JPH0439367B2 - - Google Patents
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- JPH0439367B2 JPH0439367B2 JP62051981A JP5198187A JPH0439367B2 JP H0439367 B2 JPH0439367 B2 JP H0439367B2 JP 62051981 A JP62051981 A JP 62051981A JP 5198187 A JP5198187 A JP 5198187A JP H0439367 B2 JPH0439367 B2 JP H0439367B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- air
- droplets
- air purification
- steam
- enlarged diameter
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- Separation Of Particles Using Liquids (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、液滴生成による空気浄化方法及び装
置に関し、とくに空気フイルターにおける種々の
問題点を避けると共に効率良くしかも容易に清浄
空気を供給することができる液滴生成による空気
浄化方法及び装置に関する。
置に関し、とくに空気フイルターにおける種々の
問題点を避けると共に効率良くしかも容易に清浄
空気を供給することができる液滴生成による空気
浄化方法及び装置に関する。
従来の技術
技術の高度化に伴いクリーンルームが半導体の
製造、製薬、病院の手術室、生物工学技術その他
の諸分野で使われている。従来は、クリーンルー
ム内の清浄空気を得るためにHEPA（High
Efficiency Particulate Air）フイルターや更に
性能の高いULPA（Ultra Low Penetration
Air）フイルターを用いている。これらのフイル
ターには、フイルター素子が高価であつて装置の
コスト高を招くだけでなく、フイルター自体から
の発じん及びフイルター素子保持器具からの空気
漏れ等の問題がある。
製造、製薬、病院の手術室、生物工学技術その他
の諸分野で使われている。従来は、クリーンルー
ム内の清浄空気を得るためにHEPA（High
Efficiency Particulate Air）フイルターや更に
性能の高いULPA（Ultra Low Penetration
Air）フイルターを用いている。これらのフイル
ターには、フイルター素子が高価であつて装置の
コスト高を招くだけでなく、フイルター自体から
の発じん及びフイルター素子保持器具からの空気
漏れ等の問題がある。
また、コンピユータに組込まれる集積回路等の
半導体デバイスにおいては高集積化が進み、数mm
角のシリコンチツプの中に数十万個の素子が搭載
されたものも製作されているが、高集積化は当然
に精密な回路パターンを必要とし幅1μｍ以下の
最小パターン幅が使われている。この様な精密回
路パターンを実際に製作するためには清浄な環境
が不可欠であり、空気中に浮遊する粒径約0.1μｍ
未満の微粒子（以下、超微粒子という）。をも除
去することが求められる。しかし、超微粒子を空
気中から確実に除去する経済的な方法は未だ開発
されていない。
半導体デバイスにおいては高集積化が進み、数mm
角のシリコンチツプの中に数十万個の素子が搭載
されたものも製作されているが、高集積化は当然
に精密な回路パターンを必要とし幅1μｍ以下の
最小パターン幅が使われている。この様な精密回
路パターンを実際に製作するためには清浄な環境
が不可欠であり、空気中に浮遊する粒径約0.1μｍ
未満の微粒子（以下、超微粒子という）。をも除
去することが求められる。しかし、超微粒子を空
気中から確実に除去する経済的な方法は未だ開発
されていない。
発明が解決しようとする問題点
従つて、本発明が解決しようとする問題点は、
フイルターを使わずに空気中の微粒子、とくに超
微粒子を除去するにある。
フイルターを使わずに空気中の微粒子、とくに超
微粒子を除去するにある。
問題点を解決するための手段
水蒸気を用いた第１図の例を参照して本発明の
空気浄化方法及び装置の構成を説明するが、本発
明は水蒸気の使用に限定されるものではない。噴
霧口６からベンチユリ管状ノズル室５の内部へ水
を噴霧し同室内でこれを蒸発させて水蒸気とす
る。ノズル室５内の水蒸気混入空気を、ノズルス
ロート１３の縮径部１３ａから拡径出口１３ｂへ
の送出により断熱膨張させ、断熱膨張に伴なう温
度降下によつて水蒸気を過飽和とさせることによ
り空気中の浮遊微粒子を凝結核として上記水蒸気
から水滴を生成させる。上記拡径出口１３ｂを膨
張室１４に連通し、同室内に設けられた放電電極
１９と集じん電極２０，２１からなる電気集じん
装置により上記水滴を除去することにより浮遊微
粒子を除去して空気を浄化する。
空気浄化方法及び装置の構成を説明するが、本発
明は水蒸気の使用に限定されるものではない。噴
霧口６からベンチユリ管状ノズル室５の内部へ水
を噴霧し同室内でこれを蒸発させて水蒸気とす
る。ノズル室５内の水蒸気混入空気を、ノズルス
ロート１３の縮径部１３ａから拡径出口１３ｂへ
の送出により断熱膨張させ、断熱膨張に伴なう温
度降下によつて水蒸気を過飽和とさせることによ
り空気中の浮遊微粒子を凝結核として上記水蒸気
から水滴を生成させる。上記拡径出口１３ｂを膨
張室１４に連通し、同室内に設けられた放電電極
１９と集じん電極２０，２１からなる電気集じん
装置により上記水滴を除去することにより浮遊微
粒子を除去して空気を浄化する。
上記拡径出口１３ｂの近傍に設けた蒸気噴出口
１７から水蒸気を噴出し、上記拡径出口１３ｂか
らの水滴を蒸気噴出口１７からの水蒸気と共に電
気集じん装置の放電電極１９の近傍へ送ることに
より水滴を一層成長させさらに水滴径を増大させ
ることもできる。
１７から水蒸気を噴出し、上記拡径出口１３ｂか
らの水滴を蒸気噴出口１７からの水蒸気と共に電
気集じん装置の放電電極１９の近傍へ送ることに
より水滴を一層成長させさらに水滴径を増大させ
ることもできる。
あらかじめ空気フイルター２により比較的大粒
径の浮遊微粒子を除去して浄化した空気をノズル
室５へ送り、これに対して上記の断熱膨張及び電
気集じん操作を加えることにより、超微粒子の除
去を効率的に行なうこともできる。
径の浮遊微粒子を除去して浄化した空気をノズル
室５へ送り、これに対して上記の断熱膨張及び電
気集じん操作を加えることにより、超微粒子の除
去を効率的に行なうこともできる。
作 用
ノズル室５内の流れは、空気中に浮遊微粒子が
含まれた二相流の状態、即ちいわゆるエアロゾル
の流れの状態にある。超微粒子の除去を目的とす
る場合には、エアロゾル中の比較的大きな浮遊微
粒子は中・高性能の空気フイルターによつてあら
かじめ取除かれている。ノズル室５内のエアロゾ
ルの中に水蒸気を注入した後、その水蒸気混入エ
アロゾルをノズルスロート１３や第３図のベンチ
ユリースクラバーによつて断熱膨張させると、上
記浮遊微粒子を凝結核とする水滴の生成が急速に
進む現象が知られている。
含まれた二相流の状態、即ちいわゆるエアロゾル
の流れの状態にある。超微粒子の除去を目的とす
る場合には、エアロゾル中の比較的大きな浮遊微
粒子は中・高性能の空気フイルターによつてあら
かじめ取除かれている。ノズル室５内のエアロゾ
ルの中に水蒸気を注入した後、その水蒸気混入エ
アロゾルをノズルスロート１３や第３図のベンチ
ユリースクラバーによつて断熱膨張させると、上
記浮遊微粒子を凝結核とする水滴の生成が急速に
進む現象が知られている。
この現象を利用すれば、空気中の浮遊粒子を水
滴として捕捉することができる。この水滴を放電
電極１９により荷電して帯電水滴とし、これを集
じん電極２０，２１により集めて除去するなら
ば、極めて清浄な空気が得られる。
滴として捕捉することができる。この水滴を放電
電極１９により荷電して帯電水滴とし、これを集
じん電極２０，２１により集めて除去するなら
ば、極めて清浄な空気が得られる。
水滴の上記帯電をさらに効率よく行なうため、
ノズルスロート１３からの水滴を帯電された水蒸
気と接触させながら放電電極１９の近傍に通すこ
ともできる。
ノズルスロート１３からの水滴を帯電された水蒸
気と接触させながら放電電極１９の近傍に通すこ
ともできる。
エアロゾル内に水蒸気を注入すると、その状態
は第２図の空気線図に従つて変化する。同図中の
点ｇは水蒸気が加えられる前の空気の状態、点ｉ
は水蒸気が加えられた後の最初の状態、点ｆは最
終の状態、Hiは最初の状態ｉの絶対湿度、Hsiは
最初の状態ｉの飽和空気の絶対湿度、Hsfは最終
の状態ｆの飽和空気の絶対湿度、Tsiは最初の状
態ｉの飽和空気の温度、Tsfは最終の状態ｆの飽
和空気の温度である。
は第２図の空気線図に従つて変化する。同図中の
点ｇは水蒸気が加えられる前の空気の状態、点ｉ
は水蒸気が加えられた後の最初の状態、点ｆは最
終の状態、Hiは最初の状態ｉの絶対湿度、Hsiは
最初の状態ｉの飽和空気の絶対湿度、Hsfは最終
の状態ｆの飽和空気の絶対湿度、Tsiは最初の状
態ｉの飽和空気の温度、Tsfは最終の状態ｆの飽
和空気の温度である。
このエアロゾルの断熱膨張を第３図のベンチユ
リースクラバによつてする場合には、空気の状態
は第４図の空気線図に従つて変化する。第３図及
び第４図において、ｏはベンチユリーに入る前の
空気の状態、ｉは最初の状態、ｆは最終の状態、
Poはベンチユリーの入口の蒸気圧、Ptはベンチ
ユリーの喉の蒸気圧、Toはベンチユリーに入る
前の温度、Ttはベンチユリーの喉の温度、ΔHは
水滴の量を表わす。
リースクラバによつてする場合には、空気の状態
は第４図の空気線図に従つて変化する。第３図及
び第４図において、ｏはベンチユリーに入る前の
空気の状態、ｉは最初の状態、ｆは最終の状態、
Poはベンチユリーの入口の蒸気圧、Ptはベンチ
ユリーの喉の蒸気圧、Toはベンチユリーに入る
前の温度、Ttはベンチユリーの喉の温度、ΔHは
水滴の量を表わす。
電気集じん装置の集じん率ηを与えるものとし
て次のドイツチユの式が知られている。
て次のドイツチユの式が知られている。
η＝１−e-WF (1)
ここに、Ｗは粒子見掛け移動速度、Ｆは集じん電
極表面積及び気体流量等により定まる比収じん表
面積である。また粒子見掛け移動速度Ｗについて
は次式が知られている。
極表面積及び気体流量等により定まる比収じん表
面積である。また粒子見掛け移動速度Ｗについて
は次式が知られている。
Ｗ＝ｄ・Kc・Ec・Ep・Km／（12πμ） (2)
ここに、ｄは粒子径、Kcは誘電係数、Ecは荷
電用放電の電界の強さ、Epは集じん電界の強さ、
Kmはストークス・カニンガムの補正係数、μは
空気の粘度である。上記補正係数Kmの特性値を
考慮すると粒子見掛け移動速度Ｗは、粒子径ｄが
約0.2μｍ以上ではほぼ粒径に比例し、約1μｍ以下
ではほぼ一定になるといわれている。
電用放電の電界の強さ、Epは集じん電界の強さ、
Kmはストークス・カニンガムの補正係数、μは
空気の粘度である。上記補正係数Kmの特性値を
考慮すると粒子見掛け移動速度Ｗは、粒子径ｄが
約0.2μｍ以上ではほぼ粒径に比例し、約1μｍ以下
ではほぼ一定になるといわれている。
本発明は、空気中の浮遊粒子の粒径ｄを液滴生
成によつて増大させ、電気集じん装置の集じん率
ηを高めることにより、効率的に空気浄化を行な
うものである。従来の電気集塵装置の集じん率
（η＝0.99）％であり空気中の浮遊粒子の濃度を
10-2程度に減少させることができるので、本発明
により粒径を２−３倍以上増大させるならば、空
気中の浮遊粒子濃度を10-4−10-6程度減少させる
強力な浄化効果を期待することができる。即ち、
(1)式において、 η＝１−e-WF＝0.99 ｅ＝-WF＝0.01＝10-9 WF＝4.605 粒子径ｄを２倍にすれば(1)、(2)式から η＝１−e-2WF＝0.9999 粒子径ｄを３倍にすれば同様にして η＝１−e-3WF＝0.999999 となる。しかし本発明の空気浄化の効率はこの数
値に限定されるものではない。
成によつて増大させ、電気集じん装置の集じん率
ηを高めることにより、効率的に空気浄化を行な
うものである。従来の電気集塵装置の集じん率
（η＝0.99）％であり空気中の浮遊粒子の濃度を
10-2程度に減少させることができるので、本発明
により粒径を２−３倍以上増大させるならば、空
気中の浮遊粒子濃度を10-4−10-6程度減少させる
強力な浄化効果を期待することができる。即ち、
(1)式において、 η＝１−e-WF＝0.99 ｅ＝-WF＝0.01＝10-9 WF＝4.605 粒子径ｄを２倍にすれば(1)、(2)式から η＝１−e-2WF＝0.9999 粒子径ｄを３倍にすれば同様にして η＝１−e-3WF＝0.999999 となる。しかし本発明の空気浄化の効率はこの数
値に限定されるものではない。
実施例
第１図は本発明による空気浄化装置の一実施例
を示す。この例では、浄化すべき空気をターボ圧
縮機１により空気フイルター２へ送り大きな浮遊
粒子をあらかじめ除去する。空気フイルター２か
らの空気を、調圧弁３により減圧した後、圧力計
４により随時監視しながらノズル室５へ送る。ノ
ズル室５内に設けられた噴霧口６は、水タンク７
からの水がストレーナ８、水ポンプ９、エアチヤ
ンバー１０及び水フイルター１１を介して供給さ
れる水を霧状にノズル室内の空気へ噴出する。噴
出された水は直ちに気化し水蒸気として空気に混
入される。
を示す。この例では、浄化すべき空気をターボ圧
縮機１により空気フイルター２へ送り大きな浮遊
粒子をあらかじめ除去する。空気フイルター２か
らの空気を、調圧弁３により減圧した後、圧力計
４により随時監視しながらノズル室５へ送る。ノ
ズル室５内に設けられた噴霧口６は、水タンク７
からの水がストレーナ８、水ポンプ９、エアチヤ
ンバー１０及び水フイルター１１を介して供給さ
れる水を霧状にノズル室内の空気へ噴出する。噴
出された水は直ちに気化し水蒸気として空気に混
入される。
エアチヤンバー１０の入口圧力は圧力計４によ
つて随時計測され、エアチヤンバー１０の底部に
はドレーン弁１２が取付けられる。
つて随時計測され、エアチヤンバー１０の底部に
はドレーン弁１２が取付けられる。
ノズル室５の出口側は、縮径部１３ａ及び拡径
出口１３ｂからなるノズルスロート１３を介して
膨張室１４の混合器１５に連通する。拡径出口１
３ｂの開口端に臨む位置には、蒸気発生機１６に
接続された蒸気噴出口１７が配置される。高圧電
源１８から高電圧を受ける放電電極１９が、蒸気
噴出口１７と混合器１５との間に配置される。膨
張室１４の側壁には第１段集じん電極２０及び第
２段集じん電極２１が設けられる。放電電極１９
と集じん電極２０，２１とは電気集じん装置を形
成する。
出口１３ｂからなるノズルスロート１３を介して
膨張室１４の混合器１５に連通する。拡径出口１
３ｂの開口端に臨む位置には、蒸気発生機１６に
接続された蒸気噴出口１７が配置される。高圧電
源１８から高電圧を受ける放電電極１９が、蒸気
噴出口１７と混合器１５との間に配置される。膨
張室１４の側壁には第１段集じん電極２０及び第
２段集じん電極２１が設けられる。放電電極１９
と集じん電極２０，２１とは電気集じん装置を形
成する。
放電電極１９の好ましい例はコロナ電極であ
り、その設置位置は図示例の蒸気噴出口１７と混
合器１５との中間に限定されものではない。第１
段集じん電極２０のみで所期の粒子除去効果が得
られる場合には第２段集じん電極２１を省略して
もよい。図示例の膨張室１４の底部にはドレン管
２２が設けられる。
り、その設置位置は図示例の蒸気噴出口１７と混
合器１５との中間に限定されものではない。第１
段集じん電極２０のみで所期の粒子除去効果が得
られる場合には第２段集じん電極２１を省略して
もよい。図示例の膨張室１４の底部にはドレン管
２２が設けられる。
第１図の空気浄化装置によれば、粒径0.1μｍ以
上の浮遊微粒子を対象として、その濃度が約
350000個／の外気を0.35−0.035個／程度に
浄化することが可能であり、現在要求される空気
清浄度を十分に満足する。また、超微粒子の除去
にも効果が期待される。
上の浮遊微粒子を対象として、その濃度が約
350000個／の外気を0.35−0.035個／程度に
浄化することが可能であり、現在要求される空気
清浄度を十分に満足する。また、超微粒子の除去
にも効果が期待される。
発明の効果
以上詳細に説明した如く本発明による空気浄化
は、断熱膨張させることにより空気中の微粒子を
凝結核として蒸気から液滴を生成させ、生成され
た液滴を電気集じんにより除去するので次の効果
を奏する。
は、断熱膨張させることにより空気中の微粒子を
凝結核として蒸気から液滴を生成させ、生成され
た液滴を電気集じんにより除去するので次の効果
を奏する。
(イ) 粒径1μｍ前後の浮遊微粒子を除去すること
ができるので、超清浄の空気が迅速にしかも低
コストで得られる。
ができるので、超清浄の空気が迅速にしかも低
コストで得られる。
(ロ) フイルターなしで空気を清浄にするので、フ
イルターによる二次汚染のおそれがない。
イルターによる二次汚染のおそれがない。
(ハ) 非常に低廉にしかも容易に清浄空気が得られ
る。
る。
第１図は一実施例のブロツク図、第２図から第
４図までは液滴生成過程の説明図である。 １…ターボ圧縮機、２…空気フイルター、３…
調圧弁、４…圧力計、５…ノズル室、６…噴霧
口、７…水タンク、８…ストレーナ、９…水ポン
プ、１０…エアチヤンバー、１１…水フイルタ
ー、１２…ドレーン弁、１３…ノズルスロート、
１４…膨張室、１５…混合器、１６…蒸気発生
機、１７…蒸気噴出口、１８…高圧電源、１９…
放電電極、２０…第１段集じん電極、２１…第２
段集じん電極。
４図までは液滴生成過程の説明図である。 １…ターボ圧縮機、２…空気フイルター、３…
調圧弁、４…圧力計、５…ノズル室、６…噴霧
口、７…水タンク、８…ストレーナ、９…水ポン
プ、１０…エアチヤンバー、１１…水フイルタ
ー、１２…ドレーン弁、１３…ノズルスロート、
１４…膨張室、１５…混合器、１６…蒸気発生
機、１７…蒸気噴出口、１８…高圧電源、１９…
放電電極、２０…第１段集じん電極、２１…第２
段集じん電極。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 蒸気が混入された空気をベンチユリ管の縮径
部から拡径部へ送出して断熱膨張させ、空気中の
微粒子を凝結核として上記蒸気から液滴を生成さ
せ、生成された液滴を電気集じんにより除去して
なる液滴生成による空気浄化方法。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の空気浄化方法に
おいて、上記断熱膨張直後の空気に上記蒸気を噴
射することにより液滴の径を増大させてなる液滴
生成による空気浄化方法。 ３ 特許請求の範囲第１項記載の空気浄化方法に
おいて、粒径約1μｍ超過の粒子が除去された後
に蒸気が混入された空気を断熱膨張させることに
より粒径が1μｍ以下の微粒子を凝結核として前
記蒸気から液滴を生成させてなる液滴生成による
空気浄化方法。 ４ 一端に空気入口を設け内部に液滴生成物質の
噴霧口を配置したノズル室の他端に縮径部び拡径
出口からなるノズルスロートを設け、そのノズル
スロートの拡径出口を電気集塵装置に連通してな
る液滴生成による空気浄化装置。 ５ 特許請求の範囲第４項記載の空気浄化装置に
おいて、上記ノズルスロートの拡径出口に液滴生
成物質の蒸気噴出口を設けてなる液滴生成による
空気浄化装置。 ６ 特許請求の範囲第４項記載の空気浄化装置に
おいて、空気圧縮機に連通された空気フイルター
からの空気の流路を上記ノズル室の空気入口へ連
通してなる液滴生成による空気浄化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62051981A JPS63221822A (ja) | 1987-03-09 | 1987-03-09 | 液滴生成による空気浄化方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62051981A JPS63221822A (ja) | 1987-03-09 | 1987-03-09 | 液滴生成による空気浄化方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63221822A JPS63221822A (ja) | 1988-09-14 |
| JPH0439367B2 true JPH0439367B2 (ja) | 1992-06-29 |
Family
ID=12902037
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62051981A Granted JPS63221822A (ja) | 1987-03-09 | 1987-03-09 | 液滴生成による空気浄化方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63221822A (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2715227B1 (fr) * | 1994-01-19 | 1996-04-12 | Rein Andre Roos | Instrument de mesure de particules atmosphériques. |
| WO2008038348A1 (fr) * | 2006-09-27 | 2008-04-03 | Hitachi Plant Technologies, Ltd. | appareil de traitement des gaz d'échappement contenant un brouillard d'acide sulfurique et son procédé de traitement |
| CN105056671B (zh) * | 2015-07-22 | 2017-07-28 | 江苏新中金环保科技股份有限公司 | 一种湿式脱硫塔脱硫除尘除雾节水工艺及其装置 |
| CN104998504B (zh) * | 2015-07-22 | 2017-06-30 | 江苏新中金环保科技股份有限公司 | 一种湿式脱硫塔脱硫除尘除雾节水工艺 |
| CN107115967B (zh) * | 2017-05-12 | 2019-05-31 | 浙江大学 | 温/湿调控多场强化的复合静电除尘系统 |
| CN109622224A (zh) * | 2018-12-20 | 2019-04-16 | 东南大学 | 一种电喷雾辅助细颗粒核化凝结的预处理装置和方法 |
| DE102018222504B4 (de) * | 2018-12-20 | 2022-11-03 | Universität Stuttgart | Verfahren und Vorrichtung zum Abscheiden von Partikeln aus einem Luftstrom |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS459269Y1 (ja) * | 1967-04-19 | 1970-04-30 | ||
| US3920422A (en) * | 1971-10-18 | 1975-11-18 | Purity Corp | Pollution control apparatus and method |
| JPS6078654A (ja) * | 1983-10-05 | 1985-05-04 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 空気の清浄化方法 |
-
1987
- 1987-03-09 JP JP62051981A patent/JPS63221822A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63221822A (ja) | 1988-09-14 |
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