JPS61259725A

JPS61259725A - 塵粒子増大装置

Info

Publication number: JPS61259725A
Application number: JP60103526A
Authority: JP
Inventors: Osayasu Sato; 修康佐藤
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-05-15
Filing date: 1985-05-15
Publication date: 1986-11-18
Also published as: JPH039765B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、気体中の塵、金属イオン等を除去する集塵装
置に用いる塵粒子増大装置に関する。

（従来技術）電子工業、機械工業、化学工業等の分野においては、室
内の気体中の塵や金属イオン等の微粒子を除去する集塵
装置が使用されている。

この種集塵装置としては、従来、フィルタ（通常は粒径
０．ｌ＃Ｌｍの微粒子の捕捉率９９．９９９５％のいわ
ゆるＨＥＰＡフィルタ）を用い、気体が前記フィルタを
通過することにより、気体中の塵や金属イオン（金属イ
オンは特にレーザ加工で金属を加工する場合等に多量に
発生する）等をフィルタ上に捕捉するものが用いられて
いる。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、近年は、気体中の微粒子のうち１粒径０
．１ｐｍ以下のものも除去することができる集塵装置が
要求されており、前記フィルタによる集塵装置では、粒
径０．ＩＩＬｍ以下の微粒子を捕捉することは困難であ
った。

そこで、粒径が０．ｌＩＬｍ以下の微粒子、例えば、０
．００３１Ｌｍ程度の微粒子でも、この微粒子を水分子
でとり囲み、微粒子を凝結核とした微小水滴とすること
により粒径を大きくして、この水滴を除去するようにす
れば、０．１ｇｍ以下の微粒子の除去が可能である。し
かしながら、気体中に水蒸気を噴霧して微粒子を水分子
でとり囲んでも、微粒子をとり囲んだ水滴は直ぐに再蒸
発してしまうという問題がある。

（発明の目的）本発明の目的は、粒径が０．００３４ｍ〜０゜３ｇｍ程
度の微粒子でも、この微粒子を凝結核として除去可能な
微小水滴とすることができる塵粒子増大装置を提供する
ことにある。

（問題を解決するための手段）本発明によれば、気体吸入口および排出口を備えたケー
スと、該ケース内に水蒸気を供給する水蒸気供給手段と
、前記ケース内に冷却水を散布する冷水散布手段とを有
する塵粒子増大装置が提供される。また、本発明によれ
ば、気体吸入口および排出口を備えたケースと、該ケー
ス内に水蒸気を供給する水蒸気供給手段と、前記ケース
内に冷水を散布する冷水散布手段と、前記水蒸気供給手
段より前後に配設され塵粒子をイオン化するイオン化手
段とを有する塵粒子増大装置が提供される。

（作用）ケース内は水蒸気供給手段によって水蒸気が供給される
とともに、冷水散布手段により冷却水が散布されるので
、過冷却、過飽和の状態となっており、ここを通過する
気体中の微粒子を、過冷却、過飽和の水蒸気でとり囲み
、該微粒子を凝結核とした微小水滴とし除去可能な１粒
子径とすることができる。

（実施例）以下２本発明を図示の実施例に基づいて具体的に説明す
る。

第１図は第１の発明による塵粒子増大装置を備えた集塵
装置の概略図である。同図において、ｌは塵粒子増大装
置で、気体吸入口１１ａおよび排出口１１ｂを備えたケ
ース１１と、該ケースｌｌ内に水蒸気を供給する水蒸気
供給手段１２と、前記ケース１１内に冷却水を散布する
冷却水散布手段１３とからなっており、前記ケース１１
の気体吸入口１１ａが吸入パイプ２によって塵等の除去
を必要とするクリーンルームＲと連絡されている。

前記水蒸気供給手段１２は、純水の水蒸気を発生させる
水蒸気発生装置１２１と、該水蒸気発生装置１２１によ
って発生した水蒸気をケースｌｌ内に導くパイプ１２２
と、該パイプ１２２の先端に装着されたスプレーノズル
１２３とからなっている。前記水蒸気発生装置１２１と
しては、種々のものが考えられ、例えば、水槽中に電気
ヒータを配設した装置、超音波振動により水蒸気を発生
させる装置、赤外線水蒸気発生装置等がある。前記スプ
レーノズル１２３は第２図に示すように、噴出口１２３
ａが絞られた構造に形成されているとともに、外周に電
極板１２３ｂが装着されている。前記冷水散布手段１３
は水を例えば３°Ｃ程度に冷却する冷凍機１３１と、該
冷凍４！１１３１によって冷却された水をケース１１内
に導くパイプ１３２と、該パイプ１３２の先端に装着さ
れたスプレーノズル１３３とがらなっている。

このように構成された塵粒子増大装置ｌにおけるケース
１１の排出口１１ｂには、集塵機例えば　　　　□湿式
電気集塵機３が接続される。そして、該集塵機３の後段
には必要に応じて空調装置４が接続さ　　　　）れ、排
出パイプ５を介して前記クリーンルームＲ′に連絡され
る。

本発明による塵粒子増大装置を備えた集塵装置は以上の
ように構成されており、以下、その作用について説明す
る。

前記空調装置４内の送風機が作動すると、クリーンルー
ムＲ内の気体は、吸入パイプ２から塵粒子増大装置ｌ、
集塵機３、空調装置４および排出バイブ５を経て循環さ
れる。一方、塵粒子増大装置１は、ケースｌｌ内に水蒸
気発生装置１２１によって発生せしめられた水蒸気がパ
イプ１２２を通ってスプレーノズル１２３から噴霧され
る。

このとき、スプレーノズル１２３の外周に装着された電
極板１２３ｂに電圧が印加されており、その電界により
通過する水蒸気は分極性分子であるから電界の方向に並
べ合わされるため、エントロピーが低下した状態となり
、放熱しなけらばならないので、ジュールトムソン効果
により自己冷却を起こす、そして自己冷却した水蒸気は
絞られた噴出口１２３ａから噴出するとき断熱膨張して
更に自己冷却するので、水蒸気自身のエネルギーが小さ
くなり、水素結合力が働いて、塵等の粒子をとり囲み易
い状態となる。また、ケース１１内には冷凍機１３１に
よって冷却された純水がパイプ１３２を通してスプレー
ノズル１３３から噴霧されるため、該ケース１１内の水
蒸気は過冷却、過飽和の状態となっている。このように
して、水蒸気が過冷却、過飽和状態であるケース１１内
にパイプ２から吸入口１１ａを介して気体が導入される
と、該気体中の微粒子の回りには水分子が付着にて微粒
子を凝結核とした微小水滴となる。即ち、水蒸気（Ｈ２
０）の分子は水素原子２個と酸素原子１個により構成さ
れているが、第３図に示すように分極している。Ｈ２０
分子はこの両極間の距離が他の分子に比べ非常に大きく
、液体にあってはＨ２０２０分子第４図に示すように水
素結合力で強く引き合う、ケースｌｌ内のＨ２０分子は
、第５図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、気体中
の帯電又は分極している微粒子１０に対し強力なり−ロ
ンカで結びつく、第５図（ａ）は、十に帯電した微粒子
１０の回りにＨ２０分子が結合し、全体としてひとまわ
り大きな十の微小水滴となる状態を示す、第５図（ｂ）
は、−に帯電した微粒子１０の回りにＨ２０分子が結合
し、全体としてひとまわり大きな−の微小水滴となる状
態を示す、また、第５図（Ｃ）は、十と−に分極した微
粒子ｌＯの回りにＨ２０分子が結合し。

全体としてひとまわり大きな分極微小水滴となる状態を
示す、このように、微粒子は０．１ｓｅｃ以下の時間で
水蒸気（Ｈ２０分子）に囲まれて微小水滴に成長する。

この微小水滴は過冷却、過飽和状態の空気中にあるため
、再蒸発することはなく、Ｗ１粒子を凝結核として成長
して微小水滴は、その表面積が増大するため、益々Ｈ２
０分子の結合を捉し、更に大きな微小水滴に成長する。

そして、この微小水滴はスプレーノズル１３３から噴霧
された冷水の水滴と衝突して捕捉されるか、又は冷水滴
との温度差による熱的引力で吸引捕捉されるか、微小水
滴と冷水滴のクーロン力による結合が生じ更に大きな水
滴となる。

このようにして、気体中の浮遊微粒子が水蒸気に囲まれ
て微小水滴となった場合には、その粒径が１０倍以上に
なることが確認されている。従って、例えば、０．０３
ｐｍ程度の微粒子であれば０　、３　ｐｍ程度の微小水
滴にすることができ、これは充分に従来の集塵方式で分
離できる粒径である。この微小水滴を集塵装置３にて分
離することにより、塵等の微小粒子が除去された気体を
、空調装置４および排出パイプ５を通してクリーンルー
ムＲに送ることができる。

第６図は第２の発明による塵粒子増大装置を備えた集塵
装置の概略図を示すもので、第１図に示した各部品と同
一部品には同一符号を付して、詳細な説明は省略する。

同図中、Ｒはクリーンルーム、２は吸入パイプ、１２は
水蒸気供給手段、１３は冷水散布手段、３は集塵機、４
は空調機、５は排出パイプであり、これらは第１図の集
塵装置と同じである。第２の発明による塵粒子増大装置
１は、ケース１１における水蒸気供給手段１２のスプレ
ーノズル１２３より前段即ち、吸入口１１ａ側に気体中
の塵粒子をイオン化するイオン化手段６を配設したもの
である。第７図はこのイオン化手段６の一実施例を示す
もので、同図中、６１は例えばタングステンの線で構成
された放電極であり、例えば９ＫＶの高電圧が印加され
、アース極６２との間で放電を発生せしめる。この放電
極６１とアース極６２との間を気体が通過するとき（矢
印Ａ方向）に、−又は中性の微粒子自体は十に帯電する
ことになる。なお、すでに十に帯電している微粒子は、
その帯電の量を増す。

即ち、吸入パイプ２から吸入口１１ａを経て導入される
気体中の微粒子は、十に帯電されるため、前記第１図に
示したものに比して、微粒子への水蒸気（Ｈ２０分子）
の結合が更に促進される。

なお、イオン化手段６の放電極６１には−の高電圧を印
加してもよいことは言うまでもなく、この場合は気体中
の微粒子は−に帯電される。

また、前記冷水スプレーノズル１３３に前記微粒子をイ
オン化する電圧と逆の高電圧をかけておけば、微粒子を
凝結核とした微小水滴と冷水滴とのクーロン力による結
合が更に高まる。

なお、１回の粒子増大処理では充分な大きさの水滴に成
長させることができない程の極めて小さな微粒子をも除
去したい場合は、塵粒子増大装置１を連続して設ければ
良い。

例えば、０．００３．ｗｍ程度の極めて小さい微粒子を
塵粒子増大装置１で１回処理すると、前記のように１０
倍以上になるから、０．０３１Ｌｍ程度の微小水滴とな
り、この微小水滴を塵粒子増大装置で、再イオン化し、
再び過冷却、過飽和の雰囲気中を通過させることにより
、０　、３１Ｌｍ程度の粒子となって、従来用いられて
いる集塵機で分離可能となる。

なお、吸湿性のない微粒子は、そのままでは粒径が０．
２１Ｌｍ以上でないと凝結核になり難いとされている。

このため、冷水中に界面活性剤を適量混合すれば水の表
面張力の低下が起こり、吸湿性のない微粒子も凝結核と
することができ、微小水滴に成長させることができる。

以上、本発明を図示の実施例に基づいて説明したが、本
発明は実施例に示されたもののみに限定されるものでは
なく、本発明の主旨の範囲で種々の変形は可能であり、
これらを本発明の範囲から除外するものではない。

（発明の効果）以上、詳細に説明したように、本発明によれば、気体中
の微粒子は過冷却、過飽和の雰囲気中で水蒸気にとり囲
まれるので、微粒子を凝結核とした微小水滴に成長する
とともに、この微小水滴は再蒸発すにとがないため、従
来の集塵装置で　　　　′は処理不可能であった微小な
浮遊塵を工業的に処理することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１の発明による塵粒子増大装置を備えた集塵
装置の概略図、第２図は塵粒子増大装置に用いるスプレ
ーノズルの一実施例を示す縦断面　　　　：図、第３図
は水分子の形状を示す説明図、第４図は水分子間の引力
の状態を示す説明図、第５図（Ｌ）、（ｂ）、（Ｃ）は
微粒子と水分子との結合状態を示す説明図、第６図は第
２の発明による塵粒子増大装置を備えた集塵装置の概略
図、第７図は塵粒子増大装置に用いるイオン化手段の一
実施例を示す説明図である。１・・・塵粒子増大装置、１１・・・ケース、１２・・
・水蒸気供給手段、１３・・・冷水散布手段、１５・・
・イオン化手段。特許出願人　　宮　　原　　勇　　部代　　理　　人　　　弁理士　　辻　　　　　　實第６
図第７図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）気体吸入口および排出口を備えたケースと、該ケ
ース内に水蒸気を供給する水蒸気供給手段と、前記ケー
ス内に冷水を散布する冷水散布手段とを有する塵粒子増
大装置。
（２）気体吸入口および排出口を備えたケースと、該ケ
ース内に水蒸気を供給する水蒸気供給手段と、前記ケー
ス内に冷水を散布する冷水散布手段と、前記水蒸気供給
手段より前段に配設され塵粒子をイオン化するイオン化
手段とを有する塵粒子増大装置。