JPS5960871A - 粒子荷電装置 - 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】 本発明は微細な粒子に短時間内に強力な電荷を与えるだ
めのコロナ荷電装置に関するものである。

従来，接地円筒電極内にその中心軸に沿って針金状ない
し釘付棒状のコロナ放電極を絶縁配設し，両者の間に直
流高電圧を印加して該コロナ放電極より該円筒電極内壁
に向けて直流コロナ放電を発生せしめた上。

この円筒内に含塵気体を通過せしめ，コロナ放電により
生じたイオンを気体中のダスト粒子に衝突せしめてこれ
を荷電する所の同心円筒状コロナ荷電装置はそれ自体公
知であり，広く利用されている。

しかし乍らこの装置においては，印加電圧を上げて両電
極間の荷電空間における平均電界強度Ｅｆ．Ｅ＝５〜６
　ｋｖ々程度以上に上げると火花を生ずるため，この値
をこれをこえて上げるととができず，したがってコロナ
電流密度の値ＪもＪ＝０．２〜０．　５　ｍＡ／ｒｎ”
程度に止って，短時間にダスト粒子に強力な電荷を与え
ることが不可能であった。何故ならば，粒子に与えられ
る電荷量はその飽和値がＥに比例し，またその荷電時定
数がＪに反比例するからである。

これに対して放電極として第１図に示す如く，比較的太
い導体円柱１の端部に鋭い円周２を有する円板状の放電
極３をとりつけ，これを隔壁４に支持されたペンチーリ
ー形状を有する接地電極５のスロート部６の中心部に，
これと同軸に支柱７を用いて配置し，両者間に直流高圧
電源８により直流高電圧を放電極３を負ている。この装
置は円周２とスロート部６の間の荷電空間に含塵ガスを
通常３０（ｍ／ｓ）程度の高速で通過せしめ．２より６
に向うコロナ放電によりダスト粒子を荷電するが．この
場合，この高いガス速度と太い導体電空間にＥ＞１０（
ＫＶ／ｍ）　、　　Ｊ　＝　２０（ｍＡ／ｒｎ”）程度
の著るしく高いＢ，Ｊの値を安定に形成せしめることが
出来，ダスト粒子を短時間に強力に荷電するととが可能
となった。

しかし乍ら，本装置において捕集すべきダスト粒子が極
度に細かく．その質量平均粒径が１〔μｍ〕程度以下に
なると，上記円板状放電極３のコロナ放電を生ずべき円
周２の上流側及び下流側にダストが耐着堆積して円周２
がこの堆積層に埋没し，そのためコロナ放電の発生が著
るしく抑制され，荷電性能が大巾に低下するという大き
な欠点があった。そしてこの傾向は耐着傾向の強い微細
粒子．例えばディーゼルヱンジン排気中の微細なカーボ
ン粒子等では特に著るし＜、シたがって上記「ハイイン
テンシテイ−・アイオナイザ−」をこの様な超微細粒子
の荷電に利用することは不可能であった。

本発明はこの困難を解決し，如何なる種類の超微細粒子
に対しても放電極への粒子耐着によるコロナ放電の低下
を防止して強力な電荷を短時間内に附与することを可能
ならしめた新規のコロナ荷電装置を提供することを目的
とする。しかして本発明は，この目的を上整電極上に比
較的短かい針状電極群を等間隔に配設し。

これをコロナ放電極として用いることによって達成する
。

すなわち本願の発明者はこの場合、（１）針電極尖端に
生ずる著るしく強力な負コロナ放電は、それ自体の強力
な荷電作用と電界集中とによる大きなり−ロンカの作用
で、少くとも該尖端部への微粒子耐着を大巾に抑制する
こと、（２）特に微粒子がディーゼルエンジン排気中の
カーボン粒子等の如く可燃性粒子の時は、上記の著るし
く強力な針電極尖端の負コロナに起因する活性なｏ３．
ｏ英、０．ＯＨ等の化学種の酸化作用によってＣＯない
しＣＯ２へと酸化される結果、該尖端部は常に清浄に保
たれること、この針電極群を上記円板電極に代えると、
上記（１）、　（２）の作用が著るしく低下してコロナ
放電極への粒子耐着とそれによる肥大、コロナ電流の低
下がさけられないこと等を見出したのである。

すなわち本発明による新規のコロナ荷電装置け１回転対
稍形＾地の非コロナ対向電極のほぼ中心軸に活って円柱
状の電界調整電極を絶縁支持の上配設すると共に、該電
界調整電極のほぼ中央附近より放射状に多数の比較的短
かい針状コロナ放電極を該非コロナ対向電極内面に向っ
て突出せしめ、該電界調整電極ならびに斜状コロナ放電
極に負の直流高電圧を印加して該針状コロナ放電極尖端
より該非コロナ対向電極の内面に向けて強力な負コロナ
放電を発生せしめ、これにより生じた負イオンを両電極
間にガス流と共に導入せる微粒子に射突せしめてこれを
短時間内に強力に荷電すると共に、針状コロナ電極の尖
端に生ずる強力な負コロナの作用により、該尖端部を常
に清浄に保持することを特徴とする。

但し、上記円柱状電界調整電極の外径ｄ１は上記回転対
稍形状の接地非コロナ電極内径ｄ２の％〜％の範囲にと
るのがよく、特に％附近にとるのがよい。また該円柱状
電界調整電極の長さＬは、その外径ｄ１の少くとも２倍
以上にとるのがよい。また上記の比較的短かい針状コロ
ナ放電極の突出長さｈは１円柱状電界調整電極の外径ｄ
１の％〜％にとるのがよく、特に％附近にとるのがよい
。

いま本発明の特徴を実施例及び図面によってより詳細に
説明する。牙２図は本発明の一実施例の縦断面図。

第３図はその入口端より見た正面図を示す。図において
９は接地の円筒状対向電極で、１０はガス入口、１１は
ガス出口である。１２は該円筒状対向電極の内部にその
中心軸に沿って同心的に配置せる円筒状の電界調整電極
で、その上流端１３は半球状をなし、またそのほぼ中央
部に外向きに等間隔に放射状に突出せる比較的短かい多
数の針状コロナ放電極群１４が植えつけられている。

該電界調整電極１２は同じく中心軸に沿って配設された
セラミック絶縁円筒１５の上流端に固定支持されており
。

また該セラミック絶縁円筒１５はその下流端１６におい
て４本の支柱１７．１８．１９．２０により円筒状対向
電極９の内壁に固定せる円筒状保持金具２１により把持
固定されている。セラミック絶縁円筒１５はその内面に
導電性塗料を塗布して導電膜ｎが形成されており、かつ
その基底部ｎにこれと一体となった絶縁用碍管列を有し
、２４は円筒状対向電極９の壁を貫ぬいて外部に突出し
、その内部に導電膜ｎに接続された導線６を有する。い
ま直流高圧電源８により導線ｎ、端子謳、導線す、導電
膜ｎおよび接地導線列を介して該電界調整電極１２−針
状コロナ放電極群１４と該円筒状対向電極９との間に。

前者が負となる様に直流高電圧を印加すると、該針状コ
ロナ放電極群１４の尖端よりこれに対向する該円筒状対
向電極９の内面四に向って強力な負コロナ放電を生じ、
多量の負イオン電流を供給する。この場合、すでにのべ
た如く電界調整電極１２　（７ｐ作用とコロナ放電極篩
２電空間凹には１０　（ＫＶＡ−ＩｒＬ）以上の著るし
く高い電界強度Ｅが安定に形成維持でき、またここを流
れる負イオン電流密度Ｊも２０　（ｍＡ／ｒｒ？　）ま
たはそれ以上の極めて大きな値を達成することができる
のである。

を供給すると、１４と１９の間を通過する該微粒子はこ
の負イオンの射突をうけて強力に負に荷電され矢印３２
の方向に進行してガス出口１１より目的とする装置へと
供給される。この場合、出口１１を入口とし、入口１０
を出口としてガスの流れ方向を逆向きとしてもよいこと
は云うまでもない。いま本実施例における数値の一例を
あげると１円筒状対向電極９の内径ｄ２＝４７（ｍｍ）
。

電界調整電極１２およびセラミック絶縁円筒１５の外径
。

ｄｌ　＝　１８（ｍｍ）　Ｉ電界調整電極ｎの全長Ｌ　
＝　５５（ｍｍ）。

セラミック絶縁円筒１５の有効長１６０（ｍｍ）、針状
コロナ放電極１４の突出長さｈ　＝　３（ｍｍ）、ガス
温度４０℃で微細なディーゼルエンジンのカーボン粒子
を含む排ガスを入口１０より導入する時、平均ガス速度
ｖ　＝８（ｍ／ｓ）で、火花電圧Ｖｓ＝１８（ＫＶ）（
Ｅ＝１２．４ＫＶＡ−ｒｒＬ）　テコｌ１ｆｆす電流Ｉ
ｓ＝２（ｍＡ）（Ｊ＝６８ｍＡ／Ｔｒ？）、またｖ　＝
３２（ｒｒ）／ｓ）（Ｊ＝１１９ｍＡ／ｍ”）という高
い荷電空間電界強度と荷電空間電流密度が得られ、ここ
を通過するカーボン粒子には極めて短かい滞留時間にも
かかわらず、理論的に到達しうる飽和電荷量に等しい高
い電荷が与えられた。伺、ディゼルヱンジン排気を流通
する長期間の連続運転でも上記セラミック絶縁円筒表面
のカーボン粒子層の耐着厚さはｔ２＝０．５　（ｍｍ　
）程度にすぎず、その時のもれ電流の値はＶｓ＝１８（
ＫＶ）のときＩ／＝０．３（ｍＡ）。

Ｖｓ＝２２（ＫＶ）のときＩｒ＝０．４（ｍＡ）にすぎ
ず、全電流に清浄に保たれ、カーボン粒子耐着によるコ
ロナ電流の低下はまったく生じなかった。

本発明による所の新規の粒子荷電装置は、電気集塵装置
、微粒子の静電凝集装置、バグフィルタ−９静電界を併
用せる沖過集塵装置、静電粉体塗着装置、静電式農薬撒
布装置、その細微粒子の荷電を必要とする凡ゆる処理装
置の前段ないし内部に設けて、微粒子の荷電に利用する
ことができる。

田・４図は本発明による所の新規の粒子荷電装置３３を
ケーシング涜の中にガス流に平行に配設された所の負の
直流高圧電源３５に接続され、絶縁せるコロナ放電極群
謁と接地の集塵極群３７より成る電気集塵装置間の前置
予備荷電装置として利用せる実施例の縦断面図を示す。

図において、矢印３１の方向にガスと共に進入せるダス
ト粒子は該粒子荷電装置３３内を通過することにより強
力に負に予備荷電されたのち電気集塵装置間の入口３９
よりその集塵空間４０に入るので、その捕集効率は格段
に向上を示す。

第５図は本発明による所の新規の粒子荷電装置３３を微
粒子の静電凝集装置４１の前置荷電装置として利用せる
実施例の斜視図を示す。矢印３１の方向にガスと共に進
入せるダスト粒子は該粒子荷電装置３３内を通過中強力
に荷電されて、入口４２より４１のケーシング４３内に
進の直流高電圧を印加された平板電極群°４６が対向配
設され、その間の空間に直流電界を形成している。した
がって、ここに導入された負に荷電された微粒子はクー
ロン力により直ちに正極性にある接地平板電極群４４の
上に捕集されて堆積層を形成する。そこでいま、これら
電極群材、４６を機械的に槌打すると、微粒子層は剥離
し、大きく凝集成長した粒子塊として出口４７より次段
の装置、たとえば電気集塵装置ないしバグフィルタ−等
に供給され、その性能を大巾に向上せしめる。

第６図は本発明による新規の粒子荷電装置をそのまま静
電粉体塗装用ガンとして利用した実施例で、ガン本体の
絶縁円筒４８の尖端部の内壁に円筒状対向電極４９が設
けられており、牙２図、第３図に示す如導これと対向す
る中心軸上に電界調整電極５０と針状コロナ放電極群５
１が絶縁物円筒５２に支持されて配設されている。

ｉは負の直流高圧電源で出力端子５３からは１例えば−
５０ＫＶの雷、圧がケーブル聞、絶縁物円筒５２を介し
て上記電界調整用電極間と針状コロナ放電極群５１に供
給され、出力端子５５からはケーブル聞を介して９例え
ば−に向けて強力な負コロナ放電を発生し、その間の円
環状空間に荷電空間５７を形成している。いま、塗料粉
体を貯槽間よりプロワ−５９により圧送せる空気によっ
て可撓式バイブωを介してガン本体４８の入口６１内に
送入すると、該塗料粉体は矢印６２の方向に進行して該
荷電空間５７を通過する際９強力に負に荷電されてガン
前方域６３に噴出される。ガン前方には接地された被塗
装物例があり、電極４９．５０と倒の間には直流電界が
形成さ小帯電塗料粉体は例へと運ばれその表面へと塗着
される。但し、電極４９．５０は自由に滑動できる構造
となっており、これを左方へ引込めるとガン前方域６３
の電界が弱まって、帯電塗料粉体は主として自己の形成
する空間電荷電界により駆動されて倶に耐着する。

牙７図は牙６図に示す静電粉体塗装用ガンを粉体状農薬
の撒布に用いた静電粉体農薬撒布機を示すもので。

長いバイブロ５の先端に本発明による新規の粒子荷電装
置おが同軸に装置されている。但し１本実施例では羽は
牙２図、第３図に示す例の如く１円筒状対向電極４９が
導線θによって接地されている。いま粉体状農薬を貯槽
、５８より空気輸送により長筒状バイブロ５の基底部６
７に供給し、６５の内部を矢印部の方向に輸送すると１
粒逸散率は大巾に減少する。この場合、牙６図に示すご
まだ直筒状バイブロ５の代りに印と同様の可撓状の小径
のパイプを用い、牙６図の如＜３３の基底部６７に粉体
農薬を供給してもよいことは云うまでもない。

第８図は本発明による新規の粒子荷電装置３３の出口１
１に１両端を把持引張せる絶縁性の可撓式ホース又は直
筒状パイプから成り、かつその下向き側面に一定間隔を
もって多数の噴出ロア１　、７１’、　７１“、・・・
・・・を備えた撒布ヘッド７２を装置することにより形
成せる農薬撒布機である。貯槽聞より粉体農薬がブロワ
−５９の圧送する空気により可撓式バイブロ０を介して
粒子荷電装置３３０基底部６７に供給され１強力に荷電
されて撒布ヘッド７２内に矢印７３の方向に送入され、
噴出ロア１．、７］’、　７１“、・・・・・・より下
方に向けて噴出される。このとき帯電粉体農薬の負電荷
の一部が絶縁性の撒布ヘッド７２自体に与えられ一ロン
カにより駆動してその表面に極めて有効に耐着せしめる
。７６は粒子荷電装置の出口に装置された丸味づけ用の
環状のつばで、出口］１の電界を緩和し、１１から高電
位にある撒布ヘッド７２の内外表面に向けて沿面コロナ
放電が発生し、その電位を低下せしめるのを防止する。

７７は撒布ヘッド７２の他端にとりつけられた所電撃が
生ずるのを防止すると共に、その表面に向けて沿面コロ
ナ放電がおこるのを防ぐものである。８ｏはい捷一つの
押手である。

形成せる農薬撒布装置で、各粒子荷電装置の電界調整電
極及び針状コロナ放電極群には共通の直流高圧電源５２
に接続せる高圧ケーブル８２がら分岐ケーブル８３．８
３’。

８３“、・・・・・・を介して負の直流高電圧を供給す
る。貯槽μｓからブロワ−５９による圧送空気により供
給された粉体状農薬は可撓バイブロ０を介して分岐器澗
に供給され、ここから分岐パイプ８５．８５’、　８５
“、・・・・・・を介して各粒子荷電装置３３．３３’
、　３３“、・・・・・・の基底部に接線方向に送入さ
れ。

その内部を激しく旋回しつつ下降して該針状コロナ放電
極群の負コロナ放電による負イオン射突により強カオ７
図に示す粉体状農薬撒布装置は、果樹への撒布に適して
おり、牙８図および牙９図のものは大豆、稲。

麦等への撒布に適している。

【図面の簡単な説明】

牙１図は従来型ハイインチシティ−・アイオナイザ−粒
子荷電装置の縦断面図を示す。第２図は本発明の一実施
例の縦断面図、第３図はその正面図を示す。牙４図は本
発明を前置荷電装置として利用せる電気集塵装置の縦断
面図、牙５図は本発明を前置荷電装置として利用せる微
粒子静電凝集装置の内部を示した斜視図。 牙６図は本発明を静電粉体塗装用ハンドガンに利用せる
ものの縦断面図、オフ図、牙８図、牙９図はそれぞれ本
発明による粒子荷電装置を利用せる三種類の静電粉体状
農薬撒布装置の縦断面図を示す。 各図における重要要素を示すと次の通りである。 ｌ１１２・関・・・・・・・・・・・・　円柱状電界調
整電極３　・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・　円板状コロナ放電極５　・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・　ベンチ
ーリー型接地対向電極８・あ・４５・　　・・・　高圧
直流電源Ｉ４・５１・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・　針状コロナ放電極群９・４９・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・　円筒状対向電極１５
．５７−・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・　セラミック絶縁円筒２１　　・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・　支持金具
勿　・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・　セラミック碍管ｎ　・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・導電膜３３　　・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
　粒子荷電装置■、４６・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・　正・負板状電極５４．５６．８２・・
・・・・・・・・・・　高圧ケーブル聞　・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・粉体貯槽
５９　　・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・　ブロワ−６０・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・　可撓パイプ７２　　
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・撒布ヘッド８５、８５’、　８５“・・・・・・・
・・・・・分岐パイプ８１　　・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・　支持ビーム７８．
８０・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・把持
体７６．７７・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・　つげ６９．７４・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・対象植物ｔ。 ７０．７５・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・　枝蘂以上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、回転対稍形状の接地の非コロナ対向電極と、その中
   心軸に清ってこれと同心的に対向の上絶縁支持せる円柱
   状の電界調整電極と、該電界調整電極のほぼ中央部の円
   周上に該対向電極に向けて放射状に突出するごとく相互
   に一定間隔をもって配設された複数個の比較的短かい針
   状コロナ放電極群を有し、該接地非コロナ対向電極と電
   界調整電極及び針状コロナ放電極群間に後す対向電極間
   に強力な直流電界を形成すると共に、該針状コロナ放電
   極群より該対向非コロナ電極に向けて強力かつ安定な負
   コロナ放電を発生せしめ、この間の円環状荷電空間に被
   荷電微粒子状物体を通過せしめて該負コロナより供給さ
   れた負イオンの射突により迅速かつ強力にこれを負に荷
   電せしめた上、外部に供給することを特徴とする所の粒
   子荷電装置。 ナ対向電極の中心軸に溢って伸延し、かつ基底部におい
   て該非コロナ対向電極に支持固定され、かつこの基底部
   よりＬ字状に該非コロナ対向電極を貫いて外部に突出す
   る一体構造の碍管部を有し、かつこの碍管部を含めたそ
   の内部に高電圧供給用のケーブルと電界調整電極を接続
   する導電体を有する所の絶縁物円筒を用いることを特徴
   とする特許 荷電装置。 ３、該絶縁物円筒がセラミック絶縁材料より成ることを
   特徴とする所の特許請求範囲２に記載の粒子荷電装置。 ４、該円柱状電界調整電極の外径ｄ１が該非コロナ対向
   電極の内径ｄ２の（３Ａ）〜（％）の範囲であり，その
   長さＬがその外径ｄ１の２倍以上であり，かつ該針状コ
   ロナ電極の突出長さｈがｄｌの（％）〜（％）の範囲に
   あることを特徴とする所の特許請求範囲ｌより３までに
   記載の粒子荷電装置。 ５、特許請求範囲１，２，３．４に記載の粒子荷電装置
   を予備荷電装置として使用することを特徴とする所の電
   気集塵装置。 ６、特許請求範囲１，２．３．４に記載の粒子荷電装置
   を予備荷電装置として使用することを特徴とする所のる
   正・負平行平板電極群および２両電極間に直流高電圧を
   印加するだめの電源より成る静電凝集装置。 ７、特許請求範囲１，２，３．４に記載の粒子荷電装置
   を粉体塗装ガンとして使用するととを特徴とする所の粉
   体貯槽、粉体圧送用プロワ−９粉体圧送用輸送パイプよ
   り成る静電粉体塗装装置。 ８、該非コロナ対向電極に、該電界調整電極及び針状コ
   ロナ電極よりも低い負の直流高電圧を与えるだめの直流
   高圧電源を有することを特徴とする特許・　　　囲７に
   記載の静電粉体塗装装置。 ９、特許請求範囲１．２，３．４に記載の粒子荷電装置
   を粉体状農薬の荷電部として用いることを特徴とする所
   の，粉体状農薬の貯槽，粉体状農薬圧送用ブロワ−。 同圧送用輸送パイプを有する所の静電粉体状農薬撒布装
   置。 １０、　　粉体農薬圧送用輸送パイプの最下流部の一部
   が置部であり，その先端に該粒子荷電装置を装置せるこ
   とを特徴とする所の特許請求の範囲９に記載の静電粉体
   状農薬撒布装置。 １１、　　該粒子荷電装置の出口側に多数の粉体状農薬
   の噴出口を有する長形の円筒状撒布ヘッドを装着せるこ
   とを特徴とする所の特許請求範囲９に記載の静電粉体状
   農１２、　　該円筒状撒布ヘッドが絶縁性の可撓式ホー
   スより成ることを特徴とする所の特許請求範囲１１に記
   載の静電粉体状農薬撒布装置。 １３、該円筒状撒布ヘッドが絶縁性の直筒状パイプから
   成ることを特徴とする所の特許請求範囲１１に記載の静
   電粉体状農薬撒布装置。 １４、　　該粒子荷電装置を複数個並列に一定間隔をも
   って支持ビームに装着して成ることを特徴とする所の特
   許請求範囲９に記載の静電粉体状農薬撒布装置。