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技術 排ガス浄化設備の構成上の構造

出願人 カールスルーアー・インスティトゥート・フュア・テヒノロギー
発明者 ハンス-ルードルフパウアアンドレイボローガクラウスヴォーレツ
出願日 2008年8月20日 (12年6ヶ月経過) 出願番号 2010-527338
公開日 2010年12月24日 (10年2ヶ月経過) 公開番号 2010-540231
状態 特許登録済
技術分野 静電分離
主要キーワード 流れ強度 内法直径 終端部品 円筒シリンダ 開口軸 内法幅 ジャケット壁 部分ガス流
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重要な関連分野

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図面 (16)

課題・解決手段

本願では、エアロゾルを含むガスまたは雰囲気浄化するための静電排ガス浄化設備を提案する。前記静電排ガス浄化設備のイオン化装置は、流路軸に対して垂直な少なくとも1つの平面から成り、該少なくとも1つの平面は、該流路軸の周囲に均質分布する一平面内に設けられた少なくとも2つの同様のイオン化段を有し、エアロゾルを含むガスが、該イオン化段を該流路軸に対して半径方向に流れる。ガスがイオン化段を半径方向に内側に向かって流れて通る場合、ガス流は、流路軸を基準として中央に設けられた所属捕集装置内に流入し、該捕集装置内ですべて同様に偏向し、ガスが流れていくと捕集領域内において内法断面にわたって、流動プロフィールが前記流路軸に対して傾斜しないようにされる。ガスがイオン化段を半径方向に外側に向かって流れて通る場合、捕集装置は複数の捕集段から成り、該捕集段はそれぞれイオン化段に合流し、ガスが流れていくと流路軸に対して平行に偏向されるように構成されている。

概要

背景

概要

本願では、エアロゾルを含むガスまたは雰囲気浄化するための静電排ガス浄化設備を提案する。前記静電排ガス浄化設備のイオン化装置は、流路軸に対して垂直な少なくとも1つの平面から成り、該少なくとも1つの平面は、該流路軸の周囲に均質分布する一平面内に設けられた少なくとも2つの同様のイオン化段を有し、エアロゾルを含むガスが、該イオン化段を該流路軸に対して半径方向に流れる。ガスがイオン化段を半径方向に内側に向かって流れて通る場合、ガス流は、流路軸を基準として中央に設けられた所属捕集装置内に流入し、該捕集装置内ですべて同様に偏向し、ガスが流れていくと捕集領域内において内法断面にわたって、流動プロフィールが前記流路軸に対して傾斜しないようにされる。ガスがイオン化段を半径方向に外側に向かって流れて通る場合、捕集装置は複数の捕集段から成り、該捕集段はそれぞれイオン化段に合流し、ガスが流れていくと流路軸に対して平行に偏向されるように構成されている。

目的

本発明の課題は、静電排ガス浄化設備の捕集器の入口領域において荷電した粒子析出分離するのをより効率的にすることである

効果

実績

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請求項1

エアロゾルを含むガスまたは雰囲気浄化するための排ガス浄化設備であって、イオン化装置と、流動方向で見て該イオン化装置に後続する捕集装置とから成る少なくとも1つのユニットから構成され、当該排ガス浄化設備の流入口は1つまたは複数の未処理ガス流路に取り付けられており、当該排ガス浄化設備の流出口精製ガス周辺に排出するか、または該流出口に取り付けられた流路に流入させる、排ガス浄化設備において、1つのユニットのイオン化装置は、流路軸に対して垂直な少なくとも1つの平面から成り、前記少なくとも1つの平面は、1平面内にあり前記流路軸の周囲に均等に分布された少なくとも2つの同様のイオン化段を有し、該イオン化段をガスは、該流路軸を中心として半径方向に流れて通り、ガスが半径方向に内側に向かって流れて前記イオン化段を通る場合、ガス流は、前記流路軸を基準として中心に設けられた所属の捕集装置内に流入し、該捕集装置内においてすべて同様に偏向し、ガスが流入していくと捕集領域内において内法断面にわたって、流動プロフィールは該流路軸に関して傾斜しないように構成されているか、または、ガスが半径方向に外側に向かって流れて前記イオン化段を通る場合、前記捕集装置は、前記イオン化装置の各1つのイオン化段にそれぞれ接続された複数の捕集段から成り、該イオン化装置内において、それぞれ対応するイオン化段からの半径方向のガス流が合流し、ガスが流れていくにつれて、前記流路軸に対して平行に偏向されるように構成されていることを特徴とする、排ガス浄化設備。

請求項2

請求項1記載の排ガス浄化設備において、当該排ガス浄化設備は、流路軸の方向に連続する少なくとも2つのユニットから成り、前記少なくとも2つのユニットはそれぞれ、イオン化装置と中央の捕集装置とから成り、前記中央の捕集装置は相互に直接連続し、ガスをさらに流す流路の最初の構成部分であり、ガスの流れで見て上流の第1の捕集装置は、該第1の捕集装置内に流入したガス流を、後続の中央の捕集装置に流して通すだけであり、ガスの流れで見て下流の最後の捕集装置から、合計のガス流が流出することを特徴とする、排ガス浄化設備。

請求項3

前記ユニットは流路軸に関して同様に配列されるか、または相互に回転方向にずれて配列される、請求項2記載の排ガス浄化設備。

請求項4

請求項1記載の排ガス浄化設備において、当該排ガス浄化設備は、流路軸方向に相互に配列された少なくとも2つのユニットから成り、該少なくとも2つのユニットはそれぞれ、イオン化装置と捕集装置とから成り、ユニットあたりのイオン化段の数は等しく、相互に連続するユニットのイオン化段に流入するガス流は半径方向に逆方向であり、端面で封止された終端流路部材を有し未処理ガスを通す流路は、該流路のジャケット壁の開口を介して未処理ガス流を、流入する最初のユニットの後続のイオン化装置に、各イオン化段ごとに部分ガス流に分割し、該イオン化段内で半径方向に外側に向かって流して、それぞれ後続の捕集段内に流入させ、前記捕集段から流路部品が、後続のユニットの対応するイオン化段まで繋がっており、該イオン化段内で部分流が半径方向に内側に向かって流れ、前記後続のユニットを通るすべての部分ガス流が、所属の中央の捕集装置内に合流し、偏向して、軸方向にまとまって排出されるか、または再処理されるためにさらに流動するか、または、前記未処理ガスを流す流路は終端部において複数の流路に分かれ、前記複数の流路はそれぞれ、後続のユニットの1つのイオン化段に合流し、各イオン化段内で半径方向に内側に向かって、中央の捕集装置へ流れ、前記中央の捕集装置から、部分ガス流がまとまって形成された全体ガス流が、軸方向に後続し端面が封止された流路部品内に流入し、該流路部品内においてジャケット壁の開口を介して、後続のユニットの後続のイオン化段に分割され、該後続のイオン化段内で半径方向に外側に向かって、各捕集段へ流れ、各捕集段からそれぞれ排出されるか、またはまとまって排出されるか、または後続のユニットにおいて再処理されるためにさらに流されるように構成されていることを特徴とする、排ガス浄化設備。

請求項5

請求項1記載の排ガス浄化設備において、当該排ガス浄化設備は、ガス流路断面に類似する第1の中空シリンダ部品をイオン化装置として有し、前記第1の中空シリンダ部品の壁は、流路軸に対して垂直な少なくとも1つの平面と交差し、前記少なくとも1つの平面に、該中空シリンダ部品の壁を貫通するイオン化段が周面に均等に分布して設けられており、前記第1の中空シリンダ部品の壁は、ガス流路断面に類似する第2の中空シリンダ部品によってジャケット状に、少なくとも該第1の中空シリンダ部品の長さにわたって包囲され、未処理ガス流路は端面で前記第1の中空シリンダ部品に合流し、該第1の中空シリンダ部品は反対側の端面において封止されており、未処理ガスは半径方向に外側に向かって流れて前記イオン化段を通るようにされ、包囲する前記第2の中空シリンダ部品は環状ディスクによって未処理ガス側で、該第1の中空シリンダ部品に気密に接続されており、該イオン化段から流入してきたガスを捕集するための捕集器を構成し、該捕集器から、該捕集器内でまとめられたガス流が、未処理ガスと反対側の開放された端面において精製ガス流として流出するか、または、未処理ガス流路は前記第2の中空シリンダに端面でフランジ接続されており、該第2の中空シリンダは前記第1の中空シリンダに、未処理ガス流と反対側で、気密性の環状ディスクを介して接続されており、該第1の中空シリンダ部品は、未処理ガス流と対向する端面において封止されているか、または、未処理ガス流路は第2の中空シリンダにジャケット壁側でフランジ接続されており、前記第1の中空シリンダとともに、端面側で気密封止された環状の空洞を形成することにより、未処理ガスが端面側とジャケット壁側とで流入した場合に未処理ガス流すべてが半径方向に内側に向かって前記イオン化段を通り、前記第1の中空シリンダの内法領域内に流入し、部分流は該第1の中空シリンダの内法領域内において偏向して全体流として該第1の中空シリンダから前記捕集装置を通ってさらに流れるように構成されており、前記第1の中空シリンダの内法断面は、ガス流がさらに流れていくのと反対側の端面において気密封止されていることを特徴とする、排ガス浄化設備。

請求項6

ガス流路断面は外側から見て凸形に丸まっているか、または凸形に多角形である、請求項5記載の排ガス浄化設備。

技術分野

0001

本発明は、エアロゾルを含むガスまたは雰囲気浄化するための排ガス浄化設備の構造と、該構造を備えた排ガス浄化設備の構成とに関する。本発明は静電粒子析出分離技術に組み込むことができ、とりわけ、空間電荷による静電粒子析出分離器の技術に組み込むことができる。空間電荷析出分離器内に、単極荷電した粒子固有の空間電荷フィールド相応して析出分離する[1]。

0002

この析出分離器の構成上の形態に依存して、湿式浄化器においてフィルタ内の管形電極内部で自己析出分離が行われる。湿式浄化器では、粒子/エアロゾルが該湿式浄化器内に入る前に帯電することにより、効率面で有効な改善が実現されている。荷電した粒子は、湿式浄化工程と静電析出分離とによって、空間電荷の影響を受けて析出分離する。

0003

静電析出分離器は、基準電位にある壁、有利には接地電位にある壁において荷電した粒子が相互に弾き出すという原理に基づいて動作する。荷電粒子は、析出分離器の接地された区分を通るので、荷電粒子の一部は、空間電荷によって生成された電界によって、接地された壁へ押しやられる。析出分離した粒子は、接地された電極管の壁を下方へ一緒に流れる水中に引き込まれて排出される。

0004

イオン化湿式浄化器(たとえばUSまたはDE2235531を参照されたい)では、処理すべきガス流がこの湿式浄化器を通過する前にイオン化されることにより、該ガス流中の粒子/エアロゾルに、所定の極性電荷が与えられるガス流が流れる間、荷電粒子と電気的に中性パッキング部材洗浄液との間の吸引力の作用として、該荷電粒子/エアロゾルは該洗浄液および/またはパッキング部材の近傍へ輸送される。これらの粒子は、ガス流から洗浄液によって除去される。

0005

粒子イオン化浄化器(たとえば米国特許出願公開第2006/0236858A1号を参照されたい)は、荷電部と捕集部とから成る。捕集部は、固体床または液体床がパッキングされた部分から成り、該部分は連続的に上方から散水される。ガス流および荷電粒子は荷電装置から捕集装置へ直接輸送され、精製ガス液体析出分離器を通って液体細滴が除去される。

0006

ここで説明した析出分離器は、荷電装置と捕集装置との間に集合室を有するので、捕集器入力側において空間電荷分布均質になる。ガス流の方向は捕集器の入力側と出力側とで同じである。

0007

荷電装置と捕集装置との間に集合室を有さない静電空間電荷析出分離器が存在する(たとえばUS4072477またはDE102006055543を参照されたい)。この静電空間電荷析出分離器では、荷電装置の流出口が、導電性パッキング材料を有するたとえば塔部材等のチャンバに取り付けられている。ガス流の方向は、入力側と出力側とで同じであるか、またはガス流の方向は捕集装置内で交番的に変化する。後者の場合、空間電荷分布は捕集器の流入領域では均質にならず、ガス流が捕集器に当たる領域において最大になり、壁において流入領域と向かい合う場所で最小になる。空間電荷分布は均質にならない。粒子が析出分離されると空間電荷フィールドは低減し、エアロゾル捕集は、流入口に向かう中央の領域において劣化する。それゆえ、捕集器の流入領域はしばしば、粒子捕集を行うのに非効率的になる。

0008

本発明の課題は、静電排ガス浄化設備の捕集器の入口領域において荷電した粒子が析出分離するのをより効率的にすることである。エアロゾルを含むガスまたは雰囲気を浄化するためのこのような排ガス浄化設備は公知のように、イオン化装置流動方向で見て該イオン化装置に後続する捕集装置とから成る少なくとも1つのユニットから成る。排ガス浄化設備の入口は、1つまたは複数の未処理ガス流路に取り付けられており、該排ガス浄化設備の出口において精製ガスが周辺へ流出するか、または次の排ガス流路に流入する。

0009

粒子析出分離をより効率的にするという課題は、請求項1記載の構成の排ガス浄化設備の構成上の構造によって解決される。

0010

ユニットのイオン化装置は、流路軸に対して垂直な少なくとも1つの平面から成り、該少なくとも1つの平面は、該流路軸の周囲に均質に分布する一平面内に設けられた少なくとも2つの同様のイオン化段を有し、該イオン化段をガスが、該流路軸に対して半径方向に流れる。ガスが前記イオン化段を半径方向に内側に向かって通ると、流路軸を基準として中心に位置する所属の捕集装置内へ流れるガス流の流動方向が変化し、該ガス流が捕集器に流れ込むと同じ流動方向に偏向され、ガスが流動するとともに捕集器領域において内法断面にわたって、流動プロフィールが流路軸に対して勾配せず、偏らなくなる。

0011

また、ガス流がイオン化段を半径方向に外側に向かって流動する場合、捕集装置は、それぞれイオン化装置の1つのイオン化段に接続された複数の捕集段から成り、該捕集段に、半径方向のガス流は所属のイオン化段から合流して、該ガス流の経過とともに前記流路軸に対して平行に方向転換する(請求項1)。

0012

このことから、請求項2によれば、排ガス浄化設備を以下のように特定することができる。すなわち排ガス浄化設備は、流路軸上で連続する少なくとも2つのユニットから成り、これら少なくとも2つの各ユニットはイオン化装置と中央の捕集装置とから成り、各ユニットの中央の捕集装置は相互に直接配列され、ガスをさらに導く流路の最初の構成部分である。ガス流で見て上流の最初の中央捕集装置は、該中央捕集装置に流入したガス流を、次の中央捕集装置にさらに通流させるだけである。最後に、ガス流で見て下流の最後の捕集装置から、流れが組み合わされた合計のガス流が流出していく。請求項3によれば、前記ユニットは流路軸に関して同様に配列されるか、または相互に回転方向にずれて配列される。

0013

請求項4では、請求項1の構造をベースとして、排ガス浄化設備を以下のように規定する:
同項では排ガス浄化設備は、流路軸上で相互に配列される少なくとも2つのユニットから成り、これらの各ユニットは、1つのイオン化捕集装置と1つの捕集装置とから成る。この構成では、1ユニットあたりのイオン化段の数は等しく、連続するモジュールのイオン化段におけるガス流は半径方向に逆である。端面で封止された終端流路部品を有し未処理ガスを流す流路は、ジャケット壁の開口を介して未処理ガスを、最初に流入する第1のユニットの後続のイオン化装置に向かって扇形に拡げて、各イオン化段ごとに部分ガス流に分割し、該イオン化段内で半径方向に外側に向かって、後続の各捕集段内に流す。この各捕集段から、各捕集段に対応する次のユニットのイオン化段まで流路部品が繋がっており、該次のユニットのイオン化段内で部分ガス流が半径方向に内側に向かって流れる。このユニットを流れるすべての部分ガス流が所属の中央捕集装置に合流し、ここで方向転換して、軸方向にまとまってさらに流れて排出されるか、または再処理される。

0014

または、未処理ガスを流す流路が端部において扇形に拡がって複数の流路に分割され、これらの流路はそれぞれ、後続のユニットの1つのイオン化段に合流し、該イオン化段において半径方向に内側に向かって、中央捕集装置へ流れる。ここから、部分ガス流から構成されたガス流が、軸方向に後続し端面が封止された流路部品内へ流入し、ここでジャケット壁の複数の開口を介して扇形に拡がり、後続のユニットの次に取り付けられたイオン化段に分割される。これらのイオン化段内で部分ガス流は半径方向に外側に向かってそれぞれの捕集段へ流れ、該捕集段からそれぞれ排出されるかまたはまとめて排出されるか、またはさらに流れて、後続のユニットにおいて再び処理される。

0015

請求項1をベースとするさらなる詳細を請求項5に記載している。同項によれば排ガス浄化設備は、ガス流路断面に類似する第1の中空シリンダ部材をイオン化装置として有し、該イオン化装置の壁は、流路軸に対して垂直な少なくとも1つの平面に交差する。ここには、イオン化段は中空シリンダ壁全体に、周面に均質に分布されている。これらのイオン化段は、ガス流路断面に類似する第2の中空シリンダ部品によってジャケット状に、少なくとも前記第1の中空シリンダの長さにわたって包囲されている。ここでは、未処理ガス流路は端面で第1の中空シリンダ部品に合流し、該第1の中空シリンダ部品は反対の端面において封止されている。しかも、未処理ガスが必ず半径方向に外側に向かってイオン化段を流れるように第1の中空シリンダ部品に合流し、周囲の第2の中空シリンダ部品は環状ディスクによって未処理ガス側で、前記第1の中空シリンダ部品に気密に接続されている。これは、イオン化段から流入してきたガスを捕集するための捕集器を形成し、該捕集器においてまとめられたガス流が該捕集器から、未処理ガスと反対側の開放された端面において精製ガス流として流出する。

0016

または、未処理ガス流路は第2の中空シリンダに端面でフランジ接続されている。第2の中空シリンダは第1の中空シリンダに、未処理ガスと反対側で気密性の環状ディスクを介して接続されており、この構成では第1の中空シリンダ部品は、未処理ガスに対向する端面で封止されている。

0017

または未処理ガス流路は、第2の中空シリンダにジャケット壁側でフランジ接続されており、第1の中空シリンダとともに、端面が気密封止された環状の空洞を形成する。このような構成により、未処理ガスが端面側およびジャケット壁側で流入してきた場合、すべての未処理ガス流がイオン段を、半径方向に内側に向かって流れて、第1の中空シリンダの内法領域内に流入する。ここで部分流は偏向し、全体流として第1の中空シリンダから捕集装置を通ってさらに流れていく。ここで、第1の中空シリンダの内法断面は、さらに流れていくのと反対側の端面において気密封止されている。請求項6によれば、ガス流路断面は幾何学的に外側から見て凸形に丸まっているか、または凸形に多角形である。

0018

このような状況は、ガス流が捕集装置の流入領域に流入する仕方を変化することによっても改善される。このような状況の改善は、荷電/イオン化装置と捕集装置との間に集合室を有さない静電析出分離器であって、ガスが該捕集装置の流入口に入る際には該捕集装置の側壁の開口のみを通り、該捕集装置内でガス流が捕集器内部で方向を変化する静電析出分離器に関連する。

0019

それゆえ、捕集装置の流入領域内の空間電荷分布を改善するために、荷電した粒子を含むガス流を、捕集器の側壁の1平面内で相互に対向する少なくとも2つの開口に流入させることを提案する。すなわち空間電荷の分布を改善するためには、荷電した粒子を含むガス流が同様かつ均質に、捕集器ケーシングの側壁の複数の開口であって、1平面内にあるかまたは複数の相互に連続する平面内にある複数の開口を通って流入するようにすることができる。

0020

このようにして、従来の排ガス浄化設備ではなし得なかったことを解決することができる。ここで重要なのは、荷電/イオン化段と捕集器とが構造的に直接連続し、かつ、捕集器の流入領域の内法断面において空間電荷が該捕集器の軸を基準としていわば対称的に分布していることである。排ガス浄化設備のこのような構成上の構造により、技術的に簡単かつ容易に扱える構成が実現される。

0021

以下で、図面に基づいて本発明を詳しく説明する。

図面の簡単な説明

0022

集合室を有さない従来技術の析出分離器を示す。
集合室を有さない従来技術の析出分離器を示す。
流入領域に3つのエリアを有する捕集装置を示す。
流入が片側の場合の空間電荷密度分布を示す。
流入が両側の場合の空間電荷密度分布を示す。
相互に対向する2つのイオン化段を有する析出分離器の側面図である。
相互に対向する2つのイオン化段を有する析出分離器の平面図である。
対ごとに相互に対向する4つのイオン化段を有する析出分離器の平面図である。
2つの析出分離器レベルから成る析出分離器の側面図である。
2つの析出分離器レベルから成る析出分離器の平面図である。
相互に回転移動した2つの析出分離器レベルから成る析出分離器の平面図である。
イオン化装置である壁区分を有する円筒形の捕集装置の側面図である。
イオン化装置である壁区分を有する円筒形の捕集装置の平面図である。
イオン化装置である壁区分を有する角柱形の捕集装置の側面図および平面図である。
面ごとに半径方向に逆方向にガス流がイオン化装置に流入する2つの析出分離器レベルから成る析出分離器の側面図である。

0023

比較対象として、従来技術(US4072477の図1、およびDE102006055543の図13および図14)から公知の空間電荷析出分離器を図1に挙げる。これらの析出分離器では、荷電/イオン化装置の流出口は、導電性のパッキング材料から形成され接地された捕集装置に結合されており、たとえばパックエレメントに結合されている。ガス流は捕集装置の流入領域において流動方向を変える。図2aではガス流は、図中では左側に設けられた一方の開口からのみ捕集装置の流入領域に流入する。この流入領域は大まかに、平行な垂直方向の2つの線によって、流入領域において内法幅にわたって相互に連続するエリアである流入エリア、中央エリアおよび対向エリアに分けられる。ここでは空間電荷密度は、開口軸の方向の延長線上に、捕集装置の対向する壁に向かっていくほど低減される。図2bに、イオン化段から片側で流入する場合の空間電荷が低減していく特性経過、ないしは空間電荷密度の特性経過を定性的に示す。空間電荷密度はまず流入領域において最大であり、中央に向かうにつれて急激に低減し、対向する壁において最小になる。空間電荷密度の特性経過は、流入開口から対向する壁に向かっていくほど、すなわち内法直径にわたって単調または勾配して低減する。このような構造上の構成では、捕集装置の流入領域を粒子析出分離/捕集に活用するのが非効率的になる。

0024

荷電粒子を含むガス流が捕集装置の壁を通って、相互に逆方向から少なくとも2つの相互に対向する開口を通って流入領域に流入することにより、空間電荷分布は決定的に改善される。というのも、2つの空間電荷密度プロフィールは相互に逆方向に重なるからである。図2cにこの結果を、捕集装置の流入領域の内法直径にわたって定性的に示す。対向する壁には、空間電荷が少ない領域はもはや存在しない。いずれにせよ、中央部には空間電荷分布ないしは空間電荷分布プロフィールの落ち込み部分が存在する。そのためには少なくとも、2つの流入開口を設けなければならない。

0025

荷電した粒子/エアロゾルを含むガスは、相互に対向して設けられた開口を介して捕集器に流入する。それゆえ、中央の流入領域に流入する荷電粒子が多くなり、この中央の流入領域において空間電荷密度が高くなる。このことにより析出分離効率が上昇し、流入領域が粒子捕集にさらに活用されるようになる。相互に対向する方向/開口から来たガス流がこの中央領域において相互に混合されると、空間電荷密度の乱流増幅し、ひいては捕集器効率が増幅される。

0026

図3aにおいて、ガス流が荷電粒子/荷電エアロゾルを含み側壁の少なくとも2つの相互に逆方向の開口から捕集器3の流入領域内に流入する析出分離器を側面図で概略的に示し、図3bにおいて該析出分離器を平面図で概略的に示す。析出分離器は荷電/イオン化装置を含み、該荷電/イオン化装置は、たとえば2つの流路/イオン化段1,2から成る。ガス流が流動する方向を矢印によって示している。

0027

荷電/イオン化装置を、2つの流路/イオン化段から構成するか、または、2つ以上の流路/イオン化段から構成することができる。イオン化段の数は偶数であるのが有利である。というのも、析出分離器の軸の周りで分布が均質である場合には必ず、捕集装置への流入領域においてイオン化段の2つの開口が軸方向に相互に対向し、相互に対向する2つのガス流の流入が等しい大きさである場合、両ガス流中で捕集器流入領域の内法断面にわたって分布する空間電荷の密度は、所望のように隆起状に重なり合う。捕集器流入領域に等しい流動強度で入っていく流入が3つ以上の奇数である場合、流入の数が増加するほど、内法断面にわたって形成される非対称的な空間電荷密度分布が弱くなる。すなわち、対称的になる。流入領域における複数の流入の強度が等しくないと、内法断面にわたる空間電荷プロフィールが析出分離器軸を基準として、流動強度に依存して非対称的になる。

0028

図4に析出分離器の構造を示す。この析出分離器では、イオン化装置の4つのイオン化段1,2,4,5が析出分離器の軸に対して垂直な平面内にあり、この軸を中心として均等に分布されており、中央の捕集装置3への流入開口を有するこのようなイオン化段1,2ないしは4,5がそれぞれ2つずつ相互に対向する。すなわち、イオン化段1および2ならいに4および5からのガス流はそれぞれ2つずつ、相互に向かい合っているか、または、これらのイオン化段の流入開口の軸は対ごとにまとめられている。イオン化段1,2,4,5を流れるガス流はそれぞれ、析出分離器の軸に向かって半径方向に流れる。このことは矢印によって示されている。

0029

イオン化装置が少なくとも4つのイオン化段から構成される場合、これらのイオン化段を、析出分離器軸の方向に連続する少なくとも2つの平面上に分布させることができる。析出分離器軸の方向で見ると、これらの平面の構成が同じである場合、合同であるかまたは相互に回転角度αでずらされている。その他の点では、中央の捕集装置の流入領域において必要とされる空間電荷密度分布を実現するのをより容易にするためには、析出分離器軸を中心としてイオン化段を均等に分布することが適用される。図5aおよび5bに、イオン化段1,2および4,5を通る流れがそれぞれ析出分離器軸に向かって半径方向に内側に向かう析出分離器の合同の2平面構成を示す(請求項3)。これら2つの中央の捕集装置は組み立てられており、一続きで相互に連続していることにより、全体的な中央捕集装置3を構成する。各平面における2つの流入は、各イオン化段から流出する際に相互に対向し、上方向に曲げられて、各平面からのガス流として捕集装置内をさらに流れ、次の平面のガス流とまとめられて、析出分離器からの全体ガス流が形成される。図5aに、各イオン化段の高電圧接続HVがそれぞれ示された析出分離器構成の側面図を示している。図5bに、析出分離器軸方向の平面図を示す。図6に、析出分離器軸を中心として相互に回転角度αだけずらされているイオン化装置の2つの同構造のレベルの回転状態の一例を示す。この回転角度αは同図では鋭角で示されている。イオン化装置の相互に連続するレベルを、角度0≦α≦90°で回転することができる(請求項3)。

0030

図7aおよび7bにおいて、捕集装置内へ流入させるための流入開口を有するイオン化装置が該捕集装置の1つの構成部分を構成する空間電荷析出分離器の構成を、凸状に丸い構成で示しており、ここでは特に円筒状の構成で示している。ガス流は、未処理ガス流路に対するジャケット壁側のフランジ9を通って荷電/イオン化装置7内に、包囲する環状流路6内に流入し、半径方向に内側に向かって、イオン化ノズル8を通過する。イオン化ノズル8は、複数の相互に平行に連続する平面で円形円筒シリンダ壁に設けられているか、ないしはイオン化装置7はそのように形成されている。平面ごとにイオン化ノズル8から中央の捕集装置内へ半径方向に流入することにより、各平面ごとに空間電荷密度が流入領域の内法断面にわたって分布され、イオン化ノズル8からの流れ強度が少なくとも平面ごとに等しい場合、中央の捕集装置内への流入は析出分離器軸を基準として回転対称的になる。このようにして、この流入領域において電荷が活性していない空間電荷分布領域が無くなり、粒子/エアロゾルを運ぶガス流中の荷電した粒子/エアロゾルに捕集装置の接地された内壁が及ぼす引きつけ力が広範にわたって均質になり、この捕集装置の接地された壁に当たった粒子/エアロゾルは電気的に中性になり、該粒子/エアロゾルに加えられて一緒に流れるリンス液によってすすがれて、析出分離器から流出する。

0031

内法断面が円形である捕集装置の流入領域にイオン化ノズル8を有する中空シリンダ形の壁区分(請求項6)は、DE102006055543(DE1020054045010およびDE102005023521およびDE10244051)から公知であるように、円形に湾曲する接地されたノズル板として形成することができ、該ノズル板に直接、中央の捕集装置を流動方向で見て端面に、ここでは上方の図7aイメージのように取り付けることができる。図8aおよび8bに、析出分離器の凸形の多角形の構成、特に4角形の構成を(請求項6)、図7aおよび7bに示した凸形に丸い特に円形の析出分離器と同様に示す。この析出分離器のイオン化装置は、たとえばDE1020060550543に示したような、内法断面が方形である4つの平坦なノズル板から成る。未処理ガスの流入および精製ガスの流出は、図7aと同様に示されている。ここでも、複数の平面がイオン化段に析出分離器軸の方向に相互に配列される。

0032

ガス流を得るために析出分離器の1つの端面は、図7aおよび8aに示した構成と同様に、図中の下方にそれぞれ太線で示したようなプレートによって封止されている。

0033

図9に、請求項4記載の構成をどのように実現するかを一例として示す。図中で引き込まれる未処理ガス(矢印)は垂直方向に中央で析出分離器内に流入し、該未処理ガスを流す流路が終端部品によって、延長部に端面において封止された流路部品11にフランジ接続されている。この未処理ガスを流す流路は、図中には示されていない。前記流路部品11から、未処理ガスの流れは図中において左側と右側とに分かれて、すなわち方向転換をして各荷電/イオン化段1および2に、有利には均等に流入する。両ガス部分流は、析出分離器軸に対して半径方向に外側に向かってイオン化段1,2を通過し、該イオン化段1,2内でそれぞれ、粒子/エアロゾルが高電圧HVによってイオン化される。両イオン化段1および2からガス流が、それぞれ直接外付けされた捕集器10である外部捕集器10内に入り、ここで、図中では上方向に強制的に偏向される。下方向の延長部分において、下方の端面が封止された管部品がフランジ接続されており、該管部品は最下方の位置で封止されており、ここに排出装置を有する。図中に示した小さなフランジを参照されたい。両外部捕集器11の流出部にもそれぞれ、端面に延長部分で封止された管部品がフランジ接続されており、該管部品のジャケット壁面は、所属のイオン化段にフランジ接続されている。このようにして、次に垂直方向に上方向に流れるガス部分流は偏向して次のイオン化段4ないしは5に流入し、該イオン化段4ないしは5内で半径方向に内側に、析出分離器軸に向かって流れる。これら双方のイオン化段4および5内で、各ガス部分流中に残った電気的に中性の粒子/エアロゾルが高電圧HVによってイオン化される。これらのガス部分流は各イオン化段4,5の開口から流出し、ジャケット壁面でフランジ接続された中央の捕集装置3の流入領域に流入する。この流入領域内で両ガス部分流は合流し、同一方向に、図中では上方向に方向転換して合流したガス流となって流れ、最後に中央の捕集装置3から精製ガス流として流出する。中央の捕集器3の流入領域においても、空間電荷分布は傾斜せず、場合によっては2つの隆起状にもならずに、有利には析出分離器軸に対して対称的になり、このような空間電荷分布によって、粒子/エアロゾルが捕集器に効率的に析出分離するようになる。

0034

このような構造の析出分離器において実現される粒子析出分離の高い有効性を以下で、静電空間電荷析出分離器の内部のプロセスに基づいて、まとめて説明する。

0035

粒子/エアロゾルを含むガス流が荷電/イオン化装置を通って到達する。この荷電/イオン化装置についての詳細な説明は省略する。この荷電/イオン化装置は、たとえばDE102006055546に開示されている。ガス流中の粒子は、コロナ放電場で帯電する。静電式アイフェルト(Einfeld)」析出分離器内でエアロゾルを含むガス流は、該析出分離器の構成に応じてイオン化段1および2または1,2,4,5を通って、捕集装置3の流入領域内に到達する。捕集装置に流入する際には、内法断面の方向で見て、空間電荷密度分布は対向する壁に向かって片側に低減することはなくなるので、捕集器内において、帯電した粒子の捕集が格段に高効率になる。内法断面にわたってこのような有利な空間電荷分布が形成されることにより、有利には、析出分離器軸に対して対称的になること、すなわち片側に低減しなくなることにより、格段に高効率の析出分離が実現される。このことは、2つのガス部分流が相互に逆に流れて同方向に偏向することで初めて実現される。

0036

捕集器の構成に関しては、たとえばDE10259410等の従来技術を参照されたい。この文献では、浄化用の噴霧システムも記載されている。

0037

本発明の析出分離器の利点は、処理を支援するように捕集装置の流入領域を利用できることである。このことにより、捕集装置の構成サイズは格段に低減され、捕集器ケーシングをより小形に形成することができ、析出分離器の構成はコンパクトになり、とりわけ、図7a〜8bに示した実施例のようになる。さらにこのことに伴って、空間電荷析出分離器の構成に係るコストが低減され、ひいては投資コストが低減される。

0038

1イオン化段
2 イオン化段
3捕集装置
4 イオン化段
5 イオン化段
6環状流路
7 イオン化段
ノズル
9フランジ
10 捕集器、外部捕集器
11 流路部品

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