JP2004202392A - 除塵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置全体が大がかりなものとなることを回避しながら、効率の良い除塵を行うことのできる除塵装置を提供する。
【解決手段】内側の導風筒体２と外側の外囲筒体３との間に形成される旋回用流路に、接線方向で外部から処理対象の気相流体を供給するとともに、導風筒体２の下端の導入口２２から処理経路Ｒ１の下手側へ吸引排出し、外囲筒体２の一部に、旋回流の最外側に含まれる質量の大きな塵埃の旋回流外方側への飛び出しを許して旋回流から脱落させる塵埃分離部３１を形成し、旋回流の内側に位置する導風筒体２の前記下端側の導入口２２よりも上方の周壁部分に、導風筒体２の内部からの吸引作用で、旋回中の気相流体の一部を前記導入口よりも上方位置で吸い込むための短絡用通気部２３を形成してある。
【選択図】 図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工場で発生する微細粉塵やミスト、あるいは溶接ブースで発生する溶接ヒュームなど、各種作業機器周りで発生するオイルミストや油煙、溶接ヒュームのように、気体や蒸気中に何等かの微細混合物（以下、塵埃と総称する）を含んで、全体としては気相を呈する流体（以下、本明細書中では「気相流体」と呼称する。）を処理対象として、その気相流体中から塵埃を除去するための除塵装置、及び除塵方法の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の気相流体を処理する除塵装置としては、ケーシング内に気相流体の処理経路を形成し、その処理経路に、気相流体と衝突するバフラーや、気相流体と接触して気相流体中に含まれるオイルミストや溶接ヒュームなどを布様濾材からなるフィルターで補足するものが従来より知られている。（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
登録実用新案第３００６９２４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来技術によれば、気相流体がバフラーと衝突したり、ラビリンス状の流路を流れる際の布様濾材との接触によって、気相流体中の塵埃が捕集除去されるものであるが、気相流体中に多くの塵埃や油分が含まれる場合などには、次の問題がある。
つまり、気相流体の衝突ならびに接触による捕集では、気相流体中の塵埃除去精度を高めようとすると、早期のうちに濾材の目詰まりが生じやすくなるため、気相流体からの目標除去精度に達するまでに、長い経路で多段のバフラーや濾材を多数設ける必要が生じる。このため、装置の大型化を招く不都合や、濾材の交換に多くの手数を要するというメンテナンスの煩雑化を招き易いものであった。
【０００５】
本発明の目的は、装置全体が大がかりなものとなることを回避しながら、効率の良い除塵を行うことのできる除塵装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために講じた本発明による除塵装置では、下記の技術手段を講じたものである。
【０００７】
〔請求項１にかかる発明〕
請求項１にかかる発明では、気相流体の処理経路内に装備される旋回除塵部を、下端側に気相流体の導入口を有した導風筒体と、その導風筒体の外側に所定間隔を隔てて配設した円筒状の案内面を有する外囲筒体とから構成し、
内側の導風筒体と外側の外囲筒体との間に形成される円環状の旋回用流路に、前記導風筒体の接線に沿う方向で外部から処理対象の気相流体を供給するとともに、前記導風筒体の下端の導入口から処理経路の下手側へ吸引排出するようにして、導風筒体と外周壁との間で気相流体の旋回流が生じるように構成するとともに、
この旋回除塵部において、旋回流の外側に位置して気相流体を旋回方向に案内する外囲筒体の一部に、旋回流の最外側に含まれる質量の大きな塵埃の旋回流外方側への飛び出しを許して旋回流から脱落させる塵埃分離部を形成し、
旋回流の内側に位置する導風筒体の前記下端側の導入口よりも上方の周壁部分に、導風筒体の内部からの吸引作用で、旋回中の気相流体の一部を前記導入口よりも上方位置で吸い込むための短絡用通気部を形成してあることに特徴がある。
【０００８】
上記の技術手段を講じたことによる作用は次の通りである。
内側の導風筒体と外側の外囲筒体との間に外部から処理対象の気相流体を導入し、内側の導風筒体の内部からの吸引作用で、導風筒体と外囲筒体との間の気体に旋回力を与えるようにした旋回除塵部を備えている。
この旋回除塵部において、旋回流の外側に位置して旋回流を案内する外囲筒体の一部に、上下方向の凹溝を設けて、旋回流の最外側に多く含まれる質量の大きな塵埃を効率良く旋回流から脱落除去させることができる。
そして、塵埃の混入割合の少ない旋回流の内側（旋回中心側）では、導風筒体の下端側の導入口よりも上方の周壁部分に、導風筒体の内部からの吸引作用で、旋回流の一部を前記導入口よりも上方位置で吸い込むための短絡用通気部を形成して、旋回流が筒状体の下端の導入口に達する前から吸引導入を開始している。これは、旋回流に対する吸引面積を実質的に拡張していることになり、短絡用通気部なしで導風筒体を構成して下端の導入口のみから処理対象の気相流体を吸引導入する場合に比べて、吸引風の風速がこの部位で比較的低速となっている。
しかも、前記導風筒体に形成される短絡用通気部は、旋回流の旋回流軸線方向での速度分布状態にも影響を与えている。例えば、このような短絡用通気部がなく導風筒体の下端にだけ導入口がある下細りの筒状体を採用した場合と比べると、次のような相違がある。
つまり、旋回初期である導風筒体の上方位置付近では、導入された気相流体の全体が、導風筒体の外周面に対する接線に沿う方向での直進方向の動慣性を持って導入され、これが旋回方向に向きを変えるように案内されて旋回流となるのであるが、前記短絡用通気部がない構造の導風筒体では、旋回内側で旋回流の速度を低減させる要素としては、導風筒体外周壁との摩擦以外に特に何も存在しない。このため、外部から処理対象の気相流体を導入する取り入れ口流路部分の上下方向幅の中央付近で最大速度となる速度分布で、かつ導風筒体の外周面近くでも旋回速度の低下が少ない状態で全体として比較的高速での旋回が維持される傾向がある。したがって、導風筒体下端の導入口から処理経路の下手側へ気相流体を吸引して導き出す際に、導風筒体下端の導入口付近で所定の低速度にまで旋回流の速度を低下させてから吸引導出しようとすると、導風筒体の上下長さを十分に長くして、気相流体の旋回移動距離を十分に大きくする必要が生じる。
すなわち、旋回による遠心力では分離され難い微細な浮遊塵埃の多くが導風筒体下端の導入口から吸引導出されることを避けるように、吸引速度を極力低下させて吸引力を小さくすること、あるいは、導風筒体下端付近での旋回流の速度を極力低下させて塵埃の自重降下が効率よく生じるようにすることが望まれるのであるが、吸引速度を極端に低下させると処理能力が著しく低下し、旋回流の速度を十分に低下させるために気相流体の旋回移動距離を十分に長くすると、装置の大型化を招くという問題がある。
本発明では、このような問題を解決するために、前述のように、導風筒体の下端側の導入口とは別に、その導入口よりも上方の周壁部分に、導風筒体の内部からの吸引作用で、旋回流の一部を前記導入口よりも上方位置で吸い込むための多数の短絡用通気部を形成して、旋回流に対する吸引面積を実質的に拡張することによって、吸引速度の低下を図り、かつ、旋回流が筒状体の下端の導入口に達する前から吸引導入を開始して、この吸引導入作用が旋回流の内側での旋回抵抗として働くことにより、旋回流の内側での旋回速度を低減し、結果的に旋回流の旋回速度の減衰を早めている。
【０００９】
〔請求項２にかかる発明〕
請求項２にかかる発明では、請求項１記載の除塵装置において、旋回除塵部に設けられる塵埃分離部を、旋回流の外側に位置する外囲筒体の周方向での一部に形成された上下方向の凹溝によって構成してある点に特徴がある。
【００１０】
請求項２に記載のように、塵埃分離部を、旋回流の外側に位置する外囲筒体の周方向での一部に形成された上下方向の凹溝によって構成したことにより、旋回流の最外側に含まれる質量の大きな塵埃の旋回流外方側への飛び出しを許して旋回流から脱落させるための構成と、その塵埃分離部で捕捉した塵埃を下方の集塵部に案内するための構成とを、凹溝によって兼ねることができる。
したがって、例えば、旋回流の最外側に含まれる質量の大きな塵埃の旋回流外方側への飛び出しを許して旋回流から脱落させるための構成として、外囲筒体の一部に多数の透孔、あるいは網状部分を設け、その外側にさらに大径の筒状体を套嵌して、旋回流の外部に飛び出した質量の大きな塵埃を下方に案内するようにした構造などに比べて、構成の簡素化を図ることができる。
また、凹溝が外囲筒体に形成されていることで、外囲筒体にリブ状の部分が形成された状態となり、外囲筒体の強度向上にも役立つ作用もある。
【００１１】
〔請求項３にかかる発明〕
請求項３にかかる発明では、請求項１または２記載の除塵装置において、導風筒体に形成される短絡用通気部を、旋回流の移動方向での上手側が半径方向の内側に向き、下手側が外側に向く状態で併設された多数の板状体によって、旋回流の軸線方向に沿うスリット状の通気孔によって形成してある点に特徴がある。
【００１２】
請求項３に記載のように、旋回流の移動方向での上手側が半径方向の内側に向き、下手側が外側に向く状態で併設された多数の板状体によって、導風筒体に形成される短絡用通気部を形成したことにより、旋回流の動慣性で気相流体が短絡用通気部に入り込むことを板状体で制限しながら、導風筒体内部からの吸引作用で、導風筒体の外表面近くの気相流体を吸引導出することができる。
【００１３】
〔請求項４にかかる発明〕
請求項４にかかる発明では、請求項１、２、または３記載の除塵装置において、旋回除塵部に外部から処理対象の気相流体を供給するための気相流体取り入れ口に対向する部位の導風筒体の周壁部分を、無孔の周壁に構成した点に特徴がある。
【００１４】
請求項４に示すように、旋回除塵部に外部から処理対象の気相流体を供給するための気相流体取り入れ口に対向する部位の導風筒体の周壁部分を、無孔の周壁に構成してあるので、気相流体取り入れ口から接線方向で導入される気相流体が、導風筒体の対向部分に多くの塵埃を含む未処理気相流体が直接的に衝突しても、その部位からは気相流体が取り込まれず、気相流体が旋回方向に向きを変更してから後に導風筒体の内部に取り込まれることになる。
したがって、外部から接線方向で導入される気相流体の旋回方向への案内を良好に行うことができるとともに、外部から接線方向で導入される気相流体が、動慣性を持って直接的に導風筒体の内部に侵入し大量の塵埃が導風筒体の内部に入り込むというような事態を避けることができる。
【００１５】
〔請求項５にかかる発明〕
請求項５にかかる発明では、請求項１〜４のいずれか１項記載の除塵装置において、下記のように構成した点に特徴がある。
ケーシング内において、旋回除塵部と、その旋回除塵部の導風筒体を通過した気相流体を処理経路断面の広範囲に拡散する拡散部と、拡散された気相流体に含まれる塵埃を捕捉除去する塵埃捕捉部とを、この順で下方から上方に層状に配置し、前記旋回除塵部よりも下方に気相流体からの除去物を回収する集塵部を設けるとともに、
前記旋回除塵部、拡散部、及び塵埃捕捉部、のそれぞれを構成する部材を金属製材料によって構成し、
外部から取り込まれた気相流体が、下方の旋回除塵部から拡散部を経て順次上方の塵埃捕捉部に供給され、上方の塵埃捕捉部で気相流体から除去された除去物が、拡散部、ならびに旋回除塵部を順次通過して上方から下方に流下し、前記集塵部に回収されるように構成してある。
【００１６】
請求項５に示すように、ケーシング内で、金属製の旋回除塵部、金属製の拡散部、及び金属製フィルターからなる塵埃捕捉部を配置し、かつ、これらを旋回除塵部の下方に配置した集塵部の上方に上下方向で並べて配置したことにより、この除塵装置の運転中に気相流体中から脱落し除去される塵埃は、上層の装置部分から順次下層の装置部分を経て下降し、最下層の集塵部に捕捉される。
そして、除塵装置の運転を停止した場合も、ケーシング内の金属製フィルターや金属製の拡散部、あるいは旋回除塵部に付着した油分等が、上層のものから順次下層の部分に流れ落ちて、最下層の集塵部に集められる。
したがって、各フィルター部分や、拡散部分、旋回除塵部等の、各装置部分毎に、塵埃や油分などの収集手段を設ける必要がなく、自然落下や自然流下を利用して、単一の集塵部に集めることができて、スペースの有効利用を図り得るとともに、メンテナンス面でも格段の簡便化を図ることができる。
【００１７】
〔請求項６にかかる発明〕
請求項６にかかる発明では、請求項１〜５のいずれか１項記載の除塵装置において、外囲筒体の内周面側に、その内周面に水膜を形成するように水を供給する給水手段を設けてある点に構成上の特徴がある。
【００１８】
請求項６に示すように、外囲筒体の内周面に水を供給すると、旋回除塵部で旋回する旋回流の風圧で供給水が外囲筒体の内周面に沿って薄膜状に広がり、外囲筒体の内周面に効率良く水膜が形成される。このように外囲筒体の内周面に水膜が形成されることにより、旋回流の外側に多く含まれる質量の大きな塵埃をより一層効率良く捕捉し易くなる。
【００１９】
〔請求項７にかかる発明〕
請求項７にかかる発明では、脱臭部を備えた脱臭機能付き除塵装置として、請求項５にかかる除塵装置において、塵埃捕捉部を通過した気相流体が供給される脱臭部を、気相流体からの除去物が流下する、旋回除塵部、拡散部、及び塵埃捕捉部が設けられた除塵部よりも処理経路の下手側に設け、除塵部に対して吸引作用を付与し、脱臭部に除塵部での吸引風を送風する排気部を備えて構成されたものである。
【００２０】
請求項７に示すように、除塵部の上部出口から供給される気相流体を、さらに脱臭処理して、脱臭部終端である下部から排出される。したがって、除塵作用とともに脱臭作用をも備えた脱臭機能付き除塵装置を得ることができる。
そして、脱臭部を活性炭で構成した場合に、活性炭の再生を蒸気で行っても、除塵部のフィルター部分も金属製であるから、蒸気の熱によって除塵部のフィルターが傷められるおそれがない。
また、除塵部での吸引作用に伴う排気を脱臭部での送風手段に用いているので、単一の排気部を吸気及び排気の両作用を行う手段として利用できる。
【００２１】
〔請求項８にかかる発明〕
請求項８にかかる発明では、気相流体の吸引風路内で塵埃捕捉部に装備されるフィルターであって、スパイラル金属線を渦巻き状に巻回して円柱状に形成したフィルター単位体と、そのフィルター単位体を個々に収容する平面視矩形の凹部を備えたフィルター枠体とで構成し、前記円柱状のフィルター単位体の軸線方向での一端側が面するフィルター枠体の各凹部底面のうち、前記矩形の凹部と円柱状のフィルター単位体周辺との間にできる空隙部分を無孔部分とし、前記空隙部分を除く範囲の凹部底面に気相流体の通過孔を形成してあることを特徴とする。
【００２２】
請求項８に示すように、スパイラル金属線を渦巻き状に巻回して円柱状に形成したフィルター単位体と、フィルター枠体の凹部に収容された円柱状のフィルター単位体周辺との間にできる空隙部分を無孔部分とし、その空隙部分を除く範囲の凹部底面に気相流体の通過孔を形成したフィルター枠体とを用いることによって、耐熱性、耐食性、及び再生機能面で優れた金属線を用いながら、機能的に優れたフィルター構造を構成することができ、吸着形式の布様フィルターを用いた場合に比べて、フィルター交換の手数を皆無、もしくは極端に少なくすることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図面の記載に基づいて説明する。
【００２４】
〔除塵装置の全体構成〕
本発明の除塵装置は、図１乃至図３に示すように、ケーシング１の内部に、取り入れ口１０から気相流体を吸い込み、これを排出口１１から排出するように、内部に気相流体の気流を生じさせるための起風手段６を備え、かつ、気相流体を通過させる途中で塵埃を除去処理する処理経路Ｒを備えたものである。
この除塵装置は、除塵処理部Ａと脱臭処理部Ｂとの二種の処理部を組合せて脱臭機能付きの除塵装置に構成されている。
【００２５】
上記処理経路のうち、除塵処理部Ａ内における処理経路Ｒ１には、取り入れ口１０から吸引導入された気相流体をケーシング１内で旋回流動させる旋回除塵部Ａ１と、この旋回除塵部Ａ１での処理後の気相流体を、下方から上方の、気相流体流れ方向での下手側に送り、ここで気相流体を流路の広範囲に拡散させる拡散部Ａ２と、さらに下手側で拡散された塵埃を捕捉する塵埃捕捉部Ａ３と、これらの旋回除塵部Ａ１と拡散部Ａ２と塵埃捕捉部Ａ３とに対して吸引力を作用させるように設けた排気部Ａ４とが設けられている。そして、処理経路Ｒ１からの流下及び降下除去物を集める集塵部Ａ５が除塵処理部Ａにおけるケーシング１の底部に設けてある。
つまり、ケーシング１内の除塵処理部Ａでは、最下層に前記処理経路Ｒ１で処理された気相流体から除去された塵埃、あるいは油分などを収集する集塵部Ａ５が設けられており、この集塵部Ａ５の上側に、前記処理経路Ｒ１における中間下層の旋回除塵部Ａ１と、中間上層の拡散部Ａ２と、上層の塵埃捕捉部Ａ３とのそれぞれが区画形成され、さらに最上部に排気部Ａ４が設けられ、これらが上下方向で層状に配設されている。
また、ケーシング１内の脱臭処理部Ｂでは、その処理経路Ｒ２内に、除塵処理部Ａ側の排気部Ａ４に設けた起風手段６を経て送出された除塵処理済みの気体を脱臭処理する脱臭剤収容部Ｂ１を備え、この脱臭剤収容部Ｂ１を通過した脱臭処理済みの気体をケーシング１外に排出する排出口１１を設けてある。
【００２６】
〔旋回除塵部〕
図１乃至６に示すように、ケーシング１内の除塵処理部Ａに設けられる旋回除塵部Ａ１は、ケーシング１の一側面に設けた取り入れ口１０から吸い込まれた気相流体を、ケーシング１内で旋回させるように構成してある。
つまり、ケーシング１内において、旋回除塵部Ａ１が設けられる中間下層と、拡散部Ａ２が設けられる中間上層とは、中間仕切１２で区画されており、この中間仕切１２の下方側空間に、下端側に導入口を有した導風筒体２と、その導風筒体２の外側に所定間隔を隔てて配設された外囲筒体３とで構成される前記旋回除塵部Ａ１が設けられている。
そして、ケーシング１に形成される取り入れ口１０は、その開口中心Ｐ１が、前記導風筒体２の付け根近くの外周面とほぼ一致する程度に、導風筒体２の中心Ｐ２からは正面視で所定距離Ｌだけ偏した位置に設定されている（図２及び図４参照）。
このように構成されていることにより、取り入れ口１０から吸い込まれた気相流体は、導風筒体２の周りを旋回しながら徐々に旋回半径を狭めて、サイクロン除塵構造に似た旋回流動を行いながら、導風筒体２の内側に形成されている気相流体導入経路ｒを通って上層の拡散部Ａ２へ送り込まれる。
【００２７】
〔導風筒体〕
図２及び図６に示すように、導風筒体２は、前記除塵処理部Ａ内における処理経路で、外囲筒体３とともに気相流体の旋回を案内する筒状案内作用部２０と、その内部で下端側の導入口２２から気相流体を導入して上方の下手側経路に案内する気相流体導入経路ｒとを備えている。
前記筒状案内作用部２０は、上部側に円筒形の上部案内作用部２１Ａを備え、下部側に下細り円錐形の下部案内作用部２１Ｂを備えて構成され、この上部案内作用部２１Ａ部分の外周面に対して、ほぼ同レベルに位置する前記取り入れ口１０から接線方向に気相流体が取り入れられるように、取り入れ口１０と上部案内作用部２１Ａとの相対位置が設定されている。
この上部案内作用部２１Ａの周部には、旋回流の内側における気相流体の一部を導風筒体２の内方側から吸引して気相流体導入経路ｒに導入するように短絡用通気部２３を形成してある。
【００２８】
短絡用通気部２３は、導風筒体２の外側に形成される旋回流の移動方向での上手側が半径方向の内側に向き、下手側が外側に向く状態で併設された多数の板状体２４によって、旋回流の軸線方向に沿うスリット状に形成された多数の通気孔２５を備えている。各板状体２４の夫々は扁平板状のものでもよいが、図４に示すように、断面視で多少の曲率を有した円弧状に形成され、突曲面を外側に向けて設けたものである方が、短絡用通気部２３での案内作用面の全体が円弧に近くなり、より滑らかな案内を行えるので、旋回流の乱れを抑制する上では有効である。
そして、この短絡用通気部２３は、導風筒体２の周方向での全周に形成されるのではなく、処理対象の気相流体を外部から取り入れるための取り入れ口１０に対向する部位の所定範囲には、導風筒体２の無孔の周壁部分が取り込まれた気相流体に最初に接触して旋回方向への案内を開始するように構成された初期案内壁部分２６が設けられていて、短絡用通気部２３は、この無孔の初期案内壁部分２６を除く範囲に形成してある。
つまり、図４に示す例では、図中の領域Iの範囲が処理対象の気相流体を外部から取り入れるための取り入れ口１０に対向する部位に相当し、この所定範囲（１／４周程度）が無孔の上部案内作用部２１Ａを構成しているものであり、残りの領域ＩＩ〜ＩＶに相当する範囲（３／４周程度）が短絡用通気部２３に構成されている。
このように構成された導風筒体２は、その上端に矩形の鍔状部分２７を備えており、後述する外囲筒体３の上端に形成された中間仕切１２に形成されている開口１２Ａに套嵌された状態で設けられるものである。
【００２９】
〔外囲筒体〕
前記導風筒体２との間に旋回用流路を形成するように間隔を隔てて外囲筒体３が配設され、この外囲筒体３の一部に前記取り入れ口１０が一体形成され、取り込まれた気相流体が外囲筒体３の内部を旋回しながら次第に下降して、前記導風筒体２の下端に形成されている導入口２２から上方に吸い込まれ、その内部に形成されている気相流体導入経路ｒを経て、下手側流路に気相流体を導出するように構成されている。
この外囲筒体３は、前記導入筒体２とともに、旋回流の外側に位置して気相流体を旋回方向に案内する円弧状の周方向案内面３０と、その周方向の２カ所に、旋回流の最外側に含まれる質量の大きな塵埃の旋回流外方側への飛び出しを許して旋回流から脱落させるための塵埃分離部３１とを形成してある。
この塵埃分離部３１は、旋回流の外側に位置する外囲筒体３の内周面に形成した上下方向に長い凹溝によって構成してあり、凹溝の上端は取り入れ口１０の上縁近くのレベルに位置して、上方側は閉塞され、下端は外囲筒体３の底部よりもさらに下方に延びて、下端側が開放されている。
外囲筒体３の底部中央には、導風筒体２の下端の導入口２２よりも少し大きい落下口３２が形成され、導風筒体２側からの降下塵埃の通過を妨げないように構成されている。
外囲筒体３の上端側は、ケーシング１に固定の中間仕切１２と一体連結され、この中間仕切１２に形成された開口１２Ａに前記導風筒体２が上下方向で挿抜自在に内嵌されている。
【００３０】
〔旋回除塵部での除塵動作〕
上記の導風筒体２と外囲筒体３とを備えてなる旋回除塵部Ａ１では、図７に示すように、旋回流からの塵埃の除去が行われる。
この図７では、最も左側に図７（イ）として図示する側面視での旋回除塵部Ａ１の高さレベルに合わせて、気相流体の速度変化の状態を示している。
【００３１】
図７（ロ）は、取り入れ口１０から導入された直後の直進状態の気相流体の速度分布を表す線図であり、これによれば、取り入れ口１０の開口中心Ｐ１のレベルでの旋回速度が最大速度となり、その取り入れ口１０の開口上縁レベルＬｕと、開口下縁レベルＬｄに至るほど、流路抵抗による速度低下を生じて、所謂管内流れの速度分布の傾向と同様の分布曲線となっている。
【００３２】
最も右端の図７（ニ）は、外形は本発明の導風筒体２と同様な導風筒体を用いてはいるが、短絡用通気部２３を有していない導風筒体を用いた比較例の場合における気相流体の旋回流の速度分布状態を示している。この図７（ニ）中の符号ａは、旋回流の最外側付近の速度分布曲線を示し、符号ｂは旋回流の最内側付近の速度分布曲線を示す。
この場合は、導風筒体２の上端レベルＬ１近くでもある程度の気相流体の流れが生じており、取り入れ口１０の開口中心Ｐ１のレベルに近づくにつれて次第に旋回速度が増加し、やはり開口中心Ｐ１付近で最大速度となる。
その後、前記開口中心Ｐ１のレベルを越えてそこから遠ざかるに連れて次第に旋回径を縮小しながら徐々に旋回速度も低下し、導風筒体２の導入口２２が存在する下端レベルＬ２で旋回流の最内側における気相流体が吸引導出され、残りの気相流体はさらに下降して、最後は速度零の状態、つまり旋回流が消滅してしまうものであるが、そのように消滅に至るまでに相当長い旋回移動距離を要する結果、旋回流の消滅までに必要とする旋回移動距離として長い上下長さを要することになる。
このため、旋回流が後述する集塵部Ａ５の集塵受け皿１４の受け面レベルＬ３にまで降下してきても収束せず、受け面上でも旋回を継続して、降下してきた塵埃が再び舞い上がるような事態が生じることがある。
【００３３】
これに比べて、図７（ハ）に示す本発明の構造では、スタート時点の上端レベルＬ１近くでの旋回流の速度は図７（ニ）の場合とほぼ同一であるが、旋回流の最内側の速度分布曲線ｂは、取り入れ口１０の開口中心Ｐ１付近に至ってもあまり速度上昇していない。これは旋回流の内側から一部の気相流体が吸引導出され、これが旋回流に対する旋回内側での旋回抵抗として機能する結果、この最内側における気相流体の旋回速度はさほど上昇しない傾向にあることによるものと思われる。
そして、前記吸引導出の影響が比較的少ない最外側では、取り入れ口１０の開口中心Ｐ１付近でかなりの速度上昇がみられるが、図７（ニ）の短絡用通気部２３を備えていない構造と比較すると、やや少な目の速度である。これは、旋回流に対する旋回内側での旋回抵抗としての前記吸引導出の影響が、比較的少ないとはいえ旋回流の外側の旋回速度にも作用した結果によるものと思われ、これに伴って旋回流の旋回速度の減衰傾向は図７（ニ）の構造のものに比べてかなり早くなる。したがって、旋回流の旋回移動距離も比較的短くてよく、上下長さも短くてすむので、装置の小型化を図ることが可能となる。
【００３４】
〔拡散部〕
前記旋回除塵部Ａ１を通過した気相流体は、さらにその流動方向の下手側であるケーシング１内の上方へ移動する。
そして、前記中間仕切１２よりも上方位置に、導風筒体２で一旦ケーシング１の中央付近に寄せられた気相流体を、再度流路の広範囲に拡散させ、かつ、上昇移動する気相流体中に含まれる残りの塵埃を除去するための金属製ルーバー４からなる拡散部Ａ２が設けられている。
【００３５】
この金属製ルーバー４は、図８（イ）、（ロ）に示すように、吸入された気相流体に衝突してその気相流体の流動方向を、水平方向での前後または左右に変化させるように、鎧板と呼ばれる多数のスリットを形成した金属製のヨロイ状板材４１によって衝突面を構成している。
この鎧板は、気相流体の流動方向を変えながら通過させる多数のスリットを備えた金属製のヨロイ状板材４１の複数枚（図示の例では３枚）を、流動方向の前方から順に９０度づつ向きを変えながら、これらの複数枚のヨロイ状板材４１をひとまとまりのものとして支持する外枠４０との組合せで構成してある。
【００３６】
これらのヨロイ状板材４１の夫々は、図８に示すように、金属製板材の板面を所定幅で一定方向に打ち出し成形して、その板面の全体にわたって多数のスリット状の通気孔４２と、傾斜した衝突面となる打ち出し突片４３とを形成したものである。
これらのヨロイ状板材４１のうち、最も前面側に位置する最前段のヨロイ状板材４１は、これらのヨロイ状板材４１を前記外枠４０と一体に成形されている。そして、次段のヨロイ状板材４１が、その通気孔４２の長手方向を前記最前段のヨロイ状板材４１の通気孔４２の方向に対して直交する状態に形成され、さらに、その次の段のヨロイ状板材４１の通気孔４２が直前のヨロイ状板材４１の通気孔４２に対してやはり直交するように形成されている。
このヨロイ状板材４１の衝突面は、ヨロイ状板材４１の板面４１ａと、そのヨロイ状板材４１のスリットを形成するために打ち出された打ち出し突片４３が備える斜め下向き面４３ａとで構成されている。
吸入気相流体は、これらの各面４１ａ，４３ａに衝突し、このとき流体中に浮遊して運ばれる溶接スパッターなどの火の粉が残存していたとしても、その各面４１ａ，４３ａとの衝突で流動方向での移動速度を低減され、失速して落下する、もしくは流動方向を変化させながら移動することになる。
【００３７】
〔塵埃捕捉部〕
図１，２及び図９に示すように、ケーシング１内において、拡散部Ａ２を通過した気相流体の流れ方向では下手側となる上方位置には、その気相流体中の塵埃をさらに除去処理するための金属製フィルター５からなる塵埃捕捉部Ａ３を設けてある。
この塵埃捕捉部Ａ３で気相流体の吸引風路内に装備される金属製フィルター５は、図９，及び図１０に示すように、ステンレス、あるいは真鍮などの薄紐状の素材からなるスパイラル金属線を渦巻き状に巻回して円柱状に形成したフィルター単位体５０と、そのフィルター単位体５０を個々に収容する平面視矩形の凹部５２を備えたフィルター枠体５１とで構成されている。
前記円柱状のフィルター単位体５０の軸線方向（図９における線分Ｐ４で表される方向）での一端側が面するフィルター枠体５１の各凹部底面のうち、前記矩形の凹部５２と円柱状のフィルター単位体５０周辺との間にできる空隙部分ｓに対向する凹部底面５２ａを無孔に形成し、前記無孔の空隙部分ｓを除く範囲の凹部底面５２ｂに気相流体の通過孔５３を形成してある。
【００３８】
〔排気部〕
前記集塵捕捉部Ａ３よりも流路下手側（ケーシング内では上側）に相当する最上部に、処理済みの気相流体を排出するための排気部Ａ４を設けてある。
この排気部Ａ４は、ケーシング１の天井部に設けられた排気兼送風流路１６と前記集塵捕捉部Ａ３との間を仕切る上部仕切１３に吸気孔を形成し、この吸気孔から上向きに吸い込んだ気体を水平横方向へ排出するように、上下軸心周りで回転駆動される吸引ファン６０と、その、吸引ファン６０を駆動するための電動モータ６１からなる起風手段６とを設置して構成されており、除塵処理部Ａの処理経路Ｒ１に備えられた各装置に対して吸引力を作用させ、かつ、脱臭処理部Ｂの処理経路Ｒ２に備えられる各装置に対して送風作用を与えるように構成されている。
【００３９】
〔集塵部〕
図１，２に示すように、ケーシング１内の除塵処理部Ａにおける最下層には、処理経路Ｒ１からの流下及び降下除去物を集める集塵部Ａ５が設けられている。
この集塵部Ａ５は、下部仕切を兼ねてケーシング１の底部近くに設けられた集塵受け皿１４と、その集塵受け皿１４の下側に配設される回収容器７とから構成されている。
前記集塵受け皿１４は、ケーシング１の内壁部分に案内されて抜き差し自在に装着された枠付きの箱状体の底部に網状部１４ａを設けて液体の通過を許すように構成され、気相流体から分離された塵埃を受け止め、導風筒体２や外囲筒体３、ならびにケーシング内壁を伝って流下する油分などの液体が通過することを許すようにしてある。
前記回収容器７は、集塵受け皿１４の下側で、通過した微細な塵埃や油分を貯留することのできる上部開放の箱状に形成されている。そして、この回収容器７の全体を、開閉自在に構成されたケーシング１の側部壁１５を開放することで簡単に引き出すことができるように、ケーシング１の底部近くでスライド移動自在にケーシング１の内壁に支持させている。
このように構成された集塵部Ａ５には、前記処理経路Ｒ１で処理された気相流体から除去された塵埃の降下除去物、あるいは、除塵装置の運転休止状態で、前記旋回除塵部Ａ１、拡散部Ａ２、塵埃捕捉部Ａ３、及びケーシング内壁を伝って自然流下する油分などを収集するように構成されている。
【００４０】
〔脱臭処理部〕
脱臭処理部Ｂは、図１及び図２に示されるように、除塵処理部Ａ内における処理経路Ｒ１の終端側に設けられた排気部Ａ４の排気兼送風流路１６の出口側に接続され、排出口１１に至る処理経路Ｒ２に、脱臭剤を装備した脱臭剤収容部Ｂ１が設けられている。
この脱臭剤収容部Ｂ１は、すべての区画に単一種の脱臭剤を装填してもよいものではあるが、千差万別の臭いにも対応させられるように、各種の脱臭剤を装填可能な複数の脱臭剤収容区画室ｂ１を備えており、前記導入口から入り込む気相流体が、上方から順に第１脱臭剤区画室ｂ１、第２脱臭剤区画室ｂ２、第３脱臭剤区画室ｂ３、第４脱臭剤区画室ｂ４を経て、下方の排出口１１から排出されるように構成されている。
前記脱臭剤としては、ゼオライトや活性炭等、物理的吸着、化学的吸着、化学反応、生物分解等、各種の脱臭作用を発揮できる物質を用いることが考えられる。また、脱臭対象の気相流体の種類、あるいは特に脱臭したい臭気など、使用目的に応じて適宜選択すればよい。
【００４１】
〔他の実施の形態〕
［１］ 本発明の上述の実施の形態では、除塵装置として、除塵処理部Ａと脱臭処理部Ｂとの二種の処理部を組合せて構成した脱臭機能付きの除塵装置を示したが、除塵装置としては、このような脱臭機能付きのものである必要はなく、除塵機能だけを有したものであってもよい。また、脱臭処理部Ｂに代えて、除湿や加湿のように湿度調節機能などの他の機能を付加したものであってもよい。
【００４２】
［２］ 導風筒体２としては、前述の実施の形態で示したような、筒状の上部案内作用部２１Ａと、下細り円錐状の下部案内作用部２１Ｂとの組み合わせによる構造に限らず、全体が下細り円錐状に形成されたものであってもよい。
また、短絡用通気部２３が設けられる上下方向の範囲は、上部案内作用部２１Ａ部分のみに限らず、下部案内作用部２１Ｂ部分にも設けても良い。
前記短絡用通気部２３が設けられる周方向での範囲と、取り入れ口１０と対向する範囲に設けられる初期案内壁部分２６との周方向での割合は、図４に示すような取り入れ口１０と対向する範囲の１／４程度を初期案内壁部分２６とし、残りを短絡用通気部２３に設定するものに限らず、これよりも少ない範囲に設定して短絡用通気部２３を設けるなど、任意に設定することが可能である。
さらに、導風筒体２と外囲筒体３との間に気相流体を供給する前から、気相流体に予め旋回作用を与えるようにすれば、前記短絡用通気部２３を導風筒体２の全周に設けても構わない。
【００４３】
［３］ 短絡用通気部２３の具体構成としては、実施の形態で示したような、板状体２４とスリット状の通気孔２５とを用いる構造に限らず、例えば、単なる多数の小開孔や、網などで短絡用通気部２３を構成してもよい。
【００４４】
［４］ 外囲筒体３に設けられる塵埃分離部３１は、前述の実施の形態で示したように周方向の２カ所に設けるものに限らず、１カ所、または３カ所以上の複数箇所に設けてもよい。
また、その形状も凹溝によって形成されるものに限らず、外囲筒体３の内面側にスリットや小開孔、網などの、塵埃が通過可能な構造を設け、かつ、その通過塵埃を下方の集塵部Ａ５に集める手段を設けるようにしたものであってもよい。
【００４５】
［５］ 図１１に示すように、旋回除塵部Ａ１では次のように構成してもよい。
すなわち、前述した実施の形態で示したように、導風筒体２と外囲筒体３との間で旋回流を生じさせる構成に加えて、外囲筒体３の内周壁面に水膜を形成するように、水を供給する給水手段を設けてもよい。
給水のための手段としては、適宜の構造を採用することが可能であるが、図１１に示すように、円環状の給水管３３を導風筒体２の上端部周囲に配置し、その給水管３３に外部から導水管３４を介して取り入れた水を、給水管３３の下部に形成した多数の通水孔３３ａから、中間仕切１２に形成の通水孔１２ａを通して、外囲筒体３の内周壁面側に水を供給できるように構成するとよい。この例では、旋回除塵部Ａ１箇所を除く他の部位は前述した実施の形態と同様の構造なので、説明は省略する。
このような構成を採用して給水管３３から供給された水は、導風筒体２と外囲筒体３との間で旋回する気相流体の旋回流の風圧を受けて、流下途中の水が旋回流の旋回方向に引きずられて旋回方向に移動しながら拡散され、外囲筒体３の内周壁面に水膜を形成することになる。
給水管３３に形成する通水孔３３ａ及び中間仕切１２に形成される通水孔１２ａは、取り入れ口１０の直上部や塵埃分離部３１を構成する凹溝部分の直上部を避けて、周方向の多数箇所に、所望の水膜を形成するに適した量の水を供給できるように形成すればよく、特に水圧を掛けて供給する必要はなく、自然流下水の状態で供給するように構成すれば、無用な動力ロスを回避する上でも有効である。勿論、給水構造としては上述の構造に限らず、適宜任意の構成を採用することが可能である。
【００４６】
【発明の効果】
請求項１に記載のように構成された本発明の除塵装置は次の効果を奏する。
導風筒体と外囲筒体との間の気相流体に旋回力を与えるようにした旋回除塵部において、旋回流の外側に位置して旋回流を案内する外囲筒体の一部に、上下方向の凹溝を設けて、旋回流の最外側に多く含まれている質量の大きな塵埃を効率良く旋回流から脱落除去させ、塵埃の混入割合の少ない旋回流の内側（旋回中心側）では、導風筒体の下端側の導入口よりも上方の周壁部分に、導風筒体の内部からの吸引作用で、旋回流の一部を前記導入口よりも上方位置で吸い込むための多数の短絡用通気部を形成して、旋回流に対する吸引面積を実質的に拡張することによって、吸引速度の低下を図り、かつ、旋回流が筒状体の下端の導入口に達する前から吸引導入を開始して、この吸引導入作用が旋回流の内側での旋回抵抗として働くことにより、旋回流の内側での旋回速度を低減し、結果的に旋回流の旋回速度の減衰を早めている。
これによって、旋回流の全体を考えると、旋回移動距離をあまり長くしなくても効率良く塵埃を除去するとともに、旋回速度の減衰を早めることができて、装置全体の小型化を図ることができる利点がある。
【００４７】
請求項２に記載のように構成された本発明では、請求項１にかかる発明の効果に加えて、次の効果を奏する。
旋回除塵部に設けられる塵埃分離部を、旋回流の外側に位置する外囲筒体の周方向での一部に形成された上下方向の凹溝によって構成したことにより、外囲筒体自体が、旋回流に対する周方向案内面部材と、塵埃分離部としての機能を果たし、かつ、凹溝部分は外囲筒体の周面でリブ的な補強効果をも有し、構造の簡素化と強度向上とを図り得るものである。
【００４８】
請求項３に記載のように構成された本発明では、請求項１または２にかかる発明の効果に加えて、次の効果を奏する。
旋回流の移動方向での上手側が半径方向の内側に向き、下手側が外側に向く状態で併設された多数の板状体によって、旋回流の軸線方向に沿うスリット状の通気孔を形成し、このスリット状の通気孔によって短絡用通気部を構成したことにより、旋回流自体の旋回に伴う動慣性で、吸引作用を受けていない気相流体までもが短絡用通気部に入り込むことを板状体で制限しながら、導風筒体内部からの吸引作用を旋回流の最内側の気相流体に対する旋回抵抗として有効に発揮させ易い利点がある。
【００４９】
請求項４にかかる発明では、請求項１、２、または３にかかる発明の効果に加えて、次の効果を奏する。
旋回除塵部に外部から処理対象の気相流体を供給するための気相流体取り入れ口に対向する部位の導風筒体の周壁部分を、無孔の周壁に構成したので、外部から接線方向で導入される気相流体の旋回方向への案内を良好に行うことができるとともに、外部から接線方向で導入される気相流体が、動慣性を持って直接的に導風筒体の内部に侵入し大量の塵埃が導風筒体の内部に入り込むことによる除塵性能の低下を抑制し得る利点がある。
【００５０】
請求項５に記載のように構成された本発明では、除塵装置の運転を停止した場合に、ケーシング内の金属製フィルターや金属製ルーバー、あるいは導風筒体や、外囲筒体に付着した油分等が、上層のものから順次下層の部分に流れ落ちて、最下層の集塵部にまで自然に降下する。
したがって、各フィルター部分や、ルーバー部分、導風筒体や外囲筒体等の、各装置部分毎に、塵埃や油分などの収集手段を設ける必要がなく、自然落下や自然流下を利用して、単一の集塵部に集めることができて、スペースの有効利用を図り得るとともに、メンテナンス面でも格段の簡便化を図ることができる。
【００５１】
請求項６に記載のように、外囲筒体の内周面側に、その内周面に水膜を形成するように水を供給する給水手段を設けたことにより、旋回除塵部で旋回する旋回流の風圧で供給水が外囲筒体の内周面に沿って薄膜状に広がり、外囲筒体の内周面に効率良く水膜が形成される。その結果、旋回流の外側に多く含まれる質量の大きな塵埃をより一層効率良く捕捉し、除塵性能を向上し得る利点がある。
【００５２】
請求項７に記載のように構成された本発明では、除塵作用とともに脱臭作用をも備えた脱臭機能付き除塵装置を得ることができたものであり、また、脱臭部を活性炭で構成した場合に、活性炭の再生を蒸気で行っても、除塵部のフィルター部分も金属製であるから、蒸気の熱によって除塵部のフィルターが傷められるおそれがない。
また、除塵部での吸引作用に伴う排気を脱臭部での送風手段に利用しているので、単一の排気部を吸気及び排気の両作用を行う手段として効率よく利用できる利点がある。
【００５３】
請求項８に示すように、スパイラル金属線を渦巻き状に巻回して円柱状に形成したフィルター単位体と、フィルター枠体の凹部に収容された円柱状のフィルター単位体周辺との間にできる空隙部分を無孔部分とし、その空隙部分を除く範囲の凹部底面に気相流体の通過孔を形成したフィルター枠体とを用いることによって、耐熱性、耐食性、及び再生機能面で優れた金属線を用いながら、機能的に優れたフィルター構造を構成することができ、吸着形式の布様フィルターを用いた場合に比べて、フィルター交換の手数を皆無、もしくは極端に少なくすることができ、より一層メンテナンス性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】除塵装置の全体を示す左側面視での断面図
【図２】除塵装置の全体を示す正面視での断面図
【図３】除塵装置の全体を示す背面視での断面図
【図４】旋回除塵部を示す水平方向断面図
【図５】旋回除塵部を示す上下方向断面図
【図６】導風筒体部分を示す斜視図
【図７】旋回除塵部における旋回流の速度分布状態を示す説明図
【図８】金属製ルーバーフィルターを示し、（イ）は一部切り欠き正面図、（ロ）は断面図
【図９】金属製フィルターを示す斜視図
【図１０】金属製フィルターのフィルター枠を示す平面図
【図１１】旋回除塵部の他の実施形態を示す上下方向断面図
【符号の説明】
１ ケーシング
２ 導風筒体
３ 外囲筒体
４ 金属製ルーバー
５ 金属製フィルター
６ 起風手段
７ 回収容器
１０ 取り入れ口
１１ 排出口
１２ 中間仕切
１３ 上部仕切
１４ 下部仕切（集塵受け皿）
２０ 筒状案内作用部
２２ 導入口
３０ 周方向案内面
３１ 塵埃分離部
５０ フィルター単位体
５１ フィルター枠体
５２ 凹部
Ａ 除塵処理部
Ｂ 脱臭処理部
Ａ１ 旋回除塵部
Ａ２ 拡散部
Ａ３ 塵埃捕捉部
Ａ４ 排気部
Ａ５ 集塵部
Ｌ１ 導風筒体の上端レベル
Ｌ２ 導風筒体の下端レベル
Ｌ３ 塵埃用トレーの受け面レベル
Ｌｕ 取り入れ口の開口上縁レベル
Ｌｄ 取り入れ口の開口下縁レベル
Ｐ１ 取り入れ口の開口中心
ｒ 流体導入経路
Ｒ１，Ｒ２ 処理経路

Claims (8)

1. 気相流体の処理経路内に装備される旋回除塵部を、下端側に気相流体の導入口を有した導風筒体と、その導風筒体の外側に所定間隔を隔てて配設した円筒状の案内面を有する外囲筒体とから構成し、
   内側の導風筒体と外側の外囲筒体との間に形成される円環状の旋回用流路に、前記導風筒体の接線に沿う方向で外部から処理対象の気相流体を供給するとともに、前記導風筒体の下端の導入口から処理経路の下手側へ吸引排出するようにして、導風筒体と外周壁との間で気相流体の旋回流が生じるように構成するとともに、
   この旋回除塵部において、旋回流の外側に位置して気相流体を旋回方向に案内する外囲筒体の一部に、旋回流の最外側に含まれる質量の大きな塵埃の旋回流外方側への飛び出しを許して旋回流から脱落させる塵埃分離部を形成し、
   旋回流の内側に位置する導風筒体の前記下端側の導入口よりも上方の周壁部分に、導風筒体の内部からの吸引作用で、旋回中の気相流体の一部を前記導入口よりも上方位置で吸い込むための短絡用通気部を形成してある除塵装置。
2. 旋回除塵部に設けられる塵埃分離部を、旋回流の外側に位置する外囲筒体の周方向での一部に形成された上下方向の凹溝によって構成してある請求項１記載の除塵装置。
3. 導風筒体に形成される短絡用通気部を、旋回流の移動方向での上手側が半径方向の内側に向き、下手側が外側に向く状態で併設された多数の板状体によって、旋回流の軸線方向に沿うスリット状の通気孔によって形成してある請求項１または２記載の除塵装置。
4. 旋回除塵部に外部から処理対象の気相流体を供給するための気相流体取り入れ口に対向する部位の導風筒体の周壁部分を、無孔の周壁に構成してある請求項１、２、または３記載の除塵装置。
5. ケーシング内において、旋回除塵部と、その旋回除塵部の導風筒体を通過した気相流体を処理経路断面の広範囲に拡散する拡散部と、拡散された気相流体に含まれる塵埃を捕捉除去する塵埃捕捉部とを、この順で下方から上方に層状に配置し、前記旋回除塵部よりも下方に気相流体からの除去物を回収する集塵部を設けるとともに、
   前記旋回除塵部、拡散部、及び塵埃捕捉部、のそれぞれを構成する部材を金属製材料によって構成し、
   外部から取り込まれた気相流体が、下方の旋回除塵部から拡散部を経て順次上方の塵埃捕捉部に供給され、上方の塵埃捕捉部で気相流体から除去された除去物が、拡散部、ならびに旋回除塵部を順次通過して上方から下方に流下し、前記集塵部に回収されるように構成してある請求項１〜４のいずれか１項記載の除塵装置。
6. 外囲筒体の内周面側に、その内周面に水膜を形成するように水を供給する給水手段を設けてある請求項１〜５のいずれか１項記載の除塵装置。
7. 塵埃捕捉部を通過した気相流体が供給される脱臭部を、気相流体からの除去物が流下する、旋回除塵部、拡散部、及び塵埃捕捉部が設けられた除塵部よりも処理経路の下手側に設け、除塵部に対して吸引作用を付与し、脱臭部に除塵部での吸引風を送風する排気部を備えている請求項５記載の除塵装置。
8. 気相流体の吸引風路内で塵埃捕捉部に装備されるフィルターであって、スパイラル金属線を渦巻き状に巻回して円柱状に形成したフィルター単位体と、そのフィルター単位体を個々に収容する平面視矩形の凹部を備えたフィルター枠体とで構成し、
   前記円柱状のフィルター単位体の軸線方向での一端側が面するフィルター枠体の各凹部底面のうち、前記矩形の凹部と円柱状のフィルター単位体周辺との間にできる空隙部分を無孔部分とし、前記空隙部分を除く範囲の凹部底面に気相流体の通過孔を形成してある除塵装置用の金属製フィルター。

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