JP3362030B2 - 超微細粒子を用いる粉塵捕集装置及びその方法 - Google Patents

超微細粒子を用いる粉塵捕集装置及びその方法

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B5/00—Electrostatic spraying apparatus; Spraying apparatus with means for charging the spray electrically; Apparatus for spraying liquids or other fluent materials by other electric means
    • B05B5/025—Discharge apparatus, e.g. electrostatic spray guns
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は粉塵捕集装置及びそ
の方法に関し、より詳しくは、電気流体力学的噴射（Ｅ
ＨＤＡ；Electro-Hydrodynamic Atomization又はectros
praying）により生成された超微細粒子を用いて粉塵を
捕集する粉塵捕集装置及びその方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の粉塵捕集装置には、電気集塵機
（Electrostatic Precipitator）を備えたものとフィル
タを備えたものとがある。電気集塵機を備えた粉塵捕集
装置は、除去しようとする粉塵をイオンが存在するコロ
ナ放電領域を通過させ、この粉塵に電荷を持たせた後、
電気場を印加して粉塵を捕集する。このような電気集塵
機やフィルタを備えた装置は共に周知の技術であるた
め、本明細書ではそれらの具体的な説明を省略する。
【０００３】一方、電気流体力学的噴射現象に関し、超
微細粒子に対する関心が高まるにつれ、超微細粒子の生
成に対する研究が活発に行われている。電気流体力学的
噴射装置は、電位差の大きな電気場を形成し高荷電の超
微細粒子を生成する装置である。このような噴射流体力
学的噴射装置は、例えば米国特許第５，８７３，５２３
号に開示されている。電気流体力学的噴射装置により超
微細粒子が生成されると、その粒子は数十ｎｍと非常に
小さなものとなり、また、非常に高い電荷を有するもの
となる。この高荷電の超微細粒子は、質量分析器のイオ
ン源などに用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の電気集
塵機を備えた粉塵捕集装置は、電気集塵機の圧力降下が
小さいためランニングコストの低減を図ることができる
が、粉塵の大きさが小さい場合には、粉塵が荷電されず
捕集が不可能となる。また、コロナ放電により人体に有
害なオゾンが発生する問題点もある。
【０００５】また、フィルタを備えた粉塵捕集装置は微
細な粉塵も捕集できるが、圧力降下が大きいためにラン
ニングコストが高額となり、さらに、フィルタの掃除や
交替を周期的に必要とする問題点がある。
【０００６】上記問題点に鑑み、本発明は、超微細粒子
を用いて粉塵を易しく捕集して除去し得る粉塵捕集装置
及びその方法を提供することを目的とする。
【０００７】本発明の他の目的は、人体に有害なオゾン
の発生がなく、ランニングコストが極めて低廉な粉塵捕
集装置及びその方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
請求項１記載の発明に係る粉塵捕集装置は、誘導ダクト
と、前記誘導ダクトの内部に設けられ、液体供給器によ
り液体が供給される１本以上の毛細管と、前記毛細管の
先端から所定極性の高荷電を有する超微細粒子を生成し
て噴射させるため、前記毛細管と前記誘導ダクト間に電
気場を形成する電圧印加手段と、前記誘導ダクトに印加
される電圧を遮断するため、誘導ダクトの外壁に設けら
れる絶縁手段と、前記高荷電を有する超微細粒子が付着
された粉塵を前記誘導ダクトの内部に導入する粉塵導入
手段と、前記誘導ダクトから絶縁されており、前記誘導
ダクトに着脱可能に設けられ、前記高荷電を有する超微
細粒子が付着された粉塵を除去するため、前記超微細粒
子の極性と反対極性の電気場を形成する電気集塵手段と
からなる。
【０００９】請求項４記載の発明に係る粉塵捕集方法
は、誘導ダクトの内部で、電気流体力学的噴射により所
定極性の高荷電を有する超微細粒子を生成させる段階
と、生成された高荷電を有する超微細粒子とともに粉塵
を前記誘導ダクトの内部に導入する段階と、前記高荷電
を有する超微細粒子を粉塵に付着させる段階と、超微細
粒子が付着された粉塵を、前記超微細粒子の極性と反対
極性の電気場を形成する電気集塵手段により捕集する段
階とからなる。
【００１０】本発明の他の特徴は、請求項２、３、５に
記載されており、詳しくは、後述する実施の形態の欄に
おいて説明される。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しつつ本発
明に係る粉塵捕集装置及び粉塵捕集方法の実施の形態を
詳細に説明する。
【００１２】図１及び図２に示すように、誘導ダクト１
０の内部には多数の毛細管２０が設けられている。各毛
細管２０の先端には、超微細粒子ｐが放出されるノズル
２２が設けられており、毛細管２０は誘導ダクト１０の
外部に突出される管２４に下方に延設されている。管２
４には、粒子を生成するために液体を供給する液体供給
器３０が連結されている。この液体供給器には、水、前
駆体（Precursor）などの液体の流量を調節して供給す
るシリンジポンプ（Syringe Pump）等による定液供給装
置又は圧縮空気あるいは重力による液体注入器等が使用
可能である。毛細管２０は、オリフィスを有するもので
あれば他の形態に置換可能であり、また、誘導ダクト１
０も矩形、円形、六角形等、多様な断面形を採ることが
できる。
【００１３】毛細管２０と誘導ダクト１０には異なる電
圧が印加される。すなわち、毛細管２０には第１高電圧
電源４０により高電圧が印加され、誘導ダクト１０には
第１可変抵抗４２により降下された低電圧が印加され
る。そして、誘導ダクト１０に印加される電圧を遮断す
るため、誘導ダクトの外壁には絶縁体５０が付設されて
いる。
【００１４】誘導ダクト１０には電気集塵機６０が着脱
可能に設けられている。電気集塵機６０は多数の平板６
２、６４を備えている。平板６２には、超微細粒子ｐが
付着した粉塵Ｄを通過させながら集塵できるように、第
１高電圧電源４０と反対極性の第２高電圧電源６６によ
り高電圧が印加されている。また、平板６２と対面する
平板６４はアースされている。このような多数の平板６
２、６４を設けて粉塵を捕集する電気集塵機６０は公知
であるため、本願明細書ではその詳細な説明を省略す
る。
【００１５】一方、誘導ダクト１０と電気集塵機６０と
の間には、誘導ダクト１０と電気集塵機６０を絶縁する
ための絶縁体６９が設けられている。また、第１可変抵
抗４２とアース６８間に設けられた第２可変抵抗４４
は、第１可変抵抗４２により降下された電圧を更に降下
させる。本実施の形態においては、毛細管２０と誘導ダ
クト１０との間に電位差が生じるように可変抵抗４２、
４４を使用しているが、可変抵抗の代わりに固定抵抗を
使用することができる。また、単一の電源４０と抵抗４
２、４４の代わりに二つの電源を使用して、毛細管２０
には高電圧を印加すると共に誘導ダクト１０には低電圧
を独立して印加することも可能である。
【００１６】電気集塵機６０の下流側には、誘導ダクト
１０の内部に粉塵Ｄを導入するための送風機７０が設け
られている。本実施の形態においては、送風機７０が電
気集塵機の下流に設けられているが上流側に設けても良
い。
【００１７】毛細管２０の他の設置形態を示す（図３参
照。尚、図１及び図２に示す符号と同一符号が示された
各部材は類同部材である。）。誘導ダクト１０には取付
部材１２が嵌合されており、管２４は、この取付部材１
２を貫通して固定されている。また、粉塵Ｄを誘導ダク
ト１０の内部に導入できるように、取付部材１２には貫
通孔１４が形成されている。
【００１８】以下、上記構成を有する本実施の形態に係
る超微細粒子を用いる粉塵捕集装置の作用について説明
する。
【００１９】まず、超微細粒子の生成について説明す
る。毛細管２０と誘導ダクト１０には異なる電圧が印加
される。毛細管２０には第１高電圧電源４０により高電
圧が印加され、誘導ダクト１０には低電圧が印加され
る。これにより、ノズル２２から噴射される液体には非
常に高い電圧勾配がかけられ、液体表面では、電気場に
より液体を引き寄せる力である静電気力と液体の表面張
力との均衡が破れて液体表面が破壊される。このため液
体から非常に微細な多数の噴射粒子ｐが発生する。こう
して生成された粒子は、その大きさが数ｎｍから数百ｎ
ｍ程度と極めて微細である。また、粒子は高荷電を有
し、その電荷量はレイリー電荷限界（RayleighCharge L
imit）にまで達する。こうして生成された超微細粒子は
同一極性の高荷電を有することになる。
【００２０】高荷電の超微細粒子ｐは、図２に示すよう
に、誘導ダクト１０の下流に移動する。この際、送風機
７０により誘導ダクト１０の内部に導入される粉塵Ｄの
流動に伴い、超微細粒子ｐは下流に移動しながら粉塵Ｄ
に付着される。この粉塵Ｄに付着された高荷電の超微細
粒子ｐによって、粉塵Ｄは高荷電を有することになる。
【００２１】以上のように、超微細粒子ｐが付着された
高荷電の粉塵Ｄは、誘導ダクト１０に沿って移動し、電
気集塵機６０に到達する。電気集塵機６０のアースされ
た平板６４と第２高電圧電源６６が印加された平板６２
との間を通過する高荷電の粉塵Ｄは、反対極性の第２高
電圧電源６６が印加される平板６２に引き寄せられて集
塵される。
【００２２】図４は、本実施の形態に係る粉塵捕集装置
の実験結果を示すグラフである。この粉塵捕集装置の効
果を知るために、電気集塵機６０には、電気集塵機６０
により捕集されることなく電気集塵機６０を通過してし
まう粉塵の数を測定するため、粉塵測定機（図示せず）
を連結する。グラフに示すように、電気集塵機６０の第
２高電圧電源６６に低電圧電源である１０Ｖを印加した
場合に比べ、１０００Ｖ以上を印加した場合には、電気
集塵機６０を通過した粉塵の数が大幅に減少したことが
分かる。実験結果によると、電気集塵機６０により、空
気中の粉塵の大部分（約９０％程度）である粉塵が捕集
・除去されることが分かった。
【００２３】本実施の形態において、超微細粒子を形成
させる溶液に水を用いた場合には、超微細粒子による加
湿作用も実現できるという利点を有する。
【００２４】以上、本発明の実施の形態を説明したが、
本発明の権利範囲は上記実施の形態に限られるものでは
なく、上記実施の形態に示した形状又は構造は本発明の
具体例を示すもので、上記実施の形態のほかにも特許請
求の範囲内で多様に変更できるものである。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る超微
細粒子を用いる粉塵捕集装置は、高荷電を有する超微細
粒子を生成して周囲の粉塵に付着させることにより、
０．１μｍ以下の粉塵も容易に捕集して除去し得る格段
の効果がある。また、極めて安価なランニングコストで
粉塵を効果的に捕集することができる。そして、水を溶
液として超微細粒子を生成させる場合は、加湿作用を実
現できる効果がある。
【００２６】前述したような構成及び効果を有する本発
明は、粉塵、埃、煤煙、ヒューム（Fume）、オイルミス
ト（Oil Mist）など、環境保全のための汚染物質除去設
備が用いられる全ての場所に使用でき、室内用空気清浄
器や空調用空気清浄器など、小規模の粉塵除去装置が用
いられる場所にも使用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施の形態の超微細粒子を用いる
粉塵捕集装置の構成を示す概略図である。
【図２】図１に示す超微細粒子を用いる粉塵捕集装置に
おいて、高荷電を有する超微細粒子が粉塵に付着される
過程を示す概略断面図である。
【図３】本発明に係る他の実施の形態の超微細粒子を用
いる粉塵捕集装置の構成を示す概略図であり、毛細管の
他の取付構造が示されている。
【図４】図１に示す実施の形態の超微細粒子を用いる粉
塵捕集装置の粉塵捕集結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１０ 誘導ダクト １２ 取付部材 １４ 貫通孔 ２０ 毛細管 ２２ ノズル ２４ 管 ３０ 液体供給器 ４０ 第１高電圧電源 ４２ 第１可変抵抗 ４４ 第２可変抵抗 ５０ 絶縁体 ６０ 電気集塵機 ６２、６４ 平板 ６６ 第２高電圧電源 ６８ アース ６９ 絶縁体 ７０ 送風機
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (73)特許権者 500498693 アン ガンホ Ｋａｎｇ Ｈｏ Ａｈｎ 大韓民国 ソウル、ヨンサン−ク、イチ ォン−ドン、412、イチォン アパート メント 102−1504 102−1504， Ｉｃｈｏｎ Ａｐａｒｔ ｍｅｎｔ， 412， Ｉｃｈｏｎ−ｄｏ ｎｇ， Ｙｏｎｇｓａｎ−ｋｕ， Ｓｅ ｏｕｌ， Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋ ｏｒｅａ (72)発明者 アン ガンホ 大韓民国 ソウル、ヨンサン−ク、イチ ォン−ドン、412、イチォン アパート メント 102−1504 (72)発明者 アン ジォンホ 大韓民国 ソウル、ドンザク−ク、デバ ン−ドン、501、デリム アパートメン ト 110−502 (72)発明者 アン サンヒョン 大韓民国 ソウル、ドンザク−ク、デバ ン−ドン、501、デリム アパートメン ト 110−502 (56)参考文献 特開 平７−39782（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−83019（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−471（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B03C 3/00 - 3/88

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 誘導ダクトと、 前記誘導ダクトの内部に設けられ、液体供給器により液
    体が供給される１本以上の毛細管と、 前記毛細管の先端から所定極性の高荷電を有する超微細
    粒子を生成し噴射させるため、前記毛細管と前記誘導ダ
    クト間に電気場を形成する電圧印加手段と、 電圧が印加される誘導ダクトの外壁を周囲と遮断するた
    め、誘導ダクトの外壁に設けられる絶縁手段と、 前記高荷電を有する超微細粒子が付着される粉塵を前記
    誘導ダクトの内部に導入する粉塵導入手段と、 前記誘導ダクトから絶縁されており、前記誘導ダクトに
    着脱可能に設けられ、前記高荷電を有する超微細粒子が
    付着された粉塵を除去するため、前記超微細粒子の極性
    と反対極性の電気場を形成する電気集塵手段とを有する
    ことを特徴とする粉塵捕集装置。
  2. 【請求項２】 前記電圧印加手段は一つの電源と多数の
    可変抵抗とからなることを特徴とする請求項１記載の粉
    塵捕集装置。
  3. 【請求項３】 前記誘導ダクトには、誘導ダクトの内部
    と外部を連通する貫通孔を有する取付部材が設けられ、
    前記毛細管は取付部材に貫通して設けられることを特徴
    とする請求項１記載の粉塵捕集装置。
  4. 【請求項４】 誘導ダクトの内部で、電気流体力学的噴
    射により所定極性の高荷電を有する超微細粒子を生成さ
    せる段階と、 前記高荷電を有する超微細粒子が付着される粉塵を前記
    誘導ダクトの内部に導入する段階と、 前記高荷電を有する超微細粒子を粉塵に付着させる段階
    と、 超微細粒子が付着された粉塵を、前記超微細粒子の極性
    と反対極性の電気場を形成する電気集塵手段により捕集
    する段階とからなることを特徴とする超微細粒子を用い
    る粉塵捕集方法。
  5. 【請求項５】 前記超微細粒子は多数の毛細管から噴射
    されることを特徴とする超微細粒子を用いる粉塵捕集方
    法。
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