JP2000507876A

JP2000507876A - 空気から微粒子を除去する分離器

Info

Publication number: JP2000507876A
Application number: JP9535702A
Authority: JP
Inventors: デピュー，レウェリン・イー
Original assignee: ケイ―トロン・テクノロジーズ・インコーポレイテッド
Priority date: 1996-04-08
Filing date: 1997-04-08
Publication date: 2000-06-27
Also published as: WO1997037746A1; DE69706664T2; EP0892666B1; DE69706664D1; AU2283597A; US5845782A; KR20000005295A; CN1068797C; CN1215348A; BR9708544A; EP0892666A1

Abstract

(57)【要約】本発明は、空気流から微粒子を除去する分離器を提供する。分離器は、内部に比較的小さなフィルタを組み込んだ空気式の分離器であって、空気流から１ミクロンまでの微粒子を除去できる。ほとんどの微粒子を除去するために、空気式の分離器は、渦巻効果と空気流の急激な方向変化とを利用する。極微粒子は、上記方法で空気から除去するのに十分な質量を持たないので、これらの微粒子は、空気流内にとどまり、フィルタまで運ばれ、フィルタに堆積する。フィルタの周りに激しく流れる流入空気によって、堆積が妨害され、フィルタから堆積物の一部が取り除かれる。必要ならば、この不規則流れをバックフラッシングにより促進することができる。分離した微粒子とフィルタから除去した微粒子は、次の排出のために分離器内に蓄積する。

Description

【発明の詳細な説明】空気から微粒子を除去する分離器技術分野本発明は、空気式の物質搬送システムにおいて空気から粉末及び微粒子を除去するために用いられる物質分離器に関する。背景技術空気流から粉末を分離する装置を主に参照しながら本発明を説明する。しかしながら、以下の説明から、本発明は、一般には搬送用空気流から微粒子を分離するのにも適用できるのは明らかである。これらの微粒子は、塵、粉状の物質などを含む。本発明は、１ミクロン程度の極微粒子を分離するのに特に好適である。多くの場合、粉末は空気流を用いて搬送される。この空気流は、排出前にこの粉末を除去すべき場所に粉末を搬送する。健康を害しかねない微粒子が大気中に排出されるのを防止するために、空気を完全に濾過する必要があるのは明らかである。もちろん、搬送される物質が毒性を持つ場合には特に危険である。これらの問題を解決するために、粉末を集めるための種々の構造が考えられてきた。一般的に、こうした構造は１つの大きな欠点を有する。すなわち、粉末によってフィルタが極めて早く詰まりやすい。そのため、非常に大きな表面積を有する複数のフィルタを用い、これらフィルタの１つを通じて空気を排出する一方、それぞれのフィルタを、該フィルタから粉末を除去したり、逆流空気を用いてバックフラッシングすることにより清掃できるようにすることは、通常行われることである。工場での空気清浄度の基準は、基準に従わないことに対する罰金の増加とともに、ますます厳しくなっている。そのため、空気から極微粒子を除去できる効率的な分離器を提供する必要性が高まっている。こうした分離器は、信頼性が高くメンテナンスも最小のものである必要がある。従来の分離器は、一連のステップからなり、最終ステップが小さな孔を持った直列式のフィルタになっている。この最終フィルタによって、得られる分離度が決まる。発明の開示空気式の分離器をその内部に組み込んだ比較的小さなフィルタとともに用いることで、メンテナンスが最小のままで、空気流から１ミクロンまでの微粒子を除去できることがわかった。ほとんどの微粒子を除去するために、空気式の分離器は、渦巻効果と空気流の急激な方向の変化とを利用する。しかしながら、極微粒子は、上記方法で空気から除去するのに十分な質量を持たないので、これらの微粒子は、空気流内にとどまり、フィルタまで運ばれ、フィルタに堆積する。フィルタの周りを激しく流れる流入空気によって、堆積が妨害され、フィルタから堆積物の一部が取り除かれる。必要ならば、この不規則流れをバックフラッシングにより促進することができる。分離した微粒子とフィルタから除去した微粒子は、次の排出のために分離器内に蓄積する。こうした装置は、フィルタをふさぐ恐れのある物質の堆積によって影響を受けず、ほぼ連続に作動できることがわかった。フィルタの検査によって、微粒子の薄い層が表面に存在するが、フィルタの効果を妨げるほどの堆積は生じえないことがわかった。したがって、比較的小さなフィルタを使用して微粒子のほとんどない高純度の空気にすることができる。よって、本発明の１つの形態では、空気から微粒子を除去する分離器であって、分離器のハウジングには、渦巻状の空気流を形成するための接線方向に伸びた入口と、中央で軸方向上側に伸びた出口が設けてあり、これにより、空気中の微粒子は、空気がハウジングの周りを移動して上記出口から出るために方向を変える際に、空気から分離されて落ちやすくなり、ハウジングは円筒状の壁を有し、この壁は、空気が渦巻状に且つ上記出口に向かって半径方向内側に流れるためのルーバーを形成し、上記円筒壁の内側に且つ円筒壁から間を置いて円筒状のフィルタが配置され、これにより、フィルタを通って空気が上記出口に到達するようになっており、上記円筒壁とフィルタとの間に、渦巻流れを保持するための環状空間を形成し、これにより、フィルタに堆積した微粒子を渦巻流れによって除去しやすくなり、フィルタを作動状態に保つことができる、ことを特徴とする分離器を提供する。図面の簡単な説明図面を参照することで本発明をより理解することができる。図１は、主要部分の側方断面図であり、本発明の好適な実施例の分離器であってフィルタを取り付けたものが示されている。また、フィルタに逆流を送るための装置が概略的に示されている。図２は、分離器の一部の側方断面図であり、逆流用ノズルが図１のものより拡大して詳細に示されている。図３は、別のフィルタの等角図である。発明を実施するための最良の形態まず、本発明に係る分離器（符号２０で全体が表される）の好適な実施例を示した図１を説明する。分離器は、中心軸に対し垂直方向に伸張したハウジング２１と接線方向に伸びた入口２２を有し、この入口は、空気を環状空間２４に送りこむ。環状空間に入った空気は、渦を巻きながら環状空間の周りを流れ、これにより、微粒子は、外壁に当たりながら流れ、その後鉛直方向に落下する。空気は、最初周りながら下方に流れ、その後、同じ渦巻流れを保ちながら上方に流れが変わる。空気がルーバー２６に向かってそこを通って内側の環状空間２８に入る際に空気中にとどまることができるのは、極めて質量の小さい微粒子だけである。この空間で、空気は、円錐状のホッパ３０内で粒子を分離するために、再び渦巻状に移動する。空気は激しく流れ、やがて環状フィルタ３２を通過し、その後、モータ３８で駆動するファン３６による吸い込みによって、ダクト状をした中央の出口３４内を鉛直上方に移動する。空気は、ファンを通過して出口４０を接線方向に出る。分離器内の空気流によって、空気がほぼ渦巻状に流れ、この環状運動は、外側の環状空間２４と内側の環状空間２８の両方で保たれる。その結果、ほとんどの微粒子は、空気流から分離され、分離器の底部に落下する。しかしながら、極微粒子は、質量が小さいため空気とともに運ばれ、フィルタ３２上に移動し、該フィルタを非常に早く詰まらせる可能性がある。ルーバー２６に空気が入る際のフィルタ周りの激しい空気流によって、微粒子の堆積物が取り除き易くなる。その結果、直列式のシステムでは見られなかったフィルタの周りでの予期せぬクリーニング動作が生じる。分離器２０はハウジング２１を持ち、このハウジングは、鉛直軸に対し対称に配置した外殻４１有するハウジング２１と、上部４６に係合する外縁部４４を設けた蓋４２とを有する。上部４６は、蓋を収容するようになっており、鉛直方向に伸びた円筒状の壁４８まで内側に伸張している。上部４６は、下部５２に連結する周上に伸びた連結部５０を有する。この下部は、ほぼ円錐状をしており、下に向かって小さくなり外側からは円状に見える。下部は、円筒状の壁５４まで伸びており、この壁は、符号５５で表される１回分排出用の閉鎖部に取り付けられている。この閉鎖部は、外側及び内側の環状空間２４、２８で集塵した物質を当該分野で一般的なように定期的に取り除けるようになっている。外殻４１は、上記鉛直軸周りに配置されたホッパ３０と合わせて環状空間２４を形成する。ホッパは、上部４６の円筒壁４８から伸び、下に向かって先が細くなっており、円筒壁５４と同軸の円筒壁５６まで続く。壁５６は、閉鎖部５５に取り付けられている。外殻４１の上部４６には、上方に向いた環状の凹部５８が設けてあり、この凹部は、外側に向いたフランジ６２の周囲に係合したシール６０を収容するようになっている。該フランジ６２は、略円筒状の挿入部６４上にあって、この挿入部は、鉛直軸周りに上部４６の円筒壁４８内に配置されている。挿入部は、ルーバー２６を形成し、このルーバーは、ホッパ３０の上方先端部と円筒壁４８の下方先端部４８との間に、上方に向かって流れる空気流を形成するようになっている。この配置は、所望の数のルーバーを提供するために種々の挿入部が使用できるようになっており、蓋４２により環状凹部５８に対しシール６０を押しつけることで、挿入部は所定の位置に保持される。蓋の下方先端部に設けたロール状の縁部６６を使って蓋を所定の位置に固定するため、適当な従来のオーバーセンタースナップ（図示しない）が用いられる。上部４６は、上述したように、環状空間２４内で鉛直軸周りに渦巻流れを始動するための接線方向に伸びた入口２２を形成している。蓋４２の中央部には、ファン３６及びモータ３８を取り付ける柱７０を受け入れるための環状の隆起部６８が設けてある。隆起部６８の内側には、出口３４と接し、上に向いた縁部７４で中央を形成した環状部７２がある。この縁部には、後述の逆流システム７８の部材を収容するリング７６が配置されている。このリングは、Ｏリング８０によって蓋に密閉し、類似のＯリング８２によってファンに密閉する。これらのＯリングは、取り付け用の柱７０によって部材全体を押しつけることで負荷を受ける。逆流システム７８は、圧縮装置８３から圧縮空気を受ける複数のパイプ管からなり、上記装置８３には、後述するようにアキュムレータ８７からの圧力をゆるめるための時間に応じて開閉するリレー弁８５が設けてある。配管は、図２に示すように、孔８４を有するリング７６を通り、傾斜パイプ８８を通って、エルボ８８まで続く。エルボの他端側は、中央に位置する出口９０につながっており、この出口は、半径方向に配置し所定の角度を持った複数の開口部９２を有し、下部が栓９４で閉鎖されている。その結果、高圧の圧縮空気が逆流システム７８を通過すると、高速のジェット流がフィルタ３２(図１)に衝突してフィルタを逆方向に通過し、これにより、外表面に固着した粒子を取り除く。次に、これらの粒子は、空気内に捕獲され、一部は、ホッパ３０内に落下し、閉鎖部５５を介して集められる。空気は、必要に応じて、逆流システムを通ってパルスとして送られるが、フィルタを良好な状態に保つために、図１のタイマ９６によってパルスを計画的に送り出すのが好都合である。薬品製造などで使用される粉末内の極微粒子は、分離器２０を使って１ミクロンの大きさのものまで空気から除去できる。１ミクロンまで除去できるフィルタが非常に早く詰まるのは明らかであり、直列式のものではフィルタが瞬時に詰まってしまうことがわかっている。本願の構造では、メンテナンスなしで長時間フィルタを作動させることができる。逆流システム７８を加えることで、フィルタを詰まらせずに維持しやすくなり、システムを何時間も問題なしに作動できることがわかった。より大きな構造では、より直接的な逆流構造を必要とする可能性があり、フィルタは、逆流の間も作動し続けるのが望ましい。このことは、図３に示すように、フィルタ９８をセクション（例えば図では３セクション）に分割することによって得られる。図１の構造を簡単に修正すれば、３つのノズル１００に対し個々にパルスを送ることができ、その結果、フィルタの３分の１は、空気パルスが送られる度に逆流を受ける。すなわち、フィルタの３分の２は常に使用中される。構造の他の修正例は、説明し請求項に記載した本発明の範囲内にある。例えば、前述した実施例で示した部材の形状及び大きさを変えてもよい。円筒壁４８に対するフィルタ３２の高さ、ルーバー２６の数及び位置、環状空間２８の半径方向の範囲は、全て変更可能である。しかしながら、こうした変形例は、円筒壁４８内部の渦巻又は環状流れを保持できるものであって、その結果、フィルタに堆積した微粒子に衝突して該微粒子を除去するのに十分なエネルギを持った循環空気を提供できるものでなければならない。また、逆流操作の間フィルタから半径方向外側に送られる空気は、堆積した微粒子に当たって、該微粒子を除去し循環空気流に送り込む。堆積したこれらの微粒子は、外側に向かって飛び出すほど十分な重さになって、その後ホッパ３０内に落ち集積される。産業上の利用の可能性本発明は、微粒子が空気中に含まれる場合に、一般に大気中に排出する前に空気を洗浄しなければならない運搬管理を行う空気式システムにおいて使用される構造を提供する。参照番号２０分離器２１ハウジング２２入口２４環状空間２６ルーバー２８環状空間３０ホッパ３２フイルタ３４出口３６ファン３８モータ４０出口４１外殻４２蓋４４外縁部４６上部４８円筒壁５０連結部５２下部５４円筒壁５５閉鎖部５６円筒壁５８凹部６０シール６２フランジ６４挿入部６６縁部６８隆起部７０柱７２環状部７４縁部７６リング７８逆流システム８０Ｏリング８２Ｏリング８３圧縮装置８４孔８５リレー弁８６傾斜パイプ８７アキュムレータ８８エルボ９０出口９２開口部９４栓９６タイマ９８フィルタ１００ノズル

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項【提出日】１９９８年６月２６日（１９９８．６．２６）【補正内容】直列式のフィルタになっている。この最終フィルタによって、得られる分離度が決まる。英国特許第８５９，３３３号では、空気から微粒子を除去する分離器であって、この分離器のハウジングには、渦巻状の空気流を形成するための接線方向に伸びた入口と、中央で軸方向上部に伸びた出口が設けられたものが記載されている。ハウジングは、ブレードを備えた硬化合金のフィルタ保護部材であってフィルタの周りに配置したものを有する。該保護部材は、フィルタとともに回転して、フィルタに衝突する可能性のある微粒子の一部の偏向・分散を行う。発明の開示空気式の分離器をその内部に組み込んだ比較的小さなフィルタとともに用いることで、メンテナンスが最小のままで、空気流から１ミクロンまでの微粒子を除去できることがわかった。ほとんどの微粒子を除去するために、空気式の分離器は、渦巻効果と空気流の急激な方向の変化とを利用する。しかしながら、極微粒子は、上記方法で空気から除去するのに十分な質量を持たないので、これらの微粒子は、空気流内にとどまり、フィルタまで運ばれ、フィルタに堆積する。フィルタの周りを激しく流れる流入空気によって、堆積が妨害され、フィルタから堆積物の一部が取り除かれる。必要ならば、この不規則流れをバックフラッシングにより促進することができる。分離した微粒子とフィルタから除去した微粒子は、次の排出のために分離器内に蓄積する。こうした装置は、フィルタをふさぐ恐れのある物質の堆積によって影響を受けず、ほぼ連続に作動できることがわかった。フィルタの検査によって、微粒子の薄い層が表面に存在するが、フィルタの効果を妨げるほどの堆積は生じえないことがわかった。したがって、比較的小さなフィルタを使用して微粒子のほとんどない高純度の空気にすることができる。よって、本発明の１つの形態では、空気から微粒子を除去する分離器であって、分離器のハウジングには、渦巻状の空気流を形成するための接線方向に伸びた入口と、中央で軸方向上側に伸びた出口が設けてあり、これにより、空気中の微粒子は、空気がハウジングの周りを移動して上記出口から出るために方向を変える際に、空気から分離されて落ちやすくなり、ハウジングは円筒状の壁を有し、この壁は、空気が渦巻状に且つ上記出口に向かって半径方向内側に流れるためのルーバーを形成し、上記円筒壁の内側に且つ円筒壁から間を置いて円筒状のフィルタが配置され、これにより、フィルタを通って空気が上記出口に到達するようになっており、上記円筒壁とフィルタとの間に、渦巻流れを保持するための環状空間を形成し、請求の範囲１．空気から微粒子を除去する分離器（２０）において、外殻（４１）と、大きめの微粒子を除去するため外殻（４１）内に渦巻状の空気流を形成する接線方向に伸びた入口（２２）と、該渦巻流れを保持する複数のルーバー（２６）を形成する円筒壁（４８）とを有するハウジング（２１）と、中央でハウジング（２１）から軸方向上側に伸びた出口（３４）と、円筒壁（４８）の半径方向内側に配置された円筒状のフィルタ（３２）であって、空気がフィルタ（３２）を通って上記出口に到達するようになっているものと、円錐状のホッパ（３０）と、を有する分離器であって、ハウジング（２１）内の円筒壁（４８）の下方先端部と、ホッパ（３０）の上方先端部とによって、外殻（４１）とホッパ（３０）で形成される第１の環状空間（２４）から、ホッパ（３０）とフィルタ（３２）から形成される第２の環状空間（２８）への通路を形成し、上記渦巻流れを保持し、その結果、フィルタ（３２）に堆積した微粒子を除去しやすくなりフィルタを作動状態に保てるように、複数のルーバー（２６）を配置し第２の環状空間（２８）の半径方向長さを決定する、ことを特徴とする分離器。２．フィルタ内に圧縮空気を送る逆流システム（７８）であって、フィルタを通る空気の流れを逆にして、フィルタから微粒子を除去し、取り除いた微粒子を渦巻流れに送り込み、上記円筒壁とフィルタの間の空間から上記微粒子が落下するのを促進するシステムを特徴とする請求項１の分離器。３．フィルタをいくつかのセクションに分割し、各セクションに逆流用ノズル（１００）を備えた請求項２の分離器。４．円筒壁（４８）の下方にある円錐状のホッパ（３０）であって、該円筒壁と合わせて、空気が環状空間（２８）内に上方に且つ渦を巻いて侵入するための通路を形成するものを特徴とする請求項１の分離器。５．フィルタ内に圧縮空気を送る逆流システム（７８）であって、フィルタを通る空気の流れを逆にして、フィルタから微粒子を除去し、取り除いた微粒子を渦巻流れに送り込み、上記円筒壁とフィルタの間の空間から上記微粒子が落下するのを促進するシステムを特徴とする請求項４の分離器。６．フィルタをいくつかのセクションに分割し、各セクションに独立した逆流用ノズル（１００）が備えた請求項５の分離器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ

Claims

【特許請求の範囲】１．空気から微粒子を除去する分離器（２０）であって、分離器のハウジング（２１）には、渦巻状の空気流を形成するための接線方向に伸びた入口（２２）と、中央で軸方向上側に伸びた出口（３４）が設けてあり、これにより、空気中の微粒子は、空気がハウジングの周りを移動して上記出口から出るために方向を変える際に、空気から分離されて落ちやすくなり、ハウジングは円筒状の壁（４８）を有し、この壁は、空気が渦巻状に且つ上記出口に向かって半径方向内側に流れるためのルーバー（２６）を形成し、上記円筒壁の内側に且つ円筒壁から間を置いて円筒状のフィルタが配置され、これにより、フィルタを通って空気が上記出口に到達するようになっており、上記円筒壁とフィルタとの間に、渦巻流れを保持するための環状空間（２８）を形成し、これにより、フィルタに堆積した微粒子を渦巻流れによって除去しやすくなり、フィルタを作動状態に保つことができる、ことを特徴とする分離器。２．フィルタ内に圧縮空気を送る逆流システム（７８）であって、フィルタを通る空気の流れを逆にして、フィルタから微粒子を除去し、取り除いた微粒子を渦巻流れに送り込み、上記円筒壁とフィルタの間の空間から上記微粒子が落下するのを促進するシステムを特徴とする請求項１の分離器。３．フィルタをいくつかのセクションに分割し、各セクションに逆流用ノズル（１００）を備えた請求項２の分離器。４．円筒壁（４８）の下方にある円錐状のホッパ（３０）であって、該円筒壁と合わせて、空気が環状空間（２８）内に上方に且つ渦を巻いて侵入するための通路を形成するものを特徴とする請求項１の分離器。５．フィルタ内に圧縮空気を送る逆流システム（７８）であって、フィルタを通る空気の流れを逆にして、フィルタから微粒子を除去し、取り除いた微粒子を渦巻流れに送り込み、上記円筒壁とフィルタの間の空間から上記微粒子が落下するのを促進するシステムを特徴とする請求項４の分離器。６．フィルタをいくつかのセクションに分割し、各セクションに独立した逆流用ノズル（１００）が備えた請求項５の分離器。７．円筒壁（４８）の周りに配置された外殻（４１）であって、まず、大きめの微粒子を除去するため空気が外殻の内部を渦巻状に流れ、その後、空気が環状空間（２８）に入るようになっているものを特徴とする請求項１の分離器。８．フィルタ内に圧縮空気を送る逆流システム（７８）であって、フィルタを通る空気の流れを逆にして、フィルタから微粒子を除去し、取り除いた微粒子を渦巻流れに送り込み、上記円筒壁とフィルタの間の空間から上記微粒子が落下するのを促進するシステムを特徴とする請求項７の分離器。