JPS6138642A - 集塵装置 - Google Patents

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、金属粒子、金属イオン等を除去
する集塵装置に関する。

（従来技術） 従来、電子工業９機械工業、化学工業、医療等の分野に
おいては、室内の気体中の塵や金属粒子、金属イオン等
の微粒子を除去するため、集塵装置が使用されている。

このため、従来は集塵装置としてフィルター（通常は粒
径０　、１　ｐｍの微粒子の捕捉率９９゜９９９５％の
いわゆるＨＥＰＡフィルター）を用い、気体中の塵や金
属粒子、金属イオン（金属粒子、金属イオンは特にレー
ザー加工で金属を加工する場合等に多量に発生する）等
の除去は、気流を該フィルターに通し、フィルター上に
塵や金属粒子、金属イオンを捕捉することによって行な
っていた。

（従来技術の問題点） ところで、近年は、気体中の微粒子の内、粒径０　、１
　ｇｍ以下のものの集塵装置による除去が要求され、ま
た、集塵装置を通過する微粒子の密度に対する制限もき
びしくなっている。・・　　゛　−しかしながら、上記
のフィルターによる集塵装置によっては１粒径０．ＩＪ
Ｌｍ以下の微粒子は補捉しにくくなるばかりか、集塵装
置を通過する微粒子の密度の点でも近年の集塵装置に対
する要求を満足できないものとなっている。

また、従来のフィルターによる集塵装置はフィルターに
補捉された微粒子はそのままフィルター上に残るため、
フィルターの使用時間が長くなれはフィルターが目詰り
を起し、また一度フイルターで捕捉した微粒子が剥れて
再び飛散することもあり、これらによって、微粒子の捕
捉状態が悪化するばかりか、フィルターの寿命も短く、
また補捉した微粒子を処理するためには該フィルターを
取換えなければならなかった。

（発明の目的） 本発明の目的は、微粒子の粒径が金属イオンや水の分子
程度から０　、１　ｐｍ程度のものをも有効に除去出来
る集塵装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、集塵装置を長時間使用しぞも微粒
子の捕捉状態が悪化せず、また、集塵装置の集塵部分の
寿命を極めて長く出来るとともに、補捉した微粒子を容
易に排出出来る集塵装置を提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、気体中から雑菌の除去も効
果的に行なえる集塵装置を提供することにある。

（発明の概要） 本願に係る第一の発明は、複数枚の導電板と、複数枚の
′磁石板とをほぼ垂直かつ断面井型袂に組込み、隣接す
る導電板間に異極の電圧を印加するとともに、隣接する
磁石板間に異極を対向せしめ、導電板と磁石板とで形成
される電場及び磁場中に蒸気を有する気体を送入するこ
とにより、帯電粒子を導電板に、磁性体を磁石板に補集
し、導電板に補集した粒子を水とともに外部に排出除去
することを特徴とする集塵装置を提供するものであり、
第二の発明は、蒸気を有する気体中の粒子をイオン化す
るイオン化部と、複数枚の導電板と複数体の磁石板とを
ほぼ垂直かつ断面井型状に組込み隣接する導電板間に異
極の電圧を印加するとともに隣接する磁石板間に異極を
対向せしめた集塵機構とを有し、イオン化部を通過した
気体を集塵機構の導電板と磁石板とで形成される電場及
び磁場中に送入することにより、帯電粒子を導電板に、
磁性体を磁石板に補集し、導電板に補集した粒子を水と
ともに外部に排出除去することを特徴とする集塵装置を
提供するものである。

（実施例） 以下、本発明について詳細に説明する。

第１図、第２図及び第３図は本願の第一の発明に係る集
塵装置１の一実施例を示す図で、第１図は該集塵装置ｌ
の全体斜視図、第２図は第１図に示す集塵装置１の一部
を拡大した斜視図、第３図は第２図に示す集塵装置ｌを
矢印Ａ方向から見た図である。第１図乃至第３図中２は
導電板であり、例えば、その平面が第１図に示す（ｋＸ
ｌの寸法を有するジュラルミンの板で構成されている。

３は磁石板であり、例えば、その平面が第２図に示す（
ＪｊＸｍ）の寸法を有するゴム磁石を薄く切り取ること
により構成されている。４は非磁性且つ不導電性の絶縁
部材で、例えばエポキシ樹脂等の合成樹脂で構成され、
その長さは（！ｌ）となっている。そして、絶縁部材４
は磁石板３の両側面に接着される。

そして、この集塵装置１は、複数枚の導電板２を第２図
に示す（ｙ　、　ｚ）平面と平行にほぼ等間隔（ｍ）で
配置し、その隙間に絶縁部材４を接着した磁石板３を第
２図に示す（ｘ、ｙ）平面と平行にはｔｙ等間隔（ｎ）
で配置することにより構成されている。なお、このとき
、磁石板３は第３図に示すように、その上面がＮ極、そ
の下面がＳ極となるように配置されている。また、第３
図に示すように、隣接する導電板２間には、交互に子種
（例えば４．５ＫＶ）と−極（アース）の電圧を印加す
るように電気回路が構成されている。

第４図（ａ）、（ｂ）は上記集塵装置ｌをクリーンルー
ムに用いた場合の構成を示す図である。

同図（ａ）、（ｂ）中、１００は塵等の除去の必要なり
リーンルーム、１２０はクリーンルーム１００内の気体
を本発明に係る集塵装置１に送風する吸入パイプ、１４
０は本願に係る集塵装置ｌを含む集塵部、１６０は該集
塵装置ｌからの集塵後の気体をクリーンルーム１００内
に送風する排気パイプである。

１４１は、吸入パイプ１２０内に水蒸気（Ｈ２０ガス）
を送風し、クリーンルーム１００からの気体と該水蒸気
を混合する第一の加湿部、１４３は気体の循環を行なう
送風部、１４５は集塵後の気体中に水蒸気を混合する第
二の加湿部である。

なお、第４図（ｂ）の集塵部１４０中には、集塵装置１
の後に気体と液体とを分離するエリミネータ１４２が設
けられている。

以下、集塵部１４０内の各構成部分を詳細に説明する。

第一の加湿部１４１及び第二の加湿部１４５は、純水の
水蒸気を発生させ該水蒸気を気体中に混合するものであ
るが、この水蒸気の発生装置には、種々の装置が考えら
れ、例えば水槽中に電気ヒータを挿入する装置、ボイラ
ーよりの乾燥加熱水蒸気を導く装置、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。

送風部１４３は、電動式ファン等の、気体を送風する公
知の種々の装置で構成される。

次に本発明の詳細な説明する。

集塵装置１を通過した気体は、送風部１４３を通過後、
第二の加湿部１４５により純水の水蒸気が混合され、こ
の水蒸気を含む気体はクリーンルーム１００内に送られ
拡散される。ここでＨ２０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、その構造は第５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Ｈ２
０分子間は第６図に示すように水素結合力で強く引き合
う。このようなＨ２０分子が空間に拡散されれば、該Ｈ
２０分子は、第７図（ａ）。

（ｂ）、（ｃ）に示すように、気体中の帯電又は分極し
ている粒子５に対し強力なり−ロンカで結びつく。第７
図（ａ）にあっては、十に帯電した粒子５の回りにＨ２
０分子が結合し、全体としてひとまわり大きな十の粒子
となる状態を示す。第７図（ｂ）にあっては、−に帯電
した粒子５の回りにＨ２０分子が結合し、全体としてひ
とまわり大きな−の粒子となる状態を示す。第７図（Ｃ
’）にあっては、十と−に分極した粒子５の回りに８２
０分子が結合し、全体としてひとまわり大きな分極粒子
となる状態を示す。モしてＨ２０分子が結合した粒子は
その表面積が増大するため増々Ｈ２０分子の結合を促す
ようになる。つまり、クリーンルーム１００内の気体中
を浮遊している粒子が十又は−に帯電又は分極していれ
ば、これらの粒子を核としてＨ２０分子が結合し、又、
このよ、うにＨ２０分子が結合した粒子も相互に結合し
、大きな粒子を形成してゆく（これは大気中の水蒸気が
粒子を核とじて雲や雨を形成する過程と同一である）。

ただし、クリーンルーム１００内に第二の加湿部１４５
によって純水の水蒸気を送り込んだ状態では粒子とＨ２
０分子の結合したものは、それほど成長せず、また、中
には全くＨ４０分子と結合しない粒子も存在するものと
考えられる。

なお、クリーンルーム１００内での作業上又は集塵効果
上、水蒸気が不純物を含むことは好ましくなく、また、
第二の加湿部１４５から発生させる水蒸気は、そのＨ２
０分子数が増加すれば、クリーンルーム１００内で、Ｈ
２０分子と粒子とが結合する頻度が増えるが、同じ湿度
でＨ２０分子数を多くするためにはＨ２０分子がなるべ
く単独の状態の水蒸気、即ち熱エネルギーの高い完全な
ガス状態の水蒸気（このような水蒸気はクリーンルーム
１００内の電子部品や薬品に対し、悪影響を持たない）
であることが好ましい。このため第二の加湿部１４５は
、上述の種々の水蒸気発生装置の内、近赤外線領域の電
磁波を水槽内の氷表面に照射して水中内浦騰を起さず表
面より短時間で蒸発させ、はぼ１００％近い割合の純水
乾燥加熱水蒸気を得ることが出来、上記の他の種々の水
蒸気発生装置に比べＨ２０以外の種々の物質、気体が水
蒸気とともに飛び出すことが少なく、また、発生される
水蒸気は飽和水蒸気ではないので気体と混合後にその凝
縮が生じにくく完全なガス状態を保てる赤外線水蒸気発
生装置が、最も好適である。

次に、クリーンルーム１００内でＨ２０分子と結合した
粒子やＨ２０分子と結合しない粒子を含む気体は、吸入
バイブ１２０から集塵部１４０内に導入される。導入さ
れた気体には第一の加湿部１４１　（水蒸気発生装置と
しては上記の第二の加湿部１４．５の説明と同様に赤外
線水蒸気発生装置が最も好ましい）から発生される純水
の水蒸気がさらに混合され、クリーンルーム１００内で
はＨ２ｏ分子と結合しなかった粒子の多くがＨ２０分子
と結合し、また、″すでにＨ２０分子が結合した粒子に
もざらにＨ２０分子が結合し、その粒径を拡大し、これ
らの粒子やＨ２０分子を含む気体はさらに集塵装置１へ
と送られる。

集塵装置１へ送られた気体は、ここで粒子やＨ２ｏ分子
と分離させられるのであるが、以下この作用を説明する
。

即ち、第３図に示すように、集塵装置ｌ内はＸ軸方向（
又は−Ｘ軸方向）には電界Ｅが、Ｘ軸方向には磁界Ｈが
付加されている。そしてこの中を水蒸気や塵等を含んだ
気体がＹ軸方向に通過するのであるが、この時、クリー
ンルーム１００内で水蒸気と結合しその粒径を拡大した
粒子及び水蒸気と結合していない粒子であって帯電して
いるものは導電板２の十又は−極に引き寄せられ該導電
板２に付着する。このとき該粒子の多くは水蒸気と結合
しているので、導電板２に付着した粒子は、液化した水
に含有された状態となり、従って一度導電板２に付着し
た粒子は再飛散することなく、また、該粒子は数本と共
に該導電板２から流れ落ち、ドレンを介して集塵装置ｌ
の外部に排出除去される。

また、集塵装置ｌ内を通過する粒子が磁性体であれば、
該粒子は磁石板３のＮ極又はＳ極に吸引され該磁石板３
上に付着する。この時、付着した磁性体によって磁石板
３上に導電層が形成されることになるが、非磁性体４上
には磁性体が付着しないので、十に帯電した導電板２か
ら−に帯電した導電板２に電流が流れることはない。

また、集塵装置ｌ内を通過する粒子であって十又は−に
帯電しているものは、集塵装置１の一部切欠き斜視図た
る第８図に示すように、集塵装置ｌ内で回転する力を受
ける。即ち、同図中５は気体中の帯電した粒子で、その
多くは水蒸気と結合した状態にある。そして、この粒子
５が十に帯電しているならば、磁界Ｈが下から上方向に
向っているため、矢印Ｂ方向に、−に帯電しているなら
ば、矢印Ｃ方向に回転しようとする力を受ける。

即ち、この粒子５は該粒子５の挿入方向に移動しながら
かつ矢印ＢあるいはＣ方向に回転する。

従って、帯電した粒子５は気体が集塵装置ｌ内に滞留す
る時間より長く滞留することになり、このため、該粒子
５が他の粒子や水蒸気と衝突結合する確率が増え、その
粒径を拡大し、かつ導電板２に吸引される確率が増える
。

さらに、粒子５が第７図（Ｃ）に示すように分極してい
る場合には、該粒子が集塵装置ｌ内を°通過する場合、
＋側は−に帯電した導電板２に、−側は十に帯電した導
電板２に引き寄せられると共に、磁界百によって該粒子
５の＋側と一側の各々に別方向の回転力が加わる。そし
て該粒子５は化合物ではなく単に粒子が結合しているも
のであるため、これらの力によって、該粒子は引き千切
られ、各々独立の帯電粒子となり、十又は−に帯電した
導電板２の各々に吸引される。

集塵装置１のこれらの作用によって、気体中の塵や金属
粒子、金属イオン等の粒子は取り除かれる。

なお、第１１ｆｆ　（ｂ）に示す実施例において、集塵
装置ｌを通過後の気体は、エリミネータ１４２を通過す
るので、水蒸気と結合した粒子がエリミネータ１４２表
面に付着しく気体中の粒子は水蒸気によってその粒径を
拡大されているので、エリミネータ１４２によって捕捉
される粒子の数は通常の場合よりも多い）、水滴となっ
てドレンを介して外部に排出され、その集塵効果をさら
に完全なものとすることが出来る。

また、この集塵装置１はその集塵効果が高いので、気体
が集塵装置１を通過する通過速度を、従来のエアクリー
ナを用いた場合の気体の通過速度に比べ、約１／１０（
例えば通過速度０．２５ｍ／Ｓ）にすることができる。

このようにして塵や金属粒子、金属イオン等が取り除か
れた気体は、再び送風部１４３を介して第二の加湿部１
４５により水蒸気が混合された後、クリーンルーム１０
０内に送られ拡散′される。

第９図、第１０図は、上記実施例で説明した第一の発明
を改良した集塵装置を示すものである。

なお、゛第一の発明と同一部分には同一の符号を付し、
その詳細な説明は省略する。第９図はその概略図であり
、６は本発明の集塵装置である。該集塵装置６中、１０
３は第１図乃至第３図で説明した集塵装置１と同じ構成
を有する集塵機構である。１０１はイオン化部である。

該イオン化部１０１は、気体が該イオン化部１０１を通
過する時、気体中の粒子を十にイオン化するものである
。第１０図はこのイオン化部１０１の一実施例を詳細に
説明する図である。同図中８はたとえばタングステンの
線で構成された放電極で、十の高電圧が印加されている
（例えば９ＫＶ）。９はアース極で、放電極８との間で
放電を起こす。そしてこの放電極８．アース極９間を気
体が通過する時（矢印り方向）に、−又は中性の粒子は
十に帯電することとなる（すでに十に帯電している粒子
もその帯電の量を増す）。即ち、第一の加湿部１４１に
よって水蒸気が混合された気体中の粒子は、イオン化部
１０１を通過する際、イオン化され、イオン化された粒
子は上述の第一の発明と同様の作用によって集塵機構１
０３に集塵されるのである。

集塵装置６をこのように構成すれば、 〔１〕第一の加湿部１４１で混合されたＨ２０分子と粒
子との結合が急速に促され、その粒径を増々増大しつつ
集塵機構１０３内に送風され、しかも第一の発明に係る
集塵装置よりイオン化した粒子の数が多いので、集塵機
構１０３内で捕捉される粒子の量が非常に多くなり、集
塵効果が増大する。

〔２〕また、気体中の粒子は十に帯電されているので、
該粒子を含む気体が集塵機構１０３を通過するとき、該
粒子のほとんどは集塵機構１０３の一側の導電板２に引
寄せられ、該導電板２上から水とともに外部に排出され
ることとなり、水に濡れる導電板２は一極側だけとなる
ため、高電圧を付加されている子種側の導電板２をほと
んど乾燥状態に保て、これによって、該＋極側の導電板
２から電流が漏れることなく、該集塵装置６の安全性を
極めて良好なものとできる。

という、第一の発明以上の集塵効果を有する。

なお、送風部１４３は本実施例においては排気パイプ１
６０側に設けられているが、該送風部１４３は集塵部１
４０の他の部分に設けてもよいことは言うまでもない。

また、この集塵装置１又は６は複数個併設してもよく、
このように構成すれば集塵効果はさらに増大する。

なお、以上の各実施例においては、集塵装置をクリーン
ルームに用いた場合を示したが、本発明は、これに限ら
れず、通常の室内の集塵装置や、また、外気を室内に取
り入る場合の集塵装置として使用する場合等、他の種々
の集塵を必要とする場合の集塵装置として使用できるも
のである。

また、本発明に係る集塵装置を、一般の空調装置内に組
み込むことは有益である。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明によれば、粒子の粒
径が水の分子程度（はぼ０．０００４！ｍ）から０　、
１　ｇ、ｍ程度のものをもＨ２０分子によって拡大し有
効に除去出来るし、これによって気体中からの雑菌の除
去も効果的に行なえる。

また、本発明によれば、従来のフィルタによる集塵装置
に比較し、集塵装置を長時間使用してもその集塵部に集
塵された微粒子は液体となった水といっしょに容易に排
出でき、微粒子の捕捉状態が悪化せず、支だ、集塵装置
の集塵部の寿命を極めて長く出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本願の第一の発明に係る集塵装置１の全体斜視
図、第２図は第１図に示す集塵装置１の−ｍを拡大した
斜視図、第３図は第２図に示す集塵装置１を矢印Ａ方向
から見た図である。第４図は集塵装置１をり、リーンル
ームに用いる場合の構成を示す図である。第５図は水分
子の形状を示す図、第６図は水分子間の引力の状態を示
す図、第７図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は粒子と水分子と
の結合状態を示す図、第８図は集塵装置１の一部切欠き
斜視図、第９図は第一の発明を改良した集塵装置６をク
リーンルームに用いる場合の構成を示す図、第１Ｏ図は
集塵装置６中のイオン化部１０１の一実施例を詳細に説
明する図である。 １・・集塵装置　２會・導電板 ３・・磁石板　　４・・絶縁部材 １４１・・第一の加湿部 １４５・・第二の加湿部 １０１−・イオン化部　１０３−・集塵機構６・働集塵
装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数枚の導電板と、複数枚の磁石板とをほぼ垂直
   かつ断面＃型状に組込み、隣接する導電板間に異極の電
   圧を印加するとともに、隣接する磁石板間に異極を対向
   せしめ、導電板と磁石板とで形成される電場及び磁場中
   に蒸気を有する気体を送入することにより気体中の塵を
   集塵除去することを特徴とする集塵装置。
2. （２）蒸気を有する気体中の粒子をイオン化するイオン
   化部と、複数枚の導電板と複数枚の磁石板とをほぼ垂直
   かつ断面＃型状に組込み隣接する導電板間に異極の電圧
   を印加するとともに隣接する磁石板間に異極を対向せし
   めた集塵機構とを有し、イオン化部を通過した気体を集
   塵機構の導電板と磁石板とで形成される電場及び磁場中
   に送入することにより気体中の塵を集塵除去することを
   特徴とする集塵装置。