(57)【要約】  本発明は、静電気によって再循環が高められたサイクロンのシステムに関し、このシステムは、直径Ｄ２と清浄ガス（ＧＬ）排出用の中央チャネルとを備える再循環器（Ｃｏｎ）の上流に位置付けられた、直径Ｄ１と汚染ガス（ＧＳ）用入口とを備える収集サイクロン（Ｃｏｌ）を備え、これらのサイクロンは直列に配置され、ガスストリームの一部を再循環する集結器から収集器への再循環ラインを有する。システムは、再循環器内には、再循環器の壁上での有意な粒子の堆積を起こさずに、中央排出チャネルから粒子を引き離す、イオン化電界を生成する高電圧（ＡＴ）を印加する手段が存在することを特徴とする。再循環器の電界内の電流密度は０．１Ａ／ｍ２未満であり、平均電界は２×１０５Ｖ／ｍ未満である。本発明のプロセスによって、粒子は、再循環器内で機械力と電気力との合同作用によって中央排出チャネルから引き離される。後者のこれらの電気力は、イオン化電界を横断する粒子から発生され、粒子をガスストリームのごく一部内に集結し、ガスストリームが再回収されて収集サイクロンに戻され、そこで一部（Ｐ）が捕集される。このシステムは除塵と、特に酸性ガスの乾式ガス清浄と、バクテリア捕集とのために使用される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
除塵および乾式ガス清浄用の静電式再循環を備えるサイクロンにして、清浄ガス排出用の中央チャネル（ＧＬ）を有した直流集結サイクロン（Ｃｏｎ）の上流に逆転流型収集サイクロン（Ｃｏｌ）を備え、これらのサイクロンが直列に配置され、ガスのごく一部が処理されるための集結器から収集器への再循環ラインを有した、サイクロンであって、再循環器内には、再循環器の内部で粒子上に電荷を付与して粒子が中央排出チャネルから離れるようにするイオン化電界を形成するための、高電圧（ＡＴ）を印加する電気手段が存在するが、再循環器の壁上には有意な粒子の堆積がなされないことを特徴とする、静電式再循環を備える、サイクロン。
【請求項２】
高張力（ＡＴ）を印加する電気手段が、再循環器の壁から電気的に絶縁されて再循環器の長手軸に従って配置された放電電極によって構成され、放電電極が、壁と前記放電電極との間に大きな電位差が確立されるように接地され、約０．１ｍＡ／ｍ２未満の電流密度が生成されるように、放電電極に印加される電圧、放電電極の形状および直径、ならびに電極と集結器（Ｃｏｎ）の壁との間隔が組み合わされることを特徴とする、請求項１に記載の静電式再循環を備えるサイクロン。
【請求項３】
高張力（ＡＴ）を印加する手段が、再循環器（Ｃｏｎ）内に約２×１０５Ｖ／ｍ未満の平均値を備えるイオン化電界を形成することを特徴とする、請求項１または２に記載の静電式再循環を備えるサイクロン。
【請求項４】
煙道ガスの再循環が送風機、排出器、またはベンチュリによって行われることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の静電式再循環を備えるサイクロン。
【請求項５】
イオン化高張力（ＡＴ）をもたらす電気手段を有した直流型集結サイクロン（再循環器、Ｃｏｎ）と並列に、イオン化高張力をもたらす電気手段を有した他の直流型集結サイクロン（再循環器）が存在して、並列型マルチ静電式再循環器の配置構成を画定し、全てのサイクロンが、このような配置構成の上流に配置された同一の反転流収集サイクロン（Ｃｏｌ）によって供給され、集結された粒子を備えるそれぞれのガスストリームのごく一部を再循環して前記収集サイクロンに戻すことを特徴とする、請求項１に記載の静電式再循環を備えるサイクロン。
【請求項６】
ガスストリームの除塵プロセスにして、このようなストリームが最初に反転流型サイクロン収集器（Ｃｏｌ）に進入し、そこでそのようなガスストリームの粒子の一部が捕集され（Ｐ）、次いで清浄ガス排出用の中央チャネル（ＧＬ）を有した直流型集結サイクロン（再循環器、Ｃｏｎ）に進入し、ガスストリーム内に残った粒子の一部が集結され、ガスの一部と共に再循環されて前記収集サイクロンに戻る、プロセスであって、再循環器（Ｃｏｎ）内の粒子が、機械（慣性）力と電気力の合同作用によって中央排出チャネルから離れるように向けられ、これらの電気力が、高電圧イオン化電界を横断する粒子によって生成され、このようにして集結器の壁上に大きな堆積がなされずに、サイクロン収集器に再回収されて戻されるガス内で粒子の集結をもたらし、サイクロン収集器では再循環された粒子の一部が捕集されることを特徴とする、除塵プロセス。
【請求項７】
再循環器（Ｃｏｎ）内の電界強度が約０．１ｍＡ／ｍ２未満であることを特徴とする、請求項６に記載のプロセス。
【請求項８】
再循環器（Ｃｏｎ）内の（平均）電流密度が２×１０５Ｖ／ｍ未満であることを特徴とする、請求項６に記載のプロセス。
【請求項９】
集結器（Ｃｏｎ）から収集器（Ｃｏｌ）への再循環ガスのごく一部が、収集器に進入する総量の約２０％から３０％であることを特徴とする、請求項６から８のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項１０】
収集器（Ｃｏｌ）の上流、あるいは再循環送風機、ベンチュリ、または排出機の上流で、乾式ガス清浄のための固体吸着剤の注入が行われることを特徴とする、請求項７から１０のいずれか一項に記載の除塵および乾式ガス清浄のためのプロセス。
【請求項１１】
除塵とＨＣＬ（塩化水素）、ＨＦ（フッ化水素）、ＳＯ２（二酸化硫黄）、およびＮＯＸ（酸化窒素）が含まれる酸性ガスの乾式ガス清浄とのために請求項１の装置と請求項６のプロセスとが利用されることを特徴とする使用。
【請求項１２】
ジーゼルエンジンからの排出ガスを除塵するために請求項１の装置と請求項６のプロセスとが利用されることを特徴とする使用。
【請求項１３】
ガス流れからのバクテリアを捕集するために請求項１の装置と請求項６のプロセスとが利用されることを特徴とする使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電気によって再循環が高められたサイクロンシステムに関し、ガス除塵および清浄装置に関する。本発明はまた、そのようなシステムに対応するプロセスに関する。
【背景技術】
【０００２】
サイクロンおよび再循環
サイクロンは、２つの明確な目的で多くの工業で使用されている除塵機である。それらの目的とは、プロセスによって放出されたガスストリームが大気に解放される前にそれらから粒子を除去すること（大気汚染に対する制御または生成物回収のため）、あるいは適切な反応剤（吸収剤）の乾式注入によるガス清浄のための反応器として使用することである。後者の場合には通常、反応生成物および過剰吸収剤を回収するためのバッグ濾過器が後続する。
【０００３】
工業用サイクロンには様々なタイプがあるが、最も使用されているのは、いわゆる逆転流型である。
【０００４】
理論的には、ガスの進入速度を上昇させることによってサイクロンの効率を上昇させることができるが、実際には、超えると集塵効率が低下してゆく速度限界が存在する。これは、過剰な風による砂丘内の砂の躍動に類似した現象である躍動（Ｌｉｃｈｔ、１９８０）によるものである。
【０００５】
躍動を低減し、または解消さえするために、ガスおよび非捕集粒子に対する部分的再循環を用いた提案がなされている（ポルトガル特許第１０２３９２号明細書、国際公開第１４１９３４号パンフレット、米国特許第６７３３５５４号明細書、カナダ特許第２３９４６５１号明細書、および欧州特許第１２７２２７８号明細書からなる特許グループで述べられている）。これらのシステムは、除塵およびガス清浄のために再循環サイクロンを使用する。これらのシステムは、直列に配置され、かつ再循環を備える逆転流型サイクロン（収集器）と直流型再循環サイクロン（集結器）とによって構成され、収集器は集結器の上流にあること、また、処理されているガスの一部を集結器から収集器に戻すように再循環させる、ベンチュリ、送風機、または排出器によって再循環が行われる再循環ループとを特徴としている（図１）。上記の動作原理を利用したこれらのシステムは、様々な工業で既に使用されているが（ＳａｌｃｅｄｏおよびＰｉｎｈｏ、２００２、２００３；ＳａｌｃｅｄｏおよびＳｏｕｓａ  Ｍｅｎｄｅｓ、２００３；Ｓａｌｃｅｄｏら、２００４）、約１０μｍよりも大きな粒子を全て除去することが可能である。
【０００６】
これらのシステムは以下の式
【数１】
2010525937.tif 000003
によって与えられる全体効率を有する。
上記式中、ηｃｏｌおよびηｃｏｎは、それぞれ収集器と集結器の効率である。
【０００７】
したがって、サイクロンまたはマルチサイクロン（並列のいくつかのサイクロン）の効率は再循環によって、具体的には直流型サイクロン（集結器）の上流に逆転流型サイクロン（収集器）を備えるシステムによって上昇されることが可能であることが証明される。
【０００８】
電子濾過器
前世紀の始まり以来（Ｗｈｉｔｅ、１９６３）、静電集塵装置（一般的にＥＳＰとして知られている）と称される一種の除塵器が存在する。これは、一般的に直流型（ｄｃ）の、シリンダ（筒状ＥＳＰ）の軸線上で対称的にまたは平行板（平行板ＥＳＰ）同士から中間距離に位置付けられた高電圧（ＨＶ）の電源に接続された導線からの放電によって生成される電気力を使用する。シリンダも平行板も接地されており、発生された電界が粒子帯電を行い、粒子の大部分は放電線の電極と同じ電極の帯電を得る。したがってこれらの粒子は、ＥＳＰを通ってゆくそれらの軌跡において、放電線とは反対電極のシリンダまたは集塵板に引き付けられ、捕集されてそこに留まり、後で空気ハンマーまたは振動装置によって、または適切な洗浄液（ＯｇｌｅｓｂｙおよびＮｉｃｏｌｓ、１９７８；Ｐａｒｋｅｒ、１９９７）によってさえ除去され、ホッパ内に落下し、そこから後の段階に移送される。
【０００９】
したがって、ＥＳＰは以下が必要である：
器機の残りの部分から電気的に絶縁され、一般的に最大７０ｋＶの直流（ｄｃ）の高電圧電源に接続された、曲率の小さな１つの放電電極（煙道ガスの温度および組成に依存して、約１０から２０ｋＶの適度な電圧でガスのイオン化を達成するために）、
接地され、したがって放電電極に対して大きな電位差を生成する、曲率の大きな１つの収集電極（シリンダまたは平行板）、
堆積塵を重力によって除去するように収集電極を洗浄、振動、または槌打する１つのシステムおよび、
ＥＳＰケージから塵を収集および移送するダストホッパの１つのシステム。
【００１０】
円筒状または類似の形状（例えば六角形断面）の筒状ＥＳＰの場合は、通常、ガスストリーム内の粒子の再飛散を解消するために、塵は適切な液体で洗浄することによって壁から除去される。したがってこれらのＥＳＰは常に垂直型であり、煙道ガスは底部から進入し、頂部から退出する（Ｗｈｉｔｅ、１９６３；ＯｇｌｅｓｂｙおよびＮｉｃｈｏｌｓ、１９７８；Ｐａｒｋｅｒ、１９９７）。平行板ＥＳＰの場合には、粒子を除去するために洗浄液を使用することはあまり一般的でないが、板はここでも常に垂直型である。
【００１１】
従来の方法に従って、即ち粒子収集装置として筒状ＥＳＰがうまく作動するには、以下の要因が同時に起こることが必要となる：
１．適切な高電圧（ＨＶ）のｄｃ源が利用可能でなくてはならず、これは実際にはおよそ６０から７０ｋＶの低電圧を使用することになる（Ｐａｒｋｅｒ、１９９７）、
２．放電電極は小さな曲率半径を有さなければならず、これは円筒状導線では、１ｍｍから３ｍｍ直径の円筒状導線を使用することになる。実際には、２から３ｍｍの導線が利用されている（Ｐａｒｋｅｒ、１９９７）。放電線の直径が小さいほど、ガスに対するコロナ開始電圧が低くなるが（Ｗｈｉｔｅ、１９６３；Ｐａｒｋｅｒ、１９９７）、収集電極付近の電界は低下して、したがって収集効率をいくらか低下させる、
３．収集電極は大きな曲率半径を有さなければならず、これは実際には、ガスが底部から進入し頂部から退出する、垂直に配設された円筒状室または六角形室を使用することになる、
４．収集電極に向けて高強度電界（≒５×１０５Ｖ／ｍ）と高速度の粒子移動（０．１から１０μｍの粒子直径に対して≒０．１から１ｍ／ｓ、Ｐａｒｋｅｒ、１９９７）とを生成するために、放電電極と収集電極との間に正確な間隔がなければならず、筒状ＥＳＰ同士の一般的な間隔は１５０から２５０ｍｍである、
５．充分な滞留時間がなければならず（収集電極が充分に長い、あるいは代替方法として、処理されるべき煙道ガスが低速度である）、これは実際には約１．５ｍから２．５ｍ／ｓの平均ガス速度となる、
６．壁上の堆積粒子を除去するためのなんらかの補助手段、即ち壁を振動、槌打、または洗浄することによる補助手段がなければならず、粒子は円筒状ＥＳＰの底部で収集されなければならない、
７．粒子は、特にその電気抵抗（収集電極上の堆積塵層からの電荷除去レートの程度）に関して、適切な電気的特性を有していなければならない。極めて速い放電と煙道ガス内の粒子の再飛散とを回避するために、それは低過ぎること（＜１０６ｏｈｍ・ｍ）も可能ではないし、堆積塵層内で極めて大きな電界が確立するのを回避するために、高過ぎること（＞１０９ｏｈｍ・ｍ）も可能ではない（Ｗｈｉｔｅ、１９６３；Ｓａｌｃｅｄｏ、１９８１）。これは、いずれの現象も収集効率を低下させることによる。
【００１２】
既に直接的に通電される逆転流型サイクロン（再循環システムはついていない）も存在し（Ｌｉｍら、２００１；ＳｈｒｉｍｐｔｏｎおよびＣｒａｎｅ、２００１；Ｌｉｍら、２００４）、その収集効率（式［１］内ではη＝ηｃｏｌである）を上昇させる目的で、電界は逆転流型サイクロン自体に存在する。
【００１３】
この最後の概念の一例が米国特許第６３５５１７８Ｂ１号明細書で述べられている。具体的には、このような特許の図４および図５と対応する説明を参照すると、ガス除塵用の逆転流型サイクロンについて述べられており、そこでは緩衝区域が上区域を下区域から分離している。上区域内の粒子に帯電させ、それらを下区域の壁内に捕集する目的で、これらの２つの区域には差動電圧が用いられている。このような特許の図１１および図１５で述べられた２つの異なる変形形態によると、サイクロン収集器（逆転流型サイクロン）の上流に、全ての煙道ガスが通過する粒子事前帯電器が存在する。ここでも、逆転流型サイクロンの壁内で粒子を捕集することが目的である。特定の配置構成（同特許の図１３に示されている）では、サイクロンに進入する粒子に事前帯電するために渦管の上部が使用される。他の配置構成（同特許の図１２に示されている）では、事前帯電器は吸気管内に長手方向に挿入される放電電極である。ここでも、逆転流型サイクロンの壁内に粒子を捕集することが目的である。最後に、第３の配置構成（同パテントの図１４に示されている）では、放電電極（導線）はサイクロンの長手方向軸線上に位置付けられている。上に論じた代替形態および装置は通常、サイクロンを振動させる補助装置（機械手段、空気圧手段、または電気手段）を使用すること、結局のところ、サイクロンの壁からの粒子除去をいずれの場合も可能にするために音波または超音波を使用した振動手段によって補うことを示唆している。これらの補助手段の実施例が同特許の図１６および図１７に表されている。これらの振動による補助的手段を用いなければならない不便さとは別に、粒子がサイクロンの壁内で捕集されることから、このような米国特許６３５５１７８号明細書の図１３および図１４で描かれた代替形態では、粒子帯電装置の効果は極めて小さいことが予想されるということがある。これは、通常のサイクロンの大きさでは、帯電装置は有意な粒子の帯電を保証するような充分な長さを有していないということによる。上述の第３の配置構成の場合、放電線の露出部がサイクロンの底部に極めて接近することは可能ではない。これは、放電線とサイクロンの壁との間にアーチ作用が発生されることによる。粒子の帯電を増大するために放電要素の長さ（または高さ）を増大することは、それに比例してサイクロンを極めて邪魔になるようなサイズに拡大し、または高効率サイクロンとはほど遠い、したがって本質的に低効率の形状をもたらしてしまう。さらに、工業的な除塵の問題を解決するためにこのような装置が用いられていることは全く（実験室規模または試験プラント規模でさえも）知られていない。
【００１４】
集塊器
米国特許第４７１８９２３号明細書は、煙道ガス内の煤粒子用の静電式集塊器であって、粒子サイズを拡大し（粒子間の集塊を促進することによって）、続いてサイクロンなどの遠心装置によって除去を行う静電式集塊器に関する。
【００１５】
全てのガスストリームは最初に、静電管集塊器が並列に配置された静電式集塊器を通過し、次いで（ここでも全ガス流量）、並列に配置されたサイクロンなどの遠心集塊器（結局のところ逆転流型）を通過する。サイクロンは並列に、集塊管に対応して配置され、これらの管の下流に位置付けられている。集塊管は両極性であり、それぞれが長手方向に位置付けられた放電電極を備え、これに横板が負極に接続され、管自体からは電気絶縁されている。管は正極を有する。両極間には大きな電位差が確立される。この装置の動作の基礎となる物理的原理はこの文書に述べられてはいないが、まず粒子を一定時間管の壁に堆積させ、次いで集塊された粒子をいくらかの振動またはそれと等しい機械的作用によって放出することによって粒子の集塊が発生すると推定される。いずれにせよ、サイズが拡大してゆく粒子間の集塊は、このような特許の図から見てとれるように、求められている効果である。
【００１６】
大きな粒子（大きな塊）の分離には遠心収集器がより高効率であるため、このような装置の基礎をなすアイデアは、集塊によって粒子のサイズの拡大を起こしてから、それらを遠心収集器に通過させるということである。遠心収集器（反転流型サイクロンなど）に進入するガスストリームの全てが、収集器の上流に位置付けられた集塊器によって前もって処理される。遠心収集器から退出する清浄ガスは完全に排出され、その後にいかなるタイプの再循環も、部分的にも全面的にも起こることはない。
【００１７】
同じ原理が、米国特許第５４５８８５０号明細書で述べられた装置の機能および設計に当てはまる。
【００１８】
米国特許第６００４３７５号明細書も粒子集塊器に関する。再循環は予見されない。他の集塊器と同様に、粒子を後の段階でより簡単に捕集するために、粒子の大きさを拡大する方法でそれらを集塊することに問題がある。集塊粒子の集結度、それらの構造に関して、また得られた集塊粒子の大きさに関して、それらの特徴を制御することも意図されている。装置は両極性であり、電極はガス流れに対して半径方向に設定された対向した一対の針である。逆帯電された粒子の不完全な組み合わせがある場合にこのような粒子が上記半径方向に偏向してしまうことが防止される。
【００１９】
スクラバ
反応粉末の乾式注入を使用する、よく知られた特定の洗浄装置があるが、これは、同じ目的の反応器として使用されるサイクロンと比較して（Ｆｏｎｓｅｃａら、２００１）、投資コストおよび運転コストが高い（Ｃａｒｍｉｎａｔｉら、１９８６；Ｈｅａｐ、１９９６）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
本発明の目的は、国際公開第０１４１９３４号パンフレットに述べられた装置と比較して、特に１０μｍ未満の直径の粒子を除去する際に、著しく効率が上昇された、ガス／固体の分離のための高効率プロセスおよび装置を提供することである。
【００２１】
このような装置は、ＥＳＰに典型的な粒子の抵抗度の範囲を超えた粒子、即ち、Ｏｈｍ・ｍで表される範囲（１０６、１０９）を超えた粒子に対して効率的に動作できること、かつ、特にＥＳＰと比較して簡単な構造であり、融通性があり、低コストであって、ＥＳＰにある、収集壁から粒子を除去するための装置の必要を抑えることも意図される。
【００２２】
追加の目的は、国際公開第０１４１９３４号パンフレットで述べられた再循環システムの運転コスト以下の運転コストを有することである。
【００２３】
他の目的は、投資コスト（製造および組み立て）が、同程度の集塵効率において最新技術の技術者にとって低いこと、また本発明による装置が、高温におけるガスの乾式清浄および／または処理で使用できること、また、管状ＥＳＰでの状況とは反対に、工業用地でのレイアウトの制限がやむを得ない場合に、集結器のレイアウトを垂直から水平に変更できる可能性を失わずに、妨害度が典型的な工業用途に適合可能なものであり、国際公開第０１４１９３４号パンフレットで述べられた装置のサイズと同程度であることである。
【００２４】
また、ここで提案される発明の目的は、特にガスストリームから除去されるべき粒子の抵抗度の許容可能な範囲において、広範囲の用途を備える高効率の除塵プロセスを提供することである。
【００２５】
ここで提案されている発明のさらなる目的は、酸性乾性ガスの清浄と、煙道ガスからの粒子除去と、ジーゼルエンジンの排出ガスからの粒子の効率的な除去とを提供することである。
【００２６】
残りの説明および請求項から追加の目的が明らかとなる。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
粒子のサイズを拡大させて、後続の粒子分離器（特に遠心除塵器）内の収集能力を増大することを原理とする集塊器とは反対に、また、ガスストリーム内に存在する粒子を分離させ、通電された装置それ自体で粒子を捕集することを原理とするＥＳＰ（またはさらに、通電された反転流型サイクロン）とは反対に、本発明は、国際公開第０１４１９３４号パンフレットの装置と類似してはいるが集結器が静電式再循環器として設計された装置を示唆している。
【００２８】
装置の主な構成要素は、逆転流型サイクロン（収集器）が直流型サイクロン（集結器）の上流に配置された最新技術のものと本質的に同じであるが、静電式再循環を含めることは、再循環器（直流型集結器）内での粒子の捕集を行うことも、粒子間の集塊を促進することも目的としておらず、むしろ、再循環ストリーム内の粒子を集結させて逆転流型サイクロン（唯一の収集器）に戻して、式［１］内の項ηｃｏｎを著しく増大することを目的としており、全体効率（η）に、機械式再循環だけのものよりも遥かに大きな向上をもたらすことが証明される。直流型サイクロン（集結器）へのこの追加は、直流型サイクロンを静電式再循環に変換するが、図２に概略図が示されている。
【００２９】
この概略図では、静電式再循環と従来型円筒状ＥＳＰとの間に明らかな類似が存在するが、この類似は純然とした錯覚である。
【００３０】
実際、再循環器をＥＳＰとして使用すると、極度に非生産的となる。これは、その壁における粒子の捕集は最小になるべきであり、または好ましくは全くなくなるべきであるのに対し、ＥＳＰ内では最大になるべきであることによる。静電式再循環を用いるに際して、唯一つの目的は、再循環の軸線上に位置付けられた排出チャネルから粒子を取り除き、それらを再循環器の壁に接近させて（このような壁上で粒子を捕集せずに）、粒子が接線出口上に集結されるようにすることである。これは、逆転流型サイクロン（収集器）への戻りループとなる。
【００３１】
したがって、放電電極および収集電極が、再循環器がＥＳＰとして動作することを防止するように、即ちその壁での粒子の堆積を防止または最小にするように設計されている限り、再循環効率は、再循環器（集結器）内でｄｃ電界を実行することによって高められることができる。
【００３２】
要約すると、本発明による静電式再循環器がＥＳＰとして動作するものとする場合、煙道ガスの逆転流型サイクロン（収集器）への（部分的な）再循環は本質的に役に立たないものとなると言うことができる。さらに、装置は上述のＥＳＰに関連付けられる欠点、即ち、垂直配置（筒状ＥＳＰ）をする必要、粒子を除去するための複雑な補助手段を設ける必要があること、また捕集され易い粒子のタイプがそれらの電気抵抗の機能において制限される（通常比較的小さな範囲に限定される）ことを継承することになる。
【００３３】
他方、米国特許第６３５５１７８号明細書のように、収集サイクロン上に直接電界を使用することは、上述の動機により不都合である。
【００３４】
本発明の革新的なアプローチにより、市場に出回っているものよりもより高効率であると同時に、同様の投資コストおよび取扱いコストしか伴わず、小さなサイズに限定され、極めて高い温度でまたは乾式ガス清浄に使用されることができて、かつてないほど厳しい法的放出制限に応じる、サイクロンによって構成された除塵器を得ることが可能である。
【００３５】
本発明は、電気力を用いて、逆転流型サイクロン（収集器）から逃げる粒子を再循環器の壁付近に集結させると同時に、そのような壁上の粒子の堆積を最小限にすることによって、再循環を備えるサイクロンシステムの収集効率を上昇させるという主な目的を達成する。粒子に集結されたストリームは再循環器から接線方向に退出し、再回収されたガス留分（≒２０％から３０％）は収集サイクロンに戻るよう向けられる。
【００３６】
本発明は、ガス／固体の分離のための効率が高められたプロセス、ならびに工業用煙道ガスの乾式ガス清浄のための効率が高められたプロセスを提供することにも関する。
【００３７】
本発明のプロセスによると、煙道ガスは、流入粒子のうちのごく一部を捕集する逆転流型サイクロン（収集器）に進入し、次いで、清浄ガスの排出用の中央チャネルを有した直流型サイクロン集結器（再循環器）に向けられ、そこで流れ内に残っている粒子の一部が集結および再循環され、その流れの一部が収集サイクロンの中に戻る。このようなプロセスは、機械（慣性）力と電気力の組み合わせによって、集結器に進入する粒子が中央排出チャネルから離れるように向けられる（偏向される）ことを特徴としている。後者の電気力による場合は、イオン化された高張力電界を粒子が横断する結果であって、上記偏向は、集結器壁上に粒子を堆積させずに、逆転流型サイクロンに向け直された流れの一部内に粒子の集結をもたらし、そこで粒子のごく一部が収集される。
【００３８】
したがって、逆転流型サイクロン（収集器）に戻るよう再循環される粒子のうちのごく一部を増加させることによって効率上昇が得られる。したがって、再循環器（集結器）内に電気力を挿入して、国際公開第０１４１９３４号パンフレットで述べられた装置の集結器内に唯一存在する機械力と合わせることによってηｃｏｎを増大することで式［１］内のηを増大させる。しかしながら、逆説的に、再循環器（集結器）ではなくＥＳＰを使用すると、粒子はこのようなＥＳＰ上で捕集され、したがって、逆転流型サイクロンに戻る粒子の一部はゼロに接近することになる。これは、システムはもはや式［１］に従って機能しなくなり、全体効率もＥＳＰの効率と極めて似たものとなり、逆転流型サイクロンおよび再循環ループは必要なくなるということを意味している。これに加えて、ＥＳＰに関係する欠点の大部分を有することになる。
【００３９】
したがって、本発明によって、除塵および乾式ガス清浄用の再循環サイクロンにして、逆転流型収集サイクロンと清浄化ガス排出用の中央チャネルを備える直流型集結サイクロン（再循環器）とを備え、これらのサイクロンは直列にあり再循環器を備え、収集器は集結器の上流に配置され、流れの一部が処理されるための集結器から収集器に戻る再循環ラインを備える再循環サイクロンであって、再循環器内には、高電圧を印加してイオン化電界を作り出し、これによって集結器を通って壁に向かって移動する粒子に正味速度成分を付与し、かつそのような壁上にそれらが堆積することを促進しない電気手段が存在することを特徴とする、再循環サイクロンを使用することによって、上述の目的が到達されることが証明される。
【００４０】
本発明によると、高電圧を印加する電気手段は、集結器（再循環器）の長手軸に従って位置付けられた１つ以上の電気放電電極において、再循環器の壁を横断し、知られている方法によって壁から電気的に絶縁され、この壁と放電電極との間に大きな電圧差が生成されるように壁自体は接地されている、電気放電電極によって構成される。放電線に印加される電圧、放電電極の直径、ならびに、同様に集結器の呼び径（Ｄ２）に依存する放電電極と集結器の壁との間の距離は、壁における電流密度が０．１ｍＡ／ｍ２未満となるように組み合わされる。放電電極は導電線の形状をとってもよい。
【００４１】
本発明による主な目的が、再循環器の壁付近の粒子の大きな集結によると予測される非捕集粒子を、再回収して逆転流型サイクロン（収集器）に戻すことである場合でも、より低いガス留分（純然たる機械式の再循環に使用される３０から４０％に対して≒２０から３０％）を再回収することが必要かつ有益でさえある場合があり、これによって運転コストが低減する。なぜならば電気力が粒子だけに作用し、ガスには作用しないからである。実際、５００００ｍ３／ｈのガスストリームの３０から４０％を再回収するためには、再循環送風機内に約≒１８から２５ｋＷの電力が必要であるのに対して、同じガスストリームの２０％を再回収するためには１２ｋＷしか必要ない。これは、イオン化電界に静電気による再循環を確立するのに必要な電力を既に含んでいる。電力の節約は３５％よりも大きく、これは有意である。
【００４２】
したがって、ここに提案されている発明は、国際特許公開第０１４１９３４号に述べられた機械だけの再循環システムに高電圧の電気成分を加えるが、逆説的に総電力消費は実際には小さい。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】全機械式サイクロンの再循環システムの概略図である。
【図２】本発明による装置の概略図である。
【図３】図２のシステムに対する全体効率（η）のグラフである。
【図４】図１および図２の集結器に対するグレード別効率のグラフである（それぞれ曲線１および２）。
【図５】本発明による静電式集結器（実線）のさまざまな形状（電極間の距離からもたらされる）が、従来型ＥＳＰ（点）と異なるものになるかを示す図である。
【図６】本発明による静電式集結器（実線）のさまざまな形状（電極間の距離からもたらされる）が、従来型ＥＳＰ（点）と異なるものになるかを示す図である。
【図７】欧州特許第０９７２５７２号による独立型の高効率のサイクロン（０）と、国際特許公開０１４１９３４号による純然たる機械式の再循環を備えるサイクロン（１）と、本発明によるサイクロン（２）との間に得られる効率の差を示す図である。
【図８】欧州特許第０９７２５７２号による独立型の高効率のサイクロン（０）と、国際特許公開０１４１９３４号による純然たる機械式の再循環を備えるサイクロン（１）と、本発明によるサイクロン（２）との間に得られる効率の差を示す図である。
【図９】図７から図８の装置に対するさまざまな切断径を示す図である。
【図１０】本発明による装置（２）によって得られる捕集効率の平均的上昇を示す図である。
【図１１】粒子に対する試験規模の実験で得られた効率の上昇を示す図である。
【図１２】粒子に対する試験規模の実験で得られた効率の上昇を示す図である。
【図１３】粒子に対する試験規模の実験で得られた効率の上昇を示す図である。
【図１４】浮遊バクテリアを捕集するための、独立型反転流型サイクロン（０）、機械だけの再循環サイクロン装置（１）、および本発明による装置（２）の間の比較結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
図１は、純然たる機械式の再循環を備えるサイクロンシステムにおいて、収集器（Ｃｏｌ）と名付けられた逆転流型サイクロンと、下流に位置付けられた集結器（Ｃｏｎ）と名付けられた直流型サイクロンと、最新技術で述べられる通りの送風機、ベンチュリ、または排出器を備える再循環システムとから構成される、サイクロンシステムの概略図である。
【００４５】
図２は、本発明による装置において、収集器（Ｃｏｌ）と名付けられた逆転流型サイクロンと、収集器および集結器の呼び径（Ｄ１、Ｄ２）を基準にして高電圧ｄｃ電源（ＡＴ）によって通電された、下流に位置付けられた集結器または静電式再循環器（Ｃｏｎ）と名付けられた直流型サイクロンと、送風機、ベンチュリ、または排出器であることが可能な再循環システムとから構成された、装置の概略図である。このような図は単に例示的目的を果たすものであり、限定的なものであるべきではない。汚染ガスがどこに進入し（ＧＳ）、捕集粒子がどこから退出し（Ｐ）、清浄ガスがどこから退出する（ＧＬ）かが分かるものである。
【００４６】
ここで証明されるように、本発明と図１に示された最新技術の再循環を備えるサイクロン（純然たる機械式の再循環）との主な相違点は、集結器の電化である。しかしながら、約０．１ｍＡ／ｍ２未満の電流密度を作り出すように、放電電極に印加された電圧（ＡＴ）、放電電極の直径、ならびに放電電極と集結器の壁との距離が全て組み合わされており、これが従来型ＥＳＰの特徴とは全く異なる装置の特徴を与える。
【００４７】
本発明の概念は図３および図４に描かれている。
【００４８】
図３は、図２のシステムの全体効率（η）のグラフである。これは、システムの効率が独立型の収集器（ηｃｏｌ）の効率よりも常に大きいこと、また集結器の効率（ηｃｏｎ）上昇がシステムの効率（η）を上昇させることを示している。
【００４９】
図４は図１および図２の集結器に対するグレード別効率、即ち粒子サイズ（直径（φ））に依存する効率を示している（それぞれ曲線１および２）。これは、静電式再循環効率（η）が、純然たる機械式の再循環の効率（η）よりもはるかに優れているのに対して、微粒子についての壁上粒子の堆積（η）は無視できることを示している（曲線３）。この図は、機械式再循環によって実規模施設で実験的に得られた結果を使用し、適切な理論（Ｓａｌｃｅｄｏ、１９８１）を用いて静電式再循環について推定してシミュレーションを行うことによって得られた。
【００５０】
図４によって証明されることは、本発明による静電式集結器（本明細書では静電式再循環器とも呼ばれる）を備えることによって、収集サイクロンから逃げて集結器に進入し易いものである微粒子について、壁上の粒子堆積が極めて小さいということ（曲線３）、また、逆転流型サイクロンに戻る再循環効率の著しい上昇が存在し、静電式再循環効率（曲線２）は、特にサブミクロンの粒子に対して、純然たる機械式の再循環（曲線１）よりもはるかに優れていて、したがって式［１］内の項ηｃｏｎを増大するということである。
【００５１】
図３を見てみると、全体効率ηにおける項ηｃｏｎを増大することの有益な効果を示している。
【００５２】
静電式再循環を用いるというここに提案されている概念は、１つの装置、即ち静電式再循環器を使用する場合でも、概略図（図２）で明らかにＥＳＰと類似している場合には、従来型ＥＳＰに対して大きな差異を提示しており、これらの差異は図４の曲線３から明らかである。他の差異としては：
１．筒状ＥＳＰは垂直型であって、壁上に捕集された粒子は底部から取り除かれることができる。ここで提案されている再循環器は、粒子の収集器として動作することを目的としていないことから、水平方向を含む任意の位置に配向されてもよい。
２．筒状ＥＳＰは、壁を振動、槌打、または洗浄して、堆積された粒子を除去するシステムを有する。ここで提案されている集結器は、塵層除去装置を全く必要としないことから、そのようなことはこれには当てはまらない。
３．筒状ＥＳＰは、それらの壁から取り除かれた粒子を収集する塵ホッパを有する。ここで提案されている集結器は、収集器ではないことから、ホッパを必要としない（この仕事は集結器の上流に位置付けられた逆転流型サイクロンに残されている）。
４．筒状のＥＳＰは、電流密度が高く（＞１ｍＡ／ｍ２）なるように、高電界（＞５×１０５Ｖ／ｍ）で動作して、収集電極に向かう粒子の大きな移動速度（ｗ）（０．１から１０μｍの粒子直径に対して≒０．１から１ｍ／ｓ）と、大きな収集効果（＞９５％）とをもたらす。これは、約６０から７０ｋＶの最大電圧が印加された場合に、電極を２００ｍｍ程度の距離（一般的には１５０から２５０ｍｍ、Ｐａｒｋｅｒ、１９９７）にわたって離隔することによって達成される。電極間の離隔距離が極めて大きい（≒４５０から６００ｍｍ）、ここで提案されている再循環器の場合には、これは当てはまらない。約５０ｋＶの最大電圧が掛けられた場合に、生成される電界は小さく（＜２×１０５Ｖ／ｍ）、電流密度は小さく（＜０．１ｍＡ／ｍ２）、これによって壁に向かう粒子の小さな移動速度（０．１から１０μｍの粒子直径に対して≒０．０１から０．０５ｍ／ｓ）と、壁上への極めて小さな粒子の堆積とがもたらされる（理想的には、再循環器の壁への粒子の堆積はゼロであるべきである）。
【００５３】
静電式再循環器の静電気構成要素が誤作動している場合も、機械式再循環は尚も動作する。反対に、ＥＳＰ内の電界で故障が起こると、これらの装置の効率と粒子除去器としてのそれらの使用を完全に損なう。
【００５４】
以下の表Ｉはこれらの差異を要約している。
【表１】
2010525937.tif 000004
【表２】
2010525937.tif 000005
【表３】
2010525937.tif 000006
【００５５】
図５は、静電式集結器では、壁に向かう粒子の移動速度（ｗ）は、広範囲の粒子直径（φ）について、印加電圧が２００ｋＶを超える場合には、ＥＳＰを用いて得られる値に近い値を有するだけであることを示している。
【００５６】
図６は、静電式集結器では、壁上での粒子の保持効率（η）（本発明の場合には最小化されるべきであるが）は、粒子サイズ（直径φ）に依存するが、印加電圧が２００ｋＶを超える場合には、ＥＳＰを用いて得られる値に近い値しか有さないことを示している。
【００５７】
図５および図６では、点はＥＳＰについての典型的な値を表しており（Ｐａｒｋｅｒ、１９９７）、連続曲線は、５０ｋＶで動作しているときの本発明による装置を表しており、破線は、粒子の移動速度と壁上での粒子の収集効率との両方の観点で従来型ＥＳＰの挙動に近い挙動をもたらすために、本発明による装置に印加することが必要となる（シミュレーション）約２００ｋＶの張力を、それぞれ表している。
【００５８】
上記図５および図６は、ＥＳＰで典型的な移動速度（ｗ）および収集効率（Ｐａｒｋｅｒ、１９９７）を得るために、本発明で提案されている再循環器を約２００から３００ｋＶで作動させることが必要となることを示している。このような極端な電圧は、コストおよび安全の理由から、ＥＳＰでは決して使用されない。
【００５９】
他方、本発明の装置（再循環器に通電される）と最新技術による通電された収集器（逆位逆転流型サイクロン）との間の差異が以下の表ＩＩに示されている。これは、渦管の下端部と円錐の先頭との間で測定される２．７ｍの放電線の長さを有するために必要なサイクロンの直径、および対応する容積を表している。２．７ｍは、０．６ｍの呼び径（Ｄ２）と対応する１．１３ｍ３の容積とを有した静電式集結器を想定して、本発明による、工業用途に設計された静電式集結器（再循環器）内で起こる典型的な値と考えられる。
【表４】
2010525937.tif 000007
【００６０】
静電効果を維持するために必要な容積は、低効率から高効率のサイクロンに、さらに超効率のサイクロンに変更するときに劇的に上昇する。逆転流型サイクロン内で、純然たる機械式の捕集と混合型の機械／電気の捕集とを結合することは、工業的には実施可能ではない。これは、サイクロンが巨大になるかまたは機械的に非効率的となって、サイクロンを純然たる機械式のＥＳＰと同様のものにしてしまうからである。
【００６１】
既に説明されているように、本発明による集結器（静電式再循環器）は、その長さの部分または全体が、高電圧源に接続され適切に電気絶縁された電極または放電電極のシステムによって横断されている。反転流型収集サイクロンと同様に、集結器（静電式再循環器）およびその壁でのみ放電が起こり、連結用配管は適切に接地されなければならない。
【００６２】
３つの構成要素は以下のように連結されている。処理または清浄にされるべきガスは逆転流型サイクロンに進入し、そこで粒子のごく一部が捕集される。収集を避ける粒子は、ガス流れ全体と共に集結サイクロン（静電式再循環器）に進入し、ガスの小さなごく一部が非収集粒子のかなりの部分と共に送風機、ベンチュリ、または排出器を通して再循環されて逆転流型サイクロンに戻る。上記非収集粒子のかなりの部分が、純然とした機械式の再循環とは反対に、イオン化電界を集結器内に加えることによってより高効率で集結される。集結器は、放電電極とその壁との間でいくらかの電流を可能にする印加電圧で動作するべきであるが、再循環壁上への粒子の堆積は最小にされるべきである。このようなことは、約０．１ｍＡ／ｍ２以下の電流密度で得られる。
【００６３】
これらの現象をよりよく理解するために、ここで提案されているシステムは、ＭｏｔｈｅｓとＬｏｆｆｌｅｒ（１９８８）の有限拡散理論に基づいたコンピュータプログラムを使用してモデリングされた。この理論は、逆転流型サイクロン内の粒子捕集をシミュレーションするために現在利用できる最善の理論（分析レベル）である。このモデルには、粒子の乱流拡散係数についての知識が必要であることから、これらは適切な相関関係を使用して得られた（ＳａｌｃｅｄｏおよびＣｏｅｌｈｏ、１９９９）。図４は、工業規模でのシステムについて、ここに提案されているシステムに予想されるグレード別効率（粒子サイズに依存する効率）の曲線を、全機械式再循環器と比較して示している。いずれも同じガス流量および粒子を扱っており、小粒子の大部分について再循環効率の著しい上昇が得られる。これはシステムの全体効率を著しく上昇させる。例えば、図４を得るのに役立つデータを使用することによって、機械式再循環だけを用いると、全体効率（η）は約８３．２％となるが、静電式再循環を用いると約９４．７％になるはずであり、これは即ち６８％の排出削減をもたらすことになると予測される。
【００６４】
再循環器内の静電効果は、粒子の帯電時間を長くすることによって高まるが、総圧力降下、したがって運転コストが全機械式再循環システムのものと比較して低減されるように、低ガス速度でシステムを運転する方がよい。再循環のためにベンチュリを使用すると、ガス流量が大き過ぎなければ、システムを極めて高温度で使用することが可能になる。大きなガス流量に対しては適切な排出器または二次送風機を使用してもよい。これらのシステムは酸性ガスの経済的な乾式清浄のために使用されてもよい。これは、個体生成物に部分的に転換された個体反応剤をシステムが部分的に再循環して逆転流型サイクロンに戻すからである。
【００６５】
煙道ガスを除塵し、および／または煙道ガスのガス構成要素、特に酸性ガス、酸ＨＣＬ（塩化水素）、ＨＦ（フッ化水素）、ＳＯ２（二酸化硫黄）、ＮＯＸ（酸化窒素）などを乾式清浄するための高効率のプロセスは、このようなガスストリームに、サイクロンが直列に配されたサイクロンシステムを横断させることによって得られる。ここでは、電化集結器の手前に収集器があり、集結器から出て収集器に戻る再循環ループがあり、乾式ガス清浄を行う場合には、適切な固体収着剤（例えば微粉化された形態）の注入（図示せず）が、収集器または再循環送風機、ベンチュリ、または排出器の上流で行われる。
【００６６】
先に示されているように、本発明のシステムの効率は、再循環に通電されない最新技術の装置の効率よりも常に高い（図３、図４）。以下に与えられる実施例は効率の上昇を確証するものである（図７から図９）。
【００６７】
本発明によるシステムは、極めて有利に、酸性ガスを除去する場合にも、非反応吸着剤を使用する場合にも、効率的な再循環ループによって、酸性ガスの乾式洗浄用に現在使用されている反応剤（スプレー乾燥機またはベンチュリ反応器など）に代えて使用されることができ、極めてコンパクトかつ高効率のユニットを設計することを可能にする。
【００６８】
本発明によるシステムはまた以下の利点も有する：
静電式再循環器は任意の配向で、水平方向でも使用されてもよい、
システムの壁から粒子を除去するための複雑なシステムは必要ない。これは、とりわけ、本発明による装置の特徴である電極間の大きな離隔によって、堆積が本質的に最小にされていることによる、
収集器が逆転流型サイクロンであることから、再循環器内には塵ホッパが必要ない、
ＥＳＰ内で一般的に使用される電圧レベル、またはそれより低いレベルを使用する、
塵の小さな抵抗または大きな抵抗に関する問題を被らない、
送風機、ベンチュリ、または排出器を通した再循環を行う能力を有する、
煙道ガスから粒子および／または乾式洗浄酸性ガスを除去する能力を有する、
再循環にベンチュリまたは排出器を使用することによって、極めて高温度で動作する能力を有する、
ベンチュリまたは排出器によって再循環がもたらされる場合には、可動部品はない、
高電圧の故障（例えば放電電極の破裂）が発生した場合には、全機械式再循環サイクロンのシステムとして作動する。
【００６９】
実施例
機械式再循環を促進するための送風機と、静電式再循環を促進するための高圧源を使用することによって、システムの静電式再循環の能力を例証するために試験規模のユニットが構築された。
【００７０】
図７から図８は、独立型サイクロン（曲線０）、全機械式再循環（曲線１）、および静電式再循環（曲線２）のそれぞれについて、２つの極端な条件、即ち図７のサイクロン内の極めて小さな圧力降下（４００Ｐａ）と、図８のサイクロン内の典型的な圧力降下（１６２０Ｐａ）とについての、粒子の直径（直径φ）に依存する、試験規模で得られる効率（η）を示している。
【００７１】
このような図は、サイクロンに極めて細かい浮遊粒子（１．８μｍから２．３μｍの平均塊）を送ることによって得られるデータを表しているが、静電式再循環（曲線２）を備えるシステムの全体効率が、特にサイクロン内での小さな圧力降下に対して、即ち長い滞留時間に対応する低速度では、全機械式再循環を備えるシステムよりも常にかなり高いことを示している。言い換えれば、全機械式再循環が低効率である状況では、静電式再循環は全機械式再循環よりも大抵は優れているということである。
【００７２】
図９は、３つの状況に対して、サイクロンに進入する平均的空気速度（Ｕ）に依存するサイクロンの切断径（ｄ５０）を示している。中実点（曲線０）は独立型収集サイクロンを表し、中空点（曲線１）は機械式再循環を表し、四角（曲線２）は追加の静電式再循環を表している。
【００７３】
この図は、機械式再循環（１）または静電式再循環（２）が適用されたときの、同じ粒子に対するサイクロンの切断径（サイクロンの効率が５０％となる粒子直径）の差異を示している。静電式再循環の方が明確に有利であって、サイクロン内のガスの同じ進入速度に対して小さな切断径を提示している。
【００７４】
図１０は、全機械式再循環（曲線１）または静電式再循環（曲線２）が適用されたときの、粒子サイズ（直径（φ））に依存する、試験規模で得られる粒子捕集効率（Δη）の平均的上昇を示している。
【００７５】
この図は、独立型収集サイクロンの効率の平均的上昇に対する一連の運転の効率の平均的上昇を示している。ここでも、静電式再循環（２）は全機械式再循環（１）に対して著しい効率の上昇を表している。木くずおよびコルクくずのボイラーから放散された工業的飛散灰で行われた実験が、浮遊粒子によって得られた結果を裏付けた。
【００７６】
図１１は、煙道ガスの様々な速度（Ｕ）についての、全機械式再循環（中空点１）と静電式再循環（中実点２）とによる、６．２μｍの中央体積径を備えるリン酸二カルシウム粒子に対する効率（η）を示している。
【００７７】
図１２は、煙道ガスの様々な速度（Ｕ）についての、全機械式再循環（中空点１）と静電式再循環（中実点２）とによる、７．５μｍの中央体積径を備える鉄鉱溶鉱炉の粒子に対する効率（η）を示している。
【００７８】
図１３は、煙道ガスの様々な速度（Ｕ）についての、全機械式再循環（中空点１）と静電式再循環（中実点２）とによる、１３．２μｍの中央体積径を備える燐灰岩粒子に対する効率（η）を示している。
【００７９】
したがって、ここに提案されているシステムは、逆転流型サイクロンまたは収集器の上流または下流に集結器を備える他の再循環システムと比較して、粒子の放出を著しく低減することが可能であることが証明される。収集器の極めて高効率の設計（即ち上記欧州特許第０９７２５７２号明細書に述べられた設計）を使用することによって、ここに提案されているシステムの効率が、約０．５μｍ未満の粒子サイズでも、よりコスト高の機器（スクラバ、ベンチュリ、バッグ濾過器、およびＥＳＰ）の効率に匹敵することが可能になり、さらに、極めて高い温度での動作で有利となり、さらに酸性ガスの乾式清浄用の動作でも、特定粉末内に適切な乾式吸収剤の注入を行うことによって有利となる。
【００８０】
したがって、主に直径２から３μｍ未満の粒子サイズのための、簡単かつ低コストの技術を使用した、現在のサイクロンまたは再循環サイクロンシステムの効率よりも著しく高い効率を有する除塵器の開発は、工業用途に対して大きな可能性を有する。いくつかの工業（木材、金属、セメント、化学、固体燃料、およびバイオマスのボイラー）が、低コストで充分な効率を有してバッグ濾過器およびＥＳＰなどのより高コストの除塵器を使用しなくてもよい装置から利益を受けることが可能となる。同様に、ジーゼルエンジンからより清浄な排出を行うことを探究している自動車産業も、本明細書で提案されているような、高温度で使用可能な、可動部品のない装置から利益を得ることが可能となる。
【００８１】
提案されているシステムでは、高い収集効率を備える極めてコンパクトなユニットを設計することが可能であり、ＨＣＬ、ＨＦ、ＳＯ２、およびＮＯｘ（酸化窒素）などの酸性ガスの乾式清浄用の現在利用可能な反応器の代わりに、これが、静電式再循環ループによって、酸性ガスの除去と未使用の吸着材の再使用とのいずれでも極めて有利に使用されることが可能である。
【００８２】
最後に、図１４で分かるように、本発明による装置およびプロセスは、例えば空気中のバクテリアを捕集するために使用されることが可能であるほど、小粒子を捕集することに高効率である。
【００８３】
実際のところ、図１４は、２日目（ｄ＝２）および６日目（ｄ＝６）の終わりのコロニー形成単位の総計に基づいた、システムに進入する新鮮な空気の試料に対する、浮遊バクテリアの捕集の比較結果を、本発明による５０ｋＶで動作する試験的静電式再循環システム（２）と、全機械式再循環システム（１）と、独立型サイクロン（０）とを比較して、極めて概略的に示している。図に示されたｃｆｕの数は、ｎの値によって与えられ、１ｃｆｕは１コロニー形成ユニットである。
【００８４】
以下のことから、約９０％の（バクテリア）捕集効率が存在することが証明される：
２日間の培養後に、システムに進入するコロニー（新鮮な空気）が８つあり、１つだけが退出して（静電式再循環によって）、η＝８７．５％となる、
６日間の培養後に、システムに進入するコロニーが５０超あり、４つだけが退出して、η＝９２．０％となり、
以上は、９０％の平均効率値（概算）を表している。
【００８５】
図に示されていない本発明の実施形態がさらにある。この実施形態は、イオン化高張力（ＡＴ）をもたらす電気手段を有した直流型サイクロン集結器（再循環器、Ｃｏｎ）と並列に、イオン化高張力をもたらす電気手段を有した他の直流集結サイクロン（再循環器）が存在して、並列型マルチ静電式再循環器の配置構成を画定し、全てのサイクロンが、このような配置構成の上流に配置された同じ逆転流型サイクロン（Ｃｏｌ）によって供給され、粒子が集結されたそれぞれのガスストリームのごく一部を再循環してこのサイクロン収集器に戻すことを特徴としている。再循環器のこの並列配置構成は、各再循環器内の速度を低下して、追加の滞留時間と、追加の粒子帯電とを実現する（図１１から図１３、中実円（２））。
【００８６】
ここでも図に表わされていない本発明の他の実施形態は、イオン化高張力（ＡＴ）をもたらす電気手段を有した直流型集結サイクロン（再循環器Ｃｏｎ）と直列に、イオン化高張力（ＡＴ）をもたらす電気手段を有した他の直流型集結サイクロン（再循環器Ｃｏｎ）が存在して、直列型マルチ静電式再循環器の配置構成を画定し、全てのサイクロンが、このような配置構成の上流に配置された同じ逆転流型サイクロン（Ｃｏｌ）によって供給され、各集結器が、粒子が集結されたそれぞれのガスストリームのごく一部を再循環してこの収集サイクロンに戻すことを特徴としている。再循環器のこの直列の配置構成は、追加の滞留時間と追加の粒子帯電とを実現する（図１１から図１３、中実円（２））。
【００８７】
この文献では、本発明に関する間隔の限界値を特定する際の「約」という表現の使用は、間隔が拡がるようにこれらの同一の限界値に対して１０％のばらつきを含ませるものと見なされなければならない。
【００８８】
参考文献
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Ｍｏｔｈｅｓ、Ｈ．、およびＦ．Ｌｏｆｆｌｅｒ著、「Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ  ｏｆ  ｐａｒｔｉｃｌｅ  ｒｅｍｏｖａｌ  ｉｎ  ｃｙｃｌｏｎｅ  ｓｅｐａｒａｔｏｒｓ」、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ２８巻２３１−２４０、１９８８年
Ｏｇｌｅｓｂｙ、Ｓ．Ｊｒ．、およびＧ．Ｂ．Ｎｉｃｈｏｌｓ著、「Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ  Ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ」、Ｍａｒａｃｅｌ  Ｄｅｋｋｅｒ、Ｉｎｃ．，１９７８年
Ｐａｒｋｅｒ、Ｋ．Ｒ．著、「Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ  Ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ」、Ｂｌａｃｋｉｅ  Ａｃａｄｅｍｉｃ＆Ｐｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌ、１９９７年
Ｓａｌｃｅｄｏ、Ｒ．Ｌ．Ｒ．著、「Ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ  ｉｎ  ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ  ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｏｒｓ」、Ｐｈ．Ｄ．Ｔｈｅｓｉｓ、ＭｃＧｉｌｌ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ、Ｍｏｎｔｒｅａｌ、Ｃａｎａｄａ、１９８１
Ｓａｌｃｅｄｏ  Ｒ．Ｌ．、およびＭ．Ａ．Ｃｏｅｌｈｏ著、「Ｔｕｒｂｕｌｅｎｔ  Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ  Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓ  ｉｎ  Ｃｙｃｌｏｎｅ  Ｆｌｏｗ：ａｎ  ｅｍｐｉｒｉｃａｌ  ａｐｐｒｏａｃｈ」、Ｃａｎ．Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｅｎｇ．、Ａｇｏｓｔｏ  ６０９−６１６、１９９９年
Ｓａｌｃｅｄｏ、Ｒ．Ｌ．、およびＭ．Ｊ．Ｐｉｎｈｏ著、「Ｃｉｃｌｏｎｅｓ  ｄｅ  ｍｕｉｔｏ  ｅｌｅｖａｄａ  ｅｆｉｃｉｅｎｃｉａ：ｄａ  ｃｏｎｃｅｐｃａｏ  ａ  ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｃａｏ  ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ」、Ｉｎｇｅｎｉｕｍ、２ａ  ｓｅｒｉｅ、  ｎ°６９、Ｓｅｔｅｍｂｒｏ、７９−８２、２００２年
Ｓａｌｃｅｄｏ、Ｒ．Ｌ．、およびＭ．Ｊ．Ｐｉｎｈｏ著、「Ｐｉｌｏｔ  ａｎｄ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ−Ｓｃａｌｅ  Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ  Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｌｙ  Ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ  Ｃｙｃｌｏｎｅｓ」、Ｉｎｄ．  Ｅｎｇ．Ｃｈｅｍ．Ｒｅｓ．、４２、ｎｏ．１、１４５−１５４、２００３年
Ｓａｌｃｅｄｏ、Ｒ．Ｌ．、およびＭ．ｄｅ  Ｓｏｕｓａ  Ｍｅｎｄｅｓ著、「Ｃａｐｔｕｒａ  ｄｅ  ｐｏｅｉｒａｓ  ｆｉｎａｓ  ｃｏｍ  ｃｉｃｌｏｎｅｓ  ｏｐｔｉｍｉｚａｄｏｓ：ｅｓｔｕｄｏ  ｄｅ  ｄｏｉｓ  ｃａｓｏｓ  ｉｎｄｕｓｔｒｉａｉｓ」、Ｉｎｄｕｓｔｒｉａ  ｅ  Ａｍｂｉｅｎｔｅ、ｎ°３０、２°ｔｒｉｍｅｓｔｒｅ、１８−２２、２００３年
Ｓａｌｃｅｄｏ、Ｒ．Ｌ．Ｒ．、およびＶ．Ｇ．Ｃｈｉｂａｎｔｅ、およびＩ．Ｓｏｒｏ著、「Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ，ｐｉｌｏｔ  ａｎｄ  ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ−ｓｃａｌｅ  ｖａｌｉｄａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｎｕｍｅｒｉｃａｌｌｙ  ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ  ｒｅｖｅｒｓｅ−ｆｌｏｗ  ｇａｓ  ｃｙｃｌｏｎｅｓ」、  Ｔｒａｎｓ．ｏｆ  Ｆｉｌｔ．Ｓｏｃ．４（３）、２２０−２２５、２００４年
Ｓｈｒｉｍｐｔｏｎ、Ｊ．Ｓ．、およびＲ．Ｉ．Ｃｒａｎｅ著、「Ｓｍａｌｌ  ｅｌｅｃｔｒｏｃｙｃｌｏｎｅ  ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ」、Ｃｈｅｍ．Ｅｎｇ．Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、２４（９）、９５１−９５５、２００１年
Ｗｈｉｔｅ  Ｈ．Ｊ．著、「Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ  Ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ」、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｆｏｒ  Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ  Ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ  Ａｄｄｉｓｏｎ−Ｗｅｓｌｅｙ  Ｐｕｂｌ．Ｃｏ．，１９６３年
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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