JPS6138644A - 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２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
金属イオン（金属・ｆ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） しかしながら、近年は、気体中の微粒子の内、粒径０　
、　Ｉ　ＩＬｍ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５密度に対す
る制限もきびしくなっており、上記のフィルターによる
集塵装置によっては、粒径Ｏ６ｌｐｍ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ばフィルターが目詰り
を起し、また一度フイルターで補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、微粒子の粒径が水の分子程度から０　
、１　ＪＬｍ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ても微粒
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） 本発明は、気体中の水蒸気と結合した粒子を集塵除去す
る集塵部と、該集塵部の気体吸入側に設けられ吸入され
る気体中に水蒸気を供給する第一の加湿部と、該第一の
加湿部の気体吸入側に設けられ気体中の粒子をイオン化
するイオン化部と、該イオン化部の気体吸入側に設けら
れ気体を冷却する冷却部と、集塵部の気体排出側に設け
られ集塵後の気体に水蒸気を供給する第二の加湿部と、
集塵部に気体を循環させる送風部とを有する集塵装置を
提供するものであり、また、本発明は、気体中の水蒸気
と結合した粒子を冷却することにより集塵除去する集塵
部と、該集塵部の気体吸入側に設けられ吸入される気体
中に水蒸気を供給する第一の加湿部と、該第一の加湿部
の気体吸入側に設けられ気体中の粒子をイオン化するイ
オン化部と、該イオン化部の気体吸入側に設けられ気体
を冷却する冷却部と、集塵部の気体排出側に設けられ集
塵後の気体を加熱する加熱部と、該加熱部の気体排出側
に設けられ加熱後の気体に水草パ気を供給する第二の加
湿部と、集塵部に気体を循環志せる送風部とを有する集
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図は本発明の一実施例を示す概略図で、１は塵等の
除去の必要なりリーンルーム、２はクリーンルーム１の
気体を本発明に係る集′塵装置３に送風する吸入パイプ
、４は該集塵装置３がらの集塵後の気体をクリーンルー
ム１内に送風する排気パイプである。

３０１は、クリーンルームｌがら吸入パイプ２を通じて
送られてくる気体を冷却する冷却部、３０３は、冷却部
３０１で冷却された気体中の塵等をイオン化するイオン
化部、３０５は、吸入パイプ２内に水蒸気（Ｈ２０ガス
）を送入し、イオン化部３０３からの気体と該水蒸気を
混合する第一の加湿部、３０７は、気体中の塵等を集め
る集塵部、３０９は集塵後の気体中に水蒸気を混合する
第二の加湿部、３１１は気体の循環を行なう送風部であ
る。

以下、集塵装置３内の各構成部分を詳細に説明する。

冷却部３０１には、例えば、公知の冷却器（バラ“フル
式冷却器、フィンコイル式冷却器等）や、冷却された純
水、塩水等のシャワー装置等を用いる。イオン化部３０
３は、例えば第６図に示す装置を用いる。同図中８はた
とえばタングステンの線で４Ｉｊ成された放電極で、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Ａ方向）に
、−又は中性の微粒子自体は十に帯電することとなる（
すでに十に帯電している微粒子もその帯電の量が増す）
。なお、イオン化部の放電極８には−の高電圧を印加し
てもよく、この場合は気体中の微粒子は−に帯電される
。第一の加湿部３０５及び第二の加湿部３０９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１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。

集塵部３０７を構成する装置としては、気体中の水蒸気
を気体から分離する装置であればよく、例えば、公知の
冷却器（バッフル式冷却器、フィンコイル式冷却器等）
や、冷却された純水、塩水等のシャワー装置や、気体と
液体を分離するエリミネータ等や、これらの装置を適当
に組合せたものを用いる。なお、冷却器やシャワー装置
等のように気体自体を冷却する装置を集塵部３０７に用
いた場合は、第２図に示すように、集塵部３０７の後に
、この冷却された気体を加熱するヒータ等からなる公知
の加熱手段からなる加熱部３０８を設けることが好まし
い。送風部３１１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第１１シ成される。

次に本発明の詳細な説明する。

集塵部３０７を通過した気体には第二の加湿部３０９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
送風部３１１を通過してクリーンルーム１内に送られ拡
散される。ここでＨ２Ｏの分子は水素原子２個と酸素分
子１個により構成されているが、その構造は第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Ｈ２０
２０分子第４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７に対し強力なり−ロンカで結びつく。第５図（
ａ）にあっては、十に帯電した微粒子７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粒子
となる状態を示す。第５図（ｂ）にあっては、−に帯電
した微粒子７の回りにＨ２０分子が結合し、全体として
ひとまわり大きな−の微粒子となる状態を示す。第５図
（Ｃ）にあっては、十と−に分極した微粒子７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
微粒子となる状態を示す。モしてＨ２０分子が結合した
微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ｌ内の気
体中を浮遊している微粒子が十又は−に帯電又は分極し
ていれば、これらの微粒子を核としてＨ２０分子が結合
し、又、このようにＨ２０分子が結合した微粒子も相互
に結合し、大きな粒子を形成してゆく（これは大気中の
水蒸気が微粒子を核とし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１内に第二の加湿部３０９によ
って純水の水蒸気を送り込んだ状態では微粒子とＨ２０
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Ｈ２Ｏの結合しない微粒子も存在するものと考え
られる。

なお、クリーンルームｌ内での作業上又は集塵効果上、
水蒸気は純水であることが好ましい。また、該水蒸気は
、そのＨ２０分子数が増加すれば、クリーンルーム１内
で、Ｈ２０分子と微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であることが好ましい。この
ため第二の加湿部３０９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
して水中内沸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１内でＨ２０分子と結合した微粒
子やＨ２０分子と結合しない微粒子を含む気体は、吸入
パイプ２から集塵装置３内に導入される。導入された気
体は冷却部３０１によって冷却され、気体中の熱エネル
ギーの高い完全なガス状態の水蒸気は、熱エネルギーの
低い状態の水蒸気（即ち凝縮しやすい水蒸気）となり、
クリーンルーム１内ではＨ２０分子と結合しなかった微
粒子の一部がＨ２０分子と結合し、また、すてにＨ２０
分子が結合した微粒子にもさらにＨ２０分子が結合し、
その粒径を拡大し、これらの微粒子やＨ２０分子を含む
気体はさらにイオン化部３０３へと送られる。イオン化
部３０３へ送られた気体は＋か又は−にイオン化される
。そしてイオン化された気体には、さらに、第一の加湿
部３０５（水蒸気発生装置としては上記の第二の加湿部
３０９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°
る。このとき気体中の微粒子はイオン化されているので
、該微粒子と混合される水蒸気との凝縮は増々加速され
、クリーンルーム１内ではＨ２０分子と結合しなかった
微粒子の多くがＨ２０分子と結合し、また、すてにＨ２
０分子が結合した微粒子にもざらにＨ２０分子が結合し
、その粒径を拡大し、これらの微粒子やＨ２０分子を含
む気体はさらに集塵部３０７へと送られる。

集塵部３０７へ送られた気体は、ここで微粒子やＨ２０
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、集塵部３０７を冷却器又はシャワー装置で構成し
た場合は該冷却器内又はシャワー装置内へ送られた気体
は、その気体の露点以下の温度とされる。そしてこの気
体は、粒径を拡大した微粒子（Ｈ２０分子と結合してい
ない微粒子を含む）を核として凝縮を起し、これが水滴
となって冷却器の吸熱板表面又は純水や塩水表面に付着
する。

そして、微粒子を含む水滴は冷却装置のドレンやシャワ
ー装置のドレンを介して排出除去される。

これによって、気体中の塵や金属イオン等の微粒子は取
り除かれる。ここで第２図に示すように集塵部３０７の
後に加熱部３０４を設けた場合は、気体中の微粒子が取
り除かれた後の冷却された気体を加熱部３０８によって
急速に加熱でき、該気体は湿度が低くなり、その後に第
二の加湿部３０９によって供給される純水の水蒸気を受
は入れる能力が増大する。

なお、集塵部３０７を気体と液体を分離するエリミネー
タで構成した場合もエリミネータ表面に付着した水滴は
ドレンを通して外部に排出除去できる。

また、上記の冷却器とシャワー装置とエリミネータとを
種々組合せて集塵部３０７を構成した場合は、集塵部３
０７の集塵効果はさらに増大する。

なお、送風部３１１は本実施例においては排気パイプ４
側に設けられているが、該送風部３１１は集塵装置の他
の部分に設けてもよいことは言うまでもない。

また、この集塵装置は第１図に示す集塵装置３を複数併
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は、空調機能を有するので
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、微粒子の
粒径が水の分子程度（はぼ０．０００４ルｍ）から０．
１７ｊ、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、また、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図は本発明に係る集塵装置の一実施例を示す概略図
、第２図は第１図に示す集塵装置３に加熱部３０８を設
けた集塵装置の部分説明図、第３図は水分子の形状を示
す図、第４図は水分子間の引力の状態を示す図、第５図
（ａ）、（ｂ）、（Ｃ）は微粒子と水分子との結合状態
を示す図、第６図は第１図に示すイオン化部３０３の一
実施例を詳細に説明する図である。 １・・クリーンルーム　２・働吸入パイプ３・・集塵装
置　３０１−・冷却部 ３０３・・イオン化部 ３０５・・第一の加湿部　３０７・・集塵部３０８・・
加熱部　３０９・・第二の加湿部３１１・・送風部　４
・・排気パイプ ８＠・放電極　９・・アース極

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）気体中の水蒸気と結合した粒子を集塵除去する集
   塵部と、該集塵部の気体吸入側に設けられ吸入される気
   体中に水蒸気を供給する第一の加湿部と、該第一の加湿
   部の気体吸入側に設けられ気体中の粒子をイオン化する
   イオン化部と、該イオン化部の気体吸入側に設けられ気
   体を冷却する冷却部と、集塵部の気体排出側に設けられ
   集塵後の気体に水蒸気を供給する第二の加湿部と、集塵
   部に気体を循環させる送風部とを有する集塵装置。
2. （２）気体中の水蒸気と結合した粒子を冷却することに
   より集塵除去する集塵部と、該集塵部の気体吸入側に設
   けられ吸入される気体中に水蒸気を供給する第一の加温
   部と、該第一の加湿部の気体吸入側に設けられ気体中の
   粒子をイオン化するイオン化部と、該イオン化部の気体
   吸入側に設けられ気体を冷却する冷却部と、集塵部の気
   体排出側に設けられ集塵後の気体を加熱する加熱部と、
   該加熱部の気体排出側に設けられ加熱後の気体に水蒸気
   を供給する第二の加湿部と、集塵部に気体を循環させる
   送風部とを有する集塵装置。