JP2004275800A - サイクロン集塵機 - Google Patents
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Abstract
【課題】含塵気流中に含まれる粉塵等を効率良く捕集するサイクロン集塵機を提供する。
【解決手段】少なくとも界面活性剤を含む薬液水溶液を薬液気流として、円筒状処理チャンバ１１内を旋回する含塵気流６０に対して接線方向に吹付ける薬液吹付け装置３０，４０と、薬液気流と含塵気流６０とが接触・混合した含塵薬液気流を凝結させたあと、浄化気流６８とスラリー廃液とに分別する含塵気流処理装置１０とを備える集塵機であって、薬液気流と含塵気流６０との接触衝突度合を高める接触衝突改良手段をさらに備える。
【選択図】 図２
【解決手段】少なくとも界面活性剤を含む薬液水溶液を薬液気流として、円筒状処理チャンバ１１内を旋回する含塵気流６０に対して接線方向に吹付ける薬液吹付け装置３０，４０と、薬液気流と含塵気流６０とが接触・混合した含塵薬液気流を凝結させたあと、浄化気流６８とスラリー廃液とに分別する含塵気流処理装置１０とを備える集塵機であって、薬液気流と含塵気流６０との接触衝突度合を高める接触衝突改良手段をさらに備える。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、粉塵等を除去するための集塵機に関する。本発明は、詳細には、建造物解体現場や廃棄物処理場等の粉体取扱現場で発生して除去することが一般に困難である粉塵や浮遊微粒子やガス状環境汚染物質（以下、粉塵等と呼ぶ。）を効率良く捕集するサイクロン集塵機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
建造物解体現場や廃棄物処理場等の粉体取扱現場では、人体に有害な微粒子が空中に長時間浮遊し続けていたり、有害ガスやダイオキシン等のガス状環境汚染物質が飛散したりしている。
【０００３】
例えば、サイクロン式の集塵機を用いて浮遊微粒子を取り除くことが一般に行われているが、従来のサイクロン集塵機には、以下のような問題がある。
【０００４】
従来の乾式サイクロン集塵機では、原理的に、粒子径が５μｍより小さい浮遊微粒子を捕集することができないし、有害ガスやダイオキシン等のガス状環境汚染物質を捕集することができない。
【０００５】
また、粉塵や浮遊微粒子やガス状環境汚染物質（粉塵等）を捕集する湿式サイクロン集塵機として、サイクロンスクラバーが用いられている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】
特開２０００−４２３３８号公報
【０００６】
特許文献１に開示されたサイクロンスクラバーは、含塵気流中に噴射された水滴が比較的大きなサイズの不純物を捕捉し、超微細な水性ミストが比較的小さなサイズの不純物、特にケミカル物質を捕捉する。
【０００７】
しかしながら、上記従来のサイクロンスクラバーには、次のような問題がある。
【０００８】
含塵気流中に向けて噴射される水滴や超微細な水性ミスト（水性気流）が、粉塵等に対して衝突して粉塵等を捕捉する捕集効率は、以下に説明する様々な理由で、あまり高くない。
【０００９】
すなわち、含塵気流が円筒状処理チャンバ内に導入されて水性気流と接触・衝突して含塵水性気流となるときに、導入部近傍で含塵水性気流が乱れて、含塵気流と水性気流との接触・衝突の機会が減ったり、含塵水性気流の一部がチャンバ外に漏れ出ることがある。
【００１０】
また、含塵水性気流から粉塵等の除去された浄化気流が円筒状処理チャンバ外に排出される排気部から、粉塵等を含む含塵水性気流や粉塵等を含まない水性気流が放出されることがある。
【００１１】
また、円筒状処理チャンバの接線方向に配置された噴霧ノズルから噴射される水性気流は末広がりの略円錐状をしているので、噴射された水性気流の一部がチャンバの内壁面に当たって、内壁面を濡らすことに費やされて、粉塵等に対して直接的に衝突して粉塵等を捕捉することが少なくなる。
【００１２】
さらにまた、円筒状処理チャンバの出口側には、含塵水性気流を凝結させてスラリー廃液として回収するスラリー回収装置が設けられているが、スラリー回収装置に回収された含塵水性気流が含塵気流処理装置側に逆流して、粉塵等の回収効率が悪いという問題がある。
【００１３】
また、水単独の水性気流と粉塵等との濡れ性が悪いために、粉塵等が水性気流に弾かれて水性気流に捕捉されにくい。また、円筒状処理チャンバの濡れた内壁面に一時的にトラップされた粉塵等も離脱してしまう。したがって、粉塵等の捕集効率が悪い。さらに、噴霧される水は、粉塵等の凝着能力が低いために多量の水を噴霧する必要がある。したがって、噴霧された多量のスラリー廃水を処理するための設備や費用も必要となる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明が解決しようとする課題は、含塵気流中に含まれる粉塵等を効率良く捕集するサイクロン集塵機を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段・作用・効果】
上記技術的課題を解決するために、本発明は、少なくとも界面活性剤を含む薬液水溶液を薬液気流として、円筒状処理チャンバ内を旋回する含塵気流に対して接線方向に吹付ける薬液吹付け装置と、薬液気流と含塵気流とが接触・衝突して生成された含塵薬液気流を凝結させたあと、浄化気流とスラリー廃液とに分別する含塵気流処理装置とを備えるサイクロン集塵機であって、薬液気流と含塵気流との接触衝突度合を高める接触衝突改良手段をさらに備えることを特徴としている。
【００１６】
サイクロン式集塵機においては、略円筒状処理チャンバ内に接線方向に導入された含塵気流や薬液気流が、略円筒状処理チャンバ内を旋回運動している。旋回運動の過程で、含塵気流中の固形成分（粉塵や浮遊微粒子）や薬液気流中の液状成分（薬液泡沫や薬液霧）や薬液気流中に溶解したガス状環境汚染物質が、遠心力によって径方向に運ばれるとともに、各気流中の空気が略円筒状処理チャンバの軸方向に運ばれる。すなわち、略円筒状処理チャンバ内に導入される気流中の固形成分や液状成分と、各気流中の空気とが、それぞれ別個の方向に分離される。
【００１７】
含塵気流中の固形成分（粉塵や浮遊微粒子）と薬液気流中の液状成分（泡沫や霧）とが旋回しながら径方向に移動する過程において互いに接触や衝突を繰り返すこと、及び、薬液気流中に溶解したガス状環境汚染物質と薬液気流中の液状成分（泡沫や霧）とが軸方向に移動する過程において接触や衝突を繰り返すことによって、粉塵や浮遊微粒子やガス状環境汚染物質が薬液気流（泡沫や霧）に取り込まれる。また、径方向に運ばれた薬液気流が略円筒状処理チャンバの内壁面に付着して内壁面が濡れるので、径方向に運ばれた粉塵等がトラップされる。したがって、含塵気流中に含まれる粉塵や浮遊微粒子やガス状環境汚染物質は、薬液水溶液により高効率で捕集される。
【００１８】
建造物解体現場や廃棄物処理場等の微粉末取扱現場では、大粒子の粉塵と、空中に浮遊して人体に悪影響を及ぼす浮遊微粒子（粒径が大略１０μｍより小さい）と、有害ガスやダイオキシン等のガス状環境汚染物質とが併存している。これらの粉塵や浮遊微粒子やガス状環境汚染物質を含む含塵気流が集塵対象物である。
【００１９】
粉塵は大粒子（粒径が大略１０μｍより大きい）であるので、その捕集が比較的容易である。しかしながら、浮遊微粒子は、非常に微小な粒子で表面張力が大きいので、その捕集が一般に困難である。
【００２０】
少なくとも界面活性剤を含む薬液水溶液は、その表面張力が小さいので、浮遊微粒子に対して濡れ易く、すなわち浮遊微粒子と容易になじむ。したがって、非常に微小な粒子で表面張力の大きい浮遊微粒子であっても、界面活性剤を含む薬液水溶液に親和しながら取り込まれる。薬液水溶液は、含塵気流に対して、薬液吹付け装置によって霧及び／又は泡沫の形態で薬液気流として吹付けられる。
【００２１】
含塵気流が霧及び／又は泡沫の形態での薬液気流に接すると、粉塵や浮遊微粒子が薬液気流に衝突捕集されたりガス状環境汚染物質が薬液気流に溶解したりして、含塵気流中に含まれる各種塵（粉塵や浮遊微粒子やガス状環境汚染物質）が薬液気流中に取り込まれた含塵薬液気流となる。含塵気流処理装置内では、含塵薬液気流同士が接触・衝突したり、含塵薬液気流が装置の内壁面に接触・衝突したりすることによって、含塵薬液気流が凝結してスラリー廃液となる。スラリー廃液は、スラリー廃液回収装置で回収される。
【００２２】
したがって、含塵気流中に含まれる粉塵や浮遊微粒子やガス状環境汚染物質は、薬液水溶液により高効率で捕集される。少量の薬液水溶液を吹き付けるだけでよいので、生成されるスラリー廃水が少なくて済み、その処理設備費用や設備運転費用も安くなる。
【００２３】
そして、サイクロン集塵機が、薬液気流と含塵気流との接触衝突度合を高める接触衝突改良手段をさらに備えているので、含塵気流中に含まれる粉塵等をさらに効率良く捕集することができる。
【００２４】
含塵気流処理装置は、含塵気流が円筒状処理チャンバ内に接線方向に導入される導入部を有し、該導入部は、円筒状処理チャンバの近傍に含塵気流の流れに略並行に延在する、接触衝突改良手段としての整流部材を有する。
【００２５】
導入部内に、含塵気流の流れに略並行に延在する、接触衝突改良手段としての整流部材を設けることによって、含塵気流が略円筒状処理チャンバ内に接線方向に導入されて薬液気流と接触・衝突して含塵薬液気流となるときに、導入部近傍で含塵薬液気流が乱れて、その一部がチャンバ外に漏れ出ることが防止される。したがって、含塵気流中に含まれる粉塵等が効率良く捕集される。なお、含塵気流の流れに略並行に延在する整流部材は、複数の板状体を垂直方向や水平方向や斜め方向に並べて配置したり、井桁状やハニカム状に組んだものを設置することができる。
【００２６】
含塵気流処理装置は、円筒状処理チャンバの略中央部にあって、浄化気流が円筒状処理チャンバ外に排出される排気部を有し、該排気部の排気口周辺の外縁部には、該排気口近傍に集められた含塵薬液気流を円筒状処理チャンバの壁面側に拡散させる、接触衝突改良手段としての拡散部材を有する。
【００２７】
上記構成によれば、排気部の排気口周辺の外縁部に設けられて、該排気口近傍に集められた含塵薬液気流を円筒状処理チャンバの壁面側に拡散させる接触衝突改良手段としての拡散部材によって、含塵薬液気流が円筒状処理チャンバの壁面側に拡散されて、旋回している気流中に戻される。したがって、含塵気流から粉塵等の除去された浄化気流が、粉塵等を含む含塵薬液気流や粉塵等を含まない薬液気流が排気部から放出されることが防止される。その結果、含塵気流中に含まれる粉塵等が効率良く捕集される。
【００２８】
拡散部材は、排気部の排気口周辺の外縁部において、壁面側に向けて略水平方向、斜め上向きあるいは斜め下向きに延在する、いわゆるツバ状に構成することができる。拡散部材は、斜め下向きに延在する、すなわち、上方から下方に向けて壁面側に延在する斜面を有することが、含塵薬液気流の流れを乱しにくくするので好ましい。このとき、底面側が閉じられている方が含塵薬液気流の流れを乱しにくくするので、底面を閉じるか、斜め下向きの斜面に連続して斜め上向きの斜面を設けることがさらに好ましい。
【００２９】
薬液吹付け装置は、円筒状処理チャンバの内壁側に沿って、縦長に偏平した楕円状の薬液気流を噴霧する、接触衝突改良手段としての楕円状噴霧部材を有する。
【００３０】
上記構成によれば、チャンバの接線方向に配置された楕円状噴霧部材すなわち楕円状噴霧ノズルから噴射される薬液気流は縦長に偏平した楕円状であるので、噴射された薬液気流の一部が処理チャンバの内壁面に当たることが大幅に低減されるので、粉塵等に対して直接的に衝突する機会が増大して、粉塵等を捕捉しやすくなり、含塵気流中に含まれる粉塵等が効率良く捕集される。
【００３１】
含塵気流処理装置は、円筒状処理チャンバの内壁側に沿って、周方向に少なくとも一つ追加設置された、接触衝突改良手段としての薬液吹付け装置をさらに備える。
【００３２】
複数の薬液吹付け装置を周方向と直交する方向（すなわち軸方向）に並べて設置することもできるが、薬液吹付け装置を周方向に少なくとも一つ追加設置することによって、薬液気流が円筒状処理チャンバ内に滞在する時間が長くなるので、含塵気流中に含まれる粉塵等が効率良く捕集される。
【００３３】
円筒状処理チャンバの出口側には、含塵薬液気流を凝結させてスラリー廃液として回収するスラリー回収装置が設けられており、円筒状処理チャンバとスラリー回収装置との境界付近には、上方から下方に向けて壁面側に延在する斜面を有する円錐形状をした、接触衝突改良手段としての逆流防止部材を有する。
【００３４】
円筒状処理チャンバとスラリー回収装置との境界付近に、軸方向の上方から下方に向けて壁面側に延在する斜面を有する円錐形状をした、接触衝突改良手段としての逆流防止部材を設けることにより、スラリー回収装置に回収された含塵水性気流が円筒状処理チャンバ内に逆流することが防止される。
【００３５】
逆流防止部材は、円錐体の底部を塞ぐ底板を有さない構成とすることもできるが、円錐体の底部を塞ぐ底板を有する構成が好ましい。このように構成することによって、逆流防止部材の底部近傍まで上昇してきた含塵水性気流がスラリー回収装置の側に戻される。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら、本発明に係るサイクロン集塵機について詳細に説明する。本発明に係るサイクロン集塵機は、建造物解体工事現場や砕石現場や粉体製造工場等の作業中に発生する粉塵や浮遊微粒子やガス状環境汚染物質（ＮＨ３，ＮＯｘ，ＳＯ２，ダイオキシン類）を含む含塵気流を集塵機内部に導いたあと、浄化された空気を外部に放出するために使用される。
【００３７】
まず、図１を参照しながら、本発明のサイクロン集塵機２の基本構造について説明する。
【００３８】
図１に示すように、サイクロン集塵機２は、含塵気流処理装置１０と、含塵気流処理装置１０の直下に設けられたスラリー回収装置２０と、含塵気流処理装置１０に薬液水溶液を薬液気流として吹付ける薬液吹付け装置３０，４０とから構成されている。薬液吹付け装置は、薬液噴霧装置３０又は薬液泡沫吹き付け装置４０の少なくとも一方を含んでなる。
【００３９】
略円筒状をした含塵気流処理装置１０は、その上部に略円筒状の渦巻き室１２とその下部に先細に絞られた略円錐状の捕集室１３とを有する円筒状処理チャンバ１１と、渦巻き室１２の上部側壁に設けられた導入部１４、泡沫ノズル１６及び噴霧ノズル１７と、渦巻き室１２の中心部に軸方向に延在する排気部１８とを備えている。導入部１４は、渦巻き室１２の接線方向に延在するように設けられている。軸方向に並列配置された泡沫ノズル１６及び噴霧ノズル１７は、導入部１４に対向するように渦巻き室１２の接線方向に延在するように設けられている。オプションとして、陽イオン噴流手段としてのイオナイザ５０を導入部１４に設けることができる。
【００４０】
イオナイザ５０は、浮遊微粒子に向けて正に帯電した粒子をコンプレッサーからの低圧圧縮空気によって噴出させて、粉塵や浮遊微粒子を正に帯電させるものである。ところで、界面活性剤として使用されるアルファスルホン酸ナトリウム塩は、アニオン系であり、陰イオンの末端基を有する。アルファスルホン酸ナトリウム塩を含む泡沫や霧は、全体として負に帯電している。したがって、正に帯電した粉塵や浮遊微粒子と負に帯電した泡沫や霧との間に静電引力が作用するために、両者が結び付きやすくなり、捕集能力が向上する。
【００４１】
１流体型の泡沫ノズル１６には薬液泡沫吹き付け装置４０が接続されている。薬液泡沫吹き付け装置４０は、泡沫用薬液水溶液４６を貯蔵する泡沫用薬液タンク４２と、吸引部４７から吸い上げた泡沫用薬液水溶液４６を吐出部４８から吐出するポンプ４４と、泡沫ノズル１６に接続される泡沫用配管４９とを備えている。ポンプ４４と泡沫用配管４９との間には、泡沫用薬液水溶液４６と圧縮空気とを混合して泡沫を発生させる発泡器（不図示）が設けられている。
【００４２】
同様に、複数の２流体型の噴霧ノズル１７のそれぞれには薬液噴霧装置３０が接続されている。薬液噴霧装置３０は、噴霧用薬液水溶液３６を貯蔵する噴霧用薬液タンク３２と、吸引部３７から吸い上げられた噴霧用薬液３６を吐出部３８から吐出するポンプ３４と、噴霧ノズル１７に接続される噴霧用配管３９とを備えている。ポンプ３４と噴霧用配管３９との間には、噴霧用薬液水溶液３６と圧縮空気とを混合して霧を発生させる霧発生器（不図示）が設けられている。なお、噴霧ノズル１７は、１００μｍ程度の比較的大きな霧でよい場合、１流体型ノズルも使用可能である。圧縮空気及び薬液水溶液の圧力及び流量を調節することによって、霧サイズを比較的自由にコントロールでき、且つ、霧を５０μｍよりさらに微細化することのできる、２流体型ノズルが好ましい。
【００４３】
捕集室１３の下部には、スラリー回収装置２０が接続されている。スラリー回収装置２０は、略円筒状で下部が先細に絞られた回収チャンバ２１と、先細部の下端に設けられた開閉用のバルブ２６と、バルブ２６の下端に設けられた排出部２８と、廃液５６を貯蔵する廃液回収容器５４とを備えている。
【００４４】
各薬液タンク３２，４２には、界面活性剤や結合剤等が調合された薬液水溶液が貯蔵されている。薬液水溶液は、捕集・除去すべき浮遊微粒子やガス状環境汚染物質に応じて、液の組成や濃度やｐＨ（水素イオン濃度）を泡沫用又は霧用として適宜個別に調合することもできるが、本実施形態では同じ組成や濃度やｐＨにしている。薬液水溶液としては、典型的には、界面活性剤として、例えば、ＡＯＳ（αオレフィンスルフォン酸ナトリウム塩）原液１（体積で）に対して、水１５００（体積で）が加えられた約０．０７体積％の薬液水溶液が使用される。
【００４５】
次に、基本構造をした上記サイクロン集塵機２の動作について説明する。
【００４６】
粉塵や浮遊微粒子やガス状環境汚染物質を含む高速（例えば２０〜２５ｍ／秒）の含塵気流６０が、渦巻き室１２の略円筒状の側壁面に沿って、接線方向に導入部１４から導入される。含塵気流６０は渦巻き室１２の内部で旋回運動を行う。
【００４７】
ＡＯＳを約０．０７体積％含む薬液水溶液は、薬液気流として、渦巻き室１２の略円筒状の側壁面に沿って、接線方向に吹き付けられる。すなわち、泡沫ノズル１６からは泡沫６２として、そして噴霧ノズル１７からは霧６４として、それぞれ、吹き付けられる。
【００４８】
略円筒状の渦巻き室１２の内部では、含塵気流６０と、泡沫６２及び霧６４の形態で供給された薬液気流とが、略円筒状円筒状処理チャンバ１１内を旋回運動して、旋回気流６６が生成されている。含塵気流６０中の固形成分（粉塵や浮遊微粒子）や薬液気流中の液状成分（泡沫６２や霧６４）や薬液気流中に溶解したガス状環境汚染物質は、遠心力によって径方向に運ばれる。それとともに、各気流中の空気は円筒状処理チャンバ１１の上向き軸方向に運ばれる。
【００４９】
含塵気流６０中の固形成分（粉塵や浮遊微粒子）と薬液気流中の液状成分（泡沫６２や霧６４）とが遠心力で径方向に移動する過程において、両者が相互且つ頻繁に接触や衝突を繰り返すことによって、粉塵は主として泡沫６２に捕集され、浮遊微粒子は主として霧６４に捕集されて、含塵薬液気流となる。ガス状環境汚染物質は、泡沫６２及び霧６４に溶解して取り込まれる。また、旋回しながら径方向に運ばれた薬液気流が円筒状処理チャンバ１１の内壁面に付着して内壁面が薬液水溶液で濡れるので、径方向に運ばれた粉塵や浮遊微粒子やガス状環境汚染物質が薬液水溶液で濡れた内壁面にトラップされる。したがって、含塵気流中に含まれる粉塵や浮遊微粒子やガス状環境汚染物質は、薬液水溶液により高効率で捕集される。
【００５０】
円筒状処理チャンバ１１の内部で、含塵薬液気流同士の衝突や、含塵薬液気流のチャンバ１１の内壁面への衝突を繰り返すことによって、含塵薬液気流に含まれる微小液滴が凝結したスラリー廃液が生成される。生成されたスラリー廃液は、スラリー廃液回収装置２０で回収される。スラリー廃液回収装置２０のスラリー回収チャンバ２１では、金属フィルター（不図示）によって、スラリー廃液の固形成分及び液状成分が、それぞれ、スラリー回収室２２及び廃液回収容器５４に、分離回収される。すなわち、サイクロン集塵機２を長時間作動させたあと、固形スラリーがスラリー回収室２２に所定量堆積すると、固形スラリーが取り除かれる。同様に、先細部に溜まった廃液５６はバルブ２６を開いて廃液回収容器５４に溜められたあと、廃液５６は所定量溜められたあと、取り除かれる。
【００５１】
上記サイクロン集塵機２の集塵効果を、以下のような方法で定量的に確認した。
【００５２】
すなわち、ＡＯＳを約０．０７体積％含む薬液水溶液を、特別な接触衝突改良手段を設けない基本構造の場合と、本発明の実施形態として以下に説明する様々な接触衝突改良手段を設けた場合とを比較した。いずれの場合も、供給粉塵量１３２０ｍｇ／ｍ３、サンプリング吸引速度１０ｍ３／分、測定時間２分、吹き付け液体量１リットル／時間という大略同じ測定条件で行っている。そして、ＴＳＩ社製のダストトラック エアロゾル モニタ（モデル８５２０）を用いて、集塵機の排気部１８から排出される浄化気流６８中に含まれる粉塵濃度を測定した。基本構造のものを１００として、様々な接触衝突改良手段を設けた場合の粉塵濃度を相対的に比較した。
【００５３】
次に、図２を参照しながら、本発明の第１実施形態に係るサイクロン集塵機２について説明する。図２は、サイクロン集塵機２の円筒状処理チャンバ１１を上面から模式的に見た図である。
【００５４】
図２に示すように、導入部１４の内部には、円筒状処理チャンバ１１の近傍に含塵気流の流れに略並行に延在する、接触衝突改良手段としての整流部材、すなわち整流板７０が設けられている。図２に示した整流板７０は、複数の板状体から構成されており、イオナイザ５０の導入口と円筒状処理チャンバ１１の導入口との間に配置されており、含塵気流の流れに略並行であり且つ円筒状処理チャンバ１１の軸方向（すなわち垂直方向）に延在している。粉塵濃度を測定すると、約５であり、含塵気流中に含まれる粉塵等が、極めて効率良く捕集されていた。
【００５５】
なお、整流板７０は、複数の板状体を水平方向や斜め方向に並行配置したり、あるいは、井桁状やハニカム状に組んだものを配置することができる。
【００５６】
次に、図３を参照しながら、本発明の第２実施形態に係るサイクロン集塵機２について説明する。図３は、サイクロン集塵機２の円筒状処理チャンバ１１を上面から模式的に見た図である。
【００５７】
図３に示すように、接触衝突改良手段としての薬液吹付け装置３０，４０の泡沫ノズル１６及び噴霧ノズル１７（図では左側のもの）が追加設置されており、左右の薬液吹付け装置３０，４０の泡沫ノズル１６及び噴霧ノズル１７が周方向に離間配置されている。左右の泡沫ノズル１６及び噴霧ノズル１７は、それぞれ、円筒状処理チャンバ１１の接線方向を向いている。粉塵濃度を測定すると、約３であり、含塵気流中に含まれる粉塵等が、極めて効率良く捕集されていた。なお、複数の薬液吹付け装置３０，４０の泡沫ノズル１６及び噴霧ノズル１７を追加設置することができる。
【００５８】
次に、図４を参照しながら、本発明の第３実施形態に係るサイクロン集塵機２について説明する。図４は、サイクロン集塵機２の円筒状処理チャンバ１１に拡散部材７２を設けたことを模式的に示す図である。
【００５９】
図４（Ａ）に示すように、接触衝突改良手段としての拡散部材７２が、排気部１８の排気口１９周辺の外縁部に設けられている。拡散部材７２は、排気口１９近傍に集められた含塵薬液気流を円筒状処理チャンバ１１の壁面側に拡散させるものである。図４（Ａ）の拡散部材７２は、壁面側に向けて略水平方向に延在するツバ状形状をしている。粉塵濃度を測定すると、約３．５であり、含塵気流中に含まれる粉塵等が、極めて効率良く捕集されていた。
【００６０】
なお、拡散部材７２のツバ状形状は、斜め上向きあるいは斜め下向きに延在していてもよい。さらに、図４（Ｂ）の拡散部材７２は、斜め下向きに延在する、すなわち、上方から下方に向けて壁面側に延在する斜面を有している。このように構成することにより、含塵薬液気流の流れを乱しにくくすることができる。図４（Ｃ）の拡散部材７２は、斜め下向きの斜面に連続して斜め上向きの斜面を備えている。このように構成することにより、含塵薬液気流の流れをさらに乱しにくくすることができる。
【００６１】
次に、図５を参照しながら、本発明の第４実施形態に係るサイクロン集塵機２について説明する。図５（Ａ）は、サイクロン集塵機２の円筒状処理チャンバ１１に設置された楕円状噴霧ノズル１６’，１７’を上方から見た模式図である。図５（Ｂ）は、その側面図であり、図５（Ｃ）は、楕円状噴霧ノズル１６’，１７’からの噴霧状態を示す模式図である。
【００６２】
図５に示すように、円筒状処理チャンバ１１の接線方向に配置された接触衝突改良手段としての楕円状噴霧部材すなわち楕円状噴霧ノズル１６’，１７’が、軸方向に縦長に楕円状に偏平した末広がりの薬液気流を噴射している。軸方向に縦長に偏平した楕円状に噴射された薬液気流は、その一部が処理チャンバ１１の内壁面に当たることが大幅に低減されるので、粉塵等に対して直接的に衝突する機会が増大して、粉塵等を捕捉しやすくなる。粉塵濃度を測定すると、約３．５であり、含塵気流中に含まれる粉塵等が、極めて効率良く捕集されていた。
【００６３】
次に、図６を参照しながら、本発明の第５実施形態に係るサイクロン集塵機２について説明する。図６（Ａ）は、サイクロン集塵機２の円筒状処理チャンバ１１と回収チャンバ２１との境界に設置された逆流防止部材７４を側面から見た模式図である。図６（Ｂ）は、底板７６のない逆流防止部材７４の模式図であり、図６（Ｃ）は、底板７６のある逆流防止部材７４の模式図である。
【００６４】
図６に示すように、円筒状処理チャンバ１１の捕集室１３と回収チャンバ２１との境界には、接触衝突改良手段としての逆流防止部材７４が、設けられている。逆流防止部材７４は、上方から下方に向けて壁面側に延在する斜面を有する円錐形状をしている。図６（Ｂ）に示した逆流防止部材７４は、円錐体の底部を塞ぐ底板７６を有さない構成のものである。逆流防止部材７４を設けることにより、スラリー回収装置２０に回収された含塵水性気流が円筒状処理チャンバ１１内に逆流することが防止される。粉塵濃度を測定すると、約２．７であり、含塵気流中に含まれる粉塵等が、極めて効率良く捕集されていた。図６（Ｃ）に示した逆流防止部材７４は、円錐体の底部を塞ぐ底板７６を有する構成のものである。底板７６付の逆流防止部材７４を設けることにより、逆流防止部材の底部７６の近傍まで上昇（逆流）してきた含塵水性気流がスラリー回収装置２０の側に戻される。粉塵濃度を測定すると、約２．６であり、含塵気流中に含まれる粉塵等が、極めて効率良く捕集されていた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のサイクロン集塵機の基本構成を示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るサイクロン集塵機を示す図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係るサイクロン集塵機を示す図である。
【図４】本発明の第３実施形態に係るサイクロン集塵機を示す図である。（Ａ）は一実施例としての拡散部材を示し、（Ｂ）は他の実施例の拡散部材を示し、（Ｃ）はさらに他の実施例の拡散部材を示す。
【図５】本発明の第４実施形態に係るサイクロン集塵機を示す図である。（Ａ）は円筒状処理チャンバ内に配置された楕円状噴霧ノズルを上方から見た模式図であり、（Ｂ）は（Ａ）を側面から見た模式図であり、（Ｃ）は楕円状噴霧ノズルからの噴霧状態を模式的に示す図である。
【図６】本発明の第５実施形態に係るサイクロン集塵機を示す図である。（Ａ）は円筒状処理チャンバと回収チャンバとの境界に設置された逆流防止部材を側面から見た模式図であり、（Ｂ）は底板のない逆流防止部材の模式図であり、（Ｃ）は底板のある逆流防止部材の模式図である。
【符号の説明】
２ サイクロン集塵機
１０ 含塵気流処理装置
１１ 円筒状処理チャンバ
１２ 渦巻き室
１３ 捕集室
１４ 導入部
１６ 泡沫ノズル
１６’ 楕円状泡沫ノズル
１７ 噴霧ノズル
１７’ 楕円状噴霧ノズル
１８ 排気部
１９ 排気口
２０ スラリー回収装置
２１ 回収チャンバ
２２ スラリー回収室
２６ バルブ
２８ 排出部
３０ 薬液噴霧装置
３２ 噴霧用薬液タンク
３４ ポンプ
３６ 噴霧用薬液
３７ 吸引部
３８ 吐出部
３９ 噴霧用配管
４０ 薬液泡沫吹き付け装置
４２ 泡沫用薬液タンク
４４ ポンプ
４６ 泡沫用薬液
４７ 吸引部
４８ 吐出部
４９ 泡沫用配管
５０ イオナイザ
５４ 廃液回収容器
５６ 廃液
６０ 含塵気流
６２ 泡沫
６４ 霧
６６ 旋回気流
６８ 浄化気流
７０ 整流板
７２ 拡散部材
７４ 逆流防止部材
７６ 底板
【発明の属する技術分野】
本発明は、粉塵等を除去するための集塵機に関する。本発明は、詳細には、建造物解体現場や廃棄物処理場等の粉体取扱現場で発生して除去することが一般に困難である粉塵や浮遊微粒子やガス状環境汚染物質（以下、粉塵等と呼ぶ。）を効率良く捕集するサイクロン集塵機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
建造物解体現場や廃棄物処理場等の粉体取扱現場では、人体に有害な微粒子が空中に長時間浮遊し続けていたり、有害ガスやダイオキシン等のガス状環境汚染物質が飛散したりしている。
【０００３】
例えば、サイクロン式の集塵機を用いて浮遊微粒子を取り除くことが一般に行われているが、従来のサイクロン集塵機には、以下のような問題がある。
【０００４】
従来の乾式サイクロン集塵機では、原理的に、粒子径が５μｍより小さい浮遊微粒子を捕集することができないし、有害ガスやダイオキシン等のガス状環境汚染物質を捕集することができない。
【０００５】
また、粉塵や浮遊微粒子やガス状環境汚染物質（粉塵等）を捕集する湿式サイクロン集塵機として、サイクロンスクラバーが用いられている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】
特開２０００−４２３３８号公報
【０００６】
特許文献１に開示されたサイクロンスクラバーは、含塵気流中に噴射された水滴が比較的大きなサイズの不純物を捕捉し、超微細な水性ミストが比較的小さなサイズの不純物、特にケミカル物質を捕捉する。
【０００７】
しかしながら、上記従来のサイクロンスクラバーには、次のような問題がある。
【０００８】
含塵気流中に向けて噴射される水滴や超微細な水性ミスト（水性気流）が、粉塵等に対して衝突して粉塵等を捕捉する捕集効率は、以下に説明する様々な理由で、あまり高くない。
【０００９】
すなわち、含塵気流が円筒状処理チャンバ内に導入されて水性気流と接触・衝突して含塵水性気流となるときに、導入部近傍で含塵水性気流が乱れて、含塵気流と水性気流との接触・衝突の機会が減ったり、含塵水性気流の一部がチャンバ外に漏れ出ることがある。
【００１０】
また、含塵水性気流から粉塵等の除去された浄化気流が円筒状処理チャンバ外に排出される排気部から、粉塵等を含む含塵水性気流や粉塵等を含まない水性気流が放出されることがある。
【００１１】
また、円筒状処理チャンバの接線方向に配置された噴霧ノズルから噴射される水性気流は末広がりの略円錐状をしているので、噴射された水性気流の一部がチャンバの内壁面に当たって、内壁面を濡らすことに費やされて、粉塵等に対して直接的に衝突して粉塵等を捕捉することが少なくなる。
【００１２】
さらにまた、円筒状処理チャンバの出口側には、含塵水性気流を凝結させてスラリー廃液として回収するスラリー回収装置が設けられているが、スラリー回収装置に回収された含塵水性気流が含塵気流処理装置側に逆流して、粉塵等の回収効率が悪いという問題がある。
【００１３】
また、水単独の水性気流と粉塵等との濡れ性が悪いために、粉塵等が水性気流に弾かれて水性気流に捕捉されにくい。また、円筒状処理チャンバの濡れた内壁面に一時的にトラップされた粉塵等も離脱してしまう。したがって、粉塵等の捕集効率が悪い。さらに、噴霧される水は、粉塵等の凝着能力が低いために多量の水を噴霧する必要がある。したがって、噴霧された多量のスラリー廃水を処理するための設備や費用も必要となる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明が解決しようとする課題は、含塵気流中に含まれる粉塵等を効率良く捕集するサイクロン集塵機を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段・作用・効果】
上記技術的課題を解決するために、本発明は、少なくとも界面活性剤を含む薬液水溶液を薬液気流として、円筒状処理チャンバ内を旋回する含塵気流に対して接線方向に吹付ける薬液吹付け装置と、薬液気流と含塵気流とが接触・衝突して生成された含塵薬液気流を凝結させたあと、浄化気流とスラリー廃液とに分別する含塵気流処理装置とを備えるサイクロン集塵機であって、薬液気流と含塵気流との接触衝突度合を高める接触衝突改良手段をさらに備えることを特徴としている。
【００１６】
サイクロン式集塵機においては、略円筒状処理チャンバ内に接線方向に導入された含塵気流や薬液気流が、略円筒状処理チャンバ内を旋回運動している。旋回運動の過程で、含塵気流中の固形成分（粉塵や浮遊微粒子）や薬液気流中の液状成分（薬液泡沫や薬液霧）や薬液気流中に溶解したガス状環境汚染物質が、遠心力によって径方向に運ばれるとともに、各気流中の空気が略円筒状処理チャンバの軸方向に運ばれる。すなわち、略円筒状処理チャンバ内に導入される気流中の固形成分や液状成分と、各気流中の空気とが、それぞれ別個の方向に分離される。
【００１７】
含塵気流中の固形成分（粉塵や浮遊微粒子）と薬液気流中の液状成分（泡沫や霧）とが旋回しながら径方向に移動する過程において互いに接触や衝突を繰り返すこと、及び、薬液気流中に溶解したガス状環境汚染物質と薬液気流中の液状成分（泡沫や霧）とが軸方向に移動する過程において接触や衝突を繰り返すことによって、粉塵や浮遊微粒子やガス状環境汚染物質が薬液気流（泡沫や霧）に取り込まれる。また、径方向に運ばれた薬液気流が略円筒状処理チャンバの内壁面に付着して内壁面が濡れるので、径方向に運ばれた粉塵等がトラップされる。したがって、含塵気流中に含まれる粉塵や浮遊微粒子やガス状環境汚染物質は、薬液水溶液により高効率で捕集される。
【００１８】
建造物解体現場や廃棄物処理場等の微粉末取扱現場では、大粒子の粉塵と、空中に浮遊して人体に悪影響を及ぼす浮遊微粒子（粒径が大略１０μｍより小さい）と、有害ガスやダイオキシン等のガス状環境汚染物質とが併存している。これらの粉塵や浮遊微粒子やガス状環境汚染物質を含む含塵気流が集塵対象物である。
【００１９】
粉塵は大粒子（粒径が大略１０μｍより大きい）であるので、その捕集が比較的容易である。しかしながら、浮遊微粒子は、非常に微小な粒子で表面張力が大きいので、その捕集が一般に困難である。
【００２０】
少なくとも界面活性剤を含む薬液水溶液は、その表面張力が小さいので、浮遊微粒子に対して濡れ易く、すなわち浮遊微粒子と容易になじむ。したがって、非常に微小な粒子で表面張力の大きい浮遊微粒子であっても、界面活性剤を含む薬液水溶液に親和しながら取り込まれる。薬液水溶液は、含塵気流に対して、薬液吹付け装置によって霧及び／又は泡沫の形態で薬液気流として吹付けられる。
【００２１】
含塵気流が霧及び／又は泡沫の形態での薬液気流に接すると、粉塵や浮遊微粒子が薬液気流に衝突捕集されたりガス状環境汚染物質が薬液気流に溶解したりして、含塵気流中に含まれる各種塵（粉塵や浮遊微粒子やガス状環境汚染物質）が薬液気流中に取り込まれた含塵薬液気流となる。含塵気流処理装置内では、含塵薬液気流同士が接触・衝突したり、含塵薬液気流が装置の内壁面に接触・衝突したりすることによって、含塵薬液気流が凝結してスラリー廃液となる。スラリー廃液は、スラリー廃液回収装置で回収される。
【００２２】
したがって、含塵気流中に含まれる粉塵や浮遊微粒子やガス状環境汚染物質は、薬液水溶液により高効率で捕集される。少量の薬液水溶液を吹き付けるだけでよいので、生成されるスラリー廃水が少なくて済み、その処理設備費用や設備運転費用も安くなる。
【００２３】
そして、サイクロン集塵機が、薬液気流と含塵気流との接触衝突度合を高める接触衝突改良手段をさらに備えているので、含塵気流中に含まれる粉塵等をさらに効率良く捕集することができる。
【００２４】
含塵気流処理装置は、含塵気流が円筒状処理チャンバ内に接線方向に導入される導入部を有し、該導入部は、円筒状処理チャンバの近傍に含塵気流の流れに略並行に延在する、接触衝突改良手段としての整流部材を有する。
【００２５】
導入部内に、含塵気流の流れに略並行に延在する、接触衝突改良手段としての整流部材を設けることによって、含塵気流が略円筒状処理チャンバ内に接線方向に導入されて薬液気流と接触・衝突して含塵薬液気流となるときに、導入部近傍で含塵薬液気流が乱れて、その一部がチャンバ外に漏れ出ることが防止される。したがって、含塵気流中に含まれる粉塵等が効率良く捕集される。なお、含塵気流の流れに略並行に延在する整流部材は、複数の板状体を垂直方向や水平方向や斜め方向に並べて配置したり、井桁状やハニカム状に組んだものを設置することができる。
【００２６】
含塵気流処理装置は、円筒状処理チャンバの略中央部にあって、浄化気流が円筒状処理チャンバ外に排出される排気部を有し、該排気部の排気口周辺の外縁部には、該排気口近傍に集められた含塵薬液気流を円筒状処理チャンバの壁面側に拡散させる、接触衝突改良手段としての拡散部材を有する。
【００２７】
上記構成によれば、排気部の排気口周辺の外縁部に設けられて、該排気口近傍に集められた含塵薬液気流を円筒状処理チャンバの壁面側に拡散させる接触衝突改良手段としての拡散部材によって、含塵薬液気流が円筒状処理チャンバの壁面側に拡散されて、旋回している気流中に戻される。したがって、含塵気流から粉塵等の除去された浄化気流が、粉塵等を含む含塵薬液気流や粉塵等を含まない薬液気流が排気部から放出されることが防止される。その結果、含塵気流中に含まれる粉塵等が効率良く捕集される。
【００２８】
拡散部材は、排気部の排気口周辺の外縁部において、壁面側に向けて略水平方向、斜め上向きあるいは斜め下向きに延在する、いわゆるツバ状に構成することができる。拡散部材は、斜め下向きに延在する、すなわち、上方から下方に向けて壁面側に延在する斜面を有することが、含塵薬液気流の流れを乱しにくくするので好ましい。このとき、底面側が閉じられている方が含塵薬液気流の流れを乱しにくくするので、底面を閉じるか、斜め下向きの斜面に連続して斜め上向きの斜面を設けることがさらに好ましい。
【００２９】
薬液吹付け装置は、円筒状処理チャンバの内壁側に沿って、縦長に偏平した楕円状の薬液気流を噴霧する、接触衝突改良手段としての楕円状噴霧部材を有する。
【００３０】
上記構成によれば、チャンバの接線方向に配置された楕円状噴霧部材すなわち楕円状噴霧ノズルから噴射される薬液気流は縦長に偏平した楕円状であるので、噴射された薬液気流の一部が処理チャンバの内壁面に当たることが大幅に低減されるので、粉塵等に対して直接的に衝突する機会が増大して、粉塵等を捕捉しやすくなり、含塵気流中に含まれる粉塵等が効率良く捕集される。
【００３１】
含塵気流処理装置は、円筒状処理チャンバの内壁側に沿って、周方向に少なくとも一つ追加設置された、接触衝突改良手段としての薬液吹付け装置をさらに備える。
【００３２】
複数の薬液吹付け装置を周方向と直交する方向（すなわち軸方向）に並べて設置することもできるが、薬液吹付け装置を周方向に少なくとも一つ追加設置することによって、薬液気流が円筒状処理チャンバ内に滞在する時間が長くなるので、含塵気流中に含まれる粉塵等が効率良く捕集される。
【００３３】
円筒状処理チャンバの出口側には、含塵薬液気流を凝結させてスラリー廃液として回収するスラリー回収装置が設けられており、円筒状処理チャンバとスラリー回収装置との境界付近には、上方から下方に向けて壁面側に延在する斜面を有する円錐形状をした、接触衝突改良手段としての逆流防止部材を有する。
【００３４】
円筒状処理チャンバとスラリー回収装置との境界付近に、軸方向の上方から下方に向けて壁面側に延在する斜面を有する円錐形状をした、接触衝突改良手段としての逆流防止部材を設けることにより、スラリー回収装置に回収された含塵水性気流が円筒状処理チャンバ内に逆流することが防止される。
【００３５】
逆流防止部材は、円錐体の底部を塞ぐ底板を有さない構成とすることもできるが、円錐体の底部を塞ぐ底板を有する構成が好ましい。このように構成することによって、逆流防止部材の底部近傍まで上昇してきた含塵水性気流がスラリー回収装置の側に戻される。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら、本発明に係るサイクロン集塵機について詳細に説明する。本発明に係るサイクロン集塵機は、建造物解体工事現場や砕石現場や粉体製造工場等の作業中に発生する粉塵や浮遊微粒子やガス状環境汚染物質（ＮＨ３，ＮＯｘ，ＳＯ２，ダイオキシン類）を含む含塵気流を集塵機内部に導いたあと、浄化された空気を外部に放出するために使用される。
【００３７】
まず、図１を参照しながら、本発明のサイクロン集塵機２の基本構造について説明する。
【００３８】
図１に示すように、サイクロン集塵機２は、含塵気流処理装置１０と、含塵気流処理装置１０の直下に設けられたスラリー回収装置２０と、含塵気流処理装置１０に薬液水溶液を薬液気流として吹付ける薬液吹付け装置３０，４０とから構成されている。薬液吹付け装置は、薬液噴霧装置３０又は薬液泡沫吹き付け装置４０の少なくとも一方を含んでなる。
【００３９】
略円筒状をした含塵気流処理装置１０は、その上部に略円筒状の渦巻き室１２とその下部に先細に絞られた略円錐状の捕集室１３とを有する円筒状処理チャンバ１１と、渦巻き室１２の上部側壁に設けられた導入部１４、泡沫ノズル１６及び噴霧ノズル１７と、渦巻き室１２の中心部に軸方向に延在する排気部１８とを備えている。導入部１４は、渦巻き室１２の接線方向に延在するように設けられている。軸方向に並列配置された泡沫ノズル１６及び噴霧ノズル１７は、導入部１４に対向するように渦巻き室１２の接線方向に延在するように設けられている。オプションとして、陽イオン噴流手段としてのイオナイザ５０を導入部１４に設けることができる。
【００４０】
イオナイザ５０は、浮遊微粒子に向けて正に帯電した粒子をコンプレッサーからの低圧圧縮空気によって噴出させて、粉塵や浮遊微粒子を正に帯電させるものである。ところで、界面活性剤として使用されるアルファスルホン酸ナトリウム塩は、アニオン系であり、陰イオンの末端基を有する。アルファスルホン酸ナトリウム塩を含む泡沫や霧は、全体として負に帯電している。したがって、正に帯電した粉塵や浮遊微粒子と負に帯電した泡沫や霧との間に静電引力が作用するために、両者が結び付きやすくなり、捕集能力が向上する。
【００４１】
１流体型の泡沫ノズル１６には薬液泡沫吹き付け装置４０が接続されている。薬液泡沫吹き付け装置４０は、泡沫用薬液水溶液４６を貯蔵する泡沫用薬液タンク４２と、吸引部４７から吸い上げた泡沫用薬液水溶液４６を吐出部４８から吐出するポンプ４４と、泡沫ノズル１６に接続される泡沫用配管４９とを備えている。ポンプ４４と泡沫用配管４９との間には、泡沫用薬液水溶液４６と圧縮空気とを混合して泡沫を発生させる発泡器（不図示）が設けられている。
【００４２】
同様に、複数の２流体型の噴霧ノズル１７のそれぞれには薬液噴霧装置３０が接続されている。薬液噴霧装置３０は、噴霧用薬液水溶液３６を貯蔵する噴霧用薬液タンク３２と、吸引部３７から吸い上げられた噴霧用薬液３６を吐出部３８から吐出するポンプ３４と、噴霧ノズル１７に接続される噴霧用配管３９とを備えている。ポンプ３４と噴霧用配管３９との間には、噴霧用薬液水溶液３６と圧縮空気とを混合して霧を発生させる霧発生器（不図示）が設けられている。なお、噴霧ノズル１７は、１００μｍ程度の比較的大きな霧でよい場合、１流体型ノズルも使用可能である。圧縮空気及び薬液水溶液の圧力及び流量を調節することによって、霧サイズを比較的自由にコントロールでき、且つ、霧を５０μｍよりさらに微細化することのできる、２流体型ノズルが好ましい。
【００４３】
捕集室１３の下部には、スラリー回収装置２０が接続されている。スラリー回収装置２０は、略円筒状で下部が先細に絞られた回収チャンバ２１と、先細部の下端に設けられた開閉用のバルブ２６と、バルブ２６の下端に設けられた排出部２８と、廃液５６を貯蔵する廃液回収容器５４とを備えている。
【００４４】
各薬液タンク３２，４２には、界面活性剤や結合剤等が調合された薬液水溶液が貯蔵されている。薬液水溶液は、捕集・除去すべき浮遊微粒子やガス状環境汚染物質に応じて、液の組成や濃度やｐＨ（水素イオン濃度）を泡沫用又は霧用として適宜個別に調合することもできるが、本実施形態では同じ組成や濃度やｐＨにしている。薬液水溶液としては、典型的には、界面活性剤として、例えば、ＡＯＳ（αオレフィンスルフォン酸ナトリウム塩）原液１（体積で）に対して、水１５００（体積で）が加えられた約０．０７体積％の薬液水溶液が使用される。
【００４５】
次に、基本構造をした上記サイクロン集塵機２の動作について説明する。
【００４６】
粉塵や浮遊微粒子やガス状環境汚染物質を含む高速（例えば２０〜２５ｍ／秒）の含塵気流６０が、渦巻き室１２の略円筒状の側壁面に沿って、接線方向に導入部１４から導入される。含塵気流６０は渦巻き室１２の内部で旋回運動を行う。
【００４７】
ＡＯＳを約０．０７体積％含む薬液水溶液は、薬液気流として、渦巻き室１２の略円筒状の側壁面に沿って、接線方向に吹き付けられる。すなわち、泡沫ノズル１６からは泡沫６２として、そして噴霧ノズル１７からは霧６４として、それぞれ、吹き付けられる。
【００４８】
略円筒状の渦巻き室１２の内部では、含塵気流６０と、泡沫６２及び霧６４の形態で供給された薬液気流とが、略円筒状円筒状処理チャンバ１１内を旋回運動して、旋回気流６６が生成されている。含塵気流６０中の固形成分（粉塵や浮遊微粒子）や薬液気流中の液状成分（泡沫６２や霧６４）や薬液気流中に溶解したガス状環境汚染物質は、遠心力によって径方向に運ばれる。それとともに、各気流中の空気は円筒状処理チャンバ１１の上向き軸方向に運ばれる。
【００４９】
含塵気流６０中の固形成分（粉塵や浮遊微粒子）と薬液気流中の液状成分（泡沫６２や霧６４）とが遠心力で径方向に移動する過程において、両者が相互且つ頻繁に接触や衝突を繰り返すことによって、粉塵は主として泡沫６２に捕集され、浮遊微粒子は主として霧６４に捕集されて、含塵薬液気流となる。ガス状環境汚染物質は、泡沫６２及び霧６４に溶解して取り込まれる。また、旋回しながら径方向に運ばれた薬液気流が円筒状処理チャンバ１１の内壁面に付着して内壁面が薬液水溶液で濡れるので、径方向に運ばれた粉塵や浮遊微粒子やガス状環境汚染物質が薬液水溶液で濡れた内壁面にトラップされる。したがって、含塵気流中に含まれる粉塵や浮遊微粒子やガス状環境汚染物質は、薬液水溶液により高効率で捕集される。
【００５０】
円筒状処理チャンバ１１の内部で、含塵薬液気流同士の衝突や、含塵薬液気流のチャンバ１１の内壁面への衝突を繰り返すことによって、含塵薬液気流に含まれる微小液滴が凝結したスラリー廃液が生成される。生成されたスラリー廃液は、スラリー廃液回収装置２０で回収される。スラリー廃液回収装置２０のスラリー回収チャンバ２１では、金属フィルター（不図示）によって、スラリー廃液の固形成分及び液状成分が、それぞれ、スラリー回収室２２及び廃液回収容器５４に、分離回収される。すなわち、サイクロン集塵機２を長時間作動させたあと、固形スラリーがスラリー回収室２２に所定量堆積すると、固形スラリーが取り除かれる。同様に、先細部に溜まった廃液５６はバルブ２６を開いて廃液回収容器５４に溜められたあと、廃液５６は所定量溜められたあと、取り除かれる。
【００５１】
上記サイクロン集塵機２の集塵効果を、以下のような方法で定量的に確認した。
【００５２】
すなわち、ＡＯＳを約０．０７体積％含む薬液水溶液を、特別な接触衝突改良手段を設けない基本構造の場合と、本発明の実施形態として以下に説明する様々な接触衝突改良手段を設けた場合とを比較した。いずれの場合も、供給粉塵量１３２０ｍｇ／ｍ３、サンプリング吸引速度１０ｍ３／分、測定時間２分、吹き付け液体量１リットル／時間という大略同じ測定条件で行っている。そして、ＴＳＩ社製のダストトラック エアロゾル モニタ（モデル８５２０）を用いて、集塵機の排気部１８から排出される浄化気流６８中に含まれる粉塵濃度を測定した。基本構造のものを１００として、様々な接触衝突改良手段を設けた場合の粉塵濃度を相対的に比較した。
【００５３】
次に、図２を参照しながら、本発明の第１実施形態に係るサイクロン集塵機２について説明する。図２は、サイクロン集塵機２の円筒状処理チャンバ１１を上面から模式的に見た図である。
【００５４】
図２に示すように、導入部１４の内部には、円筒状処理チャンバ１１の近傍に含塵気流の流れに略並行に延在する、接触衝突改良手段としての整流部材、すなわち整流板７０が設けられている。図２に示した整流板７０は、複数の板状体から構成されており、イオナイザ５０の導入口と円筒状処理チャンバ１１の導入口との間に配置されており、含塵気流の流れに略並行であり且つ円筒状処理チャンバ１１の軸方向（すなわち垂直方向）に延在している。粉塵濃度を測定すると、約５であり、含塵気流中に含まれる粉塵等が、極めて効率良く捕集されていた。
【００５５】
なお、整流板７０は、複数の板状体を水平方向や斜め方向に並行配置したり、あるいは、井桁状やハニカム状に組んだものを配置することができる。
【００５６】
次に、図３を参照しながら、本発明の第２実施形態に係るサイクロン集塵機２について説明する。図３は、サイクロン集塵機２の円筒状処理チャンバ１１を上面から模式的に見た図である。
【００５７】
図３に示すように、接触衝突改良手段としての薬液吹付け装置３０，４０の泡沫ノズル１６及び噴霧ノズル１７（図では左側のもの）が追加設置されており、左右の薬液吹付け装置３０，４０の泡沫ノズル１６及び噴霧ノズル１７が周方向に離間配置されている。左右の泡沫ノズル１６及び噴霧ノズル１７は、それぞれ、円筒状処理チャンバ１１の接線方向を向いている。粉塵濃度を測定すると、約３であり、含塵気流中に含まれる粉塵等が、極めて効率良く捕集されていた。なお、複数の薬液吹付け装置３０，４０の泡沫ノズル１６及び噴霧ノズル１７を追加設置することができる。
【００５８】
次に、図４を参照しながら、本発明の第３実施形態に係るサイクロン集塵機２について説明する。図４は、サイクロン集塵機２の円筒状処理チャンバ１１に拡散部材７２を設けたことを模式的に示す図である。
【００５９】
図４（Ａ）に示すように、接触衝突改良手段としての拡散部材７２が、排気部１８の排気口１９周辺の外縁部に設けられている。拡散部材７２は、排気口１９近傍に集められた含塵薬液気流を円筒状処理チャンバ１１の壁面側に拡散させるものである。図４（Ａ）の拡散部材７２は、壁面側に向けて略水平方向に延在するツバ状形状をしている。粉塵濃度を測定すると、約３．５であり、含塵気流中に含まれる粉塵等が、極めて効率良く捕集されていた。
【００６０】
なお、拡散部材７２のツバ状形状は、斜め上向きあるいは斜め下向きに延在していてもよい。さらに、図４（Ｂ）の拡散部材７２は、斜め下向きに延在する、すなわち、上方から下方に向けて壁面側に延在する斜面を有している。このように構成することにより、含塵薬液気流の流れを乱しにくくすることができる。図４（Ｃ）の拡散部材７２は、斜め下向きの斜面に連続して斜め上向きの斜面を備えている。このように構成することにより、含塵薬液気流の流れをさらに乱しにくくすることができる。
【００６１】
次に、図５を参照しながら、本発明の第４実施形態に係るサイクロン集塵機２について説明する。図５（Ａ）は、サイクロン集塵機２の円筒状処理チャンバ１１に設置された楕円状噴霧ノズル１６’，１７’を上方から見た模式図である。図５（Ｂ）は、その側面図であり、図５（Ｃ）は、楕円状噴霧ノズル１６’，１７’からの噴霧状態を示す模式図である。
【００６２】
図５に示すように、円筒状処理チャンバ１１の接線方向に配置された接触衝突改良手段としての楕円状噴霧部材すなわち楕円状噴霧ノズル１６’，１７’が、軸方向に縦長に楕円状に偏平した末広がりの薬液気流を噴射している。軸方向に縦長に偏平した楕円状に噴射された薬液気流は、その一部が処理チャンバ１１の内壁面に当たることが大幅に低減されるので、粉塵等に対して直接的に衝突する機会が増大して、粉塵等を捕捉しやすくなる。粉塵濃度を測定すると、約３．５であり、含塵気流中に含まれる粉塵等が、極めて効率良く捕集されていた。
【００６３】
次に、図６を参照しながら、本発明の第５実施形態に係るサイクロン集塵機２について説明する。図６（Ａ）は、サイクロン集塵機２の円筒状処理チャンバ１１と回収チャンバ２１との境界に設置された逆流防止部材７４を側面から見た模式図である。図６（Ｂ）は、底板７６のない逆流防止部材７４の模式図であり、図６（Ｃ）は、底板７６のある逆流防止部材７４の模式図である。
【００６４】
図６に示すように、円筒状処理チャンバ１１の捕集室１３と回収チャンバ２１との境界には、接触衝突改良手段としての逆流防止部材７４が、設けられている。逆流防止部材７４は、上方から下方に向けて壁面側に延在する斜面を有する円錐形状をしている。図６（Ｂ）に示した逆流防止部材７４は、円錐体の底部を塞ぐ底板７６を有さない構成のものである。逆流防止部材７４を設けることにより、スラリー回収装置２０に回収された含塵水性気流が円筒状処理チャンバ１１内に逆流することが防止される。粉塵濃度を測定すると、約２．７であり、含塵気流中に含まれる粉塵等が、極めて効率良く捕集されていた。図６（Ｃ）に示した逆流防止部材７４は、円錐体の底部を塞ぐ底板７６を有する構成のものである。底板７６付の逆流防止部材７４を設けることにより、逆流防止部材の底部７６の近傍まで上昇（逆流）してきた含塵水性気流がスラリー回収装置２０の側に戻される。粉塵濃度を測定すると、約２．６であり、含塵気流中に含まれる粉塵等が、極めて効率良く捕集されていた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のサイクロン集塵機の基本構成を示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るサイクロン集塵機を示す図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係るサイクロン集塵機を示す図である。
【図４】本発明の第３実施形態に係るサイクロン集塵機を示す図である。（Ａ）は一実施例としての拡散部材を示し、（Ｂ）は他の実施例の拡散部材を示し、（Ｃ）はさらに他の実施例の拡散部材を示す。
【図５】本発明の第４実施形態に係るサイクロン集塵機を示す図である。（Ａ）は円筒状処理チャンバ内に配置された楕円状噴霧ノズルを上方から見た模式図であり、（Ｂ）は（Ａ）を側面から見た模式図であり、（Ｃ）は楕円状噴霧ノズルからの噴霧状態を模式的に示す図である。
【図６】本発明の第５実施形態に係るサイクロン集塵機を示す図である。（Ａ）は円筒状処理チャンバと回収チャンバとの境界に設置された逆流防止部材を側面から見た模式図であり、（Ｂ）は底板のない逆流防止部材の模式図であり、（Ｃ）は底板のある逆流防止部材の模式図である。
【符号の説明】
２ サイクロン集塵機
１０ 含塵気流処理装置
１１ 円筒状処理チャンバ
１２ 渦巻き室
１３ 捕集室
１４ 導入部
１６ 泡沫ノズル
１６’ 楕円状泡沫ノズル
１７ 噴霧ノズル
１７’ 楕円状噴霧ノズル
１８ 排気部
１９ 排気口
２０ スラリー回収装置
２１ 回収チャンバ
２２ スラリー回収室
２６ バルブ
２８ 排出部
３０ 薬液噴霧装置
３２ 噴霧用薬液タンク
３４ ポンプ
３６ 噴霧用薬液
３７ 吸引部
３８ 吐出部
３９ 噴霧用配管
４０ 薬液泡沫吹き付け装置
４２ 泡沫用薬液タンク
４４ ポンプ
４６ 泡沫用薬液
４７ 吸引部
４８ 吐出部
４９ 泡沫用配管
５０ イオナイザ
５４ 廃液回収容器
５６ 廃液
６０ 含塵気流
６２ 泡沫
６４ 霧
６６ 旋回気流
６８ 浄化気流
７０ 整流板
７２ 拡散部材
７４ 逆流防止部材
７６ 底板
Claims (8)
- 少なくとも界面活性剤を含む薬液水溶液を薬液気流として、円筒状処理チャンバ内を旋回する含塵気流に対して接線方向に吹付ける薬液吹付け装置と、
薬液気流と含塵気流とが接触・衝突して生成された含塵薬液気流を凝結させたあと、浄化気流とスラリー廃液とに分別する含塵気流処理装置とを備えるサイクロン集塵機であって、
薬液気流と含塵気流との接触衝突度合を高める接触衝突改良手段をさらに備えることを特徴とするサイクロン集塵機。 - 上記含塵気流処理装置は、含塵気流が円筒状処理チャンバ内に接線方向に導入される導入部を有し、
該導入部は、円筒状処理チャンバの近傍に含塵気流の流れに略並行に延在する、接触衝突改良手段としての整流部材を有することを特徴とする、請求項１記載のサイクロン集塵機。 - 上記含塵気流処理装置は、円筒状処理チャンバの略中央部にあって、浄化気流が円筒状処理チャンバ外に排出される排気部を有し、
該排気部の排気口周辺の外縁部には、該排気口近傍に集められた含塵薬液気流を円筒状処理チャンバの壁面側に拡散させる、接触衝突改良手段としての拡散部材を有することを特徴とする、請求項１記載のサイクロン集塵機。 - 上記拡散部材は、上方から下方に向けて壁面側に延在する斜面を有することを特徴とする、請求項３記載のサイクロン集塵機。
- 上記薬液吹付け装置は、円筒状処理チャンバの内壁側に沿って、縦長に偏平した楕円状の薬液気流を噴霧する、接触衝突改良手段としての楕円状噴霧部材を有することを特徴とする、請求項１記載のサイクロン集塵機。
- 上記含塵気流処理装置は、円筒状処理チャンバの内壁側に沿って、周方向に少なくとも一つ追加設置された、接触衝突改良手段としての薬液吹付け装置をさらに備えることを特徴とする、請求項１記載のサイクロン集塵機。
- 上記含塵気流処理装置の出口側には、含塵薬液気流を凝結させてスラリー廃液として回収するスラリー回収装置が設けられており、
円筒状処理チャンバとスラリー回収装置との境界付近には、上方から下方に向けて壁面側に延在する斜面を有する円錐形状をした、接触衝突改良手段としての逆流防止部材を有することを特徴とする、請求項１記載のサイクロン集塵機。 - 上記逆流防止部材は、円錐体の底部を塞ぐ底板を有することを特徴とする、請求項７記載のサイクロン集塵機。
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