JP6038744B2 - Fine particle capturing material, fine particle removing apparatus, and method for producing fine particle capturing material - Google Patents
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Description
本発明は、水溶液中の微粒子を捕捉する微粒子捕捉材およびその微粒子捕捉材を用いた微粒子除去装置、その微粒子除去装置に用いられるテストピース、ならびにその微粒子捕捉材の製造方法に関する。 The present invention relates to a particulate trapping material that traps particulates in an aqueous solution, a particulate removal device using the particulate trapping material, a test piece used in the particulate removal device, and a method for manufacturing the particulate trapping material.
空調・冷熱機器の中には、産業用チラーや暖房・給湯機器のように、鉄製配管を用いた循環流路に熱媒体としての水を循環させて熱交換を行うものがある。このような製品では、循環水中の溶存酸素と循環流路の鉄製配管とが反応して鉄さびが発生し、発生した鉄さびが熱交換器の内部に付着して熱交換器の熱効率を低下させたり、熱交換器内の流路を閉塞させたりしてしまう場合がある。 Some air conditioning / cooling / heating devices, such as industrial chillers and heating / hot water supply devices, perform heat exchange by circulating water as a heat medium through a circulation channel using iron piping. In such products, the dissolved oxygen in the circulating water reacts with the iron piping in the circulation channel to generate iron rust, and the generated iron rust adheres to the inside of the heat exchanger and reduces the heat efficiency of the heat exchanger. The flow path in the heat exchanger may be blocked.
鉄さびは平均直径が5〜10μm程度の微粒子が多く、多孔性濾材のフィルタで除去することが難しいため、鉄製配管を用いた循環流路を有する空調・冷熱器では、所定の期間運転後に、配管内部を酸液等の薬液で洗浄し、内部の鉄さびを溶解、除去することが必要であった。 Since iron rust has many fine particles with an average diameter of about 5 to 10 μm and is difficult to remove with a filter of a porous filter medium, in an air conditioner / cooler having a circulation channel using an iron pipe, It was necessary to wash the inside with a chemical solution such as an acid solution to dissolve and remove the iron rust inside.
一方、プラスのゼータ電位の吸着作用によって水溶液中でマイナスのゼータ電位を示す微粒子成分を吸着、除去する電位吸着フィルタ装置が提案されている。この装置によると、直径0.4〜10μm程度の微粒子を除去することが可能となる(例えば、特許文献1参照)。特許文献1では、電位吸着フィルタ装置のハウジングに収納される電位吸着カートリッジとして、樹脂、セルロースによって構成されてプラスのゼータ電位を持つメディア、ポリプロピレン製セパレータ、エッジシールからなるセルをポリプロピレン製リングシールを間に挟みながらポリプロピレン製芯で組み立てたものが提案されている(特許文献1の図2参照)。
On the other hand, there has been proposed a potential adsorption filter device that adsorbs and removes fine particle components exhibiting a negative zeta potential in an aqueous solution by an adsorption action of a positive zeta potential. According to this apparatus, it is possible to remove fine particles having a diameter of about 0.4 to 10 μm (see, for example, Patent Document 1). In
ところで、樹脂には、水溶液中に浸漬された際には、マイナスのゼータ電位を示すものが多いことから、特許文献1に記載された電位吸着フィルタでは、樹脂、セルロースによって構成されてプラスのゼータ電位を持つ特殊なメディアを用いることが必要で、構造が複雑になるという問題がある。また、引用文献1に記載された電位吸着カートリッジは、微粒子を含んだ水溶液がメディアを通過する際に電位差によりメディアに微粒子を吸着させるものであるため、直径0.4〜10μm程度の微粒子を除去することが可能であるものの、多孔性濾材のフィルタ同様、使用している間に目詰まりを起こし、頻繁にメディアを交換することが必要となるという問題がある。
By the way, since many resins exhibit a negative zeta potential when immersed in an aqueous solution, the potential adsorption filter described in
そこで、本発明は、簡便な構成で効果的に微粒子の除去を行うことを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to effectively remove fine particles with a simple configuration.
本発明の微粒子捕捉材は、水溶液中の微粒子を捕捉する微粒子捕捉材であって、水溶液中で前記微粒子の表面の電位と同じ符号の電位を持つ材料で構成された基材と、前記基材の表面に形成されて前記微粒子を捕捉する凹部と、を有し、前記凹部は底面と底面の両側の立ち上がり部とを有し、前記微粒子の平均径よりも深く、前記微粒子の平均径の2倍以上の幅であり、前記凹部に入り込んだ複数の前記微粒子を凝集させて捕捉すること、を特徴とする。 The fine particle capturing material of the present invention is a fine particle capturing material for capturing fine particles in an aqueous solution, and is composed of a base material made of a material having the same sign potential as the surface potential of the fine particles in the aqueous solution, and the base material formed on the surface of and have a, and a recess for trapping the particulates, said recess having a rising portion on either side of the bottom surface and the bottom surface, deeper than the average diameter of the fine particles, 2 the average size of the fine particles The width is more than double, and a plurality of the fine particles that have entered the recesses are aggregated and captured .
本発明の微粒子捕捉材において、前記凹部は、深くなるにつれてその幅が大きくなること、としても好適である。 In diesel particulate material of the present invention, the recess, that the width increases as the depth Kunar also suitable as.
本発明の微粒子捕捉材において、水溶液中で表面の電位がマイナスとなる前記微粒子を捕捉する場合には、前記基材は、アクリロニトリル、ブタジエン、スチレンの共重合合成樹脂(ABS)、ポリエチレン(PE)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリメタクリル酸メチル、ポリカーボネイト、ポリアミドイミド、ポリアセタール、シリコーンのいずれかの樹脂で構成されること、としても好適である。 In diesel particulate material of the present invention, when capturing the particulates potential of the surface in an aqueous solution is negative, the substrate is acrylonitrile, butadiene, styrene copolymer synthetic resin (ABS), polyethylene (PE) , Polyethylene terephthalate (PET), polypropylene, polyvinyl chloride, polystyrene, polytetrafluoroethylene, polymethyl methacrylate, polycarbonate, polyamideimide, polyacetal, and silicone.
本発明の微粒子捕捉材において、水溶液中で表面の電位がプラスとなる前記微粒子を捕捉する場合には、前記基材は、炭酸カルシウム、酸化アルミニウム、酸化銅、水酸化鉄、水酸化マグネシウム、酸化ニッケル、水酸化ニッケル、酸化亜鉛のいずれかの材料で構成されること、としても好適である。 In diesel particulate material of the present invention, when capturing the particulates potential of the surface in an aqueous solution is positive, the substrate is calcium carbonate, aluminum oxide, copper oxide, iron hydroxide, magnesium hydroxide, oxide It is also preferable that it is made of any material of nickel, nickel hydroxide, and zinc oxide.
本発明の微粒子捕捉材において、前記基材は、円柱状または円筒状または鞍形状のペレットであること、としても好適である。 In the fine particle capturing material of the present invention, it is also preferable that the base material is a columnar, cylindrical, or bowl-shaped pellet.
本発明の微粒子捕捉材において、前記凹部の深さは、前記微粒子の平均径の10倍未満であり、前記凹部の幅は、前記微粒子の平均径の50倍未満であることとしても好適であるし、1つの基板の表面に幅が異なる複数種類の前記凹部が形成されていること、としても好適である。 In diesel particulate material of the present invention, the depth of the recess is 10 Baihitsuji Mitsuru average diameter before Symbol particles, the width of the recess, even be 50 Baihitsuji Mitsuru average size of the fine particles It is also preferable that a plurality of types of the recesses having different widths are formed on the surface of one substrate.
本発明の微粒子除去装置は、水溶液中の微粒子を除去する微粒子除去装置であって、水溶液の入口と出口とを有する容器と、前記容器の内部に収容された微粒子捕捉材と、を備え、前記微粒子捕捉材は、水溶液中で前記微粒子の表面の電位と同じ符号の電位を持つ材料で構成された基材と、前記基材の表面に形成されて前記微粒子を捕捉する凹部と、を有し、前記凹部は底面と底面の両側の立ち上がり部とを有し、前記微粒子の平均径よりも深く、前記微粒子の平均径の2倍以上の幅であり、前記凹部に入り込んだ複数の前記微粒子を凝集させて捕捉することを特徴とする。 The fine particle removal device of the present invention is a fine particle removal device that removes fine particles in an aqueous solution, and includes a container having an inlet and an outlet of an aqueous solution, and a fine particle trapping material housed in the container, The fine particle capturing material has a base material made of a material having the same sign potential as the surface potential of the fine particles in an aqueous solution, and a recess formed on the surface of the base material for capturing the fine particles. The concave portion has a bottom surface and rising portions on both sides of the bottom surface, and is deeper than the average diameter of the fine particles and is more than twice the average diameter of the fine particles, and a plurality of the fine particles that have entered the concave portion. It is characterized by being aggregated and captured .
本発明の微粒子除去装置において、前記微粒子捕捉材の前記凹部は、深くなるにつれてその幅が大きくなること、としても好適である。 In particulate filter of the present invention, the concave portion of the front Symbol diesel particulate material, that the width as deeper increases, it is also preferable.
本発明の微粒子除去装置において、前記微粒子の平均径に対応して前記凹部の深さおよび幅が異なる複数種類の前記微粒子捕捉材を有し、前記容器の水溶液の出口側に収納される前記微粒子捕捉材の前記凹部の深さと幅とは、前記容器の水溶液の入口側に収納される前記微粒子捕捉材の前記凹部の深さと幅よりもそれぞれ小さく、前記容器の水溶液の出口側に収納される前記微粒子捕捉材の捕捉する前記微粒子の平均径が、前記容器の水溶液の入口側に収納される前記微粒子捕捉材の捕捉する前記微粒子の平均径よりも小さいこと、としても好適である。 In particulate filter of the present invention, the fine particles of depth and width of the recess corresponds to the average diameter of the fine particles having a different type of the diesel particulate material, is accommodated in the outlet side of the aqueous solution of the container The depth and width of the concave portion of the trapping material are smaller than the depth and width of the concave portion of the particulate trapping material stored on the inlet side of the aqueous solution of the container, respectively, and stored on the outlet side of the aqueous solution of the container. the average diameter of the fine particles to be trapped in the diesel particulate material, smaller than the average diameter of the fine particles to be trapped in the diesel particulate material to be accommodated in the inlet side of the aqueous solution of the container, it is also preferable.
本発明の微粒子除去装置において、水溶液の流れに沿って配置された複数の容器と、前記微粒子の平均径に対応して前記凹部の深さおよび幅が異なる複数種類の前記微粒子捕捉材を備え、水溶液の流れの下流側の容器に収納される前記微粒子捕捉材の前記凹部の深さと幅とは、前記容器の水溶液の流れの上流側の容器に収納される前記微粒子捕捉材の前記凹部の深さと幅よりもそれぞれ小さく、水溶液の流れの下流側の容器に収納される前記微粒子捕捉材の捕捉する前記微粒子の平均径が、水溶液の流れの上流側の容器に収納される前記微粒子捕捉材の捕捉する前記微粒子の平均径よりも小さいこと、としても好適である。 In particulate filter of the present invention, it comprises a plurality of containers arranged along the flow of the aqueous solution, the diesel particulate material of a plurality of types depth and different widths of the concave portion corresponding to the average diameter of the fine particles, The depth and width of the concave portion of the particulate trapping material stored in the container downstream of the aqueous solution flow are the depth of the concave portion of the particulate trapping material stored in the container upstream of the aqueous solution flow of the container. are both units smaller than the width, the average diameter of the fine particles to be trapped in the diesel particulate material to be housed in the downstream side of the container flow of the aqueous solution, of the diesel particulate material to be accommodated on the upstream side of the container flow of the aqueous solution smaller than the average diameter of the particles to be captured, it is also preferable.
本発明の微粒子除去装置において、前記微粒子捕捉材の前記基材は、水溶液中で表面の電位がマイナスとなる前記微粒子を捕捉する場合には、アクリロニトリル、ブタジエン、スチレンの共重合合成樹脂(ABS)、ポリエチレン(PE)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリメタクリル酸メチル、ポリカーボネイト、ポリアミドイミド、ポリアセタール、シリコーンのいずれかの樹脂で構成されること、としても好適である。 In particulate filter of the present invention, the base material of the diesel particulate material, when capturing the particulates potential of the surface is negative in an aqueous solution, acrylonitrile, butadiene, styrene copolymer synthetic resin (ABS) , Polyethylene (PE), polyethylene terephthalate (PET), polypropylene, polyvinyl chloride, polystyrene, polytetrafluoroethylene, polymethyl methacrylate, polycarbonate, polyamideimide, polyacetal, and silicone, Is also suitable.
本発明の微粒子除去装置において、前記微粒子捕捉材の前記基材は、水溶液中で表面の電位がプラスとなる前記微粒子を捕捉する場合には、炭酸カルシウム、酸化アルミニウム、酸化銅、水酸化鉄、水酸化マグネシウム、酸化ニッケル、水酸化ニッケル、酸化亜鉛のいずれかの材料で構成されること、としても好適である。 In particulate filter of the present invention, the base material of the diesel particulate material, when capturing the particulates potential of the surface in an aqueous solution is plus, calcium carbonate, aluminum oxide, copper oxide, iron hydroxide, It is also suitable as being composed of any material of magnesium hydroxide, nickel oxide, nickel hydroxide, and zinc oxide.
本発明の微粒子除去装置において、前記微粒子捕捉材の前記基材は、円柱状または円筒状または鞍形状のペレットであること、としても好適である。 In particulate filter of the present invention, the base material of the diesel particulate material, it is a pellet of cylindrical or cylindrical or saddle shape, it is also preferable.
本発明の微粒子除去装置において、前記微粒子捕捉材の前記凹部の深さは、捕捉対象である前記微粒子の平均径の10倍未満であり、前記凹部の幅は、前記微粒子の平均径の50倍未満であること、としても好適である。 In particulate filter of the present invention, the depth of the concave portion of the diesel particulate material is a 10 Baihitsuji full of average diameter of the fine particles is acquisition target, the width of the recess 50 of the average size of the fine particles it Baihitsuji is fully, it is also preferable.
本発明の水溶液中の微粒子を捕捉する微粒子捕捉材の製造方法は、水溶液中で前記微粒子の表面の電位と同じ符号の電位を持つ材料で構成された基材を準備する工程と、容器の中に前記基材と前記基材よりも硬度の高い表面研削微粒子材とを収容する工程と、前記容器を振動あるいは回転させ、前記表面研削微粒子材を前記基材の表面に接触させて前記基材の表面に前記微粒子を捕捉する凹部を形成する工程と、を含み、前記表面研削微粒子材は、その平均径が捕捉対象である前記微粒子の平均径よりも大きい砥石の微粒子であり、前記凹部を形成する工程は、前記凹部の深さが前記微粒子の平均径よりも深く前記微粒子の平均径の10倍未満であり、前記凹部の幅が前記微粒子の平均径の2倍以上で前記微粒子の平均径の50倍未満に形成すること、を特徴とする。 The method for producing a fine particle capturing material for capturing fine particles in an aqueous solution of the present invention comprises a step of preparing a base material made of a material having the same sign potential as the surface potential of the fine particles in an aqueous solution, Containing the base material and the surface ground fine particle material having a hardness higher than that of the base material, and vibrating or rotating the container to bring the surface ground fine particle material into contact with the surface of the base material. seen containing a step of forming a recess in the surface of capturing the fine particles, wherein the surface grinding particulate material is fine particles of larger grinding wheel than the average diameter of the fine particles the average diameter of the acquisition target, the recess The depth of the concave portion is deeper than the average diameter of the fine particles and less than 10 times the average diameter of the fine particles, and the width of the concave portion is at least twice the average diameter of the fine particles. Forming less than 50 times the average diameter Rukoto, characterized by.
本発明の水溶液中の微粒子を捕捉する微粒子捕捉材の製造方法は、水溶液中で前記微粒子の表面の電位と同じ符号の電位を持つ材料で構成された基材を準備する工程と、エッチング液の中に前記基材を浸漬して前記基材の表面に前記微粒子を捕捉する凹部を形成する工程と、を含み、前記凹部を形成する工程は、前記凹部の深さが前記微粒子の平均径よりも深く前記微粒子の平均径の10倍未満であり、前記凹部の幅が前記微粒子の平均径の2倍以上で前記微粒子の平均径の50倍未満に形成することを特徴とする。 The method for producing a particulate trapping material for capturing particulates in an aqueous solution of the present invention comprises a step of preparing a base material made of a material having the same sign potential as the surface potential of the particulates in an aqueous solution, A step of immersing the base material therein to form a concave portion for capturing the fine particles on the surface of the base material , wherein the step of forming the concave portion has a depth of the concave portion larger than an average diameter of the fine particles. Further, the depth is less than 10 times the average diameter of the fine particles, and the width of the recess is more than twice the average diameter of the fine particles and less than 50 times the average diameter of the fine particles .
本発明の水溶液中の微粒子を捕捉する微粒子捕捉材の製造方法において、前記基材は、円柱状または円筒状または鞍形状のペレットであること、としても好適である。 In the method for producing a fine particle capturing material for capturing fine particles in an aqueous solution of the present invention, the substrate is preferably a columnar, cylindrical, or bowl-shaped pellet.
本発明の水溶液中の微粒子を捕捉する微粒子捕捉材の製造方法において、前記基材を準備する工程は、水溶液中で表面の電位がマイナスとなる前記微粒子を捕捉する場合には、アクリロニトリル、ブタジエン、スチレンの共重合合成樹脂(ABS)、ポリエチレン(PE)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリメタクリル酸メチル、ポリカーボネイト、ポリアミドイミド、ポリアセタール、シリコーンのいずれかの樹脂を前記基材として準備すること、としても好適である。 The method of manufacturing a diesel particulate material to capture particulates in an aqueous solution of the present invention, the step of preparing the substrate, when capturing the particulates potential of the surface in an aqueous solution is minus, acrylonitrile, butadiene, Copolymerized synthetic resin of styrene (ABS), polyethylene (PE), polyethylene terephthalate (PET), polypropylene, polyvinyl chloride, polystyrene, polytetrafluoroethylene, polymethyl methacrylate, polycarbonate, polyamideimide, polyacetal, silicone It is also preferable to prepare the resin as the base material.
本発明の水溶液中の微粒子を捕捉する微粒子捕捉材の製造方法において、前記基材を準備する工程は、水溶液中で表面の電位がプラスとなる前記微粒子を捕捉する場合には、炭酸カルシウム、酸化アルミニウム、酸化銅、水酸化鉄、水酸化マグネシウム、酸化ニッケル、水酸化ニッケル、酸化亜鉛のいずれかの材料を前記基材として準備すること、としても好適である。 The method of manufacturing a diesel particulate material to capture particulates in an aqueous solution of the present invention, the step of preparing the substrate, when capturing the particulates potential of the surface in an aqueous solution is plus, calcium carbonate, oxide It is also preferable to prepare any one of aluminum, copper oxide, iron hydroxide, magnesium hydroxide, nickel oxide, nickel hydroxide, and zinc oxide as the base material.
本発明の微粒子除去装置において、前記容器の入口側または出口側に抜き差し自在に取り付けられ、水溶液中で微粒子の表面の電位と同じ符号の電位を持つ材料で構成された平板の表面に形成され、前記微粒子の平均径よりも深く、前記微粒子の平均径の2倍以上の幅であり、その中に入り込んだ複数の前記微粒子を凝集させて捕捉する凹部を有するテストピースを有すること、としても好適である。 In particulate filter of the present invention, or disconnect freely mounted on the inlet side or outlet side of the front SL container, it is formed on the surface of the flat plate made of a material having a potential of the same sign as the potential of the surface of the particles in an aqueous solution And having a test piece that is deeper than the average diameter of the fine particles, is at least twice as wide as the average diameter of the fine particles, and has a recess that aggregates and captures the plurality of fine particles that have entered the fine particles. Is preferred.
本発明の微粒子除去装置において、前記テストピースは、1つの前記平板の表面に幅が異なる複数種類の前記凹部が形成されていること、としても好適である。 In the fine particle removing apparatus of the present invention, the test piece is also preferably provided with a plurality of types of concave portions having different widths formed on the surface of one flat plate .
本発明は、簡便な構成で効果的に微粒子の除去を行うことができるという効果を奏する。 The present invention has an effect that fine particles can be effectively removed with a simple configuration.
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図1に示す様に、本発明の微粒子捕捉材10は、水溶液中で微粒子20の表面の電位と同じ符号の電位を持つ材料で構成された基材11と、基材11の表面に形成されて微粒子20を捕捉する凹部12と、を備えている。ここで、微粒子20の表面の電位、基材11の表面の電位とは、ゼータ電位を意味する。以下、同様である。なお、図1から図10に示す凹部12の形状は、説明のために実際の形状を模式的に表したものである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the
基材11は、水溶液中で表面の電位がマイナスとなる微粒子20を捕捉する場合には、アクリロニトリル、ブタジエン、スチレンの共重合合成樹脂(ABS)、ポリエチレン(PE)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリメタクリル酸メチル、ポリカーボネイト、ポリアミドイミド、ポリアセタール、シリコーンのいずれかの樹脂で構成され、水溶液中で表面の電位がプラスとなる微粒子20を捕捉する場合には、炭酸カルシウム、酸化アルミニウム、酸化銅、水酸化鉄、水酸化マグネシウム、酸化ニッケル、水酸化ニッケル、酸化亜鉛のいずれかの材料で構成される。
When the
基材11の表面には微粒子20を捕捉する凹部12が形成されている。図1に示す実施形態では、図1(b)に示す様に、凹部12は、平坦な底面18と、底面18の両側端から立ち上がった立ち上がり部14とを有する直線状の溝で、複数の凹部12が長手方向に平行に伸びるように配置されたものとして説明する。隣接する凹部12の立ち上がり部14は頂部16で接続されている。図1(b)に示す様に、立ち上がり部14の底面18に対する角度は、頂部に近づくに従ってθ2からθ0に浅くなって行く形状となっている。本実施形態では、θ0は、30°程度、θ1は、45°程度、θ2は、60°程度の形状として説明するが、この形状に限定されず、より大きな角度となっていてもよい。凹部12の幅Xは、立ち上がり部14の両端の頂部16の間の距離(頂部16の中心線91間の距離)であり、凹部の深さYは、図1(b)において頂部16から凹部12の底面18までの高さである。凹部12は、その深さYが捕捉対象となる微粒子20の平均径dp以上であり、その幅Xは、捕捉対象となる微粒子20の平均径dpの2倍以上となるように形成されている。
図1に示すように、微粒子捕捉材10を水溶液中に浸漬させると、基材11の凹部12の底面18、立ち上がり部14の表面には、それぞれ基材11と反対電荷のイオンが引き寄せられて電気固定層が形成され、その外側にすべり面13、15が形成される。電気的に中性であるゼロ点を基準としたすべり面13,15の電位がゼータ電位であり、基材11の表面の電位である。基材11の凹部12の表面から離れるに従って、水溶液中のイオンは拡散していくので、しだいに電気的に中性(電位ゼロ)となっていく。同様に微粒子20は、微粒子本体21の外側に微粒子本体21と反対電荷のイオンが引き寄せられた固定層が形成され、その外側にすべり面22が形成されている。すべり面22の電位がゼータ電位であり、微粒子20の表面の電位である。基材11と同様、微粒子20の表面から離れるにしたがって、水溶液中のイオンが拡散していくので、電位は中性(電位ゼロ)となっていく。本実施形態では、微粒子20のすべり面22のゼータ電位と基材11のすべり面13,15のゼータ電位とは同じ符号、例えば、共にマイナスあるいは共にプラスの電位となっている。
As shown in FIG. 1, when the
図1に示すように、凹部12の底面18から一定の高さHの線92の近傍にある微粒子20を考える。微粒子20のすべり面22と基材11の各すべり面13,15との距離は、微粒子20の中心が頂部16の中心線91の上に位置している場合に最も短く、微粒子20の位置が凹部12の中央(底面18方向)に向かうにつれて、微粒子20のすべり面22と基材11の各すべり面13,15との距離は次第に大きくなり(微粒子20のすべり面22と立ち上がり部14のすべり面15との距離が次第に大きくなる)、微粒子20が凹部12の底面18の直上に位置する場合には、微粒子20のすべり面22と基材11のすべり面13,15との距離はすべり面22と底面18のすべり面13との距離となり、最大距離となる。したがって、凹部12の底面18から一定の高さHの線92の近傍にある微粒子20に加わる基材11からの静電斥力は、微粒子20が頂部16の中心線91の上に位置している場合が最大で、微粒子20が凹部12の底面18に向かうにつれて減少し、微粒子20が凹部12の底面18の直上に位置する場合に最小となる。つまり、凹部12の底面18の領域は、凹部12の底面18から一定の高さHの線92の近傍にある微粒子20に対する基材11からの静電斥力が弱い領域Xwとなる。逆に凹部12の底面18の両側の立ち上がり部14の領域は、凹部12の底面18から一定の高さHの線92の近傍にある微粒子20に対する基材11からの静電斥力が底面18よりも強く、静電斥力の強い領域Xsとなる。
As shown in FIG. 1, consider a
次に、図2から図8を参照して、本実施形態の微粒子捕捉材10が微粒子20を凹部12に捕捉する際の微粒子20の動きについて説明するが、その前に、図6を参照して、2つの微粒子の間に働く静電斥力と分子間力(引力)との関係について説明する。
Next, the movement of the
図6に示す様に、2つの微粒子20の間には、距離に応じて静電斥力と分子間力(引力)が作用する。2つの微粒子20の間に作用する静電斥力は、図6の線aに示す様に、距離が遠くなると減少し、距離が近くなると増加する。また、図6の線bに示すように、各微粒子20の間に働く分子間力(引力)も距離が遠くなると減少し、距離が近くなるにつれて増加する。図6の線a,bに示す様に、分子間力(引力)は、静電斥力よりも距離に対する変化度合いが大きく、図6の線cに示すように、各微粒子20の間の静電斥力と分子間力との合成力は、各微粒子20間の距離が遠い場合には、プラス(斥力)となり、距離がL1までは、距離が近くなるほど斥力が大きくなり、距離L1で、f0の大きさの斥力となる。しかし、2つの微粒子20の距離がL1よりも近くなってくると、逆に距離が近くなるほど斥力が小さくなり、距離L0よりも距離が近くなると、分子間力(引力)の絶対値が静電斥力の絶対値よりも大きくなるので、2つの微粒子20は分子間力によって凝集する。つまり、2つの微粒子20をf0以上の力で押し付けると、2つの微粒子20は、分子間力によって凝集し、互いに離れなくなる。この際、押し付け力f0は、静的な押し付け力であってもよいし、2つの微粒子20が移動していて互いに衝突する際の慣性力であってもよい。
As shown in FIG. 6, an electrostatic repulsive force and an intermolecular force (attractive force) act between the two
次に、微粒子捕捉材10が微粒子20を凹部12に捕捉する際の微粒子20の動きについて説明する。図2に示す様に、水溶液中の凹部12の底面18から一定の高さHの線92の近傍に2つの微粒子20が位置している。微粒子20のすべり面22と基材11の凹部12の各すべり面13,15の各電位は同電位であり、微粒子20は基材11から静電斥力を受けている。図2に示す様に、それぞれ頂部16の近傍の静電斥力の強い領域Xsに位置している2つの微粒子20は、それぞれ白抜き矢印で示す様に、静電斥力の弱い領域Xwに向かって(凹部12の中央(底面18の直上)の方向に向かって)移動する。
Next, the movement of the
図3に示す様に、水溶液の流れにより、各微粒子20には、基材11に向かう流体力Ffが作用する。この流体力Ffは、例えば、流れによって発生する渦による基材11の方向に向かう流れ等である。この流体力Ffによって各微粒子20は、白抜き矢印のように、基材11に向かって移動する。すると、微粒子20のすべり面22と、凹部12の立ち上がり部14表面のすべり面15との距離が短くなり、各微粒子20には、立ち上がり部14の表面に垂直な静電斥力Fr1が作用する。立ち上がり部14の底面18に対する角度θ1は45°程度であり、各微粒子20には、基材11の凹部12の底面18に沿って底面18の中央に向かうX方向の静電斥力Frx1=Fr1×sin45°と、基材11と反対方向に向かうY方向の静電斥力Fry1=Fr1×cos45°とが作用する。
As shown in FIG. 3, a fluid force F f toward the
図3に示す様に、流体力Ffによって2つの微粒子20が凹部12の中に入り込んでくると、各微粒子20には、基材11の凹部12の底面18に沿って底面18の中央に向かうX方向の静電斥力Frx1、基材11と反対方向に向かうY方向の静電斥力Fry1とが作用する。基材11の方向に向かう流体力Ffは、基材11と反対方向に向かうY方向の静電斥力Fry1よりも大きいので、2つの微粒子20は、凹部12の中に入り込んでくると共に、基材11の凹部12の底面18に沿って底面18の中央に向かうX方向の静電斥力Frx1によって底面18の中央に向かって移動してくる。
As shown in FIG. 3, when the two
図4に示す様に、2つの微粒子20が更に凹部12の中に入り込んでくると、微粒子20のすべり面22と、凹部12の立ち上がり部14表面のすべり面15との距離が更に短くなり、各微粒子20には、静電斥力Fr1よりも大きな静電斥力Fr2が作用する。また、立ち上がり部14の底面18に対する角度がθ1より大きい60°程度の角度θ2となるので、底面18の中央に向かうX方向の静電斥力Frx1は、より大きな静電斥力Frx2=Fr2×sin60°となる。一方、基材11と反対方向に向かうY方向の静電斥力Fry2=Fr2×cos60°は、立ち上がり部14の角度が大きくなるので、静電斥力Fr2が大きくなって増加せず、逆に減少する。このため、基材11の方向に向かう流体力Ffは、基材11と反対方向に向かうY方向の静電斥力Fry2よりも大きく、2つの微粒子20は、更に凹部12の中に入り込んでくると共に、底面18の中央に向かって移動してくる。
As shown in FIG. 4, when the two
そして、基材11から各微粒子20に加わる底面18の中央に向かうX方向静電斥力Frx2の大きさが、図6を参照して説明した一定の値f0以上となると、基材11からのX方向静電斥力Frx2が各微粒子20の間の静電斥力を超えるため、2つの微粒子20は、図4の白抜き矢印に示す様に互いの分子間力によって1つに凝集する。また、X方向静電斥力Frx2により2つの微粒子20が互いに底面18の中央に向かい、衝突する場合の慣性力が一定の値f0以上である場合にも、2つの微粒子20は衝突によって1つに凝集する。
Then, when the magnitude of the X-direction electrostatic repulsive force Fr x2 from the
2つの微粒子20が凝集して凝集粒子25となると、2つの微粒子20が別々に存在する場合よりも粒子全体の表面積が減少し、基材11との間の静電斥力が弱くなる。これにより、図5の白抜き矢印に示すように、凝集粒子25は、基材11の凹部12の表面に十分近づき、凝集粒子25と基材11との間の分子間力Fqが静電斥力よりも大きくなり、凝集粒子25が微粒子捕捉材10の凹部12に捕集される。
When the two
以上説明したように、本実施形態の微粒子捕捉材10は、凹部12に入り込んだ微粒子20を凹部12の立ち上がり部14との間の静電斥力によって凝集させて、基材11の凹部12との間の静電斥力が基材11の凹部12との間の分子間力よりも小さい凝集粒子25として凹部12に捕捉するものである。従って、微粒子20の表面の電位と基材11の表面の電位とが同符号で互いに斥力を生じる場合であっても、効果的に微粒子20を基材11の凹部12に捕捉することができる。
As described above, the fine
このことから、本実施形態の微粒子捕捉材10の凹部12は、その中に2つ以上の微粒子20が入り込むための幅Xと、各微粒子20が衝突して凝集粒子25となるために十分な静電斥力(凹部12の底面18に沿ったX方向の静電斥力)を生じるための深さYが必要となってくる。
From this, the
この点について、凹部12の幅X、深さYを変化させて微粒子捕捉材10の表面への微粒子20の付着量を測定したところ、図7の線pに示すように、凹部12の幅Xが、捕集対象の微粒子20の平均径dpの2倍以上となると、急に付着量が増加し、図8の線qに示す様に、凹部12の深さYが、捕集対象の微粒子20の平均径dp以上となると、急に付着量が増加していることから、上記の微粒子20の捕捉プロセスは、試験によっても実証されている。
In this regard, when the amount of the
以上説明した実施形態において、微粒子20の捕捉効率を向上させるために、凹部12の幅X、深さYを捕集対象の微粒子20の平均径dpの50倍未満、好ましくは、20倍未満、凹部12の深さYは捕集対象の微粒子20の平均径dpの10倍未満、好ましくは5倍未満のようにしてもよい。
In the embodiment described above, in order to improve the capture efficiency of the
図9を参照しながら、本発明の微粒子捕捉材10の他の実施形態について説明する。図1から図7を参照して説明した部分と同様の部分には同様の符号を付し、説明は省略する。図9に示す様に、本実施形態は、凹部12は、底面18の両端から立ち上がる立ち上がり部54が上に向かうほど凹部12の幅を狭くするような形状となっている。別の言い方をすると、凹部12は、凹部12の深さが深くなるにつれて凹部12の幅が大きくなっていくホゾ溝のような形状となっている。立ち上がり部54の底面18に対する角度θ5は、図9に示す様に、90°以上となっている。そして、隣接する凹部12の各立ち上がり部54の間には、平面51が構成されている。本実施形態では、凹部12の幅Xは、立ち上がり部54の角部52の間の距離である。つまり、凹部12の内部に微粒子20が入り込む際の最も狭い長さが凹部12の幅Xとなる。そして、先に、図1から図7を参照して説明したように、水溶液中では、底面18、立ち上がり部54、平面51の各表面には、すべり面13、53が形成されており、基材11の表面の電位は、各すべり面13、53の電位である。また、凹部12の底面18から一定の高さ近傍にある微粒子20のすべり面22と基材11の各すべり面13,53との距離が最も長い凹部12の底面18の長さXの部分は、微粒子20に対する基材11からの静電斥力が小さく、静電斥力の弱い領域Xwとなる。また、平面51の部分は、微粒子20に対する基材11からの静電斥力が底面18よりも強く、静電斥力の強い領域Xsとなる。
With reference to FIG. 9, another embodiment of the
次に、図9、図10を参照しながら、本実施形態の微粒子捕捉材10が微粒子20を捕捉するプロセスについて説明する。図9に示すように、基材11に向かう流体力Ffによって、2つの微粒子20が凹部12に入り込むと、立ち上がり部54の面に垂直方向の静電斥力Fr5を受ける。立ち上がり部54の底面18に対する角度θ5は90°以上であるから、各微粒子20には、基材11の凹部12の底面18に沿って底面18の中央に向かうX方向の静電斥力Frx5=Fr5×sinθ5と、基材11に向かうY方向の静電斥力Fry5=Fr5×cosθ5とが作用する。2つの微粒子20は、底面18の中央に向かうX方向の静電斥力Frx5によって図中の白抜き矢印に示す様に、凹部12の中央に向かって移動する。また、本実施形態では、立ち上がり部54の底面18に対する角度θ5が90°以上で、Y方向の静電斥力Fry5は、基材11の方向に作用するので、2つの微粒子20は、それぞれ、Y方向の静電斥力Fry5により基材11に向かって、あるいは、凹部12の深さ方向に向かって移動する。
Next, a process in which the fine
図10に示すように、凹部12に入り込んだ2つの微粒子20は、更に、立ち上がり部54の面に垂直方向の静電斥力Fr6、基材11の凹部12の底面18に沿って底面18の中央に向かうX方向の静電斥力Frx6=Fr6×sinθ5と、基材11に向かうY方向の静電斥力Fry6=Fr6×cosθ5とが作用する。基材11に向かうY方向の静電斥力Fry6は、静電斥力Fry5と同様、基材11に向かう方向に働くので、2つの微粒子20は次第に凹部12の底面18に向かって移動していく。そして、X方向の静電斥力Frx6によって2つの微粒子20は、凹部12の内部で衝突して一つの凝集粒子25となり、2つの微粒子20が別々に存在する場合よりも粒子全体の表面積が減少し、基材11との間の静電斥力が弱くなり、凝集粒子25は、基材11の凹部12の底面18に十分近づいていく。そして、最後には、凝集粒子25と基材11との間に分子間力Fqが静電斥力よりも大きくなり、凝集粒子25が微粒子捕捉材10の凹部12の底面18に捕集される。
As shown in FIG. 10, the two
本実施形態の微粒子捕捉材10も、先に図1から図7を参照して説明した実施形態と同様、凹部12に入り込んだ微粒子20を凹部12の立ち上がり部54との間の静電斥力によって凝集させて、基材11の凹部12との間の静電斥力が基材11の凹部12との間の分子間力よりも小さい凝集粒子25として凹部12に捕捉するものであり、微粒子20の表面の電位と基材11の表面の電位とが同符号で互いに斥力を生じる場合であっても、効果的に微粒子20を基材11の凹部12に捕捉することができる。
Similarly to the embodiment described above with reference to FIGS. 1 to 7, the fine
以上説明した各実施形態の微粒子捕捉材10は、例えば、板状の基材11の表面を研磨紙で研磨して凹部12を形成するようにしてもよいし、エアブラストなどにより表面を粗面とすることによって形成してもよい。また、凹部12は図1に記載したような直線状の溝を複数平行に配置したものではなく、幅Xと同等以上の長さの窪みとして構成しても良い。
In the fine
また、図11(a),(b)に示す様に、樹脂をペレット状とし、その表面に図1から図5あるいは図9,図10を参照して説明したような凹部12を設けるようにしてもよい。
Further, as shown in FIGS. 11A and 11B, the resin is formed into a pellet shape, and the
図11(a)に示す実施形態の微粒子捕捉材30は、樹脂を円筒状にした基材11であるペレットの外面31、内面32、端面33に、図1から図5あるいは図9,図10を参照して説明したような凹部12を設けたものである。ペレットの大きさは自由に決められるが、例えば、外径doが5mm程度、内径diが3mm程度、長さm0が5〜6mm程度の大きさとしてもよい。また、円筒状のペレットに代えて円柱状(穴のないもの)を用いて微粒子捕捉材30を構成してもよい。また、図11(b)に示す実施形態の微粒子捕捉材35は、樹脂を鞍形状のペレット(基材11)として、その各表面36に図1から図5あるいは図9,図10を参照して説明したような凹部12を設けたものである。図11(b)に示す鞍形状のペレットの大きさも自由に決めることができるが、例えば、幅W1、長さm1がそれぞれ5〜6mm程度でペレットの厚さt1が1〜2mm程度、そり厚さd1が3〜4mm程度としてもよい。
The fine
先に述べたように、基材11が板上の部材である場合には、表面を研磨紙で研磨したりエアブラスト処理行ったりして凹部12を形成するこができるが、基材11が図11(a)、図11(b)に示すような比較的小さな円筒状、鞍形状、円柱状の場合には、表面を研磨紙で研磨して凹部12を形成することは難しい上、工業的に大量の微粒子捕捉材30,35を生産することは困難である。
As described above, when the
そこで、図11(a)、図11(b)に記載したようなペレット型の微粒子捕捉材30,35を製造する場合には、例えば、図12に示す様に、容器40の中に樹脂製のペレット型の基材11と表面研削微粒子材である砥石の微粒子41とを投入し、振動機42で容器40を回転、あるいは、上下、左右に振動させ、ペレット状の基材11の表面に砥石の微粒子41を接触させて、樹脂の基材11の表面を研削し、その表面に凹部12を形成することによってペレット状の微粒子捕捉材30,35を製造することができる。この場合、容器40に投入する砥石の微粒子41の平均径は、微粒子捕捉材30,35が捕捉しようとする微粒子20の平均径dpよりも大きいこととしてもよい。本実施形態の製造方法は、簡便な方法で安価に大量のペレット型の微粒子捕捉材30,35を製造することができる。また、平均径が異なる複数種類の砥石の微粒子41を投入して微粒子捕捉材30,35の表面に幅の異なる複数種類の凹部12を形成するようにしてもよい。また、上記のように砥石の微粒子41を用いて機械的にペレット型の基材11の表面を研削して凹部12を成形する方法の他に、例えば、樹脂材料をエッチング等の表面粗面化処理、あるいは、オゾンによる表面処理、薬剤による化学処理を行うことによって凹部12を形成するようにしてもよい。薬剤による化学処理は、例えば、クロム酸、硝酸、硫酸、無水フッ酸などの強酸性のものや、アセトン、エチルベンゼン、ジクロロベンゼン、テトラヒドロフラン、クロロホルム、フェノール等の有機溶剤を用いてもよい。
Therefore, in the case of manufacturing pellet type
なお、先に述べたように、微粒子捕捉材30,35の基材11は、微粒子捕捉材30,35が水溶液中で表面の電位がマイナスとなる微粒子20(例えば、中性水溶液中の鉄さびの微粒子)を捕捉する場合には、アクリロニトリル、ブタジエン、スチレンの共重合合成樹脂(ABS)、ポリエチレン(PE)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリメタクリル酸メチル、ポリカーボネイト、ポリアミドイミド、ポリアセタール、シリコーンのいずれかの樹脂でペレット状に構成され、水溶液中で表面の電位がプラスとなる微粒子20を捕捉する場合には、炭酸カルシウム、酸化アルミニウム、酸化銅、水酸化鉄、水酸化マグネシウム、酸化ニッケル、水酸化ニッケル、酸化亜鉛のいずれかの材料でペレット状に構成されたものを用いる。
As described above, the
次に、図13から図15を参照しながら、先に説明した微粒子捕捉材30,35を用いた微粒子除去装置110について説明する。微粒子除去装置110について説明する前に、図13を参照しながら、微粒子除去装置110を備えた空調・冷熱システム100について説明する。図13に示す様に、空調・冷熱システム100は、低温の熱媒体を供給する産業用チラー101と、冷却対象物である空調機器103に水を循環させる水循環流路150と、水循環流路150を循環する循環水と産業用チラー101から供給される低温の熱媒体の間の熱交換を行うプレート式熱交換器102を備えている。図13に示す様に、水循環流路150は、循環水を貯留する循環水タンク104と、循環水を水循環流路150に循環させる循環水ポンプ106と、循環水中の鉄さびなどの微粒子を除去する微粒子除去装置110と、プレート式熱交換器102で熱交換されて温度の下がった低温循環水が供給される空調機器103の各機器を含んでおり、各機器の間は、それぞれ、配管121〜125で接続されている。プレート式熱交換器102はアルミ製、または銅製であり、空調機器103の内部に設けられ、低温循環水と空気との間で熱交換する熱交換器103aも、アルミ製あるいは、銅製である。一方、各機器を接続する配管121〜125は鉄製である。微粒子除去装置110は、配管122が接続されて循環水が流入する入口111aと、配管123が接続され、処理した流出する出口111bを有する容器111の内部に先に説明したペレット状の微粒子捕捉材30、あるいは微粒子捕捉材35が収容されているものである。循環水中の鉄さびの微粒子20は、中性の水溶液中ではマイナスの表面電位を持つものであるから、ペレット状の微粒子捕捉材30,35は、先に述べたような樹脂の基材11に凹部12を形成したものである。各微粒子捕捉材30,35は、図11(a)、図11(b)に示したように円筒状、あるいは鞍形状であるので、容器111の中に収容された際に各微粒子捕捉材30,35の周囲には循環水が流通できるような隙間が開いている。また、循環水は、中性の水である。
Next, the
循環水タンク104に貯留された循環水は、循環水ポンプ106によって鉄製の配管121、122を通って微粒子除去装置110の入口111aに供給される。微粒子除去装置110の入口111aに供給される循環水には、鉄製の配管121〜125と循環水中の溶存酸素の反応によって生成された鉄さびの微粒子20が含まれている。入口111aから微粒子除去装置110の容器の内部に流入した循環水は、円筒状の微粒子捕捉材30の隙間に沿って外面31、あるいは端面33に接触しながら、あるいは、内面32を通って出口111bに向かって流れていく。樹脂製の微粒子捕捉材30の表面電位は水溶液中ではマイナスであり、循環水中の鉄さびの微粒子20は、中性の水溶液中ではマイナスの表面電位を持つものであるが、先に図1から図7を参照して説明したプロセスにより、鉄さびの微粒子20は、マイナスの電位を持つ微粒子捕捉材30の外面31、端面33、内面32の表面に形成されている凹部12に捕集されていく。そして、水溶液中の鉄さびの微粒子20が除去された循環水は、微粒子除去装置110の出口111bから配管123を通ってプレート式熱交換器102の循環水流路102bに流入する。一方、産業用チラー101から供給される低温の熱媒体は、プレート式熱交換器102の熱媒体流路102aに流入する。そして、プレート式熱交換器102内で循環水と熱媒体との間で熱交換が行われ、温度の低下した低温循環水は、鉄製の配管124から空調機器103の熱交換器103aを通って室内空気の冷却などを行う。空調機器103の熱交換器103aを通って温度が常温となった循環水は、鉄製の配管125を通って循環水タンク104に戻ってくる。また、微粒子除去装置110に鞍形状の微粒子捕捉材35を収容した場合には、容器111内に入った循環水は、鞍形状の微粒子捕捉材35の隙間に沿って流れて表面36に接触し、循環水中の鉄さびの微粒子20は、微粒子捕捉材35の表面36に形成されている凹部12に捕集される。
The circulating water stored in the circulating
本実施形態の微粒子除去装置110は、容器111の内部に収容されたペレット状の微粒子捕捉材30,35の隙間を循環水が流れ、微粒子捕捉材30,35の表面に成形された凹部12に鉄さびの微粒子20を捕捉するから、特許文献1に記載された従来技術のように、循環水が微粒子除去部材(メディア)を通過することがなく、微粒子除去装置110の流体抵抗が増加してしまうようなこともないので、微粒子20の除去を行いながら安定した運転を継続することができる。そして、空調・冷熱システム100に微粒子除去装置110を取り付けると、効果的に鉄さびの微粒子20を除去することができるので、プレート式熱交換器102の循環水流路内に鉄さびが付着することを抑制することができる。また、微粒子除去装置110は、容器111にペレット状の微粒子捕捉材30,35を収容するという簡便な構成であることから、微粒子捕捉材30,35の表面に形成された凹部12が微粒子20で埋まり、捕捉性能が低下してきた際には、ペレット状の微粒子捕捉材30,35を交換するだけでよく、メンテナンスが容易である。
In the
次に図14を参照しながら、微粒子除去装置110の他の構成について説明する。図14に示す実施形態の微粒子除去装置110は、容器111の内部に凹部12の幅X、深さYが大きい第1の微粒子捕捉材30a,35a、凹部12の幅X、深さYが小さい第3の微粒子捕捉材30c,35c、凹部12の幅X、深さYが第1の微粒子捕捉材30a,35a、第3の微粒子捕捉材30c,35cの中間である、第2の微粒子捕捉材30b,35bを容器111の循環水の入口111aから出口111bに向かって、第1の微粒子捕捉材30a,35aのA層、第2の微粒子捕捉材30b,35bのB層、第3の微粒子捕捉材30c,35cのC層のように三層に積層して収容したものである。
Next, another configuration of the particulate removing
図13を参照して説明した空調・冷熱システム100の循環水の中に含まれる鉄さびの微粒子20は、サイズの大きいものもあればサイズの小さいものもある。図13を参照して説明した実施形態では、ペレット状の微粒子捕捉材30,35の表面に形成される凹部12は一種類なので、凹部12の幅Xの1/2以上の大きさの鉄さびの微粒子20を捕捉することが難しく、凹部12の幅Xに比較して非常小さい、たとえば、1/100程度の大きさの微粒子20に対しては捕捉効率が悪くなってしまうので、鉄さびの微粒子の径に大きなバラつきがある場合には、効果的に微粒子20の捕捉をすることが難しい。
The iron rust
そこで、本実施形態の微粒子除去装置110では、凹部12の幅X、深さYの異なる3種類の微粒子捕捉材30a〜30c,35a〜35cを容器111内に三層に収容することにより、広範囲な大きさの鉄さびの微粒子20を効果的に捕捉できるようにした。図14に示す様に、循環水の一番上流側のA層は、例えば、大きさが10〜50μm(平均径dp=30μm)程度の大きな鉄さびの微粒子20aを捕捉できるように、凹部12の幅Xを平均径dp(30μm)の2倍以上の60μm〜600μmとし、凹部12の深さYを大きい平均径dp(30μm)以上の30μm〜100μmとした第1の微粒子捕捉材30a,35aを収容し、中間のB層は、例えば、大きさが5〜10μm(平均径=7.5μm)程度の一般的な大きな鉄さびの微粒子20bを捕捉できるように、凹部12の幅Xを平均径dp(7.5μm)の2倍以上の15μm〜150μmとし、凹部12の深さYを大きい平均径dp(7.5μm)以上の7.5μm〜30μmとした第2の微粒子捕捉材30b,35bを収容し、循環水の一番下流側のC層は、例えば、大きさが1〜5μm(平均径dp=3μm)程度の小さな鉄さびの微粒子20cを捕捉できるように、凹部12の幅Xを平均径dp(3μm)の2倍以上の6μm〜60μmとし、凹部12の深さYを大きい平均径dp(3μm)以上の3μm〜10μmとした第3の微粒子捕捉材30c,35cを収容するように構成したものである。なお、図12を参照して説明した製造方法によって、第1、第2、第3の微粒子捕捉材30a〜30c,35a〜35cを製造する場合には、各微粒子捕捉材30a〜30c,35a〜35cがそれぞれ捕捉しようとする鉄さびの微粒子20の平均径dp=30μm,7.5μm,3μmよりも大きい径の表面研削微粒子材である砥石の微粒子41を投入して製造することができる。また、径の異なる複数の大きさの砥石の微粒子41を投入して、複数種類の幅の凹部12を形成するようにしてもよい。
Therefore, in the
図14に示す様に、容器111の入口111aから流入した様々なサイズの鉄さびの微粒子20a,20b,20cを含む循環水は、図14の線S1に示す様に、第1の微粒子捕捉材30a,35aの間を流れて、第1の微粒子捕捉材30a,35aの表面に形成された大きな幅X,深さYの凹部12に主に大きなサイズの鉄さび20aが捕捉される。中、小サイズの鉄さびの微粒子20b,20cはA層に収容されている第1の微粒子捕捉材30a,35aではほとんど捕捉されず、循環水と共にB層に流れていく。そして、B層に流れこんだ中サイズの鉄さびの微粒子20bは、第2の微粒子捕捉材30b,35bの表面に形成された中程度の幅X,深さYの凹部12に捕捉される。B層で捕捉されなかった小サイズの鉄さびの微粒子20cはB層を通り抜けてC層に流れこみ、第3の微粒子捕捉材30c,35cの表面に形成された小さな幅X,深さYの凹部12に捕捉される。このように、A層、B層、C層と循環水の入口111aから出口111bに向かうに従って捕捉する微粒子の大きさが変化するので、循環水中の様々なサイズの鉄さびの微粒子を効果的に捕集することができる。
As shown in FIG. 14, the fine particles 20a of the iron rust of various sizes which has flowed from the
また、捕捉対象である鉄さびの微粒子20の大きさ毎の総量に応じて、A,B,Cの各層に収容する各微粒子捕捉材30a〜30c,35a〜35cの個数あるいは、総体積を変更するようにしてもよい。例えば、一般的な大きさで水溶液中に一番多く含まれていると思われる5〜10μm(平均径=7.5μm)程度の鉄さびの微粒子20bを捕捉する第2の微粒子捕捉材30b,35bの個数、量を一番多くし、大きさが1〜5μm(平均径=3μm)程度の小さな鉄さびの微粒子20cを捕捉する第3の微粒子捕捉材30c,35cの個数、量を少なくするようにしてもよい。また、循環水の入口111aに、例えば、大きな鉄さびの微粒子20aあるいは、他の異物を捕集できる程度のフィルタを設置するようにしてもよい。
Further, the number or the total volume of each of the fine
図15を参照して、微粒子除去装置110の他の実施形態について説明する。先に図13から図14を参照して説明した実施形態と同様の部分には同様の符号を付して説明は省略する。図15に示す様に、本実施形態の微粒子除去装置110は、図14を参照して説明した実施形態のA,B,Cの各層に代わり、第1、第2、第3の微粒子捕捉材30a〜30c,35a〜35cをそれぞれ容器112,113,114に収容したものである。容器112,113,114は、循環水の上流側から下流に向かって直列に接続されている。
With reference to FIG. 15, another embodiment of the
本実施形態の微粒子除去装置110では、図13に示す循環水ポンプ106から循環水を供給する配管122は、第1の微粒子捕捉材30a,35aを収容する容器112の入口112aに接続され容器112の出口112bは配管131によって容器113の入口113aに接続され、容器113の出口113bは配管132によって容器114の入口114aに接続され、容器114の出口114bは配管123によって図13に示すプレート式熱交換器102に接続されている。
In the
なお、図15に示す様に、大きなサイズの鉄さびの微粒子20aを捕捉する第1の微粒子捕捉材30a,35aのペレットの大きさを中サイズの鉄さびの微粒子20bを捕捉する第2の微粒子捕捉材30b,35bよりも大きくし、小さなサイズの鉄さびの微粒子20cを捕捉する第3の微粒子捕捉材30c,35cのペレットの大きさを中サイズの鉄さびの微粒子20bを捕捉する第2の微粒子捕捉材30b,35bよりも小さくするようにしてもよい。また、循環水中に含まれている各サイズの鉄さびの微粒子20a,20b,20cの量に応じて容器112,113,114の容量を変化させてもよい。
As shown in FIG. 15, the size of the pellets of the first fine
本実施形態の作用、効果は、先に図14を参照して説明した実施形態と同様である。 The operation and effect of this embodiment are the same as those of the embodiment described above with reference to FIG.
図13から図15を参照して説明した実施形態の微粒子除去装置110では、中性の水溶液中でマイナスの電位(ゼータ電位)をもつ鉄さびの微粒子20を捕捉することとして説明したが、水溶液中でマイナスの電位(ゼータ電位)をもつ他の種類の微粒子を捕捉することもできる。図12を参照して説明した製造方法において、投入する砥石の微粒子41の大きさを変更することによって捕捉対象となる微粒子の大きさに合わせた微粒子捕捉材を製造することが可能であるから、簡便な方法で、様々な大きさの微粒子を効果的に捕捉することができる。
In the fine
また、図13から図15を参照して説明した実施形態の微粒子除去装置110では、図11(a)、図11(b)を参照して説明したようなペレット状の微粒子捕捉材30,35を容器に収容することによって微粒子除去装置110とすることとして説明したが、これに限らず、例えば、板状の基材11の表面に凹部12を形成して微粒子捕捉板とし、この板を容器中に並べて配置するようにしてもよいし、容器111〜114の内面にエッチング等で凹部12を形成し、容器111〜114の内面でも微粒子を捕捉できるように構成してもよい。
Further, in the fine
また、予めプレート式熱交換器102の循環水流路102b内面に形成されている凹部の幅を測定しておき、表面に循環水流路102bの凹部の幅と同様の幅の凹部12を持つ微粒子捕捉材30,35を用いてもよい。これにより、循環水流路102bの内面に付着しやすい鉄さびの微粒子を選択的に微粒子捕捉材30,35に捕捉させて、プレート式熱交換器102の循環水流路内面への鉄さび粒子の付着を効果的に抑制することができる。
In addition, the width of the concave portion formed in the inner surface of the circulating
微粒子捕捉材は、図11(a)、図11(b)を参照して説明したようなペレット状に限らず、例えば、図16に示すように、内周側の円環部材37aと外周側の円環部材37cとを同軸に配置し、内周側の円環部材37aと外周側の円環部材37cとの間に複数の円環部材37bをスポーク状に組み合わせた立体構造の微粒子捕捉材37としてもよい。円環部材37bは、その径方向が各円環部材37a,37cの径方向と直交するように組み合わせられている。また、各円環部材37a〜37cは、樹脂を円環形状に成形し、その表面に、図1から図5あるいは図9,図10を参照して説明したような凹部12を設けたものである。
The particulate trapping material is not limited to the pellet shape as described with reference to FIGS. 11A and 11B. For example, as shown in FIG. 16, the
更に、図17に示す様に、空調・冷熱システム100の配管122、123にそれぞれ三方弁107a,107bを配置し、各三方弁107a,107bの間を連絡管126で接続し、連絡管126をバイパスする管路に微粒子除去装置110を配置するように構成してもよい。微粒子除去装置110に流れるバイパス流量は、各三方弁107a,107bの開度を調整することにより自由に変化させることができ、例えば、通常、10%程度の流量が連絡管126をバイパスして微粒子除去装置110を通過し、残りの90%が連絡管126を通るように各三方弁107a,107bを調整し、循環水中の鉄さびの微粒子の量が増加してきたら微粒子除去装置110を通るバイパス流量を多くして連絡管126の流量を少なくし、循環水中の鉄さびの微粒子の量が少ない場合には微粒子除去装置110を通過するバイパス流量を少なくして連絡管126の流量を多くするようにしてもよい。また、微粒子除去装置110に収容された微粒子捕捉材30,35のメンテナンス、交換を行う際には、各三方弁107a,107bによって微粒子除去装置110に循環水が流入しないようにしてもよい。なお、各実施形態では、空調・冷熱システム100のプレート式熱交換器102は、産業用チラー101から供給される低温の熱媒体により循環水を冷却することとして説明したが、例えば、加熱器などから供給される高温の熱媒体により循環水を加熱して空調機器103に供給し、室内の暖房を行うようにしてもよい。
Furthermore, as shown in FIG. 17, the three-
また、図18に示す様に、微粒子除去装置110を備えた空調・冷熱システム100において、微粒子捕捉材30,35と同様の凹部12が表面に形成された平板をテストピース116(凹部12の幅は一種類)として循環水中に抜き差し自在に配置して、微粒子捕捉材30,35の劣化度合いを判断するようにしてもよいし、図18に示す様に、平板上に幅の異なる複数の凹部12を傾斜配置した(図18では下側に行くほど凹部12の幅が広くなっている)テストピース117を用いて、どの幅の凹部12に一番鉄さびの粒子の付着が多かったかによって循環水中の鉄さびの除去にはどの幅の凹部12が適当かを判断してもよい。以下、図18を参照しながら、テストピース116,117の配置について説明する。なお、図13を参照して説明した実施形態と同様の部分には、同様の符号を付して説明は省略する。
In addition, as shown in FIG. 18, in the air conditioning /
図18に示す様に、各テストピース116,117は、配管122,123から分岐した配管135,136に仕切り弁108を介して接続されたケース115の中に収納される。ケース115の中にテストピース116,117を取り付ける際には、各仕切り弁108を閉じて循環水がケース115に流入しない状態として行い、取り付けが終了したら、仕切り弁108を開にして循環水がケース115に流入するようにする。そして、例えば、所定の時間経過したら、各仕切り弁108を閉じてケース115からテストピース116,117を取り出してその表面を目視あるいは顕微鏡などで観察し、テストピース表面の鉄さび微粒子の付着状態から微粒子捕捉材30,35の劣化度合いを判断したり、どの幅の凹部12に一番鉄さびの粒子の付着が多かったかを調べて循環水中の鉄さびの除去にはどの幅の凹部12が適当かを判断したりし、必要に応じて微粒子捕捉材30,35の洗浄、交換を行ったり、凹部12の幅が一番鉄さびの粒子の付着が多かった幅となっている微粒子捕捉材30,35に交換したりするようにしてもよい。これにより、微粒子除去装置110によってより効果的に鉄さびの微粒子を除去することができる。この場合、テストピース116,117は、微粒子除去装置110の近傍の入口側、出口側に配置してもよい。
As shown in FIG. 18, the
また、テストピース116,117の凹部12の幅を図13に示すプレート式熱交換器102(鉄さびの微粒子を含む水溶液である循環水が通流する機器)の循環水流路102bの内表面の凹凸あるいは表面粗さと同程度となるように形成し、図13に示すプレート式熱交換器102の循環水流路102bの近傍の入口側の配管123あるいは出口側の配管124に図18を参照して説明したと同様、配管135,136、仕切り弁108を介して接続されたケース115の中にテストピース116,117を収納するようにしてもよい。この場合、テストピース116,117の表面には、循環水流路102bの内表面と同程度に鉄さびの微粒子が付着するので、テストピース116,117を取り出して調べることによって循環水流路102bの内表面にどの程度の鉄さびの微粒子が付着しているかを検出することができる。そして、テストピース116,117に付着した鉄さびの量が多くなったら、プレート式熱交換器102のメンテナンス、取替え、洗浄等を行うようにしてもよい。なお、テストピースの表面には幅の異なる複数種類の凹部12が設けられているようにしてもよい。
Further, the width of the
10,30,30a〜30c,35,35a〜35c,37 微粒子捕捉材、11 基材、12 凹部、13,15,22,53 すべり面、14,54 立ち上がり部、16 頂部、18 底面、20,20a,20b,20c 微粒子、21 微粒子本体、25 凝集粒子、31 外面、32 内面、33 端面、36 表面、37a〜37c 円環部材、40 容器、41 微粒子、42 振動機、51 平面、52 角部、91 中心線、92 線、100 空調・冷熱システム、101 産業用チラー、102 プレート式熱交換器、102a 熱媒体流路、102b 循環水流路、103 空調機器、103a 熱交換器、104 循環水タンク、106 循環水ポンプ、107a,107b 三方弁、108 仕切り弁、110 微粒子除去装置、111-114 容器、111a〜114a 入口、111b〜114b 出口、115 ケース、116,117 テストピース、121〜125,131,132,135,136 配管、126 バイパス管、150 水循環流路。
10, 30, 30a to 30c, 35, 35a to 35c, 37 Fine particle capturing material, 11 base material, 12 recess, 13, 15, 22, 53 sliding surface, 14, 54 rising portion, 16 top portion, 18 bottom surface, 20, 20a, 20b, 20c Fine particle, 21 Fine particle body, 25 Aggregated particle, 31 Outer surface, 32 Inner surface, 33 End surface, 36 Surface, 37a to 37c Ring member, 40 Container, 41 Fine particle, 42 Vibrator, 51 Flat surface, 52 Corner , 91 Center line, 92 line, 100 Air conditioning / cooling system, 101 Industrial chiller, 102 Plate heat exchanger, 102a Heat medium flow path, 102b Circulating water flow path, 103 Air conditioning equipment, 103a Heat exchanger, 104 Circulating water tank , 106 Circulating water pump, 107a, 107b Three-way valve, 108 Gate valve, 110 Particulate removal device, 1-114 container, 111A~114a inlet, 111B~114b outlet, 115 case, 116 and 117 test piece, 121~125,131,132,135,136 piping 126
Claims (22)
水溶液中で前記微粒子の表面の電位と同じ符号の電位を持つ材料で構成された基材と、
前記基材の表面に形成されて前記微粒子を捕捉する凹部と、
を有し、
前記凹部は底面と底面の両側の立ち上がり部とを有し、前記微粒子の平均径よりも深く、前記微粒子の平均径の2倍以上の幅であり、前記凹部に入り込んだ複数の前記微粒子を凝集させて捕捉すること、
を特徴とする微粒子捕捉材。 A particulate capturing material for capturing particulates in an aqueous solution,
A base material made of a material having the same sign potential as the surface potential of the fine particles in an aqueous solution;
A recess formed on the surface of the substrate to capture the fine particles;
Have
The concave portion has a bottom surface and rising portions on both sides of the bottom surface, and is deeper than the average diameter of the fine particles and is more than twice the average diameter of the fine particles, and agglomerates a plurality of the fine particles entering the concave portion To capture,
A particulate trapping material characterized by
前記凹部は、深くなるにつれてその幅が大きくなる微粒子捕捉材。 The fine particle capturing material according to claim 1,
The concave portion is a fine particle capturing material whose width increases as the depth increases.
水溶液中で表面の電位がマイナスとなる前記微粒子を捕捉する場合には、前記基材は、アクリロニトリル、ブタジエン、スチレンの共重合合成樹脂(ABS)、ポリエチレン(PE)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリメタクリル酸メチル、ポリカーボネイト、ポリアミドイミド、ポリアセタール、シリコーンのいずれかの樹脂で構成される微粒子捕捉材。 The fine particle capturing material according to claim 1 or 2,
When capturing the fine particles having a negative surface potential in an aqueous solution, the substrate is made of acrylonitrile, butadiene, styrene copolymer synthetic resin (ABS), polyethylene (PE), polyethylene terephthalate (PET), polypropylene. Fine particle capturing material composed of any resin of polyvinyl chloride, polystyrene, polytetrafluoroethylene, polymethyl methacrylate, polycarbonate, polyamideimide, polyacetal, and silicone.
水溶液中で表面の電位がプラスとなる前記微粒子を捕捉する場合には、前記基材は、炭酸カルシウム、酸化アルミニウム、酸化銅、水酸化鉄、水酸化マグネシウム、酸化ニッケル、水酸化ニッケル、酸化亜鉛のいずれかの材料で構成される微粒子捕捉材。 The fine particle capturing material according to claim 1 or 2,
When capturing the fine particles having a positive surface potential in an aqueous solution, the substrate is made of calcium carbonate, aluminum oxide, copper oxide, iron hydroxide, magnesium hydroxide, nickel oxide, nickel hydroxide, zinc oxide. A particulate trapping material composed of any of the above materials.
前記基材は、円柱状または円筒状または鞍形状のペレットである微粒子捕捉材。 The fine particle capturing material according to any one of claims 1 to 4,
The base material is a particulate trapping material that is a columnar, cylindrical, or bowl-shaped pellet.
前記凹部の深さは、前記微粒子の平均径の10倍未満であり、前記凹部の幅は、前記微粒子の平均径の50倍未満である微粒子捕捉材。 The fine particle capturing material according to any one of claims 1 to 5,
The fine particle trapping material, wherein the depth of the concave portion is less than 10 times the average diameter of the fine particles, and the width of the concave portion is less than 50 times the average diameter of the fine particles.
1つの基板の表面に幅が異なる複数種類の前記凹部が形成されていること、
を特徴とする微粒子捕捉材。 The fine particle capturing material according to any one of claims 1 to 6,
A plurality of types of concave portions having different widths are formed on the surface of one substrate;
A particulate trapping material characterized by
水溶液の入口と出口とを有する容器と、
前記容器の内部に収容された微粒子捕捉材と、を備え、
前記微粒子捕捉材は、水溶液中で前記微粒子の表面の電位と同じ符号の電位を持つ材料で構成された基材と、前記基材の表面に形成されて前記微粒子を捕捉する凹部と、
を有し、
前記凹部は底面と底面の両側の立ち上がり部とを有し、前記微粒子の平均径よりも深く、前記微粒子の平均径の2倍以上の幅であり、前記凹部に入り込んだ複数の前記微粒子を凝集させて捕捉すること、
を特徴とする微粒子除去装置。 A fine particle removing device for removing fine particles in an aqueous solution,
A container having an aqueous solution inlet and outlet;
A particulate trapping material housed inside the container,
The fine particle capturing material is a base material made of a material having the same sign potential as the surface potential of the fine particles in an aqueous solution, and a recess formed on the surface of the base material for capturing the fine particles,
Have
The concave portion has a bottom surface and rising portions on both sides of the bottom surface, and is deeper than the average diameter of the fine particles and is more than twice the average diameter of the fine particles, and agglomerates a plurality of the fine particles entering the concave portion To capture,
A particulate removal apparatus characterized by the above.
前記微粒子捕捉材の前記凹部は、深くなるにつれてその幅が大きくなること、
を特徴とする微粒子除去装置。 The fine particle removing apparatus according to claim 8, wherein
The width of the concave portion of the particulate trapping material increases as the depth increases.
A particulate removal apparatus characterized by the above.
前記微粒子の平均径に対応して前記凹部の深さおよび幅が異なる複数種類の前記微粒子捕捉材を有し、
前記容器の水溶液の出口側に収納される前記微粒子捕捉材の前記凹部の深さと幅とは、前記容器の水溶液の入口側に収納される前記微粒子捕捉材の前記凹部の深さと幅よりもそれぞれ小さく、
前記容器の水溶液の出口側に収納される前記微粒子捕捉材の捕捉する前記微粒子の平均径が、前記容器の水溶液の入口側に収納される前記微粒子捕捉材の捕捉する前記微粒子の平均径よりも小さいこと、
を特徴とする微粒子除去装置。 The fine particle removing apparatus according to claim 8 or 9, wherein
A plurality of kinds of the fine particle capturing materials having different depths and widths of the concave portions corresponding to the average diameter of the fine particles,
The depth and width of the recess of the particulate trapping material stored on the outlet side of the aqueous solution of the container are respectively greater than the depth and width of the recess of the particulate trapping material stored on the inlet side of the aqueous solution of the container. small,
The average diameter of the fine particles captured by the fine particle capturing material stored on the outlet side of the aqueous solution of the container is larger than the average diameter of the fine particles captured by the fine particle capturing material stored on the inlet side of the aqueous solution of the container. Small,
A particulate removal apparatus characterized by the above.
水溶液の流れに沿って配置された複数の容器と、
前記微粒子の平均径に対応して前記凹部の深さおよび幅が異なる複数種類の前記微粒子捕捉材を備え、
水溶液の流れの下流側の容器に収納される前記微粒子捕捉材の前記凹部の深さと幅とは、前記容器の水溶液の流れの上流側の容器に収納される前記微粒子捕捉材の前記凹部の深さと幅よりもそれぞれ小さく、
水溶液の流れの下流側の容器に収納される前記微粒子捕捉材の捕捉する前記微粒子の平均径が、水溶液の流れの上流側の容器に収納される前記微粒子捕捉材の捕捉する前記微粒子の平均径よりも小さいこと、
を特徴とする微粒子除去装置。 The fine particle removing apparatus according to claim 8 or 9, wherein
A plurality of containers arranged along the flow of the aqueous solution;
A plurality of types of the fine particle capturing material having different depths and widths of the concave portions corresponding to the average diameter of the fine particles,
The depth and width of the concave portion of the particulate trapping material stored in the container downstream of the aqueous solution flow are the depth of the concave portion of the particulate trapping material stored in the container upstream of the aqueous solution flow of the container. Smaller than width and width,
The average diameter of the fine particles captured by the fine particle capturing material accommodated in the container downstream of the aqueous solution flow is the average diameter of the fine particles captured by the fine particle capture material accommodated in the upstream container of the aqueous solution flow. Smaller than,
A particulate removal apparatus characterized by the above.
前記微粒子捕捉材の前記基材は、水溶液中で表面の電位がマイナスとなる前記微粒子を捕捉する場合には、アクリロニトリル、ブタジエン、スチレンの共重合合成樹脂(ABS)、ポリエチレン(PE)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリメタクリル酸メチル、ポリカーボネイト、ポリアミドイミド、ポリアセタール、シリコーンのいずれかの樹脂で構成されること、
を特徴とする微粒子除去装置。 It is the particulate removal device according to any one of claims 8 to 11,
The base material of the fine particle capturing material is a copolymer synthetic resin (ABS) of acrylonitrile, butadiene, styrene, polyethylene (PE), polyethylene terephthalate when capturing the fine particles having a negative surface potential in an aqueous solution. (PET), polypropylene, polyvinyl chloride, polystyrene, polytetrafluoroethylene, polymethyl methacrylate, polycarbonate, polyamide imide, polyacetal, or silicone,
A particulate removal apparatus characterized by the above.
前記微粒子捕捉材の前記基材は、水溶液中で表面の電位がプラスとなる前記微粒子を捕捉する場合には、炭酸カルシウム、酸化アルミニウム、酸化銅、水酸化鉄、水酸化マグネシウム、酸化ニッケル、水酸化ニッケル、酸化亜鉛のいずれかの材料で構成されること、
を特徴とする微粒子除去装置。 It is the particulate removal device according to any one of claims 8 to 11,
The base material of the fine particle capturing material is calcium carbonate, aluminum oxide, copper oxide, iron hydroxide, magnesium hydroxide, nickel oxide, water when capturing the fine particles having a positive surface potential in an aqueous solution. Composed of either nickel oxide or zinc oxide material;
A particulate removal apparatus characterized by the above.
前記微粒子捕捉材の前記基材は、円柱状または円筒状または鞍形状のペレットであること、
を特徴とする微粒子除去装置。 The particulate removing device according to any one of claims 8 to 13,
The base material of the particulate capturing material is a columnar or cylindrical or bowl-shaped pellet;
A particulate removal apparatus characterized by the above.
前記微粒子捕捉材の前記凹部の深さは、前記微粒子の平均径の10倍未満であり、前記凹部の幅は、前記微粒子の平均径の50倍未満であること、
を特徴とする微粒子除去装置。 The particulate removing device according to any one of claims 8 to 14,
The depth of the concave portion of the fine particle capturing material is less than 10 times the average diameter of the fine particles, and the width of the concave portion is less than 50 times the average diameter of the fine particles;
A particulate removal apparatus characterized by the above.
水溶液中で前記微粒子の表面の電位と同じ符号の電位を持つ材料で構成された基材を準備する工程と、
容器の中に前記基材と前記基材よりも硬度の高い表面研削微粒子材とを収容する工程と、
前記容器を振動あるいは回転させ、前記表面研削微粒子材を前記基材の表面に接触させて前記基材の表面に前記微粒子を捕捉する凹部を形成する工程と、
を含み、
前記表面研削微粒子材は、その平均径が捕捉対象である前記微粒子の平均径よりも大きい砥石の微粒子であり、
前記凹部を形成する工程は、前記凹部の深さが前記微粒子の平均径よりも深く前記微粒子の平均径の10倍未満であり、前記凹部の幅が前記微粒子の平均径の2倍以上で前記微粒子の平均径の50倍未満に形成すること、
を特徴とする微粒子捕捉材の製造方法。 A method for producing a particulate capturing material for capturing particulates in an aqueous solution,
Preparing a base material made of a material having the same sign potential as the surface potential of the fine particles in an aqueous solution;
Storing the base material and a surface-grinding fine particle material having a hardness higher than that of the base material in a container;
Vibrating or rotating the container, bringing the surface-grinding fine particle material into contact with the surface of the base material, and forming a recess for capturing the fine particles on the surface of the base material;
Including
The surface-grinding fine particle material is a fine particle of a grindstone whose average diameter is larger than the average diameter of the fine particles to be captured,
In the step of forming the recess, the depth of the recess is deeper than the average diameter of the fine particles and less than 10 times the average diameter of the fine particles, and the width of the recess is at least twice the average diameter of the fine particles. Forming less than 50 times the average diameter of the fine particles,
A method for producing a particulate trapping material characterized by the above.
水溶液中で前記微粒子の表面の電位と同じ符号の電位を持つ材料で構成された基材を準備する工程と、
エッチング液の中に前記基材を浸漬して前記基材の表面に前記微粒子を捕捉する凹部を形成する工程と、
を含み、
前記凹部を形成する工程は、前記凹部の深さが前記微粒子の平均径よりも深く前記微粒子の平均径の10倍未満であり、前記凹部の幅が前記微粒子の平均径の2倍以上で前記微粒子の平均径の50倍未満に形成すること、
を特徴とする微粒子捕捉材の製造方法。 A method for producing a particulate capturing material for capturing particulates in an aqueous solution,
Preparing a base material made of a material having the same sign potential as the surface potential of the fine particles in an aqueous solution;
Immersing the substrate in an etching solution to form a recess for capturing the fine particles on the surface of the substrate;
Including
In the step of forming the recess, the depth of the recess is deeper than the average diameter of the fine particles and less than 10 times the average diameter of the fine particles, and the width of the recess is at least twice the average diameter of the fine particles. Forming less than 50 times the average diameter of the fine particles,
A method for producing a particulate trapping material characterized by the above.
前記基材は、円柱状または円筒状または鞍形状のペレットであること、
を特徴とする微粒子捕捉材の製造方法。 A method for producing a particulate trapping material according to claim 16 or 17,
The substrate is a columnar or cylindrical or bowl-shaped pellet;
A method for producing a particulate trapping material characterized by the above.
前記基材を準備する工程は、水溶液中で表面の電位がマイナスとなる前記微粒子を捕捉する場合には、アクリロニトリル、ブタジエン、スチレンの共重合合成樹脂(ABS)、ポリエチレン(PE)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリメタクリル酸メチル、ポリカーボネイト、ポリアミドイミド、ポリアセタール、シリコーンのいずれかの樹脂を前記基材として準備すること、
を特徴とする微粒子捕捉材の製造方法。 A method for producing a particulate trapping material according to claim 16 or 17,
In the step of preparing the base material, when capturing the fine particles having a negative surface potential in an aqueous solution, a copolymer synthetic resin (ABS) of acrylonitrile, butadiene and styrene, polyethylene (PE), polyethylene terephthalate ( (PET), polypropylene, polyvinyl chloride, polystyrene, polytetrafluoroethylene, polymethyl methacrylate, polycarbonate, polyamideimide, polyacetal, or silicone resin is prepared as the base material,
A method for producing a particulate trapping material characterized by the above.
前記基材を準備する工程は、水溶液中で表面の電位がプラスとなる前記微粒子を捕捉する場合には、炭酸カルシウム、酸化アルミニウム、酸化銅、水酸化鉄、水酸化マグネシウム、酸化ニッケル、水酸化ニッケル、酸化亜鉛のいずれかの材料を前記基材として準備すること、
を特徴とする微粒子捕捉材の製造方法。 A method for producing a particulate trapping material according to claim 16 or 17,
In the step of preparing the base material, when capturing the fine particles having a positive surface potential in an aqueous solution, calcium carbonate, aluminum oxide, copper oxide, iron hydroxide, magnesium hydroxide, nickel oxide, hydroxide Preparing any material of nickel and zinc oxide as the substrate;
A method for producing a particulate trapping material characterized by the above.
前記容器の入口側または出口側に抜き差し自在に取り付けられ、水溶液中で微粒子の表面の電位と同じ符号の電位を持つ材料で構成された平板の表面に形成され、前記微粒子の平均径よりも深く、前記微粒子の平均径の2倍以上の幅であり、その中に入り込んだ複数の前記微粒子を凝集させて捕捉する凹部を有するテストピースを有すること、
を特徴とする微粒子除去装置。 The fine particle removing apparatus according to claim 8,
Removably attached to the inlet or outlet side of the container, formed on the surface of a flat plate made of a material having the same sign potential as the surface potential of the fine particles in an aqueous solution, deeper than the average diameter of the fine particles , Having a test piece having a recess that has a width that is twice or more the average diameter of the fine particles and that aggregates and captures the plurality of fine particles that have entered the fine particles;
A particulate removal apparatus characterized by the above.
前記テストピースは、1つの前記平板の表面に幅が異なる複数種類の前記凹部が形成されていること、
を特徴とする微粒子除去装置。 The fine particle removing apparatus according to claim 21, wherein
The test piece is formed with a plurality of types of recesses having different widths on the surface of one flat plate,
A particulate removal apparatus characterized by the above .
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