静電フィルタ — デバイス、動作原理、応用分野

新鮮な空気を呼吸する能力は私たちの生理学的欲求であり、健康と長寿の保証です。しかし、強力な現代の産業企業は、人間にとって危険な産業排出物で環境と大気を汚染しています。

企業における技術プロセス中に空気の純度を確保し、日常生活において空気から有害な不純物を除去することは、静電フィルターが実行するタスクです。

このような最初のデザインは、1907 年に米国特許第 895729 号に登録されました。その著者であるフレデリック コットレルは、気体媒体から浮遊粒子を分離する方法の研究に従事していました。

このために、彼は静電場の基本法則の作用を利用し、微細な固体不純物を含むガス混合物を正と負の電位を持つ電極に通過させました。塵の粒子を含む逆に帯電したイオンは電極に引き寄せられて定着し、同じ名前のイオンは反発されます。

この開発は、最新の静電フィルター作成のプロトタイプとして機能しました。

直流電源からの逆符号の電位は、別々のセクションに組み立てられ、金属フィラメントグリッドの間に配置された層状シート電極（一般に「沈殿」という用語で呼ばれます）に適用されます。

家庭用電化製品のネットワークとプレート間の電圧の大きさは数キロボルトです。産業施設で動作するフィルターの場合、それを一桁増やすことができます。

これらの電極を介して、ファンは機械的不純物やバクテリアを含む空気またはガスの流れを特別なダクトを通過させます。

高電圧の影響下で、強力な電場が形成され、フィラメント（コロナ電極）から表面コロナ放電が流れます。これにより、陰イオン (+) と陽イオン (-) が放出されて電極に隣接する空気がイオン化され、イオン流が生成されます。

静電場の作用下で負電荷を帯びたイオンは収集電極に移動し、同時に不純物カウンターを帯電させます。これらの電荷は静電力によって作用され、収集電極上に塵が蓄積します。このようにして、フィルターを通過した空気は浄化されます。

フィルターが作動しているとき、電極上の塵の層は常に増加しています。定期的に削除する必要があります。世帯構造の場合、この操作は手動で実行されます。強力な生産プラントでは、沈降電極とコロナを機械的に振って汚染物質を特別なホッパーに導き、そこから汚染物質を除去して廃棄します。

工業用電気集塵機の設計の特徴

ボディの細部はコンクリートブロックや金属構造物で作ることができます。

ガス分配スクリーンは汚染空気の入口と浄化空気の出口に設置されており、空気塊を電極間に最適に導きます。

集塵はサイロ内で行われます。サイロは通常平底で、スクレーパーコンベアが装備されています。集塵機は次の形式で製造されます。

• トレイ;

• 逆ピラミッド型。

• 円錐台。

電極振動機構は落下ハンマーの原理で動作します。プレートの下または上に配置できます。これらのデバイスの動作により、電極の洗浄が大幅に高速化されます。各ハンマーが異なる電極に作用する設計で最良の結果が得られます。

高電圧コロナ放電を発生させるには、工業用周波数ネットワークで動作する整流器を備えた標準的な変圧器、または数十キロヘルツの特殊な高周波デバイスが使用されます。その作業にはマイクロプロセッサ制御システムが関与しています。

さまざまなタイプの放電電極の中で、フィラメントの張力を最適化するには、ステンレス鋼のスパイラルが最も効果的です。他のすべてのモデルよりも汚染が少ないです。

特別なプロファイルを備えたプレートの形の収集電極の構造は、表面電荷の均一な分布のために作成されたセクションで組み合わされています。

非常に有毒なエアロゾルを捕捉するための工業用フィルター

このようなデバイスの動作スキームの1つの例を写真に示します。

これらの構造では、固体不純物またはエアロゾル蒸気で汚染された 2 段階の空気浄化ゾーンが使用されます。最大の粒子はプレフィルターに堆積します。

次に、磁束はコロナ ワイヤとアース プレートを備えたイオナイザに送られます。高電圧ユニットから電極には約 12 キロボルトが供給されます。

その結果、コロナ放電が発生し、不純物粒子が帯電する。吹き込まれた空気混合物は集塵機を通過し、そこで有害物質が接地されたプレート上に濃縮されます。

沈殿器の後に配置されたポストフィルターは、残りの未沈降粒子を捕集します。さらに、化学カートリッジは、二酸化炭素やその他のガスの残留不純物から空気を浄化します。

プレートに塗布されたエアロゾルは、重力の影響でシャフトを下に流れ落ちるだけです。

工業用電気集塵機の用途

汚染された空気の浄化は次の用途に使用されます。

• 石炭火力発電所。

• 燃料油の生産拠点。

• 廃棄物焼却施設。

• 化学物質回収用の工業用ボイラー。

• 工業用石灰石窯。

• バイオマスを燃焼させるための技術的ボイラー。

• 鉄冶金企業。

• 非鉄金属の生産。

• セメント産業の現場。

• 農業企業やその他の産業。

汚染された環境を浄化する可能性

さまざまな有害物質を使用した強力な工業用静電フィルターの動作を図に示します。

家庭用機器のフィルター構造の特徴

住宅敷地内の空気浄化は次のように行われます。

• エアコン;

• イオナイザー。

エアコンの動作原理を写真に示します。

汚染された空気は、約 5 キロボルトの電圧が印加された電極を介してファンによって駆動されます。気流中の微生物、ダニ、ウイルス、バクテリアが死滅し、不純物粒子が帯電して集塵電極に飛来し、付着します。

同時に空気がイオン化してオゾンが発生します。最も強力な天然酸化剤の部類に属するため、エアコン内のすべての生物が破壊されます。

空気中のオゾンの標準濃度を超えることは、衛生基準に従って許容されません。この指標は、エアコンメーカーの監督当局によって注意深く監視されています。

家庭用イオナイザーの特徴

現代のイオナイザーの原型は、ソ連の科学者アレクサンドル・レオニドヴィチ・チジェフスキーが開発したもので、彼が最も重労働と劣悪な拘留環境で刑務所内で疲れ果てた人々の健康を回復するために作成したものである。

照明シャンデリアの代わりに天井から吊り下げられた電源の電極に高電圧が印加されるため、空気中でイオン化が起こり、健康な陽イオンが放出されます。それらは「空気イオン」または「空気ビタミン」と呼ばれていました。

カチオンは弱った体に生命エネルギーを与え、放出されたオゾンは病気の原因となる微生物や細菌を殺します。

最新のイオナイザーには、最初の設計にあった多くの欠点がありません。特に、現在ではオゾン濃度が厳しく制限され、高電圧電磁場の影響を軽減するための対策が講じられ、バイポーライオン化装置が使用されています。

しかし、多くの人が依然としてイオナイザーとオゾン発生器（最大量のオゾンの生成）の目的を混同しており、後者を健康に大きな害を及ぼす他の目的に使用していることは注目に値します。

動作原理によれば、イオナイザーはエアコンのすべての機能を実行するわけではなく、空気を塵から浄化するものでもありません。