JPS647829B2

JPS647829B2 -

Info

Publication number: JPS647829B2
Application number: JP2189880A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Hotsuta; Suenobu Kawabe
Original assignee: Takuma Co Ltd
Current assignee: Takuma Co Ltd
Priority date: 1980-02-23
Filing date: 1980-02-23
Publication date: 1989-02-10
Also published as: JPS56118754A

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は、荷電部と集塵部とを分離した新規
な電気集塵器に関する。従来から存在するガス平行形電気集塵機は、荷
電部と集塵部とが分離されていなかつた。集塵機
構の中に、荷電部と集塵部とが合体共存してい
た。電気集塵器の原理は、粉塵を帯電させ、イオン
化した粉塵をクーロン力で集塵極板に吸着せしめ
る事にある。従来の集塵器は、細い平行な放電線を多数垂下
し、この間に広い集塵極板を設ける構造であつ
た。集塵極板をアースし、放電線と集塵極板の間に
は高電圧をかける。放電線の近傍での電場が大きいので、コロナ放
電が起る。粉塵はこれによつてイオン化される。
イオン化された粉塵は反対の極性を有する集塵極
板へ引寄せられ、これに附着する。このように、放電線には、粉塵をイオン化させ
るためのコロナ放電作用と、集塵極板へイオン化
粉塵を押しやる電界を作り出す作用の２つの作用
を兼ねさせている。コツトレル型集塵器のこのような構成は一見合
理的であるかのようである。しかし、次のような点で必ずしも満足できるも
のではない。粉塵を飽和帯電させるためには、放電線からの
コロナ放電量を大きくしなければならない。この
ため、放電線を細くする。さらに、異形の突起部
を設けることも多い。こうして、放電線近くの電
界強度を高める。イオン化された粉塵を効果的に集塵極板へ捕集
するには、両極間の電圧を上げる必要がある。実際、集塵機能、つまり粉塵の移動速度は電場
の２乗に比例することが分つている。この点を簡単に説明する。誘電率がεで、半径αの均質物体が電場E₀の
中におかれたというモデルで考える。これは、半
径αの正電荷球と負電荷球とが、中心位置がδだ
けずれたものとしてとらえる。電荷球の電荷密度
をρとすると、分極密度ＩはＰ＝δρ (1) で与えられる。球体であるので反電場E′は E′＝−４／３πP (2) で決まる。電束密度ＤはＤ＝εE ＝Ｅ＋4πP (3) ここで全電場ＥはＥ＝E₀＋E′ (4) である。これらを解いてＰを求める。イオン化された球の電荷ｑは、この分極Ｐに断
面積を乗じたものとして近似できるからｑ＝３（ε−１）E₀α²／４（ε＋２） (5) で与えられる。空気中での球の摩擦力はストークスの公式で近
似し、これが電場による力とつりあうから、 qE＝6πμαv (6) とかける。μは粘性係数である。すると粉塵の移動速度ｖはｖ＝（ε−１）E₀ ²α／８（ε＋２）πμ (7) で与えられることになる。つまり電場の２乗に比
例する。捕集効率を上げるには、電圧を上げるのが最も
良い。しかし、コロナ放電を放電線近傍で持続す
るためには、それができない。放電線近くは電界強度が高く、集塵極板近くは
低い。両極間に不平等電界が生ずる。集塵能力を上げるため、両極間電圧を上げる
と、放電線近傍では、コロナ放電からアーク放電
へ遷移する。アーク放電領域では、粉塵がイオン
化されない。空間短絡現象が起きてしまう。このため、両極間電圧をある程度以上に上げる
事ができない。イオン化粉塵は、集塵極板と平行に流れるガス
流にのつて運ばれる。この間に、クーロン力によ
つて集塵極板へ引きよせられる。ガス流速度が遅ければ、集塵極板は短かくてよ
い。しかし、それでは処理能力が限られる。ガス
流速度が速くて、完全に集塵させるには、集塵室
を長くし、極板間距離を狭くしなければならな
い。極板間距離を狭くするのには限界があるから、
結局集塵室が長くなる。このため極めて大掛りな
装置となつている。具体的に例をあげる。工業的ガス平行形電気集塵器では一般に、ガス速度１ｍ／sec以下ガス滞留時間４〜10sec （集塵器長さの関数となる）両極間距離 0.1〜0.125ｍである。処理ガス量、集塵効率に応じて頗る大規
模な装置となる。荷電部と集塵部とが別になつた２段式の集塵器
も存在する。荷電部では両極とも細い金属線でコ
ロナ放電を起させる。集塵部では平行な正負の極
板が交互に設けられる。イオン化粉塵は平行極板
を通過する間に、極板へ引かれて集塵極板へ附着
する。このような２段式の集塵器は、コロナ放電の電
圧と集塵電圧とが独立しているから、集塵電圧を
自在に高める事ができる。集塵部の極板は平行で
あり、均一電揚ができる、等有利な点が多い。しかし、平行極板を用いこの間に電圧をかける
から、極板間距離をある程度以下にできない。最
少で0.08ｍである。やはり集塵室が長くなる。結
局、大型になつてしまう。しかも集塵室にも給電
しなければならず、構成がコツトレル型に比して
複雑となる。本発明は、従来の電気集塵器の集塵効率を犠性
にすることなく、装置を著しく小型化する事を目
的としてなされた。小型化したにも拘わらず処理
能力、集塵効率は、従来のものと拮抗しうるか
ら、その経済的効果は大きい。以下、実施例を示す図面によつて、本発明の構
成、作用及び効果を詳細に説明する。第１図は本発明の実施例に係る電気集塵器の縦
断面図である。１は集塵器外被である。２は粉塵の荷電部である。ここで粉塵はイオン
化作用のみを受け、完全に飽和帯電され、イオン
化する。荷電部２は、放電線２０とアース極２１とから
なる。いずれも線材であつて、板材を使わない。第２図は要部の横断面図、第３図は荷電部２の
拡大側面図、第４図は放電線の拡大正面図、第５
図は放電線の拡大側面図である。放電線２０は丸線を複数箇所プレスして作つた
もので、プレス箇所２２には側方へ突起部２３が
形成される。放電線２０，２０，……は上下方向に多数平行
に設けられ極枠２４の中にまとめられる。反極側丸線アース極２１，２１，……も極枠２
５の中に上下に多数張架される。これら極枠２４，２５を交互に平行に設置して
荷電部２が構成される。放電線２０に突起部２３を設けるのは、ここで
電場を局所的に強めるためである。突起部２３で
確実なコロナ放電が行われる。放電位置の移動が
ない。このため安定した、空間への電子放出が行
われる。ガスが通過する空間の、イオン化のための空間
電子密度、空間イオン密度が一定に保たれる。粉
塵は確実にイオン化される。実施例について、放電線形状別の性能を次に挙
げる。各パラメータが、荷電部長さ１ｍ移動層厚さ 0.2ｍ×２層ガス速度１ｍ／sec 入口粉塵量 1.295ｇ／m³ である時、(a)4φ丸線を放電線とした場合と、(b)
4φ突起付丸線を放電線とした場合の出口粉塵量
及び効率は以下のようであつた。出口粉塵量（ｇ／m³）効率（％） (a) 0.059 95.46 (b) 0.015 98.82 荷電部長さが極めて短く、全体的に小さいのに
も拘わらず、いずれも良好な結果を示す。特に突
起付丸線の方が優れている。その理由は、以下のように考えられる。単純丸線の放電線の場合、電揚の形成が均一に
近いから、コロナ放電電圧領域が狭い。ところ
が、突起付放電線の場合、放電線の近傍での電揚
の大きさが不均一で、強弱の変化に富んでいる。
従つて、突起付放電線の方が、電圧に関しコロナ
放電領域が広い。振動や、印加電圧のふらつきがあつても、コロ
ナ放電位置の移動がない。突起部に於て安定した
定位置放電がなされる。その結果、空間電子（イオン）密度が安定する
ため、粉塵のイオン化能力が高揚するわけであ
る。極枠２４，２５は、交互に並べられて、荷電部
２を構成する。荷電部２は、懸架装置４により、
ボツクス５より垂下される。多孔板６によつて仕切られた移動集塵層７，８
が、荷電部２につづいて設けられる。移動集塵層７，８を設けた点が本発明の特徴の
ひとつである。これは従来の二段式集塵器のよう
に、極板を対向させて電圧をかける形式ではな
い。多孔板６の中に、鉄小球のような導電性材料
を充填した集塵層である。高電圧をかける極板な
く、アースされた導電性材料よりなる小径充填物
よりなる。多孔板６は、ガスを通すが、導電性材料を通さ
ないよう多数の開口部を穿孔してある。この実施例では５×30mmの長円形の開口部を、
開口率が60％となるよう設けてある。多孔板６の中に充填する導電性材料はこの実施
例では、６〜10mmφの小鉄球である。小鉄球は、
２分割された移動集塵層７，９に、下から上まで
充填されている。多孔板６、小鉄球はアースされている。荷電部２を通過してイオン化された粉塵は、多
孔板６を通つて移動集塵層７及び９に入る。従来のガス平行形電気集塵器の場合、ガス流は
集塵板の間を平行層流となつて抜けるから、集塵
板と衝突する確率が低い。ところが、本発明の場合、導電性材料の狭い隙
間を抜けるので、ガスが材料に衝突する確率が頗
る高い。本発明の集塵作用は、従来のものと全く異な
る。本発明の集塵作用は３つある。移動集塵層内へ進入したイオン化粉塵は、小鉄
球間の隙間をめつて進み、小鉄球に衝突する。隙
間が狭いから、衝突の確率が高い。 (1) 衝突による粉塵の分離作用粉塵は鉄球に衝突し、また離脱するが、離脱せ
ずに附着したままになる事がある。集塵層の中で
ガス流は乱流となるから、特に流速の遅い澱み点
が多数箇所生じる。澱み点に附着した粉塵はその
まま附着したままになる。 (2) クーロン力による集塵作用粉塵はイオン化されているから、クーロン力で
反極性の小鉄球に引き寄せられる。従来、集塵層では高電圧をかけ、集塵機能を高
めるために、イオンを加速する必要があつた。従
来の極板距離は100〜125mmも離れていたから、高
電圧は不可欠であつた。しかし、本発明の場合、小鉄球の間隙は著しく
狭い。広くても２mm〜３mmである。従来のものに
比して1/50程度である。従つて、クーロン力の影
響は大きく、頗る有効にイオン化粉塵を吸引す
る。反極性集塵加速電極や高電圧が不要となる。 (3) 充填物による過作用これは、移動集塵層がフイルターとなつて働く
作用をいう。粉塵中の大径異物は充填層をなす移
動集塵層を通過できず、集塵層の中に滞留する。 (1)，(3)は物理的、(2)は電気的な作用である。 (2)は従来の集塵器と共通するが、加速電極を要
しないので優れている。 (1)，(2)は実効表面積の広さに比例すると考えら
れる。本発明の方が、従来の集塵器に比して、集
塵部の実効表面積が著しく広い。同容積の集塵層として比較すると、従来の電極
板を対設するものに比し、本発明の集塵層は、約
12倍の実効表面積を有する。逆にいえば、それだけ、本発明の集塵部を小型
化できるという事である。集塵部の寸法を小さく
しても、従来のものと同等の集塵効率を挙げる事
ができる。多孔板６の開口は、ガスを通し、小鉄球を通さ
なければ任意の形状、分布をとりうる。第７図に示すように上下に長い長円形とすると
便利である。開口部に粉塵が附着して、ここを塞
ぐから、時々清掃しなければならない。上下に長
い開口であれば、小鉄球が下降し排出される時
に、開口部を拭つてゆく。従つて開口部は、小鉄
球により自動的に清掃されてゆく。小鉄球は移動集塵層を上から下へ移動し、交替
してゆく。粉塵を捕集して汚れた小鉄球は、バイ
ブレーター１０，１１により振動を受け、小鉄球
排出装置１２及び、小鉄球噛み込み防止装置１３
を経て、振動ふるい装置１４に至る。振動ふるい装置１４を漸進する内に、粉塵はふ
るい落され、粉塵コンベア１５により外部へ排除
される。清浄になつた小鉄球は、振動ふるい装置１４か
ら、バケツトコンベヤ１６に入る。バケツトコン
ベヤ１６は小鉄球を持ち上げて、小鉄球フイーダ
ー８へ戻す。小鉄球排出装置１２は例えば回転式ローター構
造とする。バイブレーター１０，１１によつて微振動を受
けると、排出口が開けばいつでも小鉄球は排出さ
れる態勢にある。しかし、排出装置１２と壁との
間が狭いから、小鉄球はブリツヂを形成し、排出
が止まつてしまう。この状態で小鉄球排出装置１
２のローターが回転を始めると、ブリツヂが崩
れ、小鉄球は少しずつ、下方へ排出されてゆく。振動ふるい装置１４のかわりに、適当な分級装
置を使う事もできる。風力選別機、サイクロン等
を使う事も可能である。移動集塵層は１層でも良いが、２層にするとさ
らに集塵効率が高い。２層にすると再飛散を好適に防止できるからで
ある。移動集塵層内に粉塵が堆積するため、これを小
鉄球と共に移動集塵層外へ前述の機構により排出
しなければならない。小鉄球を排出する際、鉄球同志が衝突して、表
面を擦り合うから、いつたん附着した粉塵が剥り
とられ、再びまい上る。この粉塵がガス流に乗つ
て再飛散する。小鉄球は必ず排出しなければならないから、再
飛散そのものを抑える事ができない。しかし、移動集塵層を２層とし、いずれか一方
が必ず静止状態であるようにすれば、集塵効率の
著しい低下を回避できる。例を挙げる。荷電部長さ１ｍ移動集塵層長さ 0.2ｍ×２段入口粉塵量 1.488ｇ／m³ ガス速度１ｍ／sec のとき、１段目の移動集塵層７が静止、流動状態
のとき出口粉塵量（ｇ／m³）、効率（％）は以下
のようであつた。１段目移動集塵層 (a) 静止 0.023ｇ／m³ 98.47％ (b) 移動（排出） 0.101ｇ／m³ 93.18％のように、移動状態の時１段目流動集塵層の出口
で、７％近くの粉塵が残つている。しかし、２段目移動集塵層９は、この粉塵を殆
んど全て吸着できる。実際、２段目移動集塵層の
入口粉塵量を0.101ｇ／m³としたとき、出口粉塵
量（ｇ／m³）、効率（％）は、２段目移動集塵層 (a) 静止 0.011ｇ／m³ 88.63％ (b) 移動 0.017ｇ／m³ 83.34％となつた。装置全体として、最悪の場合でも、入口粉塵量 1.488ｇ／m³ 出口粉塵量 0.017ｇ／m³ 効率 98.86％になる。そこで、１段目の移動集塵層が小鉄球を排出し
ている時は、２段目の移動集塵層が静止するよう
にしておく。１段目で再飛散しても、２段目で集
塵してしまう。２段目の移動集塵層から小鉄球を排出する場
合、逆に１段目の移動集塵層は静止させる。１段
目の集塵層の出口での粉塵量は僅かである。２段
目の移動集塵層で再飛散したところで、もともと
の粉塵量が微少であるので、実用上、差支えがな
い。実施例では、第８図の運転サイクル図に従つて
第１、第２移動集塵層を運転している。図で斜線
部が移動時間、空白部が静止時間を示す。20分毎
に、移動、静止状態が交代する。作用を述べる。粉塵を含んだガスは、電気集塵器の荷電部２に
入る。ここで一部は流速が減るので自重で降下
し、粉塵ホツパー１７、粉塵スクリユーコンベヤ
１８、粉塵排出ロータリーバルブ１９を経て外部
へ排出される。残りの粉塵は、放電線２０とアース極２１の間
の電揚によつてイオン化される。イオン化された粉塵は多孔板６の多孔開口部２
６を通つて移動集塵層７，９へ入る。移動集塵層７，９で、粉塵は、前述の３つの作
用をうけて、小鉄球に吸引、衝突、附着する。移
動集塵層を抜けたガスは充分清浄であるから、電
気集塵器から排出される。移動集塵層７，９の小鉄球は交互に静止、流動
を繰り返す。移動排出時には、小鉄球排出装置１
２と小鉄球噛み込み防止装置１３及びバイブレー
ター１０又は１１が回転、振動する。粉塵は振動ふるい装置１４で小鉄球から分離さ
れ、粉塵コンベヤ１５によつて外部へ排出され
る。清浄になつた小鉄球はバケツトコンベヤ１６に
よつて上方へ持上げられ、小鉄球フイーダー８に
戻される。ここから小鉄球は再び、移動集塵層
７，９へと送給される。効果を述べる。本発明は、荷電部と集塵部とを分離し、集塵部
が導電性材料を充填した移動集塵層となつてい
る。導電性材料の間隙は極めて狭いから、粉塵は導
電性材料に衝突し易い。しかもイオン化されてい
るからクーロン力で引寄せられる。クーロン力は
距離の２乗に反比例するから、粉塵と導電性材料
とがもともと接近しているという事は、真に顕著
な効果を齎す。そのため、移動集塵層は従来の平行電極板集塵
層に比して著しく短かくできる。装置を小型にす
る事ができるので、その効果は大きい。表１に従来のガス平行形電気集塵器と、本発明
の移動集塵層を備えた電気集塵器との寸法を比較
して示す。比較項目は、集塵室の幅、高さ、長さ（ガスの
流線方向の長さ）、容積である。右端に、減少量
を記した。特に長さを減ずることができ、容積も甚だ小さ
くなる。このように有用な発明である。

【表】条件処理ガス量＝57000Nm³／ｈ入口粉塵量＝2.5ｇ／m³ 出口粉塵量＝0.05ｇ／m³ 効率＝98％

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る電気集塵器の縦
断面図。第２図は荷電部、集塵部の横断面図。第
３図は荷電部の拡大側面図。第４図は放電線の拡
大正面図。第５図は放電線の拡大側面図。第６図
は極枠、多孔板の斜視図。第７図は多孔板の拡大
図。第８図は第１段、第２段目移動層の運転サイ
クル図。１……集塵器外被、２……荷電部、４……放電
極絶縁硝子、５……硝子ボツクス、６……多孔
板、７……移動集塵層、８……小鉄球フイーダ
ー、９……移動集塵層、１０……バイブレータ
ー、１１……バイブレーター、１２……小鉄球排
出装置、１３……小鉄球噛み込み防止装置、１４
……振動ふるい装置、１５……粉塵コンベヤ、１
６……バケツトコンベヤ、１７……粉塵ホツパ
ー、１８……粉塵スクリユーコンベヤ、１９……
粉塵排出ロータリバルブ、２０……放電線、２１
……アース極、２４，２５……極枠。

Claims

【特許請求の範囲】

１放電線２０を張架した極枠２５と、アース線
２１を張架した極枠２４とをガスの流動方向に平
行に並列した荷電室２に続いて、多孔板で構成し
た集塵室に導電性材料を充填して前部移動集塵
層、後部移動集塵層となし、該集塵層の上部に貯
溜槽、下部に排出路を設けて、その排出口を分級
装置上に開口させ、該分級装置と前記貯溜槽との
間に搬送コンベヤを設けて導電性材料を循環させ
るべく構成したことを特徴とする移動集塵層を備
えた電気集塵器。