(57)【要約】  粒子を含む空気流が通過する管路への空気吸入手段と、空気流に対して略垂直に管路内に集束静電界を発生させる手段とを備え、発生手段が、イオン源を含む２次元の表面電極と、接地された対向電極とを備え、空気吸入手段及び表面電極が、管路内における空気流の方向と実質的に反対の方向にイオンを案内するように構成されている、電気集塵機が提供される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒子を含む空気流が通過する管路への空気吸入手段と、空気流に対して略垂直に管路内に集束静電界を発生させる手段とを備え、発生手段が、イオン源を含む２次元の表面電極と、接地された対向電極とを備え、空気吸入手段及び表面電極が、管路内における空気流の方向と実質的に反対の方向にイオンを案内するように構成されている、電気集塵機。
【請求項２】
空気吸入手段が、接地されている、請求項１に記載の電気集塵機。
【請求項３】
表面電極が、管路の上部内に配置されている、請求項１又は２に記載の電気集塵機。
【請求項４】
表面電極が、管路の直径よりも実質的に小さい直径を有する、請求項３に記載の電気集塵機。
【請求項５】
管路が、１０１４Ｓ／ｍオーダーのバルク導電率及び１０１３Ωｍオーダーの抵抗率の材料を含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の電気集塵機。
【請求項６】
管路が、接地され且つ上端部に向かって内側に先細りしている外面を備える、請求項６に記載の電気集塵機。
【請求項７】
対向電極が、略円形横断面からなる細長い要素を備える、請求項１から６のいずれか一項に記載の電気集塵機。
【請求項８】
対向電極が、導電性ベルトを備える、請求項７に記載の電気集塵機。
【請求項９】
ベルトから粒子を収集する手段をさらに備える、請求項８に記載の電気集塵機。
【請求項１０】
収集手段が、液体槽を備える、請求項９に記載の電気集塵機。
【請求項１１】
イオン源が、複数のコロナピンを備える、請求項１から１０のいずれか一項に記載の電気集塵機。
【請求項１２】
イオン源が、プラズマ電極を備える、請求項１から１０のいずれか一項に記載の電気集塵機。
【請求項１３】
表面電極及び対向電極が、略円筒状である、請求項１から１２のいずれか一項に記載の電気集塵機。
【請求項１４】
添付図面を参照して実質的に上述された電気集塵機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、環境からの浮遊粒子の収集に適している電気集塵機に関する。本発明は、特に、排他的であるわけではないが、環境中に浮遊する生物学的粒子を集塵することができる電気集塵機に向けられる。
【背景技術】
【０００２】
空気からの粒子の分析のための収集は、しばしば、非常な高速までの空気の加速によって収集表面に対して粒子を固着することに依存する。しかしながら、そのような固着技術は、小粒子（約１μｍの直径を意味する）の収集のためには非効率的であり、しばしば非常に高いエネルギの投入を必要とする。
【０００３】
電気集塵による塵埃及び他の粒子の除去は、排ガス又は空気を浄化するための工業規模の用途を見出すよく知られている技術である。
【０００４】
しかしながら、分析のための粒子の収集技術として、電気集塵には殆ど注意が払われていなかった。実際に、大部分の電気集塵機は、収集表面が比較的大きく、したがって、希薄な粒子サンプルのみが得られるという点で、環境からの粒子の効率的な収集のためには不適切である。
【０００５】
効率的な収集の問題に対する１つのアプローチは、粒子が配設される微細機械加工されたチャネルを有する多くの収集板を備える小型の電気集塵機（ＩｎｎｏｖａＴｅｋ社、米国）を利用する。粒子は、最小限の体積の収集流体によって収集される。
【０００６】
欧州特許第０２３９８６５号明細書は、ガス流から粒子を除去する電気集塵機を開示している。集塵機は、コロナ放電イオン源を備える円筒状の電極装置と、荷電粒子がそれによって対向電極の方に向けられるがその下方に収集される対向電極とを含む。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】欧州特許第０２３９８６５号明細書
【特許文献２】国際特許出願ＰＣＴ／ＧＢ２００３／００４８８６号明細書
【特許文献３】オランダ国特許出願第８００００４２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本出願人によって生み出された同様のアプローチは、１点の表面に対してコロナ放電電界によって荷電された粒子を密に集めることを試みている。本装置は、コロナ放電イオン源と、同軸に取り付けられたピンを備える対向電極の方にそれらを向けるために粒子上に生み出された電荷と同一極性の一連の集束リング電極とを使用している。
【０００９】
しかしながら、このアプローチは、粒子の大きさが凝縮によって増加する場合であっても、所望の空気流で粒子に生み出された電荷の程度が不均一であるという点で、粒子の効率的な収集のためには十分ではない。さらにまた、所望の作動電位で粒子に作用している集束電界は、しばしば、抗力効果を克服することができないか、又は荷電電界からの粒子の流出を阻む。したがって、集束電界を通過するある割合の粒子のみが、対向電極に向かって追いやられる。
【００１０】
その全体が参照により本明細書に組み込まれる国際特許出願ＰＣＴ／ＧＢ２００３／００４８８６号明細書は、分析のための粒子の収集に適切な電気集塵機を開示している。集塵機は、粒子のさらに均一な荷電を可能とするプラズマイオン源を含む。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明はまた、対向電極へ粒子を集束することに関するが、コロナ風の影響を利用することによってこの目的を達成しようとする従来技術と異なっている。
【００１２】
したがって、本発明は、粒子を含む空気流が通過する管路への空気吸入手段と、空気流に対して略垂直に管路内に集束静電界を発生させる手段とを備え、発生手段が、イオン源を含む２次元の表面電極と、接地された対向電極とを備え、空気吸入手段及び表面電極が、管路内における空気流の方向と実質的に反対の方向にイオンを案内するように構成されている、電気集塵機を提供する。
【００１３】
集束電界は、接地された対向電極に向かってイオン及び粒子を追いやり、空気流と反対の方向に案内されるイオンは対向電極に到達しないということが理解される。
【００１４】
好ましい実施形態において、管路及び表面電極は、双方とも、円筒状である。この実施形態において、空気吸入手段は、内部の空気流の方向に対して管路の上部にわたって独立に支持される集塵機のためのハウジングの一部を備えてもよい。空気吸入手段は、管路とともに、ハウジングなしで空気の吸入のための制限された通路を画定することができる。
【００１５】
最も好ましくは、ハウジング及び空気吸入手段は、円筒状であり、空気の吸入のための全方向開口をともに画定している。
【００１６】
好ましい実施形態において、表面電極は、イオン源が管路の上部内に位置するように管路内に配置されている。最も好ましくは、表面電極は、イオン源が集束部分よりも上方に位置するように配置されている。
【００１７】
電極と管路の上部の内面との間に生み出された電界が、対向電極に到達しないイオンを空気吸入手段に向かって移動させる傾向がある、表面電極の横断面直径よりも、管路の横断面直径が大きいことは明らかである。
【００１８】
１つの実施形態において、対向電極に到達しないイオンを空気吸入手段に向かって移動させて且つ荷電表面電極から離れるように移動させる傾向もあるように、空気吸入手段は接地されている。
【００１９】
好ましくは、管路は、低から中程度の表面抵抗率（１０１３Ωｍオーダー）の材料を備える。最も好ましくは、材料はまた、その内面上の制御された表面荷電と低い電荷漏洩とを確保するように高いバルク導電率（１０１４Ｓ／ｍオーダー）からなる。
【００２０】
好ましい実施形態において、外面は、接地されている、及び／又は、管路の上部は、粒子の堆積を最小化する傾向があるように上端部に向かって内側に先細りしている。先細り角度は、２０°が好ましいが、例えば、３０°、３５°、４０°、及び４５°等、他の角度も可能である。
【００２１】
最も好ましくは、対向電極は、略円形横断面からなる細長い部材を備える。対向電極は、特に、他の装置もまた可能であるが、管路内に同軸に取り付けられるロッド、ワイヤ、又はピンを備えることができる。
【００２２】
好ましい実施形態において、対向電極は、導電性材料、好ましくはエラストマー材料からなるベルトを備える。ベルトは、収集面積を最小化するために、略円形横断面からなるのが好ましい。
【００２３】
１つの実施形態において、ベルトは、無端であり、駆動手段と関連することができるプーリー装置によって支持されている。好ましくは、ベルト及びプーリー装置は、管路及び空気吸入手段の長手方向の全長に沿ってベルトが延在しているようなものである。
【００２４】
ベルトは、特にベルトがそこを通って移動しなければならない液体ウォッシュポットを備えることができる収集手段と結合されるのが好ましい。ウォッシュポットは、ベルトが抜け出るのにともないベルトから大部分の液体を除去するように作動する油圧ロッドシールを含む。
【００２５】
全てではないにしても大部分の液体をベルトから除去する油圧ロッドシールの作用は、最低限の液体が収集のために使用されるのを可能とし、したがって、粒子の迅速な集中を提供する。集中は、略円形横断面からなるベルトを用いてさらに改良される。
【００２６】
オランダ国特許出願第８００００４２号明細書を参照すると、浄化集塵機においてベルト及びウォッシュポットを使用することは知られているが、対向電極を清潔に維持するためのみであり、分析のための粒子を収集するためではない。
【００２７】
好ましい実施形態において、イオン源は、表面電極上の円形アレイに配置され得る複数のコロナ放電ピンを備える。さらに、各ピンは、電流の平衡とさらにはイオンの分配とを提供するために、高い値の抵抗器と結合されてもよい。
【００２８】
あるいは、イオン源は、国際特許出願ＰＣＴ／ＧＢ２００３／００４８８６号明細書に記載されているように、１つのプラズマ電極又は複数のプラズマ電極を備えてもよい。
【００２９】
本発明の実施は、粒子の大きさ、電位、空気吸入手段、管路、及び表面電極の相対的な寸法及び位置、並びに、空気流の速度等、多数のパラメータの適切な選択にある程度は依存するということが認識される。
【００３０】
好ましい実施形態において、条件を満たした電位における１ｍｌの液体（水）及び空気流の速度（空気ポンプ、標準で１分あたり７００リットル）に対する小粒子の効率的な収集は、内部の横断面直径が１００ｍｍの円筒状の管路と、内部の横断面直径が８０ｍｍの円筒状の表面電極と、円形横断面が２０ｍｍのベルトと、約３０本から４０本のコロナピン（長さが５ｍｍ、最適には３６ピン）を備え且つ管路の上端部の下方６０ｍｍに位置したイオン源と、内部の横断面直径及び高さが２００ｍｍであって管路の上端部の上方９０ｍｍに位置した空気吸入手段とを使用して達成され得た。
【００３１】
しかしながら、当業者は、本発明がイオン源の上流にイオン流を追いやるためにコロナ風を利用することを認識するはずである。したがって、本発明は、管路に粒子が入る前に粒子が荷電されるという利点を提供し、その利点により非常に小型であり且つ可搬式の装置を可能とする。
【００３２】
本発明は、好ましい実施形態及び以下の図面を参照することにより、ここに説明されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の好ましい実施形態の概略図である。
【図２】表面電極を示しているこの実施形態における管路の一部の断面図である。
【図３】この実施形態が使用される場合に生み出される静電界を一般的に示している断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
ここで、図１を考慮すると、一般に符号１で指示されている電気集塵機が示されており、それは、粒子を含む空気流が通過する管路３が中央に配設されている円筒状のハウジング２を備える。
【００３５】
ポリ塩化ビニルを含む管路３は、一般に、管状であり、１００ｍｍの内部の横断面直径を有する。管路の外面の上部３ａは、端部３ｂに向かって２０°で先細りしている。
【００３６】
導電性材料を含むハウジング２は、一般に、管路３の上方及び下方において独立に支持されている２つの半円筒状の部分から構成されている。
【００３７】
ハウジングの上部は、集塵機に対する空気の吸入のための環状開口を下部とともに画定する空気吸入手段４を備える。空気吸入手段４はまた、管路３の外面とともに、管路３に対する空気の吸入の移動のための制限された通路（矢印によって示された）を形成するように画定している。
【００３８】
接地されている空気吸入手段４は、２００ｍｍの内部の横断面直径及び高さを有し、その端部が上端部３ｂから９０ｍｍであるように管路３にわたって且つ管路３の上方に配置されている。
【００３９】
また、図２も参照すると、表面電極５は、管路の上端部３ｂの下方６０ｍｍに位置した長さが８０ｍｍのプラスチック製チューブを備える。この位置は、フラッシュオーバ及び表面トラッキングの可能性を最小にする。チューブには、その上部にイオン源６が設けられ、その下部に銅テープ７が設けられている。イオン源は、３６本のコロナピンからなる円形アレイを備える。各ピンは、イオン電流が平衡するのを可能とするように（５μＡ）、高い値の抵抗器（１ＧΩ、図示しない）を介して高圧電源（〜１０４Ｖ）に連結されている。
【００４０】
空気吸入手段４は、ベルト８がハウジング２の下部において空気吸入手段４及び管路３を通って中央に延在するようにプーリー装置９上に支持されて取り付けられている円形横断面からなる接地された導電性エラストマーベルト８のための開口を、その端部に画定している。
【００４１】
一般に符号１０で指示されているウォッシュポットは、ベルトもそこを通って中央に延在するように、管路３の下方においてハウジング２の下部に取り付けられている。約１ｍｌの体積を有するウォッシュポットは、収集流体をウォッシュポット内に保持するように作動する油圧ロッドシールを備える。
【００４２】
ここで、図３も参照すると、粒子を含む空気流は、空気ポンプ（図示しない）により、静電界に接触する空気吸入手段４に導入される。これからわかるように、静電界は、管路の内面と表面電極との間の領域Ｘにおいて、外側に先細りしている。その結果、対向電極に到達しないイオンは、空気吸入手段に向かって上方に螺旋状となる。この領域へのイオンの移動は、管路に接近する空気流内の粒子が、管路３に到達する前に、かなりの程度で荷電されることを意味する。
【００４３】
また、管路３の上端部３ｂの領域Ｙにおける静電界の湾曲もわかる。この領域における電界の形状は、空気流内を移動する粒子が減速し、それにより、管路３の上部の外面上に堆積しにくいことを意味する。
【００４４】
粒子の大部分は、電界によって集められ、管路の上部の領域よりも上方又は管路の上部の領域内において、ベルト上に堆積する。プーリー装置によって駆動されるベルト８は、ウォッシュポット１０を通って移動し、粒子が水等の収集流体に移される。
【００４５】
図１において言及される本発明の好ましい実施形態は、良好な集塵効率で、空気から液体サンプル内に生物学的物質（枯草菌（Ｂａｃｉｌｌｕｓ  ｓｕｂｔｉｌｉｓ  ｖａｒ．ｎｉｇｅｒ）胞子）を収集して回収するように一貫して示された。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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