JP5027262B2

JP5027262B2 - シース気流によって荷電効率を高める粒子荷電装置

Info

Publication number: JP5027262B2
Application number: JP2010014205A
Authority: JP
Inventors: 春進蔡; 冠宇林; 暉霖陳
Original assignee: 國立交通大學
Priority date: 2009-10-15
Filing date: 2010-01-26
Publication date: 2012-09-19
Anticipated expiration: 2030-01-26
Also published as: JP2011083762A; US8400750B2; TWI365769B; US20110090611A1; TW201113089A

Description

本発明は、大気汚染防御技術または測量技術に関し、詳しく言えばシース気流によって荷電効率を高める粒子荷電装置に関するものである。

粒子荷電技術は、大気汚染の制御および粒子濃度の測量に応用されることが一般的であり、粒子の荷電効率は、直接大気汚染防御設備の除去率および測量機器の正確度に影響を与えるため、如何に粒子荷電装置の荷電効果を高めるかということが業界では長年重視されている。

特許文献１は、シースエアーによって粒子の荷電効率を高める荷電装置を開示した。該当装置は、ハウジングと、粒子気流とハウジングの内壁との間に生成した清浄なシース気流（ｃｌｅａｎｓｈｅａｔｈ）とを備える。ハウジングは、縦軸に沿ってハウジング内まで延長される入口および出口を有し、荷電待ちの粒子は縦軸方向に平行し、ハウジングを通過することが可能である。かつハウジングは、内部に電場を有するため、できるだけ帯電粒子を縦軸に傾けることによって帯電粒子がハウジングの内壁に沈積し、静電損失を引き起こすという現象を減少させる。

放射性同位元素によって放電を行い、メタルスクリーン（ｍｅｔａｌｓｃｒｅｅｎ）にシース気流を生成させ、複雑な回路配置によって電場を生成することが該当荷電装置の特徴であるため、構造全体の複雑度が大きい。従って該当荷電装置は、製造コストが高くつくだけでなく、小型化が困難になり、携帯用測量機器に応用することができない。

米国特許第５，９７３，９０４号明細書

本発明の主な目的は、シース気流によって荷電効率を高め、構造が簡単化されることによって小型化の便をはかることを可能にする粒子荷電装置を提供することにある。

上述の目的を達成するために、本発明によるシース気流によって荷電効率を高める粒子荷電装置は、ハウジング、第二導流スリーブ、および放電ワイヤを備える。ハウジングは、導電材料から構成され、内部が中空を呈し、荷電チャンバー、シース気流入口、粒子入口、出口および第一通路を有する。粒子入口は、荷電チャンバーに連絡する。第一通路は、荷電チャンバーと出口とを接続し、幅が荷電チャンバーの幅より小さい。第二導流スリーブは、ハウジング内部に装着され、ハウジングの内壁面との間に荷電チャンバーとシース気流入口とを接続する第二通路を形成する。放電ワイヤは、ハウジングの荷電チャンバー内に配置される。

ハウジングの荷電チャンバーおよび粒子入口は、断面が円形を呈する。荷電チャンバー、粒子入口および放電ワイヤは、同一軸線に沿って延長される。またシース気流によって荷電効率を高める粒子荷電装置は、さらに第一導流スリーブ、第二導流スリーブ、絶縁蓋、導電棒および電極座を備える。第一導流スリーブは、ハウジング内部に装着される。第一通路は、第一導流スリーブとハウジングの内壁面との間に形成される。第一導流スリーブは第一環状溝を有し、第一環状溝は第一導流スリーブの周りを囲み、位置がハウジングの出口に対応する。第二導流スリーブは第二環状溝を有し、第二環状溝は第二導流スリーブの周りを囲み、位置がシース気流入口に対応する。第二導流スリーブは、ハウジングの荷電チャンバーおよび粒子入口に連絡する軸孔を有する。絶縁蓋は、ハウジングに装着され、導電棒の貫通装着に用いる中心孔を有する。電極座は、ハウジング内部に装着され、絶縁座および金属導体を有する。絶縁座は導電棒の底部に装着され、金属導体は絶縁座の中に差し込まれ、導電棒および放電ワイヤに接続される。第一導流スリーブは、導電棒の貫通装着に用いる中心孔を有する。ハウジングの第一通路は、幅が出口の幅より小さい。

本発明の一実施形態によるシース気流によって荷電効率を高める粒子荷電装置を示す斜視図である。本発明の一実施形態によるシース気流によって荷電効率を高める粒子荷電装置を示す分解斜視図である。本発明の一実施形態によるシース気流によって荷電効率を高める粒子荷電装置を示す断面図である。

以下、本発明によるシース気流によって荷電効率を高める粒子荷電装置を図面に基づいて説明する。
（一実施形態）
図１から図３に示すように、本発明の一実施形態によるシース気流によって荷電効率を高める粒子荷電装置１０は、ハウジング２０、第一導流スリーブ３０、第二導流スリーブ４０、絶縁蓋５０、導電棒６０、電極座７０および放電ワイヤ８０を備える。

ハウジング２０は、導電材料から構成され、円柱形を呈するため、軸線Ａが形成される。ハウジング２０は、内部が中空を呈し、荷電チャンバー２１、粒子入口２２、シース気流入口２３、出口２４、第一通路２５および第二通路２６を有する。粒子入口２２は荷電チャンバー２１に連絡する。第一通路２５は、荷電チャンバー２１と出口２４との間に接続され、幅が荷電チャンバー２１の幅および出口２４の幅より小さい。第二通路２６は、荷電チャンバー２１とシース気流入口２３との間に接続され、幅が荷電チャンバー２１の幅より小さい。荷電チャンバー２１および粒子入口２２は、ハウジング２０の軸線Ａに沿って延長され、かつ断面が円形を呈する。

第一導流スリーブ３０および第二導流スリーブ４０は、円柱形を呈し、ハウジング２０内部に装着される。第一通路２５は、第一導流スリーブ３０とハウジング２０の内壁面との間に形成され、円形環状を呈する。第二通路２６は、第二導流スリーブ４０とハウジング２０の内壁面との間に形成され、円形環状を呈する。第一導流スリーブ３０は第一環状溝３２を有し、第一環状溝３２は第一導流スリーブ３０の周りを囲み、位置が出口２４に対応する。第二導流スリーブ４０は第二環状溝４２を有し、第二環状溝４２は第二導流スリーブ４０の周りを囲み、位置がシース気流入口２３に対応する。第一導流スリーブ３０は、中心孔３４と、底面３６に形成された錐面とを有する。第二導流スリーブ４０は軸孔４４を有し、軸孔４４は荷電チャンバー２１および粒子入口２２に連絡する。

絶縁蓋５０は、円柱形の大径部５４と小径部５６とが同軸上に位置し、一体に結合することによって形成され、全体が絶縁材料から構成される。大径部５４はハウジング２０の上方に配置され、小径部５６は第一導流スリーブ３０の中心孔３４に差し込まれる。絶縁蓋５０は、中心孔５２を有し、中心孔５２は内壁面に図示しないねじ山を有する。

導電棒６０は、金属から構成され、絶縁蓋５０の中心孔５２に差し込まれる。導電棒６０は、絶縁蓋５０の中心孔５２内のねじ山と噛み合う図示しないねじ山を有する。

電極座７０は、ハウジング２０内部に装着され、絶縁座７２および金属導体７４を有する。絶縁座７２は導電棒６０の底部に締め付けられ、金属導体７４は絶縁座７２中に差し込まれ、かつ導電棒６０に接続される。絶縁蓋５０の小径部５６、導電棒６０および電極座７０は、第一導流スリーブ３０の中心孔３４に差し込まれる。

放電ワイヤ８０は、ハウジング２０の荷電チャンバー２１内に配置され、電極座７０の金属導体７４によって導電棒６０に電気的に接続される。放電ワイヤ８０は、ハウジング２０の軸線Ａに沿って延長される。

導電棒６０は、図示しない直流高圧電源に接続され、ハウジング２０はゼロ電位の図示しない接地端に接続されるため、粒子が粒子入口２２から荷電チャンバー２１内に導入される際、放電ワイヤ８０はコロナ放電によって粒子を帯電させ、帯電した粒子は第一通路２５および出口２４によって粒子荷電装置２０から放出され、そののち作業を繰り返すことが可能である。第一通路２５の幅が小さいため、気流の流速を高め、帯電粒子を粒子荷電装置１０から迅速に放出することが可能なだけでなく、粒子がハウジング２０の内壁に沈降し、静電損失を引き起こすという現象を減少させることが可能である。

そのほかに、清浄なシース気流は、シース気流入口２３および第二通路２６によって荷電チャンバー２１内に導入され、そののち帯電粒子に混じった後、帯電粒子とともに粒子荷電装置１０から放出される。シース気流は、帯電粒子を覆い、帯電粒子がハウジング２０の内壁に沈降するという現象を防止することが可能である。荷電チャンバー２１、粒子入口２２および放電ワイヤ８０は同一軸線Ａに沿って延長され、粒子は帯電前に軸方向に沿って放電ワイヤ８０に接近し、帯電後に径方向に沿って放電ワイヤ８０から遠く離れるため、帯電した粒子をより迅速かつ均一に拡散させ、後続の粒子と帯電粒子とを互いに衝突させる機会を高めることによって荷電効率を高めることが可能である。
以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。

１０：シース気流によって荷電効率を高める粒子荷電装置、２０：ハウジング、２１：荷電チャンバー、２２：粒子入口、２３：シース気流入口、２４：出口、２５：第一通路、２６：第二通路、３０：第一導流スリーブ、３２：第一環状溝、３４：中心孔、３６：底面、４０：第二導流スリーブ、４２：第二環状溝、４４：軸孔、５０：絶縁蓋、５２：中心孔、５４：大径部、５６：小径部、６０：導電棒、７０：電極座、７２：絶縁座、７４：金属導体、８０：放電ワイヤ、Ａ：軸線

Claims

導電材料から構成され、内部が中空を呈し、荷電チャンバー、シース気流入口、粒子入口、出口および第一通路を有し、前記粒子入口は前記荷電チャンバーに連絡し、前記第一通路は前記荷電チャンバーと前記出口とを接続し、前記第一通路の幅が前記荷電チャンバーの幅より小さいハウジングと、
前記ハウジング内部に装着され、前記ハウジングの内壁面との間に前記荷電チャンバーと前記シース気流入口とを接続する第二通路を形成する第二導流スリーブと、
前記ハウジングの前記荷電チャンバー内に配置される放電ワイヤと、
を備え、
前記ハウジングの前記荷電チャンバーおよび前記粒子入口は、断面が円形を呈し、
前記荷電チャンバー、前記粒子入口および前記放電ワイヤは、同一軸線に沿って延長されることを特徴とするシース気流によって荷電効率を高める粒子荷電装置。
前記ハウジング内部に装着される第一導流スリーブを備え、
前記第一通路は、前記第一導流スリーブと前記ハウジングの内壁面との間に形成されることを特徴とする請求項１に記載のシース気流によって荷電効率を高める粒子荷電装置。
前記第一導流スリーブは、第一環状溝を有し、
前記第一環状溝は、前記第一導流スリーブの周りを囲み、前記ハウジングの前記出口に連通する位置に形成されることを特徴とする請求項２に記載のシース気流によって荷電効率を高める粒子荷電装置。
前記第二導流スリーブは、第二環状溝を有し、
前記第二環状溝は、前記第二導流スリーブの周りを囲み、前記シース気流入口に連通する位置に形成されることを特徴とする請求項１に記載のシース気流によって荷電効率を高める粒子荷電装置。
前記第二導流スリーブは、前記ハウジングの前記荷電チャンバーおよび前記粒子入口に連絡する軸孔を有することを特徴とする請求項１に記載のシース気流によって荷電効率を高める粒子荷電装置。
絶縁蓋、導電棒および電極座を備え、
前記絶縁蓋は、前記ハウジングに装着され、前記導電棒の貫通装着に用いる中心孔を有し、
前記電極座は、前記ハウジング内部に装着され、絶縁座および金属導体を有し、
前記絶縁座は、前記導電棒の底部に装着され、
前記金属導体は、前記絶縁座の中に差し込まれ、前記導電棒および前記放電ワイヤに接続されることを特徴とする請求項１に記載のシース気流によって荷電効率を高める粒子荷電装置。
前記ハウジング内部に装着される第一導流スリーブを備え、
前記第一導流スリーブは、前記導電棒の貫通装着に用いる中心孔を有することを特徴とする請求項６に記載のシース気流によって荷電効率を高める粒子荷電装置。
前記ハウジングの前記第一通路は、幅が前記出口の幅より小さいことを特徴とする請求項１に記載のシース気流によって荷電効率を高める粒子荷電装置。