JP2018508682A - ガス浄化装置 - Google Patents

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Abstract

ハウジング1と、ハウジング1に設けられた第1の吸気口11及び第1の排気口12と、ハウジング1の内に設けられた回転軸2と、回転軸2に固定された浄化ユニット3と、を含み、浄化ユニット3は、貫通孔を有する第1の側壁35と第2の排気口を有する第2の側壁36を有するケース31と、ケース31の内部に固定された電極板32,33と、ケース31に充填され、電極板32,33の材料と異なる電気陰性度を有する振動粒子34と、を備え、第1の吸気口11からハウジング1に入ったガスは、浄化ユニット3を、回転軸2の周りを回動するように駆動することで、振動粒子34と電極板32,33とを接触・分離させて電界を形成し、貫通孔を有する第1の側壁35からケース31に入って第2の排気口から流れ出すガス浄化装置を提供する。本発明のガス浄化装置は、構造が簡単で、コストが安価で、汚染がないと共に、吸着効率が高くて、リサイクルが可能などのメリットを有し、自動車の排出ガスにおけるPM2.5などのスモッグの原因である粒子状物質を有効に吸収してフィルタリングすることができる。

Description

本発明は、大気のスモッグ対策に係わり、具体的にはガス浄化装置に関するものである。
近代産業の急速な発展に伴い、大気汚染が深刻になっている。特に、プロセスガス、自動車の排出ガスをそのまま排出することにより、スモッグの深刻な天気が頻繁に起こっている。スモッグは、主に二酸化硫黄と、窒素酸化物と、吸入可能な粒子状物質の粉塵によるもので、大気を濁らせ、視程を低下させて交通安全に影響を及ぼし、呼吸器感染や心血管疾患を発生させている。そのため、スモッグは、人間の健康や生活に深刻な影響を及ぼしている。
現在、スモッグに対する対策として、主に、プロセスガス及び自動車の排出ガスの排出減少や、燃油及び石炭の品質向上、人工降雨などのいくつかがある。政府も一連の措置を取って、スモッグに対応している。例えば、汚染企業の閉鎖、不合格の車両の淘汰、自動車のナンバープレートの制限、自動車ナンバープレート末尾の奇数・偶数による走行規制、燃油品質に対する厳格なモニタリング、空への散水などがある。このような対策は、社会のコストが高いという問題がある。例えば、多数の企業が廃業になると、失業者の人数が多くなり、国の経済発展に予想できない損失をもたらせる。したがって、汚染源を探してそれを吸収して処理する方法こそ、実現性がより高い方法であるが、現在、汚染物質に対する吸収処理は技術上の困難さがある。
本発明は、大気の粒子状物質に対する吸収及びフィルタリングを実現するためのガス浄化装置を提供することに目的がある。
上記目的を実現するために、本発明は、ガス浄化装置であって、ハウジングと、前記ハウジングに設けられた第1の吸気口および第1の排気口と、前記ハウジング内に設けられた回転軸と、前記回転軸に固定された浄化ユニットと、を含み、前記浄化ユニットは、貫通孔を有する第1の側壁と第2の排気口を有する第2の側壁とを有するケースと、前記ケースの内部に固定された電極板と、前記ケースに自由に移動できるように充填され、前記電極板の材料と異なる電気陰性度を有する振動粒子と、を含み、ガスは、前記第1の吸気口から前記ハウジングに入ってから、前記貫通孔を有する第1の側壁からケースに入って前記第2の排気口から流れ出し、前記浄化ユニットが前記回転軸の周りを回動するようにして、前記振動粒子と前記電極板の接触・分離によって電界を形成することで、ガスにおける粒子が電界吸着作用によって前記振動粒子及び/又は前記電極板に吸着されるようにするガス浄化装置を提供する。
本発明によれば、ガス浄化装置は、以下のような効果を有する。
(1)ガス浄化装置の動作で振動粒子を電極板に衝突させる設計は、高電界を形成することができ、浄化装置の吸着効率を向上させることができる。また、ガス自身のエネルギーにより浄化ユニットを軸の周りに回転させてガスを浄化するため、外部からのエネルギーが要らない。
(2)ガス浄化装置の着脱可能な構造によって、浄化装置のリサイクルが可能になり、車両に取り付ける場合、自動車の排出ガスにおけるPM1.0、PM2.5、PM5.0及びPM10.0などのスモッグの原因である粒子状物質を有効に吸収してフィルタリングすることができる。
(3)本発明のガス浄化装置は、構造が簡単で、装置を構成する材料が無汚染で安価で入手できるため、製造のコストが低い。
図面は、本発明のさらなる理解を提供し、明細書の一部として以下の具体的な実施形態とともに本発明を説明するためであり、本発明を限定するものではない。
図1は、ガス浄化装置の回転軸に沿う断面構造の模式図である。 図2は、ガス浄化装置の回転軸に垂直である横断面構造の模式図である。 図3は、浄化ユニットの回転軸に垂直である断面構造の模式図である。 図4は、隣り合う浄化ユニットが互いに接続される構造模式図である。 図5は、ガス浄化装置の回転軸と浄化ユニットの第1の側壁、第2の側壁、上側壁および下側壁との位置関係模式図である。 図6は、隣り合う浄化ユニットが互いに接続される他の構造模式図である。 図7は、ガス浄化装置の回転軸と浄化ユニットの第1の側壁、第2の側壁との他の位置関係模式図である。 図8は、ガス浄化装置における浄化ユニットの動作原理を示す模式図である。
以下、図面を参照しながら本発明の具体的な実施形態を詳細に説明する。ここで記述する具体的な実施形態は、本発明を説明したり解釈したりするだけで、本発明を限定するものではないことを理解できるだろう。
本発明において、逆な説明がない限り、位置を示すために用いられた用語、例えば「上」、「下」などは、図面での方向を示す。「内」は、対応する構造の内部に向けることを意味し、「外」は、対応する構造の外部に向けることを意味する。「充填度」は、振動粒子が密集に配列されて形成された面の面積と、上と下の電極板の面積の総計を2で割った(即ち、上と下の電極板の面積の平均値)値との比値×100%と定義される。つまり、振動粒子が電極板の表面全体に一定の厚さで配置された場合、充填度は、100%である。本発明において、振動粒子の充填度の定義は、電極板を1つのみ含む場合にも適用される。
本実施形態は、ガス浄化装置を示す。図1は、ガス浄化装置の縦断面(回転軸に沿う方向)を示す模式図であるが、ハウジング1と、ハウジング1に設けられた第1の吸気口11及び第1の排気口12と、ハウジングの内に設けられた回転軸2と、回転軸2に固定された1つ又は複数の浄化ユニット3と、を含む。図2は、ガス浄化装置の横断面(回転軸に垂直である)を示す模式図である。図3は、浄化ユニット3を拡大して示しているが、浄化ユニットは、貫通孔を有する第1の側壁35と第2の排気口を有する第2の側壁36とを有するケース31と、ハウジング1の内部に固定された電極板32,33と、ケース31に自由に移動できるように充填され、電極板32又は33の材料と異なる電気陰性度を有する振動粒子34と、を含む。本実施形態において、図2及び図3に示すように、第2の排気口は、第2の側壁36に形成された貫通孔であってもよい。第2の排気口の形態は、本発明に対する限定を構成しない。ガスをスムーズに流せると共に、振動粒子34をケース31の内部に閉じ込めるために、第1の側壁35及び第2の側壁36は、いずれもメッシュで構成されてもよい。図2及び図3には、浄化ユニット3のケース31の構造が模式的に示されたに過ぎず、実は、ケースの第1の側壁35と第2の側壁36は横断面図に同時に出現できない場合もあるし、図6及び図7に示すように、第1の側壁35と第2の側壁36は同一面で接続される場合もある。
ガスは、第1の吸気口11からハウジング1に入るが、浄化ユニット3を、回転軸2を軸として回動するように駆動させて、振動粒子34を電極板32又は33と互いに接触・分離させて電界を形成する。ガスは、第1の側壁35からケース31に入って、第2の側壁36から流れ出す。ガスの流れによって浄化ユニット3を回転させることを確保するために、ガスを浄化ユニットの表面に作用させて、浄化ユニット3が回転軸2の周りに回動するように、浄化ユニット3の第1の吸気口に向けるケース31の側壁(上側壁と称する)の表面の一部又は全ての接線方向が回転軸2の方向と垂直でないことが好ましい。浄化ユニットにおいて、回転軸の方向でのケースの上側壁と対向しているハウジングの側壁が下側壁であり、下側壁は上側壁とほぼ平行に設けられることが好ましい。
図5及び図7に示すように、第1の側壁35、上側壁37、第2の側壁36、及び、下側壁38は繋がられてフレームを形成し、回転軸2に近づく一方の端と回転軸2から離れる一方の端は、それぞれケース31の第3の側壁と第4の側壁によりボックス状のケース31を形成する。第3の側壁および第4の側壁は、前記回転軸2と同軸の円柱体の一部であることが好ましい。即ち、第3の側壁および第4の側壁は、弧形状であることが好ましい。
本実施形態のガス浄化装置は、複数の浄化ユニット3を含み、複数の浄化ユニット3は、回転軸2の周りに回動するように互いに接続されて設けられている。図4に示すように、隣り合う2つの浄化ユニットにおいて、第1の浄化ユニット3aは、上側壁と下側壁が平行な平面構造であり、上側壁と下側壁の外面はいずれも回転軸2と垂直でない。第1の浄化ユニット3aは、貫通孔を有する第1の側壁35が第1の浄化ユニット3aの吸気口に相当するが、好ましくは、第1の側壁35及び第2の側壁36が回転軸2の径方向に沿って伸び、第1の側壁および第2の側壁の回転軸の方向における投影位置が異なるように前記上側壁が第1の側壁35及び第2の側壁36に接続される。第1の側壁および第2の側壁は、平面でもよいし、曲面でもよいが、第1の側壁の外面が弧状の凹面であることが好ましい。ここで、回転軸2の径方向に沿って伸びることは、第1の側壁および第2の側壁の位置する平面又は曲面が回転軸2の軸線と厳格に平行であることに限定することではなく、平行であってもよいし、軸線と一定の角度を成してもよい。
好ましくは、上側壁と下側壁とは平行なように設けられる。即ち、下側壁は、気流の方向と垂直でない。これにより、ガスは、第1の側壁35から浄化ユニット3aに入ってから、下側壁と再度作用することができ、浄化ユニット3aをさらに駆動して回動させた後、第2の側壁上の第2の排気口から流れ出すことができる。
ガス浄化装置において、浄化ユニットは、1つでもよいし、複数でもよいが、偶数の個数であることが好ましい。図5及び図7は、回転軸と浄化ユニットの第1の側壁35、第2の側壁36、上側壁37及び下側壁38のみを含む構造を示す模式図であるが、図6及び図7に示すように、第1の側壁35及び第2の側壁36がいずれも回転軸2の軸線方向と平行なように設けられてもよい。他の実施形態において、図4及び図5に示すように、第1の側壁35が回転軸2と平行であり、第2の側壁36が回転軸2の軸線と垂直であるように設けられてもよい。
図4及び図5に示すように、複数の浄化ユニットは、回転軸2の周りに互いに接続されており、隣り合う2つの浄化ユニット3a及び3bにおいて、第1の浄化ユニット3aの第1の側壁35と第2の浄化ユニット3bの上側壁37とが互いに接続されており、第2の側壁36が回転軸2の軸線と垂直であり、複数の浄化ユニットの第2の側壁36は、各々の浄化ユニットの第1の側壁35の貫通孔と第2の側壁36の第2の排気口を露出させるように1つの平面として接続されている。なお、図6及び図7に示すように、第1の浄化ユニット3aの第1の側壁35と第2の浄化ユニット3bの第2の側壁36とが接続され、第1の側壁の貫通孔と第2の側壁の排気口とが重ならず、第1の浄化ユニット3aの第1の側壁35と第2の浄化ユニット3bの第2の側壁36とが共面であるように接続されてもよい。これにより、第1の浄化ユニット3aの第1の側壁35と第2の浄化ユニット3bの上側壁37とが交差して接続されることで、ガスに対する妨害空間を形成してもよい。第1の浄化ユニット3aの第1の側壁35と第2の浄化ユニット3bの第2の側壁36は、直接に繋がらなくてもよい、すなわち、互いにずらされて同一の平面に位置していなくてもよい。この2種類の構造によって、図6及び図7に示すように、第1の浄化ユニット3aの第1の側壁35と第2の浄化ユニット3bの上側壁37との表面が交差し、第2の浄化ユニット3bの第2の側壁36と第1の浄化ユニット3aの下側壁38との表面が交差することになる。
浄化装置には複数の浄化ユニットが含まれるが、各浄化ユニットは、構造が同じで軸対称又は中心対称に配置されることが好ましい。ガスは、ハウジングの第1の吸気口11から入って、第2の浄化ユニット3bの上側壁37に作用し、浄化ユニット3a及び3bを回転軸2の周りに回動するように駆動させるが、気流に対する第2の浄化ユニット3bの上側壁の妨害作用によって、ガスは、第1の浄化ユニット3aの第1の側壁35の貫通孔から第1の浄化ユニット3aに入り、第1の浄化ユニット3aにおいて、電極板と振動粒子間の電界作用で浄化され、第2の側壁36の第2の排気口から第1の浄化ユニット3aを流れ出す。この過程において、第1の浄化ユニット3aの下側壁38が上側壁37に平行であるため、第1の浄化ユニット3aに入ったガスは、同様に下側壁38に作用して、浄化ユニット3aの回動をさらに促進する。
本実施形態において、浄化ユニット3には、電極板が1つ又は複数形成されている。ガス浄化装置は、浄化ユニットが回転軸に従って回転するため、上側壁と下側壁以外の他の側壁に設けられてもよい。好ましくは、浄化ユニットに対向する2つの電極板を設ける。図1〜3に示すように、2つの電極板32及び33は、回転軸2の径方向に離間して設けられ、振動粒子は、2つの電極板32及び33の間に自由に移動できるように設けられている。電極板32及び33は、回転軸2と同軸の円柱面(第3の側壁および第3の側壁)に設けられ、回転軸2と同軸の円柱面の一部である。そして、回動過程において、電極板33の位置する円柱面の半径よりも電極板32の位置する円柱面の半径が大きい。そのため、回転軸を紙面の横方向に向ける場合を例にすると、回動過程において、2つの電極板は上と下の相対位置を交換し、振動粒子34はこの2つの電極板と交互に衝突することができる。
浄化ユニット3の体積をより小さくするために、ハウジングは、断面がファンリングであるケースであって、2つの弧状の側壁の位置する円柱面が回転軸2と同軸になり、半径の小さい弧状の側壁を回転軸2に固定し、電極板を2つの円弧形の側壁に設けてもよい。堆積又は粘着により電極板の材料を円弧形の側壁の上に設けて、円柱面の電極板を形成してもよい。
異なる電気陰性度を有する2種類の材料が接触すると、2種類の材料の表面にそれぞれ逆の表面電荷が形成されるが、2種類の材料が分離すると、表面電荷は保留される。本発明のガス浄化装置は、この原理を利用するものである。ガスに対する浄化ユニット3の浄化原理は、図8に示すようである。回転軸が水平に設けられることを例にすると、浄化ユニット3の回転に従って、2つの電極板32及び33は上と下と相対位置を交換し、その間にある振動粒子34は重力作用によって2つの電極板32及び33と衝突しながら摩擦する。これにより、振動粒子34の表面に負電荷が発生し、電極板には正電荷が残り、スペースに電界を形成することができる。ガスが浄化ユニット3の貫通孔を有する第1の側壁35から浄化ユニット3に入ると、ガスにおける粒子は、静電電界の吸着作用によって振動粒子34や、電極板32、電極板33に吸着されることになる。そして、浄化されたガスは、第2の側壁36の第2の排気口から流れ出す。
本実施形態の浄化可能なガスは、特に自動車の排出ガスを含み、対応する粒子状物質は、主に自動車の排出ガスにおけるPM1.0、PM2.5、PM5.0及びPM10.0などのスモッグの原因である粒子状物質を含むが、これらの粒子状物質に限定されず、大気のスモッグを発生可能な他の粒子状物質も本発明の保護範囲内に含まれる。
本実施形態において、前記電極板の材料は、導電可能な金属材料、有機物材料又は酸化物材料を採用し、振動粒子34の表面材料は、前記電極板の材料と異なる電気陰性度を有する絶縁材料又は半導体材料を採用する。電極板は、よく用いられる導電材料で構成されても構わないが、金属又は合金材料を採用することが好ましい。ここで、合金材料は、アルミニウム、銅、金及び銀のうちの1つ又は複数の任意比例の合金を含み、アルミニウムが好ましい。
振動粒子34の表面材料は、電子を取り込みやすい材料(電気陰性度の高い材料)からなり、絶縁材料、特にポリマー高分子材料を選択することができ、アミンホルムアルデヒド樹脂、ポリホルムアルデヒド、エチルセルロース、ポリアミドナイロン11、ポリアミドナイロン66、羊毛及びその織物、蚕糸及びその織物、紙、ポリエチレングリコールスクシナート、セルロース、セルロースアセテート、ポリエチレンアジペート、ポリフタル酸ジアリル、再生繊維スポンジ、綿及びその織物、ポリウレタンエラストマー、スチレン−アクリロニトリルコーポリマー、スチレン−ブタジエンコーポリマー、木材、硬化ゴム、アセテート、人造繊維、ポリメチルメタクリレート、ポリビニルアルコール、ポリエステル、ポリイソブチレン、ポリウレタン弾性スポンジ、ポリエチレンテレフタレート、ポリビニルブチラール、ブタジエン−アクリロニトリル共重合体、クロロプレンゴム、天然ゴム、ポリアクリロニトリル、ポリ(塩化ビニリデン−co−アクリルニトリル)、ポリビスフェノールAカーボネート、塩化ポリエーテル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ(2,6−ジメチルポリフェニレンオキシド)、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリジフェニルプロパンカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、ポリ塩化ビニル、ポリジメチルシロキサン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリテトラフルオロエチレン及びパリレンの材料から任意に選択してもよい。
本実施形態において、振動粒子34の表面のみが電極板4と接触して表面電荷が発生するため、振動粒子34の表面材料と電極板の材料が、異なる電気陰性度を有すればよい。そのため、振動粒子34は、全体が均一の材料でもよいし、表面層にコアが被覆されるコア・シェル構造でもよい。例えば、PTFE材料は、表面層にセラミックス材料のコアが被覆されるコア・シェル構造である。
振動粒子34は、回転過程において電極板と衝突してから分離できるように、質量が大きいほうがよい。したがって、均一な構造でもよいし、コア・シェル構造であって、コア材料の変更、例えば金属コアの採用によって振動粒子34の密度の調整もしくは重量の増加を実現するコア・シェル構造でもよい。
2つの電極板間の短絡を防止するために、浄化ユニット3のケース31は、アクリルや、樹脂、PMMAなどの絶縁材料により構成されてもよい。ただし、他の部位の材料は限定しない。さらに、ケース31は、振動粒子34又は電極板をクリーニングできるように、着脱可能な構造であってもよい。振動粒子34がケースの第1の側壁の貫通孔または第2の排気口からハウジングを流れ出すことを防止するために、貫通孔または第2の排気口のサイズを振動粒子34のサイズよりも小さくする必要があり、第1の側壁および第2の側壁の一部又は全てをメッシュ構造で構成することが好ましい。
振動粒子34は、形状、材質及びサイズが可変であり、例えば、球状、楕円球状、多面体(例えば、立方体)などの形状でも構わない。本実施形態において、振動粒子のサイズは、振動粒子を長方形の空間に置いたとき、それが占める最小限の長方形の空間の長さ、幅、高さのうちの最大値と定義される。
浄化ユニットでの電界を向上するために、振動粒子34と電極板の有効な接触面積を増加して両者の表面電荷の密度を向上するように、振動粒子34の表面及び/又は電極板の表面の全部又は一部にマイクロ構造が設けられてもよい。マイクロ構造は、ナノワイヤ、ナノチューブ、ナノ粒子、ナノ棒、ナノ花、ナノ溝、ミクロン溝、ナノコーン、ミクロンコーン、ナノボール及びミクロンボールの構造、並びに前記構造により形成されるアレイであることが好ましく、特に、ナノワイヤ、ナノチューブ又はナノ棒からなるナノアレイであることが好ましく、フォトリソグラフィー、プラズマエッチング等の方法により作製された線状、立方体、又は四角錐形状のアレイであってもよい。アレイにおける各々のアレイユニットのサイズは、ナノレベルからミクロンレベルであり、具体的なマイクロナノ構造のユニットのサイズや形状は、本発明の範囲を限定するものではない。
なお、振動粒子34及び/又は電極板の表面に対して化学的変性を行うことで、接触する瞬間の電荷の移動量を更に向上させることもできる。これにより、ガスの粒子状物質に対する吸着能力を向上させることができる。化学的変性は、以下の2つの方法に分かられる。1つの方法としては、振動粒子34の表面に電子を取り込みやすい官能基(即ち、強い電子求引基)を導入したり、振動粒子34の表面にアニオンを修飾したりする方法である。もう1つの方法としては、電極板の表面に電子が奪われやすい官能基(即ち、強い電子供与基)を導入したり、電極板の表面にカチオンを修飾したりする方法である。
強い電子供与基は、アミノ基、ハイドロキシ基、アルコキシル基などを含む。強い電子求引基は、アシル基、カルボキシル基、ニトロ基、スルホン酸基などを含む。官能基の導入は、プラズマの表面変化などの普通の方法を採用することができる。例えば、酸素と窒素の混合ガスを、所定のパワーの下でプラズマを形成させることにより、電極板材料の表面にアミノ基を導入することができる。材料の表面にイオンを修飾する方法は、化学結合によって実現することができる。例えば、ポリジメチルシロキサン(PDMS)を採用する振動粒子の表面に、ゾル・ゲル(sol−gel)法により、オルトケイ酸テトラエチル(TEOS)を修飾して負に帯電させてもよい。また、電極板の金の上に、金−硫の結合により、表面に臭化セチルトリメチルアンモニウム(CTAB)を含有する金ナノ粒子を修飾してもよい。CTABがカチオンであるため、電極板全体を正に帯電させることになる。当業者は、振動粒子及び電極板の材料に基づいて、適合する修飾材料を選択して結合させることにより本発明の目的を達成することができる。
本実施形態において、振動粒子34の表面および電極板は、硬質材料で構成されることに限定せず、軟質材料で構成されても構わない。これは、材料の硬度が両者間の接触摩擦の効果を影響しないからである。
本実施形態のガス浄化装置において、振動粒子34の充填度は40%〜500%でもよいが、100%〜200%であることが好ましい。実際に、振動粒子の数量は、ハウジングのサイズ、形状及び2つの電極板間の距離に基づいて適当に特定すればよく、最小限で1つの振動粒子のみを含んでもよい。
振動粒子34が球状であることを例にすると、粒子のサイズは球の直径を指すが、振動粒子のサイズは、その大きさが一致してもよいし、一致しなくてもよい。シングルのサイズが最大である球状の振動粒子の横断面積S粒子は、電極板の面積S電極よりもはるかに小さくて、S電極>30S粒子という関係を満たす。なお、2つの電極板間の距離は、球状の振動粒子のサイズの2倍よりも大きい。好ましくは、球状の振動粒子のサイズの2〜8倍以上である。
ハウジング1の第1の吸気口11および第1の排気口12は、普通のエアパイプからなってもよく、エアパイプの材料は、金属又は耐高温ポリマー材料である。第1の吸気口11および第1の排気口12は、実際の状況に応じてハウジング1に設けられればよく、ハウジング1の同じ側に設けられてもよいし、それぞれハウジング1の両側に設けられてもよい。ガスの水分をフィルタリングするために、前記吸気口1に乾燥装置又は凝縮装置3が設けられてもよい。当該乾燥装置3は、内部に乾燥剤粒子が充填されている封止ボックスであるが、前記乾燥剤粒子は、シリカゲルやモレキュラーシーブ乾燥剤等のような物理的吸着型乾燥剤でもよいし、塩化カルシウムや硫酸カルシウム等のような化学的吸着型乾燥剤でもよい。前記凝縮装置は、通常の凝縮チューブである。
ガスがハウジング1又は浄化ユニット3に入る前にそれに含まれる体積の大きい粒子状物質をフィルタリングする必要があることを考えると、第1の吸気口11にフィルタを取り付けるか、第1の吸気口11と浄化ユニット3との間にフィルタを取り付けることができる。前記フィルタは、金属フィルタでもよいし、非金属材料からなるものでもよい。
以下、本実施形態に記載のガス浄化装置における浄化ユニットを製造する好ましい形態を説明するが、当該浄化ユニットの製造はこれに限定されない。
この好ましい形態において、厚さ2mmであるアクリル板を選択して扇形ボックス状のケースを形成する。ケースは、図3に示すように断面がファンリングである柱体ケースであって、第1の側壁35および第2の側壁36上のメッシュの直径は1.5mmである。2つの電極板は、対向するように扇形ボックスの2つの円弧形の側壁に固定される。2つの電極板32及び33は、いずれも回転軸2と同軸の円柱面の一部で、外側の電極板(電極板32)の位置する円周の直径が16cmで、内側の電極板(電極板33)の位置する円周の直径が8cmである。振動粒子34は、PTFE材料からなる直径が2mmである中実球体である。組み立てられた4つの浄化ユニットを図4に示す構造に従ってアクリル回転軸に固定し、回転軸を浄化ユニットとともにハウジングの内に設ける。ハウジングは、厚さ0.5mmである金属アルミニウム箔を採用する。ハウジング上の第1の吸気口および第1の排気口の直径は8cmで、第1の吸気口および第1の排気口はそれぞれ回転軸の両端に設けられる。自動車の排出ガス管路は、第1の吸気口に接続される。自動車の排気ガスが浄化ユニットを回動させるとき、内側と外側の電極板間の電圧は500V以上になる。自動車の排気ガスは、第1の側壁を通過して浄化ユニットに入るが、排気ガスにおけるPM2.5、PM5.0、PM10.0等の粒子状物質が電極板および振動粒子に吸着されることで、排気ガスをフィルタリングする。浄化されたガスは、(第2の側壁36の)第2の排気口から浄化ユニットを流れ出し、第1の排気口からガス浄化装置を流れ出す。実験によると、自動車の排出ガスのPM2.5、PM5.0、PM10.0等の粒子状物質に対する本実施例の他の浄化装置の平均フィルタリング効率は、80%を超えた。つまり、二酸化硫黄、窒素酸化物及び吸入可能な粒子状物質の粉塵に対する効果が非常に優れたことが分かった。
本発明のガス浄化装置は、各部がいずれも普通の材料を採用しており、構造が簡単で、コストが安価である。そして、汚染がなく、吸着効率が高いとともに、リサイクルも可能であるいろいろなメリットがある。そのため、本発明のガス浄化装置を自動車に適用すると、自動車の排出ガスにおけるPM1.0、PM2.5、PM5.0及びPM10.0等のスモッグの原因である粒子状物質に対して、有効に吸収してフィルタリングすることができる。
以上、図面を参照しながら本発明の具体的な実施形態を詳細に説明したが、本発明は、上記実施形態における具体的な詳細に限定されない。本発明の主旨の範囲内で、本発明に対していろんな簡単な変形を行うことができる。これらの簡単な変形はいずれも本発明の保護範囲内に属する。例えば、各部品の形状や、材質、サイズに対する変化がある。
なお、上記具体的な実施形態に記述した各々の具体的な技術特徴について、矛盾しない場合、適合する任意の形態で組み合わせることができることを理解できるだろう。不必要な重複を避けるために、本発明のいろんな組み合わせ可能な形態に対して別途説明しない。
また、本発明の各実施形態は任意に組み合わせることができ、本発明の主旨を逸脱しない限り、同様に本発明に開示される内容であると見なすべきである。

Claims (24)

  1. ハウジングと、
    前記ハウジングに設けられた第1の吸気口および第1の排気口と、
    前記ハウジング内に設けられた回転軸と、
    前記回転軸に固定された浄化ユニットと、を含み、
    前記浄化ユニットは、
    貫通孔を有する第1の側壁と、第2の排気口を有する第2の側壁とを有するケースと、
    前記ケースの内部に固定された電極板と、
    前記ケースに自由に移動できるように充填され、前記電極板の材料と異なる電気陰性度を有する振動粒子と、を備え、
    ガスは、前記第1の吸気口から前記ハウジングに入ってから、前記貫通孔を有する第1の側壁から前記ケースに入って前記第2の排気口から流れ出し、前記浄化ユニットが前記回転軸の周りを回動するようにして、前記振動粒子と前記電極板の接触・分離によって電界を形成することで、ガスにおける粒子が前記振動粒子及び/又は前記電極板に吸着されるようにすることを特徴とするガス浄化装置。
  2. 前記浄化ユニットは、前記第1の吸気口に向けるケースの側壁が上側壁であり、上側壁の一部又は全ての表面の接線方向が前記回転軸の方向と垂直でなく、
    前記浄化ユニットは、ガスが前記浄化ユニットの表面と作用することによって前記回転軸の周りを回動する
    ことを特徴とする請求項1に記載のガス浄化装置。
  3. 前記ケースの前記第1の側壁の外面は、平面又は弧状凹面である
    ことを特徴とする請求項2に記載のガス浄化装置。
  4. 前記ケースの前記第1の側壁は、前記回転軸の径方向に沿って伸びており、
    前記上側壁は、前記第1の側壁に接続されている
    ことを特徴とする請求項2又は3に記載のガス浄化装置。
  5. 前記浄化ユニットは、回転軸の方向において前記上側壁と対向するケースの側壁が下側壁であり、前記下側壁は、前記上側壁とほぼ平行に設けられている
    ことを特徴とする請求項2乃至4のいずれか一項に記載のガス浄化装置。
  6. 前記浄化ユニットの前記電極板は、前記回転軸と同軸の円柱面に設けられている
    ことを特徴とする請求項5に記載のガス浄化装置。
  7. 前記浄化ユニットは、対向するように設けられた2つの電極板を含み、
    2つの電極板は、前記回転軸の径方向に離間して設けられている
    ことを特徴とする請求項6に記載のガス浄化装置。
  8. 前記第2の側壁は、前記回転軸の径方向に沿って伸びており、
    前記上側壁は、前記第1の側壁と前記第2の側壁との間に接続され、又は、
    前記第2の側壁は、前記回転軸とほぼ垂直である
    ことを特徴とする請求項2乃至7のいずれか一項に記載のガス浄化装置。
  9. 前記第1の側壁、前記上側壁、前記第2の側壁および前記下側壁が接続されてフレームを形成し、前記回転軸に近づく一方の端および前記回転軸から離れる一方の端は、それぞれ前記ケースの第3の側壁および第4の側壁によりボックス状の前記ケースを形成する
    ことを特徴とする請求項2乃至8のいずれか一項に記載のガス浄化装置。
  10. 前記第3の側壁および前記第4の側壁は、弧状の側壁であり、この2つの弧状の側壁の位置する円柱体は、前記回転軸と同軸になり、
    前記電極板は、前記弧状の側壁に設けられている
    ことを特徴とする請求項2乃至9のいずれか一項に記載のガス浄化装置。
  11. 複数の前記浄化ユニットを含み、
    複数の浄化ユニットは、前記回転軸の周りに互いに接続されて設けられており、隣り合う2つの前記浄化ユニットにおいて、第1の前記浄化ユニットの前記第1の側壁と第2の前記浄化ユニットの前記上側壁とが互いに接続されている
    ことを特徴とする請求項2乃至10のいずれか一項に記載のガス浄化装置。
  12. 複数の前記浄化ユニットの前記第2の側壁は、前記回転軸の軸線と垂直であり、且つ1つの平面に接続されている
    ことを特徴とする請求項11に記載のガス浄化装置。
  13. 前記第1の側壁および前記第2の側壁は、前記回転軸の径方向に沿って伸びており、前記第1の浄化ユニットの前記第1の側壁と前記第2の浄化ユニットの前記第2の側壁とが互いに接続され、前記第1の側壁の前記貫通孔と前記第2の側壁の前記第2の排気口が重なっていない
    ことを特徴とする請求項11に記載のガス浄化装置。
  14. 複数の前記浄化ユニットは、構造が同じであり、軸対称又は中心対称に配置されている
    ことを特徴とする請求項1乃至13のいずれか一項に記載のガス浄化装置。
  15. 前記電極板は、導電可能な金属材料、有機物材料又は酸化物材料で構成される
    ことを特徴とする請求項1乃至14のいずれか一項に記載のガス浄化装置。
  16. 前記振動粒子は、全体として均一な材料、又は、表面層にコアが被覆されるコア・シェル構造で構成され、
    前記振動粒子の表面の材料は、絶縁材料である
    ことを特徴とする請求項1乃至15のいずれか一項に記載のガス浄化装置。
  17. 前記絶縁材料は、アミンホルムアルデヒド樹脂、ポリホルムアルデヒド、エチルセルロース、ポリアミドナイロン11、ポリアミドナイロン66、羊毛及びその織物、蚕糸及びその織物、紙、ポリエチレングリコールスクシナート、セルロース、セルロースアセテート、ポリエチレンアジペート、ポリフタル酸ジアリル、再生繊維スポンジ、綿及びその織物、ポリウレタンエラストマー、スチレン−アクリロニトリルコーポリマー、スチレン−ブタジエンコーポリマー、木材、硬化ゴム、アセテート、人造繊維、ポリメチルメタクリレート、ポリビニルアルコール、ポリエステル、ポリイソブチレン、ポリウレタン弾性スポンジ、ポリエチレンテレフタレート、ポリビニルブチラール、ブタジエン−アクリロニトリル共重合体、クロロプレンゴム、天然ゴム、ポリアクリロニトリル、ポリ(塩化ビニリデン−co−アクリルニトリル)、ポリビスフェノールAカーボネート、塩化ポリエーテル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ(2,6−ジメチルポリフェニレンオキシド)、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリジフェニルプロパンカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、ポリ塩化ビニル、ポリジメチルシロキサン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリテトラフルオロエチレン及びパリレンから選択された1つ又は複数である
    ことを特徴とする請求項16に記載のガス浄化装置。
  18. 前記振動粒子及び/又は前記電極板の表面には、マイクロ構造が設けられている
    ことを特徴とする請求項1乃至17のいずれか一項に記載のガス浄化装置。
  19. 前記マイクロ構造は、ナノワイヤ、ナノチューブ、ナノ粒子、ナノ棒、ナノ花、ナノ溝、ミクロン溝、ナノコーン、ミクロンコーン、ナノボール及びミクロンボールの構造のうちの何れか又は複数により形成されたアレイを含む
    ことを特徴とする請求項18に記載のガス浄化装置。
  20. 前記ケースの第1の側壁および/又は第2の側壁は、メッシュ構造である
    ことを特徴とする請求項1乃至19のいずれか一項に記載のガス浄化装置。
  21. 前記浄化ユニットのケースは、絶縁材料により構成される
    ことを特徴とする請求項1乃至20のいずれか一項に記載のガス浄化装置。
  22. 前記ハウジングと前記浄化ユニットの前記ケースは、着脱可能な構造である
    ことを特徴とする請求項1乃至21のいずれか一項に記載のガス浄化装置。
  23. 前記振動粒子の前記浄化ユニットでの充填度は、40%〜500%である
    ことを特徴とする請求項1乃至22のいずれか一項に記載のガス浄化装置。
  24. 前記振動粒子は、球状、楕円球状又は多面体の形状である
    ことを特徴とする請求項1乃至23のいずれか一項に記載のガス浄化装置。
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