JPH08252482A - 電気集塵方法及び電気集塵装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電気抵抗値の高い塵埃の電気集塵において逆
電離を防止し、効率低下なく低い電界強度による集塵作
業を実現する。 【構成】 鉛直方向に配設した集塵極４の１部を遮蔽材
８で静電的に遮蔽し、放電極２の電気力線の及ばぬ被遮
蔽面６を形成し、被遮蔽面６の全面が被覆される前に槌
打ちを行い、被遮蔽面６への塵埃の堆積を防止し、導電
性を確保することにより、集塵面５に堆積する塵埃から
被遮蔽面６への放電を確保する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は空気中の塵埃の電気集塵
に関するものであり、特に電気抵抗値の高い微粒塵埃の
電気集塵に関するものである。

【０００２】

【従来技術と問題点】空気中に浮遊する微細な塵埃を捕
集する方法として、電気集塵が古くよりまた国内外にお
いて広く行われている。

【０００３】電気集塵の原理は，広い面積をもち、通常
はアースされた集塵極にたいして、先端が鋭角を形成す
る放電極に、通常は負極性直流高電圧を印加して、コロ
ナ放電を発生させる。其の際両電極間に、生成される負
極性イオンおよび自由電子（以下単にイオンと称する）
を塵埃に吸着させて帯電させ、クーロン力により両電極
間を飛行させ集塵するものである。それゆえ空気の流
れ、または塵埃の進行方向にたいし、直角方向に放電極
と集塵極を配設すれば、生成されたイオン確実に塵埃と
衝突し、従って均一に帯電する。またその帯電率はイオ
ンの発生量が多いほど高くなり、従って高い集塵効率を
得ることが出来ることになる。しかるにイオンの発生量
は、電流量が多いほど多く、従って放電極への印加電庄
が高いほどイオン発生量が多くなる。また印加電圧が高
いほど電界強度が強くなり、帯電した塵埃にたいしクー
ロン力が強く働く。すなわち電圧は二重に効果を発揮し
集塵効率を高める。しかし電圧を上げ過度に電界強度を
強くするとスパークが発生し、アーク放電となり、均一
なコロナ放電が形成されないため、逆に塵埃の帯電率が
低下し、集塵効率が低下するのみならず、大電流が流
れ、電源を破壊したり電極を破損したりする。またアー
ク放電やスパークが発生しないとしても、電圧を上げ電
界強度を過度に強くすると、空気中のガスが分解し有害
なガスが発生するので、できるだけ低い電界強度で集塵
することが望まれている。

【０００４】ところで空気により搬送され、集塵装置の
集塵部に近ずいた塵埃は、放電極から発生するイオンを
吸着し帯電すると、クーロン力により強く放電極に反発
し、集塵極方向に飛行し衝突する。其の際集塵極に衝突
した塵埃は吸着したイオンの電荷を放出する。電荷を放
出しクーロン力を失った塵埃は、電気絶縁性を持ってい
れば、ファンデアワールス力による比較的弱い力で集塵
極と付着し堆積する。また堆積した塵埃は電気絶縁性を
保有していても、多少の導電性を持っていれば、集塵極
表面の極性、すなわちアース電位を維持するので、帯電
した新しい塵埃が集塵極に衝突し、放電し、付着でき
る。それゆえ集塵作業の進行により、堆積した塵埃は厚
みに比例して電気抵抗値を次第に増大させるが、槌打ち
により塵埃を適宜の時間間隔で剥離すれば、その導電性
を回復し、集塵作業を安定して継続できることになる。
すなわち適度の電気抵抗値（通常概ね１０^４〜１０^１１
Ω−ｃｍ）のとき高い電気集塵効率が得られる。また塵
埃相互も上記の適度な電気抵抗値を保有すれば、ファン
デアワールス力で付着し、その粒径を増大させる。それ
ゆえ集塵操作が進行すると、堆積した塵埃粒子の大きさ
は、衝突前の塵埃の大きさに比し、数１０倍〜数千倍の
大きさに成長すことになる。それゆえ集塵極を塵埃濃度
に応じ適宜の頻度、通常は数分に１回程度の頻度で槌打
ちを行えば、堆積した塵埃は集塵極から剥離され、風速
に打ち勝って重力により落下するので、サブミクロンの
粒子も集塵装置の下部に配設されるホッパーに回収する
ことが可能となる。ただし槌打ちにより、塵埃が再飛散
し集塵効率を低下させるので、その頻度はできるだけ少
なくするように行われている。

【０００５】しかし電気抵抗値が過度に高い珪酸塩類な
どの塵埃の場合、塵埃の堆積に伴い集塵極表面の電気抵
抗値が次第に増大し、衝突した塵埃からの放電がスムー
ズに行われなくなる。また集塵極の形状や、槌打ちの強
さ、頻度により、塵埃の剥離が均一に行われず、集塵極
の１部に塵埃の付着しない部分と塵埃が残留する部分が
発生する。この場合塵埃がもつイオンの電荷は、剥離し
た部分や、静電遮蔽され塵埃付着の少ない面にたいし放
電するので、集塵効率は大きく低下するものの集塵効果
が持続される。しかし時間の経過とともに、それらの部
分も絶縁性の高い塵埃で被覆され、ついには全面的に被
覆される。それゆえ集塵極表面に放電極と極性を等しく
する電荷が次第に蓄積され、放電極と集塵極表面との空
間電界強度が低下するため、放電極からのイオンの発生
量が減少し、ほとんど放電しなくなり、放電電流量は急
激に低下する。それゆえ帯電しない塵埃が大量に発生
し、集塵極に塵埃が近ずかず、また帯電した塵埃が集塵
極に近ずいても反発され集塵極に衝突しなくなる。それ
ゆえ集塵効率が著しく低下する。そこで放電極への印加
電圧を上昇させれば、集塵極表面での反発力に勝って放
電電流が増加し、堆積が進行する。しかし印加電圧を次
第に高くしていくと、終に塵埃の保有する電気抵抗にた
いし局部的に破壊電圧を越え、その部分の電気抵抗値が
極端に低下するため、その部分で一種のアーク放電が形
成される。そのため両電極間の電気抵抗値が極端に低下
し従って通常より大電流が流れるが、コロナ放電が均一
に形成されないため、イオンが塵埃と均一に衝突せず、
従って塵埃の帯電率が低下し、集塵効率が著しく低下す
る。また電圧をスパーク電圧ギリギリとなるように調節
しても、調節が実際上困難であるのみならず、帯電塵埃
と集塵極との間のクーロン力が電圧の二乗に比例して大
きくなるため、剥離に強い衝撃力を必要とし、槌打ちに
よる帯電塵埃の空気流れへの逃散量も飛躍的に大きくな
り、効率低下という結果になった。この現象は一般に逆
電離現象と称されていて、上述のごとく電気抵抗値の大
きい塵埃が集塵極全面を被覆し、印加電圧が塵埃の破壊
電圧を局部的に超えたときに発生する。この現象が発生
すると、集塵効率を大きく低下させるため、適度な電気
抵抗値の塵埃を集塵する場合に比して巨大な装置が必要
となり、装置コストとメンテナンスコストが著しく大き
くなっていた。

【０００６】逆電離現象発生の態様は、前述のごとく、
塵埃の電気抵抗値の他、電極形状や、塵埃の濃度などに
より変化し、特に集塵極の形状が図３に示すごとく、静
電遮蔽される被静電遮蔽面（以下単に被遮蔽面と称す
る）を含む場合、大きな差異が発生した。すなわち塵埃
にたいする荷電が必ずしも均一に行われないため集塵効
率は低下するものの、集塵極表面のイオンの電荷は、塵
埃付着の少ない被遮蔽面に沿面放電するもので、集塵効
果が持続するからである。

【０００７】例えば図３（ａ）に示すごとく、平板型集
塵極面４に補強を兼ねて、塵埃の再飛散防止のために邪
魔板２５が取り付けられ、被遮蔽面２６が形成されてい
る。また図３（ｂ）に示すごとくリークギャップを設け
た邪魔板２５を具備して塵埃の再飛散を防止する集塵極
が実用されている。さらにまた図３（ｃ）に示すごとく
塵埃落下用のポケットを具備させ、再飛散を防止する集
塵極が用いられている。これらの場合、邪魔板２５やポ
ケット形成材２５による静電遮蔽効果すなわちファラデ
ーケージ効果により、塵埃が付着しない部分２６を形成
する。また図３（ｄ）に示すごとく折り曲げ板構造の集
塵極ユニットが１８０度転回して連続接続して用いられ
ている。この場合集塵極ユニット４においては、放電極
２にたいし、折り曲げ部分２５が静電遮蔽材として作用
し、その内部２６が被遮蔽面となる。しかし放電極２１
については、集塵極ユニット２４には静電遮蔽材および
被遮蔽面が形成されない。

【０００８】これらの構造の集塵極を用いた場合、塵埃
の付着が少ない被遮蔽面へ沿面放電が行われるため、逆
電離が遅れて発生し、従って単なる平板型集塵極に比べ
て高い集塵効率が得らる。しかしこれらの従来型集塵極
形状および遮蔽材はいずれも静電遮蔽が目的でなく、そ
れゆえ充分な広さの被遮蔽面が形成されていないため、
集塵作業時間の経過とともに、これらの被遮蔽面も次第
に塵埃で被覆され絶縁性を増大し、ついには沿面放電が
進行しなくなり逆電離を発生させていた。

【０００９】そこで逆電離現象を防止するため、種々の
方法が試みられている。例えば集塵極の表面に水を流し
たり、堆積した塵埃を機械的に掻き取ることにより集塵
極表面の導電性を維持する方法が行われている。これら
の方法は逆電離を防止するには効果的であるが、処理す
る空気が焼却炉などの高温度の空気の場合、水を使用す
ることは困難であり、また機械的に掻き取る方法は熱歪
みのため薄い塵埃膜を均一に掻き取ることが困難なた
め、装置コストや、メンテナンスコストが著しく高価と
なるため用いることができなかった。また放電極への印
加電圧波形をパルス状とし、スパークを防止する方法が
行われているが、印加電圧が高くなり有害ガスの発生量
が増大するため、好ましくない。

【００１０】本発明は従来の問題点に鑑みて、電気抵抗
値の高い塵埃を含む空気の電気集塵において、逆電離を
防止し、また特別に高い電圧を用いないで高い集塵効率
を維持する電気集塵方法と装置を提供するものである。

【００１１】

【問題を解決する手段】問題解決のために、本発明が提
供する手段は、塵埃を含む空気流中に、細い導線で形成
された放電極を配設し、静電遮蔽材により、前記放電極
からの電気力線が及ばないように、静電遮蔽された被遮
蔽面と、該被遮蔽面に連続する広い集塵面とを具備する
集塵極を鉛直方向に配設し、該集塵極と前記放電極との
間に直流高電圧を印加して行う電気集塵において、前記
被遮蔽面の全面を、塵埃が堆積被覆する前に、前記集塵
極への槌打ちを行い塵埃を剥離落下させることを特徴と
するものである。

【００１２】

【作用】上記の手段によれば、図１に示すごとく放電極
２を、水平方向の空気流２０の中に配設したとき、集塵
極４が、静電遮蔽材８で静電的に遮蔽された被遮蔽面６
を保有するので、塵埃は集塵極４の集塵面５に付着堆積
するが、被遮蔽面６へ塵埃が容易には入り込まない。被
遮蔽面６に塵埃が入り込んでも、全面的に被覆堆積する
前に、操作盤３０に組み込まれたプログラムに従い、槌
打ち装置３２により槌打ちを行うので、被遮蔽面６の導
電性が保持される。その際被遮蔽面６の表面に堆積した
塵埃はファンデアワールス力による弱い力で付着してい
るので確実に剥離できる。一方集塵面５は被遮蔽面６と
連続しているので、集塵面５上に堆積した塵埃の電荷
は、放電極による電気力線３６と、塵埃自身のもつ電荷
が形成する電気力線３８により、被遮蔽面６に沿面放電
する。それゆえ逆電離現象が発生しない。また集塵面５
に電荷が蓄積しないので、帯電した新しい塵埃が集塵面
５に衝突付着でき、堆積量が増大する。また集塵面５に
付着堆積した大量の塵埃は、弱いファンデアワールス力
で付着しているので槌打ちにより容易に剥離落下する。
従って集塵効率が低下しない。

【００１３】

【実施例】本発明による被遮蔽面６をもつ集塵極４の実
施態様と作用を、実施例に基ずき以下にさらに詳細に説
明する。

【００１４】図１は本発明の実施例を示す集塵極４およ
び放電極２の水平断面の配設例を示すものである。図１
において２は放電極であり、ピアノ線またはステンレス
線などの細い線で形成され、集塵装置内に鉛直方向に配
設され、集塵極４と電気的に絶縁され、図示しない直流
高圧電源と接続されている。４は集塵極であり、アース
されている。５は集塵極４の集塵面であり、６は集塵極
４の被遮蔽面であり、８は静電遮蔽材である。また３０
は操作盤であり、集塵極を槌打ちするタイミングについ
てのプログラムを内蔵する。２０は空気の流れ方向を示
す。

【００１５】集塵極４の被遮蔽面６および集塵面５は鋼
板で形成され、衝撃に耐える強さに適宜に補強され一体
化されている。被遮蔽面６は広いほど全面被覆に要する
時間が長くなり、従って槌打ちの頻度が少なくなるので
高い効率が得られ好ましい。また集塵面５は絶縁材で被
覆してもよく、槌打ちにより均一に塵埃を剥離落下させ
ることができるので好ましい。

【００１６】集塵極４には通常に用いられている槌打ち
装置３２が具備され、被遮蔽面６に塵埃が付着堆積する
前にに槌打ちが行われる。付着速度従って付着量は、塵
埃の電気抵抗値、濃度、温度や、集塵極４の構造により
大きく変化するが、集塵４への槌打ちは、塵埃が被遮蔽
面６を全面的に被覆する前にが行われねばならない。そ
れゆえそのタイミングを正確に把握せねばならないが、
次のごとく行えばよい。（Ａ）塵埃の性質や温度が集塵
作業中に大きく変化しなければ、被遮蔽面６の全面被覆
に要する時間がおおむね定まるので、目視により確認
し、それより短い時間間隔で槌打ちすればよい。また逆
電離現象が発生すると、コロナ放電による発光が消滅す
るので、被遮蔽面６が全面被覆されたことが確認でき
る。（Ｂ）被遮蔽面６が全面的に被覆されたとき、印加
電圧を変化させなければ、平均電流量が著しく減少す
る。しかるに本発明の集塵極４の場合は電流量の急激な
低下が発生しないので、ある一定量の電流値に低下した
時点で槌打ちを行えばよい。また（Ａ）、（Ｂ）の両者
を併用すればさらに確実になる。このプログラムを操作
盤３０に内蔵し自動的に槌打ちを行わせればよい。また
間欠的な槌打ちによる剥離の代わりに、連続的な微振動
によって剥離してもよい。また連続的微振動と間欠的な
槌打ちを組み合わせたプログラムに従って行ってもよ
い。

【００１７】本発明の集塵極４の静電遮蔽面６の形状と
しては図１の他、図２（ａ）〜（ｄ）が用い得る。すな
わち図２（ａ）は静電遮蔽材８を被遮蔽面６にたいし直
角に配設した例である。図２（ｂ）は静電遮蔽材８が集
塵面５を兼ねるものである。また図２（ｃ）は静電遮蔽
材８が単独で配設されていないが、２個の集塵面５の距
離が近く実質的に静電遮蔽面６を兼ねるものである。こ
の場合集塵面５と被遮蔽面６が直接連続してはいない
が、放電極２と集塵面５との距離が大きく、一方集塵面
５の先端と被遮蔽面６との距離が短く従って実質的に連
続しているので、集塵面５のイオン電荷が被遮蔽面６に
放電する。また図２（ｄ）は放電極を鉛直方向に配設
し、被遮蔽面を水平方向に形成した例である。図２
（ｄ）において３は放電極を鉛直方向に引張る重りを示
す。

【００１８】本発明においては、放電極２には平坦な波
形をもつ直流高電圧が印加されるが、これに限定される
ものでない。すなわち交流を整流した脈流や、直流高電
圧をベース電圧とする直流パルス高電圧も用い得る。し
かし、それらの電圧波形を用いる場合も、焼却炉などの
集塵には最高電圧によって形成する電界強度を過度に強
くする必要がなく、スパークの発生しない電界強度とす
るのが有害物質が発生しないので好ましい。

【００１９】

【発明の効果】本発明によれば、集塵極４が集塵面５と
被遮蔽面６よりなり、被遮蔽面６が放電極２からの電気
力線にたいし遮蔽されているため、被遮蔽面６に塵埃が
入り込まず、入り込んでも全面的に被覆される前に槌打
ちし剥離するので堆積しない。従ってその表面の導電性
が保持される。しかも被遮蔽面６が集塵面５と連続して
いるので集塵面５に堆積する塵埃のイオンからの電荷
を、沿面放電により安定して吸収できる。それゆえ逆電
離現象が発生せず、集塵効率が大幅に向上する。しかも
放電極２にはコロナ放電を発生させるる程度の電圧を印
加するのみであるから、有害なガスが発生しない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例を示す模式図

【図２】（ａ）〜（ｄ）；本発明の別実施例を示す水平
断面図

【図３】（ａ）〜（ｄ）；従来例を示す図

【符号の説明】

２、放電極 ４、集塵極 ５、集塵面 ６、被遮蔽面 ８、遮蔽材 ３０、操作盤 ３２、槌打ち装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】塵埃を含む空気流中に、細い導線で形成さ
   れた放電極を配設し、静電遮蔽材により、前記放電極か
   らの電気力線が及ばないように、静電遮蔽された被静電
   遮蔽面と、該被静電遮蔽面に連続する広い集塵面とを具
   備する集塵極を鉛直方向に配設し、該集塵極と前記放電
   極との間に直流高電圧を印加して行う電気集塵におい
   て、前記被静電遮蔽面の全面を塵埃が堆積被覆する前
   に、前記集塵極への槌打ちを行い塵埃を剥離落下させる
   ことを特徴とする電気集塵方法
2. 【請求項２】 細い導線で形成された放電極と、静電遮
   蔽材により静電遮蔽された被静電遮蔽面と該被静電遮蔽
   面に連続する広い集塵面を具備する集塵極と、該集塵極
   に堆積する塵埃を払い落とす槌打ち装置と、塵埃が前記
   被遮蔽面の全面に堆積被覆する前に、前記集塵極への槌
   打ちを行うためのプログラムを内蔵する操作盤を具備す
   る電気集塵装置