JPS61107964A - 電気集じん機 - 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】 〔発明の属する技術分野〕 この発明は、吸引されたヒユームに荷電せしめる放電線
と極板とを備えた荷電部と、荷電されたヒユームを電気
力によつて集める集じん部とを備えるとともにポンプと
ノズルとを備えた液体噴射装置が付設され、この装置か
ら噴射された液体が前記荷電部の極板をったい落ちるよ
うに構成された２段式電気集じん機に関する。

〔従来技術とその問題点〕

鋼材の溶接作業を行なう際には、粒径が０．１　ｐ　寓
程度の固体粒子からなるヒュームが発生し、作業環境が
著しく汚染される。溶接ヒユームを゛捕集する集じん機
としては、ろ布を用いるろ過大のものと電気集じん方式
のものとが採用されている。ろ過大は、ろ布によって生
じる圧力損失によって、ファン動力を多く必要とする欠
点がある。さらにヒユームにオイルミストが混入した場
合、ろ布が目詰りしやすく、そうなると、吸引風量も急
速に低下する。このオイルミストの除去は極めて困難で
あって、特殊な装置を必要とし、コストが上昇する。

他方、電気集じん成果じん機（以下、単に電気集じん機
と記す）は、電気代は安くてすむが、溶接ヒユームに適
用した場合、次のような問題点がある。

第４図に２段式電気集じん機の構成例を示す。

図において（ａ）は電気集じん機をヒユームの吸引側か
らみた正面図、（ｂ）は側面図である。側面図（ｂ）に
みられるように、矢印Ｐｉの方向に吸引されたヒユーム
は、プレフィルタ７により粗大ダストが除去された後、
荷電部８においてコロナ放電により荷電され、集じん部
９を通過する間に、電気力により集じん部の極板に捕促
され堆積する。集じん部を経て清浄になった空気は送風
機１１により矢印Ｐ２の方向に排出される。この、通常
の電気集じん機の構成における荷電部８と集じん部９と
における従来の電極配置を第５図に示す。またヒユーム
の流れの方向にみた荷電部の拡大図を第６図の（ａ）に
、また同図（ａ）のＺ−２方向断面図を（ｂ）に示す。

第５図は第４図における荷電部８および集じん部９の電
極を上方からみた場合の電極配置を示すものであって、
荷電部８の放電線１５は、第６図にみられるように１接
地側の極板を構成するエンドプレート１６ａに取り付け
られた碍子２５に固定された上下の給電バー１９の間で
上下方向にばね２２を介して直線に張られ、また、極板
１６は上下方向に長い矩形状の金属板とに形成され、両
側のエンドプレー）１６ａの間にスペーサ２３を介し互
いに所定の間隔をもって締付はボルト２４により一体に
組み立てられている。放電線１５には給電バー１９から
正極性の高電圧が供給され、極板１６は接地される。第
５図において、集じん部９の電極は、正極性高電圧が印
加される高圧電極１７も、接地される接地電極１８も、
ともに矩形または正方形の金属板として形成され、父互
に配置されている。送風機１１（第４図）のファン２０
により、ヒユームが図の左側から右方向に吸引されると
、プレフィルタ７を通過したヒーームは、点線２１によ
り示されるような、コロナ電流発生に有効な電気力線の
範囲を通過する間に荷電され、次段の集じん部電極１７
．１８の間を通過する間に、両電極間の強い電界により
、接地電極１８に向かつて引きよせされ、ヒユームを構
成する高電気抵抗の固体粒子からなる高抵抗のダストと
して堆積する。

第５，６図に示されるように、荷電部８のコロナ放電電
極１５は、極板１６の間でヒユームの吸引側よりも集じ
ん部９側に寄せて配されており（第６図（ｂ）において
ａｌ）ｂｌ）、荷電部で荷電されたヒユームは、できる
だけ速やかに集じん部の極板間へ流入するようにして、
荷電部の極板１６にはダストが堆積しないように配慮さ
れている。しかしながら、このような配慮にもかかわら
す、実運転においては、極板１６にもダストが堆積し、
しかもこのダストが電気的に高抵抗であることから、堆
積したダスト表面に以下に述べるような逆電離現象が生
じ、運転上種種の害をもたらす。すなわち、第７図に示
されるように、荷電部のコロナ放電電極ｌから相手方の
平板電極２に向かうコロナ電流によって荷電されたヒユ
ームの固体粒子が、両電極間の電界により平板電極２に
引き寄せられ、この平板電極上に高抵抗のダスト層３を
形成すると、コロナ放電電極１から平板電極２に向かう
コロナ電流が、この高抵抗ダスト層３によって抵抗を受
け、層の両端面間に電位差を生ず条。両電極１゜２間の
全電位差は一定であるから、このダスト層における電位
差の生成により、コロナ放電電極１とダスト層３のコロ
ナ放電電極側表面との間の電位傾度は小さくなり、コロ
ナ電流が減少する。そこで、コロナ電流を一定に保ち、
集じん量を維持するため、コロナ放電電極１に印加する
電圧を増大せしめ、コロナ電流を再び増加させると、ダ
スト層両端面間の電位差はさらに増大し、ついにはダス
ト層が絶縁破壊し、ダスト層のコロナ放電電極側表面に
微小なりレータが発生する。このクレータからはコロナ
放電電極ｌに向かうグロー放電が持続し、このプラズマ
が引き金となって、コロナ放電電極１の極性とは逆の極
性の電荷によるコロナ放電が持続する。これが逆電離現
象であるが、この逆ｔｔｉ現象が生じると次のような害
がある。

（１）両極性のイオンが放電空間において交錯するため
、荷電粒子の電荷が一部中和され、その結果集じん効率
が低下する。

（２）電源から正常コロナ電流と逆電離コロナ電流とが
重畳して流れるが、電流値は絶対値の和となるため、電
源容量の不足が生じる。

（３）逆電離が発生すると、クレータからコロナ放電電
極に向かってストリーマが生じやすく、これか火花に移
行しうるため、スパークオーバが頻発する。

（４）負極性コロナは正極性に比してオゾンを生じやす
いため、人間の作業環境内に設置する電気集じん機は正
極性のものが用いられるが、逆電離が発生すると、負極
性コロナが多量に発生するためオゾンが排気に混入する
おそれがある。

このような害を排除するため、荷電部の極板上に堆積し
たヒユームをブラッシングにより除去する方法が知られ
ているが、発明者の実験によれは、極板上に堆積したヒ
ユームは、わずかの厚みでも逆電離を誘発し、この逆電
離防止のために頻繁なブラッシングを必要とする。この
ため、逆電離の防止を、ブラッシングのような機械的な
操作によることなく、たとえば、極板上に堆積したヒユ
ームのダストに絶縁性液体を供給し、ダスト中に存在す
る空隙にこの絶縁性液体を浸透させてダスト層に絶縁耐
力を付与することによって行なう方法が提案されている
（特願昭５９−７９２０５号明細書参照）。この場合に
は、たとえば第８図に示すように、電気集じん機のケー
ス６の上部にタンク１２とポンプ１３と、このポンプ１
３によって圧力が与えられた液体を噴射するノズルが設
けられた中空の筒２５とを備えた液体噴射装置１４が設
けられ、集じん量に応じた量の絶縁性液体が荷電部極板
の上部に間欠的に噴射される。この液体噴射のための具
体的構成は、たとえば第９図、第１０図にみられるよう
に、中空の筒２５を荷電部極板の上方において水平に走
らせ、この中空の筒に第１１図、第１２図のように極板
１６を挟んで対称に、かつ噴射方向が極板上方に向くよ
うにノズル３０を設ける。このノズルから噴射された液
体が極板なったい洛ちると、極板上のダスト層に液体が
浸透し、ダスト層に絶縁耐力が付与される。この方法に
よれば、逆電離防止に必要な絶縁性液体の量が、発明者
の実験によれば、放電線１本当ｔ）　３０■／分程度の
集じん処理の場合、極板の面積１００　ａｒｔ当り１　
ｃｃ　／時間程度の少量ですみ、また、ダスト層を湿潤
状態に保つことにより逆電離を防止するものであるから
、ダスト層の厚さに無関係に逆を離現象が防止されると
いう利点を有するが、運転中に集じん量が変動した場合
や、ヒユームを構成する固体粒子の電気抵抗が異なった
場合、いかにすれば、逆電離を防止しながら使用液量を
制御してこれを最小にすることかできるかが、今後解決
されるべき問題点として残されていた。

〔発明の目的〕

この発明は、連転中に集じん童か変動した場合や、ヒー
ームを構成する固体粒子の電気抵抗が異なった場合にも
、逆電離を防止しながら逆電離防止に使用される液体の
量を最小にすることのできる集じん機の構成を提供する
ことを目的とする。

〔発明の要点〕

この発明は、吸収されたヒユームに荷電せしめる放′龜
線と極板とを備えた荷電部と、荷電されたヒユームを電
気力によって集める集じん部とを備えるとともにポンプ
とノズルとを備えた液体噴射装置が付設され、この装置
から噴射された液体が前記荷電部の極板をったい落ちる
ように構成された２段式電気集じん機において、逆電離
発生時のコロナ電流の振動周波数が放電線の固有振動数
と一致することに着目し、前記放電線から流出するコロ
ナ電流の振動周波数をカウントする周波数計数手段と、
該計数手段の出力を設定値と比較する比較手段と、該比
較手段の比較結果に基づき前記液体噴射装置のポンプを
枢動する手段と、前記比較手段の比較結果に基づき電気
集じん機の連転を停止する手段とを備えるようにして、
前記の目的を達成しようとするものである。

〔発明の実施例〕

まず、本発明の原塊について説明する。第３図は電気集
じん機荷％部のコロナ放電電極と極板との間に印加され
た電圧Ｖとコロナ放電電極から流出するコロナ電流ｉと
の相関関係に関する発明者の実験結果を示したものであ
って、逆電離が発生しない、すなわちダスト層が存在し
ない、正常なコロナ放電の場合、電流はコロナ開始電圧
Ｖｓの位置３１で生じ、電圧の増加とともに４０．４１
の点をへて３８に至るなめらかな曲線をえかく。極板に
高抵抗夕′ストか堆積した状態では、印加電圧Ｖとコロ
ナ電流ｉとの相関関係は全く様子が異なる。典型的な相
関関係は以下の通りである。

電流は正常なときと同じコロナ開始電圧Ｖｓの位置３１
で生じ、正常コロナ曲線の少し下をそって点３２迄滑ら
かな曲線をえかく。この魚道は逆電離は発生せず、集じ
ん効率はコロナ電流値に応じた１ｒ！Ｌを示す。点３２
の位置は一定ではなく湿度およびダスト層の厚みにより
変化する。点３２をすさて電圧が上昇すると逆電離か発
生し始め、コロナ電流値は正常コロナと逆電離コロナが
ｉ畳するため急激に増大し点４３に至る。電流値か正常
コロナ電流から離れれは離れるはと逆電離コロナの比率
が大きく、集じん効率は低下する。点３３をへて逆電離
がさらに激しくなると放電線が振動し始め、コロナ電流
は点３３から点３４に至る曲線と、点３３から点３５に
至る曲線との間で振動しながら、ついに点３４において
放電線と極板との間でスパークオーバが生じる。この電
圧の値は、ダスト層が存在しないときのスパークオーバ
電圧よりかなり低い。また、逆電離が発生するときの共
通した特徴は、同じ印加電圧によって正常コロナ電流よ
りも大きい電流が流れることである。

いま、スパークオーバを生ずるおそれのないコロナ電流
の基準値としてｉ　＝Ｉｎに設定して運転を開始したと
する。運転中にコロナ電流ｉが異常値Ｉａを示したとす
ると、この異常値の原因として次の３つの場合が考えら
れる。

その第１の可能性は点４１で示されるように、まだダス
ト層がほとんど成長していない段階において電源電圧の
変動により荷電部のコロナ放電電極と極板との間の印加
電圧がＶａに上昇した場合である。この場合には電源電
圧を減じて運転点を４０に戻せはよい。

第２の可能性は点４２で示されるように、電源から集じ
ん機側をみた負荷が、低インピーダンスまたは零インピ
ーダンスを介して短絡し、短絡電流が主として電源側の
インピーダンスのみによって制限されている場合である
。この場合には短絡発生を表示するとともに直ちに集じ
ん機の運転を停止する。

第３の可能性は点４３で示されるように、真に逆電離が
生じた場合である。この場合には、印加電圧は正常（Ｖ
＝Ｖｎ）であるにもかかわらず電流が異常に大きい。ま
た、第３図の縦軸が電流の対数目盛りであることからも
うかがわれるように、逆電離がはじまる点３２からの傾
斜は実際には極めて急峻であるから、コロナ電流は、印
加電圧の変動範囲が小さくても比較的容易に図のハツチ
ングの領域に入ることができる。この領域においては放
電線が振動を発生するとともにコロナ電流も振動し、し
かもその撮動周波数は、発明者の実験結果から、放電線
の固有振動数と一致することが判明した。従ってコロナ
電流の振動周波数をカウントし、これがあらかじめ求め
られた放電線の固有振動数と一致すれば、ここで逆電離
が発生したものと判断され、液体噴射装置のポンプが駆
動されて逆電離現象が終息する。このように、逆電離現
象がはじまるや否やそのつと極板に液体を供給するよう
にすれば、逆電離がまだ発生していない時点で液体を供
給したり、またこの給液の際に、逆電離の発生を防止す
るために余分に液体を供給するようなことがなくなるほ
か、運転中に集じん量が変動したり、ヒエームを構成す
る固体粒子の電気抵抗が異なった場合にも、逆電離防止
に使用される液体の量を最小にしながら確実に逆電離に
基づ（フラッジオーバを防止することができる。以下、
上に述べた原理によって液量が制御される電気集じん機
の構成を、実施例に基づき詳細に説明する。

第１図は本発明に基づく電気集じん機の構成の実施例を
示すものであって、集じん機の交流側電源５０から供給
され電圧調整手段５１により所定値に調整された交流電
圧は、集じん機の高圧直流電源５２に設けられた整流器
を介して直流電圧に変換され、第４図のプレフィルタ７
と荷電部８と集じん部９とアフタフィルタ１０とからな
る集じんユニツト５７に供給される。一方、集じんユニ
ット５７中の荷電部８に供給された直流電圧すなわち荷
電部の放電線と極板との間に印加された電圧は、電圧計
測手段５３によって計測され比較手段５６へ入力される
。また、荷電部の放電線から流出するコロナ電流も、同
様に、電流計測手段５４によって計測され比較手段５６
へ入力される。さらに、逆電離を生じたときのコロナ電
流の振動周波数が周波数計数手段５５によりカウントさ
れ比較手段５５へ入力される。

比較手段５６はマイクロコンピュータとして構成され、
その記憶装置には、これら入力された諸量と比較される
べき電圧、電流１周波数の基準値が記憶され、この記憶
された基準値と、前記入力された諸量とを比較すること
により、スパークオーバへ導く逆電離がみられるか否か
を判断し、液体噴射装置のポンプ１３を駆動または停止
させる。

つぎに、前記比較手段５６の動作を、第２図に示される
フローチャートに基づいて説明する。図において８１〜
８１５はステップを示すもので、ステップＳ１で起動を
かけ、ステップＳ２で必要な初期化を行なってから、ス
テップＳ３で交流電源５０をオンし、ステップＳ４で所
定時間（実施例では１００ｍ５）の時限をとったのち、
ステップＳ５以降で逆電離発生の可能性を検査する。す
なわち、ステップ５において、電流計測手段５４により
繰り返し計測され比較手段５６に入力されたコロナ電流
ｉが基準値Ｉｎより小さげれば逆電離の兆候はないと判
断され、従ってステップＳ９においてポンプが停止中と
判断されればステップ５にもどり、運転中と判断されれ
ばステップ３１０にてポンプ停止の指令を出力した後ス
テップＳ５にもどる。

つぎに、コロナ電流ｉがＩｎより大きい場合、これが長
時間持続しない一過性スパークの発生によるものかどう
かをステップＳ６において判断する。

この判断は、たとえば、ｉがＩｎより大きいことが検出
されたら、遅延時間が１００ｍ５程度の遅延回路あるい
はタイマを起動し、１００ｍ５後においてもなおＩｎよ
り大きいコロナ電流が存在するか否かを検出することに
より可能である。もし一過性のものであれは、液体を噴
射する必要はないから、ステップＳ９においてポンプが
運転中でなげればステッソプＳ５にもどり、運転中であ
ればステップＳＩＯにてポンプ停止の指令を出力した後
ステップ５にもどる。

ステップＳ６において過大電流が一過性スパークによる
ものでなく、持続性の過大電流であると判断された場合
には、まず、ステップＳ７において、この持続性過大電
流の原因が、荷電部の放電線と極板との間に印加された
電圧が高すきたことにあるのか否かを判断する。この判
断は、電圧計測手段５３によって計測された前記荷電部
の印加′電圧が、その許容範囲の上限Ｖｎ＋△■１を超
過したか否かを検知することにより可能である。印加電
圧が高すぎたことが原因だと判断されたら、ステップＳ
８で電圧調整手段５１を作動させて高圧直流電源５２へ
の入力電圧を低減させ、荷電部の印加電圧をその許容範
囲（Ｖｎ＋Δ■１）〜（■ｎ−△Ｖ２　）内へもどす。

ステップ７において印加電圧が許容範囲内にあり、従っ
て持続性過大電流が印加電圧の過大に基因するものでな
いと判断されたら、ステップ８１１において、持続性過
大電流が放電線と極板との間に生じた短絡に起因するも
のか否かを判断する。

短絡の場合には、放電線と極板との間の電位差は短絡ア
ークのアーク電圧に等しく、極めて小さい値を示すから
、この電位差が、アーク電圧よりわずかに高い値に設定
された基準電圧ｖＯより小さいことを検出することによ
り、短絡発生が持続性過大電流の原因であったと判断す
ることができる。

以上は、スパークオーバへ導く逆電離が発生したか否か
の判断に入るまでの予備的な制御ステップである。

もしもステップ１１において、持続性過大電流が電極間
の短絡により℃生じたものでないと判断された場合には
、荷電部の印加電圧が許容範囲内にあるにもかかわらず
持続性過大電流が生じたこととなる。この過大電流が電
極間のスパークオーバへ導く逆電離のコロナ電流そのも
のであるか否かは、この過大電流の振動周波数が放電線
の機械的振動の固有振動数と一致するか否かを検査する
ことにより判断が可能である。もしも一致しなければ、
この過大電流は逆電離に基づくものでなく、荷電部の電
極間において生する現象以外の現象に起因するものと判
断されるから、このときにはステップ８１４において集
じん機の運転を停止する指令が出力され、集じん機電源
５８のスイッチが開放される。過大電流が逆電離に基づ
（ものと判断された場合には、ステップＳ１３でポンプ
１３を駆動させ、液体を噴射して逆電離を終息させる。

なお、逆電離がはじまるときの電流値（第３図の点３２
）は、湿度によって変化′１−るが、第３図の縦軸が電
流の対数目盛りであることからもうかがわれるように、
逆電離がはじまってから放電線の固有振動数と等しい周
波数の電流振動がはじまる点３３までの間の電流幅は著
しく太きいから、ステップ８１１までに必要とするコロ
ナ電流基準値として、実際に現われる湿度範囲に対し共
通な１つの値を設定することは容易に可能である。

また、逆電離がはじまるときの電流値は、荷電部極板上
に堆積したダスト層の厚みによっても変化するが、湿度
の場合と同様、放電線の固有振動数と等しい周波数の電
流振動がはじまる点までの電流幅が大きいことから、ス
テップ５ｌｉｔでに必要とするコロナ電流基準値として
、集じん部に堆積するダストの除塵周期の間における荷
電部のダスト層の厚みの変化をカバーする１つの値を設
定することは容易に可能であり、かつこの基準値を前記
湿度に対する共通の基準値と一致させることも可能であ
る。従ってステップＳｌｌまでを、湿度や厚みに関係な
く、１つのコロナ電流基準値によって制御することが可
能になる。

なお、ステップ１２は、コロナ電流の振動周波数を放電
線の固有振動数と比較するステップであるが、コロナ電
流が振動するときの撮動周波数は必ず放電線の固有振動
数と一致するから、この周波数の電流振動の有無はすな
わちスパークオーバへ導く逆電離の有無を意味し、どの
ような湿度環境、どのような厚さのダスト層の場合にあ
っても、この周波数の振動が認められればスパークオー
バへ導く逆電離が存在することとなり、従って、本発明
の方法による逆電離の判断の仕方によれは、湿度や厚み
の影響を考慮する必要がなく、比較手段の構成がより簡
単になるというメリットを生ずる。

なお、以上の説明は、荷電部極板に噴射される液体が絶
縁性を有する場合について行なったが、導電性を有する
液体をダスト層に浸透させ、ダスト層を導電状態にして
逆電離を防止する場合にも本発明が適用可能であること
は明らかである。

〔発明の効果〕

以上に述べたように、本発明によ！ｔば、荷電部極板に
堆積したダスト層表面に生ずる逆電離を防止するのに、
ダスト層に浸透させるべき液体を単に間欠的に荷電部種
根に噴射するのでなく、スパークオーバに至ることが確
実な逆電離があられれてからはじめて噴射するようにし
たので、使用液量に無駄がなく、また、運転中に集じん
量か変化した場合や、ヒユームを構成する固体粒子の電
気抵抗が異なった場合でも、使用液量を最小にする制御
が経街的に可能であるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に基づいて構成された電気集じん器の
機能を説明するブロック図、第２図は第１図に示された
電気集じん器に塔載されたマイクロコンピュータの動作
を示すフローチャート、第３図は逆電離が発生するとき
の印加電圧とコロナ電流との相関関係を示す電流−電圧
特性曲線、第４図は従来の電気集じん機の構成を示す正
面図と側面図、第５図は第４図に示される電気集じん機
における電極配置を示す平面図、第６図はヒユームの吸
引側からみた荷電部構造の正面図と断面図、第７図は逆
電離発生の原理説明図、第８図は逆電離防止のだめの液
体噴射装置を備えた電気集じん機の構成を示す正面図と
側面図、第９図、第１０図は第８図に示される液体噴射
装置における、噴射ノズルを備えた中空の筒の配置状況
を示す正面図と断面図、第１１図、第１２図は中空の筒
に設けられた噴射ノズルの配置と噴射方向を示す拡大断
面図である。 ８・・・荷電部、９・・・集じん部、１５・・・コロナ
放電電極、１６・・・極板、１２・・・タンク、１３・
・・ポンプ、１４・・・液体噴射装置、５３・・・電圧
計測手段、５４・・・電流計測手段、５５・・・周波数
計数手段、５６・・・比較手段、５８・・・集じん機電
源。 第１図 第３図 （Ｃ１）　　　　　　　　　　（ｂ） 第４図 第７図 （ａ）　　　　　　　（ｂ） 第８図 第９図　　　　　　第１０図 第１１図 第１２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）吸引されたヒュームに荷電せしめる放電線と極板と
   を備えた荷電部と、荷電されたヒュームを電気力によっ
   て集める集じん部とを備えるとともにポンプとノズルと
   を備えた液体噴射装置が付設され、この装置から噴射さ
   れた液体が前記荷電部の極板をつたい落ちるように構成
   された２段式電気集じん機において、前記放電線から流
   出するコロナ電流の振動周波数をカウントする周波数計
   数手段と、該計数手段の出力を設定値と比較する比較手
   段と、該比較手段の比較結果に基づき前記液体噴射装置
   のポンプを駆動する手段と、前記比較手段の比較結果に
   基づき電気集じん機の運転を停止する手段とを備えたこ
   とを特徴とする電気集じん機。