される
アークの代わりに、又はアークに付加して、碍子におけ
る汚損の焼き切除のためマイクロ波加熱を用い得る。

実施例 その池の本発明の有利な実施態様及び有利な特徴的事項
について図を用いて説明する。

第１図に示す渦室はシリンダ状金属ケーシング１を有し
、この金属ケーシングの端部に碍子２が配置されている
。この碍子は円板状電極４を有する金属棒３を支持して
いる。上記棒はその中央領域にて別の碍子５を介して金
属ケーンング１に対して支持されている。碍子２中に配
置されたリード線を介して棒３及び電極４は電圧源の一
方の端子と接続され得る。それの他方の端子は金属ケー
シング１に接続されている、すなわち、金属ケーシング
１は一方の極性の電極４に対して、他方の極性の電極を
形成する。

渦室を煤を含む排ガスが貫流しこの排ガスは金属ケーシ
ング１の一方の端部における入口開口６を通って棒３に
対して接線方向に供給され、金属ケーシング１の他端の
領域にて配置された出口間ロアを介して棒３に対して接
線方向に排出される。

電極４とケーシング１との間で生ぜしめられる電界の作
用下で、煤粒子は比較的に大きい粒子に集塊化（凝集）
され、その結果煤は渦室に後置接続されたサイクロン又
は遠心力集塵装置にて捕集され得る。

著しい煤発生の際碍子２ないし５は汚損する。

碍子２、５上の煤層は導電性であるので、煤被覆・物に
より、棒３ないし電極４と金属ケーシング１との間の電
流源が形成される。それと同時に電極４ないし棒３と金
属ケーシング１との間の電圧が低下する、例えば１５０
００Ｖ以上からほぼｉ　ｏｏｏｖに低下する。更に、汚
損された碍子上にアークが形成される。

本発明によればそのようなアークを維持するように設計
構成され、その際ケーシング１と電極４ないし棒３との
間には高い周波数でパルス状振動する電圧が維持される
。パルス振動周波数は５　ＫＨｚより犬である。基本的
にはパルス撮動周波数がさらに比較的に高い値例えば１
０ＫＨｚを上回る値をとるようにすると好適である。

但し考慮すべきことにはそのように高いパルス振動周波
数のもとでは特別な手段を講じなければならない。

パルス状振動する給電電圧に基づき碍子２゜５における
アークによシ極めて高い温度が生ぜしめられ、その結果
煤汚損は極めて短い時間に焼き切除される。更に、アー
クの維持にはたんに比較的わずかな電力しか要しない、
という点で有利である。

第６図からはケーシング１と電極４との間でどのような
電圧ないし電位差が存在するかが示されている。

碍子２、５が煤汚損状態におかれない限り、電極４はケ
ーシング１に対して、例えば−１５９００Ｖという著し
く負の電圧、例えば第６図のカーブ８で示す電圧におか
れる。この動作状態は近似的にスタチックである、それ
というのは電極４と金属ケーシング１との間では気体放
電等により惹起されて流れる電流が著しくわずかである
（弱い）からである。

碍子２と５の煤汚損状態が一層ひどい場合、上記碍子に
はわずかな電気抵抗を有する電流源が形成される。それ
に相応して、電極４と金属ケーシング１との間の電圧が
低下し、それと同時に、形成されるアークは今や電極４
とケーシング１との間を流れる比較的に強い電流によっ
て維持される。その際本発明によればアークを維持する
電流ないし、ケーシング１と電極との間に現われる電圧
を第６図のカーブ９に示すように高周波でパルス状に振
動させて、特に高い温度のアークを生じさせ、もって、
碍子２、５における煤汚損を特に迅速に焼き切除するよ
う設計構成される。

煤汚損の焼き切除に基づき煤塵汚損により形成される電
流源の電気抵抗が増大し、それにより、ケーシング１と
電極４との間の電圧が再び上昇する。変化された電気抵
抗に基づきパルス波動の波形が変化し得る。第６図のカ
ーブ１０はその１つの特性例を示す。

煤塵汚損の完全な焼き切除の後第６図のカーブ８に相応
してもとの、はぼスタチックな状態が調整される。

第２図には電極４への電圧ないし電流の供給用の給電回
路の１例が略示しである。

先ずは直流電源例えば電池１２を用いて高周波交流が生
ぜしめられる。直流電源ないし電池１２によりクロック
発生器１３が駆動されこのクロック発生器によっては出
力部１４、例えば出力トランジスタが制御される。出力
部１４は高周波トランス１５の１次側に直列に接続され
ており、このトランス１２ばそれに相応して、クロック
発生器１３０周波に相応する電流パルスが貫流する。場
合によりクロック発生器１３は制御ユニット１６によっ
て制御され得、この制御ユニットは入力側で、高周波ト
ランス１５０１次側に加わる電流パルスに応答し、出力
側で、クロック発生器１３の周波数および／又はパルス
波形を制御する。

重要なことにはクロック発生器１３が著しく高い周波数
、５　ＫＨｚを上回る周波数で作動することである。

２次側では高周波トランス１５は整流器−及び電圧逓倍
段１７と接続されており、この段１γの負の出力側（ま
電極４に接続され、それのアース出力側はケーシング１
と接続されている。

整流器−及び電圧逓倍段１７のコンデンサの容量の相応
の設計をすれば出力側負荷がわずか又は消失する際著し
く高い直流電圧が形成される（第６図カーブ８参照） 碍子２、５の汚損に基づき整流器−及び電圧逓倍段１７
における出力側負荷が上昇すると直ちに、電極４と金属
ケーシング１との間の電流路の電気抵抗が低下すると直
ちに、上記の段１７の出力電圧は低下する。上記段１７
のコンデンサの電気容量が限られた大きさに設計選定さ
れていることにより上記段の出力電圧はもはや精確には
平滑化されず、寧ろ、パルス状振動する出力電圧が生ぜ
しめられ、その際そのパルス振動周波数はクロック発生
器１３、出力部分１４、高周波トランス１５、整流器、
電圧逓倍段１７の周波数に依存する。

基本的に、著しく高いパルス振動周波数が好適である。

但し、１０　ＫＨｚを越えるパルス振動周波数の場合、
無線通信の障害を回避するため意 に特別なシールド手段が必要であることに注Ｖすべきで
ある。

発明の効果 本発明によれば冒頭に述べた形式の電気集塵装置におい
て、わずかな所要電力のもとて碍子の迅速に実施可能な
清浄を行なわせ得るようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は煤粒子の集塊化（凝集）のだめの電極装置を有
する渦室の縦断面図、第２図は電極装置用の給電回路の
ブロック接続図、第６図は電極における電圧を表わす特
性図である。 １・・金属ケーシング、２、５・・碍子、３・・・棒、
４・・電極 ｒ　　　　　　　　　　　　　−一− ＦＩＧ、　２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、塵ないし煤を含む排ガスの通流する電界の発生のた
   め、排ガスの貫流する空中に配置されている電極装置を
   有し、上記室の壁は一方の極性の電極として構成され得
   、上記室の逆極性の電極は碍子によつて相互に分離され
   ており、上記の絶縁体碍子により付着する塵が不連続に
   焼き切除分離可能である電気集塵装置において塵ないし
   煤が、碍子により分離された電極間で発生可能なアーク
   により焼き切除分離可能であり上記アークはパルス状電
   流を用いて維持されることを特徴とする電気集塵装置。 ２、当該パルス状振動（波動）の振幅はオーダ的に、パ
   ルス状振動する直流の平均電圧レベルのほぼ１／３のと
   ころにある請求項１記載の装置。 ３、当該パルス振動（波動）の周波数は少なくとも５Ｋ
   ＨＺのところに位置する請求項１又は２記載の装置。 ４、当該パルス振動（波動）は広幅のスペクトルないし
   高調波を有する請求項１から３までのいずれか１項記載
   の装置。 ５、上記電極（１、４）は給電回路と接続されており、
   該給電回路は逆の極性の電極間で高い電気抵抗の場合な
   いしわずかなまたは消失する負荷の際直流電圧源として
   動作し、かつ、当該電極間で高い電位差（例えば１００
   ００Ｖ以上）を維持し、また、電気的抵抗の低下ないし
   消失の際ないし、高い負荷の際パルス状電流源として動
   作し、当該電極間で、たんに、著しく低減された平均電
   位差（例えば１０００Ｖ）を維持する請求項１から４ま
   でのいずれか１項記載の装置。 ６、高周波交流電圧源は出力側にて上記電極と接続され
   た整流器−及び電圧逓倍段に給電し、該段のコンデンサ
   は十分わずかな容量を有し、その際、上記の段の出力側
   が著しく負荷されないし電極間の電気抵抗が低下すると
   き上記段を給電する交流電圧により出力側電圧のパルス
   波動が生ぜしめられるようにわずかな容量を有する請求
   項１から５までのいずれか１項記載の装置。 ７、碍子（２、５）の汚損が、マイクロ波加熱によりお
   よび／又は上記碍子とは別個の電極間のアークにより焼
   き切除可能である請求項１から６までのいずれか１項記
   載の装置。