JP7296248B2

JP7296248B2 - 湿式電気集塵機

Info

Publication number: JP7296248B2
Application number: JP2019089785A
Authority: JP
Inventors: 錦泉管
Original assignee: Edwards Japan Ltd
Current assignee: Edwards Japan Ltd
Priority date: 2019-05-10
Filing date: 2019-05-10
Publication date: 2023-06-22
Anticipated expiration: 2039-05-10
Also published as: JP2020185508A

Description

本発明は、湿式電気集塵機に関する。

従来、粉塵を除去するための湿式電気集塵機（WESP：Wet Electrostatic Precipitator）として、種々の湿式電気集塵機が開発及び提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１３－２４０７４１号公報

本発明は、従来と比較して一段と集塵効率を向上させることができる湿式電気集塵機を提供することを目的とする。

本発明の一態様による湿式電気集塵機は、
外部から供給された排ガスから粉塵を除去する湿式電気集塵機において、
円筒状の外筒集塵電極と、
前記外筒集塵電極の中央に設けられた中心集塵電極と、
前記外筒集塵電極及び前記中心集塵電極の間に設けられた放電電極と、
前記外筒集塵電極の上部に設けられた蓋と、
前記外筒集塵電極の上部に設けられ、前記外筒集塵電極及び前記中心集塵電極の表面に処理水を供給する処理水供給部と、
凸型形状を有するようにして、前記蓋上に突出形成された頭部と、
少なくとも一部が前記頭部に収容され、下端が前記放電電極に接続された棒状の電圧印加電極と、
前記電圧印加電極のうち、前記頭部内に収容された部分に設けられた板状のバッファプレートと、
前記頭部に設けられ、前記頭部内にパージガスを供給するパージガス供給部と、
前記頭部の開口部を覆うようにして、前記蓋の下面側に設けられ、前記電圧印加電極を挿通するための電極孔が中央部分に穿設された整流カバーと
を備える。

また、本発明の一態様による湿式電気集塵機は、
外部から供給された排ガスから粉塵を除去する湿式電気集塵機において、
円筒状の外筒集塵電極と、
前記外筒集塵電極の中央に設けられた放電電極と、
前記外筒集塵電極の上部に設けられた蓋と、
前記外筒集塵電極の上部に設けられ、前記外筒集塵電極の表面に処理水を供給する処理水供給部と、
凸型形状を有するようにして、前記蓋上に突出形成された頭部と、
少なくとも一部が前記頭部に収容され、下端が前記放電電極に接続された棒状の電圧印加電極と、
前記電圧印加電極のうち、前記頭部内に収容された部分に設けられた板状のバッファプレートと、
前記頭部に設けられ、前記頭部内にパージガスを供給するパージガス供給部と、
前記頭部の開口部を覆うようにして、前記蓋の下面側に設けられ、前記電圧印加電極を挿通するための電極孔が中央部分に穿設された整流カバーと
を備える。

本発明の湿式電気集塵機によれば、従来と比較して一段と集塵効率を向上させることができる。

本発明の実施の形態による湿式電気集塵機の構成を示す縦断面図である。同湿式電気集塵機の上部付近の断面構造を示す縦断面図である。比較例の湿式電気集塵機の上部付近の断面構造を示す縦断面図である。他の実施の形態による湿式電気集塵機の構成を示す縦断面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の実施の形態による湿式電気集塵機１０の構成を示し、図２は、湿式電気集塵機１０の上部付近の構成を示す。一般に、半導体製造装置から排出された排ガスは、図示しない除害装置において、まず例えば燃焼式やプラズマ式などの除害処理（無害化処理）が行われる。湿式電気集塵機１０は、この除害処理（無害化処理）が行われ、除害装置から排出された排ガスＧから、粉塵を除去することを目的として使用される。

具体的には、湿式電気集塵機１０は、直方体状のドレインタンク２０上に、円筒状の外筒集塵電極５０を立設することにより形成され、これらドレインタンク２０及び外筒集塵電極５０は、連通するようにして一体成形されている。

外筒集塵電極５０の蓋３０Ｈの中央には、円柱状の中心集塵電極４０が吊設されると共に、中心集塵電極４０及び外筒集塵電極５０の間には、円筒状の放電電極６０が設けられている。

放電電極６０の内側面及び外側面は、ぎざぎざ状（のこぎり歯状）に形成され、これにより、放電電極６０のうち、内側面側は中心集塵電極４０との間でコロナ放電を行い得ると共に、外側面側は外筒集塵電極５０との間でコロナ放電を行い得る。

外筒集塵電極５０の上部には、図示しない処理水注入口を有する処理水供給部が設けられ、中心集塵電極４０の外側面及び外筒集塵電極５０の内側面に、処理水Ｗを霧状やカーテン状に注入し得るようになされている。

半導体製造装置及び除害装置から順次排出された排ガスＧは、図示しないトランスファーチューブを通じて、ドレインタンク２０に導入された後、外筒集塵電極５０内部を上昇する。

その際、排ガスＧ中の粉塵は、コロナ放電によってマイナスイオンに帯電し、中心集塵電極４０又は外筒集塵電極５０に引き寄せられた後、処理水Ｗによって流し落とされ、ドレインタンク２０に落下する。

ドレインタンク２０に溜まった処理水Ｗは、図示しない排水口から外部に排水される。一方、粉塵が除去された排ガスＧ中は、排気口７０から図示しない配管を介して外部に排気される。

蓋３０Ｈ上であって、かつ排気口７０の周囲には、円筒状の頭部８０が、外筒集塵電極５０から突出するようにして凸型形状に形成され、これら頭部８０及び外筒集塵電極５０は、連通するようにして一体成形されている。

頭部蓋８０Ｈの中央には、棒状の電圧印加電極９０が頭部蓋８０Ｈを貫通するようにして吊設され、電圧印加電極９０の下端は放電電極６０に接続されると共に、電圧印加電極９０の上端は頭部８０から露出するようになされている。

なお、電圧印加電極９０には、－２４ｋＶの電圧が印加される一方、中心集塵電極４０は、グランドに接続されている。

電圧印加電極９０のうち、頭部８０に収容される部分には、別部品で構成される絶縁性のある材料で作られた円盤状のバッファプレート（じゃま板）１００が長手方向に沿って所定間隔毎に設けられ、これにより、処理水Ｗが水滴の状態だけでなく、ミストとなった場合でも、頭部８０内に侵入したり、上昇することを防止している。

頭部８０の上部には、パージガス孔を有するパージガス供給部１１０が設けられ、パージガス供給部１１０から頭部８０内にパージガス（乾燥空気）ＰＧを供給することにより、電圧印加電極９０からの、予期しない異常放電の発生を防止している。

本実施の形態の場合、蓋３０Ｈの下面側には、頭部８０の開口部１３０を覆うようにして、断面コ字状の整流カバー１２０が、下方に突出して凸型形状に設けられている。この整流カバー１２０の下面中央には、電圧印加電極９０を挿通するための電極孔１２０Ｈが穿設されている。

なお、整流カバー１２０は、例えば、絶縁性や耐熱性に優れたフッ素樹脂であるポリテトラフルオロエチレン（PTFE：polytetrafluoroethylene）などが使用される。

ところで、図２との対応部分に同一符号を付した図３に示す比較例のように、整流カバー１２０を設けない場合には、図３中の領域Ｒにおいて、前述のバッファプレート１００が存在する為に、パージガスが頭部８０の内壁面付近を流れてしまい、電圧印加用電極９０に対して、上昇してくる水分を含んだ排ガスＧを十分にパージすることができず、予期しない異常放電の発生を避け得ない。更に、パージが十分に出来ない為に、円板状のバッファプレート１００と電圧印加電極９０との間の僅かな隙間を通って、水分を含んだ排ガスＧが上昇して来るため、バッファプレート１００と電圧印加電極９０根元での異常放電が発生し、湿式電気集塵機１０全体にとって重大な問題を引き起こす恐れがある。

これに対して、本実施の形態のように整流カバー１２０を設け、パージガスＰＧの流れを整えれば、電圧印加電極９０のうち、蓋３０Ｈの下面側部分も十分にパージ及び乾燥させることができる。これにより、予期しない異常放電の発生を防止することができ、電圧印加電極９０の焼損を防ぐことができる。また、エネルギーを無駄に消費することを防止し、集塵効率を向上させることができる。

因みに、パージガスＰＧの流量をＣ１、電極孔１２０Ｈの内径をｄ_１、電圧印加電極９０の外径をｄ_２とすると、パージガスＰＧの流速Ｖ１は、式（１）によって表される。
（数１）
Ｖ１＝Ｃ１／（πｄ_１ ^２／４－πｄ_２ ^２／４）（１）

一方、排ガスＧの流量をＣ２、外筒集塵電極５０の内径をＤ_１、中心集塵電極４０の外径をＤ_２とすると、排ガスＧの流速Ｖ２は、式（２）によって表される。
（数２）
Ｖ２＝Ｃ２／（πＤ_１ ^２／４－πＤ_２ ^２／４）（２）

電圧印加電極９０に対する乾燥効果を得るため、湿式電気集塵機１０は、式（３）が成立するように構成されている。
（数３）
Ｖ１＞Ｖ２（３）

なお、上述の実施の形態においては、本発明を湿式電気集塵機１０の１つの集塵電極に適用した場合について述べたが、本発明はこれに限らない。例えば、図４に示した、湿式電気集塵機２００でも良い。外部から供給された排ガスＧから粉塵を除去する湿式電気集塵機２００であって、円筒状の外筒集塵電極２２０と、外筒集塵電極２２０の中央に設けられた放電電極６０と、外筒集塵電極２２０の周縁に設けられた蓋３０Ｈと、外筒集塵電極２２０の上部に設けられ、外筒集塵電極２２０の表面に処理水を供給する処理水供給部と、凸型形状を有するようにして、蓋３０Ｈ上に突出形成された頭部８０と、少なくとも一部が頭部８０に収容され、下端が放電電極６０に接続された棒状の電圧印加電極９０と、電圧印加電極９０のうち、頭部８０内に収容された部分に設けられた板状のバッファプレート１００と、頭部８０に設けられ、頭部８０内にパージガスを供給するパージガス供給部１１０と、頭部８０の開口部１３０を覆うようにして、蓋３０Ｈの下面側に設けられ、電圧印加電極９０を挿通するための電極孔１２０Ｈが中央部分に穿設された整流カバー１２０とを備える他の種々の湿式電気集塵機に本発明を広く適用し得る。

図４に示した、中心集塵電極４０を設けない構造の場合の関係式は、排ガスＧの流量をＣ４、外筒集塵電極２２０の内径をＤ_３とすると、排ガスＧの流速Ｖ４は、式（４）によって表される。
（数４）
Ｖ４＝Ｃ４／（πＤ_３ ^２／４）（４）

Ｃ３＝Ｃ１、Ｖ３＝Ｖ１であり、電圧印加電極９０に対する乾燥効果を得るため、湿式電気集塵機２００は、式（５）が成立するように構成されている。
（数５）
Ｖ３＞Ｖ４（５）

上述の実施の形態においては、中心集塵電極４０を設けない湿式電気集塵機２００に本発明を適用した。

また、上述の実施の形態においては、凸型形状を有するようにして、蓋３０Ｈ上に頭部８０を突出形成した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば蓋と頭部が一体になるように形成しても良い。

１０、２００湿式電気集塵機
２０ドレインタンク
３０Ｈ蓋
４０中心集塵電極
５０、２２０外筒集塵電極
６０、２１０放電電極
７０排気口
８０頭部
８０Ｈ頭部蓋
９０電圧印加電極
１００バッファプレート
１１０パージガス供給部
１２０整流カバー
１２０Ｈ電極孔
１３０開口部

Claims

外部から供給された排ガスから粉塵を除去する湿式電気集塵機において、
円筒状の外筒集塵電極と、
前記外筒集塵電極の中央に設けられた中心集塵電極と、
前記外筒集塵電極及び前記中心集塵電極の間に設けられた放電電極と、
前記外筒集塵電極の上部に設けられた蓋と、
前記外筒集塵電極の上部に設けられ、前記外筒集塵電極及び前記中心集塵電極の表面に処理水を供給する処理水供給部と、
凸型形状を有するようにして、前記蓋上に突出形成された頭部と、
少なくとも一部が前記頭部に収容され、下端が前記放電電極に接続された棒状の電圧印加電極と、
前記電圧印加電極のうち、前記頭部内に収容された部分に設けられた板状のバッファプレートと、
前記頭部に設けられ、前記頭部内にパージガスを供給するパージガス供給部と、
前記頭部の開口部を覆うようにして、前記蓋の下面側に設けられ、前記電圧印加電極を挿通するための電極孔が中央部分に穿設された整流カバーと
を備え、
前記パージガスの流量をＣ１、前記電極孔の内径をｄ_１、前記電圧印加電極の外径をｄ_２とすると、前記パージガスの流速Ｖ１は、式（１）によって表され、
（数１）
Ｖ１＝Ｃ１／（πｄ_１ ^２／４－πｄ_２ ^２／４）（１）
前記排ガスの流量をＣ２、前記外筒集塵電極の内径をＤ_１、前記中心集塵電極の外径をＤ_２とすると、前記排ガスの流速Ｖ２は、式（２）によって表され、
（数２）
Ｖ２＝Ｃ２／（πＤ_１ ^２／４－πＤ_２ ^２／４）（２）
前記電圧印加電極に対する乾燥効果を得るため、式（３）が成立するように構成された
（数３）
Ｖ１＞Ｖ２（３）
ことを特徴とする湿式電気集塵機。
外部から供給された排ガスから粉塵を除去する湿式電気集塵機において、
円筒状の外筒集塵電極と、
前記外筒集塵電極の中央に設けられた放電電極と、
前記外筒集塵電極の上部に設けられた蓋と、
前記外筒集塵電極の上部に設けられ、前記外筒集塵電極の表面に処理水を供給する処理水供給部と、
凸型形状を有するようにして、前記蓋上に突出形成された頭部と、
少なくとも一部が前記頭部に収容され、下端が前記放電電極に接続された棒状の電圧印加電極と、
前記電圧印加電極のうち、前記頭部内に収容された部分に設けられた板状のバッファプレートと、
前記頭部に設けられ、前記頭部内にパージガスを供給するパージガス供給部と、
前記頭部の開口部を覆うようにして、前記蓋の下面側に設けられ、前記電圧印加電極を挿通するための電極孔が中央部分に穿設された整流カバーと
を備え、
前記パージガスの流量をＣ３、前記電極孔の内径をｄ_３、前記電圧印加電極の外径をｄ_４とすると、前記パージガスの流速Ｖ３は、式（４）によって表され、
（数４）
Ｖ３＝Ｃ３／（πｄ_３ ^２／４－πｄ_４ ^２／４）（４）
前記排ガスの流量をＣ４、前記外筒集塵電極の内径をＤ_３とすると、前記排ガスの流速Ｖ４は、式（５）によって表され、
（数５）
Ｖ４＝Ｃ４／（πＤ_３ ^２／４）（５）
前記電圧印加電極に対する乾燥効果を得るため、式（６）が成立するように構成された
（数６）
Ｖ３＞Ｖ４（６）
ことを特徴とする湿式電気集塵機。